JP2594481Y2 - エンジンの弁作動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、エンジンの弁作動装
置、特にエンジンの低回転時と高回転時との間で弁リフ
ト特性を少なくとも３段階に切換え可能にしたエンジン
の弁作動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、低中速運転時の高トルク特性
と高速運転時の出力向上とを両立させる目的で、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、実開昭６３
−８２００９号公報に記載のものでは弁リフト特性を３
段階に切換えている。

【０００３】このものは、クランク軸と同期回転するカ
ムと、燃焼室の吸気孔または排気孔に設置された一対の
弁と、前記カムの揚程を前記弁に伝達する伝達部材とし
てのロッカアームとを有する内燃機関の動弁機構であっ
て、前記カムが機関の回転速度範囲に対応してそれぞれ
異なる形状に定められた２以上の複数のカムからなり、
前記ロッカアームが互いに隣接配置された４以上の複数
の部材からなると共に、前記ロッカアームの互いに隣接
するもの同士間の連結および非連結をそれぞれ選択する
切換手段を備えている。

【０００４】そして、切換手段として、４つの隣接する
ロッカアームには、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、それぞれ、嵌合穴が形成されると共に、この嵌合穴
内にプランジャが嵌装されており、作動油圧に応動して
プランジャが嵌合穴に嵌まり、あるいは嵌合穴から抜け
ることで、隣接するロッカアームが連結されたり、その
連結が解かれたりするようにされている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のものにあっては、それぞれの嵌合穴に嵌装された
複数のプランジャが、嵌合穴が同軸上に整列したとき
に、油圧を受けたプランジャが相手プランジャを押しな
がら相手の嵌合穴に嵌まりこむように構成されているの
で、プランジャと各ロッカアームの嵌合穴の加工精度は
極めて高いものが要求され、コスト上昇の一因となって
いる。というのも、加工精度を下げ両者のクリアランス
を大きく許容すると、まず、作動油圧の保持が保証され
ず、さらに、嵌合穴とプランジャとの片当りによる摩耗
や音が発生すると共に力が正確に伝達されず好ましくな
いからである。

【０００６】また、４つのロッカアームを隣接してある
ので、そのアーム列の大幅化が避けられず、機関への搭
載性が良くないと共に動弁系全体の慣性モーメントが増
大するという問題もあった。

【０００７】本考案の目的は、かかる従来の問題を解消
し、伝達剛性を高め高精度の加工を必要とせずコストを
低減すると共に、コンパクトで慣性モーメントを小さく
することができるエンジンの弁作動装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本考案は、先端が複数の吸気弁あるいは排気弁に
連係されるようロッカシャフトに揺動自在に支承され両
端部に第１カムに当接するカムフォロア部を有するロッ
カアームと、該ロッカアームの中央部に揺動自在に支承
され複数のカムでそれぞれ駆動される複数の自由カムフ
ォロアと、前記複数の自由カムフォロアに関してそれぞ
れ設けられた複数のロストモーション機構と、前記ロッ
カアームに支承され、前記複数のロストモーション機構
の機能を発揮させる第１位置と、前記ロストモーション
機構の機能を停止させる第２位置とに揺動可能な複数の
連係部材と、前記複数の連係部材を前記ロッカアームに
対し揺動させることにより前記第１位置および第２位置
への切換をそれぞれ行う複数の連係切換え手段と、を有
することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本考案によれば、ロッカアームに支承されたそ
れぞれの連係部材をそれぞれの連係切換え手段でもっ
て、ロストモーションの機能を発揮させる第１位置に移
動させることによりロッカアームと複数の自由カムフォ
ロアとの連結がそれぞれ解除され、またロストモーショ
ン機構の機能を停止させる第２位置に移動させることに
よりロッカアームと自由カムフォロアとがそれぞれ連結
される。かくて、ロッカアームと複数の自由カムフォロ
アとの連結解除状態では第１カムによるリフト特性が得
られ、ロッカアームと複数の自由カムフォロアのいずれ
かの連結状態においては複数のカムのいずれかのリフト
特性が得られることにより少なくとも３つのリフト特性
が得られる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細
に説明する。

