JPH0610635A - 可変動弁機構付き機関の油圧供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可変動弁機構付き機関において、機関低回転
域からカムの切換えを可能とする油圧供給装置を提供す
る。 【構成】 ポンプ吐出側通路１５から潤滑通路１６とカ
ム切換機構１１，１２に連通する油圧通路１３を分岐形
成し、カム切換機構１１，１２の切換作動時に一時的に
絞弁５０が潤滑通路１６を絞るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機関の運転条件に応じ
て複数のカムを切換える可変動弁機構付き機関の油圧供
給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の可変動弁機構として、例えば、
特開昭６２−２９４７０９号公報において、通常回転域
の出力を重視したカムと、それより高回転域の出力を重
視したカムとを備え、機関回転数によってこの２つのカ
ムを切換える可変動弁装置が提案されている。

【０００３】このような従来装置では、カム切換機構に
駆動油圧を供給する油圧通路が機関の潤滑通路から分岐
して配設され、機関のオイルポンプから供給される油圧
を弁手段を介して調節して、カムを切換えるようになっ
ている。

【０００４】また、本出願人により特願平２-１１５４
０９号等にて、機関の出力性能と燃費性能を共に向上さ
せる目的で、１つの弁に対して３つのカムを備え、低回
転域からカムを切換える装置が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置にあっては、オイルポンプの吐出流量が低
い低回転域では、機関の潤滑部に供給されるオイル量が
かなりの割合を占めて、カム切換機構に十分な油圧を供
給することができないため、カムの切換え可能な回転域
が例えば３０００rpm以上の範囲に限定されたり、ある
いはカム切換時の応答性を悪化させるという問題点があ
った。

【０００６】本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、機関低回転域からカムの切換えを可能
とする油圧供給装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、共通の吸気弁
または排気弁の少なくとも一方に対してカムプロフィー
ルの異なる複数のカムを備え、油圧調整弁を介して導か
れる油圧に応動して吸気弁または排気弁の少なくとも一
方の開閉作動に携わるカムを切換えるようにしたカム切
換機構を備え、オイルポンプの吐出側通路から、機関主
運動部に潤滑油を導く潤滑通路と、前記油圧調整弁に連
通する油圧通路とを分岐させて配設した可変動弁機構付
き機関において、前記オイルポンプの吐出側通路から前
記潤滑通路に分流するオイルの流れを絞る絞弁を設け、
前記カム切換機構の切換作動時に一時的にこの絞弁が潤
滑通路を絞るように制御する手段を設ける。

【０００８】また、前記絞弁が潤滑通路を絞る作動と連
動してリリーフバルブの開弁圧を高める調整手段を設け
る。

【０００９】

【作用】オイルポンプから吐出するオイルは、潤滑通路
に分流してクランクシャフト等の主運動部を潤滑する一
方、油圧通路から油圧調整弁を経て導かれる油圧により
カム切換機構を作動させる。

【００１０】絞弁はカム切換機構の切換作動時に潤滑通
路を絞ることにより、機関の低回転域でもカム切換機構
を作動させるのに必要な油圧力が確保され、カム切換機
構の作動を確実に行うことができ、また切換え応答性を
高められる。

【００１１】絞弁はカム切換機構の作動に連動して極短
時間だけ潤滑通路を絞り、カムの切換作動後に潤滑通路
の絞りを解除することにより、クランクシャフト等の主
運動部系に供給されるオイルの供給が不足することがな
く、潤滑性能を維持でき、またオイルポンプの負荷が増
大することを抑えられる。

【００１２】また、前記絞弁が潤滑通路を絞る作動と連
動してリリーフバルブの開弁圧を高める調整手段を設け
ることにより、カム切換機構の作動が行われない運転時
にリリーフバルブの開弁圧を比較的低い適正な値に設定
することが可能となり、高回転域でオイルポンプの負荷
が増大することを抑えられる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１４】図１に示すように、４気筒機関は、吸気弁
の開閉作動に携わるカムを切換えるカム切換機構１１
と、排気弁の開閉作動に携わるカムを切換えるカム切換
機構１２とを各気筒毎に備える。

【００１５】図中１３は各カム切換機構１１および１２
に駆動油圧を導く油圧通路で、この油圧通路１３と潤滑
通路１６はオイルポンプ１４の吐出側通路１５から分岐
して配設される。

