JP2015004336A - Valve gear of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a valve operating apparatus that controls a lift amount and a working angle of a valve in accordance with an accelerator opening and an operating state in an internal combustion engine in a motorcycle or an automobile.
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。 A general 4-stroke engine has intake / exhaust cams for opening / closing intake / exhaust valves, and the lift amount and opening / closing timing of the valve by the cams are fixed. However, the optimum lift amount and opening / closing timing differ depending on various states (rotation, load, warm-up state) in which the engine is used. Therefore, a three-stage switching type three-dimensional cam mechanism that realizes three lift amounts and opening / closing timings of high, medium, and low has been proposed.
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。 In a specific configuration of such a valve operating device, for example, in Patent Document 1, the stem end of the valve stem is pressed via a roller-type tappet in which the roller rolls, and the valve is opened and closed following the profile of the three-dimensional cam. Let In an engine having two intake valves per cylinder, the tappet is arranged between the two intake valves so as to operate the two intake valves simultaneously, and is installed between the stem ends. In other words, the tip end of the tappet arm extending from the both side surfaces of the tappet roller disposed at the center of the two intake valves presses the stem end of each intake valve. The tappet is floated and held in the guide groove of the tappet guide fixed to the cylinder head. When the tappet is pushed by the cam, the tappet moves while being guided by the tappet guide, and the tappet simultaneously moves the valve stems of the two intake valves. Push.
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。 By the way, in the above-mentioned valve operating apparatus, since the width | variety between a valve | bulb receives the restriction | limiting of a width | variety in connection with the existing cylinder head, the tappet width is suppressed by making a roller-type tappet asymmetrical. As a result, it is not necessary to change the shape of the combustion chamber and the like, and a three-stage switching type three-dimensional cam mechanism can be mounted while the cylinder head and the existing engine remain unchanged.
しかしながら、上述の従来の動弁装置は、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して、タペットの配置姿勢に傾きが生じる。タペットに傾きの無い配置状態では、タペットローラー外周面のうち平坦部がカムロブと線接触するが、タペットが傾くことによりカムとタペットローラーが点接触する状態になる。カムとタペットローラーが点接触した状態では、点接触した押圧箇所に応力集中が生じてカムが損傷する可能性がある。また、タペットが傾くことにより、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問題がある。 However, in the above-described conventional valve operating apparatus, since the roller type tappet is asymmetrical, the contact position where the tappet and the cam come into contact with each other is biased toward one valve stem as viewed from the axial direction of the valve stem. For this reason, when the tappet is pushed from the cam, a force in the direction of tilting toward the one valve stem acts on the tappet, and the arrangement posture of the tappet is inclined. In the arrangement state where the tappet is not inclined, the flat portion of the outer surface of the tappet roller is in line contact with the cam lobe, but when the tappet is inclined, the cam and the tappet roller are in point contact. In the state where the cam and the tappet roller are in point contact, there is a possibility that stress is concentrated at the pressed portion where the point contact is made and the cam is damaged. In addition, there is a problem that the timing at which the left and right valve stems are pushed by the tappet arm is shifted due to the inclination of the tappet.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ローラー式のタペットにカムから力が作用した際のタペットの配置姿勢を適正な姿勢にすることで、応力集中を改善すると共にバルブリフトタイミングのずれを改善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。 The present invention has been made in view of the above points, and by making the arrangement posture of the tappet when force is applied to the roller-type tappet from the cam, the stress concentration is improved and the valve lift timing is improved. An object of the present invention is to provide a valve gear for an internal combustion engine that can improve the deviation.
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バルブステムの上部間に架設配置され、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つのローラー式のタペットが2つのバルブを開くように構成され、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と前記カムの当接部がバルブステム間であって一方のバルブステム側に偏った位置に配置された内燃機関の動弁装置において、前記ガイド部は、前記一方のバルブステム側においてローラー側面の一方側と対面するガイド面におけるカム側がバルブ側よりもローラー側に突出してカム側の突出部を構成すると共に、他方のバルブステム側においてローラー側面の他方側と対面するガイド面におけるバルブ側がカム側よりもローラー側に突出してバルブ側の突出部を構成する。 In the valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a roller-type tappet that is guided by a guide portion of a tappet guide and can reciprocate in the axial direction of the valve stem is installed between the upper portions of the valve stem. Is pushed by the cam and reciprocates. By pushing down the valve spring against the elasticity of the valve spring, one roller-type tappet is configured to open two valves. From the axial direction of the valve stem As seen, in the valve operating apparatus of the internal combustion engine in which the roller-type tappet roller and the cam abutment portion are arranged between the valve stems and are biased toward one valve stem side, the guide portion is On the one valve stem side, the cam side of the guide surface facing one side of the roller side surface protrudes more toward the roller side than the valve side, and the cam side Together constitute the projecting portion, the valve side of the guide surface facing the other side of the roller side in the other of the valve stem side constitutes a projecting portion of the valve side and protrudes to the roller side than the cam side.
