(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムによって駆動されるマスタピストンの受圧面とバルブを開閉駆動するスレーブピストンの受圧面を油路を介して接続し、エンジンで駆動されるポンプから吐出された作動油を油路に導入する逆止弁および該油路の圧力を制御する制御弁を設け、該制御弁による油路の圧力の変化にともなってマスタピストンに対するスレーブピストンの追従時期を変更してバルブの開閉時期を可変制御するようにした油圧式の可変バルブタイミングシステムにおいて、前記カムによって揺動駆動されるロッカアームの先端にロッカシャフトと平行なピンを介して補助アームを回動可能に枢着し、該補助アームの先端を前記スレーブピストンと並行してバルブのステムエンドに直接または間接的に当接させる一方、該補助アームをロッカアームに対してバルブリフト方向に回動付勢するスプリングおよびマスタピストンをバルブリフト方向に押圧付勢するスプリングを設け、前記ロッカアームの基部上面におけるマスタピストンの駆動面を構成する感知部を一端に設けたスイッチレバーをロッカシャフトと平行なピンを介してロッカアームに枢着し、前記感知部がロッカアームの基部上面から浮上しているときに前記補助アームの基部端面に当接して該補助アームをバルブリフト方向への回動位置に係合保持させる一方、前記感知部がロッカアームの上面に密接したときに補助アームの基部端面との係合位置から脱出する係合面をスイッチレバーの他端に設けるとともに、前記感知部をロッカアームの基部上面からバルブリフト方向に浮上させて係合面を補助アームとの係合位置に弾圧保持させるようスイッチレバーをロッカアームに対して回動付勢するスプリングを設けたことを特徴とする可変バルブタイミングシステム。
【請求項２】
前記スイッチレバーの係合面を、該係合面と補助アームの基部端面との当接位置とスイッチレバーの回動中心を結ぶ直線よりロッカシャフト側に変位した位置を中心とする弧面に沿ってクラウニング処理したことを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧式の可変バルブタイミングシステムに係り、エンジンの停止状態において懸念される作動油の減少にともなう作動不良を回避することができる可変バルブタイミングシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カムによって駆動されるマスタピストンの受圧面とバルブを開閉駆動するスレーブピストンの受圧面を油路を介して接続し、エンジンで駆動されるポンプから吐出された作動油を油路に導入する逆止弁および該油路の圧力を制御する制御弁を設け、該制御弁による油路の圧力の変化にともなってマスタピストンに対するスレーブピストンの追従時期を変更してバルブの開閉時期を可変制御するようにした油圧式の可変バルブタイミングシステムにおいては、エンジンの停止時には油路に作動油が供給されない。
【０００３】
一方、油路からの作動油のリークを完全になくすことは実質的に不可能であるために、エンジンの停止状態が長時間にわたると油路の作動油が不足して始動時のバルブリフトを確保することができなくなる可能性がある。
【０００４】
従って、従来ではエンジンが停止している状態でも油路に作動油を送給することができる電動ポンプを設け、エンジンの始動操作に先んじて電動ポンプを作動させて油路の作動油量を確保したうえで、エンジンを始動させるなどして作動油のリークにともなう可変バルブタイミングシステムの作動不良に対処していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、格別な操作を必要とすることなく作動油量が不足する始動時などにおいてもバルブリフトを確保することができる可変バルブタイミングシステムを提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、カムによって駆動されるマスタピストンの受圧面とバルブを開閉駆動するスレーブピストンの受圧面を油路を介して接続し、エンジンで駆動されるポンプから吐出された作動油を油路に導入する逆止弁および該油路の圧力を制御する制御弁を設け、該制御弁による油路の圧力の変化にともなってマスタピストンに対するスレーブピストンの追従時期を変更してバルブの開閉時期を可変制御するようにした油圧式の可変バルブタイミングシステムにおいて、前記カムによって揺動駆動されるロッカアームの先端にロッカシャフトと平行なピンを介して補助アームを回動可能に枢着し、該補助アームの先端を前記スレーブピストンと並行してバルブのステムエンドに直接または間接的に当接させる一方、該補助アームをロッカアームに対してバルブリフト方向に回動付勢するスプリングおよびマスタピストンをバルブリフト方向に押圧付勢するスプリングを設けている。