JP2785603B2 - 内燃機関の吸・排気弁作動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低速運転時と高速運転
時とで吸気弁や排気弁の開度及びタイミングを切換える
ための、内燃機関の吸・排気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（特開昭６３−１６７０１３号公報等参
照）。

【０００３】このような弁作動タイミングの制御装置
は、吸気弁及び排気弁の駆動系統に、機関の中低速運転
時に適したカムプロフィルを有する低速用カムに摺接す
るロッカアームと、前記ロッカアームと互いに変位可能
に摺接し、かつ機関の高速運転時に適合したカムプロフ
ィルを有する高速用カムと摺接する他のロッカアームと
を、備えている。そして各々のロッカアームの作動を切
換制御することにより、高速用カムと低速用カムとの切
換を行っている。そして、図12に示すように、高回転時
に排気行程と吸気行程とのオーバーラップが大きくなる
ようにしていた。

【０００４】ここで、前記ロッカアームの作動を切換制
御する装置として、特開平３−４３６１２号公報に開示
される装置がある。この装置を、図13〜図15に示す。即
ち、低速用ロッカアーム 110においては、その本体 111
の内部に筒状の空間部 112が形成されている。その空間
部 112内には、大断面部 113ａと小断面部 113ｂとばね
受け部 113ｃとを順に一体に形成したプランジャ 113
と、そのばね受け部 113ｃに一端を接するようにしたば
ね 114が収納されている。また、この空間部 112は開口
部 116を有している。また、シリンダヘッド 122に取付
けられている吸気弁 123はリターンスプリング 124によ
って図15で上方に常に付勢され、その吸気弁 123の弁軸
125の先端が常にタペットネジ 121に当接するように設
定されている。

【０００５】一方、高速用ロッカアーム 130は、その本
体 131の上面形状が高速用カムフォロア 132となってお
り、この本体 131の高速カムファロア 132側と反対側の
面には、前記低速用ロッカアーム 110の本体 111に形成
された穴 116から空間部 112内に侵入可能な突起 133が
一体に形成されている。以上のような構成において、低
速運転時には、ばね 114によってプランジャ113は図15
の位置に保持される。即ち、穴 116に対応する空間部 1
12の位置にはプランジャ 113の小断面部 113ｂが位置す
る。この状態において、高速カム 142によって高速用ロ
ッカアーム 130が揺動させられると、突起 133はプラン
ジャ113の小断面部 113ｂに接触しないので、高速用ロ
ッカアーム 130は低速用ロッカアーム 110に何ら影響を
与えることがない。この結果、低速用ロッカアーム110
は低速カム 141のカム形状に応じて揺動させられる。

【０００６】次に高速運転時になると、油圧等によりプ
ランジャ 113が図15において右方に移動し、穴 116に対
応する空間部 112にはプランジャ 113の大断面部 113ａ
が位置する。この結果、高速用ロッカアーム 130の突起
133は穴 116から空間部 112内に入り込もうとしても、
大断面部 113ａが存在するので空間部 112内に入り込め
ず、この高速用ロッカアーム 130の突起 133が大断面部
113ａを押し、結果的に低速用ロッカアーム 110の自由
端を図15において下方に押すこととなる。即ち、低速用
ロッカアーム 110は低速カムより揺動幅の大きい高速カ
ム 142のカム形状に応じて揺動させられる。これによっ
て、弁軸 125の先端が常にタペットネジ121に当接する
吸気弁 123も、該吸気弁 123の移動ストロークが大きく
なって、吸入空気流量や排気空気量が増加する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の吸・排気弁の切換制御を行う装置
にあっては、当該切換を行うためのプランジャ 113及び
該プランジャ 113が収納される空間部 112が高速用ロッ
カアーム 130の下方に配設される構成となっている。こ
こで、前記低速用ロッカアーム 110、高速用ロッカアー
ム 130等は高速で揺動を行う部材であるため、その剛性
を充分に確保する必要があり、前記空間部112等を構成
する部位における肉厚等も極端に薄くすることができな
い。

