JPH03156113A - エンジンの弁作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、運転条件に応じてカムの切換えが行われる
エンジンの弁作動装置に関する。

（従来の技術およびその課題） 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、エンジン運転条件に応じて互いにプ
ロフィールの異なる複数のカムの切換えが行われ、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
る弁作動装置が知られている。

特開昭６３−１６７０１６号公報、特開昭６３−５７８
０５号公報にそれぞれ開示された弁作動装置は、その揺
動先端が弁に当接するメインロッカアームと、このメイ
ンロッカアームの片側に隣接して弁との当接部位を持た
ないサブロッカアームとが共通のロッカシャフトに揺動
可能に支持され、エンジンの低速運転時はメインロッカ
アームに直接当たるカムによって弁を開閉駆動し、高速
運転時は両メインロッカアームがピンを介して拘束され
て、サブロッカアームに当たる開弁角度およびリフト量
の比較的に大きなカムによって弁を開閉駆動するように
なっている。

ところが、メインロッカ７−ムは弁を介してバルブスプ
リングの付勢力によりカムに押し付けられるのに対して
、サブロッカアームは弁に直接当接する部位を持たない
ため、サブロッカアームをカムに押し付けるロストモー
ションスプリングを設けなければならず、この部分の７
リクシシンが増えるという問題点があった。

また、高速運転時はメインロッカアームとサブロッカア
ームが一体となって揺動するため、慣性ｆｆ１ｔの増加
によりエンジンの高速運転時にカムに討するサブロッカ
アームの追従性を確保することが難しく、サージング等
を起こす心配がある。この対策としてロストモーション
スプリングの付勢力をそれぞれ強化しなければならない
ため、さらに７リクシヨンの増大を招いた。

この発明はこのような従来の問題点を解決することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、カムシャフトにプロフィールの大小異なる
複数の開弁用カムと、弁を閉弁方向に駆動する所定のプ
ロフィールを持つ閉弁用カムとを形成するとともに、弁
を閉じ方向に付勢する弁スプリングを介装する一方、弁
に当接する部位を持つメインロッカアームと、弁に当接
する部位を持たないサブロッカアームとを共通の口γカ
シャフトに揺動可能に支持するとともに、エンジンの運
転条件に応じて両ａツカ７−ムの相対面（を係止可能と
する結合手段を設け、メインロッカアームに開弁用カム
の一つに摺接する押し側カムフォロワ部を形成し、サブ
ロッカアームに比較的に大きな作動角またはり７ト量を
有する開弁用カムの一つに摺接する押し側カムフォロワ
部と、閉弁用カムに摺接する戻し側カムフォロワ部とを
それぞれ形成した。

（作用） エンジンの低速運転条件では、メインロッカアームは結
合手段を介してサブロッカアームに拘束されることがな
く、バルブスプリングに抗して弁を直接的に開閉駆動し
、プロフィールの比較的に小さい開弁用カムに従う。

このとき、サブロッカアームは別の開弁用カムと閉弁用
カムのそれぞれに従動してメインロッカアームと独立し
て揺動するので、従来装置に必要だったサブロッカアー
ムを開弁用カムに追従させるロストモーションスプリン
グを廃止することが可能となり、７１Ｊクシタンを低減
できる。

エンノンの高速運転条件では、結合手段を介してメイン
ロッカアームをサブロッカアームと一体となって揺動さ
せ、サブロッカアームに形成された押し側カムフォロワ
部を介して比較的に大きな作動角またはり７ト量を有す
る開弁用カムに従動して閉弁駆動し、サブロッカアーム
に形＊ｉ！−れた戻し側カムフォロワ部を介して閉弁用
カムに従動して強制的に閉弁駆動する。これによりサブ
ロッカアームによる可動質量の増加とエンジンの高速化
にも拘わらずにサージングを確実に防止できる。

このとき、メインロッカアームの押し側カムフォロワ部
は比較的にプロフィールの小さい開弁用カムから浮き上
がることにより、サブロッカア−ムの動きを妨げること
はない、バルブスプリングは戻し側カムフォロワ部が閉
弁用カムのベースサークルに摺接する全開位置で弁をバ
ルブシートに押し付ける機能を果たす。

