JPH0788767B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、機関の回転数に応じて複数のロッカアームを
選択的に連結および分離することにより、吸気または排
気弁の作動特性の変更を行う制御機構を備えた内燃機関
の動弁装置に関するものである。

「従来の技術」 上記弁作動特性変更機能付き動弁装置の１つとして、自
身が揺動操作される際バルブステムエンドを押圧してバ
ルブを開閉駆動させるいわゆるロッカアームと、該ロッ
カアームを揺動させるロッカアーム作動部材とを、同軸
的にかつ相対回動自在に隣接させて配置し、それら部材
をピンを介して互いに連動させたりピンを抜くことによ
り両部材の連動を解いたりして、所望の吸気弁あるいは
排気弁を機関の回転状況に応じて駆動させたり休止させ
たりする構造のものがある。

「発明が解決しようとする問題点」 上記のような構造の弁作動特性変更機能付き動弁装置に
あっては、バルブ休止時においてロッカアームがロッカ
アーム作動部材との摩擦力により同ロッカアーム作動部
材に追従して振れるいわゆる「振れ現象」を生じさせる
場合がある。この現象は、ロッカアームがバルブステム
エンドに当接する際打音を伴うもので、好ましい現象で
はない。

上記現象を抑えるために、従来、ロッカアームをトーシ
ョンスプリングを用いてバルブステムエンドに常時当接
するよう付勢する構造のものがあるが、このような構造
のものでは、トーションスプリングがバルブ駆動系の慣
性重量に含まれることとなり、慣性重量がましてしまう
という問題、また、トーションスプリングの配置スペー
スを、ロッカアーム支持軸方向に沿って確保しなければ
ならず、ロッカアーム支持軸の延在する方向にエンジン
幅が広くなってしまうという問題があった。

「発明の目的」 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、分離してい
る状態でカムと吸気または排気弁の両方に当接しない側
のロッカアームは、弾性部材により自由揺動を規制する
方向に弾圧されて振れが防止され、かつバルブ駆動系の
慣性重量の増加が防止され、しかもエンジンの幅が広く
なるのを防止することができる内燃機関の動弁装置を提
供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明で係る目的を達成するために、シリンダヘッドに
固定的に支持されたロッカアームシャフトに摺動自在に
嵌合され、クランクシャフト回転に連動して回転するカ
ム軸のカムに回転に従動して吸気または排気弁の開閉を
行なうそれぞれの複数のロッカアームと、前記複数のロ
ッカアームを連動状態と相対揺動可能な分離状態に切り
換える運動分離手段を備え、機関の運転状況に応じて吸
気または排気弁の弁作動の特性を変更する制御機関を備
える内燃機関の動弁装置において、前記カムと、前記吸
気または排気弁の両方の当接する側の一方のロッカアー
ムと、両方に当接する側の他方のロッカアームからな
り、該他方のロッカアームと対向するシリンダヘッドカ
バ内面に、前記ロッカアームの分離状態における自由揺
動を規制する方向へ弾圧する弾性部材を配設したことを
特徴としている。

「作用」 運動分離手段でロッカアームが分離され状態で、カムと
吸気または排気弁の両方に当接しない側のロッカアーム
は、弾性部材により、自由揺動を規制する方向に弾圧さ
れており、該ロッカアームに隣接して配置されかつ分離
状態においても常時揺動操作される側のロッカアームか
ら振れ現象を起こさせるような摩擦力を受ける場合で
も、該ロッカアームに従動して振れ現象を起こすことは
ない。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第６図（イ）、
（ロ）を参照して説明する。

この実施例は、本発明が吸気弁と排気弁とをそれぞれ２
個づつ持ちかつカム軸をただ１つ持つ型式のエンジンで
あって、弁作動特性変更機能として弁休止状態を備える
エンジンに適用された例を示し、２個の吸気弁の一方お
よび２個の排気弁の一方が、バルブ作動状態とバルブ休
止状態とを取れるようになっており、しかも、それら休
止状態と作動状態とに切り換わるバルブ同士が上方から
みてクロスするように配置されている。

第１図はシリンダヘッドカバーを外した状態のエンジン
を上方から見た図、第２図は第１図のII−II線に沿う断
面図、第３図はIII−III線に沿う断面図であるある。

