JP4891793B2

JP4891793B2 - 可変動弁機構

Info

Publication number: JP4891793B2
Application number: JP2007018316A
Authority: JP
Inventors: 憲杉浦; 弘毅山口
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: JP2008184956A

Description

本発明は、内燃機関の運転状態に応じてバルブ特性を制御する可変動弁機構に関するものである。

従来、内燃機関には、機関の運転状態に応じてバルブ１０５のリフト量、作用角及び開閉タイミングを制御する可変動弁機構が用いられることがある。図６に示すように、このような可変動弁機構の中には、ロッカアーム１０１の基端部をラッシュアジャスタ１０２に支持され、このラッシュアジャスタ１０２を通して供給される油圧を用いて、上記のバルブ１０５の可変を行う切替機構１０３をロッカアーム１０１の基端部に有するものが知られている（特許文献１）。
米国特許出願公開第２００４／０７４４５９号明細書

しかし、前記の可変動弁機構１００は、回転カム１０４と当接する入力ローラ１０７を軸支する軸とは別に、回転カム１０４に当接するロッカアーム１０１の部位とバルブ１０５に当接するロッカアーム１０１の部位とを相対揺動可能に連結する軸１０６が設けられるため、ロッカアームの質量が大きくなっていた。

そこで、本発明は、ロッカアームの質量を小さくした可変動弁機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の可変動弁機構は、回転カムとバルブとの間に揺動可能に介装されたロッカアームを操作することによりバルブの開閉量を変更する可変動弁機構において、ロッカアームは、先端部がバルブに当接する出力アームと、出力アームより短く形成され、先端部に回転カムに当接する入力ローラを備えた入力アームとを含み構成され、入力アームの先端部と出力アームの中間部とが、入力ローラを軸支するローラ軸により相対揺動可能に軸支され、ロッカアームの基端部に、相対揺動が不能となるように入力アームの基端部と出力アームの基端部とを相互に連結した連結状態とその連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構が設けられ、この切替により、バルブの開閉量を変更することを特徴とする。

ここで、バルブの開閉量の変更とは、特に限定はされないが、前記連結状態にして、回転カムが回転するとバルブを開閉する状態と、前記連結解除状態にして、回転カムが回転してもバルブが開閉しない状態とに切り替えること等が例示できる。
前記連結解除状態にしたときに、回転カムが入力アームを揺動させ、入力アームの揺動がローラ軸による軸支により出力アームの中間部に伝わって出力アームを揺動させるようになっており、出力アームの揺動がバルブの上端を支点とする揺動であるためにバルブが開閉しない状態となることが好ましい。

また、出力アームの先端部に形成されたロッド孔に棒状のロッドが嵌入され、ロッド孔から突出したロッドの両端部に２本のバルブが１本ずつ当接するようになっており、２本のバルブのバルブピッチに応じて、ロッドを長さの異なるものに変更することが可能になっていることが好ましい。

入力アームとしては、特に限定はされないが、板状や棒状等が例示できる。また、入力アームは、出力アームよりもロッカアームの幅方向の内側にあるインナアームであってもよいし、出力アームよりもロッカアームの幅方向の外側にあるアウタアームであってもよい。

出力アームとしては、特に限定はされないが、板状や棒状等が例示できる。また、出力アームは、入力アームよりもロッカアームの幅方向の内側にあるインナアームであってもよいし、入力アームよりもロッカアームの幅方向の外側にあるアウタアームであってもよい。

切替機構としては、特に限定はされないが、ロッカアームの基端部に設けられたピン穴に取り付けられた連結ピンと、ピン穴に油圧を供給するための油路とを含み構成され、油圧により連結ピンを駆動するもの等が例示できる。

ロッカアームを揺動可能に支持する部材は、特に限定はされないが、ロッカアーム内の切替機構に油圧を供給できるよう、ロッカアームと当接する部位に開口が設けられた油路を有することが好ましい。また、バルブクリアランスが自動調整でき、メンテナンスフリーとすることができることから、ラッシュアジャスタを用いることが好ましい。

本発明によれば、入力ローラを軸支しているローラ軸が、入力ローラを備えた入力アームの先端部と、バルブに当接する出力アームの中間部とを相対揺動可能に軸支し、入力アームを出力アームより短く形成してロッカアームの質量を小さくした可変動弁機構を提供することができる。

