JP2000204915A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置の複雑化や大型化を招くことなくバルブ特
性を変更することのできる内燃機関の可変動弁装置を提
供する。 【解決手段】可変動弁装置は、クランクシャフトの回転
に基づき吸気カムシャフトの軸線を中心に矢印Ｂ方向に
回転する遊星ギヤ２６を備える。遊星ギヤ２６は、リン
グギヤ５８の内歯５８ａと噛み合うとともに、吸気カム
シャフトと一体回転するドライブプレート２７に連結ピ
ン５５及びガイドブロック５６と連結される。そして、
吸気カムシャフトの軸線を中心とする遊星ギヤ２６の回
転により同シャフトが自身の軸線を中心に回転し、遊星
ギヤ２６の自身の軸線を中心とする回転により吸気カム
シャフトの回転速度が速くなったり遅くなったりする。
このカムシャフトの回転速度が変化する時期は、遊星ギ
ヤ２６及び吸気カムシャフトの周りを囲うように設けら
れたリングギヤ５８を周方向について変位させることに
よって行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カムシャフトの回
転速度を変化させることで内燃機関のバルブ特性を可変
とする内燃機関の可変動弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車載用エンジン等の内燃機関にあ
っては、出力の向上やエミッションの低減等を意図し
て、吸気バルブや排気バルブの開閉特性を適宜に変更す
ることが行われる。このようにバルブ特性を変更する装
置としては、例えば特開平８−１７０５１１号公報に記
載された可変動弁装置が知られている。この可変装置を
図１０に示す。

【０００３】同図に示されるように、可変動弁装置は、
例えば吸気バルブを開閉させるカム７１が設けられたカ
ムシャフト７２と、カムシャフト７２の端部に固定され
たドライブプレート７３と、ドライブプレート７３と対
向し且つカムシャフト７２と同軸上に位置するプーリ７
４とを備えている。

【０００４】このプーリ７４は、内燃機関の出力軸であ
るクランクシャフトからの回転がベルト等を介して伝達
されることにより、カムシャフト７２の軸線を中心に回
転する。また、プーリ７４において、カムシャフト７２
の軸線から離れた位置には、遊星ギヤ７５が自身の軸線
を中心として回転可能に支持されている。遊星ギヤ７５
において、同ギヤ７５の軸線から離れた位置には、ドラ
イブプレート７３に向かって突出するピン７６が設けら
れている。このピン７６は、ドライブプレート７３にお
けるプーリ７４と対向する面に形成されてカムシャフト
７２の径方向へ延びる溝７７内に挿入されている。

【０００５】また、可変動弁装置は、プーリ７４の中心
を貫通してカムシャフト７２と同軸上に位置する支持軸
７８を備えている。プーリ７４は支持軸７８に対して回
転可能となっている。支持軸７８において、プーリ７４
とドライブプレート７３との間に位置する端部には、上
記遊星ギヤ７５と噛み合うギヤ７９が設けられており、
その端部と反対側の端部にはステップモータ等に連結さ
れたベルト８０が掛けられている。

【０００６】そして、クランクシャフトの回転に伴いプ
ーリ７４がカムシャフト７２の軸線を中心に回転する
と、遊星ギヤ７５が自身の軸線を中心に回転しながらギ
ヤ７９の周りを回転する。遊星ギヤ７５がギヤ７９の周
りを回転することにより、その回転がピン７６を介して
ドライブプレート７３に伝達されてカムシャフト７２が
回転するようになる。カムシャフト７２が回転すると、
カム７１により内燃機関の吸気バルブが開閉する。

【０００７】また、遊星ギヤ７５が自身の軸線を中心に
回転するため、上記ピン７６も遊星ギヤ７５の軸線を中
心に回転するようになる。このようにピン７６が回転す
る際、ピン７６がカムシャフト７２の回転方向へ変位す
るときには同カムシャフト７２の回転速度が速くなり、
ピン７６がカムシャフト７２の回転方向と逆方向へ変位
するときには同カムシャフト７２の回転速度が遅くな
る。

【０００８】カムシャフト７２の回転速度が速くなった
り遅くなったりする時期は、ステップモータ等の駆動に
よりギヤ７９を所定角度回転させることによって調整さ
れる。即ち、ギヤ７９を所定角度回転させると、その回
転の分だけカムシャフト７２の回転に対するピン７６の
相対回転位相が変化し、カムシャフト７２の回転速度が
速くなったり遅くなったりする時期が調整される。

【０００９】こうした調整を行うことで内燃機関におけ
る吸気バルブのバルブ特性が変更される。従って、内燃
機関の運転状態に応じて上記のように吸気バルブのバル
ブ特性を変更することで、運転状態に応じた最適なバル
ブ特性で内燃機関の運転を行うことができ、内燃機関の
燃費向上やエミッション低減を図ることができるように
なる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようにギヤ７９を
所定角度回転させることで、吸気バルブのバルブ特性を
変更することができるようにはなる。しかしながら、ギ
ヤ７９とステップモータとを遊星ギヤ７５等と干渉させ
ることなく駆動連結するには、ギヤ７９と繋がる支持軸
７８がプーリ７４を貫通した状態で、同支持軸７８の端
部にベルト８０を掛けなければならない。従って、上記
公報の可変動弁装置においては、支持軸７８の分だけ同
装置の構成が複雑化且つ大型化してしまう。

