(57)【要約】【課題】ローラー式のタペットを適用した動弁装置において、一対のバルブステム間の距離を拡大することなく、バルブリフトタイミングのずれを改善すること。【解決手段】ローラー式のタペット（２１）がカムに押されて往復動し、バルブスプリング（３２）の弾力に抗してバルブスプリング（３２）を押し下げることで、１つのローラー式のタペット（２１）が一対の吸気バルブ（１６）を開くように構成された内燃機関の動弁装置において、タペット（２１）側の径が吸気バルブ（１６）側の径よりも小径となる異径スプリングでバルブスプリング（３２）を構成し、バルブステム（１６ａ，１６ｂ）の軸方向から見て、タペット（２１）とカムとの当接部（３６ｃ）を一対のバルブステム（１６ａ，１６ｂ）間の中央に配置したことを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タペットガイドのガイド部にガイドされてバルブステムの軸方向に往復動可能なローラー式のタペットが、一対のバルブステム間の上部に配置され、前記ローラー式のタペットがカムに押されて往復動し、バルブスプリングの弾力に抗して前記バルブスプリングを押し下げることで、１つの前記ローラー式のタペットが一対のバルブを開くように構成された内燃機関の動弁装置において、
前記ローラー式のタペット側の外径が前記バルブ側の外径よりも小径となる異径コイルスプリングで前記バルブスプリングを構成し、
前記バルブステムの軸方向から見て、前記ローラー式のタペットとカムとの当接部を前記一対のバルブステム間の中央に配置したことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
前記バルブステムの軸方向から見て、前記ローラー式のタペットのローラー部の一部が前記バルブスプリングの大径部と重なる位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
前記一対のバルブステムの両方の軸芯を含む平面に対して垂直方向から見て、前記タペットガイドのガイド部と前記バルブスプリングの小径部とが重なって配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項４】
前記タペットガイドのガイド部において、前記一対のバルブステム間に位置する部位が除去されていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項５】
前記ローラー式のタペットは、前記一対のバルブステムの上端部を押し下げる一対のアーム部を有し、当該アーム部の基端部の下面には、当該アーム部が伸びる方向に沿ってリブが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車あるいは自動車等における内燃機関において、アクセル開度や運転状態に応じてバルブのリフト量及び作用角を制御する動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な４ストロークエンジンは、吸・排気バルブを開閉するための吸・排気カムを有しており、カムによるバルブのリフト量及び開閉タイミングは固定されている。しかし、エンジンが使用される各種状態（回転、負荷、暖機状態）に応じて、最適なリフト量及び開閉タイミングは異なっている。そこで、高、中、低の３つのリフト量・開閉タイミングを実現する三段切替え式三次元カム機構が提案されている。
【０００３】
かかる動弁装置の具体的構成において、例えば特許文献１では、ローラーが転動するローラー式のタペットを介してバルブステムのステムエンドを押圧し、三次元カムのプロフィールに追従してバルブを開閉動作させる。１気筒あたり２本の吸気バルブを有するエンジンでは、タペットは２本の吸気バルブを同時に作動させるべく２本の吸気バルブの中間に配置され、ステムエンド間に架設配置される。つまり、２本の吸気バルブの中央に配置されたタペットローラーの両側面から左右に伸びるタペットアームの先両端が、それぞれの吸気バルブのステムエンドを押圧するように配置される。タペットは、シリンダーヘッドに固定されたタペットガイドのガイド溝内に浮動保持され、タペットがカムに押されることで、タペットガイドにガイドされて移動し、タペットが２本の吸気バルブのバルブステムを同時に押動させる。
【０００４】
ところで、上述の動弁装置では、バルブ間の幅を既存のシリンダーヘッドと共通化させる関係で幅の制限を受けるため、ローラー式のタペットを左右非対称とすることでタペット幅を抑えている。これにより、燃焼室形状等も変更する必要がなくなり、シリンダーヘッド以下を既存エンジンのまま、三段切替え式三次元カム機構を搭載できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１７２６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来の動弁装置においては、ローラー式のタペットが左右非対称なため、バルブステムの軸方向から見て、タペットとカムが当接する当接位置が一方のバルブステム側へ偏っている。このため、タペットがカムから押されると、タペットに一方のバルブステム側へ倒す方向の力が作用する。この結果、タペットの配置姿勢に傾きが生じることにより、タペットアームによる左右のバルブステムを押すタイミングにずれが生じるという問題がある。
【０００７】
