JPH0117607Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の可変バルブタイミング機構
に関する。

内燃機関の吸気弁、排気弁等の開閉弁の開閉時
期およびリフト量を機関の運転状態に応じて変化
させるために、例えば１気筒あたり異なつたカム
プロフイールの吸気カムを２個設け、低速時には
低速用吸気カムに、そして高速時には高速用カム
に切り換えて吸気弁を作動させ、燃費特性および
出力の向上を図るようにした可変バルブタイミン
グ機構は従来から知られている。

この種の可変バルブタイミング機構において、
カムを切換える時期は当該カムが開閉弁を閉じ始
める時点から次に開閉弁が開き始める時点までの
短時間内に素早く切換を完了することが必要であ
る。換言すれば、２つのカムプロフイールの共通
の基礎円部において素早くカムの切換を行なう必
要がある。さもなければ、カム面およびロツカア
ーム接触面の面圧上昇、およびカム、ロツカアー
ム角部の損傷、カム切換時の騒音等の問題を生ず
る。

本考案は駆動カムを開閉弁が閉じ始める時点か
ら次に開き始める時点までに素早く切換えること
により、カム面およびロツカアーム接触面の面圧
上昇、カム、ロツカアーム角部の損傷、カム切換
時の騒音等の問題を解消するようにした内燃機関
の可変バルブタイミング機構を提供することを目
的とする。

このような目的を実現するために、本考案で
は、１つの開閉弁について異なつたカムプロフイ
ールの２個の駆動カムを有するカムピースを軸方
向に移動可能にカム軸に装着し、前記カムピース
を軸方向に移動させるフオークを、ガイド溝を有
する中空ガドシヤフト上に摺動可能に設けると共
に、前記ガイド溝を貫通するピン部材を介して前
記中空ガドシヤフト内に移動可能に設けたリング
部材に固定連結し、該リング部材を該リング部材
内部に摺動可能に設けた駆動シヤフトにばねを介
して連結し、前記ガイド溝は軸方向にのびている
と共にその軸方向両端に半径方向のわずかな窪み
を有する略字形であり、前記ピン部材を前記窪
みに係止するべく前記リング部材を回転方向に付
勢する手段を備え、かつ該リング部材に所定の軸
方向の力が作用した時前記ピン部材が前記ガイド
溝の窪みより脱出するように該窪みは傾斜部を有
することを特徴とする内燃機関の可変バルブタイ
ミング機構が提案される。

以下、添付図面を参照し本考案の実施例につい
て詳細に説明する。

第１図において、シリンダブロツク１にシリン
ダボア１ａを穿設し、ピストン３を往復動可能に
密封嵌合している。燃焼室壁５ａを穿設したシリ
ンダヘツド５をシリンダブロツク１に載置固定
し、ピストン３の上面の、シリンダボア１ａおよ
び燃焼室壁５ａにより囲周される空間により燃焼
室７を形成している。

吸気バルブ９を介して燃焼室７を吸気ポート１
０に連通し、該吸気バルブ９の弁ロツド９ａにバ
ルブリテーナ１１を止着し、該バルブリテーナ１
１およびシリンダヘツド３間に弁ばね１３を装着
して吸気バルブ９を上向きに付勢している。油圧
リフタ１５および弁ロツド９ａ間にロツカアーム
１７を設け、該ロツカアーム１７を吸気カム１９
に衝接して弁ロツド９ａを押圧するようにしてい
る。

カム軸３１は機関のクランク軸（図示せず）の
回転に同期して回転し、該カム軸３１に排気カム
（図示せず）が固着されており、一方吸気カムピ
ース１９は該カム軸３１に相対回転不能であるが
軸方向移動可能にリニアスライドベアリング３３
を介して支持されている。すなわち、カム軸３１
に軸方向の溝３１ａを穿ち該溝３１ａにスライド
ベアリング３３のボール３３ａを嵌合し、該ボー
ル３３ａの周方向位置をリテーナ３３ｂにより保
持している。より詳しくは、４気筒内燃機関では
カム軸３１に４組の溝を90゜ずつずらせて等配的
に形成している。従つて同一形状に製作した４つ
のカムピース１９、すなわち１番から４番気筒用
のカムピースをそれらの向きを変えて装着するだ
けでよく、製作、組立が容易となる。

吸気カムピース１９は第２図に示すように互い
にカムプロフイールの異なる駆動カムである低速
用カム１９ａおよび駆動カムである高速用カム１
９ｂを含み、高速用カム１９ｂの側面に円形の鍔
１９ｃを形成している。これらの低速用カム１９
ａおよび高速用カム１９ｂはそれらの基礎円部は
共通でリフト部は異なるプロフイールを有する。
即ち、エンジンの高速運転域では低速運転域より
も吸気バルブ９（第１図）の開く時間を長くしか
つリフト量を多くすることにより燃焼室７への多
量の吸入空気の取入を可能にし、出力の向上およ
び燃費の低減を図るものである。