メインロッカアームがサブロッカアームと独立して揺動
する低速運転条件に、バルブスプリングはメインロッカ
アームを開弁用カムに追従させる付勢力が必要であるが
、この低速運転条件はサブロッカアームの質量がメイン
ロッカアームに付加されることがなく可動質量が小さく
なるとともに、カムの回転速度が小さく、バルブスプリ
ングに慟（動弁系の慣性力が比較的に小さくなるので、
バルブスプリングに要求される付勢力は小さくて済み、
高速運転時に対応してバルブスプリングの付勢力を大き
くする必要がなく、７リクシコンの低減がはかれる。

（実施例） 第１図、第２図、第３図、第４図は、１つの気筒につい
て同一のＷ１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。

これについて説明すると、各気筒には２本の吸気弁９に
対応して２つのメインロッカアーム１が設けられる。各
メインロッカアーム１はそれぞれの基端に各気筒に共通
なロッカシャフト３に揺動自在に嵌合するボス部１０が
一体形成され、それぞれの先端に吸気弁９に係合するバ
ルブ７才ロワ部１１が一体形成される。

吸気弁９のバルブステムにはバルブスプリング８を受け
るリテーナ７が螺合し、リテーナ７にはメインロッカア
ーム１のバルブ７才ロワ部１１を挾む上下７才ロワ部１
２．１３が環状に突出する。

吸気弁９のバルブステム゛にはロックナツト６が螺合し
てリテーナ７を締付は固定する。これにより、リテーナ
７の螺合位置を微調整して弁隙間を零にすることができ
る。なお、メインロッカアーム１のバルブ７オロワＷＳ
１１はりテーカ７を前後方向から挾む四部１１ａを有す
る円盤状に形成する。

メインロッカアーム１にはロッカシャフト３と吸気弁９
の間に位置して押し側カム７才ロワ部１４が円弧状に突
出形成される。

カムシャフト２０にはこのカム７才ロワ部１４に摺接す
る開弁用小カム２１が形成される。開弁用小カム２１の
プロフィールは比較的に小さな作動角とす７Ｆ量に設定
される。

２つのメインロッカアーム１の間には１つのサブロッカ
アーム２が共通のロッカシャフト３を介して揺動自在に
設けられる。

サブロッカアーム２は口７カシャフト３に嵌合する円筒
状のボス部１７と、このボス部１７から突出する押し側
カムフォロワ部１５と、戻し側カム７才ロワ部１６とが
それぞれ形成される。側カムフォロワ部１５．１６はそ
の間にカムシャフト２０を挾む所定角度で突出する。

押し側カムフォロワ部１５は一方のメインロッカアーム
１のカム７才ロワ部１４と並んで円弧状に突出し、カム
シャフト２０には押し側カム７才ロワ部１５に摺接する
開弁用人カム２２が形成される。開弁用人カム２２のプ
ロフィールは比較的に大きな作動角とリフト量に設定さ
れる。

さらに、カムシャフト２０には戻し側カム７才ロワ部１
６に摺接する閉弁用カム２３が形成される。この閉弁用
カム２３は開弁用人カム２２がカム７才ロワ部１４を押
し下げる揚程時に対応して窪み、ｗｉ弁用大カム２２が
シリングヘッドから離れようとする閉弁作動時に吸気弁
９を引き上げるプロフィールを持ち、サブロッカアーム
２を強制的に揺動させる。なお、戻し側カム７才ロワ部
１６も閉弁用カム２３に摺接する部分が円弧状に湾曲し
ている。

各メインロッカアーム１とサブロッカアーム２との相対
回転を係止する結合部材として、両者の間にはビン３１
とピストン３３がそれぞれ設けられる。

サブロッカアーム２にはビン３１を摺動自在区嵌挿させ
る孔３２が形成され、一方のメインロッカ７−ム１には
ピストン３３を摺動自在に嵌挿させる孔３５が、他方の
メインロッカアーム１にはスプリングキャップ３４を摺
動自在に嵌挿させる孔３６がそれぞれ形成される。

多孔３５，３２，３６はそれぞれロッカシャフト３と平
行方向に形成され、各メインロッカアーム１とサブロッ
カ７−ム２の位相差が零になる状態（各閉弁用カム２１
．２２のベースサークルに摺接する状！！りで互いに同
軸上に連続する。

