JPH0351885B2 - - 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、カムシヤフトの回転に応じて作動す
る第１、第２および第３ロツカアームが、ロツカ
シヤフトにその軸方向に沿つて順に枢支され、第
１ロツカアームとの間に油圧室を画成する第１ピ
ストンが第２ロツカアームへの嵌入を可能にして
第１ロツカアームに摺合され、第３ロツカアーム
への嵌入を可能にして第１ピストンに当接する第
２ピストンが第２ロツカアームに摺合され、第３
ロツカアームには第２ピストンに当接するストツ
パピストンが摺合されるとともに第１、第２およ
びストツパピストンを油圧室側に付勢する戻しば
ねが配設される内燃機関の動弁装置に関する。

(2) 従来の技術 従来、かかる動弁装置では、油圧室に油圧を導
入して、第１ピストンを第２ロツカアームに嵌入
し、第２ピストンを第３ロツカアームに嵌入して
全ロツカアームを連結したときに両吸気弁あるい
は排気弁を一体的に開閉作動せしめ、その連結状
態を解除したときには両吸気弁あるいは排気弁を
第１および第３ロツカアームでそれぞれ作動せし
めるようにしている。

(3) 発明が解決しようとする問題点 ところで、上述のような連結状態の切換えにあ
たつては、各ロツカアームがともに揺動作動して
いない状態であることが必要である。すなわち、
第１、第２およびストツパピストンが同一軸線上
にあるときに各ピストンを切換作動させることが
望ましいが、油圧室への油圧の供給をそのように
制御することは困難であり、各ロツカアームが閉
弁状態にあるときに各ピストンの移動を開始させ
ると、その移動途中でロツカアームの開弁作動が
始まつてしまい、確実な切換作動が行なわれない
ことがある。このように各ロツカアームの連結お
よび連結解除の切換えが円滑に行なわれないと、
異音が発生したい、破損の原因となるので好まし
くない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので
あり、各ロツカアームの連結および連結解除の切
換えを円滑にかつ確実に行ない得るようにした内
燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。

Ｂ 発明構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明によれば、第１ロツカアームには、第１
ピストンに係合するタイミング板が、第１ロツカ
アームが一定の開弁区間にあるときに係合状態を
解除すべく配設される。

(2) 作用 第１ピストンの移動は、第１ロツカアームが一
定の開弁駆動にあるときにのみ可能となり、した
がつて第１ピストンは各ロツカアームが閉弁した
状態で移動を開始して各ロツカアームの連結およ
び連結解除が確実に切換えられる。

(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、機
関本体１に設けられた一対の吸気弁Ｖ１，Ｖ２
は、弁ばねＳ１，Ｓ２によつて閉弁方向に付勢さ
れている。これらの吸気弁Ｖ１，Ｖ２は、機関の
回転に同期して１／２の回転比で回転駆動される
カムシヤフト２に一体に設けられる低速用カム
３、高速用カム４および隆起部５と、カムシヤフ
ト２と平行なロツカシヤフト６に揺動自在に枢支
される第１、第２および第３ロツカアーム７，
８，９と、各ロツカアーム７〜９に設けられた連
結切換機構１０との働きにより、一方の吸気弁Ｖ
１のみが低速用カム３の形状に応じて開閉作動す
る状態と、両吸気弁非Ｖ１，Ｖ２がともに高速用
カム４の形状に応じて開閉作動する状態とを切換
えて開閉作動せしめられる。また機関本体１に
は、図示しない一対の排気弁が備えられており、
これらの排気弁も上記吸気弁Ｖ１，Ｖ２と同様に
開閉駆動される。

カムシヤフト２は機関本体１の上方で回転自在
に配設されており、低速用カム３は一方の吸気弁
Ｖ１に対応する位置でカムシヤフト２に一体に設
けられ、隆起部５は他方の吸気弁Ｖ２に対応する
位置でカムシヤフト２に一体に設けられ、高速用
カム４は低速用カム３および隆起部５間でカムシ
ヤフト２に一体に設けられる。しかも隆起部５は
前記両カム３，４のベース円に対応する真円状に
形成される。

