(57)【要約】      （修正有）【課題】機関の運転状態に応じて弁のリフト時期、リフト時間及びリフト量を連続的に可変とする動弁機構。【解決手段】ロッカーアーム軸１０より離れた位置のロッカーアーム９部材の弁の位置と反対側の部位に、リンク２の一端を軸１により回転可能に軸支し、該リンク２の他端をリンク４の一端に軸３により回転可能に軸支する。軸３により連結されたリンク２とリンク４の折れ曲がり部分の外側に位置するリンク２部材にはカムスリッパ２１部を設け、カム１８が当接するようにカム軸１９をもうける。支持アーム取付軸７及び７−１を中心として支持アーム６及び６−１を、軸３を中心としてリンク４を、それぞれ支持軸５により拘束し同期して回動させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動支点より離れた位置のロッカーアーム部材の、弁の位置と反対側の部分に、リンク２の一端を軸１により回動自在に軸支する。
該リンク２の他端をもうひとつのリンク４の一端に軸３により回動自在に軸支する。
該もうひとつのリンク４の他端には支持軸を前記各軸と平行に、回動自在に軸支する。
該支持軸には支持アームの一端を固定する。
該支持アームの他端は支持アーム取付軸により、その軸心が前記リンク２ともうひとつのリンク４を軸支している軸３の軸心と同一になるように、さらにまた、揺動支点と軸１と軸３とで成す角度が４５度前後以上の鋭角を保持するように、シリンダーヘッド部材に回動自在に軸支する。
軸３により連結されたリンク２とリンク４の折れ曲がり部分の外側に位置するリンク２部材にはカムが当接可能のようにカムスリッパ部を設ける。
支持アーム取付軸を中心として支持アームを、軸３を中心としてリンク４を、それぞれ支持軸により拘束し同期して回動させることを特徴とする内燃機関の動弁機構。
【請求項２】
前記揺動支点と軸１と軸３とで成す角度が９０度以上１４５度前後の鈍角を保持するようにしたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項３】
前記リンク２に設けたカムスリッパの替わりに、軸３と同心にローラーカムフォロアーを設けて、該ローラーカムフォロアーにカムが当接ようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項４】
前記リンク２に設けたカムスリッパの替わりに、リンク４の一端に軸３と同心の円周面を有するカムスリッパを設けたことを特徴とする請求項１、請求項２記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項５】
前記軸３と同心の円周面を有するカムスリッパにおいて、最大リフト量が得られるリンク２とリンク４の折れ曲がり角度において、該カムスリッパ面と、当接しているカムのベース円との共通の接線方向でリンク４の先端方向にカムスリッパ面を延長したことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項６】
前記ロッカーアームとリンク２の連結に軸１を用いる替わりに、ピボットとピボット軸受を用いたことを特徴とする請求項１，請求項２，請求項３，請求項４，請求項５記載の内燃機関の動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】本発明は内燃機関の動弁機構に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】従来の４サイクル内燃機関の動弁機構は弁のリフト時期及びリフト時間及びリフト量が固定されたものが多く、この場合機関の必要とする吸気量はスロットルバルブにより調節されていた。
【０００３】また、可変式の動弁機構であってもカム軸の位相を変える開閉時期のみ可変とか、カムを複数個用いて運転状態に応じて切り替えるとかであって、特に吸気弁のリフト時期、リフト時間、リフト量を連続的に可変とするものがなかった。
【０００４】したがって、吸気量の調節はスロットルバルブにより行われ、低、中負荷時の実用運転域では吸気絞りによるポンピングロスが発生し機関の効率を低下させ、燃費の増大、二酸化炭素の発生量を増加させていた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】本発明は機関の運転状態によって、弁のリフト時期、リフト時間及び弁のリフト量を自在に可変とし、特に吸気弁に本発明を用いることにより吸気量を弁自体で調節することを可能とし、したがってスロットルバルブによる調節を不要とすることが出来るために、低、中負荷時のポンピングロスによるフリクションを低減することができる。
