JPH01300005A - 動弁機構用カム軸の加工方法 - 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】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の回転速度に応じて吸気弁あるいは
排気弁の作動状態を段階的に変化させる切換装置を有す
る内燃機関の動弁機横用カム軸を加工する方法に関する
。

〈従来の技術〉 燃焼室への混合気の送給、及び燃焼ガスの排出を所定の
タイミングに応じて行なわせるために、４サイクル内燃
機関の燃焼室は吸気弁と排気弁とを備えており、これ・
ら両弁は、バルブステムを囲繞するように設けられたバ
ルブスプリングにより常時閉弁方向に付勢されている。

更にこれら両弁は、機関のクランク軸からベルト・プー
リなどを用いて連結駆動されるカム軸に一体的に設けら
れたカムにより、上記したバルブスプリングの付勢力に
抗して強制的に押開けられるようにされゝている。

一方、広い回転速度範囲にわたる燃焼室への混合気の充
填効率向上を計るために、弁の作動状態を機関の回転速
度に応じて変化させる技術が種々提案されている。

このような弁作動状態切換装置として、例えば本出願人
による特開昭６３−１６１１１号公報に於て、一対の吸
気弁あるいは排気弁にそれぞれ対応しかつ機関の低速回
転域に対応した形状を有する一対の低速用カム及び機関
の高速回転域に対応した形状を有する単一の高速用カム
を機関の回転に同期して回転駆動されるカム軸に一体的
に隣接配置すると同時に、吸気弁あるいは排気弁に直接
係合しなえうで低速用カムに摺接する一対の直動ロッカ
アーム及び遊動付勢手段を介して高速用カムに摺接する
遊動ロッカアームを相対角度変位可能なようにロッカシ
ャフトに隣接配置し、これら各ロッカアームを一体的に
連結する状態と、直動・遊動ロッカアーム間の相対角度
変位を許容する状態との切換を可能にした連結手段を各
回ツカアームに内設するようにした内燃機関の弁作動状
態切換装置が提案されている。そしてこの連結手段とし
て、各ロッカアーム間を連通ずるように内股されたガイ
ド孔内にビス１〜ンを摺合させ、このピストンを油圧駆
動にて互いに隣接するロッカアーム同土間に跨がせるこ
とにより、各ロッカアーム同士を連結し得るようにした
構造が同明細書に開示されている。

上記した構造によると、それぞれ対応するカムのベース
円に各ロッカアームのカムスリッパが摺接している時に
、互いに隣接するロッカアーム間に跨がる位置にピスト
ンを変位させることにより、両口ツカアームが互いに連
結される。従って、ピストンの円滑な作動を確保するう
えには、３つのロッカアームのガイド孔の同軸精度を極
めて高くする必要があり、品質管理の面を煩雑化すると
いう問題があった。

そこで本出願人は、特願昭６２−３３６５９６号明細書
に於て、動弁機構を構成する各部品の製造上の寸法公差
を極度に小さくしなくとも円滑な切換動作を可能なもの
とするために、両側に配設された直動ロッカアームのガ
イド孔に比して中央側に配設された遊動ロッカアームの
それを幾分か大きく設定する構造を提案した。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかるに、同構造によると、ガイド孔とピストンとの間
のクリアランスにより直動ロッカアームと遊動ロッカア
ームとの間の累積誤差を吸収しようとするものであるこ
とから、場合によっては、がたを大きくする方向に誤差
が累積する可能性がある。そのため、高速回転域に於け
るカムの実質的な有効揚程の減少や、あるいは打音の発
生を誘発す゛る虞れがある。

本発明は、このような従来技術の不都合を改善すべくな
されたものであり、その主な目的は、ガイド孔の同軸精
度が低下する要因を可及的に排除すべく改良された動弁
機構用カム軸の加工方法を提供することにある。

