JP2007016604A - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成でロッカアームの脱落を効果的に防止できるエンジンの動弁装置を提供する。
【解決手段】クランクシャフトに連動して回転するカム５によって揺動されるスイング式のロッカアーム４が吸気バルブ２（又は排気バルブ）を開弁させるエンジンにおいて、前記ロッカアーム４の一端側を支持する支点部材（ピボット）３の上部に、脱落防止部材としてのピン１１を圧入等によって固定し、このピン１１をロッカアーム４に形成した貫通孔４１ｄに挿通する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの動弁装置に関し、特に、カムによって揺動されて吸気バルブ又は排気バルブを開弁させるロッカアームの脱落を防止する技術に関する。

従来のエンジンの動弁装置としては、例えば、次のようなものがある。
特許文献１に記載の装置では、ピボット（支点部材）１７にロッカスプリング２０の一端を固定し、このロッカスプリング２０の他端をロッカアーム１６の上部の溝に配置し、ロッカアーム１６をピボット１７側に常時押圧付勢することで、ロッカアーム１６の脱落を防止している。

また、特許文献２に記載の装置では、ロッカカバー３０の内側に取り付けられたバッフルプレート４０を、ロッカアーム１１の上部まで延長し、このバッフルプレート４０によりロッカアーム１１の動きを制限することによって、ロッカアーム１１の脱落を防止している。
実開平１−９１００３号公報 特開平８−４２３１３号公報

前者では、ロッカアームを常時ピボットに押し付けておく構成であるため、摩擦損失が発生するとともに、当該部分が摩耗によって変形するおそれがある。また、ロッカスプリングの一端をピボットに固定した後に、その他端をロッカアーム上部の溝に配置しなければならないことから、作業性の面でも問題がある。
後者では、ロッカアームの脱落を防止しつつ、動作中のロッカアームとバッフルプレートとが干渉しないように、ロッカアームとバッフルプレートとの間には所定の隙間（間隔）を設けることになるが、バッフルプレートの位置はロッカカバーをシリンダヘッドに取り付けて定まるものであるため、その隙間（寸法）管理が困難である。かかる管理を容易にするには、ロッカカバー及びバッフルプレートの寸法精度を向上させることが考えられるが、そうすると、部品コストが増大するという新たな問題が生じることになる。

このように、従来の技術では十分とは言えず、更なる改良の余地がある。
本発明は、上記従来の問題に着目してなされたものであり、比較的簡単な構成で上記従来の問題を解決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。

このため、本発明は、クランクシャフトに連動して回転するカムによって揺動されるスイング式のロッカアームが吸気バルブ又は排気バルブを開弁させるエンジンにおいて、前記ロッカアームに形成した貫通孔に挿通させて該ロッカアームの脱落を防止する脱落防止部材を、該ロッカアームの一端側を支持する支点部材に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、ロッカアームの形成した貫通孔に挿通させることにより該ロッカアームの脱落を防止する脱落防止部材を、該ロッカアームの一端側を支持する支点部材（ピボット）に設けるようにしたので、ロッカアームを常時押し付けることがなく、従来のように摩擦損失や部品の摩耗の発生することがない。また、脱落防止部材が支点部材に設けられるので、新たに大きなスペースを必要としたり、高い寸法精度が要求されたりすることはない。この結果、コストアップを最小限に抑制しつつ、比較的簡単な構成により効果的にロッカアームの脱落を防止できる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、同一の部品には同一に符号を用いている。
図１は、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係るエンジンの動弁装置の概略構成を示している。図１に示すように、本実施形態に係る動弁装置は、エンジンのシリンダヘッド１に形成された吸気ポート（図示省略）を開閉する吸気バルブ２と、この吸気バルブ２と略平行に配設される支点部材（ピボット）３と、一端側が上記吸気バルブ２のバルブステム２ａの上端面（バルブステムエンド）に当接するとともに、他端側が上記支点部材３の上部に当接し、この支点部材３との当接部を中心に揺動するスイング式のロッカアーム４と、このロッカアーム４を揺動させるカム５と、を含んで構成される。

