JP2541498B2 - 可変バルブタイミング機構におけるロッカア―ムの構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可変バルブタイミング
機構におけるロッカアームの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】可変バルブタイミング機構は、プロフィ
ールの異なる低速用と高速用の２種類のカムをカムシャ
フトに設定し、低速域では低速用カムで、高速域では高
速用カムで吸気バルブを駆動するように油圧を利用して
切り替える機構である。低速用カムは、高速用カムより
も小さく、バルブのオーバラップとリフトは共に小さく
なっている。

【０００３】可変バルブタイミング機構の採用により、
実用エンジンの低回転域における使いやすさ即ち、低速
高トルクを保持しつつ高速域におけるエンジンの出力ト
ルクの向上を図ることができる。このような可変バルブ
タイミング機構は、種々の構造のものが提案されてお
り、本出願人は、従前に図３乃至図６に示すような可変
バルブタイミング機構を提案している。

【０００４】図３及び図４において、可変バルブタイミ
ング機構１は、２本の吸気バルブ２、３と、これらの吸
気バルブ２、３を開閉するロッカシャフト４、4'と一体
のＴ型ロッカアーム５と、低速用ロッカアーム６、高速
用ロッカアーム７と、Ｔ型ロッカアーム５に内蔵され、
当該Ｔ型ロッカアーム５に低速用ロッカアーム６又は高
速用ロッカアーム７を結合するためのピストン８、９及
びカムシャフト13に設けられた低速用カム14、高速用カ
ム15等により構成されている。

【０００５】Ｔ型ロッカアーム５の両端のロッカシャフ
ト４、4'は、ロッカシャフトジャーナル12、12' に回転
可能に軸支されており、ジャーナル12' 、ロッカシャフ
ト4'に設けられた各油路12a'、4a' を通してピストン８
に油圧ＰＬが、ジャーナル12、ロッカシャフト４の各油
路12a 、4aを通してピストン９に油圧ＰＨが供給される
ようになっている。

【０００６】低速用ロッカアーム６、高速用ロッカアー
ム７の各基端は、夫々Ｔ型のロッカアーム５の両側のロ
ッカシャフト4'、４に夫々回転可能に外嵌され、各先端
には夫々ローラベアリング10、11が軸支されている。こ
れらのローラベアリング10、11は、夫々低速用カム14、
高速用カム15に当接されて転動する。尚、低速用ロッカ
アーム６、高速用ロッカアーム７は、各基端側に配設さ
れたロストモーションアセンブリ（図示せず）により各
ローラベアリング10、11が低速用カム14、高速用カム15
に常時当接される。

【０００７】エンジンの低速回転域においてはピストン
８がスプリング17’のばね力により低圧用ロッカアーム
６のピストン孔6bに嵌入してＴ型ロッカアーム５に低速
用ロッカアーム６が結合されて一体となり、低速用カム
14により当該低速用ロッカアーム６、Ｔ型ロッカアーム
５を介して吸気バルブ２、３が駆動される。このときに
はピストン９がスプリング17のばね力により後退し、高
速用ロッカアーム７は、Ｔ型ロッカアーム５との結合を
解除されて自由に回転可能とされている。そして、ロー
ラ11は、前記ロストモーションアセンブリにより高速用
カム15に当接して転動する。

【０００８】エンジンの高速回転域においては、ピスト
ン９が油圧ＰＨによりスプリング17のばね力に抗して押
し出されて高速用ロッカアーム７のピストン孔7bに嵌入
し、当該高速用ロッカアーム７がＴ型ロッカアーム５に
結合されて一体となり、高速用カム15により当該高速用
ロッカアーム７、Ｔ型ロッカアーム５を介して吸気バル
ブ２、３が駆動される。

【０００９】また、図５及び図６に示す可変バルブタイ
ミング機構1'は、ロッカシャフト４、4'と一体のＴ型ロ
ッカアーム（以下「低速用ロッカアーム」という）6'
と、高速用ロッカアーム7'と、低速用ロッカアーム6'に
内蔵され当該低速用ロッカアーム6'に高速用ロッカアー
ム7'を結合又は解除するためのピストン9'及びカムシャ
フト13に設けられた低速用カム14、高速用カム15等によ
り構成されている。

