JPH0225005B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関に関し、特に弁開閉時期の調
整機構を備える内燃機関に関する。

例えば、きのこ弁型の吸気弁及び排気弁を備え
る４サイクル内燃機関の体積効率は弁開閉時期の
関数に関与することが知られている。ピストンが
上死点（TDC）位置となる少し前に吸気弁が開
き、ピストンが下死点（BDC）位置となつた少
し後に吸気弁が閉じるような弁開閉時期をもつ機
関は、機関速度が低速の時の体積効率が良く、従
つてトルク特性が良い。これに対して、機関速度
が高速の時に良好な体積効率、従つて高出力を得
るには、吸気弁はピストンがTDC位置となるか
なり前に開き、ピストンがBDC位置となつたか
なり後に閉じなければならない。

弁開閉時期の調整機構について考える際に出く
わすもう一つの問題は、吸気弁と排気弁との弁の
重なりである。これは、ピストンがTDC位置に
近づきTDC位置から遠ざかる際に吸気弁および
排気弁がともに開いている状態である。低速運転
時の弁の重なりを減少させると、入つてくる混合
気の一部が排気系に混じることが防止され、排気
ガス量が減少する。また、機関速度が低速の時の
排気弁の開放時期を遅させることにより膨張行程
からより多くの仕事を得ることができ、それによ
つて燃料消費量を減らすことができ、機関速度が
高速の時の排気弁の閉鎖時期を早めることにより
排気ガスの掃気の際の無駄な仕事をなくすことが
でき、性能を改善することができることも知られ
ている。

上記のような弁開閉時期を固定式とすることは
妥協であるはずであり、従つて弁開閉時期を可変
式とする機関は性能を改善する可能性をひめてい
る。

英国特許第1522405号明細書には、クランク軸
によつて駆動される少なくとも１つの弁作動用カ
ム軸を有する内燃機関の弁開閉時期の調整機構が
記載されている。この機構は、使用中にクランク
軸により回転可能で機関作動条件に依つてカム軸
に対して並進方向に可動な部材を包含し、該部材
は、カム軸に対する該部材の運動がクランク軸の
その回転軸回りの角位置に対するカム軸のその回
転軸回りの角位置を変えると共にクランク軸の角
速度に対するカム軸の角速度をも変えることによ
つて弁開閉時期を変えるような偏心リンク装置を
介してカム軸に連結されている。英国特許第
1522405号に特定的に記載されている機関は各弁
について別々のカム軸を包含するが、多シリンダ
機関においてはこのような構成は複雑となり多数
の部品を必要とすることが認識される。

米国特許第4131096号には英国特許第1522405号
と同じ機関が特定的に記載されているが、米国特
許第41313096号には、さらに点火が等間隔である
直列形３シリンダ機関において各々が１つのシリ
ンダの吸気カムと他のシリンダの排気カムを担持
する３つのカム軸を１つの偏心リンク装置で駆動
できる弁開閉時期の調整機構も特定的に記載され
ている。

しかしこのような構成は直列形４シリンダ機関
には適用することができない。従つて、従来の直
列形４シリンダ機関の場合にはおいては、上記の
英国特許から、４つの吸気弁の全てと４つの排気
弁の全てについて弁開閉時期を変えるためには
各々が４つのカム軸を駆動する２つの可動部材が
必要となる。このような構成は明らかに複雑であ
り、その上、各可動部材は機関の中心に配置され
た駆動装置から歯車伝動またはチエーン伝動で駆
動されなければならず、これはオートバイの機関
の設計では普通の構成だが自動車の機関の設計で
はクランク軸およびシリンダブロツクが長くなる
ので不適当である。機関についての実験によつ
て、弁開閉時期中で変えるのが最も効果的なもの
は排気弁の開放時期と吸気弁の閉鎖時期とである
ことがわかつている。前者は機関速度が低速の時
の膨張行程を延ばし燃料消費を改善するのに効果
があり、後者は体積効率に最も大きな効果があ
る。機関速度が増すにつれて吸気弁の開放を早め
ると体積効率が維持され、機関速度が低速の時に
吸気弁の開放を遅らせると排気ガス量が減るの
で、吸気弁の開放時期の変更もまた効果的であ
る。弁開閉時期の中で変化させのが最も望ましく
ないものは排気弁閉鎖時期である。

以下、その理由を述べる。

機関速度が増すにつれて、排気ガスを充分に排
出するために排気弁の閉鎖時期を遅らせると排気
ガスの掃気の際の無駄な仕事を増大させるという
問題点がある。しかし、機関速度が増すにつれて
吸気弁の開放時期を早めるという前提のもとにあ
つては、排気弁の閉鎖時期を遅らせなくても相対
的に排気弁の閉鎖時期を遅らせることになるの
で、あえて排気弁の閉鎖時期を遅らせなくてもよ
い。一方、機関速度が増すにつれて、排気弁の閉
鎖時期を早めると排気ガスの掃気の際の無駄な仕
事を減少させ得るが、排気ガスを充分に排出でき
なくなるという問題点がある。よつて、機関速度
が増しても排気弁の閉鎖時期を早めることもせず
遅らせることもせず変化させない方がよい。

