JP3343365B2 - エンジンの可変バルブタイミング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、４サイクルエンジンに
採用される可変バルブタイミング装置に関し、詳細には
低中速時，又は高速時に対応した別個のカムノーズで１
本のバルブを駆動することによりバルブの開閉タイミン
グ及びリフト量を変化させることができるようにした装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】４サイクルエンジンの可変バルブタイミ
ング装置として、従来、低中速用カムノーズと高速用カ
ムノーズとを備え、これを低中速時と高速時とで切り変
えて作動させるようにしたものがある。このような可変
バルブタイミング装置として、従来、例えば特開昭64-7
7711号号公報に記載されているものがある。これは、１
本のカム軸に低中速用，高速用カムノーズを設け、１本
のアーム軸で低中速用，高速用スイングアームを揺動可
能に軸支し、該両スイングアームの先端部同士を、連結
ピンを上記アーム軸方向に進退させることにより連結，
非連結に切換可能に構成するとともに、低中速用スイグ
アームの先端部をバルブに当接させた構造となってい
る。上記公報記載の可変バルブタイミング装置では、バ
ルブは、低中速時には上記両スイングアームが非連結と
なることから低中速用カムノーズにより低中速用スイン
グアームを介して開閉駆動される。また高速時には上記
両スイングアームが連結され、ノーズ高さの高い高速用
カムノーズにより高速用スイングアームから低中速用ス
イングアームを介して開閉駆動される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来の装
置は、両スイングアームの先端部を連結ピンの進退によ
り連結又は非連結に切り換えるようにしている。従っ
て、例えば吸気，排気バルブを２本づつ備えた４バルブ
エンジンの場合、上記高速用スイングアームの両側に中
低速用スイングアームをそれぞれ配置し、これら３つの
スイングアームを２分割された連結ピンにより連結，非
連結に切り換えることが必要となる。このように上記従
来装置では、バルブ数が増加すると特に上記連結機構部
分の構造，及びその動作が複雑になるという問題があ
る。

【０００４】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、スイングアーム同士の連結，非連結の切換を
不要にすることにより、バルブ数が増加しても構造が複
雑化することのないエンジンの可変バルブタイミング装
置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、１本のカム軸
に第１カムノーズとこれよりノーズ高さの低い第２カム
ノーズとを形成し、該第１，第２カムノーズでそれぞれ
駆動される第１，第２スイングアームを設け、上記第１
スイングアームの基端部を支持状態と非支持状態とに切
換可能に支持する支持機構を、シリンダヘッドに固定さ
れた支持プレートのスライド穴内に、係止穴が形成され
たスライドピストンをバルブの移動方向と直交する方向
に摺動可能に配設し、上記支持プレートから突出して上
記第１スイングアームの基端部を支持する支持ロッドを
上記バルブの移動方向に摺動可能にかつ該第１スイング
アーム側に付勢して上記係止穴内に挿入し、上記支持ロ
ッドの軸方向途中に上記係止穴の縁部が係脱する小径で
環状の係止溝を形成し、上記スライドピストンの一端面
に対して上記係止穴の縁部が上記係止溝に係止する方向
に油圧を作用させる油圧室を形成するとともに、上記支
持ロッドを挟んで油圧室の反対側の他端面に対して上記
係止を解除する方向に付勢力を作用させる付勢ばねを配
置した構成とし、上記支持機構が支持状態のとき第１カ
ムノーズにより第１スイングアームを介して上記バルブ
を開閉駆動し、非支持状態のとき第２カムノーズにより
第２スイングアームを介して上記バルブを開閉駆動する
ようにしたエンジンの可変バルブタイミング装置であ
る。

