JP4239938B2 - エンジン動弁系の潤滑装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダヘッド内の動弁系収容室と対向する内側壁にタペットを摺動自在に支持し、カムからの押圧力がタペットを介してバルブに加わるように形成されたエンジン動弁系の潤滑装置に関する。

エンジン動弁系はクランク軸の回転をカム軸側に伝え、カム軸と一体のカムが生じる押圧力を動弁部材を用いて吸気弁及び排気弁にその開閉駆動力として伝えるよう形成される。
このようなエンジン動弁系のうち、例えば、図５に示す直動型動弁装置が知られている。

この直動型動弁装置では、シリンダヘッド１００内の動弁系収容室１１０の内側壁にガイド孔１２０を有する環状周壁１３０を突き出し形成し、ガイド孔１２０に逆カップ状のタペット１４０を摺動自在に嵌着し、タペット１４０の頂壁内面にバルブ１５０のステムエンド１５１を当接させている。これによりカム１６０からの押圧力がタペット１４０を介しステムエンド１５１に加わることで、スプリング１７０により閉弁付勢されているバルブ１５０を開作動するようにしている。このような直動型動弁装置は、カム１６０からの押圧力がタペット１４０に加わるので、バルブ１５０側のぶれを防ぐことができ、しかも、ばね上部材が少なく、エンジンの高回転化に対応しやすく、その採用が増加している。

ところで、直動型動弁装置で用いるタペット１４０は逆カップ状であり、タペット１４０の内部空間には上方からのオイル落下供給はなく、シリンダヘッド１００内の動弁系収容室１１０の下壁を成すアッパーデッキ１８０の上面からの飛散オイルの供給が行われるのみである。
なお、直動型動弁装置で用いるタペットの外周面の潤滑性を向上させるようにした技術の一例が特開平８−１４０２１号公報（特許文献１）に開示されている。

特開平８−１４０２１号公報

上述のように、タペット１４０の内部空間内に配備される動弁系部材相互間の当接部に対して供給される飛散オイルは、タペットを摺動可能に支持するガイド孔１２０の環状周壁１３０の下端縁とアッパーデッキ１８０の上面との間に側方を向いて略環状に形成された開口１９０を通過してくるものであり、その開口１９０を通過してくる飛散オイル量は比較的少なく、潤滑油の油量不足を招きやすいという問題がある。特に、タペット頂壁の内壁面とステムエンド１５１が互いに接する接触部ａの隙間は飛散オイルの到達量が少なく、互いの接触部ａの潤滑性が低下し、磨耗が過度に進む傾向にあり、潤滑性の改善が望まれている。

なお、別途にオイルジェット装置を用いることも考えられるが、装着スペース確保の困難性やコスト増を招くといった問題を生じやすい。更に、特許文献１の技術ではタペットの外周壁の潤滑性を改善することができるが、タペットの内部空間内に配備される動弁系部材相互間の潤滑性を改善することはできない。
本発明は、上述のような問題を解消するものであり、装着スペース確保やコスト増といった問題を招くことなく、タペットの内部空間内の動弁系部材相互間の当接部に対する潤滑油供給量を比較的増加させて磨耗を抑制できるエンジン動弁系の潤滑装置を提供することにある。

請求項１の発明は、シリンダヘッドの動弁系収容室と対向する内側壁にカム及びバルブ間に介装されるタペットを摺動可能に支持するガイド孔が形成されたエンジン動弁系の潤滑装置において、上記内側壁の一部をなし上記ガイド孔周りの環状周壁の下端を上記動弁系収容室の底壁を成すアッパーデッキに結合することで上記ガイド孔の下方にガイド孔延出部が形成され、上記動弁系収容室に開放され、同動弁系収容室から流れ込んだ潤滑油を上記環状周壁に形成された横向き開口を経て上記ガイド孔延出部に流入させる落とし穴が上記アッパーデッキに形成され、上記横向き開口に連通すると共に上記ガイド孔延出部の下部であって上記内側壁に近接する部位にシリンダヘッドの長手方向に延びる油溜り溝が形成され、上記横向き開口は油溜り溝と略同一高さの底面が形成され他の部分が比較的狭めて絞り状に形成されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のエンジン動弁系の潤滑装置において、上記ガイド孔延出部の低壁は上記バルブに閉弁付勢力を付与するスプリングのばね受け部として形成され、その周囲に上記油溜り及び絞り状の横向き開口が配設されたことを特徴とする。

