JPH0315765Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の可変バルブタイミング装置
に関し、さらに具体的には一つの開閉弁（吸気弁
あるいは排気弁）に２種類の動弁カムを切換作動
させる形式の動弁装置であつて、作動が円滑で耐
久性に富み、吸気系での吹返し音発生のおそれも
ない内燃機関の可変バルブタイミング装置に関す
る。

高低いずれかの回転域においても高い効率で運
転できるように、１つの開閉弁に対し、２種類の
動弁カムを切換作動させる内燃機関の動弁装置が
開発されているが、特公昭44−26485号公報に記
載されているような従来のこの種の動弁装置は、
同一軸線上に配置した２種類の動弁カムを１つの
ロツカアームに切換えて作動させる際、２種類の
位相を考慮することなしにロツカアーム上に動弁
カムのいずれか一方を臨ませることになるため、
一方の動弁カムが移動することによつて他方の動
弁カムがロツカアームに干渉したり、また、一方
の動弁カムが開閉弁をリフトしているとき、動弁
カムが移動されて、他方の動弁カムのベース径部
分がロツカアームに臨むと、急激に閉弁状態とな
つて弁体あるいはバルブシートに破損や摩耗が生
じる。さらに、エンジンのシリンダ内圧が大気圧
よりも高い状態にあるときに吸気弁が開弁して、
シリンダ内の空気が吸気系に圧力波として逆流す
ると、吸気系に著しく不快な吹き返し音が発生す
るなどの問題があつた。

前記問題はいずれも２種類の動弁カムを位相を
考慮せずに移動させることに原因があるので、前
記動弁カムの位相を電気的に検出して、移動タイ
ミングを同期化することが試みられた、しかし、
電磁弁によつて動弁カム移動のための作動流体の
通路を開閉することになるので、開弁タイミング
許容誤差時間に対する電磁弁の応答遅れや電磁弁
の製品精度のばらつきが大きく影響し、低速から
高速までの広回転域に亘つてはシステムの成立が
困難である。

また、電磁弁の応答性を向上させるには電磁弁
をシリンダの近くに置くことが要求されるが、シ
リンダの近傍は高温である上に振動が大きいた
め、電磁弁の耐久性が著しく低下する。さらに、
各シリンダごとに高性能電磁弁を設ける必要があ
り、著しく不経済となるなどの問題があつた。

さらに、特開昭58−91317号公報に記載されてい
る可変バルブタイミング機構のように、各開閉弁
毎に選択的切換装置を備えるものでは、部品点数
が多くなり、設置スペースも大幅に増大し、開閉
弁としての吸気弁と排気弁が極めて近接して配設
される多気筒内燃機関にとつて実施が困難となる
問題があつた。

本考案の目的は、前記の問題点をすべて解消し
た内燃機関の可変バルブタイミング装置を提供す
ることにあり、内燃機関の各気筒毎に設けられて
いる各開閉弁にロツカアームを介して作用するカ
ム山が同一軸上に複数個設けられたカムと、該カ
ムを流体圧により軸方向に移動させるアクチユエ
ータと、カムの回転に同期されておりかつ前記カ
ムの全てがベース径部で前記ロツカアームに接す
る位置にあるときのみ前記アクチユエータへの流
体圧を給排する流体圧給排制御手段とを備えたこ
とによつて目的の達成を図つた点に特微がある。

