JPH0861030A - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １気筒当り２個のバルブのリフト特性を変更
可能とするとともに、動弁装置の構造を簡単でコンパク
トにし、かつ、切替動作の信頼性を高める。 【解決手段】 １気筒当り２個のバルブ２ａ，２ｂに対
し、低速型カム４および高速型カム３ａ，３ｂを備える
とともに、低速型カム４に対応し一端がバルブ２ａ，２
ｂに当接するロッカーアーム９と、高速型カムに対応す
るロッカーアーム７，８とを、相対的に揺動可能となる
ようにロッカーシャフト１０に支承させ、これらのロッ
カーアーム７，８，９を非接続状態と接続状態とに切替
可能とするセレクタ１１を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転状態に応じて
吸，排気バルブのリフト量や開弁期間を変えることので
きるエンジンの動弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの吸，排気バルブの作動特性を
設定する場合に、低速時にはバルブオーバーラップ期間
における排気の吹返しや吸気の吹抜けを抑制する等によ
り燃焼の安定性および燃費の向上を図るため、バルブリ
フト量および開弁期間を比較的小さくすることが望まし
く、高速時には出力の向上等のためバルブリフト量や開
弁期間を大きくすることが望ましい。

【０００３】このような要求を満足するため、形状の異
なる２種のカムを設け、これらのカムのいずれかに選択
的にバルブを連係させ、かつその連係を運転状態に応じ
て切替えるようにした動弁装置は従来においても知られ
ている。

【０００４】例えば実開昭５７−１８２２０５号公報に
は、１個のバルブに対して低速型と高速型の２個のカム
と１本のロッカーアームとを有し、ロッカーアームのカ
ム側部分を２又状に形成してその一方の端部を低速型カ
ムへの当接部とするとともに、他方の端部に摺動可能な
高速カム当接部材およびその摺動を阻止するストッパを
装備し、このストッパを油圧シリンダ等のアクチュエー
タにより連動機構を介して作動するようにした装置が示
されている。この装置によると、上記アクチュエータが
運転状態に応じて制御されることにより、低速時には上
記高速カム当接部材が遊動して高速型カムの作動がバル
ブに伝達されず低速型カムでバルブが作動され、高速時
には上記高速カム当接部材の摺動が阻止されて高速型カ
ムの作動がバルブに伝達される。

【０００５】また、米国特許第４２０３３９７号明細書
には、バルブに対し、ローリフトのカム部およびハイリ
フトのカム部を有するカムシャフトと、一端がピボット
で支持されたスイングアーム式のリンクとを備え、リン
クの両側部にローリフトのカム部に対応するカムフォロ
ア面を形成するとともに、ハイリフトのカム部に対する
カムフォロアを上記リンクに揺動可能に取付け、かつ、
上記リンクに対してカムフォロアを固定するためのラッ
チ機構を設けた装置が示されている。この装置による
と、上記ラッチ機構が上記カムフォロアをリンクに対し
て固定するラッチ状態とされたときにはハイリフトのカ
ム部の作動がバルブに伝達され、上記ラッチ機構のラッ
チ状態が解除されたときにはローリフトのカム部の作動
がバルブに伝達される。

【０００６】また、米国特許第４２０５６３４号明細書
には、カムシャフトに第１および第２の２種類のカム部
材を配設し、そのカム部材とバルブとの間にロッカーシ
ャフトに支承された１本のロッカーアームを配置すると
ともに、このロッカーアームの端部とカム部材との間
に、進退可能な楔状のフィンガーを設け、このフィンガ
ーを駆動手段により作動するようにした装置が示されて
いる。この装置によると、上記フィンガーが前進位置に
作動されたときは一部のカム部材の作動がフィンガーお
よびロッカーアームを介してバルブに伝達され、フィン
ガーが後退位置に作動されたときは他のカム部材の作動
がロッカーアームを介してバルブに伝達される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記実開昭５７−１８
２２０５号公報に記載されているような装置では、ロッ
カーアームの端部に組み込まれている摺動可能な高速カ
ム当接部材およびストッパの作動の信頼性が低く、か
つ、構造が複雑であって、非実用的である。また、米国
特許第４２０３３９７号明細書に記載されているような
装置でも、リンクに対するカムフォロアの固定および固
定解除を行うラッチ機構の切替作動の信頼性が乏しく、
かつ、構造が複雑であって、非実用的である。さらに、
米国特許第４２０５６３４号明細書に記載されているよ
うな装置でも、フィンガーとこれを進退可能に支持する
手段およびこれを駆動する機構等が複雑になり、かつ、
フィンガーの作動の信頼性が乏しく、さらに、ロッカー
アームとカムとフィンガーとの位置関係の設定やこれら
の間のクリアランス調整等が難しく、これも非実用的な
ものである。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑み、１気筒当
り２個のバルブのリフト特性を変更可能とするととも
に、構造を簡単でコンパクトにすることができ、かつ、
切替動作の信頼性が高く、実用的なエンジンの動弁装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、気筒ごとに吸気バルブもしくは排気バル
ブの少なくとも一方のバルブに対し、低速域で使用する
低速型カムと高速域で使用する高速型カムとの複数のカ
ムを備え、これらのカムとバルブとの間に動弁用の揺動
部材を配置するとともに、これらのカムに対し選択的に
上記バルブを連係してその連係を運転状態に応じて切替
え、バルブのリフト量もしくは開弁期間の少なくとも一
方を変化させるようにしたエンジンの動弁装置におい
て、吸気バルブもしくは排気バルブの少なくとも一方を
１気筒当り２個のバルブで構成し、低速型カムに対応す
るとともに一端が上記バルブに当接する揺動部材と、高
速型カムに対応する揺動部材とを、相対的に揺動可能と
なるように揺動軸に支承させ、これらの揺動部材の相対
的な揺動を許容する非接続状態とこれを阻止する接続状
態とに切替可能な連係切替手段を設けたものである。

