JP2007040114A - 内燃機関用直動型バルブリフタ - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡潔で二段階リフト切り替え可能な直動型バルブリフタの提供。
【解決手段】カム20は、高リフトカム22と低リフトカム24が一体化され、バルブリフタ30は、低リフトカム摺接用サイドリフタ32と、高リフトカム摺接用センタリフタ40と、バルブリフト量を高低の２段階に切り替えるべくセンタリフタ40を摺動させる油圧手段（油路）11bを備え、円筒型のリフタ本体頂部に高リフトカム空振用スリット33を設けて、低リフトカム摺接面32aをもつサイドリフタ32とし、リフタ本体にスリット33と直交する孔34を設け、該孔34に油圧によって摺動するピストン型センタリフタ40を配設した。センタリフタ40がスリット33対応（非対応）位置で高（低）リフトモードとなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の動弁機構を構成するカムとバルブステムとの間に介装された円筒型の直動型バルブリフタに係り、特に、高リフトカムと低リフトカムが一体化されているカムユニットに対し、低リフトカム摺接面をもつサイドリフタと高リフトカム摺接面をもつセンタリフタとを切り替えて動作させることで、バルブのリフト量を高低の二段階に調整できる内燃機関用直動型バルブリフタに関する。

この種の直動型バルブリフタとしては、下記特許文献１等に開示されたものが知られている。ここには、図１１に示すように、円筒型のリフタ本体１が、頂部に低リフト用センタカムに対応する円形のセンタカム摺接面２ａをもつ中央部のセンタリフタ２と、頂部に高リフト用サイドカムに対応するリング状のサイドカム摺接面３ａをもつ円筒型サイドリフタ３とに分割されるとともに、センタリフタ２とサイドリフタ３に跨る貫通孔４ａ，４ｂ間には第１連結ピン５ａが、貫通孔４ｂ，４ｃ間には第２連結ピン５ｂがそれぞれ配設されている。符号６は、第１連結ピン５ａおよび第２連結ピン５ｂを所定位置に復帰させるばね部材、符号７は、センタリフタ２底部のばね受け２ｂとサイドリフタ３のばね受け３ｂ間に介装されて、センタリフタ２をサイドリフタ３に対し上下方向所定位置に保持するばね部材である。

そして、第１連結ピン５ａが貫通孔４ａ内にあれば、センタリフタ２とサイドリフタ３とがリフタ軸方（図１１上下方向）に分離された（サイドリフタ３がセンタリフタ２に対し沈み込み可能な）形態（図１１に示す形態）となって、センタカムによる駆動（低リフト量）が摺接面２ａを介してリフタ本体１に伝達される。一方、油圧によって第１連結ピン５ａおよび第２連結ピン５ｂがばね７の付勢力に抗して図１１右方向に移動して、第１連結ピン５ａが貫通孔４ａ，４ｂ間に跨った位置（第２連結ピン５ｂが貫通孔４ｂ，４ｃ間に跨った位置）となると、センタリフタ２とサイドリフタ３とが第１連結ピン５ａおよび第２連結ピン５ｂを介してリフタ軸方向に連結された形態となって、サイドカムによる駆動（高リフト量）が摺接面３ａを介してリフタ本体１に伝達される。
特表２００２−５０９２１９（図１，２）

しかし、上記特許文献１では、円筒型のリフタ本体１が、センタリフタ２，サイドリフタ３，第１連結ピン５ａ，第２連結ピン５ｂ，ばね部６およびばね部材７を収容した構造で、構成部品点数が多い。

特に、同リフタがスムーズに作動するためには、連結ピンと貫通孔の位置関係が高精度に一致していることが不可欠であり、そのためには、ピン５ａの寸法精度は勿論、連結ピン５ａに当接するレシーバや第２連結ピン５ｂの寸法精度、さらには貫通孔の寸法精度など、リフタ本体１の孔形状およびリフタ本体１に組み付けられる各構成部品全てについて高い寸法精度が要求されるため、それだけ量産が難しく、製造コストが高くなるという問題があった。

また、センタリフタ２とサイドリフタ３間には、センタリフタ２をサイドリフタ３に対し上下方向所定位置に保持するためのばね部材７が不可欠であるため、低リフトモード（センタリフタ２とサイドリフタ３とがリフタ軸方向に分離されてサイドリフタ３がセンタリフタ２に対し沈み込み可能な形態）でカムの高回転動作時には、常にばね部材７のばね力が作用しリフタの摺動摩擦が増大するなど、リフタのスムーズな動作が阻害されるおそれがあるという問題もあった。

