JP3722114B2 - エンジンのシリンダヘッド構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンのシリンダヘッド構造に関し、エンジン本体の上部構造の改良の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等の車両に搭載されるエンジンの本体上部は、主としてシリンダヘッドにより構成され、該シリンダヘッドには、吸気弁及び排気弁を開閉駆動させる動弁装置が備えられる。そして、該動弁装置として、吸気弁及び排気弁をタペットを介して駆動するタペット駆動式のものが知られている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１には、吸気弁及び排気弁をそれぞれシリンダ軸線に対して傾斜配置し、該吸気弁及び排気弁を、該弁上方に配置した吸気カムシャフト及び排気カムシャフトによりそれぞれ独立に駆動するＤＯＨＣエンジンが開示されている。吸気弁及び排気弁の各ステムエンドにタペットが当接し、カムシャフトが回転すると、上記タペットがカムで押し下げられて、吸気弁及び排気弁をリフトして開かせる。タペットは、シリンダヘッドに形成されたタペットホールに、上下に摺動自在に収容されている。タペットホールを構成する、該ホールの周囲の壁部は、タペットホール壁である。
【０００４】
ここで上記エンジンは油冷式である。そのため、シリンダヘッドには、該シリンダヘッドに設けられたオイルチャンバー内に冷却用オイルを供給する冷却オイルギャラリが形成されている。また、シリンダヘッドには、上記動弁装置（より詳しくは、カムシャフトのジャーナル部を回転自在に支持するカムジャーナル支持部）を潤滑する潤滑オイルギャラリも形成されている。いずれのオイルギャラリも相互に平行に気筒列方向に延びる。特に、冷却オイルギャラリは、吸気弁と排気弁とのバルブ挟み角内にあるタペットホール壁の部分（換言すれば、タペットホール壁のうち、シリンダヘッド幅方向の中央側に位置する部分）において、気筒列方向に穿設されている。一方、潤滑オイルギャラリは、シリンダヘッド幅方向の側部側に位置するタペットホール壁の部分において、同じく気筒列方向に穿設されている。
【０００５】
また、特許文献２にも、シリンダ軸線に対して傾斜配置した吸気弁及び排気弁を、該弁上方のカムシャフトによりタペットを介して駆動するタペット駆動式動弁装置を備えたエンジンが開示されている。このエンジンのタペットには、油圧作動式の可変動弁機構が組み込まれている。すなわち、タペットは、カムシャフトに設けられた小リフト量の低速カム及び大リフト量の高速カムにそれぞれ対応する低速タペットと高速タペットとに分割され、これらの分割タペットをエンジンの運転状態に応じて係合離脱させることにより、弁動作特性が低速時の小リフト特性と高速時の大リフト特性とに切り換えられる。
【０００６】
そのため、シリンダヘッドには、上記可変動弁機構（より詳しくは、タペットホール内のタペット）へ作動油を供給するオイルギャラリが吸気側と排気側とに２本形成されている。これらのオイルギャラリも相互に平行に気筒列方向に延び、いずれも吸気弁と排気弁とのバルブ挟み角内にあるタペットホール壁の部分（シリンダヘッド幅方向の中央側に位置する部分）において、気筒列方向に穿設されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１３９３２６号公報（図２、図４）
【特許文献２】
特開２００２−５４４１３号公報（図２〜図５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、タペットがカムシャフトの軸心を中心に回転するカムによって下方に押し下げられる際、該カム（特にそのリフト部）と接触するタペットの頂面には、該カムの回転方向にタペットを引き摺ろうとする応力（摺動応力）が周期的に作用する。この応力は、タペットをシリンダヘッド幅方向に振動させる起振力となる。このとき、上記タペットを収容するタペットホール壁の剛性（特に、振動方向に一致するシリンダヘッド幅方向に位置する部分の剛性）が高いと、タペットの振動が該タペットホール壁からシリンダヘッドの側壁によく伝達され、該シリンダヘッド側壁が大きく膜振動し、最終的に、車体の振動や騒音となって車室内の乗員に少なからず伝わってしまう。
【０００９】
この点、上記特許文献１に記載のシリンダヘッド構造では、冷却オイルギャラリも潤滑オイルギャラリも、いずれもタペットホールを挟んで、シリンダヘッド幅方向の中央側と側部側とに配置されているため、基本的に、シリンダヘッド幅方向におけるタペットホール壁の剛性が高くなる傾向がある。しかも、潤滑オイルギャラリが、タペットホール壁の上部に配置されているため、シリンダヘッド幅方向におけるタペットホール壁の上部の剛性が高くなる傾向がある。つまり、カムとタペット頂面との接触部に近く、タペットをシリンダヘッド幅方向に振動させようとする起振力の作用点に近い部位において、タペットホール壁の剛性が高くなっているのである。その結果、タペットホール壁がタペットの振動を吸収・減衰せずにそのままシリンダヘッド側壁によく伝達してしまうという不具合が免れない。
【００１０】
