JP6546811B2 - 内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のバルブを駆動すると共に、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。

可変動弁機構の中には、図１０に示す従来例の可変動弁機構９０がある。すなわち、この可変動弁機構９０は、ピボット９２と、ピボット９２の上に揺動可能に載置されたロッカアーム９３と、ロッカアーム９３を周期的に押圧して揺動させることでバルブを駆動するカム９１と、切替装置９５とを備えている。

切替装置９５は、ピボット９２の上面に開口を備えたピボット内油路９６と、ピボット内油路９６の開口と対峙する開口を備えたアーム内油路９７とを含み構成されている。そして、ピボット内油路９６の開口からアーム内油路９７の開口に切替油圧を供給することで、ロッカアーム９３の揺動状態を切り替える。そして、このような切替構造を示す文献としては、次に示す特許文献１等がある。

米国特許出願公開第２００４／７４４５９号公報

上記の可変動弁機構９０において、ピボット９２が、バルブクリアランスを自動で埋めるラッシュアジャスタ等ではない場合、すなわち、図１０に示すようなバルブクリアランス手動調整式のピボットである場合には、切替時に次に示す問題が発生するおそれがある。

すなわち、カム９１がロッカアーム９３を押圧しないベース円時に、図１０ａに示すように、カム９１とロッカアーム９３との間にバルブクリアランスＣが形成される。この状態で図１０ｂに示すように、ピボット内油路９６の開口からアーム内油路９７の開口に切替油圧を加えると、その切替油圧で、ロッカアーム９３がピボット９２からバルブクリアランスＣが詰まるまで浮き上がり、それによりロッカアーム９３とピボット９２との間に隙間Ｓができる。

また、ピボット９２がラッシュアジャスタであってバルブクリアランスＣが形成されない場合であっても、次に示す場合には、切替完了後に上記と同様に隙間Ｓができる。すなわち、切替油圧により例えば休止状態（空振り状態）に切り替わり、その状態では、ロッカアーム９３がその自重とロストモーションスプリングの反力とでのみピボット９２に付勢される場合において、切替油圧が前記自重及び反力を上回る場合には、切替完了後に切替油圧でロッカアーム９３がピボット９２から浮き上がり、上記と同様に隙間Ｓができる。

それらの隙間Ｓから油漏れが発生する。そのため、油圧が低下して揺動状態の切替に不具合が発生する。また、油漏れにより油の循環が不足して、可変動弁機構９０の各部に摩耗等が発生する。また、ロッカアーム９３がベース円時に切替油圧で浮き、リフト時にカムの押圧力で沈むのを繰り返すことで異音が発生する。

そこで、ピボットからロッカアームが浮き上がらないようにして、油漏れを防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の可変動弁機構は、次のように構成されている。すなわち、可変動弁機構は、下面に半球状に凹む受け部を備えたロッカアームと、受け部に係入する半球部を備えたピボットと、ロッカアームを周期的に押圧して半球部の回りに揺動させることでバルブを駆動するカムと、切替装置とを備えている。そして、切替装置は、ピボット内に設けられて半球部の上面に半球部側開口を備えたピボット内油路と、ロッカアーム内に設けられて受け部の天井面に半球部側開口と対峙する受け部側開口を備えたアーム内油路と、ロッカアーム内に設けられて半球部側開口から受け部側開口に切替油圧が供給されたときにロッカアームの揺動状態を切り替える切替機構とを含んでいる。この可変動弁機構において、ロッカアームとピボットとの間に、受け部を半球部に押圧する付勢力を持ち、該付勢力により切替油圧で受け部が半球部から浮き上がるのを防止するクリップが設置され、クリップは、ロッカアームの幅方向である左右方向に延びる基部と、基部の左右両端から上方に延びるフランジとを備え、基部に、ピボットに外嵌される基部孔が貫設され、各フランジに、ロッカアームの左右の側面に突設された突起に外嵌されるフランジ孔が貫設されたことを特徴とする。

