JPH077524Y2 - 内燃機関の動弁機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本考案は、内燃機関の回転に同期して吸気弁または排気
弁を開閉駆動する動弁機構に関し、特に機関の回転速度
に応じて油圧により弁作動状態を切換可能な内燃機関の
動弁機構に関する。

〈従来の技術〉 従来より、広い運転範囲に亘って吸・排気効率の最適化
を図るべく、機関の回転速度に応じて気筒毎に作動バル
ブ数を切り換えたり弁の作動タイミングを変更し得る弁
作動状態切換機能を備えた内燃機関の動弁機構が、例え
ば本願出願人による特開昭61-19911号公報等に開示され
ている。弁作動状態の切換動作は、バルブ・タイミング
及びリフトの異なる低速用カム及び高速用カムにそれぞ
れ摺接する複数のロッカアームを、機関の回転速度に応
じて連結切換装置によって相対角変位可能な状態と一体
的に揺動する状態とに切り換えることによって行なう。
連結切換装置は、通常機関の駆動力により圧送される潤
滑油の一部を利用し、機関の回転速度に応じて切り換え
て供給される油圧によって作動する。

また、同じく本願出願人による実願昭63-82588号公報に
よれば、低速用カム及び高速用カムの各摺接部をそれぞ
れ潤滑するために別個独立の潤滑油路を設け、かつ連結
切換装置に作動油圧を供給する給油通路に絞りを介して
高速用潤滑油路を接続することによって、給油系統の構
成の簡単化、潤滑油の有効利用及び各摺接部への均等か
つ確実な潤滑油の供給図っている。ところで、上記従来
の連結切換装置に於ては、高速モードから低速モードに
弁作動状態を切り換えるのは、リターンスプリングによ
って連結切換装置を押し戻すようにしているが、この動
作を確実にするためには、リターンスプリングのばね定
数を相応に高める必要がある。このため、連結切換装置
を高速モード状態に保持するための油圧も相対的に高め
ることが必要となる。このように高速モード状態の保持
油圧を高めようとすると、高速用潤滑油路を大きく絞ら
ざるを得なくなるため、高速運転時の潤滑油量が不足し
がちとなる不都合が生じる。

〈考案が解決しようとする課題〉 本考案は、このような従来技術の不都合を解消するべく
案出されたものであり、その主な目的は、高速モードか
ら低速モードへの切換応答性及び作動の確実性を高める
と共に、高速モードに切換わった後に潤滑油を十分に供
給して高速運転時の信頼性をより一層向上させることの
できる弁作動状態切換機能を備える内燃機関の動弁機構
を提供することにある。

［考案の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 上述の目的は、本考案によれば、機関の運転状態に応じ
た互いに異なるプロフィルが与えられた低速用カム及び
高速用カムを一体的に連設してなり、機関の回転に同期
して回転駆動されるカム軸と、燃焼室の吸気ポート或い
は排気ポートに設けられ、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
高速用カムに係合して該カムの揚程を前記弁に伝達する
第１の伝達部材と、前記低速用カムに係合して該カムの
揚程を前記弁に伝達するべく前記第１の伝達部材と隣接
して設けられた第２の伝達部材と、前記第１・第２両伝
達部材間が一体的に連結される高速モード状態および前
記第１・第２両伝達部材間が切離される低速モード状態
を機関の運転状態に応じて選択的に切換える連結切換装
置と、該連結切換装置を前記低速モード状態側に常時付
勢するためのばね手段と、前記連結切換装置を前記高速
モード状態側に駆動する油圧を供給するための給油通路
と、前記カム軸及びカムフォロワ回りに潤滑油を供給す
るための潤滑油路とを有する内燃機関の動弁機構であっ
て、前記給油通路が、前記連結切換装置を高速モードか
ら低速モードへ切換えるための油圧を供給する第１給油
通路および前記連結切換装置を低速モードから高速モー
ドへ切換えるための油圧を供給する第２給油通路からな
ると共に、前記第１・第２両給油通路と油圧供給源との
間の連通度を前記機関の運転状態に応じて変化させるた
めの切換制御弁を備え、前記潤滑油路が、前記連結切換
装置の高速モードから低速モードへの切換時に該潤滑油
路を流れる潤滑油の流量を絞る向きに変化させ得る流量
調整手段を介して前記第１給油通路に接続されることを
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、高速モードから低速モードへの切換
時は、戻しばねの付勢力に油圧も加算されるので、切換
確実性を損なわずに戻しばねの付勢力を低減できる。従
って、高速モード状態に保持するための油圧を低く設定
できるので、高速用潤滑油路への十分な流量を、連結切
換装置の作動応答性を損なわずに得ることができる。