この構成によれば、ローラー式のタペットがカムから押されない状態では、タペットの下部が、一方のバルブステム側のガイド面に対してカム側の突出部よりも一方のバルブステム側に配置され、タペットの上部が、他方のバルブステム側のガイド面に対してバルブ側の突出部よりも他方のバルブステム側へ配置されることで、タペットが他方のバルブステム側に傾いた姿勢で保持される。他方のバルブステム側に傾いた姿勢のタペットがカムから押されると、タペットがカムから受ける応力によってタペットが一方のバルブステム側へ傾き、タペットの上部が一方のバルブステム側となるカム側の突出部へ近づくと共に、タペットの下部がバルブ側の突出部に近づく。この結果、カムに対するタペットの傾きが解消され、カムとローラーが点接触から線接触になり、カムへの応力集中が大幅に改善される。また、タペットがカムから押される状態では、タペットが一方のバルブステム側へ傾く結果として、タペットがタペットガイドのシリンダーヘッドへの取り付け面に対して平行になる。これにより、バルブステムの上端部の高さがバルブステムの軸方向において同一位置となり、バルブリフトのタイミングを左右同時となるように改善することができる。 According to this configuration, in a state where the roller-type tappet is not pushed from the cam, the lower portion of the tappet is disposed on one valve stem side rather than the cam-side protruding portion with respect to the guide surface on one valve stem side, The upper part of the tappet is arranged on the other valve stem side with respect to the guide surface on the other valve stem side rather than the protruding part on the valve side, so that the tappet is held in a posture inclined to the other valve stem side. . When a tappet that is tilted toward the other valve stem is pushed from the cam, the tappet tilts toward one valve stem due to the stress that the tappet receives from the cam, and the upper part of the tappet protrudes toward the one valve stem. The lower part of the tappet approaches the protruding part on the valve side. As a result, the inclination of the tappet with respect to the cam is eliminated, the cam and the roller are changed from the point contact to the line contact, and the stress concentration on the cam is greatly improved. When the tappet is pushed from the cam, the tappet is tilted toward one valve stem, and as a result, the tappet is parallel to the mounting surface of the tappet guide to the cylinder head. Thereby, the height of the upper end part of a valve stem becomes the same position in the axial direction of a valve stem, and it can improve so that the timing of valve lift may become right and left simultaneously.
また本発明の内燃機関の動弁装置において、前記ガイド部は、前記両ガイド面をシリンダーヘッドの取り付け面に対する垂線から同一方向へ所定角度傾けて形成することで、前記カム側の突出部を構成すると共に前記バルブ側の突出部を構成しても良い。これにより、ガイド部の両ガイド面を平面形状に加工するだけで必要な突出部を構成できるので、ガイド面の形状を簡素化できると共に加工工程を簡略化できる。 Further, in the valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the guide portion forms the cam-side protruding portion by forming the both guide surfaces at a predetermined angle in the same direction from a perpendicular to the mounting surface of the cylinder head. In addition, the protruding portion on the valve side may be configured. Thereby, since a required protrusion part can be comprised only by processing both guide surfaces of a guide part into a planar shape, the shape of a guide surface can be simplified and a manufacturing process can be simplified.
また本発明の内燃機関の動弁装置において、前記ローラーが前記カム側の突出部及び前記バルブ側の突出部に当接した時に、前記ローラー式のタペットのバルブ押圧部がシリンダーヘッドへの取り付け面に対して平行となるように構成しても良い。これにより、タペットがカムから押された状態、即ち前記ローラーが前記カム側の突出部及び前記バルブ側の突出部に当接した時に、タペットの傾きが無くなるので、バルブリフトのタイミングを左右同時とすることができる。 In the valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when the roller comes into contact with the cam-side protruding portion and the valve-side protruding portion, the valve pressing portion of the roller-type tappet is attached to the cylinder head. You may comprise so that it may become parallel with respect to. Thereby, when the tappet is pushed from the cam, that is, when the roller comes into contact with the protruding portion on the cam side and the protruding portion on the valve side, the inclination of the tappet is eliminated. can do.
