JPS59200006A - 内燃機関のポンプ式油圧動弁装置 - 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】 開閉のタイミングを可変的に制御する内燃機関のポンプ
式油圧動弁装置に関するものである。

従来の内燃機関の吸排気弁の駆動装置は、カム軸、タペ
ット、プッシュロッドから弁腕ナトを介した弁腕方式の
機械的な動弁機構が殆んどであり、そのためその吸排気
弁の開閉のタイミングの可変機構がなかった。

また、プッシュロッド及び弁腕等の質量の大きい運動物
が連続的に結合されているので、慣性力の影響が大きく
、カム等の設置場所が制約されることになる。

そこで、ディーゼル機関の吸排気弁を開閉させる油圧式
動弁装置において、機関連転中に吸排気弁の開閉時期を
自動的に変更させるようにしたディーゼル機関のバルブ
タイミング変更装置に関する特開昭５６−４４４０６号
の発明がなされている。

この場合、プランジャに２個のリードか形成されている
か、バーレルは一体で分割されておらず、各リードが独
立していないので、他の作動の影響を補正することがで
きない。

また、同様な油圧式動弁装置において、同様の目的でな
された特開昭５６−４４４．０５号の発明においては、
弁開時制御ピストンを別個に必要とするため、構造か複
郊゛となり、かつその耐久性も劣るという問題がある。

更（こ、同様な目的で油圧式動弁装置を適用した内燃機
関の弁装置に関する特公昭４６−２２９６２号の発明及
び油圧式動弁装置における弁開閉時期調整装置に関する
特公昭４７−２２７２６号の発明もなされているが、こ
れらの場合も弁閉時期のみを調整する」：うにしたもの
であり、弁開閉時期調整を行なったものではない。

そこで本発明は、吸排気弁の弁開閉時期を制御ｉ１能と
するポンプ式油圧動弁装置を提供することを目的とした
ものであり、その内燃機関の負荷及び回転数に応じて最
適な開閉のタイミングを設定して、燃費及び排気色等そ
の機関性能の改善を行なうことを最終目的としてなされ
たものである。

即ぢ、本発明のポンプ式油圧動弁装置は、カムにより駆
動されるプランジャにて発生された作動油により吸排気
弁の開閉ならびにその開閉のタイミングを該プランジャ
に設けた２個のり一ドとプランジャバーレルに設けた２
個のボートとの位相差を変化させることにより可変とす
るポンプ式油圧動弁装置において、該ブランジャバーレ
ルを上部の固定式プランジャバーレルと下部の回転式プ
ランジャバーレルの２個で形成すると共に、該プランジ
ャを回転させるラック及び該回転式プランジャバーレル
を回転させるラックをそれぞれ設けることを特徴としだ
ものである。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明するが、各実施
例においてそれぞれ同じ部品は同じ部品番号で示してい
る。

まず、第１図は本発明の実施例における内燃機関のポン
プ式油圧動弁装置の全体縦断面図で、第２図及び第３図
は第１図の要部の簡略縦断面　　　り図である。

まず、力・ム１によりタペットローラ２４付のタペット
２３　を介して駆動されるプランジャ２にて発生された
油圧が高圧管２５経由作動ピストン６０を押しさげるこ
とにより、その内燃機関の吸排気弁６ろをその弁はね６
２のばね力に抗して押下げ、その結果その吸排気弁６６
の開閉作動を行うようにしている。

次に、このプランジャ２に、弁閉時制御用のり一ド９及
び弁開時制御用のり一ド１０を設け、これら２個のり一
ド９，１０と２個に分割された上部の固定式プランジャ
バーレル２６に設けられた作動油戻りボート１６及び下
部の回転式プランジャバーレル６に設けられた作動油入
口ボート７との位相差を変化させることにより、吸排気
弁６６の開閉のタイミングを可変とするようにしている
。

即ち、上部のり一ド９と、固定式ブランジャハーレル２
６の作動油戻りボート１６との位相差で吸排気弁６３の
弁閉時制御を行ない、そして下部のり一ド１０と回転式
プランジャバーレル６の作動油入口ボート７との位相差
でその弁開時期の制御を行なうようになっている。

更に、上記回転式プランジャバーレル６を回転させるラ
ンク５を、プランジャ２をピニオンスリーブ６を介して
回転させるラック４の他に設けており、それらを独立し
て回転させることにより２個のり一ド９，１０と作動油
戻りボート１６及び作動油入口ボート７との各位相差が
独立して補正できるようになっている。

この際、回転式プランジャバーレル６の回転によっては
、上部のリード９と作動油戻りボート１６との位相差に
変化はないが、プランジャ２が回転すると上部のり一ド
９と共に、下部のり一ド１０も回転するので、下部のり
一ド１０と作動油入［」ボート７との位相差が影響され
るために、作動油入ロアを回転させ、元の位相差に補正
する必要がある。

