JPH0988521A - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸・排気弁の開閉作動を正確に行うことと、
バルブリフト時間面積を拡大することの両立をはかる。 【解決手段】 吸気カム８２の回転に伴ってそのカム面
のロッカアーム７１に接する力点が、ロッカアーム７１
の剛性の高い部位から低い部位へと移動するエンジンに
おいて、バルブリフト開始時に生じる吸気弁７２の正加
速度の最大値Ａｍａｘを、バルブリフト終了時に生じる
吸気弁７２の正加速度の最大値Ｂｍａｘより大きく設定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの動弁装置の
改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンが６０００ｒｐｍで回転してい
るときに、吸・排気弁は１秒間に５０回も開閉作動する
ので、カムに追従して往復動するロッカアーム等の部品
が変形することは避けられず、ロッカアームの変形が大
きいほど、吸・排気弁はカム面の形状にしたがった正確
な開閉作動を行えない。

【０００３】従来のエンジンの動弁装置として、例えば
特開昭５９−１０３９０７号公報等に開示されているよ
うに、カムの回転に従動するロッカアームがピボットを
支点として揺動し、バルブスプリングを伸縮させながら
吸・排気弁を開閉作動させる構造がある。

【０００４】この種の動弁装置に用いられるカムのバル
ブリフト特性は、バルブリフト開始時とバルブリフト終
了時で対照的な形状に設定されている。

【０００５】カムの回転に追従するロッカアームを介し
て弁が開閉するとき、バルブリフト開始時とバルブリフ
ト終了時のそれぞれに弁を開く方向に加速する正の加速
度が働くが、バルブリフト開始時とバルブリフト終了時
で対照的なバルブリフト特性に設定された場合、バルブ
リフト開始時の正加速度の最大値と、バルブリフト終了
時の正加速度の最大値は等しくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カムの回転
に伴って、カム面がロッカアームに接する力点はロッカ
アーム上で移動するが、この力点とロッカアームの揺動
支点またはロッカアームの弁に接する作用点までの距離
が大きくなる程、ロッカアームの剛性は低くなる。

【０００７】弁に働く正加速度に応じてロッカアームの
変形が生じるが、カムによるロッカアームの変形量は、
カム面のロッカアームに接する力点がロッカアームの揺
動支点またはロッカアームの弁に接する作用点から離れ
るのにしたがって大きくなる。

【０００８】しかしながら、バルブリフト開始時の正加
速度の最大値と、バルブリフト終了時の正加速度の最大
値が等しくなるように設定された従来のカムにあって
は、カム面のロッカアームに接する力点がロッカアーム
の剛性の低い部位から高い部位へと移動する場合、カム
によるロッカアームの変形量は、バルブリフト終了時よ
りバルブリフト開始時の方が大きくなる。この結果、バ
ルブリフト開始時に生じるロッカアームの変形によりロ
ッカアームや排気弁がカムの動きに追従できなくなる、
いわゆるジャンプ等の不正運動が生じる。このジャンプ
量は、図５に破線で示すように、高速域で急増するた
め、バルブリフト開始時に生じる不正運動によってエン
ジンの最高回転数が制約される可能性がある。

【０００９】本発明は上記の問題点を解消し、吸・排気
弁の開閉作動を正確に行うことと、バルブリフト時間面
積を拡大することを両立することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のエンジ
ンの動弁装置は、エンジン回転に同期して回転するカム
と、弁を閉弁方向に付勢するバルブスプリングと、カム
に追従して揺動することによりバルブスプリングに抗し
て弁を開閉駆動するロッカアームと、を備えるエンジン
において、バルブリフト開始時に生じる弁の正加速度の
最大値Ａｍａｘと、バルブリフト終了時に生じる弁の正
加速度の最大値Ｂｍａｘのうち、その発生時にカム面の
ロッカアームに接する力点に対するロッカアームの揺動
支点またはロッカアームの弁に接する作用点までの距離
が最小となるものを大きく設定する。

【００１１】請求項２に記載のエンジンの動弁装置は、
エンジン回転に同期して回転し、プロフィールの大小異
なる低速カムおよび高速カムと、低速カムに追従して揺
動することによりバルブスプリングに抗して弁を開閉駆
動するメインロッカアームと、弁に当接する部位を持た
ず、低速カムより大きいプロフィールを有する高速カム
に追従することによりメインロッカアームに対して揺動
するサブロッカアームと、エンジン運転条件に応じてロ
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
するプロップと、を備えるエンジンにおいて、バルブリ
フト開始時に生じる弁の正加速度の最大値Ａｍａｘと、
バルブリフト終了時に生じる弁の正加速度の最大値Ｂｍ
ａｘのうち、その発生時にカム面のサブロッカアームに
接する力点に対するサブロッカアームの揺動支点または
サブロッカアームのプロップに接する作用点までの距離
が最小となるものを大きく設定する。

