JPH08226313A - 可変バルブタイミング機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】４サイクル内燃機関のＯＨＣ機構を有する可変
バルブタイミング機構に関し、従来の同種の機構より
も、高速回転性能に優れ、機構信頼性に優れた機構を提
供する。 【構成】２つの吸排気バルブ４に対し、２つの低速用ロ
ッカーアーム５と１つの高速用ロッカーアーム７とを配
置し、ロッカーアームシャフト９の内部に、高速用ロッ
カーアーム７とその直上の高速用カム駒６との間のクリ
アランスを調整する変速用シャフト１０を組み込む。更
に、ロッカーアームの表面から、これらのシャフトの中
心軸に向けて、接続体１２，１３を貫通し、変速用シャ
フトを、ロッカーアームシャフト内部でスライドさせ
る。この結果、変速用シャフトの表面に設定した２種類
のゲート１５，１６と接続体との相互作用により、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
替える。

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機構やＳＯＨＣ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（４）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替えることによ
り、低速回転での高トルクと高速回転での高出力とを両
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（８）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
を利用した切り替え機構で切り替えようとするものであ
る。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のこの
種の機構には、若干の問題が存在した。それは、低速用
と高速用のロッカーアーム切り替える際に、油圧を利用
するものがほとんどだからである。これは、まず第１に
機構の複雑化をもたらす。それは、油圧経路の確保や、
油圧用の開閉バルブの存在などが、必要だからである。
また、機構の反応速度も、油圧を利用する分、若干の遅
れが存在すると考えられる。 【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欠点
を解決するために、低速用と高速用のロッカーアームの
切り替え機構を、油圧を介さない純粋の機械式のものに
した。図１、図２は、本発明の２バルブ分のパーツリス
ト。図３は、本発明のエンジンが低速回転であるときの
側面図。図４は、本発明のエンジンが高速回転であると
きの側面図である。これらの図からもわかるように、本
発明においては、２つの低速用ロッカーアーム（５）の
間に、１つの高速用ロッカーアーム（７）が存在する。
また、それぞれのロッカーアームの直上には、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（６）とが存在する。ここまでは、従来
の同種の機構と同じ構成である。これからが本発明の独
自の部分である。ロッカーアームシャフト（９）内部に
は、機械式可変機構の中心の部品である、変速用シャフ
ト（１０）と介在シャフト（１１）が存在する。このう
ち、変速用シャフト（１０）の表面には、２種類のゲー
トが刻まれている。すなわち、低速用接続体用変速用ゲ
ート（１５）と、高速用接続体用スライド用ゲート（１
６）の２種類である。ただし、図１、図２では、これら
の部品は、わかりやすくするために、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ので注意して
ほしい。また、低速用ロッカーアーム（５）の回転軸部
分には、低速用接続体（１２）と呼ばれるビス状の部品
が存在し、さらに高速用ロッカーアーム（７）の回転軸
部分には、高速用接続体（１３）と呼ばれるビス状の部
品が存在する。これらの部品は、ロッカーアーム表面か
ら、ロッカーアームシャフト（９）をつらぬき、変速用
シャフト（１０）の表面に設定された２種類のゲートに
差し込まれている。すなわち、低速用接続体（１２）は
低速用接続体用変速用ゲート（１５）に差し込まれ、高
速用接続体（１３）は高速用接続体用スライド用ゲート
（１６）に差し込まれる。図１、図２では、これらの部
品もまた、ロッカーアームの所定の位置から飛び出させ
て描いているので、やはり注意してほしい。以上が本発
明の基本的構成である。 【０００５】 【作用】図３と図５は、エンジンが低速回転であるとき
の、本発明の様子を示している。図３は、側面図。図５
は、吸排気バルブ（４）２個分のロッカーアームおよび
ロッカーアームシャフト（９）を、上方から見下ろした
上面透視図である。このうち、特に図５からもわかるよ
うに、エンジンが低速回転のときには、ロッカーアーム
シャフト（９）内部にある変速用シャフト（１０）は、
低速用接続体（１２）が、低速用接続体用変速用ゲート
（１５）の中でも低速用ゲート（１７）と呼ばれる部分
に位置するように、位置している。この場合、変速用シ
ャフト（１０）や介在シャフト（１１）は、本来ならば
ロッカーアームやロッカーアームシャフト（９）に遮ら
れて見えないものを、透視して描いていることに注意し
