JPH02277913A - エンジンの弁作動装置 - 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） この発明はエンジンの弁作動装置、特に１つの吸気弁ま
たは排気弁に対して設けられたカムプロフィールの異な
るカム部材を、運転条件に応じて選択的に作動させ、こ
れによって弁作動の制御を行うものに関する。

（従来の技術） 従来からエンジンの燃費性能および出力性能等を向上さ
せる目的で運転状態に応じて、吸気弁および排気弁の作
動を制御し、これによって吸排気のタイミングあるいは
吸排気量を制御することが知られている（特開昭ｆ３２
−１３１９０７号公報参照）。

これを第４図で説明すると、図示のものは直接駆動方式
のオーバーへラドカムの例で、カムシャフト２にはエン
ジンの低回転時と高回転時にそれぞれ適したプロフィー
ルを有する板カム部材３゜４が取り付けられる。このう
ち、低速用の板カム部材３がカムシャフト２に対して固
定されるのに対し、高速用の板カム部材４は、カムシャ
フト２に対して回動自在に取り付けられ、後述する連結
機構が作動した場合にカムシャフト２に固定される。な
お、この板カム部材４は係止ビン５によりカムシャフト
２の軸方向へは動き得ないようになっている。

カムシャフト２と板カム部材４との間には、第５図で示
すように、カムシャフト２の半径方向内側に向かう円筒
状のシリンダ２Ａと、このシリンダ２Ａを摺動しシリン
ダ２Ａの深さとほぼ同じ長さを有するプランジャ６と、
このプランジャ６およびシリンダ２Ａにて画成される油
圧室７と、前記シリンダ２Ａよりも若干大きな径を有し
カムシャフト２の半径方向外側に向かって穿設された円
筒状の嵌合孔８と、この孔８を摺動し得るスプリング受
け９と、スプリング受け９を介し前記プランジャ６をカ
ムシャフト２の側に付勢するスプリング１０とからなる
連結機構が構成され、油圧室７に油圧が導入されていな
い場合は、スプリング１０によりシリンダ２Ａ内へと押
し戻されるためにプランジャ６が嵌合孔８にはまり込め
ず、板カム部材４がカムシャフト２に連結されていない
。この場合、弁１は低連用板カム部材３にしたがってＩ
Ｊ７トされ、この板カム部材３よれば、比較的開弁期間
の短いあるいは弁り７Ｆの小さな特性が得られる。

一方、エンノンの高回転時に、オイルポンプ１５からの
油圧が電磁弁１６を介して油圧室７に導入されると、ス
プリング１０の弾性力に抗して、プランジャ６が嵌合孔
８のトレーリング側に形成された助走溝１１に摺接しつ
つ移動して嵌合孔８にはまり、これにて板カム部材４と
カムシャフト２が連結される。ここに、板カム部材４は
、他方の板カム部材３に比して、開弁期間が長くあるい
は弁リフト量が大きくなるようにカムノーズ部を形成し
であるので、画板カム部材３，４がバルブリフター（あ
るいはタベ７）Ｈ２と摺接しつつ回転すると、低速用の
板カム部材３がバルブリフター１２より浮き上がり、こ
の場合の弁り７ト特性は高速用の板カム部材４にしたが
う。

（発明が解決しようとする課題） このような装置では、プランジャ〇がカムシャフト２の
半径方向に摺動するよう設けられでいるため、高回転時
の弁リフトに際してプランジャ６を嵌合孔８にはまり込
ませた状態で保持させておくには高い油圧が必要となる
。これは、板カムに加わる荷重のうちカムシャフト２の
細芯に向かう分力が、プランジャ６をシリンダ２Ａへと
押し戻すように、つまり高速用板カム部材４のカムシャ
フト２への連結を解くように働くので、この分力に対抗
できるだけの油圧が必要となるからである。

