JP2001329811A - エンジンの可変バルブタイミング機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸気側および排気側のＶＶＴをスペース的に
コンパクトに配設してエンジンの小型化を図るととも
に、オーバーハングのモーメントによるジャーナル軸受
部に対する負担を軽減させたエンジンの可変バルブタイ
ミング機構を提供する。 【解決手段】 吸気カム軸６と排気カム軸７を有し、各
カム軸の端部にＶＶＴ１０，１１を装着し、各ＶＶＴは
回転軸部５１とその端部の円筒状の本体部５２とからな
り、該本体部内に進角側および遅角側の油圧室３８，３
９を有し、両ＶＶＴ間に回転伝達手段３３，３４，３５
を設けるとともに、一方のＶＶＴ１０にクランク軸から
回転駆動力を受ける回転駆動手段３１が装着されたエン
ジンの可変バルブタイミング機構において、前記各カム
軸６，７の軸方向から見て、前記一方のＶＶＴ１０の回
転駆動手段３１と他方のＶＶＴ１１の本体部５２がオー
バーラップするように両ＶＶＴ１０，１１を配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、４サイクルエンジ
ンのバルブタイミングを制御するための可変バルブタイ
ミング機構（ＶＶＴ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】４サイクルエンジンの動弁系としてカム
機構が用いられる。ＤＯＨＣ型複数気筒エンジンの場
合、吸・排気用の２本のカム軸が備わる。各カム軸は、
気筒ごとに設けたジャーナル軸受部でカムキャップによ
りシリンダヘッドに回転可能に保持され、ヘッドカバー
で覆われる。これらのカム軸にスプロケットやカムチェ
ーン等の回転伝達系を介してクランク軸から回転駆動力
が伝達され、クランク軸に同期してカム軸が回転する。

【０００３】この場合、クランク軸からカム軸への回転
伝達系上にクランク軸回転に対するカム軸回転の位相を
ずらせて吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミング
を制御するためのＶＶＴ（可変バルブタイミング機構）
が装着される。このＶＶＴは、油圧機構によりカム軸の
位相を進角または遅角させるものであり、電磁ソレノイ
ド型の切換弁により油圧方向が切換えられる。

【０００４】このＶＶＴは、カム軸端部に装着された回
転軸部とその端部の円筒状の本体部からなり、本体部内
にベーンで仕切られた進角側の油圧室と遅角側の油圧室
が形成され、一方の油圧室にオイルを供給してカム軸の
位相を変化させる。

【０００５】このようなＶＶＴを吸気カム軸および排気
カム軸の両方に設けたエンジンにおいて、基準の設定バ
ルブタイミングに対し、吸気側は進角側に調整し、排気
側は遅角側に調整してカム角の位相を制御する。この場
合、吸気側をクランク軸と連結してこれと同方向に回転
させ、この吸気側ＶＶＴと排気側ＶＶＴとを連結して回
転駆動している。このため、吸気側ＶＶＴの回転軸部に
は、クランク軸とカムチェーンで連結された駆動スプロ
ケットが装着される。吸気側および排気側ＶＶＴの両回
転軸部に連結スプロケットが装着され、これらが連結チ
ェーンで連結され排気側ＶＶＴが回転駆動される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の可変バルブタイミング機構においては、排気側カム
軸をエンジンと逆方向に回転させてカム角調整を行うた
め、吸気側に比べ作動力を大きくする必要があり、この
ため、本体部の油圧室の受圧面積を大きくする必要があ
る。この場合、構造のコンパクト化やタンブル流発生に
よる燃焼効率を上げるためにバルブ挟み角を小さくした
場合、両カム軸間の間隔が狭まる。

【０００７】このため、ＶＶＴ同士の干渉をさけるため
に、特にクランク軸と連結された吸気側の駆動スプロケ
ットは、その外径が大きいため、この駆動スプロケット
と排気側ＶＶＴの本体部との干渉を避けて且つその受圧
面積を大きくするために、排気側ＶＶＴの本体部を軸方
向に長くしなければならない。このため、エンジン全長
が長くなって大型化する。また、カム軸先端に片持ち梁
状にオーバーハングして装着したＶＶＴによるカム軸に
対するモーメントが大きくなり、回転負荷が大きくなる
とともに、カム軸を支持するジャーナル軸受部の負担が
増加する。

