JPH0350086B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜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或
いは排気弁の作動状態を段階的に変化させるため
の切換装置に関する。

＜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
を所定のサイクルに応じて行なわせるために、４
サイクル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ている。

一方、気筒毎に複数の吸気弁或いは排気弁を設
け、低速運転時には一方の吸気弁、或いは排気弁
を作動させ、高速運転時にはすべての弁を作動さ
せ、同時にこれら弁の作動タイミングを機関の回
転速度に応じて変化させることにより、広い運転
範囲に渡つて燃焼室への混合気の充填効率を向上
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61−19911号公報に於て、
機関の回転に同期して回転駆動されるカム軸に、
一方の吸気弁或いは排気弁に対応し、しかも機関
の低速運転に対応した形状の低速用カムと、機関
の高速運転に対応した形状の高速用カムとがそれ
ぞれ一体化され、ロツカシヤフトに低速用カムに
摺接すると共に一方の吸気弁或いは排気弁に当接
し得る第１ロツカアームと、他方の吸気弁或いは
排気弁に当接し得る第２ロツカアームと、高速用
に摺接する第３ロツカアームとが相互に隣接して
相対角度変位可能に枢支され、これら第１、第２
及び第３ロツカアームが各ロツカアームを一体的
に連結する状態と、各ロツカアームの相対角度変
位を許容する状態との切換を可能にした連結手段
を設けるようにした内燃機関の弁作動休止装置が
提案されている。そしてこの連結装置として、各
ロツカアームを連通するように内設されたガイド
孔内にピストンを摺合させ、このピストンを油圧
作動させることにより、各ロツカアーム同士を連
結し得るようにした構造が同明細書に開示されて
いる。

そして同構造によると、高速用カムに摺接する
第３ロツカアームは、カムにより常時揺動運動を
与えられるが、各ロツカアーム同士が連結された
時にのみ各弁にカムの揚程を伝達し、連結解除状
態に於ては単に遊動状態にある。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかるに、低速用カムに摺接する第１、第２ロ
ツカアームが、バルブスプリングにより常時カム
との摺接を保持されているのに対し、第３ロツカ
アームは、連結解除時は別途設けられたリフタ装
置により高速カムに対する摺接を保持するように
されており、この付勢力の設定が問題となる。即
ち、付勢力が過少であると高速時にロツカアーム
の慣性運動を規制することができず、過大である
と押圧力によりフリクシヨンが増大し、特にカム
のベース円区間にて連結装置を作動させるもので
あることから、ベース円区間で無用な付勢力を与
えることが、高速カム或いは高速用ロツカアーム
のカムスリツパの摩耗を低速カム側に比して早め
ることとなる虞れのあることが見出された。

このような先行技術の不都合に鑑み、本発明の
主な目的は、遊動時のロツカアームに対するカム
面への押圧付勢力を適正に制限し得るように改良
され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。

＜問題点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、クランク
軸と同期回転すると共に、機関の運転速度範囲に
応じて互いに異なる形状に設定された複数のカム
を一体的に連設してなるカム軸と、燃焼室の吸気
ポート或いは排気ポートに設置され、ばね手段に
より常時閉弁付勢されると共に前記カムにより開
弁駆動される弁と、前記複数のカムのうちの一方
のカムの揚程を前記弁に当接した上で伝達する第
１の伝達部材と、前記複数のカムのうちの他方の
カムに摺接する第２の伝達部材と、該第２の伝達
部材を前記他方のカムの外周面に近接する方向へ
付勢する付勢手段と、前記第１、第２の両伝達部
材間の連結、非連結を選択する連結装置とを有す
る内燃機関の弁作動状態切換装置であつて、前記
第１の伝達部材が、前記両伝達部材間が非連結の
時に前記一方のカムの揚程を前記弁に直接伝達す
るものであり、前記第２の伝達部材が、前記両伝
達部材間が連結された時にのみ前記他方のカムの
揚程を前記第１の伝達部材を介して前記弁に伝達
し、非連結時には遊動するものであり、前記付勢
手段が、前記付勢方向についてのストロークの規
定手段を備え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つて達成され
る。

＜作 用＞ このようにすれば、第２の伝達部材が遊動状態
にある時には付勢手段のストロークが規定され、
例えばカムのベース円区間については、伝達部材
とカムとの間の接触圧力をほぼ０にすることがで
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〜第４図は本発明の第１の実施例を示し
ており、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
けられており、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卵形断面を
なす一対の低速用カム３ａ，３ｂ及び単一の高速
用カム４と、これらカム３ａ，３ｂ，４に係合し
て揺動運動を行なう第１の伝達部材としての第
１、第３ロツカアーム５，７及び第２の伝達部材
としての第２ロツカアーム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。

