JPH0612056B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．発明の目的 (1)産業上の利用分野 本発明は、機関の回転に同期して回転駆動されるカムシ
ャフトに一体化されるカムと、閉弁方向にばね付勢され
た機関弁に当接される駆動ロッカアームと、機関弁に対
して自由となることを可能としながら前記カムに摺接し
て駆動ロッカアームに隣接配置される自由ロッカアーム
と、両ロッカアームを連結する位置および連結を解除す
る位置間で移動可能な連結ピストンを有する連結手段と
を備える内燃機関の動弁装置に関する。

(2)従来の技術 従来、かかる動弁装置は、たとえば特開昭５９−３７２
２３号公報により公知である。

(3)発明が解決しようとする課題 ところで、上記従来のものでは、駆動ロッカアームを機
関弁に当接させる方向ならびに自由ロッカアームをカム
に摺接させる方向のばね力を発揮するばねが駆動ロッカ
アームおよび自由ロッカアーム間に介設されている。し
かるに、機関弁が静止状態にあるときに連結手段による
連結および連結解除の切換作動を行なうことが必要であ
るのに対し、上記従来のものでは、自由ロッカアームお
よび駆動ロッカアーム間にばねが介設されていることに
より、連結ピストンを嵌合させるべく両ロッカアームに
穿設した孔の軸線を機関弁の静止状態で確実に一致させ
得るとは言えず、連結手段による切換作動が不円滑とな
ることがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、連結
手段による切換作動を常に円滑にし得るようにした内燃
機関の動弁装置を提供することを目的とする。

Ｂ．発明の構成 (1)課題を解決するための手段 本発明によれば、自由ロッカアームと機関本体との間に
は、圧縮反力により自由ロッカアームをカム側に弾発付
勢する圧縮ばねが設けられる。

(2)作 用 上記構成によれば、自由ロッカアームは、それと機関本
体との間に設けたばねに弾発付勢されてカムに常時摺接
されているから、駆動ロッカアームが機関弁の静止状態
に対応する位置となったときには、両ロッカアームの相
対位置が確実に一定とされ、連結手段における連結ピス
トンの切換作動が常に円滑に行なわれる。

また上記ばねとしては、圧縮反力により自由ロッカアー
ムをカム側に弾発付勢する単純な圧縮ばねが用いられる
から、該ばね自体の設置スペース上の制約を極力抑えな
がら、自由ロッカアームに対し必要十分な弾発力を付与
することができて、該自由ロッカアームのカムに対する
高速追従性が高められる。

(3)実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する
と、先ず第１図および第２図において、機関本体Ｅに設
けられた一対の機関弁としての吸気弁１ａ，１ｂは、機
関の回転に同期して1/2の回転比で駆動されるカムシャ
フト２に一体的に設けられた低速用カム３および高速用
カム５と、カムシャフト２と平行なロッカシャフト６に
枢支される第１，第２駆動ロッカアーム７，８および自
由ロッカアーム９との働きによって開閉作動される。ま
た、前記機関本体Ｅには、一対の機関弁としての排気弁
（図示せず）が備えられており、これらの排気弁も前述
の吸気弁１ａ，１ｂと同様に開閉作動される。

カムシャフト２は機関本体Ｅの上方で回転自在に配設さ
れており、低速用カム３は一方の吸気弁１ａに対応する
位置でカムシャフト２に一体的に設けられる。また高速
用カム５は両吸気弁１ａ，１ｂ間に対応する位置でカム
シャフト２に一体的に設けられる。しかも、低速用カム
３は機関の低速運転時に対応した形状を有するものであ
り、カムシャフト２の半径方向に沿う外方への突出量が
比較的小さい高位部３ａを有する。また高速用カム５は
機関の高速運転時に対応した形状を有するものであり、
カムシャフト２の半径方向外方への突出量を低速用カム
３の高位部３ａよりも大としかつその高位部３ａよりも
広い中心角範囲にわたる高位部５ａを有する。さらに、
他方の吸気弁１ｂに対応する位置で、カムシャフト２に
は真円状の隆起部４が一体的に設けられており、この隆
起部４は低速運転時に吸気弁１ｂを閉弁状態に保つ働き
をする。

