JPH0726923A - 内燃機関のバルブ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルブプランジャの復動速度を低下させるダ
ンパ室を、バルブプランジャが所定の位置まで正確に復
動したときに形成するようにする。 【構成】 ブロック５の摺動孔５ｃには、シリンダ部材
１８を摺動自在に設ける。シリンダ部材１８には、シリ
ンダ孔１９を形成する、このシリンダ孔１９には、バル
ブプランジャ２０を摺動自在に嵌合する。シリンダ孔１
９の内周面とバルブプランジャ２０の外周面との間に
は、ダンパ室２１を形成する。摺動孔５ｃの底部には、
シリンダ部材１８に臨む圧油室２４を形成する。圧油室
２４には、ポンプ１２から逆止弁２６を介して供給され
る圧油を充填する。そして、この圧油によってシリンダ
部材１８をバルブプランジャ２０の往動方向へ押圧し、
シリンダ孔１９の底面１９ｃをバルブプランジャ２０に
突き当てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の吸気バル
ブまたは排気バルブ（この明細書において単にバルブと
いう。）のリフト量を制御する内燃機関のバルブ制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の制御装置は、機関によ
って回転駆動されるカムに追随して往復動するカムプラ
ンジャと、このカムプランジャに作動油を介して連動す
るバルブプランジャと、カムプランジャの往動時に作動
油を低圧側に解放する作動油解放弁（作動油解放手段）
とを備えており、カムプランジャの往動に連動してバル
ブプランジャが往動すると、バルブがバルブばねの付勢
力に抗して弁座からリフトする。一方、カムプランジャ
の往動時に油圧解放弁を開弁させて作動油を低圧側に解
放すると、作動油の圧力が低下し、バルブプランジャお
よびバルブがバルブばねによって復動せしめられ、バル
ブが弁座に着座するようになっている。

【０００３】ところで、バルブがバルブばねの付勢力に
よって高速で弁座に着座すると、着座時の衝撃によって
騒音が発生する。そこで、バルブプランジャが摺動自在
に嵌合するシリンダ孔の内部に、バルブプランジャが所
定位置まで復動すると、バルブプランジャによって区画
されるダンパ室を設け、このダンパ室の作動油が絞り等
の抵抗部を通過する際の抵抗に基づく緩衝作用によって
バルブプランジャおよびバルブの復動速度を低下させ、
バルブの着座による騒音を軽減するようにしたバルブ制
御装置が提案されている（実開平３ー９９８０６号公報
参照）。

【０００４】このようにダンパ室を形成することによ
り、バルブプランジャおよびバルブの復動速度を低下さ
せるようにした場合には、バルブプランジャが一定位置
まで復動したときに速度低下が始まるようにする必要が
ある。仮に、バルブプランジャが所定の位置まで復動す
る前にダンパ室が形成されて速度低下が始まると、バル
ブの着座時期が遅れてしまうという問題が生じる。他
方、バルブプランジャが所定の位置を越えてから速度低
下が始まると、バルブが十分に速度低下しないうちに弁
座に着座してしまい、衝撃音を小さくすることができな
くなってしまうからである。

【０００５】ところが、バルブプランジャがダンパ室を
形成する復動位置は、バルブプランジャの長さ精度のみ
ならず、バルブの長さ精度、弁座の位置精度等に影響さ
れる。このため、一定の位置でダンパ室が形成されるよ
うにすることが困難であった。

【０００６】そこで、従来のバルブ制御装置において、
バルブとバルブプランジャとの間にシムを介在させ、こ
のシムの厚さを適宜調節することにより、バルブプラン
ジャが所定位置まで復動したときにダンパ室が形成され
るようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シムに
よる調整には多大の手間と時間を要する。特に、最近の
内燃機関は、多数の気筒を有し、しかも各気筒には多数
のバルブが設けられているため、シム調整は非常に面倒
な作業であった。