本発明の内燃機関の動弁装置によれば、タペットガイドのガイド面にカム側の突出部及びバルブ側の突出部を設けたので、ローラー式のタペットに力が作用した際のタペットの配置姿勢を適正な姿勢とすることができ、カムの応力集中を改善できると共にバルブリフトタイミングのずれを改善できる。 According to the valve operating apparatus for an internal combustion engine of the present invention, since the cam-side protrusion and the valve-side protrusion are provided on the guide surface of the tappet guide, the arrangement posture of the tappet when a force is applied to the roller-type tappet. Can be set to an appropriate posture, and the stress concentration of the cam can be improved and the deviation of the valve lift timing can be improved.
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エンジンに適用した例について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an example in which a three-stage switching type three-dimensional cam mechanism is applied to a multi-cylinder engine of a motorcycle as a valve operating device will be described.
図1から図3は、本実施形態に係るエンジンにおけるシリンダーヘッドの構成例を示している。なお、以下の説明においては、車体前方を矢印Fr、車体後方を矢印Rr、車体左側を矢印L、車体右側を矢印Rでそれぞれ示す。 1 to 3 show a configuration example of a cylinder head in the engine according to the present embodiment. In the following description, the front of the vehicle is indicated by an arrow Fr, the rear of the vehicle is indicated by an arrow Rr, the left side of the vehicle is indicated by an arrow L, and the right side of the vehicle is indicated by an arrow R.
シリンダーヘッド10はシリンダ本体11の上部に固定され、その内部に動弁装置を収容する。本実施形態では並列4気筒エンジンを例示しており、気筒ごとに吸気側(IN)及び排気側(EX)にそれぞれ2つのバルブを有している。この実施形態では吸気側に3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。また、シリンダ本体11内ではピストンが略上下に往復動するようになっている。
The
シリンダーヘッド10は、この例では4つの気筒♯1〜♯4の配列方向に沿って延設され、上部に被着するシリンダーヘッドカバー12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の底部には各気筒に対応する燃焼室13が形成され、それぞれの燃焼室13にはインテークポート14とエキゾーストポート15が連通形成される。燃焼室13及びインテークポート14間は、互いに隣接配置された一対の吸気バルブ16によって開閉され、また、燃焼室13及びエキゾーストポート15間は互いに隣接配置された一対の排気バルブ17によって開閉される。これら吸気バルブ16及び排気バルブ17を所定のタイミングで駆動制御することで、各気筒のシリンダに対する吸気及び排気を適正に制御することができる。
In this example, the
吸気バルブ16の軸方向となるバルブステム16a上方には気筒の配列方向に沿って、カムシャフト18が複数のベアリング19を介して、シリンダーヘッド10に回転自在に支持される。カムシャフト18にはシャフト回転方向には固定されたカム20がシャフト軸方向にスライド可能に装着される。なお、カムシャフト18は中空構造とし、その中空内部に潤滑油路を形成してカム20等に注油することができる。各気筒に対応する計4つのカム20を有し、各カム20は3次元カムとして形成される。カム20と吸気バルブ16(バルブステム16a)の間には、タペットガイド22によりガイドされてバルブステム16aの軸方向に往復動可能なローラー式のタペット21が配置される。これらについての詳細は後述する。
A
排気バルブ17の軸方向となるバルブステム17a上方には気筒の配列方向に沿って、カムシャフト23が複数のベアリング24を介して、シリンダーヘッド10に回転自在に支持される。カムシャフト23にはその軸方向所定位置にカム25が装着固定される。各気筒の一対の排気バルブ17に対応して計8つのカム25を有し、排気側の各カム25は平板状の平面カムとして形成される。カム25と排気バルブ17のバルブステム17aとの間には、バルブステム17aの軸方向に往復動可能な直打式のタペット26が配置される。
A
吸気側のカムシャフト18及び排気側のカムシャフト23のそれぞれ一端にはスプロケット27,28が固着され、これらのスプロケット27,28とクランクシャフトの一端に固着するドライブスプロケットとの間にカムチェーンが巻回装架される。これによりクランクシャフトの回転でカムシャフト18及びカムシャフト23が同期回転する。
