JPH01285612A - 内燃機関の弁作動状態切換装置 - 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】 ［発明の目的コ 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関の回転速度に応じて吸気弁或いは排気
弁の作動状態を段階的に変化させるための切換装置に関
する。

〈従来の技術〉 燃焼室への混合気の送給、及び燃焼ガスの排出を所定の
タイミングに応じて行なわせるために、４サイクル内燃
機関の燃焼室は吸気弁と排気弁とを備えており、これら
両弁は、バルブステムを囲繞するように設けられたバル
ブスプリングにより常時閉弁方向に付勢されている。更
にこれら両弁は、機関のクランク軸からベルト・プーリ
などを用いて連結駆動されるカム軸に一体的に設けられ
たカムにより、上記したバルブスプリングの付勢力に抗
して強制的に押開けられるようにされている。

一方、気筒毎に複数の吸気弁或いは排気弁を設け、低速
運転時には一方の吸気弁、或いは排気弁を作動させ、高
速運転時にはすべての弁を作動させ、同時にこれら弁の
作動タイミングを機関の回転速度に応じて変化させるこ
とにより、広い運転範囲にわたる燃焼室への混合気の充
填効率向上を計るようにした技術が種々提案されている
。

このような弁作動状態切換装置として、例えば本出願人
による特開昭６１−１９９１１号公報に於て、一方の吸
気弁或いは排気弁に対応し且つ機関の低速運転域に対応
した形状を有する低速用カムと、機関の高速運転域に対
応した形状を有する高速用カムとを、機関の回転に同期
して回転駆動されるカム軸に一体的に形成すると同時に
、低速用カムに摺接すると共に一方の吸気弁或いは排気
弁に当接し得る第１０ツカアーム及び他方の吸気弁或い
は排気弁に当接し得る第２０ツカアームと、高速用カム
に摺接する第３０ツカアームとを相互に隣接して相対角
度変位可能なようにロッカシャフトに軸支し、これら第
１〜第３の各ロッカアームを一体的に連結する状態と、
各ロッカアーム間の相対角度変位を許容する状態との切
換を可能にした連結手段をこれら第１〜第３０ツカアー
ムに内設するようにした内燃機関の弁作動状態切換装置
が提案されている。そしてこの連結手段として、各ロッ
カアーム間を連通ずるように内設されたガイド孔内にピ
ストンを摺合させ、このピストンを油圧駆動にて互いに
隣接するロッカアーム同土間に跨がせることにより、各
ロッカアーム同士を選択的に連結し得るようにした構造
が同明細書に開示されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかるに、上記構造に於ては、ロッカアームのロッカシ
ャフトに対する揺動中心とバルブステムに対する当接端
との中間部に各ロッカアーム間を連結するピストンが設
けられるために、ロッカアーム道端部の慣性質量を低減
することが困難である。このことは、動弁系レスポンス
の向上を阻害する一因ともなり、好ましいことではない
。

また、各ロッカアームに摺合したピストンの軸線方向端
面は、非連結時にあっては、隣接する各ロッカアーム同
士の間に必ず位置させねばならない。従って、特に、ロ
ッカアーム同士が互いに密接して隣接配置されるような
場合には、極めて高い軸線方向精度にてピストンを製造
せねばならず、そのなめに精度管理が厄介となり、製造
コストの高騰を招くことが考えられる。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みなされた
ものであり、その主な目的は、バルブステム上に於ける
ロッカアームの等価慣性重量を低減することができ、し
かも比較的低精度であってもその作動に影響を及ぼすこ
とのない内燃機関の弁作動状態切換装置を提供すること
にある。

［発明の構成］ く問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、カムを一体的に有
し且つクランク軸と同期回転するカム軸と、燃焼室の吸
気ポート或いは排気ポートに設置され、ばね手段により
常時閉弁付勢されると共に前記カムにより開弁駆動され
る弁と、前記カムの揚程を前記弁に付与すべく前記カム
軸と平行に延設されたロッカシャフト上に互いに隣接配
置された複数のロッカアームと、これらロッカアーム間
の連結・非連結の選択切換を行なう連結手段とを有する
内燃機関の弁作動状態切換装置であって、前記連結手段
が、前記ロッカシャフトに内設されることを特徴とする
内燃機関の弁作動状態切換装置を提供することにより達
成される。

