JPH0252083B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は内燃機関の回転速度に応じて吸気弁或
いは排気弁の作動時期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
を所定のサイクルに応じて行なわせるために、４
サイクル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
範囲に亘つて燃焼室への混合気の充填効率を向上
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、例えば
本出願人による特開昭61−19911号公報に於て、
機関の回転に同期して回転駆動されるカム軸に、
一方の吸気弁或いは排気弁に対応し、しかも機関
の低速運転に対応した形状の低速用カムと、機関
の高速運転に対応した形状の高速用カムとがそれ
ぞれ一体化され、ロツカシヤフトに低速用カムに
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１ロツカアームと、他方の吸気弁或いは
排気弁に当接し得る第２ロツカアームと、高速用
カムに摺接する第３ロツカアームとが相互に摺接
して相対角度変位可能に枢支され、これら第１、
第２及び第３ロツカアームが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
度変位を許容する状態との切換を可能にした連結
手段を設けるようにした内燃機関の弁作動休止装
置が提案されている。そしてこの連結装置とし
て、各ロツカアームを連通す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
を油圧作動させることにより、各ロツカアーム同
士を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。

しかるに、上記した構造によると、各ロツカア
ームのカムスリツパ面にカムのベース円が摺接し
た状態にて各ロツカアームのガイド孔同士が整合
し、この状態にてピストンを作動させるようにし
ている。従つて、互いに隣接するロツカアームの
弁隙間（所謂タペツトクリアランス）が不均一で
あると、各ガイド孔の軸心に偏差を生じてしま
い、ピストンの円滑な運動に支障を生ずることが
考えられる。そのため、常時タペツトクリアラン
スを適正に保持すべく、保守インタバルを短くせ
ねばならないなど、精度の維持管理が煩雑化する
不都合があつた。

＜発明が解決しようとする問題点＞ このような不都合を是正するためには、基本的
にタペツトクリアランスが自動的に調整される油
圧式ラツシユアジヤスタを設けることが考えられ
るが、上記した弁作動時期切換装置を備えた動弁
機構に従来型式のラツシユアジヤスタを設けよう
とすると、例えばロツカアームのバルブステムに
対する当接端にラツシユアジヤスタを設けた場合
には、切換装置との干渉を避ける都合上ロツカア
ームが大型化してしまい、慣性質量が増大して好
ましくない。

プランジヤの突端にボールジヨイントを形成し
たラツシユアジヤスタにより、ロツカアームをピ
ボツト支持した構造も知られており、ロツカアー
ム構造を小形化する上では有利であるが、揺動中
心が変位すると共に、ロツカアームがボールジヨ
イント式に支持されることから、切換装置のガイ
ド孔の軸線にずれを生ずることが避けられない。

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の
主な目的は、前記した型式による弁作動時期切換
装置を有する内燃機関の動弁機構に於て、切換装
置の作動の確実性を損うことなく、好適に油圧式
ラツシユアジヤスタを組込み得る内燃機関の弁作
動時期切換装置を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ このような目的は、本発明によればクランク軸
と同期回転すると共に、機関の低速運転に適合し
た低速用カム及び機関の高速運転に適合した高速
用カムを一体的に形成してなるカム軸と、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、前記低速、高速両カム
にそれぞれ対応し、これら両カムの揚程を前記弁
に付与すべく互いに隣接配置されたロツカアーム
と、これらロツカアーム間の連結、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
動時期切換装置であつて、前記連結手段が、前記
両ロツカアームに内設されたガイド孔に摺合する
ピストンの位置を変位させることにより前記両ロ
ツカアームを一体的に連結する状態と各ロツカア
ームの相対位置変位を許容する状態との選択切換
がなし得るものであると共に、前記ロツカアーム
が前記ガイド孔の軸心を中心に互いに相対回動自
在なように係合する第１及び第２のアーム部材か
らなり、前記第１、第２両アーム部材の一端を互
いに拡開する向きに付勢すべく油圧式ラツシユア
ジヤスタが設けられ、前記両アーム部材の他端の
いずれか一方が前記カムの外周面に摺接し、いず
れか他方が前記弁のステム端に当接すると共に、
前記両アーム部材のいずれか一方が、前記ガイド
孔と前記ラツシユアジヤスタとの中間部にて前記
ロツカシヤフトに枢支されていることを特徴とす
る内燃機関の弁作動時期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、高速時には各ロツカアーム
を連結して作動させることにより、高速回転に適
合したカムにより各弁が開弁駆動され、低速時に
は各伝達部材間の連結を解除して、低速回転に適
合したカムにより各弁が開弁駆動される。そして
第１、第２両アーム部材の一端を、ガイド孔を中
心としてラツシユアジヤスタにより拡開付勢する
ことにより、ロツカアームの枢支点とガイド孔と
の間の寸法を変化させることなくタペツトクリア
ランスが自動的に適正に保たれる。

