JPH0366489B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、吸排気弁を開閉するカムを２個以上
具備する内燃機関に関し、より詳しくはこれらの
カムを機関の運転状態に応じて切換えることによ
り、吸排気弁の開閉時期及びそのリフト量を制御
するカム切換装置に関するものである。

従来技術 従来周知のように、内燃機関は、その運転状態
に応じて吸排気弁の開閉時期及びそのリフト量を
切換えることにより、燃費を低減させ、また運転
性能を大幅に向上させることができる。この開閉
時期及びリフト量を切換える手段として、吸排気
弁を開閉制御するカムを、例えば高速用と低速用
の２種類有するものが知られている。そしてこれ
らのカムの切換えは、各カムを介してロツカアー
ムが吸排気弁を押し開いていない時期に行わなけ
ればならない。これは、カム面とロツカアーム接
触面の面圧上昇を抑制するとともに、カムあるい
はロツカアーム角部の破損を防止し、またカム切
換時の打音等を減少させるためである。このよう
な作動を行うためには、吸排気弁がリフトしてい
ない、すなわち開放されていない両カム共通の基
礎円部で、瞬間的にカムを移動させる機構が要求
される。

発明の目的 本発明は上記の要求に応えるべく案出されたも
のであつて、吸排気弁の開閉時期とそのリフト量
とを切換えるための２個のカムを有する内燃機関
において、各カムが吸排気弁を開放していない時
期に、確実にカムの切換えを行うことのできる、
簡易かつ小型の弁作動カム切換装置を提供するこ
とを目的とするものである。

発明の構成 本発明は上記の目的を達成するための構成とし
て、内燃機関の吸排気弁と協働する開閉部材と、
カムシヤフトに嵌合されこのカムシヤフトと共に
回転するとともにこのカムシヤフトの軸方向に移
動可能でありかつ前記開閉部材に選択的に係合し
て前記吸排気弁を開閉させる第１及び第２のカム
と、これらのカムを前記カムシヤフトに沿つて移
動させるべく付勢する付勢機構と、前記いずれか
のカムが前記開閉部材と係合する位置にこれらの
カムを固定するラチエツト機構とを具備し、前記
ラチエツト機構は前記カムシヤフトに略平行に設
けられた固定部材に対してその軸方向に平行及び
直角の両方向に往復動可能に取付けられるととも
に、この固定部材に対してその軸方向と平行に移
動不可能な係合と移動可能な係合との強弱２段階
の係合度合に切換えられる係止機構を有し、さら
にこのラチエツト機構の一端は前記固定部材に設
けられた前記付勢機構にまたその他端は前記第
１、第２のカムにそれぞれ連結され、前記カム軸
の回転に同期して前記固定部材に対する前記ラチ
エツト機構の係合度合を切換えて前記第１、第２
のカムによる吸排気弁の非開放時に前記両カムと
前記開閉部材との係合位置の切換えを行うよう構
成したことを特徴とする。

さらに本発明の好適な実施態様によれば、前記
ラチエツト機構は、前記固定部材の軸方向に摺動
自在に嵌合された駆動部と、この駆動部に連設さ
れた円筒部と、この円筒部内にそれぞれ摺動自在
に収容されかつばねを介して相互に連結されたラ
チエツトピンとタイミングプランジヤとを具備
し、前記固定部材は前記ラチエツトピン及びタイ
ミングプランジヤが係合する規定溝と移動溝とよ
りなる案内溝を具備し、前記ラチエツトピン及び
タイミングプランジヤは前記移動溝に係合する小
径部とこの移動溝には係合不可能でかつ前記規定
溝には係合可能な大径部とをそれぞれ有し、さら
に前記タイミングプランジヤは、前記第１、第２
のカムと一体的かつ同軸的に取付けられた大径部
及び小径部を有する鍔状部材に当接する構成とす
る。

