JPH04330309A - 内燃機関用動弁装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸排気弁の開閉タイミ
ングやバルブリフト量を変更可能に構成する自動車用エ
ンジン等に用いて好適の動弁装置に関し、特にカムプロ
フィルの異なる複数のカムの中から１つを選択して吸気
弁や排気弁をエンジンの運転状態に適した動きに駆動で
きるように構成した、内燃機関用動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジンにおいて、吸排気弁
のバルブタイミングやバルブリフト量を変更可能にする
ため、異なるプロフィルをそなえた複数種類のカムを装
備する機構が提供されている。

【０００３】このような機構として、例えば特開昭６１
−１９９１１、特開昭６２−１２１８０９、特開昭６２
−１２１８１０、特開昭６２−１２１８１４、特開昭６
２−１２１８１５、特開昭６２−１２１８１６、特開昭
６３−３８６０７等の公報に開示されたものがあげられ
る。

【０００４】これらの機構は、いずれも高速用カム及び
低速用カムと、高速用カムに係合する高速用ロッカアー
ム及び低速用カムに係合する低速用ロッカアームとをそ
なえ、各ロッカアームはいずれもロッカシャフトに枢支
されている。

【０００５】このうち、低速用ロッカアームは直接吸排
気弁を駆動するが、高速用ロッカアームは低速用ロッカ
アームを介して吸排気弁を駆動するようになっており、
高速用ロッカアームと低速用ロッカアームとの間には、
相互に連結したり切り離したりできる連結手段が設けら
れている。

【０００６】この連結手段は、上記の両ロッカアームに
それぞれ形成されたピストン孔と、このうちの一方のピ
ストン孔に進退自在に内装され前進時に他方のピストン
孔に進入しうるピストンと、このピストンを油圧駆動す
る油圧駆動系とをそなえて構成され、例えば油圧を加え
てピストンを前進させることで、ピストンが両ロッカア
ームの各ピストン孔に同時に嵌入して両ロッカアームが
連結され、例えば油圧を除去してピストンを後退させる
ことで、ピストンが他方のロッカアームのピストン孔か
ら外れて両ロッカアームが切り離されるようになってい
る。

【０００７】これにより、連結手段を解除して高速用ロ
ッカアームと低速用ロッカアームとを切り離すと、高速
用ロッカアームは空回り状態になって、吸排気弁は低速
用ロッカアームを通じて低速用カムのカムプロフィルに
応じて開閉動する。また、連結手段を作動させて高速用
ロッカアームと低速用ロッカアームとを相互に結合する
と、高速用ロッカアームの動きは低速用ロッカアームを
介して吸排気弁に伝わって、吸排気弁は高速用ロッカア
ームを通じて高速用カムのカムプロフィルに応じて開閉
動する。

【０００８】したがって、エンジンの運転状態に対応し
て、例えば高速運転時には連結手段を作動させて吸排気
弁を高速用カムのカムプロフィルに応じた高速パターン
で開閉させ、中低速運転時には連結手段を解除して吸排
気弁を低速用カムのカムプロフィルに応じた高速パター
ンで開閉させる。これにより、吸排気弁の開閉タイミン
グやリフト量がエンジンの各回転状態にそれぞれ適した
ものになり、所謂中低速エンジンの特性と高速エンジン
の特性とを併せ持ったオールラウンドなエンジン特性を
得られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の機構による場合、次のような課題がある。

【００１０】上記の両ロッカアームを連結するには、両
ロッカアームの各ピストン孔を正確に整合させる必要が
ある。このため、ロッカアームをロッカシャフトに取り
付ける際になんらかの手段により位置調整を行なう必要
があるが、ロッカアームとロッカシャフトとの取り付け
部は高精度で製作されているためその位置調整は困難で
あり、特に、多数のロッカアームをロッカシャフトに取
り付けた状態での調整は大きな困難を伴う。