【００１１】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、装置の複雑化や大型化を招
くことなくバルブ特性を変更することのできる内燃機関
の可変動弁装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、内燃機関のバルブを開閉
させるカムを備えたカムシャフトと、前記カムシャフト
と同軸上に設けられて同カムシャフトと一体回転するド
ライブプレートと、前記カムシャフトと同軸上に設けら
れて同カムシャフトと別々に回転可能な駆動部材と、前
記駆動部材における前記カムシャフトの軸線から離れた
位置に自身の軸線を中心として回転可能に支持される遊
星ギヤと、前記遊星ギヤにおける自身の軸線から離れた
位置にて前記ドライブプレートと前記遊星ギヤとの連結
を行う連結手段とを備え、前記駆動部材の回転に伴い前
記遊星ギヤを前記カムシャフトの軸線を中心に回転させ
ることで同カムシャフトを回転させ、前記遊星ギヤを自
身の軸線を中心に回転させることで前記カムシャフトの
回転速度を変化させる内燃機関の可変動弁装置におい
て、前記遊星ギヤ及び前記クランクシャフトの周りを囲
うようにリングギヤを設け、そのリングギヤを前記クラ
ンクシャフトの軸線を中心に回転可能に支持するととも
に、同リングギヤの内周面に前記遊星ギヤと噛み合う内
歯を形成し、前記リングギヤを周方向について変位させ
る変位手段を設けた。

【００１３】同構成によれば、遊星ギヤ及びカムシャフ
トの周りを囲うように設けられたリングギヤの内歯が遊
星ギヤと噛み合い、変位手段によってリングギヤを周方
向へ変位させることにより、カムシャフトの回転速度が
速くなったり遅くなったりする時期が調整され、内燃機
関のバルブ特性が変更されるようになる。そのため、バ
ルブ特性の変更のために、従来のような支持軸を設ける
必要がなく同支持軸による装置の複雑化及び大型化が防
止される。従って、装置の複雑化や大型化を招くことな
くバルブ特性を変更することができるようになる。

【００１４】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記変位手段は、前記リングギヤの外周
面に接触して同ギヤを変位させるものとした。同構成に
よれば、リングギヤの変位が同ギヤの外周面に接触する
変位手段によって行われるため、従来のような支持軸に
よる装置の複雑化及び大型化が的確に防止されるように
なる。

【００１５】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、前記ドライブプレートは前記カム
シャフトの端部に設けられ、前記駆動部材は前記ドライ
ブプレートよりもカムシャフトの長手方向中央寄りの位
置に設けられ、前記遊星ギヤ及び前記リングギヤは前記
ドライブプレートと前記駆動部材との間に設けられるも
のとした。

【００１６】同構成によれば、カムシャフトにおけるド
ライブプレート側の端部に、バルブタイミング可変機構
など他の機構を取り付けることができるようになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を直列四気筒の自動
車用エンジンに適用した一実施形態を図１〜図９に従っ
て説明する。

【００１８】図１に示すように、エンジン１１のシリン
ダブロック１１ａには、各気筒毎に合計四つのピストン
１２（図１には一つのみ図示）が往復移動可能に設けら
れている。このピストン１２は、コンロッド１３を介し
てエンジン１１の出力軸であるクランクシャフト１４に
連結されている。そして、ピストン１２の往復移動は、
コンロッド１３によってクランクシャフト１４の回転へ
と変換されるようになっている。

【００１９】上記シリンダブロック１１ａの上端に設け
られたシリンダヘッド１５と上記ピストン１２との間に
は燃焼室１６が設けられている。この燃焼室１６にはシ
リンダヘッド１５に設けられた吸気ポート１７及び排気
ポート１８が連通し、吸気ポート１７及び排気ポート１
８には吸気通路３２及び排気通路３３が連通している。
それら吸気ポート１７及び排気ポート１８には、それぞ
れ吸気バルブ１９及び排気バルブ２０が設けられてい
る。

【００２０】また、シリンダヘッド１５には、上記吸気
バルブ１９及び排気バルブ２０を開閉駆動するための吸
気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が回転可
能に支持されている。これら吸気及び排気カムシャフト
２１，２２には、クランクシャフト１４の回転がチェー
ン２３を介して伝達される。そして、吸気カムシャフト
２１が回転すると、吸気バルブ１９が開閉駆動されて、
吸気ポート１７と燃焼室１６とが連通・遮断される。ま
た、排気カムシャフト２２が回転すると、排気バルブ２
０が開閉駆動されて、排気ポート１８と燃焼室１６とが
連通・遮断される。

【００２１】一方、吸気通路３２の下流端には、吸気ポ
ート１７内に燃料を噴射するための燃料噴射弁３７が設
けられている。この燃料噴射弁３７は、エンジン１１の
吸気行程にて吸気通路３２内の空気が燃焼室１６へ吸入
されるとき、吸気ポート１７内に燃料を噴射して燃料及
び空気からなる混合気を形成する。

