(57)【要約】【課題】エンジンの鉛直方向長さを短くし得る往復動エンジンの動弁機構を提供する。【解決手段】サンギヤ（２２）、プラネットギヤ（２３）、インターナルギヤ（２７）、キャリヤ（２８）とからなり、サンギヤ（２２）からインターナルギヤ（２７）への減速比を２×２に設定する遊星歯車減速機（２１）を有し、インターナルギヤ（２７）の外周に等間隔で略同一形状をした２個のリフト部（３２、３３）とベースサークル（３４）からなるカム（３１）と、吸気側ロッカーアーム（１４）と、排気側ロッカーアーム（１５）と、吸気側ロッカーアームの他端に一端が当接すると共に、リフト部（３２、３３）の回転方向上流側に他端が当接する吸気側プッシュロッド（１６）と、排気側ロッカーアームの他端に一端が当接すると共に、リフト部（３２、３３）の回転方向下流側に他端が当接する排気側プッシュロッド（１７）とを備える。【選択図】図２
2012225298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動エンジンの吸気バルブ及び排気バルブを開閉するための動弁機構であって、
クランクシャフトからの動力が入力されるサンギヤと、
このサンギヤからの動力を受けてサンギヤの外周を公転すると共に、公転方向への回転が拘束されるプラネットギヤと、
このプラネットギヤからの動力を受けるインターナルギヤと、
前記プラネットギヤを支持すると共にエンジン本体に固定されるキャリヤと
からなり、
前記サンギヤから前記インターナルギヤへの減速比をｎ（ｎは２以上の自然数）×２に設定する遊星歯車減速機を有し、
前記インターナルギヤの外周に等間隔で略同一形状をしたｎ個のリフト部とベースサークルからなるカムと、
一端に前記吸気バルブを当接させる吸気側ロッカーアームと、
一端に前記排気バルブを当接させる排気側ロッカーアームと、
前記吸気側ロッカーアームの他端に一端が当接すると共に、前記リフト部の回転方向上流側に他端が当接する吸気側プッシュロッドと、
前記排気側ロッカーアームの他端に一端が当接すると共に、前記リフト部の回転方向下流側に他端が当接する排気側プッシュロッドと
を備えることを特徴とする往復動エンジンの動弁機構。
【請求項２】
前記ｎは２であることを特徴とする請求項１に記載の往復動エンジンの動弁機構。
【請求項３】
前記キャリヤと前記エンジン本体との間に、このキャリヤを前記プラネットギヤの公転方向に変位させるアクチュエータを設けることを特徴とする請求項１または２に記載の往復動エンジンの動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は往復動エンジンの動弁機構、特にカムシャフトを廃止すること（カムシャフトレス）を実現したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在主流のペントルーフ状の燃焼室を備える往復動エンジンにおいて、ピストンが鉛直方向に動くとき、吸排気バルブは燃焼室の鉛直方向上側のシリンダヘッドに配置される。この吸排気バルブを開閉するための動弁装置として頭上カム形のものがある（特許文献１参照）。このものでは、外周にカム部を形成したカムシャフトをクランクシャフトと平行にシリンダヘッドに配置し、一端にカム部を他端に吸排気バルブを当接するロッカーアームをカムシャフトの鉛直方向上側に設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５４９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術ではカムシャフトのさらに鉛直方向上側にロッカーアームを設けているため、往復動エンジンの鉛直方向長さが長くなってしまう。
【０００５】
そこで本発明は、往復動エンジンの鉛直方向長さを短くし得る動弁機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の動弁機構は、往復動エンジンの吸気バルブ及び排気バルブを開閉するための動弁機構であって、クランクシャフトからの動力が入力されるサンギヤと、このサンギヤからの動力を受けてサンギヤの外周を公転すると共に、公転方向への回転が拘束されるプラネットギヤと、このプラネットギヤからの動力を受けるインターナルギヤと、前記プラネットギヤを支持すると共にエンジン本体に固定されるキャリヤとからなり、前記サンギヤから前記インターナルギヤへの減速比をｎ（ｎは２以上の自然数）×２に設定する遊星歯車減速機を有している。さらに本発明の往復動エンジンの動弁機構は、前記インターナルギヤの外周に等間隔で略同一形状をしたｎ個のリフト部とベースサークルからなるカムと、一端に前記吸気バルブを当接させる吸気側ロッカーアームと、一端に前記排気バルブを当接させる排気側ロッカーアームと、前記吸気側ロッカーアームの他端に一端が当接すると共に、前記リフト部の回転方向上流側に他端が当接する吸気側プッシュロッドと、前記排気側ロッカーアームの他端に一端が当接すると共に、前記リフト部の回転方向下流側に他端が当接する排気側プッシュロッドとを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、インターナルギヤの外周にカムを設けているので、カムシャフトは不要である。これによって、ロッカーアームを燃焼室側に近づけて配置することが可能となり、往復動エンジンの鉛直方向長さを短くできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の単気筒往復動エンジンの概略斜視図である。
【図２】第１実施形態の単気筒往復動エンジンの正面図である。
