JPS59500002A - ４サイクルエンジン用の調節可能デイストリビユ−シヨン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ４サイクルエンジン用の調節可能ディストリビューション装置 この発明はディストリビューション用バルブの開口時間及び押し上は方法に変化 をもたせることが出来る内燃機関用の装置についてである。この調節可能性を備 えだバルブの機械制御が特許の対象となるのだが、主要特色に非常な制約がある ため実用化には至っていない。

この機構は主としてコネクティングロッド装置により動く。

これから由来する不都合が本発明の図（１）の応用例からはっきりとする。

このバルブ調節は、スプリングによりその引戻し操作が行われ、調節の為て設け られた静止カム５の全部もしくは一部、を使用することによりなされる。

クランクシャフト２のショートコネクテイングロット１により動かされ、静止カ ム５の外周面上を往復する様に設計されたローラー４がバルブ６を動かすレバー ３に運動を伝える。

往復運動の幅は一定で、静止カム５の外周面の有効部分は非有効部分と逆の変化 をする。

バルブ開閉の法則は、大体において、対照的である。

静止カム５の位置は、ここでは、バルブ６の最大押上は開口時間に相当する位置 を示している。図の実線で描２ かれたショートコネクティングロッド１、ローラー４、レバー３、バルブ６、ス プリング７はハルプロ最大押上げ状態を示し、点線はハルプロの開口初期と閉鎖 末期を示す。バルブ６運動のレンジは１．５０度である。これは半分の速度でま わるクランクシャフト２を持っ４サイクル内燃機関に於て３００ＤＶ以上のカム の角度を意味する。（ＤＶとは、クランクシャフトっ捷りエンジンアウトプット シャフトにおける角度）。これ稈長時間のハルプロ開日時間は、スポーツカーエ ンジンにしか使用されず、例えば下記の様な調節となる。

吸気開口先立ち度−４５ＤＶ（アドバンストインティクオープニング） 吸気閉鎖おくれ度＝７５ＤＶ（ディレイドインティククロージング） だからハルプロ最大開口時間用にさえ、クランクシャフト２の半分以下の行程で 充分である。

静止カム５の外周面の使用により起る制約をも考慮するとクランクシャフト２の 行程とそ、ｈ［対応する往復運動幅は両方共太きすぎ、具体化に際して必要空間 が大きすぎることから極めてコンパクトにできている現代エンジンには、不適切 である。

他方、あるドイツの特許にはふたつのカムよりなる機構のものがあり、そこでは ひとつのカムが他の回転カムてより往復運動をする。その調節はドライビングカ ムの中心をずらして行われ、これによりバルブを動かすレバーに対して往復カム を相対的に回転させて行われる。

このドライビングカムの中心移動たよる調節は、吸排。

気用単−カムシャフトの使用を不可能にし更に具体化に際しては過大な空間が必 要になることが殊に問題である。

これに対して本発明は殊にこれらの不都合を取除き、２個のカムを有する運動連 釧原理に基づき考案されたバルブ制御機構によって当初の目的を達成した。この 機構では、軸固定回転ドライビングカムが第一次往復不変運動をレシプロケイテ ィラドオシレイティングアーム（往復・旋回アーム）に伝え、そこから適切な手 段で、バルブ押し上げ第二次運動カムの外周の全部あるいは一部を使用すること が可能になる。又押し上げカムの方式には、本発明の各々の実施態様によりロッ キング・往復・静止がある。行き運動ともどり運動である往復運動の不変法則は 厳密て左右対称的であるか又は、非常に異っている場合が有り得る。つまりこの 事がらバルブ開口時、閉鎖時は、それぞれ左右対称的であるか明確に非対称的で ある。

バルブの大変短時間の開口の時はディストリビューション部分への大きな負担を 避けるだめ、バルブ最大押上げを制限するのが望ましい。充分なバルブ開口時間 がある時は最大押上げを保つか、それを非常にゆっくりと変えることで基本的知 は運動行程を増加することができる。