本発明の目的は、吸気弁の開放時期および閉鎖
時期、および排気弁の開放時期を可変式としつ
つ、排気弁の閉鎖時期を固定式とする内燃機関を
提供することにある。

本発明によれば、前記目的は、ピストン及びシ
リンダのユニツトの少なくとも１つによつてクラ
ンク軸の回転速度の1/2で駆動される回転出力部
材と、前記シリンダに設けられた吸気弁及び排気
弁と、前記吸気弁を作動させるように構成された
回転吸気カムと、前記排気弁を作動させるように
構成された回転排気カムと、前記吸気カム及び前
記排気カムを常に互いに同期して回転させるよう
に前記吸気カム及び前記排気カムを担持するカム
軸装置と、前記回転出力部材を前記カム軸装置に
対して相対的に偏心させる偏心手段と、一端が前
記回転出力部材に連結されていると共に他端が前
記カム軸装置に連結されており、前記偏心手段が
前記回転出力部材を前記カム軸装置に対して相対
的に偏心させる場合は、前記吸気カム及び前記排
気カムの回転を前記回転出力部材の回転に同期さ
せるように前記回転出力部材の回転を前記カム軸
装置に伝達するように構成された中間部材であつ
て、前記偏心手段が前記回転出力部材を前記カム
軸装置に対して相対的に偏心させない場合は、前
記回転出力部材の各一回転の一つの部分の間で前
記吸気カム及び前記排気カムを前記回転出力部材
の回転に対して進角させ、前記回転出力部材の各
一回転の残りの他の部分の間で前記吸気カム及び
前記排気カムを前記回転出力部材の回転に対して
遅角させ、前記一つの部分と前記他の部分とのほ
ぼ境界で前記吸気カム及び前記排気カムの回転を
前記回転出力部材の回転に対して同期させるよう
に前記回転出力部材の回転を前記カム軸装置に伝
達するように構成された前記中間部材とを備えて
おり、前記偏心手段が前記回転出力部材を前記カ
ム軸装置に対して相対的に偏心させない場合に、
前記吸気カムは、前記吸気弁の開放が前記一つの
部分の時に生起されると共に前記吸気弁の閉鎖が
前記他の部分の時に生起されるように前記カム軸
装置に担持されており、前記排気カムは、前記排
気弁の開放が前記一つの部分の時に生起されると
共に前記排気弁の閉鎖が前記一つの部分と前記他
方の部分とのほぼ境界において生起されるように
前記カム軸装置に担持されている第１の内燃機関
によつて達成される。

本発明の第１の内燃機関によれば、偏心手段が
回転出力部材をカム軸装置に対して相対的に偏心
させない場合には、吸気カムは、吸気弁の開放が
回転出力部材の各一回転の一つの部分の時に生起
されると共に吸気弁の閉鎖が回転出力部材の各一
回転の残りの他の部分の時に生起されるようにカ
ム軸装置に担持されており、排気カムは、排気弁
の開放が前述の一つの部分の時に生起されると共
に排気弁の閉鎖が前述の一つの部分と前述の他方
の部分とのほぼ境界において生起されるようにカ
ム軸装置に担持されているが故に、吸気弁の開放
時期および閉鎖時期、および排気弁の開放時期を
可変式としつつ、排気弁の閉鎖時期を固定式とし
得、従つて機関速度が高速の時においても排気ガ
スの掃気の際の無駄な仕事の増大を阻止しつつ排
気ガスの排気量を維持し得る。

本発明の第１の内燃機関は、機関速度が低速の
時に偏心手段が回転出力部材をカム軸装置に対し
て相対的に偏心させ、機関速度が高速の時に偏心
手段が回転出力部材をカム軸装置に対して相対的
に偏心させないように構成されている。これによ
り、回転出力部材、中間部材及びカム軸装置の互
い連結部の摩耗を最小にし得る。

また、本発明によれば、前記目的は、ピストン
及びシリンダのユニツトの少なくとも１つによつ
てクランク軸の回転速度の1/2で駆動される回転
出力部材と、前記シリンダに設けられた吸気弁及
び排気弁と、前記吸気弁を作動させるように構成
された回転吸気カムと、前記排気弁を作動させる
ように構成された回転排気カムと、前記吸気カム
及び前記排気カムを常に互いに同期して回転させ
るように前記吸気カム及び前記排気カムを担持す
るカム軸装置と、前記回転出力部材を前記カム軸
装置に対して相対的に偏心させる偏心手段と、一
端が前記回転出力部材に連結されていると共に他
端が前記カム軸装置に連結されており、前記偏心
手段が前記回転出力部材を前記カム軸装置に対し
て相対的に偏心させない場合は、前記吸気カム及
び前記排気カムの回転を前記回転出力部材の回転
に同期させるように前記回転出力部材の回転を前
記カム軸装置に伝達するように構成された中間部
材であつて、前記偏心手段が前記回転出力部材を
前記カム軸装置に対して相対的に偏心させる場合
は、前記回転出力部材の各一回転の一つの部分の
間で前記吸気カム及び前記排気カムを前記回転出
力部材の回転に対して進角させ、前記回転出力部
材の各一回転の残りの他の部分の間で前記吸気カ
ム及び前記排気カムを前記回転出力部材の回転に
対して遅角させ、前記一つの部分と前記他の部分
とのほぼ境界で前記吸気カム及び前記排気カムの
回転を前記回転出力部材の回転に対して同期させ
るように前記回転出力部材の回転を前記カム軸装
置に伝達するように構成された前記中間部材とを
備えており、前記偏心手段が前記回転出力部材を
前記カム軸装置に対して相対的に偏心させる場合
に、前記吸気カムは、前記吸気弁の開放が前記一
つの部分の時に生起されると共に前記吸気弁の閉
鎖が前記他の部分の時に生起されるように前記カ
ム軸装置に担持されており、前記排気カムは、前
記排気弁の開放が前記一つの部分の時に生起され
ると共に前記排気弁の閉鎖が前記一つの部分と前
記他方の部分とのほぼ境界において生起されるよ
うに前記カム軸装置に担持されている第２の内燃
機関によつて達成される。

