JPH06123210A - エンジンの弁作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの運転条件に応じて複数のカムを選
択的に切換える弁作動装置において、高精度の加工を不
要とし、潤滑性を十分に確保すること。 【構成】 サブロッカアーム２を高速カム２２に押し付
けるロストモーションスプリング２５を備え、その付勢
力をサブロッカアーム２に伝えるプロップ３１を備え、
プロップ３１をメインロッカアーム１に連携しない非係
止位置とメインロッカアーム１に連携する係止位置とに
渡って移動させるプランジャ３３等を備え、メインロッ
カアーム１の上面に凹状に窪むオイルバス１３を形成
し、このオイルバス１３にサブロッカアーム２を配置す
るとともに、このオイルバス１３の底部にロストモーシ
ョンスプリングを配置し、オイルバス１３に潤滑油を供
給するデリバリパイプ１５を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの運転条件に
応じて複数のカムを選択的に使用する弁作動装置に関す
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カムが、高速用
ロッカアームには低速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カムがそれ
ぞれ摺接される。

【０００４】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かれたりする。

【０００５】高速用ロッカアームの下方にはシリンダヘ
ッドとの間にロストモーションスプリングが介装され、
ロストモーションスプリングの付勢力により常に高速用
ロッカアームが高速用カムに押し付けられるようになっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の装置
では、それぞれの嵌合穴が同軸上に整列したときに、油
圧を受けたプランジャが相手プランジャを押しながら相
手の嵌合穴に嵌まり込むように構成されているので、プ
ランジャが嵌挿される高速用ロッカアームと低速用ロッ
カアームの嵌合穴の加工精度は極めて高いものが要求さ
れ、各ロッカアームの共加工が必要となり、コストアッ
プの一因となっている。

【０００７】また、この動弁系を潤滑するうえで、各ロ
ッカアームに内蔵されるプランジャやロストモーション
スプリングの摺接部に潤滑油を十分に供給することが難
しいという問題点があった。

【０００８】本発明は上記の問題点に着目し、エンジン
の運転条件に応じて複数のカムを選択的に切換える弁作
動装置において、高精度の加工を不要とし、かつ潤滑性
を十分に確保することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、一端が吸気弁
または排気弁に連携するメインロッカアームを第一カム
によって駆動し、メインロッカアームに揺動可能に連結
されるサブロッカアームを第一カムよりプロフィールの
大きい第二カムによって駆動し、サブロッカアームを第
二カムに押し付けるロストモーション機構を備え、ロス
トモーション機構の付勢力をサブロッカアームに伝える
プロップを備え、プロップをメインロッカアームに連携
しない非係止位置とメインロッカアームに連携する係止
位置とに渡って移動させる切換手段を備え、メインロッ
カアームの上面に凹状に窪むオイルバスを形成し、この
オイルバスにサブロッカアームを配置するとともに、こ
のオイルバスの底部にロストモーション機構を配置し、
メインロッカアームの上方からオイルバスに潤滑油を供
給する手段を備える。

【００１０】また、メインロッカアームをロッカシャフ
トを介してエンジン本体に揺動可能に支持し、メインロ
ッカアームにロッカシャフトとの軸受部とオイルバスを
連通する給油孔を形成する。

【００１１】

【作用】サブロッカアームに設けられたプロップが切換
手段によりメインロッカアームに連携しない非係止位置
に移動すると、メインロッカアームとサブロッカアーム
は互いに相対回転し、メインロッカアームは第一カムに
従動して弁を開閉する一方、プロップがメインロッカア
ームに連携する係止位置に移動すると、メインロッカア
ームはサブロッカアームと一体となって第二カムに従動
して弁を開閉する。

【００１２】プロップがロストモーション機構の付勢力
をサブロッカアームに伝える機能と、サブロッカアーム
とメインロッカアームの相対回転を係止する機能を果た
すため、前記従来装置のように各ロッカアームに共加工
で形成される嵌合穴等を不要とし、生産性を高められ
る。

【００１３】メインロッカアームの上面に凹状に窪むオ
イルバスを形成し、このオイルバスに潤滑油を溜めるこ
とにより、オイルバス内に介在するサブロッカアームお
よびプロップの摺動部を確実に潤滑するとともに、オイ
ルバスの底部に配置されたロストモーション機構を確実
に潤滑することができる。

【００１４】また、メインロッカアームにロッカシャフ
トとの軸受部とオイルバスを連通する給油孔を形成する
ことにより、メインロッカアームの軸受部を確実に潤滑
することができる。

