JPH03111610A - エンジンの弁作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はエンジンの弁作動装置、特にエンジンの低回
転時と高回転時とで弁す７ト特性を切換えるものに関す
る。

（従来の技術） 従来から低中速運転時のトルクと高速運転時の出力向上
を両立する目的で、運転状態に応じて吸気弁または排気
弁のり７Ｆ特性を異ならせ、これによって吸排気のタイ
ミングあるいは吸排気量を制御することが知られている
（例えば特開昭６３−１６７０１６号公報、特開昭６３
−５７８０５号公報等参照）。

これについて説明すると、その揺動先端が弁に当接する
低速用ロッカアームと、・この低速用ロッカアームの片
側に隣接して弁との当接部位を持たない高速用ロッカア
ームとが共通のロッカシャフトに揺動可能に支持され、
低速用ロッカアームには低速用カムが、高速用ロッカア
ームには低速用カムよりも開弁角度または弁リフト量が
大きくなるプロフィールを有する高速用カムがそれぞれ
摺接される。

さらに、ロッ々シャ７Ｆから所定の距離だけ離れた揺動
部位においてロッカシャフトと平行な方向には、作動油
圧に応動するプランジャが嵌合穴に嵌まりあるいは嵌合
穴から抜けることで２つのロッカアームが連結されたり
その連結が解かれたりする。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような装置では、各気筒当たり複数のロ
ッカアームが共通のロッカシャフトに支持される構造の
ため、各ロッカアームをシリンダヘッド上に組み付ける
まで、各ロッカアーム間の寸法精度を確認することが難
しく、弁の閏ｒ１５特性のバフツキが生じやすいぽかり
か、各ロッカアームが大型化して、動弁系の慣性モーメ
ントを増大させる原因になった。

また、弁との当接部位を持たない高速用口γカアームを
カムに押し付けるロストモーションスフリングの一端を
シリンダヘッドで受ける必要があり、シリンダヘッド」
二の限られたスペース（こよりロッカアームや吸（ト気
件の配置に対する制約が増えるという問題点があった。

この発明はこのような従来の問題点を解決することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、その先端を吸気弁または排気弁に当接させ
るとともに、その基端がシリンダヘッドに固定されたメ
インロッカシャフトを介して揺動可能に支持されるメイ
ンロッカアームと、このメインロッカ７−ムに対して相
対回転可能に支持されるサブロッカアームと、メインロ
ッカアームに摺接する低速用カムと、サブロッカアーム
に摺接する高速用カムを備え、低速用カムに対して高速
用カムの弁リフト量および開弁角度の少なくとら一方を
大きく形成し、メインロッカアームとサブロッカアーム
の間に介装されてサブロッカアームを高速用カムに押し
付けるロストモーションスフリングと、同じくメインロ
ッカアームとサブロッカアームの間に介装されて両ロッ
カアームの相対回転を係止可能とする連結駆動手段とを
備えた。

（作用） サブロッカアームをメインロッカアームに相対回転可能
に連結する構造のため、従来装置のようにサブロッカア
ーム（高速用ロッカアーム）とメインロッカアーム（低
速用ロッカアーム）とを共通のロッカシャフトを介して
シリンダヘッドに揺動可能に支持する構造に比べて、両
ロッカアーム間の寸法のバラツキをシリンダヘッドに組
み付ける前に確認しで、吸排気弁のリフト特性を容易に
管理できる。

しかも、サブロッカ７−ム（高速用ロッカアーム）をメ
インロッカアーム（低速用ロッカアーム）と共通のロッ
カシャフトに支持させる構造に比べて、サブロッカ７−
ムを小型化することが可能となり、動弁系の慣性ｌＲ量
を小さくし、高回転域でのパルプ追従性を確保する。さ
らに、サブロッカアームの小型化に件ってロストモーシ
ョンスフリングの付勢力を小さくすることが可能となり
、サブロッカアームとカムとの摺接部分の７リクシ３ン
を小さくできる。

