JPS6245917A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関の動弁装置に関し、特に摺動弁の動弁
装置に関する。

（従来技術及びその問題点） 一般的な内燃機関の動弁系に使用されているポペットバ
ルブ（茸弁）は、そのシール性の良好なことから現在は
とんどの内燃機関に採用されている。しかしながら、ポ
ペットバルブは内燃機関のより以上の性能向」二を図る
場合、燃焼室中に焼けた吸、排気弁が突出し、爆発（デ
トネーション）や早期点火（プレイグニツシヨン）の発
生を助長すること、弁軸、弁傘が開口中に存在するため
に通気抵抗となり吸、排気効率を損なうこと、弁軸、弁
傘を有するために吸、排気通路は弁の近傍で彎曲され吸
、排気効率を損なうこと、弁軸により往復運動するため
に運動方向に長いスペースを必要としエンジンが大型化
すること及び弁の開閉は往複連動により成されるために
シーテイング時（閉弁時）に衝撃音を発する等の不具合
がある。

そこで、ポペットバルブの欠点を解消するために、従来
からスリーブ弁や回転弁が数多く提案されており、特に
、球弁１円筒弁、円錐弁、円盤弁等の摺動弁（回転弁）
が研究されている。

従来、この摺動弁の駆動は弁体を連続的に回転駆動させ
て開閉駆動をさせているために、駆動機構の回転角変位
が一定値に固定され、吸、排気効率が悪いという問題が
ある。

かかる問題に対処すべく本出願人は、ゼネバストップ機
構により摺動弁を回転間歇駆動させるようにした動弁装
置を従前に出願している（特願昭６０−０７１１０５号
）が、前記ゼネバストップ機構はバルブタイミングを変
えることは可能であるが、摺動弁の開口特性を変えるこ
とが困難である。

（発明の目的） 本発明は」二連の点に鑑みてなされたもので、摺動弁の
開口特性を容易に変えることが可能な内燃機関の動弁装
置を提供することを目的とする。

（発明の概要） 上記目的を達成するために本発明においては、内燃機関
のシリンダヘッドの燃焼室に連通ずる吸、排気通路に夫
々各別に配設され、これらの各通路を開閉する摺動面を
有する摺動弁と、該シリンダヘッドに配設され各一端が
夫々各該摺動弁の弁体の側壁に連結されて機関の回転に
応じて各該摺動弁を夫々駆動する回転軸を有する動弁機
構とを備えた内燃機関の動弁装置において、該シリンダ
ヘッドに支持された軸に該機関の回転に応じて回転駆動
される被駆動ギヤの一端面に所定形状のカム溝を形成し
たカム板を固設し、且つ該回転軸の各他端に支持部材を
介して周方向に所定の間隔で該カム溝に係合する複数の
ピンを設け、該機関の回転に応じて回転する該被駆動ギ
ヤの該カム板の回転により各該ピンを該カム溝に所定の
順序で係合させて該回転軸を間歇回転させ、各該摺動弁
を間歇開閉駆動させるようにした構成とするものである
。

（発明の実施例） 　　ｊ　− 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明に係る動弁装置を適用した内燃エンジン
の要部を示し、内燃エンジン１のシリンダブロック２に
はシリンダヘッド３，４が載置固定され、これらのシリ
ンダヘッド３，４には、ピストン５の」二端面とシリン
ダヘッド３の四部３ａとにより画成される燃焼室６に開
口する２つの排気通路７．７’（第２図）及び２つの吸
気通路８（１個のみ図示）が設けられ、これらの排気通
路７．７′及び吸気通路８の燃焼室６側開ロ端に摺動弁
（回転弁）１０及び２０が配設される。

摺動弁１０は例えば２連の球弁で、排気通路７内に配設
される弁座１１，１２、弁体１３及びシールスプリング
１４から成る第１の摺動弁１０ａ、排気通路７′　（第
２図）内に配設される弁座１１′。

１２′、弁体１３′及びシールスプリング１４′から成
る第２の摺動弁１０ｂ及び弁体１３と１３′とを連結す
る連結部材１７、弁体１３と後述の動弁機構３０の回転
軸３４とを連結する連結部材１８＝４− 等により構成される。

第１及び第２図に示すように、第１の摺動弁］Ｏａの各
弁座１１，１２は夫々円盤状をなし、対向する各一端面
には所定の曲率半径をなす球面状の弁座面１１ａ、１２
ａが窪んで設けられ、中央には吸気通路７の内径と同径
の孔が穿設されている。

