JPH04132812A - 内燃機関の動弁装置 - 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 この発明は、内燃機関の動弁装置、特に機関の低回転時
と高回転時とで弁リフ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又は排気弁
のリフト特性を異ならせ、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
ムとが共通のロッヵ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、ロッカシャフト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
その連結が解除されるようになっている。

発明が解決しようとする課題 ところで、このような動弁装置にあっては、近時の機関
高回転化に伴い低速用ロッカアームと弁等の各摺動部位
が激しく摺動して、該摺動部位が摩耗し易くなっている
。このため、低速用ロッカアームと弁との間に大きな隙
間が発生し、冷機始動時などにおいて該隙間に起因して
弁作動異音が発生する。したがって、斯る弁隙間の定期
的な調整が余儀なくされている。

そこで、低速用ロッカアームの先端側（弁側）に前記隙
間を自動的に調整する零ラッシュ機構を設けることも考
えられてはいるが、この場合は、低速用ロッカアームの
先端部の質量が増加して作動時における動弁系の慣性モ
ーメントが増大し、高回転化に十分に対応できない事態
を招く。

課題を解決するための手段 本発明は、前記従来の実情に鑑みて案出されたもので、
とりわけ、メインロッカシャフトとメインロッカアーム
との間に偏心カラーを回転可能に設けると共に、先端部
が前記偏心カラーの外周面に当接する油圧リフターを設
けたことを特徴としている。また、油圧リフターは、メ
インロッカアームの基端部に形成された開口窓を介して
偏心カラーに当接している。

作用 前記構成の本発明によれば、経時的に動弁系の各部品が
摩耗してメインロッカアームの先端部と吸気弁あるいは
排気弁との間に、大きな隙間が発生する虞がある場合に
は、低速用カムあるいは高速用カムの回転に伴いメイン
ロッカアームがメインロッカシャフトを介して揺動する
と、偏心カラーも前記隙間量に応じて回転して肉厚部位
側あるいは薄肉部位側の外周面が常に油圧リフターの先
端部に当接する。したがって、該油圧リフターの押圧力
が偏心カムを介してメインロッカアームの先端部に伝達
されて、該先端部と吸気・排気弁とが常時当接した状態
となり、これによって弁隙間が自動的に調整される。ま
た、油圧リフターがメインロッカアームの直下に配置さ
れることとなる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて詳
述する。尚、本実施例は、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）を備えた内燃機関に対し
て適用したものを示している。

即ち、各気筒には、２本の吸気弁３，３に対応した単一
のメインロッカアーム１が設けられており、このメイン
ロッカアーム１は、基ｍ部１　ａ　ｂ＜各気筒に共通な
メインロッカシャフト４を介してシリンダへラド５に揺
動自在に支持されている一方、先端部１ｂが吸気弁３，
３のステム頂部に当接している。また、前記メインロッ
カアーム１は、平面略矩形状を呈し、−側部の矩形開口
６にはシャフト７にニードルベアリング８を介してロー
ラ９が回転自在に設けられ、このローラ９に低速用カム
１０が転接するようになっている。また、前記開口６と
反対側の他側部に形成された細長い開口１１には、サブ
ロッカアーム２が設けられている。このサブロッカアー
ム２の基端は、サブロッカシャフト１２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１２は、サブロッカアーム２に形成され
た穴１３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１４に圧入されている。

サブロッカアーム２は、第３図に示すように吸気弁３に
当接する部位を持たず、その先端には高速用カム１５に
摺接するカムフォロア部１６が円弧状に突出して形成さ
れ、その下側にはこのカムフォロア部１６を高速用カム
１５に押し付けるロストモーションスプリング１７が介
装される。

また、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ョンスプリング１７を介
装する円柱状の凹部１８が一体形成される。コイル状の
ロストモーションスプリング１７の下端は凹部１８の底
面１８ａに着座し、その上端は凹部１８に摺動自在に嵌
合するリテーナ１９を介してサブロッカアーム２に一体
形成されたフォロア部２０に当接する。

