JP2017219016A - 内燃機関の動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の動弁機構において、バルブに必要な剛性を小さくする。【解決手段】 内燃機関１の動弁機構１５であって、シリンダヘッド３に回動可能に設けられ、カムシャフト１６によって駆動されるロッカアーム１８と、シリンダヘッドに設けられ、ロッカアームに押されることによって開弁するバルブ１０と、シリンダヘッドに設けられたストッパ４０、４５、５０、６０、７０、１００、１１０とを有し、ストッパは、ロッカアームがカムシャフトから離れた所定の制限位置にあるときにロッカアームに当接するように配置されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の動弁機構に関する。

内燃機関の動弁機構として、クランクシャフトと同期して回転するカムシャフトと、ロッカシャフト又はラッシュアジャスタに回動可能に支持され、カムシャフトによって所定のタイミングで押されるロッカアームと、バルブスプリングによって閉弁方向に付勢され、ロッカアームによって所定のタイミングで開弁方向に押されることによって開く吸気バルブ及び排気バルブを有する構成が公知である。このような動弁機構では、内燃機関の回転数の増加に伴ってカムシャフトからロッカアームに加わる荷重が増大する。そのため、内燃機関の最高許容回転数を越えた過回転域において、慣性力によってロッカアームがカムシャフトの回転に追従し難くなってカムシャフトから離れ、バルブのリフト量が適正値よりも大きくなる、いわゆるバルブジャンプが生じる虞がある。バルブジャンプが生じる状況では、ロッカアーム及びバルブの移動範囲が大きくなるため、各部材間の摺接面積を広く確保する必要があると共に、各部材の剛性を高くする必要があるため、各部材が大型化するという問題がある。このようなバルブジャンプを防ぐための手法として、バルブスプリングのばね定数を大きくし、ロッカアームをカムシャフト側により強く付勢することが考えられる。しかしながら、この場合にはバルブの開弁に要するエネルギーが増加することになり、燃費が悪化することになる。

バルブスプリングのばね定数を大きくすることに代えて、バルブスプリングの内側に規制部材を配置し、規制部材によってスプリングリテーナの移動範囲を所定の範囲に規制し、バルブ及びロッカアームの移動範囲を規制したものがある（例えば、特許文献１）。

実開平２−１４４６０５号公報

特許文献１に係る発明では、バルブスプリングの内側の狭い空間に規制部材を配置するため、規制部材の大きさや形状、剛性等の制限が多い。そのため、制限が比較的少なく、汎用性が高いバルブジャンプの規制手段が望まれている。また、特許文献１に係る発明では、スプリングリテーナの移動範囲を規制することによって、バルブ及びロッカアームの移動範囲を規制するため、過回転域における過大な荷重がバルブ及びスプリングリテーナに伝達される。そのため、バルブ及びスプリングリテーナには比較的高い剛性が要求される。

本発明は、以上の背景を鑑み、バルブジャンプを抑制し得る内燃機関の動弁機構を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の一態様は、内燃機関（１）の動弁機構（１５）であって、シリンダヘッド（３）に回動可能に設けられ、カムシャフト（１６）によって駆動されるロッカアーム（１８）と、前記シリンダヘッドに設けられ、前記ロッカアームに押されることによって開弁するバルブ（１０）と、前記シリンダヘッドに設けられたストッパ（４０、４５、５０、６０、７０、１００、１１０）とを有し、前記ストッパは、前記ロッカアームが前記カムシャフトから離れた所定の制限位置にあるときに前記ロッカアームに当接するように配置されていることを特徴とする。

この態様によれば、内燃機関の過回転時において、ロッカアームがカムシャフトから離れるときには、ストッパがロッカアームに当接することによって、ロッカアームの回動範囲が所定の範囲に規制される。これにより、バルブのリフト量の増加が抑制される。また、過回転時においてロッカアームの慣性力がバルブに加わり難くなり、バルブに要求される剛性が小さくなる。

また、上記の態様において、前記ストッパは、前記ロッカアームが前記制限位置にあるときに前記ロッカアームの回動中心を中心とした接線方向から前記ロッカアームに当接するとよい。

この態様によれば、ストッパがロッカアームの回動方向に対して正面から当接し、ロッカアームの回動が確実に規制される。

また、上記の態様において、前記ロッカアームは、前記シリンダヘッドに回動可能に設けられたアーム本体（１８Ａ）と、前記アーム本体に回転可能に支持され、前記カムシャフトに接触するローラ（１８Ｂ）とを有し、前記ストッパは、前記ロッカアームが前記制限位置にあるときに前記ローラに当接するとよい。

この態様によれば、ロッカアームは、比較的剛性が高いローラにおいてストッパと当接するため、変形が抑制される。

また、上記の態様において、前記ストッパ（４０、４５）は、前記シリンダヘッドに突設されているとよい。

この態様によれば、ストッパを簡素な構成とすることができる。

また、上記の態様において、前記ストッパは弾性部材（４６）を備え、前記弾性部材において前記ロッカアームが前記制限位置にあるときに前記ロッカアームに当接するとよい。

この態様によれば、ストッパとロッカアームとが当接するときの衝撃が緩衝される。

また、上記の態様において、前記ストッパ（５０）は、前記ロッカアームが前記制限位置にあるときに前記ロッカアームに当接する第１位置と、前記第１位置に対して前記ロッカアームと相反する方向に位置する第２位置との間で移動可能に前記シリンダヘッドに設けられ、前記シリンダヘッドと前記ストッパとの間には、前記ストッパを前記第１位置に向けて付勢する付勢装置（５３）が設けられ、前記付勢装置は、ばね部材、及び同極が対向した磁石対の少なくとも一方を含むとよい。

