JPH048241Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は内燃機関の動弁系構造に関してお
り、特に、バルブスプリングの設定荷重をエンジ
ン回転数に応じて可変としたものに関する。

〔従来の技術〕

バルブスプリングの着座部材を油圧アクチユエ
ータとして構成し、この油圧アクチユエータにエ
ンジン油圧を作用させることによりバルブスプリ
ングの設定荷重を可変に構成したものが知られて
いる。（例えば実開昭59−41605号公報参照。）エ
ンジン油圧はエンジン回転数に応じて増大するの
で、低回転時にはバルブスプリングの荷重は小さ
くなり、高回転時にはバルブスプリングの荷重は
大きくなる。従つて、低回転時のフリクシヨン損
失を小さく維持しつつ、エンジン高回転時に十分
なバルブスプリング荷重を得ることができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来は着座部材の駆動にエンジン油圧を流用し
ている。エンジン高回転時には潤滑油の温度が上
昇し潤滑油の粘度が下がるため、この場合油圧と
しては低下傾向となる。そのため、油圧アクチユ
エータである着座部材が所期のバルブスプリング
設定荷重を得るに必要なリフトを行わせられない
ことになる。その結果、高回転時にはバルブサー
ジングの発生のおそれがある。

この考案はこの問題点の解決のためになされた
ものであり、エンジン油圧低下時にも所期のバル
ブスプリング設定荷重を確保できるようにするこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案によれば、バルブスプリングの着座部
材を油圧アクチユエータとして構成し、該着座部
材はエンジン油圧源に連通する油圧通路からの油
圧によつて駆動される内燃機関の動弁系におい
て、エンジン油圧源とは別に独立の油圧ポンプ手
段を配置し、該独立の油圧ポンプ手段はその吸入
側がエンジン油圧源側に接続され、吐出側が着座
部材に接続され、かつ独立の油圧ポンプから着座
部材への油圧の供給を制御する制御手段と、エン
ジン高回転時において潤滑油の粘度が低下する状
態を検出する手段とを有し、前記制御手段は、潤
滑油の粘度が低下するエンジン高回転時に着座部
材への油圧の供給を行うことを特徴とする内燃機
関の動弁系構造が提供される。

エンジン高回転時において潤滑油の粘度が低下
する状態が検出されると、制御手段は独立の油圧
ポンプ手段からの油圧を着座部材に供給する。

〔実施例〕

第２図において、１は内燃機関の本体であり、
例えば４気筒とし、４つの燃焼室２を備えてい
る。この内燃機関はこの実施例では２頭上カム軸
（DOHC）型エンジンとして構成され、吸気弁３
の駆動用のカム軸４と排気弁５の駆動用のカム軸
６を備えている。カム軸４と６とはその一端に互
いに噛み合いする歯車７，８を備え、一方よりの
駆動力を他方に伝達している。なお、歯車７，８
を備えずタイミングプーリ等によつて巻掛られる
ことにより駆動されるものでもかまわない。

第１図に吸気弁２のための動弁機構の部分を詳
細に示している。排気弁３も同様に構成される。
吸気弁２はバルブステム１１と傘部１２とより成
る。バルブステム１１はバルブガイド１３によつ
て案内される。バルブ傘部１２はシリンダヘツド
１Ａに形成される吸気ポート１Ｂの端部にバルブ
シート１４を開閉可能に設けられている。

１６はバルブリフタであり、エンジン本体１の
シリンダヘツド１Ａに形成されるバルブリフタ孔
１７を摺動自在に配置される。バルブリフタ１６
の上面にシム１８が配置され、吸気カム軸４上の
カム２０に面している。このエンジンは４気筒で
あることからカム軸４，６上には90°の角度間隔
で４個のカム２０が設置されてある。バルブリフ
タ１６の下面にバルブステム１１の上端が対面し
ており、この部分に近接してリテーナ２１が配置
される。リテーナ２１の内面にテーパ面が形成さ
れ、このテーパ面にコツタ２２が着座され、これ
によつてリテーナ２１はバルブステム１１に楔止
めされる。尚、コツタ２２の内周に突起がバルブ
ステム１１の外周にこの突起を収納する環状溝１
１Ａがあり、これによつてコツタ２２はバルブス
テム１１上の所定の軸位置に拘束されている。

