JP3357487B2 - エンジンの弁作動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、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で弁リフト特
性を切換えるよう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。

【０００３】このような目的を達成する一つの解決手段
として、高精度の加工を必要とせずコストを低減するこ
とができると共に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が知られている（例えば、特
開平５−１７１９０９号公報参照）。

【０００４】これは、ロッカシャフトに揺動自在に支承
されると共に先端が弁に連係され低速用カムで駆動され
るロッカアームに、高速用カムで駆動されるサブロッカ
アームをロストモーション機構を介在させて揺動自在に
支承し、さらに、ロッカアームに支承されロストモーシ
ョン機能を発揮させる第１位置とサブロッカアームに係
合してロストモーション機能を停止させる第２位置とに
揺動可能なレバー部材を設け作動プランジャで切換駆動
するようにしている。

【０００５】

【発明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、作動プランジャでもってレバー
部材を切換駆動するようにしているので、ロッカアーム
とサブロッカアームとが相対的に変位しているときに切
換信号が入り作動プランジャが動作すると、レバー部材
も回動しサブロッカアームに衝接したり、サブロッカア
ームの位置によってはレバー部材とサブロッカアームと
が部分的に係合する結果その係合が外れたりして、打音
が生じたりサブロッカアームとレバー部材との係合部に
異常磨耗が生ずる恐れがあり、なお改善の余地があるも
のであった。

【０００６】本発明の目的は、かかる従来の問題を解消
し、かかる打音や異常磨耗の生ずることのないエンジン
の弁作動装置を提供することにある。

【０００７】

【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、本発明の一形態は、ロッカシャフトに揺動自在に
支承されると共に先端が吸気弁あるいは排気弁に連係さ
れ、カムシャフトに形成された第１カムに摺接する第１
ロッカアームと、該第１ロッカアームに揺動自在に支承
され前記カムシャフトに形成された第２カムに摺接する
よう付勢された第２ロッカアームと、前記第１ロッカア
ームにほぼ中央部において支承され、前記第１および第
２のロッカアームを連結および非連結する位置に摺動可
能なレバー部材であって、その一端の頂面が前記連結位
置において前記第２ロッカアームに形成した段部下面と
係合し、その他端の側面が油圧作動プランジャに当接す
べく前記第１ロッカアームとの間に設けた付勢手段によ
り付勢されたレバー部材と、を備えたエンジンの弁作動
装置において、前記第２カムのベースサークルの所定区
間に凹部を形成し、前記第２ロッカアームと前記レバー
部材とを、前記第２ロッカアームが前記第２カムのベー
スサークルの所定区間に形成した凹部に摺接していると
きに前記連係部材の位置の切換えが可能となり、前記第
２ロッカアームが前記凹部以外に摺接しているときに
は、その回動が前記第２ロッカアームの段部前面で阻止
されるように配設したことを特徴とする。

【０００８】

【０００９】さらに、本発明の他の形態は、前記レバー
部材の一端の頂面と前記第２ロッカアームの段部下面と
は、両者が係合したとき、前記レバー部材を前記連結位
置方向に回動する分力が作用するように形成されている
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の一形態によれば、第２ロッカアームと
連結部材とは、前記第２ロッカアームが前記第２カムの
ベースサークルの所定区間に形成した凹部に摺接してい
るときに前記連係部材の位置の切換えが可能となるよう
配設されているので、連係部材の切換がこのベースサー
クルの所定期間のみに限られ、切換作動が確実に行われ
る。

【００１１】また、本発明の他の形態によれば、油圧作
動プランジャに当接すべく付勢されたレバー部材は、作
動プランジャの動作により回動し、その一端の頂面が連
結位置において第２ロッカアームに形成した段部下面と
係合しようとするが、第２ロッカアームが前記凹部以外
に摺接しているときには、その一端の側面が第２ロッカ
アームの段部前面に当接し回動が阻止されるので、凹部
以外での切換作動は行われない。

