JPH03151510A - 可変バルブタイミング式動弁装置 - 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〕 本発明は、車両用エンジンにおいて吸、排気バルブの開
閉時期、即ちバルブタイミングを各運転条件により可変
に制御する可変バルブタイミング式動弁装置に関し、詳
しくは、４バルブ式で低速用と高速用の２種類のカムで
選択動作する方式に関する。

〔従来の技術〕

車両用エンジンの自然吸気では、吸、排気バルブのバル
ブタイミングが体積効率、アイドル安定性、低速性能、
高速性能等に大きく影響を及ぼす。

即ち、上死点付近で吸、排気バルブが共に開いている期
間のオーバラップが大きいと、高速時に排気慣性等を利
用して吸気が促進され、体積効率と共に性能が向上する
。一方、アイドリング時には吹返しゃ吹抜けを招いて安
定性を損うことになり、このためアイドリング時にはオ
ーバラップを小さくする方がよい。そこで、エンジンの
広い運転領域で常に安定性と高い性能を発揮するには、
低速と高速でそれに適したバルブタイミングに可変制御
することが要求される。

そこで、かかる可変バルブタイミングの制御手段として
既に種々の方式が提案されている。その１つとして１．
低速用と高速用の２組のカム、ロッカアームを有し、低
速と高速時に２組のロッカアームを分離または結合した
り、或いは各ロッカアームのエンドピボットの位置を変
えてバルブを開閉動作し、低速カムによる挟間角、高速
カムによる広開角のバルブタイミングに制御するものか
ある。

そこで従来、上記機械的分離、結合の可変バルブタイミ
ング式動弁装置に関しては、例えば特開昭６２−３２２
０６号公報の先行技術がある。ここで、ロッカシャフト
により支持される２つのロッカアームの一方をバルブ側
に連結し、両口ツカアームの中間のスリッパに低速用と
高速用のカムを摺接する。また、２つのロッカアームの
中間でそれと直角な方向に両者にまたがって連結切換手
段を内蔵し、この切換手段は油圧によるピストン。

スプリングが付勢されたストッパを同軸上に配置して、
分離または結合することが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術のものにあっては、低速用と高
速用のカムが共にロッカアームに対しスリッパで摺接し
て駆動するため、第６図の特性から明らかなように、特
に低速時にはスリラッパにオイルの油膜が形成し難くな
り、フリクショントルクが大幅に増大して燃費等の悪化
を招く。また、高速時には連結切換手段により２組のロ
ッカアームを結合して一緒に揺動する構成であるため、
ロッカアーム全体の重量が増し、高速作動時における動
弁系の慣性質量の影響を受ける点で不利である。更に、
連結切換手段による分離、結合の場合は、ロッカアーム
同士、ピストンとガイド孔との間等に多少のクリアラン
スが必要であるため、バルブとロッカアームとの間にハ
イドロリックラッシュアジャスタ等の調整手段を使用す
ることが難しい等の問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、低速用と高速用の２組のカム、ロッカ
アームを選択する方式において、低速用にローラフォロ
アを用いて駆動トルクを低減し、高速時には高速用ロッ
カアームのみ揺動して高速性能を向上し、ハイドロリッ
クラッシュアジャスタの使用も可能な可変バルブタイミ
ング式動弁装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の可変バルブタイミン
グ式動弁装置は、２個のバルブのステムエンド側にエン
ドピボット式の高速用ロッカアームをそれぞれ連結し、
上記２個の高速用ロッカアームの間に低速用ロッカアー
ムを、上記高速用ロッカアームに対し着脱可能に連結し
て配置し、上記低速用ロッカアームにはローラフォロア
を設け、狭開角の低速カムを上記ローラフォロアに接し
、上記高速用ロッカアームのスリッパには広Ｈ角（Ｆ）
高速カムを摺接し、上記高速用ロッカアームの端部のピ
ボットを各運転条件に応じて昇降するように構成するも
のである。