本発明は、カム及びバルブ間に介装されるタペットがガイド孔に沿って上下動することで、その下方のガイド孔延出部の容積が増減し、ガイド孔延出部に連通し油溜り溝と略同一高さの底面を形成され他の流路面が比較的狭められた絞り状の横向き開口を通して空気が高速で出入りすることとなり、その際、横向き開口と対向している油面のオイルが高速空気流と共にガイド孔延出部内に吸い込まれ、横向き開口が対向する油溜りのオイルがこの高速空気流に引き込まれ飛散オイルとなり、これが高速空気流と共にガイド孔延出部内に吸い込まれた際にタペットの内部空間内の動弁系部材相互間、例えばタペットとステムエンドとの当接部位に達して潤滑油を容易に供給できる。更に、落とし穴が、油溜り溝及び横向き開口側の底面とアッパーデッキ側の主要底面との間に段差を形成するので、この段差により動弁系収容室のオイルが落とし穴を経て横向き開口や各油溜り溝に流入することを容易化できる。

更に、本発明は、油溜り及び絞り状の横向き開口からの飛散オイルをスプリングの作動によりさらに飛散を促進させて、タペットの内部空間内の動弁系部材相互間、例えばタペットとステムエンドとの当接部位に潤滑油を容易に供給できる。

図１、２、３には本発明の一実施形態としてのエンジン動弁系の潤滑装置Ａを装着したエンジン１を示した。このエンジン１はシリンダブロック２の上向き面にシリンダヘッド３の下壁３０１を重ね、互いを複数のヘッドボルト４により一体的に締結してエンジン本体の要部を形成している。

このエンジン本体はシリンダヘッド３の長手方向Ｘ（図１、２で紙面垂直方向）に複数の気筒を順次配設する多気筒エンジンを成すもので、シリンダヘッド３の下壁３０１の下部に形成された各燃焼室Ｃ（図１、２、３には１つの燃焼室を示す）との対向壁ｆａには吸、排気ポート５、６がそれぞれ一対づつ形成される４バルブエンジンを成している。なお、図３に示すように一対の排気ポート６は互いに合流して単一の排気ポート流出口６０１を形成しており、吸気ポート５側もほぼ同様に単一の吸気ポート流入口５０１（図２参照）を形成している。

シリンダヘッド３はその下壁３０１の上側に複数のポート形成壁やウォータージャケット形成壁としての機能を有するアッパーデッキ７を備え、アッパーデッキ７の上側に動弁系収容室８を形成している。なお、シリンダヘッド３には不図示のヘッドカバーがボルト止めされることで動弁系収容室８が閉空間に保持され、この動弁系収容室８に各気筒の吸、排気弁９、１１を駆動する吸、排気側の動弁系ＶＩ、ＶＥが収容されている。

エンジン１はＤＯＨＣ式エンジンであり、動弁系収容室８にはシリンダヘッド３の長手方向Ｘ（図１、２で紙面垂直方向）に延びる一対の吸、排気カム軸１２、１３が所定間隔を介し平行に配備される。吸、排気カム軸１２、１３はその複数箇所が軸受け部材１４を介してシリンダヘッド３の内壁側に枢支されており、不図示の回転伝達系を介しクランク軸（不図示）に連結され、クランク軸の１／２の回転速度で回転駆動される。

図１、２に示す吸、排気側の動弁系ＶＩ、ＶＥは吸、排気弁９、１１のステムエンド９０１、１１１がタペット１５の頂壁１５１を介し吸、排気カム１６、１７と対向するように構成された直動型動弁装置を成している。
ここで吸気弁９は吸気側の動弁部材により、排気弁１１は排気側の動弁部材により夫々開閉駆動され、同様の潤滑装置が付設されることより、以下、ここでは排気側の動弁系ＶＥを主に説明する。

図１に示すように、燃焼室Ｃの排気ポート６を開閉する排気弁１１のバルブステム１１２はバルブガイド１８を介してアッパーデッキ７側にステム長手方向に沿って摺動自在に支持されている。排気弁１１の突端のステムエンド１１１は逆カップ状のタペット１５に覆われ、タペット１５の頂壁１５１の内壁に凸設されたボス部１５２に当接する。

