JPH0625525B2 - 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、機関弁を閉弁方向へ付勢する弁ばねと、機関
弁を開弁させるリフト部及び機関弁の閉弁を許容するベ
ース部を有するカムと、このカムから機関弁に至る力の
伝達系に介装されて弁頭間隙を排除する油圧タペットと
を備えた内燃機関の動弁装置の改良に関する。

(2)従来の技術 従来、かかる動弁装置において、カム軸の芯振れや撓み
に起因するカムの振動により機関弁に閉弁不良を惹起す
るのを防止するために、カムのベース部に閉弁点から開
弁点に向って下り勾配をつけると共に、それらの二点間
の落差を油圧タペットの遊びに相当するリフト量または
それよりやゝ小さいリフト量に設定して、機関弁の開弁
時期を狂わせることなく、ベース部のリフト方向の振れ
をベース部の下り勾配と相殺させるようにすることが知
られている（特開昭５９−４３９１１号公報参照）。

(3)発明が解決しようとする課題 上記のようにカムのベース部に閉弁点から開弁点に向っ
て直線的に下り勾配をつけるものでは、その下り勾配が
比較的緩やかになるため、機関弁の閉弁直後にベース部
にリフト方向の大きな振れが起こったときには、これを
上記下り勾配で相殺することが困難である。殊に、ベー
ス部の大きな振れは機関弁の閉弁直後に発生し易い。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、機関弁
の閉弁直後、カムのベース部にリフト方向の大きな振れ
が生じても、その振れの影響を機関弁に及ぼさないよう
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 上記目的を達成するために、本発明は、カムのベース部
が、閉弁点から所定の第１中間点に向って下る１次下り
勾配部と、第１中間点から所定の第２中間点に向って上
り且つその勾配がリフト部の開弁緩衝曲線より緩い上り
勾配部と、第２中間点から開弁点までの区間内に在って
開弁点に近づくにつれて下る２次下り勾配部とを少なく
とも有し、１次下り勾配部の、油圧タペットの伸縮量に
換算した下り量をＡ、第１中間点及び開弁点間の高低差
をＢ、油圧タペットの遊びをＬｏとしたとき、 Ａ≧Ｂ………………(1) Ｌｏ≧Ａ−Ｂ………(2) 上記(1)及び(2)式が成立するようにＡ及びＢを設定した
ことを第１の特徴とし、また、カムのベース部が、閉弁
点から所定の第１中間点に向って下る１次下り勾配部
と、第１中間点から所定の第２中間点に向って上り且つ
その勾配がリフト部の開弁緩衝曲線より緩い上り勾配部
と、第２中間点から開弁点に向って下る２次下り勾配部
とを有し、１次下り勾配部の、油圧タペットの伸縮量に
換算した下り量をＡ、第１中間点及び開弁点間の高低差
をＢ、油圧タペットの遊びをＬｏとしたとき、 Ａ≧Ｂ………………(1) Ｌｏ≧Ａ−Ｂ………(2) 上記(1)及び(2)式が成立するようにＡ及びＢを設定した
ことを第２の特徴とし、更に、カムのベース部が、閉弁
点から所定の第１中間点に向って下る１次下り勾配部
と、第１中間点から所定の第２中間点に向って上り且つ
その勾配がリフト部の開弁緩衝曲線より緩い１次上り勾
配部と、第２中間点から所定の第３中間点に向って下る
２次下り勾配部と、第３中間点から開弁点までの区間内
に在って開弁点に近づくにつれて上り且つその勾配がリ
フト部の開弁緩衝曲線より緩い２次上り勾配部とを少な
くとも有し、１次下り勾配部の、油圧タペットの伸縮量
に換算した下り量をＡ、第１中間点及び開弁点間の高低
差をＢ、油圧タペットの遊びをＬｏとしたとき、 Ａ≧Ｂ………………(1) Ｌｏ≧Ａ−Ｂ………(2) 上記(1)及び(2)式が成立するようにＡ及びＢを設定した
ことを第３の特徴とする。

