JP2000282824A - 自動車用弁ロッカーアーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単、かつ確実な弁作動機構、特にロッカー
アームを提供すること。 【解決手段】 自動車用弁ロッカーアームはロッカー軸
（２）の周囲を独自に揺動運動するように取付けられた
弁連動部（８）およびカム連動部（１０）からなる。カ
ム連動部および弁連動部の一方はロッカー軸（２）を備
えその周囲を回転可能な第一ブッシュ（１２）を供給
し、その他方は第一ブッシュ（１２）を備えて第一ブッ
シュの周囲かつロッカー軸の周囲をも回転可能な第二ブ
ッシュ（１４）を供給する。選択的に作動可能な固定手
段は第二ブッシュ（１４）の外側表面により定められる
空間内に備えられ、弁連動部（８）およびカム連動部
（１０）の相対運動が可能な第一位置と、それらが共に
固定されてそうした相対運動が妨げられる第二位置の間
で可動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用弁ロッカー
アームに関する。このようなロッカーアームは当然公知
であり、エンジンの排気弁および吸気弁の開閉により自
動車エンジン機構の一部を形成する。さらに特には、本
発明は、ロッカー軸周辺で独自の揺動運動を行うように
取付けられる弁連動部およびカム連動部とからなる伸長
レバーと、弁連動部およびカム連動部の相対運動が可能
な第一位置とそれらが共に固定されてそうした相対運動
が妨げられる第二位置との間で可動する選択的に作動可
能な固定装置とからなる自動車用弁ロッカーアームに関
する。

【０００２】実際には、カム連動領域は、一方向にロッ
カーアームの連結端を動かし、そのため揺動軸周辺でロ
ッカーアームを揺動運動もしくはピボット運動させるプ
ッシュロッドおよび/またはタペットを直接的もしくは
間接的に経て、連結するカムによって周期的に連動され
る。これによりロッカーアームの他端が動き、従って反
対方向の弁連動領域が動く結果となり、弁連動領域は連
結する弁の心棒を押圧して、例えば開放状態に動かす。

【０００３】

【従来の技術】燃費改良を追求し続けることにより、自
動車エンジン製造業者は燃料消費を低下させることが可
能な改良エンジン技術を追求する方向へ進んでいる。こ
れらには低荷重操作の間に選択弁もしくは選択シリンダ
ーを無力化する技術が含まれる。シリンダーごとに二つ
もしくはそれ以上の回転誘導型吸気弁を備えたエンジン
の場合、シリンダー内の空気もしくは空気/燃料混合物
の回転速度は低エンジン荷重では容認しがたいほど低レ
ベルに低下し、その結果不完全燃焼もしくは排気レベル
の増大が生じる。吸気弁の一つを無力化する（使用不可
能にする）、すなわち、その他の吸気弁と共に開閉しな
いようにすることによりこの問題を解消することは公知
であり、その結果他の吸気弁を介して空気速度が増加
し、シリンダー内の空気の回転速度もまた増加する。ま
た全シリンダーを無力化する（使用不可能にする）、す
なわち問題のシリンダーが低荷重ではエンジンの電力出
力に対して全く作動しないように選択シリンダーに連結
される全ての吸気弁を無力化することも公知である。こ
れによりエンジンがスロットルをその他の場合よりも大
きく開放して操作することができるため燃料効率が増加
し、その結果吸排気損は減少する。無力化したシリンダ
ーに連結する排気弁もまた無力化すると、吸排気損はさ
らに減少する。無力化したシリンダーに連結する燃料供
給および点火装置もまた好適には無力化される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これまで選択弁もしく
はシリンダーを無力化する技術が有効であると証明され
てはいるものの、この特徴を備えたエンジンは商業上実
際にはほとんど製造されていない。この理由としては、
奪活機構が複雑かつ高価であり、かつ無力化すべき各シ
リンダーもしくは各弁には一般にさらにアクチュエータ
が必要であることがあげられる。

【０００５】米国特許第5577469号は、カムと連動する
カム連動部と、一端ではカムシャフト上の二つのディス
クと他端では弁と連動する逆溝部の弁連動部からなり、
その両方がロッカー軸周辺で自由に揺動するよう取付け
られているロッカーアームを開示している。弁連動部の
弁端には、カム連動部および弁連動部を共に選択的に固
定するために油圧によってカム連動部内の凹所と強制的
に連動する凹所内にボールを備えた選択的可動ロックが
ある。この構造は複雑であり、種々の構成部材内に機械
加工するための圧媒油路を必要とし、高価でありかつ油
密封問題を引き起こす。固定ボールを指定位置から落と
した結果、失敗する危険性もある。

