JP2509938B2 - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの動弁装置に関するものである。

（従来技術） 従来よりエンジンには低速時と高速時とで吸・排気弁
の作動特性を適宜変更しもってエンジンの全速度域を通
じてより良好な出力性能を得るという要求があり、これ
に対処するひとつの手段として、例えば実開昭61−5860
5号公報に開示されるように、カムシャフトに低速用カ
ムと高速用カムの二種類のカムを設ける一方、ロッカー
アームとして例えば上記低速用カムにより揺動されて弁
を開閉駆動する低速用ロッカーアームと上記高速用カム
により揺動される高速用ロッカーアームの二種類のロッ
カーアームを設けるとともに、この二つのロッカーアー
ム相互間にこの両者を選択的に係合連結する係脱機構を
設け、エンジンの低速時には低速用ロッカーアームと高
速用ロッカーアームとを切り離して上記弁を低速用カム
により駆動し、また高速時には低速用ロッカーアームと
高速用ロッカーアームとを一体的に連結して上記弁を高
速用カムにより駆動することが知られている。

ところが、この種の動弁装置においては上述のように
エンジンの高速時には低速用ロッカーアームと高速用ロ
ッカーアームとが一体的に連結されるところから、低速
用ロッカーアームのみが機能する低速時に比べて動弁系
の慣性質量が増加し、カム（高速用カム）に対するロッ
カーアーム及び弁の追従性が損なわれ、それだけエンジ
ンの回転限界が低下することになる。

また、このようなカムに対するロッカーアーム及び弁
の追従性を向上させるためには、バルブスプリングのバ
ネ荷重を増加させる必要があるが、このようにした場合
には、逆にカムとロッカーアームの間あるいはロッカー
アームと弁のステムとの間における摩擦力が増加し、摩
擦損失の増大により燃費の悪化あるいは始動性の低下を
招くことになるため得策でない。

尚、このように、エンジン速度に応じて二種類のカム
を選択使用する場合には通常第４図に示すように、カム
シャフト50の高速用カム51と低速用カム52は、同一のベ
ースサークルを有し且つ高速用カム51のカムプロフィー
ル内に高速用カム51のカムプロフィールが納まるように
そのカムプロフィールが相対的に設定されている（第３
図のカムリフト特性図参照）。これにより、高速用ロッ
カーアーム54と低速用ロッカーアーム55が切り離された
低速時には低速用カム52により吸気弁58が駆動され、ま
た高速用ロッカーアーム54と低速用ロッカーアーム55と
が係脱機構56により一体化された高速時にはカムプロフ
ィールの大きい高速用カム51により吸気弁58は駆動され
ることになる。また、この係脱機構56の切換えは、高速
用ロッカーアーム54と低速用ロッカーアーム55とが相対
変位しない状態下、具体的には各ロッカーアームのカム
当接部54a,55aがベースサークル部分に対応している状
態下で行なわれる。尚、第４図において符号53はロッカ
ーシャフトである。

（発明の目的） 本発明は上記従来技術の項で指摘した問題点を解決し
ようとするもので、低速用カムと高速用カムとをエンジ
ン速度に応じて使い分けるようにしたエンジンの動弁装
置において、高速時における動弁系の慣性質量を可及的
に減少させもってエンジンの回転限界の向上を図ること
を目的とするものである。

（目的を達成するための手段） 本発明は上記の目的を達成するための手段として、吸
・排気弁とカムシャフトとの間に、ロッカーシャフトに
より揺動自在に支持されたロッカーアームを設け、上記
吸・排気弁を上記ロッカーアームを介して上記カムシャ
フトにより開閉駆動するようにしたエンジンの動弁装置
において、上記カムシャフトは低速用カムと該低速用カ
ムのカムプロフィール内にそのカムプロフィールが納め
られる高速用カムとを形成する一方、上記ロッカーアー
ムを、上記ロッカーシャフトに揺動自在に支持されると
ともにその一端を上記高速用カムに当接するカム当接部
としまた他端を上記吸・排気弁のパルブステム上端部に
当接するロッドを備え且つ供給油圧の上昇に応じて該ロ
ッドを突出変位させるようにしたハイドロリックラッシ
ュアジャスタが設けられたバルブ当接部とした高速用ロ
ッカーアームと、上記ロッカーシャフトに揺動自在に支
持されるとともにその一端を上記低速用カムに当接する
カム当接部とした低速用ロッカーアームとで構成すると
ともに、該高速用ロッカーアームと低速用ロッカーアー
ムとの間に、エンジン高速時には上記高速用ロッカーア
ームと低速用ロッカーアームとを分離させまたエンジン
低速時にはこの両者を一体的に連結する係脱機構を設
け、しかも上記ハイドロリックラッシュアジャスタに供
給される油圧をエンジンが低速域から高速域に移行する
ときには高圧とし高速域から低速域に移行するときには
低圧とする如くエンジン速度に対応して制御するように
したものである。

