(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロフィールの異なる複数のカムと、
ロッカシャフトを介して揺動可能に支持され、前記カムに追従して揺動することにより弁を開閉駆動するメインロッカアームと、
前記メインロッカアームが追従する前記カムを切換えるカム切換え機構と、
前記メインロッカアームに前記カム切換え機構を作動させる油圧ピストンと、
前記メインロッカアームを揺動可能に支持し、前記メインロッカアームの下方に位置するアッパデッキを備えたシリンダヘッドと、
を備える内燃機関の動弁装置において、
前記メインロッカアームは、
前記ロッカシャフトを嵌合させるボス部と、
前記油圧ピストンを嵌合させるボス部と、
前記ロッカシャフトを嵌合させる前記ボス部に連接するとともに、前記油圧ピストンを嵌合させる前記ボス部に連接するように前記メインロッカアームからその回転径方向に突出形成される前記スラストフィンとを備え、
前記シリンダヘッドは、このスラストフィンに係合して前記メインロッカアームが前記ロッカシャフトの軸方向に移動することを規制するとともに、前記油圧ピストンから漏れ出たオイルを溜める油溜室を画成するガイド溝を備え、
前記ガイド溝は、前記アッパデッキに対して所定深さを持って開口することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
前記アッパデッキは、前記シリンダヘッドの中央部側に向けて下降するように傾斜することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
前記メインロッカアームの前記ロッカシャフトに嵌合する軸受部の軸方向中心に対して、前記メインロッカアームに介装される前記カム切換え機構の質量中心と逆方向に前記スラストフィンの質量中心をオフセットしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の動弁装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の動弁装置として、例えば図６に示すようなものがある(特開昭６０−１３１２号公報、参照)。
【０００３】
これについて説明すると、２つのロッカアーム１０２，１０３がロッカシャフト１０３を介して揺動可能に支持される。ロッカアーム１０２の上方には、エンジン回転に同期して回転する図示しないカムが備えられる。各ロッカアーム１０２，１０３はカムに追従して揺動することにより２つの弁１０９をそれぞれ開閉駆動する。
【０００４】
各ロッカアーム１０２，１０３の間には、油圧に応動して両者を連結するカム切換え機構１０８が備えられる。各ロッカアーム１０２，１０３が連結された状態で、２つの弁１０９が同期して開閉駆動される。各ロッカアーム１０２，１０３の連結が解除された状態で、一方の弁１０９が開閉作動を休止する。
【０００５】
ロッカシャフト１０３およびロッカアーム１０２に渡って油圧通路１０７が配設される。油圧通路１０７を通してカム切換え機構１０８に作動油圧が導かれる。
【０００６】
各ロッカアーム１０２，１０３の軸受部端面１１０が、シリンダヘッド１０５のボス部端面１１１に摺接することにより、各ロッカアーム１０２，１０３がロッカシャフト１０３の軸方向に移動することが規制される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カム切換え機構１０８に作動油圧を導く油圧通路１０７は、ロッカシャフト１０３とロッカアーム１０２に渡って配設される構造のため、ロッカシャフト１０３の軸方向に対してロッカアーム１０２の取付け位置がずれた場合、カム切換え機構１０８に導かれる作動油の流れが絞られ、カム切換え機構１０８の作動応答性が悪化する。これを防止するために、ロッカアーム１０２にはロッカシャフト１０３の軸方向に対して高い位置精度が要求される。
【０００８】
しかしながら、このような従来の内燃機関の動弁装置にあっては、シリンダヘッド１０５のボス部端面１１１をエンドミルの側面で切削する必要があるため、十分な仕上げ精度を確保することが難しく、しかも仕上げ加工にかかる工数が多くなって、生産性が悪いという問題点が考えられる。
【０００９】
