JPH01219304A - 内燃機関の動弁装置 - 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】 Ａ０発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、閉弁方向にばね付勢された機関弁には、一端
を弁駆動室に臨ませた弁側ピストンの他端が連動、連結
され、機関の回転に連動するカムには、軸線まわりの角
変位が可能なカム側ピストンの一端が連動、連結され、
該カム側ピストンの他端が臨むポンプ室には、常時一定
の油圧を供給するための油圧供給源が逆止弁を介して接
続されるとともに前記弁駆動室が接続され、カム側ピス
トンのストロークに応じてポンプ室に連通ずる状態とそ
の連通状態を解除する状態とを切換可能な油圧解放路が
、カム側ピストンの角変位位置に応じてその切換時期を
変化させるべ（配設される内燃機関の動弁装置に関する
。

（２）従来の技術 従来、かかる装置は、たとえば特公昭４６−２２９６２
号公報等により公知である。

（３）発明が解決しようとする課題 ところが上記従来のものでは、ポンプ室および弁駆動室
が相互に離隔した部材に設けられるとともにバイブ等で
接続されており、ポンプ室および弁駆動室間のデッドボ
リュームが太き（なっていた、このため、作動油の圧縮
性による精度の低下があり、また高油圧になったときの
剛性不足による精度低下があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、作
動油の圧縮性による精度低下ならびに高油圧時の剛性不
足による精度低下を解消した内燃機関の動弁装置を提供
することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）課題を解決するための手段 本発明によれば、剛性材料から成るブロックの相互に近
接した位置に第１および第２シリンダ孔が穿設され、そ
れらのシリンダ孔の閉塞端との間に弁駆動室およびポン
プ室を画成すべくカム側ピストンおよび弁側ピストンが
第１および第２シリンダ孔にそれぞれ摺動可能に嵌合さ
れ、弁駆動室およびポンプ室を接続するための油路が該
ブロックに設けられる。

（２）作用 上記構成によれば、弁駆動室およびポンプ室が共通のブ
ロックに設けられるので、弁駆動室およびポンプ室間の
デッドボリュームが小さくなり、作動油の圧縮性による
精度低下を極力抑え、しかも弁駆動室およびポンプ室間
を結ぶ油路もブロックに設けられるので、高油圧時の油
路膨張による精度低下の心配もない。

（３）実施例 以下、図面による本発明の一実施例について説明すると
、先ず第１図において、内燃機関Ｅのシリンダブロック
１にはシリンダ２が形成されており、このシリンダ２に
はピストン３が摺動可能に嵌合される。シリンダブロッ
ク１の上部にはシリンダヘッド４が結合されており、ピ
ストン３の頂部に臨んで形成された燃焼室５の天井面５
ａには、図示しない吸気ポートに通じる一対の吸気弁口
６と、排気ポート７に通じる一対の排気弁口８とが開口
され、各吸気弁口６および排気弁口８をそれぞれ開閉可
能な機関弁としての一対の吸気弁９および一対の排気弁
１０がシリンダへラド４により軸方向移動可能に支承さ
れる。しかも各吸気弁９　−は図示しない弁ばねにより
閉弁側すなわち上方に向けて付勢され、各排気弁１０は
弁ばね１１により閉弁側すなわち上方に向けて付勢され
る。

吸気弁９および排気弁１０は、基本的に同一の構成を有
する動弁装置１２により駆動されるものであり、以下、
排気弁１０の動弁装置１２についてのみ説明する。

動弁装置１２は、図示しないクランク軸から減速比１／
２で駆動されるカム軸１３に固設されるカム１４と、該
カム１４に一端が連動、連結されるカム側ピストン１５
と、カム軸１３と平行なロッカアーム軸１６により基端
部が揺動可能に支承されるとともに先端部には一対の排
気弁１０の上端にそれぞれ当接可能な一対のタペットね
じ１７が螺合されるロッカアーム１８と、このロッカア
ーム１８を介して一端を両排気弁１０に連動、連結した
発側ピストン１９とを備える。

