JPH0431607A - 内燃機関の弁駆動装置 - 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】 Ａ６発明の目的 〔１〕　　産業上の利用分野 本発明は、オーベーヘッド力ムシャフト型の４サイクル
内燃機関の動弁機構に関し、特に、吸気弁と排気弁のバ
ルブタイミングおよびバルブリフトの両方を変更する弁
駆動装置に関する。

（２）従来の技術 ４サイクル内燃機関における吸気弁と排気弁のバルブタ
イミングおよびバルブリフトは、その内燃機関の性能を
左右する大きな要因となることが知られている。

本出願人は既に特願平１−２６５９６４号において、内
燃機関のカムシャフトをアイドラギアと同軸に枢支した
カムシャフト支持腕の先端に装着し、内燃機関の運転条
件に応じて支持腕駆動機構で前記カムシャフト支持腕を
揺動させ、カムの位相角とロッカアームのレバー比を変
えることにより、吸気弁と排気弁のバルブタイミングお
よびバルブリフトをそれぞれ変化させるようにした弁駆
動装置を提案している。この弁駆動装置によれば、カム
シャフト支持腕を揺動させると、カムシャフトに固着し
たカムギアがアイドラギアに噛合して回転し、これによ
・リカムの位相角が変わって吸気弁と排気弁のバルブタ
イミングを変更することができ、同時に、前記カムシャ
フト支持腕の揺動によりロッカアームとカムの当接部の
位置が変わり、このロッカアームのレバー比が変化して
バルブリフトを増減することができる。而して、内燃機
関のバルブタイミングとバルブリフトの両方が同時に制
御され、その結果バルブオーバーラツプの時間面積の制
御も可能となる。

（３）発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記弁駆動装置のカムシャフト支持腕は
、アイドラギアの回転軸に基部を揺動自在に枢支した２
枚の扇状の側板を連結部材で相互に結合した棒状の構造
を備えているため、このカムシャフト支持腕を揺動させ
るには大きなスペースが必要となる。その結果、狭隘な
シリンダヘッド内の空間に前記カムシャフト支持腕を収
納する際、そのレイアウトに支障を来すという問題があ
る。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、吸気弁
と排気弁のバルブタイミングおよびバルブリフトをそれ
ぞれ調整可能な弁駆動装置のコンパクト化を図ることを
目的とする。

Ｂ９発明の構成 （１）課題を解決するための手段 前記目的を達成するために、本発明は、シリンダヘッド
の上部に配設され、駆動部材と連動して回転する従動部
材により駆動されるカムシャフトと、該カムシャフトに
設けたカムに当接して支点まわりに揺動するロッカアー
ムと、このロッカアームに当接して駆動される吸気弁お
よび排気弁とを備えた内燃機関において、前記カムシャ
フトをカムシャフト支持部材に回転自在に支持するとと
もに、このカムシャフト支持部材を円弧状の案内部を有
するガイド部材に沿って摺動自在に支持し、内燃機関の
運転条件に応じて支持部材駆動機構で前記カムシャフト
支持部材を摺動させ、カムの位相角とロッカアームのレ
バー比を変えることにより、吸気弁と排気弁のバルブタ
イミングおよびバルブリフトをそれぞれ変化させること
を特徴とする。

（２）作　用 前述の構成を備えた内燃機関の弁駆動装置によれば、内
燃機関の運転条件に応じて先端に２本のカムシャフトを
軸支したカムシャフト支持部材がガイド部材に沿って摺
動すると、前記カムシャフトに固着した従動部材が駆動
部材に噛合して回転し、これによりカムの位相角が変わ
って吸気弁と排気弁のバルブタイミングが変化する。同
時に、前記カムシャフト支持部材の摺動によりロッカア
ームとカムの当接部の位置が変わり、このロッカアーム
のレバー比が変化してバルブリフトを増減する。その際
、カムシャフト支持部材を円弧状の案内部を有するガイ
ド部材に沿って摺動させることにより、そのカムシャフ
ト支持部材を前記駆動部材の回転軸に枢支する必要がな
くなり、その結果カムシャフト支持部材の寸法が小型化
されて狭隘なシリンダヘッド内の空間に容易に収納でき
る。