また、吸気バルブ16はそのバルブステム16aがバルブガイド29によってガイドされることで、バルブステム16aの軸方向に往復動する。バルブステム16aの端部に取り付けられたスプリングリテーナ30とスプリングシート31の間にバルブスプリング32が装着され、このバルブスプリング32の弾力によりバルブステム16aは常時上方へ付勢される。また、このときバルブステム16aの上端には、シム40を介してタペット21が当接する。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、バルブステム16aが下方へ付勢されて吸気バルブ16が開くようになっている。
The
排気バルブ17は、吸気バルブ16と同様に、バルブステム17aの端部に取り付けられたスプリングリテーナ30とスプリングシート31の間にバルブスプリング32が装着される。カム25によりタペット21を押し下げて、排気バルブ17を作動させるが、そのリフトタイミングやバルブリフト量は吸気バルブ16とは異なる設定になっている。
As with the
また、カム20をカムシャフト18に沿って移動させるカムスライド機構の駆動源として、シリンダーヘッドカバー12上にアクセルモータ33が搭載支持される。アクセルモータ33は、この例ではシリンダーヘッド10の右後側の角部に配置され、そのフランジ33aを介してボールスクリューハウジング34に結合する。このボールスクリューハウジング34内部には、後述するボールスクリュー等の部材が収容される。
An
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を取り外した状態を示している。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は、シリンダーヘッド10に取付け固定されたカムハウジング35内に収容されるが、この場合、排気側のカムシャフト23及びカム25は略全体がカムハウジング35内に完全に収容される。一方、吸気側のカムシャフト18及びカム20は、カムハウジング35の実質的に外部に配置されるカムスライド機構と連結もしくはリンクするため、そのような連結構造を配設可能とすべく開放構造とし、その一部がカムハウジング35から露呈する。
FIG. 3 shows a state where the
図4A、Bは、動弁装置の吸気側構成例を示しており、図5は吸気側構成のカム部分を拡大した図である。吸気側のカム20は、3段式3次元カムとして構成され、各気筒に1つのカム20が設けられる。3次元カムは、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たものである。3段式3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沿って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。カム20は、カムの回転軸方向に沿って、高、中、低のカムロブ20a、20b、20c(平坦部)を有するとともに、平坦部間を繋ぐようにカムシャフト18の軸方向に緩やかに傾斜するプロフィールを持つカムロブ20d、20eを有する。基本的には平坦部のカムロブ20aから20cでタペット21と当接して押し下げ、連続的に傾斜するカムロブ20d、20eはカム20の切替移行区間となる。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も変化し、即ちバルブリフト量が大きくなるのに従ってカム作用角も大きくなり、更にはバルブのリフトタイミングも変化させ得るように設定されている。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カム高さを3段階に切り替えることにより、吸気バルブのリフト量、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できる。
4A and 4B show an intake side configuration example of the valve gear, and FIG. 5 is an enlarged view of the cam portion of the intake side configuration. The intake-
前述したように、シリンダーヘッドカバー12上にアクセルモータ33が搭載され、ボールスクリューハウジング34内に配置構成されたカムスライド機構を作動させる。先ず、シリンダーヘッドカバー12内には、カムシャフト18の上方にて所定間隔おいてその軸方向に沿って、カムフォークシャフト41が平行配置されている。このカムフォークシャフト41はカムハウジング35に設けた複数の軸受部35b(本例では5つ)により、その軸方向にスライド可能に支持される。ボールスクリューハウジング34内部において、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が配置される。このボールスクリュー42はその両軸端付近にて、シリンダーヘッドカバー12及びボールスクリューハウジング34の合せ面で一対のベアリング43により回転可能に支持される。ボールスクリュー42のアクセルモータ33側の端部にはギア44が取り付けられると共に、該アクセルモータ33の出力軸にはピニオンギア45(図3参照)が取り付けられ、これらのギア44及びピニオンギア45が噛合し、アクセルモータ33の作動によりボールスクリュー42が回転駆動される。
As described above, the
