JPS62243904A - 内燃機関の動弁機構 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関の回転に同期して吸気ポート、或いは
排気ポートの開閉を行なう動弁機構に関し、特に閉弁方
向への付勢力の段階的な可変装置を具備してなる内燃機
関の動弁機構に関する。

〈従来の技術〉 燃焼室への混合気の送給、及び燃焼ガスの排出を所定の
サイクルに応じて行なわせるために、４サイクルエンジ
ンの燃焼室は吸気バルブと排気バルブとを備えており、
これら両パルプは、バルブステムを囲繞するように設け
られたバルブスプリングにより常時閉弁方向に付勢され
ている。更にこれら両バルブは、エンジンのクランクシ
ャフトからベルト・プーリなどを用いて連結駆動される
カムシャフトに−イ木的に設けられたカムにより、上記
したバルブスプリングの付勢力に抗して強制的に押開け
られるようにされている。従って、バルブスプリングの
付勢力が過大であると、特に中低速度域、に於りるフリ
クション損失の増大に繋がる。ところが、バルブスプリ
ングの付勢力を中低速度域に適合ざぜて設定すると、高
速度域に於いてバルブ自体及び、カムの揚程をバルブス
テムに伝達するカムフォロワとしてのロッカアームなど
′、動弁系の慣性力により、カムフォロワの追従性が低
下したり、或いはバルブがバルブスプリングの張力を超
えて異常振動を引起し、正常な吸入・排気のタイミング
が損われるという不都合を生ずる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 そのため、特に、速度変動の激しい車輌用エンジンにあ
っては、中低速度域に於けるフリクションの低減と、高
速度域に於ける動弁系追従性の向上とを両立させること
が困難であった。

開弁付勢力を可変とすべく、流体圧によりバルブスプリ
ングを押し縮め、結果としてバルブスプリングの反力を
増強する技術が実公昭６０−３０４３７号公報に図示さ
れているが、同考案は排気ブレーキのためのもので、ば
ね定数までも変化させるものではなく、高速時に於（プ
る動弁系の慣性質量を補償する上には必ずしも好適とは
云い難い。

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、中低速度域に於けるフリクションの低減と、高速度
域に於ける動弁系の追従性の向上とを両立させることが
可能なようにされた内燃機関の動弁機構を提供すること
にある。

〈問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、燃焼室の吸気口あ
るいは排気口に設置さればね手段により常時閉弁付勢さ
れると共に、クランク軸と同期回転ηるカムにより開弁
駆動されるバルブを有する内燃機関の動弁機構であって
、前記ばね手段と同方向のイ」勢力をもって前記動弁機
構を弾発的に支持可能な補助ばね手段と、エンジンの回
転速度が所定値以上の時など、エンジンが所定の運転状
態の時に市記勤弁機構に前記補助ばね手段の付勢力を作
用せしめる作用制御手段とを有することを特徴とする内
燃機関の動弁機構を提供することにより達成される。

〈作用〉 このようにすれば、低速時は、バルブステムに設けられ
たバルブスプリングの付勢力のみが動弁機構に作用し、
高速時は補助ばねの付勢力が共に動弁機構に作用する。

従って、速度範囲などエンジンの運転状況に応じて、動
弁系仝体としての閉弁方向付勢力を二段階に切換えるこ
とが可能となる。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図〜第３図に示されるように、図示されないエンジ
ン本体には、一対の吸気バルブ１ａ１１ｂが設けられて
おり、これら両吸気バルブｌａ。

１ｂは、クランクシャフト（図示せず）の１／２の速度
で同期駆動されるカムシャフト２に一体的に設けられた
卵形断面をなす低速用カム３及び高速用カム４と、該カ
ム３．４に係合して揺動運動を行なうカムフォロワとし
ての第１〜第３０ツカアーム５〜７との働きにより開閉
動作を行なうようにされている。また、本エンジンには
、一対の排気バルブ（図示せず）が備えられており、上
記した吸気バルブ１ａ、１ｂと同様に開閉駆動される。