(2)作 用 上記構成によれば、カムのベース部において、閉弁点か
ら下る１次下り勾配部の次に上り勾配部が続くため、そ
の１次下り勾配部には大なる勾配及び下り量を与えるこ
とができ、したがって機関弁の閉弁直後に生じるベース
部の大なるリフト方向の振れでも上記下り勾配部の勾配
によって相殺することができ、また相殺しきれない振れ
は油圧タペットの遊びによって吸収される。しかも、上
記上り勾配部の勾配はリフト部の開弁緩衝曲線の勾配よ
りも緩いので、この上り勾配部によって油圧タペットを
作動させることはない。

更にその上り勾配部よりも後のベース部後半に２次下り
勾配部が特設されることにより、そのベース部後半で生
じるリフト方向の振れが吸収される。

さらにまた、前記(1)及び(2)式の成立によって、開弁点
は常に閉弁点と同レベル若しくはそれより低いレベルに
設定されることになり、リフト部の作動時には油圧タペ
ットを遅れなく作動させることができる。

(3)実 施 例 以下、図面により本発明の実施例について説明する。

先ず本発明の第１実施例を示す第１図において、内燃機
関のシリンダヘッド１には燃焼室２と、この燃焼室２に
開口するポート３とが形成されており、そのポートは
吸，排気弁等の機関弁４により開閉される。

機関弁４はシリンダヘッド１にバルブガイド５を介して
昇降自在に支承され、本発明による動弁装置６により開
閉駆動される。

動弁装置６は、機関弁４の頭部に固着されたリテーナ４
ａとシリンダヘッド１との間に縮設されて機関弁４を閉
じ方向に付勢する弁ばね７と、シリンダヘッド１の支持
孔８に装着される油圧タペット９と、この油圧タペット
９に揺動自在に支承されて先端部を機関弁４の頭部に係
合させるカムフォロア１０と、シリンダヘッド１に支承
されて図示しないクランク軸より回転駆動され、カムフ
ォロア１０の上側に形成されたスリッパ面１０ａにカム
Ｃを係合させるカム軸１１とより構成される。

上記カムＣは、第１図及び第２図に示すように、機関弁
４を開弁させるリフト部Ｃｌと、同弁４の閉弁を許容す
るベース部Ｃｂとを有し、両部Ｃｌ，Ｃｂの境界点の一
方が閉弁点Ｐｃ、他方が開弁点Ｐｏとなる。ベース部Ｃ
ｂには閉弁点Ｐｃ側から順に第１及び第２中間点Ｐ_１，
Ｐ_２が設定されると共に、閉弁点Ｐｃ及び第１中間点Ｐ
_１間を結ぶ部分は閉弁点Ｐｃから下る１次下り勾配部ｄ
_１に形成され、第１及び第２中間点Ｐ_１，Ｐ_２間を結ぶ
部分は第１中間点Ｐ_１から上る上り勾配部ａ_１に形成さ
れ、また第２中間点Ｐ_２及び開弁点Ｐｏ間を結ぶ部分は
第２中間点Ｐ_２から下る２次下り勾配部ｄ_２に形成され
る。その際、上り勾配部ａ_１の勾配は、前記リフト部Ｃ
ｌの開弁緩衝曲線の勾配よりも緩く設定される。

次に第３図により前記油圧タペット９について説明す
る。油圧タペット９は、有底のシリンダ２０と、このシ
リンダ２０のシリンダ孔２０ａに摺動自在に嵌合してそ
の内部に油圧室２１を画成するプランジャ２２とを主た
る構成要素としており、シリンダ２０が前記支持孔８に
嵌着される。プランジャ２２はその外端の球状端部２２
ａをカムフォロア１０基端部の球状凹部１０ｂに係合さ
せる。

プランジャ２２には油溜室２３と、この油溜室２３を前
記油圧室２１に連通する弁孔２４とが設けられており、
油溜室２３は、プランジャ２２の側壁の油孔２５、シリ
ンダ２０及びプランジャ２２の摺動面間の環状油路２７
及びシリンダ２０の側壁の油孔２６を介して、シリンダ
ヘッド１に穿設された給油路３２に連通し、この給油路
３２は図示しない油ポンプの吐出口に連なる。したがっ
て機関の運転中、油溜室２３は油ポンプから送られる油
によって常に満たされる。

