JP3429081B2 - 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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寿 村上
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俊次 山田
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの弁作動装置
に関し、特に、エンジンの運転状態に応じて吸気弁や排
気弁の作動態様を可変にする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
量を制御するようにしたエンジンの弁作動装置が知られ
ており、例えば特開平2−102304号に開示されて
いるものがある。 【0003】上記特開平2−102304号公報に開示
の例は、カム手段によって駆動される複数のロッカアー
ムを具え、互いに連結されるようにした上、ロッカアー
ム別に低速用カムに摺接するカムスリッパ部と高速用カ
ムに摺接するカムスリッパ部とが設けられる内燃機関の
動弁機構において、高速用カムに摺接すべくロッカアー
ムに設けられる円弧状カムスリッパ部の曲率半径を低速
用カムに摺接すべくロッカアームに設けられる円弧状カ
ムスリッパ部の曲率半径より大きく形成するようにした
ものである。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、低速用カムに摺接すべくロッカアーム
に設けられている円弧形状カムスリッパ部(低速用カム
スリッパ部)の曲率半径が高速用カムに摺接すべくロッ
カアームに設けられるカムスリッパ部(高速用カムスリ
ッパ部)のそれより小さく形成されるため、エンジンの
低速運転状態時に問題がある。すなわち、低速運転状態
においては、エンジンによって駆動されるオイルポンプ
の回転数も低いため潤滑油の供給量が少ない。また、カ
ムシャフトの回転数も低く、オイルがカムと低速用カム
スリッパ部との間に案内され難く、高速運転状態に比べ
て油膜が形成されにくい上、カムスリッパ部の曲率半径
が小さいとそれだけ摺接部における面圧が大きくなり、
そのため異常摩耗等が起り易くなる。そして、特に低速
運転状態においては、低速用カムに摺接するロッカアー
ムは吸排気弁のバルブスプリングからの反力を受けるた
め高速用カムに摺接するロッカアームよりも摩耗等が生
じ易いものとなっている。 【0005】また、面圧を下げるためには低速用カムス
リッパ部の幅を広くし、接触面積の増大を図ればよい
が、そのようにした場合はカムスリッパ部が設けられる
ロッカアーム自体の大型化を招き、弁作動装置自体の運
動性能が低下する。 【0006】本発明の目的は、上述したような従来の問
題の解決を図るべく、低速運転状態におけるカム摺接部
の面圧低下と共にロッカアーム全体の幅の縮小化および
装置全体のコンパクト化に貢献し、運動性能の向上を図
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。 【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、本発明は、先端部が吸気弁あるいは排気弁の弁頭
に当接し、低速カムにより駆動されるべく該低速カム側
に円弧状に突設された低速カムフォロアを有する第1ロ
ッカアームと、前記低速カムと同軸の高速カムにより駆
動されるべく、該高速カム側に円弧状に突設された高速
カムフォロアを有する第2ロッカアームと、該第2ロッ
カアームを前記第1ロッカアームに結合・非結合状態に
切換える切換手段と、を具備し、エンジンによって駆動
されるオイルポンプからの潤滑油を前記低速カムと前記
低速カムフォロアとの間および前記高速カムと前記高速
カムフォロアとの間に供給するようにしたエンジンの弁
作動装置において、前記低速カムフォロアの円弧の曲率
半径を前記高速カムフォロアの円弧の曲率半径より大き
くしたことを特徴とする。 【0008】 【作用】本発明によれば、低速運転時には第1ロッカア
ームと第2ロッカアームとが切換手段により非結合状態
に保たれ、低速カムに摺接する低速カムフォロアを有す
る第1ロッカアームにより吸気弁あるいは排気弁が低リ
フトで作動させられる。また、高速運転時には第1ロッ
カアームと第2ロッカアームとが切換手段により結合状
態に切換られ、高速カムに摺接する高速カムフォロアを
有する第2ロッカアームの揺動動作が第1ロッカアーム
に伝達されることによって第1ロッカアームにより高リ
フトの弁作動が行われる。しかして、低速カムフォロア
の低速カム側に突設される円弧形状の曲率半径を高速カ
ムフォロアの高速カム側に突設される円弧形状の曲率半
径より大きくしたことにより、潤滑状態が良くない低速
時における低速カムと低速カムフォロアとの間の面圧を
低下させることができる。 【0009】 【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を具
体的に説明する。 【0010】図1〜図5は本発明の一実施例を示す。 【0011】なお、本例は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。すな
わち、各気筒には2つの吸気弁2に対応した単一のメイ
ンロッカアーム1が設けられていて、メインロッカアー
