JP6449943B1 - バルブスプリングリテーナおよび内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブの動作状態を切り換えることができ、カムおよびロッカーアームの摩耗が少なく、かつ、シリンダヘッドの小型化とバルブリフト量の確保とを両立し得る内燃機関を提供する。【解決手段】バルブスプリングリテーナ３０は、第１端部３４ａから第２端部３４ｂに向かうほど内径が小さくなる第１貫通口３４ｃが形成された円筒部３４と、円筒部３４の第２端部３４ｂから離れるほど内径が大きくなる第２貫通口３６ｃが形成された円錐形状部３６と、円錐形状部３６から径方向の外方に延びるフランジ部３８と、を備える。円筒部３４の外径は第１端部３４ａから第２端部３４ｂにかけて一定であり、円錐形状部３６の外径は第２端部３４ｂから離れるほど大きくなっている。【選択図】図３

Description

本発明は、バルブスプリングリテーナおよび内燃機関に関する。

従来から、例えば特許文献１に開示されているように、カムシャフトに設けられたカムと、吸気口または排気口を開閉するバルブと、コッタを介してバルブが嵌め込まれたバルブスプリングリテーナと、バルブの一端部と当接する当接部とカムに接触するローラとを有するロッカーアームと、を備えた内燃機関が知られている。このような内燃機関によれば、カムの回転と共にローラが回転するので、カムおよびロッカーアームの摩耗を低減することができる。それにより、燃費の向上などの効果を得ることができる。

また、特許文献１に開示された内燃機関では、ローラとバルブスプリングリテーナとの干渉を避けるために、バルブスプリングリテーナの形状をスカート状に形成している。すなわち、バルブスプリングリテーナの形状は、バルブの前記一端部から他端部に向かって、バルブの軸心から径方向の外方へ徐々に広がる形状になっている。

実公平６−２９４４２号公報

本願発明者は、上記内燃機関の利点を活かしつつ、ローラをロッカーアームに対して移動可能に形成することにより、バルブの動作状態を切り換えることのできる可変動弁装置を構成することを検討した。しかし、ローラがロッカーアームに対して移動可能な場合、ローラはバルブスプリングリテーナに対して、より接近することとなる。

ローラとバルブスプリングリテーナとの干渉を避けるために、ロッカーアームの位置をバルブスプリングリテーナから遠ざけることが考えられる。しかし、その場合、カムシャフトの位置変更等も必要となり、内燃機関のシリンダヘッドが大型化する。一方、ロッカーアームの位置を変更せずに、バルブスプリングリテーナの位置をロッカーアームから遠ざけることが考えられる。しかし、その場合、必要なバルブリフト量を確保できなくなるおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関のシリンダヘッドの小型化とバルブリフト量の確保とを両立し得るバルブスプリングリテーナを提供することである。また、本発明の他の目的は、バルブの動作状態を切り換えることができる内燃機関であって、カムおよびロッカーアームの摩耗が少なく、かつ、シリンダヘッドの小型化とバルブリフト量の確保とを両立し得る内燃機関を提供することである。

本発明に係るバルブスプリングリテーナは、第１端部および第２端部を有し、前記第１端部から前記第２端部に向かうほど内径が小さくなる第１貫通口が形成された円筒部と、前記円筒部の前記第２端部から前記円筒部の軸方向に沿って延び、前記第２端部から離れるほど内径が大きくなる第２貫通口が形成された円錐形状部と、前記円錐形状部から径方向の外方に延びるフランジ部と、を備える。前記円筒部の外径は、前記第１端部から前記第２端部にかけて一定であり、前記円錐形状部の外径は、前記第２端部から離れるほど大きくなっている。

上記バルブスプリングリテーナによれば、円筒部の外径は第１端部から第２端部にかけて一定であるので、円筒部の径方向の外方にスペースを確保することができる。よって、ロッカーアームの位置をバルブスプリングリテーナから遠ざけず、かつ、バルブスプリングリテーナの位置をロッカーアームから遠ざけなくても、ロッカーアームのローラとバルブスプリングリテーナとの干渉を避けることができる。よって、内燃機関のシリンダヘッドの小型化とバルブリフト量の確保とを両立することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記円錐形状部は、前記第２貫通口を区画する内面を有している。前記内面は、前記円錐形状部の軸方向と垂直な垂直面と、前記垂直面から前記軸方向に離れるほど径方向の外方に向かう傾斜面と、を含んでいる。

上記態様によれば、バルブスプリングリテーナの第２貫通口の内部空間を大きくすることができる。そのため、バルブスプリングリテーナがバルブと共に移動したときに、バルブスプリングリテーナは他の部材（バルブステムシールなど）と干渉しにくい。よって、シリンダヘッドを大型化しなくてもバルブリフト量を十分に確保することができる。

