JPH03213604A - アーム中継式往復動装置 - 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］ 本発明は、往復動装置に関し、特に自動車用エンジンの
吸排バルブに往復動を行なわせる弁駆動装置等に用いて
好適のアーム中継式往復動装置に関する。

［従来の技術］ 従来、自動車用ＯＨＣ（オーバーヘッドカムシャフト）
式エンジン等の吸排気用バルブを開閉すべく設けられた
ロッカアーム式カム装置において、ロッカアームを相互
に連結したり、連結を解除したりすることにより、運転
状態に対応した吸排バルブの開閉タイミングを得ること
が行なわれている。

すなわち、このようなエンジンでは、高速用カムと低速
用カムとがカムシャフトに装備されており、高速用カム
は、高速運転に対応した開閉タイミングをえることので
きるカムプロフィルをそなえ、低速用カムは、低速運転
に対応した開閉タイミングを得ることのできるカムプロ
フィルをそなえている。そして、これらの高速用カムと
低速用カムとのうちのいずれかを選択して使用すること
で、運転状態に対応した吸排バルブの開閉タイミングを
得られるようになっている。

このような高速用カムと低速用カムとの選択機構として
、ロッカアームを相互に連結又は連結解除を行なう機構
が開発されている。

例えば、第１１〜１３図はかかる高速用カムと低速用カ
ムとの選択機構を示すものである。

第１１図に示すように、この機構では、カム１０２．１
０３，１０２’と被駆動体としてのバルブ１０１，１０
１との間に、アーム部材としてのロッカアーム１０４，
１０５，１０４’が介装されている。

ここでは、カム１０２，１０２’は低速用カムとして、
カム１０３は高速用カムとしてそれぞれ形成され、ロッ
カアーム１０４，１０４　’がカム１０２．１０２’に
より駆動される低速用ロッカアームとして、ロッカアー
ム１０５がカム１０３により駆動される高速用ロッカア
ームとしてそれぞれ構成されている。

ロッカアーム１０４，１０５，１０４’は、ロッカシャ
フト１０６に枢支されており、カム１０２．１０３，１
０２’のカムリフトによりロッカシャフト１０６を中心
とする揺動を行なうようになっている。

そして、低速用ロッカアーム１０４，１０４’と高速用
ロッカアーム１０５とが、ピストン１０７．１０８及び
ストッパー１０９により、相互に連結されるか又は連結
を解除されるように構成されている。

つまり、第１２．１３図に示すように、ピストン１０７
，１０８及びストッパー１０９は、この順に直列に接触
しなからロッカ１アーム１０４，１０５．１０４’に同
軸上に位置するように形成されたシリンダ１０４ａ、１
０５ａ、１０４　’　ａ内に収納されるようになってお
り、ロッカシャフト１０６及びロッカアーム１０４′内
に形成された油通路１０６ａ、１０４’ｂからシリンダ
１０４ａ′内の端部の空間に油を供給することにより、
ピストン１０７，１０８及びストッパー１０９を前進駆
動して、低速用ロッカアーム１０４，１０４′と高速用
ロッカアーム１０５とを結合し、油を排出することによ
りリターンスプリング１１０の作用でピストン１０７，
１０８及びストッパー１０９を後退させて低速用ロッカ
アーム１０４゜１０４′と高速用ロッカアーム１０５と
の結合を解除するようになっている。

なお、符号１１１はロッカアーム１０５を上方に付勢す
るリターンスプリングである。

このような構成により、低速運転時には、第１２図に示
すように、シリンダ１０４ａ　’内の端部の空間から油
を排出することで、ピストン１０７゜１０８及びストッ
パー１０９がリターンスプリング１１０により図中右方
へ駆動され、ピストン１０７がロッカアーム１０４’内
に、ピストンｌＯ８がロッカアーム１０３内に、スロッ
パ−１０９がロッカアーム１０４内にそれぞれ移動した
状態になって、高速用ロッカアーム１０５と低速用ロッ
カアーム１０４，１０４’とが相互に切り離される。