【０００８】この発明は、上記問題を解決するためにな
されたもので、シム調整することなく、バルブプランジ
ャが正確に所定の位置まで復動した時にダンパ室が形成
される内燃機関のバルブ制御装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、カムの回転に追随して往復動するカ
ムプランジャと、このカムプランジャに作動油を介して
連動し、往動時にバルブを開弁させるバルブプランジャ
と、カムプランジャの往動時に上記作動油を低圧側に解
放する作動油解放手段とを備え、上記バルブプランジャ
とこれが摺動自在に嵌合するシリンダ孔との間には、バ
ルブプランジャが所定の位置まで復動したときにバルブ
プランジャの復動速度を低下させるダンパ室が形成され
る内燃機関のバルブ制御装置において、上記バルブプラ
ンジャの復動方向における上記シリンダ孔の先端部に基
準面部をバルブプランジャに対して相対変位可能に設
け、圧油供給源から逆止弁を介して圧油が供給される圧
油室を有し、この圧油室に供給される圧油により上記基
準面部を上記バルブプランジャの往動方向へ相対的に変
位させて上記バルブプランジャの復動方向の先端部に突
き当てる押圧機構を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【作用】ダンパ室を形成し始めるときのバルブプランジ
ャの復動位置は、基準面部に基づいて定められることに
なり、バルブの長さ精度、弁座の寸法および位置精度の
影響を受けない。したがって、ダンパ室を形成すべきバ
ルブプランジャの復動位置をほぼ一定にすることができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例について図１〜図５
を参照して説明する。図１〜図４はこの発明の一実施例
を示すものであり、機関のシリンダヘッド１には、バル
ブ２が上下方向へ移動自在に設けられている。このバル
ブ２は、バルブばね３によって上方へ付勢されており、
これによって弁座４に着座するようになっている。

【００１２】シリンダヘッド１の上面には、ブロック５
が固定されている。このブロック５には、上面から下方
へ向かって延びる油室形成孔５ａが形成されるととも
に、軸線をバルブ２の軸線と一致させた収容孔５ｂおよ
び摺動孔５ｃが下面から上方へ向かって順次形成されて
いる。収容孔５ｂには、上記バルブ２の上端部およびバ
ルブばね３が収容されている。

【００１３】上記油室形成孔５ａには、スリーブ６が回
動可能に、かつ位置固定して設けられている。このスリ
ーブ６には、カムプランジャ７が摺動自在に挿入されて
いる。このカムプランジャ７は、リターンばね８により
タペット９を介してカム軸１０のカム１０ａに押圧接触
させられており、カム１０ａの回転に追随して往復動
（上下動）するようになっている。なお、カム軸１０は
機関によって回転駆動されるようになっている。

【００１４】油室形成孔５ａの下端部には、スリーブ６
およびカムプランジャ７によって区画される油室１１が
形成されている。この油室１1には、ポンプ１２から逆
止弁１３，１４を介して供給される作動油が充填されて
おり、この作動油はカムプランジャ７の往動（下動）に
よって加圧される。そして、作動油が加圧されると、後
述するバルブプランジャ２０が往動し、バルブ２が弁座
４からリフトするようになっている。

【００１５】バルブ２のリフト量を制御するために、ス
リーブ６とカムプランジャ７との間には、作動油解放機
構（作動油解放手段）１５が設けられている。すなわ
ち、図３および図４に示すように、スリーブ６の下端部
外周には、歯車部６ａが形成されている。この歯車部６
ａは、ブロック５に移動自在に設けられたラック１６に
噛み合っており、ラック１６を適宜移動させることによ
ってスリーブ６が回動変位するようになっている。ま
た、スリーブ６には、その周壁部を貫通する制御孔６ｂ
が形成されている。この制御孔６ｂには、傾斜面６ｃが
形成されている。また、図１に示すように、制御孔６ｂ
は、アキュムレータ１７（低圧側）に接続されている。
なお、アキュムレータ１７は、２つの逆止弁１３，１４
の間にも接続されている。

