JP2636741B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents
バルブタイミング調整装置Info
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Description
ルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整
装置に関する。
バルブの開閉タイミングやリフト量を調整して吸排気弁
のオーバーラップ等を運転条件に応じて最適な状態に制
御できるようにしたバルブタイミング調整装置が種々提
案されている。
のカムプロフィールが形成された低速用カムと高速回転
域用のカムプロフィールが形成された高速用カムとがカ
ムシャフト上に装着され、エンジンの低速回転域では低
速用カム、エンジンの高速回転域では高速用カムによっ
てバルブの開閉タイミングをそれぞれ制御させるように
した構成のものが知られている。
カーアーム、高速用カムによって高速用ロッカーアーム
がそれぞれ駆動されるようになっている。また、低速用
ロッカーアームにはバルブのステムエンドが当てられて
いるとともに、高速用ロッカーアームにはバルブの代り
にこの高速用ロッカーアームを支えるスプリング式のリ
フト機構が当てられている。さらに、これらの低速用ロ
ッカーアームと高速用ロッカーアームとの間には両者間
を連結状態と連結解除状態とに切換え操作する切換え操
作機構が設けられている。
ロッカーアームと高速用ロッカーアームとの間が連結解
除状態で保持されるようになっており、この状態では低
速用ロッカーアームと高速用ロッカーアームとがそれぞ
れ独立に動作するようになっている。そのため、この場
合には高速用ロッカーアームの動作はバルブ側に伝達さ
れず、低速用カムによって駆動される低速用ロッカーア
ームの動作にしたがってバルブが開閉操作される、すな
わち低速用カムによってバルブの開閉タイミングが制御
されるようになっている。
ッカーアームと高速用ロッカーアームとの間が連結状態
に切換え操作されるようになっている。そのため、この
場合には低速用ロッカーアームと高速用ロッカーアーム
とが実質的に一体化され、高速用カムによって駆動され
る高速用ロッカーアームの動作が低速用ロッカーアーム
を介してバルブ側に伝達され、バルブが開閉操作され
る、すなわち高速用カムによってバルブの開閉タイミン
グが制御されるようになっている。
成のものにあってはロッカーアームをカムシャフト側に
付勢する付勢機構は動弁装置の下方に配設されたシリン
ダヘッド側に配設されている。そのため、シリンダヘッ
ド上部に配設される構成部品数が増え、シリンダヘッド
の上部構成が複雑になるので、シリンダヘッド上部の設
計上の自由度が制限され、シリンダヘッド上部が大型化
する問題がある。
で、シリンダヘッド上部の設計上の自由度を増大するこ
とができるとともに、シリンダヘッドのコンパクト化が
できるバルブタイミング調整装置を提供することを目的
とするものである。
期して回転駆動されるカムシャフトに一体化されるカム
と、機関弁に連動、連結される第1の弁駆動部材と、機
関弁に対して自由となることを可能としながら前記カム
に摺接して第1の弁駆動部材に隣接配置される第2の弁
駆動部材と、両弁駆動部材を連結、連結解除する位置で
移動可能な切換ピンを有する切換手段と、機関本体には
第2の弁駆動部材をカムシャフト側に付勢する付勢機構
を備え、前記付勢機構は第2の弁駆動部材の上方位置で
機関本体に配設されるものである。
された付勢機構によって第2の弁駆動部材をカムシャフ
ト側に付勢することにより、シリンダヘッド上部に配設
される構成部品数を低減するようにしたものである。
を参照して説明する。図1は複数の気筒に各一対の吸気
バルブおよび排気バルブが配設された4弁式エンジンの
バルブタイミング調整装置の要部の概略構成を示すもの
である。
フトである。このロッカーシャフト11は図2に示すよ
うにエンジンのシリンダヘッドのロッカーシャフトジャ
ーナル12に回転自在に支持されている。このロッカー
シャフト11には低速用ロッカーアーム(第1の弁駆動
部材)13および高速用ロッカーアーム(第2の弁駆動
部材)14が並設されている。この場合、ロッカーシャ
フト11には図2および図3に示すように高速用ロッカ
ーアーム14を回転可能に支持する第1のアーム支持部
11aと低速用ロッカーアーム13を固定状態で支持す
る雄ねじ状の第2のアーム支持部11bとが設けられて
いる。そして、高速用ロッカーアーム14はロッカーシ
ャフト11の第1のアーム支持部11aに回転可能に取
付けられている。
ーシャフト11の第2のアーム支持部11bに螺着状態
で固定されている。この場合、ロッカーシャフト11の
第2のアーム支持部11bには低速用ロッカーアーム1
