JPH04232314A - エンジンのバルブタイミング可変機構 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの出力軸と該出
力軸に伝動連結されて駆動されるカム軸との位相を調整
することによって吸排気バルブのバルブタイミングを制
御するエンジンのバルブタイミング可変機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用等のエンジンにおいては、たとえ
ば油圧でピストンのストロークを制御して、ヘリカルギ
ヤを介し駆動連結されたクランク軸とカム軸の位相を変
えて吸排気バルブのバルブタイミングを調整するように
したバルブタイミング可変装置が従来から用いられてい
る。また、たとえば米国特許第４７４７３７５号明細書
に記載されているように、遊星歯車機構を利用して、プ
ラネットギヤをカム軸に一体連結されたプラネットキャ
リヤに回転自在に支持せしめるとともに、該遊星歯車機
構のサンギヤ支持軸をエンジンの出力軸に伝動連結させ
、リングギヤの回転制御によってエンジンの出力軸とカ
ム軸との位相を調整するようにしたり、あるいは、やは
りカム軸に一体連結したプラネットキャリヤにプラネッ
トギヤを回転自在に支持せしめるとともに、リングギヤ
の外周に出力導入部を設け、サンギヤ支持軸の先端にサ
ーボ機構を設けて、サンギヤの回転制御によりエンジン
の出力軸とカム軸との位相を調整するようにしたバルブ
タイミング可変装置も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ピストンのストローク
制御によりクランク軸とカム軸との位相を調整するよう
にした上記従来のバルブタイミング可変装置では、油圧
式のピストンをカム軸のエンジン長手方向前方に配置す
るため、どうしてもエンジン全長が長くなり搭載性が悪
化する。また、このように油圧で制御するのでは、油温
によるオイルの粘性変化等があって、バルブタイミング
制御の応答性が環境によって変化するという問題もある
。

【０００４】また、遊星歯車機構を利用した上記従来の
バルブタイミング可変装置の場合は、駆動装置としてモ
ータ等を用いることで環境の影響を受けない制御が可能
となるが、この場合でも、上記装置ではカム軸上にバル
ブタイミング可変装置を配設することになるのでエンジ
ン全長の長大化がある程度避けられない。また、上記装
置では遊星歯車機構が減速機構としても機能することか
ら、カムプーリー等の径は小さくできるが、バルブタイ
ミング可変装置自体の径が大きくて、ヘッドカバーライ
ンを下げエンジン全高を低くしようとしたときに障害と
なる。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、遊星歯車機構を利用してコンパクトなバルブ
タイミング可変機構を構成し、かつ、エンジン全高を下
げることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るエンジンの
バルブタイミング可変機構は、遊星歯車機構を有し、エ
ンジンの出力軸に伝動連結される出力導入部を該遊星歯
車機構のリングギヤに設けるとともにプラネットギヤを
支持するプラネットキャリヤに出力伝達部を設けたバル
ブタイミング可変機構であって、これをエンジンの出力
軸とバルブ駆動用カム軸の間に減速機構として配置し、
その出力導入部および出力伝達部をエンジンの出力軸お
よびカム軸にそれぞれ伝動連結したものである。

【０００７】上記バルブタイミング可変機構は、その出
力伝達部とカム軸とをギヤ結合により連結し、出力導入
部とエンジンの出力軸とを連結帯により連結するよう構
成することができる。

【０００８】また、バルブタイミング可変機構の出力導
入部とエンジンの出力軸とをギヤ結合により連結し、出
力伝達部とカム軸とを連結帯により連結するような構成
も可能であって、その場合に、バルブタイミング可変機
構の出力伝達部とカム軸とを連結する連結帯の内側でか
つこの連結帯とエンジン本体との間に二軸間位相調整用
の駆動装置を配置することができる。

【０００９】

【作用】駆動力導入部にモータ等サーボ機構から駆動力
が導入されて二軸間位相調整装置が駆動されると、この
二軸間位相調整装置に連結されたサンギヤが制御量に相
当する角度だけ回転し、それによってリングギヤとプラ
ネットキャリヤの位相が変わり、これらリングギヤに設
けられた出力導入部とプラネットキャリヤに設けられた
出力伝達部にそれぞれ伝動連結されるエンジンの出力軸
とカム軸との位相が変わる。

【００１０】このような遊星歯車機構を利用したバルブ
タイミング可変機構は、エンジンの出力軸とカム軸の中
間にあって減速機構としても機能することにより、カム
軸側のスプロケット等駆動用装置の径が小さくなり、よ
って、エンジン全高を低くできる。

