JPS62121816A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ１発明の目的 （１）　　産業上の利用分野 本発明は、機関の回転に同期して回転駆動されるカムシ
ャフトに、一対の吸気弁あるいは排気弁に対応してカム
が一体化され、カムシャフトには、前記カムの回転動作
に応じて前記吸気弁あるいは排気弁を開閉駆動するため
のロッカアームが枢支される内燃機関の動弁装置に関す
る。

（２）従来の技術 かかる動弁装置において、バルブ径およびバルブリフト
量は、最高馬力を出力するのに必要な混合気量を吸入し
たときに流入抵抗により馬力低下が生じないように高速
を重視して設定するのが一般的である。

ところで、低速域から高速域まで、同一のバルブタイミ
ングおよび同一リフト量で吸気弁を駆動すると、各回転
数に応じて吸気量が異なるので、燃焼室内への混合気流
人速度が異なる。すなわち低速時には、混合気流人速度
が低下して、燃焼室内での混合気の乱れが小さくなり、
燃焼速度も遅くなる。このため、燃焼効率低下による燃
費の増大、ならびに燃焼速度低下によるノンキング限界
の低下を余儀なくされる。

そこで、かかる問題を解決するために、低速運転時には
吸気弁あるいは排気弁の一部を閉弁体止させ、高速運転
時には両吸気弁あるいは排気弁を開閉作動させるように
したものが、たとえば特開昭５９−２２６２１６号公報
で開示されている。

（３）発明が解決しようとする問題点 上記従来の技術では、低速時と、高速時とに分けて動弁
制御を行っているが、運転領域をより細分化して動弁制
御を行なえば、機関出力の向上および燃費の低減を図る
ことができるであろう。

また上記従来の技術では、低速運転時に休止する吸気弁
が、運転条件によっては長期間休止のままである可能性
がある。吸気弁が長期間にわたって休止したままである
と、燃焼によって生じたカーボンが吸気弁および弁座間
に堆積し、吸気弁が弁座に張付いてしまう。このため、
高速運転に移って開弁作動するときに、吸気弁が弁座か
ら無理矢理引剥がされることになり、吸気弁および弁座
間のシール上の問題が生じることになる。また、吸気弁
が閉弁体止していると、燃料溜りが生じ、開閉時に混合
気濃度が濃くなることがある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、低
速、中速および高速の３つの領域に分けて動弁制御を行
なって機関出力の向上および燃費の低減を図るとともに
、弁体化に伴う問題点を解決した内燃機関の動弁装置を
提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１１問題点を解決するための手段 本発明によれば、カムシャフトには、２つの低速用カム
と、高速用カムとが設けられ、ロッカシャフトには、一
方の低速用カムに摺接するとともに一方の吸気弁あるい
は排気弁に当接する第１ロッカアームと、他方の低速用
カムに摺接するとともに他方の吸気弁あるいは排気弁に
当接する第２０フカアームと、高速用カムに摺接する第
３ロッカアームとが枢支され、相互に隣接するロッカア
ーム間には、両者間の連結および連結解除を切換可能な
連結切換手段が相互に独立して作動し得るようにしてそ
れぞれ設けられる。

（２）作　用 機関の低速運転時には、各ロッカアーム相互の連結は解
除され、各吸気弁あるいは排気弁は対応する低速用カム
の形状に応じたタイミングおよびリフト量でそれぞれ開
閉作動する。また機関の中速運転時には、いずれか一方
の連結切換手段が連結作動し、両吸気弁あるいは排気弁
は中速運転に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作
動する。

さらに機関の高速運転時には、全ロッカアームが連結さ
れ、両吸気弁あるいは排気弁は高速用カムの形状に応じ
たタイミングおよびリフト量で開閉作動する。

（３）実施例 以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
先ず本発明の一実施例を示す第１図および第２図におい
て、内燃機関の機関本体には一対の吸気弁１ａ、ｌｂが
配設されており、それらの吸気弁１ａ、ｌｂは、機関の
回転に同期して〃の回転比で駆動されるカムシャフト２
に一体的に設けられた第１低速用カム３、第２低速用カ
ム４および高速用カム５と、カムシャフト２と平行なロ
ッカシャフト６に枢支される第１．第２および第３０フ
カアーム？、８．９との働きによって開閉駆動される。

