JPH04109010A - 可変バルブタイミング装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ この発明は、内燃機関のロッカアーム式動弁機構におい
て、吸・排気バルブのリフト量およびバルブの開閉時期
を運転条件において可変制御する可変バルブタイミング
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、内燃機関の動弁機構におけるバルブタイミング
は、低速回転時には吸気の吹抜け、排気の吹出し等の損
失を小さくして安定化させるため、吸・排気バルブの開
閉時期を上死点に近くしてバルブ作動角を小さくする必
要がある。一方、高回転時には、吸気慣性、排気効率を
良くして体積効率を高めるため、吸・排気バルブの開閉
時期を上死点より遠くしてバルブ作動角と共にオーバラ
ップを大きくし、合わせて、バルブリフト量も大きくす
る必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の動弁機構は、回転数に対し、バルブの
リフト量および開閉時期が常に一定であったため、回転
数の広い範囲または低負荷から高負荷までの広い負荷Ｎ
域にわたって出力性能および燃料消費を充分に向上させ
ることができなかった。

この発明の第１の目的は、バルブのリフト量および開閉
時期を低回転時と高回転時とで変化させて出力性能およ
び燃料消費の向上を図ることにある。

また、第２の目的は、１気筒に２つの吸気バルブおよび
２つの排気バルブを設けた１気筒４バルブ式内燃機関の
バルブ制御を可能とし、その内燃機関の燃焼の改善を図
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の目的を達成するため、第１の発明においては
、ロッカアームの揺動によってバルブステムを押し下げ
るロッカアーム式動弁機構の可変バルブタイミング装置
において、前記ロッカアームを揺動させる低速回転用カ
ムと同軸上に、その低速回転用カムよりバルブ作動角お
よびバルブリフト量が大きい高速回転用カムを設け、ロ
ッカアームには高速回転用カムを対向する位置に凹部を
形成し、その凹部内に摺動部材と、その摺動部材を高速
回転用カムに押し付けるスプリングとを組込み、上記摺
動部材の下方に形成された油圧室に給油通路と排油通路
とを接続し、その排油ｉ！路に通路開閉用の切換弁を組
込んだ構成を採用したのである。

また、第２の目的を達成するため、第２の発明において
は第１の発明におけるロッカアームを第１ロッカアーム
とし、その第１ロッカアームを１気筒４バルブ式の同じ
種類の２つのバルブの一方を開閉動作可能とし、他方バ
ルブを開閉動作させる揺動可能な第２ロッカアームをそ
の揺動中心を前記ロッカアームの揺動中心に一致させて
設け、この第２ロッカアームに低速回転用カムを接触し
、第１ロッカアームの内側面には突出部を設け、第２ロ
ッカアームの内側面に上記突出部を受ける段部を設けた
構成を採用したのである。

そして、燃焼の改善を図るため、吸気バルブを開閉動作
させる２つの低速回転用カムのうち、第１ロッカアーム
を動作させる低速回転用カムのバルブ作動角およびバル
ブリフト量を第２ロッカアームを動作させる低速回転用
カムのバルブ作動角およびバルブリフト量より小さくし
た構成を採用したのである。

〔作用〕

第１の発明において、低速回転時は、切換弁を開放し、
高速回転用カムによって軸方向に移動される摺動部材を
凹部内においてロストモーションさせ、低速回転用カム
によりロッカアームを揺動させて吸・排気バルブを開閉
させる。

また、高速回転時には、切換弁を閉して油圧室内に油を
封入し、高速回転用カムによって軸方向に移動される揺
動部材および油圧室に封入された油を介してロッカアー
ムを揺動させる。

第２の発明においては、低速回転時に、バルブ作動角お
よびバルブリフト量が異なる２つの低速回転用カムによ
り各カムと対向するロッカアームを揺動させる。

また、高速回転時には、切換弁を閉じ、高速回転用カム
との接触に軸方向に移動される摺動部材の動きを油圧室
に封入された油を介して第１ロッカアームに伝え、その
第１ロッカアームの動きを突出部と段部との保合により
第２ロッカアームに伝えて各バルブを開閉動作させる。

その第２の発明において、吸気バルブを動作させる２つ
の低速回転用カムのバルブ作動角およびバルブリフト量
を相違させておくと、低速回転時において、２つの吸気
バルブの開閉時期およびバルブリフト量が異なるため、
吸気スワールを起こさせることができ、燃焼の改善を図
ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図乃至第６図は、この発明に係るバルブタイミング
装置の第１の実施例を示し、吸気バルブのタイミング装
置上排気バルブのタイミング装置は同一の構成であり、
両タイミング装置はカムの位相が異なるだけであるため
、ここでは、吸気バルブのタイミング装置を示し、排気
バルブのタイミング装置は省略しである。

