JPS6069222A - 内燃機関の動弁装置 - 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】 本発明は、内燃機関用休止機能付動弁装置、特に、同一
の機能を有する少なくとも一対の相互に隣接する吸気弁
または排気弁が１つの気筒に対して配設され、一対の前
記吸気弁または排気弁の上端に当接する腕をそれぞれ有
する第１０ツカアームおよび第２０ツカアームが前記弁
の作動方向と直交する軸線まわりに回動自在に配設され
、それらのロッカアームの回動軸線と平行な軸線まわり
に回転作動し前記第１０ツカアームに対応する位置にカ
ムを有するカムシャフトが各ロッカアームの上方に配置
され、第１および第２０ツカアーム間には、それらを自
在に連結し得る連結機構が配設された内燃機関用休止機
能付動弁装置に関する。

従来、１つの気筒に対して複数の吸気弁および排気弁が
配設された高速内燃機関が知られている。

このような内燃機関においては、低負荷時あるいは中負
荷時に吸気弁および排気弁のうちの一部を休止させ、高
負荷時に全ての吸気弁および排気弁を作動させるように
すると、機関の全作動域において高い効率を得ることが
でき、燃費の改善を図ることができる。そこで本出願人
は、カムシャフトのカムに摺接して常時作動され一方の
吸気弁または排気弁を作動させるための第１０ツカアー
ムと、他方の吸気弁または排気弁を作動させるための第
２０ツカアームとを、油圧によって第１０ツカアームか
ら第２０ツカアーム側に向けてプ７＋ｙジャを突出させ
たり、第１０ツカアーム側にプランジャを引込ませたり
することにより、両口ツカアームを係合したり、その係
合を解除したりする連結機構を備えた動弁装置を先に提
案している。

この動弁装置によれば、−実吸気弁または排気弁を任意
に休止させることができるので、機関の全作動域におい
て高い効率を得ることができ、燃費の改善を図ることが
できる。

ところが、この動弁装置において、作動弁数の切換時に
第１および第２０ツカアームの連結機構による連結状態
を解除すると、第２０ツカアームが慣性力によって跳ね
上り、カムシャフトの側面に衝突して耳障りな打撃音が
生じていた。

本発明は、そのような欠点を解消すべくなされたもので
あり、休止側である第２０ツカアームのカムシャフトへ
の衝突による打撃音の発生を極力抑制した内燃機関用休
止機能付動弁装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、カムシャフトの第２０ツカアームに対
応する位置には、隣接するカムの低位部よりも低くかつ
カムシャフトの軸方向に沿って一定の幅を有する平坦な
***部がその全周にわたって設けられ、第１０ツカアー
ムには前記カムに摺接するカムスリッパが設けられ、第
２０ツカア一　５　− ムには前記***部に摺接可能な台座が設けられる。

以下、図面により本発明の一実施例について説明すると
、先ず第１図および第２図において、多気筒内燃機関に
おける機関本体１の複数のシリンダ２内には、ピストン
３が往復動自在に嵌入されてオリ、名シリンダ２のシリ
ンダヘッド４には、複数たとえば一対の吸気ポート５に
個別に連通し相互に隣接する一対の吸気口６と、複数た
とえば一対の排気ポート７に個別に連通し相互に隣接す
る一対の排気口８とが、燃焼室９に向けて開口するよう
に形成されている。

各吸気口６には吸気弁１０α、１０ｈが配設され、各排
気口８には排気弁１１ａ、１１ｈが配設される。これら
の弁１０ａ、１０ｈ、１１ａ。

１１６については第１図を参照しながら一方の吸気弁１
０αおよび排気弁１１αについて添字αを付して詳述す
るが、他方の吸気弁１０ｂおよび排　６− 気弁１１ｂについては対応する部分に添字りを付して図
示するのみとする。