この態様によれば、内燃機関の過回転時において、付勢装置がストッパを介してロッカアームに回動を抑制する方向に荷重を与える。これにより、ロッカアームとストッパとの衝突時の衝撃が低減される。

また、上記の態様において、前記シリンダヘッドに形成され、前記ストッパを前記第１位置と前記第２位置との間で移動可能に受容するストッパ受容孔（６２）と、前記ストッパ受容孔の底部と前記ストッパの基端部とが協働して画定し、前記ストッパの移動に応じて容積が変化するチャンバ（６５）と、前記チャンバと前記シリンダヘッドの外面とを接続する空気通路（１１１）と、前記空気通路に設けられた弁（１１２）とを有するとよい。

この態様によれば、ストッパ受容孔及びストッパがエアダンパとして作用し、ロッカアームの回動が緩衝されると共に、ロッカアームとストッパとの衝突時の衝撃が低減される。

また、上記の態様において、前記弁は、前記チャンバから前記シリンダヘッドの外面側への空気の流れを遮断する一方、逆向きの空気の流れを許容する逆止弁（１１２）であるとよい。

この態様によれば、弁を簡素な構成とすることができる。

また、上記の態様において、前記弁は電磁弁であるとよい。

この態様によれば、弁の開閉タイミングを制御して、ストッパに生じる減衰力を制御することができる。

この態様によれば、ストッパ受容孔及びストッパがエアダンパとして作用し、ロッカアームの回動が緩衝されると共に、ロッカアームとストッパとの衝突時の衝撃が低減される。

また、上記の態様において、前記シリンダヘッドに形成され、前記ロッカアームが前記制限位置にあるときに前記ロッカアームに当接する前記ストッパ（６０）の第１位置と、前記第１位置に対して前記ロッカアームと相反する方向に位置する前記ストッパの第２位置との間で前記ストッパを移動可能に受容するストッパ受容孔（６２）と、前記ストッパ受容孔の底部と前記ストッパの基端部とが協働して画定し、前記ストッパの移動に応じて容積が変化するチャンバ（６５）と、前記チャンバと前記シリンダヘッドに形成された油路とを接続する接続油路（６６）と、前記接続油路に設けられた弁（６７、８０）とを有するとよい。

この態様によれば、ストッパ受容孔及びストッパがオイルダンパとして作用し、ロッカアームの回動が緩衝されると共に、ロッカアームとストッパとの衝突時の衝撃が低減される。

また、上記の態様において、前記弁は、前記チャンバから前記油路へのオイルの流れを遮断する一方、逆向きのオイルの流れを許容する逆止弁（６７）であるとよい。

この態様によれば、弁を簡素な構成とすることができる。

また、上記の態様において、前記弁は電磁弁（８０）であるとよい。

この態様によれば、弁の開閉タイミングを制御して、ストッパに生じる減衰力を制御することができる。

また、上記の態様において、前記シリンダヘッドと前記ストッパとの間には、前記ストッパを前記第１位置に向けて付勢する付勢装置（６８）が設けられ、前記付勢装置は、ばね部材、及び同極が対向した磁石対の少なくとも一方を含むとよい。

この態様によれば、ストッパとロッカアームとが衝突するときの衝撃が低減される。

また、上記の態様において、前記ストッパ（１００）は、前記チャンバに対向する基端部から前記ロッカアームに対向する先端部に延びる噴射孔（１０１）を有するとよい。

この態様によれば、ストッパとロッカアームとの当接部にオイルが供給され、ストッパとロッカアームとが衝突するときの衝撃が低減される。

また、上記の態様において、前記噴射孔の前記先端部における開口端は、前記ロッカアームに設けられ、前記カムシャフトに接触するローラの前記カムシャフトと相反する側の部分に対向しているとよい。

この態様によれば、ローラの下面側にオイルが供給されるため、ローラの上面側にオイルが供給される場合に比べて、ローラとカムシャフトとの摺接部へのオイルの巻き込み量が抑制され、ローラ及びカムシャフトの摩擦抵抗が減少する。

また、上記の態様において、前記ローラは、前記カムシャフトと接触することによって前記ストッパと対向する側が前記バルブ側に向けて回転しているとよい。

この態様によれば、ローラの表面に供給されたオイルは、ローラの回転によってロッカアームとバルブとの摺接部に向けて飛散し、ロッカアームとバルブとの摺接部が潤滑される。

以上の構成によれば、バルブジャンプを抑制し得る内燃機関の動弁機構を提供することができる。

第１実施形態に係る動弁機構の閉弁状態における断面図 ラッシュアジャスタの断面図 第１実施形態に係る動弁機構の通常回転時の開弁状態における断面図 第１実施形態に係る動弁機構の過回転時の開弁状態における断面図 第２実施形態に係る動弁機構の閉弁状態における断面図 第３実施形態に係る動弁機構の閉弁状態における断面図 第４実施形態に係る動弁機構の閉弁状態における断面図 第５実施形態に係る動弁機構の閉弁状態における断面図 第５実施形態に係る動弁機構の第２弁の模式図であって、（Ａ）閉弁状態、（Ｂ）開弁状態を示す 動弁機構の各構成の動作を示す表であって、（Ａ）第４実施形態及び第５実施形態に係る動弁機構の過回転時の動作、（Ｂ）比較例に係る動弁機構の過回転時の動作を示す 第４実施形態及び第５実施形態に係る動弁機構、及び比較例に係る動弁機構の通常時及び過回転時のバルブリフトを示すグラフ 第６実施形態に係る動弁機構の閉弁状態における断面図 第６実施形態の変形例に係る動弁機構の閉弁状態における断面図 第７実施形態に係る動弁機構の閉弁状態における断面図

以下、図面を参照して、本発明に係る内燃機関の動弁機構の各実施形態について説明する。最初に、各実施形態において共通の構成を説明し、その後に各実施形態について相違する構成を説明する。

