(57)【要約】      （修正有）【課題】バルブリフト量を連続的に可変とする動弁機構を提供する。【解決手段】太陽軸をカム軸と平行にシリンダヘッド部材に回動自在に軸支する。遊星アームの一端を太陽軸に固定して一体として回動するようにする。遊星アームの他端には太陽軸と平行なロッカーアーム軸によりてんびん状のロッカーアームを揺動自在に軸支する。ロッカーアーム外周面においてロッカーアーム軸を境として一方の外周面を、太陽軸の中心よりカムのベース円までの半径とするカムスリッパ面として、カムのベース円に当接する。同じくロッカーアーム軸を境として他方の外周面を、太陽軸の中心よりサブロッカーアームの背面までの距離を半径とするスリッパ面として、サブロッカーアームの背面に押接可能に当接する。サブロッカーアームは従来機関と同様に一端を揺動支点としてシリンダヘッド部材に支持し他端をバルブステム頭部に当接する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽軸をカム軸と平行にシリンダヘッド部材に軸支し、該太陽軸を中心に回動自在となるように、遊星アームの一端を該太陽軸に軸支する。
該遊星アームの他端には太陽軸と平行なロッカーアーム軸により揺動自在に軸支したロッカーアームを設ける。
該ロッカーアームには太陽軸を中心とする同心円状の外周面を設け、該外周面においてロッカーアーム軸を境として一方の外周面を、カムのベース円までの距離を半径とするカムスリッパ面としてカムのベース円に当接させる。
同じくロッカーアーム軸を境として他方の外周面を、サブロッカーアームの背面までの距離を半径とするスリッパ面として、サブロッカーアームの背面を押接可能に当接させる。
該サブロッカーアームは一端を揺動支点としてシリンダヘッド部材に支持し、他端をバルブステム頭部に当接させ、該サブロッカーアームの背面には前記ロッカーアームのスリッパ面を当接させ、ロッカーアームの揺動が伝授可能とする。
以上のような構成のもと、太陽軸を中心に遊星アームを回動させることにより、ロッカーアーム軸により軸支されているロッカーアームのカムに当接する位置、すなわちカムのリフト量を伝達するてこ長さと、サブロッカーアームに当接するロッカーアームの位置、すなわちバルブに該リフト量を伝授するてこ長さの割合を、連続的に変化させることによって、該バルブのリフト量を連続的に可変とする４サイクル内燃機関の動弁機構。
【請求項２】
サブロッカーアームの替わりにタペットを用い、該タペットの頭部にロッカーアームの他方の外周面すなわちスリッパ面が当接し、タペットを介してバルブをリフト可能とした請求項１記載の４サイクル内燃機関の動弁機構。
【請求項３】
サブロッカーアームを用いずにロッカーアームの他方の外周面、すなわちスリッパ面が直接バルブステムの頭部に当接しバルブをリフト可能とした請求項１記載の４サイクル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４サイクル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、リフト期間、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該カムを切り替えるとかであって、特に吸気弁の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、給気量の調節はスロットルバルブにより行われ、低、中負荷時の一般的な実用運転域では吸気絞りによる大きなポンピング損失発生し、機関の効率を大きく低下させ、燃料消費の増加、二酸化炭素の発生量を増大させていた。
【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、弁のリフト量を自在に連続的に可変可能とするものである。
【０００６】特に吸気弁に本発明の動弁機構を用いることにより給気量を吸気弁自体で調節可能とすることにより、スロットルバルブによる調節を不要にすることができる。
【０００７】その結果、低、中負荷時のポンピング損失による摩擦損失を大幅に低減することより、燃料消費の低減、二酸化炭素発生量の低減を達成しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】太陽軸１をカム軸７と平行にシリンダヘッド部材１７−１に軸支し、該太陽軸１を中心として回動自在の遊星アーム２を太陽軸に軸支する。
【０００９】該遊星アーム２の他端には太陽軸１と平行なロッカーアーム軸３により揺動自在に軸支されたてんびん状のロッカーアーム４を設ける。
