JPH04284109A - エンジンの弁作動装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エンジンの弁作動装
置、特にエンジンの低回転時と高回転時とで弁リフト特
性を切換えるようにしたエンジンの弁作動装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】従来から、低中速運転時の高トルク特性
と高速運転時の出力向上とを両立させる目的で、運転状
態に応じて吸気弁また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）。

【０００３】これらは、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間に設けら
れ弁との当接部位を持たない自由カムフォロワである高
速用ロッカアームとが共通のロッカ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ている。

【０００４】そして、高速用ロッカアームと低速用ロッ
カアームには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それぞ
れ、嵌合穴が形成され、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、その連結が解かれ
たりする連結切換機構が設けられている。

【０００５】かかる装置にあっては、自由カムフォロア
である高速用ロッカアームをカムシャフト側に弾発的に
押圧する弾発付勢手段が設けられ高速用ロッカアームの
踊りを防止するようにしている。

【０００６】例えば、特開昭６３−９７８１５号公報に
記載されたものによれば、かかる弾発付勢手段が、自由
カムフォロアに当接する当接部材と機関本体との間に、
ばね定数を比較的小さく設定した第１ばねと、ばね定数
を比較的大きく設定した第２ばねとを直列に介装するこ
とにより構成されている。

【０００７】かくて、弁機構の高回転化に対処し得ると
共に、連結切換機構の切換え動作の円滑化をはかるよう
にしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、かかる従来
のものにあっては、弾発付勢手段を、自由カムフォロア
に当接する当接部材と機関本体との間に直列に介装され
た第１ばねと第２ばねとで構成し、当接部材の移動を拘
束することなく、当接部材を常時自由カムフォロアに当
接させて、自由カムフォロアの多少の揺動が可能となる
ようにしているので、自由カムフォロアがカムのベース
サークル部に当接しているときに自由カムフォロアの多
少の揺動を許容するためには、ばね定数の大きい第２ば
ねは、ほとんどその自由長状態にある必要があり、セッ
ト荷重が極めて小さいものとならざるを得ないものであ
った。

【０００９】この結果、自由カムフォロアの加速度によ
り慣性力が生ずるが、これに打勝って自由カムフォロア
を常時カム面に当接させておくには、第２ばねのばね定
数を大きくせざるを得ないことから、カムと自由カムフ
ォロアとのフリクションが大となるという問題があった
。

【００１０】本発明の目的は、かかる従来の問題を解消
し、カム部のフリクションを低減することができ、併わ
せて打音の低減を可能とするエンジンの弁作動装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は一端が吸気弁あるいは排気弁に連係され
第１カムで駆動されるロッカアームと、第２カムで駆動
される自由カムフォロアと、前記ロッカアームと自由カ
ムフォロアとの相互の連結および連結解除を切換え可能
な連結切換え手段と、前記自由カムフォロアを前記第２
カムに向けて付勢する付勢手段とを備えたエンジンの弁
作動装置において、前記付勢手段は、伸長量規制手段に
よりその伸長量が規制された第１スプリングと、前記自
由カムフォロアと前記第１スプリングとの間に配置され
た第２スプリングとを有することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、自由カムフォロアを第２カム
に向けて付勢する第１スプリングは、規制手段によって
その伸長量が規制されているので、第１スプリングにセ
ット荷重を付与することができる。そして、第１スプリ
ングと自由カムフォロアとの間に第２スプリングが配置
されているので、第２カムに過剰な荷重を加えることな
く自由カムフォロアを慣性力に打勝って常時当接させる
ことができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１４】図１，図２および図３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）を備えたエ
ンジンに対して本発明を適用した場合の実施例を示して
いる。

【００１５】これについて説明すると、各気筒には２本
の吸気弁９に対応した単一のメインロッカアーム１が設
けられる。メインロッカアーム１の基端は各気筒に共通
なメインロッカシャフト３を介してシリンダヘッドに揺
動自在に支持され、メインロッカアーム１の先端は吸気
弁９のステム頂部に当接する。

【００１６】メインロッッカアーム１にはシャフト１３
にニードルベアリング１２を介してローラ１４が回転自
在に支承され、このローラ１４は第１カムとしての低速
用カム２１に転接する。

