JP3849602B2 - Engine valve gear - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タペットを介して弁を直接駆動する形式のエンジンの動弁装置に関し、車両用エンジンの技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンのシリンダに備えられた吸気弁や排気弁を開閉駆動する動弁装置として、燃費や出力の向上を図るため、運転状態に応じて開閉時期やリフト量等を変更したり、あるいは低負荷運転時に吸気二弁のうち片弁を停止したりする油圧作動式の可変動弁機構を有するものがある。本出願人もカムシャフトに設けられたカムに常時接触してカムの回転を往復運動に変換し、これを弁に伝達するタペットを用いた直接駆動式の可変動弁装置として、特開2002−30413号公報に開示のものを提案している。この動弁装置では、円筒状のタペットを中央のセンタタペットとこれを挟んで両側に位置するサイドタペットとに三分割すると共にこれらのタペットを結合分離させるロック機構を設け、両サイドタペットを介して、低速カムによって弁をリフトさせるか、ロック機構で結合させたセンタタペットと両サイドタペットとを介して高速カムによって弁をリフトさせるかによって、弁のリフト量を可変としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、対向して配置された2つのサイドタペットの下方がそれぞれ連結部の両端で連結されて一体となったものをタペット本体と称することにすると、この場合、タペット本体は側面視でほぼU字状となっている。タペット本体にはセンタタペットが結合しており、その状態でシリンダヘッドに備えられた円筒状のタペットガイドに嵌合される。両サイドタペットはそれぞれの頂面部に摺接している低速カムによって駆動される。一方、連結部裏面の中央にはステムエンドの上端が当接している。
【0004】
その場合、タペット本体においては、ステムエンドが当接した連結部裏面の中央を支点とし、両サイドタペットの頂面部に低速カムによる押圧が作用することになる。すると、タペット本体の剛性が低い場合、連結部が湾曲するという問題が生じることがある。連結部が湾曲すると、両サイドタペットは上開き気味となって、両サイドタペットの頂面部がタペットガイドに押し付けられるため、両サイドタペットとタペットガイドとの摩擦が大きくなるおそれがある。また、このように両サイドタペットとタペットガイドとの間の摩擦が大きくなるとエネルギ損失につながり、エンジンの効率が悪化する。さらに、磨耗により両者の消耗が激しくなるため、耐久性が低下する。
【0005】
そこで本発明は、剛性を増したタペットを備えたエンジンの動弁装置の提供を課題とする。
【0006】
【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。
【0007】
まず、本願の請求項1に記載の発明は、センタタペットと、その両側に位置し且つセンタタペットの下方で連結されて側面視でほぼU字状のタペット本体をなす一対のサイドタペットとを有し、上記両サイドタペットの連結部の裏面中央に弁ステムの当接部が設けられていると共に、両サイドタペットの上面がカムが摺接する頂面部とされ、且つ上記ほぼU字状の側面視で、両側のサイドタペットの上部とセンタタペットとにわたり、左右方向に延びてロック機構の軸部材をスライド可能に収納するロック孔が設けられ、上記ロック機構によって両サイドタペットとセンタタペットとが結合分離される分割型タペットを用いるエンジンの動弁装置であって、上記サイドタペットは、シリンダヘッドのタペットガイドに嵌合される外周壁部と、上記センタタペットの側面に対向する内壁部と、該外周壁部と内壁部との間に架設されて上記ロック孔を形成するボス部とを有する中空構造とされていると共に、上記ほぼU字状側面視の両側方において、それぞれ、上記サイドタペットのボス部と外周壁部と内壁部とを連結すると共に上記連結部の裏面及び上記弁ステムの当接部を連結することにより、平面視において、上記両サイドタペットのボス部の軸方向に延び、一方のサイドタペットのボス部から外周壁部と内壁部との間、上記連結部の裏面を経て上記弁ステムの当接部に達し、さらに上記連結部の裏面、及び他方のサイドタペットの外周壁部と内壁部との間を経て該サイドタペットのボス部に至る列状の連続したリブが設けられていることを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、上記リブにより両側のサイドタペットが強固に連結されることになり、両サイドタペットと連結部とで成るタペット本体の全体としての剛性、特に、従来剛性の十分でなかったタペット本体のカム軸方向の剛性が増す。したがって、連結部は湾曲しにくくなり、両サイドタペットとタペットガイドの摩擦の問題が解決されるので、エネルギ損失がなくなり、また、両者の耐久性が確保される。
【0009】
ところで、上記タペット本体は砂型を使用して鋳造で加工されることがある。その場合、この発明によれば、タペット本体の中空部に連続したリブを設けることによって、その分だけ溶融金属の流れる通路が多くなり、キャビティ全体へ隙間なく溶融金属が流れる湯流れ性だけでなく、溶融金属の流入の際に、キャビティに充満していたガスをすべて外部に出すガス排出性も向上する。
【0010】
次に、請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載のエンジンの動弁装置において、サイドタペットの外周壁部には、ボス部及びリブの両側の位置であって該外周壁部の下端部を除く位置に、該サイドタペットの内部に通じる開口部が設けられていることを特徴とする。
【0011】