本発明は前記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高リフトカムおよび低リフトカムを一体化したカムユニットとバルブステムとの間に介装される直動型バルブリフタで、構成部品点数が少なく構成が簡潔で高リフトと低リフトに切り替え可能にしてスムーズに動作する内燃機関用直動型バルブリフタを提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る内燃機関用直動型バルブリフタにおいては、内燃機関の動弁機構を構成するカムとバルブステムとの間に介装された円筒型の直動型バルブリフタにおいて、前記カムは、高リフトカムと低リフトカムが一体化されて構成され、前記バルブリフタは、前記低リフトカムが摺接するサイドリフタと、前記高リフトカムが摺接するセンタリフタと、バルブリフト量を高低の２段階に切り替えるために前記センタリフタを動作させる油圧手段と、を備えた内燃機関用直動型バルブリフタであって、
前記円筒型のリフタ本体の頂部にカム摺動方向に延びるセンタカム空振り用のスリットを設けて、頂部に低リフトカム摺接面をもつサイドリフタを構成するとともに、前記リフタ本体に前記スリットと直交する方向に延びる孔を設け、該孔に油圧によって摺動するピストン型センタリフタを配設するように構成した。

（作用）ピストン型センタリフタは、作用する油圧によって孔に沿って摺動し、センタリフタがスリットに対応する位置となると、高リフトカムがセンタリフタに摺接し、バルブステムには、センタリフタおよびサイドリフタ（リフタ本体）を介して高リフト量が伝達される。一方、センタリフタがスリットに対応しない位置となると、高リフトカムはスリット内で空振りするとともに、低リフトカムがサイドリフタに摺接し、バルブステムには、サイドリフタ（リフタ本体）を介して低フト量が伝達される。

即ち、センタリフタは油圧によって孔に沿って摺動し、センタカムと摺接可能な形態と、センタカムと摺接しない形態とを択一的に採ることができる。

したがって、バルブリフタは、サイドリフタである円筒型のリフタ本体と、リフタ本体の孔に配設され、油圧によって摺動するピストン型センタリフタによって主として構成されているので、構成部品点数が多い従来技術に比べて構成部品点数が少なく、各構成部品毎に要求される寸法公差が緩和されるし、各構成部品を組み付ける作業も簡単になる。

また、従来技術のように、センタリフタをサイドリフタであるリフタ本体に対し上下方向所定位置に保持するためのばね部材を設けないため、低リフトモードでは高リフトカムがスリット内で空振りすることに加えて、ばね部材のばね力が負荷として作用することもないので、低リフトモードでカムの高回転動作時であってもリフタのスムーズな動作が確保される。

請求項２においては、請求項１に記載の内燃機関用直動型バルブリフタにおいて、前記孔を円孔で構成し、前記センタリフタを円筒型に構成するようにした。
（作用）センタカム摺接面が円弧面であるため、所定のリフト量に対する摺接面の長さが短くなって、それだけセンリフタのカム摺動方向における寸法を小さくできる等、センタカムの設計の自由度が上がる。

請求項３においては、請求項１または２に記載の内燃機関用直動型バルブリフタにおいて、前記高リフトカム空振り用のスリットの幅を前記高リフトカムの幅（板厚）にほぼ整合する大きさに構成するようにした。

（作用）円筒型のリフタ本体とその相対摺動面であるシリンダボア間には、例えばシリンダボア側に設けた縦溝と該縦溝に係合するリフタ本体側の突起といった回り止め手段を設ける必要があるが、センタカム空振り用のスリットの幅はセンタカムの板厚にほぼ整合するので、該スリットにセンタカムが常に係合するようにカムのプロフィールを設定しておくことで、センタカム空振り用のスリットとセンタカムがリフタ本体のシリンダボアに対する回り止め手段として機能する。

以上の説明から明らかなように、請求項１に係わる内燃機関用直動型バルブリフタによれば、バルブリフタの構成部品点数が少ないため、各構成部品に要求される寸法公差が緩和されるとともに、各構成部品を組み付ける作業も簡単になるので、バルブリフタの製造コストの大幅な削減が可能となって、それだけバルブリフタを安価に提供できる。

また、リフタのスムーズな動作が阻害されるとして従来問題となっていた低リフトモードでカムの高回転動作時にも、リフタのスムーズな動作が確保されるので、バルブリフタの偏摩耗を防ぐことができるし、高リフト用リフタを保持するばね部材が不用なので、ばね力による回転数の制限やばねのヘタリを考慮する必要がなくなり、エンジン設計の自由度が上がる。