カム軸３１に平行に固定的に設置された中空の
ガイドシヤフト４１にフオーク４３を遊嵌し、こ
のフオーク４３をカムピース１９の鍔１９ｃに係
合させる。第２図および第４図に示すように、中
空ガイドシヤフト４１の内部にはリング部材４４
が軸方向に移動可能に設けられ、更にこのリング
部材４４の内部に駆動シヤフト４５が軸方向に移
動可能に貫通している。中空ガイドシヤフト４１
には軸方向にのびたガイド溝４６（第３図、第５
図）を穿ち、このガイド溝４６の軸方向の両端に
は第５図に示すように半径方向にわずかにのびた
窪み４６ａ，４６ｂが設けてあり、ガイド溝４６
は全体として略形の形状を有する。フオーク４
３にはピン部材４８（第３図、第４図）が固定さ
れ、このピン部材４８は中空ガイドシヤフト４１
のガイド溝４６を貫通してリング部材４４に固定
され、更にこのリング部材４４内側の駆動シヤフ
ト４５のガイド溝４９（第２図、第４図）にはま
り込んでいる。このような構成によりフオーク４
３とリング部材４４とは固定的に連結され軸方向
に一体となつて移動すると共に、ピン部材４８が
両ガイド溝４６，４９により案内されそれらの動
きが規制される。なお、ガイド溝４９は駆動シヤ
フト４５の表面に穿たれているものでその軸方向
の両側には傾斜部４９ａ，４９ｂを有する。

第３図に示すように、中空ガイドシヤフト４１
の外周部にはねじりコイルばね５０ａ，５０ｂが
取り付けられ、これらのばねの一端は中空ガイド
シヤフト４１に他端はフオーク４３に結合され、
これによりピン部材４８がガイド溝４６の窪み４
６ａ，４６ｂにはまり込むようにフオーク４３に
回転力を与えている。一方、第２図に示すよう
に、駆動シヤフア４５のリング部材４４両側には
リングストツパ５１（一方のみを図示）が取り付
けてあり、これらのリングストツパ５１とリング
部材４４との間にはコイルばね５２ａ，５２ｂが
配設されている。構造的には前記ねじりばね５０
ａ，５０ｂを省略し、コイルばね５２ａ，５２ｂ
でもつてリング部材４４に軸方向の力のみならず
回転力を与えるようにすることも可能である。

再び第２図を参照して、前記駆動シヤフト４５
に平行してカム移動用油圧シリンダ６１を設けて
いる。ここに油圧シリンダ６１は軸方向に間隔を
なし、カムケースに止着されまたはカムケースと
一体に形成された２つのシリンダ室６３ａ，６３
ｂ、該２つのシリンダ室６３ａ，６３ｂに密封嵌
合され軸方向に摺動可能な２つのピストン６５
ａ，６５ｂおよび２つのピストンを連結するピス
トンロツド６７から成つている。ピストンロツド
６７の中間部および駆動シヤフト４５をタイロツ
ド６９により連結している。

油圧シリンダ６１のピストン６５ａ，６５ｂに
より区画された室Ａ，Ｂを導管７１，７３により
それぞれ油圧切替弁装置８１のポート８１ａ，８
１ｂに連通している。ここに油圧切替弁装置８１
の油入口８１ｃはオイルポンプ（図示せず）に連
通し、一方油出口８１ｄはオイルパン（図示せ
ず）に連通している。スプール８３は手動により
または機関特性に応じて自動的に回動し流路を切
替える。従つて、オイルポンプから供給された圧
油は油圧切替弁装置８１によりシリンダ６１の左
右室の一方に導入され、ピストン６５ａ，６５ｂ
を左方又は右方に移動せしめ、反対の室から排出
された油はオイルパンへ戻入される。

このようにして、駆動シヤフト４５が移動され
るとばね５２ａ又は５２ｂが圧縮されて移動エネ
ルギが蓄積される。なお、この間ねじりばね５０
ａ，５０ｂによりピン部材４８がガイド溝４６の
窪み４６ａ又は４６ｂに係止されているのでリン
グ部材４４は軸方向に動くことはできない。ばね
５２ａ又はばね５２ｂが十分圧縮された時点で、
かつ低速用カム１９ａおよび高速用カム１９ｂの
共通基礎円部がロツカアーム１７（第１図）に位
置している時期に、ピン部材４８はガイド溝４６
の窪み４６ａ又は４６ｂの傾斜部５３ａ，５３ｂ
（第５図）を乗り上げ、フオーク４１およびリン
グ部材４４が一体となつて素早く軸方向に移動
し、ピン部材４８がガイド溝４６の反対端に達し
た時はその端部の窪み４６ｂ又は４６ａに嵌り込
み再び軸方向の移動が阻止される。このようにし
て、フオーク４１はカムピース１９を素早く軸方
向に移動させ低速用カム１９ａと高速用カム１９
ｂの切換を行なうことができる。

