JP2011163302A - 動弁装置及び支持部材 - Google Patents

Abstract

【課題】動弁機構の性能向上を図る。
【解決手段】シリンダヘッド１０の取付孔１３内にピボット６０が挿入される。ピボット６０は、中空筒状をなし、その内部にオイルギャラリー１４からのオイルが流入するオイル空間６７を有する。ピボット６０はロッカアーム４０を支持する。ロッカアーム４０は、ローラ４２を介してカム９０と連動することによってバルブ３０の開閉を行う。ピボット６０には、ロッカアーム４０を支持した状態で、その一端が周壁６１の内面に開口してオイル空間６７に臨むとともに、その他端が周壁６１の外面に開口して大気に臨む貫通孔５２が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、動弁装置及び支持部材に関する。

従来の動弁装置が、特許文献１に開示されている。このものは、シリンダヘッド、バルブ、ピボット、及びロッカアームを備えて構成される。シリンダヘッドの外面には、取付孔が開口して形成され、ここにピボットが挿入されている。ピボット内には、取付孔の内面に開口するオイルギャラリーが形成されている。また、ピボット内には、吸気又は排気を行うための通気路が形成されている。バルブは、シリンダヘッドにおいて通気路を開閉可能に組み込まれている。

ピボットは、無底の中空筒状をなし、その内部にオイルギャラリーからのオイルが流入するオイル空間が形成されている。ピボットの頂部は支承部とされ、その頂部に給油孔が貫通して形成されている。

ロッカアームは、前後方向に延出するアーム本体を有している。アーム本体の前端部はバルブの端部に支持され、アーム本体の後端部はピボットの支承部に支持されている。また、アーム本体の前後方向中間部には、アーム本体の上方に配置されたカムと当接するローラが回転可能に組み込まれている。

ここで、ローラがカムに連動して回転すると、アーム本体が支承部を略支点として揺動し、それに伴ってバルブが通気路に対する開閉動作を繰り返すようになっている。この場合、ピボットのオイル空間内に流入したオイルは、給油孔を通してアーム本体の後端部に付着し、ピボットとロッカアームの両摺動面を潤滑するようになっている。

特開２００４−５２６３７号公報

ところで、上記従来の動弁装置では、支承部にアーム本体の後端部が覆い被さり、給油孔の出口（外側開口）が実質的に塞がって、ピボットから流出するオイル量が制限されるという事情があった。一方、ピボットの底面が開口しているため、取付孔の内底面には大きな油圧が加わることとなった。このため、ピボットが上記油圧によって取付孔から突き出るように浮き上がることがあった。こうして浮き上がったピボットがカムに押されて取付孔の内底面に着座すると、オイル空間内のオイルが圧縮され、圧縮されたオイルがオイルギャラリー内に逆流して、隣接する気筒のピボットが押し上げられ、もってバルブが早開きする等といった問題があった。

