JPH0610406B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、カムシャフトおよび該カムシャフトに連動し
て作動する吸気側カムフォロアを有し、吸気弁の開閉作
動を司る吸気側動弁機構と；カムシャフトおよび該カム
シャフトに連動して作動する排気側カムフォロアを有
し、排気弁の開閉作動を司る排気側動弁機構と；を備え
る内然機関の動弁装置に関する。

(2) 従来の技術 従来、かかる動弁装置では、特開昭６１−１９９１１号
公報で開示されているように、吸気側および排気側動弁
機構による吸気弁および排気弁の動弁態様がほぼ同一で
あることが多い。

(3) 発明が解決しようとする問題点 ところで、機関からの排ガスは温度が高く流速が速いの
で、排気側の弁開口面積は吸気側の弁開口面積よりも小
さくて良い。かかる観点からすれば、排気弁を単一とす
るとともに吸気弁を複数とし吸気弁開閉作動を機関の運
転状態に応じて切換えるようにすることも可能であり、
そうすれば動弁装置をコンパクトに構成することが可能
であろう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、コ
ンパクトに構成された内然機関の動弁装置を提供するこ
とを目的とする。

Ｂ．発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明によれば、単一のカムシャフトが吸気側動弁機構
および排気側動弁機構に共有され、吸気側動弁機構は、
開弁特性を異ならせてカムシャフトに設けられる複数の
カムに個別に対応した複数の吸気側カムフォロアを有
し、各吸気側カムフォロア間には、前記複数のカムの選
択に応じて吸気弁の開弁特性を変化させるべく隣接する
吸気側カムフォロア間の連結および連結解除を切換可能
な連結切換手段が設けられ、排気側動弁機構は、カムシ
ャフトの回転に応じて常に同一の開弁特性で作動する単
一の排気側カムフォロアを有する。

(2) 作用 吸気側の開弁特性のみを運転状態に応じて切換え、排気
側では単一の排気弁を常時同一の開弁特性で開閉作動す
るようにし、排気側動弁機構の構成を単純かつコンパク
トにすることができる。

(3) 実施例 以下、図面により、本発明の実施例について説明する
と、先ず本発明の第１実施例を示す第１図において、機
関本体１のシリンダ２内には、ピストン３が往復動自在
に嵌入されており、シリンダヘッド４には吸気ポート５
に連通して相互に隣接する一対の吸気口６ａ，６ｂと、
排気ポート７に連通する排気口８とが、燃焼室９に向け
て開口するように形成されている。

各吸気口６ａ，６ｂには吸気弁１０ａ，１０ｂが開閉可
能に配設され、排気口８には排気弁１１が開閉可能に配
設される。各吸気弁１０ａ，１０ｂは、シリンダヘッド
４を上下に貫通して設けられた一対の案内筒１２内にそ
れぞれ移動自在に挿通されており、排気弁１１は、シリ
ンダヘッド４を上下に貫通して設けられた案内筒１３内
に移動自在に挿通される。各吸気弁１０ａ，１０ｂおよ
び排気弁１１の上端には、リテーナ１４ａ，１４ｂ；１
５がそれぞれ設けられており、それらのリテーナ１４
ａ，１４ｂ；１５ならびにシリンダヘッド４および各案
内筒１２，１３間にそれぞれ介装された弁ばね１６ａ，
１６ｂ；１７の作用により、各吸気弁１０ａ，１０ｂお
よび排気弁１１は吸気口６ａ，６ｂおよび排気口８を閉
じる方向に付勢される。

両吸気弁１０ａ，１０ｂは、シリンダヘッド４の上方に
配設された吸気側動弁機構１８により開閉駆動され、排
気弁１１はシリンダヘッド４の上方に配設された排気側
動弁機構１９により開閉駆動される。

第２図において、吸気側動弁機構１８は、機関の回転に
同期して１／２の回転比で駆動されるカムシャフト２０
に一体に設けられた一対の低速用カム２１，２１および
高速用カム２２と、カムシャフト２０と平行なロッカシ
ャフト２３に枢支される吸気側カムフォロアとしての第
１、第２および第３吸気側ロッカアーム２４，２５，２
６とを備える。また排気側動弁機構１９は、吸気側動弁
機構１８と共通なカムシャフト２０に一体に設けられた
カム２７と、ロッカシャフト２９に枢支される排気側カ
ムフォロアとしての排気側ロッカアーム３０とを備え
る。

吸気側動弁機構１８において、カムシャフト２０はシリ
ンダヘッド４の上方で回転自在に配設されており、低速
用カム２１，２１は両吸気弁１０ａ，１０ｂにそれぞれ
対応してカムシャフト２０に一体に設けられ、高速用カ
ム２２は両低速用カム２１，２１間でカムシャフト２０
に一体に設けられる。

