JP3045829B2 - エンジンの弁作動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、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で弁リフト特
性を切換えるよう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、低中速運動時の高トルク特性
と高速運転時の出力向上とを両立させる目的で、運動状
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。

【０００３】例えば、特開昭６２−１２１８１１号公報
に記載されたものにおいては、その揺動先端が弁に当接
する２つの低速用ロッカアームと、この低速用ロッカア
ームの間に設けられ、弁との当接部位を持たない自由カ
ムフォロアである高速用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、低速用ロッカアームに
は低速用カムが、高速用ロッカアームには低速用カムよ
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ている。

【０００４】そして、高速用ロッカアームと低速用ロッ
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、作動油圧に応動するプランジャ
が嵌合穴に嵌まり、あるいは嵌合穴から抜けることで、
２つのロッカアームが連結されたり、その連結が解かれ
たりする連結切換機構が設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の弁作動装置にあっては、エンジンの高速回転時に
おいて全てのロッカア−ムが一体化され、弁開度あるい
は弁タイミングを変えるものであり、高速用のロッカア
−ムを別個に必要とすることから、弁系の慣性質量が増
大し、エンジンの高回転化を阻害する要因ともなりかね
ない。

【０００６】従って、機能上の悪影響を与えることな
く、弁系の軽量化をはかることが要望されている。

【０００７】本発明の目的は、かかる要望に応え、弁系
の軽量化を有効にはかり、切換作動の容易化、および高
回転化をはかることの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、本願発明は、一端が吸気弁あるいは排気弁に連係
され第１カムで駆動されるロッカアームと、第２カムで
駆動される自由カムフォロアと、前記ロッカアームと前
記自由カムフォロアとの相互の連結および連結解除を切
換え可能な連結切換え手段と、前記自由カムフォロアを
前記第２カムに向けて付勢する付勢手段と、を備えたエ
ンジンの弁作動装置において、前記自由カムフォロアの
前記第２カムに摺接するカムフォロア部の下側に前記連
結切換え手段との連結部および中抜き部を形成し、該中
抜き部は下方に開口されていると共に前記連結部の位置
よりも上方の底部にまで形成され、前記付勢手段を前記
中抜き部内に前記連結部に対し位置をずらして配置する
と共にその一端を、前記中抜き部の底部に配置したこと
を特徴とする。

【０００９】

【００１０】

【作用】本発明によれば、自由カムフォロアが中抜き構
造に形成されているので、第２カムによって駆動され、
ロッカア−ムに対し相対的に揺動する際にも、およびそ
れと一体的に揺動する際にも慣性質量の増大をさほど招
かず、また低高速回転にまたがる際の切換が容易に行わ
れる。

【００１１】また、付勢手段の配置場所を自由カムフォ
ロアの中抜き部内に確保できる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１３】図１，図２および図３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
ンジンに対して本発明を適用した場合の実施例を示して
いる。

【００１４】これについて説明すると、各気筒には２本
の吸気弁９に対応した単一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３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の先端は吸気
弁９のステム頂部に当接する。

【００１５】メインロッカアーム１にはシャフト１３に
ニードルベアリング１２を介してローラ１４が回転自在
に支承され、このローラ１４は第１カムとしての低速用
カム２１に転接する。

【００１６】メインロッカアーム１は平面視においてほ
ぼ矩形に形成され、メインロッカアーム１にはローラ１
４と並んで単一の自由カムフォロアとしてのサブロッカ
アーム２が設けられている。このサブロッカアーム２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１に相対回転可能に連結されている。サブロッカシ
ャフト１６はサブロッカアーム２に形成された穴１７に
摺動可能に嵌合する一方、メインロッカアーム１に形成
された穴１８に圧入されている。

【００１７】サブロッカアーム２は吸気弁９に当接する
部位を持たず、その先端には第２カムとしての高速用カ
ム２２に摺接するカムフォロア部２Ａが円弧状に突出し
て形成されている。

【００１８】メインロッカアーム１にはサブロッカアー
ム２の直下に位置して第１の付勢手段としての第１ロス
トモーションスプリング２５を収容する円柱状の凹部２
６が形成されている。コイル状の第１のロストモーショ
ンスプリング２５の下端は凹部２６に形成した環状溝２
６Ａに装着される係止ワッシャ２６Ｂに係止し、その上
端は凹部２６に摺動自在に嵌合する当接部材としての有
底筒状のスプリングリテーナ２７を付勢している。