カム１４は、その回転軸線を中心とする仮想円に沿うベ
ース内部１４ａと、該ベース内部１４ａから半径方向外
方に隆起した高位部１４ｂとを外面に有してカム軸１３
に固設される。またカム軸１３の上方位置には剛性材料
からなるブロック２０が固定配置され、このブロック２
０に前記カム側ピストン１５および発側ピストン１９が
配設される。すなわちブロック２０にはカム軸１３の軸
線とほぼ直交して上下方向に延びる第１シリンダ孔２１
と、排気弁１０に対応して傾斜しながら第１シリンダ孔
２１に近接した位置で上下に延びる第２シリンダ孔２２
とが穿設される。しかも第１および第２シリンダ孔２１
．２２は、それらの上端を閉塞するとともにその下端を
開放するようにしてブロック２０に穿設されており、第
１シリンダ孔２１にはカム側ピストン１５が軸方向摺動
および軸線まわりの角変位を可能にして嵌合され、また
第２シリンダ孔２２には発側ピストン１９が軸方向摺動
可能に嵌合される。

第２図を併せて参照して、カム側ピストン１５と第１シ
リンダ孔２１の上部閉塞端との間にはポンプ室２３が画
成される。このポンプ室２３に臨むカム側ピストン１５
の他端面すなわち上端面１５ａは、軸線に直交する平面
に対して角度をなすネうに傾斜した平坦面状に形成され
る。またカム側ピストン１５の中間部には環状凹部２４
が設けられ、この環状凹部２４はポンプ室２３に連通ず
る。さらにブロック２０には、常時一定圧の油圧を供給
するための油圧供給源２５に通じる接続管２６が接続さ
れる。一方、ブロック２０には一端を前記環状凹部２４
に常時連通させるとともに他端が前記接続管２６に通じ
る通路２７が設けられており、この通路２７の途中には
逆止弁２８が介設される。この逆止弁２８は、接続管２
６例の油圧が環状凹部２４例の油圧よりも一定値以上高
いときに開弁して接続管２６側から環状凹部２４への作
動油の流通を許容し、環状凹部２４側から接続管２６側
への作動油の流通を阻止するものである。

第１シリンダ孔２１の下部には、下方に臨む段部２１ａ
を介して大径孔部２１ｂが設けられており、この大径孔
部２１ｂには有底円筒状のカムフォロア２９が閉塞端を
下方にして摺動可能に嵌合される。このカムフォロア２
９の閉塞端外面すなわち下面には、耐摩耗性材料からな
る摺接板３゜が固着されており、この摺接板３ｏがカム
１４に摺接される。

第３図を併せて参照して、カム側ピストン１５の下部に
は横断面を略矩形状にした軸部３１が同軸に連設され、
該軸部３１にはねじ部材３２が同軸に螺合されている。

このねじ部材３２の頭部すなわち下端には、カムフォロ
ア２９の閉塞端内面に当接する当接部材３３が係合され
ており、該当接部材３３と、段部２１ａに係合した受は
部材３４との間にばばね３５が縮設される。したがって
当接部材３３すなわちカムフォロア２９およびカム側ピ
ストン１５は、ばね３５のばね力によりカム１４に摺接
する側に付勢されており、カム軸１３とともにカム１４
が回転作動することによりカム側ピストン１５が第１シ
リンダ孔２１内を往復摺動せしめられる。なお、ねじ部
材３２に対応する突部が軸部３１に一体にかつ同軸に突
設されていてもよい。

第１シリンダ孔２１の上部内面には、油圧解放路３７が
開口されており、この油圧解放路３７は、ポンプ室２３
に連通して該ポンプ室２３の油圧を解放する状態と、ポ
ンプ室２３との連通状態を解除する状態とを、カム側ピ
ストン１５のストローク位置に応じて切換えられる。す
なわち油圧解放路３７はカム側ピストン１５の側面で遮
断可能なものであり、カム側ピストン１５の上端面１５
ａが油圧解放路３７を通過して下方に移動したときに油
圧解放路３７がポンプ室２３に連通する。しかもカム側
ピストン１５の上端面１５ａは、軸線に直交する平面に
対して傾斜するように形成されているので、カム側ピス
トン１５の軸線まわりの角変位位置に応じて、前記油圧
解放路３７をポンプ室２３に連通ずる状態とその連通状
態を解除する状態との切換時期が変化する。