ボールスクリュー42には、回転方向に固定されたスライドナット46が噛合する。このスライドナット46はナットフォーク47を介してカムフォークシャフト41と連結する。ナットフォーク47はボールスクリュー42の軸方向に配置されたベースプレート47aを有し、このベースプレート47aがカムフォークシャフト41と結合する。より具体的には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、このうち2つの気筒♯2及、♯3に対するカムフォーク48とベースプレート47aとが相互に結合される。各カムフォーク48は、カム20の端部に装着されたベアリングを介して、そのカム20と回転自在に係合する。
A
上記構成のカムスライド機構において、アクセルモータ33によりボールスクリュー42が回転すると、スライドナット46及びナットフォーク47を介してカムフォークシャフト41がその軸方向にスライドする。そして、このようにカムフォークシャフト41がスライドするのに連動もしくは同期して、各カム20が同時にカムシャフト18の軸方向に沿ってスライドする。
In the cam slide mechanism configured as described above, when the
ここで、上記のように構成された動弁装置における基本動作について概略説明する。エンジン運転時、自動二輪車のアクセルグリップの操作や運転状態に応じてアクセルモータ33が作動し、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及びナットフォーク47を介してカムフォークシャフト41がスライドする。このカムフォークシャフト41のスライドにより各カム20が同時にカムシャフト18の軸方向に沿ってスライドする。例えば、エンジン低速時(エンジン回転が低い時)にはタペット21はカム20に対して、例えばカム高さの低いカムロブ20cに当接している。この状態で加速、即ちアクセルを開く等の操作及び所定の運転状態になると、アクセルモータ33の作動によりカム20のスライドに伴いタペット21は次にカム高さの高い部位であるカムロブ20bに当接し、これによりカム20が持つリフト特性に従ってバルブリフト量が増大する。一方、減速時にはアクセルを戻すことで、上記とは逆の動作でバルブリフト量を減少させる。
Here, the basic operation of the valve gear configured as described above will be schematically described. When the engine is operated, the
次に、タペットユニットについてさらに詳しく説明する。図6はタペット21から吸気バルブ16までの上面図及び断面図であり、図7はタペット21及びタペットガイド22の斜視図である。タペットガイド22の4隅に設けられたねじ用穴51a〜51dに挿入される4つのねじ(図4参照)によりタペットガイド22がシリンダーヘッド10の適所に配置固定される。タペットガイド22の下面52は、後述するガイド溝の形成領域を除けば平面形状に形成されており、シリンダーヘッド10への取り付け面となる。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アーム39とを有する。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(回転軸を含む断面にて回転軸と平行な形状部分)であってカム20と当接する当接部36cが形成されている。タペットローラー36の外周面における当接部36cの位置は、タペットローラー36の回転軸方向において一方のバルブステム16a側へ偏った位置となっている。タペットローラー36の外周面において、当接部36cが最大径となり、他方のバルブステム16b側に掛けて外径が小さくなっている。即ち、ローラー式のタペット21は左右非対称であり、タペット21の中央にタペットローラー36が配置されているが、タペット21とカム20とが当接する当接位置が一方のバルブステム16a側へ偏っている。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。アーム39はバルブステム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。アーム39の両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。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39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。
Next, the tappet unit will be described in more detail. 6 is a top view and a cross-sectional view from the
タペット21は、隣接する2つのバルブステム間に配置される。この場合、タペットローラー36の一部がシリンダーヘッド高さ方向において、バルブスプリング32と重なって配置される。本実施形態ではシム40によりタペットクリアランスの調整を行うようにしている。そして、タペットローラー36内のベアリング37がバルブスプリング32とオーバーラップする位置までタペット21を下げることが可能になる。
The
また、タペットローラー36の回転軸は図6Bの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。上記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。
The rotation axis of the