【００１１】図１ないし図４は、１つの気筒について同
一の機能を有する２つの弁Ｖ（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。

【００１２】これについて説明すると、各気筒には２本
の吸気弁Ｖに対応した単一のロッカアーム１が設けられ
る。ロッカアーム１の基端は、各気筒に共通な中空のメ
インロッカシャフト３を介してシリンダヘッドに揺動自
在に支持され、ロッカアーム１の二股の各先端は吸気弁
Ｖのステム頂部に当接する。

【００１３】そして、吸気弁Ｖのステム頂部と当接する
ロッカアーム１の先端部位には、図３に示すように、耐
摩耗性材からなるチップ１Ｃが設けられている。このよ
うにすることで、ロッカアーム１全体をアルミニウム等
の軽量部材で構成することが可能となり、等価慣性質量
の低減および加工を容易とすることができる。

【００１４】さらに、ロッカアーム１は平面視において
ほぼ二股状に形成され、ロッカアーム１には、ほぼその
中央上方に、第１および第２の自由カムフォロア２Ａお
よび２Ｂが設けられている。この第１および第２の自由
カムフォロア２Ａ，２Ｂの基端はサブロッカシャフト１
６を介してロッカアーム１に相対回転可能に支持されて
いる。サブロッカシャフト１６は自由カムフォロア２
Ａ，２Ｂに形成された穴１７Ａ，１７Ｂに回動可能に嵌
合する一方、ロッカアーム１に形成された支持壁１８，
１８および１９の穴に圧入支持されている。

【００１５】自由カムフォロア２Ａ，２Ｂは吸気弁Ｖに
当接する部位を持たず、それぞれの先端には第２カムと
しての中速用カム２２、および第３カムとしての高速用
カム２３にそれぞれ摺接するカムフォロア部２ＡＡ，２
ＢＡが円弧状に突出して形成されている。

【００１６】そして、図２において、ロッカアーム１の
両端部には第１カムとしての低速用カム２１，２１が当
接するカムフォロア部としてのローラ１１，１１が設け
られている。ローラ１１，１１はロッカアーム１に設け
られた貫通孔１３に挿設されたベアリングシャフト１２
に、ニードルベアリング１４を介して回動自在に支承さ
れている。

【００１７】ロッカアーム１において、自由カムフォロ
ア２Ａ，２Ｂの先端部周辺および後述のレバー部材を収
容する空間１Ａはロッカシャフト３が露出するまで切削
されて形成されており、これによりロッカシャフト３と
吸気弁Ｖの弁軸との距離の短縮化を可能、すなわちロッ
カアーム１のコンパクト化を可能としている。

【００１８】また、第１および第２の自由カムフォロア
２Ａ，２Ｂの下側には、第１および第２のロストモーシ
ョン機構２５Ａおよび２５Ｂを収容するための円柱状の
凹部２７Ａおよび２７Ｂがそれぞれ形成されている。コ
イル状のロストモーションスプリング２６Ａ，２６Ｂの
基端は、凹部２７Ａ，２７Ｂの底面にそれぞれ支持さ
れ、その先端は凹部２７Ａ，２７Ｂに摺動自在に嵌合さ
れた有底筒状のスプリングリテーナ２９Ａ，２９Ｂを付
勢している。スプリングリテーナ２９Ａ，２９Ｂはその
頭部が上述の露出状態にあるロッカシャフト３に当接し
ている。なお、図３においては、第２ロストモーション
機構２５Ｂのみが図示されるが、両者は同一構成であ
る。従って、第１ロストモーション機構２５Ａは、その
構成部品２６Ａ〜２９Ａと共に図示を省略する。

