JP2607763B2 - シリンダに多数のバルブを具備した特に内燃機関用タイミング機構 - Google Patents

シリンダに多数のバルブを具備した特に内燃機関用タイミング機構

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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts
    • F01L1/053Camshafts overhead type
    • F01L1/0532Camshafts overhead type the cams being directly in contact with the driven valve
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    • F01L1/26Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/265Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder peculiar to machines or engines with three or more intake valves per cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/20SOHC [Single overhead camshaft]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、それぞれのカムシャフ
トで制御されたバルブを介してエンジンまたは機械の1
つまたは多数のシリンダへ入力するまたは1つまたは多
数のシリンダからの出力する流体を制御するためのタイ
ミング機構に関する。特に本発明は、多数、例えばシリ
ンダ当り5つ、のバルブを有することを特徴とする内燃
機関用オーバーヘッドカムシャフトのタイミングシステ
ムに関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関、特に、スポーツカーや所謂ツ
ーリングカーのような高性能エンジンの内燃機関の容積
効率を改善するために、通常の設計方法においては、シ
リンダ当り2つ(吸気および排気)のバルブに代えて、
例えばシリンダ当り4つ(2つの吸気および2つの排
気)のバルブまたは5つ(3つの吸気および2つの排
気)のバルブを具備しているタイミングシステムを提供
することが行われている。後者の方式においては、特
に、バルブコントロールバルブ配置について、特に3
つの吸気バルブのタペット間における干渉を防ぐために
重大な設計上の問題がある。この問題を解決するため
に、米国特許第4,615,309号明細書は吸気弁の
広がった配置、すなわち、真中のものは2つの横のバル
ブに対して傾斜して配置されており、このようにして、
3つの全てのバルブが1つのカムシャフトにより制御可
能とすること、および通常の直径のキャップよりも小さ
いタペット、例えば図示された実施例では排気バルブの
キャップよりも小さいタペットを用いることを提案して
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような解決策で
は、しかしながら、依然として多数の欠点がある。第1
に、吸気バルブスプリングは、不可能でないとしても、
それぞれのタペットキャップに着座させることが困難で
あり、それにより余りコンパクトにできない。そして、
第2には、小直径のキャップ、特にカムシャフトに対し
て傾斜したバルブの存在により、そしてそれに従ってタ
ペットに横方向の推力が作用する可能性があるために、
キャップとシリンダヘッドのキャップガイドとの間に接
触圧が増加することがあり、このようにして潤滑油膜
移動部分により大きな摩耗が生じる。
【0004】
【発明の目的】本発明の目的は、特に高性能内燃機関用
のタイミング機構であり、上述した欠点を解消するよう
設計されたタイミング機構、すなわち、それはコンパク
トであり、生産が容易であり、そしてできるだけ大きさ
の大きいバルブポートを可能とするものを提供するもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、カムシャフトが弾性手段の作動に
抗して多数の隣接した作動バルブのそれぞれのステムへ
