JPH05508205A - 弁制御手段 - 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】 弁制御手段 本発明は、内燃機関の吸気弁及び排気弁を制御するための弁制御手段に関する。

例えば、車両等に使用される内燃機関は、多様な機関速度及び負荷状態で運転可 能でなければならない。吸気弁及び排気弁の開閉タイミングは、合理的な速度範 囲及び負荷範囲内にわたって内燃機関の出力と効率を最適化するように設定する 必要がある。

例えば、高速度で作動するよう設計された高出力・多弁型の火花点火４行程機関 では、弁開放期間の長い吸気弁の開放を制御して機関の吸入行程中における燃焼 室への混合気導入を最大化し得るカム等の手段を設けることが通常型まれる。

これにより機関の体積効率が改善され、機関の最大出力及び最大トルクが増大す ることとなる。

しかし、もしこのような機関が最大出力達成速度以下の速度で運転されると、吸 気弁が比較的長い期間にわたって開放されることになるので、その吸気行程中に 各燃焼室へ導入された混合気の一部は、弁が閉じる前にこの弁を通って帰還して しまう。この結果、体積効率が著しく低下し、機関出力も低減する。また、この ような構成であると、不安定な機関アイドリング及び低速運転を引き起こし、ま た排気成分の制御が一層困難になる。

従って、作動期間、言い替えれば開放期間が比較的短く、機関の低速度運転時に のみ使用される弁制御機構が要望されている。

内燃機関における弁の開放持続時間を変更するための手段が設けられた弁タイミ ング可変装置が数多く提案されている。

例えば、米国特許第４７２７８３１号では、一対の近接弁がロッカーシャフト及 びカムによって協働するように制御されている。２個の弁は、通常、各弁に対し て個別のロッカーアーム上で作用する２個の低速カム（すなわち、短期間弁を開 放させるカム）によってカムシャフトを介して駆動される。しかし、第３０・ン カーアームが２例の前記ロッカーアーム間に配設されており、高速カム（すなわ ち、長期間弁を開放させるカム）により駆動されるように配置されている。高速 カムを介して各弁を作動させたい時には、第３０ツカ−アームが他の２個のロッ カーアームへ接続され、これによって両弁が共に第３０ツカ−アームを介して駆 動される。

米国特許第４４７５４８９号では、弁は、高速カムにより駆動される第１０ツカ アームまたは低速カムにより駆動される第２０ツカ−アームのいずれかによって 作動する。そして、作動位置と非作動位置との間で２個のロッカーアームを移動 させるための手段が設けられており、これによって弁は両口ツカ−アームのいず れかによって駆動されることとなる。両口ツカ−アームが弁を駆動する高速位置 と低速位置とは一部重畳するので、弁とロッカーアームとの間に衝撃が発生する 中間位置に両口ツカ−アームがおかれてしまうという重畳部が存在しない場合に 起こる問題を回避することができる。

本出願人による関連出願である特許出願第９００３６０３．９号では、弁は、高 速または低速カム手段により直接または間接係合するように移動される一対のロ ッカーアームにより制御される。ロック油圧ピストン機構は、前記各ロッカーア ームのうちの何れかに取り付けられたカムフォロワを移動させて高速カムと係合 させ、弁の高速制御を行うように機能する。このアームが待避したとき、他のア ーム上に取り付けられたカムフォロアは異なるプロフィールのカムと単一係合し 、これによって低速制御を行うこととなる。

ＧＢ−Ａ−２０１７２０７には、テーバ型指状部材を有する可変型弁タイミング 機構が示されている。この機構は、カム手段の異なる位置で異なるプロフィール を弁手段上に取り付けられたタペットと係合して該タペットを直接的または間接 的に制御する。

本発明によれば、弁手段と、第１カム部材及び該第１カム部材とは異なるプロフ ィールの第２カム部材を有する回転可能カムシャフトからなるカム手段と、該カ ム手段から弁に対して往復運動を伝達する手段であって前記弁と係合する第１カ ムフォロワ部材と該第１カムフォロワ部材と相対移動可能な第２カムフォロワ部 材とを含む手段と、前記各フォロワ部材をリンクして協働可能とするロック部材 と、を含む内燃機関用弁制御手段が設けられている。この弁制御手段において、 各フォロワ部材がリンクされていない時に弁手段が第１カムフォロワ部材により 第１カム部材と係合して第１カム部材の輪郭を追従するように制御され、各フォ ロワ部材がリンクされている時は、弁手段は第２カムフォロワ部材により第２カ ム部材と係合して第２カム部材の輪郭を追従するように制御される。

