JP2016070163A - エンジンのシリンダヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】カムシフティング機構を備えたシリンダヘッドにおいて、オイル分離性を高めたオイル分離空間部をヘッドカバー内に形成するとともに、操作部材の取付配置をコンパクトにする。
【解決手段】カム軸２０の上方は、ヘッドカバー４０によって覆われている。ヘッドカバー４０は、排気側のカム軸２０に沿って延びるオイル分離空間部４３を区画している。ヘッドカバー４０の側壁部には、その一部をオイル分離空間部４３内に突出させることで取付部４４が形成されている。取付部４４には、カム要素部２５の端面カム２６に対して斜め上方から摺接可能なように、電磁式アクチュエータ３０が取り付けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドに関するものである。

従来より、エンジンの動弁装置として、１つの弁についてノーズ部の形状が異なる複数のカム部を備え、これら複数のカム部のうちから弁を開閉させるカム部を選択することにより、吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方の開弁量や開閉時期等をエンジンの運転状態に応じて切り換え可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、カムシフティング機構において、スライドカムをスライドさせるための操作部材としての電磁式アクチュエータを、吸気側カム軸と排気側カム軸とが並ぶシリンダヘッドの幅方向の端部に横向き姿勢で配置するようにした構成が開示されている。また、電磁式アクチュエータをシリンダヘッドの幅方向に直交する姿勢で配置するようにした構成も開示されている。

米国特許出願公開第２０１２／００３１３６１号明細書

ところで、シリンダヘッドのヘッドカバー内には、ブローバイガス処理のためのオイル分離空間部を設ける場合がある。しかしながら、電磁式アクチュエータがシリンダヘッドの幅方向の端部に横向き姿勢で配置されている場合には、ピン部が往復動する隙間にヘッドカバー内のオイルが流入し、このオイルの粘性抵抗でピン部の作動応答性が低下してしまう。そのため、電磁式アクチュエータの能力を高めるために大型化しなければならないという問題がある。

一方、電磁式アクチュエータがシリンダヘッドの幅方向に直交する姿勢で配置されている場合には、エンジン全体の高さが高くなってしまうので、ヘッドカバー内にオイル分離空間部を十分に確保することが困難であるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、カムシフティング機構を備えたシリンダヘッドにおいて、オイル分離性を高めたオイル分離空間部をヘッドカバー内に形成するとともに、操作部材の取付配置をコンパクトにすることにある。

本発明は、複数気筒の吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方を開閉させる複数のカム部を有し、カム軸に対して回転方向に結合し且つ軸方向にスライド可能に嵌合されたカム要素部と、該カム要素部に設けられた傾斜部と摺接して該カム要素部をスライドさせることで弁開閉用の前記カム部を切り換える複数の操作部材とを備えたエンジンのシリンダヘッドを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記カム軸に沿って延びるオイル分離空間部を区画するように該カム軸の上方を覆うヘッドカバーを備え、
前記ヘッドカバーには、該ヘッドカバーの側壁部の一部を該オイル分離空間部内に突出させることで形成され且つ前記複数の操作部材を取り付けるための取付部が設けられていることを特徴とするものである。

