JPH0673301U - エンジンの弁作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低中高回転域で弁リフト特性を少なくとも３
段階に切換えるエンジンの弁作動装置において、連係切
換え部の高精度加工を必要とせずコストを低減すると共
にコンパクト化をはかる。 【構成】 一端が弁Ｖに連係され低速用カム２１，２１
で駆動されるロッカアーム１と、中，高速用カム２２，
２３で駆動される第１および第２の自由カムフォロア２
Ａ，２Ｂとを有し、第１および第２の自由カムフォロア
２Ａ，２Ｂには、それぞれ油圧作動プランジャ３１Ａ，
３１Ｂで第１および第２のロストモーション機構２５
Ａ，２５Ｂの機能を発揮させる第１位置と、第１および
第２の自由カムフォロア２Ａ，２Ｂに係合し、ロストモ
ーション機構の機能を停止させる第２位置とに切換え揺
動される第１および第２のレバー部材７Ａ，７Ｂがロッ
カアーム１に支承され設けられている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、エンジンの弁作動装置、特にエンジンの低回転時と高回転時との 間で弁リフト特性を少なくとも３段階に切換え可能にしたエンジンの弁作動装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、低中速運転時の高トルク特性と高速運転時の出力向上とを両立させ る目的で、運転状態に応じて吸気弁または排気弁のリフト特性を異ならせ、これ によって、吸排気のタイミングあるいは吸排気量を制御することが知られている 。例えば、実開昭６３−８２００９号公報に記載のものでは弁リフト特性を３段 階に切換えている。

【０００３】 このものは、クランク軸と同期回転するカムと、燃焼室の吸気孔または排気孔 に設置された一対の弁と、前記カムの揚程を前記弁に伝達する伝達部材としての ロッカアームとを有する内燃機関の動弁機構であって、前記カムが機関の回転速 度範囲に対応してそれぞれ異なる形状に定められた２以上の複数のカムからなり 、前記ロッカアームが互いに隣接配置された４以上の複数の部材からなると共に 、前記ロッカアームの互いに隣接するもの同士間の連結および非連結をそれぞれ 選択する切換手段を備えている。

【０００４】 そして、切換手段として、４つの隣接するロッカアームには、ロッカシャフト から所定の距離だけ離れた揺動部位において、ロッカシャフトと平行な方向に、 それぞれ、嵌合穴が形成されると共に、この嵌合穴内にプランジャが嵌装されて おり、作動油圧に応動してプランジャが嵌合穴に嵌まり、あるいは嵌合穴から抜 けることで、隣接するロッカアームが連結されたり、その連結が解かれたりする ようにされている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、かかる従来のものにあっては、それぞれの嵌合穴に嵌装された 複数のプランジャが、嵌合穴が同軸上に整列したときに、油圧を受けたプランジ ャが相手プランジャを押しながら相手の嵌合穴に嵌まりこむように構成されてい るので、プランジャと各ロッカアームの嵌合穴の加工精度は極めて高いものが要 求され、コスト上昇の一因となっている。というのも、加工精度を下げ両者のク リアランスを大きく許容すると、まず、作動油圧の保持が保証されず、さらに、 嵌合穴とプランジャとの片当りによる摩耗や音が発生すると共に力が正確に伝達 されず好ましくないからである。

【０００６】 また、４つのロッカアームを隣接してあるので、そのアーム列の大幅化が避け られず、機関への搭載性が良くないと共に動弁系全体の慣性モーメントが増大す るという問題もあった。

【０００７】 本考案の目的は、かかる従来の問題を解消し、伝達剛性を高め高精度の加工を 必要とせずコストを低減すると共に、コンパクトで慣性モーメントを小さくする ことができるエンジンの弁作動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するために、本考案は、先端が複数の吸気弁あるいは排気弁 に連係されるようロッカシャフトに揺動自在に支承され両端部に第１カムに当接 するカムフォロア部を有すロッカアームと、該ロッカアームの中央部に揺動自在 に支承され複数のカムでそれぞれ駆動される複数の自由カムフォロアと、前記複 数の自由カムフォロアに関してそれぞれ設けられた複数のロストモーション機構 と、前記ロッカアームに支承され、前記複数のロストモーション機構の機能を発 揮させる第１位置と、前記ロストモーション機構の機能を停止させる第２位置と に揺動可能な複数の連係部材と、前記複数の連係部材の前記第１位置および第２ 位置への切換えをそれぞれ行う複数の連係切換え手段と、を有することを特徴と する。

