JP3774111B2 - V型内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

V型内燃機関の可変動弁装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の運転状態に応じて吸気弁又は/及び排気弁(吸・排気弁)の開閉時期や作動角(バルブリフト量)を可変制御する可変動弁装置に関し、特に、左右バンクのシリンダヘッド及びその吸・排気弁等がバンク中心線に対して互いに略左右対称形に設定されたV型内燃機関に適用される可変動弁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、機関低速低負荷時における燃費の改善や機関運転の安定化を図るとともに、高速高負荷時における吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸・排気弁の開閉時期やバルブリフト量を機関運転状態に応じて変えることができる可変動弁機構が従来から種々提案されている。
【0003】
一例として、特開昭55−137305号公報に記載された可変動弁機構では、機関に連動して回転する駆動軸に設けられたカムと、支軸の外周に設けられた吸・排気弁駆動用の揺動カムとを、制御軸に偏心して設けられた偏心カムの外周に回転可能に外嵌するロッカーアームで連携させている。そして、制御軸を回転制御することにより、ロッカーアームの揺動中心位置が変化し、吸・排気弁のリフト特性が変化するように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の可変動弁機構を、V型内燃機関の左右バンクの双方に単に適用した場合、つまり駆動軸の回転方向に対する可変動弁機構の配置等に何ら配慮がなされていない場合、左右バンクで吸・排気弁のバルブリフト特性が異なるおそれがある。
【0005】
本発明の目的の一つは、V型内燃機関に適用される可変動弁装置において、可変動弁機構が適用される吸・排気弁のバルブリフト特性を左右バンクで等しいものとし、全気筒で同一のバルブリフト特性を安定して得ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、左右バンクのそれぞれに可変動弁機構が設けられたV型内燃機関の可変動弁装置において、各可変動弁機構は、機関のクランクシャフトに連動して回転する駆動軸に偏心して設けられた偏心カムと、この偏心カムの回転に連動して揺動し、吸・排気弁を駆動する揺動カムと、これら偏心カムと揺動カムとを機械的に連携する伝達機構と、この伝達機構の姿勢を変化させる制御機構と、を有し、上記駆動軸の回転方向に対する揺動カムのリフト開始位置から最大リフト位置へ向かう揺動方向を、左右バンクで同方向に設定している。
【0007】
記伝達機構は、上記偏心カムの外周に相対回転可能に外嵌する第1リンク部材と、この第1リンク部材の先端に一端が相対回転可能に連結するロッカーアームと、このロッカーアームの他端と上記揺動カムとに相対回転可能に連結された第2リンク部材と、を有し、上記制御機構は、上記駆動軸と略平行に延び、機関の運転状態に応じて所定角度に回転,保持される制御軸と、この制御軸に偏心して設けられる制御カムと、を有し、この制御カムに上記ロッカーアームが相対回転可能に外嵌している。
【0008】
請求項に係る発明は、上記駆動軸の回転方向に対し、上記制御軸を特定のリフト特性へ変化させるための回転方向を、左右バンクで同方向に設定したことを特徴としている。
【0009】
請求項に係る発明は、同一軸方向視で、左右バンクの可変動弁機構を、バルブ軸線を基準として略相似形に設定するとともに、左右バンクの駆動軸の回転方向を同方向に設定したことを特徴としている。
【0010】
請求項に係る発明は、左右バンクのそれぞれに可変動弁機構が設けられたV型内燃機関の可変動弁装置において、各可変動弁機構は、クランクシャフトに連動して回転する駆動軸と、この駆動軸と略平行に延び、機関の運転状態に応じて所定角度に回転,保持される制御軸と、上記駆動軸の外周に相対回転可能に外嵌し、吸・排気弁を駆動する揺動カムと、上記駆動軸に偏心して設けられた偏心カムと、この偏心カムの外周に相対回転可能に外嵌する第1リンク部材と、上記制御軸に偏心して設けられた制御カムと、この制御カムの外周に相対回転可能に外嵌するとともに、一端が上記第1リンク部材の先端と相対回転可能に連結するロッカーアームと、このロッカーアームの他端と上記揺動カムとに相対回転可能に連結する第2リンク部材と、を有し、同一軸方向視で、上記左右バンクの可変動弁機構を、バルブ軸線を基準として略相似形に設定するとともに、左右バンクの駆動軸の回転方向を同方向に設定したことを特徴としている。
【0011】
この請求項に係る発明では、吸・排気弁を駆動する揺動カムが、機関と連動して回転する駆動軸の外周に相対回転可能に外嵌する構成となっているため、駆動軸に対する揺動カムの軸心ズレを生じる虞がなく、制御精度が向上する。また、揺動カムを支持する支軸等を駆動軸と別個に設ける必要がないため、部品点数,配置スペースの低減化を図ることができる。更に、各部材の連結部が面接触となっているため、耐磨耗性に優れており、潤滑も行い易い。
【0012】
ところで、左右バンクの駆動軸が同一方向に回転する構成で、仮に左右バンクの可変動弁機構を左右対称形に設定した場合、制御軸の回転に伴って、揺動カムの位相が、駆動軸の位相に対し、一方のバンク側では進み側に、他方のバンク側では遅れ側に変化してしまう。この結果、左右バンクでリフト特性の変化が異なるものとなってしまう。
【0013】
そこで、請求項に係る発明では、制御軸の回転にともなうリフト特性の変化が左右バンクで等しくなるように、左右バンクの可変動弁機構の各構成部品を、駆動軸の軸方向視で実質的に同じように配置している。
【0014】
【0015】