バルブスプリング２５は上端がリテーナ２１に
掛けられ、下端に着座部材２６が配置され、これ
によつてバルブ３と図の上方の付勢力を加えられ
ている。着座部材２６は油圧アクチユエータとし
て構成され、シリンダ部材２７内に昇降自在に配
置される。着座部材２６の上方への運動はストツ
パ２７′によつて制限される。着座部材２７の下
面に環状に油圧室３０が形成され、この油圧室３
０の圧力に応じて着座部材２６がリフトされ、そ
の結果バルブスプリング２５の設定荷重が変化さ
れる。

３２はオイルパン、３３はエンジンによつて駆
動されるエンジン油圧源としてのオイルポンプ、
３４はオイルフイルタ、３５はメインギヤラリで
あり、エンジンの潤滑油供給系を構成し、クラン
ク軸や動弁系へ潤滑油を供給する。着座部材２６
の駆動用の油圧はこのエンジン潤滑油供給系から
分岐される。即ち、メインギヤラリ３５より油圧
が矢印Ｘのように取り出され、シリンダヘツド１
Ａに形成される油圧通路３６に供給される。油圧
通路３６は通路３６ａを介し油圧室３０に連通さ
れる。従つて、エンジン回転数に応じた油圧が着
座部材２６に印加される。３７はプレツシヤレギ
ユレータであり、ポンプ３３からの供給潤滑油圧
の上限を規定する働きをする。

この考案によれば、エンジン油圧が足りなくな
つたとき油圧室に油圧を供給する独立のポンプ手
段が具備されている。このポンプ手段はこの実施
例ではピストンポンプであり、カム軸、好ましく
は従動側のカム軸、例えば排気カム軸６によつて
駆動される。ポンプ手段はシリンダヘツド１Ａに
形成されるシリンダボア４０に上下摺動自在に配
置される筒状ピストン４１と、ピストン４１に対
面するようにカム軸６に固定されるポンプ駆動カ
ム４２とよりなる。第２図に示すようにポンプ駆
動カムはバルブ５の駆動用のカム２０上に１個乃
至は２個位置される。さらに、駆動側軸である吸
気カム軸４上のカム２０の中間の角度位置にカム
４２は位置されている。即ち、カム２０は４気筒
エンジンであれば90°毎に設けられており、カム
４２は45°の位置に設けられる。

ピストン４１の下側にポンプ室４３が形成され
ると共にピストン４１を付勢するばね４４が配置
される。ポンプ室４３は吸入制御チエツク弁４５
を介してエンジン潤滑油供給系のメインギヤラリ
３５に接続され、吐出制御チエツク弁４６、通路
３６ｂを介して油圧室３０に近い油圧通路３６に
接続される。更に、ポンプ室４３はバイパス通路
４８を介して潤滑油通路３６に接続され、この接
続個所に制御弁５０が配置される。この制御弁５
０は３方電磁弁として構成することができ、通常
時はばね５０Ａによつて破線のように油圧通路３
６、バイバス通路４８をメインギヤラリ３５に連
通するように位置するが作動時には破線のように
通路３６及びバイバス４８をメインギヤラリ３５
から切り離し、ポンプ手段からの高められた油圧
を受けるように構成される。５１はリリーフ弁で
あり、バイバス通路４８をオイルパン３２に連通
している。