〈実施例〉 以下、本考案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、本考案を適用した機関のシリ
ンダヘッド１には、気筒毎に１対の吸気弁2a、2bが設け
られており、以下に詳述する動弁機構によって開閉駆動
される。また、前記機関は吸気弁2a、2bと同様に開閉駆
動される１対の排気弁（図示せず）を備える。

第２図に併せて示されるように、シリンダヘッド１に回
動自在に支持されるカム軸３には、作動角及びリフトの
小さい１対の低速用カム4a、4bと作動角及びリフトの大
きい１個の高速用カム５とが一体的に形成されている。
カム軸３の下方には、シリンダヘッド１に固定されたロ
ッカシャフト６がカム軸３と平行に配置され、かつ伝達
部材としての３個のロッカアーム７〜９が互いに隣接し
て揺動自在にかつ相対角変位可能に枢支されている。各
ロッカアーム７〜９は、その上面にカムスリッパ7a〜9a
が形成され、かつそれぞれに摺接する各カム4a、4b、５
に駆動されて揺動する。

低速用カム4a、4bに摺接する第１及び第３ロッカアーム
７、９は基本的に同一形状をなし、その各遊端部に設け
られたタペットねじ10a、10bの下端に、リテーナ11a、1
1bを介してバルブスプリング12a、12bにて閉弁付勢され
る各吸気弁2a、2bの上端がそれぞれ当接している。ま
た、第１、第３両ロッカアーム７、９間で高速用カム５
に摺接する第２ロッカアーム８は、ロッカシャフト６か
ら両吸気弁2a、2bの中間に向けて延出する遊端部下端に
当接する図示されないロストモーションスプリングによ
って、常時カムスリッパ8aが高速用カム５に摺接するよ
うに上向きに付勢されている。

カム軸３の上方には、各カム4a、4b、５と対応する各ロ
ッカアーム７〜９との摺接部を潤滑するために、管路部
材13が平行に架設されている。管路部材13の内部には、
互いに独立の低速用潤滑路14と高速用潤滑路15とが並設
されている。管路部材13の下面には、低速用潤滑路14の
各カム4a、4b、５に対応する位置に潤滑油噴出孔16が穿
設されている。高速用潤滑路15には、前記機関の高速運
転時に主として高速用カム５を潤滑するように、低速用
カム4a、4bに対応する位置の噴出孔17a、17bが高速用カ
ム５に対応する位置の噴出孔18より小径に形成されてい
る。これら噴出孔16、17a、17b、18を介して前記機関の
低速運転時には低速用潤滑路14から、高速運転時には高
速用潤滑路15からそれぞれ潤滑油が各カム4a、4b、５に
シャワ式に供給される。

第２図に良く示されるように、隣接する第１〜第３ロッ
カアーム７〜９の内部には、それらを相対角変位し得る
状態即ち低速モードと一体的に揺動し得る状態即ち高速
モードとに切換可能な連結切換装置21が内蔵されてい
る。

連結切換装置21は、第２ロッカアーム６側に開口する有
底の第１ガイド孔22が第１ロッカアーム７内部にロッカ
シャフト６と平行に穿設され、かつその中に第１切換ピ
ン23が摺合している。第２ロッカアーム８には、カムス
リッパがカムのベース円に摺接する静止位置に於て第１
ガイド孔22と同心をなす同径の第２ガイド孔24が貫設さ
れ、かつその内部に第２切換ピン25が一端を第１切換ピ
ン23に当接させて摺合している。第３ロッカアーム９に
は、同様に有底の第３ガイド孔26が穿設され、かつその
中にストッパピン27が一端を第２切換ピン25の他端に当
接させて摺合している。ストッパピン27は、リターンス
プリング28によって第２ロッカアーム８側に常時付勢さ
れている。

ロッカシャフト６の内部には２本の給油通路31、32が穿
設され、第１給油通路31が油路33を介して第３ガイド孔
26の底部に連通し、かつ第２給油通路32が油路34を介し
て第１ガイド孔22の底部に連通している。また、第３ガ
イド孔26の底面には外部に連通するリーク孔35が穿設さ
れている。

