JPS5913287Y2 - 内燃機関のバルブリフト装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、機関回転速度に応じて吸排気バルブのバル
ブリフト及びタイミングを可変制御するバルブリフト装
置に関する。

一般の内燃機関にあっては、吸排気バルブの駆動にあた
り、機関回転に同期して回転するカムのノットを直接吸
排気バルブに伝達するため、バルブタイミングを運転速
度に応じて最適値が得られるよ−うに可変制御すること
は極めて難かしく、例えばカムシャフトの回転位相角を
変化させる程度のものがわずかに実用可能な状態にある
が、その場合でもバルブ作動角範囲及びリフトは不変で
あった。

従って、通常は吸排気バルブのタイミングを高速運転時
の要求特性に一致するように固定的に設定しているか、
このために例えばアイドリング時の吸排気バルブオーバ
ーラツプによる燃焼の悪化や低速運転時の新気充填効率
の低下など機関運転性能や燃費効率が一部の運転領域で
著るしく低下するという問題があった。

この対策として、第１図に示す通り機関回転に同期して
回転するカム１と、このカム１の作動を伝達するロック
アーム３と、ロッカアーム３に従動してバルブ８をリフ
トさせる揺動カム４と、前記ロッカアーム基端の支点を
上下に変位させて揺動カム４の初期位相を変える手段と
より成るバルブリフト装置が開発されている。

しかしながら、第１図に示すバルブリフト装置の場合は
、揺動カム４の初期位相を変える手段として、ロッカア
ーム基端の支点となるピボット５が油圧シリンダ６を介
して上下動するように構成され、その油圧シリンダ６に
はチェックバルブ２３を通じて機関油圧を供給し機関回
転速度の上昇に応じてピボット５を上昇させバルブリフ
トを増大するーようになっていると共に油圧に応じて各
気筒のロッカアーム基端の支点高さを個別に変位させる
構成であるため、バルブオーバーラツプの制御等比較的
小さなバルブタイミング制御の場合には特に問題ないが
、例えば吸気バルブのタイミング制御によって吸排気量
を調整する場合は気筒によってバラツキを生じ、気筒間
のわずかなバルブタイミングのバラツキでも機関安定性
に重大な悪影響を及ぼすという問題があった。

また、油圧を制御することによって、バルブタイミング
を制御するものとして、例えば、特開昭５１−１０６８
１５号公報に示すようなものがあるが、同様に大きなバ
ルブタイミング制御時に、気筒によるバラツキが生じる
二とがある。

この考案は、従来の上述したような欠点を解決し、吸排
気バルブのバルブリフト及びタイミングの可変制御の精
度を向上し、気筒間のバラツキをなくして機関安定性を
向上すること、及び機関回転速度に応じた慣性過給効果
を得ること、並びに低・中速回転での残留ガス量を減少
させ出力を向上することが可能なバルブリフト装置を提
供することを特徴とする特にロッカアーム基端の支点の
上下方向変位をカムによって全気筒同時に行う、純粋に
機械的な構成によって可変制御し、その精度の確保を容
易なものとしたことを特徴とする。

この考案の構成を実施例に基づいて説明する。

第２図と第３図は、この考案に係るバルブリフト装置の
構成を示す。

図中１は機関回転に同期して回転するカムで゛、このカ
ム１の作動は、ロッカアーム３を介して揺動カム４に伝
達される。

すなわち、揺動カム４は、ロッカアーム３の動きに従動
してバルブ８を開閉する。

図中２はロッカシャフト、７は揺動カムシャフトである
。

図中９は揺動カム４のリターンスプリングであり、これ
は揺動カム４がロッカアーム３と常に接触を保つように
第３図中の時計回り方向に付勢している。

ロッカアーム３基端の支点を上下に変位させる円柱状の
ピボット５は、制御カム６によって昇降制御され、これ
によって揺動カム４の初期位相を変え、ひいてはバルブ
リフト及びタイミングを変化させることができるように
なっている。

すなわち、第３図の状態からピボット５が下降し、相対
的にロッカアーム先端が高くなると、リターンスプリン
グ９の作用によって常にカム１とロッカアーム３及び揺
動カム４の接触を保つべく揺動カム４が時計回り方向に
回動し、該揺動カム４の初期位相が変化する。

つまり、カム１に対するバルブ８のリフト範囲及びリフ
ト量が小さくなるのである。

ロッカアーム基端の支点をピボット５を介して上下に変
位させる制御カム６は、上記カムシャフト２及び揺動カ
ムシャフト７と平行に配設したカムシャツ）６ａに固定
して取り付は全気筒に共通して設置されている。

次に、第４図と第５図は、上記制御カム６の位相を変位
させる遠心ガバナ装置の構成を示す。

この遠心ガバナ装置は、第７図に示す通り機関のクラン
クシャフト１７とエンドレスチェン１８で連結され、上
記カムシャフト２と共通に駆動される。

図中１６はカムシャフトのスプロケット、１９は機関本
体である。

第４図と第５図に示す遠心ガバナ装置は、制御カム６の
カムシャツ）６ａのディスク２０に固定して取り付けた
２本のピン１０．１０’と、上記エンドレスチェン１８
を巻掛けるスプロケット１５に固定して取り付けた２本
のピン１１．１１’との間に２個の対称的な遠心おもり
１２．１２’を滑動可能に取り付け、機関回転速度に応
じてカムシャツ）６ａとスプロケット１５との間に相対
的移動（位相差）を生じさせ、カムシャツ）６ａの位相
を自動的に変位させるように構成されている。

