JPH08158830A - エンジンの可変弁タイミングリフト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ローラ式ロッカアームを用い、そのローラ軸内
に切換えピンを装入して装置をコンパクトにでき、力の
バランスもよいエンジンの可変弁タイミングリフト装置
の提供。 【構成】吸気弁５、５’に対し、低、高速カム１１，１
２が並設されたカム軸１０と平行する支軸１４に、一腕
のローラ１８が低速カムと当接し、他腕が吸気弁に当接
するローラ式低速ロッカアーム１６と、一腕のローラ１
９が高速カムと当接し、他腕が低速ロッカアームの他腕
と当接するローラ式高速ロッカアーム１７とを揺動自在
に配設し、且つ低速ロッカアームのローラ１８の中空軸
には該軸とほぼ同長で高速ロッカアームのローラ１９の
中空軸側へ油圧で押圧しうる切換えピン２３を内装し、
ローラ１９の中空軸には切換えピンと当接して該ピンを
ばねによりローラ１８の中空軸側に押圧し、切換えピン
に油圧がかからぬとき該ピンとの接触点が両ローラ中空
軸の境目にあるようなストッパピン２７を内装する。

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、殊にディー
ゼルエンジンの吸気弁又は排気弁の開閉タイミングとリ
フトを低速用と高速用に切換えることができる可変弁タ
イミングリフト装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン、殊に自動車等に使用される高
速ディーゼルエンジンにおいては、理想的には、始動時
に必要な圧縮比と常用運転域で必要な圧縮比は異なるの
であるが、従来その圧縮比は始動時に必要な数値に固定
されていた。従って、始動時以外の常用運転域において
は機械損失、ポンピングロスの増大を始め、大きな燃焼
加振力による振動過大のため耐久性が低下し、またこれ
に対応して部品剛性を増す必要性から重量が増加し、燃
費の増大、ひいてはコストの上昇を招いていた。このよ
うな問題を解決するためには、結局、エンジン回転数と
負荷に応じて吸気弁又は排気弁のリフトとタイミングを
可変とし、実圧縮比を変えることが考えられる。

【０００３】一方、ガソリンエンジンにおいては、低速
回転から高速回転まで出力性能を常に最適に保つため、
吸気弁又は排気弁のリフトとタイミングとをエンジン回
転数に応じて変更しうる例えば特開平３−３３４１５号
公報に開示されているような可変弁リフト・タイミング
装置が知られており、一部実用化されている。

【０００４】前記特開平３−３３４１５号公報記載の技
術は、エンジンの燃焼室に設けられたバルブの頭部に直
接当接する第１のロッカアームと、このロッカアームの
一側方および他側方にそれぞれ位置され、かつ第１ロッ
カアームの上面に当接する第２、第３のロッカアーム
と、回動可能に支持され、前記第１乃至第３のロッカア
ームの支持部が嵌挿されるとともに、第２、第３のロッ
カアームの支持部が嵌挿される部分に、他の部分よりも
径が大きく且つ軸心が他の部分の軸心から偏心したエキ
セントリック大径部をそれぞれ形成したロッカシャフト
と、第１、第２及び第３のロッカシャフトを駆動するた
めの第１、第２及び第３のカムを有し、第２、第３のカ
ムに同じプロフィールを持たせるとともに、第１のカム
にこれとは異なるプロフィールをもたせたカムシャフト
とを備え、上記ロッカシャフトを所定角度回転すること
による上記エキセントリック大径部の回転によって上記
第２、第３のロッカアームの支持部を上記第１ロッカア
ームの支持部に対して相対的に下方へ移動させ、これに
よって第２、第３のカムに対する第２、第３のロッカア
ームの当接をそれぞれ解除し、且つ上記第１のカムに第
１のロッカアームを当接させて上記バルブを第１のカム
で作動させ、上記ロッカシャフトを所定角度回転するこ
とによる上記エキセントリック大径部の回転によって上
記第２、第３のロッカアームの支持部を上記第１ロッカ
アームの支持部に対して相対的に上方へ移動させ、これ
によって第１のカムに対する第１のロッカアームの当接
をそれぞれ解除し、且つ上記第２、第３のロッカアーム
を第２、第３のカムに当接させて上記バルブを第２、第
３のカムで作動させるようにしたことを特徴とする４サ
イクルエンジンの動弁装置に関するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平３−３３４１５号公報記載の可変弁リフト・タイミ
ング装置では、第２、第３のロッカアームの支持部が嵌
挿される部分に、他の部分よりも径が大きく且つ軸心が
他の部分の軸心から偏心したエキセントリック大径部を
それぞれ形成したロッカシャフトを使用しているため、
装置が大型化するとともに、複雑となる。また、第１乃
至第３のロッカアームとも、一端が前記ロッカシャフト
（または該シャフトに嵌裝した偏心ブッシュ）に支持さ
れてその一方側のみに伸びた構造であり、その上面にカ
ムが回転しながら接触して先端下面に当接したバルブを
押し下げるようにしているので、カムによる押し下げ力
を大きく取る必要があり、従って各部が大型化するおそ
れがある。

