JP4897631B2 - 動弁装置の潤滑構造 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関において、吸気または排気を行うバルブ側の部材及び駆動側の部材にそれぞれ当接して、その駆動側の部材の動作に応じてバルブを開閉させるロッカアームを備えた動弁装置の潤滑構造に関するものである。

内燃機関には、吸気及び排気を行うバルブを開閉動作させる動弁装置が設けられており、この動弁装置には、バルブとこれに開閉動作を行わせるためのカムとの間にロッカアームを介装して、カムの回転に応じてロッカアームが揺動してバルブを開閉させる構成が多用されている。

この種の動弁装置では、カムの耐摩耗性を確保するため、ロッカアームとカムとが当接する部分に潤滑油を供給することが望ましく、この潤滑方法として、従来、動弁装置が収容される動弁室の適所にジェットノズルを配置して、このジェットノズルから潤滑油を噴出させて潤滑を行うオイルジェット方式が広く採用されており、さらに潤滑性を向上させるため、潤滑対象部位の直近に飛沫潤滑油を捕集する潤滑油受け構造を設けた構成も採用されている。また、ロッカアームに潤滑油供給孔を設けて、カムとの当接部分の潤滑を行う技術も知られている（特許文献１参照）。
特開平５−３１２０１４号公報

しかしながら、前記のオイルジェット方式では、運転状況に応じた油圧の変化などに起因して潤滑油供給状況が変化するため、安定した潤滑が行われない問題がある。これに対して、潤滑不足が懸念される部位に強制的に潤滑油を供給するための配管を設置することも行われているが、この場合、潤滑油供給用の配管が別途必要となるため、部品点数が増加すると共に、レイアウト面での設計自由度が低下する不都合が生じる。

また、前記のロッカアームに潤滑油供給孔を設けた技術では、部品点数の増加やレイアウト面での設計自由度の低下といった不都合が解消されるものの、バルブのステムエンドとの当接部分の潤滑に関する配慮がなく、この部分で潤滑不足が生じると、焼き付き等の不具合が発生することがあり、なんらかの対策が望まれる。

特に、出力及び燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を図るために、内燃機関の運転状態に応じてバルブのリフト量などを変化させる開弁特性可変機構を動弁装置に設けた場合、この開弁特性可変機構を構成する部材がロッカアームの近傍に配置されるため、これらの部材により、ロッカアームの周囲の隙間が少なくなり、バルブのステムエンドとの当接部分が隠れた状態になるため、潤滑不足が懸念される。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、運転条件に関係なく安定で確実な潤滑が可能であり、特にロッカアームにおける駆動側の部材との当接部分と同時にバルブ側の部材との当接部分の潤滑も可能になるように構成された動弁装置の潤滑構造を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明においては、請求項１に示すとおり、内燃機関において、吸気または排気を行うバルブ（２）側の部材（ステムエンド３７）及び駆動側の部材（ローラシャフト３２）にそれぞれ当接して、その駆動側の部材の動作に応じて前記バルブを開閉させるロッカアーム（６）を備えた動弁装置の潤滑構造において、前記ロッカアームは、ロッカシャフト（３４）に回転自在に支持される基部（３５）と、この基部から延出されて前記バルブ側の部材及び前記駆動側の部材に当接するアーム部（３６）とを有し、前記基部の内部から略径方向に延びて前記アーム部の一方の外面に開口して、前記駆動側の部材との当接部分（スリッパ面３３）に潤滑油を供給する駆動側給油路（スリッパ面給油孔４２）と、この駆動側給油路の途中から分岐して前記アーム部の他方の外面に開口して、前記バルブ側の部材との当接部分（チップ部３８）に潤滑油を供給する従動側給油路（チップ部給油孔４３）とを備え、前記従動側給油路の径が前記駆動側給油路の径よりも大きいものとした。

これによると、潤滑対象部位である、駆動側の部材との当接部分及びバルブ側の部材との当接部分に、駆動側給油路及び従動側給油路により潤滑油が供給されるため、運転条件に関係なく安定で確実な潤滑が可能になる。そして、駆動側の部材との当接部分と共に、バルブ側の部材との当接部分の潤滑が行われるため、駆動側の部材の耐摩耗性を向上させると共に、バルブ側の部材の焼き付きなどの不具合を防止することができる。しかも、駆動側給油路と従動側給油路とが一部共用されているため、加工工数を削減することができる。

