JP2563713B2 - 弁制御手段 - Google Patents
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Description
めの弁制御手段に関する。
速度及び負荷状態で運転可能でなければならない。吸気
弁及び排気弁の開閉タイミングは、合理的な速度範囲及
び負荷範囲内わたって内燃機関の出力と効率を最適化す
るように設定する必要がある。
弁型の火花点火4行程機関では、弁開放期間の長い吸気
弁の開放を制御して機関の吸入行程中における燃焼室へ
の混合気導入を最大化し得るカム等の手段を設けること
が通常望まれる。これにより機関の体積効率が改善さ
れ、機関の最大出力及び最大トルクが増大することとな
る。
の速度で運転されると、吸気弁が比較的長い期間にわた
って開放されることになるので、その吸気行程中に各燃
焼室へ導入された混合気の一部は、弁が閉じる前にこの
弁を通って帰還してしまう。この結果、体積効率が著し
く低下し、機関出力も低減する。また、このような構成
であると、不安定な機関アイドリング及び低速運転を引
き起こし、また排気成分の制御が一層困難になる。
く、機関の低速度運転時にのみ使用される弁制御機構が
要望されている。
手段が設けられた弁タイミング可変装置が数多く提案さ
れている。
ロッカーシャフト及びカムによって協働するように制御
されている。2個の弁は、通常、各弁に対して個別のロ
ッカーアーム上で作用する2個の低速カム(すなわち、
短期間弁を開放させるカム)によってカムシャフトを介
して駆動される。しかし、第3ロッカーアームが2個の
前記ロッカーアーム間に配設されており、高速カム(す
なわち、長期間弁を開放させるカム)により駆動される
ように配置されている。高速カムを介して各弁を作動さ
せたい時には、第3ロッカーアームが他の2個のロッカ
ーアームへ接続され、これによって両弁が共に第3ロッ
カーアームを介して駆動される。
動される第1ロッカアームまたは低速カムにより駆動さ
れる第2ロッカーアームのいずれかによって作動する。
そして、作動位置と非作動位置との間で2個のロッカー
アームを移動させるための手段が設けられており、これ
によって弁は両ロッカーアームのいずれかによって駆動
されることとなる。両ロッカーアームが弁を駆動する高
速位置と低速位置とは一部重畳するので、弁とロッカー
アームとの間に衝撃が発生する中間位置に両ロッカーア
ームがおかれてしまうという重畳部が存在しない場合に
起こる問題を回避することができる。
号では、弁は、高速または低速カム手段により直接また
は間接係合するように移動される一対のロッカーアーム
により制御される。ロック油圧ピストン機構は、前記各
ロッカーアームのうちの何れかに取り付けられたカムフ
ォロワを移動させて高速カムと係合させ、弁の高速制御
を行うように機能する。このアームが待避したとき、他
のアーム上に取り付けられたカムフォロアは異なるプロ
フィールのカムと単一係合し、これによって低速制御を
行うこととなる。
変型弁タイミング機構が示されている。この機構は、カ
ム手段の異なる位置で異なるプロフィールを弁手段上に
取り付けられたタペットと係合して該タペットを直接的
または間接的に制御する。
カム部材とは異なるプロフィールの第2カム部材を有す
る回転可能カムシャフトからなるカム手段と、該カム手
段から弁に対して往復運動を伝達する手段であって前記
弁と係合する第1カムフォロワ部材と該第1カムフォロ
ワ部材と相対移動可能な第2カムフォロワ部材とを含む
手段と、前記各フォロワ部材をリンクして協働可能とす
るロック部材と、を含む内燃機関用弁制御手段が設けら
れている。この弁制御手段において、各フォロワ部材が
リンクされていない時に弁手段が第1カムフォロワ部材
により第1カム部材と係合して第1カム部材の輪郭を追
従するように制御され、各フォロワ部材がリンクされて
いる時は、弁手段は第2カムフォロワ部材により第2カ
ム部材と係合して第2カム部材の輪郭を追従するように
制御される。
て、機関の異なる速度及び負荷を受容することができ
る。
及び非作動させる駆動手段を設けることが望ましく、該