これにより、低速用カム１０２のカムプロフィルが有効
になる。

一方、高速運転時には、第１３図に示すように、シリン
ダ１０４ａ’内の端部の空間に油が供給され、ピストン
１０７．１０８及びストッパー１０９が油圧により図中
左方へ駆動される。

これによりピストン１０７，１０８が低速用ロッカアー
ム１０４，１０４′と高速用ロッカアーム１０５とをそ
れぞれ連結した状態になる。

そして、高速用カム１０３のカムリフトは低速用連用カ
ム１０２，１０２’のカムリフトより大きいため（第１
０図参照）、低速用カム１０２゜１０２′は空振り状態
になって、高速用カム１０３による運転が行なわれる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の構造では、次のような
不具合がある。

すなわち、ロッカアーム１０４，１０４’　　１０５の
連結時には、ピストン１０７がピストン１０８を押し、
ピストン１０８がストッパー１０９を押すという２段階
の作動が必要である。この際、ピストン１０７の先端の
周縁部がロッカアーム１０５に衝突したり、はじき返さ
れたり、ピストン１０８の先端周縁部がロッカアーム１
０４に衝突したりはじき返されたりする。

また、ピストン１０８がはじき返されると、その反動で
ピストン１０７も戻され、もう−度トライすることにな
る。

これは、被駆動体に往復動を行なわせるアーム部材を相
互に連結するため発生する不具合であり、ロッカアーム
１０４，１０４’　　１０５の連結がスムーズに行なえ
ず、さらに、ピストン１０７゜１０８の先端等は摩耗し
やすい。

加えて、上述の連結機構は、揺動端側に装備されている
ため、動弁系、重量が大きくなるとともに、ローラベア
リングの採用も不可能である。

本発明はこのような課題に鑑みて提案されたもので、ア
ームシャフトを介して被駆動体を駆動しうるようにして
、被駆動体に異なる往復動をスムーズに行なわせうるよ
うにした、アーム中継式往復動装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明のアーム中継式往復動装置は、往復動
を行なうべく設けられた被駆動体と、該被駆動体に係合
してその揺動によって該被駆動体に往復動を与えうる第
１のアーム部材と、該第１のアーム部材に並設された第
２のアーム部材と、該第２のアーム部材に揺動を与える
駆動部材と、該第１のアーム部材及び該第２のアーム部
材を軸支しこれら２つのアーム部材間の駆動力伝達を行
いうるアームシャフトとをそなえ、該第１のアーム部材
及び該第２のアーム部材のうちの一方のアーム部材が該
アームシャフトに固定されるとともに他方のアーム部材
が該アームシャフトに回転可能に装着されて、該他方の
アーム部材と該アームシャフトとの間に、該他方のアー
ム部材を該アームシャフトと一体回転するように固定し
て該アームシャフトを通じて該第１のアーム部材と該第
２のアーム部材とを一体的に結合しうるロック機構が設
けられていることを特徴としている。

［作　用］ 上述の本発明のアーム中継式往復動装置では。

ロック機構が作動していない場合には、第１のアーム部
材及び第２のアーム部材のうちの他方のアーム部材から
アームシャフトに駆動力が伝達されなくなり、被駆動体
は、第１のアーム部材の動きに従い１例えば第１のアー
ム部材が独自の駆動部・段によって揺動すれば被駆動体
はこれに従って往復動し、第１のアーム部材が停止して
いれば被駆動体も停止する。一方、ロック機構が作動し
ている場合には、第１のアーム部材及び第２のアーム部
材のうちの他方のアーム部材からアームシャフトに駆動
力が伝達されるようになり、アームシャフトを通じて第
１のアーム部材と第２のアーム部材とが、一体内に揺動
するようになる。この結果。

被駆動体は、第２のアーム部材、アームシャフト及び第
１のアーム部材を通じて駆動部材から駆動力を受けて、
駆動部材から受ける駆動ストロークにしたがって往復動
を行なう。