サブロッカアームをメインロッカアームに相対回転可能
に連結するとともに、ロストモーションスフリングをサ
ブロッカ７−ムとメインロッカ７−ムの間に介装したこ
とにより、従来ｙ装置のようにａストそ一シ５ンスプリ
ングの一端をシリンダヘッドに当接させる構造に比べて
、シリンダヘッド上の限られたスペースによりサブロッ
カアームや吸排気弁の配置に対する制約が少なく、１つ
のフィンロッカアームに対して複数のサブロッカアーム
を設けることが可能となり、プロフィールの異なるカム
の数を増やして、バルブタイミングのきめ細かい制御が
行える。

フィンロッカアームにサブロッカアームをロストモーシ
ョンスフリングを介して連結する構造のため、カムの動
慇を吸排気弁に伝えるこれら動弁装置をユニットにして
、複雑な連結駆動８！構等をユニット内に収装できるの
で、エンジンの組み立て時および分解時の作業性を大幅
に改善できる。

（実施例） 第１図、第２図、第３図は、１つの気筒について同一の
機能を有する２つの弁（吸気弁、排気弁のいずれでも良
く、図示のものは吸気弁とする）を備えたエンジンに対
して本発明を適用した場合の実施例を示している。

これについて説明すると、各気筒には２本の吸気弁９に
対応して単一のメインロッカアーム１が設けられる。メ
インロッカアーム１の基端は各気筒に共通なメインロッ
カシャフト３を介してシリンダヘッドに揺動自在に支持
され、メインロッカアーム１の先端には吸気弁９のステ
ム頂部を当接させるアジャストスフ’Ｊ　ｓ　１０がナ
ツト１１を介して締結される。

メインロッカアーム１にはシャフト１３にニードルベア
リング１２を介してローラ１４が回転自在に連結され、
このロー２１４に低速用カム２１を軟接させるようにな
っている。

メインロッカアーム１は平面図上はぼ矩形に形成され、
メインロッカアーム１にはローラ１４と並んで単一のサ
ブロッカアーム２が設けられる。

このサブロッカアーム２の基端はサブロッカシャフト１
６を介してメインロッカアーム２に相対的な回転可能に
連結される。サブロッカシャフト１６はサブロッカアー
ム２に形成された穴１７に摺動可能に嵌合する一方、各
メインロッカアーム１に形成された穴１８に圧入されて
いる。

サブロッカアーム２は吸気弁９に当接する部位を持たず
、その先端には高速用カム２２に摺接するカム７才ロア
部２３が円弧状に突出して形成され、その下側にはこの
カム７才ロア部２３を高速用カム２２に押し付けるロス
トモーシコンスプリング２５が介装される。

メインロッカアーム１にはサブロッカアーム２の直下に
位置してロストモーシーンスプリング２５を介装する円
柱状の四部２６が一体形成される。

コイル状のロストモーシコンスプリング２５の下端は凹
部２６の底面２ｆ３ａに着座し、その上端は四部２６に
摺動自在に嵌合するリテーナ２７を介してサブロッカア
ーム２に一体形成された７オロアｌ！５２８に当接する
。

第４図、第５図に示すように、両ロッカアーム１．２の
相対回転を係止可能とする連結駆動手段として、サブロ
ッカアーム２１こはプランジャ３１を摺動自在に嵌合さ
せる穴３２が形成され、メインロッカアーム１にはプラ
ンジャ３３．３４を摺動自在に嵌合させる穴３５．３６
がそれぞれ形成され、プランジャ３３の背後に油室３７
が画成される一方、プランツヤ３４の背後にリターンス
プリング３８が介装される。