【図３】第１実施形態の単気筒往復動エンジンの左側面図である。
【図４】第１実施形態の遊星歯車減速機の分解斜視図である。
【図５Ａ】インターナルギヤを取り出して軸方向から見た正面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの状態からカムがカム角で１２６°回転したときの状態を示すインターナルギヤの正面図である。
【図５Ｃ】図５Ｂの状態からカムがカム角で５４°回転したときの状態を示すインターナルギヤの正面図である。
【図６】本発明のカムの動きをＤＯＨＣ用吸気側カムの動きと比較して示す図である。
【図７】第１実施形態の動弁機構におけるクランクシャフトから吸排気バルブまでの動力の伝達経路を示すブロック図である。
【図８】第１実施形態のＶＴＣ機構の概略断面図である。
【図９】第２実施形態の２気筒水平対向往復動エンジンの概略平面図である。
【図１０】第２実施形態の２気筒水平対向往復動エンジンの概略正面図である。
【図１１Ａ】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの状態から第２気筒用カムがカム角で１２６°反時計方向に回転したときの状態を示す図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｂの状態から第２気筒用カムがカム角で５４°反時計方向に回転したときの状態を示す図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１２Ａ】図９のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａの状態から第１気筒用カムがカム角で３６°反時計方向に回転したときの状態を示す図９のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｂの状態から第１気筒用カムがカム角で５４°反時計方向に回転したときの状態を示す図９のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｃの状態から第１気筒用カムがカム角で１２６°反時計方向に回転したときの状態を示す図９のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１３】第２実施形態のエンジン本体における吸排気ポートの配置を示した平面図である。
【図１４】図１３の右側面図である。
【図１５】第３実施形態のインターナルギヤを取り出して軸方向から見た正面図である。
【図１６】第４実施形態のインターナルギヤを取り出して軸方向から見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の単気筒往復動エンジン１の概略斜視図、図２は単気筒往復動エンジン１の正面図、図３は単気筒往復動エンジン１の左側面図、図４は遊星歯車減速機２１の分解斜視図である。図２、図３において上方が鉛直上方とする。
【００１０】
図３に示したように、往復動エンジン（以下単に「エンジン」という。）１には、クランクピン５ａ、クランクジャーナル５ｂ、クランクアーム５ｃ、バランスウエイト５ｄからなるクランクシャフト５を備える。クランクシャフト５の軸方向の一方の側（図３で右側）をフロント側（前面側）として、クランクシャフト５のフロント側に遊星歯車減速機２１を取り付けている。
【００１１】
遊星歯車減速機２１は、図４に示したように、１つのサンギヤ２２、４つのプラネットギヤ２３、外周にある１つのインターナルギヤ２７、プラネットギヤ２３をサンギヤ２２の軸方向の両側から支持する第１、第２の２つのキャリヤ２８、２９からなっている。後述するように、インターナルギヤ２７の外周にカム３１を形成するが、このカム３１については図４には示していない。
【００１２】
サンギヤ２２をクランクシャフト５と同軸に配置し、このサンギヤにクランクシャフト５を固定する。これによって、クランクシャフト５からの動力がサンギヤ２２に入力される。
【００１３】
サンギヤ２２の周囲に等間隔で配される４つのプラネットギヤ２３は、サンギヤ２２からの動力を受けてサンギヤ２２の外周を公転すると共に、公転方向への回転がキャリヤ２８、２９によって拘束されるものである。すなわち、４つの各プラネットギヤ２３はプラネットシャフト２４によって回動可能に支持されている。各プラネットシャフト２４の両端は２つのプラネットローラ２５、２６で支持し、この２つのプラネットローラ２５、２６を両側からキャリア２８、２９が支持している。
【００１４】
図３に示したように、第１キャリヤ２８はエンジン１のフロントカバー２（エンジン本体）側に、第２キャリヤ２９はクランクシャフト５側に配置する。そして、第１キャリヤ２８をエンジン１のフロントカバー２に固定する。フロントカバー２はシリンダブロック４の前面に固定されている。実際にはＶＴＣ機構４１を第１キャリヤ２８とフロントカバー２との間に設けているが、これについては後述する。
【００１５】
インターナルギヤ２７はプラネットギヤ２３と内歯で噛合しプラネットギヤ２３からの動力を受けるものである。図２に示したようにクランクシャフト５が時計方向に回転するとき、クランクシャフト５に固定されるサンギヤ２２も時計方向に回転する。プラネットギヤ２３は反時計方向に回転し、インターナルギヤ２７も反時計方向に回転する。これによって、クランクシャフト５の動力はサンギヤ２２からプラネットギヤ２３へ、さらにインターナルギヤ２７へと伝達される。
【００１６】