本発明の第２の内燃機関によれば、偏心手段が
回転出力部材をカム軸装置に対して相対的に偏心
させる場合には、吸気カムは、吸気弁の開放が回
転出力部材の各一回転の一つの部分に生起される
と共に吸気弁の閉鎖が回転出力部材の各一回転の
残りの他の部分の時に生起されるようにカム軸装
置に担持されており、排気カムは、排気弁の開放
が前述の一つの部分の時に生起されると共に排気
弁の閉鎖が前述の一つの部分と前述の他方の部分
とのほぼ境界において生起されるようにカム軸装
置に担持されているが故に、吸気弁の開放時期お
よび閉鎖時期、および排気弁の開放時期を可変式
としつつ、排気弁の閉鎖時期を固定式とし得、従
つて機関速度が高速の時においても排気ガスの掃
気の際の無駄な仕事の増大を阻止しつつ排気ガス
の排出量を維持し得る。

本発明の第２の内燃機関は、機関速度が高速の
時に偏心手段が回転出力部材をカム軸装置に対し
て相対的に偏心させ、機関速度が低速の時に偏心
手段が回転出力部材をカム軸装置に対して相対的
に偏心させないように構成される。

カム軸装置は、固定軸線のまわりに回転するよ
うに構成されてもよい。この場合、カム軸装置
は、その一回転が回転出力部材の一回転と一致す
るように中間部材を介して駆動され、中間部材と
カム軸装置との相対運動によつてカム軸装置のそ
の各回転内の回転速度が変化する。

中間部材は、前述の固定軸線に実質的に平行な
軸線のまわりに回転するロータを含んでもよい。
このロータは、ロータの軸線に垂直に方向に可動
であつてもよく、偏心手段が、ロータを前述の垂
直な方向に移動させる移動手段を含んでもよい。

偏心手段がクランク状形式の偏心リンクを含ん
でもよく、この偏心リンクは、一端がロータに枢
着されると共に他端がカム軸装置に枢着された腕
を含んでもよい。

弁開閉時期を変えるためのロータの軸線の移動
は、機関の作動条件に応答する移動手段によつて
引き起こされてもよく、その作動条件は機関速度
であつてもよく、移動手段は油圧アクチユエータ
を含んでもよい。移動手段の作用により、カム軸
装置の軸線とロータの軸線は機関速度が高速の時
は実質的に一致し機関速度が下がるにつれて次第
に遠ざかつてもよい。偏心リンクは、機関速度が
増すにつれて次第に偏心度が減少するカム軸の駆
動が吸気弁の閉止時期を相対的にかなり進ませ、
排気弁の開放時期を相対的にかなり遅らせ、吸気
弁開放時期を少し遅らせるように、作動してもよ
い。しかし、排気弁の閉鎖時期はロータとカム軸
装置との間の角変位が小さいときには偏心サイク
ルの一部と一致してもよく、これによつてのロー
タの軸線とカム軸装置の軸線との間のどんな偏心
度も排気弁の閉鎖時期をわずかに変化させるに過
ぎない。

カム軸装置は、吸気カムと排気カムとを担持す
る単一のカム軸を含んでもよい。

カム軸装置は、排気カムを担持する第１のカム
軸と、この第１のカム軸に歯車、チエーン又は歯
付ベルトで機械的に連結されると共に吸気カムを
担持する第２のカム軸とを含んでもよい。機関
は、各々単一のカム軸を持つ２つのシリンダを含
んでよく、このようなカム軸の各々は別の偏心リ
ンクをを介して同じ中間部材によつて駆動され、
それによつて一方のシリンダの弁開閉時期サイク
ルを他方のシリンダのそれに類似しているが位相
がずれる。

機関は、例えば、吸気弁からシリンダへガソリ
ンが導入される従来のガソリン駆動型、吸気弁か
らシリンダへ空気が導入される燃料噴射ガソリン
駆動型、または吸気弁からシリンダへ空気が導入
されるデイーゼル駆動型であつてもよい。

以下、本発明の具体例について添付図面を参照
し乍ら説明する。

第１図について説明すると、図示の内燃機関は
当該技術者によく理解されるため詳述の必要のな
いと思われる多くの従来の特徴を有する。この機
関は４つのシリンダ１，２，３，４を有し、各シ
リンダは１つの吸気弁５と１つの排気弁６（シリ
ンダ２，３、および４の排気弁は図示せず）を有
する。シリンダ１，２，３，４にはそれぞれ直列
形のカム軸７，８，９，１０が設けられ、各カム
軸は弁５，６を作動するための吸気カム５ａおよ
び排気カム６ａを有する。

各カム軸は各端部において、弁てこ棒をも支持
する固定軸受部材１１により支持されている。カ
ム軸装置としてのカム軸７，８，９，１０を駆動
軸１２が同心的に貫通しており、駆動軸１２はプ
ーリ１３，１４ならびに歯付伝導ベルト１６を介
してクランク軸１５により回転駆動される。駆動
軸１２は、回転出力部材を構成する。駆動軸１２
は中間部材としての２つのロータ１７の中心を貫
通し、キー１８を介して各ロータ１７を回転駆動
する。一方のロータ１７はカム軸７，８の間に配
置され、他方のロータ１７はカム軸９，１０の間
に配置されている。

