JPH0350309A

JPH0350309A - エンジンの弁リフト可変装置

Info

Publication number: JPH0350309A
Application number: JP18549189A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakamura; 信中村; Yutaka Matayoshi; 豊又吉; Shigeru Sakuragi; 茂桜木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-07-18
Filing date: 1989-07-18
Publication date: 1991-03-04

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す７ト可変装置に関する。

（従来の技術）低速時と高速時で弁リフトを切換えることのできる弁リ
フト可変装置が数多く考案されてきているが、実用化で
きるレベルのものは少なく、近年ようやく一部に見られ
るようになってきた（（株）鉄道日本社発行「自動車工
学Ｊｌ　９８９年７月号第５６頁ないし第６２頁参照）
。

これを第１０図〜第１２図で説明すると、ロッカーアー
ム１には、３つのロッカーアーム２〜４の一端２Ａ〜４
Ａが第１１図で示すように摺動自在に軸支され、ロッカ
ーアーム２Ａ〜４Ａの上面には、ｐｌＳ１０図のように
カム７オロア２Ｂ〜４Ｂが形成される。このうち、両側
に位置するカム７オロ７２　Ｂ、３　Ｂには同一形状の
低速用カム６．７が、中央に位置するカム７オロ７４Ｂ
には高速用カム８が摺接される。ここに、高速用カム８
は低速用カム６．７と比べ、弁リフト量と弁作動角を大
きくするプロフィールを有している。

両側に位置する２つのロッカーアーム２，３は低速用の
もので、その他端は２つの吸気弁（あるいは排気弁）９
．１０のバルブステム頂部に当接される。

これに対して、中央に位置するロッカーアーム４には吸
気弁に当接する部位がなく、代わって、下方よりロッカ
ーアーム４を高速用カム８に押し付ける補助スプリング
（ロストモーションスプリング）１１が＃１０図で示す
ように設けられている。このスプリング１１は、低速時
にロッカーアーム４の遊びを抑え、さらに高速時には吸
気弁９゜１０を円滑に作動させる役割を担っている。

弁の開閉時期および弁リフト量の切換えつまり高速用と
低速用の切換は、両側に位置するロッカーアーム２，３
の作動に、高速用カム８で駆動されるロッカーアーム４
の動きを関与させるがさせないかで行なわれる。

たとえば、低速時は、第１１図で示すようにピストン１
２に油圧が作用しておらず、ピストン１２．１３はリタ
ーンスプリング１５によりストッパビン１４を介し左に
押し戻されて図示の状態にある。このとき、ピストン１
２．１３の軸方同寸法は、各ロッカーアーム２〜４が互
いに連結されない長さに設定されている。このため、高
速用のロッカーアーム４がこの場合の弁の開閉動作に関
与することがなく、弁の開閉時期および弁リフトは低速
用カム６．７に与えられた値、つまりオーバーラツプが
小さく、リフト量も小さくなる。

一方、高速時に油圧通路１６を介して油圧が導入される
と、２つのピストン１２．１３がともにリターンスプリ
ング１５を押し縮めて第１２図のように右に移動する。

ここに、３つのロッカーアーム２〜４が、２つのピスト
ン１２．１３で串刺し状態となり、３つのロッカーアー
ム２〜４は一体となって揺動する。この状態ではすべて
のロッカーアーム２〜４が高速用カム８のプロフィール
で駆動され、２つの吸気弁９，１０は高速用のり７トに
なる。

（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、高速時に３つのロッカ
ーアーム２〜４が一体となって揺動する構成であるため
、その場合の慣性重量が大さくなって、高速時の弁運動
特性が悪く、弁異常運動限界回転数も低下する。

また、ロストモーションスプリング１１にて高速用ロッ
カーアーム４を高速用カム８に押さえつけであると、カ
ムシャフト５の回転に対し不要な７リクシ５ントルクが
り・えられることになるので、燃費がその分悪化する。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、全運転域でロッか−アームは１つのみを使用し、
ロッカーアームの揺動支点を移すことにより、弁リフト
を切換えるようにした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）この発明は、ロッカーアームの一端を吸気弁または排気
弁のいずれか一方に当接させるとともに他の位置をピボ
ット支持する一方、ロッカーアームに形成したカム７オ
ロアにカムを摺接させることにより、カムリフＦにした
がい前記ピボットを支点としてロッカーアームを揺動さ
せるようにしたエンジンの弁リフト可変装置において、
前記ピボット支持される位置よりもカム寄りのロッカー
アーム胴部とシリンダヘッドとをカムシャフトに平行な
軸回りに揺動自在に連結する機構と、この連結機構を作
動させるアクチュエータとを設けた。

