JP3165529B2 - エンジンのバルブ駆動装置 - Google Patents

エンジンのバルブ駆動装置

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JP3165529B2
JP3165529B2 JP27532792A JP27532792A JP3165529B2 JP 3165529 B2 JP3165529 B2 JP 3165529B2 JP 27532792 A JP27532792 A JP 27532792A JP 27532792 A JP27532792 A JP 27532792A JP 3165529 B2 JP3165529 B2 JP 3165529B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、吸気カムシャフトに
設けられた吸気カムによりスイングアームを介して駆動
される吸気弁と、排気カムシャフトに設けられた排気カ
ムによりスイングアームを介して駆動される排気弁とを
備え、エンジンの運転状態に対応してバルブタイミング
を可変するようなエンジンのバルブ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、上述例のエンジンのバルブ駆動装
置としては、例えば、米国特許明細書第4203397
号に記載の装置がある。すなわち、図11、図12に示
すように、低速用カム101により駆動される低速用ア
ーム102を設け、この低速用アーム102を平面から
見て略方形枠状に形成し、この方形枠状のアーム中空部
にピン103を介して高速用アーム104を配設し、こ
の高速用アーム104を高速用カム105により駆動す
べく構成している。
【0003】また上述の低速用アーム102の一端(図
面上、右端)に揺動支点としてのピボット106を一体
形成し、このピボット106をハイドロリック・ラッシ
ュ・アジャスタいわゆるHLA107で支持する一方、
アクチュエータ108により支軸109を中心として駆
動されるラッチ手段110を設けている。
【0004】さらに、上述の高速用アーム104の下面
に一体形成したスプリングリテーナ111と、低速用ア
ーム102側の下部に設けたスプリングリテーナ112
との間に、スプリング113を張架する一方、上述の低
速用アーム102の他端(図面上、左端)におけるスリ
ッパ状のバルブ当接部114にバルブ115におけるバ
ルブステム116上端を圧接させている。
【0005】そして、この従来装置によれば、図11に
示すようにアクチュエータ108によりラッチ手段11
0と高速用アーム104とのロックを解除した場合、高
速用アーム104はピン103を支点としてフリーに揺
動し、低速用アーム102は低速用カム101で揺動さ
れるので、結果的に低速用カム101でバルブ115が
駆動される低速時のバルブタイミングを得ることができ
る。
【0006】一方、図12に示すようにアクチュエータ
108によりラッチ手段110を高速用アーム104に
係止させたロック時には、高速用アーム104および低
速用アーム102は一体的にピボット106を揺動支点
として高速用カム105で揺動されるので、結果的に高
速用カム105でバルブ115が駆動される高速時のバ
ルブタイミングを得ることができる。
【0007】しかし、この従来装置においては低速用ア
ーム102を略方形枠状に形成して、この方形枠状のア
ーム中空部に高速用アーム104を配設し、さらに高速
用アーム104の動きをフリー状態および拘束状態に変
更するラッチ手段110と、高速用アーム104を復帰
動させるスプリング113とをアーム102,104に
設ける必要があるため、これらアーム102,104の
形状が実質的に大型となり、延いてはバルブ駆動装置全
体が大型となる問題点があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項1記
載の発明は、スイングアーム一端の揺動中心を確保しな
がら同スイングアーム一端を上下動させる特異な構成と
することで、バルブ駆動装置の大型化を回避しつつ、ス
イングアーム一端を確実に支持できると共に、スイング
アーム一端を確実に上下動させることができ、このスイ
ングアーム一端の上下動によりバルブタイミングを複数
に変更することができ、殊に油圧駆動タイプのアクチュ
