JP2575274B2 - バルブのオーバラップ及びバルブ断面の自動変更装置 - Google Patents

バルブのオーバラップ及びバルブ断面の自動変更装置

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JP2575274B2 JP5088675A JP8867593A JP2575274B2 JP 2575274 B2 JP2575274 B2 JP 2575274B2 JP 5088675 A JP5088675 A JP 5088675A JP 8867593 A JP8867593 A JP 8867593A JP 2575274 B2 JP2575274 B2 JP 2575274B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車などの内燃機関
やその他の機械に使用される「倍効率シャフトバルブ」
におけるバルブオーバラップおよびバルブ断面の自動変
更装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関のバルブ機能は、ピストンの上
死点もしくは下死点において排気バルブの開弁に連動し
て開く吸気バルブの正確なタイミングに大きく係わって
いる。排気バルブは、ガスを排気するために第３（爆
発）行程の終わりに開き始め、第４（排気）行程中開き
続け、そして吸気バルブは、第１（吸気）行程に入る以
前に開き始めるので、このとき吸排気バルブは、同時に
開いていることになる。このバルブが両方とも開いてい
る時間を本明細書においては「オーバラップ」と呼ぶ。
【０００３】従来のツイン又はデュアル・オーバ・ヘッ
ド・カムシャフトを持つ動弁機構においては、排気バル
ブに対する吸気バルブのオーバラップを変化させるため
に、他方のカムシャフトに対する一方のカムシャフトの
（カムシャフト中心軸との直交面における）角度配置を
変えて形成する必要がある。そして、一度形成すると、
このオーバラップは固定されたままとなる。
【０００４】エンジンの運転中に、このような各カムシ
ャフトの相対的回転位相を変化させることにより「オー
バラップ」を変更する装置は公知である。しかしなが
ら、このような装置は非常に複雑であり、現在において
は高性能エンジンにのみ適用されている。
【０００５】
【発明の概要】一方、倍効率シャフトバルブ装置（ＳＶ
Ｓ）は、本発明において具体化される変更機構により、
上記のような「オーバラップ」を変更する装置と同様な
相対的回転位相の変更を可能とするものである。また後
述するように、本発明によると、バルブ開口断面積を変
更して動弁装置のガスが流れる空間を大きくしたり小さ
くしたりすることができる。従来の技術におけるバルブ
開口断面積の拡大は、バルブをより深く押し下げること
によってのみ可能であり、このためにカムおよびスプリ
ングの動きが非常に厳しくなることが分かっている。
【０００６】本発明による装置は、従来技術と異なり、
バルブのオーバラップおよび開口断面積の変更を倍効率
シャフトバルブにおいて可能とするものである。本発明
は、倍効率シャフトバルブを備えたバルブ式分配動弁装
置を使用する内燃機関やその他の機械に用いられる、バ
ルブオーバラップおよびバルブ断面積の自動変更装置を
含む。本発明は、タコメータ、又はガス・アナライザ、
又は両者から受けた信号により作動するマイクロプロセ
ッサにより制御される自動機構を含む。この自動機構
は、所定の回転数もしくはステップ数で回転するステッ
プモータ又はサーボモータにより駆動手段であるモータ
リジューサを作動させる。
【０００７】モータリジューサは、中空で内部にねじが
切られたそのクラウンにより、スピンドルの端部をベア
リングに対して前進させる。そしてベアリングは、倍効
率シャフトバルブのシャフト部材の一端と歯付きプーリ
の内部に設けられている軸箱とにそれぞれ形成された複
数のエントランスを有するねじ溝により、前記シャフト
部材を歯付きプーリに対し押し、これにより、歯付きプ
ーリに対するシャフト部材の差動的で且つ制御された回
転を発生させる。つまりシャフト部材におけるバルブ機
能用の連続回転の位相を所定角度だけ進め、又は後れさ
せるための差動的回転を所定の制御条件で制御した状態
で生じさせることができる。この結果、倍効率シャフト
バルブにおいて、一方のシャフト部材が他方のシャフト
