JPH0343611A - 内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置 - 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】 意東上互秒且立互 本発明は、４サイクル内燃機関の運転状態に応じて吸排
気弁の開弁時期を適正に調整し、特に吸排気弁の開弁時
期と開弁期間とを共に適正に調整することができる内燃
機関の動弁装置に関するものである。

捉−速ニコシ」転 ４サイクルエンジンにおいては、高速域でバルブの開放
開始時期を早めかつバルブの閉塞時期を遅らせることに
よりバルブオーバラップ期間（吸、排気バルブが同時に
開放されている期間）を長期化し、吸、排気の慣性効果
を利用し、吸、排気効率を高めて機関の高出力化を図り
、また低速域にてには、バルブの開放時期を遅らせると
ともにバルブの閉塞時期を早めることにより、バルブオ
ーバラップ機関を短縮化し、排気再循環、吸気の吹き抜
けを防止して、機関出力低下を避けるために、従来では
、種々の可変バルブタイミング動弁装置が提供されてき
た。

本出願人は、偏心シャフトを用いて吸排気弁の開弁時期
を適正に調整することができる可変ノ＜）レブタイミン
グ動弁装置を出願した（特開昭６３−１７０７号公報参
照）。

前記本出願人に係る第１図ないし第２図に図示された可
変バルブタイミング動弁装置では、４サイクルエンジン
０１のシリンダヘッドにはノくルア’０２が上下に開閉
自在に設けられ、その上方にカムドライブシャフト０３
が回転自在に軸支されている。

さらに、カムドライブシャフト０３の外周面にノくルブ
開閉用カム０４が回転自在に嵌合されるとともに、カム
ドライブシャフト０３内に偏心シャフト０７が回転自在
に嵌挿され、カムドライブシャフト０３に形成されたロ
ーラ保持窓０３ａにローラ０５が回転自在にかつ偏心シ
ャフト０７の偏心軸部０７ａで支持されて嵌入され、こ
のローラ０５の外周に偏心カラー０６が嵌合され、この
偏心カラー０６はバルブ開閉用カム０４の係合突起０４
ｂに係合されるとともに、カムドライブシャフト０３と
ピン０９により一体的に回転される駆動カラー０８の保
合突起０８ａとも係合されている。

そして、カムドライブシャフト０３は適宜の機構により
クランクシャフトの２分の１の回転速度で回転駆動され
るとともに、エンジンの回転速度に基づいてコントロー
ルギア０１０が駆動されて偏心シャフト０７が回転され
、偏心シャツ）０７の偏心軸部０７ａの周方向位置が調
整されるようになっている。

そこで、例えばエンジンの高速域では、偏心軸部０７ａ
の偏心中心がパルプ０２寄りとなるように偏心シャフト
０７が回転調整される。クランクシャフトに同期して回
転されるカムドライブシャフト０３と一体的に駆動カラ
ー０８が回転し、その係合突起０８ａを介して偏心カラ
ー０６が回転駆動されるが、偏心カラー０６は、前記偏
心軸部に沿って回転されているローラ０５により支持さ
れるために、バルブ０２寄りに偏心して回転されること
となる。そして、この偏心カラー０６により係合突起０
４ｂを介してバルブ開閉用カム０４が回転駆動されると
、特開昭６３−１７０７号公報に詳記するようにバルブ
開閉用カム０４の角速度が変化し、カム山０４ａによる
バルブの開放開始時期が早められ、かつバルブの閉塞時
期が遅延される。

”ンしよ゛とするｉ− ところが、前記゛した動弁装置では、中空カムドライブ
シャツ）０３の細い部分の外周面にバルブ開閉用カム０
４が相対的に回転可能に嵌合されるとともに、該中空カ
ムドライブシャフト０３はジャヤーナルＯ’ｌ　１を介
してシリンダヘッドに回転自在に枢支され、前記バルブ
開閉用カム０４は半径方向に指向したバルブ０２のスプ
リング反力を受けるため、中空カムドライブシャフト０
３は前記バルブスプリング反力による曲げモーメントで
もって比較的大きな曲げ変形を起こし易い。

また前記バルブ開閉用カム０４は半径方向に指向したス
プリング反力を受けながら、中空カムドライブシャフト
０３より偏心カラー０６を介して回転駆動されるため、
中空カムドライブシャフト０３とバルブ開閉用カム０４
とに大きな摩擦力が働き、前記偏心機構による中空カム
ドライブシャフト０３に対するバルブ開閉用カム０４の
周期的な相対的回転角加速運動および減速運動が円滑に
遂行できない惧れがある。

