JPH0370807A - ４サイクルエンジンのバルブタイミング可変装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は４サイクル内燃機関のバルブカムタイミングを
回転速度に応じて自動的に変更する装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、エンジンにおける吸排気弁のバルブタイミング
は、エンジンの運転状態に応じて可変制御することがエ
ンジンの運転性能上好ましい。例えば、エンジンの低負
荷時には吸排気弁のオーバラップ期間を短くすることが
残留排気量を少たく抑えて燃焼安定性を確保できる。ま
た、エンジンの高負荷低回転時には吸排気弁のオーバラ
ップ期間を短くすると、吸気の吹き返しが防止できて充
填効率を向上できる。一方、エンジンの高負荷高回転時
には吸気弁の開弁期間を長くすることが充填効率が向上
できてエンジンを向上できるのである。

このため、従来、エンジンの動弁系においてバルブタイ
ミングを可変制御するための可変機構が種々提案されて
いる。

例えば特公昭５２−３５８１９号公報に示されているも
のでは１機関高速回転時には第５図における実線示のバ
ルブタイミングを有し、高速時の機関の性能は従来通り
維持し得るようにすると同時に。

低速回転時は第５図点線示の如く排気弁ＥＶの弁開閉時
期を早め、吸気弁ＩＶの弁開閉時期を遅らせることによ
り吸排気両弁のオーバラップの最適制御を行い、上記従
来の諸欠点を解消しようとするものである。

第６図はパルプ駆動機構の概略説明図で、１はクランク
シャフト、２は吸気用カムシャフト２ａに取付けられた
吸気用カムシャフトスプロケット。

３は排気用カムシャツ）３ａに取付けられた排気用カム
シャフトスプロケットで、クランクシャフト１と両スプ
ロケット２，３間にはタイミングチェーン４が掛装され
る。

５．５′は各カムシャフト２．３にそれぞれ固定された
カム、６．６’はタペット、７．７’はプッシュロツｒ
、ｓ、ｓ’はロッカアームで、クランクシャフト１の回
転に伴いカム５．５′が回転し所定のタイミングにおい
て吸気弁９及び排気弁９′が開閉する。

この例においてはスプロケットをカムシャフトに相互回
動可能なる如く取付ける。即ち第７図に示すようにカム
シャフトには遊星歯車のサンギア１０を固着し、該サン
ギア１０の外周に噛合う遊星歯車１１　、１１がスプロ
ケットに固着したリングギア２ｂＫ噛合う様構成すると
共に、該遊星歯車１１゜１１に固着された遠心おもり１
２　、１２をスプリング１３゜１３を介してスプロケッ
トに支持させたことを特長とするものである。

第７図は吸気用カムシャフトスプロケット部分の構成を
例示しているので、以下該構成による吸気弁の作動につ
いて説明する。

吸気用カムシャフト２ａは上記の如くサンギア１０、遊
星歯車１１　、１１、リングギア２ｂ等よりなる遊星歯
車装置を介してスプロケット２と連結されているが、該
遊星歯車１１　、１１と一体的な遠心おもり１２　、１
２がスプロケット２に対し移動しない状態にあるときは
％状遊星歯車１１　、１１はスプロケット２に対し回動
不能であり、スプロケット２の回転は該遊星歯車１１　
、１１及びサンギア１０を介してカムシャフト２ａＫそ
のまま伝達され、スプロケット２とカムシャフト２ａは
一体となって回転する。

機関低速回転時は遠心おもり１２　、１２に働らく遠心
力が小さいので遠心おもり１２　、１２はスプリング１
３．１３にて第７図示の位置に保持された状態にて。

スプロケット２とカムシャフト２ａは一体的に回転する
。

こノ場合のカムシャフト２ａに固着しているカムによる
バルブタイミングを＠５図点線示の如〈従来の吸気弁工
Ｖのバルブタイミング（実線示）より遅れた状態となる
よう設定する。

機関回転数が増大すると、遠心おもり１２．１２に働ら
く遠心力が増大し、その遠心力がスプリング１３　、１
３のスプリング力をこえると、遠心おもり１２゜１２は
外方に回動し、遊星歯車１１　、１１が矢印Ａ方向に回
動し、サンギア１０及びそれと一体的々カムシャフト２
ａを矢印Ｂ方向にスプロケット２に対し相対的に回動変
位させる。すると該カムシャフト２ａに固着されたカム
は回転方向に変位し、従って吸気弁の開弁時期及び閉弁
時期は低速回転時にくらべて早くなり、第５図実線示の
如き特性となる。