吸気バルブ２は、そのバルブステム２ａがシリンダヘッド１側に設けられたバルブガイド６内を軸方向に移動可能に配設されている。吸気バルブ２のバルブステム２ａ上部にはスプリングリテーナ７が取り付けられており、このスプリングリテーナ７とシリンダヘッド１側のスプリング取付部８との間には、吸気バルブ２を閉弁方向に常時付勢するバルブスプリング９が設けられている。

支点部材３は、シリンダヘッド１に形成された取付孔１０に挿入されており、その上部には、ピン１１が圧入等によって固定されている。ここで、本実施形態においては、支点部材３としていわゆるオイルピボットであるＨＬＡ（ハイドロリック・ラッシュ・アジャスタ）タイプのものを採用しており、オイルギャラリ１２を介して供給される油圧によってバルブクリアランスが自動調整される（自動的に０にする）ようになっている。また、ピン１１の内部にはオイル通路１１ａが形成されており、このオイル通路１１ａを介して、支点部材３とロッカアーム４との当接部（近傍）にオイルが供給される。但し、かかる構成に限るものではなく、バルブクリアランスを手動調整（ねじ込み調整等）する、いわゆる機械式ピボットとしてもよい。

（スイング式）ロッカアーム４は、ロッカアーム本体４１とローラ４２とで構成されており、一端側（図では右側）が支点部材３により、他端側（図では左側）が吸気バルブ２のバルブステムエンドにより支持される。
ロッカアーム本体４１は、その一端側の下面に支点部材３の上部（球面凸部）に当接させる第１当接部４１ａを有し、他端側にバルブステムエンドに当接させる第２当接部４１ｂを有している。

第１当接部４１ａは、支点部材３の上部（球面凸部）に対応するよう球面凹状に形成されており、第２当接部４１ｂは、吸気バルブ２のバルブステムエンドに対応する幅を有する曲面部として形成されている。なお、かかる曲面部の前後には壁部４１ｃが設けられており（図では後側の壁部のみが示されている）、ロッカアーム４が吸気バルブ２のバルブステムエンドから外れるのを防止している。

また、第１当接部４１ａの略中央位置には長孔４１ｄが貫通形成されており、ロッカアーム４を取り付けた状態において、上記支点部材３の上部に固定されたピン１１を該長孔（貫通孔）４１ｄに挿通させるようになっている（図２参照）。
さらに、上記第１当接部４１ａと上記第２当接部４１ｂとの間の位置には、軸部（ボス部）４１ｅが形成されており、この軸部４１ｅに上記ローラ４２が回転可能に取り付けられている。

カム（偏心カム）５は、タイミングチェーン等を介してクランクシャフト（いずれも図示省略）に連動して回転する吸気カムシャフト５１に一体形成又は固定されており、上記ロッカアーム４のローラ４２に接触するように配設される。このため、吸気カムシャフト５１が回転するとカム５も回転し、ローラ４２を介して、ロッカアーム４を支点部材３との当接部を中心（揺動中心として）に揺動させることになる。これにより、このロッカアーム４は、支点部材３と当接部を支点として吸気バルブ２をバルブスプリング９の付勢力に抗して押し下げて開弁させる。

以上のような構成において、通常時においては、上記図１に示すように、ＨＬＡタイプの支点部材３の自動調整機能により、ロッカアーム４の第１当接部４１ａは支点部材３上部の球面凸部と、ロッカアーム４の第２当接部４１ｂは吸気バルブ２のバルブステムエンドと、ロッカアーム４のローラ４２はカム５と接触した状態にある。
この状態において、吸気カムシャフト５１が回転すると、この吸気カムシャフト５１に設けられたカム５も回転し、そのカムプロフィールに応じて、ローラ４２が下方に押される。この結果、ロッカアーム４（ロッカアーム本体４１）の第１当接部４１ａ、第２当接部４１ｂにそれぞれ接している支点部材３の球面凸部、バルブステムエンドを押し下げる方向に力が加わることになる。支点部材３には油圧が供給されており、球面凸部はそのままの位置が保持されるので、バルブスプリング９の付勢力に抗してバルブステムエンド（バルブステム２ａ）のみが下降する。これにより、ロッカアーム４は、支点部材３との当接部を中心に揺動することとなり、吸気バルブ２が開閉される。なお、カム５のカムノーズ５ａがロッカアーム４側のローラ４２に接触したときに、吸気バルブ２の最大リフト状態となるが、この状態であっても、支点部材３の上部に固定されたピン１１との間に隙間を有するように、ロッカアーム４（ロッカアーム本体４１）側の長孔４１ｄは形成されている。