（実施形態共通部分）
図１に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上端面に結合されたシリンダヘッド３と、シリンダヘッド３の上面３Ａを覆い、シリンダヘッド３との間に動弁室４を画定するヘッドカバー５とを有する。シリンダブロック２には、上端面に開口したシリンダ６が形成されている。シリンダ６には、ピストン（不図示）が往復動可能に収容されている。シリンダヘッド３の下面は、シリンダ６の上端を閉じ、シリンダ６の壁面及びピストンの冠面と協働して燃焼室７を画定する。

シリンダヘッド３には、燃焼室７からシリンダヘッド３の側面に延びる吸気ポート８及び排気ポート（不図示）が形成されている。吸気ポート８の燃焼室７側の開口端は、ポペットバルブであるバルブ１０によって開閉される。バルブ１０は、軸状のステム部１０Ａと、ステム部１０Ａの下端に結合された円板状の傘部１０Ｂとを有する。ステム部１０Ａは、吸気ポート８からシリンダヘッド３の上面３Ａに貫通する円筒形のバルブガイド１１内に挿入されている。これにより、バルブ１０は、バルブガイド１１に沿って、傘部１０Ｂが吸気ポート８の燃焼室７側の開口端を閉じる閉弁位置と、傘部１０Ｂが燃焼室７側に移動して吸気ポート８が開かれる開弁位置との間で移動可能となっている。ステム部１０Ａの動弁室４側の端部には、円板状のスプリングリテーナ１２が結合されている。スプリングリテーナ１２とシリンダヘッド３の上面３Ａとの間には、バルブスプリング１３が介装されている。バルブスプリング１３によって、バルブ１０は閉弁位置に向けて付勢されている。バルブガイド１１の動弁室４側の端部には、ステム部１０Ａとの隙間をシールするステムシール１４が設けられている。排気ポート及び排気ポートを開閉するバルブ１０の構成は、吸気ポート８及びバルブ１０の構成と同様である。

吸気ポート８及び排気ポートのバルブ１０は、動弁機構１５によって開閉される。本実施形態に係る動弁機構１５は、ＤＯＨＣ型であり、吸気ポート８に対応した部分と排気ポートに対応した部分の構成は同様であるため、吸気ポート８のバルブ１０を開閉する動弁機構１５の吸気側部分について以下に説明する。

動弁機構１５の吸気側部分は、カムシャフト１６と、油圧式のラッシュアジャスタ１７（ＨＬＡ：Hydraulic Lash Adjuster）を介してシリンダヘッド３に設けられたロッカアーム１８とを有する。カムシャフト１６は、シリンダヘッド３に設けられた軸受（不図示）に回転可能に支持されている。カムシャフト１６は、チェーン及びスプロケットを含むチェーン伝達機構（不図示）によってクランクシャフトと連結され、クランクシャフトと同期して、クランクシャフトの１／２の回転速度で回転する。カムシャフト１６は、径方向に突出した円板カムであるカム１６Ａを有している。

シリンダヘッド３の上面３Ａには、上方に向けて開口するＨＬＡ受容孔１９が形成されている。ＨＬＡ受容孔１９には、ラッシュアジャスタ１７が挿入され、固定されている。

図２に示すように、ラッシュアジャスタ１７は、ＨＬＡ受容孔１９に挿入され、上端が開口した有底円筒形のハウジング２１と、ハウジング２１内に摺動可能に受容された基端部及びハウジング２１から外部に突出した先端部を備えたプランジャ２２とを有する。ハウジング２１の外周面には、周方向に延びて環状をなす外周ハウジング油溝２３が形成されている。外周ハウジング油溝２３は、シリンダヘッド３に形成されたヘッド油路２５と接続されている。ヘッド油路２５は、シリンダブロック２に形成された油路を介してオイルポンプと接続されており、高圧のオイルが供給されている。ハウジング２１には、外周ハウジング油溝２３の底部から径方向に貫通し、ハウジング２１の内周面に開口するハウジング油路２６が形成されている。ハウジング２１の内周面において、ハウジング油路２６が開口する部分には、径方向外方に向けて凹設され、周方向に延びて環状をなす内周ハウジング油溝２７が形成されている。

プランジャ２２の外周面には、周方向に延びて環状をなすプランジャ油溝２８が形成されている。プランジャ油溝２８は、内周ハウジング油溝２７と接続している。プランジャ油溝２８には、Ｃ字形の止め輪２９が装着されている。止め輪２９の外周部は内周ハウジング油溝２７内に突入している。止め輪２９が、プランジャ油溝２８及び内周ハウジング油溝２７の軸方向における端部に当接することによって、プランジャ油溝２８及び内周ハウジング油溝２７と接続を維持し得る範囲にハウジング２１に対するプランジャ２２の移動範囲が規制されている。プランジャ２２の内部には、軸線方向に延びるリザーバ室３０が形成されている。リザーバ室３０は、プランジャ油溝２８の底部に開口した側孔３２と、先端部の外面に開口した先端孔３３と、基端部の外面に開口した基端孔３４とを有する。

ハウジング２１の底部とプランジャ２２の底部とは、互いに協働して圧力室３５を画定する。基端孔３４の圧力室３５側の端部には、圧力室３５側の圧力がリザーバ室３０の圧力よりも高いときに閉じ、圧力室３５側の圧力がリザーバ室３０の圧力よりも低いときに開く、逆止弁３６が設けられている。圧力室３５において、ハウジング２１の底部とプランジャ２２の底部との間には、圧縮コイルばねであるプランジャスプリング３７が設けられている。プランジャスプリング３７によって、プランジャ２２はハウジング２１から突出する方向に付勢されている。