この発明によれば、上記開口部を形成することにより、サイドタペットの軽量化を図ることができる。その場合、開口部を外周壁部の下端部まで形成するとサイドタペットの剛性が下がってしまうので、開口部は良好な剛性を損なわない程度の範囲で形成される。こうすることにより、サイドタペットにおける良好な剛性維持と軽量化とを両立させることができる。
【0012】
また、上記開口部を設けることにより、開口部を介してサイドタペットの中空部から砂を容易に排出することができ、鋳造後の砂出し作業性が向上する。
【0013】
また、請求項3に記載の発明は、上記請求項1又は請求項2に記載のエンジンの動弁装置において、一つの弁に対するカムが高速カムとその両側の低速カムとで構成されていると共に、高速カムが摺接するセンタタペットの頂面部の四隅には、両側のサイドタペットの外周壁部の外側に係合する突出部が設けられて、該センタタペットの頂面部がほぼI字状とされ、且つ該センタタペットと両側のサイドタペットとでタペットガイドに嵌合する略円筒面が構成されていることを特徴とする。
【0014】
三分割タイプのタペットにおけるセンタタペットの頂面部は両サイドタペットの間に嵌るようにほぼ長方形で、長辺はサイドタペットの内周壁とほぼ同じ長さで、短辺はタペットガイドに嵌るように円弧状になっている。
【0015】
ここで、高速カムによる弁リフトの場合、センタタペットのタペットガイドへの押し付け力は大きく、両者間の偏磨耗が懸念されるという問題がある。一方、低速カムによる弁リフトの場合、サイドタペットのセンタタペットとの摺接面のエッジ部がタペットガイドに押し付けられて偏磨耗が起こるという問題もある。
【0016】
そこで、本発明によれば、センタタペットの頂面部の四隅に突出部を設けて、該センタタペットの頂面部をほぼI形状とすることによって上記問題を解決している。
【0017】
まず、高速カムによる弁リフトの場合、センタタペットの頂面部に設けられた突出部が両側のサイドタペットの外周壁部の外側に係合することによって、高速カムがセンタタペットをタペットガイドへ押し付ける力をサイドタペットに分散させることができ、偏磨耗の問題が解決される。
【0018】
また、低速カムによる弁リフトの場合、サイドタペットをタペットガイドに押し付ける力が突出部を介してセンタタペットに分散されるため、サイドタペットの上記エッジ部に押し付ける力が集中することはなく、偏磨耗の問題は解決される。
【0019】
そして、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エンジンの動弁装置において、ロック機構の両側にセンタタペットをカムに押圧付勢する一対のスプリングが配設され、且つ連結部には両スプリングの受け座が側方へ突出させて一体形成されていることを特徴とする。
【0020】
この発明のように、ロック機構の両側にカム側に押圧付勢するスプリングを2つ設けたタペットは、スプリングが一つの場合に比較して、両サイドタペットに組み込まれたセンタタペットの上下動はよりスムーズになる。また、ロック機構を回避してスプリングを配設したことにより、スプリングの長さを長く確保することができるため、サイドタペットに対するセンタタペットの相対移動量をより大きくすることができ、ひいては低速カムによる駆動時と高速カムによる駆動時の弁のリフト量差をより大きくすることができる。例えば、高速リフトと微小リフトとの切換え制御が可能となる。
【0021】
また、連結部の両側に一対のスプリングの受け座を側方へ突出させて一体形成された構造とすることにより、簡素な構成でスプリングを支持することが可能となる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0023】
まず、図1、図2により、本実施の形態に係るエンジンの概略構成を説明すると、このエンジン1は、シリンダブロック2とシリンダヘッド3とシリンダヘッドカバー4とで構成される4つの気筒5…5を有する4気筒エンジンであって、各気筒5ごとに、2つの吸気ポート6,6と2つの排気ポート7,7とが設けられ、各ポート6,6,7,7をそれぞれ開閉する2つの吸気弁8,8及び2つの排気弁9,9が備えられている(図1には、吸気及び排気ポート、並びに吸気及び排気弁はそれぞれ2つのうち一方のみ図示)。
【0024】
また、上記シリンダヘッド3の上部には、そのほぼ全長に及ぶ動弁機構支持部材10が配設され、ボルト11…11によって該シリンダヘッド3に固定されている。
【0025】
この支持部材10には、各気筒5ごとに、合計4つのタペットガイド12…12が設けられ、各タペットガイド12に、上記吸気弁8,8及び排気弁9,9用の4つのタペット13…13がそれぞれ上下に摺動自在に嵌合されている。
【0026】
また、この支持部材10の上面には、吸気カムシャフト14と排気カムシャフト15とが平行に配設され、該支持部材10の両端部及び各気筒5間部に設けられた複数の軸受部16…16により、それぞれ回転自在に支持されている。
【0027】
そして、これらのカムシャフト14,15が図示しないクランク軸に同期して回転することにより、該カムシャフト14,15に設けられた吸気カム17及び排気カム18が吸気弁8,8用及び排気弁9,9用タペット13…13を介して、吸気弁8,8及び排気弁9,9をそれぞれステムエンド19,19に介設されたリターンスプリング20,20の付勢力に抗して開閉させるようになっている。
【0028】
なお、図1に示すように、シリンダヘッド3の上方はヘッドカバー4により覆われており、また図2に示すように、上記動弁機構支持部材10には各気筒5の中央に位置するように点火プラグ取り付け孔21が設けられている。
【0029】
ここで、上記吸気及び排気カムシャフト14,15に設けられた各カム17,18は、中央に設けられたリフト量の大きい高速カム22と、その両側に設けられたリフト量の小さい低速カム23,23の3つのカムで構成されている。なお、低速カム23,23としてほぼ真円のプロフィールとされたカムを用い、吸気ポートに燃料が溜まることを防止するための微小リフトのみを行わせ、実質的な弁停止状態を実現させてもよい。