駆動手段は自動または手動で作動する。
動速度がなるべく高い時にリンクされることが望まし
い。
能であり且つ非ロック位置ではバネ手段によって引張状
態に保持されるロック素子を含むことが好ましい。ロッ
ク手段は、前記第2カムフォロワ部材内で移動可能であ
り且つ非ロック位置で油圧によって引張状態に保持され
るロック素子を含むことが望ましい。そして、ロック素
子は、ロック位置内で前記第1カムフォロワ部材の補助
面と協働する成形面を有することが理想である。
くは油圧により移動される。
材と係合するように保持され、また第1カムフォロワ部
材はバネ手段により前記第1カム部材へ向けて付勢され
ることが望ましい。該バネ手段は、各カムフォロワ部材
が協働するようにリンクされない時に第1カムフォロワ
部材を第1カム部材と係合するように保持することが好
適である。
フォロワ部材と前記第1カム部材との間に配置され両者
を間接接続する第3カムフォロワ部材を含む。第3カム
フォロワ部材は、バネ手段によって前記第1カム部材と
係合した状態に保持される。
の間に配置された油圧ラッシュ調整素子を含む。
ロワ部材が前記第1カムフォロワ部材と係合した時に、
前記第1カムフォロワ部材と前記第1カム部材との間に
ギャップが生じる。
を提供するものである。
た図面を参照しつつ例示的に述べる。
図; 図2は、図1の弁及びタペット組立体の垂直断面図; 図3は、図の近接した各弁及びタペット組立体の内の
2個を異なる状態で示した側断面図; 図4は、図1に示した弁及びタペット組立体の他の構
成を示す図; 図5及び6は、他の実施例を示す図; 図7は、図1の弁及びタペット組立体の他の構成を示
す図である。
ンダブロック(13)中の複数のシリンダ内に摺動可能に
設けられた複数のピストンを有する。各シリンダは吸気
及び排気通路(5)と、該通路を開放及び閉止するよう
に移動可能な吸気弁及び排気弁(10)と、を含む。
が明らかであり、以下の説明では便宜上何れか一方の弁
のみを取り上げるが、吸気弁及び/または排気弁、そし
て単一形態の複数弁または双方を対象としていることが
理解されなければならない。
ッド11を有する弁10が示されている。弁10はシリンダブ
ロック13内のボア12内に摺動可能に配設されており、孔
部14を貫通する。弁10周囲の孔部14には、バネ15が装着
されている。バネ15の一端は前記孔部の底面に係止さ
れ、他端は弁10上に配設されたカラー16に取り付けら
れ、弁10は全体として上方へ付勢されている。
いる。タペット組立体18は、同心状の内部タペット20及
び外側タペット21を含む。内部タペット20は、周知形態
の油圧ラッシュ調整素子22上に支持されており、該素子
22は弁10の上端部に支持されている。タペット組立体18
は、孔部14からシリンダブロック13の上面へ伸長したボ
ア19内に摺動可能に配置されている。シリンダヘッドカ
バーは、シリンダブロック13の上面に配置固定されてい
る。
30が配置されており、これは通常の機構31内で駆動可能
である。この機構31は、一対の外側カムローブ26を含
み、両外側カムローブ間には中央カムローブ23が配置さ
れている。中央カムローブ23は、機関速度範囲及び負荷
範囲の選択された部分にわたる機関性能を最適化するよ
うに設計されたプロフィールを有する。中央カムローブ
23は全体として偏心した形態として描かれているが、こ
のカムローブ23を円形とし、所定の制御の下で弁を非作
動化させることも可能である。各外側カムローブ26は、
互いにほぼ同一の輪郭を有し、機関速度及び負荷範囲の
他の部分にわたって機関性能を最適化するように設計さ
れている。
の上面20aが指状フォロワ24を介して中央カムローブに
より駆動されるように配置されている。外側タペット21
の上面21aは、バネ25により外側カムローブ26と接触状
態に保持されている。バネ25はバネ15と同心状に配置さ
れており、その一端は外部タペット21の下部端面内の凹
部32内に配置されている。その下端部において、バネ25
は、孔部14の下部面に支持されている。
タペット21を結合して両者が移動して外側タペット21及
