JPH055206Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本考案は、内燃機関の回転速度に応じて吸気弁
あるいは排気弁の作動状態を段階的に変化させる
切換装置の改良に関する。

〈従来の技術〉 燃焼室への混合気の送給、及び燃焼ガスの排出
を所定のタイミングに応じて行なわせるために、
４サイクル内燃機関の燃焼室は吸気弁と排気弁と
を備えており、これら両弁は、バルブステムを囲
繞するように設けられたバルブスプリングにより
常時閉弁方向に付勢されている。更にこれら両弁
は、機関のクランク軸からベルト・プーリなどを
用いて連結駆動されるカム軸に一体的に設けられ
たカムにより、上記したバルブスプリングの付勢
力に抗して強制的に押開けられるようにされてい
る。

一方、広い回転速度範囲にわたる燃焼室への混
合気の充填効率向上を計るために、弁の作動状態
を機関の回転速度に応じて変化させる技術が種々
提案されている。

このような弁作動状態切換装置として、例えば
本出願人による特開昭63−16111号公報に於て、
一対の吸気弁あるいは排気弁にそれぞれ対応しか
つ機関の低速回転域に対応した形状を有する一対
の低速用カム及び機関の高速回転域に対応した形
状を有する単一の高速用カムを、機関の回転に同
期して回転駆動されるカム軸に一体的に隣接配置
すると同時に、吸気弁あるいは排気弁に直接係合
したうえで低速用カムに摺接する一対の直動ロツ
カアーム及び遊動付勢手段を介して高速用カムに
摺接する遊動ロツカアームを相対角度変位可能な
ようにロツカシヤフトに隣接配置し、これら各ロ
ツカアームを一体的に連結する状態と、直動・遊
動ロツカアーム間の相対角度変位を許容する状態
との切換を可能にした連結手段を各ロツカアーム
に内設するようにした内燃機関の弁作動状態切換
装置が提案されている。そしてこの連結手段とし
て、各ロツカアーム間を連通するように内設され
たガイド孔内にピストンを摺合させ、このピスト
ンを油圧駆動にて互いに隣接するロツカアーム同
士間に跨がせることにより、各ロツカアーム同士
を連結し得るようにした構造が同明細書に開示さ
れている。

上記した構造によると、それぞれ対応するカム
のベース円に各ロツカアームのカムスリツパが摺
接している時に、各ガイド孔が同軸的に整合す
る。従つて、この時に互いに隣接するロツカアー
ム間に跨がる位置にピストンを変位させれば、両
ロツカアームが互いに連結される。

〈考案が解決しようとする課題〉 一方、各ロツカアームが互いに相対変位する状
態にあつて、隣接するロツカアームの輪郭からガ
イド孔の開口が完全に露出することがあると、ガ
イド孔からピストンが脱落してしまう虞れがあ
る。また、互いに隣接するロツカアームの対向面
の間には、幾分か間隙が設けてあるが、隣接する
ピストンの先端面同士のオーバーラツプがなくな
ると、この間隙に突出したピストンの先端部同士
が干渉することが考えられる。

このようなことを防止するためには、比較的相
対変位量の小さい位置にピストンを設けるように
したり、あるいはオーバーラツプ代が確保できる
ようなピストン径を設定せねばならない。

しかるに、動弁機構の慣性重量を低減する上に
は、ロツカアームはできるだけ薄肉化したい要望
があり、上記のような制約を受けることは動弁機
構の設計上好ましいことではない。

本考案は、このような従来技術の不都合に鑑み
なされたものであり、その主な目的は、ガイド孔
に摺合するピストン等の摺動部材を有するカムフ
オロワ連結装置を備える動弁機構に於いて、連結
装置に関する設計上の制約を削減すべく改良され
た内燃機関の弁作動状態切換装置を提供すること
にある。