（作 用） 本発明では上記の手段により、 （１） エンジンの高速時には低速用ロッカーアームと
高速用ロッカーアームとが分離され吸・排気弁は高速用
カムにより高速用ロッカーアームのみを介して駆動され
るため、低速時の如く高速用ロッカーアームと低速用ロ
ッカーアームとが一体的に揺動する場合に比して動弁系
の慣性質量が減少し、高速用カムに対する動弁系の追従
性が向上せしめられる、 （２） 動弁作用に寄与するカムが低速用カムから高速
用カムに切換わり両者のカムリフト差によって高速用ロ
ッカーアームのバルブ当接部が吸・排気弁のバルブステ
ムに対して遠ざかる方向に変位する時には該バルブ当接
部に設けたハイドロリックラッシュアジャスタのロッド
が突出してバルブステムとの間隔を縮め、また逆に高速
用カムから低速用カムに切換わり高速用ロッカーアーム
のバルブ当接部が吸・排気弁のバルブステムに接近する
方向（即ち、吸・排気弁を開弁させる方向）に変位する
時にはハイドロリックラッシュアジャスタのロッドが後
退して吸・排気弁を全閉可能とする、 等の作用が得られる。

（実施例） 以下、第１図ないし第３図を参照して本発明の好適な
実施例を説明する。

第１図及び第２図には本発明の実施例に係る動弁装置
を備えた自動車用エンジンの動弁系が示されている。こ
のエンジンは、１気筒当り吸気弁４を２個、排気弁５を
１個備えた３弁式SOHC（シングルオーバヘッドカムシャ
フト）エンジンであって、吸気弁４と排気弁５の間にカ
ムシャフト１が配置されている。

カムシャフト１は、第２図に示す如く１気筒当り３個
の吸気用カム、即ち軸方向中央側に位置する低速用カム
12と該低速用カム12の両側に位置する２個の高速用カム
11,11と、上記低速用カム12と一方の高速用カム11との
間に位置する排気用カム13とを備えている。そして、こ
のカムシャフト１の各カムのうち、高速用カム11,11に
は後述する高速用ロッカーアーム６のカム当接部15が、
低速用カム12には後述する低速用ロッカーアーム７のカ
ム当接部14が、また排気用カム13にはロッカーシャフト
３に揺動自在に支持された排気用ロッカーアーム８のカ
ム当接部16がそれぞれ当接せしめられる。

また、このカムシャフト１の高速用カム11と低速用カ
ム12のカムプロフィールは、本発明を適用して次のよう
に設定されている。即ち、第１図に示すように高速用カ
ム11は低速用カム12より小径のベースサークル部を有す
るとともに、ノーズ部近傍の角度θの範囲内においては
両者は全く同一の曲率及びリフト量を有している。従っ
て、高速用カム11のカムプロフィールは低速用カム12の
カムプロフィールの範囲内に全て納められることにな
る。

吸気弁４は、エンジン速度に応じて高速用カム11と低
速用カム12とにより選択的に駆動されるようになってお
り、これを実現するためにカムシャフト１と吸気弁４と
の間には後述する高速用ロッカーアーム６と低速用ロッ
カーアーム７とが設けられている。以下、これら２つの
ロッカーシャフトの構成並びにその作用を説明する。
尚、左右一対の高速用ロッカーアーム6,6は同一構成で
あるため、このうち一方側を例にとって説明し、また高
速用ロッカーアーム６は左右の吸気弁4,4に共用される
ものであるため一方の高速用ロッカーアーム６との関係
において説明することにする。

