JP2004183516A - バルブメカニズム - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ロッカアームにバルブの予備的な開閉を行わせるシリンダ部を形成した場合であっても、バルブのリフト量の調整が容易であり、かつ長時間運転しても上記シリンダ部から油圧がリークする等の不具合の生じないバルブシステムを提供することを主目的とするものである。
【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、上記ロッカアームの他端部下面には、シリンダと上記シリンダ内に収納されたピストンとを有するシリンダ部を形成し、上記ピストンおよびピストンの下側に形成されたボール部は、上記ピストンから上記ボール部底面までの距離を調整する距離調整手段を有することを特徴とするバルブメカニズムを提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、上記ロッカアームの他端部下面には、シリンダと上記シリンダ内に収納されたピストンとを有するシリンダ部を形成し、上記ピストンおよびピストンの下側に形成されたボール部は、上記ピストンから上記ボール部底面までの距離を調整する距離調整手段を有することを特徴とするバルブメカニズムを提供する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのバルブメカニズムに関するものであり、特に圧縮開放ブレーキもしくは内部ＥＧＲなどを行うのに適したバルブメカニズムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
膨張行程の途中で排気バルブを補助的に開弁させることによりピストンに加わる膨張力を軽減してエンジンブレーキの効きを改善するようにした圧縮開放型ブレーキ、あるいは、吸入行程の途中で排気バルブを一時的に開弁させることにより排気ポートに残留する排気の一部をシリンダ内に戻して燃焼温度を制御するようにした内部ＥＧＲはよく知られている。
【０００３】
このように排気バルブを補助的に開閉させるために、特許文献１には、ロッカアームのバルブを押圧する側の端部下面にシリンダおよびシリンダ内に収納されたピストンからなるシリンダ部を形成し、上記ピストン上面に形成される油室内に油圧を加えることによりピストンを押し下げ、これにより排気バルブに所定のリフト量を与えるシステムが開示されている。
【０００４】
しかしながら、各気筒間で寸法上のバラツキがあることから、このようなバラツキを調整する手段が必要とされていた。また、このような排気バルブのリフト量は、ブレーキの効きを大きく左右するものであることから、微調整が必要である。
【０００５】
さらに、上述したように、特許文献１に記載された方法では、ピストンの下部に形成されたボール部が、それを収納するように配置されたシート部を介してバルブステムを押圧するのであるが、ロッカアームの動きが、ロッカシャフトを中心とした円運動であり、必ずしも垂直にバルブステムを押圧するものとは限らない。したがって、シリンダ内におけるピストンに対して抉るような力が働き、結果としてシリンダ部でのシール不良等の問題が生じる場合があった。
【０００６】
【特許文献１】
特表平８−５００８７２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ロッカアームにバルブの予備的な開閉を行わせるシリンダ部を形成した場合であっても、バルブのリフト量の調整が容易であり、かつ長時間運転しても上記シリンダ部から油圧がリークする等の不具合の生じないバルブシステムを提供することを主目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載するように、カムシャフトに並設されたカムと、前記カムの回転に伴い基端部が揺動し得るようにロッカシャフトに軸支されたロッカアームと、前記ロッカアームの他端部の揺動に連動して開閉駆動を行うバルブとを有するエンジンのバルブメカニズムにおいて、
前記ロッカアームの他端部下面には、シリンダと前記シリンダ内に収納されたピストンとを有するシリンダ部が形成され、前記ピストンの上面にはシリンダ内面との間に油室が形成され、前記ピストンの下面にはシート部を介して前記バルブのバルブステムを下方に押圧するボール部が形成されており、
前記ロッカシャフトには、ロッカシャフト内油路を介して油圧供給手段に接続された油圧ポートが設けられており、前記油圧ポートに対向するロッカアーム側には、前記ロッカアーム内に形成されたロッカアーム内油路を介して前記油室と接続する制御ポートが設けられており、さらに、エンジンの運転状態に応答して前記油室と圧油供給手段とを接続または切断する制御機構が設けられ、
前記ピストンおよび前記ボール部は、前記ピストンから前記ボール部底面までの距離を調整する距離調整手段を有していることを特徴とするバルブメカニズムを提供する。
【０００９】
本発明によれば、ピストンおよびボール部に上記ピストンから上記ボール部底面までの距離を調整する距離調整手段を有するものであるので、各気筒間のバラツキの調整およびリフト量の微調整を行うことができる。
【００１０】
上記請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載するように、前記ピストン下面には、嵌合部が形成されており、前記嵌合部は、前記シリンダ部内に設けられている前記ピストンの下端位置を決定するシリンダー下部ストッパーに形成された筒状部と嵌合されていることが好ましい。上記ピストン下面には嵌合部が形成されており、上記シリンダー下部ストッパーに形成された筒状部と嵌合されているので、ボール部がシート部を介してバルブステムを押圧する際に斜めに当った場合でも、上記ピストンとシリンダ内面とに加わる抉る力を低減することが可能となり、結果的に長期間使用しても油圧がリークする等の不具合が生じることを防止することができる。
【００１１】
上記請求項１または請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載するように、上記距離調整手段が、上記嵌合部と上記ボール部上端と螺合し、ボール部を軸方向に回転させて距離を調整する距離調整手段であり、上記嵌合部と上記筒状部とが軸方向に回転不能に嵌合されていることが好ましい。上記ボール部を回転させて高さを調整する際に、上記嵌合部と筒状部とが回転不能に嵌合されているので、ピストン自体が回転することがなく、高さの調製等が容易に可能となる。
【００１２】
上記請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載された発明においては、請求項４に記載するように、上記油室と接続するように上記ピストンの上面から上記ボール部底部にかけて貫通孔が形成され、上記ボール部底部が、上記ピストンの動きに伴い上記シート部を介して上記バルブステムを押圧する際には、上記ボール部底部と上記シート部上面とが密着して上記貫通孔をシールするように形成されていることが好ましい。このような貫通孔が形成されていることにより、油室内のオイルの抜けが早く、応答性が向上するからである。
【００１３】
上記請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載された発明においては、請求項５に記載するように、上記制御機構が、エンジンの運転状態に応答して油圧ポートを圧油供給手段とオイルパンとに切換接続する制御弁であることが好ましい。容易に油室へのオイルの供給を制御することができるからである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエンジンのバルブメカニズムについて説明する。
【００１５】
