JP2001289017A

JP2001289017A - 可変バルブリフト装置

Info

Publication number: JP2001289017A
Application number: JP2000100214A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Iino; 龍雄飯野
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁駆動式バルブに対しバルブリフト量を可
変できる可変バルブリフト装置を提供する。【解決手段】図２は、電磁コイル６への通電によりア
ーマチュア１２がコイル６に引き寄せられて、吸気バル
ブ３が開いているところの状態図であるが、同図（Ａ）
のエンジンの始動時や低回転域では、油溜室７が加圧さ
れてバルブガイド５がＡ方向に押し上げられており、こ
のため同図のような吸気バルブ３の開動作の時にバルブ
リフト量（同図中のＬ）は小さくなって、吸気通路２ｄ
から燃焼室１４への吸気量が抑えられ、また、同図
（Ｂ）のエンジンの高回転域では、油溜室７が減圧され
てバルブガイド５がＢ方向に引き下げられており、この
ため同図のような吸気バルブ３の開動作の時にバルブリ
フト量（同図中のＬ）は大きくなって、吸気通路２ｄか
ら燃焼室１４への吸気量が増大する態様となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電磁駆動によって
開閉されるエンジンの吸気又は排気バルブにおいて、そ
のリフト量を可変する可変バルブリフト装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からエンジンの吸気又は排気バルブ
のリフト量を可変する装置としては、特開平１１−２８
７１３９号公報に開示されているような、プロフィール
の異なるカムを数種類用意してこれらを切換える方式の
もの等が知られているが、電磁駆動によって開閉される
エンジンの吸気又は排気バルブについては、そのリフト
量を可変するようにしたものは未だ存在しない。そこ
で、ここでは、特開平７−８３０１２号公報に開示の電
磁駆動式バルブについて図５を参照して概説する。この
電磁駆動式バルブ１００は、電磁コイル１０１，１０２
に交互に通電すると、これに伴って吸引鉄板１０３が電
磁コイル１０１，１０２に向けてそれぞれ引き寄せられ
る結果、バルブ１０４が開閉駆動するものである。但
し、この電磁駆動式バルブ１００では、吸引鉄板１０３
に対する電磁コイル１０１，１０２の吸引が過大になら
ないようにスプリング１０５，１０６に工夫が施されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記例
を含む従来の電磁駆動式バルブは、バルブのリフト量を
可変する機構を備えておらず、電磁駆動式バルブにおい
てもリフト量を可変できるようにして、エンジンの高回
転域と低回転域とでのリフト量を異ならしめることが好
ましい。電磁駆動式バルブにおいて可能になれば、上述
した特開平１１−２８７１３９号公報に開示されている
ような数種類のカムを用意する方式のものに比し、リフ
ト量を可変できるバルブ装置としての小型化が図れる。

【０００４】本発明の目的は、電磁駆動式バルブに対し
バルブリフト量を可変できる可変バルブリフト装置を提
供することにある。また、本発明の目的は、バルブの作
動に伴うスプリングの振動が油圧制御装置等を含む油圧
系に伝達され難い可変バルブリフト装置を提供すること
にある。また、本発明の目的は、上記目的に加え、燃焼
室内での渦流を強化する可変バルブリフト装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る可変バルブリフト装置は、
電磁駆動によって移動するアーマチュアと、当該アーマ
チュアと一体に移動して開閉されるエンジンの吸気又は
排気バルブに対し当該バルブのリフト量を可変する装置
であり、吸気又は排気バルブの全開位置でアーマチュア
と当接するとともに、当該バルブの軸方向に移動可能な
当接部を設けたものである。これにより、吸気又は排気
バルブの開閉駆動に電磁駆動式のものを用いる場合にも
当接部を移動することでバルブリフト量を可変できるよ
うになる。しかも、本装置によれば、リフト量を可変で
きるバルブ装置としての小型化が図れる。ところで、上
記電磁駆動方式は、その吸引方向に駆動する所謂電磁石
方式のものに限らず、磁界を移動させてその移動方向に
駆動する所謂リニアモータ方式のものであってもよい。
この場合には、バルブリフト量の可変がより細かくでき
る。

【０００６】本発明の請求項２に係る可変バルブリフト
装置は、当接部を備えるとともに、バルブのバルブステ
ムを支持するバルブガイドが、油圧等の流体圧制御装置
を介して供給される流体圧により移動可能なように配設
されてなるものである。これにより、バルブリフト量を
無段階に可変できるようになる。しかも、本装置のバル
ブガイドにおいては、当接部とバルブのバルブステムの
支持部材とが一体構造をなしているために、安定したバ
ルブ作動を可能にしている。

