JP4017705B2 - デュアルイベント弁制御システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関用弁作動装置に関し、特にエンジンのさまざまな動作モード中にこのようなエンジンの吸気弁もしくは排気弁の動作特性を変化させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸気弁および／または排気弁を選択的に作動できるあるいは選択されたリフトプロフィールで作動できる多弁エンジン用可変弁制御システムが知られている。米国特許第４１５１８１７号明細書には、第１のカムプロフィールと係合できるプライマリロッカーアームエレメントと、プライマリロッカーアームエレメント上にピボット載置され第２のカムプロフィールと係合できるセカンダリロッカーアームエレメントと、プライマリおよびセカンダリロッカーアームエレメントを相互接続すなわちラッチする手段とを含むシステムが開示されている。１９９５年３月２８日に出願された米国特許出願第４１２４７４号には、静止ラッシュアジャスタの出力部材上にピボット載置されたインナーおよびアウターロッカーアームを含み、アウターロッカーアームはエンジンバルブと係合し、インナーロッカーアームはカムと係合し、ラッチ部材がインナーおよびアウターロッカーアームの接触面間に選択的に挿入されて両ロッカーアームを一緒に有効にラッチしてカムからアウターロッカーアームへ開弁力を伝達するシステムが開示されている。ロッカーアームが非ラッチ位置にある時は、アウターロッカーアームはインナーロッカーアームに対して自由に回転することができ、アウターロッカーアームには開弁力が伝達されない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、エンジンバルブが２つの異なるカムプロフィールの一方により選択的に作動され、かつ、インナーおよびアウターロッカーアーム上に形成されたコンタクトエレメント間に選択的に挿入されるラッチ部材により作動されて、ラッチ部材がロッカーアーム間に挿入される時にロッカーアームは第１のカムプロフィールに従って同調して移動してバルブを作動し、ラッチ部材がロッカーアーム間に挿入されない時にはロッカーアームは第２のカムプロフィールに従って互いに移動してバルブを作動することができるデュアルイベント弁制御システムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明により、バルブと係合するインナーロッカーアームと、インナーアームを取り囲む関係で第２のカムと接触する表面が形成されたアウターロッカーアームと、インナーとアウターロッカーアームとの係合を解除する第１の位置とインナーおよびアウターロッカーアーム上の接触面間へ挿入されて各アームの相対回転を防止し各アームを一緒に有効にラッチする第２の位置との間を移動可能なラッチ部材とを含むロッカーアームアセンブリが提供される。カムは、第２のカムが第１のカムよりも高いリフトプロフィールを有するように構成されている。ラッチ部材がその第１の位置にある時は、第２のカムの力はインナーロッカーアームには伝達されず、バルブを開くのに有効なのはインナーロッカーアーム上に直接作用する低リフトカムだけである。ラッチ部材の第２の位置では、第２のカムの力がアウターロッカーアームからインナーロッカーアームひいてはバルブへ伝達され、この動作モードでは低リフトカムプロフィールは作用しない。摩耗を低減するために、インナーおよびアウターロッカーアーム間の相対的な分離動作を制限するストップ手段が設けられ、第２のカムとアウターロッカーアームのカム接触面との間に間隙、すなわちラッシを維持すようにされる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、特にオーバヘッドカム型内燃機関（図示せず）に使用するようにされた弁制御システム１０を示す。図に示すように、この弁制御システム１０は、２つの明確なカムプロフィールのいずれかに応答してポペット弁１２（図４）を開くように作動し、ロッカーアームアセンブリ１４およびそれを２つの動作モード間でシフトするように作動するラッチアセンブリ１６を具備している。ここに示す実施形態では、第１のカム１８（図３）が第１の動作モードを規定し、１つ以上の第２のカム２０が第２の動作モードを規定する。
【０００６】