3とともにロックナット15が螺着されており、このロ
ックナット15によって低速用ロッカーアーム13が回
り止めされている。そして、エンジン動作時には低速用
ロッカーアーム13はロッカーシャフト11と一体的に
回動動作するようになっている。
部は二股状に分岐されている。そして、この低速用ロッ
カーアーム13の一対の先端分岐部13a,13bには
同一気筒内に配設されるバルブ(吸気バルブ、或いは排
気バルブ)16a,16bのステムエンドがそれぞれ当
てられている。この場合、バルブ16a,16bのステ
ムエンドにおける低速用ロッカーアーム13との接合部
位にはバルブクリアランス調整用のシム16cがそれぞ
れ装着されている。
は転動ローラ17取付け用の開口部18が形成されてい
る。この開口部18には転動ローラ17が支軸19を介
して回転自在に取付けられている。さらに、この低速用
ロッカーアーム13の上には図4に示すように低速用カ
ム20が配設されている。この低速用カム20は図5に
示す高速用カム21とともにカムシャフト22上に装着
されている。そして、この低速用カム20によって低速
用ロッカーアーム13がロッカーシャフト11を中心に
揺動駆動されるようになっている。
カーシャフト11を中心として突設部14a,14bが
形成されている。そして、この高速用ロッカーアーム1
4の一方の突設部14aには図5に示すようにバルブの
代りにこの高速用ロッカーアーム14を支えるスプリン
グ式のリフト機構(付勢機構)23が当てられている。
このリフト機構23にはシリンダヘッドのカムジャーナ
ル25の取付け穴24内に挿入された有底円筒状の固定
筒体26が設けられている。
27が突没可能に装着されている。この場合、固定筒体
26と可動筒体27との間には可動筒体27を固定筒体
26の外部側に突出させる方向に付勢するコイルばね2
8が収容されている。そして、このコイルばね28の付
勢力によって可動筒体27の突出端部27aが高速用ロ
ッカーアーム14の一方の突設部14aに当てられてい
る。
の突設部14bには高速用カム21と摺接状態で接触す
る摺接部29が設けられている。そして、エンジン動作
時には高速用カム21によってこの高速用ロッカーアー
ム14がロッカーシャフト11を中心に揺動駆動される
ようになっている。
ッカーアーム14をこのロッカーシャフト11に係脱可
能に係止して低速用ロッカーアーム13と高速用ロッカ
ーアーム14との間を連結状態と連結解除状態とに切換
え操作する切換え操作機構(切換手段)30が設けられ
ている。
結ピン(切換ピン)31が設けられている。この連結ピ
ン31はロッカーシャフト11の軸心と直交する方向に
沿ってロッカーシャフト11に形成された横穴32内に
装着されている。ここで、ロッカーシャフト11の軸心
部には油圧通路33が形成されているため、横穴32は
この油圧通路33と直交状態で穿設されることとなる。
さらに、横穴32には一方の開口端部側に大径部34、
他方の開口端部側に小径部35がそれぞれ形成されてお
り、その中間に段部36が形成されている。
略丸棒状の軸部37の一端部側に大径な鍔部38が形成
されている。この場合、連結ピン31の軸部37は横穴
32の小径部35内に摺動自在に挿入されているととも
に、鍔部38は横穴32の大径部34内に摺動自在に挿
入されている。
端部には丸められた突球面(突曲面)37aが形成され
ている。また、鍔部38の端面には高速用ロッカーアー
ム14におけるロッカーシャフト11との摺接面と略同
径の突球面38aが形成されている。さらに、この連結
ピン31には鍔部38の突球面38aの先端に形成され
た開口部39と軸部37の外周面に形成された一対の開
口部40a、40bとの間を連通させる略T字状の連通
孔41が形成されている。この場合、横穴32の大径部
34は油圧通路33と連通されている。そして、油圧通
路33内の作動油はこの連結ピン31の開口部40a、
40bから連通孔41内を通り、鍔部38の突球面38
aの先端開口部39に供給されるようになっている。
ロッカーシャフト11との摺接面(内周面)には横穴3
2の小径部35と対応する位置に連結ピン31の軸部3
7の先端部が挿脱可能に挿入される係合穴42が形成さ
れている。さらに、横穴32の大径部34内には横穴3
2の段部36と連結ピン31の鍔部38との間に配設さ
れた、コイルばねによって形成されるリターンスプリン
グ43が挿入されている。そして、通常、連結ピン31
はこのリターンスプリング43のばね力によって鍔部3
8の突球面38aを高速用ロッカーアーム14の内周面
に圧接させた状態で保持されている。
の突球面38aが高速用ロッカーアーム14の内周面に
圧接された状態において連結ピン31の軸部37の先端
部が横穴32の小径部35内に没入されるように連結ピ
ン31の長さ寸法が設定されている。
給装置に連結されている。このオイル供給装置には例え
