JPH06212924A - 可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関が高速回転したとしても、カム軸が
一回転するうちに確実にバルブの駆動モードを変更する
ことができる可変動弁機構を提供する。 【構成】 螺旋状のレール溝１３を備えたモード変更用
カム１２をカム軸１に設け、レール溝１３に係入及び抜
脱する従動ピン３９をローラ３４に並べて設け、前記従
動ピン３９の係入及び抜脱を行う油圧駆動手段を設け
た。ローラ３４及び従動ピン３９をカム軸１方向に一体
的に移動可能に設け、従動ピン３９がレール溝１３に係
入したときにはカム軸１が一回転するうちに従動ピン３
９がレール溝１３に従って移動しローラ３４がプロフィ
ルカム１１から外れるようレール溝１３を設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の運転状況に
応じて吸気バルブ又は排気バルブの駆動モードを変更す
る（例えば、開閉モードと休止モードとの間で変更した
り、低速用開閉モードと高速用開閉モードとの間で変更
したりする）ことができる可変動弁機構に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、図１０及び図１１に示すような可
変動弁機構が知られている（実開平３−１２２２０８号
公報）。この機構は、２つのロッカアーム５１を一体化
したロッカアームユニット５２をロッカシャフト５３に
揺動可能に支持し、両ロッカアーム５１間に渡したロー
ラシャフト５４にピストン５５をカム軸６０方向に移動
可能に外挿し、低速用カム６１又は高速用カム６２が当
接するローラ５６をピストン５５に回転可能に取付けた
ものである。

【０００３】そして、内燃機関が低速回転域から高速回
転域に移行するときには、ロッカシャフト５３内の中空
部５７及び一方のロッカアーム５１内のシリンダ室５８
を経てピストン５５に油圧を加え、該ピストン５５を図
１１に示す位置から右方向に移動させることにより、ロ
ーラ５６に当接するカムを低速用カム６１から高速用カ
ム６２に切替える。また、内燃機関が高速回転域から低
速回転域に移行するときには、前記油圧を解除し、圧縮
コイルばね５９の復帰力でピストン５５を図１１に示す
位置に戻すことにより、ローラ５６に当接するカムを高
速用カム６２から低速用カム６１に切替えるようになっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記ピストン５５及び
ローラ５６の移動時間は極力短いことが望ましく、少な
くともカム軸６０が一回転する時間より短くないと、異
音の発生、摩耗の増加等の不具合が発生しやすい。

【０００５】ところが、上記のようにピストン５５及び
ローラ５６を油圧力により移動させる方法では、その移
動時間の短縮化に限界があるため、内燃機関が高速回転
になればなるほど、前記不具合の発生の確率が高くなる
という問題があった。

【０００６】本発明の目的は、上記の課題を解決し、内
燃機関が高速回転したとしても、カム軸が一回転するう
ちに確実にバルブの駆動モードを変更することができ、
もって同変更時における信頼性が向上し、異音、摩耗等
の不具合の発生を防止することができる可変動弁機構を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の本発明の可変動弁機構では、カム軸
に設けられたプロフィルカムがロッカアームの当接部に
当接することで該ロッカアームが揺動してバルブを開閉
駆動する可変動弁機構において、螺旋状のレール溝を備
えたモード変更用カムを前記カム軸に設け、前記レール
溝に係入及び抜脱する従動部材をロッカアームの当接部
に並べて設け、前記従動部材の係入及び抜脱を行う駆動
手段を設け、前記当接部及び従動部材をカム軸方向に一
体的に移動可能に設け、前記従動部材がレール溝に係入
したときにはカム軸が一回転するうちに従動部材がレー
ル溝に従って移動し当接部がプロフィルカムから外れる
ようレール溝を設定するという手段をとった。

【０００８】また、請求項２記載の本発明の可変動弁機
構では、カム軸に設けられた作用角又はバルブリフト量
の異なる第一プロフィルカム又は第二プロフィルカムが
ロッカアームの当接部に当接することで該ロッカアーム
が揺動してバルブを開閉駆動する可変動弁機構におい
て、螺旋状のレール溝を備えたモード変更用カムを前記
カム軸に設け、前記レール溝に係入及び抜脱する従動部
材をロッカアームの当接部に並べて設け、前記従動部材
の係入及び抜脱を行う駆動手段を設け、前記当接部及び
従動部材をカム軸方向に一体的に移動可能に設け、前記
従動部材がレール溝に係入したときにはカム軸が一回転
するうちに従動部材がレール溝に従って移動し当接部が
第一プロフィルカムから第二プロフィルカムに移動する
ようレール溝を設定するという手段をとった。

