JPH03225006A - 可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はエンジンの動弁装置におけるカムシャフトとタ
イミングブーりとの間のガタ付きを防止するようにした
可変動弁機構に関する。

［従来技術の説明］ 一般に自動車等のエンジンにおいて、エンジンの高速回
転時には中低速回転領域と比べて、吸気弁の開きタイミ
ングを早めると共に閉じるタイミングを遅くするように
して、吸気弁の開放時間を長くするのが望ましく、また
、排気弁の閉じるタイミングも遅くするようにして、燃
焼室内に残留する排気ガス量を低減させるのが望ましい
。これを達成させるため、エンジンの中低速回転領域と
高速回転領域とにおいて、吸気弁及び排気弁の開閉時期
を変化させなければならない。

そこで、例えば実開平１−６１４１０号に示されるよう
に、クランク軸に固定したクランクプーリと吸・排気弁
のカム軸に固定したタイミングブーりとの間にタイミン
グベルトを掛渡し、吸・排気弁のカム軸にカムギアを固
定し、それら両方のカムギアの間にへりカルギアを噛み
合わせ、そのヘリカルギアを運転状況に応じて軸方向に
移動することにより、２つのカム軸の相対位相角度をず
らすようにしたものがある。この可変動弁機構において
は、２つのカム軸の相対位相角度をずらすためのヘリカ
ルギアの軸方向の移動の駆動力が大きいので、バルブタ
イミングの調整が円滑に行なえない。その上、装置全体
が大型になってしまうという欠点があった。

ここで、バルブタイミングの調整を円滑に行なえるよう
にすると共に、装置全体を小型化できるようにした可変
動弁機構が既に提供されている。

この可変動弁機構を第１１図乃至第１３図に示す。

タイミングベルト６０とスプロケット６２を介してエン
ジンからの駆動力が回転伝達軸としてのタイミングプー
リ６４に伝達される。図示しない吸・排気弁を開閉させ
るカム６５を一体に形成した回転伝達軸としてのカムシ
ャフト６６には、前記カムシャフト６６からの回転力が
動弁装置６８を介して伝達される。

この動弁装置６８は主に、複数の突出腕７０を形成した
前記タイミングプーリ６４と、そのタイミングプーリ６
４の回転中心軸方向に摺動自在なピストン７２と、前記
カムシャフト６６に対しスプライン嵌合部７４を介して
連結され筒の内側に突出腕７６を有する筒状のカムシャ
フトジヨイント７８とから成る。前記ピストン７２には
放射状に複数の枝腕７９が一体に形成され、前記タイミ
ングプーリ６４の突出腕７０と前記カムシャフトジヨイ
ント７８の突出腕７６とに接触する接触部材としてのボ
ール８０が各接読７９取り付けられる。前記タイミング
プーリ６４の突出腕７０と前記カムシャフトジヨイント
７８の突出腕７６との間には、カムシャフトジヨイント
７８の突出腕７６とピストン７２の突出腕７０とを常に
ボールに接触するためのばね８１が備えられている。ま
た、カムシャフトジヨイント７８とピストン７２との間
には、ピストン７２をカムシャフトジヨイント７８から
離れる方向に押圧するばね８２が備えられている。前記
タイミングプーリ６４と前記ピストン７２との間に油圧
室８３が設けられ、その油圧室８３内へ導入される油圧
によってピストン７２が第１１図あるいは第１３図で左
右に移動させられる。

第１３図に示すように、前記タイミングプーリ６４の突
出腕７０のうち前記ボール８０に接触する壁には、前記
カムシャフトジヨイント７８の突出腕７６に近い第一平
滑面８４とそれに続く傾斜面８６と、突出腕７６に遠い
第二平滑面８８とが形成される。一方、前記カムシャフ
トジヨイント７８の突出腕７６のうち前記ボール８０に
接触する壁には、前記タイミングプーリ６４の突出腕７
０に近い第一平滑面９０と、それに続く傾斜面９２と、
突出腕７６に遠い第二平滑面９４とが形成されている。