なお、第２図でプランジャ２の頂部の空間２０の上部に
は逆止弁１１が設けられている。

そこで、弁開時の制御としては、吸排気弁６６の開時期
変化を示す第２図にてラック５を引張ることにより、回
転式プランジャバーレル６が時、Ｉ′１廻りに回転１〜
、それと共に作動油入口ボート７も回転し、リード１０
との位相差が変化する。

初期は零であるプリストロークか増加すると、プリスト
ローク分プランジャ２が上昇するまで作動油は［１：、
縮されず、作動ピストン６０の動きに遅れが生しる。

次に、弁閉１侍の制御とし′ては、第３図にてカム１が
最大リフト状態では作動ピストン６０の上部には油圧か
保持され、吸排気弁６６も実線で示す開いた状態を維持
する。

そこで、カム１がリフト降下区間になると、油圧力か無
くなり、その結果、今度は弁はね６２によって作動ピス
トン６０が駆動側となって作動油戻りボート１ろを通っ
て、その作動油をプランジャ２頂部の空間２０へと押し
出す。

しかしなから、第３図に示すようにリード９と作動油戻
りボート１６との位相差りがあると、この間は作動油は
戻れなく、作動ピストン６０及び吸排気弁６６は動きを
停止した状態である。

従って、第３図に示すごとく、位相差りが最大の時には
油閉じ込め保持期間、即ぢ、油圧ロック期間となってい
る。

一方、吸排気弁６６の弁閉時を変化させる１時には、ラ
ック４を押し込むことにより、プランジャ２が反時８１
方向に回転し、リード９と作動油戻りボート１６との位
相差りが減少し、油圧ロック期間は減少し、その結果吸
排気弁６３の弁閉し期間が早まる。

ここで、プランジャ２が回転したためにり一ド１０と作
動油入口ボート７との位相差に変化が生じ、補正の必要
があれば、ラック５を押して回転式プランジャバーレル
６を回転させて補正する。

なお、実際の低負荷時における吸排気弁６６の弁開期間
は、弁開時期を遅らせ、がっ弁閉時期を早めて全体とし
ての弁開期間を少なくする。

ここで、本実施例］のポンプ式油圧動弁装置　　　　′
ｊにおいては、低負荷時弁開期間を少なくする場合には
、まずラック４にてプランジャ２を」−面から見て反時
計方向に回転させると弁閉時期がｔ、Ｉ、まり、第゛３
図の位相差りが小さくなる。

こノ時、プランジャ２が反時計方向に回転しているので
、リード１０と作動油人口ボート７との関係はプリスト
ロークが増加する方向になっているので、弁開時に遅れ
が生しるが、実際にはランク５による補正は不要となる
。

−１−記のようにプランジャ２のリード９および１０の
プランジャ２における位置は弁開閉時期に重大な影響を
及ぼすので、正確に加工する必要かある。そこで本発明
では以下のようにすることによってリード９および１０
の位置を正確に決定することができた。すなわち、第４
図（ａ）、　（ｂ）。

（ｃ）、（ｄ）に示すようにリード９の加工方法につい
て説明するとプランジャ２に環状の溝６４を加工する。

リード９の開始点を通るプランジャ２のタト周」二のプ
ランジャ２の軸心と平行な線■と前記’（：？；　３４
の下端との交点を■とすれば、この点■はプランジャの
外周」二で容易に決定できるのでリード９の開始点が明
確になりリード９をブランンヤ２に正確に加工すること
ができる。り一ド１０についても溝６４と同様な溝６５
を設けることによってリード９と同様にｆ■確にプラン
ジャ２に加工することかてきる。

以下に、本実施例１のポンプ式油圧動弁装置ｉ″ｉ。

の作動原理の詳細な説明をすると、まず第２図において
、作動ピストン６０のリフト始めのフリストロークを零
とし、油１下ロック期間最大としたＷ　合の作動ピスト
ン６０のストローク、即ち、吸排気弁６６のリフトＨの
線図を第５図に示している。

ここで、非圧縮性の作動油に押される作動ピストン６０
はほぼ遅れなしにリフトを始め、プランジャ２の径りと
作動ピストン６０の径ｄとはＤ＞ｄであるので、作動ピ
ストン６０のリフトはプランジャ２に比べ（Ｄ／ｄ　）
２　増加する。

即ち、’＋　＝　Ｈ（１×（Ｄ／　ｄ　）２　　となる
。

ここで、リフトＨ６は、カム１による駆動部、即ぢプラ
ンジャ２のリフト線図の最大リフトであす、作動ピスト
ン６０側のリフトは上記リフトＨ１よりも少ないＨにリ
フト制限する。