【０００６】もっとも、１シリンダ当り吸気弁及び排気
弁を各複数設けて、これをエンジンの低速回転時に要求
出力性能に合わせて一部の吸気弁又は排気弁の作動を停
止せしめるべく使用する、特開昭５９−２２６２１６号
公報に示される如き弁作動停止機構を利用することも考
えられる。これは、一対の吸気弁または排気弁の上端に
当接する腕をそれぞれ有する第１ロッカアーム及び第２
ロッカアームが、前記弁の作動方向と直交する軸線を有
して機関本体に固定された共通の支軸に揺動自在に枢支
され、第１ロッカアームには、第２ロッカアーム側に向
けて開放しプランジャを収納したシリンダ穴が穿設さ
れ、第２ロッカアームには、第１ロツカアーム側に向け
て前記プランジャの嵌入可能なガイド穴が穿設され、前
記シリンダ穴の底部とプランジャの後端との間に画成さ
れる油圧作用室は、該作用室への油圧の供給および停止
を切換える油圧切換弁を介して油圧源に接続され、前記
第１及び第２ロッカアームのいずれか一方には、機関の
運転に応じて回転動作するカムに摺接するカムスリッパ
が設けられたものである。

【０００７】しかしながら、上記特開昭５９−２２６２
１６号公報に示された弁作動停止機構は、前記特開平３
−３３４１５号公報記載の可変弁リフト・タイミング装
置と同様、第１、第２ロッカアームとも、一端が前記ロ
ッカシャフトに支持されてその一方側のみに伸びた構造
であり、その上面にカムが回転しながら接触して先端下
面に当接したバルブを押し下げるようにしているので、
カムによる押し下げ力を大きく取る必要があり、従って
各部が大型化するおそれがある。また、上記弁作動停止
機構は、前記プランシジャの嵌入するシリンダ穴及びガ
イド穴が前記ロツカシャフトから先端に到る間に形成さ
れているので、前記カムによる押し下げ力がプランジャ
に対し大きな力としてかかり、このため前記プランジャ
を太く且つ穴を大きくする必要がある。本発明は上記に
鑑みて案出されたもので、ローラ式ロッカアームを用
い、そのローラの軸内に前記プランジャに相当するピン
を装入して装置をコンパクトにでき、且つピンにかかる
力が小さく、従って該ピンも小径ですみ、しかも力のバ
ランスもよいエンジンの可変弁タイミングリフト装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明エンジンの可変弁タイミングリフト装置は、１
気筒あたり１以上設けられた吸気弁又は排気弁に対し、
高速カム及び低速カムが並設されたカム軸と、該カム軸
と平行する支軸に揺動自在に配設され、且つ一腕に備え
たローラが前記低速カムと当接し、他腕が前記吸気弁又
は排気弁に当接するローラ式低速ロッカアームと、該低
速ロッカアームと接近して前記支軸上に配設され、且つ
一腕に備えたローラが前記高速カムと当接し、他腕がロ
ストモーション機構を介して低速ロッカアームの前記他
腕と当接するローラ式高速ロッカアームから成り、前記
低速、高速ロッカアームの両ローラ軸を中空とし、低速
ロッカアームのローラ軸には該ローラ軸とほぼ同長で他
方のローラ軸側へ油圧で押圧しうる切換えピンを内装す
るとともに、高速ロッカアームのローラ軸には前記切換
えピンと当接して該ピンをばねにより低速ロッカアーム
のローラ軸側に押圧し、前記切換えピンに油圧がかから
ぬとき切換えピンとの接触点が前記両ローラ軸の境目に
あるようなストッパピンを内装したことを特徴とする。