本発明は上記の問題点に着目し、ロッカアームの位置精度を容易に確保できる内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の内燃機関の動弁装置は、プロフィールの異なる複数のカムと、ロッカシャフトを介して揺動可能に支持され、前記カムに追従して揺動することにより弁を開閉駆動するメインロッカアームと、前記メインロッカアームが追従する前記カムを切換えるカム切換え機構と、前記メインロッカアームに前記カム切換え機構を作動させる油圧ピストンと、前記メインロッカアームを揺動可能に支持し、前記メインロッカアームの下方に位置するアッパデッキを備えたシリンダヘッドと、を備える内燃機関の動弁装置において、前記メインロッカアームは、前記ロッカシャフトを嵌合させるボス部と、前記油圧ピストンを嵌合させるボス部と、前記ロッカシャフトを嵌合させる前記ボス部に連接するとともに、前記油圧ピストンを嵌合させる前記ボス部に連接するように前記メインロッカアームからその回転径方向に突出形成される前記スラストフィンとを備え、前記シリンダヘッドは、このスラストフィンに係合して前記メインロッカアームが前記ロッカシャフトの軸方向に移動することを規制するとともに、前記油圧ピストンから漏れ出たオイルを溜める油溜室を画成するガイド溝を備え、前記ガイド溝は、前記アッパデッキに対して所定深さを持って開口する。
【００１１】
請求項２に記載の内燃機関の動弁装置は、請求項１に記載の内燃機関の動弁装置において、前記アッパデッキは、前記シリンダヘッドの中央部側に向けて下降するように傾斜する。
【００１２】
請求項３に記載の内燃機関の動弁装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記メインロッカアームの前記ロッカシャフトに嵌合する軸受部の軸方向中心に対して、前記メインロッカアームに介装される前記カム切換え機構の質量中心と逆方向に前記スラストフィンの質量中心をオフセットする。
【００１３】
【作用】
請求項１に記載の内燃機関の動弁装置は、ロッカアームのボス部から回転径方向に突出するスラストフィンが、ガイド溝に係合することにより、ロッカアームはロッカシャフトの軸方向に対して高い精度で位置決めされる。
【００１４】
この結果、カム切換え機構に作動油圧を導く油圧通路がロッカシャフトとロッカアームに渡って配設される場合、ロッカシャフトの軸方向に対してロッカアームの取付け位置がずれて油圧通路からカム切換え機構に導かれる作動油の流れが絞られることがなく、カムの切換え応答性が悪化することを防止できる。
【００１５】
ガイド溝は、シリンダヘッド等にドリル加工で形成することが可能であり、仕上げ加工にかかる工数が少なく、生産性を高められる。ガイド溝によって画成される油溜室に、油圧ピストンの隙間から漏れ出たオイルを溜めることにより、スラストフィンとガイド溝の摺動部が潤滑され、フリクションを小さく抑えられる。
【００１６】
請求項２に記載の内燃機関の動弁装置は、アッパデッキは、前記シリンダヘッドの中央部側に向けて下降するように傾斜することにより、油圧ピストンの隙間から漏れ出たオイルを油溜室に効率良く溜め、少量のオイルでスラストフィンとガイド溝の摺接部とのフリクションを低減できる。
【００１７】
請求項３に記載の内燃機関の動弁装置は、メインロッカアームのロッカシャフトに嵌合する軸受部の軸方向中心に対して、メインロッカアームに介装される前記カム切換え機構の質量中心と逆方向にスラストフィンの質量中心をオフセットすることにより、メインロッカアームとカム切換え機構等が一体となって揺動する物体に働く慣性力が、メインロッカアームの軸受部中心に近づけ、メインロッカアームの軸受部に生じる面圧が均一化され、フリクションの低減が図れる。
【００１８】
【実施例】
以下、１つの気筒について２本の吸気弁と２本の排気弁を備えたエンジンに対して本発明を適用した場合の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図４に示すように、吸気カムシャフト２０は一対の低速カム２１と、各低速カム２１の間に位置した高速カム２２を有する。低速カム２１とこれに隣接する高速カム２２はそれぞれ共通のカムシャフト２０に一体形成され、エンジンの低回転時と高回転時において要求される弁リフト特性を満足するように、高速カム２２は低速カム２１と比べ、弁リフト量および開弁期間を共に大きくするプロフィールを有している。
【００２０】
図３に示すように、各気筒には２本の吸気弁９に対応して単一のメインロッカアーム１が設けられる。メインロッカアーム１の基端は各気筒に共通なロッカシャフト３を介してシリンダヘッド４に揺動可能に支持される。メインロッカアーム１の先端は各吸気弁９のステム頂部に摺接し、メインロッカアーム１の揺動に伴って各吸気弁９をバルブスプリング８を伸縮させながら開閉駆動するようになっている。
【００２１】
