JP2011220311A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の可変動弁機構のアクチュエータの内部でのオイルの滞留を防止するとともに、前記アクチュエータの支持剛性を高めて振動や騒音の発生を抑制する。
【解決手段】 内燃機関のシリンダヘッド１１はロアヘッド１３とアッパーヘッド１４とに分割されており、可変動弁機構のアクチュエータ３０をロアヘッド１３の壁部３２およびアッパーヘッド１４の壁部２９に跨がってボルト４６で締結したので、アクチュエータ３０の支持剛性を高めて振動や騒音の発生を抑制することができる。またアクチュエータ３０の内部とシリンダヘッド１１の内部とを、アッパーヘッド１４の壁部２９に形成したオイル供給孔２９ｂとロアヘッド１３の壁部３２に形成したオイル排出孔３２ａとで連通させたので、オイル排出孔３２ａをアクチュエータの底部に近い位置に形成することが可能となり、アクチュエータ３０の内部に常に新鮮なオイルを循環させて異物の堆積や過熱の発生を未然に防止することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドが、機関弁を支持するロアヘッドと、前記ロアヘッドに結合されて前記機関弁の作動特性を変更する可変動弁機構を収納するアッパーヘッドとを備え、前記シリンダヘッドに前記可変動弁機構の作動を制御するアクチュエータを設けた内燃機関の可変動弁装置に関する。

内燃機関の可変動弁機構の制御軸を回転駆動するアクチュエータ装置をシリンダヘッドの端部に固定し、このアクチュエータ装置のハウジングの内部にシリンダヘッドの内部からオイルを供給することで、前記ハウジングの内部に収納されたボール螺子伝達機構を潤滑するものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００７−２６６９号公報

ところで上記従来のものは、アクチュエータ装置のハウジングの内部に滞留するオイルでボール螺子伝達機構を潤滑しているが、そのハウジングの内部に滞留したオイルをシリンダヘッドの内部に積極的に戻す手段を持たないため、オイルに混入した異物がハウジングの底部に堆積して排出されずに残ってしまう可能性があるだけでなく、滞留した高温のオイルが低温のオイルとスムーズに入れ換わらないためにハウジングの温度が上昇してしまい、ハウジングに結合された電動モータの過熱を引き起こす虞がある。

この場合、アクチュエータ装置のハウジングの内部に滞留するオイルを再びシリンダヘッドの内部に戻す排出孔を設ければ、シリンダヘッドおよびアクチュエータ装置間でオイルを循環させることができる。ところが、内燃機関のシリンダヘッドが、シリンダブロックに結合されたロアヘッドと、ロアヘッドに結合されたアッパーヘッドとに分割されている場合には、排出孔をアッパーヘッドに設けても、その排出口がハウジングの高い位置に設けられることになり、結局ハウジング内にオイルが滞留してしまうことになる。

また内燃機関のシリンダヘッドが、シリンダブロックに結合されたロアヘッドと、ロアヘッドに結合されたアッパーヘッドとに分割されている場合には、シリンダブロックにロアヘッドを介して間接的に支持されたアッパーヘッドの壁部にアクチュエータを締結すると、アクチュエータの支持剛性が不足して振動や騒音が発生する可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、内燃機関の可変動弁機構のアクチュエータの内部でのオイルの滞留を防止するとともに、前記アクチュエータの支持剛性を高めて振動や騒音の発生を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、内燃機関のシリンダヘッドが、機関弁を支持するロアヘッドと、前記ロアヘッドに結合されて前記機関弁の作動特性を変更する可変動弁機構を収納するアッパーヘッドとを備え、前記シリンダヘッドに前記可変動弁機構の作動を制御するアクチュエータを設けた内燃機関の可変動弁装置において、前記アクチュエータを前記ロアヘッドの壁部および前記アッパーヘッドの壁部に跨がって締結し、前記アッパーヘッドの壁部に前記シリンダヘッドの内部のオイルを前記アクチュエータの内部に供給するオイル供給孔を形成するとともに、前記ロアヘッドの壁部に前記アクチュエータの内部のオイルを前記シリンダヘッドの内部に排出するオイル排出孔を形成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置が提案される。

