JPH0650408A - Variable valve timing mechanism - Google Patents

Variable valve timing mechanism

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JPH0650408A
JPH0650408A JP20147292A JP20147292A JPH0650408A JP H0650408 A JPH0650408 A JP H0650408A JP 20147292 A JP20147292 A JP 20147292A JP 20147292 A JP20147292 A JP 20147292A JP H0650408 A JPH0650408 A JP H0650408A
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cam shaft
gears
cam
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Hiroshi Tada
博 多田
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Abstract

PURPOSE:To obtain a variable valve timing mechanism which can vary a valve lifting characteristic in a simple structure according to operation conditions, and prevents generation of clattering noises which may be caused by a cam shaft fluctuation torque. CONSTITUTION:An intake cam shaft 1 is driven by means of a driving shaft 3 which performs constant velocity rotation through either true circle gears 5a, 5b or non-circle gears 7a, 7b. When the cam shaft 1 is driven through the non-circle gears 7a, 7b, the cam shaft 1 performs variable velocity rotation. A valve lifting characteristic is different from that of the case where the shaft is driven through the true circle gears 5a, 5b. The true circle gears 5a, 5b and the non-circle gears 7a, 7b are changed over by moving a piston 11 and a sleeve 19 through hydraulic pressure according to operation conditions, and a required valve lifting characteristic is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のカム軸駆動機
構に関し、詳細には運転条件に応じてバルブリフト特性
を変更可能な可変バルブタイミング機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a camshaft drive mechanism for an internal combustion engine, and more particularly to a variable valve timing mechanism capable of changing valve lift characteristics according to operating conditions.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関の運転条件に応じて最適のバル
ブリフト期間(開弁期間)等のバルブリフト特性を得ら
れるようにした可変バルブタイミング機構が従来から考
案されている。一般に、バルブリフト特性は、カム軸の
カムプロフィルによって決定されるため、バルブリフト
期間を変更するためには異なるプロフィルを持つカムを
カム軸に予め形成しておき、それらを切換えて使用した
り、バルブリフトの作用角が異なるようにロッカアーム
を切換えてバルブを駆動する方法がとられている。しか
し、これらの方法は、ロッカアームを介さずにカムで直
接バルブ押動するいわゆるダイレクトOHC式の動弁機
構には適用が困難であった。
2. Description of the Related Art A variable valve timing mechanism has been conventionally devised so that an optimum valve lift characteristic such as a valve lift period (valve opening period) can be obtained according to an operating condition of an internal combustion engine. In general, the valve lift characteristic is determined by the cam profile of the cam shaft, so in order to change the valve lift period, a cam with a different profile is formed in advance on the cam shaft, and these can be switched for use. A method is used in which the rocker arm is switched so that the valve lift has a different working angle to drive the valve. However, these methods are difficult to apply to a so-called direct OHC type valve operating mechanism in which a cam directly pushes a valve without using a rocker arm.

【0003】一方、これらダイレクトOHC式のカム軸
にも適用可能なものとしてはカム軸を不等速回転させる
ことによりバルブリフト期間を可変化させるようにした
可変バルブタイミング機構がある。例えば、この種の可
変バルブタイミング機構の例としては、特開平3−20
6311号公報に開示されたものがある。同公報の装置
は、カム軸への回転伝達経路に揺動運動をする遊星歯車
機構を設け、機関出力軸の等速回転にこの遊星歯車の揺
動回転運動を付加してカム軸に伝達することによりカム
軸の不等速回転運動を得るようにしたものである。カム
軸に不等速回転運動をさせ、例えばバルブ閉弁中にはカ
ム軸回転速度を増し、バルブ開弁中にはカム軸回転速度
を低下させることにより結果としてバルブ開弁期間を増
加させ、カムプロフィルを変更したと同等の効果を得る
ことができる。
On the other hand, a variable valve timing mechanism adapted to vary the valve lift period by rotating the camshaft at a non-constant speed is also applicable to these direct OHC type camshafts. For example, as an example of this type of variable valve timing mechanism, Japanese Patent Laid-Open No. 3-20
There is one disclosed in Japanese Patent No. 6311. In the device of the publication, a planetary gear mechanism that makes a swinging motion is provided in a rotation transmission path to a cam shaft, and the swinging motion of the planetary gear is added to the uniform speed rotation of the engine output shaft and transmitted to the cam shaft. By doing so, it is possible to obtain the non-uniform rotational movement of the cam shaft. The camshaft is caused to rotate unequally, for example, the camshaft rotation speed is increased while the valve is closed, and the camshaft rotation speed is decreased while the valve is open, resulting in an increase in the valve opening period. The same effect as changing the cam profile can be obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
3−206311号公報の装置はカム軸駆動経路に揺動
運動を生じさせる遊星歯車機構を設置する必要があり、
構造が複雑になる問題が生じる。また、カム軸にはバル
ブ駆動反力によるトルク変動が生じており、歯車噛合部
があるとトルク変動により歯面衝突音(カタ打ち音)が
発生するが、上記公報の装置ではカム軸駆動力は多数の
遊星歯車噛合部を介して伝達されることになるため、上
記カタ打ち音の発生個所が多く、対策が困難になる問題
がある。
However, in the device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-206311, it is necessary to install a planetary gear mechanism that causes a swing motion in the camshaft drive path.
There is a problem that the structure becomes complicated. Further, torque variation occurs due to the valve drive reaction force on the cam shaft, and if there is a gear meshing portion, tooth variation collision noise (catching sound) is generated due to torque variation. Is transmitted through a large number of planetary gear meshing portions, so that there are many places where the rattling noise is generated and it is difficult to take countermeasures.

