JPH0357283B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、各気筒ごとにクランク軸と同期回転
するカムによりロツカアームを介して開弁駆動さ
れる複数の吸気弁または排気弁を有する多気筒内
燃機関の動弁機構に関する。

＜従来の技術＞ 上記した内燃機関に関して、低速から高速まで
の全回転域で吸・排気効率の最適化を図るため
に、エンジン回転数に応じて吸・排気の作動バル
ブ数を切換えるようにした弁作動休止機構が知ら
れている。また本願出願人による特開昭61−
19911号明細書には、機関の低速運転時と高速運
転時とに於て弁の作動タイミングを変化させるこ
とにより、広い運転範囲にわたつて燃焼室へ混合
気の充填効率を向上させる方法が提案されてい
る。

これらの装置は、エンジンの回転速度に対応し
て電磁弁を作動させて油圧回路を開閉することに
より、一方のロツカアームに内蔵されたピストン
を移動させて隣接する他方のロツカアームを連結
または解除し、これら複数のロツカアームを一体
的にまたは別個に作動させるようになつている。
このピストンの移動が円滑に行なわれるために
は、隣接するロツカアームが共に静止状態、即ち
いずれのロツカアームもカムのベース円に摺接し
ていることが必要である。しかし、実際には電磁
弁に作動指令信号を出されてスプールが切換えら
れ、油圧回路が開いてからピストンが作動するま
でには、油圧、油温などによつて相当の作動遅れ
がある。そしてロツカアームが開弁方向に摺動動
作している時にピストンの隣接するロツカアーム
への係合は困難であり、特に開弁動作の初期段階
に於ては例え僅かに係合しても所謂はたかれ現像
が発生し、途中で解除されて大きな異音が発生し
たり破損したりすることになる。

そこで、本願出願人は、特開昭61−31614号明
細書に於て、ピストンを伸縮可能に構成すると共
に内蔵されたばねによつて伸長方向に付勢し、か
つ該ピストンと係合可能なタイミング板をロツカ
アームに設けることにより、作動指令信号が出力
されてから、ピストンに対して十分な油圧が作用
し、かつ隣接するロツカアームがピストンの移動
を許容する状態とならない限りは、ピストンの作
動も規制するようにした制御手段を備えた弁作動
休止装置を提案している。しかしこの装置は構造
が複雑でありかつ高価格であることから、多気筒
内燃機関の全気筒のロツカアームにこのような装
置を設けた場合には、製造コストが大幅に高騰す
るという問題がある。

一方、油圧回路の作動遅れを考慮して、前述の
はたかれ現像が発生し得る時期を除外してピスト
ンが移動するように油圧回路と開閉を制御する方
法が考えられる。しかし、多気筒エンジンの場合
には、各気筒ごとにはたかれ現像の発生する時期
が異なり、かつそれらがクランク軸またはカムの
回転角に基づいて順次到来するので、いずれかの
気筒に於て必ずはたかれ現像が発生することにな
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ そこで、本発明の目的は、上記した多気筒内燃
機関用動弁機構に於て、常にロツカアームの連結
または解除を円滑に行ない得る安価な弁切換制御
システムを提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ 上述の目的は、本発明によれば、開弁方向に付
勢された複数の吸気弁または排気弁と、前記吸気
弁または排気弁に対応してロツカシヤフトに揺動
自在に枢支され、かつクランク軸と同期回転する
カムにより揺動駆動される複数のロツカアーム
と、油圧の作用により隣接する前記ロツカアーム
を選択的に連結または解除し得る連結手段とを各
気筒ごとに有すると共に、機関の回転速度に対応
して開閉することにより前記各連結手段に油圧を
選択的に供給するための油圧回路と、前記連結手
段の作動時期を制御するための制御手段とを備え
る多気筒内燃機関用動弁機構の弁切換制御システ
ムに於て、前記油圧回路への開閉指令信号の出力
時期をある特定の気筒の行程位置に基づいて固定
すると共に、前記開閉指令信号が出力された後に
前記連結手段が実作動開始可能となる時に開弁初
期位置近傍にあるロツカアームを有する気筒に前
記制御手段を設けることを特徴とする弁切換制御
システムを提供することにより達成される。

