JPS5910323Y2 - バルブリフト可変機構の駆動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の動弁装置のうち特に、カムシャフト
の回転力を利用してロツカシャフトを可逆的に回転させ
ることによりバルブリフトを可変とする機構の駆動装置
に関する。

従来から種々の目的により、内燃機関の吸排気弁のバル
ブリフト量やタイミングを運転状態に応じて可変とする
機構が提案されている。

例えば、燃費特性を改善するために、多気筒内燃機関に
おいて、機関低負荷域で一部気筒の吸排気弁を全閉保持
して、部分気筒運転を行ったり、吸気弁のリフト量を運
転状態に応じて制御し吸気充填効率を高めたり、あるい
は吸排気弁のオーバラツプ量を開閉時期を変化させるこ
とにより制御し、内部排気還流量を増減して排気対策を
改善するなどのシステムがある。

（例えば実開昭５２−１２４３０７号参照） このような機関の動弁装置として、第１図に示すように
機関回転に同期して回転するカムシャフト１上のカム２
に従動して、吸（排）気弁３を開閉するロツカアーム４
の支点０を図中Ａ， Ｂの位置に移動可能に構或したも
のがある。

同時に吸（排）気弁３のヘッド部に軸方向に高さＨを有
するストレート部５を一体的に形或し、かつ同様にバル
ブシ一ト６にもストレート部５と摺接するラップ面７を
形戒する。

ロツカアーム４の支点Ｏを図中Ａ， Ｂに移動させアー
ム４のロツカ比を変化させると、そのバルブリフト特性
は第２図で示すようにイ，口と変化すると共に、前述の
ストレート部５により、実際のカム２によるリフトの開
始時期は不変であるにもかかわらず、実質的な開閉時期
がａ−１）からＣ−ｄへと変化し、リフト量の変化に対
応して開弁期間（作動角）も同時に可変とするのである
。

このように、必要に応じてロツカアーム４の支点Ｏを変
化させることによって、吸（排）気弁３のバルブリフト
量を機関運転状態に応じて最適に制御することができる
のであるが、前述のロツカアーム４の支点Ｏの移動は第
１図でも示したように、ロツカシャフト８に偏心ボス部
９を形威し、かつこのボス部９で゛ロツカアーム４を回
動自由に支持し、そしてシャフト８を時計及び反時計方
向に半回転させることにより、アーム４の支点Ｏを図中
Ａ， Ｈの位置に移動する。

尚、この移動時に不要にバルブ３を開かないため円軌道
の上半分で正逆転させることが必要である。

ところで、このロツカシャフト８の駆動は、機関油圧に
応動するアクチュエータ（図示せず）により適宜歯車機
構（ラックとピニオン等）を介して正逆転していたため
、特別の油圧シリンダ、油圧制御弁などが必要となるな
ど動弁系が複雑化した。

そこで、本考案はカムシャフトの回転力を利用し、必要
に応じて吸排気弁のロツカシャフトを同時（あるいは、
いづれか一方）に可逆的に回転させるようにした新規な
バルブリフト可変機構の駆動装置を提供することを目的
とする。

以下、本考案の実施例を添附図面に基づいて説明する。

第３図及び第４図は本考案の要部の断面図であり、第１
図と同一部材には同一符号を付して説明する。

即ち、１はカムシャフト、２，２′は吸排気弁用カム、
４，４′はロツカアームで゛あり、ロツカアーム４，４
′はロツカシャフｌ−８，８’の偏心ボス部９，９′に
回動自在に軸支されている。

これら軸部材１，８．８’の一端を回転自由に枢支する
シリンダヘッド１０の内部には、前述したようにロツカ
アーム４，４′の支点０，０′を移動させるために、ロ
ツカシャフ｝８，８’を可逆的に半回転させる駆動装置
１１が組込まれている。

即ち、カムシャフト１の一端には円錐凹部を形或する二
つの摩擦円盤１２ａ，１２ｂが一体的に取付けられ、同
様に二本のロツカシャフ｝８，８’の端部にも、上記円
盤１２ ａ， １２ ｂと対応する位置に円錐形の摩擦
円盤１３，１４が対向的に取付けられている。

更に、ロツカシャフ｝８，８’は等しい歯数の歯車４３
ａ，４３ｂの噛合によって連動するようになっている。

そして、上記二つの円盤１２ ａと１３あるいは１２ｂ
と１４に同時に摩擦係合することによって、カムシャフ
ト１の回転力をロツカシャフト８または８′に伝えるソ
ロバン玉状の摩擦輪１５ａが、油圧シリンダ１６を介し
て軸方向に移動可能に、円盤１２ａ，１２ｂの中間位置
に介装され、これにより摩擦クラッチ１５を構威してい
る。

