(57)【要約】【課題】  スロットルバルブをなくすことにより、吸気抵抗の問題およびこれに伴うインテーク付近における構造の複雑化等の不都合を解消する。【解決手段】  アクセルの開度を調整するアクセル開度制御部１と、アクセル開度制御部１からの油圧によって軸方向に動くカムシャフト部２を備え、アクセル開度制御部１は、アクセル３に連動するアクセルピストン４とアクセルピストン４に対向して設けられたスロットル開度調整用ピストン６を有し、カムシャフト部２は第一シャフト部材７と第二シャフト部材８と第三シャフト部材９を有し、第二シャフト部７に、傾斜部１６ａを有するリフト量調整用カム１６が設けられ、該カム１６と当接するタペット１８にも傾斜部１８ａが形成され、カムシャフト部２の軸方向への移動に伴って、リフト量調整用カム１６が上下して最終的に吸気バルブ１９Ａ・１９Ｂが開閉するようになされている。【選択図】  図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセルの開度を調整するアクセル開度制御部と、アクセル開度制御部からの油圧によって軸方向に動くカムシャフト部を備え、アクセル開度制御部は、アクセルに連動するアクセルピストンとアクセルピストンに対向して設けられたスロットル開度調整用ピストンを有し、スロットル開度調整用ピストンは、ＥＣＵによって制御されるコントロールモータで作動し、アクセルピストンの作動時に、ＥＣＵからの指令に基づいてスロットル開度調整用ピストンが作動することでカムシャフト部への油圧を制御するようになされており、カムシャフト部は、アクセル開度制御部側に設けられた第一シャフト部材と第一シャフト部材に連結された第二シャフト部材と第二シャフト部材に連結された第三シャフト部材を有し、第一シャフト部材と第二シャフト部材の連結部には、アクセル開度制御部からのオイルが流入する凹所が設けられ、該凹所へのオイル流入に伴って第二シャフト部材が第三シャフト部材側へ動くようになされ、第二シャフト部材と第三シャフト部材との連結部には、コイルスプリングが入った凹所が設けられ、前記コイルスプリングによって第二シャフト部材が第一シャフト部材側へ付勢されるようになされており、第二シャフト部材に設けられたリフト量調整用カムの下部には傾斜部が形成され、リフト量調整用カムと当接するタペットには、前記傾斜部に対応する傾斜部が形成されており、アクセル開度制御部からの油圧とコイルスプリングのバネ力との関係で第二シャフト部材が軸方向に動くと共に、そのリフト量調整用カムとタペットの当接度合いによって、タペットの下部に一体に設けられたスイングアーム先端のバルブの開閉量が制御されるようになされている、エンジンのバルブ開閉装置。
【請求項２】
スイングアームは、Ｙ形となされ、且つ左右に二分割されてプライマリー側アーム部とセカンダリー側アーム部とにより構成され、タペットはプライマリー側アーム部に設けられ、該プライマリー側アーム部内には、セカンダリー側アーム部方向と反対方向に開口したアーム凹所が設けられ、アーム凹所の底部には透孔が形成されており、セカンダリー側アーム部には、前記アーム凹所へ向かって徐々に深くなり、且つアーム凹所の透孔に連なる傾斜溝が形成されており、アーム凹所内には、先端部に前記セカンダリー側アーム部の傾斜溝に対応する傾斜面を有し、基端部にフランジ部が形成された差動用軸が、その外周に差動用コイルスプリングが装着された状態で挿入されており、カムシャフト部の下方には、これと平行に伸びるコントロールロッドが配設され、コントロールロッドはＥＣＵからの指令にしたがって軸方向に動くようになされ、コントロールロッドの上部に設けられた起立壁がプライマリー側アーム部におけるアーム凹所内の差動軸のフランジ部に当接して該フランジ部を差動用コイルスプリングのバネ力に抗してセカンダリー側アーム部の傾斜溝方向へ押圧することで、傾斜溝に差動軸の先端部が当接し、その当接度合いによって、プライマリー側アーム部とセカンダリー側アーム部が上下方向に差動するようになされている、請求項１記載のバルブ開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として自動車のエンジンにおける給気バルブ等の開閉を行う装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料供給装置として、霧吹きの原理を応用したキャブレターが一般的に使用されていたが、近年では、マイクロコンピュータで制御する電子制御燃料噴射装置が多く使用されている。すなわち、アクセル開度、エンジン回転数、吸入空気量、車速および気温等をそれぞれセンサーによって検知し、マイクロコンピュータによって、各センサーからのデータを算出してインジェクターでの燃料の噴射量および噴射時期等を決定している。
