JPH05321617A - 強制開閉式動弁装置のバルブタイミング可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 強制開閉式動弁装置のバルブタイミング可変
装置の提供。 【構成】 吸気、排気カム軸８，９に低速用開き、閉じ
カムノーズ１１ａ，１１ｂと、高速用開き、閉じカムノ
ーズ１０ａ，１０ｂとを形成する。上記低速用開き、閉
じカムノーズで揺動駆動され、吸気、排気弁６，７を開
閉させる低速用開き、閉じロッカアーム１８，１６と、
上記高速用開き、閉じカムノーズで揺動駆動され、上記
低速用開き、閉じロッカアームを介して吸気、排気弁を
開閉させる高速用開き、閉じロッカアーム１５，１７を
設ける。上記吸気、排気カム軸の下方に吸気、排気ロッ
カ軸１２，１３を回転可能に配設するとともに、各ロッ
カ軸に形成された偏心軸部でロッカアーム１５〜１７を
軸支し、ロッカ軸の偏心していない軸部で低速用開きロ
ッカアーム１８を軸支する。そしてこのロッカ軸の角度
位置を変化させることにより上記各ロッカアームを各カ
ムノーズに対して摺接させ、又は離間させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの強制開閉式
動弁装置において、低速時と高速時とで各弁の開閉時
期，開閉期間，及び開高さ（以下バルブタイミングと記
す）を変化させるようにしたバルブタイミング可変装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの動弁装置は、吸気弁，
排気弁を、カム軸で直接又はロッカアームを介して押し
下げることにより開き、バルブスプリングの付勢力で元
の位置に戻すことにより閉じるように構成したものが一
般的である。しかしバルブスプリング式の動弁装置で
は、エンジンの高速回転時に弁の追従性が充分に得られ
ず、弁の開閉動作が不確実になる場合がある。

【０００３】そこで弁の開閉動作の確実化を図るため
に、従来、弁の開動作だけでなく閉動作も強制的に行う
ようにした強制開閉式動弁装置が各種提案されており、
例えば特開昭６０−３０４０６号公報に記載されたもの
がある。この強制開閉式動弁装置は、開きカムノーズ，
及び閉じカムノーズと、上記開きカムノーズで揺動駆動
され、弁を開方向に移動させる開きロッカアーム，及び
上記閉じカムノーズで揺動駆動され、弁を閉じ方向に移
動させる閉じロッカアームとを備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の動弁
装置では、エンジンの出力向上の観点から、低速回転時
と高速回転時とでバルブタイミングを切り換えることの
できるバルブタイミング可変装置が提案されており、上
記強制開閉式動弁装置においてもバルブタイミングを切
り換えることのできる装置が要請されている。

【０００５】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、低速回転時と高速回転時とでバルブタイミングを切
り換えることのできる強制開閉式動弁装置のバルブタイ
ミング可変装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【問題を解決する手段】請求項１の発明は、低速用開
き，閉じカムノーズと、高速用開き，閉じカムノーズ
と、上記低速用開き，閉じカムノーズで揺動駆動され、
弁を開，閉方向に移動させる低速用開き，閉じロッカア
ームと、上記高速用開き，閉じカムノーズで揺動駆動さ
れ、上記低速用開き，閉じロッカアームを介して弁を
開，閉方向に移動させる高速用開き，閉じロッカアーム
と、各ロッカアームを各カムノーズに摺接させ、又は離
間させることにより実質的に作動するロッカアームを選
択するロッカアーム選択機構とを備えたことを特徴とし
ている。

【０００７】ここで上記ロッカアーム選択機構は、何れ
かのロッカアームを対応するカムノーズから離間させる
ことにより各ロッカアームの干渉動作を回避するもので
あるが、何れのロッカアームを離間させるかは、実現し
ようとするバルブタイミング特性によって決定される。

