JPH0663804U - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転トルク変動に伴う駆動軸とスリーブとの
結合部の摩耗の発生を防止して、該結合部の打音の発生
やバルブタイミングの制御精度の低下を防止する。 【構成】 機関によって駆動する駆動軸２１と、該駆動
軸２１に相対回動可能に設けられて、外周に吸気弁２３
を作動させるカム２６を有するカムシャフト２２とを、
環状ディスク２９の偏心動に伴い角速度を変化させるよ
うになっている。そして、前記環状ディスク２９の連繋
する第２フランジ部３２が固定されたスリーブ２８をス
プライン溝３１及びスプライン突部２１ａ〜２１ｄを介
して駆動軸２１に対してスプライン結合させる構成とし
た。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の運転状態に応じて吸気・排気弁の開閉時期を可変制御す る吸排気弁駆動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種の従来の装置としては種々提供されているが、その一つとして例えば実 開昭５７−１９８３０６号公報等に記載されているものが知られている。

【０００３】 図９及び図１０に基づいて概略を説明すれば、図中２はカムシャフト１の外周 に該カムシャフト１と相対回動可能に設けられて、吸気バルブ１６をバルブスプ リング１７のばね力に抗して開作動させるカムであって、このカム２は、カム軸 受用ブラケット３とカムシャフト１にキー４を介して固設された段差状のスリー ブ５とにより軸方向の位置決めがなされている。また、カム２の一側部にはＵ字 溝６を有するフランジ部７が形成されている一方、前記スリーブ５の外周に形成 されたフランジ部５ａにもＵ字溝８が形成され、両フランジ部５ａ，７間に円環 状のディスク９が介装されている。このディスク９は、両側の対向位置に前記両 Ｕ字溝６，８に係止するピン１０，１１が設けられていると共に、外周が制御環 １２に回転自在に支持されている。この制御環１２は、外周の突起１２ａを介し てシリンダヘッド側の支持孔１３に揺動自在に支持されていると共に、該突起１ ２ａの反対側に有する歯車部１２ｂがロッカシャフト１４外周の歯車環１４ａに 噛合している。

【０００４】 そして、制御環１２は、歯車環１４ａ及び歯車部１２ｂを介して図外の駆動機 構により機関運転状態に応じて一方あるいは他方向へ揺動するようになっている 。即ち、ディスク９の中心Ｃが図９に示す位置にある場合は、カムシャフト１と ディスク９との回転中心が一致し、したがってディスク９は、ピン１１とＵ字溝 ８を介してカムシャフト１に同期回転する一方、カム２はピン１０とＵ字溝６を 介してカムシャフト１に同期回転する。

【０００５】 また、機関運転状態の変化に伴い駆動機構によってロッカアーム１５を軸支す るロッカシャフト１４を回動させると、制御環１２が突起１２ａを支点として揺 動し、これによってディスク９の中心Ｃがカムシャフト１の中心に対し前記回動 方向に偏心する。このため、ピン１０，１１が夫々Ｕ字溝６，８に沿って移動し 、かつ偏心方向にフランジ部５ａ，７をカムシャフト１を中心に回動させる。依 って、カムシャフト１の１回転毎に、ディスク９の回転位相がカムシャフト１に 対して変化し、同時にカム２の回転位相もディスク９に対して変化する。したが って、カム２は、カムシャフト１に対し、ディスク９のカムシャフト１に対する 位相差の２倍の位相差で回転する。この結果、バルブタイミングをカム２の位相 差に応じて可変にすることができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、前記カム２は、吸気バルブ１６の開閉作動に伴いバルブスプリング １７のばね反力等に起因して比較的大きな正逆（正負）の回転トルク変動が発生 しており、斯かる回転トルク変動がディスク９やピン１０，１１及びスリーブ５ を介してカムシャフト１に伝達されている。