部材に対し角度的に変化する。これにより、エンジンの
回転中にバルブのオーバラップが変更されるようにな
る。
【０００８】シャフト部材における角度位置を変化させ
る回転は、シャフト部材の軸長手方向の変位と共に生
じ、これらはシャフト部材の端部に対するスピンドルの
動作によりもたらされる。そのような変位は、シャフト
部材の貫通孔とこのシャフト部材が内挿されているジャ
ケット部材の開口との位置関係を変化させ、これによ
り、貫通孔と開口の共通領域は両者が完全に一致する場
合より小さくなる。このバルブ領域の変化は両方向に、
即ち通常のバルブ領域から増大する方向と減少する方向
に生じる。ステップモータ又はサーボモータは、動弁装
置のオーバラップおよびバルブ開口断面積を同時に変更
できるよう正逆に駆動可能である。上記の効果は吸排気
両方におけるシャフト部材の整合された変更によって得
ることができる。
【０００９】
【実施例】添付図においては単一の倍効率バルブシャフ
トおよびその変更機構が示されているが、これは本発明
がこれらの説明において最も理解しやすいからである。
しかしながら、本発明にて具現化される変更装置機構
は、ダブル（二軸式）倍効率シャフトバルブの各シャフ
トに設けられるものである。
【００１０】本発明は、図１および図２に示すような倍
効率シャフトバルブ装置を備えたエンジンに使用される
装置に関し、その機能を下記において説明する。同図に
示す倍効率シャフトバルブ装置はエンジンのシリンダヘ
ッドに配置され、吸気用の一方の軸と、排気用の他方の
軸とに連結された歯付きプーリおよびベルト、ギヤ又は
チェーンによって駆動される。
【００１１】上記の倍効率シャフトバルブａおよびｂ
は、それぞれ、ジャケット部材１と、貫通穴を有するシ
ャフト部材２とから構成されている。そしてこのシャフ
ト型バルブａおよびｂは、エンジンの主軸と平行にシリ
ンダヘッド５に配設されている。エンジンには、シリン
ダブロック７、ピストン８、シリンダヘッド５、コンロ
ッド１２、回転力伝達用歯付きベルト９、分配兼減速用
歯付きプーリ１１、テンション・プーリ１３、及び回転
力伝達用歯付きプーリ１４が含まれている。
【００１２】シャフト型バルブａおよびｂ（吸気用およ
び排気用）は以下の説明においては実質的に同じものと
みなせるため、その一方のみについて説明する。シリン
ダヘッドカバー５内に、２つのジャケット部材１のため
のハウジングが外側冷却水路と共に設けられている。ジ
ャケット部材１は、シール材と共にハウジング内に圧入
されており、その長手軸と直交する平面内において側部
から側部へ至る開口２０を備えている。各開口２０は、
エンジンの各シリンダの燃焼室と一致させられている。
【００１３】ジャケット部材１の内側には極めて精密な
公差で、倍効率シャフトバルブのシャフト部材２が嵌め
込まれている。このシャフト部材２もまた、その長手軸
に直交する平面内において貫通孔２２を有している。各
貫通孔２２は、シリンダ間距離に等しい間隔で離されて
おり、吸気又は排気順序およびエンジンの種類に従っ
て、長手軸と直交する平面内において所定の角度で配置
されている。
【００１４】ジャケット部材１とシャフト部材２がこの
ように構成されているため、シャフト部材２が１回転す
る度に、貫通孔２２のひとつがジャケット部材１の開口
２０を介して２回ずつ所定のシリンダの燃焼室のヘッド
部の開口部２４と連通する。このような理由から本発明
のシャフトバルブは「倍効率」と名付けられている。し
たがって、クランク軸１回転に対して、倍効率シャフト
バルブのシャフト部材２は１／４回転すればよいことに
なる。シャフト部材２の回転はクランク軸２５上の回転
力伝達用歯付きプーリ１４から、減速用歯付きプーリ１
１と回転力伝達用歯付きベルト９とによって伝えられ、
回転数は直径差により１／４に減じられる。なお、図２
中の符合４は排気又は吸気のマニホールドを示す。
【００１５】次に、図３〜図７を参照して本発明の実施
例を説明する。本実施例は、電子回路によりその回転が
制御されるサーボモータ又はステップモータにより制御
される自動機構である。電子回路は、所定の回転数域に
対応してバルブオーバラップの変化を指示するタコメー
タ、ガスアナライザ、もしくは両者からの信号を受け取
る。
【００１６】図３、図４に示したように、駆動手段であ
るモータリジューサ４２は、ウォームギヤ４２ｇおよび