ばエンジンのオイルパン内のオイルを供給するオイルポ
ンプおよびこのオイルポンプからの吐出オイルの油圧通
路33内への供給を制御する通路開閉用のオイルコント
ロールバルブ等が設けられている。
イクロコンピュータおよびその周辺回路によって形成さ
れた制御部に接続されている。この制御部にはエンジン
の回転信号が入力されており、エンジンの回転数に応じ
て制御部によってオイルコントロールバルブの開閉動作
が制御されている。そして、例えばエンジンの回転数が
比較的低い低速回転域ではこのオイルコントロールバル
ブが閉状態で保持され、エンジンの回転数が高い高速回
転域ではオイルコントロールバルブが開状態に切換え操
作されるようになっている。
まず、エンジンの動作時には制御部にエンジンの回転信
号が入力されており、エンジンの回転数に応じて制御部
によってオイルコントロールバルブの開閉動作が制御さ
れる。
低い低速回転域ではオイルコントロールバルブが閉状態
で保持される。この場合には切換え操作機構30のリタ
ーンスプリング43のばね力によって図3および図5に
示すように連結ピン31の鍔部38の突球面38aが高
速用ロッカーアーム14の内周面に圧接され、連結ピン
31の軸部37の先端部が横穴32の小径部35内に没
入された状態で保持される。そのため、この状態では高
速用ロッカーアーム14はロッカーシャフト11に対し
て連結解除状態で保持されるので、高速用カム21によ
って高速用ロッカーアーム14がロッカーシャフト11
を中心に揺動駆動された際に、高速用ロッカーアーム1
4はロッカーシャフト11とは独立に動作し、低速用ロ
ッカーアーム13と高速用ロッカーアーム14とはそれ
ぞれ独立に動作する。
アーム14の動作はバルブ16a,16b側に伝達され
ず、低速用カム20によって駆動される低速用ロッカー
アーム13の動作にしたがってバルブ16a,16bが
開閉操作される、すなわち低速用カム20によってバル
ブ16a,16bが開閉駆動される。
転域に達するとオイルコントロールバルブが開状態に切
換え操作される。このようにオイルコントロールバルブ
が開操作された場合にはロッカーシャフト11の油圧通
路33内に圧油が供給される。この圧油は油圧通路33
から横穴32の大径部34内に導かれた後、連結ピン3
1の開口部40a、40bから連通孔41内を通り、鍔
部38の突球面38aの先端開口部39に供給される。
る表裏面の受圧面積の相違から圧油は連結ピン31を図
1および図3中で下方向(図5中で上方向)に向けて押
圧する方向に作用する。その結果、ロッカーシャフト1
1の横穴32の小径部35と高速用ロッカーアーム14
の係合穴42とが合致した時点で連結ピン31はリター
ンスプリング43のばね力に抗して図1および図3中で
下方向(図5中で上方向)に移動し、図7および図8に
示すように高速用ロッカーアーム14の係合穴42内に
この連結ピン31の軸部37の先端が挿入される。
ーム14はロッカーシャフト11に係合された状態で保
持されるので、この場合には低速用ロッカーアーム14
と高速用ロッカーアーム13とが実質的に一体化され、
高速用カム21によって駆動される高速用ロッカーアー
ム13の動作が低速用ロッカーアーム14を介してバル
ブ16a,16b側に伝達され、バルブ16a,16b
が開閉操作される、すなわち高速用カム21によってバ
ルブ16a,16bが開閉駆動される。
ロッカーアーム13に低速用カム20と接触する転動ロ
ーラ17を設けるとともに、高速用ロッカーアーム14
に高速用カム21と摺接状態で接触する摺接部29を設
け、エンジンの低速回転域では低速用ロッカーアーム1
3の転動ローラ17を低速用カム20のカム面に沿って
転動させる動作にともないバルブ16a,16bの開閉
タイミングを制御するようにしたので、低速用ロッカー
アーム13にスリッパ式のロッカーアームを採用した場
合に比べてエンジンの低速回転域における低速用ロッカ
ーアーム13と低速用カム20のカム面との間の摩擦抵
抗を約10%程度低減することができ、動弁系の駆動ト
ルクを図9に示すように1/2〜1/3程度に低減する
ことができる。
用ロッカーアーム14、リフト機構23により高速用カ
ム21に摺接しているため、この間にフリクションが発
生するが、このフリクションはバルブスプリングによる
フリクションに対して1/5以下と小さいので、問題な
い。
系駆動トルクの変動状態を示すものである。そして、同
図中で、実線の特性曲線Aは転動ローラ17を備えた低
速用ロッカーアーム13を使用した場合の変動特性、一
点鎖線の特性曲線Bはスリッパ式のロッカーアームを使
用した場合の変動特性をそれぞれ示すものである。
よってエンジン全体の摩擦抵抗を図10に示すように低
速回転域では約10%程度低減することができ、それに
ともない低速回転域(約4500rpm以下程度)の全
