JPH0545766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ ＜産業上の利用分野＞ 本発明は内燃機関の回転速度に応じて吸気弁或
いは排気弁の作動状態を段階的に変化させるため
の切換装置に関する。

＜従来の技術＞ 燃焼室への混合気の送給、及び燃焼ガスの排出
を所定のタイミングに応じて行なわせるために、
４サイクル内燃機関の燃焼室は吸気弁と排気弁と
を備えており、これら両弁は、バルブステムを囲
繞するように設けられたバルブスプリングにより
常時閉弁方向に付勢されている。更にこれら両弁
は、機関のクランク軸からベルト・プーリなどを
用いて連結駆動されるカム軸に一体的に設けられ
たカムにより、上記したバルブスプリングの付勢
力に抗して強制的に押開けられるようにされてい
る。

一方、気筒毎に複数の吸気弁或いは排気弁を設
け、低速運転時には一方の吸気弁、或いは排気弁
を作動させ、高速運転時にはすべての弁を作動さ
せ、同時にこれら弁の作動タイミングを機関の回
転速度に応じて変化させることにより、広い運転
範囲にわたる燃焼室への混合気の充填効率向上を
計るようにした技術が種々提案されている。

このような弁作動状態切換装置として、例えば
本出願人による特開昭61−19911号公報に於て、
一方の吸気弁或いは排気弁に対応し且つ機関の低
速運転域に対応した形状を有する低速用カムと、
機関の高速運転域に対応した形状を有する高速用
カムとを、機関の回転に同期して回転駆動される
カム軸に一体的に形成すると同時に、低速用カム
に摺接すると共に一方の吸気弁或いは排気弁に当
接し得る第１ロツカアーム及び他方の吸気弁或い
は排気弁に当接し得る第２ロツカアームと、高速
用カムに摺接する第３ロツカアームとを相互に隣
接して相対角度変位可能なようにロツカシヤフト
に軸支し、これら第１〜第３の各ロツカアームを
一体的に連結する状態と、各ロツカアーム間の相
対角度変位を許容する状態との切換を可能にした
連結手段をこれら第１〜第３ロツカアームに内設
するようにした内燃機関の弁作動状態切換装置が
提案されている。そしてこの連結手段として、各
ロツカアーム間を連通するように内設されたガイ
ド孔内にピストンを摺合させ、このピストンを油
圧駆動にて互いに隣接するロツカアーム同士間に
跨がせることにより、各ロツカアーム同士を連結
し得るようにした構造が同明細書に開示されてい
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、上記構造に於ては、各ロツカアーム
間を連結するピストンを駆動するための油圧源と
して、エンジン潤滑油ポンプが発生する油圧を流
用している。従つて、弁作動状態切換装置のピス
トンの作動応答性を高めるうえには、比較的大容
量の潤滑油ポンプ或いはアキユムレータなどが必
要となり、同時に油圧供給管路が複雑化する不都
合がある。このことは、エンジンの軽量化を阻害
する一因ともなり、特に多気筒エンジンに於ては
この影響が顕著となり、好ましいことではない。
また、各気筒の弁作動状態切換装置を単一の油圧
経路にて並列駆動することから、切換装置の作動
状態を気筒毎に監視することが困難である。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み
なされたものであり、その主な目的は、構成を簡
略化することができ、しかもその作動状態を気筒
毎に検出することのできる内燃機関の弁作動状態
切換装置を提供することにある。

［発明の構成］ ＜問題点を解決するための手段＞ このような目的は、本発明によれば、カムを一
体的に有し且つクランク軸と同期回転するカム軸
と、燃焼室の吸気ポート或いは排気ポートに設置
され、ばね手段により常時閉弁付勢されると共に
前記カムにより開弁駆動される弁と、前記カムの
揚程を前記弁に付与すべく互いに隣接配置された
複数の伝達部材と、これら伝達部材間の連結・非
連結の選択切換を行なうべく互いに隣接する前記
伝達部材同士を連通するように前記各伝達部材に
内設されたガイド孔のそれぞれに摺合し且つ互い
に隣接する前記伝達部材同士間に跨る位置に変位
し得るピストンとを有する内燃機関の弁作動状態
切換装置であつて、前記ピストンに変位を与える
ための駆動手段が、前記複数の伝達部材のうちの
端部側に位置するものに内蔵されたコイル及びア
ーマチユアからなるソレノイド手段であることを
特徴とする内燃機関の弁作動状態切換装置を提供
することにより達成される。

