JP4379222B2 - 動弁装置及び内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、バルブ休止状態とバルブ作動状態とを切替えるのに用いて好適な動弁装置、それを備えた内燃機関、及びバルブ休止ユニットに関する。

この種の技術として、例えば特許文献１には、図１２に示すように、リフタ本体５０１内にコマ５０２を回動自在に設けた可変気筒システムが開示されている。この可変気筒システムでは、全筒運転時において、図１２（ａ）に示すように、スプリング５０３の付勢によりコマ５０２を戻した状態にする。それに対して、減筒運転時において、図１２（ｂ）に示すように、油室５０４に油圧を導いてコマ５０２をピン５０５を中心に回動させて、コマ５０２に形成された第１貫通穴５０６を第２貫通穴５０７に一致させた状態とし、カムのリフトがバルブに伝達されないようにする。

特開平５−７１３２３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている可変気筒システムでは、コマ５０２に貫通穴５０６を形成する関係上、コマ５０２を大きくする必要がある。そのため、コマ５０２の重量が大きくなり、コマ５０２を回動させるための油圧を高くしたり、スプリング５０３の付勢力を強くしたりする必要が生じ、コマ５０２の作動性が損なわれるおそれがある。

また、コマ５０２全体の大きさに比べて、油圧が作用する面積が小さいため、油圧を高くしなければならず、コマ５０２の作動性が損なわれるおそれがある。

さらに、リフタ本体５０１内にコマ５０２、コマ支え５０８、ピン５０５、スプリング５０３等の部品を一つ一つ組み付けていかなければならず、その組み付け作業に手間がかかってしまう。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、バルブ休止状態とバルブ作動状態とを切替えるための切替子の作動性を向上させ、更には組み付け性を向上させることを目的とする。

本発明の動弁装置は、カムの回転によりタペットガイドに沿って進退するタペットと、上記タペットの進退に伴って開閉するバルブと、上記タペット内に設けられた環状をなすハウジングと、円板状の上カバーと、上記バルブのバルブステムが挿通する挿通穴が中央に形成された円板状の下カバーと、上記バルブステムの軸中心から偏心する回転中心を持つとともに、回転中心側端面及び先端面が上記ハウジングの内周面に沿って摺動するように上記ハウジング内に回動可能に組み付けられて、上記ハウジング内を圧力室及び気体室に区画する切替子と、上記切替子に対して上記圧力室の容積を小さくする方向に付勢力を付与する付勢手段とを備え、上記ハウジング及び上記切替子は、上記バルブステムの直径よりも薄く形成されると共に、上記上カバー及び上記下カバーに挟まれて上記バルブステムの軸方向に積層されることにより上記タペット内で上記上カバー及び上記下カバーとユニット化され、上記付勢手段の付勢力により上記圧力室の容積が小さくなった状態では、上記切替子が上記バルブステムの上方からずれて位置するバルブ休止状態となり、上記圧力室の流体圧により上記切替子が上記付勢手段の付勢力に抗して回動した状態では、上記切替子が上記バルブステムの上方に位置するバルブ作動状態となる構成にしたことを特徴とする。
本発明の内燃機関は、吸気バルブ及び排気バルブにより吸排気を制御するようにした内燃機関であって、吸気側及び排気側の少なくともいずれか一方に本発明の動弁装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、切替子は、その回転中心側端面及び先端面がハウジングの内周面に沿って摺動するように回動するので、切替子の有効長を確保して、切替子の片側面（圧力室側の面）全体を受圧面とすることができ、切替子の作動性を向上させることができる。また、バルブ休止状態において切替子がバルブステムの上方からずれて位置するようにしたので、切替子に貫通穴を形成する必要がなく、切替子が大きくなるのを避けて、切替子の作動性が損なわれるのを防ぐことができる。

さらに、切替子や付勢手段が組み込まれたハウジングを挟んでバルブステムの軸方向に上カバー及び下カバーを積層してユニット化しておくことにより、タペット内への組み付け性を大幅に向上させることができる。

以下、図面に基づき、本発明の好適な実施形態について説明する。本実施形態では、自動二輪車に搭載される４サイクル水冷並列４気筒の内燃機関（エンジン）を例にして説明する。まず図１を参照して自動二輪車の概略構成を説明すると、自動二輪車１００は車体フレーム１０１を有し、その前方にヘッドパイプ１０２が設けられる。ヘッドパイプ１０２には図示しないサスペンション機構を内装し、前輪１０３を回動自在に支持する左右一対のフロントフォーク１０４等から構成されるステアリング機構が設けられる。

車体フレーム１０１は例えばツインチューブ型のものであり、ヘッドパイプ１０２の直後で左右方向に拡開された後、互いに平行に後斜下方に延びる左右一対のタンクレール１０５と、このタンクレール１０５の後端部に接続され、略上下方向に向かって延びる左右一対のセンターフレーム１０６と、このセンターフレーム１０６の後上端から後方に延びる左右一対のシートレール１０７とを含む。

