JPH0717766Y2 - 内燃機関の動弁機構 - 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、内燃機関の回転に同期して吸気弁または排気
弁を開閉駆動する動弁機構に関し、特に機関の回転速度
に応じて弁作動状態を切換可能な内燃機関の動弁機構に
関する。

〈従来の技術〉 従来より、広い運転範囲に亘って吸・排気効率の最適化
を図るべく、機関の回転速度に応じて気筒毎に作動バル
ブ数を切り換えたり弁の作動タイミングを可変とした内
燃機関の動弁機構が種々提案されている。例えば本願出
願人による特開昭61-19911号公報等には、機関の低速運
転及び高速運転にそれぞれ対応した形状の低速用カム及
び高速用カムをカム軸に一体化し、低速用カムに摺接し
て吸・排気弁に係合する直動ロッカアームと高速用カム
に摺接する遊動ロッカアームとを相対角変位可能にロッ
カシャフトに軸支し、かつ各ロッカアームを機関の回転
速度に応じて連結切換手段によって一体的または別個に
揺動させるようにした内燃機関の動弁機構が開示されて
いる。連結切換手段は各気筒毎にロッカアームに内蔵さ
れ、通常機関の潤滑油の一部を利用して該機関により駆
動されるオイルポンプから供給される油圧によって作動
する。

ところが、油圧はオイルパンからオイルストレーナを経
てオイルポンプにより吸引され、オイルクーラ、オイル
フィルタを介してメインオイルギャラリから、機関回転
数に応じて開閉されるスプール弁を経て連結切換手段の
給油路に供給される。当然ながら、メインオイルギャラ
リの潤滑油は主として機関各部の潤滑や冷却等に使用さ
れる。このため、油圧の発生には機関回転数に対して多
少の時間遅れがある。また、特に車輌の旋回時等にオイ
ルパン内で潤滑油が一方に片寄るために十分に圧送でき
ない虞れがある。従って、スプール弁を開弁させても、
連結切換手段を作動させ得る十分な油圧が供給されて実
際に弁作動状態が切り換わるまでに相当の時間遅れを生
じることが考えられる。

〈考案が解決しようとする課題〉 そこで、本考案の目的は、機関の回転数に応じて常に時
間遅れを生じることなく十分な油圧を連結切換手段に供
給することによって、弁作動状態の円滑な切換動作を確
保して信頼性を向上させた内燃機関の動弁機構を提供す
ることにある。

［考案の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 上述の目的は、本考案によれば、機関の運転状態に応じ
た互いに異なるプロフィルが与えられた低速用カム及び
高速用カムを一体的に連設してなり、機関の回転に同期
して回転駆動されるカム軸と、燃焼室の吸気ポート或い
は排気ポートに設けられ、ばね手段により常時閉弁付勢
されると共に前記カムにより開弁駆動される弁と、前記
高速用カムに係合して該カムの揚程を前記弁に伝達する
第１の伝達部材と、前記低速用カムに係合して該カムの
揚程を前記弁に伝達するべく前記第１の伝達部材と隣接
して設けられた第２の伝達部材と、前記第１・２両伝達
部材間が一体的に連結される高速モード状態および前記
第１・第２両伝達部材間が切離される低速モード状態を
機関の運転状態に応じて選択的に切換えるべく少なくと
も前記低速モードから前記高速モードへの切換駆動が油
圧にて行われる連結切換装置と、前記カム軸及び伝達部
材回りに潤滑油を供給するべく前記機関に駆動されるオ
イルポンプとを有する内燃機関の動弁機構であって、前
記オイルポンプとは別個の電動ポンプが設けられ、前記
連結切換装置への油圧が、切換動作の実行時には前記オ
イルポンプと前記電動ポンプとの双方から供給され、前
記電動ポンプの出力が、前記切換動作の実行時には高
く、それ以外の時は制限されることを特徴とする内燃機
関の動弁機構を提供することにより達成される。

