JPH04134111A - 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 本発明は、内燃機関の動弁装置とりわけ機関運転状態に
応じて吸気弁あるいは排気弁のバルブリフト量及びバル
ブ開閉時期を制御し得る動弁装置に関する。

従来の技術 周知のように、例えば自動車用内燃機関の動弁装置にあ
っては、１気筒に複数の吸気弁を備え、機関低回転時に
は吸気弁の一部を閉弁体止させて吸気スワール強化によ
る燃焼効率の向上を図り、一方機関高回転時には全吸気
弁を開作動させて吸気充填効率の向上による出力の向上
を図るようにしたものが提供されている。しかし、これ
は機関低回転時に吸気弁の一部を閉弁体止させるように
しているため、該吸気弁が長期間に亘って休止した状態
であると、燃焼によって生じたカーボン等が吸気弁の弁
体とシート部との間などに堆積して吸気弁がステックす
る虞がある。

そこで、例えば特開昭６２−１２１８１１号公報等に記
載された技術のように、ロッカンヤフトに揺動自在に枢
支された低すフト用、高リフト用の３つのロッカアーム
に連結切換手段を設け、この連結切換手段の２つのピス
トンを、油圧等により適宜軸方向へ移動させて、各ロッ
カアームを介して各吸気弁を休止させずに常に一体に開
閉作動させる一方、各ロッカアームの相対角度を機関運
転状態に応じて変位させて各吸気弁のリフト量及び開閉
時期を制御するものも提供されている。

発明が解決しようとする課題 然し乍ら、前記公報記載の従来例にあっては、例えば一
方の吸気弁のみを開閉作動させている状態から両吸気弁
をともに開閉作動させる状態に切換えるにあたって、各
ロッカアームが高速用カムと低速用カムの各ベースサー
クルに摺接して静止している区間ではピストンの移動つ
まり切換えが可能であるが、該ベースサークル区間の終
了付近でピストンの移動を開始させた場合には、カムリ
フト区間つまりロッカアームの揺動動作区間に即座に入
り、各ガイド孔の中心軸のズレが始まってしまう。この
ため、ピストンの切換え移動が間に合わず各ガイド孔へ
の嵌合が困難となり、たとえわずかに係合したとしても
途中で嵌合状態が解除されたりして確実な切換えが行え
ない。この結果、ピストンのはじかれ異音の発生や破損
等を招く虞がある。

課題を解決するための手段 本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので
、機関のクランク軸と同期回転し、リフト量の異なる高
速用カム及び低速用カムとを有するカムシャフトと、基
端部がロッカシャフトに揺動自在に支持され、かつ前記
選択されたカムの回転に伴い吸気弁あるいは排気弁を開
弁する複数のロッカアームと、該各ロッカアームの対向
する両側部に有する各ガイド孔内を油圧を介して摺動す
るピストンにより前記各ロッカアームを適宜連結する連
結手段と、前記高速用カムの高位部面前のベースサーク
ルに形成された凹部と、前記一方のロッカアームに揺動
自在に軸支され、一端部が前記凹部を含む高速用カムの
外周面に当接し、かっ他端部で前記ピストンの移動を規
制あるいは解除するタイミングレバーとを備え、該タイ
ミングレバーが前記凹部に当接した位置で前記ピストン
の移動を規制するように構成した。

作用 前記構成の本発明によれば、各ロッカアームが各カムの
ベースサイクル中においては、ピストンのガイド孔への
切換え移動が可能であるが、該ベースサークルから高位
部への移行直前つまりベースサークルの終了直前に切換
え用の油圧が供給されても、この時点ではタイミングレ
バーの一端部が高速用カムの凹部に位置して所定方向に
揺動し、他端部でピストンの移動を確実に規制する。し
たがって、高速用カムのリフト直前におけるピストンの
ガイド孔への不完全な嵌合等が防止される。

一方、タイミングレバーは、高速用カムの高位部（リフ
ト領域）及び凹部以外のベースサークル領域では反対方
向に揺動してピストンの移動規制を解除する。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第５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、各気筒にはバルブスプリング３ａ、３ａで閉弁方
向に付勢された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、基端！（１ａが各気筒に共通なメインロ
ッカシャフト４を介してシリンダヘッドに揺動自在に支
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、このメインロッカアーム１
は、平面略矩形状を呈し、−側部の長手方向に長方形状
の開口５が切欠形成されていると共に、他側部の長手方
向にも前記開口５よりも面積の大きな略段差長方形状の
矩形孔６が切欠形成されている。

