JPH0726922A - 内燃機関のバルブ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルブプランジャの復動速度を滑らかに低下
させる。 【構成】 シリンダ孔２５を大径孔２５ａと小径孔２５
ｂとから構成する。バルブプランジャ２６を大径孔２５
ａと小径孔２５ｂとにそれぞれ摺動自在に嵌合する大径
部２６ａと小径部２６ｂとから構成する。バルブプラン
ジャ２６の復動時において、小径部２６ｂが小径孔２５
ｂに嵌合するときに小径部２６ｂの外周面と大径孔２５
の内周面との間に形成される環状空間をダンパ室２７と
する。小径部２６ｂの先端部には、先細りのテーパ部２
６ｇを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の吸気バル
ブまたは排気バルブ（この明細書において単にバルブと
いう。）のリフト量を制御する内燃機関のバルブ制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の制御装置は、機関によ
って回転駆動されるカムに追随して往復動するカムプラ
ンジャと、このカムプランジャに作動油を介して連動す
るバルブプランジャと、カムプランジャの往動時に作動
油を低圧側に解放する油圧解放弁（作動油解放手段）と
を備えており、カムプランジャの往動に連動してバルブ
プランジャが往動すると、バルブがバルブばねの付勢力
に抗して弁座からリフトする。一方、カムプランジャの
往動時に油圧解放弁を開弁させて作動油を低圧側に解放
すると、作動油の圧力が低下し、バルブプランジャおよ
びバルブがバルブばねによって復動せしめられ、バルブ
が弁座に着座するようになっている。

【０００３】ところで、バルブがバルブばねの付勢力に
よって高速で弁座に着座すると、着座時の衝撃によって
騒音が発生する。そこで、バルブプランジャが摺動自在
に嵌合するシリンダ孔の内部に、バルブプランジャが所
定位置まで復動すると、バルブプランジャによって区画
されるダンパ室を設け、このダンパ室内の作動油が絞り
等の抵抗部を通過する際の抵抗に基づく緩衝作用によ
り、バルブプランジャおよびバルブの復動速度を低下さ
せ、バルブの着座に伴う騒音を軽減するようにしたバル
ブ制御装置が提案されている（実開平３ー９９８０６号
公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダンパ
室を有する上記従来のバルブ制御装置においては、バル
ブプランジャが所定の位置まで復動するとダンパ室が突
然形成されるため、バルブプランジャが急減速されると
ともに、ダンパ室の圧力が急激に高圧になる。この結
果、装置全体が振動したり、あるいはダンパ室の高圧に
よってダンパ室に関連する各部が損傷を受けるという問
題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の問題
を解決するために、カムの回転に追随して往復動するカ
ムプランジャと、このカムプランジャに作動油を介して
連動し、往動時にバルブを開弁させるバルブプランジャ
と、上記カムプランジャの往動時に上記作動油を低圧側
に解放する作動油解放手段とを備え、上記バルブプラン
ジャが摺動自在に嵌合するシリンダ孔の復動方向前方側
の端部には、所定位置まで復動したバルブプランジャの
復動方向の先端部が嵌合することによって区画され、バ
ルブプランジャの復動速度を低下させるダンパ室が形成
される内燃機関のバルブ制御装置において、上記バルブ
プランジャの上記ダンパ室を区画する部分については、
復動方向における先端側を基端側より小径に形成したこ
とを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】バルブプランジャが所定位置まで復動すると、
シリンダ孔の復動方向前方側端部には、バルブプランジ
ャの先端部によってダンパ室が区画形成される。この場
合、ダンパ室を形成するバルブプランジャの先端部は、
先端側が基端側より小径になっているので、ダンパ室の
形成当初は、シリンダ孔の内周面とバルブプランジャの
外周面との間に隙間が生じ、この隙間からダンパ室内の
作動油を低圧側に流出させることができる。したがっ
て、バルブプランジャを急激に速度低下させることな
く、徐々に速度低下させることができる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の実施例について図１〜図４
を参照して説明する。図１に示すように、機関のシリン
ダヘッド１には、バルブ２が上下方向へ移動自在に設け
られている。このバルブ２は、バルブばね３によって上
方へ付勢され、これによって弁座４に着座するようにな
っている。