高速用ロッカーアーム６は、第１図及び第２図に示す
ように、その略中央部を上記カムシャフト１に対して平
行配置されたロッカーシャフト２によって揺動自在に支
持されており、その一端6a側には上記カムシャフト１の
高速用カム11に当接するカム当接部15が形成されてい
る。また高速用ロッカーアーム６の他端6bは、油圧によ
り作動するハイドロリックラッシュアジャスタ９を備え
たバルブ当接部17とされており、該ハイドロリックラッ
シュアジャスタ９のロッド10が上記吸気弁４のバルブス
テム4aの上端部4bに当接可能とされている。尚、このハ
イドロリックラッシュアジャスタ９は、公知構造を有す
るものであって、オイルリザーブ室25に供給される油圧
と吸気弁４の突上げ力とに応じてそのロッド10を進退変
位させるようになっており、具体的にはオイルリザーブ
室25内に供給される油圧が高いときにはロッド10を外方
へ突出させて該ロッド10と吸気弁４のバルブステム上端
部との間の隙間を縮める如く作用し、逆にオイルリザー
ブ室25内に供給される油圧が低いときには吸気弁４の突
き上げ力を受けてロッド10が後退してバルブステム上端
部とバルブ当接部17との間隔を相対的に縮める如く作用
する。またこのオイルリザーブ室25は第２の連通路24を
介して上記ロッカーシャフト２の内部に設けた第２のオ
イル通路22に連通せしめられている。

さらに、この実施例においては本発明を適用して、第
２のオイル通路22に供給される油圧を、制御手段（図示
省略）によりエンジンの高速時には高圧に、エンジンの
低速時には低圧に設定するように油圧制御を行なってい
る。尚、ロッカーシャフト２の内部は隔壁20により区画
され、第１のオイル通路21と第２のオイル通路22の独立
した２本の通路とされている。

低速用ロッカーアーム７は、その一端7aが上記ロッカ
ーシャフト２により揺動自在に支持されたレバー部材で
構成されており、その他端には上記カムシャフト１の低
速用カム12に当接するカム当接部16が形成されている。

この高速用ロッカーアーム６と低速用ロッカーアーム
７は、ロッカーシャフト２上において該高速用ロッカー
アーム６の側端面6cと低速用ロッカーアーム７の側端面
7cとを相互に近接対向させた状態で配置されている。そ
して、この高速用ロッカーアーム６と低速用ロッカーア
ーム７の近接対向部分に後述する係脱機構30が設けられ
ている。

係脱機構30は、エンジン速度に応じて高速用ロッカー
アーム６と低速用ロッカーアーム７とを連結あるいは分
離させもって上記吸気弁４を上記カムシャフト１の高速
用カム11と低速用カム12とにより選択的に駆動させるた
めのものであって、プランジャ31を有している。このプ
ランジャ31は、高速用ロッカーアーム６側に形成したシ
リンダ34と低速用ロッカーアーム７側に形成したシリン
ダ35内に選択的に嵌入し得るようになっている。このプ
ランジャ31の低速用ロッカーアーム７寄りの端面側には
第１の連通路23を介して上記ロッカーシャフト２の第１
のオイル通路21に連通する圧力室32が形成されている。
またプランジャ31の高速用ロッカーアーム６寄りの端面
側にはスプリング33が縮装されている。

そして、このプランジャ31は、上記圧力室32内に供給
される油圧と上記スプリング33との釣合い状態に応じ
て、第２図において実線図示する如くその全体が低速用
ロッカーアーム７側に位置した高速時位置（即ち、この
状態においては高速用ロッカーアーム６と低速用ロッカ
ーアーム７とは相互に分離されている）と、鎖線図示す
る如く高速用ロッカーアーム６と低速用ロッカーアーム
７の両方に跨って配置される低速時位置（即ち、この状
態においては高速用ロッカーアーム６と低速用ロッカー
アーム７とはプランジャ31を介して相互に一体的に連結
されている）の間で移動可能とされている。又、上記第
１のオイル通路21から圧力室32内に供給される油圧は、
制御手段（図示省略）によりエンジンの高速時には低圧
（即ち、プランジャ31を低速時位置に設定し得るような
圧力）にそれぞれ制御されている。

