JP6183246B2 - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダヘッドに、複数の吸排気弁がシリンダの中心軸線上の点を中心に略放射状に配設され、吸気側及び排気側カム軸により該各弁を開閉駆動するようにした、エンジンの動弁装置に関する技術分野に属する。

この種のエンジンの動弁装置では、複数の吸排気弁が略放射状に配設されていることから、カム軸のカムの回転を、どのように伝達して各弁の軸部の軸心方向の移動に変換するかが問題となる。例えば特許文献１では、略放射状に配設された２つの吸気弁及び２つの排気弁の各軸部頭部に該各弁の軸部の軸心方向に摺動可能な第１タペットを設け、この第１タペットとカム軸のカムとの間に、第１タペットの上面に当接する底面を有しかつ該カムの回転により中心軸方向に上下動可能な第２タペットを設け、この第２タペットの底面が、第１タペットの上面に対応して、第２タペットの中心軸方向（移動方向）に垂直な平面に対して傾斜している。

また、特許文献２では、略放射状に配設された２つの吸気弁及び２つの排気弁の各軸部頭部に先端部の下面が当接する第１スイングアームを、シリンダヘッドに揺動可能に支持し、その第１スイングアームの先端部の上面に先端部の下面が当接する第２スイングアームを、シリンダヘッドに揺動可能に支持し、カム軸のカムの回転により第１スイングアームを揺動させ、この第１スイングアームの揺動に応じて第２スイングアームを揺動させて各弁を開閉させるようにしている。

特開昭５８−２０４９０２号公報 特開昭５９−３７２１３号公報

しかし、上記特許文献１では、第２タペットの底面が、該第２タペットの中心軸方向（移動方向）に垂直な平面に対して傾斜しているので、第２タペットの底面が第１タペットの上面を押圧する際に、第１タペットの上面及び第２タペットの底面の少なくとも一方が偏摩耗する可能性が高くなる。また、第１タペットの上面と第２タペットの底面との接触の仕方によって各弁のリフト量が変化し易く、このため、各弁のリフト量を精度良く管理することが困難である。さらに、第２タペットの上下方向の移動量に対して、各弁の軸部の軸心方向の移動量が少なくなり、各弁のリフト量を大きくすることも困難である。

一方、上記特許文献２のように１つの弁の駆動のために２つのスイングアームを設ければ、上記特許文献１のような問題は解消されるものの、１つの気筒において多くのスイングアームを揺動可能に支持する必要があるために、レイアウトに困難性が生じる。特に、第２スイングアームが、シリンダヘッドの幅方向（吸気側カム軸と排気側カム軸との対向方向）に延びているため、第２スイングアームの長さの分だけ、吸気側カム軸と排気側カム軸との間の間隔が広がり、シリンダヘッドがその幅方向に大きくなってしまう。

ここで、第２スイングアームを、各弁の軸部頭部からシリンダヘッドの幅方向の内側の部分に配置するようにすれば、吸気側カム軸と排気側カム軸との間の間隔を小さくすることができる。しかしながら、シリンダヘッドの幅方向の中央部には、通常、燃料噴射弁や点火プラグ等が配設されており、そのような配置は困難である。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の吸排気弁を略放射状に配設する場合に、吸排気弁の駆動特性を安定化させながら、吸排気弁の駆動レイアウトをコンパクトにしたエンジンの動弁装置を提供しようとすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、シリンダヘッドに、複数の吸排気弁の全てがシリンダの中心軸線上の点を中心に略放射状に配設され、吸気側及び排気側カム軸により該各弁を開閉駆動するようにした、エンジンの動弁装置を対象として、上記シリンダヘッドに取り付けられた吸気側及び排気側支持軸に揺動可能にそれぞれ支持され、長さ方向一部の下面が、上記各弁の軸部頭部にそれぞれ当接する弁軸当接部とされたスイングアーム部材と、上記シリンダヘッドに、上記各カム軸のカムの回転により該カムと摺動して上下動可能にそれぞれ支持され、底部に上記各スイングアーム部材の長さ方向一部の上面に当接する押圧部がそれぞれ設けられたタペットとを備え、上記各スイングアーム部材は、上記各カム軸のカムの回転による上記各タペットの上下動に応じて、該各スイングアーム部材の弁軸当接部が上記各弁の軸部の軸心方向に略沿って移動するように揺動して、上記各弁を開閉させるように構成されていて、上記各カム軸及び上記シリンダの中心軸の両方に垂直な方向を所定方向として、上記吸気側カム軸は該所定方向の一側に配置される一方、上記排気側カム軸は上記吸気側カム軸と離間して上記所定方向の他側に配置されており、上記吸気側支持軸は、上記吸気側カム軸の軸方向において上記シリンダの中心寄りの位置に位置するとともに、上側から見て上記所定方向の上記一側に向かって延びかつ上記所定方向の上記一側に向かって下側に傾斜して配置されており、上記排気側支持軸は、上記排気側カム軸の軸方向において上記シリンダの中心寄りの位置に位置するとともに、上側から見て上記所定方向の上記他側に向かって延びかつ上記所定方向の上記他側に向かって下側に傾斜して配置されており、上記各スイングアーム部材の長さ方向一部の上面は、上記各タペットの上記押圧部にそれぞれ当接するタペット当接部とされており、上記各支持軸の軸方向から見て、上記各スイングアーム部材の上記タペット当接部は円弧状に上側にそれぞれ突出し、上記各スイングアーム部材の上記弁軸当接部は円弧状に下側にそれぞれ突出していて、上記各スイングアーム部材は、該各スイングアーム部材の揺動により上記各弁を開くときには、上記各スイングアーム部材の上記タペット当接部と上記各タペットの上記押圧部とのそれぞれの当接ポイントが、上記各支持軸にそれぞれ近づくとともに、上記各スイングアーム部材の弁軸当接部と上記各弁の軸部頭部とのそれぞれの当接ポイントが、上記各支持軸からそれぞれ遠ざかるように構成されている、という構成とした。

