JP5572082B2 - 車両用エンジン - Google Patents

Description

本発明は、車両用エンジンに関する。

従来、シリンダヘッドの上部に固定されるカムハウジングと、カムハウジングとカムキャップに回転可能に支持されるカムシャフトと、カムハウジングに固定される支持部材と、支持部材に支持されるロッカアームと、を備えた車両用エンジンが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００８−０７５４８２号公報

このような車両用エンジンでは、ロッカアームは、カムシャフトに形成されたカムやシリンダヘッドに設けられたバルブに当接し、カムからの押圧力をバルブに伝達する役割を果たしている。

このため、ロッカアームは、カムの形状にあわせて上下動する必要があり、支持部材周りに揺動可能に支持されることがある。しかし、支持部材とロッカアームが取り付けられたカムハウジングをシリンダヘッドに組み付ける際に、ロッカアームが支持部材周りに制限なく揺動できるとすると、ロッカアームをバルブと当接させることができないことがあり、カムハウジング及びロッカアームの組付性が悪化してしまうという問題が生じていた。

また、ロッカアームは、カムの当接面の形状にあわせて姿勢変動する必要があり、ロッカアームの軸周りに揺動可能に支持されることがある。しかし、ロッカアームが軸周りに制限なく揺動できるとすると、ロッカアームとカムを当接させる際に、ロッカアームがカムにかついで（片当たりして）しまうことがあり、ロッカアームとカムを適切に組み付けることができず、ロッカアームの組付性が悪化してしまうという問題が生じていた。

つまり、ロッカアームは、その役割上、上記に示すように揺動可能に支持されることがあるものの、ロッカアームの揺動範囲が適切に制限されていないと、ロッカアーム及びロッカアームが取り付けられたカムハウジングの組付性が悪化してしまうという問題が生じていた。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、ロッカアーム及びロッカアームが組みつけられた部材の組付性を向上させる技術を提供することを目的とする。

本発明は、シリンダヘッドの上部に固定されるカムハウジングと、前記カムハウジングの上部に固定されるカムキャップと、前記カムハウジングと前記カムキャップとの間で揺動可能に支持されるカムシャフトと、前記カムハウジング及び前記カムキャップの少なくとも一方に固定される支持部材と、前記支持部材に支持されるロッカアーム、を備えており、前記ロッカアームは、前記支持部材に対する支持軸及び当該ロッカアームの主軸の少なくとも一方周りに揺動可能に支持されており、前記カムハウジングと前記カムキャップと前記支持部材との少なくとも１つには、前記ロッカアームの揺動範囲を規制する規制部が設けられていることを特徴とする車両用エンジンである。

本発明の車両用エンジンでは、規制部が設けられており、この規制部によってロッカアームの揺動範囲が規制される。これにより、ロッカアーム及びロッカアームが組みつけられた部材（カムハウジング、カムキャップ）の組付性が悪化するほどロッカアームが揺動することが抑制され、ロッカアーム及びロッカアームが組みつけられた部材の組付性を向上させることができる。

前記ロッカアームは、少なくとも前記支持軸周りに揺動可能に支持されているとともに、前記規制部は、前記支持軸周りの揺動範囲を規制していることがある。この場合、前記シリンダヘッドには、前記規制部と同じ側から前記ロッカアームに当接するバルブが設けられており、前記規制部は、前記ロッカアームが前記バルブと当接した場合に、前記ロッカアームと干渉しない位置に設けられていることが好ましい。

この車両用エンジンによれば、ロッカアームがバルブと当接するロッカアームの使用状態において、ロッカアームと規制部が干渉することが抑制され、規制部によって使用状態におけるロッカアームの動作が妨げられるのを防止することができる。

前記ロッカアームは、少なくとも前記主軸周りに揺動可能に支持されているとともに、前記規制部は、前記主軸周りの揺動範囲を規制していることもある。この場合、前記カムシャフトには、前記規制部と異なる側から前記ロッカアームに当接するカムが設けられおり、前記ロッカアームの前記カムと当接する側の当接面を第１当接面Ｍ１とし、前記カムの前記ロッカアームと当接する側の当接面を第２当接面Ｍ２とすると、前記規制部は、前記ロッカアームが前記規制部に規制された状態における前記第１当接面Ｍ１と前記第２当接面Ｍ２との間の角θが、前記ロッカアームと前記カムが当接した際に前記ロッカアームと前記カムが面接触する角度範囲Δθ内となるように設けられていることが好ましい。

この車両用エンジンによれば、ロッカアームとカムを当接させて組み付ける際に、ロッカアームがカムに片当たりすることが抑制され、ロッカアームの組付性を向上させることができる。

