JP2547143Y2 - エンジンの弁作動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はエンジンの弁作動装置、特にエンジンの運
転条件に応じて弁リフト特性を切換えるものに関する。

（従来の技術） 従来から低中速運転時のトルクと高速運転時の出力向
上を両立する目的で、運転状態に応じて吸気弁または排
気弁のリフト特性を異ならせ、これによって吸排気のタ
イミングあるいは吸排気量を制御することが知られてい
る（例えば特開昭63−167016号公報、特開昭63−57805
号公報等参照）。

これについて説明すると、その揺動先端が弁に当接す
るロッカアームと、このロッカアームの片側に隣接して
弁との当接部位を持たない可動フォロワ（サブロッカア
ーム）とが共通のロッカシャフトに揺動可能に支持さ
れ、ロッカアームには低速用カムが、可動フォロワには
低速用カムよりも開弁角度または弁リフト量が大きくな
るプロフィールを有する高速用カムがそれぞれ摺接され
る。

さらに、ロッカシャフトから所定の距離だけ離れた揺
動部位においてロッカシャフトと平行な方向には、作動
油圧に応動する結合ピンが嵌合穴に嵌まりあるいは嵌合
穴から抜けることで可動フォロワがロッカアームに対し
て拘束されたりその拘束が解かれたりする。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、このような装置では、この結合ピンの
一端に当接可能で、ロッカアームに摺動する戻しピン
と、この戻しピンを介して結合ピンを可動フォロワの非
拘束位置に付勢するリターンスプリングが設けられるた
め、可動フォロワがロッカアームに対して独立的に揺動
する運転時に、戻しピンはリターンスプリングの付勢力
によりこれに対峙する結合ピンの端面またはロッカアー
ムの側面に押し付けられて摺接し、この摺接部分で生じ
る摩擦抵抗によりカムの駆動トルクが増大し、燃費の悪
化等を招いた。

この考案はこのような従来の問題点を解決することを
目的とする。

（課題を解決するための手段） この考案は、エンジン駆動のカムに従動して吸気弁ま
たは排気弁を開閉駆動する互いに相対運動可能な第1,第
２のロッカアーム部材と、第1,第２のロッカアーム部材
間に渡って嵌合可能に摺動する結合ピンと、この結合ピ
ンの一端に当接可能で、第１のロッカアーム部材に摺動
する戻しピンと、この戻しピンを介して結合ピンを第２
のロッカアーム部材の非拘束位置に付勢するリターンス
プリングと、このリターンスプリングに抗して結合ピン
を第２のロッカアーム部材の拘束位置に移動させる連結
駆動手段と、第２のロッカアーム部材側の対向端面部分
に戻しピンを介してリターンスプリングの付勢力が懸か
らないように、戻しピンの進出を規制する係止手段とを
備えた。

（作用） 戻しピンの進出を規制する係止手段を備えたことによ
り、第1,第２の各ロッカアーム部材が相対運動する運転
条件下では、第１のロッカアーム部材内の戻しピンはリ
ターンスプリングの付勢力により所定の進出位置に保持
され、対峙する第２のロッカアーム部材の端面や結合ピ
ンの端面などの対向端面部分に押し付けられることがな
く、戻しピンによる摩擦力は発生しない。その結果、動
弁系の駆動トルクが減少してエンジンの燃費が改善さ
れ、またリターンスプリングのバネ荷重を高めることに
より弁作動の切換応答性も改善可能となる。

（実施例） 第１図，第２図は、１つの気筒について同一の機能を
有する２つの弁（吸気弁、排気弁のいずれでも良く、図
示のものは吸気弁とする）を備えたエンジンに対して本
考案を適用した場合の実施例を示している。