【００２２】また、シリンダヘッド１５には、燃焼室１
６内に充填された混合気に対して点火を行うための点火
プラグ３８が設けられている。そして、燃焼室１６内の
混合気に対し点火が行われて混合気が燃焼すると、その
燃焼エネルギーによってピストン１２が往復移動してク
ランクシャフト１４が回転し、エンジン１１が駆動され
る。燃焼室１６内で燃焼した混合気は、エンジン１１の
排気行程において、ピストン１２の上昇により排気ガス
として排気通路３３へ送り出される。

【００２３】次に、上記エンジン１１における吸気バル
ブ１９の開閉特性を可変とする可変動弁装置について図
２を参照して説明する。図２に示すように、この可変動
弁装置は、上記吸気バルブ１９（図１）の上端に当接す
るカム２４が設けられた吸気カムシャフト２１を備えて
いる。吸気カムシャフト２１において、その端部よりも
同シャフト２１の長手方向中央寄りの位置にはスプロケ
ット２５が設けられている。このスプロケット２５は、
吸気カムシャフト２１と同軸上に位置するとともに、吸
気カムシャフト２１の外周面に対して回転可能となって
いる。そして、スプロケット２５は、クランクシャフト
１４とチェーン２３（図１）を介して連結され、同シャ
フト１４の回転がチェーン２３を介して伝達されること
により、吸気カムシャフト２１の軸線を中心に回転す
る。

【００２４】吸気カムシャフト２１において、スプロケ
ット２５よりも同シャフト２１の端部寄りの位置には、
その端部側に向けて遊星ギヤ２６、ドライブプレート２
７、及びバルブタイミング可変機構２８が順次設けられ
ている。そして、スプロケット２５が回転すると、その
回転が遊星ギヤ２６、ドライブプレート２７、及びバル
ブタイミング可変機構２８を介して、吸気カムシャフト
２１に伝達される。こうして吸気カムシャフト２１にク
ランクシャフト１４からの回転が伝達されることによ
り、吸気カムシャフト２１が自身の軸線を中心に回転
し、カム２４によって吸気バルブ１９が開閉駆動される
ようになる。

【００２５】上記バルブタイミング可変機構２８は、油
圧駆動されることによってクランクシャフト１４に対す
る吸気カムシャフト２１の相対回転位相を変更し、吸気
バルブ１９のバルブタイミングを調整するものである。
ここで、バルブタイミング可変機構２８及び同機構２８
を駆動するためのオイル供給構造についてについて図２
及び図３を参照して説明する。

【００２６】図２に示すように、吸気カムシャフト２１
等には、バルブタイミング可変機構２８に対してオイル
を給排するための進角制御油路４７及び遅角制御油路４
８が設けられている。これら油路４７，４８は、バルブ
タイミング可変機構２８の内部まで延びるとともに、オ
イルコントロールバルブを介してオイルポンプ（共に図
示せず）に接続されている。このオルコントロールバル
ブは、バルブタイミング可変機構２８へのオイルの供給
を進角制御油路４７を介して行うか、或いは遅角制御油
路４８を介して行うか選択するためのものである。

【００２７】そして、進角制御油路４７を介してバルブ
タイミング可変機構２８へのオイル供給を行うと、同機
構２８は吸気カムシャフト２１がクランクシャフト１４
に対して進角するようスプロケット２５と吸気カムシャ
フト２１との相対回転位相を変更し、吸気バルブ１９の
バルブタイミングを早める。また、遅角制御油路４８を
介してバルブタイミング可変機構２８へのオイル供給を
行うと、同機構２８は吸気カムシャフト２１がクランク
シャフト１４に対して遅角するようスプロケット２５と
吸気カムシャフト２１との相対回転位相を変更し、吸気
バルブ１９のバルブタイミングを遅らせる。

【００２８】このように吸気バルブ１９のバルブタイミ
ングを可変とするバルブタイミング可変機構２８の内部
構造を図３に示す。同図に示されるように、バルブタイ
ミング可変機構２８は、断面リング状に形成されたハウ
ジング４３と、ハウジング４３の内側に設けられた回転
部材４１とを備えている。上記ハウジング４３の内周面
４４ａには、同ハウジング４３の円心に向かって突出す
る四つの張出部４５が周方向について等間隔毎に形成さ
れている。この各張出部４５間にはそれぞれ溝部４６が
形成されている。そして、ハウジング４３は、吸気カム
シャフト２１と同軸上に位置した状態で、張出部４５を
貫通するボルト４９によってドライブプレート２７（図
２）に一体回転可に固定されている。

【００２９】このドライブプレート２７は、遊星ギヤ２
６を介してスプロケット２５に連結されているため、ク
ランクシャフト１４の回転がスプロケット２５、遊星ギ
ヤ２６、及びドライブプレート２７を回転してハウジン
グ４３に伝達されるようになる。このようにクランクシ
ャフト１４の回転がハウジング４３に伝達されることに
より、同ハウジング４３が吸気カムシャフト２１の軸線
を中心に回転する。