【０００９】本発明において、駆動手段としては、油圧
駆動手段、電磁力駆動手段等を例示することができる。
また、第一プロフィルカムと第二プロフィルカムは、例
えば、それぞれ低速回転域用と高速回転域用として設定
することができる。

【００１０】

【作用】本発明の可変動弁機構によれば、内燃機関が高
速回転したとしても、カム軸が一回転するうちに、レー
ル溝に係入した従動部材が該レール溝に従って強制的に
移動させられるため、当接部が、請求項１発明の場合は
プロフィルカムから外れ、請求項２発明の場合は第一プ
ロフィルカムから第二プロフィルカムに移動する。従っ
て、バルブの駆動モードを、請求項１発明の場合は開閉
モードから休止モードに、請求項２発明の場合は作用角
又はバルブリフト量の異なる第一開閉モードから第二開
閉モードに、それぞれ確実に変更することができる。従
って、バルブの駆動モードの変更時における信頼性が向
上し、異音、摩耗等の不具合の発生を防止することがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を吸気バルブ又は排気バルブの
駆動モードを開閉モードと休止モードとの間で変更する
可変動弁機構に具体化した第一実施例について、図１〜
図７を参照して説明する。なお、吸気バルブでも排気バ
ルブでも当該機構の基本構成は同じなので、便宜上、吸
気バルブの当該機構のみを図示して説明する。

【００１２】カム軸１には、ベース円にノーズを備えた
プロフィルカム１１と、該プロフィルカム１１のベース
円と略同径の円柱面に螺旋状のレール溝１３を備えたモ
ード変更用カム１２と、該モード変更用カム１２のベー
ス円より小径の環状溝１６とが並んで形成されている。
カム軸１の斜め下方に配された中空のロッカシャフト２
には、ロッカアームユニット３がその基端部において揺
動可能に取付けられている。

【００１３】前記ロッカアームユニット３は、スイング
アームタイプの２つのロッカアーム３１と、両ロッカア
ーム３１の下部を連結している２つの連結部３２とを備
えている。両ロッカアーム３１の中央部間にはローラシ
ャフト３３が渡され、該ローラシャフト３３にはプロフ
ィルカム１１の当接部としてのローラ３４がベアリング
３５を介して回転可能にかつカム軸１方向に移動可能に
取付けられている。また、前記ロッカシャフト２及びロ
ーラシャフト３３にはローラガイド３６がカム軸１方向
に移動可能に外挿され、該ローラガイド３６はローラ３
４の両側面を抱持してローラ３４と共に移動するように
なっている。また、ローラシャフト３３の図１等におけ
る左側にはリターンスプリング３７が外挿され、該リタ
ーンスプリング３７は常にローラガイド３６及びローラ
３４を右方向へ付勢している。

【００１４】ローラガイド３６にはローラ３４に並ぶシ
リンダ３８が、モード変更用カム１２に向けて突設され
ている。このシリンダ３８には、従動ピン３９付きのピ
ストン４０が摺動可能に挿入されるとともに、該ピスト
ン４０をロッカシャフト２側へ付勢するリターンスプリ
ング４１が挿入されている。従動ピン３９の先端は、シ
リンダ３８からの繰出時にはモード変更用カム１２のレ
ール溝１３に係入し、退入時にはレール溝１３から抜脱
するようになっている。

【００１５】前記ロッカシャフト２の中空部２１には高
圧油２２が図示しない供給源より供給され、該高圧油２
２はロッカシャフト２に貫設された油孔２３からシリン
ダ３８内に供給されるようになっている。また、図３及
び図４に示すようにシリンダ３８等が移動したときに
も、該シリンダ３８に油圧をかけ続けることができるよ
うに、ローラガイド３６の内周には高圧油２２をシリン
ダ３８へ導く凹溝４２が設けられている。すなわち、前
記シリンダ３８及びピストン４０と、前記中空部２１→
油孔２３→凹溝４２という油路とにより、前記従動ピン
３９の係入及び抜脱を行う駆動手段が構成されている。

【００１６】そして、前記駆動手段による油圧力により
従動ピン３９がレール溝１３に係入したときには、カム
軸１が一回転するうちに、従動ピン３９がレール溝１３
に沿って環状溝１６に移動し、該従動ピン３９と共にロ
ーラガイド３６及びローラ３４が左方向へ移動し、もっ
てローラ３４がプロフィルカム１１からモード変更用カ
ム１２に移動するように、前記レール溝１３は図７に示
すような展開形状に設定されている。すなわち、モード
変更用カム１２の一周分のカム角３６０度のうち例えば
２４０度の範囲にレール溝１３が形成されており、該レ
ール溝１３は、カム軸１方向に変位しない従動ピン係入
区間１４と、カム軸１方向に斜めに変位して環状溝１６
に開口する従動ピン移動区間１５とから構成されてい
る。

