JPH04194304A - エンジンの可変動弁装置 - 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） この発明はエンジンの運転条件に応じてカムを切換える
エンジンの可変動弁装置に関する。

（従来の技術） この種の可変動弁装置として、本出願人によって、特願
平２−２３　Ｓ　Ｏ４９号等にて、１つの弁に対して３
つのカムを備えており、運転条件に応じてカムの切換え
が行われる装置が提案されていた。

これについて説明すると、その揺動先端が弁に当接する
メインロッカアームに対して、弁との当接部位を持たな
い２つのサブロッカアームがサブロッカシャフトを介し
てそれぞれ揺動可能に支持されている。サブロッカシャ
７Ｆから所定の耽離だけ離れた揺動部位においてサブロ
ッカシャフトと平行な方向には、作動油圧に応動するビ
ンが嵌合孔に嵌まりあるいは嵌合孔から抜けることで、
メインロッカアームに対して２つのサブロッカアームが
選択的に結合されたりあるいはその結合が解かれたりし
て、３つのカムが運転条件に応じて切換えられる。

この場合、第５図に示すように、部分負荷時の燃費向上
をはかるカムリフＦの小さい第一１ム２１と、低中速域
の出力向上をはかる中カムリフトの第二カム２２と、例
えば６０００ｒｐｍ以上の高速域の出力向上をはかるカ
ムリフトの大きい第二カム２３とがそれぞれ設けられて
いる。これら３つのカム２１，２２．２３が第４図に示
すマツプに基づいてエンジン回虻数とトルクに応じて切
換えられるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような従来装置では、シリングへ、ド上
の限られ・たスペースによる制約から、メインロッカア
ーム１こは第一カム２１に転接するローラ式カムフォロ
ワが設けられる一方、各サブロッカアームにはカム２２
．２３に摺接する滑り式カムフォロワが設けられている
。

しかしながら、第７図に示すように、ローラ式カム７ｔ
ロワを介して作動する第一カム２１の使用時は動弁系の
駆動トルクを小さくで終るが、自動車用エンジンでは低
速低負荷域で使用される第一カム２１の使用頻度は比較
的に少ないため、ローラ式カムフォロワが動弁系の駆動
損失を低減する効果は小さい。これに対して、使用頻度
の大きい第二カム２２からカムフォロワに懸かる荷重は
カムリフトに比例して大きくなるために、滑り式カムフ
ォロワに対する７リクシａンが増大して燃費または出力
の悪化を米すという問題点があった。

この発明はこのような従来の問題点に着目し、エンジン
運転条件に応じて複数のカムを切換える可変動弁装置の
７リクシヨンを有効に低減することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、プロフィールの比較的に小さい第一カムに
従動して吸気弁または排気弁を開閉駆動するメインロッ
カアームと、プロフィールの比較的に大きい第二カムに
従動するサブロッカ７−ムと、サブロッカ７−ムを第二
カムに押し付けるロストモーションスプリングと、エン
ジン運転条件に応じてメインロッカアームに対するサブ
ロッカアームの相対変位を係止可能とする連結駆動手段
を備えるエンジンの可変動弁装置においで、前記第一カ
ムに摺接する滑り式カムフォロワを前記メインロッカア
ームに固定的に結合する一方、前記第二カムに軟接する
ローラ式カムフォロワを前記サブロッカアームに回転自
在に結合した。

（作用） 上記構成に基づき、メインロッカアームとサブロッカア
ームが互いに結合されたりあるいはその結合が解かれる
ことにより、第一カムと第二カムの切換えが行われる。

サブロッカアームが従動する第二カムはカムリフ）が比
較的に大きく、開弁作動時にカムから受ける荷重が大き
くなるが、ローラ式カムフォロワはカムから受ける荷重
に対する７リクシａンの増加率が小さいため、動弁系の
駆動損失を大幅に低減することができる。

