JP3769227B2 - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロッカーアームを付勢する付勢手段とその支持部とを備えたエンジンの動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの吸気バルブあるいは排気バルブを駆動するロッカーアームをカム側あるいはバルブ側に付勢する付勢部材を備えたエンジンの動弁装置は公知である。またエンジンの吸気バルブや排気バルブのリフト量を変更可能なリフト量可変手段を備えたエンジンの動弁装置が、特開平８−２３２６２３号公報により開示されている。この種のエンジンの動弁装置は、バルブとカムシャフトとの間に駆動ロッカーアームおよび自由ロッカーアームを配置し、連結切換機構で両ロッカーアームを連結することで、自由ロッカーアームの揺動を駆動ロッカーアームを介してバルブに伝達し、また連結切換機構で駆動ロッカーアームから自由ロッカーアームを切り離すことで、駆動ロッカーアームの揺動をバルブに伝達するようになっている。そして両ロッカーアームの連結を解除したとき、バルブとの接続を絶たれた自由ロッカーアームがカムから離反するのを防止するために、ロストモーション機構で自由ロッカーアームをカム側に付勢している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記特開平８−２３２６２３号公報に記載されたものは、シリンダヘッドに設けたカムシャフトホルダに支持したカムシャフトの上面をカムシャフトキャップで押さえ、このカムシャフトキャップの上部に支持したロッカーアームシャフトの更に上部にロストモーション機構を配置しているため、ロストモーション機構が上方に大きく突出してエンジンの上下方向寸法が大型化する問題があり、しかもロストモーション機構を支持するための専用のホルダを備えているために部品点数が増加する問題がある。これを回避するために、ロッカーアームシャフトの下方のカムシャフトホルダあるいはカムシャフトキャップにロストモーション機構を配置することが考えられるが、その部分にはカムシャフトホルダにカムシャフトキャップを締結するボルトが配置されるために部品点数が増加するとともに、このボルトとの干渉を回避するためにロストモーション機構を配置する位置の設計自由度が制限される問題がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ロッカーアームを付勢する付勢手段とその支持部とを備えたエンジンの部品点数の削減を図るとともに、該エンジンの上下方向寸法の小型化を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、シリンダヘッドに形成したカムシャフトホルダに軸方向に挿入されるカムシャフトと、カムシャフトにより駆動されるバルブと、バルブのリフト量を変更可能なリフト量可変手段とを備え、前記リフト量可変手段は、第１カムに当接する自由ロッカーアームと、自由ロッカーアームを第１カムに当接する方向に付勢する付勢部材と、第２カムに当接してバルブを駆動する駆動ロッカーアームと、自由ロッカーアームおよび駆動ロッカーアームを連結あるいは連結解除する連結切換機構とを備えたエンジンの動弁装置において、前記付勢部材の支持部を、自由ロッカーアームの下方のカムシャフトホルダに一体に設けたことを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、付勢部材の支持部を自由ロッカーアームの下方のカムシャフトホルダに一体に設けたので、その支持部を自由ロッカーアームの上方に設ける場合に比べてエンジンの上下方向の寸法を小型化することができ、しかも付勢部材を支持するための専用のホルダが不要になるために部品点数が削減される。またシリンダヘッドに設けたカムシャフトホルダにカムシャフトを軸方向に挿入するので、カムシャフトを支持するカムシャフトキャップと、そのカムシャフトキャップをカムシャフトホルダに締結するボルトとが不要になって部品点数が減少するだけでなく、付勢部材の支持部が前記ボルトと干渉する虞がないため、付勢部材を配置する位置の設計自由度が増加する。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記支持部は凹部からなり、その凹部をカムシャフトホルダの上面に形成したことを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、凹部よりなる付勢部材の支持部をカムシャフトホルダの上面に形成したので、支持部を加工する工具が他部材と干渉し難くなって加工が容易になる。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記支持部の側面と、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するボルトの座面とを連結壁で接続したことを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、付勢部材の支持部の側面と、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するボルトの座面とを連結壁で接続したので、支持部の剛性を高めて付勢部材の支持剛性が向上する。
