JPH0337313A - 可変バルブタイミング・リフト装置 - Google Patents

可変バルブタイミング・リフト装置

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JPH0337313A
JPH0337313A JP1170803A JP17080389A JPH0337313A JP H0337313 A JPH0337313 A JP H0337313A JP 1170803 A JP1170803 A JP 1170803A JP 17080389 A JP17080389 A JP 17080389A JP H0337313 A JPH0337313 A JP H0337313A
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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】 （産業上の利用分野〉 本発明は主に自動車用エンジンのバルブタイミング及び
リフトを可変とする装置に関する。
〈従来の技術） 従来から自動車用エンジンのバルブタイミング及びリフ
トを可変とする装置に関しては、例えば特開昭５５−５
００６５６号公報、同６１−２５０３０７号公報等にお
いて公知である。
これらの公報に記載された装置は、プロフィールを異に
する複数のカムと同数本のロッカアームを用い、これを
連接機構を介して吸気弁又は排気弁に連結し、前記連接
機構を切り換えてエンジンの運転状態に応じた異なるバ
ルブタイミング及びリフトを得ようとするものであるが
、前記ロッカアーム及び連設機構が複雑であるばかりで
なく、カムと前記弁との間をこれらのロッカアーム及び
連設機構で連結することによる剛性の低下が問題である
。
殊に後者に関して、エンジンの高速時に弁別速度が増大
するため高い剛性が必要であるにもかかわらず剛性の低
下があるときは、前記弁の追従性が悪化し、ジャンプ又
はバウンスを発生するおそれがあり、エンジンの高速運
転が不可能になる。
従って、バルブタイミング、バルブリフトを可変として
低速から高速まで高出力を得ようとする可変バルブタイ
ミング・リフト装置を採用した意義を失うおそれがあっ
た。
そこで、例えば特開昭６３−４１６１１号公報に示され
たエンジンのバルブ駆動装置の如く、弁を油圧リフタを
介しカムにより直接駆動する動弁機構として、カム軸に
低速用カムを固定し、該カム軸に前記低速用カムよりも
大きいカムプロフィールを有する高速用カムを、前記カ
ム軸の軸方向に移動可能に且つカム軸との相対的回転不
能に設置するとともに、前記高速用カムを前記カム軸に
形成されたオイル通路内油圧によりカム軸内で摺動する
プランジャ及び戻しばねによって油圧リフタと接離を行
うよう構成したものがある。
上記公報に示されたものは、前記ロッカアーム、連接機
構等をもたないので、前記剛性の低下とそれによる前記
弁の追従性の悪化やこれから生ずる弁のジャンプ又はバ
ウンスの発生のおそれはないが、カム軸の潤滑のための
油圧系統を高速用カムの移動手段として用いるので、高
速用カム作動及び停止によって本来の潤滑のための油圧
が変動し、カム軸のジャーナル部へのオイルの供給が不
安定となってジャーナル部の焼付きが発生するおそれが
あるほか、カム軸の構造が複雑であり、剛性も低下する
ためカム軸が大型化する問題点がある。
他方、特開昭５９−１０１５１５号公報にはカムシャフ
トに取付けられたカムによってバルブを開閉するように
した装置において、前記カムから前記バルブに力を伝達
する機構中に一対のピストンを設けるとともに、これら
一対のピストンの内のカム側のピストンに傾斜した段部
または溝を形成し、オイルを逃がす逃がし孔を有するオ
イルシリンダ内に前記一対のピストンを配するようにし
た内燃機関のバルブの開閉装置が開示されている。
（発明が解決しようとする課題〉 上記公報に示されたものは、前記特開昭６３−４１６１
１号公報に示されたものに比較して、構造が簡単で潤滑
系統の油圧を変動することも少ないが、一対のピストン
間で常時介在しているオイルをカムにより上下動する傾
斜溝式弁（上のピストン）を回転して逃し制御し、リフ
ト量を可変としている関係上、第４図に示すように逃し
溝（オイル供給孔）の開閉間でリフトロスが生じ、実際
のバルブリフトはカムが本来生じせしめるバルブリフト
より小さくなってしまう問題点がある。
また上記特開昭５９−１０１５１５号公報に示されたも
のは、カム（又はバルブ）リフト可変の方法としてはギ
ャップ量を変化させたことと同じであり、しかも最大リ
フト制御時にも大きなギャップ量を生じていること及び
前記の如くピストン（上側）を回転させ逃し期間を大き
くとることによりリフトを可変させるので、実質上リフ
ト量が小さくなり、このときカムプロフィール上で動弁
機構を正常に作動させるランプ部分がなくなるため、弁
開、閉時の加速度が異常に高まり、大きな騒音と場合に
よっては弁のバウンスが起り、内燃機関の動弁機構とし
