JPH0585725B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は吸・排気弁のリフト特性（開閉時期及
びリフト量）を機関運転状態に応じて可変制御す
る内燃機関の吸・排気弁駆動装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の吸・排気弁駆動装置の従来例として
第８図及び第９図に示すようなものがある。（特
開昭60−26109号公報及び特願昭59−81052号参
照）。

即ち、機関回転に同期して回転する吸・排気弁
駆動カム１と、吸・排気弁２のステムエンドとに
両端を当接させてロツカアーム３が設けられ、該
ロツカアーム３の湾曲形成された背面３ａを支点
接触させると共に、ロツカアーム３の両側壁から
突出するシヤフト３ｂを保持部材４を介して凹溝
５ａ内に保持するレバー５が設けられる。レバー
５に形成されたスプリングシート５ｂと保持部材
４の間には、ロツカアーム３を下方向に付勢する
バネ定数小のスプリング６が介装される。

又シリンダヘツド７に介装されたブラケツト８
に嵌挿保持された油圧ピボツト９の球状の下端面
がレバー５の吸・排気弁２ステムエンド側の他端
部頂壁に形成された凹陥部５ｃに嵌合して、該嵌
合部を中心としてレバー５を揺動自由に支持する
と共に、ブラケツト８に対して後述する如く回転
自由に取付けられたリフト制御カム１０がレバー
５の吸・排気弁駆動カム１側の端部頂壁に当接し
てレバー５の揺動位置を規制している。

前記油圧ピボツト９は下端面が前記レバー５の
凹陥部５ｃに嵌合すると共に周面がブラケツト８
に形成した取付孔８ａ内に摺動自由に嵌挿された
外筒９ａと、該外筒９ａ内に嵌挿される内筒９ｂ
とを備え、かつ、両者の間に形成された油圧室９
ｃにチエツクバルブ９ｄを備えて形成される。そ
して、ブラケツト８内部に形成された油圧供給通
路８ｂから内筒９ｂ内部及びチエツクバルブ９ｄ
を介して油圧を油圧室９ｃに供給してバルブクリ
アランスを一定に保つようになつている。

リフト制御カム１０は中空状の支軸１１にキー
接続され、支軸１１の中空部は潤滑オイルの通路
になつている。前記支軸１１は軸受１２により回
転自由に支持され、軸受１２は前記ブラケツト８
に取付けられている。前記支軸１１には第１ギア
１３が回転自由に取付けられ、この第１ギヤ１３
の側部にはコイルスプリング１４の一端が係止さ
れている。コイルスプリング１４の他端は前記リ
フト制御カム１０の側部に係止されている。

また、第１ギヤ１３には第２ギヤ１５が噛合さ
れ、この第２ギヤ１５はカム制御軸１６に固定さ
れている。カム制御軸１６は前記ブラケツト８或
いは軸受１２に回転自由に支持され、カム制御軸
１６の一端はコネクタ１７を介してステツピング
モータ１８の回転軸に連結されている。ステツピ
ングモータ１８は制御回路１９により、機関回転
数、絞り弁開度、冷却水温度、吸入空気流量、吸
入負圧等の機関運転条件に基づいて駆動され、カ
ム制御軸１６を回転させるようになつている。
尚、２０はバルブスプリング、２０ａ，２０ｂは
夫々スナツプリングである。

そして、リフト制御カム１０が最もリフト量の
大きいカム面でレバー５に当接している状態で
は、レバー５が吸・排気弁駆動カム１側に最も押
し下げられた状態となる。このため、ロツカアー
ム３の背面３ａに支点接触されるレバー５の下面
も下がり、支点接触点Ａが吸・排気弁駆動カム１
側に移動しつつ吸・排気弁２に伝達されリフト量
が大きく、かつ、開弁時期が早く閉弁時期が遅い
特性となる。

一方、リフト制御カム１が回転し、例えば、リ
フト量が小さいカム面でレバー５に当接するよう
にすると、レバー５の吸・排気弁駆動カム１側の
端部は凹陥部５ｃを支点とした揺動によつて上昇
し、吸・排気弁駆動カム１がベースサークルでロ
ツカアーム３に当接している状態の支点の初期位
置が、前記リフト量大のカム面でレバー５が当接
している時に比べて第８図で右側、即ちリフト後
に支点が移動する方向から遠ざかる側に移動す
る。この結果、リフト量が小さく、かつ開弁時期
が遅れ、閉弁時期が早まる特性となる。