第１及び第２給油通路31、32の上流端は、それぞれ油圧
を高・低に切り換えて供給する切換制御弁36、37を介し
て潤滑油を該機関各部に圧送するためのメインオイルギ
ャラリ38に接続されている。メインオイルギャラリ38に
は、前記機関に駆動されてオイルパン39から潤滑油を汲
み上げるオイルポンプ40がリリーフ弁41を介して接続さ
れている。両切換制御弁36、37は、機関回転数、水温等
から判断される前記機関の運転状態に基づいて図示され
ない電子制御回路によって開閉制御される。

第１及び第２給油通路31、32の下流端は、それぞれ第１
及び第２流量調整手段42、43を介して低速用潤滑路14及
び高速用潤滑路15に接続されている。各流量調整手段4
2、43は、それぞれ前記電子制御回路に接続された図示
されない駆動制御手段によって全開位置と全閉位置との
間で絞り量を変化させるようにそれぞれ駆動される。ま
た、高速用潤滑路15及び低速用潤滑路14には、それぞれ
カムジャーナル44を潤滑するための通路45、46が接続さ
れている。

さて、機関の停止時には、専らリターンスプリング28の
付勢力により、各ピン23、25、27は第２図に示す位置に
置かれる。従って各ロッカアーム７〜９は、互いに相対
各変位可能になっている。この低速モード状態に於て機
関を始動すると、電子制御回路によって第２切換制御弁
37が概ね閉じられ、第１切換制御弁36が開かれる。この
状態では、潤滑油はメインオイルギャラリ38から主に第
１給油通路31に供給される。従って、連結切換装置21
は、リターンスプリング28の付勢力に加えて第１給油通
路31から第３ガイド孔26に作用する油圧により、各ピン
23、25、27が第２図に示す位置に保持されて中低速運転
に適合した弁作動状態を保持することとなる。この低速
モードでは第１流量調整手段42が全開されているので、
第１給油通路31から低速用潤滑路14に供給された潤滑油
が、各噴出孔16から各カム4a、4b、５と対応する各ロッ
カアーム７〜９との摺接部に供給され、かつ通路45を介
して各カムジャーナル44を潤滑する。

機関が高速運転となると、上記とは逆に第２切換制御弁
37を開いて第１切換制御弁36を概ね閉じる。と同時に、
第１流量調整手段42は全開のままとして第２流量調整手
段43を全閉する。これにより、第１給油通路31が低速用
潤滑路14に供給するべき最低限の流量となりかつその内
圧が低くなると共に、第２給油通路32に供給された潤滑
油が高速用潤滑路15から流出しないので、第２給油通路
32に供給された油圧が連結切換装置21の作動油圧に瞬時
に到達する。するとリターンスプリング28の付勢力及び
第１給油通路31の内圧に抗して第２ガイド孔24及び第３
ガイド孔26に跨がる所定の位置まで各切換ピン23、25が
それぞれ時間遅れなく移動する。この結果、各ロッカア
ーム７〜９が一体的に揺動可能に連結され、弁作動状態
が低速モードから高速モードに切り換わる。ここでメイ
ンオイルギャラリ38から第１切換制御弁36を介して第１
給油通路31に低圧の潤滑油が流入するようになってお
り、かつ第１流量調整手段42が全開されているので、各
カム4a、4b、５の摺接部及び各カムジャーナル44に潤滑
油が途切れることなく供給される。

連結切換装置21の切換動作完了後は、各ピン23、25、27
の慣性抵抗や摩擦抵抗を無視し得るので、第２給油通路
32の内圧が幾分低下しても連結切換装置21を高速モード
状態に保持し得る。そこで、電子制御回路が駆動制御手
段に信号を出力して第２流量制御手段43を全閉状態から
少し開かせることにより、第２給油通路32からも高速用
潤滑路15の各噴出孔17a、17b、18に流量を絞られた潤滑
油が供給され、各カム4a、4b、５と各ロッカアーム７〜
９との摺接部が潤滑される。これと同時に、通路46を介
して各カムジャーナル44に潤滑油が供給される。高速モ
ードでは、高速用カム５によってロッカアーム７〜９が
一体駆動されるので、上述したように、高速用潤滑路15
の噴出孔18からの潤滑油で高速用カム５と第２ロッカア
ーム８との摺接部が十分に潤滑されるようになってい
る。

