JPH0688510A - 内燃機関の吸・排気弁作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジン全高を抑え当該エンジンを搭載する際
に、エンジンルームレイアウト上有利となるような内燃
機関の吸・排気弁作動装置を提供すること。 【構成】メインロッカアーム11にはサブロッカシャフト
32が嵌着され、メインロッカアーム11に対して相対回転
可能に支持されるるサブロッカアーム31が設けられ、ま
た軸端にはレバー34が固定されている。メインロッカア
ーム11の一側面20から突出し、レバー34に当接するプラ
ンジャ50が設けられ、レバー34のメインロッカアーム11
に対する相対回転を係止し、メインロッカアーム11とサ
ブロッカアーム31とを一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低速運転時と高速運転
時とで吸気弁や排気弁の開度及びタイミングを切換える
ための、内燃機関の吸・排気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トルクと高速運
転時の出力向上を両立する目的で、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（特開昭６３−１６７０１３号公報等参
照）。

【０００３】このような弁作動タイミングの制御装置
は、吸気弁及び排気弁の駆動系統に、機関の中低速運転
時に適したカムプロフィルを有する低速用カムに摺接す
るロッカアームと、前記ロッカアームと互いに変位可能
に摺接し、かつ機関の高速運転時に適合したカムプロフ
ィルを有する高速用カムと摺接する他のロッカアームと
を、備えている。そして各々のロッカアームの作動を切
換制御することにより、高速用カムと低速用カムとの切
換を行っている。そして、図11に示すように、高回転時
に排気行程と吸気行程とのオーバーラップが大きくなる
ようにしていた。

【０００４】ここで、前記ロッカアームの作動を切換制
御する装置として、特開平３−４３６１２号公報に開示
される装置がある。この装置を、図12〜図14に示す。即
ち、低速用ロッカアーム 110においては、その本体 111
の内部に筒状の空間部 112が形成されている。その空間
部 112内には、大断面部 113ａと小断面部 113ｂとばね
受け部 113ｃとを順に一体に形成したプランジャ 113
と、そのばね受け部 113ｃに一端を接するようにしたば
ね 114が収納されている。また、この空間部 112は開口
部 116を有している。また、シリンダヘッド 122に取付
けられている吸気弁 123はリターンスプリング 124によ
って図14で上方に常に付勢され、その吸気弁 123の弁軸
125の先端が常にタペットネジ 121に当接するように設
定されている。

【０００５】一方、高速用ロッカアーム 130は、その本
体 131の上面形状が高速用カムフォロア 132となってお
り、この本体 131の高速カムファロア 132側と反対側の
面には、前記低速用ロッカアーム 110の本体 111に形成
された穴 116から空間部 112内に侵入可能な突起 133が
一体に形成されている。以上のような構成において、低
速運転時には、ばね 114によってプランジャ113は図14
の位置に保持される。即ち、穴 116に対応する空間部 1
12の位置にはプランジャ 113の小断面部 113ｂが位置す
る。この状態において、高速カム 142によって高速用ロ
ッカアーム 130が揺動させられると、突起 133はプラン
ジャ113の小断面部 113ｂに接触しないので、高速用ロ
ッカアーム 130は低速用ロッカアーム 110に何ら影響を
与えることがない。この結果、低速用ロッカアーム110
は低速カム 141のカム形状に応じて揺動させられる。

【０００６】次に高速運転時になると、油圧等によりプ
ランジャ 113が図14において右方に移動し、穴 116に対
応する空間部 112にはプランジャ 113の大断面部 113ａ
が位置する。この結果、高速用ロッカアーム 130の突起
133は穴 116から空間部 112内に入り込もうとしても、
大断面部 113ａが存在するので空間部 112内に入り込め
ず、この高速用ロッカアーム 130の突起 133が大断面部
113ａを押し、結果的に低速用ロッカアーム 110の自由
端を図14において下方に押すこととなる。即ち、低速用
ロッカアーム 110は低速カムより揺動幅の大きい高速カ
ム 142のカム形状に応じて揺動させられる。これによっ
て、弁軸 125の先端が常にタペットネジ121に当接する
吸気弁 123も、該吸気弁 123の移動ストロークが大きく
なって、吸入空気流量や排気空気量が増加する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の吸・排気弁の切換制御を行う装置
にあっては、当該切換を行うためのプランジャ 113及び
該プランジャ 113が収納される空間部 112が高速用ロッ
カアーム 130の下方に配設される構成となっている。こ
こで、前記低速用ロッカアーム 110、高速用ロッカアー
ム 130等は高速で揺動を行う部材であるため、その剛性
を充分に確保する必要があり、前記空間部112等を構成
する部位における肉厚等も極端に薄くすることができな
い。

