JPH0217132Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は内燃機関のシリンダ用吸排気弁を所定
のタイミングにしたがつて開閉する吸排気弁開閉
装置に関するものである。

〔従来技術〕

ガソリン機関やデイーゼル機関など４サイクル
の内燃機関には、燃焼ガスや空気をシリンダへ吸
入する吸気弁と、シリンダから排出する排出弁と
が設けられており、この吸排気弁には、燃焼サイ
クルのタイミングにしたがつてこれを開閉する開
閉装置が設けられている。第１図は従来における
この種の開閉装置の概要構成図、第２図は開閉カ
ム近傍の拡大断面図、第３図は吸気弁と排気弁と
のリフトカーブ図である。図において、シリンダ
１の排気孔２には、これを開閉する排気弁３が上
下動自在に設けられており、その弁棒の上端は、
シリンダケース側に揺動自在に枢支されたレバー
４の一端に枢着されている。また、レバー４の他
端に枢着された押棒５の下端にはころ６が枢着さ
れており、このころ６は開閉カム７のカム面に対
接している。排気弁３の上端枢支部とシリンダケ
ースとの間には、排気弁３の閉方向すなわちころ
６をカム７のカム面に圧接させる方向に、排気弁
３、レバー４、押棒５を付勢する弁ばね８が介装
されている。そして、シリンダ１の燃焼１サイク
ルにつき開閉カム７が１回転すると、押棒５、レ
バー４を介して排気弁３が上下動し、排気孔２を
開閉する。以上は排気弁について説明したが、吸
気弁も開閉タイミングが排気弁３と異なるだけ
で、構成はこれと同じである。

第３図は吸排弁と排気弁とのリフトカーブ図で
あつて、実線Ｓで示す吸気弁のリフトカバーと実
線Ｅで示す排気弁のリフトカーブとを図に符号
TDCで示すピストン上死点を共用させるように
重ねて示している。図に符号BDC₁，BDC₂で示
す点は、吸気弁と排気弁とにそれぞれ対応するピ
ストン下死点である。実線Ｓで示すように、吸気
弁は上死点TDCの手前から開き始めて下死点
BDC₁で閉じ、また実線Ｅで示すように、排気弁
は下死点BDC₂の手前で開き終つて上死点TDCの
手前から閉じ始める。すなわち吸気弁のリフトカ
ーブＳと排気弁のリフトカーブＥとは、上死点
TDCを中心として三角形ABCで示すように重な
る。この弁重合を示す面積ABCは、一般に開閉
カム７の形状で決められるものであつて、これが
内燃機関の性能を左右する大きな因子となつてお
り、シリンダ１内での各負荷に適合した良好な燃
焼を行なわせるためには、各負荷に対して適切な
弁重合面積を与えてやる必要がある。すなわち例
えば吸気弁の開くタイミングを握らせかつ弁開期
間を短かくすることにより、吸気弁のリフトカー
ブを鎖線S₁にし、また排気弁を同じようにするこ
とにより、リフトカーブを鎖線E₁にして弁重合
面積をA₁B₁C₁にするなどの調整を行なう必要が
ある。

ところが、従来の装置は、第２図に開閉カム７
近傍の詳細を示すように、第１図で説明した開閉
カム７用のころ６が、シリンダケース９の孔に摺
動自在に支持されたころガイド１０に軸支されて
おり、前記押棒５は、その下端球状部を、ころガ
イド１０と一体の球面座１１で直接支承されてい
るので、弁開閉タイミングを早めたり遅らせたり
するためには、開閉カム７を回動させて位相を調
節しなければならず、また弁開期間を長くしたり
短かくしたりするためには、例えば第１図におけ
るレバー４の支点位置を調節したりしなければな
らなかつた。したがつて運転中に調節できないこ
とはもとより、機械を停止して調節するにしても
作業が面倒で長時間を要し、適切な調節が期待で
きないという欠点があつた。

〔考案の概要〕

本考案は以上のような点に鑑みなされたもの
で、開閉カム用ころを支持する進退自在なころガ
イドと、このころガイドと同軸芯上で進退自在な
弁開閉用押棒との間にプランジヤを介在させ、こ
のプランジヤと押棒との間に圧油を導入して開閉
カムの回転によりころガイド、プランジヤ、圧油
および押棒を介して吸・排気弁を開閉させるとと
もに、プランジヤに傾斜状の切欠きとピニオンと
を設けることにより、ピニオンを噛合う本体側の
ラツクを進退させるという簡単な操作により吸・
排気弁の開閉時期と開閉時期との調節を機関の運
転を停止することなく行なうことを可能にした内
燃機関の吸・排気弁開閉装置を提供するものであ
る。以下本考案の実施例を図面に基いて詳細に説
明する。

