JPH04203403A - 内燃機関の無段可変動弁装置 - 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、機関の回転に同期して回転駆動されるカムシ
ャフト２に、一対の吸気弁あるいは排気弁に対応して、
カムの形状を低速から高速までの開閉タイミング面、及
びリフト面を傾斜（テーパ）形状に形成されたカムが一
体化され、前記カムの移動（スライド）及び回転に応じ
て吸気弁あるいは排気弁の開閉タイミング及びリフト量
を、増減させ低速から高速まで無段可変駆動するための
、カムの形状を傾斜（テーパ）形状に形成されたカム及
び滑合部（スプライン）１９が形成枢支される内燃機関
無段可変動弁装置に関する。 （２）従来の技術 かかる動弁装置において、バルブの径及びバルブの開閉
タイミング及びり、フト量は、最高馬力を出力するのに
必要な混合気量を吸入したときに流入抵抗により馬力低
下が生じないように低速トルクを犠牲にして、高速を重
視して設定するのが一般的である。　ところが、低速か
ら高速まで、同一のバルブの開閉タイミング及び同一リ
フト量で吸気弁を駆動すると、各回転数に応じて吸気量
が異なる。すなわち、低速時には、吸排気弁のオーバー
ラツプによる、混合気の流入速度の低下及び充填率の低
下及び圧縮率の低下及び燃焼室内での混合’％Ｊ＝の動
き乱れが小さくなり燃焼速度も遅くなる、このため燃焼
効率低下による燃費の増大、ならびに、燃焼速度低下に
よるノッキングの限界低下を余儀なくされる。そこで、
かかる問題を解決するために、低速運転時には、オーバ
ーラツプ状態のままの低速カムにより吸気弁あるいは排
気弁を開閉させ、高速運転時には、高速カムによる二段
切り換えとして吸気弁あるいは排気弁を開閉作動させる
ようにしたものが、たとえば、時開昭和６２＝１２１８
１１号公報で開示されている。 （３）　　発明が解決しようとする問題点上記従来の技
術では、低速運転時には、吸気弁の開閉が、ピストンが
上死点後に早く開き混合気が吸入されて下死点後も開き
続け２０〜３０％の混合気が押し出されてから弁を閉る
、つまり、オーバーラツプの状態であるため、混合気の
吸入速度の低下及び充填率の低下及び燃焼室内での混合
気の動き乱れが小さい、及び圧縮率の低下及び燃焼速度
も遅くなる、このため、燃焼効率低下によるノッキング
の限界低下、また低速時の排気弁は下死点前で早く開き
過ぎによる、パワーロスまた上死点）で早く閉ることに
よる、排気ガスの残流量が多いため燃費の増大を、余儀
なくされる、及び低速高速の二段切り換えでは、低速側
及び高速側の効率を高めるために、つまり低速側カムの
オーバーラツプのない状態の開閉タイミング及びリフト
量に設定すると、低速と高速の中間のトルクの落ちこみ
となり従来においては、このような課題を解決するにあ
たって満足すべき装置が得られていなかった。本発明は
かかる事情に鑑みてなされたものであり、低速運転時に
はカムの形状を傾斜（テーパ）形状に形成された、カム
の突出量の小さい低速３の部分での吸気弁あるいは排気
弁を開閉駆動するようにして、低速時のオーバーラツプ
に伴う問題点を解決すると共に混合気の吸入速度を一段
と早め及び充填率及び圧縮率及び燃焼速度及び燃費の低
減及びノッキングの防止を図り、さらに低速から高速ま
で全回転域で巾広いトルクゾーン及び出力増大を可能と
した内燃機関の無段可変動弁装置を提供することを目的
とする。 Ｂ　発明の構成 （１）　　問題点を解決するための手段本発明によれば
、カムシャフト２には、２つのカムの形状を低速から高
速までの開閉タイミング面及びリフト面を傾斜（テーパ
）形状に形成された第１１第２カムシヤフト２には、タ
イミングギア側にシャフト１８が設けられたシャフト１
８の内側とカムシャフト２との接触部に滑合部（スプラ
イン）１９が形成枢支され、カムの形状を傾斜（テーパ
）形状に形成された第１、第２カムに摺接する。 ロッカアーム７　、（８）には、吸気弁あるいは排気弁