実施例 以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図及び第２図において、カムシヤフト１に
形成された軸受部２にはカムピース３が嵌合され
る。第２図に示されるように、軸受部２の外周に
は等間隔に山部２ａが形成され、またカムピース
３の内周には等間隔に隆起部３ａが形成される。
各山部２ａは、カムピース３の各隆起部３ａ間に
位置しており、これら山部２ａと隆起部３ａの各
側部間には鋼球４が挿入される。したがつてカム
ピース３は、カムシヤフト１に対して軸方向に移
動可能であるが、カムシヤフト１と共に軸心周り
に回転する。カムピース３は、高速回転用の第１
カム５と、低速回転用の第２カム６と、後述する
ラチエツト機構１９に常時当接係合する鍔状部材
８とを有する。第１及び第２カム５，６は、それ
ぞれロツカアーム９に形成されたカムフオロア１
０に当接して弁１１を開閉制御する。

ロツカアーム９はロツカシヤフト１２に回転自
在に支持され、その揺動端にはロツクナツト１３
を介して、弁隙間調整ボルト１４が取付けられ
る。このボルト１４のロツカアーム９からの突出
端１４ａは、弁１１の頭部に当接する。弁１１
は、頭部に嵌着されたリテーナ１５と図示しない
シリンダブロツクとの間に設けられたバルブスプ
リング１６により、吸排気弁を閉塞すべく常時上
方へ付勢される。そして図示状態は第１カム５が
弁１１の開閉制御を行つており、カムシヤフト１
が矢印Ａ方向に回転して第１カム５の突出部がカ
ムフオロア１０に係合すると、ロツカアーム９は
バルブスプリング１６に抗して弁１１を押下げ、
この弁１１を開放させる。

カムシヤフト１の近傍には、これと略平行に筒
状の固定部材１７が設けられる。この固定部材１
７は図示しない機枠に固定されており、外周には
上記カムピース３をカムシヤフト１に沿つて変位
させる駆動部１８が摺動自在に嵌合される。駆動
部１８のカムピース３側は、ラチエツト機構１９
が構成される。

ラチエツト機構１９は駆動部１８に連設された
円筒部２０を有し、この円筒部２０の内部にはラ
チエツトピン２１とタイミングプランジヤ２２と
がそれぞれ摺動自在に収容され、これらラチエツ
トピン２１とタイミングプランジヤ２２の間には
ばね２３が設けられる。このラチエツトピン２１
は第３図ａ，ｂに示すように、大径部２１ａと、
その２面を削り取つた２面幅部２１ｂよりなる小
径部とを有する。そしてこの大径部２１ａは、第
５図に示すような筒状の固定部材１７の軸方向に
沿つて設けた案内溝２４の両端の規定溝２４ａ及
び２４ｂに嵌入できまた規定溝２４ａ及び２４ｂ
の間の移動溝２４ｃには嵌入できない大きさであ
り、一方２面幅部２１ｂを有する小径部はこの２
面幅部２１ｂによつて上記移動溝２４ｃを通過で
きる大きさとなつている。したがつてこの２面幅
部２１ｂと移動溝２４ｃとが嵌入するようラチエ
ツトピン２１を円筒部２２内に挿入する必要があ
り、ピン２５とラチエツトピン２１の外周にその
軸方向に設けた溝２１ｃとの係合でラチエツトピ
ン２１の挿入方向を規定しかつラチエツトピン２
１の回転を防止している。

一方タイミングプランジヤ２２は、第４図に示
すようにラチエツトピン２１内に摺動自在に嵌入
でき、かつ第５図に示す固定部材１７の移動溝２
４ｃに嵌入できない大径部２２ａをその下端に、
この移動溝２４ｃに嵌入できる小径部２２ｂをそ
の上方に有する。

円筒部２０のカムピース３側に形成されたスリ
ツト２７内には、上記鍔状部材８が嵌入し、この
鍔状部材８の端面が常時タイミングプランジヤ２
２に当接するようになつている。

