JP2009174412A - Valve train for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のバルブを開閉駆動させる動弁機構に関する。 The present invention relates to a valve operating mechanism for opening and closing a valve of an internal combustion engine.
内燃機関のバルブを開閉駆動させる動弁機構は、ロッカシャフトやロッカアーム、カム等を備えている。ロッカアームには、その基端部がロッカシャフトに揺動可能に取付けられており、先端部側にバルブの上端部に当接する当接部が設けられている構成のものがある。このようなロッカアームは、一般にエンドピボットタイプと呼ばれている。エンドピボットタイプのロッカアームは、その基端部と先端部との間に、カムと摺接する摺接部が設けられている。この摺接部において、カムと滑り接触するチップが形成されているものはスリッパ方式と呼ばれ、カムと転がり接触するローラが取付けられているものはローラ方式と呼ばれている。 A valve operating mechanism that opens and closes a valve of an internal combustion engine includes a rocker shaft, a rocker arm, a cam, and the like. Some rocker arms have a base end portion swingably attached to a rocker shaft and a contact portion that contacts the upper end portion of the valve on the distal end side. Such a rocker arm is generally called an end pivot type. The end pivot type rocker arm is provided with a slidable contact portion that is slidably contacted with the cam between a base end portion and a distal end portion thereof. In this slidable contact portion, a chip in which a tip that slides into contact with the cam is formed is called a slipper method, and a roller to which a roller that is in rolling contact with the cam is attached is called a roller method.
さらに、ロッカアームには、その先端部にハイドロリックラッシュアジャスタ(HLA)が設けられているものがある。HLAは、機関の油圧を利用して自動的にカムとバルブの上端部とのクリアランス(バルブクリアランス)を調整するものである。このHLAには、ロッカシャフト内に形成された流路内の油が、ロッカアーム本体に形成された油路を介して供給される。あるいは、HLAを有しない動弁機構であっても、ロッカアームとバルブの上端部との接触部分の摩擦を低減する目的で、ロッカシャフト内の油を接触部分に導くための油路をロッカアーム本体に形成しているものがある(例えば特許文献1参照)。 Furthermore, some rocker arms are provided with a hydraulic lash adjuster (HLA) at the tip. The HLA automatically adjusts the clearance (valve clearance) between the cam and the upper end of the valve using the hydraulic pressure of the engine. The oil in the flow path formed in the rocker shaft is supplied to the HLA through an oil path formed in the rocker arm main body. Alternatively, even in a valve operating mechanism that does not have an HLA, an oil passage for guiding oil in the rocker shaft to the contact portion is provided in the rocker arm main body in order to reduce friction at the contact portion between the rocker arm and the upper end portion of the valve. Some are formed (for example, refer to Patent Document 1).
ところで、エンドピボットタイプのロッカアーム本体に上述したような油路を形成する場合、例えば以下(1)、(2)に述べるような不都合がある。
(1)エンドピボットタイプのロッカアームは、基端部と先端部との間にチップ又はローラが取り付けられるため、チップ又はローラを避けて油路を形成しなければならず、設計自由度が低い。特にローラ方式のロッカアームは、基端部と先端部との間のローラの存在により、ロッカアーム本体において基端部と先端部との間を貫通するように油路を形成することは実質的に不可能な場合がほとんどである。
(2)油路の設計自由度を向上するため、ロッカアーム本体を大型化して、チップ又はローラの取り付け部位以外に油路の形成部位を確保することが考えられる。しかし、ロッカアームを大型化すると、ロッカアームの自重が増加するため、ロッカアームの先端部側の慣性質量が増加してしまい、ロッカアームの動特性が低下する。
By the way, when the oil path as described above is formed in the end pivot type rocker arm body, there are disadvantages as described in (1) and (2) below, for example.
(1) Since an end pivot type rocker arm has a tip or a roller attached between a base end portion and a tip end portion, an oil passage must be formed avoiding the tip or roller, and design freedom is low. In particular, in the roller type rocker arm, it is substantially impossible to form an oil passage so as to penetrate between the base end portion and the tip end portion in the rocker arm body due to the presence of the roller between the base end portion and the tip end portion. It is almost always possible.