【００１６】オイルパン２１に溜められたオイルはオイ
ルポンプ１４で吸い上げられ、オイルポンプ１４から吐
出側通路１５を通して圧送される。オイルポンプ１４か
ら吐出するオイルはリリーフバルブ５２で設定圧以下に
調整されつつ、フィルタ２２とオイルクーラ２３を経て
供給される。

【００１７】潤滑通路１６は、メインギャラリ２４がク
ランクシャフトに沿って形成され、このメインギャラリ
２４からクランクシャフトとピストンおよびコンロッド
の主運動部系にオイルが分配される。メインギャラリ２
４に入ったオイルの一部はクランクシャフトの各主軸受
２７に送られ、各主軸受２７を潤滑し、各主軸受２７に
送られたオイルの一部はクランクシャフト内部を通って
各クランクピン２８を潤滑し、またメインギャラリ２４
に入ったオイルの一部は噴射ノズル２９を介してピスト
ン３０を潤滑する。

【００１８】潤滑通路１６にはメインギャラリ２４から
分岐するサブギャラリ２５,２６が吸気カムシャフトと
排気カムシャフトにそれぞれ沿って形成され、サブギャ
ラリ２５にはメインギャラリ２４のオイルが固定絞り３
１を介して分流される。各サブギャラリ２５,２６に入
ったオイルは、吸気カムシャフトの各軸受３２と排気カ
ムシャフトの各軸受３３およびカム切換機構１１,１２
等を潤滑する。

【００１９】油圧通路１３の途中には油圧調整弁１７が
介装され、各カム切換機構１１,１２に導かれる油圧を
調節するようになっている。この油圧調整弁１７はその
流路面積を２段階に切換える電磁弁であり、その通電時
に流路面積を大きくして吐出側通路１５から各カム切換
機構１１,１２に導かれる油圧を高めて、各カム切換機
構１１,１２を作動させるようになっている。

【００２０】なお、油圧調整弁１７を経て油圧通路１３
に入ったオイルの一部は、各固定絞り３５,３６を介し
て各潤滑通路３７,３８に流入し、各潤滑通路３７,３８
から各カム切換機構１１,１２に潤滑油として供給され
る。

【００２１】各カム切換機構１１,１２は、その揺動先
端が吸気弁または排気弁に当接してバルブスプリングの
付勢力により第一のカムに従動するメインロッカアーム
と、弁との当接部位を持たずロストモーションスプリン
グの付勢力により第二のカムに従動するサブロッカアー
ムとが互いに独立して揺動可能に支持され、油圧に応動
する結合ピンが各ロッカアームの嵌合孔に渡って嵌まり
あるいは一方の嵌合孔から抜けることで、メインロッカ
アームに対してサブロッカアームが選択的に結合された
りあるいはその結合が解かれたりする。第二のカムは第
一のカムより大きなプロフィールで形成されており、メ
インロッカアームに対してサブロッカアームの結合が解
かれた状態では、第一のカムのプロフィールに従ってメ
インロッカアームが揺動して各弁が開閉駆動され、リフ
ト量およびリフト区間の共に小さな開弁特性が得られ
る。機関回転数が設定値(例えば２５００rpm)を越えて
上昇した所定の回転域では、油圧調整弁１７の作動によ
り各カム切換機構１１，１２に導かれる油圧が高めら
れ、結合ピンを介してメインロッカアームとサブロッカ
アームが結合される。この状態では、メインロッカアー
ムが第一のカムから浮き上がり、サブロッカアームを介
して第二のカムのプロフィールに従って揺動して各弁が
開閉駆動され、リフト量およびリフト区間が共に大きい
開弁特性が得られる。

【００２２】なお、カム切換機構は、１つの弁に対して
プロフィールの異なる３つのカムを切換える構造として
もよい。

【００２３】図２にも示すように、上記結合ピンが各ロ
ッカアームの嵌合孔に渡って嵌まるカムの切換作動時に
油圧通路１３を介して各カム切換機構１１,１２に導か
れる駆動油圧を確保するために、前記潤滑通路１６に分
流するオイルの流れを絞る絞弁５０が設けられる。

【００２４】絞弁５０はオイルの流れを大きく絞るポジ
ションａとオイルの流れをほとんど絞らないポジション
ｂとを有し、パイロット通路５５から導かれるパイロッ
ト油圧が所定値を越えて高まるとポジションｂからポジ
ションａに切換わる。