第１〜第３０ツカアーム５〜７は、カムシャフト２の下
方に該カムシャフト２に平行に固設されたロッカシャフ
ト８に揺動自在なように互いに隣接して枢支されている
が、第１及び第３０ツカアーム５．７は基本的に同一形
状とされ、その基部がロッカシャフト８に枢支され、そ
れぞれの遊端部が両吸気バルブ１ａ、１ｂの上方に延出
されている。これら両口ツカアーム５．７の遊端部には
、各吸気バルブ１ａ、１ｂの上端に当接するタペットね
じ９ａ、９ｂがそれぞれ進退可能なように螺着されＣお
り、該タペットねじはロックナツト１０ａ、１０ｂによ
り緩み止めされている。

第２０ツカアーム６は、第１及び第３０ツカアーム５．
７間でロッカシャフト７に枢支されている。この第２０
ツカアーム６は、ロツカシ１／７１へ８から両吸気バル
ブ１ａ、１ｂの中間に向けて僅かに延出されており、第
２図に良く示されているように、その上面には高速用カ
ム４に摺接するカムスリッパ６ａが形成され、その端部
下面には、後記する荷重装置１１のアーム１２の遊端部
が当接している。

前記したカムシャフト２は、エンジン本体の上方に回転
自在なように枢支されており、第１０ツカアーム５に対
応する低速用カム３と、第２０ツカアーム６に対応する
高速用カム４と、第３０ツカアーム７に対応する前記し
た両カム３．４のベース円に等しい真円状の隆起部２ａ
とが一体的に連設されている。

第３図に良く示されているように、低速用カム３は比較
的小さな揚程を有し、エンジンの低速運転時に適合した
カムプロフィールに形成されており、第１０ツカアーム
５の上面に形成されたカムスリッパ５ａにその外周面を
１習接し得るようにされている。高速用カム４は、低速
用カム３に比してより広角度に亘る大きな揚程を有した
高速運転前に適合したカムプロフィルに形成されており
、前記した第２０ツカアーム６のカムスリッパ６ａにそ
の外周面を店接し得るようにされている。また、隆起部
２ａは第３０ツカアーム７の上面に形成された当接面７
ａに摺接し、第３０ツカアーム７が低速運転時に必要以
上に振れることのないようにされている。尚、第３図に
於て荷重装置１１は図示省略されている。

これら第１〜第３０ツカアーム５〜７は、第５図及び第
６図に示すように、各ロッカアーム５〜７の中央部を貫
通してロッカシャフト８と平行に穿通された孔内に装＠
された後記する連結装置１３により、一体向に揺動し得
る状態と、相対変位し得る状態とを切換可能なようにさ
れている。

シリンダヘッド１４の適所には、荷重装＠１１の７ウタ
チユーブ１５が、その両端を回動自在な・ように枢支さ
れている。該アウタチューブ１５は、一端をシリンダブ
ロック１４側に、他端をアウタチューブ１５側に係着し
た捩りコイルばね１６が嵌装されており、該捩りコイル
ばね１６の作用により、第２図に於ける時計廻り方向に
常時捩り付勢されている。更に、アウタチューブ１５の
中央部には、前記したように第２０ツカアーム６の遊端
部下面に当接するアーム１２が一体的に突設されており
、前記した捩りコイルばね１６の作用により、第２０ツ
カアーム６とアーム１２との当接が常時保持し得るよう
にされている。

アウタチューブ１５の内部には、補助ばね手段としての
トーションバースプリング１７が挿入されている。この
１−一ションバースプリング１７は、その一端に形成さ
れたセレーション１８によりシリンダヘッド１４に片持
ら固定されており、他端側はアウタチューブ１５の内面
に１習接しつつ、捩り弾性の範囲内で回動変位し得るよ
うにされている。

第４図に良く示されるように、トーションバースプリン
グ１７の遊端部には、スリット１８が切設されている。

また、アウタデユープ１５の一端にもこのスリット１８
と同一幅のスリット１９が切設されており、これら両ス
リット１８．１９は、高速用カム４のベース内部分４ａ
が第２０ツカアーム６のカムスリッパ６ａと摺接してい
る区間に於て互いに整合し得るようにされている。

