JP6482333B2 - クロスヘッドのバルブ脱落防止ガイド - Google Patents

Description

本発明は、マルチバルブエンジンにおいてバルブの脱落を防止するためのクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドに関する。

図６は従来におけるマルチバルブエンジンの動弁装置の一例を示し、ここでは一般的な４バルブ形式のものを図示している。図中、１はシリンダ、２は燃焼室、３はピストン、４はバルブ、５はポートをそれぞれ示し、カム６の回転により押し上げられて傾動するロッカーアーム７によりクロスヘッド８を介して一対のバルブ４がスプリング９の弾発力に抗して適切なタイミングで押し下げられ、これによってバルブ４が開作動されて燃焼室２とポート５とが連通されるようになっている。

４バルブエンジンの場合、一対のバルブ４、ポート５、カム６、ロッカーアーム７は、各シリンダ１毎に吸気用のものと排気用のものが略同様の構成で一組ずつ装備される。例えばここで図示している一対のバルブ４が吸気弁である場合には、吸気行程で傾動するロッカーアーム７によりバルブ４が開弁され、吸気用のポート５からの吸気がピストン３の下降により燃焼室２内に取り込まれる。また、一対のバルブ４が排気弁である場合には、排気行程で傾動するロッカーアーム７によりバルブ４が開弁され、燃焼室２内の排気ガスがピストン３の上昇により排気用のポート５へ排気されるようになっている。

クロスヘッド８は、シリンダヘッド１０に突設したガイドピン１１に対し昇降自在に外嵌され、上部には一対のバルブ４のステム１２の上端を同時に押し下げるよう、一対のアーム部１３を両側に張り出して備えている。一対のアーム部１３の下面にはそれぞれ嵌合穴１４が開口し、この嵌合穴１４に一対のバルブ４のステム１２の上端がそれぞれ嵌合される。エンジンの作動時には、このガイドピン１１に沿ったクロスヘッド８の昇降動作に従ってバルブ４が開閉する。

バルブ４は、ステム１２をシリンダヘッド１０を貫通するバルブガイド１５に昇降可能に挿通される。ステム１２の上端付近の外周には、円盤状のスプリングアッパーシート１６が備えられており、該スプリングアッパーシート１６とシリンダヘッド１０の上面との間にステム１２を取り囲むようにスプリング９を介装している。このスプリング９により、ステム１２に固定されたスプリングアッパーシート１６を介してバルブ４を上方のクロスヘッド８側に付勢し、この弾発力を利用してバルブ４がバルブガイド１５内をクロスヘッド８の動作に従って昇降するようになっている。尚、このスプリングアッパーシート１６は、エンジンのメンテナンス時など必要な場合には、ステム１２に対しスプリングアッパーシート１６をスプリング９の弾発力に抗する方向に押し下げるように動かすことで、ステム１２から取り外すことができるようになっている。

ここで、クロスヘッド８は上記したようにシリンダヘッド１０に突設したガイドピン１１に対し昇降自在に外嵌されており、エンジンの作動時にはこのガイドピン１１に沿って上下方向に往復動作する。ガイドピン１１にはクロスヘッド８の動作を支えるために荷重がかかり、またクロスヘッド８はガイドピン１１に対して常に激しく摺動することになるため、ガイドピン１１は摩耗や破損を防ぐために高い硬度と耐久性を有する特殊な素材により構成する必要があり、製造には高いコストがかかる。また、ガイドピン１１をシリンダヘッド１０に設置するにあたっては、シリンダヘッド１０にガイドピン１１を突設するための穴を開ける必要もあり、その工程にも手間とコストがかかる。さらに、ガイドピン１１は２本のスプリング９の間に配置されるが、このスプリング９同士の間隙が狭い場合がある一方で、ガイドピン１１には強度や抜け荷重の制約があるためにある程度の径が必要であり、設計上の自由度が低くなってしまう。このため、図７に示す如く、ガイドピンを廃してクロスヘッドを２本のバルブ４のみによって拘束し、ガイドピンによらずにクロスヘッド８を昇降させるようにした構造のものも登場してきている。