【００１０】上記構成によると、低速型カムに対応する
揺動部材と高速型カムに対応する揺動部材との相対的な
揺動が許容される非接続状態では１気筒当り２個のバル
ブが低速型カムで駆動され、上記の相対的な揺動が阻止
される接続状態では上記両バルブが高速型カムで駆動さ
れる。そして、各カムに対応する揺動部材を有すること
によりクリアランス調整が容易になり、また、これらの
揺動部材が揺動軸に支承されるとともに非接続状態と接
続状態とに切替可能とされていることにより、簡単でコ
ンパクトな構造となり、切替動作の信頼性も高められ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】第１図乃至第４図は、１気筒につ
き２個の吸気バルブを備えたエンジンの吸気バルブに対
して本発明装置を適用した場合の一実施例を示してい
る。これらの図において、１は気筒、２ａ，２ｂは気筒
１に装備された吸気バルブであり、排気バルブとその駆
動系については図示を省略している。上記吸気バルブ２
ａ，２ｂに対し、低速型と高速型の複数のカムがカムシ
ャフト５に配設され、当実施形態では３個のカム３ａ，
３ｂ，４が共通のカムシャフト５に配設されている。上
記３個のカムは両サイドが同一形状の高速型カム３ａ，
３ｂ、中央が低速型カム４となっている。上記高速型カ
ム３ａ，３ｂと低速型カム４とは、吸気バルブ２ａ，２
ｂを開弁するためのカムノーズ部を有し、かつ、それぞ
れ高速時と低速時とにおいて要求されるバルブリフト特
性を満足するようにカムノーズ部が異なる形状（大きさ
が異なる相似形も含む）に形成され、つまり、上記高速
型カム３ａ，３ｂは低速型カム４と比べ、バルブリフト
量もしくは開弁期間の少なくとも一方を大きくするよう
に、カムノーズ部が大きくなっている。そして、上記低
速型カム４は後記ロッカーアーム６の略幅方向中央に対
応する位置に配置され、高速型カム３ａ，３ｂは低速型
カム４の両側に対称的に配置されている。また、上記両
吸気バルブ２ａ，２ｂは、上記中央の低速型カム４の中
心線０に対して対称的に配置されている。

【００１２】これらのカム３ａ，３ｂ，４と両吸気バル
ブ２ａ，２ｂとの間には揺動部材としてのロッカーアー
ム６が配置されている。このロッカーアーム６は、両高
速型カム３ａ，３ｂにそれぞれ当接する左右両側の高速
用ロッカーアーム７，８（高速型カムに対応する揺動部
材）と、両吸気バルブ２ａ，２ｂへの当接部分９ａ，９
ｂおよび低速型カム４への当接部分９ｃを一体に備えた
中央の低速用ロッカーアーム９（低速型カムに対応する
揺動部材）とに分割され、これら高速用ロッカーアーム
７，８と低速用ロッカーアーム９が揺動軸としてのロッ
カーシャフト１０回りに相対運動可能に支承されてい
る。このロッカーアーム６も上記中心線０に対して対称
的に設けられ、つまり低速用ロッカーアーム９が上記中
心線に対して対称形状に形成されるとともに、両高速用
ロッカーアーム７，８が上記中心線に対して対称配置と
されている。

