JPH039009A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ９発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は内燃機関の動弁装置に関し、特に、機関弁を閉
弁方向へ付勢する弁ばねと、機関弁を開弁させるリフト
部及び機関弁の閉弁を許容するベース部を有するカムと
、このカムから機関弁に至る力の伝達系に形成され、カ
ムの開弁力を機関弁に伝達するための作動油を充満させ
る可変容積の作動油室と、この作動油室に作動油を満た
すための作動油供給源と、前記作動油室から作動油供給
源への作動油の逆流を阻止する逆止弁と、開弁時前記作
動油室の油を外部に逃がして酸室の容積減少を可能にす
るスピル弁とからなる、内燃機関の動弁装置の改良に関
する。

（２）従来の技術 か＼る動弁装置は、例えば特開昭５８−５３６１５号公
報に開示されているように、既に知られている。

か＼る動弁装置によれば、カムのリフト部の作動時にス
ピル弁を適宜開閉して作動油室の力伝達機能を制御する
ことにより、機関弁の開度を無段階に調節することがで
きるので、機関の運転条件に適合した吸気作用が得られ
、出力特性の向上に寄与し得る。

（３）発明が解決しようとする課題 ところで、従来のか＼る動弁装置では、機関弁の閉弁直
後にスピル弁を閉じ、機関弁の閉弁期間中に作動油室へ
の作動油の補給を確実にし、次の開弁作動に備えるよう
にしているが、このような機関弁の閉弁期間中に、カム
軸の芯振れや撓みに起因してカムが振動すると、この振
動のリフト側の振れが作動油室の油を介して機関弁に伝
達し、その閉弁不良を惹起するという不都合を生じる。

本発明は、か−る事情に鑑みてなされたもので、カムが
振動しても機関弁の閉弁不良が起こらないようにした前
記動弁装置を提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明は、前記スピル弁を
、少なくともカムのベース部の閉弁点から所定の中間点
までの区間の作動中に開くように構成する一方、前記カ
ムのベース部に、前記中間点近傍から開弁点若しくは開
弁点手前までの区間で下る下り勾配部を設けたことを特
徴とする。

（２）作用 上記構成によれば、スピル弁は、少なくともカムのベー
ス部の閉弁点から所定の中間点までの区間の作動中には
開いて、作動油室の力伝達機能を停止させるので、この
間にカムが振動しても、その振動は機関弁に伝達しない
。

また、スピル弁が閉じた後にカムが振動しても、そのリ
フト側の振れはカムのベース部に形成した下り勾配部の
勾配によって相殺される。

しかも、スピル弁はカムのベース部の所定中間点で閉じ
るので、該中間点以降のベース部の作動中に、作動油供
給源から作動油室への油の補給が完了し、次の機関弁の
開弁作動に備えることかできる。

（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図において、内燃機関のシリンダヘッドＨに
は、図示しないシリンダブロックとの間に形成される燃
焼室１の天井面に開口する吸気弁口２が吸気ポート３に
連通して穿設されており、該吸気弁口２に固設されたリ
ング状弁座部材４に着座可能な機関弁としての吸気弁５
が、吸気弁口２を開閉すべくシリンダヘッドＨに設けら
れたガイド筒６により上下移動自在に案内される。

しかも吸気弁５の上端部に設けられた鍔部５ａとシリン
ダヘッドＨとの間には、弁ばね７が縮設されており、こ
の弁ばね７のばね力により吸気弁５は上方すなわち閉弁
方向に向けて付勢されている。

一方、シリンダヘッドＨの上方には、図示しないクラン
ク軸により回転駆動されるカム軸８が配設されており、
このカムシャフト８に設けられたカム９と吸気弁５との
間に油圧駆動装置１ｏが介装される。

油圧駆動装置１０の後述する作動油室２７には、オイル
ポンプＰに連なる機関の潤滑油路Ｌ０から分岐した供給
油路り、が接続され、供給油路り。

にアキュムレータＡｃと、それより下流側に伝達する逆
止弁Ｖｃとが介装される。オイルポンプＰは図示しない
クランク軸により駆動されてオイルパンＲ内の油を潤滑
油路り。及び供給油路り、へ吐出するもので、その吐出
圧は、その吐出圧が油圧駆動装置１０に導入されるだけ
では弁ばね７の弾発力に抗して吸気弁５を開弁させ得な
い程度に、リリーフ弁Ｖｒにより調整される。

