JPS599729B2 - 緩衝機構を有する内燃機関のバルブリフト可変機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のバルブリフト可変機構に関し、より
詳しくは油圧タペットを用いた内燃機関のバルブリフト
可変機構に関する。

内燃機関のバルブリフトを機関特性に応じ可変となして
例えば機関の低速回転時にバルブリフトを小さくなし機
関の高速回転時にバブルリフトを大きく調整することは
公知である。

しかしながら、かかるバルブリフト可変機構ではバルブ
リフトを変えることによってバルブが弁座に着座するタ
イミングがずれ、カムの緩衝曲線以外の箇所でバルブが
弁座に着座し激しい衝撃により騒音を発したりバルブや
弁座等の部材等の摩耗したりする異常が生じる。

本出願人はかかる異常を防止して円滑な機関連転を可能
とする内燃機関のクランク軸に調時作動するカムおよび
内燃機関の開閉弁を開閉制御するロッカーアーム間をサ
ポート部に装着した油圧タペットにより連結し、緩衝油
を供給可能な円柱状凹部をサポート部に設け、油圧タペ
ットのロッカーアーム当接側に形成した円板状フランジ
を前記円柱状凹部に密封状に嵌合して開閉弁が弁座に着
座する際の衝撃や騒音を緩衝するようになした内燃機関
のバルブリフト可変機構を先に提案した。

この先に提案したバルブリフト可変機構によって前述し
た異常は大幅に減少された。

しかしながら、この機構では緩衝油温度が低下しその粘
性が高くなると円柱状凹部および円柱状フランジ間を通
過する緩衝油量が減少して凹部内圧力が過大となり、油
圧タペットが衝撃的に制御され機関の動弁機構を損傷し
たりバルブの着座タイミングを遅らせる。

また円柱状フランジが円柱状凹部に高速度で着座する機
関の高回転域においては円柱状フランジの動きに緩衝油
の流出が追随し得ず該凹部内の緩衝油圧力が急激に上昇
して機関の動弁機構に衝撃力が作用し損傷する。

本発明はかかる点に鑑みなされたものである。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図において、シリンダボアを穿ちその内部でピスト
ンが密封状に摺動するようになしたシリンダブロック（
ともに図示せず）の上部に燃焼室壁１ｂを穿ったシリン
ダヘッド１を載置固定して燃焼室３を形成する。

シリンダヘッド１に吸気マニホールド（図示せず）に連
通ずる吸気ポート５および排気マニホールドに連通ずる
排気ポート（ともに図示せず）を形成し、各ポートを吸
気バルブ７および排気バルブ（図示せず）を介して燃焼
室３に連通ずる。

吸気バルブ７および排気バブルの開閉機構は類似してい
るので以下吸気バルブ７の開閉機構について説明する。

吸気バルブ７はシリンダヘッド１に形成した弁座１ａに
当接する弁体７ａおよび該弁体７ａに連なる弁棒７ｂか
らなる。

弁棒７ｂの後端にリテーナ９を固着しシリンダヘッド１
の上面との間に圧縮ばね１１を装着して吸気バルブ７を
上向きに付勢する。

ロッカー軸１５まわりにロッカーアーム１３を揺動可能
に枢着し、該ロッカーアーム１３の一端にノツカ１７を
ロックナット１９により長さを調整可能に螺着して弁棒
７ｂの上端をロッカーアーム１３の揺動により下向きに
押圧し吸気バルブＩを開閉可能とする。

ロッカーアーム１３の他端にロッカーアームパツド１３
ａを突設して油圧タペット５０の円筒５３の上面に当接
する。

油圧タペット５０は、シリンダヘッド１の上面′に固着
したサポート部２１に形成した装着孔２３に摺動可能に
装着した外筒５１、該外筒５１の内壁５１ａに摺動可能
に密封嵌合した円筒５３、該円筒５３を外筒５１に対し
上向きに付勢する圧縮ばね５５並びに外筒５１内部に形
成した加圧室５ｌｂおよび円筒５３内部に形成した油室
５３ｂ間に設けたチェックバルブ５７からなる。