各ロータ１７は、前述のごとく駆動軸１２に結
合されているばかりでなく、第２図および第３図
を参照しつつ後に述べるように、その両側の２つ
のカム軸７，８又はカム軸９，１０にも結合され
ている。駆動軸１２は部材１９に付設した軸受内
に支持されており、部材１９は後の第９図の説明
で明らかとなるように機関の作動条件に依つてガ
イド２０上を動くことができる。駆動軸１２はロ
ツカーカバー２１に設けられたスロツト（細長い
穴）を貫通しているので、駆動軸１２と同心的に
保持された部材２２によつて油漏れに対するシー
ルがなされている。部材２２は、駆動軸１２に嵌
合するオイルシール２３と、部材１９の凹部に嵌
合するばね２５によつてカバー２１に対して保持
されるＯリング２４とを有する。

第２図および第３図は、シリンダ１，２のため
のカム軸７，８、その間に配置されたロータ１
７、および各カム軸７，８とロータ１７の間の結
合機構についての部分断面拡大図である。第３図
は第２図の線３−３に沿う断面であり、カム軸
７，８と同心的な駆動軸１２を示す。その軸受が
部材１９内に配置されているので、駆動軸１２は
カム軸７，８に対して横方向に動くことができ
る。本具体例においては、カム軸７，８に対する
駆動軸１２の位置の偏心度は、両者間の結合材の
摩耗を最小にすべく機関速度の上昇とともに減少
するが、もちろん、必要に応じて偏心度が機関速
度に比例して増大するように構成してもよい。

一方のロータ１７は、リンク２８，２９を支持
し互いに90゜ずらして配置された相等しい２つの
ピン２６，２７を支持する。カム軸７，８の一体
部分をそれぞれ構成する２つの腕３２には、ピン
３０，３１が取り付けられている。ピン２６，３
０は、弾性の止め座金によつてピン２６，３０上
の所定の位置に保持されるリンク２８によつて互
いに連結され、ピン２７，３１は、同様に弾性の
止め座金によつてピン２７，３１の所定の位置に
保持されるリンク２９によつて互いに連続されて
いる。

カム軸９，１０の間に配置された他方のロータ
１７も同様にピン−リンク装置によつてカム軸
９，１０に結合されているが、シリンダの点火順
序を考慮して異なつた角位置で方向づけられてい
る。上記の結合機構の機能は、駆動軸１２とカム
軸７，８，９，１０との間に偏心リンク装置を提
供することである。ガイド２０上で部材１９を移
動させることにより、カム軸７，８，９，１０の
固定軸心に対する駆動軸１２の軸心の位置を変え
ることができる。各カム軸の各一回転が駆動軸１
２の一回転ならびにクランク軸１５の一定の回転
量（４サイクル機関では通常２回転）に相当す
る。しかし、駆動軸１２およびカム軸７，８，
９，１０の相対的軸心位置を変えると、カム軸と
駆動軸１２の各回転の間に偏心リンク装置が駆動
軸１２の角位置、従つてまたクランク軸の角位置
に対してカム軸７，８，９，１０のそれらの回転
軸の回りの角位置を変化させると共に駆動軸１２
およびクランク軸１５の一定な角速度に対してカ
ム軸７，８，９，１０の角速度を変化させ、それ
によつて弁開閉時期を変化させる。

部材１９（第１図を参照）による駆動軸１２の
移動は機関速度、または機関速度と負荷、または
その他の所望の機関作動条件に依存してよい。

第４図は第２図の矢印４方向の端面図であり、
カム軸８上の吸気カムおよび排気カムの輪郭を示
す。

第５図はロータ１７の略図であり、それが駆動
軸１２に固定されている状態を示す。駆動軸１２
がカム軸と同心位置（第３図および第４図に図示
する位置）から最大偏心位置（第５図および第７
図に図示する位置）まで移動する時、リンク２８
は実線位置から点線位置まで移動する。リンク２
８は吸気弁の開放位置と吸気弁の閉鎖位置に示し
てある。後者の位置では、偏心移動が一般に駆動
軸１２の中心とピン２６の中心を結ぶ線に垂直で
あるため、軸１２の偏心度が変化してもリンク２
８はその位置が変わらない。

ロータ１７が駆動軸１２と共にカム軸８に対し
て移動する時、ロータ１７が吸気弁の開放位置と
吸気弁の閉鎖位置の間で動く角距離は増大する。
θ₁は偏心度が最大の際の吸気弁の開放位置と吸気
弁の閉鎖位置の間の駆動軸１２の角距離を表わ
し、θ₂は偏心度ゼロの際の吸気弁の開放位置と吸
気弁の閉鎖位置の間の駆動軸１２の角距離を表わ
す。第５図に明確に示されているように、θ₂はθ₁
より実質的に大きく、吸気弁の開放時期の進みと
吸気弁の閉止時期の遅れの両方を示している。

第６図はクランク軸の回転で表わされた吸気弁
の開放時期と同閉鎖時期の間の時間の変化の効果
を示す。カム軸はクランク軸の半分の速度で回転
することになつているので、吸気弁の開放時期と
同閉鎖時期との間のロータ１７の角変位はクラン
ク軸の回転量の２倍になる。機関速度が低速の時
にロータ１７の角変位が減少すると、カム軸によ
り作動される吸気弁は遅く開くばりかでなく早く
閉じる。すなわち、偏心度が最大のとき、吸気弁
はTDC位置により近い点で開くと共にBDC位置
により近い点で閉じる。しかし、機関速度がが速
の時には、ロータ１７はカム軸の中心に対して同
心位置であり、角変位が増大するために、カム軸
により作動される吸気弁はピストンがTDC位置
に達するかなり前に開くと共にピストンがBDC
位置に達したかなり後に閉じる。