本発明は、第一次往復運動法則に最大の選択可能性をもたせる。その幅は最少限 におさえられ最大開口時間では、バルブ押上げ運動の第二カムにより完全に利用 される。

この有利な特性は回転ドライビングカムの非有効部分に対応する往復運動の停止 帯の存在からくるものである。

こうしてこの装置のかさばりは大巾に縮少される。とりわけ往復運動法則て付与 された自由性がバルブ押上げ第二次運動カムトレースを容易にすることも銘記し よう。

つまりドライビングカムシャフトの回転軸を固定しておくことによりそこから吸 気及び排気バルブをコントロールし、こうしてオーバーヘッド単一カムシャフト の通常デイストリピ、ニージョンエンジンの空間利用の節約ができる。第一次往 復運動がもとになる回転ドライビングカムは一方方向或いは三方方向の関係をつ くりだす。

一方方向関係の場合往復運動のリターン操作は０・とつ或いは複数のスプリング による弾性のあるリターン力罠より行われる。そのスプリングが、バルブを同時 復帰させるという応用例もある。

この発明の各種の実施態様に合せられたスプリングは場合により圧縮・ひっばり 　おり捷げ・ねじれという形になる。

最も一般的な実用化にはドライビングカムがカムディスクという形態をとる。

三方方向関係ではリターンカムディスクが一般に往復運動のもどり操作を行う。

たとえば、溝型カムの使用はその機械加工からくる不都合があるので避けた方が 良い。

前述したカムディスクとの接触は、相応しい外周面を有するシュー１２　ｂｉｓ 又は枠３７、又はカム上を滑らずに回転出来るローラー１２の介在により行われ る。

エンジン内仕様にのっとり、本発明はバルブを動かすカムの反動を受けるために 、任意にリフター３８、レバー３、ロッカー１９−３２、ロッカアーム２０、バ ルブ０とカムシャフトを引き離す時は図（２）　（３）に示されている様にブツ シュロッド１８を使用する。

この発明の他の利点及び諸実施態様、その種類は参考までに言うと無制限である のだが、参照番号付きで以下の添付の図面に示される。

図（５）は本発明の第一の実施態様の主断面図を示す。

図（４）と（６）は本発明の第一の実施態様の左右両側面。

図（７）と（８）−は調節用ローラーと耐摩耗シュー装備の回転軸を示す。

図（２）と（３）はブツシュロッド１８の介在によりカムシャフトがバルブから 引き離されたという本発明の第一実施態様の応用例ふたつを示す。図（２）では ブツシュロッドが応用例装置の上部バルブ付近の頭部に置かれている。逆に図（ ３）ではブツシュロッド１８は応用例装置の下部、っまりバルブから離れたカム シャフトの近くに置かれている。

図００は本発明の第二実施態様の主断面図を示す。

図（９）と（ｌ］）は本発明の第二実施態様の左右両ＩＩ！１１面図。

図０■は本発明の第三実施態様の主断面図を示す。　′図０■と０→は本発明の 第三実施態様の左右側面図。

図００は本発明の第四実施態様の主断面図を示す。

図００は本発明の第四実施態様の右側面図で矢印Ａで目じるしを付けた面て沿っ た断面ＡＡを表わすとともにその観察方向を示す。

図αカは本発明の第四実施態様の上面図を示す。

図０８）０１（イ）（ハ）は本発明の第一、第二、第三、第四実施態様の図式化 である。

図（４）　（５）　（６）に示された本発明の第一態様では、バルブ６押上げ運 動カム９は旋回往復運動軸１４を中心として動かされるが、これはカムディスク １０とリターンカムディスク１１の回転運動の転換されたものである。ローラー ８がカム９から押上げ運動を受け、その軸１３でこの運動を、バルブを動かすレ バー３へと伝える。