【００１１】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記支持部と、ロッカーアームシャフトを支持するロッカーアームシャフト支持部とを連結壁で接続したことを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。
【００１２】
上記構成によれば、付勢部材の支持部とロッカーアームシャフトを支持するロッカーアームシャフト支持部とを連結壁で接続したので、支持部およびロッカーアームシャフト支持部の両方を効果的に補強することができるので、付勢部材およびロッカーアームシャフトの支持剛性が向上する。
【００１３】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記支持部は凹部からなり、その凹部とロッカーアームシャフトを支持するロッカーアームシャフト支持部とを連結壁で接続したことを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される
上記構成によれば、凹部よりなる付勢部材の支持部の底部をカムシャフトから遠ざかる方向に傾斜させたので、カムシャフトホルダのジャーナル支持孔の周囲の肉厚を増加させてカムシャフトの支持剛性を高めることができる。
【００１４】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記支持部は凹部からなり、その凹部の少なくとも一部を、カムシャフトホルダのカムシャフト方向の幅内に形成したことを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。 上記構成によれば、凹部よりなる支持部の少なくとも一部をカムシャフトホルダのカムシャフト方向の幅内に形成したので、動弁装置のカムシャフト方向の寸法を小型化することができる。
【００１５】
尚、実施例の吸気バルブ１６は本発明のバルブに対応し、実施例の平坦面２４ｂは本発明のロッカーアームシャフト支持部に対応し、実施例の駆動用吸気カム２９および休止用吸気カム２８はそれぞれ本発明の第１カムおよび第２カムに対応し、実施例のスプリング４５は本発明の付勢部材に対応する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 図１〜図５は本発明の第１実施例を示すもので、図１はエンジンのシリンダヘッドの一部を示す平面図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図２の５−５線断面図である。
【００１７】
直列多気筒エンジンはシリンダブロック１１の上面に複数本のボルト１２…で結合されたシリンダヘッド１３を備える。シリンダヘッド１３には燃焼室１４および吸気ポート１５が形成されており、吸気ポート１５の下流端を開閉する吸気バルブ１６のステム１６ａがシリンダヘッド１３に設けたバルブガイド１７に摺動自在に支持される。バルブガイド１７の上部に設けたスプリングシート１８と吸気バルブ１６のステムエンドに設けたスプリングシート１９との間にバルブスプリング２０が配置されており、このバルブスプリング２０で吸気バルブ１６の傘部１６ｂがバルブシート２１に着座する方向に付勢される。シリンダ軸線Ｌ１を挟んで吸気バルブ１６の反対側に設けられたプラグ挿入筒２２の底部に、燃焼室１４に臨む点火プラグ２３が装着される。
【００１８】
尚、本実施例のエンジンの排気系の構造は、シリンダ列線Ｌ２を挟んで前記吸気系の構造と実質的に対称であるため、以下吸気系を代表として説明する。排気系の各部材に付した符号は、それに対応する吸気系の部材に付した符号と同じである。
【００１９】
シリンダヘッド１３の上面に複数のカムシャフトホルダ２４…が上向きに突設されており、これらのカムシャフトホルダ２４…に１本のカムシャフト２５が支持される。カムシャフトホルダ２４はキャップを持たない一体構造であり、そこに形成された円形のジャーナル支持孔２４ａにカムシャフト２５に形成したジャーナル２５ａが回転自在に嵌合する。カムシャフトホルダ２４の頂部に形成した平坦面２４ｂに、１本のロッカーアームシャフト２６の下面に形成した平坦面２６ａを当接させた状態で、ロッカーアームシャフト２６を上方から貫通するボルト２７がカムシャフトホルダ２４に締結される。カムシャフト２５およびロッカーアームシャフト２６はシリンダ軸線Ｌ１上に平行に配置される。
【００２０】
次に、吸気バルブ１６のリフト量を可変制御するリフト量可変手段Ｖの構造を説明する。