【００３０】また、図３示す上記回転部材４１は、吸気
カムシャフト２１（図２）の同軸上に位置した状態で、
同部材４１の中心を貫通するボルト５３によって吸気カ
ムシャフト２１に一体回転可能に固定されている。この
回転部材４１の外周面には、各溝部４６に挿入されるよ
うに外側方へ突出する四つのベーン５０が、回転部材４
１の周方向に等間隔に設けられている。この各ベーン５
０が挿入された各溝部４６内は、同ベーン５０により進
角側油圧室５１及び遅角側油圧室５２に区画されてい
る。これら進角側油圧室５１及び遅角側油圧室５２は、
ベーン５０を回転部材４１の周方向両側から挟むように
位置している。そして、進角側油圧室５１及び遅角側油
圧室５２には、それぞれ前記進角制御油路４７及び遅角
制御油路４８が連通している。

【００３１】この状態にあっては、互いに連結されたハ
ウジング４３とドライブプレート２７（図２）とが回転
部材４１を介して吸気カムシャフト２１と連結されるこ
ととなり、吸気カムシャフト２１と上記ハウジング４
３，ドライブプレート２７、及び回転部材４１が一体回
転するようになる。

【００３２】こうしたバルブタイミング可変機構２８に
あって、進角制御油路４７から進角側油圧室５１へオイ
ルが供給されると、各ベーン５０が図３の矢印Ａ方向へ
相対移動することにより回転部材４１が図中右方向に相
対回動し、スプロケット２５（図２）に対する吸気カム
シャフト２１の相対回転位相が変更される。因みに同バ
ルブタイミング可変機構２８にあっては、前記チェーン
２３を介して伝達されるクランクシャフト１４の回転に
基づき、スプロケット２５（ハウジング４３）及び吸気
カムシャフト２１は共に、図３中右方向に回転する。従
って、この場合、吸気カムシャフト２１がクランクシャ
フト１４に対して進角し、その結果、吸気バルブ１９の
バルブタイミングも進角するようになる。

【００３３】また、遅角制御油路４８から遅角側油圧室
５２へオイルが供給されると、各ベーン５０が矢印Ａと
逆方向へ相対移動することにより回転部材４１が同中左
方向に相対回動し、スプロケット２５に対する吸気カム
シャフト２１の相対回転位相が上記と逆方向に変更され
る。同バルブタイミング可変機構２８にあっては、この
場合、吸気カムシャフト２１がクランクシャフト１４に
対して遅角し、その結果、吸気バルブ１９のバルブタイ
ミングも遅角するようになる。

【００３４】上記のような吸気バルブ１９のバルブタイ
ミング制御は例えば、・エンジン始動時やアイドル運転
時に、吸気バルブ１９のバルブタイミングを最遅角状態
にしてバルブオーバラップを「０」とし、燃焼室１６か
ら吸気ポート１７への混合気の吹き返しを防止して始動
性向上や燃費向上を図る。

【００３５】・エンジン１１の運転状態が低負荷領域に
あるときには、吸気バルブ１９のバルブタイミングを遅
角させることで、バルブオーバラップを少なくして燃焼
室１６から吸気ポート１７への混合気の吹き返しを防止
し、エンジン運転状態の安定化を図る。

【００３６】・エンジン１１の運転状態が中負荷域にあ
るときには、吸気バルブ１９のバルブタイミングを進角
させることで、バルブオーバラップを大きくして内部Ｅ
ＧＲ率を高めるとともにポンピングロスを少なくし、燃
費及びエミッションの向上を図る。

【００３７】・エンジン１１の運転状態が高負荷低中速
回転域にあるときには、吸気バルブ１９のバルブタイミ
ングを進角させることで、同バルブ１９の閉弁時期を早
めて体積効率を向上させ、低中速トルクを向上させる。

【００３８】・エンジン１１の運転状態が高負荷高速回
転域にあるときには、吸気バルブ１９のバルブタイミン
グを遅角させることで、同バルブ１９の閉弁時期を遅ら
せて体積効率を向上させ、エンジン出力を向上させる。
等々のかたちで実行される。

【００３９】次に、スプロケット２５に対する遊星ギヤ
２６の支持構造について図４を参照して説明する。図４
に示すように、スプロケット２５には、その円心を中心
とする回転方向について等間隔毎に複数の支持ピン５４
が設けられている。各支持ピン５４は、スプロケット２
５を厚さ方向（図４の紙面と直交する方向）に貫通した
状態で、同スプロケット２５に固定されている。また、
各支持ピン５４は、それぞれ遊星ギヤ２６の中心を貫通
した状態で、それらギヤ２６を自身の軸線が中心となる
ように回転可能に支持している。