がそれぞれ当接され、カム及びカムシャフト２には低速
から高速までの開閉タイミング及びリフト量を無段可変
駆動を可能にした無段可変切り換え手段が設けられる。 （２）カムの形状を傾斜（テーパ）形状に形成された、
カムの突出量の小さい低速３の部分での開閉駆動する状
態とすると、両吸気弁あるいは両排気弁は対応するカム
の開閉タイミング及びリフト部分に応動してそれぞれ個
別に開閉作動し低速側から中高速側へ無段可変作動する
場合は、油圧作動によりピストン２４は移動しカムシャ
フト２は低速側部分から中、高速側４．５へと移動（ス
ライド）するとカムリフトの摺接面とロッカアーム７．
８の摺接面が可変することによりロッカアーム７　。 ８揺動量が可変し開閉タイミング及びリフト量が増減し
低速から高速まで無段可変し両吸気弁あるいは両排気弁
は一体的に開閉作動する。 （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まず図
面第１図から第８図において、図示しない機関本体に設
けられた一対の吸気弁ｌ　、■は機関の回転に同期して
十の回転比で駆動されるカムシャフト２に一体的に設け
られたカムの形状を傾斜（テーパ）形状に形成された第
１カム及び第２カム及び滑合部（スプライン）１９が形
成枢支され、カムシャフト２の移動（スライド）する量
によってロッカアーム７　、■のとの摺接面が可変し、
つまりロッカアーム７．８の揺動量が増減する動きによ
って低速から高速まで無段可変する動きによって開閉作
動される。カムシャフト２には機関本体の上方で回転自
在に配設されており、カムの形状を傾斜（テーパ）形状
に形成された第１カムは一方の吸気弁１に対応する位置
でカムシャフト２に一体的に設けられ及びカムの形状を
傾斜（テーパ）形状に形成された第２カムは他方の吸気
弁１に対応する位置でカムシャフト２に一対的に設けら
れる。　しかも、カムのリフト量の最も低い３の部分は
低速運転時に対応した形状を有するものであり、カムシ
ャフト２の半径方向に沿う外方への突出量が比較的小さ
い高位部３を有すると共に、中高速側部分４．５までも
有する一体としたもので機関の中、高速運転時にも対応
した形状を有する部分までのものであり、カムシャフト
２の半径方向外方への突出量が比較的小さい高位部を有
する部分、つまり、低速部分の高位部３よりも大とし、
かつその高位部よりも広い中心角範囲にわたる高位部４
．５を有する。つまりカム形状を低速から高速までの開
閉タイミング面及びリフト面を傾斜（テーパ）形状に形
成する。　さらにカムの形状を傾斜（テーパ）形状に形
成された第２カムも機関の低速運転時にはカムシャフト
２の半径方向に沿う外方への突出量が比較的小さい高位
部を有する部分から機関の中、高速運転時までも対応し
た形状を有する広い中心角範囲にわたる高位部４．５を
有すると共に低速部分から高速までの開閉タイミング面
及びリフト面を緩やかなふくらみ面を有する一体とした
ものであると共に、第１．第２カムの低速３の部分の開
閉タイミング及びリフト量は、ピストンの上死点と下死
点の中間後に開き下死点で閉じる形状とする。　また、
排気側の低速部分の開閉タイミング及びリフト量は下死
点で開き上死点で閉じる形状とする。つまり、カムの形
状を傾斜（テーパ）形状に形成される及びカムシャフト
２とタイミングギア側に設けたシャフト１８との接触部
に滑合部（スプライン）１９が形成枢支され、タイミン
グギア側に設けたシャフト１８は位置は固定配置され回
転のみとしカムシャフト２及びタイミングギア側シャフ
ト１８に、カムシャフト２を移動（スライド）するため
の滑合部（スプライン）１９が形成枢支される、及びロ
ッカアーム７　、（８）にはカムの形状を傾斜（テーパ
）形状に形成されたカムに摺接するための、ロッカアー
ム７．８の上部に工面形状をおびた摺接部９　、［相］
が設けられ、及びロッカアーム７　■において各吸気弁
