JP5436134B2 - ロッカアーム及び動弁機構 - Google Patents

Description

本発明は、駆動用カムとバルブとの間に介装されるロッカアーム及びロッカアームを備えた動弁機構に関する。

ロッカアームの中には、図８に示す従来例のロッカアーム９０のように、先端部にラッシュアジャスタ９５を内蔵し、該ラッシュアジャスタ９５の作用部９６で直接バルブ８を押圧するものがある（特許文献１等が関連）。

特開平６−１９３４１１号公報

ところが、上記の従来例のロッカアーム９０では、ラッシュアジャスタ９５の作用部９６で直接バルブ８を押圧する関係上、重量物であるラッシュアジャスタ９５を揺動中心から遠いロッカアーム９０の先端部に配置しなければならず、それにより揺動時の慣性質量が増加して該ロッカアーム９０の運動性が悪化してしまう。

そこで、ロッカアームにラッシュアジャスタを内蔵するとともに、該ロッカアームの運動性を従来例よりも良くすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のロッカアームは、駆動用カムとバルブとの間に介装されるロッカアームにおいて、揺動可能に設けられた第一アームと、前記第一アームに、該第一アームと一緒に揺動する回動軸を中心に回動可能に取り付けられるとともに、揺動時に前記バルブを押圧する押圧部を備えた第二アームと、前記第一アームに、該第一アームと一緒に揺動するように取り付けられるとともに、前記第二アームに作用して該第二アームを前記押圧部と前記バルブとの間のバルブクリアランスがなくなる側の回動方向に付勢する作用部を備えたラッシュアジャスタとを含み構成され、前記第二アームの押圧部よりも、前記ラッシュアジャスタの作用部の方が、前記第一アームの揺動中心の近くに配置され、前記第一アームは、前記揺動中心上に設けられた支持シャフトによって揺動可能に支持され、該支持シャフトには、前記ラッシュアジャスタとの接触を回避するための切欠が設けられ、前記ラッシュアジャスタは、その一部が前記切欠の内側にかかるまで前記揺動中心に接近して配置されたことを特徴とする。
ここで、前記ラッシュアジャスタは、その一部が前記切欠の内側にかかるまで前記揺動中心に接近して配置されているのは、より揺動時の慣性質量を軽減することができるからである。

前記ロッカアームを含み構成される動弁機構は、特に限定されないが、次の［ｉ］［ii］の動弁機構を例示する。

［ｉ］駆動用カムとバルブとの間に介装される入力部材及び出力部材と、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状態との間で切換を行う切換装置とを備え、該切換により前記バルブの開閉量を変更する可変動弁機構において、前記出力部材は、前記本発明のロッカアームであり、前記切換装置は、前記回動軸上に設けられた連結ピンと、該連結ピンを前記回動軸の長さ方向に前記入力部材と前記出力部材との間を跨ぐ連結位置と跨がない非連結位置との間で駆動するピン駆動装置とを含み構成されたことを特徴とする可変動弁機構。
ここで、連結ピンを回動軸上に設けるのは、該回動軸上に設ければ、ラッシュアジャスタによるバルブクリアランスの自動調整機能により、第二アームが第一アームに対して相対回動しても、その影響が連結ピンに及ぶことはないからである。

［ii］バルブを、開閉量を変更しないで一定の開閉量で駆動する動弁機構において、前記本発明のロッカアームを含み構成されたことを特徴とする動弁機構。

また、同目的を達成するため、本発明の可変動弁機構は、駆動用カムとバルブとの間に介装される入力部材及び出力部材と、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状態との間で切換を行う切換装置とを備え、該切換により前記バルブの開閉量を変更する可変動弁機構において、前記出力部材は、前記駆動用カムと前記バルブとの間に介装されるロッカアームであって、揺動可能に設けられた第一アームと、前記第一アームに、該第一アームと一緒に揺動する回動軸を中心に回動可能に取り付けられるとともに、揺動時に前記バルブを押圧する押圧部を備えた第二アームと、前記第一アームに、該第一アームと一緒に揺動するように取り付けられるとともに、前記第二アームに作用して該第二アームを前記押圧部と前記バルブとの間のバルブクリアランスがなくなる側の回動方向に付勢する作用部を備えたラッシュアジャスタとを含み構成され、前記第二アームの押圧部よりも、前記ラッシュアジャスタの作用部の方が、前記第一アームの揺動中心の近くに配置され、前記切換装置は、前記回動軸上に設けられた連結ピンと、該連結ピンを前記回動軸の長さ方向に前記入力部材と前記出力部材との間を跨ぐ連結位置と跨がない非連結位置との間で駆動するピン駆動装置とを含み構成され、前記揺動中心が前記ラッシュアジャスタと前記連結ピンとの間に位置することを特徴とする。