図１（ａ）は、本発明のバルブメカニズムの一実施態様を示すものであり、カムシャフトに並設されたカム１と、上記カム１の回転に伴い基端部３ａが揺動し得るようにロッカシャフト２に軸支されたロッカアーム３とが示されている。このロッカアーム３においては、カム１の回転に応じて基端部３ａが押し上げられると、ロッカアーム３の他端部３ｂは逆に押し下げられ、このロッカアーム３の揺動に連動してバルブステム４が昇降駆動し、バルブの開閉駆動が行われる。
【００１６】
さらに、本実施態様においては、ロッカアーム３の他端部３ｂ下面に、シリンダ部５が形成されている。このシリンダ部５は、シリンダ６と、このシリンダ６内に昇降自在に嵌合・収納されているピストン７とを有する。当該シリンダ部５を構成するピストン７の上面には、シリンダ６内面との間に油室８が形成され、当該油室８と制御ポート１０および油圧ポート９とがロッカアーム３内に形成されたロッカアーム内油路１１を介して接続されている。また、シリンダ６の内面には、ピストン７が昇降駆動する際に、ピストン７の上端位置を決めるシリンダー上部ストッパー１２ａと、下端位置を決定するシリンダー下部ストッパー１２ｂとが設けられている。
【００１７】
さらに、本実施態様においては、上記ピストン７の下面に、後述する距離調整手段２４および嵌合部２６を介して、底部が曲面状のボール部１３が設けられている。このようなボール部１３の下方には、ボール部１３底部を覆うように、シート部１４が配置されている。当該シート部１４は、外部から力が加えられていない状態において、ボール部１３底部とシート部１４内部との間に所定の空間が形成されるように配置されている。
【００１８】
また、本実施態様においては、上述したシリンダー下部ストッパー１２ｂにおいて、ピストン７の下面と当接し、ピストン７の下端位置を決定する部分以外に筒状部２５を形成しており、この筒状部２５内には、ピストン７の下面に形成されている嵌合部２６が嵌合している。これにより、ボール部１３がシート部１４を介してバルブステム４を押圧する際に斜めに当った場合でも、上記ピストン７とシリンダ６内面とに加わる抉る力を低減することが可能となり、結果的に長期間使用しても油圧がリークする等の不具合が生じることを防止することができるのである。
【００１９】
このような本実施態様におけるバルブメカニズムにおいて、ピストン上面からボール部底部までの距離は、各気筒間においてばらつきが生じる場合がある。これは、部品の寸法差や、シリンダ内等に取り付ける際に生じる寸法差等の蓄積により発生するものである。このようなばらつきは、各気筒間においてリフト量に違いを生じさせ、各々気筒間における精密な制御を困難とする。
【００２０】
そこで、本実施態様においては、このような各気筒間におけるピストン上面からボール部底部までの距離のばらつきを解消するため、距離調整手段を設けている。以下、この距離調整手段について説明する。
【００２１】
本実施態様における距離調整手段は、ピストン上面からボール部底面までの距離を調整するものである。このような距離調整手段は、ピストン上面からボール部底面までの長さを調整することが可能な手段であれば特に限定はされない。具体的には、ピストンの下面に形成されている嵌合部とボール部とに螺合し、ボール部を軸方向に回転させることにより、ピストン上面からボール部底部までの長さを調整する手段を挙げることができる。さらに、このような距離調整手段とした場合には、シリンダー下部ストッパーに形成された筒状部と、上記嵌合部とが回転不能に嵌合されていることが好ましい。ボール部を回転させて高さを調整する際に、上記嵌合部と筒状部とが回転不能に嵌合されているので、ピストン自体が回転することがなく、高さの調製等が容易に可能となるからである。
【００２２】
このような距離調整手段について図１を用いて具体的に説明する。図１に示すように、ピストン７上面からボール部１３底部までの距離のばらつきを調整する距離調整手段２４がシリンダ部５に設けられている。当該距離調整手段２４は、ボール部１３上端に位置するナット２４ｂと、嵌合部２６およびボール部１３上端に螺合するアジャストスクリュー２４ａと、アジャストスクリュー２４ａを固定するロックナット２４ｃを有している。上記アジャストスクリュー２４ａの一端には、ボール部１３上端に位置するナット２４ｂが設けられており、これによりボール部１３およびアジャストスクリュー２４ａを回転させて上記距離の調整を行う。さらに、上記アジャストスクリュー２４ａの他端部分は、ピストン７の下面に形成されている嵌合部２６に螺合している。
【００２３】
このような距離調整手段２４において、ナット２４ｂを用いてボール部１３を軸方向に回転させることにより、ボール部１３と一体となってアジャストスクリュー２４ａを嵌合部２６内に螺合させることができるため、この際、必要な位置まで嵌合部２６内にアジャストスクリュー２４ａを嵌合させ、その位置でロックナット２４ｃを用いて固定することによりピストン７上面からボール部１３底部までの距離を調節することができるのである。このような距離調整手段２４を用いることにより各気筒間のバラツキの調整およびリフト量の微調整を行うことができる。
【００２４】
さらに、このような距離調整手段２４とした場合、上記嵌合部２６は、シリンダ６内に設けられたシリンダー下部ストッパー１２ｂにより形成されている筒状部２５内に回転不能に嵌合されていることが好ましい。すなわち、ボール部１３を軸方向に回転させてピストン７上面からボール部１３底部までの距離を調整する際に、嵌合部２６自体も共に回転することが妨げられることから、高さの調節が容易となるからである。具体的に、筒状部２５内に嵌合部２６を軸方向に回転不能に嵌合させる手段としては、特に限定はされないが、具体的には、筒状部２５の横断面の形状を角を有する形状とし、嵌合部２６の横断面の形状も筒状部２５の形状に合致した形状とする手段を挙げることができる。例えば、角を有する形状としては、六角形や四角形等の多角形を挙げることができる。
【００２５】
また、本実施態様においては、図２に示すように、ピストン７の上面からボール部１３の底部にかけて貫通する貫通孔１５が形成されていてもよい。本実施態様においては、嵌合部２６とボール部１３上端とには上述した距離調整手段２４が設けられているため、このような貫通孔１５を設ける場合には、例えば、上述したアジャストストリュー２４ａの一端から他端にかけても貫通孔を形成し、当該アジャストスクリュー２４ａ内の貫通孔を経由してピストン７の上面からボール部１３の底部にかけて貫通する貫通孔を設けることにより貫通孔１５を形成することが可能である。
【００２６】
このような貫通孔１５は、ボール部１３底部がシート部１４を介してバルブステム４を押圧していない場合には、シート部１４内部とボール部１３底部との間には所定の空間が形成されているので、開放状態となる。一方、後述するように油室８が油密状態となり、この状態でボール部１３がシート部１４を介してバルブステム４を押圧する場合は、少なくとも貫通孔１５が形成されている部分のボール部１３底部とシート部１４内部とは密着するので、これにより貫通孔１５の下側はシールされることとなる。
【００２７】
このようにピストン７の上面からボール部１３底部にかけて貫通孔１５を設けることにより、例えば、油室８が油密状態にあり、ロッカアーム３の基端部３ａがカム１により押し上げられ、ボール部１３底部がシート部１４を介してバルブステム４を押圧している場合には、貫通孔１５はシート部１４内部によりシールされているため、油室８内のオイルが貫通孔１５から漏れるおそれがなく、油密状態を維持することができる。一方、このような状態から、油室８内の油圧の供給が停止され、油室８内の油密状態が解除された場合は、ボール部１３底部からシート部１４は離れ、貫通孔１５は開放となる。したがって、貫通孔１５からオイルが流出し、さらに、シート部１４は可動な状態でボール部１３に設けられているため、オイルは、ボール部１３とシート部１４との隙間から排出される。これにより、油室８は油密状態から速やかに油圧を低下させることができるため、通常運転への復帰に対する応答性を向上させることができるのである。