【0030】
次に、本案の特徴部である上記タペット13の構成を詳しく説明する。
【0031】
図3に示すように、タペットガイド12に収容されたタペット13は、平面視I字状のセンタタペット30と、該センタタペット30とともに円筒面を形成するタペット本体31とを有している。センタタペット30は、カムシャフト14,15の高速カム23に当接する頂面部30aが矢印aで示す該カム22の摺動方向に長辺となるように構成され、一方タペット本体31は、低速カム23,23に当接する頂面部32a,33aが同じく矢印aで示す該カム23,23の摺動方向に長辺となるように構成されて上記センタタペット30を挟むように位置する一対のサイドタペット32,33とを有し、タペット13は三分割されている。
【0032】
図4に示すように、センタタペット30は、吸気カムシャフト14に設けられた高速カム22に当接する略矩形状の平面を提供する頂面部30aと頂面部30aのカム摺動方向に沿った縁部から下方に延びる二つの側面部30b,30bと、頂面部30aのカム摺動方向の両端部から下方に延びて後述するサイドタペット32,33と共に円筒面を形成する二つの円弧状の外周壁部30c,30cとを有している。
【0033】
そして、外周壁部30c,30cと側面部30b,30bとが交わる四隅には、円筒面に沿って突出させた突出部30d…30dが形成されている。
【0034】
また、センタタペット30の頂面部30aの裏側には、カム軸方向に延びるボス部30eが形成されており、該ボス部30eには、両側面部30b,30bを貫通するロック孔30fが形成されている。そして、頂面部30aの裏側には、上記ボス部30eの両側に一対のスプリングの受け座30g,30gが形成されている。
【0035】
図5に示すように、一対のサイドタペット32,33は下部で連結部34で連結され、側面視でほぼU字状のタペット本体31が構成されている。サイドタペット32,33には、吸気カムシャフト14に設けられた低速カム23,23に当接する平面を提供する二つの頂面部32a,33aが、矢印aで示す該カム23,23の摺動方向に沿って形成されている。また、サイドタペット32,33には、頂面部32a,33aのカム摺動方向に沿った縁部から下方に延びる二つの内壁部32b,33bと、頂面部32a,33aの吸気カムシャフト14方向の両端部から下方に延びる略円弧状の二つの外周壁部32c,33cとが形成されている。
【0036】
この連結部34のカム摺動方向に沿った両端部には突出部(図5には片方のみ図示)34a,34aが延設されており、該突出部34a,34aにはそれぞれスプリングの受け座34b,34bが形成されている。
【0037】
また、サイドタペット32,33には、内壁部32b,33bのカム摺動方向の両端部からセンタタペット30方向に延びる突出部32d,32d,33d,33dが、センタタペット30と非接触状態で形成されている。
【0038】
また、サイドタペット32,33には、頂面部32a,33aのカム摺動方向の両端部から下方に延びて、センタタペット30の突出部30d…30dに摺接する横壁部32e,32e,33e,33eが形成されている。
【0039】
また、サイドタペット32,33の頂面部32a,33aの裏側には、カム軸方向に延びるボス部32f,33fが形成されており、一方の外周壁部32cから他方の外周壁部33cを貫通するように、タペット13の軸心を通り吸気カムシャフト14方向に平行なロック孔32g,33gが形成されている。これらのロック孔32g,33gは、センタタペット30の頂面部30aとサイドタペット32,33の頂面部32a,33aとが面一の状態のとき、センタタペット30のロック孔30fと一直線状に連通するように形成されている。
【0040】
こうすることにより、センタタペット30はタペット本体31つまり両サイドタペット32,33間に組み込まれ、これらのタペット30,32,33の外周壁部30c,30c,32c,33cとタペットガイド12とが摺動可能になると共に、センタタペット30の突出部30d…30dとサイドタペット32,33の横壁部32e,32e,33e,33eとが摺動可能になる。そして、センタタペット30はスプリングを介装されてタペット本体31に組み込まれており、該スプリングの付勢力に抗してサイドタペット32,33に対して相対移動可能になる。
【0041】
サイドタペット32,33に対して相対移動可能に組み込まれたセンタタペット30と、吸気弁8のステムエンド19に連結されたサイドタペット32,33とを結合分離させるロック機構について、図6及び図7に基づいて説明する。
【0042】
まず、センタタペット30の受け座30g,30gとサイドタペット32,33の受け座34b,34bとの間に、センタタペット30を高速カム22に押圧付勢する一対のスプリング35,35が配設されている。
【0043】
また、前述のように、センタタペット30のロック孔30fとサイドタペット32,33のロック孔32g,33gとは、センタタペット30の頂面部30aとサイドタペット32,33の頂面部32a,33aとが面一の状態のとき、吸気カムシャフト14の方向に一直線状に連通している。
【0044】
一方のサイドタペット33のロック孔33gには、油圧によりセンタタペット30のロック孔30fに進出するプランジャ40が、センタタペット30のロック孔30fには、該プランジャ40に押されて他方のサイドタペット32のロック孔32gに進出するロックピン41が、そして、ロックピン41の周囲には、該ロックピン41のプランジャ40寄りの箇所に設けられたフランジ部41aを介してロックピン41を常時プランジャ40側に付勢するスプリング42が、それぞれ配置されている。
【0045】