クランクシャフト５によって、コネクティングロッド２０を介し鉛直方向に往復動するピストン６の鉛直上方のシリンダヘッド３には、ペントルーフ状の燃焼室７が形成され、この燃焼室７に吸気ポート８及び排気ポート９の一端が開口している。これら吸排気ポート８、９の各一端には、この吸排気ポート８、９を開閉する吸排気バルブ１０、１１を、ピストン６の軸心に対して所定の角度をもって設けている。
【００１７】
吸排気バルブ１０、１１を開閉するための動弁機構は、バルブスプリング１２、１３、ロッカーアーム１４、１５、プッシュロッド１６、１７、バルブリフタ１８、１９、カム３１からなる。
【００１８】
中央の軸６１を中心として揺動する吸気側ロッカーアーム１４の一端（図２で右端）に吸気バルブ１０の鉛直方向上端（バルブステムエンド）を、吸気側ロッカーアーム１４の他端（図２で左端）に吸気側プッシュロッド１６の鉛直方向上端を当接させている。同様に、中央の軸６２を中心として揺動する排気側ロッカーアーム１５の一端（図２で左端）に排気バルブ１１の鉛直方向上端を、他端（図２で右端）に排気側プッシュロッド１７の鉛直方向上端を当接させている。
【００１９】
各プッシュロッド１６、１７は、シリンダブロック４を貫通する孔に鉛直方向から少し角度をもって配置され、各プッシュロッド１６、１７の軸方向に駆動可能である。バルブスプリング８、９は吸排気バルブ１０、１１を閉方向に付勢している。
【００２０】
各プッシュロッド１６、１７をプッシュロッド１６、１７の軸方向に駆動するため、図２に示したように、インターナルギヤ２７の外周に板状のカム３１を形成している。
【００２１】
カム３１を図５Ａを参照してさらに説明する。図５Ａはインターナルギヤ２７を取り出して軸方向から見た図である。
【００２２】
カム３１は、インターナルギヤ２７の外周に１８０°反対の位置に設けた２つ（ｎ＝２）の略同一形状のリフト部３２、３３と、ベースサークル３４からなっている。１つのカム３１で２つのプッシュロッド１６、１７を軸方向に駆動するため、２つの各リフト部３２、３３を例えば同じ５４°のカム角で形成する。リフト部３２、３３でないベースサークル３４は１２６°のカム角である。
【００２３】
ここで、「リフト部」とはインターナルギヤ２７の径方向外側に向かって突き出す山を有する部分のことである。「ベースサークル」とはインターナルギヤ２７の中心軸からの径方向距離が同じである曲面を形成する部分のことである。したがって、プッシュロッド１６、１７がリフト部３２、３３と当接している間はプッシュロッド１６、１７が鉛直方向上側へと持ち上げられる。一方、プッシュロッド１６、１７がベースサークル３４と当接している間は、プッシュロッド１６、１７は鉛直方向に押し上げられることはない。なお、後述するようにサンギヤ２２からインターナルギヤ２７への減速比を４（＝２×２）に設定する。言い換えると、カム３１はクランクシャフト５の１／４の回転速度で回転させる。
【００２４】
リフト部３２、３３の回転方向上流側に吸気側プッシュロッド１６の鉛直方向下端を、リフト部３２、３３の回転方向下流側に排気側プッシュロッド１７の鉛直方向下端を当接させる。ここで、リフト部３２、３３の「回転方向上流側」とはリフト部３２、３３のうち先に進む側、つまり図５Ａにおいてはリフト部３２の左側のことである。一方、リフト部３２、３３の「回転方向下流側」とはリフト部３２、３３のうち後に進む側、つまり図５Ａにおいてはリフト部３２の右側のことである。
【００２５】
図１〜図３に示したように、プッシュロッド１６、１７をバルブリフター１８、１９を介してカム３１に当接させてもかまわない。さらに、バルブエンドステムとロッカーアーム１４、１５の間にバルブラッシュアジャスター６３、６４を介装してもかまわない（図１参照）。
【００２６】
次に、このように単気筒エンジン１の動弁機構を構成したときの作動を図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃを参照して説明する。
【００２７】
図５Ａにおいて、吸気側プッシュロッド１６及び排気側プッシュロッド１７が図示のように一方のリフト部３２を挟んでいる状態からカム３１が反時計方向に回転するとき、吸気側プッシュロッド１６が一方のリフト部３２によって鉛直方向上側に押し上げられる。この吸気側プッシュロッド１６の動きは吸気側ロッカーアーム１４に伝わる。すなわち、図２において吸気側ロッカーアーム１４の一端（図２で左端）が鉛直方向上側に揺動し、吸気側ロッカーアーム１４の他端（図２で右端）は鉛直方向下側に揺動する。これによって、吸気バルブ１０がバルブスプリング１２に抗して押し下げられ、吸気ポート８を開く。
【００２８】
吸気側プッシュロッド１６が一方のリフト部３２を通過した（カム角で５４°回転した）タイミングで、吸気側プッシュロッド１６の鉛直方向下端はカム３１のベースサークル３４に移る。このとき、吸気バルブ１０はバルブスプリング１２の付勢力で鉛直方向上側に押し上げられ、吸気ポート８を閉じる。吸気側プッシュロッド１６が一方のリフト部３２によって押し上げられている間、排気側プッシュロッド１７はベースサークル３４にあるので、押し上げられることはない。
【００２９】
図５Ａの状態からカム３１がカム角で１２６°回転したとき、図５Ｂに示す状態となる。この状態からカム３１が反時計方向に回転するとき、今度は排気側プッシュロッド１７が他方のリフト部３３よって鉛直方向上側に押し上げられる。この排気側プッシュロッド１７の動きは排気側ロッカーアーム１５に伝わる。すなわち、図２において排気側ロッカーアーム１５の一端（図２で右端）が鉛直方向上側に揺動し、排気側ロッカーアーム１５の他端（図２で左端）は鉛直方向下側に揺動する。これによって、排気バルブ１１がバルブスプリング１３に抗して押し下げられ、排気ポート９を開く。