このようにして、リフト制御カム１０を回動し
てカム面のいずれかをレバー５に当接させること
により、吸・排気弁２のリフト特性を段階的に変
化させることができる。

ここで、前記リフト制御カム１０の回動は、ス
テツピングモータ１８の駆動によりカム制御軸１
６、第２ギア１５、第１ギア１３及びコイルスプ
リング１４を介して行われる。即ち、前記制御回
路１９は、機関運転状態に応じた信号に基づけて
設定した駆動パルスをステツピングモータ１８に
出力する。この駆動パルスは、ステツピングモー
タ１８の回転軸を予め設定した角度だけ回動さ
せ、コネクタ１７を介してカム制御軸１６も回動
する。

いま、カム制御軸１６が回動するタイミング
で、吸・排気弁２がリフト中にある気筒において
は、ロツカアーム３とレバー５との接触支点が
吸・排気弁駆動カム１側に移動しているため、バ
ルブスプリング２０の大きな反力がロツカアーム
３、レバー５を介してリフト制御カム１０に作用
する。このため、リフト制御カム１０は静止され
たまま、コイルスプリング１４を捩りつ、カム制
御軸１６、第２ギア１５及び第１ギア１３が回転
する。次いで、吸・排気弁駆動カム１が回転して
吸・排気弁２が閉じた後は、ロツカアーム３とレ
バー５との接触支点は、略吸・排気弁２の上方近
くに位置するため、バルブスプリング２０の反力
は、リフト制御カム１０には作用せず、リフト制
御カム１０に作用する力は、ロツカアーム３とレ
バー５との間に取付けられたスプリング６の弱い
力のみとなる。したがつて、吸・排気弁２のリフ
ト中にコイルスプリング１４に貯えられた捩りト
ルクが前記スプリング６の弱い力に打ち勝つて、
リフト制御カム１０及び支軸１１を回動させるこ
とができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の吸・排気弁駆
動装置においては、カム制御軸１６の回動量をコ
イルスプリング１４の捩りトルクとして貯えた
後、所定タイミングで貯えられた捩りトルクによ
りリフト制御カム１０を回動させリフト特性を変
化させ、かつリフト制御カム１０を第８図中時計
方向と反時計方向とに回動させるようにしている
ので、コイルスプリング１４はコイルの差込側と
巻戻し側とに交互に捩られるいわゆる両振りにな
つていた。このため、コイルスプリング１４の疲
労強度が著しく低下しコイルスプリング１４を折
損するおそれがあつた。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたも
ので、所定のタイミングでリフト制御カムを回動
させリフト特性を可変しつつスプリングの耐久性
を向上させる内燃機関の吸・排気弁駆動装置を提
供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は前記リフト制御カムのカム
制御軸と、該カム制御軸に固定されるストツパ
と、該ストツパと所定間隔を設けて前記カム制御
軸に該カム制御軸の軸方向に移動自由に取付けら
れるカラーと、該カラーと前記ストツパとに当接
させて設けられる弾性部材と、前記カラーとリフ
ト制御カムとの一方に形成される突出部と、前記
カラーとリフト制御カムとの他方に形成された前
記弾性部材の拡開力により前記突出部に係合しか
つ該係合面が前記弾性体を圧縮すべく前記カラー
を軸方向に移動させるように傾斜する傾斜部と、
前記カム制御軸を機関運転態に応じて所定量回転
駆動する駆動手段と、を備えるようにした。

〈作用〉 このようにして、原動側のカム制御軸の回動力
を係合面の傾斜により軸方向の力に変換してロツ
ク状態にあるリフト制御カムに連結された前記弾
性体を圧縮した後所定タイミングでロツク状態を
解放されたリフト制御カムを前記弾性体の圧縮復
元力を係合面の傾斜により変換された回動力によ
り回動させリフト特性を変化させるようにした。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。尚、従来例と同一要素には第８図及び第９
図と同一符号を付して説明を省略する。

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示す。

図において、リフト制御カム２１の外周面には
従来例と同様に吸・排気弁２のリフト特性を段階
的に変化させるように略平らな複数のカム面が形
成され、これらカム面のいずれか一つがレバー５
の吸・排気弁駆動カム１側の端部頂壁に当接しレ
バー５の揺動位置を規制している。

前記リフト制御カム２１の中心部には後述する
カム制御軸２２が挿通される孔２１ａが形成され
ている。また、リフト制御カム２１の両側部には
円筒部２１ｂ，２１ｃが突出形成され、これら円
筒部２１ｂ，２１ｃは第２図及び第３図に示すよ
うにブラケツト２３に形成された下部円弧溝２３
ａと、ブラケツト２３上にボルト２４で締結され
た一対のキヤツプ２５に形成された上部円弧溝２
５ａとの間に回動自由に夫々保持される。