【０００７】本発明の請求項３に係る可変バルブリフト
装置は、当接部を備えるバルブガイドの移動は、螺旋状
に設けられた当該バルブガイドとシリンダヘッドとの凹
凸部間での摺動に基づくものとしている。したがって、
このような凹凸間における係合態様は、バルブの作動に
伴うスプリングの振動が油圧制御装置等を含む油圧系に
伝達され難くなる構造を形成する。上記螺旋状に設けら
れたバルブガイドとシリンダヘッドとの凹凸部での摺動
には、具体例として、断面形状が台形や三角形等のネジ
や場合によりボールネジを用いた機構が好適である。

【０００８】また、本発明の請求項４に係る可変バルブ
リフト装置は、当接部を備えるバルブガイドの移動に伴
って、当該バルブガイドがシリンダヘッドに設けられた
吸気通路の一部を塞ぐ態様をなすようにしたもので、供
給油圧を減圧させた時（この時は、例えばエンジンの低
回転域）にバルブガイドが上記吸気通路の一部を塞ぐ態
様をなすようにすることにより、吸気流速を増加させ、
燃焼室内での渦流を強化して燃焼の安定化を図ることが
できる。

【０００９】また、本発明の請求項５に係る可変バルブ
リフト装置は、アーマチュアが開弁用電磁駆動部と閉弁
用電磁駆動部とを交互に移動することで開閉する吸気又
は排気バルブの当接部を開弁用電磁駆動部に設けたもの
である。したがって、駆動コイルのような電磁駆動部を
当該バルブの軸方向の上下に配設した電磁バルブにおい
ても、バルブリフト量を可変することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る可変バ
ルブシフト装置を図１〜３を参照して説明する。本可変
バルブシフト装置１は、シリンダヘッド２に配設され
て、電磁駆動で開閉動作する吸気バルブ及び排気バルブ
のうち、本実施の形態では、電磁石方式の電磁駆動で開
閉動作する吸気バルブ３に装着される。この吸気バルブ
３には、当該吸気バルブ３を閉成方向に付勢するスプリ
ング４の一方のスプリング座を設けるとともに、当該吸
気バルブ３のバルブ軸を構成するバルブステム３ａを支
持するバルブガイド５が備えられている。このバルブガ
イド５には、その中心部を貫く貫通孔５ｄが穿設されて
おり、この貫通孔５ｄに挿通されるバルブステム３ａが
バルブガイド５によって支持される。そして、バルブス
テム３ａの最上端には、断面逆Ｕ字状のアーマチュア１
２が固着される一方、最上端の近傍にはスプリングリテ
ーナ１３が取り付けられており、このスプリングリテー
ナ１３がスプリング４の他方のスプリング座となってい
る。また、バルブステム３ａの最下端には、弁体３ｂが
備えられており、この弁体３ｂが、吸気バルブ３の作動
に従って燃焼室１４とシリンダヘッド２に設けられた吸
気通路２ｄとを連通させたり不通にさせたりする。

【００１１】本発明に係る上記バルブガイド５は、断面
凸形状の頭部部材（当接部）５ａ及び断面矩形状の脚部
部材５ｂで構成されている。頭部部材５ａは、その上面
が上述のようにスプリング４の一方端のスプリング座を
兼ね、シリンダヘッド２の径大孔２ａ内を摺動（移動）
できるようになっている。また、頭部部材５ａの上面に
は、吸気バルブ３を開閉動作させるための電磁コイル
（電磁駆動部）６が配設されており、この電磁コイル６
に通電することにより後述のアーマチュア１２が電磁コ
イル６に引き寄せられて頭部部材５ａに当接し、吸気バ
ルブ３が開動作して全開位置となる。更に、頭部部材５
ａの摺動は、その下面と径大孔２ａとで囲まれるところ
に形成される油（流体）溜室７への圧油の給排によって
なされる。即ち、この油溜室７は油通路８aを介して油
圧制御装置９に接続されており、油圧ポンプ１０によっ
て加圧または減圧された油圧は、エンジン回転数により
設定されたＥＣＵ１１の制御信号に従って動作する油圧
制御装置９により、油通路８ａを通して油溜室７内を加
圧または減圧する。一方、脚部部材５ｂは、径大孔２ａ
に連設された径小孔２ｂ内を移動するが、脚部部材５ｂ
の外周には螺旋状に形成されたネジ山（凸部）５ｃが、
また、ネジ山５ｃに対応して径小孔２ｂ内壁の所定部位
には螺旋状に形成されたネジ溝（凹部）２ｃがそれぞれ
設けられている。そして、バルブガイド５は、油圧制御
装置９から油溜室７への加圧または減圧によって径大孔
２ａ内を径小孔２ｂのネジ溝２ｃに沿って回転しながら
上下方向（図１中のＡ又はＢ方向）に摺動（移動）でき
るようになっており、後に詳述するように吸気バルブ３
のバルブリフト量を可変することができる。尚、アーマ
チュア１２に取り付けられた抑えスプリング１５は、電
磁コイル６への通電がＯＦＦされた時に、吸気バルブ３
が衝撃を伴うことなく緩やかに閉じるようにするための
ものであり、スプリング４の伸縮にはほとんど影響を与
えない。

