JPH05231114A - エンジンの可変バルブリフト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直動式の動弁装置にも適用できるエンジンの
可変バルブリフト装置を提供する。 【構成】 低速用カム１をカムシャフト３に固定し、別
体の高速用カム２をカムシャフト３に対してカムリフト
方向にのみ変位可能に支持するとともに、高速用カム２
を最大リフト方向に押し出すように付勢するロストモー
ションスプリング５を備え、油圧に応動して高速用カム
２の相対変位を係止するプランジャ６を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの可変バルブ
リフト装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から運転条件に応じて吸気弁または
排気弁のリフト特性を異ならせ、これによって吸排気の
タイミングあるいは吸排気量を制御するエンジンの可変
バルブリフト装置が知られている。

【０００３】この種の装置として例えば特開昭６３−１
６７０１６号公報、同６３−５７８０５号公報に開示さ
れたものは、その揺動先端が弁に当接するメインロッカ
アームと、メインロッカアームの片側に隣接して弁との
当接部位を持たないサブロッカアームとが共通のロッカ
シャフトに揺動可能に支持され、メインロッカアームに
は低速用カムが、サブロッカアームには低速用カムより
開弁角度または弁リフト量が大きいプロフィールを有す
る高速用カムがそれぞれ摺接される。

【０００４】さらに、ロッカシャフトから所定の距離だ
け離れた揺動部位においてロッカシャフトと平行な方向
には、作動油圧に応動するプランジャが嵌合穴に嵌まり
あるいは嵌合穴から抜けることで２つのロッカアームが
結合されたり、その結合が解かれたりすることにより、
低速用カムと高速用カムの切換えが行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置にあっては、複数のロッカアーム間に油圧
に応動するプランジャ等を収装する構造上、ロッカアー
ムの大型化を招き、動弁系の可動質量が増大するという
問題点があった。

【０００６】本発明は上記の問題点に着目し、ロッカア
ームを持たない直動式の動弁装置にも適用できるエンジ
ンの可変バルブリフト装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、カムシャフト
に固定したプロフィールの小さい低速用カムと、この低
速用カムと並列してカムシャフトに相対変位可能に配設
されるプロフィールの大きい高速用カムと、この高速用
カムをカムシャフトに対してその回転方向には係止する
がカムリフト方向には摺動自由に係合する支持手段と、
高速用カムをカムシャフトに対して最大リフト方向に付
勢するロストモーションスプリングと、高速用カムを最
大リフト位置でカムシャフトに対して選択的に係止する
連結手段と、低速用カムと高速用カムに当接してカムの
運動を共通の弁に伝達するカム従動手段とを備える。

【０００８】また、高速用カムの支持手段を、高速用カ
ムに形成したカムリフト方向に延びるカムシャフトの挿
入長穴と、この長穴の中心を通り高速用カムに固定され
たシャフトと、このシャフトが摺動自由に挿通されるカ
ムシャフトに貫通形成したガイド穴とから構成する。

【０００９】

【作用】高速用カムがカムシャフトに対してフリーな運
転時は、高速用カムが弁の開閉作動に携わることがな
く、低速用カムによって弁を開閉駆動する。

【００１０】連結手段により高速用カムのカムシャフト
に対する相対変位が係止される運転時は、最大リフトの
小さい低速用カムが弁の開閉作動に携わることがなく、
高速用カムによって弁を開閉駆動する。

【００１１】このようにして、カムシャフトに対し低速
用カムと並列させた高速用カムの相対変位が選択的に係
止される構造により、各カムの運動を弁に伝達するカム
従動手段として、弁と同軸上で往復動するリフタを用い
ることも可能となる。

【００１２】高速用カムの支持手段として、カムシャフ
トにガイド穴を形成し、このガイド穴に摺動可能に挿通
されるシャフトを用いることにより、カムシャフトの加
工が容易であるとともに、構造の簡素化がはかれ、動弁
系の可動質量の増加を抑えられる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１４】図１、図２において、３はカムシャフトで
あり、エンジン回転に同期して回転駆動される。カムシ
ャフト３に低速用カム１と高速用カム２が並んで設けら
れ、各カム１，２の下方にはこれらに摺接する図示しな
い共通の円筒形リフタがシリンダヘッドに摺動可能に嵌
合している。弁（吸気弁または排気弁）はバルブスプリ
ングの付勢力によってリフタを介して各カム１，２に追
従して往復動し、吸気ポートまたは排気ポートを所定の
タイミングで開閉するようになっている。

