JPH02271018A - エンジンの弁作動装置 - 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） この発明はエンジンの弁作ｆ！ｈ装置、待に１つの吸気
弁または排気弁に対して設けられたカムプロフィールの
異なるカム部材を、運忙条件に応じて選択的に作動させ
、これによって弁作動の制御を行うものに関する。

（従来の技術） 従来からエンジンの燃費性能および出力性能等を向上さ
せる目的で運転状態に応じて、吸気弁および排気弁の作
動を制御し、これによって吸排気のタイミングあるいは
吸排気量を制御することが知られている（特開昭６２−
１３１．、９０７号公報参照）。

これを第６図で説明すると、図示のものは直接駆動方式
のオーバーへラドカムの例で、カムシャフト２にはエン
ジンの低回転時と高回転時にそれぞれ適したプロフィー
ルを有する板カム部材３゜４が取り付けられる。このう
ち、低速用の板カム部材３がカムシャフト２に対して固
定されるのに対し、高速用の板カム部材４は、カムシャ
フト２に対して回動自在に取り付けられ、後述する連結
機構が作動した場合にカムシャフト２に固定される。な
お、この板カム部材４は係止ピン５によりカムシャフト
２の軸方向へは動き得ないようになっている。

カムシャフト２と板カム部材４との間には、第７図で示
すように、カムシャフト２の半径方向内側に向かう円筒
状のシリンダ２Ａと、このシリンダ２Ａを摺動しシリン
ダ２Ａの深さと略同じ長さを有するプランジャ６と、こ
のプランジャ６およ１シリンダ２Ａにて画成される油圧
室７と、前記シリンダ２Ａよりも若干大きな径を有しカ
ムシャフト２の半径方向外側に向かって穿設された円部
状の嵌合孔８と、この孔８を摺動し得るスプリング受け
つと、スプリング受け９を介し前記プランジャ６をカム
シャフト２の側に付勢するスプリング１０とからなる連
結８！構が構成され、油圧室７に油圧が導入されていな
い場合は、スプリング１０によりシリンダ２Ａ内へと押
し戻されるためにプランジャ６が嵌合孔８にはまり込め
ず、板カム部材４がカムシャフト２に連結されていない
。この場合、弁１は低速用板カム部材３にしたがって９
７トされ、この板カム部材３よれば、比較的開弁期間の
短いあるいは弁リフトの小さな特性が得られる。

一方、エンジンの高回転時に、オイルポンプ１５からの
油圧が電磁弁１６を介して油圧室７に導入されると、ス
プリング１０の弾性力に抗して、プランジャ６が嵌合孔
８のトレーリング側に形成された助走溝１１に摺接しつ
つ移動して嵌合孔８にはまり、これにて板カム部材４と
カムシャフト２が連結される。ここに、板カム部材４は
、他方の板カム部材３に比して、開弁期間が長くあるい
は弁リフト量が大きくなるようにカムノーズ部を形成し
であるので、画板カム部材３．４がバルブリフター（あ
るいはタペット）１２と摺接しつつ回転すると、低速用
の板カム部材３がバルブリフター１２より浮き上がり、
この場合の弁リフト特性は高ｊ玉用の板カム部材４にし
たがう。

（発明が解決しようとする課題） このような装置では、プランジャ６がカムシャフト２２
の半径方向に摺動するよう設けられているため、高回転
時の弁リフトに際してプランジャ６を嵌合孔８にはまり
込ませた状態で保持させておくには高い油圧が必要とな
る。これは、板カムに加わる荷重のうちカムシャフト２
の軸芯に向かう分力が、プランジャ６をシリンダ２Ａへ
と押し戻すように、つまり高速用板カム部材４のカムシ
ャフト２への連結を解くように働くので、この分力に対
抗できるだけの油圧が必要となるからである。

たとえば、板カムには１．００ｋｇ以上の大きな荷重が
その周面に加わるが、いま仮に１００ｋｇとし、これが
そのままプランジャ６に加わったとすれば、この場合に
プランジャ６（その径を８１とする）に作用する圧力Ｐ
を計算してみると、 （π／４）Ｘｏ、８２　ＸＰ＝１００ より、Ｐ＝２００ｋｇ／ｃｍ２となり、極めて高い値と
なるのである。

また、エンジン回献数が高くなるのに応じて板カムに加
わる荷重も大きくなるので、上記油圧もその分高くしな
ければならない。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、板カムに作用する大きな荷重が連結８！構の作動
に影響を与えることがないように、かつ連結のための時
間も短くなるようにする装置を提供することを目的とす
る。