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を介して不図示のシリンダヘッドに揺動自在に支
持されており、メインロッカアーム1の二股の各先端部
1Aは吸気弁2のステム頂部に当接する。 【0012】メインロッカアーム1は平面視においては
ほぼ二股状に形成され、メインロッカアーム1の二股に
形成されたそれぞれの腕部1E,1Eのほぼ中央上面に
は、低速カムフォロア(低速カムスリッパ)4が設けら
れている。 【0013】5はメインロッカアーム1の二股に形成さ
れた股部上方に支持軸6によって揺動自在に支持される
サブロッカアームであり、7はサブロッカアーム5の端
部上面に設けた高速カムフォロア(高速カムスリッパ)
である。なお、高速カムフォロア7と2つの低速カムフ
ォロア4とは図1〜図3に示すようにカム軸8の方向に
配列されている。9および10はカム軸8と一体に形成
された高速カムおよび低速カムであり、上述の高速カム
フォロア7および低速カムフォロア4は、高速カム9お
よび低速カム10にそれぞれ摺接することで、駆動され
る。 【0014】11はレバー部材であり、図1および図4
に示すようにメインロッカアーム1のレバー支持軸12
に揺動自在に支持される。図4に示す13はレバー部材
11の一方の端部に設けた係合端であり、11Bは他方
の端部に設けられた作動端である。後述するようにレバ
ー部材11を反時計方向に回動させることによりその係
合端13をサブロッカアーム5の係止部5A(図4およ
び図5参照)に係合させることでサブロッカアーム5と
メインロッカアーム1とを結合状態に保ち、高速カムフ
ォロア7を能動状態とすることができる。 【0015】ついで、図4に従い、本発明にかかる高低
速切換え機構について説明しておく。 【0016】なお、図4の(A),(B)および(C)
は低速作動状態を、また、図5は高速作動状態をそれぞ
れ示している。図4において、5Bはサブロッカアーム
5に穿設した第1プランジャ収納孔、1Bはメインロッ
カアーム1に穿設した第2プランジャ収納孔、また、図
4の(B)に示す1Cは同じくメインロッカアーム1に
穿設した第3プランジャ収納孔である。21は第1プラ
ンジャ収納孔5Bに摺動自在に嵌合された第1プランジ
ャ、22は第1プランジャ21の先端部をメインロッカ
アーム1の突き当て部1Dに向けて偏倚させているば
ね、23は第1プランジャ21の行程を規制しているス
トッパリング、24は空気抜である。 【0017】一方、メインロッカアーム1にはロッカシ
ャフト3の中心部に設けたオイル通路3Aから第2プラ
ンジャ収納孔1Bへオイルを導くためのオイル通路25
が穿設されていて、収納孔1Bに摺動自在に保たれる第
2プランジャ26を油圧により図5に示すように第2プ
ランジャ収納孔1Bから突出動作させることができる。
図4の(B)に示す27は第3プランジャ収納孔1Cに
摺動自在に保たれる第3プランジャ、28は第3プラン
ジャ27をレバー部材11に設けた突起部11Aに向け
て偏倚させているばねである。 【0018】つづいて、図4の(A)〜(C)および図
5を参照しつつ、本実施例による高速時および低速時に
おける動弁動作について説明する。 【0019】いま、図4の(A)〜(C)に示すような
低速時の状態にあるときは、ロッカシャフト3のオイル
通路3Aを介して第2プランジャ26に油圧が供給され
ることはなく、レバー部材11は、図4の(B)に示す
ようにばね28によって偏倚される第3プランジャ27
によりサブロッカアーム5とは係合されないレバー支持
軸12を中心とした時計回り方向へ回動された位置に保
たれる。かくして、サブロッカアーム5はメインロッカ
アーム1に対する相対的な揺動が許容される状態にあ
り、高速カム9が高速カムフォロア7に摺接しても図4
の(C)に示すように第1プランジャ21およびばね2
2が高速カム9のカムプロフィールを吸収するだけで、
弁2,2は高速カム9のカムプロフィールに従ったリフ
ト動作は行わず低速カムフォロア10が低速カムフォロ
ア4に摺接することで、弁2,2は低速カム10のカム
プロフィールに従ったリフト動作する。 【0020】また、高速時には、不図示の制御部によ
り、油圧供給手段を介してオイル通路3Aに油圧が送給
され、その油圧によって第2プランジャ26が図5に示
すように第2プランジャ収納室1Bから突出し、レバー
部材11の作動端11Bに作用することで、レバー部材
11を反時計周りの方向に回動させる。なおこの場合、
レバー部材11は第3プランジャ27をばね28のばね
力に抗して第3プランジャ収納孔1C内に押し戻すよう
に動作しつつサブロッカアーム5の係止部5Aに係合さ
れる。 【0021】続いて、本発明にかかるカムフォロアの構
成とその作用および効果の点について説明する。 【0022】本例ではメインロッカアーム1に設ける低
速カムフォロア4の曲率半径R1 をサブロッカアーム5
に設ける高速カムフォロア7の曲率半径R2 より大きく
する(図3参照)。 【0023】そこで、このような構成になる弁作動装置
のカム摺接部においては、先にも述べたように、高速カ
ム9に摺接する高速カムフォロア7の揺動動作がエンジ
ンの低速運転時には図4の(C)に示したように第1プ
ランジャ収納室1Bに設けた第1プランジャ23の動作
により吸収されるだけでメインロッカアーム1には伝達
されず、低速カムフォロア4に摺接する低速カム10に
対応した弁リフトが発生する。しかもここで、低速カム