クリップの態様は、特に限定されないが、次の態様を例示する。但し、ピボットに対してクリップが相対揺動しないことで、クリップの変形がより抑制される点でｉの態様であることが好ましい。
［ｉ］ピボットに対してクリップが揺動不能に係合している。そのクリップに対してロッカアームが揺動可能に係合している。それにより、ピボット及びクリップに対してロッカアームが揺動可能に構成されている。
［ii］ピボットに対してクリップが揺動可能に係合している。そのクリップに対してロッカアームが固定されている。それにより、ピボットに対してクリップ及びロッカアームが揺動可能に構成されている。

本発明によれば、切替油圧で受け部が半球部から浮き上がるのを防止するクリップが設置されたことで、油漏れが防止される。

実施例１の可変動弁機構を示す斜視図である。 同可変動弁機構の分解斜視図である。 ａは同可変動弁機構のクリップを示す斜視図、ｂは同クリップを異なる角度から見た斜視図である。 同可変動弁機構において、ａは通常時のベース円時を示す側面断面図、ｂはその状態から休止時の状態に切り替えた時（休止時のベース円時）を示す側面断面図である。 同可変動弁機構において、ａは通常時のノーズ時を示す側面断面図、ｂは休止時のノーズ時を示す側面断面図である。 ａは同可変動弁機構のピボットを示す平面図、ｂはそのピボットをクリップの基部孔に挿入した状態を示す平面図、ｃはその状態からピボットに対してクリップを後方に変位させた状態を示す平面図、ｄはその状態からピボットの上にロッカアームを載置した状態を示す平面図である。 同可変動弁機構の通常時において、ａはベース円時を示す側面図、ｂはノーズ時を示す側面図である。 実施例２の可変動弁機構の分解斜視図である。 ａは同可変動弁機構のクリップを示す斜視図、ｂは同クリップを異なる角度から見た斜視図である。 従来例の可変動弁機構において、ａは通常時のベース円時を示す側面断面図、ｂはその状態から切替油圧を加えた状態を示す側面断面図である。

ピボットは、バルブクリアランスを自動で埋めることのない手動調整式のピボットであっても、バルブクリアランスを自動で埋める自動調整式のピボット（ラッシュアジャスタ等）であってもよい。

ピボットが手動調整式である場合には、可変動弁機構にバルブクリアランスができるため、切替時（完了前）にバルブクリアランスが詰まることで受け部が半球部から浮き上がるのを、クリップで防止できる。それに加え、切替油圧により例えば休止状態（空振り状態）等に切り替わり、その状態では、ロッカアームの自重とロストモーションスプリングの反力とで受け部が半球部に付勢される場合において、切替油圧が前記自重及び反力を上回る場合には、切替完了後に受け部が半球部から浮き上がるのも、クリップで防止できる。

他方、ピボットが自動調整式（ラッシュアジャスタ等）である場合には、後者の効果、すなわち、休止状態等への切替完了後にロッカアームが浮き上るのを防止できるのに加えて、次の効果が得られる。すなわち、ロッカアームの浮上りを防止することでロストモーションスプリングの付勢力（前記反力）を小さくできる場合には、空振り時にピボット（プランジャ）が沈み込むリフトロスを小さくできる。

クリップの具体的な態様は、前記のとおり、クリップは、ロッカアームの幅方向である左右方向に延びる基部と、基部の左右両端から上方に延びるフランジとを備えている。そして、基部に、ピボットに外嵌される基部孔が貫設され、各フランジに、ロッカアームの左右の側面に突設された突起に外嵌されるフランジ孔が貫設されている。

上記のクリップの態様において、ピボットとクリップとの係合の態様は、特に限定されないが、次の態様を例示する。すなわち、ピボットは、半球部の下方に外径が半球部の外径未満の括れ部を備えている。その括れ部にクリップの基部孔が外嵌されている。より具体的には、次のｉ，iiの態様を例示する。