【００１２】さらに、本発明の他の形態によれば、前記
レバー部材の一端の頂面と前記第２ロッカアームの段部
下面とは、両者が係合したとき、前記レバー部材を前記
連結位置方向に回動する分力が作用するように形成され
ているので、仮に、第２ロッカアームが凹部に摺接して
いるときに作動プランジャが動作したとしてもレバー部
材は分力により連結位置方向に回動され、係合不完全状
態は瞬時に解消される。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１４】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（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実施例を示している。

【００１５】これについて説明すると、各気筒には２本
の吸気弁Ｖ，Ｖに対応した単一のメインロッカアーム
（第１ロッカアーム）１が設けられている。メインロッ
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、メインロッカアーム１の二股の各先端は吸気弁Ｖ
のステム頂部に当接している。

【００１６】メインロッカアーム１は平面視においてほ
ぼ二股状に形成され、メインロッカアーム１には、ほぼ
その中央上方に、単一のサブロッカアーム（第２ロッカ
アーム）２が設けられている。そして、図３において、
サブロッカアーム２の両側に位置する部位にはカムシャ
フト２０に形成された第１カムとしての低速用カム２
１，２１が摺接するカムフォロア部１１，１１が設けら
れている。このサブロッカアーム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
可能に支持されている。サブロッカシャフト１６はサブ
ロッカアーム２に形成された穴に摺動可能に嵌合する一
方、メインロッカアーム１に形成された支持壁の穴に圧
入支持されている。

【００１７】サブロッカアーム２は吸気弁Ｖに当接する
部位を持たず、その先端には第２カムとしての高速用カ
ム２２に摺接するカムフォロア部２Ａが円弧状に突出し
て形成されている。

【００１８】メインロッカアーム１において、サブロッ
カアーム２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がメインロッカシャフト３の近傍に段部１
Ｂを形成すべく切削されており、これによりメインロッ
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、すなわちメインロッカアーム１のコンパクト化を可
能としている。またサブロッカアーム２の下側には、ロ
ストモーション機構２５を収容するための円柱状の凹部
２７が形成されている。コイル状のロストモーションス
プリング２６の基端は、凹部２７の底面に支持され、そ
の先端は凹部２７に摺動自在に嵌合された有底筒状のロ
ストモーションプランジャ２９を付勢している。従っ
て、ロストモーションプランジャ２９はその頭部が上述
の段部１Ｂに当接し、サブロッカアーム２は第２のカム
２２のベースサークルに当接するよう付勢される。

【００１９】さらに、前述のサブロッカアーム２にはカ
ムフォロア部２Ａの下側に、後述のレバー部材７が係合
する段部２Ｂが形成され、この段部２Ｂはレバー部材７
の一端の頂面７Ａと係合する段部下面２Ｂａと、これに
連なりレバー部材７の一端の側面７Ｂが所定時に当接す
る段部前面２Ｂｂとで形成されている。この頂面７Ａと
段部下面２Ｂａとは、両者が係合したとき、レバー部材
７を連結位置方向に回動する分力が作用するように、そ
れぞれ傾斜されて形成されている。

【００２０】また、メインロッカアーム１の下方側に
は、ロッカシャフト３の側方でそれと平行なピン６に揺
動自在に支承された連係部材としての上述のレバー部材
７が設けられている。レバー部材７の上部側方には突起
１２が一体に形成され（図３参照）、メインロッカアー
ム１に形成された円柱状の凹部８に収容されたリターン
スプリング９およびリターンプランジャ１０（図４参
照）でもって、突起１２を介しレバー部材７は前述のサ
ブロッカアーム２の段部２Ｂとの係合が解除される方向
に付勢されている。

【００２１】一方、レバー部材７の下端部にはメインロ
ッカアーム１の中央下部に設けられた油圧駆動部３０の
作動プランジャ３１が当接している。すなわち、メイン
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、上述の作動プランジャ３１が摺動
自在に嵌装される円柱状の凹部３２が形成され、作動プ
ランジャ３１と凹部３２との間には油圧室３４が構成さ
れている。