【０００８】即ち、高速用ロッカアーム 130とシリンダ
ヘッド 122との間に、吸・排気弁の切換制御を行う装置
が介装され、該装置に係る部位も極端に小さくすること
が難しい構成となる。ここで、吸気弁 123はリターンス
プリング 124等を含んで構成されるが、リターンスプリ
ング 124は充分に当該吸気弁 123を図13で上方に常に付
勢するために、その径は大きなものとなっている。従っ
て、前記低速用ロッカアーム 110、高速用ロッカアーム
130の下方には殆ど空間が存在しないこととなる。従っ
て、吸・排気弁の切換制御を行う装置が前記低速用ロッ
カアーム 110、高速用ロッカアーム 130の下方に配設さ
れる構成では、シリンダヘッド 122の高さ方向の寸法が
大きくなってしまう。従って、前記ロッカアーム 110、
130とリターンスプリング 124等との干渉を避けるため
にエンジン全高が高くなり、当該エンジンを搭載するエ
ンジンルームレイアウト上不利となる。また、エンジン
ルームの高さが高くなり、前面投影面積の増大や車両全
体の形状に及ぼす影響が大きくなる。

【０００９】本発明は上記のような実情に鑑みなされた
ものであり、吸・排気弁の切換制御を行う装置の構成を
改良することにより、エンジン全高を抑え、当該エンジ
ンを搭載する際に、エンジンルームレイアウト上有利と
なるような内燃機関の吸・排気弁作動装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、第１
のカムと、第１のカムより大きなリフト量あるいは広い
開弁期間で弁を作動させる第２のカムと、シリンダヘッ
ドに支持されたメインロッカシャフトと、メインロッカ
シャフトに揺動自在に支持されて第１のカムの変位に従
って弁を開弁させるメインロッカアームと、メインロッ
カアームに支持されたサブロッカシャフトと、前記第２
のカムに応じて前記メインロッカアームに対して相対回
転可能に揺動するサブロッカアームと、前記サブロッカ
シャフトの端部に固定され前記メインロッカアームの側
部に沿って前記サブロッカアームと一体に揺動する腕部
と、前記腕部をメインロッカアームに対して係止及び解
除する係止手段と、を含んで構成した。

【００１１】

【作用】 メインロッカアームは第１のカムの変位に従
って揺動し、サブロッカアームは第１のカムより大きな
リフト量あるいは広い開弁期間で弁を作動させる第２の
カムの変位に従って、前記メインロッカアームに対して
相対回転可能に揺動する。ここで、前記サブロッカシャ
フトの端部には、前記メインロッカアームの側部に沿っ
て前記サブロッカアームと一体に揺動する腕部が固定さ
れている。そして、係止手段が前記腕部の揺動動作をメ
インロッカアームに対して係止すると、前記サブロッカ
アームと腕部とは一体に揺動する構成であるので、前記
サブロッカアームの揺動動作がメインロッカアームに対
して係止される。従って、第２のカムによるサブロッカ
アームの揺動運動は、腕部を介して係止手段に伝達さ
れ、またメインロッカアームに対して伝達されるので、
メインロッカアーム及びサブロッカアームがメインロッ
カシャフトを揺動中心として揺動する。

【００１２】

【実施例】図１〜図10には、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５，５とする）を備えた内燃機
関１に対して、本発明を適用した場合の実施例を示して
いる。各気筒には２本の吸気弁５，５に対応して単一の
メインロッカアーム11が設けられる。メインロッカアー
ム11の基端は各気筒に共通なメインロッカシャフト12を
介して図示しないシリンダヘッドに揺動自在に支持さ
れ、メインロッカアーム11の先端には吸気弁５，５のス
テム頂部を当接させるアジャストスクリュ14がナット15
を介して締結される。

【００１３】メインロッカアーム11にはシャフト16にニ
ードルベアリング17を介してローラフォロア18が回転自
在に連結され、このローラフォロア18に第１のカムとし
ての低速用カム19を転接させるようになっている。メイ
ンロッカアーム11は平面図上ほぼ矩形に形成され、メイ
ンロッカアーム11にはローラフォロア18と並んで単一の
サブロッカアーム31が設けられる。このサブロッカアー
ム31の基端にはサブロッカシャフト32が嵌着されてお
り、メインロッカアーム11に対して相対回転可能に支持
される。サブロッカシャフト32はメインロッカアーム11
に形成された孔26に摺動可能に嵌合する一方、該サブロ
ッカシャフト32の一方の軸端33にレバー34が例えばキー
等により固定されている。

【００１４】サブロッカアーム31のカムフォロア部35に
は、高速用カム36が転接するようになっているが、サブ
ロッカアーム31は吸気弁５に当接する部位を持たない。
ここで、前記カムフォロア部35の下面37の下方には、当
該サブロッカアーム31の高速用カム36による押圧力を受
けるロストモーションスプリング39がロストモーション
プランジャ38と共に介装される。