の伝達を制御してそれぞれのシリンダの入出力流体を調
整するための、前記バルブの各々がそれぞれのタペット
を介して前記カムシャフトのそれぞれのカムにより制御
されている特に内燃機関用タイミング機構において、前
記バルブステムのそれぞれの軸線がそれぞれのタペット
の軸線に対して偏心し交互に反対側に配置されて、各タ
ペットとそれぞれのバルブステムの軸線との間に第1の
所定の偏心量が形成されており、前記カムシャフトのカ
ムがオーバーヘッドカムシャフト配置によりそれぞれの
前記バルブタペットと直接に協動しており、前記タペッ
トの軸線がバルブステムの側方でカムシャフトの回転軸
線に対して交互に反対側に横方向に変位して該カムシャ
フトの軸線と前記各タペットの軸線との間に第2の偏心
量が形成されていることを特徴とするタイミング機構が
提供される。
【0006】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の非限定的
な実施例を説明する。図1は本発明に係るタイミング機
構を具備した内燃機関の横方向断面図である。図2は図
1の拡大詳細図である。図3は本発明に係るタイミング
機構の多数の要素の概略配置斜視図である。
【0007】図1から図3において符号1は公知の内燃
機関を示し、それには簡単のために頭部部分のみが示さ
れており、その部分にはシリンダヘッド2およびその下
部に単一のシリンダ3があり、シリンダ3はシリンダヘ
ッド2とともにエンジン1の燃焼室の1つを構成してい
る。エンジン1の他のシリンダ3により構成される燃焼
室は図示されていない。エンジン1はタイミング機構
(総括的に符号4で示される)を具備しており、タイミ
ング機構4は図示した非限定的な実施例においては各シ
リンダ3に5つの作動弁を具備している(3つの作動弁
は近接した吸気弁5および6であり、2つの作動弁は隣
接した公知の排気バルブ(図示せず)である)。上述し
たバルブは全てマッシュルームタイプであり、それぞれ
シリンダ3の吸気ポート7および排気ポート8を開閉す
る。上記ポート7、8はシリンダヘッド2のリング、シ
リンダヘッド2に形成されている燃焼室の頭部およびそ
れぞれのシリンダ3に形成されており、それらは実質的
に五角形形状に配置されている(図3参照)。
【0008】タイミング機構4は更に、エンジン1の全
てのシリンダ3の全てのバルブ5、6を同時に制御する
カムシャフト10およびエンジン1の全てのシリンダ3
の排気ポート8のバルブを公知の方法で制御する類似の
公知のカムシャフト(図示せず)を含んでいる。各バル
ブ5、6のために、シャフト10が所定の形状のコント
ロールカム11を含んでおり、コントロールカム11
は、公知のタペット12を介して、それぞれの弾性手段
15の作動に抗して、それぞれのバルブステム13の作
動を制御する。図示した非限定的な実施例によれば、本
発明に係るタイミング機構4はオーバーヘッドカムシャ
フト配置となっており、すなわち、この配置においては
カムシャフト10のカム11は直接にタペット12と協
動し、カムシャフト10はポート7に直接対応している
軸線14(図1においては、その突起を形成している点
によって示している)のまわりに回動するように配置さ
れている。タペット12は図示した非限定的な実施例に
示すような隙間調整代のない機械タイプでもよく、また
は自動隙間調整型の公知の油圧型でもよい。どちらの場
合でも、各タペット12はシリンダヘッド2に形成され
た案内座18内に軸方向に摺動可能に収納されたシリン
ダキャップ16およびキャップ16の頂部に設けられキ
ャップ16とそれぞれのカム11との間に位置するプレ
ート19を有している。柱状キャップ16が各タペット
12の外側部材を形成しており、タペット12の軸線は
従ってキャップ16(図2)の長手方向の対称軸20と
なっている。
【0009】本発明によれば、バルブ5、6の各ステム
13は長手方向の対称軸線21を有しており、その対称
軸線21はそれぞれのタペット12の軸線20から変位
している。特に、軸線21はそれぞれのタペット12の
軸線20に対して交互に偏心して配置されており、各タ
ペット12の軸線20とそれぞれのバルブステム13の
軸線21との間には第1の所定の偏心量e1 (図2)が
形成されている。更に、タペット12の軸線20はそれ
ぞれのバルブステム13の側方においてカムシャフト1
0の回転軸線14(回転軸線の横方向位置は図2におい
て垂直線14aで示されている)に対して横方向に交互