［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、互いに隣接する部
分が所定の位置関係にある時に選択的に連結し得る連結
手段を有する少なくとも３つのカムフォロワと協働して
燃焼室の吸気ポートあるいは排気ボー１〜に設置されば
ね手段にて常時閉弁付勢された弁の開弁作動状態を段階
的に切換えるべく、機関の回転速度範囲に対応して異な
るカムプロフィルを与えられた一対の第１速度対応カム
及び該一対の第１速度対応カムの間に挟設された第２速
度対応カムを連設してなる内燃機関の動弁機構用カム軸
を加工する方法であって、前記一対の第１速度対応カム
の少なくともベース円部分が、同一軸線上にて回転する
研削工具にて同時加工されることを特徴とする動弁機構
用カム軸の加工方法を提供することにより達成される。

く作用〉 このようにすれば、一対のカムフォロワに対して同一の
作動条件を与える一対のカムが略同−の公差にて形成さ
れる。従って、これら一対のカムに係合する一対のカム
フォロワ間の累積誤差が拡大することを防止し得る。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図に示されるように、図示されない内燃機関本体に
は、一対の吸気弁１ａ・１ｂが設けられている。これら
両吸気弁１ａ・１ｂは、クランク軸（図示せず）の１／
２の速度で同期駆動されるカム軸２に一体的に設けられ
た所定のプロフィルを有する一対の低速用カム３ａ・３
ｂ及び単一の高速用カム４と、各低速用カム３ａ・３ｂ
にそれぞれ係合して揺動運動を行なうカムフォロワとし
ての一対の直動ロッカアーム５・７及び高速用カム４に
係合して揺動運動を行なう遊動ロッカアーム６との働き
により開閉動作を行なうようにされている。また、本内
燃機関には、一対の排気弁（図示せず）が備えられてお
り、上記した吸気弁１ａ・１ｂと同様に開閉駆動される
。

各ロッカアーム５〜７は、カム軸２の下方に該カム軸２
に平行に固設されたロッカシャフト８に揺動自在なよう
に互いに隣接して枢支されている。

これらのうちの両直動ロッカアーム５・７は、基本的に
同一形状とされ、その基部がロッカシャフト８にそれぞ
れ枢支され、その遊端部が各吸気弁１ａ・１ｂの上方に
それぞれ延出されている。また、これら両直動ロッカア
ーム５・７の遊端部には、各吸気弁１ａ・１ｂの上端に
当接するタペットねじ９ａ・９ｂが進退可能なようにそ
れぞれ螺着されており、該タペットねじ９ａ・９ｂは、
ロックナツト１０ａ・１０ｂによりそれぞれ緩み止めさ
れている。

遊動ロッカアーム６は、両直動ロッカアーム５・７間で
ロッカシャフト８に枢支されている。この遊動ロッカア
ーム６は、ロッカシャフト８から両吸気弁１ａ・１ｂの
中間に向けて僅かに延出されており、第２図に良く示さ
れているように、高速用カム４に摺接するカムスリッパ
６ａがその遊端部上面に形成され、シリンダへラド１１
に穿設されたガイド孔１１ａに摺合する遊動付勢手段と
してのりフタ１２の上端面がその下面に当接している。

リフタ１２は、有底円筒状をなしており、その底壁側が
縮径され、これに伴い段部１２ａが内側に形成されてい
る。このリフタ１２の内側には、ばね定数の比較的小さ
い小径ばね１３ａ及びばね定数の比較的大きい大径ばね
１３ｂが、これら両ばね１３ａ・１３ｂ間にリテーナ１
２ｂを挾持したうえで縮設されている。これにより遊動
ロッカアーム６は、そのカムスリッパ６ａが高速用カム
４に常時摺接するように弾発付勢されている。

前記したようにカム軸２は、機関本体の上方に回転自在
なように枢支されており、低速用カム３ａ・３ｂと高速
用カム４とが一体的に連設されている。そして第３図に
良く示されているように、低速用カム３ａ・３ｂは、基
本的に真円をなすベース円部分Ｂ１及び比較的小さな揚
程を有する高位部Ｌ１からなる機関の低速回転域に適合
したカムプロフィルに形成されており、各直動ロッカア
ーム５・７の上面に形成されたカムスリッパ５ａ・７ａ
に、その外周面をそれぞれ摺接し得るようにされている
。また高速用カム４は、同じく基本的に真円をなすベー
ス円部分Ｂ２及び低速用カム３ａ・３ｂに比してより広
角度にわたる大きな揚程を有する高位部Ｌ２からなる機
関の高速回転域に適合したカムプロフィルに形成されて
おり、前記したように、遊動ロッカアーム６のカムスリ
ッパ６ａにその外周面を摺接している。尚、第３図に於
てリフタ１２は図示省略されている。

