JPH025045Y2

JPH025045Y2 -

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Publication number: JPH025045Y2
Application number: JP1983002326U
Authority: JP
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1990-02-07
Also published as: JPS59107908U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は多気筒内燃機関の一部の気筒の吸気弁
及び排気弁の弁作動を切換える弁作動切換装置に
関する。

吸気弁及び排気弁の弁作動の切換は、例えば気
筒数制御等に用いられており、ロツカシヤフトに
設けたロツカアームがロツカシヤフトの軸方向に
摺動してカムシヤフトに形成した一対のカムの一
方と選択的に係合することにより行なわれるもの
である（実開昭52−124307号等）。

そして、ロツカアームを軸方向に移動させるに
は電磁アクチユエータ、油圧アクチユエータなど
が利用され、油圧アクチユエータを利用した場合
を４気筒機関について第１図〜第３図で説明す
る。

第１図は弁作動切換システムの全体図、第２図
は第１図の要部拡大図、第３図は第２図の側面図
を示す。

図中１は吸気弁、２は排気弁、３はカムシヤフ
ト、４は稼動時用のプロフイルをもつカム４ａと
休止時用のプロフイルをもつカム４ｂとからなる
吸気弁１用のカム、５は稼動時用のプロフイルを
もつカム５ａと休止時用のプロフイルをもつカム
５ｂとからなる排気弁２用のカムである。６は吸
気弁１用のロツカアーム、７は排気弁２用のロツ
カアームである。

休止時用のカム４ｂ，５ｂのプロフイルは例え
ば排気弁２を全閉保持する一方吸気弁１を下死点
の近傍でわずかの期間開くように設定し、休止側
気筒の筒内に新気を調圧用に補充するようにして
いる。

これらのロツカアーム６，７は、ロツカブラケ
ツト８により支持されるロツカシヤフト９に回動
可能で且つ軸方向に移動可能に取付けられてい
る。１０はスペーサリングである。

そして、ロツカアーム６，７の両側のロツカブ
ラケツト８には単動形の油圧アクチユエータ１
１，１２が一体に形成され、アクチユエータ１１
の油圧室１１ａ、アクチユエータ１２の油圧室１
２ａの油圧に応じピストン１１ｂ，１２ｂがリフ
トしロツカアーム６，７が軸方向に移動して稼動
時用カム４ａ，５ａ又は休止時用カム４ｂ，５ｂ
のいずれかが選択されるようになつている。ま
た、図示しないが一方のロツカブラケツト８とロ
ツカアーム７との間にスプリングが介装されてお
り、機関始動時に油圧が上昇しない状態では通常
の全気筒稼動となるようロツカアーム６，７をカ
ム４ａ，５ａ側に付勢してある。尚、カム４ａ，
５ａはロツカアーム６，７の稼動量を少なくする
ため２つに分割されている。

次に、前記油圧室１１ａ，１２ａへの油圧の回
路について説明する。

オイルポンプ部１３は高圧のオイルポンプ１４
とチエツク弁１５から成り、オイルポンプ１４は
カムシヤフト３に取付けられたオイルポンプ駆動
カム１６と、該カム１６により駆動されるプラン
ジヤ１４ａとからなるオイルポンプであつて、図
示しないオイルギヤラリからチエツク弁１５を介
して吸入した油を油圧制御部１６に圧送する。

オイルポンプ１４の吐出側は後述するタイミン
グリフタ２９に接続されると共に、チエツク弁１
７を介してアキユムレータ１８に接続され、更に
このアキユムレータ１８からチエツク弁１９を介
して４ポート２位置の方向切換弁２０の供給側ポ
ートＰに接続されている。

方向切換弁２０はその両側の室ａ，ｂに後述す
るパイロツト弁２４から信号油圧が導かれ、この
信号油圧によつて切換えられて、供給側ポートＰ
が出力側ポートＡ又はＢのいずれかに接続される
ようになつている。ここで、出力側ポートＡは油
圧室１１ａに接続され、出力側ポートＢは油圧室
１２ａに接続されており、各油圧室１１ａ，１２
ａへはロツカブラケツト８に形成した通孔２１を
介して連通している。