前記規制部は、前記ロッカアームが前記カムと面接触した場合に、前記ロッカアームと干渉しない位置に設けられていることが好ましい。

この車両用エンジンによれば、ロッカアームがカムと面接触するロッカアームの使用状態において、ロッカアームと規制部が干渉することが抑制され、規制部によって使用状態におけるロッカアームの動作が妨げられるのを防止することができる。

本発明は、上記車両用エンジンを実現する為に用いられるカムハウジングにも具現化される。このカムハウジングは、ロッカアームを支持する支持部材を固定するボア部と、規制部、が設けられており、前記ロッカアームは、前記支持部材に対する支持軸及び当該ロッカアームの主軸の少なくとも一方周りに揺動可能に支持されており、前記規制部は、前記ロッカアームの揺動範囲を規制することを特徴とする。

このカムハウジングによれば、ロッカアームの揺動を規制することができ、ロッカアーム及びカムハウジングの組付性が悪化するほどロッカアームが揺動することが抑制され、ロッカアーム及びカムハウジングの組付性を向上させることができる。

本発明によれば、ロッカアームの揺動範囲を適切に制限することができる。これによって、ロッカアーム及びロッカアームが組みつけられた部材の組付性を向上させることができる。

車両用エンジン１０の断面図である。 ロッカアーム２０とラッシュアジャスタ２４の拡大断面図である。 III−III断面の断面図である。 カムハウジング１２の斜視図である。 カムハウジング１２、カムキャップ１４、及びカムシャフト１６が組み立てられる前の状態を示す斜視図である。 カムハウジング１２がシリンダヘッド５０に固定される前の状態を示す拡大断面図である。 本発明の問題点を示す図である。 規制板６６の拡大断面図である。 カムハウジング１１２の斜視図である。 カム１８とロッカアーム２０と規制板１６６Ａ、１６６Ｂの位置関係を示す図である。 カムハウジング２１２の斜視図である。 カム１８とロッカアーム２０と規制板２６６の位置関係を示す図である。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の車両用エンジン１０は、シリンダヘッド５０の上部に固定されるカムハウジング１２と、カムハウジング１２の上部に固定されるカムキャップ１４と、カムハウジング１２とカムキャップ１４との間で回転可能に支持されるカムシャフト１６と、カムハウジング１２に固定されるラッシュアジャスタ（支持部材の一例）２４と、ラッシュアジャスタ２４に支持されるロッカアーム２０と、ロッカアーム２０に押圧されることで作動するバルブ２２を備えている。車両用エンジン１０は、いわゆるＤＯＨＣ方式のエンジンであり、吸気用と排気用のバルブ２２をそれぞれ作動させるための左右一対のカムシャフト１６を備えている。

カムハウジング１２及びカムキャップ１４は、シリンダヘッド５０の上部に複数本のボルト５２によって固定されている。

図２に示すように、ロッカアーム２０の一端は、ラッシュアジャスタ２４に下側から支持されている。ラッシュアジャスタ２４は略円筒形をしており、その上端部にロッカアーム２０の一端が支持されている。ロッカアーム２０は、ラッシュアジャスタ２４と当接する部位において回転軸（支持軸の一例）Ｚ１を有しており、回転軸Ｚ１周りに回転可能に支持されている（矢印６２参照）。

ロッカアーム２０は、回転軸Ｚ１周りに遊びが設けられている。回転軸Ｚ１と直交して伸びるロッカアーム２０の主軸Ｚ２に垂直な断面（III−III断面）における断面図を図３に示す。図３に示すように、ロッカアーム２０は、主軸Ｚ２周りに揺動可能に支持されている（矢印６４参照）。

図２に示すように、ロッカアーム２０の中央付近にはローラ２０Ａが設けられており、ローラ２０Ａはカムシャフト１６に設けられているカム１８に下方から当接している。また、ロッカアーム２０の他端にはクラウニング２０Ｂが設けられており、ロッカアーム２０はクラウニング２０Ｂが設けられた他端側においてバルブ２２のステム部２２Ａに上方から当接している。

図示しないクランクシャフトの回転に伴ってカムシャフト１６が回転すると、カム１８がロッカアーム２０のローラ２０Ａを上方から押圧する。これにより、ロッカアーム２０はラッシュアジャスタ２４の回転軸Ｚ１周りに回転するとともに、バルブスプリング２６の弾性力に抗してバルブ２２を上下方向に往復作動させる。つまり、カムシャフト１６、カム１８、ロッカアーム２０、ラッシュアジャスタ２４、及びバルブスプリング２６によって、バルブ２２を作動させるための動弁系が構成されている。