【００１１】また、バルブタイミング可変機構の出力伝
達部とカム軸とをギヤ結合によって連結することにより
、あるいはバルブタイミング可変機構の出力導入部とエ
ンジンの出力軸とをギヤ結合によって連結することによ
り、伝動系がコンパクトになってレイアウトの自由度が
高まり、また、チェーン等の連結帯の使用に伴うアジャ
スタ，ガイド等の部品を削減することができる。

【００１２】また、特にバルブタイミング可変機構の出
力導入部とエンジンの出力軸とをギヤ結合したものでは
、バルブタイミング可変機構の出力伝達部とカム軸とを
連結する連結帯の内側でかつ連結帯とエンジン本体との
間に二軸間位相調整用の駆動装置がコンパクトに配置で
きる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例を図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は本発明の第１実施例に係るエンジン
の側面部分断面図、図２は同正面部分断面図である。

【００１５】この実施例において、エンジン１のシリン
ダヘッド２の上部には吸気弁駆動用および排気弁駆動用
のカム軸３，４が気筒列方向（図１の左右方向）に平行
に配置されている。また、エンジン１のシリンダブロッ
ク５の下部には、やはり気筒列方向にクランク軸（図示
せず）が配置されている。

【００１６】上記吸気弁駆動用のカム軸３のフロント側
軸受部（図示せず）および排気弁駆動用のカム軸４のフ
ロント側軸受部６は、ヘッドカバー７内においてシリン
ダヘッド２の上部に設けられている。また、吸気弁駆動
用のカム軸３のフロント側軸受部の外方に突出する端部
には駆動用ギヤ８が設けられ、排気弁駆動用のカム軸４
のフロント側軸受部６の外方に突出する端部にも同様に
駆動用ギヤ９が設けられている。そして、上記二つのカ
ム軸３，４の下方においてシリンダヘッド２のフロント
側端壁からエンジン長手方向に突出する中間固定軸１０
が設けられ、該中間固定軸１０には、遊星歯車機構１１
と二軸間位相調整装置２０からなるバルブタイミング可
変装置が装着されている。

【００１７】上記遊星歯車機構１１は、中間固定軸１０
の端部周囲に間隔をおいて同心状に配置されたリングギ
ヤ１２と、その内側で中間固定軸１０に回転可能に装着
されたサンギヤ１３と、上記リングギヤ１２およびサン
ギヤ１３の間に配置された複数のプラネットギヤ１４と
、これら複数のプラネットギヤ１４を回転自在に支持す
るプラネットキャリヤ１５とから構成されている。

【００１８】リングギヤ１２のシリンダヘッド２側の端
部には、径方向の連結部材３１を介し、中間固定軸１１
上に回転自在に支持されたスプロケット３２が一体回転
可能に連結されている。また、上記スプロケット３２か
ら遠い側のサンギヤ１３の端部には、クランク軸とカム
軸３，４との間の位相調整のため駆動力を受けてサンギ
ヤ１３を回転させるアーム部材２１が固定されている。 上記アーム部材２１は、プラネットギヤ１４の外面側を
径方向に延びて、先端は上記リングギヤ１２の外周を覆
うように軸方向外方に折れ曲がり、その先端外周に位相
調整のための駆動力を受ける駆動力導入用ギヤ２２が形
成されたものであって、これらアーム部材２１およびギ
ヤ２２により上記二軸間位相調整装置２０が構成されて
いる。また、上記プラネットキャリヤ１５は、サンギヤ
１３と中間固定軸１１の間に延びる部分において中間固
定軸１１に装着固定されている。

【００１９】上記二軸間位相調整装置２０は、上記ギヤ
２２と噛み合うウォームギヤ４０を介しステップモータ
４１によって駆動制御される。また、リングギヤ１２の
周囲には、上記吸気弁駆動用および排気弁駆動用のカム
軸３，４に設けられた二つの駆動用ギヤ８，９と噛合す
るギヤ１６が同心状に配置され、このギヤ１６のリブ部
１７がプラネットキャリヤ１５に固定されたプラネット
ギヤ軸の反プラネットキャリヤ１５側の端部に固定され
ている。

