JPH094428A - 可変バルブタイミング・リフト機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】内燃機関の可変バルブタイミング機構に関し、
高速回転性能に優れ、機構信頼性に優れた機構を提供す
る。 【構成】２つの吸気バルブ１又は排気バルブに対し、２
つの低速用ロッカーアーム４と１つの高速用ロッカーア
ーム７とを配置する。これらのロッカーアームは、夫々
低速用と高速用の２種類の専用のカム駒によって駆動さ
れる。ロッカーシャフト９内部に、３つのロッカーアー
ムを連動又は独立作動する変速用シャフト１０を組み込
む。更にロッカーアームの表面から、シャフト中心軸に
向けて、接続体１２，１３を貫通させる。変速用シャフ
トを、ロッカーシャフト内部でスライドする。この結
果、変速用シャフトの表面に設定した２種類のゲート１
５〜１７と、接続体との相互作用により、吸気バルブ又
は排気バルブの開閉タイミングが、低速用と高速用とに
２段切り替えされる。

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、エンジンの低速回転時と高速回転時と
で切り替えることにより、低速回転での高トルクと高速
回転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替え機構で切り替
えようとする機構である。 【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、低速用
と高速用のロッカーアームを切り替える際に、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欠点
を克服するために、低速用と高速用のロッカーアームの
切り替え機構を、油圧を介さない純粋の機械式のものに
した。図１、図２は、本発明の、吸気側もしくは排気側
どちらか一方の２バルブ分のパーツリスト。図３は、本
発明の、吸気側もしく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、それぞれのロッカーアームの直上
には、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）とが存在する。こ
こまでは、従来の同種の機構と同じ部分である。これか
らが本発明の独自の部分である。ロッカーシャフト
（９）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（１０）と介在シャフト
（１１）とが組み込まれている。このうちの変速用シャ
フト（１０）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（１０）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（１０）
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（１６）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（１７）である。接
続体用共用ゲート（１６）は２つの機能を果たす。１つ
には、接続体を受け止めて、ロッカーアームと変速用シ
ャフト（１０）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（１０）のスライド時に、接続体が
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（１７）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（１３）の作動に対して、「遊び」
のスペースを提供し、高速用接続体（１３）と変速用シ
ャフト（１０）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（１２）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（１３）である。以上が、本発明の基本的構成であ
る。 【０００５】 【作用】次に図５と図６を参照してほしい。これは、図
１または図２で示された部品群が、実際に汲み込まれて
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。図５では、変速用シャフト
（１０）は、ちょうど高速用接続体用ゲート（１７）
が、高速用接続体（１３）の位置に一致するように位置
しているのがわかる。変速用シャフト（１０）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（１３）の動作は、高
速用接続体用ゲート（１７）の中を動くだけとなり、変
速用シャフト（１０）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（１０）は、図の
左側にスライドしている。この結果、高速用接続体（１
３）と低速用接続体（１２）とは、図の横向きのゲー
ト、すなわち接続体用共用ゲート（１６）の中に、横一
列に並ぶことになる。当然のこととして、高速用ロッカ
ーアーム（７）につながれた高速用接続体（１３）の動
きは、変速用シャフト（１０）を介して、低速用接続体
（１２）にも伝わることとなる。この結果、高速用ロッ
カーアーム（７）と低速用ロッカーアーム（４）とが、
相互に連動して動くようになる。最終的に、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）の支配下に置かれ、高速カムプ
ロフィールで開閉することとなる。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ＤＯＨＣ４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（１０）や介在シャフト（１１）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）の両端からプッ
シュロッド（１８）を使って制御している。この結果、
何気筒のエンジンでも、合計４つのプッシュロッド作動
機（１９）を使って変速することができるわけである。
またここから、今まで不明だった介在シャフト（１１）
の機能が明らかになる。すなわち、介在シャフト（１
１）は、プッシュロッド（１８）によるスライドの力を
隣接する変速用シャフト（１０）に伝える一方で、隣り
合う変速用シャフト（１０）の動きが相互に連動してし
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、本発明の別の実施例を示す、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の場合とは異なり、
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を、油圧を利用しないで、純粋に
機械的に切り替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変速することが可能になっ
た。また機構的にも、より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
か一方のバルブ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７】本発明の４気筒分のロッカーアームおよびロッ
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８】本発明の４気筒分のロッカーアームおよびロッ
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）変速用シャフト （１１）介在シャフト （１２）低速用接続体 （１３）高速用接続体 （１４）介在シャフト用接続体 （１５）接続体用連絡用ゲート （１６）接続体用共用ゲート （１７）高速用接続体用ゲート （１８）プッシュロッド （１９）プッシュロッド作動機

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【手続補正書】 【提出日】平成７年８月２３日 【手続補正１】 【補正対象書類名】図面 【補正対象項目名】図１ 【補正方法】変更 【補正内容】 【図１】

Claims (1)

1. 【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、ロッカーシ
   ャフト（９）と同じ中空・円筒形状で、直径がロッカー
   シャフト（９）より一まわり小さい変速用シャフト（１
   ０）と介在シャフト（１１）とが存在する。 （ホ）各ロッカーアームの回転軸部分には、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（１０）の中心軸に向かって貫通する形で、接
   続体が存在する。このうち、低速用ロッカーアーム
   （４）に位置するものを低速用接続体（１２）とし、高
   速用ロッカーアーム（７）に位置するものを高速用接続
   体（１３）とする。また、ロッカーシャフト（９）から
   介在シャフト（１１）の中心軸に向けて存在する接続体
   を、介在シャフト用接続体（１４）とする。 （チ）ロッカーシャフト（９）の表面には、接続体がロ
   ッカーシャフト（９）の内部の部品と連動して様々な動
   きをするのを妨げないために、接続体用連絡用ゲート
   （１５）が設定される。 （リ）変速用シャフト（１０）の表面には、接続体の位
   置に対応した、接続体用共用ゲート（１６）が、シャフ
   トの中心軸の方向と平行に設定される。このゲートは、
   接続体の直径と同じ幅を持ち、接続体と変速用シャフト
   （１０）とが同調して作動するための機能を果たすと同
   時に、変速用シャフト（１０）が変速時にスライドする
   際に、接続体がそのスライドを妨げないようにするため
   の機能も有する。 （ヌ）変速用シャフト（１０）の表面には、高速用接続
   体（１３）の位置に対応した、高速用接続体用ゲート
   （１７）が設定される。このゲートは三角形をしてお
   り、エンジンが低速回転であるときに、高速用接続体
   （１３）と変速用シャフト（１０）とが、相互に独立し
   て作動するように機能する。 （ル）エンジンが低速回転である時には、変速用シャフ
   ト（１０）は、高速用接続体用ゲート（１７）と高速用
   接続体（１３）との位置が、一致するように位置する。
   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。この結
   果、吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）は、低速
   カムプロフィールによって開閉する。 （ヲ）エンジンが高速回転である時には、変速用シャフ
   ト（１０）がスライドし、高速用接続体用ゲート（１
   ７）と高速用接続体（１３）との位置が、ずれる。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、相互に連動して作動する。この結果、
   吸気バルブ（１）または排気バルブ（２）は高速カムプ
   ロフィールで開閉する。 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。