【０００３】
そして、燃料の噴射量決定の基本となるのが吸気量であるが、これはインテークシステムの途中に配置されたスロットルバルブによって制御される。スロットルバルブは、スロットルケーブル（アクセルケーブル）を介してアクセルペダルと連動し、アクセルペダルを踏むと吸気バルブが開いて空気がエンジン内に導入される。
【０００４】
また、前述した燃料供給において、特定構造のカムによりバルブタイミング等の制御を行う装置が種々開発されている。
【特許文献１】特開平６−２８０５２６号公報
【特許文献２】特開平７−２６９１８号公報
【非特許文献１】原田了著「自動車のメカニズム」日本実業出版社  ２０００年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動車エンジンにおいては、燃費の向上、環境保護および走行性の面で、給排気をいかに効率的に行うかが重要であり、またエンジンのバルブ開閉機構の設計面では、出来るだけ簡略化された構造で前述した種々の課題を達成することが求められる。
【０００６】
従来のスロットルバルブを用いた燃料供給システムの場合、吸気抵抗が生ずるため、これを出来るだけ少なくすることが要求され、そのためエンジンのインテーク付近の構造が複雑となり易い。また、スロットルバルブの作動は、前述したように、マイクロコンピュータが自動車の種々の状態を総合的に判断して決定するが、電気系トラブルや電子部品の故障等によってマイクロコンピュータが不調または故障した場合に、スロットルバルブの制御が不能になるおそれがあった。また、従来の技術では、前述した種々の問題の根本的な解決が図れなかった。
【０００７】
本発明の目的は、スロットルバルブ自体をなくすことにより、吸気抵抗の問題およびこれに伴うインテーク付近の構造の複雑化等の種々の不都合を一挙に解消することができるエンジンのバルブ開閉装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の本発明は、アクセルの開度を調整するアクセル開度制御部と、アクセル開度制御部からの油圧によって軸方向に動くカムシャフト部を備え、アクセル開度制御部は、アクセルに連動するアクセルピストンとアクセルピストンに対向して設けられたスロットル開度調整用ピストンを有し、スロットル開度調整用ピストンは、ＥＣＵによって制御されるコントロールモータで作動し、アクセルピストンの作動時に、ＥＣＵからの指令に基づいてスロットル開度調整用ピストンが作動することでカムシャフト部への油圧を制御するようになされており、カムシャフト部は、アクセル開度制御部側に設けられた第一シャフト部と第一シャフト部に連結された第二シャフト部と第二シャフト部に連結された第三シャフト部を有し、第一シャフト部と第二シャフト部の連結部には、アクセル開度制御部からのオイルが流入する凹所が設けられ、該凹所へのオイル流入に伴って第二シャフト部が第三シャフト部側へ動くようになされ、第二シャフト部と第三シャフト部との連結部には、コイルスプリングが入った凹所が設けられ、前記コイルスプリングによって第二シャフト部が第一シャフト部側へ付勢されるようになされており、第二シャフト部に設けられたリフト量調整用カムの下部には傾斜部が形成され、リフト量調整用カムと当接するタペットには、前記傾斜部に対応する傾斜部が形成されており、アクセル開度制御部からの油圧とコイルスプリングのバネ力との関係で第二シャフト部が軸方向に動くと共に、そのリフト量調整用カムとタペットの当接度合いによって、タペットの下部に一体に設けられたスイングアーム先端のバルブの開閉量が制御されるようになされているエンジンのバルブ開閉装置に関するものである。
【０００９】