また、センタタペット30のロック孔30fには、ロックピン41の両端近傍にブッシュ43,44がそれぞれ挿入固定されている。上記ブッシュ43,44のうちプランジャ40寄りのブッシュ43は、ロックピン41のフランジ部41aに当接して、該ロックピン41のセンタタペット30の外側面30bを超えるプランジャ40側への移動を規制する。他方のブッシュ44は、上記フランジ部41aとの間に上記スプリング42を圧縮保持する。
【0046】
また、両サイドタペット32,33のロック孔32g,33gには別なるブッシュ45,46がそれぞれ挿入固定されている。上記ブッシュ45,46のうちのプランジャ40側のブッシュ45は、ロックピン41に臨んで開口した構成とされ、内方にプランジャ40を摺動嵌合する。他方のブッシュ46は、突入するロックピン41の先端部を収容するもので、該ロックピン41の所定長さ以上の突入を規制するストッパ部46aを有している。
【0047】
そして、上記ブッシュ45,46のセンタタペット30側の端部45a,46bは、センタタペット30の側面部30b,30bとサイドタペット32,33の内壁部32b,33bとの間の間隙にそれぞれ所定長さだけ突出するように配置されている。
【0048】
こうして、ロック孔30f,32g,33g、プランジャ40,ロックピン41、スプリング42等によりロック機構が構成されている。
【0049】
また、上記ブッシュ46のタペット13外周側に設けられたボール支持部46cにボール部材47が一部突出するように支持されており、一方、タペットガイド12のタペット13との摺動面には、タペット13の摺動方向に沿ってガイド溝12aが上記ボール部材47と係合可能に形成されている。
【0050】
こうすることにより、ボール部材47とガイド溝12aとの係合を介して、タペットガイド12内におけるタペット13の軸心周りの回転が規制されるようになる。その結果、タペット13つまりセンタタペット30及びサイドタペット32,33と各カム22,23,23との良好な摺動位置関係が維持される。
【0051】
また、図1に示すように、タペットガイド12の各カム22,23,23側の開口部周囲のカム摺動方向に沿う部位に、潤滑油をタペットガイド12とタペット13詳しくはタペットガイド12とセンタタペット30及びサイドタペット32,33との摺動面に供給する油受け凹部12b,12bが設けられている。これらの油受け凹部12b,12bは、タペット13側で下方に傾斜するように設けられている。
【0052】
そして、図1及び図2に示すように、支持部材10には、図示しないオイルポンプつまり油圧源からの作動油圧を導入するための流入油路50と、作動油圧を制御する油圧制御弁51と、この油圧制御弁51から吸気及び排気カムシャフト14,15に沿って延びるオイルギャラリ52,53へ供給するための流出油路54とが設けられている。また、オイルギャラリ52,53からの油圧を各タペット13…13のロック機構へ供給するよう、オイルギャラリ52,53から分岐して各タペットガイド12…12の内周面に開口する分岐油路52a…52a,53a…53aがそれぞれ設けられている。
【0053】
一例として、分岐油路52aのタペットガイド12の内周面における開口部は、サイドタペット32,33の頂面部32a,33aが低速カム23,23のベースサークル部に当接した状態で、図7に示すように、一方のサイドタペット33に設けられた油路55と連通する。そして、このサイドタペット33には、油路55と連通する油路56、及びブッシュ45に形成された開口部45bを介して油路56とプランジャ40背部の空間45cとを連通する油路57が設けられている。
【0054】
こうすることにより、ロック機構におけるプランジャ40を作動させるための油圧は油圧制御弁51により制御され、ロック機構をロック状態とするエンジン1の高速運転時に分岐油路52aを介して上記空間45cに供給される。すなわち、作動油圧は流入油路50を経て油圧制御弁51に導入され、油圧制御弁51がオンされると、この油圧制御弁51から流出油路54を通ってオイルギャラリ52に導かれ、分岐油路52aのタペットガイド12の内周面における開口部がサイドタペット33の油路55と連通した状態で、分岐油路52aを経て油路55に導入され、油路55から油路56及び油路57を経てブッシュ45の開口部45bを介してプランジャ40背部の空間45cに供給される。一方、油圧制御弁51がオフされると、空間45cから作動油圧が解放される。
【0055】
ここで、本発明の特徴であるタペット本体31の構造について図5、図8、図9を用いて説明する。タペット本体31は、対向配置された2つのサイドタペット32,33を対向して配置し、連結部34で連結して構成されている。サイドタペット32,23は、頂面部32a,32a、内壁部32b,32b、外周壁部、32c,32c及び横壁部32e,32e,33e,33eで囲まれた中空状の構造をしている。
【0056】
また、両サイドタペット32,33と連結部34の内部には、一方のサイドタペット32のボス部32fから外周壁部32cと内壁部32bとの間、上記連結部34、及び他方のサイドタペット33の外周壁部33cと内壁部33bとの間を経て該サイドタペット33のボス部33fに至り、前記カム摺動方向に直行する平面上に位置するように連続したリブ36が設けられている。このとき、リブ36はサイドタペット32,33の中空構造を2つに分割する。なお、本実施例ではボス部32f,33fが頂面部32a,33aの裏面に直接結合されているが、ボス部32f,33fと頂面部32a,33aとが離れている場合は、ボス部32f,33fと頂面部32a,33aとの裏面間に前記リブ36を延設する構成とすれば良い。
【0057】