タンクレール１０５の上方には燃料タンク１０８が配置され、燃料タンク１０８の後方であってシートレール１０７の上方には運転シート１０９が配置される。また、センターフレーム１０６の中央下部にはピボット軸１１０が架設され、スイングアーム１１１がピボット軸１１０まわりにスイング自在に枢着される。そして、このスイングアーム１１１の後端に後輪１１２が回動自在に軸支される。

自動二輪車１００は車体の前部が流線形のカウリング１１３で覆われ、走行中の空気抵抗低減と、走行風圧からの乗員の保護とが図られている。また、車体の後部の運転シート１０９まわりには後輪１１２の上方を覆うようにシートカウル１１４が取り付けられ、さらにその後部にリヤフェンダ１１５が設けられる。

自動二輪車１００の車体中央下部における燃料タンク１０８の下方には、４サイクル水冷並列４気筒のエンジンユニット１が配置される。エンジンユニット１においては、図２に示すように、複数のシリンダ（気筒）を一体に備えたシリンダアッセンブリ２がクランクケース３の上部にやや前傾した状態で搭載される。

エンジンユニット１には、その上方に配置され、燃料タンク１０８の内奥部に収容されるエアクリーナ１１６（図２を参照）から清浄された空気が供給され、エアクリーナ１１６から供給される空気量はスロットルバルブ１２４、１２５によって制御される。また、インジェクタ１２２、１２３によって燃料が噴射供給される。

エンジンユニット１のシリンダアッセンブリ２の前側には４本のエキゾーストパイプ１１７が接続され、集合管にて集合させた後にマフラ１１８が接続される。各エキゾーストパイプ１１７は、エンジンユニット１の前面から一旦下方に向かって延びた後、エンジンユニット１のクランクケース３の前下部にて概略Ｌ字状に曲がり、さらにエンジンユニット１の下部を回って後方に延びる。

また、ヘッドパイプ１０２の下方であってエンジンユニット１の前方には、冷却装置を構成するラジエタ１１９が配置される。ラジエタ１１９は冷却水配管１２０を介して後述するウォータポンプ４２と接続され、該ウォータポンプ４２に冷却した冷却水を供給する。

次に、エンジンユニット１及びエンジンユニット１まわりの構成について説明する。図２はエンジンユニット１の左側面を示す図、図３はエンジンユニット１の背面を示す図、図４はエンジンユニット１の右側面を示す図である。なお、各図において矢印Ｆｒ及びＲｒはそれぞれ車両前後方向を示し、矢印Ｌ及びＲはそれぞれ車両左右方向を示す。

本実施形態のエンジンユニット１では、図２に示すように、複数のシリンダ（気筒）を一体に備えたシリンダアッセンブリ２がクランクケース３の上部にやや前傾した状態で配置される。クランクケース３は、シリンダアッセンブリ２が一体成形されたシリンダブロック一体型のアッパクランクケース４とロアクランクケース５とが上下半割で結合し、ロアクランクケース５が更に上下半割で結合する構成とされる。

シリンダアッセンブリ２において、図３に示すように、４つのシリンダ６が左右（車幅）方向に並置され、各シリンダ６のシリンダボア内にはピストン７が摺動自在に嵌入する。なお、左側から順に１番、２番、３番及び４番気筒とする。

クランクケース３において、アッパクランクケース４とロアクランクケース５の合せ面８にてクランクシャフト９が軸支される。

各気筒のピストン７とクランクシャフト９とはコンロッド１０を介して連結する。これにより、ピストン７の往復運動がコンロッド１０を介してクランクシャフト９の回転運動に変換され、エンジン出力が得られる。

シリンダアッセンブリ２の各シリンダ６の周囲にはウォータジャケット１１が形成され、ウォータポンプ４２から供給される冷却水がウォータジャケット１１内を流通するようになっている。

シリンダアッセンブリ２の上部にはシリンダヘッド１２及びシリンダヘッドカバー１３を有し、シリンダヘッド１２の下面にはシリンダ６のシリンダボアと整合するように形成された燃焼室１４を有する。

シリンダヘッド１２内部には、燃焼室１４の吸気ポート１５ａを開閉制御する吸気バルブ２００_INと、排気ポート１６ａを開閉制御する排気バルブ２００_EXとがスパークプラグ１７を挟んで配置される。本実施形態のエンジンユニット１では、各気筒において吸気側及び排気側にそれぞれ２つのバルブを有し（４バルブ）、詳細は後述するが、２つの吸気バルブ２００_INのうち一方の吸気バルブ２００_INにはバルブ休止ユニット３００が含まれる。

シリンダヘッド１２には、各気筒において、２つの吸気ポート１５ａにつながる二股形状の吸気通路１５と、２つの排気ポート１６ａにつながる二股形状の排気通路１６とが形成される。