たとえば、板カムには１００ｋｇ以上の大きな荷重がそ
の周面に加わるが、いま仮に１００ｋｇとし、これがそ
のままプランジャ６１こ加わったとすれば、この場合に
プランジャ６（その径を８１１１＋１とする）に作用す
る圧力Ｐを計算してみると、 （ｙ／４）Ｘｏ、８２　ＸＰ＝１００ より、Ｐキ２００　ｋｇ／　ｃＩ１１２となり、極めて
高い値となるのである。

また、エンノン回転数が高くなるのに応じて板カムに加
わる荷重も大きくなるので、上記油圧もその分高くしな
ければならない。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、板カムに作用する大きな荷重が連結機構の作動に
影響を与えることがないように、かつ連結のための時間
も短くなるようにする装置を提供することを目的とする
。

（課題を解決するための手段） この発明は、低速用のプロフィールを有する板カム部材
をカムシ＋７）に固定するとともに、高速用のプロフィ
ールを有する板カム部材をカムシャフトの回転向に回動
自在に設ける一方で、前記低速用板カム部材に穿設され
高速用板カム部材と対向する側面に開口するシリンダと
、このシリンダに摺動可能なプランジャと、このプラン
ジャおよびシリンダにで画成される作動圧力室と、前記
シリンダに対向する位置から高連用板カム部材に穿設さ
れシリンダとほぼ同じ径を有する嵌合孔と、この孔を摺
動し得るスプリング受けと、このスプリング受けを介し
前記プランジャを低速用板カム部材の側に付勢するスプ
リングとからなる連結機構をカムシャフトの軸に対して
平行でもなく交わりもしない方向で、かつ前記プランツ
ヤの伸び出す方向と低速用板カム部材の回転方向とのな
す角が鋭角となるように構成し、エンノンの高回転時に
前記作動圧力室に作動圧力を導くようにした。

（作用） エンジンの高回転時には、プランツヤが嵌合孔にはまり
込むことにより低速用と高速用の画板カム部材が一体に
連結される。

この場合、プランツヤの摺動する方向がカムシャフトの
軸と平行な面内にあるため、弁り７トに伴い高速用板カ
ム部材に作用する荷重のすべてが、プランジャを剪断す
る荷重として作用し、プランジャをシリンダへと押し戻
す方向に加わることがない。

また、連結ｍ構がカムシャフトの軸に対して平行でもな
く交わりもしない方向で、かつプランジャの伸び出す方
向と低速用板カム部材の回転方向とのなす角が鋭角とな
るようにされると、いわゆるくさびの効果が生じ、プラ
ンジャが嵌合孔に確実にはまり込んでいく。

（実施例） 第１図は直接駆動方式のオーバーへラドカムの例で、同
図において弁（吸気弁、排気弁のいずれでも良い）のす
ぐ真上に位置してカムブラケット（図示せず）に軸支さ
れるカムシャフト２２には、エンジンの低回転時と高回
転時にそれぞれ適したプロフィールを有する板カム部材
２３．２４が取り付けられる。

このうち、低速用の板カム部材２３がカムシャフト２２
に固定されるのに対し、高速用の板カム部材２４につい
てはカムシャフト２２に対して回動自在に設けられる。

詳しくは、板カム部材２４の内周面２４Ａの径をカムシ
ャフト２２の外周面２２Ａよりも若干大きく形成すると
ともに、板カム部材２４の右側面２４Ｂとその右方に位
置するカムブラケット（図示せず）の開のカムシャフト
上に、円筒状のカムガイドカラー２５を介在させること
により、カムシャフト２２の軸方向に動き得ないように
するのである。

