JP4552203B2 - Engine superstructure - Google Patents
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Description
本発明は可変動弁装置を備えたエンジンの上部構造に関する。 The present invention relates to an upper structure of an engine provided with a variable valve operating device.
エンジンの吸気用バルブ、排気用バルブのリフト量を変更可能とした可変動弁装置が提案されている。例えば、特許文献1には、エンジンのクランクシャフトの回転に同期して回転するシャフトの回転運動を揺動カム部材の揺動運動に変換するリンク機構を備え、リンク機構の動作位置を強制的に変位させることにより、揺動カム部材の揺動角範囲を変更し、これによりバルブのリフト量を変化させるものが提案されている。
There has been proposed a variable valve gear that can change the lift amount of an intake valve and an exhaust valve of an engine. For example,
この種の可変動弁装置においては、バルブリフト量を可変制御するために、駆動アクチュエータが必要とされる。しかし、エンジンの配設スペースは年々小スペース化が要請されており、駆動アクチュエータの配設スペースにも工夫が必要である。エンジンの側部は他の補機類の配設スペースとの兼ね合いから駆動アクチュエータの配設スペースを確保することが難しい。そこで、駆動アクチュエータの配設スペースとしてはシリンダヘッド上が挙げられる。 In this type of variable valve operating apparatus, a drive actuator is required to variably control the valve lift amount. However, the installation space of the engine is required to be reduced year by year, and the installation space of the drive actuator needs to be devised. It is difficult for the side portion of the engine to secure the drive actuator installation space in consideration of the installation space of other accessories. In view of this, an arrangement space for the drive actuator includes the cylinder head.
しかし、各気筒内の混合気に着火する点火ユニットがシリンダヘッド上に突出してた構成においては、当該点火ユニットを避けて駆動アクチュエータを配設する必要がある。また、シリンダヘッド上に、潤滑油の飛散等を防止するためのヘッドカバーを設けた構成においては、ヘッドカバーを外すことなく点火ユニットや駆動アクチュエータのメンテナンスが行なえることが望ましい。 However, in the configuration in which the ignition unit that ignites the air-fuel mixture in each cylinder protrudes above the cylinder head, it is necessary to dispose the drive actuator to avoid the ignition unit. Further, in a configuration in which a head cover for preventing scattering of lubricating oil or the like is provided on the cylinder head, it is desirable that maintenance of the ignition unit and the drive actuator can be performed without removing the head cover.
従って、本発明の目的は、可変動弁装置の駆動アクチュエータをシリンダヘッド上にコンパクトに配置し、また、メンテナンス性を確保することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to arrange the drive actuator of the variable valve operating device in a compact manner on the cylinder head and to ensure maintenance.
本発明によれば、可変動弁装置を有する多気筒エンジンのシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの上部を覆うヘッドカバーと、を備えたエンジンの上部構造において、前記可変動弁装置が、各気筒のバルブのリフト特性を可変制御するための駆動アクチュエータと、前記シリンダヘッド上に設けられ、前記駆動アクチュエータを支持するブラケットと、を備え、前記ブラケットは、各気筒の点火ユニットのうちの一つが挿通する孔部を有し、前記孔部を挿通した前記点火ユニットの上部と前記駆動アクチュエータとの配設領域を形成する底壁を有し、前記ヘッドカバーは、前記配設領域を露出させる開口部と、前記配設領域を囲包するよう下方へ延びた内周壁部と、を有することを特徴とするエンジンの上部構造が提供される。 According to the present invention, in an upper structure of an engine including a cylinder head of a multi-cylinder engine having a variable valve operating device and a head cover that covers an upper portion of the cylinder head, the variable valve operating device includes a valve for each cylinder. And a bracket provided on the cylinder head and supporting the drive actuator, wherein the bracket is a hole through which one of the ignition units of each cylinder is inserted. And a bottom wall that forms an arrangement area for the upper part of the ignition unit that is inserted through the hole and the drive actuator, the head cover includes an opening that exposes the arrangement area, An engine upper structure characterized by having an inner peripheral wall portion extending downward so as to surround the installation region is provided.
この構成によれば、前記ブラケットの前記底壁が前記孔部を有して、前記駆動アクチュエータと共に前記点火ユニットの前記上部の前記配設領域を形成することで、前記駆動アクチュエータを前記点火ユニットの前記上部に近接して配置することができ、前記駆動アクチュエータを前記シリンダヘッド上にコンパクトに配置することができる。また、前記ヘッドカバーが前記開口部を有することで、前記配設領域に前記上部が配設された前記点火ユニット及び前記駆動アクチュエータのメンテナンスを前記ヘッドカバーを取外すことなく行なうことができ、メンテナンス性も確保することができる。更に、前記ヘッドカバーが前記内周壁部を有することで前記配設領域の遮蔽性を向上し、前記シリンダヘッドの潤滑油が当該配設領域内へ飛散することも防止される。 According to this configuration, the bottom wall of the bracket has the hole, and forms the arrangement region of the upper part of the ignition unit together with the drive actuator, so that the drive actuator is connected to the ignition unit. The drive actuator can be arranged close to the upper part, and the drive actuator can be arranged compactly on the cylinder head. In addition, since the head cover has the opening, maintenance of the ignition unit and the drive actuator having the upper portion disposed in the arrangement region can be performed without removing the head cover, and maintainability is also ensured. can do. Further, since the head cover has the inner peripheral wall portion, the shielding property of the arrangement area is improved, and the lubricating oil of the cylinder head is prevented from scattering into the arrangement area.