アウタチューブ１５の、スリット１９が切設された側の
端部を軸支するシリンダヘッド１４の内部には、アウタ
チューブ１５と同心にて比較的短寸なシリンダ２０が形
成されており、該シリンダ２０内には、切換ビス１〜ン
２１が摺合している。

切換ピストン２１の一端には、アウタチューブ１５及び
トーションバースプリング１７のスリット１８．１９を
共に補完する形状の係合部２２が形成されている。更に
切換ピストン２１とトーションバースプリング１７の端
末との間には、圧縮コイルばね２３が介装されており、
切換ピストン２１を、トーションバースプリング１７か
ら軸線方向に沿って常時離間する向きに付勢している。

係合部２２は、ピストン２１に外力が作用しない状態に
於ては、アウタチューブの１５のスリット１９とのみ係
合し得るようにその寸法及び位置が定められており、ビ
ス１〜ン２１が圧縮コイルばね２３の付勢力に抗して！
・−ジョンバースプリング１７側に押込まれた時に、両
スリット１８．１９と同時に係合プるようにされている
。尚、ピストン２１は、図示されない油圧発生源から、
シリンダヘッド１４に穿設された油路２４を介して送給
される圧油により作動する。

一方、両吸気バルブ１ａ１１ｂの上部には、リテーナ２
５ａ、２５ｂがそれぞれ設けられており、これらリテー
ナ２５ａ、２５ｂとエンジン本体との間に、両吸気バル
ブｌａ、１ｂのステム部を囲繞するバルブスプリング２
６ａ、２６ｂが介装されており、両バルブ１ａ、１ｂを
閉弁方向、即ら第２図及び第３図に於ける上方に向けて
（Ｊ勢している。

第５図及び第６図に良く示されるように、第１０ツカア
ーム５には、第２０ツカアーム６側に向けて開放する第
１ガイド孔２７が、ロツカシ！・フト８に平行して穿設
されている。この第１ガイド孔２７の底部側は、縮径さ
れた小径部２８が形成され、これに伴い段部２９か形成
されている。

第２０ツカアーム６には、第１０ツカアーム５の第１ガ
イド孔２７に連通ずる第２ガイド孔３０が両側面間を貫
通して穿設されている。

第３０ツカアーム７には、前記第２ガイド孔３０に連通
ずる第３ガイド孔３１が穿設されている。

この第３ガイド孔３１の底部側は、第１ガイド孔２７と
同様に段部３２と小径部３３とが形成され、更に第３ガ
イド孔３１の底壁を貫通する小径の挿通孔３４が、第３
ガイド孔３１と同心にて穿設されている。

これら第１〜第３ガイド孔２７．３０．３１の内部には
、第１及び第２０ツカアーム５．６を連結する位置及び
その連結を解除する位置間で移動し得る第１ピストン３
５と、第２及び第３０ツカアーム６．７を連結する位置
及びその連結を解除する位置間で移動可能な第２ピスト
ン３６と、両ピストン３５．３６の移動を規制するスト
ッパ３７と、両ピストン３５．３６を連結位置側に付勢
する第１コイルばね３８と、両ピストン３５．３６を連
結解除位置側に付勢する前記第１コイルばね３８よりも
ばね力の強い第２コイルばね３９とがＶＣ＠されている
。

第１ピストン３５は第１ガイド孔２７と第２ガイド孔３
０に層合し、これにより第１ガイド孔２７の底面と第１
ピストン３５の端面との間に油圧室４０が郭成されてい
る。また、ロッカシャフト８内には、図示されない油圧
供給装置に連通する油路４１が穿設されており、第１０
ツカアーム５に油圧室４０に連通するように穿設された
油路４２と、ロツカシＶフト８の周壁に穿設された連通
孔４３とを介して、第１０ツカアーム５の揺動状態の如
何に拘らず、常に作動油を油圧室４０内に供給し得るよ
うにされている。

