JPH02252910A - 内燃機関用弁のリフト調節装置 - 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、内燃機関における吸排気弁を開閉作動させる
動弁機構に係り、特に、吸気弁のリフト量を、エンジン
の回転速度に応じて調節しうるようにした装置に関する
。

〔従来の技術〕

一般に、吸排気弁の開閉時期（バルブタイミング）及び
リフト量は、カムの外形（プロフィール）、ロッカーア
ームの腕の長さ等により決められる。

第６図は、従来の動弁機構における吸排気弁用カムのリ
フト曲線を示し、吸気弁（ａ）と排気弁（ｂ）における
開閉時期、リフト量は、エンジンの回転速度と無関係に
常に一定であり、かつオーバーラツプ領域（ｄ）の大き
さも一定値に定められている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、エンジンの性能（出力）は、吸入効率（体積効
率）に大きく左右され、吸入効率が高いほど多くの混合
気が吸入されて燃焼効率を向上させることができる。し
かし、自動車用のエンジンは、運転領域が広いため、全
運転領域に亘って吸入効率を高め、エンジン性能をよく
することは難しい。

すなわち、一般的には、吸気ポートの断面積を大きくし
たり、吸気弁のリフト量及びオーバーラツプ領域を大き
くすると、吸入効率が向上して、高速域での性能を大幅
に高めうるが、反面、低速域においては、混合気の流速
が遅くなって、シリンダ内に強いスワール流が形成され
なくなり、かつ残留ガスが多、くなって体積（充填）効
率が低下するため、燃焼状態が不安定となって低速性能
は低下する。

従って、全回転領域でのエンジン性能を満足させるには
、高速回転時においては、吸気弁のリフト量及びオーバ
ーラツプ領域を大きくして吸入効率を高め、また燃焼状
態が不安定となる低速回転時には、リフト量を小さくし
てシリンダに吸入される混合気の流速を早め、強いスワ
ール流が形成されるようにし、かつオーバーラツプ領域
を小として、吸排気を確実に行ない、シリンダ内におけ
る残留ガスの量を少なくすることが望ましい。

しかしながら、上記した従来の動弁機構においては、エ
ンジンの回転速度に応じて弁の開閉時期やリフト量を調
整することはできない。

そのため、カム等を設計する際、エンジンの常用回転速
度の領域においである程度の性能が得られるように、カ
ムのプロフィール等を定めるのが一般的である。

従って、低速から高速までの全運転領域におけるエンジ
ン性能は、必ずしも最適状態とはいえず、なお−層の改
善が望まれている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、弁のリフ
ト量及び開閉時期を、エンジンの回転速度に応じて調整
しうるようにし、もって、低速から高速域までのエンジ
ン性能を、最適な状態まで高めうるようにした内燃機関
用弁のリフト調節装置を提供することを目的としている
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のリフト調節装置は、
先端部が弁の軸端と当接しうるようにして中間部をロッ
カーシャフトに枢支されたロッカーアームにおける先端
部とロッカーシャフト間の上方、及び後端部の下方に、
互いに同期して回転する第１のカムシャフトと第２のカ
ムシャフトとを設けるとともに、それらのいずれか一方
に前記ロッカーアームと当接する低速用のカムを、かつ
他方に、カムのプロフィールが低速用のカムより若干大
きい高速用のカムを設け、かつ該高速用のカムとロッカ
ーアームとの間に、高速用のカムとロッカーアームとの
連係を断続する切換手段を設けたことを特徴としている
。

〔作　　用〕

例えば、切換手段が低速側に切換わり、ロッカーアーム
と高速用のカムとの連係が断たれると、高速用のカムは
空回転し、ロッカーアームは低速用のカムにより駆動さ
れる。

従って、この場合における弁のリフト量は小となる。

一方、切換手段が高速側に切換ねって、高速用のカムと
ロッカーアームとが連係され、該ロッカーアームが高速
用のカムにより駆動されると、低速用のカムとロッカー
アームとの間には、高速用のカムとのプロフィールの差
分の間隙が形成される。