例えば、タペットとカムが当接する当接位置をそれぞれのバルブステムから均等な距離となる位置に配置することが考えられる。しかしながら、この場合には、タペットとバルブスプリングとの干渉を回避すべく一対のバルブステム間の距離を拡大する必要があり、一対のバルブステム間の距離を拡大するので、既存エンジンに対して搭載することができなくなるという問題がある。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、一対のバルブステム間の距離を拡大することなく、バルブリフトタイミングのずれを改善することが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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の内燃機関の動弁装置は、タペットガイドのガイド部にガイドされてバルブステムの軸方向に往復動可能なローラー式のタペットが、一対のバルブステム間の上部に配置され、前記ローラー式のタペットがカムに押されて往復動し、バルブスプリングの弾力に抗して前記バルブスプリングを押し下げることで、１つの前記ローラー式のタペットが一対のバルブを開くように構成された内燃機関の動弁装置において、前記ローラー式のタペット側の外径が前記バルブ側の外径よりも小径となる異径コイルスプリングで前記バルブスプリングを構成し、前記バルブステムの軸方向から見て、前記ローラー式のタペットとカムとの当接部を前記一対のバルブステム間の中央に配置したことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、バルブステムの軸方向から見て、ローラー式のタペットとカムとの当接部を一対のバルブステム間の中央に配置していることから、カムからの押圧力をバルブステムの軸方向に沿って一対のバルブステム（一対のバルブ）に対して均等に作用させることができ、タペットが傾く事態を抑制できる。また、ローラー式のタペット側がバルブ側よりも小径となる異径スプリングでバルブスプリングが構成されることから、バルブスプリングの小径部近傍の空間を活用してローラー式のタペット、または、タペットガイドのガイド部を配置することができ、ローラー式のタペットとカムとの当接部の位置を適切な位置に配置調整できるので、タペットとバルブスプリングとの干渉を回避しつつ、一対のバルブステム間の距離が拡大することを回避することができる。この結果、一対のバルブステム間の距離を拡大することなく、バルブリフトタイミングのずれを改善することが可能となる。
【００１１】
特に、本発明の内燃機関の動弁装置においては、前記バルブステムの軸方向から見て、前記ローラー式のタペットのローラー部の一部が前記バルブスプリングの大径部と重なる位置に配置されることが好ましい。この場合には、バルブスプリングの小径部によって拡大された一対のバルブステム間の空間を活用して、その拡大された空間にローラー式のタペットのローラー部の一部が入り込むように配置することができる。そして、バルブステムの軸方向から見て、ローラー部の一部がバルブスプリングの大径部と重なって配置されることから、バルブスプリングの小径部と大径部との径の寸法差を活用し一対のバルブステム間の距離を拡大することなく、効果的に既存エンジンの一対のバルブステム間の距離にバランスよくローラー式のタペットを配置することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の内燃機関の動弁装置においては、前記一対のバルブステムの両方の軸芯を含む平面に対して垂直方向から見て、前記タペットガイドのガイド部と前記バルブスプリングの小径部とが重なって配置されることが好ましい。この場合には、小径部の近傍に形成される空間を活用してガイド部の形成領域を確保できることから、ガイド部の大きさや厚み寸法を大きくすることができ、ガイド部の剛性を確保でき、耐久性が向上すると共にローラー式のタペットの動きを確実にガイドすることができる。これにより、往復運動時におけるローラー式のタペットを適切な姿勢に保持できるので、バルブステムの軸方向に沿って円滑にローラー式のタペットを往復運動させることが可能となる。
【００１３】
特に、本発明の内燃機関の動弁装置においては、前記タペットガイドのガイド部において、前記一対のバルブステム間に位置する部位が除去されていることが好ましい。この場合には、タペットガイドのガイド部がバルブスプリングに干渉する事態を確実に防止しつつガイド部の剛性を確保して耐久性を向上させることができ、円滑にローラー式のタペットを往復運動させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の内燃機関の動弁装置において、前記ローラー式のタペットは、前記一対のバルブステムの上端部を押し下げる一対のアーム部を有し、当該アーム部の基端部の下面には、当該アーム部が伸びる方向に沿ってリブが設けられている構成としてもよい。この場合には、アーム部の基端部の下面には、当該アーム部が伸びる方向に沿ってリブが設けられることから、アーム部の剛性の向上に伴ってタペットの剛性を確保できるので、バルブスプリングの付勢力に抗して適切にバルブステムを押し下げることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の内燃機関の動弁装置によれば、一対のバルブステム間の距離を拡大することなく、バルブリフトタイミングのずれを改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係るシリンダーヘッドの上面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本実施の形態に係るシリンダーヘッドカバーの一部を取り外した状態のシリンダーヘッドの上面図である。
