JPS63117109A - 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吸気ポートまたは排気ポートを機関
の回転速度に同期して開閉するための動弁機構に関し、
特に機関の回転速度に対応して弁の作動時期を変化させ
る切換手段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サイクル機関の
燃焼室は吸気弁と排気弁とを備えてあり、これら両弁は
、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
ら両弁は、機関のクランク軸からベルト・プーリなどを
用いて連結駆動されるカム軸に一体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。

一方、気筒毎に複数の吸気弁或いは排気弁を設け、低速
運転時には一方の吸気弁、或いは排気弁を作動させ、高
速運転時にはすべての弁を作動させ、同時にこれら弁の
作動タイミングを機関の回転速度に応じて変化させるこ
とにより、広い運転範囲に亘って燃焼室への混合気の充
填効率を向上させる技術が、種々提案されている。

このような弁作動時期切換装置として、例えば本出願人
による特開昭６１−１９９１１号公報に於て、機関の回
転に同期して回転駆動されるカム軸に、一方の吸気弁或
いは排気弁に対応し、しかも機関の低速運転に対応した
形状の低速用カムと、機関の高速運転に対応した形状の
高速用カムとがそれぞれ一体化され、ロッカシャフトに
低速用カムに摺接すると共に一方の吸気弁或いは排気弁
に当接し得る第１０ツカアームと、他方の吸気弁或いは
排気弁に当接し得る第２０ツカアームと、高速用カムに
摺接する第３０ツカアームとが相互に摺接して相対角度
変位可能に枢支され、これら第１、第２及び第３０ツカ
アームが各ロッカアームを一体的に連結する状態と、各
ロッカアームの相対角度変位を許容する状態との切換を
可能にした連結手段を設けるようにした内燃機関の弁作
動体止装置が提案されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかるに、例えば吸気弁、排気弁を作動させるために、
それぞれ１本ずつ専用のカム軸を設けた所謂ＤＯＨＣｔ
！関の場合、カムの揚程をロッカアームを用いて弁に伝
達する構造をとる上記した先行例を応用することは、動
弁機構が大型化して好ましくない。また、機関の高速性
能をより高めるべく動弁機構の剛性をより増大させる上
では、ロッカアーム式はおる程度不利な面があることを
否めない。

このような先行技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、弁作動時期切換装置を有する動弁機構に於て、より
高い剛性が得られ、しかも比較的コンパクトに構成する
ことの可能な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、クランク軸と同期
回転するカム軸と、燃焼室の吸気ポートまたは排気ポー
トに設置さればね手段により常時閉弁付勢された複数の
弁と、前記カムの揚程を前記弁に伝達すべく前記弁にそ
れぞれ対応する複数の伝達部材とを有する内燃機関の動
弁機構に於て、前記伝達部材が概ねピストン状をなすと
共に、機関本体に摺動自在なように互いに隣接配置され
、かつ前記伝達部材の互いに隣接するもの同士間の連結
、非連結の選択切換を行なう連結手段が設けられている
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。特に、前記カム軸が、機関の回転速度
範囲に対応してそれぞれ形状を定められた複数のカムを
連設してなり、前記伝達部材が、前記複数のカムにそれ
ぞれ対応して設けられているようにすると良い 〈作用〉 このようにすれば、カムの揚程を弁に伝達する伝達部材
として、弁の摺動軸線に沿って直線往復運動を行なう所
謂ダイレクトリフタの構造をとることが可能となる。そ
して伝達部材の互いに隣接するもの同士の連結、非連結
を選択切換することにより、高速、低速画カムのいずれ
か一方の揚程を選択的に弁に付与することができる。

〈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４図は本発明に基づき構成された動弁機構を
示しており、第１図に示されるように、図示されない内
燃機関本体には、一対の吸気弁１ａ、１ｂが設けられて
おり、これら両吸気弁１ａ、１ｂは、クランク軸（図示
せず）の１／２の速度で同期駆動されるカム軸２に一体
的に設けられた卵形断面をなす第１のカムとしての一対
の低速用カム３ａ、３ｂ及び第２のカムとしての単一の
高速用カム４と、これらカム３ａ、３ｂ、４に係合して
直線１習動運動を行なう伝達部材としての第１〜第３リ
フタ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、本内燃機関には、一対の排気弁（図示せ
ず）が備えられており、上記した吸気弁１ａ、１ｂと同
様に開閉駆動される。

第１〜第３リフタ５〜７は、カム軸２の下方に機関本体
に形成されたガイドブロック８内に摺動自在なように互
いに隣接して受容されている。そして第１及び第３リフ
タ５．７は基本的に同一形状とされ、その上面に低速カ
ム３ａ、３ｂがｔｇ接し、その下部のスカート部の内面
に各吸気弁１ａ、１ｂの上端が当接している。

