JPH03151511A - 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、２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、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５図の特性から明らかなように、特
に低速時にはスリッパにオイルの油膜が形成し難くなり
、駆動トルクが大幅（こ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。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、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連結し、上記高速用ロッ
カアームの左右に、平面視閉じた方形に構成したスイン
グアーム式の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
ッカアームの左右のアーム部にはローラフォロアを設け
、狭開角の２個の低速カムを上記各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間角の高
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もの
である。

〔作　　　用〕

上記構成に基づき、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じ、バルブをリフトして狭
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、バ
ルブを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、２バルブ式エンジンの吸
（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（以下ポートと称す
る）であり、このボート２にバルブ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。そし
てこのバルブ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１０は、バルブ３と対応する位置に
エンドピボット式の高速用ロッカアーム１１が配置され
、高速用ロッカアーム１１の隣りにスイングアーム式の
低速用ロッカアーム１２が配置され、これらの高速用、
低速用ロッカアーム１１．１２の途中の上方にカムシャ
フト１３が直交して装架されている。カムシャフト１３
ては、中間に高速カム１４が形成され、高速カム１４の
左右に２個の低速カム１５゜１５′が形成されている。

高速カム１４は、大径のベースサークルでリフト部１４
ａが広開角高リフトに形成され、また低速カム１５．１
５’　は、小径のベースサークルでリフト部１５ａ、１
５’　ａ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、他端にバルブとの連結部１１ｂを有
し、中間の上部にスリッパｌｉｅが形成されて、このス
リッパＬｉｅに高速カム１４が摺接可能になっている。

連結部１１ｂの上部には、低速用ロッカアームＩ２との
凸型に湾曲された係合溝１１ｄ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Ｌ［ｉａ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
ｌｅａ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、シリンダヘッド１の油圧室１７
にピボット１ｇが昇降可能に立設され、このピボットＩ
８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１４に対し高速用ロッカアーム１１のスリツバＩＩ
Ｃを接触または離間するようになっている。

低速用ロッカアーム１２は、一端の軸受部１２ａに２本
の平行なアーム部１２ｂ、Ｌ２’　ｂを介して連結棒１
２ｃが取付けられ、平面視閉じた方形に構成される。そ
して２本のアーム部１２ｂ、１２’　ｂを高速用ロッカ
アーム１１の左右に配置し、先端の連結棒１２ｃを凸型
に湾曲された係合溝ｔｔｄの上に着脱可能に係合して設
置され、この状態で一端の軸受部１２ａをロッカシャフ
ト２０に嵌合して揺動可能に支持される。また、２本の
アーム１２ｂ、１２’　ｂの中間には、それぞれローラ
フォロア２３．２３’がシャフト２１により両持ちで回
、転回能に設置され、各ローラフォロア２３．２３’が
低速カム１５．　１５’　に接し、ロストモーションス
プリング２２がローラフォロア２３゜２３′　と低速カ
ム１５．１５’　との接触状態を常に保持するように付
勢されている。

ここでローラフォロア２３．２３’　のシャフト２１が
、高速用ロッカアーム１１の下方に直交して干渉する危
惧があるため、高速用ロッカアーム１１の側に逃げ溝［
１ｅが設けられてシャフト２■と干渉しないようになっ
ている。

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１７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は下降して高速用ロッカア
ーム１１が後ろ下がりに傾き、高速カム１４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
、連結棒１２８と係合溝１１ｄとの係合により常に高速
用ロッカアーム１１の連結部１１ｂ。

ハイドロリックラッシュアジャスタ１６を介してバルブ
３に連結した状態になる。そこで、低速カム１５、１５
’が回転すると、ローラフォロア２３．２３’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も一緒に揺動
しながらバルブ３を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１５゜１５′のリフト部１５ａ
、１５’　ａによりバルブ３を低リフトして、第４図の
曲線１Ｌ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２個の低速カム１５．１５’にロ
ーラフォロア２３．２３’が接し安定してバルブ動作す
ると共に、ローラフォロア２３．２３’　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■２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も一緒に動作して、ロッ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を上昇する。このため、高速用ロッカアーム１■が略
水平に復帰位置し、低速カム１５゜１５′のベースサー
クルの場合に高速カム１４もベースサークル・でスリッ
パｌｌＣに摺接する。そしてこの場合は、高速カム１４
の広間内高リフトのリフト部１４ａによりスリッパｌｉ
ｅと摺接しながら、高速用ロッカアーム１１がピボット
■８を支点にして揺動し、バルブ３を直接ストロークし
て開閉動作し、第４図の曲線１□のように広間角のパル
ブタ、イミノジで高速性能を発揮する。

一方、高速カム１４によるリフト時には、スプリング２
２による作用、低速カム１５．　１５’　とのリフト量
の違いにより、低速用ロッカアーム１２の連結棒１２ｃ
が係合溝ｌｉｄから外れ、高速用ロッカアーム１１は低
速用ロッカアーム１２から自動的に分離する。

このためバルブ３は、高速用ロッカアーム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■４がスリッパＬｉｅ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１■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■４のベースサー
クル毎に、係合溝ｌｉｄが低速用ロッカアーム１２の連
結棒１２ｃ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１５．１５’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とスリッパｌ
ｌｃ　、　　ピボット受け１１ａとピボット１８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１Ｂが調整作用して全開位置を変動することが回避さ
れる。

以上、本発明の実施例について述べたが、ハイドロリッ
クラッシュアジャスタ無しで調整ねじにより連結する場
合にも適用し得る。また、低速用。

高速用ロッカアームの形状を変え、それぞれ１個の低速
、高速カムでリフトするように構成することもできる。

〔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
向上し得る。

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、ノ１イド
ロリ、ンクラッシュアジャスタを容易に使用できる。

また、１バルブに連結する高速用ロッカアームに対し低
速用ロッカアームが閉じた方形に構成されるため、ロー
ラフォロアが両持ちで強固に取付けられ、高速用ロッカ
アームに対する低速用ロッカアームの着脱も確実化する
。

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図はバルブリフトカーブの特性図、第５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・・・バルブ、１０・・・動弁装置、１１・・・高速
用ロッカアーム、ｌｌｃ・・・スリッパ、１２・・・低
速用ロッカアーム、１２ｂ、１２’　ｂ・・・アーム部
、１４・・・高速カム、１５゜１５′　・・・低速カム
、１８・・・ピボット、２３．２３’　・・・ローラフ
ォロア 第１図 第４図 クラレフ色 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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連結し、 上記高速用ロッカアームの左右に、平面視閉じた方形に
   構成したスイングアーム式の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の左右のアーム部にはローラフ
   ォロアを設け、狭開角の２個の低速カムを上記各ローラ
   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。