JP2630698B2 - ４サイクル内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、４サイクル内燃機関
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の４サイクル内燃機関のバルブ開閉
機構の中でも、ＤＯＨＣ機構やＳＯＨＣ機構を有するタ
イプには、可変バルブタイミング機構を備えたものがあ
った。これは、吸気バルブ（１）または排気バルブ
（２）の開閉タイミングを、エンジンの低速回転時と高
速回転時とで切りかえることにより、低速回転時での高
トルクと、高速回転時での高出力とを、両立させようと
する機構である。この中でも本発明と関係が深いのは、
同一のカムシャフト上に低速用と高速用の２種類のカム
駒を並べ、これをロッカーアームを利用した切りかえ機
構で、切りかえようとする機構である。この種の機構を
簡単に説明すると、以下のような構成になる。すなわ
ち、まず第１に、ＤＯＨＣ機構かＳＯＨＣ機構のバルブ
開閉機構を有し、１気筒当たり吸気バルブ（１）２つ、
排気バルブ（２）２つの、計４バルブを有する。また、
各バルブの駆動方式は、ロッカーアームを介した方式を
とる。そして、このロッカーアーム部分に、可変バルブ
タイミング機構の中枢部分が存在する。低速カムプロフ
ィールを持つカム駒（３）によって駆動される低速用ロ
ッカーアーム（４）は、直接２つの吸気バルブ（１）ま
たは排気バルブ（２）を押す。また、高速カムプロフィ
ールを持つカム駒（５）によって駆動される高速用ロッ
カーアーム（７）は、直接的には、動作吸収スプリング
（６）を押すだけである。そして、この２種類のロッカ
ーアームを、油圧によって作動する油圧ピストン（１
２）で、連結したり切り離したりする。このことによっ
て、吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）の開閉タ
イミングおよびバルブリフト量が、低速用と高速用とに
２段切りかえされる。以上が従来の機構の概略である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の同種
の機構には、若干の問題が存在した。それは、ロッカー
アームの内部に、ロッカーアーム相互を連結したり切り
離したりするための部品である油圧ピストン（１２）や
リターンスプリング（１４）などを組み込んだために、
ロッカーアームが重くなってしまったという問題であ
る。当然、重くなったロッカーアームは、エンジンの高
速回転時には、バルブ開閉機構の他の部品の動作に追従
できない。これは本来、エンジンの高速回転を想定した
同種の機構の目的からいって、致命的な欠点であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明においては、従来
のこの種の可変バルブタイミング機構が持つ以上のよう
な欠点を解決するために、油圧ピストン（１２）を、ロ
ッカーシャフト（９）内部に組み込むことにした。図５
と図６は、請求項１の発明を構成する部品群を示した図
である。これだけの部品群で、１気筒の吸気側または排
気側どちらか一方の、２バルブ分の開閉を担当すること
になる。また、請求項１と請求項２の発明は、基本原理
は同じなので、取り合えずは、請求項１の発明に絞っ
て、説明していくことにする。図５を参照してもらえば
わかるように、請求項１の発明においては、ロッカーシ
ャフト（９）内部に、円筒形状の部品である油圧ピスト
ン支持体（１０）が組み込まれている。図５では、部品
構成をわかりやすくするために、これらの部品群は、ロ
ッカーアーム群の回転軸から、飛び出させて描いてい
る。この油圧ピストン支持体（１０）は、低速用ロッカ
ーアーム（４）と接続体（１１）によって接続される。
また、油圧ピストン支持体（１０）の内部には、油圧ピ
ストン（１２）が存在する。図５では、この油圧ピスト
ン（１２）もまた、母体である油圧ピストン支持体（１
０）から飛び出させて描いている。また、同じ図５か
ら、ロッカーシャフト（９）の側面に、油圧ピストン用
連絡用ゲート（１８）が存在することが示されている。
このゲートは、油圧ピストン（１２）がロッカーシャフ
ト（９）内部から高速用ロッカーアーム（７）内部へと
侵入する際に、その通路となると同時に、油圧ピストン
