JPH06307218A

JPH06307218A - 内燃機関の弁装置

Info

Publication number: JPH06307218A
Application number: JP12554093A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Toyoda; 克彦豊田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】内燃機関の弁装置において、構造を簡単にす
ると共にコストの上昇を押え、かつレイアウトの自由度
を拡大させ、低燃費と高出力とを両立させる。【構成】ロッカアーム12に、カム16に接触するカム接
触部14を、カム16の回転方向に沿わせて移動可能に設
け、カム接触部14を断面視円弧状の高回転用のスリッパ
部14a と、高回転用のスリッパ部14a より径の小さい断
面視円弧状の低回転用のスリッパ部14b とから形成す
る。そしてロッカアーム12の内部にシリンダ部20を形成
し、このシリンダ部20にカム接触部14の下部に設けた突
出部19を配設すると共に突出部19に当接するピストン21
を配設し、ピストン21の一端側が位置するシリンダ部20
にリターンスプリング22を配設すると共にピストン21の
他端側が位置するシリンダ部20に油圧路23を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両に搭載
する内燃機関の弁装置に関するものであり、詳しくは、
ロッカアームのカムシャフトとの接触部を油圧によって
切替えて、バルブリフト量およびバルブタイミングを可
変にしたものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関のロッカアームのカム
シャフトとの接触部を油圧によって切替え、バルブリフ
ト量およびバルブタイミングを可変にするものとして、
たとえば、特公平2-58445 号公報に記載された発明があ
る。

【０００３】上記発明は、図13および図14に示すよう
に、カムシャフト１に、吸気弁２，３を一対に設け、こ
の一対の吸気弁４の一方の吸気弁２に対応すると共に機
関の低速運転に対応した形状の低速用カム５と、機関の
高速運転に対応した形状の高速用カム６とを一体に設
け、また、低速用カム５に摺接し、一方の吸気弁２に当
接する第１ロッカアーム７と、他方の吸気弁３に当接す
る第２ロッカアーム８と、そして、高速用カム６に摺接
する第３ロッカアーム９とを相対変位可能に隣接配置
し、これら第１、第２および第３ロッカアーム７，８，
９には、各ロッカアーム７，８，９を一体的に連結させ
たり、相対変位させたりする連結手段（図示省略）を設
けたものである。図において、符号10はロッカシャフト
であり、符号10a はカムシャフト１に設けた真円状の隆
起部である。

【０００４】そして、機関の低速運転時には、第１、第
２および第３ロッカアーム７，８，９の相互の連結状態
を解除すれば、一方の吸気弁２のみを、低速用カム５の
回転動作に応じた第１ロッカアーム７の揺動により、低
速運転に即して開閉動作させることができる。

【０００５】また、機関の高速運転時には、第１、第２
および第３ロッカアーム７，８，９の相互を一体的に連
結すれば、第１ロッカアーム７および第２ロッカアーム
８を、高速用カム６に摺接した第３ロッカアーム９と共
に揺動させて一方の吸気弁２および他方の吸気弁３を高
速運転に即して同時に開閉作動させることができる。

【０００６】これにより、燃費の低減およびアイドル特
性の向上が図られ、低速域から高速域に亘る広い範囲で
機関出力の向上を図ることができる。

【０００７】なお、吸排気弁の弁リフト量を運転条件に
応じて可変制御する内燃機関の吸排気弁駆動装置とし
て、実公昭63-18725号公報に記載された考案がある。こ
の考案は、一端が機関回転に同期して回転するバルブ駆
動カムに接触し、他端がバルブステムに接触し、かつ、
背面に２か所の凹部を有するロッカアームと、このロッ
カアームの背面に設けられ一端が回動可能に枢支され、
他端が前記凹部に嵌合する凸部を有するレバーと、この
レバーの背面に接触し、レバーの傾斜を規制する制御カ
ムとから構成されるものである。

【０００８】これにより、バルブ駆動カムからロッカア
ームにかかるスラスト力を前記嵌合部で受けるように
し、バルブリフト中は、ロッカアームに揺動力を付与
し、バルブステムの曲げモーメントを軽減し、バルブス
テムの折損防止を図るようにすると共にバルブリフト小
のときは追従性を改善するようにしたものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した特公平2-
58445 号公報の発明は、カムシャフトに低速用カムと高
速用カムの２種類のカムを設けると共に低回転用および
高回転用のカムに応じて揺動する３種類のロッカアーム
を設け、かつ、ロッカアームに各ロッカアームを一体的
に連結させたり、相対変位させたりする連結手段を設け
ているので、弁機構が複雑になり、コスト高となる問題
があった。また、上記のように構成すると、これにより
スペースが取られてレイアウトの自由度が減少するとい
う問題が発生した。