［考案の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、本考案によれば、燃焼室の
吸気ポートあるいは排気ポートに設置さればね手
段により常時閉弁付勢された弁に対してクランク
軸と同期回転するカムの揚程を伝達すべく、摺合
面もしくは対向面を介して該面に直交する向きに
相対変位可能なように互いに隣接配置された少な
くとも２つのカムフオロワと、前記２つのカムフ
オロワのそれぞれに前記摺合面もしくは対向面に
直交する向きに同軸的かつ整合可能なように穿設
された同径のガイド孔と、前記ガイド孔の一方か
ら他方に向けて選択的に突入可能な摺動部材とを
有する内燃機関の弁作動状態切換装置であつて、
前記カムフオロワの摺合面もしくは対向面が、前
記摺動部材の先端面と全相対変位範囲にわたつて
オーバーラツプし得るガイド面を有することを特
徴とする内燃機関の弁作動状態切換装置を提供す
ることにより達成される。特に前記摺動部材の先
端面に面取部を形成すると良い。

〈作用〉 このようにすれば、摺動部材の先端面がガイド
面に当接し、ガイド孔から摺動部材が脱落するこ
とを防止し得る。また、摺動部材の先端面同士の
オーバーラツプが皆無となる場合には、対向端に
それぞれ形成された面取りにより、摺動部材の先
端面同士が滑接して互いに押し除けあい、両カム
フオロワ間の相対運動を阻害しない。

〈実施例〉 以下、本考案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、図示されない内燃機
関本体には、一対の吸気弁１ａ，１ｂが設けられ
ている。これら両吸気弁１ａ，１ｂは、クランク
軸（図示せず）の1/2の速度で同期駆動されるカ
ム軸２に一体的に設けられた所定のプロフイルを
有する低速用カム３及び高速用カム４と、これら
カム３，４にそれぞれ係合して揺動運動を行なう
カムフオロワとしての第１〜第３ロツカアーム５
〜７との働きにより開閉動作を行なうようにされ
ている。また、本内燃機関には、一対の排気弁
（図示せず）が備えられており、上記した吸気弁
１ａ，１ｂと同様に開閉駆動される。

各ロツカアーム５〜７は、カム軸２の下方に該
カム軸２に平行に固設されたロツカシヤフト８に
揺動自在なように互いに隣接して枢支されてい
る。これらのうちの第１・第２ロツカアーム５，
７は、基本的に同一形状とされ、その基部がロツ
カシヤフト８にそれぞれ枢支され、その遊端部が
各吸気弁１ａ，１ｂの上方にそれぞれ延出されて
いる。また、これら両ロツカアーム５，７の遊端
部には、各吸気弁１ａ，１ｂの上端に当接するタ
ペツトねじ９ａ，９ｂが進退可能なようにそれぞ
れ螺着されており、該タペツトねじ９ａ，９ｂ
は、ロツクナツト１０ａ，１０ｂによりそれぞれ
緩み止めされている。

第３ロツカアーム６は、第１及び第２ロツカア
ーム５，７間でロツカシヤフト８に枢支されてい
る。この第３ロツカアーム６は、ロツカシヤフト
８から両吸気弁１ａ，１ｂの中間に向けて僅かに
延出されており、第２図に良く示されているよう
に、高速用カム４に摺接するカムスリツパ６ａが
その遊端部上面に形成され、シリンダヘツド１１
に穿設されたガイド孔１１ａに摺合する遊動付勢
手段としてのリフタ１２の上端面がその下面に当
接している。

リフタ１２は、有底円筒状をなしており、その
内側には、コイル１３が縮設されている。これに
より第３ロツカアーム６は、そのカムスリツパ６
ａが高速用カム４に常時摺接するように弾発付勢
されている。

前記したようにカム軸２は、機関本体の上方に
回転自在なように枢支されており、第１ロツカア
ーム５に対応する低速用カム３と第３ロツカアー
ム６に対応する高速用カム４と、第２ロツカアー
ム７に対応する前記した両カム３，４のベース円
に等しい真円輪郭をなす隆起部２ａとが互いに隣
接して一体的に連設されている。そして第３図に
良く示されているように、低速用カム３は、比較
的小さな揚程を有する機関の低速回転域に適合し
たカムプロフイルに形成されており、第１ロツカ
アーム５の上面に形成されたカムスリツパ５ａに
その外周面を摺接し得るようにされている。また
高速用カム４は、低速用カム３に比してより広角
度にわたる大きな揚程を有する機関の高速回転域
に適合したカムプロフイルに形成されており、前
記したように、第３ロツカアーム６のカムスリツ
パ６ａにその外周面を摺接している。そして隆起
部２ａは、第２ロツカアーム７の上面に形成され
たカムスリツパ７ａに摺接し、低速回転時に第２
ロツカアーム７の振動を抑制するようにされてい
る。尚、第３図に於てリフタ１２は図示省略され
ている。