請求項に係る発明は、上記駆動軸の中心から制御軸の中心までの距離を左右バンクで等しく設定するとともに、最大リフト時における揺動カムと第2リンク部材との連結部から駆動軸の中心までの距離を左右バンクで等しく設定し、かつ、一方のバンク側に対し、他方のバンク側の制御軸の中心を、吸・排気弁のバルブ軸線に対して駆動軸回りに所定方向に所定角度だけ回転した位置に設定するとともに、一方のバンク側に対し、他方のバンク側の上記連結部を、揺動カムの中心とリフト開始位置とを結ぶ直線に対し、上記制御軸の場合と同じ方向に同じ角度だけ駆動軸回りに回転した位置に設定したことを特徴としている。
【0016】
請求項に係る発明は、左右バンクの制御軸の中心と駆動軸の中心とを結ぶ直線の延長線上に、最大リフト時における揺動カムと第2リンク部材との連結部をそれぞれ配置したことを特徴としている。
【0017】
【0018】
請求項に係る発明は、一方のバンクの制御軸を、吸・排気弁のバルブ軸線に対し、駆動軸回りに所定方向に所定角度だけ回転した位置に設定する一方、他方のバンクの制御軸を、バルブ軸線に対し、上記一方のバンクの制御軸の場合とは逆方向に同じ角度だけ回転した位置に設定したことを特徴としている。
【0019】
請求項に係る発明は、左右バンクの少なくとも一方で、上記制御軸の中心と、最大リフト時における揺動カムと第2リンク部材との連結部と、を、軸方向視でバルブ軸線に対して互いに逆側に配置したことを特徴としている。
【0020】
請求項に係る発明は、左右バンクの少なくとも一方の制御軸の中心を、吸・排気弁のバルブ軸線よりもシリンダヘッド中央部寄りに配置したことを特徴としている。
【0021】
請求項に係る発明は、横置式のV型内燃機関の吸気側に適用され、少なくとも車両前側のバンクにおける制御軸の中心を、吸気弁のバルブ軸線よりもシリンダヘッドの中央部寄りに配置したことを特徴としている。
【0022】
請求項に係る発明は、同一軸方向視で、左右バンクの可変動弁機構を、バンク中心線に対して互いに略左右対称形に設定するとともに、左右バンクの駆動軸の回転方向を互いに逆方向に設定したことを特徴としている。
【0023】
請求項10に係る発明は、左右バンクの吸気弁をバンク内側、排気弁をバンク外側に配設し、吸気弁を駆動する上記揺動カムをバンク内側に配設する一方、上記駆動軸をバンク外側に配設し、上記伝達機構をバンク外側からバンク内側にまたがって配設したことを特徴としている。
【0024】
請求項11に係る発明は、クランクシャフトと同方向に回転する第1スプロケット及び第2スプロケットと、互いに噛合して逆回転する第1反転ギヤプーリ及び第2反転ギヤプーリと、を有し、第1スプロケットを左右バンクの一方の駆動軸に固定し、第1反転ギヤプーリを第2スプロケットに固定し、第2反転ギヤプーリを他方の駆動軸に固定したことを特徴としている。
【0025】
【発明の効果】
請求項に係る発明によれば、可変動弁機構が適用された吸・排気弁のバルブリフト特性を左右バンクで略等しくすることができる。
【0026】
請求項に係る発明によれば、制御軸の回転に伴うバルブリフト特性の変化を左右バンクで略等しくすることができる。
【0027】
請求項に係る発明によれば、左右バンクの駆動軸が共に同一方向に回転するV型内燃機関において、左右バンクの可変動弁機構を、軸方向視でバルブ軸線を基準として略相似形としたため、制御軸の回転にともなうバルブリフト特性の変化を左右バンクで略等しくすることができ、最終的なバルブリフト特性を左右バンクで略等しくすることができる。言い換えると、左右バンクの駆動軸を互いに逆方向に駆動する必要がなく、一般的なV型内燃機関と同じく、タイミングチェーンやタイミングベルトによって左右バンクの駆動軸を同一方向に駆動することが可能となる。
【0028】
そして請求項に係る発明によれば、一方のバンク側の制御軸の中心及び揺動カムの第2リンク部材との連結部の位置を、他方のバンク側と異ならせることができ、レイアウトの自由度が増大する。
【0029】
請求項に係る発明によれば、バルブ作動角特性の自由度が向上する。
【0030】
請求項に係る発明によれば、駆動軸,制御軸及びこれらを支持する軸受ブラケット等を左右バンクで略左右対称形とすることができるため、その設計,製造が容易になるとともに、上記の軸受ブラケット等を左右バンクで共用化できるという利点がある。
【0031】
特に、請求項に係る発明では、制御軸の中心位置及び揺動カムの位相を左右バンクで異ならせることができ、レイアウトの自由度が高くなる。
【0032】
請求項に係る発明のように、制御軸の中心と連結部とを、軸方向視でバルブ軸線に対して互いに逆側に配置した場合、同じ側に配置した場合に比して、駆動軸及び制御軸の軸受強度が向上するとともに、レイアウト及び信頼性の面でも有利となる。
【0033】
請求項に係る発明のように、左右バンクの少なくとも一方の制御軸の中心を、吸・排気弁のバルブ軸線よりもシリンダヘッド中央部寄りに配置した場合、制御軸やロッカーアーム等がシリンダヘッドの中央部側に倒れ込む姿勢となり、その可変動弁機構全体の全高を効果的に抑制することができる。
【0034】
特に、請求項に係る発明のように、横置式のV型内燃機関の吸気側に適用する際には、車両前側のバンクの可変動弁機構の全高を抑制することができ、車両のフードラインに対して有利なものとなる。
【0035】
請求項に係る発明では、左右バンクの可変動弁機構をシリンダヘッド等と同じように互いに略左右対称形に設定したため、両バンクの各構成要素の形状やレイアウトを共通化することが可能となる。また、このような左右対称形でありながら、左右バンクの駆動軸の回転方向を互いに逆方向に設定しているため、左右バンクでバルブリフト特性を等しくすることができる。
【0036】
請求項10に係る発明によれば、吸気弁の作動態様を変化させる可変動弁機構の駆動軸が排気弁のカムシャフトを兼ねることとなり、その構造が簡素化されるだけでなく、比較的スペースに余裕のあるバンク外側(排気側)に可変動弁機構の一部(大部分)を配置することができるため、機関全高を低く抑制することができ、ひいては車両のエンジンルームへの機関搭載性を向上できる。