【００１６】一方、カムプランジャ７には、油室１１に
臨む下端面から上方に向かって延びる孔７ａが形成され
るとともに、外周面から孔７ａの内周面まで延びる逃が
し孔７ｂが形成されている。この逃がし孔７ｂは、カム
プランジャ７の往動途中に制御孔６ｂと対向することも
あり、全く対向しないこともある。これは、スリーブ６
の回動位置に応じて決まる。逃がし孔７ｂが制御孔６ｂ
と対向する場合、逃がし孔７ｂは傾斜面６ｃを横切って
制御孔６ｂと対向する。したがって、ラック１６によっ
てスリーブ６を回動変位させることにより、逃がし孔７
ｂが制御孔６ｂと対向する時期、換言すれば逃がし孔７
ｂと制御孔６ｂとが対向するときのカムプランジャ７の
往動位置を変えることができる。なお、ラック１６は、
機関の運転状態に基づきコンピュータによって位置制御
されている。

【００１７】図１に示すように、上記摺動孔５ｃには、
シリンダ部材１８が摺動自在に挿入されている。このシ
リンダ部材１８の下端部には、下端面から上方へ向かっ
て延びるシリンダ孔１９が形成されている。このシリン
ダ孔１９は、下端側の大径孔１９ａと上端側の小径孔１
９ｂとから構成されている。小径孔１９ｂは、シリンダ
部材１８に形成された孔１８ａを介して上記油室１１に
連通されている。

【００１８】シリンダ孔１９の大径孔１９ａと小孔１９
ｂとには、バルブプランジャ２０の大径部２０ａと小径
部２０ｂとがそれぞれ摺動自在に嵌合されている。バル
ブプランジャ２０は、その下面がバルブ２の上面にシム
３０を介して突き当たっており、バルブ２に連動して往
復動するようになっている。また、図２に示すように、
大径部２０ａは大径孔１９ａに常時嵌合しているが、小
径部２０ｂは、図２（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示すよう
に、バルブプランジャ２０が所定位置より上側に位置し
ている場合には小径孔１９ｂに嵌合し、所定位置より下
側に位置している場合には小径孔１９ｂから抜け出るよ
うになっている。なお、バルブ２の着座時には、小径部
２０ｂの上端面が小径孔１９ｂの底面１９ｃに突き当た
るようになっている。この点については後述する。

【００１９】小径部２０ｂが小径孔１９ｂに嵌合する
と、大径孔１９ａの内周面と小径部２０ｂの外周面とに
よって囲まれる環状のダンパ室２１が形成される。この
ダンパ室２１は、バルブプランジャ２０に形成された孔
２０ｃ、油溜まり室２０ｄおよび孔２０ｅを介して小径
孔１９ｂに連通し、さらに上記孔１８ａを介して油室１
１に連通している。したがって、カムプランジャ７の往
動によって作動油が加圧されると、ダンパ室２１に作動
油が流入することになる。

【００２０】上記油溜まり室２０ｄには逆止弁２２が配
置されており、ダンパ室２１側から孔２０ｅ側への作動
油の流出は阻止されている。その一方、ダンパ室２１と
上記孔２０ｅとの間には、図示しないオリフィスを有す
る孔２０ｆが設けられている。したがって、図２（Ｃ）
に示すように、小径部２０ｂの基端部が小径孔１９ｂに
嵌合すると、ダンパ室２１から孔２０ｅ側への作動油の
流出は、オリフィスを有する孔２０ｆを通してのみ行わ
れることになる。

【００２１】また、上記バルブプランジャ２０の小径部
２０ｂの先端部には、先細りのテーパ部２０ｇが形成さ
れている。したがって、バルブプランジャ２０の復動よ
るダンパ室２１の形成当初は、ダンパ室２１内の作動油
がオリフィスを介して小径孔１９ｂに流出するのみなら
ず、テーパ部２０ｇの外周面と小径部１９ｂの内周面と
の間の隙間を介して小径孔１９ｂに流出することにな
る。

【００２２】また、上記シリンダ部材１８は、押圧機構
２３によって下方へ押圧されており、これによってバル
ブ２の着座時には小径孔１９ｂの底面１９ｃが小径部２
０ｂの上端面に突き当たるようになっている。すなわ
ち、摺動孔５ｃの上端部には、シリンダ部材１８によっ
て圧油室２４が区画形成されている。この圧油室２４
は、ポンプ１２にその脈動を平滑にする絞り２５および
逆止弁２６を介して接続されており、ポンプ１２から圧
油室２４に供給される作動油の圧力により、シリンダ部
材１８が下方へ押圧されている。