吸気弁１０ａおよび排気弁１１ａは、シリンダヘッド４
を上下に貫通して設けられた案内筒１２ａ。

１３１Ｚ内に移動自在に挿通されており、その上端に設
けられたリテーナ１４ａ、１５αならびにシリンダヘッ
ド４および案内筒１２ｆＺ、１３α間に介装された弁ば
ね１６（Ｚ、１７ａの作用により、吸気口６および排気
口８を閉じる方向に付勢されている。

各吸気弁１０ａ、１０ｈおよび排気弁１１ａ。

１１ｈは、機関の回転数に応じて両弁１０ａ。

１０ｂ；１１（１，１１ｈがともに作動する状態と、一
方の弁１０α、１１ａのみが作動する状態とを後述の連
結機構ＣＯによって選択的に切換えられる。そのような
連結機構ＣＯおよびその他の構成に′！、吸気弁１０１
Ｚ、１０ｂ側と、排気弁１１α、１１ｈ側とで全く同一
であり、先ず吸気弁ｉ　ｏ　ａ　、１ｏｈに関連する部
分について説明する。

第３図および第４図を併せて参照して、シリンダヘッド
４の上部には、吸気弁１０α、１０ｈの作動方向に直交
してほぼ水平に延びる支軸１８が固定的に設けられてお
り、この支軸１８に第１０ツカアーム１９および第２０
ツカアーム２０が相互に隣接して共通に枢支される。第
１および第２０ツカアーム１９．２０には吸気弁１０α
、１０ｂ側に延びる腕２１．２２が設けられており、そ
の腕２１．２２の先端には、ナツト２３．２４に螺合し
た調整ねじ２５，２６がそれぞれ設けられる。

これらの調整ねじ２５．２６の先端は吸気弁１０α。

１１６の上端にそれぞれ当接する。したがって第１およ
び第２０ツカアーム１９．２０の揺動運動により、軸方
向の押圧力を受けたときに、各吸気弁１０１Ｚ、１０ｈ
は弁ばね１６ａ、１６．６のばね力に抗して降下し、そ
れぞれ対応する吸気口６を開く。

第１０ツカアーム１９の上面にはカムスリッパ２７が設
けられており、第１０ツカアーム１９の上方には、支軸
１８と平行なカムシャフト２Ｂに固定され前記カムスリ
ッパ２Ｔに摺接するカム２９が配置される。このカム２
９は機関の回転に同期して％の回転比で回転するように
構成されており、基準円上の円周面により形成された低
位部３０と、前記基準円よりも半径方向外方に膨出した
高位部３１とを有する。したがって、高位部３１がカム
スリッパ２７に摺接している状態では第１０ツカアーム
１９の腕２１が押下げられ、したがって吸気弁１ｔＥｚ
が吸気口６を開き、第４図のように低位部３０がカムス
リッパ２７に摺接している状態では吸気弁１０αが弁ば
ね１６αの作用によって上昇しており、吸気口６が閉じ
られる。

　９− 一方、第２０ツカアーム２０に関しては、前述のカムス
リッパ２７およびカム２９などの駆動機構が設けられて
おらず、第２０ツカアーム２０は第１０ツカアーム１９
に連結されているときのみ第１０ツカアーム１９と一体
的に作動し、連結が外れている状態ではその作動を休止
するが、第１０ツカアーム１９との連結状態を解除され
たときに、慣性力により第２０ツカアーム２０が跳ね上
り、カムシャフト２８に衝突したときの打撃音を抑制す
るために、第５図で示すように第２０ツカアーム２０の
上部には台座８０が設けられ、カムシャフト２８にはカ
ム２９に隣接して***部８１が設けられる。この***部
８１は、カム２９の低位部３０よりも低くしかもその外
周面が平坦状にされており、カムシャフト２８の軸方向
に沿って一定の幅を有してカムシャフト２８の全周にわ
たって形成される。また前記台座８０は***部８１−１
〇− に摺接可能とすべく、***部８１に対応して第２０ツカ
アーム２０に形成される。