尚、上記したようなマルチバルブエンジンの動弁装置に関する一般的技術水準を示す文献としては、例えば、下記特許文献１や２がある。

特開平１０−２８８０１１号公報 特開２００４−２９３５２９号公報

しかしながら、図７に示すようなガイドピンを廃した動弁装置の場合、クロスヘッド８がガイドピンによって動作を拘束されないので、バルブ４が堆積したデポジット等の要因により動作不良を起こしてクロスヘッド８から外れた際、クロスヘッド８が位置ずれを起こし、結果としてバルブ４をアーム部１３に再嵌合できずに脱落し、故障を招いてしまう問題があった。

すなわち、上記したような動弁装置においては、エンジンオイルが装置各所に供給されて各部品の動作を潤滑しているが、エンジンの作動に伴い、このエンジンオイル中に排気再循環時の循環排ガスに含まれる燃料の不完全燃焼生成物等の不純物が蓄積してデポジットが発生する。このデポジットは、堆積する場所によっては部品同士の動作を妨げる場合がある。

図７に示した動弁装置において、図８に示す如く、一方のバルブ４（図中左）のステム１２の周囲にデポジット１７が堆積したとする。すると、ここから一対のバルブ４がスプリング９により上方に移動する動作をした際に、図９に示す如く、このデポジット１７がステム１２とバルブガイド１５の隙間に噛み込んで動きを阻害する。その結果、デポジット１７が付着した一方のバルブ４（図中左）は、付着していない他方のバルブ４（図中右）と比較して上方への移動量が小さくなる動作不良を起こす。このとき、クロスヘッド８は、正常に動作しており移動量の大きい他方のバルブ４（図中右）に持ち上げられるので、動作不良を起こした一方のバルブ４（図中左）はクロスヘッド８の動きに追随できず、ステム１２の上端がアーム部１３から外れてしまう。

ここで、ガイドピンに沿ってクロスヘッド８を昇降させるタイプの動弁装置（図６参照）であれば、クロスヘッド８はガイドピン１１と、正常に動作している他方のバルブ４に拘束されているので、一方のバルブ４がアーム部１３から外れたとしても一方のバルブ４の上の正常な位置からずれることはなく、続いてクロスヘッド８が下方へ移動した際、一方のバルブ４のステム１２上端がクロスヘッド８のアーム部１３の嵌合穴１４へと再度挿入され、嵌合することができる。ところが、図７に示すようなガイドピンを廃したタイプの動弁装置の場合、一方のバルブ４がアーム部１３から外れてしまうと、他方のバルブ４のステム１２以外にクロスヘッド８の動きを拘束するものがないので、図１０に示す如く、クロスヘッド８が他方のバルブ４（図中手前）のステム１２を中心に自由に回転できてしまい、クロスヘッド８の一方のアーム部１３が一方のバルブ４（図中奥）の上の正常な位置からずれてしまう。この状態でクロスヘッド８が下方に移動しても、一方のバルブ４のステム１０上端はクロスヘッド８のアーム部１３の嵌合穴１４へ再び嵌合することはできない。

そして、上記したように、スプリングアッパーシート１６は、ステム１２に対しスプリング９の弾発力に抗する方向に押し下げるように動かすことで、ステム１２から取り外すことができるようになっている。図１０のようにクロスヘッド８の一方のアーム部１３がバルブ４のステム１２の上端からずれた位置のまま下方に移動すると、一方のアーム部１３はステム１２の周囲に備えられたスプリングアッパーシート１６の上面に接触し、スプリング９の弾発力に抗する方向に押し下げてしまう。その結果、スプリングアッパーシート１６のステム１２への固定が解除されてバルブ４が脱落し、バルブ４がシリンダ１内に落下し、ピストン３と接触して故障してしまう。

こうした事態を防止するため、バルブ４のステム１２上端がクロスヘッド８のアーム部１３から外れないよう、ステム１２や嵌合穴１４にストッパ機構を備えることも可能であるが、そのような機構を設置することにもまたコストがかかり、部品点数が増えて組み付け手順も煩雑になってしまう。

本発明は、斯かる実情に鑑み、簡単な構成でバルブの動作不良に伴うクロスヘッドの位置ずれを防ぎ、コストを削減しながらバルブの脱落を防止し得るクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドを提供しようとするものである。