上記固定部材１７の内部には、図示しない油圧
ピストン等のアクチエータに連結されたシヤフト
２８が進退動自在に設けられる。シヤフト２８の
上記駆動部１８との対応位置にはリング２９が嵌
合され、このリング２９から一定距離だけ隔つた
位置には止め輪３０，３１が嵌着される。リング
２９と止め輪３０，３１との間にはそれぞればね
３２，３３が若干圧縮されて設けられる。これら
のばね３２，３３は、後述するように、カムピー
ス３を移動させるための駆動力を発生するもので
ある。シヤフト２８に刻設された溝３４は、軸心
方向に沿つて両側が傾斜部３４ａ，３４ｂ、中央
が平坦部３４ｃとなつており、リング２９は、両
ばね３２，３３から等しい力を受ける時、すなわ
ち中立位置にある時、この溝３４の平坦部３４ｃ
の近傍に位置するよう構成される。

上記駆動部１８に連設された円筒部２０内に挿
入されたラチエツトピン２１は、前記筒状固定部
材１７に設けた案内溝２４に嵌入しかつ円筒部２
０から突出して固定部材１７内へ嵌入し、リング
２９に穿設されたスロツト部４１を通つて上記溝
３４に係合する。このラチエツトピン２１が案内
溝２４内を挿通することにより駆動部１８が固定
部材１７に対して回転しないようになつている。

そしてシヤフト２８が矢印Ｂ方向に移動するこ
とによりばね３２が撓み、リング２９が矢印Ｂ方
向に付勢されても、ラチエツトピン２１の大径部
２１ａが固定部材１７の案内溝２４の移動溝２４
ｃに当接している間は駆動部１８は移動すること
はない（第５ａ図）。シヤフト２８がさらに移動
すると、ラチエツト２１がシヤフト２８の溝３４
の傾斜部３４ａにより押し上げられてその２面幅
部２１ｂが案内溝２４の移動溝２４ｃに嵌入し駆
動部１８はばね３２の弾発力により移動可能の状
態となる。この移動可能な状態において、タイミ
ングプランジヤ２２に前述のように鍔状部材８が
当接しており（この鍔状部材８は大径部８ａと小
径部８ｂを有している）、鍔状部材８の小径部８
ｂがタイミングプランジヤ２２に当接すると移動
溝２４ｃとタイミングプランジヤ２２の下端の大
径部２２ａとが当接するため、駆動部１８は移動
できず、第５ｂ図の状態となる。ところが鍔状部
材８の大径部８ａがタイミングプランジヤ２２に
当接するとタイミングプランジヤ２２は押し下げ
られその小径部２２ｂが移動溝２４ｃに嵌入し、
タイミングプランジヤ２２は上記ラチエツトピン
２１と共に移動溝２４ｃに沿つて移動可能の状態
となるので、駆動部１８はばね３２の弾発力によ
り移動でき（第５ｃ図）、カムピース３はカムシ
ヤフト１に対してその軸方向に移動し、第１カム
５から第２カム６へのカムの切換えが行なわれる
（第５ｄ図）。

