JP3200131B2 - エンジンの弁作動装置 - Google Patents

エンジンの弁作動装置

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JP3200131B2
JP3200131B2 JP00310092A JP310092A JP3200131B2 JP 3200131 B2 JP3200131 B2 JP 3200131B2 JP 00310092 A JP00310092 A JP 00310092A JP 310092 A JP310092 A JP 310092A JP 3200131 B2 JP3200131 B2 JP 3200131B2
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves

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、低中速運転時の高トルク特性
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】これらは、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
カアームとには、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、嵌合穴が形成されると共に、この嵌合穴
内にプランジャが嵌装されており、作動油圧に応動して
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
従来のものにあっては、それぞれの嵌合穴に嵌装された
複数のプランジャが、嵌合穴が同軸上に整列したとき
に、油圧を受けたプランジャが相手プランジャを押しな
がら相手の嵌合穴に嵌まりこむように構成されているの
で、プランジャと高速用ロッカアームおよび低速用ロッ
カアームの嵌合穴との加工精度は極めて高いものが要求
され、コスト上昇の一因となっている。というのも、加
工精度を下げ両者のクリアランスを大きく許容すると、
まず、作動油圧の保持が保証されず、さらに、アームの
連結作用がスムーズに行われなかったり、嵌合穴とプラ
ンジャとの片当りによる摩耗や音が発生し好ましくない
からである。また、各ロッカアームの大型化が避けられ
ず、動弁系全体の慣性モーメントが増大するという問題
もあった。
【０００６】本発明の目的は、かかる従来の問題を解消
し、高精度の加工を必要とせずコストを低減すると共に
慣性モーメントを小さくすることができるエンジンの弁
作動装置を提供することにある。
【０００７】
【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、本発明のエンジンの弁作動装置は、ロッカシャフ
トに揺動自在に支承されると共に先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、該ロッカアームに移動自在に支承され第２カムで駆
動される自由カムフォロアと、該自由カムフォロアに関
して設けられたロストモーション機構と、前記ロッカア
ームに支承され、前記ロストモーション機構の機能を発
揮させる第１位置と、前記自由カムフォロアに係合し前
記ロストモーション機構の機能を停止させる第２位置と
に揺動可能な連係部材と、該連係部材の前記第１位置お
よび第２位置への切換えを行う連係切換え手段と、を有
することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明によれば、ロッカアームに支承された連
係部材を連係切換え手段でロストモーションの機能を発
揮させる第１位置に移動させることによりロッカアーム
と自由カムフォロアとの連結が解除され、またロストモ
ーション機構の機能を停止させる第２位置に移動させる
ことによりロッカアームと自由カムフォロアとが連結さ
れる。
【０００９】
【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。
【００１０】図１ないし図４は、本発明の第１の実施例
に関し、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
した場合を示している。
【００１１】これについて説明すると、各気筒には２本
の吸気弁Ｖに対応した単一のロッカアーム１が設けられ
る。ロッカアーム１の基端は、各気筒に共通な中空のメ
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、ロッカアーム１の二股の各先端は吸気弁
Ｖのステム頂部に当接する。
【００１２】ロッカアーム１は平面視においてほぼ二股
状に形成され、ロッカアーム１には、ほぼその中央上方
に、単一の自由カムフォロア２が設けられている。そし
て、図２において、自由カムフォロア２の両側には第１
カムとしての低速用カム２１，２１が当接するローラ１
１，１１が設けられている。ローラ１１，１１はロッカ