本発明に係る内燃機関は、シリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに形成されたポートと、前記シリンダヘッドに組み付けられ、前記ポートを開閉するバルブと、前記シリンダヘッドに回転可能に支持されたカムシャフトと、前記カムシャフトに設けられたカムと、ロッカーアームとを備える。前記ロッカーアームは、前記シリンダヘッドに揺動可能に支持された被支持部および前記バルブに接触する接触部を有する第１アームと、前記第１アームに揺動可能に支持された第２アームと、前記第２アームに回転可能に取り付けられ、前記第１アームの前記被支持部と前記接触部との間に配置されたローラと、を含む。前記内燃機関は、前記第１アームと前記第２アームとを着脱自在に連結する連結機構と、前記バルブに取り付けられたコッタと、前記コッタが嵌め込まれ、前記バルブが貫通するバルブスプリングリテーナと、前記バルブスプリングリテーナに支持される第１スプリング端部と前記シリンダヘッドに支持される第２スプリング端部とを有するコイルスプリングと、を備える。前記バルブスプリングリテーナは、第１端部および第２端部を有し、前記第１端部から前記第２端部に向かうほど内径が小さくなる第１貫通口が形成された円筒部と、前記円筒部の前記第２端部から前記円筒部の軸方向に沿って延び、前記第２端部から離れるほど内径が大きくなる第２貫通口が形成された円錐形状部と、前記円錐形状部から径方向の外方に延び、前記コイルスプリングの前記第１スプリング端部を支持するフランジ部と、を備える。前記円筒部の外径は、前記第１端部から前記第２端部にかけて一定であり、前記円錐形状部の外径は、前記第２端部から離れるほど大きくなっている。

上記内燃機関によれば、バルブスプリングリテーナの円筒部の外径は第１端部から第２端部にかけて一定であるので、円筒部の径方向の外方にスペースを確保することができる。よって、ロッカーアームの位置をバルブスプリングリテーナから遠ざけず、かつ、バルブスプリングリテーナの位置をロッカーアームから遠ざけなくても、ロッカーアームのローラとバルブスプリングリテーナとの干渉を避けることができる。したがって、バルブの動作状態を切り換えることができる内燃機関でありながら、カムおよびロッカーアームの摩耗が少なく、かつ、シリンダヘッドの小型化とバルブリフト量の確保とを両立することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記内燃機関は、少なくとも一部が前記バルブスプリングリテーナの側方に配置され、前記第２アームと接触しかつ前記第２アームを前記カムに向けて付勢する他のコイルスプリングを備えている。

前述のように、前記内燃機関によれば、ロッカーアームのローラとバルブスプリングリテーナとの干渉を避けながら、ロッカーアームをバルブスプリングリテーナの近傍に配置することができる。そのため、ロッカーアームを従来よりもポートに近い方に配置することができる。それに伴い、他のコイルスプリングを、よりポートに近い位置に配置することができる。したがって、他のコイルスプリングを支持する部材が少なくて済み、軽量化することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記第２アームは、前記第１アームとの連結が解除されているときに前記ローラが第１位置と前記第１位置よりも前記カムから遠い第２位置との間を移動するように前記第１アームに支持されている。前記ローラの少なくとも一部は、前記ローラが前記第２位置にあるときに、前記バルブスプリングリテーナの軸心を通りかつ前記カムシャフトの軸方向に直交する断面において、前記バルブスプリングリテーナの前記第１端部よりも前記第２端部の方、かつ、前記フランジ部よりも前記バルブスプリングリテーナの前記軸心の方に位置するように配置されている。

上記態様によれば、ローラとバルブスプリングリテーナとの距離が短い。よって、内燃機関のシリンダヘッドをより一層小型化することができる。

本発明によれば、内燃機関のシリンダヘッドの小型化とバルブリフト量の確保とを両立し得るバルブスプリングリテーナを提供することができる。また、バルブの動作状態を切り換えることができる内燃機関であって、カムおよびロッカーアームの摩耗が少なく、かつ、シリンダヘッドの小型化とバルブリフト量の確保とを両立し得る内燃機関を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関が自動車に搭載された例を表す図である。 上記内燃機関の部分断面図である。 上記内燃機関の部分拡大断面図である。 バルブスプリングリテーナの斜視図である。 バルブスプリングリテーナの縦断面図である。 ロッカーアームおよび支持部材の側面図である。 ロッカーアームおよび支持部材の平面図である。 ロッカーアームの第１アームおよび第２アームの分解斜視図である。 図６のＩＸ−ＩＸ線断面図である。 連結状態のロッカーアームの図９相当図である。 連結状態のロッカーアームが支持部材に対して揺動したときの側面図である。 第２アームが第１アームに対して揺動したときのロッカーアームの図９相当図である。 第２アームが第１アームに対して揺動したときのロッカーアームおよび支持部材の側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態に係る内燃機関は、乗り物に搭載され、乗り物の推進源として利用されるものである。乗り物の種類は特に限定されず、自動二輪車、自動三輪車、ＡＴＶ（All Terrain Vehicle）などの鞍乗型車両であってもよく、自動車であってもよい。例えば図１に示すように、内燃機関１０は自動車５のエンジンルームに配置されていてもよい。