また、タペットガイド22はタペットローラー36がバルブステム軸方向(実車では上下方向)のみ作動可能なように、上面視で略十字状にガイド溝50が形成される。具体的には図7A、図7Bに示されるように、タペットローラー36の径方向に沿って、タペットガイド22を上下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の軸方向に沿って貫通形成された他方のガイド溝50Bとを有する。これらのガイド溝50A,50Bにタペット21が収容される。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。そして、タペットガイド22にはアーム39の端部周辺に開口51が開設され、この開口51を下側から臨むようにスプリングリテーナ30が配置されるようになっている。
Further, the
タペットガイド22の上面は実質的に平坦に形成されるが、図7Bに示すように、下面にはガイド溝50A,50Bでなる十字状ガイド溝50を下方向に延設するように4つの脚部53が突設される。タペット21は吸気バルブ16の開閉時のバルブシフト量に対応して上下動するが、十字状ガイド溝は少なくとも、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。
Although the upper surface of the
ここで、図8を参照してタペットガイド22におけるガイド溝50Aの傾斜及びタペット21の配置姿勢について説明する。図8は、図6Bと同様な断面での模式図であって、バルブステム16a、16bの軸を含む断面である。ガイド溝50Aは、タペットローラー36の幅(回転軸方向の長さ)に対応する間隔を隔てて対面する一対のガイド面54、55が形成されている。ガイド面54、55は、タペットガイド22のカム側となる上面から脚部53の先端にかけて、一対の平行な面として形成される。タペットガイド22に収容されたタペット21は、タペットローラー36の一方の側面36aがガイド面54と対向し、他方の側面36bがガイド面55と対向する。タペット21がガイド溝50A,50B内を上下動可能なように、タペットローラー36の両側面36a、36bとガイド面54、55との間には適切な隙間が確保される。
Here, the inclination of the
本実施形態では、ガイド溝50A(ガイド面54、55)が傾けて形成される。図8において、カムシャフト18の回転中心を通りカムシャフト18の回転軸(シャフト軸)に対して垂直な直線をL1とする。直線L1はカムシャフト18のシャフト軸方向と直交しているので、カムシャフト18のシャフト軸と平行に形成されたカムロブ20aから20cは直線L1方向に高さが上下動することになる。そして、タペットローラー36の外周面における平坦部である当接部36cと直線L1とが垂直に交差すればタペット21はカムシャフト18に対して傾きが無い状態(正立状態)であり、当接部36cと直線L1とが垂直に交差しなければ、タペット21が傾いた状態(カムシャフト18に対して傾いた状態)であると言える。ガイド溝50Aは、タペットローラー36の径方向に沿って形成されており、バルブステム16a、16bの軸方向から見てカムシャフト18のシャフト軸と垂直となる方向に沿って形成されている。そして、図8に示す様に、ガイド溝50Aは直線L1から角度αだけ傾いている。ガイド溝50Aの傾き方向は、タペットローラー36のカム側となる上部が他方のバルブステム16b側に倒れる方向である。つまり、ガイド溝50Aは、カムシャフト18に接近するほどバルブステム16b側となるように、カムシャフト18に対して傾いている。ガイド溝50Aの傾き角度αは、図8Bに示されるように、タペット21が左右非対称であることに起因してタペット21押圧時に傾く角度に対応している。つまり、タペットローラー36の両側面36a、36bとガイド溝50Aのガイド面54、55との間に設定された隙間の範囲内で、タペット21(タペットローラー36)はカム20に押圧されて倒れることになるが、側面36aとガイド面54、及び、側面36bとガイド面55が当接した限界倒れ状態で、ローラー36の回転軸とカムシャフト18のシャフト軸が平行となるように、ガイド溝50Aの傾き角度αは設定されている。したがって、タペット21はカム20から押されることにより、カム20から見て傾きの無い正立状態となる。
In the present embodiment, the
図8に示される構成例では、ガイド溝50Aのガイド面54、55の全体が一体として傾斜することによって、一方のバルブステム16a側のガイド面54におけるカム側(上部)が同ガイド面54におけるバルブ側(下部)よりもタペットローラー36側へ突出するカム側の突出部56を構成している。また、他方のバルブステム16b側のガイド面55におけるバルブ側(下部)が同ガイド面55におけるカム側(上部)よりもタペットローラー36側へ突出するバルブ側の突出部57を構成している。タペットローラー36の一方の側面におけるカム側の上部がカム側の突出部56と接触する直前の状態(又は接触した状態)で、かつ他方の側面におけるバルブ側の下部がバルブ側の突出部57に接触する直前の状態(又は接触した状態)では、タペット21の傾きが無くなるように各突出部56、57のタペットローラー36側への突出量が設定される。なお、タペットガイド22に関し、バルブ側の面であってシリンダーヘッド10への取り付け面となる下面は、カムシャフト18のシャフト軸に平行な面で且つバルブステム16a、16bに垂直な面に形成され、カムシャフト18側の面(上面)は、下面に対して斜めに形成されたガイド溝50A(ガイド面54、55)に垂直な面に形成されている。上面をガイド溝50Aに垂直な面とすることで、ガイド溝50Aの加工が容易となる。
In the configuration example shown in FIG. 8, the entire guide surfaces 54 and 55 of the