このカム側ピストン１５を軸線まわりに角変位駆動すべ
く、カム側ピストン１５の下部の軸部３１にはレバー３
８が係合される。該レバー３８は、第１シリンダ孔２１
の下部の一部を開放するようにしてブロック２０に設け
られたスリット（図示せず）を経て第１シリンダ孔２１
内に挿入されるものであり、その先端には軸部３１を軸
方向移動自在に貫通せしめる四角形状の挿通孔３９が穿
設される。この挿通孔３９および軸部３１の係合により
、レバー３８がカム側ピストン１５の軸線まわりに揺動
作動するのに応じてカム側ピストン１５がその軸線まわ
りに角変位駆動される。

一方、ブロック２０の上方位置に固定配置されている支
持部材４０には、前記カム側ピストン１５と同軸の回動
軸４１が軸線まわりに回動自在に支承されており、この
回動軸４１の下端に固着されたアーム４２の外端と前記
レバー３８の外端とが連結される。また回動軸４１の上
端部には、前記アーム４２と直交する方向に延びるアー
ム４３の一端が固着されており、このアーム４３の他端
には回動軸４１の軸線と平行な軸線を有するピン４４を
介して連結ロッド４５の一端が連結される。

一方、回動軸４１の側方位置には回動軸４１と平行な軸
線の出力軸４６ａを有するステッピングモータ４６が配
置されており、この出力軸４６ａには、前記アーム４３
とほぼ平行なアーム４７の一端が固着され、該アーム４
７の他端には前記ピン４４と平行なピン４８を介して連
結ロッド４９の一端が連結される０両連結ロッド４５，
４９間は、両連結ロンド４５．４９間の距離を調整可能
にして調整部材５０により連結される。

このような構成によると、ステッピングモータ４６の作
動によりレバー３８をカム側ピストン１５の軸線まわり
に角変位駆動することができ、それに応じてカム側ピス
トン１５が軸線まわりに角変位し、それによりカム側ピ
ストン１５の摺動による油圧解放路３７のポンプ室２３
への連通および遮断時期が変化する。

再び第１図に注目して、第２シリンダ孔２２には、その
上部閉塞端との間に弁駆動室５１を画成して発側ピスト
ン１９が摺動可能に嵌合される。

この発側ピストン１９の中間部外面には環状凹部５２が
設けられており、この環状凹部５２は、発側ピストン１
９内に配設された逆止弁５３を介して弁駆動室５１に接
続される。該逆止弁５３は環状凹部５２例の油圧が弁駆
動室５１例の油圧よりも一定値以上高いときに開弁して
環状凹部５２から弁駆動室５１に向けての作動油の流通
を許容し、弁駆動室５１から環状凹部５２に向けての作
動油の流通を阻止するものである。

発側ピストン１９の下部には下方に延びる押圧軸部５４
が同軸に連設されており、この押圧軸部５４の先端すな
わち下端はロッカアーム１８の先端上部に当接する。ま
た該押圧軸部５４の中間部には規制鍔部５５が一体に設
けられており、第２シリンダ孔２２の下部開口端には該
規制鍔５５に当接して発側ピストン１９の上限位置を規
制するための規制段部５６が設けられる。ただし、発側
ピストン１９の上限位置は、実際には排気弁１０が排気
弁口８の周縁部に着座することにより定まる。

