JPH057912U - 可変バルブタイミング機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 バルブの作動特性を変えるべく、高速カムと低速カムの
上記バルブへの作用の切換をロッカアーム間の係合又は
離脱により行った可変バルブタイミング機構。 【構成】 高速カムにより揺動される高速ロッカアーム
と該高速ロッカアームの両隣に低速カムにより揺動する
一対の低速ロッカアームとの係合又は離脱をロッカシャ
フト内を軸方向に摺動する二つのロックピンにより行っ
たことを特徴とする。 【効果】 バルブをエンジンの高速及び低速状態に応じ
て高速カム及び低速カムのプロフィルで駆動させること
ができエンジン運転全域において効果的な吸排気が可能
となり出力の向上及び低燃費が成される効果を奏する。
また、係合手段がロッカシャフト内にあるためロッカア
ームの回動慣性モーメントが低減でき、エンジン高回転
化が容易であるのと同時にロッカアームの揺動エネルギ
損失が少なくなり、更にエンジンの出力向上と低燃費化
が成される効果を奏する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案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可変バルブタイミング機構に関する。

【０００２】

【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 わせるために、４サイクル内燃機関の燃焼室は吸気バルブと排気バルブとを備え ており、これら両バルブは、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。更にこれら両バルブは、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。

【０００３】 一方、気筒ごとに２種類のプロフィールの違うカムを備え、それに応じて吸気バ ルブ及び排気バルブのタイミングとリフト量を可変とし、広い運転範囲にわたる 混合気の燃焼室へ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。

【０００４】 このような弁作動状態切り換え装置として、例えば、特開平１−２８５６１２ 号に開示された技術は、高速カムにより揺動される高速ロッカアームとその高速 ロッカアーム両隣の低速カムに揺動される二つの低速ロッカアームとの連結又は 離脱を、ロッカシャフト内を軸方向に摺動自在な一個のロックピンに突設された 二つのキーにより、該キーを上記高速ロッカアームと低速ロッカアームとの間に 跨がせるか否かで吸気バルブ及び排気バルブの作動状態の切換を行う技術が提案 されている。

【０００５】 この高速運転状態から中低速運転に切換えるために上記ロックピンを例えば一 方の低速ロッカアーム側に上記ロッカシャフト内を摺動すると上記のように跨が っていた第一キーは係合が外れ一方の低速ロッカアームのキー溝のみに係合し又 、第二キーは同様に上記跨がっていた係合が外れ高速ロッカアームのみに係合し ていることになる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかるに、上記構造に於いては、高速運転時は上記二つのキーの一方の第一キ ーを上記高速ロッカアームのキー溝と上記二つのうちの一方の低速ロッカアーム のキー溝との間に跨がせ、同様に他方の第二キーを上記高速ロッカアームのキー 溝と他方の低速ロッカアームのキー溝との間に跨がせることより高速ロッカアー ムと２つの低速ロッカアームは一体的に構成されることになるので、高速カムの プロフィルで揺動され吸排気バルブは高速用として開閉作動する。 しかし、上 記のような中低速運転時、ロックピンを一方の低速ロッカアーム側に移動した場 合、上記一方の低速ロッカアームは上記高速ロッカアームと上記一個のロックピ ンにより一体となっているため上記一方の低速ロッカアームは高速カムのプロフ ィルで揺動され上記一方の低速ロッカアームに駆動される吸気又は排気バルブは 低速時においても上記高速カムのプロフィルで往復駆動されることとなる。

【０００７】 この時第二キーの跨がりから外れた他方の低速ロッカアームはロッカシャフト に回転自在に枢支されることになるので低速カムプロフィールで揺動する。

【０００８】 従って、上記技術では一方の低速ロッカアームは常時高速ロッカアームと連結 されているため常に高速カムのプロフィールで揺動されることとなり、上記一方 の低速ロッカアームに当接する吸気バルブまたは排気バルブは常時高速カムのプ ロフィールで作動され、他方の低速ロッカアームに当接する吸気バルブまたは排 気バルブのみがタイミングとリフト量が可変となるところから、上記特開平１− ２８５６１２号は中速度域の問題を解決したものと考えられる。