本発明は、一対のアーム部それぞれの下面に嵌合穴を設けたクロスヘッドと、前記各嵌合穴にステムの上端がそれぞれ嵌り込む一対のバルブとを備え、前記クロスヘッドの前記一対の嵌合穴同士を結ぶ直線に関して水平方向両側に、前記クロスヘッドを挟むように第一のクロスヘッドガイドと第二のクロスヘッドガイドを各々備えて前記クロスヘッドの水平方向の変位を阻むよう構成したクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドであって、前記第一のクロスヘッドガイド及び前記第二のクロスヘッドガイドを、前記クロスヘッドの前記一対の嵌合穴同士を結ぶ直線方向における中間部に対向するように配置し、前記第一のクロスヘッドガイドと前記クロスヘッドとの間隙及び前記第二のクロスヘッドガイドと前記クロスヘッドとの間隙は、それぞれが前記アーム部の幅の４分の１と前記ステムの上端の半径の２分の１の和未満となるよう構成したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、バルブが嵌合穴から外れてクロスヘッドが水平方向に変位しようとした時に、該クロスヘッドを挟むように設置した第一のクロスヘッドガイドまたは第二のクロスヘッドガイドにクロスヘッドが当接するので、該クロスヘッドがそれ以上に水平方向に変位することを防止できる。

また、バルブが外れて水平方向に位置ずれしたクロスヘッドのアーム部が下降した際、該アーム部がスプリングアッパーシートに当接する前に必ず前記バルブのステム上端に当接させることができ、アーム部がスプリングアッパーシートの上面に当接することを防止することができる。

本発明のクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドにおいては、前記第一のクロスヘッドガイドと前記クロスヘッドとの間隙及び前記第二のクロスヘッドガイドと前記クロスヘッドとの間隙は、それぞれが前記嵌合穴の開口部の半径と前記ステムの上端の半径の差の２分の１を超えないよう構成しているので、バルブが外れたクロスヘッドのアーム部が変位しても、外れたバルブのステム上端の全体をアーム部の嵌合穴の下方に必ず位置させることができる。

本発明のクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、簡単な構成のクロスヘッドガイドでクロスヘッドの水平方向の変位を防止しているので、高価なガイドピンの設置を廃してコストを低減しつつクロスヘッドの水平方向の変位を防止することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、バルブが外れて位置ずれしたクロスヘッドのアーム部が下降した際にスプリングアッパーシートに当接することを防止することができるので、クロスヘッドがスプリングアッパーシートを押し下げてバルブが脱落することを確実に防止することができる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、外れたバルブのステム上端の全体がアーム部の嵌合穴の下方に必ず位置しているので、クロスヘッドのアーム部が下降した際に前記ステム上端が前記嵌合穴に必ず入り込み、バルブを嵌合穴に確実に再嵌合させることができる。

本発明のクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドを適用したマルチバルブエンジンの動弁装置を示す概略平面図である。 本発明のクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドを適用したマルチバルブエンジンの動弁装置を示す概略側面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。 本発明のクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドを適用したマルチバルブエンジンの動弁装置の要部を拡大して示す概略図であり、（ａ）は一例、（ｂ）は別の一例をそれぞれ示す。 本発明のクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドの作動を説明する概念図である。 本発明のクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドの作動を説明する概念図である。 従来のマルチバルブエンジンの動弁装置の一例を示す概略正面図である。 従来のマルチバルブエンジンの動弁装置の別の一例を示す概略正面図である。 従来のマルチバルブエンジンの動弁装置の作動時における動作不良を説明する概略図である。 従来のマルチバルブエンジンの動弁装置の作動時における動作不良を説明する概略図である。 従来のマルチバルブエンジンの動弁装置の作動時における動作不良を説明する概略図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１、図２は本発明の実施によるクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドの形態の一例を示すものであって、図中、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成は図７に示す従来のものと同様である。