この場合、ロッカアームにおいて、駆動側の部材との当接部分とバルブ側の部材との当接部分とが、基部に対して同じ側に配置された構成となる。

さらに、駆動側給油路及び従動側給油路による潤滑油の供給量を適正化することができる。略径方向に延びた駆動側給油路内の潤滑油には、ロッカアームの揺動動作により遠心力が作用することから、供給量が大きくなる傾向にあるため、従動側給油路の径を駆動側給油路の径より大きくすることで、駆動側の部材との当接部分に過大に潤滑油が供給されることを避けると共に、バルブ側の部材との当接部分の潤滑不足を避けることができる。

前記動弁装置の潤滑構造においては、請求項２に示すとおり、前記ロッカアームは、前記従動側給油路から排出された潤滑油を前記バルブ側の部材との当接部分に誘導する潤滑油誘導手段（隅部５４）を、前記バルブ側の面に有する構成とすることができる。

これによると、バルブ側の部材との当接部分の近傍に従動側給油路の出口を開口させることなく、バルブ側の部材との当接部分に潤滑油を確実に供給することができる。

この場合、潤滑油誘導手段は、ロッカアームのバルブ側の面に凹部を設け、ここに開口した従動側給油路の出口の近傍からバルブ側の部材との当接部分に向けて延在するように形成された隅部とすると良い。これによると、潤滑油が飛散することなく、壁伝いにバルブ側の部材との当接部分に潤滑油が誘導される。

前記動弁装置の潤滑構造においては、請求項３に示すとおり、開弁特性を変更するための各気筒ごとのリンク機構を有し、このリンク機構を構成する部材（ギアリンク２１及びローラリンク２２）が、前記ロッカアームの近傍に設けられた構成とすることができる。

これによると、リンク機構を構成する部材により、ロッカアームの周囲に隙間が少なく、バルブ側の部材との当接部分が隠れた状態になるが、このバルブ側の部材との当接部分には従動側給油路により潤滑油が供給されるため、潤滑不足を避けることができる。

このように本発明によれば、潤滑対象部位である、駆動側の部材との当接部分及びバルブ側の部材との当接部分に、駆動側給油路及び従動側給油路により潤滑油が供給されるため、運転条件に関係なく安定で確実な潤滑が可能になる。そして、駆動側の部材との当接部分と共に、バルブ側の部材との当接部分の潤滑が行われるため、駆動側の部材の耐摩耗性を向上させると共に、バルブ側の部材の焼き付きなどの不具合を防止することができる。しかも、駆動側給油路と従動側給油路とが一部共用されているため、加工工数を削減することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明によるエンジンの上部を示す斜視図である。図２は、図１に示したエンジンの開弁特性可変機構を示す斜視図である。図３は、図２に示した開弁特性可変機構の動作状況を示す縦断面図である。

このエンジン（開弁特性可変型内燃機関）は、自動車に搭載される直列４気筒エンジンであり、シリンダヘッド１には、各気筒ごとに２つずつの排気用のバルブ２を備え、このバルブ２を駆動する動弁機構として、カム３を備えたカムシャフト４と、バルブ２とカム３との間に介装されたロッカアーム６と、バルブ２を閉鎖方向に常時付勢するバルブスプリング７とが設けられている。

なお、図示しないが、吸気側にも、各気筒ごとに２つずつの吸気用のバルブが設けられると共に、このバルブを駆動する動弁機構として、カムシャフト、ロッカアーム、及びバルブスプリングが設けられている。

カムシャフト４は、カムホルダ１１により回転自在に支持されている。このカムホルダ１１は、各気筒ごとの動弁室を仕切るように設けられており、シリンダヘッド１の上面にボルトにて締結固定される。

このエンジンには、バルブ２のリフト量を可変制御する開弁特性可変機構が搭載されている。この開弁特性可変機構では、ベースプレート１３の上面に設置された電動モータ１４により、図示しない減速ギア機構を介して、各気筒ごとに設けられたリンク機構１５を連動動作させるギアシャフト（コントロールシャフト）１６が回転駆動される。このギアシャフト１６もカムホルダ１１に回転自在に支持されている。

開弁特性可変機構を構成するリンク機構１５は、図２に示すように、カムホルダ１１に回動可能に支持されたギアリンク２１と、このギアリンク２１に揺動可能に保持されると共に、遊端側をカム３及びロッカアーム６間に介装されたローラリンク２２とを有しており、ギアリンク２１の回動に伴うローラリンク２２の揺動支点の変位に応じてバルブ２のリフト量を変化させるようになっている。