上記の構成により、タペットの上下動がスイングアーム部材の揺動に変換され、このスイングアーム部材の弁軸当接部が、各弁の軸部の軸心方向に略沿って移動するように揺動するので、タペット及びスイングアーム部材が偏摩耗することなく、安定した弁開閉を達成することができる。また、１つの弁につき１つのスイングアーム部材しか設けられていないので、従来よりよく用いられている動弁装置と同様のスペースでコンパクトにレイアウトすることができる。特に、１つの弁につき２つのスイングアーム部材を設けた場合に比べて、シリンダヘッドの幅方向の寸法が大きくなるのを抑制することができる。

また、各支持軸の軸方向から見て、各スイングアーム部材のタペット当接部は円弧状に上側にそれぞれ突出し、各スイングアーム部材の上記弁軸当接部は円弧状に下側にそれぞれ突出しているため、各タペットの押圧部を各スイングアーム部材のタペット当接部に基本的に点状にそれぞれ当接させ、各弁の軸部頭部を各スイングアーム部材の弁軸当接部に基本的に点状にそれぞれ当接させることができる。

上記エンジンの動弁装置の一実施形態では、上記各タペットは、油圧式隙間調整機構を内蔵している。

このことにより、カム、タペット、スイングアーム部材及び吸排気弁の間の隙間調整を適切に行うことができる。

上記エンジンの動弁装置の他の実施形態では、上記シリンダヘッドにおける、上記シリンダ内の燃焼室の天井面に相当する部分が、ドーム形状に形成され、上記シリンダ内のピストン頂面における該シリンダの中心軸線上に、該シリンダの中心軸線方向から見て円形の燃焼キャビティが形成され、上記シリンダヘッドにおける上記シリンダの中心軸線上に、上記燃焼キャビティ内に燃料を噴射する燃料噴射弁が配設されている。

これにより、複数の吸排気弁をシリンダの中心軸線上の点を中心に略放射状に配設することが容易にできる。また、燃焼室の天井面がドーム形状であるので、ピストンの頂面を、これに対応した形状にすることで、スキッシュ流が周方向のどの部分でも一様になり、燃料をシリンダの中心軸線上に留まらせることができる。この結果、燃焼室中央部での成層燃焼が可能になり、火炎とシリンダ壁面との間の空気層により、シリンダ壁面から熱が逃げるのを抑制することができる。

上記エンジンの動弁装置の上記他の実施形態において、上記複数の吸排気弁は、２つの吸気弁及び２つの排気弁であり、上記エンジンは、圧縮自己着火式のエンジンであり、上記吸気弁と上記排気弁との間に、上記燃料噴射弁により噴射された燃料の自己着火をアシストする点火プラグ又は活性化酸素噴射装置が配設されている、という構成であってもよい。