【０００９】

【作 用】上記構成の本発明エンジンの可変弁タイミン
グリフト装置においては、エンジンの低速回転時は前記
切換えピンに面する後記油圧室に高油圧がかかつていな
いので、切換えピンは戻しばねによつてストッパピンを
介して低速ロッカアームのローラ軸内にあり、従って低
速ロッカアームと高速ロッカアームは分離されており、
低速ロッカアームはカム軸の低速カムによつて揺動さ
れ、その先端で吸気弁又は排気弁を小さいリフトと短い
タイミングで開閉する。これによってエンジンには低速
運転に必要な吸気量又は排気量と圧縮比が与えられる。
このとき高速ロッカアームも高速カムにより揺動される
が、低速ロッカアームと分離されているのでその先端が
ロストモーション機構の小ばねを圧縮するのみで吸気弁
又は排気弁の低速回転運動に悪影響を及ぼすことはな
い。

【００１０】エンジンが所定高速回転になり油室に高圧
油が供給されたときは、切換えピンが戻しばねに抗して
ストッパピンを押して低速ロッカアームのローラ軸から
高速ロッカアームのローラ軸へ進入し、低速ロッカアー
ムと高速ロッカアームを連結し一体化する。従って、高
速カムによる高速ロッカアームの揺動が切換えピンより
低速ロッカアームに伝達され、該アームが高速カムによ
って揺動されることになる。これによって、吸気弁又は
排気弁は大きく且つ長く開弁し、エンジンに対し高速運
転に必要な吸気量又は排気量と圧縮比を与えることがで
きる。なお、このとき低速カムも当然回転しているが、
高速カムよりリフトが小さいので、低速ロッカアームの
ローラに接触することはなく、低速ロッカアームに影響
を及ぼさない。

【００１１】

【実施例】図により本発明の一実施例を説明すると、本
発明可変弁タイミングリフト装置が適用される多気筒デ
ィーゼルエンジンの複数のシリンダ１に面するシリンダ
ヘッドには、燃料噴射ノズル２を挟んでブリッジ３、４
で連結された一対の吸気弁５、５’及び一対の排気弁
６、６’が配設され、図示しない吸気ポートの吸気口及
び排気ポートの排気口を開閉するよう構成されている。
前記吸気弁５、５’は（以下排気弁６、６’も吸気弁
５、５’と同様に構成されるので、まず吸気弁５、５’
及びそれに関連する部分について説明する）、通常の如
くシリンダヘッドを上下に貫通して設けられた案内筒７
内に摺動自在に挿通されており、その上端に設けたリテ
ーナ８とシリンダヘツド間に介装された弁ばね９によっ
て前記吸気口を閉じる方向へ付勢されている。前記吸気
弁５、５’は、エンジンの回転数に応じて切換えられる
後記低速カム及び高速カムによってこれも後記のロッカ
アームを介して駆動され、前記吸気口を開閉する。１０
はシリンダヘッド上で図示しないクランク軸に平行に配
設され、１シリンダごとに低速カム１１及び高速カム１
２が並設されたカム軸で、該カム軸１０と平行して吸気
弁用ロッカアーム１３を支承する支軸１４が配設されて
いる。なお、１５は排気弁６、６’を駆動する排気弁用
ロッカアームである。

【００１２】前記吸気弁用ロッカアーム１３は、ローラ
式低速ロッカアーム１６とローラ式高速ロッカアーム１
７とから構成され、前記ローラ式低速ロッカアーム１６
は、その中央部が前記支軸１４に揺動自在に配設され、
且つ一腕１６ａ端部に備えたローラ１８が前記低速カム
１１と当接し、他腕１６ｂ先端が弁間隙調整ねじ２０を
介して前記吸気弁５、５’のブリッジ３の上端に当接す
るよう構成され、一方、ローラ式高速ロッカアーム１７
は、前記低速ロッカアーム１６と接近して前記支軸１４
上に配設され、且つ一腕１７ａ先端に備えたローラ１９
が前記高速カム１２と当接し、他腕１７ｂ先端がロスト
モーション機構２１を介して低速ロッカアーム１６の前
記他腕１６ｂからの突出部１６ｃと当接するよう構成さ
れている。なお、前記ロストモーション機構２１は低速
回転時の高速ロッカアーム１７の遊びを抑え、且つ高速
回転時に高速ロッカアーム１７から低速ロッカアーム１
６への動作の伝達を衝撃なく円滑にするためのもので、
具体的には前記高速ロッカアーム１７の先端と低速ロッ
カアーム１６の突出部１６ｃとの間に小ばね２２を脱出
しないように介装したものである。

