JPH0747923B2 - 可変バルブタイミング・リフト装置 - Google Patents

可変バルブタイミング・リフト装置

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JPH0747923B2
JPH0747923B2 JP1170803A JP17080389A JPH0747923B2 JP H0747923 B2 JPH0747923 B2 JP H0747923B2 JP 1170803 A JP1170803 A JP 1170803A JP 17080389 A JP17080389 A JP 17080389A JP H0747923 B2 JPH0747923 B2 JP H0747923B2
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    • F01L9/12—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column with a liquid chamber between a piston actuated by a cam and a piston acting on a valve stem
    • F01L9/14—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column with a liquid chamber between a piston actuated by a cam and a piston acting on a valve stem the volume of the chamber being variable, e.g. for varying the lift or the timing of a valve

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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は主に自動車用エンジンのバルブタイミング及び
リフトを可変とする装置に関する。
〈従来の技術〉 従来から自動車用エンジンのバルブタイミング及びリフ
トを可変とする装置に関しては、例えば特開昭55−5006
56号公報、同61−250307号公報等において公知である。
これらの公報に記載された装置は、プロフイールを異に
する複数のカムと同数本のロッカアームを用い、これを
連続機構を介して吸気弁又は排気弁に連結し、前記連接
機構を切り換えてエンジンの運転状態に応じた異なるバ
ルブタイミング及びリフトを得ようとするものである
が、前記ロッカアーム及び連接機構が複雑であるばかり
でなく、カムと前記弁との間をこれらのロッカアーム及
び連接機構で連結することによる剛性の低下が問題であ
る。
殊に後者に関して、エンジンの高速時に弁加速度が増大
するため高い剛性が必要であるにもかかわらず剛性の低
下があるときは、前記弁の追従性が悪化し、ジャンプ又
はバウンスを発生するおそれがあり、エンジンの高速運
転が不可能になる。従って、バルブタイミング、バルブ
リフトを可変として低速から高速まで高出力を得ようと
する可変バルブタイミング・リフト装置を採用した意義
を失うおそれがあった。
そこで、例えば特開昭63−41611号公報に示されたエン
ジンのバルブ駆動装置の如く、弁を油圧リフタを介しカ
ムにより直接駆動する動弁機構として、カム軸に低速用
カムを固定し、該カム軸に前記低速用カムよりも大きい
カムプロフィールを有する高速用カムを、前記カム軸の
軸方向に移動可能に且つカム軸との相対的回転不能に設
置するとともに、前記高速用カムを前記カム軸に形成さ
れたオイル通路内油圧によりカム軸内で摺動するプラン
ジャ及び戻しばねによって油圧リフタと接離を行うよう
構成したものがある。
上記公報に示されたものは、前記ロッカアーム、連接機
構等をもたないので、前記剛性の低下とそれによる前記
弁の追従性の悪化やこれから生ずる弁のジャンプ又はバ
ウンスの発生のおそれはないが、カム軸の潤滑のための
油圧系統を高速用カムの移動手段として用いるので、高
速用カム作動及び停止によって本来の潤滑のための油圧