【００１２】

【作用】請求項１に記載のエンジンの動弁装置におい
て、エンジンの運転時、ロッカアームはカムの回転に従
動して揺動し、バルブスプリングを伸縮させながら吸・
排気弁を開閉作動させる。

【００１３】カムの回転に追従するロッカアームを介し
て弁が開閉するとき、バルブリフト開始時とバルブリフ
ト終了時のそれぞれに弁を開く方向に加速する正の加速
度が働き、バルブリフトが最大となる付近で弁を閉じる
方向に加速する負の加速度が働く。

【００１４】ロッカアームは、その揺動支点とその弁に
接する作用点の２点で支持される梁として考えられる。
このため、カムの回転に伴って、カム面がロッカアーム
に接する力点はロッカアーム上で移動し、力点が揺動支
点または作用点から離れるのにしたがって、ロッカアー
ムの剛性は低くなる。

【００１５】本発明は、カム面がロッカアームの剛性の
低い部位に摺接するときに生じる正加速度の最大値を比
較的小さく設定することにより、ロッカアームの変形を
小さくして、弁のジャンプやバウンス等の不正運動を起
こすことを抑制し、この不正運動によってエンジンの最
高回転数が制限されることを抑える。

【００１６】また、カム面がロッカアームの剛性の高い
部位に摺接するときに生じる正加速度の最大値を比較的
大きく設定することにより、弁が開いている時間面積を
拡大して、吸・排気効率の向上がはかれる。

【００１７】請求項２に記載のエンジンの動弁装置にお
いて、プロップがロッカアームに対するサブロッカアー
ムの揺動を係止せず、メインロッカームとサブロッカア
ームが独立して揺動する運転時に、弁は低速カムのプロ
フィールに従って開閉駆動され、弁の開き角度またはリ
フト量が小さくなる。このとき、サブロッカアームは高
速カムによって揺動されるものの、プロップがサブロッ
カアームに係合しない非係止位置に保持されることによ
り、メインロッカアームの動きを妨げない。ロッカアー
ムに対するサブロッカアームの揺動がプロップを介して
係止され、メインロッカームとサブロッカアームが一体
となって揺動する運転時に、弁は高速カムのプロフィー
ルに従って開閉駆動され、弁の開き角度またはリフト量
が大きくなる。高速カムの回転に追従するサブロッカア
ームを介して弁が開閉するとき、バルブリフト開始時と
バルブリフト終了時のそれぞれに弁を開く方向に加速す
る正の加速度が働き、バルブリフトが最大となる付近で
弁を閉じる方向に加速する負の加速度が働く。

【００１８】高速カムの回転に伴って、カム面がサブロ
ッカアームに接する力点はサブロッカアーム上で移動す
るが、この力点からサブロッカアームの揺動支点または
サブロッカアームの弁に接する作用点までの距離が短い
程、ロッカアームの剛性は高い。

【００１９】本発明は、カム面がサブロッカアームの剛
性の低い部位に摺接するときに生じる正加速度の最大値
を比較的小さく設定することにより、サブロッカアーム
の変形を小さくして、弁のジャンプやバウンス等の不正
運動を起こすことを抑制し、この不正運動によってエン
ジンの最高回転数が制限されることを抑える。

【００２０】さらに、バルブリフト開始時またはバルブ
リフト終了時に生じるサブロッカアームの変形を小さく
することにより、サブロッカアームに対してプロップが
均一に当たり、両者の摩耗を抑えられる。

【００２１】また、高速カムのカム面がサブロッカアー
ムの剛性の高い部位に摺接するときに生じる正加速度の
最大値を比較的大きく設定することにより、弁が開いて
いる時間面積を拡大して、吸・排気効率の向上がはかれ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２３】図３に示すように、シリンダヘッド６１は
燃焼室７９に吸気を導入する吸気ポート６２、燃焼室７
９から排気を排出する排気ポート６３等を有する。

【００２４】吸気ポート６２を開閉する吸気弁７２と、
排気ポート６３を開閉する排気弁７３がそれぞれ設けら
れる。吸・排気弁７２，７３は、シリンダヘッド６１に
対してバルブガイド６５を介して摺動可能に支持され
る。

【００２５】吸・排気弁７２，７３のステム部にはリテ
ーナ６６が嵌められ、リテーナ６６とシリンダヘッド６
１の間にコイル状のバルブスプリング６７が介装され
る。バルブスプリング６７の付勢力により吸・排気弁７
２，７３は引き上げられて、各バルブシート６８にそれ
ぞれ着座する。

【００２６】シリンダヘッド６１上には２本のカムシャ
フト８０が設けられる。各カムシャフト８０には吸・排
気弁７２，７３をロッカアーム７１を介して開閉駆動す
る吸・排気カム８２，８３がそれぞれ形成される。

【００２７】各カムシャフト８０には図示しないクラン
クシャフトの回転がチェーンおよびスプロケットを介し
て伝えられ、図中矢印で示すように互いに同一方向に回
転する。

