JPH0375729B2 - - 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、機関の運転状態にそれぞれ対応した
形状を有する複数のカムが、機関の運転状態に応
じて吸気弁を開閉駆動すべくカムシヤフトに設け
ら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、たとえ特開昭59−
85408号公報で開示されているように、高速運転
域での吸気弁のリフト量および開弁期間を低速運
転域でのそれらよりも大きくするのが一般的であ
る。

(3) 発明が解決しようとする課題 ところが、内燃機関の高速運転域では、バルブ
ジヤンプを抑えるために吸気弁を比較的緩やかに
開閉作動させて機関の要求する充分な開口面積を
得るのが望ましいのに対し、機関の低速運転域で
は、吸気弁のバルブジヤンプが生じる可能性が低
いので、比較的急激に開閉作動させても吸気弁を
短期間に開閉作動させて機関要求開弁面積を得る
ことが望ましい。

しかるに、上記従来のものでは、高速運転域で
の吸気弁のリフト量および開弁時間を低速運転域
でのそれらよりも大きくしているものであり、前
記要望には応え得ない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので
あり、吸気弁のリフト量を高速運転域よりも低速
運転域で大きくし、吸気弁の開弁期間を低速運転
域よりも高速運転域で長くして、機関要求開弁面
積を満足す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 発明の構成 (1) 課題を解決するための手段 本発明によれば、機関の高速運転域に対応する
高速用カムは、その回転軸線と同軸のベース円部
からの突出量を機関の低速運転域に対応する低速
用カムのベース円部からの突出量よりも小さく、
かつその中心角を低速用カムの中心角よりも大き
く設定される。

(2) 作用 上記構成によれば、機関の高速運転域では、吸
気弁が、機関の低速運転域よりもリフト量を比較
的小さく、開弁時期を早くかつ閉弁時期を遅くし
て開閉することにより高速時の慣性によるジヤン
ピングを防止しつつ充分な量の空気を確保すこと
ができ、また低速運転域では、吸気弁が高速運転
域よりもリフト量を大きく、開弁時期を遅くかつ
開弁時期を早くして開閉することにより、必要量
の空気を確保することができる。

(3) 実施例 以下、図面により本発明の実施例について説明
すると、先ず本発明の一実施例を示す第１図、第
２図および第３図において、機関本体Ｅに設けら
れた吸気弁１は、機関のクランク軸から１／２の
減速比で回転駆動されるカムシヤフト２に一体に
設けられた低速用カム３、隆起部４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に枢支された低速用従動部材としての第１ロ
ツカアーム７、弁駆動部材としての第２ロツカア
ーム８および高速用従動部材としての第３ロツカ
アーム９と、第１および第２ロツカアーム７，８
間ならびに第２および第３ロツカアーム８，９間
に設けられた連結切換機構１０ａ，１０ｂとの働
きにより開閉駆動される。

カムシヤフト２は、機関本体Ｅの上方で回転自
在に配置されており、低速用カム３、隆起部４お
よび高速用カム５は、軸方向に順に隣接してカム
シヤフト２に一体化される。低速用カム３は、機
関の低速運転域に対応した形状を有するものであ
り、カムシヤフト２と同軸とベース円部３ａと、
そのベース円部部３ａから半径方向外方に突出す
る高位部３ｂとを有する。隆起部４は、カムシヤ
フト２と同軸の円形に形成される。また高速用カ
ム５は、機関の高速運転域に対応した形状を有す
るものであり、カムシヤフト２と同軸のベース円
部５ａと、そのベース円部５ａから半径方向外方
に突出した高位部５ｂとを有する。しかも高速用
カム５の高位部５ｂは、その中心角α１を低速用
カム３における高位部３ｂの中心角α２よりも大
にするとともに、ベース円部５ａからの突出量ｄ
１を低速用カム３における高位部３ｂの突出量ｄ
２よりも小さくした形状に形成される。

ロツカシヤフト６は、カムシヤフト２よりも下
方で固定配置される。このロツカシヤフト６に
は、低速用カム３に摺接するカムスリツパ１１を
上部に有する第１ロツカアーム７と、隆起部４に
摺接するスリツパ１２を上部に有する第２ロツカ
アーム８と、高速用カム５に摺接するカムスリツ
パ１３を上部に有する第３ロツカアーム９とが、
ロツカアシヤフト６の軸方向に隣接してそれぞれ
枢支される。