〔実施例〕

第４図ないし第６図は本考案に係る吸・排気弁
開閉装置の実施例を示し、第４図はその駆動部の
断面図、第５図はプランジヤ頭部近傍の拡大断面
図、第６図は切欠きと油孔との関係を説明するた
めに示すプランジヤ頭部の展開図である。本実施
例は本考案をデイーゼルエンジンの吸・排気弁に
実施した例を示すものであつて、第１図に示す排
気弁２から押棒５までの構造は従来と同じである
からその説明を省略し、このあと説明を要すると
きは同図を用いて説明する。図において、シリン
ダケース９には、段付きの円筒状に形成された駆
動部の下部本体２１が、ボルト孔２１ａに挿入さ
れたボルトによつて固定されており、下部本体２
１の小径部２１ｂは、シリンダケース９の軸孔９
ａに係入されている。下部本体２１のねじ部２１
ｃには、円筒状に形成された上部本体２２が同芯
状に螺合されており、さらに上部本体２２のねじ
部２２ａには、円筒状に形成された押棒カバー２
２が螺合されている。

符号２４で示すものはシリンダケース９の下方
に配設された開閉カムであつて、図示しないピス
トンの往復運動と同期して燃焼１サイクルにつき
１回転するようにクランク軸側から回転駆動され
ており、第４図ではその外周の一部を示してい
る。シリンダケース９の軸孔９ａ内には、有底円
筒部２５ａと２又状の軸支部２５ｂとで一体形成
されたころガイド２５が有底円筒部２５ａを嵌入
されて上下動自在に設けられており、その軸支部
２５ｂには、開閉カム２４の外周カム面に周面を
対接させたころ２６が、ピンを介して軸支されて
いる。２７は下端に鍔を有する円筒状に形成され
たプランジヤ保持金物であつて、第７図ａ，ｂは
その上端部の側面図と平面図とを示しており、ま
た第８図ａ，ｂは同じく上端部の拡大断面図と要
部の側面図とを示している。そしてこのプランジ
ヤ保持金物２７には、下端に鍔を有するプランジ
ヤ押棒２８が嵌入されてノツクピン２９で一体的
に固定されプランジヤ押棒２８とプランジヤ保持
金物２７の上端との間には、後述するプランジヤ
３７を係入させる間隙が設けられている。このよ
うにプランジヤ押棒２８と一体化されたプランジ
ヤ保持金物２７は、前記下部本体２１の内孔２１
ｄに嵌入されており、下部本体２１の段部とプラ
ンジヤ保持金物２７との間には、ころ２６を開閉
カム２４のカム面に圧接させる方向にころガイド
２５を付勢する圧縮コイルばね３０が介装されて
いる。また、プランジヤ保持金物２７の周面に設
けた長孔２７ａには、下部本体２１に螺入された
止ねじ３１の先端部が係入されており、これによ
つてプランジヤ保持金物２７の回動が規制されか
つ往復動が許されている。

一方、前記上部本体２２の上部に嵌着された円
筒状の上部バレル３２には、上端面に球面座３３
ａを有するピストン３３が往復動自在に嵌入され
ており、球面座３３ａには、第１図、第２図に示
す従来と同様の押棒５の下端球状部が嵌合されて
いる。押棒５は第１図に示す弁ばね８の弾発力に
よつてピストン３３の球面座３３ａに圧着されて
おり、したがつてピストン３３はその段部を上部
バレル３２の上端面に圧着されて下方への移動を
規制されている。なお、第１図に示す従来の装置
においては弁ばね８の弾発力がころ６まで作用し
ていたが、本装置においては押棒５まで作用して
いるだけであつてころ２６には別のばね３０の弾
発力が作用している。ピストン３３の大径部３３
ｂが嵌合する上部本体２２の内孔底部には、ドレ
ン孔２２ａが開口されており、このドレン孔２２
ａは選択的に切替可能な蓄圧器３４と絞り３５を
介して油圧回路に接続されている。