シリンダヘッド３内の動弁系収容室８の低壁を成すアッパーデッキ７及び内側壁１９の各燃焼室Ｃとの対向部位には一対の環状周壁２１が互いに一体化された状態（図３参照）で突き出し形成される。このような一対の環状周壁２１内にはガイド孔２２が形成され、ここに逆カップ状のタペット１５が摺動可能に嵌着されている。
タペット１５の頂壁１５１の上面には排気カム軸１３と一体回転する排気カム１７が摺接可能に当接する。

排気弁１１は排気ポート６を開閉する傘部１１３を備え、その反対側のステムエンド１１１をスプリング２２の閉弁方向の付勢力Ｆｃをリテーナ２４及びコッタ２５を介し受けるように形成される。即ち、２つ割されるコッタ２５はステムエンド１１１の近傍の環状凹溝に嵌合するよう形成され、両コッタ２５の外周面を成すテーパー面にリテーナ２４の中央のテーパー穴２４１が係合することで、リテーナ２４をコッタ２５を介し係止させることができる。
リテーナ２４は環状ばね受け部２４２を形成され、環状ばね受け部２４２には排気弁１１に閉弁方向の付勢力Ｆｃを付与するスプリング２２の上端が係合する。なお、スプリング２２の下端はアッパーデッキ７側に形成されたばね受け部２６に当接している。

図２、３に示すように、シリンダヘッド３の動弁系収容室８内であって各燃焼室Ｃとの対向部位に配備された一対の環状周壁２１にはガイド孔２０が形成され、そのガイド孔２０の下側は更に下方にガイド孔延出部２７が延出形成され、各ガイド孔延出部２７の下壁の中央にばね受け部２６がそれぞれ形成されている。

このように各ガイド孔２０周りの各環状周壁２１はガイド孔延出部２７をも覆うように下方に延出形成され、アッパーデッキ７に一体結合するとともにシリンダヘッド３の内側壁１９にも一体結合し、膨出状のバルブ支持部Ｂを成している。
ところで各ガイド孔延出部２７の下部であって、シリンダヘッド３の内側壁１９側に近接する部位にはシリンダヘッド３の長手方向Ｘに延びる油溜り溝２８が形成される。

各ガイド孔延出部２７の下壁の油溜り溝２８は互いに対向する側が環状周壁重合部２１ｗ（図３参照）に形成された連絡孔２９を通して連通し、夫々の連絡孔２９と反対側である外側が各環状周壁２１に形成された絞り状の横向き開口３１を介し動弁系収容室８内に連通する。
ここで、アッパーデッキ７側の各環状周壁２１との近傍部位には動弁系収容室８に開放される落とし穴３２が形成され、同落とし穴３２に連通するように横向き開口３１が形成されている。
このような各油溜り溝２８、連絡孔２９及び横向き開口３１はほぼ同一高さの低面を備え、相互間でのオイルの流動を容易化している。

ここで、動弁系収容室８の底壁を成すアッパーデッキ７側には複数のリブ３２やヘッドボルト４の締結用のボス部３３が突き出し形成されるが、これらを迂回して動弁系収容室８の底壁の主要底面に達したオイルが落とし穴３２に流れ込むことができるように形成されている。しかも、各油溜り溝２８及び横向き開口３１側の底面はアッパーデッキ７側の主要底面に対して所定量低く形成され、この段差（図１に符号ｈで示した）により、動弁系収容室８のオイルが落とし穴３２を経て横向き開口３１や各油溜り溝２８に流入することを容易化している。

図１、２に示すように、各横向き開口３１は各油溜り溝２８及び連絡孔２９（図３参照）と略同一高さの底面ｆ１を形成されるが、その他の部位である流路側面ｆｓや上面ｆｕが比較的狭めて形成され、ここでの流路断面積が他の部位より小さな絞り部として形成されている。このため、環状周壁２１のガイド孔２０に沿ってタペット１５が上下動する際、ガイド孔延出部２７の容積が増減し、ガイド孔延出部２７に連通する絞り状の横向き開口３１を通して空気が高速で出入りすることとなる。その際、横向き開口３１と対向している油面のオイルはこの高速空気流Ｊに引き込まれ飛散オイルとなり、これがガイド孔延出部２７内に吸い込まれた際にタペット１５の内部空間内の動弁系部材相互間、例えばタペット１５とステムエンド１１１との当接部位に達して、同部に潤滑油を容易に供給でき、磨耗を抑制でき、動弁系部材の耐久性を向上させることができる。

