JP2668185B2 - 可変バルブタイミング機構 - 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バルブ開閉
機構の中でも、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、エンジンの低速回転
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。これらの機構の中でも、本発明と
関係が深いのは、同一のカムシャフト（１０）上に低速
用と高速用の２種類のカム駒を並べて、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
タイプの機構である。このタイプの機構の特色として
は、バルブタイミングだけでなく、バルブリフト量まで
もが可変できる点があげられる。 【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、ロッカ
ーアームの切りかえ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、油圧を介さない、純粋な機械式のものにした。図
１、図２は本発明の、１気筒の吸気側か排気側どちらか
一方の、２バルブ分のパーツリスト。図３、図５は、エ
ンジンが高速回転である場合の、本発明の側面図。図
４、図６は、エンジンが低速回転である場合の、本発明
の側面図を示している。これらの図からもわかるよう
に、本発明においては、１気筒の吸気側もしくは排気側
どちらか一方の２つのバルブを駆動するにあたって、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（５）が存在する。そして、低速用ロッ
カーアーム（４）は直上にある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、高速用ロッカーア
ーム（５）は直上にある高速カムプロフィールを持つカ
ム駒（６）によって駆動される。また高速用ロッカーア
ーム（５）の取り付け方法は、接続ピン（７）という部
品によって、その一端を低速用ロッカーアーム（４）の
先端部に接続される。そして、もう一端をロッカーシャ
フト（８）に取り付けられた部品である変速用受動体
（９）によって支えられる。また図１から図６までのど
の図からもわかるように、本発明においては、ロッカー
シャフト（８）の内部に、変速用シャフト（１１）と呼
ばれる部品が存在する。この変速用シャフト（１１）の
表面には、変速用ゲート（１２）と呼ばれる溝が設定さ
れている。そしてこの溝に、変速用受動体（９）および
ロッカーシャフト（８）を貫通する形で設定されている
部品である変速用受動体用接続体（１３）が差し込まれ
ている。そして、変速用シャフト（１１）は、その一端
に存在する電磁式プッシュロッド作動機（１９）から電
磁力によって突き出てくるプッシュロッド（１８）によ
って押され、ロッカーシャフト（８）内部でスライドす
る。この結果、変速用ゲート（１２）と変速用受動体用
接続体（１３）との相互作用によって、変速用受動体
（９）は、ロッカーシャフト（８）上で回転する。 【０００５】 【発明の実施の形態】図４、図６、図８は、エンジンが
低速回転であるときの本発明の様子である。このうち図
８は、本発明をＤＯＨＣ直列４気筒エンジンに適用した
場合の、ロッカーシャフト（８）およびロッカーアーム
群の配列図である。この場合、図の左側のほうのロッカ
ーシャフト（８）が透視図になっており、その内部の変
速用シャフト（１１）その他の部品が見えるようになっ
ている。これらの図からもわかるように、エンジンが低
速回転である場合には、変速用受動体（９）の先端部
は、下方に位置している。これは、ロッカーシャフト
（８）内部の変速用シャフト（１１）の位置によるもの
である。すなわち、図８からも明らかなように、エンジ
ンが低速回転である場合には、変速用シャフト（１１）
は、ロッカーシャフト（８）内部の図の上側寄りに位置
している。これは、変速用シャフト（１１）の一端に存
在する電磁式プッシュロッド作動機（１９）に電流が流
れていないためである。この結果、変速用受動体用接続
体（１３）は、変速用ゲート（１２）の中でも、屈曲し
た部分の端に位置している。そして、この作用を受けた
変速用受動体（９）が回転し、図４、図６でも見られる
ように、その先端部を図の下方に位置させるわけであ
る。この結果、変速用受動体（９）に支えられるととも
に、押え用スプリング（１７）によって上側から押えら
れている高速用ロッカーアーム（５）もまた、そのロッ
カーシャフト（８）側の先端部を図の下方に位置させる
こととなる。この結果として、高速用ロッカーアーム
（５）とその直上にある高速カムプロフィールを持つカ
ム駒（６）との間には、クリアランスが発生する。この
結果、吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）は、低
速カムプロフィールを持つカム駒（３）によって駆動さ
れる低速用ロッカーアーム（４）に押されることとな
り、低速バルブタイミングで開閉することになるわけで
ある。一方、図３、図５、図７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。このうち図７
が、本発明をＤＯＨＣ直列４気筒エンジンに適用した場
合の、ロッカーシャフト（８）およびロッカーアーム群
の配列図であることは、図８の場合と同じである。当然
のことながら、図の左側の方のロッカーシャフト（８）
が透視図になっており、内部の変速用シャフト（１１）
その他の部品が見えるようになっていることも、図８と
同じである。これらの図からもわかるように、エンジン
が高速回転である場合には、変速用受動体（９）の先端
部は、上方に位置している。そして、これもまた、ロッ
カーシャフト（８）内部の変速用シャフト（１１）の位
置によるものである。すなわち、図７からも明らかなよ
うに、エンジンが高速回転である場合には、変速用シャ
フト（１１）は、ロッカーシャフト（８）内部の図の下
側よりに位置している。これは、変速用シャフト（１
１）の一端に存在する電磁式プッシュロッド作動機（１
９）に電流がながれ、電磁力によりプッシュロッド（１
８）が変速用シャフト（１１）を、図の下側に押し出す
からである。この結果、変速用受動体用接続体（１３）
は、変速用ゲート（１２）の中でも、直線部分の端に位
置することになる。そして、この作用を受けた変速用受
動体（９）が回転し、図３、図５でも見られるように、
その先端部を図の上方に位置させるわけである。この結
果、変速用受動体（９）に支えられるとともに、押え用
スプリング（１７）によって上側から押えられている高
速用ロッカーアーム（５）もまた、そのロッカーシャフ
ト（８）側の先端部を図の上方に位置させることにな