【0037】
請求項11に係る発明によれば、比較的簡単な構成で左右バンクの駆動軸を互いに逆回転させることができる。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る可変動弁装置の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0039】
図2は、本発明の第1参考例に係る可変動弁装置を吸気弁側に適用したV型内燃機関のシリンダヘッドを示しており、図1はその要部拡大図である。図中、RHは右バンクのシリンダヘッドを示し、LHは左バンクのシリンダヘッドを示している。なお、図1,2では、左右のシリンダヘッドRH,LHのシリンダブロック取付面RHa,LHaを同一面上に描いているが、実際には、両取付面RHa,LHaは所定のバンク角をもって互いに傾斜している。また、以下の説明では、説明を容易にするために、左右バンクで実質的に同一の部分には同一符号を付して説明し、右バンクと左バンクとを区別する場合にのみ、必要に応じて、右バンクの一部であることを示す符号Rと、左バンクの一部であることを示す符号Lとを参照符号に付け加えるものとする。
【0040】
各シリンダヘッドRH,LHには、Vバンクの内側に沿って吸気弁が、Vバンクの外側に沿って排気弁がそれぞれ配置されている。そして、排気弁を開閉駆動する排気側カムシャフトと平行に、吸気弁の上方に、複数の気筒にわたって延びる1本の駆動軸11がそれぞれ配設されている。各駆動軸11は、一端に図示せぬスプロケットを有し、タイミングチェーンを介して排気側カムシャフトとともにクランクシャフトに連動して回転する。つまり、左右バンクの一対の駆動軸11は、共に同一方向(図1,2の時計回りの方向)に回転する。そして、各バンクの各気筒毎に、図3に示すような可変動弁機構が吸気弁側に設けられている。
【0041】
次に、図3に基づいて上記の可変動弁機構について詳述する。なお、図3(及び図4,5)は、図1,2とは逆方向の軸方向視となっており、従って、図3〜5では駆動軸11が反時計方向へ回転する形となる。
【0042】
駆動軸11の外周には、この駆動軸11と一体的に回転する偏心円筒状の偏心カム12が圧入等により固定されている。この偏心カム12の中心(軸心)C2は、駆動軸11の中心(軸心)C1に対して所定量だけ偏心している。この偏心カム12の外周には、リング状リンク(第1リンク部材)13の大径な基部13aが相対回転可能に外嵌されている。
【0043】
駆動軸11の斜め上方には、制御軸14が、駆動軸11と平行に全気筒にわたって延設されている。制御軸14は、その一端に連結されたモータ,油圧アクチュエータ等の図示せぬアクチュエータにより、機関の運転状態に応じて所定の回転範囲で回転,保持される。
【0044】
制御軸14の外周には、この制御軸14と一体的に回転する偏心リング状の制御カム15が圧入等により固定されている。制御カム15の中心(軸心)C4は、制御軸14の中心(軸心)C3に対して所定量偏心している。この制御カム15の外周には、ロッカーアーム16の中央基部が相対回転可能に外嵌している。このロッカーアーム16の一端部16aと、リング状リンク13の先端部13bとは、連結ピン(連結部C5)を介して回転可能に連結されている。
【0045】
また、ロッカーアーム16の他端部16bと揺動カム18とは、略上下方向に沿って配置されたロッド状リンク(第2リンク部材)17を介して連携されている。つまり、ロッド状リンク17の一端部17aとロッカーアーム16の他端部16bとは、連結ピン(連結部C7)を介して相対回転可能に連結され、ロッド状リンク17の他端部17bと揺動カム18の先端部とは、連結ピン(連結部C6)を介して相対回転可能に連結されている。
【0046】
なお、上記の駆動軸11及び制御軸14は、図1,2に示す軸受ブラケット8及びボルト9等を介してシリンダヘッドに回転可能に支持されている。
【0047】
このような構成により、機関の回転に連動して駆動軸11が回転すると、偏心カム12を介してリング状リンク13が移動し、これに応じてロッカーアーム16が制御カム15の中心C4を揺動中心として揺動し、かつ、ロッド状リンク17を介して揺動カム18が揺動する。このとき、揺動カム18のカム面18cが、吸気弁19の上端に設けられた伝達部材としてのバルブリフタ19aの上面19bに摺接し、バルブリフタ19aを図外のバルブスプリングの反力に抗して押圧することにより、吸気弁19が機関の回転に連動して開閉作動する。
【0048】
つまり、リング状リンク13とロッカーアーム16とロッド状リンク17とが、偏心カム12と揺動カム18とを機械的に連携する伝達機構を構成している。
【0049】
また、機関の運転状態に応じて制御軸14を回動制御すると、ロッカーアーム16の揺動中心C4が制御軸14の中心C3に対して回転変位し、吸気弁19のリフト特性が連続的に変化する。具体的には、ロッカーアーム16の揺動中心C4と駆動軸11の中心C1との距離が短くなるにしたがって、バルブリフト量及び作動角が大きくなり、中心C4,C1間の距離が長くなるにしたがって、バルブリフト量及び作動角が小さくなる。
【0050】
つまり、制御軸14と制御カム15とが、上記伝達機構の姿勢を変化させる制御機構を構成している。
【0051】
このように、吸気弁19を駆動する揺動カム18が、機関と連動して回転する駆動軸11の外周に相対回転可能に外嵌する構成としたため、揺動カム18の駆動軸11に対する軸心ズレを生じるおそれがなく、制御精度が向上する。また、揺動カム18を支持する支軸を駆動軸11と別個に設ける必要がないため、部品点数,配置スペースの低減化を図ることができる。更に、各部材の連結部が面接触となっているため、耐磨耗性に優れており、潤滑も行い易い。
【0052】
