JPH0629525B2

JPH0629525B2 - 内燃機関の動弁機構

Info

Publication number: JPH0629525B2
Application number: JP63116439A
Authority: JP
Inventors: 憲一長弘; 常雄今野; 敦之石田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: EP0342051B1; DE68921369D1; JPH01285613A; DE68921369T2; US4909196A; EP0342051A1

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］〈産業上の利用分野〉本発明は内燃機関の回転に同期して吸気ポート或いは排
気ポートの開閉を行う動弁機構に関し、特に、機関の回
転速度範囲に応じて弁作動時期を段階的に変化させるた
めの切換装置を備えた内燃機関の動弁機構に関する。

〈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なわせるために、４サイクル内燃
機関の燃焼室は吸気弁と排気弁とを備えており、これら
両弁は、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
にこれら両弁は、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。

一方、この動弁機構は、機関の運転状況に応じて熱変形
するが、熱膨脹による支障が生じないようにするため
に、弁とカムとの間には、タペットクリアランスと呼ば
れる間隙が設けられている。

このタペットクリアランスに基因する弁着座音は、タペ
ットクリアランス変化に対して常にできるだけ小さいこ
とが好ましい。このために、カムの回転角度に対する揚
程の変化を決定するカムプロフィルに於ける弁の開き始
めの部分及び閉じ終りの部分には、弁の動作速度が制限
された緩衝部が設けられている。

他方、広い回転範囲にわたる燃焼室への混合気の充填効
率向上を計るために、弁の作動時期を機関の回転速度に
応じて変化させる技術が種々提案されている。

このような弁作動時期切換装置として、例えば本出願人
による特開昭６１−１９９１１号公報に於て、一方の吸
気弁或いは排気弁に対応し且つ機関の低速回転域に対応
した形状を有する低速用カムと、機関の高速回転域に対
応した形状を有する高速用カムとを、機関の回転に同期
して回転駆動されるカム軸に一体的に形成すると同時
に、低速用カムに摺接すると共に一方の吸気弁或いは排
気弁に当接し得る第１ロッカアーム及び他方の吸気弁或
いは排気弁に当接し得る第２ロッカアームと、高速用カ
ムに摺接する第３ロッカアームとを相互に隣接して相対
角度変位可能なようにロッカシャフトに軸支し、これら
第１〜第３の各ロッカアームを一体的に連結する状態
と、各ロッカアーム間の相対角度変位を許容する状態と
の切換を可能にした連結手段をこれら第１〜第３ロッカ
アームに内設するようにした内燃機関の弁作動時期切換
装置が提案されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉このような、機関回転速度範囲に応じて異なるプロフィ
ルに形成された複数のカムを有する動弁機構に於て、高
速回転域対応カムと低速回転域対応カムとの緩衝部の傾
斜が近似していると、製造誤差の傾向によっては、両者
の揚程曲線が互いに干渉する事態の生ずることが考えら
れる。そして、一体的に連結された状態の複数のロッカ
アームを高速回転域対応カムにて駆動する際に、場合に
よっては低速回転域対応カムにロッカアームが干渉する
虞れがある。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みなされた
ものであり、その主な目的は、高速・低速両カムのベー
ス円部分から緩衝部へと移行する部分に相互干渉を生ず
ることのないように改良された内燃機関の動弁機構を提
供することにある。

［発明の構成］〈問題点を解決するための手段〉このような目的は、本発明によれば、所定の回転速度範
囲での動弁作動特性が最適となるように、機関の回転速
度範囲に対応してそのカムプロフィルが設定された複数
の回転カムと、燃焼室の吸気ポート或いは排気ポートに
設置され、ばね手段により常時閉弁付勢されると共に前
記カムにより開弁駆動される弁と、前記カムの揚程を前
記弁に付与すべく前記複数のカムのそれぞれに対応する
複数の伝達部材と、これら伝達部材間の連結・非連結を
選択的に切換える切換手段とを有する内燃機関の動弁機
構であって、前記複数のカムのカムプロフィルに於ける
ベース円に連続する緩衝部分のカム回転角に対する揚程
の変化率が、相対的に高速回転域に適するように設定さ
れたカムに比して、相対的に低速回転域に適するように
設定されたカムの方が大きくされていることを特徴とす
る内燃機関の動弁機構を提供することにより達成され
る。