エータをスイングアーム一端の上側に配設することで、
高速時に油圧力によりアクチュエータを駆動して、スイ
ングアーム一端を下動させるアクチュエータ用油圧の使
用を中止することができるエンジンのバルブ駆動装置の
提供を目的とする。
【0009】この発明の請求項記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の目的と併せて、単一のアクチュエー
タでスイングアーム一端の安定した上下動を確保するこ
とができるエンジンのバルブ駆動装置の提供を目的とす
る。
【0010】この発明の請求項記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の目的と併せて、バルブ駆動装置の気
筒列方向の長さの短縮を図り、同装置の小型コンパクト
化を達成することができるエンジンのバルブ駆動装置の
提供を目的とする。
【0011】この発明の請求項記載の発明は、上記請
求項記載の発明の目的と併せて、吸排気弁が多弁化さ
れた場合においても、スイングアームを含むバルブ駆動
装置をコンパクトに配置することができるエンジンのバ
ルブ駆動装置の提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1記載
の発明は、吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポート
を開閉する排気弁と、上記吸排気弁を駆動する吸気用お
よび排気用の各カムシャフトとを備える一方、一端がロ
ッカシャフトに対して揺動可能に軸支されると共に、上
下動可能に支持され、かつ他端がカムと当接するスイン
グアームを設け、上記スイングアーム一端を上下動させ
て、カムに当接する状態と当接しない状態とを得ること
により、バルブタイミングを複数に変更するエンジンの
バルブ駆動装置であって、上記スイングアーム一端の
に該スイングアーム一端を下動させるアクチュエータ
を設け、上記スイングアーム一端の下側に該スイングア
ーム一端の上下動を案内するガイド手段と、上記スイン
グアームを上記アクチュエータ側へ付勢する付勢手段と
を設け、かつ上記アクチュエータは油圧で駆動されるプ
ランジャを有し、該プランジャを介して上記スイングア
ーム一端を下動させるよう構成したエンジンのバルブ駆
動装置であることを特徴とする。
【0013】この発明の請求項記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の構成と併せて、上記アクチュエータ
を上記スイングアーム一端における同アーム幅方向の中
間部に単一設け、上記ガイド手段および上記付勢手段を
上記アクチュエータの両側対応部に配設したエンジンの
バルブ駆動装置であることを特徴とする。
【0014】この発明の請求項の発明は、上記請求項
1記載の発明の構成と併せて、上記スイングアームは2
つの弁を同時駆動する単一のアームで構成されたエンジ
ンのバルブ駆動装置であることを特徴とする。
【0015】この発明の請求項記載の発明は、上記請
求項記載の発明の構成と併せて、吸気弁および排気弁
の何れか一方を3弁構造とし、何れか他方を2弁構造と
して、上記3弁側のうちの2弁を単一アーム構成の上記
スイングアームで同時駆動すべく構成したエンジンのバ
ルブ駆動装置であることを特徴とする。
【0016】
【発明の効果】この発明の請求項1記載の発明によれ
ば、スイングアーム一端の上側油圧駆動タイプのアク
チュエータを、側にガイド手段および付勢手段を設
け、アクチュエータとガイド手段および付勢手段とを上
下方向において略対向させたので、スイングアーム一端
のロッカシャフトによる揺動中心を確保しながら、同ス
イングアーム一端を安定して上下動させることができ
る。
【0017】この結果、スイングアーム一端を確実に支
持することができると共に、スイングアーム一端を確実
に上下動させることができ、このスイングアーム一端の
上下動によりバルブタイミングを複数に変更することが
できる。加えて、上述のスイングアームには従来の如き
スプリングやラッチ手段を組込む必要がないため、バル
ブ駆動装置の大型化を回避することができる
【0018】の発明の請求項記載の発明によれば、
上記請求項1記載の発明の効果と併せて、単一のアクチ
ュエータをスイングアーム一端の幅方向中間部に設け、
この両サイドにガイド手段および付勢手段を設けたの