【００２８】
また、このように貫通孔１５を設けた場合において、ボール部１３底部が、ピストン７の動きに伴い、シート部１４を介してバルブステム４を押圧している際に、貫通孔１５をより良好にシールする手段としては、例えば、図２に示すように、シート部１４内部において少なくとも貫通孔１５が形成されているボール部１３底部と当接する部分に、シール材１６を設ける手段等を挙げることができる。このようにシール材１６を設けることにより、ボール部１３底部とシート部１４内部とが当接している際のシール性を向上させることができる。したがって、ボール部１３がピストン７の動きに伴い、シート部１４を介してバルブステム４を押圧している際に、貫通孔１５からの油漏れを十分に防止することができる。
【００２９】
さらに、本実施態様においては、図２に示すように、ピストン７の側面にＯ−リング１７を設けることが好ましい。ボール部１３がピストン７の動きに伴い、シート部１４を介してバルブステム４を押圧している際には、油室８に過度な油圧がかかる場合があり、このような過度な油圧は、シリンダ部５においてシリンダ６内面とピストン７とにおける摺動部分から油圧がリークするといった不都合を引き起こす可能性がある。しかしながら、このようにピストン７の側面にＯ−リング１７を設けることにより、Ｏ−リング１７がシリンダ６内面へ密着するため、特に、油室８が油密状態にある際に、シリンダ６内面とピストン７とにおける摺動部分からの油漏れを防止することができる。従って、ボール部１３がピストン７の動きに伴い、シート部１４を介してバルブステム４を押圧している際に、油室８内部の油圧の低下を防止することができる。
【００３０】
さらに、図３に示すように、ピストン７の最下端位置を決定するシリンダー下部ストッパー１２ｂ上面には、スプリング１８が配置されていることが好ましい。このようなスプリング１８を設けることにより、油室８が油密状態にあり、ボール部１３がシート部１４を介してバルブステム４を押圧している状態から、油圧の供給が停止され、油室８の油密状態が解除されて、通常運転に復帰する際に、スプリング１８の作用により、素早くピストン７は上方へ押し上げられ、貫通孔１５から速やかにオイルを油室８外へ排出させることができるため、より一層ピストン７の応答性を向上させることができ、通常運転への復帰をスムースに行うことができるからである。
【００３１】
また、図１（ａ）に示すように、ピストン７が昇降自在に嵌合されているシリンダ部５においては、ピストン７が昇降駆動する際に、その上端位置を決めるシリンダー上部ストッパー１２ａおよび下端位置を決定するシリンダー下部ストッパー１２ｂが設けられている。このようにシリンダー上部ストッパー１２ａおよびシリンダー下部ストッパー１２ｂを設けることにより、これらのストッパーによりストロークを所望の大きさに規定することができる。
【００３２】
このようなピストン７のストロークを一定に規定するシリンダー上部ストッパー１２ａ、シリンダー下部ストッパー１２ｂとしては、ピストン７が所望のストローク範囲以外に昇降することを阻止できるものであれば特に限定はされない。具体的には、シリンダ部５の径方向内側に張り出すように凸部を設ける場合や、シリンダ部５の上方または下方の側壁をシリンダ部５の径方向内側に張り出すように形成する場合、さらにピストン７の内径よりも開口部分の内径が狭いワッシャーを設置する場合等を挙げることができる。
【００３３】
なお、本実施態様においては、シリンダー下部ストッパー１２ｂにより形成される筒状部２５の形状は、上述したように、嵌合部２６とボール部１３上端と螺合し、ボール部１３を軸方向に回転させて距離を調整する距離調整手段２４とした場合には、筒状部２５に嵌合されている嵌合部２６が軸方向に回転不能となるような形状であることが好ましい。
【００３４】
一方、ロッカシャフト２には、ロッカシャフト２内油路２１を介して油圧供給手段に接続している油圧ポート９を設ける一方、ロッカアーム３側には、この油圧ポート９に対向する位置に制御ポート１０が設けられている。そして、制御ポート１０と油室８とは、ロッカアーム３内に設けられたロッカアーム内油路１１を介して接続されている。上記油圧ポート９と制御ポート１０とは、少なくともロッカアーム３の他端部３ｂが下降してシート部１４がバルブステム４を押し下げるとき以外、すなわち、排気バルブである場合は排気行程、吸気バルブである場合は吸気行程以外の工程において接続されるように、通常配置されるが、これに限定されるものではなく、全工程において接続されるように油圧ポートおよび制御ポートを形成してもよく、後述するようにカムに凹部を設ける場合は、その凹部の位置でのみ接続するように配置してもよい。
【００３５】
上述したロッカシャフト内油路２１には、図１（ｂ）に示すような圧油供給手段が接続されている。すなわち、図１（ｂ）に示すように、エンジンの運転にともなって駆動される油圧ポンプ２２を圧油供給手段として設け、この油圧ポンプ２２とロッカシャフト内油路２１とが接続しているのである。
【００３６】
さらに、エンジンの運転状態に応答して、このような油圧ポンプ２２を有する圧油供給手段と上記油室８とを接続または切断する制御機構が設けられている。このような制御機構としては、上記油室８へのオイルの供給を制御することが可能な手段であれば特に限定はされないが、具体的には、図１（ｂ）に示すように、上記油圧ポンプ２２の吐出口に制御弁１９のポンプポート１９ａを接続し、制御弁１９には、ポンプポート１９ａの他に開放ポート１９ｂおよび出力ポート１９ｃが設けられており、出力ポート１９ｃが、上記ロッカシャフト内油路２１に接続されている制御機構を挙げることができる。このような制御機構において、上記開放ポート１９ｂは、エンジンのオイルパン２３に開放させ、制御弁１９は、図示しないコントローラの指令により油圧ポート９を油圧ポンプ２２の吐出口とオイルパン２３に切換接続することにより、油室８へのオイルの供給を制御している。
【００３７】
ロッカアーム３の他端部３ｂ下面に形成されたシリンダ部５は、シート部１４を介してバルブステム４と当接している。ロッカアーム３の基端部３ａ先端にはローラ等を介してカム１を当接させることにより、エンジンの運転にともなってカム１が回転駆動されると、ロッカアーム３は揺動する。このロッカアーム３の揺動と連動してロッカアーム３の他端部３ｂの下端に位置するボール部１３が昇降駆動し、このような昇降駆動するボール部１３により、シート部１４を介してバルブステム４が押し下げられてバルブが開かれる。
【００３８】
カム１は、吸気行程もしくは排気行程においてバルブを押し下げるノーズ１ａを備えている。ノーズ１ａにより吸気もしくは排気行程においてロッカアーム３などを介して吸気もしくは排気バルブを開弁作動させる。
【００３９】
本実施態様においては、このようなカム１に、図４に示すように、シリンダ部５において形成されるバルブのリフト量を吸収する凹部１ｂが形成されていてもよい。
【００４０】
カム１に上記シリンダ部５において形成される上記バルブのリフト量を吸収する凹部１ｂを形成することにより、カム１の凹部１ｂがロッカアーム３の基端部３ａと接する領域において圧油供給手段からの油圧を油室８に加えるようにすると、比較的小さな圧力で少なくともバルブのリフト量の距離分だけシリンダ６内のピストン７を押し上げることが可能となる。この後、図１（ｂ）に示すように、上記制御弁１９のロッカシャフト内油路２１に接続される出力ポート９ｃを閉じて上記油室８内を油密状態とすることによりバルブに対し所定のリフト量分下げた状態で運転することができ、圧油供給手段やピストン７の径が小さい場合であっても問題の無いバルブメカニズムとすることができる。
【００４１】
