JPS59113220A - 可変弁機構の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吸排気弁と開閉駆動するカム機構をエン・シ
ン回転数に応じて切換える可変弁機構の駆動装置に関し
、特に、可変弁機構の油圧シリンダに供給されないオイ
ルをエンシンの各摺動部へ給送する抵抗弁ユニ、　ｌ−
の改良に関するものである。

従来より、機関の吸気弁、排気弁等の開閉弁の開閉条件
を機関作動特性に応じて可変となした可変バルブ機関に
おいて、該開閉弁を作動せしめるカム軸にカムグロフィ
ルの異なる複数のカムを互いに隣接して止着し、エンジ
ンの作動特性に応じてカム軸（又は、ロッカーアーム）
を移動させることによシ選択的に開閉弁を開閉するよう
にした可変バルブ機関は数多く提案されている。そして
カム軸又はロッカーアームの移動手段として、該カム軸
又はロッカーアームに連結される油圧ピストンが用いら
れ、該油圧ピストン自体はエンジンの回転に応じて駆動
されるオイルポンプからの吐出オイルにより駆動される
。また、この吐出オイルは同時にエンジンの各慴動部の
潤滑にも使用されるのが一般的である。そして一般には
エンジンの回転数が比較的低いときは、吐出オイルの全
量が該エンシンの各摺動部の潤滑用に使用されるように
なっている。従って、このよう外エンジン状態において
、カム軸又は口、カーアームを移動させるべく油圧ピス
トンを駆動すると、オイルポンプの吐出オイルはエンジ
ンの各摺動部の潤滑用のみ々らず、油圧ピストン駆動用
として同時に両油圧系に供給される為、油圧ピストンへ
の供給が始まると同時にオイルポンプからの吐出オイル
の圧力は急激に低下し、油圧ピストンの移動速度は非常
に遅くなってしまい、エンジンの吸気弁、排気弁等の開
閉条件の可変制御に非常に長い時間を要してしまう。こ
のことは特に、エンジンの作動特性が急激に変化した場
合、特にエンジンが高回転運転から低回転運転に急激に
変化した場合に重大な欠点となる。何となれば、このよ
うな場合に吸気弁、排気弁等を高回転用カムから低回転
用カムに変更する訳であるが、その際に前記の如く吸気
弁、排気弁等の可変制御に非常に長い時間を要するとエ
ンジンが低回転運転状態になっても、まだ低回転用カム
への移動が完了しない為、エンジンの運転性能が損なわ
れると同時に、排気エミッショ／にも悪影響を及ぼすか
らである。

しかして以上の問題を解決すべく、本出願人は、既に特
願昭５６−５７０１９号において、オイルポンプからカ
ム軸を切換駆動する油圧シリンダへオイルを給送する送
油管の途中に、そのオイルをオイルパンへ環流させるリ
リーフ弁と、このリリーフ弁よ〕低い開弁圧に設定され
てオイルをエンジンの各摺動部へ供給可能な抵抗弁ユニ
ットと金設けた装置を提案した。

ところがこの装置においては、アイドル運転時等のよう
にカム機構を切換える必要のない低回転数域において、
オイルポンプは抵抗弁ユニットの弁体を充分開弁させる
べくその吐出圧を上昇させて、各摺動部へオイルを供給
しておシ、したがってその間、オイルポンプは実質的に
該弁体を開放させるために動力を費していることとなる
。また上記装置においては、長期の使用等によシオイル
デンプの性能が低下すると、上記低回転数域において充
分吐出圧が上昇せず、このため抵抗弁ユニ、トの弁体が
開弁しなくなるおそれもある。

本発明は以上の点に鑑み、エンシンの低回転数域におい
ては低い圧力で抵抗弁ユニットの弁体を開弁させること
を可能ならしめ、もってオイルポンプの動力損失を低減
させるとともに、性能が低下しても該弁体を充分開放さ
せることのできる可変弁機構の駆動装置を得ることを目
的としてなされたもので、上記抵抗弁ユニットの弁体の
開弁圧を可変とすべく構成したことを特徴としている。