【０００６】

【作用】本発明に係る可変バルブタイミング装置によれ
ば、例えばエンジンの低速回転時においては上記支持機
構が非支持状態となり、これにより第１スイングアーム
が空動し、バルブは第２カムノーズにより第２スイング
アームを介して駆動される。また、高速回転時において
は上記支持機構が支持状態となり、これによりバルブは
ノーズ高さの高い第１カムノーズにより第１スイングア
ームを介して駆動される。そして本発明では、各スイン
グアーム同士を駆動力が伝達されるように連結させてお
く構造（単に押圧する場合を含む）を採用したので、連
結又は非連結の何れかに切り変える必要はなく、従って
バルブ数が増加した場合にも構造が複雑化することはな
い。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図１ないし図５は本発明の第１実施例によるエンジ
ンの可変バルブタイミング装置を説明するための図であ
り、図１は断面側面図、図２は図１のII-II 線断面図、
図３は分解斜視図、図４はスイングアーム，支持機構部
分を示す図、図５は該実施例エンジンの断面側面図であ
る。なお、図１中、吸気側，排気側は、それぞれ図２の
IN-IN 線断面、EX-EX 線断面に相当する。

【０００８】図において、１は本実施例装置を備えたエ
ンジンであり、これは外観でクランクケース２上にシリ
ンダブロック３及びシリンダヘッド４を積層してヘッド
ボルトで締結し、さらにシリンダヘッド４の上側合面に
ヘッドカバー５を被せた構造となっている。また上記シ
リンダブロック３のシリンダボア３ａ内に摺動自在に挿
入されたピストン７はコンロッド８でクランク軸に連結
されている。また上記シリンダヘッド４の下側合面に凹
設された燃焼凹部４ｂには吸気弁開口４ｃ，排気弁開口
４ｄが２つづつ形成されており、該各開口４ｃ，４ｄは
それぞれ吸気，排気通路１７，１６でシリンダ外壁に導
出されている。

【０００９】上記吸気通路１７の吸気弁開口近傍には吸
気通路面積を該通路の底壁側から絞る吸気制御弁２１が
配設されている。また上記吸気通路１７のシリンダ外壁
側接続開口１７ａにはスロットルバルブ３０を内蔵する
スロットルボディ２４が接続されている。またこのスロ
ットルボディ２４の底壁部分には燃焼噴射弁２６が装着
されており、該噴射弁２６の噴射ノズルは上記吸気制御
弁２１付近を指向している。

【００１０】また上記スロットルボディ２４には、エア
クリーナ５０及び吸気管２２を内蔵するエアチャンバ２
０がジョイント２０ａを介して接続されている。上記吸
気管２２と上記ジョイント２０ａとの間にはスライド管
２５を軸直角方向に移動可能に支持するスライドベース
２３が介設されており、上記スライド管２５は駆動ケー
ブル２７ａ，２７ｂで上記吸気管２２と上記スライドベ
ース２３の連通穴２３ａとを連通させる低中速時位置
と、上記吸気管２２と連通穴２３ａとの間を外部に開放
する高速時位置との間で進退駆動されるようになってい
る。

【００１１】そして上記排気，吸気弁開口４ｄ，４ｃに
は排気，吸気バルブ１０，１１のバルブヘッド１０ａ，
１１ａが各開口を開閉可能に配設されている。この排
気，吸気バルブ１０，１１のバルブステム１０ｂ，１１
ｂの上端部に装着されたリテーナ２８ｂとシリンダヘッ
ド４のばね座との間にはバルブスプリング２８ａが介設
されており、これにより各バルブは閉方向に付勢されて
いる。

【００１２】また上記排気，吸気バルブ１０，１１の上
端にはそれぞれ排気側，吸気側の可変バルブタイミング
装置１２，１３が配設されており、該各装置１２，１３
の上側には排気，吸気カム軸１４，１５が配設されてい
る。上記両可変バルブタイミング機構１２，１３は同様
の構造であるので、ここでは吸気側の可変バルブタイミ
ング装置１３について詳述する。上記可変タイミング装
置１３は、吸気カム軸１５の高速用カムノーズ（第１カ
ムノーズ）１５ｂ，低中速用カムノーズ（第２カムノー
ズ）１５ａ，１５ａの下方にこれらのノーズでそれぞれ
押圧駆動される１つの高速用スイングアーム（第１スイ
ングアーム）３２，２つの低中速用スイングアーム（第
２スイングアーム）３１，３１を配設した構造のもので
ある。

