JPH02252911A - 内燃機関用弁のリフト調節装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関における吸排弁を開閉作動させる動
弁機構に係り、特に、吸気弁のリフト量を、エンジンの
回転速度に応じて調節しうるようにした装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、吸排気弁の開閉時期（バルブタイミング）及び
リフト量は、カムの外形（プロフィール）。

ロッカーアームの腕の長さ等により決められる。

第５図は、従来の動弁機構における吸排気弁用カムのリ
フト曲線を示し、吸気弁（ａ）と排気弁（ｂ）における
開閉時期、リフト量は、エンジンの回転速度と無関係に
常に一定であり、かつオーバーラツプ領域（ｄ）の大き
さも一定値に定められている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、エンジンの性能（出方）は、吸入効率（体積効
率）に大きく左右され、吸入効率が高いほど多くの混合
気が吸入されて燃焼効率を向上させることができる。し
かし、自動車用のエンジンは、運転領域が広いため、全
運転領域に亘って吸入効率を高め、エンジン性能をよく
することは難しい。

すなわち、一般的には、吸気ポートの断面積を大きくし
たり、吸気弁のリフト量及びオーバーラツプ領域を大き
くすると、吸入効率が向上して、高速域での性能を大幅
に高めうるが、反面、低速域においては、混合気の流速
が遅くなって、シリンダ内に強いスワール流が形成され
なくなり、かつ残留ガスが多くなって体積（充填）効率
が低下するため、燃焼状態が不安定となって低速性能は
低下する。

従って、全回転領域でのエンジン性能を満足させるには
、高速回転時においては、吸気弁のリフト量及びオーバ
ーラツプ領域を大きくして吸入効率を高め、また燃焼状
態が不安定となる低速回転時には、リフト量を小さくし
てシリンダに吸入される混合気の流速を早め、強いスワ
ール流が形成されるようにし、かつオーバーラツプ領域
を小として、吸排気を確実に行ない、シリンダ内におけ
る残留ガスの量を少なくすることが望ましい。

しかしながら、上記した従来の動弁機構においては、エ
ンジンの回転速度に応じて弁の開閉時期やリフト量を調
整することはできない。

そのため、カム等を設計する際、エンジンの常用回転速
度の領域においである程度の性能が得られるように、カ
ムのプロフィール等を定めるのが一般的である。

従って、低速から高速までの全運転領域におけるエンジ
ン性能は、必ずしも最適状態とはいえず、なお−層の改
善が望まれている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、弁のリフ
ト量及び開閉時期を、エンジンの回転速度に応じて調整
しうるようにし、もって、低速から高速域までのエンジ
ン性能を、最適な状態まで高めうるようにした内燃機関
用弁のリフト調節装置を提供することを目的として・い
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のリフト調節装置は、
弁の軸端部に外嵌した段部を有するリフタの上・方に、
該リフタの上面と当接しうる低速用のカムを備える第１
のカムシャフトを設けるとともに、先端部が前記段部と
当接しうるようにして。

適所を回動自在に枢支されたロッカーアームの上方又は
下方のいずれか一方に、前記ロッカーアームと連係して
該ロッカーアームの先端部を下向きに回動させ、かつカ
ムのプロフィールを前記低速用のカムよりも大とした高
速用のカムを備える第２のカムシャフトを、前記第１の
カムシャフトと同期して回転しうるようにして設け、か
つ前記高速用のカムとロッカーアームとの間に、高速用
のカムとロッカーアームとの連係を断続する切換手段を
設けたことを特徴としている。

〔作　用〕

例えば、切換手段が低速側に切換わり、ロッカーアーム
と高速用のカムとの連係が断たれると、高速用のカムが
空回転するようになるため、弁の開閉は、リフタが、低
速用のカムにより直接駆動されることによりなされる。

従って、この場合における弁のリフト量は小となる。

一方、切換手段が高速側に切換ねって、高速用のカムと
ロッカーアームとが連係されると、低速用のカムは、リ
フタに対し、高速用のカムとのプロフィールの差分の間
隙を隔てて空回転する。