以下図示実施例により本発明を説明する。

第１図において、オイルパン１にはエンジン（図示せず
）の潤滑に使用するオイル２が満たされている。オイル
ポンプ４はエンシンの回転に応じて回転駆動され、吸入
管３にてオイル２を汲み上げ第１送油管５に圧送する。

リリーフバルブユニツト７は送油管５から延びる分岐管
６を介して送油管５に連通せしめられる。リリーフバル
ブユニ、ドアのニードルバルブ８はスプリング９によシ
付勢されておシ、通常分岐管６の油圧を５〜６に９／ｃ
ＩｒＬ２に保つべくスプリング９の初期はね荷重を調整
しである。戻し管１０はリリーフバルブユニ、ドアにて
調圧された余シのオイルをオイルポンプ 抵抗弁ユニット１１は上記送油管５内のオイルを潤滑油
としてエンジンの各摺動部へ供給するものであシ、各摺
動部への通路１２を開閉するニードルバルブ１３は、ス
プリング１４によシ付勢され、非作動時において人口１
５と通路１２とヲ遮１１ｆｒｆる。ニードルバルブ１３
の開弁圧はリリーフバルブユニツｌ−７の開弁圧より低
くセットしである。ニードルパルｆ１３の周囲であって
通路１２との接続部には環状溝１６が設けられる。抵抗
弁ユニット１１より流出したオイルは通路１２を介して
エンジンの各摺動部（図示せず）に送られる。

ピストン室１７内に摺動自在に嵌合されたピストン１８
とニードルパルプ１３との間は、スプリング１４が弾装
されており、ピスト７１８の軸方向位置によりパルプ１
３への付勢力が変化するようになっている。すなわち、
これによりパルプ１３の開弁圧が変化する。ストツノ臂
？ルト１９は、？ディー３２にネジ止めされてお９、ピ
ストン１８の軸方向移動量を規制するとともにオリフィ
ス２０を介してピストン室１７と外部とを連通する。ス
プール弁２１はシリンダ２２内に液密的に嵌合し、軸方
向に摺動自在である。スプール弁２１の中央部外周には
環状溝２３が設けられ、このスプール弁２１の位置によ
シ、シリンダ２２に設けられたポー１−２４．２５を相
互に連通もしくは遮断する。

スプリング２６はスプール弁２１を図中左方向に付勢し
てお９、セットＲルト２７によｐその付勢力が定められ
る。シリンダ２２の左室２８は送油路２９を介して上記
環状溝１６に連通しておう、エンジンの各摺動部に連通
ずる通路１２内の潤滑油圧が導かれる。一方ポート２４
は送油路３０を介して抵抗弁ユニット１１の入口１５に
連通しており、ポート２５は送油路３１を介してピスト
ン室１７に連通ずる。

油圧切換弁４０は抵抗弁ユニット１１の上流側において
、第１送油管５から分岐する第２送油管４１に連通ずる
。油圧切換弁４０には油圧シリンダー５０の左室５１に
連通ずる第３送油管４２、油圧シリンダ５０の右室５２
に連通する第４送油管４３、オイルノ４ン１に連通する
ドレン用送油管４４がそれぞれ設けられる。コンピュー
タ５６はエンジン回転数Ｓ１　、水温Ｓ２　、負荷Ｓ３
あるいは油温Ｓ４等のエンジン運転条件を代表する信号
によシ導線５７を介して油圧切換弁４０を制御し、各送
油管４１，４２．４３．４４の連通ずる組合せを決定す
る。この組合せノ千ターンとしては送油管４１→４２．
４３→４４．及び４１→４３゜４２→４４の２通りの選
択があり、エンジン運転条件によシ決定される。第１図
では油圧切換弁４０は４１→４３．４２→４４が連通す
る第２の位置にある。油圧シリンダ５０の油圧ピストン
５３はシール材５４により液密的に摺動可能である。連
結棒５５の一端は油圧ピストン５３に固定されている。