［ｉ］クリップは、基部の後端から上方に延びる被係止片を備えている。そして、基部孔は、ロッカアームの先後方向に長い長孔であって、相対的に後側に、内径が半球部の外径以上の被挿入孔部を備え、相対的に先側に、内径が半球部の外径未満で括れ部の外径以上のロック孔部を備えている。そして、クリップは、被挿入孔部の内側に半球部を通して該内側に括れ部を挿入してから、クリップをピボットに対して後方に変位させると、ロック孔部の内側に括れ部が配されることでロック孔部が括れ部に外嵌され、その状態で半球部の上にロッカアームを載置して半球部を受け部に係入させると、被係止片がロッカアームの後方に配されて、クリップのピボットに対する先方への変位が規制される構成である。

［ii］クリップの基部孔は、その内径がピボットの半球部の外径未満であり、半球部に上方から押し込むと、弾性変形して拡径することで半球部を通過して括れ部に外嵌される構成である。

次に、本発明の実施例を示す。但し、本発明は実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成や形状を任意に変更して実施することもできる。

図１〜図７に示す本実施例１の可変動弁機構１は、カム１０と、ピボット２０と、ロッカアーム３０と、切替装置５０と、クリップ６０とを含み構成されている。以下では、ロッカアーム３０の長さ方向を先後方向といい、幅方向を左右方向という。

［カム１０］
カム１０は、図５等に示すように、左右方向に延びるカムシャフト１９に突設されている。そのカムシャフト１９は、内燃機関が２回転する毎に１回点する。このカム１０は、断面形状が真円形のベース円１１と、ベース円１１から突出したノーズ１２とから構成されている。そのベース円１１とノーズ１２とで、ロッカアーム３０を周期的に押圧して揺動させる。なお、以下ではベース円１１が作用するときをベース円時といい、ノーズ１２が作用するときをノーズ時という。

［ピボット２０］
ピボット２０は、図４等に示すように、シリンダヘッド７に取り付けられている。このピボット２０は、バルブクリアランス手動調整式のピボット２０である。よって、ラッシュアジャスタ等のように、バルブクリアランスＣを自動で埋めることはない。このピボット２０は、上端部に半球部２３を備え、半球部２３の下方に、外径が半球部２３の外径未満の括れ部２６を備えている。

［ロッカアーム３０］
ロッカアーム３０は、図５等に示すように、アウタアーム３１と、その幅方向（左右方向）の内側にあるインナアーム４１とからなる。アウタアーム３１は、その後部の下面に、半球状に凹む受け部３２を備えている。その受け部３２に、ピボット２０の半球部２３が係入されている。その半球部２３の求心が、アウタアーム３１の揺動中心になっている。そのアウタアーム３１の先端部に、インナアーム４１の先端部が連結軸４３，４３を介して相対揺動可能に軸着されている。そして、インナアーム４１の後部には、ローラ４６がローラ軸４７を介して回転可能に取り付けられている。そのローラ４６がカム１０に回転可能に当接している。

そして、アウタアーム３１とインナアーム４１との間には、図１等に示すように、ロストモーションスプリング４９，４９が取り付けられている。そのロストモーションスプリング４９は、捩りコイルバネであって、アウタアーム３１の後部の左右の側面に突設されたロストモーション用突起３４，３４に外嵌されている。そのロストモーションスプリング４９，４９が、インナアーム４１をカム１０に付勢している。そして、そのロストモーションスプリング４９，４９の反力で、アウタアーム３１の受け部３２を半球部２３に付勢している。なお、図１及び図７では、クリップ６０が見やすいように、ロストモーションスプリング４９の下部の図示を省略している。

［切替装置５０］
切替装置５０は、図４等に示すように、油路５１，５２，５３と、切替機構５４とを含み構成されている。油路５１，５２，５３は、シリンダヘッド７内に設けられたシリンダヘッド内油路５１と、ピボット内に設けられたピボット内油路５２と、ロッカアーム３０（アウタアーム３１）の後部内に設けられたアーム内油路５３とからなる。そして、ピボット内油路５２は、ピボット２０の側面にシリンダヘッド内油路５１から油圧を取り込むための側面側開口５２ａを備えると共に、半球部２３の上面に半球部側開口５２ｂを備えている。そして、アーム内油路５３は、受け部３２の天井面に半球部側開口５２ｂと対峙する受け部側開口５３ａを備えている。