さらに、上部本体２２の内孔には下部バレル３
６が上部バレル３２に連続して嵌着されており、
その内孔と下部本体２１の内孔とには、全体を符
号３７で示すプランジヤが往復動自在に嵌合され
ている。このプランジヤ３７は、第７図ａ，ｂに
示すように下端鍔部３７ａをプランジヤ保持金物
２７のＵ字状開口部からプランジヤ押棒２８上方
の間隙へ係入されており、これによつてプランジ
ヤ保持金物２７と一体となつて往復動するととも
に、回転方向へは静止しているプランジヤ保持金
物２７に対して回動可能に形成されている。第４
図はころ２６が開閉カム２４の弁開位置に対接し
てプランジヤ３７が下降したところを示してお
り、前記下部バレル３６と上部本体２２とには、
下降したプランジヤ３７の上端面に対応する油孔
３８が油圧回路に接続されて設けられている。そ
して、プランジヤ３７の上端面とピストン３３の
下端面との間の空間部３９には、油孔３８から流
入した圧油が常時充満しており、プランジヤ３７
が上昇してその周面で油孔３８を閉塞することに
より、圧油の逃げ場がなくなつてプランジヤ３７
で圧縮され、ピストン３３がプランジヤ３７と一
体的に上昇するように構成されている。

そして、プランジヤ３７には、油孔３８の閉塞
時期ならびに閉塞期間を変化させて弁開閉時期と
弁開期間とを調節する調節装置が設けられてお
り、これを第４図ないし第６図に基いて説明す
る。図においてプランジヤ３７の頭部外周面には
全周のほぼ1/3の長さを有する上下一対の切欠き
４０，４１が円周方向へ位相を違えて設けられて
おり、各切欠き４０，４１は、円周方向に向うに
したがつて軸芯方向へ次第に深くなるように傾斜
状に形成されている。また、下側の切欠き４１の
下方には、全周にわたる環状溝４２が切欠き４１
と連通して設けられており、この環状溝４２とプ
ランジヤ３７上方の空間部３９とは、プランジヤ
３７の中心部を貫通する連通孔４３とその下端か
ら半径方向へ延びる連通孔４４とによつて連通さ
れている。したがつて空間部３９内と環状溝４２
内とは常時同じ油圧が保持されている。一方プラ
ンジヤ３７の内孔２１ａへの係入外周部は歯切り
されてピニオン４５が形成されており、また、下
部本体２１にはピニオン４５と噛合うラツク４６
が止ねじ４７で回動を規制されて往復動自在に支
持されている。そして、ラツク４６を進退させる
ことにより、プランジヤ３７が正逆方向へ往復回
動して油孔３８とプランジヤ３７の外周との相対
位置が変化するように構成されている。第６図で
はプランジヤ３７を回動させることによつて得ら
れる油孔３８とプランジヤ３７との相対位置とし
て符号，，，でそれぞれ表わす４位置を
例示している。そしてプランジヤ３７を上昇させ
ると、油孔３８はプランジヤ３７の周面によつて
閉じられ環状溝４２と対向することによつて開く
から、符号で示す位置において油孔３８の閉時
期が最も長い。これに対して符号で示す位置に
おいては、切欠き４０が油孔３８と対応すること
により符号で示す位置よりも油孔３８の閉じ始
めが遅く、開くのは符号の場合と同じである。
また符号で示す位置においては、油孔３８の閉
じ始め時期がさらに遅くなり、かつ切欠き４１と
対向することにより油孔３８の開き始め時期が早
くなる。したがつてこの場合、油孔３８の閉期間
が最も短かい。さらに符号で示す位置において
は、油孔３８が切欠き４１とのみ対向することに
より、油孔３８の閉じ始めが早く、開き始めも早
い。そして、プランジヤ３７が上昇して油孔３８
が閉じると、圧縮される圧油とピストン３３およ
び押棒５等を介して排気弁２が開き、プランジヤ
３７がさらに上昇して油孔３８が開くと、圧縮さ
れていた圧油が油孔３８から排出されるので、弁
ばね８の弾発力によつて排気弁２が閉じる。すな
わち油孔３８の閉時期と閉期間とを調節すること
により、排気弁２の開閉時期と開閉期間とが調節
される。

なお、以上は排気弁の開閉装置について説明し
たが、吸気弁についてはこれと同構成の開閉装置
を設けてもよいし、あるいは第１図、第２図に示
す従来のものと同構成にしてもよい。本実施例で
は本考案を排気弁側にのみ実施し、吸気弁側には
従来と同構成の開閉装置を設けたものを例示して
いる。