５４は制御弁５０を駆動するための制御回路で
あり、比較器５５，５６、ANDゲート５７及び
トランジスタ５８とより構成される。制御弁５０
と、ソレノイド５０′と、トランジスタ５８とは
本考案の制御手段を構成し、この制御手段は、潤
滑油の粘度が低下するエンジン高回転時に着座部
材２６に独立のポンプ手段からの油圧を供給する
働きをする。比較器５５はエンジン回転数センサ
６０に接続される。回転数センサ６０はエンジン
のクランク軸の回転数に応じた信号を発生し、比
較器５５はセンサ６０によつて検知されるエンジ
ン回転数Ｎが所定値N_x以上のとき“１”、以下の
時“０”の論理信号を発生する。比較器５６は油
圧センサ６１に接続される。油圧センサ６１は潤
滑油の供給圧力に応じた信号を出力し、比較器５
６はエンジン油圧Ｐが所定値P_x以下のとき
“１”、以上のとき“０”の論理信号を発生する。
回転数センサ６０と、油圧センサ６１と、比較器
５５，５６と、ANDゲート５７とはエンジン高
回転時において潤滑油の粘度が低下する状態を検
出する手段を構成する。トランジスタ５８はその
ベースがANDゲート５７の出力に接続され、エ
ミツタ−コレクタ回路に制御弁５０のソレノイド
５０′が位置されている。

以上述べたこの考案の作動を説明する。エンジ
ン回転数Ｎが所定値N_xより低いとき又は潤滑油
圧Ｐが所定値P_xより低いときは比較器５５，５
６のどちらかから“０”の信号が出るためAND
ゲート５７は“０”の信号を出力し、トランジス
タ５８はOFFとなる。そのため、ソレノイド５
０′は消磁され、制御弁５０はバイパス通路４８
がメインギヤラリ３５に連通するように位置す
る。ピストン４１はカム４２の回転によつて上下
するが、バイパス通路４８がメインギヤラリ３５
に連通しているので空まわりするだけでポンプ作
用は行われない。一方、メインギヤラリ３５は通
路３６，３６ａを介して油圧室３０に連通し、着
座部材２６には油圧が第１図の上方に作用し、着
座部材２６はストツパ２７′に当たる位置を最大
として上昇する。

バルブスプリング２５の取付け荷重F₀はその
リフトΔlに従つて、 ΔF₀＝Δl×ｋ と変化する。ここにｋはばね定数である。従つ
て、第３図においてａ点を着座部材２６の最も下
側の位置、ｂ点を着座部材２６の最も上側の位置
とすればバルブ３の着座状態（リフト零）での取
付け荷重は最小F₀₁から最大F₀₂までの範囲で変化
することになる。このときリフトに対するスプリ
ング荷重の変化はΔl＝０では直線ａ−ｂのよう
に、Δl＝maxでは直線ｃ−ｄのように変化する。
いま、油圧室３０に入る潤滑油油圧に基づき着座
部材２６に作用する力をFoilとするとこれは着座
部材２６の断面積×油圧力となる。Foilを段階的
にFoil₁からFoil₅と想定し、各状態におけるバル
ブリフトｙに対するスプリング荷重との関係を説
明する。尚、バルブリフトｙは第４図イのように
カム２０が非リフト時（ベース円のときを０と
し、ロのようにリフト時（ノーズが来たとき）を
最大とする。

１ Foil＜F0₁の時 Foilは着座部材２６を持ち上げられないので、
着座部材２６は第４図のＡの如き最も下側の位置
をとる。第３図ａの点でリフトを開始し、ｂで最
大リフトになる。荷重低減量は短形abcdで表わ
される。

２ Fo₁≦Foil＜F₀₂の時 ベース円時は着座部材２６はFoilとスプリング
力がつり合うＡとＣの中間のＦの位置にある。リ
フト時はFoil＜Fmax１の為、リフト中にスプリ
ング力に押され、Ｂとなる。ｌの点でリフトが開
始され、ｆよりｂに至る荷重特性になる。荷重低
減量は図形efbdcで表わされる。