【００２１】
カムシャフト２５には、カム山を持たない休止用吸気カム２８と、カム山を持つ駆動用吸気カム２９とが隣接して設けられる。休止用吸気カム２８の直径は駆動用吸気カム２９のベース円の直径と同じであり、駆動用吸気カム２９のカム山の最大半径はカムシャフトホルダ２４のジャーナル支持孔２４ａの半径よりも小さくなっている。これにより、休止用吸気カム２８および駆動用吸気カム２９がカムシャフトホルダ２４のジャーナル支持孔２４ａと干渉するのを回避しながら、カムシャフト２５をカムシャフトホルダ２４のジャーナル支持孔２４ａに挿入することができる。
【００２２】
ロッカーアームシャフト２６には駆動ロッカーアーム３０の中間部が揺動自在に支持されており、駆動ロッカーアーム３０の一端に設けたスリッパ３４が前記休止用吸気カム２８に当接するとともに、他端に設けたアジャストボルト３２が吸気バルブ１６のステムエンドに当接する。またロッカーアームシャフト２６には自由ロッカーアーム３３の中間部が揺動自在に支持されており、自由ロッカーアーム３３の一端に設けたローラ３１が前記駆動用吸気カム２９に当接するとともに、他端に設けた受け部３５がロストモーション機構３６に支持される。
【００２３】
駆動ロッカーアーム３０および自由ロッカーアーム３３の一端には同軸上に整列する同一内径のガイド筒３７，３８が固定されており、駆動ロッカーアーム３０のガイド筒３７に連結ピン３９が摺動自在に嵌合し、自由ロッカーアーム３３のガイド筒３８に連結ピン３９と同一直径の連結解除ピン４０が摺動自在に嵌合する。連結解除ピン４０はスプリングシート４１との間に配置したスプリング４２で連結ピン３９に向けて付勢され、また連結ピン３９の背面には該連結ピン３９を油圧で連結解除ピン４０に向けて付勢するための油室４３が形成される。この油室４３は、駆動ロッカーアーム３０の内部に形成した油路３０ａを介してロッカーアームシャフト２６の内部に形成した油路２６ｂに連通する。前記ローラ３１は、自由ロッカーアーム３３のガイド筒３８の外周にニードルベアリング４４を介して回転自在に支持される。
【００２４】
上記連結ピン３９、連結解除ピン４０、スプリング４２および油室４３は、バルブリフト可変手段Ｖの連結切換機構４７を構成する。
【００２５】
カムシャフトホルダ２４の側面には水平な段部２４ｃを介して切欠２４ｄが形成されており、この切欠２４ｄに自由ロッカーアーム３３が嵌合する。つまりカムシャフトホルダ２４の下部は厚く、それに連なる上部は段部２４ｃを境にして薄くなっており、段部２４ｃの上側の薄くなった切欠２４ｄの部分に自由ロッカーアーム３３が配置される。前記ロストモーション機構３６は、カムシャフトホルダ２４に一体に形成された筒状の凹部よりなる支持部２４ｅと、上面が開放した支持部２４ｅに嵌合する付勢部材としてのスプリング４５と、このスプリング４５の上端に設けられて自由ロッカーアーム３３の受け部３５に当接する当接部材４６とを備える。
【００２６】
しかして、車両の加速時やクルーズ時には、図２に示すようにロッカーアームシャフト２６内の油路２６ｂおよび駆動ロッカーアーム３０の油路３０ａを介して油室４３に油圧を供給し、連結ピン３９および連結解除ピン４０をスプリング４２に抗して押し込むと、駆動ロッカーアーム３０および自由ロッカーアーム３３が連結ピン３９により一体化される。その結果、カムリフトを有する駆動用吸気カム２９にローラ３１を当接させた自由ロッカーアーム３３の揺動が連結ピン３９を介して駆動ロッカーアーム３０に伝達され、この駆動ロッカーアーム３０により吸気バルブ１６が開閉される。このとき、カムリフトを有していない休止用吸気カム２８は、駆動ロッカーアーム３０のスリッパ３４に接したり離れたりするだけで実質的に機能しない。
【００２７】
一方、車両の減速時に油室４３に作用する油圧を解除すると、スプリング４２の弾発力で連結解除ピン４０が連結ピン３９を押し戻すことにより、連結解除ピン４０および連結ピン３９の当接面が自由ロッカーアーム３３および駆動ロッカーアーム３０の境界面と同一面上に位置するようになり、自由ロッカーアーム３３および駆動ロッカーアーム３０の連結が解除される。その結果、駆動ロッカーアーム３０のスリッパ３４がカムリフトを有していない休止用吸気カム２８に当接することで、駆動ロッカーアーム３０は作動を停止して吸気バルブ１６は閉弁状態に保持され、ポンピングロスの発生が防止される。このとき、自由ロッカーアーム３３はカムリフトを有する駆動用吸気カム２９により揺動するが、自由ロッカーアーム３３および駆動ロッカーアーム３０の連結が解除されているため、自由ロッカーアーム３３の揺動が駆動ロッカーアーム３０に伝達されることはない。そしてロストモーション機構３６のスプリング４５で付勢された当接部材４６が、自由ロッカーアーム３３の受け部３５を上向きに押し上げることで、ローラ３１が駆動用吸気カム２９から離反するのを防止することができる。
【００２８】
