JP2944264B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

内燃機関の動弁装置

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JP2944264B2 JP3182179A JP18217991A JP2944264B2 JP 2944264 B2 JP2944264 B2 JP 2944264B2 JP 3182179 A JP3182179 A JP 3182179A JP 18217991 A JP18217991 A JP 18217991A JP 2944264 B2 JP2944264 B2 JP 2944264B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸排気バルブの開閉時
期及びバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御
する内燃機関の動弁装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、機関低速低負荷時におけ
る燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時にお
ける吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する
等のために、吸気・排気バルブの開閉時期とバルブリフ
ト量を機関運転状態に応じて可変制御する動弁装置は従
来から種々提供されており、その一例として特開昭60
−26109号公報等に記載されているものが知られて
いる。
【0003】図10に基づきその概略を説明すれば、シ
リンダヘッド1のアッパデッキの略中央近傍にカムシャ
フト2と該カムシャフト2に有するバルブ駆動カム2a
が配置されていると共に、該カムシャフト2の側部にロ
ッカアーム4が設けられている。該ロッカアーム4は、
一端部が駆動カム2aのカムフェイスに当接していると
共に、他端部が例えば吸気バルブ3のステムエンドに当
接している。また、このロッカアーム4は、湾曲状に形
成された背面5がレバー6に支点接触しながら左右に揺
動することにより駆動カム2のリフトが吸気バルブ3に
伝達されるようになっている。前記レバー6は、その一
端が支軸7に回動自在に軸支されており、その傾斜面6
aが制御カム8によって規制されている。
【0004】そして、前記制御カム8は、油圧アクチュ
エータ等の駆動機構により機関運転状態に応じて適宜な
位相に回動制御され、これによって吸気バルブ3の開閉
時期及びリフト量が可変制御される。即ち、例えば制御
カム8によるレバー6の押し下げ量が大であれば、駆動
カム2のベースサークル状態においてレバー6の自由端
部とロッカアーム4とが近接しており、したがって、吸
気弁3の開弁時期が早くなると共に、バルブリフト量が
大きくなり、一方制御カム8による押し下げ量が小であ
れば、同じ駆動カム2のベースサークル状態でもレバー
6の自由端部とロッカアーム4とが離間しているため、
吸気バルブ3の開弁時期を遅くなると共に、バルブリフ
ト量が小さくなる。尚、図中9はバルブスプリングであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前記従来の
動弁装置にあっては、駆動カム2がロッカアーム4の一
端部下面に直接当接して該ロッカアーム4を揺動させる
ようになっているため、該駆動カム2及びカムシャフト
2aを、必然的にシリンダヘッド1のアッパデッキ中央
近傍に配置せざるを得ない。
【0006】したがって、1気筒当たり複数の吸気バル
ブあるいは排気バルブを備えた火花点火式の内燃機関で
は、該各バルブの数に応じて駆動カム2を設ける必要
上、シリンダヘッド1に対する該駆動カム2及びカムシ
ャフト2aと図外の点火プラグとの相対的なレイアウト
の自由度が制約され、該点火プラグを燃焼室の中央に配
置することが困難になる。この結果、斯かる動弁装置を
1気筒当たり複数の吸気バルブ等を備えた機関には適用
できないか、あるいは機関の仕様の変更が余儀なくされ
る。
【0007】本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出
されたもので、駆動カムを揺動アームの上方に配置させ
ることにより1気筒当たり複数の吸気・排気バブルを備
え機関における該駆動カム及びカムシャフトと点火プラ
グとのレイアウトの自由度が向上する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、機関回転に同
期して回転する駆動カムと、該駆動カムの下方に位置
し、一端部が枢支部を介して揺動自在に支持されかつ他
端部が吸気・排気バルブに連繋する揺動アームと、一端
部が前記駆動カムのカムシャフトと並設された支持軸に
揺動自在に支持されかつ他端部上面が前記駆動カムの外
周面に当接するカムフォロアと、該カムフォロアと反対
側に位置し、一端部が前記支持軸に回動自在に連結され