ビン３１およびピストン３３を摺動させる油圧駆動手段
として、ピストン３３の背後に油室３７が画成される一
方、孔３６に収装されるスプリングキャップ３４の背後
にリターンスプリング３８が介装される。図のようにリ
ターンスプリング３８の付勢力によりピストン３３が孔
３５の一端に当接した状態では、各ビン３１とピストン
３３およびスプリングキャップ３４が多孔３２，３５．
３６にそれぞれ収まって、メインロッカアーム１の暴動
を拘束しない非拘束位置に保持される一方、油室３７に
導かれる制御油圧によりリターンスプリング３８に抗し
てピストン３３が孔３５．３２に、ビン３１が孔３２．
３６に渡ってそれぞれ嵌挿することにより、メインロッ
カアーム１とサブロッカアーム２が一体となって揺動す
る拘束位置に保持されるようになっている。

なお、スプリングキャップ３４が嵌挿される孔３６には
空気抜き孔４１が開口している。

各油室３７に制御油圧を導く油通路３９がそれぞれフィ
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。油通路３９は図示しない電磁弁を介して
オイルポンプに接続し、この電磁弁の作動を電子制御す
るコントロールユニットはエンノン回転信号、冷却水温
度信号、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、各カム２１．２２の切換えを円滑に行うよう
になっている。

エンジンの低速運転条件では、各フィンロッカアーム１
はそれぞれの７才ロワ部１４に各開弁用小カム２１に摺
接させて揺動し、各吸気弁９を比較的に小さな開弁角度
とり７Ｆ量で開閉駆動する。

このとき、サブロッカアーム２は各カム２−２ｔ２３に
摺接して揺動するが、フィンロッカアーム１に対して相
対回転して、メインロッカアーム１の動きを妨げること
はない。

エンジンの高速運転条件では、制御油圧によりリターン
スプリング３８１こ抗してピストン３３およびビン３１
は拘束位置に移動し、サブロッカアーム２はメインロッ
カアーム１と一体となって揺動し、サブロッカアーム２
に形成された押し側カム７才ロワ部１５を介して比較的
に大きな作動角またはり７Ｆ量を有する開弁用穴カム２
２に従動して各吸気弁９を開弁駆動し、同じくサブロッ
カアーム２に形成された戻し側カム７才ロワ部１６を介
して閉弁用カム２３に従動して強制的に閉弁駆動する。

これによりサブロッカアーム２による可動質量の増加に
も拘わらずにエンジンの高速化に対応してサーゾングを
確実に防止できる。バルブスプリング８は戻し側カム７
才ロワ部１６が閉弁用カム２３のベースサークルに摺接
する全閉位置で吸気弁９をバルブシートに押し付けるこ
とにより、燃焼室の密封性が確保される。

このとき、メインロッカアーム１の７才ロワ部１４は比
較的にプロフィールの小さい開弁用小カム２１から浮き
上がることにより、サブロッカアーム２の動きを妨げる
ことはない。

このように、エンノン回転数と負荷に応じて開弁用小カ
ム２１と開弁用穴カム２２がそれぞれ切換えられるので
、各プロフィールに基づくトルク特性が合成され、低回
松域から高回転域に渡って有効にトルクを高められる。

各フィンロッカアーム１がサブロッカアーム２と独立し
で揺動する低速運転条件に、バルブスプリング８は各メ
インロッカアーム１を開弁用小カム２１に追従させる付
勢力が必要であるが、この低速運（条件はサブロッカア
ーム２の質量が各メインロッカアーム１の揺動に付加さ
れることがなく可動質量が小さくなるとともに、カム２
１の回転速度が小さく、バルブスプリング８に働く動弁
系の慣性力は比較的に小さいので、バルブスプリング８
に要求される付勢力は比較的に小さくて済み、高速運転
時に対応してバルブスプリング８の付勢力を聞くする必
要がなく、７１７クシ５ンの低減がはかれる。

次に、第５図、第６図に示す他の実施例は、サブロッカ
アーム２を２つの部材４２．４３に分割して形成するも
のである。

一方の部材４２はカムシャフト３に嵌合するボス部４４
と、開弁用穴カムに摺接する押し側カム７才ロワ部１５
とを有し、他方の部材４３はカムシャフト３に嵌合する
ボス部４５と、開弁用小カムに摺接する押し側カム７才
ロワ部１６とを有する。