上記の構成からなるエンジンのバルブメカニズムにおいて、エンジンの運転にともなって、図１（ｂ）に示す油圧ポンプ２２が駆動されると、オイルパン２３のオイルが油圧ポンプ２２から吐出されて制御弁１９のポンプポート１９ａに供給される。また、エンジンが通常の状態で運転されているときは制御弁１９のポンプポート１９ａが閉じられて出力ポート１９ｃが開放ポート１９ｂに接続されている。従って、油圧ポンプ２２から吐出されたオイルは逆止弁２０を通ってロッカシャフト内油路２１内に供給されるが、制御弁１９の出力ポート１９ｃが開放ポート１９ｂに接続されているために、油圧ポンプ２２から吐出されたオイルは逆止弁２０を通ってオイルパン２３に戻されて油室８の圧力は大気圧とほぼ等しくなっている。
【００４２】
この状態で、図１（ａ）に示すカム１を回転させると、ロッカアーム３の他端部３ｂ下面が下がり、ボール部１３は、シート部１４を介してバルブステム４を押圧して押し下げようとするが、バルブステム４は排気バルブの開弁付勢力で上昇位置に保持されようとしている。したがって、ピストン７がシリンダー上部ストッパー１２ａに当接するまでは、ピストン７の上昇にともなって油室８のオイルはロッカアーム内油路１１から制御ポート１０および油圧ポート９に逆流し、ロッカシャフト内油路２１から制御弁１９を通ってオイルパン２３にオイルが流出するために、排気バルブは閉弁状態に保持される。
【００４３】
さらに、ロッカアーム３の揺動角度が大きくなってピストン７がシリンダー上部ストッパー１２ａに当接すると、ピストン７はロッカアーム３と一体となって下降するために、シリンダ部５の下降にともなってバルブステム４が押し下げられて排気バルブが開かれる。
【００４４】
一方、排気バルブを所定のリフト量で開弁しておくことによりブレーキ力を得る場合は、以下のような制御が行われる。すなわち、カム１を回転させて凹部１ｂがロッカアーム３のローラに接触した際に、図１（ｂ）に示す制御弁１９を、油圧ポンプ２２から吐出される圧力がポンプポート１９ａから出力ポート１９ｃ、ロッカシャフト内油路２１等を経て、油室８に加わるように図示略のコントローラにより制御する。ここで、ロッカアーム３の基端部３ａのローラが図４に示す凹部１ｂに接触していることから、ボール部１３底部は、シート部１４を介しても、バルブステム４の表面から離れた状態となっている。したがって、油室８に加わる油圧ポンプ２２の吐出圧力が比較的小さい場合や、ピストン７の径が比較的小さい場合であっても、容易に凹部１ｂで他端部３ｂが上昇した距離分だけピストン７を下方に押し下げることができる。この量を必要なリフト量としておくことにより、上述したような油圧ポンプ２２の吐出圧力が小さい場合やピストン７の径が小さい場合であっても対応することが可能となる。
【００４５】
そして、必要なリフト量分だけピストン７を押し下げた後、図示略のコントローラにより、図１（ｂ）に示す出力ポート１９ｃを閉じるように制御弁１９を制御する。これにより、油室８は油密状態となる。したがって、その後は、油圧ポンプ２２の吐出圧力やピストン７の径に関係なく、上記必要なリフト量分だけ排気バルブを押し下げた状態で、排気バルブはカム１のプロファイルにしたがって開弁駆動される。
【００４６】
本実施態様においては、上記バルブが排気バルブである場合には、カム１には吸気行程でバルブのリフト量を吸収するように上記凹部１ｂが形成されていることが好ましい。このように凹部１ｂを形成することにより、吸気行程におけるポンピングロスの大幅な減少を防止することができるからである。
【００４７】
また、図示しないコントローラからの指令により図１（ｂ）に示す制御弁１９が出力ポート１９ｃをポンプポート１９ａに接続させているときは、エンジンの運転中は油圧ポンプ２２の吐出圧力が油圧ポート９に供給保持されている。従って、この場合は制御ポート１０からオイルが流出しないために、ピストン７がシリンダー上部ストッパー１２ａに当接する以前に油室８は油密状態となり、シリンダ部５の下降当初から、バルブステム４を押し下げることになり、排気バルブはカム１のプロフィールに従って開弁駆動される。
【００４８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４９】
例えば、上記実施態様では主として排気バルブを開閉駆動するバルブメカニズムに本発明を適用しているが、これを吸気バルブのバルブメカニズムに適用してエンジンの運転状態に応答して吸気バルブの開弁時期を最適制御することもできる。さらに、上記実施態様においては油圧ポンプ２２で圧油供給手段を構成しているが、エンジンに装備されているオイルポンプで圧油供給手段を構成することもできる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、ピストンおよびボール部に、上記ピストンから上記ボール部底面までの距離を調整する距離調整手段を有するものであるので、各気筒間のバラツキの調整およびリフト量の微調整を行うことができる。また、上記ピストン下面には嵌合部が形成されており、前記シリンダー下部ストッパーに形成された筒状部と嵌合されているので、ボール部がシート部を介してバルブステムを押圧する際に斜めに当った場合でも、前記ピストンとシリンダ内面とに加わる抉る力を低減することが可能となり、結果的に長期間使用しても油圧がリークする等の不具合が生じることを防止することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のバルブメカニズムの一例を示す概略断面図であり、（ｂ）はそれに用いられる圧油手段の一例を示す説明図である。
【図２】本発明におけるシリンダ部、嵌合部、ボール部およびシート部の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明におけるシリンダ部、嵌合部、ボール部およびシート部の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明のバルブメカニズムの他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ … カム
２ … ロッカシャフト
３ … ロッカアーム
３ａ … 基端部
３ｂ … 他端部
４ … バルブステム
５ … シリンダ部
６ … シリンダ
７ … ピストン
８ … 油室
９ … 油圧ポート
１０ … 制御ポート
１１ … ロッカアーム内油路
１２ａ … シリンダー上部ストッパー
１２ｂ … シリンダー下部ストッパー
１３ … ボール部
１４ … シート部
１５ … 貫通孔
２１ … ロッカシャフト内油路
２２ … 油圧ポンプ
２４ … 距離調整手段
２５ … 筒状部
２６ … 嵌合部
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのバルブメカニズムに関するものであり、特に圧縮開放ブレーキもしくは内部ＥＧＲなどを行うのに適したバルブメカニズムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
膨張行程の途中で排気バルブを補助的に開弁させることによりピストンに加わる膨張力を軽減してエンジンブレーキの効きを改善するようにした圧縮開放型ブレーキ、あるいは、吸入行程の途中で排気バルブを一時的に開弁させることにより排気ポートに残留する排気の一部をシリンダ内に戻して燃焼温度を制御するようにした内部ＥＧＲはよく知られている。
【０００３】
このように排気バルブを補助的に開閉させるために、特許文献１には、ロッカアームのバルブを押圧する側の端部下面にシリンダおよびシリンダ内に収納されたピストンからなるシリンダ部を形成し、上記ピストン上面に形成される油室内に油圧を加えることによりピストンを押し下げ、これにより排気バルブに所定のリフト量を与えるシステムが開示されている。
【０００４】
しかしながら、各気筒間で寸法上のバラツキがあることから、このようなバラツキを調整する手段が必要とされていた。また、このような排気バルブのリフト量は、ブレーキの効きを大きく左右するものであることから、微調整が必要である。
【０００５】