【００１３】上記各低中速用スイングアーム３１は本体
部３１ａの先端，基端にそれぞれ押圧部３１ｂ，支持部
３１ｃを一体形成し、上面にスリッパ３１ｄを固着して
なるものであり、上記各押圧部３１ｂの下面が上記各バ
ルブステム１０ｂの上端に当接している。また上記各支
持部３１ｃにはアジャストボルト３９ａが螺挿されロッ
クナット３９ｂでロックされており、該アジャストボル
ト３９ａの下端に形成された球状のヒボット３９ｃが支
持プレート３４の凹部３４ｃで支持されている。なおこ
の支持プレート３４はシリンダヘッド４にノックピン５
１で位置決めされかつボルト５２で固定されている。

【００１４】上記高速用スイングアーム３２は、本体部
３２ａの先端，基端にそれぞれ押圧片３２ｂ，支持部３
２ｃをそれぞれ一体形成し、上面にスリッパ３２ｄを固
着してなるものである。上記押圧片３２ｂは左，右に延
び、上記各低中速用スイングアーム３１の押圧部３１ｂ
の上面にスリッパ３１ｅを介して当接している。

【００１５】また上記高速用スイングアーム３２の支持
部３２ｃは上記支持プレート３４内に形成された支持機
構３３で支持されている。この支持機構３３は、以下の
構造により、上記支持部３２ｃを固定ピボットの場合と
同様に支持するいわゆる支持状態と、一定のばね力でフ
ローティング状態に支持するいわゆる非支持状態との何
れか一方に切換可能になっている。上記支持プレート３
４に上記バルブステム１１ｂと直交する方向に形成さ
れ、キャップ３４ａで閉塞されたスライド孔３４ｂ内に
スライドピストン３６をバルブ移動方向と直交する方向
に摺動可能に挿入し、該スライドピストン３６の頭部側
に油圧室４０ｃを形成し、該油圧室４０ｃを油圧主通路
４０ａの分岐通路４０ｂに連通させるとともに、反対側
に復帰ばね（付勢ばね）３８を介設する。そして上記ス
ライドピストン３６の係止穴（係止部）３６ａ内に支持
ロッド３５を上記バルブステム１１ｂと平行に、つまり
バルブ移動方向に摺動可能に挿入し、該支持ロッド３５
のピボット３５ｂで上記支持部３２ｃを支持するととも
に、支持ばね３７により上端位置に付勢する。また上記
支持ロッド３５の、上記スライドピストン３６の高さ方
向中程部分には係止溝３５ａが環状に形成されている。
上記スライドピストン３６に油圧を作用させると上記係
止穴３６ａの周縁が上記係止溝３５ａに係止し、これに
より支持ロッド３５が軸方向に固定されるようになって
いる。このように上記スライドピストン３６に油圧を作
用させることにより該スライドピストン３６を介して支
持ロッド３５を固定したので、スライドピストン３６の
ストロークを小さくでき、ひいてはスライドピストン３
６の油圧室４０ｃの容量を小さくすることが可能とな
り、切換応答性を向上できる。

【００１６】また上記シリンダヘッド４に形成された油
圧主通路４０ａにはジョイント４２ｂ，油圧ホース４２
ａ，切換バルブ４２を介して油圧ポンプ４１が接続され
ており、この切換バルブ４２はＥＣＵ４３で切換制御さ
れる。このＥＣＵ４３は、切換バルブ４２に、エンジン
が低中速回転の場合は上記油圧ホース４２ａを戻り通路
４２ｃに連通させる（図２に示す状態）ためのオフ信号
を、高速回転になると上記ホース４２ａを油圧ポンプ４
１に連通させるためのオン信号をそれぞれ出力する。な
お４４はバッテリ、４５はメインスイッチである。

【００１７】次に本実施例の作用効果について説明す
る。まず、低中速回転時には、上記ＥＣＵ４３がオフ信
号を切換バルブ４２に出力する。すると上記油圧主通路
４０ａ内圧力が低下し、スライドピストン３６は復帰ば
ね３８に押されて後退し、該スライドピストン３６の係
止穴３６ａと支持ロッド３５の係止溝３５ａとの係止が
解除される。これにより支持ロッド３５、つまり高速用
スイングアーム３２の支持部３２ｃは支持ばね３７のば
ね力のみで支持された非支持状態となる。その結果、高
速用スイングアーム３２が空動することから、吸気バル
ブ１１は、低中速用カムノーズ１５ａにより低中速用ス
イングアーム３１を介して駆動されることとなり、低中
速用カムノーズ１５ａのノーズ形状に応じた開閉タイミ
ング，及びリフト量でもって吸気弁開口４ｃを開閉す
る。