(2) In order to improve the degree of freedom in designing the oil passage, it is conceivable to increase the size of the rocker arm main body and secure the oil passage forming portion in addition to the tip or roller attachment portion. However, when the size of the rocker arm is increased, the weight of the rocker arm increases, so that the inertial mass on the tip side of the rocker arm increases, and the dynamic characteristics of the rocker arm deteriorate.
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、ロッカアームの動特性の低下を抑制しつつ、簡易な構造にてロッカアームの基端部側からその先端部側へ油を送給できる内燃機関の動弁機構を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and can supply oil from the proximal end side of the rocker arm to the distal end side thereof with a simple structure while suppressing deterioration of the dynamic characteristics of the rocker arm. An object is to provide a valve mechanism for an internal combustion engine.
上述した課題を解決する第1の発明に係る内燃機関の動弁機構は、基端部側がロッカシャフトに取り付けられ、先端部側にバルブの上端に当接する当接部が設けられると共に、基端部側と先端部側との間でカムに摺接する摺接部が設けられたロッカアームと、ロッカシャフト内に形成された油路と、ロッカアームの先端部側との間を繋ぐようロッカアームの外側に取り付けられた油輸送パイプとを備えることを特徴とする。 In the valve operating mechanism of the internal combustion engine according to the first invention for solving the above-described problem, the base end side is attached to the rocker shaft, and a contact portion that contacts the upper end of the valve is provided on the tip end side. On the outside of the rocker arm so as to connect the rocker arm provided with the sliding contact portion that slides on the cam between the head side and the tip side, the oil passage formed in the rocker shaft, and the tip side of the rocker arm. And an attached oil transportation pipe.
上述した課題を解決する第2の発明に係る内燃機関の動弁機構は、第1の発明に係る内燃機関の動弁機構であって、ロッカアームの先端部側に設けられ、バルブクリアランスを調整するクリアランス調整手段を備え、油輸送パイプが、ロッカシャフトの油路内の潤滑油をクリアランス調整手段へ供給するものであることを特徴とする。 A valve operating mechanism for an internal combustion engine according to a second invention that solves the above-described problem is a valve operating mechanism for an internal combustion engine according to the first invention, and is provided on the tip end side of the rocker arm to adjust the valve clearance. A clearance adjusting means is provided, and the oil transport pipe supplies lubricating oil in the oil passage of the rocker shaft to the clearance adjusting means.
上述した課題を解決する第3の発明に係る内燃機関の動弁機構は、第1または第2の発明に係る内燃機関の動弁機構であって、ロッカアームの摺接部に、カムに転がり接触するローラが取り付けられていることを特徴とする。 A valve operating mechanism for an internal combustion engine according to a third invention for solving the above-described problem is the valve operating mechanism for the internal combustion engine according to the first or second invention, wherein the cam contacts the sliding contact portion of the rocker arm. It is characterized in that a roller is attached.
上述した課題を解決する第4の発明に係る内燃機関の動弁機構は、第1乃至第3の発明の何れか一つに係る内燃機関の動弁機構であって、油輸送パイプとロッカアームとの間隔が、ロッカアームの基端部側から先端部側に向けて徐々に小さくなることを特徴とする。 A valve operating mechanism for an internal combustion engine according to a fourth invention for solving the above-described problem is the valve operating mechanism for an internal combustion engine according to any one of the first to third inventions, comprising an oil transport pipe, a rocker arm, Is characterized by gradually decreasing from the base end side to the front end side of the rocker arm.
本発明に係る内燃機関の動弁機構によれば、ロッカアームの外側に油輸送パイプを取り付けた構成であってロッカアームを大型化する必要が無いため、ロッカアームの内部に油路を設けるためにロッカアームを大型化した場合と比べて、ロッカアームの動特性の低下を抑制できる。ロッカアームの外側に油輸送パイプを取り付ける構造であるため、ロッカアームの基端部側と先端部側との間の摺接部を避けるようにロッカアームの内部に油路を設ける場合と比べてその構造が簡易である。 According to the valve operating mechanism of the internal combustion engine according to the present invention, since the oil transport pipe is attached to the outside of the rocker arm and there is no need to increase the size of the rocker arm, the rocker arm is provided in order to provide an oil passage inside the rocker arm. Compared with the case where the size is increased, it is possible to suppress a decrease in the dynamic characteristics of the rocker arm. Since the oil transport pipe is attached to the outside of the rocker arm, the structure is compared to the case where an oil passage is provided inside the rocker arm so as to avoid a sliding contact portion between the base end side and the tip end side of the rocker arm. It is simple.