〔作　　　用〕

上記構成に基づき、２ｇのバルブに対してエンドピボッ
ト式の高速用ロッカアームが連結し、この上に１つのス
イングアーム式の低速用ロッカアームが連結または分離
可能に組合わされる。そこで、低速時にピボットの下降
により高速用ロッカアームが高速カムと非接触に後退す
ると、低速カムによりローラフォロアを介して高速、低
速用ロッカアームが連結状態で揺動し、２個のバルブを
同時にリフトして狭開角で開閉する。また、高速時にピ
ボットが上昇すると、高速用ロッカアームが高速カムに
接しそのリフト量により低速用ロッカアームから分離し
て単独に揺動し、２個のバルブをそれぞれリフトして広
間角で開閉するようになる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図において、４バルブ式エンジンの２
つの吸（排）気バルブに適用し、ハイドロリックラッシ
ュアジャスタを用いた実施例について述べると、符号１
はシリンダヘッド、２は吸（排）気ボート（以下ボート
と称する）であり、このボート２に２個のバルブ３．３
′が設けられる。

バルブ３は、バルブガイド４により移動可能に支持され
、傘部３ａがバルブシート５に着座して閉じるようにな
っており、ステムエンド３ｂのリテーナ６にバルブスプ
リング７がバルブ３を閉じる方向に付勢されている。他
方のバルブ３′　も全く同一に取付けられ、これらのバ
ルブ３．３′に、バルブタイミング可変のダブルオーバ
ヘッドカムシャフト（ＤＯＨＣ）型動弁装置１０が設け
られる。

ＤＯＨＣ型動弁装置ＬＯは、２個のバルブ３．３′と対
応する位置に２個のエンドピボット式の高速用ロッカア
ーム１１．１１’が配置され、これらの間にスイングア
ーム式の低速用ロッカアーム■２が配置され、これら３
つの高速用、低速用ロッカアーム１１．１１’　、　１
２の途中の上方にカムシャフト１８が直交して装架され
ている。カムシャフト１３では、上述のロッカアームの
配置と同一に左右に高速カム１４．１４’が形成され、
これらの間に１つの低速カム１５が形成されている。

高速カム１４．１４’　は、大径のベースサークルでリ
フト部１４ａ、１４’　ａが広間内高リフトに形成され
、また低速カム１５は、小径のベースサークルでリフト
部１５ａが狭開角低リフトに形成されている。

高速用ロッカアーム１１について述べると、一端にピボ
ット受けｌｌａを、他端にバルブ３との連結部ｕｂを有
し、中間の上部にスリッパｌｌｃが形成されて、このス
リッパｌｌｃに高速カム１４が摺接可能になっている。

連結部ｉｔｂの上部には、低速用ロッカアーム１２との
凸型に湾曲した係合溝ｌｉｄが上方を開いて着脱可能に
形成され、連結部１１ｂには、ハイドロリックラッシュ
アジャスタ１６がアジャスタピストンｔｅａを下方に突
出して収容設置される。そしてアジャスタピストンＬｅ
ａをバルブ３のステムエンド３ｂに当接し、油圧により
バルブクリアランスを零調整している。一方、ピボット
受けｌｌａ側では、シリンダへラドＩの油圧室１７にピ
ボット１８が昇降可能に立設され、このピボット１８に
ピボット受けｌｌａが球面接触して高速用ロッカアーム
１１を支持し、かつピボット１８の昇降により高速カム
■４に対し高速用ロッカアーム１［のスリッパＬｉｅを
接触または離間するようになっている。

他の高速用ロッカアームｌｌ’　も全く同一に構成され
、同一部分には同一符号にダッシュを付して説明を省略
する。

低速用ロッカアーム１２は、上方に弯曲して形成され、
一端の軸受部１２ａを高所のロッカシャフト２０に嵌合
して揺動可能に支持される。低速用ロッカアーム１２の
先端の左右にはビン２Ｉが突出して高速用ロッカアーム
１１．１１’の凸形に湾曲した結合ｔｔ　ｌ　ｌ　ｄ　
、　１１　’　ｄの上に係合可能になっており、更にロ
ストモーションスプリング２２が付勢しである。

また低速用ロッカアーム１２の中間の溝１２ｂには、ロ
ーラフォロア２３が一端上方に露出して回転可能に設置
され、このローラフォロア２３に低速カム１５がロスト
モーションスプリング２２により常に接するように保持
される。