【０００８】即ち、高速用ロッカアーム 130とシリンダ
ヘッド 122との間に、吸・排気弁の切換制御を行う装置
が介装される際に、該装置に係る部位を極端に小さくす
ることが難しい構成であるため、即ち当該切換装置を構
成する構成要素が大きいため、切換に係る応答性が悪く
なり、カムの切換が狙っていたタイミングよりずれ、
「プランジャはじかれ不具合」や「トルクショック」が
発生する惧れがあり、切換タイミングをロスする惧れが
ある。

【０００９】本発明は上記のような実情に鑑みなされた
ものであり、吸・排気弁の切換制御を行う装置の構成を
改良することにより、低速運転に適した弁のリフト特性
と、高速運転に適した弁のリフト特性との切換を行う際
の、応答性の向上を図った内燃機関の吸・排気弁作動装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、第１
のカムと、第１のカムより大きなリフト量あるいは広い
開弁期間で弁を作動させる第２のカムと、シリンダヘッ
ドに支持されたメインロッカシャフトと、メインロッカ
シャフトに揺動自在に支持されて第１のカムに摺接して
弁を開弁させるメインロッカアームと、前記第２のカム
に摺接して前記メインロッカアームに対して相対回転可
能に揺動するサブロッカアームと、前記メインロッカア
ームに支持されて前記サブロッカアームを常時第２のカ
ムに押圧付勢するプランジャと、前記メインロッカアー
ムに収納されて前記プランジャと該メインロッカアーム
との係合・離脱を切り換える係合離脱手段と、を含んで
構成した。

【００１１】

【作用】 メインロッカアームは第１のカムに摺接して
揺動し、サブロッカアームは第１のカムより大きなリフ
ト量あるいは広い開弁期間で弁を作動させる第２のカム
に摺接して、前記メインロッカアームに対して相対回転
可能に揺動するが、その際プランジャにより当該サブロ
ッカアームは常時第２のカムに押圧付勢される。

【００１２】第２のカムによるサブロッカアームの揺動
運動は、プランジャが常時押圧付勢されるので、該プラ
ンジャに常時伝達されている。ここで、前記プランジャ
は前記メインロッカアームに支持されており、また該プ
ランジャと該メインロッカアームとの係合・離脱を切り
換える係合離脱手段とを設けたことにより、第２のカム
によるサブロッカアームの揺動運動は、プランジャから
係合離脱手段を介してメインロッカアームに伝達され、
もって、第２のカムによりメインロッカアーム及びサブ
ロッカアームがメインロッカシャフトを揺動中心として
揺動する。

【００１３】従って、第１のカムによるメインロッカア
ームの揺動運動と、第２のカムによるメインロッカアー
ム及びサブロッカアームの揺動運動との切換を行う際
の、メインロッカアームに収納されたプランジャの係合
・離脱を切り換えるようにしたので、切換に係る応答性
の向上を図ることが可能となる。

【００１４】

【実施例】図１〜図11には、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５，５とする）を備えた内燃機
関１に対して、本発明を適用した場合の実施例を示して
いる。各気筒には２本の吸気弁５，５に対応して単一の
メインロッカアーム11が設けられる。メインロッカアー
ム11の基端は各気筒に共通なメインロッカシャフト12を
介して図示しない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11の先端には吸気弁５，５のス
テム頂部を当接させるアジャストスクリュ14がナット15
を介して締結される。

【００１５】メインロッカアーム11にはシャフト16にニ
ードルベアリング17を介してローラフォロア18が回転自
在に連結され、このローラフォロア18に第１のカムとし
ての低速用カム19を転接させるようになっている。メイ
ンロッカアーム11は平面図上ほぼ矩形に形成され、メイ
ンロッカアーム11にはローラフォロア18と並んで単一の
サブロッカアーム31が設けられる。このサブロッカアー
ム31の基端にはサブロッカシャフト32が嵌着されてお
り、メインロッカアーム11に対して相対回転可能に支持
される。サブロッカシャフト32はメインロッカアーム11
に形成された孔26に摺動可能に嵌合されている。