さらに、上述したように、特許文献１に記載された方法では、ピストンの下部に形成されたボール部が、それを収納するように配置されたシート部を介してバルブステムを押圧するのであるが、ロッカアームの動きが、ロッカシャフトを中心とした円運動であり、必ずしも垂直にバルブステムを押圧するものとは限らない。したがって、シリンダ内におけるピストンに対して抉るような力が働き、結果としてシリンダ部でのシール不良等の問題が生じる場合があった。
【０００６】
【特許文献１】
特表平８−５００８７２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ロッカアームにバルブの予備的な開閉を行わせるシリンダ部を形成した場合であっても、バルブのリフト量の調整が容易であり、かつ長時間運転しても上記シリンダ部から油圧がリークする等の不具合の生じないバルブシステムを提供することを主目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載するように、カムシャフトに並設されたカムと、前記カムの回転に伴い基端部が揺動し得るようにロッカシャフトに軸支されたロッカアームと、前記ロッカアームの他端部の揺動に連動して開閉駆動を行うバルブとを有するエンジンのバルブメカニズムにおいて、
前記ロッカアームの他端部下面には、シリンダと前記シリンダ内に収納されたピストンとを有するシリンダ部が形成され、前記ピストンの上面にはシリンダ内面との間に油室が形成され、前記ピストンの下面にはシート部を介して前記バルブのバルブステムを下方に押圧するボール部が形成されており、
前記ロッカシャフトには、ロッカシャフト内油路を介して油圧供給手段に接続された油圧ポートが設けられており、前記油圧ポートに対向するロッカアーム側には、前記ロッカアーム内に形成されたロッカアーム内油路を介して前記油室と接続する制御ポートが設けられており、さらに、エンジンの運転状態に応答して前記油室と圧油供給手段とを接続または切断する制御機構が設けられ、
前記ピストンおよび前記ボール部は、前記ピストンから前記ボール部底面までの距離を調整する距離調整手段を有していることを特徴とするバルブメカニズムを提供する。
【０００９】
本発明によれば、ピストンおよびボール部に上記ピストンから上記ボール部底面までの距離を調整する距離調整手段を有するものであるので、各気筒間のバラツキの調整およびリフト量の微調整を行うことができる。
【００１０】
上記請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載するように、前記ピストン下面には、嵌合部が形成されており、前記嵌合部は、前記シリンダ部内に設けられている前記ピストンの下端位置を決定するシリンダー下部ストッパーに形成された筒状部と嵌合されていることが好ましい。上記ピストン下面には嵌合部が形成されており、上記シリンダー下部ストッパーに形成された筒状部と嵌合されているので、ボール部がシート部を介してバルブステムを押圧する際に斜めに当った場合でも、上記ピストンとシリンダ内面とに加わる抉る力を低減することが可能となり、結果的に長期間使用しても油圧がリークする等の不具合が生じることを防止することができる。
【００１１】
上記請求項１または請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載するように、上記距離調整手段が、上記嵌合部と上記ボール部上端と螺合し、ボール部を軸方向に回転させて距離を調整する距離調整手段であり、上記嵌合部と上記筒状部とが軸方向に回転不能に嵌合されていることが好ましい。上記ボール部を回転させて高さを調整する際に、上記嵌合部と筒状部とが回転不能に嵌合されているので、ピストン自体が回転することがなく、高さの調製等が容易に可能となる。
【００１２】
上記請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載された発明においては、請求項４に記載するように、上記油室と接続するように上記ピストンの上面から上記ボール部底部にかけて貫通孔が形成され、上記ボール部底部が、上記ピストンの動きに伴い上記シート部を介して上記バルブステムを押圧する際には、上記ボール部底部と上記シート部上面とが密着して上記貫通孔をシールするように形成されていることが好ましい。このような貫通孔が形成されていることにより、油室内のオイルの抜けが早く、応答性が向上するからである。
【００１３】
上記請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載された発明においては、請求項５に記載するように、上記制御機構が、エンジンの運転状態に応答して油圧ポートを圧油供給手段とオイルパンとに切換接続する制御弁であることが好ましい。容易に油室へのオイルの供給を制御することができるからである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエンジンのバルブメカニズムについて説明する。
【００１５】
図１（ａ）は、本発明のバルブメカニズムの一実施態様を示すものであり、カムシャフトに並設されたカム１と、上記カム１の回転に伴い基端部３ａが揺動し得るようにロッカシャフト２に軸支されたロッカアーム３とが示されている。このロッカアーム３においては、カム１の回転に応じて基端部３ａが押し上げられると、ロッカアーム３の他端部３ｂは逆に押し下げられ、このロッカアーム３の揺動に連動してバルブステム４が昇降駆動し、バルブの開閉駆動が行われる。
【００１６】
さらに、本実施態様においては、ロッカアーム３の他端部３ｂ下面に、シリンダ部５が形成されている。このシリンダ部５は、シリンダ６と、このシリンダ６内に昇降自在に嵌合・収納されているピストン７とを有する。当該シリンダ部５を構成するピストン７の上面には、シリンダ６内面との間に油室８が形成され、当該油室８と制御ポート１０および油圧ポート９とがロッカアーム３内に形成されたロッカアーム内油路１１を介して接続されている。また、シリンダ６の内面には、ピストン７が昇降駆動する際に、ピストン７の上端位置を決めるシリンダー上部ストッパー１２ａと、下端位置を決定するシリンダー下部ストッパー１２ｂとが設けられている。
【００１７】
さらに、本実施態様においては、上記ピストン７の下面に、後述する距離調整手段２４および嵌合部２６を介して、底部が曲面状のボール部１３が設けられている。このようなボール部１３の下方には、ボール部１３底部を覆うように、シート部１４が配置されている。当該シート部１４は、外部から力が加えられていない状態において、ボール部１３底部とシート部１４内部との間に所定の空間が形成されるように配置されている。
【００１８】
また、本実施態様においては、上述したシリンダー下部ストッパー１２ｂにおいて、ピストン７の下面と当接し、ピストン７の下端位置を決定する部分以外に筒状部２５を形成しており、この筒状部２５内には、ピストン７の下面に形成されている嵌合部２６が嵌合している。これにより、ボール部１３がシート部１４を介してバルブステム４を押圧する際に斜めに当った場合でも、上記ピストン７とシリンダ６内面とに加わる抉る力を低減することが可能となり、結果的に長期間使用しても油圧がリークする等の不具合が生じることを防止することができるのである。
【００１９】
このような本実施態様におけるバルブメカニズムにおいて、ピストン上面からボール部底部までの距離は、各気筒間においてばらつきが生じる場合がある。これは、部品の寸法差や、シリンダ内等に取り付ける際に生じる寸法差等の蓄積により発生するものである。このようなばらつきは、各気筒間においてリフト量に違いを生じさせ、各々気筒間における精密な制御を困難とする。
【００２０】
そこで、本実施態様においては、このような各気筒間におけるピストン上面からボール部底部までの距離のばらつきを解消するため、距離調整手段を設けている。以下、この距離調整手段について説明する。
【００２１】