高速モードから低速モードに連結切換装置21を切り換え
る場合には、第２切換制御弁37を概ね閉じると共に、第
２流量調整手段43を全開にして高速用潤滑路15から潤滑
油を流出させて第２給油通路32の内圧を低下させる。と
同時に、第１切換制御弁36を開くと共に第１流量調整手
段42を全閉にする。これにより、リターンスプリング28
の付勢力とこれに加算される第３ガイド孔26に供給され
る油圧の作用とにより、ストッパピン27が各切換ピン2
3、25をそれぞれ第１及び第２ガイド孔22、24へ遅れな
く押し戻すことができる。また、このように高速モード
から低速モードへの切換時に第１流量調整手段42を一時
的に全閉しても、高速モード時に高速用潤滑路15から噴
出孔17a、17bを介して潤滑油が供給されていたことによ
り、低速用カム4a、4bの潤滑が確保される。

この高速モードから低速モードへの移行が完了したなら
ば、基本的には第３ガイド孔26に供給される油圧が消滅
してもリターンスプリング28の付勢力だけで低速モード
状態を保持し得るので、第１流量調整手段42を全開して
低速用潤滑路14からの潤滑油量を十分にする。

このように、連結切換装置21の作動時には、第１、第２
両切換制御弁36、37を交互に切り換えて第１、第２両給
油通路31、32の内圧を変化させると共に、第１、第２両
流量調整手段42、43の絞り度を変化させるので、メイン
オイルギャラリ38内の油圧が一時的に低下して連結切換
装置21の作動に時間遅れ等の影響を与えるほどの流量変
動を生じなくすることができる。

第３図には、本考案の別の実施例が示されている。この
第２実施例は第１実施例と略同様の構成を有するが、高
速用潤滑路15には高速用カム５に対応する位置にのみ潤
滑油噴出孔47が設けられ、かつ各アムジャーナル44は通
路45を介して低速用潤滑路27のみから潤滑される点で異
なる。

第１実施例の場合と同様に、機関の中低速運転時には、
第２切換制御弁37を閉じて第１切換制御弁36が開かれ
る。第２給油通路32に潤滑油が供給されないので、連結
切換装置21は各ピン23、25、27が第３図に示す位置にあ
って、各ロッカアーム７〜９が別個に揺動する。潤滑油
はメインオイルギャラリ38から第１給油通路31に供給さ
れ、全開状態の第１流量調整手段42を通って低速用潤滑
路14の各噴出孔16から各カム4a、4b、５と各ロッカアー
ム７〜９との摺接部及び通路45を介して各カムジャーナ
ル44を潤滑する。

機関の高速運転時には、第２切換制御弁37を開いて第１
切換制御弁36を閉じると同時に、第２流量調整手段43を
全閉する。これにより、第２給油通路32に供給された潤
滑油が高速用潤滑路15に流出しないので、連結切換装置
21を瞬時に低速モードから高速モードに切り換えること
ができる。第１切換制御弁36は、全閉状態でもメインオ
イルギャラリ38から潤滑油の一部が第１給油通路31にリ
ークするようになっており、かつ第１流量調整手段42が
全開されているので、常時各カム4a、4b、５の摺接部及
び各カムジャーナル44を潤滑することができる。そし
て、連結切換装置21の切換動作完了後は第２流量制御手
段43を全閉状態から少し開くことによって、潤滑油を第
２給油通路32から流量を絞って高速用潤滑路15に供給
し、噴出孔47から高速用カム５と第２ロッカアーム８と
の摺接部を潤滑する。

逆に、連結切換装置21の高速モードから低速モードへの
切換時には、第２切換制御弁37を閉じて第１切換制御弁
36を開くと同時に、第１流量調整手段42の開度を絞って
潤滑油の流出量を制限する。これにより、各カム4a、4
b、５の摺接部及び各カムジャーナル44に供給するべき
潤滑油を確保できると同時に、第３ガイド孔26に供給さ
れる油圧の作用とリターンスプリング28の付勢力とによ
って、ストッパピン27は瞬時に各切換ピン23、25をそれ
ぞれ第１及び第２ガイド孔22、24へ押し戻すことができ
る。

本考案は上述の実施例に限定されず、様々な変形・変更
を加えて実施することができる。例えば、流量調整手段
42、43としては、ばね手段で閉弁付勢された弁体を給油
通路31、32の油圧によって直接駆動して開閉する切換弁
や固定絞りを組み合せた流量調整弁等他の様々な周知装
置を使用することができる。この流量調整弁の開弁圧
は、連結切換装置21を低速モードから高速モードに切り
換える作動油圧以上に、例えば、作動油圧が1.5kg/cm²
であれば、開弁圧2kg/cm²程度に設定すればよい。

