JP2008190392A

JP2008190392A - 可変動弁機構

Info

Publication number: JP2008190392A
Application number: JP2007024560A
Authority: JP
Inventors: Ken Sugiura; 憲杉浦; Tomoki Miyoshi; 智己三好
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2008-08-21

Abstract

【課題】可変動弁機構の構造を簡単にする。
【解決手段】可変動弁機構９は、回転カム１０とバルブ７との間に揺動可能に介装されたロッカアーム２０を操作することによりバルブ７の開閉量を変更する。そのロッカアーム２０は、アーム本体２１と、該ロッカアーム２０の揺動中心部に設けられ、アーム本体２１を回転カム１０による押圧方向へ直線的に相対変位可能に支持した支持部材２６とからなる。この可変動弁機構９は、切替機構３０によって、アーム本体２１と支持部材２６とを相対変位不能に連結し、又はその連結を解除することにより、該バルブ７の開閉量を変更する。その切替機構３０は、アーム本体２１と支持部材２６との間Ｂを跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に設けられた連結ピン３１と、該連結ピン３１を油圧で駆動する、支持部材２６の内部に設けられた油圧室３５と、該油圧室３５に油圧を供給する油路３６とを含み構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブの開閉量を変化させる可変動弁機構に関する。

可変動弁機構の中には、回転カムとバルブとの間に揺動可能に介装されたロッカアームを操作することにより該バルブの開閉量を変更するものがあり、その例としては、図５（ａ）に示す従来例１の可変動弁機構８０のように、同一シャフト８１上に、第一ロッカアーム８３と第二ロッカアーム８４とを並べて揺動可能に備え、切替機構８６によって、両アーム８３，８４を相互に相対変位不能に連結した連結状態とその連結を解除した連結解除状態との間で切替を行うことにより、バルブの開閉量を変更するもの（特許文献１）や、図５（ｂ）に示す従来例２の可変動弁機構９０のように、外側に設けられたアウタアーム９３と、該アウタアーム９３の内側に設けられたインナアーム９４とからなるロッカアーム９２を備え、切替機構９６によって、アウタアーム９３とインナアーム９４とを相互に相対変位不能に連結した連結状態とその連結を解除した連結解除状態との間で切替を行うことにより、バルブの開閉量を変更するもの（特許文献２）等が知られている。

そして、上記切替について、より詳しく説明すると、従来例１の切替機構８６においては、第一及び第二ロッカアーム８３，８４の外部に設けられた油圧式等のピン駆動機構８８により、連結ピン８７を、第一ロッカアーム８３と第二ロッカアーム８４との間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で駆動することにより、従来例２の切替機構９６においても、ロッカアーム９２の外部に設けられた油圧式等のピン駆動機構９８により、連結ピン９７を、アウタアーム９３とインナアーム９４との間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で駆動することにより、該切替を行っている。
特開２００６−１３２３７８号公報米国特許出願公開第２００５／１３２９９０号公報

ところが、従来例１のロッカアームにおいては、第一ロッカアーム８３と第二ロッカアーム８４との２本を必要とするため、また、従来例２のロッカアーム９２においては、アウタアーム９３とインナアーム９４とからなるアームの二重構造を必要とするため、部品点数が多くなりロッカアームの構造が複雑になってしまう。

また、両従来例の切替機構８６，９６においても、連結ピン８７，９７を駆動するピン駆動機構８８，９８をそれぞれロッカアームの外部に別途必要とするため、部品点数が多くなり、該切替機構８６，９６の構造が複雑になってしまう。

