JP2008184962A - 内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】カムシャフトの位置を高くすることなく、切替機構と回転カムとが干渉するのを避ける。
【解決手段】可変動弁機構９のロッカアーム２０が、回転カム１０に当接する入力部材２１と、入力部材２１に対して相対変位可能に設けられ、バルブ７に当接する出力部材２６、相対変位が不能となるように入力部材２１と出力部材２６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ことにより、バルブ７の開閉量を変更する切替機構３１とを含み構成されている。この切替機構３１は、入力部材２１又は出力部材２６に設けられたピン穴３２と、ピン穴３２に一端を往復可能にを挿入された連結ピン３５と、連結ピンを駆動する油圧を供給する油路４５とを含み構成されている。そして、ピン穴３２の全体が、回転カム１０のカムノーズの軌跡Ｌからはずれるよう、回転カムの端面１０ｅの側方に設けられている。
【選択図】図１

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動弁機構に関する。

この種の可変動弁機構には、回転カムとバルブとの間に介在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ものがある。例えば、図６（ａ）に示す従来例１の可変動弁機構９０のように、外側に設けられたアウタアーム９３と、該アウタアーム９３の内側に設けられたインナアーム９４とからなるロッカアーム９２を備え、切替機構９６によって、アウタアーム９３とインナアーム９４とを連結した連結状態と該連結を解除した連結解除状態との間で切替を行うことにより、バルブの開閉量を変更するもの（特許文献１）等が知られている。

ところが、上記切替機構９６を構築するには油圧機構や連結機構などを設ける必要があり、切替機構９６が全体として大型なものとなってしまう。そのため、回転カム１０が、図６（ｂ）に示すように、切替機構９６と非常に干渉しやすいという問題があった。
そこで、図６（ｂ）に矢印で示すように、カムシャフト１０ｘの位置を高くすることで、切替機構９６から離間することにより、その干渉を避けるなどしていた。
米国特許出願公開２００４／００７４４５９号明細書

ところが、より安定したバルブ特性を得るには、可変動弁機構をよりコンパクトにする必要があり、上記のようにカムシャフトの位置を高くすることは好ましくない。

そこで、本発明の目的は、カムシャフトの位置を高くすることなく、切替機構と回転カムとが干渉するのを避けることにある。

上記目的を達成するために、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前記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部材と、該入力部材に対して相対変位可能に設けられ、バルブに当接する出力部材と、相対変位が不能となるように入力部材と出力部材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ことにより、バルブの開閉量を変更する切替機構とを含み構成され、切替機構は、入力部材又は出力部材に設けられたピン穴と、該ピン穴に一端を往復可能に挿入された連結ピンと、該連結ピンを駆動する油圧を供給する油路とを含み構成され、ピン穴の全体が、回転カムの軌跡からはずれるよう、回転カムの端面の側方に設けられたことを特徴とする。ただし、側方とは、回転カムの軸方向側をいう。また、側方には、回転カムの径方向へずらした位置も含むものとする。

上記可変動弁機構においては、特に限定されないが、次の（１）〜（４）を好ましい態様として例示できる。
（１）ピン穴が、回転カムの径方向に長く形成されたものである態様。
（２）ピン穴が、回転カムの両端面の側方に、一対に設けられたものである態様。
（３）油路が、入力部又は出力部の内部に設けられたものである態様。
（４）油圧が、ロッカアームの基端部の下方に設けられたラッシュアジャスタから供給されるものである態様。

請求項１記載の発明によれば、回転カムが、ピン穴やピン等と干渉せずに済むため、カムシャフトの位置を高くする必要がない。従って、全体のコンパクト化に貢献することになり、より安定したバルブ特性が得られる。
上記効果に加え、請求項２記載の発明によれば、狭い部分であっても、ピン穴を形成しやすい。
さらに、請求項３記載の発明によれば、切替機構の安定性を向上できる。
また、請求項４記載の発明によれば、新しく部品点数を増やすことなく油路を形成できる。

本発明の可変動弁機構９は、回転カム１０とバルブ７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バルブ７の開閉量を変更するものである。そのロッカアーム２０は、回転カム１０に当接する入力部材２１と、入力部材２１に対して相対変位可能に設けられ、バルブ７に当接する出力部材２６、相対変位が不能となるように入力部材２１と出力部材２６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ことにより、バルブ７の開閉量を変更する切替機構３１とを含み構成されている。この切替機構３１は、入力部材２１又は出力部材２６に設けられたピン穴３２と、ピン穴３２に一端を往復可能にを挿入された連結ピン３５と、連結ピン３５を駆動する油圧を供給する油路４５とを含み構成されている。そして、ピン穴３２の全体が、回転カム１０のカムノーズの軌跡Ｌからはずれるよう、回転カムの端面１０ｅの側方に設けられている。