これら各ロッカアーム５〜７は、各ロッカアーム５〜７
の中央部を貫通してロッカシャフト８と平行に穿設され
た孔内に装着された後記する連結装置１４により、一体
的に揺動し得る状態と、相対変位し得る状態とを切換可
能なようにされている。

一方、各吸気弁１ａ・１ｂの上部には、リテーナ１５ａ
・１５ｂがそれぞれ設けられている。と同時に、これら
リテーナ１５ａ・１５ｂと機関本体との間には、各吸気
弁１ａ・１ｂのステム部を囲繞するバルブスプリング１
６ａ・１６ｂがそれぞれ介装されており、これをもって
各吸気弁１ａ・１ｂを常時閉弁方向、即ち第３図に於け
る上方に向けて弾発付勢している。

第４・５図に良く示されるように、一方の第１直動ロッ
カアーム５には、遊動ロッカアーム６側に向けて開放す
る第１ガイド孔１７が、ロッカシャフト８に平行して穿
設されている。この第１ガイド孔１７の底部側には、縮
径された小径部１８が形成され、これに伴い段部１９が
形成されている。

遊動ロッカアーム６には、第１直動ロツカアーム５の第
１ガイド孔１７に連通する第２ガイド孔２０が、その両
側面間を貫通して穿設されている。

他方の第２直動ロツカアーム７には、第２ガイド孔２０
に連通ずる第３ガイド孔２１が穿設されている。この第
３ガイド孔２１の底部側は、第１ガイド孔１７と同様に
段部２２と小径部２３とが形成されており、更にその底
壁には、貫通孔２４が穿設されている これら第１゛〜第３ガイド孔１７・２０・２１の内部に
は、第１直動ロツカアーム５と遊動ロッカアーム６とを
連結する位置及びその連結を解除する位置間で移動し得
る第１ピストン２５と、遊動ロッカアーム６と第２直動
ロツカアーム７とを連結する位置及びその連結を解除す
る位置間で移動可能な第２ピストン２６と、両ピストン
２５・２６の移動距離を規定するストッパ２７と、両ピ
ストン２５・２６を常時連結解除位置側に弾発付勢する
コイルばね２８とが装着されている。

第１ピストン２５は、第１ガイド孔１７と第２ガイド孔
２０に摺合し、これにより第１ガイド孔１７の底面と第
１ピストン２５の端部との間に油圧室２９が郭成されて
、いる。また、ロッカシャフト８内には、図示されてい
ない油圧供給装置に連通ずる一対の通路３０・３１が穿
設されている。

そして、第１直動ロツカアーム５の油圧室２９に連通ず
るように穿設された油路３２と、ロッカシャフト８の周
壁に穿設された連通孔３３とを介して、第１直動ロツカ
アーム５の揺動状態の如何に拘らず、一方の作動油供給
通路３０から供給される作動油を、必要に応じて油圧室
２９内に導入し得るようにされている。そして他方の潤
滑油供給通路３１から供給される潤滑油により、各ロッ
カアーム５〜７の枢支部の潤滑が行なわれるようにされ
ている。

第１ピストン２５の軸線方向寸法は、その一端が第１ガ
イド孔１７内の段部１９に当接した際に、その他端が第
１直動ロツカアーム５の遊動ロッカアーム６を臨む側面
から突出しないように設定されている。

第２ピストン２６は、その軸線方向寸法を第２ガイド孔
２０の全長に等しくされており、第２ガイド孔２０と第
３ガイド孔２１とに摺合し得るようにされている。

ストッパ２７は、一端に第３ガイド孔２１に摺合する円
板部２７ａが形成され、他端に貫通孔２４に挿通する案
内棒２７ｂが形成されている。更にストッパ２７の円板
部２７ａと第３ガイド孔２１の小径部２３の底部との間
には、案内棒２７ｂを外囲して前記したコイルばね２８
が縮設されている。このコイルばね２８は、油圧室２９
に作用する油圧がある所定値以上に達すると撓むように
されている。

