JP3200156B2 - 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６３−５７８０６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
従来の弁作動装置にあっては、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、製造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、
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。

【０００６】本発明の目的は、かかる従来構造に起因す
る問題を解消し、高精度の加工を必要とせず製造コスト
を低減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、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、該ロッカアームに対して相対的に移動可能で
あると共に第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連し、前記ロッカアームに設け
られたロストモーション機構と、前記ロッカアームに設
けられ、前記自由カムフォロアが前記ロストモーション
機構に連係する第１位置と、前記ロッカアームに連結す
る第２位置とに移動可能な連係部材と、前記ロッカアー
ムに設けられ、前記連係部材の前記ロストモーション機
構と前記ロッカアームとへの連係を切換える連係切換手
段とを有するエンジンの弁作動装置において、前記連係
部材には、スリットが設けられ、該スリットには、前記
自由カムフォロアの一部が常時挿入されていることを特
徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、ロッカアームに設けられた連
係部材を、連係切換手段で、ロストモーション機構に連
係する第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、ロッカア
ームに連結する第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、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。

【００１１】これについて説明すると、各気筒には２本
の吸気弁１に対応した単一のロッカアーム２が設けられ
る。ロッカアーム２の基端は、各気筒に共通なロッカシ
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２の先端は吸気弁１のステム頂部に当
接する。

【００１２】ロッカアーム２は平面視においてほぼ矩形
に形成され、ロッカアーム２には、ほぼその中央上面
に、単一の自由カムフォロア４が設けられている。ま
た、ロッカアーム２の上面には第１カムとしての低速用
カム５が当接する耐摩耗性材料からなるカムフォロア部
２Ａが設けられ、自由カムフォロア４の基端はサブロッ
カシャフト７を介してロッカアーム２に揺動自在（相対
回転可能）に支持されている。

【００１３】自由カムフォロア４は吸気弁１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６に摺接するカムフォロア部４Ａが円弧状に突出して
形成されている。

【００１４】ロッカアーム２の先端部で自由カムフォロ
ア４の下側には、ロストモーション機構８を収容するた
めの円筒部２Ｂが形成されている。ロストモーション機
構８は、上部スプリングリテーナ８Ａ，下部スプリング
リテーナ８Ｂおよびロストモーションスプリング８Ｃで
構成され、コイル状のロストモーションスプリング８Ｃ
の下端は、環状溝に装着される係止リング８Ｄに係止さ
れた下部スプリングリテーナ８Ｂに支持され、その上端
は円筒部２Ｂへ摺動自在に嵌合する有底筒状の上部スプ
リングリテーナ８Ａを付勢している。

【００１５】さらに、上部スプリングリテーナ８Ａはそ
の端縁にフランジ８Ａ′が形成され、このフランジ８
Ａ′が円筒部２Ｂに形成した段部２Ｂ′に係合すること
によりストッパが構成され、上部スプリングリテーナ８
Ａの円筒部２Ｂからの突出量が規制されている。かく
て、上部スプリングリテーナ８Ａの上面とロッカアーム
２に設けられた円筒部２Ｂ上端面との高さが等しく維持
されるとともに、自由カムフォロア４の先端に位置する
後述する接触部４Ｂ′は上部スプリングリテーナ８Ａ上
に位置することになる。

【００１６】一方、自由カムフォロア４先端のカムフォ
ロア部４Ａの下側で円筒部２Ｂの上端面（したがって、
ロストモーション機構８の上端面）には、連係部材とし
てのスリットプレート９がロッカシャフト３の軸方向と
直交する方向へ移動自在に設けられている。スリットプ
レート９は基本的には平面視において楕円形状をなし、
その両端に形成された突出部にはそれぞれプランジャ１
０および１１が当接し（後述するように、１０はリター
ンスプリング１４作動用のプランジャとして、１１は油
圧作動用のプランジャとして、それぞれ機能する。）、
両プランジャ１０，１１はロッカアーム２に設けられた
ガイド用の凹部１２および貫通孔１３へ摺動自在に嵌合
することにより、スリットプレート９の両端に形成され
た突出部はプランジャ１０，１１によって支持される。