これら各ロツカアーム５〜７は、各ロツカアー
ム５〜７の中央部を貫通してロツカシヤフト８と
平行に穿設された孔内に装着された後記する連結
装置１４により、一体的に揺動し得る状態と、相
対変位し得る状態とを切換可能なようにされてい
る。

一方、各吸気弁１ａ，１ｂの上部には、リテー
ナ１５ａ，１５ｂがそれぞれ設けられている。と
同時に、これらリテーナ１５ａ，１５ｂと機関本
体との間には、各吸気弁１ａ，１ｂのステム部を
囲繞するバルブスプリング１６ａ，１６ｂがそれ
ぞれ介装されており、これをもつて各吸気弁１
ａ，１ｂを常時閉弁方向、即ち第３図に於ける上
方に向けて弾発付勢している。

第４，５図に良く示されるように、第１ロツカ
アーム５には、第３ロツカアーム６側に向けて開
放する第１ガイド孔１７が、ロツカシヤフト８に
平行して穿設されている。この第１ガイド孔１７
の底部側には、縮径された小径部１８が形成さ
れ、これに伴い段部１９が形成されている。

第３ロツカアーム６には、第１ロツカアーム５
の第１ガイド孔１７に連通し得る第２ガイド孔２
０が、その両側面間を貫通して穿設されている。

第２ロツカアーム７には、第２ガイド孔２０に
連通し得る第３ガイド孔２１が穿設されている。
この第３ガイド孔２１の底部側は、第１ガイド孔
１７と同様に小径部２２と段部２３とが形成され
ており、更にその底壁には、貫通孔２４が穿設さ
れている これら第１〜第３ガイド孔１７，２０，２１の
内部には、第１ロツカアーム５と第３ロツカアー
ム６とを連結する位置及びその連結を解除する位
置間で移動し得る第１ピストン２５と、第３ロツ
カアーム６と第２ロツカアーム７とを連結する位
置及びその連結を解除する位置間で移動可能な第
２ピストン２６と、両ピストン２５，２６の移動
距離を規定するストツパ２７と、両ピストン２
５，２６及びストツパ２７を常時連結解除位置側
に弾発付勢するコイルばね２８とが装着されてい
る。

第１ピストン２５は、第１ガイド孔１７と第２
ガイド孔２０に摺合し、これにより第１ガイド孔
１７の底面と第１ピストン２５の端面との間に油
圧室２９が郭成されている。この第１ピストン２
５の軸線方向寸法は、その一端が第１ガイド孔１
７内の段部１９に当接した際に、その他端が第３
ロツカアーム６の側面に接触しないように設定さ
れている。

第２ピストン２６は、その軸線方向寸法を第２
ガイド孔２０の全長に概ね等しくされており、第
２ガイド孔２０と第３ガイド孔２１とに摺合し得
るようにされている。

ストツパ２７は、第３ガイド孔２１に摺合する
円板部２７ａがその一端に形成され、貫通孔２４
に挿通する案内棒２７ｂがその他端に形成されて
いる。更にストツパ２７の円板部２７ａと第３ガ
イド孔２１の小径部２２の底部との間には、案内
棒２７ｂを外囲して前記したコイルばね２８が縮
設されている。

ロツカシヤフト８内には、図示されていない油
圧供給装置に連通する作動油供給通路３０が穿設
されている。そして、第１ロツカアーム５の油圧
室２９に連通するように穿設された油路３１を介
し、第１ロツカアーム５の揺動状態の如何に拘ら
ず、作動油供給通路３０から供給される作動油
を、必要に応じて油圧室２９内に導入し得るよう
にされている。また、前記したコイルばね２８
は、油圧室２９に作用する油圧がある所定値以上
に達すると撓むようにされている。