その結果、リフタは、ロッカーアームが高速用のカムに
より駆動されることにより押下され、従って弁のリフト
量は必然的に大となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、第１図及び第２図に基づい
て説明する。

（１）は、軸部（１ａ）の下端に傘部（１ｂ）を備える
吸気弁で、シリンダヘッド（２）に斜上下方向を向いて
圧入されたバルブガイド（３）に軸部（１ａ）を案内さ
れることにより、斜上下方向に摺動自在となっている。

（４）は、軸部（１ａ）の上端部りにフッタ（５）（５
）を介して止着されたリテーナで、これより突出する軸
部（ｌａ）の上端部は、若干長めに成形されている。

（６）は、シリンダヘッド（２）とリテーナ（４）との
間に縮設されたバルブスプリングで、これにより吸気弁
（１）は、常時上向きに付勢され、傘部（１ｂ）がバル
ブシート（７）と当接することにより、吸気ボート（８
）の開口端は密閉される。

（９）は、リテーナ（４）及び軸部（１８）の上部を覆
うように、吸気弁（１）の上端部に嵌挿された。下端が
開口するりフタ（タペット）で、上下方向の中間部には
、第２図に示すように、直径方向を向いて互いに平行を
なす段部（９ａ）　（９ａ）が形成されている。

リフタ（９）の上部内端面は、弁隙間調整用のシム（１
２）を介して、軸部（１ａ）の上端と当接している。

（１０）は、中間部を、軸部（ｌａ）と直交する中空状
のロッカーシャフト（１１）に枢嵌されたロッカーアー
ムで、右方、吸気弁（１）側のアーム（１０ａ）の先端
部は、適所より２又状のアーム（１ｏｂ）　（１ｏｂ）
に分岐されている。

各アーム（１０ｂ）の先端部は、リフタ（９）の段部（
９ａ）と後記する第１のカムシャフト（ｚ３）との間に
位置し、かつ画先端部に斜上下方向を向いて螺挿された
アジャスターボルト（１３）　（１３）の下端面が、段
部（９ａ）の中央部上面と当接することにより、リフタ
（９）は押下させられ、吸気弁（１）の開閉がなされる
。

ロッカーアーム（１０）におけるロッカーシャフト（１
１）より左方側のアーム（１０ｃ）には、アーム（１０
ｃ）内に設けられた、ピストンロッド（１４ａ）を備え
る油圧シリンダ（１４）と、基端部がアーム（ｌｏｃ）
の下部に回動自在に枢着され、かつ下面に弧状の圧接面
（１５ａ）を備える揺動アーム（１５）と、これの上面
とアーム（１０ｃ）の下面との間に縮設され、揺動アー
ム（１５）を常時下向きに付勢する圧縮コイルばね（１
６）とからなる切換手段（１７）が設けられている。

ロッカーシャフト（１１）における中空孔（ｌｌａ）内
には、図示しない切換弁が高速側に切換えられたとき圧
油（１８）が供給され、圧油（１８）は、ロッカーシャ
フト（１１）に穿設した通孔（１９）、及びロッカーア
ーム（１０）内の油路（２０）を通って、油圧シリンダ
（１４）の油室（１４ｂ）に圧送される。

これによりピストンロッド（１４ａ）は、圧縮コイルば
ね（リターンスプリング）　（２１）に抗して、アーム
（１０ｃ）に形成した凹部（２２）　へ向かって伸長さ
せられ、揺動アーム（１５）に連設された上向き突片（
１５ｃ）の上端が、ピストンロッド（１４ａ）の先端部
と当接することにより、揺動アーム（１５）の上向き回
動が阻止される。

（２３）は、吸気弁（１）の軸線上に、ロッカーシャフ
ト（１１）と平行をなして設けられた第１のカムシャフ
トで、リフタ（９）の中央部上面と当接する低速用のカ
ム（２４）を備えている。