切替機構５４は、切替ピン５５とスプリング５６とを含み構成されている。切替ピン５５は、アウタアーム３１の後部内に先後方向に変位可能に設置されている。そして、切替ピン５５には、スプリング５６の付勢力が先方に向けて加わると共に、アーム内油路５３の油圧が後方に向けて加わるようになっている。

そして、油路５１，５２，５３の油圧が通常圧になる通常時には、切替ピン５５は、図４ａに示すように、スプリング５６の付勢力で、相対的に先側にある通常位置ｐ１に配される。その通常位置ｐ１は、アウタアーム３１の後部内から切替ピン５５が先方に突出して、インナアーム４１の後端部にある被係止部４５の下方に切替ピン５５の先部が入り込むことで、アウタアーム３１に対してインナアーム４１を相対揺動不能に係止する位置である。そのため、通常時には、図５ａに示すように、カム１０のノーズ１２によってインナアーム４１のローラ４６が押圧されると、インナアーム４１と一緒にアウタアーム３１が半球部２３の求心回りに揺動して、アウタアーム３１の先端部にある押圧部３８でバルブ８を押圧して駆動する。

他方、油路５１，５２，５３の油圧が通常圧よりも高い切替油圧になる休止時には、切替ピン５５は、図４ｂに示すように、切替油圧で、相対的に後側にある休止位置ｐ２に配される。その切替油圧は、シリンダヘッド内油路５１からピボット内油路５２を経てアーム内油路５３に供給されることで、切替ピン５５に伝えられる。よって、ピボット内油路５２とアーム内油路５３との間では、半球部側開口５２ｂから受け部側開口５３ａに切替油圧が供給される。そして、休止位置ｐ２は、アウタアーム３１の後部内に切替ピン５５が退入してその先部が被係止部４５の下方に入り込まなくなることで、アウタアーム３１に対するインナアーム４１の係止が解除される位置である。そのため、休止時には、図５ｂに示すように、カム１０のノーズ１２によってインナアーム４１のローラ４６が押圧されると、インナアーム４１のみが先端部の連結軸４３を中心に揺動して空振りをする。そのため、アウタアーム３１が揺動することも、その先端部にある押圧部３８でバルブ８を押圧して駆動することもない。

そして、通常時のベース円時には、図４ａに示すように、切替ピン５５と被係止部４５との間にバルブクリアランスＣができる。そのため、カム１０の付勢力は受け部３２にまで直接的（ロストモーションスプリング４９を介さず）には伝わらない。よって、ロッカアーム３０の自重とロストモーションスプリング４９の反力とで受け部３２が半球部２３に付勢される。そして、そのことは、図４ｂ，図５ｂに示す休止時（ベース円時及びノーズ時の両方）においても、被係止部４５が切替ピン５５に当接しないため同様である。他方、図５ａに示す通常時のノーズ時には、被係止部４５が切替ピン５５に当接する。そのため、カム１０の付勢力は受け部３２にまで直接的に伝わる。よって、主にカム１０のノーズ１２によるロッカアーム３０の付勢力により受け部３２が半球部２３に付勢される。

［クリップ６０］
クリップ６０は、図３等に示すように、基部６１と、被係止片６７と、フランジ７１，７１とを含み構成されている。基部６１は、左右方向に延びており、その左右中央部に基部孔６２が貫設されている。その基部孔６２は、先後方向に長い長孔であって、相対的に後側に被挿入孔部６２ａを備え、相対的に先側にロック孔部６２ｂを備えている。被挿入孔部６２ａの内径は、半球部２３の外径以上である。また、ロック孔部６２ｂの内径は、半球部２３の外径未満で括れ部２６の外径以上である。そのロック孔部６２ｂは、基部６１の略中央に位置している。

被係止片６７は、基部６１の後端から上方に延びている。その被係止片６７には、基部孔６２の被挿入孔部６２ａの後端に繋がる形で逃し孔６８が貫設されている。その逃し孔６８は、半球部２３を被挿入孔部６２ａに通したときに、半球部２３が被係止片６７と干渉（接触）するのを避けるための孔である。フランジ７１，７１は、基部６１の左右両端から上方に延びている。そして、各フランジ７１，７１に、フランジ孔７３，７３が貫設されている。