図１に示すように、ロッカアーム１８は、延在したアーム本体１８Ａと、アーム本体１８Ａの長手方向における中間部に回転可能に支持されたローラ１８Ｂとを有する。アーム本体１８Ａは、基端部においてプランジャ２２の先端部に回動可能に支持されている。アーム本体１８Ａの基端部には、プランジャ２２の先端孔３３に接続する噴射孔１８Ｃが形成されている。リザーバ室３０のオイルは先端孔３３を介してプランジャ２２とアーム本体１８Ａの摺接部に供給されると共に、噴射孔１８Ｃからローラ１８Ｂとカム１６Ａとの摺接部に向けて噴射される。アーム本体１８Ａの先端はバルブ１０のステム部１０Ａの上端に当接している。ローラ１８Ｂは、カムシャフト１６のカム１６Ａに当接している。カム１６Ａがローラ１８Ｂをアーム本体１８Ａの先端部側から押すように、カムシャフト１６の回転方向が定められている。

図３に示すように、カムシャフト１６が回転すると、カム１６Ａがロッカアーム１８を所定のタイミングで下方に押す。これにより、ロッカアーム１８は回動中心Ｏ１を中心として回動し、バルブスプリング１３の付勢力に抗してバルブ１０を下方に押す。これにより、バルブ１０が閉弁状態から開弁状態に変化する。

カム１６Ａのベース円とロッカアーム１８のローラ１８Ｂとの隙間があるときには、プランジャスプリング３７に付勢されてプランジャ２２がハウジング２１の外方に突出し、隙間が埋められる。プランジャ２２が突出すると、リザーバ室３０から基端孔３４を通過して圧力室３５にオイルが流入する。カム１６Ａがロッカアーム１８を介してプランジャ２２を没入方向に押すときは、圧力室３５の圧力がリザーバ室３０の圧力よりも高くなって逆止弁３６が閉じ、プランジャ２２の没入が規制される。

図１に示すように、ロッカアーム１８のローラ１８Ｂがカム１６Ａのベース円と接触しているときのロッカアーム１８の位置を初期位置とする。内燃機関１の回転数が最高許容回転数（オーバーレブ）未満のとき（以下、内燃機関１の通常回転時という）、ロッカアーム１８のローラ１８Ｂとカムシャフト１６のカム１６Ａとは接触を維持する。図３に示すように、カム１６Ａとローラ１８Ｂとの接触が維持された状態で、カム１６Ａによってロッカアーム１８がシリンダヘッド３の上面３Ａ側に最も押し下げられた位置を駆動後位置とする。駆動後位置におけるローラ１８Ｂの中心Ｏ２の位置は、初期位置におけるローラ１８Ｂの中心Ｏ２の位置に対して、ロッカアーム１８の回動中心Ｏ１を中心としてＸ［ｍｍ］シリンダヘッド３の上面３Ａ側に変位している。図４に示すように、内燃機関１の回転数が最高許容回転数以上のとき（以下、内燃機関１の過回転時という）、ロッカアーム１８のローラ１８Ｂはカム１６Ａの回転に追従することができない場合があり、ローラ１８Ｂがカム１６Ａから離れることがある。このとき、ロッカアーム１８は駆動後位置よりもシリンダヘッド３の上面３Ａ側に位置する。

以下、動弁機構１５において実施形態毎に互いに異なる構成について説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係るストッパ４０は、シリンダヘッド３の上面３Ａに突設されている。ストッパ４０は、円柱状のピン部材４１（ロッド部材）である。ピン部材４１の基端部は、シリンダヘッド３が上面３Ａに形成された有底の支持孔３１に圧入され、ピン部材４１の先端部は支持孔３１から上方に突出している。

内燃機関１の通常回転時において、ピン部材４１の先端部はロッカアーム１８と接触しない位置に配置されている。具体的には、ピン部材４１の先端部は駆動後位置にあるロッカアーム１８と所定の隙間Ｇ［ｍｍ］を介して対向するように配置されている。本実施形態ではピン部材４１は、駆動後位置におけるロッカアーム１８のローラ１８Ｂと隙間Ｇを介して対向するように配置されている。ローラ１８Ｂの初期位置から駆動後位置までの変位量がＸ［ｍｍ］であるため、初期位置にあるロッカアーム１８とピン部材４１の先端部との距離はＸ＋Ｇ［ｍｍ］となる。隙間Ｇは、例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲に設定されている。ローラ１８Ｂが初期位置からＸ＋Ｇ［ｍｍ］シリンダヘッド３の上面３Ａ側に変位した位置をロッカアーム１８の制限位置とする。ロッカアーム１８のローラ１８Ｂは、制限位置においてストッパ４０に当接する。初期位置から駆動後位置までの変位量Ｘ［ｍｍ］及び隙間Ｇ［ｍｍ］は、ロッカアーム１８の回動中心Ｏ１を基準とした角度で表してもよい。

また、ピン部材４１の先端部は、ロッカアーム１８の回動中心Ｏ１を中心としたローラ１８Ｂの中心Ｏ２の回動軌跡Ｐ上に配置されている。ピン部材４１の軸線Ａ１は、ローラ１８Ｂの中心Ｏ２の回動軌跡Ｐ上に配置された先端部からローラ１８Ｂの中心の回動軌跡Ｐの接線方向に延びている。

以上の構成により、内燃機関１の過回転時において、ロッカアーム１８がカム１６Ａから離れるときには、ローラ１８Ｂが制限位置においてピン部材４１に当接し、ロッカアーム１８の回動が規制される。これにより、ロッカアーム１８からバルブ１０に伝達される荷重が所定の範囲に規制される。
（第２実施形態）
図５に示すように、第２実施形態に係るストッパ４５は、第１実施形態に係るストッパ４０と比較して、ピン部材４１の長さが短く、ピン部材４１の先端部に弾性部材４６を有する。弾性部材４６は、例えばゴムである。弾性部材４６は、有底筒形に形成され、ピン部材４１の先端部は弾性部材４６の内側に挿入されている。弾性部材４６は、ストッパ４５の先端部をなし、初期位置にあるロッカアーム１８のローラ１８ＢとＸ＋Ｇ［ｍｍ］の距離をおいて対向している。換言すると、駆動後位置にあるロッカアーム１８のローラ１８Ｂと隙間Ｇ［ｍｍ］を介して対向している。

