JP3074202B2 - 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】この発明は、内燃機関の動弁装
置、特に機関の低回転時と高回転時に弁リフト特性の切
換え可能な動弁装置に関する。

【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（例えば特開昭６３−１６７０１６号公
報、特開昭６３−５７８０５号公報等参照）。

【０００３】これについて説明すると、その揺動先端が
弁に当接する低速用ロッカアームと、この低速用ロッカ
アームの片側に隣接して弁との当接部位を持たない高速
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
が夫々転接している。

【０００４】更に、各低速用，高速用ロッカアームの対
向側部には、ロッカシャフトと平行に配置された連結解
除手段が設けられている。この連結解除手段は、両ロッ
カアームの対向側部内に同心上に穿設された各ガイド孔
と、該ガイド孔内に摺動自在に収納された比較的長尺な
プランジャとを備え、該プランジャを作動油圧及びコイ
ルスプリングのばね力に応動させて両ガイド孔に跨って
係合させて両ロッカアームを連結させるか、あるいは高
速用ロッカアームのガイド孔から抜け出させることによ
り該連結状態を解除させるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前記従来の
装置にあっては、１気筒当たり複数のロッカアームが共
通のロッカシャフトに支持されているため、該ロッカア
ームの加工精度の誤差や各ロッカアームをロッカシャフ
トに組み付けた際の組み付け誤差等に起因して、両ロッ
カアーム間に寸法精度のバラツキが発生する虞がある。
このため、各ガイド孔の相対的な軸心に位置ズレが生
じ、両ロッカアームの連結時にプランジャの先端縁が高
速用ロッカアームのガイド孔の孔縁に突き当たって、該
両ロッカアームの円滑な連結作用が阻害されるばかり
か、ガイド孔の位置ズレが大きい場合には連結作用が不
可能になる虞がある。また、斯かる各ガイド孔の位置ズ
レによって弁の開閉特性にバラツキが生じ易くなる。

【０００６】この結果、各ロッカアームの製造時におい
て、両ガイド孔の高い位置精度が要求され、製造作業能
率の低下とコストの高騰が余儀なくされる。

【０００７】本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出
されたもので、両ロッカアームの円滑な連結作用を確保
しつつ係止部と係合部の位置精度の緩和を図り、製造作
業能率の向上とコストの低廉化を図ることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案は、前記従来の問
題点に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明
は、基端部がロッカシャフトを介して揺動自在に支持さ
れ、かつ先端部が機関弁に当接する第１ロッカアーム
と、該第１ロッカアームに対して相対揺動自在に設けら
れた第２ロッカアームと、機関のクランク軸と同期回転
し、前記第１ロッカアーム及び第２ロッカアームに摺接
する夫々リフト量の異なる複数のカムと、機関運転状態
に応じて、前記両ロッカアームを連動させて前記第２ロ
ッカアームの揺動力を第１ロッカアームに伝達する一
方、両ロッカアームの連動を解除して第２ロッカアーム
から第１ロッカアームへの揺動力の伝達を遮断する連動
解除手段とを備えた内燃機関の動弁装置であって、前記
連動解除手段は、前記両ロッカアームの一方側のロッカ
アームに設けられて、他方側ロッカアーム方向へ移動自
在な係合部材と、前記他方側ロッカアームの外壁面の前
記係合部材側に設けられた押圧面を有し、かつ前記係合
部材が他方側ロッカアーム方向へ移動した際に、該他方
側ロッカアームが前記係合部材方向へ揺動することによ
って前記押圧面が係合部材に係合押圧する突起状の係止
部とを備えたことを特徴としている。請求項２記載の発
明は、前記係合部材を、前記係止部と他方のロッカアー
ムとの間に挟持することによって前記両ロッカアームを
連動させることを特徴としている。請求項３記載の発明
は、前記係合部材をほぼ円柱状に形成する一方、前記係
止部の押圧面を係合部材の外周面よりも大きな曲率半径
の円弧状に形成したことを特徴としている。請求項４の
発明は、係止部の押圧面を平坦状に形成したことを特徴
としている。

