JP2848683B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関の動弁装置とりわけ機関運転状態
に応じて吸気弁あるいは排気弁のバルブリフト量及びバ
ルブ開閉時期を制御し得る動弁装置に関する。

従来の技術 周知のように、例えば自動車用内燃機関の動弁装置に
あっては、１気筒に複数の吸気弁を備え、機関低回転時
には吸気弁の一部を閉弁休止させて吸気スワール強化に
よる燃焼効率の向上を図り、一方機関高回転時には全吸
気弁を開作動させて吸気充填効率の向上による出力の向
上を図るようにしたものが提供されている。しかし、こ
れは機関低回転時に吸気弁の一部を閉弁休止させるよう
にしているため、該吸気弁が長期間に亘って休止した状
態であると、燃焼によって生じたカーボン等が吸気弁の
弁体とシート部との間などに堆積して吸気弁がステック
する虞がある。

そこで、例えば特開昭62−121811号公報等に記載され
た技術のように、ロッカシャフトに揺動自在に枢支され
た低リフト用，高リフト用の３つのロッカアームに連結
切換手段を設け、この連結切換手段の２つのピストン
を、油圧等により適宜軸方向へ移動させて、各ロッカア
ームを介して各吸気弁を休止させずに常に一体に開閉作
動させる一方、各ロッカアームの相対角度を機関運転状
態に応じて変位させて各吸気弁のリフト量及び開閉時期
を制御するものも提供されている。

発明が解決しようとする課題 然し乍ら、前記公報記載の従来例にあっては、例えば
一方の吸気弁のみを開閉作動させている状態から両吸気
弁をともに開閉作動させる状態に切換えるにあたって、
各ロッカアームが高速用カムと低速用カムの各ベースサ
ークルに摺接して静止している区間ではピストンの移動
つまり切換えが可能であるが、該ベースサークル区間の
終了付近でピストンの移動を開始させた場合には、カム
リフト区間つまりロッカアームの揺動動作区間に即座に
入り、各ガイド孔の中心軸のズレが始まってしまう。こ
のため、ピストンの切換え移動が間に合わず各ガイド孔
への嵌合が困難となり、たとえわずかに係合したとして
も途中で嵌合状態が解除されたりして確実な切換えが行
えない。この結果、ピストンのはじかれ異音の発生や破
損等を招く虞がある。

課題を解決するための手段 本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもの
で、機関のクランク軸と同期回転し、リフト量の異なる
高速用カム及び低速用カムとを有するカムシャフトと、
基端部がロッカシャフトに揺動自在に支持され、かつ前
記選択されたカムの回転に伴い吸気弁あるいは排気弁を
開弁する複数のロッカアームと、該各ロッカアームの対
向する両側部に有する各ガイド孔内を油圧を介して摺動
するピストンにより前記各ロッカアームを適宜連結する
連結手段と、前記高速用カムの高位部直前のベースサー
クルに形成された凹部と、前記一方のロッカアームに揺
動自在に軸支され、一端部が前記凹部を含む高速用カム
の外周面に当接し、かつ他端部で前記ピストンの移動を
規制あるいは解除するタイミングレバーとを備え、該タ
イミングレバーが前記凹部に当接した位置で前記ピスト
ンの移動を規制するように構成した。

作用 前記構成の本発明によれば、各ロッカアームが各カム
のベースサイクル中においては、ピストンのガイド孔へ
の切換え移動が可能であるが、該ベースサークルから高
位部への移行直前つまりベースサークルの終了直前に切
換え用の油圧が供給されても、この時点ではタイミング
レバーの一端部が高速用カムの凹部に位置して所定方向
に揺動し、他端部でピストンの移動を確実に規制する。
したがって、高速用カムのリフト直前におけるピストン
のガイド孔への不完全な嵌合等が防止される。

一方、タイミングレバーは、高速用カムの高位部（リ
フト領域）及び凹部以外のベースサークル領域では反対
方向に揺動してピストンの移動規制を解除する。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図に基づいて
詳述する。尚、本実施例は、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）を備えた内燃機関に対
して適用したものを示している。

即ち、各気筒にはバルブスプリング3a,3aで閉弁方向
に付勢された２本の吸気弁3,3に対応した単一のメイン
ロッカアーム１が設けられており、このメインロッカア
ーム１は、基端部1aが各気筒に共通なメインロッカシャ
フト４を介してシリンダヘッドに揺動自在に支持されて
いる一方、先端部1bが吸気弁3,3のステム頂部に当接し
ている。また、このメインロッカアーム１は、平面略矩
形状を呈し、一側部の長手方向に長方形状の開口５が切
欠形成されていると共に、他側部の長手方向にも前記開
口５よりも面積の大きな略段差長方形状の矩形孔６が切
欠形成されている。また、この矩形孔６の基端部1a側で
かつ開口５寄りの外側部に細長い切欠孔７が形成されて
いる。