〈作用〉 このようにすれば、ロッカアームの揺動中心軸上に連結
装置を配設することができる。従って、ロッカアームの
慣性質量を増大させることがない。

しかも、ロッカアームと連結装置との間の相対精度を高
める必要がないことから、製造上の品質管理を簡易化し
得る。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図に示されるように、図示されない内燃機関本体に
は、一対の吸気弁１ａ・１ｂが設けられている。これら
両吸気弁１ａ・１ｂは、クランク軸（図示せず）の１／
２の速度で同期駆動されるカム軸２に一体的に設けられ
た概ね鶏卵形断面をなす一対の低速用カム３ａ・３ｂ及
び単一の高速用カム４と、これらカム３ａ・３ｂ・４に
係合して揺動運動を行なう第１〜第３０ツカアーム５〜
７との働きにより、その開閉動作を行なうようにされて
いる。また、本内燃機関には、一対の排気弁（図示せず
）が備えられており、上記した吸気弁１ａ・１ｂと同様
に開閉駆動される。

第１〜第３０ツカアーム５〜７は、カム軸２の下方に該
カム軸２に平行に固設されたロッカシャフト８に揺動自
在なように互いに隣接して軸支されている。これらのう
ちの第１及び第３０ツカアーム５・７は基本的に同一形
状とされ、その基部がロッカシャフト８に軸支され、そ
れぞれの遊端部が両吸気弁１ａ・１ｂの上方に延出され
ている。

また、これら両口ツカアーム５・７の遊端部には、各吸
気弁１ａ・１ｂの上端に当接するタペットねじ９ａ・９
ｂがそれぞれ進退可能なように螺着されており、該タペ
ットねじ９ａ・９ｂは、ロックナツト１０ａ・１０ｂに
より緩み止めされている。

第２０ツカアーム６は、第１及び第３０ツカアーム５・
７間でロッカシャフト８に軸支されている。この第２０
ツカアーム６は、ロッカシャフト８から両吸気弁１ａ・
１ｂの中間に向けて僅かに延出されており、第２図に良
く示されているように、その上面には高速用カム４に摺
接するカムスリッパ６ａが形成され、その端部下面には
、シリンダヘッド１１に穿設されたガイド孔１１ａに摺
合するリフタ１２の上端面が当接している。そしてリフ
タ１２の内面とガイド孔１１ａの底面との間には゛、コ
イルばね１３が縮設され、リフタ１２を常時上向きに付
勢しており、これにより第２０ツカアーム６のカムスリ
ッパ６ａが、高速用カム４に常時摺接するものとされて
いる。

前記したようにカム軸２は、機関本体の上方に回転自在
なように枢支されており、第１・第３０ツカアーム５・
７に対応する低速用カム３ａ・３ｂと、第２０ツカアー
ム６に対応する高速用カム４とが一体的に連設されてい
る。そして第３図に良く示されているように、低速用カ
ム３ａ・３ｂは比較的小さな揚程を有し、機関の低速運
転時に適合したカムプロフィルに形成されており、第１
・第３０ツカアーム５・７の上面に形成されたカムスリ
ッパ５ａ・７ａにその外周面を摺接し得るようにされて
いる。また高速用カム４は、低速用カム３ａ・３ｂに比
して、より広角度にわたる大きな揚程を有した高速運転
時に適合したカムプロフィルに形成されており、前記し
たように第２０ツカアーム６のカムスリッパ６ａにその
外周面を摺接している。尚、第３図に於てリフタ１２は
図示省略されている。

これら第１〜第３０ツカアーム５〜７は、中空に形成さ
れたロッカシャフト８の中心孔８ａ内に装着された後記
する連結装置１４により、一体的に揺動し得る状態と、
相対変位し得る状態とを切換可能なようにされている。