これらの図において符号１はシリンダヘッド、２はシリ
ンダヘッドカバーであり（第２図、第３図参照）、シリ
ンダヘッド２にはカム軸３が回転自在に支持されてい
る。

このカム軸３は、同カム軸３に螺子止めされたスプロケ
ット４、チェーン５を介して図示せぬクランクシャフト
の回転に連動して回転する。

このエンジンは２個の吸気弁６と２個の排気便７とを持
ち、前記カム軸３はそれら吸気弁６および排気弁７にそ
れぞれ対応するカム3a、3bを持つ。前記カム軸３の上方
には吸気側のロッカ軸８および排気側のロッカ軸９がシ
リンダヘッド１に支持されてカム軸３と平行にかつカム
軸３の両側に位置して設けられている。そして、吸気側
のロツカ軸８には常動型ロッカアーム10および切り換え
型ロッカアーム11がそれぞれ揺動自在に支持される一
方、排気側のロッカ軸９にも常動型ロツカアーム12およ
び切り換え型ロッカアーム13がそれぞれ揺動自在に支持
されている。

また、前述したようにこのエンジンでは、吸気側の常動
型ロッカアーム10と排気側の常動型ロッカアーム12と
が、上方から見てクロスするように配置されている。

前記常動型のロッカアーム10、12は、第２図に示すよう
にカム軸３のカム3a、3bにスリッパ部10a、12aにて接触
し、カム3a、3bに追従してロッカ軸８、９の回りに揺動
自在に駆動され、吸気弁６および排気弁７を常時開閉作
動させる。

なお、第２図において、14はバルブガイド、15はバルブ
スプリング、16はバルブスプリングリテーナである。

前記切り換え型のロッカアーム11、13は、エンジンの回
転状況（例えば回転数）に応じて制御機構21に操作さ
れ、例えばエンジンが高速回転域の時には常動型のロッ
カアーム10、12とともに一体的に作動してそれに対応す
るバルブを駆動させ、他方、エンジンが低速回転域の時
には休止してそれに対応するバルブを駆動させないもの
である。

制御機構21は、ピンを介して切り換え型ロッカアーム1
1、13を、常動型ロッカアーム10、12に連動させたりそ
の連動を解いたりする駆動系22と、該駆動系22をエンジ
ンの回転数に応じて操作する油圧操作系23とから成って
いる。

上記制御機構21について吸気側を例にとって説明する
と、常動型ロッカアーム10には切り換え型ロッカアーム
11の円筒孔内に突入可能なプランジャーピン24が摺動可
能にかつスプリング25により突出する方向に付勢されて
収納され、切り換え型ロッカアーム11内には、リターン
スプリング26の力を受けて前記プランジャーピン24を押
し戻す戻しピン27が収納され、常動型ロッカアーム10内
のプランジャーピン24の背面側に形成される油圧室28
は、常動型ロッカアーム10内に形成された油通路29を介
してロッカ軸８内の油通路30に連通している。

ここで、前記プランジャーピン24、ピン27およびスプリ
ング25、26は、前記制御機構の駆動系22を構成してい
る。

一方、前記制御機構操作系23について説明すると、第３
図中31はシリンダヘッドカバー２に設けられた油通路で
あり、この油通路31の基端側は図示せぬオイルポンプの
吐出側（圧油供給源）に接続され、先端側はカム軸軸受
部32まで延び、そこでカム軸３の外周に沿って形成され
た周溝33に連通している。また、カム軸３の周溝33と対
向する箇所には放射方向に延びる孔34が周方向90度毎に
４個設けられている（第３図参照）。

カム軸３内にはガバナーシャフト（切換弁）35がカム軸
３に対し相対回動可能に配されている。ガバナーシャフ
ト35の端部には遠心ガバナ36が連設されている。この遠
心ガバナ36のアーム36aは第４図に示すように、前記カ
バナーシャフト35の端面に形成した切欠35aに係合さ
れ、アーム36aに取り付けたガバナーウエイト36bが遠心
力によって外方へ移動すると、ガバナーシャフト35を回
動させる。