第１の発明では、ヘッドカバーの側壁部の一部をオイル分離空間部内に突出させることで、複数の操作部材を取り付けるための取付部を形成している。これにより、複数の操作部材の取付配置をコンパクトにすることができる。また、オイル分離空間部内を流れるブローバイガスに含まれるオイルが取付部に衝突することで分離しやすくなるので、オイル分離性能を高めることができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記操作部材は、軸方向に進退可能なピン部を有する電磁式アクチュエータであり、
前記取付部は、前記電磁式アクチュエータのピン部が前記カム要素部に対して斜め上方から進退可能なように、前記ヘッドカバーの側壁部の一部を傾斜させて前記オイル分離空間部内に突出させることで形成されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、ヘッドカバーの側壁部の一部を傾斜させてオイル分離空間部内に突出させることで取付部を形成して、オイル分離性能を高めている。そして、電磁式アクチュエータを取付部に取り付け、ピン部をカム要素部に対して斜め上方から進退させるようにしたから、電磁式アクチュエータにオイルが付着するのを低減することができる。その結果、電磁式アクチュエータの作動応答性を確保して小型化を図ることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記ヘッドカバーには、該ヘッドカバーの幅方向に並ぶ吸気側及び排気側の前記カム軸の上方をそれぞれ覆う吸気側カバー部及び排気側カバー部が設けられ、
前記吸気側カバー部及び排気側カバー部のうち一方には、前記オイル分離空間部が形成されて、前記ヘッドカバーの幅方向外側の側壁部に前記取付部が設けられ、
前記吸気側カバー部及び排気側カバー部のうち他方には、前記カム軸の上方に位置する上壁部に前記取付部が設けられていることを特徴とするものである。

第３の発明では、吸気側カバー部及び排気側カバー部のうち一方にオイル分離空間部を形成して、ヘッドカバーの幅方向外側の側壁部に取付部を設けている。また、吸気側カバー部及び排気側カバー部のうち他方の上壁部に取付部を設けている。これにより、ヘッドカバーのオイル分離空間部と複数の操作部材とをコンパクトにレイアウトすることができる。

第４の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、
前記ヘッドカバーには、前記取付部が設けられた側壁部との間に所定の隙間を存して立設することで、前記オイル分離空間部を複数の空間部に仕切る仕切部が少なくとも１つ設けられていることを特徴とするものである。

第４の発明では、ヘッドカバーの仕切部によって、オイル分離空間部が複数の空間部に仕切られているから、オイル空間部内を蛇行しながら流れるブローバイガスに含まれるオイルが仕切部及び取付部に衝突することで分離しやすくなるので、オイル分離性能を高めることができる。

本発明によれば、ヘッドカバーの側壁部の一部をオイル分離空間部内に突出させて取付部を形成することで、複数の操作部材の取付配置をコンパクトにすることができる。また、オイル分離空間部内を流れるブローバイガスに含まれるオイルが取付部に衝突することで分離しやすくなるので、オイル分離性能を高めることができる。

本実施形態１に係るエンジンのシリンダヘッドの概略構成を示す正面図である。 ヘッドカバーの構成を示す側面断面図である。 ヘッドカバーの構成を示す斜視図である。 本実施形態２に係るヘッドカバーの構成を示す側面断面図である。 ヘッドカバーの構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

《実施形態１》
図１及び図２に示すように、エンジン１０のシリンダヘッド１１には、４つの気筒１２のそれぞれについて２つずつ合計８つの排気弁１５と、排気弁１５を閉方向にそれぞれ付勢するリターンスプリング１７とが設けられている。また、シリンダヘッド１１の上部において、ロッカーアーム１８を介してリターンスプリング１７の付勢力に抗して排気弁１５を開動させる排気側のカム軸２０を備えている。

なお、吸気弁１６（図２参照）を開動させる吸気側のカム軸２０の構成は、排気側のカム軸２０と略同様であるため、以下、排気側のカム軸２０の構成についてのみ説明する。

カム軸２０は、シリンダヘッド１１における各気筒１２の中心位置にそれぞれ設けられた軸受部２１に回転自在に支持されていて、図示しないクランクシャフトによりチェーンを介して回転駆動される。

カム軸２０には、筒状のカム要素部２５がスプライン嵌合されている。これにより、カム要素部２５は、カム軸２０に対して回転方向に結合して一体回転するとともに、軸方向にスライド可能に嵌合されている。カム要素部２５は、各気筒１２にそれぞれ対応するように、カム軸２０上でカム軸方向に列状に配置されている。カム要素部２５は、ロッカーアーム１８のカムフォロア１８ａに摺接することで排気弁１５を開閉させる第１のカム部２５ａ及び第２のカム部２５ｂとを有する。