そして、図1,2に示すように、このような可変動弁機構の各構成部品12,13,15〜18を、駆動軸11の軸方向視で、左右バンクで実質的に同じように配置している。すなわち、左右バンクの可変動弁機構は、シリンダヘッドや吸・排気弁のように左右対称に配置されるのではなく、吸気弁19のバルブ軸線20を基準として同じ向きに配置されており、同一軸方向視で互いに略相似形となっている。
【0053】
更に、吸気弁19のバルブ軸線20に対し、駆動軸11の中心C1と制御軸14の中心C3とを結ぶ直線21が、左右バンクともに、駆動軸11の回転方向と逆方向(反時計方向)に同じ角度αだけ駆動軸11回りに回転した位置に設定されている。すなわち、駆動軸11に対する制御軸14の相対位相が左右バンクで等しく設定されている。なお、駆動軸11の中心C1はバルブ軸線20上に設定されている。
【0054】
図4,5は、図3に示す可変動弁機構のディメンジョンを示している。機関の回転に伴って、偏心カム12の中心C2は、駆動軸11の中心C1を中心とする円上を移動する。一方、ロッカーアーム16の腕長さ(C4,C5間の長さ)や、リング状リンク13の腕長さ(C2,C5間の長さ)は、常に一定である。従って、図4に示すようにロッカーアーム16の揺動中心がC4に保持された状態では、駆動軸11の回転に伴って、偏心カム12の中心C2は、C2OPENからC2CLOSEの範囲を移動し、また、連結部C5は、C5MAXからC5Sの範囲を移動する。
【0055】
ここで、作用点C1,C2,C5が一直線上に並ぶ状態、つまりC2,C5がそれぞれC2MAX,C5MAXに位置する状態のときに、揺動カム18が最も開弁方向に揺動し、バルブリフト量が最大となる。一方、バルブリフト開始時と終了時では、偏心カム12の中心C2の位置がそれぞれ異なる(C2OPEN,C2CLOSE)一方、連結部C5は同じ位置C5Sとなる。
【0056】
このような図4に示す制御状態から、吸気弁19のリフト特性(作動角及びバルブリフト量)を変化させるために、制御軸14を反時計方向へ回転制御し、ロッカーアーム16の中心C4をC4’へ移動させた場合、そのディメンジョンが図5の破線で示すように変化する。すなわち、バルブリフト量が最大となる連結部C5の位置は、C5MAXからC5MAX’へ変化する。このため、最大バルブリフト時の偏心カム12の中心位置もC2MAXからC2MAX’へ変化する。同様に、バルブ開〜最大リフトまでの駆動軸11の回転角度もθ1からθ1’へ変化し、最大リフト〜バルブ閉までの駆動軸11の回転角度もθ2からθ2’へ変化する。また、バルブ開タイミングの変化量(θ1’−θ1)とバルブ閉タイミングの変化量(θ2’−θ2)とは正確には一致していない。
【0057】
従って、仮に左右バンクの駆動軸の回転方向が同方向でありながら、左右バンクの可変動弁機構を左右対称形とした場合、一方のバンクでは、駆動軸11の回転方向に対して上記のC5MAX,θ1,θ2等が進み側に変化し、他方のバンクでは、上記のC5MAX,θ1,θ2等が遅れ側に変化することになって、左右バンクのバルブリフト特性が互いに異なるものとなってしまう。
【0058】
これに対し、本参考例では、左右バンクで可変動弁機構の各構成部品12,13,15〜18が軸方向視で実質的に同じように配置され、かつ、バルブ軸線20に対し、駆動軸中心C1と制御軸中心C3とを結ぶ直線21が、左右バンクで同じ方向に同じ角度αだけ回転した位置に設定されているため、制御軸14の回転に伴うリフト特性の変化を左右バンクで等しくすることができ、全気筒で同一のバルブリフト特性を確保することができる。言い換えると、左右バンクの駆動軸を互いに逆方向に駆動する必要がなく、一般的なV型内燃機関と同じく、タイミングチェーンやタイミングベルトによって左右バンクの駆動軸を同一方向に駆動することが可能となる。
【0059】
図6〜8は、本発明の第1実施例を示している。なお、以下の実施例及び参考例では、上記の第1参考例と実質的に同じ部分には同一参照符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【0060】
図6に示す第1実施例では、バルブリフト特性の自由度(変化量)が最も大きくなるように、左右バンクともに、軸方向視で、最大バルブリフト状態での揺動カム18とロッド状リンク17との連結部C6を、制御軸14の中心C4と駆動軸11の中心C1とを結ぶ直線21の延長線上で、かつ、駆動軸中心C1を挟んで制御軸中心C3の逆側に配置している。すなわち、制御軸中心C3と駆動軸中心C1と連結部C6とを一直線上に配置している。
【0061】
そして、バルブ軸線20に対し、駆動軸中心C1と制御軸中心C3とを結ぶ直線21が、右バンク側では駆動軸11の回転方向と逆方向に角度α1だけ回転した位置に設定されているのに対し、左バンク側では、右バンクのように角度α1だけ駆動軸11の逆回転方向へずれた直線21L’よりも駆動軸11の回転方向へ角度α2だけ回転した位置に設定されている。なお、駆動軸中心C1から制御軸中心C3までの距離は、左右バンクで等しく設定されている。
【0062】
また、駆動軸軸心C1と揺動カム18のカム面上のバルブリフト開始位置24とを結ぶ直線22に対し、上記の連結部C6と駆動軸中心C1とを結ぶ直線21が、右バンク側では駆動軸11の回転方向と逆方向に角度α3だけ回転した位置に設定されているのに対し、左バンク側では、上記の制御軸14の場合と同様、右バンク側のように角度α3だけずれた直線C3L’よりも駆動軸11の回転方向へ角度α2だけ回転した位置に設定されている。なお、揺動カム中心C1から連結部C6までの距離は、左右バンクで等しく設定されている。
【0063】
すなわち、右バンク側に対し、左バンク側の制御軸14の中心位置と揺動カム18の回転位相とが、駆動軸11回りに同じ方向(駆動軸11の回転方向)に同じ角度α2だけ回転した位置に設定されている。この結果、制御軸14の回転に伴うリフト特性の変化は左右バンクで等しくなり、上記第1参考例と同様、全気筒で同一のバルブリフト特性を確保することができる。