そして、図６ｂに示すように、被挿入孔部６２ａの内側に半球部２３を通して該内側に括れ部２６を挿入してから、図６ｃに示すように、クリップ６０をピボット２０に対して後方に変位させると、ロック孔部６２ｂの内側に括れ部２６が配されることでロック孔部６２ｂが括れ部２６に外嵌される。その状態で、図６ｄに示すように、半球部２３の上にロッカアーム３０を載置して半球部２３を受け部３２に係入させると、被係止片６７がロッカアーム３０の後方に配されて、クリップ６０のピボット２０に対する先方への変位が規制される。よって、ロック孔部６２ｂが括れ部２６から外れてしまうことはない。以上により、ピボット２０に対してクリップ６０が揺動不能に係合する。

そして、このとき、図７ａに示すように、フランジ孔７３，７３が、アウタアーム３１の後部の左右の側面に突設された突起３７，３７に外嵌される。そのフランジ孔７３，７３は、突起３７，３７よりもロッカアーム３０の揺動方向（アウタアーム３１の揺動方向）に大きい。そのため、図７ｂ等に示すように、クリップ６０（フランジ７１）に対してロッカアーム３０が揺動可能になる。以上により、クリップ６０に対してロッカアーム３０が揺動可能に係合する。そして、クリップ６０に対するロッカアーム３０の揺動中心線Ｘは、半球部２３に対するロッカアーム３０の揺動中心と揃っている。よって、揺動中心線Ｘは、図２に示すように、半球部２３の求心を通っている。よって、クリップ６０がピボット２０に対して相対的に動かなくなり、クリップ６０の変形がより抑制される。

そして、クリップ６０は、受け部３２を半球部２３に押圧する付勢力を持っている。その付勢力は、次に示す浮上力以上の力である。すなわち、その浮上力とは、図４ｂに示すように油路５１，５２，５３に切替油圧を加える切替時に、半球部側開口５２ｂから受け部側開口５３ａへの切替油圧が、ロッカアーム３０の自重及びロストモーションスプリング４９の反力を上回ることで発生する浮上力である。よって、その浮上力により半球部２３から受け部３２がバルブクリアランスＣが詰まるまで浮き上がるのが、クリップ６０の付勢力により防止される。そして、切替完了後（休止時）においても、少なくともベース円時には切替油圧が前記自重及び反力を上回ることで前記浮上力は発生するが、クリップ６０の付勢力により受け部３２が半球部２３から浮き上がるのが防止される。

本実施例によれば、切替油圧で受け部３２が半球部２３から浮き上がるのを防止するクリップ６０が設置されたことで、油漏れが防止される。そのため、油漏れにより油圧が低下して休止への切替に不具合が発生するおそれがない。また、油漏れにより油の循環が不足して可変動弁機構１の各部に摩耗等が発生するおそれもない。また、ロッカアーム３０の受け部３２がベース円時に切替油圧で浮き、リフト時にカム１０の押圧力で沈むの繰り返すことで異音が発生するおそれもない。

図８，９に示す本実施例２の可変動弁機構２は、実施例１と比較して次に示す点で相違し、その他の点で同様である。すなわち、クリップ６０は、被係止片６７を備えていない。そして、基部孔６２は、その内径がピボット２０の半球部２３の外径未満の真円形の孔である。そして、基部孔６２を半球部２３に上方から押し込むと、弾性変形して拡径することで半球部２３を通過して括れ部２６に外嵌される。本実施例２によれば、クリップ６０をよりシンプルにすることができる。但し、機能上重要な半球部２３にキズが付く心配がない点では、実施例１の方が有利である。