また、図中２１はメインロッカアーム１とサブロッカア
ーム２を適宜連結、解除する連結駆動手段であって、こ
の連結駆動手段２１は、第１図（Ａ）（Ｂ）に示すよう
に構成されている。即ち、メインロッカアーム１には、
プランジャ２２を摺動自在に嵌合させる第１嵌合穴２３
が形成されていると共に、プランジャ２２の背後に油室
２４が画成されている。一方、サブロッカアーム２には
、前記第１嵌合穴２３と同軸上でかつ同一径の第２嵌合
穴２５が形成されており、この第２嵌合穴２５に前記プ
ランジャ２２を一端が栓体２６ａに止着したリターンス
プリング２６を介して油室２４方向に付勢するプランジ
ャ２７が収納されている。

そして、油室２４に導かれる作動油圧によりプランジャ
２２が第１．第２嵌合穴２２．２５に渡って嵌合するこ
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
一体に連結されるようになっている。一方、油室２４内
に作動油圧が導入されない場合は、リターンスプリング
２６のばね力により、プランジャ２２が油室２４側に押
されて第１嵌合穴２３に収った状態では、両ロッカアー
ム１．２の連結が解除されるようになっている。また、
前記油室２４に作動油圧を導く油圧回路２８は、メイン
ロッカシャフト４の内部軸方向に形成されたオイルギヤ
ラリ２９と、メインロッカシャフト４の半径方向に形成
されてオイルギヤラリ２９に連通ずる半径方向孔３０と
、後述の偏心カラー４０の半径方向に貫通形成されかつ
メインロッカアーム１内を通って油室２４内に臨む通孔
３１とから構成されており、該通孔３１の偏心カラー４
０の外側面と半径方向孔３０のメインロッカシャフト４
の外側面には、横断面略三ケ月状の油溝３０ａ、３１ａ
が夫々形成されている。

オイルギヤラリ２９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フントロールユニットは、
機関回転信号、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１
０と高速用カム１５の切換えを円滑に行うようになって
いる。

低速用カム１０とこれに隣接する高速用カム１５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
低回転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１５は、低
速用カム１０と比べ、弁リフト量もしくは開弁期間の少
な（とも一方を大きく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
。

そして、前記メインロッカアーム１のロッカシャフト孔
１ｃ内周面と、メインロッカシャフト４の外周面との間
には、前述の偏心カラー４０が回転自在に介装されてい
る一方、シリンダへラド５には、前記偏心カラー４０の
外周面４０ａに常時当接する油圧リフター５０が設けら
れている。

前記偏心カラー４０は、下部の一部に開口窓１ｄを有す
るロッカシャフト孔１ｃ内に支持されて、中心軸Ｘがメ
インロッカシャフト４の中心軸Ｙよりもα量分だけ偏心
し、最大厚肉部位４０ｂがメインロッカアーム１の先端
部１ｂ方向に配置され、最小薄肉部位４０ｃが厚肉部位
４０ｂと正反対側に位置している。

前記油圧リフター５０は、第２図にも示すように偏心カ
ラー４０の中心軸Ｘに対して下部垂直方向に配置され、
シリンダヘッド５の収納孔５ａ内に固定された有底円筒
状のボディ５１と、該ボディ５１の内部から上方向へ出
没自在に収納されたプランジャ５２と、該プランジャ５
２の底部側隔壁５３によって画成されたリザーバ室５４
と高圧室５５と、隔壁５３に形成されて画室５４．５５
を連通ずる連通孔５６と、高圧室５５内に収納されて作
動油をリザーバ室５４から高圧室５５方向にのみ流入を
許容するチエツクバルブ５７とを備えている。前記プラ
ンジャ５２は、先端部に偏心カラー４０の外周面４０ａ
に当接する略段差円板状のキャップ部５２ａが圧入固定
されており、このキャップ部５２ａの中央内部軸方向に
リザーバ室５４内の空気を作動油の一部を排出する排出
孔５８が形成されている。また、ボディ５１とプランジ
ャ５２の各側部には、メインオイルギヤラリから作動油
をリザーバ室５４に導入する連通孔５９．６０が形成さ
れている。さらに、高圧室５５内には、プランジャ５２
を偏心カラー４０方向に付勢する圧縮スプリング６１が
設けられている。