請求項１の構成によれば、内燃機関のシリンダヘッドは、機関弁を支持するロアヘッドと、ロアヘッドに結合されて機関弁の作動特性を変更する可変動弁機構を収納するアッパーヘッドとに分割されており、可変動弁機構の作動を制御するアクチュエータはロアヘッドの壁部およびアッパーヘッドの壁部に跨がって締結されるので、シリンダヘッドに対するアクチュエータの支持剛性を高めて振動や騒音の発生を抑制することができる。またアッパーヘッドの壁部にシリンダヘッドの内部のオイルをアクチュエータの内部に供給するオイル供給孔を形成し、ロアヘッドの壁部にアクチュエータの内部のオイルをシリンダヘッドの内部に排出するオイル排出孔を形成したので、オイル排出孔をアクチュエータの底部に近い位置に形成することが可能となり、アクチュエータの内部に常に新鮮なオイルを循環させて異物の堆積や過熱の発生を未然に防止することができる。

内燃機関のシリンダヘッドの斜視図。 図１の２方向矢視図。 図２の３方向矢視図。 図３の４部拡大断面図。 図４の５−５線断面図。

以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１〜図５に示すように、直列４気筒内燃機関のシリンダヘッド１１は、シリンダブロック１２に結合されるロアヘッド１３と、ロアヘッド１３に結合されるアッパーヘッド１４とを備え、アッパーヘッド１４がヘッドカバー１５により覆われる。ロアヘッド１３には図示せぬ吸気バルブおよび排気バルブが設けられ、アッパーヘッド１４に吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングおよびバルブリフトを変更する図示せぬ可変動弁機構が設けられる。

アッパーヘッド１４は、ロアヘッド１３に結合される本体部１６と、本体部１６の上面にボルト１７…で結合される５個の第１キャップ部材１８…と、第１キャップ部材１８…の上面にボルト１９…で結合される５個の第２キャップ部材２０…と、本体部１６の上面にボルト２１…で結合される５個の第３キャップ部材２２…とを備える。本体部１６と第１キャップ部材１８…との間に４個のコントロールカム２３…が形成されたコントロールシャフト２４が回転自在に支持され、第１キャップ部材１８…と第２キャップ部材２０…との間に４個の吸気カム２５…が形成された吸気カムシャフト２６が回転自在に支持され、本体部１６と第３キャップ部材２２…との間に４個の排気カム２７…が形成された排気カムシャフト２８が回転自在に支持される。

アッパーヘッド１４の本体部１６の一端から起立する壁部２９の外側面にはコントロールシャフト２４を往復回転駆動するアクチュエータ３０と、前記排気カムシャフト２８により駆動される負圧ポンプ３１とが設けられる。よって、アクチュエータ３０でコントロールシャフト２４を往復回転駆動し、コントロールシャフト２４に設けたコントロールカム２３…で可変動弁機構を作動させることで、機関弁としての吸気バルブのバルブリフトやバルブタイミングを変更することができる。

尚、可変動弁機構の構造は、例えば特開２００８−３０３７６５号公報や特開２００８−０４５５４０号公報に示されるように種々のものが公知であるが、本願発明は任意の構造の可変動弁機構に対して適用することができる。

アッパーヘッド１４の壁部２９およびロアヘッド１３の壁部３２に跨がるように固定されるアクチュエータ３０は、取り付けベース４１と、ギヤハウジング４２と、モータドライバー４４と、ヒートシンク４５とを積層して構成され、取り付けベース４１およびギヤハウジング４２が４本のボルト４６…でアッパーヘッド１４の壁部２９およびロアヘッド１３の壁部３２に締結され、モータドライバー４４およびヒートシンク４５が３本のボルト４７…でギヤハウジング４２に締結される。そしてギヤハウジング４２の側面に直流ブラシレスモータよりなる電動モータ４８が３本のボルト４９…で締結される。

電動モータ４８はモータハウジング５０の内部に固定されたステータ５２と、ステータ５２の内部に配置されたロータ５３と、ロータ５３を回転自在に支持するモータ軸５４とを備えており、モータ軸５４はギヤハウジング４２の内部に延出してローラベアリング５５およびボールベアリング５６で回転自在に支持される。一方、コントロールシャフト２４の軸端部は壁部２９に形成した貫通孔２９ａを貫通してギヤハウジング４２内に延出し、そこにボルト５７で固定されたウオームホイール５８がモータ軸５４に一体に形成されたウオーム５９に噛合する。

電動モータ４８のモータ軸５４は鉛直方向あるいは水平方向に対して略４５°傾斜して配置される。この配置により、電動モータ４８の一部がアッパーヘッド１４の壁部２９の上方を覆うように張り出すことで、アッパーヘッド１４の壁部２９からのアクチュエータ３０の側方への突出量を減少させることができる。