回転カムとバルブとの間に揺動可能に介装されたロッカアームを操作することによりバルブの開閉量を変更する可変動弁機構において、ロッカアームは、回転カムに当接する入力ローラを備えた入力アームと、バルブに当接する出力アームとを含み構成され、ロッカアームの長さ方向の中間部に入力ローラが設けられ、ロッカアームの先端部にバルブが当接し、入力アームと出力アームとが、入力ローラを軸支するローラ軸により相対揺動可能に組み合わされ、ロッカアームの基端部に、相対揺動が不能となるように入力アームと出力アームとを相互に連結した連結状態とその連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構が設けられ、この切替により、バルブの開閉量を変更することを特徴とする可変動弁機構。

図１〜図４は、本発明の実施例１の可変動弁機構を示している。
本可変動弁機構１０は、エンジンのクランク軸（図示略）により回転させられるカムシャフト１１に設けられている回転カム１２と、回転カム１２の回転に従い揺動してバルブ１５を開閉しているロッカアーム２０と、ロッカアーム２０によるバルブ１５の開閉量を断続的に変更している切替機構４０とを含んでいる。

ロッカアーム２０は、ロッカアーム２０の長さ方向の中間部において回転カム１２に当接している入力アーム２１と、ロッカアーム２０の先端部において二つのバルブ１５に当接し、ロッカアーム２０の長さ方向の中間部において入力アーム２１と相対揺動可能に組み合わされている出力アーム３０と、ロッカアーム２０の基端部に設けられ、入力アーム２１と出力アーム３０との相対揺動が不能となるように入力アーム２１と出力アーム３０とを相互に連結した連結状態とその連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構４０と、を含み構成されている。

入力アーム２１は、先端部と基端部とに孔が形成されている二枚の板状のインナプレート２２を有し、インナプレート２２が出力アーム３０よりもロッカアームの幅方向の内側にあることから、インナアームとなっている。先端部に形成されている孔はローラ孔２３に、基端部に形成されている孔は機構孔２４になっている。ローラ孔２３には、回転カム１２と当接している入力ローラ２６を回転可能に軸支しているローラ軸２５が嵌入されている。ローラ軸２５が両インナプレート２２のローラ孔２３に嵌入されることで、両インナプレート２２は一体として揺動する。。

出力アーム３０は、入力アーム２１の長さ方向の両側方に設けられ、先端部、基端部及び長さ方向の中間部に孔が形成され、インナプレート２２より長い二枚の板状のアウタプレート３１を有し、アウタプレート３１が入力アーム２１よりもロッカアームの幅方向の外側にあることから、アウタアームとなっている。先端部に形成されている孔はロッド孔３２に、基端部に形成されている孔は連結孔３４に、長さ方向の中間部に形成されている孔は支持孔３３になっている。両アウタプレート３１は、支持孔３３にローラ軸２５が貫入されていることで、入力アーム２１と相対揺動可能になるよう軸支されている。また、ロッド孔３２には、バルブ１５を押圧する棒状のロッド３５が嵌入されている。ロッド３５の両端部は、バルブ１５を駆動できるよう、バルブ１５の上端に当接している。ロッド３５が両アウタプレート３１のロッド孔３２に嵌入されることで、両アウタプレート３１は一体として揺動する。なお、ロッド３５は、駆動するバルブ１５のバルブピッチ（バルブ間の距離）に応じて、長さの異なるものに変更することが可能である。

切替機構４０は、機構孔２４に貫入し、両端面に有底穴状のピン穴４２が凹設されている支点軸４１と、両ピン穴４２に油圧を供給するために支点軸４１に設けられている二つの油路４４と、両ピン穴４２内に設けられている二つの連結ピン４５と、両ピン穴４２内に設けられ、連結ピン４５に当接して連結ピン４５をピン穴４２から抜脱する方向に付勢する二つのピンバネ４６とを有する。

支点軸４１は、略円柱状であって、その側面には、ロッカアーム２０を支持しているラッシュアジャスタ５０の先端部を挿入するための挿入穴４３が形成され、挿入穴４３から両ピン穴４２へと油圧を供給できるよう連通している油路４４が設けられている。また、両ピン穴４２の開口部には、各ピン穴４２から連結ピン４５が抜脱されるのを防ぐためリング状部材４７が圧入されている。

連結ピン４５は、設けられているピン穴４２の周面と摺接できるよう略円柱状である。連結ピン４５の先端部は、リング状部材４７の中心孔４８を貫通し連結孔３４に挿入できるよう縮径している。