各気筒の吸気通路１５には、スロットルボディ１２１を介して、エアクリーナ１１６から給送される空気とインジェクタ１２２、１２３から供給される燃料との混合気が供給される。図２に示すように、側面視において、吸気通路１５は吸気バルブ２００_INと鋭角なＶ字状をなすよう鉛直に近い角度で傾斜して配置される。そして、エアクリーナ１１６と吸気通路１５とがまっすぐなスロットルボディ１２１を介してつながり、ダウンドラフトタイプ（下向き型）の吸気系が構成される。

本実施形態のエンジンユニット１では、いわゆるデュアルスロットルバルブタイプが採用されており、スロットルボディ１２１内の下流側にプライマリバルブ１２４が、上流側にセカンダリバルブ１２５が配設される。下流側のプライマリバルブ１２４は乗員のアクセル操作により人為的に回動操作され、上流側のセカンダリバルブ１２５は図示しないエンジンコントローラによりモータアクチュエータを介して駆動される。プライマリバルブ１２４のプーリとセカンダリバルブ１２５のモータアクチュエータとは互いに離間して、それぞれのスロットルシャフトの端部に設けられる。このデュアルスロットルバルブを採用することにより、例えばコーナ出口でスロットルを一気に空けたような場合に、セカンダリバルブ１２５で空気流入量を制御することで、急激なトルク変動を緩和して滑らかなパワー特性が実現される。

また、プライマリバルブ１２４の近傍、具体的には全閉位置の下流に第１のインジェクタ１２２が配設される。第１のインジェクタ１２２は水平に近い状態に配置され、スロットルボディ１２１内の下流側に向けて燃料を噴射するものである。この場合に、噴射方向の壁面位置は吸気通路１５の二股分岐部分より上流となっている。第１のインジェクタ１２２は、図示しないエンジンコントローラによりインジェクション量やインジェクションタイミングが制御され、主としてエンジンユニット１の高回転、高負荷の領域や中間加速等の過渡期に使用される。

さらに、セカンダリバルブ１２５の上流、具体的にはエアクリーナ１１６内部でスロットルボディ１２１のファンネル部開口１２１ａに対向するように第２のインジェクタ１２３が配設される。第２のインジェクタ１２３は、図示しないエンジンコントローラによりインジェクション量やインジェクションタイミングが制御され、主としてエンジンユニット１の低回転、低負荷の領域で使用され、後述するように休止ユニット３００により各気筒の一方の吸気バルブ２００_INを休止させる状態でも使用される。

一方、各気筒の排気通路１６には、前述したようにエキゾーストパイプ１１７が接続する。

吸気バルブ２００_IN及び排気バルブ２００_EXは、それぞれ吸気側カムシャフト１８及び排気側カムシャフト１９に設けられた吸気カム１８ａ及び排気カム１９ａよって駆動される。吸気側カムシャフト１８及び排気側カムシャフト１９は気筒並列方向（左右方向）に延設され、シリンダヘッド１２及びシリンダヘッドカバー１３の合せ面２０にて軸支される。なお、カムシャフト１８、１９は中空構造を有し、その中空内部がオイル通路１８ｂ、１９ｂ（オイル通路１９ｂは図に表れない）となっている。

図４に示すように、エンジンユニット１の右端部において、クランクシャフト９、吸気側カムシャフト１８及び排気側カムシャフト１９のそれぞれ軸端部に取り付けられたスプロケット２１、２２、２３にカムチェーン２４が巻回されて相互に連結され、吸気側カムシャフト１８及び排気側カムシャフト１９は、カムチェーン２４を介してクランクシャフト９の動力によって回転駆動される。なお、図３に示すように、クランクシャフト９の右軸端部には、センシングロータ２５が付設されるとともにその側近にクランク角センサ２６が配置され、クランク角度を検出するようになっており、これらの外側にクランクカバー２７が被着する。

クランクシャフト９はクランクケース３内で車幅方向に配置されるが、ロアクランクケース５の前部底部において各シリンダ６を挟む位置に複数のバルクヘッド２８が立ち上がる。そして、クランクシャフト９は各バルクヘッド２８におけるアッパクランクケース４及びロアクランクケース５の合せ面８に設定されたジャーナルベアリング２９によって軸支される。クランクシャフト９の左軸端部には、ジェネレータコイル３０及びジェネレータロータ３１を含むジェネレータ３２が配置構成され、ジェネレータコイル３０はカバー３３の内側に取付支持される。

クランクケース３の後半部はミッションケース３４を兼ねており、クランクシャフト９と平行してカウンタ軸３５及びドライブ軸３６が配置される。これらカウンタ軸３５及びドライブ軸３６は、ロアクランクケース５の合せ面３７に支持される。ミッションケース３４において、カウンタ軸３５及びドライブ軸３６間にはトランスミッション装置が配置構成され、カウンタ軸３５の回転が該トランスミッション装置を介してドライブ軸３６へ変速して伝達されるようになっている。ドライブ軸３６の軸端にはドライブスプロケット３８が取り付けられており、これによりエンジンユニット１から後輪１１２へ動力伝達経路が形成される。