【０００６】それゆえ本発明の目的は、安価、簡単、か
つ確実であり、自動車エンジンの選択弁を無力化するた
めに使用され、多数の弁もしくはシリンダーを無力化す
るために必要なアクチュエータが一つだけでよい弁作動
機構、特にはロッカーアームを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上述の
タイプの自動車用弁ロッカーアームは、カム連動部と弁
連動部の一方がロッカー軸を備えその周辺を回転可能で
ある第一ブッシュを供給し、他方が第一ブッシュを備え
第一ブッシュ周辺およびロッカー軸周辺をも回転可能で
ある第二ブッシュを供給し、かつ固定装置が第二ブッシ
ュの外側表面によって定められる空間内に具備されるこ
とを特徴とする。

【０００８】このように本発明によるロッカーアームは
単一一元構成部材を構成せず、選択的に共に固定される
二つの異なる構成部材を構成し、これはそれらがやがて
単一構成部材として作用するか、もしくは開放されるこ
とを意味しており、その場合それらは自由に可動し、カ
ムによってロッカーアームの一端へ伝達される力が連結
弁へは伝達されないため、連結弁が無力化する。

【０００９】好適な実施の形態では、弁連動部およびカ
ム連動部の一相対位置において、第一ブッシュは固定部
材を備え、第二ブッシュの内部表面における凹所に共に
示す内部形成された開口部を有し、固定装置は、開口部
と凹所の両方に具備され、かつカム連動部と弁連動部を
共に固定する固定位置と、凹所内部にはなく、そのため
カム連動部および弁連動部の相対ピボット運動が可能で
ある開放位置との間に固定部材を移動するように配置さ
れた固定アクチュエータを含む。

【００１０】それを一部具備する固定部材および開口部
には種々の形状があり、各ロッカーアームもしくは二つ
またはそれ以上のそうした固定部材として提供する一固
定部材もある。好適な実施の形態では、第一ブッシュ内
の開口部はロッカー軸の長手方向に伸長し、固定部材は
ピンもしくはローラーからなる。

【００１１】ロッカー軸は軸線の周囲を回転可能であり
その外側周辺に凹所を有して固定アクチュエータを構成
することが好ましく、ロッカー軸は、固定部材が開口部
とロッカー軸の凹所の両方に具備される開放位置と、固
定部材がロッカー軸の凹所内で具備されない固定位置の
間で回転可能である。好適な実施の形態では、ロッカー
軸の凹所は周辺方向へ広がり、その方向において次第に
深さを増していく。

【００１２】本発明は、一つもしくはそれ以上のこのよ
うなロッカーアームを含む往復ピストン型の内部燃焼エ
ンジンをも含む。これらのロッカーアームは、既存の吸
気弁を介して流れる空気の速度を増すために、低エンジ
ン荷重でシリンダー毎に二つもしくはそれ以上の吸気弁
の一つを無力化するよう選択的に使用される。このよう
に本発明は多数のシリンダーを有するこうしたエンジン
を含み、それらのシリンダーは各々二つの吸気弁と少な
くとも一つの排気弁を有し、各シリンダーの少なくとも
一つの吸気弁は共通のロッカー軸上に取付けられる上述
の型の各ロッカーアームを経てカムシャフトにより操作
され、ロッカー軸は前記各ロッカーアームに連結される
外側周辺に各凹所を有して回転アクチュエータへ接続さ
れ、ロッカー軸の凹所がそのように配置されるため、ロ
ッカー軸は前記一吸気弁に連結される全てのロッカーア
ームが固定される位置と、前記全ロッカーアームのカム
連動部および弁連動部が相対運動を行える位置の間で回
転可能であり、その結果前記一吸気弁を全て無力化す
る。

【００１３】本発明によるロッカーアームでは、一つも
しくはそれ以上の全シリンダーを選択的に無力化すると
いう目的のために、多数のシリンダーを備える往復ピス
トン型エンジンへの印加も可能となる。このように本発
明は、各シリンダーが少なくとも一つの吸気弁と少なく
とも一つの排気弁を有するこのようなエンジンを含み、
全ての吸気弁、および好適には全ての排気弁もが、共通
のロッカー軸上に取付けられた上述の型の各ロッカーア
ームを経てカムシャフトによって操作される少なくとも
一つのシリンダーに連結され、ロッカー軸は各回転アク
チュエータに接続され、ロッカー軸の凹所がそのように
配置されるため、ロッカー軸は前記一シリンダーに連結
される全てのロッカーアームが固定される位置と、前記
全ロッカーアームのカム連動部および弁連動部が相対運
動を行える位置の間で回転可能であり、その結果シリン
ダーを無力化する。