フォロア4の曲率半径R1 が高速カムフォロア7の曲率
半径R2 より大きいことにより低速用カムフォロア4と
低速カム10との間の摺接時の面圧を抑制することがで
きる。 【0024】従って、低速運転時には潤滑油の供給が高
速運転時に比べて少ないにもかかわらず、低速カムフォ
ロア4および低速カム10の摩耗が抑制され、この摩耗
に起因する低速カムフォロア4と低速カム10との間の
打音を防止できる。 【0025】また、前述のように低速カムフォロア4と
低速カム10との間の摺接時の面圧低減を、低速カムフ
ォロア4の曲率半径R1 を高速カムフォロアの曲率半径
2より大きくすることで達成できるので、低速カムフ
ォロア4のカム軸方向の幅B1 およびB2 の幅の和を高
速カムフォロア7の同方向の幅B3 より小さくすること
ができる(図2参照)。 【0026】従って、装置全体のカム軸方向の幅を短縮
することが可能となり、装置軽量化による弁2の運動性
能の向上を図ることができる。 【0027】 【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、先端部が吸気弁あるいは排気弁の弁頭に当接し、低
速カムにより駆動されるべく該低速カム側に円弧状に突
設された低速カムフォロアを有する第1ロッカアーム
と、前記低速カムと同軸の高速カムにより駆動されるべ
く、該高速カム側に円弧状に突設された高速カムフォロ
アを有する第2ロッカアームと、該第2ロッカアームを
前記第1ロッカアームに結合・非結合状態に切換える切
換手段とを具備し、前記低速カムフォロアの円弧の曲率
半径を前記高速カムフォロアの円弧の曲率半径より大き
くしたので、潤滑油供給状態が厳しい低速運転時の作動
状態で、低速カムとそのカムフォロアとの摺接部におけ
る面圧を低下させることができ、また、低速カムフォロ
アの幅の短縮によって、ロッカアーム全体の幅を狭める
ことが可能となり、装置自体の軽量化、コンパクト化を
図ることができ、また、弁の運動性能の向上を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。 【図2】図1に示す実施例のカム装置を除いた上面図で
ある。 【図3】図1に示す実施例を側面図(A)およびサブロ
ッカアームのみの側断面図(B)によって示す側面図で
ある。 【図4】図1に示す実施例による低リフト時の動弁状態
を図2のA−A線断面図(A)および(C)と図1のB
−B線断面(B)とで示す説明図である。 【図5】図1に示す実施例による高リフト時の動弁状態
を示す説明図である。 【符号の説明】 1 メインロッカアーム 1A (アーム)先端部 1B 第2プランジャ収納孔 1C 第3プランジャ収納孔 1D 突き当て部 2 (吸気)弁 3 ロッカシャフト 3A オイル通路 4 低速カムフォロア 5 サブロッカアーム 5A 係止部 6 支持軸 7 高速カムフォロア 8 カム軸 9 高速カム 10 低速カム 11 レバー部材 11A 突起部 11B 作動端 12 レバー支持軸 13 係合端 21 第1プランジャ 22,28 ばね 25 オイル通路 26 第2プランジャ 27 第3プランジャ R1 低速カムフォロア(摺接面)の曲率半径 R2 高速カムフォロア(摺接面)の曲率半径 B1 ,B2 低速カムフォロアの(カム軸方向の)軸 B3 高速カムフォロア(カム軸方向の)幅
フロントページの続き (72)発明者 盛田 正二 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社 ユニシアジェックス内 (72)発明者 山田 俊次 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 後藤 徹朗 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 (56)参考文献 特開 平2−102304(JP,A) 特開 平5−321622(JP,A) 特開 昭64−80716(JP,A) 特開 平6−307218(JP,A) 特開 昭64−12013(JP,A) 特開 平5−65815(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01L 13/00 F01L 1/18

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 先端部が吸気弁あるいは排気弁の弁頭に
    当接し、低速カムにより駆動されるべく該低速カム側に
    円弧状に突設された低速カムフォロアを有する第1ロッ
    カアームと、 前記低速カムと同軸の高速カムにより駆動されるべく、
    該高速カム側に円弧状に突設された高速カムフォロアを
    有する第2ロッカアームと、 該第2ロッカアームを前記第1ロッカアームに結合・非
    結合状態に切換える切換手段と、 を具備し、エンジンによって駆動されるオイルポンプか
    らの潤滑油を前記低速カムと前記低速カムフォロアとの
    間および前記高速カムと前記高速カムフォロアとの間に
    供給するようにしたエンジンの弁作動装置において、 前記低速カムフォロアの円弧の曲率半径を前記高速カム
    フォロアの円弧の曲率半径より大きくしたことを特徴と
    するエンジンの弁作動装置。
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