JP2591539B2 - 特に内燃機関用の、可変タイミング機構 - Google Patents

特に内燃機関用の、可変タイミング機構

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JP2591539B2
JP2591539B2 JP3042897A JP4289791A JP2591539B2 JP 2591539 B2 JP2591539 B2 JP 2591539B2 JP 3042897 A JP3042897 A JP 3042897A JP 4289791 A JP4289791 A JP 4289791A JP 2591539 B2 JP2591539 B2 JP 2591539B2
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    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関、機械の１個ま
たは複数個のシリンダから入出力される流体をカムシャ
フトでコントロールされるバルブを介して調節するため
のタイミング機構に関する。特に、本発明は、内燃機
関、機械の運転中に、揚程および回転状態を所望により
変化させてバルブをカムにより制御するようにしたタイ
ミング機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関、特にスポーツカーまたは所謂
ツーリングカー等の高性能エンジンの性能を向上する適
切な方法として、エンジンスピード、出力、トルクに応
じて、揚程および回転状態を変化させてエンジンの給排
弁の開閉サイクルをカムによりコントロールする方法が
ある。上述した揚程および回転状態は通常カムの横方向
プロフィル形状により行われており、このプロフィルは
カムが回転されるにつれて、ゆっくりと対応するバルブ
ステムと直接に協動しまたは（ロッカーアームを介し
て）間接に協動しバルブの開閉速度および加速度を決定
する。種々の可変タイミング機構が提案されている。最
も普通のタイプにおいては、１つまたは一連のバルブを
制御しているカムが複雑な横方向表面を形成しており、
そのプロフィルは角度方向のみならず軸方向にも変化し
ており、カムがバルブに対して軸方向に変位して制御状
態において、バルブそれ自体を司っている揚程および回
転状態を変化させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのような機構では２
つの問題がある。第１には、製造が難しく且つ高価な複
雑なカムのデザインを必要とする。また第２には、カム
の軸方向プロフィルがバルブステムに対して傾斜配置さ
れているのでカムシャフトに軸方向スラストが生じる。
フランス特許第２５７０１２３号明細書は可変タイミン
グ機構に関するものであり、それによると単一プロフィ
ルのカムが異なる形状とされた２つの部分を具備するロ
ッカーアームを介してバルブを制御している。ロッカー
アームは可動アームに支持されており、それによりカム
はロッカーアームの異なった形状とされた部分の一方ま
たは他方と選択的に協動する。このような機構もまた２
つの欠点がある。第１に、ロッカーアームを支持してい
る可動アームは構造的に不十分である。そして第２に、
バルブを制御している揚程および回転状態は最早カム形
状のみに依存せず、ロッカーアームの形状にも依存する
ので、従って設計および製造技術の両方において非常に
複雑となる。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は、可変タイミング機構、
特に、高性能内燃機関用の可変タイミング機構であり、
構造的に満足がいくものであり、そして製造が容易であ
って、バルブの揚程およびカムの回転状態がカムのプロ
フィルにのみ依存し、そしてカムシャフトに横方向スラ
ストが作用しないようにしたものを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した課題、目的に鑑
みて、本発明によれば、少なくとも１つのバルブがロッ
カーアームを介してカムシャフトのカムにより制御され
る可変タイミング機構において、前記カムはカムシャフ