また、上記特許文献２に記載のシリンダヘッド構造では、可変動弁機構へのオイルギャラリが、タペットホールよりも、シリンダヘッド幅方向の中央側に配置されているため、やはり基本的に、シリンダヘッド幅方向におけるタペットホール壁の剛性が高くなる傾向がある。しかも、上記オイルギャラリが、タペットホール壁の上部に配置されているため、特許文献１の場合と同様、シリンダヘッド幅方向におけるタペットホール壁の上部の剛性が高くなる傾向があり、やはりタペットホール壁がタペットの振動を吸収・減衰せずにそのままシリンダヘッド側壁によく伝達してしまうという不具合が免れない。
【００１１】
そこで、本発明は、タペット駆動式の動弁装置を備えたエンジンのシリンダヘッド構造において、カムがタペット頂面を摺動することに起因する上記の振動の問題を抑制することを課題とする。以下、その他の課題を含め、本発明を詳しく説明する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１３】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、シリンダ軸線に対して傾斜配置した吸気弁及び排気弁を、該弁上方に配置した吸気カムシャフト及び排気カムシャフトによりそれぞれタペットを介して駆動するタペット駆動式動弁装置を備えたエンジンのシリンダヘッドの構造であって、上記シリンダヘッドは、上記タペットを摺動自在に収容する複数のタペットホールと、これらのタペットホールのシリンダヘッド幅方向の中央側で気筒列方向に穿設された第１オイルギャラリと、これらのタペットホールのシリンダヘッド幅方向の側部側で同じく気筒列方向に穿設された第２オイルギャラリとを有すると共に、上記タペットホールを構成するタペットホール壁は、上部が、シリンダヘッド側壁が起立するシリンダヘッド上面より上方に突出し、該タペットホール壁とシリンダヘッド側壁との間に空隙が形成されており、かつ、上記第１、第２オイルギャラリは、タペットホールの下部において、タペットホール壁と一体に設けられ、カムとタペット頂面との接触部に潤滑油を供給するオイルジェット孔を、カムの回転方向に依存して定まる、該カムとタペット頂面との接触点の移動方向に対向する側から潤滑油を供給するように、上記第１又は第２オイルギャラリに連通して設けたことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、タペット駆動式の動弁装置を備えたエンジンのシリンダヘッド構造において、タペットホール壁の上部がシリンダヘッド側壁が起立するシリンダヘッド上面より上方に突出することによって、タペットホール壁とシリンダヘッド側壁との間に空隙が形成される。そして、タペットホールを挟んでシリンダヘッド幅方向の中央側と側部側とに配置した第１オイルギャラリ及び第２オイルギャラリを、いずれもタペットホール壁の下部に配置したので、シリンダヘッド幅方向におけるタペットホール壁の上部の剛性が高くなる傾向が低減され、その結果、タペットホール壁がタペットの振動を吸収・減衰せずにそのままシリンダヘッド側壁によく伝達してしまうという不具合が抑制される。しかも、タペットホール壁とシリンダヘッド側壁との間の空隙によってタペットホール壁の上部は、タペットの振動を受けて、カムの回転方向（摺動方向）に撓み、これにより、タペットの振動は、タペットホール壁に吸収・減衰されて、シリンダヘッド側壁の大きな膜振動、ひいては車体の大きな振動や騒音の問題が抑制される。
【００１５】
加えて、逆に、シリンダヘッド幅方向におけるタペットホール壁の下部の剛性が増すことになるから、タペットホール内を下降したタペットの横振れが抑制され、これにより、吸気弁及び排気弁のリフトが正確に行われる。
【００１６】
さらに、この発明によれば、第１オイルギャラリ又は第２オイルギャラリを利用して、カムとタペット頂面との接触部（摺動接触部）を潤滑するオイルジェット孔を設けたから、上記潤滑を行うための専用のオイルギャラリを新たに設ける必要がなくなり、コスト削減が図られる。
【００１７】
そして、カムとタペット頂面の摺動接触部が良好に潤滑される。すなわち、本発明者らの実験によると、カムのリフト部とタペット頂面の当り始めの位置が一番両者間の油膜が薄いことが見出される。そこで、第１又は第２オイルギャラリを利用して、カムとタペット頂面との接触部（摺動接触部）を強制潤滑するオイルジェット孔を設けるが、このとき、カムのリフト部がタペット頂面を摺動する方向と同じ方向側から潤滑油を供給してもカムに遮られて、上記当り始めの位置に十分な油膜は形成されない。そこで、カムのリフト部がタペット頂面を摺動する方向に対向する側から潤滑油を供給することによってカムとタペット頂面の摺動接触部が良好に潤滑される。
【００１８】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、オイルジェット孔は、吸気側及び排気側のうち、タペットの傾斜に依存して定まる、カムとタペット頂面との接触点が該タペット頂面上を下方から上方に移動する側にのみ設けたことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るエンジンでは、吸気弁及び排気弁がシリンダ軸線に対して傾斜配置しているから、吸気カム及び排気カムとも同じ方向に回転していると、一方のカムでは、その回転方向において、オイルジェット孔側のタペット頂面が上方に位置し、他方のカムでは、逆に、下方に位置することになる。前者では、カムとタペット頂面との接触部（摺動接触点）が、該タペットの頂面上を、下方から上方に移動し、後者では、逆に、上方から下方に移動する。ここで、前者のオイルジェット孔はタペットよりも高い位置にある。該オイルジェット孔から噴射すると、これからカムとタペット頂面との接触点が移動しようとする側のタペット頂面の上部が潤滑される。よってこの高い位置にあるオイルジェット孔から上記摺動接触部全体に上方から良く行き渡り、該摺動接触部を良好に潤滑することが可能となる。