【００４０】また、遊星ギヤ２６において、自身の軸線
から離れた位置にはスプロケット２５から離間する方向
に突出する連結ピン５５が設けられている。この連結ピ
ン５５は、立方体形状に形成されたガイドブロック５６
を貫通しており、ガイドブロック５６に対して回転可能
となっている。従って、遊星ギヤ２６が自身の軸線を中
心に回転すると、連結ピン５５及びガイドブロック５６
も遊星ギヤ２６の軸線を中心に回転するようになる。

【００４１】上記遊星ギヤ２６が取り付けられたスプロ
ケット２５を吸気カムシャフト２１（図２）に取り付け
た状態では、各遊星ギヤ２６が吸気カムシャフト２１の
軸線から離れて位置するとともに、遊星ギヤ２６の軸線
と吸気カムシャフト２１の軸線とが互いに平行になる。
そして、スプロケット２５が吸気カムシャフト２１の軸
線を中心に回転することにより、各遊星ギヤ２６が吸気
カムシャフト２１の周りを回転するようになる。

【００４２】次に、遊星ギヤ２６とドライブプレート２
７との連結構造について図５を参照して説明する。図５
に示すように、ドライブプレート２７には、その円心を
中心とする回転方向について等間隔毎に複数の切欠部５
７が設けられている。これら切欠部５７は、ドライブプ
レート２７の外周面から同プレート２７の円心に向かっ
て延びている。そして、各切欠部５７には遊星ギヤ２６
のガイドブロック５６がそれぞれ挿入されている。これ
らガイドブロック５６は、切欠部５７の長手方向（ドラ
イブプレート２７の径方向）に摺動可能となっている。

【００４３】従って、スプロケット２５の回転により各
遊星ギヤ２６が吸気カムシャフト２１（図２）の軸線を
中心に回転すると、同シャフト２１の軸線を中心とする
遊星ギヤ２６の回転がガイドブロック５６を介してドラ
イブプレート２７に伝達される。その結果、ドライブプ
レート２７、バルブタイミング可変機構２８、及び吸気
カムシャフト２１が、同シャフト２１の軸線を中心に図
５に矢印Ｂで示す方向に回転するようになる。

【００４４】また、各遊星ギヤ２６は、それらギヤ２６
及び吸気カムシャフト２１を囲うように設けられたリン
グギヤ５８の内歯５８ａと噛み合っている。このリング
ギヤ５８は、スプロケット２５及びドライブプレート２
７が吸気カムシャフト２１に取り付けられたとき、ボル
ト６２によってシリンダヘッド１５等に取り付けられ
る。

【００４５】即ち、そのボルト６２がリングギヤ５８に
周方向へ延びるように形成された複数のスリット５９を
貫通してシリンダヘッド１５に螺入される。この状態に
あっては、リングギヤ５８が吸気カムシャフト２１と同
軸上に位置し、且つ同シャフト２１の軸線を中心に周方
向へ変位可能に支持されることとなる。また、リングギ
ヤ５８の外周面には、ステップモータ６０の出力軸６０
ａに取り付けられたギヤ６１と噛み合う外歯５８ｂが形
成されている。

【００４６】そして、遊星ギヤ２６は、吸気カムシャフ
ト２１の周りを回転するとき、リングギヤ５８の内歯５
８ａと噛み合いに基づき自身の軸線を中心に図５の矢印
Ｃ方向に回転するようにもなる。遊星ギヤ２６が自身の
軸線を中心に回転すると、連結ピン５５及びガイドブロ
ック５６は、遊星ギヤ２６の軸線を中心に回転するとと
もに、切欠部５７に対してはその長手方向に相対移動す
るようになる。このように連結ピン５５及びガイドブロ
ック５６が回転するとき、それらによってドライブプレ
ート２７や吸気カムシャフト２１が図５の矢印Ｂ方向若
しくは矢印Ｂと逆方向に押される。

【００４７】連結ピン５５が実線で示す位置Ｐ１から二
点鎖線で示す位置Ｐ２へと回転するとき、連結ピン５５
及びガイドブロック５６はドライブプレート２７や吸気
カムシャフト２１の回転方向（矢印Ｂ方向）と逆方向に
所定量だけ変位した状態になる。これら連結ピン５５及
びガイドブロック５６の変位により、ドライブプレート
２７や吸気カムシャフト２１の回転速度が遅くなる。

【００４８】また、連結ピン５５が二点鎖線で示す位置
Ｐ２から実線で示す位置Ｐ１へと回転するとき、連結ピ
ン５５及びガイドブロック５６はドライブプレート２７
や吸気カムシャフト２１の回転方向（矢印Ｂ方向）に所
定量だけ変位した状態になる。これら連結ピン５５及び
ガイドブロック５６の変位により、ドライブプレート２
７や吸気カムシャフト２１の回転速度が速くなる。

【００４９】このように吸気カムシャフト２１の回転速
度が速くなったり遅くなったりすることは、エンジン１
１の気筒数に合わせて吸気カムシャフト２１の一回転当
たり四回づつ行われる。即ち、吸気カムシャフト２１の
一回転当たりに同シャフト２１の回転速度が変化する回
数は、上記リングギヤ５８の径と上位遊星ギヤ２６の径
とによって決まるが、本実施形態では遊星ギヤ２６の径
がリングギヤ５８の径の「１／４」に設定される。これ
により上記のように吸気カムシャフト２１の一回転当た
りに四回つづ、吸気カムシャフト２１の回転速度が速く
なったり遅くなったりするようになる。