従って、例えば摩擦輪１５ａが第３図中上方に移動して
円盤１２ ａと１３とに摩擦係合すれば、ロツカシャフ
ト８はカムシャフト１と同方向に回転させられるが、も
う一方のロツカシャフト８′は歯車４３ａ，４３ｂの噛
合により反対方向に回転させられることになる。

この時のロツカシャフ｝８．８’の回転を半回転（第１
図のＡ， Ｂ間で支点０を変位させるため）で阻止する
ためのロツド状のストツパ１７が、同じく油圧シリンダ
１８を介してロツカシャフト８の軸心と直角方向から伸
縮自由に設けられる。

ロツカシャフト８のボス部１９には対称的な所定の位置
に二つのストツパ保合用穴２０ａ，２０ｂが設けられ一
前記ストツパ１７の挿入によりロツカシャフト８を固定
で゛きるようになっている。

そして、前記油圧シリンダ１６には油圧ポンプＰ１の圧
油が、油圧シリンダ１８には油圧ポンプＰ２の圧油がそ
れぞれ作用すると共に、両シリンダ１６， １８は一つ
の電磁切換弁２１により連動して作動するようになって
いる。

即ち、スプール弁型切換弁２１は図中矢印のようにＬ，
Ｍ方向のポジションに摺動可能で、油圧ポンプＰ１の
圧油を油圧シリンダ１６のピストン２２によって隔威さ
れた油室２３， ２４に選択的に供給するポート群２５
と、油圧ポンプＰ２の圧油を、油圧シリンダ１８の第１
及び第２ピストン２６． ２７によって隔威された油室
２８， ２９， ３０のうち油室２８に、油圧回路３１
ａ， ３１ ｂを適宜選択して供給するポート群３２
とが軸方向にタンデムに形或されている。

そして、油圧ポンプＰ１の切換弁２１上流の回路３３は
、油圧シリンダ１８の第２ピストン２７によって必要に
応じて遮断されると共に、油圧ポンプＰ２の回路３１ａ
，３１ｂは、第５図に示したようにロツカシャフト８に
形威した連通室３４と共に軸回りにロータリバルブ３５
を形或し、該連通室３４がシャフト８の回転に伴い可逆
的に半回転した時に、何れか一方が油圧ポンプＰ２に、
他方がタンクＴ１に回路接続するようになっている。

従って、前記油圧シリンダ１６は、油圧シリンダ１８が
作動し、ストツパ１７とロツカシャフト８との保合が解
かれて始めて、何れか一方の油室２３，２４に選択的に
圧油が供給されて作動すると共に、シャフト８が半回転
してロータリバルブ３５を介して再びストツパ１７が作
用し始めると同時に、油圧シリンダ１６への圧油の供給
が断たれピストン２２は中立位置に戻されるようになっ
ている。

尚、図中３６は切換スイッチ、３７は電源、３８ａ，３
８ ｂはオリフイス、３９はリターンスプリング、４０
ａ，４０ｂは同じくリターンスプリング、Ｔ２はオイル
タンクをそれぞれ示している。

次に、本考案の作用を第６図に基づいて説明する。

尚、第６図は第４図を右側面から見た図である。

第６図イに示すように、駆動装置１１の電磁切換弁２１
のスイッチ３６がＯＮの状態にある時は、第３図で示す
ロツカアーム４，４′の支点０，０′は、第１図のＢ位
置にあり、ロツカ比が小さいため吸（排）気弁３のバル
ブリフトは小さく制御される。

この時、油圧ポンプＰ１の回路３３は油圧シリンダ１８
の第２ピストン２７によって遮断され、油圧シリンダ１
６の油室２３， ２４はそれぞれ大気圧となりリターン
スプリング４０ａ，４０ｂによってピストン２２は中立
位置で停止している。

従って、摩擦輪１５ ａも中立位置（ロツカシャフト８
，８′のどちらにも係合していない状態）にある。

この状態から第６図口に示すように、電磁切換弁２１の
スイッチ３６をＯＦＦにすると電磁切換弁２１はＬポジ
ションに切換えられ、油圧ポンプＰ２の圧油が連通室３
４を介して油圧シリンダ１８の油室２８に供給される。