【００１５】高速用カム２は低速用カム１に比べてバル
ブリフト量もしくは開弁期間（作動角）の少なくとも一
方の大きいプロフィールを有し、エンジンの低回転時と
高回転時にそれぞれ要求されるバルブリフト特性を満足
するようになっている。ここでは、各カム１，２のベー
スサークル部１ｂ，２ｂは同一径で形成され、高速用カ
ム２のカム山２ａは低速用カム１のカム山１ａに対して
バルブリフト量、開弁期間を共に大きく形成してある。

【００１６】各カム１，２はカムシャフト３に対して別
体で設けられ、低速用カム１はカムシャフト３に圧入し
て固定される一方、高速用カム２はカムシャフト３に対
して軸方向には変位不能であるが、軸と直交する方向、
すなわちカム山２ａの突出するカムリフト方向には変位
可能に支持される。低速用カム１にはカムシャフト３に
嵌合する円形の穴１１が形成される一方、高速用カム２
にはカムシャフト３を摺動可能に嵌合させる長穴２１が
形成される。

【００１７】また、カムシャフト３には高速用カム２の
幅に対応した溝幅をもつ半月形の切欠凹部３７が形成さ
れ、長穴２１との間に所定の変位間隔を付与し、これら
により高速用カム２がリフト方向に所定量だけ変位する
ことが可能となっている。

【００１８】図３にも示すように、高速用カム２の支持
手段として、カムシャフト３に軸芯と直交し、前記長穴
２１の中心と軸芯が一致、もしくは平行となるようにカ
ムリフト方向に貫通するガイド穴３１が形成され、ガイ
ド穴３１に摺動可能に嵌合するシャフト４が設けられ
る。シャフト４はその一端が高速用カム２の凹部２２に
嵌合し、その他端が高速用カム２の穴２３に嵌合し、穴
２３内に嵌められるＣ字形リング１９を介して抜け止め
が行われる。

【００１９】カムシャフト３の外周にＣ字形リング１８
が嵌められ、高速用カム２はこのリング１８と低速用カ
ム１の間に挟まれることによってもその軸方向の変位が
係止される。

【００２０】高速用カム２とカムシャフト３の間にはロ
ストモーションスプリング５が介装され、高速用カム２
をカム山２ａの突出方向に付勢している。コイル状のロ
ストモーションスプリング５はシャフト４の外周に嵌め
られ、その一端を高速用カム３の長穴２１の内周面に当
接させ、その他端をカムシャフト３に形成された円形凹
部３２の底に当接させている。

【００２１】高速用カム２のカムシャフト３に対する相
対変位を係止する連結手段として、油圧に応動してカム
シャフト３と平行方向に変位し、低速用カム１と高速用
カム２の間に渡って嵌合するプランジャ６が低速用カム
１の内部に配設される。

【００２２】図４にも示すように、低速用カム１には円
柱形のプランジャ６を摺動可能に嵌合させる穴１２がカ
ムシャフト３と平行に形成され、穴１２とプランジャ６
の間に油圧室１３が画成される。

【００２３】高速用カム２には円柱形のプランジャ６と
同じく円柱形のリテーナ７を摺動可能に嵌合させる穴２
４がカムシャフト３と平行に形成される。リテーナ７と
穴２４の底の間にはリターンスプリング８が介装され
る。穴２４の底には空気抜き孔２５が開口する。

【００２４】低速用カム１には油圧室１３に連通する通
孔１４が形成され、カムシャフト３には通孔１４と連通
する通孔３３と、各気筒の通孔３３を連通させるオイル
ギャラリ３４が軸方向に形成される。なお、低速用カム
１には通孔１４をドリル加工によって形成する際に、ド
リルを通す加工孔１７が開口しており、この加工孔１７
には加工後に盲プラグ３６を圧入して密封する。

【００２５】オイルギャラリ３４にはカムの切換えのた
め、図示しない切換弁を介してオイルポンプの吐出油圧
が所定の高速運転時に導かれる。切換弁の作動を制御す
るコントロールユニットはエンジン回転数、冷却水温、
潤滑油温、吸気の過給圧、スロットルバルブ開度等の運
転状態の検出信号に基づいて、後述する低速用カム１と
高速用カム２の切換えを円滑に行うようになっている。

【００２６】図４において、１点鎖線で示されるガイド
穴３１および凹部３２は該気筒に設けられるもので、破
線で示されるガイド穴３１および凹部３２は他気筒に設
けられるものである。４気筒エンジンの場合、各ガイド
穴３１は９０度の位相差を持って形成されている。

【００２７】次に、作用について説明する。

【００２８】エンジンの低速運転時、油圧室１３に導か
れる作動油圧は低められ、リターンスプリング８の付勢
力によりプランジャ６がその一端をストッパ９に当接さ
せて穴１２内に収まるとともに、リテーナ７が穴２４内
に収まることにより、高速用カム２はカムシャフト３の
回転に伴って図３に１点鎖線で示すようにカムシャフト
３の径方向（カムリフト方向）に変位して、弁の開閉駆
動に携わることがなく、弁は低速用カム１のプロフィー
ルに従って開閉作動する。