【００２８】吸・排気カム８２，８３と吸・排気弁７
２，７３の間には各ロッカアーム７１がそれぞれ介装さ
れる。各ロッカアーム７１は、それぞれの基端がピボッ
ト７０を介して揺動可能に支持され、それぞれの途中に
吸・排気カム８２，８３を摺接させるカムフォロワ部８
５を有し、それぞれの先端が吸・排気弁７２，７３のス
テム頂部にシムを介して摺接する。

【００２９】各ピボット７０は油圧ラッシュアジャスタ
８４を介してシリンダヘッド６１に支持される。油圧ラ
ッシュアジャスタ８４は、図示しないオイルポンプから
オイルギャラリ８７を介して送られる油圧を受けてロッ
カアーム７１のカムフォロワ部８５を吸・排気カム８
２，８３に押し付けて、バルブクリアランスを零に保つ
働きをする。

【００３０】吸・排気カム８２，８３は、これが摺接す
ることにより吸・排気弁７２，７３を各バルブシート８
に着座させるベースサークル部８７と、これが摺接する
ことにより吸・排気弁７２，７３を各バルブシート６８
からリフトさせるカム山部８２を有する。

【００３１】吸・排気カム８２，８３のカム面が各ロッ
カアーム７１のカムフォロワ部８５に接する力点は、吸
・排気カム８２，８３の回転方向に変位し、図３におい
て右から左方向に移動する。

【００３２】すなわち、吸気カム８２のカム面がカムフ
ォロワ部８５に接する力点は、吸気弁７２に接する先端
側からピボット７０に摺接する基端側に変位する。

【００３３】図１に示すように、吸気弁７２のバルブリ
フト特性は、吸気カム８２のベースサークル部８７がロ
ッカアーム７１に摺接している間は、吸気弁７２がバル
ブシート６８に着座して停止している。吸気カム８２の
カム面がロッカアーム７１に摺接し始めるのに伴って吸
気弁７２はバルブシート６８から離れて、リフトする速
度が増す。この吸気弁７２がリフトする速度が増すとき
の加速度を正の加速度とする。

【００３４】続いて吸気弁７２がリフトしていくと、そ
の速度が落ちて最大リフト位置で瞬間的に停止する。こ
の間は減速しているから負の加速度が働いている。

【００３５】続いて吸気弁７２が最大リフト位置から閉
じ始め、閉じる速度が増す。ここでも吸気弁７２には負
の加速度が働いている。

【００３６】続いて吸気弁７２が閉じていくと、減速し
てバルブシート６８に着座する。ここでは吸気弁７２に
開くときと同じく正の加速度が働く。

【００３７】図４に示す動弁装置の模式図において、カ
ムフォロワ部８５上の点ＰＡｉは、バルブリフト開始時
の正加速度が最大値Ａｍａｘになるときに吸気カム８２
が接する力点である。また、カムフォロワ部８５上の点
ＰＢｉは、バルブリフト終了時の正加速度が最大値Ｂｍ
ａｘになるときに吸気カム８２が接する力点である。

【００３８】図４において、点Ｐｂはロッカアーム７１
の吸気バルブ７２に接する作用点である。また、点Ｐｐ
はロッカアーム７１のピボット７０による揺動支点であ
る。

【００３９】この実施例では、カムフォロワ部８５は揺
動支点Ｐｐより作用点Ｐｂに近接して設けられる。この
ため、バルブリフト開始時の正加速度が最大値Ａｍａｘ
になるときに吸気カム８２が接する力点ＰＡｉからこれ
に近接する作用点Ｐｂまで距離Ｌｂは、バルブリフト終
了時の正加速度が最大値Ｂｍａｘになるときに吸気カム
８２が接する力点ＰＢｉからこれに近接する揺動支点Ｐ
ｐまでの距離Ｌｐより短くなっている。

【００４０】ロッカアーム７１は、揺動支点Ｐｐと作用
点Ｐｂの２点で支持される両持ち梁として考えられるた
め、吸気カム８２からカムフォロワ部８５に作用する荷
重の力点が揺動支点Ｐｐまたは作用点Ｐｂから離れるの
にしたがって、ロッカアーム７１の剛性が低くなり、ロ
ッカアーム７１の変形量が大きくなる。

【００４１】すなわち、吸気カム８２から等しい荷重が
力点ＰＢｉとＰＡｉに作用する従来装置の場合、ロッカ
アーム７１の変形量は、揺動支点Ｐｐまでの距離Ｌｐが
比較的大きい力点ＰＢｉに荷重が作用する方が、作用点
Ｐｂまでの距離Ｌｂが比較的小さい力点ＰＡｉより大き
くなる。この結果、バルブリフト終了時に生じるロッカ
アーム７１の変形によりロッカアーム７１や吸気弁７２
が吸気カム８２の動きに追従できなくなる、いわゆるジ
ャンプ等の不正運動が生じ、この不正運動によってエン
ジンの最高回転数が制約される可能性がある。