第１ピストン３５の軸線方向寸法は、その一端が第１ガ
イド孔２７内の段部２９に当接した際に、その他端が第
１０ツカアーム５の第２０ツカアーム６に臨む側面から
突出しないように設定されている。

第２ピストン３６は、その軸線方向寸法を第２ガイド孔
３０の全長に等しくされており、第２ガイド孔３０と第
３ガイド孔３１とに摺合し１ｑるようにされている。

ストッパ３７は、一端に第３ガイド孔３１に摺合する円
板部３７ａが形成され、他端に小径孔３４に挿通する案
内棒４４が形成されている。更にストッパ３７の円板部
３７ａと第３ガイド孔３１の小径部３３の底部との間に
は、案内棒４４を外囲して前記した第２コイルばね３９
が介装されている。

次に以上説明した本装置の作動の要領について説明する
。

エンジンの中低速度域にあっては、連結装置１３の油圧
室４０には油圧が供給されず、各ビス１〜ン３５．３６
は第２コイルばね３９の付勢力により第６図に示すよう
に各ガイド孔２７．３０内に整合し、従って各ロッカア
ーム５〜７は互いに相対角変位が可能である。

このような連結装置１３の連結解除状態にあっては、カ
ムシャフト２の回転動作により、第１０ツカアーム５は
低速用カム３との１習接に応じて揺動し、一方の吸気バ
ルブ１ａがその閉弁時期を遅くすると共に閉弁時期を早
くし、しかもリフト量も小ざくしで開閉側＠ｌＣ：５れ
る。一方、第３０ツカアーム７は、隆起部２ａが真円状
であることから揺動ぜず、他方の吸気バルブ１ｂは閉弁
したままである。この時、第２０ツカアーム６は高速用
カム４との摺接により揺動するが、その揺動動作は両吸
気バルブ１ａ、１ｂの作動に何の影響ら及ぼさない。

このようにして：［ンジンの中低速運転時には、一方の
吸気バルブ１ａのみが開閉作動され、燃費の低減及びア
イドル特性の向上を図ることができる。

一方、荷重装置１１の切換ビス１〜ン２１に対して油圧
は作用せず、圧縮コイルばね２３の付勢力によりピスト
ン２１の係合部２２は、トーションバースプリング１７
のスリット１８とは非接触なように保たれている。従っ
て、アウタチューブ１５には、捩りコイルばね１６の捩
り力のみが作用するか、この時第１０ツカアーム５のみ
が駆動されており、吸気バルブ１ａはバルブスプリング
２６ａによってのみ閉弁付勢されている。

エンジンの高速運転に際しては、連結装置１３の油圧室
４０に作動油圧が供給される。これにより、第５図に示
されるように、第１ピストン３５は、第２コイルばね３
９の付勢力に抗して第２０ツカアーム６側に移動し、第
２ピストン３６は、第１ピストン３５に押されて第３０
ツカアーム７側に移動する。この結果、ストッパ３７の
円板部３７ａが段部３２に当接するまで第１及び第２ピ
ストン３５．３６が共に移動し、第１ピストン３５にＪ
二り第１及び第２０ツカアーム５．６が連結され、第２
ピストン３６により第２及び第３０ツカアーム６．７が
連結される。

以上のようにして、第１〜第３０ツカアーム５〜７が連
結装置１３により相互に連結された状態にあっては、高
速用カム４に１習接した第２０ツカアーム６の揺動量が
最も大きくなることから、第１及び第３０ツカアーム５
．７は第２０ツカアーム６と共に揺動する。従って、両
吸気弁１ａ、１ｂが、高速用カム４のカムプロフィルに
従ってその閉弁時期を早くすると共に閉弁時期をも遅く
し、しかもリフｌ−１も大きくして共に開閉駆動される
。