従って、低速用のカムとロッカーアームとの連係が断た
れ、ロッカーアームは、高速用のカムのみにより駆動さ
れるため、弁のリフト量を大としうる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、ロッカーアーム式のリフト調節装置を示して
いる。

（１）は、吸気弁で、シリンダヘッド（２）に斜上下方
向を向いて圧入されたバルブガイド（３）に軸部（１ａ
）を案内されることにより、斜上下方向に摺動自在とな
っている。

（４コは、軸部（１ａ）の上端部にコツタ（図示略）を
介して止着されたリテーナで、これの下面とシリンダヘ
ッド（２）との間には、バルブスプリング（５）が縮設
されている。

これにより吸気弁（１）は、常時上向きに付勢され、吸
気ポート（６）における開口端は、傘部（１ｂ）により
閉塞される。

（７）は、先端部がリテーナ（４）の上方に位置しつる
ようにして、後方寄りを軸部（１８）と直交する中空状
のロッカーシャフト（８）に枢嵌されたロッカーアーム
で、その先端部に螺挿された上下方向を向くアジャスタ
ーボルト（９）の下端面が、軸部（ｌａ）の上端と当接
することにより、吸気弁（１）は開閉させられる。

ロッカーアーム（７）の右方、すなわち長寸側のアーム
（７ａ）には、該アーム（７ａ）内に設けられた油圧シ
リンダ（１０）と、上面に弧状の圧接面（ｌｌａ）を備
える上端側を、アーム（７ａ）の上方に位置させるとと
もに、下端側をアーム（７ａ）の上面に形成した凹部（
１２）内に収容し、かつ基端下部を、ロッカーシャフト
（８）と平行をなすピン（１３）をもって回動自在に枢
支された揺動アーム（１１）と、その上端部下面とアー
ム（７ａ）の上面との間に縮設され、揺動アーム（１１
）を常時上向きに付勢する圧縮コイルばね（１４）とか
らなる切換手段（１５）が設けられている。

ロッカーシャフト（８）の中空孔（８ａ）内には、高速
時において、図示しない切換弁が作動したときに圧油（
１６）が供給され、圧油（１６）は、ロッカーシャフト
（８）に穿設した通孔（８ｂ）、及びロッカーアーム（
７）内の油路（１７）を通って油圧シリンダ（１０）に
おける油室（１０ａ）に圧送される。

これによりピストンロッド（１０ｂ）は、圧縮コイルば
ね（リターンスプリング）（１８）に抗して伸長させら
れ、先端テーパ部が揺動アーム（１１）の下端面と当接
することにより、揺動アーム（１１）は、その下向き回
動が阻止される。

（１９）は、長寸のアーム（７ａ）の上方に、ロッカー
シャフト（８）と平行をなして配設された第１のカムシ
ャフト（２０）に設けた高速用のカムで、その外周面は
、揺動アーム（１１）の圧接面（ｌｌａ）と当接するよ
うにしである。

（２１）は、ロッカーアーム（７）における短寸のアー
ム（７ｂ）の下端湾曲面と当接しうるようにして。

第２のカムシャフト（２２）に設けられた低速用のカム
で、上記高速用のカム（１９）に対し位相を１８０゜ず
らすとともに、カムのプロフィールを若干小さくするこ
とにより、第２図示のようなリフト曲線を描くようにし
である。

すなわち、高速用のカム（１９）のリフト曲線（Ｂ）を
、低速用のカム（２１）のリフト曲線（Ａ）よりも大と
することにより、高速用のカム（１９）のリフトの最大
値Ｈが、低速用のカム（２１）のそれよりも若干大きく
なるように定めである。

このようにすると、低速用のカム（２１）の作動角度（
開弁中の角度）α、は、高速用のカム（１９）の作動角
度α２よりも小さくなり、かつ作動始めのタイミングは
高速用のカム（１９）の方が早くなる。