【００４２】これに対処して本発明は、吸気カム８２の
バルブリフト特性を、図１に示すように、バルブリフト
開始時の正加速度の最大値Ａｍａｘが、バルブリフト終
了時の正加速度の最大値Ｂｍａｘより所定値Ｃだけ大き
くなるように設定する。

【００４３】図１において、細い線で示すバルブリフト
特性は、従来のもので、バルブリフト開始時の正加速度
の最大値と、バルブリフト終了時の正加速度の最大値が
等しくなるように設定され、対称的な形状になってい
る。この従来のバルブリフト特性に対して、本発明のバ
ルブリフト特性は、バルブリフト終了時のバルブリフト
が小さく設定され、バルブリフト開始時のバルブリフト
が大きく設定される。

【００４４】このように、吸気カム８２のカム面がカム
フォロワ部８５に接する力点は、ロッカアーム７１の剛
性の高い部位から低い部位へと移動することに着目し
て、吸気カム８２がロッカアーム７１の剛性が低い部位
に摺接するときに生じるバルブリフト終了時の正加速度
の最大値Ｂｍａｘを比較的小さく設定することにより、
バルブリフト終了時に生じるロッカアーム７１の変形を
小さくし、バルブリフト終了時に生じる吸気弁７２のバ
ウンス等の不正運動によってエンジンの最高回転数が制
約されることを回避する。

【００４５】また、吸気カム８２がロッカアーム７１の
剛性が高い部位に摺接するときに生じるバルブリフト開
始時の正加速度の最大値Ａｍａｘを比較的大きく設定す
ることにより、バルブリフト特性の線分によって囲まれ
た面積、すなわち吸気弁７２が開いている時間面積を拡
大して、吸気効率の向上がはかれる。

【００４６】一方、排気カム８３は図３に矢印で示す方
向に回転するため、そのカム面がカムフォロワ部８５に
接する力点は、排気カム８３が回転するのに伴って、ロ
ッカアーム７１の剛性の低い部位から高い部位へと移動
することになる。

【００４７】本発明は、排気カム８３のバルブリフト特
性を、図２に示すように、バルブリフト開始時の正加速
度の最大値Ａｍａｘが、バルブリフト終了時の正加速度
の最大値Ｂｍａｘより所定値Ｃだけ小さくなるように設
定する。

【００４８】図２において、細い線で示すバルブリフト
特性は、従来のもので、バルブリフト開始時の正加速度
の最大値と、バルブリフト終了時の正加速度の最大値が
等しくなるように設定され、対称的な形状になってい
る。この従来のバルブリフト特性に対して、本発明によ
る排気弁７３のバルブリフト特性は、バルブリフト開始
時のバルブリフトが小さく設定され、バルブリフト終了
時のバルブリフトが大きく設定される。

【００４９】このように、排気カム８３のカム面がカム
フォロワ部８５に接する力点は、ロッカアーム７１の剛
性の低い部位から高い部位へと移動することに着目し
て、排気カム８３がロッカアーム７１の剛性が低い部位
に摺接するときに生じるバルブリフト開始時の正加速度
の最大値Ａｍａｘを比較的小さく設定することにより、
バルブリフト開始時に生じるロッカアーム７１の変形を
小さくし、バルブリフト開始時に生じる排気弁７３のジ
ャンプ等の不正運動を抑制する。これにより排気弁７３
のジャンプ量は、図５に実線で示すように、高速域で急
増することが抑えられるため、バルブリフト開始時に生
じる不正運動によってエンジンの最高回転数が制約され
ることを避けられる。

【００５０】また、排気カム８３がロッカアーム７１の
剛性が高い部位に摺接するときに生じるバルブリフト終
了時の正加速度の最大値Ｂｍａｘを比較的大きく設定す
ることにより、排気弁７３が開いている時間面積を拡大
して、排気効率の向上がはかれる。

【００５１】次に、図６に示す他の実施例について説明
する。なお、図４等との対応部分には同一符号を用いて
説明する。

【００５２】この実施例では、カムフォロワ部８５が作
用点Ｐｂより揺動支点Ｐｐに近接して設けられる。吸気
カム８２は図中矢印で示す方向に回転するため、バルブ
リフト開始時の正加速度が最大値Ａｍａｘになるときに
吸気カム８２が接する力点ＰＡｉからこれに近接する作
用点Ｐｂまで距離Ｌｂは、バルブリフト終了時の正加速
度が最大値Ｂｍａｘになるときに吸気カム８２が接する
力点ＰＢｉからこれに近接する揺動支点Ｐｐまでの距離
Ｌｐより長くなっている。