以上のように構成された吸・排気弁開閉装置の
動作を説明する。クランク軸が回転するとシリン
ダ１内でピストンが往復動し、燃料が噴射される
とともに吸気弁用の開閉カム７と排気弁用の開閉
カム７とが同期して回転する。このうち、排気弁
３用の開閉カム７が回転してころ２６の対応部が
カム７の小径部から大径部へと移動すると、ころ
２６を支持するころガイド２５と、これに圧縮コ
イルばね３０で圧接されたプランジヤ保持金物２
７とプランジヤ押棒２８とがばね３０を圧縮しな
がら上昇し、プランジヤ保持金物２７の上端部間
隙で保持されたプランジヤ３７もラツク４６とピ
ニオン４５との歯を摺動させながら上昇する。そ
してプランジヤ３７の上昇によりその周面が油孔
３８を塞ぐと、空間部３９内の圧油は逃げ場がな
くなつてプランジヤ３７で圧縮されるので、ピス
トン３３とその球面座３３ａに弁ばね８の弾発力
で圧接された押棒５とは、油圧が弁ばね８のばね
圧に勝ることにより上昇し、排気弁３が弁ばね８
を圧縮させながら開く。プランジヤ３７がさらに
上昇して環状溝４２が油孔３８に対向すると、空
間部３９と油孔３８とが連通孔４３，４４と環状
溝４２とで油孔３８と連通するので、プランジヤ
３７で圧縮されて加圧されていた圧油は、圧から
解放されて連通孔４３，４４を通り油孔３８から
排出される。同時にころ２６の対応部が開閉カム
２４の大径部から小径部へと移動するので、圧縮
コイルばね３０の弾発力によりころ２６を開閉カ
ム２４のカム面に圧接させながらプランジヤ保持
金物２７がプランジヤ３７を保持して下降すると
ともに、押棒５が弁ばね８の弾発力によりピスト
ン３３と一体となつて下降し、排気弁３が閉じ
る。以上のように排気弁３の開閉動作は第６図に
符号で示す場合の動作であつて、排気弁３の開
閉時期および開閉期間はほぼ開閉カム２４の形状
どおりにしたがう。第９図は第３図に対応して示
すリフトカーブ図であつて、第６図に符号で示
す場合には、リフトカーブが第９図に実線E₂で
示すカーブとなる。

そして、排気弁３の閉じる時期をそのままにし
て開く時期を遅らせたい場合には、ラツク４６を
進退させると、これと噛合うピニオン４５が回動
して第６図に符号で示すように切欠き４０と油
孔３８とが対応するので、符号の場合と同じ形
状の開閉カム２４でプランジヤ３７を上昇させて
も、切欠き４０の作用により油孔３８の閉塞が遅
れ、圧油の圧縮開始が遅れる。したがつてプラン
ジヤ３７が上昇しても押棒５がやや遅れてこれに
追従し上昇を開始するので、排気弁３の開時期が
遅れる。弁閉時期は符号で示す場合と同じであ
る。この場合のリフトカーブを第９図では点線
E₃で示している。次に排気弁３の開時期をさら
に遅らせ閉時期を早めたい場合には、ラツク４６
の操作でプランジヤ３７をさらに回動させると、
第６図に符号で示すように油孔３８が切欠き４
０の深い箇所と切欠き４１の中間部とに対応する
ので、同じ形状の開閉カム２４でプランジヤ３７
を上昇させても、切欠き４０，４１の作用で油孔
３８の閉塞が遅れ開放が早まつて排気弁２のリフ
トカーブが第９図に２点鎖線E₄で示すようにな
る。ラツク４６を操作してプランジヤ３７をさら
に回動させると、第６図に符号で示すように油
孔３８が切欠き４０から外れて切欠き４１にのみ
対応するので、油孔３８の閉塞時期が平常に戻
り、油孔３８の開時期がさらに早くなる。したが
つて同じ形状の開閉カム２４でプランジヤ３７を
上昇させても、排気弁３の閉時期がさらに早ま
り、そのリフトカーブが第９図に１点鎖線E₅で
示すようになる。さらに符号で示す状態と符号
で示す状態との間では、弁の開閉時期と開閉期
間とを無段階に調節することができる。

以上のように本実施例においては弁の開閉時期
と開閉期間とを調節する装置を排気弁にのみ設け
た例を示したが、吸気弁に対しても同様に実施す
ることができる。この場合、第６図において４種
類であつた調節を、組合わせによつて16種類にす
ることができる。

