JP2647506B2 - 4サイクルエンジンのバルブタイミング可変装置 - Google Patents

4サイクルエンジンのバルブタイミング可変装置

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JP2647506B2
JP2647506B2 JP1204866A JP20486689A JP2647506B2 JP 2647506 B2 JP2647506 B2 JP 2647506B2 JP 1204866 A JP1204866 A JP 1204866A JP 20486689 A JP20486689 A JP 20486689A JP 2647506 B2 JP2647506 B2 JP 2647506B2
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和之 小林
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/08Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for decompression, e.g. during starting; for changing compression ratio
    • F01L13/085Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for decompression, e.g. during starting; for changing compression ratio the valve-gear having an auxiliary cam protruding from the main cam profile

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は4サイクル内燃機関のバルブカムタイミング
を回転速度に応じて自動的に変更する装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に、エンジンにおける吸排気弁のバルブタイミン
グは、エンジンの運転状態に応じて可変性御することが
エンジンの運転性能上好ましい。例えば、エンジンの低
負荷時には吸排気弁のオーバラツプ期間を短くすること
が残留排気量を少なく抑えて燃焼安定性を確保できる。
また、エンジンの高負荷低回転時には吸排気弁のオーバ
ラツプ期間を短くすると、吸気の吹き返しが防止できて
充填効率を向上できる。一方、エンジンの高負荷高回転
時には吸気弁の開弁期間を長くすることが充填効率が向
上できてエンジンを向上できるのである。
このため、従来、エンジンの動弁系においてバルブタ
イミングを可変性御するための可変機構が種々提案され
ている。
例えば特公昭52−35819号公報に示されているもので
は、機関高速回転時には第5図における実線示のバルブ
タイミングを有し、高速時の機関の性能は従来通り維持
し得るようにすると同時に、低速回転時は第5図点線示
の如く排気弁EVの弁開閉時期を早め、吸気弁IVの弁開閉
時期を遅らせることにより吸排気両弁のオーバラツプの
最適性御を行い、上記従来の諸欠点を解消しようとする
ものである。
第6図はバルブ駆動機構の概略説明図で、1はクラン
クシヤフト、2は吸気用カムシヤフト2aに取付けられた
吸気用カムシヤフトスプロケツト、3は排気用カムシヤ
フト3aに取付けられた排気用カムシヤフトスプロケツト
で、クランクチヤフト1と両スプロケツト2,3間にはタ
イミングチエーン4が掛装される。
5,5′は各カムシヤフト2a,3aにそれぞれ固定されたカ
ム、6,6′はタペツト、7,7′はプツシユロツド、8,8′
はロツカアームで、クランクシヤフト1の回転に伴いカ
ム5,5′が回転し所定のタイミングにおいて吸気弁9及
び排気弁9′が開閉する。
この例においてはスプロケツトをカムシヤフトに相互
回動可能なる如く取付ける。即ち第7図示すようにカム
シヤフトには遊星歯車のサンギア10を固着し、該サンギ
ヤ10の外周に噛合う遊星歯車11,11がスプロケツトに固
着したリングギア2bに噛合う様構成すると共に、該遊星
歯車11,11に固着された遠心おもり12,12のスプリング1
3,13を介してスプロケツトに支持させたことを特長とす
るものである。
第7図は吸気用カムシヤフトスプロケツト部分の構成
を例示しているので、以下該構成による吸気弁の作動に
ついて説明する。
吸気用カムシヤフト2aは上記の如くサンギア10、遊星
歯車11,11、リングギア2b等よりなる遊星歯車装置を介
してスプロケツト2と連結されているが、該遊星歯車1
1,11と一体的な遠心おもり12,12がスプロケツト2に対
し移動しない状態にあるときは、該遊星歯車11,11はス
プロケツト2に対し回動不能であり、スプロケツト2の
回転は該遊星歯車11,11及びサンギア10を介してカムシ
ヤフト2aにそのまま伝達され、スプロケツト2とカムシ