第７図は第５図に示したのと、同じユニツトの
略図であるが、機関速度が高・低速の時における
偏心リンク装置の排気弁の開閉時期に対する影響
を示す。前述の吸気弁の場合と同じ様に、ロータ
１７が偏心位置からカム軸の中心線に対して同心
位置まで移動する時、排気弁の開放位置と同閉鎖
位置の間でロータ１７が移動する角度距離は増大
する。θ₃は機関速度が低速の時の排気弁の開放位
置と同閉鎖位置の間の時間を表わし、θ₄は機関速
度が高速の時でロータ１７とカム軸とが同心位置
の時間を表わすがθ₄はθ₃より大きい。ここで、リ
ンク２８が排気弁の閉鎖位置にあるとき、駆動軸
１２の中心とピン２６の中心を結ぶ線は偏心移動
の方向にほぼ平行であり、その結果、ガイド２０
上の部材１９の位置にかかわらず排気弁の閉鎖時
期はほとんど変わらない。

第８図はクランク軸の回転で表わされた排気弁
の開閉時期についての角変位の影響を示す。ここ
でもやはり、カム軸はクランク軸の半分の速度で
回転することになつているため、排気弁の開放時
期と同閉鎖時期の間のロータ１７の角変位はクラ
ンク軸の回転量の関数として示すと２倍になる。
機関速度が低速の時にはロータ１７の角変位が減
少するので、機関速度が高速の時に比べて排気弁
の開くのが遅い。しかし、排気弁の閉鎖時期につ
いては何ら有意な変化はない。その理由は前節で
説明したとおりである。

前述のことから、機関速度が高・低速の時の間
で排気弁の閉鎖時期に感知されるほどの変化を何
らもたすことなく、吸気弁の閉鎖時期と排気弁の
開放時期の実質的な変更ならびに吸気弁の開放時
期のいくぶんかの変更が達成されたことが理解さ
れよう。機関効率の検知から最も効果的な弁開閉
時期のパラメータは吸気の弁開閉時期および排気
弁の開放時期であつて、前者は体積効率に最も大
きな効果を有し、後者は機関速度が低速の時の膨
張行程を延ばす効果を有するから、前述の具体例
はこれらの基準を満たし、機関の効率を大幅に改
善する。機関速度の上昇につれて吸気弁の開放時
期を早めると体積効率が維持され、また機関速度
が低速の時の吸気弁の開放時期を遅らせると排気
ガス量が減少するので、吸気弁の開放時期の変更
もまた有効である。機関速度の上昇につれて排気
弁の閉鎖時期を実質的に変化させるのをやめて
も、通常の条件下で出力に対する悪影響はほとん
どない。もつとも重要なことは、前述の機構をこ
のパラメータの明らかに有害な変化を避けるよう
に構成することができることである。かくして比
較的単純な４カム軸形装置により直列形４シリン
ダ機関のための効果的な弁開閉時期の調節機構を
提供することが可能となる。

第５図および第７図から、２つのロータ１７と
カム軸との間に設けられたリンクはそれらを保持
するピンの回りの角変位が非常に小さく、そのた
め低い圧力−速度比較が得られることも認識され
よう。従つて、ピンの中心の回りのリンクの最大
角変位は機関速度が最低速の時に生じるという事
実に鑑みて、この機構に関して長い寿命の可能性
が保証される。

第９図は第１図に示された機関のシリンダヘツ
ドを貫通する拡大断面ならびに排気弁を貫通する
部分断面を示す。ガイド２０（第１図参照）上で
可動な部材１９は駆動軸１２がカム軸と同心位置
である機関速度が高速の位置にあることが分か
る。第９図から、さらに、カム輪郭９４，９５、
ロツカー９６，９７、弁装置９８，９９の全てが
従来の慣例どおりであることも分かる。

駆動軸１２をカム軸の中心に対して可動ならし
めるために、それを支持する部材１９はピスト
ン・シリンダ装置によつて動かされる。部材１９
は、ばね（図示せず）によつて通常は機関速度が
低速の時の位置、すなわち最大偏心位置に保持さ
れている。

ピストン・シリンダ装置は、一端において部材
１９に取付けられ、他端においてピストン３４に
取り付けられたピストン棒３３を具備する。ピス
トン棒３３の位置は第１図にも示されている。

エンジン油は機関の主油路から伸びる導管３５
ａを介してシリンダ３５内へ供給され、機関速度
が増すにつれて油圧が上昇してピストン３４を動
かす。するとピストン３４はガイド２０上で部材
１９を動かし、弁開閉時期を変える。かくして、
弁開閉時期の変更は機関速度に依存して行なわれ
る。

ピストン３４に作用するシリンダ内油圧は、ピ
ストン３４が、機関速度が低速の位置から機関速
度が高速の位置へ移動する際に開放されるシリン
ダのスロツト３６によつて制御される。

第１０図の別の断面は、ガイド２０に沿つて滑
動可能に設置された部材１９と、部材１９上に設
置された駆動軸１２を示す。部材１９、ガイド２
０及びピストン３４は、偏心手段を構成する。

第１１図は本発明を具体化する２シリンダ機関
を示す。この機関は各々１つの吸気弁３９と１つ
の排気弁４０を有する２つのシリンダ３７，３８
を有する。カム軸４１，４２がシリンダ３７，３
８にそれぞれ設けられており、各カム軸は吸気カ
ムと排気カムを有する。中央スプロケツト４３は
チエーン４６を介してクランク軸４５上のスプロ
ケツト４４により駆動される。スプロケツト４３
は、機関作業条件に依つて可動な滑動部材４７の
上に支持されており、第１２図を参照しつつ記述
される連結機構によつてカム軸４１，４２に連結
されている。