第１のカム部２５ａ及び第２のカム部２５ｂは、互いに隣接して設けられている。第１のカム部２５ａは、低エンジン回転時に選択されるカム部であり、第２のカム部２５ｂよりもリフト量が大きく形成されている。第２のカム部２５ｂは、高エンジン回転時に選択されるカム部であり、第１のカム部２５ａよりもリフト量が小さく形成されている。

図２に示すように、第１のカム部２５ａ及び第２のカム部２５ｂは、ベースサークル２５ｃが共通で、リフト量が異なるノーズ部がベースサークル２５ｃ上にわずかに位相差をもって設けられている。なお、ベースサークル２５ｃが共通であるとは、第１のカム部２５ａと第２のカム部２５ｂとのベースサークル２５ｃのベース円径が同じであることを意味する。

カム要素部２５の軸方向の両端部には、傾斜部としての端面カム２６がそれぞれ設けられている。端面カム２６は、回転方向に対して基準面から軸方向のリフト量が次第に増加し、リフト終了位置で基準面に戻るように形成されている。

カム要素部２５の上方で且つカム軸方向両側の端面カム２６に対応する位置には、操作部材としての電磁式アクチュエータ３０が配設されている。電磁式アクチュエータ３０は、通電時にカム軸２０に向かって突出可能なピン部３１を有する。電磁式アクチュエータ３０に通電しない状態では、ピン部３１は、アクチュエータ内部に設けられた永久磁石によって上方の不作動位置に保持される。一方、電磁式アクチュエータ３０に通電されると、ピン部３１は、永久磁石に抗して下方へ突出して作動位置に進出する。

電磁式アクチュエータ３０のピン部３１が作動位置に進出すると、ピン部３１の先端部が対応する端面カム２６に摺接することとなり、カム要素部２５がカム軸方向へスライドされる。

具体的に、カム要素部２５の一端側の電磁式アクチュエータ３０を作動させて、ピン部３１をカム要素部２５の一端側の端面カム２６に摺接させると、カム要素部２５は、カム軸方向の他端側にスライドして、ロッカーアーム１８のカムフォロア１８ａが第１のカム部２５ａに摺接するようにシフトする。また、カム要素部２５の他端側の電磁式アクチュエータ３０を作動させて、ピン部３１をカム要素部２５の他端側の端面カム２６に摺接させると、カム要素部２５は、カム軸方向の一端側にスライドして、ロッカーアーム１８のカムフォロア１８ａが第２のカム部２５ｂに摺接するようにシフトする。このように、カム要素部２５の軸方向へのシフトによって、第１のカム部２５ａ及び第２のカム部２５ｂのうちで弁を開閉させるカム部が切り換えられることになる。

図３にも示すように、電磁式アクチュエータ３０は、ヘッドカバー４０の側壁部に取り付けられている。以下、ヘッドカバー４０の具体的な構成について説明する。

ヘッドカバー４０は、シリンダヘッド１１に設けられた位置決めピン１３によって位置決めされてカム軸２０の上方を覆うように配設されている。シリンダヘッド１１とヘッドカバー４０との間には、シール材１４が挟み込まれている。

ヘッドカバー４０には、ヘッドカバー４０の幅方向に並ぶ吸気側及び排気側のカム軸２０の上方をそれぞれ覆う吸気側カバー部４１及び排気側カバー部４２とが設けられている。本実施形態では、車両の前側に吸気側のカム軸２０が配設され、後側に排気側のカム軸２０が配設されている。

ヘッドカバー４０の排気側カバー部４２は、カム軸２０に沿って延びるオイル分離空間部４３を区画している。排気側カバー部４２の車両前側の側壁部には、その一部を傾斜させてオイル分離空間部４３内に突出させることで、複数の電磁式アクチュエータ３０を取り付けるための複数の取付部４４が設けられている。これにより、オイル分離空間部４３内を流れるブローバイガスに含まれるオイルは、取付部４４に衝突することで分離しやすくなるので、オイル分離性能を高めることができる。オイル分離空間部４３を流れたガスは、排気側カバー部４２に接続された排気管４２ａから排気される。

