JPH02207107A - 内燃機関の弁作動状態切換装置 - 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または排
気弁の作動状態を段階的に変化させるための弁作動状態
切換装置に関し、特に隣接する複数のカムフォロワを選
択的に連結または連結解除して一体的にまたは別個に作
動させる連結切換手段を備えた内燃機関の弁作動状態切
換装置に関する。

〈従来の技術〉 従来より、例えば本出願人による特開昭６１−１９９１
１号公報等に於て、機関の回転に同期して回転駆動され
るカム軸に１対の低速用カムと単一の高速用カムとを一
体的に隣接配置し、低速用カムに摺接しかつ１対の吸気
弁または排気弁に係合する１対の直動ロッカアームと高
速用カムに摺接する遊動ロッカアームとを相対角変位可
能にロッカシャフトに枢支し、かつ各ロッカアームをエ
ンジン回転速度に応じて一体的にまたは別個に駆動する
ようにした動弁機構が種々提案されている。

各ロッカアームは、それらに内設されたガイド孔に摺合
するピストンをエンジン回転速度に応じて隣接するロッ
カアームのガイド孔に跨って係合するように往復駆動さ
せる連結切換手段によって一体的に連結され、または連
結解除される。ピストンは、ばね手段によって常時ロッ
カアームを相対変位させる非連結位置に向けて付勢され
ており、機関の回転速度が成る設定値まで増大すると作
動油圧が供給されてばね手段の付勢力に抗して連結位置
に駆動される。この作動油圧は、通常機関の回転によっ
て駆動される潤滑油ポンプからエンジン回転速度に応じ
て開閉する切換弁を介して供給される。

一方、カムとロッカアームのカムスリッパとの間の面圧
は第５図に示すようにエンジン回転速度の増大と共に減
少し、かつロッカアームが連結されて弁作動状態が高速
運転に切り換わると、１個のカムで２個の弁を駆動する
ことになるのでカム面圧がＰＬからＰ２へと急激に上昇
した後再びエンジン回転速度の増大と共に減少する。逆
に、エンジン回転速度が減少するとカム面圧が増大し、
弁作動状態が低速運転に切り換わるとＰ２からＰｌへと
急激に降下する。ところが、切換弁の作動不良等何らか
の事情により機関の低速回転域でもロッカアームが連結
されていると、カム面圧がエンジン回転速度の減少と共
に増大し続け、過大となって摩耗によるカムの損傷や燃
費悪化等の不都合を生じる虞れがある。

〈発明が解決しようとする課題〉 そこで、本発明の目的は、機関の低速回転域では、連結
切換手段に作動流体圧が供給されている場合でも自動的
にロッカアームの連結状態を解除し得る所謂フエールセ
イフ機構を備えた内燃機関の弁作動状態切換装置を提供
することにある。

［発明の構成］ く課題を解決するための手段〉 上述の目的は、本発明によれば、クランク軸に同期回転
するカムにより開弁駆動される吸気弁または排気弁と、
前記カムの揚程を前記弁に付与するべく互いに相対変位
可能に隣接して配置された複数のカムフォロワと、前記
カムフォロワに内設されたガイド孔に摺合するピストン
をばね手段と該ばね手段の付勢力とは反対方向に作用す
る作動流体圧とによって前記カムフォロワを相対変位さ
せる非連結位置と前記カムフォロワを一体的に連結する
連結位置との間で選択的に駆動する連結切換手段とを備
える内燃機関の弁作動状態切換装置であって、前記ばね
手段の付勢力が、前記ピストンを前記非連結位置から前
記連結位置に向けて駆動する所定の前記作動流体圧を発
生ずる前記機関の第１回転速度と前記機関のアイドル回
転速度との間の第２回転速度に於て発生する前記作動流
体圧より大きくなるように設定されていることを特徴と
する内燃機関の弁作動状態切換装置を提供することによ
り達成される。

〈作用〉 このようにすれば、作動流体圧が連結切換手段に作用し
ていても、機関の回転速度が第１回転速度から第２回転
速度まで減少すると、その時点に於てばね手段の付勢力
が作動流体圧よりも大きくなっているので、それにより
ピストンを自動的に連結位置から非連結位置に復帰させ
ることができる。

〈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内燃機関本体に設けられた１対
の吸気弁１ａ、１ｂは、図示されないクランク軸の１／
２の速度で同期駆動されるカム軸２に設けられた一対の
低速用カム３ａ、３ｂ及び単一の高速用カム４と、これ
ら各カムにそれぞれ摺接して揺動するカムフォロワとし
ての第１〜第３０ツカアーム５〜７とによって開閉動作
を行なう。また、前記機関は、上記した吸気弁１ａ１１
ｂと同様に開閉駆動される１対の排気弁（図示せず）を
備える。