一方、メインロッカアームに滑り式カムフォロワを設け
たことにより、ローラ式カムフォロワを設けた場合に比
べて７リクシタンが増大するものの、これに摺接する第
一カムのカムリフＦは比較的に小さく、量弁作動時にカ
ムから受ける荷重が小さいために、この７リクシタンの
増大は小さいものとなる。

（実施例） 第１図、第２図、第３図は、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′Ｊ、施例を示している。

これについて説明すると、各気筒には２本の吸気弁９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ロッカシャ
フト１２を介してシリングヘッドに揺動自在に支持され
、メインロッカアーム１の先端には各吸気弁９のステム
頂部に当接する一対のパルプ７オロワ１０が設けられる
。

メインロッカアーム１の前端には滑り式カム７ｆロワ５
が固着される。このカムフォロワ５は第一カム２１に対
向して断面円弧状に突出して形成され、第一カム２１に
摺接してメインロッカアーム１を揺動させる。メインロ
ッカアーム１の揺動により２本の吸気弁９がバルブスプ
リング１８を圧縮しながら押し下げられて各吸気ボート
を開くようになっている。

メインロッカアーム１は平面図上はぼ矩形に形成され、
カムフォロワ５と並んで２つのサブロッカアーム２，３
が設けられる。各サブロッカアーム２．３の基端はサブ
ロッカシャ７）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７−ム２は吸気弁９に当接する部位を持たず
、その先端には県二カム２２に転接するローラ式カム７
ｔロワ４が設けられる。

サブロッカアーム２にはこのカムフォロワ４を収装する
凹部２Ａが形成され、ローラ７オａワ軸１３がこの凹部
２Ａを貫通して圧入され、このローラ７すロワ輸１３に
ニードルベアリング１４を介してカムフォロワ４が回転
自在に連結される。

四部２Ａの底部には潤滑油をオイルパンに戻すための穴
２Ｂが開口される。

サブロー２カアーム２はその下１１１１１１ニカム７才
ロワ４を各カム２２に押し付けるロストモーションスプ
リング７が介装され、二の付勢力によりローラ式カムフ
ォロワ４をカム２２に押し付けで揺動するようになって
いる。

サブロッカアーム３も吸気弁９に当接する部位を持たず
、その先端には高速用カム２３に摺接するカム７才口７
部３Ａが断面円弧状に突出して一体形成され、その下側
にはこのカム７才口７部３Ａをカム２３に押し付けるａ
ストモーシ遷ンスプリング７が介装される。

各ロストモーションスプリング７と各サブロッカアーム
２．３の闇にはメインロッカアーム１に摺動可能に嵌合
する筒状す７タ８がそれぞれ介装される。

エンジン運転条件に応じてメインロッカアームｌに対す
る各メインロッカアーム２，３の相対変位を係止する連
結駆動手段として、メインロッカアーム１およびサブロ
ッカアーム２の開にはピン３１．３２．３３が、メイン
ロッカアーム１とサブロッカアーム３の間にはピン３４
，３５．３６がそれぞれサブロッカシャフト１６から所
定の距離だけ離れた揺動部位においてサブロッカシャフ
ト１６と平行な方向に摺動自在に設けられる。

ビン３３の一端にはリターンスプリング３７が介装され
、この付勢力により各ビン３１．３２がサブロッカアー
ム２を拘束しない摺動位置に保持される。ロッカシャフ
ト１２およびメインロッカアーム１の内部を通して油圧
通路３９が形成され、この油圧通路３９から導かれる油
圧力により各ピン３１，３２．３３はリターンスプリン
グ３７に抗してサブロッカ７−ム２を拘束する位置に摺
動する。

ビン３６の一端にはリターンスプリング３８が介装され
、この付勢力により各ピン３４．３５がサブロッカ７−
ム３を拘束しない摺動位置に保持される。ロッカシャフ
ト１２およびメインロー／ｌＪ７−ム１の内部を通しで
油圧通路４０が形成され、この油圧通路４０から導かれ
る油圧力により各ビン３４，３５．３６はリターンスプ
リング３８に抗してサブロッカアーム３を拘束する位置
に摺動する。

