JPH0252085B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は内燃機関の回転速度に応じて吸気弁或
いは排気弁の作動時期を段階的に変化させるため
の切換装置に関する。

＜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
を所定のサイクルに応じて行なわせるために、４
サイクル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・プーリなどを用いて
連結駆動さ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されている。

一方、気筒毎に複数の吸気弁或いは排気弁を設
け、低速運転時には一方の吸気弁、或いは排気弁
を作動させ、高速運転時にはすべての弁を作動さ
せ、同時にこれら弁の作動タイミングを機関の回
転速度に応じて変化させることにより、広い運転
範囲に亘つて燃焼室への混合気の充填効率を向上
させる技術が、例えば本出願人による特開昭61−
19911号公報などに提案されている。

ところで、このような弁作動時期切換装置を駆
動する動力発生源として、機関のクランク軸に連
結されたオイルポンプにて圧送される潤滑油を流
用し、電磁弁などを介して切換装置を電気的に制
御することが考えられる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかるに、電気制御回路や電磁弁などの不具合
により、機関高速回転域に於て切換装置の制御が
不能となり、高速運転時にも低速域対応のままで
運転される事態が生じた場合には、点火時期や空
燃比のバランスが適正値から大幅にはずれ、エン
ジン不調を引き起すことが考えられる。

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の
主な目的は、電気制御回路或いは電磁弁などに異
常事態を生じた際にも、比較的安定した運転状態
を維持することの可能な内燃機関の弁作動時期切
換装置を提供することにある。

＜問題点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、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、クランク軸
と同期回転するカムにより開弁駆動される吸気弁
または排気弁の弁作動時期を、機関の低速運転に
適合した第１の状態と、高速運転に適合した第２
の状態との間で油圧駆動により段階的に選択切換
するための内燃機関の弁作動時期切換装置であつ
て、前記第１の状態側に向けて常時付勢する付勢
手段と、機関回転速度の増大に応じて吐出圧が増
大する油圧発生装置とを有すると共に、前記吐出
圧が所定値以上の状態に於て前記第２の状態側に
変位し得るようにされていることを特徴とする内
燃機関の弁作動時期切換装置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、低速回転域に於ては油圧が
低下するため、付勢手段により低速域適合側が選
択され、油圧が高まる高速回転域に於ては、高速
域適合側が選択される。

＜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
ており、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せるカ
ム軸２に一体的に設けられた卵形断面をなす一対
の低速用カム３ａ，３ｂ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３ロツカア
ーム５〜７との働きにより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と同様に開閉駆動される。

第１〜第３ロツカアーム５〜７は、カム軸２の
下方に該カム軸２に平行に固設されたロツカシヤ
フト８に揺動自在なように互いに隣接して枢支さ
れているが、第１及び第３ロツカアーム５，７は
基本的に同一形状とされ、その基部がロツカシヤ
フト８に枢支され、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。これら両ロ
ツカアーム５，７の遊端部には、各吸気弁１ａ，
１ｂの上端に当接するタペツトねじ９ａ，９ｂが
それぞれ進退可能なように螺着されており、該タ
ペツトねじはロツクナツト１０ａ，１０ｂにより
緩み止めされている。

第２ロツカアーム６は、第１及び第３ロツカア
ーム５，７間でロツカシヤフト８に枢支されてい
る。この第２ロツカアーム６は、ロツカシヤフト
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２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
リツパ６ａが形成され、その端部下面には、シリ
ンダヘツド１１に穿設されたガイド孔１１ａに摺
合するリフタ１２の上端面が当接している。そし
てリフタ１２の内面とガイド孔１１ａの底面との
間には、コイルばね１３が縮設され、リフタ１２
を常時上向きに付勢しており、これにより第２ロ
ツカアーム６のカムスリツパ６ａが、高速用カム
４に常時摺接するようにされている。

前記したようにカム軸２は、機関本体の上方に
回転自在なように枢支されており、第１、第３ロ
ツカアーム５，７に対応する低速用カム３ａ，３
ｂと、第２ロツカアーム６に対応する高速用カム
４とが一体的に連設されている。そして第３図に
良く示されているように、低速用カム３ａ，３ｂ
は比較的小さな揚程を有し、機関の低速運転時に
適合したカムプロフイルに形成されており、第
１、第３ロツカアーム５，７の上面に形成された
カムスリツパ５ａ，７ａにその外周面を摺接し得
るようにされている。また高速用カム４は、低速
用カム３ａ，３ｂに比して、より広角度に亘る大
きな揚程を有した高速運転時に適合したカムプロ
フイルに形成されており、前記したように第２ロ
ツカアーム６のカムスリツパ６ａにその外周面を
摺接している。尚、第３図に於てリフタ１２は図
示省略されている。

これら第１〜第３ロツカアーム５〜７は、各ロ
ツカアーム５〜７の中央部を貫通してロツカシヤ
フト８と平行に穿設された孔内に装着された後記
する切換装置１４により、一体的に揺動し得る状
態と、相対変位し得る状態とを切換可能なように
されている。

