JP5090037B2 - 可変動弁機構 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の運転状態に応じてバルブ特性を制御する可変動弁機構に関するものである。

従来、内燃機関には、機関の運転状態に応じてバルブ１０７のリフト量、作用角及び開閉タイミングを制御する可変動弁機構が用いられることがある。図５に示すように、このような可変動弁機構１００の中には、ロッカアーム１０１の基端を一つのラッシュアジャスタ１０４が支持し、ロッカアーム１０１の入力部材１０３と出力部材１０２とを相互に相対揺動不能に連結したり、その連結を解除したりする連結ピン１０５をロッカアーム１０１内に設けたものが知られている（特許文献１）。
米国特許出願公開第２００５／ １３２９９０号明細書

しかし、前記の可変動弁機構１００は、連結ピン１０５を駆動するための油圧機構１０６等がロッカアーム１０１内にないため、シリンダヘッド等のロッカアーム１０１の外部に油圧機構１０６等を設ける必要があり、可変動弁機構１００の構造が全体として、複雑になっていた。

そこで、本発明は、ロッカアームの内部に連結ピンを駆動するための油圧経路を有することで、全体の構造が簡素化でき、かつ、先端部が半球状の従来のラッシュアジャスタを使用することで、コストの低減が図れる可変動弁機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の可変動弁機構は、回転カムとバルブとの間に揺動可能に介装されたロッカアームを操作することによりバルブの開閉量を変更する可変動弁機構において、ロッカアームは、回転カムに当接する入力ローラを備え、先端部にローラ孔が形成された入力部材と、ローラ孔に長さ方向に摺動可能な状態で貫通し、入力ローラを回転可能に軸支する連結ピンと、それぞれ別のバルブに当接する二つのアーム状部材からなる出力部材とを含み、二つのアーム状部材は、二つのアーム状部材の基端部の底面に形成された半球状の凹陥部に、この二つのアーム状部材の配置方向に離れて設けられた二つのラッシュアジャスタの半球状の先端部が密接することによって揺動可能に支持され、二つのアーム状部材は、二つのアーム状部材の基端部の入力部材とそれぞれ向き合う面から凹陥部の手前まで凹設された有底穴状の軸穴に、支持軸の両端が挿入されたことによって、この支持軸を支持しており、入力部材は、二つのアーム状部材の間にあって、支持軸によって揺動可能に軸支され、支持軸の軸線はラッシュアジャスタの半球状の先端部の球心を通っており、ラッシュアジャスタの少なくとも一の内部の内部油路からロッカアーム内のアーム油路へと繋がる油圧経路が可変動弁機構に設けられ、油圧経路の油圧により連結ピンが摺動することで、入力部材と出力部材とを相互に相対変位不能に連結して、入力部材と出力部材とを同期させ且つ二つのアーム状部材を同期させた連結状態と入力部材と出力部材とを相互に相対変位可能に連結を解除して、入力部材と出力部材とを同期させない連結解除状態との間での切替を行う切替機構が設けられ、この切替えにより、バルブの開閉量を変更することを特徴とする。

ここで、バルブの開閉量の変更とは、特に限定はされないが、回転カムの回転に従いバルブを駆動する状態とこの駆動を完全に停止する状態との間で切り替える場合や、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状態と比較的小さいリフト量で開閉する状態との間で切り替える場合等が例示できる。

ロッカアームとしては、特に限定はされないが、ロッカアームの基端部に揺動中心部を備え、ロッカアームの長さ方向中間部に入力ローラが取り付けられ、ロッカアームの先端部にバルブが当接するものや、ロッカアームの長さ方向中間部に揺動中心部を備え、ロッカアームの後端部に入力ローラが取り付けられ、ロッカアームの先端部にバルブが当接するもの等が例示できる。

出力部材は、内燃機関全体のロッカアームの数を減らすことができ、かつ、ロッカアームを支持している二つのラッシュアジャスタの位置度ばらつきを吸収できることから、それぞれ別のバルブに当接し、それぞれ別のラッシュアジャスタによって支持された二つのアーム状部材からなる。

二つのアーム状部材は、一方の内部に、凹陥部から長さ方向の中間部へと延びるアーム油路が設けられているもの等が例示できる。

ラッシュアジャスタとしては、ロッカアーム内の切替機構に油圧を供給できるよう、ロッカアームと当接するプランジャの先端部に開口が設けられた油路を有することが好ましい。

切替機構としては、特に限定はされないが、油圧を用いて、入力部材と出力部材とを繋ぐ連結ピンをロッカアームの幅方向に駆動することにより、入力部材と出力部材とを相互に相対変位不能に連結した連結状態とその連結を解除した連結解除状態との間での切替を行うもの等が例示できる。

