JP2755020B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用エンジ
ンに設けられた吸気バルブ及び排気バルブの作動制御を
行なう内燃機関の動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジンにおける吸・
排気弁の開閉制御は、エンジンの回転数及びアクセルの
踏み込み量から得られる運転状態に対応して開閉時期が
設定される。

【０００３】ところで、上述した弁装置にあっては、運
転状態に応じて低速時には燃費の低減を図り、また、高
速時には効率的な吸・排気が行なえるようにするための
工夫がされている。

【０００４】そして、上述した工夫の一つとして、例え
ば、ＯＨＣ式の弁装置において、カムシャフトと駆動プ
ーリーとの間にカムシャフトと一体のバネを内蔵し、ク
ランクシャフトの動きに応じてカムシャフトの位相を、
カムシャフトを少しねじることで変えてエンジンの負荷
状態に応じた開閉タイミングあるいは開閉用リフトを変
化させる構造がある（例えば、株式会社グランプリ出版
発行、「メカニズム研究図鑑・エンジン編」、第４７頁
「可変バルブタイミング」の欄）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構造にあっては、カムシャフトの位相変化を起こさせ
るための構造が複雑であると共に、バネの撓み変形力に
依存することになるので位相変化量が不安定であるばか
りでなく、その変化量を保持する機構が新たに必要とな
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、低速用カム及び高速用カムが装着さ
れたカムシャフトと、前記カムシャフトに平行に配置さ
れたロッカーシャフトと、基端が前記ロッカーシャフト
に一体に取付けられ揺動端が吸気あるいは排気バルブの
上端部に対向するメインロッカーアームと、基端が前記
ロッカーシャフトに回転可能に枢着され前記低速用カム
と当接するローラベアリングが揺動端に設けられた第１
のサブロッカーアームと、基端が前記ロッカーシャフト
に回転可能に枢着され前記高速用カムと当接するローラ
ベアリングが揺動端に設けられた第２のサブロッカーア
ームと、前記第１及び第２のサブロッカーアームの直径
方向における中心位置からの一方に向けて貫通する係合
孔と、前記ロッカーシャフトの軸心部に軸方向に沿って
形成された油圧通路と、前記ロッカーシャフトの内部に
前記油圧通路と直交する状態に形成され前記カムのベー
ス円が前記ローラベアリングに対向した際に前記係合孔
と対向する貫通孔と、前記貫通孔内に設けられ、該貫通
孔と前記係合孔との間を突没可能とされ、通常時、頭部
を前記貫通孔内に位置させもしくは前記係合孔内に位置
させる態位のいずれか一方が設定され、前記油圧通路へ
の油圧変化に応じて前記態位が解除される連結プランジ
ャと、前記油圧通路に接続する油路を有し内燃機関の低
速、高速運転に応じて該油圧通路への油圧設定を行なう
油圧制御手段と、を備え、前記係合孔は、前記プランジ
ャとの径の差の範囲内において、前記サブロッカーアー
ムが前記カムにより回転される際の回転方向前側にずれ
て前記貫通孔に対応する位置に形成されていることを特
徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて
油圧通路内の圧力を設定することで、ロッカーシャフト
内の連結プランジャの突没設定を行って、第１あるいは
第２のサブロッカーアームを選択的にロッカーシャフト
と一体化若しくは一体化を解除したり、さらにはこれら
両サブロッカーアームをロッカーシャフトに対して駆動
力の伝達が断状態に設定されて休筒設定が行われる。ロ
ッカーアームの係合孔へ連結プランジャが嵌入する際、
連結プランジャと係合孔は線接触となる。

【０００８】

【実施例】図１には本発明の一実施例に係る動弁装置の
要部、図２には図１の分解状態、図３には図２中のＩＩ
Ｉ−ＩＩＩ線矢視、図４には図２中のＩＶ−ＩＶ線矢視
を示してある。