以下、本考案の装置の実施例について図面を参
照しながら説明する。第１図には本考案装置の第
１実施例を縦断側面図で示し、第２図にはタイミ
ングバルブ部分及び排気弁用動弁カム部分を縦断
正面図で示している。カム軸１にスプライン嵌合
したカムユニツト２は吸気弁開閉用のロツカアー
ム３への切換作動を自在とした２種類の動弁カム
４，５と、排気弁開閉用のロツカアーム６への切
換作動を自在とした２種類の動弁カム７，８と、
カムユニツト２を軸線方向に移動するためのフオ
ーク９を掛合する周溝１０と、カム軸支持のため
のブラケツト１１に掛合する周溝１２を有してな
る。なお、前記カムユニツト２は内燃機関の各気
筒毎に設けられている。前記フオーク９はカム軸
１に平行とした杆部材１３にピン１４を使用して
固着してある。杆部材１３は前記ブラケツト１１
に形成した円筒部１５内に挿入するピストン１６
を一体に形成してあり、ブラケツト１１の上部に
形成したアクチユエータ１７の孔１８に挿入する
制御軸部１９をピストン１６の中心部から突設し
てある。アクチユエータ１７には前記孔１８と軸
線が直交する弁孔２０と２１を設けてある。弁孔
２０はメインバルブ２２用の弁孔であり、弁孔２
１はタイミングバルブ２３用の弁孔である。前記
制御軸部１９はピストン１６に近い基部と先端部
とに周溝２４，２５をそれぞれ設けてある。周溝
２４，２５は弁孔２０に落し込んであるボール２
６の一部が陥入する溝であり、ボール２６の陥入
によりそれぞれ杆部材１３の軸線方向移動の極限
位置を定め、ボール２６は杆部材１３が極限位置
間を移動する間だけ第３図に示すように周溝２
４，２５外にある。メインバルブ２２とタイミン
グバルブ２３は、それぞればね２７，２８に押さ
れて弁孔２０と２１を閉じる習性を与えられてい
る。前記制御軸部１９は第４図に拡大縦断面図で
示してあるように、両側面を削落してあり、孔１
８とで流体通路ａを形成する。

一方、メインバルブ２２とタイミングバルブ２
３は軸部を第５図に拡大水平断面図で示してある
ように、十字断面軸としてあり流体通路ｂを形成
する。前記タイミングバルブ２３で開閉される弁
孔２１は杆部材１３を両極限の停止位置から移動
させる流体圧供給系路の第１系路を形成し、この
第１系路を開閉するタイミングバルブ２３はカム
ユニツト２に形成したタイミングカム２９により
開閉される。また、メインバルブ２２で開閉され
る弁孔２０は杆部材が両極限の中間位置にあると
き開く第２系路を形成する。そして、上記第１系
路と第２系路で流体圧供給装置を構成する。

前記第１、第２系路はアクチユエータ１７の気
室３０において互いに連通し、この気室３０は高
圧タンク３１と結んだ配管３２に通じ、この配管
の中間部に給排圧切換用電磁弁３３を設けてあ
る。電磁弁３３はコントロールユニツト３４から
の信号により切換開閉され、さらにコントロール
ユニツト３４には、エンジンスピード、エンジン
負荷、アクセルペダルオン・オフ、クラツチペダ
ルオン・オフ、車速、エキゾーストブレーキ信号
その他の検出信号が入力され、比較、演算された
結果の信号が前記電磁弁３３に出力される。

なお、図中、符号３５は杆部材１３に作用する
圧縮コイルばね、３６は通気路、３７は排気弁ス
テムである。

前記の構成からなる本考案装置は、コントロー
ルユニツト３４からの信号で電磁弁３３が切換
り、高圧タンク３１内からの高圧流体（例えば空
気）が気室３０に達している状態でカム軸１の回
動によりタイミングカム２９がタイミングバルブ
２３を押上げると、気室３０内の高圧空気は弁孔
２１内の流体通路ｂを経て、孔１８内の流体通路
ａに入り、ピストン１６を押す。