ブロック２０には、第１シリンダ孔２１の上部と第２シ
リンダ孔２２の上部とを結ぶ油路５７が穿設される。こ
の油路５７の第１シリンダ孔２１への開口端は、カム側
ピストン１５の環状凹部２４に常時連通する位置に設定
される。また油路５７の第２シリンダ孔２２への開口端
は、発側ピストン１９の上昇時に排気弁１０が排気弁口
８の周縁部に着座して上限位置に達する直前に該発側ピ
ストン１９により弁駆動室５１との連通が遮断される位
置に設定される。さらに発側ピストン１９の環状凹部５
２は、発側ピストン１９の上限位置からの下降時に少な
くとも弁駆動室５１および油路５７が直接連通するまで
は油路５７に連通ずるようにして発側ピストン１９に設
けられる。

弁駆動室５１およびポンプ室２３間は、絞りとしての機
能を発揮すべ（小径に形成された油路５８を介して常時
連通される。すなわち油路５８は、第２シリンダ孔２２
の上部閉塞端に下端を開口させて第２シリンダ孔２２の
軸線方向に沿ってブロック２０に穿設される。一方、ブ
ロック２０の上部にボルト５９が螺着されており、この
ボルト５９の頭部およびブロック２０の上面間に挟持さ
れるシール板６０と、ブロック２０との間にはボルト５
９を囲繞する環状室６１が形成され、この環状室６１に
前記油路５８の上端が連通ずる。また該環状室６１およ
びポンプ室２３間を連通ずる油路６２がブロック２０に
穿設される。したがって弁駆動室５１は、油路５８、環
状室６１および油路６２を介してポンプ室２３に連通ず
ることになる。

次にこの実施例の作用について第４図および第５図を参
照しながら説明すると、ステッピングモータ４６は、内
燃機関Ｅの運転条件に応じて作動せしめられるものであ
り、それによりカム側ピストン１５が角変位駆動されて
排気弁１０の開閉時期およびリフト量が制御される。す
なわち第４図で示すようにカム側ピストン１５における
上端面１５ａの傾斜方向が油圧解放路３７の開口方向と
一致しておりカム側ピストン１５が最下限位置にある状
態で油圧解放路３７が既に遮断しているときにはカム側
ピストン１５の無効ストロークが無い状態であり、無効
ストロークを１００％とするときには、第５図で示すよ
うにカム側ピストン１５における上端面１５ａの傾斜方
向を油圧解放路３７の開口方向と直交する方向とし、カ
ム側ピストン１５が最下限位置にある状態で油圧解放路
３７はポンプ室２３に連通している。

先ず第４図を参照しながら、カム側ピストン１５の無効
ストロークが無い場合の作動について説明すると、カム
フォロア２９の摺接板３０が第４図（ａ）で示すように
カム１４のベース内部１４ａに摺接しているときにはカ
ム側ピストン１５は最下限位置にあり、このときには油
圧解放路３７はカム側ピストン１５の上端部側面により
閉鎖されている。またこの状態では、発側ピストン１９
は弁ばね１１のばね力により最上限位置まで上昇してお
り、油路５７と弁駆動室５１とは遮断されている。

次いで第４図（ｂ）で示すようにカム１４０回転に応じ
て該カム１４の高位部１４ｂがカムフォロア２９の摺接
板３０に摺接するようになると、カム側ピストン１５は
上方に押上げられ、ポンプ室２３の容積が収縮する。こ
のポンプ室２３の容積収縮に応じてポンプ室２３の油圧
が増大するが、上述のように弁駆動室５１および油路５
７間は遮断しているので、増圧した油圧は逆止弁５３を
介して弁駆動室５１に供給される。したがって弁駆動室
５１の油圧は徐々に増大し、その油圧増大に応じて発側
ピストン１９が下方に押圧され、油路５７が弁駆動室５
１に連通したときにポンプ室２３の油圧が油路５７を経
て弁駆動室５１に大量に供給されて発側ピストン１９が
さらに下方に押圧される。この発側ピストン１９の下方
への移動により、ロッカアーム１８を介して排気弁１０
が下方すなわち開弁方向に駆動される。

第４図（Ｃ）で示すように、カム１４の高位部１４ａに
よりカム側ピストン１５が最上限位置まで上昇せしめら
れたときに発側ピストン１９は最下限位置まで降下せし
められ、この状態で排気弁１０のリフト量が最大上なる
。