と同時に、かかる連結装置１４に於て、その連結作動時
に第１ピストン２５の第２ガイド孔２０への嵌入を円滑
、かつ確実に行わせるために、第６図に示すように、遊
動ロッカアーム６側を臨む第１ピストン２５の端部周縁
に部分球面状面取部３４ａが全周にわたり形成されると
共に、第１直動ロツカアーム５側を臨む遊動ロッカアー
ム６の開口端周縁にテーパ状面取部３５ａが全周にわた
り形成されている。そしてこれと同様に、第２直動ロツ
カアーム７側を臨む第２ピストン２６の端部周縁に部分
球面状面取部３４ｂが全周にわ゛たり形成されると共に
、遊動ロッカアーム６側を臨む第２直動ロツカアーム７
の開口端周縁にテーパ状面取り部３５ｂが全周にわたり
形成されている。

次に以上説明した本装置の作動要領について説明する。

機関の中低速度域にあっては、別途図示されていない制
御弁を閉弁することにより、作動油供給通路３０への油
圧の供給を断っておく。すると、各ピストン２５・２６
はコイルばね２８の付勢力により、第４図に示すように
それぞれ各ガイド孔ｌ７・２０内に整合し、従って各ロ
ッカアーム５〜７は互いに相対角変位が可能である。

このような連結装置１４の連結解除状態にあっては、カ
ム軸２の回転動作により、第１・第２各直動ロツカアー
ム５・７は各低速用カム３ａ・３ｂとの摺接に応じて同
時に揺動し、各吸気弁１ａ・１ｂがその開弁時期を遅く
すると共に閉弁時期を早くし、しかもリフ＋−ｉも小さ
くしてそれぞれ開閉駆動される。この時、遊動ロッカア
ーム６は高速用カム４との摺接により揺動するが、その
揺動動作は両吸気弁１ａ・１ｂの作動に何の影響も及ぼ
さない。

一方、流体通路３１には常時潤滑油が圧送されており、
図示されない油孔を介してロッカシャツｈ　８と各ロッ
カアーム５〜７間が潤滑される。

機関の高速運転に際しては、制御弁を開弁することによ
り、作動油供給通路３０、ロッカシャフト８の連通孔３
３、及び油路３２を介して連結装置１４の油圧室２９に
油圧が供給される。これにより、第５図に示されるよう
に、第１ピストン２５はコイルばね２８の押圧力に抗し
て遊動ロッカアーム６側に移動し、第２ピストン２６は
第１ピストン２５に押されて第２直動ロツカアーム７側
に移動する。この結果、ストッパ２７の一端が段部１９
に当接するまで第１及び第２ピストン２５・２６が共に
移動し、第１ピストン２５により第１直動ロツカアーム
と遊動ロッカアーム６とが連結され、第２ピストン２６
により遊動ロッカアーム６と第２直動ロツカアーム７と
が連結される３以上のようにして、各ロッカアーム５〜
７が連結装置１４により相互に連結された状態にあって
は、高速用カム４に摺接した遊動ロッカアーム６の揺動
量が最も大きくなることから、第１及び第２直動ロツカ
アーム５・７は遊動ロッカアーム６と共に揺動する。従
って、両吸気弁１ａ・１ｂが、高速用カム４のカムプロ
フィルに従ってその開弁時期を早くすると共に閉弁時期
をも遅くし、しかもリフト量も大きくして共に開閉駆動
される。

ここで、第６図に示すように、低速用カム３ａ・３ｂの
ベース円径Ｄ１　・ＤＩ　’が等しく、これらと高速用
カム４のベース円径Ｄ２との間にｄｌの偏差があること
を想定すると、各ロッカアーム５〜７のカムスリッパ５
ａ〜７ａが各カム３ａ・３ｂ・４のベース円部分Ｂ１　
・Ｂ２にある時には、両直動ロッカアーム５・７のガイ
ド孔中心Ｃ１・ＣＩ　’に対して遊動ロッカアーム６の
ガイド孔中心Ｃ２が、偏差ｄ１に対応してカム軸２側に
ｄ２（ｄ２　’　）だけ必ず偏心することとなる。

