JPS5951114A - 吸排気弁のカム切換装置 - 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、吸排気弁を開閉するカムを２個以上。

備えた内燃機関に関し、より詳しくはこれらのカムを運
転状態に応じて切換えることにより、吸排気弁の開閉時
期およびリフト量を制御するカム切換装置に関するもの
である。

周知のように内燃機関は、運転状態に応じて吸排気弁の
開閉時期およびリフト量を切換えることにより、燃費全
低減させ、また運転性能を大巾に向上させることができ
る。この開閉時期およびリフト量を切換える手段として
、吸排気弁を開閉制御するカムを１例えば高速用と低減
用の２種類有するものが知ら扛ている。しかしてこ才し
らのカムの切換えは、各カムを介してロッカアームが吸
排気弁を押し開いていない時期に行なわなければならな
い。これは、カム面とロッカアーム接触面の面圧上昇を
抑制するとともに、カムあるいはロッカアーム角部の破
損を防止し、またカム切換時の打音等を減少させるため
である。

本発明は、各カムが吸排気弁を開放していない時期に、
確実にカムの切換えを行なうことのできる。簡易かつ小
型らカム切換装置を捉供するもので、カムを所定位置に
固定するためのラチェット機構を設け、このラチェット
ぜヲ溝は、カムシャフトの回転に同期して、カムのカム
シャフトに対する固定力全変化させ、カムが吸排気弁を
開放していない時、その固定力を弱め、カムの切換移動
を可能にすることを特徴としている。

以下図示実施例により本発明を説明する。

第１図および第２図において、カムシャフト１に形成さ
れた軸受部２にはカムピース３が嵌合される。第２図に
示されるように、軸受部２の外周には等間隔に山部２ａ
が形成さｎ、またカムピース３の内周には等間隔に隆起
部３ａが形成さ扛る。

各山部２ａは、カムピース３の各隆起部３８間に位置し
ており、こ扛ら山部２ａと隆起部３ａの各側部間には鋼
球４が挿入さ扛る。したがってカムピース３は、カムシ
ャフト１に対して軸方向に移動可能であるが、カムシャ
フト１と共に軸心周りに回転する。カムピース３は、高
速回転用の第１カム５と、低速回転用の第２カム６と、
後述するラチェット機構１９に常時係合する鍔部８とを
有する。第１および第２カム５，６は、そ扛ぞれロッカ
アームＬＫ形成さｎたカムフォロア１０に係合して、パ
ルプ１１を開閉制御する。

ロッカアーム９はロッカシャフト１２に回転自在に支持
され、その揺動端にはロックナツト１３を介して、パル
プ隙間調整ボルト１４が取付けらｎる。このボルト１４
のロッカアーム９からの突出端１４ａは、パルプ１１の
頭部に当接する。パルプ１１は２頭部に嵌着さｎたリテ
ーナ１５と図示しないシリンダブロックとの間に設けら
れたパルプスプリング１６により、吸排気管を閉塞すべ
く常時上方へ付勢さｎる。しかして図示状態は第１カム
５がパルプ１１の開閉制御を行なっており。

カムシャフト１が矢印入方向に回転して第１カム５の突
出部がカムフォロア１０に係合すると、ロッカアーム９
はパルプスプリング１６に抗してパルプ１１を押下げ、
このパルプ１１を開放させる。

カムシャフト１の近傍には、これと略平行に筒状の固定
部材１７が設けら扛る。置屋部材１７は図示しない（表
枠に固定さ扛ており、外周には上記カムピース３をカム
シャフト１に沿って変位させる駆動部１８が摺動自在に
嵌合さ扛る。駆動部１８のカムピース３側は、ラチェッ
ト機構１９が機成さｎる。

ラチェット機構１９は、駆動部１８に連設さ扛た円筒部
２ｏを有し、この円筒部２ｏの内部にはラチェットビン
２１とピストン２２がそれそｎ摺動自在に収容さ扛、こ
れらラチェットビン２１とピストン２２０間にはばね２
３が設けられる。ラチェットビン２１は、円筒部２ｏか
ら固定部材１７側に突出し、その先端にはテーパ状の係
止部２４が形成され、この係止部２４は固定部材１７に
穿設さ扛た第１および第２係止孔２５，２６にそれぞれ
嵌入可能である。円筒部２ｏのカムピース３９１１１に
形成されたスリット２７内には、上記鍔状部材８が嵌入
し、この鍔状部材８の端面が常時ピストン２２に当接す
るようになっている。鍔状部材８は１第２図に示される
ように大径部８ａと小径部８ｂとを有する。したがって
大径部８ａがピスト／２２に当接する時、ばね２３は相
対的に、大きく撓み、ラチェットピン２１の係止部２４
はこのばね２３の弾発力により上記係止孔２５．２６の
いず扛かに強固に係止する。逆に小径部８ｂがピストン
２２に当接する時、ばね２３の撓み量は少なくなり、ラ
チェットピン２１の係止部２４の係止孔２５，２６に対
する係止力は小さくなる。

