JPH0250285B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、機関の回転に同期して回転駆動され
るカムシヤフトに、一対の吸気弁あるいは排気弁
に対応してカムが一体化され、ロツカシヤフトに
は前記カムの回転に応じて前記吸気弁あるいは排
気弁を開閉駆動するためのロツカアームが枢支さ
れる内燃機関の動弁装置に関する。

(2) 従来の技術 かかる動弁装置において、バルブ径およびバル
ブリフト量は、最高馬力を出力するのに必要な混
合気量を吸入したときに流入抵抗により馬力低下
が生じないように高速を重視して設定するのが一
般的である。

ところで、低速域から高速域まで、同一のバル
ブタイミングおよび同一リフト量で吸気弁を駆動
すると、各回転数に応じて吸気量が異なるので、
燃焼室内への混合気流入速度が異なる。すなわち
低速時には、混合気流入速度が低下して、燃焼室
内での混合気の乱れが小さくなり、燃焼速度も遅
くなる。このため、燃焼効率低下による燃費の増
大、ならびに燃焼速度低下によるノツキング限界
の低下を余儀なくされる。

そこで、かかる問題を解決するために、低速運
転時には吸気弁あるいは排気弁の一部を閉弁休止
させ、高速運転時には両吸気弁あるいは排気弁を
開閉作動させるようにしたものが、たとえば特開
昭59−226216号公報で開示されている。

(3) 発明が解決しようとする問題点 上記従来の技術では、低速運転時に休止する吸
気弁が、運転条件によつては長期間休止のままで
ある可能性がある。吸気弁が長期間にわたつて休
止したままであると、燃焼によつて生じたカーボ
ンが吸気弁および弁座間に堆積し、吸気弁が弁座
に張付いてしまう。このため、高速運転に移つて
開弁作動するときに、吸気弁が弁座から無理矢理
引剥がされることになり、吸気弁および弁座間の
シール上の問題が生じることになる。また、吸気
弁の開弁休止により、燃料溜りが生じ、吸気弁の
開弁時に混合気濃度が濃くなることがある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので
あり、低速運転時にも吸気弁あるいは排気弁を開
閉駆動するようにして、休止に伴う問題点を解決
するとともに、燃費の低減およびノツキングの防
止を図り、さらに円滑な作動を可能とした内燃機
関の動弁装置を提供することを目的とする。

Ｂ 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明によれば、カムシヤフトには高速用カム
と、同一形状の一対の低速用カムとが、高速用カ
ムの両側に低速用カムを隣接させるようにして設
けられ、ロツカシヤフトには、低速用カムに摺接
するとともに吸気弁あるいは排気弁に当接する第
１および第２ロツカアームと、高速用カムに摺接
する第３ロツカアームとが枢支され、第１，第２
および第３ロツカアームには、各ロツカアームを
一体的に連結する状態と、各ロツカアームの相対
角変位を許容する状態との切換を可能にした連結
切換手段が設けられる。

(2) 作用 機関の低速運転時には、連結切換手段による各
ロツカアームの連結状態が解除され、両吸気弁あ
るいは排気弁は、低速用カムによつて揺動する第
１および第２ロツカアームで開閉駆動される。さ
らに、機関の高速運転時には、第１，第２および
第３ロツカアームが連結切換手段により一体的に
連結され、両吸気弁あるいは排気弁が高速用カム
で定まるタイミングおよびリフト量で開閉作動す
る。

(3) 実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説
明すると、先ず第１図および第２図において、図
示しない機関本体に設けられた一対の吸気弁１
ａ，１ｂは、機関の回転に同期して1/2の回転比
で駆動されるカムシヤフト２に一体的に設けられ
た同一形状の一対の低速用カム３，３および高速
用カム５と、カムシヤフト２と平行なロツカシヤ
フト６に枢支される第１，第２および第３ロツカ
アーム７，８，９との働きによつて開閉作動され
る。