【００１５】

【実施例】以下、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添付図面に基づいて説明す
る。

【００１６】図２、図３に示すように、各気筒には２本
の吸気弁に対応して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
可能に支持され、メインロッカアーム１の先端には吸気
弁のステム頂部を当接させるチップ１０が固着される。
各吸気弁はバルブスプリングによって閉弁方向に付勢さ
れている。

【００１７】図６にも示すように、メインロッカアーム
１にはローラフォロワ１４がシャフト１１およびベアリ
ング１９を介して回転自在に連結され、このローラフォ
ロワ１４に低速カム２１が転接する。

【００１８】メインロッカアーム１は平面図上略矩形に
形成され、メインロッカアーム１にはローラフォロワ１
４と並んで単一のサブロッカアーム２が設けられる。

【００１９】図１にも示すように、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、各メインロッカアーム１に形成
された穴１８に圧入される。

【００２０】サブロッカアーム２は吸気弁に当接する部
位を持たず、その先端には高速カム２２に摺接するカム
フォロア部２３が円弧状に突出して形成される。

【００２１】サブロッカアーム２を高速カム２２に追従
させるロストモーション機構として、メインロッカアー
ム１に摺動自在に収装されるリフタ４１が設けられると
ともに、このリフタ４１を介してサブロッカアーム２を
高速カム２２に押し付けるロストモーションスプリング
２５が介装される。

【００２２】ロストモーションスプリング２５およびリ
フタ４１を収装するロストモーションボディ４２がメイ
ンロッカアーム１と別体で形成される。ロストモーショ
ンボディ４２は鉄系の材質により形成され、メインロッ
カアーム１はアルミ系の材質により形成される。

【００２３】ロストモーションボディ４２は円筒状に形
成され、その外周に雄ネジ４３が形成されるとともに、
メインロッカアーム１にこの雄ネジ４３に螺合する雌ネ
ジ４４が形成される。ロストモーションボディ４２はそ
の雄ネジ４３に螺合するナット４５を介して締め付け固
定される。ロストモーションボディ４２の下端に凹部４
６が形成され、ナット４５の締め付け時等にこの凹部４
６に図示しない工具が差し込まれる。

【００２４】ロストモーションボディ４２はその内周に
リフタ４１の外周面を摺動自在に嵌合させる筒状の支持
面４７が突出形成されるとともに、ロストモーションス
プリング２５の下端を受けるリテーナ４８が嵌められ
る。

【００２５】ロストモーションスプリング２５の付勢力
をサブロッカアーム２に伝えるプロップ３１が設けられ
る。プロップ３１は鉄系の材質により形成され、サブロ
ッカアーム２はアルミ系の材質により形成される。

【００２６】プロップ３１はその円筒部５３がサブロッ
カアーム２に形成された溝３２に摺動自在に嵌合され、
ロッカシャフト３，１６の中心軸と平行方向に変位可能
に支持される。プロップ３１とサブロッカアーム２はス
プライン６７を介して嵌合することにより、サブロッカ
アーム２とプロップ３１の相対回転が係止される。

【００２７】図４にも示すように、プロップ３１は円筒
部４３に直交して下方に突出する第一脚部５１と第二脚
部５２が形成される。プロップ３１は図４、図８に示す
ように第一脚部５１がリフタ４１のみに当接する非係止
位置と、図９に示すように第一脚部５１と第二脚部５２
がそれぞれロストモーションボディ４２の上端部に当接
する係止位置に渡って移動するようになっている。

【００２８】プロップ３１が非係止位置から係止位置へ
と移動するとき、高速カム２２に対する偏心量が少ない
第二脚部５２が第一脚部５１より先にロストモーション
ボディ４２に当接するように形成される。

【００２９】メインロッカアーム１の上面に凹状に窪む
オイルバス１３が形成され、このオイルバス１３にサブ
ロッカアーム２が配置されるとともに、このオイルバス
１３の底部にロストモーションボディ４２が配置され
る。

【００３０】オイルバス１３はメインロッカアーム１の
揺動基端側に位置する壁部１３ａと、揺動先端側に位置
する壁部１３ｂとの間に画成される。

【００３１】図１に示すように、サブロッカアーム２が
高速カム２２のベースサークル部に摺接する状態で、各
壁部１３ａ，１３ｂの突出高さがサブロッカシャフト１
６およびプロップ３１より上方に位置するように形成さ
れる。

【００３２】図１０に示すように、高速カム２２のリフ
ト部によって各ロッカアーム１，２が押し下げられた状
態でも、プロップ３１がオイルバス１３に溜められた潤
滑油に浸されるように、各壁部１３ｂの突出高さが設定
される。