電磁式アクチュエータ３０には、径方向外方に張り出すフランジ部３２が設けられており、このフランジ部３２を締結ボルト３３によって取付部４４に締結することで、電磁式アクチュエータ３０が取付部４４に取り付けられている。

ここで、取付部４４は、排気側カバー部４２の側壁部の一部を傾斜させて窪ませた形状となっているので、取付部４４に取り付けられた電磁式アクチュエータ３０は、カム要素部２５に対して斜め上方からピン部３１を進退可能な姿勢となっている。これにより、電磁式アクチュエータ３０にオイルが付着したとしても、電磁式アクチュエータ３０の傾斜に沿ってオイルが流れ落ちるため、オイルが付着するのを低減することができる。

ヘッドカバー４０の吸気側カバー部４１におけるカム軸２０の上方に位置する上壁部には、その一部を内部に突出させることで、複数の電磁式アクチュエータ３０を取り付けるための複数の取付部４４が設けられている。電磁式アクチュエータ３０には、径方向外方に張り出すフランジ部３２が設けられており、このフランジ部３２を締結ボルト３３によって取付部４４に締結することで、電磁式アクチュエータ３０が取付部４４に取り付けられている。

以上のように、本実施形態１に係るエンジン１０のシリンダヘッド１１によれば、ヘッドカバー４０の側壁部の一部をオイル分離空間部４３内に突出させることで、複数の電磁式アクチュエータ３０を取り付けるための取付部４４を形成しているので、オイル分離空間部４３内を流れるブローバイガスに含まれるオイルが取付部４４に衝突することで分離しやすくなるので、オイル分離性能を高めることができる。

また、電磁式アクチュエータ３０を取付部４４に取り付け、ピン部３１をカム要素部２５に対して斜め上方から進退させるようにしたから、電磁式アクチュエータ３０にオイルが付着するのを低減することができる。その結果、電磁式アクチュエータ３０の作動応答性を確保して小型化を図ることができる。

《実施形態２》
図４は、本実施形態２に係るヘッドカバーの構成を示す側面断面図であり、図５は平面図である。以下、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点に付いてのみ説明する。

図４及び図５に示すように、ヘッドカバー４０は、カム軸２０の上方を覆うように配設されている。ヘッドカバー４０には、ヘッドカバー４０の幅方向に並ぶ吸気側及び排気側のカム軸２０の上方をそれぞれ覆う吸気側カバー部４１及び排気側カバー部４２とが設けられている。

ヘッドカバー４０の排気側カバー部４２は、カム軸２０に沿って延びるオイル分離空間部４３を区画している。ヘッドカバー４０の排気側カバー部４２には、カム軸２０の上方に配置されてオイル分離空間部４３の下側開口を塞ぐ下部プレート４５が設けられている。下部プレート４５には、オイル分離空間部４３とシリンダヘッド１１内部とを連通する切欠孔４５ａが形成されている。切欠孔４５ａは、排気管４２ａの接続位置に対してカム軸方向に離れた反対側の位置に形成されている。

オイル分離空間部４３には、カム軸方向に隣接する取付部４４の間で立設する複数の仕切部４６が設けられている。仕切部４６は、排気側カバー部４２の内周面に一体に形成されている。本実施形態では、仕切部４６は、オイル分離空間部４３内に４つ設けられており、その結果、オイル分離空間部４３が５つの空間部に仕切られている。

仕切部４６は、取付部４４が設けられた排気側カバー部４２の車両前側の側壁部に対して隙間を存して設けられており、ブローバイガスの流通が可能となっている。

ここで、排気側カバー部４２の車両前側の側壁部には、オイル分離空間部４３内に突出するように取付部４４が設けられているので、オイル分離空間部４３をカム軸方向に流れるブローバイガスは、仕切部４６に衝突するとともに、仕切部４６と側壁部との隙間を通って隣接する空間部へ向かう際に、取付部４４に衝突する。つまり、ブローバイガスは、オイル分離空間部４３内を蛇行しながら流通することとなる。

