JPS62150016A - エンジンのバルブ駆動装置 - 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】 ３、発明の１祥了田？；説明 （産業上の利用分野） 本発明は、吸気バルブ又は、排気バルブをＷＩＫ　ｕｌ
、１するためのカムｒｆｌ’、　ｔ、ｔをカムシャフト
に対してロック、アンロックを行うためのロック機構を
！＋ｉｆｊえ、運Ｆ云」犬態に応じてロック（浅溝を制
御卸しこれによってバルブ作動の制御を行うようになっ
たエンジンのバルブ駆動ｍ’を置に関する。

（従来技ｉ・１：テ） 従にから、エンジンの燃費性能及び出力性能等を向上さ
せる目的で運転状態に応じて、吸気バルブ及び排気バル
ブの作動を制御し、これによって、吸排気タイミング、
あるいは吸排気量を制御することが知られている。

例えば、特開昭５９−１５５５１５号公報には、２つの
カム部材を一体にした２連式カムを構成するとともに、
この２連式カム部材をカムシャフトにユｖＬ嵌する構造
とし、該カム部材とカムシャフトとの間の相対的回動を
阻止するだめの弁停止装置を！ｊｔｊ？えたエンジンが
開示されている。

このもＭ造では、エンジンの比咬的軽負荷時には、弁停
止装置に油圧を導入して、ロックを解除し、２連式カム
部材の本口対的回動を許容するようになっている。すな
わち軽負荷時には、２連式カムはバルブの開動作を生じ
させず、当該２連式カム；ご対応するバルブは、閉状態
に維持される。

（本発明が解決しようとする問題点） 上記特開昭５９−１５５５１５に開示されたカムでは、
弁停止装置は、上記のように油圧が導入されたときロッ
クを解除してバルブ作動を停止するようになっており、
この切換は、比較的低速状態において行な、われるよう
になっている。従って、この開示された構造では、エン
ジンの低速域でカム部材をアンロック状態に維持するた
めの油圧が必要となる。しかし、エンジンの低速域にお
いて得られる油圧は比較的低いものであり、従って、こ
の弁停止装置の確実な作動が得られない恐れがあり、信
頼性に欠けるという問題がある。

（問題を解決するための手段） 本発明は、上記問題を解決するために構成されたもので
、本発明に係るバルブ駆動装置は、カムンヤフトと、該
カムシャフトに嵌合し吸気バルブ又は排気バルブを駆動
するためのカム部材とを備えている。

該カム部材には、半径方向に延びる孔が形成されており
、この孔は、カムシャフトを収容する嵌合穴の内面に開
口している。そして、この孔内には、ハネが配置される
とともに、該バネに付勢され上記孔内を摺動し得る状態
で第１プランジャが配置される。またカムシャフト内に
も半径方向に延びる孔が形成されており、液孔には、第
２プランジャがＩＭ　Ｊ山自在に配置される。５亥カム
シャフトの孔は、一方でカムンヤフトの外表面に開口す
るとともに、他方で、カムシャフト内部に形成されたオ
イル通路に連通している。さらに、本発明のバルブ謳勤
装置は、上記オイル通路への油圧の供袷を制御する制御
弁を（＋ｔｔｉえている。カム部材の孔とカムシャフト
の孔とは、カムシャフトの軸方向において整合した位置
に形成されており、すなわち、２つの孔は、所定の囚方
向位７．ｑにおいて一致し、このとき、第１プランジャ
と第２プランジャが当接するようになっている。第１ブ
ラジヤと第２プランジャが当接した場合において、制御
弁の作動によりカムシャフトのオイル通路に油圧が導入
されると、第２ブラジヤは該油圧によりカムシャフトの
孔内を摺動し第１プランジャをバネの付勢力に抗しつつ
押し、カム部材の孔内に突出する。

これによって、カム部材はカムシャフトに固定され、す
なわちロックされカム部材とカムシャフトとの相対的回
動は阻止され、カム部材はカムシャフトとともに回転し
これによって、該カム部、材によるバルブ駆動、が可能
となる。本発明によれば、制御弁は、エンジンの運転状
態に応じて制御卸されるようになっており、これによっ
て、カム部材のロック、アンロックが制御される。