これに鑑み、例えば、ピボットの底面開口をプラグで封止すれば、オイル空間内の油圧上昇を回避できるものの、その場合、部品点数、組み付け工数が増えるため、さらなる改善が希求されていた。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、動弁機構の性能低下を防止することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、外面に開口する取付孔を有するとともに、内部に、前記取付孔の内面に開口するオイルギャラリー及び吸排気のための通気孔を有するシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドにおいて前記通気路を開閉可能に組み込まれるバルブと、前記取付孔内に挿入され、内部に前記オイルギャラリーからオイルが流入するオイル空間を有する中空筒状の支持部材と、第１端部から第２端部にかけて延びるアーム本体を有し、前記アーム本体が、前記第１端部で前記支持部材に支持されるとともに、前記第２端部で前記バルブに支持され、かつ前記第１、第２端部間にローラが回転可能に組み込まれている形態とされていて、カムと連動して前記ローラが回転することにより、前記アーム本体が、前記第１端部を略支点として揺動するとともに、前記第２端部を介して前記バルブの開閉を行うロッカアームとを備えた動弁装置であって、前記支持部材には、この支持部材が前記ロッカアームを支持した状態で、一端がこの支持部材の内面に開口して前記オイル空間に臨むとともに、他端がこの支持部材の外面に開口して大気に臨む通油部が形成されているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記通油部が、前記支持部材の周壁において、周方向に間隔をあけて複数形成されているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のものにおいて、前記通油部が、前記支持部材の周壁において、前記オイル空間から前記ローラの位置する側へ向けて延びる部分を有する貫通孔とされているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１又は２に記載のものにおいて、前記通油部が、前記支持部材の周壁において、前記オイル空間から前記第１端部の位置する側へ向けて延びる通油孔と、前記通油孔の外側開口から前記支持部材の外面に沿って延び、その延出端が大気に臨む通油溝とからなるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、シリンダヘッドの取付孔内に挿入され、内部にオイルギャラリーからのオイルが流入するオイル空間を有する中空筒状をなし、かつローラを介してカムと連動することによってバルブの開閉を行うロッカアームを、揺動可能に支持する支持部材であって、前記ロッカアームを支持した状態で、一端が内面に開口して前記オイル空間に臨むとともに、他端が外面に開口して大気に臨む通油部を有するところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項５に記載のものにおいて、前記通油部が、周壁において、周方向に間隔をあけて複数形成されているところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項５又は６に記載のものにおいて、前記通油部が、周壁において、前記オイル空間から前記ローラの位置する側へ向けて延びる部分を有する貫通孔とされているところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項５又は６に記載のものにおいて、前記通油部が、周壁において、前記オイル空間から前記ロッカアームを支持する部分へ向けて延びる通油孔と、前記通油孔の外側開口から外面に沿って延び、その延出端が大気に臨む通油溝とからなるところに特徴を有する。

＜請求項１又は５の発明＞
支持部材のオイル空間内に流入するオイルの油圧が通気路を通して大気へ放出されるから、オイル空間内におけるオイルの過剰な圧縮が回避される。その結果、上記油圧に起因する支持部材の浮き上がりが阻止され、ひいては動弁機構の性能低下が防止される。

＜請求項２又は６の発明＞
通油部が周壁の周方向の複数箇所に形成されているから、オイルギャラリーからのオイルによって支持部材が回転しても、所定部位にいずれかの通油部を臨ませることができる。したがって、通油部の他端から流出するオイルによって所定部位を潤滑させることができる。

＜請求項３又は７の発明＞
通油部が支持部材の周壁においてオイル空間からローラの位置する側へ向けて延びる部分を有する貫通孔とされているから、貫通孔の他端から流出するオイルによってローラを潤滑させることができる。

＜請求項４又は８の発明＞
通油部が周壁においてオイル空間からロッカアームを支持する部分（第１端部の位置する側）へ向けて延びる通油孔と通油部の外側開口から外面に沿って延びその延出端が大気に臨む通油溝とからなるため、通油孔から流出するオイルによってロッカアームと支持部材との間の摺動部位が潤滑されるとともに、通油溝から流出するオイルによってローラ等の別の摺動部位も潤滑可能とされる。

本発明の実施形態１に係る動弁装置の全体図である。 ピボット及びロッカアームの要部拡大断面図である。 ピボットの平面図である。 実施形態２に係る動弁装置において、ピボット及びロッカアームの要部拡大断面図である。 ピボットの平面図である。 参考例１の動弁装置において、かしめ部及びピボットの要部拡大平面図である。 かしめ部及びピボットの要部拡大断面図である。 参考例２の動弁装置において、リング及びピボットの要部拡大断面図である。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図３によって説明する。実施形態１に係る動弁装置は、シリンダヘッド１０、バルブ３０、ロッカアーム４０、及び支持部材としてのピボット６０を備えて構成される。