本実施例の場合、図１、図２に示す如く、シリンダヘッド１０上面の所定位置にクロスヘッドガイド１８を立設し、クロスヘッド８の水平方向の変位を阻んで位置ずれを防止するようにしている。このクロスヘッドガイド１８は、図１に示す如く、クロスヘッド８やバルブ４を含む動弁装置を平面視した時に、クロスヘッド８の一対の嵌合穴１４同士を結ぶ直線Ｌの一方の側に位置している。また、本実施例のマルチバルブエンジンの場合、前記直線Ｌの他方の側にはインジェクタ１９が位置しており、クロスヘッドガイド１８とインジェクタ１９とで、クロスヘッド８の水平方向の変位を両側から阻むようになっている。言い換えると、クロスヘッドガイド１８とインジェクタ１９は直線Ｌに関して両側に、クロスヘッド８を挟むように位置しており、クロスヘッドガイド１８を第一のクロスヘッドガイドとすれば、インジェクタ１９は第二のクロスヘッドガイドとして作用する。そして、クロスヘッドガイド（第一のクロスヘッドガイド）１８のクロスヘッド８に対向する面Ａ１、およびインジェクタ（第二のクロスヘッドガイド）１９のクロスヘッド８に対向する面Ａ２は、それぞれクロスヘッド８の直線Ｌ方向における中間部８ｃと対向するように位置している。

また、面Ａ１、Ａ２は、それぞれクロスヘッド８に対して水平方向に所定の間隙Ｃ_１、Ｃ_２を挟んで対峙しており、クロスヘッド８が昇降運動において垂直方向のどの位置にあってもクロスヘッド８の中間部８ｃに対して十分に小さい間隙Ｃ_１、Ｃ_２を保つことができるよう、図２に示す如く垂直方向に所定の長さにわたって延在している。すなわち、面Ａ１の下端は、クロスヘッド８が昇降運動における最下端（図２中、実線で示した位置）に達した際に、面Ａ１の少なくとも一部がクロスヘッド８の中間部８ｃと間隙Ｃ_１を挟んで対峙するような位置に設定され、面Ａ１の上端は、クロスヘッド８が昇降運動における最上端（図２中、二点鎖線で示した位置）に達した際に、面Ａ１の少なくとも一部がクロスヘッド８の中間部８ｃと間隙Ｃ_１を挟んで対峙するような位置に設定される。同様に、面Ａ２の下端は、クロスヘッド８が昇降運動における最下端（図１中、実線で示した位置）に達した際に、面Ａ２の少なくとも一部がクロスヘッド８の中間部８ｃと間隙Ｃ_２を挟んで対峙するような位置に設定され、面Ａ２の上端は、クロスヘッド８が昇降運動における最上端（図２中、二点鎖線で示した位置）に達した際に、面Ａ２の少なくとも一部がクロスヘッド８の中間部８ｃと間隙Ｃ_２を挟んで対峙するような位置に設定される。

クロスヘッド８と面Ａ１、Ａ２との間隙Ｃ_１、Ｃ_２の大きさは、以下のように設定される。まず、クロスヘッド８の一対のアーム部１３の幅をＷ、バルブ４のステム１２上端の半径をＲ_１とすると、間隙Ｃ_１、Ｃ_２は
Ｃ_１＜Ｗ／４＋Ｒ_１／２ ……（１）
Ｃ_２＜Ｗ／４＋Ｒ_１／２ ……（２）
を満足する値に設定されることが好ましい。

さらに、本実施例の場合、図３（ａ）に拡大して示す如く、クロスヘッド８の両アーム部１３の下面に開口した嵌合穴１４は、それぞれ開口部側に軸方向所定の長さにわたり開口に向かって径が大きくなるテーパ部１４ａが形成されている。このため、嵌合穴１４は、上端付近における径はバルブ４のステム１２の径と略一致しているが、下端付近のテーパ部における径はステム１２の径より大きくなっている。すなわち、図３（ａ）に示した例において、嵌合穴１４の開口部における半径をＲ_２、テーパ部１４ａ以外の上端部付近における半径をＲ_３とすると、
Ｗ／２≧Ｒ_２＞Ｒ_３≒Ｒ_１ ……（３）
という大小関係が成り立つ。

そして、上記した面Ａ１、Ａ２とクロスヘッド８との間隙Ｃ_１、Ｃ_２の大きさは、上記式（１）、式（２）に加えて
Ｃ_１≦（Ｒ_２−Ｒ_１）／２ ……（４）
Ｃ_２≦（Ｒ_２−Ｒ_１）／２ ……（５）
の関係を満足するように設定される。尚、式（３）より、Ｗ／４の値はＲ_２／２以上であるので、Ｃ_１、Ｃ_２の値がそれぞれ式（４）、式（５）を満足する場合、必ず式（１）、式（２）も成立する。本実施例においては、Ｃ_１、Ｃ_２の値はそれぞれ式（４）、式（５）を満足するよう設定されている。

