JPH0571317A - 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】 【目的】 内燃機関の吸排気弁の開弁機関の遅進装置駆
動用歯車伝達手段のガタ少なくし精度の向上を図る。 【構成】 周期的遅進手段の遅進の程度を設定する偏心
シャフト18にウォームホイール28を一体に嵌着し、略前
後水平方向に指向したウォームシャフト29を、シリンダ
ヘッド２にベアシリンダ27を介して回転自在に枢支し、
このウォームシャフト29には、吸気弁３ｉのウォームホ
イール28ｉにその下面で噛合うウォーム30ｉを一体に形
成するとともに、排気弁３ｅのウォームホイール28ｅに
その上面で噛合うウォーム30ｅを一体に形成し、ウォー
ムシャフト29ｆとウォームシャフト29ｒとを等速ジョイ
ント31を介して連結し、ウォームシャフト29ｒにはドリ
ブンギャ32を一体に形成し、このウォームシャフト29ｒ
に隣接してこれと平行なコントロールシャフト33にドリ
ブンギャ32と噛合うドライブギャ34を一体に形成し、こ
のコントロールシャフト33をケーブル35を介してサーボ
モータ36の出力軸に連結している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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期間を適正に調整し、
特に吸排気弁の開弁時期と閉弁時期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。

【０００２】

【従来技術】４サイクル内燃機関においては、高速域で
吸排気弁の開放開始時期を早めかつ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（吸排気弁が同時
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、
また低速域にては、吸排気弁の開放開始時期を遅らせる
とともに閉塞時期を早めることにより、バルブオーバラ
ップ期間を短縮化し、排気再循環、吸気の吹き抜けを防
止して、機関出力の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でき
た。

【０００３】例えば実開平３− 59444号公報には、偏心
シャフトを用いて吸排気弁の開弁機関を適正に調整する
ことができる可変バルブタイミング動弁装置が開示され
ている。

【０００４】

【解決しようとする課題】前記公開公報に示された可変
バルブタイミング動弁装置では、Ｖ型気筒列の両気筒列
にそれぞれ回転自在に枢支されたコントロールドライブ
シャフト29にレバー43を一体に装着し、該両レバー45の
先端を連結杆46で連結したため、Ｖ型気筒列のバンク角
のずれを補正するべく連結杆46の長さを調整して両偏心
シャフト18の偏心軸部19の偏心位置を正確に合致させる
ことが困難であった。

【０００５】またコントロールドライブシャフト29が偏
心シャフト18より離れた位置にあるため、コントロール
ドライブギャ28が大きくなって、コントロールドライブ
シャフト29の回転速度を逆に偏心シャフト18に増速して
伝達することとなるため、偏心シャフト18の回転角度を
微妙に調整するには、第１ウォームギャ装置31と第２ウ
ォームギャ装置36とを直列に接続してサーボモータ40の
出力軸41の回転速度を大幅に減速することが必要とな
り、部品点数が多くなって、組立性も良くない。

【０００６】さらに各第１ウォームギャ装置31と第２ウ
ォームギャ装置36におけるウォームホイール30、35とウ
ォーム32、37との間のガタにより、偏心シャフト18の回
転位置が不安定となって、適正な制御が行なわれ難しく
ない、またそのガタが騒音を発生し易い。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】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ミング
動弁措置の改良に係り、頭上弁式多気筒内燃機関におい
て、前記各気筒に設けられた吸排気弁を開閉駆動する動
弁カムと、該動弁カムに回転自在に嵌合された偏心シャ
フトと、クランクシャフトに連動して回転駆動されるカ
ム駆動部材と、前記偏心シャフトの偏心部に回転自在に
嵌合されて前記カム駆動部材に対し前記動弁カムを周期
的に或る回転角度で遅進せし遅進手段と、前記偏心シャ
フトに連結される各気筒のウォーム歯車手段を相互に連
結する連結手段と、前記ウォームを駆動するウォーム駆
動手段と、前記ウォームを常に相方の気筒のウォームホ
イールへ付勢する弾発手段とを備えたことを第１の特徴
とするものである。