カムシャフト２は機関本体の上方で回転自在に配設され
ており、第２低速用カム４は両吸気弁１ａ、ｌｂの中間
に対応する位置でカムシャフト２に一体的に設けられる
。また第１低速用カム３および高速用力、ム５は第２低
速用カム４の両側でカムシャフト２に一体的に設けられ
る。しかも第２低速用カム４は、第１低速用カム３より
も小さく形成されており、第１低速用カム３の高位部３
ａよりも突出量が小さくかつ中心角範囲も狭い高位部４
ａを有する。高速用カム５は第１低速用カム３の高位部
３ａよりも突出量が大でありかつ中心角範囲を広くした
高位部５ａを有する。

ロッカシャフト６は、カムシャフト２よりも下方で固定
配置される。このロッカシャフト６には、第１低速用カ
ム３に対応する第１ロッカアーム７と、第２低速用カム
４に対応する第２ロッカアーム８と、高速用カム５に対
応する第３ロッカアーム９とが枢支され、各ロッカアー
ム？、８．．９の上部には各カム３．　４．　５に摺接
するカムスリッパ？ａ、８ａ、９ａが設けられる。また
第１．第２ロッカアーム７．８は、吸気弁１ａ、ｌｂの
上方に延設されており、その先端には吸気弁１ａ。

ｌｂの上端に当接し得るタペットねじ１２．１３が進退
可能に螺着される。

一方、吸気弁１ａ、ｌｂの上部には鍔部１４゜１５が設
けられており、この鍔部１４．１５と機関本体との間に
は、吸気弁１ａ、ｌｂを囲繞する弁ばね１６，１７が介
装される。これらの弁ばね１６．１７により吸気弁１ａ
、ｌｂは上方すなわち閉弁方向に向けて付勢される。

第３図において、第３０フカアーム９の端部下面には、
押圧手段として有底円筒状のりフタ１９が当接されてお
り、このリフタ１９は機関本体との間に介装した比較的
ばね力の弱いリフタばね２０により上方に付勢される。

これにより第３ロッカアーム９のカムスリッパ９ａは高
速用カム５に弾発的に摺接される。

第４図において、第１および第２ロッカアーム７．８は
相互に摺接されており、それらの相対角変位を可能とす
る状態と、両口７カアーム７．８を一体に連結する状態
とを切換可能な第１連結切換手段２１が第１および第２
ロッカアーム７．８間に設けられる。また第２および第
３ロッカアーム８，９も相互に摺接されており、それら
の相対角変位を可能とする状態と、両口ツカアーム８゜
９を一体的に連結する状態とを切換可能な第２連結切換
手段２２が第２および第３０７カアーム８゜９間に設け
られる。

第１および第２連結切換手段２１．２２は、基本的には
同一の構成を有するものであり、以下、第１連結切換手
段２１の構成についてのみ詳述し、第２連結切換手段２
２についての詳細な説明を省略する。

第１連結切換手段２１は、第１および第２ロッカアーム
７．８間を連結する位置およびその連結を解除する位置
間で移動可能なピストン２３と、そのピストン２３の移
動を規制するストッパ２４と、ピストン２３を連結解除
位置側に移動させるべくストッパ２４を付勢するばね２
５とを備える。

第２ロッカアーム８には、第１０フカアーム７側に向け
て開放するとともに、ロッカシャフト６と平行な第１ガ
イド穴２６が穿設されており、この第１ガイド穴２６の
閉塞端側には段部２７を介して小径部２８が設けられる
。第１ガイド穴２６にはピストン２３が摺合されており
、このピストン２３と第１ガイド穴２６の閉塞端との間
に油圧室２９が画成される。

第２ロッカアーム８には、油圧室２９に連通する油路３
０が穿設され、ロッカシャフト６内には油圧供給源（図
示せず）に通じる油路３１が穿設される。さらに両油路
３０，３１は、ロッカシャフト６の側壁に穿設された連
通孔３２を介して、第２０フカアーム８の揺動状態に拘
らず常時連通する。

