JPS6131125Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は吸排気弁におけるバルブリフトを機関
の運転状態に即応して変化させるようにした内燃
機関のバルブリフト制御装置に関する。

従来のこのようなバルブリフト制御装置として
は、例えば第１図に示すような米国特許第
3413965号に開示されたものが一般に知られてい
る。本図はバルブ１が弁ばね２のばね力によつて
閉成されている状態を示す。バルブ１のバルブエ
ンド１Ａにはロツカアーム３の端部３Ａが嵌合さ
れており、ロツカアーム３の他端部３Ｂにはエン
ジンの回転に応じて回転するカム軸４のカム４Ａ
が当接している。５は固定軸６の回りに回動自在
に取付けられたレバーであり、本図に示すような
バルブ１の閉成状態にあつては、常にその円弧状
に形成した面５Ａをロツカアーム３の弓形をなす
背面３Ｃと部位７の位置で接触させている。８は
軸８Ａに固着したバルブ制御カムであり、例えば
油圧アクチユエータ（図示せず）等の駆動機構に
より機関の運転条件に対応して適宜な位置にまで
回動させ、バルブ１のリフト量および開閉のタイ
ミングを制御する。

いま、制御カム８が図に示すように最大リフト
位置でレバー５に接する制御状態にあつては、レ
バー５は制御カム８によつて最も下方に押し下げ
られた状態に保たれる。また、制御カム８のリフ
ト量が零の位置でカム８がレバー５に接する制御
状態（図に破線で示す）にあつては、レバー５は
最も上方に押し上げられた状態に保たれる。

今、実線で示しているように、最大リフト位置
で制御カム８がレバー５を下方へ付勢している場
合には、レバー５の下面５Ｂとロツカアーム３の
背面３Ｃとの間隙が最小となり、破線で示すよう
にリフト零の位置で制御カム８がレバー５を下方
へ付勢している場合には、下面５Ｂと背面３Ｃと
の間隙が最大となる。従つて、カム４Ａの同一の
リフト量に対してロツカアーム３の端部３Ａの変
位置が前者と後者の場合とでは異なる。すなわ
ち、ロツカアーム３の揺動支点が変化するので、
前者に比べて後者の開弁タイミングが遅れ、しか
もバルブ１のリフト量も小さくなる。

このように従来のバルブリフト制御装置にあつ
ては、制御カム８により運転状態に対応して開弁
タイミングおよびバルブリフト量を制御できる。
しかしながら、かかる従来のバルブリフト制御装
置には次のような欠点がある。

例えば、四気筒以上の多気筒エンジンに適用す
る場合にあつては、制御カム８のカム軸８Ａが各
気筒に共通に用いられ、油圧アクチユエータ等を
駆動して回動させるように構成されている。ま
た、このカム軸８Ａには、常に弁ばね２からの反
力がかかつており、カム軸８Ａを回動させるには
この反力によつて生じる軸支部（図示せず）の摩
擦力に抗した駆動力を必要とする。この駆動力
は、バルブ１がリフトしている時に更に増大す
る。一方、例えば４気筒エンジンにおいては、第
２図に示すように、カム４Ａのバルブリフトに対
応して、第１〜第４気筒のバルブが順次に駆動さ
れているが、常にいずれかの気筒でバルブがリフ
トしている。すなわち、このようなバルブリフト
制御装置にあつては、カム軸８Ａに連続的に大き
い反力がかかつている状態でカム軸８Ａを駆動制
御しなければならず、油圧アクチユエータ等の駆
動力を大きくする必要がある。

そこで、カム軸８Ａを各気筒毎に設け、これら
のカム軸８Ａを反力の少ないそれぞれのバルブ１
の閉成時期に各気筒毎に設けた油圧アクチユエー
タにより駆動させる方式が考えられるが、このよ
うな装置をロツカアーム３等の間をぬつて設ける
ことは難しい。また、第１図に示したようなバル
ブリフト制御装置にあつては、ロツカアーム３の
上部にカム軸８Ａを設けているのでエンジンの全
高が高くなり、走行抵抗や外観形状の点から好ま
しくない。