が変動し、カム軸のジャーナル部へのオイルの供給が不
安定となってジャーナル部の焼付きが発生するおそれが
あるほか、カム軸の構造が複雑であり、剛性も低下する
ためカム軸が大型化する問題点がある。
他方、特開昭59−101515号公報にはカムシャフトに取付
けられたカムによってバルブを開閉するようにした装置
において、前記カムから前記バルブに力を伝達する機構
中に一対のピストンを設けるとともに、これら一対のピ
ストンの内のカム側のピストンに傾斜した段部または溝
を形成し、オイルを逃がす逃がし孔を有するオイルシリ
ンダ内に前記一対のピストンを配するようにした内燃機
関のバルブの開閉装置が開示されている。〈発明が解決
しようとする課題〉 上記公報に示されたものは、前記特開昭63−41611号公
報に示されたものに比較して、構造が簡単で潤滑系統の
油圧を変動することも少ないが、一対のピストン間で常
時介在しているオイルをカムにより上下動する傾向溝式
弁（上のピストン）を回転して逃し制御し、リフト量を
可変としている関係上、第４図に示すように逃し溝（オ
イル供給孔）の開閉間でリフトロスが生じ、実際のバル
ブリフトはカムが本来生じせしめるバルブリフトより小
さくなってしまう問題点がある。
また上記特開昭59−101515号公報に示されたものは、カ
ム（又はバルブ）リフト可変の方法としてはギャップ量
を変化させたことと同じであり、しかも最大リフト制御
時にも大きなギャップ量を生じていること及び前記の如
くピストン（上側）を回転させ逃し期間を大きくとるこ
とによりリフトを可変させるので、実質上リフト量が小
さくなり、このときカムプロフィール上で動弁機構を正
常に作動させるランプ部分がなくなるため、弁開、閉時
の加速度が異常に高まり、大きな騒音と場合によっては
弁のバウンスが起り、内燃機関の動弁機構として実用化
が困難である。
本発明は上記に鑑み、構造が簡単で前記剛性の問題を生
ずることがなく、且つ前記リフトロスを生せず、バルブ
タイミングとバルブリフトがエンジンの高低速に応じて
確実に選択することができる可変バルブタイミング・リ
フト装置を提供することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するための本発明可変バルブタイミング
・リフト装置は、頭上カム式エンジンにおけるカム軸
に、１つの低速用カムと、該カムと基礎円が同径でリフ
トが大きい２つの高速用カムとを同位相に設置し、前記
低速用カムは直動型タペット及びペットビームを介して
２つのポート開閉弁に連結し、また前記高速用カムは支
持部材内に油圧室を挟んで一対のピストンを配設したピ
ストン型タペットを介して前記２つの弁に各々連結する
とともに、前記油圧室を制御弁を備えた油路によりエン
ジンの潤滑油回路に連結せしめ、前記制御弁によりエン
ジン高速時には前記油圧室に圧油を充填させ、低速時に
は該圧油を放出するようにしたことを特徴とするもので
ある。
〈作 用〉 上記構成の本発明可変バルブタイミング・リフト装置で
は、エンジンに同期して前記カム軸が回転されると、前
記低速用カム及び前記高速用カムが回転して前記直動型
タペット及び前記ピストン型タペットを押すことになる
が、エンジンの低速回転時において、予め前記制御弁を
開き、前記油圧室及び前記油路内の潤滑油を放出した状
態としておけば、高速用カムによってはピストン型タペ
ット前記上側ピストンが上下するのみで、前記下側ピス
トンに当接せず、従ってポート開閉弁は低速用カムによ
り作動する直動型タペットを後記タペットビームを介し
てのみ作動され、前記ポートを小さく短く開閉する。こ
れによりポート開閉弁を通過するガスは高速となって、
エンジン出力を向上することができる。
エンジンが所定の高速回転時に達したときは、前記制御
弁が開いてエンジンの前記潤滑回路からの潤滑油が前記
油路及び前記油圧室に送り込まれるから、高速用カムに
よってピストン型タペットの上側ピストンが押し下げら
れるとき、潤滑油を介して下側ピストンが押し下げら
れ、従ってポート開閉弁は高速用カムによるカムリフト
とタイミングで前記ポートを大きく長く開閉する。これ
によりポート開閉弁を通過するガスの流出入量は最大と
なり、吸、排気効率が上昇して高出力を発生させること
ができる。
