JPH0494406A - 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領
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−Ｆを図ることを技術的課題と（〜でいる。

Ｃｓ題を解決するための手段〕 上記の課題を解決するために、第１の発明においては、
バルブ作動角およびバルブリフト量が異なる低速回転用
と高速回転用の２種類のカムと、低速回転用カムとの接
触により軸方向に移動してバルブを開閉させる第１ピス
トン部材と、高速回転用カムと接触し、Ｆ記第１ピスト
ン部材に対して相対的に移動自在に支持され、第１ピス
トン部材との間に油圧室を形成する第２ビス１〜ン部材
と、上記油圧室に油を供給する給油１段と、油圧室と連
通ずる吐出通路の開閉用切換弁とから成る構成を採用し
たのである。

また、第２の発明においては、第１の発明における第１
ピストン部材のバルブステム加圧面に凹部を形成し、そ
の凹部内にプランジャをスライド自在に組込んでプラン
ジャと四部底面間に第２油圧室を形成し、第１ピストン
部材１．：は油圧室と一１記第２油圧室を連通させる通
路を設け、第２油圧室には上記通路を開閉するチエツク
バルブと、プランジャを外方向に押圧するスプリングと
を組込んだ構成を採用したのである。

〔作用〕

上記の構成から成る動弁機構は、回転条件に応じて切換
弁を動作させ、低速回転時には一ト記切換弁を開放し７
、低速回転用カムによって軸方向に移動される第１ピス
トン部材によりバルブを開閉（７、高速回転用カムによ
って軸方向に移動される第２ピストン部材を第１ピスト
ン部材に対し、て相対的に移動させ、低速回転用カムに
よってバルブを開閉させる。

また、高速回転時には」＝記切換弁を閉ｌ六浦圧室に封
入された油によって第１ピストン部材と第２ピストン部
材の軸方向への相対的な移動をロックし、高速回転用カ
ムの作動によって軸方向に移動される第２ピストン部材
の移動を油圧室に封入された油を介して第１ピストン部
材に伝え、高速回転用カムによりバルブを開閉する。

第２の発明においては、第２油圧室内のスプリングの弾
力によってプランジャはバルブの動きに追従し、そのプ
ランジャが第２油圧室内から外方に向けて移動すると、
油圧室内の油が通路から第２油圧室に向けて流れ、また
、プランジャが第２油圧室内に押し込まれると、第２油
圧室内に油はプランジャの外周面に沿ってリークする。

このため、バルブクリアランスは常にＯに保持され、騒
音を低減させることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添イ」図面に基づいて説明す
る。

第１図乃至第４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。この第１の実施例は、ダイ
レクト駆動方式のバルブタイミング装置を示す。

なお、吸気バルブのタイミング装置と排気バルブのタイ
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。

図示のように、シリンダへラド１の上方にはカム軸２が
配置され、そのカム軸２に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Ｃ７間に
高速回転用カムＣ７が設ＬｊＪられている。

各カムＣ，，Ｃ，は、例えばタンゼンシ＋ルカムから成
り、ベース円３、ランプ４およびノーズ５を備える。こ
のカムＣＩ、Ｃ！はノーズ５の位夏を同位置としてカム
軸２に設けられている。

また、高速回転用カムＣアのバルブ作動角α黒およびバ
ルブリフト量δ、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より大きくなっている
。

前記シリンダへラド１には、各カムＣ＋、Ｃｚの下方に
収納孔６が形成され、その収納孔６の下方にステム挿入
孔７および吸気孔８が設けられている。

吸気孔８を開閉する吸気バルブＳのバルブステム１０は
上記ステム挿入孔７にスライド自在に挿入され、そのバ
ルブステム１０の収納孔６内に位置する上端部にばね受
け１１が取付けられている。

ばね受け１１と収納孔７の底面間には弁ばね１２が組込
まれ、その弁ばね１２により吸気バルブ９は上方に引き
上げられて吸気孔８のバルブシート１３に着座されてい
る。

収納孔６内の上部にはガイド筒１４が挿入され、そのガ
イド筒１４の外周上部に設けたフランジ１５は、ねじ止
めによる手段を介してシリンダヘッド１の上面に固定さ
れている。