【0005】本発明は上記問題に鑑み、簡易な構造でバ
ルブリフト特性を変更可能であり、歯面衝突音対策が容
易な可変バルブタイミング装置を提供することを目的と
している。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a variable valve timing device which can change the valve lift characteristic with a simple structure and which can easily cope with the collision noise of tooth surface.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、機関出
力軸回転を気筒弁駆動用カム軸に伝達する機構であっ
て、前記出力軸回転を前記カム軸にそれぞれ伝達可能な
第一の歯車装置と第二の歯車装置と、機関運転条件に応
じて前記第一の歯車装置と前記第二の歯車装置とを選択
的に切換えて前記カム軸を駆動する切換手段とを備え、
少なくとも前記第一の歯車装置は、前記機関出力軸の等
速回転を、機関出力軸回転角に応じて速度が変動する不
等速回転に変換する、相互に噛合する一対の非円形歯車
を備え、前記第一と第二の歯車装置はそれぞれ噛合部が
シザーズギヤとして構成されたことを特徴とする可変バ
ルブタイミング機構が提供される。
According to the present invention, there is provided a mechanism for transmitting engine output shaft rotation to a cylinder valve driving cam shaft, the first shaft being capable of transmitting the output shaft rotation to the cam shaft. A gear device and a second gear device; and a switching means for selectively switching the first gear device and the second gear device according to engine operating conditions to drive the cam shaft,
At least the first gear device is provided with a pair of non-circular gears meshing with each other for converting the uniform speed rotation of the engine output shaft into a non-uniform speed rotation in which the speed changes in accordance with the engine output shaft rotation angle. The variable valve timing mechanism is provided in which the meshing portion of each of the first and second gear devices is configured as a scissors gear.

【0007】[0007]

【作用】図4から図7を用いて本発明の作用を説明す
る。図4A,Bはカム軸に回転を伝達する第一の歯車装
置に使用する非円形歯車の形状を示し、例えば図4
(A)は2葉(楕円)歯車、図4(B)は楕円を2つ組
合せた形状を有する4葉歯車である。また図4(C)
は、本明細書で使用する楕円率eの定義を示す図であ
る。図4(C)に示すように楕円率eは、歯車の楕円の
長半径R1 と短半径R2 とを用いて1+e=R1 /R,
1−e=R2 /R(R=(R1 +R2 )/2)として表
される。
The operation of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7. FIGS. 4A and 4B show the shape of a non-circular gear used in the first gear device that transmits rotation to the camshaft.
FIG. 4A shows a two-leaf (elliptical) gear, and FIG. 4B shows a four-leaf gear having a shape in which two ellipses are combined. Also, FIG. 4 (C)
FIG. 3 is a diagram showing the definition of ellipticity e used in this specification. As shown in FIG. 4C, the ellipticity e is 1 + e = R 1 / R, using the major radius R 1 and the minor radius R 2 of the ellipse of the gear.
It is represented as 1-e = R 2 / R (R = (R 1 + R 2 ) / 2).

【0008】図5は、それぞれ図4(A),図4(B)
の非円形歯車を用いて回転を伝達した場合の速度線図を
示す。図5に示すように入力軸を一定速度で回転させた
場合出力軸は図4(A)の2葉歯車では1回転当り2回
(180度毎)、図4(B)の4葉歯車では1回転当り
4回(90度毎)のサイクルで回転速度が周期的に変化
する不等速回転運動を行い、速度の変化幅は入力軸回転
速度を1とした場合(1−e/1+e)〜(1+e/1
−e)の範囲である。
FIGS. 5A and 5B respectively show FIGS. 4A and 4B.
The velocity diagram when rotation is transmitted using the non-circular gear of FIG. As shown in FIG. 5, when the input shaft is rotated at a constant speed, the output shaft of the two-leaf gear of FIG. 4A is twice per rotation (every 180 degrees), and of the four-leaf gear of FIG. 4B. When the input shaft rotational speed is set to 1 (1-e / 1 + e) when the input shaft rotational speed is 1 when the variable speed rotational motion is performed in which the rotational speed changes periodically in 4 cycles per rotation (every 90 degrees) ~ (1 + e / 1
-E).