このような構成とすれば、オイル分離空間部４３内を蛇行しながら流れるブローバイガスに含まれるオイルが仕切部４６及び取付部４４に衝突することで分離しやすくなるので、オイル分離性能を高めることができる。

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

本実施形態では、カム要素部２５の軸方向の両端部に、傾斜部としての端面カム２６をそれぞれ設けた構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、カム要素部２５の軸方向の両端部に、傾斜部としての端面カム溝をそれぞれ設けた構成としてもよい。

また、本実施形態では、排気側のカム軸２０の上方にオイル分離空間部４３を設けるようにしたが、吸気側のカム軸２０の上方にオイル分離空間部４３を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態では、４気筒、４弁式ＤＯＨＣエンジンについて説明したが、直列６気筒エンジンや、Ｖ型多気筒エンジン、４気筒２弁式ＤＯＨＣエンジン、単気筒ＳＯＨＣエンジン、多気筒ＳＯＨＣエンジン等を含め、気筒数及び動弁形式が異なる各種のエンジンに適用することが可能である。

以上説明したように、本発明は、カムシフティング機構を備えたシリンダヘッドにおいて、オイル分離性を高めたオイル分離空間部をヘッドカバー内に形成するとともに、操作部材の取付配置をコンパクトにすることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０ エンジン
１１ シリンダヘッド
１２ 気筒
１５ 排気弁
１６ 吸気弁
２０ カム軸
２５ カム要素部
２５ａ 第１のカム部
２５ｂ 第２のカム部
２６ 端面カム（傾斜部）
３０ 電磁式アクチュエータ（操作部材）
３１ ピン部
４０ ヘッドカバー
４１ 吸気側カバー部
４２ 排気側カバー部
４３ オイル分離空間部
４４ 取付部
４６ 仕切部

Claims (4)

1. 複数気筒の吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方を開閉させる複数のカム部を有し、カム軸に対して回転方向に結合し且つ軸方向にスライド可能に嵌合されたカム要素部と、該カム要素部に設けられた傾斜部と摺接して該カム要素部をスライドさせることで弁開閉用の前記カム部を切り換える複数の操作部材とを備えたエンジンのシリンダヘッドであって、
   前記カム軸に沿って延びるオイル分離空間部を区画するように該カム軸の上方を覆うヘッドカバーを備え、
   前記ヘッドカバーには、該ヘッドカバーの側壁部の一部を該オイル分離空間部内に突出させることで形成され且つ前記複数の操作部材を取り付けるための取付部が設けられていることを特徴とするエンジンのシリンダヘッド。
2. 請求項１において、
   前記操作部材は、軸方向に進退可能なピン部を有する電磁式アクチュエータであり、
   前記取付部は、前記電磁式アクチュエータのピン部が前記カム要素部に対して斜め上方から進退可能なように、前記ヘッドカバーの側壁部の一部を傾斜させて前記オイル分離空間部内に突出させることで形成されていることを特徴とするエンジンのシリンダヘッド。
3. 請求項１又は２において、
   前記ヘッドカバーには、該ヘッドカバーの幅方向に並ぶ吸気側及び排気側の前記カム軸の上方をそれぞれ覆う吸気側カバー部及び排気側カバー部が設けられ、
   前記吸気側カバー部及び排気側カバー部のうち一方には、前記オイル分離空間部が形成されて、前記ヘッドカバーの幅方向外側の側壁部に前記取付部が設けられ、
   前記吸気側カバー部及び排気側カバー部のうち他方には、前記カム軸の上方に位置する上壁部に前記取付部が設けられていることを特徴とするエンジンのシリンダヘッド。
4. 請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
   前記ヘッドカバーには、前記取付部が設けられた側壁部との間に所定の隙間を存して立設することで、前記オイル分離空間部を複数の空間部に仕切る仕切部が少なくとも１つ設けられていることを特徴とするエンジンのシリンダヘッド。

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