【００１７】プランジャ１０と凹部１２との間にはリタ
ーンスプリング１４が縮設され、スリットプレート９
は、常時、貫通孔１３側へ付勢され、押し付けられるよ
うになっている。また、プランジャ１１側には貫通孔１
３を閉塞する栓体１５，貫通孔１３およびプランジャ１
１で油圧室１６が構成され、プランジャ１１は油圧の作
動により貫通孔１３内をリターンスプリング１４の付勢
に抗して摺動する。かくて、ロッカシャフト３およびロ
ッカアーム２の内部を通じて設けられた油通路１７から
油圧室１６に導かれた作動油圧とリターンスプリング１
４によって、スリットプレート９の摺動を介した自由カ
ムフォロア４のロッカアーム２に対する連係切換手段が
構成される。

【００１８】また、自由カムフォロア４先端のカムフォ
ロア部４Ａの下側には、先端に上部スプリングリテーナ
８Ａの上端面と接触する接触部４Ｂ′を有する脚部４Ｂ
が形成されている。脚部４Ｂは断面視においてほぼＬ字
形状をなし、先端部の接触部４Ｂ′近傍には段差部４Ｃ
が設けられている。スリットプレート９の中央には平面
視において長方形をなすスリット９Ａが形成され、前記
脚部４Ｂの先端はこのスリット９Ａ内に挿入される。ス
リットプレート９は油圧室１６に供給された作動油圧と
リターンスプリング１４とにより摺動し、かつ、自由カ
ムフォロア４はサブロッカシャフト７を中心に揺動し、
脚部４Ｂの段差部４Ｃは、スリット９Ａの縁部、すなわ
ちスリットプレート９と係合したり、係合が解除できる
ようになっている。

【００１９】なお、後述するように、高速運転時に油圧
室１６に導かれる作動油圧は、切換弁を介して、オイル
ポンプによって行われるが、この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５と高速用カム６
との切換えを円滑に行うようになっている。

【００２０】低速用カム５とこれに隣接する高速用カム
６とは、それぞれ共通のカムシャフト１８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６は低速用カム５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。

【００２１】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２は低速用カム５のプ
ロフィールに従って揺動し、各吸気弁１の開閉駆動を行
う。このとき、自由カムフォロア４は高速用カム６によ
って揺動されるものの、油圧室１６へ作動油圧が供給さ
れないように制御されるため、リターンスプリング１４
の付勢によってスリットプレート９は図３に示す位置に
あり、スリットプレート９上のスリット９Ａは自由カム
フォロア４の脚部４Ｂに設けられた段差部４Ｃから外
れ、自由カムフォロア４はロストモーション機構８の上
部スプリングリテーナ８Ａを高速用カム６と低速用カム
５とのリフト差分押し下げた第１位置における連係状態
にある。したがって、高速用カム６のプロフィールに従
って入力されても、ロストモーションスプリング８Ｃが
撓むのみで、ロッカアーム２の動きが妨げられることは
ない。

【００２２】これに対して、エンジンの高速運転時に、
作動油圧が油通路１７を介して油圧室１６に導かれる
と、作動プランジャ１１はスリットプレート９をリター
ンスプリング１４に抗って移動させ、図４に示す第２位
置の連係状態が形成される。この状態では、スリットプ
レート９上のスリット９Ａに対し自由カムフォロア４先
端の段差部４Ｃが係合し、ロストモーション機構８は機
能せず、ロッカアーム２および自由カムフォロア４が連
結一体となって高速用カム６のプロフィールにより揺動
する。

【００２３】ここに、高速用カム６は低速用カム５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４と一体化され
た揺動時はロッカアーム２のカムフォロア部２Ａが低速
用カム５から浮き上がり、各吸気弁１は高速用カム６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。

【００２４】一方、エンジンが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１６に導かれる
油圧が低下し、リターンスプリング１４の弾性復元力に
よりスリットプレート９および作動プランジャ１０，１
１が図３の元の位置に移動して、ロッカアーム２の拘束
が解除される。

【００２５】これにより、低速用カム５のプロフィール
に基づくトルク特性と高速用カム６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。