このことで、燃料の自己着火を確実に行わせることができるとともに、点火プラグ又は活性化酸素噴射装置をコンパクトに配置することができる。

以上説明したように、本発明のエンジンの動弁装置によると、シリンダヘッドに取り付けられた吸気側及び排気側支持軸に揺動可能にそれぞれ支持され、長さ方向一部の下面が、各弁の軸部の頭部にそれぞれ当接する弁軸当接部とされたスイングアーム部材と、底部に各スイングアーム部材の長さ方向一部の上面に当接する押圧部がそれぞれ設けられたタペットとを備え、各スイングアーム部材が、各カム軸のカムの回転による各タペットの上下動に応じて、該各スイングアーム部材の弁軸当接部が各弁の軸部の軸心方向に略沿って移動するように揺動して、上記各弁を開閉させるように構成されていて、上記各カム軸及び上記シリンダの中心軸の両方に垂直な方向を所定方向として、上記吸気側カム軸は該所定方向の一側に配置される一方、上記排気側カム軸は上記吸気側カム軸と離間して上記所定方向の他側に配置されており、上記吸気側支持軸は、上記吸気側カム軸の軸方向において上記シリンダの中心寄りの位置に位置するとともに、上側から見て上記所定方向の上記一側に向かって延びかつ上記所定方向の上記一側に向かって下側に傾斜して配置されており、上記排気側支持軸は、上記排気側カム軸の軸方向において上記シリンダの中心寄りの位置に位置するとともに、上側から見て上記所定方向の上記他側に向かって延びかつ上記所定方向の上記他側に向かって下側に傾斜して配置されており、上記各スイングアーム部材の長さ方向一部の上面は、上記各タペットの上記押圧部にそれぞれ当接するタペット当接部とされており、上記各支持軸の軸方向から見て、上記各スイングアーム部材の上記タペット当接部は円弧状に上側にそれぞれ突出し、上記各スイングアーム部材の上記弁軸当接部は円弧状に下側にそれぞれ突出していて、上記各スイングアーム部材は、該各スイングアーム部材の揺動により上記各弁を開くときには、上記各スイングアーム部材の上記タペット当接部と上記各タペットの上記押圧部とのそれぞれの当接ポイントが、上記各支持軸にそれぞれ近づくとともに、上記各スイングアーム部材の弁軸当接部と上記各弁の軸部頭部とのそれぞれの当接ポイントが、上記各支持軸からそれぞれ遠ざかるように構成されていることにより、吸排気弁の駆動特性を安定化させながら、吸排気弁の駆動レイアウトをコンパクトにすることができる。

本発明の実施形態に係る動弁装置を示す平面図である。 図１のII−II線断面図である。 図２のIII−III線断面図である。 上記動弁装置における或る１つの気筒の構成を示す、排気側から見た斜視図である。 燃焼噴射弁の先端部の周辺を示す、シリンダの中心軸線を含みかつ吸気側カム軸及び排気側カム軸に平行な面で切断した拡大断面図である。 タペット及び該タペットに内蔵された油圧ラッシュアジャスタの構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜図４は、本発明の実施形態に係る動弁装置を示す。この動弁装置が適用されたエンジン１は、本実施形態では、多気筒エンジン（詳しくは、直列４気筒ガソリンエンジン）であって、自動車等の車両に搭載される。また、このエンジン１は、圧縮自己着火式のエンジンであって、幾何学的圧縮比が比較的高い値に設定されている。

エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており（図１及び図４では、これらの記載を省略している）、シリンダブロック１２の内部に４つのシリンダ１１（気筒）がエンジン１の前後方向（図１及び図３の左右方向）に並んで形成されている。尚、図１及び図３の左側（図４の右側（後述のクランク軸９から吸気側カム軸３５及び排気側カム軸３６に動力を伝達する伝達機構が設けられている側））を、エンジン１の前側（以下、単に前側という）とし、図１及び図３の右側（図４の左側）を、エンジン１の後側（以下、単に後側という）とする。また、エンジン１の、前側から見たときの左側を、単に左側といい、前側から見たときの右側を、単に右側という。右側は、所定方向の一側に相当し、左側は、所定方向の他側に相当する。

各シリンダ１１内には、ピストン１５が摺動自在にそれぞれ嵌挿されており、ピストン１５は、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画している。ピストン１５は、コネクティングロッド１０によって、前後方向に延びるクランク軸９（図１参照）と連結されている。

本実施形態では、シリンダヘッド１３における、シリンダ１１内の燃焼室１７の天井面に相当する部分が、ドーム形状（略半球状）に形成されている。ピストン１５の頂面は、この天井面に対応した凸形状（略半球状）をなしていて、該頂面におけるシリンダ１１の中心軸線上には、該シリンダ１１の中心軸線方向から見て円形の燃焼キャビティ１５ａが凹状に形成されている。

シリンダヘッド１３には、気筒毎に２つの吸気ポート（図３では排気ポート１９しか見えていない）が形成され、それぞれがシリンダヘッド１３の下面（燃焼室１７の天井面）に開口することで燃焼室１７に連通している。同様に、気筒毎に２つの排気ポート１９（図３参照）がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれがシリンダヘッド１３の下面（燃焼室１７の天井面）に開口することで燃焼室１７に連通している。吸気ポートは、シリンダ１１内に導入される新気が流れる吸気通路（図示省略）に接続されている。一方、排気ポート１９は、各シリンダ１１からの既燃ガス（排気ガス）が流れる排気通路（図示省略）に接続されている。