【０００８】例えば図５に示すようなバルブタイミング
特性を実現するためのロッカアーム選択機構を特定した
のが請求項２の発明であり、この発明では上記ロッカア
ーム選択機構が、エンジンの低速回転時には上記高速用
開きロッカアームを高速用開きカムノーズから離間させ
て上記各低速用ロッカアームを各低速用カムノーズで実
質的に作動させ、高速回転時には上記低速用閉じロッカ
アームを低速用閉じカムノーズから離間させて上記各高
速用ロッカアームを各高速用カムノーズで実質的に作動
させるように構成されていることを特徴としている。

【０００９】また請求項３の発明は、ロッカアームを摺
接又は離間させるための構造の具体例であり、上記各ロ
ッカアームをロッカ軸の偏心軸部で揺動自在に軸支し、
該ロッカ軸の角度位置を変化させることにより、上記動
作を実現するものである。また請求項４の発明はロッカ
軸の配置例であり、開き用ロッカ軸と閉じ用ロッカ軸と
を共用するとともに、上記各弁の軸直角方向に見て、上
記ロッカ軸が開きロッカアームと弁との接点と、閉じロ
ッカアームと弁との接点との間に配設されていることを
特徴としている。

【００１０】

【作用】請求項１の発明に係るバルブタイミング可変装
置によれば、ロッカアーム選択機構が、実現しようとす
るバルブタイミング特性に応じて、何れかのロッカアー
ムを対応するカムノーズから離間させる。これによりエ
ンジンの低速回転時には低速用ロッカアームが低速用カ
ムノーズで揺動駆動されて弁を強制的に開閉し、高速回
転時には高速用ロッカアームが高速用カムノーズで揺動
駆動されて低速用ロッカアームを介して弁を強制的に開
閉する。

【００１１】請求項２の発明では、エンジンの低速回転
時には、ロッカアーム選択機構が高速用開きロッカアー
ムを高速用開きカムノーズから離間させる。そのため高
速用開きカムノーズは高速用開きロッカアームに対して
空転し、低速用開き，閉じカムノーズが低速用開き，閉
じロッカアームを駆動し、これにより弁は、低速回転時
に対応したバルブタイミングによって強制的に開閉され
る（図５に破線で示すバルブタイミング特性参照）。

【００１２】一方、エンジンの高速回転時には、ロッカ
アーム選択機構が、低速用閉じロッカアームを低速用閉
じカムノーズから離間させる。そのため低速用閉じカム
ノーズは低速用閉じロッカアームに対して空転し、高速
用開き，閉じカムノーズが高速用開き，閉じロッカアー
ムを揺動駆動し、該高速用ロッカアームが低速用ロッカ
アームを介して各弁を開，閉方向に移動させる（図５に
実線で示すバルブタイミング特性参照）。

【００１３】このように本発明では、各弁を強制的に開
閉してその開閉動作を確実に行うことができるととも
に、バルブタイミングを低速時と高速時とで切り換える
ことができる。

【００１４】そして請求項３の発明では、ロッカアーム
選択機構として、ロッカ軸を回転可能に支持するととも
に、該ロッカ軸に形成した偏心軸部で上記ロッカアーム
を揺動自在に軸支し、ロッカ軸の角度位置を変化させる
ことによってロッカアームをカムノーズから離間させる
構造を採用したので、該選択機構の構造を簡素化でき
る。

【００１５】また請求項４の発明では、ロッカ軸を開
き，閉じ用に共用するとともに、開きロッカアームと弁
との接点と、閉じロッカアームと弁との接点との間に、
つまりカム軸下方の空き空間を利用して配置したので、
該動弁装置をコンパクト化できる。

【００１６】

【実施例】以下本願発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１ないし図８は請求項１〜３の発明に係る
一実施例による強制開閉式動弁装置のバルブタイミング
可変装置を説明するための図であり、図１は断面側面
図、図２は展開図、図３はロッカ軸の偏心軸を示す図、
図４は燃焼室の底面図、図５はバルブタイミング特性を
示す図、図６〜図８は動作を説明するための断面図であ
る。

