JPH0242109A - 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】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、燃焼室の吸気ポート或いは排気ポートの開閉
を行う動弁機構に関し、特に、機関の回転速度範囲に応
じて弁作動時期を段階的に変化させるための切換装置を
備えた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
タイミングに応じて行なわせるために、４サイクル内燃
機関の燃焼室は、吸気弁と排気弁とを備えており、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・ブー
りなどを用いて連結駆動ざ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ざれている。

一方、広い回転速度範囲にわたる燃焼室への混合気の充
填効率向上をδするために、弁の作動時期を機関の回転
速度に応じて変化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、本出願人による特
開昭６３−１６１１１号公報に於いて、機関の低速回転
速度範囲に対応した形状を有する低速用カムと、機関の
高速回転速度範囲に対応した形状を有する高速用カムと
を、機関の回転に同期して回転駆動されるカム軸に一体
的に形成すると同時に、低速用カムに１舌接すると共に
一方の吸気弁或いは排気弁に当接し得る第１０ツカアー
ム及び他方の吸気弁或いは排気弁に当接し１７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
とを相互に隣接して相対角度変位可能なようにロッカシ
ャフトに軸支し、これら第１〜第３の各ロッカアームを
一体的に連結する状態と、各ロッカアーム間の相対角度
変位を許容する状態との切換を可能にした連結手°段を
、これら第１〜第３０ツカアームに内設するようにした
内燃機関の弁作動時期切換装置が提案されている。

他方、カムの回転角度に対する弁の揚程は、機関の運転
特性を決定づける重要なファクタとして知られており、
カムの回転角度に対する弁の揚程の変化率を表す揚程曲
線は、一般的に２次関数に基づいて定められている。そ
して、上記したような機関の回転速度範囲に対応して異
なるカムプロフィルを与えられた複数のカムの場合、互
いの揚程曲線は概ね相似形とされることが一般的でおる
。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、このような機関回転速度範囲に応じて異なる
揚程曲線を与えられた複数のカムを有する動弁機構に於
ける連結手段の切換動作は、カムのベース内部分にロッ
カアームのカムスリッパが摺接している状態、即ち、ロ
ッカアームがその揺動運動を行っていない領域にて行わ
れる。

ところが、慣性の作用や油圧の応答性、あるいはフリク
ションなどの影響により、高速から低速へ切換える際の
連結手段の切換動作が不完全なままでバルブリフトを開
始してしまうことがある。

そして高速用カムにてロッカアームが揺動を開始した後
に切換動作が達成されると、低速用カムにロッカアーム
が突然印付けられることとなり、衝撃的な打音を生ずる
。

本発明は、このような難点を解消するためになされたも
のであり、その主な目的は、高速から低速へ切換える際
の連結手段の解除動作が不完全でおった場合にカムとロ
ッカアームとの間に生ずる打音を緩和し得るように改善
された弁作動時期切換装置を備えた内燃機関の動弁機構
を提供することにある。

［発明の構成］ 〈課題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、機関の回転速度範
囲に対応してそのカムプロフィルを設定された複数の回
転カムと、燃焼室の吸気ポート或いは排気ボートに設置
さればね手段により常時閉弁付勢されると共に前記カム
により開弁駆動される弁と、前記カムの揚程を前記弁に
付与すべく前記複数のカムのそれぞれに対応する複数の
伝達部材と、これら伝達部月間の連結・非連結を選択的
に切換える切換手段とを有する内燃機関の動弁機構であ
って、前記複数のカムのカムプロフィルに於ける開弁方
向についての揚程曲線の初期部分を、互いに近接させた
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。

〈作用〉 このようにすれば、開弁方向初期部分に於ける高速・低
速画カムの揚程が互いに近似した値となる。従って、ベ
ース内部分にて完全に連結手段の作動がなしえず、弁リ
フト開始後に作動した場合にも、揚程曲線の初期段階に
於ける互いの揚程差が小さいことから、比較的小さなレ
ベルに衝撃が抑制される。

〈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１〜４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が設けられている。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
られた概ね鶏卵形断面をなす一対の低速用カム３ａ・３
ｂ及び単一の高速用カム４と、これらカム３ａ・３ｂ・
４に係合して揺動運動を行なう伝達部材としての第１〜
第３０ツカアーム５〜７との働きにより、その開閉動作
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と略同様な構成にて開閉駆動されるが、
以下、吸気弁側についてのみ説明する。