（３）実施例 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図〜第４図は、本発明の一実施例を示すもので、第
１図はその弁駆動装置の断面図、第２図は第１図の■−
■線断面図、第３図は作用の説明図、第４図は弁特性を
示すグラフである。

第１図および第２図に示すように、ダブルオーバーヘッ
ドカムシャフト型の４サイクル内燃機関Ｅは、ピストン
１が摺合するシリンダブロック２上に接合されるシリン
ダヘッド３と、その上部を覆うヘッドカバー４を備えて
いる。

シリンダヘッド３にはピストン１の頂面に対向するよう
に燃焼室５が形成されており、この燃焼室５に開口する
各一対の吸気ボート６と排気ポート７には各々一対の吸
気弁８ａと排気弁８ｂが装着されている。吸気弁８ａお
よび排気弁８ｂは弁バネ９ａ、９ｂによって閉弁方向に
付勢されており、その上端に前記シリンダヘッド３に軸
支した吸気側ロッカアーム軸１０ａおよび排気側ロッカ
アーム軸１０ｂに揺動自在に軸支した吸気側ロッカアー
ムｌｌａと排気側ロッカアームｌｌｂのタペットクリア
ランス調整ネジ１２ａ、１２ｂが当接している。

シリンダヘッド３の一側にボルト１４で固着したボス１
６にはクランクシャフトに連動して回転する駆動部材と
してのアイドラギア２２がボールベアリング２３を介し
て支持されており、このアイドラギア２２には後述の吸
気側カムシャフト２１ａに固着した従動部材としての吸
気側カムギア２４ａおよび排気側カムシャフト２１ｂに
固着した従動部材としての排気側カムギア２４ｂが噛合
している。

シリンダヘッド１３の上面に固着した左右一対のガイド
部材３１．３２の対向面には、前記アイドラギア２２の
回転中心と同心の円弧より成るガイド溝３３．３４がそ
れぞれ形成されており、このガイド溝３３，３４にカム
シャフト支持部材１７が摺動自在に支持されている。す
なわち、カムシャフト支持部材１７は２個の略円弧状の
側板１８．１９と、両側板１８．１９の上部を連結する
２本の連結部材２０から成り、その側板１８，１９の下
端に形成したガイド溝３５．３６が前記ガイド部材３１
．３２に形成したガイド溝３３．３４に噛み合って摺動
自在に係合している。

カムシャフト支持部材１７の側板１８．１９間には前記
吸気側カムシャフト２１ａと排気側力ムシャフ）２１ｂ
が回転自在に架設されており、前記ボス１６に支持した
アイドラギア２２が、前記吸気側カムシャフト２１ａに
固着した吸気側カムギア２４ａおよび排気側カムシャフ
ト２１ｂに固着した排気側カムギア２４ｂに噛合してい
る。吸気側カムシャフト２１ａに設けた吸気側カム２５
ａは前記吸気側ロッカアームｌｌａに形成した前記アイ
ドラギア２と同心の円弧状のスリッパ面２６ａに当接す
るとともに、排気側カムシャフト２１ｂに設けた排気側
カム２５ｂは前記排気側ロッカアームｌｌｂに形成した
同じく同心の円弧状のスリッパ面２５ｂに当接している
。第１図から明らかなように、両口ツカアーム軸１０ａ
、１０ｂは両カムシャフト２１ａ、２１ｂに対して同一
側（同図において右側）に設けられており、且つ両カム
シャフト２１ａ、２１ｂはいずれも反時計方向に駆動さ
れる。

ヘッドカバー４の上部にはステップモータ等のサーボモ
ータ２７に接続されて回転するつオームギアシャフト２
８が軸支されており、その外周に形成したウオームギア
２９は前記カムシャフト支持腕１７の一方の側板１９に
形成したセクタギア３０に噛合している。これにより、
前記サーボモータ２７を駆動してウオームギア２９を回
転させると、２本のカムシャフト２１ａ、２１ｂを担持
するカムシャフト支持部材１７がガイド部材３１゜３２
に沿って摺動する。