カムハウジング１２及びカムキャップ１４は、アルミニウム合金等の金属材料からなる鋳造体を切削加工等によって仕上げたものである。カムハウジング１２及びカムキャップ１４は、例えば、ダイキャスト成形によって製造することが可能である。

図４に示すように、カムハウジング１２は、矩形状の外枠部１２Ａと、その外枠部１２Ａに囲まれた空間を複数に仕切る仕切壁１２Ｂを備えている。仕切壁１２Ｂによって仕切られたそれぞれの空間内には、各気筒のバルブ２２を作動させるための動弁系の構成部品が配置されている。

図５に示すように、カムシャフト１６は、ＳＴＫＭ材等の金属材料によって丸棒状に形成されている。カムシャフト１６の外周には、複数のカム１８が軸方向に並ぶようにして一体的に設けられている。

カムシャフト１６は、カムハウジング１２とカムキャップ１４との間で回転可能な状態で支持されている。具体的には、カムシャフト１６は、カムハウジング１２の上面に形成された断面略半円状の軸受凹部２８と、カムキャップ１４の下面に形成された断面略半円状の軸受凹部３０との間で回転可能に支持されている。

カムハウジング１２には、ラッシュアジャスタ２４に対してオイルを供給するための２本の給油パイプ３２が一体的に設けられている。給油パイプ３２は、カムハウジング１２と一体であるために、カムハウジング１２を成形する際に同時に成形することが可能となっている。

図２に示すように、給油パイプ３２には、ラッシュアジャスタ２４を固定するためのボア部３６が一体的に設けられている。ボア部３６は、略円筒状に形成されており、その内部には上下方向に開口した装着孔３８が形成されている。給油パイプ３２内部に形成された給油孔は、装着孔３８に連通している。略円柱状のラッシュアジャスタ２４は、装着孔３８の内面に密着した状態で当該装着孔３８に嵌合している。

一方、シリンダヘッド５０の上面には、略円柱状のベース部４０が上方に突出するようにして一体的に設けられている。ラッシュアジャスタ２４の下面部は、ベース部４０によって下方から支持されており、ロッカアーム２０を介してラッシュアジャスタ２４に作用したカム１８の押圧力をカムハウジング１２によって受ける必要がない。これによって、カムハウジング１２を肉薄に形成することができ、カムハウジング１２を小型化・軽量化することが可能となっている。

また、ボア部３６の下端部とベース部４０の上面部との間には、隙間４２が設けられている。これによって、ボア部３６にラッシュアジャスタ２４を装着する際に、ボア部３６の内部に存在する空気をその隙間４２から逃がすことができる。空気の逃がし孔をシリンダヘッド５０あるいはカムハウジング１２に別途設ける必要がなく、加工コストや材料コストを低減することが可能となっている。

また、カムハウジング１２には、ロッカアーム２０の回転軸Ｚ１周りの回転範囲を規制する規制板６６が一体的に設けられている。すなわち、カムハウジング１２では、給油パイプ３２にボア部３６が一体的に形成されており、このボア部３６に規制板６６が一体的に設けられている。

図６に示すように、規制板６６は、ロッカアーム２０の回転範囲に設けられており、ロッカアーム２０に下方から当接することでロッカアーム２０の回転軸Ｚ１周りの回転範囲を規制している。

図７に示す引用例の車両用エンジンでは、シリンダヘッド５０に固定されていない状態のカムハウジング１２に対してロッカアーム２０を組み付けた後に、カムハウジング１２をシリンダヘッド５０に固定すると、例えばロッカアーム２０がバルブ２２の側面と干渉してしまい、ロッカアーム２０の他端がバルブ２２のステム部２２Ａに当接できない可能性がある。この場合、ロッカアーム２０が落下したり、ロッカアーム２０がカム１８にかついでしまい、カムハウジン１２をシリンダヘッド５０に適切に固定することができない。そのため、引用例の車両用エンジンでは、カムハウジング１２をシリンダヘッド５０に固定した後に、カムハウジング１２に対してロッカアーム２０を組み付ける必要があり、作業効率を考慮した自由な作業手順で作業を実行することができなかった。

図６に示すように、本実施形態の車両用エンジン１０によれば、規制板６６が設けられることで、カムハウジング１２をシリンダヘッド５０に固定する際に、ロッカアーム２０がバルブ２２のステム部２２Ａに当接しない位置まで回転してしまうことを規制でき、ロッカアーム２０をバルブ２２のステム部２２Ａに当接させることができる。そのため、ロッカアーム２０が落下したり、ロッカアーム２０がカム１８にかついでしまうことが抑制され、ロッカアーム２０及びカムハウジング１２の組付性を向上させることができる。