シリンダヘッド１３には、吸気弁２１及び排気弁２２が、それぞれ吸気ポート及び排気ポート１９を燃焼室１７から遮断（閉）することができるように配設されている。各吸排気弁２１，２２の軸部２１ａ，２２ａの周囲には、該各弁２１，２２を閉じる側（上側）に付勢するリターンスプリング２３がそれぞれ設けられている。４つの吸排気弁２１，２２は、シリンダ１１の中心軸線上の点を中心に略放射状に配設されている。すなわち、上側から見て、吸排気弁２１，２２の軸部２１ａ，２２ａの軸心がシリンダ１１の中心から放射状に延びている（図１参照）。上側から見たときの周方向に相隣接する２つの弁２１（２２）の軸部２１ａ（２２ａ）の軸心のなす角度は、いずれも略同じ略９０°である。上側から見て、吸気弁２１は、クランク軸９の軸線に対して右側に位置し、排気弁２２は、クランク軸９の軸線に対して左側に位置する。

シリンダヘッド１３における各シリンダ１１の中心軸線上（つまり上記天井面の中心）に、上記燃焼キャビティ１５ａ内に燃料を噴射する燃料噴射弁２５が配設されている。図５に示すように、この燃料噴射弁２５の先端部（下端部）は、燃焼室１７に臨んでいて、その先端部から燃料が円錐コーン状（図５の二点鎖線参照）に噴射される。シリンダヘッド１３における燃料噴射弁２５の先端部の周囲部分は、略円錐状の凹部１３ａとされ、この凹部１３ａ内の空間の分だけ燃焼室１７が広がっていることになる。燃料噴射弁２５の先端部は、凹部１３ａの底部中央部から燃焼室１７（凹部１３ａ内の空間）に臨んでおり、これにより、該先端部から円錐コーン状に噴射された燃料が、燃焼室１７の天井面に付着しないようになされている。

各気筒において、シリンダヘッド１３における燃料噴射弁２５の前側の部分には、点火プラグ２６が配設されている。この点火プラグ２６は、燃料噴射弁２５により噴射された燃料（混合気）の自己着火をアシストするものであり、この自己着火のトリガーを与えるものである。点火プラグ２６の上端部には、コイル等の点火回路が収容された点火回路収容ボックス２６ａが設けられている。尚、この点火プラグ２６に代えて、活性化酸素（オゾン）を噴射する活性化酸素噴射装置を設けるようにしてもよい。この活性化酸素噴射装置より噴射された活性化酸素により、上記点火プラグ２６と同様に、上記自己着火をアシストすることができる。

また、各気筒において、シリンダヘッド１３における燃料噴射弁２５の後側の部分には、燃焼室１７内の圧力を検出する筒内圧センサ２７が配設されている。この筒内圧センサ２７により検出された圧力は、エンジン１の制御に利用される。

シリンダヘッド１３の上面における右側部分及び左側部分には、吸気側カムキャリア３１と排気側カムキャリア３２とが固定されている（図２参照）。シリンダヘッド１３における吸気側カムキャリア３１が固定される上面は、シリンダヘッド１３の右側に向かって下側に傾斜し、シリンダヘッド１３における排気側カムキャリア３２が固定される上面は、シリンダヘッド１３の左側に向かって下側に傾斜している。これにより、吸気側カムキャリア３１及び排気側カムキャリア３２は、シリンダ１１の中心軸線に対して斜めに延びることになり、吸気側カムキャリア３１は、上側の部分ほど右側に位置するように傾斜し、排気側カムキャリア３２は、上側の部分ほど左側に位置するように傾斜している。

吸気側カムキャリア３１の上面には、吸気側カムキャップ３３が固定されて、吸気側カムキャリア３１と吸気側カムキャップ３３とにより、前後方向に延びる吸気側カム軸３５が回転可能に支持される。また、同様に、排気側カムキャリア３２の上部には、排気側カムキャップ３４が固定されて、排気側カムキャリア３２と排気側カムキャップ３４とにより、前後方向に延びる（吸気側カム軸３５と平行に延びる）排気側カム軸３６が回転可能に支持される。吸気側カム軸３５及び排気側カム軸３６は、周知の伝達機構（図示せず）によって、クランク軸９の動力が伝達されて回転する。

吸気側カム軸３５には、吸気弁２１（１つの気筒につき２つで、合計８つの吸気弁２１）を、開閉駆動するためのカム３７（合計８つ）が該吸気側カム軸３５と一体回転するように設けられている。また、排気側カム軸３６には、排気弁２２（１つの気筒につき２つで、合計８つの排気弁２２）を、開閉駆動するためのカム３８（合計８つ）が該排気側カム軸３６と一体回転するように設けられている。

本実施形態に係る動弁装置は、各弁２１，２２毎に設けられたスイングアーム部材５１と、同じく各弁２１，２２毎に設けられた略円筒状のタペット５２とを備えていて、これらスイングアーム部材５１及びタペット５２により、各弁２１，２２を開閉するようになされている。以下、吸気弁２１の開閉を行うスイングアーム部材５１及びタペット５２をそれぞれ、吸気側スイングアーム部材５１Ａ及び吸気側タペット５２Ａといい、排気弁２２の開閉を行うスイングアーム部材５１及びタペット５２をそれぞれ、排気側スイングアーム部材５１Ｂ及び排気側タペット５２Ｂという。但し、吸気側と排気側とを区別する必要がないときには、単にスイングアーム部材５１及びタペット５２という。