往復カム９の非有効部分とローラー８の軸１３に接するレバー・３上部はバルブ ６閉鎖時に中心が軸１４と一致する円形カーブを描く。

レバー３のＵ字型外周面はローラー８の側面を支える。

調節は軸１４を中心にした回転によりローラー８の位置を様々に変えることによ り行われる。ローラー８の各位置はバルブ６運動法則と一致する。

この実施態様に於てはローラー８の軸１３のサポートアーム１５はクランクコツ タービン１６によりコントロールシャフト１４と一体化されている。ここではバ ルブ６は常に閉鎖状態で示されているが、しかしローラー８上昇運動中にはアー ム１５に機械加工された誘導溝−この溝は一般的に軸１４に対して放射状である ーに沿って軸１３の両端が動く。

軸１３は前述した溝にはめこまれる部分で、二千行面（平面）により切断された 形を呈しこの接触面での不都合さを軽減すると同時に軸１３の側面位置も保持さ れる。

軸１３とレバ−３上部との接触による制約を縮少するために通常の方法で、前述 接触部位での軸１３下方のカーブ半径をある限界内で増加することは可能である 。

その意味で耐久力試験による最大信頼性研究の結果、耐摩耗シュー１７付きの軸 １３という応用例は十分に満足の行く動きをすることが観察され、それが図（７ ）　（８）に示されている。

１３と３の構成部品は耐摩耗シュー面と同じカーブ半径を持つ。

従って、シュー１７は円形カーブ型の２つのサポート面からなり、その周囲で２ 種類の回転が、つ捷りひとつは軸１３の樋溝内、もう０・とつはレバ−３上部で 同時にハルプロ押上げ期間中て行われる。

その中央部分ではシュー１７にはローラー８通過に必要な切り込みが設けである 。

この中央部分の設計はローラー８の介在によるシュー１７の横手位置維持を可能 にする。

一方図（８）に示された本発明第一実施態様の応用例によればカム９の往復運動 は同一直線方向に行われる。つまリドライビングカムディスク１０がこの往復運 動を行い、らせん形スプリングがもどり運動を行う。

往復カム９の非有効部分もレバ−３上部も、バルブ６閉鎖中は同一直線方向で平 行している。

調節ローラー８はこの誘導滑り溝１５を動かしながらこの同一直線方向に置かれ る。

図（９）　０００υはハルプロ押上げ運動カム２３とそのサポートレバー３がハ ルプロを動かす軸２５を中心として回転するという本発明第二実施態様を示して いる。

ドライビングカムディスク１０がレジ７０ロケイテイツドオシレイテイングアー ム２６の介在によりロッキング式カム２３を動かす。

ねじりスプリング２１が第一次往復運動に従うレシプロケイティラドオシレイテ ィングアーム２６の軸１４を中心としたリターン運動を行う。

レシプ旧ケイテイツドオシレイテイングアーム２６の両端の接触は、一方は先導 カムディスク側のローラー１２もう一方は、ロッキング方式カム側２３にあるロ ーラー２２の介在により行われる。

サポートレバ−３上部はロッキング方式カム２３の非有効部分と共に同心円カー ブ輪郭になっており、その中心はレシプロケイティラドオシレイティングアーム ２６のオシレイティング軸１４とハルプロ閉鎖時に一致する。

調節はかみ合ぜ歯車状のコントロールシャフト２５がサポートレバ−３上部上で 回転することにより、ロッキング方式カム２３が除々に動かされ、行われる。こ の型の組合せはバルブ押上げ期間中サポートレバー７３」−にロッキング式カム のどんな相対運動も及ぼさない。

サポートレバー３はオシレイティング軸２５側に一定巾のロッキング式カム２３ の側面誘導をするヨークを備えている。このヨークへ進入するロッキング式カム ２３の部分は同様に一定の厚みを持つ。

実際、ロッキング式カムの背部と上部は同心円カーブ輪郭を持つ。

この様にしてヨークの端に設けられた横軸２４はサポートレバー３上のロッキン グ式カム２３を支える。

図０９）に示された本発明第二実施態様の応用測知よると、サポートレバ−３上 部と接触しているロッキングカム２３の背部と、」一部と非有効部分とは同一直 線方向にある。