以上の構成により、内燃機関１の過回転時において、制限位置においてローラ１８Ｂがストッパ４５に当接するときには、弾性部材４６が変形し、ローラ１８Ｂとストッパ４５との衝突時の衝撃が吸収される。

（第３実施形態）
図６に示すように、第３実施形態にストッパ５０は、円柱状のピン部材４１である。ピン部材４１は、その軸線に沿って最もロッカアーム１８側に移動した第１位置と、第１位置からロッカアーム１８と相反する側に移動した第２位置との間でスライド移動可能にシリンダヘッド３に支持されている。ピン部材４１の基端部は、シリンダヘッド３の上面３Ａに凹設された凹部５１に隙間を有して受容されている。ピン部材４１は、径方向外方に突出した鍔部４１Ａを有している。凹部５１には、端壁によって一端が閉塞された有底筒形の規制部材５２が圧入されている。規制部材５２の凹部５１への固定は、圧入に代えて止め輪（サークリップ）によって行われてもよい。規制部材５２は、ピン部材４１の直径よりも大きく、鍔部４１Ａの直径よりも小さい貫通孔を端壁に備えている。ピン部材４１は、その先端が規制部材５２の端壁を貫通して外方に突出し、鍔部４１Ａが規制部材５２の端壁と当接することによって、ストッパ５０の第１位置が定められている。鍔部４１Ａとシリンダヘッド３の上面３Ａとの間には、ストッパ５０を第１位置に向けて付勢する付勢装置５３が設けられている。付勢装置５３は、例えば圧縮コイルばねや板ばね等のばね部材や、同極が互いに対向した一対の磁石対であってよい。本実施形態では、付勢装置５３は圧縮コイルばねである。付勢装置５３を一対の磁石対によって構成する場合、磁石対の一方をストッパ５０に結合し、他方をシリンダヘッド３に結合するとよい。

以上の構成によれば、内燃機関１の過回転時において、ローラ１８Ｂがストッパ５０に当接するときには、圧縮コイルばねである付勢装置５３が変形し、ばねの荷重がロッカアーム１８の回動を抑制する方向に加わる。ばねがロッカアーム１８に与える荷重は、ロッカアーム１８の回動量が大きいほど増大する。

（第４実施形態）
図７に示すように、第４実施形態に係るストッパ６０は、円柱状のピン部材６１を有する。ピン部材６１は、その軸線方向に沿って最もロッカアーム１８側に移動した第１位置と、第１位置からロッカアーム１８と相反する側（シリンダヘッド３の上面３Ａ側）に移動した第２位置との間でスライド移動可能にシリンダヘッド３に支持されている。ピン部材６１の基端部は、シリンダヘッド３の上面３Ａに凹設された有底のストッパ受容孔６２に摺動可能に受容されている。ピン部材６１の外周部には、周方向に延びる環状溝（図示省略）が形成され、環状溝にはＣ形の止め輪６３が装着されている。ストッパ受容孔６２の壁面には、止め輪６３の外周部を受容する規制溝６４が形成されている。規制溝６４は、ストッパ受容孔６２の軸線方向に所定の幅を有し、止め輪６３は規制溝６４内においてピン部材６１の軸線方向に所定の範囲で移動可能となっている。止め輪６３が規制溝６４のロッカアーム１８側の端部と当接することによってピン部材６１の第１位置が定まり、止め輪６３が規制溝６４のロッカアーム１８側と相反する側の端部と当接することによってピン部材６１の第２位置が定まる。第１位置において、ピン部材６１の先端部は、初期位置にあるロッカアームとＸ＋Ｇ［ｍｍ］の距離をおいて対向している（駆動後位置にあるロッカアーム１８と所定の隙間Ｇを介して対向している。）また、ピン部材６１の先端部は、ロッカアーム１８の回動中心Ｏ１を中心としたローラ１８Ｂの中心の回動軌跡Ｐ上に配置されている。ピン部材６１の軸線Ａ２は、ローラ１８Ｂの中心の回動軌跡Ｐ上に配置された先端部からローラ１８Ｂの中心の回動軌跡Ｐの接線方向に延びている。

ピン部材６１の基端部と、ストッパ受容孔６２の底部とは互いに協働してチャンバ６５を画定している。チャンバ６５の容積は、ストッパ受容孔６２に対するピン部材６１の位置に応じて増減する。チャンバ６５は、接続油路６６によってヘッド油路２５と接続されている。接続油路６６には弁６７が設けられている。本実施形態では、弁６７は、ヘッド油路２５からチャンバ６５への流体の流れを許容する一方、逆向きの流れを遮断する逆止弁である。チャンバ６５は、接続油路６６を介してヘッド油路２５からオイルが供給され、オイルによって満たされている。

ピン部材６１とシリンダヘッド３との間には、ピン部材６１を第１位置に向けて付勢する付勢装置６８が設けられている。付勢装置６８は、第３実施形態における付勢装置５３と同様の構成であってよい。付勢装置６８は、必須の構成ではなく、省略してもよい。本実施形態では、チャンバ６５において、ピン部材６１の基端部とストッパ受容孔６２の底部との間に、圧縮コイルばねである付勢装置６８が設けられている。