外筒５１の底面を機関のクランク軸（図示せず）に調時
して矢印Ａ方向に回転するカム４１に当接する。

チェックバルブ５７は円筒５３下端に固着したＵ字形断
面のリテーナ５９内に装着した圧縮ばね６１により押圧
され円筒５３の下面に形成した弁座５３ａを閉塞する。

弁座５３ａの近傍に加圧室５ｌｂおよび油室５３ｂを連
通ずる小径オリフイス６２を穿設する。

機関により作動される油圧供給源（図示せず）をサポー
ト部２１内に形成したジャーナル部２４に連通し、該ジ
ャーナル部２４から供給通路２５、円筒５３の外周を周
囲する環状溝２７および円筒５３の壁面に穿った小孔５
３ｃを通じて油室５３ｂに加圧油を供給可能とする。

外筒５１を囲周する環状溝２９および加圧室５Ｉｂ間を
小径のオリフイス６３で連通し、該環状溝２９をＩＪ
ＩＪ−フ通路３１を経てサポート部２１に設けた開閉制
御弁装置７０に連通ずる。

開閉制御弁装置７０は機関負荷または機関温度のような
機関作動特性に応じ加圧室５Ｉｂ内の加圧油を油圧供給
源（図示せず）に循環させる。

ジャーナル部２４から供給された加圧油は油室５３ｂお
よび加圧室５ｌｂを満たして油圧タペット５０の外筒５
１の底面がカム４１に接触し円筒５３の上面がロッカー
アームパツド１３ａに接触する。

カム４１が矢印Ａ方向に回転してその揚程部分が外筒５
１を押上げると加圧室５Ｉｂ内の加圧油の圧力が上昇し
チェックバルブ５７が閉じる。

加圧室５Ｉｂ内の加圧油はオリフイス６２およびオリフ
イス６３を通じて油室５３ｂおよびリリーフ通路３１へ
流出する。

流出加圧油量は外筒５１に押圧力が作用する時間に比例
する。

従ってカム４１の一サイクル当りの時間が短い機関高速
回転時にはーサイクル当りの流出加圧油量が少なく油圧
タペット５０の縮み量は小さく吸気バルブ７のバルブリ
フトは第２図に鎖線Ａで示すようになる。

一方カム４１が低速回転する機関低速回転時には多量の
加圧油が流出し油圧タペット５０が多量に縮み空気バル
ブ７のバルブリフトは第２図に実線Ｂ１破線Ｃおよび鎖
線Ｄで示すように減少し、特に従来機構では緩衝油温度
の変化に起因する緩衝油の粘性変化によって第２図の右
側に示すバルブリフト曲線の閉じ側の端部は実線Ｂまた
は破線Ｃで示すような特性にばらつくことになる。

特に破線Ｃで示すような特性では吸気バルブ７および排
気バルブ（図示せず）が弁座１ａに衝撃的に着座し、騒
音を生じたり、バルブおよび弁座の損傷を生じ易い。

第１図に示す本発明装置では油圧タペット取付部の構造
を改良し油圧式の緩衝機構を設けてかかる異常を防止し
、併せて緩衝機構の緩衝油圧力が過大になると緩衝油を
流出させ補償する機構を設けている。