本発明に従う上記のロック機構を用いて１つのバルブに
対して、複数のカム部材が設け、このカム部材を選択的
にバルブの作動に寄与させることができ、この場合複数
のカム部材を、それぞれ異なるカムプロフィールを有す
るように構成し、適宜カム部材を選択的に作動させるよ
うにすれば、運転状態に応じて異なる開弁タイミング、
開弁期間、及びバルブリフト１を与えることができる。

本発明を利用した制御の１態様において、２つのカム部
材を１つのバルブに対応させて、運転状態に応じて例え
ば、低速時と高速時とで異なるカム部材を選択して２段
階で作動させることができるが、この場合、低速用のカ
ム部材は、開弁期間が短かく、また、バルブリフ）＝が
小さくなるように、すなわち、小さなカムプロフィール
となるように構成される。これに対し、高速用カム部材
は大きなカムプロフィールを有するように構成される。

この態様では、バルブステム及び、カムの閥応力を小さ
くするためにバルブとの接触時間の長い高速カムをバル
ブの作動方向の中心軸からのオフセット堡が小さくなる
ように配置するのが好ましい。なおこの場合には、低速
カムをカムシャフトに固定とし、高速カムをカムシャフ
トに回動自在に取付け、高速域でロック機構を作動させ
カムシャフトに固定するようにすれば、高速時では、カ
ムプロフィールの人き′７）高速カムが浸先（１りＪに
７・ルブ作切に寄与するので、これによって、低速用及
び高速用の２段階のバルブ作動を１することがてきる。

また、本発明に従うロック機構を低速用陵ひ高小用の２
つの吸気ボートをＩ＋ｉｌ？えたエンジンに対しても適
用することができる。この場合には、高速用カムに対し
て、本発明のロック機構を設置し、低速時においては、
高速カムをアンロツタ状慄にして、高速側の吸気弁を閉
状態に維持して、低速側の吸気ボートからのみ吸気を導
入し高速時には、高床カムをロノ、りして、２つの吸気
ボートから吸気を導入する。これによって、低速時には
、高汲気流速を確保して燃焼性を向上させることができ
、高速時には十分な吸気債を確保して高出力を得ること
ができる。

また、１つのバルブに対して、３つのカム部材を設け２
段階にバルブを作動させることもできる。

この場合には、高速カムをバルブ作動方向の中心軸に一
致させて配置し、この両側に該中心軸からのオフセット
量が等しくなるように低速カムを配置すれば良い。これ
によって、バルブステム及びカムへの偏心刃を低減する
ことができる。

さらに、４つのカム部材を用いて、バルブ作動を低、中
、及び高速の３段階で行なわせることもできる。この場
合には、低速、及び中速カムを中央よりに並べて配置し
、その両側に一対の高速カムを配置すれば良い。

本発明のロック機構４よ、好ましくは、第１プランジャ
は、第２プランジャよりも大きな断面積を有するように
構成されており、先端において、カムシャフトの外表面
がストッパの役割を果たすようになっている。また、カ
ム部材の孔の付近には、第２プランジャの軌道に合わせ
て、第２プランジャを案内する助走溝が形成されており
、ロック機構の作動の確実性を向上させるようになって
いる。

さらに、本発明によれば、特定の気筒のカム部はをすべ
てカムシャフトに対して回動自在にロック機構を用いて
制御し得るように構成することもでき、これによって、
当該気筒のバルブ作動を一定の運転状態のとき完全に停
止することもてきる。

（発明の効果） 本発明によれば、カム部材のロック、アンロックを行う
ためのロック機構は、オイル通路に設けられた制御弁の
作動により油圧が導入されたとき、カムシャフトとカム
部材とをロックし油圧が解除されたとき、アンロックす
るようになっている。