第２ロツカアーム８には、吸気弁１が常時連
動、連結される。すなわち、吸気弁１は、その上
端に設けた鍔部１４と、機関本体Ｅとの間に外装
した弁ばね１５により閉弁方向すなわち上方に向
けて付勢されており、第２ロツカアーム８の先端
には吸気弁１の上端に当接するタペツトねじ１６
が進退可能に螺着される。

第１ロツカアーム７は、機関本体Ｅとの間に設
けた弾発付勢手段１７により、そのカムスリツパ
１１が低速用カム３に常時摺接する方向に付勢さ
れる。この弾発付勢手段１７は、閉塞端を第１ロ
ツカアーム７の下面に当接させた有底円筒状のリ
フタ１８と、該リフタ１８および機関本体Ｅ間に
介装されるリフタばね１９とから成り、リフタ１
８は機関本体Ｅに設けた有底穴２０に摺動自在に
嵌合される。

第３ロツカアーム９と、機関本体Ｅとの間にも
上記弾発付勢手段１７と同様の弾発付勢手段（図
示せず）が設けられており、第３ロツカアーム９
も第１ロツカアーム７と同様に上方に向けて弾発
付勢され、カムスリツパ１３が高速用カム５に常
時摺接される。

第４図を併せて参照して、連結切換機構１０ａ
は、第１および第２ロツカアーム７，８間を連結
する位置およびその連結状態を解除する位置間で
移動可能なピストン２２ａと、そのピストン２２
ａの移動を規制するストツパ２３ａと、ピストン
２２ａを連結解除側に移動させるべくストツパ２
３ａを付勢する戻しばね２４ａとを有する。

第２ロツカアーム８には、第１ロツカアーム７
側に向けて開放するとともにロツカシヤフト６と
平行な有底の第１ガイド穴２５ａが穿設されてお
り、この第１ガイド穴２５ａの閉塞端側には段部
２６ａを介して小径部２７ａが設けられる。第１
ガイド穴２５ａにはピストン２２ａが摺動自在に
嵌合されており、このピストン２２ａと第１ガイ
ド穴２５ａの閉塞端との間に油圧室２８ａが画成
される。

第１ロツカアーム７には、第１ガイド穴２５ａ
に対応して、第２ロツカアーム８側に開放した有
底の第２ガイド穴２９ａがロツカシヤフト６と平
行に穿設されており、この第２ガイド穴２９ａに
円板状のストツパ２３ａが摺動自在に嵌合され
る。第２ガイド穴２９ａの閉塞端側には規制段部
３０ａを介して小径部３１ａが設けられ、また前
記閉塞端には小径部３１ａと同軸の挿通孔３２ａ
が穿設される。しかもストツパ２３ａに同軸かつ
一体に設けられた案内棒３３ａが挿通孔３２ａに
挿通される。さらに、ストツパ２３ａと第２ガイ
ド穴２９ａの閉塞端との間には案内棒３３ａを囲
繞するコイル状の戻しばね２４ａが介装される。

ピストン２２ａの軸方向長さは、その一端が段
部２６ａに当接したときに他端が第１および第２
ロツカアーム７，８間に位置するように、またス
トツパ２３ａを規制段部３０ａに当接させるまで
第２ガイド穴２９ａ内に入り込んだときに一端が
第１ガイド穴２５ａ内に残るように設定されてい
る。

一方、ロツカシヤフト６内は、その軸方向に延
びる隔壁３７によつて２つの油路３４ａ，３４ｂ
に区画されており、それらの油路３４ａ，３４ｂ
には図示しない油圧供給源から油圧が択一的に切
換えて供給される。

ロツカシヤフト６には、一方の油路３４ａに連
通する連通孔３５ａと、他方の油路３４ｂに連通
する連通孔３５ｂとが、軸方向に離隔した位置に
穿設され、第２ロツカアーム８の揺動状態にかか
わらず連通孔３５ａに連通する連通路３６ａと連
通孔３５ｂに連通する連通路３６ｂとが第２ロツ
カアーム８に穿設される。しかも連通路３６ａは
油圧室２８ａに連通する。