１　、■の上方位置する端部には各吸気弁１■に上端に
当接し得るタペットねじが進退可能にもうけられており
一方両吸気弁１．■の上部にはバルブリテナ１３．ｏと
機関本体との間には吸気弁ｌ、■を包囲する弁ばねが介
装されており弁ばね１５、Ｏにより各吸気弁は開弁方向
すなわち上方に向けて付勢される。またタイミングギア
側に設けたシャフト１８の内側とカムシャフト２の先端
部にコイル状のばね２１が設けられる。このはね２１は
タイミングギア側に設けられたシャフト１８の内側とカ
ムシャフト２との先端部に設けられたばね１９はばね力
により、カムの形状を傾斜（テーパ）形状に形成された
第１及び第２カム及びカムシャフト２は油圧解除状態に
あっては、常時低速側に向けて付勢されている。またカ
ムとロッカアーム７、■での摺接状態にある。また押圧
手段がカムの形状と傾斜（テーパ）形状に形成された第
１第２カム及び滑合部（スプライン）１９が形成枢支さ
れたカムシャフト２の高速側先端部に設けられる。 押圧手段は第１第２カム及びカムシャフト２を移動、（
スライド）する位置及びその移動（スライド）を解除す
る位置間で移動可能なピストン２４とカムの形状を傾斜
（テーバ）形状に形成された第１第２カム及びカムシャ
フト２の移動（スライド）を低速から中、高速側へする
位置及びその移動（スライド）を解除する位置間で移動
可能なピストン２４とピストンの移動を規制するストッ
パ２９とピストン２４を低速側解除位置側に移動付勢す
る。コイル状ばね２１が設けられる。及びカムシャフト
２の高速側先端部にはカムの形状を傾斜（テーパ）形状
に形成されたカム及びカムシャフト２を移動、（スライ
ド）するためのカムシャフト２の軸受と同径なガイド穴
３０が設けられたこのガイド穴３０にはピストン２４が
摺合されこれによりピストン２４とガイド穴３０との間
には油圧室３１が画成される。また油圧室には油圧供給
源（図示せず）に通じる油路２６が設けられる。またピ
ストン２４の軸方向長さは、カムの形状を傾斜（テーバ
）形状に形成されたカムの移動（スライド）量の長さと
しその一定端が段部２９が軸受３３に当接した時に終る
ように設定される。また油圧室筒３１の外側２３にカム
シャフト２の移動（スライド）を規制する段部２９との
間にはカムシャフトの移動（スライド）による衝突をや
わらげるための波状のスプリング２８が設けられる次に
この実施側の作用について説明すると機関の低速動転時
には抑圧手段の油圧室３１に作動油圧は供給されず、タ
イミングギア側に設けたシャフト１８の内側とカムシャ
フト２の低速側先端部との間に設けられたコイル状のば
ね２１の力によってカムの形状を傾斜（テーパ）形状に
形成された第１第２カムは低速側に押圧されこのため、
ピストン２４は油圧解除位置の段部に当接するまで移動
している。このような押圧解除状態にあってはカムの形
状を傾斜（テーパ）形状に形成された第１カムは突出量
が最も小さい低速３の部分での摺接に応じ摺動する、及
びカムの形状を傾＠：Ｉ（テーバー）形状に形成された
第２カムも突出量の最も小さい低速３の部分での摺接に
応じて摺動する。したがって両吸気弁１　、■は第１第
２カムと共に低速３の部分との摺動によって開閉作動す
る。このようにして機関の低速運転時には一定の吸気弁
１はカムの形状を傾斜（テーバ）形状に形成された第１
カムの低速３の部分の形状に応じた開閉タイミング及び
リフト量が開閉作動し他方の吸気弁■はカム形状を＃Ｒ
斜（テーバ）形状に形成された第２カムの低速３の部分
の形状に応じた開閉タイミング及びリフト量で開閉作動
する。つまり上死点と下死点の中間後に開き下死点で閉
る。したがってロッカアームの揺動量が最も小さいので
オーバラップの無い状態となり、さらに負圧が高まる、
つまり真空状態に近い状態となり低速運転時に最も適し
た混合気の吸入速度が得られる。つまり吸入速度が一段
と早まる及び充填率及び圧縮率及び燃焼速度及びトルク