かつ他端部が可動軸に回動自在に連結されたリンク部材
と、前記カムフォロアの下面に略平行に配置されて、一
端部が前記可動軸に揺動自在に支持されかつ前記カムフ
ォロアの揺動に伴い他端部で前記揺動アームの一端部を
吸気・排気バルブ側に押圧するレバー部材と、外周面が
前記リンク部材の他端部に当接し、該他端部の高さを機
関運転状態に応じて制御する制御機構とを備えたことを
特徴としている。
【0009】
【作用】前記構成の本発明によれば、例えば機関低速低
負荷時には、制御機構によって制御カムを所定方向へ回
動させて、該制御カムの最低位部をリンク部材の他端部
上面に当接させるため、可動軸を介してレバー部材の一
端部が上方に移動する。したがって、該レバー部材は、
カムフォロアの一端部外周縁を支点として揺動し、該レ
バー部材の他端部上面とカムフォロアの下面との間にく
さび状の隙間部が形成される。
【0010】したがって、駆動カムの回転によってカム
フォロアの他端部が押圧されて揺動し、駆動カムのベー
スサークル域からリフト域に達した初期の時点では、カ
ムフォロアは隙間部内を揺動してレバー部材の他端部を
押圧しない。そして、該隙間部を埋めた時点から押圧を
開始し、同時に該レバー部材が揺動アームの他端部を押
圧して吸気・排気バルブを開作動させる。したがって、
前記隙間部の移動範囲だけ駆動カムのカムリフト量が実
質的に小さくなり、バルブリフト量が小さくなると共
に、吸気・排気バルブの開弁時期が遅くれ、また、閉弁
時期が早まる。
【0011】一方、高速高負荷時には、制御カムが他方
へ回動して最高位部によってリンク部材の他端部上面を
押し下げる。このため、レバー部材の一端部が下方に移
動してカムフォロアの一端部外周縁を支点として揺動
し、該レバー部材の他端部上面全体とカムフォロアの下
面全体が当接して隙間部を消失させる。したがって、駆
動カムがベースサークル域からリフト域に達すと、該リ
フト移動がカムフォロアからレバー部材に直接的かつ即
座に伝達され、そのままレバー部材の他端部下面で揺動
アームの他端部を押し下げる。これによって、駆動カム
のカムリフト量が低速低負荷時よりも実質的に大きくな
り、大きなバルブリフト量が得られると共に、吸気・排
気バルブの開弁時期が早くなり、また、閉弁時期が遅く
なる。
【0012】
【実施例】図1〜図4は本発明に係る動弁装置の一実施
例を示し、1気筒当たり2つの吸気バルブを備えた火花
点火式内燃機関に適用したものである。
【0013】即ち、この動弁装置は、シリンダヘッド1
1に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられた
一対の吸気バルブ12,12と、該吸気バルブ12,1
2に対応した設けられた一対の揺動アームたるスイング
アーム13,13と、該スイングアーム13,13の上
方に配置されて、シリンダヘッド11上部のカム軸受に
支持されたカムシャフト14に設けられた駆動カム15
と、前記スイングアーム13,13と駆動カム15との
間に配置されたカムフォロア16と、該カムフォロア1
6と支持軸17を介して連結されたリンク部材18,1
8と、該リンク部材18,18に可動軸19を介して連
結されたレバー部材20と、シリンダヘッド11のブラ
ケット11aに支持された制御シャフト21に固着され
て、前記リンク部材18,18に当接する各一対の制御
カム22,22とを備えている。
【0014】前記両スイングアーム13,13は、図4
に示すように対向両側部の下端縁に架設された連結部2
3によって連結されていると共に、一端部13a,13
aがシリンダヘッド11に保持された枢支部たるピボッ
ト24,24によって揺動自在に支持され、かつ他端部
13b,13bが吸気バルブ12,12のバルブステム
12a,12a上端に当接している。前記連結部23
は、略板状を呈し、各スイングアーム13,13の円弧
状下端縁に沿って一体に形成されていると共に、上面2
3aが円弧状に形成されている。
【0015】前記駆動カム15は、一対の吸気バルブ1
2,12に対して1個づつ設けられ、ベースサークル面
15aとリフト面15bとを有している。
【0016】前記カムフォロア16は、図2にも示すよ
うに一端部16aがカムシャフト14と並行に設けられ
た前記支持軸17に揺動自在に支持されていると共に、
他端部16bの上面に前記駆動カム15のカムフェイス
に当接する円弧状のカム面16cが設けられている。さ
らに、カムフォロア16の下面16dは、図4に示すよ
うに略平坦状に形成されている。前記支持軸17は、両
端部がシリンダヘッド11の所定部位に軸支されてい
る。
【0017】前記リンク部材18,18は、図2にも示
すように夫々略平板状を呈し、カムフォロア16と支持
軸17を挟んだ反対側に配置されて、一端部18a,1
8aが前記支持軸17に連結されている一方他端部18
b,18bが前記可動軸19に連結されている。この可
動軸19は、図3にも示すようにリンク部材18,18
間の長さと同一に短尺に形成されて、両端部がシリンダ
ヘッド11等に支持されることなく、フリーな状態にな
