JPH037525Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

〈産業上の利用分野〉 本考案は内燃機関の各燃焼室の吸気口または排
気口に設置され、クランク軸と同期回転するカム
により複数のカムフオロワを介して開弁駆動され
る２弁以上の複数の弁を有する動弁機構に関し、
特に回転速度に応じてその作動状態を変化させる
ことの可能な動弁機構に関する。 〈従来の技術〉 内燃機関の燃焼室に対する混合気の吸入及び燃
焼ガスの排出は、上記した動弁機構の作動により
行なわれており、これら弁の作動タイミングは、
クランク軸の回転角度、即ちピストンの行程に応
じて最適となるように設定されている。 ところで、混合気の吸入抵抗を削減する上に
は、弁開度がある程度大きくとれることが望まし
い。他方、燃焼室内の混合気の濃度分布を均一化
する上には、燃焼室への流入混合気を乱流化する
と良く、そのためには、互いに隣接する弁の作動
状態を異なるものにすると良い。ところが、この
ようにするためには、互いにカムプロフイルが異
なる複数のカムと、これの揚程を対応する弁に伝
達するためのカムフオロワとが、弁の数だけ必要
となる。しかるに、単一の弁で必要な開度を得よ
うとすると、弁が大型化し慣性質量が増大するな
ど、動弁追従性を悪化させる不都合がある。従つ
て、限られたシリンダボア内で可及的に大きな開
口面積を得る上には、多数の弁を並列作動させる
ようにして、１個当りの弁を小形軽量化した構造
をとることが好ましい。 一方、機関が低速運転時は、ピストン速度が低
く、混合気流量も少ないことから、吸気口の開口
面積が過大であると吸気流速が低下し、混合気の
充填効率が悪化する不都合を生ずる。 このような不都合を是正すべく、本出願人は、
３つのロツカアーム間の連結、及び非連結を切換
えることにより、高速カム、或いは低速カムのい
ずれか一方のカムプロフイルに従つて、弁の作動
時期を選択的に変化させるようにした動弁機構を
提案している（特開昭61−19911号公報参照）。 〈考案が解決しようとする問題点〉 しかるに、弁を多数化し、それに伴いロツカア
ームなどのカムフオロワをも多数化すると、動弁
機構が大型化し組付上の問題を生ずる。 このような従来技術の問題点に鑑み、本考案の
主な目的は、吸気口または排気口に気筒当り２弁
以上の複数の弁を有する内燃機関に於て、広い回
転速度範囲にわたつて混合気の充填効率、或いは
燃焼ガスの排出効率を改善するための弁作動状態
切換え装置を、比較的コンパクトに構成すること
の可能な動弁機構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、本考案によれば、内燃機関
の各燃焼室の吸気口または排気口に設置され、ク
ランク軸と同期回転するカム軸に形成された互い
に輪郭の異なる複数のカム及び該複数のカムに対
応する複数のカムフオロワにより開弁駆動される
２弁以上の複数の弁と、前記複数のカムフオロワ
の互いに隣接するもの同士間の連結及び非連結を
選択する切換手段とを有する動弁機構に於て、前
記複数のカムフオロワのうちの少なくとも一部
が、レバー比が互いに異なる部位に設けられた複
数の弁当接部を有し、かつ該弁当接部の各々に当
接した弁を同時駆動するようにされていることを
特徴とする内燃機関の動弁機構を提供することに
より達成される。 〈作用〉 このようにすれば、カムフオロワの数量を必要
以上に増大させることなく、２弁以上の複数の弁
の作動状態可変駆動が行なえる。そして単一のカ
ムプロフイルによつて複数の弁を互いに異なる弁
リフト量をもつて開弁駆動することができる。 〈実施例〉 以下、本考案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、各気筒について３つの吸気弁１ａ〜
１ｃが図示されない点火プラグを中心とする所定
の円周上に設けられており、これら吸気弁１ａ〜
１ｃ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、
それぞれカムプロフイルの異なる第１〜第３カム
３〜５と、これらカム３〜５に係合して揺動運動
を行なう、カムフオロワとして第１〜第３ロツカ
アーム６〜８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〜１ｃに対応して開閉駆動される。 第１〜第３ロツカアーム６〜８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９に揺動自在なように互いに隣接して枢支
されており、各ロツカアームは、その基部がロツ
カシヤフト９に枢支され、それぞれの遊端部が各