また、方向切換弁２０には戻り側ポートＲが形
成されていて、供給側ポートＰが出力側ポートＡ
又はＢのいずれか一方と連通したとき、他方が戻
り側ポートＲと連通するようになつている。この
戻り側ポートＲはオイルギヤラリ側に接続される
と共にリリーフ弁２２を介してオイルタンク２３
に接続されている。

パイロツト弁２４は方向切換弁２０の出力側ポ
ートＡと油圧室１１ａとの間の油圧A₁と、出力
側ポートＢと油圧室１２ａとの間の油圧B₁とを
それぞれ絞り２５ａ，２５ｂを介して受け、これ
らの大小に応じて切換えられて、方向切換弁２０
の両側の室ａ又はｂのいずれか一方に油圧供給源
すなわちアキユムレータ１８の油圧を作用させ、
他方を戻り側すなわちオイルタンク２３と接続す
るようになつている。そして、この切換特性は、
方向切換弁２０が切換えられることにより変化し
た油圧A₁，B₁によりパイロツト弁２４が方向切
換弁２０を元の切換位置に戻すよう切換えられる
ようになつている。

一方、方向切換弁２０は、第２図及び第３図に
明瞭に示されるように軸方向に２つの溝２６ａ，
２６ｂを有し、これらの溝２６ａ，２６ｂのいず
れかにストツパ２７が係合している状態では、い
ずれかの切換位置にロツクされるようになつてい
る。ストツパ２７はスプリング２８により係合方
向に付勢されている。

そして、このロツク状態はタイミングリフタ２
９のピストン２９ａに連結された出力ロツド２９
ｂによりアーム３０を介してストツパ２７を前記
付勢方向と反対方向に回動することにより解除さ
れるようになつているが、アーム３０に連結され
た電磁アクチユエータ３１が吸引作動していると
きのみ、タイミングリフタ２９の出力ロツド２９
ｂがアーム３０と係合するようになつている。

タイミングリフタ２９はオイルポンプ１４の吐
出側圧力を直接ピストン２９ａに受け、オイルポ
ンプ１４のプランジヤ１４ａのリフト、つまりは
カムリフトと同期して出力ロツド２９ｂを往復動
させるようになつている。

電磁アクチユエータ３１は、アクセルペダル３
２の踏込量を検出するアクセルセンサ３３からの
信号を受ける制御回路３４により、高負荷条件か
ら低負荷条件に移つたとき、あるいは低負荷条件
から高負荷条件に移つたときに一定の時間通電さ
れるようになつている。

今、全気筒稼動状態にあり、方向切換弁２０が
図示の如く切換わつていて、油圧室１１ａの側に
油圧が導入されて、ロツカアーム６，７が図示の
如く稼動時用カム４ａ，５ａにより駆動されてい
るものとすると、パイロツト弁２４に作用する油
圧はA₁の方が大きいので、パイロツト弁２４は
図示の状態とは反対の状態へ切換えられ、これに
伴ない方向切換弁２０の室ａへ油圧を作用させる
ため、方向切換弁２０は図示状態とは反対の状態
へ切換わろうとするが、これはストツパ２７によ
り阻止されている。

この状態から運転条件の変化、すなわち負荷の
減少をアクセルセンサ３３の出力変化から制御回
路３４が検出すると、制御回路３４により電磁ア
クチユエータ３１が一定時間作動して、アーム３
０を第２図で左方に移動させるから、タイミング
リフタ２９の出力ロツド２９ｂとアーム３０とが
係合可能な状態になる。

一方、タイミングリフタ２９は前述の如くカム
リフトに同期して往復動するが、オイルポンプ駆
動カム１６の位相の設定により出力ロツド２９ｂ
が突出し、アーム３０を介してストツパ２７を回
動することにより、ストツパ２７を所定のクラン
ク角位置（たとえば下死点付近）で解除する。

ストツパ２７が解除されると、パイロツト弁２
４からの信号油圧により方向切換弁２０が第１図
で右方に切換えられ、切換わつた状態でびストツ
パ２７がかかつてロツクされる。なぜなら、タイ
ミングリフタ２９はアキユムレータ１８に再び油
圧が満たされるまではリフトしてこないし、また
電磁アクチユエータ３１はその間に再びオフとな
るからである。