ロアクランクケース５の下部にはオイルパン３９が結合し、ロアクランクケース５は内側の２番及び３番気筒に対応する下部底面が略全面開口し、オイルパン３９と連通するようになっている。一方、左右端部の１番及び４番気筒に対応するロアクランクケース５の下部底面は、略クランク軌跡に沿うように湾曲（略半円状）している。その半円状の最下部には、オイル通路のメインギャラリ４０を形成するボス４１が一体的に設けられている。

クランクシャフト９よりも後方に位置するクランクケース３（ロアクランクケース５）の側壁にはウォータポンプ４２が配置される。ウォータポンプ４２には、前述したようにラジエタ１１９から冷却水が供給される冷却水配管１２０が接続し、また、ウォータジャケット１１へ冷却水を供給する冷却水配管１２６が接続する。

また、ロアクランクケース５内においてオイルポンプが配置され、その下方のオイルパン３９内にはオイルストレーナが装着されている。オイルパン３９内に溜まったオイルは、該オイルパン３９の深部からオイルストレーナを介してオイルポンプによって汲み上げられるようになっている。オイルポンプから吐出されるオイルは、オイルフィルタ４３を通ることで濾過され、メインギャラリ４０に流入する。

メインギャラリ４０からは、潤滑を要するエンジン各部にオイルが供給されるようになっている。すなわち、各バルクヘッド２８には、メインギャラリ４０から上方へ立ち上がりジャーナルベアリング２９へ通じるジャーナルオイル通路４４が形成され、これによりジャーナルベアリング２９やピストン７へ潤滑オイルが供給される。

また、図４に示すように、クランクケース３の右端部側には上下方向に延びるオイル通路４５が形成され、その途中においてカムチェーン２４のチェーンガイド４６へ潤滑オイルが供給される。

さらに、オイル通路４５はシリンダヘッド１２まで延び、分岐してカムシャフト１８、１９のオイル通路１８ｂ、１９ｂに連通する。オイル通路１８ｂ、１９ｂに供給される潤滑オイルは、カムシャフト１７、１８の径方向に形成されたオイル通路１８ｃ、１９ｃ（オイル通路１９ｃは図に表れない）からカムシャフト１８、１９の軸支部位へ供給され、更にはその周辺に滞留して、吸気カム１８ａと吸気バルブ２００_INとの摺接部位（タペットシム２１１）及び排気カム１９ａと排気バルブ２００_EXとの摺接部位へと供給される。

次に、図５〜１１を参照して、各気筒の２つの吸気バルブ２００_INのうちバルブ休止ユニット３００を含む吸気バルブ２００_IN（「一方の吸気バルブ」と称する）について説明する。図５に示すように、シリンダヘッド１２内部には筒状のバルブガイド２０１が保持され、このバルブガイド２０１によってバルブステム２０２がガイドされる。バルブステム２０２を介してバルブフェース２０３がバルブシート２０４から離れることにより吸気ポート１５ａが開き、エアクリーナ１１６から給送される空気とインジェクタ１２２、１２３から噴射供給される燃料との混合気が燃焼室１４へと導入される。

バルブガイド２０１まわりであって、ウォータジャケットの天井となるデッキ面４７（図３を参照）上にスプリングシート２０５が設けられる。また、バルブステム２０２の上端付近にはコレット２０６を介してバルブリテーナ２０７が設けられる。これらスプリングシート２０５とバルブリテーナ２０７との間にはインナスプリング２０８が配設され、バルブフェース２０３をバルブシート２０４に当接させる方向、すなわち吸気ポート１５ａを閉じる方向に付勢力を付与する。

また、シリンダヘッド１２内部にはタペットガイド２０９が形成され、タペット２１０が摺動可能に組み付けられる。タペット２１０は周壁部２１０ａと天井部２１０ｂとを有する有蓋無底筒形状に形成され、天井部２１０ｂ外面の窪部には吸気カム１８ａが摺接するタペットシム２１１が装着される。

ここで、タペット２１０内にはバルブ休止ユニット３００が回転可能かつ脱着可能に嵌合される。バルブ休止ユニット３００は、次に詳しく述べるが、円板状の上カバー３０１、ハウジング３０２、円板状の下カバー３０３がバルブステム２０２の軸方向に積層し、その積層方向に２本のピン（リベット）３０４を貫通させて、これらリベット３０４の先端をつぶすことによりユニット化される。この場合に、リベット３０４は下カバー３０３とはルーズ嵌め合い、上カバー３０１とはプレス嵌め合いとし、上カバー３０１への圧入後に先端をつぶすようにして、耐久性の向上が図られている。

以下、バルブ休止ユニット３００について詳述すると、上カバー３０１において、図８に示すように、その上面中央には突出部３０５が形成され、この突出部３０５がタペット２１０の天井部２１０ｂの内面に当接する。例えば、突出部３０５の高さを変更した上カバー３０１を何種類か用意しておき、上カバー３０１を適宜選択することができれば、タペットシム２１１がなくても、タペット２１０の高さ位置を調節してタペット隙間を調整することが可能である。