第１２図はスプロケツト４３とカム軸４１，４
２との間の結合機構を示す。スプロケツト４３は
２つのピン４８，４９を支持している。リンク５
０はピン４８に、リンク５１はピン４９に取付け
られている。リンク５０の他端はピン５２によつ
てカム軸４１の一体部分を構成する腕に取付けら
れており、リンク５１の他端はピン５３によつて
カム軸４２の一体部分を構成する腕に取付けられ
ている。

滑動部材４７はローラ５４により支持され、機
関速度に依つて、シリンダ５６内のピストン５５
によりローラ５４上に動かされる。油はエンジン
油ポンプ５７からシリンダ５６内に供給され、機
関速度が増すにつれて油圧が上昇しピストン５５
を動かす。シリンダ５６内の油圧は、機関速度が
低速の位置から機関速度が高速の位置へピストン
が移動する時に開放されるスロツト５８により制
御される。滑動部材４７はばね５９により機関速
度が低速の位置へ戻される。

この機構は、カム軸４１，４２とクランク軸４
５との間に、偏心度が機関速度に依つて変えられ
る偏心リンク装置を提供する。カム軸とクランク
軸の間の偏心リンク装置の偏心度を変えると、カ
ム軸のそれらの回転軸の回りの角位置が変わると
共にクランク軸の角速度に対してカム軸の角速度
が変わり、それによつて弁開閉時期が変わる。

第１３図にはカム軸４１、吸気弁３９、排気弁
４０、カム３９ｂ，４０ｂ、および弁開放用ロツ
カー３９ｃ，４０ｃを明解に示す。

第１４図、第１５図および第１６図は直列形４
シリンダ機関のためのカム軸装置を示す。カム軸
駆動用のスプロケツト６４が中心に置かれてい
る。各々１つの吸気カムと１つの排気カムを有す
る４つのカム軸６０，６１，６２，６３が各シリ
ンダに１つずつ設けられている。スプロケツト６
４は４つのピン６５，６６，６７，６８を支持し
ており、それにリンク６９，７０，７１，７２が
それぞれ取付けられている。リンク６９，７０，
７１，７２の他端はそれぞれピン７３，７４，７
５，７６に取付けられている。ピン７３は、カム
軸６１の中心を貫通し駆動ピン７８を介してカム
軸６０を駆動する軸７７の一体部分を構成する腕
７７ａに取付けられている。ピン７４は、カム軸
６１の一体部分を構成する腕に取付けられてい
る。ピン７５は、カム軸６２の中心部を貫通しピ
ン８０を介してカム軸６３を駆動する軸７９の一
体部分を構成する腕６１ａに取付けられている。
ピン７６は、カム軸６２の一体部分を構成する腕
に取付けられている。スプロケツト６４は、第１
２図に一般的に示されているシリンダー戻りばね
装置によつてローラ上を移動され得る滑動部材８
１の中に支持されている。

第１７図および第１８図は、機関の別の構成を
示し、ここでは、前出の図面の場合と違つて、カ
ム軸およびロツカーが固定軸線上の駆動軸に対し
て偏心的に動かされる。第１７図に示した断面
は、直列形の吸気弁（図示せず）と排気弁８８を
有する直列形機関のシリンダを示す。固定軸線上
の駆動軸８３は一連のカム軸を駆動するが、各カ
ム軸は吸気カム８９および排気カム９０を担持す
ると共に偏心リンク機構で連絡されており、その
様子は第１図から第１０図に示したとおりであ
り、また第１７図の９１に線図で表示されている
とおりである。この断面に示されている可動カム
軸８４およびロツカー８５とともにガイド８７上
を滑動する部材８６上に載置されている。機関速
度に応答する装置９２によつてカム軸のみが移動
されることにより、第５図、第６図、第７図およ
び第８図に示されたように弁開閉時期が変わる
が、揺れ腕軸線９３およびカム軸を一緒に移動さ
せることによつて可変弁揚程を得ることもでき
る。

図面に示された本発明の具体例においては各シ
リンダの吸気弁および排気弁は単一のカム軸上に
設けられた吸気カムおよび排気カムによつて作動
され、直列形カム軸は単一の直列形回転部材によ
り駆動される。しかし、吸気カムが第２組の直列
形カム軸上に載るように各カム軸上の吸気カムと
排気カムを分離することもでき、任意の１つのシ
リンダのための一対のカム軸は例えばチエーン伝
動で互いに連結されて互いに同期して回転するこ
とが十分認識されるだろう。また、図面に示した
本発明の具体例においては駆動軸１２（第１図）
およびスプロケツト４３（第１１図）はそれぞれ
ピストン３４およびシリンダ３５の影響のもとに
直線に沿つて滑動可能に設置されたが、理論的に
は、図解された伝動システム（ベルト１６および
チエーン４６による）はこのような滑動が各場合
においてクランク軸の軸線と同心状の円弧に沿つ
て起こることを要求する。しかし、実際には、ベ
ルトまたはチエーンは直線的滑動が要求する半径
の微小変化を融通することができるであろう。

さらに、図面に示した偏心リンク装置は従動部
材が各回転の半分については駆動部材に対して進
まされ他の半分については相対的に遅らされると
いう単純なものであつたが、本発明の具体例は従
動部材の運動と駆動部材の運動とをもつと複雑な
法則で関係づける偏心機構を用いた機関を含むこ
とも十分に認識されるであろう。このような偏心
機構を用いれば、例えば、前述の機関の場合のよ
うに排気弁の閉鎖時期に変化が生じる事態を避け
ることができるだけでなく、前述の機関の場合に
他の３つのパラメータを有利に変化させることが
できたと同じようにこのパラメータを実際に有利
に変えることができるであろう。このような排気
弁の閉鎖時期の変更も有益であろう。なぜなら、
例えば、あまりにも多量の排気ガスが特にスロツ
トル開度が小さい時にシリンダ内へ逆流して次の
行程で不完全燃焼が起き未燃炭化水素量が増大す
るといつた事態を防止すべく、機関速度が低速の
時に排気弁閉鎖時期を進ませることができるから
である。