及び燃費低減及びノッキングの限界点を高めることがで
きる。　しかもカムの形状を傾斜（テーバ）形状とした
第１カムと第２カムの形状が異なっているので燃焼室内
での混合気の動き乱れを大とし、これによっても燃焼の
低減を図ることができる。さらに低速方向の二段切換え
になる混合気の吸入速度低下による中間トルク落ちこみ
の低減を図ることができる。機関の中高速に際しては、
カムシャフト２に押圧手段の油圧室３】に作動油圧が供
給される。これにより図面箱４０）で示すようにピスト
ン２４はコイル状のばね２１の力に抗してカムの形状を
傾斜（テーパ）形状に形成された第１第２カム及びカム
シャフト２を中、高速側へ移動（スライド）しこのよう
にして無段可変駆動によって低速から高速へと移動（ス
ライド）された状態ではカムの中、高速４．５部分の摺
接した状態では、ロッカアーム７、■の揺動量が最も大
きい状態となるのでロッカアーム７、■と共に揺動する
。したがって両吸気はカムの形状を傾斜（テーパ）形状
に形成された第１及び第２高速回転数の上限までも無段
可変を可能とする。 機関の出力向上を図ることができる。以上の実施例では
一対の吸気弁に関連して説明したが、本発明は一対の吸
気弁及び排気弁をダイレクトに押し下げるＤＯＨＣ型あ
るいは１つの吸気弁及び排気弁をカムによりロッカアー
ムを押し上げバルブを開閉するＯＨＣ型あるいはＯＨＶ
型などカムの駆動によりバルブの開閉作動するすべての
型に対応も可能である。 Ｃ発明の効果 以上のように本発明によれば、カムシャフト２には２つ
のカムが相互に隣接して一体的に設けられ及び滑合部（
スプライン）１９が形成枢支され、ロッカアーム　７．
（８）には吸気弁あるいは排気弁がそれぞれ接続され、
低速から高速まで全回転域無段可変切り換えを可能して
いるので、低速から高速までの吸気弁あるいは排気弁の
開閉タイミング及びリフト量を無段可変駆動される動弁
制御を行うことができるので低速時にはカムの形状を傾
斜（テーパ）形状に形成された第１カムの突出量が５も
小さい低速３の部分での開閉し吸気弁の開きをできるだ
け遅く開き真空状態に近い状態にし吸気脈動及び共鳴効
果を利用し負圧を高め吸入速度が一度と速まり下死点で
閉ることにより混合気の燃焼室内の混合気の動き乱れが
大となり、充填率が高まり、圧縮率も高まる。又燃焼速
度が速まりオーバーラツプによる混合気の押しだしによ
る、充填率低下及び、ノッキングの限界点を高さ及び燃
費の低減及び低速高速の二段切り換えによる混合気の吸
入速度の低下による中間トルクの落ち込み回避される。 及び低速から高速まで全域慣性効果が得られ巾広いトル
クゾーンが得られまた排気側においては低速時の排気弁
の開きをできるだけ遅く開き下死点前で開き上死点で閉
る開閉タイミング及びリフト量とし排気ガスの残量の持
ち込みを少なくし混合気をうすくすることができ燃費の
低減となり低速から高速まで開閉タイミング及びリフト
量が無段可変し低速から高速までの全域で機関出力の向
上を図ることができる無段可４、

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の実施例を示すもので第１図（
１）は従断側面図で開弁状態を示す。第１図（２）は低
速回転時の開弁状態を示す。第１図（３）は高速運転時
の開弁状態を示す第２図は第１図の平面図でカムの低速
から高速までの突出量部分が上方位置にある状態を示す
第３図（１）は押圧手段の油圧解除状態で低速側位置に
ある状態を示す部分断面図第３図（２）は図面第１図の
平面図でカムの低速部分から高速部分までの突出１部分
が横方位置状態でロッカアームとの摺接は低速側位置に
ある状態を示す第３図（３）はスプライン及びコイル状
バネは低速側位置にある状態を示す部分断面図第４図（
２）は図面第１図の平面図でカムの低速から高速部分ま
で突出量が横方向位置状態でロッカアームとの摺接は高
速側位置にある状態を示す第４（３）はスプライン及び