第１〜第３０ツカアーム５〜７は、カム軸２と平行にか
つその下方に架設されたロッカシャフト８に互いに隣接
して揺動自在に軸支されている。

第１及び第３０ツカアーム５．７は基本的に同一形状を
なし、その基部がロッカシャフト８に軸支され、かつ遊
端部が吸気弁１ａ、１ｂの上方へ延出している。両口ツ
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９ａｓ　９ｂがそれぞれロッ
クナツト１０ａ、１０ｂにより緩み止めして進退可能に
螺着されている。また、両口ツカアーム５．７の中央部
上面には、低速用カム３ａ、３ｂにそれぞれ摺接するカ
ムスリッパ５ａ、７ａが形成されている。

第２０ツカアーム６は、その基部が第１及び第３０ツカ
アーム５．７間でロッカシャフト８に軸支されている。

第２０ツカアーム６の遊端部は、ロッカシャフト８から
両吸気弁１ａ、ｌｂの中間に向けて僅かに延出しており
、その上面に高速用カムに摺接するカムスリッパ６ａが
形成され、かつ下面にはシリンダヘッド側に固定された
りフタ（図示せず）の上端面が当接している。このリフ
タは、ロストモーションスプリングとして第２０ツカア
ーム６を常時上向きに付勢してカムスリッパ６ａが高速
用カム４に常時摺接するようにしている。

機関本体の」二方に回転自在に枢支されたカム軸２には
、第１及び第３０ツカアーム５．７に対応する低速用カ
ム３ａ、３ｂと第２０ツカアーム６に対応する高速用カ
ム４とが一体的に連設されている。第２図に良く示され
るように、低速用カム３ａ、３ｂは比較的小さな揚程を
有し、かつ機関の低速運転時に適合した卵形断面のカム
プロフィルに形成されており、それぞれ第１及び第３０
ツカアーム５．７のカムスリッパ５ａ、７ｂに摺接する
。高速用カムは、低速用カム３ａ、３ｂに比してより広
角度に亘る大きな揚程を有し、かつ高速運転時に適合し
た卵形断面のカムプロフィルに形成されており、第２０
ツカアーム６のカムスリッパ６ａに摺接する。

第１〜第３０ツカアーム５〜７は、それらの中央部に内
蔵された連結装置１１によって一体的に揺動し得るよう
な状態と相対変位し得る状態とに切換可能である。また
、両吸気弁１ａ、１ｂの上部にはリテーナ１２ａ、１２
ｂがそれぞれ設けられ、かつ両吸気弁１ａ、ｌｂのステ
ム部を囲繞するように機関本体との間に介装されたバル
ブスプリング１３ａ、１３ｂが両弁１ａ、１ｂを閉弁方
向即ち第２図に於て上向きに付勢している。

第３図に良く示されるように、第１０ツカアーム５には
、第２０ツカアーム６側に向けて開放する第１ガイド孔
１４がロッカシャフト８と平行に穿設されている。第１
ガイド孔１４の底部側には、小径部１５とこれに伴う段
部１６とが形成されている。第２０ツカアーム６には、
第１０ツカアーム５の第１ガイド孔１４に連通ずる第２
ガイド孔１７が貫設されている。第３０ツカアーム７に
は、第２ガイド孔１７に連通ずる第３ガイド孔１８が穿
設されている。第３ガイド孔１８には段部２０が形成さ
れ、かつ底部には小径の貫通孔１９が第３ガイド孔１８
と同心に穿設されている。

第１〜第３ガイド孔１４．１７．１８には、それぞれ第
１ピストン２１と第２ピストン２２とストッパ２３とが
摺合している。ストッパ２３は、圧縮コイルばねからな
るリターンスプリング２４により第１及び第２０ツカア
ーム５．６側に付勢されてピストン２１．２２の移動を
規制している。

第１ピストン２１は、その一端が第１ガイド孔１４の段
部１６に当接する位置で他端が第１ガイド孔１４から突
出しないような軸線方向長さを有する。第２ピストン２
２は第２ガイド孔１７と等しい軸線方向長さを有する。

ストッパ２３は第３ガイド孔１８底部の貫通孔１９に挿
通されたガイド棒２３ａを有する。

第１ガイド孔１４の底部には、第１ピストン２１の端面
との間に油圧室２５が郭定されている。

ロッカシャフト８内には作動油供給通路２６が穿設され
ており、ロッカシャフト８の周壁に穿設された連通孔２
７と第１０ツカアーム５に内設された連通路２８とを介
して油圧室２５に連通している。この作動油供給通路２
６から第１０ツカアーム５の揺動状態の如何に拘らず常
に作動油を油圧室２５に導入することができる。