【００１０】該ロッカーアーム４には太陽軸１を中心とする同心円状の外周面を設け、該外周面において、揺動中心としてのロッカーアーム軸３を境にして一方の外周面を、カム６のベース円までの距離を半径とするカムスリッパ面５としてカム６のベース円６−１に当接させる。
【００１１】同じく、揺動中心としてのロッカーアーム軸３を境として他方の外周面を、サブロッカーアーム１１の背面１１−１までの距離を半径とするスリッパ面１８として、サブロッカーアーム１１の背面１１−１に押接可能に当接する。
【００１２】該サブロッカーアーム１１は従来機関と同様に油圧ラッシュアジャスター１２を揺動支点として、他端をバルブステム頭部に当接させる。
【００１３】該サブロッカーアーム１１の背面１１−１には、前記ロッカーアーム４のスリッパ面１８を当接して、該ロッカーアーム４の揺動を伝授可能とする。
【００１４】以上のような構成のもと、太陽軸１を中心に遊星アーム２を回動させることにより、軸支されているロッカーアーム４のカム６に当接する位置、すなわちカム６のリフト量を伝達するてこの長さと、サブロッカーアーム１１の背面１１−１に当接する位置、すなわちバルブ８にリフト量を伝授するてこの長さの割合を、連続的に変化させることが可能となる。
【００１５】つまり、ロッカーアーム軸３をカム軸７側に近づければカム６のリフト量を伝達するてこの長さが短く、バルブ８にリフト量を伝授するてこの長さが長くなるために、バルブ８のリフト量が増加する。
【００１６】また、ロッカーアーム軸３をカム軸７より遠ざければカム６のリフト量を伝達するてこの長さが長くなり、バルブ８にリフト量を伝授するてこの長さが短くなるためにバルブ８のリフト量が減少する。
【実施例】
【００１７】以下図面に従って実施例について述べれば、図１は本発明実施例の吸気カム軸７の軸線方向から見た側面図である。
【００１８】太陽軸１を吸気カム軸７と平行に、吸気バルブ８のほぼ軸線上とカム軸７の間のシリンダヘッド部材１７−１に回動自在に軸支し、遊星アーム２の他端を該太陽軸１に固定して軸支し一体として回動可能とする。
【００１９】該遊星アーム２の他端には太陽軸１と平行なロッカーアーム軸３により揺動自在に軸支されたてんびん状のロッカーアーム４を設ける。
【００２０】該ロッカーアーム４には太陽軸１を中心とする同心円状の外周面を設ける。
【００２１】該外周面において、揺動中心としてのロッカーアーム軸３を境として一方の外周面を、前記太陽軸１の中心よりカム６のベース円６−１までの距離を半径とするカムスリッパ面５として、吸気カム６のベース円６−１に当接させ摺動可能とする。
【００２２】同じく、揺動中心としてのロッカーアーム軸３を境として他方の外周面を、前記太陽軸１の中心よりサブロッカーアーム１１の背面１１−１までの距離を半径とするスリッパ面１８として、サブロッカーアーム１１の背面１１−１に押接可能に当接させる。
【００２３】該サブロッカーアーム１１は従来機関のものと同様に、油圧ラッシュアジャスター１２を揺動支点として他端をバルブステム頭部に当接し、該サブロッカーアーム１１の背面１１−１には、前記ロッカーアーム４のスリッパ面１８を当接し、該ロッカーアーム４の揺動がサブロッカーアーム１１を介して吸気バルブ８に伝授可能とする。
【００２４】また太陽軸１にはウオーム歯車１３を、そのボス部を該太陽軸１に固定して一体として回動するようにする。
【００２５】該ウオーム歯車１３と噛み合うウオーム１４を設け、制御モーター１５により該ウオーム１４を駆動することにより、遊星アーム２が太陽軸１を中心として回動可能とする。
【００２６】該遊星アーム２に軸支されているロッカーアーム４もカムスリッパ面５を吸気カム６のベース円６−１に接しながら、その接する位置を変化させることが可能となる。
【００２７】同じくスリッパ面１８においてもサブロッカーアーム１１の背面１１−１に接しながら、その接する位置を変化させることが可能となる。
【００２８】すなわち、制御モーター１５によりウオーム１４を駆動し、ウオーム歯車１３を回動することにより太陽軸１が回動し、該太陽軸１に固定されている遊星アーム２も回動し、その先端に軸支されているロッカーアーム４も太陽軸１を中心として回動する。
【００２９】ロッカーアーム軸３が吸気カム軸７に近づけば吸気カム６のリフト量を伝達するてこの長さが短くなり、同時に吸気カム６のリフト量をサブロッカーアーム１１に伝授するてこの長さが長くなり、吸気バルブ８のリフト量は増加する。