請求項２記載の本発明は、前記請求項１記載のバルブ開閉装置について、スイングアームは、Ｙ形となされ、且つ左右に二分割されてプライマリー側アーム部とセカンダリー側アーム部とにより構成され、タペットはプライマリー側アーム部に設けられ、該プライマリー側アーム部内には、セカンダリー側アーム部方向と反対方向に開口したアーム凹所が設けられ、アーム凹所の底部には透孔が形成されており、セカンダリー側アーム部には、前記アーム凹所へ向かって徐々に深くなり、且つアーム凹所の透孔に連なる傾斜溝が形成されており、アーム凹所内には、先端部に前記セカンダリー側アーム部の傾斜溝に対応する傾斜面を有し、基端部にフランジ部が形成された差動用軸が、その外周に差動用コイルスプリングが装着された状態で挿入されており、カムシャフト部の下方には、これと平行に伸びるコントロールロッドが配設され、コントロールロッドはＥＣＵからの指令にしたがって軸方向に動くようになされ、コントロールロッドの上部に設けられた起立壁がプライマリー側アーム部におけるアーム凹所内の差動軸のフランジ部に当接して該フランジ部を差動用コイルスプリングのバネ力に抗してセカンダリー側アーム部の傾斜溝方向へ押圧することで、傾斜溝に差動軸の先端部が当接し、その当接度合いによって、プライマリー側アーム部とセカンダリー側アーム部が上下方向に差動するようになされているものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載のバルブ開閉装置によれば、従来のスロットルバルブが不要となるため、その吸気抵抗がなくなり、吸気抵抗を低減するためのインテーク付近の構造を簡略化できると共に、レスポンスが向上する。また、ＥＣＵが故障した場合でも本発明の機械的制御だけでバルブの開閉が行えるという利点がある。
【００１１】
また、本発明では、リフト量調整用カムの傾斜部とタペットの傾斜部との当接度合いによって、バルブのリフト量が決まる構造であるため、カムシャフト部の小さなスラスト量で大きなバルブリフト量を生むことができる。したがって、エンジンの小型化も容易に行える。
【００１２】
請求項２記載の差動機構を更に有するバルブ開閉装置によれば、左右一対の吸気バルブの開き量が異なるため、渦状の吸気が発生し、いわゆるスワール効果によって、燃費を向上させることができる。また、燃費よりもエンジンのレスポンスを向上させたい場合には、一対の吸気バルブの開き量を同じにして吸気量の増加を優先させることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明をＤＯＨＣの吸気側カム部分に適用した場合の実施形態について、図面にしたがって説明するが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００１４】
図１に示すように、バルブ開閉装置は、アクセル開度制御部(1)と、カムシャフト部(2)を有している。アクセル開度制御部(1)は、アクセル(3)の基部に設けられたアクセルピストン(4)とアクセルピストン(4)の対向位置に設けられ、コントロールモータ(5)によって制御されるスロットル開度調整用ピストン(6)を備えている。スロットル開度調整用ピストン(6)とアクセルピストン(4)は同径であるが、スロットル開度調整用ピストン(6)がアクセルピストン(4)の約二倍の作動量を有している。また、スロットル開度調整用ピストン(6)のロッド(6ａ)は、例えば二本の部材をネジ嵌合によって連結し、該ネジ嵌合の度合いによりロッド(6ａ)の長さを調整できるようにする場合もある。
【００１５】
カムシャフト部(2)は、第一シャフト部材(7)と第二シャフト部材(8)と第三シャフト部材(9)とを備えており、第一シャフト部材(7)における第二シャフト部材(8)側端には、第一スプライン軸部(7a)が設けられ、第二シャフト部材(8)における第一シャフト部材(7)側端には、第一スプライン軸部(7a)が嵌め入れられる第一スプライン凹所(8a)が設けられ、また、第一シャフト部材(7)には、アクセルピストン(4)およびスロットル開度調整用ピストン(6)と連通する油圧回路を構成する流路(10)が形成されている。更に、第一シャフト部材(7)の図１左端側は、軸受部材(20)により支持されている。
【００１６】