ヤフト2aは一体となって回転する。
機関低速回転時は遠心おもり12,12に働らく遠心力が
小さいので遠心おもり12,12はスプリング13,13にて第7
図示の位置に保持された状態にて、スプロケツト2とカ
ムシヤフト2aは一体的に回転する。
この場合のカムシヤフト2aに固着しているカムによる
バルブタイミングを第5図点線示の如く従来の吸気弁IV
のバルブタイミング(実線示)より遅れた状態となるよ
う設定する。
機関回転数が増大すると、遠心おもり12,12に働らく
遠心力が増大し、その遠心力がスプリング13,13のスプ
リング力をこえると、遠心おもり12,12は外方に回動
し、遊星歯車11,11が矢印A方向に回動し、サンギア10
及びそれと一体的なカムシヤフト2aを矢印B方向にスプ
ロケツト2に対し相対的に回動変位させる。すると該カ
ムシヤフト2aに固着されたカムは回転方向に変位し、従
って吸気弁の開弁時期及び閉弁時期は低速回転時にくら
べて早くなり、第5図実線示の如き特性となる。
尚図示実施例においてはカムシヤフトに加わるトルク
変動によってスプロケツトの振動が励起されることのな
いようカムシヤフト2aとスプロケツト2間にダンパー装
置14を組込んでおり、又無制限に位相が変化することの
ないようストツパー15を設けているが、ダンパー装置14
及びストツパー15は図示の構成に限らず所期の目的を達
成し得る任意の構成を採用し得る。
以上説明は吸気弁の動弁機構について説明したが排気
用カムシヤフトと排気用カムシヤフトスプロケツトとの
関係においては第7図における遠心おもりの遠心力によ
る回動方向を逆にするだけで他は第7図と全く同様機構
を採ることにより、高速時は従来の排気弁EVと同様のバ
ルブタイミング(第5図実線示)をもち、低速時は第5
図点線示の如く排気弁の弁開閉時期を高速時にくらべて
早めた状態とすることができる。
第8図は遠心おもり12を4個設けた例を示すもので、
その他の構成及び作用機能は第7図のものと全く同様で
ある。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述のような従来技術によると、構造が大がかりなも
のになるとともに、可変性御の応答性が悪く、大きな騒
音を発生し易いなどの問題点がある。
本発明は、上記の問題点を解消し、実用性の優れたバ
ルブタイミング可変装置を提供することを問題とするも
のである。
〔課題を解決するための手段〕
カム軸上を自由に回転する円筒にピニオンと補助カム
を形成する。カム歯車の側面に前記ピニオンと噛合うラ
ツクアームを枢着する。カム軸の回転により生ずる遠心
力によりラツクアームが動いて、このピニオンを回転さ
せることにより、補助カムがカム軸と相対的に回転し
て、バルブカムのプロフアイルを変えバルブタイミング
を変更するように構成する。
〔作 用〕
低速回転時には、ラツクアームは引張りばねにより引
付けられた状態となり、排気カムのみが排気タペツトに
接する。高速回転時には、ラツクアームの重錘に働く遠
心力により、ラツクアームが引張りばねのばね力に打勝
って移動し補助カムを回転させ、補助カムと排気カムの
両方が排気タペツトに接する。従って、低速時と高速時
とでカムのプロフアイルの一部が自動的に変化し、低速
時も高速時も吸気の充填効率を向上させることが可能と
なる。
さらに、機関回転上昇、下降時には、補助カムの位置
を設定するラツクアームの遠心力が変化するため、極め
て応答性に優れる。
〔実施例〕
第1図にこの発明の実施例を示す。第1図のA−A断
面矢視を第2図(低速時)、第3図(高速時)に示す。
第4図に、4サイクル内燃機関のピストン行程と吸排気
バルブカム及び補助カムの働くタイミングを、クランク
軸、カム軸の回転角によって示す。この実施例は排気バ
ルブの開いているタイミングを補助カムにより後寄りに
増加する場合を示している。
第1図乃至第3図において、100はクランク軸であ
り、同軸100に歯車107が固定される。歯車107はカム歯
車108と噛合い、カム軸102を駆動する。103はタペツト
であり、吸気側カム105により押上げられ吸気バルブを
開く。104はタペツトであり、排気側カム106により押上
げられ排気バルブを開く。102はカム軸であり、材料に
寸法精度の高い仕上鋼丸棒を使用し、吸気バルブ及び排
気バルブ用のカム105及び106を定った位置、定った位相
角度にレーザービーム溶接により固定している。ピニオ
ン付きの補助カム109をカム軸102上に自由に廻り得る様
に嵌装し、カム歯車108をカム軸102に嵌め所定の位置に
レーザービーム溶接する。カム歯車108の側面に、内歯
々車117を設けたラツクアーム110をピン113を中心に自
由に回転し得る様に支える。歯車108の同じ側面にピン1
14を固定してラツクアーム110の動く範囲を制限する。
またピン115が歯車108の側面に固定され、引張ばね112
がピン115とラツクアーム110にかけられ、ラツクアーム
110を反時計廻りに引き寄せる。ラツクアーム110の内歯