（９題を解決するための手段） この発明は、低速用のプロフィールを有する板カム部材
をカムシャフトに固定するとともに、高速用のプロフィ
−ルを有する板カム部材をカムシャフトの回転方向に回
動自在に設ける一方で、前記カムシャフトと平行に低速
用板カム部材に穿設され高速用板カム部材と対向する側
面に開口するシリンダと、このシリンダを摺動可能でシ
リンダの深さと略同じ長さを有するプランジャと、この
プランジャおよびシリンダにて画成される作動圧力室と
、前記カムシャフトと平行にかつ前記シリンダに対向す
る位置から高速用カム部材に穿設されシリンダとほぼ同
じ径を有する嵌合孔と、この孔を摺動し得るスプリング
受けと、スプリング受けを介し前記プランジャを低速用
板カム部材の側に付勢するスプリングとからなる連結機
構を構成し、エンジンの高回転時に前記作動圧力室に作
動圧力を導くとともに、前記嵌合孔の開口する高速用板
カム部材側面にカムシャフトの軸芯から嵌合孔までの距
離を半径とする円弧状のかつ嵌合孔に向けて徐々に深く
なる溝を設けた。

（作用） エンジンの高回転時には、プランジャが嵌合孔にはまり
込むことにより低速用と高速用の画板カム部材が一体に
連結される。

この場合、プランジャの摺動する方向がカムシャフトと
平行であるため、弁リフトに伴い高速用板カム部材に作
用する荷重のすべてが、プランジャを剪断する荷重とし
て作用し、プランジャをシリンダへと押し戻す方向に加
わることがない。

また、連結に際してプランジャの摺動する部位がイ茨合
札に向けて徐々に深くなる溝とされであることから、プ
ランジャがこの溝に圧接した状態では、プランジャを溝
へと押す力の分力がプランジャを嵌合孔へと向かわせる
方向に作用する。

（実施例） 第１図は直接駆動方式のオーバーへラドカムの例で、同
図において弁（吸気弁、排気弁のいずれでも良い）のす
ぐ真上に位置してカムブラケット（図示せず）に軸支さ
れるカムシャフト２２には、エンジンの低回転時と高回
転時にそれぞれ適したプロフィールを有する板カム部材
２３．２４が取り付けられる。

このうち、低速用の板カム部材２３がカムシャフト２２
に固定されるのに対し、高速用の板カム部材２４につい
てはカムシャフト２２の回転方向に対して回動自在に設
けられる。詳しくは、板カム部材２４の内周面２４Ａの
径をカムシャフト２２の外周面２２Ａよりも若干大きく
形成するとともに、板カム部材２４の右側面２４Ｂとそ
の右方に位置するカムブラケットの開のカムシャフト上
に、円筒状のカムガイドカラー２５を介在させることに
より、カムシャフト２２の軸方向に動き得ないようにす
るのである。

画板カム部材２３．２４の間には、これらを−体に連結
することのできる機構が、カムシャフト２２と平行な方
向でかつカムシャフト２２の軸芯より所定の距離離れた
位置に構成される。これは、低速用の板カム部材２３の
右側面２３Ａよりカムシ＋７　）　２２と平行に穿設さ
れる円筒状のシリンダ３１と、このシリンダ３１を摺動
しシリンダ３１の深さと略同じ長さを有するプランジャ
３２と、このプランジャ３２およゾシリンダ３１にて画
成される油圧室（作動圧力室）３３と、高速用の板カム
部材２４の左側面２４．　Ｃにおいて前記シリンダ３１
に対向する位置からカムシャフト２２と平行に穿設され
、′シリンダ３１とほぼ同じ径の大径部３４Ａを有する
段付きの嵌合孔３４と、この嵌合孔３４の小径部３４Ｂ
を摺動し得るスプリング受け３５と、スプリング受け３
５を介し前記プランジャ３２を低速用の板カム部材２３
の側に付勢するスプリング３６とからなり、油圧室３３
に油圧（作動圧力）が導入されていない場合は、スプリ
ング３６によりシリンダ３１内へと押し戻されるために
プランジャ３２が嵌合孔大径部３４Ａにはまり込めず、
高速用の板カム部材２４が低速用の板カム部材２３に連
結されていない。

一方、エンジンの高回転時に、オイルポンプがらの油圧
が矢印のようにカムシャフト２２内に設けた油圧通路４
１．油供給孔４２９円筒状の連絡孔４３、通路４４を介
して油圧室３３に導入されると、スプリング３６の弾性
力に抗して、プランジャ３２が嵌合孔大径部３４Ａには
まり、これにて画板カム部材２３．２４が一体に連結さ
れる。

なお、プランジャ３２とスプリング受け３５との互いに
当接する側には面取りがなされ、また嵌合孔大径部３４
Ａの開口端と、嵌合孔大径部３４Ａと嵌合孔小径部３４
Ｂの間にはテーパ一部が設けられている。３７はストッ
パーである。

第２図は高速用の板カム部材２４をｆＩｆＪ１図におい
て左方から見た斜視図で、その側面２４Ｃにはカムシャ
フト２２の軸芯から嵌合孔３４までの距離を半径とする
円弧状の溝５１が所定の角度範囲にわたって設けられる
。第３図はこの溝５１に沿ってｙｌ、開した断面図（第
２図のＡ−Ａ＃Ｘ断面図）で、嵌合孔３４に向かって徐
々に深くなるテーパー状の溝として形成している。３２
図において、嵌合（Ｌ３４を中心として図示のように溝
５１を反時計方向に設けるかあるいは時計方向に設ける
かは、カムシャフト２２の回転方向とこのカムシャフト
２２の軸方向における２つの板カム部材２３，２４の相
対位置関係に応じて定まる。