これについて説明すると、各気筒には２本の吸気弁９
を駆動する第１のロッカアーム部材としてのメインロッ
カアーム１が設けられる。メインロッカアーム１の基端
は各気筒に共通なメインロッカシャフト12を介してシリ
ンダヘッドに揺動自在に支持され、メインロッカアーム
１の先端には各吸気弁９のステム頂部を当接させる油圧
ラッシュアジャスタ61が設けられ、油通路62から導かれ
る作動油圧によりバルブクリアランスを自動的に調節す
るようになっている。

メインロッカアーム１にはシャフト13にベアリングを
介してローラ14が回転自在に連結され、このローラ14に
カム21を転接させるようになっている。

メインロッカアーム１は平面図上ほぼ矩形に形成さ
れ、メインロッカアーム１にはローラ14と並んで第２の
ロッカアーム部材としての２つの可動フォロワ（サブロ
ッカアーム）2,3が設けられる。この各可動フォロワ2,3
の基端はサブロッカシャフト16を介してメインロッカア
ーム２に対して相対回転可能に連結される。

各可動フォロワ2,3は吸気弁９に当接する部位を持た
ず、各可動フォロワ2,3の先端には高負荷用カム22,23に
摺接するカムフォロア部18,19が円弧状に突出して形成
され、その下側には各カムフォロア部18,19を各カム22,
23にそれぞれ押し付けるロストモーションスプリング25
が介装される。

第２図に示すように、メインロッカアーム１には可動
フォロワ２の直下に位置してロストモーションスプリン
グ25を介装する穴26が一体形成される。コイル状のロス
トモーションスプリング25はその下端が穴26に嵌められ
たストッパ28に着座し、その上端が穴26に摺動自在に嵌
合するリテーナ27を介して可動フォロワ２の下側フォロ
ア部29に当接する。なお、可動フォロワ３にもメインロ
ッカアーム１との間にほぼ同様な構造をもってロストモ
ーションスプリング25が介装される。

第３図，第４図に示すように、可動フォロワ２に形成
される穴32に結合ピン31が摺動自在に嵌合され、メイン
ロッカアーム１にはこの穴32を挾んで形成される２つの
穴35,36に結合ピン33と戻しピン34がそれぞれ摺動自在
に嵌合され、戻しピン34の背後にリターンスプリング38
が介装される。

可動フォロワ２がカム22のベースサークル部分に摺接
するとき、各穴32,35,36は互いに同軸方向に連続するよ
うに同一径で穿孔される。

リターンスプリング38に抗して各結合ピン31,33を可
動フォロワ２の拘束位置に移動させる連結駆動手段とし
て、結合ピン33の背後に画成される油室37と、メインロ
ッカアーム１およびメインロッカシャフト12の内部を通
して油通路40が設けられ、この油通路40から所定の作動
油圧が導かれるようになっている。

第４図に示すように、油室36に導かれる作動油圧によ
り結合ピン33が各穴35,32に渡って嵌合するとともに、
結合ピン31が各穴32,36に渡って嵌合する拘束位置に保
持されることにより、メインロッカアーム１と可動フォ
ロワ２とは互いに一体となって揺動する。

第３図に示すように、リターンスプリング38の付勢力
により戻しピン34を介して各結合ピン31,33が各穴32,35
内にそれぞれ収まる非拘束位置に保持されることによ
り、可動フォロワ２はメインロッカアーム１の揺動を妨
げない。

メインロッカアーム１にはリターンスプリング38の一
端を着座させる栓体46が圧入され、栓体46には空気抜き
孔47が開口する。

本考案の要旨とする、非拘束状態のときに戻しピン34
に対峙する結合ピン31,33またはメインロッカアーム１
の端面に戻しピン34を介してリターンスプリング38の付
勢力が懸からないようにし、戻しピン34の進出を規制す
る手段として、戻しピン34の基端には外径方向に環状に
広がるストッパ部42が形成されるとともに、メインロッ
カアーム１にはこのストッパ部42を当接させる環状の段
部43が形成される。