＜作用＞ このようにすれば、連結手段を電気的に駆動す
ることができる。従つて、重量増大要因となる複
雑な油圧装置を必要とせず、しかも気筒毎に制御
し得ることから、容易に各気筒についての作動状
態を監視することができる。これに加えて、コイ
ルを含むソレノイド手段の本体をロツカアームな
どの伝達部材に内蔵させることにより、弁作動状
態切換装置の駆動部の構造の小型化及び簡略化を
達成し得る。

＜実施例＞ 以下、本発明の好適実施例を添付の図面につい
て詳しく説明する。

第１図に示されるように、図示されない内燃機
関本体には、一対の吸気弁１ａ，１ｂが設けられ
ている。これら両吸気弁１ａ，１ｂは、クランク
軸（図示せず）の1/2の速度で同期駆動されるカ
ム軸２に一体的に設けられた概ね鶏卵形断面をな
す一対の低速用カム３ａ，３ｂ及び単一の高速用
カム４と、これらカム３ａ，３ｂ，４に係合して
揺動運動を行なう伝達部材としての第１〜第３ロ
ツカアーム５〜７との働きにより開閉動作を行な
うようにされている。また、本内燃機関には、一
対の排気弁（図示せず）が備えられており、上記
した吸気弁１ａ，１ｂと同様に開閉駆動される。

第１〜第３ロツカアーム５〜７は、カム軸２の
下方に該カム軸２に平行に固設されたロツカシヤ
フト８に揺動自在なように互いに隣接して軸支さ
れている。これらのうちの第１及び第３ロツカア
ーム５，７は基本的に同一形状とされ、その基部
がロツカシヤフト８に軸支され、それぞれの遊端
部が両吸気弁１ａ，１ｂの上方に延出されてい
る。また、これら両ロツカアーム５，７の遊端部
には、各吸気弁１ａ，１ｂの上端に当接するタペ
ツトねじ９ａ，９ｂがそれぞれ進退可能なように
螺着されており、該タペツトねじ９ａ，９ｂは、
ロツクナツト１０ａ，１０ｂにより緩み止めされ
ている。

第２ロツカアーム６は、第１及び第３ロツカア
ーム５，７間でロツカシヤフト８に軸支されてい
る。この第２ロツカアーム６は、ロツカシヤフト
８から両吸気弁１ａ，１ｂの中間に向けて僅かに
延出されており、第２図に良く示されているよう
に、その上面には高速用カム４に摺接するカムス
リツパ６ａが形成され、その端部下面には、シリ
ンダヘツド１１に穿設されたガイド孔１１ａに摺
合するリフタ１２の上端面が当接している。そし
てリフタ１２の内面とガイド孔１１ａの底面との
間には、コイルばね１３が縮設され、リフタ１２
を常時上向きに付勢しており、これにより第２ロ
ツカアーム６のカムスリツパ６ａが、高速用カム
４に常時摺接するものとされている。

前記したようにカム軸２は、機関本体の上方に
回転自在なように枢支されており、第１・第３ロ
ツカアーム５，７に対応する低速用カム３ａ，３
ｂと、第２ロツカアーム６に対応する高速用カム
４とが一体的に連設されている。そして第３図に
良く示されているように、低速用カム３ａ，３ｂ
は比較的小さな揚程を有し、機関の低速運転時に
適合したカムプロフイルに形成されており、第
１・第３ロツカアーム５，７の上面に形成された
カムスリツパ５ａ，７ａにその外周面を摺接し得
るようにされている。また高速用カム４は、低速
用カム３ａ，３ｂに比して、より広角度にわたる
大きな揚程を有した高速運転時に適合したカムプ
ロフイルに形成されており、前記したように第２
ロツカアーム６のカムスリツパ６ａにその外周面
を摺接している。尚、第３図に於てリフタ１２は
図示省略されている。

これら第１〜第３ロツカアーム５〜７は、各ロ
ツカアーム５〜７の中央部を貫通してロツカシヤ
フト８と平行に穿設された孔内に装着された後記
する連結装置１４により、一体的に揺動し得る状
態と、相対変位し得る状態とを切換可能なように
されている。