っている。
【0018】前記レバー部材20は、両リンク部材1
8,18の間に配置され、一端部20aが可動軸19に
揺動自在に支持されていると共に、他端部20bの先端
から下面に亘って形成された円弧面20cが前記連結部
23の上面23aに当接している。また、レバー部材2
0の上面20dは、平坦状に形成され、前記カムフォロ
ア16の下面16dに当接している。
【0019】前記制御カム22,22は、軸部25を介
して一体に連結され、夫々同一の雨滴形状を呈し、カム
フェイスが前記リンク部材18,18の一端部上面に当
接していると共に、最高位部22aと最低位部22bが
対称位置ではなく、一部の平坦面を介して互いに非対称
位置に形成されている。また、制御カム22,22は、
制御シャフト21を介して制御機構26により回動制御
されるようになっている。
【0020】この制御機構26は、図3に示すように一
端27aが制御カム22の軸部25端部に、他端27b
が制御シャフト21に夫々止着されて制御カム22,2
2を一方向に回転させる捩りばね27と、制御シャフト
21の一端部に設けられて捩りばね27のばね力に抗し
て制御シャフト21を他方向に回動させる電磁アクチュ
エータ28とを備えている。前記電磁アクチュエータ2
8は、マイクロコンピュータを内蔵したコントローラ2
9からの制御信号により駆動し、このコントローラ29
は、図外のクランク角センサやエアーフローメータ等の
各種センサ類からの機関回転数,負荷等の情報信号に基
づいて現在の機関運転状態を検出し、その信号を電磁ア
クチュエータ28に出力している。
【0021】以下、本実施例の作用について説明する。
【0022】まず、機関低速低負荷時には、コントロー
ラ29からの制御信号によって電磁アクチュエータ28
がOFF(非通電)されるため、制御カム22,22は
捩りばね27のばね力により一方向へ回動し、図5に示
す位置に保持される。つまり、制御カム22,22の最
低位部22b,22bがリンク部材18,18の他端部
18b,18bに当接する。このため、レバー部材20
は、一端部20aが可動軸19を介して上方に移動して
全体がカムフォロア16の一端部16a外周縁を支点と
して時計方向に揺動し、他端部20b円弧面20cが連
結部23の上面23a上を左方向に摺接すると共に、他
端部20b上面20dとカムフォロア16下面16dと
の間にくさび状の隙間部30が形成される。
【0023】したがって、カムフォロア16は、駆動カ
ム15の回転によってカム面16cが押圧されて揺動
し、駆動カム15のベースサークル面15aからリフト
面15dに達した初期の時点では、カムフォロア16は
隙間部30内を揺動してレバー部材20の他端部20b
上面20dを押し下げない。そして、該隙間部30を完
全に埋めた時点から押し下げを開始する。依って、この
時点からレバー部材20が、他端部20bの円弧面20
cで連結部23を押し下げ、各スイングアーム13,1
3の他端部13b,13bが、吸気バルブ12,12を
開作動させて、リフト面15bの頂部では、図6に示す
ようにカムフォロア16が時計方向に大きく揺動して下
面16d先端側がレバー部材20の他端部20b上面2
0dを押し下げ、連結部23を介して吸気バルブ12,
12を最大に開作動させる。
【0024】したがって、斯かる低速低負荷運転域で
は、カムリフト特性が小さくなり、図9に示すようにバ
ルブリフト量が小さくなると共に、吸気バルブ12,1
2の開時期が遅くなり、バルブオーバーラップが小さく
なる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得
られる。
【0025】一方、機関高速高負荷時には、コントロー
ラ29から電磁アクチュエータ28にON信号(通電)
が出力されて、図7に示すように制御カム22,22を
捩りばね27のばね力に抗して他方へ回動させ、最高位
部22a,22aがリンク部材18,18の他端部18
b,18bを押し下げる。このため、レバー部材20
は、一端部20aが可動軸19を介して下動して全体が
反時計方向に揺動し、他端部20b円弧面20cが連結
部23の上面23a上を右方向へ摺接すると共に、該他
端部上面20d全体がカムフォロア16下面16dに当
接して図示の如く隙間部30を消失させる。つまり、レ
バー部材20とカムフォロア16が平行状態で当接す
る。
【0026】したがって、駆動カム15が、ベースサー
クル面15aからリフト面15bに達すると、該リフト
移動がカムフォロア16からレバー部材20に直接的か
つ即座に伝達され、そのままレバー部材20の他端部円
弧面20cで連結部23の上面23aを押し下げる。こ
れによって、駆動カム15のリフトがスイングアーム1
3,13に直接的に伝達され、リフト面15bの頂部で
は図8に示すようにスイングアーム13,13の揺動量
が低速低負荷時に比較して大きくなり、吸気バルブ1
2,12び最大開度量も十分に大きくなる。
【0027】即ち、この高速高負荷運転域では、カムリ
フト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図9に