【図４】本実施の形態に係る動弁装置における吸気側構成の上面図及び側面図である。
【図５】図４に示す吸気側構成のカム部分の拡大図である。
【図６】本実施形態に係るタペットから吸気バルブまでの上面図及びＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図７】本実施形態に係るタペット及びタペットガイドの斜視図である。
【図８】参照例に係る動弁装置のタペットから吸気バルブまでの上面図及びＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図９】本実施形態の変形例に係るタペットから吸気バルブまでの上面図及びＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づき、本発明における内燃機関の動弁装置の好適な実施形態を説明する。本実施形態では、動弁装置として三段切替え式三次元カム機構を自動二輪車の多気筒内燃機関に適用した例について説明する。本実施形態では、並列４気筒内燃機関であり、１気筒ごとに吸気側（ＩＮ）及び排気側（ＥＸ）にそれぞれ２つのバルブを有する４バルブ式の内燃機関について例示する。この実施形態では吸気側に三次元カムを適用した例とするが、吸気側及び排気側の双方に適用することもできる。なお、以下の説明においては、車両前方を矢印ＦＲ、車両後方を矢印ＲＥ、車両左側を矢印Ｌ、車両右側を矢印Ｒでそれぞれ示す。
【００１８】
図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る動弁装置が搭載されるシリンダーヘッドについて説明する。図１は、本実施の形態に係るシリンダーヘッドの上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、図２は、内燃機関を直立姿勢させた状態を示すが、実際には前方に傾けて取り付けられるものとする。
【００１９】
図１及び図２に示すように、シリンダーヘッド１０は内部に動弁装置を収容しており、シリンダーヘッドカバー（ヘッドカバー）１２が装着されることにより動弁装置の収容空間が密閉構造とされる。シリンダーヘッド１０は、シリンダー本体１１の上部に固定されている。シリンダー本体１１には車幅方向に４つの気筒（不図示）が配置されており、各気筒内にはピストン（不図示）が往復動可能に収容されている。シリンダーヘッド１０には、各気筒に対して空気を取り込む一対のインテークポート１４と、各気筒から排気ガスを排出する一対のエキゾーストポート１５とが形成されている。インテークポート１４はシリンダーヘッド１０の車輌後方側に開口し、エキゾーストポート１５はシリンダーヘッド１０の車輌前方側に開口している。
【００２０】
また、シリンダーヘッド１０には、各気筒に対応して一対のインテークポート１４及び一対のエキゾーストポート１５を開閉する一対の吸気バルブ１６及び一対の排気バルブ１７が、それぞれ各気筒の配列方向に並んで設けられている（図４参照）。インテークポート１４及びエキゾーストポート１５は、シリンダーヘッド１０の底部及び各気筒のピストンの上面によって形成される燃焼室１３に連通される。吸気バルブ１６及び排気バルブ１７は、シリンダーヘッド１０の上部に設けた動弁装置によって所定のタイミングで駆動制御されることで、各気筒に対する吸気及び排気を適正に制御する。
【００２１】
動弁装置は、各気筒の配列方向に沿って吸気側と排気側で独立した一対のカムシャフト１８、２３を有している。吸気側のカムシャフト１８は、ベアリング１９を介してシリンダーヘッド１０及びカバー部材３５に回転自在に支持される。カムシャフト１８には複数のカム２０が回転軸方向にスライド可能に装着される。吸気側のカム２０は、三次元カムであり、回転軸方向に並んでリフト量が異なる３段階のカムプロフィールを有している（図５参照）。吸気側のカム２０と吸気バルブ１６の間には、カム２０と当接しカムシャフト１８の回転に伴い変化するカム２０との当接位置によってカム２０の形状に倣った動きを一対の吸気バルブ１６に伝達するローラー式のタペット２１が配置される。
【００２２】
排気側のカムシャフト２３は、ベアリング（不図示）を介してシリンダーヘッド１０及びカバー部材３４に回転自在に支持される。カムシャフト２３には複数のカム２５が固定されており、排気側の各カム２５はカムシャフト２３の軸方向に平行な曲面で構成される平板状の板カムで構成されている。排気側のカム２５と排気バルブ１７のバルブステム１７ａとの間には、カム２５と当接しカムシャフト２３の回転に伴い変化するカム２５との当接位置によってカム２５の形状に倣った動きを各排気バルブ１７に伝達する直打式のタペット２６が配置される。吸気側のカムシャフト１８及び排気側のカムシャフト２３の一端側は、スプロケット２８（図５参照）及びカムチェーン等の動力伝達機構を介してクランクシャフトに連結されている。クランクシャフトの回転にカムシャフト１８、２３が同期回転することで、吸気バルブ１６及び排気バルブ１７が駆動される。
【００２３】