＜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
ており、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３ロツカアーム５〜７との働
きにより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３ロツカアーム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ツカシヤ
フト８に揺動自在なように互いに隣接して枢支さ
れているが、その中央部がロツカシヤフト８に枢
支され、それぞれの一方の遊端部が両カム３ａ，
３ｂ，４の下方に延出されている。これら第１〜
第３ロツカアーム５〜７の一方の遊端部の上面に
は、それぞれカムスリツパ５ａ〜７ａが形成され
ており、各カム３ａ，３ｂ，４の外周面に摺接し
得るようにされている。

第２図に併わせて示されるように、第１、第３
ロツカアーム５，７は基本的に同一形状とされ、
主アーム９ａ，９ｂと副アーム１０ａ，１０ｂと
からなつている。主アーム９ａ，９ｂは、ロツカ
シヤフト８に対する枢支点を挾んで図に於ける左
方の遊端部に後記する油圧式ラツシユアジヤスタ
４０が埋設され、右方の遊端部の上面に前記した
カムスリツパ５ａ，７ａが形成されている。そし
て副アーム１０ａ，１０ｂは、主アーム９ａ，９
ｂのロツカシヤフト８に対する枢支点とカムスリ
ツパ５ａ，７ａとのほぼ中間部にて、主アーム９
ａ，９ｂに相対揺動自在に枢着されており、左側
の遊端がラツシユアジヤスタ４０に係合し、右側
の遊端が両吸気弁１ａ，１ｂの上方に延出され両
弁１ａ，１ｂのバルブステム上端に当接してい
る。

一方、両吸気弁１ａ，１ｂの上部には、リテー
ナ１１ａ，１１ｂがそれぞれ設けられており、こ
れらリテーナ１１ａ，１１ｂと機関本体との間
に、両吸気弁１ａ，１ｂのステム部を囲繞するバ
ルブスプリング１２ａ，１２ｂが介装されてお
り、両弁１ａ，１ｂを閉弁方向、即ち第２図に於
ける上方に向けて付勢している。

第２ロツカアーム６は、第１及び第３ロツカア
ーム５，７間でロツカシヤフト８に枢支されてい
る。この第２ロツカアーム６は、ロツカシヤフト
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３図に良く示されているよう
に、その端部の上面には高速用カム４に摺接する
カムスリツパ６ａが形成され、その下面は、シリ
ンダヘツド１３に穿設されたガイド孔１３ａに摺
合するリフタ１４の上端面に当接している。そし
てリフタ１４の内面とガイド孔１３ａの底面との
間には、コイルばね１５が縮設され、リフタ１４
を常時上向きに付勢しており、これにより第２ロ
ツカアーム６のカムスリツパ６ａが、高速用カム
４に常時摺接するようにされている。

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３ロ
ツカアーム５，７に対応する低速用カム３ａ，３
ｂと、第２ロツカアーム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２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イルに形成されており、第
１、第３ロツカアーム５，７の上面に形成された
カムスリツパ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、より広角度に亘る大
きな揚程を有した高速運転時に適合したカムプロ
フイルに形成されており、前記したように第２ロ
ツカアーム６のカムスリツパ６ａにその外周面を
摺接している。尚、第２図に於てリフタ１４は図
示省略されている。

これら第１〜第３ロツカアーム５〜７は、後記
する連結装置１６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。