＜作用＞ 作動指令信号が発せられてから実際に連結装置
のピストンが作動するまでの応答遅れ時間は、あ
る幅をもつて予め想定することができるので、作
動指令信号の出力時期を特定気筒の特定行程位置
に固定すれば、この作動指令信号が発せられてか
ら上記した応答遅れ時間後にロツカアームが揺動
を開始する気筒を特定することができる。従つ
て、この気筒にのみに制御手段を設けるものとす
れば、多気筒内燃機関の全ての気筒に於けるはた
かれ現像の発生を回避することができる。

＜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、図示されないエンジ
ン本体には、一対の吸気バルブ１，２が設けられ
ており、ばね３，４により閉弁方向に付勢されて
いる。これらの両吸気バルブ１，２は、図示され
ないクランク軸と1/2の回転速度で同期駆動され
るカムシヤフト５に一対的に設けられた卵形断面
を有するカム６とカムシヤフト５と平行をなすロ
ツカシヤフト７に揺動自在に枢支されたロツカア
ーム８，９とにより開閉動作されるようになつて
いる。また、本エンジンには一対の排気バルブ
（図示せず）が備えられており、上記した吸気バ
ルブ１，２と同様に開閉駆動される。

両ロツカアーム８，９は互いに隣接して配置さ
れ、両吸気バルブ１，２の上方に延出する遊端部
には、各バルブ１，２の上端に当接するタペツト
ねじ１０，１１がそれぞれ進退可能なように螺着
されており、各タペツトねじ１０，１１はロツク
ナツト１２，１３により緩み止めされている。第
１ロツカアーム８の上面には、カム６に摺接する
カムスリツパ１４が形成されている。

第２図に良く示されるように、第１ロツカアー
ム８の内部にはロツカシヤフト７の軸線方向と平
行に第２ロツカアーム９側に開口する第１ガイド
孔１５が穿設されており、ピストン１６が軸線方
向に沿つて摺動可能に収容されている。第１ガイ
ド孔１５の底部側には小径部１７が形成され、油
圧室１８が郭定されている。油圧室１８は、第１
ロツカアーム８がどのような位置にあつても通路
１９を介してロツカシヤフト７内に設けられた油
路２０と常に連通するようになつている。油路２
０は電磁弁を介してオイルポンプと連通してい
る。第２のロツカアーム９の内部には、第１ロツ
カアーム８のガイド孔１５に対応する第２ガイド
孔２１が穿設されている。第２ガイド孔２１内に
は、ストツパ２２がコイルばね２３により第１ロ
ツカアーム側に付勢され、かつその中心に穿設さ
れたガイド棒２２ａが第２ガイド孔２１の底部に
穿設された貫通孔２４から外部に突出している。

エンジンの中低速度域にあつては、油圧室１８
に油圧が供給されず、ピストン１６は第１ガイド
孔１５内にあるので、ロツカアーム８，９は連結
されず、互いに相対角変位が可能である。この場
合に、第１図に示すように、第１ロツカアーム８
のみにカムスリツパ１４が形成されカム６と摺接
するようになつているので、カムシヤフト５の回
転に伴い第１ロツカアーム８のみが揺動し、片方
の吸気バルブ１のみが開弁駆動される。

エンジンの高速運転に際しては、油圧室１８に
作動油圧が供給される。具体的には、第３図に良
く示されるように、エンジン回転数が所定の回転
数に達すると、コントロールユニツト２５によつ
て電磁弁２６のソレノイド２７が操作され、オイ
ルポンプ２８から油路２０を介して油圧室１８に
連通する油圧回路が開かれる。これにより、ピス
トン１６は第２ロツカアーム９側に押し出され、
コイルばね２３の付勢力に抗してストツパ２２を
押圧しつつ第２ガイド孔２１内に移動する。この
ようにして第１ロツカアーム８と第２ロツカアー
ム９とは一体的に連結されることになる。更に、
電磁弁２６の手前にアキユムレータ２９を設け、
オイルポンプ２８から供給される油圧と同時に蓄
圧されていた油圧を作用させることにより、ピス
トン１６の応答性を向上させることができる。

第１ロツカアーム８と第２ロツカアーム９とを
連結後、エンジン回転数が前記所定回転数以下に
なると、ソレノイド２７がオフとなり、電磁弁２
６はオイルポンプ２８からの油圧回路を閉じる。
ピストン１６に作用していた油圧は開放され、オ
イルは油路２０を逆方向に流れてオイルタンク３
０に戻る。ピストン１６は、コイルばね２３の作
用により第１ロツカアーム８のガイド孔１５内に
押し戻されるので、第１ロツカアーム８と第２ロ
ツカアーム９との連結状態は解除され、第２ロツ
カアーム９は再び休止状態になる。