【００３０】ロッカーアーム軸３が吸気カム軸７より遠くなれば吸気カム６のリフト量を伝達するてこの長さが長くなり、同時に吸気カム６のリフト量をサブロッカーアーム１１に伝授するてこの長さが短くなり、吸気バルブ８のリフト量は減少する。
【００３１】この間、連続的に太陽軸１を回動させれば連続的にロッカーアーム４の、てこの長さの割合が変化し、連続的に吸気バルブ８のリフト量が可変とすることができる。
【００３２】次に図２に示す実施例では、吸気カム軸７を図１の実施例よりも右側、すなわち排気カム軸側に配し、太陽軸１を吸気バルブ８と排気バルブとの間のシリンダヘッドの中央部分に位置するように配し、回動自在に軸支する。
【００３３】該太陽軸１には遊星アーム２およびアーム２１のボス部をそれぞれ固定し、一体として回動可能とする。
【００３４】サブロッカーアーム２６は一端をサブロッカーアーム軸２５により揺動可能にシリンダヘッド部材１７−１に軸支され、他端においてはローラーフォロアー２４によりロッカーアーム４のスリッパ面１８に接している。
【００３５】該ローラーフォロアー２４に近接したサブロッカーアーム２６部分に調整ねじを設けて、吸気バルブ８のステムの頭部に当接している。
【００３６】ローラーフォロアー２４とスリッパ面１８との当接位置は、該ローラーフォロアー２４の軸とサブロッカーアーム軸２５の軸間線より上部に位置するローラーフォロアー２４面に当接させ、該ローラーフォロアー２４の揺動方向とロッカーアーム４の揺動方向をなるべく同じ方向になるようにしている。
【００３７】アーム２１には雌ねじ１９を軸２０により回動自在に軸支し、該雌ねじ１９には雄ねじ２２がねじ込まれ、該雄ねじ２２は制御モーター１５により駆動され、該制御モーターは軸２３によりエンジン部材に回動自在に軸支している。
【００３８】以上のような構成のもと、制御モーター１５により駆動される雄ねじ２２により雌ねじ２０が移動し、それによってアーム２１が太陽軸１を中心に回動し、したがって遊星アーム２も回動しロッカーアーム４も太陽軸１を中心として回動し、前記図１の実施例と同様の効果が生じる。
【００３９】次に図３による実施例を説明すれば、
本実施例はＳＯＨＣ機関に本発明機構を適用したもので、吸排気カム軸７−１と太陽軸１の配置は前記各実施例と、ほぼ同様である。
【００４０】サブロッカーアーム２７はＬ字形状で、一方の端部にはローラーフォロアー２４によりロッカーアーム４のスリッパ面１８に接していて、他方の端部は調整ねじ２８により吸気バルブ８のステム９の頭部に当接している。
【００４１】Ｌ字形状の折れ曲がり部はサブロッカーアーム軸２５により揺動可能にシリンダヘッド部材１７−１に軸支していて、その他の構成は前記図２と同様である。
【００４２】次に図４による実施例を説明すれば、
吸気カム軸７を吸気ポート１６側の上部に配し、太陽軸１を吸気バルブ８のステム９のほぼ軸線上に配し、サブロッカーアーム３０を介在させて吸気バルブ８を押接するようにして、他の構成は前記図２と同様である。
【００４３】次に図１３による実施例を説明すれば図４に示す実施例で用いられるサブロッカーアーム３０をタペット３３に替え、該タペット３３を介して吸気バルブ８をリフトする構成を示す、他の構成は前記図４と同様である。
【００４４】以下に補足すれば、図１、図３、図１３に示されるようにローラーフォロアーを用いないサブロッカーアームあるいはタペットを介してバルブをリフトする場合は、ロッカーアーム軸３がバルブ８側に近づいた低リフト量の位置で、バルブ８をリフトしていない状態で、望ましいバルブステム９の軸方向は以下のとおりである。
【００４５】バルブステム９の軸線が太陽軸１の軸心付近より、ロッカーアーム軸３と太陽軸１の２点より成す直線とスリッパ面１８の円周の幾何的な延長との交点Ｑ付近までの間に位置するようにする。
【００４６】図１４に示す１からＱまでの間にステム９の軸線を向ければ、バルブをリフトしたときサブロッカーアームあるいはタペットとスリッパ面１８とのずれが少なくなり摩擦が減少できる。
【本発明の効果】
【００４７】特に燃料と空気の比率、空燃比が制限されている予混合機関、例えばガソリン機関等の吸気弁に本発明を用いれば、連続的に弁のリフト量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吸気弁自体の開閉のみで調節可能となる。
【００４８】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、機関の出力制御ができる。