スイングアーム部材５１は、シリンダヘッド１３に揺動可能に支持されている。詳しくは、吸気側及び排気側スイングアーム部材５１Ａ，５１Ｂは、シリンダヘッド１３に取り付けられた吸気側及び排気側支持軸５３，５４の回りにそれぞれ揺動可能に支持されている。つまり、吸気側及び排気側支持軸５３，５４はスイングアーム部材５１の揺動中心軸に相当する。図２に破線で示すように、吸気側支持軸５３は、シリンダヘッド１３の上面と吸気側カムキャリア３１の下面との間に位置していて、シリンダヘッド１３の上面に吸気側カムキャリア３１を固定することで、シリンダヘッド１３に取付固定される。吸気側支持軸５３は、シリンダヘッド１３における吸気側カムキャリア３１が固定される上面と同様に、シリンダヘッド１３の右側に向かって下側に傾斜している。吸気側支持軸５３は、上側から見て、吸気側カム軸３５に対して垂直な方向（左右方向）に延びている。また、排気側支持軸５４は、シリンダヘッド１３の上面と排気側カムキャリア３２の下面との間に位置していて、シリンダヘッド１３の上面に排気側カムキャリア３２を固定することで、シリンダヘッド１３に取付固定される。排気側支持軸５４は、シリンダヘッド１３における排気側カムキャリア３２が固定される上面と同様に、シリンダヘッド１３の左側に向かって下側に傾斜している。排気側支持軸５４は、上側から見て、排気側カム軸３６に対して垂直な方向（左右方向）に延びている。

各気筒において、２つの吸気側支持軸５３が、前後方向においてシリンダ１１の中心寄りに位置し、それら吸気側支持軸５３から前側及び後側に２つの吸気側スイングアーム部材５１Ａが互いに遠ざかるようにそれぞれ延びている。これら２つの吸気側スイングアーム部材５１Ａの長さ方向一部の下面（本実施形態では、先端部の下面）が、２つの吸気弁２１の軸部２１ａの頭部にそれぞれ当接する弁軸当接部５５（図６参照（図３及び図４では、排気側スイングアーム部材５１Ｂの弁軸当接部５５しか見えていないが、吸気側スイングアーム部材５１Ａの弁軸当接部５５も、これと同等である））とされている。また、各気筒において、２つの排気側支持軸５４が、前後方向においてシリンダ１１の中心寄りに位置し、それら排気側支持軸５４から前側及び後側に２つの排気側スイングアーム部材５１Ｂが互いに遠ざかるようにそれぞれ延びている。これら２つの排気側スイングアーム部材５１Ｂの長さ方向一部の下面（本実施形態では、先端部の下面）が、２つの排気弁２２の軸部２２ａの頭部にそれぞれ当接する弁軸当接部５５とされている。

吸気側支持軸５３及び排気側支持軸５４が、上記のように傾斜していることで、スイングアーム部材５１が揺動したとき、該スイングアーム部材５１の弁軸当接部５５が、各弁２１，２２の軸部２１ａ，２２ａの軸心方向に略沿って移動するようになる。

上記吸気側タペット５２Ａは、シリンダヘッド１３に、吸気側カム軸３５のカム３７の回転により上下動可能に支持され、排気側タペット５２Ｂは、シリンダヘッド１３に、排気側カム軸３６のカム３８の回転により上下動可能に支持されている。吸気側タペット５２Ａの底部には、吸気側スイングアーム部材５１Ａの長さ方向一部の上面（本実施形態では、先端部の上面）に設けられたタペット当接部５７に当接する押圧部６１（図６参照）が設けられ、吸気側タペット５２Ａの上面は、吸気側カム軸３５のカム３７が摺動するカム摺動部６３（図６参照）とされている。また、排気側タペット５２Ｂの底部には、排気側スイングアーム部材５１Ｂの長さ方向一部の上面（本実施形態では、先端部の上面）に設けられたタペット当接部５７に当接する押圧部６１が設けられ、排気側タペット５２Ｂの上面は、排気側カム軸３６のカム３８が摺動するカム摺動部６３とされている。

尚、シリンダヘッド１３における各スイングアーム部材５１の上側の部分には、スイングアーム部材５１のタペット当接部５７及び弁軸当接部５５に潤滑油を供給するため給油路４１が設けられている（図３参照）。

吸気側タペット５２Ａの中心軸は、吸気側支持軸５３及び吸気側カム軸３５の両方に垂直な方向に延びており、吸気側タペット５２Ａは、その中心軸方向に沿って上下動するようになされている。また、排気側タペット５２Ｂの中心軸は、排気側支持軸５４及び排気側カム軸３６の両方に垂直な方向に延びており、排気側タペット５２Ｂは、その中心軸方向に沿って上下動するようになされている。