【００５３】吸気カム８２から等しい荷重が力点ＰＢｉ
とＰＡｉに作用する従来装置の場合、ロッカアーム７１
の変形量は、作用点Ｐｂまでの距離Ｌｂが比較的大きい
力点ＰＡｉに荷重が作用する方が、揺動支点Ｐｐまでの
距離Ｌｐが比較的小さい力点ＰＢｉより大きくなる。こ
の結果、バルブリフト開始時に生じるロッカアーム７１
の変形によりロッカアーム７１や吸気弁７２が吸気カム
８２の動きに追従できなくなる、いわゆるジャンプ等の
不正運動が生じ、この不正運動によってエンジンの最高
回転数が制約される可能性がある。

【００５４】これに対処して本発明は、吸気カム８２の
バルブリフト特性を、図２に示すように、バルブリフト
開始時の正加速度の最大値Ａｍａｘが、バルブリフト終
了時の正加速度の最大値Ｂｍａｘより所定値Ｃだけ小さ
くなるように設定する。

【００５５】このように、吸気カム８２のカム面がカム
フォロワ部８５に接する力点は、ロッカアーム７１の剛
性の低い部位から高い部位へと移動することに着目し
て、吸気カム８２がロッカアーム７１の剛性が低い部位
に摺接するときに生じるバルブリフト開始時の正加速度
の最大値Ａｍａｘを比較的小さく設定することにより、
バルブリフト開始時に生じるロッカアーム７１の変形を
小さくし、バルブリフト開始時に生じる吸気弁７２のバ
ウンス等の不正運動によってエンジンの最高回転数が制
約されることを回避する。

【００５６】また、吸気カム８２がロッカアーム７１の
剛性が高い部位に摺接するときに生じるバルブリフト終
了時の正加速度の最大値Ｂｍａｘを比較的大きく設定す
ることにより、バルブリフト特性の線分によって囲まれ
た面積、すなわち吸気弁７２が開いている時間面積を拡
大して、吸気効率の向上がはかれる。

【００５７】次に、図７に示す他の実施例について説明
する。なお、図４との対応部分には同一符号を用いて説
明する。

【００５８】この実施例では、ロッカアーム９１に揺動
支点Ｐｐを挟んでカムフォロワ部８５と作用点Ｐｂが設
けられる。吸気カム８２は図中矢印で示す方向に回転す
るため、バルブリフト開始時の正加速度が最大値Ａｍａ
ｘになるときに吸気カム８２が接する力点ＰＡｉからこ
れに近接する揺動支点Ｐｐまで距離ＬｐＡは、バルブリ
フト終了時の正加速度が最大値Ｂｍａｘになるときに吸
気カム８２が接する力点ＰＢｉからこれに近接する揺動
支点Ｐｐまでの距離ＬｐＢより長くなっている。

【００５９】吸気カム８２から等しい荷重が力点ＰＢｉ
とＰＡｉに作用する従来装置の場合、ロッカアーム９１
の変形量は、揺動支点Ｐｐまでの距離ＬｐＡが比較的大
きい力点ＰＡｉに荷重が作用する方が、揺動支点Ｐｐま
での距離ＬｐＢが比較的小さい力点ＰＢｉより大きくな
る。この結果、バルブリフト開始時に生じるロッカアー
ム９１の変形によりロッカアーム９１や吸気弁７２が吸
気カム８２の動きに追従できなくなる、いわゆるジャン
プ等の不正運動が生じ、この不正運動によってエンジン
の最高回転数が制約される可能性がある。

【００６０】これに対処して本発明は、吸気カム８２の
バルブリフト特性を、図２に示すように、バルブリフト
開始時の正加速度の最大値Ａｍａｘが、バルブリフト終
了時の正加速度の最大値Ｂｍａｘより所定値Ｃだけ小さ
くなるように設定する。

【００６１】このように、吸気カム８２のカム面がカム
フォロワ部８５に接する力点は、ロッカアーム９１の剛
性の低い部位から高い部位へと移動することに着目し
て、吸気カム８２がロッカアーム９１の剛性が低い部位
に摺接するときに生じるバルブリフト開始時の正加速度
の最大値Ａｍａｘを比較的小さく設定することにより、
バルブリフト開始時に生じるロッカアーム９１の変形を
小さくし、バルブリフト開始時に生じる吸気弁７２のバ
ウンス等の不正運動によってエンジンの最高回転数が制
約されることを回避する。

【００６２】また、吸気カム８２がロッカアーム９１の
剛性が高い部位に摺接するときに生じるバルブリフト終
了時の正加速度の最大値Ｂｍａｘを比較的大きく設定す
ることにより、バルブリフト特性の線分によって囲まれ
た面積、すなわち吸気弁７２が開いている時間面積を拡
大して、吸気効率の向上がはかれる。

