JPH0544419A - ４サイクル内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】４サイクル内燃機関のＤＯＨＣ機構を有する可
変バルブタイミング機構に関し、従来の機構よりも、高
速回転性能に優れ、かつ機構信頼性の高い機構を提供す
る。 【構成】二つの吸排気バルブ２５に対し、二つの低速用
ロッカーアーム４と一つの高速用ロッカーアーム７とを
配置する。次に、ロッカーアームシャフト９内部に、３
つのロッカーアームを、油圧を利用して、接続したり分
離したりする機構を組み込む。そして、この機構を働か
せることにより、吸排気バルブの開閉タイミングを、低
速用と高速用とに、切りかえる。

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中でも、特
にＤＯＨＣ機構を有するタイプにおいては、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、吸排気
バルブ（２５）の開閉タイミングを、低速回転時と高速
回転時とで切りかえることにより、低速での高トルク
と、高速での高出力とを、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、日本の本田
技研工業が製造しているＶＴＥＣと呼ばれる機構であ
る。その仕組みは、本発明に非常に近い。すなわち２つ
の吸排気バルブ（２５）に対して、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）
を配置する。そして、これら３つのロッカーアーム（２
０）を、接続したり切り離したりすることで、カムプロ
フィールを、低速用と高速用とに２段切りかえする。こ
れが、本田技研工業のＶＴＥＣの概略である。ＶＴＥＣ
自体は、非常に有名な技術であるので、これ以上の詳細
は周知の事実として、省略する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本田技研工
業のＶＴＥＣには、幾つかの問題が存在した。１つは、
ロッカーアーム（２０）の中に、油圧ピストン（１９）
や、ストッパーピン（１６）などの機構を組み込んだた
めに、ロッカーアーム（２０）が重くなってしまったと
いう問題である。図１は、本田技研工業のＶＴＥＣにお
いて、油圧ピストン（１９）が存在する位置を示したも
のである。当然、重くなつたロッカーアーム（２０）
は、高速回転時には、他の機構の運動に追従できない。
これは、本来、エンジンの高速回転を想定した同機構の
目的からいって、致命的な欠点であった。また、もう一
つには、油圧ピストン（１９）を動かすための油圧経路
（２１）が、ロッカーアームシャフト（９）の中から、
ロッカーアーム（２０）の中に飛び出しているという問
題もあった。これは、当然、オイルもれや、油圧の不安
定などの問題を引き起こす。どちらにしても、ＶＴＥＣ
が、ロッカーアーム（２０）の内部に、油圧ピストン
（１９）その他の機構を組み込んだために起こってきた
問題と言える。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明においては、ＶＴ
ＥＣ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（１９）その他の機構を、ロッカーアームシャフ
ト（９）内部に組み込むことにした。図６と、図７は、
本発明を構成する部品群を示した図である。図６を参照
してもらえばわかるように、本発明においては、ロッカ
ーアームシャフト（９）内部に、第１油圧ピストン支持
体（１０）、第２油圧ピストン支持体（１１）、第３油
圧ピストン支持体（１２）の三つの円筒形の部品が組み
込まれている。図６では、部品構成をわかりやすくする
ために、これらの部品は、ロッカーアームシャフト
（９）から、飛び出させて描いている。このうち、第１
（１０）と第３（１２）の油圧ピストン支持体は、低速
用ロッカーアーム（４）と、接続体（１３）によって接
続される。また第２油圧ピストン支持体（１１）は、高
速用ロッカーアーム（７）と、接続体（１３）によって
接続される。さらに、第１油圧ピストン支持体（１０）
の内部には、第１油圧ピストン（１４）が存在し、第２
油圧ピストン支持体（１１）の内部には、第２油圧ピス
トン（１５）が存在する。図６では、これらの部品が、
支持体から、半分だけ顔を出した状態で描いてある。さ
らに、図７では、ロッカーアームシャフト（９）まで
も、飛び出させて描いている。この図から、ロッカーア
ームシャフト（９）の側面に、連絡用スリット（２２）
が存在することが示されている。このスリットは、接続
体（１３）がロッカーアーム（２０）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、本発明の大まかな部品構成である。次に図４と図５
を参照してほしい。これらの図は、三つで１セットを構
成するロッカーアーム（２０）と、その他の部品が、実
際に組み込まれ、作動する様子を示したものである。視
点は、カムシャフト（８）の側から、ロッカーアーム
（２０）を見下ろす形になっている。もちろん、本来は
見えないはずの内部機構が、透視図として描かれてい
る。図４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、第１油圧ピストン
（１４）の背後には、油圧が、かかっていない。したが
って、第１油圧ピストン（１４）も、第２油圧ピストン
（１５）も、それぞれの属する油圧ピストン支持体（１
８）の中に、収まったままである。この結果、３つの油
圧ピストン支持体（１８）は、相互に独立して作動す
る。当然のこととして、これらの支持体と、接続体（１
３）によって接続されている３つのロッカーアーム（２
０）もまた、相互に独立して作動する。この結果、吸排
気バルブ（２５）は、二つの低速用ロッカーアーム
（４）によって駆動される。そして、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、吸排気バルブ（２５）の開閉には関与しない。
図５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、第１油圧ピストン（１
４）の背後に圧力がかかっている。この結果、第１油圧
ピストン（１４）は、隣接する第２油圧ピストン（１
５）を押しながら、第２油圧ピストン支持体（１１）の
中に入り込む。また、押し出された第２油圧ピストン
（１５）も、隣接するストッパーピン（１６）を押しな
がら、第３油圧ピストン支持体（１２）の内部へ入り込
む。この結果、３つの油圧ピストン支持体（１８）は、
相互に連結されて、作動する。これには、油圧ピストン
（１９）の中心軸と、油圧ピストン支持体（１８）の中
心軸とが、ずれていることも関係している。そして、こ
れらの支持体と、接続体（１３）によって接続されてい
る三つのロッカーアーム（２０）もまた、相互に連結し
て作動する。この結果、吸排気バルブ（２５）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
配下に置かれることになる。以上が、本発明の仕組みで
ある。