次にカム１４の回転に応じて第４図（ロ）の状態を経て
第４図（ａ）の状態へと戻る。すなわち最上限位置まで
押上げられたカム側ピストン１５は、カム１４の回転に
応じてカムフォロア２９の摺接板３０がカム１４の高位
部１４ｂからベース内部１４ａへと摺接するようになる
のに応じて降下する。

これによりポンプ室２３の容積が増大し、弁駆動室５１
の油圧が低下するので、弁ばね１１によりロッカアーム
１８を介して発側ピストン１９が押上げられていき、排
気弁１０が閉弁作動する。しかも発側ピストン１９が最
上限位置に達する直前には、油路５７と弁駆動室５１と
の間が遮断されて弁駆動室５１とポンプ室２３とは油路
５８のみを介して連通ずることになり、弁駆動室５１の
作動油のポンプ室２３側への戻り量は油路５８により絞
られることになる。したがってカム側ピストン１９は、
その最上限位置に達する直前には緩やかに押上げられる
ようになり、排気弁１０の着座速度が低下し、バウンシ
ングの発生が防止される。

次に第５図で示すようにカム側ピストン１５の無効スト
ロークを１００％としたときを想定する。

このときには、第５図（ａ）で示すようにカム側ピスト
ン１５が最下限位置にある状態で油圧解放路３７はポン
プ室２３に連通している。

次いで第５図（ロ）で示すようにカムフォロア２９の摺
接板３０がカム１４の高位部１４ｂに摺接してカム側ピ
ストン１５が押上げられると、油圧解放路３７がカム側
ピストン１５により遮断されるようになり、ポンプ室２
３の油圧が増大する。しかも油圧解放路３７はカム側ピ
ストン１５の上昇に応じて漸次遮断されるのでポンプ室
２３の油圧は急激には増大せず、カムフォロア２９にお
ける摺接板３０のカム１４への接触面圧が急激に増大す
ることはない。しかも油圧解放路３７が遮断されるまで
はポンプ室２３の油圧が徐々に増大するので、この間に
は、逆止弁５３を介してポンプ室２３に通じる弁駆動室
５１の油圧も発側ピストン１９を押下げるほとは上昇せ
ず、したがってこの間は発側ピストン１９は最上限位置
に在るままであり、カム側ピストン１５のこの間の上昇
ストロ−クは無効となっている。

油圧解放路３７が完全に遮断されてからは、第５図（Ｃ
）で示すように、カム１４の高位部１４ｂによりカム側
ピストン１５が押上げられることにより、最初は逆止弁
５３を介して弁駆動室５１に油圧が供給されて発側ピス
トン１９が徐々に下方に押下げられ、次いで油路５７が
弁駆動室５１に連通してからは弁駆動室５１への油圧導
入量が大となるのに応じて発側ピストン１９の下降速度
が大となる。このような発側ピストン１９の下方への押
下げにより排気弁１０が開弁作動せしめられるが、油圧
解放路３７を遮断するまでは発側ピストン１９の下降が
開始されないので、第４図で示したときに比べると排気
弁ｌＯの開弁時期が遅くなることになる。しかも弁駆動
室５１の容積増大量は第４図で示したときに比べると小
さく、したがって発側ピストン１９の移動量すなわち排
気弁１Ｏのリフト量も小さくなる。

カム１４のさらなる回転によりカム側ピストン１５は最
上限位置から下降し、それに応じて発側ピストン１９も
上昇して排気弁１０は閉弁方向に作動するが、その着座
時には第４図で示したのと同様に油路５７が弁駆動室５
１と遮断し、弁駆動室５１が油路５８を介してポンプ室
２３に連通ずるようになるので、着座速度が低下してバ
ウンシングの発生が防止される。しかも排気弁１０が完
全に閉弁するのは第５図（ハ）で示す状態であり、この
ときにはカム側ピストン１５は最下限位置には達してい
ない、したがって排気弁１０の閉弁時期が第４図で示し
たときよりも早（なることになる。