カムシヤフト２は機関本体の上方で回転自在に
配設されており、一方の低速用カム３は一方の吸
気弁１ａに対応する位置でカムシヤフト２に一体
的に設けられ、他方の低速用カム３は他方の吸気
弁１ｂに対応する位置でカムシヤフト２に一体的
に設けられる。また高速用カム５は両吸気弁１
ａ，１ｂ間に対応する位置でカムシヤフト２に一
体的に設けられる。しかも、低速用カム３，３は
機関の低速運転時に対応した形状を有するもので
あり、カムシヤフト２の半径方向に沿う外方への
突出量が比較的小さい高位部３ａを有する。また
高速用カム５は機関の高速運転時に対応した形状
を有するものであり、カムシヤフト２の半径方向
外方への突出量を低速用カム３の高位部３ａより
も大としかつその高位部３ａよりも広い中心角範
囲にわたる高位部５ａを有する。

ロツカシヤフト６は、カムシヤフト２よりも下
方で固定配置される。このロツカシヤフト６には
第１〜第３ロツカアーム７〜９がそれぞれ枢支さ
れるが、第１および第２ロツカアーム７，８は基
本的に同一形状に形成される。すなわち、第１お
よび第２ロツカアーム７，８は、吸気弁１ａ，１
ｂに対応する位置で、その基部がロツカシヤフト
６に揺動可能に枢支され、各吸気弁１ａ，１ｂの
上方位置まで延設される。また第１および第２ロ
ツカアーム７，８の上部には低速用カム３，３に
摺接するカムスリツパ１０，１０が設けられる。
第１および第２ロツカアーム７，８において、各
吸気弁１ａ，１ｂの上方に位置する端部には、各
吸気弁１ａ，１ｂの上端に当接し得るタペツトね
じ１２，１３が進退可能に螺着される。

一方、両吸気弁１ａ，１ｂの上部には鍔部１
４，１５が設けられており、これらの鍔部１４，
１５と機関本体との間には吸気弁１ａ，１ｂを囲
繞する弁ばね１６，１７が介装されており、弁ば
ね１６，１７により、各吸気弁１ａ，１ｂは閉弁
方向すなわち上方に向けて付勢されている。

第３図を併せて参照して、第３ロツカアーム９
は、第１および第２ロツカアーム７，８間でロツ
カシヤフト６に枢支される。この第３ロツカアー
ム９は、ロツカシヤフト６から両吸気弁１ａ，ｂ
側にわずかに延出され、その上部には高速用カム
５に摺接するカムスリツパ１８が設けられる。ま
た第３ロツカアーム９の端部下面には、押圧手段
としての有底円筒状のリフタ１９が当接されてお
り、このリフタ１９は機関本体との間に介装した
ばね力の比較的弱いリフタばね２０により上方に
付勢される。これにより、第３ロツカアーム９の
カムスリツパ１８は高速用カム５に常時摺接され
る。

第４図において、第１〜第３ロツカアーム７，
８，９は相互に摺接されており、それらの相対角
変位を可能とする状態と、各ロツカアーム７〜９
を一体的に連結する状態とを切換可能な連結切換
手段２１が第１〜第３ロツカアーム７，８，９に
設けられる。

連結切換手段２１は、第１および第３ロツカア
ーム７，９を連結する位置およびそその連結を解
除する位置間で移動可能な第１ピストン２２と、
第３および第２ロツカアーム９，８を連結する位
置およ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２３と、第１および第２ピストン２
２，２３の移動を規制するストツパ２４と、第１
および第２ピストン２２，２３を連結解除位置側
に移動させるべくストツパ２４を付勢するばね２
５とを備える。

第１ロツカアーム７には、第３ロツカアーム９
側に向けて開放するとともにロツカシヤフト６と
平行な第１ガイド穴２６が穿設されており、この
第１ガイド穴２６の閉塞端側には段部２７を介し
て小径部２８が設けられる。第１ガイド穴２６に
は第１ピストン２２が摺合され、これにより第１
ピストン２２と第１ガイド穴２６の閉塞端との間
に油圧室２９が画成される。また第１ロツカアー
ム７には油圧室２９に連通する油路３０が穿設さ
れ、ロツカシヤフト６内には油圧供給源（図示せ
ず）に通じる油路３１が穿設される。さらに両油
路３０，３１はロツカシヤフト６の側壁に穿設さ
れた連通孔３２を介して、第１ロツカアーム７の
揺動状態の如何に拘らず常に連通する。