【0064】
しかも本実施例では、駆動軸11に対する制御軸14の中心位置や揺動カム18の初期位相を左右バンクで異ならせることができ、搭載性を考慮した適宜な位置に制御軸14,揺動カム18等を配置することができるため、レイアウトの自由度が高くなる。
【0065】
より具体的には、仮に左バンク側の制御軸中心を右バンク側と同じ位置C3L’に配置した場合、ロッカーアーム16やリング状リンク13が側方へ張り出し、そのままではシリンダヘッド等と干渉するレイアウトとなり、好ましくない。そこで本実施例では、左バンク側の制御軸中心C3Lを、右バンク側に対し、駆動軸11回りにシリンダヘッドの中心側(図6の右側)に所定角度α2だけ回転した位置に配置している。これにより、左右バンクの可変動弁機構が共にシリンダヘッドの全幅内に配置されることとなる。この結果、シリンダヘッドの全幅を変更することなく、左右バンクの双方に可変動弁機構を適用,搭載することができる。
【0066】
また、図6の符号30は、この可変動弁装置を実際にV型内燃機関の吸気側に適用した場合の、右バンク側の可変動弁機構の全高に対応する水平面30を示している。同図に示すように、右バンクの可変動弁機構は、左バンクの可変動弁機構に比して、その全高が低く抑制されている。
【0067】
この点について考察すると、右バンクの可変動弁機構では、全高を抑制するために、制御軸14の中心を、バルブ軸線20に対し、駆動軸11回りにシリンダヘッド中心側へ大きく(角度α1)回転した位置に設定している。このようなレイアウトを実現するために、右バンク側の揺動カム18Rでは、最大リフト時における連結部C6Rと、リフト開始位置24Rとの角度α3が、左バンク側に比して非常に大きくなっている。このため、右バンク側の揺動カム18Rは、左バンクの揺動カム18Lに比して、連結部C6Rが設けられるカムロブ28が大型化されている。
【0068】
なお、例えばFF(フロントエンジンフロントドライブ)横置式のV型内燃機関の吸気側に本実施例の可変動弁装置を適用する場合には、全高の低い右バンク側の可変動弁機構を車両前側のバンクに適用することにより、車両前側の全高が相対的に低く抑制され、車両のフードラインに対して有利なものとなる。
【0069】
図7は第2参考例を示している。基本的には図1〜5に示す第1参考例と同様の構成であるが、この参考例では、図1に示す角度αが左右バンクともに0度に設定されている。つまり、左右バンク側共に、バルブ軸線20上に駆動軸中心C1及び制御軸中心C3を配置している。このような本参考例によれば、左右バンクの可変動弁機構の構成部品を揺動カムも含めて共用化できることに加えて、左右バンクの駆動軸11,制御軸14及びその軸受ブラケット(8)等を左右対称形にすることができ、その設計,製造が容易なものとなる。
【0070】
図8は第2実施例を示している。基本的には第1実施例と同様の構成となっているが、この実施例では、左右バンクの駆動軸11及び制御軸14が互いに左右対称位置に配置されている。
【0071】
すなわち、バルブ軸線20に対し、駆動軸中心C1と制御軸中心C3とを結ぶ直線21が、右バンク側では駆動軸11の回転方向と逆方向に角度β1だけ回転した位置に設定されているのに対し、左バンクの可変動弁機構では、右バンクと同様に角度β1だけ駆動軸11の逆回転方向へずれた直線21L’よりも駆動軸11の回転方向へ角度β2だけ回転した位置に設定されている。ここで、角度β2は角度β1の約2倍に設定されている。つまり、左バンクの制御軸14Lの中心C3Lを、バルブ軸線20Lに対し、右バンクの制御軸14Rの場合とは逆方向(駆動軸の回転方向)に同じ角度β1だけ回転した位置に設定している。なお、駆動軸中心C1から制御軸中心C3までの距離は、左右バンクで等しく設定されている。
【0072】
また、揺動カム18における揺動中心C1とカム面上のバルブリフト開始位置24とを結ぶ直線22に対し、揺動カム18の揺動中心C1とロッド状リンク17との連結部C6とを結ぶ直線23が、右バンク側では駆動軸11の回転方向と逆方向に角度β3だけずれているのに対し、左バンク側では、右バンク側のように角度β3だけずれた直線C3L’の位置から、上記制御軸の場合と同様、駆動軸11の回転方向へ角度β2だけ回転した位置に設定されている。なお、揺動カム中心C1から連結部C6までの距離は、左右バンクで等しく設定されている。
【0073】
すなわち、第1実施例と同様、右バンク側に対し、左バンク側の制御軸14の中心位置と揺動カム18の回転位相とが、駆動軸11回りに同じ方向(駆動軸11の回転方向)に同じ角度β2だけずれるように設定されている。この結果、第1実施例と同様、制御軸14の回転に伴うリフト特性の変化が左右バンクで等しくなり、全気筒で同一のバルブリフト特性を確保することができる。
【0074】
加えて本実施例では、左右バンクの駆動軸11及び制御軸14が互いに左右対称に配置されているため、可変動弁機構を搭載するシリンダヘッド側のレイアウトを左右バンクで実質的に左右対称形とすることができ、その設計,製造が容易なものとなる。また、可変動弁機構の各構成部品に加え、軸受ブラケット8等のシリンダヘッド側の部品も左右バンクで共用化することができる。
【0075】
更に言えば、上述した第1参考例及び第1,2実施例では、制御軸中心C3と、最大バルブリフト時における揺動カム18とロッド状リンク17との連結部C6とを、バルブ軸線20に対して互いに逆側に配置している。これにより、制御軸中心C3と連結部C6とをバルブ軸線20に対して同じ側に配置した場合に比して、軸受強度が向上するとともに、レイアウトや信頼性の面で有利となる。
【0076】
図9,10は第3実施例を示している。なお、図9ではシリンダヘッドRH,LHのシリンダブロック31(図10)への取付面RHa,LHaを同一面に描いているが、実際には、図10に示すように、両取付面RHa,LHaは所定のバンク角を持って互いに傾斜している。