て実用化が困難である。
本発明は上記に鑑み、構造が簡単で前記剛性の問題を生
ずることがなく、且つ前記リフトロスを生せず、バルブ
タイミングとバルブリフトがエンジンの高低速に廖じて
確実に選択することができる可変バルブタイミング・リ
フト装置を提供することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 上記目的を遠戚するための本発明可変バルブタイミング
・リフト装置は１頭上カム式エンジンにおけるカム軸に
、低速用カムと、該カムと基礎円か同径でリフトが大き
い高速用カムとを同位相に設置し、前記低速用カムは直
動型タペットを介してポート開閉弁に連結し、また前記
高速用カムは支持部材内に油圧室を挾んで一対のピスト
ンを配設したピストン型タペットを介して前記弁に連結
するとともに、前記油圧室を制御弁を備えた油路により
エンジンの潤滑油回路に連結せしめたことを特徴とする
ものである。
〈作　用〉 上記構成の本発明可変バルブタイミング・リフト装置で
は、エンジンに同期して前記カム軸が回転されると、前
記低速用カム及び前記高速用カムが回転して前記直動型
タペット及び前記ピストン型タペットを押すことになる
が、エンジンの低速回転時において、予め信号により前
記電磁制御井を開き、前記油圧室及び前記油路内の潤滑
油を放出した状態では、高速用カムによってはピストン
型タペットの前記上側ピストンが上下するのみで、前記
下側ピストンに当接せず、従ってポート開閉弁は低速用
カムにより作動する直動型タペットと後記タペットビー
ムを介してのみ作動され、前記ポートを小さく短く開閉
する。これによりポート開閉弁を通過するガスは高速と
なって、エンジン出力を向上することができる。
エンジンが所定の高速回転時に達したときは、信号によ
り前記電磁制御弁を開けばエンジンの前記潤滑回路から
の潤滑油が前記油路及び前記油圧室に送り込まれるから
、高速用カムによってピストン型タペットの上側ピスト
ンが押し下げられるとき、潤滑油を介して下側ピストン
が押し下げられ、従ってポート開閉弁は高速用カムによ
るカムリフトとタイミングで前記ポートを大きく長く開
閉する。これによりポート開閉弁を通過するガスの流出
入量は最大となり、吸、排気効率が上昇して高出力を発
生させることができる。
〈実施例〉 図により本発明に係る可変バルブタイミング・リフト装
置を詳細に説明すると、ｌはカム軸で、吸気弁、排気弁
等を総括して表わすポート開閉弁２．２′のため低速用
カム３とその両側に高速用カム４，４′を備え、ジャー
ナル部５により周知の如くカムキャリヤ６等を介しシリ
ンダヘッド７に支持されている。
前記低速用カム３及び高速用カム４，４′はカム軸ｌと
一体的に形成されるが、第２図に示すように前記高速用
カム４，４′はベースサークル４ａ、４ゝａが前記低速
用カム３のベースサークル３ａと同径で、リフト即ちノ
ーズ４ｂ、４″　ｂの高さが低速用カム３のノーズ３ｂ
よりやや大であり、且つ同位相に形成されている。
８は直動型タペットで、例えばカムキャリヤ６に上下の
摺動自在に支持され上端当接部８ａが前記低速用カム３
に接するよう、ばね９により押上げられている。上記直
動型タペット８の下端には、ボール型接手８ｂを介して
タペットビーム１０が連結され、該タペットビーム１０
の両端はポート開閉弁２．２′のステム２ａ、２ａ’に
嵌装され。
座金１１を介して、後記弁ばね抑え１２上に接している
。
１３はピストン型タペットで、前記高速用カム４．４′
の直下のカムキャリヤ６内に上下動自在に設置されてい
る。
上記ピストン型タペット１３は一対のピストン１３ａ、
１３ｂから構成されており、上側のピストン１３ａは、
その上端の当接面１３ｃが前記高速用カム４．４′に接
するようばね１４により押上げられており、また、下側
のピストン１３ｂはカムキャリヤ６内で上側のピストン
１３ａとの間に油圧室１５を挾んで配設され、その下端
は前記ポート開閉弁２．２ゝのステム２ａ、２”　ａと
一体的に連結されている。
前記ポート開閉弁２，２′はシリンダヘッド７内のポー
ト１６．１６′入口を開閉する吸気弁又は排気弁で、弁
ばね１７．１７′により前記弁ばね抑え１２を介して押
し上げられている。
１８は、前記油圧室１５とエンジンの潤滑回路１９とを
連結する油路で、その途中に電磁制御弁２０が設置され
ている。
該電磁制御弁２０は、弁室２１内の前記油圧室１５側に
ばね２２で押圧して油圧室１５側への油の流入を阻止す
る逆止弁２３を設けるとともに。
励磁したとき上記逆止弁２３を開くよう突出するニード
ル２４をもつ電磁コイル！１１８２５とからなる。なお
、２６は潤滑油ポンプ、２７は油溜である。
以上のような構成において、エンジンに同期してカム軸
１が回転されると、該カム軸２に設けられた低速用カム
３及び高速用カム４．４′が回転して各々直動型タペッ
ト８、ピストン型タペット１３を押すことになるが、エ
ンジンの低速回転時において、予め信号により前記電磁
制御弁２ｏを作動してニードル２４によって逆止弁２３
を開き、油圧室１５及び前記弁室２１までの油路１８内