〈作用〉 このようにすれば、連結切換装置の切換作動時には、機
関により駆動されるオイルポンプから供給される油圧に
対し、電動ポンプからの油圧を加えることができるの
で、機関により駆動されるオイルポンプから供給される
油圧の変動に左右されることなく作動応答性を確保する
のに十分な油圧を連結切換装置に対して供給することが
できる。しかも応答性が要求されない状態の時は電動ポ
ンプを低出力で運転あるいは停止できるので、消費電力
が少なくて済む。

〈実施例〉 以下に添付の図面を参照して本考案を特定の実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図に示されるように内燃機関本体に設けられた１対
の吸気弁1a、1bは、図示されないクランク軸1/2の速度
で同期駆動されるカム軸２に設けられた１対の低速用カ
ム3a、3b及び単一の高速用カム４と、これら各カムにそ
れぞれ摺接して揺動する伝達部材としての第１〜第３ロ
ッカアーム５〜７とによって開閉動作を行なう。また、
前記機関は、上記した吸気弁1a、1bと同様に開閉駆動さ
れる１対の排気弁（図示せず）を備える。

第１〜第３ロッカアーム５〜７は、カム軸２と平行にか
つその下方に架設されたロッカシャフト８に互いに隣接
して揺動自在に軸支されている。第１及び第３ロッカア
ーム５、７は基本的には同一形状をなし、その基部がロ
ッカシャフト８に軸支され、かつ遊端部が吸気弁1a、1b
の上方へ延出している。両ロッカアーム５、７の遊端部
には、各吸気弁1a、1bの上端に当接するタペットねじ9
a、9bがそれぞれロックナット10a、10bにより緩み止め
して進退可能に螺着されている。また、両ロッカアーム
５、７の中央部上面には、低速用カム3a、3bにそれぞれ
摺接するカムスリッパ5a、7aが形成されている。

第２ロッカアーム６は、その基部が第１及び第３ロッカ
アーム５、７間でロッカシャフト８に軸支されている。
第２ロッカアーム６の遊端部は、ロッカシャフト８から
両吸気弁1a、1bの中間に向けて僅かに延出しており、そ
の上面に高速用カムに摺接するカムスリッパ6aが形成さ
れ、かつ下面にはシリンダヘッド側に固定されたリフタ
（図示せず）の上端面が当接している。このリフタは、
ロストモーションスプリングとして第２ロッカアーム６
を常時上向きに付勢しているカムスリッパ6aが高速用カ
ム４に常時摺接するようにしている。

機関本体の上方に回転自在に枢支されたカム軸２には、
第１及び第３ロッカアーム５、７に対応する低速用カム
3a、3bと第２ロッカアーム６に対応する高速用カム４と
が一体的に連設されている。低速用カム3a、3bは比較的
小さな揚程を有する機関の低速運転時に適合した卵形断
面のカムプロフィルに形成され、それぞれ第１及び第３
ロッカアーム５、７のカムスリッパ5a、7bに摺接する。
高速用カムは、低速用カム3a、3bに比してより広角度に
亘る大きな揚程を有する高速運転時に適合した卵形断面
のカムプロフィルに形成され、第２ロッカアーム６のカ
ムスリッパ6aに摺接する。

第１〜第３ロッカアーム５〜７は、それらの中央部に内
蔵された連結切換装置11によって一体的に揺動し得る状
態と相対変位し得る状態とに切換可能である。また、両
吸気弁1a、1bの上部にはリテーナ12a、12bがそれぞれ設
けられ、かつ両吸気弁1a、1bにステム部を囲繞するよう
に機関本体との間に介装されたバルブスプリング13a、1
3bが両弁1a、1bを閉弁方向即ち第２図に於て上向きに付
勢している。

第３図によく示されるように、連結切換装置11は、第２
ロッカアーム６側に開口する有底の第１ガイド孔14が第
１ロッカアーム５内部にロッカシャフト８と平行に穿設
され、かつその中に摺動可能に嵌合する第１切換ピン15
を有する。第１ガイド孔14の底部には油圧室16が郭定さ
れ、通路17を介してロッカシャフト８内に設けられた作
動油供給通路18に連通している。作動油供給通路18に
は、後述するように機関の回転数に応じて潤滑油が圧送
される。