び外側カムローブ26により弁10を制御させるか、あるい
は内部タペット20と外側タペット21とを分離させて内部
タペット20及び内部カムローブ23により弁10を制御させ
るか、のいずれかの方法で達成される。
5に示したロックピン27を使用することが挙げられる。
ロックピン27は、カム26がその基盤円上に位置すると
き、すなわち弁10が閉止されているときに、外側タペッ
ト21内の横断ボア28内を摺動し、内部タペット20上の段
状径29と係合する。
ように、退避位置におかれている。ピン27は、戻しバネ
37またはインボード面上の油圧によってこの位置に保持
されている。各ピンがこの位置にあるときは、内部タペ
ット20と外側タペット21とは接続されない。外側タペッ
ト21はバネ25に抗して移動するので、弁10は指状フォロ
ワ24上に支持された中央カムローブ23により内部タペッ
ト20によってのみ駆動される。
り供給されたその外面上に加わる油圧によって内方へ付
勢される。油圧の供給は、手動的にまたは自動的に制御
される。油圧は、ロックピン27の内面に加わるバネ力ま
たは油圧を十分に打ち勝つ大きさが必要である。この位
置において、ロックピン27は内面タペット20上で段状径
29と係合し、内部タペット20と外側タペット21との間に
駆動接続を形成する。
て、外側カムローブ26のみが外側タペット21の面21a上
に支持され、内部タペット20と中央カムローブ23との間
にはギャップが存在している。両タペット20、21は共に
動作するように付勢されているので、外部カムローブ26
の大きいプロフィールが弁10の動作を支配することとな
る。この状態において、指状フォロワ24はバネ38により
中央カムプロフィール23と係合した状態に保持される。
ではなく、中央カムローブ23により直接駆動される他の
構成を示す。図5及び6は更に他の実施例を示し、内部
タペット20は中央カムローブ23により直接駆動され、内
部タペット20は図4に示したのとは異なる形状を有して
いる。
は従来シム40により代替されており、これによって中央
タペット20は弁20に対して直接作用する。
Claims (25)
- 【請求項1】シリンダ内に摺動可能に配置されたピスト
ンと、前記シリンダに対応して設けられた弁手段を有す
る内燃機関用の弁制御手段であって、 第1カム部材と前記第1カム部材とは輪郭の異なる第2
カム部材とを有する回転可能なカムシャフトを含むカム
手段と、 前記弁手段と係合する第1カムフォロワ部材と、前記第
1カムフォロワ部材と相対移動可能で使用時にはボア内
で摺動できる第2カムフォロワ部材とを含み、前記カム
手段から弁手段へ往復運動を伝達する手段と、 前記第1及び第2カムフォロワ部材が結合されない第1
位置と、第1及び第2カムフォロワ部材を結合し当該第
1および第2カムフォロワの間で駆動力が伝達する状態
となる第2位置との間で移動可能なロック素子を含み、
前記第1及び第2カムフォロワ部材を結合させて協働さ
せるロック手段と、 を有し、前記各カムフォロワ部材が結合されないときに
は、弁手段は係合する前記第1カムフォロワ部材により
前記第1カム部材の輪郭に追従するように制御され、各
カムフォロワ部材が結合されたときには弁手段は係合す
る前記第2カムフォロワ部材により前記第2カム部材の
輪郭に追従するように制御され、 さらに、前記第1カムフォロア部材は前記第2カムフォ
ロワ部材内のボア内に納まる内部部材としての形状を有
し、当該第1カムフォロワ部材は、各カムフォロワ部材
が協働するように結合されていないときに、前記ボア内
で当該ボアの軸に沿った方向に第2カムフォロワ部材と
相対的に摺動移動可能である、 内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項2】請求項1に記載の弁制御手段において、前
記第1カム部材は弁手段を第1のリフト量移動させ、前
記第2カム部材は弁手段をより大きな第2のリフト量移
動させる内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項3】請求項1または2に記載の弁制御手段にお
いて、第2カムフォロワ部材はほぼ円柱状であってそれ