ロツカシヤフト６は、カムシヤフト２よりも下
方に固定配置されており、このロツカシヤフト６
には、一方の吸気弁Ｖ１に対応する第１ロツカア
ーム７と、第２ロツカアーム８と、他方の吸気弁
Ｖ２に対応する第３ロツカアーム９とが相対角変
位可能にして支承される。また第１および第３ロ
ツカアーム７，９において、両吸気弁Ｖ１，Ｖ２
の上方に位置する端部にはそれらの吸気弁Ｖ１，
Ｖ２の上端に当接し得るタペツトねじＴ１，Ｔ２
が進退可能に螺着され、これにより第１および第
３ロツカアーム７，９と吸気弁Ｖ１，Ｖ２とが連
動、連結される。

第１ロツカアーム７の上部には低速用カム３に
摺接するカムスリツパ１１が設けられ、第２ロツ
カアーム８の上部には高速用カム４に摺接するカ
ムスリツパ１２が設けられる。また第３ロツカア
ーム９の上部には隆起部５に摺接する摺接部１３
が設けられる。

第３図において、第２ロツカアーム８の下面に
は、有底円筒状のリフタ１４が当接されており、
このリフタ１４は機関本体１との間に介装したリ
フタばね１５により上方に向けて付勢される。こ
れにより、第２ロツカアーム８はそのカムスリツ
パ１２が高速用カム４に常に摺接する方向に弾発
付勢される。

第４図において、連結切換機構１０は、第１お
よび第２ロツカアーム７，８を連結可能な第１ピ
ストン１６と、第２および第３ロツカアーム８，
９間を連結可能な第２ピストン１７と、第２ピス
トン１７の移動を規制するストツパピストン１８
と、各ピストン１６，１７，１８を連結解除位置
側に押圧すべくストツパピストン１８に付勢する
戻しばね１９と、第１ピストン１６の移動時期を
制御するタイミング板２０とを備える。

第１ロツカアーム７には、第２ロツカアーム８
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２１が穿設されており、この
第１ガイド穴２１に第１ピストン１６が摺合され
る。

第１ピストン１６は、有底円筒状の作動体２２
と、短円柱状の押圧体２３と、作動体２２および
押圧体２３間に縮設されるばね２４とから成る。
作動体２２はその閉塞端側を第１ガイド穴２１の
閉塞端側に向けて第１ガイド穴２１に摺合され、
これにより作動体２２と第１ガイド穴２１の閉塞
端との間に油圧室２５が画成される。また押圧体
２３は、作動体２２の開放端側で第１ガイド穴２
１に摺合され、この押圧体２３には作動体２２内
に摺合する小径の円筒部２６が同軸にかつ一体に
設けられる。ばね２４は、円筒部２６内で作動体
２２および押圧体２３間に介装されており、この
ばね２４のセツト荷重は、前記戻しばね１９より
も小さく設定されており、作動体２２および押圧
体２３は、ばね２４により相互に離反する方向に
付勢される。

作動体２２の開放端外周縁には、作動体２２お
よび押圧体２３が相互に当接して油圧室２５側に
最大限変位している状態で、タイミング板２０を
係合可能な環状の係合溝２７を押圧体２３との間
に形成する切欠きが全周にわたつて設けられる。
また作動体２２の外周面には、該作動体２２が連
結方向すなわち油室室２５の容積を膨脹させる方
向に最大限変位したときにタイミング板２０を係
合可能な環状の係合溝２８が設けられる。

第１ピストン１６の軸方向長さは、作動体２２
および押圧体２３が相互に当接して油圧室２５側
に最大限変位しているときに、押圧体２３と第２
ピストン１７との当接面が第１および第２ロツカ
アーム７，８間に位置するように設定される。

第１ロツカアーム７には油圧室２５に通じる油
路２９が穿設される。またロツカシヤフト６内に
は、図示しない油圧供給源に通じる油圧供給路３
０が設けられており、この油圧供給路３０はロツ
カシヤフト６の側壁に穿設された連通孔３１を介
して前記油路２９に常時連通する。したがつて第
１ロツカアーム７がどのような姿勢にあろうと
も、油圧室２５への油圧の供給および油圧室２５
からの油圧の解放が可能である。