【００１１】また、上述の位置調整が正確に行なわれな
い場合や、ロッカアームのロッカシャフトへの取り付け
部の精度を十分に得られない場合には、連結用ピストン
が、連結しようとするロッカアーム側面に衝突反射され
る可能性が高まり、ピストンによる連結の確実性を確保
できず、安定した運転を期待できない。

【００１２】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、ロッカアームの駆動経路の切替を確実に実行
できるようにして安定した運転を行なえるようにした、
内燃機関用動弁装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の内燃
機関用動弁装置は、内燃機関に設けられた吸気弁又は排
気弁を駆動する動弁装置において、機関に連動するカム
シャフトと、該カムシャフトと並列的に配設されたロッ
カシャフトと、該ロッカシャフトに一端を揺動可能に枢
支されるとともに他端を該吸気弁又は該排気弁のステム
末端に係合されたロッカアームと、該ロッカシャフトを
揺動させるべく該ロッカアームの背面に係合するように
該カムシャフトに配設された第１のカムと、該カムシャ
フトに該第１のカムと並列的に固着されるとともに該第
１のカムに優先するカムプロフィルをそなえた第２のカ
ムと、該第２のカムの動きを該ロッカアームに伝達して
該ロッカアームを該第２のカムに連係して揺動させうる
連係機構とをそなえ、該連係機構が、該ロッカアームに
一端を枢支されるとともに該第２のカムに背面を係合す
るように配設されたサブアームと、該サブアームと該ロ
ッカアームとを一体に連結する連結手段とから構成され
ていることを特徴としている。

【００１４】

【作用】上述の本発明の内燃機関用動弁装置では、連係
機構を作動させない時には、ロッカアームが第１のカム
により揺動して、このロッカアームを通じて吸気弁又は
排気弁が第１のカムのカムプロフィルに応じたパターン
で開閉動する。そして、連係機構を作動させると、つま
り、連結手段によりサブアームとロッカアームとを一体
に連結すると、第１のカムに優先するカムプロフィルを
そなえた第２のカムの動きがサブアームを通じてロッカ
アームに伝達されるようになって、ロッカアームは第２
のカムに連係して揺動し、吸気弁又は排気弁は第２のカ
ムのカムプロフィルに応じたパターンで開閉動する。

【００１５】

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明すると、図１〜図３は本発明の第１実施例としての
内燃機関用動弁装置を示すもので、図１はその要部を示
す摸式的縦断面図、図２はその要部を示す摸式的平面図
、図３はその作動状態を示す図１のＡ−Ａ矢視断面図で
あって、（ａ）は連係機構の非作動状態を示し、（ｂ）
は連係機構の作動状態を示しており、図４〜図６は本発
明の第２実施例としての内燃機関用動弁装置を示すもの
で、図４はその要部を示す摸式的縦断面図、図５はその
要部を示す摸式的平面図、図６はその作動状態を示す図
４のＢ−Ｂ矢視断面図であって、（ａ）は連係機構の非
作動状態を示し、（ｂ）は連係機構の作動状態を示して
いる。

【００１６】まず、本発明の第１実施例について説明す
ると、図１〜図３に示すように、エンジンの燃焼室を開
閉するように設けられた吸気用又は排気用のバルブ８は
、そのステム９の部分でリテーナ１０を介してバルブス
プリング１１によって閉方向（図中上方）へ付勢されて
いる。

【００１７】このステム９の末端上方には、ロッカアー
ム１が配設されており、ロッカアーム１の一端は、ロッ
カシャフト２にその揺動を可能に枢支されている。また
、ロッカアーム１の他端には、アジャストスクリュ６が
取り付けられており、このアジャストスクリュ６を介し
て、ロッカアーム１の他端がステム９の末端に係合して
いる。なお、アジャストスクリュ６はその先端とクリア
ランスを調整された後、ロックナット７により固定され
るようになっている。

【００１８】そして、ロッカアーム１の上方にはカムシ
ャフト３に固着された第１のカムとしての低速カム４が
装備されている。この低速カム４はその周面をロッカア
ーム１の背面に係合するように配設されている。また、
カムシャフト３には、低速カム４と並列的に第２のカム
としての高速カム５が設けられている。