また、上カバー３０１の中央には貫通穴３０６が形成され、この貫通穴３０６とタペット２１０の天井部２１０ｂの中央に形成された穴２１０ｃとに棒部材３０７が設けられる。図５に示すように、棒部材３０７の下端面は上カバー３０１の内面（底面）と略面一となっている。

下カバー３０３において、図９に示すように、その中央には上下に貫通する挿通穴３０８が形成され、この挿通穴３０８にバルブステム２０２が挿通する。図５に示すように、バルブが閉じている状態で、バルブステム２０２の上端面は下カバー３０３の内面（上面）と略面一となっている。

ハウジング３０２において、図１０に示すように、ハウジング３０２は全体として環状をなし、その外形形状は、円弧面３０９と、円弧面３０９とは異なる径を有する円弧面３１０と、円弧面３１０の中央に形成されたリベット穴３１１ａが形成されるリベット穴形成部３１１とを有し、ちょうど左右対称な貝殻形状となっている。

ハウジング３０２の最大外径は上カバー３０１及び下カバー３０２の外径より小さく、タペット２１０内にバルブ休止ユニット３００が内装された状態で、ハウジング３０２まわりにはタペット２１０の周壁部２１０ａとあいまって油路３１２が形成される（図６、７を参照）。この油路３１２は、タペット２１０の周壁部２１０ａに形成された連通穴２１３を介して、タペットガイド２０９に形成されたオイル通路２１４に連通する。この場合に、円弧面３１０部分において油路３１２が膨らんでオイル溜まりが形成されるので、油路３１２に貯留するオイル量を確保するとともに、時間滞留した場合の劣化を防ぐことができる。

また、ハウジング３０２の内形形状は、リベット穴形成部３１１を除いては外形形状と略同様になっており、ハウジング３０２は略均一な肉厚を有する。すなわち、外側の円弧面３０９に対応する円弧面３１３と、外側の円弧面３１０に対応し、円弧面３１３とは異なる径を有する円弧面３１４とを有する。ただし、２箇所において肉厚とされ、突部３１５が設けられる突部形成部３１６、及び、後述するベーン３１７を支持するベーン支持部３１８が形成される。

このようにしたハウジング３０２内には、図６、７に示すように、ハウジング３０２と同程度の厚み（高さ）を有する翼状の切替子３１７（「ベーン」と称する）が回動可能に組み付けられ、ハウジング３０２内が圧力室３１９及び気体室３２０に区画される。この場合に、上カバー３０１及び下カバー３０３には、気体室３２０にて貫通穴３２１、３２２が形成され、ベーン３１７の回動位置にかかわらず常に気体室３２０が外部（タペット２１０内空間、スプリング２０８、２１２の収容空間）に連通する。これら貫通穴３２１、３２２は、ベーン３１７が回動して気体室３２０の容積が変化する際の空気の出し入れ、圧力室３１９側から気体室３２０へとリークするオイルの排出、バルブ休止ユニット３００の軽量化等の機能を発揮する。

ベーン３１７はバルブステム２０２の軸方向中心Ｏから偏心する回転中心３１７ａを持ち、この例では一方のリベット３０４を回転軸としている。この場合に、ベーンの回転中心３１７ａは、タペット２１０の中心からタペット半径の半分までを半径とする仮想円より外側に位置させるのが望ましく、これによりベーン３１７の有効長を長くすることができる。

ベーン３１７の基端面３１７ｂ（回転中心３１７ａ側端面）は回転中心３１７ａを中心とする円弧面に形成され、ハウジング３０２の内周面（円弧面）３１３のうちベーン支持部３１８が形成された箇所に沿って摺動可能とされる。また、ベーン３１７の先端面３１７ｃも回転中心３１７ａを中心とし、基端面３１７ｂとは異なる径を有する円弧面に形成され、ハウジング３０２の内周面（円弧面）３１４に沿って摺動可能とされる。すなわち、ハウジング３０２の内周面３１３のうちベーン支持部３１８が形成された箇所、及び、ハウジング３０２の内周面３１４もまたベーン３１７の回転中心３１７ａを中心とする円弧面となっている。

この場合に、ベーン３１７とハウジング３０２との摺動箇所には棒状のシール部材３２３が装着される。これらシール部材３２３として好適には、低摩擦で金属よりも低弾性のものが用いられる。なお、シール部材３２３はベーン３１７側及びハウジング３０２側のいずれに設けてもかまわない。

ベーン３１７は圧力室３１９側に凸となる弧状に形成され、その幅がバルブステム２０２の直径と同程度或いはやや大きくなっている。ベーン３１７の気体室３２０側の側面にはバルブステム逃し部３１７ｄが形成されており、図６に示す状態で、ベーン３１７がバルブステム２０２の上方からずれて位置する。ベーン３１７の一部では、軽量化を図るために、その断面が下カバー３０３側に開口する凹形状となっている。