【００５０】また、吸気カムシャフト２１の回転速度が
速くなったり遅くなったりする時期は、ステップモータ
６０を駆動してギヤ６１を回転させてリングギヤ５８を
周方向へ変位させることによって調整される。即ち、リ
ングギヤ５８を所定量だけ周方向に変位させることで、
その変位量の分だけ吸気カムシャフト２１の回転に対す
る連結ピン５５及びガイドブロック５６の相対回転位相
が変化し、吸気カムシャフト２１の回転速度が速くなっ
たり遅くなったりする時期が調整される。なお、リング
ギヤ５８が周方向へ変位する際の摺接部分は、スリット
５９の内面とボルト６２の外周面との間のみになる。

【００５１】こうした調整を行うことで吸気バルブ１９
のバルブ特性が例えば図６〜図９に示すように変化す
る。なお、図６〜図９において実線はスプロケット２５
の回転に対する吸気バルブ１９のバルブリフト量の推移
を示すものである。

【００５２】図６に示すように、吸気バルブ１９の開弁
及び閉弁付近（領域ａ）で吸気カムシャフト２１の回転
が速くなり、且つ吸気バルブ１９の全開付近（領域ｂ）
で吸気カムシャフト２１の回転が遅くなると、吸気バル
ブ１９のリフト量が実線で示すように推移する。この場
合、吸気バルブ１９は、素早く全開付近まで開き、全開
に近い状態を比較的長時間維持した後、素早く閉弁する
ようになる。こうしたバルブ特性への調整は、例えばエ
ンジン１１の出力トルクを向上させる必要のあるエンジ
ン１１の低回転時に行われる。上記のように吸気バルブ
１９が全開に近い状態になる時間を長くすることで、燃
焼室１６内への空気の吸入を効率よく行い、エンジン１
１の出力トルクを向上させることができるようになる。

【００５３】図７に示すように、吸気バルブ１９の開弁
及び閉弁付近（領域ａ）で吸気カムシャフト２１の回転
が遅くなり、且つ吸気バルブ１９の全開付近（領域ｂ）
で吸気カムシャフト２１の回転が速くなると、吸気バル
ブ１９のリフト量が実線で示すように推移する。この場
合、吸気バルブ１９は、ゆっくりと全開付近まで開き、
全開に近い状態を比較的短時間で終了した後、ゆっくり
と閉弁するようになる。こうしたバルブ特性への調整
は、例えばエンジン１１の中負荷領域でのポンピングロ
スを低減するため、及びバルブオーバラップを大きくし
てエミッション悪化を防止するために行われる。即ち、
上記のように吸気バルブ１９の閉弁付近での吸気カムシ
ャフト２１の回転速度を遅くすることで、吸気バルブ１
９の閉弁時期が遅くなってポンピングロスが低減され
る。また、上記のように吸気バルブ１９の開弁付近での
吸気カムシャフト２１の回転速度を遅くすることで、吸
気バルブ１９の開弁時期が早くなる。その結果、バルブ
オーバラップが大きくなって燃焼室１６に残留する排気
の量（いわゆる内部ＥＧＲ量）が多くなり、エミッショ
ン悪化が防止される。

【００５４】図８に示すように、吸気バルブ１９の開弁
後から全開まで（領域ｃ）で吸気カムシャフト２１の回
転が速くなり、吸気バルブ１９の全開から閉弁前まで
（領域ｄ）で吸気カムシャフト２１の回転が遅くなる
と、吸気バルブ１９のリフト量が実線で示すように推移
する。この場合、吸気バルブ１９は、開弁後に素早く全
開まで開き、全開に近い状態を比較的短時間維持した
後、閉弁前まではゆっくりと閉じ、閉弁直前には素早く
閉じるようになる。こうしたバルブ特性への調整は、例
えばピストン１２と吸気バルブ１９とが比較的接近する
ようにバルブタイミング可変機構２８が駆動制御される
ようなエンジン１１の運転状態のときに行われる。これ
は、上記のようなバルブ特性では、吸気バルブ１９の全
開が早い時期に且つ短く行われ、これによりピストン１
２と吸気バルブ１９との干渉を防止することができるた
めである。

【００５５】図９に示すように、吸気バルブ１９の開弁
後から全開まで（領域ｃ）で吸気カムシャフト２１の回
転が遅くなり、吸気バルブ１９の全開から閉弁前まで
（領域ｄ）で吸気カムシャフト２１の回転が速くなる
と、吸気バルブ１９のリフト量が実線で示すように推移
する。この場合、吸気バルブ１９は、開弁後においてゆ
っくりと全開まで開き、全開に近い状態を比較的短時間
維持した後、閉弁前まで素早く閉じ、閉弁直前にはゆっ
くりと閉じるようになる。こうしたバルブ特性への調整
は、例えば吸気バルブ１９の開弁に対する吸入空気量の
増加に応答遅れが生じるエンジン１１の高回転時に行わ
れる。これは、上記のようなバルブ特性では、吸気バル
ブ１９の開弁が早い時期に行われ、これにより吸気バル
ブ１９の開弁に対する吸入空気量増加の応答遅れを少な
くして燃焼室１６内での負圧発生を抑制し、ポンピング
ロスを低減させることができるためである。