戻しピン34のストッパ部42が段部43に当接し、結合ピ
ン33が穴35の端面41に当接し、かつ結合ピン31が結合ピ
ン33に当接した非拘束位置において、穴35の端面31と戻
しピン34の端面44との距離l₂は穴35の端面41と結合ピン
31の端面45との距離l₁より大きく設定して、両端面44と
45の間にわずかな隙間が空くように構成される。

なお、可動フォロワ３にもメインロッカアーム１との
間にほぼ同様な構造をもって結合ピン51,52と戻しピン5
3およびリターンスプリング54が介装され、戻しピン53
の摺動を規制するストッパ部55が形成される一方、結合
ピン52に作動油圧を導く油通路56がメインロッカアーム
１およびメインロッカシャフト12の内部を通して設けら
れる。

各油通路40,56には図示しない切換弁を介してオイル
ポンプの吐出油圧が所定の運転条件に導かれる。切換弁
の作動を電子制御するコントロールユニットはエンジン
回転信号、冷却水温信号、潤滑油の温度信号、過給機に
よる吸気の過給圧力信号、スロットルバルブの開度信号
等を入力して、これらの検出値に基づいてエンジントル
クの急激な変動を抑えつつ、各カム21,22,23の切換えを
円滑に行うようになっている。

各カム21,232,23はそれぞれ共通のカムシャフトに一
体形成され、エンジンのパーシャル運転時、低速高負荷
運転時、高速高負荷運転時においてそれぞれ要求される
弁リフト特性を満足するように異なる形状（大きさが異
なる相似形も含む）に形成されている。ここでは、カム
21,22,23と弁リフト量、開弁期間を共に順次大きくして
ある。

次に作用について説明する。

エンジンの低負荷運転時、メインロッカアーム１はカ
ム21のプロフィールに従って揺動し、各吸気弁９の開閉
駆動する。このとき、各可動フォロワ2,3は各カム22,23
によって揺動されるものの、各リターンスプリング38,5
4の付勢力により各ピン33,31,34または各ピン51,52,53
がそれぞれ非拘束位置に収まって、メインロッカアーム
１の動きを妨げることはない。

これに対して、エンジンの低速高負荷運転時に切換弁
により作動油圧が油通路40を介して油室37に導かれる
と、リターンスプリング38に抗して、結合ピン33が各穴
35,32に渡って嵌合するとともに、結合ピン34が各穴32,
36に渡って嵌合する拘束位置に移動することにより、メ
インロッカアーム１と可動フォロワ２が一体となって揺
動する。ここに、カム22はカム21に比較して大きなプロ
フィールを有しているから、各吸気弁９はカム22のプロ
フィールに従って開閉駆動され、弁の開き角度およびリ
フト量が共に大きくなり、メインロッカーアーム１のロ
ーラ14がカム21から浮き上がる。

エンジンの高速高負荷運転時に切換弁により作動油圧
が油通路56を介して導かれると、同様に各ピン51,52,53
がリターンスプリング54に抗して拘束位置に移動し、各
吸気弁９はカム23のプロフィールに従って開閉駆動さ
れ、弁の開き角度およびリフト量がさらに大きくなる。

一方、エンジンが高回転域から再び低回転域あるいは
低負荷域に移ると、切換弁の作動により各油通路40,56
に導かれる作動油圧がそれぞれ低下し、各リターンスプ
リング38,54の弾性復元力により各ピン33,31,34または
各ピン51,52,53が元の位置に移動して、メインロッカー
アーム１に対する各可動フォロワ2,3の拘束が選択的に
解除される。

前記メインロッカアーム１はカム21のプロフィールに
従って揺動し、各吸気弁９の開閉駆動する運転時、可動
フォロワ２はメインロッカアーム１に対する揺動を繰り
返しているが、戻しピン34のストッパ部42が段部43に当
接して、リターンスプリング38の弾性復元力が結合ピン
31の端面44またはメインロッカアーム１の端面部分に懸
からない構成としたことにより、戻しピン34の端面44と
これに対峙する結合ピン31の端面45の間に生じる摩擦抵
抗をほとんど解消することができる。

