JPS64565B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可変バルブ機関に関し、より詳しくは
大きな負荷に連結されたロツカーアーム移動軸を
迅速に移動可能とした可変バルブ機関に関する。

以下本発明の移動機構を内燃機関のロツカーア
ーム移動機構に採用した場合を例にとり、本発明
を説明する。しかしながら、本発明はかかるロツ
カーアーム移動機構に限られず、広く迅速移動機
構として用いることができる。

内燃機関においては機関の特性が吸気弁、排気
弁等の開閉条件、すなわちカム特性、により左右
される。例えばカム形状を低回転域において高ト
ルクを出すように選定すると高回転域におけるト
ルクが犠牲となる。逆に高回転域において高トル
クを得るようカム形状を選定すると低回転域のト
ルクが低下する。しかして、かかる点に鑑み本出
願人は機関の使用全回転域において常に高トルク
を得ることができる内燃機関として、機関の開閉
弁を開閉操作するロツカーアームをロツカー軸ま
わりに揺動可能に枢着するとともに該ロツカー軸
に沿つて移動可能となし、該ロツカー軸に平行し
て機関のクランク軸に調時して回転するカム軸を
設け、該カム軸に異なるカムプロフイルを有する
複数のカムを互いに隣接して止着してロツカーア
ームを移動し複数のカムの１つにより選択的に開
閉するようになした可変バルブ機関を提案した
（特願昭53−46702号）。

かかる可変バルブ機関では、所定の機関作動状
態に到達時に発せられるバルブ切換え開始信号の
発信後短時間のうちにしかも隣接するカムの共通
ベースサークル部において短時間内に行ないバル
ブ切換えによる機関作動特性の向上効果を適時に
奏するとともにロツカーアームおよびカムの損傷
を防止する必要がある。しかしこの移動時にはば
ね付勢された開閉弁に接触した状態でロツカーア
ームを移動するため極めて大きな移動力を必要と
しかかる移動力を例えば油圧シリンダにより発生
した場合にはその移動速度が不十分となり、機関
高速運転時に特に問題となる。

そこで本発明は大きな負荷状態で迅速に移動可
能な機構を提供することを目的とし、機関の開閉
弁を開閉操作するロツカーアームをロツカー軸ま
わりに摺動可能に枢着するとともに該ロツカー軸
に沿つて移動可能となし、該ロツカー軸に平行し
て機関のクランク軸に調時して回転するカム軸を
設け、該カム軸に異なるカムプロフイルを有する
２つのカムを互いに隣接して止着してロツカーア
ームを移動し上記カムの１つにより選択的に開閉
するようにした可変バルブ機関において、 上記ロツカーアームに連結されるとともに上記
ロツカー軸に平行で、かつ該ロツカー軸に沿つて
上記カムの一方にロツカーアームを協働せしめる
第１の位置と、上記カムの他方にロツカーアーム
を協働せしめる第２の位置との間を移動可能に設
けられるロツカーアーム移動軸と、 上記第１の位置にある上記ロツカーアーム移動
軸を係止してロツカーアーム移動軸の第２の位置
への移動を規制する係脱可能な第１ストツパと、 上記第２の位置にある上記ロツカーアーム移動
軸を係止してロツカーアーム移動軸の第１の位置
への移動を規制する係脱可能な第２ストツパと、 上記ロツカーアーム移動軸端部にばねを介して
連結され、ロツカーアーム移動軸を上記第１及び
第２の位置間で移動せしめる往復動可能な駆動部
材と、 該駆動部材の移動を制御する制御手段と、 を具備し、 上記制御手段は、ロツカーアーム移動軸が上記
第１ストツパにより第１の位置に係止された際、
上記駆動部材を第１の位置より第２の位置に向か
う方向に移動せしめ上記ばねに圧縮力を発生させ
るとともに、ロツカーアーム移動軸が上記第２ス
トツパにより、第２の位置に係止された際、上記
駆動部材を第２の位置より第１の位置に向かう方
向に移動せしめ上記ばねに引張力を発生させ、 上記第１又は第２ストツパとの係合解除後、ロ
ツカーアームの上記カム間移動を引張力又は圧縮
力を以つて迅速に行うようにしたことを特徴とす
る可変バルブ機関を提供する。