また、この矩形孔６の基端部１ａ側でかつ開口５寄りの
外側部に細長い切欠孔７か形成されている。

そして、前記開口５には、第５図にも示すようにシャフ
ト８にニードルベアリング９を介してローラ１０が回転
自在に設けられている一方、矩形孔６内にサブロッカア
ーム２が配置されている。

また、前記ローラ１０は、図外のクランク軸と同期回転
するカムシャフト１１に有する低速用カム１２が転接し
ている。

前記サブロッカアーム２は、第４図にも示すように基端
がサブロッカシャフト１３を介してメインロッカアーム
１に相対的に揺動自在に支持されていると共に、吸気弁
３，３に当接する部位を有さず、その先端には低速用カ
ム１２と並設された高速用カム１４に摺接するカムフォ
ロア部１５が円弧状に突出形成されており、その下側に
は、カムフォロア部１５を高速用カム１４に押し付ける
ロストモーンヨンスプリング１６が介装されている。ま
た、前記サブロッカシャフト１３は、サブロッカアーム
２の基端内部に形成された挿通孔２ａに摺動自在に挿通
していると共に、その両端部か基端部１ａの矩形孔６両
対向位置に穿設された圧入用穴１７．１７に圧入固定さ
れている。

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ンヨンスプリング１６を介
装する円柱状の凹部１８が一体形成されている。コイル
状のロストモーションスプリング１６の下端は、凹部１
８の底板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。

更に、メインロッカアーム１とサブ口、、カアーム２と
の間には、第３図（Ａ）（Ｂ）に示すような連結手段２
１が設けられている。即ち、メインロッカアームｌのロ
ーラ１０の側部内に、有底円筒状の第１ガイド孔２２が
幅方向に形成されていると共に、矩形孔６側部の外側壁
ＩＣ内に第１ガイド孔２２と同軸上てかつ同一径の第３
ガイド孔２４が形成されている。一方、サブ０．２カア
ーム２の基端側には、各ガイド孔２２．２４と同軸上で
かつ同一径の第２ガイド孔２３が中方向に沿つて貫通形
成されている。そして、該各ガイド孔２２．２３．２４
内には、夫々第１．第２．第３ピストン２５．２６．２
７が摺動自在に設けられており、第１．第２ピストン２
５．２６は、対応する各ガイド孔２２．２３の長さと同
一長さに設定され、また、第３ピストン２７は、その長
さが各ピストン２５．２６の移動を確保するために第３
ガイド孔２４の長さよりも短く設定されている。

また、第１ピストン２５の背後に油室２８が画成されて
いると共に、第３ピストン２７の背後に各ピストン２５
〜２７を油室２８方向へ付勢するリターンスプリング２
９がリテーナ３０を介して弾装されている。前記、第１
ピストン２５は、外周面の略中央部に円環状の第２係合
溝２５ａが形成されている一方、第２ピストン２６は、
第１ピストン２５に当接する端部に有する突出部の外周
に円環状の第１係合溝２６ａが形成されている。

そして、油室２８内に導かれる作動油圧により第１ピス
トン２５及び第２ピストン２６が夫々第１、第２ガイド
孔２２．２３と第２．第３ガイド孔２３．２４に跨って
嵌合することにより両口ツカアーム１，２が一体に連結
されるようになっている。一方、油室２８に作動油圧が
導入されない場合は、リターンスプリング２９のばね力
により、第３ピストン２７が押圧されて第１．第２ピス
トン２５．２６を各第１．第２ガイド孔２２．２３内に
収めた状態で両口ツカアーム１，２の連結が解除される
ようになっている。

前記油室２８に作動油圧を導く油圧回路３１は、第１図
に示すように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３２と、メインロッカシャフト
４の半径方向及びメインロッカアーム１の内部を通って
油室２８とオイルギヤラリ３２とを連通ずる油通路３３
とから構成されている。

オイルギヤラリ３２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コントロールユニｙ）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
２と高速用カム１４の切換えを円滑に行うようになって
いる。

低速用カム１２とこれに隣接する高速用カム１４は、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１
４は、低速用カム１２と比べ、弁リフト量もしくは開弁
期間の少なく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
。

また、前記高速用カム１４は、回転方向く矢印方向）の
ベースサークル１４ａと高位部１４ｂとの開、即ちベー
スサークル１４ａのａ（ＨＢ　１４　ｂ直前の側端縁に
凹部３４が形成されている。この凹部３４は、ベースサ
ークル１４ａの周方向へ一定の長さに切欠形成され、両
端部３４ａ、３４ｂか後述のタイミングレバー４０の摺
動を円滑にするために緩やかな傾斜状に形成されている
。