連結ピンの取り付け位置としては、特に限定はされないが、ロッカアームの基端部、先端部及び長さ方向の中間部等が例示できる。

本発明によれば、ロッカアームの内部に連結ピンを駆動するための油圧経路を有することで、全体の構造が簡素化でき、かつ、先端部が半球状の従来のラッシュアジャスタを使用することで、コストの低減が図れる可変動弁機構を提供することができる。また、内燃機関全体のロッカアームの数を減らすことができ、ラッシュアジャスタの位置度ばらつきを吸収でき、ロッカアームを小さくでき、ロッカアームの左右傾きを防止でき、ロッカアームの簡素化ができる。

回転カムとバルブとの間に揺動可能に介装されたロッカアームを操作することによりバルブの開閉量を変更する可変動弁機構において、ロッカアームは、回転カムに当接する入力ローラを備えた入力部材と、バルブに当接する出力部材とを含み、ロッカアームの幅方向に離れて設けられた先端部の形状が半球状の二つのラッシュアジャスタによって揺動可能に支持され、出力部材は、それぞれ別のバルブに当接し、それぞれ別のラッシュアジャスタによって支持され、ロッカアームの幅方向に並ぶ二つのアーム状部材からなり、入力部材は、二つのアーム状部材の間にあって、アーム状部材が両端を支持する支持軸によって揺動可能に軸支され、支持軸の軸線が、ラッシュアジャスタの半球状の先端部の球心を通り、ラッシュアジャスタの少なくとも一の内部の内部油路からロッカアーム内のアーム油路へと繋がる油圧経路が可変動弁機構に設けられ、油圧経路の油圧により、入力部材と出力部材とを相互に相対変位不能に連結した連結状態と入力部材と出力部材とを相互に相対変位可能に連結を解除した連結解除状態との間での切替を行う切替機構が設けられ、この切替えにより、バルブの開閉量を変更することを特徴とする可変動弁機構。

図１〜図４は、本発明の実施例の可変動弁機構を示している。
本可変動弁機構１０は、エンジンのクランク軸（図示略）により回転させられるカムシャフト１１に設けられている回転カム１２と、回転カム１２の回転に従い揺動してバルブ１５を開閉しているロッカアーム２０と、ロッカアーム２０によるバルブ１５の開閉量を断続的に変更している切替機構４０とを含んでいる。

ロッカアーム２０は、ロッカアーム２０の長さ方向の中間部において回転カム１２に当接しているアーム状の入力部材である入力アーム２１と、ロッカアーム２０の先端部において二つのバルブ１５に当接し、ロッカアーム２０の基端部において入力アーム２１と相対揺動可能に組み合わされているアーム状の出力部材である出力アーム３０と、ロッカアーム２０の長さ方向の中間部に設けられ、入力アーム２１と出力アーム３０とを相互に相対揺動不能となるよう、入力アーム２１と出力アーム３０とを連結した連結状態と、入力アーム２１と出力アーム３０とを相互に相対揺動可能となるよう、入力アーム２１と出力アーム３０との連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構４０とを含み構成され、基端を、ロッカアーム２０の幅方向に離れて設けられている二つのラッシュアジャスタ５０で揺動可能に支持されている。

出力アーム３０は、入力アーム２１の長さ方向の両側方に並ぶように設けられている第一アウタアーム３１と第二アウタアーム３２との二つのアウタアームからなっている。両アウタアーム３１、３２の先端部は、それぞれ別のバルブ１５に当接し、基端部は、それぞれ別のラッシュアジャスタによって支持されている。両アウタアーム３１、３２の基端部には、入力アーム２１と向き合う面に有底穴状の軸穴３３が凹設され、ラッシュアジャスタ５０と当接する底面にラッシュアジャスタ５０の先端部と密接するための略半球状の凹陥部３４が形成されている。第一アウタアーム３１の内部には、ラッシュアジャスタ５０からロッカアーム２０の内へと油圧経路を繋げるため、凹陥部３４から長さ方向の中間部へと延びるアーム油路３６が設けられている。両アウタアーム３１、３２の軸穴３３には、入力アーム２１を軸支している支持軸２５が挿入されている。

入力アーム２１は、先端部と基端部とに孔が形成されている二枚のインナプレート２２を有し、第一アウタアーム３１と第二アウタアーム３２との間にあることからインナアームとなっている。先端部に形成されている孔はローラ孔２３に、基端部に形成されている孔は支持孔２４になっている。ローラ孔２３には、回転カム１２に当接している入力ローラ２６を回転可能に軸支している連結ピン４５が連結ピンの長さ方向に摺動可能な状態で貫通している。また、支持孔２４には、両端を第一アウタアーム３１と第二アウタアーム３２とに支持され、入力アーム２１を揺動可能に軸支する支持軸２５が貫通している。