【００１７】メインロッカアーム１は平面視においてほ
ぼ矩形に形成され、メインロッカアーム１にはローラ１
４と並んで単一の自由カムフォロアとしてのサブロッカ
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１６を介してメインロッカア
ーム１に相対回転可能に連結されている。サブロッカシ
ャフト１６はサブロッカアーム２に形成された穴１７に
摺動可能に嵌合する一方、メインロッカアーム１に形成
された穴１８に圧入されている。

【００１８】サブロッカアーム２は吸気弁９に当接する
部位を持たず、その先端には第２カムとしての高速用カ
ム２２に摺接するカムフォロア部２Ａが円弧状に突出し
て形成されている。

【００１９】メインロッカアーム１にはサブロッカアー
ム２の直下に位置して第１スプリングとしての第１ロス
トモーションスプリング２５を収容する円柱状の凹部２
６が形成されている。コイル状の第１のロストモーショ
ンスプリング２５の下端は凹部２６に形成した環状溝２
６Ａに装着される係止ワッシャ２６Ｂに係止し、その上
端は凹部２６に摺動自在に嵌合する当接部材としての有
底筒状のスプリングリテーナ２７を付勢している。

【００２０】さらに、スプリングリテーナ２７はその端
縁にフランジ２７Ａが形成され、このフランジ２７Ａが
凹部２６に形成した段部２６Ｃに係合することによりス
トッパが構成され、スプリングリテーナ２７の凹部２６
からの突出量が規制されている。かくて、第１のロスト
モーションスプリング２５の伸長量規制手段が構成され
て、その初期装着時において縮設状態が得られるので、
所定のセット荷重が付与されることになる。

【００２１】一方、前述のサブロッカアーム２はカムフ
ォロア部２Ａの下側が中抜きで、その両端部に脚部２Ｂ
，２Ｂを設けた形態とされ、この脚部２Ｂ，２Ｂの下端
部が当接部材としてのスプリングリテーナ２７の上面に
当接可能に構成されている。そして、この中抜き内に位
置されて第２のロストモーションスプリング２８が設け
られている。トーションコイルスプリングである第２ロ
ストモーションスプリング２８は、そのコイル部２８Ａ
がサブロッカアーム２の揺動中心であるサブロッカシャ
フト１６に巻装支持され、その一端部２８Ｂがカムフォ
ロワ部２Ａの下面に、他端部２８Ｃがスプリングリテー
ナ２７の上面にそれぞれ当接し、サブロッカアーム２を
高速用カム２２に押圧付勢している。

【００２２】しかして、第２ロストモーションスプリン
グ２８は第２カムとしての高速用カム２２のベースサー
クル部に、サブロッカアーム２のカムフォロア部２Ａを
追縦させることを主な機能としているから、比較的ばね
定数の小さなものを用いる。そして、このカムフォロア
部２Ａが高速用カム２２のベースサークル部に当接して
いる状態では、サブロッカアーム２の脚部２Ｂ，２Ｂの
下端と、当接部材としてのスプリングリテーナ２７の上
面との間には、所定のクリアランスＤが形成されるよう
に、脚部２Ｂ，２Ｂやストッパとしての段部２６Ｃとフ
ランジ２７Ａとの寸法関係が設定されている。

【００２３】なお、前述の第１ロストモーションスプリ
ング２５は高速用カム２２のカム山にカムフォロア部２
Ａを追縦させることを主な機能としているから、第２ロ
ストモーションスプリング２８に比べるとばね定数は大
きいが、ストッパでもって所定のセット荷重を付与でき
るので、従来に比べると相当にばね定数を小さくするこ
とが可能である。

【００２４】図４，図５に示すように、両ロッカアーム
１および２の相対回転を係止可能とする連結切換え手段
として、サブロッカアーム２の脚部２Ｂ，２Ｂには、第
１プランジャ３１を摺動自在に嵌合させる穴３２，３２
が形成され、メインロッカアーム１には第２および第３
のプランジャ３３および３４を摺動自在に嵌合させる穴
３５および３６がそれぞれ形成されている。そして、第
２プランジャ３３の背後に油室３７が画成される一方、
第３プランジャ３４の背後にはリターンスプリング３８
が介装される。