【０００９】

【作用】前記構成の本発明によれば、他方側のロッカア
ームに設けられた係止部を、円柱状の孔（ガイド孔な
ど）ではなく、例えば突起状に形成し、この突起状係止
部の押圧面によって係合部材の外周面を他方側ロッカア
ームの揺動方向から係脱させることにより、両ロッカア
ームを互いに連動させたり、あるいは連動を解除するよ
うにしたため、前記係止部と係合部材との軸方向の高い
位置精度が要求されない。したがって、各ロッカアーム
の組み付け時において加工精度の誤差や組み付け誤差等
を吸収することが可能になる。この結果、製造作業が容
易になると共に、コストの低廉化が図れる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。尚、本実施例は、１つの気筒について同一の機能
を有する２つの機関弁（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）を備えた内燃機関に対
して適用したものを示している。

【００１１】即ち、図１〜図６は本発明の第１実施例を
示し各気筒には、２本の吸気弁３，３に対応した単一の
第１ロッカアーム１が設けられており、この第１ロッカ
アーム１は、基端部１ａが各気筒に共通な第１ロッカシ
ャフト４を介してシリンダヘッドに揺動自在に支持され
ている一方、先端部１ｂが油圧ラッシュアジャスタ５，
５を介して吸気弁３，３のステム３ａ，３ａ頂部に当接
している。また、この第１ロッカアーム１は、図３及び
図７，図８に示すように平面略矩形状を呈し、一側部の
ロッカシャフト４と直交する長手方向に長方形状の開口
６が切欠形成されていると共に、他側部のロッカシャフ
ト４側上部に一対のボス部７，７が突設されている。そ
して、前記開口６には、支軸８にニードルベアリング９
を介してローラ１０が回転自在に設けられている一方、
前記ボス部７，７間には、該ボス部７，７に貫通形成さ
れた支持孔７ａ，７ａに両端部が圧入された第２ロッカ
シャフト１１と、該ロッカシャフト１１に揺動自在に支
持された第２ロッカアーム２とが設けられている。ま
た、前記ローラ１０は、図外のクランク軸と同期回転す
るカムシャフト１２に有する低速用カム１３が転接して
いる。

【００１２】前記第２ロッカアーム２は、図４及び図
９，図１０に示すように基端２ａが第２ロッカシャフト
１１を介して第１ロッカアーム１に相対的に揺動自在に
支持されていると共に、吸気弁３に当接する部位を有さ
ず、その先端には低速用カム１３と並設された高速用カ
ム１４に摺接するカムフォロア部１５が円弧状に突出形
成されている一方、その下側に有する狭巾部１６の下部
１７一端側には、カムフォロア部１５を高速用カム１４
に押し付けるロストモーション機構１８に当接する凸部
１９が一体に設けられている。

【００１３】前記ロストモーション機構１８は、第１ロ
ッカアーム１の他側部下端側に有する保持孔２０内に設
けられて、前記保持孔２０内を摺動しつつ上面が凸部１
９に当接する有蓋円筒状の押圧部２１と、該押圧部２１
を凸部１９方向に付勢するロストモーションスプリング
２２と、保持孔２０の下端部に支持リング２３を介して
保持されて、ロストモーションスプリング２２の下端部
を支持するスプリングシート２４とから構成されてい
る。

【００１４】また、前記油圧ラッシュアジャスタ５，５
は、図６に示すように、第１ロッカアーム１の先端部１
ｂの両側下部に有する摺動孔２５から下方へ進退自在に
設けられた有底円筒状のプランジャ２６と、該プランジ
ャ２６の内部に設けられて隔壁２７ａを介して内部が高
圧室２８とリザーバ室２９とに隔成された円筒部２７
と、高圧室２８内に設けられて隔壁２７ａ中央の連通孔
３０を閉止するチェックバルブ３１とを備えている。そ
して、吸気バルブ３，３が第１ロッカアーム１，１の揺
動力及びバルブスプリング３ｂ，３ｂのばね力で上下動
（開閉作動）する際に、プランジャ２６とステム３ａ頂
部との間に隙間が発生しようとすると、同時に先端部１
ｂ中央の油留室３１及び油通路３２，３２を介して導入
されたリザーバ室２９内の油圧が、連通孔３０から高圧
室２８内に供給されてプランジャ２６を押し出して、常
にステム３ａ頂部との零ラッシュ調整を行うようになっ
ている。