ロッカシャフト６は、カムシャフト２よりも下方で固定
配置される。このロッカシャフト６には第１および第２
駆動ロッカアーム７，８と自由ロッカアーム９とがそれ
ぞれ枢支されるが、第１および第２駆動ロッカアーム
７，８は基本的に同一形状に形成される。すなわち、第
１および第２駆動ロッカアーム７，８は、吸気弁１ａ，
１ｂに対応する位置で、その基部がロッカシャフト６に
揺動可能に枢支され、各吸気弁１ａ，１ｂの上方位置ま
で延設される。また第１駆動ロッカアーム７の上部には
低速用カム３に摺接するカムスリッパ１０が設けられ、
第２駆動ロッカアーム８の上部には隆起部４に当接し得
る当接部１１が設けられる。第１および第２駆動ロッカ
アーム７，８において、各吸気弁１ａ，１ｂの上方に位
置する端部には、各吸気弁１ａ，１ｂの上端に当接し得
るタペットねじ１２，１３が進退可能に螺着される。

一方、両吸気弁１ａ，１ｂの上部に鍔部１４，１５が設
けられている。これらの鍔部１４，１５と機関本体Ｅと
の間には吸気弁１ａ，１ｂを囲繞する弁ばね１６，１７
が介装されており、弁ばね１６，１７により、各吸気弁
１ａ，１ｂは閉弁方向すなわち上方に向けて付勢されて
いる。

第３図を併せて参照して、自由ロッカアーム９は、第１
および第２駆動ロッカアーム７，８間でロッカシャフト
６に枢支される。この自由ロッカアーム９は、ロッカシ
ャフト６から両吸気弁１ａ，１ｂ側にわずかに延出さ
れ、その上部には高速用カム５に摺接するカムスリッパ
１８が設けられる。

機関本体Ｅおよび自由ロッカアーム９間には、自由ロッ
カアーム９を高速用カム５側に向けて弾発付勢する弾発
付勢手段Ｒが介設されており、この弾発付勢手段Ｒは、
自由ロッカアーム９の端部下面に当接する有底円筒状の
リフタ１９と、該リフタ１９および機関本体Ｅ間に介装
したリフタばね２０とから成る。而してそのリフタばね
２０は、本発明の圧縮ばねとして機能するもので、その
圧縮反力により自由ロッカアーム９は常に高速用カム５
側に向けて弾発付勢されて、そのカムスリッパ１８が高
速用カム５に常時摺接される。

第４図において、第１および第２駆動ロッカアーム７，
８ならびに自由ロッカアーム９は、相互に摺接されてお
り、それらの相対各変位を可能とする状態と、各ロッカ
アーム７〜９を一体的に連結する状態とを切換可能な連
結手段２１が各ロッカアーム７，８，９に設けられる。

連結手段２１は、第１駆動ロッカアーム７および自由ロ
ッカアーム９を連結する位置およびその連結を解除する
位置間で移動可能な第１連結ピストン２２と、自由ロッ
カアーム９および第２駆動ロッカアーム８を連結する位
置およびその連結を解除する位置間で移動可能な第２連
結ピストン２３と、第１および第３連結ピストン２２，
２３の移動を規制するストッパ２４と、第１および第２
連結ピストン２２，２３を連結解除位置側に移動させる
べくストッパ２４を付勢するばね２５とを備える。

第１駆動ロッカアーム７には、自由ロッカアーム９側に
向けて開放するとともにロッカアシャフト６と平行な有
底の第１ガイド穴２６が穿設されており、この第１ガイ
ド穴２６の閉塞端側には段部２７を介して小径部２８が
設けられる。第１ガイド穴２６には第１連結ピストン２
２が摺合され、これにより第１連結ピストン２２と第１
ガイド穴２６の閉塞端との間に油圧室２９が画成され
る。また第１駆動ロッカアーム７には油圧室２９に連通
する油路３０が穿設され、ロッカシャフト６内には油圧
供給源（図示せず）に通じる油路３１が穿設される。さ
らに両油路３０，３１はロッカシャフト６の側壁に穿設
された連通孔３２を介して、第１駆動ロッカアーム７の
揺動状態の如何に拘らず常に連通する。