で、両サイドに位置する比較的スパンの長いガイド手段
によりスイングアーム一端の上下動を案内することがで
き、このためスイングアーム一端の安定した上下動を確
保をすることができると共に、使用アクチュエータ数の
低減を図ることができる。
【0019】この発明の請求項記載の発明によれば、
上記請求項1記載の発明の効果と併せて、上述のスイン
グアームは2つの弁を同時駆動する単一のアームで構成
したので、各弁に対してそれぞれ別々のスイングアーム
を設ける場合と比較して、バルブ駆動装置の気筒列方向
の長さの短縮を図ることができ、同装置の小型コンパク
ト化を達成することができる効果がある。
【0020】この発明の請求項記載の発明によれば、
上記請求項記載の発明の効果と併せて、上述の3弁側
のうち2弁を単一アーム構成のスイングアームで同時駆
動すべく構成したので、吸排気弁が多弁化された場合に
おいても、上述のスイングアームを含むバルブ駆動装置
をコンパクトに配置することができる効果がある。
【0021】
【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はエンジンのバルブ駆動装置を示し、図
1、図2、図3において、シリンダボア1を有するシリ
ンダブロック2上にシリンダヘッド3を取付け、このシ
リンダヘッド3には燃焼室4に適宜連通する3つの吸気
ポート5,6,7と、2つの排気ポート8,9とを形成
している。
【0022】そして、上述の吸気ポート5を開閉する吸
気弁10と、上述の吸気ポート6を開閉する吸気弁11
と、上述の吸気ポート7を開閉する吸気弁12と、上述
の各排気ポート8,9を開閉する排気弁13,13とを
設けて、吸気3弁、排気2弁の5弁構成と成している。
【0023】これらの各弁10〜13はシリンダヘッド
3に配設したバルブガイド14内にそのバルブステム1
5を挿通し、バルブステム15上端に分割コレット16
を介してスプリングリテーナ17を嵌合する一方、シリ
ンダヘッド3の所定部に配設した下側のスプリングリテ
ーナ18と、上述の上側のスプリングリテーナ17との
間にバルブスプリング19を張架している。
【0024】一方、気筒列方向に延びる吸気カムシャフ
ト20および排気カムシャフト21を設け、上述の吸気
カムシャフト20を複数のカムシャフト軸受22,23
で軸支すべく構成していると共に、排気カムシャフト2
1を複数のカムシャフト軸受24,25で軸支すべく構
成している。なお、上述の各カムシャフト軸受22〜2
5の上部に取付けられるベアリングキャップの図示は省
略している。
【0025】上述の吸気カムシャフト20には、2つの
吸気弁10,11に対応する低速用カム26および高速
用カム27と、残りの1つの吸気弁12に対応する低速
用カム28および高速用カム29とを形成し、上述の各
カム26,27により第1バルブ可変機構30を介して
2つの吸気弁10,11を同時駆動すると共に、上述の
各カム28,29により第2バルブ可変機構31を介し
て残りの1つの吸気弁12を駆動すべく構成している。
なお、排気側においては2つの排気弁13,13の上部
中間に第1バルブ可変機構30と同様の構成の第3バル
ブ可変機構32(図1参照)を配設して、この第3バル
ブ可変機構32で排気側の2つの排気弁13,13を同
時駆動すべく構成している。
【0026】上述の第1バルブ可変機構30の具体的構
成を図4、図5、図6、図7を参照して以下に詳述す
る。この第1バルブ可変機構30は、吸気カムシャフト
20(図1参照)の下方において該吸気カムシャフト20
と平行にロッカシャフト33を設け、このロッカシャフ
ト33にその一端(図面では左端)が揺動可能に軸支さ
れたスイングアーム34を設け、このスイングアーム3
4をロッカシャフト33側の一端からバルブステム15
上端側の他端に向けて延設すると共に、スイングアーム
34の他端側にローラフォロア配設用の凹部35を形成
し、他端にはタペット36を一体形成している。
【0027】またピン37を用いて上述のローラフォロ
ア配設用の凹部35にローラフォロア38を取付けると
共に、このピン37を利用してスイングアーム34の両
サイドにはロッカアーム39,40を取付けている。
【0028】ここで、上述のローラフォロア38は図
2、図4に示す如く低速用カム26の直下に位置し、上
述のタペット36は高速用カム37の直下に位置する。