【００１３】上記ロッカーアーム６には、高速用ロッカ
ーアーム７，８と低速用ロッカーアーム９の連係状態を
切替えるプランジャ１２，１３をそなえたセレクタ１１
（連係切替手段）が組込まれている。図示の実施例にお
いてこのセレクタ１１は、左右両側の高速用ロッカーア
ーム７，８にそれぞれ組込まれたプランジャ１２，１３
と、これらプランジャ１２，１３に係脱するレバー部材
１４とを備え、アクチュエータ２０により制御されて、
高速用および低速用ロッカーアーム７，８，９を接続状
態と非接続状態とに切替えるようになっている。上記ア
クチュエータ２０は、ロッカーアーム６およびロッカー
シャフト１０からなる動弁用揺動機構に組込まれ、例え
ば後述のようにロッカーシャフト１０の周囲に設けられ
ている。

【００１４】上記セレクタ１１は、具体的には次のよう
な構造となっている。すなわち、両側の高速用ロッカー
アーム７，８の各上部にはそれぞれ低速用ロッカーアー
ム９の両側部の上部に向かって開口するガイド孔１５が
形成され、これらのガイド孔１５に上記各プランジャ１
２，１３が移動可能に収容され、各プランジャ１２，１
３はガイド孔１５内のスプリング１６によって低速用ロ
ッカーアーム９に当接するように付勢されており、各プ
ランジャ１２，１３の途中部には小径の係合部１７が形
成されている。また、上記レバー部材１４は各プランジ
ャ１２，１３に直交した状態でロッカーシャフト１０の
軸方向に移動可能に、両側の高速用ロッカーアーム７，
８に亘って配置されており、このレバー部材１４には、
各高速用ロッカーアーム７，８に対応する左右両側の２
箇所にそれぞれ、プランジャ１２，１３より若干大径の
プランジャ挿通孔１８と、上記係合部１７に対応する大
きさで上記プランジャ挿通孔１８に連なった係止孔１９
とが形成されている。レバー部材１４の２箇所の係止孔
１９は各プランジャ１２，１３の係合部１７に同時に係
脱するようになっている。こうして、上記レバー部材１
４の係止孔１９がプランジャ１２，１３の係合部１７に
係合するロック位置にレバー部材１４が移動したとき
は、プランジャ１２，１３の摺動が阻止されることによ
り、両側の高速用ロッカーアーム７，８と低速用ロッカ
ーアーム９との上部が互いに接近する方向の相対運動が
阻止され（このときが接続状態）、他方、係止孔１９が
係合部１７から離脱してプランジャ挿通孔１８にプラン
ジャ１２，１３が挿通される非ロック位置にレバー部材
１４が移動したときは、プランジャ１２，１３の摺動が
許容されることにより各アーム７，８，９の相対運動が
許容されるようにしている（このときが非接続状態）。

【００１５】上記レバー部材１４の端部はロッカーアー
ム６の外部に突出し、ロッカーシャフト１０の周囲に設
けられた環状の油圧式のアクチュエータ２０にレバー部
材１４のアーム１４ａを介して連結されており、このア
クチュエータ２０は、その油圧室２１に図外のオイルポ
ンプからオイル通路２２を介してオイルが供給されたと
きにはレバー部材１４を上記ロック位置に向けて移動さ
せ、油圧室２１からオイルがリリーフされたときはリタ
ーンスプリング２３によりレバー部材１４を上記非ロッ
ク位置に向けて移動させるようになっている。そして、
回転数信号２４等を受ける制御回路２５によりオイル通
路２２中の制御バルブ２６を介して上記油圧室２１に対
するオイルの供給、排出が制御されることにより、運転
状態に応じ、例えば所定回転数以上の高速時にはレバー
部材１４がロック位置に作動され、所定回転数未満の低
速時にはレバー部材１４が非ロック位置に作動されるよ
うにしている。レバー部材１４を作動するアクチュエー
タは上記の油圧式のものに限らず、ソレノイド等を用い
てもよく、また運転状態に応じたアクチュエータの制御
は、エンジン回転数と負荷とに応じて行なうようにして
もよい。

【００１６】なお、２７は低速用ロッカーアーム９のバ
ルブ側端部に設けられたバルブクリアランス調整用のア
ジャストスクリューである。また２８はシリンダヘッド
である。

【００１７】この動弁装置によると、エンジンの高速時
には、レバー部材１４がロック位置に作動されてプラン
ジャ１２，１３の摺動が阻止されることにより、両側の
高速用ロッカーアーム７，８が高速型カム３ａ，３ｂの
カムノーズに押されて揺動したときに低速用アーム９は
低速型カム４から離間して高速用ロッカーアーム７，８
と一体に揺動するため、高速型カム３ａ，３ｂの回転に
応じて吸気バルブ２ａ，２ｂが作動される。一方、低速
時には、レバー部材１４が非ロック位置とされてプラン
ジャ１２，１３の摺動が許容されることにより、高速型
カム３ａ，３ｂの回転に伴う高速用ロッカーアーム７，
８の揺動が上記プランジャ１２，１３で吸収されて低速
用ロッカーアーム９に伝達されず、低速型カム４の回転
に応じた低速用ロッカーアーム９の揺動により吸気バル
ブ２ａ，２ｂが作動される。このようにして運転状態に
適合するようにバルブリフト特性が変えられる。