本実施形態に係る内燃機関１０は、複数の気筒を有する多気筒エンジンである。内燃機関１０は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、および排気行程を行う４ストロークのエンジンである。図２は、内燃機関１０の部分断面図である。図２に示すように内燃機関１０は、クランクケース（図示せず）と、クランクケースに接続されたシリンダボディ７と、シリンダボディ７に接続されたシリンダヘッド１２とを備えている。クランクケースの内部には、クランクシャフト（図示せず）が配置されている。シリンダボディ７の内部には、複数のシリンダ６が設けられている。各シリンダ６の内部にはピストン８が配置されている。ピストン８とクランクシャフトとは、コンロッド（図示せず）により連結されている。

シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２１が回転可能に支持されている。吸気カムシャフト２３には吸気カム２３Ａが設けられ、排気カムシャフト２１には排気カム２１Ａが設けられている。

シリンダヘッド１２には、吸気ポート１６および排気ポート１４が形成されている。吸気ポート１６の一端には吸気口１８が形成されている。排気ポート１４の一端には排気口１７が形成されている。吸気ポート１６は、吸気口１８を通じて燃焼室１５と連通している。排気ポート１４は、排気口１７を通じて燃焼室１５と連通している。吸気ポート１６は、空気と燃料との混合気を燃焼室１５に向かって導入する役割を果たす。排気ポート１４は、燃焼室１５から排出される排ガスを導出する役割を果たす。

シリンダヘッド１２には、吸気バルブ２２および排気バルブ２０が組み付けられている。吸気バルブ２２は吸気ポート１６の吸気口１８を開閉する。排気バルブ２０は排気ポート１４の排気口１７を開閉する。吸気バルブ２２および排気バルブ２０はいわゆるポペットバルブである。吸気バルブ２２は軸部２２ａおよび傘部２２ｂを有しており、排気バルブ２０は軸部２０ａおよび傘部２０ｂを有している。吸気バルブ２２の構成と排気バルブ２０の構成とは同様であるので、以下では吸気バルブ２２の構成について説明し、排気バルブ２０の構成の説明は省略することとする。吸気バルブ２２の軸部２２ａは、円筒状のスリーブ２４を介してシリンダヘッド１２にスライド可能に支持されている。スリーブ２４の一端および吸気バルブ２２の軸部２２ａには、バルブステムシール２５が取り付けられている。吸気バルブ２２の軸部２２ａは、スリーブ２４およびバルブステムシール２５を貫通している。軸部２２ａの先端には、タペット２６が嵌め込まれている。

図３に示すように、吸気バルブ２２の軸部２２ａにはコッタ２８が取り付けられている。コッタ２８は、バルブスプリングリテーナ３０に嵌め込まれている。バルブスプリングリテーナ３０は、コッタ２８を介して吸気バルブ２２に固定されている。バルブスプリングリテーナ３０は、吸気バルブ２２と共に、吸気バルブ２２の軸方向に移動可能である。吸気バルブ２２はバルブスプリングリテーナ３０を貫通している。

図４はバルブスプリングリテーナ３０の斜視図である。図５はバルブスプリングリテーナ３０の縦断面図である。図４および図５に示すように、バルブスプリングリテーナ３０は、円筒部３４と、円錐形状部３６と、円錐形状部３６から径方向の外方に延びるフランジ部３８とを備えている。

円筒部３４は円筒形状に形成されており、第１端部３４ａおよび第２端部３４ｂを有する。円筒部３４には、第１端部３４ａから第２端部３４ｂに向かうほど内径が小さくなる第１貫通口３４ｃが形成されている。円筒部３４の外径は、第１端部３４ａから第２端部３４ｂにかけて一定である。なお、「円筒部３４の外径が一定である」とは、円筒部３４の外径が実質的に一定であることを意味する。例えば、外径の最大値と最小値との差が外径の平均値に対して±５％以内の場合、外径が実質的に一定であると見なすことができる。ただし、外径の最大値と最小値との差は平均値に対して±３％以内であってもよく、±１％以内であってもよい。

円錐形状部３６は、円筒部３４の第２端部３４ｂから円筒部３４の軸方向に沿って延びている。円錐形状部３６は円錐形状に形成されており、円錐形状部３６の外径は第２端部３４ｂから離れるほど大きくなっている。円錐形状部３６には、第２端部３４ｂから離れるほど内径が大きくなる第２貫通口３６ｃが形成されている。円錐形状部３６は、第２貫通口３６ｃを区画する内面３６ｄを有している。内面３６ｄは、円錐形状部３６の軸方向と垂直な垂直面３６ａと、垂直面３６ａから軸方向に離れるほど径方向の外方に向かう傾斜面３６ｂとを含んでいる。

