JPH02267307A - エンジンの可変バルブ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は運転状態に応じてエンジンの吸排気バルブの開
閉タイミングやリフト量を変更できるバルブ駆動装置に
関する。

〈従来の技術〉 エンジンにおいては、低速運転時と高速運転時とでは吸
排気バルブの最適な開閉時期が異なる。−船釣には、高
速運転時は低速運転時に比べて排気開始時期を早めに、
吸入閉じ時期を遅くするのが好ましい。従って、吸排気
バルブの開閉を制御するカムのプロフィールは、そのエ
ンジンが高速エンジンか低速エンジンかによって適宜決
定されるべきものである。

ところが、自動車用エンジンは低速から高速まで広範囲
に亘って使用されるものであり、１）１）バルブを駆動
するカムのプロフィールの選択は、低速型カムと高速型
カムの得失を勘案して両者の妥協の下に行われていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 一般に、高速型カムを使用した場合には、アイドル安定
性が悪い、低中速域での出力トルクが低下して通常の市
内走行には不向きとなる、オーバーラツプ角の増大によ
り排ガスが悪化する等の問題点がある。

逆に、低速型カムを使用した場合には、高速でののびが
不足となりスポーティ感に欠ける、最高速が低下する等
の問題点がある。

本発明は、上述の実状に鑑みて成されたものであり、低
速型カムと高速型カムの両者を備え、運転状況に応じて
それらを使い分けることのできるエンジンのバルブ駆動
装置を提供することを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成する本発明にかかるエンジンの可変バ
ルブ駆動装置は、低速運転に適したバルブ運動を与える
低速型カムと、高速運転に適したバルブ運動を与える高
速型カムと、前記低速型カムによって駆動されバルブを
直接押圧する第１のロッカアームと、前記高速型カムに
よって駆動され前記第１のロッカアームを介して前記バ
ルブを押圧する第２のロッカアームと、低速運転時に前
記第２のロッカアームの前記第１のロッカアームに対す
る押圧を阻止するから打ち装置とを具えたことを特徴と
する。

〈作　　　用〉 低速運転時、から打ち装置によって第２のロッカアーム
の揺動は第１のロッカアームの揺動に影響を与えず、第
１のロッカアームは本来の低速型カムによって駆動され
てバルブを開閉する。

一方、高速運転時、第２のロッカアームはその揺動によ
って第１のロッカアームを押圧して両者は一体となって
揺動し、第１のロッカアームは実質的に高速型カムによ
って駆動されてバルブを開閉する。

く実　施　例〉 以下、本発明の実施例を図面により具体的に説明する。

第１図は本発明の第１実施例の要部断面図、第２図はそ
の平面図である。図面において、１は吸気あるいは排気
バルブ、２はバルブスプリング、３は四ツカ軸、４はカ
ム軸である。

ロッカ軸３には第１のロッカアーム５及び第２のロッカ
アーム６がそれぞれ揺動自在に支持されている。一方、
カム軸４にはそれと対応して低速型カム７及び高速型カ
ム８が設けられており、低速型カム７は第１のロッカア
ーム５のローラ受部９と係合する一方、高速型カム８は
第２のロッカアーム６のローラ受部１０と係合している
。従って、カム軸４の回転に伴って、第１のロッカアー
ム５は低速型カム７によって駆動され、同時に第２のロ
ッカアーム６は第１のロッカアーム５とは独立に高速型
カム８によって駆動されることとなる。

ここに、低速型カム７とはエンジンの低速運転時に最適
なバルブ開閉タイミングやリフト量を与えろカムをいい
、高速型カム８とは逆にエンジンの高速運転時に最適な
バルブ開閉タイミングやリフト量を与えるカムをいう。

第３図にそれらの一例を示している。第３図（ａ）にお
いて実線で表わすものが高速型カム８であり、低速型カ
ム７は破線で表わすようにそのプロフィールが小形とな
っている。従って、それらのカムリフト量を表わす第３
図（ｂ）に示すように、高速型カ五８のカムリフト８ａ
は、低速型カム７０カムリフト７ａより常に大きく、そ
れを包含する形となる。その結果、第２のロッカアーム
６の揺動量は第１のロッカアーム５の揺動量よりも大き
なものとなる。