以上の構成によれば、内燃機関１の過回転時において、ローラ１８Ｂがピン部材６１を押すと、ピン部材６１が第１位置から第２位置側に移動し、チャンバ６５内のオイルの圧力が上昇する。これによって逆止弁である弁６７が閉じられ、チャンバ６５内のオイルはピン部材６１の外周面とストッパ受容孔６２の内周面との微小な隙間を通過してチャンバ６５から動弁室４に流れる。このオイルの流動抵抗によってピン部材６１の移動が減衰され、ロッカアーム１８の回動が減衰される。このように、ピン部材６１及びストッパ受容孔６２は、オイルを用いたピストンダンパとして機能する。また、付勢装置６８の付勢力がピン部材６１の移動及びロッカアーム１８の回動に抗する向きに作用することによって、ロッカアーム１８の回動が抑制されると共に、ストッパ６０とロッカアーム１８とが衝突するときの衝撃が吸収される。これらによって、ロッカアーム１８は回動範囲が規制されると共に、回動が減衰される。ロッカアーム１８がピン部材６１から離れる方向に移動すると、ヘッド油路２５の圧力がチャンバ６５内のオイルの圧力よりも大きくなるため、弁６７が開いてチャンバ６５にオイルが流入し、ピン部材６１が第１位置に復帰する。また、付勢装置６８の付勢力もピン部材６１を第１位置に復帰させる駆動力として作用する。

（第５実施形態）
図８に示すように、第５実施形態に係るストッパ７０は、第４実施形態の逆止弁である弁６７を電磁弁である弁８０に変更したものである。弁８０は、制御装置７８からの信号に応じて開閉制御される公知の電磁弁であり、例えばスプール弁である。図９に、弁８０をスプール弁とした場合の一例について示す。図９（Ａ）に示すように、弁８０は、シリンダヘッド３に接続油路６６を横切るように形成された円筒状の弁受容孔７１と、弁受容孔７１に往復動可能に設けられた円柱状の弁体７２と、弁体７２を閉弁位置に向けて付勢するばね７３と、弁体７２に結合され、弁体７２を駆動するアクチュエータ７４とを有する。弁受容孔７１の内周面には、弁体７２と当接して弁体７２の初期位置を定める段部７５が形成されている。弁体７２が段部７５に当接した初期状態において、弁受容孔７１の一端側には、弁受容孔７１と弁体７２との間に液室７６が形成されている。液室７６は、接続油路６６の弁受容孔よりも上流側（ヘッド油路２５側）の部分と通路７７によって接続されている。ばね７３は、例えば圧縮コイルばねであり、弁受容孔７１の他端と弁体７２との間に設けられている。アクチュエータ７４は、例えばソレノイドであり、制御装置７８からの信号によって駆動し、弁体７２をばね７３の付勢力に抗して移動させる。弁体７２には、往復動方向と直交する方向に貫通した接続孔７２Ａが形成されている。弁体７２が閉弁位置にあるときには、接続孔７２Ａと接続油路６６とは互いに離れた位置にあり、接続油路６６は弁体７２によって遮断される。一方、アクチュエータ７４によって弁体７２が弁受容孔７１の他端側に移動すると、接続孔７２Ａと接続油路６６とが接続し、接続孔７２Ａ及び接続油路６６を通過してオイルが流れる。弁８０の開度は、弁体７２の位置によって変化する。

図１０及び図１１を参照して、第５実施形態に係るストッパ７０、第４実施形態に係るストッパ６０、及び比較例に係る動弁機構の動作及び作用について説明する。比較例に係る動弁機構は、第４実施形態に係る動弁機構１５に対してストッパ６０が省略された従来の動弁機構である。

図１０（Ａ）、（Ｂ）では、バルブ１０の位置であるバルブリフト、ロッカアーム１８の位置であるロッカアーム位置、ピン部材６１の位置であるストッパ位置は、通常回転時を基準としてその差分を記載している。すなわち、表中の「０」は、通常回転時における各構成と同じ位置にあることを示している。図１０（Ａ）、（Ｂ）及び図１１のクランク位相（i）〜（iv）は、互いに対応している。

図１１に示すように、第５実施形態に係る動弁機構１５、第４実施形態に係る動弁機構１５、及び比較例に係る動弁機構は、いずれも内燃機関１の通常回転時には、所定のリフトカーブ２００（実線）となる。これに対して、比較例に係る動弁機構は、図１０（Ｂ）に示すように、内燃機関１の過回転時にロッカアーム１８がカムシャフト１６から離れてロッカアーム１８の変位量が大きくなると共に、バルブ１０がロッカアーム１８から離れ、バルブリフトが図１１中のリフトカーブ２０１（破線）のようになる。通常回転時には、弁８０は全開に制御されている。これにより、ヘッド油路２５から接続油路６６を介してチャンバ６５にオイルが供給され、ピン部材６１は第１位置に維持される。

第５実施形態に係る動弁機構では、制御装置７８が、内燃機関１が過回転状態であると判断すると、弁８０を絞り制御する。制御装置７８は、例えばクランクシャフトの回転数と所定の回転数閾値とを比較することによって、内燃機関１が過回転状態であるか否かを判断する。制御装置７８は、内燃機関１が過回転状態であると判断すると、図１０（Ａ）に示すように、クランク位相が（ii）、（iii）のときに電磁弁である弁８０を絞る（開度を小さくする）。これにより、位相（ii）、（iii）において、チャンバ６５から接続油路６６を通過してヘッド油路２５に流れるオイルの流路抵抗が増加し、ピン部材６１に作用する減衰力が増加し、ロッカアーム１８の移動が緩衝される。これにより、図１０（Ａ）に示すように、ロッカアーム１８及びバルブ１０の変位が比較例に比べて抑制され、図１１に示すようにバルブリフトがリフトカーブ２０２（一点鎖線）のようになる。図１１に示すように、第５実施形態に係る動弁機構の過回転時におけるリフトカーブ２０２の最大値と、通常回転時におけるリフトカーブ２００の最大値との差ΔＬ１は、比較例に係る動弁機構の過回転時におけるリフトカーブ２０２の最大値と、通常回転時におけるリフトカーブ２００の最大値との差ΔＬ２に比べて小さくなる。