本発明においては、前記可変動弁装置が、前記エンジンのクランクシャフトと同期して回転する、前記エンジンの気筒列方向と平行に延びた、駆動シャフトと、各気筒毎に前記駆動シャフトを軸として揺動自在に設けられ、その揺動運動により各気筒のバルブをリフトさせる揺動カム部材と、前記駆動アクチュエータを駆動源として回転され、前記駆動シャフトと平行に延びた制御シャフトと、各気筒毎に前記制御シャフトに設けられ、前記制御シャフトの回転により回動する制御アームと、前記制御アームと前記揺動カム部材とを連結し、前記制御アームの回動位置に応じて前記揺動カム部材の揺動角範囲を変化させることにより、前記バルブのリフト特性を変化させるリンク機構と、を備え、前記駆動アクチュエータは、出力軸が前記制御シャフトと直交する方向に配設された電動モータであり、前記電動モータの前記出力軸にはウォームギヤを有するドライブ軸が取り付けられ、前記制御シャフトには前記ウォームギヤと噛合するウォームホイールが取り付けられることにより、前記電動モータの回転力が前記制御シャフトに伝達され、前記ブラケットは、前記底壁の端部から立設されて前記配設領域を規定し、前記電動モータが取り付けられる側壁と、前記側壁に対して前記配設領域と反対側に設けられ、前記ドライブ軸の先端を軸支する支持壁と、前記支持壁と前記側壁とを連結する連結部と、を有し、前記ヘッドカバーは、前記支持壁及び前記連結部を覆っている構成を採用できる。 In the present invention, the variable valve device rotates in synchronization with the crankshaft of the engine, extends in parallel with the cylinder row direction of the engine, and the drive shaft is used as an axis for each cylinder. A swing cam member that is swingably provided and lifts the valve of each cylinder by the swing motion, a control shaft that is rotated by using the drive actuator as a drive source, and extends parallel to the drive shaft, and each cylinder A control arm that is provided on the control shaft and is rotated by rotation of the control shaft, and connects the control arm and the swing cam member, and the swing cam member according to a rotation position of the control arm. And a link mechanism that changes the lift characteristics of the valve by changing the swing angle range of the drive actuator. An electric motor disposed in a direction perpendicular to the shaft, a drive shaft having a worm gear is attached to the output shaft of the electric motor, and a worm wheel meshing with the worm gear is attached to the control shaft; The rotational force of the electric motor is transmitted to the control shaft, the bracket is erected from the end of the bottom wall to define the arrangement area, and the side wall to which the electric motor is attached, and the side wall And a support wall that is provided on the opposite side of the arrangement region and supports the tip of the drive shaft, and a connecting portion that connects the support wall and the side wall, and the head cover includes the support A configuration covering the wall and the connecting portion can be employed.
この構成によれば、前記駆動アクチュエータである前記電動モータと前記制御シャフトとの動力伝達機構を、前記ウォームギヤ及び前記ウォームホイールにより構成することで、当該動力伝達機構をよりコンパクトに配置することができ、また、前記ヘッドカバーにより当該動力伝達機構から潤滑油が外部へ飛散することを防止することができる。 According to this configuration, the power transmission mechanism between the electric motor that is the drive actuator and the control shaft is configured by the worm gear and the worm wheel, so that the power transmission mechanism can be arranged more compactly. In addition, the head cover can prevent the lubricating oil from scattering from the power transmission mechanism to the outside.
また、本発明においては、前記シリンダヘッドは、本体部とホルダ部とから構成され、前記駆動シャフトは前記本体部及び前記ホルダ部により軸支され、前記ホルダ部には前記制御シャフト及び前記ブラケットが搭載されている構成を採用することができる。 In the present invention, the cylinder head includes a main body portion and a holder portion, the drive shaft is pivotally supported by the main body portion and the holder portion, and the control shaft and the bracket are mounted on the holder portion. The installed configuration can be adopted.
この構成によれば、前記ホルダ部を設けたことにより、前記本体部として既存のシリンダヘッドを活用することが可能となる。 According to this configuration, by providing the holder portion, it is possible to utilize an existing cylinder head as the main body portion.
また、本発明においては、前記ブラケットの底面が、前記ヘッドカバーと前記シリンダヘッドとの取り付け面と同一平面上に位置している構成を採用することができる。 Moreover, in this invention, the structure which the bottom face of the said bracket is located on the same plane as the attachment surface of the said head cover and the said cylinder head is employable.
この構成によれば、設計上、前記ブラケットと前記ヘッドカバーとのシール面を規定し易くなる。 According to this structure, it becomes easy to define the sealing surface of the bracket and the head cover by design.
また、本発明においては、前記ブラケットは、前記エンジンの前方側に配設され、前記孔部を挿通した前記点火ユニットは1番目の気筒の点火ユニットであり、前記駆動アクチュエータは前記孔部を挿通した前記点火ユニットよりも前記エンジンの前方側に配設されている構成を採用することができる。 In the present invention, the bracket is disposed on the front side of the engine, the ignition unit inserted through the hole is an ignition unit of a first cylinder, and the drive actuator is inserted through the hole. The structure arrange | positioned rather than the said ignition unit ahead of the said engine is employable.
この構成によれば、前記駆動アクチュエータ及び前記ブラケットの存在によりエンジン高が高くなるのを前記エンジンの前方側のみとすることができる。 According to this configuration, the engine height can be increased only on the front side of the engine due to the presence of the drive actuator and the bracket.
