JP2646163B2 - 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。
これは吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）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
（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かえ機構で、切り
かえようとするものである。従来のこの種の技術におい
ては、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）が存在するのが普通である。そして、こ
れらのバルブに対して、直接バルブを開閉する低速用ロ
ッカーアーム（４）と、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）の、２種類の
ロッカーアームが配置される。これら２種類のロッカー
アームは、それぞれ専用のカム駒によって駆動される。
すなわち、低速用ロッカーアーム（４）は低速カムプロ
フィールを持つカム駒（３）によって、そして、高速用
ロッカーアーム（７）は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わけである。そして、低
速用と高速用の２種類のカム駒を切りかえるためには、
低速用ロッカーアーム（４）と高速用ロッカーアーム
（７）とを、油圧で作動する油圧ピストンによって、連
結したり切り離したりすることによって行なっていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の可変バ
ルブタイミング機構の欠点は、まさにこの油圧ピストン
を利用したロッカーアームの連結・分離の仕組みそのも
のにあったと言ってよい。すなわち、１つには、ロッカ
ーアーム内部に油圧ピストンを組み込んだことによる重
量増加の問題がある。これは当然、バルブ開閉機構全体
の重量増加につながり、高速回転時の機構の作動性を著
しく悪化させる。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。またもう１つには、ロッカーアームの連結・分離
の際の、変速ショックの問題がある。これは変速のタイ
ムラグの問題と、油圧ピストンにかかる力学的な負担の
問題とに、二分することができる。いずれにしても、同
種の機構が、油圧ピストンの出し入れという素朴な方法
によって、ロッカーアームの切りかえを行なっていたこ
とによる問題と言える。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明においては、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、ロッカーアームの切りかえ機
構を、ロッカーシャフト（９）の内部に組み込むことに
した。図１、図２は、本発明の部品構成を示した図であ
る。これだけの部品で、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、
図３は、本発明の、吸気側または排気側どちらか一方
の、２バルブ分の側面図。図４は、同じく本発明の側面
図だが、高速用ロッカーアーム（７）における断面図で
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（４）の間に、１つの
高速用ロッカーアーム（７）が存在する。このうち、２
つの低速用ロッカーアーム（４）が、吸気バルブ（１）
または排気バルブ（２）を直接開閉する。そして、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。また、低速用ロッカーア
ーム（４）の直上には、低速カムプロフィールを持つカ
ム駒（３）が存在し、高速用ロッカーアーム（７）の直
上には、高速カムプロフィールを持つカム駒（５）が存
在する。そして、それぞれのカム駒が、直下にあるロッ
カーアームを駆動することは、当然のことである。ここ
までは、従来の同種の機構と同じ部分である。そして、
これ以降が本発明の独自の部分である。ロッカーシャフ
ト（９）の内部には、ロッカーシャフト（９）と同じ円
筒形状の部品である、変速用シャフト（１４）と介在シ
ャフト（１７）とが、組み込まれている。このうちの変
速用シャフト（１４）こそが、本発明の機能上の要とな
る部品である。変速用シャフト（１４）の表面には、特
徴的な形をしたゲートが刻まれている。変速用シャフト
（１４）の中心軸と平行に刻まれている一直線のゲート
が、接続体用共用ゲート（１５）であり、その中央に位
置する三角形のゲートが、高速用接続体用ゲート（１
６）である。接続体用共用ゲート（１５）は２つの機能
を果たす。１つには、接続体群を受け止めて、ロッカー
アーム群と変速用シャフト（１４）との回転を同調させ
る機能。もう１つには、変速用シャフト（１４）のスラ
イド時に、接続体群がそのスライドを妨げないようにす
るための機能である。また、高速用接続体用ゲート（１
６）は、以下のような機能を果たす。すなわち、エンジ
ンが低速回転している時に、高速用接続体（１１）の作
動に対して、「遊び」のスペースを提供し、高速用接続
体（１１）と変速用シャフト（１４）とが連動してしま
うことを防ぐのである。そして、本発明のもう１つの要
となるのが、接続体という部品である。低速用ロッカー
アーム（４）とロッカーシャフト（９）内部との接続を
するのが、低速用接続体（１０）であり、高速用ロッカ
ーアーム（７）とロッカーシャフト（９）内部を接続す
るのが、高速用接続体（１１）である。以上が、本発明
の基本的構成である。 【０００５】 【作月】次に図５と図６を参照してほしい。これは、図
１、図２で示された部品群が、実際に組み込まれて作動
する様子を示している。図５は、エンジンが低速回転で
ある場合、図６は、エンジンが高速回転である場合の、
本発明の様子である。それぞれの図は、ロッカーシャフ
ト（９）内部の部品の様子がわかるような透視図になっ
ている上に、カムシャフト（８）の位置が、図の上方に
移動して描かれていることに注意してほしい。図５で
は、変速用シャフト（１４）は、ちょうど高速用接続体
用ゲート（１６）が、高速用接続体（１１）の位置に一
致するように位置しているのがわかる。これは、図の左
側から変速用シャフト（１４）および介在シャフト（１
７）に油圧がかかっているからである。そして、変速用
シャフト（１４）が、このような位置にあることによっ
て、高速用ロッカーアーム（７）につながれた高速用接
続体（１１）の動作は、高速用接続体用ゲート（１６）
の中を動くだけとなり、変速用シャフト（１４）の動作
に影響を与えないことになる。この結果、低速用ロッカ
ーアーム（４）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。したがって、吸気バルブ（１）
および排気バルブ（２）は、低速カムプロフィールで開
閉することになる。一方、図６は、エンジンが高速回転
であるときの本発明の様子だが、この場合は変速用シャ
フト（１４）の右側から油圧がかかり、変速用シャフト
（１４）は、図の左側にスライドしている。この結果、
低速用接続体（１０）と高速用接続体（１１）とは、図
の横向きのゲート、すなわち接続体用共用ゲート（１
５）の中に、横一列に並ぶことになる。この結果、変速
用シャフト（１４）は一種のシンクロナイザーとして機
能するようになる。すなわち、高速用ロッカーアーム
（７）につながれた高速用接続体（１１）の動きは、変
速用シャフト（１４）を介して、低速用接続体（１０）
にも伝わることになる。この結果、低速用ロッカーアー
ム（４）と高速用ロッカーアーム（７）は相互に連動し
て動くようになる。そして最終的には、吸気バルブ
（１）および排気バルブ（２）は、直接的には低速用ロ
ッカーアーム（４）に押されるものの、間接的には高速
用ロッカーアーム（７）の支配下におかれ、高速カムプ
ロフィールで開閉することになる。以上が、本発明の動
作原理である。 【０００６】 【実施例１】図７および図８は、本発明をＤＯＨＣ直列
４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気筒分のロッカーシャフト
（９）およびロッカーアーム群の配列図である。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、内支点方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
左側のロッカーシャフト（９）が透視図になっており、
内部の構造が理解できるようになっている。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（１４）や介在シャフト（１７）が、ロッ
カーシャフト（９）の中に１列に並んでいる。そして、
これらの部品を、ロッカーシャフト（９）の両端から油
圧を使って制御している。この結果、何気筒のエンジン
でも、低速用と高速用の合計２系統の油圧経路を使って
変速できるわけである。またここから、今まで不明だっ
た介在シャフト（１７）の機能が明らかになる。すなわ
ち、介在シャフト（１７）は、油圧によるスライドの作
用を隣接する変速用シャフト（１４）に伝える一方で、
隣り合う変速用シャフト（１４）の動きが相互に干渉し
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。 【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におけるロッカーアームの切りか
え機構を、ロッカーシャフト（９）内部に組み込むこと
に成功した。このことは、本発明が、ロッカーアーム内
部に油圧ピストンを有する従来型の可変バルブタイミン
グ機構に比べて、よりエンジンの高速回転に耐えられる
ことを意味する。また、本発明においては、可変バルブ
タシミング機構における、低速用ロッカーアーム（４）
と高速用ロッカーアーム（７）との同調を、一種のシン
クロナイザーである変速用シャフト（１４）という部品
を使って行なう。このことは、本発明においては、従来
型の可変バルブタイミング機構のような変速ショックが
無いことを意味する。すなわち、本発明においては、ロ
ッカーアームの切りかえが、より高速で、より滑らかに
行なわれるわけである。以上のように本発明は、高速回
転に耐え、信頼性の高い、可変バルブタイミング機構を
提供できる。