そのような両口ツカアーム１９．２０の連結および連結
解除を行なうための連結機構ＣＯの構成を説明すると、
第１０ツカアーム１９には、プランジャ３２を移動自在
に収納して第２０ツカアーム２０側に開放したシリンダ
穴３３が穿設され、第２０ツカアーム２０には、シリン
ダ穴３３に対応して第１０ツカアーム１９側に開放し前
記プランジャ３２の挿入を許容する有底ガイド穴３４が
穿設される。

シリンダ穴３３の底部付近には、プランジャ３２の後端
面に当接可能な段部３５が設けられており、この段部３
５により、プランジャ３２の後端面とシリンダ穴３３の
底部との間には常に油圧作用室３６が画成される。一方
、支軸１８には給油路３７が同心に穿設されており、第
１０ツカアーム１９には支軸１８を外囲して環状溝３８
が設けられ、前記油圧作用室３６と環状溝３８とは通路
３９を介して連通される。さらに、支軸１８には前記環
状溝３８および給油路３７を連通ずる連通路４０が穿設
される。したがってシリンダ穴３３の油圧作用室３６と
、給油路３７とは常時連通している。

第２０ツカアーム２０におけるガイド穴３４の底部には
透孔４１が同心に穿設されており、ガイド穴３４には、
プランジャ３２の先端に当接するガイドピン４２が前記
透孔４１を貫通して挿入される。ガイドピン４２の第１
０ツカアーム１９側の端部には、プランジャ３２の先端
面全面に当接する円板状の当接鍔４３が一体的に設けら
れる。

しかもガイド穴３４の底部と当接鍔４３との間にはガイ
ドピン４２を外囲するコイル状戻しばね４４が介装され
ており、ガイドピン４２の当接鍔４３は戻しばね４４の
ばね力により、プランジャ３２の先端面に常に弾発的に
当接される。またガイドピン４２の透孔４７からの突出
端部には止め輪７５が嵌着される。

ガイド穴３４の途中には、第１０ツカアーム１９側に臨
む段差状のストッパ部４５が設けられており、このスト
ッパ部４５に当接鍔４３が当接することにより、ガイド
ピン４２の第１０ツカアーム１９から離反する方向の移
動、すなわちプランジャ３２の抑圧移動が阻止される。

また第２０ツカアーム２０には、ガイド穴３４の底部付
近を外部に連通させる空気抜き孔７６が穿設されており
、この空気抜き孔７６がら空気を放出あるいは吸引する
ことにより、ガイドピン４２すなわちプランジャ３２の
移動が円滑となる。

第２０ツカアーム２０には、セットばね４６が巻きかけ
られており、このセットばね４６は弁ば１３− ね１６ｈよりも小さなばね力で第２０ツカアーム２０を
吸気弁１０ａ側に付勢する。したがって第２０ツカアー
ム２０は、その休止状態においても機関の振動などによ
って揺動することなく、調整ねじ２６が吸気弁１０ｂの
上端に当接している姿勢を常に保つ。

シリンダ穴３３およびガイド穴３４の両開口端部分で、
第１および第２０ツカアーム１９，２０の対向面間には
、両穴３３．３４の軸方向に沿って間隙４Ｔが設けられ
ており、第２０ツカアーム２０が休止状態において、プ
ランジャ３２とガイドピン４２の当接鍔４３との当接位
置は前記間隙４７に位置するように設定される。

再び第２図を参照して、以上のような吸気弁１０α。

１（ｉに関する構成は、排気弁１１α、１１ｈについて
も同様であり、一方の排気弁１１Ｚを駆動する第１０ツ
カアーム４８と、他方の排気弁１１３１４− を駆動する第２０ツカアーム４９とが、支軸５０に共通
に枢支され、第１０ツカアーム４８にはカム５１に摺接
するカムスリッパ５２が設けられる。

また第２０ツカアーム４９には台座８２が設けられ、カ
ムシャフト８４にはカム５１に隣接して台座８２に摺接
可能な***部８３が設けられる。さらに第１０ツカアー
ム４８および第２０ツカアーム４９を、連結あるいは連
結解除するための連結機構は、図示しないが、吸気弁１
０（１，１０ｈに関するものと全く同一である。

