JPH0874534A - バルブリフト量連続可変機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 緩衝曲線を極端に低くすることなく最大リフ
ト量を十分減少させることができ、タペットクリアラン
スの変化が少ないバルブリフト量連続可変機構を供す
る。 【構成】 カムの回転に基づき揺動するロッカーアーム
によりバルブの開閉動が行われる内燃機関の動弁装置に
おいて、移動可能な枢支点Ａを中心に揺動するリンク部
材42と、前記リンク部材42の枢支点Ａを移動させる枢支
点移動手段44とを備え、前記リンク部材42は前記枢支点
移動手段44により移動させられた枢支点Ａ〜Ａ´を中心
に前記カム10の回転に基づき揺動し、同リンク部材42の
揺動に基づいて前記ロッカーアーム33を揺動するバルブ
リフト量連続可変機構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の動弁装置に
おいてロッカーアームで駆動されるバルブのリフト量を
連続的に可変とする機構に関する。

【０００２】

【従来技術】従来のバルブリフト量連続可変機構として
は、ロッカーアームの揺動枢支点を変位させる例（特開
昭６０−１０８５１１号公報、特開平５−２０２７２０
号公報）、ロッカーアームのカム山との接触角を変える
例（実開昭６０−１２５３０４号公報、実開昭６０−１
２７４１１号公報）、ロッカーアームとタペットの間に
可変の支点を持つことによりレバー比を変える例（特開
昭６０−２２８７１７号公報）等がある。

【０００３】

【解決しようとする課題】ロッカーアームの枢支点を直
接変位させる例またはロッカーアームとタペットの間に
可変の支点を持ってレバー比を変える例では支点の変位
でリフトカーブが相似的に大きさが変化するためリフト
量を小さくすると相対的に緩衝曲線も低くなってしま
い、タペットクリアランスも変化し、タペット音が大き
くなる。またロッカーアームのカム山との接触角を変え
る例ではタペットクリアランスが変化し、バルブ総開角
も大きく変化して吸排気効率が悪化する。

【０００４】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的とする処は、緩衝曲線を極端に低くすることな
く最大リフト量を十分減少させることができ、タペット
クリアランスの変化が少ないバルブリフト量連続可変機
構を供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明は、カムの回転に基づき揺動する
ロッカーアームによりバルブの開閉動が行われる内燃機
関の動弁装置において、移動可能な枢支点を中心に揺動
するリンク部材と、前記リンク部材の枢支点を移動させ
る枢支点移動手段とを備え、前記リンク部材は前記枢支
点移動手段により移動させられた枢支点を中心に前記カ
ムの回転に基づき揺動し、同リンク部材の揺動に基づい
て前記ロッカーアームを揺動するバルブリフト量連続可
変機構とした。

【０００６】枢支点移動手段によりリンク部材の枢支点
を変位させるとリンク部材のロッカーアームに対する揺
動軌跡を変化させることができ、すなわちリンク部材の
揺動のうちロッカーアームを揺動させる揺動方向成分を
変化させ、同ロッカーアームの揺動によりバルブを開閉
動するので、緩衝曲線を低くすることなく最大リフト量
を十分に減少させることが可能で、かつタペットクリア
ランスの変化を小さく抑えることができる。

【０００７】前記枢支点移動手段は前記カムの基礎円が
作用しているときの前記リンク部材の揺動作用点を中心
にした円弧に沿って枢支点を移動させることで、容易に
バルブリフト量を変えることができる。

【０００８】

【実施例】以下図１ないし図８に図示した本発明の一実
施例について説明する。本実施例はＶ型４気筒エンジン
の動弁装置に適用されたもので、図１はそのエンジン１
の側断面図であり、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線で
切断した要部断面図である。

【０００９】クランクケース２の上のシリンダーブロッ
ク３は左右Ｖ字に配された２個のシンダー４を前後に並
列に配設したもので、シリンダー４の上方はシリンダー
ヘッド５で覆われている。シリンダー４内を往復動する
ピストン６に一端を枢着されたコンロッド７は他端をク
ランクシャフト８のクランクピンに枢着してピストン６
の往復動をクランクシャフト８の回転に変換する。