本実施例の図１〜図４に示す可変動弁機構９は、内燃機関の運転状況に応じてバルブの開閉量を変化させる機構である。この可変動弁機構９は、同一のシリンダ（図示略）に対して設けられた二本の吸気用のバルブ７のうち一本に対して取り付けられており、該バルブ７と内燃機関が稼動するのに従って回転駆動される回転カム１０との間に介装されたロッカアーム２０を操作することによって、内燃機関の稼動に従い該一本のバルブ７を駆動する駆動状態（図３参照）とその駆動を停止する駆動停止状態（図４参照）との間で切替を行うものである。

回転カム１０は、シリンダヘッド（図示略）の上方に回転可能に設置されたカムシャフト１０ｘに形成されており、基本部分となるベース円部１１と、該ベース円部１１から突出したカムノーズ１２とを含み構成されている。そして、該回転カム１０の外周面には、ロッカアーム２０を押圧するカム面１０ｓが形成されている。また、回転カムの端面１０ｅは、両側とも同様カムシャフト１０ｘに直交する面となっている。

ロッカアーム２０は、各バルブ７に一つずつ設けられている。このロッカアーム２０は、回転カムのカム面１０ｓ当接し、下方に押圧される入力部材２１と、該入力部材２１に対して相対変位可能に設けられ、バルブ７に当接する出力部材２６と、相対変位が不能となるように入力部材２１と出力部材２６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ことにより、バルブ７の開閉量を変更する切替機構３１とを含み構成されている。

入力部材２１は、回転カム１０に押圧されるローラ２３と、ローラ２３を軸着するシャフト２４と、シャフト２４を支持するフレーム２２とを備え構成される。
ローラ２３は、その中心を回動自在にシャフト２４に支えられている。ローラ２３の外周面は、回転カム１０のカム面１０ｓと当接している。また、シャフト２４にはロストモーションスプリング２５が取り付けられており、ローラ２３を常にカム面１０ｓへ付勢している。
フレーム２２は、長方形状の二枚の板から形成されている。この板は、二枚とも平行に設けられており、その長さ方向（Ｐ方向）の一端を、一つのバルブ７のステムエンドと当接するシャフト６に揺動可能に支持されている。その他端には、この板どうしを回転カム１０のシャフト方向（Ｘ方向）に連結するアーム２２ａが形成されている。アーム２２ａの下部は、後述する連結ピン３５の係合部材３７を入り込ませるための空間部Ｓとなっている。

出力部材２６は、入力部材２１を外から挟むように平行に設けられた長方形状の二枚の板２７と、その長さ方向（Ｑ方向）の一端どうしを連結する基端部２８とを備え構成される。また、その他端は、前記同様シャフト６に、揺動可能に支持されている。
基端部２８は、上部が平らな略板状の部位であり、そのＸ方向両端には上方に突出したハウジング２９が間隔をおいて一体に設けられている。この一対のハウジング２９は、回転カムのカムノーズの軌跡Ｌからはずれるよう、回転カムの両端面の側方（Ｘ方向）に設けられており、前記間隔はカム１０の厚さＴより大きいものである。基端部２８の下方には、ラッシュアジャスタ５が取り付けられている。このラッシュアジャスタ５は、支点として出力部材２６の揺動を調整している。

切替機構３１は、各ハウジング２９に一つずつＱ方向に貫通して形成された一対のピン穴３２と、ピン穴３２に一端を往復可能に挿入された連結ピン３５と、ピン穴３２に油圧を供給する油路４５とを含み構成されている。

ピン穴３２は、Ｑ方向の一端側であってピンの挿入口となる大径部３２ａと、Ｑ方向の他端側であってピンの突出口となり大径部より径の小さい小径部３２ｂと、それらの径差により生じた隔壁である係止壁部３２ｃとから構成されている。

連結ピン３５は、ピン穴３２に基端をＱ方向へ往復可能に挿通された一対の往復ピン３６と、その先端どうしをＸ方向に連結しかつ入力部材２１のアーム２２ａに下方から係合したりアーム２２ａから離間したりする係合部材３７とから構成される。
往復ピン３６は、ピン穴３２の各径に対応した大径部３６ａ及び小径部３６ｂと、ピン穴３２の係止壁部３２ｃに係止される被係止壁部３６ｃとから構成される。ただし、往復ピンの小径部３６ｂは、ピン穴の小径部３２ｂより長く形成されている。従って、往復ピンの小径部３６ｂをピン穴３２へ挿入していくと、被係止壁部３６ｃが係止壁部３２ｃに当接して係止されるが、そのときピンの小径部３６ｂは、先端３６ｅをピン穴３２から突出させている。
係合部材３７は、前記突出した先端３６ｅにカシメて固定されている。この係合部材３７は、その中間部の上部がへこんだ凹部Ｈに形成することで、前記アーム２２ａの空間部Ｓに入り込めるようになっている。また、係合部材３７にはリターンスプリング４１が取り付けられており、このスプリング４１が係合部材３７をアーム２２ａ側へ付勢している。

油路４５は、出力部材の基端部２８の内部において、ラッシュアジャスタ５の上部からピン穴の係止壁部３２ｃへ向けて形成されたオイルＯの供給路である。この油路４５を利用して、ピン穴３２の係止壁部３２ｃとピンの被係止壁部３６ｃとの間にオイルＯを供給すると、油圧によりピンの被係止壁部３６ｃがピン穴３２の係止壁部３２ｃから離間し、往復ピン３６が退出方向へ押しやられる。