【００２３】圧油室２４の上端部は、孔２７を介して空
気抜き機構２８に接続されている。この空気抜き機構２
８は、孔２７を介して圧油室２４に連通した収納孔２８
ａと、この収納孔２８ａに挿入された鋼球２８ｂとから
なるものであり、鋼球２８ｂと収納孔２８ａとの間に
は、作動油の流通は阻止するが、空気の流通を許容する
程度の隙間が形成されている。したがって、作動油に含
まれた空気は、収納孔２８ａと鋼球２８ｂとの間の隙間
から外部に排出され、圧油室２４内に溜まることがな
い。なお、鋼球２８ｂは、空気を通す溝２９ａを有する
ボルト２９によって収納孔２８ａに固定されている。

【００２４】次に、上記構成の内燃機関のバルブ制御装
置の作用について説明する。カム軸１０が機関の回転に
同期して回転駆動されると、カム１０ａの回転に追随し
てカムプランジャ７が往復動する。カムプランジャ７
は、その往動時に油室１１内の作動油を加圧する。加圧
された作動油は、シリンダ孔１９の小径孔１９ｂに流入
してバルブプランジャ２０の小径部２０ｂの上端面を下
方へ押圧するとともに、孔２０ｅ、油溜まり室２０ｄお
よび孔２０ｃを介してダンパ室２１に流入し、バルブプ
ランジャ２０の大径部２０ａの上端面を下方へ押圧す
る。この押圧力により、バルブプランジャ２０が往動
し、これによってバルブ２がバルブばね３の付勢力に抗
して弁座４からリフトする。

【００２５】カムプランジャ７の往動時に逃がし孔７ｂ
が制御孔６ｂと対向しない場合には、カムプランジャ７
が復動し始めると、バルブ２およびバルブプランジャ２
０がバルブばね３の付勢力によって弁座４側へ復帰移動
（復動）せしめられ、バルブ２が弁座４に着座する。な
お、このときのバルブ２のリフト量は予め定められた最
大リフト量になる。

【００２６】一方、カムプランジャ７の往動途中に逃が
し孔７ｂが制御孔６ｂと対向する場合には、逃がし孔７
ｂが制御孔６ｂと対向すると、油室１１の作動油がアキ
ュムレータ１７（低圧側）に流出し、カムプランジャ７
による作動油の実質的な加圧が終了する。したがって、
バルブ２およびバルブプランジャ２０は、カムプランジ
ャ７の往動途中において復動することになり、バルブ２
のリフト量は逃がし孔７ｂと制御孔６ｂとが対向する時
期によって決定される。よって、スリーブ６を回動変位
させて逃がし孔７ｂと制御孔６ｂとの対向時期を変える
ことにより、バルブ２のリフト量を調節することができ
る。

【００２７】バルブプランジャ２０の復動途中におい
て、その小径部２０ｂがシリンダ孔１９の小径孔１９ｂ
に嵌合すると、ダンパ室２１が形成される。そして、ダ
ンパ室２１の作動油がオリフィスを通る際の抵抗によ
り、バルブプランジャ２０の復動速度が低下せしめられ
る。

【００２８】ただし、この実施例においては、小径部２
０ｂの先端部にテーパ部２０ｇが形成されているので、
図２（Ｂ）に示すように、小径部２０ｂの小径孔１９ｂ
に対する嵌合当初は、小径部２０ｂの外周面と小径孔１
９ｂの内周面との間に隙間が形成され、その隙間からも
ダンパ室２１内の作動油が小径孔１９ｂを介して低圧側
へ流出する。したがって、バルブプランジャ２０は急激
に速度低下せしめられることなく、当初は比較的ゆっく
りと速度低下せしめられる。その後、図２（Ｃ）に示す
ように、小径部２０ｂの基端部が小径孔１９ｂに嵌合す
ると、ダンパ室２１内の作動油はオリフィスを有する孔
２０ｆからのみ流出するようになるので、バルブプラン
ジャ２０は大きく速度低下せしめられる。