また、吸気バルブ１６及び排気バルブ１７のバルブステム１６ａ（１６ｂ）、１７ａは、それぞれバルブガイド２９によって往復動可能にガイドされている。また、各バルブガイド２９の周囲にはスプリングシート３１が設けられ、バルブステム１６ａ（１６ｂ）、１７ａの端部にはスプリングリテーナ３０が取り付けられている。スプリングシート３１とスプリングリテーナ３０との間にはバルブスプリング３２が装着され、このバルブスプリング３２によりバルブステム１６ａ（１６ｂ）、１７ａが吸気側のカム２０または排気側のカム２５に近づく方向に付勢され、吸気バルブ１６及び排気バルブ１７は常時閉方向に付勢される。このときバルブステム１６ａ（１６ｂ）、１７ａの上端にはタペット２１、２６が当接している。カム２０、２５によってバルブスプリング３２の弾力に抗してタペット２１、２６が押し下げられることでバルブステム１６ａ（１６ｂ）、１７ａが押し下げられ、吸気バルブ１６、排気バルブ１７が開くようになっている。なお、詳細について後述するように、バルブスプリング３２は、コニカル形状（釣鐘形状）を有している。
【００２４】
次に、図３から図５を参照して、動弁装置の内部構成について詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係るシリンダーヘッドカバーの一部を取り外した状態のシリンダーヘッドの上面図である。図４は、本実施の形態に係る動弁装置の吸気側構成を示す図である。図４Ａは、図３から吸気側構成の部分を抜き出した図であり、図４Ｂは、図４Ａを車両後方側（ＲＥ側）から見た側面図である。図５は、図４に示す吸気側構成のカム部分の拡大図である。
【００２５】
図３は、シリンダーヘッド１０からシリンダーヘッドカバー１２が部分的に取り外された状態を示している。この場合、動弁装置の主要構成要素であるカム・カムシャフトユニットにおいて、排気側のカムシャフト２３（図２参照）はカバー部材３４に完全に覆われており、吸気側のカムシャフト１８はカバー部材３５の開口から一部が露出されている。カバー部材３５の上には、カムシャフト１８をスライドさせるカムスライド機構４が設けられており、カムスライド機構４はカバー部材３５の開口を通じてカムシャフト１８に連結されている。また、カバー部材３５上には、カムスライド機構４の駆動源としてアクセルモータ３３が搭載されている。
【００２６】
カムスライド機構４では、カムシャフト１８に対して平行にカムフォークシャフト４１が配置されている。カムフォークシャフト４１は、カバー部材３５に設けられた５つの軸受部３５ｂにより、その軸方向にスライド可能に支持されている。また、カムフォークシャフト４１と平行且つ略同一高さ位置にボールスクリュー４２が配置されている。ボールスクリュー４２は、その両端付近に設けられた一対のベアリング４３により回転可能に支持される。ボールスクリュー４２の一端部にはギア４４が固定されており、アクセルモータ３３の出力軸のピニオンギア４５に噛み合っている。ボールスクリュー４２にはスライドナット４６が螺合されている。
【００２７】
スライドナット４６には、ナットフォーク４７が連結されている。ナットフォーク４７には、ベースプレート４７ａを介してカムフォークシャフト４１が連結されている。カムフォークシャフト４１には、各気筒に対応して４つのカムフォーク４８が固定されている。このように、スライドナット４６とカムフォークシャフト４１とが連結されることで、アクセルモータ３３の動力によって、カムフォーク４８が駆動されて吸気側のカム２０がスライドされる。
【００２８】
図４に示すように、吸気側のカムシャフト１８には、各気筒に対応して複数のカム２０がスライド可能に取り付けられている。各カム２０には、カムシャフト１８のカムフォーク４８が連結される連結部４９が設けられている。各カム２０は、連結部４９がカムフォーク４８に操作されることで回転軸方向にスライドされる。また、カム２０は、３段式三次元カムであり、その外径（カムプロフィール）がカムの回転方向だけでなく、軸方向に対しても変化するように形成されている。３段式三次元カムは、高負荷用、中負荷用、低負荷用の３種類のカムプロフィールとなる３つのカム形状を、カムの回転軸方向に連設して構成されており、高、中、低の３つのリフト量・開閉タイミングとなっている。
【００２９】
図５に示すように、カム２０は、高負荷用、中負荷用、低負荷用の回転軸に平行な曲面形状（カムの回転軸方向で変化しない部分であって、以下、「平坦部」と記す）であるカムロブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有するとともに、平坦部間を緩やかに繋ぐ傾斜部であるカムロブ２０ｄ、２０ｅを有している。基本的には、平坦部のカムロブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃでタペット２１を押し下げる状態で本発明の内燃機関は運転されており、傾斜部のカムロブ２０ｄ、２０ｅはカムロブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを切り替えるための切替移行区間になっている。この場合、カム高さと同時にカム作用角及びリフトタイミングを変化させることが可能となる。即ち本実施形態の３段式三次元カムでは、バルブリフト量が大きくなるのに従ってカム作用角が大きくなり、更には吸気バルブ１６のリフトタイミングも変化される。このようなカム２０をカムシャフト１８に沿って移動させて後述するタペット２１との当接位置を変更することで、タペット２１に作用するカムの形状（高さ等）を３段階に切り替えることにより、吸気バルブ１６のリフト量、作用角及びリフトタイミングを３段階に可変制御することが可能になっている。