第４図及び第５図に良く示されるように、主ア
ーム９ａ，９ｂの右側の遊端部は、その両側面を
削り取られて縮幅された上で副アーム１０ａ，１
０ｂに形成された矩形状Ｈの内側に係合してお
り、この係合部には、主、副両アームを貫通して
ピン１７，１８が挿通されている。このピン１
７，１８は、主アーム９ａ，９ｂの側に圧入によ
り固着されており、副アーム１０ａ，１０ｂは、
主アーム９ａ，９ｂの両側面から突出したピン１
７，１８軸端に対して揺動自在なように枢着され
ている。そして主、副両アーム及び両ピンの第２
ロツカアーム６に対する摺接面は、互いの相対揺
動を妨げないように平面に研削されている。

第１ロツカアーム５のピン１７には、第２ロツ
カアーム６側に向けて開放する第１ガイド孔１９
が、ロツカシヤフト８に平行して穿設されてい
る。この第１ガイド孔１９の底部側は、縮径され
た小径部２０が形成され、これに伴い段部２１が
形成されている。そして第２ロツカアーム６に
は、第１ロツカアーム５の第１ガイド孔１９に連
通する第２ガイド孔２２が両側面間を貫通して穿
設されている。

第３ロツカアーム７のピン１８には、第２ガイ
ド孔２２に連通する第３ガイド孔２３が穿設され
ている。この第３ガイド孔２３の底部側は、第１
ガイド孔１９と同様に段部２４と小径部２５とが
形成され、更に第３ガイド孔２３の底壁を貫通す
る小径の貫通孔２６が、第３ガイド孔２３と同心
にて穿設されている。

これら第１〜第３ガイド孔１９，２２，２３の
内部には、第１及び第２ロツカアーム５，６を連
結する位置及びその連結を解除する位置間で移動
し得る第１ピストン２７と、第２及び第３ロツカ
アーム６，７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２８と、両
ピストン２７，２８の移動を規制するストツパ２
９と、両ピストン２７，２８を連結解除位置側に
付勢するコイルばね３０とが装着されている。

第１ピストン２７は第１ガイド孔１９と第２ガ
イド孔２２とに摺合し、これにより第１ガイド孔
１９の底面と第１ピストン２７の端面との間に油
圧室３１が郭成されている。またロツカシヤフト
８内には、図示されない油圧供給装置に連通する
一対の通路３２，３３が穿設されており、第１ロ
ツカアーム５の油圧室３１に連通するように穿設
された油路３４と、ロツカシヤフト８の周壁に穿
設された連通孔３５とを介して、第１ロツカアー
ム５の揺動状態の如何に拘らず、一方の作動油供
給通路３２から供給される作動油を、常に油圧室
３１内に導入し得るようにされている。

第１ピストン２７の軸線方向寸法は、その一端
が第１ガイド孔１９内の段部２１に当接した際
に、その他端が第１ロツカアーム５の第２ロツカ
アーム６に臨む側面から突出しないように設定さ
れている。そして第２ピストン２８は、その軸線
方向寸法を第２ガイド孔２２の全長に等しくされ
ており、第２ガイド孔２２と第３ガイド孔２３と
に摺合し得るようにされている。

ストツパ２９は、一端に第３ガイド孔２３に摺
合する円板部２９ａが形成され、他端に貫通孔２
６に挿通する案内棒２９ｂが形成されている。更
にストツパ２９の円板部２９ａと第３ガイド孔２
３の小径部２５の底部との間には、案内棒２９ｂ
を外囲して前記したコイルばね３０が介装されて
いる。

主、副両アーム９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂの
左端には、両アーム間を拡開付勢すべく油圧式ラ
ツシユアジヤスタ４０が介装されている。油圧式
ラツシユアジヤスタ４０は、第６図に示すように
公知形式のものであり、ほぼ有底筒状をなすケー
シング４１内に、頭部に半球面が形成されたプラ
ンジヤ４２を摺合してなり、プランジヤ４２の内
部に低圧室４３を、そしてプランジヤ４２の底壁
外面とケーシング４１の内面との間に高圧室４４
をそれぞれ郭成している。