メインロッカアーム１には一対の低速カム２１に摺接する一対のカムフォロワ部１４が設けられ、各カムフォロワ部１４の間に単一のサブロッカアーム２が設けられる。
【００２２】
図５に示すように、サブロッカアーム２の基端はサブロッカシャフト１６を介してメインロッカアーム１に相対回転可能に連結される。サブロッカシャフト１６は、サブロッカアーム２に形成された穴１７とメインロッカアーム１に形成された穴１８にそれぞれ摺動可能に嵌合され、その両端部にリング１９が嵌められて、抜け止めが行われる。
【００２３】
サブロッカアーム２は吸気弁に当接する部位を持たず、その先端には高速カム２２に摺接するカムフォロア部２３が円弧状に突出して形成される。
【００２４】
サブロッカアーム２を高速カム２２に追従させるロストモーション機構として、サブロッカアーム２に摺動自在に収装されるリフタ４１が設けられるとともに、メインロッカアーム１に当接するリフタ４１を介してサブロッカアーム２を高速カム２２に押し付けるロストモーションスプリング２５が介装される。
【００２５】
メインロッカアーム１とサブロッカアーム２の間には、両者の相対回転を係止して、各吸気弁９の開閉作動に携わるカムを低速カム２１から高速カム２２へと切換えるカム切換え機構が設けられる。
【００２６】
このカム切換え機構として、メインロッカアーム１には、プロップ３１がシャフト３２を介して回動可能に連結される。プロップ３１は、その一端がサブロッカアーム２の下端に係合する係止位置と、その一端がサブロッカアーム２の下端から外れる非係止位置に渡って相対回転するようになっている。
【００２７】
プロップ３１は、その一端がサブロッカアーム２の下端に係合することにより、メインロッカアーム１に対するサブロッカアーム２の相対回転を係止するようになっている。
【００２８】
プロップ３１を非係止位置と係止位置とに切換えるため、プロップ３１とメインロッカアーム１の間には、プロップ３２を非係止位置に付勢するスプリング３３が介装されるとともに、スプリング３３に抗してサブロッカアーム２を係止位置に回動させる油圧ピストン３０が設けられる。
【００２９】
スプリング３３とピン３４は、メインロッカアーム１に形成された穴に摺動可能に収装され、ピン３４がプロップ３１の一端に当接するようになっている。
【００３０】
スプリング３３とピン３４は、サブロッカアーム２に対してオフセットして設けられる。プロップ３１にはピン３４が当接するアーム部３５が横方向に突出形成される。
【００３１】
図１に示すように、メインロッカアーム１には油圧ピストン３０を摺動自在に嵌合させる穴３６が形成され、油圧ピストン３０の背後に油圧室３７が形成される。
【００３２】
油圧室３７に作動油圧を導く油圧通路３８はメインロッカアーム１およびロッカシャフト３の内部を通して設けられる。メインロッカアーム１には油圧室３７に一端が開口するとともに、他端がロッカシャフト３に対する軸受部３９に開口する通孔４２が形成される。ロッカシャフト３の内部にはオイルギャラリ４３が軸方向に形成され、このオイルギャラリ４３が通孔４４を介してメインロッカアーム１の通孔４２と連通している。
【００３３】
オイルギャラリ４３には図示しない切換弁を介してオイルポンプの吐出油圧が所定の高速運転時に導かれる。切換弁の作動を電子制御するコントロールユニットはエンジン回転信号、冷却水温信号、潤滑油の温度信号、過給機による吸気の過給圧力信号、スロットルバルブの開度信号等を入力して、これらの検出値に基づいてエンジントルクの急激な変動を抑えつつ、低速カム２１と高速カム２２の切換えを円滑に行うようになっている。
【００３４】
エンジンの低速運転時、メインロッカアーム１は低速カム２１のプロフィールに従って揺動し、各吸気弁９をバルブスプリング８に抗して開閉駆動する。このとき、サブロッカアーム２は高速カム２２によって揺動されるものの、プロップ３１がサブロッカアーム２に係合しない非係止位置に保持されることにより、メインロッカアーム１の動きを妨げることはない。
【００３５】
エンジンの高速運転時、作動油圧が油圧通路３８を介して油圧室３７に導かれると、図１に示すように、油圧ピストン３０はスプリング３３に抗してプロップ３１を係止位置に移動し、プロップ３１の一端がメインロッカアーム１に係合することにより、２つのロッカーアーム１,２が一体となって揺動する。高速カム２２は低速カム２１に比較して、弁の開き角度およびリフト量が共に大となるように形成されているから、サブロッカアーム２と一体化した揺動時は低速カム２１がメインロッカーアーム１のカムフォロワ部１４から浮き上がり、各吸気弁９は高速カム２２のプロフィールに従って開閉駆動され、弁の開き角度およびリフト量が共に大きくなる。一方、エンジンが高回転域から再び低回転域に移ると、切換弁の作動により油圧室３７に導かれる油圧が低下し、スプリング３３の弾性復元力によりプロップ３１が非係止位置に回動して、サブロッカアーム２の拘束が解除される。