トの軸線方向に隣接して位置した複数個の異なるカムプ
ロフィルを有しており、前記ロッカーアームは、互いに
連結され且つ前記異なるカムプロフィルの数と等しい数
の多数の隣接した長手方向の要素からなり、各要素はそ
れに対面しているカムプロフィルと協働するように設計
されており、該多数の要素のうちの第１の要素が前記カ
ムプロフィルの第１のカムプロフィルと協働してバルブ
と協働し、他の要素は該第１の要素に対して鋏形状に枢
着されており、前記第１の要素は、前記他の要素を異な
る２つの作動位置の間において選択的に移動させる手段
を担持しており、その作動位置のうちの第１の位置にお
いては該他の要素はカムと協働せず、作動位置のうちの
第２の位置においては該他の要素がそれに対面している
カムプロフィルと協働していることを特徴とする可変タ
イミング機構が提供される。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の限定的でない実施例を図示し
た図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１およ
び図２は本発明に係るタイミング機構の異なる作動状態
の部分断面とした側面図、図３は図１および図２に示し
たタイミング機構の概略詳細図である。
【０００７】図１および図２において、符号１は公知の
形式のエンジンまたは機械（図示せず）用の可変タイミ
ング機構を示す。機構１は上記エンジンまたは機械の公
知の給排バルブ（図においてはバルブステム３のみが示
されている）を制御するものであり、前記エンジンまた
は機械の作動中に、所望に従い、そして如何なるときに
も、バルブステム３の繰り返し作動している状態を変化
させる。非限定的な図示した実施例においては（この実
施例は内燃機関のタイミング機構に関する）、機構１は
カムシャフト４を含んでおり、カムシャフト４は１個ま
たは複数個のカム５を具備し、カム５は１個または複数
個のバルブステム３をロッカーアーム６を介して制御し
ており、ロッカーアーム６はカム５の回転軸の近傍にそ
してそれに平行して軸７に枢着されている。本発明によ
れば、カム５は横方向に整数個の（図示した実施例では
２個の）異ったカムプロフィルが形成されており、この
カムプロフィルは隣接（サイド バイ サイド）し、そ
して添付図面においては符号９、１０が付られている。
カム５の所与の角度位置のために、カムプロフィル９
（図１においては除去されており、従って鎖線で示され
ている）はカムプロフィル１０よりもより大きな揚程
（すなわち、カム５の回転軸と同軸の基礎円９ａおよび
１０ａからのカムプロフィルの半径方向距離）となって
おり、従って、カムプロフィル９は、カムプロフィル１
０に比較して、バルブステム３を異なる揚程および回転
状態（すなわち、バルブステム３がそれと協動している
カム５の角度位置の関数として変位される量）に従いバ
ルブステム３を移動させる。しかしながら、図示した実
施例（この実施例では、異なる揚程および基礎円半径と
なっている）は種々の可能な形態の一実施例である。カ
ムプロフィル９および１０は、例えば異なる揚程と等し
い基礎円９ａ、１０ａの半径としてもよく、または同じ
揚程とし異なる基礎円半径としてもよいし、またはそれ
らは非対称としてもよい、しかしながら、隣接配置され
た２個またはそれ以上の異なるカムプロフィル９、１０
としても、本発明の特徴は上記異なるカムプロフィル間
にカム５の側面の軸方向プロフィルが軸方向（すなわ
ち、カムシャフト４の回転軸方向）の隙間を形成してお
り、カム５は段形状となっている（図３参照）。それに
より２つの効果が奏される。第１にカム５の機械加工が
容易になり、カム５のカムプロフィル９、１０が演算や
特別な機械加工を必要としないで通常の単一プロフィル
カムと同様に形成できる（換言すれば、カム５は、一方
がカムプロフィル９を有し、そして他方がカムプロフィ
ル１０を有しており隣接されて一体に形成されている２
つの通常カムと同様である）。そして第２に、バルブス
テム３に直交しているカムプロフィル９、１０の双方に
より形成されるカム５の横表面によってカムシャフト４
に軸方向応力が生じない。
【０００８】上述した特性に鑑みて、ロッカーアーム６