【0009】従って、上記歯車装置の出力軸側にカムを
形成して、それぞれの不等速回転区間でバルブを駆動す
ることにより同じカムプロフィルを用いて異なるバルブ
リフト期間や特性を得ることができる。なお、この場
合、2葉歯車は2気筒機関、4葉歯車は4気筒機関に使
用可能だが、他の気筒数の場合も気筒数と同じ葉数を持
つ非円形歯車を用いれば本発明を適用できる。
Therefore, by forming a cam on the output shaft side of the gear device and driving the valve in each non-uniform speed rotation section, different valve lift periods and characteristics can be obtained using the same cam profile. . In this case, the two-leaf gear can be used for a two-cylinder engine and the four-leaf gear can be used for a four-cylinder engine. However, in the case of other number of cylinders, the present invention is applied if a non-circular gear having the same number of leaves as the number of cylinders is used. it can.

【0010】次に図6を用いて非円形歯車によるバルブ
リフト特性変化の作用を説明する。図6において、横軸
は非円形歯車装置の入力軸回転角θ、縦軸は出力軸(カ
ム軸)回転角φを示す。今、仮に非円形歯車を使用せず
歯数の等しい真円歯車を使用して回転を伝達したとする
と入力軸回転角θと出力軸回転角φとはθ=φの関係に
なり図6において原点を通り傾き45度の直線で表わさ
れる(図6、直線I)。
Next, the operation of changing the valve lift characteristic by the non-circular gear will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the horizontal axis represents the input shaft rotation angle θ of the non-circular gear device, and the vertical axis represents the output shaft (cam shaft) rotation angle φ. Now, assuming that a non-circular gear is not used and a perfect circular gear having the same number of teeth is used to transmit the rotation, the input shaft rotation angle θ and the output shaft rotation angle φ have a relationship of θ = φ, and in FIG. It is represented by a straight line passing through the origin and having an inclination of 45 degrees (line I in FIG. 6).

【0011】しかし、非円形歯車を使用した場合には、
出力軸回転角φは入力軸回転角θに対して図5に示した
変動成分を加算したものになり、図6に曲線IIで示すよ
うに直線Iを中心に周期的に変動する不等速回転になる
(図6,IIは4葉歯車の場合の速度変化を示す)。図6
にIII,IVで示したのは出力軸側に設けたカムのリフトカ
ーブである。実際には出力軸には歯車葉数(気筒数)に
等しい数のカムが設けられているが本図では簡単のため
1つのみを示し、カム形成位置を変化させた場合を描い
ている。またバルブリフト期間は出力軸回転角φに換算
して90度とする。
However, when non-circular gears are used,
The output shaft rotation angle φ is obtained by adding the fluctuation component shown in FIG. 5 to the input shaft rotation angle θ, and as shown by the curve II in FIG. It will rotate (Fig. 6, II shows the speed change in the case of 4-leaf gear). Figure 6
Shown by III and IV are the lift curves of the cams provided on the output shaft side. Actually, the number of cams equal to the number of gear leaves (number of cylinders) is provided on the output shaft, but in this figure, only one is shown for simplicity, and the case where the cam formation position is changed is illustrated. Further, the valve lift period is 90 degrees in terms of the output shaft rotation angle φ.

【0012】今、出力軸を真円歯車を用いて駆動し、等
速伝達を行ったとするとθ=φ(直線I)の関係がある
ため、カムのリフトカーブは入力軸回転角θに換算した
場合もIII と同一である。一方、非円形歯車を用いて曲
線IIに示すような不等速伝達を行った場合にはカムのリ
フトカーブはカムを形成する位置(φの角度位置)によ
り変化する。
Now, assuming that the output shaft is driven by using a true circle gear and constant speed transmission is performed, there is a relation of θ = φ (straight line I). Therefore, the lift curve of the cam is converted into the input shaft rotation angle θ. The case is the same as III. On the other hand, when the non-circular gears are used to perform the non-uniform speed transmission as shown by the curve II, the lift curve of the cam changes depending on the position where the cam is formed (angle position of φ).