以上において、オイルポンプＰ及びアキュムレータＡｃ
は本発明の作動油供給源を構成する。

また油圧駆動装置１０の作動油室２７にはアキュムレー
タＡｃに達する排出油路Ｌ２が接続され、この排出油路
Ｌ２にスピル弁Ｖｓが介装される。

このスピル弁Ｖｓは通電時に開弁する電磁式に構成され
、その通電はコントロールユニットＵにより制御される
。コントロールユニットＵには、機関の運転状態に関す
る因子として例えば機関回転数、機関温度、クランク角
、吸気量、吸気温度、排気中の酸素濃度及びスロットル
開度等をそれぞれ検出するセンサＳ、−Ｓ、が接続され
る。

第２図において、油圧駆動装置１０は、シリンダヘッド
Ｈに設けられた固定の支持部１１に固設されるシリンダ
体１２と、前記カム９に摺接するとともに支持部１１の
上部に摺動可能に嵌合されるリフタ１３と、該リフタ１
３に上端を当接させてシリンダ体１２の上部に摺動可能
に嵌合されるカム従動ピストン１４とを備える。

吸気弁５の上方で支持部１１には、上方から順に、第１
孔部１５、第１孔部１５よりも小径であって段部１６を
介して第１孔部１５の下端に連なる第２孔部１７、なら
びに第２孔部１７よりも大径であって段部１８を介して
第２孔部１７の下端に連なる第３孔部１９が吸気弁５と
同軸に上下に延びて穿設される。

リフタ１３は、その閉塞端外面をカム９に摺接させるよ
うにして有底円筒状に形成されており、第１孔部１５に
摺動可能に嵌合される。しかもりフタ１３の閉塞端内面
中央部には、カム従動ピストン１４の上端に当接する当
接突起１３ａが突設される。

シリンダ体１２は、第２孔部１７に挿通し得る程度の小
径部１２ａと、第３孔部１９に嵌合し得る程度の大径部
１２ｂとを上方に臨む段部１２ｃを介して同軸に連設し
て基本的に円筒状に形成される。該シリンダ体１２の大
径部１２ｂは、その段部１２ｃと、前記段部１８との間
にシム２０を介在せしめながら小径部１２ａを第２孔部
１７に挿通するようにして第３孔部１９に嵌合される。

しかも小径部１２ａの第２孔部１７よりも上方に突出し
た部分には雄ねじ２１が刻設されており、この雄ねじ２
１に螺合するナツト２２を段部１６に当接するまで締付
けることによりシリンダ体１２が支持部１１に固定され
る。またシリンダ体１２における大径部１２ｂの外面に
は第３孔部１９０ の内面との間のシールを果たすべく環状のシール部材２
３が嵌着される。

シリンダ体１２の中間部には、該シリンダ体１２内を下
部シリンダ孔部２４と上部シリンダ孔部２５とに仕切る
仕切壁２６が設けられており、カム従動ピストン１４は
、該仕切壁２６との間に作動油室２７を画成して上部シ
リンダ孔部２５に摺動可能に嵌合される。また吸気弁５
の上端に当接する弁駆動ピストン２９が前記仕切壁２６
との間にダンパ室２８を画成して下部シリンダ孔部２４
に摺動可能に嵌合される。

下部シリンダ孔部２４の軸方向中間部には、環状凹部３
１が設けられており、前記作動油室２７および環状凹部
３１を連通する油路３２がシリンダ体１２に穿設される
。

また弁駆動ピストン２９のダンパ室２８側一端部には、
周壁の一部が薄肉部２９ａとなるようにして有底穴３３
が同軸に設けられており、薄肉部２９ａには、ダンパ室
２８を環状凹部３１に常時連通させるオリフィス３４が
設けられる。

