JPH0323724B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は吸排気弁の開閉時期ならびに弁リフ
ト量を運転条件に応じて可変制御する内燃機関の
吸排気弁駆動装置に関する。

バルブオーバラツプや新気充填効率等が常に最
適に得られるように吸排気弁の開閉時期ならびに
弁リフト量を機関の運転条件に応じて可変制御す
る吸排気弁駆動装置は、従来から種々提案されて
いるが、その一つとして第１図に示す米国特許第
3413965号が知られている。

この弁駆動装置は、バルブ駆動カム１に一端が
当接し、かつ他端が吸排気弁２のステムエンドに
嵌合支持されたロツカアーム３の背面４を彎曲形
成し、この背面４がレバー５に支点接触しながら
ロツカアーム３の左右が揺動することによつて、
カム１のリフトが吸排気弁２に伝達されるもの
で、特に上記レバー５はその一端で回動可能に軸
支されており、その傾斜が制御カム６によつて規
制されるように構成されている。そして、上記制
御カム６は、例えば油圧アクチユエータ等の駆動
機構により機関運転条件に応じて適宜な位相に回
転駆動され、これによつて吸排気弁２の開閉タイ
ミングおよびリフト量が可変制御される。すなわ
ち、例えば制御カム６によるレバー５の押し下げ
量が大であれば、バルブ駆動カム１のベースサー
クル状態においてレバー５の自由端部とロツカア
ーム３とが近接しており、従つて吸排気弁２の開
弁時期が早まるとともにバルブリフト量が大とな
り、また制御カム６による押し下げ量が小であれ
ば、同じバルブ駆動カム１のベースサークル状態
であつてもレバー５の自由端部とロツカアーム３
とが離間しており、従つて吸排気弁の開弁時期が
遅れるとともにバルブリフト量が小となるのであ
る。

しかしながら、この様な従来の吸排気弁駆動装
置に於いては、制御カム６を有する支軸６ａを油
圧アクチユエータにより回動させて、バルブリフ
トを制御する構成となつていたため、バルブスプ
リング７の反発力に基づいて、ロツカアーム４、
レバー５を介して、制御カム６に与えられる周期
的変動荷重が油圧アクチユエータにかかり、油圧
アクチユエータの油をリークさせる様に作用し
て、制御カム６を強制回動させることとなつた。
このため、バルブ駆動カム１によるバルブリフト
特性が安定に得られなくなり、出力性能、高速運
転性などが損われるという問題があつた。

この発明はこの様な従来の問題点に鑑みて成さ
れたもので、制御カムに少くとも２個の平カム面
を形成し、この制御カムを機関運転状態に応じて
回動させることにより、レバーが制御カムを強制
回動するのを防止することを目的とする。

このため、この発明は機関回転に同期して回転
するバルブ駆動カムと、一端がこのバルブ駆動カ
ムに当接し、かつ他端がバルブステムに連係する
ロツカアームと、このロツカアームの背面に略沿
つて配設され、この背面が支点接触するロツカア
ーム支持面を備えたレバーと、このレバーのバル
ブステム側の一端を支持するブラケツトと、少く
とも２個の平カム面を有し、かつ上記ブラケツト
のバルブ駆動カム側に於いて上記レバーの他端を
支持する制御カムと、この制御カムを支持する支
軸と、この支軸を機関の運転条件に応じて回動さ
せるアクチユエータとから構成したのである。

以下に、この発明の実施例の図面について具体
的に述べる。

第２図はその一実施例の断面図である。同図に
於いて、１１は機関回転に同期するバルブ駆動カ
ム、１２は吸排気弁、１３はバルブスプリング、
１４はシリンダヘツド１５に固設されたブラケツ
ト、１６はバルブ駆動カムのリフトを吸排気弁１
２に伝えるロツカアーム、１７はロツカアーム１
６の背面１６ａを支点支持するとともに、ロツカ
シヤフト１８を保持するレバーである。レバー１
７はバルブステム側端が油圧ピボツト１９により
支点支持され、バルブ駆動カム側端は制御カム２
０に当接支持されている。