【００１０】なお、実公昭63-18725号公報に記載され
た、内燃機関の吸排気弁駆動装置は、ロッカアームの他
にレバーや制御カムを設けているので、スペース的にみ
てレイアウトの自由度を確保することが難しい問題があ
る。

【００１１】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたもので、ロッカアームのカム接触部を油圧に
よって変化させてカムに摺接させ、これによって、構造
の複雑さを回避させると共に、コストの上昇を押え、か
つ、レイアウトの自由度を拡大させ、低燃費と高出力と
を両立させた内燃機関の弁装置を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、内燃機関の機関弁に接触する
ロッカアームを、前記内燃機関の回転に同期して回転さ
れるカムシャフトに設けたカムにより連動させて、前記
機関弁を開閉作動させるようにした内燃機関の弁装置に
おいて、前記ロッカアームに前記カムに接触するカム接
触部を、前記カムの回転方向に沿わせて移動可能に設
け、該カム接触部を断面視円弧状の高回転用のスリッパ
部と、該高回転用のスリッパ部より径の小さい断面視円
弧状の低回転用のスリッパ部とから形成し、前記ロッカ
アームの内部にシリンダ部を形成し、該シリンダ部に前
記カム接触部の下部に設けた突出部を配設すると共に該
突出部に当接するピストンを配設し、該ピストンの一端
側が位置する前記シリンダ部にリターンスプリングを配
設すると共に前記ピストンの他端側が位置する前記シリ
ンダ部に油圧路を接続したことを特徴とするものであ
る。

【００１３】また、ロッカアームのシリンダ部に一端を
接続した油圧路の他端をオイルポンプに接続すると共に
前記油圧路に油圧コントロールバルブを介してコントロ
ーラを接続したことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】本発明は、以上説明したように構成したので、
機関の低回転時にはシリンダ部に接続した油圧路からの
油圧がピストンにかからなくなるので、リターンスプリ
ングの力によってピストンが押し戻される。これによっ
て、カム接触部が動きカム接触部の高回転用のスリッパ
部より径の小さい低回転用のスリッパ部にカムシャフト
に設けたカムが摺接することになる。低回転用のスリッ
パ部にカムが摺接すれば、バルブリフト量が少なくって
低速運転に即して機関弁を開閉作動をさせることが可能
となる。

【００１５】また、機関の高回転時にはシリンダ部に接
続した油圧路よりピストンに油圧がかかり、ピストンが
リターンスプリングに抗してシリンダ部の底壁側に押圧
される。これにより、カム接触部が動きカム接触部の高
回転用のスリッパ部にカムシャフトに設けたカムが摺接
することになる。高回転用のスリッパ部にカムが摺接す
れば、バルブリフト量が多くなって、高速運転に即して
機関弁を開閉作動させることが可能となる。

【００１６】また、シリンダ部に接続した油圧路にオイ
ルポンプと、油圧コントロールバルブを介してコントロ
ーラとを接続したので、エンジンの回転数およびエンジ
ン負荷等によってシリンダ部のピストンに接続したカム
接触部を正確に移動させることが可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図にもとづいて説
明する。まず、本実施例を実行するための内燃機関を図
12によって説明する。図は機関弁であるインテークバル
ブ11が接続するロッカアーム12をスイングアーム方式に
した内燃機関（以下、エンジンという）を示したもので
ある。

【００１８】図において、符号13で示すものは同じく機
関弁であるエキゾーストバルブである。このエキゾース
トバルブ13およびインテークバルブ11は一つの気筒（図
示省略）に相互に隣接して一対づつ設けられている。

【００１９】インテークバルブ11の上部に接続したロッ
カアーム12にはカム接触部14が設けられており、カム接
触部14にはカムシャフト15に設けたカム16が摺接するよ
うになっている。

【００２０】また、エキゾーストバルブ13の上部にはロ
ッカアームシャフト17に揺動可能に支持されたロッカア
ーム18の一端が接触しており、ロッカアーム18の他端は
カムシャフト15に設けたカム16に摺接するようになって
いる。また、ロッカアームシャフト17にはインテークバ
ルブ11のロッカアーム12が接続している。

【００２１】上記構成によりエンジンの回転に同期して
カムシャフト15が回転駆動した場合、カムシャフト15の
カム16によってロッカアーム12やロッカアーム18が揺動
して、インテークバルブ11およびエキゾーストバルブ13
が開閉作動するようになっている。

【００２２】次に、ロッカアーム12のカム接触部14を図
１にもとづいて説明する。カム接触部14は、断面視円弧
状の高回転用のスリッパ部14a と、このスリッパ部14a
より径の小さい低回転用のスリッパ部14b とから概略構
成されている。スリッパ部14a およびスリッパ部14b
は、その上面部をカム16に向け、カム16の回転方向に沿
わせてロッカアーム12に取付けられている。