自体を貫通するほぼ円柱状ボアを有し、前記円柱状ボア
の最大直径は当該第2カムフォロワ部材が使用時にその
中で摺動するボアの直径未満であり、前記第1カムフォ
ロワ部材は前記第2カムフォロワ部材の円柱状ボア内に
配置された円柱状部材であることを特徴とする内燃機関
用弁制御手段。 - 【請求項4】請求項3に記載の弁制御手段において、前
記ロック素子は、前記第2位置で、第1カムフォロワ部
材の段状径と係合して前記2個のカムフォロワ部材を結
合させることを特徴とする内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項5】上記各請求項の何れかに記載の弁制御手段
において、前記第1カムフォロワ部材のみの下側縁が制
御される弁手段の頂部と直接に当接し、各カムフォロワ
部材が解離したときに第2カムフォロワ部材は弁手段と
は接触せず且つ弁手段へいかなる運動も伝達しないこと
を特徴とする内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項6】請求項1ないし4の何れかに記載の弁制御
手段において、更に、弁手段と前記第1カムフォロワ部
材との間に配置された油圧ラッシュ調整手段を含むこと
を特徴とする内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項7】上記各請求項の何れかに記載の弁制御手段
において、前記第1及び第2カムフォロワ部材の各々
は、回転可能なカムシャフトの第1及び第2カム部材と
それぞれ直接に当接することを特徴とする内燃機関用弁
制御手段。 - 【請求項8】請求項1ないし6の何れかに記載の弁制御
手段において、前記第1カムフォロワ部材と前記第1カ
ム部材との間に配置されて両者を間接接続させる第3カ
ムフォロワ部材を含むことを特徴とする内燃機関用弁制
御手段。 - 【請求項9】請求項8に記載の弁制御手段において、前
記第3フォロワ部材は、バネ手段によって前記第1カム
部材と係合状態に保持されることを特徴とする内燃機関
用弁制御手段。 - 【請求項10】上記各請求項の何れかに記載の内燃機関
用弁制御手段において、前記第2カム部材と同じプロフ
ィールを有し第2カム部材と対向して第1カム部材側に
配設された第3カム部材を含み、第2カムフォロワ部材
は第2及び第3カム部材双方のプロフィールに接触追従
することを特徴とする内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項11】上記各請求項の何れかに記載の内燃機関
用弁制御手段において、機関の異なる速度及び負荷に対
してロック手段を作動及び停止させるための駆動手段が
配設されていることを特徴とする内燃機関用弁制御手
段。 - 【請求項12】上記各請求項の何れかに記載の弁制御手
段において、前記第1及び第2カムフォロワ部材は、機
関の効率を向上させるために高速度機関運転時に結合さ
れることを特徴とする内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項13】上記各請求項の何れかに記載の弁制御手
段において、前記ロック素子は、前記第2カムフォロワ
部材内で移動可能であり、バネ手段によって非ロック位
置に付勢保持されることを特徴とする内燃機関用弁制御
手段。 - 【請求項14】請求項1ないし12の何れかに記載の弁制
御手段において、前記ロック素子は、前記第2カムフォ
ロワ部材内で移動可能であり、油圧により非ロック位置
に保持されることを特徴とする内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項15】請求項13ないし14の何れかに記載の弁制
御手段において、前記ロック素子は、ロック位置におい
て前記第1カムフォロワとの協働が達成されるよう、前
記第1カムフォロワに嵌まり合う成形面を有することを
特徴とする内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項16】請求項13、14または15の何れかに記載の
弁制御手段において、前記ロック素子は、油圧によって