【0077】
この第3実施例では、左右バンクの可変動弁機構を、図10に示すような同一軸方向視で、バンク中心線(左右バンクの中央線)32に対して略左右対称形に設定している。なお、上述した実施例とほぼ同様の構成にはそれぞれ100を加算した参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【0078】
一般的なV型内燃機関では、左右バンクが機関外側へ倒れ込むように傾斜しており、かつ、吸気系の吸気弁119等が各バンクのシリンダ軸線33よりもバンク内側に配置され、排気系の排気弁62等がシリンダ軸線33よりもバンク外側に配置される。従って、ロッカーカバー68の上面がフード下面34と略平行に設定されている場合、バンク外側に位置する排気弁62のバルブリフタ60の上方の空間が、バンク内側に位置する吸気弁119のバルブリフタ119aの上方の空間に比して、スペース的に余裕がある。
【0079】
そこで、この第3実施例では、吸気弁119の作動態様を変化させる可変動弁機構でありながら、この可変動弁機構の構成要素の大部分を排気側、つまりシリンダ軸線33よりもバンク外側に配置している。この結果、機関全高を低く抑制して、車両のエンジンルームへの機関搭載性の向上を図ることができる。
【0080】
具体的に説明すると、この可変動弁機構では、クランクシャフトに連動して回転する駆動軸111と、この駆動軸111に偏心して設けられた偏心カム112と、この偏心カム112に相対回転可能に外嵌するリング状リンク113と、駆動軸111と略平行に延び、機関運転状態に応じて所定角度に回転,保持される制御軸114と、この制御軸114に偏心して設けられた制御カム115と、この制御カム115に相対回転可能に外嵌するとともに、一端がリング状リンク113の先端に連結するロッカーアーム116とが、軸方向視でシリンダ軸線33に沿うプラグポスト66よりもバンク外側(排気側)に配置されている。
【0081】
一方、可変動弁機構の中で、吸気弁119を開閉させる揺動カム118は、吸気弁119の上方、つまりバンク内側に配置され、上記ロッカーアーム116と揺動カム118とに相対回転可能に連結されるロッド状リンク117は、バンク外側(排気側)からバンク内側(吸気側)にまたがって配設されている。つまりロッド状リンク117がシリンダ軸線33を横切る形となっている。
【0082】
上記の駆動軸111には、排気弁62のバルブリフタ60を押圧して排気弁62を開閉駆動する駆動回転カム58が固設されている。つまり駆動軸111が排気弁62のカムシャフトを兼用する形となっており、構成の簡素化が図られている。この駆動軸111は、下部軸受ブラケット56aとシリンダヘッドRH,LHとにより回転可能に支持され、制御軸114は、下部軸受ブラケット56aと上部軸受ブラケット56bとの間に回転可能に支持されている。両ブラケット56a,56bは共通のボルト56cによりシリンダヘッドRH,LHへ締結固定されており、構成の簡素化が図られている。
【0083】
リング状リンク113は、後から偏心カム112へ組み付けれるように、偏心カム112を挟んで2つ部材113a,113bをボルト64により互いに締結固定する半割構造となっている。
【0084】
揺動カム118は支軸52に揺動可能に外嵌されており、この支軸52は、ブラケット50を介してシリンダヘッドRH,LHに支持されており、駆動軸111と平行に気筒列方向へ延びている。
【0085】
各バンクの可変動弁機構の基本的な作動原理は、図4,図5に基づいて上述したものと実質的に同様である。つまり、最大バルブリフト量が低くなるように制御軸114を回動すると、最大バルブリフト時の偏心カム112の中心位置C2MAXが進角又は遅角する等の変化が生じる。
【0086】
ここで、左右バンクの可変動弁機構を略左右対称形としているため、仮に左右バンクの駆動軸111の回転方向を互いに同方向に設定すると、前述したように、C2MAX等が一方のバンクでは進角し、他方のバンクでは遅角するなど、左右バンクのバルブリフト特性の変化が互いに異なるものとなってしまう。
【0087】
そこで本実施例では、左右バンクの駆動軸111R,111Lの回転方向を軸方向視で互いに逆方向に設定している。つまり、図9,10に示す同一軸方向視で、右バンクの駆動軸111Rの回転方向を反時計方向に、左バンクの駆動軸111Lの回転方向を時計方向に設定している。また、左右バンクの制御軸114R,114Lの回転方向も互いに逆方向に設定している。つまり、バルブリフト量を低減させる制御軸114の回転方向を、右バンク側114Rでは時計方向、左バンク側114Lでは反時計方向に設定している。言い換えると、例えば右バンクの可変動弁機構を図9,10の紙面の裏側から見た場合、左バンクの可変動弁機構とレイアウトが実質的に同一となり、駆動軸や制御軸の回転方向も実質的に同一となるように設定されている。
【0088】
従って、左右バンクの可変動弁機構をシリンダヘッドや吸・排気弁と同様にバンク中心線32に対して左右対称形としつつ、左右バンクでバルブリフト特性及びその変化が等しくなり、上述したような左右バンクでC2MAX等が逆変化する等の事態を招くおそれはない。
【0089】
次に、図10を参照して、左右バンクの駆動軸111R,111Lを互いに逆回転させるための具体的な構成について説明する。
【0090】
図外のクランクシャフトの一端に取り付けられるクランクスプロケット70は、クランクシャフトとともに図10の時計方向に回転する。このクランクスプロケット70と、左バンク側に設けられる第1スプロケット74と、右バンク側に設けられる第2スプロケット(アイドラスプロケット)76とにはチェーン72が巻き掛けられている。従って、両スプロケット74,76はクランクシャフトと同方向に回転する。なお、両スプロケット74,76は、クランクスプロケット70に対して半分の回転速度に減速されるように歯数等が設定されている。