またロッカアーム39,40のそれぞれの一端(図面
上、左端)における円弧状のピボット部39a,40a
は、シリンダヘッド3に取付けられたハイドロリックラ
ッシュアジャスタ41(以下単にHLAと略記する)の
プランジャ42上面に当接し、ロッカアーム39,40
のそれぞれの他端(図面上、右端)におけるスリッパ状
のバルブ当接部39b,40bは、各吸気弁10,11
におけるバルブステム15上端に当接している。
【0029】一方、上述のスイングアーム34の一端を
揺動可能に軸支するロッカシャフト33は、このスイン
グアーム34の幅方向の両サイドから幅方向外方へ突出
する長さに設定され、このロッカシャフト33の両サイ
ド部には上下方向に貫通するガイド孔43,43が穿設
されている。
【0030】そして、例えばシリンダヘッド3に植設し
たガイド手段としてのガイドピン44,44を上述のガ
イド孔43,43に貫挿すると共に、シリンダヘッド3
の所定部とロッカシャフト33の両サイド部下面との間
には付勢手段としてのコイルスプリング45,45を張
架している。
【0031】また上述のスイングアーム34一端の上側
には、上述のガイドピン44,44およびコイルスプリ
ング45,45と上下方向に略対向する如くアクチュエ
ータ46を配設している。このアクチュエータ46は図
2に示すように上述のスイングアーム34一端において
同アーム34の幅方向の中間部に単一設けられた油圧駆
動タイプのもので、そのプランジャ47(図6参照)の下
動時にスイングアーム34一端を下方に押下げる。
【0032】このスイングアーム34一端の下動時に
は、ロッカシャフト33がガイドピン44,44で案内
されながら下動するので、スイングアーム34一端の揺
動中心を確保しながら同スイングアーム34一端を下動
するように構成している。
【0033】上述のアクチュエータ46は図6、図7に
示すように構成している。すなわち、このアクチュエー
タ46は円筒状のボディ48と、このボディ48内に摺
動可能に配設されたプランジャ47とを有し、プランジ
ャ47の背面と対向するポート49からボディ48内に
油圧を供給すると、プランジャ47は図6に示す状態か
ら図7に示すように下動すると共に、プランジャ47内
の油路50に供給される油圧により複数のノックピン5
1…がボディ48側の係止孔52内へ突出係入して、供
給油圧力を解除してもプランジャ47の下動位置が保持
される一方、図7に示す下動位置のプランジャ47を図
6に示すノーマル位置に復帰させる時には、ノックピン
51…の外端面と対応する位置の複数のポート53…に
油圧力を付勢すると、ノックピ51…が油路50内に
没入し、コイルスプリング45,45のバネ力によりプ
ランジャ47が図6に示すノーマル位置に復帰する如く
構成している。
【0034】而して、この実施例では図6に示すように
コイルスプリング45,45のバネ力によりスイングア
ーム34の一端をアクチュエータ46側の上側に付勢
し、スイングアーム34一端を上動させた時、高速用の
タペット36は低速用および高速用の何れのカム26,
27のカムプロフィルからも離間し、ローラフォロア3
8のみが低速用カム26のカムプロフィルに当接するの
で、ロッカシャフト33を揺動支点として可動するスイ
ングアーム34の動きが、各要素37,39,40を介
して2つの吸気弁10,11に同時に伝達され、バルブ
リフト量の小さい低速時のバルブタイミングを得ること
ができる。
【0035】また図7に示すようにアクチュエータ46
でスイングアーム34の一端を下動させた時、このスイ
ングアーム34はピン37を中心として図面上、反時計
方向へ回動して、高速用のタペット36が高速用カム2
7のカムプロフィルに当接するので、ロッカシャフト3
3を揺動支点として可動するスイングアーム34の動き
が、各要素37,39,40を介して2つの吸気弁1
0,11に同時に伝達され、バルブリフト量の大きい高
速時のバルブタイミングを得ることができる。ところ
で、上述の第2バルブ可変機構31は残りの1つの吸気
弁12を駆動するもので、先の第1バルブ可変機構30
がスイングアーム34の両サイドにロッカアーム39,
40を備えているのに対して、この第2バルブ可変機構
31はスイングアームの片側に1つのロッカアーム54
を備えている点が異なり、その他の点については同等で
あるので、図2の第2バルブ可変機構31において第1