【００１７】図において、１は該実施例装置を備えた吸
気弁２本，排気弁２本の４バルブエンジンであり、これ
はシリンダボディ２の上面にシリンダヘッド３，及びヘ
ッドカバー４を積層し、ボルト締め固定した構造のもの
である。

【００１８】上記シリンダヘッド３の下側合面に凹設さ
れた燃焼室凹部５には、吸気，排気弁開口５ａ，５ｂが
２つずつ形成されており、これらの各開口５ａ，５ｂに
は吸気弁６，排気弁７が配設されている。この吸気，排
気弁６，７の上方には紙面直角方向に延びる吸気，排気
カム軸８，９が配設され、これらのカム軸はシリンダヘ
ッド３の上側合面に軸支されている。

【００１９】上記吸気，排気カム軸８，９には、図２に
示すように、高速用開きカムノーズ１０ａ，低速用閉じ
カムノーズ１１ｂ，低速用開きカムノーズ１１ａ，低速
用閉じカムノーズ１１ｂ，高速用閉じカムノーズ１０ｂ
が軸方向に順に形成されている。ここで図２において上
記各カムノーズを軸方向に見ると、低速用開きカムノー
ズ１１ａは高速用開きカムノーズ１０ａの投影面内に位
置し、また高速用閉じカムノーズ１０ｂは低速用閉じカ
ムノーズ１１ｂの投影面内に位置している。さらにまた
各開き用カムノーズ１０ａ，１１ａは上記高速用閉じカ
ムノーズ１０ｂの投影面内に位置している。各カムノー
ズをこのような形状に設定したのはカム軸のベース円を
略同一とし、かつロッカ比を略同一としながらリフト量
を低速と高速とで変化させるためであり、バルブタイミ
ング特性によっては必ずしもこのような設定にする必要
はない。

【００２０】また上記吸気，排気カム軸８，９の下方に
は基準軸線Ｏを有する吸気，排気ロッカ軸１２，１３が
上記カム軸８，９と平行に、かつ回転可能に配設されて
いる。このロッカ軸１２，１３は弁軸と直角方向に見る
と後述するリテーナ１９の外方に位置しており、また該
各ロッカ軸１２，１３の端部には、その角度位置を変化
させる切り換え機構（図示せず）が接続されている。な
お、上記切り換え機構はラック・ピニオン機構，あるい
はプーリを介してサーボモータで駆動する機構等、従来
周知の機構で構成することができる。また、上記ロッカ
軸１２，１３は図２に示すように、各気筒毎に分割され
ており、さらに各気筒部分においても２分割されている
が、これは組立上の都合によるものであり、機能的には
一体形成しても良い。

【００２１】上記各ロッカ軸１２，１３には、高速用開
き偏心軸部１４ａ（偏心軸線Ｑ），低速用閉じ偏心軸部
１４ｂ，１４ｂ（偏心軸線Ｐ），及び高速用閉じ偏心軸
部１４ｃ（偏心軸線Ｒ）が形成されている。また低速用
閉じ偏心軸部１４ｂ，１４ｂ間は上記基準軸線Ｏと同軸
の低速用開き軸部１４ｄが形成されている。この各偏心
軸部及び上述の切り換え機構によって、後述する各ロッ
カアームをカムノーズに摺接させ、又は離間させるロッ
カアーム選択機構が構成されている。

【００２２】ここで、上記各偏心軸線Ｑ，Ｐ，Ｒと基準
軸線Ｏとの位置関係は、図３に示すように、低速用，高
速用閉じ偏心軸線Ｐ，Ｒは基準軸線Ｏを挟んで横方向に
対向し、高速用開き偏心軸線Ｑはこれらと９０度離れた
位置に位置している。これによりロッカ軸１２，１３を
１８０度回転させることにより低速用，高速用閉じロッ
カアーム１６，１７は横方向（閉じロッカアームと閉じ
カムノーズとの接線と直角方向）に移動し、高速用開き
ロッカアーム１５は上下方向（開きロッカアームと開き
カムノーズとの接線と直角方向）に移動する。