【００１０】左右のシリンダー４によるＶ字の谷間には
クランクシャフト８と平行にカムシャフト９が回転自在
に支持されており、クランクシャフト８の主軸に嵌着さ
れたスプロケット11とカムシャフト９に嵌着されたスプ
ロケット12との間にチェーン13が架渡されてクランクシ
ャフト８の半分の回転数でカムシャフト９が回転するよ
うになっている。

【００１１】カムシャフト９にはカム10が順次８個形成
されている。一方シリンダーヘッド５には各シリンダー
４につき吸気ポート20と排気ポート21とが１つずつ形成
され、各ポート20，21の燃焼室への開口に設けられた弁
座22に弁体30ａが着座可能にバルブ30がバルブガイド23
に摺動自在に支持されて設けられている。

【００１２】バルブ30はその基端側に嵌着されたバルブ
スプリングリテーナ31がバルブスプリング32の一端を押
さえて上方へ付勢されている。バルブ30の基端はバルブ
スプリングリテーナ31の中央を貫通して露出しており、
この基端面に一端が接するようにロッカーアーム33がロ
ッカーシャフト34に揺動自在に支持されて設けられてい
る。

【００１３】ロッカーアーム33の他端にはプッシュロッ
ド35の上端が嵌合して、プッシュロッド35自体はシリン
ダーブロック３に設けられた孔を通ってカムシャフト９
に向けて延びている。なおこのロッカーアーム33をヘッ
ドカバー14が覆っており、前記シリンダヘッド５には燃
焼室に向け点火プラグ15が取付けられ、吸気ポート20に
向けてはインジェクター16が取付けられる。

【００１４】前記カムシャフト９の各カム10に対応して
近傍に従動レバー36がシリンダーブロック３に架設され
た固定支軸37に枢支されて揺動自在に設けられ、カム10
の回転により従動レバー36が揺動するようになってお
り、この従動レバー36の揺動が以下に述べるリンク機構
を介して前記プッシュロッド35を動かすことになる。

【００１５】このリンク機構を図３ないし図５に基づき
説明する。従動レバー36の先端は相対向する側壁が延出
して両側壁間に架設されたピン38にローラ39が回転自在
に支持され、前記カム10はこのローラ39とその外周面を
接してローラ39を介して従動レバー36は揺動する。ピン
38は従動レバー36の先端の両側壁より外側に突出してお
り、同突出部に一対の連結アーム40が枢着され、同一対
の連結アーム40の他端間にピン41が架設され、同ピン41
に前記プッシュロッド35の下端が枢着されるとともに一
対のリンク部材42が連結アーム40とプッシュロッド35と
の間に枢着されている。

【００１６】一対のリンク部材42の端部間にはピン43が
両端を外側に突出させて架設されており、両側の突出部
に一対の旋回レバー44が枢着されており、同一対の旋回
レバー44は前記リンク部材42と略形状を同じくしてピン
41よりも外側に位置しており、両旋回レバー44の各端部
には回動ピン45が外側に向け一体に突設されている。こ
の回動ピン45はシリンダーブロック３の定位置に回動自
在に枢支される。前記リンク部材42を連結アーム40およ
びプッシュロッド35と枢着するピン41はこの回動ピン45
と同一軸線上に位置することができる。

【００１７】カム10の回転をバルブ30に伝達するリンク
機構は以上のような構造をしており、回動ピン45を回動
すると旋回レバー44が一体に旋回しピン43の位置を移動
させることができる。ピン43はリンク部材42の枢支点に
当たるので、回動ピン45を回動することでリンク部材42
の枢支点（ピン43）を変位させることができる。

【００１８】すなわち図３に示すようにカム10の基礎円
周面にローラ39が接しているときは、リンク部材42の揺
動端のピン41は回動ピン45と同一軸線上にあるので、回
動ピン45を回動して旋回レバー44を旋回するとピン43を
介して旋回レバー44と一緒にリンク部材42がピン41（回
動ピン45）を中心に旋回しピン43の位置を変位させるこ
とができる。