【０００６】その結果、機関の効率向上により燃費の向上、二酸化炭素の発生量を低減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】ロッカーアームを介して弁の開閉が行われる４サイクル機関の動弁機構において、該ロッカーアーム９の揺動支点より離れた位置のロッカーアーム９部材で、弁の位置する側と反対側にリンク２の一端を軸１により回動自在に軸支する。
【０００８】該リンク２の他端をリンク４の一端に軸３により回動自在に軸支する。
【０００９】揺動支点のロッカーアーム軸１０と軸１と軸３とで成す角度は４５度前後より１４５度前後までとし、なお前後とはプラス、マイナスそれぞれ３度の幅を有するものとする。
【００１０】リンク４の他端には軸３及び軸１と平行に支持軸５を回動自在に軸支する。
【００１１】リンク４の両側に位置するように、該支持軸５には支持アーム６及び６−１の一端を固定する。
【００１２】該支持アーム６及び６−１の他端は支持アーム取付軸７及び７−１により、その軸心が軸３の軸心と同一直線上になるようにシリンダーヘッド部材８に回動自在に軸支する。
【００１３】該支持アーム６−１の一端部分には、支持アーム取付軸７−１を中心とする半径を有する歯車１２を設け、制御モータ１４により駆動される歯車１３とかみ合わせる。
【００１４】制御モータ１４を作動させることにより支持アーム６及び６−１は支持アーム取付軸７及び７−１を中心に回動可能とし、同時にリンク４も軸３を中心に回動可能とする。
【００１５】そして、前記軸３により連結されたリンク２とリンク４の折れ曲がり部分の外側に位置するリンク２部材にはカムスリッパ２１部を設け、該カムスリッパ２１部にカム１８が当接するようにカム軸１９を設ける。
【００１６】以上のような構成のもと、カム１８のリフト量をリンク２とリンク４の折れ曲がり部分に伝達し、該折れ曲がり部分の移動量は支持軸５を中心としてリンク４を回動させ、同時にリンク２も回動させながら移動させる。
【００１７】該リンク２とリンク４の移動の和がロッカーアーム９に伝達するようにして弁が開閉可能となる。
【００１８】そして、支持アーム６及び６−１を支持アーム取付軸７及び７−１を中心として回動させることにより、軸３で連結したリンク２とリンク４との折れ曲がり角度を変化させる。
【００１９】折れ曲がり角度が小さいときはリンク２とリンク４の移動の和が大きく、ロッカーアーム９を介して弁のリフト量が増加しリフト時間が長くなる。
【００２０】折れ曲がり角度が大きいときは、リンク２とリンク４の移動の和が小さく、弁のリフト量とリフト時間は短くなる。
【００２１】したがって、支持アーム６及び６−１を連続的に回動させることで支持軸５の位置を変えることにより、弁のリフト量とリフト時間を連続的に可変とすることができる。
【００２２】特に吸気弁に本発明を用いることにより、出力調節のためのスロットルバルブを不要とすることが出来る。
【００２３】したがって、ポンピングロスを低減できることから、燃費向上、二酸化炭素発生量の低減の目的を達成できる。
【実施例】
【００２４】以下図面にしたがって実施例について述べれば、図１は本発明の実施例の立体図である。
【００２５】ロッカーアーム９の揺動支点であるロッカーアーム軸１０より離れたロッカーアーム部材の弁の位置する側の反対側、図１では上方、にリンク２の一端を軸１により回動自在に軸支する。
【００２６】該リンク２の他端をリンク４の一端に軸３により回動自在に軸支する。
【００２７】ロッカーアーム軸１０と軸１と軸３とで成す角度は本実施例では１２０度前後とする。
【００２８】リンク４の他端には、軸３及び軸１と平行に支持軸５を回動自在に軸支する。
【００２９】リンク４の両側に位置するように、支持アーム６及び６−１を配し、該支持アーム６及び６−１のそれぞれの一端を前記支持軸５に固定あるいは回動自在に軸支する、本実施例では支持軸５と支持アームの連結の剛性が確保できるように固定している。
【００３０】該支持アーム６及び６−１のそれぞれの他端は支持アーム取付軸７及び７−１により、その軸心が軸３の軸心と同一直線上に位置するようにシリンダーヘッド部材８に回動自在に軸支する。
