JP2006132378A

JP2006132378A - 可変動弁機構

Info

Publication number: JP2006132378A
Application number: JP2004320444A
Authority: JP
Inventors: Seishi Kawai; 清史河合; Katsuhiko Motosugi; 勝彦本杉
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】ロッカアームのコッキングを低減して、ロッカシャフトの摩耗を低減することを目的とする。
【解決手段】
２つのロッカアームが、両ロッカアームに設けられた挿通穴にロッカシャフトが挿通されることにより、それぞれ揺動可能に軸着されるとともに互いに並び、また、両ロッカアームが連結及び切り離しされる可変動弁機構において、いずれか一方の第一ロッカアーム１１の第一挿通穴１３の開口周囲部に筒状のスリーブ１２を突出形成して、該スリーブ１２の内周面を該挿通穴１３の延長部分とするとともに、他方の第二ロッカアーム１６の第二挿通穴１８を拡径して、該挿通穴１８とロッカシャフト１０の間にスリーブ１２を挿通させることにより、第二ロッカアーム１６をスリーブ１２の外周面に揺動可能に軸着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の動弁機構において、複数のロッカーアームを連結及び切り離しすることにより、内燃機関の回転速度や負荷に応じてバルブのリフト量又は開閉タイミングを切り替える可変動弁機構に関する。

この種の可変動弁機構としては、図５ａに示すように、一つのバルブについて、低速用ロッカアーム８１と高速用ロッカアーム８６とを設けて、連結及び切り離しするものが多い（特許文献１）。これら低速用ロッカアーム８１及び高速用ロッカアーム８６は、中央付近に設けられた挿通穴８３、８８にロッカシャフト８０が挿通されることにより、ロッカシャフト８０の長さ方向に並べて軸着されており、ロッカシャフト８０との間には、揺動可能となるようにクリアランス８３ａ、８８ａが設けられている。

内燃機関の低速時には両ロッカアーム８１、８６が切り離され、低速用カムにより揺動する低速用ロッカアーム８１がバルブを開閉する。その一方、内燃機関の高速時には両ロッカアーム８１、８６が連結され、高速用カムにより揺動する高速用ロッカアーム８６と一体で低速用ロッカアーム８１が揺動してバルブを開閉する。このように連結及び切り離しするための切替機構として、低速用ロッカアーム８１には連通穴９１が貫設され、高速用ロッカアーム８６には連通穴９６が凹設されている。連通穴９１には切替ピン９０が摺動可能に収納されており、切替ピン９０が両連通穴９１、９６に跨ったときに両ロッカアーム８１、８６が連結されるようになっている。
特開平１０−１９６３３５号公報

ロッカアームは、ロッカシャフトとの間にクリアランスを備えているため、このクリアランスの範囲でわずかな傾き（コッキング）が生じることは避けられない。このコッキングの角度は、クリアランスが大きいほど大きくなり、またクリアランスが同じでも、挿通穴の穴長が小さいほど大きくなる。ところで、前記のような可変動弁機構は、ロッカシャフトに複数のロッカアームを備えているため、無可変動弁機構に比べて搭載スペースの制約を受け、個々のロッカアームの幅を狭くしなければならない。このため、従来はこれに伴い挿通穴の穴長も小さくなってしまい、無可変動弁機構のロッカアームに比べてコッキングの角度が大きくなっていた。

ロッカアームが大きくコッキングすると、挿通穴の穴縁がロッカシャフトに強く当たり摩耗が発生するという問題点がある。コッキングによるロッカシャフトの摩耗を軽減するには、クリアランスを低減することによりコッキング自体を低減したり、材質変更、表面処理追加等をすることにより衝撃に抗して強くなるように処理したりすることで対応できる。しかし、軸着部分でのクリアランスの低減は、寸法精度要求が厳しくなるため技術的に困難であり、材質等の変更は、生産性及びコストを悪化させる。

また、コッキングして連通穴９１と連通穴９６とがずれてしまうと、両ロッカアームを連結する際に、図５ｂに示すように切替ピン９０が連通穴９６の穴縁や内周面に当たり、挿入性に悪影響を与える等の問題がある。このことは、切替ピンと連通穴内周面との間のクリアランスを大きくすることで対応できるが、その際には、エンジンの回転性能を低下させ、異音等の原因となる。