【００３０】
排気側プッシュロッド１７が他方のリフト部３３を通過した（カム角で５４°回転した）タイミングで、排気側プッシュロッド１７の鉛直方向下端はカム３１のベースサークル３４に戻る。このとき、排気バルブ１１はバルブスプリング１３の付勢力で鉛直方向上側に押し上げられ、排気ポート９を閉じる。排気側プッシュロッド１７が他方のリフト部３３によって押し上げられている間、吸気側プッシュロッド１６はベースサークル３４にあるので、押し上げられることはない。
【００３１】
図５Ｂの状態からカム３１がカム角で５４°回転したとき、図５Ｃに示す状態となる。２つのリフト部３２、３３は略同一形状としているので、図５Ｃに示す状態は図５Ａに示す状態と略同じである。すなわち、図５Ｃに示す状態からは再び、他方のリフト部３３によって吸気側プッシュロッド１６が鉛直方向上側に押し上げられることとなり、前記が繰り返される。
【００３２】
このように、インターナルギヤ２７の外周に等間隔で略同一形状をした２個のリフト部３２、３３を形成することで、２つの各プッシュロッド１６、１７、２つのロッカーム１４、１５を介し、１つの吸気弁１０を吸気行程で、１つの排気弁１１を排気行程で開かせることが可能となった。
【００３３】
次に、カム２１の回転速度はクランクシャフト５の回転速度の１／４とする。この理由を次に説明する。図６最上段は吸気行程、圧縮行程、爆発工程、排気行程を有する４サイクルエンジンの場合に、単気筒エンジンについて燃焼圧、バルブ開閉タイミングがどのようになるのかを示したものである。
【００３４】
まず、吸気バルブ１０と排気バルブ１１を別々のカムで開閉するダブルオーバヘッドカム（ＤＯＨＣ）で、図６最上段に示した吸排気バルブ１０、１１のバルブリフトを実現することを考える。このとき、ＤＯＨＣ用吸気側カムのリフトカーブとＤＯＨＣ用吸気側カムの動きは、図６第２段目、第３段目に示したようになる。すなわち、外周の１箇所にだけリフト部６５が設けられているＤＯＨＣ用吸気側カムであれば、カム角で３６０°当たり１回だけ吸気バルブ１０をリフトすればよいこととなる。この結果、ＤＯＨＣ用吸気側カムの回転速度はクランクシャフトの回転速度の１／２となる。
【００３５】
一方、本実施形態の動弁装置では、図６最下段に示したように一方のリフト部３２を用いてカム角で７２０°当たり１回だけ吸気バルブ１０をリフトすればよいこととなる。この結果、本実施形態のカム３１の回転速度はクランクシャフト５の回転速度の１／４となる。このため、遊星歯車減速機２１の減速比、つまりサンギヤ２２からインターナルギヤ２７への減速比としては４（ｎ＝２としてｎ×２＝４）となる。従って、遊星歯車減速機２１の減速比が４となるように、サンギヤ２２、プラネットギヤ２３、インターナルギヤ２７の各歯数を設定しておく。
【００３６】
ここで、ＤＯＨＣ用吸気側カムのリフト部６５と、本実施形態の動弁装置における一方のリフト部３２とは同じ働きをする。同様に、ＤＯＨＣ用排気側カムのリフト部（図示しない）と、本実施形態の動弁装置における他方のリフト部３３とは同じ働きをする。従って、一方のリフト部３２の形状はＤＯＨＣ用吸気側カムのリフト部６５の形状と同じとし、他方のリフト部３３の形状はＤＯＨＣ用排気側カムのリフト部の形状と同じとすることが考えられる。これによって、単気筒エンジンについて、カムシャフトを有する動弁機構を用いる場合と同等のカムリフトカーブを得ることができる。
【００３７】
なお、図６最下段には「本発明ＯＨＶ用カム」と記載している。これは、本実施形態の動弁機構では、吸排気バルブ１０、１１がシリンダヘッド３に置かれ、かつカム３１がシリンダブロック４下部に置かれるので、オーバーヘッドバルブ（ＯＨＶ）方式といえるものであるためである。
【００３８】
図７上段には本実施形態の動弁機構におけるクランクシャフト５から吸排気バルブ１０、１１までの動力伝達経路をブロック図で示す。比較のため、図７下段にＤＯＨＣ方式におけるクランクシャフトから吸排気バルブまでの動力伝達経路をブロック図で示している。
【００３９】
次に、第１キャリヤ２８をプラネットギヤ２３の公転方向に変位させるアクチュエータとしての可変バルブタイミング機構（以下「ＶＴＣ機構」という。）４１を図３にも示したように第１キャリヤ２８とフロントカバー２との間に設けている。
【００４０】
ＶＴＣ機構４１はサンギヤ２２と同軸の位置に配置している内部ロータ４２、内部ロータ４２の外周を覆うハウジング４５などからなり、内部ロータ４２はロータ４２軸回りに回動し得るようになっている。内部ロータ４２にはクランクシャフト５側にロータ４２軸方向に延びる複数の軸４３を備え、この複数の軸４３を第１キャリヤ２８に固定している（図３参照）。一方、ハウジング４５はフロントカバー２に固定している（図３参照）。このため、内部ロータ４２をロータ４２軸を中心にして回動させると、内部ロータ４２と一体動する第１キャリヤ２８がプラネットギヤ２３の公転方向に変位することとなる。
【００４１】
内部ロータ４２をロータ４２軸回りに回動するには、油圧、電気のいずれかを用いればよい。ここでは油圧駆動のＶＴＣ機構４１について図８を参照してさらに説明する。ＶＴＣ機構４１は全体として円筒状の形状をしており、図８はＶＴＣ機構４１を円筒の軸に直交する面で切断したときの概略断面図である。
【００４２】
図８において内部ロータ４２の外周には３枚の羽体（ベーン）４４が放射状に形成されている。内部ロータ４２の外周を覆うハウジング４５の内周には内部ロータ４２のベーン４４と同数（３つ）の凸部４６が形成されている。この周方向に隣り合った凸部４６の間には、凹部４７が形成され、この凹部４７に個々のベーン４４が収容されている。