【００６３】次に、図８〜図１１に示す他の実施例につ
いて説明する。

【００６４】吸気カムシャフト２０は一対の低速カム２
１と、各低速カム２１の間に位置した高速カム２２を有
する。低速カム２１とこれに隣接する高速カム２２はそ
れぞれ共通のカムシャフト２０に一体形成される。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、高速カム２２は低速カム２１と
比べて、弁リフト量および開弁期間を共に大きくするプ
ロフィールを有している。

【００６５】図９に示すように、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３を介してシリンダヘッドに揺動可能に支持
される。メインロッカアーム１は２本のアーム部８を有
する。各アーム部８の先端８ａは各吸気弁９のステム頂
部にシム７を介して摺接する。メインロッカアーム１は
その揺動に伴って各吸気弁９を図示しないバルブスプリ
ングを伸縮させながら開閉駆動するようになっている。

【００６６】メインロッカアーム１には一対の低速カム
２１に摺接する一対のカムフォロワ部１４が固定的に設
けられ、各カムフォロワ部１４の間に単一のサブロッカ
アーム２が揺動可能に設けられる。

【００６７】サブロッカアーム２の基端はサブロッカシ
ャフト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。

【００６８】図１１に示すように、サブロッカアーム２
は吸気弁９に当接する部位を持たず、その先端には高速
カム２２に摺接するカムフォロア部２３が円弧状に突出
して形成される。

【００６９】サブロッカアーム２を高速カム２２に追従
させるロストモーション機構として、サブロッカアーム
２の穴２６に摺動自在に収装されるリフタ４１が設けら
れる。リフタ４１の先端はメインロッカアーム１のフォ
ロワ部２７に当接する。穴２６にはリフタ４１を介して
サブロッカアーム２を高速カム２２に押し付けるロスト
モーションスプリング２５が介装される。

【００７０】メインロッカアーム１とサブロッカアーム
２の間には、両者の相対回転を係止して、各吸気弁９の
開閉作動に携わるカムを低速カム２１から高速カム２２
へと切り換えるカム切り換え機構が設けられる。

【００７１】このカム切り換え機構として、メインロッ
カアーム１には、プロップ３１がシャフト３２を介して
回動可能に連結される。プロップ３１は、その一端３１
ａが図示するようにサブロッカアーム２の段部２ａに係
合する係止位置と、その一端３１ａがサブロッカアーム
２に形成された段部２ａから外れる非係止位置に渡って
相対回転するようになっている。

【００７２】プロップ３１は、その一端３１ａがサブロ
ッカアーム２の段部２ａに係合することにより、メイン
ロッカアーム１に対するサブロッカアーム２の相対回転
を係止する。

【００７３】プロップ３１を非係止位置と係止位置とに
切り換えるため、プロップ３１とメインロッカアーム１
の間には、プロップ３１を非係止位置に付勢するスプリ
ング（図示せず）がメインロッカアーム１に形成された
穴４８に介装されるとともに、スプリングに抗してサブ
ロッカアーム２を係止位置に回動させる油圧ピストン３
０が設けられる。

【００７４】油圧ピストン３０はプロップ３１から突出
したレバー部４６に当接する。メインロッカアーム１に
は油圧ピストン３０を摺動自在に嵌合させる穴３６が形
成され、油圧ピストン３０の背後に油圧室３７が形成さ
れる。

【００７５】油圧室３７に作動油圧を導く油圧通路３８
はメインロッカアーム１およびロッカシャフト３の内部
を通して設けられる。

【００７６】油圧室３７には切り換え弁（図示せず）を
介してオイルポンプの吐出油圧が所定の高速運転時に導
かれる。切り換え弁の作動を電子制御するコントロール
ユニット（図示せず）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、低速カム２１と高速カム２２の切り換えを円滑
に行うようになっている。

【００７７】エンジンの高速運転時、切り換え弁が開弁
し、オイルポンプの吐出圧が油圧通路３８を介して油圧
室３７に導かれると、図１１に示すように、油圧ピスト
ン３０はプロップ３１を係止位置に移動し、プロップ３
１の一端３１ａがメインロッカアーム１の段部２ａに係
合することにより、メインロッカーム１とサブロッカア
ーム２が一体となって揺動する。高速カム２２は低速カ
ム２１に比較して、弁の開き角度およびリフト量が共に
大となるように形成されているから、メインロッカーム
１とサブロッカアーム２と一体化した揺動時に低速カム
２１がメインロッカーアーム１のカムフォロワ部１４か
ら浮き上がり、各吸気弁９は高速カム２２のプロフィー
ルに従って開閉駆動され、弁の開き角度およびリフト量
が共に大きくなる。高速カム２２は図１１に矢印で示す
方向に回転する。図１１において、カムフォロワ部２３
上の点ＰＡｉは、バルブリフト開始時の正加速度が最大
値Ａｍａｘになるときに高速カム２２が接する力点であ
る。また、カムフォロワ部２３上の点ＰＢｉは、バルブ
リフト終了時の正加速度が最大値Ｂｍａｘになるときに
高速カム２２が接する力点である。