そこで、寸法精度要求を大きくしたり、生産性及びコストを悪化させることなくコッキングを低減してロッカシャフトの摩耗を低減することを目的とする。また、それと同時に、エンジンの回転性能を低下させたり、異音等を発生させることなく切替機構の切替ピンの挿入性を向上させることを目的とする。

本発明の可変動弁機構は、２つのロッカアームが、両ロッカアームに設けられた挿通穴にロッカシャフトが挿通されることにより、それぞれ揺動可能に軸着されるとともに互いに並び、また、両ロッカアームが連結及び切り離しされる可変動弁機構において、いずれか一方の第一ロッカアームの第一挿通穴の開口周囲部に筒状のスリーブを突出形成して、該スリーブの内周面を該挿通穴の延長部分とするとともに、他方の第二ロッカアームの第二挿通穴を拡径して、該挿通穴とロッカシャフトの間に前記スリーブを挿通させることにより、第二ロッカアームをスリーブの外周面に揺動可能に軸着したことを特徴とする。

ここで３つ以上のロッカアームが並び、そのうちの２つのロッカアームが連結及び切り離される場合、その２つのロッカアームが第一ロッカアームと第二ロッカアームに当たる。さらにその２つのうちの１つのロッカアームと残りのうちの１つのロッカアームとが連結及び切り離される場合、それぞれのロッカアームが新たな第一ロッカアームと第二ロッカアームに当たる。

前記第一ロッカアームと第二ロッカアームとの用途上の組み合わせは、特に限定されないが、低速用と高速用との組み合わせ、作動用と休止用との組み合わせを例示できる。

２つのロッカアームのうちいずれを前記第一ロッカアームにしてスリーブを設けるかについては、特に限定されない。例えば、低速用と高速用の組み合わせの場合、低速用の方にスリーブを設けてもよいし、高速用の方にスリーブを設けてもよい。

両ロッカアームの幅は特に限定されないが、前記第二ロッカアームの幅を前記第一ロッカアームよりも広くすることが好ましい。第一ロッカアームはスリーブを備えるため、挿通穴の穴長をロッカアームの幅より大きくすることができるが、第二ロッカアームはスリーブを備えないため、ロッカアームの幅が挿通穴の穴長となるからである。

前記連結及び切り離しのための機構は、特に限定されないが、これらのロッカアームの一方に設けられた連通穴に挿入された切替ピンが、他方に設けられた連通穴に挿入又は抜脱するものを例示する。

前記第一ロッカアームは、前記スリーブ部を備えているため前記第一挿通穴の穴長が大きくなっている。よって、従来のものよりもコッキングする角度を小さく抑えることができ、ロッカシャフトの摩耗を軽減することができる。

また、前記切替ピンを用いて連結及び切り離しを行うものの場合、切替ピンと挿入する連通穴とのずれを小さく抑えることができるので、挿入性を向上させることができる。よって、挿入性の問題を解決するために、切替ピンと連通穴の内周面との間のクリアランスを大きくする必要がないので、エンジンの回転性能を維持することができる。また更に、挿入性の向上に伴い、クリアランスをより小さく設定することも可能となり、エンジンの回転性能を向上させることもできる。或いは、クリアランスが従来の大きさのままでもよいのであれば、切替ピンの外径、穴内径寸法精度要求を抑えることもできる。

本発明の可変動弁機構は、２つのロッカアーム１１、１６が、両ロッカアームにそれぞれ設けられた第一挿通穴１３及び第二挿通穴１８にロッカシャフト１０が挿通されることにより、それぞれ揺動可能に互いに並んで軸着されている。一方の第一ロッカアーム１１には連通穴２１が貫設され、他方の第二ロッカアーム１６には連通穴２６が凹設されている。連通穴２１には切替ピン２０が摺動可能に収納されており、切替ピン２０が両連通穴２１、２６に跨ったときに両ロッカアーム１１、１６が連結されるようになっている。第一ロッカアーム１１の第一挿通穴１３の開口周囲部には筒状のスリーブ１２が突出形成されており、該スリーブ１２の内周面は第一挿通穴１３の延長部分となっている。第二ロッカアーム１６の第二挿通穴１８は第一ロッカアーム１１の第一挿通穴１３に比べて拡径されており、第二挿通穴１８とロッカシャフ１０との間にはスリーブ１２が挿通されている。これにより、第二ロッカアーム１６はスリーブ１２の外周面に揺動可能に軸着されている。

