(57)【要約】【課題】ロッカーアームによるバルブ部材を開閉動作に伴うバルブ部材の摩耗を抑制することができるエンジンの動弁装置を提供する。【解決手段】ロッカーアーム３０に固定され、バルブ部材８の軸部８１の他端側とロッカーアーム３０とを相対的に揺動可能に連結する連結部材４０と、シリンダヘッド２とロッカーアーム３０との間に設けられて、シリンダヘッド２から離れる方向にロッカーアーム３０を付勢する付勢部材７０と、を備えている構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに対して揺動自在に支持されたロッカーアームと、
前記ロッカーアームと連動し、軸部の一端側に設けられた傘部で前記シリンダヘッドのバルブ孔を開閉するバルブ部材と、
を備えるエンジンの動弁装置であって、
前記ロッカーアームに固定され、前記バルブ部材の軸部の他端側と前記ロッカーアームとを相対的に揺動可能に連結する連結部材と、
前記シリンダヘッドと前記ロッカーアームとの間に設けられて、前記シリンダヘッドから離れる方向に前記ロッカーアームを付勢する付勢部材と、を備えている
ことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの動弁装置であって、
前記ロッカーアームは、前記バルブ部材の前記軸部の他端側が貫挿される貫挿部を備え、
前記バルブ部材は、前記軸部の他端側に、他の部分よりも小さい直径の小径部を有し、
前記連結部材は、前記ロッカーアームの前記貫挿部に前記バルブ部材の前記軸部が貫挿された状態で、前記小径部が係合される係合溝部を有する
ことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエンジンの動弁装置であって、
前記ロッカーアームは、前記シリンダヘッド側に半球状に突出して設けられて前記付勢部材側が当接する当接部を備えている
ことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載のエンジンの動弁装置であって、
前記バルブ部材の前記小径部の周囲に形成される凹部の上面及び下面は、前記バルブ部材の外側を凸とする曲面で構成されている
ことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸排気弁（吸気弁及び排気弁）を開閉動作させるエンジンの動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載されるエンジン（内燃機関）は、吸排気弁を開閉動作させる動弁装置を備えている。動弁装置は、複数種類の構造が実用化されているが、その一つとして、ロッカーアームを用いて吸排気弁（バルブ部材）を開閉動作させるようにしたものがある。具体的には、例えば、バルブ部材の軸部の端面をロッカーアームによって押圧することで、バルブ部材を開閉動作させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３７９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにロッカーアームによりバルブ部材を開閉動作させる構成では、ロッカーアームによるバルブ部材の押圧が繰り返されることで、ロッカーアームが当接するバルブ部材の軸部の端面（上端面）が摩耗してしまう虞がある。
【０００５】
ここで、バルブ部材には、一般的に、バルブ部材を閉弁方向に付勢する付勢部材（バルブスプリング）が装着されている。このため、バルブ部材を開動作させる際には、ロッカーアームは、バルブスプリングの付勢力よりも大きい力でバルブ部材を押圧する必要がある。つまりバルブ部材を開動作させる際には、バルブ部材の軸部の端面に比較的大きな押圧力が作用することになる。このことは、バルブ部材の軸部の端面を摩耗させる一つの要因となっていると考えられる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ロッカーアームによるバルブ部材を開閉動作に伴うバルブ部材の摩耗を抑制することができるエンジンの動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の一つの態様は、シリンダヘッドに対して揺動自在に支持されたロッカーアームと、前記ロッカーアームと連動し、軸部の一端側に設けられた傘部で前記シリンダヘッドのバルブ孔を開閉するバルブ部材と、を備えるエンジンの動弁装置であって、前記ロッカーアームに固定され、前記バルブ部材の軸部の他端側と前記ロッカーアームとを相対的に揺動可能に連結する連結部材と、前記シリンダヘッドと前記ロッカーアームとの間に設けられて、前記シリンダヘッドから離れる方向に前記ロッカーアームを付勢する付勢部材と、を備えていることを特徴とするエンジンの動弁装置にある。
【０００８】