【００２２】なお、油圧室３４に作動油圧を導く油通路
はメインロッカアーム１およびメインロッカシャフト３
の内部を通して設けられる。メインロッカアーム１には
油圧室３４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通孔４１が形
成されている。メインロッカシャフト３の内部にはオイ
ルギャラリ４２が軸方向に形成され、このオイルギャラ
リ４２は通孔４３を介してメインロッカアーム１の通孔
４１と連通している。ここで、油圧室３４に導かれる作
動油圧、リターンスプリング３５を含む作動プランジャ
３１および前述のリターンスプリング９によって、レバ
ー部材７の連係切換え手段を構成する。

【００２３】オイルギャラリ４２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、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切換
弁に対し切り換え信号を発し、後述する低速用カム２１
と高速用カム２２との切換えを円滑に行うようになって
いる。

【００２４】低速用カム２１，２１とこれらの間の高速
用カム２２とは、それぞれ共通のカムシャフト２０に一
体形成され、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。つま
り、高速用カム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。そして、サブロッカアーム２
が摺接する高速用カム２２のベースサークルには、その
所定区間に凹部２２Ａが形成されている。この凹部２２
Ａを形成する区間は、例えば、作動油圧の大きさおよび
リターンスプリング９の強さを考慮しつつ、サブロッカ
アーム２のリフト終了からレバー部材７がサブロッカア
ーム２に係合し始めるのに要する時間に相当するカムシ
ャフト２０の回転角範囲に設定するのが好ましい。

【００２５】上記構成になる本実施例にあっては、カム
シャフト２０はエンジンのクランクシャフトの１／２の
回転数でもって駆動され、カムシャフト２０に形成され
たカム２１、２２のカム山に対応して、ロッカアーム
１、２がそれぞれ揺動される。そこで、エンジンの低速
運転時には、メインロッカアーム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、サブロッカアーム２は高速用カム２２
によって揺動されるものの、リターンスプリング９の付
勢力により、レバー部材７は、図４および図５に示すサ
ブロッカアーム２の段部前面２Ｂｂと所定の隙間だけ離
間した位置にあり、ロストモーション機構２５が機能を
発揮する非連結状態にある。従って、サブロッカアーム
２から入力があっても、ロストモーションスプリング２
６が撓むのみで、メインロッカアーム１の動きが妨げら
れることはない。

【００２６】これに対して、エンジンの高速運転時に、
作動油圧がオイルギャラリ４２および油通路４１を介し
て油圧室３４に導かれると、作動プランジャ３１はレバ
ー部材７をリターンスプリング９に抗って揺動させ、図
７に示す連結位置にもたらす。この状態では、レバー部
材７の一端の頂面７Ａが、サブロッカアーム２の段部下
面２Ｂａに完全に係合することにより、メインロッカア
ーム１およびサブロッカアーム２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。

【００２７】ここに、高速用カム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、サブロッカアーム２と一体化
された揺動時はメインロッカアーム１のカムフォロア部
１Ａが低速用カム２１から浮き上がり、各吸気弁Ｖは高
速用カム２２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。

【００２８】次に、切換のタイミング制御につき説明す
る。上述の高速用または低速用カムによる弁リフトへの
切換要求は、エンジンの状態によって何時発生されるか
不明であり、サブロッカアーム２との連結および連結解
除を確実に行うにはレバー部材７を所定のタイミングで
移動させることが必要である。

【００２９】まず、上述のエンジンの低速運転時におい
て、メインロッカアーム１およびサブロッカアーム２が
共にカム２１，２２のベースサークルに当接している図
５に示す休止位置では、油圧室３４に作動油圧が作用し
ておらず、作動プランジャ３１はリターンスプリング９
の付勢力によりレバー部材７により押し戻されている。
そして、この状態ではレバー部材７の一端の頂面７Ａが
サブロッカアーム２の段部下面２Ｂｂよりも上方に位置
しているので、メインロッカアーム１およびサブロッカ
アーム２がベースサークルに当接しているときに切換信
号が入り作動プランジャ３１に作動油圧が作用しても、
このベースサークル当接中には、レバー部材７はその一
端の側面７Ｂが段部前面２Ｂｂに当接するまでの隙間分
の回動のみ許容され係合動作はしない。