そのため、ストツパ１７が油圧に押されリターンスプリ
ング３９に抗して右側に摺動しシャフト８との保合が解
かれると同時に、油圧ポンプＰ１の回路３３が開かれ電
磁切換弁２１を介して油圧シリンダ１６の油室２４に圧
油が供給され、同時に他方の油室２３がタンクＴ１側に
解放される。

これにより、油室２４と２３との差圧が増大してピスト
ン２２が軸方向に押される。

そのため、第６図八に示すようにクラッチ１５がカムシ
ャフト１とロツカシャフト８と摩擦係合し、カムシャフ
ト１の回転力がロツカシャフト８に伝わりロツカシャフ
ト８がカムシャフト１と同方向（反時計方向）に回転す
る。

ロツカシャフト８と８′とは歯車４３ａ，４３ｂで噛み
合っているので、ロツカシャフト８′もロツカシャフト
８とは逆回転をする。

ロツカシャフト８の回転により第６図二に示すように回
路３１ ａが遮断される一方で連通室３４を介して回路
３１ ｂが開かれると、油室２８がタンク圧となるため
ストツパ１７はリターンスプリング３９の力で゛ロツカ
シャフト８に押しつけられる。

この状態ではまだ油圧ポンプＰ１の回路３３は開いてお
り、油室２４に油圧をかけている。

第６図ホに示すように、ロツカシャフト８の穴２０ ｂ
がストツパ１７の位置に達すると、ストツパ１７がスプ
リング３９に押されて穴２０ ｂ内に嵌入ヒロツカシャ
フト８と８′の回転を止める。

この時始めて、油圧ポンプＰ１の回路３３は第２ピスト
ン２７によって遮断され、油室２４の油は油室２３のリ
ターンスプリング４０ ａの力によってオリフイス３８
ｂを通りタンクＴ２側に逃げる。

よって、ピストン２２は中立位置まで戻り、クラッチ１
５は摩擦解除される。

従って、ロツカシャフ｝８．８’は相互に１８０゜回転
したことになり、ロツカアーム４，４′の支点０，０′
を今度は第１図Ａの位置に移動したことになる。

よって、ロツカ比が大きくなってバルブリフトは大きく
制御される。

次に、この状態から第６図へに示すように電磁切換弁２
１のスイッチ３６をＯＮにすると電磁切換弁２１はＭポ
ジションになる。

即ち、油圧ポンプＰ２の圧油が今度は回路３１ ｂを通
り連通室３４を介して油圧シリンダ１８の油室２８に送
られる。

そのため、ストツパ１７が再び右側に押されると共に油
圧ポンプＰ１の回路３３が開かれ、電磁切換弁２１を介
して今度は油圧シリンダ１６の油室２３に圧油が供給さ
れ同時に油室２４がタンクＴ１側に連通ずる。

そして、第６図トに示すように摩擦輪１５ ａがピスト
ン２２に押され、ロツカシャフト８′及びカムシャフト
１と摩擦係合するため、ロツカシャフト８′は反時計方
向（前述とは逆回転）に回転する。

ロツカシャフト８も同様に前述とは逆回転する。

更に、第６図チに示すようにロツカシャフト８が回転し
連通室３４が回路３１ ａによってタンクＴ１側と通じ
ると、油圧シリンダ１８の油室２８がタンク圧となり前
述したようにストツパ１７がリターンスプリング３９に
よってロッカシャフト８側へ押される。

そして、ロツカシャフト８の穴２０ ａがストツパ１７
の位置まで来るとストツパ１７が嵌入し、ロツカシャフ
ト８，８′の回転は止まる。

この時、油圧ポンプＰ１の回路３３は遮断され、油圧シ
リンダ１６の油室２３に油圧がかからなくなり、油室２
４のスプリング４０ ｂ力によってピストン２２が油を
リークさせながら押され、クラッチ１５は再び中立の位
置にもどり、第６図イの状態になる。

このように本実施例によれば、電磁切換弁２１の切換操
作によって簡単に、カムシャフト１の回転力を利用して
ロツカシャフ｝８．８’を可逆的に半回転させることが
でき、ロツカアーム４，４′の支点０，０′を移動する
ことによってバルブリフト及びタイミングを運転状態に
応じて最適に制御することができる。

尚、クラッチ１５を構或する摩擦円盤１３． １４を吸
気と排気のロツカシャフ｝８．８’に設け、かつ両者を
逆転するように歯車４３ａ，４３ｂで連動させたのは、
両ロツカシャフ｝８．８’を共に駆動するのと、ロツカ
シャフト８，８′の回転方向を規制（必らず逆転させて
元に戻す）して支点０，０′が第１図のＡ， Ｂ位置か
ら下方に移動しないようにするためである。