本考案の目的は、このような従来の欠点を除去
するため、バルブ駆動用カムとロツカアームとの
間にオイルタペツトを介装し、オイルタペツトの
作動有効長さを油圧によつて変化させることによ
りバルブの開弁時期およびリフト量を可変とした
内燃機関のバルブリフト制御装置を提供すること
にある。

以下に、図面に基づいて本考案を説明する。

第３図は本考案の一実施例を示すもので、１０
はシリンダヘツド１１に設けた摺動筒１２内を往
復動可能に取付けたオイルタペツトである。オイ
ルタペツト１０は外筒部を形成するタペツトシリ
ンダ部１３と、シリンダ部１３内面を往復動可能
としたピストン部１４と、ピストン部１４と一体
に組合わせロツカアーム１５の端部１５Ａを枢支
するピポツト部１６とを有する。また、ピポツト
部１６とピストン部１４とで画成されているリザ
ーバ室１７には、オイルギヤラリ１１Ａから油供
給孔１３Ａおよび１４Ａを介して油が供給される
ように構成し、リザーバ室１７から圧力室１８へ
の油供給孔１４Ｂの圧力室１８側出口にはチエツ
クボール１９Ａ，弁ばね１９Ｂおよびボールケー
ジ１９Ｃからなる逆止弁１９が設けてある。ま
た、ばね２０によりピストン部１４を、常時、ロ
ツカアーム１５に向けて偏倚させておく。

このように構成したオイルタペツト１０のシリ
ンダ部１３底面をバルブ駆動カム２１と当接さ
せ、カム２１の回転に伴なつてオイルタペツト１
０が摺動筒１２内を往復動する。また、オイルタ
ペツト１０のピボツト部１６に枢支されたロツカ
アーム１５の背面１５Ｂをほぼへの字形形状に形
成し、その他端部１５Ｃをバルブステム２２の頭
部に当接させる。

２３は支持軸２４および２５によつて定置して
ロツカアーム１５を支持するようにしたアーム支
持体であり、図に示すようなバルブ１の閉成状態
において、その軸２５側の下面２３Ａの端部がロ
ツカアーム背面１５Ｂの端部に当接するようにし
ておく。アーム支持体２３の下面２３Ａを、例え
ばＵ字形状に形成してロツカアーム１５を案内す
るようにする。２６はロツカアーム１５とアーム
支持体２３との間に掛止させたコイルばねであ
る。

第４図は本考案バルブリフト制御装置における
オイルタペツト１０の操作機構の概要を示すもの
で、ここで３０は電磁弁であり、オイルギヤラリ
１１Ａと３０とを油通路３１で接続し、更に電磁
弁３０にはオイルポンプ３２を介してオイルパン
３３から油を導く。３４は制御回路であり、エン
ジンの吸入空気量、回転信号、機関温度信号等エ
ンジンの運転状態を示す信号に基づき制御信号を
電磁弁３０に供給し、以て、電磁弁３０のスプー
ル３０Ａの変位量を制御して油圧力を制御する。
ここで、機関温度信号を用いるのは油の温度によ
つてオイルタペツト１０の伸縮量が変化するのを
補正するためである。

次にこのように構成したバルブリフト制御装置
における動作を説明する。

第３図および第４図は何れもオイルタペツト１
０を最大の有効長とした状態が示されているが、
図に示すようにオイルタペツト１０がカム２１の
ベースサークル２１Ａに接した状態のとき、すな
わちオイルタペツトに加わるばね２６の反力が最
も小さい時にかかる状態を得るようにする。い
ま、電磁弁３０が制御回路３４からの信号によつ
て完全に開弁すると、ポンプ３２から油が油通路
３１、オイルギヤラリ１１Ａ、油供給孔１３Ａお
よび１４Ａを介してリザーバ室１７に送られる。
ここで、オイルタペツト１０がカム２１のベース
サークル２１Ａに接した位置にくると、送られて
きた油圧が圧力室１８の油圧力および弁ばね１９
Ｂのばね力に打ち勝つて油が圧力室１８に供給さ
れる。よつて、ピストン部１４およびピボツト部
１６は上方に押し上げられ、図に示すようなオイ
ルタペツト１０の最大有効長が得られる。