第１〜第３０ツカアーム５〜７は、カム軸２の下方に該
カムｆｉ２に平行に固設されたロッカシャフト８に揺動
自在なように互いに隣接して軸支されている。これらの
うちの第１及び第３０ツカアーム５・７は、基本的に同
一形状とされ、その基部がロッカシャフト８に軸支され
、それぞれの遊端部が両吸気弁１ａ・１ｂの上方に延出
されている。また、これら両口ツカアーム５・７の”！
ｌ　Ｄａ部には、各吸気弁１ａ・１ｂの上端に当接する
タペットねじ９ａ・９ｂがそれぞれ進退可能なように螺
谷されており、該タペットねじ９ａ・９ｂは、ロックナ
ツト１０ａ・１０ｂにより緩み止めされている。

第２０ツカアーム６は、第１及び第３０ツカアーム５・
７間でロッカシャフト８に軸支されている。この第２０
ツカアーム６は、ロッカシャフト８から両吸気弁１ａ・
１ｂの中間に向けて僅かに延出されており、第４図に良
く示されているように、その上面には高速用カム４に摺
接するカムスリッパ６ａが形成され、その端部下面には
、シリンダヘッド１１に穿設されたガイド孔１１ａに置
台するリフタ１２の上端面が当接している。

リフタ１２は、有底円筒状をなしており、その底壁側が
縮径され、これに伴い段部１２ａが内側に形成されてい
る。このリフタ１２の内側には、ばね定数の比較的小さ
い小径ばね１３ａ及びばね定数の比較的大きい大径ばね
１３ｂが、これら両ばね１３ａ・１３ｂ間にリテーナ１
２ｂを挾持したうえで縮設されている。これにより第２
０ツカアーム６は、そのカムスリッパ６ａが高速用カム
４に常時摺接するように弾発付勢されている。

前記したようにカムｆｌｌ１２は、機関本体の上方に回
転自在なように支持されており、低速用カム３ａ・３ｂ
と高速用カム４とが一体的に連設されている。そして第
１・２図に良く示されているように、低速用カム３ａ・
３ｂは、基本的に真円をなすベース内部分Ｂ１及び比較
的小さな揚程を有する高位部Ｌ１からなる機関の低速回
転域に適合したカムプロフィルに形成されており、第１
・第３０ツカアーム５・７の上面に形成されたカムスリ
ッパ５ａ・７ａに、その外周面をそれぞれ１習接し１ｑ
るようにされている。また高速用カム４は、同じく基本
的に真円をなすベース内部分Ｂ２及び低速用カム３ａ・
３ｂに比してより広角度にわたる大きな揚程を有する高
位部し２からなる機関の高速回転域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２０ツカ
アーム６のカムスリッパ６ａにその外周面を１習接して
いる。尚、第１〜３図に於てリフタ１２は図示省略され
ている。

これら各ロッカアーム５〜７は、各ロツカアム５〜７の
中央部を貨通してロッカシャフト８と平行に穿設された
孔内に装置された後記する連結装置１４により、一体内
に揺動し得る状態と、相対変位し得る状態とを選択的に
切換可能なようにされている。

一方、各吸気弁１ａ・１ｂの上部には、リテーナ１５ａ
・１５ｂがそれぞれ設けられている。と同時に、これら
リテーナ１５ａ・１５ｂと機関本体との間には、各吸気
弁１ａ・１ｂのステム部を囲繞するバルブスプリング１
６ａ・１６ｂがそれぞれ介装されており、これをもって
各吸気弁１ａ・１ｂを常時閉弁方向、即ち第２図に於け
る上方へ向けて弾発付勢している。

第１・３図に良く示されるように、第１０ツカアーム５
には、第２０ツカアーム６側に向けて開放する第１ガイ
ド孔１７が、ロッカシャツ１−８に平行して穿設されて
いる。この第１ガイド孔１７の底部側には、縮径された
小径部１８が形成され、これに伴い段部１９が形成され
ており、更にその底壁には、貫通孔２０が穿設されてい
る第２０ツカアーム６には、第１０ツカアーム５の第１
ガイド孔１７に連通ずる第２ガイド孔２１が、その両側
面間を貫通して穿設されている。

第３０ツカアーム７には、第２ガイド孔２１に連通ずる
第３ガイド孔２２が穿設されている。この第３ガイド孔
２２の底部側は、第１ガイド孔１７と同様に、段部２３
と小径部２４とが形成されている。