【０００９】

【作用】

本考案によれば、ロッカアームに支承されたそれぞれの連係部材をそれぞれの 連係切換え手段でもって、ロストモーションの機能を発揮させる第１位置に移動 させることによりロッカアームと複数の自由カムフォロアとの連結がそれぞれ解 除され、またロストモーション機構の機能を停止させる第２位置に移動させるこ とによりロッカアームと自由カムフォロアとがそれぞれ連結される。かくて、ロ ッカアームと複数の自由カムフォロアとの連結解除状態では第１カムによるリフ ト特性が得られ、ロッカアームと複数の自由カムフォロアのいずれかの連結状態 においては複数のカムのいずれかのリフト特性が得られることにより少なくとも ３つのリフト特性が得られる。

【００１０】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明する。

【００１１】 図１ないし図４は、１つの気筒について同一の機能を有する２つの弁Ｖ（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 対して本考案を適用した場合の実施例を示している。

【００１２】 これについて説明すると、各気筒には２本の吸気弁Ｖに対応した単一のロッカ アーム１が設けられる。ロッカアーム１の基端は、各気筒に共通な中空のメイン ロッカシャフト３を介してシリンダヘッドに揺動自在に支持され、ロッカアーム １の二股の各先端は吸気弁Ｖのステム頂部に当接する。

【００１３】 そして、吸気弁Ｖのステム頂部と当接するロッカアーム１の先端部位には、図 ３に示すように、耐摩耗性材からなるチップ１Ｃが設けられている。このように することで、ロッカアーム１全体をアルミニウム等の軽量部材で構成することが 可能となり、等価慣性質量の低減および加工を容易とすることができる。

【００１４】 さらに、ロッカアーム１は平面視においてほぼ二股状に形成され、ロッカアー ム１には、ほぼその中央上方に、第１および第２の自由カムフォロア２Ａおよび ２Ｂが設けられている。この第１および第２の自由カムフォロア２Ａ，２Ｂの基 端はサブロッカシャフト１６を介してロッカアーム１に相対回転可能に支持され ている。サブロッカシャフト１６は自由カムフォロア２Ａ，２Ｂに形成された穴 １７Ａ，１７Ｂに回動可能に嵌合する一方、ロッカアーム１に形成された支持壁 １８，１８および１９の穴に圧入支持されている。

【００１５】 自由カムフォロア２Ａ，２Ｂは吸気弁Ｖに当接する部位を持たず、それぞれの 先端には第２カムとしての中速用カム２２、および第３カムとしての高速用カム ２３にそれぞれ摺接するカムフォロア部２ＡＡ，２ＢＡが円弧状に突出して形成 されている。

【００１６】 そして、図２において、ロッカアーム１の両端部には第１カムとしての低速用 カム２１，２１が当接するカムフォロア部としてのローラ１１，１１が設けられ ている。ローラ１１，１１はロッカアーム１に設けられた貫通孔１３に挿設され たベアリングシャフト１２に、ニードルベアリング１４を介して回動自在に支承 されている。

【００１７】 ロッカアーム１において、自由カムフォロア２Ａ，２Ｂの先端部周辺および後 述のレバー部材を収容する空間１Ａはロッカシャフト３が露出するまで切削され て形成されており、これによりロッカシャフト３と吸気弁Ｖの弁軸との距離の短 縮化を可能、すなわちロッカアーム１のコンパクト化を可能としている。