第１ガイド孔１５と第２ガイド孔２１との軸線
が整合している静止状態、即ち第１ロツカアーム
８のカムスリツパ１４とカム６のベース円とが摺
接している閉弁状態に於ては、ピストン１６が第
２ガイド孔２１内に円滑に移動して両ロツカアー
ム８，９を一体的に連結し、弁作動の切換を円滑
かつ確実に行なうことができる。吸気バルブの開
弁動作中は第１ロツカアーム８が揺動動作してい
るので、ピストン１６は第２ロツカアームへ係合
したり解除することができない。特に第１ロツカ
アーム８が開弁動作を開始する初期位置近傍で
は、第１ロツカアーム８が第２ロツカアーム９に
対して僅かに角変位しているだけであるので、ピ
ストン１６が第２ガイド孔２１と僅かに係合する
ことがある。しかし第１ロツカアーム８が更に開
弁方向に揺動するので、所謂はたかれ現像が発生
し、係合状態が途中で解除されて大きな異音が発
生したり、破損の原因となる。従つて、第１ロツ
カアーム８が開弁動作の初期段階でピストン１６
を移動させるのは好ましくない。

第１ロツカアーム８が第２ロツカアーム９に対
して相当程度角変位している状態では、ピストン
１６は第２ガイド孔２１と全く係合し得ず、第２
ロツカアーム９の端面に当節するだけであり、ま
た第１ロツカアームが閉弁方向に揺動動作中にピ
ストン１６に油圧を作用させた場合にも、第１ロ
ツカアーム８が静止状態に入つて第１ガイド孔１
５と第２ガイド孔２１とが軸線方向に整合すると
同時に、ピストン１６が移動を開始する。

一方、一般にコントロールユニツト２５から電
磁弁２６に作動指令信号が送られてから油圧室１
８へ供給される油圧が一定の作動圧力に達してピ
ストン１６が作動するまでにはある程度の遅れが
ある。例えば、第４図に示されるように、作動指
令信号が時期t₀に出力されたとすると、まず電磁
弁２６が作動して油圧回路が開かれ、オイルポン
プ２８から油圧の供給が開始されて一定の圧力に
まで達し、ピストンが移動を開始する時期t₁まで
に、クランク軸回転角に基づいて一定の作動遅れ
φが生じる。従つて、所謂はたかれ現象が発生し
ないようにするためには、上述の作動遅れを考慮
してコントロールユニツト２５から作動指令信号
を出力する必要がある。

また、第４図は４気筒内燃機関に於てクランク
軸またはカムの回転角に対する第１〜第４気筒の
各吸気バルブのリフト量を示している。第１気筒
に関して、そのロツカアームが開弁動作を開始す
る初期位置近傍にはたかれ現象の発生が予想され
る区間A₁がある。この区間A₁は、エンジンの運
転状況によつて作用するオイルの油圧、油温、エ
ンジン回転数などの諸要因を考慮して幾分広い範
囲が想定されている。このように一連の吸気行程
に於て各気筒ごとにはたかれ現象の発生する区間
A₁〜A₄が連続しており、更に次の吸気行程に於
て同様の区間A′₁〜A′₄が連続している。従つて、
コントロールユニツト２５から電磁弁２６への作
動指令信号の出力時期をランダムに設定すれば、
いずれかの気筒に於てはたかれ現象が発生する。

ここで、作動指令信号の出力時期をエンジン回
転数が所定の設定回転数に達した時期に関わりな
く、特定の気筒の行程位置に基づいて例えば第１
気筒の上死点と一致する時期t₀に固定すると、各
気筒のロツカアームの連結の手段は時期t₁に作動
を開始する。この時期t₁は第３気筒に於てはたか
れ現象の発生する区間A₃に含まれるので、この
場合には第３気筒に必ずはたかれ現象が発生する
ことになる。

従つて、本実施例に於ては、第３気筒に限定し
てロツカアームの連結手段の作動時期を制御し得
る制御手段を設ければ良い。このような制御手段
としては、本願出願人による特開昭61−31614号
明細書に開示されているものがある。