ここで、前記ロッカーアームは、前記バルブ部材の前記軸部の他端側が貫挿される貫挿部を備え、前記バルブ部材は、前記軸部の他端側に、他の部分よりも小さい直径の小径部を有し、前記連結部材は、前記ロッカーアームの前記貫挿部に前記バルブ部材の前記軸部が貫挿された状態で、前記小径部が係合される係合溝部を有することが好ましい。
【０００９】
また前記ロッカーアームは、前記シリンダヘッド側に半球状に突出して設けられて前記付勢部材側が当接する当接部を備えていることが好ましい。
【００１０】
また前記バルブ部材の前記小径部の周囲に形成される凹部の上面及び下面は、前記バルブ部材の外側を凸とする曲面で構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明に係るエンジンの動弁装置では、ロッカーアームとバルブ部材とが連結部材を介して連結され、バルブ部材ではなくロッカーアームが付勢部材（バルブスプリング）によって付勢されている。このため、ロッカーアームによりバルブ部材を開閉動作させる際、バルブ部材には付勢部材の付勢力が作用しない。したがって、ロッカーアームによるバルブ部材の開閉動作に伴うバルブ部材の摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る動弁装置が搭載されるエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る動弁装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る動弁装置の構成を説明する斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る動弁装置の構成を示す分解図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る動弁装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る動弁装置が搭載されるエンジンの一例を示す図であり、図２は、エンジンの要部を示す断面図であり、動弁装置の吸気弁側の概略構成を示す図である。また図３は、本発明の一実施形態に係る動弁装置の構成を説明する斜視図であり、図４は、本発明の一実施形態に係る動弁装置の構成を示す分解図である。また図５は、本発明の一実施形態に係る動弁装置を示す断面図である。なお図２は、閉弁状態を示す図であり、図５は開弁状態を示す図である。
【００１４】
まずは、本発明に係る動弁装置が搭載されるエンジン（内燃機関）の一例について簡単に説明する。
【００１５】
図１に示す本実施形態に係るエンジン１は、吸気管噴射型の多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと称する）である。エンジン１のシリンダヘッド２には、気筒毎に点火プラグ３が取り付けられ、点火プラグ３には高電圧を出力する点火コイル４が接続されている。
【００１６】
またシリンダヘッド２には、気筒毎に吸気ポート５が設けられ、各吸気ポート５には、燃焼室６に繋がるバルブ孔７を開閉する吸気弁（バルブ部材）８が設けられている。各吸気ポート５には、吸気マニホールド９の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド９には燃料噴射弁１０が設けられている。なお燃料噴射弁１０は、図示は省略するが燃料パイプ及び燃料ポンプを介して燃料タンクに接続されている。
【００１７】
シリンダヘッド２には、さらに、気筒毎に排気ポート１１が設けられ、各排気ポート１１には、燃焼室６に繋がるバルブ孔１２を開閉する排気弁（バルブ部材）１３が設けられている。各排気ポート１１には、排気マニホールド１６の一端がそれぞれ接続されている。
【００１８】
そして、エンジン１が備える吸気弁８及び排気弁１３は、以下に説明する本実施形態に係る動弁装置２０により開閉作動されるようになっている。すなわち、動弁装置２０によって吸気弁８及び排気弁１３を開閉動作させることで、各吸気ポート５及び排気ポート１１と燃焼室６との連通・遮断が行われるようになっている。なお吸気弁８及び排気弁１３は動弁装置２０の一部として機能するものとする。
【００１９】
以下、本実施形態に係る動弁装置２０について説明する。なお動弁装置２０は、バルブ部材である吸気弁８及び排気弁１３を備えているが、ここでは吸気弁８側の構成について説明し、吸気弁８側と同様の構成である排気弁１３側の構成については説明を省略する。
【００２０】
図２〜図５に示すように、動弁装置２０は、バルブ部材である吸気弁８を備えていると共に、シリンダヘッド２に対して揺動自在に支持されたロッカーアーム３０を備えている。これら吸気弁８とロッカーアーム３０とはクリップ部材（連結部材）４０によって相対的に揺動可能に連結されている。
【００２１】