これらの各弁座１１，１２は耐熱性、耐摩耗性に優れた
例えばセラミック部材で形成される。

弁体１３は球体状をなし、その半径は前記弁座面１１ａ
、１２ａの曲率半径と同一に設定され、その外周面１３
ａは各弁座面１１ａ、１２ａに密着するようになされて
いる。この弁体１３の軸心には直径方向に排気通路７の
内径と同径の孔１３ｂが穿設されている。この弁体１３
の孔１３ｂの軸心に対する直径上両側壁は切欠かれて平
行な平面をなし、各両側壁には直径上に互いに９０’の
回転角をなして凹溝が設けられている。そして、排気通
路７内に燃焼室６側からシールスプリング１４、弁座１
１、弁体１３及び弁座１２の順に配置され、弁体１３は
シールスプリング１４のばね力によりその周面１３ａが
各弁座１１，１２の弁座面１１ａ。

１２ａに回転可能に摺接される。第１の摺動弁１０ａは
、弁体１３の周面１３ａが排気通路７を閉塞していると
きには閉弁され、弁体１３の孔１３ｂが排気通路７と連
通しているときには開弁される。

そして第１の摺動弁１．　Ｏａは弁体１３が９０′回転
する毎に閉弁と開弁とが交互に行なわれる。

第２の摺動弁１０ｂも第１の摺動弁１０ａと同様に構成
される。これらの２つの弁体１３と１３′　とは図示の
ように略同軸上に配置され、弁体１３と弁体１３′の向
かい合う側壁が所定の間隔で離隔対向し、これら両者は
連結部材１７により連結される。

連結部材１７は弁体１３の側壁端面と同径の円板で、両
端面には直径上に互いに９０°の回転角をなして凸条が
夫々設けられ、一方の凸条が弁体１３の前記一方の凹溝
に、他方の凸条が弁体１３′の前記一方の凹溝に嵌合し
、これら両弁体１３と１３′とをオルダム結合する。こ
のオルダム結合により弁体１３と１３′とは３次元的に
互いに自由度を有して連結され、弁体１３，１３’　と
各弁座１１，１２．１１’　、１２’　との密着性が向
上すると共にこれらの弁体１．３，１．３’の回転が円
滑となる。

連結部材１８も連結部材１７と同様に形成され、一方の
凸条１８ａが後述する動弁機構３０の回転軸３４の端面
の直径上に設けられた凹溝３４ｅに嵌合し、他方の凸条
１８ｂが弁体１３の前記他方の凹溝に嵌合する。このよ
うにして２連の摺動弁１０が構成される。

吸気通路８に配設される２連の摺動弁２０も前記摺動弁
１０と同様に構成される。

動弁機構３０は、第２及び第３図に図示するように、シ
リンダブロック２に支持される軸４５に、両端にスプロ
ケット３２及び駆動ギヤ３３が一体形成される主軸３１
が回転可能に軸支され、スプロケット３２はチェーン３
９を介してクランクシャフト９の一端に固着されたスプ
ロケット２９に連結される。スプロケット３２とスプロ
ケット２９とは歯数比が２：１をなし、主軸３１はクラ
ンクシャフト９の２回転に対して１回転する。

シリンダヘッド４には軸３５（第３図）、３６が支持さ
れ、各一端には被駆動ギヤ３７（第３図）、３８が夫々
回転可能に軸支され、これら被駆動ギヤ３７．３８は夫
々駆動ギヤ３３に噛合する。

被駆動ギヤ３７．３８の各一端面にはカム板４０（第３
図）、４１が固着され、駆動ギヤ３３の回転に伴ない被
駆動ギヤ３７．３８と一体的に夫々回転し得るようにな
っている。

排気側のカム板４１は第３図及び第４図に図示のように
、板の周縁に沿って複数例えば４個の円弧状のカム４１
ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが形成され、カム４１ａは
略半円状をなして約１８０゜に亘り連なり、他のカム４
１ｂ、４１ｃ、４１ｄは夫々図示のように残りの１８０
’の半円状の円弧上に、所定の間隔のカム溝Ａ、Ｂ、Ｃ
，Ｄを形成して配置される。