カムシャフト６０はエンジンの回転に同期して回転駆動
される。高速回転用カム６１、低速回転用カム６２は、
それぞれ高速回転、低速回転に適合した吸、排気弁のパ
ルプリフ１・量及びパルプ開閉時期が得られるようなプ
ロフィールを持っている。ロッカアーム６３はカムフォ
ロア６４、ブツシュ６５、アーム６６からなり、ブツシ
ュ６５はロッカシャフト６７に揺動及び軸方向に摺動可
能に係合している。プ、ジュロ５は口、カシャフト６７
にラチェ、　ｌ−６８によシ位置決めされるもので、ラ
チェ、トロ８は？−ル６９をセｙ　ｌ・スプリング７（
ｌ介してロッカシャフト６７０円周溝７１または７２に
押し付けるようになっている。なお円周溝７１は高速回
転用カム６１を使用する場合、円周溝７２は低速回転用
カム６２を使用する場合に用いられる。７３はパルプリ
ツメである。また連結棒５５には、リテーナ７４．７５
が所定間隔だけ離して嵌着されるとともに、これらの間
には、圧縮スプリング７８．７９’を介してリング７６
゜７７が軸方向に移動可能に嵌合される。リング７６．
７７の間にはピン８０が挾持され、このビン８０を介し
て圧縮スグリング力がブツシュ６５に伝えられる。

第２図は上記油圧切換弁４０の具体的構造の一例を示す
ものである。

１０１は嵌合穴１０２を設けたハウシングで、との嵌合
穴１０２にはスプール弁１０５が嵌合穴１０２の軸心方
向に液密的に移動可能に嵌合される。ハウジング１０１
にはスプール弁１０５により嵌合穴１０２に選択的に連
通される環状溝１０６゜１０７．１０８，１０９，１１
０が設けられている。環状溝１０６と１１０は連通穴１
１１により連結される。環状溝１１０は送油管４４に連
結されドレン側に通じている。環状溝１０７は送油管４
２を介して油圧シリンダ５０の左室５１に連結される。

環状溝１０８は送油管４１に連結されそこからオイルが
供給される。環状溝１０９は送油管４３を介して油圧シ
リンダ５０の右室５２に連結される。スプール弁１０５
の左端部には連結材１１７を介してコア１１６が設けら
れる。コア１１６の周囲にはコイル１１３が設けられ、
コイル１１３に通電されない状態ではスプール弁１０５
はバネ１１５により図中右端位置に押し付けられている
。

さて、スプール弁１０５が図示の位置にあるとき、送油
管４１内のオイルは環状溝１０８，１０９゜送油管４３
金介して油圧シリンダ５０の右室５２に流入する。一方
、油圧シリンダ５０の左室５１に連通する送油管４２は
環状溝１０７．１０６　。

連通穴１ｔｔ、ｉ状溝１１０．送油管４４を介してドレ
ン側に通じている。油圧切換弁４０に切換え信号が入力
され、コイル１１３に通電されるとスプール弁１０５は
バネ１１５な圧縮し、図中左端側に吸引される。この状
態において、油圧シリンダ５０の右室５２に連通する送
油管４３は環状溝１０９，１１０．送油管４４を介して
ドレン側に通じ、一方油圧シリンダ５０の左室５１に連
通する送油管４２は環状の溝１０７．１０８　、送油管
４１を介してオイルが供給され油圧ピストン５３は前述
の如く第１図において右側に移動する。