このようにして、−のカムと他のカムとを切り替えて、機関の異なる速度及び負 荷を受容することができる。

機関の異なる速度及び負荷に対してロック手段を作動及び非作動させる駆動手段 を設けることが望ましく、該駆動手段は自動または手動で作動する。

フォロワ手段は、機関効率を向上させるため、機関作動速度がなるべく高（１時 にリンクされることが望ましい。

ロック手段は、前記第２カムフォロワ部材内で移動可能であり且つ非口・ンク位 置ではバネ手段によって引張状態に保持されるロック素子を含むことが好まし０ ゜ロック手段は、前記第２カムフォロワ部材内で移動可能であり且つ非ロツク位 置で油圧によって引張状態に保持されるロック素子を含むことが望ましい。そし て、ロック素子は、ロック位置内で前記第１カムフォロワ部材の補助面と協働す る成形面を有することが理想である。

ロック素子は、非ロツク位置からロック位置へ好ましくは油圧により移動される 。

第２カムフォロワ部材はバネ手段によって第２カム部材と係合するように保持さ れ、また第１カムフォロワ部材はバネ手段により前記第１カム部材へ向けて付勢 されることが望ましい。該バネ手段は、各カムフォロワ部材が協働するようにリ ンクされない時に第１カムフォロワ部材を第１カム部材と係合するように保持す ることが好適である。

好適な実施例において、弁手段は更に、前記第１カムフォロワ部材と前記第１カ ム部材との間に配置され両者を間接接続する第３カムフォロワ部材を含む。第３ フォロワ部材は、バネ手段によって前記第１カム部材と係合した状態に保持され る。

弁制御手段は、更に弁と前記第１カムフォロワ部材との間に配置された油圧うッ シュ調整素子を含む。

弁制御手段の好適な作動方法において、第２カムフォロワ部材が前記第１カムフ ォロワ部材と係合した時に、前記第１カムフォロワ部材と前記第１カム部材との 間にギャップが生じる。

本発明は、更に、上記の弁制御手段を有する内燃機関を提供するものである。

本発明の具体的な構成を、次にその内容を簡単に記した図面を参照しつつ例示的 に述べる。

図１は、内燃機関用タペット及び弁組立体の側断面図：図２は、図１の弁及びタ ペット組立体の垂直断面図；図３は、図１の近接した６弁及びタペット組立体の 内の２個を異なる状態で示した側断面図； 図４は、図１に示した弁及びタペット組立体の他の構成を示す図；図５及び６は 、他の実施例を示す図； 図７は、図１の弁及びタペット組立体の他の構成を示す図である。

内燃機関（不図示）は、その一部を図１に示したシリンダブロック（１３）中の 複数のシリンダ内に摺動可能に設けられた複数のピストンを有する。各シリンダ は吸気及び排気通路（５）と、該通路を開放及び閉止するように移動可能な吸気 弁及び排気弁（１０）と、を含む。

本発明は吸気弁及び排気弁双方に適用可能であることが明らかであり、以下の説 明では便宜上向れか一方の弁のみを取り上げるが、吸気弁及び／または排気弁、 そして単一形態の複数弁または双方を対象としていることが理解されなければな らない。

図１には、通路５を封止するよう軸方向へ移動するヘッド１１を有する弁１０が 示されている。弁１０はシリンダブロック１３内のボア１２内に摺動可能に配設 されており、孔部１４を貫通する。弁１０周囲の孔部１４には、バネ１５が装着 されている。バネ１５の一端は前記孔部の底面に係止され、他端は弁１０上に配 設されたカラー１６に取り付けられ、弁１０は全体として上方へ付勢されている 。

弁１０の上端には、タペット組立体１８が取り付けられている。タペット組立体 １８は、同心状の内部タペット２０及び外側タペット２１を含む。内部タペット ２０は、周知形態の油圧ラッシュ調整素子２２上に支持されており、該素子２２ は弁１０の上端部に支持されている。タペット組立体１８は、孔部１４からシリ ンダブロック１３の上面へ伸長したボア１９内に摺動可能に配置されている。

シリンダヘッドカバーは、シリンダブロック１３の上面に配置固定されている。

シリンダブロック１３上方には回転可能なカムシャフト３０が配置されており、 これは通常の機構３１内で駆動可能である。この機構３１は、一対の外側カムロ ーブ２６を含み、両外側カムローブ間には中央カムローブ２３が配置されている 。