第１〜第３ロツカアーム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ツカシヤ
フト８に揺動自在なように互いに隣接して軸支さ
れているが、第１及び第３ロツカアーム５，７は
基本的に同一形状とされ、その基部がロツカシヤ
フト８に軸支され、それぞれの遊端部が両吸気弁
１ａ，１ｂの上方に延出されている。これら両ロ
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ツトねじ９ａ，９ｂが
それぞれ進退可能なように螺着されており、該タ
ペツトねじはロツクナツト１０ａ，１０ｂにより
緩み止めされている。

第２ロツカアーム６は、第１及び第３ロツカア
ーム５，７間でロツカシヤフト８に軸支されてい
る。この第２ロツカアーム６は、ロツカシヤフト
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、その上面には高速用カム４に摺接するカムス
リツパ６ａが形成され、その端部下面は、シリン
ダヘツド１１に穿設されたガイド孔１１ａに摺合
するリフタ１２の上端面に当接している。そして
リフタ１２の内面とガイド孔１１ａの底面との間
には、コイルばね１３が縮設され、リフタ１２を
常時上向きに付勢しており、これにより第２ロツ
カアーム６のカムスリツパ６ａが、高速用カム４
の外周面に追従するようにされている。

リフタ１２は、その上部を縮径されており、こ
れにより形成された段部１２ａが、ガイド孔１１
ａ開口端近傍に嵌着されたストツプリング１４に
当接し、リフタ１２の上方へのストロークが規定
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、第１、第３ロ
ツカアーム５，７に対応する低速用カム３ａ，３
ｂと、第２ロツカアーム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。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、第１、第３ロツカアーム５，７の上面に形成
されたカムスリツパ５ａ，７ａにその外周面を摺
接し得るようにされている。尚、第３図に於てリ
フタ１２は図示省略されている。

これら第１〜第３ロツカアーム５〜７は、各ロ
ツカアーム５〜７の中央部を貫通してロツカシヤ
フト８と平行に穿設された孔内に装着された連結
装置１５により、一体的に揺動し得る状態と、互
いに個別に揺動し得る状態とを切換可能なように
されている。

一方、両吸気弁１ａ，１ｂの上部には、リテー
ナ１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられており、こ
れらリテーナ１６ａ，１６ｂと機関本体との間
に、両吸気弁１ａ，１ｂのステム部を囲繞するバ
ルブスプリング１７ａ，１７ｂが介装されてお
り、両弁１ａ，１ｂを閉弁方向、即ち第３図に於
ける上方に向けて付勢している。

第４図及び第５図に良く示されるように、第
１、第３ロツカアーム５，７には、それぞれ両側
面間を貫通するガイド孔２０，２１が、ロツカシ
ヤフト８に平行して穿設されている。この両ガイ
ド孔２０，２１の内端側には、縮径された小径部
２２，２３が形成され、これに伴い段部２４，２
５が形成されている。

第２ロツカアーム６には、第１、第３両ロツカ
アーム５，７の両ガイド孔２０，２１に対応する
ガイド窪み２６ａ，２６ｂが両側面にそれぞれ穿
設されている。

上記した両ガイド孔２０，２１の内部には、ガ
イド孔２０，２１の小径部２２，２３に摺合する
と共にその外端部に拡径段部２７，２８が形成さ
れたピストン２９，３０がそれぞれ受容されてい
る。これら両ピストン２９，３０は、拡径段部２
７，２８とガイド孔２０，２１の段部２４，２５
との間に縮設されたコイルばね３１，３２によ
り、常時没入方向に付勢されている。また両ガイ
ド孔２０，２１の外端側には、ストツプリング３
３を介してキヤツプ３４，３５がそれぞれ嵌着さ
れており、これにより両ピストン２９，３０の抜
け止めがなされている。

そして両ピストン２９，３０の軸線方向寸法
は、一端がそれぞれキヤツプ３４，３５に当接し
た時に、ガイド孔２０，２１のガイド窪み２６
ａ，２６ｂに臨む端面から突出しないように定め
られている。

両キヤツプ３４，３５の内端側は縮径されてお
り、これにより両ピストン２９，３０の外端面と
キヤツプ３４，３５との間に空隙３６，３７がそ
れぞれ郭成されている。また、ロツカシヤフト８
内には、図示されない油圧供給装置に連通する通
路３８が穿設されており、第１、第３ロツカアー
ム５，７の空隙３６，３７にそれぞれ連通するよ
うに穿設された油路３９ａ，３９ｂと、ロツカシ
ヤフト８の周壁に穿設された連通孔４０ａ，４０
ｂとを介して、第１、第３ロツカアーム５，７の
揺動状態の如何に拘らず、作動油供給通路３８か
ら供給される作動油を常に、両空隙３６，３７内
に導入し得るようにされている。