すなわち、油圧が導入された場合には、カム部材は、カ
ムシャフトとともに回動し、所定のタイミングで、バル
ブを駆動する。本発明が適用されるバルブは、低速状態
では、該ロック機構を有するカム部材によっ５ては、駆
動されず、高速状態において、駆動される。従って、本
発明ではロック機能を作動させるだめの油圧は高速運転
状態において必要であり、低速状態では、必要とはなる
ない。

すなわち、本発明では、エンジンが高速となって、十分
な油圧が発生した場合において、ロック犠溝作動用油圧
を使用するようになっているので、ロック機構の作動が
確実となり、これ；こよって、信頼性のあるバルブ制御
を行うことができる。また、本発明のロック機構は、カ
ム装置内に内蔵される構造であるので、コンパクトであ
るという利点もある。さらに、カム部材のプロフィール
を要請に応じて、適当な形状に構成することにより、エ
ンジンの運・耘状態に応じた適正なバルブ作動持性を得
ることができる。また、本発明はＤＯＨＣｌ及び５ＯＨ
Ｃのいずれに対してもまた体筒運転を行うエンジンに対
しても適用することができ、汎用ｉ生の面でも１′岱れ
ている。

（実施例の説明） 以下図面を参照しつつ本発明の実施例につき、説明する
。

第１図及び第２図を参照すれば、エンジンは燃焼室に臨
むバルブ１を開閉駆動するバルブ駆動装置を備えている
。バルブ駆動装置は、エンジンの上部に、シリンダヘッ
ド２とキャップ３とで形成されるジャーナル部にライナ
ー４を介して回動自在に支持されるカムシャフト５を備
えている。本例のカムシャフト５には、バルブ１を駆動
するための２つのカム部材６．７が取付けられている。

この場合、２つのカム部材６．７は、異なるカムプロフ
ィールを有するように構成されるとともに、大きいカム
プロフィールを有するカム部ｔオフは、カムシャフト５
に対して回動自在に、一方、カム部材６は、常時固定的
に取付（すられる。バルブ１は、バルブステム１ａの中
間部分でバルブガイド８を介してシリンダヘッド２に摺
動自在に支持されている。また、バルブステム１ａの先
端部付近に取付けられるバネ抑え９と、シリンダヘッド
２に形成されたシート面２ａとの間には、コイルバネ１
０が縮装されている。さろに、バルブステム１ａの頂部
を覆、うようにバルブパケット１１が取付けられており
、このパケット１１の頂面にカム部材６．７のカム面が
摺接するようになっている。

この場合、カム部材７は、ロック機構１２によって制御
されるようになっており、ロック機構１２が作動したと
きカム部材７は、カムシャフト５に対するト目対的回動
が拘束され、カムシャフトとともに回動するようになる
。この状態では、カム部材７のカムプロフィールがカム
部材６のカムプロフィールよりも大きいので、カム部材
７が優先シて、バルブ１を駆動する。本例では、カム部
材７は、高速領域でロックされるようになっており、従
って、カム部材６は低速カムとして機能し、カム部材７
は、高速カムとして機能する。また、本例では、大きな
バルブリフト量を与えるカム部材７のバルブパケット１
１との接触面圧がカム部材６に１ヒして高くならないよ
）に、カム部材７をカム部材６よりも巾広に形成してい
る。また、高速用カム部材７は、バルブ１の作動方向の
中心軸１．３からのオフセット量が、カム部材６よりも
小さくＩよるように配置されており、バルブステム１ａ
にかかる偏荷重が極力小さくなるように構成されている
。このカム部材７のカムシャフト軸方向への移動は、係
止ピン１４により不能にされて、）る。カム部材７０ロ
ツク・アンロックを行うためのロック機構１２は、第１
ａ図を併わせで参照すれば、カム部材７に形成された凹
部７ａに嵌合するカム側プランジャ１６と該プランジャ
１６と凹、’Ｃ’Ｊ　７　ａの底面との間に縮装される
バネ１７と、上記プランジャ１６よりも小径に、カムシ
ャフト５の半径方向に形成された係合穴５ａに嵌合する
シャフト側プランジャ１８とを備えている。ロック機構
１２は、油圧によって作動するようになっており、カム
シャフトの回転軸に沿って形成された貫通穴１９をプラ
グ２０によって仕切ることによって形成される油圧室２
２に油圧が導入されたとき、カムシャフト側のプランジ
ャ１８がバネ１７の弾性力に抗してプランジャ１６を押
し、カム部材内面の凹部７ａのトレーリング側に形成さ
れた助走溝に摺接しつつ移動してカム側凹部７ａ内に突
出したとき、カム部材７をカムシャフト５に対して拘束
する。油圧は、第１図に示すようにオイルポンプ２３か
ら油圧通路２４に設けられたオイルフィルタ２５、及び
コントロール用電磁弁２６を介してジャーナル部に形成
された油圧通路２７とに導入され、さらにジャーナル部
の半径方向に形成された貫通穴２８から油圧室２２に導
入される。電１４：＃２６は、好ましくは、マイクロコ
ンピュータを含んで構成される電子制御コントロ−ラ３
０によって制御用されるようになっており、オイルポン
プ２３からの油圧の油圧室２２への導入又はその解除を
切換えるようになっている。電磁弁は油圧を油圧室２２
に導入しない場合には、リターンポート２６ａからオイ
ルをオイルパン３１に戻すようになっている。コントロ
ーラ３０には、エンジン回転数、エンジン負荷等の信号
が入力されるようになっており、コントローラ３０はこ
の入力信号に基づいて電磁弁２６のソレノイド２６ｂに
命令信号を出力し、電磁弁２６を切換作動させる。本例
では、エンジンの高速時に油圧室２２に油圧が導入され
カムンヤフト側プランジャ１８が油圧によってカム側の
凹部７ａに突出し、カム部材７をロックするようになっ
ている。