１ 可変動弁機構（実施例１）
２ 可変動弁機構（実施例２）
８ バルブ
１０ カム
２０ ピボット
２３ 半球部
２６ 括れ部
３０ ロッカアーム
３２ 受け部
５０ 切替装置
５２ ピボット内油路
５２ｂ 半球部側開口
５３ アーム内油路
５３ａ 受け部側開口
５４ 切替機構
６０ クリップ
６１ 基部
６２ 基部孔
６２ａ 被挿入孔部
６２ｂ ロック孔部
６７ 被係止部
７１ フランジ
７３ フランジ孔

Claims (5)

1. 下面に半球状に凹む受け部（３２）を備えたロッカアーム（３０）と、受け部（３２）に係入する半球部（２３）を備えたピボット（２０）と、ロッカアーム（３０）を周期的に押圧して半球部（２３）の回りに揺動させることでバルブ（８）を駆動するカム（１０）と、切替装置（５０）とを備え、
   切替装置（５０）は、ピボット（２０）内に設けられて半球部（２３）の上面に半球部側開口（５２ｂ）を備えたピボット内油路（５２）と、ロッカアーム（３０）内に設けられて受け部（３２）の天井面に半球部側開口（５２ｂ）と対峙する受け部側開口（５３ａ）を備えたアーム内油路（５３）と、ロッカアーム（３０）内に設けられて半球部側開口（５２ｂ）から受け部側開口（５３ａ）に切替油圧が供給されたときにロッカアーム（３０）の揺動状態を切り替える切替機構（５４）とを含む内燃機関の可変動弁機構において、
   ロッカアーム（３０）とピボット（２０）との間に、受け部（３２）を半球部（２３）に押圧する付勢力を持ち、該付勢力により切替油圧で受け部（３２）が半球部（２３）から浮き上がるのを防止するクリップ（６０）が設置され、
   クリップ（６０）は、ロッカアーム（３０）の幅方向である左右方向に延びる基部（６１）と、基部（６１）の左右両端から上方に延びるフランジ（７１）とを備え、
   基部（６１）に、ピボット（２０）に外嵌される基部孔（６２）が貫設され、各フランジ（７１）に、ロッカアーム（３０）の左右の側面に突設された突起（３７）に外嵌されるフランジ孔（７３）が貫設されたことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
2. ピボット（２０）に対してクリップ（６０）が揺動不能に係合し、クリップ（６０）に対してロッカアーム（３０）が揺動可能に係合したことで、ピボット（２０）及びクリップ（６０）に対してロッカアーム（３０）が揺動可能に構成された請求項１記載の内燃機関の可変動弁機構。
3. ピボット（２０）は、半球部（２３）の下方に外径が半球部（２３）の外径未満の括れ部（２６）を備え、括れ部（２６）にクリップ（６０）の基部孔（６２）が外嵌された請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁機構。
4. クリップ（６０）は、基部（６１）の後端から上方に延びる被係止片（６７）を備え、基部孔（６２）は、ロッカアーム（３０）の先後方向に長い長孔であって、相対的に後側に、内径が半球部（２３）の外径以上の被挿入孔部（６２ａ）を備え、相対的に先側に、内径が半球部（２３）の外径未満で括れ部（２６）の外径以上のロック孔部（６２ｂ）を備え、
   クリップ（６０）は、被挿入孔部（６２ａ）の内側に半球部（２３）を通して該内側に括れ部（２６）を挿入してから、クリップ（６０）をピボット（２０）に対して後方に変位させると、ロック孔部（６２ｂ）の内側に括れ部（２６）が配されることでロック孔部（６２ｂ）が括れ部（２６）に外嵌され、その状態で半球部（２３）の上にロッカアーム（３０）を載置して半球部（２３）を受け部（３２）に係入させると、被係止片（６７）がロッカアーム（３０）の後方に配されて、クリップ（６０）のピボット（２０）に対する先方への変位が規制される構成である請求項３記載の内燃機関の可変動弁機構。
5. クリップ（６０）の基部孔（６２）は、その内径がピボット（２０）の半球部（２３）の外径未満であり、半球部（２３）に上方から押し込むと、弾性変形して拡径することで半球部（２３）を通過して括れ部（２６）に外嵌される構成である請求項３記載の内燃機関の可変動弁機構。

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