【００３０】
各カム２０の下方には、各気筒に対応して一対の吸気バルブ１６を開閉させるローラー式のタペット２１が設けられている。タペット２１は、タペットガイド２２によってバルブステム１６ａ、１６ｂの軸方向に沿って往復動可能にガイドされる。前述したように、カム２０がバルブスプリング３２の弾力に抗してタペット２１を押し下げることで、タペット２１に形成されたタペットアーム３９の先端が吸気バルブ１６を押圧し、吸気バルブ１６が開くようになっている。なお、ローラー式のタペット２１及びタペットガイド２２の詳細構成については後述する。
【００３１】
このように構成された動弁装置では、自動二輪車のアクセル開度や運転状態に合わせてアクセルモータ３３が作動され、ボールスクリュー４２が回転することでスライドナット４６の移動によりカムフォークシャフト４１がスライドされる。カムフォークシャフト４１のカムフォーク４８によって各カム２０が同時にスライドされることで、カム２０のリフト量が３段階に切り換えられる。例えば、低速走行時には、タペット２１は、リフト量の小さい（カム高さの低い）カムロブ２０ｃに当接される。この状態から加速されてエンジン回転が上昇すると、カム２０が回転軸方向にスライドされて、タペット２１に次段のカムロブ２０ｂが当接し、カムロブ２０ｂの形状にて吸気バルブ１６が開閉駆動される。さらに加速されてエンジン回転が上昇することで、タペット２１に最もリフト量の大きい（カム高さの高い）カムロブ２０ａが当接され、カムロブ２０ａの形状にて吸気バルブ１６が開閉駆動される。一方、減速時には上記とは逆の動作でリフト量が減少される。
【００３２】
次に、本実施形態に係るエンジンに適用されるタペットユニットについて、図６〜図８を参照しながら詳しく説明する。図６は、本実施形態に係るタペット２１周辺の拡大図である。図６Ａは、タペット２１周辺の上面図であり、図６Ｂは、図６ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図７は、本実施形態に係るタペット２１及びタペットガイド２２の斜視図である。図７Ａは、タペット及びタペットガイドを上方から見た斜視図であり、図７Ｂは、タペット及びタペットガイドを下方から見た斜視図である。図８は、参照例に係る図６と同様な動弁装置のタペット周辺の上面図及びＣ−Ｃ線に沿う断面図である。なお、図６Ｂにおいては、説明の便宜上、後述するリブ３９ｃを省略している。また、図８においては、説明の便宜上、本実施の形態と共通する構成要素に同一の符号を付与している。
【００３３】
図６に示すように、タペットガイド２２は、隣接する一対のバルブステム１６ａ，１６ｂの上方側に配置され、ガイド溝５０にてローラー式のタペット２１が動く方向をガイドする。タペット２１は、タペットガイド２２に形成されるガイド溝５０に一部を収容された状態において、バルブステム１６ａ，１６ｂ間の上部に配置される。タペットガイド２２は、その４隅に設けられたねじ穴５１ａ〜５１ｄに挿入される４つのねじ（図４参照）によりシリンダーヘッド１０の適所に固定される。タペットガイド２２の下面５２は、ガイド溝５０の形成領域を除いて平面形状に形成されており、シリンダーヘッド１０に対する取り付け面を構成する。なお、タペットガイド２２におけるガイド溝５０の詳細については後述する。
【００３４】
タペット２１は、概略ドーナッツ状に形成されたタペットローラー３６と、ベアリング３７を介してタペットローラー３６を支持する芯部３８と、芯部３８の両外側方へ延設する一対のアーム３９（３９ａ，３９ｂ）とを有する。一対のアーム３９（３９ａ，３９ｂ）は、バルブステム１６ａ（１６ｂ）の軸方向から見た図６Ａに示されているように、バルブステム１６ａ、１６ｂの中心を結ぶ様にその回転軸が配置されたタペットローラー３６の両側面３６ａ，３６ｂ（芯部３８）から左右方向（バルブステム１６ａ、１６ｂの中心軸に向かう方向）にタペットアーム３９が延び、各タペットアーム３９の先端部でバルブステム１６ａ、１６ｂを押し下げるように構成されている。タペットローラー３６の両側面３６ａ，３６ｂは、アーム３９の連結部位（芯部３８）を除けば、リング状の平面とされている。また、タペットローラー３６の外周面には、ローラーの回転軸と平行な平坦部であってカム２０と当接する当接部３６ｃが形成されている。
【００３５】
タペットローラー３６の外周面におけるカム２０と当接する当接部３６ｃは、タペットローラー３６の回転軸方向（図６に示す左右方向）においてタペットローラー３６の外周面範囲内で一方のバルブステム１６ａ側へ偏った位置に配置されている（図６Ｂ参照）。タペットローラー３６の外周面においては、当接部３６ｃが最大径となり、他方のバルブステム１６ｂ側に掛けて外径が徐々に小さくなっている。なお、ベアリング３７は、この例では芯部３８の外周に沿って配列された複数のニードルベアリングとする。
【００３６】