一方、エンジンが過回転等となってバルブスプリング９による吸気バルブ２の閉弁機能が追従できなくなると、ロッカアーム４のローラ４２がカム５と離れてしまう状態が生じる可能性がある。このような場合には、ロッカアーム４が浮き上がってしまい（暴れてしまい）、ロッカアーム４が吸気バルブ２のバルブステムエンドや支点部材３から脱落してしまうおそれがある（図３参照）。

しかしながら、本実施形態によれば、図３に示すように、ロッカアーム４が浮き上がって、ロッカアーム４とバルブステムエンドとの間、及び／又は、ロッカアーム４と支点部材３との間に隙間が生じたとしても、バルブステムエンド側はロッカアーム４の第２当接部４１ｂの前後に設けた壁部４１ｃによって、支点部材３側は支点部材３の上部に固定され、長孔（貫通孔）４１ｄに挿通させたピン１１によって、ロッカアーム４の脱落が防止されることになる。

この実施形態によると、ロッカアーム４の一端側を支持する支点部材３の上部にピン１１を固定し、このピン１１をロッカアーム４に形成した長孔（貫通孔）４１ｄに挿通させているので、ロッカアーム４が浮き上がったとしても、ピン１１が脱落防止部材として機能してロッカアーム４の脱落を防止する。
また、従来のようにロッカアーム４をスプリング等により常時押し付けていないので、摩擦損失や摩耗による変形等を生じるおそれがない。

さらに、支点部材３のピン１１を固定し、ロッカアーム４の対応する箇所に長孔１１を形成するだけですむので、それほど高い寸法精度等を必要とせず、加工や寸法管理等が容易であるばかりでなく、支点部材３に対してロッカアーム４を上方から取り付けるだけで組み付け可能であるので、作業性も良好である。
次に、第２実施形態を説明する。図４、５は、第２実施形態の概略構成を示している。

この実施形態は、上記第１実施形態に対して、ピン１１に圧入等によって固定されるキャップ部材１１０を設けた点が相違し、その他は同じである。
すなわち、図４、５に示すように、本実施形態では、キャップ部材１１０がピン１１に上方から圧入等により固定されている。
キャップ部材１１０は、弾性部材から形成されており、一方が閉塞端となった円筒状のキャップ本体１１０ａと、該キャップ本体１１０ａの開放端側が分割され、それぞれが図で見て下方に向かうにしたがって外側に広がるように加工された係止爪１１０ｂとを有している。そして、キャップ部材１１０は、キャップ本体１１０ａをピン１１に上から被せるようにして取り付けられる。なお、キャップ本体１１０ａの外周ｄ１は、ロッカアーム４側の長孔（貫通孔）４１ｄに所定の隙間を有して挿通するような寸法となっており、また、係止爪１１０ｂは、各係止爪１１０ｂの先端を結んでできる円１１０ｃの直径が、少なくともロッカアーム４側の長孔（貫通孔）４１ｄの幅方向寸法ｗ１よりも大きくなるように、外側に曲げられている。