そこで、ロッカアームの構造を簡単にすることを第一の目的とし、切換機構の構造を簡単にすることを第二の目的とする。

上記第一の目的を達成するため、本発明の可変動弁機構は、回転カムとバルブとの間に揺動可能に介装されたロッカアームを操作することにより前記バルブの開閉量を変更する可変動弁機構において、前記ロッカアームは、前記回転カム及び前記バルブに当接するアーム本体と、該ロッカアームの揺動中心部に設けられ、前記アーム本体を前記回転カムによる押圧方向へ直線的に相対変位可能に支持した支持部材とを含み構成され、前記相対変位が不能となるように前記アーム本体と前記支持部材とを相互に連結した連結状態と、前記相対変位が可能となるように該連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構を備え、該切替により前記バルブの開閉量を変更することを特徴とする。

ここでいうバルブの開閉量の変更とは、特に限定されないが、前記回転カムの回転に従い前記バルブを駆動する駆動状態と、該駆動を完全に停止する駆動停止状態との間で切換を行う場合や、前記回転カムの回転に従い前記バルブを比較的大きいリフト量で開閉する高リフト状態と、比較的小さいリフト量で開閉する低リフト状態との間で切換を行う場合等が例として挙げられる。

前記ロッカアームは、特に限定されないが、基端部に前記揺動中心部を備え、長さ方向中間部に前記回転カムが当接し、先端部に前記バルブが当接するものや、長さ方向中間部に前記揺動中心部を備え、後端部に前記回転カムが当接し、先端部に前記バルブが当接するもの等が例として挙げられる。

上記第二の目的を達成するため、前記切替機構は、前記アーム本体と前記支持部材との間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に設けられた連結ピンと、該連結ピンを油圧で駆動する、前記支持部材の内部に設けられた油圧室と、該油圧室に前記油圧を供給する油路とを含み構成されていることが好ましい。このような構造にすれば、連結ピンを駆動するピン駆動機構を、ロッカアームの外部に従来例１，２のように別途設ける必要性をなくし、切換機構の構造を簡単にすることができるからである。また、このように切替機構の構成要素をロッカアームの揺動中心部となる支持部材の内部に集めることによって、該ロッカアームの先端側の重量を軽減して、高速回転に対応させることもできる。

このときの前記可変動弁機構の形態としては、特に限定されないが、前記支持部材は、油圧式のラッシュアジャスタの先端部に取り付けられ、前記油路は、該ラッシュアジャスタの内部及び前記支持部材の内部を経由して設けられたもの等が例として挙げられる。

本発明によれば、従来例１のように、ロッカアームを２本設ける必要性や、従来例２のように、ロッカアームをアウタアームとインナアームとからなるアームの二重構造にする必要性がないため、ロッカアームの構造を簡単にすることができる。

本発明の可変動弁機構９は、回転カム１０とバルブ７との間に揺動可能に介装されたロッカアーム２０を操作することによりバルブ７の開閉量を変更する。そのロッカアーム２０は、回転カム１０及びバルブ７に当接するアーム本体２１と、該ロッカアーム２０の揺動中心部に設けられ、アーム本体２１を回転カム１０による押圧方向へ直線的に相対変位可能に支持した支持部材２６とを含み構成されている。該可変動弁機構９は、該相対変位が不能となるようにアーム本体２１と支持部材２６とを相互に連結した連結状態と、該相対変位が可能となるように該連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構３０を備え、該切替によりバルブ７の開閉量を変更する。

詳しくは、切替機構３０は、アーム本体２１と支持部材２６との間Ｂを跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に設けられた連結ピン３１と、該連結ピン３１を油圧で駆動する、支持部材２６の内部に設けられた油圧室３５と、該油圧室３５に油圧を供給する油路３６とを含み構成されている。

本実施例の図１〜図３に示す可変動弁機構９は、内燃機関の運転状況に応じてバルブの開閉量を断続的に変化させる機構である。この可変動弁機構９は、本実施例では、複数あるシリンダ（図示略）のうちの半数に対してのみ設けられており、詳しくは、それら半数のシリンダに対する各吸気用のバルブ７に対してそれぞれ設けられている。この可変動弁機構９は、バルブ７と回転カム１０との間に揺動可能に介装されたロッカアーム２０を操作することによって、バルブ７を回転カム１０の回転に従い駆動する駆動状態とその駆動を停止する駆動停止状態との間で切替を行う。