【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とは見る角度が異なっている上に、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
か一方のバルプ２個の開閉を担当する。 【図３】本発明の側面図。低速用ロッカーアーム（４）
での断面図である。 【図４】本発明の側面図。高速用ロッカーアーム（７）
での断面図である。 【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。図中の矢印は、油圧の
かかる部分と、その方向を示す。 【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。図中の矢印は、油圧の
かかる部分と、その方向を示す。 【図７】本発明をＤＯＨＣ直列４気筒エンジンに適応し
た場合のロッカーアーム群およびロッカーシャフト
（９）の配列図。エンジンが低速回転である場合。図中
の矢印は、油圧のかかる部分と、その方向を示す。 【図８】本発明をＤＯＨＣ直列４気筒エンジンに適応し
た場合のロッカーアーム群およびロッカーシャフト
（９）の配列図。エンジンが高速回転である場合。図中
の矢印は、油圧のかかる部分と、その方向を示す。 【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、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、低速用接続体 １１、高速用接続体 １２、接続体用連絡用ゲート １３、接続体用穴 １４、変速用シャフト １５、接続体用共用ゲート １６、高速用接続体用ゲート １７、介在シャフト １８、介在シャフト用ゲート １９、介在シャフト用接続体

Claims (1)

1. (57)【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バ
   ルブに対して、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、押す
   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）の内部には、円筒形状の
   部品である変速用シャフト（１４）と介在シャフト（１
   ７）とが存在する。 （ホ）低速用ロッカーアーム（４）の回転軸部分には、
   低速用接続体（１０）が存在し、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（１１）が存在
   する。これらの部品は、各ロッカーアームの表面から、
   ロッカーシャフト（９）および、変速用シャフト（１
   ４）の中心軸へ向かって貫通する形で存在する。 （ヘ）ロッカーシャフト（９）の表面には、接続体群
   が、ロッカーアーム群に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。 （ト）変速用シャフト（１４）の表面には、低速用接続
   体（１０）および高速用接続体（１１）の位置に対応し
   た、接続体用共用ゲート（１５）が、シャフトの中心軸
   の方向と平行に設定される。 （チ）変速用シャフト（１４）の表面には、高速用接続
   体（１１）の位置に対応した、高速用接続体用ゲート
   （１６）が、シャフトの表面の円周方向に沿って設定さ
   れる。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。