【００１７】図５及び図６に示すように、前記ロッカア
ーム３１の先端側の連結部３２の下面には２つのパッド
４３が固着され、該パッド４３が２つの吸気バルブ５
（図５及び図６では手前側の吸気バルブ５のみ現れてい
る。）の基端を押圧することで、両吸気バルブ５を開閉
駆動できるようになっている。

【００１８】以上のように構成された第一実施例の可変
動弁機構について、次のその作用効果を説明する。ま
ず、内燃機関に通常の出力が必要とされる時には、可変
動弁機構による吸気バルブ５の駆動モードを開閉モード
にする。そのためには、前記油路への油圧を切るか、又
は、従動ピン３９が作動しないような低油圧にすればよ
い。すると、図１及び図２に示すように、従動ピン３９
はリターンスプリング４１によりシリンダ３８内に退入
し、ローラガイド３６はリターンスプリング３７により
右方向に付勢されて右側のロッカアーム３１に当接す
る。従って、図５に示すように、ローラ３４はプロフィ
ルカム１１の下に位置し、カム軸１が回転すると、プロ
フィルカム１１がローラ３４を押圧してロッカアーム３
１を揺動させ、吸気バルブ５を開閉駆動する。

【００１９】次に、内燃機関に通常の出力が必要とされ
ないとき、例えば、内燃機関の回転数が低いとき、
負荷が小さいとき、エンジンブレーキ等で燃料が長時
間カットされているとき等には、可変動弁機構による吸
気バルブ５の駆動モードをモード変更モードに変更す
る。そのためには、前記油路に高い油圧をかければよ
い。すると、図３に示すように、高圧油２２が中空部２
１→油孔２３→凹溝４２を経てシリンダ３８内に供給さ
れ、従動ピン３９はシリンダ３８から繰出してモード変
更用カム１２のレール溝１３に係入する。このとき、レ
ール溝１３にはカム軸１方向に変位しない従動ピン係入
区間１４が設けてあるので、休止カム１２が回転してい
ても、従動ピン３９はレール溝１３にスムースに係入す
る。

【００２０】続いて、前述の通りカム軸１が一回転する
うちに、図４に示すように、従動ピン３９がレール溝１
３の従動ピン移動区間１５に従って環状溝１６にまで移
動し、ローラ３４がプロフィルカム１１から外れてモー
ド変更用カム１２に移動する。このため、異音はほとん
ど発生せず、また摩耗も増加しない。モード変更用カム
１２の円柱面はプロフィルカム１１のベース円と略同径
であり、またノーズが無いので、ロッカアーム３１を揺
動させることはできず、その気筒は吸気バルブ５が閉じ
たまま非作動状態となる。従って、燃料消費量を低減さ
せることができる。

【００２１】次に、本発明を吸気バルブ又は排気バルブ
の駆動モードを低速用開閉モードと高速用開閉モードと
の間で変更する可変動弁機構に具体化した第二実施例に
ついて、図８及び図９を参照して説明する。

【００２２】本実施例は、第一実施例の一つのプロフィ
ルカム１１に代えて、ベース円に作用角及びバルブリフ
ト量の小さいノーズを備えた右側の低速用プロフィルカ
ム１７と、ベース円に作用角及びバルブリフト量の大き
いノーズを備えた左側の高速用プロフィルカム１８とを
設け、レール溝１３による従動ピン３９の移動に伴い、
ローラ３４が低速用プロフィルカム１７から高速用プロ
フィルカム１８に移動するように、レール溝１３やロー
ラガイド３６を設定した点においてのみ、第一実施例と
相違するものである。よって、本実施例のその他の構成
については、図８及び図９に第一実施例と同一の符号を
付して重複説明を避ける。

【００２３】本実施例の可変動弁機構の作用効果は次の
通りである。まず、内燃機関が低速回転域のときは、吸
気バルブの駆動モードを低速用開閉モードにする。その
ためには、前記油路への油圧を切るか、又は、従動ピン
３９が作動しないような低油圧にすればよい。すると、
第一実施例と同様に従動ピン３９はシリンダ３８内に退
入し、図８に示すように、ローラ３４は低速用プロフィ
ルカム１７の下に位置する。従って、カム軸１が回転す
ると、低速用プロフィルカム１７がローラ３４を押圧し
てロッカアーム３１を揺動させ、吸気バルブ（図示略）
を小さい作用角及びバルブリフト量で開閉駆動する。従
って、内燃機関の低速回転域における出力（特にトル
ク）を高めることができる。