【００３１】すなわち、リンク４の軸３と支持軸５との間の軸心間距離と支持アーム６及び６−１における支持軸５と支持アーム取付軸７及び７−１との間の軸心間距離は等しいものとする。
【００３２】該支持アーム６−１の一端部分には、支持アーム取付軸７−１を中心とする半径を有する歯車１２を設ける。
【００３３】そしてシリンダーヘッド部材８に回転自在に軸支される歯車１３を、前記歯車１２にかみ合わせる。
【００３４】該歯車１３は同心にウオーム歯車１７と回転力伝達可能に連結しており、該ウオーム歯車１７は制御モーター１４により駆動されるウオーム１６とかみ合わせる。
【００３５】該制御モーター１４の回転速度、回転方向を制御すれば支持アーム６及び６−１は支持アーム取付軸７及び７−１を中心に回動し、同時にリンク４も軸３を中心に回動可能となる。
【００３６】この時、リンク２とリンク４は軸３を中心に折れ曲がり回動し、該折れ曲がり角度の最小値は、カム１８が作動せず弁１１がリフトしない状態で、本実施例では９０度前後、最大値は１５０度前後に設定している。
【００３７】また、前記のように回動するときに、支持アーム６と６−１が一体として運動するように連結プレート２２により剛に連結している。
【００３８】前記制御モーター１４を停止すれば、ウオーム１６とウオーム歯車１７により任意の位置で支持アーム６及び６−１を停止固定できて、したがって支持軸５により軸支されているリンク４の位置も停止、固定できる。
【００３９】そして、前記軸３により連結されたリンク２とリンク４の折れ曲がり部分の外側に位置するリンク２部材にはカムスリッパ２１部を設ける。
【００４０】該カムスリッパ２１にカム１８が当接するように、軸３と平行にカム軸１９をシリンダヘッド部材８に回転自在に軸支する。
【００４１】本実施例では連結プレート２２とリンク４との間にヘアピン形状のバネ２３を掛け渡し、カムスリッパ２１部がカム面より踊り出して離れないように加圧している。
【００４２】以上のような構成のもと、カム１８のリフト量をリンク２のカムスリッパ２１に伝達されると、リンク２とリンク４の折れ曲がり部分の移動量は支持軸５を中心としてリンク４を回動させ、同時にリンク２も軸３を中心に回動しながら移動する。
【００４３】該リンク２とリンク４の移動の和が、ロッカーアーム９に伝達され、弁１１の開閉が可能となる。
【００４４】そして、支持アーム６及び６−１を支持アーム取付軸７及び７−１を中心として回動させることにより、軸３で連結したリンク２とリンク４との折れ曲がり角度を変化させる。
【００４５】図１及び図１４に示されるように折れ曲がり角度Ｍが小さいときは、弁をリフトさせる方向に働くリンク２とリンク４の移動の和が大きく、ロッカーアーム９を介して弁１１のリフト量が増加し有効な弁開時間が長くなる。
【００４６】図２及び図１５に示されるように折れ曲がり角度Ｐが小さいときは弁をリフトさせる方向に働くリンク２とリンク４の移動の和が小さく、ロッカーアーム９を介して弁１１のリフト量が減少し、有効な弁開時間が短くなる。
【００４７】したがって、支持アーム６及び６−１を連続的に回動させ支持軸５の位置を変えることにより、弁１１のリフト量と弁の有効なリフト時間を連続的に可変とすることが可能となる。
【００４８】図６は第２の実施例で、ロッカーアーム軸１０と軸３の成す角度が８０度前後に設定したものである。
【００４９】図１０は第３の実施例で、ロッカーアーム軸１０と軸１と軸３の成す角度が１４０度前後に設定したものである。
【００５０】そして、カムスリッパ２１を設けることに換えて軸３と同心にローラーカムフォロアー２６を設け、該ローラーカムフォロアー２６にカム１８が当接するようにしたものである。
【００５１】図１１は第４の実施例で、ロッカーアーム軸１０のかわりにピボット２９を介してロッカーアーム９を支承している。
【００５２】ピボット４０とピボット２９と軸３の成す角度は１４０度前後に設定し、カムスリッパ２７部分は軸３により連結されているリンク４の一端に軸３と同心に設け、カム１８が当接するようにしたものである。
【００５３】図１１に示すように、最大リフト量が得られるリンク４とロッド２８の成す角度において、該カムスリッパ２７の一部を軸３により連結されているリンク４の先方に、すなわちカム軸１９と当接している接線方向に延長し、ベロ２７−１を設けたものである。
【００５４】つまり、該カムスリッパ２７面と、当接しているカム１８のベース円３０との共通の接線方向で、リンク４の先端方向に延長し、ベロ２７−１を設けたものである。