ピストン１６が押されると、このピストンを一
部に形成した杆部材１３が圧縮コイルばね３５に
抗して第１図の状態から左方に移動する。

第１図に示した状態ではボール２６が杆部材１
３の一部をなす制御軸部１９の周溝２４に陥入し
ていて、杆部材１３を一方の極限位置に保持して
いるが、いま、杆部材１３が左方に移動される
と、ボール２６は弁孔２０内に押上げられ、第３
図中に示すように制御軸部１９の周面に接し、メ
インバルブ２２をばね２７に抗して押上げる。メ
インバルブ２２が押上げられると、気室３０内の
高圧空気は弁孔２０の流体通路ｂに入り、通気路
３６を経て円筒部１５内に達し、ピストン１６を
押す。メインバルブ２２の開放により高圧空気に
押されるピストン１６をもつ杆部材１３はやがて
他方の極限位置に達し、このときボール２６が周
溝２５に陥入して杆部材１３の移動を阻止する。
この間メインバルブ２２は開放状態にあるが、ボ
ール２６が周溝２５に陥入する前にタイミングカ
ム２９がタイミングバルブ２３を押上げない状態
に戻つていることからして、ピストン１６を押し
ている高圧空気はメインバルブ２２の開放によつ
て円筒部１５内に供給されていることになる。

前記杆部材１３の移動によつてロツカアーム３
に臨む動弁カムは４から５に代り、ロツカアーム
６に臨む動弁カムは７から８に代る。即ち、動弁
カム４，７が例えば低速時の吸排気タイミングを
最も望ましい状態にするプロフイールをもち、動
弁カム５，８が高速時の吸排気タイミングを最も
望ましい状態にするフロフイールをもつとすれ
ば、前記電磁弁３３が気室３０に高圧空気を提供
する状態に切換えられる時期は動弁カムの切換を
行なうとき、切換つた状態を継続する間となる。

つぎに第１図に示す状態、即ち、ロツカアーム
３に動弁カム４が臨み、ロツカアーム６に動弁カ
ム７が臨む状態に戻るには、まずコントロールユ
ニツト３４からの信号で電磁弁３３が切換えら
れ、気室３０内が大気圧となる。気室内３０が大
気圧になつた状態でタイミングカム２９によりタ
イミングバルブ２３が押上げられると、円筒部１
５内にあつてピストン１６を押していた高圧空気
は孔１８の流体通路ａから弁孔２１の流体通路ｂ
を経て気室３０に流れ、さらに電磁弁３３から外
部に放散される。即ち、ピストン１６を押してい
た高圧空気が消滅するので、杆部材１３は圧縮コ
イルばね３５に押されて移動し、周溝２５に陥入
していたボール２６を周溝外に押出すことにより
メインバルブ２２を開放したのち、ボール２６に
周溝２４が臨んだ位置で停止する。この状態では
ボール２６は周溝２４に陥入し、電磁弁３３が切
換らない限り、ロツカアーム３には動弁カム４が
作動し、ロツカアーム６には動弁カム７が作動す
る状態に保たれる。

前記のようにして２種類の動弁カムが切換使用
されるが、その切換作動は、カム軸１の回転位相
に同期して開閉するタイミングバルブをもつた第
１系路と、カム軸１の軸線方向移動に同期して開
閉されるメインバルブをもつた第２系路とからな
る流体圧供給系路により、かつ、動弁カムの切換
はコントロールユニツトからの信号による電磁弁
の切換によるので、ロツカアームと２種類の動弁
カムとを干渉させるおそれがなく、常に動弁カム
をベース径部においてロツカアームに臨ませるこ
とが可能となる。

第６図にアクチユエータ１７部分を縦断側面図
で示した第２実施例は、タイミングバルブとメイ
ンバルブをチエツクボール弁３８，３９、ブツシ
ユロツド３８Ａ，３９Ａに代えて、第１系路とな
る弁孔２１が開かれたとき気室３０内の高圧空気
が弁孔２１から、弁孔２１と２０を連通する孔４
０を通じて弁孔２０に入つたのち通気路３６を経
て円筒部１５に達し、ピストン１６を押すように
した点が第１実施例と異る。

なお、杆部材１３を第６図に示す状態に戻すに
は気室３０内を大気圧にするべく電磁弁（第１図
中に符号３３で示す）を切換えるが、この切換は
同じく第１図中に示したコントロールユニツト３
４からの信号による。