【０００８】本発明は上記従来技術を考慮したものであ
って、吸気側および排気側のＶＶＴをスペース的にコン
パクトに配設してエンジンの小型化を図るとともに、オ
ーバーハングのモーメントによるジャーナル軸受部に対
する負担を軽減させたエンジンの可変バルブタイミング
機構の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、吸気カム軸と排気カム軸を有し、各カ
ム軸の端部にＶＶＴを装着し、各ＶＶＴは回転軸部とそ
の端部の円筒状の本体部とからなり、該本体部内に進角
側および遅角側の油圧室を有し、両ＶＶＴ間に回転伝達
手段を設けるとともに、一方のＶＶＴにクランク軸から
回転駆動力を受ける回転駆動手段が装着されたエンジン
の可変バルブタイミング機構において、前記各カム軸の
軸方向から見て、前記一方のＶＶＴの回転駆動手段と他
方のＶＶＴの本体部がオーバーラップするように両ＶＶ
Ｔを配設したことを特徴とするエンジンの可変バルブタ
イミング機構を提供する。

【００１０】この構成によれば、一方のＶＶＴの回転駆
動手段と他方のＶＶＴの本体部をオーバーラップして配
設するため、ＶＶＴ本体部を軸方向に長くすることな
く、径を広げることにより本体部の油圧室の受圧面積を
大きくして駆動力を高めることができる。したがって、
エンジン全長は長くならず、またオーバーハングのモー
メントによるカム軸のジャーナル軸受部に対する負担が
軽減される。

【００１１】好ましい構成例では、前記回転駆動手段を
吸気カム軸側ＶＶＴに装着し、この回転駆動手段よりカ
ム軸方向に関し外側の位置に排気カム軸側ＶＶＴの本体
部を配設したことを特徴としている。

【００１２】この構成によれば、吸気カム軸のＶＶＴに
装着された駆動スプロケット等の回転駆動手段と干渉す
ることなく、その並列する軸方向の外側に排気側ＶＶＴ
の本体部が装着されるため、コンパクトな構成でカム軸
支持部の負担を大きくすることなく排気側ＶＶＴの径を
大きくして駆動力を高めることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１〜図３はそれぞれ本発明
の実施の形態に係るＶＶＴを備えたエンジン前端部の平
面図、正面図および側面図である。

【００１４】このエンジン１は、ＤＯＨＣ型多気筒４バ
ルブエンジンであり、不図示のクランク軸を車体前後方
向に配設したシリンダヘッド２の前端部を示す。この前
端部の第１気筒の中央に点火プラグ装着用のプラグホー
ル３が形成され、その周囲に２つの吸気バルブ孔４およ
び２つの排気バルブ孔５が設けられる。吸気バルブ孔４
及び排気バルブ孔５の上側にはそれぞれ吸気カム軸６お
よび排気カム軸７が並列して設けられる。これらの吸気
カム軸６および排気カム軸７には、それぞれ各バルブに
対応してカム８が装着される。これらのカム軸６，７の
前端部にはＶＶＴ（可変バルブタイミング機構）９が取
付けられる。ＶＶＴ９は、後述のように、吸気側ＶＶＴ
１０と排気側ＶＶＴ１１とにより構成される。このＶＶ
Ｔ９を含むシリンダヘッド２の上面がヘッドカバー１２
（図２、図３）で覆われる。図１はヘッドカバーを省略
した図であり、図示したシリンダヘッド２の外周縁がヘ
ッドカバーとの合面１３であり、この合面１３に沿って
ゴムシール（不図示）を介してヘッドカバー１２が取付
けられる。

【００１５】吸気カム軸６および排気カム軸７はそれぞ
れ、ＶＶＴ９に隣接した位置の＃１ジャーナル軸受部１
４および２番目の＃２ジャーナル軸受部１５、さらに各
カム軸に沿って各気筒位置に設けられた不図示の＃３，
＃４，…ジャーナル軸受部によりシリンダヘッド２にそ
の下半分側が回転可能に支持される。これらのジャーナ
ル軸受部の上半分側がカムキャップ（不図示）で覆わ
れ、ボルトによりシリンダヘッド２に対し各カム軸６，
７を回転可能に保持する。図１では、＃２ジャーナル軸
受部１５の両側にカムキャップ取付け用のボルト孔１６
が形成され、＃１ジャーナル軸受部１４には、吸・排気
一体型のカムキャップ１７（図中太線）が取付けられ
る。