この時、作動ピストン６０はリフトＨに制限されるか、
本来ならばＨｌにリフトするＨ、−Ｈに対応する残りの
油は作動用ピストンろ０に設けられるリリーフ弁６１に
よって排出される。

次に、全リフト時には、全リフトした後カム１はそのプ
ロフィールの特性で頂部の円形部で全リフトを維持する
第５図の点ａ、ｂ、ｃからなる形状とする。

項内部の全リフト区間が終ると、リフト上昇区間と同じ
プロフィールで反対に減少する点Ｃ以降の区間が始まる
。

カム１がリフト減区間にかかり、プランジャ２が下降し
始めると、プランジャ２による油圧押上げ力はなくなり
、逆に第３図の弁はね６２のばね力によって作動ピスト
ン３０が駆動側となって作動油をプランジャ２側へ押し
出そうとする。

ところが、作動油は、プランジャ２頂部の空間２０へは
逆＋１弁１１が存在するため、直ぐ近くにあるバイパス
通路１２を通って作動油戻りボート１６、連絡穴１７及
び１９を経由して、第３図に示す空間２０へ戻ろうとす
るが、弁閉時制御用のり一ド９かバイパス通路１２のプ
ランジャ２に通ずる作動油戻りボート１６にかかるまで
は戻れない０ 即チ、第３図でｈｍｍプランジャ２が下るまでは、作動
ピストン６０は動きが停止し、吸排気弁６６も開いた状
態を維持する状態の所謂、油閉じ込め保持期間、または
油圧ロック期間となる。

従って、弁開時制御用のり一ド１０と作動油入口ボート
７とが一致したプリストロークがＯｍｍで、かつ弁閉時
制御用のリード９と作動油戻り７Ｊｆ−ト１６との差で
ある位相差りが最大値の時が吸排気弁６６の開弁期間が
最大の峙である高負荷での状態とし、ここで弁開角度を
θ０とする。

次に、開弁期間を少なくする場合、その弁開時期を遅ら
せて開弁期間を減少させる場合において、弁閉時期を不
変として、ランク５を引いて回転式プランジャバーレル
６を時計方向に回転すると、作動油入口ボート７も同方
向に動き、弁開時制御用のり一ド１０と作動油入口ボー
ト７は相対的に位置を変えて、第５図に示すごとくプリ
ストロークＰｓが生しる。

なお、この場合、プランジャ２は回転しなｌ／Ｘものと
し、作動油入口ボート７は矢印のごとく位置を移動する
ものとする。

このようにプリストロークＰｓが生じると、前記第２図
の作動ピストン６０の作動は第７図のごとくなる。

即ち、プリストロークＰｓの分だけカム１、即ちプラン
ジャ２が上昇している間作動油は圧縮されない。

プリストロークＰｓだけプランジャ２がリフトした後に
、作動油入口ボート７が弁開時制御用のり−ド１０によ
って閉じられて初めて作動油が圧縮され、作動ピストン
６０が作動する。

第７図で点ａ′が第４図に比べて△θたけ遅れ、その結
果、吸排気弁６６の弁開角度はθ−△θに減少する。

更に、弁閉時期を早めて開弁期間を減少させる場合、そ
の弁開時期を不変として第３図のラック４を押してピニ
オンスリーブ６を上ｍｉ力）ら見て反時計廻りに回転す
ると、ビニオンスリーブ乙に連動してプランジャ２も同
様に上面から見て反時計方向に回転するため、弁閉時期
制御用のり−ド９も回転し、作動油戻りボート１６との
相対位置が変化する。

即ち、プランジャ２の最上端位置での位相差りの値が減
少し、作動ピストン６０の作動は第８図のように位相差
りがｈ′に減少すると、ｈの時に比べ油圧ロック期間が
減少し、弁閉時期が△θ１だけ早まり、吸排気弁６６の
弁開角度はθ−△θ１に減少する。

ただし、プランジャ２が上面から見て反時計まわりに回
転したので、このままでは弁開時期制御用のり一ド１０
と作動油人口ボ一ト７との相対位置がプリストローク増
加方向に変ってしまっている。

弁開時期を元に戻す時には、ランク５を回転式プランジ
ャバーレル６が上面から見て反時計廻りに回転するよう
に、押し込んで補正する。

この補正量はラック４を押し込んた分だけラック５を押
し込めは良く、回転式プランジャノマーレル６とビニオ
ンスリーブ６との歯数と、モジュールとか同数であるの
でランク５のストロークとビニオンスリーブ６との回転
角が一致する。