また、本実施形態の車両用エンジン１０によれば、作業手順によらず、ロッカアーム２０及びカムハウジング１２の組付性を向上させることができ、作業効率を考慮した自由な作業手順で作業を実行することができる。

規制板６６は、ロッカアーム２０が規制板６６に当接した状態で、ロッカアーム２０がバルブ２２と干渉する位置に設けられている。つまり、シリンダヘッド５０に固定されていない状態のカムハウジング１２に対してロッカアーム２０を組み付けた後に、カムハウジング１２をシリンダヘッド５０に固定すると、ロッカアーム２０がバルブ２２のステム部２２Ａに干渉して当接する。これによって、ロッカアーム２０をバルブ２２のステム部２２Ａに確実に当接させることが可能となっている。

その一方、規制板６６は、ロッカアーム２０がバルブ２２のステム部２２Ａに当接した状態で、カム１８の位相によらずロッカアーム２０と干渉しない位置に設けられている。つまり、図８に示すように、使用状態におけるロッカアーム２０の最大リフト時においても、規制板６６はロッカアーム２０と干渉しない。そのため、バルブ２２と当接した使用状態のロッカアーム２０と規制板６６が干渉することが抑制され、使用状態におけるロッカアーム２０の往復動作が妨げられることが防止される。

＜実施形態２＞
実施形態２の車両用エンジン１１０のカムハウジング１１２を図９に示す。カムハウジング１１２は、規制板６６を備えておらず、規制板１６６Ａ、１６６Ｂを備えている点で実施形態１のカムハウジング１２と異なっている。規制板１６６Ａ、１６６Ｂは、ロッカアーム２０の主軸Ｚ２周りの揺動範囲を規制しており、ボア部３６に一体的に設けられている。

図１０に、ロッカアーム２０の主軸Ｚ２に垂直な断面におけるカム１８、ロッカアーム２０、及び規制板１６６Ａ、１６６Ｂの位置関係を示す。ロッカアーム２０のカム１８と当接する側の面を第１当接面Ｍ１とし、カム１８のロッカアーム２０と当接する側の面を第２当接面Ｍ２とする。図１０に示すように、規制板１６６Ａ、１６６Ｂは、ロッカアーム２０がカム１８と当接する際に、第１当接面Ｍ１と第２当接面Ｍ２の間の角θが角度範囲Δθ内となる位置に設けられている。ここで角度範囲Δθとは、点Ｐでカム１８と当接したロッカアーム２０が、その後主軸Ｚ２周りに揺動可能な角度範囲を意味している。つまり、角θが角度範囲Δθ内となることで、カム１８と当接したロッカアーム２０を、主軸Ｚ２周りに揺動させてカム１８と面接触させることができる。そのため、ロッカアーム２０がカム１８と点Ｐで当接した後に、点Ｐのみで接触し続ける（片当たりする）ことが抑制され、ロッカアーム２０の組付性を向上させることができる。

なお角度範囲Δθとは、ロッカアーム２０及び規制板６６の加工精度や組付精度によって決定される他、第１当接面Ｍ１及び第２当接面Ｍ２の形状や粗度等に基づいて決定される。本実施形態の車両用エンジン１１０では、実際に使用される部材の上記条件に基づいて固有の角度範囲Δθが決定され、この角度範囲Δθに基づいて規制板１６６Ａ、１６６Ｂの位置及び形状が決定される。

規制板１６６Ａ、１６６Ｂは、ロッカアーム２０がカム１８と面接触した状態で、ロッカアーム２０と干渉しない位置に設けられている。つまり、カム１８と面接触した使用状態のロッカアーム２０と規制板１６６Ａ、１６６Ｂが干渉することが抑制され、使用状態におけるロッカアーム２０の往復動作が妨げられることが防止される。

その一方、規制板１６６Ａ、１６６Ｂは、カム１８の位相によらずカム１８と干渉しない位置に設けられている。つまり、図９に示すように、使用状態におけるロッカアーム２０の最大リフト時においても、規制板１６６Ａ、１６６Ｂはカム１８と干渉しない。そのため、規制板１６６Ａ、１６６Ｂにより使用状態におけるカム１８の回転動作が妨げられることが防止され、これによってロッカアーム２０の往復動作が妨げられることが防止される。