【０００８】さらに本発明は、内燃機関の気筒に設けら
れた吸排気弁を開閉駆動する少なくとも１対の動弁カム
と、該１対の動弁カムにそれぞれ回転自在に嵌合された
１対の偏心シャフトと、クランクシャフトに連動して回
転駆動される１対のカム駆動部材と、前記偏心シャフト
の偏心部に回転自在に嵌合されて前記カム駆動部材に対
し前記動弁カムを周期的に或る回転角度で遅らせるとと
もに他の或る角度で進める１対の周期的遅進手段と、前
記偏心シャフトに連結された１対のウォームホイール
と、該１対のウォームホイールにそれぞれ噛合して該ウ
ォームホイールの駆動反力を相互に打消して回転駆動す
る１対のウォームと、該１対のウォームを相互に一体に
軸方向に結合したウォームシャフトと、該ウォームシャ
フトに結合されたウォーム駆動原動機とを備えたことを
第２の特徴とするものである。

【０００９】本第１発明では、頭上弁式多気筒内燃機関
の各気筒列にそれぞれ設けられたウォームを連結手段で
もって連結し、該各気筒のウォーム歯車手段を常に一方
向へは付勢する弾発手段を設けたため、力の伝達個所を
減らすとともにガタをなくすことができ、偏心シャフト
の位置を正確に保持することができるとともに騒音の発
生を未然に防止することができる。

【００１０】また本第２発明では、少なくとも１対の動
弁カムにそれぞれ回転自在に連結された１対の偏心シャ
フトに、それぞれ一体に１対のウォームホイールを嵌着
し、該１対のウォームホイールにそれぞれ噛合して、該
ウォームホイールの駆動反力を相互に打消して回転駆動
する１対のウォームをウォームシャフトで一体に結合し
たため、前記1 対のウォームホイールを回転駆動させる
ための反力が相互に打消され、前記１対のウォームおよ
びウォームシャフトは軸方向へ移動しようとすることが
少なくなり、一定の軸方向位置を保持でき、前記ウォー
ムシャフトの軸方向位置を固定するための手段の負担を
大幅に軽減することができる。

【００１１】

【実 施 例】以下、図１ないし図５に図示された本発
明の一実施例について説明する。図示の可変バルブタイ
ミング動弁装置では、４サイクル内燃機関１は気筒がＶ
状に配列されたＶ型頭上式４気筒４サイクル内燃機関で
あり、４サイクル内燃機関１のシリンダヘッド２には、
吸排気弁３が上下に開閉自在に設けられ、この吸排気弁
３の頂端に設けられたスリッパー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、吸排気
弁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。

【００１２】また左右１対のカムホルダー６にシリンダ
ヘッド２の中心から外方に向って中空カムシャフト７が
ぞれぞれ挿入されて、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は吸排
気弁３の上方に位置し、中空カムシャフト７と一体のカ
ム８がスリッパー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の中央部にカムギャ13が一
体に嵌着され、このカムギャ13にはバックラッシュ除去
機能を有する副ギャ14が嵌合され、この副ギャ14に座金
16が当てがわれて、サークリップ17がカムギャ13の溝に
係合されている。

【００１３】さらにまたカムドライブシャフト11のロー
ラ保持窓12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フト
18の中央部が回転自在に嵌合され、カムドライブシャフ
ト11のローラ保持窓12にローラ20が装入され、カムギャ
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より露出した偏
心シャフト18の両側部が両方の中空カムシャフト７の中
心軸孔の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に両方の中空カムシャフト７の係合突起９が係
合するように、カムドライブシャフト11の両側部が両方
の中空カムシャフト７の内側大径筒状部10にそれぞれ回
転自在に嵌合されている。

【００１４】そして吸排気弁３に対する偏心シャフト18
の偏心軸部19の位置関係によりカム８がカムドライブシ
ャフト11およびカムギャ13に対し周期的に相対する角度
関係が変化するメカニズムは特開昭63-1707 号公報記載
の同一である。なお偏心シャフト18の中心に中空部24が
形成され、該中空部24より放射方向にオイル吐出孔24ａ
が設けられ、他方（図６で左方）の中空カムシャフト７
の外端にプラグ25が嵌合されて、中空部24は密封され、
カムホルダー６内に設けられたオイル通路26は中空部24
に連通されており、中空部24内に流入したオイルはカム
ドライブシャフト11と偏心シャフト18の嵌合部やローラ
20の周面に供給されるよになっている。