吸気側カム軸３５のカム３７の回転により吸気側タペット５２Ａがその中心軸方向に上下動し、この吸気側タペット５２Ａの上下動に応じて、吸気側スイングアーム部材５１Ａが、その弁軸当接部５５が吸気弁２１の軸部２１ａの軸心方向に略沿って移動するように揺動して、吸気弁２１を開閉させる。また、排気側カム軸３６のカム３８の回転により排気側タペット５２Ｂがその中心軸方向に上下動し、この排気側タペット５２Ｂの上下動に応じて、排気側スイングアーム部材５１Ｂが、その弁軸当接部５５が排気弁２２の軸部２２ａの軸心方向に略沿って移動するように揺動して、排気弁２２を開閉させる。

すなわち、吸気側タペット５２Ａのカム摺動部６３が吸気側カム軸３５のカム３７のノーズ部により押圧されて吸気側タペット５２Ａがその中心軸方向の下側に移動すると、吸気側タペット５２Ａの押圧部６１が、吸気側スイングアーム部材５１Ａのタペット当接部５７を下側に押圧する。これにより、吸気側スイングアーム部材５１Ａの弁軸当接部５５が吸気弁２１をその軸部２１ａの軸心方向の下側に押圧しながら揺動し、この結果、吸気弁２１が開く。

一方、吸気側カム軸３５のカム３７のノーズ部が吸気側タペット５２Ａのカム摺動部６３から離れていくとき、吸気弁２１の軸部２１ａの周囲に設けたリターンスプリング２３により吸気弁２１が上側に戻ろうとし、これにより、吸気側スイングアーム部材５１Ａの弁軸当接部５５が吸気弁２１によって上側に押圧されながら吸気側スイングアーム部材５１Ａが揺動し、これに伴って、吸気側タペット５２Ａの押圧部６１が吸気側スイングアーム部材５１Ａのタペット当接部５７によって上側に押圧されて、吸気側タペット５２Ａがその中心軸方向の上側に移動する。この結果、吸気弁２１が閉じる。排気側タペット５２Ｂ、排気側スイングアーム部材５１Ｂ及び排気弁２２の動作についても、吸気側タペット５２Ａ、吸気側スイングアーム部材５１Ａ及び吸気弁２１の上記動作と同様である。

ここで、吸気側支持軸５３の軸心方向から見て、吸気側スイングアーム部材５１Ａのタペット当接部５７は円弧状に上側に突出し、吸気側スイングアーム部材５１Ａの弁軸当接部５５は円弧状に下側に突出している。これにより、吸気側支持軸５３の軸心方向から見て、吸気側タペット５２Ａの押圧部６１がタペット当接部５７に基本的に点状に当接し、吸気弁２１の軸部２１ａの頭部が弁軸当接部５５に基本的に点状に当接することになる。また、同様に、排気側支持軸５４の軸心方向から見て、排気側スイングアーム部材５１Ｂのタペット当接部５７は円弧状に上側に突出し、排気側スイングアーム部材５１Ｂの弁軸当接部５５は円弧状に下側に突出し、これにより、排気側支持軸５４の軸心方向から見て、排気側タペット５２Ｂの押圧部６１が排気側スイングアーム部材５１Ｂのタペット当接部５７に基本的に点状に当接し、排気弁２２の軸部２２ａの頭部が排気側タペット５２Ｂの弁軸当接部５５に基本的に点状に当接することになる。

吸気側タペット５２Ａの下側への移動に連れて、吸気側スイングアーム部材５１Ａのタペット当接部５７における押圧部６１の当接ポイントは、吸気側支持軸５３に近づく側にずれていき、吸気側スイングアーム部材５１Ａの弁軸当接部５５における吸気弁２１の軸部２１ａの頭部の当接ポイントは、吸気側支持軸５３から遠ざかる側にずれていく。これにより、吸気弁２１の高リフト側の方が低リフト側よりも、吸気側タペット５２Ａの一定の移動量に対する吸気弁２１の移動量が大きくなる。この結果、大きなリフト量が得られるとともに、低リフト側では吸気弁２１の移動の加速度が抑えられて、開き始めるときに吸気弁２１がジャンプするのを抑制することができ、閉じるときにはゆっくりと閉じて、リバウンドするのを抑制することができる。また、排気弁２２についても同様である。

