JPH0849515A - 可変バルブタイミング機構 - 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、
従来型の同種の機構よりも、高速回転性能に優れ、かつ
機構信頼性の高い機構を提供する。 【構成】２つの吸排気バルブ４に対して、２つの低速用
ロッカーアーム５と１つの高速用ロッカーアーム８とを
配置する。ロッカーアームシャフトの内部を３層構造と
し、そのうち表面の２層、第２ロッカーアームシャフト
１４、接続分離用シャフト１８及び介在シャフト１９だ
けをスライドする機構とする。更に、ロッカーアームの
表面から、これ等の機構の中心軸に向けて、接続体２１
を貫通させ、スライド層をスライドさせる。この結果、
ロッカーアームシャフト表層に設定した２種類のスリッ
ト１７，２０，２２と、接続体との相互作用により、吸
排気バルブの開閉タイミングを、低速用と高速用とに、
２段切り替えする。

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、吸排気
バルブ（１９）の開閉タイミングを、低速回転時と高速
回転時とで切り換える事により、低速での高トルクと、
高速での高出力とを、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、本田技研工業の
ＶＴＥＣや、スズキのＶＣエンジン、あるいは、富士重
工やイギリスのロータス社の可変バルブタイミング機構
である。これらの技術に共通するのは、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（６）とを同一のカムシャフト（９）上に配置
し、これを切り換え機構できりかえることにより、バル
ブタイミングを可変させている点である。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの機
構には、共通する問題があった。それは、カムプロフィ
ールの切り替え機構が、ロッカーアーム（１０）内に存
在し、ロッカーアーム（１０）を重くしているという問
題である。これは当然、エンジンの高速回転性能を悪化
させる。また、この問題を持たないスズキのＶＣエンジ
ンも、カムプロフィールの切り替え機構が、大掛かりす
ぎて、切り替えにタイムラグがあるという問題があっ
た。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明においては、従来
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、カムプロフィールの切り替え機構を、
ロッカーアームシャフト（１１）の内部に組み込むこと
にした。図７は、本発明の部品構成を示した図である。
この図からもわかるように、本発明においては、通常
は、１層の中空シャフト形状であるロッカーアームシャ
フト（１１）が、３層から形成されている。中心に来る
のが、第１ロッカーアームシャフト（１２）、第２層を
形成するのが、第２ロッカーアームシャフト（１４）、
そして表層を形成するのが、接続・分離用シャフト（１
８）と介在シャフト（１９）である。このうち、第１ロ
ッカーアームシャフト（１２）は、ロッカーアームシャ
フト（１１）全体を支える役割を果たす。その表面に
は、２種類のスリットが設定されている。図７におい
て、接続体（１０）の位置に対応して、３本のスリット
が、シャフトの円周方向に設定されている。これが、位
置決め用スリット（１３）である。その役割は、ロッカ
ーアームシャフト（１１）の表層と第２層がスライドす
る際に、３つのロッカーアーム（１０）が、同時にスラ
イドすることを防ぐ役割を果たす。また、図７におい
て、１本のスリットが、シャフトの中心軸の方向に平行
して設定されている。これが介在シャフト用スライド用
スリット（１５）である。その役目は、ロッカーアーム
（１０）の回転時に、第２ロッカーアームシャフト（１
４）と介在シャフト（１９）とが、同時に回転すること
を防ぐと同時に、これ等のシャフトがスライドする際
に、そのスライドを妨げないための機能を有する。次に
述べたいのが、第２ロッカーアームシャフト（１４）の
機能である。このシャフトは、接続・分離用シャフト
（１８）と介在シャフト（１９）とを支える機能を果た
す。その表面には、窓型のスリットが、３つ設けられて
いるのが、図７からわかるはずである。これが、連絡用
スリット（１８）である。その機能は、接続体（１６）
によって、ロッカーアームシャフト（１１）の表層と第
１層とを連絡させるときに、その連絡用の窓となること
である。最後に述べたいのが、接続・分離用シャフト
（１８）と介在シャフト（１９）の機能である。接続・
分離用シャフト（１８）の表面には、特徴的な形をした
スリットが設定されているのがわかるはずである。この
スリットが、本発明の機能上の要となる部分である。接
続・分離用シャフト（１８）の中心軸に平行して走って
いる長いほうのスリットが、接続体用共用スリット（２
０）であり、また、三角形をしたスリットが、高速用接
続体用スリット（２１）である。接続体用共用スリット
（２０）は、２つの機能を果たす。１つには、接続体
（２１）を受け止めて、ロッカーアーム（１０）と接続
・分離用シャフト（１８）との回転を同調させる機能。
もう１つには、接続・分離用シャフト（１８）のスライ
ド時に、接続体（１６）がそのスライドを妨げないよう
にする機能である。また、高速用接続体用スリット（２