【００７８】図１１において、点Ｐｍはサブロッカアー
ム２のプロップ３１に接する作用点である。また、点Ｐ
ｓはサブロッカアーム２のサブロッカシャフト１６によ
る揺動支点である。

【００７９】この実施例では、カムフォロワ部２３は揺
動支点Ｐｓより作用点Ｐｍに近接して設けられる。この
ため、バルブリフト開始時の正加速度が最大値Ａｍａｘ
になるときに高速カム２２が接する力点ＰＡｉからこれ
に近接する作用点Ｐｍまで距離Ｌｍは、バルブリフト終
了時の正加速度が最大値Ｂｍａｘになるときに高速カム
２２が接する力点ＰＢｉからこれに近接する揺動支点Ｐ
ｓまでの距離Ｌｓより短くなっている。

【００８０】サブロッカアーム２は、揺動支点Ｐｓと作
用点Ｐｍとの２点で支持される両持ち梁として考えられ
るため、高速カム２２からカムフォロワ部２３に作用す
る荷重の力点が揺動支点Ｐｓまたは作用点Ｐｍから離れ
るのにしたがって、サブロッカアーム２の剛性が低くな
ってその変形量が大きくなる。

【００８１】すなわち、吸気カム８２から等しい荷重が
力点ＰＢｉとＰＡｉに作用する従来装置の場合、サブロ
ッカアーム２の変形量は、揺動支点Ｐｓまでの距離Ｌｓ
が比較的大きい力点ＰＢｉに荷重が作用する方が、作用
点Ｐｍまでの距離Ｌｍが比較的小さい力点ＰＡｉより大
きくなる。この結果、バルブリフト終了時に図１３に示
すように、サブロッカアーム２の変形量が大きくなり、
サブロッカアーム２の段部２ａに対してプロップ３１の
一端３１ａが部分的に当たる片当たりを起こし、両者の
摩耗が進む可能性がある。また、サブロッカアーム２の
変形量が大きくなると、バルブリフト開始時に生じるサ
ブロッカアーム２の変形により吸気弁９が高速カム２２
の動きに追従できなくなる、いわゆるジャンプ等の不正
運動が生じ、この不正運動によってエンジンの最高回転
数が制約される可能性がある。

【００８２】これに対処して本発明は、高速カム２２の
バルブリフト特性を、図１に示すように、バルブリフト
開始時の正加速度の最大値Ａｍａｘが、バルブリフト終
了時の正加速度の最大値Ｂｍａｘより所定値Ｃだけ大き
くなるように設定する。

【００８３】このように、高速カム２２のカム面がカム
フォロワ部２３に接する力点は、サブロッカアーム２の
剛性の高い部位から低い部位へと移動することに着目し
て、高速カム２２がサブロッカアーム２の剛性が低い部
位に摺接するときに生じるバルブリフト終了時の正加速
度の最大値Ｂｍａｘを比較的小さく設定することによ
り、バルブリフト終了時に生じるサブロッカアーム２の
変形を小さくし、バルブリフト終了時に生じる吸気弁９
のバウンス等の不正運動によってエンジンの最高回転数
が制約されることを回避する。

【００８４】図１２に示すように、バルブリフト開始時
に生じるサブロッカアーム２の変形を小さくすることに
より、サブロッカアーム２の段部２ａに対してプロップ
３１の一端３１ａが均一に当たり、両者の摩耗を抑えら
れる。

【００８５】また、高速カム２２がサブロッカアーム２
の剛性が高い部位に摺接するときに生じるバルブリフト
開始時の正加速度の最大値Ａｍａｘを比較的大きく設定
することにより、バルブリフト特性の線分によって囲ま
れた面積、すなわち吸気弁９が開いている時間面積を拡
大して、吸気効率の向上がはかれる。

【００８６】一方、エンジンが高回転域から再び低回転
域に移ると、切り換え弁が閉弁し、油圧通路３８を介し
て油圧室３７に導かれる油圧が低下し、スプリングの弾
性復元力によりプロップ３１が非係止位置に回動して、
サブロッカアーム２の拘束が解除される。

【００８７】エンジンの低速運転時、メインロッカアー
ム１は低速カム２１のプロフィールに従って揺動し、各
吸気弁９をバルブスプリング８に抗して開閉駆動する。
このとき、サブロッカアーム２は高速カム２２によって
揺動されるものの、プロップ３１がサブロッカアーム２
に係合しない非係止位置に保持されることにより、メイ
ンロッカアーム１の動きを妨げない。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載のエ
ンジンの動弁装置は、カムに追従して揺動することによ
りバルブスプリングに抗して弁を開閉駆動するロッカア
ームを備えるエンジンにおいて、バルブリフト開始時に
生じる弁の正加速度の最大値Ａｍａｘと、バルブリフト
終了時に生じる弁の正加速度の最大値Ｂｍａｘのうち、
その発生時にカム面のロッカアームに接する力点に対す
るロッカアームの揺動支点またはロッカアームの弁に接
する作用点までの距離が最小となるものを大きく設定し
たため、バルブリフト開始時とバルブリフト終了時に生
じるロッカアームの変形を共に小さく抑えて、弁のジャ
ンプやバウンス等の不正運動を起こすことを抑制し、こ
の不正運動によってエンジンの最高回転数が制限される
ことを抑えられる。この結果、吸・排気弁の開閉作動を
正確に行うことと、バルブリフト時間面積を拡大するこ
とを両立して、エンジンの出力および燃費を改善するこ
とができる。