【０００９】 従って、上記技術では特に低速時に於いて効果的に吸、排気効率を向上させる ことはできず、エンジン出力の向上及び燃費の向上を計ることはできない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記に鑑み創案されたもので、燃焼室に配設される吸気バルブ或い は排気バルブ駆動用の高速カムと該高速カムの両隣にもうけられた低速カムとが 設けられたカムシャフトと、上記カムシャフトと平行に延設されたロッカシャフ トと、上記ロッカシャフトに回動可能に支持され上記高速カムにより揺動される 高速ロッカアームと、上記高速ロッカアームの両隣に位置すると共に上記ロッカ シャフトに回動可能に装着され上記低速カムにより揺動されかつ端部が上記バル ブのステム部に当接する一対の低速ロッカアームと、上記高速ロッカアームと一 対の低速ロッカアームとの係合又は離脱を行わせる係合手段とを備えたものに於 いて、上記係合手段は、上記高速及び低速カムの基円部が上記各ロッカアームの カムスリッパが摺接した時上記高速ロッカアームと低速ロッカアームの上記ロッ カシャフトとの摺動内周面に上記ロッカシャフトの軸方向一直線になるように設 けられたキー溝と、上記ロッカシャフト内部に軸方向に沿って中空に設けられた 円柱形状をなす中心穴と、該中心穴内を軸方向及び周方向に摺動可能で軸方向に 隣接して設けられ円柱形状をなす二つのロックピンと、上記二つのロックピンの 軸方向の規制を行い上記中心穴内に上記二つのロックピンを挟んで一対設けられ たストッパと、上記中心穴内に位置し上記ストッパと該ストッパ近傍側の上記ロ ックピンとの間又は上記二つのロックピンとの間に介装された圧縮弾性体と、上 記ストッパと上記ロックピンとの間又は上記ロッカシャフト内の二つのロックピ ンとの間に油を供給する作動油供給路と、上記ロッカシャフトに設けられ上記中 心孔を貫通し上記三つのロッカアーム間にそれぞれ軸方向に跨がって設けられた 二つの開口と、上記二つのロックピン各々に突設し上記二つの開口を貫通し上記 キー溝に係合する二つのキーを備え、上記二つのロックピンが上記中心穴内を上 記作動油供給路からの油圧の作用により軸方向に移動することで上記二つのキー が各々対応する上記二つのキー溝内を移動し上記高速ロッカアームと低速ロッカ アーム間の係合又は離脱を行うことを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミン グ機構である。

【００１１】

【作用】

本考案によれば低速運転時、すなわち二つのキーがそれぞれ高速ロッカアーム 及び一方の低速ロッカアームのみと係合している際、上記二つのキーはおのおの の二つのロックピンに突設されているため、二つのキーはお互いに干渉されずに 作動される。従って、上記高速ロッカアームと一方の低速ロッカアーム及び上記 高速ロッカアームと他方の低速ロッカアームとは非連結状態となり、上記高速ロ ッカアーム及び低速ロッカアームは各々に摺接されるカムで揺動されることとな り上記バルブは低速カムのプロフィルで駆動させられる。

【００１２】 また、上記二つのロックピンをロッカシャフト軸方向に摺動させて二つのキー をそれぞれ高速ロッカアームと一方の低速ロッカアーム及び上記高速ロッカアー ムと他方の低速用ロッカアームとの間に跨がせて係合させれば、上記三つのロッ カアームは連結され、上記両低速用ロッカアームは高速用カムのプロフィールで 揺動されることになる。

【００１３】 よって、両低速ロッカアームと当接するバルブは開閉タイミングとリフト量が 可変となる。

【００１４】

【実施例】

以下に本考案の第一実施例を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。

【００１５】 ＤＯＨＣ４バルブエンジンにおける図示されない内燃機関本体には、図１〜図 ３に示したように一気筒ごとに一対の吸気バルブ１１、１２が設けられている。 カムシャフト１３は図示されないクランクシャフトの１／２の速度にて回転駆動 され、低速カム１５，１６及び高速カム１７がそれぞれ高速カム１７を中心とし て隣接して形成されている。ロッカシャフト１８はカムシャフト１３の近傍に平 行に設けられ、低速ロッカアーム１９，２０、同低速ロッカアーム１９，２０の 間に高速ロッカアーム２１が気筒毎に近接して揺動自在に支持されている。