ガバナーシャフト35の外周には、第５図に示すようにカ
ム軸３の孔34に対向する位置に周溝37が形成され、該周
溝37からガバナーシャフト35の軸線方向に沿ってガバナ
36側へ延びる縦溝38が周方向90度毎に４個設けられ、そ
れら縦溝38の間には放射方向に延びる孔39が設けられ、
さらにガバナーシャフト35の内部には孔39に連通するリ
ターン用油通路40が設けられている。リターン用油通路
40内の油は、カム軸３の中空孔3cおよびカム3a、3b間に
形成された孔3dを介してカム軸３の外側へ導かれ、エン
ジン内の所定摺動部分を潤滑する（第３図参照）。

前記カム軸３にはガバナーシャフト35の孔39に対向する
位置であって前記孔34と同じ周方向位置に放射方向へ延
びる孔（油吐出孔）41が周方向90度毎に４個設けられ、
それら孔41は、カム軸３の軸線に直交する同一平面上に
配置して設けられている。そして、シリンダヘッド１の
前記カム軸軸受部32には、該孔41を囲むように周溝42が
形成されている。

前記シリンダヘッド１には第１図、第２図に示すように
カム軸軸受部32からロッカ軸軸受部43まで直線的に延び
る油通路44が設けられ、この油通路44によって前記周溝
42と前記ロッカ軸８内の油通路30とが連通している。

以上説明した油通路30、31、44、ガバナーシャフト35お
よび遠心ガバナ36等によって前記制御機構操作系23が構
成されている。

なお、排気側の制御機構は、吸気側のそれに比べ、プラ
ンジャーピン24、戻りピン27、およびそれらに付随する
スプリング25、26の配置が、常動型ロッカアームと切り
換え型ロッカアームと間で異なっているものの、基本的
な構成は吸気側のそれと同じであり、ここでは、吸気側
のものと同一構成要素には同一符号を付しその説明を省
略する。

また、第２図に示すようにシリダヘッドカバー２の内面
であって切り換え型ロッカアーム11、13と対向する箇所
には板バネ51の一端側がボルト52によって固定されてい
る。この板バネ51によりロッカアーム11、13は、作動部
である揺動端部の一端がバルブステムエンドに当接する
よう下方に向けて付勢されている。また、板バネ51の他
端側に対向するシリンダヘッドカバー２の内面には板バ
ネ51のはね上がりを防止するためのストッパ53がシリン
ダヘッドカバー２と一体的に設けられている。なお、こ
のストッパ53はシリンダヘッドカバー２と一体的に設け
る必要はなく、別体のものとし螺子等の固定手段でシリ
ンダヘッドカバー２に一体的に取り付けてもよい。ま
た、その材料としては金属に限られることなく硬質ナイ
ロン等の非金属製のものであってもよい。

次に、上記動弁装置の動作について説明する。

機関が低速回転域にあるときには、切り換え型のロッカ
アーム11、13が休止状態となる。

すなわち、カム軸３と一体的に回転する遠心ガバナ36
は、その回転が低いので、閉じた状態となり、ガバナー
シャフト35は第６図（ロ）に示すように、縦溝38が孔34
と41とを連通させる位置からずれて、それら孔34と41と
を遮断し、ロッカ軸８、９内の油通路30は、油通路44、
カム軸軸受部32の周溝42、孔41および該孔41に重なって
いるガバナーシャフト35の孔39を介して、ガバナーシャ
フト35内のリターン用油通路40に通じている。

したがって、図示せぬオイルポンプからの圧油は吸気側
の常動型ロッカアーム10（排気側であると切り換え型ロ
ッカアーム13）の油圧室28に供給されず、かつ、圧力が
解放されて、プランジャーピン24の背面に油圧が作用し
ない。したがって、プランジャーピン24は戻しピン27に
より押し戻されて、常動型ロッカアーム10、12と切り換
え型ロッカアーム11、13とは係合せず、カム3a、3bに追
従して揺動回動する常動型ロッカアーム10、12の動きが
切り換え型ロッカアーム11、13に伝達されないので、対
応する吸気弁６および排気弁７は閉の状態、つまりバル
ブ休止状態に保たれる。

その後、機関の回転数がある値にまで達すると、遠心ガ
バナ36のガバナーウエイト36bが外方へ移動し、アーム3
6aはガバナーシャフト35の切欠35aによってガバナーシ
ャフト35が所定の角度回転し、ガバナーシャフト35の縦
溝38が第６図（イ）に示す如くカム軸３に形成した孔3
4、41を連通させる。したがって、メインポンプから油
通路31に供給される圧油は、第３図に示す如く周溝33、
孔34、周溝37、縦溝38、孔41、周溝42を介して油通路44
に供給され、そこからさらにロッカ軸８、９内の油通路
30および29を経て油圧室28に供給される。