（１２）がロッカーアームの動きにつれて動く際に、そ
の動きを妨げない役目を果たすためのものである。また
図６は、請求項１の発明を、図５とは反対側から見た部
品構成図である。この図から、ロッカーシャフト（９）
の反対側の側面に、接続体用連絡用ゲート（１７）が存
在することがわかる。このゲートの目的も、基本的に
は、油圧ピストン用連絡用ゲート（１８）の目的と同じ
である。すなわち、接続体（１１）がロッカーアームの
動きにつれて動く際に、その動きを妨げないためのもの
である。以上が、請求項１の発明の、大まかな部品構成
である。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、図１から図４までを参照し
てほしい。これらの図は、請求項１の発明の部品群が、
実際に組み込まれ、作動する様子を示したものである。
図１と図２は、請求項１の発明の高速用ロッカーアーム
（７）における断面図、図３と図４は、同じ発明を、上
方からロッカーアーム群を見下ろす視点で見た図であ
る。もちろん、いずれの図も、本来は見えないはずの内
部構造を、透視して描いている。図１と図３は、エンジ
ンが低速回転である時の、本発明の様子を示している。
この状態では、油圧ピストン（１２）の背後には、油圧
がかかっていない。したがって、油圧ピストン（１２）
は、ロッカーシャフト（９）の表面から内側に収まった
ままである。この結果、油圧ピストン支持体（１０）
と、高速用ロッカーアーム（７）とは、相互に独立して
作動する。当然のこととして、油圧ピストン支持体（１
０）と接続体（１１）によって接続されている低速用ロ
ッカーアーム（４）もまた、高速用ロッカーアーム
（７）とは独立して作動する。この結果、吸気バルブ
（１）または排気バルブ（２）は、２つの低速用ロッカ
ーアーム（４）によって駆動され、低速カムプロフィー
ルによって開閉することになる。この時、高速用ロッカ
ーアーム（７）は、動作吸収スプリング（６）を押すだ
けであって、吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）
の開閉に関与しない。また、図２と図４は、エンジンが
高速回転である時の、本発明の様子を示している。この
状態では、油圧ピストン（１２）の背後に油圧がかかっ
ている。この結果、油圧ピストン（１２）は、隣接する
ストッパーピン（１３）を押しながら、ロッカーシャフ
ト（９）の表面からせり出して、高速用ロッカーアーム
（７）の内部へ侵入する。この結果、油圧ピストン支持
体（１０）と、高速用ロッカーアーム（７）は、相互に
連結して作動する。当然のこととして、油圧ピストン支
持体と接続体によって接続されている低速用ロッカーア
ーム（４）もまた、高速用ロッカーアーム（７）と連結
して作動する。この結果、吸気バルブ（１）または排気
バルブ（２）は、直接的には低速用ロッカーアーム
（４）によって押されるものの、間接的には高速用ロッ
カーアーム（７）の支配下に置かれ、高速カムプロフィ
ールで開閉することになる。以上が、請求項１の発明の
仕組みである。また、ここで請求項２の発明について、
簡単に触れておくことにしたい。図７から図１２までが
請求項２の発明を示す図である。このうち、図１１と図
１２が、請求項２の発明を構成する部品群を示した図で
ある。これだけの部品群で、１気筒の吸気側もしくは排
気側どちらか一方の、２バルブ分の開閉を担当すること
になる。これらの図からもわかるように、請求項２の発
明は、請求項１の発明の１つの変種である。図７と図９
がエンジンの低速回転での状態を示し、図８と図１０が
エンジンが高速回転での状態を示している。ここからも
わかるように、請求項２の発明においては、１つの油圧
ピストン支持体（１０）に、２つの油圧ピストン（１
２）が存在する。そして、これらの油圧ピストン（１
２）は、油圧によって低速用ロッカーアーム（４）の内
部に侵入する。これは、請求項１の発明の油圧ピストン
（１２）が、高速用ロッカーアーム（７）の内部に侵入
するのと逆である。また、油圧ピストン支持体（１０）
は、接続体（１１）によって、高速用ロッカーアーム
（７）に接続されている。これも、請求項１の発明の油
圧ピストン支持体（１０）が、低速用ロッカーアーム
（４）と接続されているのと逆である。そして、それ以
外の作動原理に関しては、請求項１の発明と同じであ
る。