（作用）カムに低速用のプロフィールを与えておけば、低速時に
連結機構を非作動とすることにより、ロッカーアームは
ピボットを支点として揺動され、この場合の弁９７Ｆは
上記低速用カムにしたがう。

これに対して、高速時にアクチュエータにより連結機構
を作動させると、ロッカーアーム胴部とシリンダヘッド
の連結部を第２の支点として、ロッカーアームが揺動す
る。このとき、ピボットのほうは当接支点であるため、
ロッカーアーム胴部とシリンダヘッドとが連結された場
合の動きに何等拘束力を持つことはない。ここに、第２
の支点位置は、ピボット支持された位ｆａ（第１の支点
）よりカム寄りにあるため、ロッカー比が大きくなり、
弁９７Ｆ量が大きくなる。

この場合、高速用弁す７トへの切換えは、揺動支点をピ
ボットからカム寄りに設けた連結位置へと移すことによ
り行なわれるので、１本のロッカーアームが低速時と高
速時で共用され、高速時のロッカーアームの慣性重量が
小さなものとなる。

また、一端が弁に当接されない高速用のロッカーアーム
は不要である。

（実施例）第１図ないし第５図はこの発明の一実施例である。

２１は同一の機能を有する２つの吸気弁（あるいは排気
弁）９．１０のあいだのほぼ中央を走る軸に対して対称
（第２図で上下対称）に形成されるロッカーアームであ
り、第２図で示すように、その−端において分岐した先
端部２２．２３が吸気弁９゜１０の各バルブステム頂部
に当接される。

ロッカーアーム２１の他端はピボット支持される。詳し
くは、第１図で示すように、ロッカーアーム２１の右端
の下面に半球状の孔２４が穿設され、この孔２４がこの
孔２４の径とほぼ同じ径を有しステム３１の上端に形成
された球状のピボ・ノド３２に被せられる。ステム３１
はシリングへノド３３に直立固定されている。

第２図において、ロッカーアーム２１の分岐端近くの上
面には、ロッカーアーム２１の対称軸上に位置して、円
弧状に突出するカム７オロア２５が形成され、このカム
７オロア２５に低速用のプロフィールを有するカム５１
が摺接される。ここに、低速用のカム５１がベースサー
クル域以外でカム７オロア２５と摺接すると、ロッカー
アーム２１がピボット３２を支点（第１の支点）として
第１図で下方に押し下げられ、これにて吸気弁９゜１０
が同時に開かれる。

一方、ピボット支持される位置よりもカム５１寄りのロ
ッカーアーム胴部とシリンダヘッドとをカムシャフトに
平行な軸回りに揺動自在に連結する機構が構成される。

具体的には、第２図においで、ロッカーアーム２１のほ
ぼ中央に位置する胴部２６の両側に、この胴部２６とほ
ぼ同じ高さまで、シリングへノド３３から盛り上げたブ
ラケット部３４．３５が形成され、このブラケット部３
１４．３５の互いに向かい合う平行側面３６．３７のあい
だに、ロッカーアーム胴部２６が摺動できるだけの余裕
を残して嵌装される。なお、ロッカーアーム２１はブラ
ケット部３４．３５の側面３６゜３７にてその動きを規
制されるため、第２図において、ピボット３２を中心と
して回動し得ないので、バルブステムから外れることは
ない。

ロッカーアーム胴部２６には、第２図に示すように、胴
部２６の幅と略同−の長さを有する円筒状部材２７が胴
部２６を図で上下に貫通して嵌装されるとともに、一方
のブラケット部３４の側面３６からはシリンダ孔３８が
、他方のブラケット部３５の側面３７からは段付孔３９
（大径孔３９Ａと小径孔３９Ｂからなる）が穿設され、
円筒状部材２７の内径とシリンダ孔３８および段付大径
孔３９Ａの径はほぼ同じにされる。さらにカム７オロア
２５がカム５１のベースサークル域で摺接するあいだは
円筒状部材２７とシリンダ孔３８１段付大径孔３９Ａの
軸芯が一致するようにしている。