続いて、バルブリフト動作を第５図ＡおよびＢ
によつて説明する。いま、第５図Ａに示すように
オイルタペツト１０がカム２１のベースサークル
２１Ａに接している状態にあつてはバルブ１は閉
成状態にある。このような状態からカム２１が矢
印の方向に回転すると、オイルタペツト１０は摺
動筒１２に沿つて押し上げられ、ロツカアーム端
部１５Ａがばね２６を圧縮させながら上方に変位
する。ロツカアーム１５の上面１５Ｂの頂部１５
Ｄがアーム２３の下面２３Ａに当接すると、ロツ
カアーム１５はこの頂部１５Ｄを支点として時計
方向に回動し、その端部１５Ｃでバルブ１をばね
２のばね力に抗してて押し下げ、カム２１のリフ
ト量が最大となつたときに、第５図Ｂに示す状態
でバルブ１が完全に開く。

第５図ＡおよびＢにおいては、オイルタペツト
１０が第３図に示した状態と同様にピボツト部１
６を突出させ最大の作動有効長に制御されている
ことを示している。このような状態にあつては、
第５図Ａに示すようにロツカアーム１５の上面１
５Ｂおよびその頂部１５Ｄがアーム支持体２３の
下面２３Ａと最も近接した位置にある。しかし
て、ロツカアーム１５の頂部１５Ｄがアーム支持
体の下面２３Ａに最も早い時期に当接するので、
バルブ１の開弁タイミングが最も早く、しかも、
カム２１のリフトを有効に利用できるので、バル
ブ１のリフト量が最大となる。

次に、オイルタペツト１０がこのように最大作
動有効長を保つ状態にあるときに、制御回路３４
により電磁弁３０を制御して、オイルギヤラリ１
１Ａ内の圧力を低下させると、リザーバ室１７と
圧力室１８との間に圧力差が生じ、シリンダ部１
３とピストン部１４との間隙やチエツクボール１
９Ａとシート面との間隙から油がリークする。従
つて、リザーバ室１７と圧力室１８との圧力差が
零になるまでピストン部１４が下降し、オイルタ
ペツト１０の作動有効長を短縮することができ
る。

第６図ＡおよびＢは、ピストン部１４を最下部
の位置にまで下降させ、オイルタペツト１０の有
効長を最短とした状態におけるオイルタペツト１
０およびバルブ１の動作を示す。第６図Ａを第５
図Ａに対比させて説明すると、第６図Ａにおいて
は、明らかにロツカアーム１５の上面１５Ｂおよ
びその頂部１５Ｄが第５図Ａに比しアーム支持体
２３の下面２３Ａからら離隔した状態にあること
が分る。よつて、第６図Ａに示す状態からカム２
１の回転によりオイルタペツト１０を上方へリフ
トさせた時に、ロツカアーム頂部１５Ｄがアーム
支持体の下面２３Ａに当接するまでの時間が第５
図Ａに示す場合に比して遅れることとなり、頂部
１５Ｄを支点としたロツカアーム１５の開弁動作
の始まりが遅れると共に、開始弁し始めた時のカ
ム２１のリフト量からカム２１の最大リフト量ま
でのリフト量の変化が僅かなので、バルブ１のリ
フト量が小さくなる。すなわち、第５図Ａ，Ｂに
示した場合が最も開弁時期が早く、しかもバルブ
１のリフト量も最大となり、第６図Ａ，Ｂに示し
た場合が最も開弁時期が遅く、しかもバルブ１の
リフト量も最小となる。