一方、両吸気弁１ａ・１ｂの上部には、リテーナ１５ａ
・１５ｂがそれぞれ設けられている。と同時に、これら
リテーナ１５ａ・１５ｂと機関本体との間には、両吸気
弁１ａ・１ｂのステム部を囲繞してバルブスプリング１
６ａ・１６ｂが介装されており、これをもって両弁１ａ
・１ｂを閉弁方向、即ち第３図に於ける上方に向けて付
勢している。

第４・５図に併せて良く示されるように、連結装置１４
は、ロッカシャフト８の第１〜第３０ツカアーム５〜７
が嵌着された部分に於ける中心孔８ａ内に軸線方向変位
可能なように摺合したプランジャ１７と、このプランジ
ャ１７の摺動範囲を規定すべくプランジャ１７の両端に
それぞれ対向する位置にストップリング１８を介して嵌
着された一対のストッパ１９・２０とからなっている。

プランジャ１７の一端とこれに対向する第１ストツバ１
９の端部とは共に縮径されており、これにより、プラン
ジャ１７と第１ストツパ１９との当接部分に油圧室２１
を形成するようにされている。この油圧室２１は、ロッ
カシャフト８を支持するロッカシャフトホルダ２２に形
成された作動油供給通路２３に連通しており、別途制御
信号に応じてこの油圧室２１内に油圧を作用させること
により、第１ストツパ１９から離間する向きにプランジ
ャ１７が移動するものとされている。

プランジャ１７の他端とこれに対向する第２ストツパ２
０との間には、圧縮コイルばね２４が縮設されている。

これにより、プランジャ１７は、前記した第１ストツパ
１９に向けて常時弾発付勢されている。

第１〜第３０ツカアーム５〜７のロッカシャフト８に対
する嵌合内面の適所には、各カム３ａ・３ｂ・４のベー
ス内部分に各ロッカアーム５〜７のカムスリッパ５ａ〜
７ａが摺接しているときに互いに整合するキー溝２５が
軸線方向に沿って凹設されている。

プランジャ１７の外周面には、ロッカシャフト８の周壁
に開設された開口２６を貫通してキー溝２５に係合する
ように、第２０ツカアーム６の軸線方向寸法に略等しい
間隔をおいて、一対のキー２７・２８が固着されている
。また、上記した開口２６は、１ランジヤ１７の摺動範
囲及び各ロッカアーム５〜７の揺動範囲に対応してその
形状及び寸法が定められており、キー溝２５に沿うプラ
ンジャ１７の移動及びキー２７・２８を伴う各ロッカア
ーム５〜７の揺動に支障のないようにされている。

次に以上説明した本装置の作動要領について説明する。

機関の中低速度域にあっては、図示されていない制御弁
を閉弁することにより、油圧室２１には油圧が供給され
ず、プランジャ１７は、コイルばね２４の付勢力により
第４図に示すように、第１ストツパ１９側に位置してい
る。この状態にあっては、両キー２７・２８は、それぞ
れ第１０ツカアーム５及び第２０ツカアーム６の軸線方
向端面より内側に没入した状態でそれぞれのキー溝２５
に係合し、従って各ロッカアーム５〜７は互いに相対角
変位が可能である。

このような連結装置１４の連結解除状態にあっては、カ
ム軸２の回転動作により、第１・第３０ツカアーム５・
７は低速用カム３ａ・３ｂとの摺接に応じて揺動し、両
吸気弁１ａ・１ｂがその閉弁時期を遅くすると共に閉弁
時期を早くし、しかもリフト１も小さくして開閉駆動さ
れる。この時、第２０ツカアーム６は、高速用カム４と
の摺接により揺動するが、その揺動動作は両吸気弁１ａ
・１ｂの作動に何の影響も及ぼさない。

機関の高速運転に際しては、制御弁を開弁することによ
り、作動油供給通路２３を介して油圧室２１に圧油が供
給される。これにより、第５図に示されるように、プラ
ンジャ１７は、コイルばね２４の付勢力に抗して第２ス
トツパ２０側に移動する。この結果、一方のキー２７が
第１及び第２０ツカアーム５・６間に跨がる位置に移動
して両口ツカアーム５・６を連結し、また他方のキー２
８が第２及び第３０ツカアーム６・７間に跨がる位置に
移動して両口ツカアーム６・７を連結する。