【００１９】さらに、スプリングリテーナ２７はその端
縁にフランジ２７Ａが形成され、このフランジ２７Ａが
凹部２６に形成した段部２６Ｃに係合することによりス
トッパが構成され、スプリングリテーナ２７の凹部２６
からの突出量が規制されている。かくて、第１のロスト
モーションスプリング２５の伸長量規制手段が構成され
て、その初期装着時において縮設状態が得られるので、
所定のセット荷重が付与されることになる。

【００２０】一方、前述のサブロッカアーム２はカムフ
ォロア部２Ａの下側が中抜きで、その両端部に脚部２
Ｂ，２Ｂを設けた形態とされ、この脚部２Ｂ，２Ｂの下
端部が当接部材としてのスプリングリテーナ２７の上面
に当接可能に構成されている。そして、この中抜き部内
に位置されて第２の付勢手段としての第２ロストモーシ
ョンスプリング２８が設けられている。トーションコイ
ルスプリングである第２ロストモーションスプリング２
８は、そのコイル部２８Ａがサブロッカアーム２の揺動
中心であるサブロッカシャフト１６に巻装支持され、そ
の一端部２８Ｂがカムフォロア部２Ａの下面に、他端部
２８Ｃがスプリングリテーナ２７の上面にそれぞれ当接
し、サブロッカアーム２を高速用カム２２に押圧付勢し
ている。

【００２１】しかして、第２ロストモーションスプリン
グ２８は第２カムとしての高速用カム２２のベースサー
クル部に、サブロッカアーム２のカムフォロア部２Ａを
追縦させることを主な機能としているから、比較的ばね
定数の小さなものを用いる。そして、このカムフォロア
部２Ａが高速用カム２２のベースサークル部に当接して
いる状態では、サブロッカアーム２の脚部２Ｂ，２Ｂの
下端と、当接部材としてのスプリングリテーナ２７の上
面との間には、所定のクリアランスＤが形成されるよう
に、脚部２Ｂ，２Ｂやストッパとしての段部２６Ｃとフ
ランジ２７Ａとの寸法関係が設定されている。

【００２２】なお、前述の第１ロストモーションスプリ
ング２５は高速用カム２２のカム山にカムフォロア部２
Ａを追従させることを主な機能としているから、第２ロ
ストモーションスプリング２８に比べるとばね定数は大
きいが、ストッパでもって所定のセット荷重を付与でき
るので、従来に比べると相当にばね定数を小さくするこ
とが可能である。

【００２３】図４，図５に示すように、両ロッカアーム
１および２の相対回転を係止可能とする連結切換え手段
として、サブロッカアーム２の脚部２Ｂ，２Ｂには、第
１プランジャ３１を摺動自在に嵌合させる穴３２，３２
が形成され、メインロッカアーム１には第２および第３
のプランジャ３３および３４を摺動自在に嵌合させる穴
３５および３６がそれぞれ形成されている。そして、第
２プランジャ３３の背後に油室３７が画成される一方、
第３プランジャ３４の背後にはリターンスプリング３８
が介装される。

【００２４】各穴３２，３５および３６は所定位置で互
いに同軸方向に連続し、かつ同一径で形成される。図５
に示すように、油室３７に導かれる作動油圧により第２
プランジャ３３が穴３５および３２に、第１プランジャ
３１が穴３２および３６に亘ってそれぞれ同時に嵌合す
ることにより、メインロッカアーム１とサブロッカアー
ム２が一体化するようになっている。

【００２５】図４に示すように、リターンスプリング３
８の付勢力により第２プランジャ３３の一端が穴３５の
端面に一致した状態では、各プランジャ３１，３３およ
び３４が各穴３２，３５および３６にそれぞれ収まっ
て、メインロッカアーム１の揺動を拘束しないようにな
っている。

【００２６】第３プランジャ３４の嵌合する穴３６の一
端にはリターンスプリング３８の一端を係止する栓体３
９が圧入され、栓体３９には必要に応じ空気抜き孔を開
口させてもよい。

【００２７】さらに本実施例にあっては、図６に示すよ
うに第２プランジャ３３の一端には面取り３３Ａが施さ
れるとともに、サブロッカアーム２の穴３２の第２プラ
ンジャ３３が侵入する側の端縁に、同じく面取り３２Ａ
が施されている。なお、サブロッカアーム２は前述のよ
うに中抜きが形成され軽量化がはかられているが、その
とき、脚部２Ｂ，２Ｂの厚みは第２プランジャ３３のス
トローク量より厚くすることが好ましい。というのも、
第１プランジャ３１と第２プランジャ３３との当接面が
脚部２Ｂの一方内に納まり、第１プランジャ３１の案内
が確実に行われるからである。