第二シャフト部材(8)と第三シャフト部材(9)もスプライン嵌合されており、具体的には、第二シャフト部材(8)における第三シャフト部材(9)側端には、内周面がスプライン穴となされた第二スプライン凹所(8b)が設けられ、該部にコイルスプリング(12)が入れられている。一方、第三シャフト部材(9)における第二シャフト部材(8)側端には、第二スプライン凹所(8b)に嵌め入れられる第二スプライン軸部(9a)が設けられている。
【００１７】
また、少なくともアクセルピストン(4)とスロットル開度調整用ピストン(6)は、ＥＣＵ(15)に接続されて、制御される。
【００１８】
第二シャフト部材(8)には、そのほぼ中央部分に後述するバルブのリフト量調整用カム(16)が一体に設けられている。リフト量調整用カム(16)は、図１〜図３に示すように、正面から見て略方形であって、その下部が傾斜部(16a)となされ、横断面形状は略滴形となされている。
【００１９】
そして、リフト量調整用カム(16)の下方には、スイングアーム軸(32)によって、Ｙ形のスイングアーム(17)が支持され、図１、図４および図５に示すように、該スイングアーム(17)の上面における中央部分に、上縁部分がリフト量調整用カム(16)の傾斜部(16a)と逆傾斜の傾斜部(18a)を有するタペット(18)が一体に形成されている。より詳細には、タペット(18)は、裁頭円錐の略半部形状となされている。また、前記スイングアーム(17)の各先端には、吸気バルブ(19A)(19B)が取り付けられている。
【００２０】
第三シャフト部材(9)の端部にはタイミングプーリー(21)が設けられ、該タイミングプーリー(21)にはタイミングベルト(22)が装着されており、また、タイミングプーリー(21)の内部にはＶＶＴ油圧室(23)が形成され、第三シャフト部材(9)の端部寄り部分に形成された流路(24)を介してＶＶＴ油圧部へ連なっている。
【００２１】
なお、前記タイミングベルト(22)に代えてチェーンを用い、タイミングプーリー(21)に代えてスプロケットを用いても良い。
【００２２】
図１において、(26)はピストンであり、(27)はピストンロッドを示す。また、図１の左側は本実施形態において、フライホイール側となっている。
【００２３】
次に、本実施形態に係るバルブ開閉装置の作動要領について説明すると、自動車の走行時おいては、カムシャフト部(2)は、自動車における一般のカムシャフトと同様に回動し、これに伴って、吸気バルブ(19A)(19B)が開閉するが、本実施形態のバルブ開閉装置によれば、自動車の運転者がアクセル(3)を踏み込んだ場合、これに伴ってアクセルピストン(4)が前進し、その油圧がアクセルピストン(4)と対向するスロットル開度調整用ピストン(6)にかかる。そして、例えばスロットル開度調整用ピストン(6)が作動しない状態（停止状態）では、前述したアクセルピストン(4)の前進に伴って、その油圧が第二シャフト部材(8)の第一スプライン凹所(8a)にかかり、これに伴って、第二シャフト部材(8)が、コイルスプリング(12)のバネ力に抗して図１右側（第三シャフト部材(9)側）へ押圧される。この時、第二シャフト部材(8)のリフト量調整用カム(16)も図１右側へ移動し、該カム(16)と当接するタペット(18)が下降する結果、Ｙ形スイングアーム(17)を介して吸気バルブ(19A)(19B)の開き量が大きくなり、より多くの吸気が行われる。なお、前記Ｙ形スイングアーム(17)は、一般の自動車エンジンと同様に、スイングアーム軸(32)に支持されている。
【００２４】
一方、自動車の運転者がアクセル(3)を緩めた場合には、アクセルピストン(4)が後退して、アクセル開度制御部(1)における油圧が低下する結果、コイルスプリング(12)のバネ力により第二シャフト部材(8)が図１左側（第一シャフト部材(7)側）へ移動すると共に、リフト量調整用カム(16)も同側へ移動し、これに伴ってタペット(18)が上昇することで吸気バルブ(19A)(19B)も上昇し、該吸気バルブ(19A)(19B)の開き量が少なくなる結果、吸気量が減少する。
【００２５】
また、自動車の運転者がアクセル(3)を大きく踏み込んだ場合において、ＥＣＵ(15)で車速、エンジン回転数、吸入空気量等のデータに基づいて、燃費等との関係で、吸気量を大きく増加させる必要がないと判断した場合には、スロットル開度調整用ピストン(6)が後退して第二シャフト部材(8)の第一スプライン凹所(8a)にかかる油圧が若干減少され、この結果、最終的に吸気バルブ(19A)(19B)の開度増加量が抑制される。