ここに、溝５１はプランジャ３２の案内溝として設けら
れるもので、テーパー状に限るものでなく、第４図と第
５図に示すように階段状やなめからな曲線状の溝５２．
５３としても構わない。

ここで、この実施例の作用を説明すると、エンジンの高
回転時には、プランジャ３２が嵌合孔大径部３４Ａには
まり込むことにより画板カム部材２３．２４が一体に連
結される。

この場合、プランジャ３２の摺動する方向がカムシャフ
ト２２と平行であるため、弁リフトに伴い高速用板カム
部材２４に作用する荷重は、そのすべてがプランジャ３
２を剪断する荷重として作用する。つまり、プランジャ
３２をシリンダ３１へと押し戻す方向に加わることがな
く、これはエンジン回転数が高くなっても同じである。

このため、油圧室３３に導入する油圧は、プランジャ３
２の応答速度の７αからだけで決定すればよく、したが
って３〜４ｋｇ／ｃｍ２もあれば十分て・あると考えら
れる。

また、テーパー状の溝５１を設けであることより、プラ
ンジャ３２が溝５１に圧接した状態では、プランジャ３
２を溝５１へと押す力の分力がプランジャ３２を嵌合孔
３４へと向かわせる方向に作用するので、この分力にて
プランジャ３２が３棄やかに嵌合孔３４へと導かれ、連
結されるまでの時間が短くされる。これに対して、溝５
１を設けていないと、画板カム部材２３．２４がＭＪＮ
的に回動してシリンダ３１と嵌合孔大径部３４Ａとが真
正面で出会うのを待つしがないので、連結されるまでの
時間が長引くことがあるのである。

ｉｉ後に、実施例では、直接駆動方式について説明した
が、ロッカーアーム式に対しても適用することができる
。また、画板カム部材２３．２４の連結に際して、油圧
をもって駆動する方式に限らず、吸入負圧や電動にて駆
動する方式とすることもできる。

（発明の効果） この発明は、低速用のプロフィールを有する板カム部材
をカムシャフトに固定するとともに、高速用のプロフィ
ールを有する板カム部材をカムシャフトの回転方向に回
動自在に設ける一方で、エンジンの高回転時に、作動圧
力を利用してプランジャを嵌合孔にはまり込ませること
に上り画板カム部材を一体に連結することのできるｆｉ
ｌを画板カム部材の開でカムシャフトと平行な方向に構
成するとともに、前記嵌合孔の開口する高速用板カム部
材側面にカムシャフトの軸芯から嵌合孔までの距離を半
径とする円弧状のかつ嵌合孔に向けて徐々に深くなる溝
を設けたため、連結のだめの作動圧力が小さく済むばか
りか、連結までの時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、ｆＪＳ２図はこ
の実施例の高速用板カム部材２４の斜視図、第３図は第
２図のＡ−Ａｉ断面図、第４図と第５図はそれぞれ第３
図に対応する池の実施例のＡ−Ａ＃ｉ！断面図、！＠６
図は従来装置のエンジンの部分断面図、第７図は従来装
置の連結部の詳細図である。 ２２・・・カムシャフト、２３・・・低速用の板カム部
材、２４・・・高速用の板カム部材、３１・・・シリン
ダ、３２・・・プランジャ、３３・・・油圧室（作動圧
力室）、３４・・・嵌合孔、３４Ａ・・・嵌合孔大径部
、３５・・・スプリング受け、３６・・・スプリング、
５１〜５３・・・溝。 特許出願人　　　　　日産自動車株式会社第１図 ｊ６−−−スフ゛リンク゛ 第２図 ス１ ２４第３図 ロー ２４第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低速用のプロフィールを有する板カム部材をカムシャフ
   トに固定するとともに、高速用のプロフィールを有する
   板カム部材をカムシャフトの回転方向に回動自在に設け
   る一方で、前記カムシャフトと平行に低速用板カム部材
   に穿設され高速用板カム部材と対向する側面に開口する
   シリンダと、このシリンダを摺動可能でシリンダの深さ
   と略同じ長さを有するプランジャと、このプランジャお
   よびシリンダにて画成される作動圧力室と、前記カムシ
   ャフトと平行にかつ前記シリンダに対向する位置から高
   速用カム部材に穿設されシリンダとほぼ同じ径を有する
   嵌合孔と、この孔を摺動し得るスプリング受けと、スプ
   リング受けを介し前記プランジャを低速用板カム部材の
   側に付勢するスプリングとからなる連結機構を構成し、
   エンジンの高回転時に前記作動圧力室に作動圧力を導く
   とともに、前記嵌合孔の開口する高速用板カム部材側面
   にカムシャフトの軸芯から嵌合孔までの距離を半径とす
   る円弧状のかつ嵌合孔に向けて徐々に深くなる溝を設け
   たことを特徴とするエンジンの弁作動装置。