作動油供給通路２６は、電磁弁３１を介して潤滑油ポン
プ３２に接続されている。オイルパン３３に貯留される
潤滑油は潤滑油ポンプ３２によって圧送され、電磁弁３
１を介して作動油供給通路２６に供給される。潤滑油ポ
ンプ３２は機関のクランク軸に連結駆動されるので、供
給される油圧は第６図に示すようにエンジン回転速度の
増大に従って増大する。

機関の中低速度域では、電磁弁３１が閉弁されるので、
連結装置１１の油圧室２５には油圧が供給されない。従
って、各ピストン２１．２２がリターンスプリング２４
の付勢力によって第３図のように各ガイド孔１４．１７
内に位置するので、各ロッカアーム５〜７は互いに相対
角変位することができる。このような連結装置１１の非
連結状態では、カム軸２の回転動作により第１及び第３
０ツカアーム５．７がそれぞれ低速用カム３ａ。

３ｂと摺接して揺動し、両吸気弁１ａ、ｌｂを開閉駆動
する。この場合に、第２０ツカアーム６は高速用カム６
と摺接して揺動するが、両吸気弁１ａ、ｌｂの作動には
何ら影響を及ぼさない。

機関の高速運転時には、電磁弁３１が開弁されることに
よって作動油供給通路２６から連通孔２７及び連通路２
８を介して油圧室２５に作動油圧が供給される。これに
より、第４図に示されるように、ストッパ２３が第３ガ
イド孔１８の段部２０に当接するまで第１ピストン２１
がリターンスプリング２４の付勢力に抗して第２０ツカ
アーム６側へ移動し、かつ第２ピストン２２が第１ピス
トン２１に押されて第３０ツカアーム７側へ移動する。

このようにして第１及び第２０ツカアーム５．６が第１
ピストン２１により、第２及び第３０ツカアーム６．７
が第２ピストンによりそれぞれ連結される。この連結状
態では、高速用カム４に摺接する第２０ツカアーム６の
揺動量が最も大きいので、第１及び第３０ツカアーム５
．７は第２０ツカアーム６と共に揺動し、両吸気弁ｌａ
。

１ｂを高速用カム４のカムプロフィルに従って開閉駆動
する。

第５図には、エンジン回転速度に対する各カム３ａ、３
ｂ、４とカムスリッパ５ａ〜７ａ間の面圧の変化が示さ
れている。このカム面圧は、最も厳しい面圧を受けるカ
ムのノーズ部分に着目したものである。

カム面圧Ｐは、機関のアイドル回転速度Ｎｌに於ける最
大面圧Ｐ　ｍａｘからエンジン回転速度の増大に従って
減少する。所定のエンジン回転速度Ｎ２に於て弁作動状
態を低速運転から高速運転に切り換えると、カム面圧は
ＰｌからＰ２へと急激に上昇し、更にエンジン回転速度
が最大速度Ｎｍａｘまで増大する間、同様に減少する。

逆に、エンジン回転速度が減少するとカム面圧は増大す
るが、通常上記したエンジン回転速度Ｎ２で弁作動状態
が高速運転から低速運転に切り換えられるとＰ２からＰ
ｌへと急激に減少する。しかし、機関の低速回転域でも
、電磁弁３１が作動不良等によって開いている場合には
、作動油供給通路２６から油圧室２５に油圧が供給され
続けるので、エンジン回転速度がＮ２以下であってもロ
ッカアームの連結状態が解除されず、カム面圧が破線Ａ
で示すようにエンジン回転速度の減少に従って増大する
。

他方、第６図に示されるように、潤滑油ポンプ３２から
供給される油圧ｐは、エンジン回転速度の増大に従って
増大し、弁作動状態を切り換えるエンジン回転速度Ｎ２
では、リターンスプリング２４の付勢力１こ抗して充分
にピストンを連結位置に駆動し得る油圧ｐＯが油圧室２
５に供給される。