以上のように構成されたタペットユニットにおいては、タペット21がカム20から押されるまでは、タペット21の配置状態が、図8Aに示されるようにガイド溝50Aに沿って斜めとなっている可能性がある。しかし、他方のバルブステム16b側に傾いた姿勢のタペット21がカム20から押されると(例えばカムロブ20aがタペットローラー36の当接部36cに接触してタペット21が押されると)、タペット21がカム20から受ける応力によってタペット21が一方のバルブステム16a側へ傾き、タペット21(タペットローラー36)の上部が一方のバルブステム16a側となるカム側の突出部56へ近づくと共に、タペット21(タペットローラー36)の下部がバルブ側の突出部57に近づき正立した状態となる(図8B)。タペット21がカム20に対して正立した状態(図8B)においては、平坦部であるカムロブ20aとタペットローラー36の外周面における平坦部である当接部36cとが平行な状態で線接触することになる。カム20とタペット21が点接触から線接触になることで、カム20がタペット21を押す力が均等に分散され、カム20への応力集中が大幅に改善される。また、タペット21がカム20から押される状態では、タペット21が一方のバルブステム16a側へ傾く結果として、タペット21がタペットガイド22のシリンダーヘッド11への取り付け面(52)に対して平行になる。これにより、タペット21に押されて開いた状態での左右のバルブステム16a,16bの上端部の高さがバルブステムの軸方向において同一位置となり、バルブリフトのタイミングを左右同時となるように改善することができる。
In the tappet unit configured as described above, until the
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。 In addition, this invention is not limited to said each embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、上述した実施形態ではタペットガイド22のガイド溝50Aを全体として傾ける構成としたが、ガイド溝50Aは傾けずにガイド面の間隔を拡大するとともに突出部を構成しても上述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
For example, in the above-described embodiment, the
図9に示すように、ガイド溝50Aにローラーの回転軸方向に対向する一対のガイド面58、59を構成する。かかるガイド面58、59は直線L1に対して傾いていない(α=0)平行平面で構成されていて、ガイド面58とガイド面59の間隔はタペット21が傾いた際のローラー36の回転軸方向の長さに相当する間隔に設定される。なお、ガイド面58、59は、タペット21の組付けや摺動に支障が無い程度にローラー36との間に隙間を有していれば良く、カムシャフト18のシャフト軸に対して傾いていても良い。一方のバルブステム16a側のガイド面58におけるカム側(上部)が同ガイド面58におけるバルブ側(下部)よりもタペットローラー36側へ突出するように、ガイド面58のカム側にカム側の突出部61が形成されている。また、他方のバルブステム16b側のガイド面59におけるバルブ側(下部)が同ガイド面59におけるカム側(上部)よりもタペットローラー36側へ突出するように、ガイド面59のバルブ側にバルブ側の突出部62が形成されている。タペットガイド22に収容されたタペット21はカム20から押されない状態ではガイド溝50A内の隙間によって傾いた状態となる。即ち、タペット21の下部が、一方のバルブステム16a側のガイド面58に対してカム側の突出部61よりも一方のバルブステム16a側に配置され、タペット21の上部が、他方のバルブステム16b側のガイド面59に対してバルブ側の突出部62よりも他方のバルブステム16b側へ配置されることで、タペット21が他方のバルブステム16b側に傾いた姿勢となる可能性がある。この状態からタペット21がカム20から押されると、図9に示されるように、タペット21がカム20から受ける力によってタペット21が一方のバルブステム16a側へ傾き(起き上がり)、タペット21(タペットローラー36)の上部が一方のバルブステム16a側となるカム側の突出部61へ近づくと共に、タペット21(タペットローラー36)の下部がバルブ側の突出部62に近づく(図9)。そして、カム側の突出部61とバルブ側の突出部62の突出した先端面がタペットローラー36との当接面となるが、このタペットローラー36との当接面(先端面)のカムシャフト18のシャフト軸方向での間隔は、タペットローラー36の厚み寸法となっている。つまり、タペットローラー36がカム側の突出部61とバルブ側の突出部62に当接した状態でローラー36の回転軸とカムシャフト18のシャフト軸が平行となるように、カム側の突出部61とバルブ側の突出部62の突出位置は設定されている。その結果、カムロブ20aとタペットローラー36の当接部36cとが平行な状態で線接触することになり、応力集中によるカム20の破損を防止できる。また、左右のバルブステム16a,16bの上端部の高さがバルブステムの軸方向において同一位置となり、バルブリフトタイミングのずれを改善できる。
As shown in FIG. 9, a pair of guide surfaces 58 and 59 facing the
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カムの応力集中と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。 As described above, the present invention is useful for improving cam stress concentration and valve lift timing deviation in a valve operating apparatus to which a roller-type tappet is applied.
