JP5069140B2

JP5069140B2 - 可変動弁機構

Info

Publication number: JP5069140B2
Application number: JP2008028629A
Authority: JP
Inventors: 憲杉浦; 保山本; 修一江▲崎▼
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2028-02-08
Also published as: JP2009185753A

Description

本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブの駆動状態を変更する可変動弁機構に関する。

この種の可変動弁機構の中には、図４及び図５に示す従来例（特許文献１）の可変動弁機構９０のように、一のラッシュアジャスタ９２の上部半球型のプランジャ９３の上に、回転カム９１に当接する入力部材９５と、バルブ８に当接する出力部材９６とからなるロッカアーム９４が揺動可能に載置され、切換機構９７によって、入力部材９５と出力部材９６とを相対揺動不能に連結した連結状態とその連結を解除した非連結解除との間で切換を行うことによりバルブ８の駆動状態を変更するものがある。

その切換機構９７は、入力部材９５と出力部材９６との間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に設けられた連結ピン９８，９８と、ロッカアーム９４の外部に設けられた、連結ピン９８，９８を駆動するピン駆動機構９９とを含み構成されている。
米国特許出願公開第２００５／１３２９９０号公報

ところが、上記従来例においては、ロッカアーム９４が上部半球型のプランジャ９３の上に揺動可能に載置されているだけなので、該ロッカアーム９４の入力部材９５及び出力部材９６が傾き易く、また、ばらけ易い。

また、該従来例においては、ピン駆動機構９９がロッカアーム９４の外部に設けられているため、部品点数が多くなり、切換機構９７の構造が複雑になっている。

そこで、入力部材及び出力部材を傾き難くし、また、ばらけ難くすることを第一の目的とし、切換機構の構造を簡単にすることを第二の目的とする。

上記目的達成するため、本発明の可変動弁機構は、一のラッシュアジャスタの一のプランジャに貫通孔が設けられ、該貫通孔に一のロッカシャフトが挿通されることにより、該一のプランジャのみによって該一のロッカシャフトが該ロッカシャフトの長さ方向中間部の一箇所のみで支持され、該ロッカシャフトに、回転カムに当接する入力部材とバルブに当接する出力部材とが揺動可能に軸支され、前記入力部材と前記出力部材とを連結した連結状態とその連結を解除した非連結解除との間で切換を行う切換機構が設けられている。

前記可変動弁機構は、特に限定されないが、次の［ｉ］［ii］の場合が例として挙げられる。
［ｉ］前記可変動弁機構は、一の前記入力部材に対して一のみの前記出力部材を備え、該一のみの出力部材で一のバルブを駆動する場合。
［ii］前記可変動弁機構は、一の前記入力部材に対して一対の前記出力部材を備え、該一対の出力部材で一対のバルブを駆動する場合。

前記［ｉ］の場合、前記入力部材及び前記出力部材は、特に限定されないが、次の（ア）（イ）の場合が例として挙げられる。
（ア）前記プランジャの前記ロッカシャフトの長さ方向両側のうちの一方に前記入力部材が配され、他方に前記出力部材が配されている場合。
（イ）前記入力部材は、前記プランジャの前記ロッカシャフトの長さ方向両側にそれぞれ配されて各基端部に前記ロッカシャフトが挿通された一対の入力アームと、該一対の入力アームの先端部どうしを繋いだ入力アーム連結部とを含み構成され、前記出力部材は、前記入力部材の前記ロッカシャフトの長さ方向両側にそれぞれ配されて各基端部に前記ロッカシャフトが挿通された一対の出力アームと、該一対の出力アームの先端部どうしを繋いだ出力アーム連結部とを含み構成されている場合。

前記［ii］の場合、前記入力部材及び前記出力部材は、特に限定されないが、次の（ウ）（エ）の場合が例として挙げられる。
（ウ）前記プランジャの前記ロッカシャフトの長さ方向両側のうちの一方に前記入力部材と前記一対の出力部材のうちの一方とが配され、他方に前記一対の出力部材のうちの他方が配されている場合。
（エ）前記入力部材は、前記プランジャの前記ロッカシャフトの長さ方向両側にそれぞれ配されて各基端部に前記ロッカシャフトが挿通された一対の入力アームと、該一対の入力アームの先端部どうしを繋いだ入力アーム連結部とを含み構成され、該入力部材の前記ロッカシャフトの長さ方向両側に、前記一対の出力部材が配されている場合。