本発明に係る内燃機関の動弁機構を実施するための最良の形態について、図面に基づき具体的に説明する。 The best mode for carrying out a valve operating mechanism for an internal combustion engine according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
本発明に係る内燃機関の動弁機構を、気筒がエンジン本体前後方向に沿って複数直列に配置されたエンジンに適用した場合の第1の実施例につき図1,2を参照して具体的に説明する。
図1は、動弁機構を備えた内燃機関のシリンダヘッドにおける複数の気筒のうちの一つ気筒の吸気側に対応して設けられたロッカアームを示す平面図であり、図2は図1中のII−II線矢視図である。
With reference to FIGS. 1 and 2, the valve operating mechanism for an internal combustion engine according to the present invention is applied to an engine in which a plurality of cylinders are arranged in series along the longitudinal direction of the engine body. explain.
FIG. 1 is a plan view showing a rocker arm provided corresponding to the intake side of one of a plurality of cylinders in a cylinder head of an internal combustion engine having a valve operating mechanism, and FIG. It is an II-II line arrow directional view.
図1および図2に示すように、本実施例に係る内燃機関の動弁機構は、ロッカシャフト2やカムシャフト3、ロッカアーム(第1ロッカアーム4及び第2ロッカアーム5)等を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the valve mechanism of the internal combustion engine according to the present embodiment includes a
ロッカシャフト2は、シリンダヘッド1の吸気側の側壁1a近傍において、シリンダヘッド1の前後方向(図1の上下方向)に沿うように取り付けられている。ロッカシャフト2には、一対の第1ロッカアーム4と、これら第1ロッカアーム4の間の第2ロッカアーム5が取り付けられている。これら第1ロッカアーム4と第2ロッカアーム5の組は、エンジンの各気筒に対応して取り付けられている。ロッカシャフト2の軸心部には主油路19が形成されている。図2に示すように、この主油路19内には仕切り壁20が設けられている。この仕切り壁20により、油圧供給機構(図示せず)から第1の主油路19aと、パイプ24へ供給される第2の主油路19bとが構成されている。
The
カムシャフト3は、ロッカシャフト2よりもシリンダヘッド1の幅方向中央側(図1及び図2の左側)に位置し、かつ、ロッカシャフト2よりもシリンダヘッド1の高さ方向上側(図2の上側)に配置されている。カムシャフト3は、シリンダヘッド1の吸排気両側に配置されているが、図1及び図2では吸気側のみを図示している。カムシャフト3は、シリンダヘッド1に回転可能に支持されている。カムシャフト3には、第1カム11及び第2カム12が形成されている。第1カム11は第1ロッカアーム4に当接し、第2カム12は第2ロッカアーム5に当接する。第2カム12は、第1カム11よりリフト量が大きく、第1カム11を包含するカムプロフィルを有している。
The
第1ロッカアーム4は、基端部41と、先端部42と、これら間の中央部43を有している。基端部41は、ロッカシャフト2に取り付けられており、この基端部41から中央部43が延びており、この中央部43の先端に先端部42が形成されている。側面視(図2参照)において、第1ロッカアーム4の全体形状は、上方に向けて開放したほぼコ字状となっている。中央部43には、ロッカシャフト3の第1カム11に転がり接触する第1ローラ13が回転可能に取り付けられている。この第1ローラ13は、カムシャフト3の第1カム11に下側から摺接する。
The
基端部41は、ロッカシャフト2が挿通される孔41aを備えている。この孔41aの上側には、連結機構6の収容部41bが形成されている。この収容部41bは、内部に円筒状のスペースを有し、その上端が蓋部材32で閉塞されている。なお、連結機構6は、詳しくは後述するが、両第1ロッカアーム4と第2ロッカアーム5とを連結状態又は連結解除状態に切り換える役割を果たすものである。
The
先端部42は、下方に開口した凹部42aを備えている。この凹部42a内には、バルブクリアランスを調整するためのハイドロリック・ラッシュ・アジャスタ(バルブクリアランス自動調整機構、以下HLAと称す)22が取り付けられている。このHLA22の下方において、先端部42は吸気弁7に連係されている。