詳しくは、まず吸気弁８は、軸部（バルブステム）８１と、軸部８１の一端側に設けられる傘部８２とを有し、この傘部８２によって吸気ポート５のバルブ孔７が開閉されるようになっている。吸気弁８の軸部８１は、シリンダヘッド２に形成されたバルブ挿通孔１７に挿通されており、吸気弁８は、バルブ挿通孔１７内で直線移動可能にシリンダヘッド２に支持されている。
【００２２】
吸気弁８の軸部８１の他端側（傘部８２とは反対側）には、軸部８１の他の部分よりも直径の小さい小径部８４が形成されている。言い換えれば、軸部８１の他端側（上端側）には、その周方向に亘って連続する係合凹部８５が形成されており（図４参照）、軸部８１の係合凹部８５に対応する部分が小径部８４となっている。
【００２３】
ロッカーアーム３０は、例えば、プレス加工等によって形成された本体部材３１を備えている。本体部材３１の長手方向中央部には、ローラ３２が支持軸３３によって回転可能に設けられている。このローラ３２は、カムシャフト６０に設けられたカム６１が回転した際に、カム６１と摺接する部材であり、ロッカーアーム３０が揺動する際の力点として機能する。
【００２４】
本体部材３１は、長手方向一方側の端部（支持端部）３１ａがシリンダヘッド２に対して支持されている。支持端部３１ａは、既存の構造であるため簡単に説明するが、シリンダヘッド２に設けられた凹部（図示なし）に係合する支持部材３４を備えている。シリンダヘッド２の凹部は、内面が半球状に形成され、支持部材３４は、外面が球面状に形成されている。ロッカーアーム３０は、この支持部材３４がシリンダヘッド２の凹部内で摺動することで、シリンダヘッド２に対して揺動可能に構成されている。
【００２５】
本体部材３１の長手方向他方側の端部（揺動端部）３１ｂには、吸気弁８の軸部８１がクリップ部材４０によって連結されている。
【００２６】
詳しくは、ロッカーアーム３０の本体部材３１の揺動端部３１ｂには、吸気弁８の軸部８１の外径よりも大きい直径で形成され、軸部８１が貫挿される貫挿孔（貫挿部）３５が形成されている。吸気弁（バルブ部材）８の軸部８１が、本体部材３１の一方面側（下面側）から貫挿孔３５に貫挿された状態において、上述した小径部８４は、本体部材３１の他方面（上面）よりも外側に位置している。すなわち小径部８４は、軸部８１が本体部材３１の貫挿孔３５に貫挿され、傘部８２によってバルブ孔７が塞がれた状態で本体部材３１の外側に配置されるように、軸部８１の所定位置に設けられている。
【００２７】
クリップ部材４０は、本実施形態では、断面が略コ字状に形成されており、本体部材３１に対して側方（長手方向とは直交する方向の側方：右側方）から装着され（図４参照）、本体部材３１の上下方向で挟み込んだ状態で本体部材３１に固定されている（図３参照）。なお、クリップ部材４０は、本実施形態では、本体部材３１に対して左右の何れの側方からも装着可能に構成されている。これにより、動弁装置２０の設計自由度が向上する。
【００２８】
このクリップ部材４０の上面部４１には所定幅の係合スリット（係合溝部）４２が形成されている。係合スリット４２は、吸気弁８を構成する軸部８１の小径部８４の外径よりも広く、且つ軸部８１の外径よりも狭い幅で形成されている。またクリップ部材４０の下面部４３には、後述するバルブスプリングが配される位置に、開口部４４が形成されている。この開口部４４の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、係合スリット４２と同じ方向のスリット状に形成されている。
【００２９】
そして、吸気弁８の軸部８１が貫挿孔３５に貫挿された状態で、クリップ部材４０に形成されている係合スリット４２に、軸部８１の小径部８４が係合されることで、吸気弁８とロッカーアーム３０とが連結されている（図３参照）。言い換えれば、小径部８４の周囲に形成されている係合凹部８５に、クリップ部材（係合スリット４２の縁部）４０が係合することで、吸気弁８とロッカーアーム３０とが連結されている。このように連結された吸気弁８の軸部８１とロッカーアーム３０とは相対的に揺動可能となっている。
【００３０】
またクリップ部材４０は、上面部４１の先端から下面部４３に達する長さで延設された一対の固定バンド部４５を備えている。クリップ部材４０をロッカーアーム３０の本体部材３１に装着した後、下面部４３の表面に密着するように、この固定バンド部４５を折曲げる（図３及び図４参照）。これにより、クリップ部材４０が、ロッカーアーム３０の本体部材３１に強固に固定される。つまり吸気弁８とロッカーアーム３０とが強固に連結される。
【００３１】
またシリンダヘッド２とロッカーアーム３０の本体部材３１との間には、本体部材３１をシリンダヘッド２から離れる方向に付勢するバルブスプリング（付勢部材）７０が設けられている。
【００３２】
バルブスプリング７０は、例えば、コイルスプリング等からなり、その一端（下端）側は、シリンダヘッド２に形成された突起部１８によって支持されている。またバルブスプリング７０の他端（上端）側は、ロッカーアーム３０の本体部材３１に当接した状態で保持されている。
