JPS6397811A - 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】 Ａ０発明の目的 （１）　　産業上の利用分野 本発明は、カムシャフトの回転に応動する複数のカムフ
ォロアの少なくとも１つに吸気弁あるいは排気弁が連動
、連結され、吸気弁あるいは排気弁と機関本体との間に
は弁ばねが介装され、複数のカムフォロア間には、カム
フォロアを相互に連結する状態とその連結を解除する状
態とを切換可能な連結切換機構が設けられる内燃機関の
動弁装置に関する。

（２）従来の技術 従来、かかる動弁装置では、たとえば特開昭６１−１９
９１１号公報で開示されているように、変位量に対して
ばね荷重が比例的に変化する線形荷重特性を有するばね
を弁ばねとして用いるのが一般的である。

（３）発明が解決しようとする問題点 ところで、カムフォロアの連結状態を切換えることによ
り機関の運転状態に応じて切換弁あるいは排気弁の開弁
タイミングおよびリフト量を変化させるようにした動弁
装置では、弁ばねのばね荷重が、機関の高速運転時に吸
気弁あるいは排気弁のジャンプおよびバウンス等が生じ
ないように設定される。ところが、低速運転時は吸気弁
あるいは排気弁のリフト量が低いので弁ばねの荷重は低
くなるが、荷重特性が線形であるために荷重低下量が小
さく、低速運転時のばね荷重が必要以上に大きくなって
いる。それに応じて動弁系の摩擦損失も比較的大きい。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、機
関の低速運転時のばね荷重を低下させて摩擦損失を低減
させるようにした内燃機関の動弁装置を提供することを
目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）問題点を解決するための手段 本発明によれば、弁ばねは、ばね荷重の変化割合が開弁
方向の変位量の増大に応じて大となる非線形荷重特性を
有する。

（２）　　作用 弁ばねの荷重特性が非線形であることから、高速運転時
には必要なばね荷重を確保し、低速運転時にばばね荷重
を必要値まで低下させることができる。

（３）実施例 以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
先ず本発明の一実施例を示す第１図および第２図におい
て、機関本体Ｅに設けられた一対の吸気弁１ａ、ｌｂは
、機関の回転に“同期して１／２の回転比で駆動される
カムシャフト２に一体に設けられた低速用カム３．３お
よび高速用カム５と、カムシャフト２と平行なロッカシ
ャフト６に枢支されるカムフォロアとしての第１、第２
および第３０フカアーム７．８．９と、各ロッカアーム
７〜９間に設けられる連結切換機構３１との働きにより
開閉駆動される。

カムシャフト２は、機関本体Ｅの上方で回転自在に配設
されており、低速用カム３，３は両吸気弁１ａ、ｌｂに
対応する位置でカムシャフト２に一体化される。高速用
カム５は両吸気弁１ａ、ｌｂ間に対応する位置でカムシ
ャフト２に一体化される。しかも低速用カム３は、機関
の低速運転に対応した形状を有するものであり、カムシ
ャ、フト２の半径方向に沿う外方への突出量が比較的小
さい高位部３ａと、ベース円３ｂとを有する。また高速
用カム５は、機関の高速運転時に対応した形状を有する
ものであり、カムシャフト２の半径方向外方への突出量
を前記高位部３ａよりも大とするとともにその高位部３
ａよりも広い中心角範囲にわたる高位部５ａと、ベース
円５ｂとを有する。

ロッカシャフト６は、カムシャフト２よりも下方で固定
配置される。このロッカシャフト６には第１０ツカアー
ム７、第２０ツカアーム８および第３０ツカアーム９が
相互に隣接してそれぞれ枢支されるが、第１および第２
０フカアーム７．８は基本的に同一形状に形成される。

すなわち、第１および第２０ツカアーム７．８は、吸気
弁１ａ。

１ｂに対応する位置で、その基部がロッカシャフト６に
揺動可能に支承され、各吸気弁１ａ、ｌｂの上方位置ま
で延設される。また第１０ツカアーム７の上部には低速
用カム３に摺接するカムスリッパ１０が設けられ、第２
０ツカアーム８の上部には低速用カム３に摺接するカム
スリッパ１１が設けられる。さらに第１および第２０フ
カアーム７．８において、各吸気弁１．１ｂの上方に位
置する端部には、各吸気弁１．１ｂの上端に当接し得る
タペットねじ１２．１３が進退可能に螺着される。

一方、両吸気弁１ａ、ｌｂの上部には鍔部１４゜１５が
設けられており、これらの鍔部１４．１５と機関本体Ｅ
との間には弁ばね１６．１７が介装され、各吸気弁１ａ
、ｌｂは閉弁方向すなわち上方に向けて付勢されている
。