【００１３】本発明における低速カム１１と高速カム１
２の切換え機構は次のように構成されている。即ち、先
ず前記低速ロッカアーム１６と高速ロッカアーム１７の
両ローラ１８、１９の軸１８ａ、１９ａをほぼ中空と
し、低速ロッカアーム１６のローラ軸１８ａには、該ロ
ーラ軸１８ａとほぼ同長の切換えピン２３を内装し、通
路２４を通り図示しない切換え弁を経て油圧源に通ずる
油圧室２５に高圧油を供給することにより前記切換えピ
ン２３を他方のローラ軸１９ａ側へ押圧しうるよう構成
されている。また、高速ロッカアーム１７のローラ軸１
９ａには、戻しばね２６により低速ロッカアーム１６の
ローラ軸１８ａ側に押圧されるストッパピン２７が内装
され、該ストッパピン２７は、前記切換えピン２３に油
圧がかからぬとき切換えピン２３との接触点が前記両ロ
ーラ軸１８ａ、１９ａの境目にあるようにその長さが調
節されている。従って、前記油室２５に高圧油が供給さ
れたときは、図２の状態から切換えピン２３が戻しばね
２６に抗してストッパピン２７を押して図３のように低
速ロッカアーム１６のローラ軸１８ａから高速ロッカア
ーム１７のローラ軸１９ａへ進入し、低速ロッカアーム
１６と高速ロッカアーム１７を連結し一体化する。

【００１４】上記構成の本発明エンジンの可変弁タイミ
ングリフト装置では、エンジンの低速回転時は前記切換
えピン２３に面する油圧室２５に高油圧がかかつていな
いので、図１及び図２のように、切換えピン２３は戻し
ばね２６によつてストッパピン２７を介して低速ロッカ
アーム１６のローラ軸１８ａ内にあり、従って低速ロッ
カアーム１６と高速ロッカアーム１７は分離されてお
り、図４のように低速ロッカアーム１６はカム軸１０の
低速カム１１によつてローラ１８を介して支軸１４を中
心に揺動され、その先端の弁間隙調整ねじ２０でブリッ
ジ３を経て吸気弁５、５’を小さいリフトと短いタイミ
ングで開閉する。これによってエンジンには低速運転に
必要な吸気量と圧縮比が与えられる。このとき高速ロッ
カアーム１７も高速カム１２によりローラ１９を介して
揺動されるが、低速ロッカアーム１６と分離されている
のでその先端がロストモーション機構２１の小ばね２２
を圧縮するのみで吸気弁５、５’の低速回転運動に悪影
響を及ぼすことはない。

【００１５】エンジンが所定高速回転になり前記油室２
５に高圧油が供給されたときは、図１、図２の状態から
切換えピン２３が戻しばね２６に抗してストッパピン２
７を押して図５の状態を経て図３のように低速ロッカア
ーム１６のローラ軸１８ａから高速ロッカアーム１７の
ローラ軸１９ａへ進入し、低速ロッカアーム１６と高速
ロッカアーム１７を連結し一体化する。従って、図６の
ように高速カム１２によるローラ１９を介しての高速ロ
ッカアーム１７の揺動が切換えピン２３より低速ロッカ
アーム１６に伝達され、該アーム１６が高速カム１２に
よって揺動されることになる。これによって、吸気弁
５、５’は大きく且つ長く開弁し、エンジンに対し高速
運転に必要な吸気量と圧縮比を与えることができる。な
お、このとき低速カム１１も当然回転しているが、高速
カム１２よりリフトが小さいので、低速ロッカアーム１
６のローラ１８に接触することはなく、低速ロッカアー
ム１６に影響を及ぼさない。