なお、上述のところでは排気側の動弁系ＶＥを主に説明したが、図２に示す如く、吸気側の動弁系ＶＩもほぼ同様の構成を採り、同様の作動を行うことより、ここでは吸気側の動弁系ＶＩ及び潤滑装置の重複説明を略す。
上述のエンジン１が駆動すると、直動型動弁装置の駆動により吸、排気弁９、１１が各スプリング２２の付勢力Ｆｃのみを受ける回転域で吸、排気ポート５、６を閉鎖し、各スプリング２２の付勢力Ｆｃに抗して吸、排気カム１６、１７の押圧力Ｆｏを受ける回転域で吸、排気ポート５、６を開放する。そして、吸、排気ポート５、６の開閉が適正回転時期に成されることでエンジン１はその各燃焼室Ｃで所定の燃焼サイクルを実行させて出力を発生させる。

このようなエンジン１ではその駆動時に、不図示のオイル循環系から吸、排カム軸１２、１３側にオイルが常時供給され、供給されたオイルはアッパーデッキ７に順次落下し、不図示のオイル流下路側に流動すると共に、一部は落とし穴３２に流れ込んだ上で横向き開口３１や各油溜り溝２８内に流入する。

このような状態でガイド孔２０に沿ってタペット１５が上下動すると、絞り状の横向き開口３１を通して空気が高速で出入りし、横向き開口３１と対向している油面のオイルが高速空気流Ｊと共にガイド孔延出部２７内に吸い込まれ、或いは落とし穴３２側に吹き出されることが繰り返される。この場合、ガイド孔延出部２７内に吸い込まれたオイルはタペット１５の内部空間内の動弁系部材に飛散して付着する。しかもスプリング２２の変位作動も加わり、タペット１５の内部空間内で飛散オイルは気流と共に拡散し、ステムエンド１１１、両コッタ２５、タペット１５のボス部１５２にも十分に付着する。このように動弁系部材の相互間、例えばタペット１５とバルブエンド１１１との当接部位に潤滑油を容易に供給でき、磨耗を容易に抑制でき、動弁系部材の耐久性を向上させることができる。

図１、２に示したエンジン動弁系の潤滑装置Ａはガイド孔２０に沿ってタペット１５が上下動する際、ガイド孔延出部２７の容積が増減を繰り返すことで絞り状の横向き開口３１を通して空気が高速で出入りするが、図４に示すようなエンジン動弁系の潤滑装置Ａ１を形成しても良い。なお、この潤滑装置Ａ１はシリンダ状の環状周壁２１に一方弁３５が付加装着される点のみが図１、２のエンジン動弁系の潤滑装置Ａと相違し、その他の構造は同一のため、重複部分の説明を略す。

このエンジン動弁系の潤滑装置Ａ１はシリンダヘッド３の内側壁１９側であって各燃焼室Ｃとの対向部分に動弁系収容室８の中央側に突出すように一対の環状周壁２１からなる膨出状のバルブ支持部Ｂを突き出し形成している。図３の２点鎖線で示すように、一方弁３５は環状周壁２１の動弁系収容室８の中央側対向壁に夫々装着されている。

図４に示すように、環状周壁２１の動弁系収容室８の中央側との対向壁であってガイド孔延出部２７との対向部位には弁受け部３７が形成され、弁受け部３７の中央にはガイド孔延出部２７に連通する通気穴３８が形成されている。この通気穴３８の弁受け部３７における開口は弁受け部３７の座面３９に接合する薄板弁体４０で覆われ、同薄板弁体４０はその上側部位を２本のボルト４１で座面上側の締結部に締付け結合されている。

この薄板弁体４０は耐熱性、耐油性の樹脂薄板であり、その弾性変形によって、座面３９に対して接離できるように形成される。即ち、環状周壁２１のガイド孔２０でタペット１５が下方移動すると通気穴３８の内方のガイド孔延出部２７が正圧化し、通気穴３８を経て空気が薄板弁体４０を弾性変形させて押し開き、ガイド孔延出部２７側の圧力が高まることを防止できる。逆に、ガイド孔２０でタペット１５が上方移動するとガイド孔延出部２７が負圧化し、薄板弁体４０は座面３９に圧接して、通気穴３８の開口を閉じ、ガイド孔延出部２７側の負圧化を許容できる。