一方、両吸気弁１ａ，１ｂの上部には、リテー
ナ１５ａ，１５ｂがそれぞれ設けられている。と
同時に、これらリテーナ１５ａ，１５ｂと機関本
体との間には、両吸気弁１ａ，１ｂのステム部を
囲繞してバルブスプリング１６ａ，１６ｂが介装
されており、これをもつて両弁１ａ，１ｂを閉弁
方向、即ち第３図に於ける上方に向けて付勢して
いる。

第４，５図に良く示されるように、第１ロツカ
アーム５には、第２ロツカアーム６側に向けて開
放する第１ガイド孔１７が、ロツカシヤフト８に
平行して穿設されている。この第１ガイド孔１７
の底部側には、空心コイル１８が同軸的に設けら
れている。

第２ロツカアーム６には、第１ロツカアーム５
の第１ガイド孔１７に連通する第２ガイド孔１９
が、両側面間を貫通して穿設されている。

第３ロツカアーム７には、第２ガイド孔１９に
連通する第３ガイド孔２０が穿設されている。こ
の第３ガイド孔２０の底壁には、これを貫通する
小径の貫通孔２１が、第３ガイド孔２０と同軸的
に穿設されている。

これら第１〜第３ガイド孔１７，１９，２０の
内部には、第１及び第２ロツカアーム５，６を連
結する位置及びその連結を解除する位置間で移動
し得る第１ピストン２５と、第２及び第３ロツカ
アーム６，７を連結する位置及びその連結を解除
する位置間で移動可能な第２ピストン２３と、両
ピストン２２，２３の移動量を規定するストツパ
２４と、両ピストン２２，２３を連結解除位置側
に付勢する第１コイルばね２５と、該第１コイル
ばね２５よりも低いばね定数を有し且つ両ピスト
ン２２，２３を連結位置側に付勢する第２コイル
ばね２６とが装着されている。

第１ピストン２２は、その軸線方向寸法を第２
ガイド孔１９の全長に略等しくされており、第１
ガイド孔１７と第２ガイド孔１９とに摺合し得る
ようにされている。

第２ピストン２３は、第２ガイド孔１９と第３
ガイド孔２０とに摺合している。この第２ピスト
ン２３の軸線方向寸法は、その一端が第３ガイド
孔２０の底壁に当接した際に、その他端が、第３
ロツカアーム７の第２ロツカアーム６を臨む側面
から突出しないように設定されている。また、第
２ピストン２３は、有底円筒状をなしており、そ
の内側と第３ガイド孔２０の底壁との間に前記し
た第２コイルばね２６が縮設されている。

ストツパ２４は、第１ガイド孔１７に摺合する
円板部２７をその一端に有し、またコイル１８の
空心部２８に挿通する案内棒２９をその他端に有
している。そしてストツパ２４の円板部２７と第
１ガイド孔１７の底壁との間には、コイル１８を
外囲して前記した第１コイルばね２５が縮設され
ている。

次に以上説明した本装置の作動要領について第
４，５図を併せて参照して説明する。

機関の中低速度域にあつては、コイル１８を消
磁しておく。すると、第１コイルばね２５のばね
定数が第２コイルばね２６のそれに比して高く設
定されていることから、各ピストン２５，２６
は、第１コイルばね２５の付勢力により第４図に
示すように各ガイド孔１９，２０内る。

機関の中低速度域にあつては、コイル１８を消
磁しておく。すると、第１コイルばね２５のばね
定数が第２コイルばね２６のそれに比して高く設
定されていることから、各ピストン２５，２６
は、第１コイルばね２５の付勢力により第４図に
示すように各ガイド孔１９，２０内に整合し、従
つて各ロツカアーム５〜７は互いに相対角変位が
可能である。

このような連結装置１４の連結解除状態にあつ
ては、カム軸２の回転動作により、第１・第３ロ
ツカアーム５，７は低速用カム３ａ，３ｂとの摺
接に応じて揺動し、両吸気弁１ａ，１ｂがその開
弁時期を遅くすると共に閉弁時期を早くし、しか
もリフト量も小さくして開閉駆動される。この
時、第２ロツカアーム６は、高速用カム４との摺
接により揺動するが、その揺動動作は両吸気弁１
ａ，１ｂの作動に何の影響も及ぼさない。