図３に示すように、内燃機関１０は、吸気バルブ２２に対して吸気口１８を閉じる向き（図３の上向き）の力を与えるバルブスプリング３２を備えている。バルブスプリング３２は、圧縮コイルスプリングからなっており、バルブスプリングリテーナ３０に支持される第１スプリング端部３２ａと、シリンダヘッド１２に支持される第２スプリング端部３２ｂとを有している。

内燃機関１０は、吸気カム２３Ａから力を受けて吸気バルブ２２を開閉するロッカーアーム４０を備えている。ロッカーアーム４０は、支持部材３５を介してシリンダヘッド１２に揺動可能に支持されている。図６はロッカーアーム４０および支持部材３５の側面図であり、図７はロッカーアーム４０および支持部材３５の平面図である。ロッカーアーム４０は、第１アーム４１、第２アーム４２、およびローラ４３を含んでいる。

図８は、第１アーム４１および第２アーム４２の分解斜視図である。第１アーム４１は、プレート４１Ａと、プレート４１Ｂと、当接プレート４１Ｃと、連結プレート４１Ｄとを有している。プレート４１Ａとプレート４１Ｂとは、平行に配置されている。当接プレート４１Ｃおよび連結プレート４１Ｄは、プレート４１Ａおよびプレート４１Ｂと交差している。また、当接プレート４１Ｃおよび連結プレート４１Ｄは、プレート４１Ａとプレート４１Ｂとを繋いでいる。プレート４１Ａには、孔４６Ａおよび孔４８が形成されている。プレート４１Ｂには、孔４６Ｂおよび孔４８が形成されている。孔４６Ａ、４６Ｂ、および４８は、吸気カムシャフト２３（図３参照）の軸線方向と平行な方向に延びている。

図９は図６のＩＸ−ＩＸ線断面図である。図９に示すように、プレート４１Ａの孔４６Ａの周囲には、円筒状のボス部４９Ａが設けられている。孔４６Ａの内部には、連結ピン６０Ａがスライド可能に挿入されている。プレート４１Ｂの孔４６Ｂの周囲には、有底円筒状のカバー部４９Ｂが設けられている。カバー部４９Ｂには孔４６Ｂよりも小径の孔４７が形成されているが、孔４７はなくてもよい。孔４６Ｂの内部には、連結ピン６０Ｂがスライド可能に挿入されている。また、孔４６Ｂの内部には、スプリング６４が配置されている。スプリング６４はカバー部４９Ｂと連結ピン６０Ｂとの間に介在しており、連結ピン６０Ｂをプレート４１Ａの方に付勢している。

第２アーム４２は第１アーム４１の内側に配置されている。すなわち、第２アーム４２は、プレート４１Ａとプレート４１Ｂとの間に配置されている。図８に示すように、第２アーム４２は、プレート４２Ａと、プレート４２Ｂと、当接プレート４２Ｃと、連結プレート４２Ｄとを有している。プレート４２Ａとプレート４２Ｂとは、平行に配置されている。当接プレート４２Ｃおよび連結プレート４２Ｄは、プレート４２Ａおよびプレート４２Ｂと交差している。また、当接プレート４２Ｃおよび連結プレート４２Ｄは、プレート４２Ａとプレート４２Ｂとを繋いでいる。プレート４２Ａおよびプレート４２Ｂのそれぞれには、孔５０および孔５２が形成されている。

図９に示すように、プレート４２Ａの孔５０およびプレート４２Ｂの孔５０には、円筒状のローラ４３が回転可能に支持されている。詳しくは、プレート４２Ａおよびプレート４２Ｂの孔５０には、円筒状のカラー５４が挿入されている。ローラ４３は、このカラー５４に回転可能に支持されている。カラー５４の内部には、連結ピン６２がスライド可能に挿入されている。カラー５４は孔５０の内部に配置されているので、連結ピン６２は孔５０の内部にスライド可能に挿入されている。なお、カラー５４は必ずしも必要ではない。連結ピン６２がローラ４３を回転可能に支持していてもよい。

連結ピン６０Ｂの外径は、カラー５４の内径以下である。連結ピン６０Ｂは、カラー５４の内部に挿入可能に形成されている。連結ピン６２の外径は孔４６Ａの内径以下である。連結ピン６２は、孔４６Ａの内部に挿入可能に形成されている。本実施形態では、カラー５４の内径と孔４６Ａの内径とは等しい。連結ピン６０Ｂの外径と、連結ピン６２の外径と、連結ピン６０Ａの外径とは等しい。