非ロック位置からロック位置へ移動することを特徴とす
る内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項17】請求項13ないし16の何れかに記載の弁制
御手段において、前記第1カムフォロワ部材は段状部を
有し、前記ロック素子は該段状部と係合して第1カムフ
ォロワ部材と第2カムフォロワ部材とを結合させること
を特徴とする内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項18】上記各請求項の何れかに記載の弁制御手
段において、前記第2カムフォロワ部材は、当該第2カ
ムフォロワ部材の端面に隣接するバネ手段によって第2
カム部材と係合した状態におかれることを特徴とする内
燃機関用弁制御手段。 - 【請求項19】上記各請求項の何れかに記載の弁制御手
段において、前記第1カムフォロワ部材は、バネ手段に
よって前記第1カム部材へ向けて付勢されることを特徴
とする内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項20】請求項19に記載の弁制御手段において、
前記第1カムフォロワ部材を前記第1カム部材の方向に
付勢する前記バネ手段は、前記各カムフォロワ部材が協
働するように結合されていないときに、第1カムフォロ
ワ部材を第1カム部材と係合した状態に保持することを
特徴とする内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項21】上記各請求項の何れかに記載の弁制御手
段において、前記第2カムフォロワ部材が前記第1カム
フォロワ部材と係合結合された時に、前記第2カムフォ
ロワ部材が前記第2カム部材のリフト部分に係合する期
間において、前記第1カムフォロワ部材と前記第1カム
部材との間にギャップが存在することを特徴とする内燃
機関用弁制御手段。 - 【請求項22】上記各請求項の何れかに記載の弁制御手
段を用いた内燃機関。 - 【請求項23】請求項1ないし21のいずれかに記載の弁
制御手段を含む内燃機関において、エンジンの各々の吸
気弁が前記弁制御手段によって制御される内燃機関。 - 【請求項24】シリンダ内に摺動可能に配置されたピス
トンと、前記シリンダに対応して設けられた弁手段を有
する内燃機関用の弁制御手段であって、 カム部材と軸方向に円形断面のローブを有する回転可能
なカムシャフトと、 前記弁手段と係合する第1フォロワ部材と、前記第1フ
ォロワ部材と相対移動可能で使用時にはボア内で摺動で
きる第2フォロワ部材とを含み、前記カム部材から弁手
段へ往復運動を伝達する手段と、 前記第1及び第2フォロワ部材が結合されない第1位置
と、第1及び第2フォロワ部材を結合し当該第1及び第
2フォロワの間で駆動力が伝達する状態となる第2位置
との間で移動可能なロック素子を含み、前記第1及び第
2フォロワ部材を結合させて協働させるロック手段と、 を有し、前記各フォロワ部材が結合されないときには、
弁手段は係合する前記第1フォロワ部材により前記円形
断面のローブの輪郭に追従するように制御され、各フォ
ロワ部材が結合されたときには弁手段は係合する前記第
2フォロワ部材により前記カム部材の輪郭に追従するよ
うに制御され、 さらに、前記第1フォロア部材は前記第2フォロワ部材
内のボア内に納まる内部部材としての形状を有し、当該
第1フォロワ部材は、各フォロワ部材が協働するように
結合されていないときに、前記ボア内で当該ボアの軸に
沿った方向に第2フォロワ部材と相対的に摺動移動可能
である、 内燃機関用弁制御手段。 - 【請求項25】請求項24に記載の弁制御手段において、
第2フォロワ部材はほぼ円柱状であってそれ自体を貫通
するほぼ円柱状ボアを有し、前記円柱状ボアの最大直径
は当該第2フォロワ部材が使用時にその中で摺動するボ
アの直径未満であり、前記第1フォロワ部材は前記第2
フォロワ部材の円柱状ボア内に配置された円柱状部材で
あることを特徴とする内燃機関用弁制御手段。
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