【００１２】次に、本可変バルブリフト装置１の動作説
明を図２を参照して行う。同図（Ａ）は、エンジンの始
動時や低回転域において、電磁コイル６への通電により
アーマチュア１２がコイル６に引き寄せられて頭部部材
５ａに当接し、吸気バルブ３が開成されているところの
状態図である。この回転域では、ＥＣＵ１１の制御信号
に従って油圧制御装置９が動作し、油通路８ａを通して
油溜室７を加圧して、バルブガイド５がＡ方向に押し上
げられており、このため同図のような吸気バルブ３の開
動作の時にバルブリフト量（同図中のＬ）は小さくなっ
て、吸気通路２ｄから燃焼室１４の吸気量が抑えられる
態様となる。しかも、バルブガイド５がＡ方向へ移動し
た後、バルブガイド５の、シリンダヘッド２との係合態
様が、ネジ山・ネジ溝間での結合によっているために、
スプリング４の振動が油圧制御装置９等を含む油圧系に
伝達され難い。

【００１３】一方、同図（Ｂ）は、エンジンの高回転域
において、電磁コイル６への通電によりアーマチュア１
２が電磁コイル６に引き寄せられて頭部部材５ａに当接
し、吸気バルブ３が開成されているところの状態図であ
る。この回転域では、ＥＣＵ１１の制御信号に基づく油
圧制御装置９の動作によって油溜室７を減圧して、バル
ブガイド５がＢ方向に引き下げられる。このため同図の
ような吸気バルブ３の開動作の時にバルブリフト量（同
図中のＬ）は大きくなって、吸気通路２ｄから燃焼室１
３への吸気量が増大する態様となる。しかも、バルブガ
イド５のＢ方向へ移動した後、バルブガイド５の、シリ
ンダヘッド２との係合態様が、上述のようにネジ山・ネ
ジ溝間での結合によっているために、スプリング４の振
動が油圧制御装置８等を含む油圧系に伝達され難い。と
ころで、本可変バルブリフト装置１においては、バルブ
ガイド５がバルブステム３ａを支持するとともに、スプ
リング４のスプリング座を兼ねる形態を採るために、エ
ンジンの始動時を含め全回転域で安定したバルブ作動を
可能にしている。また、本可変バルブリフト装置１にお
いては、電磁コイル６による吸気バルブ３の開閉動作
は、バルブリフト量の大小に影響されることはない。

【００１４】更に、エンジンの始動時や低回転域におい
て、バルブガイド５がＢ方向に引き下げられるときに、
図３に示すように、その脚部部材５ｂが吸気通路２ｄの
一部を塞ぐ態様をなすようにする場合には、吸気通路２
ｄから燃焼室１４への吸気流速を増加させ、燃焼室１４
内での渦流を強化し、燃焼の安定化を図ることができ
る。また、１気筒に吸気バルブ３を２つ設ける場合に
は、一方の吸気バルブ３のバルブガイド５を最下位置と
し、その脚部部材５ｂにより吸気通路２ｄを略完全に塞
ぐ態様とする一方、他方の吸気バルブ３のバルブガイド
５を最上位置とし、その脚部部材５ｂによっては吸気通
路２ｄを塞がない態様とすることで、燃焼室1４内での
スワールを強化し、燃焼の安定化を図ることができる。