The
吸気弁7は、バルブヘッド7a及びバルブステム7bを有する。吸気弁7は、バルブステム7bがシリンダヘッド1の孔1b内を上下に摺動して、バルブヘッド7aが吸気ポート8を開閉するように取り付けられている。バルブステム7bの上端部71には、バルブキャップ23が取り付けられている。このバルブキャップ23を介して、バルブステム7bと第1ロッカアーム4の凹部43a(HLA22の下端)とが連係している。バルブステム7bの外周において、バルブシート部材9a、9b間には、圧縮した状態のスプリング10が配置されている。このスプリング10により、吸気弁7は、常時は上方へ向けて付勢されて吸気ポート8を閉塞しており、第1ロッカアーム4の揺動によりバルブステム7bが押し下げられると、吸気ポート8が開放される。
The intake valve 7 has a
第1ロッカアーム4の外側下方には、基端部41と先端部42とを繋ぐように、油輸送パイプ24が取り付けられている。この油輸送パイプ24は、一例でアルミニウム製であって、鉄製のものに比べて軽量化が図られている。油輸送パイプ24は、鉤状に曲がった一端部24a及び他端部24bを有している。
An
油輸送パイプ24の一端部24aは、第1ロッカアーム4の基端部41のボス部41cに固定されている。この一端部24aは、基端部41の油通路25と連通している。この油通路25は、ロッカシャフト2に形成された油通路26を介して、第1の主油路19a及び第2の主油路19bに連通する。したがって、油輸送パイプ24の一端部24aは、ロッカシャフト2の第1の主油路19a及び第2の主油路19bに連通する。
One
油輸送パイプ24の他端部24bは、第1ロッカアーム4の先端部42のボス部42cに固定されている。この他端部24bは、先端部42内の油通路27、28と連通している。油通路27は、先端部42内を上下方向に延びるように形成されており、油通路28は、油通路27と凹部42a(HLA22)との間に形成されている。したがって、油輸送パイプ24の他端部24bは、油通路27、28を介してHLA22(凹部42a)に連通する。
The
ロッカシャフト2内の圧油は、油通路26から油通路25を通って、油輸送パイプ24内に供給される。そして、油輸送パイプ24内の圧油は、油通路27、28を通ってHLA22へと供給される。このように、油輸送パイプ24を介してロッカシャフト2内の圧油をHLA22へと供給できるので、HLA22の円滑な動作が維持される。
The pressure oil in the
図2に示すように、第1ロッカアーム4の下端と油輸送パイプ24との間には、空隙dが確保されている。この隙間dは、第1ロッカアーム4の基端部41側(油輸送パイプ24の一端部24a)では比較的大きく、第1ロッカアーム4の先端部42側(油輸送パイプ24の他端部24b)に向けて徐々に小さくなっている。換言すると、油輸送パイプ24は、他端部24b側の方が一端部24a側よりも第1ロッカアーム4に近接するように延びている。そのため、第1ロッカアーム4全体としては、基端部41よりも先端部42の方の慣性質量が小さく、その結果、第1ロッカアーム4の動特性が損なわれないようになっている。
As shown in FIG. 2, a gap d is secured between the lower end of the
第2ロッカアーム5は、一対の第1ロッカアーム4間に配置される第2アーム本体52と、第1ロッカアーム4の基端部41側に配置されるT字部51を有する。第2アーム本体52には、ロッカシャフト3の第2カム12と転がり接触する第2ローラ31が取り付けられている。この第2ローラ31は、カムシャフト3の第2カム12に下側から摺接する。T字部51の両端部5aは、上述した一対の第1ロッカアーム4にそれぞれ設けられた連結機構6を介して、第1ロッカアーム4の基端部41に連結及び連結解除可能になっている。
The
ここで、連結機構6について説明する。
図2にわかり易く示すように、連結機構6は、第1ロッカアーム4の基端部41の収容部41bに摺動可能に配置されたピストン15を備えている。収容部41bの背面側(カムシャフト3とは反対側)には、切欠き部16が形成されている。この切欠き部16は、収容部41bの背面側の一部を角形に切り欠いてなる。この切欠き部16には、第2ロッカアーム5のT字部51の端部5aが臨む。
Here, the
As clearly shown in FIG. 2, the
ピストン15は、収容部41bの内壁に摺接する円柱状部材であって、上端の一部に係止段部17を備えている。このピストン15には、リターンスプリング18を収容する孔15aが形成されている。リターンスプリング18は、蓋部材32とピストン15の孔15aとの間に圧縮した状態で配置されている。このリターンスプリング18により、ピストン15は下方(ロッカシャフト2に近づく側)に付勢され、常時は切欠き部16を開放する状態になっている(図2の状態)。このピストン15は、ロッカシャフト2に形成された油通路21から供給される圧油により、リターンスプリング18の付勢力に抗して上昇するようになっている。
The