図６に示すように、支持部材３５と第１アーム４１と第２アーム４２とは、支持ピン５６によって連結されている。支持ピン５６は、第１アーム４１のプレート４１Ａの孔４８と、プレート４１Ｂの孔４８と、第２アーム４２のプレート４２Ａの孔５２と、プレート４２Ｂの孔５２とに挿入されている。第１アーム４１および第２アーム４２は、支持ピン５６により、支持部材３５に揺動可能に支持されている。また、第２アーム４２は、支持ピン５６により、第１アーム４１に揺動可能に支持されている。

図９に示すように、ロッカーアーム４０の側方には、連結切換ピン６６が配置されている。連結切換ピン６６は、連結ピン６０Ａに接近する方向と連結ピン６０Ａから離反する方向とに移動可能に構成されている。

図１０に示すように、連結切換ピン６６が連結ピン６０Ａから離れる方向に移動すると、連結ピン６０Ａ，６２，６０Ｂはスプリング６４の力により、図１０の左方にスライドする。これにより、連結ピン６０Ｂは孔４６Ｂの内部および孔５０の内部（詳しくは、カラー５４の内部）に位置する状態となり、連結ピン６２は孔５０の内部（詳しくは、カラー５４の内部）および孔４６Ａの内部に位置する状態となる。以下、この状態のことを連結状態と言う。連結状態では、第１アーム４１と第２アーム４２とは、連結ピン６０Ｂおよび連結ピン６２によって連結される。その結果、図１１に示すように、第１アーム４１および第２アーム４２は一体となって、支持ピン５６の軸心を中心として揺動可能となる。

図９に示すように、連結切換ピン６６が連結ピン６０Ａの方に移動すると、連結ピン６０Ａ，６２，６０Ｂは連結切換ピン６６によって押され、図９の右方にスライドする。これにより、連結ピン６０Ｂは孔４６Ｂの内部に位置しかつ孔５０の内部に位置しない状態となり、連結ピン６２は孔５０の内部に位置しかつ孔４６Ａの内部に位置しない状態となる。以下、この状態のことを非連結状態と言う。非連結状態では、図１２に示すように、連結ピン６２は連結ピン６０Ａおよび連結ピン６０Ｂに対してスライド可能となる。その結果、図１３に示すように、第２アーム４２は第１アーム４１に対して、支持ピン５６の軸心を中心として揺動可能となる。そのため、第２アーム４２が支持ピン５６の軸心を中心として揺動しても、第１アーム４１は揺動しないこととなる。

図３に示すように、第１アーム４１のうち支持ピン５６によって支持された部分（詳しくは、プレート４１Ａにおける孔４８の周囲の部分およびプレート４１Ｂにおける孔４８の周囲の部分）は、シリンダヘッド１２に揺動可能に支持された被支持部４１Ｓを構成している。当接プレート４１Ｃは、タペット２６を介して吸気バルブ２２に接触する接触部を構成している。

図３に示すように、内燃機関１０は、ロッカーアーム４０を吸気カム２３Ａに向けて付勢するロストモーションスプリングとして、圧縮コイルスプリング６８を備えている。圧縮コイルスプリング６８の内側には、圧縮コイルスプリング６８の巻き軸線６８ｄに沿って延びる軸７０が配置されている。軸７０は、第１端部７０ａと、第１端部７０ａよりも第２アーム４２の方に配置された第２端部７０ｂとを有している。第１端部７０ａには、圧縮コイルスプリング６８を受けるスプリングシート７２が設けられている。

圧縮コイルスプリング６８は、第１端部６８ａと、第１端部６８ａよりも第２アーム４２の方に配置された第２端部６８ｂとを有している。第２端部６８ｂには、リテーナ７４が支持されている。リテーナ７４は、円板状の天板部７４ａと、円筒状の筒部７４ｂとを有している。筒部７４ｂは、天板部７４ａから軸７０の軸方向に沿って圧縮コイルスプリング６８の方に延びている。天板部７４ａは、圧縮コイルスプリング６８の第２端部６８ｂに支持されている。天板部７４ａは、ロッカーアーム４０の第２アーム４２の当接プレート４２Ｃと接触している。

スプリングシート７２と、軸７０の少なくとも一部と、圧縮コイルスプリング６８の少なくとも一部と、リテーナ７４の筒部７４ｂの少なくとも一部とは、シリンダヘッド１２に形成された孔７６の内部に配置されている。

吸気バルブ２２、バルブスプリング３２、軸７０、リテーナ７４、圧縮コイルスプリング６８、および支持部材３５は、互いに平行に配置されている。リテーナ７４は、バルブスプリング３２と支持部材３５との間に配置されている。軸７０は、バルブスプリング３２と支持部材３５との間に配置されている。

図２に示すように、吸気バルブ２２と同様、排気バルブ２０にもバルブスプリング３２、バルブスプリングリテーナ３０、ロッカーアーム４０、支持部材３５、圧縮コイルスプリング６８等が設けられている。それらの構成は前述の構成と同様であるので、詳しい説明は省略する。