第２ロツカアーム８には、第１ガイド穴２１に
対応するガイド孔３２がロツカシヤフト６と平行
に穿設され、このガイド孔３２に円柱状の第２ピ
ストン１７が摺合される。ガイド孔３２の内径は
第１ガイド穴２１と同一に設定されており、ガイ
ド孔３２内に、第１ピストン１６における押圧体
２３の一部を嵌入可能である。また第２ピストン
１７の軸方向の長さは、押圧体２３に当接してい
る一端面が第１および第２ロツカアーム７，８間
にあるときに、他端面が第２および第３ロツカア
ーム８，９間に位置するように設定される。

第３ロツカアーム９には、ガイド孔３２に対応
する第２ガイド穴３３がその開放端を第２ロツカ
アーム８側に向けてロツカシヤフト６と平行に穿
設され、この第２ガイド穴３３に円板状のストツ
パピストン１８が摺合される。しかも第２ガイド
穴３３の途中には、ストツパピストン１８の摺動
動作を規制する規制段部３４が第２ロツカアーム
８側に臨んで設けられる。また第２ガイド穴３３
の閉塞端には、小径の挿通孔３５が穿設されてお
り、ストツパピストン１８に一体にかつ同軸に設
けられた案内棒３６が挿通孔３５に移動自在に挿
通される。

第２ガイド穴３３の閉塞端とストツパピストン
１８との間には案内棒３６を囲繞するコイル状の
戻しばね１９が介装されており、この戻しばね１
９によりストツパピストン１８すなわち第２およ
び第１ピストン１７，１６は油圧室２５側に、す
なわち連結解除位置側に向けて付勢される。

再び第２図において、第１ロツカアーム７の下
部には、タイミング板２０を揺動自在に収容する
溝３７が設けられており、溝３７に収容されたタ
イミング板２０はロツカシヤフト６の軸線と平行
なピン３８により第１ロツカアーム７に枢支され
る。しかも溝３７は第１ガイド穴２１の途中に臨
んで設けられており、第１ピストン１６の一部は
溝３７に露出する。

タイミング板２０はピン３８で枢支される支持
部３９と、係合溝２７，２８に係合可能な係合部
４０とを有して略Ｌ字状に形成され、支持部３９
をロツカシヤフト６側に向けてピン３８により第
１ロツカアーム７に枢支される。また第１ロツカ
アーム７とタイミング板２０との間にはピン３８
を囲繞するねじりばね４１が設けられており、こ
のねじりばね４１のばね力により、タイミング板
２０はその係合部４０が第１ピストン１６に近接
する方向に回動付勢される。

ロツカシヤフト６には、タイミング板２０側の
外側面を切込んでカム面４２が設けられる。また
タイミング板２０の支持部３９に一端を当接させ
た押圧ピン４３を摺合させるための孔４４が、溝
３７からロツカシヤフト６の外側面間にわたつて
第１ロツカアーム７に設けられており、押圧ピン
４３の他端はカム面４２に当接する。しかもタイ
ミング板２０がねじりばね４１で第２図の時計方
向に回動付勢されていることに伴つて押圧ピン４
３の両端は支持部３９およびカム面４２に確実に
当接する。

カム面４２の形状は、第１ロツカアーム７の揺
動動作により押圧ピン４３を介してタイミング板
２０を回動するように定められる。すなわち、第
１ロツカアーム７が低速用カム３のベース円に摺
接して静止している状態では、タイミング板２０
がねじりばね４１のばね力により第２図の時計方
向に回動して係合溝２７，２８に係合し得るよう
にし、第１ロツカアーム７が低速用カム３により
押下げられるとき、すなわち第１ロツカアーム７
が一定の開弁区間で揺動しているときにはタイミ
ング板２０を第１ピストン１６から強制的に離反
せしめるように、カム面４２の形状が定められ
る。