【００２３】カム接触部14の高回転用のスリッパ部14a
の高回転域Ａ1 と低回転用のスリッパ部14b の低回転域
Ｂ1 の寸法は、図２に示すように、相互に等しくしてあ
る。しかし、傾斜部Ａ2 は傾斜部Ｂ2 より大きくなって
いる。すなわち、Ａ2 ＞Ｂ2の関係となっている。これ
はカム16の高回転時におけるバルブリフト量を低回転時
におけるバルブリフト量より深くするためである。

【００２４】また、カム接触部14の下部には、図に示す
ように、突出部19が形成されており、突出部19はロッカ
アーム12に形成されたシリンダ部20の内部を挿通してい
る。また、シリンダ部20には突出部19に当接したピスト
ン21が摺動自在に配設されている。

【００２５】さらに、シリンダ部20の底壁と、突出部19
の一端部との間にはリターンスプリング22が介装されて
いる。また、突出部19の他端側に当接したピストン21の
位置するシリンダ部20には油圧路23が接続されている。

【００２６】油圧路23は、図３に示すように、油圧コン
トロールバルブ24を介してオイルパン25の内部に設けた
オイルポンプ26に接続されている。また、油圧コントロ
ールバルブ24にはコントローラ27が接続されている。

【００２７】コントローラ27はエンジンのエンジンの回
転数、エンジンの負荷、エンジンの冷却水温度および吸
気温度等をチェックするものである。したがって、ピス
トン21を駆動する油圧は、油圧コントロールバルブ24に
よって油圧路23を切替えてコントロールをする。

【００２８】なお、図１において、符号28はロッカアー
ムシャフト17に設けたクリップ、符号29はロックナッ
ト、そして、符号30はバルブアジャストスクリュウを各
々示している。

【００２９】次に、本実施例の作用を図４のフローチャ
ート図にもとづいて説明する。まず、エンジンを始動さ
せたときには、シリンダ部20のピストン21には油圧がか
からないように設定されているので、エンジンは低回転
のカムタイミングとなる（ステップＳ１）。

【００３０】すなわち、ピストン21に油圧がかからない
と、図５に示すように、ピストン21および突出部19はリ
ターンスプリング22の押圧力により油圧源側に押圧され
る。これにより、カム接触部14の突出部19はシリンダ部
20内を移動し、カム接触部14の低回転用のスリッパ部14
b にカム16が接触するようになる。

【００３１】このようにカム接触部14と低回転用のスリ
ッパ部14b とが接触した場合、カム接触部14とカム16と
の接触点はＣで、カム接触範囲は矢印Ｄによって示され
る。

【００３２】また、エンジンの回転数が上昇したとき、
コントローラ27によってエンジンの冷却水温および吸気
温度が設定以上かどうかの判定が行われる（ステップＳ
２）。

【００３３】温度が設定以上（ステップＳ３）なら、エ
ンジンの回転数およびエンジンの負荷によって設定され
た切替タイミングが判定される（ステップＳ４）。切替
タイミングは後述の図９に示してある。

【００３４】切替タイミングが設定以上（ステップＳ
５）なら油圧コントロールバルブ24によって油圧路23を
切替え、ピストン21に油圧をかけて（図１の矢印Ｐは油
圧を示す）、高回転時のバルブタイミングにする（ステ
ップＳ６）。

【００３５】ピストン21に油圧がかかった場合は、図６
に示すように、ピストン21はリターンスプリング22に抗
してシリンダ部20を前進し、カム16はカム接触部14の高
回転用のスリッパ部14a に接触するようになる。

【００３６】このようにカム16が高回転用のスリッパ部
14a に接触した場合、スリッパ部14a とカム16との接触
点はＥで、カム接触範囲は矢印Ｆによって示される。

【００３７】このようにカム接触部14を高回転時および
低回転時に切替えた場合におけるバルブリフト量をクラ
ンクアングルとの関係で示すと図７に示すようになる。
図において、インテークバルブ11側をみると、クランク
アングルがTDC(上死点) の０度と、BDC(下死点) の180
度の間ではバルブリフト量は高回転時の方が低回転時よ
り大きいことがわかる。また、この図によってバルブリ
フト量とバルブタイミングを知ることができる。

【００３８】図８はエンジン回転数(rpm) と軸トルク(N
・m) との関係より全開性能を示したもので、全開時の軸
トルクは図に示すようになる。また、図９は低回転時と
高回転時の切替タイミングを示したものである。

【００３９】なお、図４のフローチャート図のステップ
Ｓ３において、温度が設定以上でなかった場合、および
ステップ５において、切替タイミングがＯＫでなかった
場合はエンジンの始動時に戻る。

【００４０】本実施例は、インテークバルブ11側にスイ
ングアーム方式のロッカアームを取付けたものについて
説明したが、ロッカアーム式のものをインテーク側に用
いてもよい。この場合も前述と同様な効果を得ることが
できる。