【００２６】次に、本発明の第２の実施例を図５に示
す。

【００２７】本実施例は、前実施例がロッカアーム２の
カムフォロア部２Ａを低速用カム５で直接駆動するよう
にしたのに対し、駆動フリクションを低減すべく、低速
用カム５に当接するローラベアリングを採用したもので
ある。

【００２８】すなわちロッカアーム２には、自由カムフ
ォロア４の先端部周辺に設けられた中抜き空間に隣接す
る位置に、ニードルを介してローラ１９を収容する空間
２Ｃが設けられている。

【００２９】そして、この空間２Ｃを含み、ベアリング
シャフト２０が挿設される貫通孔２１が形成されている
（その他の構成は、前実施例と同じであるから、同一機
能部位には同一符号を付し、重複説明を避ける。）。

【００３０】しかして、本実施例においてローラベアリ
ングを組付けるに際しては、ローラ脱落防止用のビニー
ルチューブ等（不図示）を嵌込んだ状態で空間２Ｃ内に
収容し、その後、ベアリングシャフト２０を挿入し、そ
の端面でビニールチューブ等を押し出す。そして、その
内径より若干小さめの外径を有するカシメ受け治具（不
図示）を挿入し、ベアリングシャフト２０の端面に当接
させた後、逆側の端面よりカシメ荷重を加えて、ベアリ
ングシャフト２０の両端カシメを行う。

【００３１】本実施例によれば、前実施例の効果に加え
てローラ１９によるフリクション低減がはかれるととも
に、ベアリングシャフト２０によりビニールチューブ等
を押し出すことができるので工数の低減が可能である。

【００３２】図６は本発明の第３の実施例を示すもので
あり、自由カムフォロア４が２分割され、高速用４Ｄと
中速用４Ｅとが設けられそれらのそれぞれに前実施例と
同様の機構が配されて３段切換とした場合である。本実
施例では、３段切換となっても、切換のための機構が自
由カムフォロア４の幅の範囲に納めることができ、設計
上、アームの全幅に制約を設けなくてはならない場合で
あってもフォロア幅を十分に確保することができる。ま
た、中速用と高速用の２段階としたことにより、カムと
カムフォロアとの接触面圧を下げることが可能となり、
焼付等を防止する効果も奏することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上、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、スリットプレ
ートの摺動のみで連結切換を行うため、構造が簡単なう
えその加工精度が低くてよいから、製造コストを低減す
ることができる。また、連結切換のための機構が自由カ
ムフォロアの幅の長さ範囲内で収納されるため、ロッカ
アームの幅の長さが短縮され装置の小型化が図れるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第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１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う横断面図であ
り、低速運転時における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１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う横断面図であ
り、高速運転時におけるロッカアームと自由カムフォロ
アとの連結状態を示す。

【図５】本発明の第２の実施例を示す動弁系の平面図で
ある。

【図６】本発明の第３の実施例を示す動弁系の平面図で
ある。

【符号の説明】

１ 吸気弁 ２ ロッカアーム ４ 自由カムフォロア ４Ｂ 脚部 ４Ｂ′ 接触部 ４Ｃ 段差部 ５ 低速用カム ６ 高速用カム ８ ロストモーション機構 ８Ａ 上部スプリングリテーナ ８Ｂ 下部スプリングリテーナ ８Ｃ ロストモーションスプリング ９ スリットプレート（連係部材） １４ リターンスプリング １６ 油圧室

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、 該ロッカアームに対して相対的に移動可能であると共に
   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連し、前記ロッカアームに設け
   られたロストモーション機構と、 前記ロッカアームに設けられ、前記自由カムフォロアが
   前記ロストモーション機構に連係する第１位置と、前記
   ロッカアームに連結する第２位置とに移動可能な連係部
   材と、 前記ロッカアームに設けられ、前記連係部材の前記ロス
   トモーション機構と前記ロッカアームとへの連係を切換
   える連係切換手段とを有するエンジンの弁作動装置にお
   いて、 前記連係部材には、スリットが設けられ、該スリットに
   は、前記自由カムフォロアの一部が常時挿入されている
   ことを特徴とするエンジンの弁作動装置。