そして、気筒数個設けたリフト制御カム２１の
中心部を貫通して形成された孔２１ａには一本の
カム制御軸２６が挿入されている。カム制御軸２
６には円筒状のストツパ２７がビスにより緊締さ
れている。また、カム制御軸２６には円筒状のカ
ラー２８が前記ストツパ２７と所定間隔を有して
第２図及び第５図に示すようにキー２９によりカ
ム制御軸２６の軸方向に摺動自由に取付けられて
いる。

前記リフト制御カム２１の一方の円筒部２１ｂ
側壁には第２図及び第３図に示すように傾斜部と
しての凹部３０ａ，３０ｂが２ケ所形成されてい
る。前記カラー２８の側壁には前記凹部３０ａ，
３０ｂに夫々臨む一対の突出部３１が形成されて
いる。前記ストツパ２７とカラー２８との間には
弾性部材としての圧縮コイルスプリング３２が介
装され、圧縮コイルスプリング３２の拡開力によ
り前記カラー２８の突出部３１を前記凹部３０
ａ，３０ｂ内壁に押圧するようになつている。

前記凹部３０ａ，３０ｂの突出部３１に接触す
る内壁は第２図に示すように中央部から両側部に
向かうにつれ突出部３１側に徐々に突出するよう
に傾斜して形成されている。

前記カム制御軸２６の一端は、コネクタ１７を
介して駆動手段としてのステツピングモータ１８
の回動軸に連結されている。ステツピングモータ
１８は制御回路１９により、機関回転数、絞り弁
開度、冷却水温度、吸入空気流量、吸入負圧等の
機関運転条件に基づいて駆動され、カム制御軸２
６を回転させるようになつている。尚、３３は、
リフト制御カム２１の移動を規制するストツパで
ある。

次に作用を説明する。

レバー５とロツカアーム３の背面３ａとの接触
位置を変えて吸・排気弁のリフト特性を変えるた
めにはリフト制御カム２１を回動させレバー５の
吸・排気弁駆動カム１側の高さを変化させる必要
があるが、４気筒等の多気筒内燃機関では常時い
ずれかの気筒の吸・排気弁が作動している。この
ため、各気筒に設けられたリフト制御カム２１の
いずれかにはバルプスプリング２０の強大な反力
が作用しているので、バルブスプリング２０の反
力の小さな吸・排気弁２の閉弁時に、小さな制御
力でリフト制御カム２１を回動させるようにして
いる。

すなわち、機関回転数、絞り弁開度、冷却水温
度、吸入空気流量、吸入負圧等の機関運転条件に
基づく制御回路１９からの信号によりステツピン
グモータ１８が駆動され、カム制御軸２６が回動
される。

カム制御軸２６の回動と共にカラー２８も回動
されるが、カラー２８に形成された突出部３１が
当接する凹部３０ａ，３０ｂが傾斜されているの
で、凹部３０ａ，３０ｂの反力によりカラー２８
は第６図に示すようにキー２９に沿つてカム制御
軸２６の軸方向（第６図中下方）に移動する。こ
れにより、圧縮コイルスプリング３２が圧縮され
る。したがつて、圧縮コイルスプリング３２の拡
開力によりカラー２８の突出部３１が凹部３０
ａ，３０ｂ内壁を第６図中上方に押圧するため、
この押圧力によりリフト制御カム２１が回動され
ようとする。尚、第２図中における凹部３０ａ，
３０ｂと突出部３１との係合状態は圧縮コイルス
プリング３２がほとんど圧縮されない状態であ
る。

上記期間中は吸・排気弁２が開弁動作中である
ため、バルブスプリング２０の反力が大きくリフ
ト制御カム２１は回動されることなく静止状態に
維持される。

そして、吸・排気弁２の閉弁時期に近づくとバ
ルブスプリング２０の反力が弱まるため、前記圧
縮コイルスプリング３２の拡開力にて発生する突
出部３１の押圧力によりリフト制御カム２１が回
動され、もつて吸・排気弁２のバルブ特性を変化
させることができる。

以上説明したように、圧縮コイルスプリング３
２を圧縮させ圧縮力を係合面の傾斜により回動力
に変換させてリフト制御カム２１を回動させるよ
うにしたので、従来のコイルスプリングに較べ相
反転する方向の捩り回転による疲労が解消される
ため圧縮コイルスプリング３２の折損等を防止で
き耐久性を向上できる。