【０００８】シリンダヘッド１の上面には、ブロック５
が固定されている。このブロック５には、上面から下方
へ向かって延びる油室形成孔５ａが形成されるととも
に、軸線をバルブ２の軸線と一致させた収容孔５ｂおよ
び摺動孔５ｃが下面から上方へ向かって順次形成されて
いる。収容孔５ｂには、上記バルブ２の上端部およびバ
ルブばね３が収容されている。

【０００９】上記油室形成孔５ａには、スリーブ６が回
動可能に、かつ位置固定して設けられている。このスリ
ーブ６には、カムプランジャ７が摺動自在に挿入されて
いる。このカムプランジャ７は、リターンばね８により
タペット９を介してカム軸１０のカム１０ａに押圧接触
させられており、カム１０ａの回転に追随して往復動
（上下動）するようになっている。なお、カム軸１０は
機関によって回転駆動される。

【００１０】油室形成孔５ａの下端部には、スリーブ６
およびカムプランジャ７によって区画される油室１１が
形成されている。この油室１1には、ポンプ１２から逆
止弁１３，１４を介して供給される作動油が充填されて
おり、この作動油はカムプランジャ７の往動（下動）に
よって加圧される。そして、作動油が加圧されると、後
述するバルブプランジャ２６が往動し、バルブ２が弁座
４からリフトするようになっている。

【００１１】バルブ２のリフト量を制御するために、ス
リーブ６とカムプランジャ７とには、作動油解放機構
（作動油解放手段）１５が設けられている。すなわち、
図３および図４に示すように、スリーブ６の下端部外周
には、歯車部６ａが形成されている。この歯車部６ａ
は、ブロック５に移動自在に設けられたラック１６に噛
み合っており、ラック１６を適宜移動させることによっ
てスリーブ６が回動変位するようになっている。また、
スリーブ６には、その周壁部を貫通する制御孔６ｂが形
成されている。この制御孔６ｂには、傾斜面６ｃが形成
されている。また、図１に示すように、制御孔６ｂはア
キュムレータ１７（低圧側）に接続されている。なお、
アキュムレータ１７は、２つの逆止弁１３，１４の間に
も接続されている。

【００１２】一方、カムプランジャ７には、油室１１に
臨む下端面から上方に向かって延びる孔７ａが形成され
るとともに、外周面から孔７ａの内周面まで延びる逃が
し孔７ｂが形成されている。この逃がし孔７ｂは、カム
プランジャ７の往動途中に制御孔６ｂと対向することも
あり、全く対向しないこともある。これは、スリーブ６
の回動位置に応じて決まる。逃がし孔７ｂが制御孔６ｂ
と対向する場合、逃がし孔７ｂは傾斜面６ｃを横切って
制御孔６ｂと対向する。したがって、ラック１６によっ
てスリーブ６を回動変位させることにより、逃がし孔７
ｂが制御孔６ｂと対向する時期、換言すれば逃がし孔７
ｂと制御孔６ｂとが対向するときのカムプランジャ７の
往動位置を変えることができる。なお、ラック１６は、
機関の運転状態に基づきコンピュータによって位置制御
されている。

【００１３】上記摺動孔５ｃには、シリンダ部材１８が
摺動自在に挿入されている。このシリンダ部材１８によ
って摺動孔５ｃの上端部には、圧油室１９が形成されて
いる。この圧油室１９は、ポンプ１２にその脈動を平滑
にする絞り２０および逆止弁２１を介して接続されてお
り、ポンプ１２から圧油室１９に供給される作動油の圧
力により、シリンダ部材１８が下方へ押圧されている。

【００１４】圧油室１９の上端部は、孔２２を介して空
気抜き機構２３に接続されている。この空気抜き機構２
３は、収納孔２３ａとこの収納孔２３ａに挿入された鋼
球２３ｂとからなるものであり、鋼球２３ｂと収納孔２
３ａとの間には、作動油の流通は阻止するが、空気の流
通を許容する程度の隙間が形成されており、その隙間か
ら作動油に含まれた空気を外部に排出するようになって
いる。なお、鋼球２３ｂは、空気を通す溝２４ａを有す
るボルト２４によって収納孔２３ａに固定されている。

【００１５】上記シリンダ部材１８の下端部には、下端
面から上方へ向かって延びるシリンダ孔２５が形成され
ている。このシリンダ孔２５は、下端側の大径孔２５ａ
と上端側の小径孔２５ｂとから構成されている。小径孔
２５ｂは、シリンダ部材１８に形成された孔１８ａを介
して上記油室１１に連通されている。