【００１８】 また、第１および第２の自由カムフォロア２Ａ，２Ｂの下側には、第１および 第２のロストモーション機構２５Ａおよび２５Ｂを収容するための円柱状の凹部 ２７Ａおよび２７Ｂがそれぞれ形成されている。コイル状のロストモーションス プリング２６Ａ，２６Ｂの基端は、凹部２７Ａ，２７Ｂの底面にそれぞれ支持さ れ、その先端は凹部２７Ａ，２７Ｂに摺動自在に嵌合された有底筒状のスプリン グリテーナ２９Ａ，２９Ｂを付勢している。スプリングリテーナ２９Ａ，２９Ｂ はその頭部が上述の露出状態にあるロッカシャフト３に当接している。なお、図 ３においては、第２ロストモーション機構２５Ｂのみが図示されるが、両者は同 一構成である。従って、第１ロストモーション機構２５Ａは、その構成部品２６ Ａ〜２９Ａと共に図示を省略する。

【００１９】 さらに、前述の第１および第２の自由カムフォロア２Ａ，２Ｂにはカムフォロ ア部２ＡＡ，２ＢＡの下側に、後述の第１および第２のレバー部材がそれぞれ係 合する段部２ＡＢ，２ＢＢと、これに連なる傾斜部２ＡＣ，２ＢＣとがそれぞれ 形成されている。また、ロッカアーム１の下方側には、ロッカシャフト３の側方 でピン６に揺動自在に支承された連係部材として第１および第２のレバー部材７ Ａおよび７Ｂが設けられている。

【００２０】 第１および第２のレバー部材７Ａ，７Ｂには、それぞれの下端部に、ピン６の 両端部にそれぞれ巻装された第１および第２のリターンスプリング８Ａ，８Ｂの それぞれの一端が係止され、これらのリターンスプリング８Ａ，８Ｂでもって、 前述の第１および第２の自由カムフォロア２Ａ，２Ｂとのそれぞれの係合が解除 される方向に付勢されている。

【００２１】 一方、第１および第２レバー部材７Ａ，７Ｂの下端部には、ロッカアーム１に 設けられた第１および第２の油圧駆動部３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの第１および 第２の作動プランジャ３１Ａおよび３１Ｂがそれぞれ当接している。すなわち、 ロッカアーム１には前述のメインロッカシャフト３の軸線と直交する方向に、上 述の第１および第２の作動プランジャ３１Ａ，３１Ｂがそれぞれ摺動自在に嵌装 される円柱状の第１，第２の凹部３２Ａ，３２Ｂがそれぞれ形成され、第１，第 ２の作動プランジャ３１Ａ，３１Ｂと第１，第２の凹部３２Ａ，３２Ｂとの間に は第１および第２の油圧室３４Ａ、および３４Ｂがそれぞれ構成される。

【００２２】 メインロッカシャフト３の中空部には断面三日月状のチューブ４１が圧入され 、第１および第２のオイルギャラリ４２Ａ，４２Ｂが軸方向に形成されている。

【００２３】 ロッカアーム１には、第１油圧室３４Ａに中央部が連通し、一端が盲栓４５で 閉塞されると共に他端がメインロッカシャフト３に対する軸受面を貫通する第１ 通孔４３Ａが形成されている。第１通孔４３Ａは、メインロッカシャフト３およ びチューブ４１に同時に開口された通孔４４Ａを介して第１のオイルギャラリ４ ２Ａと連通されている。また、ロッカアーム１には第２油圧室３４Ｂに一端が開 口するとともに、他端がメインロッカシャフト３に対する軸受面を貫通する第２ 通孔４３Ｂが形成されている。

【００２４】 そして、第２のオイルギャラリ４２Ｂはメインロッカシャフト３に形成された 通孔４４Ｂを介してロッカアーム１の通孔４３Ｂと連通している。かくて、第１ および第２の油圧室３４Ａ，３４Ｂに導かれる作動油圧および前述の第１および 第２のリターンスプリング８Ａ，８Ｂによって、第１および第２のレバー部材７ Ａ，７Ｂのそれぞれ第１および第２の連係切換え手段が構成される。