ガイド筒１４の上部には、低速回転用カムＣ５および高
速回転用カムＣ２との干渉を避けるため、円弧状の切欠
部１６．１７が設けられている。

また、ガイド筒１４の内側には、低速回転用カムＣ１に
接触する第１ピストン部材１８がスライド自在に挿入さ
れている。

第１ピストン部材１８は下部が閉寒する筒状をなし、そ
の外周下部には一対の平面部１９が対向位置に設けられ
、一方、ガイド筒１４の内周下部には上記平面部１Ｓと
係合して第１ピストン部材１８を回り止めする突出部２
０が形成されている。

また、第１ピストン部材１８の上面には、高速回転用カ
ムＣ２との干渉を避けるため、径方向の溝２１が設けら
れている。

第１ピストン部材１８の内側には、高速回転用カムＣ２
と接触する第２ピストン部材２２がスライド自在に挿入
され、その第２ピストン部材２２と第１ピストン部材１
８との間に油圧室２３が設けられている。油圧室２３に
は、弁ばね１２より弾力の弱いスプリング２４が組込ま
れ、そのスプリング２４の弾力によって第２ピストン部
材２２は高速回転用カムＣ２の外周に押し付けられ、方
、第１ピストン部材１８はバルブステム１０の上端に押
し付けられている。

第１ピストン部材１８には油圧室２３に連通ずる油入口
２５および油出口２６が対向位置に設けられ、その油入
口２５および油出口２６は、第２ピストン部材２２の内
面に形成した入口側通路２７および出口側通路２８と連
通している。

入口側通路２７および出口側通路２８は第２ピストン部
材２２の軸方向に長く延び、その入口側通路２７の上端
部に給油孔２Ｓが形成され、この給油孔２９とオイルパ
ン３０を連通する給油通路３１にオイルポンプ３２およ
びチエツクバルブ３３が組込まれている。

一方、出口側通路２８の上端には吐出孔３４が形成され
、その吐出孔３４とオイルパン３０を連通する吐出通路
３５にチエツクバルブ３６および切換弁３７が組込まれ
ている。

ここで、切換弁３７はソレノイド３８によって動作され
、吐出通路３５を開閉する。

なお、シリンダヘッド１とガイド筒１４、ガイド筒１４
と第１ピストン部材１８および第１ピストン部材１８と
第２ピストン部材２２の接触部はオイルシール等の組込
みによって油洩れのないようにしておく。

第１の実施例で示すバルブタイミング装置は上記の構造
から成り、次にエンジンの低速回転時と高速回転時の動
作について説明する。

低盈皿転！ 低速回転時、切換弁３７は開の状態としておく。

第２図は、低速回転用カムＣ１および高速回転用カムＣ
２のベース内３に第１ピストン部材１８および第２ピス
トン部材２２が接触する状態にあり、吸気バルブ９は弁
ばね１２の弾力により押し上げられてバルブシート１３
に密着し、吸気孔８を閉している。

上記の状態からカム軸２が第１図の矢印方向に回転する
と、高速回転用カムＣｔのバルブ作動角α２は低速回転
用カムＣ１のバルブ作動角α、より大きいため、高速回
転用カムＣ２によって第２ピストン部材２２が押し下げ
られる。

このとき、第１ピストン部材１８は低速回転用カムＣＩ
のベース円３に接触しているため、第１ピストン部材１
８は移動せず、第２ピストン部材２２は第１ピストン部
材１８に対して相対的に移動し、油圧室２３の容積は小
さくなるが、切換弁３７が開のため、油圧の上昇はない
。また、スプリング２４は、弁ばね１２の弾力より小さ
いため、吸気バルブ９は開かない。

カムＣ３、Ｃ２がさらに回転すると、第６図で示すよう
に、低速回転用カムＣ１が第１ピストン部材１８を押し
始め、その第１ピストン部材１８によって吸気バルブ９
は開き始める。

高速回転用カムＣ２は低速回転用カムＣ１よりバルブリ
フト量が大きく、その高速回転用カムＣ２によって第２
ピストン部材２２は第１ピストン部材１８より多く押し
下げられるが、切換弁３７が開のため、吸気バルブ９の
開きに影響しない。

第７図は、低速回転用カムＣ３および高速回転用カムＣ
２が第１ピストン部材１８および第２ピストン部材２２
を最も押し下げた状態を示し、その状態からカムＣ＋、
Ｃｔがさらに回転すると、吸気バルブＳは弁ばね１２に
よって吸気孔８を閉じる方向に移動し、同時に第１ピス
トン部材１８も上方に移動する。