一方、各吸気弁１ａ・１ｂのバルブステム端に直接当接
している各直動ロッカアーム５・７について、タペット
クリアランスが０である状態を想定して見ると、この場
合、各直動ロッカアーム５・７の運動は各低速用カム３
ａ・３ｂのプロフィル及び各バルブスプリング１６ａ・
１６ｂにそれぞれ支配され、がたの生ずる要素は殆ど無
いものと言える。

他方、遊動ロッカアーム６が高速用カム４のベース円部
分Ｂに摺接している時には、リフタ１２に於ける大径ば
ね１３ｂは自由長の状態にあり、リフタ１２内の段部１
２ｂとリテーナ１２ａとの間には間隙がある。従って、
この状態に於ては、ばね定数を比較的小さく設定された
小径ばね１３ａのみを収縮しなから遊動ロッカアーム６
を僅かに揺動させることが可能である。

この点を勘案したうえで、油圧室２９の圧力Ｐにより第
１ピストン２５が第２ピストン２６を押し出さんとする
ことを想定すると、直動ロッカアーム５・７はバルブス
プリング１６ａ・１６ｂの押圧力Ｆ１にて変位し得ない
が、遊動ロッカアーム６には比較的小さい小径ばね１３
ａの押圧力Ｆ２のみが作用しているため、第１ピストン
２５の突入力により遊動ロッカアーム６が下向きに変位
し得る。

即ち、上記のように、両側のガイド孔中心Ｃ１・ＣＩ　
’が同軸上にあれば、中間のガイド孔中心Ｃ２どの間に
幾分か偏差がある場合にも、両ピストン２５・２６の突
入力により遊動ロッカアーム６が変位して第２ガイド孔
２６の偏心が矯正されることとなり、各ロッカアーム５
〜７の連結を達成し得ることがわかる。

次に両紙速用カム３ａ・３ｂのベース円径Ｄ１・Ｄ１′
の間に偏差がある場合を想定して見る。

この場合には、遊動ロッカアーム６のガイド孔中心Ｃ２
に対する第１直動ロツカアーム５のガイド孔中心Ｃ１の
偏差ｄ２と、第２直動ロツカアーム７のガイド孔中心Ｃ
Ｉ　’の偏差ｄ２　’とが異なることとなり、その偏差
量によっては遊動ロッカアーム６が変位することができ
ず、円滑な連結動作を達成し得ない。

上記した説明にてわかるように、上記実施例に於ける動
弁装置は、互いに隣接するロッカアームのガイド孔間に
跨がってピストンが移動することをもって３つのロッカ
アームが連結される。従って、少くとも両側に配設され
た両直動ロッカアーム５・７のガイド孔中心Ｃ１・Ｃ１
′が正確に同軸上にないと、各ピストン２５・２６が移
動し得ないにととなる。

ところで、周知のように動弁機構を構成する各部品は、
所定の公差に基づいて製作されるが、例えば、仕上がり
公差がプラス側にある孔部品とマイナス側にある軸部品
とを組合わせた場合には、両者間のクリアランスが過大
となり、がたを生ずることが考えられる。また、逆の場
合には、円滑な作動が阻害されることが考えられる。こ
のようなことを防止するためには、各部品をその仕上が
り精度に応じて適宜に選別し、累積誤差が最小となるよ
うに組み合わせる必要があり、品質管理を極めて煩雑に
する。

そこで本発明に於ては、高速用カム４の両側にある低速
用カム３ａ・３ｂを共通の研削工具にて同時加工するこ
とにより、両紙速用カム３ａ・３ｂのベース円径の仕上
がり公差を可及的に等しくしている。

第７図に示すように、研削工具４０は、アルミナ材など
を溶解・成形してなる公知形式の研削砥石であり、概ね
円盤状をなし、その外周面の両軸線方向端部に、被加工
品であるカム軸２の両紙速用カム３ａ・３ｂに対応する
研削面４１ａ・４１ｂが形成され、その中間部に高速用
カム４との接触を避けるための逃げ講４２が形成されて
いる。