本実施形態では、吸気側スイングアーム部材５１Ａの長さ方向において、該吸気側スイングアーム部材５１Ａのタペット当接部５７と弁軸当接部５５とは、略同じ位置に位置しているが、異なる位置に位置させるようにしてもよい。この場合、吸気側スイングアーム部材５１Ａのタペット当接部５７及び弁軸当接部５５の一方は、吸気側スイングアーム部材５１Ａの先端部に、他方は、長さ方向中間部にそれぞれ位置させればよい。大きなリフト量を得るようにする観点からは、タペット当接部５７を、吸気側スイングアーム部材５１Ａの長さ方向中間部に、弁軸当接部５５を、吸気側スイングアーム部材５１Ａの先端部にそれぞれ位置させるのがよい。同様に、排気側スイングアーム部材５１Ｂの長さ方向において、該排気側スイングアーム部材５１Ｂのタペット当接部５７と弁軸当接部５５とは、略同じ位置に位置しているが、異なる位置に位置させるようにしてもよい。この場合、排気側スイングアーム部材５１Ｂのタペット当接部５７及び弁軸当接部５５の位置関係は、吸気側スイングアーム部材５１Ａと同様である。

また、本実施形態では、タペット５２は、油圧式隙間調整機構である油圧ラッシュアジャスタ７１（以下、ＨＬＡという）を内蔵している。このＨＬＡ７１を内蔵したタペット５２の詳細な構成について、図６を参照しながら説明する。

タペット５２は、周縁が折曲部７２ａとされた略円板形状の天板７２と、この天板７２の折曲部７２ａの内周面にかしめ結合された円筒状の上部スカート７３と、この上部スカート７３の下端部とかしめ結合された薄板状の下部スカート７４とを有している。

下部スカート７４は、上部スカート７３と連続する円筒形状部７４ａと、この円筒形状部７４ａの上部に設けられかつ内側に折曲された段部７４ｂと、この段部７４ｂから更に内側に延びた後に上側に延びる、ＨＬＡ７１をガイドするＨＬＡガイド７４ｃとを有している。そして、上部スカート７３の下端部の外周に後述の油圧室８１へ油を供給するための油溝部７３ａが形成され、この油溝部７３ａと下部スカート７４の段部７４ｂとがかしめ結合されている。

上記ＨＬＡガイド７４ｃの内周側に、ＨＬＡ７１が配設されている。このＨＬＡ７１は、それ自体周知の構成を有するものであって、タペット５２の中心軸方向に延びかつ上面に凹部７６ａが設けられたボディ７６と、このボディ７６の凹部７６ａ内に配置され、上側に開放された有底円筒状のプランジャー７７と、このプランジャー７７の底部中央部に形成された貫通孔７７ａを下方から塞ぐチェックボール７８と、このチェックボール７８を下方から取り囲むチェックボールゲージ７９と、チェックボール７８とチェックボールゲージ７９との間に設けられ、チェックボール７８を上方（閉方向）に付勢するスプリング７９ａと、チェックボールゲージ７９の周囲に配設されたプランジャースプリング８０とを有している。上記ボディ７６、天板７２、上部スカート７３及びＨＬＡガイド７４ｃにより囲まれた空間には、上記油溝部７３ａから油が供給される油圧室８１が画成されている。そして、バルブクリアランスに応じて、油圧室８１からプランジャー７７の内部に油が供給された後、貫通孔７７ａからその下側に油が供給されて、プランジャー７７がボディ７６に対して相対的に上下動し、こうしてバルブクリアランスが自動的に調整される。

上記天板７２の上面が、タペット５２の上面であって、上記カム摺動部６３である。また、タペット５２の底部まで延設されたボディ７６の下端面が、スイングアーム部材５１のタペット当接部５７に当接する上記押圧部６１である。

したがって、本実施形態では、各スイングアーム部材５１が、各カム軸３５，３６のカム３７，３８の回転による各タペット５２の上下動に応じて、該各スイングアーム部材５１の弁軸当接部５５が各弁２１，２２の軸部２１ａ，２２ａの軸心方向に略沿って移動するように揺動して、各弁２１，２２を開閉させるように構成されているので、タペット５２の押圧部６１並びにスイングアーム部材５１のタペット当接部５７及び弁軸当接部５５が偏摩耗することなく、安定した弁開閉を達成することができる。また、１つの弁２１（２２）につき１つのスイングアーム部材５１しか設けられていないので、従来よりよく用いられている動弁装置と同様のスペースでコンパクトにレイアウトすることができる。特に、１つの弁２１（２２）につき２つのスイングアーム部材を設けた場合に比べて、シリンダヘッド１３の幅方向の寸法（吸気側カム軸３５と排気側カム軸３６との間の間隔）が大きくなるのを抑制することができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上記実施形態では、本発明を、４つの気筒を有する多気筒エンジン１の動弁装置を例に説明したが、気筒数はいくつであってもよく、１つであってもよい。また、圧縮自己着火式のエンジンである必要はなく、点火プラグ２６によって、燃料噴射弁２５により噴射された燃料（混合気）を着火させるようにしてもよい。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、シリンダヘッドに、複数の吸排気弁がシリンダの中心軸線上の点を中心に略放射状に配設され、吸気側及び排気側カム軸により該各弁を開閉駆動するようにした、エンジンの動弁装置に有用である。