【００１８】そして、各カム３ａ，３ｂ，４にそれぞれ
対応するロッカーアーム７，８，９を有することによ
り、クリアランス調整が容易になるとともに、構造が簡
単でコンパクトになり、また、これらのロッカーアーム
７，８，９間で接続手段と非接続状態との切替えが確実
に行われ、信頼性が高められる。

【００１９】また、当実施形態では、前記のように両サ
イドを１組とした３個のカム３ａ，３ｂ，４を配設する
とともに、高速用ロッカーアーム７，８、低速用ロッカ
ーアーム９および吸気バルブ２ａ，２ｂをそれぞれ低速
型カム４の中心線０に対して略対称に配置しているの
で、高速時には両サイドの高速型カム３ａ，３ｂから加
わる力の合力が上記中心線０に沿ってロッカーアーム６
に作用するとともに、吸気バルブ２ａ，２ｂからの反力
の合力も上記中心線０に沿ってロッカーアーム６に作用
し、また低速時にも、中央の低速型カム４から加わる力
および吸気バルブ２ａ，２ｂからの反力の合力が上記中
心線０に沿ってロッカーアーム６に作用する。従ってい
ずれの時も、カムからロッカーアーム６に作用する力と
バルブからロッカーアーム６に作用する力とが軸方向に
ずれることがなく、常に、ロッカーアーム６に傾きを生
じることなくスムーズに吸気バルブ２ａ，２ｂの駆動が
行われることとなる。

【００２０】また、上記プランジャ１２，１３およびレ
バー部材を備えたセレクタ１１がロッカーアーム６に組
込まれるとともに、上記アクチュエータ２０が動弁用揺
動機構のロッカーシャフト９の周囲に組込まれているの
で、アクチュエータ２０による切替作動時以外は、ロッ
カーアーム６が揺動してもプランジャ１２、レバー部材
１３およびアクチュエータ２０の位置関係が変化するこ
とはなく、確実にアーム７，８，９の接続状態もしくは
非接続状態が維持される。

【００２１】なお、本発明装置の具体的構造は上記実施
例に限定されず、種々変更可能である。例えば、上記ロ
ッカーアーム６における左右両側のアーム７，８を連結
部を介して一体化した状態で、これと中央のアーム９と
の間にセレクタを設けるようにしてもよい。また、１気
筒当りのバルブに対して配置される３個のカムは両サイ
ドを低速型、中央を高速型としてもよい。

【００２２】また、上記実施形態では吸気バルブに適用
した場合を示したが、本発明装置は排気バルブに適用し
てもよく、あるいは吸気バルブと排気バルブの双方にそ
れぞれ適用してもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明は、１気筒当り２個
のバルブに対し、低速型カムおよび高速型カムを備える
とともに、低速型カムに対応し一端がバルブに当接する
揺動部材と、高速型カムに対応する揺動部材とを、相対
的に揺動可能となるように揺動軸に支承させ、これらの
揺動部材を非接続状態と接続状態とに切替可能としてい
るので、１気筒当り２個のバルブのリフト特性を変更可
能としつつ、動弁装置の構造を簡単でコンパクトにする
ことができ、かつ、バルブリフト特性変更のための切替
動作の信頼性を高め、クリアランス調整も容易にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施例を示す平面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１のIII−III線断面図である。

【図４】ロッカーシャフト位置での縦断正面図である。

【符号の説明】

１ 気筒 ２ａ，２ｂ 吸気バルブ ３ａ，３ｂ 高速型カム ４ 低速型カム ６ ロッカーアーム ７，８ 高速用ロッカーアーム ９ 低速用ロッカーアーム １１ セレクタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気筒ごとに吸気バルブもしくは排気バル
   ブの少なくとも一方のバルブに対し、低速域で使用する
   低速型カムと高速域で使用する高速型カムとの複数のカ
   ムを備え、これらのカムとバルブとの間に動弁用の揺動
   部材を配置するとともに、これらのカムに対し選択的に
   上記バルブを連係してその連係を運転状態に応じて切替
   え、バルブのリフト量もしくは開弁期間の少なくとも一
   方を変化させるようにしたエンジンの動弁装置におい
   て、吸気バルブもしくは排気バルブの少なくとも一方を
   １気筒当り２個のバルブで構成し、低速型カムに対応す
   るとともに一端が上記バルブに当接する揺動部材と、高
   速型カムに対応する揺動部材とを、相対的に揺動可能と
   なるように揺動軸に支承させ、これらの揺動部材の相対
   的な揺動を許容する非接続状態とこれを阻止する接続状
   態とに切替可能な連係切替手段を設けたことを特徴とす
   るエンジンの動弁装置。