第１、第２のカムシャフト（２０）（２２）は、それら
に軸着したタイミングギヤ、タイミングギヤン（又はベ
ルト）等を介してクランクシャフト（いずれも図示略）
に連係され、クランクシャフトが回転すると、双方のカ
ム（１９）　（２１）は、図示矢印方向（時計方向）に
互いに同期して回転させられる。従って、双方のカム（
１９）　（２１）の回転周期は等しくなる。

次に、上記実施例の作用について説明する。

第３図は、低速域、例えばエンジンの回転速度が３００
Ｏｒ、ｐ、ｍ未満のときの弁の作動状態を示し、この場
合、油圧シリンダ（１０）に圧油を供給するための切換
弁は、低速側に自動的に切換えられる。

すなわち、切換弁が低速側に切換わると、油圧シリンダ
（ｌＯ）への圧油の供給が自動的に停止するため、ピス
トンロッド（１０ｂ）は、圧縮コイルばね（１８）によ
りロッカーシャフト（８）側に強制的に縮退させられ、
先端テーバ部と揺動アーム（１１）との係合が外れる。

すると、揺動アーム（１１）は、上下方向に自由に回動
しうるようになるため、高速用のカム（１９）が回転し
ていても、その駆動力が、ロッカーアーム（７）に伝達
されることはない。

その結果、ロッカーアーム（７）は、低速用のカム（２
１）により駆動され、吸気弁（１）を、カム（２１）の
リフト曲線（Ａ）と対応して開閉するため、リフト量は
小となる。

エンジンの回転速度が３００Ｏｒ、ｐ、ｍを越えて、中
高速域に達すると、切換弁が高速側に切換えられて、圧
油は油圧シリンダ（１０）内に流入する。すると、第４
図に示すように、ピストンロッド（１０ｂ）は、圧縮コ
イルばね（１８）に抗して伸長し、先端テーパ部が揺動
アーム（１１）の下面と当接することにより、その下向
き回動は阻止される。

従って、ロッカーアーム（７）は、高速用のカム（１９
）により駆動されるようになり、吸気弁（１）は、カム
（１９）のリフト曲線（Ｂ）に沿う大きなリフト量をも
って開閉させられる。

この場合、低速用のカム（２１）とロッカーアーム（７
）の下面との間には、双方のカム（１９）　（２１）に
おけるリフト差分の間隙が形成される。従って、低速用
のカム（２１）は、空回転するのみとなる。

このように、高速用のカム（１９）と低速用のカム（２
１）を選択して使用し、吸気弁（１）のリフト量を変化
させると、第５図に示すように、双方のカム（１９）　
（２１）のリフト曲線（Ａ）（Ｂ）が異なるため、排気
弁のカムのリフト曲線を（Ｃ）とすると、オーツ（−ラ
ップの領域も変化するようになる。

すなわち、低速用のカム（２１）が作動する低速時にお
いては、吸気弁（１）のバルブタイミング（開弁時期）
が遅くなるため、オーバーラツプ領域Ｄ１は小となり、
また、高速用のカム（１９）の作動する中高速時におい
ては、バルブタイミングが早まるため、オーバーラツプ
領域Ｄ２は必然的に大となる。

以上説明したように、上記実施例のリフト調節装置にお
いては、低速時には、低リフト、小オーバーラツプとし
て強いスワール流を発生させるとともに、シリンダ内の
残留ガスを少なくして、燃焼効率を高めることができ、
また、中高速時には、高リフト、大オーバーラツプとし
て、吸入効率を高めることができるため、低速域から高
速域までの全運転領域に亘って、エンジン性能を最適な
状態に改善しうる。

また、カム（１９）又は（２１）の位相を一定の範囲内
でずらすことにより、オーバーラツプ領域の大きさを適
宜定めろる利点があり２例えば、高速重視型のエンジン
としたい場合には、高速用のカム（１９）の位相のみを
回転方向に若干ずらせばよく、このようにすると、オー
バーラツプ領域がより大きくなって吸入効率が高まり、
低速性能を犠牲にすることなく高速性能を向上させつる
。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々
の改変並びに態様をとりうる。