この制御手段の実施例について、第５図及び第
６図を用いて説明する。

第１図示の実施例と同様に、ロツカシヤフト７
には、第１ロツカアーム３１と第２ロツカアーム
３２とが互いに摺接しつつ相対角変位可能にかつ
揺動自在に枢支されている。第１ロツカアーム３
１は、カムスリツパ３３と摺接するカム３４の回
転動作に応じて揺動動作し、吸気バルブ３５を開
弁駆動する。第１ロツカアーム３１と第２ロツカ
アーム３２とを連結しまたは解除するための連結
機構は、両ロツカアーム間で移動可能なピストン
３６と、その移動を規制するストツパ３７と、ス
トツパ３７を第１ロツカアーム３１側に付勢する
コイルばね３８と、ピストン３６の移動時期を制
御するタイミング板３９とを備える。

ピストン３６は第１ロツカアーム３１に穿設さ
れた第１ガイド孔４０に摺合され、円筒状の連結
体４１と有低円筒状の押圧体４２とからなり、互
いに伸縮可能に組合わされると共に、コイルばね
４３によつて常時伸長方向に付勢されている。第
１ガイド孔の低部側に郭定された油圧室４４は、
通路４５を介して第２図示の実施例の場合と同様
に油路２０と連通している。押圧力４２は小径筒
部４６を有し、段部４７と連結体４１の端部との
間にタイミング板３９が係合可能な環状の係合溝
４８が形成されるようになつている。押圧体４２
の外周面には、別の係合溝４９が設けられてお
り、押圧体４２が第２ロツカアーム３２側に最大
限変位して両ロツカーアーム３１，３２が完全に
連結された時にタイミング板３９が係合し得るよ
うになつている。

第２ロツカアーム３２には、第１ガイド孔４０
に対応して第２ガイド孔５０が穿設され、円板状
のストツパ３７が、段部５１に当接するまで第２
ガイド孔５０内を摺動可能に配置されている。

第１ロツカアーム３１の下部には、タイミング
板３９がピン５２により第１ロツカアーム３１に
摺動自在に枢支され、かつピン５２を囲繞するば
ね５３が介装されており、その付勢力によりタイ
ミング板３９をピストン３６に向けて回動付勢し
ている。更にロツカシヤフト７の外周面に形設さ
れたカム面５４に、タイミング板３９の端部がば
ね５３によつて当接している。

カム面５４は、第１ロツカアーム３１の揺動動
作によりタイミング板３９を回動し得るように形
成されており、第１ロツカアーム３１がカム３４
のベース円に摺接して静止状態にある場合には、
タイミング板３９をばね５３の付勢力により第６
図に於て時計方向に回動して係合溝４８，４９に
係合させ、かつ第１ロツカアーム３１がカム３４
に押し下げられて開弁方向に揺動中は、ピストン
３６から反時計方向に回動するようになつてい
る。従つて、油圧室４４に油圧が作用しても係合
溝４８にタイミング板３９が係合しているので押
圧体４２は移動し得ず、第１ロツアーム３１が開
弁方向に揺動を開始するとタイミング板３９が反
時計方向に回動されてタイミング板３９の係合が
解除され、押圧体４２が連結体４１の端部に当接
するまで移動する。このようにして、第１ガイド
孔４０と第２ガイド孔５０との軸線が互いに一致
した時、即ち第１ロツカアーム３１が静止状態に
入つた時に連結体４１が第２ガイド孔５０に摺合
して両ロツカアーム３１，３２が連結される。ピ
ストン３６による連結が完了すると、タイミング
板３９は係合溝４９に係合する。

油圧室４６に作用する油圧が開放された場合
に、ピストン３６はばね３８により第１ロツカア
ーム３１に向けて押圧されるが、タイミング板３
９が係合溝４９と係合しているのですぐに移動す
ることができない。第１ロツカアーム３１が開弁
方向に駆動されるとその揺動動作に応じてタイミ
ング板３９が係合溝４９から解除されるので押圧
体４２は油圧室４４側に移動する。この際に連結
体４１は第１ロツカアーム３１の摺動による第１
ガイド孔４０及び第２ガイド孔５０との間の摩擦
力により第１ガイド孔４０には復帰し得ず、第１
ロツカアームが静止状態に入つた時点で第１ガイ
ド孔４０に移動する。