【００１９】さらに、前述の第１および第２の自由カム
フォロア２Ａ，２Ｂにはカムフォロア部２ＡＡ，２ＢＡ
の下側に、後述の第１および第２のレバー部材がそれぞ
れ係合する段部２ＡＢ，２ＢＢと、これに連なる傾斜部
２ＡＣ，２ＢＣとがそれぞれ形成されている。また、ロ
ッカアーム１の下方側には、ロッカシャフト３の側方で
ピン６に揺動自在に支承された連係部材として第１およ
び第２のレバー部材７Ａおよび７Ｂが設けられている。

【００２０】第１および第２のレバー部材７Ａ，７Ｂに
は、それぞれの下端部に、ピン６の両端部にそれぞれ巻
装された第１および第２のリターンスプリング８Ａ，８
Ｂのそれぞれの一端が係止され、これらのリターンスプ
リング８Ａ，８Ｂでもって、前述の第１および第２の自
由カムフォロア２Ａ，２Ｂとのそれぞれの係合が解除さ
れる方向に付勢されている。

【００２１】一方、第１および第２レバー部材７Ａ，７
Ｂの下端部には、ロッカアーム１に設けられた第１およ
び第２の油圧駆動部３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの第１お
よび第２の作動プランジャ３１Ａおよび３１Ｂがそれぞ
れ当接している。すなわち、ロッカアーム１には前述の
メインロッカシャフト３の軸線と直交する方向に、上述
の第１および第２の作動プランジャ３１Ａ，３１Ｂがそ
れぞれ摺動自在に嵌装される円柱状の第１，第２の凹部
３２Ａ，３２Ｂがそれぞれ形成され、第１，第２の作動
プランジャ３１Ａ，３１Ｂと第１，第２の凹部３２Ａ，
３２Ｂとの間には第１および第２の油圧室３４Ａ、およ
び３４Ｂがそれぞれ構成される。

【００２２】メインロッカシャフト３の中空部には断面
三日月状のチューブ４１が圧入され、第１および第２の
オイルギャラリ４２Ａ，４２Ｂが軸方向に形成されてい
る。

【００２３】ロッカアーム１には、第１油圧室３４Ａに
中央部が連通し、一端が盲栓４５で閉塞されると共に他
端がメインロッカシャフト３に対する軸受面を貫通する
第１通孔４３Ａが形成されている。第１通孔４３Ａは、
メインロッカシャフト３およびチューブ４１に同時に開
口された通孔４４Ａを介して第１のオイルギャラリ４２
Ａと連通されている。また、ロッカアーム１には第２油
圧室３４Ｂに一端が開口するとともに、他端がメインロ
ッカシャフト３に対する軸受面を貫通する第２通孔４３
Ｂが形成されている。

【００２４】そして、第２のオイルギャラリ４２Ｂはメ
インロッカシャフト３に形成された通孔４４Ｂを介して
ロッカアーム１の通孔４３Ｂと連通している。かくて、
第１および第２の油圧室３４Ａ，３４Ｂに導かれる作動
油圧および前述の第１および第２のリターンスプリング
８Ａ，８Ｂによって、第１および第２のレバー部材７
Ａ，７Ｂのそれぞれ第１および第２の連係切換え手段が
構成される。

【００２５】第１および第２のオイルギャラリ４２Ａ，
４２Ｂには、図５に示す第１および第２の切換弁５１
Ａ，５１Ｂを介して、機関オイルポンプ５２の吐出油圧
が所定の運転時に導かれる。切換弁５１Ａ，５１Ｂの作
動を電子制御するコントロールユニット５３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、後述する第１カム２１な
いし第３カム２３によるリフト特性の切換えを円滑に行
うようになっている。