【００１６】シリンダ孔２５の大径孔２５ａと小径孔２
５ｂとには、バルブプランジャ２６の大径部２６ａと小
径部（ダンパ室を形成する部分）２６ｂとがそれぞれ摺
動自在に嵌合されている。バルブプランジャ２６は、そ
の下面がバルブ２の上面にシム３０を介して突き当たっ
ており、バルブ２に連動して往復動するようになってい
る。また、図２に示すように、大径部２６ａは大径孔２
５ａに常時嵌合しているが、小径部２６ｂは、バルブプ
ランジャ２６が所定位置より上側に位置している場合に
は小径孔２５ｂに嵌合し、所定位置より下側に位置して
いる場合には小径孔２５ｂから抜け出るようになってい
る。なお、バルブ２の着座時には、図２（Ｄ）に示すよ
うに、小径部２６ｂの上端面が小径孔２５ｂの底面に突
き当たるようになっている。

【００１７】小径部２６ｂが小径孔２５ｂに嵌合する
と、図２（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示すように、大径孔
２５ａの内周面と小径部２６ｂの外周面とによって囲ま
れる環状のダンパ室２７が形成される。このダンパ室２
７は、バルブプランジャ２６に形成された孔２６ｃ、油
溜まり室２６ｄおよび孔２６ｅを介して小径孔２５ｂに
連通し、さらに上記孔１８ａを介して油室１１に連通し
ている。したがって、カムプランジャ７の往動によって
作動油が加圧されると、ダンパ室２７に作動油が流入す
ることになる。

【００１８】上記油溜まり室２６ｄには逆止弁２８が配
置されており、ダンパ室２７側から孔２６ｅ側への作動
油の流出は阻止されている。その一方、ダンパ室２７と
上記孔２６ｅとの間には、オリフィス（図示せず）を有
する孔２６ｆが設けられている。したがって、図２
（Ｃ）に示すように、小径部２６ｂの基端部が小径孔２
５ｂに嵌合すると、ダンパ室２７から孔２６ｅ側への作
動油の流出は、オリフィスを有する孔２６ｆを通しての
み行われることになる。

【００１９】このように、ダンパ室２７内の作動油の流
出をオリフィスを介してのみ行わせると、ダンパ室２７
内の作動油がオリフィスを通過する際の抵抗による緩衝
作用により、バルブプランジャ２６が急激に速度低下せ
しめられる。

【００２０】そこで、このバルブ制御装置においては、
小径部２６ｂの復動方向における先端部を基端部より小
径に形成している。この実施例では、小径部２６ｂの先
端部に先細りのテーパ部２６ｇを形成することにより、
先端部を基端側より小径にしているが、先端部を基端部
より小径で一定の直径を有する円柱状に形成してもよ
く、あるいは先端側へ向かって段階的に小径にしてもよ
い。

【００２１】次に、上記構成の内燃機関用バルブ制御装
置の作用について説明する。カム軸１０が機関の回転に
同期して回転駆動されると、カム１０ａの回転に追随し
てカムプランジャ７が往復動する。カムプランジャ７
は、その往動時に油室１１内の作動油を加圧する。加圧
された作動油は、シリンダ孔２５の小径孔２５ｂに流入
してバルブプランジャ２６の小径部２６ｂの上端面を下
方へ押圧するとともに、孔２６ｅ、油溜まり室２６ｄお
よび孔２６ｃを介してダンパ室２７に流入し、バルブプ
ランジャ２６の大径部２６ａの上端面を下方へ押圧す
る。この押圧力により、バルブプランジャ２６が往動
し、これによってバルブ２がバルブばね３の付勢力に抗
して弁座４からリフトする。

【００２２】カムプランジャ７の往動時に逃がし孔７ｂ
が制御孔６ｂと対向しない場合には、カムプランジャ７
が復動し始めると、バルブ２およびバルブプランジャ２
６がバルブばね３の付勢力によって弁座４側へ復帰移動
（復動）せしめられ、バルブ２が弁座４に着座する。な
お、このときのバルブ２のリフト量は予め定められた最
大リフト量になる。