弁駆動ピストン２９には、作動油室２７からダンパ室２
８への作動油の流通のみを許容するチエツク弁３８が設
けられる。このチエツク弁３８は、吸気弁５が全閉状態
から所定量開弁作動するまでの間では環状凹部３１に常
時連通ずるとともに有底穴３３の閉塞端に開口すべく弁
駆動ピストン２９に穿設される弁孔３９と、該弁孔３９
のダンパ室２８側開口端縁で球面状に形成される弁座４
０と、弁座４０に着座可能にしてダンパ室２８に収納さ
れる球状の弁体４１と、該弁体４１を自由状態で開閉作
動可能に保持すべく弁駆動ピストン２９に固定される帽
状リテーナ４２とを備える。リテーナ４２は、有底穴３
３内に収容される程度の大きさを有するものであり、弁
駆動ピストン２９における有底穴３３の閉塞端と、有底
穴３３の内面に嵌着される止め輪４３との間に挟持され
る。

このリテーナ４２には該リテーナ４２内とダンパ室２８
とを連通ずる複数の連通孔４４が穿設される。

かかるチエツク弁３８では、ダンパ室２８すなわちリテ
ーナ４２内の油圧および弁体４１の自重により弁体４１
を下方に押下げる力が弁孔３９内の油圧により弁体４１
を上方に押上げる力を」二回ったときに弁体４１が弁座
４０に着座して閉弁する。

前記カム９は、第４図のプロフィル展開図に示すように
、吸気弁５に開弁動作を与えるリフト部Ｃ２と、開弁５
の閉弁を許容するベース部ｃｂとを有し、両部ｃｚ、ｃ
ｂの境界点の一方Ｐ、が閉弁点、他方Ｐ２が開弁点とな
る。

前記スピル弁Ｖｓの開弁時期は、第３図に示す３ ように、吸気弁５の開弁期間の途中から閉弁期間の途中
までの範囲で制御され、且つその閉弁時期は、前記ベー
ス部ｃｂの所定の中間点Ｐ３　（第４図参照）が作動す
るときと設定される。この場合、上記中間点Ｐ３は、そ
れ以降のベース部ｃｂの区間の作動中にアキュムレータ
Ａｃからの油を油圧駆動装置１０の作動油室２７に確実
に充満させ得る範囲において、開弁点Ｐ２に可及的に近
づけて設定される。

前記中間点Ｐ、に関連して、ベース部ｃｂは、第４図に
示すように形成される。即ち、ベース部ｃｂの閉弁点Ｐ
１から前記中間点Ｐ３近傍、望ましくは該中間点Ｐ３よ
り若干手前の中間点Ｐ４までの区間は勾配部の真内部す
、に形成され、またこの中間点Ｐ４から開弁点Ｐ２まで
の区間は開弁点Ｐ２に向って下る下り勾配部ｂ２に形成
される。

また、この下り勾配部ｂ２の落差りは、作動油室　４− ２７の密閉状態でカム９がリフタ１３を押圧したとき、
油中気泡の圧縮によりカム従動ピストン１４が作動油室
２７に沈む弾性沈み量！と同等、もしくはそれより小さ
く設定される。

即ち、ｈ≦！ 次にこの実施例の作用について説明すると、吸気弁５の
全閉状態では、油圧駆動装置１０は第２図に示した状態
にある。この状態からカム９の回転に応じてリフト部Ｃ
ｌによりリフタ１３が押下げられると、それによりカム
従動ピストン１４が下方に押圧駆動されて作動油室２７
を加圧する。

このときスピル弁Ｖｓが閉していれば、スピル弁Ｖｓ及
び逆止弁Ｖｃの協働により作動油室２７は密閉状態とな
るので、作動油室２７内の作動油は油路３２を経て環状
四部３１に導かれ、さらにオリフィス３４を経てダンパ
室２８に導入される。

このとき、チエツク弁３８の弁体４１には、ダンパ室２
８の油圧および自重による下向きの力と、弁孔３９に導
入されている油圧による上向きの力とが作用しており、
前記上向きの力が下向きの力よりも大きくなったときに
弁体４１が弁座４０から離反し、作動油室２７の作動油
がチエツク弁３８を介してダンパ室２８に導入される。