機関の高速運転に際しては、別途クランク角度
検出信号など所定のタイミングに対応してコイル
１８を励磁することにより、第５図に示されるよ
うに、第１コイルばね２５の付勢力に抗してコイ
ル１８にストツパ２４が吸引される。すると、第
１ピストン２２及び第２ピストン２３は、共に第
２コイルばね２６の付勢力により第１ロツカアー
ム５側に移動する。この結果、第１ピストン２２
により第１及び第２ロツカアーム５，６が連結さ
れ、第２ピストン２３により第２及び第３ロツカ
アーム６，７が連結される。

以上のようにして、第１〜第３ロツカアーム５
〜７が連結装置１４により相互に連結された状態
にあつては、高速用カム４に摺接した第２ロツカ
アーム６の揺動量が最も大きくなることから、第
１及び第３ロツカアーム５，７は第２ロツカアー
ム６と共に揺動する。従つて、両吸気弁１ａ，１
ｂが、高速用カム４のカムプロフイルに従つてそ
の開弁時期を早くすると共に閉弁時期をも遅く
し、しかもリフト量も大きくして共に開閉駆動さ
れる。

尚、上記実施例に於ては、３分割ロツカアーム
にて２弁共に作動時期を切換えるものについて説
明したが、本発明は、２分割ロツカアームを単一
のカムにて駆動し、所定の回転速度で一方の弁が
休止するように構成された弁作動状態切換装置に
も等しく応用可能である。

［発明の効果］ このように本発明によれば、油圧装置を廃止し
て弁作動状態切換装置の駆動部の構造を小型化及
び簡略化し得ると同時に、気筒毎に個別に切換制
御を行うことが可能であり、しかも油圧装置に比
して極めて高い作動応答性を得ることができるこ
とから、カムリフトタイミングに正確に同期した
切換動作を実現することができる。更に、コイル
に対する励磁電流により容易に連結装置のピスト
ンの作動状態を気筒毎に検出し得る。従つて、内
燃機関の重量の増大を抑制し、弁作動状態切換装
置の使用性及び作動信頼性を改善する上に極めて
効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づき構成された弁作動状態
切換装置を有する動弁機構の部分的な上面図であ
る。第２図は第１図に於ける−線に沿う断面
図である。第３図は第１図に於ける矢視図であ
る。第４図は低速運転時を示す第３図に於ける
−線に沿う断面図である。第５図は高速運転時
を示す第４図と同様な断面図である。 １ａ，１ｂ……吸気弁、２……カム軸、３ａ，
３ｂ……低速用カム、４……高速用カム、５……
第１ロツカアーム、６……第２ロツカアーム、７
……第３ロツカアーム、５ａ，６ａ，７ａ……カ
ムスリツパ、８……ロツカシヤフト、９ａ，９ｂ
……タペツトねじ、１０ａ，１０ｂ……ロツクナ
ツト、１１……シリンダヘツド、１１ａ……ガイ
ド孔、１２……リフタ、１３……コイルばね、１
４……連結装置、１５ａ，１５ｂ……リテーナ、
１６ａ，１６ｂ……バルブスプリング、１７……
第１ガイド孔、１８……空心コイル、１９……第
２ガイド孔、２０……第３ガイド孔、２１……貫
通孔、２２……第１ピストン、２３……第２ピス
トン、２４……ストツパ、２５……第１コイルば
ね、２６……第２コイルばね、２７……円板部、
２８……空心部、２９……案内棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カムを一体的に有し且つクランク軸と同期回
   転するカム軸と、燃焼室の吸気ポート或いは排気
   ポートに設置され、ばね手段により常時閉弁付勢
   されると共に前記カムにより開弁駆動される弁
   と、前記カムの揚程を前記弁に付与すべく互いに
   隣接配置された複数の伝達部材と、これら伝達部
   材間の連結・非連結の選択切換を行なうべく互い
   に隣接する前記伝達部材同士を連通するように前
   記各伝達部材に内設されたガイド孔のそれぞれに
   摺合し且つ互いに隣接する前記伝達部材同士間に
   跨る位置に変位し得るピストンとを有する内燃機
   関の弁作動状態切換装置であつて、 前記ピストンに変位を与えるための駆動手段
   が、前記複数の伝達部材のうちの端部側に位置す
   るものに内蔵されたコイル及びアーマチユアから
   なるソレノイド手段であることを特徴とする内燃
   機関の弁作動状態切換装置。