【0091】
第1スプロケット74は、左バンクの駆動軸111Lの一端に固定され、この駆動軸111Lと一体的に回転する。従って、左バンクの駆動軸111Lは、クランクシャフトに対して同方向(図10の時計方向)に1/2の回転速度で回転する。
【0092】
右バンク側には、互いに噛合して同速度で逆回転する第1反転ギヤプーリ78及び第2反転ギヤプーリ80が設けられている。第1反転ギヤプーリ78は第2スプロケット76に同軸上に固定され、この第2スプロケット76と一体的に回転する。第2反転ギヤプーリ80は、右バンクの駆動軸111Rの一端に固定され、この駆動軸111Rと一体的に回転する。従って、右バンクの駆動軸111Rは、クランクシャフトに対して逆方向(図10の反時計方向)に1/2の回転速度で回転する。
【0093】
このように、比較的簡素な構造で、両バンクの駆動軸111R,111Lを等速で互いに逆回転させることができる。
【0094】
図11,12は第4実施例を示している。なお、各可変動弁機構の具体的な構成及び基本的な作動原理は上記の第1参考例とほぼ同様であり、同じ構成要素には同一参照符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【0095】
この第4実施例でも、図12に示すように、シリンダヘッドRH,LHのシリンダブロック取付面RHa,LHaは所定のバンク角をもって互いに傾斜している。各シリンダヘッドRH,LHには、バンク内側に吸気弁19が、バンク外側に排気弁62がそれぞれ配置される。排気弁62の上方には、バルブリフタ60を押圧して排気弁62を開閉駆動するカムシャフト35が、軸受ブラケット36及びボルト37を介してシリンダヘッドRH,LHへ回転可能に支持されている。
【0096】
この第4実施例でも、上記の第3実施例と同様、同一軸方向視で、左右バンクの可変動弁機構がバンク中心線32に対して互いに略左右対称形に設定されている。また、左右バンクの駆動軸11R,11Lの回転方向が互いに逆方向に設定されるとともに、左右バンクの制御軸14R,14Lの回転方向が互いに逆方向に設定されている。従って、可変動弁機構が適用された吸気弁19のバルブリフト特性及びその変化を左右バンクで等しくすることができる。
【0097】
そして、吸気弁19の作動態様を変化させる可変動弁機構が、シリンダ軸線33よりもバンク内側(吸気側)に配設されている。従って、第2実施例の構成に比して、機関全高をあまり低く抑制できないものの、可変動弁機構を排気側から吸気側にまたがって配設する必要がないので、その構造が簡素化される点で有利である。
【0098】
次に、図12を参照して、左右バンクの駆動軸11R,11Lを互いに逆回転させるための構成について説明する。
【0099】
クランクシャフトとともにに時計方向へ回転するクランクスプロケット70と、左右バンクのカムスプロケット84R,84Lとにはチェーン72が巻き掛けられている。これらカムスプロケット84R,84Lは、クランクスプロケット70に対して同方向に半分の回転速度で回転するように歯数等が設定されている。また、各バンクには、互いに噛合して同速度で逆回転する第1ギヤ86及び第2ギヤ88が設けられる。各第1ギヤ86は、カムスプロケット84に同軸上に固定され、このカムスプロケット84と一体的に回転する。
【0100】
そして、右バンクでは、カムスプロケット84Rが吸気側の駆動軸11Rの一端に固定され、第2ギヤ88Rが排気側のカムシャフト35Rの一端に固定されている。従って、駆動軸11Rはクランクシャフトと同方向に1/2の速度で回転し、排気側カムシャフト35Rはクランクシャフトと逆方向に1/2の速度で回転する。一方、左バンクでは、カムスプロケット84Lが排気側カムシャフト35Lに固定され、第2ギヤ88Lが吸気側の駆動軸11Lに固定されている。従って、駆動軸11Lはクランクシャフトと逆方向に1/2の速度で回転し、カムシャフト35Lはクランクシャフトと同方向に1/2の速度で回転する。
【0101】
このような第4実施例では、第3実施例のアイドラスプロケット76等を必要としない簡素な構造で、両バンクの駆動軸11R,11L及びカムシャフト35をそれぞれ等速で互いに逆回転させることができる。
【0102】
なお、図1,図2,及び図6〜図12では、両バンクともに最大リフトになった瞬間の図となっているが、これは、説明のために便宜的に示したものである。実際には、一般的な多気筒エンジンと同様、順次最大リフトの瞬間が訪れるようになっており、複数の気筒が同時に最大リフトとなることはない。
【0103】
上記の全実施例に共通する構成として、第1に、同一軸方向視で、駆動軸の回転方向に対する揺動カムのリフト方向(リフト開始位置から最大リフト位置へ向かう揺動方向、あるいは最大リフト位置からリフト終了位置へ向かう揺動方向)を、左右バンクで同方向に設定している。従って、左右バンクでバルブリフト特性をほぼ等しくすることができる。
【0104】
第2に、同一軸方向視で、駆動軸の回転方向に対する制御軸の回転方向を、左右バンクで同方向に設定している。従って、制御軸の回転に伴うバルブリフト特性の変化を左右バンクでほぼ等しくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1参考例を示す図2の要部拡大図。
【図2】 上記第1参考例に係る可変動弁装置を適用した左右シリンダヘッドの構成図。
【図3】 可変動弁機構を単体で示す正面対応図。
【図4】 上記可変動弁機構のディメンションを示す説明図。
【図5】 同じく可変動弁機構のディメンションを示す説明図。
【図6】 本発明の第1実施例に係る可変動弁装置を示す構成図。
【図7】 本発明の第2参考例に係る可変動弁装置を示す構成図。
【図8】 本発明の第2実施例に係る可変動弁装置を示す構成図。
【図9】 本発明の第3実施例に係る可変動弁装置を示す構成図。