プランジヤ４２の底壁には通孔４５が開設され
ており、高圧室４４側に設けられたボール式チエ
ツク弁４６により、両室４３，４４の圧力差に応
じての通孔４５の連通が断続し得るようにされて
いる。また、高圧室４４内にはコイルばね４７が
縮設されており、プランジヤ４２が常時上向きに
押圧付勢されている。そしてプランジヤ４２の周
壁及びケーシング４１の周壁には、それぞれ油孔
４８，４９が開設されており、主アーム９ａ，９
ｂ内に穿設された油路５０、ロツカシヤフト８の
周壁に穿設された連通孔５１、及びロツカシヤフ
ト８内に穿設された他方の通路３３を介して低圧
室４３内部に潤滑油が供給されると共に、プラン
ジヤ４２の頭部の油孔５２を介してプランジヤ４
２と副アーム１０ａ，１０ｂとの間の潤滑が行な
われる。

次に以上説明した本装置の作動の要領について
説明する。

先ず、第４，５図を参照して、機関の中低速度
域にあつては、図示されない制御弁を閉弁するこ
とにより、連結装置１６の油圧室３１には油圧が
供給されず、各ピストン２７，２８はコイルばね
３０の付勢力により第４図に示すように各ガイド
孔１９，２２内に整合し、従つて各ロツカアーム
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１６の連結解除状態にあつ
ては、カム軸２の回転動作により、第１、第３ロ
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がその開
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開閉駆動される。この
時、第２ロツカアーム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１
ａ，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３２、ロツカシヤフ
ト８の連通孔３５、及び油路３４を介して、連結
装置１６の油圧室３１に作動油圧が供給される。
これにより、第５図に示されるように、第１ピス
トン２７は、コイルばね３０の付勢力に抗して第
２ロツカアーム６側に移動し、第２ピストン２８
は、第１ピストン２７に押されて第３ロツカアー
ム７側に移動する。この結果、ストツパ２９の円
板部２９ａが段部２４に当接するまで第１及び第
２ピストン２７，２８が共に移動し、第１ピスト
ン２７により第１及び第２ロツカアーム５，６が
連結され、第２ピストン２８により第２及び第３
ロツカアーム６，７が連結される。

以上のようにして、第１〜第３ロツカアーム５
〜７が連結装置１６により相互に連結された状態
にあつては、高速用カム４に摺接した第２ロツカ
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３ロツカアーム５，７は第２ロツカアー
ム６と共に揺動する。従つて、両吸気弁１ａ，１
ｂが、高速用カム４のカムプロフイルに従つてそ
の開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。

上記した構成の弁作動時期切換装置に於ては、
所謂タペツトクリアランスと呼ばれるリンク間の
隙間が均一でないと切換ピストン２７，２８の円
滑な作動が阻害される虞れがある。そこで本発明
によれば、リンクを形成するロツカアームに油圧
式ラツシユアジヤスタを設けることにより、タペ
ツトクリアランスが自動的に調節されるようにし
ている。

第２図に示すように、各カムスリツパ５ａ，６
ａ，７ａが各カム３ａ，３ｂ，４のベース円Ｃに
周設している状態にあつては、ラツシユアジヤス
タ４０のプランジヤ４２に対して何ら外力は作用
せず、従つて、プランジヤ４２はコイルばね４７
の付勢力によつてのみ押上げられ、これにより
主、副両アーム９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ間が
拡開付勢され、副アーム１０ａ，１０ｂの右端と
バルブステム端との当接面と、低速用カム３ａ，
３ｂとカムスリツパ５ａ，７ａとの当接面の間隙
を０にしている。

カム３ａ，３ｂがロツカアーム５，７を押し始
めると吸気弁１ａ，１ｂ及びプランジヤ４２を共
に押し下げる向きに力が作用する。このため高圧
室４４内の圧力が増大し、チエツク弁４６が通孔
４５を閉塞する。これによりプランジヤ４２の上
下方向位置が固定され、各当接面の隙間が０に保
たれたまま吸気弁１ａ，１ｂがリフトを開始す
る。