示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、吸気バ
ルブ12,12の開時期が早くなる。この結果、吸気充
填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【0028】このように、本実施例では吸気バルブ1
2,12の開閉時期やバルブリフト量を可変にできるこ
とは勿論のこと、駆動カム15及びカムシャフト14を
シリンダヘッド11の中央側ではなく、スイングアーム
13,13の上方位置つまり吸気バルブ12,12の略
上方位置に配置することが可能になるため、1気筒当た
り複数の吸気バルブ12,12を備えたものでも、該カ
ムシャフト14等による点火プラグのレイアウトの自由
度が制約されることなく、燃焼室の中央に配置すること
ができる。
【0029】また、カムフォロア16とリンク部材18
並びにリンク部材18とレバー部材20とを夫々共通の
支持軸17及び可動軸19で連結したため、全体の構造
が簡素化されると共に、各構成部品の形状設定も容易で
あり、また加工作業も容易となり、コストの点で有利と
なる。
【0030】更に、両スイングアーム13,13が連結
部23を介して一体に成形されているため、その製造作
業が容易になるばかりか、一つのレバー部材20で両方
とも押し下げられるので、部品点数を少なくすることが
できる。
【0031】本発明は、吸気バルブ12,12側ばかり
か排気バルブ側、あるいは吸気・排気バルブの両方側に
適用できる。また、制御カム22に代えて、油圧によっ
て作動するピストンを用いてリンク部材18の他端部1
8bの高さを制御するようにしてもよい。
【0032】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る動弁装置によれば、吸気・排気バルブの開閉時期や
バルブリフト量を可変制御できることは勿論のこと、カ
ムシャフトと駆動カムを、シリンダヘッドのアッパデッ
キの中央部近傍ではなく、揺動アームの上方位置つまり
吸気・排気バルブの略軸方向上方位置に配置できるた
め、シリンダヘッドに対する点火プラグ等のレイアウト
の自由度が向上する。この結果、たとえ1気筒当たり複
数の吸気・排気バルブを備えた機関にも仕様等を変更さ
せることなく十分に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図2のA−A線断面図
【図2】本実施例の平面図。
【図3】図1のB矢視図。
【図4】図1のC−C線断面図。
【図5】本実施例の低速低負荷時における作用を示す図
1のA−A線断面図。
【図6】同作用を示す図1のA−A線断面図。
【図7】本実施例の高速高負荷時における作用を示す図
1のA−A線断面図。
【図8】同作用を示す図1のA−A線断面図。
【図9】本実施例のバルブリフト特性を示す図。
【図10】従来の動弁装置を示す断面図。
【符号の説明】
11…シリンダヘッド、12…吸気バルブ、13…スイ
ングアーム(揺動アーム)、13a…一端部、13b…
他端部、14…カムシャフト、15…駆動カム、16…
カムフォロア、16a…一端部、16b…他端部、16
c…カム面、17…支持軸、18…リンク部材、18a
…一端部、18b…他端部、19…可動軸、20…レバ
ー部材、20a…一端部、20b…他端部、20c…円
弧面、22…制御カム、24…ピボット(枢支部)、2
6…制御機構。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01L 13/00 301

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関回転に同期して回転する駆動カム
    と、該駆動カムの下方に位置し、一端部が枢支部を介し
    て揺動自在に支持されかつ他端部が吸気・排気バルブに
    連繋する揺動アームと、一端部が前記駆動カムのカムシ
    ャフトと並設された支持軸に揺動自在に支持されかつ他
    端部上面が前記駆動カムの外周面に当接するカムフォロ
    アと、該カムフォロアと反対側に位置し、一端部が前記
    支持軸に回動自在に連結されかつ他端部が可動軸に回動
    自在に連結されたリンク部材と、前記カムフォロアの下
    面に略平行に配置されて、一端部が前記可動軸に揺動自
    在に支持されかつ前記カムフォロアの揺動に伴い他端部
    で前記揺動アームの一端部を吸気・排気バルブ側に押圧
    するレバー部材と、外周面が前記リンク部材の他端部に
    当接し、該他端部の高さを機関運転状態に応じて制御す
    る制御機構とを備えたことを特徴とする内燃機関の動弁
    装置。
JP3182179A 1991-07-23 1991-07-23 内燃機関の動弁装置 Expired - Fee Related JP2944264B2 (ja)

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