上記固定部材１７の内部には、図示しない油圧ピストン
等のアクチュエータに連結さｔたシャフト２８が進退動
自在に設けら扛る。シャフト２８の上記駆動部１８との
対応位置にはリング２９が嵌合さ扛、このリング２９か
ら一定距離だけ隔った位置には止め輪３０．３１が嵌着
さｒる。リング２９と止め輪３０．３１との間にはそれ
ぞればね３２．３３が若干圧縮さｊして設けらｒる。こ
しらのはね３２．３３は、後に詳述するように、カムピ
ース３を移動させるための駆動力を発生する軸心方向に
沿って両側がイ頃斜部３４ａ、３４ｂ、中央が平坦部３
４ｃとなっており、リング２９は１両ばね３２，３３か
ら等しい力を受ける時、すなわち中立位置にある時、こ
の溝３４の平坦部３４ｃの近傍に位置するよう構成さ扛
る。

上記駆動部１８の、ラチェット接摺１９と反対側には、
フォーク３５が構成さノＬ、このフォーク３５を介して
駆動部１８はリング２９と常時連結する。フォーク３５
Ｈ，円筒部３６と、この円筒部３６の外方端部を閉塞す
るナツト３７と１円筒部３６から突出し固定部材１７内
へ嵌入する結合ピン：う８と、ナツト３７および結合ピ
ン３８の間に弾装さＢてこの結合ピン３８をシャフト２
８側へ付勢するばね３９と全備える。結合ピン３８は、
固定部材１７に軸心方向に沿って形成さ扛た長孔４０を
貫通し、リング２９に穿設さ７’したスロット部４１を
通って上記溝３４に係合する。この結合ピン３８が長孔
４０内を挿通することにより、駆動部１８が固定部材１
７に対して回転しないようになっている。結合ピン３８
の側部に形成さ几た突部４２は１円筒部３６の軸心方向
に沿うスリブしかしてシャフト２８が矢印Ｂ方向に移動
することによりはね３２．３３が撓み、リング２９が矢
印Ｂ方向に付勢さｒても、結合ピン３８の突部４２が固
定部材１７の凹陥部４４ａに係止している間は、駆動部
１８は移動することはない。シャフト２８がさらに移動
し、結合ピン３８が溝３４の傾斜部３４ａにより押上げ
られて突部４２が凹陥部４４ａから開放さ扛ると、駆動
部１８のフォーク３５はばね３２．３３の弾発力により
移動可能となる。この移動可能の状態において、２テ工
ツト機構１９のう゛チェシトピン２１の係止孔２５に対
する係止力が弱まると、カムピース３はカムシャフト１
に対して移動し、カムの切換が行々臂つれる。

本実施例装置は以上の構成を有するり）で、高速回転用
の第１カム５がロッカアーム９に係合している図示状態
から、低速回転用の第２カム６がロッカアーム９に係合
する状態への切換えは次のようにして行なわれる。

この図示状態において、結合ピン３８の突部４２が固定
部材１７の凹陥部４４ａに係止しているので、駆動部１
８は固定部材１７に対して移動しない。したがってカム
ピース３はカムシャフト１の軸方向には変位せず、第１
カツ・５はロッカアーム９を確実に駆動することができ
る。しかしてエンジン回転数が低下し、低速回転用の第
２カム６への′切換［汀号が発せら牡ると、こ社により
／ギフト２８はアクチュエータを介して矢印Ｂ方向へ移
動する。シャフト２８の移動により、溝３４の傾斜部３
４ａが結合ピン３８ｆ：（′ｌｌＩ上げて、突部４２を
固定部材１７の凹陥部４４　ａから開放させると、ばね
３２，３３に発生しブヒ弾発力により。

駆動部１８のフォーク３５は固定Ｆａｔｓ材１７に対し
て移動可能となる。

一方うアエノト機構１９は、鍔状部材８がと°ストン２
２を押圧することにより発生するばね２３の弾発力に基
づくラチェットピン２１の係止力により、固定部材１７
に係止している。ここで鍔状部材８０大径部８ａがピス
トン２２に係合している時、ラチェット機構１９の係止
力が相対的に犬合いので、環状部材１８は変位すること
はない。

しかして小径部８ｂがピストン２２に係合すると。

該係止力が相対的に小さくなり、上記ばね３２゜３３の
弾発力によりラチェット機構１９は係止穴２５から開放
され、駆動部１８が変位する。この部４４ｂＫ係止する
。またこｎと同時に、カムピース３は、鍔状部材８がス
リット２７に挾持さ扛ていることにより、駆動部１８と
共に移動し、第２カム６がロッカアーム９に係合するよ
うになる。