【００１６】 また、低速ロッカアーム１９，２０の中央部上面に形成されたカムスリッパ２ ２，２３にそれぞれ低速カム１５，１６の外周面を摺接し、先端部（１９ａ）， （２０ａ）は吸気弁１１，１２にそれぞれ当接している。高速ロッカアーム２１ は中央部上面に形成されたカムスリッパ２４が高速カム１７に摺接される。バル ブスプリング２５，２６はシリンダヘッド２７とリテーナ２８，２９間に介装さ れ吸気弁１１．１２を閉塞付勢している。弾発部材３０は自身の内面とシリンダ ヘッド２７に穿設されたガイド孔（３０ａ）の底面との間に縮設されたスプリン グ３０ｂにより高速ロッカアーム２１を常に高速カム１７に付勢している。

【００１７】 次に図４、図５に示すようにロッカシャフト１８には軸方向に中心穴３２が穿 設され、同中心穴３２には第１ロックピン３３及び第２ロックピン３４が軸方向 及び周方向摺動自在に設けられている。キー溝３５，３６，３７は低速及び高速 ロッカアーム１９，２０，２１にロッカシャフト１８との摺動面に軸方向一直線 に切り欠かれ、おのおののロッカアームがそれぞれカムのベース円に摺接してい るとき一直線となるように設けられている。

【００１８】 ロッカシャフト１８の周壁に開口する第１の開口３９及び第２の開口４０はロ ッカシャフト１８の外部と中心孔３２とを貫通し、第１ロックピン３３及び第２ ロックピン３４にそれぞれ突設された第１キー４１及び第２キー４２が図５に示 したようにそれぞれ一方の低速ロッカアーム１９と高速ロッカアーム２１及び高 速ロッカアーム２１と他方の低速ロッカアーム２０に跨がって係合する位置と図 ４で示したようにそれぞれ単独に一方の低速ロッカアーム１９と高速ロッカアー ム２１のみに係合する位置とで移動可能となっている。

【００１９】 更に、上記第１，第２開口３９，４０は第１，第２ロックピン３３，３４の摺 動範囲ならびに夫々のロッカアーム１９，２０，２１の摺動範囲を許容するよう にその寸法、形状が決定されており、キー４１，４２をともなう夫々のロッカア ーム１９，２０，２１の揺動ならびにキー溝３５，３６，３７に沿う第１，第２ ロックピンの移動に支障が生じないように形成されている。

【００２０】 ストッパ４３及び４４はスナップリング４５により中心孔３２に固定され、ス トッパ４３と第２ロックピン３４の間には圧縮スプリング４６が介装されており 、同圧縮スプリング４６は第１ロックピン３３及び第２ロックピン３４を常時ス トッパ４４側へ押圧付勢している。作動油供給路５０は図示しない油圧送機から 中心穴３２へ油を供給すべくロッカシャフトホルダ５１内に設けられている。

【００２１】 ここで、上記構成による本実施例の作用、効果を説明する。

【００２２】 図４は、エンジンの低回転時における本機構の作動状態である。

【００２３】 本状態においては作動油供給路５０へは油が圧送されていないため、第１ロッ クピン３３及び第２ロックピン３４はスプリング４６により図４に示すごとくス トッパ４４へ押付けられている。従って、第１キー４１及び第２キー４２はそれ ぞれキー溝３５，３６中に係合し、第２キーは４２はキー溝３７から外れた状態 になる。

【００２４】 従って、一方の低速ロッカアーム１９、高速ロッカアーム２１のキー溝３５， ３６のみにキー４１，４２が各々係合しているが、ロッカシャフト１８の開口３ ９，４０は上記したように低速ロッカアーム１９と高速ロッカアーム２１の揺動 を許容する大きさに形成されており又キー４２はキー溝３７から外れるので両低 速ロッカアーム１９，２０及び高速ロッカアーム２１はロッカシャフト１８に対 して揺動自在になる。

【００２５】 従って、高速ロッカアーム２１及び両低速ロッカアーム１９，２０は互いの動 きが干渉されることなくそれぞれ低速カム１５，１６及び高速カム１７にて揺動 され、高速ロッカアーム２１の揺動の影響を受けることなく、吸気バルブ１１， １２は低速カム１５，１６のプロフィルによる両低速ロッカアーム１９，２０で 作動される。