プランジャ２２の下端にはハット形のバルブケージ２８
のフランジ部２８ａが嵌合され、そしてかしめリング３
３により固着される。このバルブケージ２８には、それ
に開閉ストロークを規定されつゝ前記弁孔２４を開閉す
るフリーボール型のチエック弁２９が収容される。即
ち、チエック弁２９は閉弁方向にばね付勢されてはおら
ず、油圧室２１の昇圧にのみ依存して弁孔２４を閉じる
ようになっている。

更に油圧室２１にはプランジャ２２をシリンダ２０の上
方へ突出させるように付勢する伸長ばね３１が収容され
る。

而して、カムＣの回転に伴いリフト部Ｃｌがカムフォロ
ア１０のスリッパ面１０ａに押圧力を加えると、油圧タ
ペット９では、プランジャ２２が油圧室２１側へ押圧さ
れるので、油圧室２１が昇圧し始め、該室２１から弁孔
２４を通して油溜室２３へ少量の油が流出することによ
りプランジャ２２が初期沈みを起こした後、チエック弁
２９が弁孔２４を閉じて油圧室２１の油圧を保持し、続
いて油圧室２１の油中に混在する気泡の圧縮等に起因し
てプランジャ２２全体が弾性沈みを起こした後、油圧室
２１の油圧が急上昇し、その油圧によりプランジャ２２
が踏張力が発揮する結果、カムフォロア１０は、プラン
ジャ２２の球状端部２２ａを支点として、リフト部Ｃｌ
により下方へ揺動され、弁ばね７の力に抗して機関弁４
を開く。

機関弁４の開弁中、油圧室２１の高圧の油がシリンダ２
０及びプランジャ２２の摺動間隙へ僅かに漏洩するた
め、プランジャ２２はリーク沈みを起こす。

次に、カムＣのベース部Ｃｂがカムフォロア１０に到来
すると、弁ばね７が機関弁４をカムフォロア１０と共に
押上げて閉弁位置に戻す。他方、油圧タペット９では伸
長ばね３１がプランジャ２２を伸長復帰させてカムフォ
ロア１０のスリッパ面１０ａをカム１１ａに当接させ、
これによって弁頭間隙を排除する。

そして、伸長ばね３１のプランジャ２２に対する伸長作
用により油圧室２１が減圧すれば、チエック弁２９が開
弁するので、油溜室２３の油が弁孔２４を通して油圧室
２１に供給され、油圧室２１からの油の流出分が補充さ
れる。

こゝで、 Ｌｏ…油圧タペットの遊び_1A …チエック弁２９が閉じるに要する油圧タペット９
の初期沈み量_1B …油圧室２１の油中気泡の圧縮等に起因するタペッ
ト９の弾性沈み量 Ｌ…機関弁４の開弁中、油圧タペット９が油圧室２１か
らの油圧リークによって沈むリーク沈み量 としたとき、前記カムＣのベース部Ｃｂにおける１次下
り勾配部ｄ_１の、油圧タペット９の伸縮量に換算した下
り量Ａ、並びに第１中間点Ｐ_１及び開弁点Ｐｏ間の、油
圧タペット９の伸縮量に換算した高低差Ｂは次式が成立
するように設定される。

Ａ＞Ｂ…………………(1) Ｌｏ＝_1A＋_1B＋Ｌ＞Ａ−Ｂ……(2) また上り勾配部ａ_１の上り量Ｄは前記下り量Ａより小さ
く設定される。

次にこの実施例の作用について説明する。

第４図はカムＣの回転に伴う油圧タペット９及び機関弁
４の各変位を示すものである。同図において、点ａでリ
フト部Ｃｌの作動によりプランジャ２２が沈みを始め、
点ｂでチエック弁２９が閉じ、点ｂ−ｃ間で油圧タペッ
ト９に弾性沈みを生じ、点ｄで機関弁４の開弁が開始さ
れ、点ｅで機関弁４が閉弁（弁座に着座）し、点ｆ−ｇ
間で前記弾性沈みの反発力によりプランジャ２２が伸
び、点ｈでプランジャ２２が弁頭間隙を排除すべく完全
復帰する。