１ エンジン
１３ シリンダヘッド
１５ ピストン
１５ａ 燃焼キャビティ
２１ 吸気弁
２１ａ 吸気弁の軸部
２２ 排気弁
２２ａ 排気弁の軸部
２５ 燃料噴射弁
２６ 点火プラグ
３５ 吸気側カム軸
３６ 排気側カム軸
５１ スイングアーム部材
５１Ａ 吸気側スイングアーム部材
５１Ｂ 排気側スイングアーム部材
５２ タペット
５２Ａ 吸気側タペット
５２Ｂ 排気側タペット
５５ 弁軸当接部
５７ タペット当接部
６１ 押圧部
７１ 油圧ラッシュアジャスタ（油圧式隙間調整機構）

Claims (5)

1. シリンダヘッドに、複数の吸排気弁の全てがシリンダの中心軸線上の点を中心に略放射状に配設され、吸気側及び排気側カム軸により該各弁を開閉駆動するようにした、エンジンの動弁装置であって、
   上記シリンダヘッドに取り付けられた吸気側及び排気側支持軸に揺動可能にそれぞれ支持され、長さ方向一部の下面が、上記各弁の軸部頭部にそれぞれ当接する弁軸当接部とされたスイングアーム部材と、
   上記シリンダヘッドに、上記各カム軸のカムの回転により該カムと摺動して上下動可能にそれぞれ支持され、底部に上記各スイングアーム部材の長さ方向一部の上面に当接する押圧部がそれぞれ設けられたタペットとを備え、
   上記各スイングアーム部材は、上記各カム軸のカムの回転による上記各タペットの上下動に応じて、該各スイングアーム部材の弁軸当接部が上記各弁の軸部の軸心方向に略沿って移動するように揺動して、上記各弁を開閉させるように構成されていて、
   上記各カム軸及び上記シリンダの中心軸の両方に垂直な方向を所定方向として、上記吸気側カム軸は該所定方向の一側に配置される一方、上記排気側カム軸は上記吸気側カム軸と離間して上記所定方向の他側に配置されており、
   上記吸気側支持軸は、上記吸気側カム軸の軸方向において上記シリンダの中心寄りの位置に位置するとともに、上側から見て上記所定方向の上記一側に向かって延びかつ上記所定方向の上記一側に向かって下側に傾斜して配置されており、
   上記排気側支持軸は、上記排気側カム軸の軸方向において上記シリンダの中心寄りの位置に位置するとともに、上側から見て上記所定方向の上記他側に向かって延びかつ上記所定方向の上記他側に向かって下側に傾斜して配置されており、
   上記各スイングアーム部材の長さ方向一部の上面は、上記各タペットの上記押圧部にそれぞれ当接するタペット当接部とされており、
   上記各支持軸の軸方向から見て、上記各スイングアーム部材の上記タペット当接部は円弧状に上側にそれぞれ突出し、上記各スイングアーム部材の上記弁軸当接部は円弧状に下側にそれぞれ突出していて、
   上記各スイングアーム部材は、該各スイングアーム部材の揺動により上記各弁を開くときには、上記各スイングアーム部材の上記タペット当接部と上記各タペットの上記押圧部とのそれぞれの当接ポイントが、上記各支持軸にそれぞれ近づくとともに、上記各スイングアーム部材の弁軸当接部と上記各弁の軸部頭部とのそれぞれの当接ポイントが、上記各支持軸からそれぞれ遠ざかるように構成されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。
2. 請求項１記載のエンジンの動弁装置において、
   上記各タペットは、油圧式隙間調整機構を内蔵していることを特徴とするエンジンの動弁装置。
3. 請求項１又は２記載のエンジンの動弁装置において、
   上記シリンダヘッドにおける、上記シリンダ内の燃焼室の天井面に相当する部分が、ドーム形状に形成され、
   上記シリンダ内のピストン頂面における該シリンダの中心軸線上に、該シリンダの中心軸線方向から見て円形の燃焼キャビティが形成され、
   上記シリンダヘッドにおける上記シリンダの中心軸線上に、上記燃焼キャビティ内に燃料を噴射する燃料噴射弁が配設されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。
4. 請求項３記載のエンジンの動弁装置において、
   上記複数の吸排気弁は、２つの吸気弁及び２つの排気弁であり、
   上記エンジンは、圧縮自己着火式のエンジンであり、
   上記吸気弁と上記排気弁との間に、上記燃料噴射弁により噴射された燃料の自己着火をアシストする点火プラグ又は活性化酸素噴射装置が配設されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のエンジンの動弁装置において、
   上記各スイングアーム部材の上記タペット当接部は、該各スイングアーム部材の長さ方向先端部の上面にそれぞれ位置し、上記各スイングアーム部材の上記弁軸当接部は、該各スイングアーム部材の長さ方向先端部の下面にそれぞれ位置することを特徴とするエンジンの動弁装置。

Images