このように構成された係脱機構30を備えしかも高速用
ロッカーアーム６のバルブ当接部17と吸気弁４との間に
上記ハイドロリックラッシュアジャスタ９を備えた動弁
装置においては、エンジンの高速時には係脱機構30のプ
ランジャ31が高速時位置に設定され高速用ロッカーアー
ム６と低速用ロッカーアーム７とが分離されるため吸気
弁４は高速用ロッカーアーム６を介して高速用カム11に
より開閉駆動される。又、エンジンの低速時には係脱機
構30のプランジャ31が低速時位置に設定され高速用ロッ
カーアーム６と低速用ロッカーアーム７とが連結される
ため、該高速用ロッカーアーム６と低速用ロッカーアー
ム７とは一体的に揺動し、吸気弁４は低速用カム12によ
り開閉駆動される。このようにこの実施例のものにおい
ては、カムに対するロッカーアーム及び吸気弁４の追従
性が低下するエンジンの高速時においては、高速用ロッ
カーアーム６と低速用ロッカーアーム７とが切り離され
高速用ロッカーアーム６のみが動弁系として有効に機能
するため、例えば高速用ロッカーアーム６と低速用ロッ
カーアーム７とを連結してこの両者を動弁系として機能
させる場合に比して動弁系の慣性質量が減少し、それだ
け高速用カム11に対する高速用ロッカーアーム６及び吸
気弁４の追従性が向上することになる。従って、エンジ
ン回転速度を高めることができ（回転限界の上昇）、そ
れだけエンジンの実用回転域が拡大されることになる。

さらに、この実施例のものにおいてはカムシャフト１
の高速用カム11と低速用カム12のベースサークル径が異
なるため、例えばエンジンが低速から高速に移行し使用
カムが低速用カム12から高速用カム11に切換わる場合に
はベースサークルの差高分に相当する寸法だけ吸気弁４
のバルブステム上端部4bと高速用ロッカーアーム６のバ
ルブ当接部17との間隔（正しくハイドロリックラッシュ
アジャスタ９のロッド10との間隔）が拡大するが、この
場合には第２のオイル通路22側からオイルリザーブ室25
に高圧の油圧が供給されることによりハイドロリックラ
ッシュアジャスタ９のロッド10が突出し該ロッド10とバ
ルブステム上端部4bとが相互に当接しせめられる。この
状態は、高速運転が続く間は保持される。

一方、逆にエンジンが高速から低速に移行し、使用カ
ムが高速用カム11から低速用カム12に切換わる場合に
は、ベースサークルの差高分に相当する寸法だけ高速用
ロッカーアーム６側のハイドロリックラッシュアジャス
タ９が吸気弁４側に押しつけられ、従ってこのままだと
吸気弁４が全閉位置においても全閉しないということに
なるが、この実施例の場合にはオイルリザーブ室25の油
圧が低圧とされることによりハイドロリックラッシュア
ジャスタ９のロッド10がバルブスプリング27のバネ力に
より後退せしめられ吸気弁４が全閉となる位置において
停止される。この状態は低速運転の間持続される。この
ようにハイドロリックラッシュアジャスタ９がエンジン
速度に応じて作動することにより、ベースサークル径の
異なる高速用カム11と低速用カム12を使用しているにも
かかわらず第３図に示す如きバルブリフト特性が得られ
るものである。

尚、上記係脱機構30の作動切換は、高速用ロッカーア
ーム６及び低速用ロッカーアーム７のカム当接部16がそ
れぞれカムプロフィールの共通部分（範囲θ）に対応し
ている期間内に行なわれる。