【００２８】油室３７に作動油圧を導く油通路４１はメ
インロッカアーム１およびメインロッカシャフト３の内
部を通して設けられる。メインロッカアーム１には油室
３７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通孔４３が形成され
ている。メインロッカシャフト３の内部にはオイルギャ
ラリ４４が軸方向に形成され、このオイルギャラリ４４
から通孔４６および環状溝４７を介してメインロッカア
ーム１の通孔４３と連通している。

【００２９】オイルギャラリ４４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高速運転時に
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、後述する
低速用カム２１と高速用カム２２の切換えを円滑に行う
ようになっている。

【００３０】低速用カム２１とこれに隣接する高速用カ
ム２２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。つまり、高速用カム
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。

【００３１】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、メインロッカアーム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９の開閉
駆動を行う。このとき、サブロッカアーム２は高速用カ
ム２２によって揺動されるものの、リターンスプリング
３８の付勢力により各プランジャ３３，３１および３４
が各穴３５，３２および３６にそれぞれ収容された状態
にあり、メインロッカアーム１の動きが妨げられること
はない。

【００３２】これに対して、エンジンの高速運転時に作
動油圧がオイルギャラリ４４および油通路４３を介して
油室３７に導かれると、各プランジャ３３，３１および
３４はリターンスプリング３８に抗して移動し、第２プ
ランジャ３３が穴３５および３２に亘って嵌合するとと
もに、第１プランジャ３４が穴３２および３６に亘って
嵌合することにより、２つのロッカアーム１および２が
連結され一体となって揺動することになる。このとき、
メインロッカアーム１とサブロッカアーム２とに多少の
相対的変位があったとしても、サブロッカアーム２は軽
量なので容易に動き、第２プランジャ３３の面取り部３
３Ａと穴３２の面取り部３２Ａとに調心されつつ第２プ
ランジャ３３は第１プランジャ３１および第３プランジ
ャ３４とともに速やかにストロークする。従って、応答
性よく連結が行われる。

【００３３】ここに、高速用カム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、サブロッカアーム２と一体化
された揺動時はメインロッカアーム１のローラ１４が低
速用カム２１から浮き上がり、各吸気弁９は高速用カム
２２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。

【００３４】一方、エンジンの高回転域から再び低回転
域に移ると、切換弁の作動により油室３７に導かれる油
圧が低下し、リターンスプリング３８の弾性復元力によ
り各プランジャ３３，３１および３４が元の位置に移動
して、メインロッカアーム１の拘束が解除される。

【００３５】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高速用カム２２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。

【００３６】ところで、前述した低速運転時のメインロ
ッカアーム１とサブロッカアーム２との拘束が解除され
た状態においては、第２ロストモーションスプリング２
８に付勢されて、まず高速用カム２２のベースサークル
部に当接しているサブロッカアーム２は、カムシャフト
の回転にともないカム山に押圧され、第２ロストモーシ
ョンスプリング２８を撓ませつつ、その脚部２Ｂ、２Ｂ
の下端がスプリングリテーナ２７の上面に緩やかに当接
される。このとき、サブロッカアーム２に対しスプリン
グリテーナ２７はその質量において小さく、また当接速
度も小さいので打音は無視し得る程度である。そしてカ
ムシャフトの回転がさらに進むと、スプリングリテーナ
２７を第１ロストモーションスプリング２５の付勢力に
抗って押し下げる。

【００３７】また、カム山の頂部を通過した後において
は、第１ロストモーションスプリング２５の付勢力でも
ってサブロッカアーム２のカムフォロア部２Ａをカムに
当接させた状態で、スプリングリテーナ２７はストッパ
に規制される位置に戻される。そして、第２ロストモー
ションスプリング２８の反力によりカムフォロア部２Ａ
を高速用カム２２のベースサークル部に当接させた状態
に戻る。

【００３８】次に、本発明の他の実施例を図７および図
８を参照しつつ説明する。

【００３９】本実施例は、前実施例が自由カムフォロア
であるサブロッカアームを第２カムである高速用カムに
向けて付勢する付勢手段として、第１ロストモーション
スプリング２５と第２ロストモーションスプリング２８
とを用いたのに対し、構造の簡略化および部品点数の低
減をはかるべく１個のロストモーションスプリングを用
いたものである。