々車117は、補助カム109のピニオン116と噛合い、ラツ
クアーム110の回転により補助カム109を回転させる。ア
ーム110の一部に重錘111を取付け、カム時回転時に補助
カム109を廻すに充分の遠心力を発生させる様に工夫し
てある。
次に本装置の作用を説明する。
(1) 低速回転時: クランク軸100、カム軸102が低速で回転し続ける。回
転中のカム歯車108に取付けられたラツクアーム110は充
分な遠心力を発生しないので、引張ばね112により第2
図の様に歯車中心寄りに引き寄せられ、補助カム109は
排気バルブカム106のプロフイル内に隠れている。従っ
てタペツト104はカム106により低速用に適正に設定され
たカムプロフアイルで通常のバルブ開閉動作を行う。即
ち補助カム109は第4図の実線で示した位置にある。
(2) 高速回転時: カム歯車108の回転は早くなり、ラツクアーム110は充
分大きな遠心力を発生し、その力は引張ばね112の引張
力を超えるので、第3図の如くラツクアーム110は外側
に拡がり補助カム109のピニオン116を角度eだけ廻す。
補助カム109は排気バルブカム106のプロフアイルからは
み出し、タペツト104のタイミングをバルブ開期間が広
がる様に変える。第4図の補助カムの鎖線で示した位置
は高速回転の場合を示し補助カムはeだけ移動する。排
気バルブの閉と吸気バルブの開のオーバーラツプがfか
らgに増加する。即ち高速における吸気の充填効率の向
上が図られ、低速用に適正に設定されたカムプロフアイ
ルのままの状態に対し、吸気の充填効率向上分だけ機関
の出力の向上が期待できる。
なお、上記の実施例は排気弁の動弁機構について説明
したが、吸気弁にて本発明を適用する際は、吸・排気弁
カム106,105をそれぞれ逆の位置にレーザービーム溶接
するか、もしくはカムギヤ108に相当する部材を吸気弁
側に設置し、タイミングカム109を吸気カム105に対して
作用させれば良い。
〔発明の効果〕
本発明はバルブタイミングを回転速度に応じて可変す
る4サイクルエンジンのバルブタイミング可変装置にお
いて、カム軸に固着された歯車の側面に遠心力により揺
動するアームを設け、動アームに内歯々車を形成すると
共に、同アームの内歯々車と噛合うピニオンを有し、前
記カム軸に設けられたバルブカムと相対的に回転して同
バルブカムのプロフアイルを変えバルブタイミング可変
する補助カムを前記カム軸に回転自在に設けたことによ
り、次の効果を生ずる。
(1) 吸・排気バルブの開、閉の最良のタイミングは
内燃機関の低速時と高速時では所望オーバーラツプを得
るため異なるが、本発明では低速時と高速時でカムのプ
ロフアイルの一部を機関の回転数に応じて自動的に変
え、低速時も高速時も吸気の充填効率を向上させること
が可能となる。
(2) 構造が簡単であり、回動摺動部品が少ないた
め、低騒音の可変バルブタイミング機構を提供できる。
(3) 機関回転上昇、下降時には、直接タイミングカ
ムを駆動するラツクアームの遠心力が変化するため、極
めて応答性に優れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る主要部の断面図、第2図
は低速時の補助カム位置を示す第1図のA−A矢視図、
第3図は高速時の補助カム位置を示す第1図のA−A矢
視図、第4図は内燃機関のピストン行程と給・排気バル
ブカム及び補助カムのタイミングを示すタイミング図、
第5図は従来のバルブタイミングを示すタイミング図、
第6図は従来のバルブ駆動機構の概略説明図、第7図は
吸気用カムシヤフトスプロケツト部分の構成図、第8図
は遠心おもりを4個設けた場合の第7図と同様な図面で
ある。 102……カム軸、109……補助カム 116……ピニオン、108……カム歯車 110……ラツクアーム、106……排気カム 105……吸気カム、111……重錘 112……引張りばね

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸気弁と排気弁とを備え、その一方又は双
    方を開閉するバルブ開閉タイミングを定常運転時に、そ
    の回転速度に応じて可変する4サイクルエンジンのバル
    ブタイミング可変装置において、カム軸に固着された歯
    車の側面に遠心力により揺動するアームを設け、同アー
    ムに内歯歯車を形成すると共に、同アームの内歯歯車と
    噛み合うピニオンを有し、前記カム軸に設けられたバル
    ブカムと相対的に回転して同バルブカムのプロファイル
    を変えバルブタイミングを可変する補助カムを、前記カ
    ム軸に回転自在に設けたことを特徴とする4サイクルエ
    ンジンのバルブタイミング可変装置。
JP1204866A 1989-08-09 1989-08-09 4サイクルエンジンのバルブタイミング可変装置 Expired - Lifetime JP2647506B2 (ja)

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