【００４３】
ベーン４４の径方向外側端は凹部４７の内周４７と摺接し、凸部４６の径方向内側端は内部ロータ４２の外周と摺接している。この結果、内部ロータ４２及び第１キャリヤ２８は、ハウジング４５及びフロントカバー２に対して回動可能となる。
【００４４】
また、凹部４７にはベーン４４によって区画されることで、２つの空間４８、４９が周方向に隣り合って形成されている。これら２つの空間４８、４９のうち、空間４８を「遅角油圧室」、その反対側の空間４９を「進角油圧室」という。
【００４５】
内部ロータ４２の位置が矢視方向α（図８で反時計方向）に向かって最も進んだ状態は、クランクシャフト５に対するカムリフト部３２、３３の位相が最も遅角した状態（つまり最遅角位置）に当たる。つまり、内部ロータ４２の最遅角値位置で吸排気バルブ１０、１１のバルブタイミングが最も遅角される。
【００４６】
一方、内部ロータ４２の位置が矢視方向βに向かって最も進んだ状態は、クランクシャフト５に対するカムリフト部３２、３３の位相が最も進角した状態（つまり最進角位置）に当たる。つまり、内部ロータ４２の最進角位置で吸排気バルブ１０、１１のバルブタイミングが最も進角される。
【００４７】
内部ロータ４２には２つの油圧室４８、４９に油圧を供給する油路が設けられている。例えば、内部ロータ４２の軸に平行に第１油路５０と第２油路（図示しない）とが設けられ、第１油路５０から径方向外側に延びて遅角油圧室４８に開口する第３油路（図示しない）、第２油路から径方向外側に延びて進角油圧室４９に開口する第４油路（図示しない）がそれぞれ設けられている。第１、第３の油路を介して遅角油圧室４８に圧油を供給し、第２、第４の油路を介して進角油圧室４９の油圧を開放すれば内部ロータ４２が矢視方向αに向かって移動する。一方、第２、第４の油路を介して進角油圧室４９に圧油を供給し、第１、第３の油路を介して遅角油圧室４８の油圧を開放すれば内部ロータ４２が矢視方向βに向かって移動する。２つの油圧室４８、４９に供給する油圧を制御して内部ロータ４２の位置を変更することにより、最遅角位置と最進角位置との間で吸排気バルブ１０、１１のバルブタイミングを変更することができる。油圧の制御は、油路に例えばデューティ制御可能なバルブを介装し、このバルブに与えるデューティ値を制御することにより行えばよい。
【００４８】
このように、ＶＴＣ機構４１を第１キャリヤ２８とフロントカバー２との間に設け、内部ロータ４２を第１キャリヤ２８に、ハウジング４５をフロントカバー２に固定することで、吸排気バルブ１０、１１のバルブタイミングを変更することができる。この場合、２つの吸排気バルブ１０、１１は１つのカム３１で開閉するようにしているので、吸排気バルブ１０、１１のバルタイミングの同時変更を１つのＶＴＣ機構４１で実現できることとなっている。これに対して、ＤＯＨＣ方式では、ＤＯＨＣ用吸気側カムとＤＯＨＣ用排気側カムとが別個に設けられるため、吸排気バルブのバルブタイミングを変更するには、２つのＶＴＣ機構が必要になってしまう。
【００４９】
ここで、第１実施形態の作用効果を説明する。
【００５０】
第１実施形態の動弁機構は、吸気バルブ１０及び排気バルブ１１を開閉するための動弁機構であって、クランクシャフト５からの動力が入力されるサンギヤ２２と、このサンギヤ２２からの動力を受けてサンギヤ２２の外周を公転すると共に、公転方向への回転が拘束されるプラネットギヤ２３と、このプラネットギヤ２３からの動力を受けるインターナルギヤ２７と、プラネットギヤ２３を支持すると共にフロントカバーに固定される第１キャリヤ２８とからなり、サンギヤ２２からインターナルギヤ２７への減速比を２（ｎ＝２）×２に設定する遊星歯車減速機２１を有している。第１実施形態の往復動エンジンの動弁機構は、さらにインターナルギヤ２７の外周に等間隔で略同一形状をした２個のリフト部３２、３３とベースサークル３４からなるカム３１と、一端に吸気バルブ１０を当接させる吸気側ロッカーアーム１４と、一端に排気バルブ１１を当接させる排気側ロッカーアーム１５と、吸気側ロッカーアーム１４の他端に鉛直方向上端（一端）が当接すると共に、リフト部３２、３３の回転方向上流側に鉛直方向下端（他端）が当接する吸気側プッシュロッド１６と、排気側ロッカーアーム１５の他端に鉛直方向上端（一端）が当接すると共に、リフト部３２、３３の回転方向下流側に鉛直方向下端（他端）が当接する排気側プッシュロッド１７とを備えている。第１実施形態によれば、インターナルギヤ２７の外周にカム３１を設けているので、カムシャフトは不要である。これによって、ロッカーアーム１４、１５を燃焼室７側に近づけて配置することが可能となり、エンジン１の鉛直方向長さを短くできる。
【００５１】
第１実施形態によれば、前記２以上の自然数ｎは２であるので、単気筒エンジン１について、カムシャフトを有する動弁機構を用いる場合と同等のカムリフトカーブを得ることができる。
【００５２】
第１実施形態によれば、第１キャリヤ２８（キャリヤ）とフロントカバー２との間に、この第１キャリヤ２８をプラネットギヤ２３の公転方向に変位させるＶＴＣ機構４１（アクチュエータ）を設けるので、吸排気バルブ１０、１１のバルブタイミングを変更することができる。また、吸排気バルブ１０、１１のバルタイミングの同時変更を１つのＶＴＣ機構４１で実現できる。
【００５３】
（第２実施形態）