一方、両サイドタペット32,33の内壁部32b,33bと外周壁部32c,33cには、ボス部32f,33f及びリブ36の両側の位置に該サイドタペット32,33の内部に通じる開口部32h…32h,33h…33hが設けられている。この開口部32h…32h,33h…33hは、サイドタペット32,33の内壁部32b,33bと外周壁部32c,33cにおいて、ボス部32f,33fの両側にそれぞれ2つ形成されている。それぞれの開口部32h…32h,33h…33hの縦幅は、ボス部32f,33fから下方に延設して形成されるが、下部はサイドタペット32,33の下端までは開口されない。また、内壁部32b,33bに形成された開口部32h…32h,33h…33hの横幅はリブ36付近から突出部32d,32d,33d,33d付近まで延びており、これらの開口部32h…32h,33h…33hは略四角形状となっている。
【0058】
一方、両サイドタペット32,33を連結する連結部34の両側には、突出部34a,34aが側方へ突出させて一体形成されている。そして、突出部34a,34aの中央には、センタタペット30をカム22に押圧付勢する一対のスプリング35,35の下端部が嵌るような円形の受け座34b,34bが設けられている。また、連結部34の裏面中央にはステムエンド19と当接する弁ステム当接部34cが設けられている。
【0059】
このようにタペット本体31にリブ36を設けることによって、両側のサイドタペット32,33が強固に連結されることになり、両サイドタペット32,33と連結部とで成るタペット本体31の全体としての剛性、特に、従来剛性の十分でなかったタペット本体31のカム軸方向の剛性が増す。したがって、連結部34は湾曲しにくくなり、両サイドタペット32,33とタペットガイド12との摩擦の問題が解決されるので、エネルギ損失がなくなり、また、両者の耐久性が確保される。
【0060】
また、タペット本体31は砂型60を使用した鋳造によって加工されている。図10に示すように、鋳造の際、湯路61から溶融した金属(これを湯という)をタペット本体31を反映したキャビティ62に流し込む。このとき、リブ36を設けることによりキャビティ62が分割されて溶融金属の通路が多くなるため、油流れ性が向上して、キャビティ62全体へ隙間なく溶融金属が行きわたると共に、ガス排出性が向上して、溶融金属が流入する際にキャビティに充満していたガスは良好に外部に排出されるようになる。
【0061】
したがって、上記タペット本体31のような複雑な中空構造のものであっても、鋳造欠陥を低減させることができ、健全なタペット本体31を得ることが可能となる。
【0062】
一方、両サイドタペット32,33のボス部32f,33fの両側と、外周壁部32b,33bのリブ36の両側部において、両サイドタペット32,33の外周壁部32b,33bと内部とを連通する開口部32h…32h,33h…33hを形成し、タペット本体31の軽量化を図ることができる。なお、開口部32h…32h,33h…33hをサイドタペット32,33の下端まで切り開いてしまうとタペット本体31のカム摺動方向の剛性を損なうことになるので、下端までは切り開かない。
【0063】
また、サイドタペット32,33に開口部32h…32h,33h…33hを設けたことにより、上記砂型60を使用した鋳造後、該開口部32h…32h,33h…33hを介して中空部から砂を容易に排出することができ、金属凝固後に行う砂出し作業性が向上する。
【0064】
一方、センタタペット30の頂面部30a,30aの四隅に突出部30d…30dを設けて、該センタタペット30の頂面部30a,30aをほぼI形状としている。これによって、高速カム22による弁リフトの場合、上記突出部30d…30dが両側のサイドタペット32,33の外周壁部32c,33cの外側に係合することによって、高速カム22がセンタタペット30をタペットガイド12へ押し付ける力をサイドタペット32,33に分散させることができ、偏磨耗の問題が解決される。
【0065】
また、低速カム23,23による弁リフトの場合、サイドタペット32,33をタペットガイド12に押し付ける力が突出部30d…30dを介してセンタタペット30に分散されるため、サイドタペット32,33のエッジ部に押し付ける力が集中することはなく、偏磨耗の問題は解決される。
【0066】
そして、ロック機構の両側にカム側に押圧付勢する一対のスプリング35,35を設けたタペット13は、スプリングが一つの場合に比較して、両サイドタペット32,33に組み込まれたセンタタペット30の上下動はよりスムーズになる。また、ロック機構を回避してスプリング35,35を配設したことにより、スプリング35,35の長さを長く確保することができるため、サイドタペット32,33に対するセンタタペット30の相対移動量をより大きくすることができ、ひいては低速カムによる駆動時と高速カムによる駆動時の弁8,8,9,9のリフト量差をより大きくすることができる。例えば、高速リフトと微小リフトとの切換え制御が可能となる。
【0067】
また、連結部34の両側に一対のスプリング35,35の受け座34b,34bを側方へ突出させて一体形成された構造とすることにより、簡素な構成でスプリング35,35を支持することが可能となる。
【0068】
なお、上記実施の形態では、開口部32h…32h,33h…33hを外周壁部32c,33cと内壁部32b,33bとに形成したが、設計上の理由により内壁部32b,32b側の開口部32h…32h,33h…33hを省略することができる。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エンジンの動弁装置に搭載されたタペットにおいて、一方のサイドタペットのボス部から外周壁部と内壁部との間、連結部、及び他方のサイドタペットの外周壁部と内壁部との間を経て該サイドタペットのボス部に至る連続したリブを設けることにより、両サイドタペットのカム軸方向の剛性が増し、カムで駆動されたときのタペット本体の外開きが回避できる。その結果、サイドタペットとタペットガイドとの摩擦の問題が解決されるので、エネルギ損失がなくなり、両者の耐久性が確保できる。また、内壁部及び外周壁部のリブの両側部でサイドタペットの外周と内部を連通する開口部を形成したから、サイドタペットの良好な剛性保持と軽量化とを両立させることができ、本発明はエンジンの動弁装置を備えた車両分野に広く好適である。