本実施態様における距離調整手段は、ピストン上面からボール部底面までの距離を調整するものである。このような距離調整手段は、ピストン上面からボール部底面までの長さを調整することが可能な手段であれば特に限定はされない。具体的には、ピストンの下面に形成されている嵌合部とボール部とに螺合し、ボール部を軸方向に回転させることにより、ピストン上面からボール部底部までの長さを調整する手段を挙げることができる。さらに、このような距離調整手段とした場合には、シリンダー下部ストッパーに形成された筒状部と、上記嵌合部とが回転不能に嵌合されていることが好ましい。ボール部を回転させて高さを調整する際に、上記嵌合部と筒状部とが回転不能に嵌合されているので、ピストン自体が回転することがなく、高さの調製等が容易に可能となるからである。
【００２２】
このような距離調整手段について図１を用いて具体的に説明する。図１に示すように、ピストン７上面からボール部１３底部までの距離のばらつきを調整する距離調整手段２４がシリンダ部５に設けられている。当該距離調整手段２４は、ボール部１３上端に位置するナット２４ｂと、嵌合部２６およびボール部１３上端に螺合するアジャストスクリュー２４ａと、アジャストスクリュー２４ａを固定するロックナット２４ｃを有している。上記アジャストスクリュー２４ａの一端には、ボール部１３上端に位置するナット２４ｂが設けられており、これによりボール部１３およびアジャストスクリュー２４ａを回転させて上記距離の調整を行う。さらに、上記アジャストスクリュー２４ａの他端部分は、ピストン７の下面に形成されている嵌合部２６に螺合している。
【００２３】
このような距離調整手段２４において、ナット２４ｂを用いてボール部１３を軸方向に回転させることにより、ボール部１３と一体となってアジャストスクリュー２４ａを嵌合部２６内に螺合させることができるため、この際、必要な位置まで嵌合部２６内にアジャストスクリュー２４ａを嵌合させ、その位置でロックナット２４ｃを用いて固定することによりピストン７上面からボール部１３底部までの距離を調節することができるのである。このような距離調整手段２４を用いることにより各気筒間のバラツキの調整およびリフト量の微調整を行うことができる。
【００２４】
さらに、このような距離調整手段２４とした場合、上記嵌合部２６は、シリンダ６内に設けられたシリンダー下部ストッパー１２ｂにより形成されている筒状部２５内に回転不能に嵌合されていることが好ましい。すなわち、ボール部１３を軸方向に回転させてピストン７上面からボール部１３底部までの距離を調整する際に、嵌合部２６自体も共に回転することが妨げられることから、高さの調節が容易となるからである。具体的に、筒状部２５内に嵌合部２６を軸方向に回転不能に嵌合させる手段としては、特に限定はされないが、具体的には、筒状部２５の横断面の形状を角を有する形状とし、嵌合部２６の横断面の形状も筒状部２５の形状に合致した形状とする手段を挙げることができる。例えば、角を有する形状としては、六角形や四角形等の多角形を挙げることができる。
【００２５】
また、本実施態様においては、図２に示すように、ピストン７の上面からボール部１３の底部にかけて貫通する貫通孔１５が形成されていてもよい。本実施態様においては、嵌合部２６とボール部１３上端とには上述した距離調整手段２４が設けられているため、このような貫通孔１５を設ける場合には、例えば、上述したアジャストストリュー２４ａの一端から他端にかけても貫通孔を形成し、当該アジャストスクリュー２４ａ内の貫通孔を経由してピストン７の上面からボール部１３の底部にかけて貫通する貫通孔を設けることにより貫通孔１５を形成することが可能である。
【００２６】
このような貫通孔１５は、ボール部１３底部がシート部１４を介してバルブステム４を押圧していない場合には、シート部１４内部とボール部１３底部との間には所定の空間が形成されているので、開放状態となる。一方、後述するように油室８が油密状態となり、この状態でボール部１３がシート部１４を介してバルブステム４を押圧する場合は、少なくとも貫通孔１５が形成されている部分のボール部１３底部とシート部１４内部とは密着するので、これにより貫通孔１５の下側はシールされることとなる。
【００２７】
このようにピストン７の上面からボール部１３底部にかけて貫通孔１５を設けることにより、例えば、油室８が油密状態にあり、ロッカアーム３の基端部３ａがカム１により押し上げられ、ボール部１３底部がシート部１４を介してバルブステム４を押圧している場合には、貫通孔１５はシート部１４内部によりシールされているため、油室８内のオイルが貫通孔１５から漏れるおそれがなく、油密状態を維持することができる。一方、このような状態から、油室８内の油圧の供給が停止され、油室８内の油密状態が解除された場合は、ボール部１３底部からシート部１４は離れ、貫通孔１５は開放となる。したがって、貫通孔１５からオイルが流出し、さらに、シート部１４は可動な状態でボール部１３に設けられているため、オイルは、ボール部１３とシート部１４との隙間から排出される。これにより、油室８は油密状態から速やかに油圧を低下させることができるため、通常運転への復帰に対する応答性を向上させることができるのである。
【００２８】
また、このように貫通孔１５を設けた場合において、ボール部１３底部が、ピストン７の動きに伴い、シート部１４を介してバルブステム４を押圧している際に、貫通孔１５をより良好にシールする手段としては、例えば、図２に示すように、シート部１４内部において少なくとも貫通孔１５が形成されているボール部１３底部と当接する部分に、シール材１６を設ける手段等を挙げることができる。このようにシール材１６を設けることにより、ボール部１３底部とシート部１４内部とが当接している際のシール性を向上させることができる。したがって、ボール部１３がピストン７の動きに伴い、シート部１４を介してバルブステム４を押圧している際に、貫通孔１５からの油漏れを十分に防止することができる。
【００２９】
さらに、本実施態様においては、図２に示すように、ピストン７の側面にＯ−リング１７を設けることが好ましい。ボール部１３がピストン７の動きに伴い、シート部１４を介してバルブステム４を押圧している際には、油室８に過度な油圧がかかる場合があり、このような過度な油圧は、シリンダ部５においてシリンダ６内面とピストン７とにおける摺動部分から油圧がリークするといった不都合を引き起こす可能性がある。しかしながら、このようにピストン７の側面にＯ−リング１７を設けることにより、Ｏ−リング１７がシリンダ６内面へ密着するため、特に、油室８が油密状態にある際に、シリンダ６内面とピストン７とにおける摺動部分からの油漏れを防止することができる。従って、ボール部１３がピストン７の動きに伴い、シート部１４を介してバルブステム４を押圧している際に、油室８内部の油圧の低下を防止することができる。
【００３０】
さらに、図３に示すように、ピストン７の最下端位置を決定するシリンダー下部ストッパー１２ｂ上面には、スプリング１８が配置されていることが好ましい。このようなスプリング１８を設けることにより、油室８が油密状態にあり、ボール部１３がシート部１４を介してバルブステム４を押圧している状態から、油圧の供給が停止され、油室８の油密状態が解除されて、通常運転に復帰する際に、スプリング１８の作用により、素早くピストン７は上方へ押し上げられ、貫通孔１５から速やかにオイルを油室８外へ排出させることができるため、より一層ピストン７の応答性を向上させることができ、通常運転への復帰をスムースに行うことができるからである。
【００３１】
また、図１（ａ）に示すように、ピストン７が昇降自在に嵌合されているシリンダ部５においては、ピストン７が昇降駆動する際に、その上端位置を決めるシリンダー上部ストッパー１２ａおよび下端位置を決定するシリンダー下部ストッパー１２ｂが設けられている。このようにシリンダー上部ストッパー１２ａおよびシリンダー下部ストッパー１２ｂを設けることにより、これらのストッパーによりストロークを所望の大きさに規定することができる。