本発明の図１〜図３に示す可変動弁機構は、低速用の第一ロッカアーム１１及び高速用の第二ロッカアーム１６が、両ロッカアームにそれぞれ設けられた第一挿通穴１３及び第二挿通穴１８にロッカシャフト１０が挿通されることにより、それぞれ揺動可能に互いに並んで軸着されている。第二ロッカアーム１６は、第一ロッカアーム１１よりも幅が広くなっている。両ロッカアームの１１、１６の後端部には後述するカムに当接するローラ１４、１９が回転可能に軸着されている。また、第一ロッカアーム１１の先端部にはバルブ８の上端を押圧するための押圧体９が設けられている。

第一ロッカアーム１１の第一挿通穴１３の開口周囲部には筒状のスリーブ１２が突出形成されており、該スリーブ１２の内周面は第一挿通穴１３の延長部分となっている。第二ロッカアーム１６の第二挿通穴１８は第一ロッカアーム１１の第一挿通穴１３に比べて拡径されており、第二挿通穴１８とロッカシャフ１０との間にはスリーブ１２が挿通されている。これにより、第二ロッカアーム１６はスリーブ１２の外周面に軸着されている。これら軸着個所における第一ロッカアーム１１とロッカシャフト１０との間、及び第二ロッカアーム１６とスリーブ１２との間には、両ロッカアーム１１、１６が揺動可能となるようクリアランス１３ａ及び１８ａが設けられている。スリーブ１２の突出長は、第二挿通穴１８内に過不足なく収まるように、第二ロッカアーム１６の幅と略等しくなっている。

ロッカシャフト１０からやや離れた位置にカムシャフト３０が設けられ、回転駆動されるようになっている。カムシャフト３０における各ロッカアーム１１、１６に対応する位置には、比較的リフト量の小さいカムノーズ３１ａをもつ第一カム３１と、比較的リフト量の大きいカムノーズ３６ａをもつ第二カム３６とが形成されている。第一カム３１は第一ロッカアーム１１のローラ１４に、第二カム３６は第二ロッカアーム１６のローラ１９にそれぞれ当接している。

第一ロッカアーム１１と第二ロッカアーム１６とを連結して一体的に揺動可能とし、また、切り離して別々に揺動可能とするための切替機構は次のように構成されている。第一ロッカアーム１１には、連通穴２１が貫設され、連通穴２１には切替ピン２０が摺動可能に収納されている。第二ロッカアーム１６には連通穴２６が凹設され、連通穴２６にはカップ状のプッシャピン２３が摺動可能に収容されるとともにコイルバネ２４がプッシャピン２３を切替ピン２０側へ付勢している。連通穴２１及び連通穴２６は、内燃機関の高速時に両ロッカーアーム１１、１６を連結すべきタイミングの時に互いの軸線が一致するように設けられており、切替ピン２０が両連通穴２１、２６に跨ったときに両ロッカアーム１１、１６が連結されるようになっている。切替ピン２０の第二ロッカアーム１６側と反対側の側面には、切替ピン２０を連通穴２６に押し込むための、油圧で駆動するピストンピン２９が当接されている。また、連通穴２１、２６の内周面と切替ピン２０との間には、切替ピン２０がスライド可能となるようクリアランス２１ａ、２６ａが設けられいる。

低速回転時には、図３ａに示すように、切替ピン２０は第一ロッカアーム１１と第二ロッカアーム１６とに跨らない位置で止まり、両ロッカアーム１１、１６の連結は切り離される。従って、第一ロッカアーム１１が第一カム３１により単独で揺動され、バルブ８が第一カム３１のカム形状に従って低速用のタイミング及びリフト量で開閉される。このとき、第二ロッカアーム１６は第二カム３６により揺動されるが空振りをする。