＜実施形態３＞
実施形態３の車両用エンジン２１０のカムハウジング２１２を図１１に示す。カムハウジング２１２は、実施形態１の規制板６６と実施形態２の規制板１６６Ａ、１６６Ｂの機能を兼ね備えた規制板２６６を備えている点で実施形態１、２のカムハウジング１２、２１２と異なっている。つまり、規制板２６６は、ロッカアーム２０の回転軸Ｚ１周りの回転範囲を規制するとともに、ロッカアーム２０の主軸Ｚ２周りの揺動範囲を規制しており、ボア部３６に一体的に設けられている。

図１２に、ロッカアーム２０の主軸Ｚ２と垂直な断面におけるカム１８、ロッカアーム２０、及び規制板２６６の位置関係を示す。図１２に示すように、規制板２６６の底部上面２６６Ａがロッカアーム２０の回転範囲に設けられており、ロッカアーム２０に下方から当接することでロッカアーム２０の回転軸Ｚ１周りの回転範囲を規制している。また、規制板２６６の側面部２６６Ｂがロッカアーム２０の主軸Ｚ２周りの揺動範囲を規制し、ロッカアーム２０がカム１８と当接する際の第１当接面Ｍ１と第２当接面Ｍ２の間の角θが角度範囲Δθ２内となるように設けられている。

本実施形態の車両用エンジン２１０によれば、規制板２６６に底部上面２６６Ａが設けられることで、ロッカアーム２０がバルブ２２のステム部２２Ａに当接しない位置まで回転してしまうことを規制でき、ロッカアーム２０をバルブ２２のステム部２２Ａに当接させることができる。そのため、ロッカアーム２０が落下したり、ロッカアーム２０がカム１８にかついでしまうことが抑制され、ロッカアーム２０及びカムハウジング１２の組付性を向上させることができる。

また本実施形態の車両用エンジン２１０によれば、規制板２６６に側面部２６６Ｂが設けられることで、カム１８と当接したロッカアーム２０を、その後カム１８と面接触させることができる。そのため、ロッカアーム２０がカム１８と点Ｐで当接した後に、点Ｐのみで接触し続ける（片当たりする）ことが抑制され、ロッカアーム２０の組付性を向上させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、規制板がカムハウジング１２と一体的に設けられている例を示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。規制板は、例えばカムキャップ１４に一体的に設けられていても良ければ、ラッシュアジャスタ２４に一体的に設けられていても良い。

（２）また、規制板が設けられる位置や形状も上記の実施形態に限られるものでなく、同一の効果を有する様々なものが含まれる。例えば、規制板１６６Ａ、１６６Ｂ及び規制板２６６の側面部２６６Ｂは、ラッシュアジャスタ２４の側面からラッシュアジャスタ２４の幅の２〜３倍程度の幅だけ離れた位置に設けられれば、ロッカアーム２０の主軸Ｚ２周りの揺動範囲を好適に規制することができる。

（３）上記実施形態では、ロッカアーム２０の一端を下方から支持する支持部品がラッシュアジャスタ２４である例を示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。支持部品は、例えば、固定式のピボットであってもよい。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０・・・車両用エンジン
１２・・・カムハウジング
１４・・・カムキャップ
１６・・・カムシャフト
１８・・・カム
２０・・・ロッカアーム
２２・・・バルブ
２４・・・ラッシュアジャスタ
３６・・・ボア部
５０・・・シリンダヘッド
６６・・・規制板
Ｚ１・・・回転軸（第１軸）
Ｚ２・・・主軸（第２軸）

Claims (1)

1. シリンダヘッドの上部に固定されるカムハウジングと、
   前記カムハウジングの上部に固定されるカムキャップと、
   前記カムハウジングと前記カムキャップとの間で回転可能に支持されるカムシャフトと、
   前記カムハウジング及び前記カムキャップの少なくとも一方に固定される支持部材と、
   前記支持部材に支持されるロッカアームと、
   を備えており、
   前記ロッカアームは、前記支持部材に対する支持軸及び当該ロッカアームの主軸の少なくとも一方周りに揺動可能に支持されており、
   前記カムハウジングと前記カムキャップと前記支持部材との少なくとも１つには、前記ロッカアームの揺動範囲を規制する規制部が設けられ、
   前記ロッカアームは、少なくとも前記支持軸周りに揺動可能に支持されているとともに、前記規制部は、前記支持軸周りの揺動範囲を規制しており、
   前記シリンダヘッドには、前記規制部と同じ側から前記ロッカアームに当接するバルブが設けられており、
   前記規制部は、前記ロッカアームが前記バルブと当接した場合に、前記ロッカアームと干渉しない位置に設けられていることを特徴とする車両用エンジン。

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