本考案は以上説明したように、油圧力をエンジ
ンの運転状況に応じて制御することにより、バル
ブリフトおよびバルブタイミングが制御できの
で、エンジンの低速運転時には油圧力を下げてバ
ルブの開き始めを遅らせると共に、バルブリフト
を小さくすることができる。ここで、第７図を参
照するに、曲線ＨおよびＬは本考案バルブリフト
制御装置によるそれぞれ高速運転時および低速運
転時におけるバルブリフトおよびバルブタイミン
グと開弁期間の関係を示すもので、曲線Ｈが第５
図Ａ，Ｂに相当し、曲線Ｌが第６図Ａ，Ｂに相当
する。この図から、低速運転時においては開弁期
間も短かくなることが分かる。

第８図は本考案の他の実施例を示すもので、本
例ではロツカアーム１５のほぼ中央部に回動自在
に支持軸４０を取付け、その支持軸４０の端部に
ホルダ嵌合部材４１を固着する。また、アーム支
持体２３にはロツカアーム１５に跨がり、かつロ
ツカアーム１５の嵌合部材４１を挾持するように
延在させたホルダ２３Ｂを形成し、このホルダ２
３Ｂ間を嵌合部材４１が摺動するようにする。ま
た、本例ではオイルタペツト１０のピボツト部１
６の頂部１６Ａを平滑面で形成し、この頂部１６
Ａに当接するロツカアーム端部１５Ｂの面１５Ｅ
を円弧面となす。その他の構成については第３図
に示した例と変わるところがない。

このように構成したバルブリフト制御装置にあ
つては、ロツカアーム１５によるバルブリフト動
作がホルダ２３Ｂに沿う上下動に拘束されながら
行われるので、ロツカアーム１５とアーム支持体
２３間のすべり速度およびロツカアーム端部１５
Ｃとバルブステム２２頂部との間のすべり速度が
小さくなり、それだけこれらの摺動面の摩耗を低
減させることができる。

第９図ＡおよびＢは本考案の更に他の実施例を
示す。本例は、ロツカアーム１５とアーム支持体
２３間に掛止させるばねをコイルばね２６に代え
てトーシヨナルばね３６としたもので、その他の
構成については第３図に示す例と変わらない。こ
のようにトーシヨナルばね３６を用いると、例え
ば第５図Ｂに示すようなロツカアーム１５とアー
ム支持体２３の相対位置の状態から、ロツカアー
ム端部１５Ａを更に上方にまで押し上げるように
することができ、それだけオイルタペツト１０の
作動有効長を大きくすることができる。

以上説明したように、本考案によれば、バルブ
駆動カムとロツカアームとの間に、油圧力によつ
て作動有効長が伸縮自在のオイルタペツトを各気
筒毎に設け、オイルタペツトがカムのベースサー
クルと接している間、すなわちバルブが閉成して
いる間に作動有効長を変化させるようにしたの
で、非常に小さな制御力でバルブの開弁時期、リ
フト量を可変制御できる。また、従来のようにロ
ツカアームの上方に制御カムを設ける必要がない
ので、バルブリフト制御装置を取付けてもエンジ
ンの全高が従来のように高くなることがない。

また、本考案バルブリフト制御装置を吸排気弁
の少なくとも一方に適用するようにすれば、第２
図に示したようなバルブオーバラツプを小さくす
ることができ、吸排気が比較的緩慢に行われる低
速運転時に、バルブオーバラツプによる排気の燃
焼室への逆流によつて発生する残留ガスの増加
と、よつてきたる燃焼あるいは充填効率の悪化を
抑制することができる。

更に、本考案装置では、油圧によりしかもカム
のベースサークルの位置でバルブリフト制御がな
されるので、従来のようなバルブオーバラツプに
よるカムへの反力の影響を特別に考慮する必要が
なく、従つて、高速運転時にはバルブオーバラツ
プを大きくするように制御し、以て、慣性効率を
利用して燃料の充填効率を高め出力増大を図るこ
とができる。