【００２５】 第１および第２のオイルギャラリ４２Ａ，４２Ｂには、図５に示す第１および 第２の切換弁５１Ａ，５１Ｂを介して、機関オイルポンプ５２の吐出油圧が所定 の運転時に導かれる。切換弁５１Ａ，５１Ｂの作動を電子制御するコントロール ユニット５３は、エンジン回転信号，冷却水温信号，潤滑油の温度信号，過給機 による吸気の過給圧力信号，スロットルバルブの開度信号等を入力して、これら の検出値に基づいてエンジントルクの急激な変動を抑えつつ、後述する第１カム ２１ないし第３カム２３によるリフト特性の切換えを円滑に行うようになってい る。

【００２６】 低速用カム２１，２１とこれらの間の中速用カム２２および高速用カム２３と は、それぞれ共通のカムシャフトに一体形成され、エンジンの低回転時から高回 転時に亘って要求される弁リフト特性を満足するように異なる形状（大きさが異 なる相似形も含む）に形成されている。つまり、高速用カム２３は中速用カム２ ２と比べ、また中速用カム２２は低速用カム２１と比べ、弁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プロフィールを有している。ここでは、弁 リフト量，開弁期間を共に大きくしてある。

【００２７】 上記構成になる本実施例にあっては、エンジンの低速運転時、ロッカアーム１ は低速用カム２１のプロフィールに従って揺動し、各吸気弁Ｖの開閉駆動を行う 。このとき、第１自由カムフォロア２Ａは中速用カム２２によって、第２自由カ ムフォロア２Ｂは高速用カム２３によってそれぞれ揺動されるものの、リターン スプリング８Ａ，８Ｂの付勢力により、レバー部材７Ａ，７Ｂはそれぞれ図４お よび図３に示す位置にあり、第１および第２のロストモーション機構２５Ａ，２ ５Ｂがそれぞれ機能を発揮する第１位置での連係状態にある。従って、第１およ び第２の自由カムフォロア２Ａ，２Ｂから入力があっても、ロストモーションス プリング２６Ａ，２６Ｂが撓むのみで、ロッカアーム１の動きが妨げられること はない。

【００２８】 次に、機関の中速運転時には、コントロールユニット５３からの指令により第 １切換弁５１Ａが作動され、作動油圧が第１オイルギャラリ４２Ａ、通路４４Ａ ，４３Ａを介して第１油圧室３４Ａに導かれる。すると、第１作動プランジャ３ １Ａは第１レバー部材７Ａを第１リターンスプリング８Ａに抗って揺動させ、後 述の場合と同様に第１自由カムフォロア２Ａと係合させてロッカアーム１および 第１自由カムフォロア２Ａを一体的に連結する。

【００２９】 また、エンジンの高速運転時に第２切換弁５１Ｂが作動し、作動油圧が第２オ イルギャラリ４２Ｂおよび通路４４Ｂ，４３Ｂを介して第２油圧室３４Ｂに導か れると、第２作動プランジャ３１Ｂは第２レバー部材７Ｂを第２リターンスプリ ング８Ｂに抗って揺動させ、図３に破線で示す第２位置にもたらす。この状態で は、第２レバー部材７Ｂの端部が、第２自由カムフォロア２Ｂの段部２ＢＢに係 合することにより、ロッカアーム１および第２自由カムフォロア２Ｂが連結され 一体となって、メインロッカシャフト３を中心として揺動することになる。

【００３０】 ここに、高速用カム２３は中速用カム２２に、および中速用カム２２は低速用 カム２１に比較して、弁開度および弁リフト量が共に大となるように形成されて いるから、第１自由カムフォロア２Ａと一体化された揺動時はロッカアーム１の ローラ１１が低速用カム２１から浮き上がり中速用カム２２のプロフィールに従 って、また、第２自由カムフォロア２Ｂと一体化された揺動時は第１自由カムフ ォロア２Ａおよびロッカアーム１のローラ１１が共に中，低速用カム２２，２１ から浮き上がり、各吸気弁Ｖは高速用カム２３のプロフィールに従って開閉駆動 され、弁開度および弁リフト量が共に大きくなる。なお、この高速時においては 、第１切換弁５１Ａはいずれの位置にあってもかまわない。