以上述べた通り、本発明によれば、可変動弁装置の駆動アクチュエータをシリンダヘッド上にコンパクトに配置し、また、メンテナンス性を確保することができる。 As described above, according to the present invention, the drive actuator of the variable valve operating apparatus can be arranged compactly on the cylinder head, and maintainability can be ensured.
図1は本発明の一実施形態に係るエンジンの上部構造を構成する可変動弁装置Aと、動弁装置Bとの全体構成を示す図、図2は可変動弁装置Aの部分分解斜視図である。本実施形態では直列4気筒エンジンへの適用例を想定し、可変動弁装置Aは吸気バルブ1用、動弁装置Bは排気バルブ2用である。また、本実施形態においては吸気バルブ1、排気バルブ2はそれぞれ2バルブであり、4バルブのダブルオーバヘッドカム方式である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a variable valve operating apparatus A and a valve operating apparatus B constituting an upper structure of an engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially exploded perspective view of the variable valve operating apparatus A. It is. In this embodiment, an application example to an in-line four-cylinder engine is assumed, and the variable valve apparatus A is for the
なお、本実施形態では本発明を吸気バルブ用の動弁装置に適用した例を例示するが、排気用バルブ用の動弁装置或いは吸気バルブ及び排気バルブの双方の動弁装置に適用することもできる。また、なお、本書においてエンジン後方側とはエンジンの出力側(クランクシャフトが変速機と接続される側)をいい、エンジン前方側とはクランクシャフトから後述するカムシャフトや駆動シャフトへの動力伝達機構が配される側をいう。また、各気筒を個別に指す場合はエンジン前方側から数えた番号により指し、例えば、1番目の気筒は#1と示す。 In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a valve operating device for an intake valve is illustrated. However, the present invention may also be applied to a valve operating device for an exhaust valve or a valve operating device for both an intake valve and an exhaust valve. it can. In this document, the engine rear side means the output side of the engine (the side where the crankshaft is connected to the transmission), and the engine front side means the power transmission mechanism from the crankshaft to the camshaft and drive shaft described later. The side where is placed. Further, when each cylinder is indicated individually, it is indicated by a number counted from the front side of the engine. For example, the first cylinder is indicated as # 1.
<可変動弁装置A>
可変動弁装置Aはエンジンのクランクシャフト(不図示)と同期して回転する駆動シャフト10を備える。駆動シャフト10は、エンジンの気筒列方向(不図示のクランクシャフトの軸方向)と平行に延び、例えばチェーン伝動機構を介してクランクシャフトからの回転力が伝達されてクランクシャフトと同期して回転する。
<Variable valve gear A>
The variable valve gear A includes a
駆動シャフト10には、駆動シャフト10の回転により回転(偏心回転運動)する偏心カム部材20が設けられている。偏心カム部材20はその断面が円形の円柱形状をなし、その中心(円形の断面の中心)は、駆動シャフト10の軸心からずれている。偏心カム部材20は各気筒毎に1ずつ、合計4つ設けられており、本実施形態の場合、各偏心カム部材20は駆動シャフト10と一体に形成されている。偏心カム部材20を駆動シャフト10と一体に形成することにより、可変動弁装置Aの組立て誤差がバルブの位相差に影響しないようにすることができる。
The
駆動シャフト10と偏芯カム部材20とは、例えば鋳造によりこれらが一体化された一次成型品を作成した後、機械加工により仕上げられる。本実施形態において各偏心カム部材20は90度の位相差を持って駆動シャフト10に形成されている。
The
駆動シャフト10には、駆動シャフト10を軸として揺動自在に設けられ、その揺動運動により吸気バルブ1をリフトさせてその開閉動作を行なう揺動カム部材30が各気筒毎に1つずつ、合計4つ設けられている。揺動カム部材30はカム部31、32とカム部31、32間を接続する円筒部33と、駆動シャフト10が挿通する貫通孔である挿通孔34と、を備える。カム部31、32のうち、カム部31には後述する連結リンク部材50の連結ピン51aが挿入される孔31aが形成されている。
The
カム部31及び32は、揺動カム部材30に対応する気筒の2つの吸気バルブ1にそれぞれ対応し、その周面の一部が各吸気バルブ1毎のロッカーアーム3のローラ3aに当接する。
The
ここで、本実施形態の場合、偏心カム部材20が駆動シャフト10に一体に形成されているため、駆動シャフト10の端部から揺動カム部材30を挿通させたのでは偏心カム部材20間に揺動カム部材30を配置することはできない。そこで、本実施形態の場合、揺動カム部材30は、挿通孔34の中心線(つまり、駆動シャフト10の軸心線)を通る平面を境界として2分割されて2つの分割体30a及び30bから構成されている。分割体30a及び30bにより駆動シャフト10を挟みこむようにして両者を結合することで、偏心カム部材20間に揺動カム部材30を配置することができる。図4は揺動カム部材30の詳細を示す斜視図、図5(a)は揺動カム部材30の分解斜視図である。
Here, in the case of this embodiment, since the