【００２０】
特に、シリンダヘッドにオイル溜まりを備えている場合において、オイルジェット孔側のタペット頂面が上方に位置する側のカムに対して、上方のオイルジェット孔からの強制潤滑は重要度が高い。つまり、このタペット頂面の上部は、カムに遮られて、オイル溜まりに溜められたオイルが届かない。よって、そのように、オイル溜まりに溜められたオイルによる潤滑があまり期待できないタペット頂面の上部を上方のオイルジェット孔から強制潤滑することは、これから到来するカムとタペット頂面との接触点に、予め、油膜を形成することになり、潤滑効果が大となって重要度が高いのである。
【００２１】
それゆえ、この発明では、カムとタペット頂面との接触点が該タペット頂面上を下方から上方に移動する側の第１又は第２オイルギャラリのみにオイルジェット孔を設け、上方からの強制潤滑を行うようにした。
【００２２】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項１または請求項２に記載の発明において、第１オイルギャラリを構成する第１オイルギャラリ壁は、シリンダヘッドにおける各気筒の中央部上方に立設された点火栓ホール壁又はインジェクタホール壁と、シリンダヘッドの端部及び各気筒間部に設けられたカムシャフト支持壁とを連結しながら気筒列方向に延び、第２オイルギャラリを構成する第２オイルギャラリ壁は、シリンダヘッド側壁と、各タペットホール壁のシリンダヘッド側壁側の部分とを連結しながら気筒列方向に延び、かつ、第２オイルギャラリの上方で、シリンダヘッド側壁と、各タペットホール壁との間にオイル溜まりが形成されていることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、シリンダヘッド全体の剛性が高められる。すなわち、気筒列方向に延びる中空状の柱で形成する第１オイルギャラリ壁と、上下方向に立設し、シリンダヘッドの端部及び各気筒間部に並ぶ複数の点火栓ホール壁又はインジェクタホール壁と、シリンダヘッド幅方向に延び、気筒列方向に並ぶ複数のカムシャフト支持壁とが、相互に連結するから、それぞれ単独で剛性の高い部位同士が格子状につながることになる。
【００２４】
また、気筒列方向に延びる中空状の柱で形成する第２オイルギャラリ壁と、上下方向に立設し、気筒列方向に延びるシリンダヘッド側壁と、上下方向に延び、気筒列方向に並ぶ複数のタペットホール壁とが、相互に連結するから、これによっても、それぞれ単独で剛性の高い部位同士が格子状につながることになる。したがって、シリンダヘッド全体に、剛性の高い部位同士をむすぶ格子構造が、縦・横・高さ方向に３次元的に形成されて、該シリンダヘッド全体の剛性が総合的に高められる。
【００２５】
加えて、第２オイルギャラリ壁がタペットホール壁下部の剛性を増すので、第２オイルギャラリの上方で、上記シリンダヘッド側壁とタペットホール壁との間にオイルを溜めるための窪みを形成することができる。しかも、上記窪みを形成したことにより、タペットホール壁の上部において上方に突出する部分が多くなり、その結果、肉厚の薄い部分がタペットホール壁の上部において多くなり、これにより、シリンダヘッド幅方向におけるタペットホール壁の上部の剛性が低下して、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、車体の振動や騒音の問題がより一層抑制される。
【００２６】
次に、請求項４に記載の発明は、上記請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、タペットは複数に分割され、該タペットに各分割タペットを運転状態に応じて係合離脱させる油圧作動式の可変動弁機構が組み込まれていると共に、第１オイルギャラリは、上記可変動弁機構への油圧供給路であり、第２オイルギャラリは、カムシャフトのジャーナル部を支持するカムジャーナル支持部への潤滑用油路であることを特徴とする。
【００２７】
前述したように、油圧作動式可変動弁機構は、油圧が供給又は排出されることにより、例えばタペットに内蔵されたロックピンが進退移動して、分割タペット同士を連結（係合）又は解放（離脱）させるものである。この発明によれば、第１オイルギャラリ及び第２オイルギャラリの用途が特定され、第１オイルギャラリは、上記油圧作動式可変動弁機構に対する油圧（作動油）の供給路として用いられ、第２オイルギャラリは、カムジャーナル支持部を潤滑する潤滑油の供給路として用いられることになる。
【００２８】
次に、請求項５に記載の発明は、上記請求項４に記載の発明において、分割タペットは、カムシャフトに設けられた小リフト量の低速カムに対応する低速タペットと、大リフト量の高速カムに対応する高速タペットとを含み、可変動弁機構は、上記低速タペットが作動する低速時の小リフト特性と、上記高速タペットが作動する高速時の大リフト特性とに切り換え可能であることを特徴とする。
【００２９】