第２ロッカアーム６には、カムスリッパがカムのベース
円に摺接する静止位置に於て第１ガイド孔14と同心をな
す同径の第２ガイド孔19がロッカシャフト８と平行に貫
設され、かつ内部に第２切換ピン20がその一端を第１切
換ピン15に当接させて摺動可能に嵌合している。第３ロ
ッカアーム７には、同様にして有底の第３ガイド孔21が
穿設され、かつその中にストッパピン22がその一端を第
２切換ピン20の他端に当接させて摺動可能に嵌合してい
る。ストッパピン22は、第３ガイド孔21の底部に嵌合さ
れたガイドスリーブ23に軸部24を嵌挿させ、常時リター
ンスプリング25によって第２ロッカアーム６側に付勢さ
れている。

エンジンの中低速運転時には、作動油供給通路18から油
圧室16に十分な油圧が供給されないので、第３図に実線
で示されるように各ピン15、20、22がリターンスプリン
グ25より油圧室16側に付勢されて各ロッカアーム５〜７
が互いに相対角変位する。エンジンの高速運転時には作
動油供給通路18から通路17を介して油圧室16内に作動油
圧が供給され、リターンスプリング25の付勢力に抗して
第１及び第２切換ピン15、20がそれぞれ第２ガイド孔19
及び第３ガイド孔21に嵌合し、各ロッカアーム５〜７が
一体的に連結される。

第４図には、上述した実施例を４気筒内燃機関の吸気側
及び排気側動弁装置31i、31eに適用した場合の給油系統
が示されている。

吸気側及び排気側の各ロッカシャフト8i、8eに内設され
た作動油供給通路18i、18eには、油圧を高・低に切り換
えて供給する電磁切換弁32、フィルタ33及び切換弁34を
介してメインオイルギャラリ35が接続されている。メイ
ンオイルギャラリ35には、オイルパン36から潤滑油を汲
み上げるオイルポンプ37がリリーフ弁38、オイルフィル
タ39及びオイルクーラ40を介して接続されている。潤滑
油は、メインオイルギャラリ35から油路41a〜41eを介し
てクランク軸の各ジャーナル軸受42a〜42eに供給され
る。

また、メインオイルギャラリ35から分岐された油路43が
オリフィス44を介して吸気側及び排気側動弁装置31i、3
1eの各低速用カム3a、3bを給油するための給油路45i、4
5eに接続されている。給油路45i、45eには、各低速用カ
ムに対応する所定位置に潤滑油噴出孔46i、46eが穿設さ
れている。更に、給油路45i、45eにはそれぞれ各カムジ
ャーナル47i、47eを潤滑するための通路48i、48eが接続
されている。

また、各作動油供給通路18i、18eの後端部には、それぞ
れオリフィス49i、49eを介して機関の高速運転時に各動
弁装置31i、31eの高速用カム４を給油するための給油路
50i、50eが接続されている。給油路50i、50eには、各高
速用カム４に対応する所定位置に潤滑油噴出孔51i、51e
が穿設されている。

切換弁34には、上述したオイルポンプ37を用いてメイン
オイルギャラリ35から連結切換装置11への油圧を供給す
る第１給油系統52に加えて、オイルポンプ37とは別個の
ポンプ手段を有する第２給油系53が接続されている。第
１給油系統52及び第２給油系統53は、第５図に良く示さ
れるように、それぞれチェック弁54、55を介して切換弁
34に接続されている。

第２給油系統53はオイルパン36とは別個のオイルタンク
61を備える。オイルタンク61には、オイルパン36と同様
に前記機関の潤滑油が貯留されている。オイルタンク61
内の潤滑油は、電動ポンプ62によってフィルタ63を介し
て圧力調整機64に圧送され、所定の圧力に調整した後に
チェック弁55を介して切換弁34に供給される。電動ポン
プ62はコンピュータユニット65によって駆動制御され
る。コンピュータユニット65は、エンジン回転数（Ne）
等を検出して機関の運転状態を判断し、電動ポンプ62だ
けでなく圧力調整機64の動作をも制御する。