弁ばね１６．１７は、不等ピッチコイルばねであり、ビ
フチｐが軸方向中央に向かうにつれて大となるように定
められている。このような不等ピッチコイルばねの荷重
特性は、第３図の実線で示すようになっており、開弁方
向の変位量すなわち圧ＩＩが大となるにつれてばね荷重
は増大するが、そ変化割合は圧縮量が大となるにつれて
大きくなる。すなわち等ピッチコイルばねが鎖線で示す
ように線形の荷重特性を有するのに対し、不等ピンチコ
イルばねである弁ばね１６，１７は非線形の荷重特性を
有する。

第４図を併せて参照して、第３０フカアーム９は、第１
および第２０フカアーム７．８間でロッカシャフト６に
枢支される。この第３０フカアーム９は、ロッカシャフ
ト６から両吸気弁１ａ、ｌｂ側にわずかに延出され、そ
の上部には高速用カム５に摺接するカムスリッパ１８が
設けられる。

この第３０ンカアーム９の先端側下端には、有底円筒状
のりフタ１９が当接され、リフタ１９と機関本体Ｅとの
間にはりフタばね２０が介装される。これにより、リフ
タ１９は第３０ツカアーム９を弾発的に押上げ、第３０
ツカアーム９は高速用カム５に弾発的に摺接する。

第５図において、第１０７カアーム７および第３０フカ
アーム９、ならびに第３０ツカアーム９および第２０ツ
カアーム８は相互に摺接されており、各ロッカアーム７
〜９間には連結切換機構３１が設けられる。

連結切換機構３１は、第１０ツカアーム７および第３０
７カアーム９間を連結し得る第１連結ピン３２と、第３
０ツカアーム９および第２０ツカアーム８間を連結可能
であって第１連結ピン３２に当接する第２連結ピン３３
と、再連結ピン３２゜３３の移動を規制するストッパ３
４と、各連結ビン３２．３３およびストッパ３４を連結
解除側に付勢する戻しばね３５とを備える。

第１０ツカアーム７には、第３０ツカアーム９側に向け
て開放するとともにロッカシャフト、６と平行な第１ガ
イド穴３６が穿設されており、この第１ガイド穴３６に
第１連結ピン３２が摺合され、第１ガイド穴３６の閉塞
端と第１連結ピン３２との間には油圧室３７が画成され
る。また第１０ツカアーム７には、油圧室３７に連通す
る油路３８が穿設され、ロッカシャフトＧ内には図示し
ない油圧供給源に通じる油路３９が穿設される。両袖路
３７，３８はロッカシャフト６の側壁に穿設された連通
孔４０を介して、第１０ツカアーム７の揺動状態に拘わ
らず、常時連通ずる。

第３０ツカアーム９には、第１ガイド穴３６に対応する
ガイド孔４１が両側面間にわたって穿設されており、こ
のガイド孔４１にはその全長にわたる長さを有する第２
連結ピン３３が摺合される。

しかも第２連結ビン３３の外径は第１連結ピン３２の外
径と同一に設定される。

第２０ツカアーム８には、前記ガイド孔４１に対応して
、第３０ツカアーム９側に開放してロッカシャフト６と
平行な第２ガイド穴４２が穿設される。この第２ガイド
穴４２にはストッパ３４が摺合されており、ストッパ３
４は第２連結ビン３３に当接する。ストッパ３４には軸
部４３が同軸に連設されており、第２ガイド穴４２の閉
塞端で第２０ツカアーム８に設けられた案内孔４４に軸
部４３が挿通される。

軸部４３を囲繞して、ストッパ３４と第２ガイド穴４２
の閉塞端との間に戻しばね３５が介装されており、スト
ッパ３４、第２連結ピン３３および第１連結ピン３２は
、戻しばね３５により連結解除位置側に付勢される。

次にこの実施例の作用について説明すると、機関の低速
運転時には油圧室３７に油圧が供給されない。このため
連結切換機構３１において、第１および第２連結ピン３
２．３３およびス）７−パ３４は戻しばね３５により油
圧室３７側に最大限移動している。この状態では、第１
および第２連結ピン３２．３３の当接面は、第１０フカ
アーム７および第３０ツカアーム９の摺接面に対応する
位置にあり、第２連結ピン３３およびストッパ３４の当
接面は、第３０フカアーム９および第２０フカアーム８
の摺接面に対応する位置にある。したがって、第１０フ
カアーム７、第３０７カアーム９および第２０ツカアー
ム８は、相互に摺接するとともに第１および第２連結ピ
ン３２．３３ならびに第２連結ピン３３およびストッパ
３４をそれぞれ摺接させて、相対角変位可能である。

このような連結切換機構３１の連結解除状態にあっては
、カムシャフト２の回転動作により、第１および第２０
フカアーム７．８は低速用カム３゜３との摺接に応じて
揺動し、両吸気弁１ａ、ｌｂが低速用カム３．３の形状
に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動する。こ
のとき第３０ツカアーム９は高速用カム５との摺接によ
り揺動するが、その揺動動作は両吸気弁１ａ、ｌｂに何
の影響も及ぼさない。