図４および図５に示すように、カムシャフトホルダ２４に一体に設けたスプリング４５の支持部２４ｅの側面と、シリンダヘッド１３をシリンダブロック１１に締結するボルト１２の座面１３ａとが、下方に向けて裾広がりに広がる連結壁２４ｆによって連結されており、この連結壁２４ｆで支持部２４ｅの剛性を高めてスプリング４５の支持剛性を高めることができる。またカムシャフトホルダ２４の支持部２４ｅの頂部と、その頂部よりも僅かに高い平坦面２４ｂとが、下方に向けて裾広がりに広がる連結壁２４ｇによって連結されており、この連結壁２４ｇでカムシャフトホルダ２４の剛性および支持部２４ｅの剛性を相互に高め合うことができるので、スプリング４５およびロッカーアームシャフト２６の支持剛性が向上する。尚、図１および図２において、前記連結壁２４ｆ，２４ｇは網かけにより表示してある。
【００２９】
以上のように、ロストモーション機構３６のスプリング４５を収納する支持部２４ｅを、自由ロッカーアーム３３よりも下方に配置したので、それを自由ロッカーアーム３３の上方に配置する場合に比べてエンジンの上下方向の寸法を小型化することができる。また支持部２４ｅをカムシャフトホルダ２４に一体に設けたので、その支持部２４ｅを別部材で構成する場合に比べて部品点数を削減することができる。更に、カムシャフト２５をカムシャフトホルダ２４に支持するためにカムシャフトキャップと、そのカムシャフトキャップをカムシャフトホルダに締結するボルトとを使用せず、シリンダヘッド１３に設けたカムシャフトホルダ２４のジャーナル支持孔２４ａにカムシャフト２５を軸方向に挿入して支持するので、前記カムシャフトキャップやボルトが不要になって部品点数が削減されるだけでなく、スプリング４５の支持部２４ｅが前記ボルトと干渉する虞がないため、ロストモーション機構３６を配置する位置の設計自由度が増加する。しかも支持部２４ｅがカムシャフトホルダ２４の上面に開口するので、支持部２４ｅを加工する工具がシリンダヘッド１３の他の部分と干渉することがなく、支持部２４ｅの加工が容易になる。
【００３０】
図２から明らかなように、支持部２４ｅの少なくとも一部（符号Ａ参照）が、カムシャフトホルダ２４のカムシャフト２５方向の幅Ｌ内に形成されるので、即ち支持部２４ｅがカムシャフト２５の軸受幅内に形成されるので、動弁装置のカムシャフト２５方向の寸法を小型化することができる。
【００３１】
次に、図６に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００３２】
第１実施例ではロストモーション機構３６の支持部２４ｅの軸線がシリンダ軸線Ｌ１と平行に形成されていたが、第２実施例の支持部２４ｅは、その軸線の下側がシリンダ軸線Ｌ１から離れる方向に、つまりカムシャフト２５から離れる方向に傾斜している。その結果、支持部２４ｅの底部とカムシャフトホルダ２４のジャーナル支持孔２４ａとの間の肉厚Ｔが第１実施例（図４参照）よりも大きくなり、ジャーナル支持孔２４ａの外周壁の剛性を高めることができる。
【００３３】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３４】
例えば、実施例のリフト量可変手段Ｖはバルブを作動状態と休止状態（リフト量＝０）とで切り換えているが、リフト量を複数段階に切り換えるものであっても良い。
【００３５】
また実施例は吸気バルブおよび排気バルブの両方がリフト量可変手段Ｖを備えているが、その一方だけがリフト量可変手段Ｖを備えるものであっても良い。
【００３６】
また本発明はリフト量可変手段Ｖを備えていない動弁装置に対しても適用可能であり、エンジンの吸気バルブあるいは排気バルブを駆動するロッカーアームをカム側あるいはバルブ側に付勢する付勢部材を備えた動弁装置であれば良い。
【００３７】
また実施例のリフト量可変手段Ｖは、油室４３に油圧を作用させることで自由ロッカーアーム３３および駆動ロッカーアーム３０を結合して全筒運転状態とし、油室４３から油圧を抜くことでスプリング４２の弾発力で自由ロッカーアーム３３および駆動ロッカーアーム３０を切り離して休筒運転状態としているが、その関係を逆にすることができる。このようにすれば、油圧系が故障して油室に油圧が作用しなくなったときに、スプリングの弾発力で自由ロッカーアームおよび駆動ロッカーアームを結合して全筒運転状態とすることができ、エンジンの運転を支障なく継続することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、付勢部材の支持部を自由ロッカーアームの下方のカムシャフトホルダに一体に設けたので、その支持部を自由ロッカーアームの上方に設ける場合に比べてエンジンの上下方向の寸法を小型化することができ、しかも付勢部材を支持するための専用のホルダが不要になるために部品点数が削減される。またシリンダヘッドに設けたカムシャフトホルダにカムシャフトを軸方向に挿入するので、カムシャフトを支持するカムシャフトキャップと、そのカムシャフトキャップをカムシャフトホルダに締結するボルトとが不要になって部品点数が減少するだけでなく、付勢部材の支持部が前記ボルトと干渉する虞がないため、付勢部材を配置する位置の設計自由度が増加する。