は多数の隣接した長手方向の要素からなっており、これ
ら要素は連結されそしてその数はカム５の異なるカムプ
ロフィルの数と等しくなっている。図示した実施例にお
いては、ロッカーアーム６は２つの長手方向の要素１１
および１２からできており、要素１１、１２はそれぞれ
カム５の対向しているカムプロフィル９、１０と協動す
るように設計されている。本発明によれば、要素１１に
対し要素１２を選択的に移動させる手段が要素１１に設
けられており、要素１１は選択的にカムプロフィル９と
協動し、そして要素１２はカムプロフィル１０と協動す
る。
【０００９】図示した実施例においては、要素１１、１
２の対応する端部１３、１４は横ヒンジピン１５によっ
て鋏形状に結合されており、そして要素１１のみが軸７
に枢着されて定常時はカムプロフィル９およびステム３
の頂部と協動している。一方、要素１２は完全に要素１
１に支持されており、要素１１に応じて２つの位置間を
移動する（図２および図１）。第１の位置においては
（図２）、要素１２と対向するカムプロフィル１０間の
隙間によって、要素１２はカム５から引き離され、そし
て第２の位置においては（図１）、要素１２は横方向カ
ムプロフィル１０と協動する。要素１１はまた一体形成
された油圧アクチュエータ２０を含んでおり、図示した
実施例においては中空プッシュロッド２１として構成さ
れている油圧アクチュエータ２０の可動要素は端部１４
と反対側の要素１２の平らな端部２２と協動する。特
に、油圧アクチュエータ２０は、要素１１と一体に形成
された中空体２３、前記中空体２３内部を流体密封状態
で摺動し要素１２方向に突出しているプッシュロッド２
１、および選択的に中空体２３に供給しまたは中空体２
３から排出してプッシュロッド２１を進退させるための
加圧油（または他の流体）を選択的に供給、排出する油
圧分配器２５からなっている（油圧分配器２５の一部の
部品を図１および２に示し、他の部品を図３に示す）。
【００１０】油圧分配器２５は軸７を含んでおり、軸７
は中空であり、そしてその長手軸線のまわりに所与の角
度に亘って回動するように設計されている。また油圧分
配器２５は自動非復帰バルブ２７を含んでおり、自動非
復帰バルブ２７はアクチュエータ２０の中空体２３の内
部と横シート２９の内部間の通路２８を閉じるものであ
る。上記シート２９は要素１１を貫通して形成されてお
り、軸７の部分３０を流体密封状態に内蔵している。上
記部分３０を介して軸７の内部および公知の油圧セレク
ター３１、例えば軸７と一体的に装着された回転形式の
セレクター３１を介して、シート２９は、軸７の部分３
０に形成され、シート２９および軸７の内部間の連通を
可能とする１個または複数個の半径方向貫通孔３４を介
し、加圧油供給管３２および排出管３３（図３）に選択
的に連結可能である。図示した実施例においては、自動
非復帰バルブ２７はボールプラグ３６および自動非復帰
バルブ２７を常閉状態に保持するスプリング３７からな
っている。この自動非復帰バルブ２７を制御するために
部分３０の外側に不連続な半径方向突起３８が形成され
ており、その半径方向突起３８はボール３６と協動しス
プリング３７の力に抗してボール３６を持ち上げて自動
非復帰バルブ２７を開けるように設計されている。ロッ
カーアーム６（図示した実施例においては、要素１１）
は、好ましくは、少なくとも１つの回転体、例えばロー
ラ４０）を介してバルブステム３と協動する。
【００１１】
【作用】上述したタイミング機構は次のように作動す
る。要素１１および１２の定常位置は図２に示されてお
り、図２の位置において要素１１はカムプロフィル９と
協動してバルブステム３を制御しており；アクチュエー
タ２０は不作動；要素１２はカム５から離されており、
その端部２２は中空体２３に接触しており、中空体２３
の内部ではプッシュロッド２１が後退されている；バル
ブ２７は突起３８がボール３６に対面しないよう位置さ
れている軸７によって閉じられており、従ってそれはス
プリング３７によって閉じ位置に保持されており；そし
て軸７は部分３０の内部、従ってシート２９、が排出管
３３に連結するようにセレクター３１を維持するよう位
置されている。
【００１２】カム５およびバルブステム３が実際に作動