円筒部33のうち、その中央部分の領域はシリンダヘッドに設けられた半割の軸受部5a、5bに軸支される被軸支部33aを構成する。円筒部33のうち、被軸支部33aの両側の領域には合計4つのボス部35a乃至35dが円筒部33に一体かつ分割体30a及び30bに跨るようにして形成されている。
Of the
各ボス部35a乃至35dは被軸支部33aよりも挿通孔34の半径方向に突出するよう形成されており、また、分割体30a及び30bを結合したときに連通する孔36a乃至36dを有している。これらの孔36a乃至36dのうち、分割体30a側の部分はネジ孔となっている。しかして、ボルト38を孔36a乃至36dに差込み、螺合することで分割体30a及び30bが締結される。
Each of the
なお、各分割体30a、30bの分割端面にはノックピン(不図示)が挿入される孔37a及び37bが形成されており、これにより分割体30a及び30bの位置決めを行なうことができる。
In addition, holes 37a and 37b into which knock pins (not shown) are inserted are formed on the divided end faces of the divided
各ボス部35a乃至35dの側面35a’乃至35d’は軸受部の側面に当接して揺動カム部材30のスラスト規制面を構成している。
The side surfaces 35 a ′ to 35 d ′ of the
このように本実施形態では、揺動カム部材30が2分割されているため、駆動シャフト10の端部から揺動カム部材30を組付ける必要がなく、偏心カム部材20間に揺動カム部材30を組付けることができる。また、ボス部35a乃至35dの側面35a’乃至35d’がスラスト規制面を構成することにより、揺動カム部材30のスラスト規制も図ることができる。こうして揺動カム部材30の組付け性向上とスラスト規制とを一挙に図ることができる。
As described above, in this embodiment, since the
ここで、本実施形態ではボス部35a乃至35dを被軸支部33aの両側(駆動シャフト10の軸方向の両側)にぞれぞれ配置している。このため、駆動シャフト10の軸方向の双方向について、揺動カム部材30のスラスト規制が図れる。詳細には、側面35a’及び35c’は駆動シャフト10の一方の軸方向に、側面35b’及び35d’は駆動シャフト10の他方の軸方向に、揺動カム部材30が移動することを規制する。
Here, in the present embodiment, the
また、ボス部35aとボス部35d、及び、ボス部35bとボス部35cを、それぞれ、挿通孔34の中心線に対して対称となる位置に配設している。このため、駆動シャフト10の軸方向の双方向について、揺動カム部材30のスラスト規制が図れるだけでなく、2つの分割体30a及び30bの締結をより確実にすることができる。
Further, the
詳細には、例えば、ボス部35aとボス部35bのみの構成とした場合、駆動シャフト10の軸方向の双方向について、揺動カム部材30のスラスト規制は図れるが、ボス部35aとボス部35bの反対側において分割面の締結力がなく、分割体30a及び30bの締結がボス部35c及びボス部35dを設けた場合よりも劣ることになる。
More specifically, for example, when only the
次に、上記の通り、カム部31及び32は、その周面の一部が各吸気バルブ1毎のロッカーアーム3のローラ3aに当接し、カム面を構成する。このカム面を2つの分割体30a及び30bの分割面が通ると、カム部31及び32とローラ3aとの摺動性が劣る場合がある。
Next, as described above, the
本実施形態では図4に示すように、カム部31及び32の周面のうち、領域S1がカム面を構成し、残りの領域は非カム面である。同図に示すように、2つの分割体30a及び30bの分割面は非カム面を通り、カム面である領域S1は通らないようにしている。このように構成することで、揺動カム部材30を上記の通り2分割の構成としても、摺動面となるカム面(S1)の平滑性を損なうことがなく、摺動性を維持できる。なお、カム部31及び32においてカム面(S1)のプロファイルは同じであり、揺動カム部材30によりリフトされる2つの吸気バルブ1のリフト動作は同期的に行なわれる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, among the peripheral surfaces of the
本実施形態では4つのボス部35a乃至35dを設けたが、2つとすることもできる。図5(b)はボス部を2つとした揺動カム部材30’の斜視図である。同図において揺動カム部材30と同様の構成については同じ符号を付し、説明を割愛する。揺動カム部材30’は揺動カム部材30のボス部35b及び35cを省略した構成のものである。
In the present embodiment, the four
被軸支部33aの両側にボス部35aと35dとが配設されているので、駆動シャフト10の軸方向の双方向について、揺動カム部材30’のスラスト規制が図れる。また、ボス部35aとボス部35dは、挿通孔34の中心線に対して対称となる位置に配設しているので2つの分割体30a及び30bの締結をより確実にすることができる。
Since the
次に、図1及び図2に戻り、可変動弁装置Aの構成を更に説明する。オフセットリンク部材40は偏心カム部材20の外径と略同径の挿入孔40aを有し、この挿入孔40aに偏心カム部材20が回転自在に挿入される。つまり、オフセットリンク部材40は偏心カム部材20に外嵌されることで偏心カム部材20と連結される。偏芯カム部材20は駆動シャフト10の回転に伴い、その外周面がオフセットリンク部材40の挿入孔40aの内周面を摺動しながら偏心回転運動を行なうことになる。
Next, returning to FIGS. 1 and 2, the configuration of the variable valve apparatus A will be further described. The offset
図6は偏心カム部材20とオフセットリンク部材40との組付け態様を示す分解斜視図である。同図において偏心カム部材20及びオフセットリンク部材40の符号に付された(#1)〜(#4)は対応する気筒番号を示す。
FIG. 6 is an exploded perspective view showing how the
本実施形態では偏心カム部材20が駆動シャフト10に一体に形成されている。従って、オフセットリンク部材40を偏芯カム部材20に組付ける際には、まず、気筒列の中央側に位置する気筒#2及び気筒#3に対応する偏心カム部材20(#2)及び(#3)にオフセットリンク部材40(#2)及び(#3)を駆動シャフト10の端部から装着する。
In the present embodiment, the
次に、気筒列の端部側に位置する気筒#1及び気筒#4に対応する偏心カム部材20(#1)及び(#4)にオフセットリンク部材40(#1)及び(#4)を駆動シャフト10の端部から装着する。オフセットリンク部材40(#1)は駆動シャフト10のエンジン前方側の端部から装着し、オフセットリンク部材40(#4)は駆動シャフト10のエンジン後方側の端部から装着する。