開トルクを図11に示すように約1〜2%程度向上させ
ることができる。
ンジンフリクションの変動状態、図11はエンジン回転
数に応じたエンジン全開トルクの変動状態をそれぞれ示
すものである。そして、同図中で、実線の特性曲線Aは
転動ローラ17を備えた低速用ロッカーアーム13を使
用した場合の変動特性、一点鎖線の特性曲線Bはスリッ
パ式のロッカーアームを使用した場合の変動特性をそれ
ぞれ示すものである。
ッカーアーム14の摺接部29を高速用カム21のカム
面に沿って摺動させる動作にともないバルブ16a,1
6bの開閉タイミングを制御するようにしたので、高速
回転域でも転動ローラ17を備えたロッカーアームを使
用した場合のような高速回転域におけるバルブ16a,
16b開放時の時間面積の低下を防止してトルクの向上
を図ることができる。
ーアーム(低速用ロッカーアーム13)を高速用カム2
1に接触させた場合にはカム21との接触部位(転動ロ
ーラ17)の半径がスリッパ式ロッカーアーム14のカ
ム21との接触部位(摺接部29)の半径よりも小さい
ので、カム21がベース円部分から山形のリフト部分に
回転してバルブ16a,16bのリフト操作が開始され
た際に、図12に示すようにバルブ16a,16bのリ
フト動作速度が遅くなる。
ッカーアームを使用した場合のバルブ16a,16bの
リフト動作特性(同図中に点線の特性曲線Cで示す)お
よびバルブ16a,16bのリフト動作時の加速度特性
(同図中に点線の特性曲線Dで示す)と、スリッパ式ロ
ッカーアーム14を使用した場合のバルブ16a,16
bのリフト動作特性(同図中に実線の特性曲線Eで示
す)およびバルブ16a,16bのリフト動作時の加速
度特性(同図中に点線の特性曲線Fで示す)とをそれぞ
れ示すものである。そして、この図12からも明らかな
ように転動ローラ17を備えたロッカーアームを使用し
た場合にはバルブ16a,16bのリフト動作の初期時
および終了時の正加速度区間(特性曲線D)がスリッパ
式ロッカーアーム14(特性曲線F)に比べて長くなる
ので、リフト動作速度が遅くなり、高速回転域における
エンジン性能が低下する。
ームを使用してスリッパ式ロッカーアーム14と同一の
リフトカーブ(特性曲線)を得ようとする場合には図1
3に示すようにカム21のベース円部分21aと山形の
リフト部分21bとの間に形成される凹み曲面部分21
cを小さくする必要がある。
21の製作時に砥石44によって研削加工されるように
なっているので、凹み曲面部分21cは砥石44の半径
凹Rによって制限をうける。この場合、砥石44の半径
凹Rを小さくすると砥石44の外周面の長さが短くな
り、砥石44のへりが早くなるので、生産性の悪化を招
く。そのため、転動ローラ17を備えたロッカーアーム
を使用した場合には砥石44の半径凹Rを所定値以上小
さくできないので、スリッパ式ロッカーアーム14と同
一のリフトカーブ(特性曲線)を得ることができず、バ
ルブ16a,16bのリフト動作の初期時および終了時
の正加速度区間(特性曲線D)がスリッパ式ロッカーア
ーム14(特性曲線F)に比べて長くなることになる。
ッカーアーム14を使用することにより、転動ローラ1
7を備えたロッカーアームを使用した場合に比べてエン
ジン性能の向上を図ることができる。
の初期時および終了時の正加速度区間が長い場合には負
加速度区間が短くなり、最大負加速度βが大きくなる。
したがって、転動ローラ17を備えたロッカーアームの
最大負加速度βR とスリッパ式ロッカーアーム14の最
大負加速度βS との関係は βR >βS となる。さらに、エンジンの動弁機構においてロッカー
アームがカム面から離れるジャンピングやバウンシング
を起こすエンジンの限界回転数Nは動弁系慣性重量(弁
側換算)をw,重力加速度をg,弁スプリング荷重をp
とすると次の数1で与えられる。
も転動ローラ17を備えたロッカーアームがスリッパ式
ロッカーアーム14よりもその構造上、大きくなるうえ
に上述した如くβR >βS であるので、エンジンの限界
回転数Nは転動ローラ17を備えたロッカーアームの方
が低くなることがわかる。このため、ローラ式ロッカー
アームを使用した場合はエンジン回転を高速回転域まで
回すことが難しいので、エンジン性能が低下する。
めには弁スプリング荷重pを大きくすればよいが、この
場合には動弁系でのフリクションが増大するとともに、
弁スプリングのコストも増大することになる。そのた
め、高速回転域ではスリッパ式ロッカーアーム14を使
用することにより、転動ローラ17を備えたロッカーア
ームを使用した場合に比べてエンジン性能の向上を図る
うえで有利となる。
速用ロッカーアーム13,14の上方位置で機関本体に
配設されるので、ロッカーアームをカムシャフト側に付
勢する付勢機構を動弁装置の下方に配設されたシリンダ
ヘッド側に配設した場合に比べて機関本体のシリンダヘ