以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明
する。第１図において、１は吸気弁のバルブリフ
タであり、吸気弁は従来公知の形式でありバルブ
リフタ１を押圧すると開弁する。中空のロツカー
軸３にロツカーアーム５を、該ロツカー軸３まわ
りに揺動可能でかつ該ロツカー軸３に沿つて摺動
可能に、設ける。またロツカー軸３に平行してカ
ム軸７を回転可能に軸承し、機関のクランク軸
（図示せず）に調時して回転するようになす。カ
ム軸７に低速用プロフイルを有する低速カム９お
よび高速用プロフイルを有する高速カム１１を止
着し、ロツカーアーム５の後端のパツド５ａを低
速カム９または高速カム１１に当接し、またロツ
カーアーム５の先端５ｂに長さを調整可能に螺着
したノツカ１３をバルブリフタ１に当接する。

ロツカー軸３の中空部にロツカーアーム移動軸
１５を貫挿し、該ロツカーアーム移動軸１５に一
対のリング１７を小間隙１９をあけて止着する。
ロツカーアーム５に螺着したボルト２０の先端を
ロツカー軸３に形成した長孔３ａを通してリング
１７の間隙１９に挿入する。これによりロツカー
アーム５はロツカーアーム移動軸１５とともに移
動可能となる。

ロツカーアーム移動軸１５の端部１５ａを円板
形状の被動部材２１に固着する。該被動部材（ロ
ツカーアーム移動軸の一部を成す）２１と対面す
る同様に円板形状をした駆動ドラム２３を、本発
明の駆動部材である油圧シリンダ２５のピストン
ロツド２７に、固着する。被動部材２１および駆
動ドラム２３を、本発明の付勢力蓄積部材である
圧縮および引張力を受けるつるまきばね２９によ
り、連結する。つるまきばね２９は適当な剛性を
有している。

油圧シリンダ２５を四方切換電磁弁３１および
油圧ポンプ３３を介して油タンク３５に接続して
おり、電磁弁３１のソレノイド３１ａ通電時に油
圧シリンダ２５のピストンロツド２７が後退し、
一方ソレノイド３１ｂ通電時に油圧シリンダ２５
のピストンロツド２７が前進する。

被動部材２１の前進端位置（第２の位置）およ
び後退端位置（第１の位置）に、上下に離隔した
鍔４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂを有し、ばね
４１，４２で上向きに付勢された第２ストツパ４
３、及び第１ストツパ４４を移動可能に設けてソ
レノイド４５，４６通電時にそれぞれ下降するよ
うになす。なおストツパ４３，４４の上面を互い
に下向き傾斜面４３ｃ，４４ｃとして傾斜面の前
方から該ストツパ４３または４４に達した被動部
材２１が容易にストツパ４３または４４を押し下
げ通過可能としている。

更に制御手段の一部として被動部材２１が前進
端位置または後退端位置に達したことを検出する
公知のリミツトスイツチ形式の検知部材４７，４
８を設けている。なお検知部材４７，４８は図示
の如く直接被動部材２１により作動されるように
してもよく、また被動部材２１とともに移動する
部分により作動するようにしてもよい。更にリミ
ツトスイツチのほか光電管、近接スイツチ等を用
いてもよい。

次に第２図を参照して第１図に示す装置の制御
手段としての回路図の一例を説明する。検知部材
４７の常開形式の接点（Ａ接点）LS４７ａにリ
レーM1を直列に接続し、このＡ接点LS４７ａに
並列に、検知部材４８の常閉形式の接点（Ｂ接
点）LS４８ｂおよびリレーM1の接点M11を直列
に設けている。これにより検知部材４７が打たれ
るとリレーM1が励磁され、検知部材がオフして
も検知部材４８が打たれるまで励磁され続ける。
リレーM2についても検知部材４７，４８と同様
に接続されている。またリレーM1，M2の接点
M12，M22をそれぞれ電磁弁３１のソレノイド３
１ａ，３１ｂのコイルSOL３１ａ，SOL３１ｂ
に接続している。また第１図の低速カム９および
高速カム１１の共通ベースサークルがロツカーア
ーム５に当接されているとき、すなわちロツカー
アーム５の移動を行つてよいタイミング時にオン
するスイツチ５１（第２図）にロツカーアーム５
の低速カム９から高速カム１１への移動開始スイ
ツチ５３、リレーM1の接点M13を介してストツ
パ４３のソレノイド４５のコイルSOL４５を接
続し、またロツカーアーム５の高速カム１１から
低速カム９への移動開始スイツチ５５、リレー
M2の接点M23を介してストツパ４４のソレノイ
ド４６のコイルSOL46を接続している。