この油圧室８３への油圧の増減に伴ってピストン７２が
移動して、突出腕７０の第一平滑面８４と突出腕７６の
第一平滑面９０がボール８０に接触したり、突出腕７０
の第二平滑面８８と突出腕７６の第二平滑面９４がボー
ル８０に接触したりする。ボール８０が接触するこれら
両者の位置においては、第１２図におけるタイミングプ
ーリ６４とカムシャフトジヨイント７８との相対位置が
変位する。これによって、エンジンの中低速回転領域と
高速回転領域とにおいて、吸気弁及び排気弁の開閉時期
を変化させることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ 第１１図乃至第１３図に示した従来既知の構成の可変動
弁機構においては、タイミングプーリ６４の突出腕７０
とカムシャフトジヨイント７８の突出腕７６との両者に
ボール８０を常に接触させるために、即ち周方向のガタ
を吸収するために、ばね８１が備えられている。カムシ
ャフト６６のカム６５がその上死点や下死点を越えた時
、カムシャフト６６にトルク変動が生じる。このため、
ばね８１のばね力が弱いと、−時的に突出腕７０や突出
腕７６がボール８０から離れ、その後ボール８０に衝突
して打音が生じ、それらの部材の耐久性が悪くなる。こ
の打音の発生を無（すために、ばね８１を強くすると、
ピストン７２を作動させるために大きな油圧が必要とな
り、しかもそのピストン７２に抗するばね８２もばね力
の強いものが必要となる。即ち、周方向のガタを吸収す
るためにばね８１のばね力を強くすると、ピストン７２
の作動が不可能になるという欠点があった。

［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、周方向のガ
タを吸収するためのばねを省略してコストダウンを図り
、しかもガタ付きと打音の発生を防止出来るようにした
可変動弁機構を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、一方の回転伝達軸
にエンジンからの動力が伝達され、他方の回転伝達軸が
カムを有するカムシャフトに取り付けられる第一回転伝
達軸並びに第二回転伝達軸と、これらの第一回転伝達軸
や第二回転伝達軸の回転軸の軸方向に摺動可能なピスト
ンと、前記第一回転伝達軸や前記第二回転伝達軸に接触
する前記ピストンに取り付けられた接触部材と、前記ピ
ストンの摺動方向の一方に形成された油圧導入室と、そ
のピストンを油圧導入室側に付勢するばねとを有し、前
記ピストンの摺動によって前記第一回転伝達軸と前記第
二回転伝達軸との回転中心軸に対する位置を変位させる
ようにした可変動弁機構において、前記接触部材よりも
径小であって前記ピストンの接触部材の位置より半径方
向の外側に設けた先端部と、その先端部の両側が同時に
接触したり片側が接触したりする前記第二回転伝達軸に
設けた面と、ピストンの移動ストロークの一部の領域で
前記接触部材の両側が接触する第一回転伝達軸に設けた
面と、ピストンの移動ストロークのその他の領域で前記
接触部材が接触する第一回転伝達軸の面並びに第二回転
伝達軸の面と、前記ボールが第一回転伝達軸と第二回転
伝達軸とに同時に接触する際に前記ピストンの接触部材
位置より半径方向の内側と接触する第一回転伝達軸に設
けた回転防止面とを有し、ピストンがどのストローク位
置にあっても常に第一回転伝達軸の２箇所及び第二回転
伝達軸の２箇所がボールを含んだピストンに接触するよ
うにしたものである。

［作　用］ 変位前においては、ピストンのボールの両側ををタイミ
ングブーりで挟持し、ピストンの両側ををカムシャフト
ジヨイントで挟持する。これによって、タイミングブー
りとカムシャフトジヨイントとの間にガタが生じない。

変位後においては、ピストンのボールにタイミングブー
りとカムシャフトジヨイントを接触させ、ピストンのボ
ール以外の箇所にタイミングブーりを前記ボールとの接
触箇所との反対側から接触させ、ピストンのボール以外
の箇所にカムシャフトジヨイントを前記ボールとの接触
箇所との反対側から接触させる。これによって、タイミ
ングブーりとカムシャフトジヨイントとの間にガタが生
じない。

このように、ガタを吸収するためのばねを用いなくても
、ピストンが摺動してもピストンとタイミングプーリと
カムシャフトジヨイントとを固定関係に保ち、タイミン
グブーりとカムシャフトジヨイントとの間にガタを生じ
ることはない。

［実施例］ 次に本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係わる可変動弁機構の−実施例要部断
面図である。この第１図において、従来例と同一符合は
同一部分を示す。

第２図に示すように、ピストン１０は複数個の放射状に
伸びる接読１２を有し、各接読１２に接触部材としての
ボール１４を備えている。この各接読１２はボール１４
の位置より半径方向に突出する先端部１６を有しており
、また、各接読１２にはボール１４の位置より根元側で
横に突出する球状部１８を有する。

第３図に示す回転伝達軸としてのタイミングプーリ２０
は、それぞれ間隔を開けた回転中心軸方向に伸びる複数
個の突出腕２２を有する。その突出腕２２の一方側の半
径方向の壁は、他方側の半径方向の突出腕２２から遠い
第一平滑面２４と、それに続く傾斜面２６と、それに続
（他方側の突出腕２２に近い第二平滑面２８とから成る
。