【００２９】ここで、このバルブ制御装置においては、
シリンダ部材１８をバルブプランジャ２０の往復動方向
へ移動自在とし、このシリンダ部材１８を圧油室２４内
に供給される作動油（圧油）によって下方へ押圧してい
るので、バルブプランジャ２０が所定の位置まで正確に
復動したときに小径部２０ｂを小径孔１９ｂに嵌合させ
ることができる。

【００３０】すなわち、仮にシリンダ部材１８を位置固
定したものとすると、小径部２０ｂが小径孔１９ｂに嵌
合する際のバルブプランジャ２０の位置は、シリンダ部
材１８およびバルブプランジャ２０の寸法精度によって
変化するのみならず、バルブ２の寸法精度並びに弁座４
の位置および寸法精度によって変化してしまう。

【００３１】この点、このバルブ制御装置のように、シ
リンダ部材１８を移動可能とし、このシリンダ部材１８
を圧油室２４に導入される作動油によって下方へ押圧し
た場合には、図２（Ｄ）に示すようにバルブ２の着座時
には、小径孔１９ｂの底面（基準面部）１９ｃが小径部
２０ｂの上端面に突き当たるようにシリンダ部材１８が
移動する。

【００３２】このような状況の下では、小径部２０ｂが
小径孔１９ｂに嵌合し始めるときのバルブプランジャ２
０の復動位置に影響するのは、小径孔１９ｂの深さ寸法
精度だけであり、バルブ２の長さ等の他の寸法精度は全
く影響を及ぼさない。したがって、小径部２０ｂと小径
孔１９ｂとが嵌合し始めるときのバルブプランジャの復
動位置を、シムによって調整することなく、ほぼ一定に
することができる。よって、バルブ２の着座が遅れた
り、あるいは速度が十分に低下しないうちバルブ２が弁
座４に着座して騒音が発生するのを確実に防止すること
ができる。

【００３３】なお、カムプランジャ７の往動時に小径孔
１９ｂおよびダンパ室２１に加圧された作動油が供給さ
れると、作動油によってシリンダ部材１８が上方へ押圧
されるが、圧油室２４に逆止弁２６が設けられているの
で、シリンダ部材１８が上方へ移動させられることはな
い。

【００３４】次に、図５に示すこの発明の他の実施例を
説明する。図５に示す実施例において上記実施例と異な
るのは、シリンダ部材１８を固定する一方、バルブプラ
ンジャ２０をシリンダ部材１８に対して変位させて基準
面部たる小径孔１９ｂの底面１９ｃに突き当てるように
した点である。

【００３５】すなわち、バルブプランジャ２０の下端部
には、押圧機構３１が設けられている。この押圧機構３
１は、バルブプランジャ２０の下端面に形成された凹部
２０ｈを有している。この凹部２０ｈは、上記油溜まり
室２０ｄに孔２０ｉおよび逆止弁３２を介して連通して
おり、凹部２０ｉにはピストン３３が摺動自在に嵌合さ
れている。ピストン３３が凹部２０ｉに嵌合することに
より、凹部２０ｉ内に圧油室３４が形成されている。な
お、ピストン３３は、バルブ２に突き当たっている。

【００３６】この実施例においては、バルブ２の着座時
にポンプ１２から圧油室３４に供給される作動油によっ
てピストン３３が下方へ押圧される一方、バルブプラン
ジャ２０が上方へ押圧される。この結果、バルブプラン
ジャ２０の小径部２０ｂの先端面がシリンダ孔１９の小
径孔１９ｂの底面（基準面部）１９ｃに突き当てられ
る。したがって、上記の実施例と同様に、バルブプラン
ジャ２０が所定の位置に復動したときに、小径部２０ｂ
を小径孔１９ｂに嵌合させることができる。