【００３１】 一方、エンジンの高中回転域から再び低回転域に移ると、切換弁５１Ａ，５１ Ｂの作動により油圧室３４Ａ，３４Ｂに導かれる油圧が低下し、リターンスプリ ング８Ａ，８Ｂの弾性復元力によりレバー部材７Ａ，７Ｂおよび作動プランジャ ３１Ａ，３１Ｂが元の位置に移動して、ロッカアーム１の拘束が解除される。

【００３２】 これにより、低速用カム２１のプロフィールに基づくトルク特性と中高速用カ ム２２，２３のプロフィールに基づくトルク特性が合成され、低回転域から高回 転域に亘ってトルクを高められる。

【００３３】 ところで、前述した本実施例においては、作動油圧の発生が十分でなく、レバ ー部材７Ａ，７Ｂの第１位置から第２位置への移動が不十分であった場合であっ ても、レバー部材７Ａ，７Ｂの端部は自由カムフォロア２Ａ，２Ｂの傾斜部２Ａ Ｃ，２ＢＣを滑りつつ、レバー部材７Ａ，７Ｂが揺動するので、ローラ１１と低 速用カム２１との衝突を緩和することができ、異音の発生が低減される。

【００３４】 また、本実施例においては、図１に示すように２つの吸気弁Ｖの中間点Ｇとロ ッカアーム１の両端がロッカシャフトの中心軸線と交差する点Ｅ_F ，Ｅ_R とを結 ぶ両線分の内側に、第１および第２の自由カムフォロア２Ａおよび２Ｂの荷重点 Ｃ_F ，Ｃ_R を配置したので、ロッカアーム１の倒れが防止でき高速運転が可能で ある。

【００３５】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案によれば、従来の嵌合穴にプランジャ を挿入し連結するものに比べ、嵌合穴を穿設する必要がなくその加工精度が低く てよいから、コストを低減することができる。また、自由カムフォロア，連係部 材などをロッカシャフト中心に接近させて配置することが可能であり、等価慣性 質量を低減することができる。さらに、一体構造のアームに複数の自由カムフォ ロアが支承されているので、従来に比べ幅方向にコンパクト化がはかれ機関搭載 性に優れている。また剛性を高く維持できるので正確にリフト力を伝達できる。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示す動弁系の平面図であ
る。

【図２】図１のII−II線に沿う縦断面図である。

【図３】図２のIII −III 線に沿う横断面図であり、ロ
ッカアームと第２自由カムフォロアとの連結解除状態を
示す。

【図４】図１のIV−IV線に沿う一部横断面図である。

【図５】本考案の一実施例の作動油圧回路図である。

【符号の説明】

１ ロッカアーム ２Ａ，２Ｂ 自由カムフォロア ３ メインロッカシャフト ７Ａ，７Ｂ レバー部材（連係部材） １１ ローラ １６ サブロッカシャフト ２５Ａ，２５Ｂ ロストモーション機構 ３１Ａ，３１Ｂ 作動プランジャ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端が複数の吸気弁あるいは排気弁に連
   係されるようロッカシャフトに揺動自在に支承され両端
   部に第１カムに当接するカムフォロア部を有すロッカア
   ームと、 該ロッカアームの中央部に揺動自在に支承され複数のカ
   ムでそれぞれ駆動される複数の自由カムフォロアと、 前記複数の自由カムフォロアに関してそれぞれ設けられ
   た複数のロストモーション機構と、 前記ロッカアームに支承され、前記複数のロストモーシ
   ョン機構の機能を発揮させる第１位置と、前記ロストモ
   ーション機構の機能を停止させる第２位置とに揺動可能
   な複数の連係部材と、 前記複数の連係部材の前記第１位置および第２位置への
   切換えをそれぞれ行う複数の連係切換え手段と、 を有することを特徴とするエンジンの弁作動装置。
2. 【請求項２】 前記複数の吸気弁あるいは排気弁の中間
   点と、前記ロッカアームの両端がロッカシャフトの中心
   軸線と交差する点とを結ぶ両線分の内側に、前記複数の
   自由カムフォロアの荷重点を配置したことを特徴とする
   請求項１に記載のエンジンの弁作動装置。