上記シリンダ孔３８にはこの孔３８を摺動し得るピスト
ン４１が、また円筒状部材２７にはこの内周を摺動し得
るピストン４２が嵌装される。段付孔３９については段
付小径孔３９Ｂを摺動し得るストッパピン４４が嵌装さ
れ、このストッパピン４４と段付孔３９の底との間にス
トッパピン４４を第２図で下方に付勢するリターンスプ
リング４５が収納される。なお、ピストン４１の長さは
、シリンダ孔３８の深すと、またピストン４２の長さは
円筒状部材２７の長さとほぼ同じにされている。

ここに、第２図において、ピストン４１をスプリング４
５に抗し上方に押し付けると、円筒状部材２７と２つの
孔３８．３９Ａの軸芯が一致することになるカムのベー
スサークル域で、第４図で示すようにピストン４１が円
筒状部材２７の内周に、かつピストン４２が段付大径孔
３９Ａにそれぞれ嵌まり込むため、ロッカーアーム胴部
２６とブラケット部３４．３５とが揺動自在に連結され
ることになる。

こうした連結機構を作動させるアクチュエータは、シリ
ング孔３８．ピストン４１２両者のあいだに画成される
油圧室４６（第４図参照）からなる油圧シリンダで構成
され、油圧室４６はオイルポンプからの油圧を導く通路
４７に連通される。ここに、油圧室４６に油圧が導入さ
れると、ピストン４１．４２が移動して第４図で示す状
態になる。

つまり、アクチュエータの駆動により連結機構が作動さ
れ、この逆に油圧が導入されないと、連結機構は作動さ
れない。ここでは、油圧シリンダは連結機構の一部をも
兼ねるように構成されている。

上記油圧シリンダに作用させる油圧のＯＮ、ＯＦＦは、
簡単にはエンジンの低速時と高速時とで切換える。たと
えば、エンジン回転数を検出するセンサからの信号をコ
ンピュータに入力し、このコンピュータで高速時である
ことが判断されると、切換弁（たとえばスプール弁等）
を開いて油圧通路４７にオイルポンプからの油圧を導入
するのである。なお、エンジン回転数のほか、そのとき
の車速、冷却水温、エンジン負荷なども弁を切換える際
の判断の対象とすることができる。

１− ここで、この例の作用を説明すると、低速時には、第２
図で示すように、ストッパピン４４とリターンスプリン
グ４５により２つのピストン４１゜４２がそれぞれシリ
ング孔３８９円筒状部材２７に、飛び出すことなく収ま
っているので、ロッカーアーム胴部２６とブラケット部
３４．３５とは連結されておらず、したがってロッカー
アーム２１はピスト２４２９円筒状部材２７を嵌装した
まま、ピボット３２を支点として揺動する。この場合の
り７Ｆ特性は低速用カム５１のプロフィールにしたがう
ので、第６図の破線に示すようになる。

この弁リフト特性との関係では、第３図が低速時におけ
る最大９７Ｆの場合を示している。

高速時に油圧通路４７に高油圧が導入されると、リター
ンスプリング４５の荷重に打ち勝ち油圧ピストン４１が
第２図で上方へと押される。ただし、カム７オロア２５
がカムのベースサークル域以外で摺接している場合には
、円筒状部材２７とシリンダ孔３８９段付大径孔３９Ａ
の軸芯が一致しないため、ピストン４１が円筒状部材２
７へと嵌ま２− り込めないのであるが、カムのベースサークル域になる
と、円筒状部材２７とシリング孔３８１段付大径孔３９
Ａの軸芯が一致するため、第４図で示すように、ピスト
ン４１がピストン４２．ストッパーピン４４を介してス
プリング４５を押し縮め、この２つのピストン４１．４
２にてロッカーアーム胴部２６とブラケット部３４．３
５とが串刺しになる。

このため、ロッカーアーム２１はピストン４１゜４２、
円筒状部材２７を軸（第２の支点）として揺動する。こ
のとき、ピボット３２のほうは当接支点であるため、カ
ムリフトにより、第５図で示すようにロッカーアーム２
１の右端がピボット３２から浮き上がるのみであるため
、胴部２６とブラケット部３４．３５とが連結された場
合の動きに何等拘束力を持つことはない。

ここに、第２の支点位置は、ピボット支持された位置（
第１の支点）よりカム寄りにあるため、ロッカー比は大
きくなり、この場合の特性は第６図の実線で示したよう
に、弁リフト量が大きくなる。