そして、基本的には、ピン１１及びキャップ部材１１０をあらかじめ取り付けた支点部材３をシリンダヘッド１の取付孔１０に挿入（固定）しておき、上記第１実施形態と同様に、ロッカアーム４を、その長孔（貫通孔）４１ｄとピン１１（及びキャップ部材１１０）とを位置合わせしつつ、上方からキャップ部材１１０の係止爪１１０ｂを弾性変形させながら取り付けることになるが、ロッカアーム４を取り付けた後にキャップ部材１１０をピン１１に圧入等により固定するようにしてもよい。いずれにしても、図４に示すように、キャップ部材１１０（係止爪１１０ｂ）の最下端とロッカアーム４の上部との間には、所定の隙間が形成されるようになっており、その限度においてロッカアーム４の浮き上がり（動き）を許容している。なお、ピン１１とキャップ部材１１０とが一体的に形成されていてもよい。

この実施形態によると、下方に向かうにしたがって外側に広がるように形成されて弾性変形する複数の係止爪１１０ｂを有するキャップ部材１１０を、前記ピン１１に取り付けているので、ロッカアーム４の取り付け時には、係止爪１１０ｂがその広がりが小さくなって長孔（貫通孔）４１ｄを通過できるように弾性変形することで、キャップ部材１１０はロッカアーム４の長孔（貫通孔）４１ｄを挿通する（通過できる）一方、挿通後には係止爪１１０ｂが元通り広がって、それ以上のロッカアーム４の浮き上がりを防止する。これにより、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏し、さらには、ロッカアーム４の脱落がより確実に防止されることになる。

次に、第３実施形態を説明する。図６、７は、第３実施形態の概略構成を示している。
この実施形態は、上記第１実施形態におけるピン１１に代えて、段付きピン１１１を用いている点が相違し、その他は同じである。
すなわち、本実施形態では、図６、７に示すように、支点部材３の上部には、段付きピン１１１が圧入等により固定される。かかる段付きピン１１１は、ロッカアーム４の長孔（貫通孔）４１ｄを通過可能な小径部１１１ａと、通過できない大径部１１１ｂとを有している。

そして、シリンダヘッド１の取付孔１０に挿入（固定）された支点部材３に対して、ロッカアーム４を取り付け、その後、該ロッカアーム４の長孔（貫通孔）４１ｄを介して段付きピン１１１を支点部材３の上部に形成した孔に圧入等により固定する。ここで、本実施形態においても、上記第２実施形態と同様、段付きピン１１１の大径部１１１ｂとロッカアーム４との間には、所定の隙間が形成されるようになっており、その限度においてロッカアーム４の浮き上がりを許容している。

この実施形態によっても、上記第１、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、この実施形態では、段付きピン１１１をロッカアーム４の取り付け後に固定する必要があるが、かかる段付きピン１１１は単に上方からの組み付ければよいので、作業性等を悪化させることはない。
次に、第４実施形態を説明する。図８、９は、第４実施形態の概略構成を示している。

この実施形態は、上記第１、第３実施形態に対して、上記ピン１１又は段付きピン１１１に代えてカム５とロッカアーム４のローラ４２との接触部近傍に向けてオイル（潤滑油）を噴射供給するオイルジェット２１１を用いる点が相違し、その他は同じである。
すなわち、本実施形態では、図８、９に示すように、支点部材３の上部には、オイルジェット２１１が固定される。このオイルジェット２１１は、その下部が支点部材３の上部に形成した孔に挿入される取付部２１１ａを有している。また、オイルジェット２１１の一端側（図では左側）には、オイル供給孔２１１ｂが形成されており、（ＨＬＡタイプの）支点部材３側のオイル室３ａと連通するオイル通路２１１ｃが形成されている。そして、このオイル通路２１１ｃを介して支点部材３（のオイル室３ａ）から供給されるオイルを、カム５とロッカアーム４のローラ４２との接触（摺動）部近傍に噴射供給して、潤滑するようになっている。