［実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としてのアーム中継
式往復動装置について説明すると、第１図はその要部を
模式的に示す縦断面図（第２図の１−１矢視断面図）、
第２図は第１図のｎ−ｎ矢視断面図、第３図は第２図の
■−■矢視断面図、第４図（ａ）はそのロック機構の未
固定状態を示す要部縦断面図、第４図（ｂ）は第４図（
ａ）のｖｔｂ−■ｂ矢視断面図、第５図（ａ）はそのロ
ック機構の固定状態を示す要部縦断面図、第５図（ｂ）
は第５図（ａ）のｖｂ−ｖｂ矢視断面図であり、第６〜
９図はいずれもその変形例を一部破断して示す模式的平
面図、第１０図はそのカムプロフィルを示すグラフであ
る。

本実施例のアーム中継式往復動装置は、自動車用ＯＨＣ
（オーバーヘッドカムシャフト）式エンジン等の吸排気
用バルブを開閉すべく設けられたロッカアーム式カム装
置に関するもので、エンジンのクランクシャフトに連動
して回転するカムシャフト（図示省略）には、第１〜３
図に示すように、低速運転用のカムプロフィルをそなえ
た低速カム３ａと、高速運転用のカムプロフィルをそな
えた駆動部材としての高速カム３ｂとが並列に配設され
ている。

なお、低速運転用及び高速運転用の各カムプロフィルの
特性は、第１０図に曲線３ａ、３ｂで示すようになって
いる。

一方、カムシャフトと並行に配設されたロッカシャフト
（アームシャフト）９には、低速カム３ａに駆動される
第１のアーム部材としてのプライマリロッカアーム４と
高速カム３ｂに駆動される第２のアーム部材としてのセ
カンダリロッカアーム１３とが並列に配設されている。

プライマリロッカアーム４は、アームシャフト９に対し
て自由に回転しうるように枢着されているが、ロック機
構Ｒによってアームシャフト９と一体回転しうるように
もなっている。

また、プライマリロッカアーム４のアーム部分には、ロ
ーラベアリング５を装着されたシャフト６がそなえられ
ており、このローラベアリング５の上部が低速カム３ａ
に係合している。つまり、プライマリロッカアーム４は
、ローラベアリング５及びシャフト６を介して低速カム
３ａから駆動力を受けるようになっている。

プライマリロッカアーム４の先端部には、適当に位置調
整されてナツト８により固定されたアジャストスクリュ
ー７が装着されており、このアジャストスクリュー７の
下端面には、被駆動体としてのバルブ１のバルブステム
上端１ａが係合している。このバルブステム上端１ａは
バルブスプリング２により第１図中斜上方へ付勢されて
いる。

したがって、低速カム３ａの回転によってプライマリロ
ッカアーム４の先端部が第１図中の上下方向に揺動され
、アジャストスクリュー７を通じてバルブ１が上下に駆
動されるようになっている。

一方、セカンダリロッカアーム１３のアーム部分には、
ローラベアリング１５を装着されたシャフト１４がそな
えられており、このローラベアリング１５の上部が高速
カム３ｂに係合している。

つまり、セカンダリロッカアーム１３は、ローラベアリ
ング１５及びシャフト１４を介して高速カム３ｂから駆
動力を受けるようになっている。

このセカンダリロッカアーム１３もロッカシャフト９に
枢支されているが、両者間に介装された半月型キー１２
によって、セカンダリロッカアーム１３がロッカシャフ
ト９と常に一体回転するように固定されている。

また、セカンダリロッカアーム１３の揺動端側下端面（
つまり、ローラベアリング１５）は；支持ばね１６ａ付
きのピストン１６を介しシリンダへラド１７に支承され
ており、支持ばね１６ａの付勢力がセカンダリロッカア
ーム１３の揺動時の復帰力として作用するようになって
いる。

したがって、高速カム３ｂが回転すると、セカンダリロ
ッカアーム１３の揺動と同時に常にロッカシャフト９が
反復回転するようになっている。

ところで、前述のロック機構Ｒは次のように構成されて
いる。

つまり、第４図（ａ）、（ｂ）及び第５図（ａ）（ｂ）
に示すように、ロッカシャフト９のプライマリロッカア
ーム４の枢支部に、シャフト９の半径方向に延在するピ
ン孔９ｂが形成されており。