【００３２】
このようなピストン７のストロークを一定に規定するシリンダー上部ストッパー１２ａ、シリンダー下部ストッパー１２ｂとしては、ピストン７が所望のストローク範囲以外に昇降することを阻止できるものであれば特に限定はされない。具体的には、シリンダ部５の径方向内側に張り出すように凸部を設ける場合や、シリンダ部５の上方または下方の側壁をシリンダ部５の径方向内側に張り出すように形成する場合、さらにピストン７の内径よりも開口部分の内径が狭いワッシャーを設置する場合等を挙げることができる。
【００３３】
なお、本実施態様においては、シリンダー下部ストッパー１２ｂにより形成される筒状部２５の形状は、上述したように、嵌合部２６とボール部１３上端と螺合し、ボール部１３を軸方向に回転させて距離を調整する距離調整手段２４とした場合には、筒状部２５に嵌合されている嵌合部２６が軸方向に回転不能となるような形状であることが好ましい。
【００３４】
一方、ロッカシャフト２には、ロッカシャフト２内油路２１を介して油圧供給手段に接続している油圧ポート９を設ける一方、ロッカアーム３側には、この油圧ポート９に対向する位置に制御ポート１０が設けられている。そして、制御ポート１０と油室８とは、ロッカアーム３内に設けられたロッカアーム内油路１１を介して接続されている。上記油圧ポート９と制御ポート１０とは、少なくともロッカアーム３の他端部３ｂが下降してシート部１４がバルブステム４を押し下げるとき以外、すなわち、排気バルブである場合は排気行程、吸気バルブである場合は吸気行程以外の工程において接続されるように、通常配置されるが、これに限定されるものではなく、全工程において接続されるように油圧ポートおよび制御ポートを形成してもよく、後述するようにカムに凹部を設ける場合は、その凹部の位置でのみ接続するように配置してもよい。
【００３５】
上述したロッカシャフト内油路２１には、図１（ｂ）に示すような圧油供給手段が接続されている。すなわち、図１（ｂ）に示すように、エンジンの運転にともなって駆動される油圧ポンプ２２を圧油供給手段として設け、この油圧ポンプ２２とロッカシャフト内油路２１とが接続しているのである。
【００３６】
さらに、エンジンの運転状態に応答して、このような油圧ポンプ２２を有する圧油供給手段と上記油室８とを接続または切断する制御機構が設けられている。このような制御機構としては、上記油室８へのオイルの供給を制御することが可能な手段であれば特に限定はされないが、具体的には、図１（ｂ）に示すように、上記油圧ポンプ２２の吐出口に制御弁１９のポンプポート１９ａを接続し、制御弁１９には、ポンプポート１９ａの他に開放ポート１９ｂおよび出力ポート１９ｃが設けられており、出力ポート１９ｃが、上記ロッカシャフト内油路２１に接続されている制御機構を挙げることができる。このような制御機構において、上記開放ポート１９ｂは、エンジンのオイルパン２３に開放させ、制御弁１９は、図示しないコントローラの指令により油圧ポート９を油圧ポンプ２２の吐出口とオイルパン２３に切換接続することにより、油室８へのオイルの供給を制御している。
【００３７】
ロッカアーム３の他端部３ｂ下面に形成されたシリンダ部５は、シート部１４を介してバルブステム４と当接している。ロッカアーム３の基端部３ａ先端にはローラ等を介してカム１を当接させることにより、エンジンの運転にともなってカム１が回転駆動されると、ロッカアーム３は揺動する。このロッカアーム３の揺動と連動してロッカアーム３の他端部３ｂの下端に位置するボール部１３が昇降駆動し、このような昇降駆動するボール部１３により、シート部１４を介してバルブステム４が押し下げられてバルブが開かれる。
【００３８】
カム１は、吸気行程もしくは排気行程においてバルブを押し下げるノーズ１ａを備えている。ノーズ１ａにより吸気もしくは排気行程においてロッカアーム３などを介して吸気もしくは排気バルブを開弁作動させる。
【００３９】
本実施態様においては、このようなカム１に、図４に示すように、シリンダ部５において形成されるバルブのリフト量を吸収する凹部１ｂが形成されていてもよい。
【００４０】
カム１に上記シリンダ部５において形成される上記バルブのリフト量を吸収する凹部１ｂを形成することにより、カム１の凹部１ｂがロッカアーム３の基端部３ａと接する領域において圧油供給手段からの油圧を油室８に加えるようにすると、比較的小さな圧力で少なくともバルブのリフト量の距離分だけシリンダ６内のピストン７を押し上げることが可能となる。この後、図１（ｂ）に示すように、上記制御弁１９のロッカシャフト内油路２１に接続される出力ポート９ｃを閉じて上記油室８内を油密状態とすることによりバルブに対し所定のリフト量分下げた状態で運転することができ、圧油供給手段やピストン７の径が小さい場合であっても問題の無いバルブメカニズムとすることができる。
【００４１】
上記の構成からなるエンジンのバルブメカニズムにおいて、エンジンの運転にともなって、図１（ｂ）に示す油圧ポンプ２２が駆動されると、オイルパン２３のオイルが油圧ポンプ２２から吐出されて制御弁１９のポンプポート１９ａに供給される。また、エンジンが通常の状態で運転されているときは制御弁１９のポンプポート１９ａが閉じられて出力ポート１９ｃが開放ポート１９ｂに接続されている。従って、油圧ポンプ２２から吐出されたオイルは逆止弁２０を通ってロッカシャフト内油路２１内に供給されるが、制御弁１９の出力ポート１９ｃが開放ポート１９ｂに接続されているために、油圧ポンプ２２から吐出されたオイルは逆止弁２０を通ってオイルパン２３に戻されて油室８の圧力は大気圧とほぼ等しくなっている。
【００４２】
この状態で、図１（ａ）に示すカム１を回転させると、ロッカアーム３の他端部３ｂ下面が下がり、ボール部１３は、シート部１４を介してバルブステム４を押圧して押し下げようとするが、バルブステム４は排気バルブの開弁付勢力で上昇位置に保持されようとしている。したがって、ピストン７がシリンダー上部ストッパー１２ａに当接するまでは、ピストン７の上昇にともなって油室８のオイルはロッカアーム内油路１１から制御ポート１０および油圧ポート９に逆流し、ロッカシャフト内油路２１から制御弁１９を通ってオイルパン２３にオイルが流出するために、排気バルブは閉弁状態に保持される。
【００４３】
さらに、ロッカアーム３の揺動角度が大きくなってピストン７がシリンダー上部ストッパー１２ａに当接すると、ピストン７はロッカアーム３と一体となって下降するために、シリンダ部５の下降にともなってバルブステム４が押し下げられて排気バルブが開かれる。
【００４４】
一方、排気バルブを所定のリフト量で開弁しておくことによりブレーキ力を得る場合は、以下のような制御が行われる。すなわち、カム１を回転させて凹部１ｂがロッカアーム３のローラに接触した際に、図１（ｂ）に示す制御弁１９を、油圧ポンプ２２から吐出される圧力がポンプポート１９ａから出力ポート１９ｃ、ロッカシャフト内油路２１等を経て、油室８に加わるように図示略のコントローラにより制御する。ここで、ロッカアーム３の基端部３ａのローラが図４に示す凹部１ｂに接触していることから、ボール部１３底部は、シート部１４を介しても、バルブステム４の表面から離れた状態となっている。したがって、油室８に加わる油圧ポンプ２２の吐出圧力が比較的小さい場合や、ピストン７の径が比較的小さい場合であっても、容易に凹部１ｂで他端部３ｂが上昇した距離分だけピストン７を下方に押し下げることができる。この量を必要なリフト量としておくことにより、上述したような油圧ポンプ２２の吐出圧力が小さい場合やピストン７の径が小さい場合であっても対応することが可能となる。
【００４５】
そして、必要なリフト量分だけピストン７を押し下げた後、図示略のコントローラにより、図１（ｂ）に示す出力ポート１９ｃを閉じるように制御弁１９を制御する。これにより、油室８は油密状態となる。したがって、その後は、油圧ポンプ２２の吐出圧力やピストン７の径に関係なく、上記必要なリフト量分だけ排気バルブを押し下げた状態で、排気バルブはカム１のプロファイルにしたがって開弁駆動される。