エンドレスウォーム４２ｗ又はスクリューを備えた一体
のボデーを形成している。モータリジューサ４２の支持
板がねじ４３によってモータ・ボデー３７に連結されて
いる。
【００１７】シャフト部材２はその端部に台形のねじ溝
４１を持ち、ねじ溝４１は複数の導入口を有するマルチ
エントランスタイプとなっている。ねじ溝４１は、内溝
を持つ軸箱３４に螺合している。軸箱３４はピンによっ
て歯付きプーリ４９に結合されている。軸箱３４は止め
環３５によって長手方向の動きを抑止されている。プレ
ート２７は、全体のユニットを支持しており、且つねじ
３８によってブロックに固定されている。プレート２７
は、止め環３５およびゴム製止め具２８，２９によって
固定されたボールベアリング３０を支持している。
【００１８】歯付きプーリ４９および軸箱３４は、プー
リの長手方向の動きを抑止しその回転のみが可能なよう
にリング３１およびねじ３３によりボールベアリング３
０の外側にに固定されている。シャフト部材２の端部に
はボールベアリング４０のためのハウジングが形成され
ている。ハウジングは、ねじ４５を備えたキャップおよ
びゴム製止め具４６により覆われている。
【００１９】押圧スピンドル４４が両ボールベアリング
４０間に保持されている。この押圧スピンドル４４は、
モータリジューサ４２が有するウォームギヤ４２ｇの内
孔内に螺合させられている。スピンドル４４は、長手方
向に動かされる際にその回転を防止するためのピン３９
が係合する矩形断面の長溝を有している。ピン３９はね
じ３２によってモータボデー３７に固定されている。
【００２０】モータリジューサ４２は信号を受け取る
と、エンドレスウォーム４２ｗを所定の回転又はステッ
プ量だけ回転させる。モータリジューサ４２の回転はス
ピンドル４４に伝達され、スピンドル４４はシャフト部
材２をねじ溝４１に沿って押す。これによりシャフト部
材２は、前進すると共に、この前進に応じて回転する。
モータリジューサ４２の回転が完了すると、シャフト部
材２の前進により２つのシャフト部材２には回転位相の
相違が生じ、またシャフト部材２の貫通孔２２とジャケ
ット部材１の開口の間の共通領域の増減を生じる。シャ
フト部材２の回転はまた、バルブオーバラップを他方の
シャフトとの相対関係と、ピストンの上下死点位置とつ
いて変化させる。
【００２１】図７において、符号２４はシリンダヘッド
カバーを通る混合気又はガスの吸排気のための開口、符
号２２はシャフト部材の貫通孔である。一方のシャフト
部材がジャケット部材に対して交差するように回転する
とき、貫通孔２２は開口２４に対して前進する。説明を
簡明にするために、図７における貫通孔の投影はシャフ
ト部材２の回転を考慮せずに示されている。シャフト部
材２がジャケットに対して前進した後、有効開口度が開
口２４と貫通孔２２の共通領域によって決定される。最
大可能開口度は開口２４又は貫通孔２２の大きさにより
決まる。
【００２２】バルブのオーバラップおよびバルブの開口
断面積の変更はエンジンの運転時においても、そして、
いかなる回転数においても実施可能である。装置全体は
ねじ３８によってプレート２７に固定された匡体すなわ
ちハウジング３６によって保護されている。脱着自在な
キャップ４７によって、一点鎖線で示すように分配用ベ
ルト４８の交換が可能とされている。
【００２３】図５は装置の取付状態を示す正面図であ
り、図６は装置の取付状態を示す側面図であり、図７は
図６の平面図である。本発明に係わる倍効率シャフトバ
ルブは、別体組立式のリジューサにより、もしくはウォ
ームギヤ又はクラウンおよびエンドレス・ウォーム又は
スクリューを有するタイプの単体のモータリジューサに
より、さらにはその他の公知の形式の駆動手段により直
接的に動かすことができる。
【００２４】シャフト部材２の一端に設けられたねじ
山、ねじ溝はどのような公知のタイプでもよい。軸箱３
４およびシャフト部材２に切られたねじ溝は、複数のエ
ントランスを持ついかなるピッチのものでもよい。
【００２５】軸箱３４は歯付きプーリ４９と別体の要素
でも、一体の要素として形成されていてもよい。歯付き
プーリ４９およびスピンドル４４はどのようなタイプの
ブッシュ又はベアリングに取付けられてもよい。潤滑は
独立の回路でも、エンジンに依存したものでもよく、又
は自動潤滑機構によりなされてもよい。
【００２６】本発明に係わる装置は、メインエンジンに