第５図から第８図と一緒に検討するのが好都合
な第１９図は、従来の機関のタイミング線図であ
り、典型的な４サイクル機関において本発明の具
体例を用いて可能ならしめることのできる弁開閉
時期の変更の典型的な範囲である。実線の半径は
機関速度が高速の時の機関の弁開閉時期を示し、
点線の半径は機関速度が低速の時の弁開閉時期を
示す。この機関は、弁開閉時期の調節機構が無い
場合は、排気弁の開放時期１００を下死点の65゜
前に設定し、吸気弁の閉鎖時期１０１をBDCの
65゜後に設定し、吸気弁の開放時期１０２および
排気弁の閉鎖時期１０３をそれぞれ上死点の19゜
前および後に設定するような種類のものである。
本発明の具体例を用いると、機関速度が下降する
につれて吸気弁の閉鎖時期１０１をBDC後65゜か
らBDC後47゜まで進ませることができ、それによ
つて機関速度が低速の時のトルクを増大させるこ
とができると共に、排気弁の開放時期１００を同
じくらいの角度、例えばBDC前65゜からBDC前48゜
まで遅らせることができ、それによつて一定の燃
料消費でトルクを増大させるかあるいはトルクを
維持しつつ燃料消費量を減少させることができ
る。機関速度の関数としてこのような吸気弁の閉
鎖時期１０１とは排気弁の開放時期１００の同時
変更は、かくして、動力および燃料消費に関する
実質的な改善の可能性を与える。吸気弁の開放時
期１０２については、排気カムと形の異なる吸気
カムを用いることによつて、機関速度が高速の時
には開放がTDC前27゜で起きて機関の給排気性能
を改善し、機関速度が低速の時にはTDC前19゜で
起きるように構成することができる。しかし、排
気弁の閉鎖時期１０３には何ら実質的変化はな
く、常にTDC後19゜のままである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一具体例の縦断面図、第２図
は第１図の機関のカム軸の拡大部分断面図、第３
図は第２図の線３−３に沿う断面図、第４図は第
２図の矢印４方向の端面図、第５図は第１図の機
関の弁開閉時期の調整機構の説明図、第６図はク
ランク軸の回転で表した吸気弁開閉に対する可動
な部材の同心位置および最大偏心位置の影響を示
す説明図、第７図は第１図の機関の弁開閉時期の
調整機構の説明図、第８図はクランク軸の回転で
表わした排気弁開閉に対する可動な部材の同心位
置および最大偏心位置の影響を示す説明図、第９
図は第１図の機関のシリンダヘツドの部分拡大縦
断面図、第１０図は第１図の機関の可動な部材の
支持体側を通る断面図、第１１図は本発明の他の
具体例としての２シリンダ機関の断面図、第１２
図は第１１図の線１２−１２に沿う断面図、第１
３図は第１１図の線１３−１３に沿う断面図、第
１４図は直列形４シリンダ機関のためのカム軸装
置の断面図、第１５図は第１４図の可動な部材に
関する端面図、第１６図は第１４図の外側カム軸
駆動軸に関する端面図、第１７図は直列形弁を有
するが可変弁開閉時期に加えて可変弁揚程を与え
る本発明の変形例としての直列形機関のシリンダ
ヘツドの断面図、第１８図は第１７図の機関のバ
ルブキヤツプの端面図、第１９図は吸気カムと排
気カムの輪郭が異なる機関の弁開閉時期のタイム
チヤートである。 １……シリンダ、５……吸気弁、６……排気
弁、７，８，９，１０……カム軸、１２……駆動
軸、１７……ロータ、２６，２７，３０，３１…
…ピン、２８，２９……リンク、３２……腕。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ピストン及びシリンダのユニツトの少なくと
   も１つによつてクランク軸の回転速度の1/2で駆
   動される回転出力部材と、前記シリンダに設けら
   れた吸気弁及び排気弁と、前記吸気弁を作動させ
   るように構成された回転吸気カムと、前記排気弁
   を作動させるように構成された回転排気カムと、
   前記吸気カム及び前記排気カムを常に互いに同期
   して回転させるように前記吸気カム及び前記排気
   カムを担持するカム軸装置と、前記回転出力部材
   を前記カム軸装置に対して相対的に偏心させる偏
   心手段と、一端が前記回転出力部材に連結されて
   いると共に他端が前記カム軸装置に連結されてお
   り、前記偏心手段が前記回転出力部材を前記カム
   軸装置に対して相対的に偏心させる場合は、前記
   吸気カム及び前記排気カムの回転を前記回転出力
   部材の回転に同期させるように前記回転出力部材
   の回転を前記カム軸装置に伝達するように構成さ
   れた中間部材であつて、前記偏心手段が前記回転
   出力部材を前記カム軸装置に対して相対的に偏心
   させない場合は、前記回転出力部材の各一回転の
   一つの部分の間で前記吸気カム及び前記排気カム
   を前記回転出力部材の回転に対して進角させ、前
   記回転出力部材の各一回転の残りの他の部分の間
   で前記吸気カム及び前記排気カムを前記回転出力
   部材の回転に対して遅角させ、前記一つの部分と
   前記他の部分とのほぼ境界で前記吸気カム及び前
   記排気カムの回転を前記回転出力部材の回転に対
   して同期させるように前記回転出力部材の回転を
   前記カム軸装置に伝達するように構成された前記
   中間部材とを備えており、前記偏心手段が前記回
   転出力部材を前記カム軸装置に対して相対的に偏