そして、方向切換弁２０が切換わつた状態で
は、アキユムレータ１８からの油圧が油圧室１２
ａに供給され、油圧室１１ａの油圧は排出され
る。ここにおいて、第４図を参照し、＃２気筒で
は吸気弁１の通常リフトが下死点をすぎて終了す
ると、吸気弁１及び排気弁２共、ロツカアーム
６，７とカム４ａ，５ａとの接触面にクリアラン
スが生じるため、油圧室１２ａに供給されている
油圧によりロツカアーム６，７が休止時用カム４
ｂ，５ｂ側に一気に移動し、これによりこれらの
カム４ｂ，５ｂとロツカアーム６，７とが相対す
るようになる。また、＃３気筒では下死点前で既
に排気弁２の通常のリフトが開始されていて、下
死点付近で方向切換弁２０が切換わつても引続く
吸気弁１のリフトが終るまでは吸気弁１及び排気
弁２の少なくとも一方についてカム４ａ，５ａが
ロツカアーム６，７を駆動しており、バルブスプ
リング（図示せず）の荷重による摩擦力が大きい
ためロツカアーム６，７が軸方向へ移動すること
はないが、吸気弁１の通常のリフトが終了した時
点でクリアランスを生じることにより、同様に一
気に移動し、これにより切換が終了する（第４図
参照）。

また、方向切換弁２０が切換わるとパイロツト
弁２４に作動する油圧が逆転するので、パイロツ
ト弁２４が切換わり、パイロツト弁２４からの信
号油圧が方向切換弁２０を再び元の状態に戻すよ
うに作用する。但し、方向切換弁２０はストツパ
２７によりロツクされているので、実際には切換
わらず、次の切換に備えることになる。

このように予め信号油圧を切換えておくことに
より、切換に際しストツパ２７が解除されたとき
に方向切換弁２０が一気に切換わるので、応答性
を高めることができる。即ち、パイロツト弁２４
に電磁弁を用いた場合、その応答性は速いもので
も、10msecであり、高速運転時に切換える場合
に通常はネツクとなるが、上述のように予め切換
えておくならば応答速度は小さくても良く、ロツ
カアーム６，７が例えば弁リフトの直前に移動し
てロツカアーム６，７の移動が終了しないうちに
弁リフトが開始し、カム４，５とロツカアーム
６，７が一部分で接触して面圧が過大となり破損
するといつた現象を防止することが可能となる。

ところで、４気筒全ての吸気弁（または排気
弁）の弁作動を切換える場合、各気筒毎に吸気弁
（または排気弁）用のロツカアームを別個のタイ
ミングで移動させるためには単純に考え、１気筒
当り１組のアクチユエータが必要として合計４組
のアクチユエータが必要となり、これら４組のタ
イミングを最適にとるには装置が複雑になるとい
う問題があつた。

そこで本考案は、点火順序が＃１−＃３−＃４
−＃２である４気筒機関の場合、点火順序の連続
する１組の気筒（＃１気筒と＃２気筒並びに＃３
気筒と＃４気筒）が互いに隣接し、これら気筒の
吸気弁同士（または排気弁同士）が互いに時間的
に前後して作動することに着目し、隣接する気筒
の吸気弁（または排気弁）用のロツカアーム同士
を組合せ、一体的に移動させることにより、アク
チユエータの必要組数を少なくし、装置を簡単に
することを目的とする。

そこで本考案は、ロツカシヤフトの軸方向に摺
動可能な複数のロツカアームと、該複数のロツカ
アームに各々当接すると共に、カムシヤフトの軸
方向に並設した、各ロツカアーム用のプロフイル
の異なる複数のカムと、油圧に応動して前記ロツ
カアームをロツカシヤフトの軸方向に移動させ、
前記複数のロツカアームを各々前記複数のカムの
１つと選択的に係合させるアクチユエータと、運
転状態に応じて該アクチユエータへの油圧供給を
前記カムの回転に同期させて制御する制御手段と
を備え、点火時期の続く２つの気筒の吸気弁また
は排気弁用のロツカアーム同士をロツカシヤフト
軸方向に一体的に移動可能にし、かつ相対回転を
可能に連続すると共に、前記制御手段をして、こ
れら連続されたロツカアームが共に揺動しない回
転角の範囲で前記アクチユエータに油圧を供給さ
せるようにする。