更に、前記サブロッカアーム２の切欠孔７内には、前記
各ピストン２５，２６．２７の移動を規制、解除するタ
イミングレバー４０が設けられている。このタイミング
レバー４０は、第２図（Ａ）（Ｂ）に示すように、略り
字形に折曲形成され、該折曲部位に有する支点孔を挿通
する前記サブロッカシャフト１３を介してサブロッカア
ーム２の側部に揺動自在に設けられており、外方へ傾斜
状に折曲された一端部４０ａか切欠孔７から突出して高
速用カム１４の凹部３４側に配置されている一方、他端
部４０ｂが揺動に伴い前記各係合溝２５ａ、２６ａ内に
選択的に係合するようになっている。また、このタイミ
ングレバー４０は、サブロッカンヤフト１３に巻装され
た捩りばね４１のばね力によって第２図の反時計方向、
つまり一端部４０ａの上縁か高速用カム１４の凹部３４
を含む外周面に常時当接しかつ他端部４０ｂかピストン
２５．２６の外周面方向に付勢されている。

以下、本実施例の作用を説明する。

機関低速運転時（油室２８内に作動油圧が導入されない
とき）には、メインロッカアーム１が低速用カム１２の
プロフィールに従って揺動し、各吸気弁３，３を開閉作
動する。このとき、サブロッカアーム２は、高速用カム
１４によって揺動されるものの、リターンスプリング２
９のばね力により各ピストン２５，２６．２７が各ガイ
ド孔２２．２３．２４内に夫々状まってメインロッカア
ーム１の動きを妨げない。即ち、各ピストン２５２６．
２７は、夫々の対向する端面を互いに摺接しつつ各ロッ
カアーム１，２の夫々独立した揺動を許容している。一
方、このときタイミングレバー４０は、一端部４０ａを
介して高速用カム１４のプロフィールに従って揺動し、
ベースサークル１４ａ及び高位部１４　ｂ　ＩＪラフト
域では他端部４０ｂが第２図（Ａ）に示すように第１係
合溝２６ａから浮き上って係合が解除されるが、凹部３
４外周面の領域では第２図（Ｂ）及び第３図（Ａ）に示
すように第１係合溝２６ａ内に係入し、斯る揺動の繰り
返し作用を行っている。

一方、機関が高速運転に移行した場合、つまり例えば各
カム１２．１４のリフト直前の一定領域で作動油圧がオ
イルギヤラリ３２及び油通路３３を介して油室２８に導
かれると、各ピストン２５〜２７がリターンスプリング
２９のばね力に抗して第３図（Ａ）中布方向（第３ガイ
ド孔２４方向）に移動しようとするが、この時点では前
述のように一端部４０ａが凹部３４内に位置して他端部
４ｏｂを第係合溝２６ａ内に係合させているため、各ピ
ストン２５〜２７の移動が確実に規制される。

したがって、斯る時点から即座に始まる各ロッカアーム
１．２の揺動動作開始、つまり各ガイド孔２２〜２４の
中心軸のズレ開始に伴うピストン２５〜２７の不完全な
嵌合が確実に防止される。

そして、前記一端部４０ａが凹部３４通過後に直ちに高
位部１４ｂに移行した時点では、他端部４０ｂが第１係
合溝２６ａから浮き上って離間する（第２図（Ａ）状態
）が、この時点では各ガイド孔２２〜２４の中心軸がズ
しているため、今またピストン２５〜２７は移動が規制
された状態にある。

その後、両口ツカアーム１．２が各カム１２１４のムー
スサークル上で静止状態になり各カイト孔２２〜２４の
中心軸が合致し、タイミングレバー４０も他端部４０ｂ
が第１係合溝２６ａから離間した状態を継続しているた
め、この時点てはじめてピストン２５〜２７の移動が許
容される。

したがって、第１．第２ピストン２５．２６が、第３図
（Ｂ）に示す位置て各ガイド孔２２，２３．２３．２４
に嵌合して両口ツカアーム１，２を一体に連結する。こ
れによって両口ツカアーム１゜２が高速用カム１４のプ
ロフィールに従って一体に揺動し、各吸気弁３，３は高
速用カム１４のリフト特性により弁の開き角度及びリフ
ト量が共に大きくなり、吸気の充填効率、出力トルクの
向上が図れる。尚、この状態では、タイミングレバー４
０が、第３図（Ｂ）に示すように高速用カム１４の回転
に従って第２係合溝２５ａに対し保合離間作用を繰り返
している。