次に第１図および第２図を参照して本発明の第
１の実施例の作用を説明する。第１図に実線で示
す位置で機関の吸気弁は低速カム９により作動さ
れている。この状態で検知部材４７が打たれ、第
２図のリレーM1が励磁されリレーM2が非励磁で
ある。従つて電磁弁３１のソレノイド３１ａがオ
ンしソレノイド３１ｂがオフして油圧シリンダ２
５のピストンロツド２７が後退する。一方スイツ
チ５３，５５はオフしておりストツパ４３，４４
の両ソレノイド４５，４６はオフし、ストツパ４
３，４はばね４１，４２により上向きに突出して
いる。このため被動部材２１はストツパ４３によ
り第１図の実線位置となり、ピストンロツド２７
とともに後退した駆動ドラム２３と被動部材間の
つるまきばね２９は引張され該ばね内に被動部材
２１を左方へ移動させる付勢力が蓄積される。こ
の状態でロツカーアーム５を低速カム９から高速
カム１１へ切換えるには移動開始スイツチ５３を
打ち、カム９，１１が共通ベースサークルに達し
たときにスイツチ５１がオンし、ソレノイド
SOL45が励磁され（第２図）、これによりストツ
パ４３が下降し（第１図）、被動部材２１がつる
まきばね２９の付勢力により第１図で左方へ急速
に移動する。なお被動部材２１の移動中はリレー
M1が励磁され続け、油圧シリンダ２５のピスト
ンロツド２７は後退位置にあり、被動部材２１の
移動を損ねることはない。後退位置のストツパ４
４の傾斜面４４ｃに達した被動部材２１は該スト
ツパ４４を押し下げその上を通過する。これによ
りストツパ４４はばね４２により突出し被動部材
２１を位置決めされ、検知部材４８が打たれリレ
ーM1（第２図）の励磁が解かれ、第１図の油圧シ
リンダ２５のピストンロツド２７が前進され、駆
動ドラム２３および被動部材２１間のつるまきば
ね２９が圧縮付勢される。スイツチ５５（第２
図）がオンするとカム９，１１のベースサークル
部でストツパ４４が下降しつるまきばね２９の付
勢力により被動部材２１とともにロツカーアーム
５が急速に移動する。

しかしながら上述の実施例を多気筒機関に適用
する場合には、各気筒のバルブ切換えタイミング
が異なるので、第１図に示す機構を各気筒に設け
る必要を生じる。かかる点に鑑み、多気筒機関に
おいて所定のバルブ切換えタイミングに到達後短
時間内に移動機構を移動せしめて各気筒のロツカ
ーアーム位置を適当な時期に変え得るようにした
実施例を第３図から第５図を参照して説明する。
第３図から第５図に示す実施例は多くの点で第１
図に示す実施例と同じであり同一部品に同一番号
を付しその説明を省略し、以下相違点につき説明
する。

第１実施例のロツカーアーム移動軸１５に対応
する第２実施例のロツカーアーム移動軸１５′を
内燃機関の複数の気筒に沿い長手方向に延在さ
せ、該ロツカーアーム移動軸１５′上に各気筒
（第３図には１気筒分のみ図示）に対応して一対
の固定ストツパ６１，６３を所定の間隔をあけて
固定設置し、該一対の固定ストツパ６１，６３間
に一対の可動ストツパ６５，６７をロツカーアー
ム移動軸１５′に対し遊嵌状態で嵌合している。
ロツカー軸３の長手方向にのびる長孔３ａ（第４
図）を貫通して可動ストツパ６５，６７の間の小
間隙に貫入するようロツカーアーム５にボルト２
０を螺着する。再び第３図を参照し、固定ストツ
パ６１および可動ストツパ６５の間並びに固定ス
トツパ６３および可動ストツパ６７の間にそれぞ
れ圧縮連結ばね８１，８３を装着する。またロツ
カー軸の外周面に円周方向にそれぞれ低速カム９
および高速カム１１に対応する環状溝７１，７３
を穿つ。ロツカーアーム５に穿つた小孔５ｃにボ
ール８９を入れボルト８５および圧縮ばね８７に
より該ボール８９を付勢し、前記環状溝７１，７
３に係合するようになす。前記低速カム９および
高速カム１１のロツカー軸３方向に見て中間部に
第３図に示すようにロツカーアーム移動タイミン
グ用ガイド９１を設けており、該ガイド９１は第
５図に示すように低速カム９および高速カム１１
の回転方向に見てその共通ベースサークル部の終
端近傍から共通ベースサークル部の始端近傍まで
延在してカム９，１１のカム面から僅かに突出し
ている。