【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縦断面図である。
【図2】 支持部材を組み付けたシリンダヘッドの平面図である。
【図3】 図1のア−ア線による矢視図である。
【図4】 センタタペットの斜視図である。
【図5】 タペット本体の斜視図である。
【図6】 タペットを中心とした要部縦断面図である。
【図7】 図6のイ−イ線による断面図である。
【図8】 タペット本体の下面図である。
【図9】 タペット本体の側面図である。
【図10】 鋳造時における湯流れ性を説明するための図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 シリンダヘッド
12 タペットガイド
13 タペット
17,18 カム
22 高速カム
23 低速カム
30 センタタペット
30a 頂面部
30d 突出部
32,33 サイドタペット
32a,33a 頂面部
32b,33b 内壁部
32c,33c 外周壁部
32f,33f ボス部
32h,33h 開口部
34 連結部
34a 突出部
34b 受け座
34c 弁ステム当接部
35 スプリング
36 リブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve operating apparatus for an engine in which a valve is directly driven via a tappet, and belongs to the technical field of a vehicle engine.
[0002]
[Prior art]
As a valve operating device that opens and closes intake and exhaust valves provided in engine cylinders, in order to improve fuel efficiency and output, change the opening and closing timing, lift amount, etc. according to the operating state, or low load operation Some of the two intake valves have a hydraulically operated variable valve mechanism that stops one valve. The present applicant also discloses a direct drive variable valve operating device using a tappet that constantly contacts a cam provided on a camshaft to convert the rotation of the cam into a reciprocating motion and transmits this to a valve. The one disclosed in Japanese Patent No. 30413 is proposed. In this valve operating apparatus, a cylindrical tappet is divided into a center tappet at the center and side tappets located on both sides of the center tappet, and a lock mechanism for coupling and separating these tappets is provided. The lift amount of the valve is variable depending on whether the valve is lifted by a low speed cam or the valve is lifted by a high speed cam via a center tappet and both side tappets connected by a lock mechanism.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if the two side tappets arranged opposite to each other are connected together at both ends of the connecting portion and are integrally called a tappet body, in this case, the tappet body is substantially U-shaped in a side view. It has become a shape. A center tappet is coupled to the tappet body, and in this state, is fitted to a cylindrical tappet guide provided in the cylinder head. Both side tappets are driven by low-speed cams that are in sliding contact with the respective top surfaces. On the other hand, the upper end of the stem end is in contact with the center of the back surface of the connecting portion.