バルブ可変機構30と同様の作用を奏する部分には同一
符号を付して、その詳しい説明を省略する。なお、図2
において55は点火プラグを配設するためのプラグホー
ル、図1、図6、図7において26BC,27BCは対
応するカム26,27のベースサークルを示す。
【0036】図8はエンジンのバルブ駆動装置の制御回
路を示し、CPU60はエンジン回転数Neおよびエン
ジン負荷CE等の必要な入力に基づいて、ROM61に
格納されたプログラムに従って、アクチュエータ46を
介してバルブ可変機構30,31,32を駆動制御し、
RAM62は図9に示すようなマップ等の必要なデータ
やマップを記憶する。
【0037】ここで、上述のCPU60はアクチュエー
タ46を直接駆動することはなく、油圧供給ラインに介
設した電磁ソレノイド弁を介して上述のアクチュエータ
46を駆動するが、図8では簡略的に図示している。
【0038】また図9に示すマップは、横軸にエンジン
回転数Neをとり、縦軸にエンジン負荷CEをとって、
アクチュエータ46を駆動させる高負荷高回転領域α
と、アクチュエータ46を駆動させない低負荷低回転領
域βとを区画したマップである。
【0039】図10はバルブ可変機構によるバルブタイ
ミングおよびバルブリフト量の変化の一例を示し、吸気
側の第1および第2の各バルブ可変機構30,31を図
6に示すように低速態様に切換えた場合には吸排気オー
バラップ期間が短くなり、これら第1および第2の各バ
ルブ可変機構30,31を図7に示すように高速態様に
切換えた場合には吸排気オーバラップ期間が長くなる。
【0040】さらに、吸気3弁10,11,12のうち
2つの吸気弁10,11を同時に駆動する第1バルブ可
変機構30と、残りの1つの吸気弁12を駆動する第2
バルブ可変機構31とを独立して設け、これら各機構3
0,31に対応するカムプロフィルを異ならせると、2
つの吸気弁10,11と、残りの1つの吸気弁12との
動きに差異が生じるので、図3に示すようにスワールS
を形成することも可能である。
【0041】図示実施例は上記の如く構成するものにし
て、以下作用を説明する。
【0042】エンジンの運転状態が図9に示す低負荷低
回転領域βであるとCPU60が判定した時には、アク
チュエータ46は図6の状態を維持するので、スイング
アーム34一端は上動位置に位置し、2つの吸気弁1
0,11は第1バルブ可変機構30を介して低速用カム
26で駆動される。
【0043】一方、エンジンの運転状態が図9に示す高
負荷高回転領域αであるとCPU60が判定した時に
は、アクチュエータ46の駆動により、スイングアーム
34一端が押下げられて、このスイングアーム34一端
は下動位置に位置し、2つの吸気弁10,11は第1バ
ルブ可変機構30を介して高速用カム27で駆動され
る。
【0044】すなわち、スイングアーム34一端の揺動
中心を確保しながら同スイングアーム34一端を上下動
させることにより、バルブタイミングを低速用および高
速用に変更させることができる。
【0045】しかも、スイングアーム34一端の上側
油圧駆動タイプのアクチュエータ46を、側にガイド
ピン44,44およびコイルスプリング45,45を設
け、側のアクチュエータ46と側のガイドピン4
4,44およびコイルスプリング45,45とを上下方
向において略対向させたので、スイングアーム34一端
のロッカシャフト33による揺動中心を確保しながら、
同スイングアーム34一端を安定して上下動させること
ができ、この結果、スイングアーム34一端を確実に支
持することができると共に、スイングアーム34一端を
確実に上下動させることができる。
【0046】加えて、上述のスイングアーム34には従
来の如きスプリングやラッチ手段を組込む必要がないた
め、第1バルブ可変機構30の大型化を回避することが
できる
【0047】らに単一のアクチュエータ46をスイン
グアーム34一端の幅方向中間部に設け、この両サイド
対応位置にガイドピン44,44およびコイルスプリン
グ45,45を設けたので、両サイドに位置する比較的
スパンの長いガイドピン44,44によりスイングアー
ム34一端の上下動を案内することができ、このためス
イングアーム34一端の安定した上下動を確保をするこ
とができると共に、使用アクチュエータ数の低減を図る
ことができる。
【0048】さらにまた、上述のスイングアーム34は
2つの弁、例えば2つの吸気弁10,11を同時駆動す