また、オイルタンク61には、コンピュータユニット65に
よって制御される温度調整機66が取り付けられている。
コンピュータユニット65は検出した潤滑油温度に基づい
て温度調整機66を作動させ、オイルタンク61内の潤滑油
を加熱または冷却する。これにより、連結切換装置11に
供給されるオイルタンク61内の潤滑油の温度を常に略一
定にし、油温を高低による連結切換動作のばらつきを解
消することができる。特に、機関の始動直後や冷間時に
は油温が低いので、オイルタンク61内の潤滑油を加熱す
ることによって、暖機後まで油温の上昇を待つことなく
連結切換装置11を動作可能な状態にすることができる。

従って、オイルタンク61の周囲には断熱材等を用いて外
部の温度によって油温が影響され難いようにするのが好
ましい。更に、コンピュータユニット65にってオイルタ
ンク61内の油温が一定値以上の場合にのみ電動ポンプ62
を駆動させるように制御すれば、弁作動状態の切換動作
に対する信頼性を一層向上させることができる。

電磁切換弁32は、第５図に良く示されるように、第１給
油系統52及び第２給油系統53から供給される潤滑油を作
動油供給通路18i、18eに切り換えて供給するスプール弁
71と該スプール弁を開閉駆動する電磁弁72とによって構
成される。スプール弁71は、シリンダヘッド73の一端面
に取り付けられたハウジング74内に上下方向に摺動可能
に配置された弁体75を有する。シリンダヘッド73の前記
端面には、作動油供給通路18i、18eに連通する給油口76
と切換弁34に連通する通路77とが開口し、スプール弁71
の入口ポート78と出口ポート79とがそれぞれ通路77及び
給油口76に接続されている。スプール弁71は、通常第５
図に示されるように弁体75がコイルばね80により上方に
付勢されて閉弁位置にある。

入口ポート78と出口ポート79とはハウジング74に穿設さ
れたオリフィス孔81を介して常に連通している。更に、
ハウジング74には、第５図示の閉弁位置に於て出口ポー
ト79とシリンダヘッド73内の上部とを連通するバイパス
ポート82が穿設され、かつ弁体75には、ばね室83を通っ
て入口ポート78をシリンダヘッド73内に連通させるオリ
フィス孔84が穿設されている。

スプール弁71の入口ポート78は、管路85を介して電磁弁
72の入口ポート86に接続され、かつ電磁弁72の出口ポー
ト87は管路88を介してハウジング74の上端に設けられた
接続孔89に接続されている。また、電磁弁72は、ソレノ
イドの端子90がコンピュータユニット65に電気的に接続
されている。従って、機関の運転状態に応じてコンピュ
ータユニット65が電磁弁72を作動させてプランジャ91を
上方へ吸引駆動させると、通路77から管路85、88を介し
て接続孔89に供給される油圧によって弁体75が下向きに
即ち方向に駆動される。また、ハウジング74には出口ポ
ート79即ち作動油供給通路18i、18eの油圧を検出するた
めの油圧センサ92が取り付けられている。

次に、上述した給油系統を用いて本発明の作動要領につ
いて説明する。

本考案の第１実施例によれば、通路77には切換弁34を介
して第１給油系統52と第２給油系統53とから油圧が供給
される。機関の低速運転時には電動ポンプ62が停止さ
れ、かつスプール弁71が閉弁状態にあるので、作動油供
給通路18i、18eには第１給油系統52からオリフィス孔81
を介して潤滑油が供給される。この低圧の潤滑油では各
連結切換装置11は作動しないが、各ロッカアーム５〜７
を潤滑することができる。他方、給油路45i、45eには、
潤滑油が油路43から常時所定の圧力で供給されており、
各噴出孔46i、46eから低速用カム3a、3bに噴射されると
共に各カムジャーナル47i、47eに供給される。