〈作用〉このようにすれば、高速・低速両カムのバルブ開角をそ
れぞれ適正に設定したうえで、相互干渉することのない
ように両カムの緩衝部を十分に隔てることができる。

〈実施例〉以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図に示されるように、図示されない内燃機関本体に
は、一対の吸気弁１ａ・１ｂが設けられている。これら
両吸気弁１ａ・１ｂは、クランク軸（図示せず）の1/2
の速度で同期駆動されるカム軸２に一体的に設けられた
概ね鶏卵形断面をなす一対の低速用カム３ａ・３ｂ及び
単一の高速用カム４と、これらカム３ａ・３ｂ・４に係
合して揺動運動を行なう伝達部材としての第１〜第３ロ
ッカアーム５〜７との働きにより開閉動作を行なうよう
にされている。また、本内燃機関には、一対の排気弁
（図示せず）が備えられており、上記した吸気弁１ａ・
１ｂと同様に開閉駆動される。

第１〜第３ロッカアーム５〜７は、カム軸２の下方に該
カム軸２に平行に固設されたロッカシャフト８に揺動自
在なように互いに隣接して軸支されている。これらのう
ちの第１及び第３ロッカアーム５・７は基本的に同一形
状とされ、その基部がロッカシャフト８に軸支され、そ
れぞれの遊端部が両吸気弁１ａ・１ｂの上方に延出され
ている。また、これら両ロッカアーム５・７の遊端部に
は、各吸気弁１ａ・１ｂの上端に当接するタペットねじ
９ａ・９ｂがそれぞれ進退可能なように螺着されてお
り、該タペットねじ９ａ・９ｂは、ロックナット１０ａ
・１０ｂにより緩み止めされている。

第２ロッカアーム６は、第１及び第３ロッカアーム５・
７間でロッカシャフト８に軸支されている。この第２ロ
ッカアーム６は、ロッカシャフト８から両吸気弁１ａ・
１ｂの中間に向けて僅かに延出されており、第２図に良
く示されているように、その上面には高速用カム４に摺
接するカムスリッパ６ａが形成され、その端部下面に
は、シリンダヘッド１１に穿設されたガイド孔１１ａに
摺合するリフタ１２の上端面が当接している。そしてリ
フタ１２の内面とガイド孔１１ａの底面との間には、コ
イルばね１３が縮設され、リフタ１２を常時上向きに付
勢しており、これにより第２ロッカアーム６のカムスリ
ッパ６ａが、高速用カム４に常時摺接するものとされて
いる。

前記したようにカム軸２は、機関本体の上方に回転自在
なように枢支されており、第１・第３ロッカアーム５・
７に対応する低速用カム３ａ・３ｂと、第２ロッカアー
ム６に対応する高速用カム４とが一体的に連設されてい
る。そして第３図に良く示されているように、低速用カ
ム３ａ・３ｂは比較的小さな揚程を有し、機関の低速回
転域に適合したカムプロフィルに形成されており、第１
・第３ロッカアーム５・７の上面に形成されたカムスリ
ッパ５ａ・７ａにその外周面を摺接し得るようにされて
いる。また高速用カム４は、低速用カム３ａ・３ｂに比
して、より広角度にわたる大きな揚程を有した高速回転
域に適合したカムプロフィルに形成されており、前記し
たように第２ロッカアーム６のカムスリッパ６ａにその
外周面を摺接している。尚、第３図に於てリフタ１２は
図示省略されている。

これら第１〜第３ロッカアーム５〜７は、各ロッカアー
ム５〜７の中央部を貫通してロッカシャフト８と平行に
穿設された孔内に装着された後記する連結装置１４によ
り、一体的に揺動し得る状態と、相対変位し得る状態と
を切換可能なようにされている。

一方、両吸気弁１ａ・１ｂの上部には、リテーナ１５ａ
・１５ｂがそれぞれ設けられている。と同時に、これら
リテーナ１５ａ・１５ｂと機関本体との間には、両吸気
弁１ａ・１ｂのステム部を囲繞してバルブスプリング１
６ａ・１６ｂが介装されており、これをもって両弁１ａ
・１ｂを閉弁方向、即ち第３図に於ける上方に向けて付
勢している。

第４・５図に良く示されるように、第１ロッカアーム５
には、第２ロッカアーム６側に向けて開放する第１ガイ
ド孔１７が、ロッカシャフト８に平行して穿設されてい
る。この第１ガイド孔１７の底部側には、空心コイル１
８が同軸的に設けられている。