尚、この面Ａ１、Ａ２とクロスヘッド８との間隙Ｃ_１、Ｃ_２の値は一定でなくても良い。第一のクロスヘッドガイド（クロスヘッドガイド）１８や第二のクロスヘッドガイド（インジェクタ）１９とクロスヘッド８との相対位置はクロスヘッド８の垂直方向位置によって変わり、その際、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９の形状によっては間隙Ｃ_１、Ｃ_２の大きさも変動し得るが、クロスヘッド８がどの位置にあっても上記式（１）、式（２）ないし式（４）、式（５）で表される関係が成立するよう、面Ａ１、Ａ２が形成されていれば良い。

次に、上記した本実施例の作動を説明する。

上記した動弁装置において、デポジットの堆積等の要因による動作不良の結果、一方のバルブ４が動作不良を起こしてクロスヘッド８のアーム部１３から外れてしまったとする。このとき、クロスヘッド８の動きを拘束するのは正常に動作している他方のバルブ４のみとなり、クロスヘッド８はこの他方のバルブ４のステム１２を中心として水平方向に回転するように変位しようとする。

ここで、図１、図２に示す如く、クロスヘッド８の周囲には、該クロスヘッド８を挟んでクロスヘッドガイド（第一のクロスヘッドガイド）１８とインジェクタ（第二のクロスヘッドガイド）１９が位置している。このため、例えば図４に示す如く、クロスヘッド８が正しい位置（二点鎖線で示した位置）からずれて水平方向に回転し、クロスヘッドガイド１８側に変位しても、クロスヘッド８は中間部８ｃがクロスヘッドガイド１８の面Ａ１に当接したところで止まり（実線で示した位置）、クロスヘッドガイド１８側にそれ以上変位することはない。

このとき、クロスヘッド８の中間部８ｃの水平方向の変位量は、クロスヘッド８とクロスヘッドガイド１８の面Ａ１とのもともとの間隙Ｃ_１の大きさとほぼ等しい（図中、中央付近の矢印参照）。そして、バルブ４が外れてしまった側のアーム部１３の嵌合穴１４の水平方向の変位量は、Ｃ_１の２倍とほぼ等しい（図４中、下方部分の矢印参照）。

ここで、上記したように、Ｃ_１の大きさが、アーム部１３の幅Ｗの１／４と、ステム１２上端の半径Ｒ_１の１／２の和より小さく設定されていれば（式（１）参照）、バルブ４が外れてしまった側のアーム部１３の嵌合穴１４の水平方向の変位量（約２×Ｃ_１）が、幅Ｗの１／２と半径Ｒ_１の和以上に大きくなることはない。すなわち、
２×Ｃ_１（水平方向の変位量）＜Ｗ／２＋Ｒ_１ ……（６）
の関係が成立し、クロスヘッド８が位置ずれを起こしても、アーム部１３の少なくとも一部は必ずステム１２上端の上方にある（図４中、下方部分参照）。したがって、クロスヘッド８が下降してきた時に、スプリングアッパーシート１６の上面に接触する前にアーム部１３の下面が必ずステム１２の上端に接触することになる。このため、スプリングアッパーシート１６が下降してきたクロスヘッド８のアーム部１３と接触し、ステム４が脱落してしまう事態が未然に防止される。

さらに、本実施例においては、上記したように、Ｃ_１の大きさが、嵌合穴１４の開口部の半径Ｒ_２と、ステム１２上端の半径Ｒ_１の差の１／２以下に設定されている（式（４）参照）。このため、図５に示す如く、クロスヘッド８が正しい位置（二点鎖線で示した位置）からずれて水平方向に回転し、クロスヘッドガイド１８側に変位しても（実線および破線で示した位置）、バルブ４が外れてしまった側のアーム部１３の嵌合穴１４の水平方向の変位量（約２×Ｃ_１）が、半径Ｒ_２と半径Ｒ_１の差より大きくなることはない。すなわち、
２×Ｃ_１（水平方向の変位量）≦Ｒ_２−Ｒ_１ ……（７）
の関係が成立し、バルブ４が外れてしまった側のアーム部１３の嵌合穴１４が水平方向に変位しても、外れてしまったステム１２の上端部は、全体が嵌合穴１４の開口部の下方に必ず位置することになる（図５中の破線および図３（ａ）参照）。