アーム３９ａ、３９ｂは、互いに異なる長さを有している。アーム３９ａ、３９ｂは、タペット２１とカム２０とが当接する当接部３６ｃ（より具体的には、当接部３６ｃの中心）が一対のバルブステム１６ａ、１６ｂ間の中央に配置された状態で、アーム３９の先端部でバルブステム１６ａ、１６ｂを押し下げることが可能なように、アーム３９の先端部がバルブステム１６ａ、１６ｂの中心軸に達する長さを有している。言い換えると、アーム３９ａ、３９ｂは、バルブステム１６ａと当接部３６ｃとの間の長さと、バルブステム１６ｂと当接部３６ｃとの間の長さとが同一の長さ（図６Ｂに示すＬ１）となる長さを有している。本実施の形態の動弁装置においては、上述したように、当接部３６ｃは、一対のバルブステム１６ａ、１６ｂ間の中央に配置され、タペットローラー３６の外周面においてはバルブステム１６ａ側に偏った位置に配置されていることから、タペットローラー３６自体がバルブステム１６ｂ側に偏った位置に配置されており、相対的にアーム３９ａが長く構成され、アーム３９ｂが短く構成されている。
【００３７】
また、アーム３９ａ、３９ｂは、それぞれバルブステム１６ａ、１６ｂの上端まで延出し、シム４０を介してバルブステム１６ａ、１６ｂの上端と間接的に当接する。本実施の形態に係る動弁装置においては、アーム３９ａ、３９ｂの両端部（先端部）がバルブステム１６ａ、１６ｂの上端を押し下げるバルブ押圧部を構成する。また、タペット２１は、そのタペットローラー３６がカム２０のカムロブに押されることで、アーム３９ａ、３９ｂがバルブスプリング３２の弾力に抗してバルブステム１６ａ、１６ｂを押動させ、これにより吸気バルブ１６を開かせるバルブリフタとして機能する。なお、シム４０は、タペットクリアランスを調整する機能を有する。
【００３８】
タペットローラー３６の回転軸は、図６Ａに示すように、バルブステム１６ａ，１６ｂの軸方向から見てバルブステム１６ａとバルブステム１６ｂの中心を結ぶ様にその回転軸が配置され、図６Ｂに示すように、高さ方向において典型的にはアーム３９の高さ中央と同一位置に配置される。タペットローラー３６は、その上部でカム２０と接触するため、カム２０の位置を下げてシリンダーヘッド１０の高さをコンパクトにするには、タペットローラー３６の回転中心軸をできるだけ下方に配置する程よい。上述のようにタペットローラー３６の回転中心軸を配置することで、有効にシリンダーヘッド１０の高さをコンパクト化することが可能になる。
【００３９】
タペットガイド２２には、図６、図７に示すようにバルブステム１６ａ，１６ｂの位置に対応してスプリングリテーナ３０及びシム４０とタペットガイド２２との干渉を回避する開口５１が貫通形成されている。また、タペットガイド２２には、平面視にて、タペットローラー３６がバルブステム１６ａ、１６ｂの軸方向（実車では略上下方向）のみに沿って動作可能なように、略十字状にガイド溝５０が形成される。具体的にいうと、タペットガイド２２には、図７Ａ、図７Ｂに示すように、タペットローラー３６の径方向（回転中心軸に垂直な方向）に沿って延びるようにタペットガイド２２の厚さ方向に貫通形成された一方のガイド溝５０Ａと、このガイド溝５０Ａと交差（直交）するようにアーム３９の長手方向、即ちカムシャフト１８の軸方向に沿って延びるように貫通形成された他方のガイド溝５０Ｂとが形成されている。ガイド溝５０Ｂは、開口５１に達し、ガイド溝５０Ａと開口５１を連通している。タペット２１は、これらのガイド溝５０Ａ，５０Ｂにタペットローラー３６，アーム３９がそれぞれ収容される。タペットガイド２２の開口５１は、ガイド溝５０に収容された状態のタペット２１のアーム３９の端部周辺に開設されている。
【００４０】
バルブステム１６ａ，１６ｂに取り付けられたスプリングリテーナ３０は、タペットガイド２２に形成された開口５１を下側から臨むように配置されている。このスプリングリテーナ３０と、一定距離離間して配置されるスプリングシート３１との間にバルブスプリング３２が配置されている。バルブスプリング３２は、タペット２１側（図６Ｂに示す上方側）の外径が吸気バルブ１６側（図６Ｂに示す下方側）の外径よりも小径になる異径スプリングで構成されている。本実施の形態に係る動弁装置において、バルブスプリング３２は、タペット２１側に小径部３２ａを有すると共に、吸気バルブ１６側に大径部３２ｂを有し、概してコニカル形状（釣鐘形状）を有する異径スプリングで構成される。例えば、バルブスプリング３２においては、最も径が大きくなる部分で大径部３２ｂを構成し、この大径部３２ｂよりも径が小さくなる部分で小径部３２ａを構成することができる。また、最も径が小さくなる部分で小径部３２ａを構成し、この小径部３２ａよりも径が大きくなる部分で大径部３２ｂを構成することもできる。本実施の形態では、前者であるものとする（図６Ｂ参照）。
【００４１】
バルブスプリング３２においては、タペット２１側に小径部３２ａが設けられる一方、吸気バルブ１６側に大径部３２ｂが設けられることから、スプリングシート３１に比べてスプリングリテーナ３０の径方向の寸法を小型化できる。これにより、タペットガイド２２にはガイド溝５０（より具体的には、ガイド溝５０Ａ）を形成する領域を拡張できると共に、バルブスプリング３２の上端部（小径部３２ａ）の近傍に一定の空間を形成できる。本実施の形態に係る動弁装置においては、このように小径部３２ａの近傍に形成される空間を活用して、タペットローラー３６の当接部３６ｃが一対のバルブステム１６ａ，１６ｂ間の中央に配置されるように調整する。具体的には、タペット２１の一方のアーム３９ａを長くする一方、他方のアーム３９ｂを短くし、タペットローラー３６をバルブステム１６ｂ側に偏って配置することで、その外周面に偏って配置される当接部３６ｃを一対のバルブステム１６ａ，１６ｂ間の中央に配置している。