ラッシュアジャスタ５０は、支持しているロッカアーム２０内の切替機構４０に作動油Ｐを供給するため、プランジャ５１の先端部に設けられた開口５３へと連通する内部油路５２をプランジャ５１内に有する。

開口５３から供給される作動油Ｐは、プランジャ５１の先端部と挿入穴４３との間隙から油路４４を経由してピン穴４２へと供給されている。

作動油Ｐに圧力が加えられる場合には、ピン穴４２から抜出する方向にピンバネ４６によって付勢されている連結ピン４５は、その付勢力に抗して、ピン穴４２に挿入される方向に摺動する。また逆に、作動油Ｐに加えられている圧力が取り除かれる場合には、ピンバネ４６の付勢力によて、連結ピン４５は、ピン穴４２から抜出される方向に摺動する。以上のように作動油Ｐへの圧力を加除することによって、連結ピン４５はピン穴４２内を移動する。

切替機構４０は、図３ｂに示すように、連結ピン４５がピン穴４２の底面に当接する位置にない場合には、連結ピン４５の先端部が連結孔３４に挿入され、入力アーム２１と出力アーム３０との相対揺動が不能となるように入力アーム２１と出力アーム３０とを相互に連結した連結状態になっている。一方、図３ｃに示すように、連結ピン４５がピン穴４２の底面に当接する位置にある場合には、連結ピン４５の先端部が連結孔３４から抜出され、入力アーム２１と出力アーム３０との相対揺動が可能となるよう、入力アーム２１と出力アーム３０との相互の連結を解除した連結解除状態になっている。

図４に示すように、回転カム１２が回転するとその回転に従って入力アーム２１は、ラッシュアジャスタ５０を支点として揺動する。

図４ｂに示すように、出力アーム３０と入力アーム２１とが連結状態になっている場合には、出力アーム３０は、入力アーム２１と同じようにラッシュアジャスタ５０を支点として揺動する。出力アーム３０がラッシュアジャスタ５０を支点として揺動することで、出力アーム３０のロッド３５の両端部に当接している二つのバルブ１５が回転カム１２の回転によって開閉する。

一方、図４ｃに示すように、出力アーム３０と入力アーム２１とが連結解除状態になっている場合には、出力アーム３０は、ラッシュアジャスタ５０を支点とせず、バルブ１５の上端を支点として揺動する。したがって、回転カム１２の回転によってバルブ１５は開閉しない。

本実施例によれば、次の（ａ）〜（ｄ）の効果が得られる。
（ａ）出力アーム３０と入力アーム２１とが相対揺動可能になるよう支持する軸をローラ軸２５とすることで軸の数を減らせ、ロッカアーム２０の質量を小さくできる。
（ｂ）切替機構４０をロッカアーム２０の基端部に設け、ロッカアーム２０の先端部にバルブ１５が当接し、ロッカアーム２０の長さ方向の中間部に入力ローラ２６を設けることで、入力アーム２１の長さが短くなり、ロッカアーム２０の質量を小さくできる。
（ｃ）入力アーム２１及び出力アーム３０を共に板状部材２２、３１を用いてアームを構成すること、ロッカアーム２０の構造を簡便にでき、かつ、製造コストの低減が図れる。
（ｄ）バルブ１５を押圧するロッド３５を長さの異なるものに変更することで、駆動するバルブ１５のバルブピッチが異なるエンジンに対しても容易に対応することができる。

図５に示す本発明の実施例２は、実施例１と切替機構６０が異なる。
具体的には、支点軸６１の両端面に凹設されているピン穴６２が互いに貫通している貫通孔状であるのと、ピン穴６２から連結ピン６５が抜脱されるのを防ぐための部材及び連結ピン６５がピン穴６２内へ過度に挿入されるのを防ぐための部材がＣリング６７である。なお、他の部位については、実施例１と同じであることから、以下実施例１と異なる部位について説明する。

切替機構６０は、機構孔７３に貫入し、両端面にピン穴６２が開口している支点軸６１と、ピン穴６２に油圧を供給するために支点軸６１に設けられている二つの油路６４と、ピン穴６２内に設けられている二つの連結ピン６５と、ピン穴６２内に設けられ、両連結ピン６５に当接して連結ピン６５をピン穴６２から抜脱する方向に付勢するピンバネ６６とを有する。