また、従来例における支軸１１とカム制御軸１
６とを一体化してカム制御軸２６を形成したの
で、第１及び第２ギヤ１３，１５等が不要となり
装置の小型化を図れる。

第７図は本発明の他の実施例を示す。

本実施例は、吸・排気弁２のリフト量を増加さ
せる方向にリフト制御カム２１を回動させるとき
にはリフト制御カム２１の回動力が大きくなる一
方、吸・排気弁２のリフト量を減少させる方向に
リフト制御カム２１を回動させるときにはリフト
制御カム２１の回動力が小さくなるために提案さ
れたものである。

即ち、リフト制御カム２１の円筒部２１ｂ側部
に凹部３５を前記実施例と同様に２ケ所形成す
る。そして、リフト制御カム２１を吸・排気弁２
のリフト量を増加させるように回動する方向に対
してはカラー２８の突出部３１に接触する凹部３
５内壁を第７図に示すように中央部から一側部に
向かうにつれ突出部３１に急激に突出するように
急傾斜部３５ａに形成する。一方、吸・排気弁２
のリフト量を減少させるようにリフト制御カム２
１を回動する方向に対しては前記凹部３５内壁を
第７図に示すように中央部から他側部に向かうに
つれ突出部３１側に緩やかに突出するように緩傾
斜部３５ｂを形成する。

かかる構成によれば、前記実施例と同様な効果
を奏する他、吸・排気弁２のリフト量を増加する
方向にリフト制御カム２１を回動させるときには
急傾斜部３５ａによりカラー２８が軸方向に大き
く移動されるため圧縮コイルスプリング３２の圧
縮力が大きくなる。したがつて、圧縮コイルスプ
リング３２の拡開力が大となる。

また、吸・排気弁２のリフト量を減少させるよ
うにリフト制御カム２１を回動させるときには緩
傾斜部３５ｂによりカラー２８が軸方向に移動さ
れるためその移動力が小さく圧縮コイルスプリン
グ３２の圧縮力が小さくなりその拡開力が小さく
なる。

これらの結果、前述したリフト制御カム２１の
回動力に対応させることができる。

尚、各実施例とは逆に凹部をカラー側に設ける
一方、突出部をリフト制御カム側に設けてもよ
い。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、リフト制御カ
ムのカム制御軸の回動力により弾性部材を圧縮さ
せてこの圧縮力によりリフト制御カムを回動させ
るようにしたので、装置の小型化を図りつつ弾性
部材の疲労強度を向上させることができ、弾性部
材の耐久性を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図は同上の平面図、第３図は同上の要部斜視図、
第４図は第２図の−矢視図、第５図は同上の
要部分解図、第６図は同上の作用を説明するため
の図、第７図は本発明の他の実施例を示す要部平
面図、第８図は内燃機関の吸・排気弁駆動装置の
従来例を示す断面図、第９図は同上の平面図であ
る。 １…吸・排気弁駆動カム、２…吸・排気弁、３
…ロツカアーム、３ａ…背面、５…レバー、１８
…ステツピングモータ、１９…制御回路、２１…
リフト制御カム、２１ａ…孔、２２…カム制御
軸、２７…ストツパ、２８…カラー、３０ａ，３
０ｂ，３５…凹部、３１…突出部、３２…圧縮コ
イルスプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸・排気弁駆動カムと吸・排気弁に係合する
   ロツカアームの背面を、該背面に沿つて機関本体
   に揺動自由に取付けられたレバーに支点接触さ
   せ、該レバーの一端部に係合させたリフト制御カ
   ムの回動量を制御して前記レバーと前記ロツカア
   ームの背面とが接触する支点位置を変化させ、
   吸・排気弁のリフト特性を可変制御するようにし
   た内燃機関の吸・排気弁駆動装置において、前記
   リフト制御カムのカム制御軸と、該カム制御軸に
   固定されるストツパと、該ストツパと所定間隔を
   設けて前記カム制御軸に該カム制御軸の軸方向に
   移動自由に取付けられるカラーと、該カラーと前
   記ストツパとに当接させて設けられる弾性部材
   と、前記カラーとリフト制御カムとの一方に形成
   される突出部と、前記カラーとリフト制御カムと
   の他方に形成され前記弾性部材の拡開力により前
   記突出部に係合しかつ該係合面が前記弾性体を圧
   縮すべく前記カラーを軸方向に移動させるように
   傾斜する傾斜部と、前記カム制御軸を機関運転状
   態に応じて所定量回転駆動する駆動手段と、を備
   えたことを特徴とする内燃機関の吸・排気弁駆動
   装置。