てほしい。この結果、図３からも明らかなように、高速
用接続体（１３）と連動して動く高速用ロッカーアーム
（７）は、その直上にある高速カムプロフィールを持つ
カム駒（６）との間に、クリアランスを持つように位置
することになる。この結果、吸排気バルブ（４）は、低
速用ロッカーアーム（５）だけに押されることになり、
低速カムプロフィールで開閉することになる。以上が、
エンジンが低速回転であるときの、本発明の作動であ
る。次は、エンジンが高速回転であるときの、本発明の
作動の説明に移る。図４と図６は、エンジンが高速回転
であるときの、本発明の様子を示している。図４は側面
図。図６は、吸排気バルブ（４）２個分のロッカーアー
ムおよびロッカーアームシャフト（９）を上面から見下
ろした上面透視図である。このうち、特に図６からもわ
かるように、エンジンが高速回転のときには、ロッカー
アームシャフト（９）内部にある変速用シャフト（１
０）は、低速用接続体（１３）が低速用接続体用変速用
ゲート（１５）の中でも高速用ゲート（１９）と呼ばれ
る部分に位置するように、位置している。この場合、本
来ならば見えないはずの変速用シャフト（１０）が、透
視図として描かれていることに注意してほしいのは、や
はり同じである。この結果、図４からも明らかなよう
に、高速用接続体（１３）と連動して動く高速用ロッカ
ーアーム（７）は、その直上にある高速カムプロフィー
ルを持つカム駒（６）とのクリアランスがゼロになるよ
うに位置することになる。この結果、吸排気バルブ
（４）は、直接的には低速用ロッカーアーム（５）に押
されるものの、間接的には変速用シャフト（１０）を介
して接続された高速用ロッカーアーム（７）の支配下に
おかれることとなり、高速カムプロフィールで開閉する
ことになる。以上が、エンジンが高速回転であるとき
の、本発明の作動原理である。 【０００６】 【実施例１】図７および図８は、本発明をＤＯＨＣ４気
筒エンジンに適応した場合の実施例を示している。ここ
に描かれているのは、４気筒分のロッカーアームシャフ
ト（９）およびロッカーアームの配列図である。図７
は、エンジンが低速回転である場合、図８はエンジンが
高速回転である場合を示す。この図から、本実施例にお
いては内支点式のロッカーアームを採用していることが
わかるはずである。また、これらの図においては、図の
左側のロッカーアームシャフト（９）が透視図になって
おり、ロッカーアームシャフト（９）の内部に並ぶ、変
速用シャフト（１０）や介在シャフト（１１）の様子が
見て取れるはずである。これらの図からもわかるよう
に、本発明においては、多気筒分の変速用シャフト（１
０）や介在シャフト（１１）が、ロッカーアームシャフ
ト（９）の中に１列にならんでいる。そしてこれらの部
品を、ロッカーアームシャフト（９）の両端からプッシ
ュロッド（２０）を使って制御している。この結果、何
気筒のエンジンでも、合計４つのプッシュロッド作動機
（２１）を使って変速することができるわけである。ま
たここから、いままで不明だった介在シャフト（１１）
の機能が明らかになる。すなわち、介在シャフト（１
１）は、プッシュロッド（２０）によるスライドの力を
隣接する変速用シャフト（１０）に伝える一方で、隣り
合う変速用シャフト（１０）の動きが相互に連動してし
まうのを防ぐ役割を果たしているわけである。 【０００７】 【実施例２】図９は、本発明の実施例を示す、エンジン
のシリンダーおよびシリンダーヘッド部分の側面カット
図である。この例では、ロッカーアームの回転軸がカム
シャフト（８）の内側に来る内支点方式のロッカーアー
ムが導入されていることが、図から理解してもらえると
思う。 【０００８】 【実施例３】図１０は、本発明の別の実施例を示す、エ
ンジンのシリンダーおよびシリンダーヘッド部分の側面
カット図である。この図では、図９の場合とは異なり、
ロッカーアームの回転軸が、カムシャフト（８）の外側
もしくは直下に来る外支点方式のロッカーアームが導入
されていることが理解してもらえると思う。このよう
に、本発明の実施にあたっては、ロッカーアームの回転
軸の位置のしかたで、２種類の実施の仕方にわかれるわ
けである。 【０００９】 【発明の効果】以上のように、本発明においては、可変
バルブタイミング機構を、油圧を利用しないで、純粋に
機械的に切り替えることに成功した。この結果として、
油圧を利用した従来の可変バルブタイミング機構に比べ
て、より高速で確実に変速することが可能になった。ま
た機構的にも、より複雑な油圧経路や開閉バルブを必要
としない分、高い機構信頼性を得ることが可能になっ
た。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のロッカーアーム３個分のパーツリス
ト。これだけの部品で、１気筒の吸気側もしくは排気側
どちらか一方のバルブ２個の開閉を担当する。 【図２】本発明のロッカーアーム３個分のパーツリス
ト。図１とは見る角度が別になっている上に、カムシャ
フト（８）およびバルブスプリングが省略されている。
これだけの部品で、１気筒の吸気側もしくは排気側どち
らか一方のバルブ２個の開閉を担当する。 【図３】本発明の側面図。エンジンが低速回転である場
合。 【図４】本発明の側面図。エンジンが高速回転である場
合。 【図５】本発明のロッカーアーム３個分の上面透視図。
エンジンが低速回転である場合。 【図６】本発明のロッカーアーム３個分の上面透視図。