【０００７】 然し乍ら、前記従来の装置にあっては、前記スリーブ５がカムシャフト１の外 周に単に１つのキー４のみによって固定されている。このため、このキー４に前 記回転トルク変動荷重が集中的に作用して、経時的に該キー４の外周面と該キー ４が挿入されるカムシャフト１及びスリーブ５の各キー溝１ａ，５ｂの内周面が 摩耗して両者４、１ａ，５ｂ間に隙間が発生し易くなる。この結果、動弁機構の 作動に伴い打音が発生したり、前記隙間の増加によってバルブタイミングのずれ が発生して制御精度が低下するといった問題を招いている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので、機関の回転に同期し て回転する駆動軸と、該駆動軸の同軸上に相対回動可能に設けられ、吸排気弁を 駆動するカムと、該カムの端部に一体に設けられた第１フランジ部側に対向配置 され、かつ前記駆動軸に連結された第２フランジ部と、前記両フランジ部の間に 配設されて、駆動軸の軸心に対して偏心揺動可能な環状ディスクと、該環状ディ スクの両側部に互いに反対方向に突設されて、前記両フランジ部に形成された各 係合溝内に夫々係入するピンと、前記環状ディスクを機関運転状態に応じて揺動 させる駆動機構とを備えた吸排気弁駆動制御装置であって、前記駆動軸の外周面 と前記第２フランジ部の中央に形成された駆動軸挿通孔の内周面とに、互いに嵌 合するスプライン溝及びスプライン突部を形成して、前記両者をスプライン結合 させたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】

前記構成の本考案によれば、環状ディスクの中心が駆動軸の中心と合致してい る場合は、カムは前記環状ディスク等を介して駆動軸に同期して位相差なしで回 転する。

【００１０】 一方、機関運転状態の変化に伴い駆動機構によって環状ディスクが一方向へ揺 動すると、その中心が駆動軸の中心と偏心する。したがって、駆動軸側の第２フ ランジ部の係止溝と一方側ピン並びにカム側の第１フランジ部の係止溝と他方側 のピンの摺動位置が、駆動軸の１回転毎に移動する。つまり、例えば駆動軸側の 係合溝とピンの摺動位置が駆動軸の中心に接近する場合は、カム側の係合溝とピ ンの摺動位置が逆に駆動軸中心から離間するため、環状ディスクの角速度が駆動 軸に対して小さくなり、カムの角速度も環状ディスクに対して小さくなる。依っ て、カムは、駆動軸に対して２重に減速された形になり、斯かる減速作用により 所望のバルブタイミングを得ることができる。尚、環状ディスクを前記とは逆の 位置に偏心させた場合は、カムは駆動軸に対して２重に増速される。

【００１１】 しかも、駆動軸と第２フランジ部がスプライン結合によって強固に結合されて いるため、正負の回転トルク変動荷重をスプライン溝及びスプライン突部全体で 受けるので、集中荷重の発生が回避され、長期間経過後でも結合部の摩耗の発生 が防止される。

【００１２】

【実施例】

本考案に係る吸排気弁駆動制御装置は図１〜図３に示すように構成され、図１ の２１は図外の４気筒機関のクランク軸からスプロケットを介して回転力が伝達 される駆動軸、２２は該駆動軸２１の外周に一定の隙間をもって配置され、かつ 駆動軸２１の中心Ｘと同軸上でかつ該駆動軸２１と相対回動可能に設けられたカ ムシャフトである。

【００１３】 前記駆動軸２１は、機関前後方向に延設されていると共に、軽量化等の要請か ら内部中空状に形成されている。また、この駆動軸２１は、図４にも示すように 、一端側のスプロケット取付部１８及び１番ジャーナル１９から他端側までの外 径が段差状に縮径されて、後述する各スリーブ２８の良好な挿通性を確保するよ うになっていると共に、大径な一端側から小径な他端側までの外周面等間隔位置 に、１番気筒〜４番気筒用のスプライン突部２１ａ〜２１ｄが軸方向に沿って形 成されている。

【００１４】 前記カムシャフト２２は、中空状に形成され、図外のシリンダヘッド上端部に 有する図外のカム軸受に回転自在に支持されていると共に、図２に示すように外 周の所定位置に吸気弁２３をバルブスプリング２４のばね力に抗してバルブリフ ター２５を介して開作動させる複数のカム２６…が一体に設けられている。また 、カムシャフト２２は、長手方向の所定位置で軸直角方向から分割形成されてい ると共に、一方側の分割端部に第１フランジ部２７が設けられている。また、こ の両分割端部間にスリーブ２８と環状ディスク２９が配置されている。前記第１ フランジ部２７は、図５にも示すように中空部から半径方向に沿った細長い矩形 状の係合溝３０が形成されていると共に、その外周面の円周方向に環状ディスク ２９の一側面に摺接する突起面２７ａが一体に設けられている。