この研削工具４０をカム軸２と平行に置いた駆動軸４３
上にて回転させつつカム面に押し当て、数値制御にてカ
ムプロフィルの加工が行われる。

尚、この研削工具４０は、第８図に示すように、共通の
ドレッサ４４にてその研削面４１ａ・４１ｂが同時に整
形される。

以上、ベース円径を等しく加工する実施例についてのみ
説明したが、各ガイド孔の同軸精度は、ロッカアームの
カムスリッパ面の高さとの相対関係にて定まるものであ
り、必ずしも両カムのベース円径が等しい場合のみに限
らず、要は、両カムの仕上り公差が等しくあれば良いこ
とは云うまでもない。

し発明の効果］ このように本発明によれば、両側に配設された一対のロ
ッカアームの公差を略等しく加工することが可能となり
、連結装置に関連する寸法誤差の累積を抑制することが
できる。従って、連結装置に生じ得るがたを低減してそ
の作動の円滑性を増大するうえに極めて効果的であると
同時に、管理公差を幾分か緩和して品質管理を簡略化す
ることが可能となり、製造コストを削減するうえに大き
な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ｉ本発明に基づき構成された弁作動状態切換装置
を有する動弁機構の上面図である。 第２図は第１図に於ける■−■線に沿う断面図である。 第３図は第１図に於ける■矢視図である。 第４図は低速運転時を示す第３図に於けるＩＶ−ＩＶ線
に沿う断面図である。 第５図は高速運転時を示す第４図と同様な断面図である
。 第６図は各部の関連を説明するための第３図のＶ［−Ｖ
ｌ線に沿う部分的な断面図である。 第７図はカムの研削工程を示す模式図であり、第８図は
研削工具の整形工程を示す模式図である。 １ａ・１ｂ・・・吸気弁　２・・・カム軸３ａ・３ｂ・
・・低速用カム ４・・・高速用カム　　　５・・・第１直動ロッカアー
ム６・・・遊動２０ツカアーム ７・・・第２直動ロツカアーム ５ａ・６ａ・７ａ・・・カムスリッパ ８・・・ロッカシャフト ９ａ・９ｂ・・・タペットねじ １０ａ・１０ｂ・・・ロックナツト １１・・・シリンダヘッドｌｌａ・・・ガイド孔１２・
・・リフタ　　　　１２ａ・・・段部１２ｂ・・・リテ
ーナ　　１３ａ・・・小径ばね１３ｂ・・・大径ばね　
　１４・・・連結装置１５ａ・１５ｂ・・・リテーナ １６ａ・１．６　ｂ・・・バルブスプリング１７・・・
第１ガイド孔　１８・・・小径部１．９・・・段部　　
　　　２０・・・第２ガイド孔２１・・・第３ガイド孔
　２２・・・段部２３・・・小径部　　　　２４・・・
貫通孔２５・・・第１ビス１〜ン　２６・・・第２ピス
トン２７・・・ス１〜ツバ　　　２８・・・コイルばね
２９・・・油圧室　　　　３０・・・作動油供給通路３
１・・・潤滑油供給通路３２・・・油路３３・・・連通
孔 ３４ａ・３４ｂ・・・部分球面状面収部３５ａ・３５ｂ
・・・テーパ状面取部 ４０・・・研削工具　　　４１ａ・４１ｂ・・・研削面
４２・・・逃げ講　　　　４３・・・駆動軸４４・・・
ドレッサ 特　許　出　願　人　本田技研工業株式会社代　　　理
　　　人　　弁理士　大　島　陽　−第１図 第２図 ／ 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに隣接する部分が所定の位置関係にある時に
   選択的に連結し得る連結手段を有する少なくとも３つの
   カムフォロワと協働して燃焼室の吸気ポートあるいは排
   気ポートに設置さればね手段にて常時閉弁付勢された弁
   の開弁作動状態を段階的に切換えるべく、機関の回転速
   度範囲に対応して異なるカムプロフィルを与えられた一
   対の第１速度対応カム及び該一対の第１速度対応カムの
   間に挟設された第２速度対応カムを連設してなる内燃機
   関の動弁機構用カム軸を加工する方法であって、 前記一対の第１速度対応カムの少なくともベース円部分
   が、同一軸線上にて回転する研削工具にて同時加工され
   ることを特徴とする動弁機構用カム軸の加工方法。