【００１５】更に、前記第１，第２ロッカアーム１，２
は、連動解除手段３３によって機関運転状態に応じて連
動あるいは解除されるようになっている。この連動解除
手段３３は、図１及び図２に示すように構成されてい
る。即ち、第１ロッカアーム１のローラ１０の側部に有
する壁部１ｃ内には、有底円筒状のガイド孔３４が第１
ロッカシャフト４と平行に形成され、この内部に円柱状
の短尺なピストン３５と、該ピストン３５より小径な係
合部材たるディスク３６が摺動自在に保持されていると
共に、該ピストン２２の背後に油室３７が画成されてい
る。前記壁部１ｃは、図１及び図２に示すようにガイド
孔３４の第１ロッカシャフト４側の開口端部が切欠され
て、これと反対側に係合部たる延出部３８が形成されて
いる。一方、第２ロッカアーム２の下部１７一端側に
は、ガイド孔３４と同軸上でかつ同一径のシリンダ孔３
９が形成されており、このシリンダ孔３９に、前記ピス
トン３５をリターンスプリング４０のばね力により油室
３７方向に付勢するプランジャ４１が収納されている。

【００１６】そして、前記ガイド孔３４とシリンダ孔３
９との間、つまり第２ロッカアーム２の下部１７他端側
には、係止部たる突起部４２が一体に設けられている。
具体的に説明すれば、この突起部４２は、図９，図１０
にも示すように第２ロッカアーム２の下部１７他端側の
一部を切り欠いて狭巾部１６の下面半分を露出させて突
状に形成したものであり、該狭巾部１６の下面つまり該
突起部４２の押圧面である下面４２ａは、ディスク３６
の外周面よりも若干大きな曲率半径の円弧面状に形成さ
れている。

【００１７】前記油室３７には、油圧回路によって作動
油圧が導入されるようになっており、この油圧回路は、
図５に示すように第１ロッカシャフト４の内部軸方向孔
４ａ内に挿通されたチューブ４３内の油圧通路４４と、
第１ロッカアーム１内に形成されて第１ロッカシャフト
４の半径方向孔４５と油室３７とを連通する連通路４６
とから構成されている。前記油圧通路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。また、前記切換弁の作動を電子制
御するコントロールユニットは、機関回転信号、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１３と高速用カム１４の
切換えを円滑に行うようになっている。

【００１８】低速用カム１３とこれに隣接する高速用カ
ム１４は、それぞれ共通のカムシャフト１２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１４は、低速用カム１３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。

【００１９】したがって、この実施例によれば、機関低
速運転時には、コントロールユニットからの制御信号に
基づいて切換弁が油圧通路４４を閉成するため、油室３
７への油圧の供給が遮断される。依って、プランジャ４
１が図２に示すようにリターンスプリング４０のばね力
によって前方へ進出してピストン３５とディスク３６を
ガイド孔３４内に収納させると共に、該プランジャ４１
自身もシリンダ孔３９内に保持される。このため、各ロ
ッカアーム１，２は連結されずに夫々独立して揺動し、
第１ロッカアーム１は低速用カム１３のプロフィールに
従って揺動し、各油圧ラッシュアジャスタ５，５を介し
て各吸気弁３，３を開閉作動させる。一方、第２ロッカ
アーム２は、高速用カム１４のプロフィールにしたがっ
て、揺動しているが、この時点ではディスク３６の先端
面とプランジャ４１の先端面が互いに摺接しているだけ
であるから第１ロッカアーム１の動きを妨げることはな
い。