各部材４２．４３のボス部４４．４５の側面には互いに
接合する段部４６．４７がそれぞれ形成され、両者の相
対回転を係止するようになっている。

これにより、各部材４２．４３の形状を単純化してそれ
ぞれの加工を容易にし、各カム７才ロワ部１５．１６の
位置精度を高めることができる。

次に、第７図〜第１３図に示す他の実施例について説明
すると、サブロッカアーム２を２つの部材５１．５２に
分割して形成するとともに、両部材５１．５２の間にア
ノヤストスフリユ５３を介装して、開弁用カム２３に対
する戻し側カムフォロワ部１６のクリアランスを適正に
＄整でさるようになっている。

一方の部材５１のボス部５４から突出するアーム部５５
にアジャストスクリュ５３を螺合させるキノ孔５６が形
成され、他方の部材５２のボス部５７から突出する又ト
ッパ部５８にアジャストスクリュ５３の先端を当接させ
、アジャストスクリュ５３の螺合位置を変えることによ
り戻し側カムフォロワ部１６と開弁用カム２３の間のク
リアランスを調整する。通常アジャストスクリュ５３は
ロックナラ）６０を介して締付は固定されている。アー
ム部５５とストッパ部５８の開にスプリング５９が介装
され、戻し側カムフォロワ部１６を常に開弁用カム２３
に押し付けて打音の発生を防止するようになっている。

なお、図中２３．２２は開弁用カムお上り閉弁用人カム
のベースサークルをそれぞれ示しでいる。

ロッカシャフト３には制御油圧を導く油通路３９と動弁
系に潤滑油を供給する油通路６１を形成し、各部材５１
．５２およびメインロッカアーム１にこの潤滑油を通す
通孔６２，６３．６４がそれぞれ形成され、各カムとの
摺接部を潤滑するようになっている。

次に、第１４図に示す他の実施例は、押し側カムフォロ
ワ部１５を有する部材６５と、戻し側カムフォロワ部を
有する部材６６の間に油圧り７り６７を介装するもので
ある。

部材６５にはり７り６７を摺動自在に嵌挿させるシリン
グ６８が形成され、す７タ６７がスプリング６つの付勢
力によりシリング６８から突出するのに伴って通孔７０
からチエツク弁７１を介して作動油が流入し、戻し側カ
ムフォロワ部と開弁用カム間のクリアランスを自動的に
調整するようになっている。

次に、第１５図に示す他の実施例について説明すると、
気筒毎に単一の吸気弁９を備えるエンジンにおいて、こ
の吸気弁９に当接する単一のメインロッカアーム７２を
設ける。

この場合、メインロッカアーム７２に開弁用小カムに摺
接する押し側カムフォロワ部１４が形成される一方、メ
インロッカアーム７２に隣接して設けられるサブロッカ
７−ム７３には開弁用人カムに摺接する押し側カムフォ
ロワ部１５と閉弁用カムに摺接する戻し側カムフォロワ
部１６が形成される。

サブロッカアーム７３にはピストン７５を摺動自在に嵌
挿させる孔７６が形成され、メインロッカアーム７２に
はスプリング７８を介してスプリングキャップ７７を摺
動自在に嵌挿させる孔７９が形成され、油通路８０を介
して導かれる制御油圧によりピストン７５を孔７６と７
９に渡って嵌挿させることにより両ロッカアーム７２．
７３を一体として揺動させるようになっている。

第１６図に示す他の実施例は、気筒毎に２つの吸気弁９
を備えるエンジンにおいて、単一のメインロッカアーム
８１にＹ字状に分岐するバルブ７すロワ部８２を設けて
、装置のコンパクト化をはかっている。

第１７図に示す他の実施例は、サブ６７ｆＪアーム７３
を２つの部材８３．８４に分割し、一方の部材８３に開
弁用人カムに摺接する押し側カムフォロワ部１５が形成
され、他方の部材８４に閉弁用カムに摺接する戻し側カ
ムフォロワ部１６が形成され、加工性等を高めている。