請求項２によれば、センタカムのカム摺動方向における寸法を小さくできるので、それだけバルブリフタを小型化できる等、カムおよびバルブリフタの設計の自由度が上がる。

請求項３によれば、高リフトカム空振り用のスリットに高リフトカムが常に係合する構成であれば、リフタ本体とシリンダボア間に別途回り止め手段を設けなくてもリフタ本体はシリンダボアに対し回り止めされるので、それだけリフタ本体およびシリンダボアの構成が簡潔となる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

図１〜５は本発明の一実施例を示すもので、図１は本発明の一実施例である内燃機関用動弁機構を構成する直動型バルブリフタ周辺の断面図、図２はセンタリフタがサイドリフタのスリットに対応しない位置に収まった状態の同バルブリフタの断面図、図３は同バルブリフタの側面図（図２に示すバルブリフタを右側から見た図）、図４は同バルブリフタの分解斜視図、図５はセンタリフタがサイドリフタのスリットに対応する位置に収まった状態の同バルブリフタの断面図である。

これらの図において、符号１２は、自動車用エンジンのシリンダヘッド１０に設けられた吸気ポート、符号１４は、ポート１２に設けられた吸気バルブで、吸気バルブのステム（バルブステム）１５は、吸気ポート１２の近傍のシリンダボア１１内に突出するとともに、圧縮コイルスプリング１６によって吸気ポート１２を閉弁する方向に付勢されている。

符号２０は、高リフト用センタカム２２の両側に低リフト用サイドカム２４，２４が一体化されたカムユニット２０で、シリンダボア１１の上方に配設されており、カムユニット２０とバルブステム１５間には、ボア１１内を上下方向に摺動可能なバルブリフタ３０が介装されている。

バルブリフタ３０は、図４に示すように、頂部にカム摺動方向に延びるセンタカム２２空振り用のスリット３３が設けられて、頂部に一対のサイドカム摺接面３２ａ，３２ａをもつリフタ本体であるサイドリフタ３２と、サイドリフタ３２の内部にスリット３３の延在方向と直交するように設けられた貫通孔３４に摺動可能に配設されたピストン型のセンタリフタ４０と、センタリフタ４０を所定位置に保持する圧縮スプリング３９で主として構成されている。なお、貫通孔３４は円孔で構成され、センタリフタ４０は貫通孔３４に係合する有底円筒型に構成されて、センタリフタ４０の外周面がセンタカム摺接面４０ａとなる。

符号３６は、貫通孔３４の開口側下部寄りに貫通孔３４と平行に設けられた孔３５に圧入固定されたばね受けとして機能するプラグで、有底円筒型のプラグ３６には回り止めピン３７が突設されており、ピン３７がシリンダボア１１側の縦溝１１ａに係合して、バルブリフタ３０のシリンダボア１１（カム２２，２４）に対する回り止め手段を構成している。

プラグ３６内には、有底円筒型のスライドピン３８が軸方向に摺動可能に配設され、プラグ３６とスライドピン３８間には、圧縮コイルスプリング３９が介装されて、センタリフタ４０をプラグから遠ざかる方向（図２左方向）に付勢している。

符号１１ｂは、シリンダヘッド１０に設けられてシリンダボア１１の縦溝１１ａと反対側の位置（バルブリフタ３０のセンタリフタ４０に臨む位置）開口する油路で、この油路１１ｂから供給されるエンジンオイルの圧力によってセンタリフタ４０が貫通孔３４に沿って摺動して、バルブ１４のリフト量が切り替わるように構成されている。

即ち、油路１１ｂを介してセンタリフタ４０に油圧（高圧）が作用すると、スプリング３９のばね力に抗して貫通孔３４に沿って摺動し、図５に示すように、センタリフタ４０がスリット３３に対応する位置となると、高リフト用センタカム２２がセンタリフタ４０（の摺接面４０ａ）に摺接し、バルブステム１５には、センタリフタ４０およびサイドリフタ３２（リフタ本体）を介して高リフト量が伝達される。

一方、センタリフタ４０に作用する油圧を低下させると、センタリフタ４０は、スプリング３９のばね力によってスリット３３に対応しない元の位置に戻り、図２に示すように、高リフト用センタカム２２がスリット３３内で空振りするとともに、低リフト用サイドカム２４がサイドリフタ３２（の摺接面３２ａ）に摺接し、バルブステム１５には、サイドリフタ３２（リフタ本体）を介して低リフト量が伝達される。

このように、センタリフタ４０は作用する油圧によって貫通孔３４に沿って摺動し、センタカム２４と摺接可能な形態と、センタカム２４と摺接しない形態とを択一的に採ることができる。