上記のような油圧作動式可変動弁機構において、分割タペットとして、大リフト量の高速カムに対応する高速タペットが含まれていると、該大リフト量の高速カムで該高速タペットの頂面が摺動されたときには、例えば通常リフト量のカムや低リフト量のカムで摺動された場合等に比べて、弁のリフト量が大きい分、弁をカムシャフト側に付勢するリターンスプリングの反力等が増大し、タペットに作用するカムの摺動応力がより大きくなり、結果的に、カムがタペット頂面を摺動することに起因する振動の問題がより深刻となる。よって、この発明では、そのようにカムがタペット頂面を摺動することに起因する振動の問題がより深刻となる場合に、該タペットの振動がタペットホール壁に吸収・減衰されて該振動が抑制されるという本発明の基本的な作用効果が特に有効に働くことになる。以下、実施の形態を通して、本発明をさらに詳しく説明する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施の形態に係るエンジン１の本体上部の要部断面図である。図中、「ＩＮ」とあるのは吸気側を示し、「ＥＸ」とあるのは排気側を示す。このエンジン１の本体１ａは、シリンダブロック２、シリンダヘッド３、及びヘッドカバー４によって全体形状が構成されている。このエンジン１はＤＯＨＣエンジンであり、タペット５…５駆動式の動弁装置６を備えている。すなわち、シリンダ２ａ軸線に対して傾斜配置された吸気弁７及び排気弁８は、該弁７，８上方に配置された吸気カムシャフト９及び排気カムシャフト１０によって、タペット５，５を介して開閉駆動される。吸気カムシャフト９及び排気カムシャフト１０は、シリンダブロック２下方に配置したクランクシャフト（図示せず）と連動してα方向に回転する。吸気弁７及び排気弁８の各ステムエンド１１，１１にタペット５，５が当接し、カムシャフト９，１０が回転すると、上記タペット５，５が吸気カム１２及び排気カム１３で押し下げられて、吸気弁７及び排気弁８をリフトして開かせる。タペット５，５は、シリンダヘッド３に形成されたタペットホール１４，１４に、上下に摺動自在に収容されている。ここでタペットホール１４を構成する該ホール１４の周囲の壁部をタペットホール壁３０（例えば図４参照）という。
【００３２】
次に、上記タペット５の構成を図１及び図２を参照して説明する。図２は、図１の矢視アに沿う拡大断面図である。ここでは吸気側を例に取り説明するが、排気側も同様である。まず、カムシャフト９には、１つの弁７に対して、３枚のカム２０，２１，２２が軸方向に並設されている（図２参照）。ここで「吸気カム１２」や「排気カム１３」という呼称は、これら３枚のカム２０，２１，２２の総称とする。これらのカム２０〜２２のうち、両端のカム２０，２２同士はプロフィルが同一に設定され、中央のカム２１はこれらとプロフィルが異なって設定されている。特に両端のカム２０，２２はリフト量が小さく、中央のカム２１はリフト量が大きく設定されている。そして、タペット５は、上記２つの小リフト量のカム２０，２２と当接する当接面２３，２４をそれぞれ有する２つの低速タペット２５，２６と、上記大リフト量のカム２１と当接する当接面２７を有する１つの高速タペット２８とに分割されている。ここで「タペット５」という呼称は、これら３つに分割されたタペット２５，２６，２８の総称とする。
【００３３】
低速タペット２５，２６の外周面及び高速タペット２８の外周面はそれぞれタペットホール壁３０の内周面に摺接し、タペット５の下部に吸気弁７のステムエンド１１が当接している。ステムエンド１１には、シリンダヘッド基部３１（図１参照）との間に介装されたバルブスプリング３２を受けるスプリング受け３３や、該スプリング受け３３とステムエンド１１との連結を図るバルブコッタ３４等の部材が備えられている。低速タペット２５，２６は、基本的には、タペットホール壁３０に対接する円柱状の部材であるが、上面がタペット５の円筒中心軸を含んで径方向に切り欠かれて、径のほぼ３分の１の幅の溝部３５が形成されている。これにより、低速タペット２５，２６の上面は、上記溝部３５を挟んで概ね半円形状の二つの領域に分割され、それぞれタペット５の両端に位置して、各小リフト量カム２０，２２と当接する当接面２３，２４を提供する（この２つの低速タペット２５，２６同士の連結体を、便宜上、タペット本体３６と称する）。
【００３４】
この低速タペット２５，２６に対し、高速タペット２８は、タペット５の往復運動方向に相対移動自在に設けられている。すなわち、高速タペット２８は、タペット５の径方向に延びる細長い形状で、タペット本体３６の溝部３５に、しっくりと、かつ上下方向に摺動自在に嵌合されている。高速タペット２８は、タペット本体３６との間に介装されたスプリング３７によって、常時、上方に付勢されている。高速タペット２８の上面は、低速タペット２５，２６の二つの当接面２３，２４で挟まれてタペット５の径方向に延び、タペット５の中央に位置して、大リフト量カム２１と当接する当接面２７を提供する。高速タペット２８は、図示しない規制部（例えば段部）により、該高速タペット２８の当接面２７の高さが低速タペット２５，２６の当接面２３，２４の高さを超えて上方に位置することが規制されている。
【００３５】
次に、上記分割タペット２５，２６，２８を運転状態に応じて係合離脱させて弁動作特性を変更する油圧作動式可変動弁機構４０について説明する。この可変動弁機構４０は、タペット５に内蔵されたロックピン４１，４２を有し、油圧が供給又は排出されることにより、該ロックピン４１，４２が進退移動して、低速タペット２５，２６及び高速タペット２８同士を連結（係合）又は解放（離脱）させる機構である。
【００３６】