なお、ピン部材４８がガイド溝４６の窪み４６
ａ，４６ｂから解放されるのを助長する為に、前
述のように駆動シヤフト４５のガイド溝４９を設
けているのである。即ち、駆動シヤフト４５が軸
方向に移動し、ばね５２ａ又は５２ｂが十分エネ
ルギを蓄積されると、ガイド溝４９の傾斜部４９
ａ又は４９ｂがこの駆動シヤフト４５の移動によ
りピン部材４８をねじりばね５０ａ，５０ｂに抗
して半径方向に回動せしめ窪み４６ａ又は４６ｂ
から解放するものである。

前述のように低速用カム１９ａから高速用カム
１９ｂへの切換あるいはその逆の切換は吸気バル
ブ９（第１図）の閉じ始める時期から次に開き始
める時期までに、即ちロツカアーム１７がカム１
９ａ，１９ｂの共通基礎円部に接触している時期
に行なわれる。それは、例えば次のような機構に
より達成することができる。即ち、カムピース１
９を移動させるフオーク４３に低速用カム１９ａ
又は高速用カム１９ｂに接触可能なレバー（図示
せず）を設けておき、このレバーがカムのリフト
部の位置にある時はこのレバー、フオーク４３を
半径方向に強制的に回動せしめピン部材４８をガ
イド溝４６の窪み４６ａ又は４６ｂに保持してお
く。このようにしておけば、ばね５２ａ，５２ｂ
に十分なエネルギが蓄積されてもピン部材４８は
ガイド溝４６の窪み４６ａ又は４６ｂの傾斜部５
３ａ又は５３ｂ（第５図）を乗り上げることはな
い。レバー（図示せず）がカムの基礎円部の位置
にある時はピン部材４８がガイド溝４６の窪み４
６ａ又は４６ｂから脱出することが可能になり、
蓄積されたばね５２ａ，５２ｂのエネルギにより
フオーク４３は即座に反対側へ移動できる。従つ
て、レバー（図示せず）とカムとが接触する位置
と、カムとロツカアーム１７（第１図）とが接触
する位置との位置関係を適切に選定しておけば、
ロツカアーム１７がカム１９ａ，１９ｂの基礎円
部に接触している時期にカムの切換を行なわせる
ことができる。なお、このようなレバー（図示せ
ず）を用いる場合は、駆動シヤフト４５にガイド
溝４９を設けることはできない。

以上のように本考案ではカムの切換を素早く行
なうことができ、カム面およびロツカアーム接触
面の面圧上昇、カム、ロツカアーム角部の損傷、
カム切換時の騒音等の問題を解消することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を採用した内燃機関の動弁機構
全体を示す図、第２図は本考案のバルブタイミン
グ機構を一部断面で示す平面図、第３図は第２図
において断面で示した部分の平面図、第４図は第
３図の線−における断面図、第５図はガイド
シヤフトの拡大図である。 ９……開閉弁（吸気バルブ）、１９……カムピ
ース、１９ａ，１９ｂ……駆動カム、３１……カ
ム軸、４１……中空ガイドシヤフト、４３……フ
オーク、４４……リング部材、４５……駆動シヤ
フト、４６……ガイド溝、４６ａ，４６ｂ……窪
み、４８……ピン部材、５０ａ，５０ｂ……ねじ
りコイルばね、５２ａ，５２ｂ……ばね、５３
ａ，５３ｂ……傾斜部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １つの開閉弁９について異なつたカムプロフイ
   ールの２個の駆動カム１９ａ，１９ｂを有するカ
   ムピース１９を軸方向に移動可能にカム軸３１に
   装着し、前記カムピース１９を軸方向に移動させ
   るフオーク４３を、ガイド溝４６を有する中空ガ
   イドシヤフト４１上に摺動可能に設けると共に、
   前記ガイド溝４６を貫通するピン部材４８を介し
   て前記中空ガイドシヤフト４１内に移動可能に設
   けたリング部材４４に固定連結し、該リング部材
   ４４を該リング部材内部に摺動可能に設けた駆動
   シヤフト４５にばね５２ａ，５２ｂを介して連結
   し、前記ガイド溝４６は軸方向にのびていると共
   にその軸方向両端に半径方向のわずかな窪み４６
   ａ，４６ｂを有する略字形であり、前記ピン部
   材４８を前記窪み４６ａ，４６ｂに係止するべく
   前記リング部材を回転方向に付勢する手段５０
   ａ，５０ｂを備え、かつ該リング部材４４に所定
   の軸方向の力が作用した時前記ピン部材４８が前
   記ガイド溝４６の窪み４６ａ，４６ｂより脱出す
   るように該窪みは傾斜部５３ａ，５３ｂを有する
   ことを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミン
   グ機構。