【００１５】 前記スリーブ２８は、各気筒毎に配置され、内部軸方向に有する駆動軸挿通孔 の内周面全体に、前記駆動軸２１のスプライン突部２１ａ〜２１ｄにスプライン 嵌合するスプライン溝３１が軸方向に沿って形成されている。また、各スリーブ ２８は、図１に示すように小径な一端部がカムシャフト２２の前記他方側分割端 部内に回転自在に挿入していると共に、他端部に環状ディスク２９を介して第１ フランジ部２７と対峙する第２フランジ部３２が一体に設けられている。この第 ２フランジ部３２は、図６にも示すように前記係止溝３０と反対側に半径方向に 沿った細長い矩形状の係合溝３３が形成されていると共に、外周面に環状ディス ク２９の他側面に摺接する突起面２８ａが一体に設けられている。

【００１６】 前記環状ディスク２９は、略ドーナツ板状を呈し、内径がカムシャフト２２の 内径と略同径に形成されて、駆動軸２１の外周面との間に環状の隙間部Ｓが形成 されていると共に、小巾の外周部２９ａが環状ベアリング３４を介して制御環３ ５の内周面に回転自在に支持されている。また、直径線上の対向位置に貫通形成 された保持孔２９ｂ，２９ｃには、各係合溝３０，３３に係入する一対のピン３ ６，３７が設けられている。この各ピン３６，３７は、互いにカムシャフト軸方 向へ逆向きに突出しており、基部が保持孔２９ｂ，２９ｃ内に回転自在に支持さ れていると共に、先端部の両側縁に図５及び図６に示すように前記係合溝３０， ３３の対向内面３０ａ，３０ｂ、３３ａ，３３ｂと当接する２面巾状の平面部３ ６ａ，３６ｂ、３７ａ，３７ｂが形成されている。

【００１７】 前記制御環３５は、図１〜図３に示すように略円環状を呈し、外周の一端部に 有するボス部３５ａ及び該ボス部３５ａを貫通した枢支ピン３８を支点として図 ２中上下に揺動自在に設けられている一方、該ボス部３５ａと反対側の外周面に レバー部３５ｂが半径方向に沿って突設されている。また、この制御環３５は、 レバー部３５ｂを介して駆動機構３９により揺動するようになっている。

【００１８】 前記駆動機構３９は、図２及び図７に示すようにシリンダヘッドの所定部位に 対向して形成された第１，第２シリンダ４０，４１と、該各シリンダ４０，４１ 内から出没自在に設けられて各先端縁で前記レバー部３５ａの円弧状先端を上下 方向から挾持する油圧ピストン４２及びリテーナ４３と、前記第１シリンダ４０ 内の受圧室４０ａに油圧を給排して油圧ピストン４２を進退動させる油圧回路４ ４とを備えている。

【００１９】 前記第２シリンダ４１内に設けられたリテーナ４３は、略有底円筒状に形成さ れ、第２シリンダ４１内に弾装されたコイルスプリング４５のばね力で進出方向 （レバー部方向）に付勢されている。

【００２０】 前記油圧回路４４は、一端部がオイルパン４６内に、他端部が受圧室４０ａに 夫々連通した油通路４７と、該油通路４７のオイルパン４６側に設けられたオイ ルポンプ４８と、該オイルポンプ４８の下流側に設けられた３ポート２位置型の 電磁切換弁４９とから主として構成されている。前記電磁切換弁４９は、機関回 転数や吸入空気量等の信号に基づいて現在の機関運転状態を検出するコントロー ラ５０からのＯＮ−ＯＦＦ信号によって流路を切り換え作動し、ＯＮ信号によっ て油通路４７全体を連通する一方、ＯＦＦ信号によって油通路４７とドレン通路 ５１を連通するようになっている。

【００２１】 以下、本実施例の作用について説明する。

【００２２】 まず、コントローラ５０から電磁切換弁４９にＯＮ信号が出力されると、オイ ルポンプ４８から油通路４７に圧送された作動油はそのまま受圧室４０ａに供給 される。したがって、該受圧室４０ａの内圧上昇に伴い油圧ピストン４２が図２ ，図７の実線で示すようにコイルスプリング４５のばね力に抗してレバー部３５ ｂを押し下げるので、制御環３５つまり環状ディスク２９の回転中心Ｙと駆動軸 ２１の中心Ｘが合致する。この場合は、環状ディスク２９と駆動軸２１との間に 回転位相は生じず、またカムシャフト２２の中心と環状ディスク２９の中心Ｙも 合致しているため、両者２２，２９間の回転位相差も生じない。したがって、駆 動軸２１の回転に伴い該駆動軸２１にスプライン結合したスリーブ２８が同期回 転すると共に、スリーブ側の係止溝３３とピン３７，環状ディスク２９，ピン３ ６，カムシャフト２２側の係止溝３０を介してカムシャフト２２も同期回転する 。