このピン孔９ｂにロックピン１０が遊挿されている。

ロックピン１０は、ピン駆動機構Ｐによりロッカシャフ
ト９から外方へ突出可能になっており、ロッカアーム４
のロッカシャフト９への枢支部内周には、ロックピン１
０の突出時にこのロックピン１０が嵌合しうるピンロッ
ク孔４ａが形成されている。

ところで、ロックピン１０のピン駆動機構Ｐは次のよう
に構成される。すなわち、ロッカシャフト９の中央部に
その軸心線に沿い延在する油圧通路９ａが設けられると
ともに、ロックピン１０の中央部外周には油溝１０ａが
形成され、油溝１０ａからロックピン１０の後端へ連通
する油圧供給孔１０ｂがロックピン１０の外周面から軸
心部に設けられており、２油圧通路９ａの油圧が、油溝
１Ｑａ、油圧供給孔１０ｂを介してロックピン１０の後
端側へ供給されるようになっている。

また、ロックピン１０の後端部外周には大径部１０ｃが
形成され、ピン孔９ｂには大径部１０ｃが摺動する大径
孔部９ｂ’とロックピン１０上部が摺動する小径孔部９
ｂ″とが形成されている。

そして、ピン孔９ｂの小径孔部９ｂ″から大径孔部９ｂ
’へ至る段部とロックピン１０の大径部１０ｃの段部と
の間には、スプリング１１が介装されており、ロックピ
ン１０を後端側へ付勢している。

これにより、油圧通路９ａから油圧が供給されないとき
は、ロックピン１０は第４図（ａ）。

（ｂ）に示すようにその後端側へ駆動され、その後端の
曲面状端面がプライマリロッカアーム４のロッカシャフ
ト挿通孔４ｂ内周面に係合するか又は極めて接近する状
態となり、ロックピン１０はその先端がロッカシャフト
９の外周面から内方へ引っ込んだ状態となって、プライ
マリロッカアーム４がロッカシャフト９に固定されない
状態になる。

一方、油圧通路９ａから油圧が供給されると、油圧はロ
ックピン１０の後端側へ供給され、ロックピン１０にお
ける大径部１０ｃの先端側と後端側との受圧面積の差に
よる差圧に起因してロックピン１０の駆動力が作用し、
この駆動力がスプリング１１の付勢力を超えるようにな
って、ロックピン１０はプライマリロッカアーム４のピ
ンロック孔４ａへ進入する。

これにより、第５図（ａ）、（ｂ）に示すようにロック
ピン１０とピンロック孔４ａとが嵌合し、プライマリロ
ッカアーム４とロッカシャフト９とが固定され、プライ
マリロッカアーム４はロッカシャフト９と一体的に揺動
する。

なお、プライマリロッカアーム４のロッカシャフト９の
軸方向位置は、スナップリング１９及びスラストスプリ
ング１８により保持される。

本発明のアーム中継式往復動装置は、上述のように構成
されているので、エンジンが低速域において運転されて
いる場合には、ロッカシャフト９における油圧通路９ａ
に油圧が供給されず、第４図（ａ）、（ｂ）に示すよう
にロックピン１０はロッカシャフト９から突出しない状
態とされる。

このため、プライマリロッカアーム４はロッカシャフト
９に対してフリーの状態となって、ロッカシャフト９の
動きがプライマリロッカアーム４には伝えられなくなり
、低速カム３ａのカムリフトがローラベアリング５及び
シャフト６を介しプライマリロッカアーム４に伝達され
て、プライマリロッカアーム４が低速カム３ａのカムプ
ロフィルに対応した揺動を行なう。