ロッカシャフト２３は、カムシャフト２０よりも上方で
平行に固定される。このロッカシャフト２３には、第
１、第２および第３吸気側ロッカアーム２４，２５，２
６がそれぞれ枢支されるが、第１および第２吸気側ロッ
カアーム２４，２５は、その中間部がロッカシャフト２
３に揺動可能に支承され、一端部が各吸気弁１０ａ，１
０ｂの上方位置まで延設される。また第１および第２吸
気側ロッカアーム２４，２５の他端部には低速用カム２
１，２１に摺接するカムスリッパ３２，３３が設けられ
る。さらに第１および第２吸気側ロッカアーム２４，２
５において、各吸気弁１０ａ，１０ｂの上方に位置する
一端部には、各吸気弁１０ａ，１０ｂの上部に当接し得
るタペットねじ３４，３５が進退可能に螺着され、それ
により吸気弁１０ａ，１０ｂが第１および第２吸気側ロ
ッカアーム２４，２５に連動、連結される。

第３吸気側ロッカアーム２６の中間部は、第１および第
２吸気側ロッカアーム２４，２５間でロッカシャフト２
３に枢支される。この第３吸気側ロッカアーム２６の一
端部はロッカシャフト２３から両吸気弁１０ａ，１０ｂ
側にわずかに延出され、他端部には高速用カム２２に摺
接するカムスリッパ３６が設けられる。しかも第３吸気
側ロッカアーム２６の一端部と機関本体１との間には、
カムスリッパ３６を高速用カム２２に摺接する方向に第
３吸気側ロッカアーム２６を弾発付勢する弾発付勢手段
３７が介装されており、第３吸気側ロッカアーム２６は
高速用カム２２に常時摺接する。

排気側動弁機構１９において、カム２７は排気弁１１に
対応する位置でカムシャフト２０に一体に設けられてお
り、カムシャフト２０の上方で平行に固定配置されたロ
ッカシャフト２９には排気弁１１に対応する位置で排気
側ロッカアーム３０の中間部が枢支される。しかも排気
側ロッカアーム３０の一端部は排気弁１１の上方位置ま
で延設されており、排気弁１１と連動、連結するために
排気弁１１の上端に当接し得るタペットねじ３９が排気
側ロッカアーム３０の一端部に進退可能に螺着される。
また排気側ロッカアーム３０の他端部にはカム２７に摺
接するカムスリッパ４１が設けられる。

第３図において、吸気側動弁機構１８における第１〜第
３吸気側ロッカアーム２４〜２６は相互に摺接されてお
り、各ロッカアーム２４〜２６間には連結切換手段４３
が設けられる。

連結切換手段４３は、第１および第３吸気側ロッカアー
ム２４，２６間を連結し得る第１連結ピン４４と、第３
および第２吸気側ロッカアーム２６，２５間を連結可能
であって第１連結ピン４４に同一軸線上で当接する第２
連結ピン４５と、両連結ピン４４，４５の移動を規制す
るストッパ４６と、各連結ピン４４，４５を連結解除側
に付勢するばね４７とを備える。

第１吸気側ロッカアーム２４には、第３吸気側ロッカア
ーム２６側に向けて開放するとともにロッカシャフト２
３と平行な第１ガイド穴４８が穿設されており、この第
１ガイド穴４８に第１連結ピン４４が摺合され、第１ガ
イド穴４８の閉塞端と第１連結ピン４４との間には油圧
室４９が画成される。また第１吸気側ロッカアーム２４
には、油圧室４９に連通する油路５０が穿設され、ロッ
カシャフト２３内には図示しない油圧供給源に通じる油
路５１が設けられる。さらに両油路５０，５１はロッカ
シャフト２３の側壁に穿設された連通孔５２を介して、
第１吸気側ロッカアーム２４の揺動状態に拘らず常に連
通する。

第１連結ピン４４の一端には第１ガイド穴４８の閉塞端
に当接可能な当接突起５３が同軸上に突設されており、
第１連結ピン４４の軸方向長さは、当接突起５３が第１
ガイド穴４８の閉塞端に当接している状態で他端面が第
１および第３吸気側ロッカアーム２４，２６間に位置す
るように定められる。

第３吸気側ロッカアーム２６には、第１ガイド穴４８に
対応するガイド孔５４がロッカシャフト２３と平行にし
て両側面間にわたって穿設されており、このガイド孔５
４にはその全長にわたる長さを有する第２連結ピン４５
が摺合される。しかもこの第２連結ピン４５の外径は第
１連結ピン４４の外径と同一に設定される。