【００１９】こうして適当な旋回位置にピン43が定めら
れると、リンク部材42の他端のピン41の揺動軌跡が決ま
り、ピン41に一端を枢着されたプッシュロッド35はこの
ピン41の揺動軌跡に従って往復動し、ロッカーアーム33
を介してバルブ30をリフトさせることになる。

【００２０】いま回動ピン45を操作してピン43を図６に
図示する位置とし、このときのリンク部材42の枢支点
（ピン43の中心）を点Ａとすると、リンク部材42の揺動
端のピン41の中心の揺動軌跡は点Ａを中心とする円弧ａ
となる。なお図６は旋回レバー44および回動ピン45は省
略して図示している。図６に実線で示すように従動レバ
ー36の揺動端のローラ39がカム10の基礎円周面に接して
いるときは連結アーム40を介してピン41の中心は円弧ａ
上の点Ｂにあり、この状態でバルブ30はその弁体を弁座
22に着座させて弁開口を閉じている。

【００２１】そしてカム10が回転してカム山がローラ39
を押し上げると連結アーム40を介してピン41も円弧ａに
沿って上昇し、カム山の頂上にローラ39が至ると図６に
２点鎖線で示すようにピン41の中心は点Ｃに達する。ピ
ン41はプッシュロッド35の下端に当たるので、ピン41の
点Ｂから点Ｃへの旋回移動でその主にプッシュロッド35
の軸方向成分だけプッシュロッド35が押し上げられてロ
ッカーアーム33を揺動しバルブ30を最大リフト量Ｌだけ
リフトさせ排気開口を開く。

【００２２】このようにリンク部材42の枢支点（ピン43
の中心）が点Ａにあるときは、ピン41の移動は円弧ａの
点Ｂから点Ｃであり、この点Ｂから点Ｃへの揺動軌跡は
プッシュロッド35の軸方向に略平行であるので、プッシ
ュロッド35の移動量は大きく、よってバルブ30のリフト
量も大きい（ハイリフト状態）。

【００２３】次に回動ピン45を操作してピン43を図７に
図示する点Ａ´の位置にすると、リンク部材42の揺動端
のピン41の中心の揺動軌跡は点Ａ´を中心とする円弧ａ
´となる。図７に実線で示すように従動レバー36の揺動
端のローラ39がカム10の基礎円周面に接しているときは
ピン41は図６における同じ点Ｂの位置にあり、バルブ30
はその弁体を弁座22に着座させて弁開口を閉じている。

【００２４】カム10が回転してカム山がローラ39を押し
上げると連結アーム40を介してピン41は円弧ａ´に沿っ
て移動し、カム山の頂上にローラ39が至ると図７に２点
鎖線で示すようにピン41は点Ｃ´に達する。ピン41の点
Ｂから点Ｃ´への旋回移動でそのプッシュロッド35の軸
方向成分だけプッシュロッド35が押し上げられてロッカ
ーアーム33を揺動しバルブ30を最大リフト量Ｌ´だけリ
フトさせ排気開口を開く。

【００２５】このようにリンク部材42の枢支点（ピン4
3）が点Ａ´にあるときは、ピン41の移動は円弧ａ´の
点Ｂから点Ｃ´であり、この点Ｂから点Ｃ´への揺動軌
跡はプッシュロッド35の軸方向に対し大きく傾いてプッ
シュロッド35の軸方向の成分は小さいので、プッシュロ
ッド35の上昇量は小さく、よってバルブ30のリフト量も
小さい（ローリフト状態）。

【００２６】以上の図６に示すバルブのハイリフト状態
と図７に示すローリフト状態におけるバルブリフト曲線
を図８に示す。曲線ＨＬがハイリフト状態のバルブリフ
ト曲線であり、曲線ＬＬがローリフト状態のバルブリフ
ト曲線である。