【図10】 上記第3実施例の可変動弁装置を適用した内燃機関の構成図。
【図11】 本発明の第4実施例に係る可変動弁装置を示す構成図。
【図12】 上記第4実施例の可変動弁装置を適用した内燃機関の構成図。
【符号の説明】
11,111…駆動軸
12,112…偏心カム
13,113…リング状リンク(第1リンク部材)
14,114…制御軸
15,115…制御カム
16,116…ロッカーアーム
17,117…ロッド状リンク(第2リンク部材)
18,118…揺動カム
19,119…吸気弁

Claims (11)

  1. 左右バンクのそれぞれに可変動弁機構が設けられたV型内燃機関の可変動弁装置において、
    各可変動弁機構は、機関のクランクシャフトに連動して回転する駆動軸に偏心して設けられた偏心カムと、この偏心カムの回転に連動して揺動し、吸・排気弁を駆動する揺動カムと、これら偏心カムと揺動カムとを機械的に連携する伝達機構と、この伝達機構の姿勢を変化させる制御機構と、を有し、
    上記駆動軸の回転方向に対する揺動カムのリフト開始位置から最大リフト位置へ向かう揺動方向を、左右バンクで同方向に設定し
    上記伝達機構が、上記偏心カムの外周に相対回転可能に外嵌する第1リンク部材と、この第1リンク部材の先端に一端が相対回転可能に連結するロッカーアームと、このロッカーアームの他端と上記揺動カムとに相対回転可能に連結された第2リンク部材と、を有し、
    上記制御機構が、上記駆動軸と略平行に延び、機関の運転状態に応じて所定角度に回転,保持される制御軸と、この制御軸に偏心して設けられる制御カムと、を有し、この制御カムに上記ロッカーアームが相対回転可能に外嵌しており、
    上記駆動軸の中心から制御軸の中心までの距離を左右バンクで等しく設定するとともに、最大リフト時における揺動カムと第2リンク部材との連結部から駆動軸の中心までの距離を左右バンクで等しく設定し、
    かつ、一方のバンク側に対し、他方のバンク側の制御軸の中心を、駆動軸回りに所定方向に所定角度だけ回転した位置に設定して、バルブ軸線に対する制御軸の位置関係を左右バンクで異ならせるとともに、一方のバンク側に対し、他方のバンク側の上記連結部を、上記制御軸の場合と同じ方向に同じ角度だけ駆動軸回りに回転した位置に設定して、揺動カムの中心とリフト開始位置とを結ぶ直線に対する連結部の位置関係を左右バンクで異ならせたことを特徴とするV型内燃機関の可変動弁装置。
  2. 上記駆動軸の回転方向に対し、上記制御軸を特定のリフト特性へ変化させるための回転方向を、左右バンクで同方向に設定したことを特徴とする請求項1に記載のV型内燃機関の可変動弁装置。
  3. 左右バンクの制御軸の中心と駆動軸の中心とを結ぶ直線の延長線上に、最大リフト時における揺動カムと第2リンク部材との連結部をそれぞれ配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載のV型内燃機関の可変動弁装置。
  4. 一方のバンクの制御軸を、吸・排気弁のバルブ軸線に対し、駆動軸回りに所定方向に所定角度だけ回転した位置に設定する一方、他方のバンクの制御軸を、バルブ軸線に対し、上記一方のバンクの制御軸の場合とは逆方向に同じ角度だけ回転した位置に設定したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のV型内燃機関の可変動弁装置。
  5. 左右バンクの少なくとも一方で、上記制御軸の中心と、最大リフト時における揺動カムと第2リンク部材との連結部と、を、軸方向視でバルブ軸線に対して互いに逆側に配置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のV型内燃機関の可変動弁装置。
  6. 左右バンクの少なくとも一方の制御軸の中心を、吸・排気弁のバルブ軸線よりもシリンダヘッド中央部寄りに配置したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のV型内燃機関の可変動弁装置。
  7. 横置式のV型内燃機関の吸気側に適用され、少なくとも車両前側のバンクにおける制御軸の中心を、吸気弁のバルブ軸線よりもシリンダヘッドの中央部寄りに配置したことを特徴とする請求項に記載のV型内燃機関の可変動弁装置。
  8. 同一軸方向視で、左右バンクの可変動弁機構の各構成部品を、バルブ軸線を基準として略相似形に配置するとともに、左右バンクの駆動軸の回転方向を同方向に設定したことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のV型内燃機関の可変動弁装置。
  9. 同一軸方向視で、左右バンクの可変動弁機構を、バンク中心線に対して互いに略左右対称形に設定するとともに、左右バンクの駆動軸の回転方向を互いに逆方向に設定したことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のV型内燃機関の可変動弁装置。
  10. 左右バンクの吸気弁をバンク内側、排気弁をバンク外側に配設し、
    吸気弁を駆動する上記揺動カムをバンク内側に配設する一方、上記駆動軸をバンク外側に配設し、
    上記伝達機構をバンク外側からバンク内側にまたがって配設したことを特徴とする請求項1〜7,9のいずれかに記載のV型内燃機関の可変動弁装置。
  11. クランクシャフトと同方向に回転する第1スプロケット及び第2スプロケットと、互いに噛合して逆回転する第1反転ギヤプーリ及び第2反転ギヤプーリと、を有し、
    第1スプロケットを左右バンクの一方の駆動軸に固定し、
    第1反転ギヤプーリを第2スプロケットに固定し、
    第2反転ギヤプーリを他方の駆動軸に固定したことを特徴とする請求項に記載のV型内燃機関の可変動弁装置。
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