【００３７】なお、この発明は、上記の実施例に限定さ
れるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲において適
宜変更可能である。例えば、上記の実施例においては、
スリーブ６に制御孔６ｂを形成する一方、カムプランジ
ャ７に逃がし孔７ｂを形成し、この逃がし孔７ｂと制御
孔６ｂとを対向させることによって作動油を低圧側（ア
キュムレータ１７）に解放し、また解放時期をスリーブ
６を回動変位させて逃がし孔７ｂと制御孔６ｂとの対向
時期を変えることによって調節しているが、制御孔６ｂ
とアキュムレータ１７との間に作動油解放弁を設け、こ
の解放弁を開弁させることによって作動油を低圧側に解
放し、また作動油解放弁の開弁時期を期間の運転状態に
応じて適宜変えることにより、作動油の低圧側への解放
時期を調節するようにしてもよい。

【００３８】また、ダンパ室２１の作動油が低圧側へ流
出する際に緩衝作用を生じさせるために、オリフィスを
設けているが、絞りを設けるようにしてもよい。ただ
し、オリフィスによる場合には、作動油の粘性に影響を
受けないので、作動油の温度が変化してその粘性が変化
したとしても、ほぼ一定の緩衝作用が得られる。

【００３９】また、油室１１に作動油を供給するための
ポンプ１２を圧油室２４（３４）に圧油を供給するため
の圧油供給源として兼用しているが、圧油供給源として
他のポンプ等を用いてもよいことは勿論である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の内燃機
関のバルブ制御装置によれば、シリンダ孔に形成された
基準面部を押圧機構によって相対移動させてバルブプラ
ンジャの復動方向の先端面に突き当てるようにしたもの
であるから、ダンパ室を形成する際のバルブプランジャ
の復動位置を一定に位置にすることができる。したがっ
て、バルブの着座が遅れたり、あるいはバルブが十分に
速度低下しないうちに弁座に着座して騒音が発生するの
を防止することができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概略構成を示す縦断面図
である。

【図２】バルブプランジャの復動時における小径部とシ
リンダ孔の小径孔との関係を示す図であって、図２
（Ａ）は小径部が小径孔に嵌合する以前の状態を示す
図、図２（Ｂ）は小径部の先端部（テーパ部）が小径孔
に嵌合した状態を示す図、図２（Ｃ）は小径部の基端部
が小径孔に嵌合し始めた状態を示す図、図２（Ｄ）はバ
ルブプランジャの復動終了時（バルブの着座時）の状態
を示す図である。

【図３】図１のＸ−Ｘ矢視断面図である。

【図４】スリーブ、カムプランジャおよびラックを示す
斜視図である。

【図５】この発明の他の実施例の要部を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２ バルブ ４ 弁座 ６ スリーブ ７ カムプランジャ １０ａ カム １２ ポンプ（圧油供給源） １５ 作動油解放手段 １７ アキュムレータ（低圧側） １８ シリンダ部材 １９ シリンダ孔 １９ａ 大径孔 １９ｂ 小径孔 ２０ バルブプランジャ ２０ａ 大径部 ２０ｂ 小径部 ２１ ダンパ室 ２３ 押圧機構 ２４ 圧油室 ２６ 逆止弁 ３１ 押圧機構 ３２ 逆止弁 ３４ 圧油室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カムの回転に追随して往復動するカムプ
   ランジャと、このカムプランジャに作動油を介して連動
   し、往動時にバルブを開弁させるバルブプランジャと、
   カムプランジャの往動時に上記作動油を低圧側に解放す
   る作動油解放手段とを備え、上記バルブプランジャとこ
   れが摺動自在に嵌合するシリンダ孔との間には、バルブ
   プランジャが所定の位置まで復動したときにバルブプラ
   ンジャの復動速度を低下させるダンパ室が形成される内
   燃機関のバルブ制御装置において、上記バルブプランジ
   ャの復動方向における上記シリンダ孔の先端部に基準面
   部をバルブプランジャに対して相対変位可能に設け、圧
   油供給源から逆止弁を介して圧油が供給される圧油室を
   有し、この圧油室に供給される圧油により上記基準面部
   を上記バルブプランジャの往動方向へ相対的に変位させ
   て上記バルブプランジャの復動方向の先端部に突き当て
   る押圧機構を設けたことを特徴とする内燃機関のバルブ
   制御装置。