第７図にアクチユエータ１７部分を縦断側面図
で示し、第８図に第７図−矢視断面図で示し
た第３実施例は第１系路による流体圧の給排にタ
イミングバルブによる開閉方式を採らず、カム軸
１の中心に穿設した通気路４１からの分岐路４２
がブラケツト１１側の溝４３に合致するごとに給
排気が行われるようにして、カム軸の回転位相に
同期した動弁カムの切換を行なう点が前記第１実
施例と異る。なお、通気路４１と気室３０はとも
に第１図中に示した電磁弁３３により給排気可能
の状態となるものとする。

第９図にアクチユエータ１７部分も縦断面図で
示し、第１０図に第９図−線視断面図で示し
た第４実施例は、チエツクボール弁４４のみによ
り気室３０内の高圧空気を円筒部１５内のピスト
ン１６に作用させるようにした一例であつて、カ
ム軸１の回転位相による同期手段として、タイミ
ングカム２９により押上げられることにより杆部
材１３の制御軸部１９に設けた切欠４５または４
６から抜出るピン４７を有するブツシユロツド４
８を具備し、このブツシユロツドによりチエツク
ボール弁４４を押上げてピストン１６に作用する
高圧空気を供給し、また排気する点が前記各実施
例と異る。

以上の説明から明らかなように、本考案装置
は、カム軸の回転位相と軸線方向移動とに完全に
同期させて動弁カムの切換を行なうことができる
ので、動弁カムとロツカアームの有害な干渉を回
避でき、騒音発生のおそれなく長期使用に耐える
など優れた利点を有する。さらに、本考案装置
は、カムの回転に同期されており、かつ各気筒毎
に設けられている各開閉弁にロツカアームを介し
て作用するカムの全てがベース径部で前記ロツカ
アームに接する位置にあるときのみ前記アクチユ
エータへの流体圧を給排する流体圧給排制御手段
を備えているので、各気筒毎に設けられているす
べての開閉弁を単一の前記流体圧給排気制御手段
により同時に移動できるため、複数の開閉弁を極
めて近接して配設している多気筒内燃機関に最適
となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の第１実施例を示す縦断側
面図、第２図はタイミングバルブと排気弁用動弁
カム部分とを示す縦断正面図、第３図はアクチユ
エータ部分を切換動作途中の状態で示した拡大縦
断正面図、第４図は制御軸部の拡大縦断正面図、
第５図はメインバルブとタイミングバルブの軸部
を示す拡大水平断面図、第６図は第２実施例のア
クチユエータ部分を示す縦断側面図、第７図は第
３実施例のアクチユエータ部分とカム軸との構造
を示す縦断側面図、第８図は第７図−線視断
面図、第９図は第４実施例のアクチユエータ部分
を示す縦断側面図、第１０図は第９図−線視
断面図である。 １……カム軸、２……カムユニツト、３，６…
…ロツカアーム、４，５，７，８……動弁カム、
９……フオーク、１０，１２……周溝、１３……
杆部材、１７……アクチユエータ、１８……孔、
１９……制御軸部、２０，２１……弁孔、２２…
…メインバルブ、２３……タイミングバルブ、２
４，２５……周溝、２６……ボール、２７，２８
……ばね、２９……タイミングカム、３０……気
室、３１……高圧タンク、３２……配管、３３…
…電磁弁、３４……コントロールユニツト、３５
……圧縮コイルばね、３６……通気路、３８，３
９……チエツクボール弁、４０……孔、４１……
通気路、４２……分岐路、４３……溝、４４……
チエツクボール弁、４５，４６……切欠、４７…
…ピン、４８……ブツシユロツド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の各気筒毎に設けられている各開閉弁
   にロツカアームを介して作用するカム山が同一軸
   上に複数個設けられたカムと、該カムを流体圧に
   より軸方向に移動させるアクチユエータと、カム
   の回転に同期されておりかつ前記カムの全てがベ
   ース径部で前記ロツカアームに接する位置にある
   ときのみ前記アクチユエータへの流体圧を給排す
   る流体圧給排制御手段とを備えた可変バルブタイ
   ミング装置。