このような、図４のエンジン動弁系の潤滑装置Ａ１は、エンジン駆動時に環状周壁２１内のガイド孔２０に沿ってタペット１５が上下動する。この際、ガイド孔２０に沿ってタペット１５がカム１７による押圧力を受けて下方移動すると、ガイド孔延出部２７内の空気は加圧され、通気穴３８を経て薄板弁体４０を押し開き、外部である動弁系収容室８に放出され、横向き開口３１からも一部の空気が動弁系収容室８に放出され、その際比較的少量のオイルが落とし穴３２側に吹き出される。

逆に、タペット１５がスプリング２２による押圧力を受けて上方移動すると、ガイド孔延出部２７内の空気が負圧化し、薄板弁体４０が通気穴３８側に吸い込まれて座面３９に接合して開口を閉鎖する。これによりガイド孔延出部２７内が負圧化して、絞り状の横向き開口３１からのみ空気をガイド孔延出部２７内に高速で吸い込み、空気と共に油面のオイルがガイド孔延出部２７内に飛散する。このため、ガイド孔延出部２７内に吸い込まれたオイルはタペット１５の内部空間内の動弁系部材であるステムエンド１１１、両コッタ２５、リテーナ２４のボス部に十分に付着し、潤滑性を向上させる。

図４のエンジン動弁系の潤滑装置では、タペット１５を下方に作動させると加圧空気が薄板弁体４０を開いて排出するので、ガイド孔延出部２７内の加圧に消費されるカム軸側の回転エネルギロスを低減できる。
しかも、横向き開口３１から比較的少量の空気が排出されるのでオイル飛散量が比較的少なく、横向き開口３１近傍のオイル量を比較的十分保持することができる。このためタペット１５の上方作動時には横向き開口３１と対向している油面のオイル量が比較的十分保持されることで高速空気流に引き込まれる飛散オイル量を比較的多くすることができ、常時、タペット１５の内部空間内の動弁系部材相互間、例えばタペット１５とステムエンドとの当接部位に潤滑油を容易に供給でき、磨耗を抑制でき、動弁系部材の耐久性をより向上させることができる。

本発明は４バルブ式の直動型動弁装置に適応されるとして説明されていたが、２バルブ式の直動型動弁装置を備えたエンジンにも本発明を同様に適用できる。

本発明の一実施形態としてのエンジン動弁系の潤滑装置を備えたシリンダヘッドの排気側要部切欠断面図である。 図１のエンジン動弁系の潤滑装置を備えたエンジンのエンジン本体上部の要部切欠断面図である。 図１のエンジン動弁系の潤滑装置を備えたシリンダヘッドの動弁系収容室内の要部切欠断面図である。 本発明の他の実施形態が適用されたシリンダヘッドの排気側の要部切欠断面図である。 従来の直動型動弁装置が装着されたシリンダヘッドの要部切欠断面図である。

符号の説明

１ エンジン
３ シリンダヘッド
７ アッパーデッキ
８ 動弁系収容室
１１ 排気バルブ
１５ タペット
１７ 排気カム
１９ 内側壁
２０ ガイド孔
２１ 環状周壁
２７ ガイド孔延出部
２８ 油溜り溝（油溜り）
３１ 横向き開口
Ａ エンジン動弁系の潤滑装置
Ｃ 燃焼室

Claims (2)

1. シリンダヘッドの動弁系収容室と対向する内側壁にカム及びバルブ間に介装されるタペットを摺動可能に支持するガイド孔が形成されたエンジン動弁系の潤滑装置において、
   上記内側壁の一部をなし上記ガイド孔周りの環状周壁の下端を上記動弁系収容室の底壁を成すアッパーデッキに結合することで上記ガイド孔の下方にガイド孔延出部が形成され、
   上記動弁系収容室に開放され、同動弁系収容室から流れ込んだ潤滑油を上記環状周壁に形成された横向き開口を経て上記ガイド孔延出部に流入させる落とし穴が上記アッパーデッキに形成され、
   上記横向き開口に連通すると共に上記ガイド孔延出部の下部であって上記内側壁に近接する部位にシリンダヘッドの長手方向に延びる油溜り溝が形成され、
   上記横向き開口は油溜り溝と略同一高さの底面が形成され他の部分が比較的狭めて絞り状に形成されたことを特徴とするエンジン動弁系の潤滑装置。
2. 請求項１記載のエンジン動弁系の潤滑装置において、
   上記ガイド孔延出部の低壁は上記バルブに閉弁付勢力を付与するスプリングのばね受け部として形成され、その周囲に上記油溜り及び絞り状の横向き開口が配設されたことを特徴とするエンジン動弁系の潤滑装置。

Images