回転カム１０は、内燃機関が稼動するのに従って回転駆動されるカムシャフト１０ｘ上に形成されており、基本部分となるベース円部１１と、該ベース円部１１から突出したカムノーズ１２とを含み構成されている。この回転カム１０は、ロッカアーム２０の上方に配されており、該回転カム１０の外周面には、ロッカアーム２０の入力ローラ２４を押圧するカム面１０ｓが形成されている。

ロッカアーム２０は、回転カム１０及びバルブ７に当接するアーム本体２１と、該ロッカアーム２０の揺動中心部に設けられ、アーム本体２１を回転カム１０による押圧方向へ直線的（支持部材２６に対して直線的）に相対変位可能に支持した支持部材２６とを含み構成されている。また、可変動弁機構９は、前述の相対変位が不能となるようにアーム本体２１と支持部材２６とを相互に連結した連結状態と、該相対変位が可能となるように該連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構３０を備え、該切替により駆動状態と駆動停止状態との間で切替を行う。

アーム本体２１は、略水平方向へ延びる一本の棒状の部材であって、基端部２１ａに、支持部材２６を挿入する略鉛直方向へ貫設された取付穴２２を備え、長さ方向中間部２１ｃに、回転カム１０に回転可能に当接する入力ローラ２４を備え、先端部２１ｂに、バルブ７のステムエンド７ｅに当接する曲面状の出力面２３を備えている。

支持部材２６は、シリンダヘッド６に取り付けられた油圧式のラッシュアジャスタ４０の上部に揺動可能に支持されている。この支持部材２６は、アーム本体２１の基端部２１ａに貫設された取付穴２２にその穴の貫通方向へ相対変位可能に挿入されることにより、該アーム本体２１の基端部２１ａを、前述のように相対変位可能に支持している。この支持部材２６の取付穴２２に挿入された部分の下方には、略水平方向に突出するスプリングリテーナ２７が設けられており、該スプリングリテーナ２７の上面とアーム本体２１の基端部２１ａの下面との間には、アーム本体２１を上方に付勢するロッカアームスプリング２８が取り付けられている。

切替機構３０は、アーム本体２１と支持部材２６との間Ｂを跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に設けられた連結ピン３１と、該連結ピン３１を油圧で一方向へ押圧する油圧機構３４と、該連結ピン３１を前述の一方向とは反対の他方向へ押圧するスプリング３３とを含み構成されている。詳しくは、この切替機構３０は、油圧機構３４の油圧で連結ピン３１を一方向へ駆動することによって、連結解除状態とし、該油圧を緩めスプリング３３の押圧力で他方向へ駆動することによって、連結状態とする。

連結ピン３１は、支持部材２６に凹設された略水平方向へ延びる有底穴状のピン穴３２に取り付けられている。そのピン穴３２の奥側の奥部３２ａは、幅方向へ比較的大きく広がっており、該奥部３２ａよりも手前側（開口側）の手前部３２ｂは、幅方向へ比較的小さく絞り込まれている。また、連結ピン３１は、ピン穴３２の奥まで挿入される基端側の基部３１ａの幅が奥部３２ａの幅と略等しく、該基端側とは反対側の先端側の先部３１ｂの幅が手前部３２ｂの幅と略等しくなっている。

スプリング３３は、連結ピン３１をピン穴３２から押し出す側の方向へ押圧する部材であって、ピン穴３２の底面と連結ピン３１の基端側の端面との間に介装されている。

油圧機構３４は、該連結ピン３１をスプリング３３の押圧力に抗してピン穴３２に押し込む機構である。この油圧機構３４は、連結ピン３１を油圧で駆動する油圧室３５と、該油圧室３５に油圧を供給する油路３６とを含み構成されている。詳しくは、油圧室３５は、ピン穴３２の奥部３２ａ内における、連結ピン３１の基部３１ａとピン穴３２の手前部３２ｂとの間に設けられている。また、油路３６は、シリンダヘッド６、ラッシュアジャスタ４０、及び支持部材２６の内部を経由して、油圧室３５に連通している。この油圧機構３４は、油路３６から油圧室３５に供給する油圧を変更し、該油圧室３５内の油圧を変更することによって、スプリング３３と協働して連結ピン３１を前述の一方向及び他方向へ駆動する。