次に以上説明した本装置の作動要領について説
明する。

機関の中低速度域にあつては、別途図示されて
いない制御弁を閉弁することにより、作動油供給
通路３０への油圧の供給を断つておく。すると、
各ピストン２５，２６はコイルばね２８の付勢力
により、第５図に示すようにそれぞれ各ガイド孔
１７，２０内に整合し、従つて各ロツカアーム５
〜７は互いに相対角変位が可能である。

このような連結装置１４の連結解除状態にあつ
ては、カム軸２の回転動作により、第１ロツカア
ーム５は低速用カム３との摺接に応じて揺動し、
これに対応する一方の吸気弁１ａがその開弁時期
を遅くすると共に閉弁時期を早くし、しかもリフ
ト量も小さくして開閉駆動される。

一方、第２ロツカアーム７は、隆起部２ａが真
円状であることから揺動せず、従つて他方の吸気
弁１ｂは閉弁したままである。また、この時、第
３ロツカアーム６は、高速用カム４との摺接によ
り揺動するが、その揺動動作は両吸気弁１ａ，１
ｂの作動に何の影響も及ぼさない。

機関の高速運転に際しては、制御弁を開弁する
ことにより、作動油供給通路３０及びロツカシヤ
フト８の油路３１を介して連結装置１４の油圧室
２９に油圧が供給される。これにより、第４図に
示されるように、第１ピストン２５はコイルばね
２８の押圧力に抗して第３ロツカアーム６側に移
動し、第２ピストン２６は第１ピストン２５に押
されて第２ロツカアーム７側に移動する。この結
果、ストツパ２７の一端が段部１９に当接するま
で第１及び第２ピストン２５，２６が共に移動
し、第１ピストン２５により第１ロツカアーム５
と第３ロツカアーム６とが連結され、第２ピスト
ン２６により第３ロツカアーム６と第２ロツカア
ーム７とが連結される。

以上のようにして、各ロツカアーム５〜７が連
結装置１４により相互に連結された状態にあつて
は、高速用カム４に摺接した第３ロツカアーム６
の揺動量が最も大きくなることから、第１及び第
２ロツカアーム５，７は第３ロツカアーム６と共
に揺動する。従つて、両吸気弁１ａ，１ｂが、高
速用カム４のカムプロフイルに従つてその開弁時
期を早くすると共に閉弁時期をも遅くし、しかも
リフト量も大きくして共に開閉駆動される。

さて、各ロツカアーム５〜７が独立した状態に
ある低速回転域に於いては、第２・第３両ロツカ
アーム６，７間の相対変位角が最も大きくなり、
第３図に示された連結装置１４の位置あるいはバ
ルブリフト量であると、第２ピストン２５とスト
ツパ２７との互いの対向端面の間のオーバーラツ
プが皆無となることがわかる。

一方、第５図の第１ロツカアーム５及び第３ロ
ツカアーム６側の第１・第２両ピストン２５，２
６の関係に見られるように、両ロツカアーム５，
６が相対変位した際に両ピストン２５，２６の端
面同士が互いにオーバーラツプしていると、ピス
トン同士あるいはロツカアームとピストンとの相
互干渉を生ずることなく、円滑な相対揺動運動を
行ない得る。

ところが、第２ピストン２６とストツパ２７と
の関係のように、両者の対向端同士が完全に食い
違う状態となると、第２ピストン２６とストツパ
２７との端部同士、あるいはロツカアーム側面と
ピストン端部との相互干渉を引き起す不都合があ
る。

そこで本考案においては、第６図に良く示され
るように、第２ピストン２６あるいはストツパ２
７の先端面に対向するロツカアームの側面に、相
対揺動角度範囲に対応する平滑なガイド面３２
ａ，３２ｂを部分的に形成している。これによ
り、第２ピストン２６あるいはストツパ２７が両
ガイド孔２０，２１から脱落することのないよう
にされている。