カム軸２が回転して、再びベース円Ｃ部分にカ
ムスリツパ５ａ，７ａが摺接すると、吸気弁１
ａ，１ｂが閉じ、プランジヤ４２に加わる圧力が
減少することから、チエツク弁４６が通孔４５を
開放し、ばね４７の付勢力のみが主、副両アーム
間を拡開する。そして油孔５２及びケーシング４
１とプランジヤ４２との間からリークした潤滑油
については、油路５０及び両油孔４８，４９を介
して他方の通路３３から補給される。

尚、切換ピストンの駆動手段としては、上記し
た油圧駆動のみならず、電気的或いは機械的な装
置によることもできる。

上記実施例に於ては、３分割ロツカアームにて
２弁を同時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分割ロツカアームにて、
所定の回転速度で一方の弁を休止するように構成
された弁作動時期切換装置にも等しく応用可能で
ある。

＜発明の効果＞ このように本発明によれば、極めて好適に弁作
動時期切換装置に油圧式ラツシユアジヤスタを組
込むことが可能となり、この種の弁作動時期切換
装置を備えた動弁機構に於けるタペツトクリアラ
ンスを常に適正に保つことができることから、弁
作動時期切換装置の動作の信頼性を高めると同時
に、動弁機構のメインテナンスフリー化を推進す
る上に効果的である。

【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時期
切換装置を備えた動弁機構の上面図である。第２
図は第１図に於ける矢視図である。第３図は第
１図に於ける−線に沿う断面図である。第４
図は低速運転時を示す第２図に於ける−線に
沿う断面図である。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。第６図は油圧式ラツ
シユアジヤスタの拡大断面図である。 １ａ，１ｂ……吸気弁、２……カム軸、３ａ，
３ｂ……低速用カム、４……高速用カム、５……
第１ロツカアーム、６……第２ロツカアーム、７
……第３ロツカアーム、５ａ，６ａ，７ａ……カ
ムスリツパ、８……ロツカシヤフト、９ａ，９ｂ
……副アーム、１０ａ，１０ｂ……主アーム、１
１ａ，１１ｂ……リテーナ、１２ａ，１２ｂ……
バルブスプリング、１３……シリンダヘツド、１
３ａ……ガイド孔、１４……リフタ、１５……コ
イルばね、１６……連結装置、１７，１８……ピ
ン、１９……第１ガイド孔、２０……小径部、２
１……段部、２２……第２ガイド孔、２３……第
３ガイド孔、２４……段部、２５……小径部、２
６……貫通孔、２７……第１ピストン、２８……
第２ピストン、２９……ストツパ、２９ａ……円
板部、２９ｂ……案内棒、３０……コイルばね、
３１……油圧室、３２，３３……作動油供給通
路、３４……油路、３５……連通孔、４０……油
圧式ラツシユアジヤスタ、４１……ケーシング、
４２……プランジヤ、４３……低圧室、４４……
高圧室、４５……通孔、４６……チエツク弁、４
７……コイルばね、４８，４９……油孔、５０…
…油路、５１……連通孔、５２……油孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クランク軸と同期回転すると共に、機関の低
   速運転に適合した低速用カム及び機関の高速運転
   に適合した高速用カムを一体的に形成してなるカ
   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、前記低
   速、高速両カムにそれぞれ対応し、これら両カム
   の揚程を前記弁に付与すべく互いに隣接配置され
   たロツカアームと、これらロツカアーム間の連
   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時期切換装置であつて、 前記連結手段が、前記両ロツカアームに内設さ
   れたガイド孔に摺合するピストンの位置を変位さ
   せることにより前記両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位置変位を許
   容する状態との選択切換がなし得るものであると
   共に、 前記ロツカアームが前記ガイド孔の軸心を中心
   に互いに相対回動自在なように係合する第１及び
   第２のアーム部材からなり、 前記第１、第２両アーム部材の一端を互いに拡
   開する向きに付勢すべく油圧式ラツシユアジヤス
   タが設けられ、前記両アーム部材の他端のいずれ
   か一方が前記カムの外周面に摺接し、いずれか他
   方が前記弁のステム端に当接すると共に、前記両
   アーム部材のいずれか一方が、前記ガイド孔と前
   記ラツシユアジヤスタとの中間部にて前記ロツカ
   シヤフトに枢支されていることを特徴とする内燃
   機関の弁作動時期切換装置。