第１ロッカアーム７には、第１ガイド穴２６に対応して
、第２ロッカアーム８側に向けて開放した第２ガイド穴
３５が穿設されており、この第２ガイド穴３５に円板状
のストッパ２４が摺合される。第２ガイド穴３５の閉塞
端側には規制段部３６を介して小径部３７が設けられ、
また前記閉塞端には小径部３７と同軸の挿通孔３８が穿
設される。しかもストッパ２４に同軸かつ一体的に設け
られた案内棒３９が挿通孔３８に挿通される。さらに、
ストッパ２４と第２ガイド穴３５の閉塞端との間には案
内棒３９を囲繞するコイル状のばね２５が介装される。

ピストン２３の軸方向長さは、その一端が段部２７に当
接したときに、その他端が第１および第２ロッカアーム
７．８間に位置するように、またストッパ２４を規制段
部３６に当接させるまで第２ガイド穴３５内に入り込ん
だときに、一端が第１ガイド穴２６内に残るように設定
される。

第１および第２連結切換手段２１．２２における油路３
１は、ロッカシャフト６内に圧入、固定されたスチール
ボール３３で相互に隔絶されており、したがって第１お
よび第２連結切換手段２１゜２２は、相互に独立して切
換作動を行うことができる。

次にこの実施例の作用について説明すると、機関の低速
運転時には、第４図で示すように第１および第２連結切
換手段２１．２２を連結解除側に作動せしめる。すなわ
ち油圧室２９の油圧を解放すると、ストッパ２４がばね
２５のばね力により第２ロッカアーム８側に移動し、ピ
ストン２３は段部２７に当接するまで後退せしめられる
。この状態でピストン２３およびストッパ２４の当接面
は、第１および第２ロッカアーム７．８の摺接面、なら
びに第２および第３ロッカアーム８．９の摺接面に対応
する位置にあり、したがって第１．第２および第３０フ
カアーム７．８．９は相互に摺接して相対角変位可能な
状態にある。

このような連結解除状態にあっては、第３ロッカアーム
９の揺動動作が第１および第２ロッカアーム７．８に影
響を及ぼすことはなく、第１ロッカアーム７は第１低速
用カム３との摺接に応じて揺動し、第２ロッカアーム８
は第２低速用カム４との摺接に応じて揺動する。したが
って一方の吸気弁１ａは第１ロッカアーム７により開閉
駆動され、他方の吸気弁１ｂは第２０フカアーム８によ
り開閉駆動される。この際、第３ロッカアーム９はリフ
タばね２０の比較的弱いばね力により高速用カム５に摺
接しているだけであるので、動弁系の摩擦損失は低く抑
えられる。

このようにして機関の低速運転時には、一方の吸気弁１
ａが第１低速用カム３の形状に応じたタイミングおよび
リフト量で開閉作動し、他方の吸気弁１ｂは第２低速用
カム４の形状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉
作動する。したがって低速運転に適した混合気流人速度
が得られ、燃費の低減およびノッキグ防止を図ることが
できる。

しかも両低速用カム３．４の形状が異なるので、燃焼室
内の混合気の乱れを大とし、これによっても燃費の低減
を図ることができる。さらに、両吸気弁１ａ、ｌｂが休
止しないので、カーボンの付着によるシール性の悪化を
防止するとともに、燃料溜りが生じることも防止するこ
とができる。

機関の中速運転時には、第１連結切換手段２１により、
第５図で示すように、第１および第２ロッカアーム７．
８が連結され、第２および第３ロッカアーム８．９は連
結を解除したままである。

すなわち、第１連結切換手段２１の油圧室２９に油圧が
供給されることにより、ピストン２３はばね２５のばね
力に抗してストッパ２４を押圧しながら第２ガイド穴３
５内に嵌入し、ストッパ２４が規制段部３６に押付けら
れる。この状態で第１および第２ロッカアーム７．８は
相対回動を阻止され、一体向に揺動する。

したがって両吸気弁１ａ、ｌｂは、第１低速用カム３の
形状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動する
。これにより、中速運転に応じた混合気流人速度が得ら
れ、燃費の低減を図ることができる。