【００４６】
本実施態様においては、上記バルブが排気バルブである場合には、カム１には吸気行程でバルブのリフト量を吸収するように上記凹部１ｂが形成されていることが好ましい。このように凹部１ｂを形成することにより、吸気行程におけるポンピングロスの大幅な減少を防止することができるからである。
【００４７】
また、図示しないコントローラからの指令により図１（ｂ）に示す制御弁１９が出力ポート１９ｃをポンプポート１９ａに接続させているときは、エンジンの運転中は油圧ポンプ２２の吐出圧力が油圧ポート９に供給保持されている。従って、この場合は制御ポート１０からオイルが流出しないために、ピストン７がシリンダー上部ストッパー１２ａに当接する以前に油室８は油密状態となり、シリンダ部５の下降当初から、バルブステム４を押し下げることになり、排気バルブはカム１のプロフィールに従って開弁駆動される。
【００４８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４９】
例えば、上記実施態様では主として排気バルブを開閉駆動するバルブメカニズムに本発明を適用しているが、これを吸気バルブのバルブメカニズムに適用してエンジンの運転状態に応答して吸気バルブの開弁時期を最適制御することもできる。さらに、上記実施態様においては油圧ポンプ２２で圧油供給手段を構成しているが、エンジンに装備されているオイルポンプで圧油供給手段を構成することもできる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、ピストンおよびボール部に、上記ピストンから上記ボール部底面までの距離を調整する距離調整手段を有するものであるので、各気筒間のバラツキの調整およびリフト量の微調整を行うことができる。また、上記ピストン下面には嵌合部が形成されており、前記シリンダー下部ストッパーに形成された筒状部と嵌合されているので、ボール部がシート部を介してバルブステムを押圧する際に斜めに当った場合でも、前記ピストンとシリンダ内面とに加わる抉る力を低減することが可能となり、結果的に長期間使用しても油圧がリークする等の不具合が生じることを防止することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のバルブメカニズムの一例を示す概略断面図であり、（ｂ）はそれに用いられる圧油手段の一例を示す説明図である。
【図２】本発明におけるシリンダ部、嵌合部、ボール部およびシート部の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明におけるシリンダ部、嵌合部、ボール部およびシート部の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明のバルブメカニズムの他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ … カム
２ … ロッカシャフト
３ … ロッカアーム
３ａ … 基端部
３ｂ … 他端部
４ … バルブステム
５ … シリンダ部
６ … シリンダ
７ … ピストン
８ … 油室
９ … 油圧ポート
１０ … 制御ポート
１１ … ロッカアーム内油路
１２ａ … シリンダー上部ストッパー
１２ｂ … シリンダー下部ストッパー
１３ … ボール部
１４ … シート部
１５ … 貫通孔
２１ … ロッカシャフト内油路
２２ … 油圧ポンプ
２４ … 距離調整手段
２５ … 筒状部
２６ … 嵌合部
Claims (5)
- カムシャフトに並設されたカムと、前記カムの回転に伴い基端部が揺動し得るようにロッカシャフトに軸支されたロッカアームと、前記ロッカアームの他端部の揺動に連動して開閉駆動を行うバルブとを有するエンジンのバルブメカニズムにおいて、
前記ロッカアームの他端部下面には、シリンダと前記シリンダ内に収納されたピストンとを有するシリンダ部が形成され、前記ピストンの上面にはシリンダ内面との間に油室が形成され、前記ピストンの下面にはシート部を介して前記バルブのバルブステムを下方に押圧するボール部が形成されており、
前記ロッカシャフトには、ロッカシャフト内油路を介して油圧供給手段に接続された油圧ポートが設けられており、前記油圧ポートに対向するロッカアーム側には、前記ロッカアーム内に形成されたロッカアーム内油路を介して前記油室と接続する制御ポートが設けられており、さらに、エンジンの運転状態に応答して前記油室と圧油供給手段とを接続または切断する制御機構が設けられ、
前記ピストンおよび前記ボール部は、前記ピストンから前記ボール部底面までの距離を調整する距離調整手段を有していることを特徴とするバルブメカニズム。 - 前記ピストン下面には、嵌合部が形成されており、前記嵌合部は、前記シリンダ部内に設けられている前記ピストンの下端位置を決定するシリンダー下部ストッパーに形成された筒状部と嵌合されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブメカニズム。
- 前記距離調整手段が、前記嵌合部と前記ボール部上端と螺合し、ボール部を軸方向に回転させて距離を調整する距離調整手段であり、前記嵌合部と前記筒状部とが軸方向に回転不能に嵌合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバルブメカニズム。
- 前記油室と接続するように前記ピストンの上面から前記ボール部底部にかけて貫通孔が形成され、前記ボール部底部が、前記ピストンの動きに伴い前記シート部を介して前記バルブステムを押圧する際には、前記ボール部底部と前記シート部上面とが密着して前記貫通孔をシールするように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかのに記載のバルブメカニズム。
- 前記制御機構が、エンジンの運転状態に応答して油圧ポートを圧油供給手段とオイルパンとに切換接続する制御弁であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のバルブメカニズム。
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| JP2002348911A JP2004183516A (ja) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | バルブメカニズム |
Applications Claiming Priority (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004183516A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006037422A1 (de) * | 2004-10-05 | 2006-04-13 | Schaeffler Kg | Variabler ventiltrieb einer brennkraftmaschine |
| WO2009125772A1 (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-15 | Ntn株式会社 | ラッシュアジャスタ |
| CN109958492A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-07-02 | 东风商用车有限公司 | 一种可调式发动机制动执行机构及其使用方法 |
-
2002
- 2002-11-29 JP JP2002348911A patent/JP2004183516A/ja active Pending
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