バルブ閉鎖時にロッキング方式カムの非有効部分がつくり出す直線方向に沿って ローラー２２はロッキング式カム２３を動かす。

カムディスク１０がローラー２２の往復同一直線方向の往復運動を行い、もどり 運動はらせん形スプリングが行う。

図０２１０３　（１４）により示された本発明第三実施態様ではバルブ６押上げ 第二次運動の静止カム３１とレバ−３上部の間をローラー２８−２９が通る。

この為てはローラー２８−２９は軸１４を中心として、カムディスク１０とリタ ーンカムディスク１１により伝達される第一次往復旋回運動をするレシプロケイ ティラドオシレイティングアーム３０により動がされる。ローラー２８−２９の 上昇運動中に軸１３０両端は一般にレシプロケイティラドオシレイティングアー ム３ｏ上に機械加工さね、た溝に沿って軸１４がらみて放射状に動く。

軸１３の両端には前述した溝との接触上の制約を減らすだめの平面を設け、その 平面が軸１３の側面を形成する。

静止カム３１の非有効面とレバ−３上部はバルブ閉鎖時にその中心がオシレイテ ィング軸１４と一致する円形カーブを形成する。

クランクコツタービンがオシレイティングシャフト１４と静止カム３１を結びつ ける。

調節は静止カム３１の回転により様々な位置を取るコントロールシャフト１４に よりなされる。

静止カム３１の各位置にハルプロの運動法則は一致する。単体的ローラー２８− ２９の使用は、静止カム３１とレバー３間の圧縮さね−だ同時接触により引き起 される滑りのために良好な表面状態をつくれない。

この問題解決のため、ローラー２８−２９は以下、三様の回転からなる。つまり 中央ローラー２９はレバー３のみを移動し両端の２つの同形のローラー２８は静 止カム３１上を回転する。

中央ローラー２９が他のローラー２８よりも太きい直径を持つので、レバー３と 他のローラー２８とは決して接触しない。この様にして常に微妙なレバー３の側 面位置に対しては特別な配慮なしですむ様になる。

静止カム３１はローラー２９通過に必要な中央切り込みを備えている。

図翰に示された本発明の第三実施態様応用例によると、往復同一直線方向が、カ ムディスク１０とリターンスプリング２１により動かされる誘導部位３０の介在 でローラー２８−２９に伝えられる。

従ってハルプロ閉鎖期間中は静止カム３１、非有効部分とレバ−３上部は同一直 線方向で平行位置にある。

調節はこの同一直線方向に沿って静止カム３１を移動することにより行われる。

本発明第三実施態様では、静止友ム３１と往復カム２８−２９の役割を入れ替え ると正に対称的に往復カム９使用の本発明第一実施態様になることを指摘してお こう。

図ＱＦ９　Ｑ傍０７）はプラネタリ−ユニットにより往復カム９運動をずらすこ とにより変化をもたらす本発明第四実施態様を示している。

往復カム９がバルブ６を動かすロッカー３２のローラー３３を動かす。

往復カム９と接触ローラー３３の役割が入れ替えられてもよいととは自明の理で ある。その場合ロッキング式でロッカー３２後方が機械加工されたカムはカム９ と同様に軸１４ｆｆ：中心として旋回往復運動をするローラーにより動かされる 。

ここに示されたプラネタリ−ユニット組立体では、作動はシャフト１４内に刻ま れたセンターピニオンにより行われ、それを中心としてユニットキャリアー９と 外部セクタギア３４が旋回する。

外部セクタギア３４に、２個のローラー１２の接触によりカムディスク１０とリ ターンカムディスク１１の第一次往復運動が伝えられ、外部セクタギア３４によ りその運動が更に、ユニットキャリアーの役割を果す往復カムと連繋したプラネ ットギア−３５に伝達される。