また、センタリフタ４０は円筒型に構成されて、センタカム摺接面４０ａが円弧面であるため、所定のリフト量に対する摺接面４０ａの長さが短くなって、それだけセンタリフタ４０のカム摺動方向における寸法、即ちセンタリフタ４０の外径を小さくできる等、センタカム２４およびバルブリフタ３０の設計の自由度が上がる。

図６および７は本発明の第２の実施例である内燃機関用直動型バルブリフタを示し、図６はセンタリフタがサイドリフタのスリットに対応する位置に収まった状態のバルブリフタの断面図、図７はセンタリフタがサイドリフタのスリットに対応しない位置に収まった状態のバルブリフタの断面図である。

前記した第１の実施例では、バルブリフタ３０（サイドリフタ３２）側の回り止めピン３７とシリンダボア１１側の縦溝１１ａで構成したバルブリフタ３０の回り止め手段が設けられているが、この実施例では、センタカム空振り用のスリット３３の幅ｄがセンタカム２２の幅（板厚）ｔにほぼ整合するように構成されて、センタカム２２のプロフィールが常にスリット３３に係合する形状に構成されているので、スリット３３とセンタカム２２がバルブリフタ３０のシリンダボア１１（カムユニット２０）に対する回り止め手段として機能することから、第１の実施例に示すような回り止め手段（縦溝１１ａと回り止めピン３７）が不要で、それだけバルブリフタ３０Ａおよびシリンダボア１１の構造も簡潔である。

また、前記した第１の実施例では、ピストン型センタリフタ４０は、センタリフタ４０に油圧（高圧）が作用しない当初は、図２に示すように、圧縮コイルスプリング３９のばね力によってスリット３３に対応しない位置（低リフト用サイドカム２４の駆動伝達モード）に保持されており、センタリフタ４０に油圧（高圧）が作用すると、図５に示すように、センタリフタ４０がスリット３３に対応する位置に移動して、高リフト用サイドカム２２の駆動伝達モードに切り替わるように構成されているが、この第２の実施例では、第１の実施例とは切り替えが逆で、ピストン型センタリフタ４０Ａは、センタリフタ４０Ａに油圧が作用しない当初は、図６に示すように、圧縮コイルスプリング３９のばね力によってスリット３３に対応する位置（高リフト用サイドカム２２の駆動力伝達位置）に保持されており、センタリフタ４０に油圧が作用すると、図７に示すように、スリット３３に対応する位置に移動して、低リフト用サイドカム２４の駆動力伝達モードに切り替わるように構成されている。

即ち、符号３８Ａは、孔３５内に配設された有底円筒型のスライドピンで、バルブリフタ３０Ａのスライドピン３８Ａ（孔３５）に臨む位置には、シリンダヘッド１０に設けられた油路１１ｃが開口している。貫通孔３４のスライドピン３８Ａ配設側と反対側には、外側が球面に形成されたキャップ４４が配設されるとともに、キャップ４４とピストン型センタリフタ４０Ａに圧縮コイルスプリング３９が介装されて、センタリフタ４０Ａがスライドピン３８Ａに当接してスリット３３に対応する所定位置に保持されている。

具体的には、油路１１ｃを介してスライドピン３８Ａに油圧（高圧）が作用すると、スプリング３９Ａのばね力に抗してセンタリフタ４０Ａが貫通孔３４に沿って摺動し、図７に示すように、スリット３３に対応しない位置となると、高リフト用センタカム２２がスリット３３内で空振りするとともに、低リフト用サイドカム２４がサイドリフタ３２に摺接し、バルブステム１５には、サイドリフタ３２（リフタ本体）を介して低リフト量が伝達される。一方、スライドピン３８Ａに作用する油圧を低下させると、スプリング３９のばね力によってスリット３３に対応しない元の位置に戻り、図６に示すように、高リフト用センタカム２２がセンタリフタ４０Ａに摺接し、バルブステム１５には、センタリフタ４０Ａおよびサイドリフタ３２（リフタ本体）を介して高リフト量が伝達される。

その他は、前記した第１の実施例と同一であるので、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。

図８および９は本発明の第３の実施例である内燃機関用直動型バルブリフタを示し、図８はセンタリフタがサイドリフタのスリットに対応しない位置に収まった状態を示す断面図、センタリフタがサイドリフタのスリットに対応する位置に収まった状態を示す断面図である。