ここで、本実施形態においても、上記第３実施形態と同様、シリンダヘッド１の取付孔１０に挿入（固定）された支点部材３に対してロッカアーム４を取り付け、その後に、該ロッカアーム４の長孔（貫通孔）４１ｄを介してオイルジェット２１１（の取付部２１１ａ）を支点部材３の上部に形成した孔に固定する。その際、オイルジェット２１１の他端側（図で見て右側）がシリンダヘッド１に形成した縦溝部２０を通るようにする。この縦溝部２０は、オイルジェット２１１の幅に対応するようにシリンダヘッド１の上端から所定の深さを有して形成されており、この縦溝部２０にオイルジェット２１１の他端側を挿入させることにより、オイルジェット２１１の回転止めがなされることになる。

この実施形態によると、オイルジェット２１１が、上述したピン１１や段付きピン１１１と同様に、ロッカアーム４の脱落防止部材としても機能することになるので、上記第１〜３実施形態と同様の作用効果を奏する。加えて、オイルジェット２１１を脱落防止部材として用いることで、別途脱落防止部材を設ける必要がないばかりでなく、オイルジェット２１１のオイル供給孔２１１ｂを適切な位置、すなわち、カム５とロッカアーム４のローラ４２との接触部にオイルを噴射できる位置とすることが容易となり、少量のオイルによって接触部（摺動部）を効果的に潤滑できる。この結果、オイルの飛散を抑制することにもつながる。

なお、以上のように、カム５とロッカアーム４のローラ４２との接触部近傍にオイルを噴射するのが望ましいが、カム５又はローラ４２のいずれか一方にオイルを噴射し、その回転を利用して上記接触（摺動）部にオイルを供給するようにしてもよい。
また、以上説明した各実施形態においては、吸気バルブ２側の構成について説明しているが、排気バルブ側も同様に構成することで排気バルブ側のロッカアームの脱落を防止できることはもちろんである。

第１実施形態に係るエンジンの動弁装置の概略構成を示す図である。 図１のＡ視図である。 カムとロッカアームとが離れた状態を示す図である。 第２実施形態に係るエンジンの動弁装置の概略構成を示す図である。 図４のＢ視図である。 第３実施形態に係るエンジンの動弁装置の概略構成を示す図である。 図６のＣ視図である。 第４実施形態に係るエンジンの動弁装置の概略構成を示す図である。 図８のＤ視図である。

符号の説明

１…シリンダヘッド、２…吸気バルブ、２ａ…バルブステム、３…支点部材（ピボット）、４…ロッカアーム、５…カム、６…バルブガイド、７…スプリングリテーナ、９…バルブスプリング、１０…（支点部材用）取付孔、１１…ピン（ピン状部材）、２０…縦溝部、４１…ロッカアーム本体、４１ａ…第１当接部、４１ｂ…第２当接部、４２…ローラ、５１…吸気カムシャフト、１１０…キャップ部材、１１１…段付きピン、２１１オイルジェット

Claims (6)

1. クランクシャフトに連動して回転するカムによって揺動されるスイング式のロッカアームが吸気バルブ又は排気バルブを開弁させるエンジンにおいて、
   前記ロッカアームに形成した貫通孔に挿通させて該ロッカアームの脱落を防止する脱落防止部材を、該ロッカアームの一端側を支持する支点部材に設けたことを特徴とするエンジンの動弁装置。
2. 前記脱落防止部材は、前記支点部材の上部に固定されたピン状部材であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの動弁装置。
3. 前記ピン状部材を段付き形状とし、その段付き部にて前記ロッカアームの脱落を防止することを特徴とする請求項２記載のエンジンの動弁装置。
4. 外側に広がるように形成されて弾性変形する複数の係止爪を有するキャップ部材が前記ピン状部材に取り付けられ、該キャップ部材の係止爪にて前記ロッカアームの脱落を防止することを特徴とする請求項２記載のエンジンの動弁装置。
5. 前記脱落防止部材は、前記支点部材の上部に設けられて前記カム又は前記ロッカアームに向けてオイルを噴射するオイルジェットであることを特徴とする請求項１記載のエンジンの動弁装置。
6. 前記支点部材として、ハイドロリック・ラッシュ・アジャスタ（ＨＬＡ）を用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のエンジンの動弁装置。

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