の潤滑油を放出した第１図の状態では、高速用カム４．
４ゝによってはピストン型タペット１３の上側ピストン
１３ａ下端が前記油圧室１５内を上下するのみで、下側
ピストン１３ｂに当接せず、従ってポート開閉弁２．２
１は低速用カム３により作動する直動型タペット８とタ
ペットビーム１０を介してのみ作動され、第３図点線に
示すカムリフトとタイミングで前記ポート１６．１６を
小さく短く開閉する。これによりポート開閉弁２，２′
を通過するガスは高速となって、エンジン出力を向上す
ることができる。
エンジンが所定の高速回転時に達したときは。
信号により前記電磁制御弁２０を作動状態としニードル
２４によって逆止弁２３を開けば、エンジンの潤滑回路
１９からの潤滑油が逆止弁２３を通って前記油路１８及
び前記油圧室１５に送り込まれるから、高速用カム４．
４′によってピストン型タペット１３の上側ピストン１
３ａが押し下げられるとき、潤滑油を介して下側ピスト
ン１３ｂが押し下げられ、従ってポート開閉弁２．２′
は高速用カム４．４′による第３図実線に示すカムリフ
トとタイミングで前記ポート１６．１６を大きく長く開
閉する。これによりポート開閉弁２．２′を通過するガ
スの流出入量は最大となり、吸、排気効率が上昇して高
出力を発生させることができる。尚、上記高速用カム４
，４′によるポート開閉弁２，２′の作動時、当然低速
用カム３により直動型タペット８及びタペットビーム１
０の上下動があるが高速用カム４．４′のリフト量は低
速用カム３のリフト量より大であるので支障は生じない
。
上記作動において油圧室１５内への潤滑油の充填（高速
回転時）及びその放出（低速回転時）によってカムリフ
ト及びタイミングを可変させるので、リフト量が小さく
なることはなく、このときカムプロフィール上で動弁機
構を正常に作動させるランプ部分も使用するので、第５
図に示すように弁開、閉時のｊＪＤ速度は低く正常であ
り、騒音も小さく、ましてポート開閉弁のバウンスが起
ることはない。
（発明０効果〉 本発明可変パルプタイミング・リフト装置は上述の如く
、頭上カム式エンジンにおけるカム軸に、低速用カムと
、該カムと基礎円が同径でリフトが大きい高速用カムと
を同位相に設置し、前記低速用カムは直動型タペットを
介してポート開閉弁に連結し、また前記高速用カムは支
持部材内に油圧室を挾んで一対のピストンを配設したピ
ストン型タペットを介して前記弁に連結するとともに、
前記油圧室を制御弁を備えた油路によりエンジンの潤滑
油的路に連結せしめたので、ロッカアームや連接機構を
もたずカムにより直接弁を駆動する、いわゆるダイレク
トアタック形式の動弁機構におけるメリット、例えば上
記ロッカアーム等の動弁系の剛性不足による高速時の弁
追従性の悪さを解決しうるメリットを備えるほか、低速
時及び高速時のいずれにおいても高出力を得ることがで
き、また、前記特開昭５９−１０１５１５号公報に示さ
れたもののようにリフトロスを生ぜず、パルプタイミン
グとバルブリフトがエンジンの高、低速に応じて確実に
選択することができる、弁別速度も小さい可変パルプタ
イミング・リフト装置を提供することができる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明可変バルブタイミング・リフト装置の縦
断面略図、第２図は第１図Ａ−Ａ断面矢視相当図、第３
図はカムリフト説明図、第４図は従来の可変パルプタイ
ミング・リフト装置の一例におけるカムリフト、弁別速
度線図、第５図は本発明可変バルブタイミング・リフト
装置におけるカムリフト、弁別速度線図である。 １；カム軸、２．２′　；ポート開閉弁、３；低速用カ
ム、４．４″　；高速用カム、６：カムキャリヤ、７；
シリンダヘッド、８；直動型タペット、９．１４，２２
；ばね。 １０；タペットビーム、１２；弁ばねシート。 １３；ピストン型タペット。 １３ａ：上側ピストン、１３ｂ：下側ピストン１５；油
圧室、１６．１６′　；ポート、１７．１７・′　；弁
ばね、１８；油路。 １９；潤滑回路、２０：電磁制御弁、 ２１：弁室、２３；逆止弁、２４：ニードル、２５；電
磁コイル機構、 ２６；潤滑油ポンプ、 ２７；油溜。 特 許 出 願 人 いすゾ自動車株式会社 第 ！ 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　頭上カム式エンジンにおけるカム軸に、低速用カムと
    、該カムと基礎円が同径でリフトが大きい高速用カムと
    を同位相に設置し、前記低速用カムは直動型タペットを
    介してポート開閉弁に連結し、また前記高速用カムは支
    持部材内に油圧室を挾んで一対のピストンを配設したピ
    ストン型タペットを介して前記弁に連結するとともに、
    前記油圧室を制御弁を備えた油路によりエンジンの潤滑
    油回路に連結せしめたことを特徴とする可変バルブタイ
    ミング・リフト装置。
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