そして、前記ロッカアームの基部上面におけるマスタピストンの駆動面を構成する感知部を一端に設けたスイッチレバーをロッカシャフトと平行なピンを介してロッカアームに枢着し、前記感知部がロッカアームの基部上面から浮上しているときに前記補助アームをバルブリフト方向への回動位置に係合保持させる一方、前記感知部がロッカアームの上面に密接したときに補助アームとの係合位置から脱出する係合面をスイッチレバーの他端に設けるとともに、前記感知部をロッカアームの基部上面からバルブリフト方向に浮上させて係合面を補助アームとの係合位置に弾圧保持させるようスイッチレバーをロッカアームに対して回動付勢するスプリングを設けたことを特徴としている。
【０００７】
また請求項２に記載の発明は、前記スイッチレバーの係合面を、該係合面と補助アームの基部端面との当接位置とスイッチレバーの回動中心を結ぶ直線よりロッカシャフト側に変位した位置を中心とする弧面に沿ってクラウニング処理したことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る可変バルブタイミングシステムの一実施形態を示す概略構成図であり、図示しないクランクシャフトに同期して回転するカム１の周面にロッカアーム２の基部に取り付けたローラ３を転接保持させている。４はロッカシャフトである。
【０００９】
また、図示しないシリンダヘッドに固定したハウジング５にマスタピストン６およびスレーブピストン７を取り付けたうえで、両ピストン６、７の受圧面を油路８を介して接続している。そして、マスタピストン６のロッドエンドをロッカアーム２の基部上面に向って突出させる一方、スレーブピストン７のロッドエンドをバルブブリッジ９の上面に当接させている。
【００１０】
前記ロッカアーム２の先端部には前記ロッカシャフト４を平行なピン１０を介して補助アーム１１の基部を枢着し、この補助アーム１１をバルブリフト方向に回動付勢するスプリング１２を設けることにより、補助アーム１１の先端を前記スレーブピストン７のロッドエンドと並行してバルブブリッジ９の上面に当接保持させている。
【００１１】
また、ロッカシャフト４と平行なピン１３を介してロッカアーム２にスイッチレバー１４の中間部を枢着している。スイッチレバー１４の基部にはロッカアーム２の基部上面におけるマスタピストン６の駆動面（ロッドエンドの当接面）を構成する感知部１５を設けている。そして、前記感知部１５がロッカアーム２の基部上面から浮上しているときに補助アーム１２の基部端面に当接して該補助アーム１２をバルブリフト方向への回動位置に係合保持させる係合面１６をスイッチレバー１４の先端に設けるとともに、感知部１５をロッカアーム２の基部上面から浮上させて係合面１６を補助アーム１１の基部端面に係合保持させるスプリング１７を設けている。
【００１２】
１８はバルブ、１９はバルブシート、２０はマスタピストン６を没入付勢するスプリングであり、エンジンで駆動されるポンプ（図示省略）の吐出口から延設された油路２１と前記油路８を、直列に接続した逆止弁２２、２３を介して連通させたうえで、両逆止弁２２、２３の間にアキュムレータ２４を接続している。そして、アキュムレータ２４と油路８を図示しないコントロールユニットで開閉制御される制御弁２５を介して接続することにより、該制御弁２５を開閉制御して油路８の圧力を変化させることにより、マスタピストン６に対するスレーブピストン７の追従時期を変更してバルブ１８の開閉時期を可変制御するようにしている。
【００１３】
上記のような構成になる可変バルブタイミングシステムにおいて、図示しないポンプが駆動されているエンジンの運転時は、ポンプから吐出された作動油が油路２１から逆止弁２２、２３を介して油路８に供給保持されて両ピストン６、７の受圧面を押圧する。このために、マスタピストン６はスプリング２０の付勢力に抗して突出保持されて感知部１５をロッカアーム２の基部上面に押圧保持させる。
【００１４】
従って、エンジンの運転中は図１に示したようにスイッチレバー１４の先端に形成した係合面１６が補助アーム１１の基部端面との係合位置から退避回動保持されるために、補助アーム１１はロッカアーム２の先端において自由に回動し、スプリング１２の付勢力で補助アーム１１の先端がバルブブリッジ９の上面に押圧保持されるとともに、作動油の圧力でスレーブピストン５が突出してそのロッドエンドをバルブブリッジ９の上面に押圧保持される。