ギアリンク２１は、カムホルダ１１に設けられた支軸２３周りに回動するアーム部２４と、このアーム部２４の遊端側から周方向に延出されて、ギアシャフト１６のギア１７（図１参照）に噛み合うギア部２５とを有しており、電動モータ１４の駆動力により回動動作する。またアーム部２４の遊端側の側面には、ローラリンク２２を揺動可能に保持する軸受け部２６が軸方向に突出した状態で形成されている。ギアリンク２１のギア部２５とカムホルダ１１とは軸方向に対向する面で摺動可能に当接している。

ローラリンク２２は、ギアリンク２１の軸受け部２６に嵌合して揺動支点となる支軸部２７が両端に設けられた基部２８と、この基部２８から延出された１対のアーム部２９とを有している。アーム部２９の先端には、カムシャフト４のカム３に転接するローラ３１と、ロッカアーム６のスリッパ面に転接するローラシャフト３２とを有している。

ロッカアーム６は、カムホルダ１１に保持されたロッカシャフト３４に回転自在に支持される基部３５と、この基部３５から延出された１対のアーム部３６とを有しており、この１対のアーム部３６にはそれぞれ、図３に示すように、バルブ２のステムエンド３７を押圧するチップ部３８の位置を調整するアジャストスクリュー３９が設けられている。

このように構成された開弁特性可変機構においては、ギアシャフト１６の回動に伴って、ギアリンク２１が、支軸２３（図２参照）を中心にして回動し、これに伴ってローラリンク２２の揺動支点となる軸受け部２６が変位し、このギアリンク２１の回動角度位置（リンク角）に応じて、バルブ２のリフト量を無段階に調整することができる。

アイドル運転時等にバルブリフトを低減させる場合には、ギアリンク２１を図３（Ａ）に示す最小リフト位置（例えばリンク角＝０度）とし、この場合、ローラリンク２２の揺動支点となる軸受け部２６が、カムシャフト４の上方に位置し、カム３によってローラ３１が押し下げられても、矢印で示すようにローラシャフト３２がスリッパ面３３に沿って転動することで、ロッカアーム６の揺動量（すなわち、バルブ２のリフト量）が小さくなる。

一方、高負荷運転時等にバルブリフトを増大させる場合には、ギアリンク２１を図３（Ｂ）に示す最大リフト位置（例えばリンク角＝６０度）とし、この場合、ローラリンク２２の揺動支点となる軸受け部２６が、カムシャフト４の側方に位置し、カム３によってローラ３１が押し下げられると、スリッパ面３３に沿ったローラシャフト３２の転動が殆ど起こらないことから、バルブ２のリフト量が大きくなる。

以上のように、バルブ２の開弁特性を変更するために各気筒ごとのリンク機構１５が設けられているが、このリンク機構１５を構成するギアリンク２１及びローラリンク２２が、ロッカアーム６の近傍に設けられているため、ロッカアーム６の周囲に隙間が少なく、特にバルブ２のステムエンド３７が当接するチップ部３８が隠れた状態になるため、次に説明するように、ロッカアーム６に潤滑油供給機構を設けて、潤滑不足を避けるようにしている。

図４は、図２に示したロッカアーム６を一部切断して示す斜視図である。図５は、図２に示したロッカアーム６のバルブ２側の面を示す斜視図である。

ロッカアーム６には、図４に示すように、中空に形成された基部３５の中心孔４１から略径方向に延びて、ローラシャフト（駆動側の部材）３２（図３参照）が当接するスリッパ面３３に潤滑油を供給するスリッパ面給油孔（駆動側給油路）４２と、このスリッパ面給油孔４２の途中から分岐して、バルブ２のステムエンド（バルブ側の部材）３７と当接するチップ部３８（図３参照）に潤滑油を供給するチップ部給油孔（従動側給油路）４３とが設けられている。

基部３５の中心孔４１には、ロッカシャフト３４が嵌挿され、このロッカシャフト３４の内部の送油路４４を流通する潤滑油が、その外周面に開口する給油孔４５から吐出された後にスリッパ面給油孔４２に流入する。なお、ロッカシャフト３４を介することなく、基部３５の内部に設けられた送油路に潤滑油が導入されてスリッパ面給油孔４２に送られる構成も可能である。