【００１５】即ち、サブロッカアーム31は前記サブロッ
カシャフト32と一体に前記高速用カム36に応じて前記メ
インロッカアーム11に対して相対回転する。ここで、本
実施例では、サブロッカアーム31とサブロッカシャフト
32とレバー34とが一体にて回転する。もって、図４，図
６及び図10を参照しつつ、前記レバー34の揺動動作をメ
インロッカアーム11に対して係止することにより、メイ
ンロッカアーム11とサブロッカアーム31との相対回転を
停止する構成について説明する。

【００１６】サブロッカシャフト32が嵌合される孔26が
穿設されるメインロッカアーム11の一側面20には、該孔
26に近接して、さらに該孔26に対してカムフォロア部35
の反対側にプランジャ50を摺動自在に嵌合させる孔21が
形成される。ここで、プランジャ50は図10に示すよう
に、一端51が閉塞され、他端52が開口された筒状に形成
され、側面53に固定ピン54が挿通される溝55が形成され
ている。そして、閉塞端51と固定ピン54との間には、当
該プランジャ50を、開口端52がメインロッカアーム11の
一側面20から突出しないように閉塞端51を付勢するリタ
ーンスプリング56が介装されている。

【００１７】プランジャ50は油圧により作動する構成と
なっている。即ち、前記孔21には、プランジャ50の背後
に油室22が画成され、メインロッカシャフト12内にはメ
イン通路23と、前記油室22に相対する箇所に開口面積が
大きい分岐部24とが設けられ、またメインロッカアーム
11内には該分岐部24と油室22とを連通する連通路25が設
けられている。そして、高速運転時には図示しないオイ
ルポンプより導入される作動油が、メイン通路23、分岐
部24及び連通路25を介して当該油室22に導かれる。

【００１８】そして作動油が油室22に導かれると、プラ
ンジャ50は閉塞端51が油圧により押圧される。固定ピン
54が溝55の一端面に当接するまで該プランジャ50は移動
し、プランジャ50の開口端52がメインロッカアーム11の
一側面20から突出し、プランジャ50がレバー34に当接す
る。もって、レバー34のメインロッカアーム11に対する
相対回転が係止され、前記メインロッカアーム11とサブ
ロッカアーム31とが一体化する。

【００１９】低速用カム19とこれに隣接する高速用カム
36は、それぞれ共通のカムシャフト（図示せず）に一体
に形成され、エンジンの低回転時と高回転時において要
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。ここ
で、高速用カム36は低速用カム19と比べ、弁リフト量を
大きくするプロフィールを有している。即ち高速用カム
36が第２のカムである。

【００２０】次に、以上の構成による作用を説明する。
エンジンが所定低速運転状態の場合に、メインロッカア
ーム11は低速用カム19のプロフィールに従って揺動し、
各吸気弁及び排気弁を開閉駆動する。このとき、サブロ
ッカアーム31は高速用カム36によって揺動されるもの
の、サブロッカアーム31、サブロッカシャフト32及びレ
バー34がメインロッカアーム11に対して相対運動するだ
けで、メインロッカアーム11の動きを妨げることはな
い。また、この時のサブロッカアーム31の動きはロスト
モーションプランジャ38及びロストモーションスプリン
グ39によりそのエネルギが吸収される構成となってい
る。

【００２１】これに対して、前記低速用カム19から高速
用カム36への切換を行う際は、作動油圧が油室22に導か
れ、前述のごとく、２つのロッカアーム11，31が一体と
なって揺動する。ここに、高速用カム36は低速用カム19
に比較して、リフト量が大きくなるように形成されてい
るから、サブロッカアーム31と一体化した揺動時は、メ
インロッカアーム11のローラ18が低速用カム19から浮き
上がり、各吸気弁及び排気弁は高速用カム36のプロフィ
ールに従って開閉駆動され、リフト量が大きくなる。

【００２２】即ち、高速用カム36によりメインロッカア
ーム11及びサブロッカアーム31が揺動する際には、高速
用カム36によるサブロッカアーム31の揺動運動は、サブ
ロッカシャフト32を介してレバー34及びプランジャ50に
伝達され、メインロッカアーム11及びサブロッカアーム
31がメインロッカシャフト12を揺動中心として揺動す
る。

【００２３】ここで、レバー34及びプランジャ50をサブ
ロッカシャフト32に対してカムフォロア部35と反対側に
設けたので、当該レバー34及びプランジャ50がサブロッ
カアーム31と干渉することがなく、メインロッカアーム
11の下方かつロストモーションプランジャ38の両側に空
間60，61が空き、メインロッカアーム11とリターンスプ
リング62との干渉を避け、スペースの有効利用が図れる
と共に、当該レバー34は低速用カム19から高速用カム36
等とも干渉することが無く、レイアウト上有利となり、
内燃機関１の全高を抑えることが可能となり、当該内燃
機関１を搭載する際に、エンジンルームレイアウト上有
利となる。