【００２６】
一方、自動車の運転者がアクセル(3)を若干踏み込んだ場合でも、ＥＣＵ(15)で吸気量を大きく増加させる必要があると判断したときには、スロットル開度調整用ピストン(6)が前進して第二シャフト部材(8)の第一スプライン凹所(8a)にかかる油圧が若干増加され、この結果、最終的に吸気バルブ(19A)(19B)の開度増加量がより大きくなる。
【００２７】
また、運転者がアクセル(3)を踏んでいない場合、アクセル開度制御部(1)からの油圧が第二シャフト部材(8)の第一スプライン凹所(8a)にかからず、その結果、コイルスプリング(12)のバネ力により、第二シャフト部材(8)および第一シャフト部材(7)が図１左側へ完全に押し切られた状態となるが、この場合でも、リフト量調整用カム(16)によりタペット(18)が若干押し下げられて、吸気バルブ(19A)(19B)が僅かに開いた状態となり、エンジンのアイドリングが行われる。
【００２８】
次に、前記スイングアーム(17)を改変した吸気バルブの差動機構について説明する。図      ６および図７に示すように、スイングアーム軸(32)にはＹ形スイングアーム(17)が取り付けられており、またＹ形スイングアーム(17)を制御するためのコントロールロッド(31)がスイングアーム軸(32)と平行に設けられている。コントロールロッド(31)は、より詳細には、前述したカムシャフト部(2)と平行にその下方に配設されており、コントロールロッド(31)の一端には、ピストン部(39)が設けられ、該ピストン部(39)のシリンダ室(41)における油圧によって、当該コントロールロッド(31)がその軸方向に動くようになされている。シリンダ室(41)の油圧は、ＥＣＵ(15)で制御される油圧コントロール部(42)を介して行われる。また、コントロールロッド(31)には、Ｙ形スイングアーム(17)の一側に伸びる差動用起立壁(43)が設けられている。
【００２９】
図６、図８〜図１１に示すように、Ｙ形スイングアーム(17)は、左右ニ分割された構造であって、プライマリー側アーム部(17A)とセカンダリー側アーム部(17B)とにより構成され、スイングアーム軸(32)で支持されている。プライマリー側アーム部(17A)は、その基端寄り部分に前述した傾斜部(18a)を有するタペット(18)が一体に設けられ、プライマリー側アーム部(17A)の屈曲部(17a)付近の内部にはセカンダリー側アーム部(17B)方向と逆方向に開口したアーム凹所(33)が設けられ、該アーム凹所(33)の底部(33a)には透孔(34)が設けられている。一方、セカンダリー側アーム部(17B)の屈曲部(17b)付近には、プライマリー側アーム部(17A)のアーム凹所(33)側に向かって徐々に深くなり、且つアーム凹所(33)の透孔(34)に連なる傾斜溝(25)が形成されている。
【００３０】
そして、プライマリー側アーム部(17A)のアーム凹所(33)には、図１２に示す差動用軸(37)が挿入される。すなわち、差動用軸(37)は、基端にフランジ部(35)を有し、先端には前記セカンダリー側アーム部(17B)の傾斜溝(25)に対応する傾斜面(36)が形成され、外周には差動用コイルスプリング(38)が装着されている。また、差動用軸(37)のフランジ部(35)における差動用コイルスプリング(38)と反対側面には、コントロールロッド(39)の差動用起立壁(43)が当接されている。
【００３１】
図１１および１３に示すように、プライマリー側アーム部(17A)の上面に設けられたタペット(18)はカムシャフト部(2)におけるリフト量調整用カム(16)に当接されており、プライマリー側アーム部(17A)の長さ中央部分（屈曲部(17a)付近）におけるアーム凹所(33)に、前述した差動用軸(37)が挿入され、プライマリー側アーム部(17A)の先端部に、吸気バルブ(19A)が取り付けられている。なお、図中(45)はバルブスプリングを示す。
【００３２】