エンジンが高速回転である場合。 【図７】本発明の４気筒分のロッカーアームおよびロッ
カーアームシャフト（９）の配列図。エンジンが低速回
転である場合。 【図８】本発明の４気筒分のロッカーアームおよびロッ
カーアームシャフト（９）の配列図。エンジンが高速回
転である場合。 【図９】本発明の実施例の１つを示すエンジンのカット
図。ロッカーアームが内支点方式である場合。 【図１０】本発明の実施例の１つを示すエンジンのカッ
ト図。ロッカーアームが外支点方式である場合。 【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）吸排気バルブ （５）低速用ロッカーアーム （６）高速カムプロフィールを持つカム駒 （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）変速用シャフト （１１）介在シャフト （１２）低速用接続体 （１３）高速用接続体 （１４）接続体用連絡用ゲート （１５）低速用接続体用変速用ゲート （１６）高速用接続体用スライド用ゲート （１７）低速用ゲート （１８）介在ゲート （１９）高速用ゲート （２０）プッシュロッド （２１）プッシュロッド作動機

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、かつ直接吸排気バルブ（４）を押す、低速
   用ロッカーアーム（５）が、１バルブに対して、１つず
   つ存在する。 （ロ）エンジンが高速回転の時のみ、高速カムプロフィ
   ールを持つカム駒（６）によって駆動され、間接的に吸
   排気バルブ（４）を駆動する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（５）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（６）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、押
   すべきロッカーアームの位置に対応する。 （ニ）ロッカーアームシャフト（９）の内部には、ロッ
   カーアームシャフト（９）と同じ円筒形状の、変速用シ
   ャフト（１０）と介在シャフト（１１）とが存在する。 （ホ）低速用ロッカーアーム（５）の回転軸部分には、
   低速用ロッカーアーム（５）の表面から、ロッカーアー
   ムシャフト（９）および変速用シャフト（１０）の中心
   軸へ向かって貫通する形で、低速用接続体（１２）が存
   在する。 （ヘ）高速用ロッカーアーム（７）の回転軸部分には、
   高速用ロッカーアーム（７）の表面から、ロッカーアー
   ムシャフト（９）および変速用シャフト（１０）の中心
   軸へ向かって貫通する形で、高速用接続体（１３）が存
   在する。 （ト）ロッカーアームシャフト（９）の表面には、低速
   用接続体（１２）や高速用接続体（１３）が他の部品と
   連動して動くのを妨げないように、接続体用連絡用ゲー
   ト（１４）が設定される。 （チ）変速用シャフト（１０）の表面には、低速用接続
   体（１２）の位置に対応した低速用接続体用変速用ゲー
   ト（１５）が設定され、低速用接続体（１２）は、この
   ゲート内に差し込まれる。このゲートは低速用ゲート
   （１７）と介在ゲート（１８）と高速用ゲート（１９）
   の３つの部分からなる。低速用接続体（１２）が、この
   ゲートの中をスライドすることにより、高速用ロッカー
   アーム（７）とのその直上の高速カムプロフィールを持
   つカム駒（６）とのクリアランスは、ゼロになったりゼ
   ロでなくなったりする。 （リ）変速用シャフト（１０）の表面には、高速用接続
   体（１３）の位置に対応した高速用接続体用スライド用
   ゲート（１６）が、シャフトの中心軸に対して、平行に
   設定され、高速用接続体（１３）は、このゲート内に差
   し込まれる。このゲートは、高速用接続体（１３）と変
   速用シャフト（１０）とが同調して作動するための機能
   を果たすと同時に、変速用シャフト（１０）がスライド
   する際に、高速用接続体（１３）が、そのスライドを妨
   げないようにするための機能も有する。 （ヌ）エンジンが低速回転の時には、変速用シャフト
   （１０）は、低速用接続体（１２）が、低速用接続体用
   変速用ゲート（１５）の低速用ゲート（１７）の中に位
   置するように、位置する。この結果、高速カムプロフィ
   ールを持つカム駒（６）と高速用ロッカーアーム（７）
   の間には、クリアランスが発生する。この結果、吸排気
   バルブ（４）は、低速用ロッカーアーム（５）に押され
   ることになり、低速カムブロフィールで開閉する。 （ル）エンジンが高速回転の時には、変速用シャフト
   （１０）は、低速用接続体（１２）が、低速用接続体用
   変速用ゲート（１５）の高速用ゲート（１９）のなかに
   位置するように、スライドする。この結果、高速カムプ
   ロフィールを持つカム駒（６）と高速用ロッカーアーム
   （７）の間のクリアランスはゼロになる。この結果、吸
   排気バルブ（４）は、直接的には、低速用ロッカーアー
   ム（５）に押されるものの、間接的には高速用ロッカー
   アーム（７）の支配下に入り、高速カムプロフィールで
   開閉する。 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。