機関の高速運転時には、油圧室３７に油圧が供給される
。これにより、第１連結ピン３２は、第２連結ピン３３
およびストッパ３４を、戻しばね３５のばね力に抗して
押圧、移動せしめる。この移動は、第１および第２０ツ
カアーム７．８が低速用カム３のベース円３ｂに摺接し
、第３０フカアーム９が高速用カム５のベース円５ｂに
摺接して、第１ガイド穴３６、ガイド孔４１および第２
ガイド穴４２の軸線が一致したときに行なわれるもので
あり、第１連結ピン３２はガイド孔４１に嵌合し、第２
連結ピン３３は第２ガイド穴４２に嵌合する。

この状態では、第１０ツカアーム７、第３０フカアーム
９および第２０ツカアーム８は一体的に連結される。こ
のとき高速用カム５に摺接した第３０フカアーム９の揺
動量が最も大きいので、第１および第２０ツカアーム７
．８は第３０フカアーム９とともに揺動し、両吸気弁１
ａ、ｌｂは高速用カム５の形状に応じたタイミングおよ
びリフト量で開閉作動する。

このようにして、機関の低速時と高速時とで各ロッカア
ーム７〜９の連結状態が切換えられ、これに応じて吸気
弁１ａ、ｌｂは高速時にはリフト量を大にして開閉され
、低速時にはリフト量を小にして開閉される。この際、
第３図で示すように、第１および第２０ツカアーム７．
８が低速用カム３のベース円３ｂに摺接している際の弁
ばね１６゜１７のセット圧縮量をδ。、セット荷重をＰ
ｏとしたときに、低速時には圧縮量が６１となるのに応
じてばね荷重がＰ２となり、高速時に圧縮量が６２とな
るのに応じてばね荷重がＰ２となる。これに対して、従
来の線形荷重特性を有する弁ばねを用いたものでは、高
速時のばね荷重を同一値Ｐ３としたときに、低速時には
Ｐ１′となり、本発明に従って不等ピッチコイルばねを
用いたときよりもΔＰだけばね荷重が大きくなる。

すなわち、低速運転時に弁ばね１６，１７のばね荷重を
比較的小さくすることができ、低速用カム３．３ならび
に第１および第２０ツカアーム７゜８間の摩擦損失を低
減することができる。またカムスリッパ１１の幅も面圧
の低下に応じて低減させることができる。

第６図は本発明の他の実施例を示すものであり、前述の
実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。

吸気弁１ａ、ｌｂおよび機関本体Ｅ間に介装される弁ば
ね１６ａ、１７ａとしては、素線直径ｄを素線の長手方
向に沿って変化させたテーバコイルばねが用いられ、こ
の実施例によっても前述の実施例と同様の効果を奏する
ことができる。

また本発明の他の実施例として、第７図で示すような円
錐コイルばねを弁ばね１６ｂ、１７ｂとして用いるよう
にしてもよい。

本発明のさらに他の実施例として、ばね定数の異なる複
数のコイルばねを直列に連結して成る弁ばねを用いるよ
うにしてもよい。

以上の実施例では吸気弁１ａ、ｌｂに関連して説明した
が、本発明は排気弁に関連して実施することも可能であ
る。またカムフォロアの個数や、吸気弁あるいは排気弁
の個数については前記各実施例に限定されるものではな
い。

Ｃ０発明の効果 以上のように本発明によれば、弁ばねは、ばね荷重の変
化割合が開弁方向の変位量の増大に応じて大となる非線
形荷重特性を有するので、線形荷重特性を有する従来の
ものと比べると、機関の低速運転時の弁ばねのばね荷重
を小さくして、摩擦損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は平面図、第２図は第１図の■矢視断面図、第３図は
弁ばねの荷重特性図、第４図は第１図のＩＶ−ＩＶ線断
面図、第５図は第２図のＶ−Ｖ線拡大断面図、第６図お
よび第７図は本発明の他の実施例をそれぞれ示すための
第２図に対応した断面図である。 ｌａ、ｌｂ・・・吸気弁、２・・・カムシャフト、７゜
８．９・・・カムフォロアとしてのロッカアーム、１６
．１６ａ、１６ｂ、１７．１７ａ、　　１７ｂ・・・弁
ばね、３１・・・連結切換機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カムシャフトの回転に応動する複数のカムフォロアの少
   なくとも１つに吸気弁あるいは排気弁が連動、連結され
   、吸気弁あるいは排気弁と機関本体との間には弁ばねが
   介装され、複数のカムフォロア間には、カムフォロアを
   相互に連結する状態とその連結を解除する状態とを切換
   可能な連結切換機構が設けられる内燃機関の動弁装置に
   おいて、弁ばねは、ばね荷重の変化割合が開弁方向の変
   位量の増大に応じて大となる非線形荷重特性を有するこ
   とを特徴とする内燃機関の動弁装置。