より、もしくは独立した電動式、油圧式、空圧式又はど
のような公知のタイプのモータによって間接的に動かし
てもよい。スピンドル４４は油圧又は空圧装置により直
接的に又は間接的に動かすことができる。
【００２７】本発明は、ひとつ又はそれ以上の変数、又
はそれらを組み合わせたインプットを備えた電子又は電
気回路により制御される。さらに、本発明は、メインエ
ンジンが停止したときにバルブオーバラップの位置およ
びバルブ断面がスタート時点の位置に戻るようにセンサ
を設けてもよい。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、あるゆる回転数域において、
自動的に獲得される最適な吸排気効率を発揮しうる。そ
の結果、本発明により、（i ）より優れた排気ガスの掃
気効率、（ii）より優れた混合気の吸気効率、（iii ）
燃焼室におけるよりよい燃焼、（iv）所定回転数におけ
るより大きな出力、および（v ）混合気の良好な燃焼に
よる燃焼残留物の減少、が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用された分配装置を示す概略図であ
る。
【図２】図１に示す分配装置の部分詳細図である。
【図３】本発明に係わる変更装置の正面図である。
【図４】図３の線Ａ−Ａに沿った断面側面図である。
【図５】図１に示された分配装置における本発明に係わ
る装置の取付を示す正面図である。
【図６】本発明に係わる装置の取付を示す側面図であ
る。
【図７】本発明に係わる装置の取付を示す平面図であ
る。
【符号の説明】
１ ジャケット部材 ２ シャフト部材 ５ シリンダヘッド ３４ 軸箱 ３５ 止め環 ４１ ねじ溝 ４２ モータリジューサ ４４ スピンドル ４８ 分配ベルト

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンブロックと、エンジンブロック
    内に形成されたシリンダヘッドを有するシリンダと、シ
    リンダ内において摺動可能なピストンと、シリンダおよ
    びピストンにより形成される燃焼室とを有する内燃機関
    に使用される倍効率シャフトバルブ装置であり、シリン
    ダヘッド内に設けられた一対の円筒形ジャケット部材
    と、これら各ジャケット部材内に設けられた一対のシャ
    フト部材とを有し、各シャフト部材は、長手方向に直交
    する方向に貫通する貫通孔が異なる貫通角度で複数設け
    られ、また各ジャケット部材は、シャフト部材の各貫通
    孔に対応する複数の開口が形成され、そしてシャフト部
    材におけるバルブ機能用の連続回転における半回転毎に
    シャフト部材の貫通孔がジャケット部材の開口と一致す
    るときに連通路を形成することにより、それぞれ燃焼室
    に連通する吸気通路又は排気通路を与えるようになって
    いる倍効率シャフトバルブ装置におけるバルブオーバラ
    ップ及びバルブ断面を変更するための自動変更装置であ
    って、 前記シャフト部材を押圧するスピンドルと、 所定の回転数又はステップ数で回転し、これにより前記
    スピンドルを前進又は後退させて前記シャフト部材を押
    し又は引っ張る駆動手段と、 マイクロプロセッサにより制御され、この制御に基づい
    て前記駆動手段を駆動させる自動機構と、 内溝を有する軸箱と、及び 前記シャフト部材の一端に形成され、且つ前記軸箱の内
    溝に螺合するようにされており、前記のようにスピンド
    ルによりシャフト部材が押され、又は引っ張られた際
    に、軸箱内で回転しつつ、シャフト部材に、シャフト部
    材におけるバルブ機能用の連続回転の位相を所定角度だ
    け進め、又は後れさせるための差動的回転を生じさせる
    と共に、長手方向の変位を生じさせる、ねじ溝とを備
    え、そしてシャフト部材の前記差動的回転と長手方向の
    変位動作とにより、バルブ断面とバルブオーバラップと
    を共に変更するようになっていることを特徴とする自動
    変更装置。
  2. 【請求項２】 自動機構は、タコメータ又はガスアナラ
    イザからの信号に基づいて駆動するようになっている請
    求項１に記載の自動変更装置。
  3. 【請求項３】 駆動手段は、ウォームギヤを有するモー