低速度域に於ては、バルブ及びロッカアームの運動速度
も比較的低く、しかも第１０ツカアーム５と一方のバル
ブ１ａとの慣性質量のみが作用することから、閉弁付勢
力についても相対的に小さくて良い。むしろ過剰に閉弁
付勢力を加重することは、フリクションの増大を招き好
ましいことではない。しかしながら、エンジン速度の増
大に従い、第１〜第３０ツカアーム５〜７を連結させる
と、バルブ及びロッカアームの運動速度も高速となる上
、これら動弁系全体としての慣性質量が増大する。その
結果、高速度域に於ては、上記した荷重装置１１の捩り
コイルばね１６及び両バルブスプリング２６ａ、２６ｂ
の反力のみでは、両吸気バルブ１ａ、１ｂを閉弁させる
と同時に、第１〜第３０ツカアーム５〜７を上方へ押上
げるための作用力が不足することとなる。

一方、油路２４は、例えば速度信号により開閉駆動され
る電磁弁などにより、成る設定速度以上に於て油圧発生
源と連通ずるようにされており、切換ピストン２１に圧
油が作用するとピストン２１の係合部２２がアウタチュ
ーブ１５及びトーションバースプリング１７の両スリッ
ト１８．１９と共に係合し、高速度域にあってはアウタ
チューブ１５とトーションバースプリング１７とが一体
的に回動する。従って高速度域にあっては、アーム１２
に対する捩り力がトーションバースプリング１７により
加重され、第２０ツカアーム６のカムスリッパ６ａの高
速用カム４に対する押圧力が増大覆る。そのため両バル
ブスプリング２６ａ１２６ｂは、主に吸気バルブ１ａ、
１ｂの慣性運動のみを拘束すれば良いこととなる。

尚、上記実施例に於いては、切換ピストン２１を油圧に
より作動するものとしたが、電磁手段などを用いること
も可能である。また、荷重装置１１及び連結装置」３の
切り替えタイミングは、エンジンの特性に応じて適宜に
定めれば良い。

第７図は、本発明に基づく第２の実施例を示しており、
第１の実施例に対応する部分には同一の符号を付しその
詳細な説明を省略する。

本実施１例の場合、ロツカシ（・フト８はカムシ【・フ
ト２の上方に配設されており、シーソ運動を行なうロッ
カアーム７１の一端７１ａがカム７２の外周面に摺接し
、他端７１ｂがタペットねじ９を介してバルブ１のバル
ブステム端に当接している。

荷重装置１１のアーム１２は、ロッカアーム７１の一端
７１ａを上方からカム面に押イ」けるように付勢してお
り、第１の実施例と同様に、エンジンが所定回転速度を
越えるとトーションバースプリング１７の捩りイ」勢力
をロッカアーム７１に加重するようにされている。

第８図及び第９図は第３の実施例として、ボールジヨイ
ント８１により支持されたスイングアーム８２を介して
バルブ１の開放を行なう実施例を示している。

本実施例に於て、荷重装置１１のアーム１２の遊端８３
は、二叉のフォーク状にされており、バルブ１のステム
端に固着されたスプリングリテーナ８４の外周面に凹設
された環状溝８５にその先端を係合している。本実施例
の場合、スイングアーム、或いはロッカアームの形式に
よらず、バルブ１に直接加重することが可能であり、バ
ルブスプリングのばね力を２段階に変化させるようにす
ることができる。

第１０図は第４の実施例を示しているが、カム９１にて
バルブ１を直接駆動するダイレフ１〜リフタに応用され
たものであり、ピストン状のフォロワ９２の円筒面に凹
設された環状溝９３にアーム１２のフォーク状にされた
遊端８３を係合すること以外は第３の実施例と何等変わ
るところはない。

上記実施例に於ては、補助ばね手段として１−一ション
バースプリングを用いるものとしたが、特にこれに限定
されるものではなく、例えばアーム自体の弾性を利用す
ることも可能である。

〈発明の効果〉 このように本発明によれば、中低速度域に於ては、動弁
機構に対してバルブスプリングの付勢力のみが作用し、
高速度域に於ては、例えばトーションバースプリングな
どによる、補助ばね手段の付勢力が共に作用するように
することができる。