このように、各可動フォロワ2,3の相対回転時に各リ
ターンスプリング38,54の付勢力により摩擦抵抗が増大
することを回避できるので、カムシャフトの駆動トルク
を低減して、エンジンの燃費の向上がはかれる。また、
各リターンスプリング38,54のバネ荷重を十分に高める
ことが可能となり、各結合ピン31,33,51,52が拘束位置
から非拘束位置に移動する速度を高めて、各カム21,22,
23の切換応答性の向上がはかれる。

なお、本考案は、上述したメインロッカアーム１と２
つの可動フォロワ2,3からなる可変動弁機構に限らず、
相対運動可能な複数のロッカアーム部材を相互に結合す
る結合ピンと、この結合ピンをリターンスプリングの付
勢力により非拘束位置に付勢する戻しピンとを備えた可
変動弁装置一般に適用可能であることは言うまでもな
い。

（考案の効果） この考案は、エンジン駆動のカムに従動して吸気弁ま
たは排気弁を開閉駆動する互いに相対運動可能な第1,第
２のロッカアーム部材と、第1,第２のロッカアーム部材
間に渡って嵌合可能に摺動する結合ピンと、この結合ピ
ンの一端に当接可能で、第１のロッカアーム部材に摺動
する戻しピンと、この戻しピンを介して結合ピンを第２
のロッカアーム部材の非拘束位置に付勢するリターンス
プリングと、このリターンスプリングに抗して結合ピン
を第２のロッカアーム部材の拘束位置に移動させる連結
駆動手段と、第２のロッカアーム部材側の対向端面部分
に戻しピンを介してリターンスプリングの付勢力が懸か
らないように、戻しピンの進出を規制する係止手段とを
備えたので、第２のロッカアーム部材が第１のロッカア
ーム部材に対して相対運動を繰り返す運転時に、戻しピ
ンはリターンスプリングの付勢力により所定位置に保持
され、戻しピンがこれに対峙する結合ピンや第２のロッ
カアーム部材の端面に押し付けられることを回避して摩
擦抵抗の発生を回避することができ、その結果動弁装置
の駆動トルクを減らしてエンジンの燃費向上が図れ、ま
たリターンスプリングのバネ荷重を十分に高めて弁作動
の切換応答性を改善し、エンジンの加減速性能を向上で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す動弁系の平面図であ
り、第２図は同図Ｘ−Ｘ線に沿う横断面図、第３図，第
４図はそれぞれ同図Ｙ−Ｙ線に沿う縦断面図である。 １…メインロッカアーム、2,3…可動フォロワ、９…吸
気弁、25…ロストモーションスプリング、31,33,51,52
…結合ピン、34,53…戻しピン、42,55…ストッパ部、3
8,54…リターンスプリング、40,56…油通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 星野 晴彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−167016（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−78715（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−83111（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン駆動のカムに従動して吸気弁また
   は排気弁を開閉駆動する互いに相対運動可能な第1,第２
   のロッカアーム部材と、第1,第２のロッカアーム部材間
   に渡って嵌合可能に摺動する結合ピンと、この結合ピン
   の一端に当接可能で、第１のロッカアーム部材に摺動す
   る戻しピンと、この戻しピンを介して結合ピンを第２の
   ロッカアーム部材の非拘束位置に付勢するリターンスプ
   リングと、このリターンスプリングに抗して結合ピンを
   第２のロッアーム部材の拘束位置に移動させる連結駆動
   手段と、第２のロッカアーム部材側の対向端面部分に戻
   しピンを介してリターンスプリングの付勢力が懸からな
   いように、戻しピンの進出を規制する係止手段とを備え
   たことを特徴とするエンジンの弁作動装置。