更に、機関か高回転域から再ひ低回転域に移行した場合
は、図外の切換弁等により油室２８への作動油圧の供給
か遮断され、各ピストン２５〜２７は、リターンスプリ
ング２９のばね力で図中左方向に移動しようとするが、
両口、カアーム１２の揺動中は各カイト孔２２．２３．
２４の中心軸の位置ズレ方向の力により固着されてその
移動が規制され、また、リフト直前では第３図（Ｂ）て
示すようにタイミングレバー４０　ノ他端部４０ｂて移
動が規制される。そして、前述と同様に各カム１２．１
４のリフト終了直後のベースサークル位置でピストン２
５〜２７の左方向の移動が許容され、第３図（Ａ）に示
す元の位置に移動して両口ツカアーム１，２の連結か解
除される。

また、本実施例では、メインロッカアーム１にサブロッ
カアーム２を、サブロッカシャフト１３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くでき高回転
域でのバルブ追従性を高めることができる。また、ロス
トモーンヨンスプリング１６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１４との摺接部分のフリ
クンヨを小さくして機関の燃費の低減化か図れる更に、
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１０とカムフォロア部１５間
の取付精度をシリンダヘッドに組み付ける際に確認でき
る。

尚、前記実施例では、吸気弁側に適用した場合を示した
が排気弁側に適用できることは云うまでもない。また、
高速用カムと低速用カムのリフト開始時期つまりパルプ
開きタイミング時期等を任意に変更することも可能であ
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、とりわ
け高速用カムの高位部面前のベースサークルに凹部を形
成し、一方のロッカアームに揺動自在に軸支されたタイ
ミングレバーの一端部を、凹部を含む高速用カムの外周
面に当接しかつタイミングレバーの他端部でピストンの
移動を規制あるいは解除する構成とし、タイミングレバ
ーが前記凹部に当接した位置で前記ピストンの移動を規
制するようにしたため、カムリフト直前におけるピスト
ンのガイド孔に対する不完全な嵌合が確実に防止され、
常に確実な切換え移動が可能となる。

この結果、ピストンの不完全な嵌合によるはじかれ異音
の発生や破損等を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動弁装置の一実施例を示す平面図
、第２図（Ａ）は第１図の■−■線断面図、同図（Ｂ）
は本実施例の作用を示す■−■線断面図、第３図（Ａ）
は第１図のト（線断面図、同図（Ｂ）は作用を示す同■
−ｍ線断面図、・第４図は第１図のＩＶ−ＩＶＶ線断面
図第５図は第１図のＶ−Ｖ線断面図である。 １・・・メインロッカアーム、２　・サブ口、カアーム
、３−・・吸気弁、４・・・メインロッカシャフト、１
１・・・カムンヤフト、１２・低速用カム、１３・・・
サブロッカシャフト、］４・・高速用カム、１４ａ・・
ベースサークル、１４ｂ・・・高位部、２１・・連結手
段、２２〜２４・・・ガイド孔、２５〜２７・・・ビス
トン、３４・・・凹部、４０・・タイミングレバー、４
０一端部、４０ｂ 他端部。 （Ａ） メインロッカアーム すフロ・、カ了−ム ｇ及ｔ′Ｌ４Ｉ″ メインロ、カー／ヤフト カムシャフト ４ｆ５．１用カム 寸７０Ｖ　ｆ）　：ノヤフト 豪速用カム ベースす−フル ＋４ｂ ２２〜２４ ２５〜２７ ０ｂ 高（ｉ舒 ｉｔ結斗段 力ゝイト礼 ヒ１人ド／ 凹部 クイミ゛７２レバー 一塙秤 イ仁禰叶 第１ 図 第 図 （Ｂ） 第 図 手続補正書０．え、 平成　胛１１月　５日 １゜ 事件の表示 平成２年特許願第２５７７５０号 ２゜ 発明の名称 内燃機関の動弁装置 ３゜ 補正をする者 事件との関係　　出願人 株式会社アツギュニシア ４゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関のクランク軸と同期回転し、リフト量の異な
   る高速用カム及び低速用カムとを有するカムシャフトと
   、基端部がロッカシャフトに揺動自在に支持され、かつ
   前記選択されたカムの回転に伴い吸気弁あるいは排気弁
   を開弁する複数のロッカアームと、該各ロッカアームの
   対向する両側部に有する各ガイド孔内を油圧を介して摺
   動するピストンにより前記各ロッカアームを適宜連結す
   る連結手段と、前記高速用カムの高位部直前のベースサ
   ークルに形成された凹部と、前記一方のロッカアームに
   揺動自在に軸支され、一端部が前記凹部を含む高速用カ
   ムの外周面に当接しかつ他端部で前記ピストンの移動を
   規制あるいは解除するタイミングレバーとを備え、該タ
   イミングレバーが前記凹部に当接した位置で前記ピスト
   ンの移動を規制するようにしたことを特徴とする内燃機
   関の動弁装置。