【００５６】以上詳述した本実施形態によれば、以下に
示す効果が得られるようになる。 （１）遊星ギヤ２６及び吸気カムシャフト２１の周りを
囲うように設けられたリングギヤ５８の内歯５８ａが遊
星ギヤ２６と噛み合い、リングギヤ５８を周方向へ変位
させることにより、吸気カムシャフト２１の回転速度が
速くなったり遅くなったりする時期が調整され、吸気バ
ルブ１９のバルブ特性が変更されるようになる。従っ
て、吸気バルブ１９のバルブ特性を変更するために従来
のような支持軸７８（図１０）を設ける必要がなく、同
支持軸７８を設けることに伴う装置の複雑化や大型化を
招くことなく吸気バルブ１９のバルブ特性を変更するこ
とができる。

【００５７】（２）上記リングギヤ５８の外周面に形成
された外歯５８ｂは、ステップモータ６０の出力軸６０
ａに取り付けられたギヤ６１とを噛み合わされる。そし
て、リングギヤ５８の周方向への変位は、ステップモー
タ６０の駆動によりギヤ６１を所定量だけ回転させるこ
とによって行われる。このようにリングギヤ５８の周方
向への変位が、同ギヤ５８の外歯５８ｂと噛み合うギヤ
６１を備えたステップモータ６０によって行われるた
め、従来のような支持軸７８を設けることに伴なう装置
の複雑化や大型化を的確に防止することができる。

【００５８】（３）リングギヤ５８を周方向に変位させ
る際の摺接部分は、スリット５９の内面とボルト６２の
外周面との間のみとなるため、リングギヤ５８を周方向
に変位させる際の摺動抵抗を小さくすることができる。

【００５９】（４）ステップモータ６０の駆動によって
吸気カムシャフト２１の回転速度が速くなったり遅くな
ったりする時期を調整するのに必要なのはリングギヤ５
８のみであるため、可変動弁装置を構成する部品の点数
が少なくなる。そのため、可変動弁装置の剛性を高め、
同装置を安定して動作させることができるようになる。

【００６０】（５）ドライブプレート２７を吸気カムシ
ャフト２１の端部に設け、その端部から同シャフト２１
の長手方向中央部に向かって、順次遊星ギヤ２６及びス
プロケット２５を設けるようにした。従って、吸気カム
シャフト２１におけるドライブプレート２７側の端部に
バルブタイミング可変機構２８を取り付けることができ
る。そして、バルブタイミング可変機構２８による吸気
バルブ１９のバルブタイミング制御と、リングギヤ５８
を周方向に変位させることによる吸気バルブ１９のバル
ブ特性調整との両方を組み合わせて行うことで、エンジ
ン１１の運転状態に応じた一層適切な吸気バルブ１９の
バルブ開閉特性を得ることができるようになる。

【００６１】なお、本実施形態は、例えば以下のように
変更することもできる。 ・本実施形態において、スプロケット２５、遊星ギヤ２
６、及びドライブプレート２７における吸気カムシャフ
ト２１の軸線方向いついての配設位置を適宜変更しても
よい。

【００６２】・本実施形態では、ステップモータ６０の
出力軸６０ａとリングギヤ５８との連結をギヤ６１によ
って行ったが、これに代えてベルトやチェーンによって
上記連結を行ってもよい。この場合、ステップモータ６
０の出力軸６０ａにベルトやチェーンを掛けるためプー
リやスプロケットが取り付けられるとともに、リングギ
ヤ５８の外周面にはベルトを掛けるための凹凸やチェー
ンを掛けるためのスプロケットの歯などが形成される。

【００６３】・本実施形態では、バルブタイミング可変
機構２８を設けたが、必ずしも同機構２８を設ける必要
はない。 ・本実施形態では、本発明の可変動弁装置により吸気バ
ルブ１９のバルブ特性を調整する場合について例示した
が、これに代えて本発明の可変動弁装置により排気バル
ブ２０のバルブ特性を調整するようにしてもよい。

【００６４】次に、以上の実施形態から把握することの
できる請求項以外の技術的思想を、その効果とともに以
下に記載する。 （１）内燃機関のバルブを開閉させるカムを備えたカム
シャフトと、前記カムシャフトと同軸上に設けられて同
カムシャフトと一体回転するドライブプレートと、前記
カムシャフトと同軸上に設けられて同カムシャフトと別
々に回転可能な駆動部材と、前記駆動部材における前記
カムシャフトの軸線から離れた位置に自身の軸線を中心
として回転可能に支持される遊星ギヤと、前記遊星ギヤ
における自身の軸線から離れた位置にて前記ドライブプ
レートと前記遊星ギヤとの連結を行う連結手段とを備
え、前記駆動部材の回転に伴い前記遊星ギヤを前記カム
シャフトの軸線を中心に回転させることで同カムシャフ
トを回転させ、前記遊星ギヤを自身の軸線を中心に回転
させることで前記カムシャフトの回転速度を変化させる
内燃機関の可変動弁装置において、前記ドライブプレー
トを前記カムシャフトの端部に設け、前記駆動部材を前
記ドライブプレートよりもカムシャフトの長手方向中央
寄りの位置に設け、前記遊星ギヤを前記ドライブプレー
トと前記駆動部材との間に設けたことを特徴とする可変
動弁装置。