低速型カム７によって駆動される第１のロッカアーム５
の揺動端には駆動ビイ１）がナツト１２によって突出量
調整可能に取付けられており、この駆動ビン１）がバル
ブ１のステム後端面に接触している。

第１のロッカアーム５と第２のロッカアーム６は、第２
のロッカ１−ムロが第１のロッカアーム５の上方に位置
するようにそれらの一部が重なり合っていて、その部分
において第２のロッカアーム６にから打ち装置１３が取
付けられている。から打ち装置１３は第１のロッカアー
ム６に当接するプランジャ１４を有し、このプランジャ
１４はアクチュエータ１５によって駆動されるストッパ
１６によって出没可能あるいは突出状態で固定されるよ
うになっている。

従って、から打ち装置１３のプランジャ１４が出没可能
な状態のとき、第１のロッカアーム５よ１大きな第２の
ロッカアーム６の揺動運動はプランジャ１４の没入によ
って吸収され、その結果第１のロッカアーム５は本来の
駆動カムである低速型カム７によって駆動されてバルブ
１を開閉する。つまり、第２のロッカアーム６は第１の
ロッカアーム５と同時に揺動することはするが、その運
動はバルブ１の開閉には影響を及ぼさず、単にから打ち
するだけとなる。

一方、から打ち装置１３のプランジャ１４が突出状態で
固定されたとき、第２のロッカアーム６はこのプランジ
ャ１４を介して第１のロッカアーム５を押し、その結Ｊ
ｌ［１のロッカアーム５１；［２のロッカアーム６と一
体となって揺動し、第１のロッカアーム５は実質的に高
速型カム８によって駆動されてバルブ１を開閉する。

次に、乙のから打ち装置１３について、第４図〜第６図
によって説明する。第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ断面図
、第５図は第４図のＶ−■断面図、第６図は第５図のＭ
−Ｍ断面図である。

第４図に示すように、第２のロッカアーム６の上面部に
はシリンダ部２１とこのシリンダ部２１内を摺動するピ
ストン２２とからなる油圧式の前記アクチュエータ１５
が設けられている。また、ロッカ軸３には軸方向に延び
る供給油路２３が形成されていて、シリンダ部２１は第
２のロッカアーム６内に形成された油路２４及びロッカ
軸３に形成された半径方向の油路２５を介してこの供給
油路２３に常時連通している。

一方、第２のロッカアーム６の先端部にはシリンダ２６
が装着されている。このシリンダ２６には有底円筒形の
前記プランジャ１４が摺動自在に内嵌されており、この
プランジャ１４はその内部に装着されたスプリング２７
によって第４図で下方へ押圧され、その下端の底面部が
第１のロッカアーム５に当接している。

シリンダ２６の円筒部には、プランジャ１４がシリンダ
２６に対して最下方位置（図示の位置）となったときに
プランジャ１４の上端部の直上となる位置に２つの長孔
２８が対向して設けられており、これらの長孔２８には
、第５図に示すように、脚部が二叉フォーク状をなす前
記ストッパ１６が挿入されるようになっている。

このストッパ１６はその右端付近、すなわち長孔２８に
挿入される脚部の先端付近にプランジャ１４の外径より
やや大きい円弧状空間２９が形成され、この円弧状空間
２９より左方の２本の脚部の内側縁間の距離はプランジ
ャ１４の内径に略等しくなるように設定されている。一
方、シリンダ２６の上方外面にはねじが形成されており
、このねじにはプランジャ１４の突出量を調整すると共
にストッパ１６を円滑に摺動させるため、ストッパ１６
の上面に当接するダブルナツト３０が螺着されている。

また、ストッパ１６と第２のロッカアーム６間にはスト
ッパ１６の上下振動を防止するための押えスプリング３
１が介装されている。

また、ストッパ１６の左端には駒形部３２が形成されて
いて、この鉤形部３２が連結部材３３を隙間Ｇを開けて
囲繞している。連結部材３３は前記ピストン２２に固定
されたロッド３４に連結されている。