【0013】すなわち図6にIII で示すφの範囲にカム
を形成した場合、不等速運動であるため、入力軸回転角
θに換算したカムのリフトカーブはIII ′のような形に
なりリフト開始及び終了時には速度が遅く最大リフト近
傍で速度が早い、いわゆる“やせたリフトカーブ”にな
る。また図6にIVで示すφの範囲にカムを形成した場合
には、θに換算するとリフト開始時及び終了時に速度が
早く最大リフト近傍で速度が遅い図にIV′で示す“太っ
たリフトカーブ”になり高速回転時等に性能向上を図る
ことができる。
That is, when the cam is formed in the range of φ shown by III in FIG. 6, since the motion is unequal speed, the lift curve of the cam converted to the input shaft rotation angle θ has a shape like III '. At the beginning and end, the speed is slow and near the maximum lift, the speed is so-called "lean lift curve". When a cam is formed in the range of φ shown by IV in FIG. 6, when converted to θ, the speed is fast at the start and end of the lift and slow near the maximum lift. Therefore, it is possible to improve the performance when rotating at high speed.

【0014】また、図6の場合はバルブリフト期間を9
0度(4葉の場合)としたためリフトカーブの形状は変
化してもθに換算したリフト期間は90度のままであり
変化していない。しかし、リフト期間を90度以外とし
た場合にはリフトカーブの形状と共にθに対するリフト
期間をも変化させることができる。
In the case of FIG. 6, the valve lift period is set to 9
Since the shape of the lift curve is changed to 0 degrees (in the case of 4 leaves), the lift period converted to θ remains 90 degrees and does not change. However, when the lift period is other than 90 degrees, the lift period for θ can be changed together with the shape of the lift curve.

【0015】図7は実際の4気筒機関のバルブリフト期
間に近い値としてカムのリフト期間を135度(φの値
で)とした場合を示す。図7,Iに示した位置では、θ
に換算するとリフトは遅く始まり早く終了することにな
るためリフト期間は135度より短くなり、図7にI′
で示すように、例えば最小で112度程度になる。ま
た、逆に図7,IIに示した位置にカムを形成するとリフ
ト期間は長くなり、図7にII′で示すように最大158
度程度になる。
FIG. 7 shows a case where the cam lift period is set to 135 degrees (in the value of φ) as a value close to the actual valve lift period of a 4-cylinder engine. At the position shown in FIG.
When converted to, the lift starts late and ends early, so the lift period becomes shorter than 135 degrees, and I'in FIG.
As shown in, the minimum angle is about 112 degrees. Conversely, if a cam is formed at the position shown in FIGS. 7 and II, the lift period becomes longer, and as shown by II 'in FIG.
It will be about degree.

【0016】本発明では、上記を利用してカム軸を非円
形歯車と他の歯車(例えば真円歯車、又は位相、形状等
が異なる他の非円形歯車)とを選択的に用いて駆動する
ことにより吸気弁、排気弁等の気筒弁のリフト特性や期
間が運転条件に応じて切換えられる。また、本発明で
は、カム軸駆動力伝達経路に設置する非円形歯車は原則
として1組で足り、噛合部も1個所であるため、容易に
シザーズギヤとして構成できるため、歯面のカタ打ち音
が低減される。
In the present invention, by utilizing the above, the cam shaft is driven by selectively using the non-circular gear and another gear (for example, a perfect circular gear or another non-circular gear having a different phase, shape, etc.). As a result, lift characteristics and periods of cylinder valves such as intake valves and exhaust valves can be switched according to operating conditions. In addition, in the present invention, since one set of non-circular gears installed in the camshaft driving force transmission path is sufficient in principle and only one meshing portion is provided, scissors gears can be easily configured, resulting in a rattling noise of the tooth surface. Will be reduced.

【0017】[0017]

【実施例】図1から図3に本発明の第一の実施例を示
す。図1は本発明の可変バルブタイミング機構の断面図
を示す。図1において、1は吸気弁駆動用カム軸、3は
駆動軸であり、図示しないクランク軸からベルトや歯車
等を介して駆動され、歯車5a,5b,7a,7bを介
してカム軸1を回転駆動している。なお、ダブルオーバ
ヘッドカムシャフト機関では独立した駆動軸3を設ける
代わりに、排気弁駆動用カム軸をクランク軸で駆動し、
排気弁駆動用カム軸を駆動軸3として用いて歯車5a,
5b,7a,7bを介して吸気カム軸1を駆動するよう
にしても良い。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a sectional view of the variable valve timing mechanism of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a cam shaft for driving an intake valve, 3 is a drive shaft, which is driven from a crank shaft (not shown) via a belt, a gear, etc., and the cam shaft 1 is driven via gears 5a, 5b, 7a, 7b. It is rotating. In the double overhead camshaft engine, instead of providing the independent drive shaft 3, the exhaust valve drive camshaft is driven by the crankshaft,
Using the exhaust valve drive cam shaft as the drive shaft 3, the gear 5a,
The intake camshaft 1 may be driven via 5b, 7a, 7b.