吸気弁１ａ〜１ｃに向けて延出されている。第２
ロツカアーム７には、２つの吸気弁１ａ，１ｂの
上端部に当接する２つのアーム１０ａ，１０ｂが
形成され、第３ロツカアーム８には、残りの吸気
弁１ｃの上端部に当接するアーム１０ｃが形成さ
れている。これらアーム１０ａ〜１０ｃの各吸気
弁１ａ〜１ｃとの当接端には、タペツトねじ１１
ａ〜〜１１ｃ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１２ａ
〜１２ｃにより緩み止めされている。 第１ロツカアーム６の遊端部は、ロツカシヤフ
ト９から第２、第３両ロツカアーム７，８と同一
方向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、その上面には第１カム３
に摺接するカムスリツパ６ａが形成され、その端
部下面には、シリンダヘツド１３に穿設されたガ
イド孔１４に摺合するリフタ１５の上端面が当接
している。このリフタ１５の内面とガイド孔１４
の底面との間には、コイルばね１６が縮設されて
いる。これにより、リフタ１５は常時上向きに付
勢されており、第１ロツカアーム６のカムスリツ
パ６ａが、第１カム３に常時摺接するようにされ
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ロツカア
ーム６に対応する第１カム３、第２ロツカアーム
７に対応する第２カム４、及び第３ロツカアーム
８に対応する第３カム５が一体的に連設されてい
る。これらカムは、第３図に良く示されているよ
うに、そのベース円Ｃを全て等しくされており、
第１カム３は比較的広い角度範囲にわたる大きな
揚程を有し、機関の高速運転域に適合したカムプ
ロフイルに形成されており、第１ロツカアーム６
の上面に形成されたカムスリツパ６ａにその外周
面を摺接し得るようにされている。第２カム４
は、第１カム３に比して角度範囲を狭く、かつ揚
程を幾分か小さくされた機関の中速運転域に適合
したカムプロフイルに形成されており、第２ロツ
カアーム７のカムスリツパ７ａに摺接している。
そして第３カム５は、更に狭い角度範囲と小さな
揚程にて機関の低速運転域に適合したカムプロフ
イルに形成されており、第３ロツカアーム８のカ
ムスリツパ８ａに摺接している。 これら第１〜第３カム３〜５に係合する第１〜
第３ロツカアーム６〜８は、各ロツカアーム６〜
８の中央部を貫通してロツカシヤフト９と平行に
穿設された孔内に装着された後記する第１、第２
連結装置１７，１８により、隣接するもの同士が
それぞれ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、これら吸気弁１ａ〜１ｃのバルブステム
は互いに平行に延設されており、従つて、中央部
の吸気弁１ｂに当接するアーム１０ｂの寸法が短
く、両側の吸気弁１ａ，１ｃに当接するアーム１
０ａ，１０ｃの寸法が等しくされている。即ち、
第２ロツカアーム７にて駆動される２つの吸気弁
１ａ，１ｂは、互いに異なるレバー比のアーム１
０ａ，１０ｂにて同時駆動されることとなる。ま
た、これら吸気弁１ａ〜１ｃの上部には、リテー
ナ１９がそれぞれ設けられており、これらリテー
ナ１９と機関本体との間に、各吸気弁１ａ〜１ｃ
のステム部を囲繞するバルブスプリング２０が介
装されており、各吸気弁１ａ〜１ｃ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図に良く示されるように、第１、第２両ロ
ツカアーム６，７間には第１連結装置１７が、、
そして第２、第３両ロツカアーム７，８間には第
２連結装置１８がそれぞれ設けられている。これ
ら第１、第２連結装置１７，１８は構造、作動要
領共にほぼ同一であり、以下第１連結装置１７に
ついてのみ説明する。 第１ロツカアーム６には、第２ロツカアーム７
側に向けて開放する第１ガイド孔２１が、ロツカ
シヤフト９に平行して穿設されている。そして、
第２ロツカアーム７には、第１ロツカアーム６の
第１ガイド孔２１と同心、同径をなし第１ロツカ
アーム６側に向けて開放する第２ガイド孔２２が
穿設されている。この第２ガイド孔２２の底部側
は、縮径された小径部２３が形成され、これに伴
い段部２４が形成されている。 第２ガイド孔２２の内部には、第１及び第２ロ
ツカアーム６，７を連結する位置及びその連結を
解除する位置間で第１、第２両ガイド孔２１，２
２にまたがつて移動し得るピストン２５が、そし
て第１ガイド孔２１の内部には、ピストン２５の
第１ガイド孔２１に対する突入距離を規定するス
トツパ２６がそれぞれ装着されている。 ピストン２５の軸線方向寸法は、その一端が第