この油圧ピボツト１９は有底外筒部１９ａと内
筒部１９ｂとからなり、これらの間に高圧室１９
ｃが形成されている。高圧室１９ｃ内には、コイ
ルスプリング１９ｄ、チエツク弁１９ｅ、チエツ
ク弁１９ｅを支えるスプリング１９ｆ、チエツク
弁１９ｅとスプリング１９ｆとを支えるハウジン
グ１９ｇが配設されている。内筒部１９ｂ内には
油溜め１９ｈが形成され、連絡孔１９ｉで高圧室
１９ｃに通じている。油溜め１９ｈは連絡孔１９
ｊを介して後述の連絡孔１４ａに連通している。

上記制御カム２０は、図中、６つの略平らなカ
ム面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，
２０ｆを有し、リフト量を段階的に変えられる様
になつている。制御カム２０は支軸２１に於いて
キー２１ａにより固定され、支軸２１の中空部が
潤滑オイルの通路２１ｂになつている。この通路
２１ｂは外部のオイル供給源に通じるとともに、
上記油圧ピボツト１９の油溜め１９ｈに上記の連
絡孔１４ａを介して通じている。２２は支軸２１
をブラケツト１４に保持するための他のブラケツ
トで、ボルト２３によりブラケツト１４に固設さ
れている。

第３図は油圧アクチユエータの制御系統図を示
す。すなわち、上記支軸２１の一端には、油圧ア
クチユエータ３１のベーン３１ｂが固定され、こ
のベーン３１ｂはハウジング３１ａ内を回動しう
る様になつている。また、支軸２１の他端には回
転角センサ３２が取り付けられている。この回転
角センサ３２はハウジング３２ａに絶縁体３２ｅ
を介して取り付けられ、上記平カム面数に対応す
る数のターミナル３２ｂ、支軸２１端に固定した
ブラシ３２ｃ、このブラシ３２ｃを支軸２１に固
定するねじ３２ｄなどからなる。なお、第２図に
示す動弁系は油圧アクチユエータ３１と回転角セ
ンサ３２との間に配設される。

３４は電磁油圧切換弁で、これのＡ、Ｂポート
が油圧アクチユエータ３１の２つの吸排口３１
ｃ，３１ｄに通じ、Ｐポートがオイルポンプに通
じ、Ｒポートがオイルパン３６に通じている。３
７は給油管の途中に設けたチエツク弁、３８はチ
エツク弁３７とＰポートとの間に接続したアキユ
ームレータ、３９，４０はリリーフ弁である。ま
た、４１は回転角センサ３２の出力信号、機関の
スロツトル開度、回転数、冷却水温、吸入空気
量、吸入負圧などの出力信号に応じて、電磁油圧
切換弁３４に制御電流を送る制御回路である。

次に作用について説明する。

いま、第２図に於いて、制御カム２０が最もリ
フトの大きいカム面２０ａで、レバー１７のバル
ブ駆動カム１１側端に当接している状態では、レ
バー１７がバルブ駆動カム１１側に押し下げられ
た状態となる。このため、ロツカアーム１６の背
面１６ａに支点接触するレバー１７の下面１７ａ
も下がり、これらの支点接触点Ａがバルブ駆動カ
ム側に移動するため、バルブ駆動カム１１のリフ
トによるロツカアーム１６の揺動に伴い、吸排気
弁１２に伝えられ、第４図の曲線Ｘの様なバルブ
リフト特性となり、バルブリフト量が大きく、バ
ルブリフトの立上がりが早く、立下がりが遅くな
る。

一方、制御カム２０が回転し、例えば、リフト
の小さいカム面２０ｂでレバー１７に当接する様
になると、レバー１７のバルブ駆動カム１１側端
が上昇し、レバー１７の下面１７ａも上方に後退
する。このため、支点接触点Ａはバルブ駆動カム
１１側とは反対側に移動し、第４図の曲線Ｙに示
す様に、バルブリフト量が小さく、リフトの立上
がりが遅く、立下がりが早くなる。

この様に、制御カム２０の回動により、バルブ
リフトを段階的に変化させることができる。

ここで、上記制御カム２０の回動は油圧アクチ
ユエータ３１によつて行うこととなる。すなわち
上記制御回路４１は回転角センサ３２の出力およ
びその他の機関運転状態に応じた信号に基づいて
設定した出力電流を発する。この電流は電磁油圧
切換弁３４を動作させ、Ａポート、Ｂポートのい
ずれかをＰポートに連通させ、オイルポンプ３５
またはアキユームレータ３８からの吐出油圧を油
圧アクチユエータ３１に供給し、ベーン３１ｂを
いずれかの方向に回動制御する。したがつて、支
軸２１が同様に回動し、制御カム２０のリフト制
御を行う。この動作によつて、レバー１７を介し
て目標のバルブリフト状態になると、ブラシ３２
ｃがターミナル３２ｂのいずれかに接触すること
により、回転角センサ３２の出力が制御回路４１
に入力され、電磁油圧切換弁３４を中立状態に保
持する様にフイードドツク制御する。