以下第１図に示す油圧タペット５０の部分拡大図である
第３図ａ，ｂおよびＣを参照して、油圧タペット５０の
内筒５３の頭部に円板状フランジ５４を形成する。

円板状フランジ５４を円柱状部５４ａおよび円柱状部５
４ａの下端に連続した先細り円錐状部５４ｂで構成する
ことが好ましい。

なお円錐状部５４ｂは図示の如く断面を直線状とすると
工作が容易となり好ましいが、曲線状断面としても本発
明の円錐面に含まれるものである。

サポート部２１に円板状フランジ５４の円柱状部５４ａ
と密封嵌合する四部２２を穿ち、円筒５３のフランジ５
４の下方に、例えば楔状断面の溝５６を穿つ。

溝５６は円筒５３の外周に環状に連続して設けてもよく
、また外周に等配的に断続して設けてもよい。

また溝５６の高さ方向の長さは、第３図ａに示すように
円筒５３が持上げられたときに溝５６の上下がそれぞれ
凹部２２および円筒５３を囲周する環状溝２７に達して
おり環状溝２７から溝５６を通り凹部２２に緩衝油の供
給路が形成され凹部２２内に緩衝油が満たされる。

また溝５６の高さ方向の長さは第３図ｂおよびＣに示す
ように円筒５３を下降しフランジ部５４が凹部２２位置
に達すると溝５６の上端が凹部２２から外れて前記緩衝
油の供給路が閉ざされるようにしている。

凹部２２の底部に該凹部２２に沿って環状または弧状の
緩衝油ＩＪ ＩＪ−フ溝８１を穿ち該ＩＪ ＩＪ−フ溝
８１に逃し通路８３を連通ずる。

逃し通路８３は戻り通路８５を経て油圧供給源（図示せ
ず）、ジャーナル部２４（第４図参照）またはサポート
部２１の上面（第３図参照）に連通し、圧力調整機構９
０を有する。

圧力調整機構９０は逃し通路８３に形成した弁座９１に
着座する球体９３、該球体９３を弁座９１に押圧付勢す
る圧縮ばね９５および圧縮ばね９５の端部を押圧するべ
くサポート部２１に螺着した盲栓形式の止め栓９７から
なる。

しかして円柱状凹部２２から球体９３に作用する圧力が
圧縮はね９５により定まる設定圧力を越えると球体９３
および弁座９１が開弁する逆止弁を形成する。

なお圧力調整機構９０の逆止弁構造は球体と圧縮はねに
よるものに限られず公知の逆上弁構造を用い得る。

更に第４図に示す如く戻り通路８５内に緩衝油温度に応
じて高油温時に流出量を減ずるためのサーモワックスま
たはバイメタルで作動する温度補償機構９９を設けても
よい。

なお圧力調整機構９０および温度補償機構９９の設置順
序は逆でもよい。

再び第３図ａ，ｂおよびＣを参照して、凹部２２に緩衝
油を満たし（第３図ａ）、次いで円筒５３を下降しフラ
ンジ５４が凹部２２に達すると四部２２内の緩衝油の作
用により円筒５３の速度が減ぜられる（第３図ｂ，ｃ）
。

これによって第２図においてバルブリフト曲線は破線Ｃ
ではなく実線Ｂまたは２点鎖線Ｄで示すように緩和され
、バルブおよび弁座間の衝撃および騒音が減じられる。

特に実施例に示すように円板状フランジ５４に円柱状部
５４ａおよび円錐状部５４ｂを設けると７ランジ５４の
下降につれフランジ５４および凹部２２間の隙間が徐々
に減少して上述のバルブリフト曲線の変化が第２図の実
線Ｂの如くきわめて滑らかとなりカムの緩衝曲線と同様
にバルブおよび弁座間の衝撃、騒音を防正でき、次いで
円柱状部５４ａが円柱状凹部２２と嵌合して強力な制動
効果を奏する。

しかしながら、円柱状凹部２２内の緩衝油圧力の補償機
構を設けないと、前述した如く緩衝油が低温時に動弁機
構を損傷するという異常を生じることがある。

第２図を参照して、実線Ｂのように作動するように設計
されている機構で緩衝油温度が低下すると第３図ｂおよ
びＣにおいて円柱状凹部２２および円柱状フランジ５４
間を通過する緩衝油量がその高粘性のために減少する。