従って、バルブスプリングのばね定数を比較的低く設定
することが可能となり、中低速度域に於ける燃費の改善
、及び高速度域に於ける動弁系追従性の向上を達成し得
るため、より広範囲に亘るエンジンの運転特性の向上を
図る上で多大な効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく荷重装置が適用された動弁系回
りを一部切除して示す上面図である。 第２図は第１図に於ける■−■線に沿う断面図である。 第３図は第２図に於ける■矢視図である。 第４図は荷重装置の要部を一部破断して示す分解斜視図
である。 第５図は高速運転時を示す第２図に於けるＶ−Ｖ線に沿
う断面図である。 第６図は定速運転時を示す第５図と同様な断面図である
。 第７図は第２の実施例による第２図と同方向より見た部
分的な断面図である。 第８図は第３の実施例による第７図と同様な断面図であ
る。 第９図は第８図に於けるＩＸ矢視図である。 第１０図は第４の実施例による第７図と同様な断面図で
ある。 １ａ、ｌｂ・・・吸気バルブ ２・・・カムシャフト　　２ａ・・・隆起部３・・・低
速用カム　　　４・・・高速用カム５・・・第１０ツカ
アーム６・・・第２０ツカアーム５ａ、５ａ、カムスリ
ッパ ７・・・第３０ツカアーム７ａ・・・当接面８・・・ロ
ッカシャフト ９ａ、９ｂ・・・タペットねじ １０ａ、１０ｂ・・・ロックナツト １１・・・荷重装置　　　１２・・・アーム１３・・・
連結装置　　　１４・・・シリンダヘッド１５・・・ア
ウタチューブ１６・・・捩りコイルばね１７・・・トー
ションバースプリング １８．１９・・・スリット２０・・・シリンダ２１・・
・切換ピストン　２２・・・係合部２３・・・圧縮コイ
ルばね２４・・・油路２５ａ、２５ｂ・・・リテーナ ２６ａ、２６ｂ・・・バルブスプリング２７・・・第１
ガイド孔　２８・・・小径部２９・・・段部　　　　　
３０・・・第２ガイド孔３１・・・第３ガイド孔　３２
・・・段部３３・・・小径部　　　　３４・・・挿通孔
３５・・・第１ピストン　３６・・・第２ピストン３７
・・・ストッパ　　　３７ａ・・・円板部３８・・・第
１コイルばね３９・・・第２コイルばね４０・・・油圧
室　　　　４１．４２・・・油路４３・・・連通孔　　
　　４４・・・案内棒７１・・・ロッカアーム　７１ａ
・・・一端７１ｂ・・・他端　　　　７２・・・カム８
１・・・ボールジヨイント ８２・・・スイングアーム８３・・・遊端８４・・・ス
プリングリテーナ ８５・・・環状溝　　　　９１・・・カム９２・・・フ
ォロワ　　　９３・・・環状溝時　許　出　願　人　本
田技研工業株式会社代　　　理　　　人　　弁理士　大
　島　陽　−第１図 第２図 第５図　　　　　　　第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室の吸気口あるいは排気口に設置さればね手
   段により常時閉弁付勢されると共に、クランク軸と同期
   回転するカムにより開弁駆動されるバルブを有する内燃
   機関の動弁機構であって、前記ばね手段と同方向の付勢
   力をもって前記動弁機構を弾発的に支持可能な補助ばね
   手段と、エンジンの回転速度が所定値以上の時など、エ
   ンジンが所定の運転状態の時に前記動弁機構に前記補助
   ばね手段の付勢力を作用せしめる作用制御手段とを有す
   ることを特徴とする内燃機関の動弁機構。
2. （２）前記動弁機構が前記カムに係合するカムフォロワ
   を有すると共に、前記補助ばね手段が前記カムフォロワ
   を前記カムに押当てる方向に付勢してなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の動弁機構
   。
3. （３）前記補助ばね手段がトーションバースプリングか
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項若しくは
   第２項のいずれかに記載の内燃機関の動弁機構。