【００３０】かかる状態から、カム２１，２２が回転し
てメインロッカアーム１およびサブロッカアーム２が押
し下げられると、高速用カム２２のカム山が低速用カム
２１のカム山よりも大きいので、上述のレバー部材７の
一端の側面７Ｂと段部前面２Ｂｂとの当接量が増大する
のみで、そのまま待機状態が維持される。もちろんこの
弁リフト中に切換信号が入った場合でも、係合動作は行
われず待機状態に維持される。

【００３１】さらにカム２１，２２が回転し、弁リフト
が終了してベースサークルの凹部２２Ａの区間になる
と、サブロッカアーム２はロストモーションスプリング
２８に付勢されておりこの凹部２２Ａに摺接するように
なる。すると、レバー部材７とサブロッカアーム２とは
相互に干渉しなくなるので、作動プランジャ３１に押圧
されてレバー部材７がその突起１２がメインロッカアー
ム１に当接するまで回動し、図６に示すように、その一
端がサブロッカアーム２の段部２Ｂの下方に入り込む。
そして、サブロッカアーム２が凹部２２Ａ以外のベース
サークルに摺接するようになると、サブロッカアーム２
が若干回動し、図７に示すように、サブロッカアーム２
をレバー部材７で支える状態、すなわち、連結状態にな
る。

【００３２】このように、ベースサークルの凹部２２Ａ
の作用により、サブロッカアーム２が凹部に摺接中にの
み、レバー部材７の連結動作が行われるので、連結の失
敗による打音の発生や、連結部の異常磨耗が防止され
る。

【００３３】なお、サブロッカアーム２が凹部に摺接中
に切換信号が発され油圧が作用すると、レバー部材７の
一端の頂面７Ａと段部下面２Ｂａとが部分的に係合す
る、いわゆる、不完全係合状態でベースサークル区間を
迎えることがあり得るが、この場合、レバー部材７の頂
面７Ａとサブロッカアーム２の段部下面２Ｂａとは、両
者が係合したとき、レバー部材７を連結位置方向に回動
する分力が作用するように、それぞれ傾斜されて形成さ
れているので、係合が外れることが無く問題ない。

【００３４】一方、エンジンの高回転域から再び低回転
域に移ると、切換弁の作動により油圧室３４に導かれる
油圧が低下し、リターンスプリング９の弾性復元力によ
りレバー部材７および作動プランジャ３１が元の位置に
移動して、メインロッカアーム１の拘束が解除される
が、このときのタイミング制御について説明する。

【００３５】サブロッカアーム２とレバー部材７とが係
合し両者が連結されている状態で切換信号が発される
と、油圧室３４の作動油圧が低下するが、ベースサーク
ルの凹部２２Ａ以外に当接中であれば、メインロッカア
ーム１ひいてはこれに枢支されているレバー部材７に、
吸気弁Ｖのリターンスプリングの荷重が作用しているの
で、サブロッカアーム２とレバー部材７との係合は直ぐ
には解除されない。

【００３６】さらにカム２１，２２が回転し、サブロッ
カアーム２がベースサークルの凹部２２Ａに摺接するよ
うになると、上述のようにレバー部材７とサブロッカア
ーム２とは相互に干渉しなくなるので、リターンスプリ
ング９の作用により、レバー部材７は作動プランジャ３
１を移動して元の非連結位置に戻る。

【００３７】このように、ベースサークルの凹部２２Ａ
の作用により、サブロッカアーム２の凹部２２Ａとの摺
接中にのみ、レバー部材７の連結解除動作が行われるの
で、レバー部材の戻り損ねによる打音の発生や、連結部
の異常磨耗が防止される。

【００３８】以上述べたように、低速用カム２１のプロ
フィールに基づくトルク特性と高速用カム２２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。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の一形態によれば、第２ロッカアームと連結部材とは、
前記第２ロッカアームが前記第２カムのベースサークル
の所定区間に形成した凹部に摺接しているときに前記連
係部材の位置の切換えが可能となるよう配設されている
ので、切換信号がいかなるときに発されても、連係部材
の切換がこのベースサークルの所定期間のみに限られ、
切換作動が確実に行われる。従って、打音の発生や異常
磨耗を防止することができる。