そして、ステム１２の上端部全体が嵌合穴１４の開口部の下方に位置していると、クロスヘッド８が下降してきた時に、ステム１２の上端部全体が嵌合穴１４の開口部内に必ず入り込む。さらにクロスヘッド８が下降すると、嵌合穴１４の開口部側に形成されたテーパ部１４ａにより、ステム１２の上端部が嵌合穴１４の径方向中心に向かうようアーム部１３が案内され、ステム１２の上端部を嵌合穴１４に再度正しく嵌合させることができる。

図４、図５に示したのとは反対側のバルブ４がクロスヘッド８から外れてしまった場合や、バルブ４の外れたクロスヘッド８がインジェクタ（第二のクロスヘッドガイド）１９側に変位した場合も、上記図４、図５で説明した場合と対称に作動し、上記と同様の作用効果を奏する。

尚、上記本実施例では、クロスヘッド８の嵌合穴１４とバルブ４のステム１２との間の位置決めは、嵌合穴１４の下面側にテーパ部１４ａを設けて開口部の半径Ｒ_２をステム１２の上端の半径Ｒ_１より大きくすることで行っているが、これとは逆に、例えば図３（ｂ）に示す如くステム１２の上端部にテーパを設けて先細りの形状にし、ステム１２の上端の半径Ｒ_１を小さくすることによっても位置決めの機構を構成することが可能である。この場合、ステム１２の上端の径Ｒ_１、嵌合穴１４の開口部における半径Ｒ_２、嵌合穴１４のテーパ部１４ａ以外の上端における半径Ｒ_３の関係は
Ｒ_２＝Ｒ_３＞Ｒ_１ ……（８）
となり、Ｒ_１を小さくすることで上記式（４）、式（５）の関係を満足させることができる。また、嵌合穴１４にテーパ部１４ａを設けると同時にステム１２の上端部を先細りにし、
Ｒ_２＞Ｒ_３＞Ｒ_１ ……（９）
となるよう構成しても良い。尚、ステム１２の上端部を尖らせるようにした場合、半径Ｒ_１の値は略ゼロとなり、上記式（４）、式（５）におけるＲ_１とＲ_２の差を大きく取ることができる。

また、上記本実施例においては、第一のクロスヘッドガイド（クロスヘッドガイド）１８や第二のクロスヘッドガイド（インジェクタ）１９をクロスヘッド８の直線Ｌ方向における中間部８ｃと対向するように配置しているが、必ずしもこのような配置にする必要はない。シリンダヘッド１０の形状やその他の部品の配置の制約により、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９をこの位置に配置できないことも考えられるが、その場合にはクロスヘッドガイド８の水平方向の変位を阻むことのできる位置に第一のクロスヘッドガイド１８と第二のクロスヘッドガイド１９を適宜配置すれば良い。その際、アーム部１３の幅Ｗや上記半径Ｒ_１、Ｒ_２に対する間隙Ｃ_１、Ｃ_２の設定は、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９とクロスヘッド８との位置関係により適宜変更され得る。例えば、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９を、面Ａ１がクロスヘッド８の一対の嵌合穴１４同士を結ぶ線分を三等分する点と対向するように配置する場合には、間隙Ｃ_１、Ｃ_２は
Ｃ_１＜Ｗ／６＋Ｒ_１／３ ……（１０）
Ｃ_２＜Ｗ／６＋Ｒ_１／３ ……（１１）
または
Ｃ_１≦（Ｒ_２−Ｒ_１）／３ ……（１２）
Ｃ_２≦（Ｒ_２−Ｒ_１）／３ ……（１３）
の関係を満足する大きさに設定する。また、第一のクロスヘッドガイド１８と第二のクロスヘッドガイド１９は、クロスヘッド８の周囲にそれぞれ複数配置しても良い。