【００１４】選択される二つもしくはそれ以上のシリン
ダーの一つを無力化するか、または二つもしくはそれ以
上のシリンダーを同時に無力化することも当然必要であ
る。この場合、二つもしくはそれ以上のシリンダーに連
結される全ての弁は上述の型の各ロッカーアームを経て
操作され、各シリンダーに連結されるロッカー軸の凹所
は角度的に補正されるおよび/またはその他のシリンダ
ーに連結されるものとは異なる大きさとなり、その結果
選択される一つおよび/または選択される多数のシリン
ダーを無力化する。

【００１５】本発明のさらなる特徴および詳細は、添付
図面に関してのみ例示される本発明によるロッカーアー
ムの一実施の形態の以下の記載から明らかである。

【００１６】

【発明の実施の形態】ロッカーは、全長に対して垂直に
伸びるロッカー軸２の周囲を揺動もしくはピボット式に
旋回するよう取付けられた伸長レバーからなる。レバー
の一端の下側は、実際には自動車用吸気もしくは排気弁
の軸の上端に連動する弁連動領域４を構成し、レバーの
他端の下側はこの場合プッシュロッド（図示せず）を経
て間接的にカム（図示せず）に連動するカム連動領域６
を構成する。レバーはその全長を横切って弁連動部８お
よびカム連動部１０の二ヵ所に分けられ、その各所は軸
２の周囲を揺動もしくはピボット運動をするように独自
に取付けられている。その内側端には弁連動部８が、弁
連動部が軸２の周囲にヒンジ式に取付けられるように軸
２が実質的に隙間を具備せずに収容される口径を定める
一体ブッシュ１２を供給する。その内側端にはカム連動
部１０が、カム連動部がブッシュ１２の周囲にヒンジ式
に取付けられ、そのため軸２の軸線の周囲をも回転する
ようにブッシュ１２が実質的に隙間を具備せずに収容さ
れる口径を定める一体ブッシュ１４を供給する。

【００１７】ロッカー軸２に平行に伸びるスロット１６
は、全長の比率を超えて伸びるブッシュ１２の壁を介し
て形成される。カム連動部１０および弁連動部８の整列
時にスロット１６と並んでブッシュ１４の内壁に形成さ
れるのは、全長が少なくともスロット１６の全長と同じ
である一部円筒形の凹所１８である。スロット１６内の
一部に供給されるのはシリンダーもしくはピン２０であ
り、その直径はブッシュ１２の厚さよりも大きい。図２
および図４に示すように、ロッカー軸２は全長にわたり
完全な円形ではなく、スロット１６付近に凹所２２を具
備して形成される。この凹所はこの場合では約９０°に
わたって伸び、その深さは軸線方向に続くが、ゼロ値か
ら凹所１８の深さと実質的に同じである値へと円周方向
に次第に増加する。

【００１８】従来ロッカー軸は取付けた状態で静止して
固定されているが、この場合ロッカー軸２を回転可能に
取付け、所定の二ヵ所、すなわち図２および図４に示す
位置の間で軸が回転するように、例えばステッパーモー
タ、トルクモータ、油圧アクチュエータのようなアクチ
ュエータ（図示せず）を結合する。図２に示す位置で
は、凹所２２をピン２０の位置に並列しないため、ピン
２０の内側表面はブッシュ１２の内側表面の定める円上
にかかる位置に強制的に配置される。ブッシュ１２、１
４、つまり弁およびカム連動部４、６は共に固定され、
ロッカーアームは単一構成部材として作用し、これによ
りカム連動部の揺動運動は弁連動部へと伝達され、連結
弁は従来どおり開閉する。軸２が図２に示す位置方向に
回転すると、ピン２０は次第に凹所１８から凹所２２内
へ押し出されて凹所２２の床と接する。軸２が図４に示
す位置にくると、ピン２０は凹所１８から完全に離れ、
ブッシュ１２、１４とはもはや接合しない。従って、ロ
ッカーアームのカム連動部および弁連動部は自由に揺動
し、カム連動部６の揺動運動は弁連動部４には伝達され
ず、そのためロッカーアームの連結する弁はもはや開閉
しない。