３ F₀₂≦Foil＜Fmax１ リフトしない時にはF₀₂≦Foilなので着座部材
２６はＣの位置にあるがFoil＜Fmax１の為リフ
ト時はＢに押しもどされる。よつて荷重曲線はｃ
点にてリフトを開始し、ghを経てｂで最大リフ
トとなる。スプリング荷重低減量は矩形ghbdで
ある。

４ Fmax１≦Foil＜Fmax２ リフトしない時は着座部材２６はＣの位置であ
るがFoil＜Fmax２の為着座部材２６は押されて
Ｅ又はＢの位置になる。よつて荷重曲線はcjhと
なりスプリング荷重低減量は三角形jhdとなる。

５ Fmax２≦Foil リフトしない時はＣ、リフト時はＤの位置にあ
り荷重曲線はｃ−ｄとなる。

上記制御において２）Fo₁≦Foil＜F₀₂の時、リ
フト時に着座部材２６がＥからＢに押される時作
動油が流出するが油圧回路はメインギヤラリ３５
と連通し開いているので、外気筒のシリンダに流
入する可能性は少ない。また流入しても、もしエ
ンジンが16バルブのエンジンとすれば、２バルブ
がリフトすると残りのシリンダに振り分けられて
Δl×２／14＝Δl／７リフトするだけなので問題
ないと考えられる。

以上の動作は必要なエンジン油圧が得られてい
ることを条件とする。ところが、エンジン高回転
時には潤滑油の温度が高まり、その粘度が低下す
る。その効果、十分な油圧が得られないことがあ
る。この場合サージングのおそれがある。第５図
はこの関係を説明する。実線を標準温度状態と
する。ここにPoil₁は−Poil₅は夫々第３図のFoil₁
−Foil₅に対応している。そのためには、着座部
材２６の受圧面積をＳとしたときＳ＞Fmax２／
Poil₅となるように設定する必要があるPoil₅の点
は第２図のリリーフ弁３７が開弁を開始する点で
ある。このような標準特性から温度が変化する
と、低温のときはに高温のときはとなる。高
温側の特性では圧力が足りなくなり、高回転時
にハルブのサージングの恐れがある。なお、低温
時には最大吐出圧力が低回転側に移るだけで高温
時のような不具合は生じない。

この考案の実施例によれば、エンジン回転数Ｎ
が所定値N_xより大きくかつ油圧Ｐが所定値P_xよ
り小さいときは比較器５５，５６の双方が“１”
の信号を出す。そのためANDゲート５７が“１”
の信号を出力し、トランジスタ５８はONとな
り、ソレノイド５０′に通電される。その結果、
制御弁５０はバイバス通路４８及び通路３６の双
方を閉鎖する。その結果、ピストン４１はポンプ
作動をすることができる。即ち、ピストン上昇時
にはチエツク弁４５を介してポンプ室４３に潤滑
油が吸引され、ピストン下降時はチエツク弁４５
は閉鎖されるが、チエツク弁４６が開くためポン
プ室４３内の潤滑油は通路３６ｂ，３６ａを介し
油圧室３０に圧送される。

尚、制御弁５０を駆動するときの設定回転数
N_xの値は例えば4000r.p.m付近とすることができ
る。これは第６図に示すようにこの回転数付近に
おいて動弁系の慣性力が急増するからである。

一方設定圧力P_xの値は第５図のように最高
回転時必要油圧が得られなくなるような油圧等性
になつたときポンプ４１が作動するよう、即ち
4000r.p.mでの圧力がPoil₆以下となつたときに設
定する。