第５図は高速時における最大り７Ｆの場合を示す。

上記高速用弁リフトへの切換えは、揺動支点をピボット
３２からカム寄りに設けた連結位置へと移すことにより
行なわれるので、この例では１本のロッカーアーム２１
が低速時と高速時で共用される。つまり、低速用と高速
用とで別々にロッカーアームを設けることは必要でなく
、高速時に揺動に関与するロッカーアームの慣性重量を
小さく抑えられることから、高速時の弁理動特性が良く
なり、かつ弁の異常運動限界回転数を低下させることも
ない。

また、高速用のロッカーアームが不要であることより、
ロストモーションスプリング等の７リクシａン要素が排
除されており、これにて燃費を悪くすることもなくなる
。

第７図は他の実施例を示す。＃１図ないし第５図で示し
た実施例がエンドピボットタイプの動弁装置に適用した
例であったが、これはピボット６１をロッカーアーム６
２の中央位置に設けたタイプ（センタピボットタイプ）
の動弁装置に適用したものである。

第８図は別の他の実施例を示す。これは、ロッカーアー
ム胴部２６とブラケット部３４．３５の連結位置を多段
階（ここでは２つ）にしたもので、この場合の弁り７ト
特性を第９図に示す。つまり、この例では弁り７ト特性
を低速、中速、高速と３つに切換えることができるので
、より運転条件に合致したエンジン特性が得られる。な
お、４１Ａ。

４１　Ｂ、４２Ａ、４２　Ｂはピストン、４４Ａ、４４
Ｂはストッパピン、４５Ａ、４５Ｂはリターンスプリン
グ、４７　Ａ、４７　Ｂは油圧通路である。

最後に、連結機構を作動させるアクチュエータについて
は、油圧によるばかりでなく、メカニカルに押し付ける
等種々の方法が考えられる。また、吸気弁（あるいは掴
気弁）の数は、実施例で説明した２つの場合に限られる
ものでなく、たとえば１つの場合も適用できる。

（発明の効果）この発明は全運転域で１つのロッカーアームのみを使用
し、このロッカーアームの揺動支点を移−１１’＋− すことにより弁リフト量を可変とする構造としたため、
高回転時にロッカーアームの慣性重量を小さくして弁理
動特性を良くすることができるばかりか、７リクシヨン
ロスを低減して低燃費を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の一部断面正面図、第２図
と第４図はそれぞれこの実施例の低速時と高速時の作動
状態を示す一部断面平面図、第３図と第５図はそれぞれ
この実施例の低速時と高速時の弁開時の作動状態を示す
一部断面正面図、第６図はこの実施例の弁り７ト特性図
である。第７図は他の実施例の一部断面正面図、第８図は別の他
の実施例の一部断面平面図、第９図はこの別の他の実施
例の弁リフト特性図である。第１０図は従来例の動弁装置の斜視図、第１１図と第１
２図はそれぞれ従来例の低速時と高速時の作動状態を示
す一部断面平面図である。９．１０・・・吸気弁（あるいは排気弁）、２１・・・
ロッカーアーム、２５・・・カム７オロア、２６・・・
ロッカーアーム胴部、２７・・・円筒状部材、３２・・
・ピボット、３３・・・シリンダヘッド、３４．３５・
・・ブラケット部、３８・・・シリング孔、３９Ａ・・
・段付大径孔、４１．４１　Ａ、４１　Ｂ・・・ピスト
ン、４２．４２Ａ、４２Ｂ・・・ピストン、４４．４４
Ａ、４４Ｂ・・・ストッパビン、４５．４５Ａ、４５Ｂ
・・・リターンスプリング、４６・・・油圧室、４７．
４７Ａ、４７Ｂ・・・油圧通路、５１・・・カム（低速
用カム）、６１・・・ピボット、６２・・・ロッカーア
ーム。特開平３５０３０９　（６）第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

ロッカーアームの一端を吸気弁または排気弁のいずれか
一方に当接させるとともに他の位置をピボット支持する
一方、ロッカーアームに形成したカムフォロアにカムを
摺接させることにより、カムリフトにしたがい前記ピボ
ットを支点としてロッカーアームを揺動させるようにし
たエンジンの弁リフト可変装置において、前記ピボット
支持される位置よりもカム寄りのロッカーアーム胴部と
シリンダヘッドとをカムシャフトに平行な軸回りに揺動
自在に連結する機構と、この連結機構を作動させるアク
チュエータとを設けたことを特徴とするエンジンの弁リ
フト可変装置。