画板カム部材２３．２４の間には、これらを−体に連結
することのできるｆｆｌ構が、カムシャフト２２と平行
な方向でかつカムシャフト２２の細芯より所定の距ＲＲ
れな位置に構成される。これは、低速用の板カム部材２
３の右側面２３Ａよりカムシャフト２２と平行に穿設さ
れる円筒状のシリンダ３１と、このシリンダ３１を摺動
しシリンダ３１の深さとほぼ同じ長さを有するプランツ
ヤ３２と、このプランツヤ３２およびシリンダ３１にて
画成される油圧室（生動圧力室）３３と、高速用の板カ
ム部材２４の左側面２４Ｃにおいて前記シリンダ３１に
対向する位置からカムシャフト２２と平行に穿設され、
シリンダ３１とほぼ同じ径の大径部３４Ａを有する段付
きの嵌合孔３４と、この嵌合孔３４の小径部３４Ｂを摺
動し得る円筒状のスプリング受け３５と、スプリング受
け３５を介し前記プランツヤ３２を低速用の板カム部材
２３の側に付勢するスプリング３６とからなる。

ここに、油圧室３３に油圧（作動圧力）が導入されてい
ない場合は、スプリング３６によりシリンダ３１内へと
押し戻されるためにプランツヤ３２が嵌合孔大径部３４
Ａにはまり込めず、高速用の板カム部材２４が低速用の
板カム部材２３に連結されていない。これに対して、エ
ンジンの高回転時に、オイルポンプからの油圧がカムシ
ャフト２２内に設けた油圧通路４１．油供給孔４２９円
筒状の連絡孔４３１通路４４を介して油圧室３３に導入
されると、スプリング３６の弾性力に抗して、プランジ
ャ３２が嵌合孔大径部３４Ａにはまり、これにて画板カ
ム部材２．３．２４が一体に連結される。

なお、プランツヤ３２とスプリング受け３５との互いに
当接する側の端面には面取りがなされ、また嵌合孔大径
部３４Ａの開口端と、嵌合孔大径部３４Ａおよび嵌合孔
小径部３４Ｂの間にはテーパ一部が設けられている。３
７はストッパーである。

！＃２図は、第１図のＡ−Ａ＃ｉ断面図で、プランジャ
３２の伸び出す方向Ｐと低速用板カム部材２３の回転方
向（図で下向き）Ｑとのなす角が鋭角とな′るように、
シリンダ３１の軸芯がカムシャフト２２の軸に対し所定
の角度ｅ（０〈θ〈９０°）だけ傾斜させて設けられる
。なお、３５Ａは油圧室３３に油圧が導入されていない
状態でのスプリング受け３５の初期位置を定めるストッ
パである。

ここで、この実施例の作用を説明すると、エンジンの高
回転時には、プランジャ３２が嵌合孔大径部３４Ａには
まり込むことにより画板カム部材２３．２４が一体に連
結される。

この場合、プランジャ３２の摺動する方向がカムシャフ
ト２２の粕と平行な面内にあるため、弁り７トに伴い高
速用板カム部材２４に作用する荷重は、そのすべてがプ
ランジャ３２を剪断する荷重として作用する。つまり、
プランジャ３２をシリンダ３１へと押し戻す方向に加わ
ることがなく、これはエンジン回転数が高くなっても同
じである。

このため、油圧室３３に導入する油圧は、プランジャ３
２の応答速度の点からだけで決定すればよく、したがっ
て３〜４ｋｇ／ｃｍ２もあれば十分であると考えられる
。

また、第２図において、プランジャ３２の伸び量す方向
Ｐと低速用板カム部材２３の回転方向Ｑとのなす角が鋭
角であると、プランジャ３２が嵌合孔大径部３４Ａに確
実にはまり込む。これは、ＰとＱのなす角度が鋭角であ
ることから、いわゆるくさびの効果が生じ、プランジャ
３２が高速用板カム部材２４へと食い込んでいくからで
ある。

これに対して、ＰとＱのなす角が鈍角であると、プラン
ジャ３２の伸び出しに対し、高速用板カム部材２４が弾
かれることになって、プランジャ３２が嵌合孔大径部３
４Ａ内へと容易にはまっていかないのである。これは、
プランジャ３２の伸び出す方向Ｐとカムシャフト２２の
袖が平行である場合も同様の傾向を有する。