従って、本例の構造を吸気弁及び排気弁についてそれぞ
れ採用した場合には、低速時には第３図の実線で示すよ
うな、比較的開弁期間の短かい、またオーバーラツプ期
間の短かい開弁特性を得ることができる。また、高速時
には、破線で示すような開弁期間が長く、またオーバー
ラツプ期間の長い特性を（■ることかできる。従って、
底速時には、吸気の吹き返しをｒ「効に抑えて良好な燃
焼（１！を確保して、燃費を向上させることができると
ともに、高速時には、吸気の慣性力を利用して商売ｍ率
を確保することができ、もって、高出力を確保すること
ができる。なお、本例において、（′１ろれるバルブ特
性は、上記に限られるものではなく、高速用カムと、低
速用カムの切換を適宜制御して、運転状態に応じた適正
なバルブ特性を得ることができる。

また、本発明の他の実、怖例では、エンジン：ま３気筒
に１次吸気、ポート及び２次吸気ボートの２つの吸気ポ
ートを備えており、１次吸気ボートには１次吸気弁が、
２次吸気ボートには、２次吸気弁がそれぞれ組合わされ
る。これらの吸気弁を駆動するためのカム部材がそれぞ
れ１つつずつ各吸気弁に対応して設けられる。本例の構
造では、１次吸気弁に対応するカム部材はカムシャフト
に対して固定して設けられ、２次吸気弁に対応するカム
部材は、カムシャフトに対して回動自在に設けられロッ
ク機構を介して固定され与るようになっている。２次側
カム部材は、第４図に示す、運転領域已においてロック
されるようになっている。これによって、運転領域Ａで
は、２次吸気弁は、閉状態に維持され、吸気は、１次吸
気ボートからのみ導入され、運転領域Ｂでは、１次及び
２次ボートの両方から吸気が導入される。これによって
、回転数及び負荷の比較的低い領域Ａでは、吸気の高流
速が確保され、これによって燃焼性を向上させることが
できる。一方、多量の吸気量が必要となる領域Ｂでは、
十分な吸気量を確保して高出力を得ることができる。