図９は第２実施形態の２気筒水平対向エンジン５１の概略平面図、図１０は第２実施形態の２気筒水平対向往復動エンジンの概略正面図、図１１Ａは図９のＸ−Ｘ線断面図、図１２Ａは図９のＹ−Ｙ線断面図である。ただし、図１１Ａ、図１２Ａにおいてはインターナルギヤ２７及びプッシュロッド１６、１７だけを取り出して示している。図９において紙面手前が鉛直方向上側、紙面奥が鉛直方向下側である。図９において下側をエンジン５１のフロント側、上側をエンジン５１のリヤ側とし、フロント側より第１気筒５２、第２気筒５３とする。
【００５４】
第２実施形態では、インターナルギヤ２７の外周に設けるカム３１を、遊星歯車減速機２１の軸方向に２つに分割し、フロント側（図９で下側）のカム部に第１気筒用カム３１Ａを、リヤ側（図９で上側）のカム部に第２気筒用カム３１Ｂをそれぞれ形成する。２つのカム３１Ａ、３１Ｂは一体で形成してもかまわないし、別体で形成した後に一体化してもかまわない。そして、第１気筒用カム３１Ａで第１気筒５２の吸排気バルブ１０、１１を、第２気筒用カム３１Ｂで第２気筒５３の吸排気バルブ１０、１１をそれぞれ開閉する。
【００５５】
第２気筒用カム３１Ｂは、図１１Ａに示したように、インターナルギヤ２７の外周に１８０°反対の位置に設けた２つ（ｎ＝２）の略同一形状のリフト部３２Ｂ、３３Ｂと、ベースサークル３４Ｂからなる。１つの第２気筒用カム３１Ｂで第２気筒用の２つのプッシュロッド１６、１７を駆動するため、２つの各リフト部３２Ｂ、３３Ｂを例えば同じ５４°のカム角で形成する。リフト部３２Ｂ、３３Ｂでないベースサークル３４Ｂは１２６°のカム角である。ここで、「リフト部」と「ベースサークル」の定義は第１実施形態と同じである。すなわち、「リフト部」とはインターナルギヤ２７の径方向外側に向かって突き出す山を有する部分のことである。「ベースサークル」とはインターナルギヤ２７の中心軸からの径方向距離が同じである曲面を形成する部分のことである。
【００５６】
なお、サンギヤ２２からインターナルギヤ２７への減速比は第１実施形態と同じに４（＝２×２）に設定する。言い換えると、第２気筒用カム３１Ｂはクランクシャフト５の１／４の回転速度で回転する。
【００５７】
リフト部３２Ｂ、３３Ｂの回転方向上流側に吸気側プッシュロッド１６を、リフト部３２Ｂ、３３Ｂの回転方向下流側に排気側プッシュロッド１７を当接させる。ここで、リフト部３２Ｂ、３３Ｂの「回転方向上流側」とはリフト部３２Ｂ、３３Ｂのうち先に進む側、つまり図１１Ａにおいてはリフト部３２Ｂの上側のことである。一方、リフト部３２Ｂ、３３Ｂの「回転方向下流側」とはリフト部３２Ｂ、３３Ｂのうち後に進む側、つまり図１１Ａにおいてはリフト部３２Ｂの下側のことである。
【００５８】
次に、第２気筒５３についての動弁機構の作動を図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃを参照して説明する。
【００５９】
図１１Ａにおいて、吸気側プッシュロッド１６及び排気側プッシュロッド１７が図示のように一方のリフト部３２Ｂを挟んでいる状態から第２気筒用カム３１Ｂが反時計方向に回転するとき、吸気側プッシュロッド１６が一方のリフト部３２Ｂによって右側に押し上げられる。この吸気側プッシュロッド１６の動きは吸気側ロッカーアーム１４に伝わる。すなわち、図１０において吸気側ロッカーアーム１４の一端（図１０で上端）が右側に揺動し、吸気側ロッカーアーム１４の他端（図１０で下端）は左側に揺動する。これによって、吸気バルブ１０がバルブスプリング１２に抗して押し下げられ、吸気ポート８を開く。
【００６０】
吸気側プッシュロッド１６が一方のリフト部３２Ｂを通過した（カム角で５４°回転した）タイミングで、吸気側プッシュロッド１６の左端は第２気筒用カム３１Ｂのベースサークル３４Ｂに移る。このとき、吸気バルブ１０はバルブスプリング１２の付勢力で図１０において右側に押し上げられ、吸気ポート８を閉じる。吸気側プッシュロッド１６が一方のリフト部３２Ｂによって押し上げられている間、排気側プッシュロッド１７はベースサークル３４Ｂにあるので、押し上げられることはない。
【００６１】
図１１Ａの状態から第２気筒用カム３１Ｂがカム角で５４°＋１２６°反時計方向に回転したとき、図１１Ｂに示す状態となる。この状態から第２気筒用カム３１Ｂが反時計方向に回転するとき、今度は排気側プッシュロッド１７が他方のリフト部３３Ｂよって右側に押し上げられる。この排気側プッシュロッド１７の動きは排気側ロッカーアーム１５に伝わる。すなわち、図１０において排気側ロッカーアーム１５の一端（図１０で下端）が右側に揺動し、排気側ロッカーアーム１５の他端（図１０で上端）は左側に揺動する。これによって、排気バルブ１１がバルブスプリング１３に抗して押し下げられ、排気ポート９を開く。
【００６２】
排気側プッシュロッド１７が他方のリフト部３３Ｂを通過した（カム角で５４°回転した）タイミングで、排気側プッシュロッド１７の左端は第２気筒用カム３１Ｂのベースサークル３４Ｂに戻る。このとき、排気バルブ１１はバルブスプリング１３の付勢力で図１０において右側に押し上げられ、排気ポートを閉じる。排気側プッシュロッドが他方のリフト部３３Ｂによって押し上げられている間、吸気側プッシュロッド１６はベースサークル３４Ｂにあるので、押し上げられることはない。
【００６３】
図１１Ｂの状態から第２気筒用カム３１Ｂがカム角で５４°反時計方向に回転したとき、図１１Ｃに示す状態となる。２つのリフト部３２Ｂ、３３Ｂは略同一形状としているので、図１１Ｃに示す状態は図１１Ａに示す状態と略同じである。すなわち、図１１Ｃに示す状態からは再び、他方のリフト部３３Ｂによって吸気側プッシュロッド１６が右側に押し上げられることとなり、前記が繰り返される。
【００６４】