【００２９】エンジンの高速運転時、切換弁の作動によ
り油圧室１３に導かれる作動油圧が高められることによ
り、プランジャ６およびリテーナ７はリターンスプリン
グ８に抗して移動し、プランジャ６が穴１２と穴２４の
間に渡って嵌合することにより高速用カム２が低速用カ
ム１に固定され、弁は高速用カム２のプロフィールに従
って開閉作動し、弁の開き角度およびリフト量が共に大
きくなる。

【００３０】上記低速用カム１から高速用カム２への切
換えは、各カム１，２のベースサークル部１ｂ，２ｂが
リフタに接しているクランク角度範囲で行われ、このと
き穴１２と穴２４が同軸上に並んでいる。

【００３１】エンジン回転が高回転域から再び低回転域
に移ると、切換弁の作動により油圧室１３に導かれる油
圧が低下し、リターンスプリング８の付勢力によりリテ
ーナ７およびプランジャ６が元の位置に移動し、高速用
カム２の拘束が解除される。

【００３２】このようにして、高速用カム２の動きをカ
ムシャフト３上で制御する構造により、各カム１，２に
従動するフォロワとして、弁と同軸上で往復動するリフ
タを用いることが可能となる。

【００３３】なお、各カム１，２に従動するフォロワと
して、シリンダヘッドに対して揺動可能に支持されるロ
ッカアームを用いても良い。

【００３４】高速用カム２の支持手段として、カムシャ
フト３にガイド穴３１を形成し、このガイド穴３１に摺
動可能に嵌合するシャフト４を用いることにより、カム
シャフト３および高速用カム２の加工が容易であるとと
もに構造の簡素化がはかれ、動弁系の可動質量の増加を
抑えられる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、エンジン
の可変バルブリフト装置において、低速用カムをカムシ
ャフトに固定し、別体の高速用カムをカムシャフトに対
してカムリフト方向のみに変位可能に支持するととも
に、高速用カムを最大リフト方向に押し出すように付勢
するロストモーションスプリングと、高速用カムの相対
変位を係止する連結手段を備えたため、運転条件に応じ
て低速用と高速用カムの切換えができ、エンジンの吸排
気効率を高めてエンジン出力の向上がはかれる。また、
並列に設けた２つのカムのうち一方の動きを選択的にロ
ストモーションするので、カムに従動して弁に運動を伝
達する手段として、ロッカアーム方式と直動型のリフタ
等種々の機構を用いることができる。

【００３６】高速用カムの支持手段を、高速用カムに形
成したカムリフト方向に延びるカムシャフトの挿入長穴
と、この長穴の中心を通り高速用カムに固定されたシャ
フトと、このシャフトが摺動自由に挿通されるカムシャ
フトに貫通形成したガイド穴とから構成したため、カム
シャフト等の加工を容易にするとともに構造の簡素化が
はかれ、動弁系の可動質量の増加を抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す縦断面図である。

【図２】同じく図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】同じく図２のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。

【図４】同じく図１のＣ−Ｃ線に沿う横断面図である。

【符号の説明】

１ 低速用カム ２ 高速用カム ３ カムシャフト ４ シャフト ５ ロストモーションスプリング ６ プランジャ ８ リターンスプリング １３ 油圧室 ３１ ガイド穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カムシャフトに固定したプロフィールの
   小さい低速用カムと、この低速用カムと並列してカムシ
   ャフトに相対変位可能に配設されるプロフィールの大き
   い高速用カムと、この高速用カムをカムシャフトに対し
   てその回転方向には係止するがカムリフト方向には摺動
   自由に係合する支持手段と、高速用カムをカムシャフト
   に対して最大リフト方向に付勢するロストモーションス
   プリングと、高速用カムを最大リフト位置でカムシャフ
   トに対して選択的に係止する連結手段と、低速用カムと
   高速用カムに当接してカムの運動を共通の弁に伝達する
   カム従動手段とを備えたことを特徴とするエンジンの可
   変バルブリフト装置。
2. 【請求項２】 高速用カムの支持手段を、高速用カムに
   形成したカムリフト方向に延びるカムシャフトの挿入長
   穴と、この長穴の中心を通り高速用カムに固定されたシ
   ャフトと、このシャフトが摺動自由に挿通されるカムシ
   ャフトに貫通形成したガイド穴とから構成したことを特
   徴とする請求項１記載のエンジンの可変バルブリフト装
   置。