以下図示実施例に基づいて説明する。

第５図〜第７図は本考案の一実施例を示し、第
５図は動弁機構の構造図、第６図は吸気弁及び排
気弁のリフト特性図、第７図は弁作動切換システ
ムの全体図である。

４気筒機関の点火順序を＃１−＃３−＃４−
＃２として、吸気弁及び排気弁のうち吸気弁だけ
を全気筒の弁作動について切換える場合を述べる
と、第５図中１は＃１気筒の吸気弁、２は＃１気
筒の排気弁、３５は＃２気筒の吸気弁、３６は
＃２気筒の排気弁で、＃１気筒と＃２気筒が隣接
している。

カムシヤフト３には吸気弁１用プロフイルの異
なる一対のカム３９ａ，３９ｂ（カム３９ａは高
速時用、カム３９ｂは低速時用）及び吸気弁３５
用のカム４１ａ，４１ｂ（カム４１ａは高速時用、
カム４１ｂは低速時用）がそれぞれカムシヤフト
３の軸方向（図で上下方向）に隣合わせに固定さ
れている。排気弁２，３６についてはこの例では
弁作動を切換えないので専用のカム４０，４２が
カムシヤフト３に固定されている。

吸気弁１用の一対のカム３９ａ，３９ｂ及び吸
気弁３５用の一対のカム４１ａ，４１ｂのプロフ
イルは高速時用カム３９ａ，４１ａに従うと、
吸、排気弁のオーバーラツプを大きくし、低速時
用カム３９ｂ，４１ｂに従うと、オーバーラツプ
を小さくするように設定している（第６図で実線
が吸気弁リフトを破線が排気弁リフトを示す）。

吸気弁１，３５用の各ロツカアーム６，３７
は、ロツカシヤフト９に対して揺動可能でかつロ
ツカシヤフト９の軸方向にも摺動し得るように設
けられ、さらに２つのロツカアーム６，３７の互
いに対向する側の側面間に、ロツカシヤフト９の
軸方向に摺動可能な円筒状のカラー４３が介在さ
れる。ここに、ロツカアームの一方、たとえば
＃１気筒用のロツカアーム６を図で下方に移動す
れば、このカラー４３を介して他方のロツカアー
ムも下方に移動するので、このカラー４３にて２
つのロツカアーム６，３７がロツカシヤフト９の
軸方向に一体的に移動可能に構成され、かつ相対
回動を可能に連接される。

また、２つのロツカアーム６，３７の互いに対
向しない間の側面には、図で上下より挾むように
して一組の油圧アクチユエータ４４，４５が配置
される。この一組のアクチユエータ４４，４５
は、連続された２つのロツカアーム６，３７をロ
ツカシヤフト９の軸方向に油圧に応動して移動さ
せるためのもので、たとえば上方に位置するアク
チユエータ４４のピストン４４ｂが下方に向け伸
び出した状態（図示状態）では、ロツカアーム
６，３７が高速時のカム３９ａ，４１ａと係合す
るのに対し、下方に位置するアクチユエータ４５
のピストン４５ｂが上方に伸び出した状態では、
低速時のカム３９ｂ，４１ｂと係合する。

一方、隣接する＃３，＃４気筒についても
＃１，＃２気筒について設けられた機構が設けら
れ、＃３，＃４気筒用のロツカアーム（図示せ
ず）も一組の油圧アクチユエータ４６，４７によ
り、ロツカシヤフト９の軸方向に移動され、高速
時のカム、低速時のカムのいずれか一方と選択的
に係合する。

これらの油圧アクチユエータ４４，４５，４
６，４７は油圧室４４ａ，４５ａ，４６ａ，４７
ａの油圧に応じピストン４４ｂ，４５ｂ，４６
ｂ，４７ｂをリフトするもので、一組のアクチユ
エータ４４，４５及び４６，４７への油圧回路を
第７図に示す。