このようにタイミング板２０とカム面４２との
間に押圧ピン４３を介在させることにより、タイ
ミング板２０の形状設定が容易となるだけでな
く、第１ロツカアーム７に小径の孔４４を穿設す
ればすむので、タイミング板２０をカム面４２に
直接摺接させるものと比べると、第１ロツカアー
ム７の強度上有利である。

次にこの実施例の作用について、第５図および
第６図を参照しながら説明するが、第５図におい
て、ａ，ｂは吸気弁Ｖ１，Ｖ２の開弁リフトタイ
ミングを示し、ｃはタイミング板２０が第１ピス
トン１６に係合している状態をハイレベルで示す
とともにその係合状態を解除した状態をローレベ
ルで示すものであり、ｄは油圧室２５に油圧が供
給されている状態をハイレベルで示すとともに油
圧が解放された状態をローレベルで示すものであ
る。また第５図ａで鎖線Ｂはタイミング板２０が
第１ピストン１６に係合し得る位置を示すもので
あり、鎖線Ｂよりもリフト量が大となつた開弁区
間Ａでのみタイミング板２０が第１ピストン１６
との係合を解除する方向に作動する。

油圧室２５に油圧が供給されていない状態で
は、第６図ａで示すように、戻しばね１９で付勢
されたストツパピストン１８により、第１および
第２ピストン１６，１７は油圧室２５側に最大限
変位されている。この状態では、第１ピストン１
６における作動体２２および押圧体２３が相互に
当接して係合溝２７が形成されており、第１ロツ
カアーム７が開弁区間Ａにある時期t1ではタイミ
ング板２０が係合溝２７から外れた状態にある。

この際、第１ピストン１６における押圧体２３
と第２ピストン１７との当接面は第１および第２
ロツカアーム７，８間にあり、第２ピストン１７
とストツパピストン１８との当接面は第２および
第３ロツカアーム８，９間にある。このため各ロ
ツカアーム７〜９は相対揺動可能な状態にあり、
第１ロツカアーム７は低速用カム３によつて揺動
駆動され、第２ロツカアーム８は高速用カム４に
よつて揺動駆動され、第３ロツカアーム９は隆起
部５が真円状であることから静止したままであ
る。したがつて一方の吸気弁Ｖ１のみが低速用カ
ム３の形状に応じたタイミングおよびリフト量で
開閉作動し、他方の吸気弁Ｖ２は閉弁休止状態を
保つ。

ここで、吸気弁Ｖ１が開弁しているときに油圧
室２５に油圧を供給した場合を想定する。この油
圧の作用により、油圧供給直後の時期t2では、第
６図ｂで示すように、第１ピストン１６は移動を
開始するが、第１ガイド穴２１およびガイド孔３
２の軸線が第１および第２ロツカアーム７，８の
相対揺動によつてずれているため、第１ピストン
１６は第２ロツカアーム８に摺接する位置までし
か移動できない。しかるに、第１ピストン１６が
わずかに移動したことにより、第１ロツカアーム
７が閉弁状態になつたときでもタイミング板２０
が第１ピストン１６に係合し得ない状態になる。

この状態で、第１および第２ロツカアーム７，
８が低速用カム３および高速用カム４のベース円
に摺接して静止する時期t3では、低速用カム３お
よび高速用カム４のベース円に対応した真円状で
ある隆起部５に摺接していることにより第３ロツ
カアーム９が静止状態にあるので、第６図ｃで示
すように、第１ガイド穴２１、ガイド孔３２およ
び第２ガイド穴３３の軸線が一致することによ
り、第１ピストン１６はその押圧体２３の一部を
ガイド孔３２内に嵌入するまで移動し、第１ピス
トン１６に押された第２ピストン１７は一部を第
２ガイド穴３３に嵌入するまで移動する。これに
より第１、第２および第３ロツカアーム７〜９が
連結切換機構１０を介して一体的に連結され、高
速用カム４によつて揺動駆動される第２ロツカア
ーム８とともに第１および第３ロツカアーム７，
９が揺動する。したがつて両吸気弁Ｖ１，Ｖ２が
ともに高速用カム４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ようになる。