【００１０】低速用ロッカアーム6'の両端のロッカシャ
フト４、4'は、ロッカシャフトジャーナル12、12' に回
転可能に軸支され、各ジャーナル12、12' に設けられた
油路12a 、12a'、ロッカシャフト４、4'の各油路4a、4'
a を通してピストン9'に油圧Ｐが供給されるようになっ
ている。低速用ロッカアーム6'の先端にはローラベアリ
ング10' が軸支されている。また、高速用ロッカアーム
7'の基端は、低速ロッカアーム6'の一側のロッカシャフ
ト４に回転可能に外嵌され、先端には摺接面7'e が形成
されている。これらのローラベアリング10' 、摺接面7'
e は、夫々低速用カム14、高速用カム15に当接される。
尚、低速用ロッカアーム6'、高速用ロッカアーム7'は、
各基端側に配設されたロストモーションアセンブリ（図
示せず）によりローラベアリング10' 、摺接面7'e が、
夫々低速用カム14、高速用カム15に常時当接される。

【００１１】エンジンの低速回転域においては低速用カ
ム14により低速用ロッカアーム6'を介して吸気バルブ
２、３が駆動される。このときピストン9'は、スプリン
グ17のばね力により後退し、高速用ロッカアーム7'は、
低速ロッカアーム6'との結合を解除されて自由に回転可
能とされ、摺接面7'e が前記ロストモーションアセンブ
リにより高速カム15に摺接している。

【００１２】エンジンの高速回転域においては、ピスト
ン9'が油圧Ｐによりスプリング17のばね力に抗して押し
出されて高速用ロッカアーム7'のピストン孔7'b に嵌入
し、当該高速用ロッカアーム7'が低速用ロッカアーム6'
に結合され、高速用カム15により高速用ロッカアーム
7'、低速用ロッカアーム6'を介して吸気バルブ２、３が
駆動される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、可変バルブ
タイミング機構１は、図７に示すように例えば、高速用
ロッカアーム７のピストン９が油圧により押し出されて
当該高速用ロッカアーム７のピストン孔7bに嵌入し、高
速ロッカアーム７がＴ型ロッカアーム５と結合している
状態において、各吸気バルブ２、３の各軸端（吸気バル
ブ３の軸端3aのみを示す) にアジャストスクリュウ19に
より適正なバルブクリアランスαが付与されている。こ
のときピストン９を後退させて結合を解除すると、Ｔ型
ロッカアーム５が、バルブクリアランスα分だけロッカ
シャフト４を中心にして回動する。

【００１４】即ち、Ｔ型ロッカアーム５は、低速用ロッ
カアーム６に結合されており、当該低速用ロッカアーム
６は低速用カム14により押圧されてバルブクリアランス
が０の状態となっている。従って、Ｔ型ロッカアーム５
と高速用ロッカアーム７との結合を解除すると、Ｔ型ロ
ッカアーム５が、前述したようにバルブクリアランスα
分だけロッカシャフト４を中心にして図中時計方向に回
動することとなる。

【００１５】一方、高速用ロッカシャフト７は、前記ロ
ストモーションアセンブリによりローラベアリング11が
高速用カム15に当接した状態に保持され、相対的にロー
ラベアリング11と高速用カム15との間にバルブクリアラ
ンスαに相当するクリアランスβ（図８）が生じる。そ
して、最終的に図９に示すようにピストン９の中心軸線
と高速用ロッカアーム７のピストン孔7bの中心軸線との
間にはこのクリアランスβに相当する即ち、バルブクリ
アランスαに相当する回転方向のずれγが生じることと
なる。

【００１６】この結果、ピストン９とピストン孔7bとが
ずれてしまい、当該ピストン９が再度ピストン孔7bに嵌
入する際に図９に示すようにピストン９の先端9aが前記
ずれ分γだけ図中時計方向に回動させながらピストン孔
7bに嵌入することとなり、結合の際の確実性の低下や作
動応答性の低下を来す虞れがあるという問題がある。図
５の可変バルブタイミング機構１’についても同様であ
る。

【００１７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、低速用ロッカアームと高速用ロッカアームとの結合
又は解除を確実に、且つ円滑に行わせることが可能な可
変バルブタイミング機構におけるロッカアームの構造を
提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、ロッカシャフトにロッカアームの基
端を回動可能に外嵌し、前記ロッカシャフトの前記ロッ
カアームとの嵌合部に直径方向に入出可能に内蔵したピ
ストンを、前記ロッカアームの嵌合部に穿設したピスト
ン孔に嵌脱させて、前記ロッカシャフトに前記ロッカア
ームを結合又は解除させる可変バルブタイミング機構の
前記ロッカアームのピストン孔を、バルブクリアランス
に相当する分以上大きく形成した構造としたものであ
る。