この場合、部材８３にメインロッカ７−ム８１に摺接す
るアーム部８５を突出させ、このアーム部８５内にピス
トン７５を摺動自在に嵌挿させる孔７６が形成されてい
る。メインロッカアーム８１にはスプリング７８を介し
てスプリングキャップ７７を摺動自在に嵌挿させる孔７
９が形成され、油通路８０を介して導かれる制御油圧に
よりピストン７５を孔７６と７９に渡って嵌挿させるこ
とにより両ロッカアーム８１．７３を一体として揺動さ
せるようになっている。

（発明の効果） 以上のとおり本発明によれば、エンジン運転条件に応じ
て複数のカムの切換えを行う弁作動装置において、カム
シャフトにプロフィールの大小異なる複数の開弁用カム
と、弁を閉弁方向に駆動する所定のプロフィールを持つ
閉弁用カムとを形成するとともに、弁を閉じ方向に付勢
するバルブスプリングを介装する一方、弁に当接する部
位を持つメインロッカアームと、弁に当接する部位を持
たないサブロッカアームとを共通のロッカシャフトに揺
動可能に支持するとともに、エンジンの運転条件に応じ
て両ロッカアームの相対回転を係止可能とする結合手段
を設け、メインロッカアームに開弁用カムの一つに摺接
する押し側カムフォロワ部を形成し、サブロッカアーム
に弁を比較的に大きな作動角またはリフト量を有する開
弁用カムの一つに摺接する押し側カムフォロワ部と、閉
弁用カムに摺接する戻し側カムフォロワ部とを形成した
ため、動弁系の可動質量が増える高速運転時のサーノン
グを確実に防止し、バルブスプリングの付勢力を比較的
に小さくしてメインロッカアームの７リクシヨンを低減
することができ、またサブロッカアームをカムに追従さ
せるロストモーシ１ンスプリングを廃止することが可能
となり、サブロッカアームの７リクシクンを低減できる
ので、エンノンの燃費および出力の向上がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の弁作動装置を示す平面図、第
２図は同じく正面図、第３図はメインロッカアームの斜
視図、ｔｊｌＩＪ４図はサブロッカアームの斜視図であ
る。第５図は他の実施例を示す弁作動装置の平面図、第
６図は同じくサブロッカアームの分解斜視図である。第
７図はさらに他の実施例を示す弁作動装置の正面図、第
８図はメインロッカアームの平面図、第９図は同じく正
面図、第１０図はサブロッカ７−ムの平面図、第１１図
は同じく正面図、第１２図はメインロッカアームの平面
図、第１３図は同じく正面図、ｔＪ４１４図はさらに他
の実施例を示す断面図、第１５図、第１６図。 第１７図はそれぞれさらに他の実施例を示す弁作動装置
の平面図である。 １・・・メインロッカアーム、２・・・サブロッカアー
ム、３・・・ロッカシャフト、７・・・リテーナ、８・
・・バルブスプリング、９・・・吸気弁、２１・・・開
弁用小カム、２２・・・開弁用人カム、２３・・・閉弁
用カム、３１・・・ビン、３２・・・孔、３３−・・ピ
ストン、３５．３６・・・孔、３７・・・油室、３９・
・・油通路。 第１図 １−・メインロッカアーム ３９−ＩＢｍ！！ｉ！Ｉ 第 ２ 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 ５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カムシャフトにプロフィールの大小異なる複数の開弁用
   カムと、弁を閉弁方向に駆動する所定のプロフィールを
   持つ閉弁用カムとを形成するとともに、弁を閉じ方向に
   付勢するバルブスプリングを介装する一方、弁に当接す
   る部位を持つメインロッカアームと、弁に当接する部位
   を持たないサブロッカアームとを共通のロッカシャフト
   に揺動可能に支持するとともに、エンジンの運転条件に
   応じて両ロッカアームの相対回転を係止可能とする結合
   手段を設け、メインロッカアームに開弁用カムの一つに
   摺接する押し側カムフォロワ部を形成し、サブロッカア
   ームに弁を比較的に大きな作動角またはリフト量を有す
   る開弁用カムの一つに摺接する押し側カムフォロワ部と
   、閉弁用カムに摺接する戻し側カムフォロワ部とを形成
   したことを特徴とするエンジンの弁作動装置。