【００１９】一方、ロッカアーム１には、高速カム５の
動きを伝達され高速カム５に連係してロッカアーム１を
揺動させるべく、連係機構Ｓが付設されている。この連
係機構Ｓは、サブアーム１７と連結手段Ｒとをそなえて
構成されている。

【００２０】サブアーム１７は、ロッカアーム１側面に
立設されてロッカシャフト２に沿い延在するシャフト１
６に、取り付け孔１７Ｃを介し枢支され、止めリング２
３によりシャフト１６からの脱落を防止されている。

【００２１】連結手段Ｒは、ロッカアーム１とサブアー
ム１７とを一体に連結しうる第１ピストン２０をそなえ
ている。この第１ピストン２０は、ロッカアーム１に形
成されたピストン孔１Ｂに遊挿されている。ピストン孔
１Ｂは、ロッカアーム１のサブアーム１７に対面する側
面に開口するように形成されている。また、サブアーム
１７におけるロッカアーム１に対面する側面にも、ピス
トン孔１Ｂと整合しうるようにピストン孔１７Ａが形成
されている。

【００２２】第１ピストン２０は、図３の（ａ）に示す
ように、ピストン孔１Ｂの内部に収納された状態と、図
３の（ｂ）に示すように、ピストン孔１Ｂから突出して
ピストン孔１７Ａに嵌入した状態とを取れるようになっ
ている。

【００２３】また、ピストン孔１７Ａの内部には、第２
ピストン２１が嵌挿されており、この第２ピストン２１
は、第１ピストン２０の進入に伴って第１ピストン２０
により押されてピストン孔１７Ａの底部へ向け駆動され
るようになっている。

【００２４】なお、このようなピストン２２，２１の駆
動を容易にすべく、油等の排出のための孔（油抜け孔）
１７Ｂが、ピストン孔１７Ａの底部からサブアーム１７
の他側面に開口するように延在して設けられている。

【００２５】また、ピストン孔１７Ａ内の底部と第２ピ
ストン２１の一端との間には、スプリング２２が介装さ
れている。このスプリング２２は、第１ピストン２０及
び第２ピストン２１を、第１ピストン２０の後退方向（
図３中で上方向）へ向けて付勢しており、第１ピストン
２０がロッカアーム１のピストン孔１Ｂ内に復帰できる
ようになっている。

【００２６】さらに、ロッカアーム１には、ロッカシャ
フト２側に開口してピストン孔１Ｂに連通する油通路１
Ａが形成されている。また、ロッカシャフト２内にはそ
の軸心線に沿い油通路２Ａが形成されており、油通路２
Ａは、開口２Ｂを介して油通路１Ａに連通されている。

【００２７】これにより、図示しない油圧供給系から油
通路２Ａ，開口２Ｂ及び油通路１Ａを通じてピストン孔
１Ｂ内に油圧を供給できるようになっている。そして、
ピストン孔１Ｂ内に所要の油圧が供給されると、第１ピ
ストン２０がサブアーム１７側へ向け押圧されるように
なっている。

【００２８】一方、ロッカアーム１の背面と低速カム４
との係合部には、第１カムチップ１８が介装され、サブ
アーム１７の背面と高速カム５との係合部には、第２カ
ムチップ１９が介装されており、ロッカアーム１と低速
カム４との間隙及びサブアーム１７と高速カム５との間
隙を適正にしながら、相互の摺動による磨耗に対処でき
るようになっている。

【００２９】また、ロッカアーム１及びサブアーム１７
の各下面には、リフタ１２のリフタヘッド１３の先端が
それぞれ係合しており、リフタヘッド１３がリフタケー
ス１４に対しリフタスプリング１５により上方へ付勢さ
れ、ロッカアーム１及びサブアーム１７が、それぞれ低
速カム４及び高速カム５のそれぞれに押圧されて、ロッ
カアーム１と低速カム４との係合状態及びサブアーム１
７と高速カム５との係合状態が常時保たれるようになっ
ている。