【００２３】 次に、機関運転状態の変化に伴い電磁切換弁４９にＯＦＦ信号が出力されて、 油通路４７の上流側を遮断すると共に、油通路４７の下流側とドレン通路５１を 連通する。このため、受圧室４０ａ内の作動油は、油通路４７を逆流してドレン 通路５１からオイルパン４６内に戻され、したがって、受圧室４０ａの内圧低下 に伴い油圧ピストン４２がバルブスプリング２４及びコイルスプリング４５のば ね力でリテーナ４３を介して後退移動する。これにより、制御環３５は、図２， 図７の一点鎖線で示すようにリテーナ４３により押し上げられて枢支ピン３８を 支点として上方へ揺動し、環状ディスク２９の中心Ｙが駆動軸２１の中心Ｘと偏 心する。したがって、スリーブ２８の係止溝３３とピン３７並びにカムシャフト ２２の係止溝３０とピン３６との摺動位置が駆動軸２１の１回転毎に移動し、環 状ディスク２９の角速度が変化して不等角速度回転になる。

【００２４】 即ち、例えば係止溝３３とピン３７の摺動位置が駆動軸２１の中心Ｘに接近す る場合は、係止溝３０とピン３６の摺動位置が中心Ｘから離れる関係になる。こ の場合は、環状のディスク２９は、駆動軸２１に対して角速度が小さくなり、環 状ディスク２９に対しカムシャフト２２の角速度も小さくなる。したがって、カ ムシャフト２２は、駆動軸２１に対して２重に減速された状態になる。

【００２５】 一方、機関運転状態がさらに変化して、前述とは逆に油圧ピストン４２により レバー部３５ｂが押し下げられ環状ディスク２９が図２，図７の２点鎖線で示す ように中心Ｘ，Ｙの合致位置よりもさらに下方へ揺動して、係止溝３３とピン３ ７の摺動位置が駆動軸２１の中心Ｘから離れ、係止溝３０とピン３６の作動位置 が中心Ｘに接近する関係になると、逆にカムシャフト２２は、駆動軸２１に対し て２重に増速された状態になる。

【００２６】 この結果、該夫々の角速度の変化に基づきカムシャフト２２及びカム２６と駆 動軸２１との回転位相差は、図８Ｂに示すように変化し、バルブタイミングは同 図Ａに示すようにバルブリフトを一定のままカムシャフト２２の位相差に応じて 変化する。

【００２７】 つまり、カムシャフト２２の角速度が相対的に大きい場合は、駆動軸２１に対 する回転位相は両者２１，２２が等速になるまで進み、やがてカムシャフト２２ の角速度が相対的に小さくなると回転位相は両者２１，２２が等速になるまで遅 れる。そして、図８Ｂで示すように回転位相差の最大，最小点の途中に同位相点 （Ｐ点）が存在し、同図の破線で示す回転位相の変化では、Ｐ点よりも前の吸気 弁２３の開弁時期が遅れ、Ｐ点より後の閉弁時期は進み、図８Ａの破線で示すよ うに弁の作動角が小さくなる。一方、図８Ｂの一点鎖線で示す回転位相の変化で は、Ｐ点よりも前では開弁時期は進み、Ｐ点より後の閉弁時期は遅れ、図８Ａの 一点鎖線で示すように弁の作動角が大きくなる。尚、図８Ａの実線は中心Ｘ，Ｙ が合致している場合である。

【００２８】 しかも、前記各スリーブ２８は、駆動軸２１の各スプライン突部２１ａ〜２１ ｄに夫々のスプライン溝３１を介してスプライン結合しているため、カムシャフ ト２２に発生する正負の回転トルク変動荷重を各スプライン突部２１ａ〜２１ｄ と各スプライン溝３１の全体で受ける。即ち、従来のように単一のキーに対する 集中荷重ではなく、スプライン突部２１ａ〜２１ｄと各スプライン溝３１との全 体嵌合により大きな接触面積で受けるため、トルク変動荷重が分散される。した がって、長期間経過後においても、各スリーブ２８と駆動軸２１との結合部の摩 耗の発生が防止される。この結果、隙間の発生がなくなり、大きな打音の発生が 防止されると共に、バルブタイミングのずれによる制御精度の低下が防止される 。

【００２９】 また、駆動軸２１を、前述のように１番ジャーナル１９側から他端側方向へ段 差縮径状に形成することによって、スリーブ２８や第２フランジ部３２等の組み 付け性が良好になる。