第１連結ピストン２２の軸方向長さは、その一端が段部
２７に当接したときに、その他端が第１駆動ロッカアー
ム７の自由ロッカアーム９側に臨む側面から自由ロッカ
アーム９側に突出しないように設定される。また第１ガ
イド穴２６の閉塞端と第１連結ピストン２２との間に
は、前記ばね２５よりもばね力の小さなばね３３が介装
される。

自由ロッカアーム９には、第１駆動ロッカアーム７の第
１ガイド穴２６に対応するガイド孔３４が、両側面間に
わたって穿設されており、このガイド孔３４にはガイド
孔３４の全長に対応する長さを有する第２連結ピストン
２３が摺合される。しかもこの第２連結ピストン２３の
外径は、第１連結ピストン２２と同一に設定される。

第２駆動ロッカアーム８には、前記ガイド孔３４に対応
して、自由ロッカアーム９側に向けて開放した有底の第
２ガイド穴３５が穿設され、この第２ガイド穴３５に円
板状のストッパ２４が摺合される。第２ガイド穴３５の
閉端側には規制段部３６を介して小径部３７が設けられ
る。また第２駆動ロッカアーム８には、第２ガイド穴３
５の閉塞端を貫通する挿通孔３８が第２ガイド穴３５と
同心にかつ小径にして穿設されており、ストッパ２４に
一体的かつ同心に設けられた小径の案内棒３９が挿通孔
３８に挿通される。さらにストッパ２４と第２ガイド穴
３５の閉塞端との間には、案内棒３９を囲撓するコイル
状のばね２５が介装される。

次にこの実施例の作用について説明すると、機関の低速
運転時には、連結手段２１の油圧室２９に油圧が供給さ
れず、ストッパ２４はばね２５によって自由ロッカアー
ム９側に押圧され、このため第１連結ピストン２２は第
２連結ピストン２３を介して段部２７に当接するまで移
動している。この状態で、第１および第２連結ピストン
２２，２３の当接面は、第１駆動ロッカアーム７および
自由ロッカアーム９の摺接面に対応する位置にあり、第
２連結ピストン２３およびストッパ２４の当接面は自由
ロッカアーム９および第２駆動ロッカアーム８の摺接面
に対応する位置にある。したがって、各ロッカアーム
７，８，９は、相互に摺設するとともに、第１および第
２連結ピストン２２，２３ならびに第２連結ピストン２
３およびストッパ２４をそれぞれ摺接させて、相対各変
位可能である。

このような連結手段２１の連結解除状態にあって、カム
シャフト２の回転動作により、第１駆動ロッカアーム７
は低速用カム３との摺接に応じて揺動し、一方の吸気弁
１ａが、その開弁時期を遅くするとともに閉弁時期を早
くし、しかもリフト量も小さくして開閉作動される。一
方、第２駆動ロッカアーム８は、隆起部４が真円状であ
るので揺動せず、他方の吸気弁１ｂは閉弁したままであ
る。このとき、自由ロッカアーム９は高速用カム５との
摺接により揺動するが、その揺動動作は両吸気弁１ａ，
１ｂの作動に何の影響も及ぼさない。

このようにして、機関の低速運転時には、一方の吸気弁
１ａのみが開閉作動され、燃費の低減およびアイドル特
性の向上を図ることができる。

機関の高速運転に際しては、連結手段２１の油圧室２９
に作動油圧が供給される。これにより、第５図で示すよ
うに、第１連結ピストン２２はばね２５のばね力に抗し
て自由ロッカアーム９側に移動し、第２連結ピストン２
３は第１連結ピストン２２に押されて第２駆動ロッカア
ーム８側に移動する。この結果、ストッパ２４が規制段
部３６に当接するまで、第１および第２連結ピストン２
２，２３が移動し、第１連結ピストン２２により第１駆
動ロッカアーム７および自由ロッカアーム９が連結さ
れ、第２連結ピストン２３により自由ロッカアーム９お
よび第２駆動ロッカアーム８が連結される。