本実施形態に係る内燃機関１０では、連結切換ピン６６の状態を切り換えることにより、吸気バルブ２２および排気バルブ２０の動作状態を切り換えることができる。

すなわち、連結切換ピン６６を連結状態に切り換えると、ロッカーアーム４０の第１アーム４１および第２アーム４２は、連結ピン６０Ｂおよび連結ピン６２によって連結される（図１０参照）。吸気カムシャフト２３の回転に伴って吸気カム２３Ａがロッカーアーム４０のローラ４３を押すと、第１アーム４１および第２アーム４２は一体となって、支持ピン５６の軸心を中心として揺動する（図１１参照）。その結果、第１アーム４１の当接プレート４１Ｃが吸気バルブ２２を押し、吸気ポート１６の吸気口１８が開かれる。同様に、排気カムシャフト２１の回転に伴って排気カム２１Ａがロッカーアーム４０のローラ４３を押すと、第１アーム４１および第２アーム４２は一体となって、支持ピン５６の軸心を中心として揺動する。その結果、第１アーム４１の当接プレート４１Ｃが排気バルブ２０を押し、排気ポート１４の排気口１７が開かれる。

連結切換ピン６６を非連結状態に切り換えると、連結ピン６０Ｂおよび連結ピン６２による第１アーム４１および第２アーム４２の連結が解除される（図９参照）。第２アーム４２は第１アーム４１に対して揺動可能となる（図１２参照）。吸気カムシャフト２３の回転に伴って吸気カム２３Ａがローラ４３を押すと、第２アーム４２は支持ピン５６の軸心を中心として揺動するが、第１アーム４１は揺動しない（図１３参照）。そのため、第１アーム４１の当接プレート４１Ｃが吸気バルブ２２を押すことはなく、吸気口１８は吸気バルブ２２によって閉じられたままとなる。同様に、排気カムシャフト２１の回転に伴って排気カム２１Ａがローラ４３を押すと、第２アーム４２は支持ピン５６の軸心を中心として揺動するが、第１アーム４１は揺動しない。そのため、第１アーム４１の当接プレート４１Ｃが排気バルブ２０を押すことはなく、排気口１７は排気バルブ２０によって閉じられたままとなる。このように、本実施形態では、連結切換ピン６６を非連結状態に切り換えることにより、複数の気筒のうちの一部を休止状態にすることができる。例えば、負荷の小さいときに一部の気筒を休止させることとすれば、燃費を向上させることができる。

以上のように、本実施形態に係る内燃機関１０によれば、ロッカーアーム４０は、カム２１Ａ，２３Ａと接触するローラ４３を備えている。カム２１Ａ，２３Ａが回転すると、ローラ４３も回転する。カム２１Ａ，２３Ａとローラ４３とは擦れ合わないので、カム２１Ａ，２３Ａおよびロッカーアーム４０の摩耗が少ない。

ところで、内燃機関１０はバルブ２０，２２の動作状態を切り換えることができるように構成されている。そのために、ロッカーアーム４０は第１アーム４１に対して揺動可能な第２アーム４２を備え、ローラ４３は第２アーム４２に支持されている。しかし、このような構成では、ローラ４３の移動範囲が大きく、ローラ４３は図３における下方に大きく移動する。ローラ４３はバルブスプリングリテーナ３０に対して、より接近することになる（図３において仮想線で示すローラ４３参照）。そのため、バルブの動作状態を切り換えることができない内燃機関（すなわち、ローラが移動しない内燃機関）に比べて、ローラ４３とバルブスプリングリテーナ３０との干渉が懸念される。

ローラ４３とバルブスプリングリテーナ３０との干渉を避けるために、ロッカーアーム４０の位置をバルブスプリングリテーナ３０から遠ざけることが考えられる。しかし、その場合、カムシャフト２１，２３の位置変更等も必要となり、シリンダヘッド１２が大型化してしまう。一方、ロッカーアーム４０の位置を変更せずに、バルブスプリングリテーナ３０の位置をロッカーアーム４０から遠ざけることが考えられる。しかし、その場合、必要なバルブリフト量を確保できなくなるおそれがある。

ところが、本実施形態に係る内燃機関１０によれば、バルブスプリングリテーナ３０は、円筒部３４と円錐形状部３６とを備えている（図４および図５参照）。円筒部３４の外径は、バルブスプリング３２の第１スプリング端部３２ａを支持するフランジ部３８の外径よりも小さい。また、円筒部３４の外径は第１端部３４ａから第２端部３４ｂにかけて一定であるので、円筒部３４の径方向の外方にスペースを確保することができる。よって、図３に示すように、ロッカーアーム４０の位置をバルブスプリングリテーナ３０から遠ざけず、かつ、バルブスプリングリテーナ３０の位置をロッカーアーム４０から遠ざけなくても、ローラ４３とバルブスプリングリテーナ３０との干渉を避けることができる。したがって、本実施形態に係る内燃機関１０によれば、バルブ２０，２２の動作状態を切り換えることができる内燃機関でありながら、カム２１Ａ，２３Ａおよびロッカーアーム４０の摩耗を低減することができ、かつ、シリンダヘッド１２の小型化とバルブリフト量の確保とを両立させることができる。