【００２７】曲線ＨＬ（ハイリフト状態）は最大リフト
量Ｌが１２mmで徐々に先細になった滑らかな山形状をな
し、タペットクリアランス0.16mmを除いた実質リフトを
生じさせるカムの回転角度は２９６°２６′であり、リ
フト量１mm以下の緩衝曲線部分を除く回転角度は２００
°である。一方曲線ＬＬ（ローリフト状態）は最大リフ
ト量Ｌ´が約3.2 mmで曲線ＨＬ（ハイリフト状態）に比
べ十分リフト量を減少させているが、実質リフトを生じ
させるカムの回転角度は２５８°５０′であり、リフト
量１mm以下の緩衝曲線部分を除く回転角度は１８４°４
４′であって、いずれも曲線ＨＬ（ハイリフト状態）に
近い角度を示し、したがって全体形状は台形に近似した
山形状をなしている。

【００２８】ローリフト状態で曲線ＬＬが台形に近い山
形状をなすのは、図７においてプッシュロッド35に対す
るピン41の点Ｂから点Ｃ´への揺動が点Ｂの近傍すなわ
ちバルブの開き始めと終わり近くでプッシュロッド35の
軸方向の成分が大きくリフト量を急増・急減させるがそ
の他はプッシュロッド35の軸方向の成分が極めて小さく
リフト量の変化がないからである。

【００２９】このようにローリフト状態でもリフト曲線
が台形に近い形状をなして最大リフト量を十分に減少さ
せても緩衝曲線部分を極端に低くすることがなく、バル
ブの開閉を速やかに行うので、吸排気効率を向上させる
ことができる。

【００３０】ハイリフト状態とローリフト状態とでタペ
ットクリアランスの変化は極めて少ないので、タペット
音を小さく抑えることができる。前記回動ピン45を回動
しリンク部材の枢支点（ピン43）の旋回位置を点Ａない
し点Ａ´の点Ｂを中心とする円弧上のいづれかの点に連
続的に変えることができるので、前記ハイリフト状態と
ローリフト状態との間のあらゆる中間状態を形成するこ
とができ、細かいエンジン運転制御が可能である。

【００３１】次に第２の実施例について図９および図１
０に基づき説明する。図９および図１０は前記第１の実
施例における図６および図７に相当する図である。同第
２の実施例は前記第１の実施例におけるリンク部材42を
ロッカーアーム側に移したもので基本的構造は同じであ
る。リンク部材53がロッカーアーム55側に位置したの
で、連結アーム52が長尺となり、プッシュロッド54が短
尺となってロッカーアーム55に枢着されている。

【００３２】図９はリンク部材53の枢支点が点Ａにあっ
てハイリフト状態にあり、カム50の回転で従動レバー51
および連結アーム52を介してリンク部材53の揺動端は点
Ｂから点Ｃに揺動しプッシュロッド54を長尺方向に大き
く移動して大きなロッカーアーム55の揺動でバルブ56の
最大リフト量Ｌは大きい。一方図１０ではリンク部材53
の枢支点が点Ａから点Ａ´に移行してローリフト状態に
あり、リンク部材53の揺動端は点Ｂから点Ｃ´に揺動し
プッシュロッド54を長尺方向には僅かに移動してバルブ
56の最大リフト量Ｌ´は小さい。本第２の実施例は前記
第１の実施例と基本的構造が同じであり同様の作用効果
を奏する。

【００３３】次に第３の実施例について図１１および図
１２に基づき説明する。同第３の実施例は前記第１の実
施例における従動レバー36を変形して連結アーム40の役
割も兼ねるようにした新たな従動レバー61を備えたもの
で他の部材は略同じである。該従動レバー61はカム60に
接する接触面61ａとリンク部材62の揺動端に接する接触
面61ｂとを有し、カム60の回転で揺動し接触面61ｂに押
されてリンク部材62が枢支点（点Ａないし点Ａ´）を中
心に揺動する。

【００３４】図１１はリンク部材62の枢支点が点Ａにあ
ってハイリフト状態にあり、カム60の回転でリンク部材
62の揺動端は点Ｂから点Ｃに大きく揺動しプッシュロッ
ド63も長尺方向に大きく移動してロッカーアーム64を介
してリフトするバルブ65の最大リフト量Ｌは大きい。一
方図１２ではリンク部材62の枢支点が点Ａから点Ａ´に
移行してローリフト状態にあり、リンク部材62の揺動端
は点Ｂから点Ｃ´に僅かに揺動しプッシュロッド63の移
動も僅かでバルブ65の最大リフト量Ｌ´は小さい。