第２ロッカアーム６には、第１ロッカアーム５の第１ガ
イド孔１７に連通する第２ガイド孔１９が、両側面間を
貫通して穿設されている。

第３ロッカアーム７には、第２ガイド孔１９に連通する
第３ガイド孔２０が穿設されている。この第３ガイド孔
２０の底壁には、これを貫通する小径の貫通孔２１が、
第３ガイド孔２０と同軸的に穿設されている。

これら第１〜第３ガイド孔１７・１９・２０の内部に
は、第１及び第２ロッカアーム５・６を連結する位置及
びその連結を解除する位置間で移動し得る第１ピストン
２２と、第２及び第３ロッカアーム６・７を連結する位
置及びその連結を解除する位置間で移動可能な第２ピス
トン２３と、両ピストン２２・２３の移動量を規定する
ストッパ２４と、両ピストン２２・２３を連結解除位置
側に付勢する第１コイルばね２５と、該第１コイルばね
２５よりも低いばね定数を有し且つ両ピストン２２・２
３を連結位置側に付勢する第２コイルばね２６とが装着
されている。

第１ピストン２２は、その軸線方向寸法を第２ガイド孔
１９の全長に略等しくされており、第１ガイド孔１７と
第２ガイド孔１９とに摺合し得るようにされている。

第２ピストン２３は、第２ガイド孔１９と第３ガイド孔
２０とに摺合している。この第２ピストン２３の軸線方
向寸法は、その一端が第３ガイド孔２０の底壁に当接し
た際に、その他端が、第３ロッカアーム７の第２ロッカ
アーム６を臨む側面から突出しないように設定されてい
る。また、第２ピストン２３は、有底円筒状をなしてお
り、その内側と第３ガイド孔２０の底壁との間に前記し
た第２コイルばね２６が縮設されている。

ストッパ２４は、第１ガイド孔１７に摺合する円板部２
７をその一端に有し、またコイル１８の空心部２９に挿
通する案内棒２８をその他端に有している。そしてスト
ッパ２４の円板部２７と第１ガイド孔１７の底壁との間
には、コイル１８を外囲して前記した第１コイルばね２
５が縮設されている。

次に以上説明した本装置の作動要領について説明する。

機関の中低速回転域にあっては、コイル１８を消磁して
おく。すると、第１コイルばね２５のばね定数が第２コ
イルばね２６のそれに比して高く設定されていることか
ら、各ピストン２５・２６は、第１コイルばね２５の付
勢力により第４図に示すように各ガイド孔１９・２０内
に整合し、従って各ロッカアーム５〜７は互いに相対角
変位が可能である。

このような連結装置１４の連結解除状態にあっては、カ
ム軸２の回転動作により、第１・第３ロッカアーム５・
７は低速用カム３ａ・３ｂとの摺接に応じて揺動し、両
吸気弁１ａ・１ｂがその開弁時期を遅くすると共に閉弁
時期を早くし、しかもリフト量も小さくして開閉駆動さ
れる。この時、第２ロッカアーム６は、高速用カム４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。

機関の高速回転に際しては、別途クランク角度検出信号
など所定のタイミングに対応してコイル１８を励磁する
ことにより、第５図に示されるように、第１コイルばね
２５の付勢力に抗してコイル１８にストッパ２４が吸引
される。すると、第１ピストン２２及び第２ピストン２
３は、共に第２コイルばね２６の付勢力により第１ロッ
カアーム５側に移動する。この結果、第１ピストン２２
により第１及び第２ロッカアーム５・６が連結され、第
２ピストン２３により第２及び第３ロッカアーム６・７
が連結される。

以上のようにして、第１〜第３ロッカアーム５〜７が連
結装置１４により相互に連結された状態にあっては、高
速用カム４に摺接した第２ロッカアーム６の揺動量が最
も大きくなることから、第１及び第３ロッカアーム５・
７は第２ロッカアーム６と共に揺動する。従って、両吸
気弁１ａ・１ｂが、高速用カム４のカムプロフィルに従
ってその開弁時期を早くすると共に閉弁時期をも遅く
し、しかもリフト量も大きくして共に開閉駆動される。