例えば、切換手段（１５）における油圧シリンダ（１０
）の代わりに、エアシリンダ、電磁ソレノイド。

又はその他のアクチュエータ等を用いてもよい。

この場合、それらを必ずしもロッカーアーム（７）内に
設ける必要はない。

上記実施例とは反対に、低速用のカム（２１）をロッカ
ーアーム（７）の長寸のアーム（７ａ）上に設け、かつ
高速用のカム（１９）と切換手段（１５）とを、ロッカ
ーアーム（７）の後部下方に設けて実施することもある
。

リフト量及びオーバーラツプの調節を、低速時と中高速
時の２段階だけでなく、３以上に調節しうるように、油
圧シリンダ等を制御することも可能である。

本発明のリフト調節装置は、スイングアーム式やブツシ
ュロッドを使用した。いわゆるＯＨＶ方式等の動弁機構
にも適用しうるのは勿論のこと、排気弁と吸気弁の両方
、又は排気弁のみのリフト量等の調節に適用することも
できる。

〔発明の効果〕 本発明によれば、弁のリフト量及び開閉時期を、エンジ
ンの回転速度に応じて調節しつるので、低速から高速ま
でのほぼ全運転領域に亘って、エンジンの性能を最適な
状態まで高めることができる。

また、２本のカムシャフトを設けたことにより、低速用
又は高速用のカムの位相調節が簡単で、かつオーバーラ
ツプ領域の大きさを任意に設定しろるので、例えば低速
性能重視型エンジン、又は高速性能重視型エンジンなど
、使用目的に応じたエンジン性情が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の一実施例を示す正面図、第２図
は、低速用のカム及び高速用のカムのリフト曲線図。 第３図は、ロッカーアームが低速用のカムにより駆動さ
れている状態を示す要部の正面図、第４図は、同じく高
速用のカムにより駆動されている状態を示す要部の正面
図、 第５図は、排気弁用のカムのリフト曲線と、本発明にお
ける吸気弁用のカムのリフト曲線との関係を示す説明図
、 第６図は、従来の吸排気弁用のカムのリフト曲線図であ
る。 （１）吸気弁　　　　　　（ｌａ）軸部（２）シリンダ
ヘッド　　（４）リテーナ（５）バルブスプリング　（
６）吸気ボート（７）ロッカーアーム　　（８）ロッカ
ーシャフト（９）アジャスターボルト（１０）油圧シリ
ンダ（１０ｂ）ピストンロッド　　（１１）揺動アーム
（１２）凹部　　　　　　　　（１３）ピン（１４）圧
縮コイルばね （１６）圧油 （１８）圧縮コイルばね （２０）第１のカムシャフト （２２）第２のカムシャフト （１５）切換手段 （１７）油路 （１９）高速用のカム （２１）低速用のカム 第１図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端部が弁の軸端と当接しうるようにして中間部
   をロッカーシャフトに枢支されたロッカーアームにおけ
   る先端部とロッカーシャフト間の上方、及び後端部の下
   方に、互いに同期して回転する第１のカムシャフトと第
   ２のカムシャフトとを設けるとともに、それらのいずれ
   か一方に前記ロッカーアームと当接する低速用のカムを
   、かつ他方に、カムのプロフィールが低速用のカムより
   若干大きい高速用のカムを設け、かつ該高速用のカムと
   ロッカーアームとの間に、高速用のカムとロッカーアー
   ムとの連係を断続する切換手段を設けたことを特徴とす
   る内燃機関用弁のリフト調節装置。
2. （２）切換手段が、一端がロッカーアームに回動自在に
   枢着された揺動アームと、ロッカーアーム内において適
   宜の油圧源と接続され、かつ揺動アームと係脱しうるピ
   ストンロッドを備える油圧シリンダとからなるものであ
   る請求項（１）記載の内燃機関用弁のリフト調節装置。