【００３５】次に第４の実施例について図１３および図
１４に基づき説明する。同例はリンク部材73をロッカー
アーム74側に位置させた例であり、従動レバー71が直接
プッシュロッド72に作用して同プッシュロッド72がリン
ク部材73を揺動し、リンク部材73が直接ロッカーアーム
74の接触面74ａに接して作用する。

【００３６】図１３はリンク部材73の枢支点が点Ａにあ
ってハイリフト状態にあり、カム70の回転で揺動する従
動レバー71がプッシュロッド72を押してリンク部材73を
点Ａを中心に揺動し、リンク部材73の揺動端は点Ｂから
点Ｃに揺動しロッカーアーム74の揺動方向に大きく揺動
してバルブ75の最大リフト量Ｌは大きい。一方図１４で
はリンク部材73の枢支点が点Ａから点Ａ´に移行してロ
ーリフト状態にあり、リンク部材73の揺動端は点Ｂから
点Ｃ´に揺動しロッカーアーム74の揺動方向には僅かに
揺動してバルブ75の最大リフト量Ｌ´は小さい。

【００３７】次に第５の実施例について図１５および図
１６に基づき説明する。同実施例はカム80がロッカーア
ーム83の近傍に位置する例であり、カム80は直接リンク
部材81に作用し、リンク部材81の揺動は短尺のプッシュ
ロッド82を介してロッカーアーム83を揺動させる。

【００３８】図１５はリンク部材81の枢支点が点Ａにあ
ってハイリフト状態にあり、カム80の回転で揺動するリ
ンク部材81の揺動端は点Ｂから点Ｃに揺動しプッシュロ
ッド82を長尺方向に大きく移動してロッカーアーム83を
介してリフトするバルブ84の最大リフト量Ｌは大きい。
一方図１６ではリンク部材81の枢支点が点Ａから点Ａ´
に移行してローリフト状態にあり、リンク部材81の揺動
端は点Ｂから点Ｃ´に揺動しプッシュロッド82を長尺方
向には僅かに移動してバルブ84の最大リフト量Ｌ´は小
さい。

【００３９】次に第６の実施例について図１７および図
１８に基づき説明する。同実施例は前記第５の実施例に
おけるプッシュロッド82を無くしリンク部材91が直接ロ
ッカーアーム92の接触面92ａに接して揺動するようにし
ている。

【００４０】図１７はリンク部材91の枢支点が点Ａにあ
ってハイリフト状態にあり、カム90の回転でリンク部材
91を点Ａを中心に揺動し、リンク部材91の揺動端は点Ｂ
から点Ｃに揺動すなわちロッカーアーム92の揺動方向に
大きく揺動してバルブ93の最大リフト量Ｌは大きい。一
方図１８ではリンク部材91の枢支点が点Ａから点Ａ´に
移行してローリフト状態にあり、リンク部材91の揺動端
は点Ｂから点Ｃ´に揺動すなわちロッカーアーム92の揺
動方向には僅かに揺動してバルブ93の最大リフト量Ｌ´
は小さい。

【００４１】本第６の実施例におけるバルブリフト曲線
を図１９に示す。曲線ＨＬがハイリフト状態のバルブリ
フト曲線であり、曲線ＬＬがローリフト状態のバルブリ
フト曲線である。

【００４２】曲線ＨＬ（ハイリフト状態）は最大リフト
量Ｌが１２mmで徐々に先細になった滑らかな山形状をな
し、一方曲線ＬＬ（ローリフト状態）は最大リフト量Ｌ
´が約3.2 mmで開き始めは緩やかであるが閉じるときは
急激でハイリフト状態の閉じるときと近似した曲線形状
をしている。したがって緩衝曲線を低くすることなく最
大リフト量を十分減少させることができ、かつタペット
クリアランスの変化を小さく抑えることができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、枢支点移動手段によりリンク
部材の枢支点を変位させるとリンク部材のロッカーアー
ムに対する揺動軌跡を変化させることができ、このリン
ク部材の揺動軌跡に応じてロッカーアームが揺動してバ
ルブを開閉動するので、緩衝曲線を低くすることなく最
大リフト量を十分に減少させることが可能で、滑らかな
バルブ開閉動のもとで吸排気効率の向上を図ることがで
きる。またタペットクリアランスの変化を小さく抑える
ことができタペット音の発生を抑制できる。