【００３０】なお、高速カム５のカムプロフィルは、低
速カム４に優先するように低速カム４のカムプロフィル
よりも部分的に大きく形成されており、高速カム５によ
る開閉駆動は、バルブ８が低速カム４による場合より早
く開き遅く閉じるとともに、バルブリフト量が大きくな
るように構成されている。したがって、吸気弁及び排気
弁をそれぞれ高速カム５により開閉駆動すると、オーバ
ラップが大きくバルブリフト量が大きい高速型のバルブ
特性が得られるようになっている。

【００３１】上述のような構成により、本実施例の内燃
機関用動弁装置は、次のように作動する。

【００３２】まず、エンジンの低速運転時には、図３の
（ａ）に示すように、連係機構Ｓの連結手段Ｒを作動さ
せない状態で運転を行なう。

【００３３】つまり、油通路２Ａを通じた所要の油圧供
給を行なわないことで、第１ピストン２０及び第２ピス
トン２１をスプリング２２によりロッカアーム１側へ向
け後退させ、第１ピストン２０をロッカアーム１のピス
トン孔１Ｂに収容させる。これにより、ロッカアーム１
とサブアーム１７とは独立した揺動を行なう。

【００３４】即ち、ロッカアーム１は、第１カムチップ
１８を介して低速カム４により揺動され、ステム９及び
バルブ８は低速カム４のカムプロフィルによる開閉作動
を行なう。これに対して、ロッカアーム１とサブアーム
１７とが連係機構Ｓの連結手段Ｒにより固定されていな
いため、サブアーム１７は、リフタ１２により下方から
押圧されながら高速カム５によるシャフト１６を中心と
する揺動を行なうが、この揺動は、ロッカアーム１の揺
動には反映されない。

【００３５】一方、エンジンの高速運転時には、図３の
（ｂ）に示すように、連係機構Ｓの連結手段Ｒを作動さ
せた状態で運転を行なう。

【００３６】つまり、連結手段Ｒにおいて、油通路２Ａ
，開口２Ｂ及び油通路１Ａを通じて所要の油圧供給を行
なって、第１ピストン２０及び第２ピストン２１を油圧
によりサブアーム１７側へ向け押圧する。これにより、
第１ピストン２０がサブアーム１７のピストン孔１７Ａ
へ進入して嵌合するようになり、ロッカアーム１とサブ
アーム１７とが一体動するように連結して、ロッカアー
ム１とサブアーム１７とは一体の状態で揺動を行なう。

【００３７】即ち、サブアーム１７は、ロッカアーム１
と一体となって、シャフト１６を中心とした揺動ではな
く、ロッカアーム１とともにロッカシャフト２を中心と
した揺動を行なう。この時、ロッカアーム１及びサブア
ーム１７の揺動は、低速カム４に優先するカムプロフィ
ルをそなえた高速カム５に対応して行なわれる。

【００３８】このようにして、高速時には、オーバラッ
プが大きくバルブリフト量の大きい高速型のバルブ特性
を得られ、低速時には、オーバラップが小さくバルブリ
フト量の小さい低速型のバルブ特性を得られるように、
２種類のバルブタイミング及びバルブリフトを選択でき
るので、次のような利点が得られる。

【００３９】（１）エンジンの広い回転域における高出
力化及び高トルク化が可能になる。

【００４０】（２）排気ガス中の有害成分を減少させる
ことができる。

【００４１】（３）動弁音を低減させることができる。

【００４２】そして、サブアーム１７がロッカアーム１
に枢支されているため、次のような利点が得られる。

【００４３】（４）ロッカアーム１をロッカシャフト２
に組付ける前に、ロッカシャフト２や他のロッカアーム
１とは関係なく、サブアーム１７をロッカアーム１に取
り付けることができるため、ロッカアーム１のピストン
孔１Ｂとサブアーム１７のピストン孔１７Ａとを正確に
整合させることができるようになり、連結手段Ｒにおけ
る第１ピストン２０のピストン孔１７Ａへの嵌合を確実
且つ円滑に行なえるようになる。したがって、高速運転
と低速運転との間のバルブ開閉パターンの切り換えに関
する信頼性及び安定性が大幅に向上する。