【００４９】したがって、従来機関の大きな欠点であった低、中負荷時のポンピング損失による摩擦損失を大きく低減できることから、機関出力の増加、燃料消費の低減、二酸化炭素発生量の低減という資源の節約と、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ロツカーアーム４とロッカーアーム軸３と太陽軸１と遊星アーム２と吸気カム軸７と吸気バルブ８との位置関係を示すカム軸の軸線方向から見た側面図。
【図２】第２の実施例におけるロッカーアーム４とロッカーアーム軸３と太陽軸１と遊星アーム２と吸気カム軸７と吸気バルブ８との位置関係を示すカム軸の軸線方向から見た側面図。
【図３】第３の実施例におけるロッカーアーム４とロッカーアーム軸３と太陽軸１と遊星アーム２と吸気カム軸７と吸気バルブ８との位置関係を示すカム軸の軸線方向から見た側面図。
【図４】第４の実施例におけるロッカーアーム４とロッカーアーム軸３と太陽軸１と遊星アーム２と吸気カム軸７と吸気バルブ８との位置関係を示すカム軸の軸線方向から見た側面図。
【図５】第５の実施例におけるロツカーアーム４とロッカーアーム軸３と太陽軸１と遊星アーム２と吸気カム軸７と吸気バルブ８との構成を示す立体図。
【図６】クランク軸回転角とバルブ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７】図４の実施例で低負荷時バルブリフト量Ｃにおけるロッカーアーム４のてこの長さ、Ｆ１とＥ１を示す側面図。
【図８】前記図７に示す状態より吸気カム６がロッカーアーム４を押し下げ、吸気バルブ８のリフト量Ｃを示す側面図。
【図９】図４の実施例で中負荷時バルブリフト量Ｂにおけるロッカーアーム４のてこの長さ、Ｆ２とＥ２を示す側面図。
【図１０】前記図９に示す状態より吸気カム６がロッカーアーム４を押し下げ、吸気バルブ８のリフト量Ｂを示す側面図。
【図１１】図４の実施例で高負荷時バルブリフト量Ａにおけるロッカーアーム４のてこの長さ、Ｆ３とＥ３を示す側面図。
【図１２】前記図１１に示す状態より吸気カム６がロッカーアーム４を押し下げ、吸気バルブ８のリフト量Ａを示す側面図。
【図１３】第６の実施例におけるロッカーアーム４とロツカーアーム軸３と太陽軸１と遊星アーム２と吸気カム軸７とタペット３３との位置関係を示すカム軸の軸線方向から見た側面図。
【図１４】タペット３３あるいはサブロッカーアーム１１，３３等を介してバルブを押す場合のバルブステムの望ましい軸線方向を示す線図。
【符号の説明】
１  太陽軸          ２  遊星アーム          ３  ロッカーアーム軸
４  ロッカーアーム          ５  カムスリッパ面          ６  吸気カム
６−１  吸気カムベース円    ７  吸気カム軸          ７−１  吸排気カム軸
８  吸気バルブ          ９  吸気バルブステム      １０  バルブスプリング
１１  サブロッカーアーム  １１−１  背面  １２  油圧ラッシュアジャスター
１３  ウォーム歯車    １４  ウォーム        １５  制御モーター
１６  吸気ポート      １７  エンジン部材    １７−１  シリンダヘッド部材
１８  スリッパ面      １９  雌ねじ          ２０  軸        ２１  アーム
２２  雄ねじ          ２３  軸              ２４  ローラーフォロアー
２５  サブロッカーアーム軸                  ２６  サブロッカーアーム
２７  サブロッカーアーム      ２８  調整ねじ        ２９  ブラケット
３０  サブロッカーアーム      ３１  制御回路        ３２  出力調整レバー
３３  タペット                        Ａ  高負荷時バルブリフト量
Ｂ  中負荷時バルブリフト量            Ｃ  低負荷時バルブリフト量
Ｄ  無効バルブリフト量              Ｆ１  低負荷時カム側てこ長さ
Ｆ２  中負荷時カム側てこ長さ        Ｆ３  高負荷時カム側てこ長さ
Ｅ１  低負荷時バルブ側てこ長さ      Ｅ２  中負荷時バルブ側てこ長さ
Ｅ３  高負荷時バルブ側てこ長さ        Ｑ  スリッパ面１８の幾何的延長
【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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