また、第２ピストジ部材２２はスプリング２４により上
方に移動し、高速回転用カムＣ２と低速回転用カムＣ１
のバルブリフト量の相違によって、第２ピストン部材２
２は第１ピストン部材１８の上昇量より大きく、油圧室
２３の容積は次第に増加する。

オイルポンプ３２は常に作動状態にあるため、油圧室２
３の容積変化に応じてその油圧室２３に油が補給される
。したがって、油圧室２３は、常に油で満たされた状態
に保持される。

低速回転用カムＣ＋および高速回転用カムＣ！のベース
円３が第１ピストン部材１８および第２ピストン部材２
２に接触すると、吸気バルブ９はバルブシート１３に着
座して吸気孔８を閉じ、第２ピストン部材２２は第１ピ
ストン部材１８に対して最も上昇した位１に保持される
。

以上のように、低速回転時には、低速回転用カムＣ１に
よって吸気バルブ９が開閉されるため、第５図の破線イ
で示すバルブリフト特性が得られ、吸気の吹抜け、排気
の吹出し等の損失を小さくすることができる。

ここで、第５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。

五１皿転！ 高速回転時、切換弁３７は閉の状態としておく。

高速回転用カムＣ８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
Ｃ８が第１ピストン部材１８を押し下げるよりも早く第
２ピストン部材２２を押し下げる。

このとき、切換弁３７は閉の状態であり、油圧室２３内
に油は閉し込められた状態にあるため、第２ピストン部
材２２が下方向へ移動しても油圧室２３の容積は変化せ
ず、油圧室２３内の圧力が上昇する。このため、第２ピ
ストン部材２２と第エピストン部材１８は一体となって
下方向に移動し、吸気バルブ９が開放する。

第８図および第９図は高速回転用カムＣ２のノーズ５が
第２ピストン部材２２に接触する状態を示し、吸気バル
ブ９は最も開放した状態にある。

この状態から高速回転用カムＣ２がさらに回転すると、
弁ばね１２の弾力によって吸気バルブ９は吸気孔８を閉
じる方向に移動し、第１ピストン部材１８は第２ピスト
ン部材２２と共に上方向に移動する。

高速回転用カムＣ２のベース円３が第２ピストン部材２
２に接触すると、吸気バルブ９はバルブシート１３に着
座し、吸気孔８を閉しる。

このように、高速回転時には、低速回転用カムＣＩより
も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Ｃ２の作動によって吸気バルブ９は開閉されるた
め、第５図の実線口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１０図乃至第１４図は、この発明に係る可変バルブタ
イミング装置の第２の実施例を示す。

この実施例においては、カム軸２に低速回転用カムＣ３
と、そのカムＣ２の両側に一対の高速回転用カムＣ２と
を設け、第１の実施例とカムの位置を逆の配置としであ
る。

また、ガイド１Ｍｊ１４の内側上部に高速回転用カムＣ
２と接触する第２ピストン部材２２′をスライド自在に
挿入し、ガイド筒１４の内側下部には第１ピストン部材
１８′をスライド自在に挿入して両ピストン部材１８’
、２２’間に油圧室２３′を設けである。さらに、第１
ピストン部材１８′の上面に設けたロンド３Ｓを第２ピ
ストン部材２２′に形成した挿入孔４０にスライド自在
に挿入し、その上端を低速回転用カムＣ２に接触させた
構成としである。

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

また、作用も第１の実施例と同しであるため、説明を省
略する。

第１５図は、この発明に係る可変バルブタイミング装置
の第３の実施例を示す。

この実施例においては、第２ピストン部材２２のバルブ
ステム加圧面に凹部４１を形成し、その凹部４１内にプ
ランジャ４２をスライド自在に組込んでプランジャ４２
上に第２油圧室４３を形成し、この第２油圧室４３と第
２ピストン部材２２の内部に形成された油圧室２３とを
通路４４で連通し、第２油圧室４３には通路４４の下端
開口を開閉するポール４５、そのポール４５を保持する
リテーナ４６およびリテーナ４６を凹所４１の底面に押
し付けるスプリング４７を組込んだ構成としている。

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

この第４の実施例によれば、低速回転時、シリンダヘッ
ド１の熱膨張によって低速回転用カムＣ１のベース円３
とバルブステム１０間にバルブクリアランスが生しると
、スプリング４７の弾力により第２ピストン部材２２と
プランジャ４２が離反する方向に相対的に移動し、バル
ブクリアランスが０とされる。このとき、ポール４５は
通路４４を開放し、油圧室２３の油が第２油圧室４３に
供給される。