【０００６】

【実施例】ところで、本発明の実施にあたって、考慮し
なければならない問題に、ロッカーアームの形式という
ことがある。つまり、同じロッカーアームを介したＤＯ
ＨＣ機構といっても、その形式は幾つかに別れるからで
ある。すなわち、ロッカーアームの回転軸がロッカーア
ーム先端部より内側に来る、内支点方式のロッカーアー
ム。そして、ロッカーアームの回転軸がロッカーアーム
の先端部より外側に来る外支点方式のロッカーアーム。
さらに、両者を取り合わせた、内支点・外支点混合方式
のロッカーアーム。以上の３種に分類される。そして結
論から言えば、本発明の実施にあたっては、ロッカーア
ームの形式は、以上の３種のうちどれでも良いというこ
とである。

【０００７】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、油圧
を利用したロッカーアームの連結・分離機構のうち、油
圧ピストン（１２）をロッカーシャフト（９）の内部に
組み込むことに成功した。この結果、本発明は、従来の
この種の技術、すなわちロッカーアームを利用して低速
用と高速用の２種類のカム駒を切りかえるタイプの可変
バルブタイミング機構の欠点である、ロッカーアームの
重量増加という問題を、かなりの程度に改善することに
成功した。これは、本発明が、よりエンジンの高速回転
に耐えられる可変バルブタイミング機構を提供できるこ
とを意味している。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明を、高速用ロッカーアーム
（７）での断面で見た図。エンジンが低速回転である場
合。

【図２】請求項１の発明を、高速用ロッカーアーム
（７）での断面で見た図。エンジンが高速回転である場
合。

【図３】請求項１の発明を、上方からロッカーアーム群
を見下ろす視点で見た図。エンジンが低速回転である場
合。

【図４】請求項１の発明を、上方からロッカーアーム群
を見下ろす視点で見た図。エンジンが高速回転である場
合。

【図５】請求項１の発明を構成する部品群を示した図。

【図６】請求項１の発明を構成する部品群を示した図。

【図７】請求項２の発明を、低速用ロッカーアーム
（４）での断面で見た図。エンジンが低速回転である場
合。

【図８】請求項２の発明を、低速用ロッカーアーム
（４）での断面で見た図。エンジンが高速回転である場
合。

【図９】請求項２の発明を、上方からロッカーアーム群
を見下ろす視点で見た図。エンジンが低速回転である場
合。

【図１０】請求項２の発明を、上方からロッカーアーム
群を見下ろす視点で見た図。エンジンが高速回転である
場合。

【図１１】請求項２の発明を構成する部品群を示した
図。

【図１２】請求項２の発明を構成する部品群を示した
図。

【符号の説明】

１、吸気バルブ ２、排気バルブ ３、低速カムプロフィールを持つカム駒 ４、低速用ロッカーアーム ５、高速カムプロフィールを持つカム駒 ６、動作吸収スプリング ７、高速用ロッカーアーム ８、カムシャフト ９、ロッカーシャフト １０、油圧ピストン支持体 １１、接続体 １２、油圧ピストン １３、ストッパーピン １４、リターンスプリング １７、接続体用連絡用ゲート １８、油圧ピストン用連絡用ゲート １９、オイル通路穴 ２０、吸排気バルブ ２１、空気穴 ２２、接続体用穴