さて、この高速回転状態にあっては、第１ロッカアーム
５及び第３ロッカアーム７は、低速用カム３ａ・３ｂに
影響されることがあってはならない。ところが、前記し
たように、カムのベース円部分Ｂと弁に揚程を与える部
分との境界部分には、開弁開始と閉弁終了のショックを
吸収するための緩衝部分が設けてあり、第６図に符号
Ｈ′・Ｌ′を付した揚程曲線が示すように、この緩衝部
CH′・CL′の傾斜が高速・低速両カム３ａ・３ｂ・４に
ついて近似していると、動弁機構各部の製造誤差或いは
組立誤差の累積傾向によっては、高速・低速両カム３ａ
・３ｂ・４の緩衝部CH′・CL′が相互干渉する虞れがあ
る。すると高速回転域にあっては本来接触することのな
い低速用カム３ａ・３ｂの緩衝部に第１・第３ロッカア
ーム５・７のカムスリッパ５ａ・７ａが接触し、異音を
発生するなどの不都合を生ずることが考えられる。

そこで本発明に於ては、第６図に符号CH・CLの区間にて
示すように、緩衝部に於けるカム回転角度に対する弁揚
程の変化率を、高速用カム４のそれＨをより小さくする
か、或いは低速用カム３ａ・３ｂのそれＬをより大きく
することにより、ベース円部分Ｂから弁に揚程を与える
部分への移行を円滑にするための緩衝部が相互干渉する
可能性を好適に排除するようにしている。

尚、本発明は、上記実施例に示した連結装置の構造に限
定されるものではなく、要すれば対応回転速度域毎に異
なるプロフィルに形成された複数のカムを有する動弁機
構に等しく適用し得るものであり、その他の部分の構造
に関しては、種々の変形態様にて実施することが可能で
ある。

［発明の効果］このように本発明によれば、バルブ開角に影響を及ぼす
ことなく低速・高速両カムの緩衝部の間に十分な隔りを
設けることができる。また、高速回転域は弁の動作速度
もより高速となるので、上記実施例に示すように、高速
用カムの緩衝部の傾斜をより緩やかなものとすることに
より、弁着座音を緩和するうえにも極めて効果的であ
る。尚、低速用カムについては、弁の動作速度が低いこ
とから、緩衝部の傾斜を強くしてもその影響は小さくて
すむ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づき構成された弁作動時期切換装置
を有する動弁機構の部分的な上面図である。第２図は第１図に於けるII−II線に沿う断面図である。第３図は第１図に於けるIII矢視図である。第４図は低速回転時を示す第３図に於けるIV−IV線に沿
う断面図である。第５図は高速回転時を示す第４図と同様な断面図であ
る。第６図はカム回転角に対する揚程の変化率を示す線図で
ある。１ａ・１ｂ……吸気弁、２……カム軸３ａ・３ｂ……低速用カム４……高速用カム、５……第１ロッカアーム６……第２ロッカアーム、７……第３ロッカアーム５ａ・６ａ・７ａ……カムスリッパ８……ロッカシャフト９ａ・９ｂ……タペットねじ１０ａ・１０ｂ……ロックナット１１……シリンダヘッド、１１ａ……ガイド孔１２……リフタ、１３……コイルばね１４……連結装置１５ａ・１５ｂ……リテーナ１６ａ・１６ｂ……バルブスプリング１７……第１ガイド孔、１８……空心コイル１９……第２ガイド孔、２０……第３ガイド孔２１……貫通孔、２２……第１ピストン２３……第２ピストン、２４……ストッパ２５……第１コイルばね、２６……第２コイルばね２７……円板部、２８……空心部２９……案内棒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の回転速度範囲での動弁作動特性が最
適となるように、機関の回転速度範囲に対応してそのカ
ムプロフィルが設定された複数の回転カムと、燃焼室の
吸気ポート或いは排気ポートに設置され、ばね手段によ
り常時閉弁付勢されると共に前記カムにより開弁駆動さ
れる弁と、前記カムの揚程を前記弁に付与すべく前記複
数のカムのそれぞれに対応する複数の伝達部材と、これ
ら伝達部材間の連結・非連結を選択的に切換える切換手
段とを有する内燃機関の動弁機構であって、前記複数のカムのカムプロフィルに於けるベース円に連
続する緩衝部分のカム回転角に対する揚程の変化率が、
相対的に高速回転域に適するように設定されたカムに比
して、相対的に低速回転域に適するように設定されたカ
ムの方が大きくされていることを特徴とする内燃機関の
動弁機構。