【0018】本実施例では歯車5a,5bは相互に噛合
する真円歯車として構成されており、歯車7a,7bは
直列4気筒エンジンを想定して図2に示すように相互に
噛合する4葉歯車として構成されている。また、歯車5
aと7aとは一体に接合されており、更にピン9を介し
てカム軸1に対して回転不能に固定されている。また、
歯車5bと7bとは別体に形成されており、それぞれ駆
動軸3に対しては回転自由に個別に嵌装されている。
In the present embodiment, the gears 5a and 5b are configured as true circle gears that mesh with each other, and the gears 7a and 7b are four lobes that mesh with each other as shown in FIG. 2, assuming an in-line four-cylinder engine. It is configured as a gear. Also, the gear 5
a and 7a are integrally joined, and further fixed to the cam shaft 1 via a pin 9 so as not to rotate. Also,
The gears 5b and 7b are formed as separate bodies, and are individually fitted to the drive shaft 3 in a freely rotatable manner.

【0019】また駆動軸3は中空構造とされ、中空部の
内部を摺動可能なピストン11が設けられている。ま
た、ピストン11の両側の中空部は油圧通路13a,1
3bと図示しない油圧切換弁とを介して油圧供給源とド
レーンとに選択的に接続されるようになっている。例え
ば通路13a側に油圧が供給されるとピストン11は図
中右方向に移動し、通路13b側に油圧が供給されると
ピストン11は図中左方向に移動する。また、ピストン
11は駆動軸3壁面に設けた長穴15を貫通するピン1
7により駆動軸3外周に嵌装したスリーブ19と連結さ
れており、ピストン11と共にスリーブ19が軸方向に
移動するようになっている。
The drive shaft 3 has a hollow structure and is provided with a piston 11 slidable inside the hollow portion. Further, the hollow portions on both sides of the piston 11 have hydraulic passages 13a, 1
The hydraulic pressure supply source and the drain are selectively connected via 3b and a hydraulic pressure switching valve (not shown). For example, when hydraulic pressure is supplied to the passage 13a side, the piston 11 moves to the right in the drawing, and when hydraulic pressure is supplied to the passage 13b side, the piston 11 moves to the left in the drawing. Further, the piston 11 is a pin 1 that penetrates an elongated hole 15 provided on the wall surface of the drive shaft 3.
A sleeve 19 fitted around the outer periphery of the drive shaft 3 is connected by 7 so that the sleeve 19 moves in the axial direction together with the piston 11.

【0020】図3は図1のIII −III 線に沿った断面を
示す。図3に示すようにスリーブ19は外周部に軸方向
に延設された突起21a,21b,21cを有する変形
スプラインとして構成されており、歯車5bと7bのボ
ス部にはスリーブ19の突起21a,21b,21cと
係合する溝23a〜23c,25a〜25c(図1には
23a,25aのみを示す)がそれぞれ形成されてい
る。
FIG. 3 shows a cross section taken along line III-III in FIG. As shown in FIG. 3, the sleeve 19 is configured as a deformed spline having protrusions 21a, 21b, 21c extending in the axial direction on the outer peripheral portion, and the protrusions 21a, 21b of the sleeve 19 are formed on the bosses of the gears 5b and 7b. Grooves 23a to 23c and 25a to 25c (only 23a and 25a are shown in FIG. 1) that engage with 21b and 21c are formed, respectively.

【0021】油圧通路13bに油圧が供給されピストン
11が図中左方向に移動した位置ではスリーブ19の突
起21a〜21cは歯車5bの溝23a〜23cとのみ
係合し歯車7bの溝25a〜25cとは係合しない。従
ってカム軸1への駆動力は駆動軸3の長穴15側壁から
ピン17を介してスリーブ19に伝達され、スリーブ1
9外周の突起21a〜21cと歯車5bのボス部の溝2
3a〜23cとを介して歯車5bに伝達され、歯車5b
から歯車5a、ピン9を通じてカム軸に伝えられる。
At the position where the hydraulic pressure is supplied to the hydraulic passage 13b and the piston 11 moves leftward in the drawing, the protrusions 21a to 21c of the sleeve 19 engage only with the grooves 23a to 23c of the gear 5b and the grooves 25a to 25c of the gear 7b. Does not engage. Therefore, the driving force applied to the cam shaft 1 is transmitted from the side wall of the elongated hole 15 of the drive shaft 3 to the sleeve 19 via the pin 17 and the sleeve 1
9 protrusions 21a to 21c on the outer periphery and the groove 2 of the boss portion of the gear 5b
3a to 23c and transmitted to the gear 5b, and the gear 5b
Is transmitted to the camshaft through the gear 5a and the pin 9.