支軸１８の給油路３７および支軸５０の給油路５３は、
゛両支軸１８．５０間にわたって配設されたオイルパス
バイブ５４に共通に接続され、このオイルパスバイブ５
４はさらに、機関本体１に近接配置された油圧切換弁５
５に接続される。

油圧切換弁５５は、３ポ一ト２位置切換弁であり、オイ
ルパスバイブ５４が接続される圧油配給通路５６、なら
びに圧油入口通路５７および圧油出口通路５８間の連通
状態が一対のスプール弁体５９．６０を備える弁軸６１
の軸方向移動によって切換えられる。すなわち、弁軸６
１は弁本体６２に穿設された弁孔６３内に移動自在に挿
通されており、この弁孔６３の中央部には左、右弁孔部
６４．６５よりも大径であって圧油配給通路５６に常時
連通する弁室６６が設けられる。スプール弁体５９，６
０は弁室６６の軸方向長さよりも短い間隔で弁軸６１に
固定されている。これにより一方のスプール弁体５９が
左弁孔部６４の弁室６６への開口端を塞ぐときには他方
のスプール弁体６０は弁室６６内に位置して弁室６６お
よび右弁孔部６５が連通し、また他方のスプール弁体６
０が右弁孔部６５の弁室６６への開口端を塞ぐときには
一方のスプール弁体５９は弁室６６内に位置して弁室６
６および左弁孔部６４が連通する。

右弁孔部６５の弁室６６とは反対側の端部はキャップ６
７で塞がれており、このキャップ６７と弁軸６１の右端
部との間には弁軸６１を左方向にすなわち左弁孔部６４
をスプール弁体５９で塞ぐ方向に付勢するばね６８が介
装される。また弁軸６１の左端部は、弁本体６２にイン
シュレータ６９を介して結合されたアクチュエータ７０
に結合される。このアクチュエータ７０は、図示しない
エンジン回転数検出センサの検出値が予め設定した値に
達したときに作動し、それにより弁軸６１がばね６８の
ばね力に抗して移動し、左弁孔部６４が弁室６６に連通
される。

左弁孔部６４は圧油入口通路５７に連通されており、こ
の圧油入口通路５７の途中にはアキュムレータ室７１が
連通される。アキュムレータ室７１に収納されたピスト
ン７２はばね７３で該アキュムレータ室７１を縮少する
方向に付勢されており１７− したがって左弁孔部６４が弁室６６に連通したときの圧
油の供給が速やかに行なわれる。さらに圧油入口通路５
７の途中には温度センサ７４が設けられており、この温
度センサ７４による検出温度が設定値未満であるときに
は、前記エンジン回転数検出センサからの信号の如何に
拘わらず、アクチュエータ７０は作動しないように構成
される。

これは、圧油の温度が低すぎるときにはその粘度が高い
ので、プランジャ３２の移動が不円滑となるような場合
、こうすることにより、プランジャ３２の移動速度が不
充分なことに起因して、プランジャ３２が第２０ツカア
ーム２０におけるガイド穴３４の開口端縁に引掛かり、
第２０ツカアーム２０に不必要な動きが生じるのを防止
することができる。

圧油入口通路５７は、エンジンの潤滑油供給用オイルポ
ンプ（図示せず）に接続され、また圧油１８− 出口通路５８はオイルタンク（図示せず）に接続される
。このように潤滑油圧を用いることにより特別にオイル
ポンプを配置して潤滑油圧系統とは別の油圧系統を用い
るのに比べて、付加構造をより簡略化することができる
。