以上に示した可変動弁機構９の様子を、（１）内燃機関の低速回転時と（２）内燃機関の高速回転時とに分けて以下に説明する。

（１）内燃機関の低速回転時
このとき、図２（ａ）及び（ｃ）に示すように、油圧室３５内の油圧が増加することによって、該油圧で連結ピン３１がスプリング３３の押圧力に抗してピン穴３２に押し込まれる方向へ駆動され、そのピン穴３２の内部に完全に収納される。そのため、連結ピン３１の先部３１ｂがアーム本体２１と支持部材２６との間Ｂを跨ぐことはなく、アーム本体２１が支持部材２６に対して略下方へ相対変位可能となり、連結解除状態となる。そのため、このとき、該ロッカアーム２０は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、アーム本体２１が回転カム１０の回転に従い支持部材２６に対して相対変位を繰り返すことによって、アーム本体２１の先端部２１ｂを中心に揺動する。但し、このとき、本実施例では、バルブスプリング８はロッカアームスプリング２８よりも充分強力であり、且つアーム本体２１が支持部材２６に対して相対変位可能なストロークは充分長く確保されているため、バルブ７が駆動されることは全くなく、よって、バルブ７は駆動停止状態となる。そのため、この連結解除状態の時には、該可変動弁機構９が設けられている半数のシリンダには、吸気が行われることはなく、よって、残り半数のシリンダのみからの出力によって内燃機関が稼動する。

（２）内燃機関の高速回転時
このとき、図２（ｂ）及び（ｄ）に示すように、油圧室３５内の油圧が減少することによって、連結ピン３１がスプリング３３の押圧力によって押し返され、該連結ピン３１の先部３１ｂが、アーム本体２１と支持部材２６との間Ｂを跨いでピン穴３２の外部に突出する。その突出した先部３１ｂの上側の側面が、アーム本体２１の基端部２１ａの下側の側面に当接することによって、アーム本体２１は、支持部材２６に対して下方へ相対変位不能となり、連結状態となる。そのため、このとき、ロッカアーム２０は、図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、回転カム１０の回転に従いアーム本体２１と支持部材２６とが該支持部材２６を中心に一体的に揺動し、アーム本体２１の出力面２３でバルブ７を下方へ押圧し駆動する。そのため、この連結状態の時には、該可変動弁機構９が設けられているシリンダにも、吸気が行われるようになり、全てのシリンダからの出力によって内燃機関が稼動する。

本実施例によれば、従来例１のように、ロッカアームを２本設ける必要性や、従来例２のように、ロッカアームをアウタアームとインナアームとからなるアームの二重構造にする必要性がないため、ロッカアーム２０の構造が簡単になっている。

また、切替機構３０は、支持部材２６の内部に油圧室３５を備えているため、ロッカアーム２０の外部に、従来例１，２のように、連結ピンを駆動するピン駆動機構を別途設ける必要性はなく、よって、該切換機構３０の構造も簡単になっている。また、該切替機構３０の構成要素が揺動中心部となる支持部材２６の内部に集められることによって、ロッカアーム２０の先端側の重量が軽減し、高速回転に有利なものとなっている。

また、更に、切替機構３０の油路３６が、油圧式のラッシュアジャスタ４０を経由して設けられることによって、該切替機構３０のための油路３６とラッシュアジャスタ４０のための油路との共通化が可能な範囲内で極力図られ、このことからも、可変動弁機構９の構造が簡単になっている。