つまり、カムシャフト６ａの方に固定したピン１０．１
０’は、直径線上対称に位置し、それぞれスプロケット
１５にその接線方向に長く設けたガイド溝１５ａ、１５
ａ’中に通し、これに２個の弓状をなす遠心おもり１２
．１２の一端部が取り付けられている。

他方、スプロケット１５の方に固定したピン１１．１１
’は、やはり直径線上対称に位置し、遠心おもり１２．
１２’の他端部に設けた長孔１２ａ、１２ａ’中に通さ
れている。

第５図中ＩＱａ、ｌｌａはピン１０．１１の先端部に取
り付けた止めピンである。

また、第４図中１３．１３はそれぞれ上記対応するピン
１０と１１′及び１０’と１１の間に設置したダンパー
である。

このダンパー１３゜１３には引張用のスプリング１４，
１４が巻装し、そのばね作用によって２個の遠心おもり
１２．１２’の振動を防ぐと共に、同遠心おもり１２．
１２’の位相変化率を制御している。

上記構成の遠心ガバナ装置の作用は、以下に説明する通
りである。

まず機関低速時にはスプロケット１５の回転速度が低い
ので、遠心おもり１２゜１２′に働く遠心力は小さく、
スプリング１４．１４の引張力の方が大であるから、第
８図イの状態を保持する。

つまり、スプロケット１５の回転ピン１１．１１’から
遠心おもり１２．１２’、ピン１０．１０’を経てカム
シャフト６ａに伝達され、例えばスプロケット１５のＡ
点とカムシャツ）６ａのＢ点とが一致した状態で一体的
に回転する。

機関回転速度が上昇すると、遠心おもり１２．１２’に
働く遠心力は大きくなり、それがスプリング１４，１４
の引張力を超えると、双方の力の平衡を保つべくスプリ
ング１４．１４を引き伸ばして遠心おもり１２．１２’
は外方に広がり、第８図口の状態となる。

つまり、ピン１０．１０’を介してカムシャフト６ａを
スプロケット１５に対し相対的に矢印Ｘ方向に回動させ
、スプロケット１５のＡ点とカムシャフト６ａのＢ点と
に第８図口中に示す通りのずれを生じ、その分力ムシャ
フ）６ａに固定して取り付けた制御カム６の位相が変位
する。

従って、ロッカアーム基端の支点を上下に変位させるピ
ボット５は、機関回転の低速、高速の場合に、第９図中
のピボットリフト曲線２１を実線と点線で区別して示し
た通りに制御する。

その結果として、バルブリフトは、同じく第９図中にバ
ルブリフト曲線２２を実線と点線で区別して示したよう
に変化し、例えばカムシャフト６ａがピボット５を上昇
させてもカム１がベースサイクル時はバルブ８が開かず
バルブ開時期は変ることなく、バルブ閉時期のみ変化す
ることとなる。

次に第６図は、第４図に示したダンパー１３とは異なる
構成のダンパー１３′を示す。

これはピン１０′又は１１′に取り付けた中筒１３ａの
端部フランジ１３ａ′と、ピン１１又は１０に取り付け
た外筒１３ ｂの端部フランジ１３ｂ′との間に圧縮用
のスプリング１４′を巻装した構成が特徴である。

このダンパー１３′の作用効果は、第４図に示すダンパ
ー１３のそれと変りない。

なお、機関回転に応じて制御カム６の位相を変化させる
手段は、上述の遠心ガバナ装置に限らない。

カムシャフト６ａにレバーを設けて該レバーを例えば油
圧等によって回動させ全気筒同時作動としてピボット５
を変位させる構成としても同様の作用効果を得ることが
できる。

次に、この考案が奏する効果を説明する。

この考案は上述の通りに構成し制御カム６によって純機
械的に全気筒同時にロッカアーム基端の支点を上下に変
位させるから、吸排気バルブのバルブリフト及びタイミ
ングの可変制御の精度が向上し、気筒間のバラツキがな
くなり、機関安定性が向上する。

また、制御カム６を機関に同期して回転させ位相を変位
させるので、バルブの閉時期のみの制御も可能であるか
ら、例えば吸気バルブの閉時期のみを変化させて機関回
転速度に応じた慣性過給効果を得ること、又は排気バル
ブの閉時期のみを変化させてバルブオーバーラツプを調
整し低・中速回転時の残留ガス量を減少させ出力の向上
を図ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバルブリフト装置を示す断面図、第２図
と第３図はこの考案に係るバルブリフト装置の平面図と
断面図、第４図は遠心ガバナ装置の正面図、第５図は第
４図のＡ−Ａ矢視断面図、第６図はダンパーの異なる構
成の例を示す断面図、第７図はカムシャフト駆動説明図
、第８図イ。 口は遠心ガバナ装置の作動説明図、第９図はバルブリフ
ト特性線図である。 １・・・・・・カム、３・・・・・・ロッカアーム、８
・・・・・・バルブ、４・・・・・・揺動カム、５・・
・・・・ピボット、６・・・・・・制御カム、１５・・
・・・・遠心ガバナ装置のスプロケット、１２・・・・
・・遠心ガバナ装置のおもり。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関回転に同期して回転するカムと、このカムの作動を
   伝達するロッカアームと、ロッカアームに従動してバル
   ブをリフトさせる揺動カムと、該ロッカアーム基端の支
   点を上下に変位させて揺動カムの初期位相を変えるピボ
   ットと、機関回転速度に応じて位相を変位され前記ピボ
   ットを昇降させる全気筒同時作動の制御カムとを設けて
   成ることを特徴とする内燃機関のバルブリフト装置。