JPH0242104A - 内燃機関の動弁機構 - 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］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の動弁機構に関し、詳しくは、カム
の揚程曲線に於ける緩衝部の設定に関する。

〈従来の技術〉 ４サイクル内燃機関は、燃焼室に対する混合気の供給及
び燃焼ガスの排出を制御するために、クランク軸と同期
回転するカムにより開閉駆動される弁装置を備えている
。

この弁装置のカムと弁との間には、熱膨張による弁の突
き上げを防止するために、タペットクリアランスと呼ば
れる隙間が設けられている。このタペットクリアランス
は、より高熱となる排気側がより大きく設定されること
が通例である。

一方、ロッカアーム端とバルブステム端との８７当音や
、閉弁着座音を抑制するために、第６図に示すように、
カム揚程曲線の始端及び終端の部分には、カム回転角度
に対する揚程の変化率を小さくしたＭ面部Ｓが、所定の
カム角度へ１に亘って設けられており、これにより、開
弁開始部分及び閉弁終了部分に於ける弁の動作速度をｔ
ｌＪ限するようにしている。また、この緩衝部Ｓの揚程
しは、設定タペットクリアランスＣＬに対する実際のタ
ペットクリアランスの調整誤差、あるいは経時変化を許
容しくｑるように、ある許容範囲Ａ［をもつて設定され
ることが通例でおる。

他方、広い回転速度範囲にわたる燃焼室への混合気の充
填効率向上を計るために、弁の作動時期を機関の回転速
度に応じて変化させる技術が種々提案されている。この
ような弁作動時期切換装置として、本出願人による特開
昭６３−１６１１１号公報に於いて、機関の低速回転速
度範囲に対応した形状を有する低速用カムと、機関の高
速回転速度範囲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
の弁作動時期切換装置が提案されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記した弁作動時期切換装置に於いては、高速用カムに
常時固接しかつ低速時には遊動する第３０ツカアームと
、各バルブステム端に常時当接し１ｑる第１・第２０ツ
カアームとの間が、高速運転時にはピン様の連結部材を
介して一体化される。

従って、ロッカアームとバルブステムとの間のタペット
クリアランスに、高速時には連結装置に設けられている
嵌合上のがたが付加されることとなり、即ら、高速時に
タペットクリアランスが増大したと同様な状態になる。

このタペットクリアランスの増大に対処するには、前記
した緩衝部揚程りを拡大せねばならないが、この緩衝部
揚程りを拡大すると、許容範囲ＡＬも相対的に拡大する
こととなり、実際のタペットクリアランスの状態によっ
ては、実質的な弁作動角度Ａ２に及ぼす影響も幾分か大
きくなるという不都合がある。特に高速運転領域に於い
ては、弁作動角度Ａ２を大きくとりたい要望があり、タ
ペットクリアランス誤差により、排気弁の閉じるタイミ
ングと吸気弁の開くタイミングとの間のオーバーラツプ
角度が過度に変動することがあると、出力ロスに繋がり
好ましくない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、
その主な目的は、排気側のタペットクリアランスを大き
くとらざるを１ｑない場合にも、吸・排気弁間の実質的
なバルブタイミングへの影響を比較的少なくできるよう
に改善された内燃は関の動弁機構を提供することにおる
。

［発明の構成］ 〈課題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、燃焼室に形成され
た吸気ポート及び排気ポートにそれぞれ設けられた吸気
弁及び排気弁と、これら吸気弁及び排気弁を所定のタイ
ミングに応じて開閉駆動すべくクランク軸と同期回転す
るカムとを備えた内燃機関の動弁機構であって、前記カ
ムの揚程曲線に於けるＦＪ？Ｊ部分の回転角度に対する
揚程の変化率が、前記吸気弁の開き側についてのみ、他
の部分よりも大きくされていることを特徴とする内燃機
関の動弁機構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、比較的タペットクリアランスが小さ
くてすむ吸気側の開弁方向の緩衝部分のカム角度を小さ
くすることができ、特に大ぎなタペツ］・クリアランス
を要する排気側についてのタペツクリアランスの許容範
囲を比較的大きく設定したうえで、排気弁閉と吸気弁開
との相対的なオーバーラツプ角度が過度に変動すること
を回避し得る。

〈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１〜４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＠（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ＷＸ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伝達部材としての第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と略同様な構成にて開閉駆動されるが
、以下、吸気弁側についてのみ説明する。

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・９ｂがそれぞれ進退可能なように螺石されてお
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４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
、シリンダへラド１１に穿設されたガイド孔１１ａに居
合するリフタ１２の上端面が当接している。

リフタ１２は、有底円筒状をなしており、その底壁側か
縮径され、これに伴い段部１２ａが内側に形成されてい
る。このリフタ１２の内側には、ばね定数の比較的小さ
い小径ばね１３ａ及びばね定数の比較的大きい大径ばね
１３ｂが、これら両ばね１３ａ・１３ｂ間にリテーナ１
２ｂを挾持したうえで縮設されている。これにより第２
０ツカアーム６は、そのカムスリッパ６ａが高速用カム
４に常時摺接するように弾発付勢されている。