【００１６】シリンダヘッド２は、各気筒の周囲４ヵ所
に設けたヘッドボルト孔１８（図１）を通してヘッドボ
ルト１９（図３）によりシリンダボディ（不図示）に連
結される。このヘッドボルト１９の上側に各カム軸６，
７が配設される。各カム軸６，７の前端部側の＃１ジャ
ーナル軸受部１４は、それぞれ吸気側ＶＶＴ１０および
排気側ＶＶＴ１１を片持ち梁状に支持するため、軸方向
の幅が広い。この幅広の＃１ジャーナル軸受部１４にカ
ムキャップ１７が取付けられる。このカムキャップ１７
は、吸・排気一体型であり、各カム軸の＃１ジャーナル
軸受部１４の両側のボルト孔２０および吸・排気カム軸
間の連結部２１に設けたボルト孔２２を通してボルトに
よりシリンダヘッド２に固定される。このカムキャップ
１７の吸気側および排気側のそれぞれの台座２３にカム
角センサ２４が装着される。台座２３は、図２および図
３に示すように、カム角センサ２４への電気配線の接続
等のために、弾性シール材４７を介してヘッドカバー１
２の外部に露出する。

【００１７】各カム軸６，７の＃１、＃２ジャーナル軸
受部１４，１５の間にはシャッター３０が装着される。
このシャッター３０は、カム角センサ２４の検出対象と
なる回転体であり、例えば４本の放射状突起により構成
される。

【００１８】次にＶＶＴ９について説明する。吸気側Ｖ
ＶＴ１０に駆動スプロケット３１が装着され、カムチェ
ーン３２を介して不図示のクランク軸上のスプロケット
に連結される。この駆動スプロケット３１と同軸に連結
スプロケット３３が装着され、連結チェーン３４を介し
て排気側ＶＶＴ１１の連結スプロケット３５に連結され
る。両連結スプロケット３３，３５間の連結チェーン３
４の内側にはテンショナー３６が装着される。テンショ
ナー３６は２個のボルト孔３７を通してカムキャップ１
７の前面中央部の凹部１７ａ内の＃１ジャーナル軸受部
１４と並列した位置でシリンダヘッド２に固定される。
このような回転伝達系により、クランク軸の回転がカム
チェーン３２を介して吸気側ＶＶＴ１０の駆動スプロケ
ット３１に伝達され、さらに連結スプロケット３３，３
５および連結チェーン３４を介して排気側ＶＶＴ１１に
伝達される。

【００１９】吸気側および排気側の各ＶＶＴ１０，１１
はそれぞれ例えば進角側の第１油圧室３８および遅角側
の第２油圧室３９を備え、いずれか一方に油圧を供給す
ることによりそれぞれのカム軸６，７を前記各スプロケ
ットを介したＶＶＴの回転軸部に対し位相を進角側また
は遅角側にずらせる。これにより、クランク角に対する
カム軸６，７の位相を調整してバルブタイミングを制御
する。

【００２０】第１油圧室３８および第２油圧室３９間は
不図示のベーンで仕切られ、このベーンに対し第１油圧
室３８側または第２油圧室３９側から油圧が作用するこ
とにより、カム軸を油圧の作用方向に回転させる。した
がって、油圧が一定の場合、ベーンの受圧面積により回
転作用力が定まり、受圧面積が大きいほど回転作用力は
大きくなる。このようなベーンを複数枚放射状に設け、
それぞれのベーンの両側に第１油圧室３８および第２油
圧室３９を設けてもよい。