第２リフタ６は、第１及び第３リフタ５．７間にてガイ
ドプロッタ８内に支持されている。この第２リフタ６は
、第１、第３両リフタ５．７と相対摺動可能なようにさ
れており、第３図に併せて示されるように、その上面に
高速用カム４が摺接し、その下部のスカート部内面と機
関本体に一体的に形成されたばね受９との間に、コイル
ばね１０が縮設されている。これにより、第２リフタ６
は常時上向きに付勢されており、高速用カム４の外周面
に追従するようにされている。

前記したようにカム軸２には、第１、第３リフタ５．７
に対応する低速用カム３ａ、３ｂと、第２リフタ６に対
応する高速用カム４とが一体的に連設されている。そし
て第４図に良く示されているように、低速用カム３ａ、
３ｂは比較的小さな揚程を有し、機関の低速運転時に適
合したカムプロフィルに形成されている。また高速用カ
ム４は、低速用カム３ａ、３ｂに比して、より広角度に
渡る大きな揚程を有した高速運転時に適合したカムプロ
フィルに形成されており、前記したように第２リフタ６
の上面にその外周面を摺接している。

これら第１〜第３リフタ５〜７の互いに摺接する側壁面
は、平面に研削されており、平面同士にて摺接すること
により互いの周方向の回り止めがなされている（第２図
）。

また第２図及び第３図に良く示すように、第２リフタ６
の下端部には、対角方向に一対の半径方向外向きの突起
１２ａ、１２ｂが形成されており、ガイドブロック８の
内面に形成された対応凹部１３ａ、１３ｂに係合し、こ
れにより第２リフタ６の上方へのストロークが規定され
ている。

これら第１〜第３リフタ５〜７は、各リフタ５〜７の内
部に装着された後記する連結装置１４により、一体向に
１習動し得る状態と、相対変位し得る状態とを切換可能
なようにされている。

一方、両吸気弁１ａ、１ｂの上部には、リテーナ１５ａ
、１５ｂがそれぞれ設けられており、これらリテーナ１
５ａ、１５ｂと機関本体との間に、両吸気弁１ａ、１ｂ
のステム部を囲繞するバルブスプリング１６ａ、１６ｂ
が介装されており、両弁１ａ、１ｂを閉弁方向、即ち第
１図に於ける上方に向けて付勢している。

第１図に良く示されるように、第］、第３リフタ５．７
には、それぞれ両側面間を貫通するガイド孔２０．２１
が、カム軸２に平行して穿設されている。この両ガイド
孔２０，２１の内端側には、縮径された小径部２２．２
３が形成され、これに伴い段部２４．２５が形成されて
いる。

第２リフタ６には、第１、第３両リフタ５．７の両ガイ
ド孔２０．２１に対応するガイド窪み２６ａ、２６ｂが
両側面にそれぞれ穿設されている。

上記した両ガイド孔２０．２１の内部には、ガイド孔２
０．２１の小径部２２．２３に摺合すると共にその外端
部に拡径段部２７．２８が形成されたピストン２９．３
０がそれぞれ受容されている。これら両ピストン２９．
３０は、拡径段部２７．２８とガイド孔２０．２１の段
部２４．２５との間に縮設されたコイルばね３１．３２
により、常時没入方向に付勢されている。また両ガイド
孔２０．２１の外端側には、ストップリング３３がそれ
ぞれ嵌着されており、これにより両ピストン２９．３０
の俵は止めがなされている。そして両ピストン２９．３
０の軸線方向寸法は、一端がそれぞれストップリング３
３（こ当接した時に、ガイド孔２０．２１のガイド窪み
２６ａ、２６ｂに臨む端面から突出しないように定めら
れている。

ガイドブロック８内には、図示されない油圧供給装置に
連通する通路３４ａ、３４ｂがそれぞれ穿設されており
、第１、第３リフタ５．７のガイド孔２０．２１の外端
側にそれぞれ連通し、第１、第３リフウ５．７のカムに
よる摺動範囲にわたって両ピストン２９．３０の外端面
に直接油圧を作用させるようにされている。

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
。

第１．２図を参照して、機関の中低速度域におっては、
図示されない制御弁を閉弁することにより、連結装置１
４の両ガイド孔２０．２１には油圧が供給されず、各ピ
ストン２９．３０は各コイルばね３１．３２の弾発力に
より第１図に示すように各ガイド孔２０．２１内にそれ
ぞれ整合し、従って各リフタ５〜７は互いに相対変位が
可能である。

このような連結装置１４の連結解除状態にあっては、カ
ム軸２の回転動作により、第１、第３リフタ５．７は低
速用カム３ａ、３ｂとの摺接に応じて１習動し、両吸気
弁１ａ１１ｂ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さくして開閉駆動される
。この時、第２リフタ６は高速用カム４との摺接により
摺動するが、その摺動動作は両吸気弁１ａ、１ｂの作動
に何の影響も及ぼさない。