支点軸６１は、略円筒状であって、その側面には、ロッカアーム７０を支持しているラッシュアジャスタ７５の先端部を挿入するための挿入穴６３が形成され、挿入穴６３からピン穴６２へと油圧を供給できるように連通している油路６４が設けられている。貫通孔状であるピン穴６２の周面には、両端部及び中央部に周方向に延びるリング溝６８が凹設されている。それぞれのリング溝６８にはＣリング６７が貫入されている。なお、それぞれのリング溝６８に貫入される部材にＥリングを用いることもできる。

本実施例のピン穴６２は貫通孔状であることから、切替機構６０は、図５ｂに示すように、連結ピン６５が中央部のＣリング６７に当接する位置にない場合には、連結ピン６５の先端部が連結孔７４に挿入され、入力アーム７１と出力アーム７２との相対揺動が不能となるように入力アーム７１と出力アーム７２とを相互に連結した連結状態になっている。一方、図５ｃに示すように、連結ピン６５が中央部のＣリング６７に当接する位置にある場合には、連結ピン６５の先端部が連結孔７４から抜出され、入力アーム７１と出力アーム７２との相対揺動が可能となるよう、入力アーム７１と出力アーム７２との相互の連結を解除した連結解除状態になっている。

本実施例によれば、実施例１で得られる効果の他に、次の（ｅ）の効果も得られる。
（ｅ）ピン穴６２を貫通孔状にし、ピン穴６２から連結ピン６５が抜脱されるのを防ぐための部材をＣリング６７等にすることで、切替機構６０の製造が容易になり、製造コストの低減が図れる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で実施することができる。

本発明の実施例１の可変動弁機構の斜視図である。同可変動弁機構のロッカアームの分解斜視図である。同ロッカアームの断面図である。同可変動弁機構のロッカアームの揺動状態の模式図である。本発明の実施例２の可変動弁機構の切替機構の分解斜視図及び断面図である。従来の可変動弁機構の斜視図である。

符号の説明

１０可変動弁機構
１２回転カム
１５バルブ
２０ロッカアーム
２１入力アーム
２５ローラ軸
２６入力ローラ
３０出力アーム
４０切替機構
６０切替機構
７０ロッカアーム
７１入力アーム
７２出力アーム

Claims

回転カム（１２）とバルブ（１５）との間に揺動可能に介装されたロッカアーム（２０）を操作することにより前記バルブ（１５）の開閉量を変更する可変動弁機構（１０）において、
前記ロッカアーム（２０）は、先端部が前記バルブ（１５）に当接する出力アーム（３０）と、前記出力アーム（３０）より短く形成され、先端部に前記回転カム（１２）に当接する入力ローラ（２６）を備えた入力アーム（２１）とを含み構成され、
前記入力アーム（２１）の先端部と前記出力アーム（３０）の中間部とが、前記入力ローラ（２６）を軸支するローラ軸（２５）により相対揺動可能に軸支され、
前記ロッカアーム（２０）の基端部に、前記相対揺動が不能となるように前記入力アーム（２１）の基端部と前記出力アーム（３０）の基端部とを相互に連結した連結状態とその連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構（４０）が設けられ、該切替により、前記バルブ（１５）の開閉量を変更することを特徴とする可変動弁機構。
前記バルブ（１５）の開閉量の変更は、前記連結状態にして、前記回転カム（１２）が回転すると前記バルブ（１５）を開閉する状態と、前記連結解除状態にして、前記回転カム（１２）が回転しても前記バルブ（１５）が開閉しない状態とに切り替えることであり、
前記連結解除状態にしたときに、前記回転カム（１２）が前記入力アーム（２１）を揺動させ、該入力アーム（２１）の揺動が前記ローラ軸（２５）による軸支により前記出力アーム（３０）の中間部に伝わって該出力アーム（３０）を揺動させるようになっており、該出力アーム（３０）の揺動が前記バルブ（１５）の上端を支点とする揺動であるために前記バルブ（１５）が開閉しない状態となる請求項１記載の可変動弁機構。
前記出力アーム（３０）の先端部に形成されたロッド孔（３２）に棒状のロッド（３５）が嵌入され、前記ロッド孔（３２）から突出した前記ロッド（３５）の両端部に２本の前記バルブ（１５）が１本ずつ当接するようになっており、２本の前記バルブ（１５）のバルブピッチに応じて、前記ロッド（３５）を長さの異なるものに変更することが可能になっている請求項１又は２記載の可変動弁機構。