一方、バルブクリアランスが小さくなると、プランジャ
４２の外周面に沿って第２油圧室４３の油が外部にリー
クし、バルブクリアランスをＯに保持する。なお、油の
リーク量はきわめて少ないため、バルブタイミング装置
の作動上、何も問題は発生しない。

このように、低速回転時のバルブクリアランスを常にＯ
に保持するため、騒音低減に効果を挙げることができる
。

また、高速回転時は、第１ピストン部材１８、第２ピス
トン部材２２およびスプリング２４とでラソシェアジャ
スタ機能を発揮し、高速回転時においてもバルブクリア
ランスを常に０に保持する。

第１５図は、この発明に係るバルブタイミング装置の第
４の実施例を示す、この第４の実施例においては、第２
ピストン部材２２を押し下げる高速回転用カムＣ２の数
を１つとしたのである。

第１６図は、この発明に係るバルブタイミング装置の第
５の実施例を示す。

この第５の実施例においては、低速回転用カムＣ１およ
び高速回転用カムＣ２の回転によって動作される第１ピ
ストン部材１８の軸方向の移動をブツシュロッド４８を
介してロッカーアーム４９の揺動運動に変換し、そのロ
ッカーアーム４９によって吸気バルブＳを開閉させるよ
うにしたものである。

〔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図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、第１ピストン部材の凹部内にスライド自在に組込
まれたプランジャは、第２油圧室に組込まれたスプリン
グの弾力によりバルブに追従して動き、そのプランジャ
が外方向に移動して第２油圧室の容積が増加すると油圧
室から第２油圧室に油が流れ、プランジャが第２油圧室
に押し込められると、第２油圧室の油がプランジャの外
周面に沿ってリークするため、バルブクリアランスを常
に０に保つことができ、騒音の低減に効果を挙げること
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図は同上の縦断側面図
、第３図は同上の平面図、第４図シよ同上のカム、第１
ピストン部材、第２ピストン部材およびガイド筒を示す
分解斜視図、第５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６図乃至第９図は同上装置
の作動状態を示す断面図、第１０図乃至第１３図は同上
装置の第２の実施例を示し、第１０図は縦断正面図、第
１１図は縦断側面図、第１２図は平面図、第１３図は分
解斜視図、第１４図は同上装置の第３の実施例を示す縦
断正面図、第１５図は同上装置の第４の実施例を示す縦
断側面図、第１６図は同上装置の第５の実施例を示す断
面図である。 Ｃ＋・・・・・・低速回転用カム、 Ｃ２・・・・・・高速回転用カム、 ９・・・・・・吸気バルブ、 １８．１８′・・・・・・第１ピストン部材、２２．２
２′・・・・・・第２ピストン部材、２３・・・・・・
油圧室、　　　３１・・・・・・給油通路、３２・・・
・・・ホイルポンプ、３７・・・・・・切換弁、４１・
・・・・・凹部、　　　　４２・・・・・・プランジャ
、４３・・・・・・第２油圧室、　４４・・・・・・通
路、４５・・・・・・ボール、　　　　４７・・・・・
・スプリング６特許出願人　工ヌティエヌ株式会社 同　代理人 鎌 田 文 第１４図 第１５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルブ作動角およびバルブリフト量が異なる低速
   回転用と高速回転用の２種類のカムと、低速回転用カム
   との接触により軸方向に移動してバルブを開閉させる第
   １ピストン部材と、高速回転用カムと接触し、上記第１
   ピストン部材に対して相対的に移動自在に支持され、第
   １ピストン部材との間に油圧室を形成する第２ピストン
   部材と、上記油圧室に油を供給する給油手段と、油圧室
   と連通する吐出通路の開閉用切換弁とから成る可変バル
   ブタイミング装置。
2. （２）請求項（１）記載のバルブタイミング装置におい
   て、第１ピストン部材のバルブステム加圧面に凹部を形
   成し、その凹部内にプランジャをスライド自在に組込ん
   でプランジャと凹部底面間に第２油圧室を形成し、第１
   ピストン部材には油圧室と上記第２油圧室を連通させる
   通路を設け、第２油圧室には上記通路を開閉するチェッ
   クバルブと、プランジャを外方向に押圧するスプリング
   とを組込んだ可変バルブタイミング装置。