JPH0321727B2 - - 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域
いは排気弁の作動特性を段階的に変化させるため
の可変制御装置に関する。

＜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、高速運動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。

このような弁作動特性可変制御装置として、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
を一体化に連結する状態と、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、精度の維持管理を煩雑化する
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
には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、上記した弁作動特性可変制御装置を備え
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。

プランジヤの突端のボールジヨイントを形成し
たラツシユアジスタにより、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、その揺動運動中に
バルブステムの軸線を通る平面に対してロツカア
ームが倒れや傾きを生ずることがあり、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。バルブステム軸線に対するロツカアームの
倒れは、基本的には、ロツカアームのカムスリツ
パとカムとの摺接面によつて規制されるが、サー
ジング現象やバウンシング現象の発生も考慮せね
ばならないので、これのみでは充分な作動信頼性
を得ることができない。

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、その作動の確実性を損うことなく油
圧式ラツシユアジヤスタを組込むことの可能な内
燃機関の弁作動特性阿変制御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
用カムを一体化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アーム部材
と、これらアーム部材間の連結、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
特性可変制御装置であつて、前記連結手段が、前
記両アーム部材に内設されたガイド孔に摺合する
ピストンの位置を選択的に変位させることにより
前記両アーム部材を一体的に連結する状態と各ア
ーム部材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、前記アーム部
材の基端部が略半球状受け部にて機関本体に揺動
自在なように支持され、前記アーム部材の遊端部
が前記弁のステム端に当接すると共に、前記弁の
摺動軸線に沿うガイド手段に係合していることを
特徴とする内燃機関の弁作動特性可変制御装置を
提供することにより達成される。

＜作用＞ このようにすれば、高速時には各アーム部材を
連結して作動させることにより高速回転に適合し
たカムにより開弁駆動され、低速時には各アーム
部材間の連結を解除して低速回転に適合したカム
により開弁駆動される。

そしてガイド手段により、弁の摺動軸線に平行
な平面に沿つてロツカアームの揺動運転中の姿勢
が確実に規制されるため、弁の摺動軸方向につい
てのロツカアーム倒れを防止することができる。
従つて、互いに隣接したロツカアームのガイド孔
同士の軸線にずれを生ぜずに済むことから、半球
状受け部を有する油圧式ラツシユアジヤスタの組
込みが可能となり、タペツトクリアランスについ
てのメイテナンスフリー化を達成することができ
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〜第４図は本発明が適用された動弁機構
を示しており、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
アーム部材としての第１〜第３ロツカアーム５〜
７と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２図に併せて示されるように、第１〜第３ロ
ツカアーム５〜７は、その基端部をシリンダヘツ
ド８に球面支持された上でカム軸２の下方にて揺
動自在なように互いに隣接して枢支されており、
それぞれの遊端部が両カム３ａ，３ｂ，４の下方
を経て両弁１ａ，１ｂの上方に延出されている。

第１及び第３ロツカアーム５，７は基本的に同
一形状とされ、その中間部の上面には低速用カム
３ａ，３ｂの外周面にそれぞれ摺接し得るように
カムスリツパ５ａ，７ａが形成されており、また
遊端部５ｂ，７ｂが両吸気弁１ａ，１ｂのバルブ
ステム上端のそれぞれ当接している。

第２ロツカアーム６は、第１及び第３ロツカア
ーム５，７間でシリンダヘツド８に球面支持され
ている。この第２ロツカアーム６は、第１、第３
両ロツカアーム５，７と共に両吸気弁１ａ，１ｂ
の中間に向けて延出されており、第４図に併せて
示すように、その中間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、下面に
は、シリンダヘツド８に穿設されたガイド孔８ａ
に摺合するリフタ９の上端面が当接している。そ
してリフタ９の内面とガイド孔８ａの底面との間
にはコイルばね１０が縮設され、リフタ９を常時
上向きに付勢しており、これにより第２のロツカ
アーム６のカムスリツパ６ａが、高速用カム４に
常時摺接し得るようにされている。

これら第１〜第３ロツカアーム５〜７の遊端部
５ｂ〜７ｂは、シリンダヘツド８にボルト１１を
用いて固着されたガイド板１２の遊端側に櫛歯状
に形成されだガイド溝１３にそれぞれ把持されて
いる。これら各ロツカアームの遊端部５ｂ〜７ｂ
とガイド溝１３とは、所定の公差をもつて互いに
摺接しており、両吸気弁１ａ，１ｂのバルブステ
ムの軸線に平行な平面に沿つての各ロツカアーム
５〜７の摺動運動中の姿勢が確実に規制され、バ
ルブステムの軸線を通る平面に対して倒れや傾き
を生ずることなく各ロツカアーム５〜７が互いに
円滑に揺同運動をなし得るようになつている。