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で変更して具体化することもでき、例えば次の変更例１〜５のように変更してもよい。

［変更例１］
可変動弁機構９を、複数あるシリンダ（図示略）のうちの半数に対してのみ設ける代わりに、吸気用のバルブ７を２本ずつ備えた全シリンダの該２本のバルブ７のうちの１本ずつに対してのみ設けてもよい。この場合には、連結解除状態の時には、該可変動弁機構９が設けられたバルブ７とは異なるもう一方のバルブ７のみから各シリンダ内へ吸気が行われ、連結状態の時には、双方のバルブ７から各シリンダ内へ吸気が行われる。

［変更例２］
ロッカアームスプリング２８を、図４（ａ）（ｂ）に示すように、実施例のロッカアームスプリング２８よりも強力なロッカアームスプリング５１に替えたり、支持部材２６をそれよりも略鉛直方向への長さが短いものに替えたりして、連結解除状態の際にアーム本体２１が支持部材２６に対して相対変位可能となるストロークを、実施例でのストロークよりも短くすることによって、連結解除状態においても、バルブ７の駆動を完全に停止するのではなく、連結状態に比べて小さいリフト量でバルブ７を駆動するようにしてもよい。

［変更例３］
図４（ｃ）に示すように、支持部材２６を、実施例のものとは異なるアーム本体５２の長さ方向中間部に実施例とは上下逆に設け、該アーム本体５２の後端部を回転カム１０によって下方から押圧して駆動するようにしてもよい。

［変更例４］
油圧を増加させることによって連結解除状態とし、油圧を減少させることによって連結状態とする切替機構３０の代わりに、油圧を増加させることによって連結状態とし、油圧を減少させることによって連結解除状態する切替機構を設けてもよい。

［変更例５］
アーム本体２１の先端部２１ｂに、出力面２３を設ける代わりに、図４（ｄ）に示すように、出力パッド５３を取り付けてもよい。

本発明の実施例の可変動弁機構を示す全体斜視図である。同実施例において、（ａ）及び（ｃ）はアーム本体と支持部材とが連結解除状態の時の様子を示すそれぞれ側面断面図及び下面断面図、（ｂ）及び（ｄ）は、連結状態の時の様子を示すそれぞれ側面断面図及び下面断面図である。同実施例において、（ａ）及び（ｂ）はアーム本体と支持部材とが連結解除状態の時の様子を示す側面図、（ｃ）及び（ｄ）は連結状態の時の様子を示す側面図である。同実施例の変更例を示す（ａ）（ｂ）（ｃ）は側面図、（ｄ）は側面断面図である。（ａ）は従来例１の可変動弁機構を示す斜視図、（ｂ）は従来例２の可変動弁機構を示す斜視図である。

符号の説明

７バルブ
９可変動弁機構
１０回転カム
２０ロッカアーム
２１アーム本体
２６支持部材
３０切替機構
３１連結ピン
３５油圧室
３６油路
Ｂアーム本体と支持部材との間

Claims

回転カムとバルブとの間に揺動可能に介装されたロッカアームを操作することにより前記バルブの開閉量を変更する可変動弁機構において、
前記ロッカアームは、前記回転カム及び前記バルブに当接するアーム本体と、該ロッカアームの揺動中心部に設けられ、前記アーム本体を前記回転カムによる押圧方向へ直線的に相対変位可能に支持した支持部材とを含み構成され、
前記相対変位が不能となるように前記アーム本体と前記支持部材とを相互に連結した連結状態と、前記相対変位が可能となるように該連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構を備え、該切替により前記バルブの開閉量を変更することを特徴とする可変動弁機構。
前記切替機構は、前記アーム本体と前記支持部材との間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に設けられた連結ピンと、該連結ピンを油圧で駆動する、前記支持部材の内部に設けられた油圧室と、該油圧室に前記油圧を供給する油路とを含み構成された請求項
１記載の可変動弁機構。