【００４４】カムの基礎円が作用しているときのリンク
部材の揺動作用点を中心にした円弧に沿って枢支点を移
動させることで、容易にバルブリフト量を変えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る動弁装置を適用したエ
ンジンの側断面図である。

【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図で
ある。

【図３】同第１の実施例における動弁装置のリンク機構
の斜視図である。

【図４】別の状態の同リンク機構の斜視図である。

【図５】同下面図である。

【図６】ハイリフト状態における同動弁装置の要部側面
図である。

【図７】ローリフト状態における同動弁装置の要部側面
図である。

【図８】同第１実施例におけるバルブリフト曲線を示す
図である。

【図９】第２の実施例における動弁装置のハイリフト状
態の要部側面図である。

【図１０】同ローリフト状態の要部側面図である。

【図１１】第３の実施例における動弁装置のハイリフト
状態の要部側面図である。

【図１２】同ローリフト状態の要部側面図である。

【図１３】第４の実施例における動弁装置のハイリフト
状態の要部側面図である。

【図１４】同ローリフト状態の要部側面図である。

【図１５】第５の実施例における動弁装置のハイリフト
状態の要部側面図である。

【図１６】同ローリフト状態の要部側面図である。

【図１７】第６の実施例における動弁装置のハイリフト
状態の要部側面図である。

【図１８】同ローリフト状態の要部側面図である。

【図１９】同第６の実施例におけるバルブリフト曲線を
示す図である。

【符号の説明】

１…エンジン、２…クランクケース、３…シリンダーブ
ロック、４…シリンダー、５…シリンダーヘッド、６…
ピストン、７…コンロッド、８…クランクシャフト、９
…カムシャフト、10…カム、11，12…スプロケット、13
…チェーン、14…ヘッドカバー、15…点火プラグ、16…
インジェクター、20…吸気ポート、21…排気ポート、22
…弁座、23…バルブガイド、30…バルブ、31…バルブス
プリングリテーナ、32…バルブスプリング、33…ロッカ
ーアーム、34…ロッカーシャフト、35…プッシュロッ
ド、36…従動レバー、37…固定支軸、38…ピン、40…連
結アーム、41…ピン、42…リンク部材、43…ピン、44…
旋回レバー、45…回動ピン、50…カム、51…従動レバ
ー、52…連結レバー、53…リンク部材、54…プッシュロ
ッド、55…ロッカーアーム、56…バルブ、60…カム、61
…従動レバー、62…リンク部材、63…プッシュロッド、
64…ロッカーアーム、65…バルブ、70…カム、71…従動
レバー、72…プッシュロッド、73…リンク部材、74…ロ
ッカーアーム、75…バルブ、80…カム、81…リンク部
材、82…プッシュロッド、83…ロッカーアーム、84…バ
ルブ、90…カム、91…リンク部材、92…ロッカーアー
ム、93…バルブ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カムの回転に基づき揺動するロッカーア
   ームによりバルブの開閉動が行われる内燃機関の動弁装
   置において、 移動可能な枢支点を中心に揺動するリンク部材と、 前記リンク部材の枢支点を移動させる枢支点移動手段と
   を備え、 前記リンク部材は前記枢支点移動手段により移動させら
   れた枢支点を中心に前記カムの回転に基づき揺動し、同
   リンク部材の揺動に基づいて前記ロッカーアームを揺動
   することを特徴とするバルブリフト量連続可変機構。
2. 【請求項２】 前記枢支点移動手段は前記カムの基礎円
   が作用しているときの前記リンク部材の揺動作用点を中
   心にした円弧に沿って枢支点を移動させることができる
   ことを特徴とする請求項１記載のバルブリフト量連続可
   変機構。