第４図に示すように、ピストン２２はスプリング３５に
より左方に付勢され、シリンダ部２１内に油圧が作用し
ていない時はシリンダ部２１内の最左方位置に変位され
る。ピストン２２の円筒壁部分の中間部上方には切込み
３６が設けられており、この切込み３６はピストン２２
が油路２４を介しシリンダ部２１に供給される油圧によ
レジリンダ部２１内の最右方位置に位置した時にタイミ
ングプレート３７と係合するようになっている。

タイミングプレート３７は、第６図に示すように、第２
のロッカアーム６に取付けられた軸３８に回転可能に枢
支されると共に、シリンダ部２１の外部上方に設けられ
た溝３９内を摺動してピストン２２の第４図右端部と切
込み３６とに係合可能となるように構成されている。タ
イミングプレート３７はスプリング４０　（第５図参照
）によりピストン係合方向（第６図で時計方向）に付勢
される一方、略円柱形を呈するタイミングカムフォロア
４１によって下方から押圧されるように構成されている
。

タイミングカムフォロア４１はロッカ軸３の外周面の一
部をその円周方向に沿って削り取ることにより形成され
たタイミングカム４２によって第２のロッカアーム６の
揺動に応じて追従するように構成されており、第２のロ
ッカアーム６の揺動が最大あるいはその近傍（カム８の
リフトが最大あるいはその近傍）となった状態において
ロッカ軸３の半径方向外方へ大きく摺動されるようにな
っている。

従って、タイミングプレート３７はこの半径方向外方へ
の摺動に応じて第６図で反時計方向に回動され、上記状
１ｍ（第２の１ツカアーム６の揺動が最大あるいはその
近傍になった状態）においてピストン２２どの係合がは
ずれるようになっている。

次に、とのから打ち装［１３の作動について説明する。

基本的には、図示しない油圧切換弁によってアクチュエ
ータ１５に油圧が供給されていないときにはプランジャ
１４の上端にストッパ１６の円弧状空間２９が位置して
シリンダ２６内でのプランジャ１４の摺動が可能となる
一方、アクチュエータ１５に油圧が供給されたときには
プランジャ１４の上端とストッパ１６の脚部とが当接可
能とな９、シリンダ２６内でのプランジャ１４の摺動が
停止されて固定状態となる。

いま、第４図及び第５図の状態はストッパ１６の脚部が
プランジャ１４と係合した状態である。ここで、油圧の
供給を断つと、バルブリフトに合わせてタイミングプレ
ート３７が外れてピストン２２が左方向へ移動する。

ところが、ここではバルブリフトによってプランジャ１
４がストッパ１６をダブルナツト３０に押圧しているの
で、ストッパ１６は移動できず、鉤形部３２と連結部材
３３の隙間Ｇ分だけピストン２２が移動してタイミング
プレート３７と切込み３６の位置がずれるのみとなる。

次に、バルブリフトが終わると、プランジャ１４はスト
ッパ１６を押えなくなるので、ストッパ１６はピストン
２２に伴って左方向へ移動し、その後プランジャ１４が
上下に摺動可能となる。そして、ピストン２２の右端部
にタイミングプレート３７が係合する。

逆に、この状態から油圧を供給すると、先ずバルブリフ
トに合わせてタイミングプレート３７が外れ、隙間Ｇ分
だけピストン２２が移動してその右端部がタイミングプ
レート３７からずれる。そして、次にバルブリフトが終
わったときに、ストッパ１６がプランジャ１４の押圧か
ら解放されて、ストッパ１６は右方向へ移動し、その後
プランジャ１４の移動が不能となる。

このように、から打ち装置１３の作ｖｈ【よ、バルブリ
フト動作と同調して、適当なタイミングで行われること
となる。

次に、本発明の第２実施例について説明する。第７図は
その要部断面図（第８図の■−■断面図）、第８図はそ
の平面図である。

前述の実施例は、第１のロッカアーム５と第２のロッカ
アーム６の間にから打ち装置１３を介在させているが、
この実施例はエンドピボット式ロッカアームにおいて、
そのピボット軸にから打ら装Ｗ１３を設けたものである
。