第１ピストン２２の軸方向長さは、その一端が
段部２７に当接したときに、その他端が第１ロツ
カアーム７の第３ロツカアーム９側に臨む側面か
ら第３ロツカアーム９側に突出しないように設定
される。また第１ガイド穴２６の閉塞端と第１ピ
ストン２２との間には、前記ばね２５よりもばね
力の小さなばね３３が介装される。

第３ロツカアーム９には、第１ロツカアーム７
の第１ガイド穴２６に対応するガイド孔３４が、
両側面間にわたつて穿設されており、このガイド
孔３４にはガイド孔３４の全長に対応する長さを
有する第２ピストン２３が摺合される。しかもこ
の第２ピストン２３の外径は、第１ピストン２２
と同一に設定される。

第２ロツカアーム８には、前記ガイド孔３４に
対応して、第３ロツカアーム９側に向けて開放し
た第２ガイド穴３５が穿設され、この第２ガイド
穴３５に円板状のストツパ２４が摺合される。第
２ガイド穴３５の閉塞端側には規制段部３６を介
して小径部３７が設けられる。また第２ガイド穴
３５の閉塞端と外側面との間にわたつて、第２ロ
ツカアーム８には第２ガイド穴３５と同心でかつ
小径の挿通孔３８が穿設されており、ストツパ２
４に一体的かつ同心に設けられた小径の案内棒３
９が挿通孔３８に挿通される。さらにストツパ２
４と第２ガイド穴３５の底部との間には、案内棒
３９を囲繞するコイル状のばね２５が介装され
る。

次にこの実施例の作用について説明すると、機
関の低速運転時には、連結切換手段２１の油圧室
２９に油圧が供給されず、ストツパ２４はばね２
５によつて第３ロツカアーム９側に押圧され、こ
のため第１ピストン２２は第２ピストン２３を介
して段部２７に当接するまで移動している。この
状態で、第１ピストン２２および第２ピストン２
３への当接面は、第１および第３ロツカアーム
７，９の摺接面に対応する位置にあり、第２ピス
トン２３およびストツパ２４の当接面は第３ロツ
カアーム９および第２ロツカアーム８の摺接面に
対応する位置にある。したがつて、第１〜第３ロ
ツカアーム７，８，９は、第１および第２ピスト
ン２２，２３ならびに第２ピストン２３およびス
トツパ２４をそれぞれ摺接させて、相対角変位可
能である。

このような連結切換手段２１の連結解除状態に
あつて、カムシヤフト２の回転動作により、第１
ロツカアーム７は一方の低速用カム３との摺接に
応じて揺動し、第２ロツカアーム８は他方の低速
用カム３との摺接に応じて揺動する。したがつ
て、両吸気弁１ａ，１ｂが、低速用カム３，３に
よつて開閉作動する。このとき、第３ロツカアー
ム９は高速用カム５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。

このようにして、機関の低速運転時には、両吸
気弁１ａが低速用カム３，３の形状に応じたタイ
ミングおよびリフト量で開閉作動する。したがつ
て低速運転に適した混合気流入速度が得られ、燃
費の低減およびノツキング防止を図ることができ
る。また、両吸気弁１ａ，１ｂが休止しないの
で、カーボンの付着によるシール性の悪化を防止
するとともに、燃料溜りが生じることも防止する
ことができる。

機関の高速運転に際しては、連結切換手段２１
の油圧室２９に作動油圧が供給される。これによ
り、第５図で示すように、第１ピストン２２はば
ね２５のばね力に抗して第３ロツカアーム９側に
移動し、第２ピストン２３は第１ピストン２２に
押されて第２ロツカアーム８側に移動する。この
結果、ストツパ２４が規制段部３６に当接するま
で、第１および第２ピストン２２，２３が移動
し、第１ピストン２２により第１および第３ロツ
カアーム７，９が連結され、第２ピストン２３に
より第３および第２ロツカアーム９，８が連結さ
れる。