【００４０】すなわち、本実施例にあっては、サブロッ
カアーム２の脚部２Ｂ間の中抜き部内でカムフォロア部
２Ａの下面に、ばね受座２Ｃが形成され、またメインロ
ッカアーム１にもばね受座１Ａが形成されている。そし
て、この両ばね受座２Ｃおよび１Ａはサブロッカシャフ
ト１６から、ほぼ等距離となるように設定されている。

【００４１】しかして、このばね受座２Ｃおよび１Ａの
間にコイルスプリングからなるロストモーションスプリ
ング２９が縮設されている。

【００４２】その他の構成は、前実施例と同様であるか
ら、同一機能部位には同一符号を付し重複説明を避け
る。

【００４３】本実施例にあっても、エンジンの低速運転
時には、メインロッカアーム１およびサブロッカアーム
２は拘束が解除された状態にあり、サブロッカアーム２
は高速用カム２２と低速用カム２１とのほぼリフト量の
差に相当する分、ロストモーションスプリング２９を撓
ませつつ揺動される。このように、サブロッカアーム２
の揺動量はほぼリフト量の差相当分であるため、ロスト
モーションスプリング２９は撓み量が小さく、特別な座
屈防止機構等を必要としない。

【００４４】また、本実施例にあっては、ロストモーシ
ョンスプリング１個のみとし、その配置位置を前述の実
施例と同様に、サブロッカアーム２の中抜き部内とした
ことから、省スペースで軽量なロストモーション機構が
得られる。さらに、スプリングリテーナ２７等を不要と
するから構造の簡略化が図れるし、ロストモーションス
プリング２９の倒れも防止できる。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかように、本発明に
よれば、自由カムフォロアを中抜き構造に形成したの
で、慣性質量の増大を防止することができ、エンジンの
高回転化をはかることができる。また、ロッカアームと
自由カムフォロアとの連結時において、その連結動作の
応答性を向上させることができる。また、自由カムフォ
ロアの中抜き部内に付勢手段の一端を配置したので、該
付勢手段の配置場所を他に確保する必要がなくなり、省
スペースで簡素な構造となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明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線に沿う横断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う横断面図であ
る。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断面図であり、メ
インロッカアームとサブロッカアームとの連結解除状態
を示す。

【図５】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断面図であり、メ
インロッカアームとサブロッカアームとの連結状態を示
す。

【図６】図５の一部拡大図である。

【図７】この発明の他の実施例を示す動弁系の平面図で
ある。

【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う横断面図で
ある。

【符号の説明】

１ メインロッカアーム ２ サブロッカアーム（自由カムフォロア） ２Ａ カムフォロア部 ２Ｂ 脚部 ３ メインロッカシャフト ９ 吸気弁 １６ サブロッカシャフト ２５ 第１ロストモーションスプリング（付勢手段） ２７ スプリングリテーナ ２８ 第２ロストモーションスプリング（付勢手段） ２９ ロストモーションスプリング（付勢手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 吉彦 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社 アツギユニシア内 (72)発明者 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 (72)発明者 木村 徹 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 (72)発明者 又吉 豊 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 (72)発明者 中村 信 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 (72)発明者 桜木 茂 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 (72)発明者 谷口 徹之 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 平３−130509（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−43612（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−109010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−201912（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 13/00 301

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が吸気弁あるいは排気弁に連係され
   第１カムで駆動されるロッカアームと、 第２カムで駆動される自由カムフォロアと、 前記ロッカアームと前記自由カムフォロアとの相互の連
   結および連結解除を切換え可能な連結切換え手段と、 前記自由カムフォロアを前記第２カムに向けて付勢する
   付勢手段と、 を備えたエンジンの弁作動装置において、 前記自由カムフォロアの前記第２カムに摺接するカムフ
   ォロア部の下側に前記連結切換え手段との連結部および
   中抜き部を形成し、該中抜き部は下方に開口されている
   と共に前記連結部の位置よりも上方の底部にまで形成さ
   れ、 前記付勢手段を前記中抜き部内に前記連結部に対し位置
   をずらして配置すると共にその一端を、前記中抜き部の
   底部に配置したことを特徴とするエンジンの弁作動装
   置。