次に以上説明した本装置の作動の要領について
説明する。

先ず、第４，５図を参照して、機関の中低速度
域にあつては、図示されない制御弁を閉弁するこ
とにより、連結装置１５の両ガイド孔２０，２１
には油圧が供給されず、各ピストン２９，３０は
各コイルばね３１，３２の弾発力により第４図に
示すように各ガイド孔２０，２１内にそれぞれ整
合し、従つて各ロツカアーム５〜７は互いに相対
角度変位が可能である。

このような連結装置１５の連結解除状態にあつ
ては、カム軸２の回転動作により、第１、第３ロ
ツカアーム５，７は低速用カム３ａ，３ｂとの摺
接に応じて揺動し、両吸気弁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
もリフト量も小さくして開閉駆動される。この
時、第２ロツカアーム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１
ａ，１ｂの作動に何の影響も及ぼさない。

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３８から油路３９
ａ，３９ｂ、及び連通孔４０ａ，４０ｂを介し
て、連結装置１５の両ガイド孔２０，２１の空隙
３６，３７内に作動油圧が供給される。これによ
り、第５図に示されるように、両ピストン２９，
３０はコイルばね３１，３２の付勢力に抗して第
２ロツカアーム６側に移動する。この結果、両ピ
ストン２９，３０の内端部がそれぞれ第２ロツカ
アーム６のガイド窪み２６ａ，２６ｂ内に突入
し、第１〜第３ロツカアーム５〜７が互いに連結
される。

以上のようにして、第１〜第３ロツカアーム５
〜７が連結装置１５により相互に連結された状態
にあつては、高速用カム４に摺接した第２ロツカ
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３ロツカアーム５，７は第２ロツカアー
ム６と共に揺動する。従つて、両吸気弁１ａ，１
ｂが、高速用カム４のカムプロフイルに従つてそ
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。

第６図〜第９図は本発明の第２の実施例を示し
ている。本実施例に於ては、第６図に示されるよ
うに、一対の吸気弁１ａ，１ｂは、第１の実施例
と同様に、卵形断面をなす一対の低速用カム３
ａ，３ｂ及び単一の高速用カム４と、これらカム
３ａ，３ｂ，４に係合して直線摺動運動を行なう
伝達部材としての第１〜第３バケツトリフタ５５
〜５７との働きにより開閉動作を行なうようにさ
れている。

第１〜第３バケツトリフタ５５〜５７は、カム
軸２の下方に機関本体に形成されたガイドブロツ
ク５８内に摺動自在なように互いに隣接して受容
されている。そして第１及び第３バケツトリフタ
５５，５７は基本的に同一形状とされ、その上面
に低速カム３ａ，３ｂが摺接し、その下部のスカ
ート部の内面に各吸気弁１ａ，１ｂの上端が当接
している。

第２バケツトリフタ５６は、第１及び第３バケ
ツトリフタ５５，５７間でガイドブロツク５８内
に支持されている。この第２バケツトリフタ５６
は、第１、第３両バケツトリフタ５５，５７と相
対摺動可能なようにされており、その上面に高速
用カム４が摺接し、その下部のスカート部内面と
機関本体に一体的に形成されたばね受け５９間に
は、コイルばね６０が縮設されている。これによ
り第２バケツトリフタ５６は常時上向きに付勢さ
れており、高速用カム４との摺接状態を保持する
ようにされている。

これら第１〜第３バケツトリフタ５５〜５７の
互いに摺接する側壁面は、平面に研削されてお
り、平面同士にて摺接することにより互いの周方
向の回り止めがなされている（第７図）。

第７図及び第９図に良く示すように、第２バケ
ツトリフタ５６の下端部には、対角方向に一対の
半径方向外向きの突起６１ａ，６１ｂが形成され
ており、ガイドブロツク５８の内面に形成された
対応凹部６２ａ，６２ｂに係合し、これにより第
２バケツトリフタ５６の上方へのストロークが規
定されている。

第１の実施例と同様にカム軸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、第１、
第３バケツトリフタ５５，５７に対応する低速用
カム３ａ，３ｂと、第２バケツトリフタ５６に対
応する高速用カム４とが一体的に連設されてい
る。

これら第１〜第３バケツトリフタ５５〜５７
は、前記した第１の実施例に示したと同様の連結
装置１５により、一体的に摺動し得る状態と、相
対変位し得る状態とを切換可能にされている。

第６図及び第７図に良く示されるように、連結
装置１５は第１の実施例とほぼ等しい構造とさ
れ、各バケツトリフタ５５〜５７の上部に内設さ
れている。そして本実施例の場合、第１の実施例
に於けるキヤツプ３４，３５が省略され、ガイド
ブロツク５８内に、両バケツトリフタ５５，５７
に穿設された両ガイド孔２０，２１の外端にそれ
ぞれ連通するように形成された油路６３ａ，６３
ｂを介して直接両ピストン２９，３０の外端面に
油圧を作用させるようにしている。

