JPH065005B2 - 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、機関の高速運転に対応した形状の高速
用カムと、カムシャフトの軸線方向に沿う前記高速用カ
ムの投影面内に含まれながら機関の低速運転に対応した
形状に形成される低速用カムとを含む複数のカムが一体
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、各ロッカアームには、隣接するロッカアームを連結
する位置とその連結を解除する位置との間で移動可能な
連結ピストンを備える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
とができる。しかも低速用カムは、カクシャフトの軸線
方向に沿う高速用カムの投影面内に含まれる形状である
ので、高速用カムおよび低速用カムのベース円部でのみ
連結手段におけるピストンの移動が可能となり、連結手
段の切換作動が円滑となる。

(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，１
ｂ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、高速用カム
５は、機関の高速運転に対応した形状を有するものであ
り、高位部５ａがベース円部５ｂからカムシャフト２の
半径方向外方に突出した形状を有する。また低速用カム
３は、機関の低速運転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高位部３ａのベ
ース円部３ｂからの突出量および中心角範囲を高速用カ
ム５の高位部５ａよりも小として形成される。しかも低
速用カム３は、カムシャフト２の軸線に沿う高速用カム
５の投影面内に含まれるように形成される。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
前記ベース円部３ｂ，５ｂに対応する真円状の隆起部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。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、各ロッカアーム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連結ピストン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連結ピストン２３と、第１および
第２連結ピストン２２，２３の移動を規制するストッパ
２４と、第１および第２連結ピストン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連結ピストン２２が摺
合され、これにより第１連結ピストン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３
０，３１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連結ピストン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２６の閉塞端と第１連結ピストン２２との間には、前
記ばね２５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連結ピストン２３
が摺合される。しかもこの第２連結ピストン２３の外径
は、第１連結ピストン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連結ピストン２２は第
２連結ピストン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連結ピストン
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連結ピスト
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連結ピス
トン２２，２３ならびに第２連結ピストン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連結ピストン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連結ピストン２
３は第１連結ピストン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３
６に当接するまで、第１および第２連結ピストン２２，
２３が移動し、第１連結ピストン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連結ピストン
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。

ところで、連結手段２１の連結解除状態から連結状態へ
の切換に際して、第１および第２連結ピストン２２，２
３が連結作動し得るのは、第１ガイド穴２６，ガイド孔
３４および第２ガイド穴３５が同軸になるとき、すなわ
ち低速用カム３が高速用カム５の投影面内に含まれるよ
うに形成されているので第３ロッカアーム１９が高速用
カム５のベース円部５ｂに摺接するとともに第１ロッカ
アーム７が低速用カム３のベース円部３ｂに摺接して両
吸気弁１ａ，１ｂが静止しているときである。したがっ
て第１ガイド穴２６，ガイド孔３４および第２ガイド穴
３５、各カム３，５、ならびに各カムスリッパ１０，１
８の加工精度を比較的粗くしても連結手段２１の円滑な
切換作動が確保される。これに対して、カムシヤフト２
の軸方向に沿う高速用カム５および低速用カムの投影
が、ベース円舞３ｂ，５ｂ以外の部分すなわち高位部３
ａ，５で交差する場合には、吸気弁１ａ，１ｂの開閉作
動中に第１ガイド穴２６，ガイド孔３４および第２ガイ
ド穴３５が同軸となって第１および第２連結ピストン２
２，２３の移動が可能となる。このため、第１および第
２連結ピストン２２、２３の第３ロッカアームおよび第
２ロッカアーム８による叩かれが生じたり、吸気弁１
ａ，１ｂの開弁作動途中で第１および第２連結ピストン
２２、２３のガイド孔３４および第２ガイド穴３５から
の離脱が開始されたりして、円滑な切換作動が困難とな
るものである。

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、カムシャフトには、機関
の高速運転に対応した形状の高速用カムと、前記カムシ
ャフトの軸線方向に沿う前記高速用カムの投影面内に含
まれながら機関の低速運転に対応した形状に形成される
低速用カムとを含む複数のカムが一体化され、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、各ロッカアーム
には、隣接するロッカアームを連結する位置とその連結
を解除する位置との間で移動可能な連結ピストンを備え
る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、しかも連結手段の切換作動を円滑にするこ
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、２２，２３…連結ピスト
ン

Claims (1)

【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、カムシャフトには、
   機関の高速運転に対応した形状の高速用カムと、前記カ
   ムシャフトの軸線方向に沿う前記高速用カムの投影面内
   に含まれながら機関の低速運転に対応した形状に形成さ
   れる低速用カムとを含む複数のカムが一体化され、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、各ロッカア
   ームには、隣接するロッカアームを連結する位置とその
   連結を解除する位置との間で移動可能な連結ピストンを
   備える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。