エンジンが低回転数域で運転したとする。このとき、上述したように、リターンスプリング18によりピストン15が下方に付勢されて切欠き部16が開放されている状態(圧油が供給されていない状態)となっている。この状態においては、第2ロッカアーム5のT字部51の端部5aは、第1ロッカアーム4の収容部41bの切欠き部16には係止されず、第2ロッカアーム5と第1ロッカアーム4とは連結されない。そのため、第2ロッカアーム5の変位は、第1ロッカアーム4には伝達されず、吸気弁7には第1ロッカアーム4の動作が伝達される。
Assume that the engine is operated in a low speed range. At this time, as described above, the
他方、エンジンが高回転数域で運転したとする。このとき、ロッカシャフト2の第1の主油路19a内の圧油は、油通路21から収容部41b内に供給される。すると、ピストン15がリターンスプリング18の付勢力に抗して上昇し、このピストン15の上昇により、係止段部17も上方に変位して切欠き部16のスペースが小さくなる。この状態においては、第2ロッカアーム5のT字部51の端部5aは、第1ロッカアーム4の収容部41bの切欠き部16においてピストン15により下方から押され、第2ロッカアーム5が第1ロッカアーム4に連結される。そのため、第2ロッカアーム5が揺動すると、これに連動して第1ロッカアーム4も揺動する。その結果、第2カム12のカムプロフィルにならい、第1ロッカアーム4の先端部42側が揺動する。第1ロッカアーム4へ伝達された第2カム12の変位は、バルブステム7bの上端部71へ伝達し、吸気弁7を押し下げる。よって、吸気弁7には、第2のロッカアーム5および第1のロッカアーム4を介して第2カム12のカムプロフィルが伝達される。
On the other hand, it is assumed that the engine is operated in a high speed range. At this time, the pressure oil in the first
なお、上述したような動弁機構においては、シリンダヘッド1に吸気弁7が支持され、吸気弁7により第1ロッカアーム4のシリンダヘッド前後方向(ロッカシャフト2軸方向)への移動が阻止され、一対の第1ロッカアーム4により第2ロッカアーム5の同方向への移動が阻止される。
In the valve mechanism as described above, the intake valve 7 is supported by the
このような第1、第2ロッカアーム4、5の動作中に、HLA22には、油輸送パイプ24を介してロッカシャフト2内の圧油が適宜供給される。そのため、HLA22によりバルブクリアランスが適切に調整される。そして、上述したように、油輸送パイプ24は第1ロッカアーム4の外側に取り付けられる構造であるため、第1ロッカアーム4自体を大型化する必要が無く、しかも油輸送パイプ24により軽量化が図られているので、第1ロッカアーム4の重量増加が抑えられる。そのため、第1ロッカアーム4から吸気弁7にかかる荷重の増加も抑えることができ、したがって、ロッカアーム内に油輸送路を形成する必要上、ロッカアーム自体を大型化するものに比べ、動弁系の動特性の低下を抑えることができる。つまり、目標とするバルブの動作がカムシャフト3からロッカアーム4、5を介し、バウンスやジャンプ現象を起こさず、正確に伝達される。
During the operation of the first and
さらに、第1ロッカアーム4の外側に油輸送パイプ24を取り付ける構造であるため、第1ロッカアームの内部に油輸送路を設ける場合と比べてその構造が簡易である。すなわち、本実施の形態で述べたエンドピボットタイプの第1ロッカアーム4は、その基端部41と先端部42との間に第1ローラ13が存在している。そのため、第1ロッカアーム4の内部において、基端部41から先端部42へと貫くように油輸送路を形成することは、実質的に不可能であるか、可能であったとしてもその加工は極めて困難である。これに対して、第1ロッカアーム4の外側に油輸送パイプ24を取り付ける構造であると、第1ローラ13を避けるように第1ロッカアーム4の内部に油輸送路を形成する必要がなく、加工上極めて有利である。
Further, since the
なお、本実施の形態では、一対の第1ロッカアーム4と第2ロッカアーム5との組を有する動弁機構の例を説明したが、吸気弁を駆動する、一対または一つの第1ロッカアームのみを有する動弁機構であって、この第1ロッカアームに上述の油輸送パイプ24を適用することも可能である。さらに、第1、第2ロッカアーム4、5について、ローラの代わりにチップを用いているものに適用することも可能である。
In the present embodiment, the example of the valve mechanism having a pair of the