【００１６】

【発明の効果】本発明に係るエンジンの可変弁タイミン
グリフト装置は、１気筒あたり１以上設けられた吸気弁
又は排気弁に対し、高速カム及び低速カムが並設された
カム軸と、該カム軸と平行する支軸に揺動自在に配設さ
れ、且つ一腕に備えたローラが前記低速カムと当接し、
他腕が前記吸気弁又は排気弁に当接するローラ式低速ロ
ッカアームと、該低速ロッカアームと接近して前記支軸
上に配設され、且つ一腕に備えたローラが前記高速カム
と当接し、他腕がロストモーション機構を介して低速ロ
ッカアームの前記他腕と当接するローラ式高速ロッカア
ームから成り、前記低速、高速ロッカアームの両ローラ
軸を中空とし、低速ロッカアームのローラ軸には該ロー
ラ軸とほぼ同長で他方のローラ軸側へ油圧で押圧しうる
切換えピンを内装するとともに、高速ロッカアームのロ
ーラ軸には前記切換えピンと当接して該ピンをばねによ
り低速ロッカアームのローラ軸側に押圧し、前記切換え
ピンに油圧がかからぬとき切換えピンとの接触点が前記
両ローラ軸の境目にあるようなストッパピンを内装した
ことを特徴とするので、ディーゼルエンジンにおいてエ
ンジンの回転数と負荷に応じて吸気弁又は排気弁のリフ
トとタイミングを可変とし、実圧縮比を変えることがで
き、これによって常用運転域における機械損失、ポンピ
ングロスの増大及び大きな燃焼加振力による振動過大を
避けることができるばかりでなく、前記切換えピンはロ
ーラ式ロッカアームのローラ軸内に装入するのでコンパ
クトにでき、また、前記低速、高速ロッカアームとも中
央部を支軸に揺動自在に支持されて両端がカム及び吸気
弁等に当接しているので、力のバランスがよく、カムに
よる吸気弁の押し下げ力が比較的小さくて済むから、前
記切換えピンにかかる力も小さく、従って該ピンも小径
で済む等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジンの可変弁タイミングリフ
ト装置付近の平面図で一部を断面とした図である。

【図２】本発明に係るエンジンの可変弁タイミングリフ
ト装置の低速回転時における作動を説明するための平面
図で一部を断面とした図である。

【図３】本発明に係るエンジンの可変弁タイミングリフ
ト装置の高速回転時における作動を説明するための平面
図で一部を断面とした図である。

【図４】本発明に係るエンジンの可変弁タイミングリフ
ト装置の低速回転時における作動を説明するための正面
略図で一部を断面とした図である。

【図５】本発明に係るエンジンの可変弁タイミングリフ
ト装置の低速回転時から高速回転時への移行時における
作動を説明するための正面略図で一部を断面とした図で
ある。

【図６】本発明に係るエンジンの可変弁タイミングリフ
ト装置の高速回転時における作動を説明するための正面
略図で一部を断面とした図である。 １；シリンダ ２；燃料噴射弁 ３、４；ブリッジ ５、５’；吸気弁 ６、６’；排気弁 ７；案内筒 ８；リテーナ ９；弁ばね １０；カム軸 １１；低速カム １２；高速カム １３；吸気弁用ロッカアーム １４；支軸 １５；排気弁用ロッカアーム １６；低速ロッカアーム １７；高速ロッカアーム １８、１９；ローラ １８ａ、１９ａ；ローラ軸 ２０；弁間隙調整ねじ ２１；ロストモーション機構 ２２；小ばね ２３；切換えピン ２４；通路 ２５；油室 ２６；戻しばね ２７；ストッパピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１気筒あたり１以上設けられた吸気弁又は
   排気弁に対し、低速カム及び高速カムが並設されたカム
   軸と、該カム軸と平行する支軸に揺動自在に配設され、
   且つ一腕に備えたローラが前記低速カムと当接し、他腕
   が前記吸気弁又は排気弁に当接するローラ式低速ロッカ
   アームと、該低速ロッカアームと接近して前記支軸上に
   揺動自在に配設され、且つ一腕に備えたローラが前記高
   速カムと当接し、他腕がロストモーション機構を介して
   低速ロッカアームの前記他腕と当接するローラ式高速ロ
   ッカアームから成り、前記低速、高速ロッカアームの両
   ローラ軸を中空とし、低速ロッカアームのローラ軸には
   該ローラ軸とほぼ同長で他方のローラ軸側へ油圧で押圧
   しうる切換えピンを内装するとともに、高速ロッカアー
   ムのローラ軸には前記切換えピンと当接して該ピンをば
   ねにより低速ロッカアームのローラ軸側に押圧し、前記
   切換えピンに油圧がかからぬとき切換えピンとの接触点
   が前記両ローラ軸の境目にあるようなストッパピンを内
   装したことを特徴とするエンジンの可変弁タイミングリ
   フト装置。