電磁アクチユエータ３１は、ここでは第１図の
ように負荷センサ（アクセルセンサ３３）からで
はなく、回転速度を検出する回転速度センサ４８
からの信号を受ける制御回路３４により、高速運
転域から低速運転域に移つたとき、あるいは低速
運転域から高速運転域に移つたときに一定の時間
通電されるようになつている。

その他の構成要素は第１図と同一なので、同一
構成要素には同一符号を付して説明は省略する。

次に作用を説明する。

高速運転域では、方向切換弁２０は図示のよう
に切換わつていて、油圧室４４ａ，４６ａに高圧
の油圧が導入され、＃１，＃２気筒の吸気弁用ロ
ツカアーム６，３７が図示（第５図）のように高
速時用カム３９ａ，４１ａにより駆動され、また
＃３，＃４気筒の吸気弁用ロツカアームも図示し
ないが高速時用カムにより駆動されるため、高速
運転域では吸、排気弁のオーバーラツプが大き
く、吸入空気量の充填効率を高めて機関出力を増
大している。この時パイロツト弁２４に作用する
油圧はA₁の方が大きいので、パイロツト弁２４
は図示の状態にあり、方向切換弁２０の室ａへ油
圧を作用させるため、方向切換弁２０は図示状態
とは反対の状態へ切換わろうとするが、これはス
トツパ２７により阻止されている。

この状態から運転域の変化、すなわち回転速度
の減少を回転速度センサ４８の出力変化から作動
回路３４が検出すると、制御回路３４により電磁
アクチユエータ３１が一定時間作動して、アーム
３０を左方に移動させるから、タイミングリフタ
２９の出力ロツド２９ｂとアーム３０とが係合可
能な状態になる。

一方、タイミングリフタ２９はオイルポンプ駆
動カム１６のカムリフトに同期して往復動し、こ
のカム１６の位相の設定により出力ロツド２９ｂ
が突出し、アーム３０を介してストツパ２７を回
動することにより、ストツパ２７を所定のクラン
ク角位置（下死点付近、たとえば第８図において
は180度、450度の付近）で解除する。

ストツパ２７が解除されると、パイロツト弁２
４からの信号油圧により方向切換弁２０が右方に
切換えられ、切換わつた状態で再びストツパ２７
がかかつてロツクされる。

そして、方向切換弁２０が切換わつた状態で
は、アキユムレータ１８からの油圧が油圧室４５
ａ，４７ａに供給され、油圧室４４ａ，４６ａの
油圧は排出される。

ここで第８図を参照し、＃１，＃２気筒では
180度付近でストツパ２７が解除されても、＃１
気筒の吸気弁１の高速時のリフトが終了していな
いため、ロツカアーム６，３７がロツカシヤフト
９の軸方向に移動されることはないが、180度を
すぎてその高速時のリフトが終了すると、２つの
ロツカアーム６，３７とも揺動されず、カム３９
ａ，４１ａとの接触面にクリアランスが生じるた
め、油圧室４５ａに供給されている油圧によりロ
ツカアーム６，３７が低速時用カム３９ｂ，４１
ｂ側に一気に移動し、これによりこれらのカム３
９ｂ，４１ｂとロツカアーム６，３７とが相対す
るようになる。

また、＃３気筒では180度手前で既に吸気弁の
高速時のリフトが開始されていて、180度付近で
方向切換弁２０が切換わつても引続く＃４気筒の
吸気弁の高速時のリフトが終るまでは＃３，＃４
気筒の吸気弁の少なくとも一方について高速時用
カムがロツカアームを駆動しており、バルブスプ
リング（図示せず）の荷重による摩擦力が大きい
ためロツカアームが軸方向へ移動することはない
が、＃４気筒の吸気弁の高速時のリフトが終了し
た時点でクリアランスを生じることにより、同様
に一気に移動し、これにより切換が終了する。