次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用につい
て説明する。

機関Ｅの運転に伴ってクランクシャフトの回転に連動す
るアイドラギア２２の回転は一対のカムギア２４　ａ、
　　２４　ｂを介してカムシャフト２１ａ。

２１ｂに伝達され、このカムシャフト２１ａ、２１ｂを
クランクシャフトの１／２の回転速度で駆動する。カム
シャフト２１ａ、２１ｂと共に回転するカム２５ａ、２
５ｂに当接するロッカアーム１１ａ、１１ｂは０ツカア
ーム軸１０ａ、１０ｂまわりに揺動し、このロッカアー
ム１１ａ、１１ｂに押圧された吸気弁８ａおよび排気弁
８ｂは、クランクシャフトの２回転につき１度ずつ開弁
する。このとき、吸気側カム２５ａと排気側カム２５ｂ
はいずれも第１図において反時計方向に回転するが、排
気側カム２５ｂの位相角は吸気側カム２５ａの位相角よ
りも約９０°進んでおり、これにより排気弁８ａの開弁
期間が先行し、それに続いて吸気弁８ａの開弁期間が生
じるようになっている。そして、排気弁８ｂの開弁期間
と吸気弁８ａの開弁期間は僅かに重複し、そこで排気弁
８ｂと吸気弁８ａが共に開弁するバルブオーバーラツプ
期間が形成される。

さて、第３図（ａ）に示すように、内燃機関が低速回転
域にあるときカムシャフト支持部材１７は左側に移動し
た状態にあり、両カム２５ａ、２５ｂはロッカアーム１
１ａ、１１ｂの先端側（図中左側）に接触している。こ
の状態では、ロッカアーム軸１０ａ、１０ｂから前記カ
ム２５ａ、２５ｂとロッカアームｌｌａ、ｆｌｂの接触
点までの距離が大きくなるため、該ロッカアームｌｌａ
。

１１ｂの揺動角が減少し、その結果吸気弁８ａと排気弁
８ｂのバルブリフトは第４図のグラフに実線で示すよう
に共に小さくなる。

機関Ｅの回転数の増加を図示せぬセンサが検出すると、
サーボモータ２７が駆動されてウオームシャフト２８が
回転し、つオームギア２９およびセクタギア３０を介し
てカムシャフト支持部材１７がガイド部材３１．３２に
案内されて第３図（ｂ）の位置へ時計方向に移動する。

すると、カムシャフト支持部材１７に架設した吸気側カ
ムシャフト２１ａと排気側カムシャフト２１ｂが一体に
揺動して両カム２５ａ、’２５ｂとロッカアーム１１ａ
、１１ｂの接触点がロッカアーム軸１０ａ。

１０ｂ側に移動するため、該ロッカアーム１１ａ。

１１ｂの揺動角が増加して吸気弁８ａと排気弁８ｂのパ
ルブリブトは第４図破線に示すように共に増加し、更に
バルブオーバーラツプの時間面積も低速回転域に比べて
増加する。同時に、前記カムシャフト支持部材１７の時
計方向への揺動により、アイドラギア２２に噛合する吸
気側カムギア２４ａと排気側カムギア２４ｂが時計方向
、すなわちカムシャフト２１ａ、２１ｂの駆動方向と逆
方向に僅かに回転するため、吸気側カム２５ａと排気側
カム２５ｂの位相角が遅れ側に移動し、バルブタイミン
グに遅れが生じる。

このようにして、低速回転域においてバルブリフトが減
少して排気弁８ｂの開弁速度が低下するため、排気ガス
のブローダウンが緩慢になって排気騒音の低減が可能に
なるとともに、カム２５ａ。