このようにして、各ロッカアーム７，８，９が連結手段
２１によって相互に連結された状態では、高速用カム５
に摺接した自由ロッカアーム９の揺動量が最も大きいの
で、第１および第２駆動ロッカアーム７，８は自由ロッ
カアーム９とともに揺動する。したがって、両吸気弁１
ａ，１ｂが、その開弁時期を早くするとともに閉弁時期
を遅くし、しかもリフト量も大きくして開閉作動され
る。

このような連結手段２１による連結状態および連結解除
状態の切換えにあたって、自由ロッカアーム９が弾発付
勢手段Ｒにより高速用カム５に弾発的に摺接されてい
る。このため吸気弁１ａ，１ｂが静止状態にあるとき、
すなわち第１駆動ロッカアーム７が低速用カム３のベー
ス円部に摺接しており、また自由ロッカアーム９が高速
用カム５のベース円部に摺接しているときには、連結手
段２１における第１ガイド穴２６，ガイド孔３４および
第２ガイド穴３５の軸線は一致しており、したがって第
１および第２連結ピストン２２，２３の連結移動および
連結解除移動が円滑に行なわれ、連結手段２１の切換作
動を円滑にすることができる。

上述のような連結手段２１の働きによる機関の出力向上
効果を図示すると第６図の曲線Ａで示すようになる。こ
れに対し、機関の低速運転時に機関弁の作動を休止させ
ることがない従来の内燃機関のものを示すと曲線Ｂで示
すようになり、さらに機関の低速運転時に機関弁を休止
させるようにした従来のもの（特開昭５９−３７２２３
号公報等）を示すと曲線Ｃで示すようになり、この実施
例の構成によれば低速域から高速域の広い範囲にわたっ
て出力が向上することが明らかである。

以上の説明では、吸気弁１ａ，１ｂに関連する部分につ
いて述べたが、一対の排気弁についても吸気弁と同様に
作動されるものである。

Ｃ．発明の効果 以上のように本発明によれば、自由ロッカアームは、そ
れと機関本体との間に設けたばねに弾発付勢されてカム
に常時摺接されるので、駆動ロッカアームが機関弁の静
止状態に対応する位置となったときには、両ロッカアー
ムの相対位置を確実に一定に保つことができ、従って連
結手段における連結ピストンの切換作動を常に円滑にす
ることができる。

また上記ばねとしては、圧縮反力により自由ロッカアー
ムをカム側の弾発付勢する単純な圧縮ばねが用いられる
から、該ばね自体の設置スペース上の制約を極力抑えな
がら、自由ロッカアームに対し必要十分な弾発力を付与
することができて、該自由ロッカアームのカムに対する
高速追従性を高めることができ、従って機関の高速回転
時においても、前述の連結ピストンの切換作動を円滑に
する効果を確実に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は平面
図、第２図は第１図のII−II線断面図、第３図は第１図
のIII−III線断面図、第４図は第２図のIV−IV線断面
図、第５図は高速運転時の第４図に対応した断面図、第
６図は機関の出力特性を示す図である。 １ａ，１ｂ……機関弁としての吸気弁、２……カムシャ
フト、３，５……カム、７，８……駆動ロッカアーム、
９……自由ロッカアーム、１９……リフタ、２０……圧
縮ばねとしてのリフタばね、２１……連結手段、２２，
２３……連結ピストン、 Ｅ……機関本体、Ｒ……弾発付勢手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の回転に同期して回転駆動されるカム
   シャフトに一体化されるカムと、閉弁方向にばね付勢さ
   れた機関弁に当接される駆動ロッカアームと、機関弁に
   対して自由となることを可能としながら前記カムに摺接
   して駆動ロッカアームに隣接配置される自由ロッカアー
   ムと、両ロッカアームを連結する位置および連結を解除
   する位置間で移動可能な連結ピストンを有する連結手段
   とを備える内燃機関の動弁装置において、自由ロッカア
   ームと機関本体との間には、圧縮反力により自由ロッカ
   アームをカム側に弾発付勢する圧縮ばねが設けられるこ
   とを特徴とする、内燃機関の動弁装置。
2. 【請求項２】前記圧縮ばねは、自由ロッカアームに摺接
   されるリフタと機関本体間に介設されるリフタばねであ
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第項記載の内燃
   機関の動弁装置。