従つて、目標リフトに制御した後は、油圧アク
チユエータ３１へはオイルの供給が停止され、制
御カム２０のカム面２０ｂなどにレバー１７が安
定して当接し、バルブリフト量が大となる場合で
も、このバルブリフト量を一定状態に保持するこ
とができる。

なお、切換弁３４はABT接続タイプであり、
中立状態ではＰポートが閉じられ、オイルポンプ
３５の吐出圧がチエツク弁３７を介しアキユーム
レータ３８に貯えられ、このアキユームレータ３
８の蓄圧はリリーフ弁３９により調節される。そ
して、蓄圧された油圧は、次の制御動作で、油圧
アクチユエータ３１の作働油に利用できるため、
オイルポンプ３５の吐出量が少くてすみ、このオ
イルポンプ３５の小形化も可能となる。また、油
圧アクチユエータ３１の機関始動時の応答性も改
善される。

第５図ａ，ｂは他の実施例を示す。これは制御
カム２０に小孔２０ｇを形成し、これにコイルス
プリング４０の一端を係止し、その他端は支軸２
１にねじ止めしたものである。また、支軸２１に
は油供給孔２１ｃを設けて、制御カム２０と支軸
２１との間にオイルを導くことにより、潤滑でき
る様になつている。これにより４気筒以上の多気
筒機関に於いて、制御カム２０の駆動力を軽減で
きる。何故なら、多気筒機関では少くとも１気筒
の吸排気弁１２がリフトしており、バルブスプリ
ング１３の反力が制御カムに作用しているので、
制御カム２０の回動が重くなつているが、油圧ア
クチユエータ３１の動作によつてコイルスプリン
グ４０に貯えた弾発力により、バルブリフト休止
状態に入つたときに、制御カム２０を回動させる
ことができるためである。なお、上記レバー１７
のバルブステム側の一端は、油圧ピボツト１９に
代えて、ブラケツト１４に螺合したアジヤストボ
ルトを用いることができ、このアジヤストボルト
の螺合調整によつて、バルブクリアランスの調整
を行う様にすることができる。

第６図および第７図は本発明のさらに他の実施
例の断面図および平面図を示す。５１は支軸２１
に回動自在に嵌挿した第１ギヤで、この第１ギヤ
５１と上記と同様の制御カム２０とには、コイル
スプリング５２の各端が停止されている。５３，
５４は制御カム２０および第１ギヤ５１の軸方向
移動を規制するスナツプリングである。５５は第
１ギヤ５１に噛合する第２ギヤで、この第２ギヤ
５５は支軸５６に固設されている。この支軸５６
はブラケツト１４やブラケツト２２などに回転自
在に支持されている。また、支軸５６端はコネク
タ５７を介して、制御カム２０のアクチユエータ
としてのステツピングモータ５８の回転軸に連結
され、このステツピングモータ５８は、機関運転
状態に応じて制御回路４１から出力されるパルス
電流によつて、駆動制御される。

これによれば、ステツピングモータ５８が作動
し、第２ギヤ５５を第６図に於いて反時計方向に
回転させた場合には、第１ギヤ５１は時計方向に
回転し、コイルスプリング５２には時計方向の回
転力が与えられ、制御カム２０を時計方向に回転
させ様とする。ここで吸排気弁１２がリフト中で
されば、バルブスプリング１３の反力がレバー１
７を介して制御カム２０に作用しているので、制
御カム２０は回転することはない。しかし、バル
ブリフトが休止し、ロツカアーム１６がバルブ駆
動カムのベースサークルにきたとき、バルブスプ
リング１３の反力が極めて小さくなり、制御カム
２０は時計方向に回転する。