コイルバネは油圧作動により押圧され高速側位置にある
状態を示す部分断面図第５図（１）〜〜（５）は一対の
吸気側カムの形状を示す平面図また番’６）　〜（８）
は吸気側カムを一つとした場合のカムの各形状を示す平
面図第６図（１）は図面第１図の吸気側カムの部分断面
図第６図（２）は排気側カムの部分断面図図面第７図（
１）は一対の吸気側排気側カムの抑圧手段の解除状態で
低速側位置にある部分断面図図面第７図（１）は一対の
吸気側排気側カムの押圧手段の解除状態で低速側位置に
ある部分断面図図面第７図（２）は油圧作動により高速
側位置移動された状態を示す部分断面図゛図面第８図の
（１）はＤＯＨＣ型の部分断面図第８図の（２）〜（４
）はＯＨＣ型の部分断面図　次に図面による番号の名称 １．■はバルブ２はカムシャフト第１はカム３低４中５
高速部分第２はカム■低■中■高速部分６はロッカーシ
ャフト７、■はロッカーアーム９゜［相］はロッカーア
ームの摺接部１１，０はタペット調成ネジ１３．１４は
バルブリテーナ−１５，［有］はバルブスプリング１７
は本体１８はタイミング側シャフト１９は滑合部（スプ
ライン）２０はシャフトの移動防止ストッパー２１はコ
イル状バネ２２はタイミングギア２３押圧手段の筒２４
はピストン２５はカム移動（ストッパー）２６は油圧供
給源に通じる油路バイブ２７は油路バイブ止めボルト２
８は衝突をやわらげる波状スプリング２９はストッパー
３０はピストンガイド穴３１は油圧室３２は油圧筒３３
はカムシャフト軸受け３４はオイル潤滑路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の回転に同期して回転駆動されるカムシャフ
   トには、一対の吸気弁あるいは排気弁に対応して、カム
   の形状を傾斜（テーパ）形状に形成された第１、及び第
   ２カムが一体化され、ロッカシャフト６には、ロッカア
   ーム７、（８）が設けられ、前記カムの回転作動に応じ
   て前記吸気弁あるいは排気弁の開閉タイミング及びリフ
   ト量を、無段可変駆動するための、カムの形状を低速か
   ら高速までのタイミング面及びリフト面を、傾斜（テー
   パ）形状に形成された第１、及び第２カムが枢支される
   内燃機関の動弁装置に置いて、前記カムシャフトには、
   ２つのカムの形状を、傾斜（テーパ）形状とした第１、
   第２カムが形成され、相互に隣接して一体的に設けられ
   ると共にカムに慴設する、ロッカアーム７、（８）には
   吸気弁あるいは排気弁がそれぞれ当接され、吸気弁ある
   いは排気弁の、開閉タイミング及びリフト量を増減させ
   低速から高速まで無段可変を可能にした無段可変切り換
   え手段が、カムの形状を傾斜（テーパ）形状に形成され
   た第１、第２カム及びカムシャフト２に設けられること
   を特徴とする内燃機関の無段可変動弁装置。
2. （２）カムシャフト２には、カムの形状を傾斜（テーパ
   ）形状に形成された、第１カムとは、形状の異なるカム
   の形状を傾斜（テーパ）形状に形成された第２カムが、
   隣接されるようにして設けられ前記カムシャフト２には
   、タイミングギア側に、シャフト１８が設けられたシャ
   フト１８と、カムシャフト２との接触部にカムシャフト
   ２を移動（スライド）させるための滑合部（スプライン
   ）１９が形成枢支され、第１、第２カム及びカムシャフ
   ト２に無段可変切り換え手段が設けられることを特徴と
   する。特許請求の範囲第（１）項記載の内燃機関の無段
   可変動弁装置。
3. （３）前記カムシャフト２には、カムの形状を傾斜（テ
   ーパ）形状に形成された第１、第２カムを低速から中高
   速側に向けて移動（スライド）するための押圧手段が、
   カムシャフト２の高速側端部に当接されることを特徴と
   する特許請求の範囲第（２）項記載の内燃機関の無段可
   変動弁装置。