に変位しており、カムシャフト10の軸線14と各タペ
ット12の軸線20との間には第2の所定の偏心量e2
が形成されている。
【0010】本発明の更に他の特徴によれば、上述の2
つのバルブ6の間に位置しているバルブ5がバルブ6に
対して傾斜しており、それによりバルブ5のステム13
の軸線21がバルブ6のステムの軸線21に対してそれ
ぞれのシリンダ3に向けて(図1)逸れている。上述し
た2つの特徴を組合わせることによって、3つのバルブ
5、6の全てのステム13の軸線21は、軸線14に対
して交差する平面から突出したときに、カムシャフト1
0の軸線からその軸線を越えてある距離の点(図示せ
ず)で集束している。更に、偏心量e2 およびそれぞれ
のプレート19の大きさは、カムシャフト10の各カム
11がそれぞれのタペット12のプレート19とのみ協
動し、そして各タペット12のプレート19の水平境界
内においてのみ協動する。これにより局部的な摩耗を交
換可能なプレート19にのみ生じるように制限し、それ
とともに、それに沿ってカム11の推力が加えられる軸
線(軸線14a)、および各タペット12の軸線20の
中心が偏っているにも拘らず、ガイド18に作用する横
方向の推力を最小とする。
【0011】前記バルブ5、6の弾性圧縮手段はそれぞ
れ螺旋スプリング15からなっており、スプリング15
はステム13のまわりに同軸状に巻かれ、そしてタペッ
ト12の頂部の中に収納されており、図示した実施例に
おいては、キャップ16内部にそれぞれのショルダープ
レート30とともに、そして各バルブステム13と一体
的に収納されている。それぞれのプレート19に向けて
広がっている円錐面31を介して、各ショルダープレー
ト30は、ステム13と軸方向に一体的にその溝33の
内部に係合して固定されている一対の公知のコッター3
2と協動する。ステム13の端部はキャップ16と協動
し、一方、反対側ではタペット12と協動し、スプリン
グ15は案内座18の底壁に着座し、このようにしてバ
ルブ5、6のステム13の軸線に沿う作動を制御する連
続制御機構が提供される。
【0012】
【発明の効果】本発明の効果は上述の説明から明らかで
あろう。すなわち、一本のカムシャフトにより複数のバ
ルブを制御することを物理的に可能とするためには偏心
させることが必要であり、従来はバルブのステムとカム
シャフトの軸線とを偏心させることのみが行われてい
た。これに対して、本発明によれば、従来の全体として
単一の偏心量だけであったものを、タイミングシステム
の異なる要素間において、同時に一層小さい2つの偏心
量(第1の偏心量がタペットおよびステム間の偏心量、
第2の偏心量がタペットとカムシャフト間の偏心量)に
再分割しており、それにより(タペットおよびステム間
の)第1の偏心量を充分小さくすることが可能となり、
(本願の図2に示すように)バルブ上昇スプリングをタ
ペット内部に収納可能となり、更にこのことによりタイ
ミングシステムの大きさを著しく減少させることがで
き、単一のバルブ用の共通タイミングシステムの大きさ
と殆ど同じとすることさえできる。本発明では、タペッ
ト12の軸線に対してバルブステム13が変位し且つタ
ペット12がカムシャフト10の回転軸線に対して偏っ
て配置されていること、および中央吸気弁5および2つ
の横の吸気弁6が逸れて配置されていることによって5
つバルブのタイミング機構が得られ、このタイミング機
構は3つのバルブが単一のそしてまたはそれ以上のオー
バーヘッドカムシャフトによって制御されているにも拘
らず、(シリンダヘッドの適切な冷却および安全のため
の)3つの大きな広い間隔を開けた吸気ポートを特徴と
している。これにより従ってより効率が良くそして高性
能内燃機関タイミング機構がもたらされ、このタイミン
グ機構はまた非常にコンパクである。更に、多数のバル
ブコントロール部品を変位して設けることにより、非常
に小さな、従って、タペット12のガイド面に作用する
横方向推力が最小となり、より大切なことは必要に応じ
て設計面から予測が可能である。これに対して、公知の
タイミング機構を具備したエンジンにおいては、吸気ポ
ートの間隔は単にバルブの傾斜度合いによっており横方
向に作用する推力は予測できず従ってそれに対応するこ
とはより一層難しい。
【0013】当業者であれば、上述し、また図示した機
構に本発明の技術的範囲から逸脱することなく変更する
ことは容易に行われることであろう。例えば、ここに記