一方、両吸気弁１ａ，１ｂの上部には、リテー
ナ１５ａ，１５ｂがそれぞれ設けられており、こ
れらリテーナ１５ａ，１５ｂと機関本体との間
に、両吸気弁１ａ，１ｂのステム部を囲繞するバ
ルブスプリング１６ａ，１６ｂが介装されてお
り、両弁１ａ，１ｂを閉弁方向、即ち第３図に於
ける上方に向けて付勢している。

第４図及び第５図に良く示されるように、第１
ロツカアーム５には、第２ロツカアーム６側に向
けて開放する第１ガイド孔１７が、ロツカシヤフ
ト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が形成されている。

第２ロツカアーム６には、第１ロツカアーム５
の第１ガイド孔１７に連通する第２ガイド孔２０
が両側面間を貫通して穿設されている。

第３ロツカアーム７には、第２ガイド孔２０に
連通する第３ガイド孔２１が穿設されている。こ
の第３ガイド孔２１の底部側は、第１ガイド孔１
７と同様に段部２２と小径部２３とが形成され、
更に第３ガイド孔２１の底壁を貫通する小径の貫
通孔２４が、第３ガイド孔２１と同心にて穿設さ
れている。

これら第１〜第３ガイド孔１７，２０，２１の
内部には、第１及び第２ロツカアーム５，６を連
結する位置及びそ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２及び第３ロツカ
アーム６，７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ツ
パ２７と、両ピストン２５，２６を常時連結解除
位置側に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１ガイド孔１７と第２ガ
イド孔２０に摺合し、これにより第１ガイド孔１
７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、ロツカシヤフト
８内には、後記する油圧供給装置に連通する一対
の通路３０，３１が穿設されており、第１ロツカ
アーム５の油圧室２９に連通するように穿設され
た油路３２と、ロツカシヤフト８の周壁に穿設さ
れた連通孔３３とを介して、第１ロツカアーム５
の揺動状態の如何に拘らず、一方の作動油供給通
路３０から供給される作動油を、常に油圧室２９
内に導入し得るようにされている。そして他方の
潤滑油供給通路３１から供給される潤滑油によ
り、各ロツカアーム５〜７の枢支部の潤滑が行な
われ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１ガイド孔１７内の段部１９に当接した際
に、その他端が第１ロツカアーム５の第２ロツカ
アーム６に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２０の全長に等しくされており、第２ガ
イド孔２０と第３ガイド孔２１とに摺合し得るよ
うにされている。

ストツパ２７は、一端に第３ガイド孔２１に摺
合する円板部２７ａが形成され、他端に貫通孔２
４に挿通する案内棒２７ｂが形成されている。更
にストツパ２７の円板部２７ａと第３ガイド孔２
１の小径部２３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２８が縮設されて
いる。このコイルばね２８は、油圧室２９に作用
する油圧がある所定値以上に達すると撓むように
されている。

第６図は上記実施例に対する油圧供給経路を図
式的に示しており、例えば機関のクランク軸に連
結され潤滑油ポンプ４０から吐出される潤滑油
は、リリーフ弁４１を介して途中で分岐され、一
方は逆止弁４２及び電磁弁４３を介してロツカシ
ヤフト８内の作動油供給通路３０に供給され、他
方は潤滑油供給通路３１に供給される。尚、この
ポンプ４０の吐出圧特性は、機関回転速度の増大
に対応して増大するように定められている。

一方、電磁弁４３は、制御回路４５からの制御
信号により動作の制御が行なわれる。制御回路４
５には、機関回転速度Ne、クランク軸回転角度
Twなどを入力し、制御回路内部に設定された所
定の条件に応じて切換装置１４の動作制御が行な
われるようにされている。

次に以上説明した本装置の作動の要領について
説明する。

第４〜６図を参照して、機関の中低速度域にあ
つては、電磁弁４３を励磁することにより、作動
油供給通路３０には油圧が供給されず、各ピスト
ン２５，２６はコイルばね２８の付勢力により第
４図に示すように各ガイド孔１７，２０内に整合
し、従つて各ロツカアーム５〜７は互いに相対角
変位が可能である。

このような切換装置１４の連結解除状態にあつ
ては、カム軸２の回転動作により、第１、第３ロ
ツカアーム５，７は低速用カム３ａ，３ｂとの摺
接に応じて揺動し、両吸気弁１ａ，１ｂがその開
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開閉駆動される。この
時、第２ロツカアーム６は高速用カム４との摺接
により揺動するが、その揺動動作は両吸気弁１
ａ，１ｂの作動に何の影響も及ぼさない。

一方、流体通路３１には常時潤滑油が圧送され
ており、図示されない油孔を介してロツカシヤフ
ト８と各ロツカアーム５〜７間が潤滑される機関
の高速運転に際しては、電磁弁４３を消磁するこ
とにより、作動油供給通路３０、ロツカシヤフト
８の連通孔３３、及び油路３２を介して切換装置
１４の油圧室２９に作動油圧が供給される。これ
により、第５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２ロ
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３ロツカアーム７
側に移動する。この結果、ストツパ２７の一端が
段部２２に当接するまで第１及び第２ピストン２
５，２６が共に移動し、第１ピストン２５により
第１及び第２ロツカアーム５，６が連結され、第
２ピストン２６により第２及び第３ロツカアーム
６，７が連結される。