．次に、第７図及び第８図に示すものは本考案の他の実
施例で、先の実施例のロッカシャフト８，８′の偏心ボ
ス部９，９′を傾斜クランク・ピン４１に形或し、これ
にロツカアーム４，４′を支持させると共に、カムシャ
フト１上のカム２，２′をそれぞれプロフィルが異った
（バルブリフト特性が異なる）二段カム４２に構成した
。

そして、前述の駆動装置１１によりロッカシャフト８，
８′を可逆的に反回転させることにより、ロッカアーム
４，４′の両端部を傾斜クランク・ピン４１を中心とし
て第８図イ，口のように球面運動（揺動）させ、二段カ
ム４２のカム４２ ａから４２ ｂあるいはこの逆へと
切換えるようにしたものである。

以上説明したように本考案によれば、簡単な操作により
、カムシャフトの回転力を利用してロツカシャフトを可
逆的に反回転させ、吸排気弁のバルブリフトを運転状態
に応じて最適に可変制御できるという効果がある。

特に、ロツカシャフトを回転させる大きな駆動力は、カ
ムシャフトの回転駆動力を利用するため、小さな駆動力
で済むクラッチ、ストツパなどのアクチュエー夕として
は小型、小容量にできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はバルブリフトを可変とする機関の動弁装置の断
面図、第２図はそのバルブリフト特性を示す説明図、第
３図は本考案の駆動装置の横断平面図、第４図はそのＩ
−Ｉ線断面図、第５図は同じ＜ＩＩ−ＩＩ線断面図、第
６図，イ，口，ハ，二，ホ，へ，ト，チは同じく作動状
態を示すそれぞれの説明図、第７図は本考案の他の実施
例の断面図、第８図イ，口はその作動状態を示すそれぞ
れの平面図である。 ３・・・吸（排）気弁、８，８′・・・ロツカシャフト
、１・・・カムシャフト、１５・・・クラッチ、１７・
・・ストツパ１６． １８・・・油圧シリンダ、２１・
・・電磁切換弁、１５ａ・・・摩擦輪、１２ ａ， １
２ ｂ， １３， １４・・・摩擦円盤、２０ａ，２０
ｂ・・・ストツパ保合用穴、４，４′・・・ロツカア
ーム、０，Ｏ′・・・支点、４１・・・傾斜クランク・
ピン、４２・・・二段カム。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 吸排気弁のロツカシャフトを駆動してバルブノフト
   及びタイミングを運転状態に応じて可変とするようにし
   た内燃機関において、機関回転に同期として駆動される
   カムシャフトの回転力を摩擦係合により選択的にロッカ
   シャフトに伝達するクラッチ部材と、ロッカシャフトの
   回転を所定位置で規制するストッパ機構とがらなるバル
   ブリフト可変機構の駆動装置。 ２ 前記クラッチ部材及びストッパ機構は油圧アクチュ
   エー夕により作動すると共に、一つの切換弁を介して連
   動される実用新案登録請求の範囲第ｌ項記載のバルブリ
   フト可変機構の駆動装置。 ３ 前記クラッチ部材は、ソロバン玉状に形或され、か
   つ軸方向に油圧シリンダを介して変位する摩擦輪と、ロ
   ツカシャフト及びカムシャフトにそれぞれ形威され、が
   っ上記摩擦輪に選択的に係合する摩擦円盤とがらなる実
   用新案登録請求の範囲第ｌ項又は第２項記載のバルブリ
   フト可変機構の駆動装置。 ４ 前記ストツパ機構は、油圧により伸縮するロツド状
   のストツパと、ロツカシャフトのボス部局面の対称な位
   置に形或した二つの穴からなる実用新案登録請求の範囲
   第１項乃至第３項のいづれかに記載のバルプリフト可変
   機構の駆動装置。 ５ 前記バルブリフトを可変とする機構は、ロツカシャ
   フトの半回転によりロツカアームの支点を移動させてロ
   ツカアーム比を変化させるようにした実用新案登録請求
   の範囲第１項乃至第４項のいづれかに記載のバルブリフ
   ト可変機構の駆動装置。 ６ 前記バルブリフトを可変とする機構は、ロツカシャ
   フトの半回転によりロツカアームの両端を支点を中心と
   して球面運動させて異ったカムに従動させるようにした
   実用新案登録請求の範囲第ｌ項乃至第４項のいづれかに
   記載のバルブリフト可変機構の駆動装置。