突出腕２２の他方側の壁には、第三平滑面３０とそれに
続く短い長さの傾斜面３２とが形成されている。この第
三平滑面３０と傾斜面３２との高さは、前記第一平滑面
２４の高さに近いものとされ、また、これら第三平滑面
３０と傾斜面３２は第一平滑面２４に対向した位置に配
置される。これら第一平滑面２４と第三平滑面３０との
間の距離は、前記ボール１４の直径とほぼ同一とされ、
ボール１４がこれらに同時に接触するように設定されて
いる。この第三平滑面３０と傾斜面３２とが形成された
壁の回転中心側には、前記球状部１８と接触するための
回転防止壁３４が一体に形成されている。

第４図に示す回転伝達軸としてのカムシャフトジヨイン
ト３６は、一端を開放した筒状であって、その筒部を前
記タイミングプーリ２０の外側にかぶせるものである。

そのカムシャフトジヨイント３６は、開口部から軸方向
に沿った複数個の切欠からなる空間部３８を有しており
、この空間部３８に前記ピストン１０の先端部１６が嵌
合する。この空間部３８の一方側の壁は、回転中心軸に
並行な第一平滑面４０となっており、その反対側の壁は
前記第一平滑面４０に近い第二平滑面４２と、それに続
く傾斜面４４と、それに続（前記第一平滑面４０に遠い
第三平滑面４６とから成る。前記第一平滑面４０と第二
平滑面４２との間の距離は、先端部１６の幅とほぼ同一
とされている。

このカムシャフトジヨイント３６の筒の内側には、前記
第一平滑面４０に近い位置に複数個の内部突出腕４８が
形成される。この内部突出腕４８は筒の開口縁から少し
奥まった位置から回転中心軸方向に伸びて形成され、こ
の内部突出腕４８の第一平滑面４０に近い側面には、前
記ボール１４が接触するための先端の傾斜面５０と、そ
れに続く奥側の第四平滑面５２が形成される。

次に、動作について説明する。

油圧室８３への油圧の導入量が少ない場合は、ばね８２
によってピストン１０は第１図で油圧室８３側に押圧さ
れる。この状態において、カムシャフトジヨイント３６
の外側から見た構成図を第５図に、第５図のＡ−Ａ線部
分断面図を第６図に、第６図のＢ−Ｂ線部分断面図を第
７図に示す。油圧室８３に油圧が導入されない状態にお
いては、ピストン１０の先端部１６は、カムシャフトジ
ヨイント３６の第一平滑面４０と第二平滑面４２とに接
触している。即ち、ピストン１０とカムシャフトジヨイ
ント３６との間には、周方向のガタがない状態とされて
いる。一方、前記ボール１４は前記第一平滑面２４と前
記第三第一平滑面４０との間に位置して両者に接触して
いる。即ち、ピストン１０とタイミングプーリ２０との
間にも、周方向のガタがない状態とされている。この結
果、タイミングプーリ２０とカムシャフトジヨイント３
６とは、周方向のガタがない状態で回転する。

次に、油圧室８３への油圧の導入量が多くなるとピスト
ン１０は第１図で右方向に移動し、これに伴って前記ボ
ール１４は第５図及び第７図で上方に移動し、第８図乃
至第１０図の状態になる。

即ち、ボール１４は、第５図及び第７図の位置から上方
に上昇する途中まではタイミングプーリ２０の第一平滑
面２４とタイミングプーリ２０の第三平滑面３０とに接
触しているが、その後は、タイミングプーリ２０の傾斜
面２６とカムシャフトジヨイント３６の傾斜面５０とに
接触し、その後、ボール１４が上昇するに従って、第１
０図に示すカムシャフトジヨイント３６とタイミングプ
ーリ２０との間の空間距離を広げる。即ち、タイミング
プーリ２０に対するカムシャフトジヨイント３６の位置
（回転軸に対する角度）を変化させる。

このピストン１０が油圧室８３から離れる方向に摺動し
た際に、ボール１４は傾斜面５０からカムシャフトジヨ
イント３６の第四平滑面５２へと接触するので、ピスト
ン１０の先端部１６は、カムシャフトジヨイント３６の
空間部３８において、カムシャフトジヨイント３６の第
一平滑面４０から離れる。このピストン１０の摺動の際
に、このピストン１０の先端部１６が、カムシャフトジ
ヨイント３６の空間部３８において、第一平滑面４２か
ら傾斜面４４を経て第三平滑面４６に接触するように、
傾斜面４４と第三平滑面４６の形状が設定されている（
第５図）。