２ガイド孔２２内の段部２４に当接した際に、そ
の他端が第１ガイド孔２１内に突入しないように
設定されている。そしてピストン２５の端面と小
径部２３との間に油圧室２７が郭成されている。 また、ストツパ２６の内面と第１ガイド孔２１
の底面との間には、コイルばね２８が縮設されて
おり、ストツパ２６をピストン２５に向けて常時
押圧付勢している。 ロツカシヤフト９内には、後記する油圧供給装
置に連通する作動油供給通路２９が穿設されてお
り、第２ロツカアーム７の油圧室２７に連通する
ように穿設された油路３０と、ロツカシヤフト９
の周壁に穿設された連通孔３１とを介して、作動
油供給通路２９から供給される作動油を、第２ロ
ツカアーム７の揺動状態の如何に拘らず、油圧室
２７内に導入し得るようにされている。即ち、こ
の作動油の油圧により、ピストン２５がコイルば
ね２８の付勢力に抗して変位することにより、互
いに隣接するロツカアーム同士が連結される。ま
た、第１、第２両連結装置１７，１８は、油圧室
２７を中心として対称的に配設されており、第
１、第２両連結装置１７，１８に同時に油圧を作
用させることが可能なようにされている。そして
これら第１、第２両連結装置１７，１８は、スト
ツパ２６を付勢するコイルばね２８のばね定数が
互いに異なる値に設定されており、第１連結装置
１７は、第２連結装置１８に比して低油圧にて作
動するように定められている。 第５図は上記実施例に対する油圧供給経路を図
式的に示しており、例えば機関のクランク軸に連
結される潤滑油ポンプ４０からの吐出油は、圧力
調整装置４１により所定の圧力に調整された後、
３ポート２ポジシヨン式の第１電磁弁４２を介し
て作動油供給通路２９に連結されている。 圧力調整装置４１は、リリーフ弁４４を介して
吐出通路４５の圧力をオイルタンク内に解放する
リリーフ通路４６と、オリフイス４７を介して吐
出通路４５の圧力をリリーフ弁４４のばね付勢力
に加算して作用させる背圧通路４８とを有し、背
圧通路４８にかける背圧を第２電磁弁４９にて断
続させることにより、リリーフ弁４４の設定圧を
二段階に変化させることができるようにされてい
る。 作動油供給通路２９を断続する第１電磁弁４２
は、通常は入力ポートが閉鎖されて、出力ポート
とタンクポートとが連通し、励磁時に入力ポート
と出力ポートとが連通するようにされており、励
磁時にのみ各連結装置１７，１８に作動油圧を供
給するようにされている。 次に以上説明した本装置の作動要領について説
明する。 第１電磁弁４２が消磁状態にあつては、作動油
供給通路２９に油圧が供給されず、従つて、第
１、第２連結装置１７，１８はそれぞれストツパ
２６のコイルばね２８の付勢力により、連結解除
位置側にあり、全てのロツカアームは単独に揺動
し得る状態にある。 この状態では、第１カム３による第１ロツカア
ーム６の揺動動作は、各吸気弁１ａ〜１ｃに何ら
影響を及ぼさず、２つの吸気弁１ａ，１ｂが第２
ロツカアーム７を介して第２カム４のカムプロフ
イルに従つて開弁駆動され、残りの吸気弁１ｃが
第３ロツカアーム８を介して第３カム５のカムプ
ロフイルに従つて開弁駆動される。 次に第２電磁弁４９を開き、リリーフ弁４４に
作用する背圧を解放することにより回路圧力を低
圧に設定した上で第１電磁弁４２を励磁すると、
作動油供給通路２９を介して第１、第２両連結装
置１７，１８に低圧の作動油圧が作用する。とこ
ろで、第２連結装置１８の作動圧が高圧に設定さ
れていることから、低圧に設定された第１連結装
置１７のみが第４図に示すように連結位置側に変
位し、第１ロツカアーム６と第２ロツカアーム７
とを連結する。従つて、第１、第２両ロツカアー
ム６，７は、第２カム４より高い揚程を有する第
１カム３のカムプロフイルに応動し、２つの吸気
弁１ａ，１ｂのバルブリフトと開弁角度が前記し
た状態と変化して開閉駆動される。 第２電磁弁４９を閉じると、背圧がリリーフ弁
４４に作用して回路圧力が高圧に設定される。こ
こで第１電磁弁４２を励磁すると、第１、第２両
連結装置１７，１８が共に連結位置側に作動し、
第１〜第３ロツカアーム６〜８が全て一体的に連
結される。 この状態にあつては、第１カム３の揚程が最も
高いことから、全ての吸気弁１ａ〜１ｃは共に第
１カム３のカムプロフイルに応動して開弁駆動さ
れる。 上記した各連結装置１２，１３と各吸気弁１ａ
〜１ｃとの動作の関係を表１にまとめて示す。

【表】 このように上記した構成をとることにより、表
１に示すように３種類の状態を選択的に変化させ
ることが可能となり、機関の回転速度に応じてよ
り適切な吸気弁または排気弁の制御を行なうこと
が可能となる。 上記実施例に於ては、ある円周上に配設した吸
気弁のバルブステムを互いに平行に延設し、かつ