制御弁５０は第２図では電磁弁として構成され
ているが、この代りにエンジン油圧に応動する純
機械的にバルブとして構成することができる。

油圧低下時の補償用のポンプは実施例のように
カム軸上のカム４２によつて駆動されるピストン
ポンプでなくてもよい。油圧補償用のポンプピス
トンポンプ４１とし、これを駆動するカム４２を
従動側のカム軸６に設置する場合、そのカム４２
の角度位置をバルブの駆動用のカム２０の角度位
置の丁度中間（即ち４気筒エンジンではカム２０
は90度毎であるから45°の位置）とすることで、
カム軸に加わる荷重変動を打ち消すことができ
る。即ち、駆動側のカム軸４に加わるバルブスプ
リング２５の力は第７図のFspのように周期的に
変動している。一方、ピストン４１を設けること
で従動側のカム軸６にはFopのような力が加わ
る。これらの力は位相が反対であるため打ち消し
方向に働き、その結果カム軸の回転変動を押さえ
ることができる。そして、歯車７，８によりカム
軸の駆動を行うものではギヤ７，８のバツクラツ
シユδによる騒音発生を押さえることができる。
尚、バツクラツシユ制御のためシザーズギヤを採
用したものにあつてはシザーズスプリングのばね
力を弱くできる利点がある。

この考案は実施例のようにDOHC型のエンジ
ンに応用すると最適である。即ち、DOHC型で
は動弁系慣性力が小さいため、スプリング荷重が
小さく、バルブスプリング着座部材２６の駆動の
ための油圧負担を軽くすることができるからであ
る。

〔考案の効果〕

この考案によれば、潤滑油の粘度が低下するエ
ンジン高回転時に駆動される独立のポンプを設け
ることによつて、油圧源の圧力の低下時にも着座
部材に必要十分な油圧を供給することができる。
そのため、低回転時におけるばね荷動を小さくす
ることができることによる低フリクシヨン、高燃
料経済性という利益は少くとも損われることな
く、高回転時のサージングの恐れも解消すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の動弁系の全体図、第２図はエ
ンジン上面図、第３図はバルブリフト−スプリン
グ荷重関係グラフ、第４図は非リフト時イとリフ
ト時ロとで着座部材の種々の位置を示す図、第５
図はエンジン回転数と吐出圧力の関係グラフ、第
６図はエンジン回転数と動弁系慣性力との関係グ
ラフ、第７図はカム回転角とカムシヤフトに加わ
る力との関係グラフ、第８図は第２図の方向よ
りみたギヤの正面図。 １……エンジン本体、３……吸気弁、４……吸
気カム軸、５……排気弁、６……排気カム軸、
７，８……歯車、１６……バルブリフタ、２１…
…リテーナ、２５……バルブスプリング、２６…
…着座部材、３０……油圧室、３３……オイルポ
ンプ、４１……ピストン、４２……ポンプ駆動カ
ム、４３……ポンプ室。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ バルブスプリングの着座部材を油圧アクチユ
   エータとして構成し、該着座部材はエンジン油
   圧源に連通する油圧通路からの油圧によつて駆
   動される内燃機関の動弁系において、エンジン
   油圧源とは別に独立の油圧ポンプ手段を設置
   し、該独立の油圧ポンプ手段はその吸入側がエ
   ンジン油圧源側に接続され、吐出側が着座部材
   側に接続され、かつ独立の油圧ポンプから着座
   部材への油圧の供給を制御する制御手段と、エ
   ンジン高回転時において潤滑油の粘度が低下す
   る状態を検出する手段とを有し、前記制御手段
   は、潤滑油の粘度が低下するエンジン高回転時
   に着座部材への油圧の供給を行うことを特徴と
   する内燃機関の動弁系構造。 ２ 前記油圧ポンプ手段は往復ピストンを備えた
   ポンプであり、該ポンプは内燃機関のカム軸に
   よつて駆動されることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲１に記載の内燃機関の動弁系構
   造。 ３ 内燃機関は駆動側と被駆動側の２つのカム軸
   を有し、これらのカム軸は歯車によつて運動連
   結されており、前記ピストンを駆動するカム軸
   上のカムはバルブを駆動するためのカムに対し
   て中間の角度位置にあることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲２に記載の内燃機関の動弁
   系構造。 ４ 動弁系はカムによつてバルブリフタを駆動と
   する直接駆動式であることを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲１に記載の内燃機関の動弁系
   構造。