しかして、機関の作動条件が予め設定された条
件になると移動開始信号が発せられ、これにより
前述の第１実施例と同様にして本発明の可変バル
ブ機関が迅速に作動し、上記開始信号から実用上
問題とならない程の僅かな時間の間にロツカーア
ーム移動軸１５′が移動を完了する。ロツカーア
ーム移動軸１５の移動により各気筒の圧縮連結ば
ね８１，８３の一方は圧縮されるので、該ばねに
はそれぞればね付勢力が蓄積される。この圧縮連
結ばね８１又は８３に蓄積されたばね付勢力が環
状溝７１又は７３、ボール８９およびばね８７か
らなるばね付勢機構の停止力を越えしかもロツカ
ーアーム５とカム９又は１１の接触部がカム９，
１１の共通ベースサークル部、すなわちガイド９
１がカムから突出して位置していない位置、に達
すると、最早やロツカーアーム５の移動を阻止す
るものはないので圧縮連結ばね８１又は８３内の
蓄積ばね付勢力によりカム９，１１およびロツカ
ーアーム５の破損を生じることなくロツカーアー
ム５が急速に移動する。各気筒につき上述のタイ
ミングに従い、ロツカーアーム移動軸１５′の移
動後、短時間に各ロツカーアーム５が次々に切換
わる。

上述の如く、本発明の可変バルブ機関により、
ばねに蓄積された引張力又は圧縮力により、ロツ
カーアームを作動開始信号によるストツパ後退後
ほとんど時間遅れを伴わず迅速に移動させること
ができる。

なお、以上の説明では往復動をともに迅速移動
させているが往動または復動のみを迅速移動させ
る場合には検知部材およびストツパを移動開始端
にのみ設ければよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略平面図で一部
断面としている。第２図は第１図に示す実施例の
回路図である。第３図は本発明の他の実施例の概
略平面図で一部断面としている。第４図は第３図
に示す実施例の１部分の縦断面図、第５図は第３
図に示す実施例の断面図で、図中−および
−は第３図および第４図の切断部位を示す。 ３……ロツカー軸、５……ロツカーアーム、７
……カム軸、９，１１……カム、１５，１５′…
…ロツカーアーム移動軸、２１……被動部材、２
３……駆動ドラム、２５……油圧シリンダ（駆動
部材）、２９……つるまきばね（付勢力蓄積部
材）、４３，４４……ストツパ、４７，４８……
検知部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関の開閉弁を開閉操作するロツカーアーム
   をロツカー軸まわりに摺動可能に枢着するととも
   に該ロツカー軸に沿つて移動可能となし、該ロツ
   カー軸に平行して機関のクランク軸に調時して回
   転するカム軸を設け、該カム軸に異なるカムプロ
   フイルを有する２つのカムを互いに隣接して止着
   してロツカーアームを移動し上記カムの１つによ
   り選択的に開閉するようにした可変バルブ機関に
   おいて、 上記ロツカーアームに連結されるとともに、上
   記ロツカー軸に平行で、かつ該ロツカー軸に沿つ
   て上記カムの一方にロツカーアームを協働せしめ
   る第１の位置と、上記カムの他方にロツカーアー
   ムを協働せしめる第２の位置との間を移動可能に
   設けられるロツカーアーム移動軸と、 上記第１の位置にある上記ロツカーアーム移動
   軸を係止してロツカーアーム移動軸の第２の位置
   への移動を規制する係脱可能な第１ストツパと、 上記第２の位置にある上記ロツカーアーム移動
   軸を係止してロツカーアーム移動軸の第１の位置
   への移動を規制する係脱可能な第２ストツパと、 上記ロツカーアーム移動軸端部にばねを介して
   連結され、ロツカーアーム移動軸を上記第１及び
   第２の位置間で移動せしめる往復動可能な駆動部
   材と、 該駆動部材の移動を制御する制御手段と、 を具備し、 上記制御手段は、ロツカーアーム移動軸が上記
   第１ストツパにより第１の位置に係止された際、
   上記駆動部材を第１の位置より第２の位置に向か
   う方向に移動せしめ上記ばねに圧縮力を発生させ
   るとともに、ロツカーアーム移動軸が上記第２ス
   トツパにより、第２の位置に係止された際、上記
   駆動部材を第２の位置より第１の位置に向かう方
   向に移動せしめ上記ばねに引張力を発生させ、 上記第１又は第２ストツパとの係合解除後、ロ
   ツカーアームの上記カム間移動を引張力又は圧縮
   力を以つて迅速に行うようにしたことを特徴とす
   る可変バルブ機関。