また、本実施形態によれば、図５に示すように、バルブスプリングリテーナ３０の円錐形状部３６は、軸方向と垂直な垂直面３６ａと、垂直面３６ａから軸方向に離れるほど径方向の外方に向かう傾斜面３６ｂとを含んでいる。そのため、バルブスプリングリテーナ３０の第２貫通口３６ｃの内部空間を大きくすることができる。よって、バルブスプリングリテーナ３０が吸気バルブ２２と共に吸気口１８の方に移動したときに、バルブスプリングリテーナ３０はバルブステムシール２５（図２参照）などの他の部材と干渉しにくい。また、バルブスプリングリテーナ３０が排気バルブ２０と共に排気口１７の方に移動したときに、バルブスプリングリテーナ３０はバルブステムシール２５などの他の部材と干渉しにくい。よって、シリンダヘッド１２を大型化しなくてもバルブリフト量を十分に確保することができる。

また、本実施形態によれば、第２アーム４２をカム２１Ａ，２３Ａに向けて付勢するロストモーションスプリングは、少なくとも一部がバルブスプリングリテーナ３０の側方に配置された圧縮コイルスプリング６８である。上述のように、本実施形態に係る内燃機関１０によれば、ロッカーアーム４０のローラ４３とバルブスプリングリテーナ３０との干渉を避けながら、ロッカーアーム４０をバルブスプリングリテーナ３０の近傍に配置することができる。図２において、ロッカーアーム４０をより下方に配置することができる。そのため、本実施形態によれば、ロッカーアーム４０を従来よりもポート１４，１６に近い方に配置することができる。それに伴い、圧縮コイルスプリング６８を、よりポート１４，１６の近くに配置することができる。したがって、本実施形態によれば、圧縮コイルスプリング６８を支持する部材が少なくて済み、シリンダヘッド１２をより軽量化することができる。

前述の通り、ロッカーアーム４０の第２アーム４２は、第１アーム４１に揺動可能に支持されている。第１アーム４１と第２アーム４２との連結が解除されているときに、ローラ４３は、第１位置（図３において実線で示す位置）と、第１位置よりもカム２１Ａ，２３Ａから遠い第２位置（図３において仮想線で示す位置）との間を移動する。図３において仮想線で示すように、ローラ４３が第２位置にあるときに、ローラ４３の少なくとも一部は、バルブスプリングリテーナ３０の軸心３０ｃを通りかつカムシャフト２１の軸方向に直交する断面において、バルブスプリングリテーナ３０の円筒部３４の第１端部３４ａよりも第２端部３４ｂの方、かつ、フランジ部３８よりもバルブスプリングリテーナ３０の軸心３０ｃの方に位置するように配置されている。本実施形態によれば、ローラ４３とバルブスプリングリテーナ３０との距離が短い。ローラ４３およびバルブスプリングリテーナ３０をコンパクトに配置することができる。よって、シリンダヘッド１２をより一層小型化することができる。

ところで、バルブスプリングリテーナ３０とコッタ２８との間に発生する圧力は、第１端部３４ａから第２端部３４ｂの方に行くほど大きくなる傾向がある。バルブスプリングリテーナ３０によれば、円筒部３４の肉厚は、第１端部３４ａから第２端部３４ｂに向かうにつれて連続的に大きくなっている。そのため、バルブスプリングリテーナ３０は、必要な強度を確保しやすい。強度を確保するためにバルブスプリングリテーナ３０を大型化する必要がないので、省スペース化および軽量化を図ることができる。

以上、本発明の実施の一形態について説明したが、本発明の実施形態が前記実施形態に限定されないことは勿論である。次に、他の実施形態の例について簡単に説明する。

前記実施形態では、第１アーム４１は、カム２１Ａ，２３Ａと接触しないように構成されている。前記実施形態では、ロッカーアーム４０の第１アーム４１および第２アーム４２を非連結状態に切り換えることにより、バルブ２０，２２を休止状態にすることとした。しかし、第１アーム４１は、ローラ４３がカム２１Ａ，２３Ａに押されることにより第２アーム４２が揺動を開始した後にカム２１Ａ，２３Ａに接触する接触部を有していてもよい。この場合、第１アーム４１および第２アーム４２を非連結状態に切り換えることにより、バルブ２０，２２を開くタイミングおよび閉じるタイミングを変えることが可能である。これにより、バルブ２０，２２の開いている期間を変更することができる。例えば、内燃機関１０の回転数が高い場合にバルブ２０，２２の開いている期間を長くすることにより、高回転時の性能を向上させることができる。