【００２５】各穴３２，３５および３６は所定位置で互
いに同軸方向に連続し、かつ同一径で形成される。図５
に示すように、油室３７に導かれる作動油圧により第２
プランジャ３３が穴３５および３２に、第１プランジャ
３１が穴３２および３６に亘ってそれぞれ同時に嵌合す
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が一体化するようになっている。

【００２６】図４に示すように、リターンスプリング３
８の付勢力により第２プランジャ３３の一端が穴３５の
端面に一致した状態では、各プランジャ３１，３３およ
び３４が各穴３２，３５および３６にそれぞれ収まって
、メインロッカアーム１の揺動を拘束しないようになっ
ている。

【００２７】第３プランジャ３４の嵌合する穴３６の一
端にはリターンスプリング３８の一端を係止する栓体３
９が圧入され、栓体３９には必要に応じ空気抜き孔を開
口させてもよい。

【００２８】さらに本実施例にあっては、図６に示すよ
うに第２プランジャ３３の一端には面取り３３Ａが施さ
れるとともに、サブロッカアーム２の穴３２の第２プラ
ンジャ３３が侵入する側の端縁に、同じく面取り３２Ａ
が施されている。なお、サブロッカアーム２は前述のよ
うに中抜きが形成され軽量化がはかられているが、その
とき、脚部２Ｂ，２Ｂの厚みは第２プランジャ３３のス
トローク量より厚くすることが好ましい。

【００２９】油室３７に作動油圧を導く油通路４１はメ
インロッカアーム１およびメインロッカシャフト３の内
部を通して設けられる。メインロッカアーム１には油室
３７に一端が開口するとともに、他端がメインロッカシ
ャフト３に対する軸受面を貫通する通孔４３が形成され
ている。ロッカシャフト３の内部にはオイルギャラリ４
４が軸方向に形成され、このオイルギャラリ４４から通
孔４６および環状溝４７を介してメインロッカアーム１
の通孔４３と連通している。

【００３０】オイルギャラリ４４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
ニットはエンジン回転信号，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２１と高速用カム２２の切換えを円滑に行う
ようになっている。

【００３１】低速用カム２１とこれに隣接する高速用カ
ム２２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
２２は低速用カム２１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
してある。

【００３２】上記構成になる本実施例にあっては、エン
ジンの低速運転時、メインロッカアーム１は低速用カム
２１のプロフィールに従って揺動し、各吸気弁９の開閉
駆動を行う。このとき、サブロッカアーム２は高速用カ
ム２２によって揺動されるものの、リターンスプリング
３８の付勢力により各プランジャ３３，３１および３４
が各穴３５，３２および３６にそれぞれ収容された状態
にあり、メインロッカアーム１の動きが妨げられること
はない。

【００３３】これに対して、エンジンの高速運転時に作
動油圧がオイルギャラリ４４および油通路４３を介して
油室３７に導かれると、各プランジャ３３，３１および
３４はリターンスプリング３８に抗して移動し、第２プ
ランジャ３３が穴３５および３２に亘って嵌合するとと
もに、第１プランジャ３４が穴３２および３６に亘って
嵌合することにより、２つのロッカアーム１および２が
連結され一体となって揺動することになる。ここに、高
速用カム２２は低速用カム２１に比較して、弁開度およ
び弁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と一体化された揺動時はメインロ
ッカアーム１のローラ１４が低速用カム２１から浮き上
がり、各吸気弁９は高速用カム２２のプロフィールに従
って開閉駆動され、弁開度および弁リフト量が共に大き
くなる。

【００３４】一方、エンジンの高回転域から再び低回転
域に移ると、切換弁の作動により油室３７に導かれる油
圧が低下し、リターンスプリング３８の弾性復元力によ
り各プランジャ３３，３１および３４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。

【００３５】これにより、低速用カム２１のプロフィー
ルに基づくトルク特性と高速用カム２２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
に亘ってトルクを高められる。