〈実施例〉 図により、２つのポート開閉弁を開閉する本発明可変バ
ルブタイミング・リフト装置の一例を詳細に説明する
と、１はカム軸で、吸気弁、排気弁等を総括して表わす
ポート開閉弁2,2′のため低速用カム３とその両側に高
速用カム４、４′を備え、ジャーナル部５により周知の
如くカムキャリヤ等を介しシリンダヘッド７に支持され
ている。
前記低速用カム３及び高速用カム４、４′はカム軸１と
一体的に形成されるが、第２図に示すように前記高速用
カム４、４′はベースサークル4a、４′ａが前記低速用
カム３のベースサークル3aと同径で、リフト即ち、ノー
ズ4b、４′ｂの高さが低速用カム３のノーズ3bよりやや
大であり、且つ同位相に形成されている。
８は直動型タペットで、例えばカムキャリヤ６に上下の
摺動自在に支持され上端当接部8aが前記低速用カム３に
接するよう、ばね９により押上げられている。上記直動
型タペット８の下端には、ボール型接手8bを介してタペ
ットビーム10が連結され、該タペットビーム10の両端は
２つのポート開閉弁２、２′のステム2a、2a′に嵌装さ
れ、座金11を介して、後記弁ばね抑え12上に接してい
る。
13はピストン型タペットで、前記高速用カム４、４′の
直下のカムキャリヤ６内に上下動自在に設置されてい
る。
上記ピストン型タペット13は一対のピストン13a,13bか
ら構成されており、上側のピストン13aは、その上端の
当接面13cが前記高速用カム４、４′に接するようばね1
4により押上げられており、また、下側のピストン13bは
カムキャリヤ６内で上側のピストン13aとの間に油圧室1
5を挟んで配設され、その下端は前記ポート開閉弁２、
２′のステム2a、２′ａと一体的に連結されている。
前記ポート開閉弁２、２′はシリンダヘッド７内のポー
ト16、16′入口を開閉する吸気弁又は排気弁で、弁ばね
17、17′により前記弁ばね抑え12を介して押し上げられ
ている。
18は、前記油圧室15とエンジンの潤滑回路19とを連結す
る油路で、その途中に電磁制御弁20が設置されている。
該電磁制御弁20は、弁室21内の前記油圧室15側にばね22
で常時第１図で左方向へ押圧した逆止弁23を設けるとと
もに、励磁したとき、図示しないばねに抗して上記逆止
弁23を突き開くよう突出するニードル24をもつ電磁コイ
ル機構25とからなる。なお、26はエンジンにより駆動さ
れる潤滑油ポンプ、27は油溜である。
以上のような構成において、エンジンに同期してカム軸
１が回転されると、該カム軸１に設けられた低速用カム
３及び高速用カム４、４′が回転して各々直動型タペッ
ト８、ピストン型タペット13を押すことになるが、エン
ジンの低速回転時において、予め信号により前記電磁制
御弁20の電磁コイル25を励磁してニードル24によって逆
止弁23を突き開き、油圧室15及び前記弁室21までの油路
18内の潤滑油を放出した状態とすれば、高速用カム４、
４′によってはピストン型タペット13の上側ピストン13
a下端が前記油圧室15内を上下するのみで、下側ピスト
ン13bに当接せず、従ってポート開閉弁２、２′は低速
用カム３により作動する直動型タペット８とタペットビ
ーム10を介してのみ作動され、第３図点線に示すカムリ
フトとタイミングで前記ポート16、16′を小さく短く開
閉する。これによりポート開閉弁２、２′を通過するガ
スは高速となって、エンジン出力を向上することができ
る。
エンジンが所定の高速回転時に達したときは、電磁制御
弁20の電磁コイル25への通電を遮断して、図示しないば
ねによりニードル24の突出を引き戻す。
すると、エンジンの潤滑回路19からの潤滑油が逆止弁23
を開いて前記油路18及び前記油圧室15に送り込まれ、油
路18及び油圧室15内に保持されるから、高速用カム４、
４′によってピストン型タペット13の上側ピストン13a
が押し下げられるとき、潤滑油を介し下側ピストン13b
が押し下げられ、従ってポート開閉弁２、２′は高速用
カム４、４′による第３図実線に示すカムリフトとタイ
ミングで前記ポート16、16′を大きく長く開閉する。こ
れによりポート開閉弁２、２′を通過するガスの流出入
量は最大となり、吸、排気効率が上昇して高出力を発生
させることができる。尚、上記高速用カム４、４′によ
るポート開閉弁２、２′の作動時、当然低速用カム３に