【００２０】また、上記スプロケット３２と図示しない
クランク軸スプロケットとがタイミングチェーン３３に
よって伝動連結されている。

【００２１】クランク軸から伝達される回転は、クラン
ク軸スプロケットとバルブタイミング可変機構の出力導
入部である上記スプロケット３２との伝動比によって３
／４程度減速れ、上記バルブタイミング可変機構におけ
る遊星歯車機構１１によってさらに２／３程度減速され
て、最終的に１／２に減速されて両カム軸３，４に伝達
される。

【００２２】図３は本発明の第２実施例に係るエンジン
の側面部分断面図、図４は同正面部分断面図である。図
から明らかなように、この実施例においても、エンジン
１の上部には吸気弁駆動用と排気弁駆動用のカム軸３，
４がやはり気筒列方向に平行に配置され、エンジン１の
下部にはクランク軸（図示せず）がやはり気筒列方向に
配置されている。また、吸気弁駆動用カム軸３のフロン
ト側軸受部（図示せず）および排気弁駆動用カム軸４の
フロント側軸受部６は、ヘッドカバー７内においてシリ
ンダヘッド２の上部に設けられている。また、吸気弁駆
動用のカム軸３のフロント側軸受部の外側に突出する端
部には駆動用スプロケット１８が設けられ、排気弁駆動
用カム軸４の上記フロント側軸受部６の外方に突出する
端部にも同様に駆動用スプロケット１９が設けられてい
る。

【００２３】また、この実施例の場合は、遊星歯車機構
１１と二軸間位相調整装置２０からなるバルブタイミン
グ可変装置がエンジン１の下部においてシリンダブロッ
ク５のフロント側端面に配設され、このバルブタイミン
グ可変機構の出力導入部とクランク軸とがギヤ結合され
ている。

【００２４】リングギヤ１２，サンギヤ１３，プラネッ
トギヤ１４およびプラネットキャリヤ１５からなる遊星
歯車機構の構造や、アーム部材２１およびギヤ２２から
なる二軸間位相調整装置２０の構造は先の第１実施例の
ものと同様である。また、二軸間位相調整装置２０を駆
動制御するため、やはりステップモータ４１が設けられ
、その駆動力がウォームギヤ４０および駆動力導入用の
ギヤ２２を介して二軸間位相調整装置２０に導入される
。

【００２５】リングギヤ１２の外周には、バルブタイミ
ング可変機構の出力導入部としてクランク軸側の駆動ギ
ヤ３４に対し例えば３／４のギヤ比で噛み合うギヤ３５
が一体に設けられている。また、プラネットキャリヤ１
５は、サンギヤ１３と中間固定軸１０の間に延びる部分
においてカム軸４に装着固定され、また、その外方先端
にはバルブタイミング可変機構の出力伝達部を構成する
スプロケット３６が一体に形成されている。そして、こ
のスプロケット３６と二つのカム軸３，４の上記駆動用
スプロケット１８，１９とがタイミングチェーン３７に
よって伝動連結されている。

【００２６】また、図から明らかなように、二軸間位相
調整装置２０の上記駆動力導入用ギヤ２２と噛み合わさ
れる上記ウォームギヤ４０と該ウォームギヤ４０を駆動
するステップモータ４１は、上記タイミングチェーン３
７の内側で、かつ、このタイミングチェーン３７とシリ
ンダブロック５の端面との間に収まるよう配置されてい
る。

【００２７】この実施例では、クランク軸の回転は遊星
歯車機構１１によって２／３程度減速され、バルブタイ
ミング可変機構の出力伝達側スプロケット３６とカム軸
３，４側駆動用スプロケット１８，１９の伝動比によっ
てさらに１／２程度減速されて、１／２の減速比でカム
軸３，４に伝達される。

【００２８】図５は本発明の第３実施例を示している。 この実施例では、バルブタイミング可変機構をやはりエ
ンジン１のクランク軸（図示せず）と吸気弁駆動用およ
び排気弁駆動用のカム軸（排気弁駆動用のカム軸４のみ
図示）の間に減速機構として配置し、このバルブタイミ
ング可変機構をクランク軸および両カム軸に対しそれぞ
れタイミングチェーン３８，３９によって伝動連結する
ようにしている。