以上のようにして、第１〜第３ロツカアーム５
〜７が切換装置１４により相互に連結された状態
にあつては、高速用カム４に摺接した第２ロツカ
アーム６の揺動量が最も大きくなることから、第
１及び第３ロツカアーム５，７は第２ロツカアー
ム６と共に揺動する。従つて、両吸気弁１ａ，１
ｂが、高速用カム４のカムプロフイルに従つてそ
の開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。

低速運転時に制御回路４５、或いは電磁弁４３
に不具合が生じた場合、電磁弁４３は消磁状態と
なつて作動油が通路３０内に流入することとなる
が、ポンプ４０の吐出圧がコイルばね２８の付勢
力に打ち勝つに充分上昇せず、各ピストン２５，
２６は低速域に対応した状態を維持している。

この状態より機関回転速度を増大させると、そ
れに従つてポンプ吐出圧が増大し、油圧が所定の
圧力に達するとコイルばね２８の付勢力に打ち勝
つて各ピストン２５，２６が高速域適合側に移動
し、適正な弁作動時期にて機関が運転される。

次に、高速運転時に同様な不具合が生じた場合
には、電磁弁の状態に何ら変化はなく、正常な運
転が維持できる。この状態から減速すると、ポン
プ吐出圧の低下により切換装置１４の各ピストン
２５，２６がコイルばね２８の付勢力により変位
し、自然に低速域に適合した弁作動時期にて運転
されるようになる。

このように、切換装置１４を作動させるに適し
た機関回転速度近辺で発生するポンプの吐出圧と
切換装置１４を低速域対応側に向けて付勢するコ
イルばね２８の付勢力とのバランスを、制御装置
４５に設定された切換時期に対応させて定めるこ
とにより、電磁弁４３或いは制御装置４５に不具
合があつた場合にも、安定側にて運転を続行する
ことが可能となる。

上記実施例に於ては、３分割ロツカアームにて
２弁共に作動時期を切換えるものについて説明し
たが、本発明は、２分割ロツカアームにて、所定
の回転速度で一方の弁を休止するように構成され
た弁作動時期切換装置にも等しく応用可能であ
る。

＜発明の効果＞ このように本発明によれば、何ら構造を煩雑化
することなく電気系統に不具合が生じた際にも、
切換装置が安定側に作動することから、弁作動時
期切換装置の信頼性を向上する上に多大な効果を
奏することができる。

【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時期
切換装置を有する動弁機構の上面図である。第２
図は第１図に於ける−線に沿う断面図であ
る。第３図は第１図に於ける矢視図である。第
４図は低速運転時を示す第３図に於ける−線
に沿う断面図である。第５図は高速運転時を示す
第４図と同様な断面図である。第６図は油圧回路
の一実施例である。 １ａ，１ｂ……吸気弁、２……カム軸、３ａ，
３ｂ……低速用カム、４……高速用カム、５……
第１ロツカアーム、６……第２ロツカアーム、７
……第３ロツカアーム、５ａ，６ａ，７ａ……カ
ムスリツパ、８……ロツカシヤフト、９ａ，９ｂ
……タペツトねじ、１０ａ，１０ｂ……ロツクナ
ツト、１１……シリンダヘツド、１１ａ……ガイ
ド孔、１２……リフタ、１３……コイルばね、１
４……切換装置、１５ａ，１５ｂ……リテーナ、
１６ａ，１６ｂ……バルブスプリング、１７……
第１ガイド孔、１８……小径部、１９……段部、
２０……第２ガイド孔、２１……第３ガイド孔、
２２……段部、２３……小径部、２５……第１ピ
ストン、２６……第２ピストン、２７……ストツ
パ、２８……コイルばね、２９……油圧室、３０
……作動油供給通路、３１……潤滑油供給通路、
３２……油路、３３……連通孔、４０……潤滑油
ポンプ、４１……リリーフ弁、４２……逆止弁、
４３……電磁弁、４５……制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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、クランク軸と同期回転するカムにより開弁駆
   動される吸気弁または排気弁の弁作動時期を、機
   関の低速運転に適合した第１の状態と、高速運転
   に適合した第２の状態との間で油圧駆動により段
   階的に選択切換するための内燃機関の弁作動時期
   切換装置であつて、 前記第１の状態側に向けて常時付勢する付勢手
   段と、 機関回転速度の増大に応じて吐出圧が増大する
   油圧発生装置とを有すると共に、 前記吐出圧が所定値以上の状態に於て前記第２
   の状態側に変位し得るようにされていることを特
   徴とする内燃機関の弁作動時期切換装置。 ２ 前記切換装置に対する油圧供給路に油圧を断
   続すべく電磁弁が設けられ、該電磁弁が消磁状態
   にて前記切換装置に油圧が供給されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の
   弁作動時期切換装置。