第３図は他の実施例で、プランジャ３２とスプリング受
け４１との互いに当接する側の端面に、先端にいくほど
細くなり再先端部が球面となる突起部３２　Ａ、４１　
Ａを形成している。

この例によれば、突起部３２Ａ、４１Ａの回りに画成さ
れる空間が大きな余裕代となるので、両者３２．４１の
当接位置がプランジャ３２の軸方向に少々動こうが、低
速用と高速用の画板カム部材２３．２４が連結されるこ
とがない。

なお、この例では、プランジャ３２のはまり込む嵌合孔
４２を、段付ではなくシリンダ３１とほぼ同径のストレ
ート孔としてあり、油圧室３３に油圧が導入された場合
には、この油圧力とスプリング３６カとがつり合う位置
までプランジャ３２が伸び出す。４１Ｂはストッパであ
る。

第２図、第３図では低速用板カム部材２３の回転方向を
下向きとしたが、上向きの場合は、所定の角度ｅがカム
シャフト２２の紬を中心として対称的な位置にくること
はいうまでもない。また、画板カム部材２３．２４の連
結に際して、油圧をもって駆動する方式に限らず、吸入
負圧や電動にて駆動する方式とすることもできる。

（発明の効果） この発明は・低速用のプロフィールを有する板カム部材
をカムシャフトに固定するとともに、高速用のプロフィ
ールを有する板カム部材をカムシャフトの回転向に回動
自在に設ける一方で、エンノンの高回転時に、作動圧力
を利用してプランジャを嵌合孔にはまり込ませることに
より画板カム部材を一体に連結することのできるｆｉｌ
を画板カム部材の開に構成したエンジンの弁作動装置に
おいて、前記連結機構をカムシャフトの紬に対して平行
でもなく交わりもしない方向で、かつ前記プランジャの
伸び出す方向と低速用板カム部材の回転方向とのなす角
が鋭角となるようにｖｔ成したため、連結のための作動
圧力が小さく済むばかりか、連結を確実に行わせること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ＃Ｘ断面図、第３図は第２図に対応させた他の
実施例の断面図、第４図は従来装置のエンジンの部分断
面図、ｔｌｒＪ５図は従来装置の連活部の詳細図である
。 ２２・・・カムシャフト、２３・・・低速用の板カム部
材、２４・・・高速用の板カム部材、３１・・・シリン
ダ、３２・・・プランジャ、３２Ａ・・・突起部、３３
・・・油圧室（作動圧力室）、３４・・・嵌合孔、３４
Ａ・・・嵌合孔大径部、３５・・・スプリング受け、３
６・・・スプリング、４１・・・スプリング受け、４１
Ａ・・・突起部、４２・・・嵌合孔。 ３２−−−フ゛フンシ〜 ３６−スプリンク゛

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低速用のプロフィールを有する板カム部材をカムシャフ
   トに固定するとともに、高速用のプロフィールを有する
   板カム部材をカムシャフトの回転方向に回動自在に設け
   る一方で、前記低速用板カム部材に穿設され高速用板カ
   ム部材と対向する側面に開口するシリンダと、このシリ
   ンダに摺動可能なプランジャと、このプランジャおよび
   シリンダにて画成される作動圧力室と、前記シリンダに
   対向する位置から高速用板カム部材に穿設されシリンダ
   とほぼ同じ径を有する嵌合孔と、この孔を摺動し得るス
   プリング受けと、このスプリング受けを介し前記プラン
   ジャを低速用板カム部材の側に付勢するスプリングとか
   らなる連結機構をカムシャフトの軸に対して平行でもな
   く交わりもしない方向で、かつ前記プランジャの伸び出
   す方向と低速用板カム部材の回転方向とのなす角が鋭角
   となるように構成し、エンジンの高回転時に前記作動圧
   力室に作動圧力を導くようにしたことを特徴とするエン
   ジンの弁作動装置。