【００２３】一方、カムプランジャ７の往動途中に逃が
し孔７ｂが制御孔６ｂと対向する場合には、逃がし孔７
ｂが制御孔６ｂと対向すると、油室１１の作動油がアキ
ュムレータ１７（低圧側）に流出し、カムプランジャ７
による作動油の実質的な加圧が終了する。したがって、
バルブ２およびバルブプランジャ２６は、カムプランジ
ャ７の往動途中において復動することになり、バルブ２
のリフト量は逃がし孔７ｂと制御孔６ｂとが対向する時
期によって決定される。よって、スリーブ６を回動変位
させて逃がし孔７ｂと制御孔６ｂとの対向時期を変える
ことにより、バルブ２のリフト量を調節することができ
る。

【００２４】バルブプランジャ２６の復動途中におい
て、その小径部２６ｂがシリンダ孔２５の小径孔２５ｂ
に嵌合すると、ダンパ室２７が形成される。そして、ダ
ンパ室２７内の作動油がオリフィスを通過する際の抵抗
によってバルブプランジャ２６の復動速度が低下せしめ
られる。この場合、仮にダンパ室２７がオリフィスを有
する孔２６ｆを介してのみアキュムレータ１７（低圧
側）に連通すると、バルブプランジャ２６の復動速度が
急激に低下する。

【００２５】この点、このバルブ制御装置においては、
小径部２６ｂの先端部が基端側より小径に形成されてい
るので、図２（Ｂ）に示すように、小径部２６ｂの小径
孔２５ｂに対する嵌合当初は、小径部２６ｂの外周面と
小径孔２５ｂの内周面との間に隙間が形成され、その隙
間からもダンパ室２７内の作動油が小径孔２５ｂを介し
て低圧側へ流出する。したがって、バルブプランジャ２
６は急激に速度低下せしめられることなく、当初は比較
的ゆっくりと速度低下せしめられる。その後、図２
（Ｃ）に示すように、小径部２６ｂの基端部が小径孔２
５ｂに嵌合すると、ダンパ室２７内の作動油はオリフィ
スを有する孔２６ｆからのみ流出するようになるので、
バルブプランジャ２６は大きく速度低下せしめられる。

【００２６】特に、この実施例では、小径部２６ｂの先
端部にテーパ部２６ｇを形成しているので、小径部２６
ｂと小径孔２５ｂとの間の隙間が徐々に小さくなり、そ
れに応じて隙間から流出する作動油の量も徐々に小さく
なる。したがって、バルブプランジャの復動速度の低下
割合が徐々に大きくなり、バルブプランジャを滑らかに
速度変化させることができる。

【００２７】ところで、バルブプランジャ２６の復動
時、小径部２６ｂが小径孔２５ｂに嵌合してダンパ室２
７が形成されるときのバルブプランジャ２６の位置につ
いては一定にする必要がある。バルブプランジャ２６が
所定の位置より復動方向の手前側に位置しているときに
ダンパ室２７が形成されると、バルブプランジャ２６お
よびバルブ２が早期に速度低下せしめられる結果、バル
ブ２の着座時期が遅くなってしまう。逆の場合には、十
分に速度低下する以前にバルブ２が着座する結果、騒音
の発生を防止することができないからである。

【００２８】この点、この実施例の制御装置において
は、シリンダ部材１８をバルブプランジャ２６の上下方
向（往復動方向）へ移動自在とし、このシリンダ部材１
８を圧油室１９内に供給される作動油によって下方へ押
圧しているので、バルブプランジャ２６の所定の位置ま
で復動したときにダンパ室２７を形成することができ
る。

【００２９】すなわち、仮にシリンダ部材１８を位置固
定したものとすると、小径部２６ｂと小径孔２５ｂとが
嵌合する際のバルブプランジャ２６の位置は、シリンダ
部材１８およびバルブプランジャ２６の寸法精度によっ
て変化するのみならず、バルブ２の寸法精度並びに弁座
４の位置および寸法精度によって変化してしまう。

【００３０】そこで、通常のバルブ制御装置において
は、バルブ２とバルブプランジャ２６との間に適宜の厚
さを有するシムを介装することにより、小径部２６ｂが
小径孔２５ｂに嵌合し始めるときのバルブプランジャの
位置を一定にしているが、シムによる調整には多大の時
間を要するという問題がある。