この結果、ステツピングモータ５８は第２ギヤ
５５、第１ギヤ５４を介してコイルスプリング５
２に回動力を貯えるに足るトルクを有すれば良
く、制御カム２０を直接駆動する場合に比らべ
て、極めて小さい駆動力で済み、経済的である。
そしてこの実施例に於いても、レバー１７は制御
カム２０の各カム面で安定支持され、バルブスプ
リング１３の反力が高くなつた場合でも、バルブ
リフト動作を安定状態にて実行せしめうるもので
ある。

第８図は制御カム２０の一端面に波状部２０ｈ
を形成し、これに当接する波状部２０ｉを有する
カラー２０ｊを、支軸２１に固設したものを示
す。この場合に於いて、上記コイルスプリング５
２は制御カム２０を軸方向摺動および回動が可能
な様に、支軸２１に取り付けられている。なお、
各波状部２０ｈ，２０ｉが噛合する状態では、制
御カム２０の各カム面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，
２０ｄ，２０ｅ，２０ｆのいずれかがレバー１７
に安定に当接する位置にある。

かかる構成にすれば、バルブリフト中に貯えら
れたコイルスプリング５２の弾発力が、バルブリ
フト休止状態に入つて急に開放されても、上記波
状部２０ｈ，２０ｉの摩擦係合により、制御カム
２０がその弾発力によつて目標回転量をオーバす
るのを防止することができる。すなわち、制御カ
ム２０に少くとも２以上の略平らなカム面を設け
ることに加え、カラー２０ｊとの間で波状部２０
ｈ，２０ｉに於いて摩擦係合させることにより、
更に安定かつ段階的に制御カム２０の回動制御を
行える。

第９図は支軸５６に固定した主動車６１と支軸
２１に固設した従動車６２との間に、ベルト６３
を懸架したものであり、第１０図は支軸５６に固
設したコグホイール６４と支軸２１に固設したコ
グホイール６５との間に、コグベルト６６を懸架
したものであり、第１１図は支軸５６に固設した
フランジ６７ａ付きの主動車６７と支軸２１に固
設した従動車６８との間に、平ベルト６９を懸架
したものである。そしてこれら３実施でも、第７
図および第８図に示した実施例について説明した
ものと、同一作用、効果を得ることができるもの
である。

以上説明してきた様に、この発明に依れば、制
御カムに回転力を作用させずに、安定的にレバー
に当接する平カム面を複数設け、その制御カムの
支軸を油圧アクチユエータまたはモータなどのア
クチユエータで回動させる構成としたため、バル
ブリフト中にバルブスプリングの反力を受けて制
御カムが強勢回動するという様なことがなくな
り、バルブ駆動カムのリフト特性が吸排気弁に正
確に伝えられ、バルブリフト中のリフト量減少に
よる出力性能の低下、バルブリフト量の高次ハー
モニツクス成分の増加を防止でき、高速性能を安
定に維持できる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の吸排気弁駆動装置の断面図、第
２図はこの発明にかかる吸排気弁駆動装置の一実
施例を示す断面図、第３図は油圧アクチユエータ
の油圧制御系統図、第４図はバルブリフト特性
図、第５図ａは改良を加えた要部の断面図、第５
図ｂは同じく平面図、第６図は他の実施例の断面
図、第７図は同じく平面図、第８図は一部を改良
した要部の平面図、第９図、第１０図および第１
１図は他の一部を改良した要部の平面図である。 １１……バルブ駆動カム、１２……吸排気弁、
１３……バルブスプリング、１４……ブラケツ
ト、１６……ロツカアーム、１７……レバー、１
９……油圧ピボツト、２０……制御カム、２１…
…支軸、３１……油圧アクチユエータ（アクチユ
エータ）、４１……制御回路、５８……ステツピ
ングモータ（アクチユエータ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関回転に同期して回転するバルブ駆動カム
   と、一端が上記バルブ駆動カムに当接し、かつ他
   端がバルブステムに連係するロツカアームと、上
   記ロツカアームの背面に略沿つて配設され、上記
   背面が支点接触するロツカアーム支持面を備えた
   レバーと、このレバーのバルブステム側の一端を
   支持するブラケツトと、少くとも２個の略平カム
   面を有し、かつ上記ブラケツトのバルブ駆動カム
   側に於いて、上記レバーの他端を支持する制御カ
   ムと、この制御カムを支持する支軸と、この支軸
   を機関運転条件に応じて回動させるアクチユエー
   タとから構成したことを特徴とする内燃機関の吸
   排気弁駆動装置。