以上のようにして、第１〜第３０ツカアーム５〜７が連
結装置１４により相互に連結された状態にあっては、高
速用カム４に摺接した第２０ツカアーム６の揺動量が最
も大きくなることから、第１及び第３０ツカアーム５・
７は第２０ツカアーム６と共に揺動する。従って、両吸
気弁１ａ・１ｂが、高速用カム４のカムプロフィルに従
ってその閉弁時期を早くすると共に閉弁時期をも遅くし
、しかもリフト量も大きくして共に開閉駆動される。

尚、上記実施例に於ては、３分割ロッカアームにて２弁
共に作動時期を切換えるものについて説明したが、本発
明は、２分割ロッカアームを単一のカムにて駆動し、所
定の回転速度で一方の弁が休止するように構成された弁
作動状態切換装置にも等しく応用可能である。

［発明の効果コ このように本発明によれば、弁作動状態切替装置の連結
装置を、ロッカアームを揺動自在なように支持するロッ
カシャフトに内設するものとしたことから、ロッカアー
ムの慣性重量を低減することができる。また、互いに隣
接するロッカアーム同士の連結を、両者間に跨がるキー
により行うものとしたことから、連結装置とロッカアー
ムとの間の軸線方向についての相対的寸法精度の許容範
囲を広くすることができる。従って、この種の動弁系の
性能を向上し、製造工程を簡略化するうえに大きな効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づき構成された弁作動状態切換装置
を有する動弁機構の部分的な上面図である。 第２図は第１図に於ける■−■線に沿う断面図であり、
第３図は第１図に於ける■矢視図である。 第４図は低速運転時を示す第３図に於けるＩＶ−ＩＶ線
に沿う断面図であり、第５図は高速運転時を示す第４図
と同様な断面図である。 １ａ・１ｂ・・・吸気弁　２・・・カム軸３ａ・３ｂ・
・・低速用カム ４・・・高速用カム　　　５・・・第１０ツカアーム６
・・・第２０ツカアーム７・・・第３０ツカアーム５ａ
・６ａ・７ａ・・・カムスリッパ ８・・・ロッカシャフト ９ａ・９ｂ・・・タペットねじ １０ａ・１０ｂ・・・ロックナツト １１・・・シリンダヘッドｌｌａ・・・ガイド孔１２・
・・リフタ　　　　１３・・・コイルばね１４・・・連
結装置 １５ａ・１５ｂ・・・リテーナ １６ａ・１６ｂ・・・バルブスプリング１７・・・プラ
ンジャ　　１８・・・ストップリング１９・・・第１ス
トツパ　２０・・・第２ストツパ２１・・・油圧室 ２２・・・ロッカシャフトホルダ ２３・・・作動油供給通路 ２４・・・圧縮コイルばね２５・・・キー講２６・・・
開口　　　　　２７・・・第１キー２８・・・第２キー 第１図 Ｍ２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）カムを一体的に有し且つクランク軸と同期回転す
   るカム軸と、燃焼室の吸気ポート或いは排気ポートに設
   置され、ばね手段により常時閉弁付勢されると共に前記
   カムにより開弁駆動される弁と、前記カムの揚程を前記
   弁に付与すべく前記カム軸と平行に延設されたロッカシ
   ャフト上に互いに隣接配置された複数のロッカアームと
   、これらロッカアーム間の連結・非連結の選択切換を行
   なう連結手段とを有する内燃機関の弁作動状態切換装置
   であって、 前記連結手段が、前記ロッカシャフトに内設されること
   を特徴とする内燃機関の弁作動状態切換装置。
2. （２）前記連結手段が、所定の範囲にわたって軸線方向
   及び円周方向変位可能なように前記ロッカシャフトに内
   設されたプランジャ部材と、 該プランジャ部材に一体的に突設され且つ前記ロッカシ
   ャフトの外周面より突出するキー部材とを有すると共に
   、 前記ロッカアームが、前記キー部材を軸線方向変位可能
   なように受容するキー溝を有することを特徴とする第１
   請求項に記載の内燃機関の弁作動状態切換装置。