JP6691409B2 - ピボット装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダヘッドに形成されたピボット穴にピボットが収納されるピボット装置に関する。

従来、ピボットの底面から先端にかけて螺旋状の溝が形成されており、シリンダヘッドに形成されたピボット穴にピボットが収容された場合に、オイル流路を通じて供給されたオイルを、螺旋状に形成された溝を通してロッカーアームに供給するようになされたピボット装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

このピボット装置では、ピボット穴にピボットを挿入する際には、螺旋状に形成された溝を通して空気が抜けるため、ピボットをピボット穴に容易に挿入することが可能である。

特開２０１０−２６１３５７号公報

しかしながら、上記のピボット装置では、オイル流路を通じて供給されたオイルが、螺旋状に形成された溝を通してピボット穴の底面側に流通してしまうため、ピボットがピボット穴に対して浮いてしまうといった問題があった。

そこで、本発明は、ピボットをピボット穴に容易に挿入することができるとともに、ピボットがピボット穴に対して浮いてしまうことを防止することができるピボット装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のピボット装置は、ロッカーアームを揺動自在に支持するピボットと、前記ピボットが挿入されるピボット穴が形成されるとともに、該ピボット穴の側面に連通され、オイルが流通するオイル流路が形成されたシリンダヘッドと、を備え、前記ピボットには、前記ピボットが前記ピボット穴に挿入された際に、前記オイル流路と対向する側面に溝部が形成されるとともに、前記溝部に対して底面側に離隔した位置から前記底面にかけて切り欠き部が形成されている。

本発明によれば、ピボットをピボット穴に容易に挿入することができるとともに、ピボットがピボット穴に対して浮いてしまうことを防止することができる。

動弁機構の概略断面図である。 ピボット装置を説明する図である。 ピボット穴の側面とピボットとの間隔に対するオイル流量および空気流量の関係を示す図である。 変形例のピボットを説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

一般的な４サイクルエンジンにおいては、ピストンが収容されたシリンダブロックにシリンダヘッドが固定されており、シリンダヘッド、シリンダブロックおよびピストンに囲繞された燃焼室が形成される。シリンダヘッドには、吸気通路および排気通路が形成されており、吸気通路は吸気ポートを介して燃焼室に連通し、排気通路は排気ポートを介して燃焼室に連通している。また、シリンダヘッドには、吸気ポートおよび排気ポートごとにバルブが設けられており、このバルブのリフト動作によって、吸気ポートおよび排気ポートが開弁される。

以下では、吸気ポートおよび排気ポートを機械的に開閉する動弁機構について説明する。なお、本実施形態の４サイクルエンジンにおいては、シリンダヘッドに、吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ２つ設けられており、動弁機構も吸気ポートおよび排気ポートごとに設けられているが、基本的な構成はいずれも同じであるため、ここでは、１つの吸気ポートと、それを開閉する１つの動弁機構について図を用いて説明する。

図１は、動弁機構１の概略断面図である。本実施形態の４サイクルエンジンＥは、不図示のシリンダブロックにシリンダヘッド１１が固定されており、シリンダブロックとシリンダヘッド１１との間に燃焼室１３が形成されている。そして、シリンダヘッド１１には、吸気通路１５が形成されており、この吸気通路１５が、吸気ポート１７を介して燃焼室１３に連通している。

そして、シリンダヘッド１１には、吸気ポート１７を開閉するための動弁機構１が設けられている。動弁機構１は、不図示のクランクシャフトの回転に連動するカム２１と、カム２１の回転に伴って揺動するロッカーアーム３１と、ロッカーアーム３１の揺動に伴って可動するバルブ４１と、ロッカーアーム３１を支持するピボット５１と、を含んで構成される。

カム２１は、カムシャフト２３に固定されており、カムシャフト２３と一体回転する。４サイクルエンジンＥは、燃焼室１３における爆発圧力によって摺動するピストンに連係された不図示のクランクシャフトと、このクランクシャフトの回転動力をカムシャフト２３に伝達する不図示のタイミングベルトと、を備えている。タイミングベルトは、クランクシャフトとカムシャフト２３とに巻き回されており、カムシャフト２３はクランクシャフトと一体回転する。このようにしてカムシャフト２３が回転することにより、カム２１が回転することとなる。