これらカム溝Ａ−Ｄには、一端が前記連結部材１８とオ
ルダム結合する回転軸３４の他端面に固設された支持板
４２に所定の円の周上に周方向に等間隔で植設された複
数例えば４個のピン４２ａ〜４２ｄの通路となり、これ
らの各ピン４２ａ〜４２ｄのいずれかが該溝Ａ−Ｄのい
ずれかを摺動して通ることによって回転軸３４が間歇回
転されるようになっている。

第３図に示すように、吸気側のカム板４０、支持板４２
′及び回転軸３４′も前記排気側と同様に構成される。

次に上記構成の動弁装置の作用について説明する。

第３図に示すようにクランクシャフト９の回転に伴ない
、チェーン３９を介して主軸３１が矢印Ｃで示す時計方
向に回転すると、被駆動ギヤ３８と共にカム板４１が矢
印ＣＣで示す反時計方向に回転駆動される。

今、カム板４１とピン４２ａ〜４２ｄとの初期位置にお
ける係合関係が第４図（ａ）に実線で示すようにピン４
２ａ、４２ｂがカム４１ａ、４１ｂの外側に、ピン４２
ｃ、４２ｄがカム４１ａの内側に位置する状態にあり、
弁体１３が閉弁位置にあり、排気通路７が閉塞されてい
るとする。カム板４１が反時計方向に回転するにつれ、
ピン４２ａがカム４　ｌ　ｂの外側に沿い且つピン４−
２ｂ、４２ｄが夫々カム溝Ａ、Ｂに入り（同図（ｂ））
、ピン４２ａを支点にして反時計方向にピン４２ｂ〜４
２ｄ（支持板４２）が一体的に回動し、カム板４１が９
０°回転すると、ピン４２ａ、４２ｄがカム４１ｂ。

４１、　ｃの外側に、ピン４．２　ｂ　、　４２ｃがカ
ム４１ｂ。

４１ｃの内側に位置して、ビン全体として９０’回転（
同図（Ｃ））する。これに伴ない、支持板４２即ち、回
転軸３４が９０’反時計方向に回転し、従って摺動弁１
０の弁体１３が９０°回転され、孔１３ｂが排気通路７
に連通し、当該摺動弁１゜が開弁される。

この状態から更にカム板４１が反時計方向に回転すると
、ピン４２ｃがカム溝りに、ピン４２ａがカム溝Ｃ（同
図（ｄ））に夫々入り（同図（ｄ））、ピン４２ｄを支
点にして反時計方向にピン４２ａ〜４２ｃが一体的に回
動し、前記開弁位置がらカム板４１が９０°回転（同図
（ｅ））すると、ピン４２ａ。

４２ｂがカム４１．ｄ、４１ａの内側に、ピン４２ｃ。

４２ｄがカム４１ａ、４１．ｄの外側に位置して、前記
第４図（ｃ）に示す開弁位置に比べて支持板４２が９０
’回転する。これに伴ない回転軸３４が前記開弁位置か
ら９０’回転し、従って摺動弁１０が９０’回転されて
再び閉弁される。この摺動弁１０が閉弁状態から開弁じ
、再び閉弁するまでの行程がエンジン１の排気行程とな
る。

第４図（ｅ）に示す状態のままでピン４２ａ〜４２ｄは
カム４１ａに沿ってカム板４１を略１／２周（同図（ｆ
））Ｌ、初期位置（同図（ａ））に戻る。

この間にエンジン１では吸気、圧縮、爆発の各行程が実
行される。即ち、カム板４１が３６０°回転すると、摺
動弁１０は１８０°回転、即ち開弁と閉弁とを各１回ず
つ間歇的に行なう。

吸気側の摺動弁２０も摺動弁１０と同様にカム板４０に
より間歇駆動され、これらにより摺動弁１０．２０は夫
々間歇的に開閉駆動される。これにより、各摺動弁１０
，２０の弁体１．３．２３は一方向（反時計方向）に間
歇的に回転され、排、吸気通路７，８を開、閉制御し、
吸気行程時には吸気通路８が開口して排気通路７が閉塞
され、圧縮・爆発行程時には排気通路７及び吸気通路８
が共に閉塞され、排気行程時には吸気通路８が閉塞して
排気通路７が開口されるようになっており、吸気及び排
気の各行程における吸気、排気効率が向上される。