前記実施形態では、内燃機関１０は多気筒エンジンである。しかし、内燃機関１０は、バルブ２０，２２の開閉タイミングを変更可変な単気筒エンジンであってもよい。

ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。

１０…内燃機関、１２…シリンダヘッド、１４…排気ポート、１６…吸気ポート、２０…排気バルブ、２１…排気カムシャフト、２１Ａ…排気カム、２２…吸気バルブ、２３…吸気カムシャフト、２３Ａ…吸気カム、２８…コッタ、３０…バルブスプリングリテーナ、３２…バルブスプリング（コイルスプリング）、３２ａ…第１スプリング端部、３２ｂ…第２スプリング端部、３４…円筒部、３４ａ…第１端部、３４ｂ…第２端部、３４ｃ…第１貫通口、３６…円錐形状部、３６ａ…垂直面、３６ｂ…傾斜面、３６ｃ…第２貫通口、３６ｄ…内面、３８…フランジ部、４０…ロッカーアーム、４１…第１アーム、４１Ｃ…当接プレート（接触部）、４１Ｓ…被支持部、４２…第２アーム、４３…ローラ、６６…連結切換ピン（連結機構）、６８…圧縮コイルスプリング（他のコイルスプリング）

Claims (5)

1. 第１端部および第２端部を有し、前記第１端部から前記第２端部に向かうほど内径が小さくなる第１貫通口が形成された円筒部と、
   前記円筒部の前記第２端部から前記円筒部の軸方向に沿って延び、前記第２端部から離れるほど内径が大きくなる第２貫通口が形成された円錐形状部と、
   前記円錐形状部から径方向の外方に延びるフランジ部と、を備え、
   前記円筒部の外径は、前記第１端部から前記第２端部にかけて一定であり、
   前記円錐形状部の外径は、前記第２端部から離れるほど大きくなっている、バルブスプリングリテーナ。
2. 前記円錐形状部は、前記第２貫通口を区画する内面を有し、
   前記内面は、前記円錐形状部の軸方向と垂直な垂直面と、前記垂直面から前記軸方向に離れるほど径方向の外方に向かう傾斜面と、を含んでいる、請求項１に記載のバルブスプリングリテーナ。
3. シリンダヘッドと、
   前記シリンダヘッドに形成されたポートと、
   前記シリンダヘッドに組み付けられ、前記ポートを開閉するバルブと、
   前記シリンダヘッドに回転可能に支持されたカムシャフトと、
   前記カムシャフトに設けられたカムと、
   前記シリンダヘッドに揺動可能に支持された被支持部および前記バルブに接触する接触部を有する第１アームと、前記第１アームに揺動可能に支持された第２アームと、前記第２アームに回転可能に取り付けられ、前記第１アームの前記被支持部と前記接触部との間に配置されたローラと、を含むロッカーアームと、
   前記第１アームと前記第２アームとを着脱自在に連結する連結機構と、
   前記バルブに取り付けられたコッタと、
   前記コッタが嵌め込まれ、前記バルブが貫通するバルブスプリングリテーナと、
   前記バルブスプリングリテーナに支持される第１スプリング端部と、前記シリンダヘッドに支持される第２スプリング端部とを有するコイルスプリングと、を備え、
   前記バルブスプリングリテーナは、
   第１端部および第２端部を有し、前記第１端部から前記第２端部に向かうほど内径が小さくなる第１貫通口が形成された円筒部と、
   前記円筒部の前記第２端部から前記円筒部の軸方向に沿って延び、前記第２端部から離れるほど内径が大きくなる第２貫通口が形成された円錐形状部と、
   前記円錐形状部から径方向の外方に延び、前記コイルスプリングの前記第１スプリング端部を支持するフランジ部と、を備え、
   前記円筒部の外径は、前記第１端部から前記第２端部にかけて一定であり、
   前記円錐形状部の外径は、前記第２端部から離れるほど大きくなっている、内燃機関。
4. 少なくとも一部が前記バルブスプリングリテーナの側方に配置され、前記第２アームと接触しかつ前記第２アームを前記カムに向けて付勢する他のコイルスプリングを備えている、請求項３に記載の内燃機関。
5. 前記第２アームは、前記第１アームとの連結が解除されているときに前記ローラが第１位置と前記第１位置よりも前記カムから遠い第２位置との間を移動するように前記第１アームに支持され、
   前記ローラの少なくとも一部は、前記ローラが前記第２位置にあるときに、前記バルブスプリングリテーナの軸心を通りかつ前記カムシャフトの軸方向に直交する断面において、前記バルブスプリングリテーナの前記第１端部よりも前記第２端部の方、かつ、前記フランジ部よりも前記バルブスプリングリテーナの前記軸心の方に位置するように配置されている、請求項３または４に記載の内燃機関。

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