したがって、この実施例によれば、機関低速運転時には
、メインロッカアーム１は低速用カム１０のプロフィー
ルに従って揺動し、各吸気弁３を開閉駆動する。このと
き、サブロッカアーム２は高速用カム１５によって揺動
されるものの、リターンスプリング２６の付勢力により
各プランジャ２２．２７が各嵌合穴２３，２５にそれぞ
れ収まって、メインロッカアーム１の動きを妨げること
はない。

これに対して、機関の高速運転時に作動油圧がオイルギ
ヤラリ２９および通孔３１を介して油室２４に導かれる
と、各プランジャ２２．２７は、リターンスプリング２
６に抗して移動し、プランジャ２２が各嵌合穴２３．２
５に渡って嵌合することにより、両ロッカアーム１，２
が一体となって揺動する。ここで、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アーム１のローラ
９が低速用カム１０から浮き上がり、各吸気弁３は高速
用カム１５のプロフィールに従って開閉駆動され、弁の
開き角度およびリフト量が共に大きくなる。

一方、機関が高回転域から再び低回転域に移行すると、
切換弁の作動により油室２４に導かれる油圧が低下し、
リターンスプリング２６の弾性復元力により各プランジ
ャ２２．２７が元の位置に移動して、メインロッカアー
ム１の拘束が解除される。

これにより、第４図に示すように、低速用カム１０のプ
ロフィールに基づくトルク特性と高速用カム１５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。ここで、揺動中
におけるメインロッカアーム１の基端部１ａ側は、該メ
インロッカアーム１の先端部１ｂがいずれかのカム１０
．１５によって吸気弁３をバルブスプリング３ａのばね
力に抗して押圧して開弁方向（矢印方向）に揺動すると
、偏心カラー４０に第２図反時計方向の回動力が伝達さ
れて、該偏心カラー４０が回転し厚肉部位４０ｂ側で油
圧リフター５０のキャップ部５２ａ上面を序々に下方向
に押圧する一方、油圧リフター５０も高圧室５５内の作
動油と圧縮スプリング６１のばね力でプランジャ５２が
押し上げられて偏心カラー４０の外周面４０ａに圧接す
る。

一方、逆にメインロッカアーム１が閉弁方向（破線矢印
）に揺動すると、偏心カラー４０にバルブスプリング３
ａのばね力を介して時計方向の回動力が伝達されて、該
偏心カラー４０が逆に回転し薄肉部位４０ｃ側でキャッ
プ部５２ａ上面に当接しつつメインロッカアーム１の閉
弁方向の揺動を許容する。

そして、動弁系の長期に亘る作動により各摺動部位が激
しい摩擦抵抗により摩耗して、先端部１ｂと吸気弁３の
スラム頂部との間に大きな隙間が発生した場合は、開閉
動作時に、偏心カラー４０が時計方向へ前述のごとく回
転して最大厚肉部位４０ｂ付近がキャップ部５２ａと反
対側に位置し、前記隙間に由来してカム１０とローラ９
との間に生じる隙間を充足し、この状態でメインロッカ
アーム１は開弁動作する。一方、閉弁方向への揺動時に
は、偏心カラー４０が前記の回転位置から時針方向へ前
記隙間分を吸収しつつ所定量回転する。