次にこの実施例の作用について説明するが、対をなす吸
気弁１０ａ、１（ｌおよび排気弁１１ａ。

１１ｈは同様の動作をするので、以下、吸気弁１０（Ｌ
、１０ｈの動作についてのみ説明する。先ずエンジン回
転数が設定値に達していないときには、アクチュエータ
７０は作動しておらず、したがって給油路３７は、第２
図で示すように、オイルパスパイプ５４、圧油配給通路
５６、弁室６６および右弁孔部６５を経て圧油出口通路
５Ｂに連通しており、シリンダ穴３３の油圧作用室３６
には油圧が作用していない。したがって、プランジャ３
２は、戻しばね４４のばね力によりシリンダ穴３３内に
位置されており、第１および第２０ツカアーム１９．２
０の相互の連結状態は解除されている。これにより、第
１０ツカアーム１９は、第４図で示すようにカム２９の
低位部３ｏがカムスリッパ２７に摺接されているときに
は吸気弁１ｏａが上昇して吸気口６を閉じることを許容
し、カム２９の高位部３１が第６図で示すようにカムス
リッパ２７に摺接したときには吸気弁１ｏαを押下げて
吸気口６を開かせる。このようにしてカム２９の回転動
作に応じて第１０ツカアーム１９は揺動し、一方の吸気
弁１０ａのみが開閉動作する。この間、他方の吸気弁１
（ｌは休止したままであり第２０ツカアーム２０のガイ
ド穴３４に挿入されたガイドピン４２の当接鍔４３は間
隙４７内でプランジャ３２の先端面に摺接している。し
たがって第１０ツカアーム１９のみが揺動運動しても、
プランジャ３２およびガイドピン４２の先端がガイド穴
３４およびシリンダ穴３３の開口端縁に引掛ることはな
く、第２０ツカアーム２０に不必要な動きが生ずるのが
防止される。

次に、エンジン回転数が設定値を超え、しかも圧油温度
が設定値を超えたときを想定する。この場合には、アク
チュエータＴＯが作用して弁軸６１が移動し弁室６６が
左弁孔部６４に連通し、したがって圧油が第１０ツカア
ーム１９におけるシリンダ穴３３の油圧作用室３６に作
用する。これにより、プランジャ３２が戻しばね４４の
ばね力に抗して押出される。この際、第２０ツカアーム
２０は、セットばね４６により吸気弁１０ｈ側に常に位
置しているので、カム２９の低位部３０とカムスリッパ
２７とが摺接している極（短時間の間に、プランジャ３
２はガイドピン４２を押圧しながらガイド穴３４内に入
り込み、当接鍔４３がストッパ部４５に当接するまで移
動して、第１および第２１− ２０ツカアーム１９．２０が一体化される。これにより
、第１および第２０ツカアーム１９，２０が一体的に揺
動を開始し、両吸気弁１０ａ、１０ｈが同期して開閉動
作する。なお、実際には、プランジャ３２がガイド穴３
４内にわずかでも突入された時点で、両口ツカアーム１
９．２０は一体的な揺動動作を開始する。

エンジン回転数が設定値以下となったときにはアクチュ
エータ７０の作動が停止され、これに応じて弁軸６１は
ばね６８のばね力により移動し、左弁孔部６４がスプー
ル弁体５９で閉じられるとともに、右弁孔部６５が開か
れる。これにより、給油路３７は圧油出口通路５８に連
通され、シリンダ穴３３における油圧作用室３６の油圧
は急激に低下し、プランジャ３２には、ガイドピン４２
を介して戻しばね４４によりシリンダ穴３３内に押込ま
れる方向の力が作用する。このため、カム２２− ２９の低位部３０がカムスリッパ２７に摺接しシリンダ
穴３３とガイド穴３４との軸線が一致しプランジャ３２
とガイド穴３４の内面との摩擦力が戻しばね４４のばね
力よりも低くなる微小時間内に、プランジャ３２はガイ
ドピン４２に押圧されてシリンダ穴３３内に押込まれる
。このプシンジャ３２の移動はその後端面が段部３５に
当接した時点で完了し、そのときプランジャ３２の先端
面とガイドピン４２０当接鍔４３との当接面は、第１お
よび第２０ツカアーム１９．２０間の間隙４７内に位置
されている。このようにして、第１および第２０ツカア
ーム１９．２０の連結状態が解除され、第１０ツカアー
ム１９がカム２９の回転動作に応じて揺動するのに対し
て、第２０ツカアーム２０は休止状態となる。