【００１６】サブロッカアーム31のカムフォロア部35に
は、高速用カム36が転接するようになっているが、サブ
ロッカアーム31は吸気弁５に当接する部位を持たない。
ここで、前記カムフォロア部35の下面37に相対するメイ
ンロッカアーム11には、ロストモーションプランジャ60
が配設される。ロストモーションプランジャ60は一端61
が閉塞され、他端62が開口された略円筒状に構成され、
内部にロストモーションスプリング63が介装される。ロ
ストモーションスプリング63はＥリング65等により固定
されるスプリング押64によりメインロッカアーム11に対
して位置決めされ、前記ロストモーションプランジャ60
の閉塞端61を前記下面37に接触するように付勢してい
る。

【００１７】従って、前記ロストモーションプランジャ
60により、サブロッカアーム31のカムフォロア部35は常
に高速カム36に押圧付勢されており、サブロッカアーム
31は前記サブロッカシャフト32と一体に前記高速用カム
36に応じて前記メインロッカアーム11に対して相対回転
する。ここで、図４及び図７を参照しつつ、ロストモー
ションプランジャ60とメインロッカアーム11との係合・
離脱を切り換える係合離脱手段について説明する。

【００１８】本実施例においては、ロストモーションプ
ランジャ60は図８に示すように、周側面66における断面
形状は完全な円ではなく、２箇所一部円弧を削ってあ
り、平坦面67，67を形成しており、さらに、該平坦面6
7，67の一部には後述するストッパ50，50が係合，離脱
する円状の凹部68，68が設けられる。さらに、本実施例
では、前記平坦面67，67がメインロッカシャフト12と平
行になるように、前記ロストモーションプランジャ60が
カムフォロア部35の下面37に対向するメインロッカアー
ム11に設けられた摺動孔20内部に配設される。そして、
摺動孔20の該平坦面67，67に対向した位置のメインロッ
カアーム11には、ストッパ50，50を摺動自在に嵌合させ
る孔21，21が形成される。

【００１９】ここで、ストッパ50は図11に示すように、
一端51が閉塞され、他端52が開口された筒状に形成さ
れ、側面53に固定ピン54が挿通される溝55が形成されて
いる。そして、閉塞端51と固定ピン54との間には、当該
ストッパ50を、開口端52が摺動孔20の内壁面から突出し
ないように閉塞端51を付勢するリターンスプリング56が
介装される。

【００２０】ここで、前記ストッパ50は次のように孔21
に配設される。即ち、内部にリターンスプリング56を介
装した状態で孔21に配設し、該リターンスプリング56を
閉塞端51の方に押圧しながら、図４において上方から固
定ピン54をさし込み、該固定ピン54を孔21の上壁部27に
螺合する。ここで、固定ピン54は皿ビス形状をしてお
り、当該皿部57が回転防止用のプレート58を共締めして
いる。そして、回転防止用のプレート58は先端部59が前
記平坦面67に摺接し、ロストモーションプランジャ60の
回動を防止する。

【００２１】ストッパ50は油圧により作動する構成とな
っている。即ち、前記孔21には、ストッパ50の背後に油
室22が画成され、メインロッカシャフト12内にはメイン
通路23と、前記油室22に相対する箇所に開口面積が大き
い分岐部24とが設けられ、またメインロッカアーム11内
には該分岐部24と油室22とを連通する連通路25が設けら
れている。そして、高速運転時には図示しないオイルポ
ンプより導入される作動油が、メイン通路23、分岐部24
及び連通路25を介して当該油室22に導かれる。

【００２２】そして作動油が油室22に導かれると、スト
ッパ50は閉塞端51が油圧により押圧される。そして、該
ストッパ50は固定ピン54が溝55の一端面に当接するまで
移動して、ストッパ50の開口端52が摺動孔20の内壁面か
ら突出すると、ストッパ50が凹部68に嵌入して、ロスト
モーションプランジャ60とメインロッカアーム11とを係
合する。

【００２３】低速用カム19とこれに隣接する高速用カム
36は、それぞれ共通のカムシャフト（図示せず）に一体
に形成され、エンジンの低回転時と高回転時において要
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。こ
こで、高速用カム36は低速用カム19と比べ、弁リフト量
を大きくするプロフィールを有している。即ち、高速用
カム36が第２のカムである。