中央カムローブ２３は、機関速度範囲及び負荷範囲の選択された部分にわたる機 関性能を最適化するように設計されたプロフィールを有する。中央カムローブ２ ３は全体として偏心した形態として描かれているが、このカムローブ２３を円形 とし、所定の制御の下で弁を非作動化させることも可能である。各外側カムロー ブ２６は、互いにほぼ同一の輪郭を有し、機関速度及び負荷範囲の他の部分にわ たって機関性能を最適化するように設計されている。

カムシャフト３Ｇは、低速状態において内部タペット２０の上面２０ａが指状フ ォロワ２４を介して中央カムローブにより駆動されるように配置されている。

外側タペット２１の上面２１ｇは、バネ２５により外側カムローブ２６と接触状 態に保持されている。バネ２５はバネ１５と同心状に配置されており、その一端 は外部タペット２１の下部端面内の凹部３２内に配置されている。その下端部に おいて、バネ２５は、孔部１４の下部面に支持されている。

カムプロフィールの選択は、内部タペット２０及び外側タペット２１を結合して 両者が移動して外側タペット２１及び外側カムローブ２６により弁１０を制御さ せるか、あるいは内部タベヅト２０と外側タペット２１とを分離させて内部タペ ット２０及び内部カムローブ２３により弁１０を制御させるか、のいずれかの方 法で達成される。

この接続を達成するための一つの方法として、図１−５に示したロックビン２７ を使用することが挙げられる。ロックビン２７は、外側タペット２１内の横断ボ ア２８内を摺動し、内部タペット２０上の段状径２９と係合し、一方カム３１は その基礎円状に位置している。すなわち、弁１０が閉止される。

非作動状心中、ロックビン２７は、図３の左手部に示すように、退避位置におか れている。ビン２７は、戻しバネ３７またはインボード面上の油圧によってこの 位置に保持されている。各ビンがこの位置にあるときは、内部タペット２０と外 側タペット２１とは接続されない。外側タペット２１はバネ２５に抗して移動す るので、弁１０は指状フォロワ２４上に支持された中央カムローブ２３により内 部タペット２０によってのみ駆動される。

駆動状態においては、ロックビン２７は油供給溝３５により供給されたその外面 上において油圧によって内方へ付勢される。油圧は、ロックビン２７の内面に加 わるバネ力または油圧を十分に打ち勝つ大きさが必要である。この位置において 、ロックビン２７は内面タペット２０上で段状径２９と係合し、内部タペ、ノド ２０と外側タペット２１との間に駆動接続を形成する。

外側カムローブ及び内部カムローブの半径の差によって、外側カムローブ２６の みが外側タペット２１の面２１ａ上に支持され、内部タペット２０と中央カムロ ーブ２３との間にはギャップが存在している。両タペット２０．２１は共に動作 するように付勢されているので、外部カムローブ２６の大きいプロフィールが弁 １０の動作を支配することとなる。この状態において、指状フォロワ２４はバネ ３８により中央カムプロフィール２３と係合した状態に保持される。

図４は、内部タペット２０が、指状フォロワ２４を介してではなく、中央カムロ ーブ２３により直接駆動される他の構成を示す。図５及び６は更に他の実施例を 示し、内部タペット２０は中央カムローブ２３により直接駆動され、内部タペッ ト２０は図４に示したのとは異なる形状を有している。

図７は、本発明の更に他の実施例を示し、油圧素子２２は従来シム４０により代 替されており、これによって中央タペット２０は弁２０に対して直接作用する。

弁制御手段 要約書 本発明は、内燃機関用の弁制御手段に関する。添付の図１において、弁制御手段 は、弁手段（１０）と、第１カム部材（２３）及び第１カム部材（２３）とは異 なるプロフィールをもつ第２カム部材（２６）とを有するカムシャフト（３０） と、カム手段（２３または２６）から弁手段（１０）へ往復運動を伝達する手段 （］０）と、を含む。往復運動を伝達する手段（１８）は、弁手段（１０）と係 合する第１カムフォロワ部材（２０）、第１カムフォロワ部材（２０）と相対移 動する第２カムフォロワ部材（２１）、そして各フォロワ部材（２０及び２１） を相互にリンクさせて協働ざぜるロック手段（２７）を含む。フォロワ部材（２ ０及び２１）がリンクされていないときは弁手段（１０）が第１カム部材（２３ ）の輪郭と接触追従する第１カムフォロワ部材（２０）により制御され、フォロ ワ部材（２０及び２３）がリンクされているときには弁手段（１０）は第２カム 部材（２６）の断面と接触追従する第２カムフォロワ部材（２１）により制御さ れる。