【０００９】図１に示す弁装置１はＤＯＨＣ式の弁装置
であり、この弁装置１は、カムシャフト２とロッカーシ
ャフト３とを備え、カムシャフト２には、小リフト量を
もつ低速用カム４および大リフト量をもつ高速用カム５
とが固定されている。そして、ロッカーシャフト３に
は、メインロッカーアーム６と一対のサブロッカーアー
ム７、８とが設けてある。

【００１０】上述したメインロッカーアーム６は、例え
ばスプライン結合によって基端がロッカーシャフト３と
一体化されており、揺動端は例えば、吸気弁９のバルブ
ステムエンドに当接している。

【００１１】サブロッカーアーム７、８は、図２に示す
ように、それぞれ基端をロッカーシャフト３に枢着され
て回転可能とされており、揺動端にはローラベアリング
１０が取り付けてある。そして、このサブロッカーアー
ム７、８における揺動端は、低速用カム４側を示してい
る図３において、ローラベアリング１０の支持部とは別
にアーム部７Ａ（８Ａ）が形成してあり、このアーム部
７Ａはシリンダヘッド１１に設けてあるロストモーショ
ンスプリング１２の先端に位置するプランジャ１３に当
接して図中、時計方向の回転付勢を与えられ、ローラベ
アリング１０をカムに圧接させるようになっている。

【００１２】サブロッカーアーム７、８には、図４に示
すように、中心部を境にしてその半径方向の一方に向け
貫通する係合孔７Ｂ，８Ｂが形成してある。すなわち、
この係合孔７Ｂ，８Ｂは、後述する連結プランジャの突
没通路を成すものとされている。

【００１３】また、ロッカーシャフト３の内部には、図
４に示すように、軸中心部において軸方向に沿って油圧
通路３Ａが形成されており、この油圧通路３Ａにおける
上記係合孔７Ｂ，８Ｂと対向する位置には、油圧通路３
Ａと直交する状態で、図３に示すように、カム４、５の
ベース円が上記ローラベアリング１０に対向したときに
位置が一致する貫通孔３Ｂが形成されている。貫通孔３
Ｂ内には、この貫通孔３Ｂと係合孔７Ｂ，８Ｂとの間を
突没可能な連結プランジャ１４が装填されている。

【００１４】図５及至図７に基づいて貫通孔３Ｂと係合
孔７Ｂ，８Ｂの関係を説明する。図５にはロッカーアー
ムの一部を断面にした側面状態、図６には図５中のＶＩ
−ＶＩ線矢視、図７には図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視
を示してある。

【００１５】カム４、５のベース円がローラベアリング
１０に対向した時、貫通孔３Ｂ、即ち連結プランジャ１
４と係合孔７Ａ，８Ｂとが対向する。係合孔７Ｂ，８Ｂ
の中心Ｓと連結プランジャ１４の中心Ｐとはずれ量Ｔだ
けずれており、サブロッカーアーム７、８がカム４、５
のカム面で回転される際の回転方向前側に係合孔７Ａ，
８Ｂの中心Ｓがずれている。ずれ量Ｔは、係合孔７Ａ，
８Ｂと連結プランジャ１４の隙間の半分となっている。 即ち、Ｔ＝（φＤ−φｄ）／２ ただし、φＤは係合孔７Ａ，８Ｂの径φｄは連結プラン
ジャ１４の径である。

【００１６】従って、連結プランジャ１４が係合孔７
Ｂ，８Ｂに突出した際、図７に示すように、長さｌの範
囲で連結プランジャ１４は係合孔７Ｂ，８Ｂの内周に線
接触し、連結プランジャ１４は荷量を線で受ける状態と
なる。

【００１７】連結プランジャ１４は、図４において、サ
ブロッカーアーム７、８に形成してある係合孔７Ｂ，８
Ｂ側を頭部とし、例えば、上述した貫通孔３Ｂの長手方
向における頭部と反対側の端部に形成された鍔１４Ａと
ロッカーシャフト３内の支持部との間に配置された圧縮
バネ１５によって、通常時には図４において下方に向け
付勢されて頭部が係合孔７Ａ，８Ｂから貫通孔３Ｂ内に
向け没入する態位を設定されている。