（２５）は、揺動アーム（１５）の下方に、上記第１の
カムシャフト（２３）と同方向に、かつ互いに同期して
回転しうるようにして設けられた第２のカムシャフトで
、揺動アーム（１５）の圧接面（１５ａ）と当接する高
速用のカム（２６）を備えている。

双方のカム（２４）　（２６）は１位相が互いに１８０
”異なり、かつ高速用のカム（２６）のプロフィールを
低速用のカム（２４）よりも若干大として、第３図示の
ようなリフト曲線を描くようにしである。

すなわち、高速用のカム（２６）のリフト曲Ｍ（Ｂ）を
、低速用のカム（２４）のリフト曲線（Ａ）よりも大と
することにより、高速用のカム（２６）のリフトの最大
値Ｈが、低速用のカム（２４）のそれよりも若干大きく
なるように定めである。

このようにすると、低速用のカム（２４）の作動角度（
開弁中の角度）α、は、高速用のカム（２６）の作動角
度α２よりも小さくなり、かつ作動始めのタイミングは
高速用のカム（２６）の方が早くなる。

かくして、例えばエンジンの回転速度が３００゜ｒ、ｐ
、ｍ未満の低速域において、図示しない油圧の切換弁が
低速側に切換えられると、油圧シリンダ（１４）への圧
油の供給が断たれるため、ピストンロッド（１４ａ）は
、第１図２点鎖線示のように、圧縮コイルばね（２１）
により強制的に縮退させられ、揺動アーム（１５）の上
向き突片（１５ｃ）との係合が外れる。

これにより、揺動アーム（１５）は、上下方向に自由に
回動しうるようになるため、高速用のカム（２６）は空
回転し、その駆動力がロッカーアーム（１０）に伝達さ
れることはない。

その結果、リフタ（９）は、低速用のカム（２４）によ
り直接駆動され、吸気弁（１）を、カム（２４）のリフ
ト曲線（Ａ）と対応して開閉するため、第１図２点鎖線
示のように開弁時のリフト量Ｈ工は小となる。

一方、エンジンの回転速度が３００Ｏｒ、ｐ、＋＊を超
えて、中高速域に達すると、油圧の切換弁が高速側に切
換わり、圧油は油圧シリンダ（１４）の油室（１４ｂ）
内に流入する。

すると、ピストンロッド（１４ａ）が圧縮コイルばね（
２１）に抗して伸長させられ、突片（１５ｃ）と係合す
るため、揺動アーム（１５）の上向き回動が阻止される
。

従って、ロッカーアーム（ｉｏ）は、高速用のカム（２
６）により駆動され、先端部における２又のアーム（１
０ｂ）　（１０ｂ）が、リフタ（９）の両段部（９ａ）
を押下することにより、吸気弁（１）は、カム（２６）
のリフト曲線（Ｂ）と対応して開閉させられる。

その結果、開弁時のリフト量Ｈ２は、前記低速時よりも
大となる（第１図２点鎖線示参照）。

このとき、低速用のカム（２４）は、リフタ（９）の上
面に対し、はぼ高速用のカム（２６）とのリフト差分の
間隙を隔てて空回転する。

このよ、うに、高速用のカム（２６）と低速用のカム（
２４）を選択して使用し、吸気弁（１）のリフト量を変
化させると、第４図に示すように、双方のカム（２４）
　（２６）のリフト曲線（Ａ）（Ｂ）が異なるため、排
気弁のカムのリフト曲線を（Ｃ）とすると、オーバーラ
ツプの領域も変化するようになる。

すなわち、低速用のカム（２４）が作動する低速時にお
いては、吸気弁（１）のバルブタイミング（開弁時期）
が遅くなるため、オーバーラツプ領域Ｄ□は小となり、
また、高速用のカム（２６）の作動する中高速時におい
ては、バルブタイミングが早まるため、オーバーラツプ
領域Ｄ２は、必然的に大となる。

以上説明したように、上記実・流側のリフト調節装置に
おいては、低速時には、低リフト、小オーバーラツプと
して強いスワール流を発生させるとともに、シリンダ内
の残留ガスを少なくして、燃焼効率を高めることができ
、また、中高速時には、高リフト、大オーバーラツプと
して、吸入効率を高めることができるため、低速域から
高速域までの全運転領域に亘って、エンジン性能を最適
な状態に改善しうる。