【００２６】 次に、図５はエンジンの高回転時における作動状態を示す。

【００２７】 まず、図４に示す状態において作動油供給路５０へ油が圧送されると第１ロッ クピン３３及び第２ロックピン３４は図中右方へ力を受けスプリング４６の付勢 力に抗して図中右方へ移動し始める。そして、低速ロッカアーム１９，２０及び 高速ロッカアーム２１がそれぞれ低速カム１５，１６及び高速カム１７のベース 円に摺接すると図３に示す吸気バルブ１１，１２のバルブスプリング２５，２６ により、又図２に示す上記弾性部材３０のスプリング３０ｂにより自動的に上方 に揺動して、キー溝３５，３６，３７が一直線に揃った瞬間に、第１ロックピン ３３及び第２ロックピン３４と共に第１キー４１と第２キー４２は第２ロックピ ン３４の右端がストッパ４３へ当接するまで移動する。すると、第１キー４１及 び第２キー４２は図５に示すごとく一方の低速ロッカアーム１９と高速ロッカア ーム２１との間及び高速ロッカアーム２１と他方の低速ロッカアーム２０との間 に跨がって係止する。

【００２８】 従って、上記３つのロッカアームは第１キー４１及び第２キー４２により一体 となりカムプロフィルの大きい高速カム１７にて揺動され吸気バルブ１１，１２ は高速カム１７のプロフィルにて作動される。またこのとき低速カム１５，１６ は低速ロッカアーム１９，２０と摺接せず空打ちとなっている。

【００２９】 また、高速運転から低速運転への切換は図５にある状態において作動油供給路 ５０の油圧を排出させれば、第１ロックピン３３及び第２ロックピン３４はスプ リング４６の付勢力によりにより図４の状態になるまで移動される。

【００３０】 よって、本実施例によれば、作動油供給路５０への油圧の充填及び排出により 第１ロックピン３３及び第２ロックピン３４を移動させ両吸気バルブ１１，１２ の駆動を高速及び低速に応じて可変にすることが可能となる。

【００３１】 次に、本考案の第２実施例について図６〜図７について説明するが、第１実施 例と同一部材には同一符号を付して両実施例の相違するところについて説明する 。

【００３２】 先ず、低速時又は停止時には図６に示したように上記キー４１，４２は高速ロ ッカアーム２１のキー溝３６のみに係合するよう弾性体であるスプリング４６， ４６’により第１及び第２ロックピン３３，３４は互いに近付くようにストッパ ５２にあたるまで付勢されている。

【００３３】 従って、上記実施例の図４の場合と同様に、両低速ロッカアーム１９，２０、 高速ロッカアーム２１は各々互いの動きが干渉されることなく、吸気バルブ１１ ，１２は低速カム１５，１６のプロフィルによる両低速ロッカアーム１９，２０ で作動される。

【００３４】 次に図７に示すように図示しない油圧機から作動油供給路５０へ油が圧送され ると、第１ロックピン３３はスプリング４６’の付勢力に抗して図中左方へ移動 しストッパ４４で停止し、又第２ロックピン３４はスプリング４６の付勢力に抗 して図中右方へ移動しストッパ４３で停止する。

【００３５】 この時第１実施例図５で説明した作用と同様の過程を経て、第１キー４１と第 ２キー４２は一方の低速ロッカアーム１９と高速ロッカアームとの間及び高速ロ ッカアーム２１と他方の低速ロッカアーム２０との間に跨がって係合するので、 カムプロフィルの大きな高速カム１７にて揺動され、吸気バルブ１１，１２は高 速カムプロフィルにて作動される。

【００３６】 従って、本実施例に於いても第一実施例と同様の作用効果が奏せられる。

【００３７】 更に、図示しないが、他の応用例を説明すると低速時は上記キー４１，４２が 各々低速ロッカアーム１９，２０のキー溝３５，３７のみに係合するよう上記ロ ックピン３３，３４の互いに対向する間に圧縮スプリングを装着し、両ロックピ ン３３，３４はストッパ４４，４５に圧接するよう配設して低速用として使用し 、第２ロックピン３４とストッパ４３との間に作動油が供給される作動油供給路 を図４と同様の作動油供給路５０を設け両ロックピンの左右端から油圧をかけ上 記スプリングを圧縮して両ロックピンが中央により上記両キー４１，４２が各々 上記キー溝３５，３６に跨がり又、上記キー溝３６，３７に跨がるようにしても 上記実施例と同様の作用効果が奏せられる。

【００３８】 また、本機構は排気バルブ側にも用いられることも可能である。

【００３９】 なお、本考案は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本考案の要旨を変 えない範囲で種々の変形実施が可能であることは言うまでもない。