このため円柱状フランジ５４は急激に制動され第２図で
２点鎖線Ｄで示すようにバルブは作動される。

第２図から明らかな如く２点鎖線Ｄは実線Ｂとの連結部
において屈曲しており、この屈曲によりバルブに衝撃力
が作用する。

２点鎖線Ｄの上記屈曲がより急激になると、換言すれば
緩衝油温度が低下しその粘性がより大きくなると、バル
ブに過犬な衝撃力が作用してバルブおよび弁座が損傷す
る。

また機関の回転数が一層高まり第３図の円柱状フランジ
５４の昇降速度が高速化した場合にも前述した如く円柱
状凹部２２から緩衝油が迅速に流出せず、同様にバルブ
および弁座を損傷する。

本発明では円柱状凹部２２に連通した逃し通路８３に圧
力調整機構９０を設けており、円柱状凹部２２内の緩衝
油圧力が所定圧力を越えると圧力調整機構９０により円
柱状凹部２２内の緩衝油を流出させる。

これにより円柱状凹部内の圧力が過度に上昇することが
防正さヘ前述の如き異常は防止される。

また第４図に示す実施例では逃し通路８３の一部である
戻り通路８５に温度補償機構９９を設けており、特に緩
衝油温度が高い状態で機関が高速回転となり緩衝油圧力
が所定圧力を越えて圧力調整機構が作動した場合に緩衝
油の流出量を適量に減じてバルブリフト曲線が第２図の
破線Ｃのようになることを防正する。

本発明の圧力調整機構を円柱状凹部内の緩衝油圧力検知
器および該検知器の検知信号により作動される電磁弁で
構成してもよい。

また圧力調整機構は緩衝油圧力が所定圧力を越えると一
定開度開くようにしてもよく、また超過圧力に応じ開度
が変わるようにしてもよい。

本発明により、緩衝機構を有するバルブリフト可変機構
を具備した内燃機関の該緩衝機構に過犬な圧力が作用し
て騒音を発したり動弁機構を損傷することが防止できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の断面正面図、第２図はバルブリフ
トーカム角度線図、第３図ａ，ｂおよびＣは第１図の部
分拡大図、並びに第４図は本発明の他の実施例の部分拡
大図である。 ７・・・・・・吸気弁、１３・・・・・田ツカーアーム
、４１・・・・・・カム、５０・・・・・・油圧タペッ
ト、５１・・・・・・外筒、５３・・・・・・内筒、５
４・・・・・・円柱状フランジ、２１・・・・・・サポ
ート部、２２・・・・・・円柱状凹部、８３・・・・・
・逃し通路、９０・・・・・・圧力調整機構、９９・・
・・・・温度補償機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関のクランク軸に調時作動するカムおよび内
   燃機関の開閉弁を開閉制御するロッカーアーム間をサポ
   ート部に装着した油圧タペットにより連結し、緩衝油を
   供給可能な円柱状凹部をサポート部に設け、油圧タペッ
   トのロッカーアーム当接側に形成した円板状フランジを
   前記円柱状凹部に密封状に嵌合した内燃機関のバルブリ
   フト可変機構において：前記円柱状凹部に緩衝油の逃し
   通路を連通し、該円柱状凹部内の緩衝油圧力が所定圧力
   を越えると前記逃し通路内に緩衝油を流す圧力調整機構
   を逃し通路に設けたことを特徴とする緩衝機構を有する
   内燃機関のバルブリフト可変機構。 ２ 前記圧力調整機構が逆止弁である特許請求の範囲第
   １項記載の緩衝機構を有する内燃機関のバルブリフト可
   変機構。 ３ 前記逃し通路に緩衝油温度に応じて緩衝油の逃し量
   を調整する温度補償機構を設けた特許請求の範囲第１項
   記載の緩衝機構を有する内燃機関のバルブリフト可変機
   構。 ４ 前記円板状フランジの外周形状が前記円柱状凹部に
   密嵌合する円柱面および該円柱面の下端に連続する先細
   り円錐面おらなる特許請求の範囲第１項、第２項または
   第３項記載の緩衝機構を有する内燃機関のバルブリフト
   可変機構。