【００３６】
ところで、ロッカシャフト３の軸方向に対してメインロッカアーム１の取付け位置がずれて、油圧通路３８を構成するロッカシャフト３の通孔４４とメインロッカアーム１の通孔４２が係合する通路断面積が小さくなると、この部分で油圧室３７に導かれる作動油の流れが絞られるため、カム２１，２２の切換え応答性が悪化する。これを防止するために、メインロッカアーム１はロッカシャフト３の軸方向に対して高い取付け精度が要求される。
【００３７】
これに対処して、メインロッカアーム１から回転径方向に突出するスラストフィン５１が設けられ、シリンダヘッド４にスラストフィン５１に係合するガイド溝５２が設けられる。
【００３８】
スラストフィン５１は、メインロッカアーム１の下部から一体的に突出形成される。ロッカシャフト３を嵌合させるボス部５７に連接するとともに、油圧ピストン３０を嵌合させるボス部５８に連接するようにして、メインロッカアーム１に突出形成される。
【００３９】
メインロッカアーム１はサブロッカアーム２の中心を挟んで略対称的に形成されるが、スラストフィン５１はメインロッカアーム１の質量中心を挟んでアーム部３５とスプリング３３およびピン３４に対して逆方向にオフセットされ、メインロッカアーム１にサブロッカアーム２が組み付けられた状態で質量中心がメインロッカアーム１の中央部に来るように構成される。この結果、メインロッカアーム１の軸受け穴３９とロッカシャフト３の間に生じる面圧が均一化され、フリクションの低減がはかれる。
【００４０】
スラストフィン５１は、ロッカシャフト３の中心軸と直交する一対のスラスト受け面５３を有する。メインロッカアーム１が単体の状態でスラスト受け面５３は機械加工により所定精度で仕上げられる。
【００４１】
ガイド溝５２はロッカシャフト３の中心軸と直交する一対のスラスト面５５を有する。スラスト受け面５５は機械加工により所定精度で仕上げられる。
【００４２】
シリンダヘッド４は、メインロッカアーム１の下方に位置して動弁室を画成するアッパーデッキ５６はシリンダヘッド４の中央部側に向けて下降するように傾斜して、カムシャフト２０等を潤滑した後にアッパーデッキ５６上に流下するオイルをアッパーデッキ５６上に開口する図示しないオイル落とし穴に集めるようになっている。
【００４３】
ガイド溝５２はアッパーデッキ５６に対して垂直方向に所定の深さを持って開口し、その内側に所定量のオイルを溜める油溜室６１を画成する。
【００４４】
油溜室６１に潤滑油を供給するため、油溜室６１は油圧ピストン３０が嵌合するメインロッカアーム１に対する穴３６の開口縁部の直下に位置して開口し、油圧ピストン３０と穴３６の隙間から漏れ出るオイルが油溜室６１に落下するようになっている。
【００４５】
なお、排気弁１０についても、吸気弁９と同様の動弁装置が設けられている。
【００４６】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００４７】
メインロッカアーム１から回転径方向に突出するスラストフィン５１が、シリンダヘッド４に開口したガイド溝５２に係合することにより、メインロッカアーム１はロッカシャフト３の軸方向に対して高い精度で位置決めされる。
【００４８】
この結果、ロッカシャフト３の軸方向に対してメインロッカアーム１の取付け位置がずれて、油圧通路３８を構成するロッカシャフト３の通孔４４とメインロッカアーム１の通孔４２が係合する通路部分で油圧室３７に導かれる作動油の流れが絞られることがなく、カム２１，２２の切換え応答性が悪化することを防止できる。
【００４９】
スラストフィン５１のスラスト受け面５３が、ガイド溝５２のスラスト面５５に摺接する面積は、メインロッカアームのボス部端面がシリンダヘッド側に摺接する従来構造に比べてかなり小さいため、メインロッカアーム１の揺動に伴うフリクションの低減がはかれる。
【００５０】
ガイド溝５２はシリンダヘッド４のアッパーデッキ５６に矩形の断面を持って凹状に窪む構造のため、ドリル加工で形成することが可能となり、仕上げ加工にかかる工数が少なく、生産性を高められる。
【００５１】
スラストフィン５１は、メインロッカアーム１のロッカシャフト３を嵌合させるボス部５７および油圧ピストン３０を嵌合させるボス部５８に連接して突出形成される構造により、メインロッカアーム１のハウジング剛性を有効に高められ、メインロッカアーム１の軽量化が可能となる。