各式３２，３５．３６は所定位置で互いに同軸方向に連
続し、かつ同一径で形成される。第５図に示すように、
油室３７に導かれる作動油圧によりプランジャ３３が穴
３５．３２１こ、プランジャ３１が穴３２，３Ｇに渡っ
てそれぞれ嵌合することにより、メインロッカアーム１
とサブロッカアーム２が一体化するようになって１／す
る。

第４図に示すように、リターンスプリング３８の付勢力
によりプランジャ３３が穴３５の一端に当接した状態で
は、各プランツヤ３１，３３．３４が８宜３２，３５．
３６にそれぞれ収まって、メインロッカアーム１の揺動
を拘束しないようになっている。

プランツヤ３４の嵌合する穴３６の一端には栓体３９が
圧入され、栓体３９には空気抜き孔４０が開口する。

油室３７に作動油圧を導（油通路４１はメインロッカア
ーム１およびメインロッカシャフト３の内部を通して設
けられる。メインロッカアーム１には油室３７に一端が
開口するとともに、他端がメインロッカシャフト３に対
する軸受面４２を貫通する通孔４３が形成され、通孔４
３の一端には栓体４５が圧入される。ロッカシャフト３
の内部にはオイルギヤラリ４４が軸方向に形成され、こ
のオイルギヤラリ４４から通孔４６および環状溝４７を
介してメインロッカアーム１の通孔４３と連通している
。

第６図はメインロッカアーム１の平面図であるが、図中
４８はアジャストスクリュ１０が螺合するネジ孔、４９
はローラ１４が介装される開口、５０はサブロッカアー
ム２が介装される開１である。

オイルギヤラリ４４には図示しない切換弁を介してオイ
ルポンプの吐出油圧が所定の高速運転時に導かれる。切
換弁の作動を電子制御するコントロールユニットはエン
ジン回転信号、冷却水温信号、潤滑油の温度信号、過給
機による吸気の過給圧力信号、スロットルバルブの開度
信号等を入力して、これらの検出値に基づいてエンジン
トルクの急激な変動を抑えつつ、後述する低速用カム２
１と高速用カム２２の切換えを円滑に行）ようになって
いる。

低速用カム２１とこれに隣接する高速用カム２２はそれ
ぞれ共通のカムシャフトに一体形成され、エンジンの低
回軟時と高回転時において要求される弁リフト特性を満
足するように異なる形状（大きさが異なる相似形も含む
）に形成されている。

つまり、高速用カム２２は低速用カム２１と比べ、弁リ
フト量もしくは開弁期間の少な（とも一方を太き（する
プロフィールを有している。ここでは、弁リフト量、開
弁期間を共に大きくしである。

次に作用について説明する。

エンジンの低速運転時、メインロッカアーム１は低速用
カム２１のプロフィールに従って揺動し、各吸気弁９の
開閉駆動する。このとき、サブロッカアーム２は高速用
カム２２によって揺動されるものの、リターンスプリン
グ３８の付勢力により各プランジャ３３，３１，３４が
各式３５，３２，３６にそれぞれ収まって、メインロッ
カ７−ム１の動きを妨げることはない。

これに対して、エンジンの高速運転時に作動油圧がオイ
ルイヤラリ４４および油通路４１を介して油室３７に導
かれると、各プランジャ３３，３１．３４はリターンス
プリング３８に抗して移動し、プランツヤ３３が各式３
５，３２に渡って嵌合するとともに、プランジャ３４が
各式３２，３６に渡って嵌合することにより、２つのロ
ッカー７−ム１，２が一体となりで揺動する。ここに、
高速用カムは低速用カムに比較して、弁の開き角度およ
びリフト量が共に大となるように形成されているから、
サブロッカアーム２と一体化した揺動時はメインロッカ
ーアーム１のローラ１４が低速用カム２１から浮き上が
り、各吸気弁９は高速用カム２２のプロフィールに従っ
てｒＭｒＲ駆動され、弁の開き角度およびす７ト量が共
に大きくなる。