尚、以下の説明では、前述の実施例と同一部分あるいは
同様な機能を有する部分には同じ符号を付して、重複す
る説明は省略する。

第７図及び第８図に示すように、第１のロッカアーム５
の先端部はＴ字状に分かれ、先方に延出する押圧部５ａ
と、両側にそれぞれ延びる駆動部５ｂとを有している。

各駆動部５ｂはバルブ１にそれぞれ当接していて、第１
のロッカアーム５が低速型カム７によってローラ受部９
を介して揺動することで２個のバルブ１を同時に開閉す
る。一方、押圧部５ａはばね受け５１に当接していて、
このロッカアーム５の浮き上が９を防止している。

また、第１のロッカアーム５の両側にそれぞれ第２のロ
ッカアーム６が配設され、それらの先端部６ａが各々第
１のロッカアーム５の駆動部５ｂ上に載っている。これ
らの第２のロッカアーム６はすべり接触をするスリッパ
受部６ｂを介して高速型カム８と係合している。

一方、第２のロッカアーム６のピボット支持部にから打
ち装置１３が設けられている。

このから打ち装置１３はピボット軸５３をシリンダヘッ
ド５４に対して出没方向に摺動可能あるいは突出状態で
固定するものである。

すなわち、第２のロッカアーム６を支持するピボット軸
５３が出没可能なときは、それは支点として機能しない
。従って、この場合は高速型カム８によって第２のロッ
カアーム６が駆動されても、第１のロッカアーム５の揺
動に影響を与えず、その結果第１のロッカアーム５は本
来の駆動カムである低速型カム７によって駆動されて２
個のバルブ１を開閉する。一方、ピボット軸５３が固定
されると、第２のロッカアーム６は高速型カム８によっ
て揺動し、その先端部６ａが第１のロッカアーム５の駆
動部５ｂを押圧し、その結果第１のロッカアーム５は第
２の買ツカアーム６と一体となって揺動し、第１のロッ
カアーム５は実質的に高速型カム８によってｉ動されて
バルブ１を開閉することとなる。

第９図はこのピボット支持部の断面図である。第９図に
示すように、ピボット軸５３は先端部に球形の支持部５
３ａを有し、その頂面には六角レンチ等の工具を挿入し
得る六角穴５３ｂが凹設されている。ピボット軸５３に
はその外周部にねじが形成されており、そこにスリーブ
５５が軸方向位置調節自在に螺着され、ロックナツト５
６で固定されている。

一方、シリンダヘッド５４にはブツシュ５７が嵌められ
、そこにピボット軸５３がスリーブ５５を介して摺動可
能に押入されると共に、ピボット軸５３はスプリング５
８によって上方へ付勢されている。シリンダヘッド５４
には切欠部５４ａが設けられていて、ここにから打ち装
置１３のストッパ１６が配設される。

このストッパ１６はその円弧状空間２９がスリーブ５５
の外径よりやや大きく形成されると共に、２本の脚部の
間隔はスリーブ５５の外径より小さく設定されている。

従って、ストッパ１６を前進させてスリーブ５５の下へ
挿入すると、ピボット軸５３は突出状態で固定され、ピ
ボット軸５３の没入が阻止される。一方、ストッパ１６
を後退させてスリーブ５５を円弧状空間２９内に位置さ
せれば、ピボット軸５３は上下に出没方向に摺動可能と
なって、支点としての機能が失われる。

ここで、アクチュエータ１５は前述の実施例と同様のも
のが使用される。但し、ストッパ１６を作動させるタイ
ミングを得るために第１０図に示す装置を用いている。

第１０図は第８図のＸ−Ｘ断面に相当する図であるが、
同図に示すように、カム軸４にタイミングカム４２を突
設すると共に、このカム４２にタイミングフォロア４１
を当接させて、所要のタイミングでタイミングプレート
３７をピストン２２から係脱させるようにしている。