なお、予混合ガソリンエンジンでは低負荷時に
ポンプ損失が増大するという問題があるが、本考
案バルブリフト制御装置を吸気バルブ側に用いる
ことにより、それだけポンプ損失の低減を図るこ
とができる。すなわち、本考案装置ではエンジン
の負荷に対応したバルブタイミングと弁開度に吸
気バルブのバルブリフトが調整できるので、吸気
バルブによる吸気混合気量の制御が可能となり、
従来のように絞り弁を絞つて吸気を制御すること
が必らずしも必要ではなくなるので吸入負圧が低
減でき、それだけポンプ損失の増大が抑制でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバルブリフト制御装置の一例を
示す断面図、第２図は４気筒エンジンにおける各
気筒のバルブリフトとバルブタイミングの関係を
一例として示す線図、第３図は本考案内燃機関バ
ルブリフト制御装置の一例と示す断面図、第４図
はその制御機構の概要を示す線図、第５図Ａおよ
びＢはその制御装置において、オイルタペツトの
作動有効長を最大としたときのバルブ閉成時およ
び全開時における状態をそれぞれ示す部分破断面
図、第６図ＡおよびＢはその制御装置において、
オイルタペツトの作動有効長を最小としたときの
バルブ閉成時およびバルブ全開時における状態を
それぞれ示す部分破断面図、第７図は本考案バル
ブリフト制御装置により制御したときの１つの気
筒におけるバルブリフト最大時とバルブリフト最
小時とのバルブタイミングを比較して示す線図、
第８図は本考案の他の実施例を示す部分破断面
図、第９図ＡおよびＢは本考案の更に他の実施例
を示す部分破断面図およびそのトーシヨナルばね
の斜視図である。 １……バルブ、１Ａ……バルブエンド、２……
弁ばね、３……ロツカアーム、３Ａ，３Ｂ……端
部、３Ｃ……背面、４……カム軸、４Ａ……ペー
スサークル、５……レバー、５Ａ……面、５Ｂ…
…下面、６……固定軸、７……部位、８……制御
カム、８Ａ……軸、１０……オイルタペツト、１
１……シリンダヘツド、１１Ａ……オイルギヤラ
リ、１２……摺動筒、１３……タペツトシリンダ
部、１３Ａ，１４Ａ，１４Ｂ……油供給孔、１４
……ピストン部、１５……ロツカアーム、１５
Ａ，１５Ｃ……端部、１５Ｂ……背面、１５Ｄ…
…頂部、１５Ｅ……面、１６……ピボツト部、１
６Ａ……頂部、１７……リザーバ室、１８……圧
力室、１９……逆止弁、１９Ａ……チエツクボー
ル、１９Ｂ……弁ばね、１９Ｃ……ボールケー
ジ、２０……プランジヤばね、２１……カム軸、
２１Ａ……ベースサークル、２２……バルブステ
ム、２３……アーム支持体、２３Ａ……下面、２
３Ｂ……ホルダ、２４，２５……支持軸、２６…
…コイルばね、３０……電磁弁、３１……油通
路、３２……オイルポンプ、３３……オイルパ
ン、３４……制御回路、３６……トーシヨナルば
ね、４０……支持軸、４１……嵌合部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関の回転に同期して回転するバルブ駆動カム
   と、機関運転状態に応じて作動有効長が可変可能
   であり、前記バルブ駆動カムに当接して上下動を
   行うオイルタペツトと該オイルタペツト一端部を
   支持させて他端部をバルブステム頭部に当接し背
   面に頂部を有するロツカアームと、該ロツカアー
   ムの背面にほぼ沿つた摺動面を有し、バルブの閉
   成状態にあつては常に該摺動面の一端が前記ロツ
   カアームの前記バルブステム頭部に接触する位置
   の背面に当接するロツカアーム支持体とを有し、
   前記オイルタペツトの作動有効長の変化に伴い、
   バルブの閉成時ロツカアームの背面とアーム支持
   体との間の相対角度が変化するようにしたことを
   特徴とする内燃機関のバルブリフト制御装置。