【００３０】 更に、前述のように各ピン３６，３７は両側縁が平面部３６ａ，３６ｂ，３７ ａ，３７ｂに形成されているため、各係止溝３０，３３の対向内面３０ａ，３０ ｂ、３３ａ，３３ｂと面接触状態で当接する。したがって、駆動軸２１からカム シャフト２２への回転伝達時及び環状ディスク２９の偏心状態における平面部３ ６ａ，３６ｂ、３７ａ，３７ｂと対向内面３０ａ，３０ｂ、３３ａ，３３ｂとの 摺動時に両者間の集中荷重の発生が防止されて、面圧が低下する。この結果、係 止溝３０，３３とピン３６，３７間に経時的な摩耗の発生が防止されて、前述と 同様にカムシャフト２２の回転トルク変動に伴う各フランジ部２７，３２と各ピ ン３６，３７との打音の発生やバルブタイミングのずれによる制御精度の低下等 が防止される。

【００３１】 更にまた、各ピン３６，３７は、環状ディスク２９の保持孔２９ｂ，２９ｃに 回転自在に支持されているため、ディスク２９の揺動時においても各ピン３６， ３７が適宜回転して平面部３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂと係止溝３０，３３ の対向内面３０ａ，３０ｂ、３３ａ，３３ｂが常に面接触する形になる。したが って、両者３０，３６、３３，３７間の摩耗の発生が一層確実に防止される。

【００３２】 尚、本発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、排気弁側あるいは 吸気・排気弁の両方に適用することも可能である。

【００３３】 また、本実施例の場合、駆動軸２１の外周面を１番ジャーナル１９から他端側 方向に段差状に縮径して第２フランジ部３２を直接スプライン結合させるが、駆 動軸２１を前記方向に亘って漸次縮径させることによって第２フランジ部３２を 駆動軸２１に直接スプライン結合させることも可能である。

【００３４】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案によれば、環状ディスク等によって駆動 軸とカムとの角速度を変化させてバルブタイミングを精度良く制御できることは 勿論のこと、とりわけ、駆動軸と第２フランジ部とをスプライン結合させたため 、結合接触面積が増加して回転トルク変動に伴う駆動軸と第２フランジ部との経 時的な摩耗の発生が防止される。この結果、結合部間の隙間の発生が抑制され、 打音の発生や前記バルブタイミングのずれによる制御精度の低下が防止される。

【００３５】 しかも、前述のように、駆動軸と第２フランジ部とをスプライン結合させたた め、両者のねじり方向の結合強度が増加して、装置の耐久性の向上も図ることが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の要部を示す一部破断図。

【図２】図１のＡ矢視図。

【図３】本実施例の要部を示す平面図。

【図４】本実施例に供される駆動軸の正面図。

【図５】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【図６】図３のＣ−Ｃ線断面図。

【図７】本実施例の駆動手段を示す概略図。

【図８】本実施例の駆動軸とカムシャフトとの回転位相
差とバルブリフト量の特性図。

【図９】従来の吸排気弁駆動制御装置の断面図。

【図１０】図９のＤ−Ｄ線断面図。

【符号の説明】

２１…駆動軸 ２１ａ〜２１ｄ…スプライン突部 ２２…カムシャフト ２３…吸気弁 ２６…カム ２７…第１フランジ部 ２９…環状ディスク ３０，３３…係合溝 ３１…スプライン溝 ３２…第２フランジ部 ３６，３７…ピン ３９…駆動機構

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の回転に同期して回転する駆動軸
   と、該駆動軸の同軸上に相対回動可能に設けられ、吸排
   気弁を駆動するカムと、該カムの端部に一体に設けられ
   た第１フランジ部側に対向配置され、かつ前記駆動軸に
   連結された第２フランジ部と、前記両フランジ部の間に
   配設されて、駆動軸の軸心に対して偏心揺動可能な環状
   ディスクと、該環状ディスクの両側部に互いに反対方向
   に突設されて、前記両フランジ部に形成された各係合溝
   内に夫々係入するピンと、前記環状ディスクを機関運転
   状態に応じて揺動させる駆動機構とを備えた吸排気弁駆
   動制御装置であって、前記駆動軸の外周面と前記第２フ
   ランジ部の中央に形成された駆動軸挿通孔の内周面と
   に、互いに嵌合するスプライン溝及びスプライン突部を
   形成して、前記両者をスプライン結合させたことを特徴
   とする内燃機関の吸排気弁駆動制御装置。