ベーン３１７の先端付近において、気体室３２０側の側面には、図７に示す状態で突部３１５に当接する突部３１７ｅが設けられる。これら突部３１５、３１７ｅによりベーン３１７の回動規制位置が決められる。そして、ハウジング３０２の内周面とベーン３１７の先端付近との間には突部３１５、３１７ｅをスプリングガイドとしてコイルスプリング３２４が配設され、圧力室３１９の容積を小さくする方向に付勢力を付与する。この場合に、コイルスプリング３２４をハウジング３０２の円弧面３１４に沿って弧状に配置することにより、小さなスペースでも、十分な荷重をとるとともに応力を低く抑えるのに必要なコイルスプリング３２４の長さを確保することができる。

また、ベーン３１７の先端付近において、圧力室３１９側の側面には突部３１７ｆが設けられる。この突部３１７ｆによりベーン３１７の回動規制位置が決められるとともに、圧力室３１９の最低容積を確保することができる。また、図６に示す状態でもベーン３１７の圧力室３１９側の側面とハウジング３０２の内周面との間に隙間が確保されるので、受圧面積が減らないようにすることにもなる。なお、突部３１７ｆはハウジング３０２側に設けられてもよい。

ハウジング３０２には、圧力室３１９とハウジング３０２まわりの油路３１２とを連通するための連通路が形成される。この例では、図１０に示すように、ハウジング３０２に上カバー３０１側に開口する半円形状の切欠３２５及び下カバー３０３側に開口する半円形状の切欠３２６が形成され、ハウジング３０２に上カバー３０１及び下カバー３０３が組み付けられた状態で連通路が構成されるようになっている。ハウジング３０２に連通路をなす穴そのものを形成してもよいが、その場合、穴の径を大きくしようとすると穴まわりの強度を維持するのが難しくなる。それに対して、本例のように半円形状或いは他の形状の切欠３２５、３２６を形成し、上カバー３０１や下カバー３０３とあいまって連通路が構成されるようにすれば、ハウジング３０２の強度を維持することができる。また、切欠３２５、３２６をハウジング３０２に沿って複数形成することにより、応力集中を避けるだけでなく、連通路として必要な断面積を確保するとともに、磨耗金属粉等のように細かい異物が詰まりにくく排出しやすくなる。

上記構成とされるバルブ休止ユニット３００がタペット２１０に内装された状態で、バルブ休止ユニット３００の底面（すなわち、下カバー３０３の底面）とスプリングシート２０５との間にはアウタスプリング２１２が配設される。このようにバルブ休止ユニット３００はリテーナとしても機能し、図６に示すバルブ休止状態で、バルブ休止ユニット３００は、アウタスプリング３０２の付勢力だけを受けてタペット２１０に当接し、一体的に往復動作を行う。このようにバルブ休止ユニット３００の下カバー３０３に作用する荷重は比較的低いので、その材質の選択の自由度は高く、軽量で熱伝導性の高い材質を選択することができる。なお、下カバー３０３の底面にはリベット３０４のリベット頭が収容される窪みが形成されており、アウタスプリング２１２が下カバー３０３に直接当接し、リベット３０４に掛からないようになっている。

次に、バルブ休止ユニット３００の動作について説明すると、図６に示すように、コイルスプリング３２４の付勢力により突部３１７ｆがハウジング３０２の内周面に当接した状態では、ベーン３１７がバルブステム２０２の上方からずれる。したがって、例えば吸気カム１８ａの回転に追従してタペット２１０、更にはタペット２１０内のバルブ休止ユニット３００がアウタスプリング２１２の付勢力に抗して下がっても、バルブステム２０２の上端はハウジング３０２内に移動することができるので、タペット２１０及びバルブ休止ユニット３００だけが下がってバルブステム２０２は下がらない、いわゆる空打ち状態となる（バルブ休止状態）。

それに対して、圧力室３１９の油圧が設定圧以上になると、ベーン３１７がコイルスプリング３２４の付勢力に抗して回動し、図７に示すように、突部３１５、３１７ｅ同士が当接した状態となって、ベーン３１７がバルブステム２０２の上方に位置する。したがって、例えば吸気カム１８ａの回転に追従してタペット２１０、更にはタペット２１０内のバルブ休止ユニット３００がアウタスプリング２１２の付勢力に抗して下がると、ベーン３１７を介してバルブステム２０２もインナスプリング２０８の付勢力に抗して下がり、吸気ポート１５ａが開く（バルブ作動状態）。