る。この結果として、高速用ロッカーアーム（５）とそ
の直上にある高速カムプロフィールを持つカム駒（６）
との間のクリアランスは、ゼロになる。この結果、吸気
バルブ（１）または排気バルブ（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
は高速カムプロフィールを持つカム駒（６）によって駆
動される高速用ロッカーアーム（５）の支配下に置か
れ、高速バルブタイミングで開閉することになるわけで
ある。以上が本発明の作用である。 【０００６】 【実施例】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（１０）の外側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、図から理解してもらえると
思う。しかし、本発明の実施の仕方は、何もこれだけに
限られたものではない。ロッカーアームの回転軸がカム
シャフト（１０）の内側に来る内支点方式のロッカーア
ームを導入することも可能である。 【０００７】 【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
機械的な機構で切りか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、より高速でより確実にバルブタイミングを切
りかえることが可能になった。また、機構的にも、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とは見る角度が異なっている。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】本発明の側面カット図。エンジンが高速回転で
ある場合。 【図４】本発明の側面カット図。エンジンが低速回転で
ある場合。 【図５】本発明の側面カット図。図３とは反対側から見
た図である。エンジンが高速回転である場合。 【図６】本発明の側面カット図。図４とは反対側から見
た図である。エンジンが低速回転である場合。 【図７】本発明をＤＯＨＣ直列４気筒エンジンに適応し
た場合の、ロッカーシャフト（８）およびロッカーアー
ム群の配列図。エンジンが高速回転である場合。 【図８】本発明をＤＯＨＣ直列４気筒エンジンに適応し
た場合の、ロッカーシャフト（８）およびロッカーアー
ム群の配列図。エンジンが低速回転である場合。 【図９】本発明の実施例の１つを示すエンジンの側面カ
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、接続ピン ８、ロッカーシャフト ９、変速用受動体 １０、カムシャフト １１、変速用シャフト １２、変速用ゲート １３、変速用受動体用接続体 １４、変速用シャフト用接続体 １５、変速用受動体用接続体用ゲート １６、変速用シャフト用接続体用ゲート １７、押え用スプリング １８、プッシュロッド １９、電磁式プッシュロッド作動機 ２０、リターンスプリング

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つ
   の吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）に対して、
   １つずつ存在する。 （ロ）２つの低速用ロッカーアーム（４）の間には、１
   つの高速用ロッカーアーム（５）が存在し、高速カムプ
   ロフィールを持つカム駒（６）によって駆動される。こ
   の高速用ロッカーアーム（５）は、その一端を接続ピン
   （７）によって、低速用ロッカーアーム（４）の先端部
   と接続される。またそのもう一端を、ロッカーシャフト
   （８）に取り付けられている変速用受動体（９）によっ
   て支えられる。 （ハ）ロッカーシャフト（８）には、変速用受動体
   （９）が存在し、高速用ロッカーアーム（５）の一端を
   支持する。この変速用受動体（９）は、自らが回転する
   ことにより、高速用ロッカーアーム（５）とその直上に
   位置する高速カムプロフィールを持つカム駒（６）との
   クリアランスを、ゼロにしたり、大きくしたりする。 （ニ）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（１０）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。 （ホ）ロッカーシャフト（８）の内部には、変速用シャ
   フト（１１）が存在する。この変速用シャフト（１１）
   は、その表面に、変速用ゲート（１２）を有する。 （ヘ）変速用シャフト（１１）の一端には、電磁式プッ
   シュロッド作動機（１９）が存在し、もう一端には、リ
   ターンスプリング（２０）が存在する。そして、電磁式
   プッシュロッド作動機（１９）に電流が流れると、電磁
   力によりプッシュロッド（１８）が突き出て、これに押
   された変速用シャフト（１１）は、ロッカーシャフト
   （８）内部をスライドする。そして、この変速用シャフ
   ト（１１）は、そのもう一端に存在するリターンスプリ
   ング（２０）の弾性力により、電磁式プッシュロッド作
   動機（１９）に電流が流れなくなると、もとの位置にス
   ライドして戻る。 （ト）変速用受動体（９）の表面から、ロッカーシャフ
   ト（８）および変速用シャフト（１１）を貫通する形
   で、変速用受動体用接続体（１３）が設定される。この
   変速用受動体用接続体（１３）は、その一端を変速用受
   動体（９）に固定されると同時に、もう一端を変速用シ
   ャフト（１１）の表面に設定された変速用ゲート（１
   ２）の中に差し込まれる。そして、変速用シャフト（１
   １）がスライドするときに、変速用ゲート（１２）と変
   速用受動体用接続体（１３）との間に相互作用が発生
   し、変速用受動体（９）をロッカーシャフト（８）上で
   回転させる。この結果、高速用ロッカーアーム（５）と
   高速カムプロフィールを持つカム駒（６）との間のクリ
   アランスが調節され、バルブタイミングが低速用と高速
   用とに、２段切りかえされる。 （チ）ロッカーシャフト（８）の表面から、変速用シャ
   フト（１１）を貫通する形で、変速用シャフト用接続体
   （１４）が設定される。 （リ）ロッカーシャフト（８）の表面には、変速用受動
   体用接続体（１３）が変速用受動体（９）に連れて回転
   するのを妨げないために、変速用受動体用接続体用ゲー
   ト（１５）が設定される。 （ヌ）ロッカーシャフト（８）の表面には、変速用シャ
   フト用接続体（１４）が変速用シャフト（１１）に連れ
   てスライドするのを妨げないために、変速用シャフト用
   接続体用ゲート（１６）が設定される。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。