【0022】従って、ピストン11が左側に移動した状
態ではカム軸1は駆動軸3と速度の等しい等速回転運動
を行い、歯車7bは駆動軸3に対して空転状態となる。
一方、油圧通路13aに油圧が供給され、ピストン11
が図中右方向に移動すると、上記とは逆にカム軸1は駆
動軸3から歯車7b,7aを介して駆動され、歯車5b
は駆動軸3に対して空転状態になる。前述のように、本
実施例では歯車7a,7bは4葉の非円形歯車として構
成されているため、このときカム軸は不等速回転運動を
行う。
Therefore, when the piston 11 is moved to the left side, the cam shaft 1 makes a uniform rotational movement at the same speed as the drive shaft 3, and the gear 7b is idling with respect to the drive shaft 3.
On the other hand, the hydraulic pressure is supplied to the hydraulic passage 13a, and the piston 11
Is moved to the right in the figure, the camshaft 1 is driven from the drive shaft 3 via the gears 7b and 7a, and the gear 5b is reversed.
Becomes idle with respect to the drive shaft 3. As described above, in the present embodiment, the gears 7a and 7b are configured as four-leaf non-circular gears, and therefore the cam shaft makes a non-uniform rotational motion at this time.

【0023】上記説明から明らかなように本実施例によ
れば例えば低中速運転では真円歯車5a,5bを介して
カム軸1を駆動し、通常のバルブリフト特性(図7,I
I)を得るようにし、高速回転時には油圧を切換えて歯
車7a,7bを介してカム軸1を不等速回転させ、例え
ば図7,II′に示すようにバルブリフト期間を増大させ
て高出力を得るようにすることができる。
As is apparent from the above description, according to the present embodiment, for example, in the low-medium speed operation, the camshaft 1 is driven via the true circle gears 5a and 5b, and the normal valve lift characteristic (see FIG. 7, I) is obtained.
I) is obtained, the hydraulic pressure is switched during high-speed rotation to rotate the camshaft 1 through the gears 7a and 7b at a non-constant speed, and the valve lift period is increased as shown in FIG. Can be obtained.

【0024】次に図1,図2を用いて本実施例で採用し
たシザーズギヤ構成を説明する。カム軸1にはバルブ開
閉駆動の反力が加わっており、この反力は正と負の値に
変動する反力トルクとしてカム軸1に作用している。こ
のため歯車5a,5b,7a,7b等の歯車噛合部にバ
ックラッシュがあると上記変動する反力トルクによりバ
ックラッシュ内で歯面が触れ衝突音(カタ打ち音)が生
じることになる。
Next, the scissors gear structure adopted in this embodiment will be described with reference to FIGS. A reaction force of valve opening / closing drive is applied to the cam shaft 1, and this reaction force acts on the cam shaft 1 as reaction force torque that fluctuates between positive and negative values. For this reason, when there is backlash in the gear meshing portions of the gears 5a, 5b, 7a, 7b, etc., the varying reaction torque causes the tooth surface to touch within the backlash, producing a collision sound (a rattling noise).

【0025】本実施例では歯車5a及び7aをシザーズ
ギヤとして構成することによりカタ打ち音の発生を防止
している。以下、歯車7aについて説明するが歯車5a
も同様な構造とされている。図1に示すように歯車7a
は、実際には2枚の歯車71aと72aとを軸方向に重
ねた構成となっている。歯車71a(メインギヤ)と7
2a(サブギヤ)とは一体の歯車7aを軸線に沿って切
断、分割した形状の全く同一の断面形状を有している。
メインギヤ71aとサブギヤ72aとは間にリング状の
板ばね73を挟んで軸方向に重ね合わせてあり、板ばね
73の一端はメインギヤ71aに固定したピン74と、
また他端はサブギヤ72aに固定したピン75とそれぞ
れ係合してメインギヤ71aとサブギヤ72aの歯筋が
ずれる方向にメインギヤ71aとサブギヤ72aとを押
圧している。従って、歯車7aが7bと噛合した状態で
は歯車7bの歯面を、メインギヤ71aとサブギヤ72
aの歯面が両側から挟んで押圧する形になり、噛合部の
バックラッシュをゼロに保持することができる。このた
め板ばね73による付勢力を適当に設定すればカム軸1
に変動トルクが作用しても歯面の振れは生じずカタ打ち
音の発生が防止される。
In this embodiment, the gears 5a and 7a are constituted as scissors gears to prevent the rattling noise. The gear 7a will be described below, but the gear 5a
Has a similar structure. Gear 7a as shown in FIG.
Is actually configured such that two gears 71a and 72a are axially overlapped. Gear 71a (main gear) and 7
The gear 2a (sub gear) and the gear 7a, which are integral with each other, have the same sectional shape as a shape obtained by cutting and dividing the gear 7a along the axis.
The main gear 71a and the sub gear 72a are axially overlapped with each other with a ring-shaped leaf spring 73 interposed therebetween, and one end of the leaf spring 73 is a pin 74 fixed to the main gear 71a.
The other end is engaged with a pin 75 fixed to the sub gear 72a to press the main gear 71a and the sub gear 72a in a direction in which the tooth traces of the main gear 71a and the sub gear 72a are displaced. Therefore, when the gear 7a is in mesh with the gear 7b, the tooth surface of the gear 7b is set to the main gear 71a and the sub gear 72a.
The tooth surface of “a” is sandwiched and pressed from both sides, and the backlash of the meshing portion can be maintained at zero. Therefore, if the biasing force of the leaf spring 73 is set appropriately, the camshaft 1
Even if a fluctuating torque is applied to the tooth surface, the tooth flank is not shaken and the rattling noise is prevented.