一方、エンジンが高回転域から再び低回転域に移ると、
切換弁の作動により油室３７に導かれる油圧が低下し、
リターンスプリング３８の弾性復元力により各プランツ
ヤ３３，３１，３４が元の位置に移動して、メインロッ
カーアーム１の拘束が解除される。

これにより、ＰＩＳ７図に示すように、低速用カム２１
のブＴ：１フィールに基づくトルク特性と高連用カム２
１のプロフィールに基づくトルク特性が合成され、低回
転域から高回転域に渡ってトルクを高められる。

メインロッカアーム１にサブロッカ７−ム２をサブロッ
カシャフト１６を介して連結する構造のため、従来装置
のようにサブロッカアーム（高速用ロッカアーム）をメ
インロッカアーム（低速用ロッ構造に比べて、サブロッ
カアーム２を大幅に小型化できる。

その結果、メインロッカアーム］がサブ口・ｚカアーム
２と＝一体化して揺動する高回転域では、サブロッカア
ーム２の小型化がはかられた分、動弁系の慣性質量を小
さくし、高量Ｖ、域でのバルブ追従性を高められる。な
お、低回転域ではメイン口・ン力７−ム１に吸気弁９の
開閉駆動に関与しないサブロッカアーム２が連結された
状態で揺動するためにサブロッカアーム２の分だけ慣性
質量が増大するが、低回転域では動弁系の運動速度も小
さいので吸気弁９の追従性を損なう心配はない。

また、サブロッカアーム２の小型化により、ロストモー
シシンスプリング２５の付勢力が小さくて済み、サブロ
ッカアーム２と高速用カム２２との摺接部分の７リクシ
ランを小さくして、エンジンの燃費低減がはかれる。

メインロッカアーム１１こサブロッカアーム２をサブロ
ッカシャフト１６を介して連結する構造の装置をユニッ
ト化することが可能となる。

その結果、メインロッカ７−ム１のロー２１４とサブロ
ッカアーム２のカム７才ロワ部２３間の取付は精度をシ
リンダヘッドに組み付ける前に確認することができる。

これに対して、従来装置のようにメインロッカアーム（
低速用ロッカアーム）とサブロッカアーム（高速用ロッ
カ７−ム）を共通のロッカシャフトに嵌合させる構造で
は、両ロッカアームをシリンダヘッドに組み付けるまで
各カム７ｔロワ部間の取付は精度を確認することができ
ず、す７ト特性をＷ埋することが難しかった。

ロストモーシシンスプリング２５をサブロッカアーム２
とメインロッカアーム１の間に介装したため、従来装置
のようにロストモーシ慶ンスプリングの一端をシリンダ
ヘッドに当接させる構造に比べて、ロストモーションス
プリング２５の組み付は誤差を少なくして、付勢力のバ
ラツキを低減で終る。

また、３つのブランツヤ３１，３３．３４およびリター
ンスプリング３８等、複雑な油圧駆動機構等をユニット
内に収装できるので、エンジンの組み立て時および分解
時の作業性を大幅に改善できる。

次に、１８図、第９図に示す他の実施例について説明す
ると、共通のカムシャフトに第一カム（低速用カム）５
１、第二カム（高速用カム）５２および第三カム５３（
高速用カム）が一体形成される一方、メインロッカアー
ム１には第一カム５１に転接するロー２１４と、第二カ
ム５２に摺接する第三サブロッカアーム５４と、第三カ
ム５３に摺接する第三サブロッカアーム５５とが並列に
設けられる。

各サブロッカ７−ム５４．５５は共通のサブロッカシャ
フト５６を介してメインロッカアーム１に揺動可能に連
結される。

第二サブロッカアーム５４とメインロッカアーム１の間
１こはプランツヤ５７，５８，５９およびリターンスプ
リング６０が介装され、油通路６１から導かれる作動油
圧に応動して両者の相対口伝を係止する油圧駆動手段を
構成する。