ただし、上記本実施例のような配置とすれば、クロスヘッド８に対する第一のクロスヘッドガイド１８と第二のクロスヘッドガイド１９の個数をそれぞれ一個としつつ、間隙Ｃ_１、Ｃ_２として設定し得る値に余裕を持たせることができる。すなわち、上記したように、アーム部１３がスプリングアッパーシート１６と接触することによるバルブ４の脱落を防止し得るようＣ_１やＣ_２の取り得る範囲は、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッド１９の位置によって変わり得る（上記式（１）、（２）、式（１０）、（１１）参照）。そして、上記本実施例の如く、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９をクロスヘッド８の直線Ｌ方向における中間部８ｃと対向するように配置した時に、間隙Ｃ_１や間隙Ｃ_２の取り得る値はＷ／４＋Ｒ_１／２未満（上記式（１）、（２）参照）となり、このとき、アーム部１３がスプリングアッパーシート１６を接触することによるバルブ４の脱落を防止し得るよう間隙Ｃ_１や間隙Ｃ_２の取り得る範囲は最も広くなる。

同様に、バルブ４を確実に嵌合穴１４に再嵌合させ得るようＣ_１やＣ_２の取り得る範囲は、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９の位置によって変わり得るが（上記式（４）、（５）、式（１２）、（１３）参照）、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９をクロスヘッド８の直線Ｌ方向における中間部８ｃと対向するように配置した時に間隙Ｃ_１、Ｃ_２の取り得る値の範囲は（Ｒ_２−Ｒ_１）／２以下となり、最も広くなる（上記式（４）、（５）参照）。このように、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９をクロスヘッド８の周囲にそれぞれ一個ずつ配置する場合、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９をクロスヘッド８の直線Ｌ方向における中間部８ｃと対向するように配置すれば、間隙Ｃ_１、Ｃ_２の取り得る範囲が最も広くなるのである。

そして、本発明のように第一のクロスヘッドガイド１８と第二のクロスヘッドガイド１９によってクロスヘッド８の変位を阻むようにした場合、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９がクロスヘッド８と当接し得るのはバルブ４が動作不良を起こしてクロスヘッド８から外れた時のみであり、ガイドピン（図６参照）のようにクロスヘッド８と常時摺動することはないので、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９の素材にさほどの強度や耐久性は要求されない。しかも、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９は所定の間隙Ｃ_１、Ｃ_２を挟んでクロスヘッド８と対向させれば良く、クロスヘッド８との関係において形状に精密さを要求されることもない。よって、第一のクロスヘッドガイド１８や第二のクロスヘッドガイド１９は安価な素材で構成することができ、製造にかかるコストは最低限で済む。

また、上記本実施例においては、クロスヘッド８の一方への変位を阻むようクロスヘッドガイド（第一のクロスヘッドガイド）１８を立設し、クロスヘッド８の他方への変位を阻む第二のクロスヘッドガイドとしてインジェクタ１９を用いているが、このように、クロスヘッド８の周囲に該クロスヘッド８の変位を適切に阻み得るような面を有する物体が予め配置されている場合にはそれらの物体を第一のクロスヘッドガイド１８または第二のクロスヘッドガイド１９として利用すれば良いし、そのような物体が配置されていない場合は、第一のクロスヘッドガイド１８または第二のクロスヘッドガイド１９を適切な位置に新設すれば良い。また、クロスヘッド８の周囲に何らかの物体が予め配置されているがクロスヘッド８との間隙が適当でない場合には、その物体に新たな部品を追加し、クロスヘッド８の変位を適切に阻み得る面を有するよう改造すれば良い。いずれにしても、既存の動弁装置について簡単な構成によりクロスヘッド８の位置ずれを防止することができる。

以上のように、上記本実施例においては、一対のアーム部１３それぞれの下面に嵌合穴１４を設けたクロスヘッド８と、各嵌合穴１４にステム１２の上端がそれぞれ嵌り込む一対のバルブ４とを備え、クロスヘッド８の一対の嵌合穴１４同士を結ぶ直線Ｌに関して水平方向両側に、クロスヘッド８を挟むように第一のクロスヘッドガイド（クロスヘッドガイド）１８と第二のクロスヘッドガイド（インジェクタ）１９を各々備えてクロスヘッド８の水平方向の変位を阻むよう構成しているので、バルブ４が嵌合穴１４から外れてクロスヘッド８が水平方向に変位しようとした時に、該クロスヘッド８を挟むように設置した第一のクロスヘッドガイド（クロスヘッド）１８または第二のクロスヘッドガイド（インジェクタ）１９にクロスヘッド８が当接するので、該クロスヘッド８がそれ以上に水平方向に変位することを防止できる。