【０００５】

【作用】以上のように、本発明においては、油圧ピスト
ン（１９）を利用したロッカーアーム（２０）の接続・
分離機構を、ロッカーアームシャフト（９）の内部に、
組み込むことに成功した。この結果、本発明は、本田技
研工業のＶＴＥＣの欠点である、ロッカーアーム（２
０）の高速運動性の悪化、という問題に、かなりの改善
をもたらすことができるはずである。図１と図２とを、
再び比較参照してほしい。この比較からもわかるよう
に、本発明においては、ロッカーアーム（２０）の接続
・分離機構の存在位置が、ほとんどロッカーアーム（２
０）の、回転の中心軸に近い。もちろん、本発明の方
が、接続・分離機構その物の重さは、少し重くなる。し
かし、接続・分離機構を、ロッカーアーム（２０）の回
転の中心軸に近づけたことにより、逆に、高速運動時の
慣性モーメントは、低減されるはずである。また、本発
明においては、油圧経路（２１）が、ロッカーアームシ
ャフト（９）の中から、ロッカーアーム（２０）の内部
へと、飛び出す必要もなくなった。なぜなら、本発明に
おいては、油圧ピストン（１９）が、油圧経路（２１）
であるロッカーアームシャフト（９）その物の内部にあ
るからである。当然、本発明は、ＶＴＥＣと比較した場
合、オイルもれや、油圧の不安定などの問題は、はるか
に少なくなるはずである。また請求項２の発明は、請求
項１の発明の一部を、変更したものである。すなわち、
第１油圧ピストン（１４）、第２油圧ピストン（１
５）、ストッパーピン（１６）の形状を、単なる円筒形
から、楕円形、４角形などの断面を持つ柱形状に変更す
る。この変更の目的は、こうすることで、油圧ピストン
（１９）やストッパーピン（１６）の中心軸の位置を偏
心させる必要がなくなるからである。つまり、楕円形な
どの断面を持つ油圧ピストン（１９）であれば、その位
置を偏心させなくても、３つの油圧ピストン支持体（１
８）の回転タイミングを、同調させることができるわけ
である。それ以外の要素に関しては、請求項１の発明と
同じなので、説明は省略する。

【０００６】

【実施例１】ところで、本発明を実施するにあたって
は、油圧経路（２１）に関して、若干の工夫を必要とす
る。図８は、その実施の仕方の一つを示したものであ
る。この図からもわかるように、この実施例では、油圧
ピストン支持体（１８）に、三日月状のオイル通路穴
（２３）が設定されている。この穴は、ロッカーアーム
シャフト（９）の内部に配置された、すべての油圧ピス
トン（１９）に、均等に油圧をかけるための穴である。
多気筒エンジンに本発明を導入する場合には、一本のロ
ッカーアームシャフト（９）の内部に、多くのロッカー
アーム接続・分離機構を並べることになる。その場合
に、このような穴を使って、隣の接続・分離機構にも、
油圧を伝えてやる必要があるわけである。この穴を設定
すれば、ロッカーアームシャフト（９）以外に、もう一
本の油圧経路用シャフト（２４）を設定する必要はなく
なる。ただし、欠点として、油圧ピストン支持体（１
８）とロッカーアームシャフト（９）の直径が大きくな
ってしまうという問題がある。

【０００７】

【実施例２】図９は、油圧経路（２１）の確保の仕方と
して、もう一つの実施例を示したものである。この図で
は、２本のロッカーアームシャフト（９）の他に、さら
にもう一本の油圧経路用シャフト（２４）が設定されて
いる様子を示している。この実施例の方が、ロッカーア
ームシャフト（９）の直径も小さくてすむし、油圧ピス
トン（１９）への油圧も、より確実にかけられるであろ
う。ただし、実施例１に比べて、部品点数の増加は、避
けようがない。