ここで、バルブ休止ユニット３００への油圧導入経路について説明すると、図２に示すように、シリンダヘッド１２内部には、吸気バルブ２００_INと吸気通路１５との間に挟まれた箇所に、気筒並列方向（左右方向）に延びるオイル通路４８が形成される。このオイル通路４８は、オイルの供給／保持／排出を切替える油圧制御弁ＯＣＶ（不図示）を介して、図４に示したオイル通路４５に連通する。そして、オイル通路４８は、前述したように各気筒の一方の吸気バルブ２００_INが配置されたタペットガイド２０９で開口するオイル通路２１４に連通する。これにより油圧制御弁ＯＣＶを切替えて、バルブ休止ユニット３００内の圧力室３１９の圧力を制御することができる。また、オイル通路２１４から導入されるオイルはタペット２１０とタペットガイド２０９の潤滑オイルとしても機能し、また、流通する際に各部の冷却作用も発揮する。

なお、バルブ休止ユニット３００を含まない吸気バルブ２００_IN（「他方の吸気バルブ」と称する）、及び、排気バルブ２００_EXの基本的な構成は、バルブ休止ユニット３００を除いては、ここまで説明した一方の吸気バルブ２００_INと略同様であり、吸気カム１８ａ（排気カム１９ａ）の回転に追従してタペットが上下すると、タペットの上壁部の内面に当接するバルブステムが上下して吸気ポート１５ａ（排気ポート１６ａ）が開閉する。ただし、図３に示すように、一方の吸気バルブ２００_IN（図中右側）と他方の吸気バルブ２００_INとにおいて、バルブリテーナの高さ位置は、一方の吸気バルブ２００_IN（図中右側）にバルブ休止ユニット３００を介在させた分だけ、他方の吸気バルブ２００_INの方が高くなる。そこで、他方の吸気バルブ２００_IN側において、ウォータジャケットの天井となるデッキ面４７に所定高さの放熱ボス４９を設け、一方の吸気バルブ２００_IN及び他方の吸気バルブ２００_IN間でインナスプリングの諸元（ばね定数、自然長、巻数、初期荷重等）を揃えるようにしている。

以上説明したエンジンユニット１において、低速回転域では、バルブ休止ユニット３００の圧力室３１９の圧力を低く保って、ベーン３１７をバルブステム２０２の上方からずらすバルブ休止状態とし（図６）、各気筒の他方の吸気バルブ２００_INのみをリフトさせる。これにより、吸気流動が促進されて、燃焼室内に吸気スワール流を生成し、いわゆるリーンバーン化が可能となる。この場合、燃料の注入速度を速くすることで出力アップを図ることができる。

そして、エンジンユニット１の回転域が低速回転域を越えると、油圧制御弁を切替えてバルブ休止ユニット３００の圧力室３１９の圧力を設定圧以上にして、ベーン３１７をバルブステム２０２の上方に位置させるバルブ作動状態とし（図７）、各気筒の２つの吸気バルブ２００_INをリフトさせる。

以上述べたように、ベーン３１７は、その回転中心側端面３１７ｂ及び先端面３１７ｃがハウジング３０２の内周面に沿って摺動するように回動するので、ベーン３１７の有効長を確保して、ベーン３１７の圧力室３１９側の面全体を受圧面とすることができ、ベーン３１７の作動性を向上させることができる。また、バルブ休止状態ではベーン３１７がバルブステム２０２の上方からずれて位置する形状としたので、ベーン３１７が大きくなるのを避けて、ベーン３１７の作動性が損なわれるのを防ぐことができる。

さらに、ベーン３１７やコイルスプリング３２４が組み込まれたハウジング３０２を挟んで上カバー３０１及び下カバー３０３を積層してユニット化しておくことにより、タペット２１０内への組み付け性を大幅に向上させることができる。また、個々には簡素な形状であっても、組み合わせることにより複雑な形状を形成することができ、後加工や後処理も容易で、生産性を高めることができる。なお、熱膨張係数、荷重疲労強度、振動磨耗等を考慮して、各部に異なる材質を用いたり、異なる表面処理を施したりすることも可能である。

以上、本発明を種々の実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。

本発明の適用例に係る自動二輪車を示す側面図である。 エンジンユニットの左側面を示す図である。 エンジンユニットの背面を示す図である。 エンジンユニットの右側面を示す図である。 バルブ休止ユニットを含む吸気バルブを示す図である。 バルブ休止ユニットのバルブ休止状態を示す上カバーを外した状態の平面図である。 バルブ休止ユニットのバルブ作動状態を示す上カバーを外した状態の平面図である。 上カバーを示す図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が側面断面図、（ｃ）が底面図である。 下カバーを示す図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が側面断面図、（ｃ）が底面図である。 ハウジングを示す上面図である。 ベーンを示す図であり、（ａ）が側面図、（ｂ）が上面図である。 従来の可変気筒システムを説明するための図であり、（ａ）が全筒運転時での状態を示す図、（ｂ）が減筒運転時での状態を示す図である。