機関の高速運転時には、コンピュータユニット65によっ
て電動ポンプ62が駆動されると共に電磁弁72が開弁され
る。これにより、スプール弁71が開弁されて第１及び第
２給油系統52、53の双方から高圧の潤滑油が各作動油供
給通路18i、18eに供給される。従って、各連結切換装置
11が作動して各動弁装置31i、31eのピストンが第２図の
破線で示す位置に移動するので、各ロッカアーム５〜７
が連結されて一体的に揺動する。第２給油系統からは、
常に電動ポンプ62によって連結切換装置11を作動させ得
る十分な油圧を供給できるので、時間遅れを生じること
なく機関回転数に対応させて弁作動状態を変更すること
ができる。また、各作動油供給通路18i、18eに供給され
た潤滑油はオリフィス49i、49eを通過して給油路50i、5
0eに供給され、各潤滑油噴出孔51i、51eから高速用カム
に噴射される。

この場合に、各連結切換装置11の低速運転から高速運転
への切換完了後は、高速運転状態に静止させるだけの油
圧を連結切換装置11に供給すれば良いので、電動ポンプ
62を停止させて第１給油系統52のみから油圧を供給する
ことができる。従って、高速運転中は常時電動ポンプ62
を駆動させる必要がないので、電力の消費を大幅に低減
することができる。

また、電動ポンプ62を常時運転し、機関の低速運転時に
は通路77への出力を低くし、かつ高速運転時には高出力
となるようにコンピュータユニット65によって圧力調整
機64または電動ポンプ62を制御することができる。この
場合、電力の消費は増加するが、連結切換装置11の次の
切換動作に即座に対応することができる。また、作動油
供給通路18i、18eに供給される潤滑油量が多くなるの
で、ロッカアーム５〜７等の潤滑を十分に行なうことが
できる。

通常、切換弁34は、常に第１及び第２給油系統52、53に
対して双方から潤滑油を導入し得るように接続されてい
る。しかし、いずれかの連結切換装置11に異常が発生し
た場合には、コンピュータユニット65が切換弁34を作動
させて第２給油系統53を遮断し、第１給油系統52のみが
接続されるように切り換える。これにより、各作動油供
給通路18i、18eには、高速運転時でもスプール弁71が閉
じているのでオリフィス孔81を介して、第１給油系統52
から各ロッカアーム５〜７を潤滑するための潤滑油が供
給される。

本考案の第２実施例によれば、通常は切換弁34によって
第１給油系統52と通路77とが遮断され、通路77には第２
給油系統53のみから潤滑油が供給される。電動ポンプ62
は常時運転されており、コンピュータユニット65によっ
て機関の低速運転時には出力が低く、かつ機関の高速運
転時には高出力となるように制御される。また、電動ポ
ンプ62自体ではなく圧力調整機64を制御して出力を調整
することができる。このように、通常は第１給油系統52
の油圧に関わりなく第２給油系統53のみから供給される
油圧によって両動弁装置31i、31eの各連結切換装置11を
作動させ、かつ各ロッカアーム５〜７等を潤滑する。

しかし、いずれかの連結切換装置11の動作に異常が発生
した場合には、コンピュータユニット65が切換弁34を作
動させて通路77を第２給油系統53から遮断し、かつ第１
給油系統52に接続されるように切り換える。これによ
り、作動油給油通路18i、18eに少なくとも各ロッカアー
ム５〜７を潤滑するための潤滑油を確保することができ
る。