【０００８】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の導入によ
り、本田技研工業のＶＴＥＣが持つ、高速回転性能に関
する欠点は、かなりの程度に改善されるであろう。つま
り、ＶＴＥＣよりも、より高速回転に耐えられる可変バ
ルブタイミング機構を、提供できるであろう。また、Ｖ
ＴＥＣの持つ、オイルもれや油圧の不安定といった問題
も、かなりの程度に改善できるであろう。すなわち、Ｖ
ＴＥＣと比べて、オイルもれも少なく、油圧も安定し
た、より信頼性の高い可変バルブタイミング機構を提供
できるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本田技研工業の可変バルブタイミング機構・Ｖ
ＴＥＣを、カムシャフト（８）、ロッカーアームシャフ
ト（９）の断面方向から見た図。

【図２】本発明を、カムシャフト（８）、ロッカーアー
ムシャフト（９）の断面方向から見た図。

【図３】本発明を図２と同じ角度から見た、拡大図。

【図４】本発明をカムシャフト（８）側から見下ろした
透視図。エンジンが低速回転である場合。

【図５】本発明をカムシャフト（８）側から見下ろした
透視図。エンジンが高速回転である場合。

【図６】本発明のパーツ構成図。

【図７】本発明のパーツ構成図。

【図８】本発明の第１の実施例のパーツ構成図。

【図９】本発明の第２の実施例を示す図。カムシャフト
（８）の側から、４気筒分の本発明を見下ろした図。

【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、ロッカーアームシャフト １０、第１油圧ピストン支持体 １１、第２油圧ピストン支持体 １２、第３油圧ピストン支持体 １３、接続体 １４、第１油圧ピストン １５、第２油圧ピストン １６、ストッパーピン １７、リターンスプリング １８、油圧ピストン支持体 １９、油圧ピストン ２０、ロッカーアーム ２１、油圧経路 ２２、連絡用スリット ２３、オイル通路穴 ２４、油圧経路用シャフト ２５、吸排気バルブ ２６、空気穴 ２７、空気穴用スリット ２８、接続体用穴

Claims (2)

【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気筒あたり二つの吸気バルブ（１）と二つ
   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有するカム駒（３）によ
   って駆動され、かつ直接吸排気バルブ（２５）を押す、
   低速用ロッカーアーム（４）が、１バルブに対して一つ
   ずつ存在する。 （ロ）高速カムプロフィールを有するカム駒（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、二つの
   低速用ロッカーアーム（４）の間に、一つずつ配置され
   る。 （ハ）低速用カム駒（３）と、高速用カム駒（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、二つの低速用カム駒（３）の間に、一つずつ
   の高速用カム駒（５）が、配置される。 （ニ）ロッカーアームシャフト（９）の内部に、各ロッ
   カーアーム（２０）の位置に対応した円筒形の油圧ピス
   トン支持体（１８）が存在する。油圧ピストン支持体
   （１８）は、三つで一組を形成する。これを第１（１
   ０）、第２（１１）、第３（１２）の油圧ピストン支持
   体とする。 （ホ）第１油圧ピストン支持体（１０）と第３油圧ピス
   トン支持体（１２）は、接続体（１３）によって、低速
   用ロッカーアーム（４）に接続され、第２油圧ピストン
   支持体（１１）は、接続体（１３）によって、高速用ロ
   ッカーアーム（７）に接続される。 （ヘ）第１油圧ピストン支持体（１０）の内部には、円
   筒形の第１油圧ピストン（１４）が、第２油圧ピストン
   支持体（１１）の内部には、円筒形の第２油圧ピストン
   （１５）が、そして、第３油圧ピストン支持体（１２）
   の内部には、円筒形のストッパーピン（１６）と、リタ
   ーンスプリング（１７）が、存在する。この場合、これ
   らの円筒形の部品は、支持体の中心軸から、偏心した位
   置に、自らの中心軸を持つ。 （ト）エンジンが低速回転している時は、油圧ピストン
   （１９）は作動せず、３つの油圧ピストン支持体（１
   ８）は、独立している。そして、これに接続された３つ
   のロッカーアーム（２０）もまた、相互に独立して作動
   する。この結果、吸排気バルブ（２５）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、第１油圧ピス
   トン（１４）の背後に油圧がかかり、３つの油圧ピスト
   ン支持体（１８）が連結される。そして、これに接続さ
   れた３つのロッカーアーム（２０）もまた、相互に連結
   して作動する。この結果、吸排気バルブ（２５）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】（イ）請求項１の発明における、第１油圧
   ピストン（１４）、第２油圧ピストン（１５）、ストッ
   パーピン（１６）の形状を、円筒形から、４角形、楕円
   形などの、円以外の断面形状を持つ柱形状に変更する。 （ロ）請求項１の発明における、第１油圧ピストン（１
   ４）、第２油圧ピストン（１５）、ストッパーピン（１
   ６）の中心軸の位置を、油圧ピストン支持体（１８）の
   中心軸の位置から偏心させる、という条件を削除する。
   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。