【0026】上述のように本実施例によればカム軸を、
非円形歯車による不等速回転運動と真円歯車による等速
回転運動とに切換えて駆動するようにしたことにより簡
単な構成で吸気弁のバルブリフト特性やリフト期間を変
更することができる。また歯車を容易にシザーズギヤ化
できるため、カム軸トルク変動による歯面のカタ打ち音
を効果的に防止できる。
As described above, according to this embodiment, the cam shaft is
The valve lift characteristic and the lift period of the intake valve can be changed with a simple structure by switching between the non-uniform speed rotational motion by the non-circular gear and the uniform speed rotary motion by the perfect circle gear. Further, since the gear can be easily made into a scissors gear, it is possible to effectively prevent rattling noise of the tooth surface due to camshaft torque fluctuation.

【0027】次に図8に本発明の第二の実施例を示す。
図において図1から図3に示したと同じ参照符号は同様
な要素を示しているので詳細は省略する。本実施例では
4気筒エンジンに対して2葉歯車を使用した場合を示し
ている。2葉歯車7a,7bを使用するため、駆動軸3
は例えば排気弁駆動カム軸2から増速ギヤ81a,81
bを介して駆動され、排気カム軸2の2倍の速度で回転
している。また従動軸4は減速ギヤ82a,82bを介
して速度を1/2に減速して吸気カム軸1を駆動する。
このように非円形歯車部分のみをカム軸の2倍の速度で
回転させるようにしたことにより、4葉歯車を用いた場
合(図1)と同様、カム軸1回転当り4サイクルの速度
変動を得ることができる。
Next, FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention.
In the figure, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 3 denote the same elements, and thus the details thereof will be omitted. In the present embodiment, the case where two-leaf gears are used for a four-cylinder engine is shown. Since the two-leaf gears 7a and 7b are used, the drive shaft 3
Is, for example, from the exhaust valve drive cam shaft 2 to the speed increasing gears 81a, 81
It is driven via b and rotates at twice the speed of the exhaust cam shaft 2. Further, the driven shaft 4 reduces the speed to 1/2 through the reduction gears 82a and 82b to drive the intake cam shaft 1.
By rotating only the non-circular gear portion at a speed twice that of the camshaft in this way, as in the case of using the four-lobed gear (Fig. 1), the speed fluctuation of four cycles per one rotation of the camshaft is reduced. Obtainable.

【0028】非円形歯車は葉数が多くなるにつれて、歯
車のピッチ円設定に制約が加わり、前述の楕円率eを大
きく設定できなくなり、不等速回転運動の速度変動幅が
小さくなる傾向がある。また、葉数が多くなれば非円形
歯車の制作も困難になる。本実施例は、上記を考慮して
非円形歯車部分のみ回転速度を高め、少ない葉数の歯車
で多葉歯車と同等の効果を得られるようにしたものであ
る。なお、本実施例では4気筒機関に対して2葉歯車を
用いた場合を示しているが、同様な構成で、例えば直列
6気筒機関に3葉歯車を使用することも可能である。
As the number of leaves of the non-circular gear increases, the setting of the pitch circle of the gear is restricted, the ellipticity e cannot be set to a large value, and the speed fluctuation width of the non-uniform rotational motion tends to become small. . Also, if the number of leaves is large, it becomes difficult to make a non-circular gear. In the present embodiment, in consideration of the above, the rotational speed is increased only in the non-circular gear portion so that the same effect as the multi-leaf gear can be obtained with a gear having a small number of leaves. In this embodiment, the two-leaf gear is used for the four-cylinder engine, but it is also possible to use the three-leaf gear for the in-line six-cylinder engine with the same configuration.