図１に示すように、シリンダヘッド１０には、吸気ポート又は排気ポートからなる通気路１１、及び通気路１１と交差連通するガイド孔１２が形成されている。ガイド孔１２は高さ方向に延びてシリンダヘッド１０の外面に開口する形態とされ、その内部に、バルブ３０のバルブステム３１が移動可能に組み込まれている。バルブステム３１は、シリンダヘッド１０の外面から突出する最上端位置に突端部３２を有している。シリンダヘッド１０の外面と突端部３２との間には、バルブステム３１の周りを取り囲むバルブスプリング３３が介挿されている。バルブ３０は、バルブスプリング３３によって常には通気路１１を閉止する方向（閉弁方向）に付勢されている。

また、シリンダヘッド１０の外面には、有底の取付孔１３が開口して形成されている。取付孔１３内には、ピボット６０が上方から挿入される。シリンダヘッド１０の内部には、動弁装置における各摺動部位への潤滑等のためのオイルが流通するオイルギャラリー１４が形成されている。オイルギャラリー１４は、取付孔１３の内周面に開口している。

ロッカアーム４０は金属製であって、アーム本体４１と、アーム本体４１に組み付けられるローラ４２とからなる。アーム本体４１は、前後方向に長い左右一対の側壁部４３と、両側壁部４３の後端部（本発明の第１端部に相当）同士を連結する支点部４４と、両側壁部４３の前端部（本発明の第２端部に相当）同士を連結するパッド部４５とから一体に構成されている。支点部４４は、略半球状の嵌合部４６を有している。嵌合部４６の内面は、ピボット６０の頭部６４（後述する）と摺動可能に当接する摺動面４７とされている。パッド部４５は、バルブステム３１の突端部３２と当接しており、前方へ向けてややせり上がった形態とされている。

両側壁部４３間で、かつ支点部４４とパッド部４５との間には、ローラ４２の収容空間４８が開口している。収容空間４８に収容されたローラ４２は、左右方向の支持軸４９を中心として、アーム本体４１に回転可能に支持されている。ローラ４２は、アーム本体４１の上面から上方に突出する部分を有し、その上端部の外周面に、ローラ４２の回転中心と平行な回転軸９１を有する略卵形のカム９０が当接している。

ピボット６０は、金属製であって無底の中空筒状をなし、周壁６１によって構成されている。図２に示すように、周壁６１は、胴部６２、肩部６３、及び頭部６４からなる。胴部６２は、底面から同径で立ち上がる円筒状をなし、肩部６３は、胴部６２の上端から上方へ向けて縮径するテーパ状をなし、頭部６４は、肩部６３の上端から同径で立ち上がったあと上端（頂端）へ向けて弧状に窄む先端略半球状をなしている。ピボット６０が取付孔１３内に挿入された状態では、頭部６４と肩部６３がシリンダヘッド１０の外部に露出して配置されるようになっている。

胴部６２の高さ方向略中央部には、環状溝６５が周回して形成されている。また、胴部６２の高さ方向略中央部には、環状溝６５の溝面に開口する導油孔６６が幅方向に貫通して形成されている。周壁６１の内部には、導油孔６６を通してオイルギャラリー１４からのオイルが流入するオイル空間６７が形成されている。なお、導油孔６６がオイルギャラリー１４に正対していなくても、環状溝６５を介して導油孔６６にオイルが流入可能とされている。

頭部６４は、ロッカアーム４０を揺動可能に支持する支承部としての役割をはたす。頭部６４の外面における球面部分は、嵌合部４６の摺動面４７と摺動可能に当接する摺動面６８とされている。頭部６４の上端には、給油孔６９が高さ方向に貫通して形成されている。オイル空間６７内のオイルは、給油孔６９を通して嵌合部４６と頭部６４の両摺動面４７、６８に供給されるようになっている。なお、嵌合部４６の内面には、給油孔６９の出口（外側開口）と対向する位置に、凹球面状の窪み部５１が形成されている。

肩部６３には、貫通孔５２が貫通して形成されている。貫通孔５２は、導油孔６６とは反対側の位置を含め、図３に示すように、肩部６３の周方向に等間隔をあけた複数箇所（図示する場合は１２０度間隔で３箇所）に設置されている。各貫通孔５２は、断面略楕円形をなし、導油孔６６及び給油孔６９よりも小径で直線状に延びる形態とされている。各貫通孔５２の延出方向は、肩部６３の厚み方向とほぼ同一とされ、水平軸に対して傾斜する方向に向けられている。