カム２１は、非リフト面２１ａと、この非リフト面２１ａに連続するリフト面２１ｂとで構成される外周面を有している。非リフト面２１ａは、回転中心からの距離が等しく、同一半径内に位置する面であり、リフト面２１ｂは、回転中心から最も離隔した頂点２１ｃに向かって、回転中心からの距離が漸増する面である。

ロッカーアーム３１は、カム２１の非リフト面２１ａ、リフト面２１ｂに接触するローラ面３１ａを備えている。ローラ面３１ａは、曲率が一定の円弧面で構成されており、その幅は、カム２１の非リフト面２１ａ、リフト面２１ｂの幅（回転軸方向の厚さ）とほぼ等しい。また、ロッカーアーム３１には、ローラ面３１ａよりも一端側（図中左側）にピボット受け３１ｂが形成されている。このピボット受け３１ｂは、カム２１に対向する側の面と反対側の面に形成された半球面状の凹みであり、上記のピボット５１の先端部５１ａが接触する。一方、ロッカーアーム３１のうち、ローラ面３１ａよりも他端側（図中右側）には、押圧部３１ｃが形成されている。この押圧部３１ｃは、ロッカーアーム３１のうちピボット受け３１ｂと同一面側に設けられた曲面で構成されている。

バルブ４１は、先端にバルブヘッド４１ａが形成され、基端にバルブステムエンド４１ｂを有するバルブステム４１ｃを備えており、シリンダヘッド１１に摺動自在に保持されている。具体的には、シリンダヘッド１１には貫通孔１１ｂが形成されており、この貫通孔１１ｂに嵌め込まれたバルブステムガイド４３に、バルブステム４１ｃが摺動自在に挿通されている。

そして、バルブステム４１ｃのうち、貫通孔１１ｂよりもバルブステムエンド４１ｂ側には、アッパスプリングシート４５ａおよびロアスプリングシート４５ｂが設けられており、これらアッパスプリングシート４５ａおよびロアスプリングシート４５ｂ間に、バルブスプリング４７が設けられている。このバルブスプリング４７は圧縮コイルバネで構成されており、アッパスプリングシート４５ａおよびロアスプリングシート４５ｂが、バルブステム４１ｃの軸方向に互いに離間する弾性力を作用させている。このバルブスプリング４７の弾性力により、バルブ４１はバルブステムエンド４１ｂ側に常時付勢され、バルブヘッド４１ａがバルブシート１７ａに着座して吸気ポート１７を閉弁することとなる。

また、バルブ４１のバルブステムエンド４１ｂは、アッパスプリングシート４５ａを介して、ロッカーアーム３１のうちローラ面３１ａよりも他端側に設けられた押圧部３１ｃに接触している。

ピボット５１は、シリンダヘッド１１に形成されたピボット穴１１ｃに収容されており、この状態では、ピボット５１の先端部５１ａがピボット穴１１ｃの外部に突出して位置している。そして、ピボット５１の先端部５１ａは、ロッカーアーム３１のうちローラ面３１ａよりも一端側に設けられたピボット受け３１ｂに接触しており、ロッカーアーム３１を揺動自在に支持する。以下では、シリンダヘッド１１およびピボット５１を含んで構成されるピボット装置１００について説明する。

図２は、ピボット装置１００の構成を示す概略図である。上記したように、ピボット装置１００では、ピボット５１がシリンダヘッド１１に形成されたピボット穴１１ｃに収容されている。

具体的には、図２に示すように、シリンダヘッド１１には、ロッカーアーム３１側の上面１１ｅに、ピボット５１の長さよりも浅い円柱形状のピボット穴１１ｃが形成されている。また、ピボット穴１１ｃの側面には、上面１１ｅから所定深さの位置にオイル流路１１ｄが連通されている。オイル流路１１ｄは、カムシャフト２３にオイルを供給するための流路であるとともに、ピボット５１にオイルを供給するための流路であり、不図示のオイルポンプにより吐出されたオイルが流通する。

ピボット５１は、先端部５１ａ、嵌合部５１ｂ、小径部５１ｃが一体形成された略有底円筒状であり、ピボット穴１１ｃに収容される。先端部５１ａは、半球状に形成されており、ピボット５１がピボット穴１１ｃに収容された状態で、上面１１ｅよりもロッカーアーム３１側に突出している。また、先端部５１ａには、中央に貫通孔５１ｄが形成されている。