”るための　　および 本発明はこのような難点を克服した内燃機関の可変バル
ブタイ５ング動弁装置の改良に係り、吸気弁および排気
弁のいずれか一方または両方に対しカムを一体に形成し
たカムシャフトと、該カムに接触して開閉駆動する弁駆
動部材とを備えた４サイクル内燃機関において、前記カ
ムシャフトはその両端外周部がカムホルダーに回転自在
に枢支され、前記カムシャフトの一端凹部の円周面に中
空カム駆動シャフトの少なくとも一端外周部が相対的に
回転自在に嵌合され、クランクシャフトの半分の回転速
度で回転駆動されるカム駆動部材が前記中空カム駆動シ
ャフトに一体に嵌着され、前記カムシャフトの回転中心
と同一回転中心に位置して前記中空カム駆動シャフトの
中心孔に偏心シャフトが遊嵌され、該中空カム駆動シャ
フトに周方向に亘り設けられた複数個の窓に遊嵌される
減摩回転体を介して前記偏心シャフトに偏心カラーが回
転自在に嵌合され、該偏心カラーは前記カムシャフトと
前記中空カム駆動シャフトに係合されたことを特徴とす
るものである。

本発明は前記したように構成されているため、前記偏心
シャフトを回転させて偏心中心をバルブより離すことに
より、バルブ開放開始時期を遅らせるとともにバルブ閉
塞時期を早め、バルブオーバラップ期間を短縮して低速
域での運転性能を高め、また前記偏心シャフトを回転さ
せて偏心中心をバルブ側に接近させることにより、バル
ブ開放開始時期を遅らせ、バルブオーバラップ期間を延
長して高速域での運転性能を高めることができる。

また本発明においては、吸排気弁のバルブスプリング反
力を受けるカムシャフトはその両端外周部にてカムホル
ダーに回転自在に枢支されるため、該カムシャフトの曲
げ剛性が比較的大きくなり、前記バルブスプリング、反
力による曲げ変形は小さい。

さらに本発明では、カムとカムシャフトとが一体に形成
され、かつカムシャフトの両端外周部がカムホルダーに
回転自在に枢支されているため、吸排気弁のバルブスプ
リング反力を前記カムが受けても、前記カムおよびカム
シャフトは前記カム駆動部材に対し相対的に円滑に回転
でき、その結果、前記偏心シャフトおよび偏心カラーよ
りなる偏心機構による中空カム駆動シャフトに対するカ
ムシャフトの相対的回転加減速運動が円滑に行われうる
。

実−４Ｌ−閣 以下、第３図ないし第６図に図示された本発明の一実施
例について説明する。

４サイクルエンジン１のシリンダヘッド２にはバルブ３
が上下に開閉自在に設けられ、このバルブ３の頂端に設
けられた弁駆動部材たるスリッパ−４とシリンダヘッド
２とに圧縮コイルスプリング５が介装されており、バル
ブ３は圧縮コイルスプリング５のセット荷重により常時
閉塞されるように付勢されている。

また左右一対のカムホルダー６に内方がら外方に向かっ
て中空カムシャフト７がそれぞれ挿入されて、カムホル
ダー６に中空カムシャフト７が回転自在に枢支され、中
空カムシャフト７はバルブ３の上方に位置し、中空カム
シャフト７と一体のカム８がスリッパ−４に接触しうる
ようになっている。

さらにカムドライブシャフト１１の中央部にカム駆動部
材たるカムギヤー１３が一体に嵌着され、このカムギヤ
ー１３にはバックラッシュ除去機能を有する副ギヤ１４
が嵌合され、この副ギヤ１４に座金１６が当てがわれて
偏心軸部１９がカムギヤー１３の溝に係合されている。

さらにまたカムドライブシャフト１１のローラ保持窓１
２に偏心シャフト１８の偏心軸部１９が位置するように
カムドライブシャフト１１の中心軸孔に偏心シャツ）１
８の内端部が回転自在に嵌合され、カムドライブシャフ
ト１工のローラ保持窓１２にローラ２゜が装入され、カ
ムギヤー１３の係合突起１５に偏心カラー２１の一方の
挟持片２２が係合するようにローラ２０の包絡外周面に
偏心カラー２１が回転自在に嵌合され、カムドライブシ
ャフト１１より突出した偏心シャフト１８が一方の中空
カムシャフト７の中心軸孔に回転自在に嵌合されるとと
もに、偏心カラー２１の挟持片２３に一方の中空カムシ
ャフト７の保合突起９が係合するように、カムドライブ
シャフト１１の一端が一方の中空カムシャフト７の内側
大径筒状部１０に回転自在に嵌合され、他方の中空カム
シャフト７の保合突起９が偏心カラー２１の挟持片２３
に係合するように他方の中空カムシャフト７の内側大径
筒状部１０にカムドライブシャフト１１の他端が回転自
在に嵌合されている。

そしてバルブ３に対する偏心シャフト１８の偏心軸部１
９の位置関係によりカム８がカムドライブシャツＨ１お
よびカムギヤー１３に対し周期的に相対的角度関係が変
化するメカニズム（よ特開昭６３−１７０７号公報記載
のものと同一である。

なお他方の中空カムシャフト７の中心軸孔に中空軸２４
が嵌合され、この中空軸２４はプラグ２５で中空カムシ
ャフト７内に密封されている。

しかもシリンダヘッド２の略中央に位置したカムギヤー
１３はギヤトレン２６を介して図示されないクランクシ
ャフトに連結されており、カムギヤー１３およびカムド
ライブシャフトＩＩはクランクシャフトの１７２の回転
速度で回転駆動されるように戒っている。