機関の高速運転に際しては、第２連結切換手段２２によ
り、第６図で示すように、第２および第３ロッカアーム
８．９を連結する。すなわち第２連結切換手段２２の油
圧室２９に油圧を供給することにより、第２および第３
ロッカアーム８．９を連結する。この際、第１および第
２０フカアーム７．８の第１連結切換手段２１による連
結解除は持続されており、したがって全ロッカアーム７
゜８．９は高速用カム５によって揺動する。この結果、
両吸気弁１ａ、ｌｂは、高速用カム５の形状に応じたタ
イミングおよびリフト量で開閉作動し、吸入効率の向上
により高出力、高トルクを得ることができる。

第７図は本発明の他の実施例を示すものであり、低速用
カム３０両側に、その低速用カム３と同一形状の低速用
カム３と、高速用カム５とが配置される。

この実施例では、機械の低速運転時には、全ロッカアー
ム７．８．９の連結が解除され、両吸気弁１ａ、ｌｂは
各低速用カム３．３の形状に応じて同一のタイミングお
よびリフト量で開閉作動する。

また中速運転時には、第１および第３０フカアーム７．
９間が連結され、一方の吸気弁１ａは高速用カム５の形
状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動するの
に対し、他方の吸気弁１ｂは低速用カム３の形状に応じ
たタイミングおよびリフト量で開閉作動する。さらに高
速運転時には全ロッカアーム？、８．９が連結され、両
吸気弁１ａ、ｌｂは高速用カム５の形状に応じたタイミ
ングおよびリフト量で開閉作動する。

以上の実施例では、一対の吸気弁１ａ、ｌｂに関連して
述べたが、本発明は一対の排気弁に関連して実施するこ
ともできる。

Ｃ９発明の効果 以上のように本発明によれば、カムシャフトには、２つ
の低速用カムと、高速用カムとが設けられ、ロッカシャ
フトには、一方の吸気弁あるいは排気弁に当接し一方の
低速用カムに摺接する第１０７カアームと、他方の吸気
弁あるいは排気弁に当接し他方の低速用カムに摺接する
第２ロッカアームと、高速用カムに摺接する第３ロッカ
アームとが枢支され、相互に隣接するロッカアームの連
結および連結解除を独立に切換可能としたので、低速、
中速および高速運転に適した混合気流人速度が得られ、
低、中速時の燃費の低減および高速時の出力増大を図る
ことができる。さらに機関の運転中に弁が休止すること
はないので、カーボンの付着によるシール性の悪化を防
止し、さらに燃料溜りが生じるのを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示すものであり、
第１図は縦断側面図であって第２図の■−Ｉ線断面図、
第２図は第１図の平面図、第３図は第２図のｍ−ｍ線断
面図、第４図は各ロッカアームの連結を解除したときの
第１図ＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図は第１および第２ロ
ッカアームを連結したときの第４図に対応した断面図、
第６図は第１、第２、第３ロッカアームを連結したとき
の第４図に対応した断面図、第７図は本発明の他の実施
例の第２図に対応した平面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の回転に同期して回転駆動されるカムシャフ
   トに、一対の吸気弁あるいは排気弁に対応してカムが一
   体化され、ロッカシャフトには、前記カムの回転動作に
   応じて前記吸気弁あるいは排気弁を開閉駆動するための
   ロッカアームが枢支される内燃機関の動弁装置において
   、前記カムシャフトには、２つの低速用カムと、高速用
   カムとが設けられ、前記ロッカシャフトには、一方の低
   速用カムに摺接するとともに一方の吸気弁あるいは排気
   弁に当接する第１ロッカアームと、他方の低速用カムに
   摺接するとともに他方の吸気弁あるいは排気弁に当接す
   る第２ロッカアームと、高速用カムに摺接する第３ロッ
   カアームとが枢支され、相互に隣接するロッカアーム間
   には、両者間の連結および連結解除を切換可能な連結切
   換手段が相互に独立して作動し得るようにしてそれぞれ
   設けられることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. （２）一方の低速用カムは、他方の低速用カムよりもわ
   ずかに小さい形状を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項記載の内燃機関の動弁装置。
3. （３）前記第３ロッカアームには、高速用カムに向けて
   弾発付勢するための押圧手段が当接されることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の
   内燃機関の動弁装置。