第２吸気側ロッカアーム２５には、第３吸気側ロッカア
ーム２６側に開放した有底状の第２ガイド穴５５がガイ
ド孔５４に対応して穿設されており、この第２ガイド穴
５５に第２連結ピン４５と同一外径の円板状のストッパ
４６が摺合され、該ストッパ４６には軸部５６が同軸に
連設される。しかも第２吸気側ロッカアーム２５におけ
る第２ガイド穴５５の閉塞端には挿通孔５７が同軸に穿
設されており、前記軸部５６は移動自在にして挿通孔５
７に挿通される。

軸部５６を囲繞して、ストッパ４６と第２ガイド穴５５
の閉塞端との間にはコイル状のばね４７が介装されてお
り、このばね４７により、ストッパ４６ならびに第１お
よび第２連結ピン４４，４５には油圧室４９に向けての
弾発付勢力が作用する。

油圧室４９に油圧が作用していない状態では、ばね４７
により第１連結ピン４４はその当接突起５３が第１ガイ
ド穴４８の閉塞端に当接している状態にあり、この状態
では、第１および第２連結ピン４４，４５の当接面は、
第１および第３吸気側ロッカアーム２４，２６間にあ
り、また第２連結ピン４５およびストッパ４６の当接面
は第３および第２吸気側ロッカアーム２６，２５間にあ
る。このため、第１および第３吸気側ロッカアーム２
４，２６は第１および第２連結ピン４４，４５を摺接さ
せながら相対摺動し得る状態にあり、第３および第２吸
気側ロッカアーム２６，２５は第２連結ピン４５および
ストッパ４６を摺接させながら相対摺動し得る状態にあ
る。したがってこのような連結切換手段４３の連結解除
状態にあっては、第１および第２吸気側ロッカアーム２
４，２５は低速用カム２１，２１により揺動駆動され、
第３吸気側ロッカアーム２６は高速用カム２２により揺
動駆動される。

油圧室４９に油圧を供給すると、第１連結ピン４４は、
第２連結ピン４５およびストッパ４６を、第４図で示す
ようにばね４７の弾発力に抗して押圧し、第１連結ピン
４４の一部がガイド孔５４内に嵌入するとともに第２連
結ピン４５の一部が第２ガイド穴５５内に嵌入する。か
かる状態では、第１〜第３吸気側ロッカアーム２４〜２
６の相対揺動は阻止されており、各ロッカアーム２４〜
２６は一体的に揺動することになる。しかも高速用カム
２２に摺接している第３吸気側ロッカアーム２６の揺動
量が最も大きいので、第１および第２吸気側ロッカアー
ム２４，２５も高速用カム２２の形状に応じて第３吸気
側ロッカアーム２６とともに揺動することになる。

排気側動弁機構１９においては、排気側ロッカアーム３
０がカム２７に摺接して常に揺動しており、機関の運転
状態に拘らず排気弁１１は同一の開弁特性で開閉作動す
る。

次にこの実施例の作用について説明すると、機関の低速
運転時には、連結切換手段４３の油圧室４９には油圧が
供給されない。これにより、連結切換手段４３は連結解
除状態にあり、第１〜第３吸気側ロッカアーム２４〜２
６は相対揺動状態にある。したがって両吸気弁１０ａ，
１０ｂは低速用カム２１，２１の形状に応じたタイミン
グおよびリフト量で開閉作動する。

機関の高速運転時には、連結切換手段４３の油圧室４９
に油圧がそれぞれ供給される。これにより、連結切換手
段４３は連結作動し、第１〜第３吸気側ロッカアーム２
４〜２６が一体的に揺動作動し、両吸気弁１０ａ，１０
ｂは高速用カム２２の形状に応じたタイミングおよびリ
フト量で開閉作動する。

このようにして、一対の吸気弁１０ａ，１０ｂの開弁特
性を機関の低速運転時と高速運転時とで切換えるととも
に排気弁１１の開弁特性を常時一定として、低速および
高速時にそれぞれ適したトルク特性を得ることができ、
排気側動弁機構１９の構成を単純かつコンパクトにする
ことができる。

本発明の第２実施例として、第５図で示すように吸気側
動弁機構１８における第１および第２吸気側ロッカアー
ム２４，２５のいずれか一方をカムシャフト２０に設け
られる真円状の休止用カム６０に摺接させ、低速運転時
にいずれか一方の吸気弁１０ａ，１０ｂを閉弁休止させ
るようにしてもよく、また第１および第２吸気側ロッカ
アーム２４，２５のいずれか一方を低速用カム２１より
も隆起量の小さな低速用カムに摺接させて低速運転時に
両吸気弁１０ａ，１０ｂの開弁特性を異ならせるように
してもよい。