アーム１に設けられた貫通孔１３に挿設されたベアリン
グシャフト１２に、ニードルベアリング１４を介して回
動自在に支承されている。この自由カムフォロア２の基
端はサブロッカシャフト１６を介してロッカアーム１に
揺動自在（相対回転可能）に支持されている。サブロッ
カシャフト１６は自由カムフォロア２に形成された穴１
７に摺動可能に嵌合する一方、ロッカアーム１に形成さ
れた支持壁１８，１８の穴１９，１９に圧入支持されて
いる。
【００１３】自由カムフォロア２は吸気弁Ｖ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。
【００１４】ロッカアーム１において、自由カムフォロ
ア２の先端部周辺および後述のレバー部材７を収容する
空間１Ａはロッカシャフト３が露出するまで切削されて
形成されており、これによりロッカシャフト３と吸気弁
Ｖの弁軸との距離の短縮化、すなわちロッカアーム１の
コンパクト化を可能としている。また自由カムフォロア
２の下側には、ロストモーション機構２５を収容するた
めの円柱状の凹部２７が形成されている。コイル状のロ
ストモーションスプリング２６の基端は、凹部２７の底
面に支持され、その先端は凹部２７に摺動自在に嵌合さ
れた有底筒状のスプリングリテーナ２９を付勢してい
る。
【００１５】スプリングリテーナ２９はその頭部が上述
の露出状態にあるロッカシャフト３に当接している。
【００１６】さらに、前述の自由カムフォロア２には、
カムフォロア部２Ａの下側に、後述のレバー部材７が係
合する段部２Ｂと、これに連なる傾斜部２Ｃとが形成さ
れている。また、ロッカアーム１の下方側には、ロッカ
シャフト３の側方でピン６に揺動自在に支承された連係
部材としてのレバー部材７が設けられている。
【００１７】レバー部材７の上部側方には突起７Ａが一
体に形成され（図２参照）、ロッカアーム１に形成され
た円柱状の凹部８に収容されたリターンスプリング９お
よびスプリングリテーナ１０（図４参照）で、前述の自
由カムフォロア２との係合が解除される方向に付勢され
ている。
【００１８】一方、レバー部材７の下端部にはロッカア
ーム１に設けられた油圧駆動部３０の作動プランジャ３
１が当接している。すなわち、ロッカアーム１には前述
のメインロッカシャフト３の軸線と直交する方向に、上
述の作動プランジャ３１が摺動自在に嵌装される円柱状
の凹部３２が形成され、作動プランジャ３１と凹部３２
との間には油圧室３４が構成される。
【００１９】油圧室３４に作動油圧を導く油通路はロッ
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。ロッカアーム１には油圧室３４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４１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４２が軸
方向に形成され、このオイルギャラリ４２は通孔４３を
介してロッカアーム１の通孔４１と連通している。ここ
で、油圧室３４に導かれる作動油圧および前述のリター
ンスプリング９によって、レバー部材７の連係切換え手
段を構成する。
【００２０】オイルギャラリ４２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との切換えを円
滑に行うようになっている。
【００２１】低速用カム２１，２１とこれらの間の高速
用カム２２とは、それぞれ共通のカムシャフト２０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。
【００２２】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、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Ｖの開閉駆動を
行う。このとき、自由カムフォロア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９の付
勢力により、レバー部材７は図３に実線で示す位置にあ
り、ロストモーション機構２５が機能を発揮する第１位
置での連係状態にある。従って、自由カムフォロア２か
ら入力があっても、ロストモーションスプリング２６が
撓むのみで、ロッカアーム１の動きが妨げられることは
ない。
【００２３】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４２および油通路４１を介し
て油圧室３４に導かれると、作動プランジャ３１はレバ
ー部材７をリターンスプリング９に抗って揺動させ、図
３に破線で示す第２位置にもたらす。この状態では、レ
バー部材７の端部が、自由カムフォロア２の段部２Ｂに
係合することにより、ロッカアーム１および自由カムフ
ォロア２が連結され一体となって、メインロッカシャフ
ト３を中心として揺動することになる。