第５図は本発明の駆動機構のカム部材と該カム部材に係
合するピンとの第２実施例を示し、図示のように略卵形
の平板の周縁に沿って全周に亘り形成したカム溝Ｈと該
カム溝Ｈの途中所定箇所を連絡するカム溝Ｋ、及びこれ
ら２つのカム溝Ｈ２Ｋによって形成されるカム５０ａ、
５０ｂとを備えたカム板５０に、一端が摺動弁１０また
は２０に連結される回転軸５２の他端に固設された支持
板５１の直径」二両端位置に植設された２本のピン５］
、ａ、５１．ｂとにより構成される。

ピン５１ａ、５１ｂの初期位置が第５図（ａ）に実線で
示すような位置にあり、カム板５０が矢印ＣＣで示す反
時計方向に回転すると、ピン５１ａ。

５１ｂは、第５図（ｂ）〜（ｇ）で示すように回転速動
をし、カム板５０が１回転するとピン５１ａ、５１ｂが
１８０°回転をする。これにより、カム板５０が１回転
するごとに摺動弁１０または２０を開弁及び閉弁させる
ことができる。即ち、第５図中（ａ）〜（ｂ）で閉弁状
態にあり、（ｃ）で開弁が開始されて（ｄ）で完全に開
弁じ、その後再び閉弁され始め、（ｇ）で完全に閉弁さ
れる。本実施例によれば、第１実施例に比べてカム溝の
形状も簡単で、且つピンも２本ですむため、製造工程数
が低減され、コストダウンも図れる。

（発明の効果） 以上詳述した如く本発明によれば、内燃機関のシリンダ
ヘッドの燃焼室に連通ずる吸排気通路に夫々各別に配設
され、これらの各通路を開閉する摺動面を有する摺動弁
と、該シリンダヘッドに配設され各一端が夫々各該摺動
弁の弁体の側壁に連結されて機関の回転に応じて各該摺
動弁を夫々駆動する回転軸を有する動弁機構とを備えた
内燃機関の動弁装置において、該シリンダヘッドに支持
された軸に該機関の回転に応じて回転駆動される被駆動
ギヤの一端面に所定形状のカム溝を形成したカム板を固
設し、且つ該回転軸の各他端に支持部材を介して周方向
に所定の間隔で該カム溝に係合する複数のピンを設け、
該機関の回転に応じて回転する該被駆動ギヤの該カム板
の回転により各該ピンを該カム溝に所定の順序で係合さ
せて該回転軸を間歇回転させ、各該摺動弁を間歇開閉駆
動させるようにしたので、カム板のカム形状を変えるこ
とにより、容易に摺動弁の開口特性を変えることができ
る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１及び第２図は本発明に係る動弁装置を適用した内燃
エンジンの一実施例を示す要部断面図、第３図は第２図
のｍ−ｍ線に沿う一部省略矢視図、第４図は本発明に係
る動弁装置の作動説明図、第５図は本発明の動弁装置の
第２実施例を示す作動説明図である。 ３．４・・・シリンダヘッド、１０．２０・・・摺動弁
、３０・・・動弁機構、３４・・・回転軸、３７．３８
・・・被駆動ギヤ、４０，４１．５０−・・カム板、４
２ａ−４２ｄ、５１　ａ−５１ｂ−ピン、Ａ−Ｄ、Ｈ，
Ｋ・・・カム溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃機関のシリンダヘッドの燃焼室に連通する吸、
   排気通路に夫々各別に配設され、これらの各通路を開閉
   する摺動面を有する摺動弁と、該シリンダヘッドに配設
   され各一端が夫々各該摺動弁の弁体の側壁に連結されて
   機関の回転に応じて各該摺動弁を夫々駆動する回転軸を
   有する動弁機構とを備えた内燃機関の動弁装置において
   、該シリンダヘッドに支持された軸に該機関の回転に応
   じて回転駆動される被駆動ギヤの一端面に所定形状のカ
   ム溝を形成したカム板を固設し、且つ該回転軸の各他端
   に支持部材を介して周方向に所定の間隔で該カム溝に係
   合する複数のピンを設け、該機関の回転に応じて回転す
   る該被駆動ギヤの該カム板の回転により各該ピンを該カ
   ム溝に所定の順序で係合させて該回転軸を間歇回転させ
   、各該摺動弁を間歇開閉駆動させることを特徴とする内
   燃機関の動弁装置。