２）、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（２１）の
作動に対して、「遊び」のスペースを提供し、高速用接
続体（２１）と接続・分離用シャフト（１８）とが連動
してしまうことを防ぐ。そして、接続体（１６）であ
る。低速用ロッカーアーム（５）とロッカーアームシャ
フト（１１）内部との接続をするのが、低速用接続体
（２３）であり、高速用ロッカーアーム（８）とロッカ
ーアームシャフト（１１）内部との接続をするのが、高
速用接続体（２１）である。また、今度は、ロッカーア
ーム（１０）の説明に移ることにしたい。本発明におい
ては、２つの吸排気バルブ（４）にたいして、３つのロ
ッカーアーム（１０）が存在する。図７の両側２つのロ
ッカーアーム（１０）が低速用ロッカーアーム（５）で
ある。この低速用ロッカーアーム（５）は、１つの吸排
気バルブ（４）に対して、１つずつ割り当てられる。そ
して、その直上にある、低速カムプロフィールを有する
カム駒（３）によって駆動され、直接吸排気バルブ
（４）を開閉する。一方、図７で、両側２つの低速用ロ
ッカーアーム（５）の間に存在するのが、高速用ロッカ
ーアーム（８）である。この高速用ロッカーアーム
（７）は、図７のように２つの低速用ロッカーアーム
（５）に対して、１つずつ割り当てられる。そしてやは
り、その直上にある専用の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。ただし、直接的に
は、吸排気バルブ（４）を押さずに、動作吸収スプリン
グ（６）を押す。以上が、本発明の部品構成である。 【０００５】 【作用】次に図１から図６までを参照してほしい。これ
は、図７の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１、図３、図５は、エンジンが低速回転
である場合、図２、図４、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１、図３、図５
では、ロッカーアームシャフト（１１）の表層と第２層
は、接続・分離用シャフト（１８）上の三角形のスリッ
トの位置が、ちょうど高速用接続体（２１）の位置に、
一致するように位置しているのわかる。前述したよう
に、この三角形のスリットが、高速用接続体用スリット
（２２）である。このスリットが、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（８）につなが
れた高速用接続体（２１）の動作は、この高速用接続体
用スリット（２２）の中を、図の場合で言えば、上下に
動くだけとなる。この結果、高速用ロッカーアーム
（８）の動作は、接続・分離用シャフト（１８）には、
まったく伝えられない。当然、接続・分離用シャフト
（１８）と、低速用接続体（２３）を会して連動させら
れている低速用ロッカーアーム（５）もまた、高速用ロ
ッカーアーム（７）とは、独立して作動する。したがっ
て、吸排気バルブ（１９）は、低速カムプロフィールで
開閉することになる。また、図２、図４、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、ロッカーアームシャフト（１１）の表層と第２層
は、図の場合で言えば、左側にスライドしている。この
結果、高速用接続体（２１）の位置と一致していた、高
速用接続体用スリット（２２）の位置も、図の左側に移
動している。この結果、低速用接続体（２３）と高速用
接続体（２１）とは、図の横向きのスリット、すなわち
接続体用共用スリット（２０）の中に、横一列に並ぶこ
になった。当然のことにして、高速用接続体（２１）の
動作は、直接、接続・分離用シャフト（１６）に伝達さ
れることになる。つまり、図中での高速用接続体（２
１）の上下の動きは、そのまま接続・分離用シャフト
（１８）をも、上下に回転させるわけである。これは、
当然、同じ接続体用共用スリット（２０）に並んでい
る、低速用接続体（２３）にも、影響を与えることにな
る。すなわち、低速用接続体（２３）もまた、高速用接
続体（２１）に連動して動くようになる。そして最終的
には、高速用ロッカーアーム（８）と低速用ロッカーア
ーム（５）とが、相互に連動して動くようになる。この
結果、吸排気バルブ（４）は、直接には低速用ロッカー
アーム（５）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
ィールによって開閉することになる。以上が、本発明の
作動原理である。 【０００６】 【実施例】図１及び図２が、本発明の典型的な実施例と
言えるだろう。 【０００７】 【発明の効果】以上のように、本発明は、カムプロフィ
ールの切り替え機構をロッカーアームシャフト（１１）
の中に、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（１０）内に重く複雑な機構を有す
る従来の可変バルブタイミング機構にくらべて、より高
速回転に耐えられることを意味する。つまり、本発明
は、高速回転に耐え、信頼性の高い、かつローコスト
な、可変バルブタイミング機構を実現しうるであろう。

【図面の簡単な説明】 【図１】 ロッカーアームシャフト（１１）の表層とロ
ッカーアーム（１０）を示す図。エンジンが低速回転で
ある場合。 【図２】 ロッカーアームシャフト（１１）の表層とロ
ッカーアーム（１０）を示す図。エンジンが高速回転で
ある場合。 【図３】 ロッカーアームシャフト（１１）の第２層と
ロッカーアーム（１０）を示す図。エンジンが低速回転