高速回転時には、図３ｂに示すように、油圧により付勢されたピストンピン２９が切替ピン２０を連通穴２６に押し込むことにより、切替ピン２０が第一ロッカアーム１１と第二ロッカアーム１６とに跨り、両ロッカアームが連結される。従って、第二ロッカアーム１６が第二カム３６に揺動され、第二ロッカアーム１６と一体に第一ロッカアーム１１も揺動し、バルブ２が第二カム３６のカム形状に従って高速用のタイミング及びリフト量で開閉される。このとき、第一カム３１は第一ロッカアーム１１の揺動に影響を与えることなく空回転する。

以上のように構成されているため、第一ロッカアーム１１及び第二ロッカアーム１６は、それぞれクリアランス１３ａ及び１８ａの範囲でわずかなコッキングが生じることが避けられない。しかし、第一ロッカアーム１１は、スリーブ１２により挿通穴１３が延長され穴長が大きくなっているため、コッキングする角度が従来のものよりも小さくなる。また、スリーブを備えない第二ロッカアーム１６においても、第一ロッカアームよりも幅が広くなっているため、ここでのコッキングもさほど大きくならない。このため、挿通穴１３、１８の穴縁等がロッカシャフト１０やスリーブ１２に強く当たることは少なく、摩耗が発生しにくい。

また、切替機構においても、コッキングしにくいため切替ピン２０と連通穴２６とがずれにくく、クリアランス２６ａが従来のものより比較的小さくても十分挿入性が良いものとなる。このため、クリアランス２６ａを小さく設定することができ、エンジンの回転性能も良いものとなる。

本実施例の図４に示す可変動弁機構は実施例１のものと略同様であるが、低速用ではなく高速用のロッカアームがスリーブを備えている点、及び低速用の第二ロッカアーム４１の方が高速用の第一ロッカアーム４６よりも幅が広くなっている点で相違する。第一ロッカアーム４６の第一挿通穴４８の開口周囲部には筒状のスリーブ４７が突出形成されており、該スリーブ４７の内周面は第一挿通穴４８の延長部分となっている。第二ロッカアーム４１の第二挿通穴４３は第一ロッカアーム４６の第一挿通穴４８に比べて拡径されており、第二挿通穴４３とロッカシャフト４０との間にはスリーブ４７が挿通されている。これにより、第二ロッカアーム４１はスリーブ４７の外周面に軸着されている。これら軸着個所における第一ロッカアーム４６とロッカシャフト４０との間、及び第二ロッカアーム４１とスリーブ４７との間には、両ロッカアーム４１、４６が揺動可能となるようクリアランス４３ａ及び４８ａが設けられている。スリーブ４７の突出長は、第二挿通穴４３内に過不足なく収まるように、第二ロッカアーム４１の幅と略等しくなっている。

ここでも、第一ロッカアーム４６は、スリーブ４７により第一挿通穴４８が延長され、穴長が大きくなっているため、コッキングする角度が従来のものよりも小さくなる。また、スリーブを備えない第二ロッカアーム４１においても、第一ロッカアームよりも幅が広くなっているため、ここでのコッキングもさほど大きくならない。このため、実施例１と同様の効果を得ることができる。

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適宜変更して具体化することもできる。

実施例１の可変動弁機構を示す斜視図及び分解斜視図である。実施例１の可変動弁機構を示す正面図及び側面図である。実施例１の可変動弁機構を示す断面図である。実施例２の可変動弁機構を示す断面図である。従来例の可変動弁機構を示す断面図である。

符号の説明

１０ロッカシャフト
１１第一ロッカアーム
１２スリーブ
１３第一挿通穴
１６第二ロッカアーム
１８第二挿通穴
２０切替ピン

Claims

２つのロッカアームが、両ロッカアームに設けられた挿通穴にロッカシャフトが挿通されることにより、それぞれ揺動可能に軸着されるとともに互いに並び、また、両ロッカアームが連結及び切り離しされる可変動弁機構において、
いずれか一方の第一ロッカアームの第一挿通穴の開口周囲部に筒状のスリーブを突出形成して、該スリーブの内周面を該挿通穴の延長部分とするとともに、他方の第二ロッカアームの第二挿通穴を拡径して、該挿通穴とロッカシャフトの間に前記スリーブを挿通させることにより、第二ロッカアームをスリーブの外周面に揺動可能に軸着したことを特徴とする可変動弁機構。