JPH065004B2 - 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、該カムの回転動作に応じ
て機関弁を開閉作動させるためのロッカアームとを備え
る内燃機関の動弁装置に関する。

(2) 従来の技術 かかる動弁装置において、機関の運転状態に応じて機関
弁の作動態様を変更することができれば、機関出力の向
上、燃費の低減およびアイドル特性等の向上を図ること
ができるものであり、複数の機関弁の一部の作動態様を
機関の運転状態に応じて変更するようにしたものが、特
開昭５９−３７２２３号公報により開示されている。

(3) 発明が解決しようとする課題 ところで、上記従来のものは、機関弁に連動、連結され
たロッカアームと、カムに摺接するロッカアームとを隣
接配置し、それらのロッカアームを連結した状態ではカ
ムにより機関弁を開閉作動せしめ、該連結を解除した状
態では機関弁の作動を休止させるようにしている。しか
るに前記複数の機関弁の残余のものは、機関の運転状態
にかかわらず一定の作動態様で開閉作動せしめられるも
のであり、機関の低速運転状態で作動休止しない機関弁
についても、機関の低速運転状態では機関低速運転に対
応した態様で開閉作動させ、機関の高速運転時には機関
弁を高速運転に対応した態様で開閉作動させることがで
きれば、機関出力をより向上させることができるであろ
う。また吸気弁あるいは排気弁が１気筒当たり１つずつ
配設される場合には、低速運転時でも作動休止させるこ
とはできず、このような場合にも、機関弁を低速運転に
対応する態様と高速運転に対応する態様とで開閉作動せ
しめることができれば、機関出力の向上を図ることがで
きる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、機関
弁を機関の低速運転に対応する態様で開閉作動する状態
と高速運転に対応する態様で開閉作動する状態とを切換
可能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、機関の低速運転に対応した形状の低速
用カムと機関の高速運転に対応した形状の高速用カムと
を含む複数のカムがカムシャフトに一体化され、機関弁
に連動、連結されるロッカアームを含む複数のロッカア
ームが相対変位可能にして隣接配置され、前記高速用カ
ムのロッカアームへのカムシヤフトの軸線方向に沿う当
接幅は前記低速用カムのロッカアームへの当接幅よりも
大きく設定され、各ロッカアームには、各ロッカアーム
を一体的に連結する状態と、各ロッカアームの相対変位
を許容する状態との切換を可能にした連結手段が設けら
れる。

(2) 作用 上記構成によれば、連結手段により各ロッカアームを連
結したときに機関弁を高速用カムで駆動し、前記連結状
態を解除したときには機関弁を低速用カムで駆動するこ
とができ、しかも連結手段による連結状態では高速用カ
ムとロッカアームとの接触面の荷重が大きくなるのに対
し、高速用カムのロッカアームへのカムシャフトの軸線
方向に沿う当接幅を比較的大きくしたことにより接触面
圧を比較的小さくすることができ、しかもカムシャフト
の軸線方向に沿う当接幅に差をつけることにより各ロッ
カアームおよび各カムの配設スペースをコンパクトにす
ることができる。

(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、カムシヤフト２と平行なロッカシャフト６に
枢支される第１，第２および第３ロッカアーム７，８，
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〜第３ロッ
カアーム７〜９がそれぞれ枢支されるが、第１および第
２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の上部には鍔部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１６，１
７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、第３ロッカアーム９は、第１
および第２ロッカアーム７，８間でロッカシャフト６に
枢支される。この第３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。しかも高速用カム５のカムスリッパ１８へ
の摺接面積を低速用カム３のカムスリッパ１０への摺接
面積よりも大きくするために、カムシャフト２の軸線に
沿う高速用カム５の第３ロッカアーム９への当接幅Ｄ_１
は、低速用カム３の第１ロッカアーム７への当接幅Ｄ_２
よりも大きく設定され、さらに隆起部４の第２ロッカア
ーム８への当接幅Ｄ_３は低速用カム３の第１ロッカアー
ム７への当接幅Ｄ_２よりもさらに小さく設定される。

また第３ロッカアーム９の端部下面には有底円筒状のリ
フタ１９が当接されており、このリフタ１９は機関本体
Ｅとの間に介装したリフタばね２０により上方に付勢さ
れる。これにより、第３ロッカアーム９のカムスリッパ
１８は高速用カム５に常時摺接される。

第４図において第１〜第３ロッカアーム７，８，９は、
相互に摺接されており、それらの相対角変位を可能とす
る状態と、角ロッカアーム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が第１〜第３ロッカアー
ム７，８，９に設けられる。

連結手段２１は、第１および第３ロッカアーム７，９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ピストン２２と、第３および第２ロッカアーム
９，８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ピストン２３と、第１および第２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ロッカアーム７には、第３ロッカアーム９側に向け
て開放するとともにロッカシャフト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２
６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ピストン２２が摺合さ
れ、これにより第１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ロッカアーム７の第
３ロッカアーム９側に臨む側面から第３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２
６の閉塞端と第１ピストン２２との間には、前記ばね２
５よりもばね力の小さなばね３３が介装される。