本願発明によれば、バルブを押圧する押圧部よりもラッシュアジャスタの作用部の方が揺動中心の近くに配置されているため、バルブを押圧する押圧部にラッシュアジャスタの作用部が配置される従来例に比べて、揺動時のラッシュアジャスタの慣性質量が軽減される。そのため、ロッカアームの運動性を、従来例よりも良くすることができる。

実施例１の可変動弁機構を示す斜視図である。 同実施例１の可変動弁機構を示す分解斜視図である。 同実施例１の可変動弁機構を示す平面図である。 同実施例１の可変動弁機構を示す側面断面図である。 同実施例１の可変動弁機構において、入力部材と出力部材との連結を解除した際の様子を（ａ）に示し、連結した際の様子を（ｂ）に示す平面断面図である。 同実施例１の可変動弁機構において、入力部材と出力部材との連結を解除した際の様子を（ａ）に示し、連結した際の様子を（ｂ）に示す側面図である。 実施例２の可変動弁機構を示す平面図である。 従来例の可変動弁機構を示す側面断面図である。

図１〜図６に示す本実施例１の可変動弁機構９は、同一気筒に対して設けられた２本の吸気用又は排気用のバルブ８，８に対して設けられており、該２本のバルブ８，８を開閉するとともに、その開閉量を内燃機関の運転状況に応じて零（休止状態）と所定量（駆動状態）との間で２段階に変更する。この可変動弁機構９は、次に示すカムシャフト１０と、支持シャフト２０と、入力部材２４と、出力部材２９，２９と、切換装置６０と、バルブスプリング７０とを含み構成されている。

［カムシャフト１０］
カムシャフト１０は左右方向に延びるシャフトであって、内燃機関が回転するのに従い回転駆動される。このカムシャフト１０には、次に示す駆動用カム１４と、補助カム１９，１９とがそれぞれ一体形成されている。駆動用カム１４は、基本部分となる断面形状が真円のベース円（図示略）と、該ベース円から突出したカムノーズ１５とを含み構成されている。補助カム１９，１９は、駆動用カム１４の左右両側に設けられており、断面形状が真円のベース円のみからなる。なお、各補助カム１９には、駆動用カム１４のカムノーズ１５よりもリフト量が小さいカムノーズを設けてもよい。

［支持シャフト２０］
支持シャフト２０は、入力部材２４及び出力部材２９，２９を揺動可能に支持するためのパイプ状の左右方向に延びるシャフトであって、そのパイプの内側は、ラッシュアジャスタ５０，５０にオイルを供給するための油路２１となっている。また、この支持シャフト２０の出力部材２９，２９を支持する部分には、該出力部材２９，２９に内蔵されるラッシュアジャスタ５０，５０との接触を回避するための切欠２３，２３が設けられており、該切欠２３，２３と油路２１との間には、該切欠２３，２３にオイルを供給するための貫通孔２２，２２が設けられている。

［入力部材２４］
入力部材２４は、左右方向に直交する一方向に延びるアーム（ロッカアーム）であって、後端部に被支持孔２５を備え、該被支持孔２５に支持シャフト２０が挿通されることよって、該支持シャフト２０に揺動可能に支持されている。また、該入力部材２４の先端部には、駆動用カム１４に当接するローラ２６が軸材２７を介して回転可能に取り付けられている。また、入力部材２４とシリンダヘッド７との間には、該入力部材２４を駆動用カム１４方向に付勢することによって、休止状態（非連結状態）の時にも該入力部材２４を駆動用カム１４に追従させるロストモーションスプリング（図示略）が取り付けられている。

［出力部材２９，２９］
出力部材２９，２９は、入力部材２４と平行に延びる該入力部材２４よりも長いアーム（ロッカアーム）であって、該入力部材２４の左右両側に設けられている。そして、各出力部材２９は、次に示す第一アーム３０と、第二アーム４０と、ラッシュアジャスタ５０とを含み構成されている。