第１図乃至第４図に示すように、シリンダヘッド１には
吸気孔２が形成され、その吸気孔２を開閉する吸気バル
ブ３のバルブステム４はシリンダヘッド１を貫通し、そ
のヘッド１の上方に位置する上端部にばね受け５が取付
けられ、このばね受５とシリンダヘッド１の上面間に組
込んだ弁ばね６の弾力は吸気バルブ３を閉し方向に作用
している。

シリンダへノド１の上方に設けられたロッカアーム７は
、ロッカ軸８によって後端部が揺動自在に支持され、そ
のロッカアーム７の先端部にボルト９が支持される。ボ
ルト９は軸方向に移動自在に支持され、その先端がバル
ブステム４の上端に当接している。

ロッカアーム７の上方にはカム軸１０が配置され、その
カム軸１０にはロッカアーム７に対して接触回転する一
対の低速回転用カムＣＩが設けられている。また、一対
の低速回転用カム０１間に高速回転用カムＣ２が設けら
れている。

各カムＣ，、Ｃ，は、例えばタンジェンシャルカムから
成り、ベース円１１、ランプ１２およびノーズ１３を備
え、そのノーズ１３の位置を同位置としてカム軸１０に
設けられている。

また、高速回転用カムＣ２のバルブ作動角α２およびバ
ルブリフト量δ２は、低速回転用カムＣのバルブ作動角
α１およびバルブリフト量δ８より大きくなっている。

前記ロッカアーム７の上面は高速回転用カムＣ２との干
渉を避けるため、切欠部１４が設けられ、その切欠部１
４の底面に凹所１５が形成されている。

凹所１５内には摺動部材１６と、前記弁ばね６の弾力よ
り弱く、摺動部材１６を高速回転用カムＣ２に押し付け
るスプリング１７とが組込まれている。上記摺動部材１
６の組込みによってその下方に油圧室１８が形成され、
この油圧室１８とオイルパン１９とは給油通路２０およ
び排油通路２１で連通し、給油通路２０にはオイルパン
１９の油を油圧室１８に供給するオイルポンプ２２と、
そのオイルポンプ２２の吐出側に逆止弁２３とが組込ま
れ、上記逆止弁２３は油圧室１８の油がオイルパン１９
に向けて流れるのを防止している。

一方、排油通路２１には、上流側より逆止弁２４と切換
弁２５とが組込まれ、逆止弁２４はオイルパン１Ｓの油
が油圧室１８に流れるのを防止している。

第１の実施例で示す可変バルブタイミング装置は上記の
構造から成り、次に、低速回転時と高速回転時の作動を
以下に説明する。

１　　　　　ロ　　　　− 低速回転時には、切換弁２５を開放しておく。

その状態でカム軸１０が回転すると、ロッカアーム７は
低速回転用カムＣＩとの接触によってロッカ軸８を中心
に揺動し、摺動部材１６は高速回転用カムＣ２との接触
により軸方向に移動する。

ここで、高速回転用カムＣ２のバルブ作動角α２および
バルブリフト量δ２は低速回転用カムＣのバルブ作動角
α１およびバルブリフト量δ１より大きいため、ロッカ
アーム７が揺動し始める前に摺動部材１６が軸方向に移
動し始めると共に、摺動部材１６の軸方向の移動量は凹
所１５の上下方向への移動量より大きい。

しかし、スプリング１７の弾力は弁ばね６の弾力より弱
く、しかも切換弁２５が開であって油圧室１８の油はオ
イルパン１９に向けて流動可能な状態にあるため、高速
回転用カムＣ１との接触によって軸方向に移動される摺
動部材１６はロッカアーム７に対してロストモーション
し、吸気バルブ３は、低速回転用カムＣ３との接触によ
って揺動されるロッカアーム７を介して開閉動作される
。

第５図は、低速回転時における吸気バルブ３の最大リフ
ト状態を示す。

上記のように、低速回転時には、低速回転用カムＣ５に
よって吸気バルブ３が開閉されるため、第７図の破線（
−／）で示すバルブ特性が得られ、吸気の吹抜け、排気
の吹出し等の損傷を小さくすることができる。ここで、
第７図はクランク角度と吸排気バルブのリフト量との関
係を示すグラフである。