この第３の実施例は前記した第１の実施例の改良であるが、第１の実施例では、スライドピン３８を介して圧縮コイルスプリング３９のばね力がピストン型のセンタリフタ４０に作用する構造であったが、この第３の実施例では、回り止めピン３７を突設させた有底円筒型のプラグ３６が、貫通孔３４の中央部に設けられた孔３５に沿って摺動でき、このプラグ３６に係合するスライドピンに相当するばね受け部４１がセンタリフタ４０Ｂの中央部に延出形成されて、圧縮コイルスプリング３９のばね力がセンタリフタ４０Ｂに直接作用する構造で、それだけバルブリフタ３０Ｂを構成する部品点数が少ない。

また、圧縮コイルスプリング３９のばね力はセンタリフタ４０Ｂの中央部に作用するので、センタリフタ４０Ｂの摺動がスムーズとなる。

その他は、前記した第１の実施例と同一であるので、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。

なお、前記した第１〜第３の実施例では、貫通孔３４およびセンタリフタ４０（４０Ａ，４０Ｂ）が円筒型に構成されているが、角型に構成されていてもよい。

また、前記した第１〜第３の実施例では、スプリングのばね力と油圧力とによってピストンを摺動させるように構成されているが、油圧力をピストンの前後に作用させることで、スプリングの使用を省略した構成としてもよい。

また、前記した第１〜第３の実施例では、吸気ポートに設けられている吸気バルブの動弁機構を構成するバルブリフタについて説明したが、排気ポートに設けられている排気バルブの動弁機構を構成するバルブリフタについても本発明を同様に適用できる。

図１は本発明の一実施例である内燃機関用直動型バルブリフタ周辺の断面図である。 図２はセンタリフタがサイドリフタのスリットに対応しない位置に収まった状態の同バルブリフタの断面図である。 同バルブリフタの側面図（図２に示すバルブリフタを右側から見た図）である。 同バルブリフタの分解斜視図である。 センタリフタがサイドリフタのスリットに対応する位置に収まった状態の同バルブリフタの断面図である。 本発明の第２の実施例である内燃機関用直動型バルブリフタの断面図で、センタリフタがサイドリフタのスリットに対応する位置に収まった状態を示す図である。 センタリフタがサイドリフタのスリットに対応しない位置に収まった状態を示す断面図である。 本発明の第３の実施例である内燃機関用直動型バルブリフタの断面図で、センタリフタがサイドリフタのスリットに対応しない位置に収まった状態を示す図である。 同バルブリフタの右側面図である。 センタリフタがサイドリフタのスリットに対応する位置に収まった状態を示す断面図である。 従来のバルブリフタの断面図である。

符号の説明

１０ シリンダヘッド
１１ シリンダボア
１１ａ 縦溝
１１ｂ，１１ｃ 油路
１４ 動弁機構を構成する吸気バルブ
１５ バルブステム
２０ 動弁機構を構成するカムユニット
２２ 高リフト用センタカム
２４ 低リフト用サイドカム
３０，３０Ａ，３０Ｂ 直動型バルブリフタ
３２ サイドリフタ（リフタ本体）
３２ａ サイドカム摺接面
３３ センタカム空振り用のスリット
３４ 貫通孔
３９ 圧縮コイルスプリング
４０，４０Ａ，４０Ｂ ピストン型のセンタリフタ
４０ａ センタカム摺接面
ｄ センタカム空振り用のスリットの幅
ｔ センタカムの幅（板厚）

Claims (3)

1. 内燃機関の動弁機構を構成するカムとバルブステムとの間に介装された円筒型の直動型バルブリフタにおいて、前記カムは、高リフトカムと低リフトカムが一体化されて構成され、前記バルブリフタは、前記低リフトカムが摺接するサイドリフタと、前記高リフトカムが摺接するセンタリフタと、バルブリフト量を高低の２段階に切り替えるために前記センタリフタを動作させる油圧手段と、を備えた内燃機関用直動型バルブリフタであって、
   前記円筒型のリフタ本体の頂部にカム摺動方向に延びるセンタカム空振り用のスリットが設けられて、頂部に低リフトカム摺接面をもつサイドリフタが構成されるとともに、前記リフタ本体に前記スリットと直交する方向に延びる孔が設けられ、該孔に油圧によって摺動するピストン型センタリフタが配設されたことを特徴とする内燃機関用直動型バルブリフタ。
2. 前記孔は円孔で構成され、前記センタリフタは円筒型に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用直動型バルブリフタ。
3. 前記高リフトカム空振り用のスリットの幅が前記高リフトカムの幅（板厚）にほぼ整合することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用直動型バルブリフタ。

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