第一アーム３０は、鋳造（ダイキャスト）によって形成されたアームである。この第一アーム３０は、長さ方向中間部に被支持孔３５を備え、該被支持孔３５に支持シャフト２０が挿通されることよって、該支持シャフト２０に揺動可能に支持されている。また、該第一アーム３０の先端部には、補助カム１９に当接するローラ３６が軸材３７を介して回転可能に取り付けられるとともに、第二アーム４０の長さ方向中間部が同じ軸材３７を介して回動可能に支持されている。この第一アーム３０の先端部の軸材３７は、連結状態の時、及び非連結状態の時における駆動用カム１４のカムノーズ１５が入力部材２４のローラ２６に当接しないカムノーズ非当接時には、入力部材２４の先端部の軸材２７の延長線上に並ぶように配置されている。また、該第一アーム３０は、後端部に取付穴３１を備え、該取付穴３１にラッシュアジャスタ５０が取り付けられている。この取付穴３１の側部は、支持シャフト２０の切欠２３に連通しており、該切欠２３からラッシュアジャスタ５０にオイルが供給されるようになっている。

第二アーム４０は、板金によって形成されたアームであって、第一アーム３０と一緒に揺動してバルブ８を開閉する。この第二アーム４０は、長さ方向中間部に被支持孔４５を備え、該被支持孔４５に第一アーム３０の先端部の軸材３７が挿通されることよって、該第一アーム３０の先端部に該軸材３７を介して回動可能に支持されている。この第二アーム４０は、後端部にラッシュアジャスタ５０に当接する被作用部４１を備え、先端部にバルブ８のステムエンドに当接して該ステムエンドを揺動時に押圧する押圧部４６を備えている。また、該第二アーム４０は、補助カム１９の左右の側面に当接する当接面４８，４８を備え、該左右の側面に該当接面４８，４８が当接することによって、出力部材２９の左右方向への変位が規制される。また、それによって、両出力部材２９，２９の間に配された入力部材２４の左右方向への変位も規制される。

ラッシュアジャスタ５０は、現行品の油圧式のラッシュアジャスタであって、第一アーム３０，３０の取付穴３１，３１に取り付けられて該第一アーム３０と一緒に揺動する。このラッシュアジャスタ５０は、その一部が支持シャフト２０の切欠２３の内側にかかるまで出力部材２９の揺動中心Ｐに接近して配置される。各ラッシュアジャスタ５０は、ボディ５１及びプランジャ５２と、プランジャ５２が下降（リークダウン）した際には、ボディ５１の内部でプランジャ５２に押圧される高圧油室５６と、該高圧油室５６に逆止弁５８を介して連通し得る、プランジャ５２の内部に設けられた低圧油室５７と、プランジャ５２を上方へ押し返すスプリング５９とを含み構成されている。そして、プランジャ５２が下降した際には、高圧油室５６のオイルが、プランジャ５２とボディ５１と間のクリアランスを経て低圧油室５７へリークし、プランジャ５２が上昇した際には、低圧油室５７のオイルが、逆止弁５８を経て高圧油室５６へ流入する仕組みとなっている。そして、プランジャ５２の先端には、第二アーム４０の被作用部４１に作用して、該第二アーム４０を、その押圧部４６とバルブ８との間のバルブクリアランスがなくなる側の回動方向に付勢する作用部５３が設けられている。

［切換装置６０］
切換装置６０は、入力部材２４と出力部材２９とを相互に相対回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状態との間で切換を行う装置である。この切換装置６０は、次に示す連結ピン６１，６１と、ピン駆動装置６６とを含み構成されている。

連結ピン６１，６１は、入力部材２４の軸材２７の軸心に設けられた入力側連結穴６２と、出力部材２９，２９の軸材３７，３７の軸心に設けられた出力側連結穴６３，６３との間を跨ぐ連結位置と跨がない非連結位置との間で変位可能に構成されている。入力側連結穴６２と左右一方の出力側連結穴６３とは、貫通穴状に形成されており、左右他方の出力側連結穴６３は有底穴状に形成されている。