【００１９】

【作用】ロッカシャフトのピストンをロッカアームのピ
ストン孔に嵌合させた状態から当該ピストンを抜脱させ
ると、ロッカシャフトがバルブクリアランスに相当する
分だけバルブ側に回動し、ロッカアームのピストン孔に
対してピストンの位置がずれる。しかしながらねピスト
ン孔は、孔径が前記バルブクリアランスに相当してずれ
る分以上大きく形成されており、従って、ピストンは、
ピストン孔と嵌入可能に対抗している。この結果、ピス
トンは、ピストン孔に確実、且つ迅速に嵌入可能とな
る。

【００２０】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。尚、図３と同一部材には同一符号を付して詳
細な説明は省略する。図１においてＴ型ロッカアーム５
のロッカシャフト４の高速用ロッカアーム７と嵌合する
嵌合部には直径方向に孔4bと、当該孔4bよりも僅かに大
径の孔4cとが同心的に穿設されており、当該孔4b、4c内
にはピストン９が入出可能に嵌挿されている。孔4b、4c
は、ロッカシャフト４の略中央において段差をなして連
通しており、且つロッカシャフト４の軸心に穿設された
油路4aの一端に連通されている。そして、孔4cは、油室
とされている。更に、ロッカシャフト４には一端が孔4b
の孔4c近傍に開口し、他端がローラベアリング11と高速
用カム15との当接面に臨む位置に開口する小孔4dが穿設
されている。

【００２１】ピストン９は、その長さがシャフト４の直
径よりも僅かに短く設定されており、先端9aは、当該長
さを直径とする球面の一部をなして形成されており、基
端9bはフランジ状をなしてばね座とされている。この基
端9bも先端9aと同様の曲面をなし、且つ中央部が平面と
されて高速用ロッカアーム７の孔7aの内周面との摺接面
積を小さくされている。また、ピストン９は、基端9bか
ら中央に向かって略1/3 程度の長さに亘る軸部9cが僅か
に小径とされている。

【００２２】ロッカシャフト４の孔4cにはスプリング17
が収納されており、その一端が孔4bと4cとの間の段差面
に、他端がピストン９の基端9bに圧接して、これら両者
間に縮設されている。このスプリング17は、ピストン９
を孔4b、4c内に後退させる作用をする。そして、ピスト
ン９は、通常時にはスプリング17のばね力によりその基
端9bが高速用ロッカアーム７の孔7aの内周面に当接し、
先端9aは孔4b内に僅かに没入している。

【００２３】高速用ロッカアーム７には、ピストン９と
対抗する位置にピストン孔7bが穿設されている。そし
て、このピストン孔7bの内径は、クリアランスβ（図
２）即ち、バルブクリアランスα（図７）に相当する回
転方向のズレ分γだけピストン９の外径よりも大きく設
定されている。また、このピストン孔7bの内周面開口端
近傍には環状の溝7cが形成されており、当該環状溝7cに
はストッパリング18が嵌合されてピストン９の逸脱を防
止するようにしている。

【００２４】更に、高速用ロッカアーム７にはロッカシ
ャフト４の小孔4dと連通する小孔7dが穿設されている。
この小孔7dは、高速用ロッカアーム７がＴ型ロッカアー
ム５と結合した状態において外側開口端がローラベアリ
ング11と高速用カム15との当接面に臨み、内側開口端が
ロッカシャフト４の小孔4dと連通する。以下に作用を説
明する。

【００２５】ロッカシャフト４の孔4aに油圧が供給され
ないときにはピストン９は、スプリング17のばね力によ
り図１に示すようにロッカシャフト４の孔4b、4c内に引
き込まれている。従って、高速用ロッカアーム７は、Ｔ
型ロッカアーム５との結合が解除されている。そして、
高速用ロッカアーム７のローラベアリング11は、ロスト
モーションアセンブリ（図示せず）のばね力により高速
用カム15に当接している。一方、Ｔ型ロッカアーム５の
アジャストスクリュウ19は、吸気バルブ２、３（図３）
を押圧してバルブクリアランスが無い状態になってい
る。従って、高速用ロッカアーム７は、バルブクリアラ
ンスに相当する分だけＴ型ロッカアーム５に対して図１
の反時計方向に相対的にずれている。

【００２６】ところが、高速用ロッカアーム７のピスト
ン孔7bは、このずれに相当する分だけピストン９の外径
よりも大きく設定されているために、その内周面の図中
右側がピストン９の外周面の右側と面一となし、ピスト
ン孔7bの左側にクリアランスγが存した状態となってい
る。これによりピストン９は、何時でもピストン孔7bに
円滑に嵌入可能な状態となっている。