このようにしてカム側ピストン１５の軸線まわりの角変
位位置を調整することにより、排気弁１０の開閉時期お
よびリフト量を内燃機関Ｅの運転状態に応じて制御する
ことが可能となる。しかもカム側ピストン１５、発側ピ
ストン１９がブロック２０の相互に近接した位置に配設
され、ポンプ室２３および弁駆動室５１間の油路５７．
５８゜６２も比較的短い距離でブロック２０に穿設され
るので、作動油の圧縮性に起因した制御精度の低下は極
力小さく抑えられる。また油路５７，５８゜６２が剛性
材料から成るブロック２０に穿設されることにより高油
圧となっても油路５７．５８゜６２の断面積が膨張する
ことなく、したがって従来のパイプを用いていたときに
生じていた剛性不足による精度低下を回避することがで
きる。

以上の実施例で、口７カアーム１８は１シリンダ当たり
２つの排気弁１０を同時に駆動するために用いられてい
るものであり、１シリンダあたり１つの排気弁１０が配
設されている場合には、発側ピストン１９の押圧ロッド
５４を排気弁１０に直接当接するようにしてもよい、。

Ｃ０発明の効果 以上のように本発明によれば、剛性材料から成るブロッ
クの相互に近接した位置に第１および第２シリンダ孔が
穿設され、それらのシリンダ孔の閉塞端との間に弁駆動
室およびポンプ室を画成すべくカム側ピストンおよび発
側ピストンが第１および第２シリンダ孔にそれぞれ摺動
可能に嵌合され、弁駆動室およびポンプ室を接続するた
めの油路が該ブロックに設けられるので、ポンプ室およ
び弁駆動室間の油路のボリュームを小さくして作動油の
圧縮性に基づく精度低下を回避し、しかも高圧時の油路
自体の膨張を回避して精度低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は内
燃機関の要部縦断側面図、第２図はカム側ピストンを角
変位駆動するための構成を示すための切欠き斜視図、第
３図は第２図のｌ−１１１線断面図、第４図はカム側ピ
ストンの無効ストロークをＯとしたときの作動状態を順
次説明するための縦断面図、第５図はカム側ピストンの
無効ストロークを１００％としたときの作動状態を順次
説明するための縦断面図である。 ９・・・機関弁としての吸気弁、ｌＯ・・・機関弁とし
ての排気弁、１２・・・動弁装置、１４・・・カム、１
５・・・カム側ピストン、１９・・・発側ピストン、２
０・・・ブロック、２１・・・第１シリンダ孔、２２・
・・第２シリンダ孔、２３・・・ポンプ室、２５・・・
油圧供給源、２８・・・逆止弁、３７・・・油圧解放路
、５１・・・弁駆動室、５７．５８．６２・・・油路 Ｅ・・・内燃機関

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 閉弁方向にばね付勢された機関弁には、一端を弁駆動室
   に臨ませた弁側ピストンの他端が連動、連結され、機関
   の回転に連動するカムには、軸線まわりの角変位が可能
   なカム側ピストンの一端が連動、連結され、該カム側ピ
   ストンの他端が臨むポンプ室には、常時一定の油圧を供
   給するための油圧供給源が逆止弁を介して接続されると
   ともに前記弁駆動室が接続され、カム側ピストンのスト
   ロークに応じてポンプ室に連通する状態とその連通状態
   を解除する状態とを切換可能な油圧解放路が、カム側ピ
   ストンの角変位位置に応じてその切換時期を変化させる
   べく配設される内燃機関の動弁装置において、剛性材料
   から成るブロックの相互に近接した位置に第１および第
   ２シリンダ孔が穿設され、それらのシリンダ孔の閉塞端
   との間に弁駆動室およびポンプ室を画成すべくカム側ピ
   ストンおよび弁側ピストンが第１および第２シリンダ孔
   にそれぞれ摺動可能に嵌合され、弁駆動室およびポンプ
   室を接続するための油路が該ブロックに設けられること
   を特徴とする内燃機関の動弁装置。