第６図は本発明の第３実施例を示すもので、両吸気弁１
０ａ，１０ｂにそれぞれ対応してロッカシャフト２３に
一対の吸気側ロッカアーム６１，６２が枢支され、カム
シャフト２０には、各吸気側ロッカアーム６１，６２に
摺接するカム６３および真円状の休止用カム６０が一体
的に設けられ、両吸気側ロッカアーム６１，６２間には
それら６１，６２の連結および連結解除を切換可能な連
結切換手段が設けられる。

この第３実施例では低速運転時に一方の吸気弁１０ａが
閉弁休止するとともに他方の吸気弁１０ｂがカム６３の
形状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動し、
高速運転時には両吸気弁１０ａ，１０ｂがカム６３の形
状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動する。
しかも排気弁１１は機関の運転状態に拘らず常に一定の
開弁特性で開閉作動する。

本発明の第４実施例として、第７図に示すようにカムシ
ャフト２０に一体に設けた低速用カム２１および高速用
カム２２にそれぞれ摺接する吸気側ロッカアーム６１，
６２を相互の連結および連結解除を切換え可能とし、そ
れらの吸気側ロッカアーム６１，６２で両吸気弁１０
ａ，１０ｂを開閉作動するようにしてもよい。この場
合、低速運転時には一方の吸気弁１０ａが低速用カム２
１に応じて開閉作動するとともに他方の吸気弁１０ｂが
高速用カム２２に応じて開閉作動し、高速運転時には両
吸気弁１０ａ，１０ｂが高速用カム２２に応じて開閉作
動する。

本発明の第５実施例として、第７図の第４実施例におけ
る一方の吸気側ロッカアーム６１のみに一対の吸気弁１
０ａ，１０ｂを第８図で示すように連動、連結するよう
にしてもよい。

Ｃ．発明の効果 以上のように本発明によれば、単一のカムシャフトが吸
気側動弁機構および排気側動弁機構に共有され、吸気側
動弁機構は、開弁特性を異ならせてカムシャフトに設け
られる複数のカムに個別に対応した複数の吸気側カムフ
ォロアを有し、各吸気側カムフォロア間には、前記複数
のカムの選択に応じて吸気弁の開弁特性を変化させるべ
く隣接する吸気側カムフォロア間の連結および連結解除
を切換可能な連結切換手段が設けられ、排気側動弁機構
は、カムシャフトの回転に応じて常に同一の開弁特性で
作動する単一の排気側カムフォロアを有するので、機関
の運転状態に応じた適切な動弁制御を可能とした上で、
排気側動弁機構の構成を単純かつコンパクトにすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の第１実施例を示すものであ
り、第１図は縦断側面図、第２図は第１図の拡大平面
図、第３図は第１図のIII−III線拡大断面図、第４図は
連結作動時の第３図に対応した断面図、第５図、第６
図、第７図および第８図は本発明の第２、第３、第４お
よび第５実施例をそれぞれ示す第２図に対応した平面図
である。 １０ａ，１０ｂ……吸気弁、１１……排気弁、１８……
吸気側動弁機構、２０……カムシャフト、２１……低速
用カム、２２……高速用カム、２７……カム、２４，２
５，２６，６１，６２……吸気側カムフォロアとしての
吸気側ロッカアーム、３０……排気側カムフォロアとし
ての排気側ロッカアーム、４３……連結切換手段、６０
……休止用カム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カムシャフトおよび該カムシャフトに連動
   して作動する吸気側カムフォロアを有し、吸気弁の開閉
   作動を司る吸気側動弁機構と；カムシャフトおよび該カ
   ムシャフトに連動して作動する排気側カムフォロアを有
   し、排気弁の開閉作動を司る排気側動弁機構と；を備え
   る内然機関の動弁装置において、単一のカムシャフトが
   吸気側動弁機構および排気側動弁機構に共有され、吸気
   側動弁機構は、開弁特性を異ならせてカムシャフトに設
   けられる複数のカムに個別に対応した複数の吸気側カム
   フォロアを有し、各吸気側カムフォロア間には、前記複
   数のカムの選択に応じて吸気弁の開弁特性を変化させる
   べく隣接する吸気側カムフォロア間の連結および連結解
   除を切換可能な連結切換手段が設けられ、排気側動弁機
   構は、カムシャフトの回転に応じて常に同一の開弁特性
   で作動する単一の排気側カムフォロアを有することを特
   徴とする内然機関の動弁装置。
2. 【請求項２】前記吸気側動弁機構は一対の吸気弁に対応
   して配設され、前記排気側動弁機構は単一の排気弁に対
   応して配設されることを特徴とする特許請求の範囲第
   (1)項記載の内然機関の動弁装置。