上記のように構成された可変動弁機構９は、ラッシュアジャスタ５からオイルＯを供給しないとき（油圧オフ時）及び供給するとき（油圧オン時）の各時において、次のように作用する。
（１）油圧オフ時
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、連結ピン３５に油圧が働かないときには、連結ピン３５は、リターンスプリング４１により入力部材２１側へ付勢されている。すなわち、連結ピン３５の係合部材３７に形成された凹部Ｈが、入力部材２１のアーム２２ａの空間部Ｓに入り込んだ状態（連結状態）となる。ところで、往復ピン３６の先端は係合部材３７に固定され、基端はピン穴３２に係止されることにより、往復ピン３６はハウジング２９及び出力部材２６に対し、Ｑ方向以外には相対移動ができない。従って、回転カム１０のカムノーズ１２により入力部材２１が下方に押圧されると、同時に連結ピン３５も押圧され、出力部材２６も押圧される。そして、図３（ｃ）に示すように、押圧された出力部材２６がバルブ７を駆動する。

（２）油圧オン時
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、連結ピン３５に働く油圧がリターンスプリング４１の付勢力を超えると、連結ピン３５は、入力部材２１とは逆側へ押圧される。すなわち、係合部材３７の凹部Ｈが、空間部ＳからＱ方向に完全に離間した状態（連結解除状態）となる。従って、回転カム１０のカムノーズ１２により入力部材２１が下方に押圧されても、入力部材２１は空振りをする。そのとき、図４（ｃ）に示すように、出力部材２６は押圧されずバルブ７は停止する。

本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
・ピン穴３２、連結ピン３５及びハウジング２９が、回転カム１０のカムノーズの軌跡Ｌからはずれるように回転カムの端面１０ｅの側方設けられたことにより、回転カム１０と干渉しない。そのため、カムシャフト１０ｘの位置を高くする必要が無く、従来の切替機構を有する可変動弁機構に比べ、コンパクトになり、安定したバルブ特性が得られる。
・ピン穴がＱ方向に長く形成されているため、幅の狭い又は厚さの薄い出力部材２６に対しても、ピン穴３２を形成しやすい。
・連結ピン３５が、係合部材３７をもって出力部材２６に係合するため、より安定して係合される。
・二つの連結ピン３５を用いて状態を切替するため、切替機構がより安定する。
・出力部材２６の内部に油路４５を形成するため、新らしく部品を追加することなく油圧機構を実現できる。
・既存のラッシュアジャスタ５を利用してオイルＯを供給しているため、新らしく部品を追加することなく油圧機構を実現できる。

［変更例１］
図５は、本実施例の変更例１に係る可変動弁機構５０を示している。この例では、前記バルブに当接するシャフト５１を延長し、二つのバルブ７を同一のシャフト５１で駆動している。なお、その他の構成は前記実施例と同様であり、前記実施例の効果を併せ持っている。
この変更例によると、シャフト５１を延長するという簡単な変更を行うだけで、一つのロッカアーム２０により二つのバルブ７を同時に駆動することができる。

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。

本発明に係る可変動弁機構の実施例を示す斜視図である。 同実施例のロッカアームを示す分解斜視図である。 同実施例の連結状態を示した、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は正面図である。 同実施例の連結解除状態を示した、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）は正面図である。 同実施例の変更例を示す斜視図である。 従来例を示した（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。

符号の説明

７ バルブ
９ 可変動弁機構
１０ 回転カム
１０ｅ 端面
２０ ロッカアーム
２１ 入力部材
２６ 出力部材
３１ 切替機構
３２ ピン穴
３５ 連結ピン
４５ 油路
Ｌ カムノーズの軌跡

Claims (4)

1. 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前記バルブの開閉量を変更する可変動弁機構において、
   前記ロッカアームは、前記回転カムに当接する入力部材と、該入力部材に対して相対変位可能に設けられ、前記バルブに当接する出力部材と、前記相対変位が不能となるように前記入力部材と前記出力部材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ことにより、前記バルブの開閉量を変更する切替機構とを含み構成され、
   前記切替機構は、前記入力部材又は出力部材に設けられたピン穴と、該ピン穴に一端を往復可能に挿入された連結ピンと、該連結ピンを駆動する油圧を供給する油路とを含み構成され、
   前記ピン穴の全体が、前記回転カムの軌
   跡からはずれるよう、前記回転カムの端面の側方に設けられたことを特徴とする可変動弁機構。
2. 前記ピン穴が、前記回転カムの径方向に長く形成されたものである請求項１記載の可変動弁機構。
3. 前記ピン穴が、前記回転カムの両端面の側方に、一対に設けられたものである請求項１及び２記載の可変動弁機構。
4. 前記油路が、前記入力部材又は出力部材の内部に形成されたものである請求項１〜３記載の可変動弁機構。

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