切替機構４０は、出力アーム３０の長さ方向の中間部であって、入力アーム２１と向き合う面に凹設されている有底穴状のピン穴３７、３８と、ピン穴３７、３８の側面に摺接してピン穴３７、３８の長さ方向に摺動する連結ピン４５と、連結ピン４５の端面に当接して、連結ピン４５を付勢しているピンバネ４４とを有する。

第一アウタアーム３１に設けられているピン穴は、第一ピン穴３７となり、アーム油路３６と連通している。第二アウタアーム３２に設けられているピン穴は、第二ピン穴３８となり、ピンバネ４４が設けられている。

連結ピン４５は、略円柱状の三つのピンからなり、第一アウタアーム３１から見て、手前が第一ピン４６、中間が第二ピン４７、奥が第三ピン４８となり、隣り合うピン同士は、互いに端面が当接し、第三ピン４８は、第二ピン４７と当接していない方の端面にピンバネ４４が当接している。第三ピン４８にピンバネ４４が当接していることで、連結ピン４５は、第二ピン穴３８から抜出される方向、即ち、第一ピン穴３７に挿入される方向にピンバネ４４によって付勢されている。したがって、連結ピン４５を構成している各ピン４６、４７、４８も連結ピン４５と同じ方向にピンバネ４４によって付勢されている。また、連結ピン４５は、入力ローラ２６を軸支していることから、第二ピン４７は入力ローラ２６の貫通孔２７及び両インナプレート２２のローラ孔２３を貫通している。

ラッシュアジャスタ５０は、先端部が略半球状のプランジャ５１を有している。プランジャ５１は、支持しているロッカアーム２０内の切替機構４０に作動油Ｐを供給するため、先端部に設けられた開口５３へと連通する内部油路５２を内部に有している。プランジャの先端部は、凹陥部３４に密接している。

ラッシュアジャスタ５０から供給される作動油Ｐは、プランジャ５１の先端部と凹陥部３４との間隙からアーム油路３６を経由して第一ピン穴３７へと供給されている。

作動油Ｐに圧力が加えられる場合には、第一ピン穴３７に挿入される方向にピンバネ４４によって付勢されている連結ピン４５は、その付勢力に抗して、第一ピン穴３７から抜出される方向、即ち、第二ピン穴３８に挿入される方向に両ピン穴３７、３８内を摺動する。

一方、作動油Ｐに加えられている圧力が取り除かれる場合には、連結ピン４５は、ピンバネ４４の付勢力によって、第一ピン穴３７に挿入される方向に、即ち、第二ピン穴３８から抜出される方向に両ピン穴３７、３８内を摺動する。以上のように作動油Ｐへの圧力を加除することによって、連結ピン４５は移動する。

図３ａに示すように、第三ピン４８が第二ピン穴３８の底面に当接する位置にない場合には、第三ピン４８の一部はローラ孔２３に、第二ピン４７の一部は第一ピン穴３７にそれぞれ挿入されている。したがって、切替機構４０は、入力アーム２１と出力アーム３０とを相互に相対変位不能となるよう、入力アーム２１と出力アーム３０とを連結した連結状態になっている。

一方、図３ｂに示すように、第三ピン４８が第二ピン穴３８の底面に当接する位置にある場合には、第三ピン４８はローラ孔２３から抜出され、第二ピン４７は第二ピン穴３８に挿入されていない、即ち、第二ピン４７と第三ピン４８との境界が入力アーム２１と第二アウタアーム３２との間隙に達している。また、第二ピン４７は第一ピン穴３７から抜出され、第一ピン４６はローラ孔２３に挿入されていない、即ち、第一ピン４６と第二ピン４７との境界が入力アーム２１と第一アウタアーム３１との間隙に達している。したがって、切替機構４０は、入力アーム２１と出力アーム３０とを相互に相対変位可能となるよう、入力アーム２１と出力アーム３０との連結を解除した連結解除状態になっている。

図４に示すように、支持軸２５の軸線がラッシュアジャスタ５０の先端部の半球の球心を通ることから、入力アーム２１は、切替機構の状態に由らず、回転カム１２が回転するとその回転に従って支持軸２５を揺動中心として揺動する。

図４ｂに示すように、出力アーム３０が入力アーム２１と連結状態になっている場合には、出力アーム３０は入力アーム２１の揺動に同期しラッシュアジャスタ５０を支点として揺動する。出力アーム３０がラッシュアジャスタ５０を支点として揺動することで、出力アーム３０の先端に当接している二つのバルブ１５が回転カム１２の回転によって開閉する。

一方、図４ｃに示すように、出力アーム３０が入力アーム２１と連結解除状態になっている場合には、出力アーム３０は、入力アームの揺動に同期せず、揺動しない。したがって、回転カム１２の回転によってバルブ１５は開閉しない。