尚図示実施例においてはカムシャフトに加わるトルク変
動によってスプロケットの振動が励起されることのない
ようカムシャフト２ａとスプロケット２間にダンパー装
置１４を組込んでおり、又無制限に位相が変化すること
のないようストッパー１５を設けているが、ダンパー装
置１４及びストッパー１５は図示の構成に限らず所期の
目的を達成し得る任意の構成を採用し得る。

以上説明は吸気弁の動弁機構について説明したが排気用
カムシャフトと排気用カムシャフトスプロケットとの関
係においては第７図における遠心おもりの遠心力による
回動方向を逆にするだけで他は第７図と全く同様機構を
採ることにより、高速時は従来の排気弁ＥＶと同様のバ
ルブタイミング（第５図実線示）をもち、低速時は第５
図点線示の如く排気弁の弁開閉時期を高速時にくらべて
早めた状態とすることができる。

第８図は遠心おもり１２を４個設けた例を示すもので、
その他の構成及び作用機能はｔ＄７図のものと全く同様
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のような従来技術によると、構造が大がかりｋもの
になるとともに、可変制御の応答性が悪く、大きな騒音
を発生し易いなどの問題点がある。

本発明は、上記の問題点を解消し、実用性の優れたバル
ブタイミング可変装置を提供することを問題とするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

カム軸上を自由に回転する円筒にピニオンと補助カムを
形成する。カム歯車の側面に前記ピニオンと噛合うラッ
クアームを枢着する。カム軸の回転により生ずる遠心力
によりランクアームが動いて、このピニオンを回転させ
ることにより、補助カムがカム軸と相対的に回転して、
バルブカムのプロファイルを変えバルブタイミングを変
更するように構成する。

〔作　用〕

低速回転時には、ラックアームは引張りばねにより引付
けられた状態となり、排気カムのみが排気タペットに接
する。高速回転時には、ランクアームの重錘に働く遠心
力により、ラックアームが引張りばねのばね力に打勝っ
て移動し補助カムを回転させ、補助カムと排気カムの両
方が排気タベツ）Ｋ接する。従って、低速時と高速時と
でカムのプロファイルの一部が自動的に変化し、低速時
も高速時も吸気の充填効率を向上させることが可能とな
る。

さらに１機関回転上昇、下降時には、補助カムの位置を
設定するラックアームの遠心力が変化するため、極めて
応答性に優れる。

〔実施例〕

第１図にこの発明の実施例を示す。第１図のＡ−Ａ断面
矢視を第２図（低速時）、第３図（高速時）に示す。第
４図に、４サイクル内燃機関のピストン行程と吸排気バ
ルブカム及び補助カムの働くタイミングを、クランク軸
、カム軸の回転角によって示す。この実施例は排気バル
ブの開いているタイミングを補助カムにより後寄りに増
加する場合を示している。

第１図乃至第３図において、１００はクランク軸であり
、同軸１００に歯車１０７が固定される。歯車１０７は
カム歯車１０８と噛合い、カム軸１０２を駆動スル。１
０３はタイットであり、吸気側カム１０５により押上げ
られ吸気バルブを開く。１０４はりＲットであり、排気
側カム１０６により押上げられ排気バルブを開く。１０
２はカム軸であり、材料に寸法精度の高い仕上調丸棒を
使用し、吸気バルブ及び排気バルブ用のカム１０５及び
１０６を定りた位置。

定った位相角度にレーザービーム溶接により固定してい
る。ピニオン付きの補助カム１０９をカム軸１０２上に
自由に廻り得る様に嵌装し、カム歯車１０８をカム軸１
０２に嵌め所定の位置にレーザービーム溶接する。カム
歯車１０８の側面に、内歯々車１１７を設けたラックア
ーム１１０をピン１１３を中心に自由に回転し得る様に
支える。歯車１０８の同じ側面にピン１１４を固定して
ラックアーム１１０の動く範囲を制限する。またピン１
１５が歯車１０８の側面に固定され、引張ばね１１２が
ピン１１５とラックアーム１１０にかけられ、ラックア
ーム１１０を反時計廻りに引き寄せる。ラックアーム１
１０の内歯々車】１７は、補助カム１０９のピニオン１
１６と噛合い。