また、第１）図は本発明の第３実施例の要部平面図であ
る。上述の第２実施例では２個有る各ピボット軸５３に
それぞれアクチュエータ１５を設けているが、第１）図
に示すように、本実施例はストッパ１６に２個の円弧状
空間２９を設けると共に、それを単一のアクチュエータ
１５で駆動するようにしたものである。これによって、
アクチュエータ１５の数の減少が図れる。

さらに、第１２図及び第１３図は本発明の第４実施例を
表わしている。第１２図はその要部断面図、第１３図は
そのから打ち装置を展開して示す側面図である。

この第４実施例は前述の第２実施例の変形例であり、相
違する点はストッパ１６をアクチュエータ１５で直接駆
動することなく、リンク機構を介することで、配設スペ
ースの効率化を図ったものである。すなわち、第１２図
及び第１３図に示すように、Ｌ字形に折曲されたリンク
６１がシリンダヘッド５４にビン６２によって揺動自在
に取付けられろと共に、リンク６１の一端がストッパ１
６に連結される一方、他端がアクチュエータ１５に連結
される。従って、アクチュエータ１５の運動はリンク６
１を揺動させ、このリンク６１の揺動運動によってスト
ッパ１６が進退する。

ここで、上述した第２実施例や第４実施例のように、か
ら打ち装置１３をロッカアーム６に設けずにシリンダヘ
ッド５４側に設けた場合、ロッカアームの軽量化が図れ
るという利点がある。

ところで、ロッカアーム５．６をカム７゜８で［ｂする
とき、両者の当接部でころがり接触させるローラ型とす
べり接触させるスリッパ型とがある。このローラ型とス
リッパ型とを比較すると、先ず、摩耗に関してはエンジ
ン回転の低速域ではローラ型が優れ、高速域ではスリッ
パ型が優れている。また、カムフリクシ璽ンについてみ
れば、低速域で四−ラ型が優れ、高速域では両者の性能
に大差はない。また、コスト的にはスリッパ型が有利で
ある。

そこで、本発明においては、第２実施例や第４実施例の
ように、低速域で機能する第１のロッカアーム５と低速
型カム７との接触はローラ型とし、高速域で機能する第
２のロッカアーム６と高速型カム８との接触をスリッパ
型とすれば、両者の利点を生かしたものとすることがで
きる。

第１４図はエンジン回転数に対するカム軸駆動トルクの
変化を概念的に表わすグラフである。上述のように低速
域でローラ型を用い、高速域でスリッパ型を用いること
で、第４図で破線で示すように低速域から高速域まで全
域に亘って良好な特性を得ることができる。

尚、本発明においては必ずしもこれに限定されるもので
はなく、場合によっては第１実施例のように両口ツカア
ーム５，６を共にローラ型としてもよいし、逆に両方を
スリッパ型としてもよい。

次に、バルブクリアランスのｍｕについて説明する。

本発明にかかるバルブ駆動装置において、バルブクリア
ランスの調整に際して、いま例えば、から打ち装置１３
によって高速型の第２のロッカアーム６をから打ちさせ
た状態で低速型の第１のロッカアーム５のバルブクリア
ランスを所定の値に調整したとする。するとこの場合、
次に第２のロッカアーム６を働かせた状態でバルブクリ
アランスの調整をしようとしても、バルブクリアランス
は先に調整した値以上とはならない。つま咋、第２のロ
ッカアーム６に関するバルブクリアランスの調整が実質
的にできない状態が生じてしまう。

そこで、バルブクリアランスの調整に際しては、先ず、
から打ち装ｗ１３によって第２のロッカアーム６が働く
状態としてバルブクリアランスを第１の調整値に調整す
る。この調整は、例えば第１実施例ではダブルナツト３
０によってプランジャ１４の突出量を変更し、あるいは
第２実施例ではスリーブ５５のピボット軸５３に対する
螺合位置を変えてピボット軸５３の突出量を変更するこ
とで行う。