【００１８】次に、高速回転時には、上記ＥＣＵ４３が
オン信号を切換バルブ４２に出力する。すると油圧ポン
プ４１が油圧主通路４０ａに連通し、該通路の油圧が上
昇し、スライドピストン３６が復帰ばね３８のばね力に
抗して前進し、該スライドピストン３６の係止穴３６ａ
の周縁が支持ロッド３５の係止溝３５ａに係止する。こ
れにより支持ロッド３５が軸方向に固定され、スイング
アーム３２は支持状態となる。その結果、吸気バルブ１
１は、高速用カムノーズ１５ｂにより、高速用スイング
アーム３２から低中速用スイングアーム３１を介して駆
動されることとなり、高速用カムノーズ１５ｂのノーズ
形状に応じた開閉タイミング，及びリフト量でもって吸
気弁開口４ｃを開閉する。なお、この場合、低中速用カ
ムノーズ１５ａも低中速用スイングアーム３１を駆動す
るのであるが、高速用カムノーズ１５ｂのノーズ高さが
高いので、結果的に低中速用カムノーズ１５ａは空打す
ることとなる。また低中速から高速への切替動作は、バ
ルブが閉じており、従って上記支持ロッド３５が上端に
位置している時点で行われる。

【００１９】このように本実施例では、支持機構３３に
より高速用スイングアーム３２を支持状態又は非支持状
態の何れかに切換るようにしたので、エンジンの運転状
態によりバルブを高速用カムノーズ１５ｂ，又は低中速
用カムノーズ１５ａで駆動でき、エンジンの運転状態に
応じたバルブの開閉タイミング，リフト量を得ることが
できる。また本実施例では、高速用スイングアーム３２
の先端に形成した押圧片３２ｂで低中速用スイングアー
ム３１の先端を押圧することにより、高速用カムノーズ
１５ａによる駆動力をバルブ１１に伝達するようにした
ので、バルブ数が１本の場合も２本の場合も、さらに後
述する３本の場合も、上記支持，非支持切換機構は同一
でよく、バルブ数の増加に伴って構造が複雑になること
はほとんどない。

【００２０】図６，図７は、本発明を吸気バルブを３
本，排気バルブを２本備えた５バルブエンジンに適用し
た第２実施例を示す図である。本２実施例では、高速用
スイングアーム４６の左側，右側に低中速用スイングア
ーム４７，４８を配設しており、右側の低中速用スイン
グアーム４８は本体の先端部にバルブ１１を押圧する押
圧部４８ａを一体形成し、上面にスリッパ４８ｂを固着
してなり、上記第１実施例のものと同様の形状になって
いる。一方、左側の低中速用スイングアーム４７は、そ
の先端部に左右に延び、左，右のバルブ１１，１１を押
圧する押圧片４７ａを一体形成するとともに、上面にス
リッパ４７ｂを固着した構造となっている。また高速用
スイングアーム４６は先端部に左右に延びる押圧片４６
ａを一体形成し、上面にスリッパ４６ａを形成した構造
となっている。ここで上記押圧片４６ａの、本体部の中
心線Ａから左側押圧点４６ｃまでの寸法ａと右側押圧点
４６ｄまでの寸法ｂとの比は１：２に設定されている。

【００２１】本第２実施例においても、バルブを高速用
カムノーズ又は低中速用カムノーズで切り換えて駆動で
き、エンジンの運転状態に応じた開閉タイミング，リフ
ト量を得ることができる。また、左側の低中速用スイン
グアーム４７の前端部に押圧片４７ａを付加するだけ
で、上記第１実施例のバルブ２本の場合と同一構造の支
持機構により、３本のバルブを駆動でき、バルブ数が増
加した場合の構造の複雑化を回避できる。さらにまた、
上記高速用スイングアーム４６の押圧片４６ａの形状設
定に当たって、左，右の押圧点４６ｃ，４６ｄまでの長
さを１：２に設定したので、高速用カムノーズからの駆
動力を、左側，右側の低中速用スイングアーム４７，４
８に２：１の割合で伝達することができ、結果的に３本
のバルブ１１への駆動力を均等にすることができる。