切換終了後には＃１，＃２気筒の吸気弁用ロツ
カアーム６，３７が第５図の図示状態から反対の
状態に移動しており、低速時用カム３９ｂ，４１
ｂにより駆動され、また＃３，＃４気筒の吸気弁
用ロツカアームも図示しないが低速時用カムによ
り駆動されるため、吸、排気弁はオーバーラツプ
を小さくしており、絞弁開度が小さい状態での排
気の逆流を防ぎ、低速運転域でも充填効率を高め
て機関出力を維持することになる。

このように、２つの気筒分のロツカアーム６，
３７を移動させるのに２つのアクチユエータ４
４，４５で行うようにしたので、４気筒の場合油
圧アクチユエータは２組で済み、従来例と比較し
て半減している。

ここでは吸気弁の作動のみを切換える場合を説
明したが、排気弁の作動のみを切換えてもよく、
また、排気弁についても吸気弁と同様な機構を設
け、排気弁用の一対のカムについて高速時用カム
は第６図上の破線の弁リフトを、低速時用カムは
第６図下の一点鎖線の弁リフトを与え、吸、排気
弁共に切換えるようにすれば、低速運転域での
吸、排気弁のオーバーラツプが更に小さくなり、
充填効率を高く維持することが出来る。

なお、本考案は点火順序が前述した＃１−＃３
−＃４−＃２以外にも＃１−＃２−＃４−＃３で
あれば本考案は同様に適用され、有効である。し
かし６気筒機関になると、点火順序は一般に＃１
−＃４−＃２−＃６−＃３−＃５又は＃１−＃５
−＃３−＃６−＃２−＃４となり、点火順序の連
続する１組の気筒は間に２気筒分置いて隣合うこ
とになり、これらを組合せることは物理的に無理
が生ずる。

また、実施例では、単動形の油圧アクチユエー
タで構成したため、２気筒分につき２つのアクチ
ユエータが必要となつているが、複動形の油圧ア
クチユエータを用いれば、２気筒分につき１個で
足りることはいうまでもない。

以上のように本考案は点火順序の続く２つ気筒
について、それら気筒の吸気弁または排気弁用の
ロツカアーム同士を相対回転可能に連続すると共
に、これら連続されたロツカアームを共に揺動し
ない回転角の範囲でロツカシヤフトの軸方向に一
体的に移動させるようにしたので、ロツカアーム
を移動させるアクチユエータの組数が減少し、弁
作動切換の機構が簡単になるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の弁作動切換装置のシステム全体
図、第２図は第１図の要部拡大図、第３図は第２
図の側面図、第４図はロツカアーム移動タイミン
グの説明図、第５図は本考案による弁作動切換装
置の第１実施例を示す平面図、第６図は同上の弁
リフトの特性図、第７図は同上のシステム全体
図、第８図は同上のロツカアーム移動タイミング
の説明図である。１，３５……吸気弁、２，３６……排気弁、３
……カムシヤフト、６，３７……吸気弁用ロツカ
アーム、７，３８……排気弁用ロツカアーム、９
……ロツカシヤフト、１４……オイルポンプ、１
６……油圧制御部、３９ａ，４１ａ……高速時用
カム、３９ｂ，４１ｂ……低速時用カム、４４，
４５，４６，４７……アクチユエータ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ロツカシヤフトの軸方向に摺動可能な複数のロ
ツカアームと、該複数のロツカアームに各々当接
すると共に、カムシヤフトの軸方向に並設した、
各ロツカアーム用のプロフイルの異なる複数のカ
ムと、油圧に応動して前記ロツカアームをロツカ
シヤフトの軸方向に移動させ、前記複数のロツカ
アームを各々前記複数のカムの１つと選択的に係
合させるアクチユエータと、運転状態に応じて該
アクチユエータへの油圧供給を前記カムの回転に
同期させて制御する制御手段とを備え、点火時期
の続く２つの気筒の吸気弁または排気弁用のロツ
カアーム同士をロツカシヤフト軸方向に一体的に
移動可能にし、かつ相対回転を可能に連接すると
共に、前記制御手段は、これら連接されたロツカ
アームが共に揺動しない回転角の範囲で前記アク
チユエータに油圧を供給させたことを特徴とする
内燃機関の弁作動切換装置。