【００１９】シリンダーに連結する二つもしくはそれ以
上のそのような弁の一吸気弁を無力化することだけが好
適である場合、ロッカーアームに連結する弁は吸気弁で
あろう。この場合、その他の吸気弁の少なくとも一つは
無力化を可能とする手段を具備しない。全シリンダーを
無力化することが好適である場合、シリンダーに連結す
る各吸気弁および好適には各排気弁をも類似のロッキン
グアームに連結し、かつ全凹所２２は同角位置となり、
それにより好適な位置へロッカー軸を回転すると全ての
弁が同時に無力化する。

【００２０】現在自動車エンジンの多くが具備するよう
に、ロッカー軸アクチュエータはエンジン操縦システム
の発する指令に応じて、つまりエンジン負荷が所定レベ
ル以下に低下したという決定に応じて駆動する。

【００２１】多シリンダーエンジンでは、エンジン負荷
が次第に低下すると二つもしくはさらに多くのシリンダ
ーでさえも無力化できることが好ましく、これはその他
のシリンダーに連結されるシリンダーに対して前記もし
くは各ロッカー軸上に異なる角度の位置で無力化すべき
である各シリンダーに連結する全ての凹所２２を備える
ことにより確実に達成される。このように第一位置に対
してロッカー軸を回転することにより第一シリンダーを
無力化し、第二およびその後の位置に対して回転するこ
とにより第二およびその後のシリンダーをさらに無力化
することとなる。反対方向にロッカー軸を回転すること
により逆の順番でシリンダーを再機能させる。この場
合、異なるシリンダーに連結する凹所２２が異なる位置
で角度的に重なって生じることは当然必要である。ま
た、異なるシリンダーに連結される凹所２２が全く重な
らない場合、いつでもシリンダーを一つだけ無力化し、
ロッカー軸を適切に配置することにより無力化すべきシ
リンダーを選択する。決して無力化すべきではないシリ
ンダーは、ロッカー軸の角度位置にもかかわらず揺動す
る従来のロッカーアームに連結される。

【００２２】特定の弁を無力化すると、弁機構が弁ばね
によって予め荷重されることはもはやない。それゆえ、
タペット（具備するならば）およびプッシュロッドもし
くはカムが接触しないというロッカーアームのカム連動
部の潜在的問題が生じる。これは連結されるカムもしく
はプッシュロッドに接触するようにバイアスをかけるた
めに、例えばロッカー軸周辺に伸びるねじりばねのよう
な、ロッカーのカム連動部上で作用するばねを具備する
ことにより回避される。このばねはロッカーアームの弁
連動部においても作用し、弁と接触するようバイアスを
かけることが望ましい。ロッカーアームの二つの半分が
共に固定されると、ばねはそれとともに単に揺動し、弁
の動きに一切力を加えない。

【００２３】実際には、前記もしくは各カムの基礎円が
連結するロッカーアームと接触する時、すなわち弁機構
上の圧力および衝撃を最小限にするために連結する弁が
閉じている時、アクチュエータが作動する。