【００１８】図８、図９に基づいて油圧制御手段を説明
する。図８、９には油圧制御手段の概略構成を示してあ
る。

【００１９】ロッカーシャフト３内の油圧通路３Ａに
は、図８に示す油圧設定手段１６の出力路が接続してあ
る。即ち、油圧設定手段１６は運転状態に応じて上述し
た油圧通路３Ａ内の圧力を設定するためのものであり、
電磁駆動式方向切換弁１６Ａと制御部１６Ｂとを主要部
としている。

【００２０】電磁駆動式方向切換弁１６Ａは、低速用と
高速用との２経路にそれぞれ配置されており、各切換弁
はオイルポンプ１７からの通路と大気圧開放圧を設定さ
れている帰還路とロッカーシャフト３内の油圧通路３Ａ
との３位置をもち、励磁されない通常時にはオイルポン
プ１７からのオイルが帰還路へ導入される態位を設定さ
れている。なお、図８中、高速側に位置する電磁駆動式
方向切換弁１６Ａについては図示を省略してある。

【００２１】従って、油圧通路３Ａ内での圧力は低い状
態に維持されるので、連結プランジャ１４は、圧縮バネ
１５の付勢によって、図４に示すように係合孔７Ｂ，８
Ｂから脱した状態とされる。

【００２２】制御部１６Ｂは、例えばマイクロコンピュ
ータで構成されており、入力部には、エンジン回転数セ
ンサ１８、空燃比検出用のＯ₂ センサ１９および負荷状
態検出用のスロットルポジションセンサ２０を始めとす
る運転状態検出用のセンサが接続されており、これら各
センサからの入力に応じて低速状態及び高速状態並びに
負荷状態を判別して低速、高速の両側に位置している電
磁駆動式方向切換弁１６Ａへの駆動信号を出力する。

【００２３】従って、電磁駆動式方向切換弁１６Ａが励
磁されると、図９に示すように、オイルポンプ１７から
のオイルが油圧通路３Ａに供給されてその通路内の圧力
を高める。

【００２４】上述した動弁装置の作用を図１０、図１１
を参照して説明する。図１０には動弁装置の動作状況、
図１１には図１０中のＸＩ−ＸＩ線矢視を示してある。

【００２５】切換手段１６における制御部１６Ｂにおい
て、エンジン回転数、空燃比およびアクセル開度の入力
情報により、比較的低速な状態であることを判別した場
合は、低速側に位置する電磁駆動式方向切換弁１６Ａが
励磁され、また高速側に位置する電磁駆動式方向切換弁
１６Ｂは通常態位に設定される。

【００２６】上述した低速側の電磁駆動式方向切換弁１
６Ａは励磁されることで図８の状態から図９に示すよう
に、オイルポンプ１７からのオイルを油圧通路３Ａに向
け圧送する態位に切換られ、また、高速側に位置する電
磁駆動式方向切換弁１６Ａは励磁されないことで初期態
位を維持して高速側の油圧通路３Ａ内へのオイルの供給
を行わない態位を維持される。

【００２７】従って、低速側に位置する連結プランジャ
１４は、図１０において実線で示すように、圧縮バネ１
５の付勢に抗して第１のサブロッカーアーム７の係合孔
７Ａに向け突出してロッカーシャフト３と第１のサブロ
ッカーアーム７とを一体化し、サブロッカーアーム７と
ロッカーシャフト３との間の駆動力の伝達を接状態とさ
れることで低速用カム４による弁の開閉制御が行えるよ
うにし、また、高速側での連結プランジャ１４は、図１
１において二点鎖線で示すように、ロッカーシャフト３
の貫通孔３Ｂ内に没入したままとされて高速側に位置す
る第２のサブロッカーアーム８とロッカーシャフト３と
の間の駆動力の伝達を断状態に維持して、高速用カム５
による弁の開閉制御の作用が及ばないようにしてある。