また偏心シャフト１８の外端部にコントロールドリブン
ギヤ２７が一体に嵌着され、このコントロールドリブン
ギヤ２７に噛み合うようにシリンダヘッド２にコントロ
ールドライブギヤ２８が回転自在に枢着され、このコン
トロールドライブギヤ２８に一体に結合されたドリブン
ブーＵ２９とドライブブーＩＪ３０とにケーブル３１が
装置され、ドライブプーリ３０はサーボモータ３２の回
転軸（図示されず）に−体に嵌着され、このサーボモー
タ３２はコントロールユニット３３によって制御される
ようになっている。

さらにコントロールユニット３３はエンジン１の回転数
Ｎｅ、スロットル開度θｔｈ、吸気負圧ＰＢの人力を受
けて、燃料噴射量を調整し、エンジン１の運転状態を制
御するとともに、低速回転状態では偏心シャツ）１８の
偏心軸部１９の中心がバルブ３より離れた個所に位置し
、高速回転状態では偏心軸部１９の中心がバルブ３に接
近した個所に位置するように、サーボモータ３２を動作
させて、ドライブプーリ３０、ケーブル３１．　　ドリ
ブンプーリ２９、コントロールドライブギヤ２８、コン
トロールドリブンギヤ２７を介し偏心シャフト１８を回
転させるようになっている。

第３図ないし第６図に図示の実施例は前記したように構
成されているため、エンジン１が低速回転状態で運転さ
れている場合には、コントロールユニット３３からの制
御信号によって、偏心シャフト１８の偏心軸部１９がバ
ルブ３より最も速く離れた個所に回転保持され、特開昭
６３−１７０７号公報に記載された動弁装置の原理と同
様な原理により、バルブ３の開放開始時期が遅れるとと
もに、バルブ３の閉塞時期が早められ、バルブオーバラ
ップ期間が短縮される。

そして、エンジン１の回転速度が増速しで最高速回転状
態になると、コントロールユニット３３カらの制御信号
によって、偏心シャフト１８の偏心軸部１９がバルブ３
に最も接近した個所に回転保持され、前記したと同様な
原理により、バルブ３の開放開始時期が早められるとと
もに、バルブ３の閉塞時期が遅れ、バルブオーバラップ
期間が延長され、高速性能に適した状態となる。

また圧縮コイルスプリング５のスプリング反力を受ける
カム８は中空カムシャフト７と一体化され、かつ中空カ
ムシャフト７の両端がカムホルダー６に回転自在に枢支
されるため、中空カムシャフト７は曲げ変形を起こしに
くい。

さらに圧縮コイルスプリング５のスプリング反力を受け
るカム８と一体の中空カムシャフト７は、その両端部に
てカムホルダー６に回転自在に枢支され、中空カムシャ
フト７とカムドライブシャフト１１との間には前記スプ
リング反力による大きな摩擦力が生じないため、前記偏
心機構によるカムドライブシャフト１１に対する中空カ
ムシャフト７およびカム８の相対的回転加減速運動が円
滑に遂行されうる。

発」影す１果 このように本発明においては、偏心シャフトの中心をバ
ルブ側より離しまたは接近させることにより、吸排気弁
のバルブタイミングを低速運転または高速運転にそれぞ
れ適した状態に変え、エンジンの低速性能および高速性
能を向上させ、全運転域に亘って高い運転性能を発揮さ
せることができる。

また本発明においては、カムシャフトは曲げ変形を起こ
しにくく、カムシャフトで中空カム駆動シャフトとの間
に大きな摩擦力が生じないため、中空カム駆動シャフト
に対してカムシャフトを相対的に円滑に回転加減速させ
ることができ、その結果、吸排気弁のバルブタイミング
を適正にかつ微妙に調整することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本出願前に出願された本出願人に係る動弁装置
の要部縦断側面図、第２図はその要部分解斜視図、第３
図は本発明に係る内燃機関の可変バルブタイミング動弁
装置の一実施例を図示した要部縦断側面図、第４図はそ
の縦断平面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ線に沿って裁断
した横断面図、第６図はその分解斜視図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　吸気弁および排気弁のいずれか一方または両方に対し
   カムを一体に形成したカムシャフトと、該カムに接触し
   て開閉駆動する弁駆動部材とを備えた４サイクル内燃機
   関において、前記カムシャフトはその両端外周部がカム
   ホルダーに回転自在に枢支され、前記カムシャフトの一
   端凹部の円周面に中空カム駆動シャフトの少なくとも一
   端外周部が相対的に回転自在に嵌合され、クランクシャ
   フトの半分の回転速度で回転駆動されるカム駆動部材が
   前記中空カム駆動シャフトに一体に嵌着され、前記カム
   シャフトの回転中心と同一回転中心に位置して前記中空
   カム駆動シャフトの中心孔に偏心シャフトが遊嵌され、
   該中空カム駆動シャフトに周方向に亘り設けられた複数
   個の窓に遊嵌される減摩回転体を介して前記偏心シャフ
   トに偏心カラーが回転自在に嵌合され、該偏心カラーは
   前記カムシャフトと前記中空カム駆動シャフトに係合さ
   れたことを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング
   動弁装置。