なお、リーク孔39はカム軸３の孔41とリターン用油通路
40とを連通させない位置にずれる。この結果、吸気側に
おいてはプランジャーピン24が切り換え型ロッカアーム
11内に突出し（排気側の場合その逆）、常動型のロッカ
アームと切り換え型ロッカアームとが係合することとな
る。このため、カム3a、3bにより揺動回動する常動型の
ロッカアーム10、12と一体に切り換え型ロッカアーム1
1、13が揺動回動し、すべての吸気弁６および排気弁７
が駆動される。

また、上記構成の内燃機関にあっては、シリンダヘッド
カバ２の内面であって切り換え型ロッカアーム11、13と
対向する箇所に板バネ51が設けられているため、バルブ
休止中において切り換え型ロッカアームは、隣接する常
動型ロッカアームから摩擦力によりそれに追従して振れ
るような力を受けるものの、振れることはない。

また、板バネ51がロッカアームの振れを抑える際該ロッ
カアームから反力を受け、自由端側が外方に跳ねおそれ
があるが、板バネ51の自由端側上部にはストッパ53が設
けられており、該バネ51の跳は防止できる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、分離している状態
でカムと吸気また排気弁の両方に当接しない側のロッカ
アームの自由揺動を弾性部材で規制する構成により、次
の効果を奏する。

（イ）カムと吸気または排気弁の両方に当接しない側の
ロッカアームは、その際中において、ロッカアームに隣
接して配置されかつ常時揺動操作されるロッカアームか
らの摩擦力により、それに追従して作動するような力を
受けるものの、該部材に従動して振れ現象を起こすこと
はない。

（ロ）また、弾性部材は、カムと吸気または排気弁の両
方に当接しない側のロッカアームに対して別体とされ、
かつ、該ロッカアームに対して結合されていないことか
ら、その重量がバルブ駆動系の慣性重量に加わることが
なく、高速回転に有利となる。

（ハ）弾性部材を休止側ロッカアームの上方に、それと
重ねて配置することができ、ロッカアーム支持軸の延在
する方向にエンジン幅が広くなるのを防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図（イ）、（ロ）は本発明の一実施例
を示し、第１図はシリンダヘッドカバを外した状態の平
面図、第２図は第１図のII−II線に沿う断面図、第３図
は第１図のIII−III線に沿う断面図。第４図は遠心ガバ
ナーの側面図、第５図はカバナーシャフトの斜視図、第
６図（イ）、（ロ）は第３図のVI−VI線に沿う断面図
で、それぞれカバナーシヤフトが切り換えられて異なっ
た状態を示す図である。 １……シリンダシャフト、 ２……シリンダヘッド、 ３……カム軸、 ４……吸気弁、 ７……排気弁、 ８……吸気側ロッカ軸、 ９……排気側ロッカ軸、 10、12……常動型ロッカアーム、 11、13……切り換え型ロッカアーム、 21……制御機構、 22……制御機構駆動系、 23……制御機構操作系、 35……ガバナーシャフト、 36……遠心ガバナ 51……板バネ、 52……ボルト、 53……ストッパ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッドに固定的に支持されたロッ
   カアームシャフトに摺動自在に嵌合され、クランクシャ
   フト回転に連動して回転するカム軸のカムに回転に従動
   して吸気または排気弁の開閉を行なうそれぞれの複数の
   ロッカアームと、前記複数のロッカアームを連動状態と
   相対揺動可能な分離状態に切り換える運動分離手段を備
   え、機関の運転状況に応じて吸気または排気弁の弁作動
   の特性を変更する制御機関を備える内燃機関の動弁装置
   において、前記カムと、前記吸気または排気弁の両方に
   当接する側の一方のロッカアームと、両方に当接する側
   の他方のロッカアームからなり、該他方のロッカアーム
   と対向するシリンダヘッドカバ内面に、前記ロッカアー
   ムの分離状態における自由揺動を規制する方向へ弾圧す
   る弾性部材を配設したことを特徴とする内燃機関の動弁
   装置。