[0004]
In this case, in the tappet main body, the center of the back surface of the connecting portion with which the stem end abuts is used as a fulcrum, and the pressure by the low speed cam acts on the top surface portions of both side tappets. Then, when the rigidity of the tappet body is low, there may be a problem that the connecting portion is curved. When the connecting portion is curved, both the side tappets appear to open upward, and the top surface portions of the both side tappets are pressed against the tappet guide, so that there is a possibility that friction between both the side tappets and the tappet guide increases. Further, when the friction between both side tappets and the tappet guide is increased as described above, energy loss is caused and engine efficiency is deteriorated. Furthermore, since wear of both becomes intense due to wear, durability is lowered.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a valve gear for an engine including a tappet with increased rigidity.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention is configured as follows.
[0007]
First, the invention according to claim 1 of the present application is connected to the center tappet and located on both sides of the center tappet and below the center tappet. Makes a U-shaped tappet body in side view A pair of side tappets, and a connecting portion of the both side tappets The back center of Is provided with a contact portion of the valve stem, The upper surfaces of both side tappets are the top surfaces where the cams are in sliding contact, and in the substantially U-shaped side view, the upper side of both side tappets and the center tappet are extended in the left-right direction to slide the shaft member of the locking mechanism. A lock hole is provided so that the two side tappets and the center tappet are coupled and separated by the lock mechanism. A valve operating device for an engine using a split tappet, wherein the side tappet is , An outer peripheral wall portion fitted to the tappet guide of the cylinder head, an inner wall portion facing the side surface of the center tappet, and between the outer peripheral wall portion and the inner wall portion Built to form the lock hole With a hollow structure having a boss part, By connecting the boss portion of the side tappet, the outer peripheral wall portion, and the inner wall portion on both sides of the substantially U-shaped side view, and connecting the back surface of the connecting portion and the contact portion of the valve stem, respectively. , In plan view, extending in the axial direction of the bosses of the both side tappets, Between the boss part of one side tappet and the outer peripheral wall part and the inner wall part, the connecting part Reaching the contact portion of the valve stem through the back surface of And between the outer peripheral wall portion and the inner wall portion of the other side tappet to reach the boss portion of the side tappet. Columnar It is characterized in that continuous ribs are provided.
[0008]
According to the present invention, the side tappets on both sides are firmly connected by the rib, and the overall rigidity of the tappet body composed of both side tappets and the connecting portion, in particular, the tappet that has not been sufficiently rigid in the past. The rigidity of the main body in the cam shaft direction is increased. Accordingly, the connecting portion is less likely to be bent, and the problem of friction between the both side tappets and the tappet guide is solved, so that energy loss is eliminated and the durability of both is ensured.
[0009]
By the way, the tappet body may be processed by casting using a sand mold. In that case, according to the present invention, by providing a continuous rib in the hollow portion of the tappet body, the passage through which the molten metal flows is increased by that amount, and not only the flowability of the molten metal flowing through the entire cavity without gaps. In addition, when the molten metal flows in, the gas discharge performance of discharging all the gas filled in the cavity to the outside is improved.
[0010]
Next, the invention according to
[0011]
According to this invention, the side tappet can be reduced in weight by forming the opening. In that case, since the rigidity of the side tappet is lowered when the opening is formed up to the lower end of the outer peripheral wall, the opening is formed in a range that does not impair good rigidity. By carrying out like this, favorable rigidity maintenance and weight reduction in a side tappet can be made compatible.
[0012]
Further, by providing the opening, sand can be easily discharged from the hollow portion of the side tappet through the opening, and sanding workability after casting is improved.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the engine valve operating apparatus according to the first or second aspect, the cam for one valve is composed of a high-speed cam and low-speed cams on both sides thereof. The four corners of the top surface portion of the center tappet with which the high-speed cam is slidably contacted are provided with protrusions that engage the outside of the outer peripheral wall portions of the side tappets on both sides, so that the top surface portion of the center tappet is substantially I-shaped. The center tappet and the side tappets on both sides form a substantially cylindrical surface that fits into the tappet guide.
[0014]
The top surface of the center tappet in a three-part type tappet is almost rectangular so that it fits between both side tappets, the long side is almost the same length as the inner wall of the side tappet, and the short side is a circle that fits the tappet guide. It is arcuate.
[0015]
Here, in the case of a valve lift by a high-speed cam, there is a problem that the pressing force of the center tappet against the tappet guide is large, and there is a concern about uneven wear between the two. On the other hand, in the case of a valve lift using a low-speed cam, there is also a problem that uneven wear occurs because the edge portion of the sliding surface of the side tappet with the center tappet is pressed against the tappet guide.
[0016]
Therefore, according to the present invention, the above-mentioned problem is solved by providing protrusions at the four corners of the top surface portion of the center tappet so that the top surface portion of the center tappet has a substantially I shape.