【００５２】
スラストフィン５１がメインロッカアーム１の質量中心に対してアーム部３５と逆方向にオフセットされ、メインロッカアーム１にサブロッカアーム２が組み付けられた状態で質量中心がメインロッカアーム１の中央部に来るように構成されているため、メインロッカアーム１とサブロッカアーム２等が一体となって揺動する物体に働く慣性力が、メインロッカアーム１の軸受け穴３９の中央部に働くことになり、メインロッカアーム１の軸受部に生じる面圧が均一化され、フリクションの低減がはかれる。
【００５３】
ガイド溝５２によって画成される油溜室６１は油圧ピストン３０が嵌合するメインロッカアーム１に対する穴３６の開口縁部の直下に位置して開口しているため、油圧室３７から油圧ピストン３０と穴３６の隙間から漏れ出たオイルがメインロッカアーム１から振り落とされて油溜室６１に溜まる。このようにして、ガイド溝５２にオイルが供給されることにより、スラストフィン５１との摺接部が潤滑され、フリクションの低減がはかれる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の内燃機関の動弁装置は、プロフィールの異なる複数のカムと、ロッカシャフトを介して揺動可能に支持され、前記カムに追従して揺動することにより弁を開閉駆動するメインロッカアームと、前記メインロッカアームが追従する前記カムを切換えるカム切換え機構と、前記メインロッカアームに前記カム切換え機構を作動させる油圧ピストンと、前記メインロッカアームを揺動可能に支持し、前記メインロッカアームの下方に位置するアッパデッキを備えたシリンダヘッドとを備える内燃機関の動弁装置において、前記メインロッカアームからその回転径方向に突出形成されるスラストフィンと、このスラストフィンに係合して前記メインロッカアームが前記ロッカシャフトの軸方向に移動することを規制するとともに、前記油圧ピストンから漏れ出たオイルを溜める油溜室を画成するガイド溝と、前記メインロッカアームは、前記ロッカシャフトを嵌合させるボス部と、前記油圧ピストンを嵌合させるボス部とを備え、前記スラストフィンは、前記ロッカシャフトを嵌合させる前記ボス部に連接するとともに、前記油圧ピストンを嵌合させる前記ボス部に連接するように前記メインロッカアームに突出形成され、前記ガイド溝は、前記アッパデッキに対して所定深さを持って開口するため、ロッカアームはロッカシャフトの軸方向に対して高い精度で位置決めされる。また、ガイド溝は、シリンダヘッド等にドリル加工で形成することが可能であり、仕上げ加工にかかる工数が少なく、生産性を高められる。
【００５５】
請求項２に記載の内燃機関の動弁装置は、請求項１に記載の発明において、前記アッパデッキは、前記シリンダヘッドの中央部側に向けて下降するように傾斜することにより、油圧ピストンの隙間から漏れ出たオイルを油溜室に効率良く溜め、少量のオイルでスラストフィンとガイド溝の摺接部とのフリクションを低減できる。
【００５６】
請求項３に記載の内燃機関の動弁装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記メインロッカアームの前記ロッカシャフトに嵌合する軸受部の軸方向中心に対して、前記メインロッカアームに介装される前記カム切換え機構の質量中心と逆方向に前記スラストフィンの質量中心をオフセットすることにより、メインロッカアームとカム切換え機構等が一体となって揺動する物体に働く慣性力が、メインロッカアームの軸受部中心に近づけ、メインロッカアームの軸受部に生じる面圧が均一化され、フリクションの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すメインロッカアーム等の横断面図。
【図２】同じく動弁装置の正面図。
【図３】同じく機関の縦断面図。
【図４】同じく動弁装置の側面図。
【図５】同じく動弁装置の分解斜視図。
【図６】従来例を示すロッカアーム等の断面図。
【符号の説明】
１  メインロッカアーム
２  サブロッカアーム
３  ロッカシャフト
４  シリンダヘッド
９  吸気弁
３０  油圧ピストン
３７  油圧室
３８  油圧通路
５１  スラストフィン
５２  ガイド溝
６１  油溜室
【図１】
0003685113.tif 000002
【図２】
0003685113.tif 000003
【図３】
0003685113.tif 000004
【図４】
0003685113.tif 000005
【図５】
0003685113.tif 000006
【図６】
0003685113.tif 000007