本発明に係る内燃機関の動弁機構は、ロッカアームの動特性の低下を抑制しつつ、簡易な構造にてロッカアームの基端部側からその先端部側へ潤滑油を送給できるので、自動車産業等において、極めて有効に利用することができる。 The valve operating mechanism of the internal combustion engine according to the present invention can supply the lubricating oil from the base end side of the rocker arm to the front end side thereof with a simple structure while suppressing the deterioration of the dynamic characteristics of the rocker arm. Etc., and can be used very effectively.
2 ロッカシャフト
4 第1ロッカアーム
5 第2ロッカアーム
7 バルブ(吸気弁)
11 第1カム
13 第1ローラ
19 主油路
22 ハイドロリック・ラッシャ・アジャスタ(HLA)
24 油輸送パイプ
41 基端部
42 先端部
43 中央部
2
11
24
Claims (4)
前記ロッカシャフト内に形成された油路と、前記ロッカアームの先端部側との間を繋ぐよう当該ロッカアームの外側に取り付けられた油輸送パイプとを備える
ことを特徴とする内燃機関の動弁機構。 The proximal end side is attached to the rocker shaft, the abutting portion that abuts the upper end of the valve is provided on the distal end side, and the slidable contact portion that slidably contacts the cam between the proximal end side and the distal end side is provided. The provided rocker arm,
A valve operating mechanism for an internal combustion engine, comprising: an oil passage formed in the rocker shaft and an oil transport pipe attached to the outside of the rocker arm so as to connect between the rocker arm and the tip end side.
前記ロッカアームの前記先端部側に設けられ、バルブクリアランスを調整するクリアランス調整手段を備え、
前記油輸送パイプは、前記ロッカシャフトの油路内の潤滑油を前記クリアランス調整手段へ供給するものである
ことを特徴とする内燃機関の動弁機構。 A valve operating mechanism for an internal combustion engine according to claim 1,
Provided on the tip end side of the rocker arm, provided with a clearance adjusting means for adjusting the valve clearance,
The valve mechanism for an internal combustion engine, wherein the oil transport pipe supplies lubricating oil in an oil passage of the rocker shaft to the clearance adjusting means.
前記ロッカアームの摺接部に、前記カムに転がり接触するローラが取り付けられている
ことを特徴とする内燃機関の動弁機構。 A valve operating mechanism for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
A valve operating mechanism for an internal combustion engine, wherein a roller that is in rolling contact with the cam is attached to a sliding contact portion of the rocker arm.
前記油輸送パイプと前記ロッカアームとの間隔は、当該ロッカアームの基端部側から先端部側に向けて徐々に小さくなる
ことを特徴とする内燃機関の動弁機構。 A valve operating mechanism for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The valve operating mechanism for an internal combustion engine, wherein an interval between the oil transport pipe and the rocker arm gradually decreases from a proximal end side to a distal end side of the rocker arm.
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