機関の高速運転に際しては、制御弁を開弁することによ
り、作動油供給通路３４ａ、３４ｂを介して、連結装置
１４の両ガイド孔２０．２１内に作動油圧が供給される
。これにより、第２図に示されるように、両ピストン２
９．３０はコイルばね３１．３２の付勢力に抗して第２
リフタ６側に移動する。この結果、両ピストン２９．３
０の内端部がそれぞれ第２リフタ６のガイド窪み２６ａ
、２６ｂ内に突入し、第１〜第３リフタ５〜７が互いに
連結される。

以上のようにして、第１〜第３リフタ５〜７が連結装置
１４により相互に連結された状態にあっては、高速用カ
ム４に摺接した第２リフタ６の摺動但が最も大きくなる
ことから、第１及び第３リフタ５．７は第２リフタ６と
共に摺動する。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、しかもリフト量も大きく
して共に開閉駆動される。

尚、上記実施例に於ては、リフタを概ね円形断面をなす
ピストン状とし、互いに隣接するもの同士の摺接面を平
面に研削することにより回り止めをなすようにしたが、
これは例えば角形、或いは長円形断面にしても良い。

第５図及び第６図は、本発明の第２の実施例を示してい
る。

カム軸２には、所定のカムプロフィルに形成された第２
のカム４１と、該第２のカム４１のベース円にて形成さ
れた第１のカム４２とが連設されており、これら第１、
第２両カム４１．４２の外周面にそれぞれ摺接する一対
の第１、第２リフタ４３ａ、４３ｂを介して、第１の実
施例と同様に一対の弁１ａ、１ｂが開弁駆動される。

第１、第２両リフタ４３ａ、４３ｂは、はぼ真円形断面
のピストン状をなし、第１の実施例と同様に機関本体に
形成されたガイドブロック８内に、所定の間隔を置いて
互いに平行に受容されている。

第１、第２両リフタ４３ａ、４３ｂには同心、同径をな
す第１、第３ガイド孔４４ａ、４４ｂが穿設されている
。第１リフタ４３ａの両側面を貫通して穿設された第１
ガイド孔４４ａの外端側は縮径され、これに伴い段部４
５が形成されている。

そして、第２リフタ４３ｂに穿設された第２ガイド孔４
４ｂは、第１ガイド孔４４ａ側を臨む面のみが開放され
た行き止まり孔として形成されている。また両すフタ４
３ａ、４３ｂ間のガイドプロッタ壁には、これら両ガイ
ド孔４４ａ、４４ｂを互いに連通するようにガイド溝４
４Ｇが形成されている。

第１ガイド孔４４ａ内には、両リフタ４３ａ、４３ｂ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
なピストン４６が闇合し、第２ガイド孔４４ｂ内には、
ピストン４６の移動距離を規定するストッパ４７が摺合
しており、これらピストン４６とストッパ４７との対向
端面は、互いに円滑に摺接し得るようにされている。そ
して、ストッパ４７の内端と第２ガイド孔４４ｂの底面
との間には、コイルばね４８が縮設され、ストッパ４７
と共にピストン４６を連結解除位置側に付勢している。

ピストン４６の軸線方向寸法は、一端が第１ガイド孔４
４ａの段部４５に当接した際に、他端が第１９フタ４３
ａの外周面より両リフタ間のガイド溝４４Ｃ内に突出し
、両リフタ４３ａ、４３ｂの対向面間のほぼ中間位置に
達するようにされている。

ストッパ４７と第２ガイド孔４５ｂの軸線方向寸法の関
係は、両リフタ４３ａ、４３ｂを一体的に連結して摺動
ざぜるに十分なだけピストン４６の他端が第２ガイド孔
４４ｂ内に突入した際に、圧縮されたコイルばね４８−
と共にストッパ４７を第２ガイド孔４４ｂ内に受容する
ことができ、しかもピストン４６を押し戻した際に、ス
トッパ４７が第２ガイド孔４４ｂから脱落しないように
定められている。

ガイド溝４４Ｇは、ピストン４６とストッパ４７とが共
に連結解除位置側にある時に互いの当接する端部を受容
し、同時に両リフタ４３ａ、４３ｂの摺動運動を妨げな
いように、リフタの摺動軸線に沿う長孔に形成されてお
り、ピストン４６が第２ガイド孔４４ｂに摺合する際の
ガイドを行なうようにされている。

ガイドブロック８内には、第１の実施例と同様に、ピス
トン４６の一端に作動油を導く油路４９が設けられてお
り、第１ガイド孔４４ａ内に必要に応じて油圧を導入し
、ピストン４６を連結位置側に変位させるようにされて
いる。