【００２８】一方、エンジンの回転が上昇して高速回転
域に達すると、上述した低速時での電磁駆動式方向切換
弁１６Ａに対する励磁設定とは逆に、高速側に位置する
電磁駆動式方向切換弁１６Ａに対する励磁設定が行われ
る。従って、この場合には、先の低速側の説明に用いた
図１０で示すと、実線で示すように、高速側に位置する
連結プランジャ１４が、第２のサブロッカーアーム８の
係合孔８Ｂに向け突出することでロッカーシャフト３と
第２のサブロッカーアーム８とを一体化し、高速側に位
置する第２のサブロッカーアーム８とロッカーシャフト
３との間の駆動力の伝達を接状態に設定する。なお、こ
のとき、低速側の連結プランジャ１４は第１のサブロッ
カーアーム７の係合孔３Ａから脱してロッカーシャフト
３の貫通孔３Ｂ内に没入する態位に変換される。

【００２９】この結果、高速用カム５による弁の開閉制
御が行われることになる。

【００３０】図１０及び図１１で実線で示したように、
連結プランジャ１４が係合孔７Ｂ，８Ｂ内に突出した
際、連結プランジャ１４と係合孔７Ｂ，８Ｂは線接触と
なり（図７参照）、連結プランジャ１４は第１のサブロ
ッカーアーム７及び第２のサブロッカーアーム８からの
荷重を線で受けることになる。この結果、連結プランジ
ャ１４と係合孔７Ｂ，８Ｂとの結合剛性が向上すると共
に、第１のサブロッカーアーム７及び第２のサブロッカ
ーアーム８のたわみ変形を制御することができる。

【００３１】また、上述した低速時において、例えば、
スロットルポジションセンサからの入力により、低負荷
状態での運転が行われていることを判別した場合には、
選択された気筒における低速、高速側のカムによる開閉
制御を行わないようにされる。

【００３２】即ち、この状態においては、制御部１６Ｂ
において、低速側および高速側に位置する電磁駆動式方
向切換弁１６Ａに対する励磁設定が解除される。

【００３３】従って、低速側および高速側のいずれの電
磁駆動式方向切換弁１６Ａによるオイルの圧送態位が設
定されないので、ロッカーシャフト３の油圧通路３Ａ内
の圧力は上昇せず、これによって、各側の連結プランジ
ャ１４が圧縮バネ１５の付勢によって貫通孔３Ｂ内に没
入する通常態位に設定され、第１、第２のサブロッカー
アーム７、８とロッカーシャフト３との間の駆動力の伝
達を断状態に維持する。

【００３４】これにより、各サブロッカーアーム７、８
は低速用、高速用カム４、５による開閉制御を作用され
ない所謂、弁停止状態とされ、ここに、休筒状態を設定
されることになる。そして、この休筒状態は、低負荷状
態が解除された時点でエンジン回転数に応じた連結プラ
ンジャ１４の作動態位の設定に切り替えられる。

【００３５】上述した動弁装置によると、高速運転時に
低速側に位置するサブロッカーアームに対する駆動力の
伝達を断状態とすることができ、所謂動弁機構での開閉
応答性を改善することが可能になる。

【００３６】尚、上記一実施例では、連結プランジャ１
４の通常態位を、ロッカーシャフト３の貫通孔３Ｂ内に
没入させた状態の構造を説明したが、通常状態をサブロ
ッカーアーム７、８の係合孔７Ｂ，８Ｂに係合させた状
態とすることも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上、本発明によれば、ロッカーシャフ
トに低速用および高速用のサブロッカーアームを枢着
し、このサブロッカーアームとの間に突没自在の連結プ
ランジャを配置し、この連結プランジャを低速、高速の
各運転状態および負荷検知により突没設定を行うように
してロッカーシャフトとサブロッカーアームとの間の駆
動力の伝達状態を設定するようにしたので、各運転状態
に応じた弁の開閉時期制御と弁の開閉停止による休筒設
定とを共通の機構により行うことができる。従って、燃
費低減機構と吸・排気効率の改善機構とを新たに設ける
ことなく、簡単な共通機構により実現させることができ
る。