このように、インターナルギヤ２７の外周に第２気筒用カム３１Ｂを形成することで、２つの各プッシュロッド１６、１７を介し、第２気筒用の１つの吸気弁１０を吸気行程で、第２気筒用の１つの排気弁１１を排気行程で開かせることが可能となった。
【００６５】
次に、第１気筒用カム３１Ａも、図１２Ａに示したように、インターナルギヤ２７の外周に１８０°反対の位置に設けた２つ（ｎ＝２）の略同一形状のリフト部３２Ａ、３３Ａと、ベースサークル３４Ａからなる。１つの第１気筒用カム３１Ａで２つのプッシュロッド１６、１７を駆動するため、２つの各リフト部３２Ａ、３３Ａを第１気筒と同じ５４°のカム角で形成する。リフト部３２Ａ、３３Ａでないベースサークル３４Ａは１２６°のカム角である。ここで、「リフト部」と「ベースサークル」の定義は第１実施形態と同じである。すなわち、「リフト部」とはインターナルギヤ２７の径方向外側に向かって突き出す山を有する部分のことである。「ベースサークル」とはインターナルギヤ２７の中心軸からの径方向距離が同じである曲面を形成する部分のことである。第１気筒用カム３１Ａもクランクシャフト５の１／４の回転速度で回転する。
【００６６】
また、リフト部３２Ａ、３３Ａの回転方向上流側に吸気側プッシュロッド１６を、リフト部３２Ａ、３３Ａの回転方向下流側に排気側プッシュロッド１７を当接させる点も第２気筒カム３１Ｂと同じである。ここで、リフト部３２Ａ、３３Ａの「回転方向上流側」とはリフト部３２Ａ、３３Ａのうち先に進む側、つまり図１２Ａにおいては鉛直方向上側にある一方のリフト部３２Ａの左側または鉛直方向下側にある他方のリフト部３３Ａの右側のことである。一方、リフト部３２Ａ、３３Ａの「回転方向下流側」とはリフト部３２Ａ、３３Ａのうち後に進む側、つまり図１２Ａにおいては鉛直方向上側にある一方のリフト部３２Ａの右側または鉛直方向下側にある他方のリフト部３３Ａの左側のことである。
【００６７】
ただし、図１１Ａ、図１２Ａに示したように、第１気筒用カム３１Ａのリフト部３２Ａ、３３のＡ位置は、第２気筒用カム３１Ｂのリフト部３２Ｂ、３３Ｂの位置よりカム角で９０°ずらせて設けている。これは、燃焼に伴う圧力を受けてクランクシャフト５が回転するところ、第１気筒５２と第２気筒５３とで燃焼に伴う圧力がクランク角で１８０°ずれたタイミングで作用するようにして、クランクシャフト５の回転のバランスを良くするためである。
【００６８】
次に、第１気筒５２についての動弁機構の作動を図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１２Ｄを参照して説明する。
【００６９】
図１２Ａの状態から第１気筒用カム３１Ａがカム角で３６°反時計方向に回転したとき、図１２Ｂの状態となる。この状態から第１気筒用カム３１Ａが反時計方向に回転するとき、排気側プッシュロッド１７が一方のリフト部３２Ｂよって左側に押し上げられる。この排気側プッシュロッド１７の動きは排気側ロッカーアーム１５に伝わる。すなわち、図１０において排気側ロッカーアーム１５の一端（図１０で上端）が左側に揺動し、排気側ロッカーアーム１５の他端（図１０で下端）は右側に揺動する。これによって、排気バルブ１１がバルブスプリング１３に抗して押し下げられ、排気ポート９を開く。
【００７０】
排気側プッシュロッド１７が一方のリフト部３２Ａを通過した（カム角で５４°回転した）タイミングで、排気側プッシュロッド１７の右端は第１気筒用カム３１Ａのベースサークル３４Ａに戻る。このとき、排気バルブ１１はバルブスプリング１３の付勢力で図１０において左側に押し上げられ、排気ポート９を閉じる。排気側プッシュロッド１７が一方のリフト部３２Ａによって押し上げられている間、吸気側プッシュロッド１６はベースサークル３４Ａにあるので、押し上げられることはない。
【００７１】
図１２Ｂの状態から第１気筒用カム３１Ａがカム角で５４°反時計方向に回転したとき、図１２Ｃに示す状態となる。図１２Ｃにおいて、吸気側プッシュロッド１６及び排気側プッシュロッド１７が図示のように一方のリフト部３２Ａを挟んでいる状態から第１気筒用カム３１Ａが反時計方向に回転するとき、吸気側プッシュロッド１６が一方のリフト部３２Ｂによって左側に押し上げられる。この吸気側プッシュロッド１６の動きは吸気側ロッカーアーム１４に伝わる。すなわち、図１０において吸気側ロッカーアーム１４の一端（図１０で下端）が左側に揺動し、吸気側ロッカーアーム１４の他端（図１０で上端）は右側に揺動する。これによって、吸気バルブ１０がバルブスプリング１２に抗して押し下げられ、吸気ポート８を開く。
【００７２】
吸気側プッシュロッド１６が一方のリフト部３２Ａを通過した（カム角で５４°回転した）タイミングで、吸気側プッシュロッド１６の右端は第１気筒用カム３１Ａのベースサークル３４Ａに移る。このとき、吸気バルブ１０はバルブスプリング１２の付勢力で図１０において左側に押し上げられ、吸気ポート８を閉じる。吸気側プッシュロッド１６が一方のリフト部３２Ａによって押し上げられている間、排気側プッシュロッド１７はベースサークル３４Ａにあるので、押し上げられることはない。
【００７３】
図１２Ｃの状態から第１気筒用カム３１Ａがカム角で１２６°反時計方向に回転したとき、図１２Ｄに示す状態となる。２つのリフト部３２Ａ、３３Ａは略同一形状としているので、図１２Ｄに示す状態は図１２Ｂに示す状態と略同じである。すなわち、図１２Ｄに示す状態からは再び、他方のリフト部３３Ａによって排気側プッシュロッド１７が左側に押し上げられることとなり、前記が繰り返される。
【００７４】
このように、インターナルギヤ２７の外周に第１気筒用カム３１Ａを形成することで、２つの各プッシュロッド１６、１７を介し、第１気筒用の１つの吸気弁１０を吸気行程で、第１気筒用の１つの排気弁１１を排気行程で開かせることが可能となった。