【００２５】絞弁５０のパイロット油圧とリリーフバル
ブ５２の背圧を調整する電磁弁５１が設けられる。電磁
弁５１はポンプ吐出側通路１５をパイロット通路５５お
よびリリーフバルブ５２の背圧室５６に連通するポジシ
ョンｃと、この連通を遮断するポジションｄを有し、コ
ントローラ１９から送られる励磁電流によりポジション
ｄからポジションｃに切換えられる。

【００２６】リリーフバルブ５２の背圧室５６は、固定
絞り５４および電磁弁５１を介してポンプ吐出側通路１
５に連通するとともに、固定絞り５３を介してオイルパ
ン２１側に連通する。

【００２７】電磁弁５１がポジションｄにある場合、絞
弁５０は潤滑通路１６に分流するオイルの流れをほとん
ど絞らないポジションｂに保持されるとともに、リリー
フバルブ５２はその背圧室５６が略大気圧となって、そ
の開弁圧が小さく保たれる。

【００２８】電磁弁５１がポジションｃにある場合、絞
弁５０は潤滑通路１６に分流するオイルの流れを大きく
絞るポジションａに保持される。これにより、油圧通路
１３から油圧調整弁１７を介して各カム切換機構１１お
よび１２に導かれる駆動油圧が上昇するとともに、リリ
ーフバルブ５２はその背圧室５６が絞り５４と５３によ
り定まる所定圧となって、その開弁圧が大きく保たれ
る。

【００２９】各カム切換機構１１，１２の作動時に一時
的に絞弁５０が潤滑通路１６を絞るように制御する手段
としてコントローラ１９が設けられる。コントローラ１
９は図示しない制御装置から油圧調整弁１７に送られる
カム切換信号と、回転センサ３９からの検出信号を入力
して、低回転数域で油圧調整弁１７を介して各カム切換
機構１１,１２の切換作動が行われるのに連動して一時
的に電磁弁５１を通電する。

【００３０】ここで、コントローラ１９の制御内容を図
３に示すフローチャートに基づいて説明する。

【００３１】まずステップ１０１で油圧調整弁１７に送
られる励磁電流（カム切換信号）がＯＦＦからＯＮに切
換えられことを判定し、ステップ１０２で機関回転数Ｎ
ｅが所定値（例えば３０００ｒｐｍ）より低いことを判
定して、ステップ１０３で電磁弁５１に送られる励磁電
流をＯＮにする。

【００３２】続いてステップ１０４で電磁弁５１の通電
時間が所定のディレイＴを越えるのを判定し、ステップ
１０５で電磁弁５１に送られる励磁電流をＯＦＦにす
る。

【００３３】なお、ディレイＴはカムが略１回転する時
間に若干の余裕時間を加算した値（例えば０．２秒）に
設定され、各カム切換機構１１，１２において油圧に応
動するすべての結合ピンが各ロッカアームの嵌合孔に渡
って嵌まるようにする。

【００３４】この実施例では油圧調整弁１７と電磁弁５
１が略同時に通電されるが、機関の運転条件から油圧調
整弁１７が通電されるのを予測して電磁弁５１を油圧調
整弁１７より先に通電してもよい。これにより、電磁弁
５１に要求される応答性を下げられる。また、結合ピン
の移動が終了することを検出し、電磁弁５１をＯＦＦに
するタイミングを結合ピンの移動が終了する時点にして
もよい。

【００３５】このように構成されており、機関回転数が
３０００ｒｐｍより低い回転域では、図４に示すよう
に、カム切換信号が立ち上がるのに伴って、油圧調整弁
１７と電磁弁５１は同時に通電され、油圧調整弁１７が
継続して通電されるのに対して、電磁弁５１は所定時間
Ｔだけ通電される。

【００３６】電磁弁５１の作動によって絞弁５０が潤滑
通路１６を絞るとともに、リリーフバルブ５２の開弁圧
が高まることにより、油圧通路１３から油圧調整弁１７
に送られる油圧が一時的に上昇し、この間にカム切換機
構１１，１２の結合ピンが移動して各ロッカアームの嵌
合孔に渡って嵌まる。

【００３７】結合ピンの移動時はオイルがカム切換機構
１１，１２に流入するので、電磁弁５１により潤滑通路
１６を絞らない場合、結合ピンの移動が終了するまでは
図中破線で示すように油圧通路１３における油圧が落ち
込むが、電磁弁５１の作動により絞弁５０が潤滑通路１
６が一時的に絞られることにより、油圧通路１３から油
圧調整弁１７に送られる油圧が落ち込むことなく上昇
し、結合ピンを速やかにかつ確実に移動することができ
る。