互いに隣接する２つの吸気弁１ａ，１ｂに対応す
るアーム１０ａ，１０ｂのレバー比を互いに異な
るものとしたことから、１つのロツカアーム７に
て２つの吸気弁１ａ，１ｂを同時駆動するにもか
かわらず、２つの吸気弁１ａ，１ｂのリフト量に
差異が生ずる。特に、中央の弁１ｂは、高揚程、
広角度である第１カム３にて駆動しても、他の弁
１ａ，１ｂに比してリフト量が小さく、また排気
弁から最も隔置しているので、実質的なオーバー
ラツプも少なくなる。従つて、単一のカムプロフ
イルで駆動しても、隣接する弁と異なる作動状態
が得られ、燃焼室への流入混合気の乱流効果の促
進を企図し得る。特に、内燃機関の高速性能をよ
り一層高めるためには、１気筒当りの弁を多弁化
することが有効であり、実用エンジンとしては、
１気筒当り３つの吸気弁を設けたものが周知であ
るが、実際には、高速性能を重視すると、低速性
能はある程度犠牲にせざるを得ない面があること
も見逃せない。しかるに、本考案の動弁機構によ
れば、低速域に於ては、第２カム４のカムプロフ
イルと、第２ロツカアーム７に設けられた２つの
アーム１０ａ，１０ｂのレバー比との設定によ
り、２つの吸気弁１０ａ，１０ｂのうちの一方１
０ａを低速域に適合した弁作動状態にて駆動する
と共に他方10bを極微小リフトで駆動し、高速域
に於ては、複数の弁の作動状態を互いに異なるよ
うにした複合バルブタイミング駆動を、高速域に
適合した第１カム３のカムプロフイルをもつて行
なうことができる。さらに好ましくは、極低速域
に対応したカムプロフイルの第３カム５及び第３
の吸気弁１ｃを加えることにより、低速域での混
合気充填効率を低下させずに済むので、出力特性
のより一層のワイドレンジ化を達成することがで
きる。 尚、上記実施例に於ては、油圧を２段階とした
が、作動油供給通路を複数系統に細分化して、動
作するピストンを適宜に選択することも可能であ
る。また、本考案は上記実施例にとどまらず、カ
ムプロフイルの組合わせにより種々の変形態様が
可能である。 〈考案の効果〉 このように本考案によれば、２弁以上の複数の
弁を、互いに異なるレバー比の複数のアームを有
するカムフオロワ（ロツカアーム）をもつて同時
駆動するようにしたことから、複数の弁の作動状
態を互いに異ならせるようにした複合バルブタイ
ミング駆動による動弁機構を、カム及びカムフオ
ロワの数量を無用に増大することなく容易に実現
することができる。従つて、中低速回転域に於け
る吸気の充填効率を改善することが可能となり、
より広い回転速度範囲にわたり機関の出力特性を
平坦化する上に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に基づく動弁機構の上面図であ
る。第２図は第１図の−線に沿う断面図であ
る。第３図は第１図の矢視図である。第４図第
３図の−線に沿う断面図である。第５図は油
圧回路図である。 １ａ〜１ｃ……吸気弁、２……カム軸、３……
第１カム、４……第２カム、５……第３カム、６
……第１ロツカアーム、７……第２ロツカアー
ム、８……第３ロツカアーム、９……ロツカシヤ
フト、１０ａ，１０ｂ……アーム、１１ａ，１１
ｂ……タペツトねじ、１２ａ，１２ｂ……ロツク
ナツト、１３……シリンダヘツド、１４……ガイ
ド孔、１５……リフタ、１６……コイルばね、１
７……第１連結装置、１８……第２連結装置、１
９……リテーナ、２０……バルブスプリング、２
１……第１ガイド孔、２２……第２ガイド孔、２
３……小径部、２４…段部、２５……ピストン、
２６……ストツパ、２７……油圧室、２８……コ
イルばね、２９……作動油供給通路、３０……油
路、３１……連通孔、４０……潤滑油ポンプ、４
１……圧力調整装置、４２……第１電磁弁、４４
……リリーフ弁、４５……吐出通路、４６……リ
リーフ通路、４７……オリフイス、４８……背圧
通路、４９……第２電磁弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 内燃機関の各燃焼室の吸気口または排気口に設
   置され、クランク軸と同期回転するカム軸に形成
   された互いに輪郭の異なる複数のカム及び該複数
   のカムに対応する複数のカムフオロワにより開弁
   駆動される２弁以上の複数の弁と、前記複数のカ
   ムフオロワの互いに隣接するもの同士間の連結及
   び非連結を選択する切換手段とを有する動弁機構
   に於て、 前記複数のカムフオロワのうちの少なくとも一
   部が、レバー比が互いに異なる部位に設けられた
   複数の弁当接部を有し、かつ該弁当接部の各々に
   当接した弁を同時駆動するようにされていること
   を特徴とする内燃機関の動弁機構。