Next, the offset link members 40 (# 1) and (# 4) are placed on the eccentric cam members 20 (# 1) and (# 4) corresponding to the
本実施形態の場合、オフセットリンク部材40の挿入孔40aの周壁部の幅d1が偏芯カム部材20の幅d2と同じに設定されており、オフセットリンク部材40の挿入孔40aの周壁部の側面と、偏心カム部材20の側面とは面一となる。
In the case of this embodiment, the width d1 of the peripheral wall portion of the
駆動シャフト10には、偏心カム部材20との境界部分に溝部10aが周設されており、この溝部10aにはスナップリング10bが嵌合する。スナップリング10bは溝部10aの嵌合状態において、偏芯カム部材20の周縁から外方へはみ出す大きさを有しており、これによりオフセットリンク部材40の駆動シャフト10の軸方向のスラスト規制を行なうことができる。本実施形態の場合、偏心カム部材20の両側方において駆動シャフト10に溝部10aが周設されており、それぞれスナップリング10bが嵌合する。よって、オフセットリンク部材40のスラスト規制を、駆動シャフト10の軸方向の双方向において行なうことができる。このような構成により、オフセットリンク部材40のスラスト規制を小スペースで行なうことができる。
The
次に、図1及び図2に戻り、オフセットリンク部材40は、挿入孔40aの中心から偏心した位置に一対の連結ピン41a及び41bを有する。連結ピン41a及び41bの軸心は駆動シャフト10の軸心と平行であり、連結ピン41aはオフセットリンク部材40の一方の側面から突出し、連結ピン41bはオフセットリンク部材40の他方の側面から突出している。
Next, returning to FIGS. 1 and 2, the offset
連結ピン41aには連結リンク部材50の一方端部に形成された孔51bが挿入される。連結リンク部材50は、孔51bに対する連結ピン41aの挿入によりオフセットリンク部材40と連結され、連結ピン41aに回動自在に支持される。連結リンク部材50の他方端部には連結ピン51aが形成されている。
A
連結ピン51aの軸心は駆動シャフト10の軸心と平行であり、連結ピン51aには揺動カム部材30の孔31aが挿入される。連結リンク部材50は、孔31aに対する連結ピン51aの挿入により揺動カム部材30と連結され、揺動カム部材30に対しても回動自在に支持されると共に、オフセットリンク部材40と揺動カム部材30とを連結する。
The axial center of the connecting
次に、オフセットリンク部材40の連結ピン41bには連結リンク部材60の一方端部に形成された孔60aが挿入される。連結リンク部材60は、孔60aに対する連結ピン41bの挿入によりオフセットリンク部材40と連結され、連結ピン41bに回動自在に支持される。連結リンク部材60の他方端部には孔60bが形成されている。孔60bには制御アーム部材70に形成された連結ピン70aが挿入される。
Next, a
制御アーム部材70は各気筒毎に1つずつ、合計4つ設けられている。制御アーム部材70は制御シャフト80に取り付けられており、制御シャフト80の回転により回動する。制御シャフト80、連結ピン70aの軸心は駆動シャフト10の軸心と平行である。本実施形態では制御アーム部材70と駆動シャフト10とを別体としているが一体に構成してもよい。
A total of four
制御シャフト80のエンジン前方側端部にはウォームホイール81が取り付けられている。ウォームホイール81は電動モータ90の出力軸に取り付けられたドライブ軸91に形成されたウォームギヤ91aと噛合する。電動モータ90はその出力軸が制御シャフト80と直交する方向に配設され、従ってドライブ軸91の軸方向も制御シャフト80と直交する。
A
電動モータ90の回転力はウォームギヤ91a及びウォームホイール81により構成される動力伝達機構を介して制御シャフト80に伝達され、制御シャフト80を回転させる。本実施形態では制御シャフト80の駆動アクチュエータとして電動モータ90を用いたが、他の種類の駆動アクチュエータ及び動力伝達機構を用いてもよい。
The rotational force of the
制御シャフト80には、また、制御シャフト80の回転角度を規制する規制部材82が一体に形成されている。規制部材82は半円柱形状の部分を有し、当該半円柱形状の部分がシリンダヘッドの壁部に当接することで制御シャフト80の回転角度を機械的に規制する。
The
次に、図3(a)乃至(d)を参照して可変動弁装置Aの動作を説明する。図3(a)に示すようにロッカーアーム3はその一方端部がHLA(ハイドロリックラッシュアジャスタ)4のプランジャ先端に軸支され、当該端部を揺動中心として揺動可能となっている。ロッカーアーム3の他方端部には吸気バルブ1のバルブステム1aに当接している。しかして、揺動カム部材30の揺動運動により、カム部31及び32がロッカーアーム3のローラ3aに当接、摺動してロッカーアーム3の揺動運動を生じさせる。
Next, the operation of the variable valve gear A will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (d). As shown in FIG. 3A, one end of the
ロッカーアーム3の揺動運動により、吸気バルブ1はスプリング1bに抗して下方へ移動し、また、スプリング1bの復帰力により上方へ移動する。こうした吸気バルブ1のリフト動作により吸気ポートが開閉されことになる。
The rocking movement of the
なお、図3(a)はカム部31について図示しているが、カム部32とロッカーアーム3との構成も同様である。また、本実施形態ではロッカーアーム方式としているが、直打式としてもよい。
3A illustrates the
次に、揺動カム部材30の揺動運動について説明する。駆動シャフト10の回転により偏心カム部材20が偏心回転運動を行なうと、オフセットリンク部材40が運動するが、オフセットリンク部材40は連結リンク部材60を介して制御アーム部材70に連結されているため、オフセットリンク部材40は往復円弧運動を行なう。つまり、偏心カム部材20の偏心回転運動はオフセットリンク部材40により往復円弧運動に変換される。
Next, the swinging motion of the
オフセットリンク部材40の往復円弧運動は連結リンク部材50を介して揺動カム部材30に伝達され、揺動カム部材30は揺動運動を行なう。つまり、偏心カム部材20の偏心回転運動は揺動カム部材30の揺動運動に変換され、オフセットリンク部材40、連結リンク部材50及び60は、駆動シャフト10の回転による偏芯カム部材30の偏心回転運動を、揺動カム部材30の揺動運動に変換するリンク機構を構成している。
The reciprocating arc motion of the offset