第三サブロッカアーム５５とメインロッカアーム１の開
ｌこはプランジャ６２，６３．６４およびリターンスプ
リング６５が介装され、油通路６６から導かれる作動油
圧に応動して両者の相対回転を係止可能とする連結駆動
手段を構成する。

図中６７は第三サブロッカアーム５５を第三カム５３に
リテーナ６８を介して押し付けるロストモーシタンスプ
リングであり、その一端はストッパ６９を介してメイン
ロッカアーム１に受けられている。なお、第二サブロッ
カアーム５４にもメインロッカアーム１との間に同様な
構造をもって図示しないロストモーシタンスプリングが
介装される。

メインロッカアーム１の先端には各吸気弁９のステム頂
部を当接させる油圧ラッシュ７ジヤスタ７１が設けられ
、油通路７２から導かれる作動油圧によりバルブクリア
ランスを自動的に調節するようになっている。

第１０図はメインロッカアーム１の平面図であるが、図
中７３はラッシュアジャスタ６１を嵌挿させる穴、７４
は各式６３を連通する通孔であり、７５は各プランジャ
６２，６３．ｆ３４を嵌挿させる孔、７６は各プランジ
ャ５７，５８．５９を嵌挿させる孔であり、通孔７４に
接続する油通路７２は答礼７５．７６の下方を通されて
いる。また、図中４９はローラ１４が介装される開口、
７７は第三サブロッカアーム５４が介装される開口、７
８はそのロストモーシコンスプリングが介装される穴で
ある。７９は第三サブロッカアーム５５が介装される開
口、８０はそのロストモーシコンスプリング６７が介装
される穴である。

このように構成され、３つのカム５１，５２．５３をエ
ンジンの低回転時と高回献時および超高速時において要
求される弁９７Ｆ特性を満足するように、段階的に弁リ
フト量、開弁期間を共に大きくし、１１図に示すように
、回忙敗に応じて各カム５１，５２，５３を順次切り換
えることにより、より幅広い回軒数範囲でトルクの落ち
込みを抑制できる。

また、第１２図に示すように、最も低９７ト、小作用角
の第一カム５１を部分負荷、アイドル運転時に用いて燃
費の向上をはかる一方、高負荷低速運転時に中リフト、
中作用角の第二カム５２を用い、高負荷低速運転時に太
リフト、大作用角の第三カム５３に切り換えて高出力化
と両立させることもできる。

次に、第１３図、第１４図に示す他の実施例について説
明すると、共通のカムシャ７Ｆに第一カム（低速用カム
）８１、第二カム（高速用カム）８２、第三カム（高速
用カム）８３および第四カム（高速用カム）８４が形成
される一方、メインロッカアーム１には第一カム８１に
転接するローラ１４と、第二カム８２に摺接する第二サ
ブロッカアーム８５と、第三カム８３に摺接する第三サ
ブロッカアーム８６お上（７ｆｆｉ四カム８４に摺接す
る第四サブロッカアーム８フが設けられ、各サブロッカ
アーム８５，８６．８７は共通のサブロッカシャフト８
８を介してメインロッカアーム１に揺動可能に連結され
る。

各サブロッカアーム８５．８６．８７の相対回転を係止
可能とするプランジャ８９，９０．９１が互いにオフセ
ットして配設され、メインロッカアーム１およびメイン
ロッカシーＡ−７）　３に渡って各プランジャ８９，９
０．９１に作動油圧を導く油通路９２．９Ｌ９４が形成
される０図中７２は油圧ラッシュアジャスタ６１に通じ
る油通路である。

図中９５は第四サブロッカアーム８７を第四カム８４に
リテーナ９６を介して押し付けるロストモーシコンスプ
リングであり、その一端はストッパ９７を介してメイン
ロッカアーム１に受けられている。なお、第二、第三サ
ブロッカアーム８５゜８６にもメインロッカアーム１と
の間に同様な構造をもって図示しないロストモーシラン
スプリングが介装される。