第３ロッカアーム９には、第１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３
４の全長に対応する長さを有する第２ピストン２３が摺
合される。しかもこの第２ピストン２３の外径は、第１
ピストン２２と同一に設定される。

第２ロッカアーム８には、前記ガイド孔３４に対応し
て、第３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
塞端側には規制段部３６を介して小径部３７が設けられ
る。また第２ロッカアーム８には、第２ガイド穴３５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を囲繞するコイル状の
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によって第３ロッカアー
ム９側に押圧され、このため第１ピストン２２は第２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ピストン２２，２３の
当接面は、第１および第３ロッカアーム７，９の摺接面
に対応する位置にあり、第２ピストン２３およびストッ
パ２４の当接面は第３ロッカアーム９および第２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、
第１〜第３ロッカアーム７，８，９は、相互に摺接する
とともに、第１および第２ピストン２２，２３ならびに
第２ピストン２３およびストッパ２４をそれぞれ摺接さ
せて、相対角変位可能である。

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、第３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ピストン２２はばね２５のばね力に抗して第
３ロッカアーム９側に移動し、第２ピストン２３は第１
ピストン２２に押されて第２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ピストン２２，２３が移動し、第
１ピストン２２により第１および第３ロッカアーム７，
９が連結され、第２ピストン２３により第３および第２
ロッカアーム９，８が連結される。

このようにして、第１〜第３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により揺動駆動される第３ロッカアーム９とと
もに第１および第２ロッカアーム７，８が揺動する。こ
の際、高速用カム５における高位部５ａの中心角範囲な
らびにカムシャフト２の半径方向に沿う外方への突出量
は、低速用カム３の高位部３ａに比べて大であるので、
両吸気弁１ａ，１ｂは、低速運転時における一方の吸気
弁１ａの開閉作動態様に比べて、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にした作
動態様で開閉作動されることになる。

このような連結手段２１による各ロッカアーム７〜９の
連結時には、高速用カム５により全ロッカアーム７〜９
を駆動することになり、高速用カム５と第３ロッカアー
ム８のカムスリッパ１８との摺接部の荷重は大きくなる
が、高速用カム５のカムスリッパ１８への摺接面積は比
較的大きく設定されているので前記摺接部の摺接面圧を
比較的小さくして摩耗を極力抑制することができ、しか
も高速用カム５の第３ロッカアーム９への当接幅Ｄ_１、
低速用カム３の第１ロッカアーム７への当接幅Ｄ_２およ
び隆起部４の第２ロッカアーム８への当接幅Ｄ_３を、そ
れらの摺接面圧に対応した値に対応するように差を付け
て設定したので、各カム３，５、および隆起部４の配設
スペース、ならびに各ロッカアーム７〜９の配設スペー
スを比較的小さくすることが可能となる。

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、機関の低速運転に対応し
た形状の低速用カムと機関の高速運転に対応した形状の
高速用カムとを含む複数のカムがカムシャフトに一体化
され、機関弁に連動、連結されるロッカアームを含む複
数のロッカアームが相対変位可能にして隣接配置され、
前記高速用カムのロッカアームへのカムシャフトの軸線
方向に沿う当接幅は前記低速用カムのロッカアームへの
当接幅よりも大きく設定され、各ロッカアームには、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
ムの相対変位を許容する状態との切換を可能にした連結
手段が設けられるので、機関弁を低速運転に対応した態
様で作動せしめる状態と、高速運転に対応する態様で作
動せしめる状態とを切換えて機関出力を向上することが
でき、しかも各カムおよび各ロッカアームの配設スペー
スをコンパクトにすることができる。

【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…低速用カム、５…高速用カム、７，８，９…ロ
ッカアーム、２１…連結手段

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、該カムの回転動作に応
   じて機関弁を開閉作動させるためのロッカアームとを備
   える内燃機関の動弁装置において、機関の低速運転に対
   応した形状の低速用カムと機関の高速運転に対応した形
   状の高速用カムとを含む複数のカムがカムシャフトに一
   体化され、機関弁に連動、連結されるロッカアームを含
   む複数のロッカアームが相対変位可能にして隣接配置さ
   れ、前記高速用カムのロッカアームへのカムシャフトの
   軸線方向に沿う当接幅は前記低速用カムのロッカアーム
   への当接幅よりも大きく設定され、各ロッカアームに
   は、各ロッカアームを一体的に連結する状態と、各ロッ
   カアームの相対変位を許容する状態との切換を可能にし
   た連結手段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】低速用カムに当接するロッカアームと他の
   ロッカアームとが、高速用カムに当接するロッカアーム
   の両側にそれぞれ隣接配置されることを特徴とする特許
   請求の範囲第(1)項記載の内燃機関の動弁装置。