【００２１】第１油圧室３８および第２油圧室３９へ供
給する油圧の切換えは、吸気側および排気側それぞれの
ＶＶＴ１０，１１に備えた電磁ソレノイド型の切換弁４
０で行う。油圧駆動用のオイルは、図２および図４に示
すように、オイル通路４１からフィルター４２を通して
左右に分岐し、この分岐通路４６を通してそれぞれ吸気
側ＶＶＴ１０および排気側ＶＶＴ１１の各切換弁４０に
供給される。各切換弁４０で切換えられたオイルは、図
４に示すように、第１オイル通路４３または第２オイル
通路４４を通して各ＶＶＴの第１油圧室３８または第２
油圧室３９に供給され各カム軸６，７を進角または遅角
させる。

【００２２】オイルの分岐通路４６はさらに各切換弁４
０の手前で分岐して潤滑オイル通路４５を形成し、各カ
ム軸６，７にオイルを供給するとともに、カムキャップ
１７にオイルを供給してスラスト面の潤滑を行う。

【００２３】図３に示すように、排気カム軸７（吸気カ
ム軸６も同様、以下同じ）の＃１ジャーナル軸受部１４
の両側にスラスト軸受４８が形成され、この部分のカム
軸を支持するシリンダヘッド２およびカムキャップ１７
を介してスラスト力を受けて軸方向の位置を固定する。
カム軸７内にはその中心に沿ってオイル通路５０が設け
られる。前述のフィルター４２（図２、図４）を通した
オイルの分岐通路４６は、オイル通路４５を通して、カ
ム軸７内のオイル通路５０に連通し、各ジャーナル軸受
部のオイルポート５０ａからオイルを各ジャーナル軸受
部およびその部分のカムキャップに供給する。このカム
軸にオイルを供給するオイル通路４５，５０は、カムキ
ャップ１７に形成されたスラストオイル通路４９に連通
する。このスラストオイル通路４９は、カムキャップ１
７の両側に開口し、両側のスラスト軸受４８のスラスト
面にオイルを供給する。

【００２４】オイルの分岐通路４６は、前述のように、
切換弁４０を介して第１および第２のオイル通路４３，
４４に分岐し、それぞれカム軸端部内のオイル通路４３
ａ，４４ａに連通する。これらのオイル通路４３ａ．４
４ａはそれぞれ、オイルポート４３ｂ，４４ｂを介して
第１油圧室３８および第２油圧室３９に連通し、オイル
を選択された側の油圧室３８または３９に供給してクラ
ンク角に対するカム軸の位相を変化させる。

【００２５】図５は、上記実施形態のＶＶＴ部分を示す
図である。吸気側および排気側の各ＶＶＴ１０，１１
は、それぞれのカム軸６，７の端部の＃１ジャーナル軸
受部１４に隣接して装着される回転軸部５１と、この回
転軸部５１の軸方向外側の円筒状本体部５２からなり、
本体部５２内に前述の第１および第２の油圧室３８，３
９が設けられる。前述のように、吸気側ＶＶＴ１０の回
転軸部５１に駆動スプロケット３１および連結スプロケ
ット３３が装着され、排気側ＶＶＴ１１の回転軸部５１
に連結スプロケット３５が装着される。クランク軸に連
結された駆動スプロケット３１は、図２の矢印Ｅで示す
エンジンと同方向に回転する。吸気側ＶＶＴ１０は、こ
の矢印Ｅと同方向の進角側に油圧駆動されてカム角が調
整される。

【００２６】排気側ＶＶＴ１１は、矢印Ｅと反対方向の
遅角側に油圧駆動されてカム角が調整される。このた
め、排気側ＶＶＴ１１は吸気側に比べ大きな油圧駆動力
を必要とする。したがって、ベーン（不図示）の受圧面
積を大きくするために本体部５２の形状が大きくなる。
さらにこの油圧駆動力を補助するために、渦巻スプリン
グ５３が本体部５２に取付けられる。

【００２７】本実施形態では、吸気側ＶＶＴ１０に装着
した駆動スプロケット３１と排気側ＶＶＴ１１の本体部
５２が、前面から見て（カム軸方向から見て）オーバー
ラップするように、排気側の本体部５２を駆動スプロケ
ット３１の軸方向外側（前面側）に設けている。これに
より、本体部５２の軸方向の幅Ｗを拡大せずに外径Ｄを
広げて、必要とする油圧駆動力を得るためのベーン受圧
面積を維持し、エンジン端部のＶＶＴ１１の軸方向突出
長さＬを小さくすることができる。