【００１５】しかもシリンダヘッド２の略中央に位置し
たカムギャ13は、図示されないギャトレンを介してクラ
ンクシャフト（図示されず）に連結されており、カムギ
ャ13およびカムドライブシャフト11は吸気弁側と排気弁
側とで同一回転方向でかつクランクシャフトの1/2 の回
転速度で回転駆動されるようになっている。

【００１６】また４サイクル内燃機関１は、自動二輪車
100 のメインフレーム101 とダウンチューブ102 とにそ
れぞれ突設された図示されない取付けステーに前後Ｖ状
に取付けられており、前部シリンダヘッド２ｆの前方に
ラジエータ103 が配置されている。

【００１７】また４サイクル内燃機関１においては、各
前部シリンダヘッド２ｆおよび後部シリンダヘッド２ｒ
のＶバンク挟角寄り（前部シリンダヘッド２ｆでは後
方、後部シリンダヘッド２ｒでは前方に）吸気弁３ｉが
配置され、その反対側（前部シリンダヘッド２ｆでは前
方、後部シリンダヘッド２ｒでは後方）に排気弁３ｅが
配置されている。

【００１８】さらに偏心シャフト18の右端部にウォーム
ホイール28が一体に嵌着され、略前後水平方向に指向し
たウォームシャフト29は、シリンダヘッド２にベアシリ
ンダ27を介して回転自在に枢支され、このウォームシャ
フト29には、吸気弁３ｉのウォームホイール28ｉにその
下面で噛合うウォーム30ｉが一体に形成されるととも
に、排気弁３ｅのウォームホイール28ｅにその上面で噛
合うウォーム30ｅが一体に形成されており、ウォームシ
ャフト29が前方から見て時計方向へ回転すると、ウォー
ムホイール28ｉおよびウォームホイール28ｅは図２にて
反時計方向へ回転駆動されるようになっている。

【００１９】さらにまた前部シリンダヘッド２ｆと後部
シリンダヘッド２ｒの各ウォームシャフト29ｆとウォー
ムシャフト29ｒは、前後気筒間の左右のずれの分だけ、
左右にずれて、図３に図示されるように、ウォームシャ
フト29ｆの方がウォームシャフト29ｒよりも上方から見
て車体右方に位置しており、これらウォームシャフト29
ｆとウォームシャフト29ｒとは等速ジョイント31を介し
て連結され、ウォームシャフト29ｒにはドリブンギャ32
が一体に形成され、このウォームシャフト29ｒに隣接し
てこれと平行なコントロールシャフト33にドリブンギャ
32と噛合うドライブギャ34が一体に形成され、このコン
トロールシャフト33はケーブル35を介してサーボモータ
36の出力軸37に連結されており、サーボモータ36の出力
軸がいずれかの方向に回転すると、ウォームシャフト29
ｆとウォームシャフト29ｒとは相互に同一かつ同じ速度
で回転駆動されるようになっている。

【００２０】そしてウォームシャフト29とシリンダブロ
ック27とに、スラストガタ取りの圧縮コイルスプリング
37が介装されているとともに、等速ジョイント31にはス
ラストガタ取りの圧縮コイルスプリング38が介装されて
いる。

【００２１】しかもサーボモータ36を制御する図示され
ないコントロールユニットは、４サイクル内燃機関１の
回転数Ne、スロットル開度θth、吸気負圧Ｐ_B の入力を
受け、燃料噴射量を調整し、４サイクル内燃機関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
フト18の偏心軸部19の中心が吸排気弁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の中心が吸排気
弁３に接近した個所に位置するように、サーボモータ36
を動作させて、出力軸37、ケーブル35、コントロールシ
ャフト33、ドライブギャ34、ドライブギャ32、ウォーム
シャフト29、ウォーム30、ウォームホイール28を介して
偏心シャフト18を回転させるようになっている。

【００２２】図１ないし図５に図示の実施例は前記した
ように構成されているので、４サイクル内燃機関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が吸排気弁３より最も遠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、吸排気弁３ｉの開放開始時期が
遅れるとともに、吸排気弁３ｅ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。

【００２３】そして４サイクル内燃機関１の回転速度が
増速して最高速回転状態になると、コントロールユニッ
トからの制御信号によって、偏心シャフト18の偏心軸部
19が吸排気弁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、吸排気弁３ｉの開放開始時期
が早められるとともに、吸排気弁３ｅ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。