以上の如く構成した装置の作動は次の通りである。エン
ジンの回転に応じて回転駆動されるオイルポンプ４によ
り、オイル／４’ン１のオイル２は吸入管３を通り第１
送油管５に圧送される。送油管５にはリリーフバルブユ
ニット７が分岐管６を介して取付けてあり、分岐管６内
の油圧がスゲリング９のセット圧より低い場合はニード
ルバルブ８が開かず、したがって、分岐管６と戻し管１
０は遮断され、オイルポンプ４の吐出オイルは全量送油
管５に送られる。逆に、分岐管６内の油圧がスプリング
９のセ、１・圧より高くなるとニードル）々シブ８が開
いて分岐管６と戻し管１０が連通し、その結果、送油管
５内のオイルの一部が戻し管１０に逃げ、送油管５内の
油圧が設定値（通常５〜６’ｑ／ａｍ２）以上にならな
いようになっている。送油管５内のオイルは一部は送油
管４１を通電油圧切換弁４０に流入する。このとき、送
油管４１は送油管４３を介して油圧シリンダ５０の右室
５２に連通しているが、油圧ピストン５３は図中左方に
フルストロークした状態にあるため、これ以上オイルは
右室５２内には流入できず、単に油圧ピストン５３を左
方に押し付ける力としてのみ作用する。このため送油管
５内のオイルは全量抵抗弁ユ＝、　）　１１に圧送され
る。入口１５に流入したオイルは、スプリング１４を圧
縮しニードルバルブ１３を押し開いて環状溝１６に流入
し、通路１２を通りエンシンの各摺動部へ供給されてこ
れらを潤滑する。しかしてエンジン回転数が高い場合、
通路１２内の潤滑油圧が高いため、スプール弁２１の左
室２８内の油圧も高い。したがってスプール弁２１はス
ゲリング２６の付勢力に打ち勝って図中右方向に移動し
、溝２３がポー１−２４．２５の両者に連通ずることと
なシ、入口１５内のオイルの一部は送油路３０．ポー１
−２４　、環状溝２３゜ポート２５．送油路３１を通電
、ピストン室１７に流入する。このため人口１５とピス
トン室１７の油圧は等しくなるが、二一一ルパルプ１３
とピストン１８の受圧面積の差により、ピストン１８は
図中左端に移動する。すなわちスプリング１４は、ニー
ドルバルブ１３を所定の力で左端に押し付けるべく圧縮
され、この結果二−ドルノ々ルブ１４は所定の開弁圧を
保つこととなシ、これによｐ送油管５内の油圧は抵抗弁
ユニ、／）１１の開弁圧以上に保たれる。この状態にお
いて油圧切換弁４０に切換信号が入力されると、油圧シ
リンダ５０側にオイルが急激に流入するため、送油管５
内の油圧は急激に低下する。この油圧がニードルバルブ
１３の開弁圧以下になると、このニードルバルブ１３は
入口１５を閉じ通路１２へのオイル供給を一時停止しく
０．３秒程度）油圧シリンダ５０側にオイルポンプ４の
吐出油を実質的に全量供給する。

しかして通路１２内の油圧が一時的に０となるのでスプ
ール弁２１の左室２８の油圧も０となり、スプール弁２
１はスプリング２６によシ図中左端に移動してポー１−
２４　、２５を遮断する。この結果、送油路３１．ピス
トン室１７へのオイルの導入が停止され、ピストン室１
７のオイルは、ピストン１８がスプリング１４に押され
オリフィス２０を介して外部へ流出するが、オリフィス
２０を介して流出するためピストン１８は油圧ピストン
５３の移動時間（０，３秒程度）内ではＩ丘とんど移動
せず、したがってニードルバルブ１３の開弁圧はほとん
ど低下しない。しかして油圧ピストン５３の移動が完了
すると再び送油管５内の油圧が上昇し、ニードルバルブ
１３が押し開かれて通路１２にオイルが供給され、スプ
ール弁２１は図中右方向に移動する。このようにエンジ
ン摺動部への潤滑油の供給が一時的に停止されるが、ジ
ャーナル軸受では一時的に給油を停止しても摺動部の油
膜厚さはほとんど減少せず問題とはならない。

次にエンジン回転数が低下（カム切換をおこなわない回
転域）した場合を第３図に基いて説明する。この場合、
通路１２内の潤滑油圧も低下するため、スプール弁２１
はスプリング２６により図中左端に移動され、この結果
ピストン室１７へのオイルの導入が停止する。この時ピ
ストン１８はスプリング１４により図中右方向に押され
てストツノ々？ルト１９に当接するまで移動し、ピスト
ン室１７内のオイルはオリアイス２０を介して外部へ流
出する。したがって、スプリング１４のニードルバルブ
１３に対する押し付は力は非常に弱くなり、ニードルバ
ルブ１３の開弁圧がｔｔぼＯとなって、送油管５と通路
１２の油圧はほぼ等しくなる。すなわち、ニードルバル
ブ１３は非常に低い開弁圧で開放することとなり、オイ
ルポンプ４は極めて低い吐出圧で駆動する。