【００３１】これに対し、この実施例の制御装置のよう
に、シリンダ部材１８を移動可能にするとともに、圧油
室１９に導入される作動油によってシリンダ部材１８を
下方へ押圧した場合には、バルブ２の着座時に小径孔２
５ｂの底面が小径部２６ｂの上端面に突き当たるように
シリンダ部材１８が移動する。このような状況の下で
は、小径部２６ｂが小径孔２５ｂに嵌合し始めるときの
バルブプランジャ２６の位置に影響するのは、小径孔２
５ｂの深さ寸法精度だけであり、バルブ２の長さ等の他
の寸法精度は全く影響を及ぼさない。したがって、小径
部２６ｂと小径孔２５ｂとが嵌合し始めるときのバルブ
プランジャの復動位置を、シムによって調整することな
く、ほぼ一定にすることができる。

【００３２】なお、この発明は、上記の実施例に限定さ
れるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲において適
宜変更可能である。例えば、上記の実施例においては、
スリーブ６に制御孔６ｂを形成する一方、カムプランジ
ャ７に逃がし孔７ｂを形成し、この逃がし孔７ｂと制御
孔６ｂとを対向させることによって作動油を低圧側（ア
キュムレータ１７）に解放し、また解放時期をスリーブ
６を回動変位させて逃がし孔７ｂと制御孔６ｂとの対向
時期を変えることによって調節しているが、制御孔６ｂ
とアキュムレータ１７との間に作動油解放弁を設け、こ
の解放弁を開弁させることによって作動油を低圧側に解
放し、また作動油解放弁の開弁時期を機関の運転状態に
応じて適宜変えることにより、作動油の低圧側への解放
時期を調節するようにしてもよい。

【００３３】また、ダンパ室２７の作動油が低圧側へ流
出する際に緩衝効果を生じさせるために、オリフィスを
設けているが、絞りを設けるようにしてもよい。ただ
し、オリフィスによる場合には、作動油の粘性に影響を
受けないので、作動油の温度が変化してその粘性が変化
したとしても、ほぼ一定の緩衝作用が得られる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の内燃機
関のバルブ制御装置によれば、シリンダ孔の復動方向の
先端部に嵌合してダンパ室を区画するバルブプランジャ
の先端部については、先端側を基端側より小径にしたも
のであるから、復動時バルブプランジャが急激に速度低
下せしめられるのを防止することができ、これによって
振動および各部の損傷を防止することができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概略構成を示す縦断面図
である。

【図２】バルブプランジャの復動時における小径部とシ
リンダ孔の小径孔との関係を示す図であって、図２
（Ａ）は小径部が小径孔に嵌合する以前の状態を示す
図、図２（Ｂ）は小径部の先端部（テーパ部）が小径孔
に嵌合した状態を示す図、図２（Ｃ）は小径部の基端部
が小径孔に嵌合し始めた状態を示す図、図２（Ｄ）はバ
ルブプランジャの復動終了時（バルブの着座時）の状態
を示す図である。

【図３】図１のＸ−Ｘ矢視拡大断面図である。

【図４】スリーブ、カムプランジャおよびラックを示す
斜視図である。

【符号の説明】

２ バルブ ４ 弁座 ６ スリーブ ６ｂ 制御孔 ７ カムプランジャ ７ｂ 逃がし孔 １０ａ カム １５ 作動油解放手段 １７ アキュムレータ（低圧側） １８ シリンダ部材 ２５ シリンダ孔 ２５ａ 大径孔 ２５ｂ 小径孔 ２６ バルブプランジャ ２６ａ 大径部 ２６ｂ 小径部 ２６ｇ テーパ部 ２７ ダンパ室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カムの回転に追随して往復動するカムプ
   ランジャと、このカムプランジャに作動油を介して連動
   し、往動時にバルブを開弁させるバルブプランジャと、
   上記カムプランジャの往動時に上記作動油を低圧側に解
   放する作動油解放手段とを備え、上記バルブプランジャ
   が摺動自在に嵌合するシリンダ孔の復動方向前方側の端
   部には、所定位置まで復動したバルブプランジャの復動
   方向の先端部が嵌合することによって区画され、バルブ
   プランジャの復動速度を低下させるダンパ室が形成され
   る内燃機関のバルブ制御装置において、上記バルブプラ
   ンジャの上記ダンパ室を区画する部分については、復動
   方向における先端側を基端側より小径に形成したことを
   特徴とする内燃機関のバルブ制御装置。