第２カム６から第１カム５への切換も、上述したのと全
く同様にして行なわ扛る。

第３図は、第１カム５．第２カム６、鍔状部材８の各径
方向への突出−駄の大きさを示すものである。この例で
は、第１カム５は第２カム６に比較して５作動開始時期
が早く、かつ作動終了時期が遅くなっている。すなわち
、第１カム５はｃ−ｄ区間においてロッカアーム９を駆
動するようになっており、第２カム６の対応部分はこの
ｃ−ｄ区間の内側にある。一方鍔状部材８は、ａ−ｂ区
間が上記小径部８ｂに対応し、その他の部分は大径部８
ａに対応するこのａ−ｂ区間は、上記ｃ−ｄ区間の直後
にあって、第１カム５の次の作動開始時期ＣＩよりも一
定値だけ前方にある。

この第３図から理解さ扛るように、第１カム５によるロ
ッカアーム９の駆動が終わると、すぐ＄１状部材８の小
径部８ｂはラチェット機構１９のピストン２２に係合し
、もしこの時すでにシャフト２８が移動してい、ｆＬば
、ａ−ｂ区間内においてカムピース３が切換えら詐るこ
ととなる。カムシャフト１がさらに回転すると鍔状部材
８の大径部８ａがピストン２２に係合し、ラチェット機
構１９の係止力が大きくなってカムピース３は移動でき
なくなる。ここでｂ　−ｃ’区間はカムピース３が切換
わるのに必要な時間以上にする必要があり、駆動部１８
等の可動部分の質量ばね３２，３３の弾発力、切換時の
カムシャフト１の回転数等により変わる。

第４図は本発明の第２実施例を示すもので、ラチェット
機構１９のラチェットピン２１の係止部２４を球状とし
たことだけが上記第１実施例と異なり、他の構成は同様
である。

なお上記各実施例は単独のバルブの場合であるが、複数
のパルプの場合も同様な構成を組合せｎば容易に実現す
ることができる。

以上のように本発明によ扛ば、カムが吸排気弁を開放し
ていない時期に、確実にカムを切換えることができる簡
易な構成のカム切換装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例金示す断面図、第２図は第
１図の■−■線に沿う矢視断面図、第３図は第１カム、
第２カム、および鍔状部材の径方向突出＃會示すグラフ
、第４図は本発明の第２実施例を示す断面図である。 １・・・カムシャフト、　　５・・・第１カム。 ６・・・第２カム、　　　８・・・鍔状部材。 ９・・・ロッカアーム、　　１０・・・カムフォロア、
１１・・・吸排気弁、　　　１９・・・ラチェット機構
Ｌ２１・・・ラチェットピン％２８・・・シャフト。 ３２．３３・・・ばね。 特許出願人 株式会社日本自動車部品総合ωＦ究所 トヨタ自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士　　青　　木　　　　朗 弁理士　　西　　舘　　和　　之 弁理士　　中　　山　　恭　　介 弁理士　　山　　口　　昭　　之 第１図 ３７ 第２図 第３図 ３°刈゛／位置　　　ＴＤＣＴＤＣＴＤＣ第４図 第１頁の続き ０発　明　者　中村秀雄 豊田型トヨタ町１番地トヨタ自 動車株式会社内 ■出　願　人　トヨタ自動車株式会社 豊田市トヨタ町１番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の吸排気弁と協働する開閉部材と。 カムシャフトに嵌合され、このカムシャフトと共に回転
   するとともにこのカムシャフトの軸心方向に移動可能で
   あり、かつ、上記開閉部材に係合して上記吸排気弁全開
   閉させる第１および第２カムと、こレラのカムを上記カ
   ムシャフトに沿っテ移動させるべく付勢する付勢機構と
   、上記いず２”Ｌかのカムが上記開閉部材と係合する位
   置に、こｎらのカムを固定するラチェット機構とを備え
   、上記ラチェット機構は、カムシャフトの回転に同期し
   て上記カムのカムシャフトに対する固定力を変化させ、
   カムが上記吸排気弁を開放していない時、該固定力を弱
   め、仁れらのカムのカムシャフトに対する移動′を可能
   にすることを特徴とする吸排気弁のカム切換装置。 ２、上記ラチェット機構は、カムシャフトに略平行に設
   けられた固定部材に取付けられ、ラチェット機構のラチ
   ェットピンはこの固定部材に係止可能であり、その係止
   力を変えることにより、上記カムのカムシャフトに対す
   る固定力を変化させることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の吸排気弁のカム切換装置。 ３、上記各カムと一体的かつ同軸的に、大径部および小
   径部を有する鍔状部材が設けられ、上記ラチェットピン
   に連結さｎたピストンが該大径部に係合することにより
   、上記ラチェットピンは上記固定部材に強固に係止し、
   上記ピストンが該小径部に係合することにより、上記ラ
   チェットピンは上記固定部材に対する係止力を弱めるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の吸排気弁の
   カム切換装置。 ４、　上記ラチェットピンとピストンはばねにより連結
   され、該ピストンが上記鍔状部材の大径部あるいは小径
   部に係、合することにより、該ばねの弾発力が変化し、
   これによりラチェットピンの上記固定部材に対する係止
   力が変化することを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の吸排気弁のカム切換装置。