【００２４】次に、以上の構成による作用を説明する。
エンジンが所定低速運転状態の場合に、メインロッカア
ーム11は低速用カム19のプロフィールに従って揺動し、
各吸気弁及び排気弁を開閉駆動する。このとき、サブロ
ッカアーム31は高速用カム36によって揺動されるもの
の、サブロッカアーム31がロストモーションプランジャ
38及びロストモーションスプリング39を押圧しながら、
サブロッカシャフト32と共にメインロッカアーム11に対
して相対運動するだけで、メインロッカアーム11の動き
を妨げることはない。また、この時のサブロッカアーム
31の動きはロストモーションプランジャ38及びロストモ
ーションスプリング39によりそのエネルギが吸収される
構成となっている。

【００２５】これに対して、前記低速用カム19から高速
用カム36への切換を行う際は、作動油圧が油室22に導か
れることにより、ロストモーションプランジャ60とメイ
ンロッカアーム11とが係合され、もって該ロストモーシ
ョンプランジャ60により高速カム36に押圧されていたサ
ブロッカアーム31のメインロッカアーム11に対する相対
回転が係止されて、前記メインロッカアーム11とサブロ
ッカアーム31とが一体化する。

【００２６】ここに、高速用カム36は低速用カム19に比
較して、リフト量が大きくなるように形成されているか
ら、サブロッカアーム31と一体化した揺動時は、高速カ
ム36によるサブロッカアーム31の揺動運動は、ロストモ
ーションプランジャ60から凹部68，ストッパ50及び孔21
を介してメインロッカアーム11に伝達され、もって、高
速カム36によりメインロッカアーム11及びサブロッカア
ーム31がメインロッカシャフト12を揺動中心として揺動
する。従って、メインロッカアーム11のローラ18が低速
用カム19から浮き上がり、各吸気弁及び排気弁は高速用
カム36のプロフィールに従って開閉駆動され、リフト量
が大きくなる。

【００２７】従って、本実施例では、ロストモーション
プランジャ60の周側面66に設けた凹部68，68にストッパ
50，50を係合離脱することにより該ロストモーションプ
ランジャ60とメインロッカアーム11とを係合離脱する構
成としたので、係止する際に各々のストッパ50，50には
該ストッパ50，50の断面方向に剪断応力が係ることにな
るが、該ストッパ50は剪断応力に対しては強い構成であ
るので、もって該ストッパ50を小さくできる。従って、
油室22等も小さくでき、オイルポンプより油室22に作動
油を導入して、ストッパ50を開口端52の方に移動させる
際に、ストッパ50や油室22の小型化が図られているので
油圧切換応答性が向上し、切換タイミングをロスするこ
とが防止できる。また、切換応答性不良によりカムの切
換が狙っていたタイミングよりずれ、「プランジャはじ
かれ不具合」や「トルクショック」が発生することを防
止することができる。

【００２８】また、ロストモーションプランジャ60をメ
インロッカアーム11に設けたので、該ロストモーション
プランジャ60をシリンダヘッドに設けたものに較べて、
サブロッカアーム31に与える付勢力を精度よく制御する
ことができ、カムフォロア部35と高速用カム36との転接
における両部材の磨耗等への影響を小さくでき、さら
に、本実施例にあっては、ロストモーションプランジャ
60の周側面66をストッパ50により係止する構成としたの
で、該ロストモーションプランジャ60の軸方向の長さを
増長することなく、小型化を満足したままレイアウト可
能である。

【００２９】またロストモーションプランジャ60はサブ
ロッカアーム31の動きに係るエネルギを吸収することが
必要であるので、所定の長さを有しており、もって該ロ
ストモーションプランジャ60の周側面66の長さも充分確
保されているので、該周側面に凹部68を設け、ストッパ
50を配設することは簡単なことであり、重量増加には繋
がらない。

【００３０】また本実施例では、ロストモーションプラ
ンジャ60の周側面66に平坦面67，67を形成し、該平坦面
67，67に円状の凹部68，68を設けているので、ストッパ
50，50が係合する際に、該ストッパ50，50が僅かにスト
ロークしても、該ストッパ50の全周囲が凹部68に係合す
ることとなり、確実な係合状態が得られると共に、係合
状態を得るのに必要なストロークも短くなり、応答性が
向上する。