【００１５】
よって、エンジンが運転されてポンプが駆動されている通常の運転状態においては、カム１によりロッカアーム２がリフトされ、スイッチレバー１４の感知部１５を介してマスタピストン６がリフトされると、作動油を介してスレーブピストン７がリフトされるために、バルブブリッジ９を介してバルブ１８がリフトされるものであり、補助アーム１１はロッカアーム２の先端において回動してロッカアーム２とバルブブリッジ９の間の相対運動を吸収するために、バルブ１８はスレーブピストン７のみに追従して開閉駆動される。
【００１６】
また、図示しないコントロールユニットからの信号で制御弁２５を開弁作動させて油路８をアキュムレータ２４に開放すると、マスタピストン６がリフトされようとも油路８の圧力が上昇しない。このために、マスタピストン６のリフト中であっても、制御弁２５を開弁作動させて油路８の圧力を開放している間はスレーブピストン７がリフトされないために、バルブ１８の開弁時期および閉弁時期をカムリフトの期間内において自由に変化させることができる可変バルブタイミングシステムとして機能する。
【００１７】
一方、バルブリフト状態でのエンジンの停止時間が長期化すると、僅かな漏れによって油路８の圧力が次第に低下し、マスタピストン６およびスレーブピストン７の受圧面に作用する押圧力が次第に低下する。すると、まず最初に、図示しないバルブピストンで押し戻し付勢されているスレーブピストン７が押し戻されてバルブ１８が着座する。
【００１８】
エンジンの停止時間がさらに経過して油路８の圧力がさらに低下すると、スプリング２０の付勢力でマスタピストン６が戻される。すると、マスタピストン６のロッドエンドによるスイッチレバー１４の押し下げが行なわれなくなるために、スイッチレバー１４はスプリング１７による付勢力でピン１３を中心として図中時計回りの方向に回動し、その先端の係合面１６を補助アーム１１の基部端面との係合位置に突入させようとする（図２参照）。
【００１９】
この状態でエンジンを始動させるべくクランキングを行ない、ロッカアーム２のローラ３がカム１の基準円（山ではない部分）に転接してロッカアーム２が最大位置まで戻されると、スプリング１２の付勢力を受けている補助アーム１１がロッカアーム２に対してバルブリフト方向の最大位置まで回動する。
【００２０】
すると、スプリング１７の付勢力で回動付勢されているスイッチレバー１４がさらに図中時計回りの方向に回動してその先端の係合面１６が補助アーム１１の基部端面との当接位置に突入して該補助アーム１１をこの回動位置に係合保持させるために、ロッカアーム２の先端における補助アーム１１の自由運動が制限（固定）されてロッカアーム２と一体化される（図３参照）。
【００２１】
従って、クランキングの進行にともなってロッカアーム２のローラ３がカム１の山部に到達してロッカアーム２がリフトされると、補助アーム１１がロッカアーム２と一体となってバルブリフト方向に運動するために、バルブ１７はロッカアーム２、補助アーム１１およびバルブブリッジ９を介して開弁駆動され、エンジンが起動される。
【００２２】
エンジンの起動にともなって図示しないポンプが駆動されて油路２０の圧力が上昇復帰すると、この油路２１に逆止弁２２、２３を介して接続されている油路８の圧力も上昇し、スプリング２０に抗してマスタピストン６が次第に突出作動する。このようにして油路８の圧力が充分に高くなると、マスタピストン６のロッドエンドがスイッチレバー１４の感知部１５をロッカアーム２の基部上面に押し付けてピン１３を中心としてスイッチレバー１４を図中反時計回りの方向に回動させてその先端の係合面１６を補助アーム１１の基部端面と干渉しない位置まで退避移動させる。従って、この状態ではロッカアーム２の先端における補助アーム１１の自由回動が許容されるために、エンジン始動後は前述した油圧駆動の可変バルブタイミングシステムとして機能する。
【００２３】
このために、長時間にわたる停止後の始動時においても、従来のように電動ポンプなどをあらかじめ作動させて油路８に作動油を補給する必要性がなく、しかも、エンジンの運転中にトラブルで油路８に作動油が供給保持されなくなった場合も上記エンジンの停止時の場合と同様にロッカアーム２に対して補助アーム１１が固定されるために少なくとも運転を継続することが可能であり、油圧式可変バルブタイミングシステムの信頼性が高くなる。
【００２４】