【００２０】一方、機関が高速運転域に移行した場合
は、切換弁により油圧通路４４が開成されて該油圧通路
４４から連通路４６を介して油室３７内に作動油圧が導
かれると、ピストン３５及びディスク３６がリターンス
プリング４０のばね力に抗して移動してプランジャ４１
をシリンダ孔３９底部に押し戻す。したがって、ディス
ク３６は、図１に示すように突起部４２と延出部３８と
の間に挾持された形に係合する。これによって、第１ロ
ッカアーム１と第２ロッカアーム２が連結され、該第２
ロッカアーム２が高速用カム１４のプロフィールにした
がって揺動すると、そのリフト力が突起部４２からディ
スク３６を介して延出部３８に伝達されて第１ロッカア
ーム１を第２ロッカアーム２と一体化して揺動させる。
即ち、該第１ロッカアーム１は、第２ロッカアーム２と
一体化して揺動した時は、ローラ１０が低速用カム１３
から浮き上がり、各吸気弁３，３は高速用カム１４のプ
ロフィールに従って開閉作動し、弁の開き角度及びリフ
ト量が大きくなる。

【００２１】このように、本実施例では、第２ロッカア
ーム２の係止部をガイド孔ではなく、突起部４２で形成
したため、たとえ各ロッカアーム１，２等の構成部品の
加工精度の誤差や組み付け誤差等が発生しても、斯かる
誤差によるガイド孔３４との位置ズレを突起部４２で吸
収することができる。したがって、両ロッカアーム１，
２の常時円滑な連結作用が確保されることは勿論のこ
と、該突起部４２と第１ロッカアーム１のガイド孔３４
及び延出部３８との高い位置精度が要求されずに十分緩
和される。このため、各ロッカアーム１，２の製造作業
が容易になると共に、製造コストの低廉化が図れる。

【００２２】また、第２ロッカアーム２を、第２ロッカ
シャフト１１を介して第１ロッカアームに連結する構造
としたため、従来のように両ロッカアームを共通のロッ
カシャフトに嵌合させる構造に比べて、第２ロッカアー
ム２を大巾に小型化できる。

【００２３】その結果、動弁系の慣性質量が小さくなり
高回転域での吸気弁３，３の追従性が高くなる。また、
第２ロッカアーム２の小型化によりロストモーションス
プリング２２の付勢力も小さくて済み、第２ロッカアー
ム２と高速用カム１４とのフリクションが小さくなり、
これによって燃費の低減が図れる。

【００２４】また、本実施例では、ガイド孔３４の一部
を切欠してディスク３６を延出部３８と突起部４２で挾
持する形にしたため、従来のようにピストンが各ガイド
孔に係合した際に、ピストンが傾いてその両端縁がガイ
ド孔の内面に圧接して所謂こじりを起こすことがなくな
る。したがって、斯かるこじりを防止するために従来の
ようにピストンを長尺にする必要がなくなるので、各ロ
ッカアーム１，２の巾を短縮化でき、装置の小型化が助
長される。

【００２５】また、第２ロッカアーム２の突起部４２
は、その下面４２ａを図１１に示すように円弧面に替え
て平坦状に形成することも可能である。

【００２６】更に、ディスク３６は、その外径を図１２
に示すようにピストン３５の外径よりも大きくすること
も可能であり、このようにディスク３６の外径を自由に
選択して各カム１３，１４に対するローラ１０とカムフ
ォロア部１５との相対的な高さを調整できる。このた
め、第２ロッカアーム２の突起部４２とガイド孔３４及
び延出部３８との位置精度を更に緩和することが可能と
なる。

【００２７】また、本実施例にあっては、第２ロッカア
ーム２を第２ロッカシャフト１１を介して支持するボス
部７，７を、第１ロッカアーム１のように一体に設けた
ため、該ボス部７，７の製造作業が容易である共に、第
２ロッカアーム２を第１ロッカアーム１の外側から組み
付けられるため、該組み付け作業も容易になる。