【００３３】
また、ロッカーアーム３０を構成する本体部材３１の揺動端部３１ｂには、シリンダヘッド２側（燃焼室６側）に向かって半球状に突出する突出部（当接部）３６が設けられている（図２参照）。コイルスプリングであるバルブスプリング７０は、この突出部（当接部）３６に当接することで、ロッカーアーム３０に対して支持されている。つまり半球状の突出部３６の頂上部がバルブスプリング７０に嵌ることで、バルブスプリング７０の他端側がロッカーアーム３０に支持されている。なお上述した貫挿孔３５は、突起部１８及び突出部（当接部）３６を貫通して設けられている。
【００３４】
そして、このような構成の動弁装置２０では、ロッカーアーム３０を揺動させ、それに伴い、ロッカーアーム３０に連結されている吸気弁（バルブ部材）８を直線移動させることで、吸気ポート５のバルブ孔７を開閉させている。
【００３５】
本実施形態では、本体部材３１に設けられているローラ３２に対して、カムシャフト６０を軸中心として回転するカム６１が摺接することで、ロッカーアーム３０が揺動し、それに伴い吸気弁８が直線移動することで、吸気ポート５のバルブ孔７が開閉される。
【００３６】
例えば、吸気弁８によってバルブ孔７が塞がれた閉弁状態において（図２参照）、カム６１が回転してローラ３２が押圧されることで（図５参照）、ロッカーアーム３０は、バルブスプリング７０の付勢力（弾性力）に抗して、支持端部３１ａを支点として下方へ回転移動する。そして、ロッカーアーム３０の回転移動に伴い、ロッカーアーム３０に連結されている吸気弁８がバルブ挿通孔１７に沿って下方に直線移動し、バルブ孔７が開放される。
【００３７】
このように本実施形態に係る動弁装置２０では、バルブスプリング７０の付勢力は、吸気弁８に作用することなく、ロッカーアーム３０の本体部材３１に作用する。このため、吸気弁８の開動作時にクリップ部材４０を介して吸気弁８にかかる押圧力は、従来の動弁装置に比べて小さく抑えられる。
【００３８】
従来の動弁装置では、吸気弁に２つの力が加わっていた。一つは、軸部の端部がロッカーアームによって押圧される力であり、もう一つは、軸部に固定されたコッタがバルブスプリングによって付勢される力である。
【００３９】
これに対し、本実施形態に係る動弁装置２０では、吸気弁８に加わる力は、ロッカーアーム３０によってクリップ部材４０を介して軸部８１に加わる力だけである。つまり軸部８１には、バルブスプリング７０によって付勢される力は加わらない。したがって、総合的に吸気弁８にかかる力は、従来の動弁装置に比べて減少する。これにより、吸気弁８の開動作に伴う吸気弁８の摩耗を抑制することができる。
【００４０】
ここで、吸気弁８を開動作させる際、ロッカーアーム３０は、本体部材３１の支持端部３１ａを支点として回転移動するのに対し、吸気弁８はバルブ挿通孔１７に沿って直線移動する。このため、ロッカーアーム３０と吸気弁８との連結部分において、各部材間には所定の隙間が確保されている必要がある。
【００４１】
具体的には、クリップ部材４０に形成されている係合スリット４２の幅は、吸気弁８を開動作させる際の本体部材３１の回転移動を許容できる程度に、小径部８４よりも広い幅となっている。すなわち、小径部８４とクリップ部材４０との間には、本体部材３１が回転移動（揺動）した際に、クリップ部材４０が小径部８４と干渉しない程度の隙間が確保されている。
【００４２】
また、吸気弁８の軸部８１において、係合凹部８５の上面部８５ａ及び下面部８５ｂは、軸部８１の外側を凸とする曲面となっていることが好ましい。すなわち係合凹部８５の上面部８５ａ及び下面部８５ｂとの軸部８１の外周面との角部が曲面に形成されていることが好ましい（図４参照）。これによりロッカーアーム３０の本体部材３１が回転移動した際、係合凹部８５内におけるクリップ部材４０と軸部８１との干渉をより確実に抑制することができる。
【００４３】
同様に、ロッカーアーム３０の本体部材３１において、貫挿孔３５は、吸気弁８を開閉動作させる際にロッカーアーム３０の本体部材３１が吸気弁８の軸部８１に干渉しない程度の直径で形成されている。
【００４４】
このようにロッカーアーム３０と吸気弁８との連結部分において、各部材間には所定の隙間が確保されているため、上述したように吸気弁８とロッカーアーム３０とがクリップ部材４０によって連結された構成であっても、ロッカーアーム３０を介して吸気弁８を良好に開動作させることができる。
【００４５】
さらに本実施形態では、バルブスプリング７０は、上述のように突出部（当接部）３６に当接することで、ロッカーアーム３０に対して支持されている。ただし、ロッカーアーム３０に固定されてはいないため、その径方向における多少の移動は可能となっている。例えば、吸気弁８を開動作させる際、ロッカーアーム３０の回転移動に伴い、バルブスプリング７０は突出部３６の表面を摺動可能となっている。これにより、ロッカーアーム３０を介して吸気弁８をより良好に開動作させることができる。