次に本実施例の作動を説明する。

高速回転用の第１カム５がロツカアーム９に当
接している図示の状態から低速回転用のカム６が
ロツカアーム９に当接する状態への切換えは次の
ようにして行われる。

この図示の状態においてラチエツトピン２１の
大径部２１ａが固定部材１７の案内溝２４の規定
溝２４ａに嵌入し、移動溝２４ｃと当接している
（第５ａ図）ので、駆動部１８は固定部材１７に
対して移動しない。したがつてカムピース３はカ
ムシヤフト１の軸方向には変位せず、第１カム５
はロツカアーム９を確実に駆動することができ
る。そしてエンジン回転数が低下し、低速回転用
の第２カム６への切換信号が発せられると、これ
によりシヤフト２８はアクチエータを介して矢印
Ｂ方向へ移動する。シヤフト２８の移動により、
溝３４の傾斜部３４ａがラチエツトピン２１を押
し上げると、２面幅部２１ｂが固定部材１７の案
内溝２４の移動溝２４ｃに嵌入し、ばね３２に発
生した弾撥力により、駆動部１８は固定部材１７
に対して移動可能な状態となる（第５ｂ図）。一
方鍔状部材８がタイミングプランジヤ２２と常時
当接しており、その小径部８ｂがタイミングプラ
ンジヤ２２に当接すると移動溝２４ｃとタイミン
グプランジヤ２２の下端の大径部２２ａとが当接
するため駆動部１８は移動できない（第5b図）。
ところが鍔状部材８の大径部８ａがタイミングプ
ランジヤ２２に当接するとタイミングプランジヤ
２２は押し下げられてその小径部２２ｂが移動溝
２４ｃに嵌入するので前記のラチエツトピン２１
と共にこのタイミングプランジヤ２２が移動溝２
４ｃに沿つて移動可能な状態となり、駆動部１８
はばね３２の弾発力により変位する（第５ｃ図）。
この結果、ラチエツトピン２１は溝３４に係合し
つつ下降しかつ移動溝２４ｃに沿つて固定部材１
７の軸方向に平行に移動し、規定溝２４ａとは反
対側に形成された他の規定溝２４ｂに係止する
（第５ｄ図）。

またこれと同時に、カムピース３は、鍔状部材
８がスリツト２７に挾持されていることにより、
駆動部１８と共に移動し、第２カム６がロツカア
ーム９に係合するようになる。

第２カム６から第１カム５への切換えも、全く
同様にして行われる。

第６図は、第１カム５、第２カム６及び鍔状部
材８の各径方向への突出量の大きさと、その作動
時期を示すものである。

この例では、第１カム５は第２カム６に比較し
て作業開始時期が早く、かつ作動終了時期が遅く
なつている。すなわち、第１カム５はｃ−ｄ区間
においてロツカアーム９を駆動するようになつて
おり、第２カム６の対応部分はこのｃ−ｄ区間の
内側にある。一方鍔状部材８は、ａ−ｂ区間が上
記大径部８ａに対応し、その他の区間が小径部８
ｂに対応する。大径部８ａに対応するこのａ−ｂ
区間は、上記ｃ−ｄ区間の直後にあつて、第１カ
ム５の次の作動開始時期c′よりも一定値だけ前方
にある。

この第６図から理解されるように、第１カム５
によるロツカアーム９の駆動が終ると、すぐ鍔状
部材８の大径部８ａはラチエツト機構１９のタイ
ミングプランジヤ２２に係合し、もしこの時すで
にシヤフト２８が移動していれば、ａ−ｂ区間に
おいてカムピース３が切換えられることとなる。
カムシヤフト１がさらに回転すると鍔状部材８の
小径部８ｂがタイミングプランジヤ２２に係合
し、ラチエツト機構１９のタイミングプランジヤ
２２の大径部２２ａが固定部材１７の移動溝２４
ｃに当接するためカムピース３は移動できなくな
る。ここでｂ−c′区間はカムピース３が切換わる
のに必要な時間以上にする必要があり、駆動部１
８等の可動部分のばね３２，３３の弾発力、切換
時のカムシヤフト１１の回転数等により変わる。