【００５５】こうすることにより、ピボット２９と軸３と支持軸５の成す角度が小さいときは、カム１８がカムスリッパ２７及びベロ２７−１に当接する時間が前記、他の実施例よりさらに長くなる。
【００５６】また、ピボット２９と軸３と支持軸５の成す角度が大きいときはベロ２７−１がカム軸１９より離れ、カム１８がカムスリッパ２７及びベロ２７−１に当接する時間が短くなる。
【本発明の効果】
【００５７】特に吸気弁に本発明を用いれば、連続的に弁のリフト量及びリフト時間を変えることが出来るために、機関の運転に必要な吸気量を弁自体の開閉のみで調節可能となる。
【００５８】その結果、従来用いられていたスロットルバルブを用いることなく吸気量の調節が可能となり、機関の出力制御が可能となる。
【００５９】したがって、低、中負荷時の機関のポンピングロスによる摩擦を低減できることから燃料消費量の低減、二酸化炭素発生量の低減という地球環境の維持向上に資するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるリンク機構とカムと弁の関係を示す、弁のリフト量の大きい状態のカム軸側から見た立体図。
【図２】図１の実施例で弁のリフト量の小さい状態の立体図。
【図３】図１の実施例でカム軸の向こう側から見た立体図。
【図４】図１の実施例でカム軸を図示しない状態でカム軸側から見た立体図。
【図５】バネ２３をリンク４と連結プレート２２に掛け渡した側面図。
【図６】第２の実施例でロッカーアーム軸１０と軸１と軸３とで成す角が７５度で、弁のリフト量の大きい状態で支持アームを図示しない状態の側面図。
【図７】図６の実施例でカムが作動して弁を押し下げている側面図。
【図８】図６の実施例で弁のリフト量の小さい状態で支持アームを図示しない状態の側面図。
【図９】図６の実施例で図８の状態よりカムが作動して弁を押し下げている側面図。
【図１０】第３の実施例でロッカーアーム軸１０と軸１と軸３とで成す角が１４０度で、ローラーカムフォロアー２６を用いて支持アームを図示しない状態の側面図。
【図１１】第４の実施例でロッカーアーム９をピボットで支持し、ロッカーアーム９とリンク２８をピボットで支持している、支持アームを図示しない状態の側面図。
【図１２】実施例の図６、図７によるリンク機構の変化を示す、弁のリフト量の大きい状態を示す線図。
【図１３】実施例の図８、図９によるリンク機構の変化を示す、弁のリフト量の小さい状態を示す線図。
【図１４】実施例の図１及び図１０、図１１によるリンク機構の変化を示す、弁のリフト量の大きい状態を示す線図。
【図１５】実施例の図１及び図１０、図１１によるリンク機構の変化を示す、弁のリフト量の小さい状態を示す線図。
【図１６】クランク軸角度と弁のリフト量の高負荷時、中負荷時、低負荷時の変化を示すグラフ図。
【図１７】図１０に示す実施例のローラーカムフォロアーの立体図。
【図１８】図１０に示す実施例のローラーカムフォロアーの断面図。
【符号の説明】
１  軸      ２  リンク        ３  軸      ４  リンク      ５  支持軸
６  支持アーム      ６−１支持アーム      ７  支持アーム取付軸
７−１  支持アーム取付軸      ８  シリンダヘッド部材
９  ロッカーアーム      １０  ロッカーアーム軸      １１  弁
１２  歯車      １３  歯車      １４  制御モーター      １５  シリンダヘッド部材      １６  ウォーム      １７  ウオーム歯車
１８  カム
１９  カム軸      ２０  バルブスプリング      ２１  カムスリッパ
２２  連結プレート      ２３  バネ      ２４  カムスリッパ
２５  吸気ポート      ２６  ローラーカムフォロアー
２７  カムスリッパ
２７−１  ベロ      ２８  リンク      ２９  ピボット
３０  ベース円
４０  ピボット      Ａ  高負荷時の弁リフト量        Ｂ  低負荷時の弁リフト量        Ｃ  中負荷時の弁リフト量
Ｆ  高負荷時の弁リフト量      Ｇ  低負荷時の弁リフト量
Ｍ  折れ曲がり角度小      Ｐ  折れ曲がり角度大      Ｋ  無効弁リフト量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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