本実施例に於ても、前記した第１の実施例と同
様に、油路６３ａ，６３ｂを介して両ピストン２
９，３０に作用させる作動油を断続することによ
り、両ピストン２９，３０の内端が第２バケツト
リフタ５６に形成されたガイド窪み２６ａ，２６
ｂに突入、離脱し、各バケツトリフタの連結、非
連結が選択できる。

上記第１、第２両実施例と共に、高速用カム４
に摺接する第２バケツトリフタ（第２ロツカアー
ム）は、非連結状態にあつては、バルブスプリン
グの付勢力に関わりなくばね付勢されているが、
上記したようにリフタの上方へのストロークを規
定することにより、必要以上の押圧力が高速カム
面に作用することを回避し得る。

尚、上記実施例は伝達部材を３分割とし、２つ
の弁を同時に作動させるものについて説明した
が、本発明は、所定の回転速度で一方の弁を休止
するように構成した弁作動状態切換装置、或いは
２分割の伝達部材にて１つの弁の作動時期を変化
させる装置にも等しく応用可能である。

＜発明の効果＞ このように本発明によれば、遊動時の第２伝達
部材がカム面に及ぼす接触圧力を好適に制限する
ことが可能となり、しかも連結装置の作動時に於
ける第２伝達部材の位置精度を高めることができ
ることから、連結装置の動作信頼性を向上させ、
フリクシヨンを削減する上で効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による弁作動状態切換装置の第
１の実施例を示す上面図である。第２図は第１図
の−線に沿う断面図である。第３図は第２図
の矢視図である。第４図は低速運転時を示す第
３図の−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図は本発明の第２の実施例による動弁機構を一
部切除して示す立面図である。第７図は高速運転
時を示す第６図に於ける−線に沿う断面図で
ある。第８図は第７図に於ける矢視図である。
第９図は第７図に於ける−線に沿う断面図で
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ロツカ
アーム、６…第２ロツカアーム、７…第３ロツカ
アーム、５ａ，６ａ，７ａ…カムスリツパ、８…
ロツカシヤフト、９ａ，９ｂ…タペツトねじ、１
０ａ，１０ｂ…ロツクナツト、１１…シリンダヘ
ツド、１１ａ…ガイド孔、１２…リフタ、１２ａ
…段部、１３…コイルばね、１４…ストツプリン
グ、１５…連結装置、１６ａ，１６ｂ…リテー
ナ、１７ａ，１７ｂ…バルブスプリング、２０，
２１…ガイド孔、２２，２３…小径部、２４，２
５…段部、２６ａ，２６ｂ…ガイド窪み、２７，
２８…拡径段部、２９，３０…ピストン、３１，
３２…コイルばね、３３…ストツプリング、３
４，３５…キヤツプ、３６，３７…空隙、３８…
通路、３９ａ，３９ｂ…油路、４０ａ，４０ｂ…
連通孔、５５…第１バケツトリフタ、５６…第２
バケツトリフタ、５７…第３バケツトリフタ、５
８…ガイドブロツク、５９…ばね受、６０…コイ
ルばね、６１ａ，６１ｂ…突起、６２ａ，６２ｂ
…凹部、６３ａ，６３ｂ…油路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クランク軸と同期回転すると共に、機関の運
   転速度範囲に応じて互いに異なる形状に設定され
   た複数のカムを一体的に連設してなるカム軸と、
   燃焼室の吸気ポート或いは排気ポートに設置さ
   れ、ばね手段により常時閉弁付勢されると共に前
   記カムにより開弁駆動される弁と、前記複数のカ
   ムのうちの一方のカムの揚程を前記弁に当接した
   上で伝達する第１の伝達部材と、前記複数のカム
   のうちの他方のカムに摺接する第２の伝達部材
   と、該第２の伝達部材を前記他方のカムの外周面
   に近接する方向へ付勢する付勢手段と、前記第
   １、第２の両伝達部材間の連結、非連結を選択す
   る連結装置とを有する内燃機関の弁作動状態切換
   装置であつて、 前記第１の伝達部材が、前記両伝達部材間が非
   連結の時に前記一方のカムの揚程を前記弁に直接
   伝達するものであり、 前記第２の伝達部材が、前記両伝達部材間が連
   結された時にのみ前記他方のカムの揚程を前記第
   １の伝達部材を介して前記弁に伝達し、非連結時
   には遊動するものであり、 前記付勢手段が、前記付勢方向についてのスト
   ロークの規定手段を備えることを特徴とする内燃
   機関の弁作動状態切換装置。 ２ 前記ストローク規定手段が、前記第２の伝達
   部材が前記カムのベース円部分に摺接している状
   態に於いては前記付勢手段の付勢力を前記第２の
   伝達部材に及ぼさない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。