このプライマリロッカアーム４の揺動により、バルブ１
が駆動されるため、バルブ１は第１０図に示すような低
速カム３ａのカムプロフィルに対応した往復動を行なう
。

一方、エンジンが高速域において運転されるときは、ロ
ッカシャフト９における油圧通路９ａに油圧が供給され
、第５図（ａ）、（ｂ）に示すように、ロックピン１０
がロッカシャフト９の外周から突出し、プライマリロッ
カアーム４のピンロック孔４ａに進入し嵌合される。

これにより、ロッカシャフト９とプライマリロッカアー
ム４とが一体回転するように固定されるが、ロッカシャ
フト９は、セカンダリロッカアーム１３を通じて高速カ
ム３ｂからの駆動力（カムリフト）を受けてこの駆動力
で駆動されるので、プライマリロッカアーム４も、高速
カム３ｂのカムリフトによって駆動されるようになる。

つまり、高速カム３ｂによりセカンダリロッカアーム１
３が揺動され、この揺動がロッカシャフト９の回転揺動
を介し、プライマリロッカアーム４の揺動として伝達さ
れるのである。

これは、第１０図に示すように、高速カム３ｂのカムリ
フトは低速カム３ａのカムリフトより大きいためであり
、高速カム３ｂによるプライマリロッカアーム４の揺動
が低速カム３ａによる揺動に優先され、低速カム３ａは
空回りしながら、プライマリロッカアーム４は高速カム
３ｂに対応した揺動を行ない、バルブ１は高速運転に対
応したタイミングで開閉が行なわれる。

ところで、上述の機構において低速カム３ａを設けない
場合には、ロッカシャフト９とプライマリロッカアーム
４との固定時にのみバルブ１の開閉往復動が行なわれ、
非固定時にはバルブ１の作動を停止させることもできる
。

そして、第６〜９図は本実施例の構造の変形例を示して
いるが、第６図に示す変形例は、プライマリロッカアー
ム４′を二股形状にすることにより、２個の吸気バルブ
１を同時に開閉できるようにしたものである。

また、第７図に示す変形例では、第６図に示す構造につ
いてロック機構Ｒをロッカシャフト駆動機構Ａにおける
セカンダリロッカアーム１３のロッカシャフト９への枢
支部に設けるように変更したものであり、ロック機構Ｒ
の解除時には、セカンダリロッカアーム１３の動きがプ
ライマリロッカアーム４′には伝えられず、プライマリ
ロッカアーム４′が低速カム３ａに応じて作動し、ロッ
ク機構Ｒの固定時にはロッカシャフト９は、セカンダリ
ロッカアーム１３の動きがプライマリロッカアーム４′
に伝えられて、プライマリロッカアーム４′が高速カム
３ｂに応じて作動する。

これにより、第６図に示す構造とほぼ同様に作動する。

そして、第８図に示す構造では、２個の吸気用バルブ１
のそれぞれにロッカアームを設け、いずれもロッカシャ
フト９に固定し、第７図に示すものと同様にセカンダリ
ロッカアーム１３とロッカシャフト９との間にロック機
構Ｒを設けたものであり、第７図に示すものと同様にプ
ライマリロッカアーム４が作動し、２個の吸気用バルブ
１が同時に開閉される。

さらに、第９図に示す構造では、２個の吸気用バルブ１
のそれぞれロッカアーム４を設け、そのそれぞれにロッ
ク機構Ｒを設けたもので、ロッカアーム４ごとに作動タ
イミングを設定することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のアーム中継式往復動装置
によれば、往復動を行なうべく設けられた被駆動体と、
該被駆動体に係合してその揺動によって該被駆動体に往
復動を与えうる第１のアーム部材と、該第１のアーム部
材に並設された第２のアーム部材と、該第２のアーム部
材に揺動を与える駆動部材と、該第１のアーム部材及び
該第２のアーム部材を軸支しこれら２つのアーム部材間
の駆動力伝達を行いうるアームシャフトとをそなえ、該
第１のアーム部材及び該第２のアーム部材のうちの一方
のアーム部材が該アームシャフトに固定されるとともに
他方のアーム部材が該アームシャフトに回転可能に装着
されて、該他方のアーム部材と該アームシャフトとの間
に、該他方のアーム部材を該アームシャフトと一体回転
するように固定して該アームシャフトを通じて該第１の
アーム部材と該第２のアーム部材とを一体的に結合しう
るロック機構が設けられるという簡素な構成で、次のよ
うな効果ないし利点が得られる。