【００２４】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、自由カムフォロア２がロッカ
アーム１と一体化された揺動時はロッカアーム１のロー
ラ１１が低速用カム２１から浮き上がり、各吸気弁Ｖ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。
【００２５】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圧室３４に導かれる
油圧が低下し、リターンスプリング９の弾性復元力によ
りレバー部材７および作動プランジャ３１が元の位置に
移動して、ロッカアーム１の拘束が解除される。
【００２６】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。
【００２７】ところで、前述した本実施例においては、
作動油圧の発生が十分でなく、レバー部材７の第１位置
から第２位置への移動が不十分であった場合であって
も、レバー部材７の端部は自由カムフォロア２の傾斜部
２Ｃを滑りつつ、レバー部材７が揺動するので、ローラ
１１と低速用カム２１との衝突を緩和することができ、
異音の発生が低減される。
【００２８】さらに、本実施例によれば、レバー部材７
の端部と自由カムフォロア２の段部２Ｂとの係合および
離脱により連係切換えを行うようにしたので、高い精度
を必要とせず、安定した作動を行わせることができる。
また、ローラ１１の上面と自由カムフォロア２の上面の
高さ方向精度は、レバー部材７を交換することで容易に
出すことができるので工数の低減が可能であり、低コス
ト化をはかることができる。
【００２９】さらに、自由カムフォロア２がコンパクト
で、これにロストモーション機構２５を収容する凹部２
７を形成したので軽量となり、ロストモーションスプリ
ング２６も弱いものでよいから、スプリングリテーナ２
９のストローク規制手段などを設けることなく、カム２
２と自由カムフォロア２とのフリクションを小さくする
ことができる。
【００３０】また、ローラ１１をロッカアーム１の両端
に配置したので、低速用カム２１で弁軸駆動時もロッカ
アーム１の剛性が高く、始動直後などで作動油の粘性が
高いような状況下においても高速運転が可能である。な
ぜなら、作動油の粘性が高い場合はプランジャ３１の必
要な作動速度が得られず弁リフト切換えが不可となる。
このため、始動直後などは低速用カム２１駆動のままと
なるが、ロッカアーム１の剛性が高いため、始動直後で
も高速運転が可能となる。
【００３１】次に、本発明の第２の実施例を図５ないし
図８に示す（なお、第１の実施例と共通する部材につい
ては同一符号を付し、重複説明を避ける。）。
【００３２】本実施例は、図５および６に示されるよう
に、前実施例に比べ、ローラ１１が軸支されたロッカア
ーム１のアーム基端部（メインロッカシャフト３近傍に
位置するロッカアーム１の揺動中心側）の構造に改良が
加えられている。すなわち、アーム基端部１Ｃは、ロー
ラ１１の低速用カム２１との摺動面より内側に、つまり
図５（Ａ）の平面視において、そのアーム幅は左右のロ
ーラ１１の間の幅に形成されている。ローラ１１の下側
は前実施例と同様に開放されている。これにより、ロッ
カアーム１の軽量化が図れるとともに、図５（Ｂ）の矢
印の軌跡で示されるように、ロッカアーム１に組み込ま
れるローラ１１が収容される溝部を開放側よりカッタで
容易に加工できることになり、製造コストを大幅に低減
することができる。また、サブロッカシャフト１６が嵌
合する支持壁１８の穴１９の加工長も短くすることがで
き、この点からも製造コストの低減が図れる。
【００３３】なお、第１および本実施例では低速用カム
２１との摺接面をローラ１１で構成しているが、ローラ
１１のかわりにソリッドタイプのカムフォロア部として
構成してもさしつかえがない。
【００３４】また、図７に示すように、本実施例では、
さらに、自由カムフォロア２に反転防止用の突起２Ｄが
設けられている。これにより、ロッカアーム１にサブロ
ッカシャフト１６を介して揺動自在に支承される自由カ
ムフォロア２は、突起２Ｄがロッカアーム１の角部１Ｂ
に当接して反転するのが防止されるとともに、エンジン
への組付け性および搬送性が改善される。
【００３５】一方、本実施例では、図８に示すように、
ロストモーション機構２５を構成するスプリングリテー
ナ２９には、外部に連通する小孔２９Ａが設けられると
ともに、円柱状の凹部２７とスプリングリテーナ２９の
摺動面にはリング２８を介した係止機構が設けられてい
る。小孔２９Ａはロストモーション機構２５内部のエア
抜きに寄与し、スプリングリテーナ２９の摺動応答性を
スムーズにすることができる。また、リング２８を介し
た係止機構は、円柱状の凹部２７へスプリングリテーナ
２９を組み付ける際の組付け性を改善することができ
る。
【００３６】なお、係止機構を設けたことにより、係止
機構が作動するロストモーション機構２５の最大伸長時
において、自由カムフォロア２のカムフォロア部２Ａ
（高速用カム２２との当接滑り面）が高速用カム２２の