このようにして、第１〜第３ロツカアーム７，
８，９が連結切換手段２１によつて相互に連結さ
れた状態では、高速用カム５に摺接した第３ロツ
カアーム９の揺動量が最も大きいので、第１およ
び第２ロツカアーム７，８は第３ロツカアーム９
とともに揺動する。したがつて、両吸気弁１ａ，
１ｂが、高速用カム５の形状に応じたタイミング
およびリフト量で開閉作動し、機関出力の向上を
図ることができる。しかも第３ロツカアーム９の
両側に第１および第２ロツカアーム７，８が連結
されるので、第３ロツカアーム９に作用する荷重
が左、右でバランスし、第３ロツカアーム９に曲
げモーメントが作用することはない。これに対し
て高速用カム５に対応するロツカアームの一方側
に低速用カムに対応する２つのロツカアームを連
結するものでは、高速用カムに対応するロツカア
ームの一方側のみ荷重が作用して曲げモーメント
が発生し、高速用カムとカムスリツパとが片当り
して偏摩耗が発生するおそれがある。

以上の実施例では、一対の吸気弁１ａ，ｂに関
連して説明したが、本発明は一対の排気弁に関連
しても実施し得るものである。

Ｃ 発明の効果 以上のように本発明によれば、カムシヤフトに
は、高速用カムと、同一形状の一対の低速用カム
とを設け、ロツカシヤフトには、低速用カムに摺
接する第１および第２ロツカアームと、高速用カ
ムに摺接する第３ロツカアームとを枢支し、第１
および第２ロツカアームで各吸気弁あるいは排気
弁を駆動するようにし、各ロツカアームを連結切
換手段で連結したり、その連結状態を解除したり
するようにしたので、低速および高速運転に適し
た混合気流入速度が得られ、燃費の低減およびノ
ツキングの防止を図るとともに、出力の向上を図
ることができる。また吸気弁あるいは排気弁が運
転中に休止することはないので、カーボンの付着
が生じることはなく、また燃料溜りが生じること
も防止することができる。しかも高速用カムに摺
接する第３ロツカアームの両側に、低速用カムに
摺接する第１および第２ロツカアームを配置した
ので、高速運転時に各ロツカアームを連結した状
態で第３ロツカアームに曲げモーメントが作用す
ることを回避して円滑な作動を実現することがで
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、第１図
は縦断側面図であつて第２図の−線断面図、
第２図は第１図の平面図、第３図は第２図の−
線断面図、第４図は第１図の−線断面図、
第５図は高速運転時の第４図に対応した断面図で
ある。 １ａ，１ｂ…吸気弁、２…カムシヤフト、３…
低速用カム、５…高速用カム、６…ロツカシヤフ
ト、７…第１ロツカアーム、８…第２ロツカアー
ム、９…第３ロツカアーム、２１…連結切換手
段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関の回転に同期して回転駆動されるカムシ
   ヤフトに、一対の吸気弁あるいは排気弁に対応し
   てカムが一体化され、ロツカシヤフトには、前記
   カムの回転動作に応じて前記吸気弁あるいは排気
   弁を開閉駆動するためのロツカアームが枢支され
   る内燃機関の動弁装置において、カムシヤフトに
   は、高速用カムと、同一形状の一対の低速用カム
   とが、高速用カムの両側に低速用カムを隣接させ
   るようにして設けられ、ロツカシヤフトには、低
   速用カムに摺接するとともに吸気弁あるいは排気
   弁に当接する第１および第２ロツカアームと、高
   速用カムに摺接する第３ロツカアームとが枢支さ
   れ、第１，第２および第３ロツカアームには、各
   ロツカアームを一体的に連結する状態と、各ロツ
   カアームの相対角変位を許容する状態との切換を
   可能にした連結切換手段が設けられることを特徴
   とする内燃機関の動弁装置。 ２ 前記第３ロツカアームには、高速用カムに向
   けて弾発付勢するための押圧手段が当接されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃
   機関の動弁装置。