【００２３】そして上記各偏心軸部１４ａ，１４ｂ，１
４ｃには上記高速用開きロッカアーム１５，低速用閉じ
ロッカアーム１６，高速用閉じロッカアーム１７の揺動
穴１５ａ，１６ａ，１７ｂが、また上記低速用開き軸部
１４ｄには低速用開きロッカアーム１８の揺動穴１８ａ
がそれぞれ揺動自在に装着されている。

【００２４】上記低速用開きロッカアーム１８は、上記
カム軸８，９の下方に延びる片持ち形状のもので、上記
低速用開きカムノーズ１１ａの下面に常時摺接する摺動
面１８ｂと、上記各弁６，６、又は７，７の両方の上端
に当接するＴ字状の押下片１８ｃとを有している。

【００２５】上記高速用開きロッカアーム１５は、上記
低速用開きロッカアーム１８と同様の片持ち形状のもの
で、上記高速用開きカムノーズ１０ａの下面に摺接可能
の摺動面１５ｂと、上記低速用開きロッカアーム１８の
押圧片１８ｃの上面中央に当接する略Ｌ字状の押下片１
５ｃとを有している。そして上記開き用ロッカアーム１
８，１５の摺動面１８ｂ，１５ｂはカム軸方向に見る
と、開き用カムノーズ１１ａ，１０ａと閉じ用カムノー
ズ１１ｂ，１０ｂとの段差部内に位置するように配置さ
れており、これにより吸気弁６の上端からカム軸８の軸
線までの間隔を極力狭小化している。

【００２６】上記低速用閉じロッカアーム１６は、軸直
角方向に見て大略Ｈ字状のもので、上記一対の低速用閉
じカムノーズ１１ｂ，１１ｂに摺接可能の一対の摺動面
１６ｂ，１６ｂと、一対の押上片１６ｃ，１６ｃとを有
し、該各押上片１６ｃの先端にはフォーク片１６ｄが形
成されている。該各フォーク片１６ｄは上記各弁６，
６、又は７，７の上端に装着されたリテーナ１９の下面
に当接している。なおこのリテーナ１９は、弁軸の熱膨
張量，及び弁開口への着座時の衝撃を吸収可能の構造に
なっており、各弁の上端に固定された固定リテーナ１９
ａと、軸方向に僅かに移動可能に装着された可動リテー
ナ１９ｂと、両者間に介設された付勢ばね１９ｃとで構
成されている。

【００２７】上記高速用閉じロッカアーム１７は、上記
高速用閉じカムノーズ１０ｂに摺接可能の摺動面１７ｂ
と、上記低速用閉じロッカアーム１６の接続片１６ｅの
下面に当接する押上片１７ｃとを有している。

【００２８】なお、図２は理解を容易にするための展開
図であり、ロッカ軸１２の図示上側，及び下側の両方に
吸気弁６，６を表示しているが、この上下の吸気弁６，
６は同一物であり、また閉じ用ロッカアーム１６，１７
と開き用ロッカアーム１５，１８とをロッカ軸１２の図
示上側，下側に分けて記載しているが、これらは実際は
図１に示すように、何れもカム軸８の下方に位置してい
る。