【００２４】また、プランジャ50をメインロッカシャフ
ト12に近接して配置することが可能であるので、プラン
ジャ50とメインロッカシャフト12との距離ｒを小さくす
ることが可能となり、レバー34の長さを短くでき、より
有効利用が図れるものである。また、本実施例では、プ
ランジャ50とメインロッカシャフト12との距離ｒが小さ
くできるので、前記揺動の際の回転慣性質量を小さくで
き、もって高速回転で高速用カム36が回転し、前記揺動
が高い周波数で行われても、ばたつき等の発生を回避し
て、高速回転に対応可能な可変動弁機構となる。

【００２５】また、本実施例では、プランジャ50をサブ
ロッカアーム31の後端40より、さらにサブロッカシャフ
ト32から離したカムフォロア部35と反対側に設けたの
で、プランジャ50がサブロッカアーム31と干渉すること
がなく、当該プランジャ50の長さを充分長くとることが
でき、またプランジャ50の径も充分大きくでき、剛性を
上げられて、耐久性の向上が図れる。

【００２６】また、オイルポンプより油室22に作動油を
導入して、プランジャ50を開口端52の方に移動させる際
には、プランジャ50とメインロッカシャフト12との距離
ｒを小さくすることにより、連通路25の長さが短くな
り、油圧切換応答性が向上し、切換タイミングをロスす
ることが防止できる。また、分岐部24の開口面積を連通
路25より大きく形成したので、連通路25が設けられるメ
インロッカアーム11が揺動しても、常にメインロッカシ
ャフト12内のメイン通路23と連通路25とは連通し、作動
油の供給が断たれることを防止している。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、メインロッカシャフトに揺動自在に支持されて第１
のカムの変位に従って弁を開弁させるメインロッカアー
ムと、メインロッカアームに支持されたサブロッカシャ
フトと、前記第１のカムより大きなリフト量あるいは広
い開弁期間で弁を作動させる第２のカムに応じて前記メ
インロッカアームに対して相対回転可能に揺動するサブ
ロッカアームと、前記サブロッカシャフトの端部に固定
され前記メインロッカアームの側部に沿って前記サブロ
ッカアームと一体に揺動する腕部と、前記腕部をメイン
ロッカアームに対して係止及び解除する係止手段と、を
含んで構成したので、係止手段をメインロッカアームの
側部に設けることが可能となり、メインロッカアームの
下方に空間が空き、メインロッカアームと弁のリターン
スプリングとの干渉を避けることができ、もって内燃機
関全高を抑えることができる。従って、当該内燃機関を
搭載する際に、エンジンルームレイアウト上有利となる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す動弁系の平面図

【図２】同上実施例を示す動弁系の正面図

【図３】同上実施例を示す動弁系の図１矢視Ｘに係る側
面図

【図４】同上実施例を示す動弁系の図１矢視Ｙに係る側
面図

【図５】図１中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図

【図６】図４中Ｂ−Ｂ線に沿う横断面図

【図７】図１中Ｃ−Ｃ線に沿う縦断面図

【図８】図１中Ｄ−Ｄ線に沿う縦断面図

【図９】図１中Ｅ−Ｅ線に沿う縦断面図

【図10】同上実施例におけるプランジャの構成を示す斜
視図

【図11】従来の弁作動タイミングの制御装置における弁
の切換タイミングを示す特性図

【図12】従来例を示す動弁系の平面図

【図13】図12中Ｆ−Ｆ線に沿う縦断面図

【図14】図12中Ｇ−Ｇ線に沿う縦断面図

【符号の説明】

５ 吸気弁 11 メインロッカアーム 12 メインロッカシャフト 18 ローラフォロア 19 低速用カム 22 油室 31 サブロッカアーム 32 サブロッカシャフト 34 レバー 35 カムフォロア部 36 高速用カム 50 プランジャ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のカムと、第１のカムより大きなリフ
   ト量あるいは広い開弁期間で弁を作動させる第２のカム
   と、シリンダヘッドに支持されたメインロッカシャフト
   と、メインロッカシャフトに揺動自在に支持されて第１
   のカムの変位に従って弁を開弁させるメインロッカアー
   ムと、メインロッカアームに支持されたサブロッカシャ
   フトと、前記第２のカムに応じて前記メインロッカアー
   ムに対して相対回転可能に揺動するサブロッカアーム
   と、前記サブロッカシャフトの端部に固定され前記メイ
   ンロッカアームの側部に沿って前記サブロッカアームと
   一体に揺動する腕部と、前記腕部をメインロッカアーム
   に対して係止及び解除する係止手段と、を含んで構成さ
   れることを特徴とする内燃機関の吸・排気弁作動装置。