［考案の効果］ 上述したように本考案によれば、連結切換装置を低速モ
ードから高速モードへまたは高速モードから低速モード
へ切り換えるべくそれぞれ作動油圧を供給するために別
個独立の第１給油通路と第２給油通路とを設けると共
に、これら第１、第２両給油通路と油圧供給源との間の
連通度を機関の運転状態に応じて変化させるための切換
制御弁を設け、更に、連結切換装置の高速モードから低
速モードへの切換時に流量を絞る向きに変化させ得る流
量調整手段を介して第１給油通路に潤滑油路が接続され
るものとしたことから、高速モードから低速モードへの
切換時は、戻しばねの付勢力に油圧も加算されることと
なり、切換確実性を損なわずに戻しばねの付勢力を低減
できる。従って、高速モード状態の保持するための油圧
を低く設定できるので、高速用潤滑油路への十分な流量
を、連結切換装置の作動応答性を損なわずに得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案を適用した内燃機関の動弁機構を示す
側面図である。 第２図は、連結切換装置の構造及び動弁機構の給油系統
を示す回路図である。 第３図は、本考案の第２実施例を概略的に示す第２図と
同様の回路図である。 １……シリンダヘッド、2a、2b……吸気弁 ３……カム軸、4a、4b……低速用カム ５……高速用カム、６……ロッカシャフト ７〜９……ロッカアーム、7a〜9a……カムスリッパ 10a、10b……タペットねじ 11a、11b……リテーナ 12a、12b……バルブスプリング 13……管路部材、14……低速用潤滑路 15……高速用潤滑路 16、17a、17b、18……潤滑油噴出孔 21……連結切換装置、22……第１ガイド孔 23……第１切換ピン、24……第２ガイド孔 25……第２切換ピン、26……第３ガイド孔 27……ストッパピン、28……リターンスプリング 31……第１給油通路 32……第２給油通路、33、34……油路 35……リーク孔、36……第１切換制御弁 37……第２切換制御弁 38……メインオイルギャラリ 39……オイルパン、40……オイルポンプ 41……リリーフ弁、42……第１流量調整手段 43……第２流量調整手段 44……カムジャーナル、45、46……通路 47……潤滑油噴出孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｇ 7536−3Ｇ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の運転状態に応じた互いに異なるプロ
   フィルが与えられた低速用カム（4a・4b）及び高速用カ
   ム（５）を一体的に連設してなり、機関の回転に同期し
   て回転駆動されるカム軸（３）と、燃焼室の吸気ポート
   或いは排気ポートに設けられ、ばね手段（12a・12b）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（2a・2b）と、前記高速用カムに係合して該カ
   ムの揚程を前記弁に伝達する第１の伝達部材（８）と、
   前記低速用カムに係合して該カムの揚程を前記弁に伝達
   するべく前記第１の伝達部材と隣接して設けられた第２
   の伝達部材（７・９）と、前記第１・第２両伝達部材間
   が一体的に連結される高速モード状態および前記第１・
   第２両伝達部材間が切離される低速モード状態を機関の
   運転状態に応じて選択的に切換える連結切換装置（21）
   と、該連結切換装置を前記低速モード状態側に常時付勢
   するためのばね手段（28）と、前記連結切換装置を前記
   高速モード状態側に駆動する油圧を供給するための給油
   通路と、前記カム軸及びカムフォロワ回りに潤滑油を供
   給するための潤滑油路とを有する内燃機関の動弁機構で
   あって、 前記給油通路が、前記連結切換装置を高速モードから低
   速モードへ切換えるための油圧を供給する第１給油通路
   （31）および前記連結切換装置を低速モードから高速モ
   ードへ切換えるための油圧を供給する第２給油通路（3
   2）からなると共に、前記第１・第２両給油通路と油圧
   供給源38との間の連通度を前記機関の運転状態に応じて
   変化させるための切換制御弁（36・37）を備え、 前記潤滑油路（14）が、前記連結切換装置の高速モード
   から低速モードへの切換時に該潤滑油路を流れる潤滑油
   の流量を絞る向きに変化させ得る流量調整手段（42）を
   介して前記第１給油通路に接続されることを特徴とする
   内燃機関の動弁機構。