■互いに枢支関係にあるアーム部材とアームシャフトと
の相互間にロック機構が設けられるため。

アームシャフトに枢支されてそれぞれ揺動を行なう複数
のアーム部材を固定する機構に比ベコンパクトであると
ともに、固定を失敗することがなく。

固定用にピンを用いる場合、ピンがはじき返されること
がない。

■アーム部材の揺動端側にロック機構を設ける必要がな
く、ロック機構は、アーム部材のアームシャフトへの枢
支部に設けることができるので、被駆動体としてエンジ
ン等の動弁にこの機構を採用した場合には、動弁径の重
量を増加させることがなく、鋭敏な反応性を保持できる
。

【図面の簡単な説明】

第１〜１０図は本発明の一実施例としてのアーム中継式
往復動装置を示すもので、第１図はその要部を模式的に
示す縦断面図（第２図のＩ−Ｉ矢視断面図）、第２図は
第１図のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、第３図は第２図の■−
■矢視断面図、第４図（ａ）はそのロック機構の未固定
状態を示す要部縦断面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）
のｖｔｂ−■ｂ矢視断面図、第５図（ａ）はそのロック
機構の固定状態を示す要部縦断面図、第５図（ｂ）は第
５図（ａ）のｖｂ−ｖｂ矢視断面図、第６〜９図はいず
れもその変形例を一部破断して示す模式的平面図、第１
０図はそのカムプロフィルを示すグラフであり、第１１
〜１３図は従来のエンジンにおける動弁装置を示すもの
で、第１１図はその概略構成を示す模式的斜視図、第１
２．１３図はいずれもその作動を示す模式図である。 １−被駆動体としてのバルブ、１ａ−バルブステム上端
、２・−バルブスプリング、３ａ−低速カム、３ｂ・−
＝駆動部材としての高速カム、４，４′−・第１のアー
ム部材としてのプライマリロッカアーム、４ａ−ピンロ
ック孔、４ｂ−ロッカシャフト挿通孔、５−ローラベア
リング、６−シャフト、７−アジャストスクリュー、８
−ナツト、９−アームシャフトとしてのロッカシャフト
、９ａ−・油圧通路、９ｂ−ピン孔、９ｂ’＝大径孔部
、９ｂ′′−小径孔部、１０−ロックピン、１．Ｏａ−
油溝、１０ｂ＝−油圧供給孔、１０ｃ−大径部、１１−
スプリング、１２−半月型キー　１３−第２のアーム部
材としてのセカンダリロッカアーム、１４−シャフト、
１５−ローラベアリング、１６−・・支持ばね付きのピ
ストン、１６ａ−支持ばね、１７−ジリンダヘツド、１
８−スラストスプリング、１９−スナップリング、Ｐ−
ピン騨動機構、Ｒ−ロック機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 往復動を行なうべく設けられた被駆動体と、該被駆動体
   に係合してその揺動によって該被駆動体に往復動を与え
   うる第１のアーム部材と、該第１のアーム部材に並設さ
   れた第２のアーム部材と、該第２のアーム部材に揺動を
   与える駆動部材と、該第１のアーム部材及び該第２のア
   ーム部材を軸支しこれら２つのアーム部材間の駆動力伝
   達を行いうるアームシャフトとをそなえ、該第１のアー
   ム部材及び該第２のアーム部材のうちの一方のアーム部
   材が該アームシャフトに固定されるとともに他方のアー
   ム部材が該アームシャフトに回転可能に装着されて、該
   他方のアーム部材と該アームシャフトとの間に、該他方
   のアーム部材を該アームシャフトと一体回転するように
   固定して該アームシャフトを通じて該第１のアーム部材
   と該第２のアーム部材とを一体的に結合しうるロック機
   構が設けられていることを特徴とする、アーム中継式往
   復動装置。