補正書の写しく翻訳力提出書（特許法第１８４条の７第１功平成　４年　８月１ ７日

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．弁手段と、 第１カム部材及び該第１カム部材とはプロフィールの異なる第２カム部材を有す る回転可能カムシャフトを含むカム手段と、前記弁手段と係合する第１カムフォ ロワ部材及び前記第１カムフォロワ部材と相対移動可能な第２カムフォロワ部材 を有し、前記カム手段から弁手段へ往復運動を伝達する手段と、 前記各フォロワ部材をリンクさせて共動させるロック手段と、を含み、 前記各フォロワ部材がリンクされていないときには弁手段が第１カムフォロワ部 材により制御されて第１カム部材のプロフィールと係合して追従し、各フォロワ 部材がリンクされた時には弁手段が第２カムフォロワ部材により制御されて第２ カム部材のプロフィールと係合し追従することを特徴とする内燃機関用弁制御手 段。
2. ２．請求項１に記載の弁制御手段において、ロック手段を機関の異なる速度及び 負荷の下で作動及び停止させるための駆動手段が設けられていることを特徴とす る内燃機関用弁制御手段。
3. ３．請求項１または２に記載の弁制御手段において、駆動手段は手動的または自 動的に作用することを特徴とする内燃機関用弁制御手段。
4. ４．上記各請求項の何れかに記載の弁制御手段において、フォロワ手段は、より 高い機関速度のときにリンクされ、これによって機関の効率を向上させることを 特徴とする内燃機関用弁制御手段。
5. ５．上記各請求項の何れかに記載の弁制御手段において、前記第２カムフォロワ 部材内で移動可能であり且つバネ手段によって非ロック位置に保持されるロック 素子を含むことを特徴とする内燃機関用弁制御手段。
6. ６．請求項１−４の何れかに記載の弁制御手段において、前記ロック手段は、前 記第２カムフォロワ部材内で移動可能であり、油圧によって非ロック位置に保持 されるロック素子を含むことを特徴とする内燃機関用弁制御手段。
7. ７．請求項５または６に記載の弁制御手段において、前記ロック素子は、ロック 位置において前記第１カムフォロワ部材の補助面と協働する成形面を有すること を特徴とする内燃機関用弁制御手段。
8. ８．請求項５−７の何れかに記載の弁制御手段において、前記ロック素子は、油 圧手段によって非ロック位置からロック位置へ移動されることを特徴とする内燃 機関用弁制御手段。
9. ９．上記各請求項の何れかに記載の弁制御手段において、前記第２カムフォロワ 部材はバネ手段によって第２カム部材と係合した状態に保持されていることを特 徴とする内燃機関用弁制御手段。
10. １０．上記各請求項の何れかに記載の弁制御手段において、前記第１カムフォロ ワ部材は、バネ手段によって前記第１カム部材へ付勢されていることを特徴とす る内燃機関用弁制御手段。
11. １１．請求項１０に記載の弁制御手段において、前記バネ手段は、各カムフォロ ワ部材が共に動作するようにリンクされていないときに第１カム部材と係合する よう第１カムフォロワ部材を保持することを特徴とする内燃機関用弁制御手段。
12. １２．上記各請求項の何れかに記載の弁制御手段において、前記第２カムフォロ ワ部材は、更に、前記第１カムフォロワ部材と前記第１カム部材との間に配置さ れ両者を間接係合させる第３カムフォロワ部材を含むことを特徴とする内燃機関 用弁制御手段。
13. １３．請求項１２に記載の弁制御手段において、前記第３フォロワ部材は、バネ 手段により前記第１カム部材と係合するように保持されることを特徴とする内燃 機関用弁制御手段。
14. １４．上記各請求項の何れかに記載の弁制御手段において、更に、前記弁と前記 第１カムフォロワ部材との間に配置きれた油圧ラッシュ調整素子を含むことを特 徴とする内燃機関用弁制御手段。
15. １５．上記各請求項の何れかに記載の弁制御手段において、更に、前記第２カム フォロワ部材は前記第１カムフォロワ部材と係合とリンクされた時に前記第１カ ムフォロワ部材と前記第１カム部材との間にはギャップが存在することを特徴と する内燃機関用弁制御手段。
16. １６．各添付図面に示しまた該各図面を参照しつつ先に記述した弁制御手段。
17. １７．上記各請求項の何れかに記載の弁制御手段を有する内燃機関。