【００８９】請求項２に記載のエンジンの動弁装置は、
弁に当接する部位を持たず、低速カムより大きいプロフ
ィールを有する高速カムに追従することによりメインロ
ッカアームに対して揺動するサブロッカアームと、エン
ジン運転条件に応じて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するプロップとを備えるエンジ
ンにおいて、バルブリフト開始時に生じる弁の正加速度
の最大値Ａｍａｘと、バルブリフト終了時に生じる弁の
正加速度の最大値Ｂｍａｘのうち、その発生時にカム面
のサブロッカアームに接する力点に対するサブロッカア
ームの揺動支点またはサブロッカアームのプロップに接
する作用点までの距離が最小となるものを大きく設定し
たため、バルブリフト開始時とバルブリフト終了時に生
じるサブロッカアームの変形を共に小さく抑えることに
より、サブロッカアームを介して吸・排気弁の開閉作動
を正確に行うことと、バルブリフト時間面積を拡大する
ことを両立して、エンジンの出力および燃費を改善する
ことができる。また、サブロッカアームに対してプロッ
プが均一に当たり、両者の摩耗を抑えられ、耐久性の向
上がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すカム角度に対する排気弁
のバルブリフトおよびバルブ加速度の特性図。

【図２】同じくカム角度に対する吸気弁のバルブリフト
およびバルブ加速度の特性図。

【図３】同じくエンジンの断面図。

【図４】同じく動弁装置の模式図。

【図５】同じくエンジン回転速度に対するジャンプ量の
特性図。

【図６】他の実施例を示す動弁装置の模式図。

【図７】さらに他の実施例を示す動弁装置の模式図。

【図８】さらに他の実施例を示す動弁装置の側面図。

【図９】同じく動弁装置の平面図。

【図１０】同じくメインロッカアームの斜視図。

【図１１】同じく図９のＡ−Ａ線に沿う動弁系の断面
図。

【図１２】同じく変形時におけるサブロッカアームおよ
びプロップ等の正面図。

【図１３】従来例を示し、非変形時におけるサブロッカ
アームおよびプロップ等の正面図。

【符号の説明】

１ メインロッカアーム ２ サブロッカアーム ３ ロッカシャフト ９ 吸気弁 １６ サブロッカシャフト ２０ カムシャフト ２２ 高速カム ２３ カムフォロワ部 ３１ プロップ ６１ シリンダヘッド ６２ 吸気ポート ６３ 排気ポート ７０ ピボット ７１ ロッカアーム ７２ 吸気弁 ７３ 排気弁 ８０ カムシャフト ８２ 吸気カム ８３ 排気カム ８５ カムフォロワ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 俊次 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン回転に同期して回転するカムと、 弁を閉弁方向に付勢するバルブスプリングと、 カムに追従して揺動することによりバルブスプリングに
   抗して弁を開閉駆動するロッカアームと、 を備えるエンジンにおいて、 バルブリフト開始時に生じる弁の正加速度の最大値Ａｍ
   ａｘと、バルブリフト終了時に生じる弁の正加速度の最
   大値Ｂｍａｘのうち、その発生時にカム面のロッカアー
   ムに接する力点に対するロッカアームの揺動支点または
   ロッカアームの弁に接する作用点までの距離が最小とな
   るものを大きく設定したことを特徴とするエンジンの動
   弁装置。
2. 【請求項２】エンジン回転に同期して回転し、プロフィ
   ールの大小異なる低速カムおよび高速カムと、 低速カムに追従して揺動することによりバルブスプリン
   グに抗して弁を開閉駆動するメインロッカアームと、 弁に当接する部位を持たず、低速カムより大きいプロフ
   ィールを有する高速カムに追従することによりメインロ
   ッカアームに対して揺動するサブロッカアームと、 エンジン運転条件に応じて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するプロップと、 を備えるエンジンにおいて、 バルブリフト開始時に生じる弁の正加速度の最大値Ａｍ
   ａｘと、バルブリフト終了時に生じる弁の正加速度の最
   大値Ｂｍａｘのうち、その発生時にカム面のサブロッカ
   アームに接する力点に対するサブロッカアームの揺動支
   点またはサブロッカアームのプロップに接する作用点ま
   での距離が最小となるものを大きく設定したことを特徴
   とするエンジンの動弁装置。