【００３８】また、上述した機構において、連結プラン
ジャの突没動作は、サブロッカーアームに有するローラ
ベアリングがカムのベース円に対向したときにのみロッ
カーシャフト側の貫通孔とサブロッカーアーム側の係合
孔とを一致させて行う構造としているので、妛りに連結
プランジャの態位が変化するようなことがなく、これに
よって、信頼性の高い、駆動力の伝達制御が行える。

【００３９】また、連結プランジャと係合孔とが対向し
た際、係合孔の中心位置をサブロッカーアームの回転方
向前側にずらしたので、連結プランジャが突出した時に
係合孔と線接触で係合し、結合剛性が向上すると共にサ
ブロッカーアームのたわみ変形を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る動弁装置の要部を表わ
す斜視図。

【図２】図１で示した要部の分解斜視図。

【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図。

【図４】図２中のＩＶ−ＩＶ線矢視図。

【図５】ロッカーアームの断面側面図。

【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ線矢視図。

【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視図。

【図８】油圧制御手段の概略構成図。

【図９】油圧制御手段の概略構成図。

【図１０】動弁装置の動作説明図。

【図１１】図１０中のＸＩ−ＸＩ線矢視図。

【符号の説明】

１ 弁装置 ２ カムシャフト ３ ロッカーシャフト ３Ａ 油圧通路 ３Ｂ 貫通孔 ６ メインロッカーアーム ７ 第１のサブロッカーアーム ７Ｂ 係合孔 ８ 第２のサブロッカーアーム ８Ｂ 係合孔 ９ 吸気弁 １０ ローラベアリング １４ 連結プランジャ １６ 油圧設定手段 １６Ａ 電磁駆動式方向切換弁 １６Ｂ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01L 13/00 301 F01L 13/00 302 F01L 13/00 303

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低速用カム及び高速用カムが装着された
   カムシャフトと、 前記カムシャフトに平行に配置されたロッカーシャフト
   と、 基端が前記ロッカーシャフトに一体に取付けられ揺動端
   が吸気あるいは排気バルブの上端部に対向するメインロ
   ッカーアームと、 基端が前記ロッカーシャフトに回転可能に枢着され前記
   低速用カムと当接するローラベアリングが揺動端に設け
   られた第１のサブロッカーアームと、 基端が前記ロッカーシャフトに回転可能に枢着され前記
   高速用カムと当接するローラベアリングが揺動端に設け
   られた第２のサブロッカーアームと、 前記第１及び第２のサブロッカーアームの直径方向にお
   ける中心位置からの一方に向けて貫通する係合孔と、 前記ロッカーシャフトの軸心部に軸方向に沿って形成さ
   れた油圧通路と、 前記ロッカーシャフトの内部に前記油圧通路と直交する
   状態に形成され前記カムのベース円が前記ローラベアリ
   ングに対向した際に前記係合孔と対向する貫通孔と、 前記貫通孔内に設けられ、該貫通孔と前記係合孔との間
   を突没可能とされ、通常時、頭部を前記貫通孔内に位置
   させもしくは前記係合孔内に位置させる態位のいずれか
   一方が設定され、前記油圧通路への油圧変化に応じて前
   記態位が解除される連結プランジャと、 前記油圧通路に接続する油路を有し内燃機関の低速、高
   速運転に応じて該油圧通路への油圧設定を行なう油圧制
   御手段と、 を備え、 前記係合孔は、前記プランジャとの径の差の範囲内にお
   いて、前記サブロッカーアームが前記カムにより回転さ
   れる際の回転方向前側にずれて前記貫通孔に対応する位
   置に形成されていることを特徴とする内燃機関の動弁装
   置。