第１図は吸、排気弁の駆動用のカムが高速回転用カム６
１から低速回転用カム６２へ切換えられる直前の状態を
示すが、油圧ピストン５３がこの状態から右方向に動く
と、これとともに、連結棒５５も右方向に移動し、圧縮
スプリング７８が圧縮される。この圧縮力はピン８０を
介してロッカアーム６３に伝わり、ラチェット６８の設
定値より大きくなった時、ラチェット６８の？−ル６９
が円周溝７１から外れ、ロッカアーム６３は圧縮スプリ
ング７８の圧縮によ勺急激に右方向に移動する。なお、
ラチェット６Ｂが外れても口、カアーム６３は高速回転
用カム６１と低速回転用カム６２の共通するベース円上
でしか移動しない構造になっている（図示せず）。しか
して、ラチェット６８の？−ル６９は円周溝７２に嵌入
して低速回転用カム６２とカムフォロア６４とが係合し
、ロッカアーム６３は低速に適したバルブ作動を吸。

排気弁に伝達することとなる。逆に低速回転用カム６２
より高速回転用カム６１に切り換える場合も上記と同様
にして行われる。

上述したように吸、排気弁を切シ換えない低回転域にお
いては抵抗弁ユニッＩ−１１、ニードルバルブ１３の開
弁圧をほぼＯとして潤滑油を流すことができるのでオイ
ルポンプ４の吐出圧は低くてすみ動力損失を小さくする
ことができ、また吸。

排気弁を切換える高回転域では自動的ニードルバルブ１
３の開弁圧を高くして抵抗弁システムを作動させ、油圧
ピストン５３を非常に速く作動させることができる。

第４図は第２の実施例を示し、上記第１の実施例と異な
り、抵抗弁ユニット１１の開弁圧を三方向切換弁１３０
を切換えることにより可変としたもので、この切換制御
はコンピュータ５６によシ行なわれるよちになっている
。三方向切換弁１３０はハウジング１３１内に液＠會保
って回転自在に嵌合されたロータ１３２を回転させるこ
とによジオイルの流路を切換える。すなわちハウジング
１３１に切換穴１３３．１３４．１’３５が穿設される
一方、ロータ１３２にはこれらの切換穴１３３゜１３４
．１３５に選択的に連通可能な通路１３６が形成され、
図示しないパルスモータ−等を介してロータ１３２を回
動させることによシ、これら切換穴１３３．１３４．１
３５と通路１３６の連通関係が切換えられる。なお上記
パルスモータ等の駆動は、導線１３７１に介してコンピ
ュータ５６により行なわれる。

図示状態においては、切換穴１３３が送油管５に、切換
穴１３４が送油管１３８を介してピストン室１７に、切
換穴１３５が送油管１３９を介してオイル／４’ン１に
、それぞれ連通している。抵抗弁ユニッｌ−１１の二−
ドルノ々ルプ１３．スフリング１４．ピストン１８の構
成は、基本的には上記第１の実施例のものと同一である
。

上記構成を有する第２の実施例の作動を説明すると、第
４図に示される三方向切換弁１３０のロータ１３２の位
置においては、切換穴１３３１通路１３６．切換穴１３
４．送油管１３８を介して送油管５の油圧がピストン室
１７に導入されているため、ピストン１８は図中左端に
押し付けられ、ニードルバルブ１３の開弁圧は高く保た
れる。この状態において油圧切換弁４０を切換えると、
上記第１の実施例と同様にオイルポンプ４の吐出油は実
質的に全量油圧シリンダ５０側に供給され、油圧ピスト
ン５３は非常に速く作動する。