各貫通孔５２の内側開口は、肩部６３の内周面に開口し、オイル空間６７に臨んでいる。また、各貫通孔５２の外側開口は、肩部６３の外周面に直交して開口し、ピボット６０がロッカアーム４０を支持した状態で常に大気に臨んでいる。そして、各貫通孔５２のうちの１つの貫通孔５２をその延出方向に延長した位置には、ローラ４２が配置されている。つまり、この貫通孔５２は、オイル空間６７からローラ４２の位置する側へ向けて直線状に延びる形態とされている。

なお、ピボット６０が取付孔１３内に挿入された状態では、ピボット６０の底面開口が取付孔１３の内底面によって実質的に塞がり、導油孔６６の外側開口がオイルギャラリー１４に臨み、給油孔６９の出口がロッカアーム４０によって実質的に塞がるため、オイル空間６７は貫通孔５２を通してのみ大気と連通するものとなる。

続いて、動弁装置の動作について簡単に説明する。
カム９０が回転すると、ローラ４２が連動して回転し、それに伴ってロッカアーム４０のアーム本体４１が頭部６４及び嵌合部４６を略支点として高さ方向に揺動する。かかるロッカアーム４０の揺動変位により、バルブ３０が、バルブスプリング３３のばね力に抗して開弁方向に変位する動作と、バルブスプリング３３のばね力に従って閉弁方向に変位する動作とを交互に繰り返す。

次に、動弁装置への給油経路について説明する。
オイルギャラリー１４内を流通するオイルが導油孔６６を通してピボット６０のオイル空間６７内に流入し、オイル空間６７内にオイルが充填される。続いて、オイル空間６７内のオイルの一部が、給油孔６９を通して嵌合部４６と頭部６４との間（窪み部５１）に至り、ロッカアーム４０の揺動変位に伴って両摺動面４７、６８の略全体に付着する。これとは別に、オイル空間６７内のオイルの一部が、貫通孔５２を通して大気に噴出され、さらにその噴出の勢いにのってローラ４２の外周面の下部に至り、ローラ４２の回転変位に伴ってローラ４２とカム９０の両外周面の略全体に付着する。こうしてオイル空間６７内のオイルが貫通孔５２を通して大気へ流出することにより、オイル空間６７内の油圧が開放される。

その後、例えば、スラントエンジン等においては、オイルがアーム本体４１の前端部の下面を伝ってパッド部４５に至り、パッド部４５とバルブステム３１の突端部３２の両摺動面に付着する。かくして、オイル空間６７内に流入したオイルによって、嵌合部４６とピボット６０との間、ローラ４２とカム９０との間、及びパッド部４５とバルブ３０との間が順次潤滑される。

なお、オイルギャラリー１４から流出するオイルによってピボット６０が取付孔１３内で軸周りに回転しても、各貫通孔５２のうちのいずれか１つの貫通孔５２がローラ４２の外周面と対向する位置に配置されることにより、ローラ４２への給油が可能となる。

以上説明したように、実施形態１によれば、ピボット６０のオイル空間６７内に流入するオイルの油圧が貫通孔５２を通して大気へ放出されるから、オイル空間６７内におけるオイルの過剰な圧縮が回避される。したがって、前記油圧に起因してピボット６０が取付孔１３から突き出るように浮き上がるのが阻止され、ひいては動弁機構の性能低下が防止される。この場合、ピボット６０の底面開口をプラグ等によって封止する必要がないため、部品点数及び組み付け工数の削減を図ることができる。

また、オイルギャラリー１４から流出するオイルによってピボット６０が軸周りに回転しても、いずれかの貫通孔５２がローラ４２と対向して配置されるから、この貫通孔５２の出口から流出するオイルによってローラ４２とカム９０とを潤滑させることができる。