前記切換機構は、特に限定されないが、上記第二の目的を達成するため、前記入力部材と前記出力部材との間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に設けられた連結ピンと、前記出力部材の内部に設けられた、前記連結ピンを油圧で駆動する油圧室と、前記ラッシュアジャスタの内部と前記ロッカシャフトの内部と前記出力部材の内部とを経由して設けられた、前記油圧室に前記油圧を供給する油路とを含み構成された態様であることが好ましい。

また、前記切換機構による切換は、特に限定されないが、次の[１]〜［３］の場合が例として挙げられる。
［１］連結状態の時には、回転カムの回転に従いバルブを駆動する駆動実行状態とし、非連結状態の時には、入力部材と出力部材との相対変位を完全に許容することによって、バルブの駆動を完全に停止する駆動停止状態とする場合。
［２］連結状態の時には、回転カムの回転に従いバルブを比較的大きいリフト量で開閉する高リフト駆動状態とし、非連結状態の時には、入力部材と出力部材との相対変位を一部制限付きで許容することによって、回転カムの回転に従いバルブを比較的小さいリフト量で開閉する低リフト駆動状態とする場合。
［３］前記回転カムは、高速用回転カムであって、該高速用回転カムの隣には、出力部材に当接する低速用回転カムが設けられ、連結状態の時には、高速用回転カムの回転に従いバルブを比較的大きいリフト量で開閉する高リフト駆動状態とし、非連結状態の時には、低速用回転カムの回転に従いバルブを比較的小さいリフト量で開閉する低リフト駆動状態とする場合。

本発明によれば、プランジャの貫通孔にロッカシャフトが支持され、該ロッカシャフトに入力部材と出力部材とが軸支されているため、入力部材及び出力部材が傾き難く、また、ばらけ難い。また、該本発明における切換機構の好ましい態様によれば、連結ピンを油圧で駆動する油圧室が出力部材の内部に設けられているため、該切換機構の構造が簡単になっている。

本発明の可変動弁機構９は、一のラッシュアジャスタ２０の一のプランジャ２１に貫通孔状の支持穴２２が設けられ、その支持穴２２に一のロッカシャフト２９が挿通されることにより、該一のプランジャ２１のみによって該一のロッカシャフト２９がその長さ方向中間部の一箇所のみで支持され、そのロッカシャフト２９に、回転カム１０に当接する入力部材３０とバルブ８，８に当接する出力部材４０ａ，４０ｂとが揺動可能に軸支されている。そして、入力部材３０と出力部材４０ａ，４０ｂとを連結した連結状態とその連結を解除した非連結解除との間で切換を行う切換機構５０が設けられている。

その切換機構５０は、入力部材３０と出力部材４０ａ，４０ｂとの間を跨ぐ位置と跨がない位置との間でそれぞれ変位可能に設けられた連結ピン５６，５７と、出力部材４０ａの内部に設けられた、連結ピン５６，５７を油圧で駆動する油圧室６３と、ラッシュアジャスタ２０の内部とロッカシャフト２９の内部と出力部材４０ｂの内部とを経由して設けられた、油圧室６３に油圧を供給する油路６４とを含み構成されている。

本実施例の図１〜図３に示す可変動弁機構９は、内燃機関の運転状況に応じてバルブの駆動状態を変更する機構である。この可変動弁機構９は、本実施例では、複数あるシリンダ（図示略）のうちの半数のシリンダ６に対してのみ設けられており、各可変動弁機構９は、各シリンダ６に対して２本ずつ設けられた吸気用のバルブ８，８を駆動する。

この可変動弁機構９は、内燃機関の回転に従い回転する回転カム１０と、油圧式のラッシュアジャスタ２０と、該ラッシュアジャスタ２０に支持されたロッカシャフト２９と、該ロッカシャフト２９に並べて揺動可能に軸支された、回転カム１０に当接する入力部材３０及び一対のバルブ８，８に当接する一対の出力部材４０ａ，４０ｂと、入力部材３０と出力部材４０ａ，４０ｂとを相互に相対揺動不能に連結した連結状態とその連結を解除した非連結解除との間で切換を行う切換機構５０と、バルブ８，８を閉じる方向へ付勢するバルブスプリング７０，７０とを含み構成されている。そして、切換機構５０による切換により、バルブ８，８を回転カム１０の回転に従い駆動する駆動実行状態とその駆動を完全に停止する駆動停止状態との間で、該バルブ８，８の駆動状態を変更する。

回転カム１０は、内燃機関が回転するのに従い回転駆動されるカムシャフト１１に設けられた断面形状が真円のベース円１２と、該ベース円１２から突出したカムノーズ１３とを含み構成されている。