【００２９】次に本実施例の作用効果について説明す
る。エンジン回転速度が所定速度以下の場合は、上記切
り換え機構がロッカ軸１２を図３（ａ）に示す角度位置
に位置させており、各ロッカアームは図６に示す状態に
なっている。即ち、高速用開きロッカアーム１５は偏心
軸線Ｑが下方に位置していることからその摺動面１５ｂ
が高速用開きカムノーズ１０ａから離間し、また高速用
閉じロッカアーム１７は偏心軸線Ｒが外側に位置してい
ることからその摺動面１７ｂが高速用閉じカムノーズ１
０ｂから離間している（図６の右側参照）。また低速用
開き，閉じロッカアーム１８，１６の摺動面１８ｂ，１
６ｂはそれぞれ低速用開き，閉じカムノーズ１１ａ，１
１ｂに摺接している。これにより各弁６は低速用カムノ
ーズ１１ａ，１１ｂの形状に応じたバルブタイミングで
強制的に開閉駆動される。なお、排気側のロッカ軸１３
は上記吸気側のロッカ軸１２と対称の角度位置に位置し
ており、排気弁７は低速回転時に対応したバルブタイミ
ングで開閉駆動される。

【００３０】エンジン回転速度が所定速度以上の場合
は、上記切り換え機構がロッカ軸１２を図３（ｂ）に示
す角度位置に位置させており、各ロッカアームは図７，
図８に示す状態になっている。即ち、低速用閉じロッカ
アーム１６は偏心軸線Ｐが外方に位置していることから
その摺動面１６ｂが低速用閉じカムノーズ１１ｂから離
間し、また低速用開きロッカアーム１８の摺動面１８ｂ
は低速用開きカムノーズ１１ａに摺接している（図７，
図８の左側参照）。また高速用開き，閉じロッカアーム
１５，１７の摺動面１５ｂ，１７ｂはそれぞれ高速用開
き，閉じカムノーズ１０ａ，１０ｂに摺接している。こ
れにより各高速用ロッカアーム１５，１７が高速用カム
ノーズ１０ａ，１０ｂで揺動駆動され、各低速用ロッカ
アーム１８，１６を開方向，又は閉方向に移動させる。
その結果、各弁は高速用カムノーズ１０ａ，１０ｂの形
状に応じたバルブタイミングで強制的に開閉駆動され
る。なお、低速用開きロッカアーム１８はこれの揺動軸
が偏心していないことから、常に低速用開きカムノーズ
１１ａに摺接可能の位置に位置している。しかしこの低
速用開きカムノーズ１１ａは高速用開きカムノーズ１０
ａの投影面内に位置していることから上記高速回転時に
は空転する。

【００３１】このように本実施例では、各高速用開き，
閉じロッカアーム１５，１７の摺動面１５ｂ，１７ｂを
高速用開き，閉じカムノーズ１０ａ，１０ｂに対して、
また低速用閉じロッカアーム１６の摺動面１６ｂを低速
用閉じカムノーズ１１ｂに対して摺接させ、又は離間さ
せるようにしたので、実質的に作動するロッカアームを
選択することができ、その結果、上記吸気弁６，排気弁
７は、低速，高速の両方において最適のタイミングで開
閉されることとなる。図５は本実施例の各弁のバルブタ
イミング特性を示し、破線の特性曲線ａ１，ａ２はそれ
ぞれ低速時の排気，吸気弁７，６の特性を、特性曲線ｂ
１，ｂ２はそれぞれ高速時の排気，吸気弁７，６の特性
を示す。

【００３２】また本実施例では、上記ロッカアームの摺
接，離間切り換え動作を実現するに当たって、回転可能
に支持されたロッカ軸１２，１３に偏心軸部１４ａ〜１
４ｃを形成し、該偏心軸部でロッカアーム１５〜１７を
支持し、該ロッカ軸１２，１３の角度位置を変化させる
構造を採用したので、ロッカアームの選択を簡単な構造
で実現できる。