嵌合部５１ｂは、先端部５１ａと小径部５１ｃとの間であって、ピボット５１がピボット穴１１ｃに収容された状態で、ピボット穴１１ｃの側面におけるオイル流路１１ｄよりも上面１１ｅ側と対向する。

小径部５１ｃは、嵌合部５１ｂよりも底面５１ｅ側であって、ピボット５１がピボット穴１１ｃに収容された状態で、ピボット穴１１ｃの底面から、ピボット穴１１ｃの側面におけるオイル流路１１ｄが連通された位置までの長さを有している。

また、小径部５１ｃは、ピボット穴１１ｃの側面におけるオイル流路１１ｄと対向する位置に、１周に亘って溝部５１ｆが形成されているとともに、溝部５１ｆの一部に、内周面から外周面まで貫通した貫通孔５１ｇが形成されている。ピボット５１では、オイル流路１１ｄを流通したオイルが、貫通孔５１ｇ、ピボット５１の内部空間、および、貫通孔５１ｄを通してピボット受け３１ｂに供給される。

また、嵌合部５１ｂは、ピボット穴１１ｃの側面に対して、第１間隔Ｈ１だけ離隔している。小径部５１ｃは、嵌合部５１ｂよりも直径が小さく形成されており、ピボット穴１１ｃの側面に対して、第１間隔Ｈ１よりも広い第２間隔Ｈ２だけ離隔している。したがって、ピボット穴１１ｃには、ピボット穴１１ｃの側面と小径部５１ｃとの間に空隙部６０が形成されることになる。なお、これら、第１間隔Ｈ１および第２間隔Ｈ２について、以下で説明する。

図３は、ピボット穴１１ｃの側面とピボット５１との間隔に対するオイル流量および空気流量の関係を示す図である。図３では、ピボット穴１１ｃの側面とピボット５１との間隔を横軸で示し、ピボット穴１１ｃの側面とピボット５１との間を流れるオイルの流量（オイル流量）および空気の流量（空気流量）を縦軸で示す。

図３に示すように、オイル流量は、ピボット穴１１ｃの側面とピボット５１との間隔が大きくなるに連れて増加していくが、オイルは空気と比べて粘度が高いため、その増加量が空気流量に比べて十分に小さい。

そして、ピボット装置１００では、オイル流量および空気流量がともに小さく、ピボット穴１１ｃの側面とピボット５１との間をオイルおよび空気がともに流通困難または流通不能である範囲Ａ内となるように、ピボット穴１１ｃの側面と嵌合部５１ｂとの第１間隔Ｈ１が調整されている。具体的には、嵌合部５１ｂは、ピボット穴１１ｃの側面に対して第１間隔Ｈ１だけ離隔する直径に形成されている。

一方、空気流量が十分に大きく、ピボット穴１１ｃの側面とピボット５１との間を空気が流通可能であり、かつ、オイル流量が小さく、ピボット穴１１ｃの側面とピボット５１との間をオイルが流通困難または流通不能である範囲Ｂ内となるように、ピボット穴１１ｃの側面と小径部５１ｃとの第２間隔Ｈ２が調整されている。具体的には、小径部５１ｃは、ピボット穴１１ｃの側面に対して第２間隔Ｈ２だけ離隔する直径に形成されている。

このように形成されたピボット５１は、ピボット穴１１ｃに挿入される際に、空気が流通可能となるような直径で小径部５１ｃが形成されているため、ピボット穴１１ｃの底面と、底面５１ｅとの間の空気が空隙部６０を通してオイル流路１１ｄに排出される。なお、ピボット５１がピボット穴１１ｃに挿入される際にはオイル流路１１ｄにはオイルが満たされていないため、空気が容易に排出される。したがって、ピボット装置１００では、ピボット５１をピボット穴１１ｃに容易に挿入することができる。

その後、オイル流路１１ｄにオイルが満たされると、オイルの油圧により、ピボット穴１１ｃの側面と嵌合部５１ｂとの間、および、ピボット穴１１ｃの側面と小径部５１ｃとの間にオイルが流通しようとする。このとき、ピボット穴１１ｃの側面と嵌合部５１ｂとの間、および、ピボット穴１１ｃの側面と小径部５１ｃと間は、ともにオイルが流通困難または流通不能である第１間隔Ｈ１および第２間隔Ｈ２だけ離隔しているため、オイルが流通することは殆どなく、オイルの消費量を低減することができる。