【００２６】低速用カム２１，２１とこれらの間の中速
用カム２２および高速用カム２３とは、それぞれ共通の
カムシャフトに一体形成され、エンジンの低回転時から
高回転時に亘って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。つまり、高速用カム２３は中速用カム２２
と比べ、また中速用カム２２は低速用カム２１と比べ、
弁リフト量もしくは開弁期間の少なくとも一方を大きく
するプロフィールを有している。ここでは、弁リフト
量，開弁期間を共に大きくしてある。

【００２７】上記構成になる本実施例にあっては、エン
ジンの低速運転時、ロッカアーム１は低速用カム２１の
プロフィールに従って揺動し、各吸気弁Ｖの開閉駆動を
行う。このとき、第１自由カムフォロア２Ａは中速用カ
ム２２によって、第２自由カムフォロア２Ｂは高速用カ
ム２３によってそれぞれ揺動されるものの、リターンス
プリング８Ａ，８Ｂの付勢力により、レバー部材７Ａ，
７Ｂはそれぞれ図４および図３に示す位置にあり、第１
および第２のロストモーション機構２５Ａ，２５Ｂがそ
れぞれ機能を発揮する第１位置での連係状態にある。従
って、第１および第２の自由カムフォロア２Ａ，２Ｂか
ら入力があっても、ロストモーションスプリング２６
Ａ，２６Ｂが撓むのみで、ロッカアーム１の動きが妨げ
られることはない。

【００２８】次に、機関の中速運転時には、コントロー
ルユニット５３からの指令により第１切換弁５１Ａが作
動され、作動油圧が第１オイルギャラリ４２Ａ、通路４
４Ａ，４３Ａを介して第１油圧室３４Ａに導かれる。す
ると、第１作動プランジャ３１Ａは第１レバー部材７Ａ
を第１リターンスプリング８Ａに抗って揺動させ、後述
の場合と同様に第１自由カムフォロア２Ａと係合させて
ロッカアーム１および第１自由カムフォロア２Ａを一体
的に連結する。

【００２９】また、エンジンの高速運転時に第２切換弁
５１Ｂが作動し、作動油圧が第２オイルギャラリ４２Ｂ
および通路４４Ｂ，４３Ｂを介して第２油圧室３４Ｂに
導かれると、第２作動プランジャ３１Ｂは第２レバー部
材７Ｂを第２リターンスプリング８Ｂに抗って揺動さ
せ、図３に破線で示す第２位置にもたらす。この状態で
は、第２レバー部材７Ｂの端部が、第２自由カムフォロ
ア２Ｂの段部２ＢＢに係合することにより、ロッカアー
ム１および第２自由カムフォロア２Ｂが連結され一体と
なって、メインロッカシャフト３を中心として揺動する
ことになる。

【００３０】ここに、高速用カム２３は中速用カム２２
に、および中速用カム２２は低速用カム２１に比較し
て、弁開度および弁リフト量が共に大となるように形成
されているから、第１自由カムフォロア２Ａと一体化さ
れた揺動時はロッカアーム１のローラ１１が低速用カム
２１から浮き上がり中速用カム２２のプロフィールに従
って、また、第２自由カムフォロア２Ｂと一体化された
揺動時は第１自由カムフォロア２Ａおよびロッカアーム
１のローラ１１が共に中，低速用カム２２，２１から浮
き上がり、各吸気弁Ｖは高速用カム２３のプロフィール
に従って開閉駆動され、弁開度および弁リフト量が共に
大きくなる。なお、この高速時においては、第１切換弁
５１Ａはいずれの位置にあってもかまわない。

【００３１】一方、エンジンの高中回転域から再び低回
転域に移ると、切換弁５１Ａ，５１Ｂの作動により油圧
室３４Ａ，３４Ｂに導かれる油圧が低下し、リターンス
プリング８Ａ，８Ｂの弾性復元力によりレバー部材７
Ａ，７Ｂおよび作動プランジャ３１Ａ，３１Ｂが元の位
置に移動して、ロッカアーム１の拘束が解除される。