【００３３】オイルバス１３に潤滑油を供給する手段と
して、カムシャフト２０の側方にデリバリパイプ１５が
配設される。このデリバリパイプ１５は図示しないオイ
ルポンプに連通し、その途中にサブロッカアーム２のカ
ムフォロワ部２３に向けて潤滑油を噴射するオイルジェ
ット９が形成される。

【００３４】メインロッカアーム１のロッカシャフト３
に対する軸受部３６とオイルバス１３を連通する給油孔
５が形成される。

【００３５】図７に示すように、ロッカシャフト３の外
周面にはこの給油孔５の開口部に対峙して周方向に延び
る横溝５５と、この横溝５５と直交して軸方向に延びる
縦溝５６が形成される。

【００３６】プロップ３１を非係止位置と係止位置とに
渡って移動させる切換手段として、メインロッカアーム
１に油圧に応動するプランジャ３３と、プロップ３１を
プランジャ３３に押し付けるリターンスプリング３８が
設けられる。メインロッカアーム１にはプランジャ３３
を摺動自在に嵌合させる穴３５が形成され、プランジャ
３３の背後に栓体３９を介して油圧室３７が画成され
る。プロップ３１に形成された穴５９にリターンスプリ
ング３８が介装されるとともに、スプリングストッパ３
４が摺動自在に嵌合され、メインロッカアーム１にスプ
リングストッパ３４の一端を摺接させる支持面５８が形
成される。

【００３７】図５に示すように、油圧室３７に作動油圧
を導く信号油圧通路６１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には油圧室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に対する軸受部
３６を貫通する通孔６５が形成される。ロッカシャフト
３の内部にはオイルギャラリ６４が軸方向に形成され、
このオイルギャラリ６４が通孔６５を介してメインロッ
カアーム１の信号油圧回路６１と連通している。

【００３８】オイルギャラリ６４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
低速カム２１と高速カム２２の切換えを円滑に行うよう
になっている。

【００３９】低速カム２１とこれに隣接する高速カム２
２はそれぞれ共通のカムシャフト２０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、高速カム２
２は低速カム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。

【００４０】次に作用について説明する。

【００４１】エンジンの低速運転時、メインロッカアー
ム１は低速カム２１のプロフィールに従って揺動し、各
吸気弁をバルブスプリングに抗して開閉駆動する。この
とき、サブロッカアーム２は高速カム２２によって揺動
されるものの、図４、図８に示すように、プロップ３１
が第一脚部５１と第二脚部５２が共にロストモーション
ボディ４２に当接しない非係止位置に保持されることに
より、メインロッカアーム１の動きを妨げることはな
い。

【００４２】エンジンの高速運転時、作動油圧がオイル
ギャラリ６４および信号油圧通路６１を介して油圧室３
７に導かれると、図９に示すように、プランジャ３３は
リターンスプリング３８に抗してプロップ３１を係止位
置に移動し、プロップ３１の第一脚部５１と第二脚部５
２がロストモーションボディ４２の上端部に当接するこ
とにより、２つのロッカーアーム１,２が一体となって
揺動する。高速カム２２は低速カム２１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
はメインロッカーアーム１のローラフォロワ１４が低速
カム２１から浮き上がり、各吸気弁は高速カム２２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、エンジンが高回転域
から再び低回転域に移ると、切換弁の作動により油圧室
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プロップ３１およびプランジャ３３
が非係止位置に移動して、メインロッカーアーム１の拘
束が解除される。

【００４３】ロストモーションボディ４２のメインロッ
カアーム１に対する螺合位置を調整することにより、サ
ブロッカアーム２とメインロッカアーム１が係止される
相対回転位置を変えて、カムクリアランスを適正にする
ことが容易にできる。これにより、各ロッカアーム１，
２は前記従来装置のように共加工によってプランジャを
嵌合させる穴を形成する必要がなく、生産性を高められ
る。

【００４４】メインロッカアーム１の上面に凹状に窪む
オイルバス１３を形成し、このオイルバス１３にデリバ
リパイプ１５のオイルジェット９から噴射される潤滑油
を溜めることにより、オイルバス１３内に介在するサブ
ロッカアーム２のサブロッカシャフト１６に対する摺動
部、プロップ３１の溝３２に対する摺動部、オイルバス
１３の底部に配置されたリフタ４１をそれぞれ確実に潤
滑することができる。