この場合、第１５図に示すように、エンジン回転数が上
昇するのに件って４つのカム８１，８２゜８３．８４が
順次切り換えられ、さらにきめ細かい制御が可能となる
。

（発明の効果） この発明は、その先端を吸気弁または排気弁に当接させ
るとともに、その基端がシリンダヘッドに固定されたメ
インロッカシャフトを介して揺動可能に支持されるメイ
ンロッカアームと、このメインロッカアームに対してそ
の基端が相対回転可能に支持されるサブロッカアームと
、メインロッカアームに摺接する低速用カムと、サブロ
ッカアームに摺接する高速用カムと、メインロッカアー
ムとサブロッカアームの間に介装されてサブロッカアー
ムをカムに押し付けるロストモーシ曹ンスプリングと、
同じくメインロッカアームとサブロッカアームの間に介
装された両ロッカアームの相対回転を係止可能とする連
結駆動手段とを備えたため、両ロッカアーム間の寸法精
度のノイラ゛７キをシリンダヘッドに組み付ける前に確
認して品質の向上がはかれ、サブロッカアームを小型化
してエンジンの高速化に対応できるとともに、ロストモ
ーシランスプリングの付勢力を小さくして７リクシ１ン
を抑えて燃費の低減がはかれ、また従来装置のようにロ
ストモーシコンスプリングの一端をシリンダヘッドに受
ける構造に比べて、シリングへ・ノド上の限られたスペ
ースによりサブロッカアームや吸排気弁の配置に対する
制約が少なく、１つのメインロッカアームに対して複数
のサブロッカ７−ムを設けることも可能になってバルブ
タイミングのきめ細かい制御が行うことができるととも
に、これらの動弁装置をユニットにしてエンジンの組み
立て時および分解時の作業性を大幅に改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す動弁系の平面図であり
、第２図は同図ｘ−ｘｉに沿う横断面図、第３図は同図
Ｚ−Ｚ線に沿う横断面図、第４図。 ｔ５５図はそれぞれ同図Ｙ−Ｙ線に沿う縦断面図、第６
図はメインロッカアームの平面図、第７図はエンジンの
トルク特性図である。第８図は他の実施例を示す動弁系
の平面図であり、第９図は同図Ｘ−Ｘ線に沿う横断面図
、第１０図はメインロッカアームの平面図、第１１図、
第１２図はそれぞれエンジンのトルク特性図である。第
１３図はさらに他の実施例を示１動弁系の平面図であり
、第１４図は同図Ｘ−Ｘ線に沿うｉｕｗ面図、ｊ＄１５
図はエンジンのトルク特性図である。 １・・・メインａ−／′ｈアーム、２・・・サブロッカ
アーム、３・・・メインロッカシャフト、９・・・吸気
弁、１６・・・サブロッカシャ７）、２５・・・ロスト
モーン１ンスプリング、３１，３３．３４・・・ブラン
クヤ、４１・・・油通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. その先端を吸気弁または排気弁に当接させるとともに、
   その基端がシリンダヘッドに固定されたメインロッカシ
   ャフトを介して揺動可能に支持されるメインロッカアー
   ムと、このメインロッカアームに対して相対回転可能に
   支持されるサブロッカアームと、メインロッカアームに
   摺接する低速用カムと、サブロッカアームに摺接する高
   速用カムを備え、低連用カムに対して高速用カムの弁リ
   フト量および開弁角度の少なくとも一方を大きく形成し
   、メインロッカアームとサブロッカアームの間に介装さ
   れてサブロッカアームを高速用カムに押し付けるロスト
   モーションスプリングと、同じくメインロッカアームと
   サブロッカアームの間に介装されて両ロッカアームの相
   対回転を係止可能とする連結駆動手段とを備えたことを
   特徴とするエンジンの弁作動装置。