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】４サイクル内燃機関の中でも、ＤＯＨＣ機
   構を有し、１気筒あたり２つの吸気バルブ（１）と２つ
   の排気バルブ（２）とを有するタイプにおいて、 （イ）低速カムプロフィールを持つカム駒（３）によっ
   て駆動され、かつ直接吸気バルブ（１）または排気バル
   ブ（２）を押す、低速用ロッカーアーム（４）が、１つ
   の吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）に対して、
   １つずつ存在する。 （ロ）高速カムプロフィールを持つカム駒（５）によっ
   て駆動され、かつ直接的には、動作吸収スプリング
   （６）を押す、高速用ロッカーアーム（７）が、２つの
   低速用ロッカーアーム（４）の間に、１つずつ存在す
   る。 （ハ）低速カムプロフィールを持つカム駒（３）と、高
   速カムプロフィールを持つカム駒（５）とは、同一のカ
   ムシャフト（８）上に存在する。また、その配置は、駆
   動すべきロッカーアームの位置に対応する。 （ニ）ロッカーシャフト（９）の内部に、２つの低速用
   ロッカーアーム（４）と１つの高速用ロッカーアーム
   （７）に対して、１つの円筒形状の油圧ピストン支持体
   （１０）が存在する。この油圧ピストン支持体（１０）
   は、接続体（１１）によって、低速用ロッカーアーム
   （４）に接続される。 （ホ）油圧ピストン支持体（１０）の内部には、油圧ピ
   ストン（１２）が存在する。この油圧ピストン（１２）
   は、ロッカーシャフト（９）の中心軸と直交する方向に
   スライドし、油圧ピストン用連絡用ゲート（１８）を通
   じて、高速用ロッカーアーム（７）内部に侵入したり、
   元に戻ったりする。 （ヘ）高速用ロッカーアーム（７）の内部には、油圧ピ
   ストン（１２）の侵入を受け止めるべく、ストッパーピ
   ン（１３）とリターンスプリング（１４）が組み込まれ
   ている。 （ト）エンジンが低速回転している時は、油圧ピストン
   （１２）は作動せず、油圧ピストン支持体（１０）と高
   速用ロッカーアーム（７）は、相互に独立している。し
   たがって、油圧ピストン支持体（１０）に接続された低
   速用ロッカーアーム（４）と、高速用ロッカーアーム
   （７）ともまた、相互に独立して作動する。この結果、
   吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）は、低速カム
   プロフィールによって作動する。 （チ）エンジンが高速回転している時は、油圧ピストン
   （１２）の背後に油圧がかかり、油圧ピストン支持体
   （１０）と高速用ロッカーアーム（７）とが連結され
   る。したがって、油圧ピストン支持体（１０）に接続さ
   れた低速用ロッカーアーム（４）と、高速用ロッカーア
   ーム（７）ともまた、相互に連結して作動する。この結
   果、吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）は、高速
   カムプロフィールによって作動する。以上の構成よりな
   る、４サイクル内燃機関の、バルブ開閉機構。
2. 【請求項２】４サイクル内燃機関の中でも、ＤＯＨＣ機
   構を有し、１気筒あたり２つの吸気バルブ（１）と２つ
   の排気バルブ（２）とを有するタイプにおいて、 （イ）低速カムプロフィールを持つカム駒（３）によっ
   て駆動され、かつ直接吸気バルブ（１）または排気バル
   ブ（２）を押す、低速用ロッカーアーム（４）が、１つ
   の吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）に対して、
   １つずつ存在する。 （ロ）高速カムプロフィールを持つカム駒（５）によっ
   て駆動され、かつ直接的には、動作吸収スプリング
   （６）を押す、高速用ロッカーアーム（７）が、２つの
   低速用ロッカーアーム（４）の間に、１つずつ存在す
   る。 （ハ）低速カムプロフィールを持つカム駒（３）と、高
   速カムプロフィールを持つカム駒（５）とは、同一のカ
   ムシャフト（８）上に存在する。また、その配置は、駆
   動すべきロッカーアームの位置に対応する。 （ニ）ロッカーシャフト（９）の内部に、２つの低速用
   ロッカーアーム（４）と１つの高速用ロッカーアーム
   （７）に対して、１つの円筒形状の油圧ピストン支持体
   （１０）が存在する。この油圧ピストン支持体（１０）
   は、接続体（１１）によって、高速用ロッカーアーム
   （７）に接続される。 （ホ）油圧ピストン支持体（１０）の内部には、油圧ピ
   ストン（１２）が存在する。この油圧ピストン（１２）
   は、ロッカーシャフト（９）の中心軸と直交する方向に
   スライドし、油圧ピストン用連絡用ゲート（１８）を通
   じて、低速用ロッカーアーム（４）内部に侵入したり、
   元に戻ったりする。 （ヘ）低速用ロッカーアーム（４）の内部には、油圧ピ
   ストン（１２）の侵入を受け止めるべく、ストッパーピ
   ン（１３）とリターンスプリング（１４）が組み込まれ
   ている。 （ト）エンジンが低速回転している時は、油圧ピストン
   （１２）は作動せず、油圧ピストン支持体（１０）と低
   速用ロッカーアーム（４）は、相互に独立している。し
   たがって、油圧ピストン支持体（１０）に接続された高
   速用ロッカーアーム（７）と、低速用ロッカーアーム
   （４）ともまた、相互に独立して作動する。この結果、
   吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）は、低速カム
   プロフィールによって作動する。 （チ）エンジンが高速回転している時は、油圧ピストン
   （１２）の背後に油圧がかかり、油圧ピストン支持体
   （１０）と低速用ロッカーアーム（４）とが連結され
   る。したがって、油圧ピストン支持体（１０）に接続さ
   れた高速用ロッカーアーム（７）と、低速用ロッカーア
   ーム（４）ともまた、相互に連結して作動する。この結
   果、吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）は、高速
   カムプロフィールによって作動する。以上の構成よりな
   る、４サイクル内燃機関の、バルブ開閉機構。