点ｈを過ぎると、点ｉに達するまでプランジャ２２はチ
エック弁２９を開いたまゝカムＣのベース部Ｃｂにおけ
る１次下り勾配部ｄ_１に沿って伸びて行く。特に、１次
下り勾配部ｄ_１は閉弁点Ｐｃからベース部Ｃｂの第１中
間点Ｐ_１まで下っているので、ベース部の全長に亘って
下る従来のものに比し、その勾配及び下り量は大であ
り、したがって機関弁４の閉弁直後にカムＣがリフト方
へ大きく振れても、その振れは１次下り勾配部ｄ_１の大
なる下り勾配及び下り量によって相殺され、油圧タペッ
ト９のチエック弁２９の閉弁を防止し得る。その結果、
機関弁４は無用な開弁力を全く受けず、正常な閉弁状態
を維持することができる。

この場合、カムＣの振れが１次下り勾配部ｄ_１の勾配で
相殺しきれない程大であれば、残余の振れは油圧タペッ
ト９自体の遊びＬｏによって吸収される。

特に油圧タペット９を自由チエック弁型に構成した本実
施例では、その遊びＬｏは、初期沈み量_1A＋弾性沈み
量_1B＋リーク沈み量Ｌとなり、就中、_1Aは油圧タペ
ット９のチエック弁２９の開閉ストロークの選定により
自由に大きく設定できるから、チエック弁２９の閉じ後
の油圧タペット９の踏張機能を何等損じることなく遊び
Ｌｏを大きく取ることが可能であり、これによって油圧
タペット９の吸振幅を増大させ、カムＣの残余の振れを
確実に吸収することができる。

点ｉを過ぎると、点ｊに達するまでプランジャ２２はカ
ムＣのベース部Ｃｂにおける上り勾配部ｂ_２に沿って沈
んでいくが、この上り勾配部ａ_１の勾配はリフト部Ｃｌ
の開弁緩衝曲線の勾配よりも緩くなっているから、この
間のプランジャ２２の沈み速度は遅く、チエック弁２９
の閉弁をもたらすには至らない。

点ｊを過ぎると、再び点ａに達するまでプランジャ２２
はベース部Ｃｂにおける２次下り勾配部ｄ_２に沿って伸
びて行くので、機関弁４の開弁直前にカムＣがリフト方
向へ振れても、その振れは２次下り勾配部ｄ_２の下り勾
配及び油圧タペット９の遊びＬｏによって吸収され、チ
エック弁２９の閉弁を防止し得る。

したがって、再びカムＣのリフト部Ｃｌが作動したとき
は、チエック弁２９を所定時期に閉弁し得るので、機関
弁４の開弁開始時期を安定させることができる。

第５図は本発明の第２実施例を示すもので、上り勾配部
ａ_１の上り量Ｄを下り勾配部ｄ_１の下り量Ａと等しく設
定したもので、その他の構成は前実施例と略同様であ
る。

この実施例によれば、２次下り勾配部ｄ_２の下り量を比
較的大きく得ることができ、機関弁４の開弁直前におけ
るカムＣのリフト方向の大なる振れに対応することがで
きる。

第６図は本発明の第３実施例を示すもので、上り勾配部
ａ_１の上り量Ｄを１次下り勾配部ｄ_１の下り量Ａより大
きく設定したもので、その他の構成は前記第１実施例と
略同様である。

この実施例によれば、２次下り勾配部ｄ_２の下り量を更
に大きく得ることができる。

第７図は本発明の第４実施例を示すもので、第１中間点
Ｐ_１及び開弁点Ｐｏを同レベルに、即ちＢ＝０に設定し
たもので、その他の構成は前記第１実施例と略同様であ
る。

この実施例によれば、２次下り勾配部ｄ_２の下り量をよ
り一層大きく得ることができる。

第８図は本発明の第５実施例を示すもので、２次下り勾
配部ｄ_２と開弁点Ｐｏとの間に、上り勾配がリフト部Ｃ
ｌの開弁緩衝曲線より緩い２次上り勾配部ｄ_２を設け、
閉弁点Ｐｃ及び開弁点Ｐｏを同レベルに、即ちＡ＝Ｂに
設定したもので、その他の構成は前記第１実施例と略同
様である。