10 シリンダーヘッド、11 シリンダ本体、12 シリンダーヘッドカバー、13燃焼室、14 インテークポート、15 エキゾーストポート、16 吸気バルブ、16a バルブステム(一方側)、16b バルブステム(他方側)、17 排気バルブ、18 カムシャフト、19 ベアリング、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、23 カムシャフト、24 ベアリング、25 カム、26 タペット、27,28 スプロケット、29 バルブガイド、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、33 アクセルモータ、34 ボールスクリューハウジング、35 カムハウジング、35b 軸受部、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 アーム、40 シム、41 カムフォークシャフト、42 ボールスクリュー、43 ベアリング、44 ギア、45 ピニオンギア、46 スライドナット、47 ナットフォーク、48 カムフォーク、50A,50B ガイド溝、51a〜51d ねじ用穴、52 タペットガイド下面、53 脚部、54,55,58,59 ガイド面、56、61 カム側の突出部、57、62 バルブ側の突出部 10 cylinder head, 11 cylinder body, 12 cylinder head cover, 13 combustion chamber, 14 intake port, 15 exhaust port, 16 intake valve, 16a valve stem (one side), 16b valve stem (other side), 17 exhaust valve, 18 cam Shaft, 19 Bearing, 20 Cam, 20a-20e Cam Lob, 21 Roller Tappet, 22 Tappet Guide, 23 Camshaft, 24 Bearing, 25 Cam, 26 Tappet, 27, 28 Sprocket, 29 Valve Guide, 30 Spring Retainer, 31 Spring seat, 32 Valve spring, 33 Accelerator motor, 34 Ball screw housing, 35 Cam housing, 35b Bearing, 36 Tappet roller, 36a, 36b Low -Side, 36c Abutment, 37 Bearing, 38 Core, 39 Arm, 40 Shim, 41 Cam Fork Shaft, 42 Ball Screw, 43 Bearing, 44 Gear, 45 Pinion Gear, 46 Slide Nut, 47 Nut Fork, 48 Cam Fork, 50A, 50B Guide groove, 51a-51d Screw hole, 52 Tappet guide lower surface, 53 Leg part, 54, 55, 58, 59 Guide surface, 56, 61 Cam side protrusion, 57, 62 Valve side protrusion Part
Claims (3)
前記ガイド部は、前記一方のバルブステム側においてローラー側面の一方側と対面するガイド面におけるカム側がバルブ側よりもローラー側に突出してカム側の突出部を構成すると共に、他方のバルブステム側においてローラー側面の他方側と対面するガイド面におけるバルブ側がカム側よりもローラー側に突出してバルブ側の突出部を構成することを特徴とする内燃機関の動弁装置。 A roller-type tappet that is guided by the guide part of the tappet guide and can be reciprocated in the axial direction of the valve stem is installed between the upper parts of the valve stem, and the roller-type tappet is reciprocated by being pushed by the cam. By pushing down the valve spring against the elasticity of the spring, one roller type tappet is configured to open two valves, and when viewed from the axial direction of the valve stem, the roller type tappet roller and In the valve operating device for an internal combustion engine, the cam contact portion is disposed between the valve stems and is biased toward one valve stem side.
The guide portion includes a cam side protruding from the valve side toward the roller side of the guide surface facing one side of the roller side surface on the one valve stem side to form a cam side protruding portion, and on the other valve stem side. A valve operating apparatus for an internal combustion engine, characterized in that a valve side of a guide surface facing the other side of the roller side surface projects from the cam side toward the roller side to form a valve side protruding portion.
The valve pressing portion of the roller-type tappet is parallel to the mounting surface to the cylinder head when the roller contacts the cam-side protrusion and the valve-side protrusion. The valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
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