より直動型タペット８及びタペットビーム10の上下動が
あるが高速用カム４、４′のリフト量は低速用カム３の
リフト量より大であるので、ポート開閉弁２、２′の開
閉への支障は生ぜず、またポート開閉弁２、２′の駆動
時のフリクションを増大することはない。
上記作動において油圧室15内への潤滑油の充填（高速回
転時）及びその放出（低速回転時）によってカムリフト
及びタイミングを可変させるので、潤滑油を逃がすこと
によるリフトロス等によりリフト量が小さくなることは
なく、このときカムプロフィール上で動弁機構を正常に
作動させるランプ部分も使用するので、第５図に示すよ
うに弁開、閉時の加速度は低く正常であり、騒音も小さ
く、ましてポート開閉弁のバランスが起ることはない。
〈発明の効果〉 本発明可変バルブタイミング・リフト装置は上述の如
く、頭上カム式エンジンにおけるカム軸に、１つの低速
用カムと、該カムと基礎円が同径でリフトが大きい２つ
の高速用カムとを同位相に設置し、前記低速用カムは直
動型タペット及びタペットビームを介して２つのポート
開閉弁に連結し、また前記高速用カムは支持部材内に油
圧室を挟んで一対のピストンを配設したピストン型タペ
ットを介して前記２つの弁に各々連結するとともに、前
記油圧室を制御弁を備えた油路によりエンジンの潤滑油
回路に連結せしめ、前記制御弁によりエンジン高速時に
は前記油圧室に圧油を充填させ、低速時には該圧油を放
出するようにしたので、ロッカアームや連接機構をもた
ずカムにより直接弁を駆動する、いわゆるダイレクトア
タック形式の動弁機構におけるメリット、例えば上記ロ
ッカアーム等の動弁系の剛性不足による高速時の弁追従
性の悪さを解決しうるメリットを備えるほか、低速時及
び高速時のいずれにおいても高出力を得ることができ、
エンジン低速時と高速時のポート開閉弁の駆動系統を完
全に分離独立させているので、前記開閉弁の駆動時のフ
リクションを殊に高速時に増加させることがない。
また、本発明可変バルブタイミング・リフト装置では、
前記特開昭59−101515号公報に示されたもののようにリ
フトロスを生せず、バルブタイミングとバルブリフトが
エンジンの高、低速に応じて確実に選択することができ
る、弁加速度も小さい可変バルブタイミング・リフト装
置を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明可変バルブタイミング・リフト装置の縦
断面略図、第２図は第１図Ａ−Ａ断面矢視相当図、第３
図はカムリフト説明図、第４図は従来の可変バルブタイ
ミング・リフト装置の一例におけるカムリフト、弁加速
度線図、第５図は本発明可変バルブタイミング・リフト
装置におけるカムリフト、弁加速度線図である。 1;カム軸、２、２′；ポート開閉弁、 3;低速用カム、４、４′；高速用カム、 6;カムキャリヤ、7;シリンダヘッド、 8;直動型タペット、９、14、22;ばね、 10;タペットビーム、12;弁ばねシート、 13;ピストン型タペット、 13a;上側ピストン、13b;下側ピストン 15;油圧室、16、16′；ポート、 17、17′；弁ばね、18;油路、 19;潤滑回路、20;電磁制御弁、 21;弁室、23;逆止弁、24;ニードル、 25;電磁コイル機構、26;潤滑油ポンプ、 27;油溜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】頭上カム式エンジンにおけるカム軸に、１
    つの低速用カムと、該カムと基礎円が同径でリフトが大
    きい２つの高速用カムとを同位相に設置し、前記低速用
    カムは直動型タペット及びタペットビームを介して２つ
    のポート開閉弁に連結し、また前記高速用カムは支持部
    材内に油圧室を挟んで一対のピストンを配設したピスト
    ン型タペットを介して前記２つの弁に各々連結するとと
    もに、前記油圧室を制御弁を備えた油路によりエンジン
    の潤滑油回路に連結せしめ、前記制御弁によりエンジン
    高速時には前記油圧室に圧油を充填させ、低速時には該
    圧油を放出するようにしたことを特徴とする可変バルブ
    タイミング・リフト装置。
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