このように連結切換機構１０による各ロツカア
ーム７〜９の連結が完全に行なわれたときには、
第１ピストン１６における作動体２２はその係合
溝２８がタイミング板２０に対応する位置まで移
動しており、各ロツカアーム７〜９が開弁区間Ａ
を外れたときにはタイミング板２０が係合溝２８
に係合する。

このように両吸気弁Ｖ１，Ｖ２が高速用カム４
によつて開閉作動している途中の開弁区間Ａ内に
あるときに油圧室２５から油圧を解放した場合を
想定する。この場合、係合溝２８からタイミング
板２０が外れているので、油圧解放直後の時期t4
では、第１ピストン１６における作動体２３が、
第６図ｄで示すようにばね２４により、油圧室２
５側に移動する。

この際、第１ピストン１６における押圧体２３
は、第２ロツカアーム８の揺動による第１ガイド
穴２１およびガイド孔３２との摩擦力により第１
ガイド穴２１には戻らず、第１〜第３ロツカアー
ム７〜９は連結されたままである。

この状態で開弁区間Ａを外れて各ロツカアーム
７〜９が静止状態となつた時期t5で、前記摩擦力
がなくなるのに応じて押圧体２３は第６図ｅで示
すように第１ガイド穴２１内に戻り、第２ピスト
ン１７もガイド孔３２に戻る。これにより第１ロ
ツカアーム７による吸気弁Ｖ１の開閉作動、なら
びに第３ロツカアーム９による吸気弁Ｖ２の閉弁
休止が可能となる。

次に油圧室２５への油圧の供給、解放を第１ロ
ツカアーム７が開弁区間Ａを外れた状態で行つた
ときの動作について第７図および第８図を参照し
ながら説明する。

第１〜第３ロツカアーム７〜９が相互に連結さ
れていない状態にあつて第１ロツカアーム７が開
弁区間Ａを外れているときに油圧室２５に油圧を
供給した直後の時期t1′では、第８図ａで示すよ
うに、第１ロツカアーム７における作動体２２は
タイミング板２０で移動を阻止されている。

次に第１ロツカアーム７が開弁区間Ａに入つた
時期t2′では、タイミング板２０が係合溝２７か
ら外れるのに応じて第１ロツカアーム７は、第８
図ｂで示すように、第２ロツカアーム８に摺接す
るまで移動する。

その後、第１ロツカアーム７が開弁区間Ａを外
れて静止した時期t3′では、第１ガイド穴２１、
ガイド孔３２および第２ガイド穴３３の軸線が第
８図ｃで示すように一致するのに応じて第１ピス
トン１６が移動し、押圧体２３の一部がガイド孔
３２内に嵌入し、第２ピストン１７の一部が第２
ガイド穴３３内に嵌入する。これにより第１〜第
３ロツカアーム７〜９が連結され、両吸気弁Ｖ
１，Ｖ２が高速用カム４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。

このように各ロツカアーム７〜９が連結されて
いるときの開弁区間Ａを外れているときに油圧室
２５から油圧を解放すると、その油圧解放直後の
時期t4′では、第８図ｄで示すように、係合溝２
８にタイミング板２０が係合しているので第１ピ
ストン１６の移動は阻止されており、第２ピスト
ン１７およびストツパピストン１８も移動しな
い。

次に第１ロツカアーム７が開弁区間Ａに入つた
ときの時期t5′では、タイミング板２０が係合溝
２８から外れるので、第８図ｅで示すように作動
体２２がばね２４により油圧室２５側に移動す
る。この際、押圧体２３は第１ガイド穴２１およ
びガイド孔３２との摩擦力により移動せず、第２
ピストン１７およびストツパピストン１８も移動
しない。

その後、開弁区間Ａが終了した後の時期t6′で
は、第１ガイド穴２１、ガイド孔３２および第２
ガイド穴３３の軸線が一致するのに応じて、第８
図ｆで示すように、押圧体２３が第１ガイド穴２
１内に戻り、第２ピストン１６がガイド孔３２内
に戻り、各ピストン７〜９の相対揺動が可能とな
り、タイミング板２０は係合溝２７に係合する。