【００３６】ところで、前述した低速運転時のメインロ
ッカアーム１とサブロッカアーム２との拘束が解除され
た状態においては、第２ロストモーションスプリング２
８に付勢されて、まず高速用カム２２のベースサークル
部に当接しているサブロッカアーム２は、カムシャフト
の回転にともないカム山に押圧され、第２ロストモーシ
ョンスプリング２８を撓ませつつ、その脚部２Ｂ、２Ｂ
の下端がスプリングリテーナ２７の上面に緩やかに当接
される。このとき、サブロッカアーム２に対しスプリン
グリテーナ２７はその質量において小さく、また当接速
度も小さいので打音は無視し得る程度である。そしてカ
ムシャフトの回転がさらに進むと、スプリングリテーナ
２７を第１ロストモーションスプリング２５の付勢力に
抗って押し下げる。

【００３７】また、カム山の頂部を通過した後において
は、第１ロストモーションスプリング２５の付勢力でも
ってサブロッカアーム２のカムフォロア部２Ａをカムに
当接させた状態で、スプリングリテーナ２７はストッパ
に規制される位置に戻される。そして、第２ロストモー
ションスプリング２８の反力によりカムフォロア部２Ａ
を高速用カム２２のベースサークル部に当接させた状態
に戻る。

【００３８】高速用カム２２に駆動されるサブロッカア
ーム２の加速度によって生ずる慣性力は、図７において
実線Ｆで表わされる。そして、サブロッカアーム２を常
時、高速用カム２２に当接させておくためには、実線Ｆ
上のＡ点における荷重Ｘ以上の荷重を加えておくことが
必要である。

【００３９】ところが、セット荷重が付与できないとき
に、この荷重Ｘ以上の荷重を加えようとすると、図７に
おいて一点鎖線Ｓで表わされる特性を有するスプリング
を用いざるを得ない。この結果、図中斜線で示す過剰な
荷重をカムに加えていることになる。

【００４０】これに対し、本実施例にあっては、第１ロ
ストモーションスプリング２５にあらかじめセット荷重
Ｙが付与されているので、図７において破線Ｈで表わさ
れる特性が得られ、慣性力に打勝つのに十分で、かつ過
剰な荷重を加えることがないのである。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、自由カムフォロアを第２カムに向けて付勢す
る付勢手段が、伸長量規制手段により、伸長量が規制さ
れた第１スプリングと、自由カムフォロアと第１スプリ
ングとの間に配置された第２スプリングとを有するよう
にしたので、第１スプリングのばね定数を小さくし、自
由カムフォロアと第２カムとの慣性力に打勝つのに十分
で過剰分を抑えたばね荷重が得られ、フリクションを低
減することができる。

【００４２】また、質量の大きい同士である自由カムフ
ォロアと第２カムとは常時当接しているので打音が低減
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す動弁系の平面図であ
る。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う横断面図である
。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断面図であり、メ
インロッカアームとサブロッカアームとの連結解除状態
を示す。

【図５】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断面図であり、メ
インロッカアームとサブロッカアームとの連結状態を示
す。

【図６】図５の一部拡大図である。

【図７】自由カムフォロアの慣性力とスプリング荷重と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１　　メインロッカアーム ２　　サブロッカアーム ３　　メインロッカシャフト ９　　吸気弁 １６　　サブロッカシャフト ２５　　第１ロストモーションスプリング２６Ｃ　　段
部 ２７　　スプリングリテーナ ２７Ａ　　フランジ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一端が吸気弁あるいは排気弁に連係さ
   れ第１カムで駆動されるロッカアームと、第２カムで駆
   動される自由カムフォロアと、前記ロッカアームと自由
   カムフォロアとの相互の連結および連結解除を切換え可
   能な連結切換え手段と、前記自由カムフォロアを前記第
   ２カムに向けて付勢する付勢手段とを備えたエンジンの
   弁作動装置において、前記付勢手段は、伸長量規制手段
   によりその伸長量が規制された第１スプリングと、前記
   自由カムフォロアと前記第１スプリングとの間に配置さ
   れた第２スプリングとを有することを特徴とするエンジ
   ンの弁作動装置。