一方、ピボット１８の油圧室１７の油圧回路２５には切
換弁２６が設けられて、例えばエンジン回転数が設定値
以下の低速時には、油圧室１７をドレンし、設定値以上
の高速時には、油圧室［７に油圧を導入するように構成
されている。

次いで、かかる構成の動弁装置の作用について述べる。

先ず、低速時には、切換弁２６により油圧室１７がドレ
ンすることで、ピボット１８．　１８’　は下降して高
速用ロッカアーム１１．　１１’が共に後ろ下がりに傾
き、高速カム１４．　［４’　とは接触不能に後退位置
する。このため低速用ロッカアーム１２が、ピン２１と
係合溝ＬＬｄ、Ｌ１’　ｄとの係合により常に高速用ロ
ッカアーム１１．１１’　の連結部ｉｔｂ、ｔｔ’　ｂ
　、ノ１イドロリックラッシュアジャスタ１８．１８’
を介してノくルブ３，３′　に連結した状態になる。そ
こで、低速カム１５が回転すると、ローラフォロア２３
を介して低速用ロッカアーム１２がロッカシャフト２０
を支点にして揺動し、更に高速用ロッカアーム１１．１
１’も一緒に揺動しながら２個のバルブ３．３′　を同
時にストロークして開閉動作する。そしてこの場合は、
低速カムＩ５のリフト部１５ａによりバルブ３，３を低
リフトして、第５図の曲線ｊ！１のように狭開角のバル
ブタイミングになり、低速の安定性。

出力性能を発揮する。

一方、この低速時には低速カム１５にローラフォロア２
３が接し、ローラフォロア２３の転勤により小さいフリ
クションで低速用ロッカアーム１２を揺動する。また、
低速用ロッカアーム１２に対し高速用ロッカアーム１１
．１１’　も−緒に動作して、口・ツカアーム全体の重
量、慣性質量が増大するが、低速のため、応答遅れ等の
不都合は生じない。

次いで、所定のエンジン回転数以上の高速時には、切換
弁２６により油圧室１７に油圧が導入されてピボット１
８．１８’　を上昇する。このため、高速用ロッカアー
ムｕ　　ｕ’が共に略水平に復帰位置し、低速カム１５
のベースサークルの場合に高速カム１４゜１４’　　も
ベースサークルで各スリッパＩｌｃ、１１’　ｃに摺接
する。そしてこの場合は、高速カム１４．１４’の広間
内高リフトのリフト部１４ａ、１４’　ａによりスリッ
パｌｌｃ、１１’　ｃと摺接しながら、高速用ロッカア
ーム１１．１１’がピボット１８．１８’を支点にして
揺動し、バルブ３．３′を直接ストロークして開閉動作
し、第５図の曲線Ｌ１１のように広間角のバルブタイミ
ングで高速性能を発揮する。

一方、高速カム１４．１４’　によるリフト時には、ロ
ストモーションスプリング２２による作用、低速カム１
５とのリフト量の違いにより、低速用ロッカアーム１２
のピン２１が係合溝ＩＬｄ、ｌｌ’　ｄから外れ、高速
用ロッカアーム１１．１１’　は低速用ロッカアーム１
２から自動的に分離する。このためバルブ３゜３′は、
高速用ロッカアーム１１．１１’のみによる重量、慣性
質量の小さい状態で応答よく開閉動作する。またこの場
合は、高速カム１４．１４’がスリッパｌｉｅ、１１’
　ｃに摺接するが、高速時の流体潤滑で油膜が形成され
、高速用ロッカアーム１１．　Ｉｌ’を小さいフリクシ
ョンで揺動する。

更に、上述の高速時において高速カム１４．１４’のベ
ースサークル毎に、係合溝ｌｉｄ、１１’　ｄが低速用
ロッカアーム１２のピン２１に一時的に係合し、全開位
置が規制される。このため、ハイドロリックラッシュア
ジャスタ１６によるバルブクリアランスの零調整は、高
速時にも低速時と同様に低速カム１５のベースサークル
に基づき一括して行われる。

従って、高速カム１４．１４’　とスリッパｌｌｃ、Ｉ
ｔ’　ｃ　。

ピボット受けｌｌａ、１１’　ａとピボット１８．　　
Ｉｌｌ’　との間のガタ、誤差により、ハイドロリック
ラッシュアジャスタ１６が調整作用して全開位置を変動
することが回避される。