【００２４】また実開平３− 59444号公報に図示の４サ
イクル内燃機関においては、小径のコントロールドリブ
ンギャ27と大径のコントロールドライブギャ28を設けて
サーボモータ40からの回転速度を逆に増大させた結果、
減速比の大きな第１ウォームギャ装置31と第２ウォーム
ギャ装置36とを直列に設けなければならなかったが、図
１ないし図５に図示の本発明実施例では、偏心シャフト
18の一端にウォームホイール28を嵌着し、サーボモータ
36で回転されるウォームシャフト29に、ウォームホイー
ル28と噛合うウォーム30を設けたため、１個のウォーム
ギャ装置で偏心シャフト18に充分な減速を行わせること
ができ、力の伝達個所を減少させてガタ発生を少なくす
ることができるとともに、偏心シャフト18の回転力伝達
系を簡略化してコストダウンを図ることができる。

【００２５】またウォームホイール28にセラシウォーム
ホイール39が付設されるとともに各ウォームシャフト29
には圧縮コイルスプリング37が付設されているため、ウ
ォームホイール28とウォーム30とのガタはセラシウォー
ムホイール39で除去され、またバンク挟角部より離れる
方向に付勢する圧縮コイルスプリング37によりウォーム
シャフト29の軸方向のガタが除去されるため、偏心シャ
フト18を正確に停止した位置に保持することができ、バ
ルブタイミング制御を適正に遂行することができる。

【００２６】さらに吸排気弁３ｉのウォームホイール28
ｉと吸排気弁３ｅのウォームホイール28ｅとに対し、ウ
ォームシャフト29を襷掛け状に交叉させてウォームホイ
ール28ｉ、28ｅにウォーム30ｉ、30ｅを噛合させたた
め、ウォームホイール28ｉ、28ｅを回転させるための反
力を相互に打消すことができ、圧縮コイルスプリング37
に要求されるガタ取りスプリング荷重を小さくすること
ができる。

【００２７】さらにまた、前後のウォームシャフト29
ｆ、29ｒを伸縮機能を有する等速ジョイント31で相互に
連絡をしているため、前後のシリンダヘッド２ｆ、２ｒ
の前後間隔や相対位置関がずれていても、前後のウォー
ムシャフト29ｆ、29ｒを頗る容易にかつ確実に連結する
ことができる。

【００２８】前記実施例では、吸排気弁３ｉのカム８ｉ
も吸排気弁３ｅのカム８ｅも同じ方向に回転駆動される
ようになっているが、これらが相互に逆方向に回転駆動
される場合は、ウォームシャフト29を襷掛け状に交叉さ
せずに、ウォームホイール28ｉ、28ｅの上部にウォーム
30ｉ、30ｅを噛合させるか、あるいはウォームホイール
28ｉ、28ｅの下部にウォーム30ｉ、30ｅを噛合させれば
よい。又、内燃機関はＶ型多気筒としたが、多気筒であ
れば、インラインなどの配列でもよい。

【００２９】このように、前記ウォーム駆動原動機を動
作させると、該原動機に結合されたウォームシャフトが
これと一体のウォームとともにいずれか一方に回転駆動
され、かつ前記連結手段を介して他方のウォームシャフ
トもこれと一体のウォームとともに回転駆動され、これ
らウォームにそれぞれ噛合っているウォームホイールは
偏心シャフトとともに大きな減速比で回転駆動され、そ
の結果、偏心シャフトの回転角度を微妙に調整すること
ができて、バルブオーバラップ期間を適正に調整し、吸
排気効率を高めるとともに排気再循環や吸気の吹抜けを
防止して、機関出力を高い水準に維持することができ
る。

【００３０】また、前記偏心シャフトにギャを一体に嵌
着するのに代えてウォームを嵌着して減速比の高いウォ
ームギャ装置を構成したため、減速比の高いウォームギ
ャ装置等の減速機構をさらに別に必要とすることがなく
なり、構造が簡略化されて、コストダウンが可能とな
り、また両気筒間の偏心シャフトの同調を容易に取るこ
とができて、組立性を向上させることができる。