ロッカーアームアセンブリ１４は、カムシャフト２４上に形成された第１のカム１８およびポペット弁１２（図４）と係合可能なインナーロッカーアーム２２と、第２のカム２０と係合可能なアウターロッカーアーム２６と、アウターロッカーアーム２６を付勢して第２のカム２０と係合させる一対のばね２８，２９とを具備している。ロッカーアームアセンブリ１４は、エンジンのシリンダヘッド３１上にピボット載置され、図４の好ましい実施形態では、油圧ラッシアジャスタ３２の出力部材３０上に載置されている。ラッシアジャスタの構造および機能は周知であり、ここで詳細な説明はしない。
【０００７】
特に、図２および図３を参照して、インナーロッカーアーム２２は、間隔をおいて設けられた側壁３４，３５を有する打ち抜きされた箱状部材と、バルブ接触エレメント３６である先細の第１端と、突起３８が形成された第２端とを具備し、その機能については後で詳細に説明する。突起３８に隣接する側壁３４，３５の終端は外向きに湾曲され、ばね２８，２９の一端のストップとして働くタブ４０，４１を形成する。側壁には、対向する位置に穴（図示せず）が形成されて、第１のカム１８と係合可能な第１のフォロアーとしての転がり軸受アセンブリ４４の軸４２を受け入れる。
【０００８】
後で詳細に説明するように、インナーおよびアウターロッカーアーム２２，２６の側壁に形成された開口内に受け入れられるバー４６により画定される支点上にインナーアームが載置される。
【０００９】
アウターロッカーアーム２６は、図２に示すように箱状構造であり、インナーロッカーアーム２２を取り囲んで受け入れる。アウターロッカーアーム２６は、間隔をおいて設けられた側壁４８，４９と、第１の接触面５２が形成された第１の端壁５０と、中央突起５６が形成された第２の端壁５４とを含んでいる。各側壁４８，４９にはタブ５８，５９，６０が形成され、それには、好ましい実施形態では第１のカム１８を跨ぐ第２のカム２０と係合可能な第２のフォロアーとしてのパッド６２が蝋付け等により取り付けられている。
【００１０】
特に、図４を参照して、アウターロッカーアーム２６は、バー４６によりラッシアジャスタ３２の出力部材３０周りをピボット運動するように載置され、バー４６の中央部には、出力部材３０上に形成されたボール端と係合可能なソケット４７が形成されており、側壁４８，４９に形成された開口内に受け止められる。アウターロッカーアーム２６の側壁４８，４９に形成された開口は、アウターロッカーアーム２６とバー４６の間で実質的に相対運動が行われないように、バー４６に対して最小のクリアランスで形成されている。しかしながら、インナーロッカーアーム２２内に形成された開口は、インナーロッカーアーム２２がバー４６の円弧状上面６４周りをピボット運動できるようにバー４６よりも幾分大きくされている。
【００１１】
ラッチアセンブリ１６は、実質的にアウターロッカーアーム２６を取り囲みアウターロッカーアーム２６がスライドするように受け入れるスライド部材６６と、スライド部材６６上に載置されたラッチ部材６８と、スライド部材６６とアウターロッカーアーム２６間に作用してラッチアセンブリ１６を図面に実線で示す位置へ付勢する一対のばね７０とを具備している。
【００１２】
スライド部材６６は、平面視が細長いＵ字型に形成された金属薄板構造であり、Ｕ字のベースに形成された平坦な端壁７２と、アウターロッカーアーム２６の側壁４８，４９とスライド接触する側壁７４，７５と、開放端の脚終端に形成されてスライド部材６６の側壁間を横断する中実バー状のラッチ部材６８を受け入れるＵ字型開口（立面）とを有している。ラッチ部材６８にはその終端に隣接して溝（図示せず）が付けられ、スライド部材６６の側壁７４，７５は溝内に受け入れられてラッチ部材６８を横方向に保持する。ラッチ部材６８は側壁内に形成された突きき当て面６９に突き当たり、ラッチ部材６８上に係止された側壁内に形成されたショルダー７１，７３により軸方向に保持される。ばね７０は、突起５６の上向き湾曲部内に形成された窪み、およびスライド部材６６の側壁上に形成された内向き上方湾曲タブ７８，７９上に形成された円筒座７６，７７により保持される。バー４６は、側壁７４，７５内に形成された開口８０を介して受け止められ、バー４６の終端に形成されたショルダー（図示せず）と係合する開口８０の下縁に形成された突起８２により横方向に保持される。ユニットが組み立てられると、バー４６はインナーおよびアウターロッカーアーム２２，２６内に受け止められ、金属薄板のスライド部材６６がバー４６の終端を飛び越えて突起８２がバー４６と係合する。開口８０は延長されており、スライド部材６６は各ロッカーアーム２２，２６に対してスライド運動することができる。内向きのタブ８４，８５がスライド部材６６の壁上に形成されてラッチ部材６８とアウターロッカーアーム２６の接触面５２との係合を維持する。
【００１３】