第４図において本発明の他の実施例について述べると、
これはハイドロリックラッシュアジャスタ無しの場合で
ある。即ち、第４図（ａ）のものは、高速用ロッカアー
ム１１のバルブ３側の端部にロックナツト３０により調
整用ボルト３１が螺着され、この調整用ボルト３１に低
速用ロッカアーム１２のピン２１が係合する。また第４
図（ｂ）のものは、高速ロッカアームｔｉの端部の下方
にロックナツト３０により調整ねじ３２が螺着され、低
速用ロッカアーム１２のピン２【が高速用ロッカアーム
１ｔに係合するように構成される。

この実施例でも低速、高速時に各カムにより同様に作用
するが、バルブクリアランスの存在により特に高速用ロ
ッカアーム１１．１１’の支持等を強化することが望ま
しい。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、低速用と高速
用の２組のカム、ロッカアームを用い、選択的にバルブ
動作してバルブタイミングを可変制御する動弁装置にお
いて、低速用にローラフォロアを介してロッカアームを
揺動するので、フリクションが大幅に低減して燃費等を
向上し？５る。

さらに、高速時には低速用ロッカアームが分離し、スリ
ッパ式摺接の採用で小型軽量化することができ、このた
め高速ではバルブ開閉の動作性。

応答性が向上して出力性能も向上し得る。

さらにまた、低速用にスイングアーム式ロッカアームを
用い、高速用のエンドピボット式ロッカアームを用い、
エンドピボットの昇降で切換える構成であるから、切換
手段の構造、制御が容易化し、切換えも確実化する。ま
た、切換えのためのクリアランス等が必要になり、カム
により最適に各バルブタイミングを設定でき、ハイドロ
リックラッシュアジャスタを容易に使用できる。

また、２バルブにおいて高速用の２組のカム。

ロッカアームと、その間に１組の低速用のカム。

ロッカアームを配置した構成であるため、バルブ間隔の
間に充分に組付可能であり、低速用を２バルブに共通化
することで好ましい。

またさらに、低速用と高速用のカムの形状がベースサー
クルも含んで異なるので、設計自由度が増す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変バルブタイミング式動弁装置の実
施例を示す分解斜視図、 第２図は同平面図、 第３図は同側面図、 第４図（ａ）　、　（ｂ）は他の実施例を一部断面して
示す要部の側面図、 第５図はバルブリフトカーブの特性図、第６図はスリッ
パとローラフォロアの場合のフリクションを示す図であ
る。 ３．３′・・・バルブ、１０・・・動弁装置、１１．１
１’・・・高速用ロッカアーム、Ｈｅ、Ｉｔ’　ｃ・・
・スリッパ、１２・・・低速用ロッカアーム、１４．　
１４’　・・・高速カム、１５・・・低速カム、１８・
・・ピボット、２３・・・ローラフォロア第２図 第１図 ３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２個のバルブのステムエンド側にエンドピボット
   式の高速用ロッカアームをそれぞれ連結し、上記２個の
   高速用ロッカアームの間に低速用ロッカアームを、上記
   高速用ロッカアームに対し着脱可能に連結して配置し、 上記低速用ロッカアームにはローラフォロアを設け、狭
   開角の低速カムを上記ローラフォロアに接し、 上記高速用ロッカアームのスリッパには広開角の高速カ
   ムを摺接し、 上記高速用ロッカアームの端部のピボットを各運転条件
   に応じて昇降するように構成することを特徴とする可変
   バルブタイミング式動弁装置。
2. （２）低速用ロッカアームは、低速、高速カムのベース
   サークルで常に高速用ロッカアームに係合するように構
   成し、 バルブのステムエンドと上記高速用ロッカアームとの間
   にハイドロリックラッシュアジャスタを介設することを
   特徴とする請求項（１）記載の可変バルブタイミング式
   動弁装置。（３）高速用ロッカアームの端部のピボット
   は、少なくとも低速時に下降して高速カムと高速用ロッ
   カアームとを非接触し、高速時に上昇して上記高速カム
   に上記高速用ロッカアームをリフト可能に接することを
   特徴とする請求項（１）記載の可変バルブタイミング式
   動弁装置。