【００１５】ところで、上述した実施の形態では、吸気
バルブ３を開閉動作させるための電磁駆動を１つの電磁
コイル６により行っているが、図４に示す可変バルブリ
フト装置２０は、閉弁用電磁コイル（電磁駆動部）６ａ
と当接部を兼ねる開弁用電磁コイル（電磁駆動部）６ｂ
とを設け、電磁コイル６ａ，６ｂ間を移動し、吸気バル
ブ３と一体化した断面矩形状のアーマチュア２１を設け
ている。このアーマチュア２１は、上下をスプリングに
より付勢されて電磁コイル６ａ，６ｂに交互に通電する
ことで吸気バルブ３の軸方向に移動し、吸気バルブ３を
開閉駆動するものである。そして、開弁用電磁コイル６
ｂは、バルブガイド５と別体の頭部部材５ａに形成し、
頭部部材５ａとシリンダヘッド２の径大孔２ａとバルブ
ガイド５とから油溜室７を形成する。本可変バルブリフ
ト装置２０においても、油溜室７を油圧制御装置９によ
り加圧または減圧することで頭部部材５ａが吸気バルブ
３の軸方向に移動して吸気バルブ３のバルブリフト量を
可変できる。即ち、吸気バルブ３の全開位置でアーマチ
ュア２１が当接する開弁用電磁コイル６ｂを吸気バルブ
３の軸方向に移動させることでバルブリフト量を可変さ
れる。しかるに、本可変バルブリフト装置２０では、バ
ルブガイド５と頭部部材５ａとを別体に形成したが、両
者を一体に形成してもよく、一体に形成した場合には、
開弁用電磁コイル６ｂが吸気バルブ３の軸方向に沿って
安定して移動することができる。また、この場合、バル
ブガイド５の上記移動は、上記実施の形態で説明したよ
うな、螺旋状に設けられたバルブガイド５とシリンダヘ
ッド２とのネジ山・ネジ溝間での摺動に基づくものとす
ることが好ましい。尚、図４において、図１等の構成部
材と同一部材には同一番号を付し、その説明は割愛す
る。

【００１６】

【発明の効果】本発明の可変バルブリフト装置によれ
ば、電磁駆動式バルブに対しバルブリフト量を可変でき
る。また、本発明の可変バルブリフト装置によれば、バ
ルブの作動に伴うスプリングの振動が油圧制御装置等を
含む油圧系に伝達され難くなり得る。また、本発明の可
変バルブリフト装置によれば、上記効果に加え、燃焼室
内での渦流を強化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る可変バルブリフト
装置を備えた吸気バルブの断面構成図である。

【図２】図１の可変バルブリフト装置の動作説明図で
ある。

【図３】図１の吸気通路付近の拡大断面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態に係る可変バルブリ
フト装置を備えた吸気バルブの断面構成図である。

【図５】従来の電磁駆動式バルブの断面構成図であ
る。

【符号の説明】

１，２０可変バルブリフト装置２シリンダヘッド２ｃネジ溝（凹部）２ｄ吸気通路３吸気バルブ３ａバルブステム４スプリング５バルブガイド５ａ頭部部材（当接部）５ｃネジ山（凸部）６電磁コイル（電磁駆動部）６ａ閉弁用電磁コイル（電磁駆動
部）６ｂ開弁用電磁コイル（電磁駆動
部）９油（流体）圧制御装置１２，２１アーマチュア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁駆動によって移動するアーマチュア
と、該アーマチュアと一体に移動して開閉されるエンジ
ンの吸気又は排気バルブに対し当該バルブのリフト量を
可変する可変バルブリフト装置であって、前記バルブの
全開位置で前記アーマチュアと当接するとともに、前記
バルブの軸方向に移動可能な当接部を設けたことを特徴
とする可変バルブリフト装置。
【請求項２】前記当接部を備えるとともに、前記バル
ブのバルブステムを支持するバルブガイドであって、流
体圧制御装置を介して供給される流体圧により前記バル
ブの軸方向に移動可能に配設されたバルブガイドを備え
てなることを特徴とする請求項１に記載の可変バルブリ
フト装置。
【請求項３】前記当接部の、前記バルブの軸方向への
移動は、螺旋状に設けられたバルブガイドとシリンダヘ
ッドとの凹凸部間での摺動に基づくものであることを特
徴とする請求項１又は２に記載の可変バルブリフト装
置。
【請求項４】前記当接部の移動に伴って、該当接部を
備えるバルブガイドがシリンダヘッドに設けられた吸気
通路の一部を塞ぐ態様をなすことを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載の可変バルブリフト装置。
【請求項５】前記アーマチュアが開弁用電磁駆動部と
閉弁用電磁駆動部とを交互に移動することで開閉する前
記バルブの当接部を前記開弁用電磁駆動部に設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の可変バルブリフト装置。