ベースサークルに接触しない構成を導入し、滑り損失を
低減することも可能になる。
【００３７】また、図８は、ロストモーション機構２５
を例に説明したが、同様のエア抜き小孔および係止機構
を、レバー部材７と自由カムフォロア２との係合および
その解除を行うスプリングリテーナ１０に設けてもよい
のは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、従来の嵌合穴にプランジャを挿入し連結する
ものに比べ、嵌合穴を穿設する必要がなくその加工精度
が低くてよいから、コストを低減することができる。ま
た、自由カムフォロア，連係部材などをロッカシャフト
中心に接近させて配置することが可能であり、等価慣性
質量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す動弁系の平面図
である。
【図２】図１のII−II線に沿う縦断面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う横断面図であり、ロ
ッカアームと自由カムフォロアとの連結解除状態を示
す。
【図４】図２のIV−IV線に沿う一部横断面図である。
【図５】この発明の第２の実施例を示すもので、（Ａ）
は動弁系の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶ−Ｖ線に沿う横
断面図である。
【図６】図５（Ａ）のVI−VI線に沿う縦断面図である。
【図７】図６のVII −VII 線に沿う縦断面図であり、ロ
ッカアームと自由カムフォロアとの連結解除状態を示
す。
【図８】図７のロストモーション機構を拡大して示す縦
断面図である。
【符号の説明】
１ ロッカアーム ２ 自由カムフォロア ３ メインロッカシャフト ７ レバー部材（連係部材） ９ リターンスプリング １０ スプリングリテーナ ２１ 低速用カム（第１カム） ２２ 高速用カム（第２カム） ２５ ロストモーション機構 ２６ ロストモーションスプリング ２９ スプリングリテーナ ３０ 油圧駆動部 ３１ 作動プランジャ ３４ 油圧室 Ｖ 吸気弁

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロッカシャフトに揺動自在に支承される
    と共に先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、 該ロッカアームに移動自在に支承され第２カムで駆動さ
    れる自由カムフォロアと、 該自由カムフォロアに関して設けられたロストモーショ
    ン機構と、 前記ロッカアームに支承され、前記ロストモーション機
    構の機能を発揮させる第１位置と、前記自由カムフォロ
    アに係合し前記ロストモーション機構の機能を停止させ
    る第２位置とに揺動可能な連係部材と、 該連係部材の前記第１位置および第２位置への切換えを
    行う連係切換え手段と、 を有することを特徴とするエンジンの弁作動装置。
  2. 【請求項２】 前記連係部材は、前記ロッカシャフトと
    平行に前記ロッカアームに設けられたピンと、該ピンに
    支承されたレバー部材とで構成され、該レバー部材が、
    前記ロストモーション機能を発揮させる第１位置と、前
    記ロストモーション機構の機能を停止させる第２位置と
    に揺動可能であることを特徴とする請求項１に記載のエ
    ンジンの弁作動装置。
  3. 【請求項３】 前記レバー部材は、前記自由カムフォロ
    アに先端が係合して、前記ロストモーション機構の機能
    を停止させることを特徴とする請求項２に記載のエンジ
    ンの弁作動装置。
  4. 【請求項４】 前記レバー部材は、その上部先端が前記
    自由カムフォロアに係合することで前記ロストモーショ
    ン機構の機能を停止させると共に、その下部に、前記連
    係切換え手段が当接することを特徴とする請求項２また
    は３に記載のエンジンの弁作動装置。
  5. 【請求項５】 前記連結切換え手段は、油圧によって移
    動可能なプランジャと、前記レバー部材を付勢する付勢
    手段とで構成され、前記レバー部材を前記付勢手段によ
    って付勢することで、前記ロストモーション機能を発揮
    させ、前記レバー部材を前記プランジャによって押圧す
    ることで前記付勢手段に抗して前記自由カムフォロアに
    係合させて前記ロストモーション機構の機能を停止させ
    ることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載
    のエンジンの弁作動装置。
  6. 【請求項６】 前記プランジャと前記付勢手段は、前記
    ピンよりもロッカシャフト側に配置されていることを特
    徴とする請求項５に記載のエンジンの弁作動装置。
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