【００４２】
このように当接部３６ｃを一対のバルブステム１６ａ，１６ｂ間の中央に配置することにより、タペット２１における力点と作用点との位置関係を左右対称の配置構造とすることができる。これにより、タペット２１のアーム部３９ａ，３９ｂが一対のバルブステム１６ａ，１６ｂを押し下げる力を均等にすることができるので、タペット２１が傾くことを抑制でき、バルブリフトタイミングがずれる事態を防止することが可能となる。また、バルブスプリング３２においては、タペット２１側が吸気バルブ１６側よりも小径となるコニカル形状を有することから、バルブスプリング３２の小径部３２ａ近傍の空間を活用してタペット２１とカム２０との当接部３６ｃの位置を調整できるので、一対のバルブステム１６ａ，１６ｂ間の距離が拡大する必要はない。この結果、既存エンジンに対して一対のバルブステム１６ａ，１６ｂ間の距離を拡大することなく、バルブリフトタイミングのずれを改善することが可能となる。
【００４３】
仮に、バルブスプリング３２に、一般的な円筒形状（すなわち、タペット２１側の径と、吸気バルブ１６側の径とが同径である形状）を採用する場合には、図８に示すように、スプリングシート３１及びスプリングリテーナ３０の径方向の寸法が略同径寸法となる。このため、タペットガイド２２の幅寸法を考慮してアーム部３９ａ，３９ｂの長さを最短とする場合には、タペットローラー３６上の当接部３６ｃがバルブステム１６ａ側に偏って配置される。この場合には、タペット２１における力点と作用点との位置関係が左右非対称となる結果、一対のバルブステム１６ａ，１６ｂを押し下げる力が均等にならず、タペット２１が傾く事態が発生し得る。また、バルブスプリング３２の上端部の近傍に空間を設けることはできないことから、干渉等の問題が発生して当接部３６ｃの位置を調整することが困難である。これに対し、本実施の形態に係る動弁装置では、バルブスプリング３２をコニカル形状とすることにより、当接部３６ｃの位置調整を可能とするタペットローラー３６の配置用の空間を拡大でき、一対のバルブスプリング１６ａ，１６ｂ間の距離を拡大することなく当接部３６ｃの位置を調整できる。
【００４４】
特に、本実施の形態に係る動弁装置においては、タペットローラー３６は、バルブステム１６ａ，１６ｂの軸方向から見て、その一部（バルブステム１６ｂ側の一部）がバルブスプリング３２の大径部３２ｂと重なって配置されている（図６Ｂ参照）。このようにタペットローラー３６の一部を大径部３２ｂと重なって配置することにより、バルブスプリング３２の小径部３２ａと大径部３２ｂとの径方向の寸法差を活用しながら、効果的に一対のバルブステム１６ａ，１６ｂ間の距離にバランスよくローラー式のタペットを配置することが可能となる。
【００４５】
タペットガイド２２の上面は、図７Ａに示すように、実質的に平坦に形成される。一方、タペットガイド２２の下面５２には、図７Ｂに示すように、ガイド溝５０Ａ，５０Ｂからなる十字状ガイド溝５０を下方向（バルブステム１６ａ，１６ｂの軸方向）に延設するように４つの脚部５３が突出して設けられている。タペット２１は、吸気バルブ１６の開閉時のバルブリフト量に対応して上下動する。十字状ガイド溝５０は、少なくとも、このようなタペット２１の上下動の際にタペットローラー３６及びアーム部３９をそれぞれ両側面からガイドし得るに十分な上下方向長さを有している。なお、これらのガイド溝５０及び脚部５３は、タペットガイド２２のガイド部を構成する。詳細には、十字状ガイド溝５０は、タペットローラー３６の側面に当接し、タペットローラー３６の姿勢と左右方向の位置を維持すると共に、吸気バルブ１６の軸方向（本実施例ではタペットガイド２２の厚さ方向）への摺動をガイドするガイド溝５０Ａと、アーム部３９の側面に当接し、タペットローラー３６の軸位置（吸気バルブ１６の軸に対して垂直方向の位置、略前後方向の位置）を維持すると共に、吸気バルブ１６の軸方向（本実施例ではタペットガイド２２の厚さ方向）へのアーム部３９の摺動をガイドするガイド溝５０Ｂとによって構成されている。
【００４６】
それぞれの脚部５３は、図７Ｂに示すように、ガイド溝５０Ｂからガイド溝５０Ａの側縁部に沿って設けられている。また、それぞれの脚部５３は、ガイド溝５０Ｂから離れるほど厚さ寸法が大きくなるように構成されている。脚部５３の最厚部は、一対のバルブステム１６ａ，１６ｂの軸芯を通過する平面に対して直交する方向（図６Ｂの紙面に対する垂直方向）から見て、バルブステム１６ｂに取り付けられたバルブスプリング３２の小径部３２ａと重なって配置される位置まで迫り出している（図６Ａ，図６Ｂ参照）。
【００４７】
このようにバルブステム１６ａ，１６ｂの両方の軸芯を含む平面に対して垂直方向から見て、タペットガイド２２の脚部５３をバルブスプリング３２の小径部３２ａと重なって配置していることから、小径部３２ａの近傍に形成される空間を活用して脚部５３の形成領域を確保できる。これにより、一方のバルブステム１６ｂ側となる偏った位置にタペットローラー３６が配置された場合でも、脚部５３の厚み寸法を大きく採ることができ、その剛性を確保できる。そして、往復運動時におけるタペット２１を適切な姿勢に保持でき、バルブステム１６ａ，１６ｂの軸方向に沿って円滑にタペット２１を往復運動させることが可能となる。
【００４８】