インナーおよびアウターロッカーアーム２２，２６およびラッチアセンブリ１６が組み立てられカム１８，２０に対して図３に示すように配置されると、ポペット弁１２およびラッシアジャスタ３２、トーションばね２８，２９はバー４６上に、一端がインナーロッカーアーム２２上のタブ４０，４１に支持され他端がアウターロッカーアーム２６上のタブ５８に支持されて受け止められ、アウターロッカーアーム２６をパッド６２を介して第２のカム２０と係合するように付勢する。
【００１４】
本発明に従って、インナーロッカーアーム２２とアウターロッカーアーム２６との間の相対ピボット運動を制限するストップアセンブリ８６により、パッド６２と第２のカム２０の基礎円との間にクリアランスが維持される。ここに示す好ましい実施形態では、ストップアセンブリ８６は、アウターロッカーアーム２６の突起５６を貫通しインナーロッカーアーム２２の突起３８に支持されるネジ８７を具備している。ネジ８７は、図３に示すように、カム２０と基礎円上のパッド６２との間にクリアランスＣを維持するように調節され、ネジ８７の位置はロックナット９０により維持される。クリアランスＣが設定されると、所望のラッシを提供する垂直寸法（図３から見て）を有するラッチ部材６８を選定することにより、ラッチ部材６８とインナーロッカーアーム２２の接触面８８との間のラッシが設定される。ストップアセンブリ８６の替わりに固定ストップを設けて、突起３８および５６間のクリアランスを調整する等により、各ロッカーアーム２２，２６の相対ピボット運動を制限することもできる。
【００１５】
（作用）
本実施形態では、パッド６２と係合する第２のカム２０により高リフトカムプロフィールが定められ、転がり軸受アセンブリ４４と係合する第１のカム１８により低リフトカムプロフィールが定められる。システムが図面に実線で示す状態である場合には、ばね７０がスライドアセンブリ６６を各ロッカーアーム２２，２６に対して右へ付勢して、ラッチ部材６８のインナーロッカーアーム２２の接触面８８との係合を解除する。この状況では、パッド６２上に作用する第２のカム２０の力に応答するアウターロッカーアーム２６の運動は、インナーロッカーアーム２２ひいてはポペット弁１２には伝達されず、ポペット弁１２は転がり軸受アセンブリ４４に作用する第１のカム１８の低リフトプロフィールにより作動される。第２のカム２０の高リフトプロフィールによりポペット弁１２を開くために、スライド部材６６へ力Ｆ（図３）を加え、ラッチ部材６８をアウターおよびインナーロッカーアーム２２，２６上の接触面５２および８８間で、それぞれ図３の破線位置へ移動させることにより、ラッチアセンブリ１６はばね７０の力に抗して左へ移動される。これにより各ロッカーアーム２２，２６は一緒に有効にラッチされて第２のカム２０の力がアウターロッカーアーム２６からインナーロッカーアーム２２へラッチ部材６８を介して伝達され、ポペット弁１２は第２のカム２０の高リフトプロフィールにより作動される。第２のカム２０は第１のカム１８よりも高いリフトを提供するため、第１のカム１８はこの動作モードでは効果が無い。
【００１６】
力Ｆは、ソレノイドや、スライド部材６６へ線形力を加える従来の他の手段により加えるられることが理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弁制御システムの一実施形態の斜視図である。
【図２】本発明の弁制御システムの一実施形態の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った平面図である。
【図４】本発明の弁制御システムの一実施形態の断面斜視図である。
【符号の説明】
１０ 弁制御システム
１２ ポペット弁
１６ ラッチアセンブリ
１８ 第１のカム
２０ 第２のカム
２２ インナーロッカーアーム
２４ カムシャフト
２８，２９，７０ ばね
２６ アウターロッカーアーム
３０ 出力部材
３１ シリンダヘッド
３２ ラッシアジャスタ
３４，３５，４８，４９ 側壁
３６ バルブ接触エレメント
３８，５６ 突起
４４ 転がり軸受アセンブリ
４６ バー
４７ ソケット
５２，８８ 接触面
６２ パッド
６８ ラッチ部材
８６ ストップアセンブリ
８７ ネジ

Claims (8)