次に、第２のロッカアーム６をから打ち状態とし、バル
ブクリアランスを第２の調整値に調整する。この調整は
第１のロッカアーム５の駆動ビン１）の突出量を変更す
ることで行う。ここで、第１の調整値は第２の調整値よ
り大きく設定され、例えばそれぞれ０．２５＋ｎ＋＊、
０．１５ｍ程度とする。また、これらのＵＩｔ整値を異
ならすには、低速型カム７より一高途型カム８のランプ
高さを大きくする必要がある。

このように調整することで、低速型カム７及び高速型カ
ム８のいずれで駆動される場合にも常に適正なバルブク
リアランスを得ることが可能となる。

尚、上述した実施例では１ｆｐと２ｆｐの場合について
説明しているが、本発明を適用し得るバルブ数はこれに
限定されるものではない。

さらに、上述した実施例では、から打ち装置１３として
ストッパ１６をアクチュエータで適当なタイミングで進
退させるものを示しているが、本発明のから打ち装置は
これに限らず、例えば第１実施例のシリンダ２６に相当
するようなものに圧油を封入することでプランジャを固
定する一方、圧油を解放することでプランジャを出没可
能とするようなものであってもよい。

〈発明の効果〉 以上、実施例を挙げて詳細に説明したように本発明によ
れば、低速型カムと高速型カムの両者を備え、運転状況
に応じてそれらを使い分けるので、低速域から高速域の
全域に亘って良好なエンジン性能を得ることができる。

また、高速型の第２のロッカアームが低速型の第１のロ
ッカアームを押圧する乙とで両者の一体運動を得ている
ので、例えば摩耗等によって両口ツカアームに誤差が生
じても、両口ツカアームのバルブクリアランスを個別に
調整することで容易に解消することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部断面図、第２図はそ
の平面図、第３図は低速型カムと高速型カムの説明図、
第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ断面図、第５図は第４図の
■−■断面図、第６図は第５図のＭ−Ｍ断面図、第７図
は本発明の第２実施例の要部断面図（第８図の■−■断
面図）、第８図はその平面図、第９図はピボット支持部
の断面図、第１０図は第８図のＸ−Ｘ断面図、第１）図
は本発明の第３実施例の要部平面図、第１２図は本発明
の第４実施例の要部断面図、第１３図はそのから打ち装
置を展開して示す側面図、第１４図はエンジン回転数に
対するカム軸駆動トルクの変化を概念的に表わすグラフ
である。 図 面　中、 １はバルブ、 ３はロッカ軸、 ４はカム軸、 ５は第１のロッカアーム、 ６は第２のロッカアーム、 ７は低速型カム、 ８は高速型カム、 １３ばから打ち装置である。 特　　許　　出　　願　　人 三菱自動車工業株式会社 代　　　　理　　　　人

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）低速運転に適したバルブ運動を与える低速型カム
   と、高速運転に適したバルブ運動を与える高速型カムと
   、前記低速型カムによって駆動されバルブを直接押圧す
   る第１のロッカアームと、前記高速型カムによって駆動
   され前記第１のロッカアームを介して前記バルブを押圧
   する第２のロッカアームと、低速運転時に前記第２のロ
   ッカアームの前記第１のロッカアームに対する押圧を阻
   止するから打ち装置とを具えたことを特徴とするエンジ
   ンの可変バルブ駆動装置。
2. （２）前記から打ち装置は、前記第２のロッカアームに
   取付けられると共に前記第１のロッカアームに当接する
   プランジャを有し、このプランジャを出没可能な状態と
   突出固定状態とに切換えることができるものであること
   を特徴とする請求項（１）記載のエンジンの可変バルブ
   駆動装置。
3. （３）前記から打ち装置は、前記第２のロッカアームの
   ピボット軸に設けられると共に、このピボット軸を出没
   可能な状態と突出固定状態とに切換えることができるも
   のであることを特徴とする請求項（１）記載のエンジン
   の可変バルブ駆動装置。
4. （４）前記低速型カムと前記第１のロッカアームとの接
   触部はローラ型であり、前記高速型カムと前記第２のロ
   ッカアームとの接触部はスリッパ型であることを特徴と
   する請求項（１）、（２）又は（３）記載のエンジンの
   可変バルブ駆動装置。