すなわち、低速タペット２５，２６及び高速タペット２８に、相互に軸心が一致するように横穴４３，４４，４５が設けられ、該横穴４４，４５に、それぞれロックピン４１，４２が摺動自在に収容されている。低速タペット２６の横穴４５には、油口４６及び油室４７が形成され、該油口４６を介して油室４７に油圧が供給されると、該油圧により、低速タペット２６のロックピン４２が高速タペット２８の横穴４４に突入し、低速タペット２６と高速タペット２８とが係合する。同時に、高速タペット２８のロックピン４１が低速タペット２６のロックピン４２で押されて、もう一方の低速タペット２５の横穴４３に突入し、ここでも低速タペット２５と高速タペット２８とが係合する。このように、タペット５の軸心を挟んで、両側で、低速タペット２５，２６と高速タペット２８との係合部が形成されることにより、２つの低速タペット２５，２６と１つの高速タペット２８とがバランスよく一体化する。
【００３７】
一方、上記油口４６を介して油室４７から油圧が排出されると、リターンスプリング４８の付勢力により、両ロックピン４１，４２は、それぞれ高速タペット２８の横穴４４及び低速タペット２６の横穴４５に後退し、これにより、低速タペット２５，２６と高速タペット２８とが分離し、別体となる。この状態では、高速タペット２８が大リフト量カム２１で押圧されても、その押圧力はスプリング３７に吸収されるのみで、低速タペット２５，２６、つまりタペット本体３６に伝達されない。したがって、タペット５及び弁７の動きは常に低速タペット２５，２６を押圧する小リフト量カム２０，２２によって支配される。
【００３８】
一方、ロックピン４１，４２が低速タペット２５，２６と高速タペット２８とを跨いで位置して、両者２５，２６及び２８を一体に連結している状態では、高速タペット２８が大リフト量カム２１で押圧されたときには、その押圧力はロックピン４１，４２を介して低速タペット２５，２６、つまりタペット本体３６に伝達される。このとき、低速タペット２５，２６を押圧する小リフト量カム２０，２２は、低速タペット２５，２６の当接面２３，２４から浮き上がる。したがって、タペット５及び弁７の動きは、高速タペット２８を押圧する大リフト量カム２１によって支配される。このようにして、この可変動弁機構４０は、油圧の給排により、低速タペット２５，２６が作動する低速時の小リフト特性と、高速タペット２８が作動する高速時の大リフト特性とが切換可能に構成されている。
【００３９】
なお、後述するように、上記油口４６は、タペットホール壁３０に設けられた分岐油路７６（図１参照）を介して、第１オイルギャラリ７０に連通している。その場合に、図４に示したように、上下動するタペット５の上記油口４６にいつでも油圧を供給できるように、上記油口４６と常に接続し、分岐油路７６が開口する長溝４６ａが、タペットホール壁３０の内周面に上下に延びて形成されている。また、図２に示したように、タペット５の軸心周りの回転を規制する目的で、タペット５の外周面からボール部材４９が突出し、またタペットホール壁３０の内周面に該ボール部材４９が嵌合する縦凹溝５０が形成されている。
【００４０】
次に、シリンダヘッド３の構成について図３〜図５を参照して説明する。本実施の形態のエンジン１は、１気筒あたり、２つの吸気ポートＰｉｎ，Ｐｉｎ及び吸気弁７，７、並びに２つの排気ポートＰｅｘ，Ｐｅｘ及び排気弁８，８が設けられた、４弁式の、４気筒１６バルブエンジンである。シリンダヘッド３は、基部３１と、該基部３１のほぼ全周縁部から立設されて相互に連続する側壁部６０（排気側の側壁部），６１（吸気側の側壁部），６２（背面側の側壁部）とを有する。
【００４１】
シリンダヘッド３の幅方向の中央部に、複数の（図例では４つの）、点火栓ホール壁６３…６３が、各気筒に対応して、気筒列方向に並んで、立設されている。また、シリンダヘッド３の端部及び各気筒間部に複数の（図例では吸気側及び排気側にそれぞれ４つの）カムシャフト支持壁６４…６４が、シリンダヘッド３幅方向に延びて、気筒列方向に並んで、形成されている。ただし、このシリンダヘッド３は、カムシャフト９，１０のジャーナル部６５（図５参照）の下半分を回転自在に支持するカムジャーナル支持部材６６…６６が別体とされているので、上記カムシャフト支持壁６４には、該カムジャーナル支持部材６６の組付けに使用されるボルト穴６７，６７のみが形成されている。よって、カムシャフト支持壁６４…６４の高さは、このシリンダヘッド３単体の段階では、シリンダヘッド側壁部６０，６１，６２の上端面と一致して、相対的に低いものである。
【００４２】
また、このシリンダヘッド３には、シリンダヘッド３幅方向において、上記点火栓ホール壁６３…６３と側壁部６０，６１との間に位置し、かつ、気筒列方向において、上記カムシャフト支持壁６４…６４間に位置する、複数の（図例では吸気側及び排気側にそれぞれ８つの）、タペットホール１４…１４が、気筒列方向に並んで、形成されている。タペットホール１４…１４は、上記タペット５…５を摺動自在に収容して案内する。さらに、シリンダヘッド３は、タペットホール壁３０…３０と側壁部６０，６１との間に形成された空隙に凹成されたオイル溜まり６８…６８を有し、また、気筒列方向に延びるように穿設された複数のオイルギャラリ７０，７０，７１，７１を備える。
【００４３】