   心させない場合に、前記吸気カムは、前記吸気弁
   の開放が前記一つの部分の時に生起されると共に
   前記吸気弁の閉鎖が前記他の部分の時に生起され
   るように前記カム軸装置に担持されており、前記
   排気カムは、前記排気弁の開放が前記一つの部分
   の時に生起されると共に前記排気弁の閉鎖が前記
   一つの部分と前記他方の部分とのほぼ境界におい
   て生起されるように前記カム軸装置に担持されて
   いる内燃機関。 ２ 前記カム軸装置は固定軸線のまわりに回転す
   るように構成されており、前記中間部材は、前記
   固定軸線に実質的に平行な軸線のまわりに回転す
   るロータを含む特許請求の範囲第１項に記載の機
   関。 ３ 前記ロータが当該ロータの軸線に垂直な方向
   に可動であり、前記偏心手段が、前記ロータを前
   記垂直な方向に移動させる移動手段を含む特許請
   求の範囲第２項に記載の機関。 ４ 前記偏心手段がクランク状型式の偏心リンク
   を含み、前記偏心リンクは、一端が前記ロータに
   枢着されると共に他端が前記カム軸装置に枢着さ
   れた腕を含む特許請求の範囲第３項に記載の機
   関。 ５ 前記カム軸装置が、前記吸気カムと前記排気
   カムとを担持する単一のカム軸を含む特許請求の
   範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の機
   関。 ６ 前記カム軸装置は、前記排気カムを担持する
   第１のカム軸と、この第１のカム軸に歯車、チエ
   ーン又は歯付ベルトで機械的に連結されていると
   共に前記吸気カムを担持する第２のカム軸とを含
   む特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか一
   項に記載の機関。 ７ ピストン及びシリンダのユニツトの少なくと
   も１つによつてクランク軸の回転速度の1/2で駆
   動される回転出力部材と、前記シリンダに設けら
   れた吸気弁及び排気弁と、前記吸気弁を作動させ
   るように構成された回転吸気カムと、前記排気弁
   を作動させるように構成された回転排気カムと、
   前記吸気カム及び前記排気カムを常に互いに同期
   して回転させるように前記吸気カム及び前記排気
   カムを担持するカム軸装置と、前記回転出力部材
   を前記カム軸装置に対して相対的に偏心させる偏
   心手段と、一端が前記回転出力部材に連結されて
   いると共に他端が前記カム軸装置に連結されてお
   り、前記偏心手段が前記回転出力部材を前記カム
   軸装置に対して相対的に偏心させない場合は、前
   記吸気カム及び前記排気カムの回転を前記回転出
   力部材の回転に同期させるように前記回転出力部
   材の回転を前記カム軸装置に伝達するように構成
   された中間部材であつて、前記偏心手段が前記回
   転出力部材を前記カム軸装置に対して相対的に偏
   心させる場合は、前記回転出力部材の各一回転の
   一つの部分の間で前記吸気カム及び前記排気カム
   を前記回転出力部材の回転に対して進角させ、前
   記回転出力部材の各一回転の残りの他の部分の間
   で前記吸気カム及び前記排気カムを前記回転出力
   部材の回転に対して遅角させ、前記一つの部分と
   前記他の部分とのほぼ境界で前記吸気カム及び前
   記排気カムの回転を前記回転出力部材の回転に対
   して同期させるように前記回転出力部材の回転を
   前記カム軸装置に伝達するように構成された前記
   中間部材とを備えており、前記偏心手段が前記回
   転出力部材を前記カム軸装置に対して相対的に偏
   心させる場合に、前記吸気カムは、前記吸気弁の
   開放が前記一つの部分の時に生起されると共に前
   記吸気弁の閉鎖が前記他の部分の時に生起される
   ように前記カム軸装置に担持されており、前記排
   気カムは、前記排気弁の開放が前記一つの部分の
   時に生起されると共に前記排気弁の閉鎖が前記一
   つの部分と前記他方の部分とのほぼ境界において
   生起されるように前記カム軸装置に担持されてい
   る内燃機関。 ８ 前記カム軸装置は固定軸線のまわりに回転す
   るように構成されており、前記中間部材は、前記
   固定軸線に実質的に平行な軸線のまわりに回転す
   るロータを含む特許請求の範囲第７項に記載の機
   関。 ９ 前記ロータが当該ロータの軸線に垂直な方向
   に可動であり、前記偏心手段が、前記ロータを前
   記垂直な方向に移動させる移動手段を含む特許請
   求の範囲第８項に記載の機関。 １０ 前記偏心手段がクランク状型式の偏心リン
   クを含み、前記偏心リンクは、一端が前記ロータ
   に枢着されると共に他端が前記カム軸装置に枢着
   された腕を含む特許請求の範囲第９項に記載の機
   関。 １１ 前記カム軸装置が、前記吸気カムと前記排
   気カムとを担持する単一のカム軸を含む特許請求
   の範囲第７項から第１０項のいずれか一項に記載
   の機関。 １２ 前記カム軸装置は、前記排気カムを担持す
   る第１のカム軸と、この第１のカム軸に歯車、チ
   エーン又は歯付ベルトで機械的に連結されている
   と共に前記吸気カムを担持する第２のカム軸とを
   含む特許請求の範囲第７項から第１０項のいずれ
   か一項に記載の機関。