各油圧通路３９．４０には図示しないオイルポンプの吐
出油圧が制御弁を介して導かれる。この油圧制御弁の作
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、スロットルバルブの開度信号等を入力し、基本的
に第４図に示すマツプに基づいて各カム２１，２２．２
３の切換えが行われる。

各カム２１．２２．２３はそれぞれ共通のカムシャ７Ｆ
に一体形成される。第５図に示すように、第一カム２１
はカムリフトおよび９７Ｆ区間の共に小さい、低速低負
荷時における燃費を重視するり７ト特性に設定される。

ｔＪＩＪニカム２２は第一カム２１よりもカムリフトお
よびり７ト区開の相対的に大きい、低中速域の広い範囲
で高シルクを発生するり７Ｆ特性に設定される。第三カ
ム２３はカムリフトおよびり７ト区間の大きい高速時の
発生トルクを重視するり７ト特性に設定される。

次に作用について説明する。

エンジンの低速低負荷運転時に、各油圧通路３９．４０
の作動油圧は最小値に保たれ、各リターンスプリング３
７．３８は伸張して、各ビン３１〜３６が各サブロッカ
アーム２．３の非拘束位置に収まり、メインロッカアー
ム１の動きを妨げない、カムフォロワ５がカム２１に摺
接することにより、メインロッカアーム１は滑り式カム
フォロワ５を介して第一カム２１のプロフィールに従っ
て揺動し、各吸気弁９を開閉駆動する。

エンジンの回転速度または負荷がある程度以上に増加す
る運転時に、油圧通路３９から導かれる作動油圧が高め
られ、リターンスプリング３７を圧縮しながら各ビン３
１，３２．３３が摺動して、サブロッカアーム２とメイ
ンロッカアーム１の闇に渡って嵌合する拘束位置に保持
される。これにｊｌで他方のサブロッカ７−ム３に設け
られる各ビン３４，３５．３６はリターンスプリング３
８の付勢力により非拘束位置に収まって、メインロッカ
アーム１の動きを妨げない、これにより、メインロッカ
アーム１はサブロッカ７−ム２と一体となって揺動し、
ローラ式カムフォロワ４を介して第二カム２２のプロフ
ィールに従って揺動し、各吸気弁９を開閉駆動する。こ
のとき、カム７ｔロワ５は低速用カム２１から浮き上が
っている。

エンジンの高速高負荷運転時に、油圧通路４０に導かれ
る作動油圧が高められ、リターンスプリング３８を圧縮
しながら各ビン３４，３５．３６が摺動しで、サブロッ
カアーム３をメインロッカアーム１と一体となって揺動
させる拘束位置に保持される。メインロッカアーム１は
サブロッカアーム３を介して第三カム２３のプロフィー
ルに従って揺動し、各吸気弁９を開閉駆動する。このと
き、メインロッカアーム１のカム７ｔロワ５およびサブ
ロッカアーム２のカムフォロワ４は各カム２１゜２２か
ら浮き上がっている。

逆に各油圧通路４０．３９に導かれる作動油圧が順次低
下されることにより、各ビン３１〜３６が上記動作と逆
方向に動き、メインロッカアーム１に対する各サブロッ
カアーム２．３の拘束が解除され、各カム２１，２２．
２３の切換えが行われる。

サブロッカ７−ム２が従動する第二カム２２は第一カム
２１に比べてカムリフＦが大軽いことから、開弁作動時
にカムからカム７ｒＥｌｆワに受ける荷重が大きくなる
が、ローラ式カムフォロワ４はニードルベアリング１４
を介して転がり支持される構造上、カムから受ける荷重
に対する７リクシ３ンの増加率が小さく、第二カム２２
の使用時の７リクシタンを大幅に低減できる。第６図は
各カム２１．２２．２３を使用した運軟状態で動弁系の
駆動トルクを測定した実験結果を示しているが、第二カ
ム２２を使用した運転時の駆動トルクは前記第７図の滑
り式カムフォロワを介して伝達される従来装置に比べて
大幅に削減されている。