これら第１〜第３ロツカアーム５〜７は、各ロ
ツカアーム５〜７の中央部を貫通してカム軸２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。

一方、両吸気弁１ａ，１ｂの上部には、リテー
ナ１５ａ，１５ｂがそれぞれ設けられており、こ
れらリテーナ１５ａ，１５ｂ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１６ａ，１６ｂが介装されてお
り、両弁１ａ，１ｂを閉弁方向、即ち第１図に於
ける上方に向けて付勢している。

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１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、また
高速用カム４は、低速用カム３ａ，３ｂに比し
て、より広角度に渡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い
る。

第２ロツカアーム６を球面支持するボールジヨ
イント１７は、第４図に良く示すように、第２ロ
ツカアーム６に対してねじ結合されており、周知
のタペツト調節機能を有してる。そしてシリンダ
ヘツド８に螺着されたホルダ１７ａ内には、シリ
ンダヘツド８内に設けられた潤滑油供給通路１８
に連通する油路１９が穿設されており、ボールジ
ヨイント１７のピボツト部に潤滑油を導くと同時
に、第２ロツカアーム６内に穿設された油路２０
を経て、連結装置１４に対して駆動油圧を供給し
得るようにされている。

前記した第１、第３ロツカアーム５，７の球面
支持部分には、頭部にボールジヨイント２１ａ，
２１ｂが形成された油圧式ラツシユアジヤスタ４
０が設けられている。この油圧式ラツシユアジヤ
スタ４０は、第５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、頭部にボールジヨイント２１ａ，２１ｂ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、シリンダヘツド８
内に穿設された油路５０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５１を介してボールジヨイント２１
ａ，２１ｂの潤滑が行なわれる。

第２図及び第３図に良く示されるように、第
１、第３ロツカアーム５，７には、互いに対称形
をなすように第２ロツカアーム６側に向けて開放
する第１、第４ガイド孔２２ａ，２２ｂが、カム
軸２に平行してそれぞれ穿設されている。これら
両ガイド孔２２ａ，２２ｂの底部側には、縮径さ
れた小径部２３ａ，２３ｂがそれぞれ形成され、
これに伴い段部２４ａ，２４ｂがそれぞれ形成さ
れている。更に両ガイド孔２２ａ，２２ｂの底壁
を貫通する小径の貫通孔２５ａ，２５ｂが両ガイ
ト孔２２ａ，２２ｂと同心にてそれぞれ穿設され
ている。

第２ロツカアーム６には、中央より線対称に
て、両側に前記した第１、第４ガイト孔２２ａ，
２２ｂに連通する第２、第３ガイド孔２６ａ，２
６ｂと、これら両ガイト孔２６ａ，２６ｂを互い
に連通させる小径部２７とが形成され、これに伴
い段部２８ａ，２８ｂがそれぞれ形成されてい
る。そして中央の小径部２７は、第２ロツカアー
ム６内に穿設された油路２０を介してホルダ部１
７ａの油路１９に連通しており、小径部２７内に
油圧を導入し得るようにされている。

第２、第３ガイド孔２６ａ，２６ｂの内部に
は、第１〜第３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一
対のピストン２９がそれぞれ摺合しており、第
１、第４ガイト孔２２ａ，２２ｂの内部には、両
ピストン２９の移動距離を規定する一対のストツ
パ３０と、該ストツパ３０と共に両ピストン２９
を連結解除位置側に付勢する一対のコイルばね３
１とがそれぞれ装着されている。

第２ロツカアーム６に受容された両ピストン２
９の軸線方向寸法は、その一端が第２、第３ガイ
ド孔２６ａ，２６ｂ内の段部２８ａ，２８ｂに当
接した際に、その他端が第２ロツカアーム６の第
１、第３ロツカアーム５，７に臨む側面から突出
しないように設定されている。

ストツパ３０は、一端に第１、第４両ガイド孔
２２ａ，２２ｂに摺合する円板部３０ａが形成さ
れ、他端に貫通孔２５ａ，２５ｂに挿通する案内
棒３０ｂが形成されている。更にストツパ３０の
円板部３０ａと第１、第４両ガイド孔２２ａ，２
２ｂの小径部２３ａ，２３ｂの底部との間には、
案内棒３０ｂを外囲して前記したコイルばね３１
がそれぞれ巻装されている。