ピン駆動装置６６は、連結ピン６１，６１の左右一方側に設けられたアクチュエータ６７と、左右他方側に設けられたリターンスプリング６９とを含み構成されている。アクチュエータ６７は、油圧式ピストンや電磁ソレノイド等のアクチュエータであって、図５（ａ）に示すように、左右一方側の出力側連結穴６３に挿入された駆動ピン６８を介して連結ピン６１，６１を左右他方に駆動することによって、両連結ピン６１，６１を、入力側連結穴６２と各出力側連結穴６３，６３との間を跨がない非連結位置に駆動する。それによって、図６（ａ）に示すように、入力部材２４のみが支持シャフト２０を軸に揺動する休止状態に切り換わる。また、リターンスプリング６９は、左右他方の出力側連結穴６３の底面と左右他方側の連結ピン６１の端面との間に設けられたスプリングであって、図５（ｂ）に示すように、アクチュエータ６７の押圧力がなくなった時又は弱まった時に連結ピン６１，６１を左右一方側に押し返すことによって、両連結ピン６１，６１を入力側連結穴６２と各出力側連結穴６３，６３との間を跨ぐ連結位置に駆動する。それによって、図６（ｂ）に示すように、入力部材２４と出力部材２９，２９とが支持シャフト２０を軸に一体的に揺動してバルブ８，８を開閉する駆動状態に切り換わる。

［バルブスプリング７０，７０］
バルブスプリング７０，７０は、バルブ８，８を閉じる方向に押し戻すためのスプリングであって、各バルブ８，８に対して１つずつ設けられている。

本実施例１によれば、次の［Ａ］〜［Ｆ］の効果を得ることができる。
［Ａ］出力部材２９においては、バルブ８を押圧する押圧部４６よりもラッシュアジャスタ５０の作用部５３の方が揺動中心Ｐの近くに配置されているため、バルブを押圧する押圧部にラッシュアジャスタの作用部が配置される従来例に比べて、揺動時のラッシュアジャスタ５０の慣性質量が軽減される。そのため、出力部材２９の運動性を、従来例よりも良くすることができる。
［Ｂ］ラッシュアジャスタ５０は、揺動中心Ｐの近くにあるので、該揺動中心Ｐにある油路２１からラッシュアジャスタ５０までの油圧経路（貫通孔２２、切欠２３、取付穴３１）を短く抑えることができる。そのため、油路形成のために出力部材２９が大きくなるのを抑えることができる。また、このように、ラッシュアジャスタ５０に関わる油圧経路は、支持シャフト２０にある油路２１、貫通孔２２、切欠２３、及び第一アーム３０にある取付穴３１のみで完結するため、シリンダヘッド７やその他の部品に複雑な油圧経路を加工する必要がない。
［Ｃ］連結ピン６１は、第二アーム４０の第一アーム３０に対する回動軸Ｑ上にあるので、ラッシュアジャスタ５０によるバルブクリアランスの自動調整機能により第二アーム４０が第一アーム３０に対して回動してもその影響が連結ピン６１に及ぶことはない。
［Ｄ］出力部材２９は、従来どおりのラッシュアジャスタ５０を取り付けられるように構成されているため、ラッシュアジャスタ５０の形状等を設計変更する必要がない。
［Ｅ］出力部材２９は、鋳造（ダイキャスト）により形成された第一アーム３０と、板金により形成された第二アーム４０とを組み合わせることで、軽量、かつ、コンパクトに形成することができる。
［Ｆ］ロッカアームをラッシュアジャスタで支持する従来の動弁系のラッシュボア（ラッシュアジャスタの取付穴）付近に、本実施例１の可変動弁機構９を搭載することでコンパクトにレイアウトできる。

図７に示す本実施例２の動弁機構８０は、実施例１の可変動弁機構９と略同様であるが、バルブ８を、開閉量を変更しないで一定の開閉量で駆動する（すなわち、可変機能を備えていない）点で相違している。詳しくは、該動弁機構８０は、入力部材２４及び切換装置６０を備えず、また、カムシャフト１０には、入力部材２４を駆動する駆動用カム１４が形成されておらず、また、該カムシャフト１０には、補助カム１９，１９の代わりに、出力部材（ロッカアーム）２９，２９のローラ３６，３６に当接して該出力部材（ロッカアーム）２９，２９を駆動する駆動用カム１４，１４が形成されている点で実施例１と相違している。

本実施例２によれば、実施例１で示した［Ａ］［Ｂ］及び［Ｄ］〜［Ｆ］の効果を得ることができる。

なお、本発明は上記実施例１，２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。

８ バルブ
９ 可変動弁機構
１４ 駆動用カム
２０ 支持シャフト
２３ 切欠
２４ 入力部材
２９ 出力部材（ロッカアーム）
３０ 第一アーム
４０ 第二アーム
４６ 押圧部
５０ ラッシュアジャスタ
５３ 作用部
６０ 切換装置
６１ 連結ピン
６６ ピン駆動装置
８０ 動弁機構
Ｐ 第一アームの揺動中心
Ｑ 第二アームの回動軸