軸３６を中心に往復回転運動が行われる時、プラネットギア３５は不動の状態に あるコントロールシャフトに係合しそれを中心として旋回往復運動がユニットキ ャリア９に伝えられる。

コントロールシャフト１４回転は、旋回部分３４と接触ローラー３３に対して、 ユニットキャリアー９をずらすプラネットギア３５の補足回転と一致する。この 様に各々のコントロールシャツ８１４位置はハルプロの種々の押上げ法則と一致 する。

プラネットユニットの特性によりコントロール用、入力用、出力用としてそれぞ れ外部セクタギア３４、ユニットキャリア９、シャフトセンターピニオン１４を 任意に選択することができる。その組合せ可能性は下表の如く大項目となり、各 略号はＳＥ：、Ｍ部セクタキア、ＰＴ：ユニットキャリア、ＰＣセンタピニオン を意味する。

この表の第一行目は図０υｏｅｉ　（＋７）に示された実施態様を示す。本発明 の第４実施態様図（ハ）では、ユニットキャリアカム９、レバー３４の運動は往 復同一直線方向運動である。カムディスク１０とカウンタカムディスク１１は枠 ３７の介在によりレバー３４に第一次往復同一直線方向運動を伝える。

非有効部分が同一直線方向になる往復カムはりフタ−３８によりハルフロに作用 する。

調節はプラネットギヤ−３５によってユニットキャリアカム９をずらすコントロ ール歯板１４を移動させることにより行われる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関用のバルブ開閉装置で開閉時間変化及び押し上げ変化を可能とする もので、押し上げカムの外周面全部あるいは一部の使用に基づき、そしてふたつ のカムの運動連鎖として、 レシプロケイティラドオシレイティングアームに第一次往復不変運動を伝える軸 固定回転ドライビングカムと、レシプロケイティラドオシレイティングアームに より動かされるバルブ押し上げの第二次運動カムで本発明の実施態様てより静止 型、往復型、ロッキング型であり得るカムと、 レシプロケイティラドオシレイティングアームとバルブとの間に位置する、押し 上げカム外周面の全体あるいは一部の利用を可能にするコントロール手段で、押 し上げカムとその外周面で接触する構成要素との間に相対移動を生ず、るものと 、 からなることを特徴とするバルブ開閉装置。 ２　請求の範囲第１項によるバルブ開閉装置で固定軸回転ドライビングカムが第 一次往復不変運動をレシプロケイティラドオシレイティングアームに伝え、単一 カムディスクによる一方方向関係で、この関係のもどり運動は弾性力により為さ れ、ある応用例では、バルブを同時に復帰させるものと、 ツインカムディスクによる三方方向関係で、この関係は、ひとつのカムが往運動 をそしてリターンカムがもどり運動を行うものと、 を創成することに特徴を有するバルブ開閉装置。 ３　請求の範囲第１、第２項によるバルブ開閉装置で、運動連鎖機構内にブツシ ュロッドを介在させることによりバルブとカムシャフト間に距離を設けることが 可能になると七を特徴とするバルブ開閉装置。 ４　請求の範囲第１、第２、第３項によるバルブ開閉装置で往復カム利用装置で 前述バルブ押上げカムとレシプロケイティラドオシレイティングアームが一体化 していることを特徴とするバルブ開閉装置。 ５　請求の範囲第４項によるバルブ開閉装置で、その応用例に於ては、往復カム の非有効成分と平行な方向に於て該往復カムと接触しているローラ軸の両端のと ころに誘導滑り溝が設けられるように構成され、又一方面線方向の滑り溝の場合 にはそれの方向が該往復カムの該非有効成分、に対し垂直であり得るものである ことを特徴とするバルブ開閉装置。 ６　請求の範囲第４、第５項によるバルブ開閉装置で往復カムの非有効部分とロ ーラー軸と接しているレバー、ロッカー、リフターがバルブ閉鎖時に平行になる ことを特徴とするバルブ開閉装置。 ７　請求の範囲第５及び第６項によるバルブ開閉装置で、ローラー軸が、 軸の側面維持と拘束の軽減を同時に行う同一直線方向の誘導溝に於ける軸両端の 平面と、 レバー、ロッカーあるいはりフタ−の接触位置に於て拘束を軽減するのに１適切 な外周面、あるいは耐摩耗シューヲ包含し、このシューは一方で、その両端部に 於て円形カーブ状の二支持面を有し、その面を中心としてバルブ押し上げ時てロ ーラ軸の樋溝の中で起る回転を、レバー、ロッカー、又はリフターとの接触面で 起る回転との２種類の回転が生じ、又他方でその中央部に於ては、ローラー通過 用の切り込みと、レバー、ロッカーあるいはりフタ−のＵ字型外周面によって自 身の側面位置維持が為されているところのローラーによりシューの側面位置維持 がなされているものであることを特徴とするバルブ開閉装置。 ８　請求の範囲第１、第２、及び第３項によるロッキング方式カム装置で応用例 がレバーあるいはサポートロッカー上に様々にロッキングカムを動かすことによ り得られるこ、とを特徴とする装置。 ９　請求の範囲第８項による装置でレシプロケイティラドオシレイティングアー ムがロッキング方式カムの厚みが一定な非有効部分によりバルブ閉鎖時に定める 方向と平行な方向に従って第一次往復運動により動かされること及び該アームは ロッキングカムを動かすローラーを包含することを特徴とする装置。 １０　請求の範囲第８項による装置でレバー上かあるいはロッカサポート上のロ ッキング式カムの移動が歯車かみ合せでオシレイティングシャフトによりコント ロールされることに特徴を有する装置。 ↓１　請求の範囲第８項による装置で横軸をその端に備え、その位置ではｄ］と 厚みが一定のロッキング式カムの維持と側面誘導を行う、ヨークをオシレイティ ング軸の側に持つロッカーサポート又はレバーに特徴を有する装置。 １２　請求の範囲第１、第２、第３項による静止カム装置でレシプロケイティラ ドオシレイティングアームが往復ローラーを静止カムの非有効部分て平行な方向 に動かし、又滑り溝が一方直線方向の場合は静止カムの非有効部分の方向に対し て垂直であり得るすべり溝を使用してそのローラーを誘導することに特徴を有す る装置。 １３　請求の範囲第１２項による装置で調節静止カムの非有効部分と往復ローラ ーと接触しているリフターないしロッカーあるいはレバーの外周とがバルブ閉鎖 時ｒ平行てなることに特命を有する装置。 １４　請求の範囲第１２、第１３項による装置で往復ローラーが、 軸の側面位置維持と拘束の軽減を同時に果たす誘導滑り溝の箇所で両端に平面を 持つ軸と、 回転装置をなす三要素でニレバー、ロッカー、又はリフター上のみを滑る中央ロ ーラーと、それより直径の小さい両端にある同形のふたつのローラーでこれらは 中央部に中央ローラー通過用の切り込みを有する静止カム上を回転するものと、 から構成されていることを特徴とする装置。 １５　請求の範囲第１、第２、第３項による装置で、その応用方法が往復運動を ずらせることにあり、このずれがプラネタリ−ユニット使用により得られる装置 で、又このプラネタリ−ユニットの特性は、外部セクターギヤー、ユニットキャ リア、又はセンターピニオンをそれぞれ調節としてか又は、レシプロケイティラ ドオンレイティングアームの第一次往復運動入力としてか、あるいはプラネタリ −ユニットにコントロールされ、下記の箇所に伝達され、る往復運動の出力とし て任意に採用することを可能にするものであり、こ＼に出力伝達先は、レバー、 ロッカー又はリフターの介在によりバルブに作用するカム、 リフト上部に機械加工されているかあるいはロッキングカム方式カムの場合には 、レバー上か、ロッカー上に機械加工、されているバルブ押上げレバーの第二次 運動カムに作用するローラー、 であることを特徴とする装置。