なお上記実施例は単独の弁の場合であるが、複
数の弁の場合も同様な構成を組合わせれば容易に
実現することができる。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、所定のカムが
吸排気弁を作動しているときは、この作動を固定
して吸排弁の所定の作動が確実に行われるように
し、カムの切換えは、カムが吸排気弁を開放して
いない時期に、確実に行うことができるので、カ
ム面とロツカアーム接触面の面圧上昇を抑制する
とともにカムあるいはロツカアーム角部の破損を
防止し、またカム切換時の打音を減少することの
できる簡易な構成の、内燃機関における弁作動カ
ム切換装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の一部切断平面図、第
２図は同上実施例の一部切断側面図、第３図は同
上実施例におけるラチエツトピンを示し、ａはそ
の正面図、ｂは同側面図、第４図は同上実施例に
おけるタイミングプランジヤ２２の正面図、第５
ａ図から第５ｄ図は同上実施例におけるラチエツ
トピン及びタイミングプランジヤと案内溝との関
係を示すもので、５ａ図はラチエツトピン及びタ
イミングプランジヤの位置が案内溝の規定溝に固
定された状態を、第５ｂ図はラチエツトピンのみ
が案内溝の移動溝に沿つて移動可能な状態を、第
５ｃ図は上記両者が共に上記移動溝に沿つて移動
可能な状態を、第５ｄ図は両者が共に案内溝の他
の規定溝中にその位置が固定されている状態を、
それぞれ示し、第６図は、同上実施例における第
１カム、第２カム及び鍔状部材の各径方向への突
出量の大きさとその作動時期を示すグラフであ
る。 １……カムシヤフト、３……カムピース、５…
…第１カム、６……第２カム、８……鍔状部材、
９……ロツカアーム、１１……吸排気弁、１７…
…固定部材、１８……駆動部、１９……ラチエツ
ト機構、２０……円筒部、２１……ラチエツトピ
ン、２２……タイミングプランジヤ、２４……案
内溝、２４ａ，２４ｂ……規定溝、２４ｃ……移
動溝、２８……シヤフト、３２，３３……ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の吸排気弁と協働する開閉部材と、
   カムシヤフトに嵌合されこのカムシヤフトと共に
   回転するとともにこのカムシヤフトの軸方向に移
   動可能でありかつ前記開閉部材に選択的に係合し
   て前記吸排気弁を開閉させる第１及び第２のカム
   と、これらのカムを前記カムシヤフトに沿つて移
   動させるべく付勢する付勢機構と、前記いずれか
   のカムが前記開閉部材と係合する位置にこれらの
   カムを固定するラチエツト機構とを具備し、前記
   ラチエツト機構は前記カムシヤフトに略平行に設
   けられた固定部材に対してその軸方向に平行及び
   直角の両方向に往復動可能に取付けられるととも
   に、この固定部材に対してその軸方向と平行に移
   動不可能な係合と移動可能な係合との強弱２段階
   の係合度合に切換えられる係止機構を有し、さら
   にこのラチエツト機構の一端は前記固定部材に設
   けられた前記付勢機構に、またその他端は前記第
   １、第２のカムにそれぞれ連結され、前記カム軸
   の回転に同期して前記固定部材に対する前記ラチ
   エツト機構の係合度合を切換えて前記第１、第２
   のカムによる吸排気弁の非開放時に前記両カムと
   前記開閉部材との係合位置の切換えを行うよう構
   成したことを特徴とする内燃機関の弁作動カム切
   換装置。 ２ 前記ラチエツト機構は、前記固定部材の軸方
   向に摺動自在に嵌合された駆動部と、この駆動部
   に連設された円筒部と、この円筒部内にそれぞれ
   摺動自在に収容されかつばねを介して相互に連結
   されたラチエツトピンとタイミングプランジヤと
   を具備し、前記固定部材は前記ラチエツトピン及
   びタイミングプランジヤが係合する規定溝と移動
   溝とよりなる案内溝を具備し、前記ラチエツトピ
   ン及びタイミングプランジヤは前記移動溝に係合
   する小径部とこの移動溝には係合不可能でかつ前
   記規定溝には係合可能な大径部とをそれぞれ有
   し、さらに前記タイミングプランジヤは前記第
   １、第２のカムと一体的かつ同軸的に取付けられ
   た大径部及び小径部を有する鍔状部材に当接して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の内燃機関の弁作動カム切換装置。