【００２８】これにより、エンジン全長を小さくして小
型化を図ることができるとともに、長さＬが小さいた
め、排気カム軸７の端部を支持する＃１ジャーナル軸受
部１４に対するＶＶＴ１１のモーメントが小さくなり、
ジャーナル軸受部に対する負担が軽減され、回転負荷が
軽減する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、吸気
側または排気側の一方のＶＶＴの回転駆動手段と他方の
ＶＶＴの本体部をオーバーラップして配設するため、Ｖ
ＶＴ本体部を軸方向に長くすることなく、径を広げるこ
とにより本体部の油圧室の受圧面積を大きくして駆動力
を高めることができる。したがって、エンジン全長は長
くならず、またオーバーハングのモーメントによるカム
軸のジャーナル軸受部に対する負担が軽減される。ま
た、エンジン全長を大きくしたりジャーナル軸受部の負
担を増加させることなく、吸・排気用のＶＶＴを近接配
置することができ、両カム軸同士を近づけてバルブ挟み
角を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係るエンジン前端部の平
面図。

【図２】 図１の実施形態の正面図。

【図３】 図１の実施形態の側面図。

【図４】 図１の実施形態のＶＶＴの油圧経路説明図。

【図５】 図１の実施形態のＶＶＴの構成説明図。

【符号の説明】

１：エンジン、２：シリンダヘッド、３：プラグホー
ル、４：吸気バルブ孔、５：排気バルブ孔、６：吸気カ
ム軸、７：排気カム軸、８：カム、９：ＶＶＴ、１０：
吸気側ＶＶＴ、１１：排気側ＶＶＴ、１２：ヘッドカバ
ー、１３：合面、１４：＃１ジャーナル軸受部、１５：
＃２ジャーナル軸受部、１６：ボルト孔、１７：カムキ
ャップ、１８：ヘッドボルト孔、１９：ヘッドボルト、
２０：ボルト孔、２１：連結部、２２：ボルト孔、２
３：台座、２４：カム角センサ、３０：シャッター、３
１：駆動スプロケット、３２：カムチェーン、３３：連
結スプロケット、３４：連結チェーン、３５：連結スプ
ロケット、３６：テンショナー、３７：ボルト孔、３
８：第１油圧室、３９：第２油圧室、４０：切換弁、４
１：オイル通路、４２：フィルター、４３，４３ａ，４
４，４４ａ，４５：オイル通路、４３ａ，４４ａ：オイ
ルポート、４６：分岐通路、４７：弾性シール材、４
８：スラスト軸受、４９：スラストオイル通路、５０：
オイル通路、５０ａ：オイルポート、５１：回転軸部、
５２：本体部、５３：渦巻スプリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G016 AA02 AA06 AA12 AA19 BA28 BA30 CA41 CA44 DA04 DA06 DA22 GA01 3G018 AA05 AA06 AB02 AB05 AB16 BA29 BA33 CA06 CA12 CA19 DA20 DA54 DA72 DA84 FA01 FA07 GA14

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気カム軸と排気カム軸を有し、各カム軸
   の端部にＶＶＴを装着し、各ＶＶＴは回転軸部とその端
   部の円筒状の本体部とからなり、該本体部内に進角側お
   よび遅角側の油圧室を有し、両ＶＶＴ間に回転伝達手段
   を設けるとともに、一方のＶＶＴにクランク軸から回転
   駆動力を受ける回転駆動手段が装着されたエンジンの可
   変バルブタイミング機構において、 前記各カム軸の軸方向から見て、前記一方のＶＶＴの回
   転駆動手段と他方のＶＶＴの本体部がオーバーラップす
   るように両ＶＶＴを配設したことを特徴とするエンジン
   の可変バルブタイミング機構。
2. 【請求項２】前記回転駆動手段を吸気カム軸側ＶＶＴに
   装着し、この回転駆動手段よりカム軸方向に関し外側の
   位置に排気カム軸側ＶＶＴの本体部を配設したことを特
   徴とする請求項１に記載のエンジンの可変バルブタイミ
   ング機構。