【００４０】

【考案の効果】

このように、本考案によれば、エンジンにおける二つの吸気バルブまたは排気 バルブの開閉タイミングとリフト量を運転状態に応じて低速カムのプロフィル及 び高速カムのプロフィルに切換可能なため運転状態に応じた効率的な吸、排気が 可能となり、エンジン出力の向上及び、燃費の向上が達成できる効果を奏する。

【００４１】 また、ロッカアーム間の係合手段がロッカシャフト内にあるためロッカアーム の回動慣性モーメントが低減でき、エンジン高回転化が容易であるのと同時にロ ッカアームの揺動エネルギ損失が少なくなり、更にエンジンの出力向上と低燃費 化が成される効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す弁作動状態切換装置
を有する動弁機部分的な上面図

【図２】図１に於けるII-II 線に沿う断面図

【図３】図１に於けるIII 矢視図

【図４】第１実施例の低速運転時を示す図３に於けるIV
-IV 線に沿う図

【図５】第１実施例の高速運転時を示す図４と同様な断
面図

【図６】本考案の第２実施例の低速運転時を示す図４と
同様な断面図

【第７図】本考案の第２実施例の高速運転時を示す図５
と同様の断面図

【符号の説明】

１１，１２ 吸気弁 １３ カム軸 １５，１６ 低速カム １７ 高速用カム １８ ロッカシャフト １９，２０ 低速ロッカアーム ２１ 高速ロッカアーム ２２，２３，２４ カムスリッパ ２５，２６ バルブスプリング ２７ シリンダヘッド ２８，２９ リテーナ ３０ 弾発部材 ３２ 中心孔 ３３ 第１ロックピン ３４ 第２ロックピン ３５，３６，３７ キー溝 ３９ 第１開口 ４０ 第２開口 ４１ 第１キー ４２ 第２キー ４３，４４ ストッパ ４５ スナップリング ４６，４６’ スプリング（弾性体） ５０ 作動油供給路 ５１ ロッカシャフトホルダ ５２ ストッパ

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】燃焼室に配設される吸気バルブ或いは排気
   バルブ駆動用の高速カムと該高速カムの両隣にもうけら
   れた低速カムとが設けられたカムシャフトと、上記カム
   シャフトと平行に延設されたロッカシャフトと、上記ロ
   ッカシャフトに回動可能に支持され上記高速カムにより
   揺動される高速ロッカアームと、上記高速ロッカアーム
   の両隣に位置すると共に上記ロッカシャフトに回動可能
   に装着され上記低速カムにより揺動されかつ端部が上記
   バルブのステム部に当接する一対の低速ロッカアーム
   と、上記高速ロッカアームと一対の低速ロッカアームと
   の係合又は離脱を行わせる係合手段とを備えたものに於
   いて、上記係合手段は、上記高速及び低速カムの基円部
   が上記各ロッカアームのカムスリッパが摺接した時上記
   高速ロッカアームと低速ロッカアームの上記ロッカシャ
   フトとの摺動内周面に上記ロッカシャフトの軸方向一直
   線になるように設けられたキー溝と、上記ロッカシャフ
   ト内部に軸方向に沿って中空に設けられた円柱形状をな
   す中心穴と、該中心穴内を軸方向及び周方向に摺動可能
   で軸方向に隣接して設けられ円柱形状をなす二つのロッ
   クピンと、上記二つのロックピンの軸方向の規制を行い
   上記中心穴内に上記二つのロックピンを挟んで一対設け
   られたストッパと、上記中心穴内に位置し上記ストッパ
   と該ストッパ近傍側の上記ロックピンとの間又は上記二
   つのロックピンとの間に介装された圧縮弾性体と、上記
   ストッパと上記ロックピンとの間又は上記ロッカシャフ
   ト内の二つのロックピンとの間に油を供給する作動油供
   給路と、上記ロッカシャフトに設けられ上記中心孔を貫
   通し上記三つのロッカアーム間にそれぞれ軸方向に跨が
   って設けられた二つの開口と、上記二つのロックピン各
   々に突設し上記二つの開口を貫通し上記キー溝に係合す
   る二つのキーを備え、上記二つのロックピンが上記中心
   穴内を上記作動油供給路からの油圧の作用により軸方向
   に移動することで上記二つのキーが各々対応する上記二
   つのキー溝内を移動し上記高速ロッカアームと低速ロッ
   カアーム間の係合又は離脱を行うことを特徴とする内燃
   機関の可変バルブタイミング機構