２５ｂとスリッパ面２６ａ、２６ｂの接触部の面圧が減
少してその潤滑を容易に行うことができる。

また、低速回転域でのバルブオーバーラツプの時間面積
を小さくすることができるため、吸気ボート６から排気
ポート７に吹き抜ける通過新気が減少して排気ガス中の
有害成分が減少するだけでなく、排気圧力波の吸気系へ
の回り込みが減少して騒音が防止される。

一方、高速運転域において吸気弁８ａのバルブタイミン
グを低速回転時に比べて遅らせることができるので、吸
気慣性効果が発揮される同調回転域が拡大してフラット
なトルク特性と高出力を得ることができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実
施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載
された本発明を逸脱することなく、種々の小設計変更を
行うことが可能である。

例えば、実施例では単気筒内燃機関を示したが、多気筒
内燃機関に本発明を適用すれば、そのシリンダヘッド内
部の空間を一層有効に利用することができる。また、駆
動部材および従動部材としてスプロケットを用い、カム
シャフト２１ａ、２１ｂをチェーンで駆動することが可
能である。更に、吸気弁８ａと排気弁８ｂの数は必ずし
も２個ずつである必要はなく、それぞれ１個ずつであっ
てもよく、また一方が１個、他方が２個であってもよい
。

Ｃ１発明の効果 本発明の内燃機関の弁駆動装置によれば、カムシャフト
支持部材が円弧状の案内部を有するガイド部材に沿って
摺動するので、そのカムシャフト支持部材を前記駆動部
材の回転軸に枢支する必要がなくなり、その結果カムシ
ャフト支持部材の寸法が小型化されて狭隘なシリンダヘ
ッド内の空間に容易に収納することが可能となる。そし
て、この弁駆動装置を多気筒内燃機関に適用すれば、そ
の上記効果を一層有効に発揮させることができる。

また、カムシャフト支持部材が小型軽量となることによ
り駆動源の小型化が可能となり、しかも慣性力の減少に
より該カムシャフト支持部材の移動速度が増加して応答
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明の一実施例を示すもので、第
１図はその弁駆動装置の断面図、第２図は第１図のＵ−
ＩＩ線断面図、第３図は作用の説明図、第４Ｖ！：Ｊは
弁特性を示すグラフである。 ３・・・シリンダヘッド、８ａ、８ｂ・・・弁、１１ａ
。 １１ｂ・・・ロッカアーム、１７・・・カムシャフト支
持ｎ材、２１ａ、２１ｂ・・・カムシャフト、２２・・
・アイドラギア（駆動部材）、２４ａ、２４ｂ−・・カ
ムギア（従動部材）、２５ａ、２５ｂ−・・カム、３１
゜３２・・・ガイド部材 特許出願人　　本田技研工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダヘッド（３）の上部に配設され、駆動部材（２
   ２）と連動して回転する従動部材（２４ａ、２４ｂ）に
   より駆動されるカムシャフト（２１ａ、２１ｂ）と、該
   カムシャフト（２１ａ、２１ｂ）に設けたカム（２５ａ
   、２５ｂ）に当接して支点まわりに揺動するロッカアー
   ム（１１ａ、１１ｂ）と、このロッカアーム（１１ａ、
   １１ｂ）に当接して駆動される吸気弁（８ａ）および排
   気弁（８ｂ）とを備えた内燃機関において、前記カムシ
   ャフト（２１ａ、２１ｂ）をカムシャフト支持部材（１
   ７）に回転自在に支持するとともに、このカムシャフト
   支持部材（１７）を円弧状の案内部を有するガイド部材
   （３１、３２）に沿って摺動自在に支持し、内燃機関の
   運転条件に応じて支持部材駆動機構で前記カムシャフト
   支持部材（１７）を摺動させ、カム（２５ａ、２５ｂ）
   の位相角とロッカアーム（１１ａ、１１ｂ）のレバー比
   を変えることにより、吸気弁（８ａ）と排気弁（８ｂ）
   のバルブタイミングおよびバルブリフトをそれぞれ変化
   させることを特徴とする内燃機関の弁駆動装置。