＜実施形態２＞
図４及び図５は、本発明の実施形態２を示す。実施形態２では、実施形態１における貫通孔５２に代わって、通油孔５３及び通油溝５４が形成されている。その他は、実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の構成には同一符合を付し、重複する説明は省略する。

通油孔５３は、実施形態１における給油孔６９に相当する部分であって、周壁６１を高さ方向に貫通し、頭部６４の上端に開口する形態とされている。通油孔５３の出口（外側開口）は、ラッパ状に拡開され、ピボット６０Ａがロッカアーム４０を支持した状態で、嵌合部４６の窪み部５１に臨んでいる。

通油溝５４は、頭部６４の摺動面６８に沿って高さ方向に延びる形態とされ、その入り口が通油孔５３の出口に連通し、その出口（延出端）が摺動面６８の下端に至っている。通油溝５４の出口は、ピボット６０Ａがロッカアーム４０を支持した状態で、大気に臨むことが可能とされている。通油溝５４は、断面略３角形状をなし、頭部６４の摺動面６８において、周方向に等間隔をあけて複数（図示する場合は１２０度間隔で３つ）設置されている。

実施形態２によれば、オイルギャラリー１４のオイルが導油孔６６からピボット６０Ａのオイル空間６７を経て通油孔５３を通して頭部６４と嵌合部４６との間（窪み部５１）に至り、ロッカアーム４０の揺動変位に伴って、両摺動面４７、６８の略全体に付着する。このため、ピボット６０Ａとロッカアーム４０との間が潤滑される。また、通油孔５３からのオイルは通油溝５４を通して大気に流出する。このため、オイル空間６７内のオイルが通油孔５３の出口で塞き止められることがなく、オイル空間６７内の油圧が開放される。さらに、スラントエンジン等においては、通油溝５４の出口から流出するオイルがアーム本体４１の下面を伝って、ローラ４２の外周面及びパッド部４５にも付着することとなり、ローラ４２とカム９０との間、及びパッド部４５とバルブ３０との間も潤滑される。

＜参考例１＞
図６及び図７は、参考例１を示す。参考例１では、ピボット６０Ｂの浮き上がりを阻止する手段として、貫通孔５２に代わって、かしめ部１９を用いている。その他は、実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の構成には同一符合を付し、重複する説明は省略する。

ピボット６０Ｂは、オイル空間６７、導油孔６６及び給油孔６９を有する中空筒状をなし、貫通孔５２の省略に起因して、ロッカアーム４０を支持した状態では、オイル空間６７が大気に開放されていない。

かしめ部１９は、シリンダヘッド１０の外面における取付孔１３の開口縁部において、周方向に間隔をあけて複数（図示する場合はピボット６０Ｂの片側に９０度間隔をあけて３つ）設置されている。各かしめ部１９は、シリンダへッド１０の外面から上方に起立する突片状をなし、非かしめ位置とかしめ位置とに変位可能とされている。非かしめ位置では、各かしめ部１９が略垂直に切り立って、取付孔１３内へのピボット６０Ｂの挿入を許容し、かしめ位置では、各かしめ部１９がピボット６０Ｂ側に傾倒して肩部６３に上方からかしめ付けられる。こうして各かしめ部１９がかしめ位置にて肩部６３を上方から押さえ付けることにより、ピボット６０Ｂの浮き上がりが強制的に抑えられる。

＜参考例２＞
図８は、参考例２を示す。参考例２では、ピボット６０Ｂの浮き上がりを阻止する手段として、貫通孔５２に代わって、リング７０を用いている。その他は、実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の構成には同一符合を付し、重複する説明は省略する。

ピボット６０Ｂは、参考例１と同様であって、オイル空間６７、導油孔６６及び給油孔６９を有する中空筒状をなし、ロッカアーム４０を支持した状態では、オイル空間６７が大気に開放されていない。