したがってダンパ室２８の油圧が大となり、弁駆動ピス
トン２９が下方に押下げられる。

この弁駆動ピストン２９の下方への摺動途中で油路３２
は環状凹部３１を介してダンパ室２８に直接連通し、ダ
ンパ室２８への油圧の流入量がさらに大となり、弁駆動
ピストン２９はさらに押下げられる。これにより吸気弁
５が弁ばね７のばね力に抗して開弁駆動される。

このような吸気弁５の開弁作動途中でチエツク弁３８の
弁孔３９は環状凹部３１から遮断される。

このため、チエツク弁３８の弁体４１にかかる下向きの
力が上向きの力よりも大きくなり、チエツク弁３８は閉
弁する。

吸気弁５が全開状態になった後に、カム９によるリフタ
１３への押圧力が解除されると、吸気弁５は弁ばね７の
ばね力により上方すなわち閉弁方向に駆動される。この
吸気弁５の閉弁作動により弁駆動ピストン２９も上方に
押上げられ、ダンパ室２８の作動油は油路３２を経て作
動油室２７に戻される。

而して、吸気弁５の閉弁作動途中で環状凹部３１および
ダンパ室２８間の直接の連通状態が解除され、ダンパ室
２８および環状凹部３１すなわち作動油室２７間にオリ
フィス３４が介在するようになってからは、ダンパ室２
８から作動油室２７への作動油の戻り量が制限される。

このため、吸気弁５の上方への移動速度すなわち閉弁速
度が閉弁作動途中から緩められ、吸気弁５は弁座部材４
７ に緩やかに着座することになる。したがって着座時の衝
撃が緩和され、吸気弁５および弁座部材４等の損傷を極
力防止することができる。

ピストン１４．２９等の摺動部からの漏油により、吸気
弁５の閉弁動作中に作動油室２７の圧力がアキュムレー
タＡｃの圧力よりも下がれば、逆止弁Ｖｃが開いてアキ
ュムレータＡｃから作動油室２７に漏油骨が補給される
・。

このようにスピル弁Ｖｓが吸気弁５の閉弁、時まで、即
ちカム９の閉弁点Ｐ１がリフタ１３を通過するまで、閉
じている場合には、吸気弁５はカム９のリフト部Ｃ，ｆ
のプロフィルに従って第３図の線Ａに示すように最大開
度まで開かれる。

ところが、吸気弁５の開度が最大開度に達する前にスピ
ル弁Ｖｓを開くと、それまで作動油室２７に保持されて
いた高い油圧はスピル弁Ｖｓ及び排出油路Ｌ２を通して
アキュムレータＡｃに解放８ されるので、作動油室２７は弁ばね７の弾発力に打勝っ
て吸気弁５を開弁し続ける力の伝達機能を失うことにな
る。その結果、吸気弁５は、カム９がリフタ１３を押下
げ続けるにも拘らず、スピル弁Ｖｓが開いたときから弁
ばね７の弾発力により閉弁動作を開始し、それに伴い作
動油室２７は収縮する。こうして、吸気弁５の開度は、
第３図の線Ｂ、Ｃで示すように減少する。

ところで、吸気弁５の開度がどのように制御される場合
でも、スピル弁Ｖｓは、吸気弁５の閉弁終了時、即ちカ
ム９の閉弁点Ｐ１の作動時には常に開かれ、そしてベー
ス部ｃｂの所定の中間点Ｐ３が作動するまでその開き状
態は保持されるので、その間、作動油室２７は力の伝達
機能を停止している。したがって、この間にカム軸８の
撓みや芯振れに起因してカム９が振動しても、その振動
は作動油室２７に吸収され、吸気弁５に伝達するには至
らない。

そして、スピル弁Ｖｓが閉じたときは、既にカム９のベ
ース部ｃｂの下り勾配部ｂ２が作動状態に入っているの
で、その後にカム９の振動があっても、その振動のリフ
ト側の振れは下り勾配部ｂ２の勾配によって相殺され、
吸気弁５まで伝達されない。

特に、下り勾配部ｂ２の下り開始点Ｐ４がスピル弁Ｖｓ
の閉じ点Ｐ３近傍に設けられているので、限られた落差
りの範囲内で下り勾配部ｂ２の勾配を大きく取ることが
でき、これによりカム９の振動を効果的に相殺すること
ができる。こうして吸気弁５の閉弁状態は正常に保たれ
る。