そして、前記開口５には、第５図にも示すようにシャ
フト８にニードルベアリング９を介してローラ10が回転
自在に設けられている一方、矩形孔６内にサブロッカア
ーム２が配置されている。また、前記ローラ10は、図外
のクランク軸と同期回転するカムシャフト11に有する低
速用カム12が転接している。

前記サブロッカアーム２は、第４図にも示すように基
端がサブロッカシャフト13を介してメインロッカアーム
１に相対的に揺動自在に支持されていると共に、吸気弁
3,3に当接する部位を有さず、その先端には低速用カム1
2と並設された高速用カム14に摺接するカムフォロア部1
5が円弧状に突出形成されており、その下側には、カム
フォロア部15を高速用カム14に押し付けるロストモーシ
ョンスプリング16が介装されている。また、前記サブロ
ッカシャフト13は、サブロッカアーム２の基端内部に形
成された挿通孔2aに摺動自在に挿通していると共に、そ
の両端部が基端部1aの矩形孔６両対向位置に穿設された
圧入用穴17,17に圧入固定されている。

また、メインロッカアーム１には、サブロッカアーム
２の直下に位置してロストモーションスプリング16を介
装する円柱状の凹部18が一体形成されている。コイル状
のロストモーションスプリング16の下端は、凹部18の底
板18aに着座し、その上端は凹部18に摺動自在に嵌合す
るリテーナ19を介してサブロッカアーム２に一体形成さ
れたフォロア部20に当接する。

更に、メインロッカアーム１とサブロッカアーム２と
の間には、第３図（Ａ）（Ｂ）に示すような連結手段21
が設けられている。即ち、メインロッカアーム１のロー
ラ10の側部内に、有底円筒状の第１ガイド孔22が幅方向
に形成されていると共に、矩形孔６側部の外側壁1c内に
第１ガイド孔22と同軸上でかつ同一径の第３ガイド孔24
が形成されている。一方、サブロッカアーム２の基端側
には、各ガイド孔22,24と同軸上でかつ同一径の第２ガ
イド孔23が巾方向に沿って貫通形成されている。そし
て、該各ガイド孔22,23,24内には、夫々第1,第2,第３ピ
ストン25,26,27が摺動自在に設けられており、第1,第２
ピストン25,26は、対応する各ガイド孔22,23の長さと同
一長さに設定され、また、第３ピストン27は、その長さ
が各ピストン25,26の移動を確保するために第３ガイド
孔24の長さよりも短く設定されている。また、第１ピス
トン25の背後に油室28が画成されていると共に、第３ピ
ストン27の背後に各ピストン25〜27を油室28方向へ付勢
するリターンスプリング29がリテーナ30を介して弾装さ
れている。前記、第１ピストン25は、外周面の略中央部
に円環状の第２係合溝25aが形成されている一方、第２
ピストン26は、第１ピストン25に当接する端部に有する
突出部の外周に円環状の第１係合溝26aが形成されてい
る。

そして、油室28内に導かれる作動油圧により第１ピス
トン25及び第２ピストン26が夫々第1,第２ガイド孔22,2
3と第2,第３ガイド孔23,24に跨って嵌合することにより
両ロッカアーム1,2が一体に連結されるようになってい
る。一方、油室28に作動油圧が導入されない場合は、リ
ターンスプリング29のばね力により、第３ピストン27が
押圧されて第1,第２ピストン25,26を各第1,第２ガイド
孔22,23内に収めた状態で両ロッカアーム1,2の連結が解
除されるようになっている。

前記油室28に作動油圧を導く油圧回路31は、第１図に
示すようにメインロッカシャフト４の内部軸方向に形成
されたオイルギャラリ32と、メインロッカシャフト４の
半径方向及びメインロッカアーム１の内部を通って油室
28とオイルギャラリ32とを連通する油通路33とから構成
されている。

オイルギャラリ32には、図示しない切換弁を介してオ
イルポンプの吐出油圧が所定の高速運転時に導かれる。
切換弁の作動を電子制御するコントロールユニットは、
機関回転信号、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、後述する低速用カム12
と高速用カム14の切換えを円滑に行うようになってい
る。