（発明の効果） 本発明は、吸・排気弁とカムシャフトとの間に、ロッ
カーシャフトにより揺動自在に支持されたロッカーアー
ムを設け、上記吸・排気弁を上記ロッカーアームを介し
て上記カムシャフトにより開閉駆動するようにしたエン
ジンの動弁装置において、上記カムシャフトに低速用カ
ムと該低速用カムのカムプロフィール内にそのカムプロ
フィールが納められる高速用とを形成する一方、上記ロ
ッカーアームを、上記ロッカーシャフトに揺動自在に支
持されるとともにその一端を上記高速用カムに当接する
カム当接部としまた他端を上記吸・排気弁のバルブステ
ム上端部に当接するロッドを備え且つ供給油圧の上昇に
応じて該ロッドを突出変位させるようにしたハイドロリ
ックラッシュアジャスタが設けられたバルブ当接部とし
た高速用ロッカーアームと、上記ロッカーシャフトに揺
動自在に支持されるとともにその一端を上記低速用カム
に当接するカム当接部とした低速用ロッカーアームとで
構成するとともに、該高速用ロッカーアームと低速用ロ
ッカーアームとの間にエンジン高速時には上記高速用ロ
ッカーアームと低速用ロッカーアームを分離させまたエ
ンジン低速時にはこの両者を一体的に連結する係脱機構
を設け、しかも上記ハイドロリックラッシュアジャスタ
に供給される油圧をエンジンが低速域から高速域に移行
するときには高圧とし高速域から低速域に移行するとき
には低圧とする如くエンジン速度に対応して制御するよ
うにしたことを特徴とするものである。

従って、本発明のエンジンの動弁装置によれば、エン
ジンの高速時には低速用ロッカーアームと高速用ロッカ
ーアームとが分離され吸・排気弁は高速用カムにより高
速用ロッカーアームのみを介して駆動されるため、低速
時の如く高速用ロッカーアームと低速用ロッカーアーム
とが一体的に揺動する場合に比して動弁系の慣性質量が
減少し、それだけ高速用カムに対する動弁系の追従性が
向上しエンジンの回転限界が高められるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る動弁装置を備えたエンジ
ンの動弁系の要部側面図、第２図は第１図のII−II要部
矢視図、第３図は第１図に示したカムシャフトによるバ
ルブリフト特性図、第４図は従来の動弁装置の説明図で
ある。 １……カムシャフト 2,3……ロッカーシャフト ４……吸気弁 ５……排気弁 ６……高速用ロッカーアーム ７……低速用ロッカーアーム ８……排気用ロッカーアーム ９……ハイドロリックラッシュアジャスタ、10……ロッ
ド 11……高速用カム 12……低速用カム 13……排気用カム 14……カム当接部 15……カム当接部 16……カム当接部 17……バルブ当接部 21……第１のオイル通路 22……第２のオイル通路 23……第１の連通路 24……第２の連通路 25……オイルリザーブ室 30……係脱機構 31……プランジャ 33……スプリング

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸・排気弁とカムシャフトとの間に、ロッ
   カーシャフトにより揺動自在に支持されたロッカーアー
   ムを設け、上記吸・排気弁を上記ロッカーアームを介し
   て上記カムシャフトにより開閉駆動するようにしたエン
   ジンの動弁装置であって、 上記カムシャフトは低速用カムと該低速用カムのカムプ
   ロフィール内にそのカムプロフィールが納められる高速
   用カムとを有する一方、 上記ロッカーアームは、上記ロッカーシャフトに揺動自
   在に支持されるとともにその一端を上記高速用カムに当
   接するカム当接部としまた他端を上記吸・排気弁のバル
   ブステム上端部に当接するロッドを備え且つ供給油圧の
   上昇に応じて該ロッドを突出変位させるようにしたハイ
   ドロリックラッシュアジャスタが設けられたバルブ当接
   部とした高速用ロッカーアームと、上記ロッカーシャフ
   トに揺動自在に支持されるとともにその一端を上記低速
   用カムに当接するカム当接部とした低速用ロッカーアー
   ムとを有するとともに、該高速用ロッカーアームと低速
   用ロッカーアームとの間に、エンジン高速時には上記高
   速用ロッカーアームと低速用ロッカーアームとを分離さ
   せまたエンジン低速時にはこの両者を一体的に連結する
   係脱機構が設けられており、しかも上記ハイドロリック
   ラッシュアジャスタに供給される油圧はエンジンが低速
   域から高速域に移行するときには高圧とされ高速域から
   低速域に移行するときには低圧とされる如くエンジン速
   度に対応して制御される如く構成されていることを特徴
   とするエンジンの動弁装置。