【0029】また、本実施例では、例えば排気カム軸4
から増速ギヤ81a,81bを介して、駆動軸3を駆動
し、カム軸の2倍の速度に増速しているが、駆動軸3を
機関クランク軸からベルト、チェーン等を介して直接駆
動するようにしても良い。なお、上述の実施例は、いず
れも非円形歯車7a,7bと真円歯車5a,5bとを切
換えて使用する場合を示しているが、歯車7a,7bと
5a,5bの両方に非円形歯車を使用することが可能で
あることはいうまでもない。この場合、リフト期間や特
性の切換幅を一層大きくとることができる利点がある。
Further, in this embodiment, for example, the exhaust cam shaft 4
Drive the drive shaft 3 via the speed increasing gears 81a and 81b to increase the speed to twice the speed of the cam shaft. The drive shaft 3 is directly driven from the engine crankshaft via a belt, chain or the like. It may be done. In the above-mentioned embodiments, the non-circular gears 7a and 7b and the perfect circle gears 5a and 5b are used by switching, but both the gears 7a and 7b and 5a and 5b are non-circular gears. It goes without saying that it is possible to use In this case, there is an advantage that the lift period and the switching range of the characteristics can be further increased.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の可変バルブタイミング機構によ
れば、簡易な構成で運転条件に応じてバルブリフト期間
やリフト特性を変更することができると共に、歯面のカ
タ打ち音等の騒音を防止できる。
According to the variable valve timing mechanism of the present invention, the valve lift period and lift characteristics can be changed according to operating conditions with a simple structure, and noise such as rattling noise of tooth flanks can be prevented. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一の実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のII−II線に沿った断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】図1のIII −III 線に沿った断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.

【図4】本発明に使用する非円形歯車の形状例を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the shape of a non-circular gear used in the present invention.

【図5】非円形歯車による不等速回転運動を説明する図
である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a non-uniform speed rotational motion by a non-circular gear.

【図6】非円形歯車によるバルブリフト特性変化の例を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a change in valve lift characteristics due to a non-circular gear.

【図7】非円形歯車によるバルブリフト期間の変化を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a change in valve lift period due to a non-circular gear.

【図8】本発明の第二の実施例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…吸気カム軸 2…排気カム軸 3…駆動軸 4…従動軸 5a,5b…真円歯車 7a,7b…非円形歯車 9…ピン 11…ピストン 13a,13b…油圧通路 15…長穴 17…ピン 19…スリーブ 21a,21b,21c…突起 23a,23b,23c…溝 25a,25b,25c…溝 71a…メインギヤ 72c…サブギヤ 73…板ばね 74…ピン 75…ピン 81a,81b…増速ギヤ 82a,82b…減速ギヤ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Intake cam shaft 2 ... Exhaust cam shaft 3 ... Drive shaft 4 ... Driven shaft 5a, 5b ... True circular gear 7a, 7b ... Non-circular gear 9 ... Pin 11 ... Piston 13a, 13b ... Hydraulic passage 15 ... Oblong hole 17 ... Pin 19 ... Sleeve 21a, 21b, 21c ... Protrusion 23a, 23b, 23c ... Groove 25a, 25b, 25c ... Groove 71a ... Main gear 72c ... Sub gear 73 ... Leaf spring 74 ... Pin 75 ... Pin 81a, 81b ... Speed increasing gear 82a, 82b ... Reduction gear

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機関出力軸回転を気筒弁駆動用カム軸に
伝達する機構であって、 前記出力軸回転を前記カム軸にそれぞれ伝達可能な第一
の歯車装置と第二の歯車装置と、機関運転条件に応じて
前記第一の歯車装置と前記第二の歯車装置とを選択的に
切換えて前記カム軸を駆動する切換手段とを備え、 少なくとも前記第一の歯車装置は、前記機関出力軸の等
速回転を、機関出力軸回転角に応じて速度が変動する不
等速回転に変換する、相互に噛合する一対の非円形歯車
を備え、前記第一と第二の歯車装置はそれぞれ噛合部が
シザーズギヤとして構成されたことを特徴とする可変バ
ルブタイミング機構。
1. A mechanism for transmitting engine output shaft rotation to a cylinder valve driving cam shaft, the first gear device and the second gear device capable of respectively transmitting the output shaft rotation to the cam shaft, Switching means for driving the cam shaft by selectively switching between the first gear device and the second gear device according to engine operating conditions, and at least the first gear device is the engine output. The shaft includes a pair of non-circular gears meshing with each other, which converts a constant speed rotation of the shaft into a non-uniform speed rotation whose speed varies according to the rotation angle of the output shaft of the engine. A variable valve timing mechanism in which the meshing portion is configured as a scissors gear.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7240582B1 (en) * 1993-12-23 2007-07-10 Michel Manaras Override device for allowing manual operation of a closure normally driven by an electric motor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7240582B1 (en) * 1993-12-23 2007-07-10 Michel Manaras Override device for allowing manual operation of a closure normally driven by an electric motor

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