【００４１】また、本実施例は、低回転時および高回転
時におけるバルブリフト量の切替をインテークバルブ11
の側だけで行っているが、これに限定されることなくイ
ンテークバルブ11およびエキゾーストバルブ13の両方で
バルブリフト量の切替を行ってもよい。

【００４２】図10に示すものは、エキゾーストバルブ13
が接続するロッカアーム35のカム接触部14を可動できる
ようにしたものである。

【００４３】この場合においても、カム接触部14の突出
部19に当接するピストン22を油圧Ｐによって作動させ、
これによりカム接触部14を移動させている。図10におい
て、符号17はロッカアームシャフト、符号22はリターン
スプリング、符号16はカムを各々示している。また、符
号Ｇは高回転時のカム接触点を示し、符号Ｈは低回転時
のカム接触点を示している。

【００４４】また、図11は、エキゾーストバルブ13側に
バルブリフト量の切り替えを設けた場合のバルブリフト
量とクランクアングルの関係を示したもので、これによ
れば、エキゾーストバルブ13側はクランクアングルがTD
C(上死点) の０度と、BDC(下死点) の−180 度の間では
バルブリフト量は高回転時の方が低回転時より大きいこ
とがわかる。また、この図によってバルブリフト量とバ
ルブタイミングを知ることができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、機関の低回転時にはカムが低回転用のスリッパ部
に摺接することになり、これによるカムの接触範囲によ
って、機関弁のバルブリフト量が少なくなって低速運転
に即して機関弁を開閉作動をさせることができる。

【００４６】また、機関の高回転時にはカムと高回転用
のスリッパ部とが摺接することになり、このカム接触範
囲によって、機関弁のバルブリフト量が多くなって、高
速運転に即して機関弁を開閉作動させることができる。

【００４７】上記によって、低回転、低負荷時と、高回
転、高負荷時の性能を両立させることができる。すなわ
ち、低燃費、高出力を両立させることができる。

【００４８】また、上記の構成により従来のように低回
転用および高回転用の２種類のカムを製作する必要がな
くなって、弁装置の構造が簡単になりコスト高を回避さ
せることができる。さらに、構造が簡単になったことに
より、スペースが大きくあいて、レイアウトの自由度を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部断面正面図であ
る。

【図２】図１に示すカム接触部の拡大正面図である。

【図３】図１の油圧路を示す図である。

【図４】カム接触部の作動を説明するためのフローチャ
ート図である。

【図５】図１のカム接触部が移動した場合を示す断面図
である。

【図６】図１のカム接触部の拡大断面図である。

【図７】図５および図６の状態でバルブを可動させた場
合のバルブリフト量とクランクアングルとの関係を示す
図である。

【図８】図５および図６の状態でバルブを可動させた場
合のエンジンの回転数と軸トルクとの関係を示す図であ
る。

【図９】図５および図６の状態でバルブを可動させた場
合のエンジンの回転数と軸トルクより切替タイミングを
示す図である。

【図１０】エキゾーストバルブ側のカム接触部を可動に
したロッカアームの断面図である。

【図１１】図１０のものの特性を示す図である。

【図１２】エンジンを説明するための断面図である。

【図１３】従来のものを示す平面図である。

【図１４】図13のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

11 インテークバルブ 12 ロッカアーム 14 カム接触部 14a 高回転用のスリッパ部 14b 低回転用のスリッパ部 15 カムシャフト 16 カム 19 突出部 20 シリンダ部 21 ピストン 22 リターンスプリング 23 油圧路 24 油圧コントロールバルブ 26 オイルポンプ 27 コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の機関弁に接触するロッカアー
ムを、前記内燃機関の回転に同期して回転されるカムシ
ャフトに設けたカムにより連動させて、前記機関弁を開
閉作動させるようにした内燃機関の弁装置において、前
記ロッカアームに前記カムに接触するカム接触部を、前
記カムの回転方向に沿わせて移動可能に設け、該カム接
触部を断面視円弧状の高回転用のスリッパ部と、該高回
転用のスリッパ部より径の小さい断面視円弧状の低回転
用のスリッパ部とから形成し、前記ロッカアームの内部
にシリンダ部を形成し、該シリンダ部に前記カム接触部
の下部に設けた突出部を配設すると共に該突出部に当接
するピストンを配設し、該ピストンの一端側が位置する
前記シリンダ部にリターンスプリングを配設すると共に
前記ピストンの他端側が位置する前記シリンダ部に油圧
路を接続したことを特徴とする内燃機関の弁装置。
【請求項２】ロッカアームのシリンダ部に一端を接続
した油圧路の他端をオイルポンプに接続すると共に前記
油圧路に油圧コントロールバルブを介してコントローラ
を接続したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の
弁装置。