これら第１〜第３ガイド孔１７・２１・２２の内部には
、第３０ツカアーム７と第２０ツカアーム６とを連結す
る位置及びぞの連結を解除する位置間で移動し得る第１
ピストン２５と、第２０ツカアーム６と第１０ツカアー
ム５とを連結する位置及びその連結を解除する位置間で
移動可能な第２ピストン２６と、両ピストン２５・２６
の移動距離を規°定するストッパ２７と、両ピストン２
５・２６を常時連結解除位置側に弾発付勢するコイルば
ね２８とが装着されている。

第１ピストン２５は、第３ガイド孔２２と第２ガイド孔
２１とに居合し、これにより第３ガイド孔２２の底面と
第１ピストン２５の端面との間に油圧室２９が郭成され
ている。また、ロッカシャフト８内には、図示されてい
ない油圧供給装置に連通ずる潤滑油通路３０が穿設され
ている。そして、第３０ツカアーム７の油圧室２９に連
通するように穿設された油路３１と、ロッカシャフト８
の周壁に穿設された連通孔３２とを介して、第３０ツカ
アーム７の揺動状態の如何に拘らず、潤滑油通路３０か
ら供給される潤滑油を、常に油圧室２９内に導入し得る
ようにされている。

第１ピストン２５の軸線方向寸法は、その一端が第３ガ
イド孔２２内の段部２３に当接した際に、その他端が第
３０ツカアーム７の第２０ツカアーム６を臨む側面から
突出しないように設定されている。

第２ピストン２６は、その軸線方向寸法を第２ガイド孔
２１の全長に等しくされており、第２ガイド孔２１と第
１ガイド孔１７とに摺合しく７るようにされている。

ストッパ２７は、　Ｄａに第１ガイド孔１７に摺合する
円板部２７ａが形成され、他端にｎ通孔２０に挿通する
案内棒２７ｂが形成されている。更にストッパ２７の円
板部２７ａと第１ガイド孔１７の小径部１８の底部との
間には、案内棒２７ｂを外囲して前記したコイルばね２
８が縮設されている。このコイルばね２８は、油圧室２
９に作用する油圧がおる所定値以上に達すると撓むよう
にされている。

次に以上説明した本装置の作動要領について説明する。

機関の中低速度域にあっては、別途図示されていない制
御弁を閉弁することにより、潤滑油通路３０の油圧を低
圧に保っておく。すると、各ピストン２５・２６は、コ
イルばね２８の付勢力により、第３図に示すようにそれ
ぞれ各ガイド孔２１・２２内に整合し、従って各ロッカ
アーム５〜７は互いに相対角変位が可能である。

このような連結装置１４の連結解除状態に必っては、カ
ム軸２の回転動作により、第１・第３各ロツカアーム５
・７は各低速用カム３ａ・３ｂとの摺接に応じて揺動し
、各吸気弁１ａ・１ｂ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それぞ
れ開閉駆動される。この時、第２０ツカアーム６は高速
用カム４との１呂接により揺動するが、その揺動動作は
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、潤滑油通路３０、ロッカシャフト８の連通孔３２、
及び第３０ツカアーム７の油路３１を介して連結装置１
４の油圧室２９に高圧の油圧が供給される。これにより
、第１図に示されるように、第１ピストン２５は、コイ
ルばね２８の押圧力に抗して第２０ツカアーム６側に移
動し、第２ピストン２６は、第１ピストン２５に押され
て第１０ツカアーム５側に移動する。この結果、ストッ
パ２７の円板部２７ａが段部１９に当接するまで第１及
び第２ピストン２５・２６が共に移動し、第１ピストン
２５により第３０ツカアーム７と第２０ツカアーム６と
が連結され、第２ピストン２６により第２０ツカアーム
６と第１０ツカアーム５とが連結される。

以上のようにして、各ロッカアーム５〜７が連結装置１
４により相Ｕに連結された状態にあっては、高速用カム
４に周接した第２０ツカアーム６の揺動ωが最も大きく
なることから、第１及び第３０ツカアーム５・７は第２
０ツカアーム６と共に揺動する。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。