【００３８】カムが１回転以上すれば、すべての結合ピ
ンの移動が終了するので、所定時間Ｔが経過した後に電
磁弁５１がＯＦＦとなり、絞弁５０による潤滑通路１６
の絞りが解除されるとともに、リリーフバルブ５２の開
弁圧が下がる。電磁弁５１がＯＦＦとなっても、油圧調
整弁１７が引き続き通電されることにより各結合ピンに
導かれる油圧が所定値より高く保たれる。各カム切換機
構１１，１２において結合ピンが各ロッカアームの嵌合
孔に渡って嵌まった状態に保持するのに必要な油圧力
は、油圧調整弁１７より下流側の油圧が図中１点鎖線で
示す所定値を越えていればよい。

【００３９】油圧調整弁１７の励磁電流がＯＦＦとな
り、油圧通路１３が再び絞られることにより、各結合ピ
ンに導かれる油圧力は低下し、結合ピンはバネの付勢力
により各ロッカアームを結合しない初期位置に復帰す
る。

【００４０】なお、電磁弁５１の作動により絞弁５０が
潤滑通路１６が絞られる時間は約０．２秒と極短時間で
あるため、潤滑通路１６からクランクシャフトとピスト
ンおよびコンロッドの主運動部系に供給されるオイルが
不足して潤滑不良を防止するとともに、オイルポンプ１
４の負荷が必要以上に増大することを抑えられる。

【００４１】なお、３０００ｒｐｍ以上の回転域ではオ
イルポンプ１４の吐出量が増大することにより、絞弁１
８を開いても各カム切換機構１１，１２に導かれる駆動
油圧は十分に確保されるため、絞弁５０により潤滑通路
１６を絞る必要がない。

【００４２】電磁弁５１がポジションｃにある場合、リ
リーフバルブ５２はその背圧室５６にポンプ吐出側通路
１５の圧力が絞り５４を介して導かれて絞り５４と絞り
５３の分圧比によって定まる圧力となり、そのリリーフ
圧が大きく保たれる。ここで、ポンプ吐出側通路１５の
圧力をＰｐ、この圧力Ｐｐが作用するリリーフバルブ５
２の受圧面積をＡｐ、背圧室５６に生じる背圧をＰｈ、
この背圧Ｐｈが作用するリリーフバルブ５２の受圧面積
をＡｈ、リリーフバルブ５２を閉弁方向に付勢するバネ
力をＦｓとすると、リリーフバルブ５２の釣り合いの式
は、 Ａｐ×Ｐｐ＝Ｆｓ＋Ａｈ×Ｐｈ となる。Ｐｈ，Ｐｐの分圧比をＫｐ、Ａｐ，Ａｈの面積
比をＫａとおけば、 Ｐｈ＝Ｋｐ×Ｐｐ Ａｈ＝Ｋａ×Ａｐ となるので、Ｐｐは次式で表される。

【００４３】 Ｐｐ＝Ｆｓ／Ａｐ＋Ｋｐ×Ｋａ×Ｐｐ すなわち、 Ｐｐ＝Ｆｓ／［Ａｐ×（１−Ｋｐ×Ｋａ）］ となる。したがって、分圧比Ｋｐ、面積比Ｋａを任意に
設定することにより、リリーフバルブ５２のリリーフ圧
Ｐｐを図５に実線と破線で示すように所望の特性に設定
することができる。

【００４４】これに対して、リリーフ圧の特性を変えら
れない従来装置の場合、図５に１点鎖線示すように、中
高回転域でリリーフ圧を必要以上に高め、オイルポンプ
１４の負荷を増大させる。

【００４５】次に、図６に示した他の実施例は、絞弁５
０のパイロット通路５５とリリーフバルブ５２の背圧室
５６が固定絞り５４を介してポンプ吐出側通路１５に連
通し、背圧室５６が電磁弁５７を介してオイルパン２１
に連通するものである。

【００４６】電磁弁５７は背圧室５６をオイルパン２１
側に連通するポジションｆと、この連通を遮断するポジ
ションｅを有し、各カム切換機構１１,１２の切換作動
が行われるのに連動してその励磁電流が一時的に止めら
れてポジションｆからポジションｅに切換えられる。