低速用カム12とこれに隣接する高速用カム14は、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。つまり、高速用カム14
は、低速用カム12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。ここでも、弁リフト量、開弁期間を共に大きくして
ある。

また、前記高速用カム14は、回転方向（矢印方向）の
ベースサークル14aと高位部14bとの間、即ちベースサー
クル14aの高位部14b直前の側端縁に凹部34が形成されて
いる。この凹部34は、ベースサークル14aの周方向へ一
定の長さに切欠形成され、両端部34a,34bが後述のタイ
ミングレバー40の摺動を円滑にするために緩やかな傾斜
状に形成されている。

更に、前記サブロッカアーム２の切欠孔７内には、前
記各ピストン25,26,27の移動を規制，解除するタイミン
グレバー40が設けられている。このタイミングレバー40
は、第２図（Ａ）（Ｂ）に示すように、略Ｌ字形に折曲
形成され、該折曲部位に有する支点孔を挿通する前記サ
ブロッカシャフト13を介してサブロッカアーム２の側部
に揺動自在に設けられており、外方へ傾斜状に折曲され
た一端部40aが切欠孔７から突出して高速用カム14の凹
部34側に配置されている一方、他端部40bが揺動に伴い
前記係合溝25a,26a内に選択的に係合するようになって
いる。また、このタイミングレバー40は、サブロッカシ
ャフト13に巻装された捩りばね41のばね力によって第２
図の反時計方向、つまり一端部40aの上縁が高速用カム1
4の凹部34を含む外周面に常時当接しかつ他端部40bがピ
ストン25,26の外周面方向に付勢されている。

以下、本実施例の作用を説明する。

機関低速運転時（油室28内に作動油圧が導入されない
とき）には、メインロッカアーム１が低速用カム12のプ
ロフィールに従って揺動し、各吸気弁3,3を開閉作動す
る。このとき、サブロッカアーム２は、高速用カム14に
よって揺動されるものの、リターンスプリング29のばね
力により各ピストン25,26,27が各ガイド孔22,23,24内に
夫々収まってメインロッカアーム１の動きを妨げない。
即ち、各ピストン25,26,27は、夫々の対向する端面を互
いに摺接しつつ各ロッカアーム1,2の夫々独立した揺動
を許容している。一方、このときタイミングレバー40
は、一端部40aを介して高速用カム14のプロフィールに
従って揺動し、ベースサークル14a及び高位部14bリフト
領域では他端部40bが第２図（Ａ）に示すように第１係
合溝26aから浮き上って係合が解除されるが、凹部34外
周面の領域では第２図（Ｂ）及び第３図（Ａ）に示すよ
うに第１係合溝26a内に係入し、斯る揺動の繰り返し作
用を行っている。

一方、機関が高速運転に移行した場合、つまり例えば
各カム12,14のリフト直前の一定領域で作動油圧がオイ
ルギャラリ32及び油通路33を介して油室28に導かれる
と、各ピストン25〜27がリターンスプリング29のばね力
に抗して第３図（Ａ）中右方向（第３ガイド孔24方向）
に移動しようとするが、この時点では前述のように一端
部40aが凹部34内に位置して他端部40bを第係合溝26a内
に係合させているため、各ピストン25〜27の移動が確実
に規制される。したがって、斯る時点から即座に始まる
各ロッカアーム1,2の揺動動作開始、つまり各ガイド孔2
2〜24の中心軸のズレ開始に伴うピストン25〜27の不完
全な嵌合が確実に防止される。

そして、前記一端部40aが凹部34通過後に直ちに高位
部14bに移行した時点では、他端部40bが第１係合溝26a
から浮き上って離間する（第２図（Ａ）状態）が、この
時点では各ガイド孔22〜24の中心軸がズレているため、
今まだピストン25〜27は移動が規制された状態にある。

その後、両ロッカアーム1,2が各カム12,14のベースサ
ークル上で静止状態になり各ガイド孔22〜24の中心軸が
合致し、タイミングレバー40も他端部40bが第１係合溝2
6aから離間した状態を継続しているため、この時点では
じめてピストン25〜27の移動が許容される。したがっ
て、第1,第２ピストン25,26が、第３図（Ｂ）に示す位
置で各ガイド孔22,23、23,24に嵌合して両ロッカアーム
1,2を一体に連結する。これによって両ロッカアーム1,2
が高速用カム14のプロフィールに従って一体に揺動し、
各吸気弁3,3は高速用カム14のリフト特性により弁の開
き角度及びリフト量が共に大きくなり、吸気の充填効
率，出力トルクの向上が図れる。尚、この状態では、タ
イミングレバー40が、第３図（Ｂ）に示すように高速用
カム14の回転に従って第２係合溝25aに対し係合，離間
作用を繰り返している。