第２および第３ロツカアーム８，９間に設けら
れる連結切換機構１０ｂは、上記連結切換機構１
０ａと基本的に同一の構成を有するものであり、
前記連結切換機構１０ａに対応する部分に添字ｂ
を付して図示するのみとし、詳細な説明を省略す
る。この連結切換機構１０ｂの油圧室２８ｂは、
連通路３６ｂおよび連通孔３５ｂを介して油路３
４ｂに連通する。

次にこの実施例の作用について説明すると、機
関の低速運転域では、一方の油路３４ａに油圧が
供給され、他方の油路３４ｂの油圧は解放され
る。このため、一方の連結切換機構１０ａではピ
ストン２２ａが戻しばね２４ａのばね力に抗して
第１ロツカアーム７側に移動し、ピストン２２ａ
により第１および第２ロツカアーム７，８間が連
結される。また他方の連結切換機構１０ｂではピ
ストン２２ｂとストツパ２３ｂとの摺接面が第２
および第３ロツカアーム８，９間にあり、第２お
よび第３ロツカアーム８，９間は連結解除状態に
ある。したがつて第２ロツカアーム８に連動、連
結されている吸気弁１は、高速用カム５とは無関
係に、低速用カム３の形状に応じて第５図の実線
Ｌで示すタイミングおよびリフト量で開閉作動す
る。

すなわち機関の低速運転域では、吸気弁１が、
リフト量を比較的高くし、開弁時期を比較的遅く
するとともに閉弁時期を比較的早くした比較的急
峻な作動特性で開閉駆動されることになる。而し
て機関の低速運転域では上述のように比較的急峻
に吸気弁１を作動させてもバルブジヤンプが生じ
る可能性は低く、開弁期間が短いのを高いリフト
量でカバーするようにして充分な量の空気を得る
ことができる。

機関の高速運転域では、他方の油路３４ｂに油
圧が供給され、一方の油路３４ａの油圧は解放さ
れる。このため、一方の連結切換機構１０ａで
は、戻しばね２４ａのばね力によりピストン２２
ａおよびストツパ２３ａの摺接面が第１および第
２ロツカアーム７，８間にあり、第１および第２
ロツカアーム７，８が連結解除状態にあるのに対
し、他方の連結切換機構１０ｂではピストン２２
ｂが戻しばね２４ｂのばね力に抗して第３ロツカ
アーム９側に移動して第２および第３ロツカアー
ム８，９が連結される。したがつて第２ロツカア
ーム８すなわち吸気弁１は、低速用カム３とは無
関係に、高速用カム５の形状に応じて第５図の破
線Ｈで示すタイミングおよびリフト量で開閉作動
する。

すなわち、高速用カム５における高位部５ｂの
中心角α２が低速用カム３の高位部３ｂの中心角
α１よりも大きく設定されているので、高速運転
域では、吸気弁１の開弁時期が低速運転域よりも
早くなるとともに、吸気弁１の閉弁時期が低速運
転域よりも遅くなる。また吸気弁１のリフト量は
低速運転域よりも低く抑えられている。したがつ
て吸気弁１が比較的緩やかに開閉作動せしめら
れ、バルブジヤンプが生じるのを抑制することが
できるとともに、リフト量が低いのを開弁期間が
長いことによりカバーして充分な量の空気を燃焼
室に供給することができる。

なお、各カム３，５の寸法設定に際して、吸気
弁１のリフト特性曲線Ｈ，Ｌで囲まれる部分の面
積をほぼ等しくすることが望ましい。

第６図および第７図は本発明の他の実施例を示
すものであり、前記実施例に対応する部分には同
一の参照符号を付す。

ロツカシヤフト６には、第１ロツカアーム７、
第２ロツカアーム８′および第３ロツカアーム９
が枢支されており、弁駆動部材としての第２ロツ
カアーム８′には一対の吸気弁１ａ，１ｂが連動、
連結される。またカムシヤフト２には、第１ロツ
カアーム７に摺接する低速用カム３と、第２ロツ
カアーム８′に摺接する極低速用カム３′と、第３
ロツカアーム９に摺接する高速用カム５とが一体
化される。

各ロツカアーム７，８′，９には、全てのロツ
カアーム７，８′，９の連結を解除する状態と、
第１および第２ロツカアーム７，８′間を連結す
る状態と、第２および第３ロツカアーム８′，９
間を連結する状態とを切換可能な連結切換機構が
設けられており、極低速用カム３′で吸気弁１ａ，
１ｂが開閉駆動される状態と、低速用カム３で吸
気弁１ａ，１ｂが開閉駆動される状態と、高速用
カム５で吸気弁１ａ，１ｂが開閉駆動される状態
とが切換えられる。