している間に、例えば車両の特定作動状態におけるエン
ジンの供給要求に合致するように、バルブステム３の作
動状態を変化させるために、公知のサーボメカニズム
（図示せず）は単に軸７を回動させ、それによりセレク
ター３０を作動させて軸７の内部を加圧油供給管３２に
連結させればよい。このようにして油が中空軸７および
貫通孔３４を通ってシート２９に供給される。軸７の回
転はまた突起３８を変位させてボール３６を持ち上げ自
動非復帰バルブ２７を開き、このようにして加圧油がア
クチュエータ２０に供給されてプッシュロッド２１を突
出させて要素１１に対して要素１２を引き離す。これに
より要素１２はカムプロフィル１０と接触し、機構１に
おけるカムプロフィル１０の状態は軸７の回転により僅
かにロックされ、更に突起３８をボール３６から遠ざけ
てバルブ２７を閉じる。この状態において、もしカム５
の所与の角度位置に対して、カムプロフィル１０が（カ
ムプロフィル９の基礎円９ａの関数として計算して）カ
ムプロフィル９よりも大きな揚程となっている場合、カ
ムプロフィル１０は優勢でありバルブステム３はカムプ
ロフィル９に代えてカムプロフィル１０によって定まる
状態に作動される。カムプロフィル９、１０および基礎
円９ａ、１０ａに関する揚程を適切に選択することによ
り、バルブステム３もまた部分的にカムプロフィル９に
よりそして部分的にカムプロフィル１０によりもたらさ
れる複雑な状態に従って作動され、各時点における状態
はより大きな揚程（基礎円直径および実際の揚程の和）
をもたらす。カムプロフィル１０を作動しないようにす
るためには、軸７は単に図２の位置にすればよく、この
位置においては、バルブ２７は開かれ；軸７の内部は排
出管３１に繋がれ；油はアクチュエータ２０から要素１
２およびカム５間のスラストにより吸引され、排出さ
れ；要素１２はその原位置に戻され；そしてバルブステ
ム３は再びカムプロフィル９のみによって制御される。
もしより複雑な調節が望まれる場合には、カム５の付加
的な異なるカムプロフィルの作動のための平行した付加
的な要素１２を介して同様の機構を用いてもよく、それ
らの場合にそれぞれ対応するアクチュエータによって制
御される。
【００１３】
【発明の効果】本発明の効果は上述の記載から明らかで
あろう。製造、組立および作動が安価で容易であること
に加えて、本発明のタイミング機構はコンパクトであり
付加分配に関しても充分に満足できる構造であり、しか
もカムシャフトに作用する軸方向の負荷をなくすもので
ある。電子制御機構とともに用いる場合において、本発
明によればより高度の複雑な調整を行うことができる。
ここに記載した機構は言うまでもなく非限定的な本発明
の一実施例である。例えば２つのカムプロフィル要素を
制御する異なる機構に用いることもでき、更に油圧と共
に、もしくは偏心軸を用いているもの、更にまた、ロッ
カーアームの端部１３をフォーク状にすることにより、
同一のロッカーアームによって２個またはそれ以上のバ
ルブ（同一の作動状態のもの）を制御することもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るタイミング機構の部分断面
とした側面図である。
【図２】図２は図１に示す本発明のタイミング機構の異
なる作動状態の部分断面とした図である。
【図３】図３は図１および図２に示したタイミング機構
の概略詳細図である。
【符号の説明】 １ 可変タイミング機構 ３ バルブステム ４ カムシャフト ５ カム ６ ロッカーアーム ７ 軸 ９ カムプロフィル ９ａ 基礎円 １０ カムプロフィル １０ａ 基礎円 １１ 長手方向の要素 １２ 長手方向の要素 １３ 端部 １４ 端部 １５ 横ヒンジピン ２０ 油圧アクチュエータ ２１ 中空プッシュロッド ２２ 端部 ２３ 中空体 ２５ 油圧分配器 ２７ 自動非復帰バルブ ２８ 通路 ２９ シート ３０ 部分 ３１ 油圧セレクター ３２ 加圧油供給管 ３３ 排出管 ３６ ボールプラグ ３７ スプリング ３８ 不連続な半径方向突起

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つのバルブがロッカーアー
    ムを介してカムシャフトのカムにより制御される可変タ