シリンダヘッド３は、基部３１を貫通してシリンダブロック２に突入するヘッドボルト７２…７２によりシリンダブロック２に組み付けられている（図５参照）。その場合に、ヘッドボルト７２…７２は、気筒の爆発応力を均等に受けてシリンダヘッド３をシリンダブロック２に安定に固定するために、各気筒の左側方又は右側方であって相隣接する気筒の略中間位置に配置されている。なお、このシリンダヘッド３では、上記ヘッドボルト７２…７２の位置と、上記カムジャーナル支持部材６６…６６の位置とが、上下に重なり合っているので、上記ヘッドボルト７２…７２の締め付け作業の容易のために、上記カムシャフト支持壁６４…６４には空所７３…７３が設けられている。それゆえ、カムジャーナル支持部材６６…６６は、上記空所７３…７３を跨いで、シリンダヘッド３（カムシャフト支持壁６４…６４）に組み付けられる（図５参照）。
【００４４】
なお、ヘッドカバー４は、シリンダヘッド３の側壁部６０，６１，６２の上端面、及び点火栓ホール壁６３…６３の上端面において、シリンダヘッド３に接し、組み付けられている（図１参照）。
【００４５】
次に、オイルギャラリ７０，７０，７１，７１について詳しく説明する。シリンダヘッド３には、上記油圧作動式可変動弁機構４０に油圧を供給する第１オイルギャラリ７０，７０（図例では吸気側及び排気側にそれぞれ１本づつ計２本）と、カムシャフト９，１０のジャーナル部６５，６５を支持するカムジャーナル支持部７４，７４（図５参照）に潤滑油を供給する第２オイルギャラリ７１，７１（同じく吸気側及び排気側にそれぞれ１本づつ計２本）とが備えられている。図３において、シリンダヘッド３の左端の壁部に、シリンダヘッド３の外部の図示しない油圧源に接続される供給油路７５が、シリンダヘッド３の幅方向に延びるように穿設されている（図４参照）。この供給油路７５は、第２オイルギャラリ７１，７１と連通している。第２オイルギャラリ７１，７１の、図３における右端部は、閉ざされている。一方、第１オイルギャラリ７０，７０は、図３におけるシリンダヘッド３の左端の壁部において、そのまま開口し、シリンダヘッド３の外部の図示しない油圧源に接続されている。第１オイルギャラリ７０，７０の、図３における右端部もまた、閉ざされている。
【００４６】
図４によく表れているように、第１オイルギャラリ７０，７０は、タペットホール１４…１４の下部において、これらのタペットホール１４…１４のシリンダヘッド３幅方向の中央側で、タペットホール壁３０…３０と一体に、気筒列方向に穿設されている。また、第１オイルギャラリ７０，７０は、各気筒の中央上方に立設された点火栓ホール壁６３…６３と、シリンダヘッド３の端部及び各気筒間部に設けられたカムシャフト支持壁６４…６４とを連結しながら、気筒列方向に延びている。そして、第１オイルギャラリ７０，７０には、前述した油圧作動式可変動弁機構４０への分岐油路７６，７６が設けられている。さらに、図１、図３、図４、及び図６に示したように、吸気側の第１オイルギャラリ７０，７０の上方には、吸気カム９とタペット５の頂面との接触部（摺動接触部）を潤滑するための、ノズル７７が立設されており、該ノズル７７のオイルジェット孔７８と第１オイルギャラリ７０，７０とを連絡するオイルジェット用の分岐油路７９が形成されている。
【００４７】
一方、第２オイルギャラリ７１，７１も、同じくタペットホール１４…１４の下部において、シリンダヘッド３の幅方向側部側に、タペットホール壁３０…３０と一体に、気筒列方向に穿設されている。また、第２オイルギャラリ７１，７１壁は、シリンダヘッド側壁部６０，６１と、各タペットホール壁３０…３０のシリンダヘッド側壁側の部分とを連結しながら、気筒列方向に延びている。そして、図５によく表れているように、第２オイルギャラリ７１，７１は、上記カムシャフト支持壁６４…６４の位置で、上方に分岐し、開口する、潤滑用の分岐油路８０，８０が形成されている。この分岐油路８０，８０は、カムシャフト支持壁６４，６４に組み付けられるカムジャーナル支持部材６６，６６に穿設された内部油路８１，８１に接続し、この内部油路８１，８１を介して、第２オイルギャラリ７１，７１から、カムジャーナル支持部７４，７４に、潤滑油が供給される。なお、上記オイル溜まり６８，６８は、第２オイルギャラリ７１，７１の上方に形成されている（図４参照）。
【００４８】
図５に鎖線で示したように、各カムシャフト支持壁６４，６４には、前述したように、カムジャーナル支持部材６６，６６がそれぞれ締結される。そして、各カムジャーナル支持部材６６，６６には、カムキャップ８２，８２が組み付けられて、これにより、カムシャフト９，１０を、そのジャーナル部６５，６５において回転自在に支持するカムジャーナル支持部７４，７４が構成される。
【００４９】
次に、本実施の形態の作用について説明する。まず、タペット駆動式の動弁装置６を備えたこのエンジン１のシリンダヘッド３において、タペットホール壁３０…３０の上部がシリンダヘッド３側壁が起立するシリンダヘッド３上面より上方に突出することによって、タペットホール壁３０…３０とシリンダヘッド３側壁との間に空隙が形成される。タペットホール１４…１４を挟んでシリンダヘッド３幅方向の中央側と側部側とに配置した第１オイルギャラリ７０，７０及び第２オイルギャラリ７１，７１を、いずれもタペットホール壁３０…３０の下部に配置したので、シリンダヘッド３幅方向におけるタペットホール壁３０…３０の上部の剛性が高くなる傾向が低減され、その結果、タペットホール壁３０…３０がタペット５…５の振動を吸収・減衰せずに、そのままシリンダヘッド３側壁によく伝達してしまうという不具合が抑制される。しかも、タペットホール壁３０…３０とシリンダヘッド３側壁との間の空隙によって、タペットホール壁３０…３０の上部は、タペット５…５の振動を受けて、カム１２，１３の回転方向（摺動方向）に撓み、これにより、タペット５…５の振動は、タペットホール壁３０…３０に吸収・減衰されて、シリンダヘッド側壁６０，６１，６２の大きな膜振動、ひいては車体の大きな振動や騒音の問題が抑制される。