また、上記本実施例においては、第一のクロスヘッドガイド（クロスヘッドガイド）１８及び第二のクロスヘッドガイド（インジェクタ）１９を、クロスヘッド８の一対の嵌合穴１４同士を結ぶ直線Ｌ方向における中間部８ｃに対向するように配置し、第一のクロスヘッドガイド１８とクロスヘッド８との間隙Ｃ_１及び第二のクロスヘッドガイド１９とクロスヘッド８との間隙Ｃ_２は、それぞれがアーム部１３の幅Ｗの４分の１とステム１２の上端の半径Ｒ_１の２分の１の和未満となるよう構成しているので、バルブ４が外れて水平方向に位置ずれしたクロスヘッド８のアーム部１３が下降した際、該アーム部１３がスプリングアッパーシート１６に当接する前に必ず前記バルブ４のステム１２上端に当接させることができ、アーム部１３がスプリングアッパーシート１６の上面に当接することを防止することができる。

また、上記本実施例においては、第一のクロスヘッドガイド（クロスヘッドガイド）１８とクロスヘッド８との間隙Ｃ_１及び第二のクロスヘッドガイド（インジェクタ）１９とクロスヘッド８との間隙Ｃ_２は、それぞれが嵌合穴１４の開口部の半径Ｒ_２とステム１２の上端の半径Ｒ_１の差の２分の１を超えないよう構成しているので、バルブ４が外れたクロスヘッド８のアーム部１３が変位しても、外れたバルブ４のステム１２上端の全体をアーム部１３の嵌合穴１４の下方に必ず位置させることができる。

したがって、上記本実施例によれば、簡単な構成のクロスヘッドガイド（第一のクロスヘッドガイド（クロスヘッドガイド）１８、第二のクロスヘッドガイド（インジェクタ）１９）でクロスヘッド８の水平方向の変位を防止しているので、高価なガイドピンの設置を廃してコストを低減しつつクロスヘッド８の水平方向の変位を防止することができる。

また、バルブ４が外れて位置ずれしたクロスヘッド８のアーム部１３が下降した際にスプリングアッパーシート１６に当接することを防止することができるので、クロスヘッド８がスプリングアッパーシート１６を押し下げてバルブ４が脱落することを確実に防止することができる。

また、外れたバルブ４のステム１２上端の全体がアーム部１３の嵌合穴１４の下方に必ず位置しているので、クロスヘッド８のアーム部１３が下降した際に前記ステム１２上端が前記嵌合穴１４に必ず入り込み、バルブ４を嵌合穴１４に確実に再嵌合させることができる。

尚、本発明のクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

４ バルブ
８ クロスヘッド
８ｃ 中間部
１２ ステム
１３ アーム部
１４ 嵌合穴
１８ 第一のクロスヘッドガイド（クロスヘッドガイド）
１９ 第二のクロスヘッドガイド（インジェクタ）
Ｃ_１ 間隙
Ｃ_２ 間隙
Ｌ 直線
Ｒ_１ 半径
Ｒ_２ 半径
Ｗ 幅

Claims (2)

1. 一対のアーム部それぞれの下面に嵌合穴を設けたクロスヘッドと、前記各嵌合穴にステムの上端がそれぞれ嵌り込む一対のバルブとを備え、前記クロスヘッドの前記一対の嵌合穴同士を結ぶ直線に関して水平方向両側に、前記クロスヘッドを挟むように第一のクロスヘッドガイドと第二のクロスヘッドガイドを各々備えて前記クロスヘッドの水平方向の変位を阻むよう構成したクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイドであって、前記第一のクロスヘッドガイド及び前記第二のクロスヘッドガイドを、前記クロスヘッドの前記一対の嵌合穴同士を結ぶ直線方向における中間部に対向するように配置し、前記第一のクロスヘッドガイドと前記クロスヘッドとの間隙及び前記第二のクロスヘッドガイドと前記クロスヘッドとの間隙は、それぞれが前記アーム部の幅の４分の１と前記ステムの上端の半径の２分の１の和未満となるよう構成したことを特徴とするクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイド。
2. 前記第一のクロスヘッドガイドと前記クロスヘッドとの間隙及び前記第二のクロスヘッドガイドと前記クロスヘッドとの間隙は、それぞれが前記嵌合穴の開口部の半径と前記ステムの上端の半径の差の２分の１を超えないよう構成したことを特徴とする請求項１に記載のクロスヘッドのバルブ脱落防止ガイド。

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