前記したようにカム（’［１１２は、機関本体の上方に
回転自在なように支持されており、低速用カム３ａ・３
ｂと高速用カム４とが一体的に連設されている。そして
第２・４図に良く示されているように、低速用カム３ａ
・３ｂは、基本的に真円をなすベース内部分Ｂ１及び比
較的小さな揚程を有する高位部Ｌ１からなる機関の低速
回転域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、その外周面をそれぞれ店接し得る
ようにされている。また高速用カム４は、同じく基本的
に真円をなすベース内部分Ｂ２及び低速用カム３ａ・３
ｂに比してより広角度にわたる大ぎな揚程を有する高位
部［２からなる機関の高速回転域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１〜３図に於てリフタ１２は図示省略されてい
る。

これら各ロッカアーム５〜７は、各ロッカアーム５〜７
の中央部を量適してロッカシャフト８と平行に穿設され
た孔内に装着された後記する連結装置１４により、一体
向に揺動し得る状態と、相対変位し１ｑる状態とを選択
的に切換可能なようにされている。

一方、各吸気弁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、各吸気
弁１ａ・１ｂのステム部を囲繞するバルブスプリング１
６ａ・１６ｂがそれぞれ介装されており、これをもって
各吸気弁１ａ・１ｂを常時閉弁方向、即ち第２図に於け
る上方へ向Ｃプで弾発付勢している。

第１・３図に良く示されるように、第１０ツカアーム５
には、第２０ツカアーム６側に向りて開放する第１ガイ
ド孔１７が、ロッカシャフト８に平行して穿設されてい
る。この第１ガイド孔１７の底部側には、縮径された小
径部１８が形成され、これに伴い段部１９が形成されて
おり、更にその底壁には、貫通孔２０が穿設されている
第２０ツカアーム６には、第１０ツカアーム５の第１ガ
イド孔１７に連通ずる第２ガイド孔２１が、その両側面
間を貫通して穿設されている。

第３０ツカアーム７には、第２ガイド孔２１に連通ずる
第３ガイド孔２２が穿設されている。この第３ガイド孔
２２の底部側は、第１ガイド孔１７と同様に、段部２３
と小径部２４とが形成されている。

これら第１〜第３ガイド孔１７・２１・２２の内部には
、第３０ツカアーム７と第２０ツカアーム６とを連結す
る位置及びその連結を解除する位置間で移動し１ｑる第
１ピストン２５と、第２０ツカアーム６と第１０ツカア
ーム５とを連結する位置及びその連結を解除する位置間
で移動可能な第２ピストン２６と、両ピストン２５・２
６の移動距離を規定するストッパ２７と、両ピストン２
５・２６を常時連結解除位置側に弾発付勢するコイルば
ね２８とが装着されている。

第１ピストン２５は、第３ガイド孔２２と第２ガイド孔
２１とに摺合し、これにより第３ガイド孔２２の底面と
第１ピストン２５の端面との間に油圧室２９が郭成され
ている。また、ロッカシャフト８内には、図示されてい
ない油圧供給装置に連通ずる潤滑油通路３０が穿設され
ている。そして、第３０ツカアーム７の油圧室２９に連
通するように穿設された油路３１と、ロッカシャフト８
の周壁に穿設された連通孔３２とを介して、第３０ツカ
アーム７の揺動状態の如何に拘らず、潤滑油通路３０か
ら供給される潤滑油を、常に油圧室２９内に導入し１ｑ
るようにされている。

第１ピストン２５の軸線方向寸法は、その一端が第３ガ
イド孔２２内の段部２３に当接した際に、その他端が第
３０ツカアーム７の第２０ツカアーム６を臨む側面から
突出しないように設定されている。

第２ピストン２６は、その軸線方向寸法を第２ガイド孔
２１の全長に等しくされており、第２ガイド孔２１と第
１カイト孔１７とに摺合し得るようにされている。

ストッパ２７は、一端に第１ガイド孔１７に摺合する円
板部２７ａが形成され、他端にｎ通孔２０に挿通する案
内棒２７ｂが形成されている。更にストッパ２７の円板
部２７ａと第１ガイド孔１７の小径部１８の底部との間
には、案内棒２７ｂを外囲して前記したコイルばね２８
が縮設されている。このコイルばね２８は、油圧室２９
に作用する油圧がある所定値以上に達すると撓むように
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、別途図示されていない制
御弁を閉弁することにより、潤滑油通路３０の油圧を低
圧に保っておく。すると、各ピストン２５・２６は、コ
イルばね２８の付勢力により、第３図に示すようにそれ
ぞれ各ガイド孔２１・２２内に整合し、従って各ロッカ
アーム５〜７は豆いに相対角変位が可能である。