【００５０】
加えて、逆に、シリンダヘッド３幅方向におけるタペットホール壁３０の下部の剛性が増すことになるから、タペットホール１４内を下降したタペット５の横振れが抑制され、これにより、吸気弁７及び排気弁８のリフトが正確に行われる。
【００５１】
次に、気筒列方向に延びる中空上の柱で形成する第１オイルギャラリ７０，７０と、上下方向に立設し、気筒列方向に並ぶ複数の点火栓ホール壁６３…６３と、シリンダヘッド３幅方向に延び、シリンダヘッド３の端部及び各気筒間部に設けられたカムシャフト支持壁６４…６４とが、相互に連結するから、それぞれ単独で剛性の高い部位同士が格子状につながることになる。また、気筒列方向に延びる中空状の柱で形成する第２オイルギャラリ７１，７１と、上下方向に立設し、気筒列方向に延びるシリンダヘッド側壁６０，６１と、上下方向に延び、気筒列方向に並ぶ複数のタペットホール壁３０…３０とが、相互に連結するから、これによっても、それぞれ単独で剛性の高い部位同士が格子状につながることになる。したがって、シリンダヘッド３全体に、剛性の高い部位同士をむすぶ格子構造が形成されて、該シリンダヘッド３全体の剛性が高められる。
【００５２】
加えて、第２オイルギャラリ７１，７１の上方で、上記シリンダヘッド側壁６０，６１とタペットホール壁３０との間にオイルを溜めるための窪み６８…６８を形成したから、タペットホール壁３０…３０の上部において上方に突出する部分が多くなり、その結果、肉厚の薄い部分がタペットホール壁３０…３０の上部において多くなり、これにより、シリンダヘッド３幅方向におけるタペットホール壁３０…３０の上部の剛性が低下して、車体の振動や騒音の問題がより一層抑制される。
【００５３】
また、上記油圧作動式可変動弁機構４０において、分割タペット５として、大リフト量の高速カム２１に対応する高速タペット２８が含まれているので、該大リフト量の高速カム２１で該高速タペット２８の頂面が摺動されたときには、小リフト量の低速カム２０，２２で低速タペット２５，２６の頂面が摺動された場合に比べて、弁７，８のリフト量が大きい分、弁７，８をカムシャフト９，１０側に付勢するリターンスプリング３２の反力が増大し、タペット５に作用するカム１２の摺動応力がより大きくなり、結果的に、カム１２がタペット５頂面を摺動することに起因する振動の問題がより深刻となる。よって、そのようにカム１２がタペット５頂面を摺動することに起因する振動の問題がより深刻となる場合に、該タペット５の振動がタペットホール壁３０に吸収・減衰されて該振動が抑制されるという作用効果が特に有効に働く。
【００５４】
さらに、第１オイルギャラリ７０を利用して、カム１２とタペット５頂面との接触部２３，２４，２７（摺動接触部）を潤滑するオイルジェット孔７８を設けたから、上記潤滑を行うための専用のオイルギャラリを新たに設ける必要がなくなり、コスト削減が図られる。
【００５５】
加えて、カム１２，１３とタペット５頂面の摺動接触部２３，２４，２７が良好に潤滑される。すなわち、本発明者らの実験によると、カム１２，１３のリフト部とタペット５頂面の当り始めの位置が一番両者間の油膜が薄いことが見出される。そこで、第１又は第２オイルギャラリ７０，７０，７１，７１を利用して、カム１２，１３とタペット頂面との接触部（摺動接触部）２３，２４，２７を強制潤滑するオイルジェット孔７８を設けるが、このとき、カム１２，１３のリフト部がタペット５頂面を摺動する方向と同じ方向側から潤滑油を供給してもカム１２，１３に遮られて、上記当り始めの位置に十分な油膜は形成されない。そこで、カム１２，１３のリフト部がタペット５頂面を摺動する方向に対向する側から潤滑油を供給することによってカム１２，１３とタペット５頂面の摺動接触部２３，２４，２７が良好に潤滑される。
【００５６】
また、本発明に係るエンジン１では、吸気弁７及び排気弁８がシリンダ軸線に対して傾斜配置しているから、吸気カム１２及び排気カム１３とも同じ方向に回転していると、一方のカム１２では、その回転方向において、オイルジェット孔７８側のタペット頂面が上方に位置し、他方のカム１３では、逆に、下方に位置することになる。前者では、カム１２とタペット５頂面との接触部（摺動接触点）２３，２４，２７が、該タペット５の頂面上を、下方から上方に移動し、後者では、逆に、上方から下方に移動する。ここで、前者のオイルジェット孔７８はタペット５よりも高い位置にある。該オイルジェット孔７８から噴射すると、これからカム１２とタペット５頂面との接触点２３，２４，２７が移動しようとする側のタペット５頂面の上部が潤滑される。よってこの高い位置にあるオイルジェット孔７８から上記摺動接触部２３，２４，２７全体に上方から良く行き渡り、該摺動接触部２３，２４，２７を良好に潤滑することが可能となる。
【００５７】
特に、シリンダヘッド３にオイル溜まり６８…６８が設けられている場合において、オイルジェット孔７８側のタペット５頂面が上方に位置する側のカム１２に対して、上方のオイルジェット孔７８からの強制潤滑は重要度が高い。つまり、このタペット５頂面の上部は、カム１２に遮られて、オイル溜まり６８…６８に溜められたオイルが届かない。よって、そのように、オイル溜まり６８…６８に溜められたオイルによる潤滑があまり期待できないタペット５頂面の上部を上方のオイルジェット孔７８から強制潤滑することは、これから到来するカム１２とタペット５頂面との接触点２３，２４，２７に、予め、油膜を形成することになり、潤滑効果が大となって重要度が高いのである。