【００４５】図１０に示すように、高速カム２２によっ
て各ロッカアーム１，２が押し下げられた状態でも、プ
ロップ３１はオイルバス１３に溜められた潤滑油に浸さ
れる位置にあるため、サブロッカアーム２に対するプロ
ップ３１の摺動部を確実に潤滑することができる。

【００４６】オイルバス１３に溜められた潤滑油は給油
孔５と縦溝５５および横溝５６を通してロッカシャフト
３に対するメインロッカアーム１の軸受部３６の全域に
潤滑油を供給することができる。

【００４７】この結果、プロップ３１やシャフト１６を
潤滑するためにロッカシャフト３とメインロッカアーム
１の内部に油通路を形成する必要がなく、ロッカシャフ
ト３やメインロッカアーム１の構造を簡素化し、生産性
を高められる。

【００４８】他の実施例として、３つ以上のカムをエン
ジンの運転条件に応じて切換えるため、１つのメインロ
ッカアームに対して２つ以上のサブロッカアームを連結
してもよい。

【００４９】また、オイルバス１３に潤滑油を供給する
手段として、カムシャフトに形成された油通路からオイ
ルバスに向けて潤滑油を噴射するようにしてもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、一端が吸
気弁または排気弁に連携するメインロッカアームを第一
カムによって駆動し、メインロッカアームに揺動可能に
連結されるサブロッカアームを第一カムよりプロフィー
ルの大きい第二カムによって駆動し、サブロッカアーム
を第二カムに押し付けるロストモーション機構を備え、
ロストモーション機構の付勢力をサブロッカアームに伝
えるプロップを備え、プロップをメインロッカアームに
連携しない非係止位置とメインロッカアームに連携する
係止位置とに渡って移動させる切換手段を備え、メイン
ロッカアームの上面に凹状に窪むオイルバスを形成し、
このオイルバスにサブロッカアームを配置するととも
に、このオイルバスの底部にロストモーション機構を配
置し、メインロッカアームの上方からオイルバスに潤滑
油を供給する手段を備えたため、潤滑性を十分に確保す
るとともに、各ロッカアームに高精度の加工を不要と
し、生産性を高められる。

【００５１】また、メインロッカアームにロッカシャフ
トとの軸受部とオイルバスを連通する給油孔を形成する
ことにより、メインロッカアームの軸受部を確実に潤滑
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すもので、図２のＣ−Ｃ線
に沿う動弁系の横断面図である。

【図２】同じく動弁系の平面図である。

【図３】同じく動弁系の側面図である。

【図４】同じく図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。

【図５】同じく図２のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。

【図６】同じく図２のＤ−Ｄ線に沿う横断面図である。

【図７】同じくロッカシャフトの側面図である。

【図８】同じくプロップが非係止位置にある動弁系の縦
断面図である。

【図９】同じくプロップが係止位置にある動弁系の縦断
面図である。

【図１０】同じく図２のＣ−Ｃ線に沿う横断面図であ
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 ９ オイルジェット ５ 給油孔 １３ オイルバス １５ デリバリパイプ ２５ ロストモーションスプリング ３１ プロップ ３３ プランジャ ３７ 油圧室 ３８ リターンスプリング ４１ リフタ ４２ ロストモーションボディ

フロントページの続き (72)発明者 竹村 信一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 盛田 正二 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ア ツギユニシア内 (72)発明者 山川 幸夫 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ア ツギユニシア内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が吸気弁または排気弁に連携するメ
   インロッカアームを第一カムによって駆動し、メインロ
   ッカアームに揺動可能に連結されるサブロッカアームを
   第一カムよりプロフィールの大きい第二カムによって駆
   動し、サブロッカアームを第二カムに押し付けるロスト
   モーション機構を備え、ロストモーション機構の付勢力
   をサブロッカアームに伝えるプロップを備え、プロップ
   をメインロッカアームに連携しない非係止位置とメイン
   ロッカアームに連携する係止位置とに渡って移動させる
   切換手段を備え、メインロッカアームの上面に凹状に窪
   むオイルバスを形成し、このオイルバスにサブロッカア
   ームを配置するとともに、このオイルバスの底部にロス
   トモーション機構を配置し、メインロッカアームの上方
   からオイルバスに潤滑油を供給する手段を備えたことを
   特徴とするエンジンの弁作動装置。
2. 【請求項２】 メインロッカアームをロッカシャフトを
   介してエンジン本体に揺動可能に支持し、メインロッカ
   アームにロッカシャフトとの軸受部とオイルバスを連通
   する給油孔を形成したことを特徴とする請求項１記載の
   エンジンの弁作動装置。