１二】Ｌ」Ｌｌｌ−称 高速回転時、切換弁２５は閉の状態としておく。

高速回転用カムＣ２は、低速回転用カムｃ１よりも、バ
ルブ作動角およびバルブリフト量が大きいため、各カム
の回転により、高速回転用カムＣ２は、低速回転用カム
Ｃ１がロッカアーム７を押し下げるよりも早く摺動部材
１６を押し下げる。

このとき、切換弁２５は閉の状態であり、油圧室１８内
に油は閉し込められた状態にあるため、摺動部材１６が
下方向へ移動しても油圧室１８の容積は変化せず、油圧
室１８内の圧力が上昇する。

このため、高速回転用カムＣ２が摺動部材１６を押し下
げることにより、ロッカアーム７が揺動し、高速回転用
カムＣ２によって吸気バルブ３が開閉動作される。

第６図は、高速回転状態における吸気バルブ３の最大リ
フト状態を示す。

以上のように、高速回転時には、低速回転用カムＣ１よ
りバルブ作動角およびバルブリフト量の大きい高速回転
用カムの作動によって吸気バルブ３は開閉されるため、
第７図の実線（ロ）で示すバルブリフト特性が得られ、
高速回転時におけるシリンダの体積効率を高めることが
できる。

第８図は、この発明に係るバルブタイミング装置の第２
の実施例を示す。

この第２の実施例においては、ロッカアーム７′の中央
部をロッカ軸８で揺動自在に支持し、そのロッカアーム
７′の後端部下面に設けた凹所１５に摺動部材１６とス
プリング１７とを組込み、ロッカアーム７′の後端部下
方に設けたカム軸１０にロッカアーム播動用の低速回転
用カムＣ１と摺動部材１６の動作用の高速回転用カムＣ
２とを設けた構成としており、他の構成は第１の実施例
と同様であるため、同一部品に同一符号を付して説明を
省略する。

第９図乃至第１３図は、この発明に係るバルブタイミン
グ装置の第３の実施例を示す。

この第３の実施例は、１気筒に２つの吸気バルブと２つ
の排気バルブとを設けた１気筒４パルプ式内燃機関に採
用することができるバルブタイミング装置を示す。

この第３の実施例では、ロッカ軸８に２つの吸気バルブ
３ａ、３ｂをそれぞれ単独に動作させる一対のロッカア
ーム７ａ、７ｂを揺動自在に取付け、各ロッカアーム７
ａ、７ｂに低速回転用カムＣ□、Ｃ１を接触させた構成
としである。

また、一対のロッカアーム７ａ、７ｂのウチ、一方ロツ
カアーム７ａに形成した凹所１５内に高速回転用カムＣ
７との接触により軸方向に移動される摺動部材１６と、
その摺動部材１６を高速回転用カムＣ２に押し付けるス
プリング１７とを組込んである。

さらに、摺動部材１６を支持する一方ロツカアーム７ａ
の内側面に突出部２６を形成し、他方ロッカアーム７ｂ
の内側面には上記突出部２６を受ける段部２７を設けで
ある。

他の構成は、第１の実施例と同じであるため、同一部品
には同一符号を付して説明を省略する。

第３の実施例においては、低速回転時には第１の実施例
と同様に、切換弁２５を開とし、高速回転用カムＣｔと
の接触により軸方向に移動される摺動部材１６をロスト
モーションさせ、低速回転用カムＣ１１、Ｃ５１との接
触により各ロッカアーム７ａ、７ｂを揺動させて一対の
吸気バルブ３ａ、３ｂを開閉させるのである。

また、高速回転時には切換弁２５を閉し、高速回転用カ
ムＣ２との接触により軸方向に移動される摺動部材１６
の動きによって油圧室１８に封入された油を介して一方
ロシカアーム７ａを揺動させ、そのロッカアーム７ａの
動きを突出部２６と段部２７の係合により他方ロッカア
ーム７ｂに伝えて一対の吸気バルブ３ａ、３ｂを開閉さ
せるのである。

第１３図に示すように、一方ロツカアーム７ａを揺動さ
せる低速回転用カムＣａ１のバルブ作動角α。

およびバルブリフト量δ３を他方ロッカアーム７ｂを揺
動させる低速回転用カムｃ　ｂ　＋のバルブ作動角α、
およびバルブリフト量δ４より小さくすると、低速回転
時において、一対の吸気バルブ３ａ、３ｂの開閉時期お
よびバルブリフト量が異なったものとなり、第１４回の
破線で示すバルブリフト特性が得られる。