【００４６】
一方、バルブ孔７が開放された開弁状態において（図５参照）、カム６１がさらに回転してローラ３２の押圧が解除されると、バルブスプリング７０の弾性力（付勢力）によってロッカーアーム３０が上方に回転移動する。それに伴い、吸気弁８がバルブ挿通孔１７に沿って上方に直線移動し、バルブ孔７が閉鎖される。
【００４７】
吸気弁８の閉動作時も、開動作時と同様に、クリップ部材４０を介して吸気弁８にかかる押圧力は、比較的小さく抑えられている。したがって、吸気弁８の閉動作に伴う吸気弁８の摩耗も抑制することができる。
【００４８】
また本実施形態に係る動弁装置２０では、吸気弁８を開閉動作させるための機構が、ロッカーアーム３０、バルブスプリング７０及びクリップ部材４０の３部品で構成されており、従来の動弁装置よりも部品点数が減少している。このように部品点数が減少したことで、動弁装置の製造時における部品の誤組を抑制することができる。なお従来の動弁装置では、吸気弁を開閉動作させるための機構は、一般的に、ロッカーアーム、スプリング、リテーナ及びコッタの４部品で構成されている。
【００４９】
さらに、吸気弁８を開閉動作させる機構が、上述のようにロッカーアーム３０、バルブスプリング７０及びクリップ部材４０で構成されていることで、ロッカーアーム３０と吸気弁８の軸部８１との当接部（クリップ部材４０と吸気弁８の軸部８１との当接部）に潤滑オイルを良好に供給することができる。
【００５０】
一般的に、動弁装置においては、ロッカーアームの上方から潤滑オイルが供給され、その潤滑オイルは、ロッカーアームの表面を伝ってロッカーアームと吸気弁との当接部にも供給されるようになっている。従来の動弁装置では、ロッカーアームの下面側に、吸気弁の軸部との当接部が存在するため、潤滑オイルがこの当接部に十分に供給されない虞があった。
【００５１】
これに対し、本実施形態に係る動弁装置２０では、上述のように吸気弁８の軸部８１は、ロッカーアーム３０を貫通した状態でロッカーアーム３０に連結されている。すなわち軸部８１は、本体部材３１の一方面側（下面側）から貫挿孔３５に貫挿され、その先端部（上端部）は、本体部材３１の他方面（上面）よりも外側に位置している。このような構造とすることで、潤滑オイルが、ロッカーアーム３０の表面を伝って、吸気弁８の軸部８１との当接部（クリップ部材４０と軸部８１との当接部）により良好に供給される。
【００５２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
例えば、上述の実施形態では、クリップ部材を用いてバルブ部材（吸気弁及び排気弁）とロッカーアームの本体部材とを連結した構成を例示したが、これらバルブ部材とロッカーアームとの連結構造は、特に限定されるものではない。
【００５４】
例えば、ユニバーサルジョイントやボールジョイントを利用した連結部材により、バルブ部材の軸部をロッカーアームに対して揺動可能に連結するようにしてもよい。この場合でも、バルブ部材ではなくロッカーアームが付勢部材であるバルブスプリングによって付勢されるようにすることで、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００５５】
また上述の実施形態では、吸気管噴射型のガソリンエンジンを例示して本発明を説明したが、勿論、本発明は、例えば、筒内噴射型のガソリンエンジンや、ディーゼルエンジン等、他のタイプのエンジンの動弁装置にも採用することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５６】
１  エンジン
２  シリンダヘッド
３  点火プラグ
４  点火コイル
５  吸気ポート
６  燃焼室
７  バルブ孔
８  吸気弁
９  吸気マニホールド
１０  燃料噴射弁
１１  排気ポート
１２  バルブ孔
１３  排気弁
１６  排気マニホールド
１７  バルブ挿通孔
１８  突起部
２０  動弁装置
３０  ロッカーアーム
３１  本体部材
３１ａ  支持端部
３１ｂ  揺動端部
３２  ローラ
３３  支持軸
３４  支持部材
３５  貫挿孔
３６  突出部（当接部）
４０  クリップ部材（連結部材）
４１  上面部
４２  係合スリット
４３  下面部
４４  開口部
４５  固定バンド部
６０  カムシャフト
６１  カム
７０  バルブスプリング（付勢部材）
８１  軸部
８２  傘部
８４  小径部
８５  係合凹部
８５ａ  上面部
８５ｂ  下面部
【図１】
2020007946.tif 000003
【図２】
2020007946.tif 000004
【図３】
2020007946.tif 000005
【図４】
2020007946.tif 000006
【図５】
2020007946.tif 000007