【００２７】高速用ロッカアーム７を作動させるべくロ
ッカシャフト４の孔4aに油圧が供給されると、当該油圧
は、孔4c（油室）に供給されてピストン９をスプリング
17のばね力に抗して押し上げ、先端9aを高速ロッカアー
ム７のピストン孔7bに嵌入させる。このときピストン９
は、ピストン孔7bに円滑に、且つ迅速に嵌入する。尚、
ピストン９は、先端9aがストッパリング18に当接して係
止される。これにより高速用ロッカアーム7 は、Ｔ型ロ
ッカアーム５と連結される。高速用ロッカアーム７によ
るバルブリフト時に、ピストン９は、ピストン孔7bの内
周面の図中左側に押し付けられ、当該ピストン孔7b内で
ガタ付くことはない。

【００２８】ロッカシャフト４の油圧を遮断すると、ピ
ストン９は、スプリング17のばね力により当該ロッカシ
ャフト4 の孔4b内に引き込まれ、ピストン孔7bから抜脱
される。このとき、ピストン９には、アジャストスクリ
ュウ19がセットされているＴ型ロッカアーム５のバルブ
クリアランスに起因する剪断荷重が作用しないために、
油圧を遮断した際のピストン９の作動応答性が良い。そ
して、この油圧を遮断した状態において、前述したよう
にピストン９に対して高速ロッカアーム７のピストン孔
7bが開口し、その周縁により邪魔されないために、再び
油圧を供給した際の当該ピストン９のピストン孔7bとの
結合の確実性が向上し、且つ作動応答性も良好である。

【００２９】また、ロッカシャフト４の油路4a内の圧油
は、小孔4dを介して高速用ロッカアーム７の小孔7dに供
給され、当該小孔7dからローラベアリング11と高速用カ
ム15との摺接面に噴射供給されて当該摺接面を潤滑す
る。尚、本実施例においては、図３に示す可変バルブタ
イミング機構に適用した場合について説明したが、図５
に示す可変バルブタイミング機構或いは他の可変バルブ
タイミング機構にも適用し得ることは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ッカシャフトにロッカアームの基端を回動可能に外嵌
し、前記ロッカシャフトの前記ロッカアームとの嵌合部
に直径方向に入出可能に内蔵したピストンを、前記ロッ
カアームの嵌合部に穿設したピストン孔に嵌脱させて、
前記ロッカシャフトに前記ロッカアームを結合又は解除
させる可変バルブタイミング機構の前記ロッカアームの
ピストン孔を、バルブクリアランスに相当する分以上大
きく形成したことにより、ロッカアームのロッカシャフ
トへの結合の際の確実性が向上し、且つピストンの作動
応答性も良好となる。また、部品点数や加工行程数を変
えることなく対処することができる等の優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可変バルブタイミング機構におけ
るロッカアーム構造の一実施例を示す要部断面図であ
る。

【図２】図１のバルブクリアランスとロッカアームのピ
ストン孔との関係を示す図である。

【図３】可変バルブタイミング機構のロッカアームの第
１例の構造を示す組立斜視図である。

【図４】図３の矢線IV−IVに沿う断面図である。

【図５】可変バルブタイミング機構のロッカアームの第
２例の構造を示す組立斜視図である。

【図６】図５の矢線VI−VIに沿う断面図である。

【図７】図３のロッカアームのバルブクリアランスとロ
ッカアームのピストン孔との関係を示す説明図である。

【図８】図３のロッカアームのバルブクリアランスとロ
ッカアームのピストン孔との関係を示す説明図である。

【図９】図３のロッカアームのバルブクリアランスとロ
ッカアームのピストン孔との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１、１' 可変バルブタイミング機構 ２、３ 吸気弁 ４、４' ロッカシャフト ５ Ｔ型ロッカアーム ６ 低速用ロッカアーム ７ 高速用ロッカアーム ７ｂ ピストン孔 ８、９ ピストン １０、１１ ローラベアリング １３ カムシャフト １４ 低速用カム １５ 高速用カム １７、１７' スプリング １８ ストッパリング １９ アジャストスクリュウ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロッカシャフトにロッカアームの基端を
   回動可能に外嵌し、前記ロッカシャフトの前記ロッカア
   ームとの嵌合部に直径方向に入出可能に内蔵したピスト
   ンを、前記ロッカアームの嵌合部に穿設したピストン孔
   に嵌脱させて、前記ロッカシャフトに前記ロッカアーム
   を結合又は解除させる可変バルブタイミング機構の前記
   ロッカアームのピストン孔を、バルブクリアランスに相
   当する分以上大きく形成したことを特徴とする可変バル
   ブタイミング機構におけるロッカアームの構造。