このような連結装置１４の連結解除状態におっては、カ
ム軸２の回転動作により、第１・第３各ロツカアーム５
・７は各低速用カム３ａ・３ｂとの摺接に応じて揺動し
、各吸気弁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、しかもリフト量も小さくしてそれぞ
れ開閉駆動される。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、潤滑油通路３０、ロッカシャフト８の連通孔３２、
及び第３０ツカアーム７の油路３１を介して連結装置１
４の油圧室２９に高圧の油圧が供給される。これにより
、第１図に示されるように、第１ピストン２５は、コイ
ルばね２８の押圧力に抗して第２０ツカアーム６側に移
動し、第２ピストン２６は、第１ピストン２５に押され
て第１０ツカアーム５側に移動する。この結果、ストッ
パ２７の円板部２７ａが段部１９に当接するまで第１及
び第２ピストン２５・２６が共に移動し、第１ピストン
２５により第３０ツカアーム７と第２０ツカアーム６と
が連結され、第２ピストン２６により第２０ツカアーム
６と第１０ツカアーム５とが連結される。

以上のようにして、各ロッカアーム５〜７が連結装置１
４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２
０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
リフト最も大ぎくして共に開閉駆動される。

さて、上記した弁作動時期切換装置を備えた動弁機構に
於いては、互いに隣接するロッカアームのガイド孔間に
跨がってピストンが移動することをもって両口ツカアー
ムが連結される。従って、連結装置１４のピストンとガ
イド孔間のがたにより、高速回転域に於けるタペットク
リアランスＣＬが低速回転域に於けるそれよりも増大す
る傾向におる。そのため、高速用カム４の揚程曲線に於
【プる緩衝部Ｓを、揚程Ｌ・カム角度Ａ１共に大きく設
定する必要がある。

ところが、前記したように、緩衝部揚程りの増大は、タ
ペットクリアランスの許容範囲ＡＬの増大を意味し、場
合によっては、弁作動角度Ａ２の変動も幾分か大きくな
り、特に、熱膨脹の大きな排気側に顕著な影響の及ぶこ
とが考えられる。このことは、排気弁の閉じるタイミン
グと吸気弁の開くタイミングとのオーバーラツプ角度の
変動に繋がり、出力低下の一因となり得る。

ぞこで本発明に於いては、高速用カム４の緩衝部Ｓを、
第５図に示すように設定している。これによると、排気
弁の閉側の緩衝部Ｓ１の傾斜に比して、吸気弁の閉側の
緩衝部Ｓ２の傾斜が急峻となっている。このにうにする
ことにより、タペツクリアランスの許容範囲ＡＬ’を同
一とした場合に、これに対応するカム上の角度が排気弁
のそれＡ３に比して吸気弁のそれＡ４が小さくなり、よ
しんばタペットクリアランスの誤差が大きくなった場合
にも、相対的なオーバーラツプ角度に及ばず影響を小さ
くすることができる。

また、吸気弁の閉側及び排気弁の開側については、弁作
動角度の変動による影響が比較的小さいことから、騒音
の抑制を重視して、できるだけ緩、慢に設定しているが
、排気弁の閉側Ｓ２と同等に設定すれば良い。

［発明の効果］ このように本発明によれば、比較的タペットクリアラン
スが大きい排気弁の動作速度を適正に設定したうえで、
タペットクリアランス誤差による排気弁の閉じるタイミ
ングと吸気弁の開くタイミングとの間のオーバーラツプ
の変動を抑制することでき、運転騒音増大及び出力低下
の要因を共に効果的に排除することができる。

【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高速運転時を一部切除して示す上面
図である。 第２図は同じく一部切除して示す側面図である。 第３図は低速運転時を示す第２図に於ける■−ＩＩＩ線
に沿う断面図である。 第４図は第３図に於けるＩＶ　＝　ｉＶ線に沿う断面図
である。 第５図は本発明による緩衝部の設定の一例である。 第６図は緩衝部を拡大して示す説明図である。 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１１ａ・・・ガイド孔１２・
・・リフタ　　　　１２ａ・・・段部１２ｂ・・・リテ
ーナ　　１３ａ・・・小径ばね１３ｂ・・・大径ばね　
　１４・・・連結装置１５ａ・１５ｂ・・・リテーナ １６ａ・１６ｂ・・・バルブスプリング１７・・・第１
ガイド孔　１８・・・小径部１９・・・段部　　　　　
２０・・・量適孔２１・・・第２ガイド孔　２２・・・
第３ガイド孔２３・・・段部 ２５・・・第１ピストン ２７・・・ストッパ ２９・・・油圧室 ３１・・・油路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室に形成された吸気ポート及び排気ポートに
   それぞれ設けられた吸気弁及び排気弁と、これら吸気弁
   及び排気弁を所定のタイミングに応じて開閉駆動すべく
   クランク軸と同期回転するカムとを備えた内燃機関の動
   弁機構であって、前記カムの揚程曲線に於ける緩衝部分
   の回転角度に対する揚程の変化率が、前記吸気弁の開き
   側についてのみ、他の部分よりも大きくされていること
   を特徴とする内燃機関の動弁機構。