【００４４】（５）ロッカアーム１とロッカシャフト２
との取り付け精度を、ロッカアーム１のピストン孔１Ｂ
とサブアーム１７のピストン孔１７Ａとの整合に関係な
く設定できるようになり、ロッカアーム１の揺動を安定
して正確に行なわせるような本来の取り付け関係が得ら
れるようになる。

【００４５】（６）多数のロッカアーム１の相互間の位
置調整を、連係機構Ｓに関連して行なう必要がなくなる
。

【００４６】（７）ロッカアーム１の揺動中心とサブア
ーム１７の揺動中心とが異なるため、高速カム５と第２
カムチップ１９との係合点が高速カム５の回転に伴い変
化して１点に集中しない。このため、高速カム５と第２
カムチップ１９との磨耗が抑制される。

【００４７】（８）サブアーム１７をロッカアーム１よ
りも小型軽量に製造できる。

【００４８】（９）ロッカアーム１のロッカシャフト２
への枢支部の幅Ｌを広く形成できるようになり、ロッカ
アーム１の揺動をより正確に行なえるとともに、取り付
け部の精度上も有利になる。

【００４９】次に、本発明の第２実施例について説明す
ると、この内燃機関用動弁装置は、図４〜図６に示すよ
うに構成される。図４〜図６中、図１〜図３と同一の符
号は、ほぼ同様のものを示しており、この第１実施例の
内燃機関用動弁装置は、その大部分については第１実施
例のものと同様に構成されている。

【００５０】連結手段Ｒについても第１実施例と同様に
構成されるが、本実施例では、サブアーム１７′を枢支
するシャフト１６′が第１実施例と異なっている。

【００５１】つまり、シャフト１６′は筒状であって、
ロッカアーム１の基端に固着されている。このシャフト
１６′はロッカシャフト２に嵌装されており、ロッカア
ーム１がシャフト１６′を介してロッカシャフト２に枢
支されている。

【００５２】このシャフト１６′は、サブアーム１７′
の側へ延在しており、この延在部１６Ａ′にサブアーム
１７′が枢支されている。したがって、サブアーム１７
′は、このシャフト１６′を介してロッカアーム１に枢
支されている。

【００５３】上述のような構成により、本実施例の内燃
機関用動弁装置は、連係機構Ｓの連結手段Ｒが作動して
ない時のサブアーム１７′の揺動がシャフト１６′を中
心として行なわれるが、この他は、第１実施例とほぼ同
様に作動する。これにより、第１実施例とほぼ同様の利
点が得られる他、次のような利点が得られる。

【００５４】（１０）ロッカアーム１７′が、軸方向幅
の広いシャフト１６′に支承されるため、サブアーム１
７′の揺動が、より安定して行なわれる。

【００５５】なお、第１実施例のものにおいて、シャフ
ト１６をロッカアーム１と一体に形成したり、第２実施
例のものにおいて、筒状のシャフト１６′をロッカアー
ム１と一体に形成するようにしてもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の内燃機関
用動弁装置によれば、内燃機関に設けられた吸気弁又は
排気弁を駆動する動弁装置において、機関に連動するカ
ムシャフトと、該カムシャフトと並列的に配設されたロ
ッカシャフトと、該ロッカシャフトに一端を揺動可能に
枢支されるとともに他端を該吸気弁又は該排気弁のステ
ム末端に係合されたロッカアームと、該ロッカシャフト
を揺動させるべく該ロッカアームの背面に係合するよう
に該カムシャフトに配設された第１のカムと、該カムシ
ャフトに該第１のカムと並列的に固着されるとともに該
第１のカムに優先するカムプロフィルをそなえた第２の
カムと、該第２のカムの動きを該ロッカアームに伝達し
て該ロッカアームを該第２のカムに連係して揺動させう
る連係機構とをそなえ、該連係機構が、該ロッカアーム
に一端を枢支されるとともに該第２のカムに背面を係合
するように配設されたサブアームと、該サブアームと該
ロッカアームとを一体に連結する連結手段とから構成さ
れるという簡素な構造によって、次のような効果ないし
利点が得られる。