［考案の効果］ 上述したように本考案によれば、機関のクランク軸によ
り駆動されるオイルポンプを用いる第１給油系統とは別
個に、機関回転数に応じて駆動制御される電動ポンプを
用いて油圧を供給する第２給油系統を設け、両給油系統
を併用してまたは第２給油系統のみを用いて各連結切換
装置に潤滑油を供給することによって、常に時間遅れを
生じることなく連結切換装置の切換動作に必要な所定の
作動油圧を確保することができるので、弁作動状態の切
換動作に必要な時間を短縮することができ、機関の運転
状態に対応した円滑な切換動作を確保して最適に制御す
ることができる。また、第１及び第２給油系統を併用し
た場合には、オイルポンプ及び電動ポンプの容量を小さ
くしても十分な油圧が得られるので、両ポンプを小型化
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案を適用した内燃機関の動弁機構を示す
上面図である。 第２図は、第１図の矢印IIから見た矢視図である。 第３図は、低速運転状態に於ける第２図のIII-III線に
沿う断面図である。 第４図は、本考案を４気筒内燃機関に適用した場合の給
油系を示す油圧回路図である。 第５図は、第２給油系統を示す低速運転状態の油圧回路
図である。 1a、1b……吸気弁、２……カム軸 3a、3b……低速用カム ４……高速用カム、５……第１ロッカアーム ６……第２ロッカアーム、７……第３ロッカアーム 5a〜7a……カムスリッパ ８、8i、8e……ロッカシャフト 9a、9b……タペットねじ 10a、10b……ロックナット 11、11i、11e……連結切換装置 12a、12b……リテーナ 13a、13b……バルブスプリング 14……第１ガイド孔、15……第１切換ピン 16……油圧室、17……通路 18、18i、18e……作動油供給通路 19……第２ガイド孔、20……第２切換ピン 21……第３ガイド孔、22……ストッパピン 23……ガイドスリーブ、24……軸部 25……リターンスプリング 31i、31e……動弁装置 32……電磁切換弁、33……フィルタ 34……切換弁 35……メインオイルギャラリ 26……オイルパン、37……オイルポンプ 38……リリーフ弁、39……オイルフィルタ 40……オイルクーラ、41a〜41e……通路 42a〜42e……カムジャーナル 43……油路、44……オリフィス 45i、45e……給油路 46i、46e……潤滑油噴出孔 47i、47e……カムジャーナル 48i、48e……通路 49i、49e……オフィリス 50i、50e……給油路 51i、51e……潤滑油噴出孔 52……第１給油系統、53……第２給油系統 54、55……チェック弁 61……オイルタンク、62……電動ポンプ 63……フィルタ、64……圧力調整機 65……コンピュータユニット 66……温度調整機、71……スプール弁 72……電磁弁、73……シリンダヘッド 74……ハウジング、75……弁体 76……給油口、77……通路 78……入口ポート、79……出口ポート 80……スプリング、81……オリフィス孔 82……バイパスポート、83……ばね室 84……オリフィス孔、85……管路 86……入口ポート、87……出口ポート 88……管路、89……接続孔 90……端子、91……プランジャ 92……油圧センサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の運転状態に応じた互いに異なるプロ
   フィルが与えられた低速用カム（3a・3b）及び高速用カ
   ム（４）を一体的に連設してなり、機関の回転に同期し
   て回転駆動されるカム軸（２）と、燃焼室の吸気ポート
   或いは排気ポートに設けられ、ばね手段（13a・13b）に
   より常時閉弁付勢されると共に前記カムにより開弁駆動
   される弁（1a・1b）と、前記高速用カムに係合して該カ
   ムの揚程を前記弁に伝達する第１の伝達部材（６）と、
   前記低速用カムに係合して該カムの揚程を前記弁に伝達
   するべく前記第１の伝達部材と隣接して設けられた第２
   の伝達部材（５・７）と、前記第１・第２両伝達部材間
   が一体的に連結される高速モード状態および前記第１・
   第２両伝達部材間が切離される低速モード状態を機関の
   運転状態に応じて選択的に切換えるべく少なくとも前記
   低速モードから前記高速モードへの切換駆動が油圧にて
   行われる連結切換装置（11）と、前記カム軸及び伝達部
   材回りに潤滑油を供給するべく前記機関に駆動されるオ
   イルポンプ37とを有する内燃機関の動弁機構であって、 前記オイルポンプとは別個の電動ポンプ（62）が設けら
   れ、 前記連結切換装置への油圧が、切換動作の実行時には前
   記オイルポンプと前記電動ポンプとの双方から供給さ
   れ、 前記電動ポンプの出力が、前記切換動作の実行時には高
   く、それ以外の時は制限されることを特徴とする内燃機
   関の動弁機構。