一方油圧切換弁４０を作動させないエンジン運転領域に
おいては、三方向切換弁１３０のロータ１３２の回転位
置を切換え、ピストン室１７、送油管１３８、切換穴１
３４、通路１３６、切換穴１３５、送油管１３９を相互
に連通させればよい。

これによりピストン室１７への油圧導入が停止されると
ともに、ピストン室１７のオイルは外部に流出するため
ピストン１８は右端部まで移動する。

この結果スプリング１４のニードルバルブ１３に対する
押し付は力は非常に弱く々９、二−ドルノ々ルブ１３０
開弁圧はほぼ０となって送油管５と通路１２の油圧はほ
ぼ等しくなる。

なお三方向切換弁１３０の切換としては、潤滑油圧を用
いて、一定値以上で開弁圧を高くするように制御するも
の、エンジン回転数を用いて、一定値以上で開弁圧を高
くし、またはある回転数範囲内では開弁圧を高くするよ
う制御するもの、負荷を用いて、一定値以上で開弁圧を
高くするよう制御するもの等が考えられるが、とれらを
組合せることも可能である。

第５図は本発明の第３の実施例を示すものである。この
実施例においては、ニードルバルブ１３の開弁圧は電磁
ソレノイド１４０により制御されるようになっている。

しかして、基本的な作用は上記第２の実施例と同様でち
ゃすなわち、例えば低回転数域等においては、押えピス
トン１４１を吸引せず図中右端方向に移動させ開弁圧を
低く保持し、また高回転数域においては、押えピストン
１４１を吸引しスプリング１４の付勢力を強くし開弁圧
を高くするようになってお〕、その詳細な説明は省略す
る。

以上のように本発明によれば、エンシンの低回転数域に
おいては低い圧力で抵抗弁ユニットの弁体を開放させる
ことができ、これによりオイルポンプの動力損失を低減
させることが可能となり、またオイルポンプの性能が低
下しても該弁体を充分開放させることができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例を示す断面図、第２図は油圧切換
弁を示す断面図、第３図は第１の実施例においてエンシ
ンが低回転数域にある状態を示す断面図、第４図は第２
の実施例を示す断面図、第５図は第３の実施例を示す断
面図である。 １・・・オイルパン、２・・・オイル、４・・・オイル
ポンプ、５・・・送油’Ｉ、７・・・リリーフバルブユ
ニ、１・（リリーフ弁）、１１・・・抵抗弁ユニッｌ−
１１３・・・弁体（ニードルパルプ）、４０・・・油圧
切換弁、５０・・・油圧シリンダ、６０・・・カムシャ
ツ＋−１６１・・・高速回転用カム、６２・・・低速回
転用カム、１３０・・・三方向切換弁、１４０・・・電
磁ソレノイド。 特許出願人 株式会社日本自動車部品総合研究所 ｌ・ヨタ自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　中　山　恭　介 弁理士　山　　口　昭　之 第２図 ４４　４Ｊ　　４１　４２ Ｃつ 糟

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸排気弁を開閉駆動するカム機構を、エンジン回転
   数に応じて切換える可変弁機構の駆動装置であって、オ
   イルポンプから上記可変弁機構の油圧シリンダへオイル
   を給送する送油管の途中に、該オイルをオイル／４’ン
   ヘ環流させるリリーフ弁と、このリリーフ弁より低い開
   弁圧に設定されてオイルをエンジンの各摺動部へ供給可
   能な抵抗弁ユニ、１・と金有する可変弁機構の駆動装置
   において、上記抵抗ユニ、１・の弁体の開弁圧全可変と
   すべく構成したことを特徴とする可変弁機構の駆動装置
   。 ２、上記抵抗弁ユニットの弁体の開弁圧は、このユニッ
   トより下流側の油圧に応じて可変であり、該油圧が設定
   値より大きい場合上記開弁圧が高くなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の可変弁機構の駆動装置。 ３、上記抵抗弁ユニットの弁体の開弁圧は、三方向切換
   弁を介して可変であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の可変弁機構の駆動装置。 ４、上記抵抗弁ユニットの弁体の開弁圧は、電磁ソレノ
   イドを介して可変であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の可変弁機構の駆動装置。