スピル弁Ｖｓが閉じた後も、カム９のベース部ｃｂには
Ｐ３〜Ｐ１までの作動区間が残っているので、この区間
の作動中にアキュムレータＡｃから作動油室２７への作
動油の補給が確実に行われ、次の吸気弁５の開弁作動の
ための準備を完了させることができる。

また、下り勾配部ｂ２の落差りは前述のようにｈ≦ｌと
設定されているので、カム９による吸気弁５の開弁時、
その開度が必要以上に増加することもない。

第５図は本発明の第２実施例を示すもので、カム９のベ
ース部ｃｂにおいて、前記中間点Ｐ４から開弁点Ｐ２ま
での区間の前半部を下り勾配部ｂ２、後半部を上り勾配
部ｂ３に形成した点を除けば前実施例と同様構成であり
、図中、前実施例と対応する部分にはそれと同一の符号
を付す。

この実施例によれば、下り勾配部ｂ２の勾配を、限られ
た落差りの範囲内で前実施例の下り勾配部ｂ２よりも太
き（設定することができるので、カム９の振動をより効
果的に相殺することができる。

一方、上り勾配部ｂ３の勾配は、これをリフト部Ｃ！の
開弁緩衝曲線の勾配よりも小さく設定することにより、
この上り勾配部ｂ３による吸気弁５の開弁を防止するこ
とができる。

以上の実施例では、吸気弁用動弁装置について説明した
が、本発明が排気用動弁装置についても同様に実施可能
であることは勿論である。

Ｃ１発明の効果 以上のように本発明によれ（ｆ１前記スピル弁を、少な
くともカムのベース部の閉弁点から所定の中間点までの
区間の作動中に開くように構成する一方、前記カムのベ
ース部に、前記中間点近傍から開弁点若しくは開弁点手
前までの区間で下る下り勾配部を設けたので、機関の閉
弁期間中は、作動油室の力伝達機能の停止とカムの下り
勾配部の作動とにより、カムの振動の機関弁への伝達を
防止し、機関弁の正常な閉弁状態を確保することができ
る。

１ ２

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示すもので
、第１図は動弁装置の全体側面図、第２図は第１図の油
圧駆動装置周りの拡大縦断面図、第３図はスピル弁の開
き時期と吸気弁の開度との関係を示す線図、第４図はカ
ムの形状を示すプロフィル展開図、第５図は本発明の第
２実施例を示す、第４図と同様のプロフィル展開図であ
る。 Ｐ、Ａｃ・・・作動油供給源を構成するオイルポンプ及
びアキュムレータ、ｂ２・・・下り勾配部、ｃｂ・・・
ベース部、Ｃ２・・・リフト部、Ｐ、・・・閉弁点、Ｐ
２・・・開弁点、Ｖｃ・・・逆止弁、Ｖｓ・・・スピル
弁、５・・・機関弁としての吸気弁、７・・・弁ばね、
８・・・カム軸、９・・・カム、１０・・・油圧駆動装
置、２７・・・作動油室

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機関弁を閉弁方向へ付勢する弁ばねと、機関弁を開弁さ
   せるリフト部及び機関弁の閉弁を許容するベース部を有
   するカムと、このカムから機関弁に至る力の伝達系に形
   成され、カムの開弁力を機関弁に伝達するための作動油
   を充満させる可変容積の作動油室と、この作動油室に作
   動油を満たすための作動油供給源と、前記作動油室から
   作動油供給源への作動油の逆流を阻止する逆止弁と、開
   弁時前記作動油室の油を外部に逃がして該室の容積減少
   を可能にするスピル弁とからなる、内燃機関の動弁装置
   において、 前記スピル弁を、少なくともカムのベース部の閉弁点か
   ら所定の中間点までの区間の作動中に開くように構成す
   る一方、前記カムのベース部に、前記中間点近傍から開
   弁点若しくは開弁点手前までの区間で下る下り勾配部を
   設けたことを特徴とする、内燃機関の動弁装置。