さて、上記した説明にてわかるように、上記実施例に於
ける動弁装置は、互いに隣接するロッカアームのガイド
孔間に跨がってピストンが移動することをもって両口ツ
カアームが連結される。従って、連結装置１４の作動は
、各ロッカアーム５〜７のカムスリッパ５ａ〜７ａが各
カム３ａ・３ｂ・４のベース内部分Ｂ１・Ｂ２に周接し
ている状態にて行われる。ところが、油圧の応答遅れ、
ピストンの慣性遅れなどが作用して、解除動作が完全に
なされないうちにバルブリフトを開始してしまうことが
ある。このようなとき、再びベース内部分に達するまで
各ロッカアーム間の連結を維持できれば実害は生じない
が、高速用カム４によるバルブリフト開始後に解除動作
が達成されると、第１・第３０ツカアーム５・７のカム
スリッパ５ａ・７ａと、低速用カム３ａ・３ｂとの間に
、低速用カム３ａ・３ｂと高速用カム４との揚程差分だ
け間隙が生じていることから、バルブスプリング１６ａ
・１６ｂの付勢力にて第１・第３０ツカアーム５・７が
低速用カム３゛ａ・３ｂに叩付けられ、衝撃音を発する
と同時に、弁の挙動が不連続となる。

そこで本発明に於いては、第５図に示すように、低速用
カム３ａ・３ｂの揚程曲線Ｃ［と、高速用カム４の揚程
曲線ＣＩとの開弁側の初期部分を互いに近接させるもの
としている。このようにすることにより、同一カム回転
角度に於ける低速用カム３ａ・３ｂと高速用カム４との
揚程差ｄを小さくすることかでき、よしんばバルブリフ
ト開始後に連結装置１４の解除かなされた場合にも、比
較的衝撃を低いレベルに抑制することができる。

尚、このような連結装置の作動遅れは、開弁方向初期の
部分にての発生類度の高いことが経験的に確められてい
る。従って、特に揚程曲線の緩衝部から、曲線が変曲す
る点に至る領域に於ける揚程曲線を適宜に設定すること
により、実質的なバルブタイミングに対しては影響を及
ぼすことなく対処することができる。

尚、本発明は、上記実施例に示した連結装置の構造に限
定されるものではなく、要すれば対応回転速度域毎に異
なるプロフィルに形成された複数のカムを有する動弁機
構に等しく適用し得るものであり、その他の部分の構造
に関しては、種々の変形態様にて実施することが可能で
ある。

［発明の効果］ このように本発明によれば、切換動作が不完全であった
場合に、高速用カムから低速用カムに乗り移る際に生ず
る衝撃音を緩和することが可能となることから、運転騒
音の増大、及び耐久性低下の要因を効果的に排除するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づき構成された弁作動状態切換装置
を有する動弁機構の高速運転時を一部切除して示す上面
図でおる。 第２図は同じく一部切除して示す側面図である。 第３図は低速運転時を示す第２図に於けるｍ−■線に沿
う断面図である。 第４図は第３図に於（プるＩＶ　−ＩＶ線に沿う断面図
である。 第５図は揚程曲線の一例でおる。 １ａ・１ｂ・・・吸気弁　２・・・カム軸３ａ・３ｂ・
・・低速用カム ４・・・高速用カム　　　５・・・第１０ツカアーム６
・・・第２０ツカアーム７・・・第３０ツカアーム５ａ
・６ａ・７ａ・・・カムスリッパ ８・・・ロッカシャフト　９ａ・９ｂ・・・タペットね
じ１０ａ・１０ｂ・・・ロックナツト １１・・・シリンダヘッド１１ａ・・・ガイド孔１２・
・・リフタ　　　　１２ａ・・・段部１２ｂ・・・リテ
ーナ　　１３ａ・・・小径ばね１３ｂ・・・大径ばね　
　１４・・・連結装置１５ａ・１５ｂ・・・リテーナ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の回転速度範囲に対応してそのカムプロフィ
   ルを設定された複数の回転カムと、燃焼室の吸気ポート
   或いは排気ポートに設置さればね手段により常時閉弁付
   勢されると共に前記カムにより開弁駆動される弁と、前
   記カムの揚程を前記弁に付与すべく前記複数のカムのそ
   れぞれに対応する複数の伝達部材と、これら伝達部材間
   の連結・非連結を選択的に切換える切換手段とを有する
   内燃機関の動弁機構であって、 前記複数のカムのカムプロフィルに於ける開弁方向につ
   いての揚程曲線の初期部分を、互いに近接させたことを
   特徴とする内燃機関の動弁機構。
2. （２）前記初期部分が、前記揚程曲線に於ける緩衝部の
   終了点から変曲点の近傍に至る部分であることを特徴と
   する第１請求項に記載の内燃機関の動弁機構。