Claims (4)

1. 駆動用カム（１４）とバルブ（８）との間に介装されるロッカアームにおいて、
   揺動可能に設けられた第一アーム（３０）と、
   前記第一アーム（３０）に、該第一アーム（３０）と一緒に揺動する回動軸（Ｑ）を中心に回動可能に取り付けられるとともに、揺動時に前記バルブ（８）を押圧する押圧部（４６）を備えた第二アーム（４０）と、
   前記第一アーム（３０）に、該第一アーム（３０）と一緒に揺動するように取り付けられるとともに、前記第二アーム（４０）に作用して該第二アーム（４０）を前記押圧部（４６）と前記バルブ（８）との間のバルブクリアランスがなくなる側の回動方向に付勢する作用部（５３）を備えたラッシュアジャスタ（５０）とを含み構成され、
   前記第二アーム（４０）の押圧部（４６）よりも、前記ラッシュアジャスタ（５０）の作用部（５３）の方が、前記第一アーム（３０）の揺動中心（Ｐ）の近くに配置され、
   前記第一アーム（３０）は、前記揺動中心（Ｐ）上に設けられた支持シャフト（２０）によって揺動可能に支持され、該支持シャフト（２０）には、前記ラッシュアジャスタ（５０）との接触を回避するための切欠（２３）が設けられ、
   前記ラッシュアジャスタ（５０）は、その一部が前記切欠（２３）の内側にかかるまで前記揺動中心（Ｐ）に接近して配置されたことを特徴とするロッカアーム。
2. 駆動用カム（１４）とバルブ（８）との間に介装される入力部材（２４）及び出力部材（２９）と、前記入力部材（２４）と前記出力部材（２９）とを連結した連結状態とその連結を解除した非連結状態との間で切換を行う切換装置（６０）とを備え、該切換により前記バルブ（８）の開閉量を変更する可変動弁機構において、
   前記出力部材（２９）は、請求項１記載のロッカアームであり、
   前記切換装置（６０）は、前記回動軸（Ｑ）上に設けられた連結ピン（６１）と、該連結ピン（６１）を前記回動軸（Ｑ）の長さ方向に前記入力部材（２４）と前記出力部材（２９）との間を跨ぐ連結位置と跨がない非連結位置との間で駆動するピン駆動装置（６６）とを含み構成されたことを特徴とする可変動弁機構。
3. バルブ（８）を、開閉量を変更しないで一定の開閉量で駆動する動弁機構において、
   請求項１記載のロッカアームを含み構成されたことを特徴とする動弁機構。
4. 駆動用カム（１４）とバルブ（８）との間に介装される入力部材（２４）及び出力部材（２９）と、前記入力部材（２４）と前記出力部材（２９）とを連結した連結状態とその連結を解除した非連結状態との間で切換を行う切換装置（６０）とを備え、該切換により前記バルブ（８）の開閉量を変更する可変動弁機構において、
   前記出力部材（２９）は、前記駆動用カム（１４）と前記バルブ（８）との間に介装されるロッカアームであって、揺動可能に設けられた第一アーム（３０）と、前記第一アーム（３０）に、該第一アーム（３０）と一緒に揺動する回動軸（Ｑ）を中心に回動可能に取り付けられるとともに、揺動時に前記バルブ（８）を押圧する押圧部（４６）を備えた第二アーム（４０）と、前記第一アーム（３０）に、該第一アーム（３０）と一緒に揺動するように取り付けられるとともに、前記第二アーム（４０）に作用して該第二アーム（４０）を前記押圧部（４６）と前記バルブ（８）との間のバルブクリアランスがなくなる側の回動方向に付勢する作用部（５３）を備えたラッシュアジャスタ（５０）とを含み構成され、前記第二アーム（４０）の押圧部（４６）よりも、前記ラッシュアジャスタ（５０）の作用部（５３）の方が、前記第一アーム（３０）の揺動中心（Ｐ）の近くに配置され、
   前記切換装置（６０）は、前記回動軸（Ｑ）上に設けられた連結ピン（６１）と、該連結ピン（６１）を前記回動軸（Ｑ）の長さ方向に前記入力部材（２４）と前記出力部材（２９）との間を跨ぐ連結位置と跨がない非連結位置との間で駆動するピン駆動装置（６６）とを含み構成され、
   前記揺動中心（Ｐ）が前記ラッシュアジャスタ（５０）と前記連結ピン（６１）との間に位置することを特徴とする可変動弁機構。

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