このような第２０ツカアーム２０の休止状態への移行時
に、連結機構ＣＯによる連結状態が解除されると、第２
０ツカアーム２０の回動動作は自在となり、弁ばね１６
ｂのばね力と、吸気弁１０ｈの最大バルブリフト時から
のはね返り慣性力とによって、第２０ツカアーム２０が
跳ね上り、カムシャフト２８に衝突する。しかるに第２
０ツカアーム２０には台座８０が設けられており、カム
シャフト２８には***部８１が設けられているので、台
座８０が***部８１に比較的広い範囲で衝突することに
なり、衝撃が緩和される。したがって、打撃音を低く抑
えることができるとともに、カムシャフト２８の強度向
上のために肉厚を犬にする必要もなくなる。また、***
部８１がカムシャフト２８から***していることにより
、第２０ツカアーム２０の跳ね上りストロークが小さく
抑えられ、これによっても衝撃を小さくして打撃音を低
（抑えることができる。

以上のように本発明によれば、カムシャフトの第２０ツ
カアームに対応する位置には、隣接するカムの低位部よ
りも低くかつカムシャフトの軸方向に沿って一定の幅を
有する平坦な***部がその全周にわたって設けられ、第
１０ツカアームにはカムに摺接するカムスリッパが設け
られ、第２０ツカアームには前記***部に摺接可能な台
座が設けられるので、第１および第２０ツカアームの連
結解除時に第２０ツカアームが跳ね上ってカムシャフト
に衝突したとしても、台座が比較的広い範囲にわたって
***部に当接することになるので、衝撃が緩和され、打
撃音が低く抑えられる。また***部を設けることによっ
て第２０ツカアームの跳ね上りストロークが小さく抑え
られ、これによっても第２０ツカアームのカムシャフト
への衝突時の衝撃を緩和して、打撃音を低く抑えること
ができる。

２５−

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は全体縦
断側面図、第２図は第１図の一部切欠き平面図、第３図
は第１および第２０ツカアームの要部を示す拡大横断面
図、第４図は第３図の■−■線断面図、第５図は第３図
のｖ−Ｖ線断面図、第６図は第１０ツカアームの動作状
況を示す第４図に対応した断面図である。 ＣＯ・・・連結機構、 １・・・機関本体、２・・・シリンダ、１０ａ、ＩＯＡ
・・・吸気弁、１１（ｔ、１１ｈ−・・排気弁、１９．
４８・・・第１０ツカアーム、２０．４９・・・第２０
ツカアーム、２１．２２・・・腕、２７．５２・・・カ
ムスリッパ、２８．８４・・・カムシャフト、２９．５
１・・・カム、８０．８２・・・台座、８１．８３・・
・***部２６一 第６図 θ１ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同一の機能を有する少なくとも一対の相互に隣接する吸
   気弁または排気弁が１つの気筒に対し℃配設され、一対
   の前記吸気弁または排気弁の上端に当接する腕をそれぞ
   れ有する第１０ツカアームおよび第２０ツカアームが前
   記弁の作動方向と直交する軸線まわりに回動自在に配設
   され、それらのロッカアームの回動軸線と平行な軸線ま
   わりに回転作動し前記第１０ツカアームに対応する位置
   にカムを有するカムシャフトが各ロッカアームの上方に
   配置され、第１および第２０ツカアーム間には、それら
   を自在に連結し得る連結機構が配設された内燃機関用休
   止機能付動弁装置において、前記カムシャフトの第２０
   ツカアームに対応する位置には、隣接するカムの低位部
   よりも低くかつカムシャフトの軸方向に沿って一定の幅
   を有する平坦な***部がその全周にわたって設けられ、
   第１０ツカアームには、前記カムに摺接するカムスリッ
   パが設けられ、第２０ツカアームには前記***部に摺接
   可能な台座が設けられることを特徴とする内燃機関用休
   止機能付動弁装置。