と同時に、第２ピストン２６及びストツパ２７
の互いに対向する先端部には、部分円弧状をなす
曲面からなる面取り３３ａ，３３ｂが施こされて
いる。これにより、第２ピストン２６あるいはス
トツパ２７の端部が各ロツカアーム６，７の側面
から突出した場合にも、この面取部３３ａ，３３
ｂをもつて互いの端部が滑接し、第２ピストン２
６とストツパ２７とが互いに無理なく押し除け合
うことができるようにされている。

尚、互いに隣接するロツカアームの間には、摩
擦抵抗を減ずるために僅かな間隙（第６図ｇ寸
法）を設けてあるが、この間隙は、第２ピストン
２６とストツパ２７との面取り３２ａ，３２ｂの
曲率にて容易に乗り上げられる程度の寸法とされ
ていることは云うまでもない。

［考案の構成］ このように本考案によれば、互いに対向するピ
ストン間にオーバーラツプを設けることなくロツ
カアーム等カムフオロワの円滑な相対運動を行な
い得ることから、ピストン位置・ピストン径・弁
リフト量など、この種の作動状態切換装置を有す
る動弁機構の設計自由度を拡大することができ
る。また、低速回転域において一部のカムフオロ
ワが遊動する際に、慣性力にてその振れ角が過大
となつた場合にもピストン位置を保持し得るた
め、フエールセーフ機構としての効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に基づき構成された弁作動状態
切換装置を有する動弁機構の上面図である。第２
図は第１図に於ける−線に沿う断面図であ
り、第３図は第１図に於ける矢視図である。第
４図は低速運転時を示す第３図に於ける−線
に沿う断面図である。第５図は高速運転時を示す
第４図と同様な断面図である。第６図は各部の関
連を説明するための第５図に於ける部拡大断面
図である。 １ａ，１ｂ……吸気弁、２……カム軸、２ａ…
…隆起部、３……低速用カム、４……高速用カ
ム、５……第１ロツカアーム、６……第３ロツカ
アーム、７……第２ロツカアーム、５ａ，６ａ，
７ａ……カムスリツパ、８……ロツカシヤフト、
９ａ，９ｂ……タペツトねじ、１０ａ，１０ｂ…
…ロツクナツト、１１……シリンダヘツド、１１
ａ……ガイド孔、１２……リフタ、１３……コイ
ルばね、１４……連結装置、１５ａ，１５ｂ……
リテーナ、１６ａ，１６ｂ……バルブスプリン
グ、１７……第１ガイド孔、１８……小径部、１
９……段部、２０……第２ガイド孔、２１……第
３ガイド孔、２２……小径部、２３……段部、２
４……貫通孔、２５……第１ピストン、２６……
第２ピストン、２７……ストツパ、２８……コイ
ルばね、２９……油圧室、３０……作動油供給通
路、３１……油路、３２ａ，３２ｂ……ガイド
面、３３ａ，３３ｂ……部分球面状面取部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 燃焼室の吸気ポートあるいは排気ポートに設
   置さればね手段により常時閉弁付勢された弁に
   対してクランク軸と同期回転するカムの揚程を
   伝達すべく、摺合面もしくは対向面を介して該
   面に直交する向きに相対変位可能なように互い
   に隣接配置された少なくとも２つのカムフオロ
   ワと、前記２つのカムフオロワのそれぞれに前
   記摺合面もしくは対向面に直交する向きに同軸
   的かつ整合可能なように穿設された同径のガイ
   ド孔と、前記ガイド孔の一方から他方に向けて
   選択的に突入可能な摺動部材とを有する内燃機
   関の弁作動状態切換装置であつて、 前記カムフオロワの摺合面もしくは対向面
   が、前記摺動部材の先端面と全相対変位範囲に
   わたつてオーバーラツプし得るガイド面を有す
   ることを特徴とする内燃機関の弁作動状態切換
   装置。 (2) 前記摺動部材の先端面が面取部を有すること
   を特徴とする第１請求項に記載の内燃機関の弁
   作動状態切換装置。