【００３２】これにより、低速用カム２１のプロフィー
ルに基づくトルク特性と中高速用カム２２，２３のプロ
フィールに基づくトルク特性が合成され、低回転域から
高回転域に亘ってトルクを高められる。

【００３３】ところで、前述した本実施例においては、
作動油圧の発生が十分でなく、レバー部材７Ａ，７Ｂの
第１位置から第２位置への移動が不十分であった場合で
あっても、レバー部材７Ａ，７Ｂの端部は自由カムフォ
ロア２Ａ，２Ｂの傾斜部２ＡＣ，２ＢＣを滑りつつ、レ
バー部材７Ａ，７Ｂが揺動するので、ローラ１１と低速
用カム２１との衝突を緩和することができ、異音の発生
が低減される。

【００３４】また、本実施例においては、図１に示すよ
うに２つの吸気弁Ｖの中間点Ｇとロッカアーム１の両端
がロッカシャフトの中心軸線と交差する点Ｅ_F ，Ｅ_R と
を結ぶ両線分の内側に、第１および第２の自由カムフォ
ロア２Ａおよび２Ｂの荷重点Ｃ_F ，Ｃ_R を配置したの
で、ロッカアーム１の倒れが防止でき高速運転が可能で
ある。

【００３５】

【考案の効果】以上の説明から明らかなように、本考案
によれば、従来の嵌合穴にプランジャを挿入し連結する
ものに比べ、嵌合穴を穿設する必要がなくその加工精度
が低くてよいから、コストを低減することができる。ま
た、自由カムフォロア，連係部材などをロッカシャフト
中心に接近させて配置することが可能であり、等価慣性
質量を低減することができる。さらに、一体構造のアー
ムに複数の自由カムフォロアが支承されているので、従
来に比べ幅方向にコンパクト化がはかれ機関搭載性に優
れている。また剛性を高く維持できるので正確にリフト
力を伝達できる。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示す動弁系の平面図であ
る。

【図２】図１のII−II線に沿う縦断面図である。

【図３】図２のIII −III 線に沿う横断面図であり、ロ
ッカアームと第２自由カムフォロアとの連結解除状態を
示す。

【図４】図１のIV−IV線に沿う一部横断面図である。

【図５】本考案の一実施例の作動油圧回路図である。

【符号の説明】

１ ロッカアーム ２Ａ，２Ｂ 自由カムフォロア ３ メインロッカシャフト ７Ａ，７Ｂ レバー部材（連係部材） １１ ローラ １６ サブロッカシャフト ２５Ａ，２５Ｂ ロストモーション機構 ３１Ａ，３１Ｂ 作動プランジャ

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端が複数の吸気弁あるいは排気弁に連
   係されるようロッカシャフトに揺動自在に支承され両端
   部に第１カムに当接するカムフォロア部を有するロッカ
   アームと、 該ロッカアームの中央部に揺動自在に支承され複数のカ
   ムでそれぞれ駆動される複数の自由カムフォロアと、 前記複数の自由カムフォロアに関してそれぞれ設けられ
   た複数のロストモーション機構と、 前記ロッカアームに支承され、前記複数のロストモーシ
   ョン機構の機能を発揮させる第１位置と、前記ロストモ
   ーション機構の機能を停止させる第２位置とに揺動可能
   な複数の連係部材と、 前記複数の連係部材を前記ロッカアームに対し揺動させ
   ることにより前記第１位置および第２位置への切換をそ
   れぞれ行う複数の連係切換え手段と、を有することを特
   徴とするエンジンの弁作動装置。
2. 【請求項２】 前記複数の吸気弁あるいは排気弁の中間
   点と、前記ロッカアームの両端がロッカシャフトの中心
   軸線と交差する点とを結ぶ両線分の内側に、前記複数の
   自由カムフォロアの荷重点を配置したことを特徴とする
   請求項１に記載のエンジンの弁作動装置。