【００７５】
まとめると、インターナルギヤ２７の外周をインターナルギヤ２７の軸方向に２つに分割し、一方の外周に第１気筒用カム３１Ａを、他方の外周に第２気筒用カム３１Ｂをカム角で９０°位相をずらせて形成している。これによって、第１、第２の各気筒について気筒別に１つずつの吸排気弁１０、１１を開かせることが可能となったのである。
【００７６】
図１３は第２実施形態の２気筒水平対向エンジン５１についてエンジン本体５４における吸排気ポート８、９の配置を示した平面図、図１４は図１３の右側面図である。ここでは、吸排気ポート８、９のポート形状のみを問題とするため、図１３、図１４には第２気筒について吸排気ポート８、９、吸排気バルブ１０、１１、吸気側ロッカーアーム１４、吸気側プッシュロッド１６などしか示していない。
【００７７】
通常、水平対向エンジンでは、エンジンの鉛直方向に吸気マニホールドと排気マニホールドとが配置され、エンジンの鉛直方向長さ（エンジン高さ）が長くなる傾向にある。本発明の第２実施形態では、カムシャフトを備えない動弁機構を採用し、図１４に示したように吸気弁１０が１つ、排気弁１１が１つのバルブ配置とすることで、エンジン本体５４のリヤ側の側面５５に吸排気ポート８、９の各他端８ａ、９ａを開口させるレイアウトとすることが可能となる。
【００７８】
第２実施形態でも第１実施形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、第２実施形態によれば、２気筒水平対向エンジン５１についても、各気筒５２、５３のロッカーアーム１４、１５を燃焼室７側に近づけて配置することが可能となり、２気筒水平対向エンジン５１の鉛直方向長さを短くできる。
【００７９】
第２実施形態では２気筒水平対向エンジン５１について述べたが、２気筒Ｖ型エンジンに対しても本発明を適用することができる。
【００８０】
実施形態では、単気筒エンジン及び２気筒水平対向エンジンについてカムがクランクシャフトの１／４の回転速度で回転する場合で説明したが、エンジンの形式、気筒数、カムの回転速度は、これに限られるものでない。
【００８１】
実施形態ではｎ＝２のときに２つの各リフト部をカム角で５４°の範囲に設けたが、この角度範囲に限定されるものでない。適用するエンジンのバンク角に応じて、ｎの数を設定することも可能である。
【００８２】
たとえば、図１５に示したようにインターナルギヤ２７の外周に１２０°ごとに等間隔で設けた３つ（ｎ＝３）の略同一形状であってｎ＝２のときと同じバルブ開弁時間となるようにカム角で３６°（ｎ＝２のときの２／３倍）の範囲に設けられるリフト部７１、７２、７３と、ベースサークル７４とからなるカム３１を形成する。このカム３１をクランクシャフトの１／６の回転速度で回転することにより、特定の形式のエンジンについて吸排気バルブを開閉させることができる。
【００８３】
また、図１６に示したようにインターナルギヤ２７の外周に９０°ごとに等間隔で設けた４つ（ｎ＝４）の略同一形状あってｎ＝２のときと同じバルブ開弁時間となるようにカム角で２７°（ｎ＝２のときの１／２倍）の範囲に設けられるリフト部８１〜８４と、ベースサークル８５とからなるカム３１を形成する。このカム３１をクランクシャフトの１／８の回転速度で回転することにより、特定の形式のエンジンについて吸排気バルブを開閉させることができる。
【００８４】
実施形態では２つの各リフト部をカム角で５４°の範囲に設けたが、この角度範囲に限定されるものでない。
【符号の説明】
【００８５】
１  単気筒エンジン
２  ロントカバー（エンジン本体）
５  クランクシャフト
１０  吸気バルブ
１１  排気バルブ
１４  吸気側ロッカーアーム
１５  排気側ロッカーアーム
１６  吸気側プッシュロッド
１７  排気側プッシュロッド
２１  遊星歯車減速機
３１  カム
３１Ａ  第１気筒用カム
３１Ｂ  第２気筒用カム
３２、３３  リフト部
４１  ＶＴＣ機構（アクチュエータ）
５１  ２気筒水平対向エンジン
【図１】
2012225298.tif 000003
【図２】
2012225298.tif 000004
【図３】
2012225298.tif 000005
【図４】
2012225298.tif 000006
【図５Ａ】
2012225298.tif 000007
【図５Ｂ】
2012225298.tif 000008
【図５Ｃ】
2012225298.tif 000009
【図６】
2012225298.tif 000010
【図７】
2012225298.tif 000011
【図８】
2012225298.tif 000012
【図９】
2012225298.tif 000013
【図１０】
2012225298.tif 000014
【図１１Ａ】
2012225298.tif 000015
【図１１Ｂ】
2012225298.tif 000016
【図１１Ｃ】
2012225298.tif 000017
【図１２Ａ】
2012225298.tif 000018
【図１２Ｂ】
2012225298.tif 000019
【図１２Ｃ】
2012225298.tif 000020
【図１２Ｄ】
2012225298.tif 000021
【図１３】
2012225298.tif 000022
【図１４】
2012225298.tif 000023
【図１５】
2012225298.tif 000024
【図１６】
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