また、カム（２４）又は（２６）の位相を一定の範囲内
でずらすことにより、オーバーラツプ領域の太きさを適
宜定めつる利点があり、例えば、高速重視型のエンジン
としたい場合には、高速用のカム（２６）の位相のみを
回転方向に若干ずらせばよく、このようにすると、オー
バーラツプ領域がより大きくなって吸入効率が高まり、
低速性能を犠牲にすることなく高速性能を向上させうる
。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明
の思想を逸脱しない範囲内において、種々の改変並びに
態様をとりうる。

例えば、切換手段（１５）に設けた油圧シリンダ（１４
）の代わりに、電磁ソレノイド、エアシリンダ。

又はその他のアクチュエータ等を用いてもよい。

この場合、それらを必ずしもロッカーアーム内に設ける
必要はない。

高速用のカム（２６）を備える第２のカムシャフト（２
５）を、ロッカーシャフト（１１）より右方のアーム（
１０ａ）上に、第１のカムシャフト（２３）と並列状に
設けるとともに、アーム（１０ａ）と高速用のカム（２
６）との間に切換手段（１７）を設けて、アーム（１０
ａ）を下向きに押下するようにしてもよい。

この際、第１及び第２のカムシャフト（２３）　（２５
）が、互いに同方向に同期して回転する場合には、双方
のカム（２４）　（２６）の位相はほぼ等しくする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、弁のリフト量及び開閉時期を、エンジ
ンの回転速度に応じて調節しうるので、低速から高速ま
でのほぼ全運転領域に亘って、エンジンの性能を最適な
状態まで高めることができる。

また、２本のカムシャフトを設けたことにより、低速用
又は高速用のカムの位相調節が簡単で、かつオーバーラ
ツプ領域の大きさを任意に設定しうるので１例えば低速
性能重視型エンジン、又は高速性能重視型エンジンなど
、使用目的に応じたエンジン性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の一実施例を示す正面図、第２図
は、同じく第１図におけるＸ−Ｘ線に沿う要部の縦断側
面図、 第３図は、低速用のカム及び高速用のカムのリフト曲線
図、 第４図は、排気弁用のカムのリフト曲線と、本発明にお
ける吸気弁用のカムのリフト曲線との関係を示す説明図
、 第５図は、従来の吸排気弁用のカムのリフト曲線図であ
る。 １７）切換手段 １９）通孔 ２１）圧縮コイルばね ２４）低速用のカム ２６）高速用のカム （１８）圧油 （２０）油路 （２３）第１のカムシャフト （２５）第２のカムシャフト （１）吸気弁 （１ｂ）傘部 （４）リテーナ （８）吸気ボート （９ａ）段部 （１１）ロッカーシャフト （１４）油圧シリンダ （１５）揺動アーム （１ａ）軸部 （２）シリンダヘッド （６）バルブスプリング （９）リフタ （１０）ロッカーアーム （１３）アジャスターボルト （１４ａ）ピストンロンド （１５ｃ）突片 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弁の軸端部に外嵌した段部を有するリフタの上方に、該
   リフタの上面と当接しうる低速用のカムを備える第１の
   カムシャフトを設けるとともに、先端部が前記段部と当
   接しうるようにして、適所を回動自在に枢支されたロッ
   カーアームの上方又は下方のいずれか一方に、前記ロッ
   カーアームと連係して該ロッカーアームの先端部を下向
   きに回動させ、かつカムのプロフィールを前記低速用の
   カムよりも大とした高速用のカムを備える第２のカムシ
   ャフトを、前記第１のカムシャフトと同期して回転しう
   るようにして設け、かつ前記高速用のカムとロッカーア
   ームとの間に、高速用のカムとロッカーアームとの連係
   を断続する切換手段を設けたことを特徴とする内燃機関
   用弁のリフト調節装置。