しかも極低速用カム３′の形状はそれによる開
弁プロフイルが第７図の実線Ｌ１で示すようにな
るべく設定され、低速用カム３の形状はそれによ
る開弁プロフイルが第７図の鎖線Ｌ２で示すよう
になるべく設定され、高速用カム５の形状はそれ
による開弁プロフイルが第７図の破線Ｈで示すよ
うになるべく設定される。すなわち極低速用カム
３′による吸気弁１ａ，１ｂの開閉作動特性は、
リフト量が小さくかつ開弁期間が短いものであ
り、低速用カム３による吸気弁１ａ，１ｂの開閉
作動特性は、極低速用カム３′によるものと比べ
てリフト量が大きくかつ開弁期間が長くなり、さ
らに高速用カム５による吸気弁１ａ，１ｂの開閉
作動特性は、リフト量が極低速用カム３′および
低速用カム３によるものの中間値となるとともに
開弁期間が最も長くなる。

この実施例によつても、高速用カム５による高
速運転域では、低速用カム３による低速運転域に
比べて吸気弁１ａ，１ｂの開弁タイミングを早く
しかつ閉弁タイミングを遅くするとともに低リフ
トとしてバルブジヤンプを抑えつつ充分な量の空
気を供給することができ、また低速用カム３によ
る低速運転域では、高速用カム５による高速運転
域に比べて吸気弁１ａ，１ｂの開弁リフト量を大
きくするとともに開弁期間を短くして必要量の空
気を確保することができる。

本発明は、ピストンによりロツカアームの連結
および連結解除を切換えるようにした動弁装置だ
けでなく、ロツカアームをカムシヤフトの軸方向
に移動させて摺動すべきカムを切換えるようにし
た動弁装置にも適用可能である。

Ｃ 発明の効果 以上のように本発明によれば、機関の高速運転
域に対応する高速用カムは、その回転軸線と同軸
のベース円部からの突出量を機関の低速運転域に
対応する低速用カムのベース円部からの突出量よ
りも小さく、かつその中心角を低速用カムの中心
角よりも大きく設定されるので、機関の高速運転
域では、低速運転域に比べて吸気弁の開弁期間を
長くかつリフト量を小さくすることにより、高速
時の慣性によるジヤンピングを防止しつつ充分な
量の空気を燃焼室に供給することができ、低速運
転域では、高速運転域に比べて吸気弁の開弁期間
を短くかつリフト量を大きくすることにより、機
関要求量の空気を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図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
−線断面図、第３図は第１図の−線断面
図、第４図は第２図の−線断面図、第５図は
吸気弁の作動特性を示す図、第６図および第７図
は本発明の他の実施例を示すものであり、第６図
は平面図、第７図は吸気弁の作動特性を示す図で
ある。 １，１ａ，１ｂ……吸気弁、２……カムシヤフ
ト、３……低速用カム、３ａ，５ａ……ベース円
部、３′……極低速用カム、５……高速用カム、
７……低速用従動部材としての第１ロツカアー
ム、８，８′……弁駆動部材としての第２ロツカ
アーム、９……高速用従動部材としての第３ロツ
カアーム、α１，α２……中心角、ｄ１，ｄ２…
…突出量。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関の運転状態にそれぞれ対応した形状を有
   する複数のカム３，３′，５が、機関の運転状態
   に応じて吸気弁１，１ａ，１ｂを開閉駆動すべく
   カムシヤフト２に設けられる内燃機関の動弁装置
   において、機関の高速運転域に対応する高速用カ
   ム５は、その回転軸線と同軸のベース円部５ａか
   らの突出量ｄ１を機関の低速運転域に対応する低
   速用カム３のベース円部３ａからの突出量ｄ２よ
   りも小さく、かつその中心角α１を低速用カム３
   の中心角α２よりも大きく設定されることを特徴
   とする内燃機関の動弁装置。 ２ 吸気弁１，１ａ，１ｂに常時連動、連結され
   る弁駆動部材８，８′に、低速用カム３に従動す
   る低速用従動部材７と、高速用カム５に従動する
   高速用従動部材９とが選択的に連結されるべく構
   成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。