スリッパ面給油孔４２は、小径に形成されており、チップ部給油孔４３は、スリッパ面給油孔４２より大径に形成されており、これによりスリッパ面給油孔４２及びチップ部給油孔４３の潤滑油の供給量を適正化することができる。略径方向に延びたスリッパ面給油孔４２内の潤滑油には、ロッカアーム６の揺動動作により遠心力が作用することから、供給量が大きくなる傾向にあり、チップ部給油孔４３の径をスリッパ面給油孔４２の径より大きくすることで、スリッパ面３３に過大に潤滑油が供給されることを避けると共に、チップ部３８の潤滑不足を避けることができる。

ロッカアーム６のバルブ２側の面には、図５に示すように、基部３５から、アーム部３６におけるアジャストスクリュー３９を保持するスクリュ保持部５１に至る領域に凹部５２が形成されている。この凹部５２は、両側の側壁面５２ａ・５２ｂとスクリュ保持部５１側の壁面５２ｃとで３方を囲われており、一方の側壁面５２ａと底面５２ｄとからなる隅部（潤滑油誘導手段）５４が、側壁面５２ａに沿って基部３５側からスクリュ保持部５１に至る範囲に形成されている。

凹部５２の底面５２ｄにおける一方の側壁面５２ａの近傍には、チップ部給油孔４３の出口が開口しており、このチップ部給油孔４３の出口から排出された潤滑油は、図中に矢印で示すように、隅部５４に沿って壁伝いにチップ部３８側に誘導される。このため、チップ部給油孔４３の出口から排出された潤滑油が、飛散することなく、確実にチップ部３８に到達し、チップ部３８及びバルブ２のステムエンド３７を潤滑することができる。

なお、前記の例では、駆動側の部材として、開弁特性可変機構を構成するローラリンクに保持されたローラシャフトがロッカアームに当接するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、動弁カムがロッカアームに直接当接する構成など、種々の態様が可能である。

本発明によるエンジンの上部を示す斜視図である。 図１に示したエンジンの開弁特性可変機構を示す斜視図である。 図２に示した開弁特性可変機構の動作状況を示す縦断面図である。 図２に示したロッカアームを一部切断して示す斜視図である。 図２に示したロッカアームのバルブ側の面を示す斜視図である。

符号の説明

２ バルブ
３ カム
４ カムシャフト
６ ロッカアーム
１４ 電動モータ
１５ リンク機構
２１ ギアリンク
２２ ローラリンク
３１ ローラ
３２ ローラシャフト（駆動側の部材）
３３ スリッパ面
３４ ロッカシャフト
３５ 基部
３６ アーム部
３７ ステムエンド（バルブ側の部材）
３８ チップ部
３９ アジャストスクリュー
４２ スリッパ面給油孔（駆動側給油路）
４３ チップ部給油孔（従動側給油路）
４４ 送油路
５１ スクリュ保持部
５２ 凹部、５２ａ・５２ｂ 側壁面、５２ｃ 壁面、５２ｄ 底面
５４ 隅部

Claims (3)

1. 内燃機関において、吸気または排気を行うバルブ側の部材及び駆動側の部材にそれぞれ当接して、その駆動側の部材の動作に応じて前記バルブを開閉させるロッカアームを備えた動弁装置の潤滑構造であって、
   前記ロッカアームは、ロッカシャフトに回転自在に支持される基部と、この基部から延出されて前記バルブ側の部材及び前記駆動側の部材に当接するアーム部とを有し、
   前記基部の内部から略径方向に延びて前記アーム部の一方の外面に開口して、前記駆動側の部材との当接部分に潤滑油を供給する駆動側給油路と、この駆動側給油路の途中から分岐して前記アーム部の他方の外面に開口して、前記バルブ側の部材との当接部分に潤滑油を供給する従動側給油路とを備え、
   前記従動側給油路の径が前記駆動側給油路の径よりも大きいことを特徴とする動弁装置の潤滑構造。
2. 前記ロッカアームは、前記従動側給油路から排出された潤滑油を前記バルブ側の部材との当接部分に誘導する潤滑油誘導手段を、前記バルブ側の面に有することを特徴とする請求項１に記載の動弁装置の潤滑構造。
3. 開弁特性を変更するための各気筒ごとのリンク機構を有し、このリンク機構を構成する部材が、前記ロッカアームの近傍に設けられたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の動弁装置の潤滑構造。

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