そして、油圧ｐはエンジン回転速度の最大速度Ｎｍａ’
を付近で最大油圧ｐｍａｘとなる。

本実施例では、高速用カム４の血圧がアイドル回転速度
Ｎ１に於ける低速用カム３ａ、３ｂの最大面圧Ｐ　ｌ１
ｌａｘと等しくなるエンジン回転速度Ｎ５（Ｎｌ　＜Ｎ
３　＜Ｎ２　）に於て、潤滑油ポンプ３２から供給され
る油圧ｐｉ　　（ｐｉ　＜ｐＯ）と略等しくなるように
、第３ガイド孔１８内のリターンスプリング２４の付勢
力が設定されている。従って、機関の低速運転時に各ロ
ッカアームが連結されている場合には、エンジン回転速
度がＮ３以下に減少スると、リターンスプリング２４の
付勢力が油圧室２５に作用する油圧を」二回るので、そ
れにより各ピストンを自動的に非連結位置に復帰させる
ことができる。また、油圧ｐ１はｐＯより充分に小さく
設定されているので、弁作動状態の低速運転から高速運
転への切換時にリターンスプリング２４の付勢力が連結
装置１１の円滑なピストンの動作を妨げることはない。

尚、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、
様々な変形・変更を加えて実施することができる。例え
ば、油圧供給源としては潤滑油ポンプ以外の他の周知手
段を用いることができ、またピストンの作動圧力として
圧縮空気を使用することができる。リターンスプリング
２４の特性を決定する油圧ｐ１は、ピストンを駆動する
油圧ｐＯとの差を充分に考慮しつつ、高速用カム４が許
容し得る血圧の範囲内で適当に設定することができる。

〈発明の効果〉 」二連したように本発明によれば、潤滑油ポンプから供
給されるピストンの作動油圧がエンジン回転速度に従っ
て増大しており、機関の低速回転域では弁の作動状態を
切り換えるエンジン回転速度とアイドル回転速度との間
の成るエンジン回転速度で作動油圧を上回るようにリタ
ーンスプリングの付勢力を設定することによって、ピス
トンを連結位置から自動的に非連結位置に復帰させるこ
とができるので、カム面圧の過大によるカム等の損傷や
燃費悪化を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用し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図の矢印■から見た矢視図である。 第３図は、低速運転状態に於ける第２図のｍ−■線に沿
う断面図である。 第４図は、高速運転状態に於ける第３図と同様の断面図
である。 第５図は、エンジン回転速度に関するカムの血圧を示す
線図である。 第６図は、エンジン回転速度に関する作動油圧の変化を
示す線図である。 ｌａ、ｌｂ・・・吸気弁　２・・・カム軸３ａ、３ｂ・
・・低速用カム ４・・・高速用カム　　　５・・・第１０ツカアーム６
・・・第２０ツカアーム７・・・第３０ツカアーム５ａ
〜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・・・連結装置　　　１２ａ、１２ｂ・・・リテー
ナ１３ａ、１３ｂ・・・バルブスプリング１４・・・第
１ガイド孔　１５・・・小径部１６・・・段部　　　　
　１７・・・第２ガイド孔１８・・・第３ガイド孔　１
９・・・貫通孔２０・・・段部　　　　　２１・・・第
１ピストン２２・・・第２ピストン　２３・・・ストッ
パ２３ａ・・・ガイド棒　　２４・・・リターンスプリ
ング２５・・・油圧室　　　　２６・・・作動油供給通
路２７・・・連通孔　　　　２８・・・連通路３１・・
・電磁弁　　　　３２・・・油圧ポンプ３３・・・オイ
ルパン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク軸に同期回転するカムにより開弁駆動さ
   れる吸気弁または排気弁と、前記カムの揚程を前記弁に
   付与するべく互いに相対変位可能に隣接して配置された
   複数のカムフォロワと、前記カムフォロワに内設された
   ガイド孔に摺合するピストンをばね手段と該ばね手段の
   付勢力とは反対方向に作用する作動流体圧とによって前
   記カムフォロワを相対変位させる非連結位置と前記カム
   フォロワを一体的に連結する連結位置との間で選択的に
   駆動する連結切換手段とを備える内燃機関の弁作動状態
   切換装置であって、 前記ばね手段の付勢力が、前記ピストンを前記非連結位
   置から前記連結位置に向けて駆動する所定の前記作動流
   体圧を発生する前記機関の第１回転速度と前記機関のア
   イドル回転速度との間の第２回転速度に於て発生する前
   記作動流体圧より大きくなるように設定されていること
   を特徴とする内燃機関の弁作動状態切換装置。
2. （２）前記カムフォロワが連結状態の場合に前記第２回
   転速度で発生するカム面圧が、前記カムフォロワの非連
   結状態に於て前記機関のアイドル回転速度で発生するカ
   ム面圧と等しくなるように設定されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の弁作動状
   態切換装置。
3. （３）前記作動流体圧が前記機関の回転により駆動され
   るポンプ手段によって供給される油圧であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載の内燃
   機関の弁作動状態切換装置。