オフセットリンク部材40の往復円弧運動の位置は制御アーム70の回動位置、つまり、制御シャフト80の回転位置により変位する。オフセットリンク部材40の往復円弧運動の位置が変化すると揺動カム部材30の揺動角範囲が変化し、これにより吸気バルブ1のリフト特性(リフト量及びタイミング)が変化する。
The position of the reciprocating arc movement of the offset
図3(a)及び(b)は高リフト制御状態の場合を示し、図3(c)及び(d)は低リフト制御状態の場合を示す。高リフト制御状態の場合、吸気バルブ1のリフト量が相対的に大きくなり、低リフト制御状態の場合、吸気バルブ1のリフト量が相対的に小さくなる。通常、エンジンの負荷が大きくなると高リフト制御状態とされる。制御シャフト80の回転は電動モータ90により制御される。従って、電動モータ90は吸気バルブ1のリフト特性を可変制御する駆動アクチュエータである。
3A and 3B show the case of the high lift control state, and FIGS. 3C and 3D show the case of the low lift control state. In the high lift control state, the lift amount of the
<動弁装置B>
図1を参照して動弁装置Bはエンジンのクランクシャフト(不図示)と同期して回転するカムシャフト110を備える。カムシャフト110は、エンジンの気筒列方向(不図示のクランクシャフトの軸方向)と平行に延び、駆動シャフト10と同様に、例えばチェーン伝動機構を介してクランクシャフトからの回転力が伝達されてクランクシャフトと同期して回転する。
<Valve operated device B>
Referring to FIG. 1, valve gear B includes a
カムシャフト110には、カムシャフト110の回転により回転するカム部材120が一体に形成されている。カム部材120は各気筒毎に2ずつ、合計8つ設けられている。
A
排気バルブ2も吸気バルブ1と同様にロッカーアーム3及びHLA4を用いた構成となっている。カムシャフト110の回転により回転するカム部材120はロッカーアーム3のローラ3aに当接、摺動してロッカーアーム3の揺動運動を生じさせ、排気バルブ2のリフト動作を生じさせる。
Similarly to the
<エンジン上部の構造>
図7は本発明の一実施形態に係るエンジンの上部構造を示す、エンジンの前面(前方側端面)の部分図である。本実施形態の場合、シリンダヘッド200は本体部201とホルダ部202とから構成されている。本体部201は不図示の燃焼室、吸排気ポート等が形成されている。ホルダ部202は主として可変動弁装置Aの支持体として設けられている。
<Engine upper structure>
FIG. 7 is a partial view of the front surface (front end surface) of the engine, showing the superstructure of the engine according to one embodiment of the present invention. In the case of the present embodiment, the
駆動シャフト10及びカムシャフト110は本体部201とホルダ部202とにより軸支され、制御シャフト80はホルダ部202により軸支される。ホルダ部202上には電動モータ90をシリンダヘッド200上で支持するブラケット210が取り付けられている。
The
図8は可変動弁装置A及び動弁装置Bを搭載した本体部201の平面図であり、ホルダ部202やブラケット210は省略されている。本体部201の上面には図4を参照して説明した軸支部5aが形成されている。ホルダ部202の下面には軸支部5aに対応する軸支部5b(図8において不図示)が形成されており、これらの軸支部5a及び5bが揺動カム部材30の被軸支部33aを軸支する。
FIG. 8 is a plan view of the
本体部201の上面には、また、カムシャフト110を軸支する軸支部6aが形成されている。軸支部5a、5bの場合と同様に、ホルダ部202の下面には軸支部6aに対応する不図示の軸支部が形成されており、これらの軸支部カムシャフト110を軸支する。なお、図8の例の場合、本体部201の上面には各気筒の点火ユニットが挿入される孔201aが形成されている。
A
シリンダヘッド200を本体部201とホルダ部202とにより構成することで、本体部201として既存のシリンダヘッドを活用し、これにホルダ部202を装着することで可変動弁装置Aを有していないエンジンに対しても可変動弁装置Aを搭載することができる。
By configuring the
次に、ブラケット210について説明する。図9はブラケット210の斜視図である。図10はシリンダヘッド200のエンジン前方側の部分平面図である。ブララケット210は底壁211と、側壁212、213と、底壁211の表面から若干隆起した周縁部214と、を有し、本実施形態の場合、エンジンの前方側に取り付けられている。
Next, the
底壁211には複数のボス部211dが形成されており、ボス部211dにボルトを挿通してシリンダヘッド200のホルダ部202の上面に固定される。底壁211には、また、各気筒の点火ユニット95のうちの一つ(ここでは気筒#1の点火ユニット)が挿通する貫通孔である孔部211aが形成されている。本実施形態の場合、点火ユニット95は不図示の点火プラグと、当該点火プラグの上部に取り付けられ、点火ユニット95の上部を形成する点火コイルユニット95aと、から構成されている。
A plurality of
孔部211aを挿通した点火ユニット95の上部である点火コイルユニット95aは、底壁211表面から段落ちした窪み部211bに配設され、また、底壁211の棚部211cに固定されている。
The
側壁213には電動モータ90が固定されている。底壁211は、側壁212、213と、周縁部214とに規定されて、点火コイルユニット95a及び電動モータ90の配設領域S2を形成している。本実施形態の場合、電動モータ90は孔部211aを挿通した点火ユニット95よりもエンジンの前方側に配設されている。
An
側壁213には不図示の貫通孔が形成されており、電動モータ90の出力軸及びドライブ軸91が挿通している。ドライブ軸91の先端は支持壁215に設けた軸受215aに軸支されている。
A through hole (not shown) is formed in the
支持壁215は側壁212に対して配設領域S2と反対側に設けられており、一対の連結部216により側壁212と一体に接続されている。支持壁215の両側下部にはボス部215bが形成されており、ボス部215aにボルトを挿通してシリンダヘッド200のホルダ部202の上面に固定される。連結部216間にはドライブ軸91が通過している。
The
次に、シリンダヘッド200の上部を覆うヘッドカバーの構成について説明する。図11(a)はヘッドカバー220が装着された、シリンダヘッド200のエンジン前方側の部分平面図、(b)はヘッドカバー220のX−X断面線端面図である。