【００５７】（１）ロッカアームをロッカシャフトに組
付ける前に、ロッカシャフトや他のロッカアームとは関
係なく、サブアームをロッカアームに取り付けることが
できるため、連結手段を正確に整合させることができる
ようになり、連結手段による連結作動を確実且つ円滑に
行なえるようになる。したがって、高速運転と低速運転
との間のバルブ開閉パターンの切り換えに関する信頼性
及び安定性が大幅に向上する。

【００５８】（２）ロッカアームとロッカシャフトとの
取り付け精度を、連結手段の整合に関係なく設定できる
ようになり、ロッカアームの揺動を安定して正確に行な
わせるような本来の取り付け関係が得られるようになる
。

【００５９】（３）多数のロッカアーム相互間の位置調
整を、連係機構に関連して行なう必要がなくなる。

【００６０】（４）ロッカアーム１のロッカシャフト２
への枢支部の幅Ｌを広く形成できるようになり、ロッカ
アーム１の揺動をより正確に行なえるとともに、取り付
け部の精度上も有利になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の要部を示す摸式的縦断面
図である。

【図２】本発明の第１実施例の要部を示す摸式的平面図
である。

【図３】本発明の第１実施例の作動状態を示す断面図（
図１のＡ−Ａ矢視断面図）であって、（ａ）は連係機構
の非作動状態を示し、（ｂ）は連係機構の作動状態を示
している。

【図４】本発明の第２実施例の要部を示す摸式的縦断面
図である。

【図５】本発明の第２実施例の要部を示す摸式的平面図
である。

【図６】本発明の第２実施例の作動状態を示す断面図（
図４のＢ−Ｂ矢視断面図）であって、（ａ）は連係機構
の非作動状態を示し、（ｂ）は連係機構の作動状態を示
している。

【符号の説明】

１　　ロッカアーム １Ａ　　油通路 １Ｂ　　ピストン孔 ２　　ロッカシャフト ２Ａ　　油通路 ２Ｂ　　開口 ３　　カムシャフト ４　　第１のカムとしての低速カム ５　　第２のカムとしての高速カム ６　　アジャストスクリュ ７　　ロックナット ８　　バルブ ９　　ステム １０　　リテーナ １１　　バルブスプリング １２　　リフタ １３　　リフタヘッド １４　　リフタケース １５　　リフタスプリング １６，１６′　　シャフト １７，１７′　　サブアーム １７Ａ　　ピストン孔 １７Ｂ　　孔（油抜け孔） １７Ｃ　　取り付け孔 １８　　第１カムチップ １９　　第２カムチップ ２０　　第１ピストン ２１　　第２ピストン ２２　　スプリング ２３　　止めリング Ｒ　　連結手段 Ｓ　　連係機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関に設けられた吸気弁又は排気
   弁を駆動する動弁装置において、機関に連動するカムシ
   ャフトと、該カムシャフトと並列的に配設されたロッカ
   シャフトと、該ロッカシャフトに一端を揺動可能に枢支
   されるとともに他端を該吸気弁又は該排気弁のステム末
   端に係合されたロッカアームと、該ロッカシャフトを揺
   動させるべく該ロッカアームの背面に係合するように該
   カムシャフトに配設された第１のカムと、該カムシャフ
   トに該第１のカムと並列的に固着されるとともに該第１
   のカムに優先するカムプロフィルをそなえた第２のカム
   と、該第２のカムの動きを該ロッカアームに伝達して該
   ロッカアームを該第２のカムに連係して揺動させうる連
   係機構とをそなえ、該連係機構が、該ロッカアームに一
   端を枢支されるとともに該第２のカムに背面を係合する
   ように配設されたサブアームと、該サブアームと該ロッ
   カアームとを一体に連結する連結手段とから構成されて
   いることを特徴とする、内燃機関用動弁装置。