符号の説明

１ エンジンユニット
２００_IN 吸気バルブ
２０２ バルブステム
２１０ タペット
３００ バルブ休止ユニット
３０１ 上カバー
３０２ ハウジング
３０３ 下カバー
３０４ リベット
３０５ 突出部
３０６ 貫通穴
３０７ 棒部材
３０８ 挿通穴
３０９ 円弧面
３１０ 円弧面
３１１ リベット穴形成部
３１２ 油路
３１３ 円弧面
３１４ 円弧面
３１５ 突部
３１６ 突部形成部
３１７ ベーン
３１７ａ 回転中心
３１７ｂ 基端面
３１７ｃ 先端面
３１７ｄ バルブステム逃し部
３１７ｅ 突部
３１７ｆ 突部
３１８ ベーン支持部
３１９ 圧力室
３２０ 気体室
３２１ 貫通穴
３２２ 貫通穴
３２３ シール部材
３２４ コイルスプリング
３２５ 切欠
３２６ 切欠

Claims (15)

1. カムの回転によりタペットガイドに沿って進退するタペットと、
   上記タペットの進退に伴って開閉するバルブと、
   上記タペット内に設けられた環状をなすハウジングと、
   円板状の上カバーと、
   上記バルブのバルブステムが挿通する挿通穴が中央に形成された円板状の下カバーと、
   上記バルブステムの軸中心から偏心する回転中心を持つとともに、回転中心側端面及び先端面が上記ハウジングの内周面に沿って摺動するように上記ハウジング内に回動可能に組み付けられて、上記ハウジング内を圧力室及び気体室に区画する切替子と、
   上記切替子に対して上記圧力室の容積を小さくする方向に付勢力を付与する付勢手段とを備え、
   上記ハウジング及び上記切替子は、上記バルブステムの直径よりも薄く形成されると共に、上記上カバー及び上記下カバーに挟まれて上記バルブステムの軸方向に積層されることにより上記タペット内で上記上カバー及び上記下カバーとユニット化され、
   上記付勢手段の付勢力により上記圧力室の容積が小さくなった状態では、上記切替子が上記バルブステムの上方からずれて位置するバルブ休止状態となり、上記圧力室の流体圧により上記切替子が上記付勢手段の付勢力に抗して回動した状態では、上記切替子が上記バルブステムの上方に位置するバルブ作動状態となる構成にしたことを特徴とする動弁装置。
2. 上記切替子の回転中心側端面及び先端面は、いずれも回転中心を中心とし、互いに異なる径を有する円弧面とされることを特徴とする請求項１に記載の動弁装置。
3. 上記切替子の上記気体室側の側面には、上記バルブステムの逃げ部が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の動弁装置。
4. 上記切替子の回転中心は、上記タペットの中心からタペット半径の半分までを半径とする仮想円より外側に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の動弁装置。
5. 上記切替子は、少なくとも上記バルブ作動状態において上記バルブステムの上方に位置する部位で、上記バルブステムの直径以上の幅を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の動弁装置。
6. 上記切替子及び上記ハウジングの内周面の少なくともいずれか一方に、上記バルブ休止状態において圧力室の最低容積を確保するための突部が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の動弁装置。
7. 上記切替子及び上記ハウジングの内周面に、上記バルブ作動状態において互いに当接する突部がそれぞれ設けられ、これら突部をスプリングガイドとして上記付勢手段であるコイルスプリングが設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の動弁装置。
8. 上記切替子の回転中心側端面或いは上記ハウジングの内周面に設けられるシール部材と、上記切替子の先端面或いは上記ハウジングの内周面に設けられるシール部材とを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の動弁装置。
9. 上記バルブステムの軸方向に積層する上記上カバー、上記ハウジング、上記下カバーに、複数本のピンを貫通させてユニット化したことを特徴とする請求項１に記載の動弁装置。
10. 上記複数本のピンのうち１本のピンを上記切替子の回転軸として利用することを特徴とする請求項９に記載の動弁装置。
11. 上記ハウジングの最大外径は上記上カバー及び上記下カバーの外径より小さく、ユニット化したものを上記タペットに内装した状態で、上記ハウジングまわりに上記タペットとあいまって流体路が形成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の動弁装置。
12. 上記ハウジングには上記上カバー側及び上記下カバー側に開口する略半円形状の切欠が２つ以上形成され、上記上カバー又は上記下カバーとあいまって、上記圧力室に流体を導入する連通路が形成されると共に、上記切欠は隣接するもの同士が上記上カバー側と上記下カバー側とに交互に配置されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の動弁装置。
13. 上記上カバー及び上記下カバーの少なくともいずれか一方には、上記切替子の上記気体室にて貫通穴が形成されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の動弁装置。
14. 吸気バルブ及び排気バルブにより吸排気を制御するようにした内燃機関であって、
    吸気側及び排気側の少なくともいずれか一方に請求項１〜１３のいずれか１項に記載の動弁装置を備えたことを特徴とする内燃機関。
15. １気筒に複数の吸気バルブ及び複数の排気バルブを備え、上記複数の吸気バルブのうち一部の吸気バルブ側に請求項１〜１３のいずれか１項に記載の動弁装置を備えたことを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関。

Images