【発明の効果】

【００３１】本第１発明では、頭上弁式多気筒内燃機関
の各気筒列にそれぞれ設けられたウォームを連結手段で
もって連結し、該各気筒のウォーム歯車手段を常に一方
向へは付勢する弾発手段を設けたため、力の伝達個所を
減らすとともにガタをなくすことができ、偏心シャフト
の位置を正確に保持することができるとともに騒音の発
生を未然に防止することができる。

【００３２】また本第２発明では、少なくとも１対の動
弁カムにそれぞれ回転自在に連結された１対の偏心シャ
フトに、それぞれ一体に１対のウォームホイールを嵌着
し、該１対のウォームホイールにそれぞれ噛合して、該
ウォームホイールの駆動反力を相互に打消して回転駆動
する１対のウォームをウォームシャフトで一体に結合し
たため、前記1 対のウォームホイールを回転駆動させる
ための反力が相互に打消され、前記１対のウォームおよ
びウォームシャフトは軸方向へ移動しようとすることが
少なくなり、一定の軸方向位置を保持でき、前記ウォー
ムシャフトの軸方向位置を固定するための手段の負担を
大幅に軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本本発明の可変バルブタイミング動弁装置を具
備する内燃機関を搭載した自動二輪車の側面図である。

【図２】本発明の可変バルブタイミング動弁装置の一実
施例の要部拡大縦断側面図である。

【図３】図２のII−II矢視図である。

【図４】図２のIV−IV線に沿って截断した縦断正面図で
ある。

【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿って截断した縦断平面図で
ある。

【図６】図２に図示の要部分解斜視図である。 〔符号の説明〕 １…４サイクル内燃機関、２シリンダヘッド、３…吸排
気弁、４…スリッパー、５…圧縮コイルスプリング、６
…カムホルダー、７…中空カムシャフト、８…カム、９
…係合突起、10…内側大径筒状部、11…カムドライブシ
ャフト、12…ローラ保持窓、13…カムギャ、14…副ギ
ャ、15…係合突起、16…座金、17…サークリップ、18…
偏心シャフト、19…偏心軸部、20…ローラ、21…偏心カ
ラー、22,23…挟持片、24…中空部、25…プラグ、26…
オイル通路、27…ベアリング、28…ウォームホイール、
29…ウォームシャフト、30…ウォーム、31…等速ジョイ
ント、32…ドリブンギャ、33…コントロールシャフト、
34…ドライブギャ、35…ケーブル、36…サーボモータ、
37、38…圧縮コイルスプリング、39…セラシウォームホ
イール、 100 …自動二輪車、101 …メインフレーム、
102 …ダウンチューブ、103 …ラジエータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 頭上弁式多気筒内燃機関において、前記
   各気筒に設けられた吸排気弁を開閉駆動する動弁カム
   と、該動弁カムに回転自在に嵌合された偏心シャフト
   と、クランクシャフトに連動して回転駆動されるカム駆
   動部材と、前記偏心シャフトの偏心部に回転自在に嵌合
   されて前記カム駆動部材に対し前記動弁カムを周期的に
   或る回転角度で遅進せしめる遅進手段と、前記偏心シャ
   フトに連結される各気筒のウォーム歯車手段を相互に連
   結する連結手段と、前記ウォームを駆動するウォーム駆
   動手段と、前記ウォームを常に相方の気筒のウォームホ
   イールへ付勢する弾発手段とを備え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。
2. 【請求項２】内燃機関の気筒に設けられた吸排気弁を開
   閉駆動する少なくとも１対の動弁カムと、該１対の動弁
   カムにそれぞれ回転自在に嵌合された１対の偏心シャフ
   トと、クランクシャフトに連動して回転駆動される１対
   のカム駆動部材と、前記偏心シャフトの偏心部に回転自
   在に嵌合されて前記カム駆動部材に対し前記動弁カムを
   周期的に或る回転角度で遅らせるとともに他の或る角度
   で進める１対の周期的遅進手段と、前記偏心シャフトに
   連結された１対のウォームホイールと、該１対のウォー
   ムホイールにそれぞれ噛合して該ウォームホイールの駆
   動反力を相互に打消して回転駆動する１対のウォーム
   と、該１対のウォームを相互に一体に軸方向に結合した
   ウォームシャフトと、該ウォームシャフトに結合された
   ウォーム駆動原動機とを備えたことを特徴すとる内燃機
   関の可変バルブタイミング動弁装置。