このような連結切換機構１０の作動をまとめる
と、開弁区間Ａで油圧室２５への油圧の供給ある
いは油圧室２５からの油圧の解放を行なつたとき
にはその開弁区間Ａが終了したときに実質的な切
換作動が開始され、また開弁区間Ａで油圧室２５
への油圧の供給あるいは油圧室２５からの油圧の
解放を行なつたときには次の開弁区間Ａが終了し
たときに実質的な切換作動が開始され、確実な切
換作動を行なわしめることができる。

以上の説明では、吸気弁Ｖ１，Ｖ２に関連する
部分について述べたが、一対の排気弁についても
吸気弁Ｖ１，Ｖ２と同様に作動せしめられるもの
である。また一対の吸気弁Ｖ１，Ｖ２および一対
の排気弁の一方のみに関連して本発明を適用する
ことも可能である。

Ｃ 発明の効果 以上のように本発明によれば、第１ロツカアー
ムには、第１ピストンに係合するタイミング板
が、第１ロツカアームが一定の開弁区間にあると
きに係合状態を解除すべくして配設されるので、
油圧室への油圧の供給あるいは油圧室からの解放
をいかなる時期に行なおうとも、連結あるいは連
結解除の実質的な作動開始時期は開弁区間が終了
したときとなり、切換作動が確実に行なわれるよ
うになり、異音の発生が防止されるとともに、破
損の原因を除去することができる。

【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あり、第
１図は平面図、第２図は第１図の−線拡大断
面図、第３図は第１図の−線断面図、第４図
は第２図の−線拡大断面図、第５図は作動タ
イミングチヤート、第６図は第５図の各作動時期
の作動態様を順次示すための第４図−線に沿
う断面図、第７図は第５図とは異なる作動タイミ
ングチヤート、第８図は第７図の各作動時期の作
動態様を順次示すための第６図に対応した断面図
である。 ２……カムシヤフト、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、１６……第１ピス
トン、１７……第２ピストン、１８……ストツパ
ピストン、１９……戻しばね、２０……タイミン
グ板、２２……作動体、２３……押圧体、２４…
…ばね、２５……油室室、２７，２８……係合
溝、４２……カム面、４３……押圧ピン、Ｖ１，
Ｖ２……吸気弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カムシヤフトの回転に応じて作動する第１、
   第２および第３ロツカアームが、ロツカシヤフト
   にその軸方向に沿つて順に枢支され、第１ロツカ
   アームとの間に油圧室を画成する第１ピストンが
   第２ロツカアームへの嵌入を可能にして第１ロツ
   カアームに摺合され、第３ロツカアームへの嵌入
   を可能にして第１ピストンに当接する第２ピスト
   ンが第２ロツカアームに摺合され、第３ロツカア
   ームには第２ピストンに当接するストツパピスト
   ンが摺合されるとともに第１、第２およびストツ
   パピストンを油圧室側に付勢する戻しばねが配設
   される内燃機関の動弁装置において、第１ロツカ
   アームには、第１ピストンに係合するタイミング
   板が、第１ロツカアームが一定の開弁区間にある
   ときに係合状態を解除すべくして配設されること
   を特徴とする内燃機関の動弁装置。 ２ 第１ピストンは、タイミング板を係合するた
   めの係合溝を備えて油圧室に臨む作動体と、タイ
   ミング板を係合するための係合溝を作動体との間
   に形成して第２ピストンに当接する押圧体と、戻
   しばねよりも小さなセツト荷重に設定されて作動
   体および押圧体間に縮設されるばねとから成るこ
   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。 ３ タイミング板は、第１ピストンに係合する方
   向にばね付勢されて第１ロツカアームに回動枢支
   され、ロツカシヤフトに設けられたカム面とタイ
   ミング板との間で第１ロツカアームには、第１ロ
   ツカアームの開弁方向への揺動時に前記カム面と
   タイミング板との相対位置変化に応じてタイミン
   グ板を係合解除方向に押圧すべく押圧ピンが摺合
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の内燃機関の動弁装置。