一方、メインロッカアーム１に滑り式カムフォロワ５を
設けたことにより、第一カム２１を使用した運転時の駆
動トルクを前記第７図に示すローラ式カム７ｔロワを介
して伝達される従来装置に比べて若干増大するものの、
第一カム２１のカムリフトは比較的に小さく、開弁作動
時に第一カム２１から受ける荷重が小さいために、この
７リクシツンの増大量は小さいものとなる。また、自動
車用エンジンでは、第一カム２１の使用頻度が第二カム
２２に比べて少ないため、この７リクシランの増加が動
弁系の駆動損失に与える影響は小さい。

サブロッカアーム３に滑り式カムフォロワを設けたこと
により、第三カム２３を使用した運転時の駆動トルクは
低減されていないが、例えば６０００ｒｌ）ｌ１以上の
商回転数域で使用される第三カム２３の使用頻度は第二
カム２２に比べて少ないため、この７リクシ磨ンの増加
が動弁系の駆動損失に与える影響は小さい。

なお、一方のサブロッカ７−ム２にローラ式カムフォロ
ワ４を設ける場合、滑り式カム７ｔロワを設ける場合に
比べて、サブロッカアーム２が揺動輪方向に大型化する
ことは避けられない、このため、限られたシリングヘッ
ド上のスペースによる制約から、メインロッカアーム１
とサブロッカアーム２．３のそれぞれにローラ式カム７
才ロワを取付けることが困難となっている。

〈発明の効果） この発明は、メインロッカアームに対してエンジン運転
条件に応じて結合されるサブロッカアームを備えて、複
数のカムが切換えられる可変動弁装置において、限られ
たシリンダヘッド上のスペースによる制約からカム９７
Ｆの比較的小さいカムに摺接する滑り式カムフォロワを
メインロッカアームに設けるとともに、カム９７Ｆの比
較的に大きいカムに転接するローラ式カムフォロワをサ
ブロッカ７−ムに設けるようにしたため、動弁系の駆動
損失を有効に低減し、エンジンの燃費および高力を改善
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す動弁系の平面図、第２
図は同図Ａ−Ａ線に沿う横断面図、第３図は同図Ｂ−Ｂ
線に沿う横断面図である。第４図はカムの切換え特性を
示す図、第５図はカムのり７Ｆ特性図、第６図はカムを
切換えた場合の駆動トルクを測定した結果を示す線図で
ある。＄７図は従来例においてカムを切換えた場合の駆
動トルクを測定した結果を示す線図である。 １・・・メインロッカアーム、２，３・・・サブロッカ
アーム、４・・・ローラ式カムフォロワ、５・・・滑り
式カムフォロワ、７・・・ロストモーションスプリング
、９・・・吸気弁、１２・・・ロッカシャ７）、１３・
・・ローラ７オロワ軸、１６・−・サブロッカシャ７）
、２１゜２２．２３・・・カム、３１〜３６・・・ビン
、３７．３８・・・リターンスプリング、３９．４０・
・・作動油圧通路。 第４図　　　　　　第５図 第６図　　　　　第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　プロフィールの比較的に小さい第一カムに従動して吸
   気弁または排気弁を開閉駆動するメインロッカアームと
   、プロフィールの比較的に大きい第二カムに従動するサ
   ブロッカアームと、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スプリングと、エンジン運転条
   件に応じてメインロッカアームに対するサブロッカアー
   ムの相対変位を係止可能とする連結駆動手段を備えるエ
   ンジンの可変動弁装置において、前記第一カムに摺接す
   る滑り式カムフォロワを前記メインロッカアームに固定
   的に結合する一方、前記第二カムに転接するローラ式カ
   ムフォロワを前記サブロッカアームに回転自在に結合し
   たことを特徴とするエンジンの可変動弁装置。