また、吸気弁３の弁座及びその当接部が摩耗する場合に
は、偏心カラー４０は前記とは逆方向に回動して隙間を
零とするようになす。

したがって、偏心カラー４０の正逆回転により弁隙間が
自動的に零調整されると共に、偏心カラー４０をメイン
ロッカアーム１の基端部１ａ側に設けたため、揺動時の
慣性モーメントを十分に小さくすることができる。これ
は、３以上の吸気弁３を１つのメインロッカアーム１で
開閉する場合に、極めて多大の慣性モーメントの低減が
図れることになる。

また、前記実施例では、メインロッカアームＩにサブロ
ッカアーム２をサブロッカシャフト１２を介して連結す
る構造としたため、サブロッカアーム２の小型化が図れ
ると共に、動弁系の慣性質量をさらに小さ（でき高回転
域でのバルブ追従性を高めることができる。また、ロス
トモーションスプリング１７の付勢力を小さくでき、サ
ブロッカアーム２と高速用カム１５との摺接部分のフリ
クションを小さくして機関の燃費の低減化が図れる。

そして、メインロッカアーム１とサブロッカアーム２と
のユニット化が可能になり、ローラ９とカムフォロア部
１６間の取付精度をシリンダヘッド５に組み付ける際に
確認できる。

さらに、メインロッカアーム１の基端部１ａのロッカシ
ャフト孔ＩＣに形成された開口窓１ｄを介して、油圧リ
フター５０が偏心カラー４０に当接していることから、
油圧リフター５０がメインロッカアーム１の直下に配置
することができるので、油圧リフター５０をメインロッ
カアーム１の周辺に配置する必要がなくなるため、各メ
インロッカアーム間の長さを短かくでき、ひＮＸではエ
ンジン全長の短尺化が図れる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、メイン
ロッカアームを機関運転状態に応じて連結駆動手段及び
サブロッカアームを介して高速用カムと低速用カムに切
換えるようにしたため、吸排気のタイミングあるいは吸
排気量を最適に制御できることは勿論のこと、とりわけ
、メインロッカシャフトとメインロッカアームとの間に
偏心カラーを回転自在に介装すると共に、先端部が偏心
カラーの外周面に当接する油圧リフターを設けたため、
メインロッカアームの揺動時に偏心カラーが所定量正逆
回転して弁隙間を吸収する。したがって、該弁隙間が自
動的に零調整されると共に、動弁系の慣性モーメントを
十分に小さくすることができ、機関の高回転化に対応す
ることが可能となる。また、油圧リフターの配置スペー
スをメインロッカアームの周辺に確保しなくてもよいの
で、エンジン全長の短尺化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明に係る動弁装置の一実施例を示す
平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＩＩ線断面図、第２
図は第１図の■−■線断面図、第３図は第１図の■−■
線断面図、第４図は本実施例の高低速用カムの切換え時
における吸気弁のリフト量とタイミング特性を示すグラ
フである。 ■・・・メインロッカアーム、１ａ・・・基端部、より
・・・先端部、１ｄ・・・開口窓、２・・・サブロッカ
アーム、３・−・吸気弁、４−・・メインロッカシャフ
ト、５・・・シリンダヘッド、１０−・・低速用カム、
１５・・・高速用カム、２１・・・連結駆動手段、４０
・・・偏心カラ−４０ａ外周面、５０油圧リフター、５
２ａ・・・キャップ部（先端部）。 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基端部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、かつ先端部が
   吸気弁または排気弁に当接したメインロッカアームと、
   該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、前記メインロッカアームに摺接
   する低速用カムと、前記サブロッカアームに摺接する高
   速用カムと、前記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、両ロッカアームを機関運転状態に
   応じて連結あるいは連結を解除する連結駆動手段とを備
   えた動弁装置において、前記メインロッカシャフトとメ
   インロッカアームとの間に偏心カラーを回転可能に設け
   ると共に、先端部が前記偏心カラーに当接する油圧リフ
   ターを設けたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. （２）前記油圧リフターは、前記メインロッカアームの
   基端部に形成された開口窓を介して偏心カラーに当接し
   てなる特許請求の範囲第一項に記載の内燃機関の動弁装
   置。