【００６５】同構成によれば、カムシャフトにおけるド
ライブプレート側の端部に、バルブタイミング可変機構
など他の機構を取り付けることができるようになる。

【００６６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、遊星ギヤ
及びカムシャフトの周りを囲うように設けられたリング
ギヤの内歯が遊星ギヤと噛み合い、変位手段によってリ
ングギヤを周方向へ変位させることにより、カムシャフ
トの回転速度が速くなったり遅くなったりする時期が調
整され、内燃機関のバルブ特性が変更されるようにな
る。そのため、バルブ特性の変更のために、従来のよう
な支持軸を設ける必要がなく同支持軸による装置の複雑
化及び大型化が防止される。従って、装置の複雑化や大
型化を招くことなくバルブ特性を変更することができ
る。

【００６７】請求項２記載の発明によれば、リングギヤ
の変位が同ギヤの外周面に接触する変位手段によって行
われるため、従来のような支持軸による装置の複雑化及
び大型化を的確に防止することができる。

【００６８】請求項３記載の発明によれば、カムシャフ
トにおけるドライブプレート側の端部に、バルブタイミ
ング可変機構など他の機構を取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の可変動弁装置が適用されたエンジ
ンを示す断面図。

【図２】同可変動弁装置を示す断面図。

【図３】バルブタイミング可変機構の内部構造を示す断
面図。

【図４】スプロケットに対する遊星ギヤの取付構造を示
す側面図。

【図５】遊星ギヤとドライブプレートとの連結構造、及
び遊星ギヤに対するリングギヤの噛み合い態様を示す側
面図。

【図６】スプロケットの回転に対する吸気バルブのリフ
ト量の推移を示すグラフ。

【図７】スプロケットの回転に対する吸気バルブのリフ
ト量の推移を示すグラフ。

【図８】スプロケットの回転に対する吸気バルブのリフ
ト量の推移を示すグラフ。

【図９】スプロケットの回転に対する吸気バルブのリフ
ト量の推移を示すグラフ。

【図１０】可変動弁装置の従来例を示す断面図。

【符号の説明】

１１…エンジン、１９…吸気バルブ、２０…排気バル
ブ、２１…吸気カムシャフト、２２…排気カムシャフ
ト、２５…スプロケット、２６…遊星ギヤ、２７…ドラ
イブプレート、５５…連結ピン、５６…ガイドブロッ
ク、５７…切欠部、５８…リングギヤ、５８ａ…内歯、
５８ｂ…外歯、５９…スリット、６０…ステップモー
タ、６０ａ…出力軸、６１…ギヤ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のバルブを開閉させるカムを備え
   たカムシャフトと、 前記カムシャフトと同軸上に設けられて同カムシャフト
   と一体回転するドライブプレートと、 前記カムシャフトと同軸上に設けられて同カムシャフト
   と別々に回転可能な駆動部材と、 前記駆動部材における前記カムシャフトの軸線から離れ
   た位置に自身の軸線を中心として回転可能に支持される
   遊星ギヤと、 前記遊星ギヤにおける自身の軸線から離れた位置にて前
   記ドライブプレートと前記遊星ギヤとの連結を行う連結
   手段とを備え、 前記駆動部材の回転に伴い前記遊星ギヤを前記カムシャ
   フトの軸線を中心に回転させることで同カムシャフトを
   回転させ、前記遊星ギヤを自身の軸線を中心にに回転さ
   せることで前記カムシャフトの回転速度を変化させる内
   燃機関の可変動弁装置において、 前記遊星ギヤ及び前記クランクシャフトの周りを囲うよ
   うにリングギヤを設け、そのリングギヤを前記クランク
   シャフトの軸線を中心に回転可能に支持するとともに、
   同リングギヤの内周面に前記遊星ギヤと噛み合う内歯を
   形成し、前記リングギヤを周方向について変位させる変
   位手段を設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装
   置。
2. 【請求項２】前記変位手段は、前記リングギヤの外周面
   に接触して同ギヤを変位させるものである請求項１記載
   の内燃機関の可変動弁装置。
3. 【請求項３】前記ドライブプレートは前記カムシャフト
   の端部に設けられ、前記駆動部材は前記ドライブプレー
   トよりもカムシャフトの長手方向中央寄りの位置に設け
   られ、前記遊星ギヤ及び前記リングギヤは前記ドライブ
   プレートと前記駆動部材との間に設けられる請求項１又
   は２記載の内燃機関の可変動弁装置。