【００５８】
それゆえ、このエンジン１では、カム１２とタペット５頂面との接触点２３，２４，２７が該タペット５頂面上を下方から上方に移動する側の第１オイルギャラリ７０のみにオイルジェット孔７８（ノズル７７）を設け、上方からの強制潤滑を行うようにしたのである。
【００５９】
なお、上記実施形態における点火栓ホール及び同ホール壁６３…６３に代えて、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）を組み付けるためのインジェクタホール及び同ホール壁であってもよい（例えば自己着火式のディーゼルエンジン等の場合）。
【００６０】
【発明の効果】
以上、最善の実施形態を挙げて詳しく説明したように、本発明によれば、タペット駆動式の動弁装置を備えたエンジンのシリンダヘッド構造において、カムがタペット頂面を摺動することに起因する振動の問題を抑制することができる。本発明は、自動車等の車両に搭載されるエンジン一般に用いて好適であり、エンジンに関する技術分野において幅広い産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るエンジンのシリンダヘッドの要部断面図である。
【図２】 油圧作動式可変動弁機構を内蔵したタペットの気筒列方向に沿う拡大縦断面図であって、図１の矢視アに沿うものである。
【図３】 シリンダヘッドの平面図である。
【図４】 図３のＡ−Ａ線による縦断面図である。
【図５】 同じくＢ−Ｂ線による縦断面図である。
【図６】 オイルジェット孔によるカムとタペット頂面との接触点の強制潤滑の様子を表す部分拡大図である。
【符号の説明】
１ エンジン
３ シリンダヘッド
５ タペット
７ 吸気弁
８ 排気弁
９ 吸気カムシャフト
１０ 排気カムシャフト
１２ 吸気カム
１３ 排気カム
２０，２２ 低速カム
２１ 高速カム
１４ タペットホール
２３，２４，２７ 接触部（接触点）
３０ タペットホール壁
４０ 油圧作動式可変動弁機構
６０，６１，６２ シリンダヘッド側壁
７０ 第１オイルギャラリ
７１ 第２オイルギャラリ
７６ ジャーナル支持部
７８ オイルジェット孔

Claims (5)

1. シリンダ軸線に対して傾斜配置した吸気弁及び排気弁を、該弁上方に配置した吸気カムシャフト及び排気カムシャフトによりそれぞれタペットを介して駆動するタペット駆動式動弁装置を備えたエンジンのシリンダヘッドの構造であって、上記シリンダヘッドは、上記タペットを摺動自在に収容する複数のタペットホールと、これらのタペットホールのシリンダヘッド幅方向の中央側で気筒列方向に穿設された第１オイルギャラリと、これらのタペットホールのシリンダヘッド幅方向の側部側で同じく気筒列方向に穿設された第２オイルギャラリとを有すると共に、上記タペットホールを構成するタペットホール壁は、上部が、シリンダヘッド側壁が起立するシリンダヘッド上面より上方に突出し、該タペットホール壁とシリンダヘッド側壁との間に空隙が形成されており、かつ、上記第１、第２オイルギャラリは、タペットホールの下部において、タペットホール壁と一体に設けられ、カムとタペット頂面との接触部に潤滑油を供給するオイルジェット孔を、カムの回転方向に依存して定まる、該カムとタペット頂面との接触点の移動方向に対向する側から潤滑油を供給するように、上記第１又は第２オイルギャラリに連通して設けたことを特徴とするエンジンのシリンダヘッド構造。
2. オイルジェット孔は、吸気側及び排気側のうち、タペットの傾斜に依存して定まる、カムとタペット頂面との接触点が該タペット頂面上を下方から上方に移動する側にのみ設けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
3. 第１オイルギャラリを構成する第１オイルギャラリ壁は、シリンダヘッドにおける各気筒の中央部上方に立設された点火栓ホール壁又はインジェクタホール壁と、シリンダヘッドの端部及び各気筒間部に設けられたカムシャフト支持壁とを連結しながら気筒列方向に延び、第２オイルギャラリを構成する第２オイルギャラリ壁は、シリンダヘッド側壁と、各タペットホール壁のシリンダヘッド側壁側の部分とを連結しながら気筒列方向に延び、かつ、第２オイルギャラリの上方で、シリンダヘッド側壁と、各タペットホール壁との間にオイル溜まりが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
4. タペットは複数に分割され、該タペットに各分割タペットを運転状態に応じて係合離脱させる油圧作動式の可変動弁機構が組み込まれていると共に、第１オイルギャラリは、上記可変動弁機構への油圧供給路であり、第２オイルギャラリは、カムシャフトのジャーナル部を支持するカムジャーナル支持部への潤滑用油路であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
5. 分割タペットは、カムシャフトに設けられた小リフト量の低速カムに対応する低速タペットと、大リフト量の高速カムに対応する高速タペットとを含み、可変動弁機構は、上記低速タペットが作動する低速時の小リフト特性と、上記高速タペットが作動する高速時の大リフト特性とに切り換え可能であることを特徴とする請求項４に記載のエンジンのシリンダヘッド構造。

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