【００２９】すなわち、バルブタイミング可変機構はシ
リンダヘッド２の下部においてそのフロント側に突設さ
れた中間固定軸１０に装着され、遊星歯車機構のリング
ギヤ１２の外周に出力導入部となるスプロケット４２が
、また、プラネットキャリヤ１５のサンギヤ１３と中間
固定軸１０との間に延設された部分の先端には出力伝達
部となるスプロケット４３がそれぞれ形成されて、出力
導入側の上記スプロケット４２と図示しないクランク軸
側スプロケットとの間に第１のタイミングチェーン３８
が巻け掛けられ、出力伝達側の上記スプロケット４３と
カム軸側のそれぞれの駆動用スプロケット（排気側の駆
動用スプロケット４４のみ図示）との間に第２のタイミ
ングチェーン３９が巻き掛けられている。また、二軸間
位相調整装置２０のアーム部材２１は遊星歯車機構１１
と出力伝達側のスプロケット４３との間に設けられ、ま
た、反エンジン本体側に曲げられた先端部外周に駆動力
導入用のギヤ２２が形成されている。そして、このギヤ
２２と噛み合うウォームギヤ４０と、これを駆動するス
テップモータ４１は、上記第１のタイミングチェーン３
８の前側で出力伝達側の上記スプロケット４３の下方に
配置されている。

【００３０】この実施例の装置のその他の構造は先の二
つの実施例と概略同じである。よって、両実施例と共通
する部分については図に同じ符号を付すにとどめ、説明
を省略する。

【００３１】この実施例の場合、クランク軸の回転はク
ランク軸スプロケットとバルブタイミング可変機構の上
記出力導入側スプロケット４２との伝動比によって３／
４程度に減速され、遊星歯車機構１１によってさらに２
／３程度減速されて、１／２の減速比でカム軸側に伝動
される。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、遊星歯車機構を利用したバルブタイミング可変機構
をエンジンの出力軸とカム軸の中間に配置して減速機構
として機能させることにより、バルブタイミング機構を
コンパクトに構成するとともにカム軸側の駆動用装置の
高さを抑えてエンジン全高を下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るエンジンの側面部分
断面図

【図２】同エンジンの正面部分断面図

【図３】本発明の第２実施例に係るエンジンの側面部分
断面図

【図４】同エンジンの正面部分断面図

【図５】本発明の第３実施例に係るエンジンの部分断面
図

【符号の説明】

１　　エンジン ２　　シリンダヘッド ３　　カム軸（吸気弁駆動用） ４　　カム軸（排気弁駆動用） ８　　駆動用ギヤ（吸気弁駆動用カム軸側）９　　駆動
用ギヤ（排気便弁駆動用カム軸側）１０　　中間固定軸 １１　　遊星歯車機構 １２　　リングギヤ １４　　プラネットギヤ １５　　プラネットキャリヤ １６　　ギヤ（出力伝達部） １８　　駆動用スプロケット（吸気弁駆動用カム軸側）
１９　　駆動用スプロケット（排気弁駆動用カム軸側）
２０　　二軸間位相調整装置 ３２　　スプロケット（出力導入部） ３３　　タイミングチェーン ３５　　ギヤ（出力導入部） ３６　　スプロケット（出力伝達部） ３７　　タイミングチェーン ３８　　タイミングチェーン ３９　　タイミングチェーン ４２　　スプロケット（出力導入部） ４３　　スプロケット（出力伝達部）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　遊星歯車機構を有し、エンジンの出力
   軸に伝動連結される出力導入部を該遊星歯車機構のリン
   グギヤに設けるとともにプラネットギヤを支持するプラ
   ネットキャリヤに出力伝達部を設けたエンジンのバルブ
   タイミング可変機構であって、該バルブタイミング可変
   機構をエンジンの出力軸とバルブ駆動用カム軸の間に減
   速機構として配置し、該バルブタイミング可変機構の出
   力導入部および出力伝達部を前記出力軸および前記カム
   軸にそれぞれ伝動連結したことを特徴とするエンジンの
   バルブタイミング可変機構。
2. 【請求項２】　　バルブタイミング可変機構の出力伝達
   部とカム軸とをギヤ結合により連結し、該バルブタイミ
   ング可変機構の出力導入部とエンジンの出力軸とを連結
   帯により連結した請求項１記載のエンジンのバルブタイ
   ミング機構。
3. 【請求項３】　　バルブタイミング可変機構の出力導入
   部とエンジンの出力軸とをギヤ結合により連結し、該バ
   ルブタイミング可変機構の出力伝達部とカム軸とを連結
   帯により連結した請求項１記載のエンジンのバルブタイ
   ミング可変機構。
4. 【請求項４】　　バルブタイミング可変機構の出力伝達
   部とカム軸とを連結する連結帯の内側でかつ前記連結帯
   とエンジン本体との間に二軸間位相調整用の駆動装置を
   配置した請求項３記載のエンジンのバルブタイミング可
   変機構。