上記のように、一対の吸気バルブ３ａ、３ｂのバルブ作
動角およびバルブリフト量を相違させると、吸気スワー
ルが生じ、燃焼の改善を図ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るバルブタイミング装置に
おいては、低速回転時に切換弁を開とすることで低速回
転用のバルブリフト特性となり、高速回転時に切換弁を
閉とすることで、高速回転用のバルブリフト特性となる
ため、低速回転時の安定性を回ることができると共に、
高速回転時の体積効率を高めることが可能であり、出力
性能および燃費の向上を図ることができる。

また、一対の吸気バルブをそれぞれ単独に動作させる一
対のロッカアームの対向面一方に突出部を設け、他方に
段部を形成し、各ロッカアームに低速回転用カムを接触
させることによって、−気筒４バルブ式内燃機関のバル
ブの制御を可能とし、出力性能と燃費の向上を図ること
ができる。

さらに、一対のロッカアームに接触させた低速回転用カ
ムのバルブ作動角およびバルブリフト量を相違させるこ
とにより、低速回転時において吸気スワールを起こさせ
ることができるため、燃焼効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るバルブタイミング装置の第１
の実施例を示す縦断正面図、第２回は同上の側面図、第
３図は同上の一部切欠平面図、第４図は同上のカムとロ
ッカアームを示す分解斜視図、第５図及び第６図は同上
の作動状態を示す断面図、第７図は同上装置によって得
られるバルブリフト特性を示すグラフ、第８図はこの発
明に係る装置の第２の実施例を示す縦断正面図、第９図
乃至第１３関はこの発明に係る装置の第３の実施例を示
し、第９閲は縦断正面図、第１０図は側面図、第１１図
は背面図面、第１２図は平面図、第１３図は分解斜視図
、第１４図は同上装置によって得られるバルブリフト特
性を示すグラフである。 ７．７′、７ａ、７ｂ・・・・・・ロッカアームＣ，，
Ｃ，，、Ｃｂｌ・・・・・・低速回転用カム、Ｃ２・・
・・・・高速回転用カム、 １５・・・・・・凹所、 １７・・・・・スプリング、 ２０・・・・・・給油通路、 ２５・・・・・・切換弁。 １６・・・・・・摺動部材、 １８・・・・・・油圧室、 ２１・・・・・・排油通路、 特許出順人 工ヌティエヌ株式会社 同　代理人 鎌 田 文　　　ニ 第９図 第１０図 ３１□／ ＝　　　４μｓ 金線ざ生二へニ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロッカアームの揺動によってバルブステムを押し
   下げるロッカアーム式動弁機構の可変バルブタイミング
   装置において、前記ロッカアームを揺動させる低速回転
   用カムと同軸上に、その低速回転用カムよりバルブ作動
   角およびバルブリフト量が大きい高速回転用カムを設け
   、ロッカアームには高速回転用カムと対向する位置に凹
   部を形成し、その凹部内に摺動部材と、その摺動部材を
   高速回転用カムに押し付けるスプリングとを組込み、上
   記摺動部材の下方に形成された油圧室に給油通路と排油
   通路とを接続し、その排油通路に通路開閉用の切換弁を
   組込んだことを特徴とする可変バルブタイミング装置。
2. （２）請求項（１）に記載の可変バルブタイミング装置
   において、摺動部材を支持するロッカアームを第１ロッ
   カアームとし、その第１ロッカアームを１気筒４バルブ
   式の同じ種類の２つのバルブの一方を開閉動作可能とし
   、他方バルブを開閉動作させる揺動可能な第２ロッカア
   ームをその揺動中心を前記ロッカアームの揺動中心に一
   致させて設け、この第２ロッカアームに低速回転用カム
   を接触し、第１ロッカアームの内側面には突出部を設け
   、第２ロッカアームの内側面には上記突出部を受ける段
   部を設けた可変バルブタイミング装置。
3. （３）請求項（２）に記載の可変バルブタイミング装置
   において、吸気バルブを開閉動作させる２つの低速回転
   用カムのうち、第１ロッカアームを動作させる低速回転
   用カムのバルブ作動角およびバルブリフト量を第２ロッ
   カアームを動作させる低速回転用カムのバルブ作動角お
   よびバルブリフト量より小さくしたことを特徴とする可
   変バルブタイミング装置。