以上の本実施例１のダブルリード式弁開閉独立制御型の
ポンプ式油圧動弁装置では、プランジャバーレルを固定
式と回転式に上下に分割して回転式プランジャバーレル
６を回転することにより、他の作動の影響を補正できる
。

なお、一般に低負荷時には吸排気弁６３の開弁時期を遅
らせ、かつ開弁時期を早めて全体に弁開期間を少さくす
る方法がとれるが、本実施例１におけるタイミング変更
では、プランジャ２を回転させ、弁閉時期を早めれば、
その影響で弁開時期が遅れるようにしているので、実際
には補正の必要はあまりない。

次に、第９図、第１０図及び第１１図はそれぞれ本発明
の各実施例におけるポンプ式油圧動弁装置であり、実施
例１とほぼ同様な構成及び機能を有するものであり、こ
こではその相違点のみを説明する。

まず、第９図の実施例２においては、内燃機関の１気筒
あたりのＡで示す吸気弁用及びＢで示す排気弁用の２個
用のプランジャ２及びその固定式プランジャバーレル２
６及び回転式プランジャバーシル６等を各２個一体に収
めた吸排気一体型のものであり、実施例１よりもコンパ
クトに形成し、更に作動油の供給を１個所で良くしたも
のである。

次に、第１０図の実施例３においては、実施例２の装置
の各ラック４，５のランク穴を各プランジャ２の真中に
設けて各一本のラック４，５で各２個の回転式プランジ
ャハーレル６及びプランジャ２を動かし、更に作動油人
口ボート７も吸排気用及び排気弁用で兼用として１個所
とした、　　　　□）吸排気一体のラック穴及びラック
兼用型のものであり、更に部品点数の低減と装置自体の
簡素化をはかったものである。

また、第１１図の実施例３においては、実施例２におけ
るラック４，５を中央て半分に分割して、ラック穴は兼
用としながら、各ラック４，５をそれぞれ独立させた吸
排気一体のラック穴兼用のラック１本タイプのものであ
る。

従って、本発明のポンプ式油圧動弁装置を適用した内燃
機関では、その吸排気弁の弁開閉期間制御をｏＪ能とし
、その開閉のタイミングを変更できるので、機関の負荷
、回転数に応じて最も適正なタイミングが設定でき、燃
費、排気色等の機関性能の改善をはかりうるという効果
がある。

また、吸排気弁の開閉制御を２本のランクによりそれぞ
れ独立して制御できると共に、その弁開閉制御部をプラ
ンジャポンプ部に集中して設けているので、そのスペー
スを節減し、かつランク制御のアクチュエータも制御し
易いという利点もある。

また、上記のごとく制御機構をポンプ部に集中している
ので、装置全体の小型化、軽量化をはかるととがてきる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における内燃機関のポンプ式油
圧動弁装置の全体縦断面図で、第２図及び第３図は第１
図の要部の簡略縦断面図、第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ
）、（ｄ）はそれぞれプランジャの側面図、（ａ）図の
Ａ部の拡大図、リードの開始点の説明図、（Ｃ）図のＩ
−１断面図であり、第５図は第１図の作動ピストンのリ
フト始めにおけるカムによるプランジャのリフト線図及
び作動ピストンによる吸排気弁作動線図を示し、第６図
は第１図の作動油入口ボートと弁開時制御用リードとの
関係位置を示す要部側面図、第７図及び第８図はそれぞ
れ異なる状態を示す第５図と同様の線図を示し、第９図
、第１０図及び第１１図はそれぞれ本発明の各実施例に
おけるポンプ式油圧動弁装置の全体縦断面図で、第９図
はその実施例２、第１０図はその実施例３、そして第１
１図はその実施例４を示している。 １・・カム、２・・・プランジャ、４，５・・・ラック
、６・・・回転式ブランシャツ・−レル、７・・作動油
入口ボーＩ・、９−弁閉時制御用のリード、１０・・弁
開時制御用のリード、１６・・作動油戻りボート、２６
・・回転式プランジャバーレル、６６　　・吸排気弁。 代理人　弁理士　　小　川　信　− 弁理士　　野　口　賢　照 弁理士　斎下和彦 第３図 第４Ｌ２１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カムＧこより駆動されるプランジャにて発生された作動
   油により吸排気弁の開閉ならびにその開閉のタイミング
   を該プランジャに設けた２個のリードとプランジャバー
   レルに設置た２個のボートとの位相差を変化させること
   により可変とするポンプ式油圧動弁装置において、該プ
   ランジャバーレルを上部の固定式プランジャバーレルと
   下部の回転式プランジャバーレルの２個で形成すると共
   に、該プランジャを回転させるランク及び該回転式プラ
   ンジャバーレルを回転させるランクをそれぞれ設けたこ
   とを特徴とする内燃機関のポンプ式油圧動弁装置。