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。

第２，３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１４の中央の小径部２７には油圧が
供給されず、各ピストン２９は、各コイルばね３
１の付勢力により第２図に示すように第２、第３
ガイド孔２６ａ，２６ｂ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１４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、潤滑油供給通路１８、ホルダ１７ａ
の油路１９、及び第２ロツカアーム６内の油路２
０を介して、連結装置１４の中央の小径部２７に
作動油圧が供給される。これにより、第３図に示
されるように、両ピストン２９は、両コイルばね
３１の付勢力に抗してそれぞれ外側に移動する。
この結果、両ストツパ３０の円板部３０ａが段部
２４ａ，２４ｂに当接するまで両ピストン２９が
共に移動し、一方のピストンにより第１及び第２
ロツカアーム５，６が連結され、他方のピストン
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１４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特性可変制御装置に於て
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連結装置１４のピストン
２９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１図に示すように、各カムスリツパ５ａ〜７
ａが各カムのベース円Ｃに摺接している状態にあ
つては、ラツシユアジヤスタ４０のプランジヤ４
２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、これにより両ロツカアーム５，７の
遊端５ｂ，７ｂ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それぞれ０にしている。

カム３ａ，３ｂが両ロツカアーム５，７を押し
始めると、両吸気弁１ａ，１ｂ及びプランジヤ４
２を共に押し下げる向きに力が作用する。そのた
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
頭部のボールジヨイント２１ａ，２１ｂの高さ位
置が固定され、各当接面の隙間がそれぞれ０に保
たれたまま両吸気弁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、両吸気弁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の付勢力のみが両ロツカアーム
５，７の基端部を押し上げる。そして油孔５１及
びケーシング４１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。

また、上記実施例に於ては、３分割ロツカアー
ムにて２弁共に作動特性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
構成された弁作動特性可変制御装置にも等しく応
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
動特性可変制御装置に半球状をなすボールジヨイ
ント式受け部を有する油圧式ラツシユアジヤスタ
を組込むことが可能となり、この種の弁作動特性
可変制御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、弁作動特性可変制御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動弁機構を
一部切除して示す第２図に於ける矢視図であ
る。第２図は低速運転時を一部切除して示す第１
図に於ける−矢視図である。第３図は高速運
転時を示す第１図に於ける−線に沿う要部断
面図である。第４図は第２図に於ける−線に
沿う断面図である。第５図は油圧式ラツシユアジ
ヤスタの一例を示す拡大断面図である。 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〜７ａ……カムスリ
ツパ、５ｂ〜７ｂ……遊端部、８……シリンダヘ
ツド、８ａ……ガイド孔、９……リフタ、１０…
…コイルばね、１１……ボルト、１２……ガイド
板、１３……ガイド溝、１４……連結装置、１５
ａ、１５ｂ……リテーナ、１６ａ，１６ｂ……バ
ルブスプリング、１７……ボールジヨイント、１
７ａ……ホルダ、１８……潤滑油供給通路、１
９，２０……油路、２１ａ，２１ｂ……ボールジ
ヨイント、２２ａ……第１ガイド孔、２２ｂ……
第４ガイド孔、２３ａ，２３ｂ……小径部、２４
ａ，２４ｂ……段部、２５ａ，２５ｂ……貫通
孔、２６ａ……第２ガイド孔、２６ｂ……第３ガ
イド孔、２７……小径部、２８ａ，２８ｂ……段
部、２９……ピストン、３０……ストツパ、３０
ａ……円板部、３０ｂ……案内棒、３１……コイ
ルばね、４０……油圧式ラツシユアジヤスタ、４
１……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、４７……コイルばね、４８，４
９……油孔、５０……油路、５１……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
   たアーム部材と、これらアーム部材間の連結、非
   連結の選択切換を行なう連結手段とを有する内燃
   機関の弁作動特性可変制御装置であつて、 前記連結手段が、前記両アーム部材に内設され
   たガイド孔に摺合するピストンの位置を選択的に
   変位させることにより前記両アーム部材を一体的
   に連結する状態と各アーム部材の相対位置変位を
   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、 前記アーム部材の基端部が略球状受け部にて機
   関本体に揺動自在なように支持され、前記アーム
   部材の遊端部が前記弁のステム端に当接すると共
   に、前記弁の摺動軸線に沿うガイド手段に係合し
   ていることを特徴とする内燃機関の弁作動特性可
   変制御装置。