[0017]
First, in the case of a valve lift using a high-speed cam, the protrusion provided on the top surface of the center tappet engages the outside of the outer peripheral wall of the side tappet on both sides, so that the high-speed cam presses the center tappet against the tappet guide. Can be dispersed in the side tappet, and the problem of uneven wear is solved.
[0018]
In the case of a valve lift using a low-speed cam, the force that presses the side tappet against the tappet guide is distributed to the center tappet via the protruding portion, so the pressing force against the edge of the side tappet does not concentrate and wears unevenly. The problem is solved.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, in the engine valve operating device according to any one of the first to third aspects, a pair of springs that press and urge the center tappet against the cam are provided on both sides of the lock mechanism. The receiving portion of both springs protrudes from the side and is integrally formed at the connecting portion.
[0020]
As in the present invention, the tappet provided with two springs for pressing and urging the cam side on both sides of the lock mechanism has a vertical movement of the center tappet incorporated in both side tappets, as compared with the case of one spring. It becomes smoother. In addition, by disposing the spring while avoiding the locking mechanism, it is possible to secure a long spring length, so that the amount of relative movement of the center tappet with respect to the side tappet can be increased, and as a result, a low speed cam is used. The difference in the lift amount of the valve between driving and driving with the high-speed cam can be further increased. For example, switching control between a high speed lift and a micro lift is possible.
[0021]
In addition, by adopting a structure in which a receiving seat for a pair of springs protrudes laterally on both sides of the connecting portion, the springs can be supported with a simple configuration.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0023]
First, the schematic configuration of the engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The engine 1 includes four
[0024]
Further, a valve
[0025]
The
[0026]
An
[0027]
The
[0028]
As shown in FIG. 1, the upper portion of the
[0029]
Here, each of the
[0030]
Next, the configuration of the
[0031]
As shown in FIG. 3, the
[0032]
As shown in FIG. 4, the
[0033]
Then, at the four corners where the outer
[0034]
Further, a
[0035]
As shown in FIG. 5, the pair of
[0036]
Protruding portions (only one of them is shown in FIG. 5) 34a and 34a are extended at both ends of the connecting
[0037]
Further, the
[0038]
Further, the
[0039]
[0040]
By doing so, the
[0041]
A lock mechanism for coupling and separating the
[0042]
First, a pair of
[0043]
Further, as described above, the
[0044]
A
[0045]
Further,
[0046]
Further,
[0047]
The
[0048]
Thus, a lock mechanism is configured by the
[0049]
Further, a
[0050]
By doing so, the rotation around the axis of the
[0051]
Further, as shown in FIG. 1, lubricating oil is applied to the
[0052]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0053]
As an example, the opening on the inner peripheral surface of the
[0054]
By doing so, the hydraulic pressure for operating the
[0055]
Here, the structure of the
[0056]
Further, inside the both
[0057]
On the other hand, the
[0058]
On the other hand, projecting
[0059]
By providing the
[0060]
The
[0061]
Therefore, even if it has a complicated hollow structure like the tappet
[0062]
On the other hand, the outer
[0063]
Further, by providing
[0064]
On the other hand,
[0065]
Further, in the case of the valve lift by the
[0066]
The
[0067]
In addition, the
[0068]
In the above embodiment, the
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the tappet mounted on the valve gear of the engine, the boss portion of one side tappet is connected between the outer peripheral wall portion and the inner wall portion, the connecting portion, and the other side tappet. By providing a continuous rib between the outer peripheral wall part and the inner wall part to reach the boss part of the side tappet, the rigidity in the cam shaft direction of both side tappets increases, and the tappet body when driven by the cam Opening can be avoided. As a result, since the problem of friction between the side tappet and the tappet guide is solved, energy loss is eliminated and the durability of both can be ensured. Moreover, since the opening part which connects the outer periphery and the inside of the side tappet is formed on both sides of the ribs of the inner wall part and the outer peripheral wall part, it is possible to achieve both good rigidity maintenance and weight reduction of the side tappet. Is widely suitable in the field of vehicles equipped with engine valve gears.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cylinder head of an engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a cylinder head assembled with a support member.
FIG. 3 is a view taken in the direction of the arrows in FIG.
FIG. 4 is a perspective view of a center tappet.
FIG. 5 is a perspective view of a tappet body.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an essential part centering on a tappet.
7 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG.
FIG. 8 is a bottom view of the tappet body.
FIG. 9 is a side view of the tappet body.
FIG. 10 is a view for explaining a hot water flow property during casting.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Cylinder head
12 Tappet guide
13 Tappet
17,18 cam
22 High speed cam
23 Low speed cam
30 Center tappet
30a Top surface
30d protrusion
32, 33 Side tappet
32a, 33a Top surface
32b, 33b Inner wall
32c, 33c Outer peripheral wall
32f, 33f Boss
32h, 33h opening
34 Connecting part
34a protrusion
34b seat
34c Valve stem contact part
35 Spring
36 ribs
Claims (4)
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