である場合。 【図４】 ロッカーアームシャフト（１１）の第２層と
ロッカーアーム（１０）を示す図。エンジンが高速回転
である場合。 【図５】 ロッカーアームシャフト（１１）の中心層と
ロッカーアーム（１０）を示す図。エンジンが低速回転
である場合。 【図６】 ロッカーアームシャフト（１１）の中心層と
ロッカーアーム（１０）を示す図。エンジンが高速回転
である場合。 【図７】 本発明の部品構成を示す図。 【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、吸排気バルブ ５、低速用ロッカアーム ６、高速カムプロフィールを持つカム駒 ７、動作吸収スプリング ８、高速用ロッカーアーム ９、カムシャフト １０。ロッカーアーム １１、ロッカーアームシャフト １２、第１ロッカーアームシャフト １３、位置決め用スリット １４、第２オッカーアームシャフト １５、介在シャフト用スライド用スリット １６、接続体 １７、連絡用スリット １８、接続・分離用シャフト １９、介在シャフト ２０。接続体用共用スリット ２１、高速用接続体 ２２、高速用接続体用スリット ２３、低速用接続体

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、かつ直接吸排気バルブ（４）を押す、低速
   用ロッカーアーム（５）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（６）によっ
   て駆動され、かつ直接的には、動作吸収スプリング
   （７）を押す、高速用ロッカーアーム（８）が、２つの
   低速用ロッカーアーム（５）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（６）とは、同一のカム
   シャフト（９）上に存在する。また、その配置は、押す
   べきロッカーアーム（１０）の位置に対応する。 （ニ）ロッカーアームシャフト（１１）は、３層から構
   成される。中心に位置するのが第１ロッカーアームシャ
   フト（１２）である。この第１ロッカーアームシャフト
   （１２）には、ロッカーアーム（１０）の位置決めを目
   的とする、位置決め用スリット（１３）が、ロッカーア
   ーム（１４）１つに対して、１つずつ設定される。さら
   に、第２ロッカーアームシャフト（１５）が回転してし
   まう事を防ぐことを目的とする介在シャフト用スライド
   用スリット（１６）も、３つのロッカーアーム（１４）
   に対して、１つずつ設定される。 （ホ）ロッカーアームシャフト（１１）第２層に位置す
   るのが、第２ロッカーアームシャフト（１５）である。
   この第２ロッカーアームシャフト（１５）には、接続体
   （１７）が自由に作動するのを妨げないことを目的とす
   る、連絡用スリット（１８）が，ロッカーアーム（１
   ４）１つに対して、１つずつ設定される。 （ヘ）ロッカーアームシャフト（１１）の周辺層に位置
   するのが、接続・分離用シャフト（１９）と介在シャフ
   ト（２０）とである。 （ト）各ロッカーアーム（２０）の回転軸部分には、ロ
   ッカーアーム（２０）の表面から、ロッカーアームシャ
   フト（１１）の中心軸へ貫通する形で、接続体（１６）
   が存在する。 （チ）接続・分離用シャフト（１８）の表面には、接続
   体（１６）の位置に対応した、接続体用共用スリット
   （２０）が、シャフトの中心軸の方向と平行に設定され
   る。このスリットは、接続体（１６）の直径と同じ幅を
   持ち、接続体（１６）と接続・分離用シャフト（１８）
   とが、同調して作動するための機能を果たすと同時に、
   接続・分離用シャフト（１８）とそれに付随するシャフ
   トとがスライドする際に、接続体（１６）が、そのスラ
   イドを妨げないための機能も有する。 （リ）接続・分離用シャフト（１８）の表面には、高速
   用接続体（２１）の位置に対応した高速用接続体用スリ
   ット（２２）が、接続・分離用シャフト（１８）の表面
   の円周方向に沿って設定される。このスリットは、高速
   用接続体（２１）の直径と同じか、それ以上の幅を持
   ち、エンジンが低速回転であるときに、高速用接続体
   （２１）と接続・分離用シャフト（１６）とが、相互に
   独立して作動するように機能する。 （ヌ）エンジンが低速回転であるときには、ロッカーア
   ームシャフト（１１）のうち、表層と中間層とは、接続
   ・分離用シャフト（１８）上にある高速用接続体用スリ
   ット（２２）の位置が、高速用接続体（２１）の位置
   と、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（５）と高速用ロッカーアーム（８）とは、相
   互に独立して作動する。この結果、吸排気バルブ（４）
   は、低速カムプロフィールによって作動する。 （ル）エンジンが高速回転であるときには、ロッカーア
   ームシャフト（１１）のうち、表層と中間層とは、接続
   ・分離用シャフト（１８）上にある高速用接続体用スリ
   ット（２２）の位置が、高速用接続体（２２）の位置
   と、ずれるように位置する。この結果、低速用ロッカー
   アーム（５）と高速用ロッカーアーム（８）とは、相互
   に連動して作動する。この結果、吸排気バルブ（４）
   は、高速カムプロフィールによって作動する。 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。