【００２８】尚、図１３に示すように、ディスク３６を
廃止して、延長されたピストン３５によって突起部４２
とガイド孔３４とを係合させることも可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、他方のロッカアームに設けられた
係合部材を、従来のように両ガイド孔に跨がって係合さ
せるのではなく、他方側のロッカアームの外壁面に設け
られた突起状の係止部の押圧面を、該押圧面方向に移動
してきた係合部材に係合押圧して両ロッカアームを連動
させ、あるいは係合部材が係止部から離間して係合押圧
を解除して両ロッカアームの連動を解除するようにした
ため、たとえ各ロッカアーム等の構成部品の加工精度の
誤差や組み付け誤差等が発生しても、斯かる誤差による
係合部材との位置ずれを前記係止部で吸収できる。した
がって、両ロッカアームの連動作用が常時円滑に行なえ
ることは勿論のこと、係合部材との高い位置精度が要求
されず、十分に緩和される。この結果、ロッカアームの
製造作業が容易になると共に、製造コストの低廉化が図
れる。請求項２記載の発明によれば、係合部材を、係止
部と他方のロッカアームに有する係合部との間に挟持す
るようにしたため、従来のようにピストンが各ガイド孔
に係合した際に、ピストンが傾いてその両端縁がガイド
孔の内面に圧接していわゆるこじりを起こすことがなく
なる。この結果、こじりを防止するために従来のように
ピストンを長尺にする必要がなくなるので、各ロッカア
ームの巾を短縮化でき、装置の小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図３のＡ−Ａ線断面
図。

【図２】本実施例の作用を示す図３のＡ−Ａ線断面図。

【図３】本実施例の平面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【図５】図３のＣ−Ｃ線断面図

【図６】図３のＤ−Ｄ線断面図。

【図７】本実施例に供される第１ロッカアームを示す平
面図。

【図８】同第１ロッカアームの側面図。

【図９】本実施例に供される第２ロッカアームを示す平
面図。

【図１０】同第２ロッカアームの正面図。

【図１１】第２ロッカアームの他例を示す側面図。

【図１２】本発明の第２実施例を示す要部断面図。

【図１３】本発明の第３実施例を示す要部断面図。

【符号の説明】

１…第１ロッカアーム、１ａ…基端部、１ｂ…先端部、
２…第２ロッカアーム、３…吸気弁、４…第１ロッカシ
ャフト、１３，１４…低速用・高速用カム、３３…連動
解除手段、３６…ディスク（係合部材）、３８…延出部
（係合部）、４２…突起部（係止部）、４２ａ…下面
（押圧面）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 13/00 301

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基端部がロッカシャフトを介して揺動自
   在に支持され、かつ先端部が機関弁に当接する第１ロッ
   カアームと、該第１ロッカアームに対して相対揺動自在
   に設けられた第２ロッカアームと、機関のクランク軸と
   同期回転し、前記第１ロッカアーム及び第２ロッカアー
   ムに摺接する夫々リフト量の異なる複数のカムと、機関
   運転状態に応じて、前記両ロッカアームを連動させて前
   記第２ロッカアームの揺動力を第１ロッカアームに伝達
   する一方、両ロッカアームの連動を解除して第２ロッカ
   アームから第１ロッカアームへの揺動力の伝達を遮断す
   る連動解除手段とを備えた内燃機関の動弁装置であっ
   て、 前記連動解除手段は、前記両ロッカアームの一方側のロ
   ッカアームに設けられて、他方側ロッカアーム方向へ移
   動自在な係合部材と、前記他方側ロッカアームの外壁面
   の前記係合部材側に設けられた押圧面を有し、かつ前記
   係合部材が他方側ロッカアーム方向へ移動した際に、該
   他方側ロッカアームが前記係合部材方向へ揺動すること
   によって前記押圧面が係合部材に係合押圧する突起状の
   係止部とを備えたことを特徴とする内燃機関の動弁装
   置。
2. 【請求項２】 前記係合部材は、前記係止部と一方側の
   ロッカアームとの間に挟持されることによって前記両ロ
   ッカアームを連動させることを特徴とする請求項１記載
   の内燃機関の動弁装置。
3. 【請求項３】 前記係合部材をほぼ円柱状に形成する一
   方、前記係止部の押圧面を係合部材の外周面よりも大き
   な曲率半径の円弧状に形成したことを特徴とする請求項
   １または２記載の内燃機関の動弁装置。
4. 【請求項４】 係止部の押圧面を平坦状に形成したこと
   を特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の内燃機
   関の動弁装置。