Next, the configuration of the head cover that covers the top of the
ヘッドカバー220はブラケット200が配設されているエンジン前方側が、ブラケット200等を覆うために上方へ膨出しており、その膨出部分に、配設領域S2を露出させる開口部220aを有する。開口部220aにより配設領域S2は露出されているが、他の部分(例えば、支持壁215、連結部216の周辺等)はヘッドカバー220により覆われている。
The
また、開口部220aの周縁において配設領域S2を囲包するように下方(シリンダヘッド200側)へ延びた内周壁部221とを有する。内周壁部221の下端には、その全周に渡ってシール材221aが取り付けられている。シール材221aが側壁212、213及び周縁部214の上面に密着し、開口部220aを介して露出した配設領域S2以外の部分の液密性を確保している。
Moreover, it has the inner
ヘッドカバ−220の外周縁にもその全周に渡ってシール材220bが取り付けられている。シール材220bはホルダ部202の周縁上面に密着し、ヘッドカバー220内部の動弁空間と外部との液密性を確保している。なお、図7に示すようにブラケット210の底面はヘッドカバー220とシリンダヘッド200との取り付け面(ホルダ202の上面S3)と同一平面上に位置している。
A
このようにしてヘッドカバー220は配設領域Sを除き、シリンダヘッド200の上面全体を覆って動弁空間と外部との液密性を確保している。但し、気筒#2に対応する点火ユニット95(#2)により示すように、メンテナンス性向上のため、ヘッドカバー220には気筒#2乃至#4に対応する各点火ユニット95を挿通するための不図示の孔が形成されており、各点火ユニット95はヘッドカバー220を外すことなくシリンダヘッド200からの着脱が可能となっている。
In this way, the
本実施形態では、ブラケット210の底壁211が孔部211aを有して、電動モータ90と共に点火ユニット95の点火コイルユニット95aの配設領域S2を形成することで、電動モータ90を点火コイルユニット95aに近接して配置することができ、電動モータ90をシリンダヘッド200上にコンパクトに配置することができる。
In the present embodiment, the
また、ヘッドカバー220が開口部220aを有することで、配設領域S2に点火コイルユニット95aが配設された点火ユニット95及び電動モータ90のメンテナンスをヘッドカバー220を取外すことなく行なうことができ、メンテナンス性も確保することができる。更に、ヘッドカバー220が内周壁部221を有することで配設領域S2の遮蔽性を向上し、シリンダヘッド200の潤滑油が配設領域S2内へ飛散することも防止される。
Further, since the
また、電動モータ90と制御シャフト80との動力伝達機構を、ウォームギヤ91a及びウォームホイール81により構成することで、両者の軸方向が直交することから当該動力伝達機構をよりコンパクトに配置することができ、また、ヘッドカバー220により当該動力伝達機構から潤滑油が外部へ飛散することを防止することができる。
In addition, since the power transmission mechanism between the
また、ブラケット210の底面が、ヘッドカバー220とシリンダヘッド200との取り付け面と同一平面上に位置しているので、設計上、ブラケット210とヘッドカバー220とのシール面を規定し易くなる。
Further, since the bottom surface of the
また、本実施形態ではブラケット210は、エンジンの前方側に配設され、孔部211aを挿通した点火ユニット95は気筒#1の点火ユニットであり、電動モータ90は当該点火ユニット95よりもエンジンの前方側に配設されているので、電動モータ90及びブラケット210の存在によりエンジン高が高くなるのをエンジンの前方側のみとすることができる。このため、気筒#2周辺からエンジン後方側はエンジン高を低くでき、例えば、エアクリーナ等の補機類をエンジン上方に配設する、まとまったスペースが得られる。
In the present embodiment, the
A 可変動弁装置
S2 配設領域
90 電動モータ
95 点火ユニット
95a 点火コイルユニット
200 シリンダヘッド
210 ブラケット
211 底壁
220 ヘッドカバー
220a 開口部
221 内周壁部
A Variable valve operating device
Claims (5)
前記可変動弁装置が、
各気筒のバルブのリフト特性を可変制御するための駆動アクチュエータと、
前記シリンダヘッド上に設けられ、前記駆動アクチュエータを支持するブラケットと、を備え、
前記ブラケットは、
各気筒の点火ユニットのうちの一つが挿通する孔部を有し、前記孔部を挿通した前記点火ユニットの上部と前記駆動アクチュエータとの配設領域を形成する底壁を有し、
前記ヘッドカバーは、
前記配設領域を露出させる開口部と、
前記配設領域を囲包するよう下方へ延びた内周壁部と、
を有することを特徴とするエンジンの上部構造。 In the upper structure of the engine comprising a cylinder head of a multi-cylinder engine having a variable valve operating device, and a head cover that covers the upper portion of the cylinder head,
The variable valve operating device is
A drive actuator for variably controlling the valve lift characteristics of each cylinder;
A bracket provided on the cylinder head and supporting the drive actuator;
The bracket is
Having a hole through which one of the ignition units of each cylinder is inserted, and having a bottom wall forming an upper region of the ignition unit through which the hole is inserted and a region where the drive actuator is disposed;
The head cover is
An opening that exposes the placement region;
An inner peripheral wall portion extending downward to surround the arrangement region;
An upper structure of the engine characterized by comprising:
前記エンジンのクランクシャフトと同期して回転する、前記エンジンの気筒列方向と平行に延びた、駆動シャフトと、