更に、ピストン１０の先端部１６がカムシャフトジヨイ
ント３６の第一平滑面４０に接触しなくなる時点とそれ
以降において、ピストン１０の接読１２に形成した球状
部１８が、タイミングプーリ２０の回転防止壁３４に接
触するように、回転防止壁３４の形状が設定される（第
９図及び第１０図）。

以上のように、ピストン１０の先端部１６がカムシャフ
トジヨイント３６の第一平滑面４０に接触しなくなる時
点とそれ以降において、第９図に示すように、ピストン
１０はタイミングプーリ２０によって両側から接触支持
されると共に、カムシャフトシロインド３６によっても
両側から接触支持されている。この結果、ピストン１ｏ
を介して、タイミングプーリ２０とカムシャフトジヨイ
ント３６とは固定された状態となり、タイミングプーリ
２０とカムシャフトジヨイント３６とは周方向のガタが
ない状態で回転する。

なお、ボール１４は球状または球状面を有するものが望
ましいが、タイミングプーリ２０とカムシャフトジヨイ
ント３６に接触するものであれば、どのような形状のも
のであってもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明に係わる可変動弁機構によれば、
周方向のガタを吸収するためのばねを省略しても、ピス
トンがどの位置にあってもタイミングブーりとカムシャ
フトとによってピストンを挟持し、ピストンとタイミン
グブーりとカムシャフトを固定状態としたもので、周方
向のガタを吸収するためのばねを省略してコストダウン
を図り、しかもガタ付きと打音の発生を防止出来るよう
にしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる可変動弁機構の一実施例断面図
、第２図はタイミングプーリの斜視図、第３図はピスト
ンの斜視図、第４図はカムシャフトジヨイントの斜視図
、第５図はカムシャフトジヨイントの外側から見た可変
動弁機構の構成図、第６図は第５図のＡ−Ａ線部分断面
図、第７図は第６図のＢ　−Ｂ　）１部分断面図、第８
図はピストンが変位した状態の第５図相当図、第９図は
ピストンが変位した状態の第６図相当図、第１０図はピ
ストンが変位した状態の第７図相当図、竿部断面図であ
る。 １０・・・・・・ピストン、　　１４・・・・・・ボー
ル、１６・・・・・・先端部、　　　１８・・・・・・
球状部、２０・・・・・・タイミングプーリ、 ２４・・・・・・第一平滑面、２６・・・・・・傾斜面
、２８・・・・・・第二平滑面、３０・・・・・・第三
平滑面、３２・・・・・・傾斜面、　　３４・・・・・
・回転防止壁、３６・・・・・・カムシャフトジヨイン
ト、３８・・・・・・切欠、　　　４０・・・・・・第
一平滑面、４２・・・・・・第二平滑面、４４・・・・
・・傾斜面、４６・・・・・・第三平滑面、４８・・・
・・・内部突出腕、５０・・・・・・傾斜面、　　　５
２・・・・・・第四平滑面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一方の回転伝達軸にエンジンからの動力が伝達され、他
   方の回転伝達軸がカムを有するカムシャフトに取り付け
   られる第一回転伝達軸並びに第二回転伝達軸と、これら
   の第一回転伝達軸や第二回転伝達軸の回転軸の軸方向に
   摺動可能なピストンと、前記第一回転伝達軸や前記第二
   回転伝達軸に接触する前記ピストンに取り付けられた接
   触部材と、前記ピストンの摺動方向の一方に形成された
   油圧導入室と、そのピストンを油圧導入室側に付勢する
   ばねとを有し、前記ピストンの摺動によって前記第一回
   転伝達軸と前記第二回転伝達軸との回転中心軸に対する
   位置を変位させるようにした可変動弁機構において、前
   記接触部材よりも径小であって前記ピストンの接触部材
   の位置より半径方向の外側に設けた先端部と、その先端
   部の両側が同時に接触したり片側が接触したりする前記
   第二回転伝達軸に設けた面と、ピストンの移動ストロー
   クの一部の領域で前記接触部材の両側が接触する第一回
   転伝達軸に設けた面と、ピストンの移動ストロークのそ
   の他の領域で前記接触部材が接触する第一回転伝達軸の
   面並びに第二回転伝達軸の面と、前記ボールが第一回転
   伝達軸と第二回転伝達軸とに同時に接触する際に前記ピ
   ストンの接触部材位置より半径方向の内側と接触する第
   一回転伝達軸に設けた回転防止面とを有し、ピストンが
   どのストローク位置にあっても常に第一回転伝達軸の２
   箇所及び第二回転伝達軸の２箇所がボールを含んだピス
   トンに接触することを特徴とする可変動弁機構。