【図面の簡単な説明】

【図１】固定状態でのロッカーアームの部分切欠き平面
図である。

【図２】図１に示すロッカーアームの縦中央断面正面図
である。

【図３】開放状態でのロッカーアームを示す図１に相当
する図である。

【図４】開放状態でのロッカーアームを示す図２に相当
する図である。

【符号の説明】

２ ロッカー軸 ８ 弁連動部 １０ カム連動部 １２ 第一ブッシュ １４ 第二ブッシュ １６ 開口部 １８ 凹所 ２０ 固定部材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロッカー軸（２）の周囲を独自の揺動運
   動を行うよう取付けられた弁連動部（８）およびカム連
   動部（１０）からなる伸長レバーと、弁連動部（８）と
   カム連動部（１０）の相対運動が可能な第一位置とそれ
   らが共に固定されてそうした相対運動が妨げられる第二
   位置との間で可動する選択的に作動可能な固定手段（２
   ０、２、２２）とからなる自動弁ロッカーアームであっ
   て、 カム連動部（１０）および弁連動部（８）の一方が、ロ
   ッカー軸（２）を備えその周囲を回転可能な第一ブッシ
   ュ（１２）を供給し、その他方が第一ブッシュ（１２）
   を備え第一ブッシュ（１２）の周囲およびロッカー軸
   （２）の周囲をも回転可能な第二ブッシュ（１４）を供
   給し、 固定手段（２０、２、２２）が第二ブッシュ（１４）の
   外側表面により定められる空間内に具備されることを特
   徴とする自動弁ロッカーアーム。
2. 【請求項２】 弁連動部（８）とカム連動部（１０）の
   一相対位置において、第一ブッシュ（１２）が固定部材
   （２０）を備えそこに形成された開口部（１６）を有
   し、第二ブッシュ（１４）の内側表面に凹所（１８）と
   共に配置され、 固定部材が開口部（１６）と凹所（１８）の両方に供給
   されるためカム連動部（１０）および弁連動部（８）を
   共に固定する位置と、固定部材が凹所（１８）内部には
   なくそのためカム連動部（１０）および弁連動部（８）
   の相対ピボット運動が可能である開放位置との間で、固
   定部材（２０）を移動するよう配置した固定アクチュエ
   ータ（２、２２）が前記固定手段に含まれる請求項１に
   記載のロッカーアーム。
3. 【請求項３】 第一ブッシュ（１２）の開口部（１６）
   がロッカー軸（２）の長手方向に伸長し、固定部材（２
   ０）がピンもしくはローラーからなる請求項２に記載の
   ロッカーアーム。
4. 【請求項４】 ロッカー軸（２）がその軸線の周囲を回
   転可能で、その外側周辺に凹所（２２）を有し、固定ア
   クチュエータを構成するものであって、 前記ロッカー軸（２）は、固定部材（２０）がロッカー
   軸（２）の開口部（１６）および凹所（２２）の両方に
   供給される開放位置と、固定部材（２０）が第二ブッシ
   ュ（１４）の開口部（１６）および凹所（１８）に供給
   されロッカー軸（２）の凹所（２２）内部にはない固定
   位置との間で、回転可能であることを特徴とする請求項
   ２もしくは３に記載のロッカーアーム。
5. 【請求項５】 ロッカー軸（２）の凹所（２２）が周辺
   方向へ伸び、その方向へ次第に深さを増していく請求項
   ４に記載のロッカーアーム。
6. 【請求項６】 多数のシリンダーを有し、その各々が少
   なくとも二つの吸気弁と少なくとも一つの排気弁を有す
   る往復ピストン式の内部燃焼エンジンであって、 各シリンダーの少なくとも一つの吸気弁は共通のロッカ
   ー軸（２）上に取付けられた前記請求項のいずれか一つ
   に記載の各ロッカーアームを経るカムシャフトによって
   操作され、ロッカー軸（２）は前記各ロッカーアームに
   連結される外側周辺に各凹所（２２）を有して回転アク
   チュエータに連結されており、ロッカー軸（２）の凹所
   （２２）はそのように配置されるためロッカー軸（２）
   が前記一つの吸気弁に連結される全てのロッカーアーム
   が固定される位置と、前記全ロッカーアームの二ヵ所
   （８、１０）が相対運動可能な位置との間で回転可能で
   あることを特徴とする内部燃焼エンジン。
7. 【請求項７】 多数のシリンダーを有し、その各々が少
   なくとも一つの吸気弁と少なくとも一つの排気弁を有す
   る往復ピストン式の内部燃焼エンジンであって、 少なくとも一つのシリンダーに連結する全ての弁は共通
   のロッカー軸（２）の上に取付けられた請求項１〜５の
   いずれか一つに記載の各ロッカーアームを経るカムシャ
   フトによって操作され、ロッカー軸（２）は各回転アク
   チュエータに結合され、ロッカー軸（２）の凹所（２
   ２）はそのように配置されるためロッカー軸（２）が前
   記一つのシリンダーに連結される全てのロッカーアーム
   が固定される位置と、前記全ロッカーアームの二ヵ所
   （８、１０）が相対運動可能なためシリンダーを使用不
   可能にする位置との間で回転可能であることを特徴とす
   る内部燃焼エンジン。
8. 【請求項８】 二つもしくはそれ以上のシリンダーに連
   結される全ての弁が請求項１〜５のいずれか一つに記載
   の各ロッカーアームを経て操作され、各シリンダーに連
   結されるロッカー軸（２）の凹所（２２）が角度的にオ
   フセットされおよび/またはその他のシリンダーに連結
   されるものとは異なる大きさであるため、選択される一
   つおよび/または選択される複数のシリンダーを使用不
   可能にする請求項７に記載のエンジン。