1. シリンダヘッド（３１）と、前記シリンダヘッド内を開位置と閉位置の間で移動可能なポペット弁（１２）と、第１のカムプロフィールが形成された第１のカム（１８）と第２のカムプロフィールが形成された第２のカム（２０）とを有するカムシャフト（２４）を含む内燃機関用の弁制御システム（１０）であって、前記シリンダヘッド（３１）上に回転するように取付けられ、前記ポペット弁（１２）と係合する表面（３６）が形成され、前記第１のカム（１８）と係合する第１のカムフォロアーエレメント（４４）を有する第１のロッカーアーム（２２）と、前記シリンダヘッド（３１）上に回転するように取付けられ、前記第２のカム（２０）と係合可能な第２のカムフォロアーエレメント（６２）が形成された第２のロッカーアーム（２６）と、前記第２のロッカーアーム（２６）を付勢して前記第２のカム（２０）と係合させる手段（２８，２９）と、前記第１および第２のロッカーアーム（２２，２６）と係合可能で、前記第１および第２のロッカーアームとの係合が解除されて前記第１および第２のロッカーアーム（２２，２６）が前記第１および第２のカム（１８，２０）の各プロフィールに応答して自由に互いに回転する第１の位置と、前記第１および第２のロッカーアームと係合して前記第１および第２のロッカーアームが前記第２のカムプロフィールに応答して同調して回転する第２の位置との間を移動可能な手段（１６）とを有する内燃機関用弁制御システムにおいて、前記第１および第２のロッカーアーム上に、両者の間の相対的回転を制限するストップ手段（８６）を有し、該ストップ手段（８６）は、前記第２のカム（２０）の基礎円部分と前記第２のカムフォロアーエレメント（６２）との間にクリアランス（Ｃ）を与えることを特徴とする内燃機関用弁制御システム。
2. 前記第１のロッカーアーム（２２）上に形成された第１の接触面（８８）と、前記第２のロッカーアーム（２６）上に形成された第２の接触面（５２）とを有し、前記第１および第２のロッカーアームと係合可能な手段は、前記第１の接触面（８８）と第２の接触面（５２）との間へ挿入可能なラッチ部材（６８）を有し、さらに前記ラッチ部材（６８）を前記第１の位置へと付勢する手段（７０）を含む、請求項１に記載の弁制御システム。
3. 前記ストップ手段（８６）は、前記第１および第２のロッカーアーム（２２，２６）の一方を、これとネジ係合して貫通し、他方と係合可能なネジ部材（８７）を具備する、請求項１に記載の弁制御システム。
4. 前記第２のロッカーアーム（２６）には、該第２のロッカーアーム（２６）の横方向の中央に位置して水平方向を向く第１の突起部（５６）が形成されており、前記第１のロッカーアーム（２２）には、該第１のロッカーアーム（２２）の横方向の中央に位置して水平方向を向く第２の突起部（３８）が前記第１の突起部（５６）と間隔をおいて形成されており、前記ネジ部材（８７）は前記第１の突起部（５６）を、これとネジ係合して貫通し前記第２の突起部（３８）と係合可能である、請求項３に記載の弁制御システム。
5. 前記シリンダヘッド（３１）に対して静止位置に取付けられた油圧ラッシアジャスタ（３２）を含み、前記ラッシアジャスタ（３２）からは出力部材（３０）が延び、前記第１および第２のロッカーアーム（２２，２６）は前記出力部材の周りを回転可能である、請求項１に記載の弁制御システム。
6. 前記第２のロッカーアーム（２６）を付勢して前記第２のカム（２０）と係合させる手段は、一端が前記第１のロッカーアーム（２２）に支持され、他端が前記第２のロッカーアーム（２６）に支持されるトーションばね（２８，２９）を有する、請求項１に記載の弁制御システム。
7. 前記第１のロッカーアーム（２２）は、間隔をおいて設けられた両側壁（３４，３５）を有し、前記第２のロッカーアーム（２６）は、間隔をおいて設けられて、前記第１のロッカーアームの両側壁を間に受け入れる両側壁（４８，４９）を有し、さらに、前記第１および第２のロッカーアームの側壁（３４，３５，４８，４９）に形成された開口に受け入れられた細長いバー（４６）により形成された支点を含み、前記バーは、円弧状上面と、下面内に形成されたソケット（４７）とを有し、前記開口は、前記第２のロッカーアーム（２６）と前記支点との間の相対回転を実質的に許さず、かつ前記第１のロッカーアーム（２２）と前記支点との間の相対回転を少なくとも制限する大きさを有し、前記ソケット（４７）は前記ラッシアジャスタの出力部材（３０）と係合する、請求項５に記載の弁制御システム。
8. 前記第２のロッカーアームを付勢して前記第２のカムと係合させる手段は、前記支点を取り囲むように前記第１および第２のロッカーアームの隣接する各側壁（３４，３５，４８，４９）の間に受け止められた第１および第２のトーションばね（２８，２９）を有し、前記各トーションばねは、一端が前記第１のロッカーアーム（２２）と係合し、他端が前記第２のロッカーアーム（２６）と係合する、請求項７に記載の弁制御システム。

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