第９図は本発明の第６実施例を示すもので、ベース部Ｃ
ｂの第１中間点Ｐ_１以降に、１次下り勾配部ｄ_１の下り
量Ａより小さい量を以て上りと下りを複数回繰返す多次
の上り勾配部及び下り勾配部を設けたもので、その他の
構成は前記第１実施例と略同様である。

また第１０図は本発明の第７実施例を示すもので、油圧
タペット９を、固定のロッカ軸３５に枢支されるカムフ
ォロア１０の揺動端部に装着して、その先端を機関弁４
頭部に当接させた点を除けば第１実施例と同様構成であ
る。

尚、第５図ないし第１０図中、前記第１実施例と対応す
る部分には同一符号を付す。

Ｃ．発明の効果 以上のように本発明によれば、カムのベース部におい
て、閉弁点から下る１次下り勾配部の直後に上り勾配部
を設けたので、１次下り勾配部に大なる勾配及び下り量
を与えることができ、油圧タペットの吸振機能と相俟っ
て、機関弁閉じ直後のベース部の大なる振れを効果的に
吸収することができる。

しかも、１次下り勾配部に続く上り勾配部の勾配は、カ
ムのリフト部における開弁緩衝曲線の勾配より緩く設定
されているから、該上り勾配部により油圧タペットの作
動を回避することができる。

そして、上記上り勾配よりも後のベース部後半に２次下
り勾配部が特設されるので、その２次下り勾配部によっ
て、ベース部後半で生じるリフト方向の振れを効果的に
吸収することができる。

さらに、ベース部において、１次下り勾配部の下り量Ａ
と、第１中間点及び開弁点間の高低差Ｂとを Ａ≧Ｂ と設定すると共に、Ａ−Ｂを油圧タペットの遊びＬｏに
対し Ｌｏ≧Ａ−Ｂ と設定したので、開弁点を常に閉弁点と同レベル若しく
はそれより低いレベルに設定でき、これにより機関弁閉
弁時の着座力低下の発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示すもの
で、第１図は全体図、第２図はカムのプロフィル展開
図、第３図は油圧タペットの縦断面図、第４図はカムの
回転に伴う油圧タペット及び機関弁の変位特性線図、第
５図ないし第９図は本発明の第２ないし第６実施例を示
すカムのプロフィル展開図、第１０図は本発明の第７実
施例を示す、第１図に対応した全体図である。 ａ_１……上り勾配部としての１次上り勾配部、ａ_２……
２次上り勾配部、Ｃ……カム、Ｃｌ……リフト部、Ｃｂ
……ベース部、ｄ_１……１次下り勾配部、ｄ_２……２次
下り勾配部、Ｐｃ……閉弁点、Ｐｏ……開弁点、Ｐ_１，
Ｐ_２……第１，第２中間点 ４……機関弁、６……動弁装置、９……油圧タペット、
１０……カムフォロア、１１……カム軸、２０……シリ
ンダ、２１……油圧室、２２……プランジャ、２３……
油溜室、２８……バルブケージ、２９……チエック弁、
３１……伸長ばね