ッド上部の設計上の自由度を増大することができるとと
もに、シリンダヘッドをコンパクト化することができ
る。なお、この発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施
できることは勿論である。
シャフト側に付勢する付勢機構を第2の弁駆動部材の上
方位置で機関本体に配設したので、シリンダヘッド上部
の設計上の自由度を増大することができるとともに、シ
リンダヘッドをコンパクト化することができる。
装置の要部の概略構成図。
ームの取付け状態を示す縦断面図。
連結状態を示す縦断面図。
示す特性図。
関係を示す特性図。
係を示す特性図。
図。
成図。
4…高速用ロッカーアーム(第2の弁駆動部材)、20
…低速用カム、21…高速用カム、22…カムシャフ
ト、23…リフト機構(付勢機構)、30…切換え操作
機構(切換手段)、31…連結ピン(切換ピン)。
Claims (1)
- 【請求項1】 機関の回転に同期して回転駆動されるカ
ムシャフトに一体化されるカムと、機関弁に連動、連結
される第1の弁駆動部材と、機関弁に対して自由となる
ことを可能としながら前記カムに摺接して第1の弁駆動
部材に隣接配置される第2の弁駆動部材と、両弁駆動部
材を連結、連結解除する位置で移動可能な切換ピンを有
する切換手段と、機関本体には第2の弁駆動部材をカム
シャフト側に付勢する付勢機構を備え、前記付勢機構は
第2の弁駆動部材の上方位置で機関本体に配設されるこ
とを特徴とするバルブタイミング調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6151059A JP2636741B2 (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | バルブタイミング調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6151059A JP2636741B2 (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | バルブタイミング調整装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5754294A Division JPH06307220A (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | バルブタイミング調整装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749014A JPH0749014A (ja) | 1995-02-21 |
| JP2636741B2 true JP2636741B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=15510406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6151059A Expired - Lifetime JP2636741B2 (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | バルブタイミング調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636741B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5033026B2 (ja) * | 2008-03-12 | 2012-09-26 | 川崎重工業株式会社 | 動弁装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6232206A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-12 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の動弁装置 |
| JPS6460646A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-07 | Asahi Chemical Ind | Styrene resin composition of excellent flame retardancy |
-
1994
- 1994-07-01 JP JP6151059A patent/JP2636741B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0749014A (ja) | 1995-02-21 |
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