【００２２】なお、上記第１，第２実施例では、高速用
スイングアーム３２，４６の先端部に形成した押圧片３
２ｂ，４６ａで低中速用スイングアームの先端部を押圧
するように構成した場合を説明したが、これらのスイン
グアームの先端部同士をピン等で回動可能に連結しても
良い。また上記第１，第２実施例では吸気バルブがそれ
ぞれ２本，３本の場合を説明したが、本発明はバルブが
１本の場合にも勿論適用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明に係るエンジンの可
変バルブタイミング装置によれば、第１スイングアーム
の基端部を支持状態と非支持状態とに切換可能とする支
持機構を、バルブの移動方向と直交方向に移動可能なス
ライドピストンと、上記バルブの移動方向と平行に移動
可能な支持ロッドとを備え、該スライドピストンの係止
穴内に上記支持ロッドを摺動自在に挿入するとともに、
該係止穴の縁部を支持ロッドの係止溝に係脱させるよう
に構成したので、スライドピストンを支持ロッドの半径
程度スライドさせるだけで両者を係脱でき、スライドピ
ストンのストロークが小さくて済み、ひいては切替応答
性を向上できる効果がある。また、スライドピストンと
支持ロッドを共通の支持プレートで支持したので両者の
寸法精度を向上でき、さらに支持ロッドを挟んで油圧室
と付勢ばねを振り分け配置したので、支持機構をコンパ
クトにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるエンジンの可変バル
ブタイミング装置を説明するための断面側面図である。

【図２】図１のII-II 線断面図である。

【図３】上記第１実施例装置の分解斜視図である。

【図４】上記第１実施例装置のスイングアーム，支持機
構部分を示す図である。

【図５】上記第１実施例エンジンの断面側面図である。

【図６】本発明の第２実施例による可変バルブタイミン
グ装置のスイングアーム部分の平面図である。

【図７】上記第２実施例のスイングアーム部分の正面図
である。

【符号の説明】

１ エンジン １１ 吸気バルブ １５ 吸気カム軸 １５ａ 低中速用カムノーズ（第２カムノーズ） １５ｂ 高速用カムノーズ（第１カムノーズ） ３１ 低中速用スイングアーム（第２スイングアーム） ３２ 高速用スイングアーム（第１スイングアーム） ３２ｃ 支持部（基端部） ３３ 支持機構

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本のカム軸に第１カムノーズとこれよ
   りノーズ高さの低い第２カムノーズとを形成し、該第
   １，第２カムノーズでそれぞれ駆動される第１，第２ス
   イングアームを設け、上記第１スイングアームの基端部
   を支持状態と非支持状態とに切換可能に支持する支持機
   構を、シリンダヘッドに固定された支持プレートのスラ
   イド穴内に、係止穴が形成されたスライドピストンをバ
   ルブの移動方向と直交する方向に摺動可能に配設し、上
   記支持プレートから突出して上記第１スイングアームの
   基端部を支持する支持ロッドを上記バルブの移動方向に
   摺動可能にかつ該第１スイングアーム側に付勢して上記
   係止穴内に挿入し、上記支持ロッドの軸方向途中に上記
   係止穴の縁部が係脱する小径で環状の係止溝を形成し、
   上記スライドピストンの一端面に対して上記係止穴の縁
   部が上記係止溝に係止する方向に油圧を作用させる油圧
   室を形成するとともに、上記支持ロッドを挟んで油圧室
   の反対側の他端面に対して上記係止を解除する方向に付
   勢力を作用させる付勢ばねを配置した構成とし、上記支
   持機構が支持状態のとき第１カムノーズにより第１スイ
   ングアームを介して上記バルブを開閉駆動し、非支持状
   態のとき第２カムノーズにより第２スイングアームを介
   して上記バルブを開閉駆動するようにしたエンジンの可
   変バルブタイミング装置。