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関弁（４）を閉弁方向へ付勢する弁ばね
   （７）と、機関弁（４）を開弁させるリフト部（Ｃｌ）
   及び機関弁（４）の閉弁を許容するベース部（Ｃｂ）を
   有するカム（Ｃ）と、このカム（Ｃ）から機関弁（４）
   に至る力の伝達系に介装されて弁頭間隙を排除する油圧
   タペット（９）とを備えた内燃機関の動弁装置におい
   て、カム（Ｃ）のベース部（Ｃｂ）が、閉弁点（Ｐｃ）
   から所定の第１中間点（Ｐ_１）に向って下る１次下り勾
   配部（ｄ_１）と、第１中間点（Ｐ_１）から所定の第２中
   間点（Ｐ_２）に向って上り且つその勾配がリフト部（Ｃ
   ｌ）の開弁緩衝曲線より緩い上り勾配部（ａ_１）と、第
   ２中間点（Ｐ_２）から開弁点（Ｐｏ）までの区間内に在
   って開弁点（Ｐｏ）に近づくにつれて下る２次下り勾配
   部（ｄ_２）とを少なくとも有し、１次下り勾配部
   （ｄ_１）の、油圧タペット（９）の伸縮量に換算した下
   り量をＡ、第１中間点（Ｐ_１）及び開弁点（Ｐｏ）間の
   高低差をＢ、油圧タペット（９）の遊びをＬｏとしたと
   き、 Ａ≧Ｂ………………(1) Ｌｏ≧Ａ−Ｂ………(2) 上記(1)及び(2)式が成立するようにＡ及びＢを設定した
   ことを特徴とする、内燃機関の動弁装置。
2. 【請求項２】機関弁（４）を閉弁方向へ付勢する弁ばね
   （７）と、機関弁（４）を開弁させるリフト部（Ｃｌ）
   及び機関弁（４）の閉弁を許容するベース部（Ｃｂ）を
   有するカム（Ｃ）と、このカム（Ｃ）から機関弁（４）
   に至る力の伝達系に介装されて弁頭間隙を排除する油圧
   タペット（９）とを備えた内燃機関の動弁装置におい
   て、カム（Ｃ）のベース部（Ｃｂ）が、閉弁点（Ｐｃ）
   から所定の第１中間点（Ｐ_１）に向って下る１次下り勾
   配部（ｄ_１）と、第１中間点（Ｐ_１）から所定の第２中
   間点（Ｐ_２）に向って上り且つその勾配がリフト部（Ｃ
   ｌ）の開弁緩衝曲線より緩い上り勾配部（ａ_１）と、第
   ２中間点（Ｐ_２）から開弁点（Ｐｏ）に向って下る２次
   下り勾配部（ｄ_２）とを有し、１次下り勾配部（ｄ_１）
   の、油圧タペット（９）の伸縮量に換算した下り量を
   Ａ、第１中間点（Ｐ_１）及び開弁点（Ｐｏ）間の高低差
   をＢ、油圧タペット（９）の遊びをＬｏとしたとき、 Ａ≧Ｂ………………(1) Ｌｏ≧Ａ−Ｂ………(2) 上記(1)及び(2)式が成立するようにＡ及びＢを設定した
   ことを特徴とする、内燃機関の動弁装置。
3. 【請求項３】機関弁（４）を閉弁方向へ付勢する弁ばね
   （７）と、機関弁（４）を開弁させるリフト部（Ｃｌ）
   及び機関弁（４）の閉弁を許容するベース部（Ｃｂ）を
   有するカム（Ｃ）と、このカム（Ｃ）から機関弁（４）
   に至る力の伝達系に介装されて弁頭間隙を排除する油圧
   タペット（９）とを備えた内燃機関の動弁装置におい
   て、カム（Ｃ）のベース部（Ｃｂ）が、閉弁点（Ｐｃ）
   から所定の第１中間点（Ｐ_１）に向って下る１次下り勾
   配部（ｄ_１）と、第１中間点（Ｐ_１）から所定の第２中
   間点（Ｐ_２）に向って上り且つその勾配がリフト部（Ｃ
   ｌ）の開弁緩衝曲線より緩い１次上り勾配部（ａ_１）
   と、第２中間点（Ｐ_２）から所定の第３中間点（Ｐ_３）
   に向って下る２次下り勾配部（ｄ_２）と、第３中間点
   （Ｐ_３）から開弁点（Ｐｏ）までの区間内に在って開弁
   点（Ｐｏ）に近づくにつれて上り且つその勾配がリフト
   部（Ｃｌ）の開弁緩衝曲線より緩い２次上り勾配部（ａ
   _２）とを少なくとも有し、１次下り勾配部（ｄ_１）の、
   油圧タペット（９）の伸縮量に換算した下り量をＡ、第
   １中間点（Ｐ_１）及び開弁点（Ｐｏ）間の高低差をＢ、
   油圧タペット（９）の遊びをＬｏとしたとき、 Ａ≧Ｂ………………(1) Ｌｏ≧Ａ−Ｂ………(2) 上記(1)及び(2)式が成立するようにＡ及びＢを設定した
   ことを特徴とする、内燃機関の動弁装置。