    タリジューサであり、そのウォームギヤに前記スピンド
    ルが螺合しており、ウォームギヤの回転に伴ってスピン
    ドルが前進又は後退するようになっている請求項１に記
    載の自動変更装置。
  4. 【請求項４】 モータリジューサは、ステップモータで
    作動させられる請求項３に記載の自動変更装置。
  5. 【請求項５】 モータリジューサは、サーボモータで作
    動させられる請求項３に記載の自動変更装置。
  6. 【請求項６】 エンジンブロックと、エンジンブロック
    内に形成されたシリンダヘッドを有するシリンダと、シ
    リンダ内において摺動可能なピストンと、シリンダおよ
    びピストンにより形成される燃焼室とを有する内燃機関
    に使用される倍効率シャフトバルブ装置であり、シリン
    ダヘッド内に設けられた一対の円筒形ジャケット部材
    と、これら各ジャケット部材内に設けられた一対のシャ
    フト部材とを有し、各シャフト部材は、長手方向に直交
    する方向に貫通する貫通孔が異なる貫通角度で複数設け
    られ、また各ジャケット部材は、シャフト部材の各貫通
    孔に対応する複数の開口が形成され、そしてシャフト部
    材におけるバルブ機能用の連続回転における半回転毎に
    シャフト部材の貫通孔がジャケット部材の開口と一致す
    るときに連通路を形成することにより、それぞれ燃焼室
    に連通する吸気通路又は排気通路を与えるようになって
    いる倍効率シャフトバルブ装置におけるバルブオーバラ
    ップ及びバルブ断面を変更するための自動変更装置であ
    って、 前記シャフト部材を押圧するスピンドルと、 所定の回転数又はステップ数で回転し、これにより前記
    スピンドルを前進又は後退させて前記シャフト部材を押
    し又は引っ張る駆動手段と、 タコメータ又はガスアナライザからの信号を受けるマイ
    クロプロセッサにより制御され、この制御に基づいて前
    記駆動手段を駆動させる自動機構と、 内溝を有する螺合受け部材と、及び 前記シャフト部材の一端に形成され、且つ前記螺合受け
    部材の内溝に螺合するようにされており、前記のように
    スピンドルによりシャフト部材が押され、又は引っ張ら
    れた際に、螺合受け部材内で回転しつつ、シャフト部材
    に、シャフト部材におけるバルブ機能用の連続回転の位
    相を所定角度だけ進め、又は後れさせるための差動的回
    転を生じさせると共に、長手方向の変位を生じさせる、
    ねじ溝とを備え、そして シャフト部材の前記差動的回転と長手方向の変位動作と
    により、バルブ断面とバルブオーバラップとを共に変更
    するようになっていることを特徴とする自動変更装置。
JP5088675A 1992-07-20 1993-04-15 バルブのオーバラップ及びバルブ断面の自動変更装置 Expired - Lifetime JP2575274B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AR32278592 1992-07-20
AR32286292 1992-07-31
AR322.785 1992-07-31
AR322.862 1992-07-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0681619A JPH0681619A (ja) 1994-03-22
JP2575274B2 true JP2575274B2 (ja) 1997-01-22

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5088675A Expired - Lifetime JP2575274B2 (ja) 1992-07-20 1993-04-15 バルブのオーバラップ及びバルブ断面の自動変更装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5309876A (ja)
EP (1) EP0579902B1 (ja)
JP (1) JP2575274B2 (ja)
AT (1) ATE156893T1 (ja)
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