【００３３】また本実施例では、上記各ロッカ軸１２，
１３を開き用と閉じ用とに共用するとともに、各低速用
開きロッカアーム１８と弁６，又は７との接触点と、各
低速用閉じロッカアーム１６とリテーナ１９との接触点
との間に位置させたので、各カム軸８，９の下方の空き
空間を有効利用でき、該ロッカ軸回りをコンパクト化で
きる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように請求項１，２の発明に係る
強制開閉式動弁装置のバルブタイミング可変機構によれ
ば、ロッカアームの摺動面をカムノーズから離間させ、
又は摺接させるようにしたので、強制開閉式動弁装置に
おいて低速時と高速時とでバルブタイミングを切り換え
ることができ、低速時と高速時との両方において最適の
バルブタイミングを実現できる効果がある。また請求項
３の発明では、回転可能に支持されたロッカ軸の偏心軸
部で各ロッカアームを揺動可能に軸支したので、簡単な
構造で上記離間動作を実現できる。

【００３５】また請求項４の発明によれば、上記ロッカ
軸を開き，閉じ用に共用するとともに、弁の軸直角方向
に見て弁と開きロッカアーム，又は閉じロッカアームと
の接触点間に配置したので、カム軸下方の空き空間を有
効利用でき、ロッカアーム回りをコンパクト化できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による強制開閉式動弁装置を
備えたエンジンの断面側面図である。

【図２】上記実施例装置の展開図である。

【図３】上記実施例装置のロッカ軸の偏心軸線を示す模
式図である。

【図４】上記実施例エンジンの燃焼室壁面を示す底面図
である。

【図５】上記実施例装置のバルブタイミングを示す特性
図である。

【図６】上記実施例装置の低速時の状態を示す側面図で
ある。

【図７】上記実施例装置の高速時の状態を示す側面図で
ある。

【図８】上記実施例装置の高速時の状態を示す側面図で
ある。

【符号の説明】

６，７ 吸気，排気弁 １０ａ，１０ｂ 高速用開き，閉じカムノーズ １１ａ，１１ｂ 低速用開き，閉じカムノーズ １２，１３ 吸気，排気ロッカ軸 １５，１７ 高速用開き，閉じロッカアーム １６，１８ 低速用開き，閉じロッカアーム Ｐ 低速用閉じ偏心軸線 Ｑ，Ｒ 高速用開き，閉じ偏心軸線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低速用開き，閉じカムノーズと、高速用
   開き，閉じカムノーズと、上記低速用開き，閉じカムノ
   ーズで揺動駆動され、弁を開，閉方向に移動させる低速
   用開き，閉じロッカアームと、上記高速用開き，閉じカ
   ムノーズで揺動駆動され、上記低速用開き，閉じロッカ
   アームを介して弁を開，閉方向に移動させる高速用開
   き，閉じロッカアームと、各ロッカアームを各カムノー
   ズに摺接させ、又は離間させることにより実質的に作動
   するロッカアームを選択するロッカアーム選択機構とを
   備えたことを特徴とする強制開閉式動弁装置のバルブタ
   イミング可変装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記ロッカアーム選
   択機構が、エンジンの低速回転時には少なくとも上記高
   速用開きロッカアームを高速用開きカムノーズから離間
   させて上記各低速用ロッカアームを各低速用カムノーズ
   で実質的に作動させ、高速回転時には少なくとも上記低
   速用閉じロッカアームを低速用閉じカムノーズから離間
   させて上記各高速用ロッカアームを各高速用カムノーズ
   で実質的に作動させるように構成されていることを特徴
   とする強制開閉式動弁装置のバルブタイミング可変装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、上記ロ
   ッカアーム選択機構が、上記各ロッカアームをロッカ軸
   の偏心軸部で揺動自在に軸支し、該ロッカ軸の角度位置
   を変化させて各ロッカアームを各カムノーズに摺接さ
   せ、又は離間させるように構成されていることを特徴と
   する強制開閉式動弁装置のバルブタイミング可変装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、ロッカ軸が開き用と
   閉じ用に共用されており、上記各弁の軸直角方向に見
   て、上記ロッカ軸が開きロッカアームと弁との接点と、
   閉じロッカアームと弁との接点との間に配設されている
   ことを特徴とする強制開閉式動弁装置のバルブタイミン
   グ可変装置。