アクチュエータ３０のギヤハウジング４２の内部には、ウオームホイール５８の外周を囲むようにオイル溜まり４２ａ（図４参照）が形成されており、その上側の大部分はアッパーヘッド１４の壁部２９に対向するが、その下側の一部はロアヘッド１３の壁部３２に対向する。

ウオームおよびウオームホイール５８の噛合部に対向するアッパーヘッド１４の壁部２９には、シリンダヘッド１１の内部とギヤハウジング４２の内部とを連通させるオイル供給孔２９ｂ（図４および図５参照）が形成され、またギヤハウジング４２のオイル溜まり４２ａの最低部に対向するロアヘッド１３の壁部３２には、シリンダヘッド１１の内部とギヤハウジング４２の内部とを連通させるオイル排出孔３２ａが形成される（図４および図５参照）。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

アクチュエータ３０の電動モータ４８を駆動すると、モータ軸５４に一体に設けられたウオーム５９と、ウオーム５９に噛合するウオームホイール５８とを介してコントロールシャフト２４が回転し、コントロールシャフト２４に設けたコントロールカム２３…で可変動弁機構を作動させることで、吸気バルブのバルブリフトおよびバルブタイミングが変更される。

シリンダヘッド１１の内部には可変動弁機構等を潤滑するオイルが存在しており、そのオイルが圧送されてアッパーヘッド１４の壁部２９のオイル供給孔２９ｂを通過してギヤハウジング４２の内部に供給され、ウオーム５９およびウオームホイール５８の噛合部を潤滑する。潤滑を終えてギヤハウジング４２のオイル溜まり４２ａの底部に滞留したオイルは、オイル溜まり４２ａの底部からロアヘッド１３の壁部３２のオイル排出口３２ａを通過してシリンダヘッド１１の内部に排出され、そこからクランクケースのオイルパンに戻される。

オイル排出口３２ａはギヤハウジング３２の最も低い位置に設けられているので、そこに滞留するオイルに異物が混入していても、その異物はオイルと共にシリンダヘッド１１を経てオイルパンに戻され、そこでストレーナにより捕捉される。またギヤハウジング３２の内部のオイルは長時間に亙って滞留することはなく、オイル供給孔２９ｂから供給される比較的に低温のオイルによって逐次置換されるため、ギヤハウジング３２の温度が上昇して電動モータ４８の冷却に悪影響が及ぶことが防止される。

またシリンダヘッド１１に対するアクチュエータ３０の支持剛性が不充分であると、電動モータ４８が発する振動や、ウオーム５９およびウオームホイール５８の噛合部が発生する振動が拡大されて騒音の原因となる可能性があるが、アクチュエータ３０はアッパーヘッド１４だけでなく、アッパーヘッド１４およびロアヘッド１３の両方に跨がるように４本のボルト４６で締結されるので、アクチュエータ３０の支持剛性を高めて振動や騒音を低減することができる。

またアクチュエータ３０をアッパーヘッド１４およびロアヘッド１３の両方に跨がるように締結したので、アクチュエータ３０によってアッパーヘッド１４およびロアヘッド１３の締結剛性を高めることもできる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではアクチュエータ３０を３本のボルト４６…でアッパーヘッド１４に締結し、１本のボルト４６でロアヘッド１３に締結しているが、アクチュエータ３０がアッパーヘッド１４およびロアヘッド１３に跨がって締結されていれば、その締結の仕方は任意である。

１１ シリンダヘッド
１３ ロアヘッド
１４ アッパーヘッド
２９ 壁部
２９ｂ オイル供給孔
３０ アクチュエータ
３２ 壁部
３２ａ オイル排出孔

Claims (1)

1. 内燃機関のシリンダヘッド（１１）が、機関弁を支持するロアヘッド（１３）と、前記ロアヘッド（１３）に結合されて前記機関弁の作動特性を変更する可変動弁機構を収納するアッパーヘッド（１４）とを備え、前記シリンダヘッド（１１）に前記可変動弁機構の作動を制御するアクチュエータ（３０）を設けた内燃機関の可変動弁装置において、
   前記アクチュエータ（３０）を前記ロアヘッド（１３）の壁部（３２）および前記アッパーヘッド（１４）の壁部（２９）に跨がって締結し、前記アッパーヘッド（１４）の壁部（２９）に前記シリンダヘッド（１１）の内部のオイルを前記アクチュエータ（３０）の内部に供給するオイル供給孔（２９ｂ）を形成するとともに、前記ロアヘッド（１３）の壁部（３２）に前記アクチュエータ（３０）の内部のオイルを前記シリンダヘッド（１１）の内部に排出するオイル排出孔（３２ａ）を形成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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