各気筒毎に前記駆動シャフトを軸として揺動自在に設けられ、その揺動運動により各気筒のバルブをリフトさせる揺動カム部材と、
前記駆動アクチュエータを駆動源として回転され、前記駆動シャフトと平行に延びた制御シャフトと、
各気筒毎に前記制御シャフトに設けられ、前記制御シャフトの回転により回動する制御アームと、
前記制御アームと前記揺動カム部材とを連結し、前記制御アームの回動位置に応じて前記揺動カム部材の揺動角範囲を変化させることにより、前記バルブのリフト特性を変化させるリンク機構と、を備え、
前記駆動アクチュエータは、出力軸が前記制御シャフトと直交する方向に配設された電動モータであり、
前記電動モータの前記出力軸にはウォームギヤを有するドライブ軸が取り付けられ、前記制御シャフトには前記ウォームギヤと噛合するウォームホイールが取り付けられることにより、前記電動モータの回転力が前記制御シャフトに伝達され、
前記ブラケットは、前記底壁の端部から立設されて前記配設領域を規定し、前記電動モータが取り付けられる側壁と、
前記側壁に対して前記配設領域と反対側に設けられ、前記ドライブ軸の先端を軸支する支持壁と、
前記支持壁と前記側壁とを連結する連結部と、
を有し、
前記ヘッドカバーは、前記支持壁及び前記連結部を覆っていることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの上部構造。 The variable valve operating device is
A drive shaft that rotates in synchronization with a crankshaft of the engine and extends in parallel with a cylinder row direction of the engine;
An oscillating cam member provided for each cylinder so as to be oscillatable about the drive shaft, and for lifting the valve of each cylinder by the oscillating motion;
A control shaft that is rotated using the drive actuator as a drive source and extends parallel to the drive shaft;
A control arm provided on the control shaft for each cylinder and rotated by rotation of the control shaft;
A link mechanism that connects the control arm and the swing cam member, and changes a lift angle of the valve by changing a swing angle range of the swing cam member according to a rotation position of the control arm. And comprising
The drive actuator is an electric motor having an output shaft arranged in a direction orthogonal to the control shaft,
A drive shaft having a worm gear is attached to the output shaft of the electric motor, and a worm wheel meshing with the worm gear is attached to the control shaft, whereby the rotational force of the electric motor is transmitted to the control shaft,
The bracket is erected from an end of the bottom wall to define the arrangement area, and a side wall to which the electric motor is attached,
A support wall provided on the side opposite to the arrangement region with respect to the side wall, and supporting a tip of the drive shaft;
A connecting portion for connecting the support wall and the side wall;
Have
The engine upper structure according to claim 1, wherein the head cover covers the support wall and the connecting portion.
前記駆動シャフトは前記本体部及び前記ホルダ部により軸支され、
前記ホルダ部には前記制御シャフト及び前記ブラケットが搭載されていることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの上部構造。 The cylinder head is composed of a main body part and a holder part,
The drive shaft is pivotally supported by the body part and the holder part,
The upper structure of the engine according to claim 2, wherein the control shaft and the bracket are mounted on the holder portion.
前記孔部を挿通した前記点火ユニットは1番目の気筒の点火ユニットであり、
前記駆動アクチュエータは前記孔部を挿通した前記点火ユニットよりも前記エンジンの前方側に配設されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のエンジンの上部構造。 The bracket is disposed on the front side of the engine,
The ignition unit inserted through the hole is an ignition unit of a first cylinder,
The engine upper structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the drive actuator is disposed on a front side of the engine with respect to the ignition unit inserted through the hole.
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