ランクアーム１１０の回転により補助カム１０９を回転
させる。アーム１１０の一部に重錘１１１を取付け。

カム軸回転時に補助カム１０９を廻すに充分の遠心力を
発生させる様に工夫しである。

次に本装置の作用を説明する。

（１）低速回転時： クランク軸１００、カム軸１０２が低速で回転し続ける
。回転中のカム歯車１０８に取付けられたランクアーム
１１０は充分な遠心力を発生しないので、引張ばね１１
２により第２図の様に歯車中心寄りに引き寄せられ、補
助カム１０９は排気バルブカム１０６のプロフィル内に
隠れている。従ってタペット１０４はカム１０６により
低速用に適正に設定されたカムプロファイルで通常のバ
ルブ開閉動作を行う。即ち補助カム１０９は第４図の実
線で示した位置にある。

（２）高速回転時： カム歯車１０８の回転は早くなり、ラツクアーム１１０
は充分大きな遠心力を発生し、その力は引張ばね１１２
の引張力を超えるので、第３図の如くランクアーム１１
０は外側に拡がり補助カム１０９のピニオン１１６を角
ｇｅだけ廻す。補助カム１０９は排気バルブカム１０６
のプロファイルからはみ出し、タペット１０４のタイミ
ングをパルプ開期間が広がる様に変える。第４図の補助
カムの鎖線で示した位置は高速回転の場合を示し補助カ
ムはｅだげ移動する。排気パルプの閉と吸気パルプの開
のオーバーラツプがｆからｇに増加する。即ち高速にお
ける吸気の充填効率の向上が図られ、低速用に適正に設
定されたカムプロファイルのままの状態に対し、吸気の
充填効率向上外だけ機関の出力の向上が期待できる。

なお、上記の実施例は排気弁の動弁機構について説明し
たが、吸気弁にて本発明を適用する際は。

吸・排気弁カム１０６　、１０５をそれぞれ逆の位置に
レーザービーム溶接するか、もしくはカムギヤ１０８に
相当する部材を吸気弁側に設置し、タイミングカム１０
９を吸気カム１０５に対して作用させれば良い。

〔発明の効果〕 本発明はバルブタイミングを回転速変に応じて可変する
４サイクルエンジンのバルブタイミング可変装置におい
て、カム軸に固着された歯車の側面に遠心力により揺動
するアームを設け、同アームに内歯々車を形成すると共
に、同アームの内歯々車と噛合うピニオンを有し、前記
カム軸に設けられたバルプカふと相対的に回転して同バ
ルブカムのプロファイルを変えバルブタイミングを可変
する補助カムを前記カム軸に回転自在に設けたことによ
り１次の効果を生ずる。

（１１吸・排気パルプの開、閉の最良のタイミングは内
燃機関の低速時と高速時では所望オーバーラツプを得る
ため異７ｊるが１本発明では低速時と高速時でカムのプ
ロファイルの一部ヲ機関）回転数に応じて自動的に変え
、低速時も高速時も吸気の充填効率を向上させることが
可能となる。

（２）構造が簡単であり１回動摺動部品が少ないため、
低騒音の可変バルブタイミング機構を提供できる。

（３）機関回転上昇、下降時には、直接タイミングカム
な駆動するラックアームの遠心力が変化するため、極め
て応答性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る主要部の断面図。 第２図は低速時の補助カム位置を示す第１図のＡ−Ａ矢
視図、第３図は高速時の補助カム位置を示す第１図のＡ
−Ａ矢視図、第４図は内燃機関のピストン行程と給・排
気バルブカム及び補助カムのタイミングを示すタイミン
グ図、第５図は従来のバルブタイミングを示すタイミン
グ図、第６図は従来のパルプ駆動機構の概略説明図、第
７図は吸気用カムシャフトスプロケット部分の構成図、
第８図は遠心おもりを４個設けた場合の第７図と同様々
図面である。 １０２・・・カム軸　　　　１０９・・・補助カム１１
６・・・ピニオン　　　１０８・・・カム歯車１】０・
・・ラックアーム　１０６・・・排気カム１０５・・・
吸気カム １１２・・・引張りばね １１１・・・重錘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バルブタイミングを回転速度に応じて可変する４サイク
   ルエンジンのバルブタイミング可変装置において、カム
   軸に固着された歯車の側面に遠心力により揺動するアー
   ムを設け、同アームに内歯歯車を形成すると共に、同ア
   ームの内歯々車と噛合うピニオンを有し前記カム軸に設
   けられたバルブカムと相対的に回転して同バルブカムの
   プロファイルを変えバルブタイミングを可変する補助カ
   ムを前記カム軸に回転自在に設けたことを特徴とする４
   サイクルエンジンのバルブタイミング可変装置。