リング７０は、樹脂製又は金属製であってＣ字状をなし、Ｃ字の切れ目を狭める向きに縮径変形可能とされている。シリンダヘッド１０における取付孔１３の内周面には、リング７０が弾性的に嵌る環状の嵌合溝１８が周回して形成されている。

シリンダヘッド１０の取付孔１３内にピボット６０Ｂが挿入された後、嵌合溝１８にリング７０が嵌め付けられる。すると、ピボット６０Ｂの肩部６３に上方からリング７０が押え付け可能に配置され、もってピボット６０Ｂの浮き上がりが強制的に抑えられる。なお、リングは、撓み可能な無端環状のＯリングであってもよい。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）通油部は、ピボットの周壁を貫通することにより、オイル空間と大気とを連通させる形態であればよく、例えば、頭部の下端部を略水平に貫通する形態であってもよい。
（２）本発明は、ピボットの底面開口をプラグで封止することを否定するものではない。

１０…シリンダヘッド
１１…通気路
１３…取付孔
１４…オイルギャラリー
３０…バルブ
４０…ロッカアーム
４１…アーム本体
４２…ローラ
５２…貫通孔（通油部）
５３…通油孔
５４…通油溝
６０、６０Ａ…ピボット
６１…周壁
６７…オイル空間
９０…カム

Claims (8)

1. 外面に開口する取付孔を有するとともに、内部に、前記取付孔の内面に開口するオイルギャラリー及び吸排気のための通気孔を有するシリンダヘッドと、
   前記シリンダヘッドにおいて前記通気路を開閉可能に組み込まれるバルブと、 前記取付孔内に挿入され、内部に前記オイルギャラリーからオイルが流入するオイル空間を有する中空筒状の支持部材と、
   第１端部から第２端部にかけて延びるアーム本体を有し、前記アーム本体が、前記第１端部で前記支持部材に支持されるとともに、前記第２端部で前記バルブに支持され、かつ前記第１、第２端部間にローラが回転可能に組み込まれている形態とされていて、カムと連動して前記ローラが回転することにより、前記アーム本体が、前記第１端部を略支点として揺動するとともに、前記第２端部を介して前記バルブの開閉を行うロッカアームとを備えた動弁装置であって、
   前記支持部材には、この支持部材が前記ロッカアームを支持した状態で、一端がこの支持部材の内面に開口して前記オイル空間に臨むとともに、他端がこの支持部材の外面に開口して大気に臨む通油部が形成されていることを特徴とする動弁装置。
2. 前記通油部が、前記支持部材の周壁において、周方向に間隔をあけて複数形成されている請求項１記載の動弁装置。
3. 前記通油部が、前記支持部材の周壁において、前記オイル空間から前記ローラの位置する側へ向けて延びる部分を有する貫通孔とされている請求項１又は２記載の動弁装置。
4. 前記通油部が、前記支持部材の周壁において、前記オイル空間から前記第１端部の位置する側へ向けて延びる通油孔と、前記通油孔の外側開口から前記支持部材の外面に沿って延び、その延出端が大気に臨む通油溝とからなる請求項１又は２記載の動弁装置。
5. シリンダヘッドの取付孔内に挿入され、内部にオイルギャラリーからのオイルが流入するオイル空間を有する中空筒状をなし、かつローラを介してカムと連動することによってバルブの開閉を行うロッカアームを、揺動可能に支持する支持部材であって、
   前記ロッカアームを支持した状態で、一端が内面に開口して前記オイル空間に臨むとともに、他端が外面に開口して大気に臨む通油部を有することを特徴とする支持部材。
6. 前記通油部が、周壁において、周方向に間隔をあけて複数形成されている請求項５記載の支持部材。
7. 前記通油部が、周壁において、前記オイル空間から前記ローラの位置する側へ向けて延びる部分を有する貫通孔とされている請求項５又は６記載の支持部材。
8. 前記通油部が、周壁において、前記オイル空間から前記ロッカアームを支持する部分へ向けて延びる通油孔と、前記通油孔の外側開口から外面に沿って延び、その延出端が大気に臨む通油溝とからなる請求項５又は６記載の支持部材。

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