【００４０】また、本発明の他の形態によれば、油圧作
動プランジャに当接すべく付勢されたレバー部材は、作
動プランジャの動作により回動し、その一端の頂面が連
結位置において第２ロッカアームに形成した段部下面と
係合しようとするが、第２ロッカアームが前記凹部以外
に摺接しているときには、その一端の側面が第２ロッカ
アームの段部前面に当接し回動が阻止されるので、凹部
以外での切換作動は行われず、確実に連結、非連結状態
を得ることができる。

【００４１】さらに、本発明の他の形態よれば、前記レ
バー部材の一端の頂面と前記第２ロッカアームの段部下
面とは、両者が係合したとき、前記レバー部材を前記連
結位置方向に回動する分力が作用するように形成されて
いるので、仮に、第２ロッカアームが凹部に摺接してい
るときに切換信号が発され作動プランジャが動作したと
しても、レバー部材は分力により連結位置方向に回動さ
れ、係合不完全状態は瞬時に解消される。従って、さら
に確実に係合失敗による打音の発生を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す動弁系の側面図であ
る。

【図２】この発明の一実施例を示す動弁系の平面図であ
る。

【図３】この発明の一実施例を示す動弁系の正面図であ
る。

【図４】図２のＡ−Ａ線に沿う横断面図であり、メイン
ロッカアームとサブロッカアームとの連結解除状態を示
す。

【図５】図４に対応する横断面図であり、（Ａ）はレバ
ー部材とサブロッカアームとが非連結の状態を示し、
（Ｂ）はその部分拡大図である。

【図６】図４に対応する横断面図であり、（Ａ）はレバ
ー部材とサブロッカアームとが連結される直前の状態を
示し、（Ｂ）はその部分拡大図である。

【図７】図４に対応する横断面図であり、（Ａ）はレバ
ー部材とサブロッカアームとが連結された状態を示し、
（Ｂ）はその部分拡大図である。

【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 メインロッカシャフト ７ レバー部材（連係部材） ９ リターンスプリング １６ サブロッカシャフト ２１ 低速用カム ２２ 高速用カム ２２Ａ ベースサークルの凹部 ２５ ロストモーション機構 ３１ 作動プランジャ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロッカシャフトに揺動自在に支承される
   と共に先端が吸気弁あるいは排気弁に連係され、カムシ
   ャフトに形成された第１カムに摺接する第１ロッカアー
   ムと、 該第１ロッカアームに揺動自在に支承され前記カムシャ
   フトに形成された第２カムに摺接するよう付勢された第
   ２ロッカアームと、 前記第１ロッカアームにほぼ中央部において支承され、
   前記第１および第２のロッカアームを連結および非連結
   する位置に摺動可能なレバー部材であって、その一端の
   頂面が前記連結位置において前記第２ロッカアームに形
   成した段部下面と係合し、その他端の側面が油圧作動プ
   ランジャに当接すべく前記第１ロッカアームとの間に設
   けた付勢手段により付勢されたレバー部材と、を備えた
   エンジンの弁作動装置において、 前記第２カムのベースサークルの所定区間に凹部を形成
   し、前記第２ロッカアームと前記レバー部材とを、前記
   第２ロッカアームが前記第２カムのベースサークルの所
   定区間に形成した凹部に摺接しているときに前記連係部
   材の位置の切換えが可能となり、前記第２ロッカアーム
   が前記凹部以外に摺接しているときには、その回動が前
   記第２ロッカアームの段部前面で阻止されるように配設
   したことを特徴とするエンジンの弁作動装置。
2. 【請求項２】 前記レバー部材の一端の頂面と前記第２
   ロッカアームの段部下面とは、両者が係合したとき、前
   記レバー部材を前記連結位置方向に回動する分力が作用
   するように形成されている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。