【００３１】また本実施例では、ロストモーションプラ
ンジャ60に２箇所の円状の凹部68，68を設けているの
で、各々のストッパ50，50にかかる力が小さくなり、も
って該ストッパ50，50を小さくすることが可能となり、
質量も小さくなって、やはり応答性が向上する。また、
本実施例では、ロストモーションプランジャ60は図９に
示すように、円状の凹部68を設ける代わりに、当該凹部
68に相当する位置をさらに深い平坦面69としても良く、
また図10に示すように当該凹部68に相当する位置から開
口端62までを段付部70としてもよい。

【００３２】また、オイルポンプより油室22に作動油を
導入して、ストッパ50を開口端52の方に移動させる際に
は、ストッパ50とメインロッカシャフト12との距離ｒを
小さくすることにより、連通路25の長さを短くして、油
圧切換応答性を向上させ、切換タイミングのロスをさら
に防止することができる。また、分岐部24の開口面積を
連通路25より大きく形成したので、連通路25が設けられ
るメインロッカアーム11が揺動しても、常にメインロッ
カシャフト12内のメイン通路23と連通路25とは連通し、
作動油の供給が断たれることを防止している。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、メインロッカシャフトに揺動自在に支持されて第１
のカムに摺接して弁を開弁させるメインロッカアーム
と、前記第１のカムより大きなリフト量あるいは広い開
弁期間で弁を作動させる第２のカムに摺接して前記メイ
ンロッカアームに対して相対回転可能に揺動するサブロ
ッカアームと、前記メインロッカアームに支持されて前
記サブロッカアームを常時第２のカムに押圧付勢するプ
ランジャと、前記メインロッカアームに収納されて前記
プランジャと該メインロッカアームとの係合・離脱を切
り換える係合離脱手段と、を含んで構成したので、メイ
ンロッカアーム及びサブロッカアームの揺動運動の切換
を行う際の、切換に係る応答性の向上を図ることが可能
となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す動弁系の平面図

【図２】同上実施例を示す動弁系の正面図

【図３】同上実施例を示す動弁系の図１矢視Ｘに係る側
面図

【図４】図１中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図

【図５】図１中Ｂ−Ｂ線に沿う横断面図

【図６】図１中Ｃ−Ｃ線に沿う縦断面図

【図７】図１中Ｄ−Ｄ線に沿う縦断面図

【図８】同上実施例におけるロストモーションプランジ
ャの構成を示す斜視図

【図９】同上実施例におけるロストモーションプランジ
ャの構成を示す斜視図

【図10】同上実施例におけるロストモーションプランジ
ャの構成を示す斜視図

【図11】同上実施例におけるストッパの構成を示す斜視
図

【図12】従来の弁作動タイミングの制御装置における弁
の切換タイミングを示す特性図

【図13】従来例を示す動弁系の平面図

【図14】図13中Ｆ−Ｆ線に沿う縦断面図

【図15】図13中Ｇ−Ｇ線に沿う縦断面図

【符号の説明】

５ 吸気弁 11 メインロッカアーム 12 メインロッカシャフト 18 ローラフォロア 19 低速用カム 22 油室 31 サブロッカアーム 32 サブロッカシャフト 34 レバー 35 カムフォロア部 36 高速用カム 50 ストッパ 58 回転防止用のプレート 60 ロストモーションプランジャ 63 ロストモーションスプリング 68 凹部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のカムと、第１のカムより大きなリフ
   ト量あるいは広い開弁期間で弁を作動させる第２のカム
   と、シリンダヘッドに支持されたメインロッカシャフト
   と、メインロッカシャフトに揺動自在に支持されて第１
   のカムに摺接して弁を開弁させるメインロッカアーム
   と、前記第２のカムに摺接して前記メインロッカアーム
   に対して相対回転可能に揺動するサブロッカアームと、
   前記メインロッカアームに支持されて前記サブロッカア
   ームを常時第２のカムに押圧付勢するプランジャと、前
   記メインロッカアームに収納されて前記プランジャと該
   メインロッカアームとの係合・離脱を切り換える係合離
   脱手段と、を含んで構成されることを特徴とする内燃機
   関の吸・排気弁作動装置。