弁８０を位相（ii）、（iii）において絞るとき、位相（ii）から（iii）にかけて弁８０の開度を漸減させることによって、ロッカアーム１８に作用する減衰力を徐々に大きくすることができる。このように、弁８０を電磁弁にし、開度を制御することによって、任意に減衰力を設定することができる。また、弁８０は、全開になるタイミングが位相（iv）よりも遅れてもよい。

図１０（Ａ）に示すように、第４実施形態に係るストッパ６０では、上記したように、チャンバ６５の圧力の上昇によって位相（ii）において弁６７が閉じ、チャンバ６５の圧力の低下によって位相（iv）において弁８０が開く。図１１に示すように、第４実施形態に係る動弁機構は、第５実施形態に係る動弁機構と同様のリフトカーブ２０２となる。

（第６実施形態）
図１２に示すように、第６実施形態に係るストッパ１００では、第４実施形態のストッパ６０の構成に加えてピン部材６１に噴射孔１０１が形成されている。噴射孔１０１は、ピン部材６１の中央部を軸線方向に貫通している。噴射孔１０１は、チャンバ６５と動弁室４とを連通し、動弁室４側の開口端がローラ１８Ｂと隙間を介して対向している。ヘッド油路２５から供給されるオイルによってチャンバ６５内の圧力は比較的高いため、チャンバ６５内のオイルは噴射孔１０１からローラ１８Ｂに向けて噴射される。

以上の構成によれば、内燃機関１の通常回転時及び過回転時において、噴射孔１０１から噴射されるオイルによって、ローラ１８Ｂが潤滑される。また、ローラ１８Ｂが、下部側（シリンダヘッド３側）においてロッカアーム１８の基端側（ラッシュアジャスタ１７側）から先端側（バルブ１０側）に向うように回転しているため、噴射孔１０１からローラ１８Ｂに噴射されたオイルは、ローラ１８Ｂの回転によってロッカアーム１８の先端側に飛散し、ロッカアーム１８とバルブ１０との摺接部が潤滑される。また、内燃機関１の過回転時において、ピン部材６１が第２位置側に移動するときに、オイルが噴射孔１０１を通過するときの流動抵抗が減衰力としてロッカアーム１８に作用することによって、ロッカアーム１８の回動を減衰させることができる。

第６実施形態の変形例として、図１３に示すように、付勢装置６８として、圧縮コイルばね６８Ａ及び磁石対をなす磁石６８Ｂ、６８Ｃの２つが設けられてもよい。磁石対の一方をなす磁石６８Ｂがストッパ受容孔６２の底部に結合され、磁石対の他方をなす磁石６８Ｃがピン部材６１の基端部に結合されるとよい。そして、ピン部材６１のストッパ受容孔６２から突出した部分に鍔部６１Ａが設けられ、鍔部６１Ａとシリンダヘッド３の上面３Ａとの間に圧縮コイルばね６８Ａが介装されるとよい。

また、第６実施形態における弁６７は、第４実施形態と同様に逆止弁であってもよく、第５実施形態と同様に電磁弁であってもよい。

（第７実施形態）
図１４に示すように、第７実施形態に係るストッパ１１０は、第４実施形態に係るストッパ６０と比較して、接続油路６６の代わりに空気通路１１１を有する点、チャンバ６５が空気によって満たされる点が主に異なり、他の構成は同様である。

第７実施形態では、チャンバ６５は空気通路１１１によって動弁室４に接続されている。空気通路１１１には弁１１２が設けられている。第７実施形態では、弁１１２は動弁室４からチャンバ６５への流体の流れを許容する一方、逆向きの流れを遮断する逆止弁である。他の実施形態では、弁１１２は第５実施形態と同様に電磁弁であってもよい。

第７実施形態では、付勢装置６８は、第６実施形態と同様に様々な形態とすることができる。図１４では、ピン部材６１の底部とストッパ受容孔６２の底部との間に圧縮コイルばねである付勢装置６８を設けた例について示す。

以上の構成によれば、内燃機関１の過回転時において、ローラ１８Ｂがピン部材６１を押すと、ピン部材６１が第１位置から第２位置側に移動し、チャンバ６５内の空気が圧縮され、その反力がロッカアーム１８に加わる。また、ピン部材６１の外周面とストッパ受容孔６２の内周面との微小な隙間を通過してチャンバ６５から動弁室４に流れる空気の流動抵抗に起因する減衰力がロッカアーム１８の回動を抑制する方向に加わる。このように、ピン部材６１及びストッパ受容孔６２は、空気を用いたピストンダンパとして機能する。また、圧縮コイルばねである付勢装置６８が変形し、付勢装置６８の反力がロッカアーム１８の回動を抑制する方向に加わる。これらによって、ロッカアーム１８は回動範囲が規制されると共に、回動が減衰される。ロッカアーム１８がピン部材６１から離れる方向に移動すると、ピン部材６１は付勢装置６８の付勢力を受けて第１位置に移動する。このとき、弁１１２が開き、空気通路１１１を介して動弁室４からチャンバ６５に空気が流入する。