載したタイミング機構と類似の機構をロッカーアームを
介して間接的バルブ制御のために設けてもよく、この場
合に、異なる長さのロッカーアームを用いることによ
り、タペットに作用するコントロール推力が軸方向に作
用することになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るタイミング機構を具備した内燃機
関の横方向断面図。
【図2】図1の拡大詳細図。
【図3】本発明に係るタイミング機構の多数の要素の概
略配置斜視図。
【符号の説明】
1 内燃機関 2 シリンダヘッド 3 シリンダ 4 タイミング機構 5 吸気弁 6 気弁 7 吸気ポート 8 排気ポート 10 カムシャフト 11 コントロールカム 12 タペット 13 バルブステム 14 軸線 15 弾性手段 16 シリンダキャップ 18 案内座 19 プレート 20 軸線 21 軸線 e1 第1の偏心量 e2 第2の偏心量

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カムシャフトが弾性手段の作動に抗して
    多数の隣接した作動バルブのそれぞれのステムへの伝達
    を制御してそれぞれのシリンダの入出力流体を調整する
    ための、前記バルブの各々がそれぞれのタペットを介し
    て前記カムシャフトのそれぞれのカムにより制御されて
    いる特に内燃機関用タイミング機構において、前記バル
    ブステムのそれぞれの軸線がそれぞれのタペットの軸線
    に対して偏心し交互に反対側に配置されて、各タペット
    とそれぞれのバルブステムの軸線との間に第1の所定の
    偏心量が形成されており、前記カムシャフトのカムがオ
    ーバーヘッドカムシャフト配置によりそれぞれの前記バ
    ルブタペットと直接に協動しており、前記タペットの軸
    線がバルブステムの側方でカムシャフトの回転軸線に対
    して交互に反対側に横方向に変位して該カムシャフトの
    軸線と前記各タペットの軸線との間に第2の偏心量が形
    成されていることを特徴とするタイミング機構。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のタイミング機構におい
    て、各シリンダに3つの吸気バルブが設けられ、該3つ
    の吸気バルブが前記カムシャフトにより同時に制御され
    ており、該3つの吸気バルブの1つは他の2つの間に位
    置されるとともに他の2つに対して傾斜しており、前記
    中央バルブのステム軸線が前記それぞれのシリンダに向
    け且つ他の2つのバルブのステム軸線に対して逸れてい
    ることを特徴とするタイミング機構。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のタイミング機構におい
    て、前記3つのバルブのステム軸線が前記カムシャフト
    の軸線からある距離隔てた位置で集束していることを特
    徴とするタイミング機構。
  4. 【請求項4】 前記タペットが機械式であり、各々が前
    記それぞれのシリンダのシリンダヘッドに形成された案
    内座に摺動可能に協動する柱状キャップ、該キャップの
    頂部のプレートからなり、前記カムシャフトのそれぞれ
    のカムが前記プレートの境界内において該プレートとの
    み協動するよう前記第2の偏心量および前記プレートの
    大きさが選定されていることを特徴とする請求項1〜3
    の何れか1項に記載のタイミング機構。
  5. 【請求項5】 前記弾性圧縮手段が前記バルブステムの
    まわりに巻かれ且つ前記バルブステムのためにバルブス
    テムと一体となったそれぞれのショルダープレートとと
    もに少なくとも部分的に前記タペット内に収容された螺
    旋スプリングからなっていることを特徴とする請求項1
    〜4の何れか1項に記載のタイミング機構。
  6. 【請求項6】 請求項5記載のタイミング機構におい
    て、前記ショルダープレートが、前記プレートの円錐状
    内表面および前記バルブステムのそれぞれの溝と協動す
    る一対のコッターを介して、前記それぞれのバルブステ
    ムに一体的に取着されていることを特徴とするタイミン
    グ機構。
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