【００２４】次に、内燃機関が高速回転域に移行すると
きには、吸気バルブの駆動モードを高速用開閉モードに
変更する。そのためには、前記油路に高い油圧をかけれ
ばよい。すると、第一実施例と同様に従動ピン３９はレ
ール溝１３にスムースに係入し、カム軸１が一回転する
うちに、従動ピン３９は環状溝１６にまで移動し、ロー
ラ３４は低速用プロフィルカム１７から高速用プロフィ
ルカム１８に移動する。このとき、異音はほとんど発生
せず、また摩耗も増加しない。そして、高速用プロフィ
ルカム１８がローラ３４を押圧してロッカアーム３１を
揺動させ、吸気バルブ（図示略）を大きい作用角及びバ
ルブリフト量で開閉駆動する。従って、内燃機関の高速
回転域における出力（特に馬力）を高めることができ
る。

【００２５】なお、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適
宜変更して具体化することもできる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の可変動弁機構は、上記の通り構
成されているので、内燃機関が高速回転したとしても、
カム軸が一回転するうちに確実にバルブの駆動モードを
変更することができ、もって同変更時における信頼性が
向上し、異音、摩耗等の不具合の発生を防止することが
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第一実施例の可変動弁機構を一部
破断して示す斜視図である。

【図２】バルブ開閉モードにおける同可変動弁機構の一
部破断平面図である。

【図３】バルブモード変更時における同可変動弁機構の
一部破断平面図である。

【図４】バルブ休止モードにおける同可変動弁機構の一
部破断平面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図７】同可変動弁機構のモード変更カム及びレール溝
の展開図である。

【図８】本発明による第二実施例の可変動弁機構を示
し、バルブ低速用開閉モードにおける一部破断平面図で
ある。

【図９】バルブ高速用開閉モードにおける同可変動弁機
構の一部破断平面図である。

【図１０】従来の可変動弁機構の側断面図である。

【図１１】同可変動弁機構の平断面図である。

【符号の説明】

１ カム軸 ２ ロッカシャ
フト ５ 吸気バルブ １１ プロフィル
カム １２ モード変更用カム １３ レール溝 １７ 低速用プロフィルカム １８ 高速用プ
ロフィルカム ２１ 中空部 ２２ 高圧油 ２３ 油孔 ３１ ロッカア
ーム ３４ ローラ ３８ シリンダ ３９ 従動ピン ４０ ピストン ４１ リターンスプリング ４２ 凹溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 憲生 愛知県西尾市中畑町浜田下10番地 株式会 社オティックス内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カム軸に設けられたプロフィルカムがロ
   ッカアームの当接部に当接することで該ロッカアームが
   揺動してバルブを開閉駆動する可変動弁機構において、 螺旋状のレール溝を備えたモード変更用カムを前記カム
   軸に設け、前記レール溝に係入及び抜脱する従動部材を
   ロッカアームの当接部に並べて設け、前記従動部材の係
   入及び抜脱を行う駆動手段を設け、前記当接部及び従動
   部材をカム軸方向に一体的に移動可能に設け、前記従動
   部材がレール溝に係入したときにはカム軸が一回転する
   うちに従動部材がレール溝に従って移動し当接部がプロ
   フィルカムから外れるようレール溝を設定したことを特
   徴とする可変動弁機構。
2. 【請求項２】 カム軸に設けられた作用角又はバルブリ
   フト量の異なる第一プロフィルカム又は第二プロフィル
   カムがロッカアームの当接部に当接することで該ロッカ
   アームが揺動してバルブを開閉駆動する可変動弁機構に
   おいて、 螺旋状のレール溝を備えたモード変更用カムを前記カム
   軸に設け、前記レール溝に係入及び抜脱する従動部材を
   ロッカアームの当接部に並べて設け、前記従動部材の係
   入及び抜脱を行う駆動手段を設け、前記当接部及び従動
   部材をカム軸方向に一体的に移動可能に設け、前記従動
   部材がレール溝に係入したときにはカム軸が一回転する
   うちに従動部材がレール溝に従って移動し当接部が第一
   プロフィルカムから第二プロフィルカムに移動するよう
   レール溝を設定したことを特徴とする可変動弁機構。