次に本実施例の作動の要領について説明する。

機関が低速運転時におっては、ピストン４６及びストッ
パ４７がコイルばね４８の弾発力により、第５図に示す
位廣にあり、両リフタ４３ａ、４３ｂは互いの運動を妨
げない。

しかして、第１カム４２がベース円のみにて形成されて
いることから、第２カム４１により第２リフタ４３ｂを
介して一方の弁１ｂのみが開弁駆動され、他方の弁１ａ
は休止状態にある。

高速時にあっては、油路４９を介してピストン４６に油
圧を作用させる。するとピストン４６がコイルばね４８
の付勢力に抗してストッパ４７を押圧し、第２９フタ４
３ｂ側に移動する。

これにより、第６図に示すように、ピストン４６の一端
が第２リフタ４３ｂのガイド孔４４ｂに係合し、第１、
第２両リフタ４３ａ、４３ｂが共に第２カム４１により
押し下げられ、従って両弁１ａ、１ｂが共に開弁駆動さ
れる。

上記した第１、第２両実施例共に、カムとりフタ、及び
リフタと弁間の隙間（所謂タペットクリアランス）が適
正でないと、第１、第２両リフタが整合せず、連結時の
ピストンの運動に支障を生ずることが考えられるが、こ
れは一般の機関と同様に、リフタと弁との間にシムを介
して調整したり、或いは油圧式ラッシュアジャスタを設
けるようにすれば良い。

〈発明の効果〉 このように本発明によれば、弁の摺動軸と同軸的に１習
動する伝達部材に切替装置を設けることができ、動弁機
構の剛性と、ガイド孔の相互精度とをより一層高めるこ
とが可能となり、より一層の機関高速回転化への対応と
、切換装置の作動信頼性とを得る上に効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による弁作動時期切換装置の低速運転状
態を一部切除して示す立面図である。 第２図は高速運転状態を示す第１図の■−■線に沿う断
面図である。 第３図は第２図の■−■徐に沿う断面図である。 第４図は一部切除して示す第２図のＩＶ矢視図である。 第５図は本発明の第２の実施例による動弁機構を示す第
１図と同様な立面図である。 第６図は高速運転状態を示す第５図に於けるＶｌ−Ｖｌ
線に沿う断面図である。 １ａ、１ｂ・・・吸気弁　２・・・カム軸３ａ、３ｂ・
・・低速用カム ４・・・高速用カム　　　５・・・第１リフタ６・・・
第２リフタ　　　７・・・第３リフタ８・・・ガイドブ
ロック　９・・・ばね受１０・・・コイルばね １２ａ、１２　ｂ　・・・突起１３ａ、１３　ｂ−・・
凹部１４・・・連結装置 １５ａ、１５ｂ・・・リテーナ １６ａ、１６ｂ・・・バルブスプリング２０．２１・・
・ガイド孔２２．２３・・・小径部２４．２５・・・段
部 ２６ａ、２６ｂ・・・ガイド窪み ２７．２８・・・拡径段部２９．３０・・・ピストン３
Ｌ　３２・・・コイルばね ３３・・・ストップリング３４ａ、３４ｂ・・・通路４
１・・・第２のカム　　４２・・・第１のカム４３ａ、
４３　ｂ　・・・リフタ ４４ａ・・・第１ガイド孔４４ｂ・・・第２ガイド孔４
４ｃ・・・ガイド溝　　４５・・・段部４６・・・ピス
トン　　　４７・・・ストッパ４８・・・コイルばね 第１図 第２図 第３図　　　　　　　第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク軸と同期回転するカム軸と、燃焼室の吸
   気ポートまたは排気ポートに設置さればね手段により常
   時閉弁付勢された複数の弁と、前記カムの揚程を前記弁
   に伝達すべく前記弁にそれぞれ対応する複数の伝達部材
   とを有する内燃機関の動弁機構に於て、 前記伝達部材が概ねピストン状をなすと共に、機関本体
   に摺動自在なように互いに隣接配置され、かつ前記伝達
   部材の互いに隣接するもの同士間の連結、非連結の選択
   切換を行なう連結手段が設けられていることを特徴とす
   る内燃機関の動弁機構。
2. （２）前記カム軸が、機関の回転速度範囲に対応してそ
   れぞれ形状を定められた複数のカムを連設してなり、前
   記伝達部材が、前記複数のカムにそれぞれ対応して設け
   られてい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）前記連結手段が、前記互いに隣接する伝達部材に
   同軸的に内設されたガイド孔と、該ガイド孔に摺合する
   ピストン部材と、該ピストン部材に変位を与える付勢手
   段とを有す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項に記載の内燃機関の動弁機構。