【００３９】
また請求項２に記載された発明によれば、凹部よりなる付勢部材の支持部をカムシャフトホルダの上面に形成したので、支持部を加工する工具が他部材と干渉し難くなって加工が容易になる。
【００４０】
また請求項３に記載された発明によれば、付勢部材の支持部の側面と、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するボルトの座面とを連結壁で接続したので、支持部の剛性を高めて付勢部材の支持剛性が向上する。
【００４１】
また請求項４に記載された発明によれば、付勢部材の支持部とロッカーアームシャフトを支持するロッカーアームシャフト支持部とを連結壁で接続したので、支持部およびロッカーアームシャフト支持部の両方を効果的に補強することができるので、付勢部材およびロッカーアームシャフトの支持剛性が向上する。
【００４２】
また請求項５に記載された発明によれば、凹部よりなる付勢部材の支持部の底部をカムシャフトから遠ざかる方向に傾斜させたので、カムシャフトホルダのジャーナル支持孔の周囲の肉厚を増加させてカムシャフトの支持剛性を高めることができる。
【００４３】
また請求項６に記載された発明によれば、凹部よりなる支持部の少なくとも一部をカムシャフトホルダのカムシャフト方向の幅内に形成したので、動弁装置のカムシャフト方向の寸法を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 エンジンのシリンダヘッドの一部を示す平面図
【図２】 図１の要部拡大図
【図３】 図２の３−３線断面図
【図４】 図２の４−４線断面図
【図５】 図２の５−５線断面図
【図６】 本発明の第２実施例に係る、前記図４に対応する図
【符号の説明】
１１ シリンダブロック
１２ ボルト
１３ シリンダヘッド
１３ａ 座面
１６ 吸気バルブ（バルブ）
２４ カムシャフトホルダ
２４ｂ 平坦面（ロッカーアームシャフト支持部）
２４ｅ 支持部
２４ｆ 連結壁
２４ｇ 連結壁
２５ カムシャフト
２８ 休止用吸気カム（第２カム）
２９ 駆動用吸気カム（第１カム）
３０ 駆動ロッカーアーム
３３ 自由ロッカーアーム
４５ スプリング（付勢部材）
４７ 連結切換機構
Ｖ リフト量可変手段

Claims (6)

1. シリンダヘッド（１３）に形成したカムシャフトホルダ（２４）に軸方向に挿入されるカムシャフト（２５）と、カムシャフト（２５）により駆動されるバルブ（１６）と、バルブ（１６）のリフト量を変更可能なリフト量可変手段（Ｖ）とを備え、
   前記リフト量可変手段（Ｖ）は、第１カム（２９）に当接する自由ロッカーアーム（３３）と、自由ロッカーアーム（３３）を第１カム（２９）に当接する方向に付勢する付勢部材（４５）と、第２カム（２８）に当接してバルブ（１６）を駆動する駆動ロッカーアーム（３０）と、自由ロッカーアーム（３３）および駆動ロッカーアーム（３０）を連結あるいは連結解除する連結切換機構（４７）とを備えたエンジンの動弁装置において、
   前記付勢部材（４５）の支持部（２４ｅ）を、自由ロッカーアーム（３３）の下方のカムシャフトホルダ（２４）に一体に設けたことを特徴とするエンジンの動弁装置。
2. 前記支持部（２４ｅ）は凹部からなり、その凹部をカムシャフトホルダ（２４）の上面に形成したことを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの動弁装置。
3. 前記支持部（２４ｅ）の側面と、シリンダヘッド（１３）をシリンダブロック（１１）に締結するボルト（１２）の座面（１３ａ）とを連結壁（２４ｆ）で接続したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のエンジンの動弁装置。
4. 前記支持部（２４ｅ）と、ロッカーアームシャフト（２６）を支持するロッカーアームシャフト支持部（２４ｂ）とを連結壁（２４ｇ）で接続したことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のエンジンの動弁装置。
5. 前記支持部（２４ｅ）は凹部からなり、その凹部の底部をカムシャフト（２５）から遠ざかる方向に傾斜させたことを特徴とする、請求項２に記載のエンジンの動弁装置。
6. 前記支持部（２４ｅ）は凹部からなり、その凹部の少なくとも一部を、カムシャフトホルダ（２４）のカムシャフト（２５）方向の幅内に形成したことを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のエンジンの動弁装置。

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