なお、油路８に供給される作動油としては例えばエンジンオイルなどを用いることができるものであり、この場合はエンジン潤滑用のオイルポンプから吐出されたエンジンオイルの一部を油路８に供給することができるために、可変バルブタイミングシステムの構成を簡略化することができるが、必ずしもエンジンオイルを作動油として用いる必要性はない。
【００２５】
図４は本発明に係る可変バルブタイミングシステムの他の実施形態を示す要部の概略構成図である。この図４に示した実施形態においては、補助アーム１１の基部端面に当接するスイッチレバー１４の係合面１６を、該係合面１６と補助アーム１１の基部端面との当接位置をＡ、スイッチレバー１４の回動中心であるピン１３の中心点をＢとした場合に、直線ＡＢより下方（ロッカシャフト４側）に変位した点Ｃを中心とする弧面に沿ってクラウニング処理している。
【００２６】
従って本実施形態によれば、スイッチレバー１４の係合面１６が補助アーム１１の基部端面に当接した状態でのバルブリフトにともなう係合面１６と補助アーム１１の基部端面との間で行われる荷重の伝達方向が係合面１６のクラウニングの中心点Ｃに向って作用するために、その分力が下方に向って作用することになる。よって、スイッチレバー１４は、補助アーム１１への駆動荷重の伝達にともなってピン４を中心として時計廻りの方向への回転モーメントを受けてロック状態を維持しようとするために、スイッチレバー１４の滑りによるリフト不足が皆無となり、可変バルブタイミングシステムの信頼性がより高くなる。
【００２７】
なお、上記実施形態ではマルチバルブエンジンに本発明を適用しているために、補助アーム１１の先端およびスレーブピストン７のロッドエンドをバルブブリッジ９を介してバルブ１７のステムエンドに当接させるようにしているが、バルブブリッジ９を設けないエンジンにも本発明を適用することができることは詳述するまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明は、油圧式の可変バルブタイミングシステムの油路に作動油が充分に供給されない状態ではロッカアームと補助アームによる機械的な連繋手段を用いてバルブを強制的に開閉駆動することができ、前記油路に充分な量の作動油が供給されたときは自動的に上記機械的な連繋手段に代えてマスタピストンとスレーブピストンによる油圧式の可変バルブタイミングシステムとして機能させることができるようにしたものであるから、電動ポンプなどの補助手段を設けて油路に作動油を供給する必要性がなく、可変バルブタイミングシステムの信頼性が高くなる。
【００２９】
また請求項２の発明は、補助アームの基部端面に当接するスイッチレバーの係合面のクラウニング中心を、該係合面と補助アームの基部端面との当接位置とスイッチレバーの回動中心を結ぶ直線よりロッカシャフト側に変位させることにより、スイッチレバーから補助アームに伝達される荷重の方向をクラウニング中心に向わせることにより、補助アームへの駆動荷重の伝達にともなってピンを中心として時計廻りの方向への回転モーメントをスイッチレバーに与えてロック状態を維持させるようにしているために、スイッチレバーの滑りによるリフト不足が皆無となり、可変バルブタイミングシステムの信頼性がより高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可変バルブタイミングシステムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】長期にわたるエンジン停止状態での各部の状態を示す概略構成図である。
【図３】長期にわたるエンジン停止の状態からのクランキング時の各部の状態を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る可変バルブタイミングシステムの他の実施形態を示す要部の概略構成図である。
【符号の説明】
１    カム
２    ロッカアーム
３    ローラ
４    ロッカシャフト
５    ハウジング
６    マスタピストン
７    スレーブピストン
８    油路
９    バルブブリッジ
１０    ピン
１１    補助アーム
１２    スプリング
１３    ピン
１４    スイッチレバー
１５    感知部
１６    係合面
１７    スプリング
１８    バルブ
１９    バルブシート
２０    スプリング
２１    油路
２２、２３    逆止弁
２４    アキュムレータ
２５    制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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