    イミング機構において、 前記カムはカムシャフトの軸線方向に隣接して位置した
    複数個の異なるカムプロフィルを有しており、 前記ロッカーアームは、互いに連結され且つ前記異なる
    カムプロフィルの数と等しい数の多数の隣接した長手方
    向の要素からなり、各要素はそれに対面しているカムプ
    ロフィルと協働するように設計されており、 該多数の要素のうちの第１の要素が前記カムプロフィル
    の第１のカムプロフィルと協働してバルブと協働し、他
    の要素は該第１の要素に対して鋏形状に枢着されてお
    り、 前記第１の要素は、前記他の要素を異なる２つの作動位
    置の間において選択的に移動させる手段を担持してお
    り、その作動位置のうちの第１の位置においては該他の
    要素はカムと協働せず、作動位置のうちの第２の位置に
    おいては該他の要素がそれに対面しているカムプロフィ
    ルと協働していることを特徴とする可変タイミング機
    構。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の可変タイミング機構にお
    いて、前記ロッカーアームが２つの隣接する長手方向の
    要素からなり、該要素の端部が横ピンにより鋏形状に互
    いに固定されており、前記長手方向の要素の第１の要素
    はカムの回転軸の側方に枢着された固定点のまわりに揺
    動してバルブステムと協動し、前記長手方向の要素の第
    ２の要素は該第１の要素に支持され該第１の要素に対し
    て２つの位置間を移動し、第１の位置では前記第２の要
    素は前記カムから離脱し、第２の位置では前記第２の要
    素は対向する前記カムプロフィルと協動することを特徴
    とする可変タイミング機構。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の可変タイミング機構にお
    いて、前記ロッカーアームの前記要素を相対的に移動さ
    せる手段が前記第１の要素に支持された流体圧アクチュ
    エータからなり、該流体圧アクチュエータの可動要素が
    前記第１の要素および第２の要素を連結する前記ピンと
    反対側で前記ロッカーアームの前記第２の要素と協動す
    ることを特徴とする可変タイミング機構。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の可変タイミング機構にお
    いて、前記流体圧アクチュエータが前記第１の要素と一
    体に形成された中空体、該中空体内を流体密封状態で摺
    動し前記第２の要素に向けて突出しているプッシュロッ
    ド、および選択的に前記中空体内へ加圧流体を供給した
    り中空体から流体を排出する流体圧分配器からなること
    を特徴とする可変タイミング機構。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の可変タイミング機構にお
    いて、前記流体分配器が中空な軸および自動非復帰バル
    ブを含み、該中空な軸は加圧流体給排管に選択的に連結
    可能で且つ前記第１の要素の揺動中心となる固定点位置
    に回動可能に設けられており、該中空な軸には少なくと
    も１つの該中空な軸内部に連通した半径方向貫通孔およ
    び不連続な外側半径突起が形成されており、前記自動非
    復帰バルブは閉塞要素を含んでおり、該閉塞要素は弾性
    手段により付勢され前記半径方向貫通孔を常閉状態とす
    るとともに前記中空な軸の回動により前記不連続な外側
    半径突起と協動して前記弾性手段の作用に抗して該自動
    非復帰バルブを開くようになっていることを特徴とする
    可変タイミング機構。
  6. 【請求項６】 請求項２から５の何れか１項記載の可変
    タイミング機構において、前記ロッカーアームの前記第
    １の要素が少なくとも１つの回転体を介して前記バルブ
    ステムと協動することを特徴とする可変タイミング機
    構。
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