尚、本発明は上述の実施例に限定されるもので
はなく、当業者にとつて明らかなようにその技術
的範囲内に於て様々な変形・変更を加えて実施す
ることができる。例えば、はたかれ現象の発生す
る気筒に設けられる制御手段としては、作動指令
信号の出力時期にかかわりなく連結手段の作動時
期を制御し得るものであればいかなるものであつ
ても良い。

＜発明と効果＞ 上述のように本発明によれば、多気筒内燃機関
の動弁機構に於て、油圧回路を開閉する電磁弁へ
の作動指令信号の出力時期を特定の気筒の行程位
置に基づいて固定することにより、該油圧回路の
作動遅れを考慮して所謂はたかれ現象と発生する
気筒を限定することができ、かつ該気筒のロツカ
アームにのみ作動時期の制御手段を有する連結手
段を設けることによつて、全ての気筒の連結手段
の作動を円滑に行ない得ると共に、連結手段の作
動時期の制御装置を設けるロツカアームを最小限
にすることができる。従つて、このような制御シ
ステムの製造を容易にし、かつ製造コストの低減
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用される動弁機構の概略
を示す斜視図である。第２図は、第１図示の実施
例に於ける連結機構を示す縦断面図である。第３
図は、第２図示の連結機構を作動させる油圧回路
を示す油圧系統図である。第４図は、本発明によ
る弁切換の作動タイミングを表わす線図である。
第５図は、本発明に使用される制御手段を有する
連結機構の実施例を示す縦断面図である。第６図
は、第５図の線−に於ける矢視図である。 １，２……吸気バルブ、３，４……ばね、５…
…カムシヤフト、６……カム、７……ロツカシヤ
フト、８……第１ロツカアーム、９……第２ロツ
カアーム、１０，１１……タペツトねじ、１２，
１３……ロツクナツト、１４……カムスリツパ、
１５……第１ガイド孔、１６……ピストン、１７
……縮径部、１８……油圧室、１９……通路、２
０……油路、２１……第２ガイド孔、２２……ス
トツパ、２２ａ……ガイド棒、２３……コイルば
ね、２４……貫通孔、２５……コントロールユニ
ツト、２６……電磁弁、２７……ソレノイド、２
８……オイルポンプ、２９……アキユムレータ、
３０……オイルタンク、３１……第１ロツカアー
ム、３２……第２ロツカアーム、３３……カムス
リツパ、３４……カム、３５……吸気バルブ、３
６……ピストン、３７……ストツパ、３８……コ
イルばね、３９……タイミング板、４０……第１
ガイド孔、４１……連結体、４２……押体圧、４
３……コイルばね、４４……油圧室、４５……通
路、４６……小径筒部、４７……段部、４８，４
９……係合溝、５０……第２ガイド孔、５１……
段部、５２……ピン、５３……ばね、５４……カ
ム面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 閉弁方向に付勢された複数の吸気弁または排
   気弁と、前記吸気弁または排気弁に対応してロツ
   カシヤフトに揺動自在に枢支され、かつクランク
   軸と同期回転するカムにより揺動駆動される複数
   のロツカアームと、油圧の作用により隣接する前
   記ロツカアームを選択的に連結または解除し得る
   連結手段とを各気筒ごとに有すると共に、機関の
   回転速度に対応して開閉することにより前記各連
   結手段に油圧を選択的に供給するための油圧回路
   と、前記連結手段の作動時期を制御するための制
   御手段とを備える多気筒内燃機関用動弁機構の弁
   切換制御システムに於て、 前記油圧回路への開閉指令信号の出力時期をあ
   る特定の気筒の行程位置に基づいて固定すると共
   に、 前記開閉指令信号が出力された後に前記連結手
   段が実作動開始可能となる時に開弁初期位置近傍
   にあるロツカアームを有する気筒に前記制御手段
   を設けたことを特徴とする多気筒内燃機関用動弁
   機構の弁切換制御システム。 ２ 前記連結手段が、隣接するロツカアームを連
   結しまたは解除するべく移動可能なピストンを備
   え、該ピストンが、伸縮可能に形成されかつ内蔵
   されたばね手段により伸長方向に付勢されてお
   り、前記制御手段が、前記ロツカアームの揺動角
   度に応じて前記ピストンと係合または解除してそ
   の移動を制御するタイミング板を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の多気
   筒内燃機関用動弁機構の弁切換制御システム。