なお、それぞれの脚部５３は、ガイド溝５０Ｂからガイド溝５０Ａの側縁部に沿って延びるように設けられることから、ガイド溝５０Ｂに対応する位置に脚部５３は存在しない。言い換えると、タペットガイド２２のガイド溝５０及び脚部５３からなるガイド部においては、一対のバルブステム１６ａ，１６ｂ間に位置する部位が除去されている。このため、タペット２１の一部が、タペットガイド２２のガイド部に干渉する事態を確実に防止でき、円滑にタペット２１を往復運動させることが可能となると共に、ガイド部とバルブスプリング３２の干渉が回避されている。尚、図６Ａに一点差線で示すように、脚部５３のガイド溝５０Ｂに近い部位は、遠い部位に比較して外側の面がタペットローラー３６側となるよう形成されており、バルブスプリング３２との干渉を回避すると共に、ガイド溝５０Ｂに遠い部位がバルブスプリング３２の周囲に回り込んで、前述の様にバルブスプリング３２の小径部３２ａと重なって配置されている。
【００４９】
また、これらの脚部５３の間に配置されるアーム部３９ａ，３９ｂの基端部の下面には、これらのアーム部３９ａ，３９ｂが伸びる方向に沿ってリブ３９ｃが設けられている（図７Ｂ参照）。これらのリブ３９ｃは、アーム部３９ａ，３９ｂを補強する役割を果たすものであり、アーム部３９ａ，３９ｂの下面及び芯部３８の側面に設けられている。なお、これらのリブ３９ｃは、タペットガイド２２にタペット２１が収容された状態において、バルブスプリング３２をコニカル形状とすることで小径部３２ａの近傍に形成される空間に配置される。すなわち、本実施の形態に係るタペット２１においては、バルブスプリング３２をコニカル形状とすることで小径部３２ａの近傍に形成される空間を活用してタペット２１の補強用のリブ３９ｃを設けている。
【００５０】
このようにタペット２１のアーム部３９ａ，３９ｂの基端部の下面には、アーム部３９ａ，３９ｂが伸びる方向に沿ってリブ３９ｃが設けられることから、アーム部３９ａ，３９ｂの剛性の向上に伴ってタペット２１の剛性を確保できるので、バルブスプリング３２の付勢力に抗して適切にバルブステム１６ａ，１６ｂを押し下げることが可能となる。なお、ここでは、アーム部３９ａ，３９ｂの下面にそれぞれ１つのリブ３９ｃが設けられる場合について示しているが、２つ以上のリブ３９ｃを並べて設けることも可能である。
【００５１】
以上のように構成されたタペットユニットにおいては、バルブステム１６ａ，１６ｂの軸方向から見て、タペット２１とカム２０との当接部３６ｃを一対のバルブステム１６ａ，１６ｂ間の中央に配置していることから、カム２０からの押圧力をバルブステム１６ａ，１６ｂの軸方向に沿ってタペット２１に対して作用させることができ、タペット２１が傾く事態を抑制できる。一方、タペット２１側が吸気バルブ１６側よりも小径となる異径スプリングでバルブスプリング３２を構成していることから、バルブスプリング３２の小径部３２ａの近傍の空間を活用してタペット２１とカム２０との当接部３６ｃの位置を調整できるので、一対のバルブステム１６ａ，１６ｂ間の距離が拡大することはない。この結果、一対のバルブステム１６ａ，１６ｂ間の距離を拡大することなく、バルブリフトタイミングのずれを改善することが可能となる。
【００５２】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００５３】
例えば、上述した実施の形態に係るタペット２１においては、左右非対称の形状を有し、アーム部３９ａ，３９ｂの長さを異ならせてカム２０との当接部３６ｃを一対のバルブステム１６ａ，１６ｂの中間に配置する場合について説明している。しかしながら、タペット２１の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、図９に示すように、タペット２１に関し、左右対称の形状を有し、当接部３６ｃをタペットローラ３６の中央に配置する構成としてもよい。このように変更した場合においても、上記実施の形態と同様に、バルブスプリングの小径部によって拡大された一対のバルブステム間の空間を活用して、その拡大された空間にローラー式のタペットのローラー部の一部、または、ガイド部の一部を入り込むように配置することができ、一対のバルブステム１６ａ，１６ｂ間の距離を拡大することなく、バルブリフトタイミングのずれを改善することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上説明したように、本発明は、ローラー式のタペットが適用された動弁装置においてバルブリフトタイミングのずれを改善するのに有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１６  吸気バルブ
１６ａ，１６ｂ  バルブステム
２０  カム
２０ａ〜２０ｅ  カムロブ
２１  ローラー式のタペット
２２  タペットガイド
３０  スプリングリテーナ
３１  スプリングシート
３２  バルブスプリング
３２ａ  小径部
３２ｂ  大径部
３６  タペットローラー
３６ａ，３６ｂ  ローラー側面
３６ｃ  当接部
３７  ベアリング
３８  芯部
３９，３９ａ，３９ｂ  アーム
３９ｃ  リブ
４０  シム
５０，５０Ａ，５０Ｂ  ガイド溝
５１ａ〜５１ｄ  ねじ穴
５２  タペットガイドの下面
５３  脚部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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