本実施例によれば、次の（ａ）〜（ｇ）の効果が得られる。
（ａ）ロッカアーム２０内に油圧経路３６を設けることにより、可変動弁機構１０全体が簡素化できる。
（ｂ）ロッカアーム２０を支持するラッシュアジャスタ５０に先端部が半球状の従来のものを用いることで、可変動弁機構１０のコストの低減が図れる。
（ｃ）一つのロッカアーム２０で二つのバルブ１５を駆動することにより、内燃機関全体のロッカアーム２０の数を減らすことができる。
（ｄ）一つのロッカアーム２０を支持する二つのラッシュアジャスタ５０に、ロッカアーム２０のそれぞれ別のアウタアーム３１、３２の基端を支持させることにより、ラッシュアジャスタ５０の位置度ばらつきを吸収できる。
（ｅ）支持軸２５の軸線が、ラッシュアジャスタ５０の半球状の先端部の球心を通ることにより、ロッカアーム２０を小さくできる。
（ｆ）ロッカアーム２０の基端部を左右二つのラッシュアジャスタ５０で支持することにより、ロッカアーム２０の左右傾きを防止できる。
（ｇ）連結ピン４５が入力ローラ２６を支持することで、ロッカアーム２０の簡素化ができる。

なお、本発明は前記実施例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実施することができる。

本発明の実施例の可変動弁機構の斜視図である。 同可変動弁機構のロッカアームの分解斜視図である。 同ロッカアームの断面図である。 同可変動弁機構のロッカアームの揺動状態の模式図である。 従来の可変動弁機構の斜視図である。

符号の説明

１０ 可変動弁機構
１２ 回転カム
１５ バルブ
２０ ロッカアーム
２１ 入力アーム
２５ 支持軸
２６ 入力ローラ
３０ 出力アーム
３１ 第一アウタアーム
３２ 第二アウタアーム
３４ 凹陥部
３６ アーム油路
４０ 切替機構
５０ ラッシュアジャスタ
５２ 内部油路

Claims (2)

1. 回転カム（１２）とバルブ（１５）との間に揺動可能に介装されたロッカアーム（２０）を操作することにより前記バルブ（１５）の開閉量を変更する可変動弁機構において、
   前記ロッカアーム（２０）は、前記回転カム（１２）に当接する入力ローラ（２６）を備え、先端部にローラ孔（３２）が形成された入力部材（２１）と、前記ローラ孔（３２）に長さ方向に摺動可能な状態で貫通し、前記入力ローラ（２６）を回転可能に軸支する連結ピン（４５）と、それぞれ別の前記バルブ（１５）に当接する二つのアーム状部材（３１、３２）からなる出力部材（３０）とを含み、
   前記二つのアーム状部材（３１、３２）は、該二つのアーム状部材（３１、３２）の基端部の底面に形成された半球状の凹陥部（３４）に、該二つのアーム状部材（３１、３２）の配置方向に離れて設けられた二つのラッシュアジャスタ（５０）の半球状の先端部が密接することによって揺動可能に支持され、
   前記二つのアーム状部材（３１、３２）は、該二つのアーム状部材（３１、３２）の基端部の前記入力部材（２１）とそれぞれ向き合う面から前記凹陥部（３４）の手前まで凹設された有底穴状の軸穴（３３）に、支持軸（２５）の両端が挿入されたことによって、該支持軸（２５）を支持しており、
   前記入力部材（２１）は、前記二つのアーム状部材（３１、３２）の間にあって、前記支持軸（２５）によって揺動可能に軸支され、該支持軸（２５）の軸線は前記ラッシュアジャスタ（５０）の半球状の先端部の球心を通っており、
   前記ラッシュアジャスタ（５０）の少なくとも一の内部の内部油路（５２）から前記ロッカアーム（２０）内のアーム油路（３６）へと繋がる油圧経路（３６、５２）が前記可変動弁機構に設けられ、
   前記油圧経路（３６、５２）の油圧により前記連結ピン（４５）が摺動することで、前記入力部材（２１）と前記出力部材（３０）とを相互に相対変位不能に連結して、前記入力部材と前記出力部材とを同期させ且つ前記二つのアーム状部材（３１、３２）を同期させた連結状態と、前記入力部材と前記出力部材とを相互に相対変位可能に連結を解除して、前記入力部材と前記出力部材とを同期させない連結解除状態との間での切替を行う切替機構（４０）が設けられ、該切替えにより、前記バルブ（１５）の開閉量を変更することを特徴とする可変動弁機構。
2. 前記二つのアーム状部材の一方の内部には、前記凹陥部（３４）から長さ方向の中間部へと延びる前記アーム油路（３６）が設けられている請求項１に記載の可変動弁機構。

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