ラッシュアジャスタ２０は、シリンダヘッド７に各可変動弁機構９毎に一つずつ設置されている。そのラッシュアジャスタ２０は、上部に開口部を備えた有底筒状のボディ２３と、該ボディ２３に挿入されたプランジャ２１と、該プランジャ２１が下降（リークダウン）した際には、ボディ２３の内部でプランジャ２１に押圧される高圧油室２４と、該高圧油室２４に逆止弁２６を介して連通し得る、プランジャ２１の内部に設けられた低圧油室２５と、プランジャ２１を上方へ付勢するスプリング２７とを含み構成されている。そして、該プランジャ２１が下降した際には、高圧油室２４のオイルが、ボディ２３とプランジャ２１との間のクリアランスを経て低圧油室２５へリークする仕組みとなっている。このラッシュアジャスタ２０のプランジャ２１には、貫通孔状の支持穴２２が設けられ、その支持穴２２に一のロッカシャフト２９が挿通されることにより、該プランジャ２１のみによって該ロッカシャフト２９がその長さ方向中間部の一箇所のみで支持されている。

入力部材３０は、プランジャ２１のロッカシャフト２９の長さ方向両側にそれぞれ配されて各基端部にロッカシャフト２９を挿通させる支点穴３２，３２をそれぞれ備えた一対の板状の入力アーム３１，３１と、該一対の入力アーム３１，３１の先端部どうしを繋いだ入力アーム連結部としての入力シャフト３３と、該入力シャフト３３にベアリング３５を介して軸支された、回転カム１０に回転可能に当接する入力ローラ３４とを含み構成されている。そして、一方の入力アーム３１とシリンダヘッド７との間には、該入力部材３０を回転カム１０に付勢するロストモーションスプリング３７が取り付けられている。

一対の出力部材４０ａ，４０ｂは、入力部材３０のロッカシャフト２９の長さ方向両側にそれぞれ配されている。該一対の出力部材４０ａ，４０ｂは、各基端部に、ロッカシャフト２９を挿通させる貫通孔状の支点穴４２，４２を備え、各先端部が、バルブ８，８のステムエンドに当接する。

切換機構５０は、一方の出力部材４０ａに設けられた有底穴状の第一穴５１と、該第一穴５１に連通する入力部材３０（入力シャフト３３のその径方向内側）に設けられた貫通孔状の第二穴５２と、該第二穴５２に連通する他方の出力部材４０ｂに設けられた有底穴状の第三穴５３と、第一穴５１にその穴と第二穴５２との相互間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に取り付けられた第一連結ピン５６と、第二穴５２にその穴と第三穴５３との相互間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に取り付けられた第二連結ピン５７と、両連結ピン５６，５７を駆動するピン駆動機構６１とを含み構成されている。

ピン駆動機構６１は、第三穴５３に取り付けられた、第二連結ピン５７の端面に当接する油圧ピン６２と、該第三穴５３が該油圧ピン６２によって閉塞されてなる油圧室６３と、シリンダヘッド７の内部とラッシュアジャスタ２０の内部（低圧油室２５）とロッカシャフト２９の内部と他方の出力部材４０ｂの内部とを経由して設けられた、油圧室６３に油圧を供給する油路６４と、第一穴５１の底面と第一連結ピン５６の端面との間に介装された、両連結ピン５６，５７を復元力で油圧室６３側に付勢するリターンスプリング６７とを含み構成されている。そして、該油路６４から油圧室６３に供給するの油圧の大きさを制御装置（図示略）によって変えることによって、両連結ピン５６，５７をリターンスプリング６７側及び油圧室６３側に駆動する。なお、第一穴５１の底部には、該連結ピン５６，５７を駆動した際に該第一穴５１内から気圧を抜くための圧抜孔６８が設けられている。

以上に示した可変動弁機構９の様子を、［１］内燃機関の低速回転時（非連結状態の時）と［２］内燃機関の高速回転時（連結状態の時）とに分けて以下に説明する。

［１］内燃機関の低速回転時（非連結状態の時）
このとき、図２（ａ）及び図３（ａ）（ｂ）に示すように、油圧室６３内の油圧が増加することによって、該油圧で油圧ピン６２を介して連結ピン５６，５７がリターンスプリング６７側にその復元力に抗して駆動される。このとき、第一連結ピン５６は第一穴５１内に収納され、第二連結ピン５７は第二穴５２内に収納される。そのため、第一連結ピン５６及び第二連結ピン５７とも、入力部材３０と一対の出力部材４０ａ，４０ｂとの各間を跨ぐことはなく、よって、非連結状態となり、一対の出力部材４０ａ，４０ｂに対して入力部材３０が相対揺動可能となる。そのため、このとき、入力部材３０は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転カム１０の回転に従い、一対の出力部材４０ａ，４０ｂから独立して揺動する。そのため、この非連結状態の時には、バルブ８，８は駆動停止状態となり、よって、該可変動弁機構９が設置されている半数のシリンダ６には、吸気が行われることはなく、残り半数のシリンダのみからの出力によって内燃機関が稼動する。