【００４７】このように、電磁弁５７の非通電時に絞弁
５０が潤滑通路１６を絞るとともに、リリーフバルブ５
２の開弁圧を高める構成としたため、電磁弁５７に接続
する配線の断線時等にも各カム切換機構１１，１２の作
動性が確保される。

【００４８】次に、図７に示した他の実施例は、潤滑通
路１６に圧力制御型の絞弁６０を設けるものである。

【００４９】絞弁６０はこれを閉弁方向に付勢するバネ
６１と、これを開弁方向に付勢するパイロット圧が導か
れる油圧室６２とを備える。

【００５０】油圧室６２に接続されるパイロット通路６
３は、電磁弁６５を介してポンプ吐出側通路１５に連通
するとともに、固定絞り６４を介してオイルパン２１に
連通する。

【００５１】電磁弁６５はパイロット通路６３をポンプ
吐出側通路１５に連通するポジションｈと、この連通を
遮断するポジションｇを有し、各カム切換機構１１,１
２の切換作動が行われるのに連動してその励磁電流が一
時的に止められてポジションｈからポジションｇに切換
えられる。

【００５２】電磁弁６５がポジションｈにある状態で
は、ポンプ吐出圧がパイロット通路６３を介して油圧室
６２に導かれ、絞弁６０は強制的に開弁される。

【００５３】電磁弁６５がポジションｇにある状態で
は、大気圧がパイロット通路６３を介して油圧室６２に
導かれ、絞弁６０の開弁圧は高められ、潤滑通路１６を
流れるオイルを絞る。

【００５４】この場合、通常オイルポンプ１４とユニッ
ト化して設けられるリリーフバルブ５２に対して背圧を
調整する機構等を設ける必要がなく、生産性を高められ
る。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、可変動弁
機構付き機関の油圧供給装置において、ポンプ吐出側通
路から潤滑通路に分流するオイルの流れを絞る絞弁を設
け、カム切換機構の切換作動時に一時的にこの絞弁が潤
滑通路を絞り、カム切換機構に導かれる油圧力を高める
ように構成したため、カム切換機構の作動を確実に行う
ことができるとともに、この切換え応答性が高めること
ができる。一方、通常時は絞弁が潤滑通路を絞らないの
で、オイルポンプの駆動負荷が小さく、燃費が改善され
る。

【００５６】また、絞弁が潤滑通路を絞る作動と連動し
てリリーフバルブの開弁圧を高める調整手段を設けるこ
とにより、カム切換機構の作動が行われない運転時にリ
リーフバルブの開弁圧を比較的低い適正な値に設定する
ことが可能となり、高回転域でオイルポンプの負荷が増
大することを抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す全体構成図である。

【図２】同じく油圧回路図である。

【図３】同じく制御内容を示すフローチャートである。

【図４】同じくタイミングチャートである。

【図５】同じくリリーフ圧の特性図である。

【図６】他の実施例を示す油圧回路図である。

【図７】さらに他の実施例を示す油圧回路図である。

【符号の説明】

１１ カム切換機構 １２ カム切換機構 １３ 油圧通路 １４ オイルポンプ １５ ポンプ吐出側通路 １６ 潤滑通路 １７ 油圧調整弁 １９ コントローラ ５０ 絞弁 ５１ 電磁弁 ５２ リリーフバルブ ５６ 背圧室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共通の吸気弁または排気弁の少なくとも
   一方に対してカムプロフィールの異なる複数のカムを備
   え、油圧調整弁を介して導かれる油圧に応動して吸気弁
   または排気弁の少なくとも一方の開閉作動に携わるカム
   を切換えるようにしたカム切換機構を備え、オイルポン
   プの吐出側通路から、機関主運動部に潤滑油を導く潤滑
   通路と、前記油圧調整弁に連通する油圧通路とを分岐さ
   せて配設した可変動弁機構付き機関において、前記オイ
   ルポンプの吐出側通路から前記潤滑通路に分流するオイ
   ルの流れを絞る絞弁を設け、前記カム切換機構の切換作
   動時に一時的にこの絞弁が潤滑通路を絞るように制御す
   る手段を設けたことを特徴とする可変動弁機構付き機関
   の油圧供給装置。
2. 【請求項２】 前記オイルポンプの吐出圧を規制するリ
   リーフバルブを設け、前記絞弁が潤滑通路を絞る作動と
   連動してこのリリーフバルブの開弁圧を高める調整手段
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構
   付き機関の油圧供給装置。