以上の第１〜第７実施形態によれば、内燃機関１の過回転時において、ロッカアーム１８のローラ１８Ｂが制限位置においてストッパ４０、４５、５０、６０、１００、１１０に当接するため、バルブ１０のリフト量の増加が抑制されると共に、ロッカアーム１８からバルブ１０に加わる荷重が抑制される。そのため、バルブスプリング１３のばね定数を増加させる必要がなく、燃費の悪化が抑制される。また、バルブ１０やスプリングリテーナ１２等に加わる荷重が低減されるため、バルブ１０やスプリングリテーナ１２に必要な剛性が小さくなる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記の実施形態ではロッカアーム１８がラッシュアジャスタ１７に支持された例について説明したが、ロッカアーム１８はロッカシャフトに回動可能に支持されていてもよい。また、動弁機構１５は、ＤＯＨＣ型に限らず、ＯＨＣ型やＯＨＶ型であってもよい。

１ ：内燃機関
３ ：シリンダヘッド
１０ ：バルブ
１５ ：動弁機構
１６ ：カムシャフト
１７ ：ラッシュアジャスタ
１８ ：ロッカアーム
１８Ｂ ：ローラ
４０、４５、５０、６０、７０、１００、１１０ ：ストッパ
４１、６１ ：ピン部材
４６ ：弾性部材
５３、６８ ：付勢装置
６２ ：ストッパ受容孔
６５ ：チャンバ
６６ ：接続油路
６７ ：弁
６８Ａ ：圧縮コイルばね
８０ ：弁
１０１ ：噴射孔
１１１ ：空気通路
１１２ ：弁
Ｇ ：隙間
Ｘ ：変位量
Ｏ１ ：ロッカアームの回動中心
Ｏ２ ：ローラの中心
Ｐ ：回動軌跡

Claims (16)

1. 内燃機関の動弁機構であって、
   シリンダヘッドに回動可能に設けられ、カムシャフトによって駆動されるロッカアームと、
   前記シリンダヘッドに設けられ、前記ロッカアームに押されることによって開弁するバルブと、
   前記シリンダヘッドに設けられたストッパとを有し、
   前記ストッパは、前記ロッカアームが前記カムシャフトから離れた所定の制限位置にあるときに前記ロッカアームに当接するように配置されていることを特徴とする内燃機関の動弁機構。
2. 前記ストッパは、前記ロッカアームが前記制限位置にあるときに前記ロッカアームの回動中心を中心とした接線方向から前記ロッカアームに当接することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁機構。
3. 前記ロッカアームは、前記シリンダヘッドに回動可能に設けられたアーム本体と、前記アーム本体に回転可能に支持され、前記カムシャフトに接触するローラとを有し、
   前記ストッパは、前記ロッカアームが前記制限位置にあるときに前記ローラに当接することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の動弁機構。
4. 前記ストッパは、前記シリンダヘッドに突設されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の内燃機関の動弁機構。
5. 前記ストッパは弾性部材を備え、前記弾性部材において前記ロッカアームが前記制限位置にあるときに前記ロッカアームに当接することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つの項に記載の内燃機関の動弁機構。
6. 前記ストッパは、前記ロッカアームが前記制限位置にあるときに前記ロッカアームに当接する第１位置と、前記第１位置に対して前記ロッカアームと相反する方向に位置する第２位置との間で移動可能に前記シリンダヘッドに設けられ、
   前記シリンダヘッドと前記ストッパとの間には、前記ストッパを前記第１位置に向けて付勢する付勢装置が設けられ、
   前記付勢装置は、ばね部材、及び同極が対向した磁石対の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の内燃機関の動弁機構。
7. 前記シリンダヘッドに形成され、前記ストッパを前記第１位置と前記第２位置との間で移動可能に受容するストッパ受容孔と、
   前記ストッパ受容孔の底部と前記ストッパの基端部とが協働して画定し、前記ストッパの移動に応じて容積が変化するチャンバと、
   前記チャンバと前記シリンダヘッドの外面とを接続する空気通路と、
   前記空気通路に設けられた弁とを有することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の動弁機構。
8. 前記弁は、前記チャンバから前記シリンダヘッドの外面側への空気の流れを遮断する一方、逆向きの空気の流れを許容する逆止弁であることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の動弁機構。
9. 前記弁は、電磁弁であることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の動弁機構。
10. 前記シリンダヘッドに形成され、前記ロッカアームが前記制限位置にあるときに前記ロッカアームに当接する前記ストッパの第１位置と、前記第１位置に対して前記ロッカアームと相反する方向に位置する前記ストッパの第２位置との間で前記ストッパを移動可能に受容するストッパ受容孔と、
    前記ストッパ受容孔の底部と前記ストッパの基端部とが協働して画定し、前記ストッパの移動に応じて容積が変化するチャンバと、
    前記チャンバと前記シリンダヘッドに形成された油路とを接続する接続油路と、
    前記接続油路に設けられた弁とを有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の内燃機関の動弁機構。
11. 前記弁は、前記チャンバから前記油路へのオイルの流れを遮断する一方、逆向きのオイルの流れを許容する逆止弁であることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の動弁機構。
12. 前記弁は、電磁弁であることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の動弁機構。
13. 前記シリンダヘッドと前記ストッパとの間には、前記ストッパを前記第１位置に向けて付勢する付勢装置が設けられ、
    前記付勢装置は、ばね部材、及び同極が対向した磁石対の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１０〜請求項１２のいずれか１つの項に記載の内燃機関の動弁機構。
14. 前記ストッパは、前記チャンバに対向する基端部から前記ロッカアームに対向する先端部に延びる噴射孔を有することを特徴とする請求項１０〜請求項１３のいずれか１つの項に記載の内燃機関の動弁機構。
15. 前記噴射孔の前記先端部における開口端は、前記ロッカアームに設けられ、前記カムシャフトに接触するローラの前記カムシャフトと相反する側の部分に対向していることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関の動弁機構。
16. 前記ローラは、前記カムシャフトと摺接することによって前記ストッパと対向する側が前記バルブ側に向けて回転していることを特徴とする請求項１５に記載の内燃機関の動弁機構。

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