る単一のスイングアームで構成したので、各吸気弁1
0,11に対してそれぞれ別々のスイングアームを設け
る場合と比較して、第1バルブ可変機構30の気筒列方
向の長さの短縮を図ることができ、延いてはバルブ駆動
装置の小型コンパクト化を達成することができる効果が
ある。
【0049】加えて、上述の3弁側(実施例では吸気
側)のうちの2弁10,11を単一アーム構成のスイン
グアーム34で同時駆動すべく構成したので、吸排気弁
が多弁化された場合においても、上述のスイングアーム
34を含むバルブ駆動装置を動弁室内にコンパクトに配
置することができる効果がある。
【0050】この発明の構成と上述の実施例との対応に
おいて、この発明のガイド手段は、実施例のガイドピン
44に対応し、以下同様に、付勢手段は、コイルスプリ
ングに対応するも、この発明は、上述の実施例の構成の
みに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のエンジンのバルブ駆動装置を示す断
面図。
【図2】 図1の平面図。
【図3】 シリンダボアに対する各吸排気ポートのレイ
アウトとスワール生成状態とを示す説明図。
【図4】 第1バルブ可変機構の斜視図。
【図5】 第1バルブ可変機構の分解斜視図。
【図6】 低速用バルブタイミングに設定された状態を
示す説明図。
【図7】 高速用バルブタイミングに設定された状態を
示す説明図。
【図8】 制御回路ブロック図。
【図9】 RAMに記憶させたマップの説明図。
【図10】 バルブ可変機構によるバルブタイミングお
よびバルブリフト量の変化の一例を示す説明図。
【図11】 従来のエンジンのバルブ駆動装置における
低速時の説明図。
【図12】 従来のエンジンのバルブ駆動装置における
高速時の説明図。
【符号の説明】
5,6,7…吸気ポート 8,9…排気ポート 10,11,12…吸気弁 13…排気弁 20,21…カムシャフト 26…低速用カム 27…高速用カム 33…ロッカシャフト 34…スイングアーム 44…ガイドピン(ガイド手段) 45…コイルスプリング(付勢手段) 46…アクチュエータ 47…プランジャ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01L 13/00 301 F01L 1/18 F01L 1/26

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポー
    トを開閉する排気弁と、上記吸排気弁を駆動する吸気用
    および排気用の各カムシャフトとを備える一方、 一端がロッカシャフトに対して揺動可能に軸支されると
    共に、上下動可能に支持され、かつ他端がカムと当接す
    るスイングアームを設け、 上記スイングアーム一端を上下動させて、カムに当接す
    る状態と当接しない状態とを得ることにより、バルブタ
    イミングを複数に変更するエンジンのバルブ駆動装置で
    あって、 上記スイングアーム一端の上側に該スイングアーム一端
    を下動させるアクチュエータを設け、上記スイングアーム一端の下部に該 スイングアーム一端
    の上下動を案内するガイド手段と、上記スイングアーム
    を上記アクチュエータ側へ付勢する付勢手段とを設け かつ上記アクチュエータは油圧で駆動されるプランジャ
    を有し、該プランジャを介して上記スイングアーム一端
    を下動させるよう構成した エンジンのバルブ駆動装置。
  2. 【請求項2】上記アクチュエータを上記スイングアーム
    一端における同アーム幅方向の中間部に単一設け、上記
    ガイド手段および上記付勢手段を上記アクチュエータの
    両側対応部に配設した請求項1記載のエンジンのバルブ
    駆動装置。
  3. 【請求項3】上記スイングアームは2つの弁を同時駆動
    する単一のアームで構成された請求項1記載のエンジン
    のバルブ駆動装置。
  4. 【請求項4】吸気弁および排気弁の何れか一方を3弁構
    造とし、何れか他方を2弁構造とし て、上記3弁側のう
    ちの2弁を単一アーム構成の上記スイングアームで同時
    駆動すべく構成した請求項記載のエンジンのバルブ駆
    動装置。
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