さらに、本実施例においてはドレン孔２２ａと
蓄圧器３４、絞り３５とを設けたことにより、次
のように動作しかつその効果を有する。すなわ
ち、開閉カム２４が回動し、弁ばね８の弾発力で
押棒５が下降して弁が閉じる場合、第１０図に第
９図の一部を拡大して示すように、リフトカーブ
E₂が矢印方向へ向うが、このときもし蓄圧器３
４等が設けられていないと、閉じた弁が再開して
図に鎖線E₅で示すようにハンチングが発生し、
弁の制御が不安定となつて弁部の損傷や強い衝撃
音が発生する虞がある。ところが本実施例では蓄
圧器３４等を設けたことと、ピストン３３に大径
部と小径部とを設けたことにより、ピストン３３
の大径部下方にある油がクツシヨンとなり、第１
０図に実線E₆で示すようにピストン３３と押棒
５とが緩やかに着座するので、上記の障害を除去
することができる。

〔考案の効果〕

以上の説明により明らかなように、本考案によ
れば内燃機関の吸・排気弁開閉装置において、開
閉カム用ころを支持する進退自在なころガイド
と、このころガイドと同軸芯上で進退自在な弁開
閉用押棒との間にプランジヤを介在させ、このプ
ランジヤと押棒との間に圧油を導入して開閉カム
の回転によりころガイド、プランジヤ、圧油およ
び押棒を介して吸・排気弁を開閉させるととも
に、ラツクの操作でこれと噛合うピニオンと一体
のプランジヤを回動させることにより傾斜状切欠
きの作用で圧油の流入時期と排出時期とを調節す
るように構成することにより、機関の運転中にラ
ツクを進退させるだけの簡単な操作で吸・排気弁
の開閉時期と開期間とを正確かつ無段階に調節す
ることができるので、作動能率の向上と労力の軽
減を計ることができるとともに、調節の結果が適
正であつて各負荷に適合したきわめて良好な燃焼
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来の内燃機関の吸・排
気弁開閉装置を示し、第１図はその概要構成図、
第２図は弁開閉カム近傍の拡大断面図、第３図は
吸気弁と排気弁とのリフトカーブ図、第４図ない
し第１０図は本考案に係る内燃機関の吸・排気弁
開閉装置の実施例を示し、第４図はその駆動部の
断面図、第５図はプランジヤ頭部近傍の拡大断面
図、第６図は切欠きと油孔との関係を説明するた
めに示すプランジヤ頭部の展開図、第７図ａ，ｂ
はプランジヤ保持金物上端部の側面図と平面図、
第８図ａ，ｂは同じく拡大断面図と要部の側面
図、第９図は吸気弁と排気弁とのリフトカーブ
図、第１０図は第９図の弁閉部を拡大して示すリ
フトカーブ図である。 ３……排気弁、５……押棒、８……弁ばね、９
……シリンダケース、２１……下部本体、２２…
…上部本体、２４……開閉カム、２５……ころガ
イド、２６……ころ、３０……圧縮コイルばね、
３２……上部バレル、３３……ピストン、３６…
…下部バレル、３７……プランジヤ、３８……油
孔、３９……空間部、４０，４１……切欠き、４
２……環状溝、４３，４４……連通孔、４５……
ピニオン、４６……ラツク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 開閉カムの回転によりそのカム面に対接するこ
   ろを介して押棒を進退させ押棒に連結された吸・
   排気弁を開閉させる内燃機関の吸・排気弁開閉装
   置において、前記ころの支持部材と前記押棒とを
   別のばね部材で弁開側へ付勢してシリンダケース
   側筒体の上部と下部とにそれぞれ往復動自在に支
   持させ、油圧配管に接続された油孔を前記支持部
   材と押棒との間に位置させて前記筒体の外壁に開
   口するとともに、下端部を前記支持部材で回動自
   在に支持され下降限において上端面を前記油孔の
   下方近傍に臨ませて前記筒体で往復動自在に支持
   されたプランジヤと、前記押棒を支承して下方へ
   の移動を規制され、下端と前記プランジヤの上端
   との間に前記油孔と連通する圧油用空間部が形成
   されるように前記筒体で往復動自在に支持された
   ピストンと、前記筒体に往復動自在に支持され前
   記プランジヤと同芯で一体のピニオンと噛合する
   ラツクと、前記空間部と連通して前記プランジヤ
   の外周面に形成されプランジヤの上昇限において
   前記油孔と連通する環状溝と、前記空間部側と前
   記環状溝側とへそれぞれ開口し前記プランジヤの
   外周面に沿つて円弧状に形成された上下一対の切
   欠きであつて互に円周方向へ位相を異にし互の間
   隔が円周方向へ向つて次第に変化するように傾斜
   した切欠きとを設けたことを特徴とする内燃機関
   の吸・排気弁開閉装置。