更に、機関が高回転域から再び低回転域に移行した場
合は、図外の切換弁等により油室28への作動油圧の供給
が遮断され、各ピストン25〜27は、リターンスプリング
29のばね力で図中左方向に移動しようとするが、両ロッ
カアーム1,2の揺動中は各ガイド孔22,23,24の中心軸の
位置ズレ方向の力により固着されてその移動が規制さ
れ、また、リフト直前では第３図（Ｂ）で示すようにタ
イミングレバー40の他端部40bで移動が規制される。そ
して、前述と同様に各カム12,14のリフト終了直後のベ
ースサークル位置でピストン25〜27の左方向の移動が許
容され、第３図（Ａ）に示す元の位置に移動して両ロッ
カアーム1,2の連結が解除される。

また、本実施例では、メインロッカアーム１にサブロ
ッカアーム２を、サブロッカシャフト13を介して連結す
る構造としたため、サブロッカアーム２の小型化が図れ
ると共に、動弁系の慣性質量をさらに小さくでき高回転
域でのバルブ追従性を高めることができる。また、ロス
トモーションスプリング16の付勢力を小さくでき、サブ
ロッカアーム２と高速用カム14との摺接部分のフリクシ
ョを小さくして機関の燃費の低減化が図れる 更に、メインロッカアーム１とサブロッカアーム２と
のユニット化が可能になり、ローラ10とカムフォロア部
15間の取付精度をシリンダヘッドに組み付ける際に確認
できる。

尚、前記実施例では、吸気弁側に適用した場合を示し
たが排気弁側に適用できることは云うまでもない。ま
た、高速用カムと低速用カムのリフト開始時期つまりバ
ルブ開きタイミング時期等を任意に変更することも可能
である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、とり
わけ高速用カムの高位部直前のベースサークルに凹部を
形成し、一方のロッカアームに揺動自在に軸支されたタ
イミングレバーの一端部を、凹部を含む高速用カムの外
周面に当接しかつタイミングレバーの他端部でピストン
の移動を規制あるいは解除する構成とし、タイミングレ
バーが前記凹部に当接した位置で前記ピストンの移動を
規制するようにしたため、カムリフト直前におけるピス
トンのガイド孔に対する不完全な嵌合が確実に防止さ
れ、常に確実な切換え移動が可能となる。この結果、ピ
ストンの不完全な嵌合によるはじかれ異音の発生や破損
等を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動弁装置の一実施例を示す平面
図、第２図（Ａ）は第１図のII−II線断面図、同図
（Ｂ）は本実施例の作用を示すII−II線断面図、第３図
（Ａ）は第１図のIII−III線断面図、同図（Ｂ）は作用
を示す同III−III線断面図、第４図は第１図のIV−IV線
断面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ線断面図である。 １……メインロッカアーム、２……サブロッカアーム、
３……吸気弁、４……メインロッカシャフト、11……カ
ムシャフト、12……低速用カム、13……サブロッカシャ
フト、14……高速用カム、14a……ベースサークル、14b
……高位部、21……連結手段、22〜24……ガイド孔、25
〜27……ピストン、34……凹部、40……タイミングレバ
ー、40a……一端部、40b……他端部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−31610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−124817（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01L 13/00 301 F01L 13/00 302

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関のクランク軸と同期回転し、リフト量
   の異なる高速用カム及び低速用カムとを有するカムシャ
   フトと、基端部がロッカシャフトに揺動自在に支持さ
   れ、かつ前記選択されたカムの回転に伴い吸気弁あるい
   は排気弁を開弁する複数のロッカアームと、該各ロッカ
   アームの対向する両側部に有する各ガイド孔内を油圧を
   介して摺動するピストンにより前記各ロッカアームを適
   宜連結する連結手段と、前記高速用カムの高位部直前の
   ベースサークルに形成された凹部と、前記一方のロッカ
   アームに揺動自在に軸支され、一端部が前記凹部を含む
   高速用カムの外周面に当接しかつ他端部で前記ピストン
   の移動を規制あるいは解除するタイミングレバーとを備
   え、該タイミングレバーが前記凹部に当接した位置で前
   記ピストンの移動を規制するようにしたことを特徴とす
   る内燃機関の動弁装置。