ここで、ピボット穴１１ｃの側面と小径部５１ｃとの間にオイルが流通してしまうと、オイルの油圧によりピボット５１がロッカーアーム３１側に浮いてしまい、動弁機構１の性能が悪化してしまうことになる。一方、ピボット装置１００では、ピボット穴１１ｃの側面と小径部５１ｃとの間が、オイルが流通困難または流通不能である第２間隔Ｈ２だけ離隔しているため、ピボット５１がロッカーアーム３１側に浮いてしまうことを防止し、動弁機構１の性能の悪化も低減させることができる。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

図４は、変形例のピボット２００を説明する図である。図４（ａ）は、変形例のピボット２００の部分断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の左側面図である。なお、ピボット５１と同一形状である部分については同一符号を付して説明を省略する。

上記実施形態では、ピボット穴１１ｃの側面に対して第２間隔Ｈ２だけ離隔した小径部５１ｃを設けるようにした。しかしながら、これに限らず、ピボット２００は、ピボット穴１１ｃの側面に対して第２間隔Ｈ２だけ離隔した切り欠き部２００ｂを、外周面における一部に形成するようにしてもよい。

具体的に、ピボット２００は、ピボット５１と同様に、先端部５１ａおよび嵌合部５１ｂを有するとともに、嵌合部５１ｂの下方に、嵌合部５１ｂと同一径の本体部２００ａを有し、先端部５１ａ、嵌合部５１ｂおよび本体部２００ａが一体形成されている。そして、本体部２００ａの一部には、底面５１ｅから、ピボット２００がピボット穴１１ｃに収容された際にオイル流路１１ｄと対向する位置まで、切り欠き部２００ｂが形成されている。そして、ピボット２００がピボット穴１１ｃに収容された際に、ピボット穴１１ｃと切り欠き部２００ｂとによって囲まれた空間が空隙部として形成される。なお、ピボット２００は、切り欠き部２００ｂがオイル流路１１ｄと対向するようにピボット穴１１ｃに収容され、このとき、ピボット穴１１ｃの側面と、切り欠き部２００ｂとの間隔は、ピボット５１と同様に第２間隔Ｈ２となる。

また、上記実施形態では、ピボット穴１１ｃの側面に対して第２間隔Ｈ２だけ離隔するように嵌合部５１ｂに対して小径部５１ｃの直径を小さくするようにした。しかしながら、これに限らず、嵌合部５１ｂおよび小径部５１ｃの直径を同一にし、ピボット穴１１ｃの側面における小径部５１ｃと対向する部分の直径を、小径部５１ｃに対して第２間隔Ｈ２だけ離隔するように、嵌合部５１ｂと対向する部分の直径よりも大きくするようにしてもよい。つまり、ピボット５１がピボット穴１１ｃに挿入された際に、ピボット穴１１ｃの底面５１ｅからピボット穴１１ｃにおけるオイル流路１１ｄが連通された位置までのピボット穴１１ｃの側面とピボット５１との間の少なくとも一部の第１間隔Ｈ１が、オイル流路１１ｄよりもロッカーアーム３１側におけるピボット穴１１ｃの側面とピボット５１との間の第２間隔Ｈ２よりも広くすればよい。

また、上記実施形態では、自動間隔調整機構（ＨＬＡ（Hydraulic Lash Adjuster））を有していないピボットを例に挙げて説明したが、自動間隔調整機構を有するピボットに適用してもよい。

本発明は、ピボット穴にピボットが収納されるピボット装置に利用できる。

１１ シリンダヘッド
１１ｃ ピボット穴
１１ｄ オイル流路
５１、２００ ピボット
６０ 空隙部
１００ ピボット装置

Claims (1)

1. ロッカーアームを揺動自在に支持するピボットと、
   前記ピボットが挿入されるピボット穴が形成されるとともに、該ピボット穴の側面に連通され、オイルが流通するオイル流路が形成されたシリンダヘッドと、
   を備え、
   前記ピボットには、
   前記ピボットが前記ピボット穴に挿入された際に、前記オイル流路と対向する側面に溝部が形成されるとともに、前記溝部に対して底面側に離隔した位置から前記底面にかけて切り欠き部が形成されていることを特徴とするピボット装置。

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