また、さらに異なる実施例では、上記のような２つの吸
気ポートを有するエンジンにおいて１次吸気弁を作動さ
せるために２つのカム部材が設けられており、この２つ
のカム部材が運転状態に応じて選択的に用いられるよう
になっている。また、２次吸気弁に対しては、単一のカ
ム部材が設けられており、このカム部材は、ロック機構
の作動により、運転状態に応じて、ロック、アンロック
されるようになっている。これによって、２次吸気弁は
、運転状態に応じて、閉状態に維持され、又は、開閉作
動させられる。本例の構造では、１次吸気弁に対応する
２つのカム部材は、異なるカムプロフィールを有してお
り、大きいカムプロフィールを有するカム部材は、ロッ
ク機構を（ｉｆｔｉえた遊嵌した構造になっている。ま
た、カムプロフィールの小さいカム部材は、カムシャフ
トに固定されている。本例では、第５図に示すように、
低速低負荷運転領域Ａ′では、１次吸気弁の固定カムだ
けがバルブ作動に寄与し、他の２つのカム部材はアンロ
ック状態−になっており、従って、該カム部材に対して
、カムシャフトは、空転する。この結果、１次側ポート
のみから、比較的小さな開弁期間、及びリフト遣を有す
る開弁特性のもとに、吸気が導入される。また、中速中
負荷運転領域Ｂ′では、２次吸気弁用カム部けは、空転
状態に維持されるが、１次吸気弁用のカム部材は、ロッ
クされる。これによって、このロックされたカム１ｆｆ
ｉ　ｔ、ｔは、他方のカム部材よりも大きなカムプロフ
ィールを有するために、溌先的に作動する。この結果、
領域Ｂ・では、領域Ａ′　の場合よりも、大きな開弁期
間、バルブリフト量をｒ了する開弁時性が１）られ１．
３１１域１〜′　の場合よりも多量の吸気量を確保する
ことができろ。また、高速高負荷運・耘時Ｃ′では、さ
らに２次吸気弁用カム部財がロックされる。

逆って、この運Ｆ云状態では、２次吸気弁用カム部材及
び１次弁用カム部材のうち大きいカムプロフィールを有
するカム部材がバルブ作動に寄与することとなる。この
結果、吸気は、２つの吸気ポートかろ、十分な開弁期間
をもって導入され、従って高出力を確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例に係るエンジンの部分断面
図、第１ａ図は、ロック機構の詳細図、第２図は、第１
図の実施例のカム部材の詳細図、１π３又は、第１図の
実施例にかかるバルブ制御の開弁特性を示すグラフ、第
４図は、他の実権例に係るｉ＋＋Ｉ　ｉＨ特性を示すグ
ラフ、第５図は、さらに他の実１か例に係る制御特性を
示すグラフである。 １　・・・・バルブ、　　ｌａ・・・・・バルブステム
、２・・・・・ンリンタヘッド、　　３　・・・・キャ
ンプ、５・・・・・・カムンヤフト、　　６・・・・・
・１氏速用カム；５４才、７・・・・・・高速用カム部
材、　　１２・・・・・・ロック）虚構、１６．１８・
・・・・・プランジャ、　　２２・・・・・７山江室、
２６・・・・・・電磁弁、　　３０　・・・・コントロ
ーラ。 第１図 第２図 第３図 第４図 龜 □ 第５図 エンジン１目もる失

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カムシャフトと、該カムシャフトに嵌合し吸気バルブ又
   は排気バルブを駆動するためのカム部材と、該カム部材
   内に半径方向に延びるように形成されカムシャフトを収
   容する嵌合穴の内面に開口する孔内に配置されるバネと
   、前記孔内に摺動自在に配置され前記バネによって付勢
   される第１プランジャと、前記カムシャフト内に半径方
   向に延びるように形成されカムシャフト表面に開口する
   とともにカムシャフト内に形成されたオイル通路に連通
   する孔内に摺動自在に配置される第２プランジャと、前
   記カムシャフトのオイル通路への油圧供給を制御する制
   御弁と、を備え前記第２プランジャは、前記第１プラン
   ジャに当接し得るようになっており、前記オイル通路に
   油圧が導入された場合おいて、第１プランジャに当接し
   たとき第１プラジャをバネの付勢力に抗して押しカム部
   材の孔内に突出しこれによってカム部材をカムシャフト
   に対して固定するようになったことを特徴とするエンジ
   ンのバルブ駆動装置。