［２］内燃機関の高速回転時（連結状態の時）
このとき、図２（ｂ）及び図３（ｃ）（ｄ）に示すように、油圧室６３内の油圧が減少することによって、連結ピン５６，５７がリターンスプリング６７の復元力によって油圧室６３側に押し返される。このとき、第一連結ピン５６は、第一穴５１と第二穴５２との相互間を跨ぐ位置に配され、第二連結ピン５７は、第二穴５２と第三穴５３との相互間を跨ぐ位置に配されることによって、連結状態となり、一対の出力部材４０ａ，４０ｂに対して入力部材３０が相対揺動不能となる。そのため、このとき、入力部材３０と一対の出力部材４０ａ，４０ｂとは、図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、回転カム１０の回転に従い一体的に揺動して、出力部材４０ａ，４０ｂの先端部にてバルブ８，８を下方へ押圧して駆動する。そのため、この連結状態の時には、該可変動弁機構９が設置されているシリンダ６にも吸気が行われるようになり、全てのシリンダからの出力によって内燃機関が稼動する。

本実施例では、プランジャ２１の支持穴２２にロッカシャフト２９が支持され、そのロッカシャフト２９に入力部材３０と出力部材４０ａ，４０ｂとが軸支されているため、入力部材３０及び出力部材４０ａ，４０ｂが傾き難く、また、ばらけ難い。

また、本実施例では、連結ピン５６，５７を駆動するピン駆動機構６１の主要部分が出力部材４０ａ，４０ｂの内部に設けられているため、入力部材３０及び出力部材４０ａ，４０ｂの外部にピン駆動機構の主要部分を別途設ける必要がなく、よって、切換機構５０の構造が簡単になっている。また、更に、その切換機構５０の油路６４は、ラッシュアジャスタ２０の内部を経由しているため、該切換機構５０のための油路６４とラッシュアジャスタ２０のための油路との間での油路の共有化が可能な範囲内で極力図られ、それによって、可変動弁機構９の構造が簡単になっている。

また、本実施例では、一の可変動弁機構９で一対のバルブ８，８を駆動する構成となっているため、それによって、可変動弁機構の設置台数が少なく抑えられ、内燃機関の構造が簡単になっている。

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で変更して具体化することもできる。

本発明の実施例の可変動弁機構を示す斜視図である。同実施例において、（ａ）は入力部材と出力部材とが非連結状態の時の様子を示す平面断面図、（ｂ）は連結状態の時の様子を示す平面断面図である。同実施例において、（ａ）及び（ｂ）は入力部材と出力部材とが非連結状態の時の様子を示す側面断面図、（ｃ）及び（ｄ）は連結状態の時の様子を示す側面断面図である。従来例の可変動弁機構を示す斜視図である。同従来例において、（ａ）は入力部材と出力部材とが非連結状態の時の様子を示す正面断面図、（ｂ）は連結状態の時の様子を示す正面断面図である。

符号の説明

８バルブ
９可変動弁機構
１０回転カム
２０ラッシュアジャスタ
２１プランジャ
２２支持穴（貫通孔）
２９ロッカシャフト
３０入力部材
４０ａ一方の出力部材（出力部材）
４０ｂ他方の出力部材（出力部材）
５０切換機構
５６第一連結ピン（連結ピン）
５７第二連結ピン（連結ピン）
６３油圧室
６４油路

Claims

一のラッシュアジャスタの一のプランジャに貫通孔が設けられ、該貫通孔に一のロッカシャフトが挿通されることにより、該一のプランジャのみによって該一のロッカシャフトが該ロッカシャフトの長さ方向中間部の一箇所のみで支持され、該ロッカシャフトに、回転カムに当接する入力部材とバルブに当接する出力部材とが揺動可能に軸支され、
前記入力部材と前記出力部材とを連結した連結状態とその連結を解除した非連結解除との間で切換を行う切換機構が設けられた可変動弁機構。
前記切換機構は、前記入力部材と前記出力部材との間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に設けられた連結ピンと、前記出力部材の内部に設けられた、前記連結ピンを油圧で駆動する油圧室と、前記ラッシュアジャスタの内部と前記ロッカシャフトの内部と前記出力部材の内部とを経由して設けられた、前記油圧室に前記油圧を供給する油路とを含み構成された請求項１記載の可変動弁機構。