次に、前述した差動機構による吸気バルブ(19A)(19B)の制御について説明すると、シリンダ室(41)における油圧によって、ピストン部(39)が図６右側へ移動して、コントロールロッド(31)の起立壁(43)が差動用軸(37)を差動用コイルスプリング(38)のバネ力に抗してプライマリー側アーム部(17A)のアーム凹所(33)内へ完全に押し入れた状態においては、図  １１に示すように、Ｙ形スイングアーム(17)のプライマリー側アーム部(17A)の真横にセカンダリー側アーム部(17B)が位置して、差動用軸(37)の先端部(37a)がセカンダリー側アーム部(17B)の傾斜溝(25)に完全に当接する。その結果、プライマリー側アーム部(17A)とセカンダリー側アーム部(17B)とは、同一レベルで昇降するため、両アーム部(17A)(17B)先端の吸気バルブ(19Ａ) (19Ｂ)は互いに同じ量だけ開く。
【００３３】
シリンダ室(41)における油圧によって、ピストン部(39)が図６左側へ移動した場合、コントロールロッド(31)およびその起立壁(43)も同方向へ動き、この際、差動用軸(37)における差動用コイルスプリング(38)のバネ力によって、図１４に示すように、差動用軸(37)も左側へ動き、その先端部(37a)が後退する結果、該先端部(37a)は、セカンダリー側アーム部(17B)の傾斜溝(25)上を下降する。そのため、セカンダリー側アーム部(17B)がプライマリー側アーム部(17A)よりも上昇した状態となる。したがって、エンジンの作動時において、当該Ｙ形スイングアーム(17)が下降する際に、セカンダリー側アーム部(17B)の吸気バルブ(19B)の開き量がプライマリー側アーム部(17A)の吸気バルブ(19Ａ)の開き量よりも少なくなるため、エンジンの吸気時において、渦状の吸気が行われ、いわゆるスワール効果が発生することとなる。このスワール効果は、図１５に示すように、差動用軸(37)の先端部(37a)が完全に後退して、プライマリー側アーム部(17A)とセカンダリー側アーム部(17B)との高さ位置の差が最大になった時に最も顕著となる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、自動車のエンジン以外にもオートバイや船舶等、種々の輸送手段におけるエンジンにも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態に係るバルブ開閉装置の全体構造を示す正面図である。
【図２】リフト量調整用カムの拡大正面図である。
【図３】リフト量調整用カムの図２におけるＡ〜Ｃ断面を示す図である。
【図４】タペットの斜視図である。
【図５】Ｙ形スイングアームの平面図である。
【図６】吸気バルブの差動機構の全体構造を示す平面図である。
【図７】吸気バルブの差動機構の全体構造を示す斜視図である。
【図８】Ｙ形スイングアームの平面図である。
【図９】プライマリー側アーム部の斜視図である。
【図１０】セカンダリー側アーム部の斜視図である。
【図１１】プライマリー側アーム部とセカンダリー側アーム部が同レベルの状態を示す横断面図である。
【図１２】差動用軸の斜視図である。
【図１３】カムシャフト部とプライマリー側アーム部との関係を示す側面図である。
【図１４】セカンダリー側アーム部がプライマリー側アーム部よりも若干上がった状態を示す横断面図である。
【図１５】セカンダリー側アーム部がプライマリー側アーム部よりも大きく上昇した状態を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
(1)  アクセル開度制御部
(2)  カムシャフト部
(3)  アクセル
(4)  アクセルピストン
(5)  コントロールモータ
(6)  スロットル開度制御部
(7)  第一シャフト部材
(8)  第ニシャフト部材
(9)  第三シャフト部材
(12)  コイルスプリング
(16)  リフト量調整用カム
(16a)   リフト量調整用カムの傾斜部
(17)  スイングアーム
(18)  タペット
(18a)  タペットの傾斜部
(19A)(19B)  吸気バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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