JPH0667807U - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸排気弁のバルブタイミングを可変制御しつ
つピンと係合溝間の摩耗を防止して、カムの回転トルク
変動に伴う打音やバルブタイミングの制御精度の低下を
防止する。 【構成】 機関と同期回転する駆動軸２１の同軸上にカ
ムシャフト２２を介して相対回動可能に設けられたカム
２６と、両フランジ部２７，３２の間に配設されて、駆
動軸２１の軸心Ｘを中心として揺動自在な環状ディスク
２９と、環状ディスク２９に突設されて、各係合溝３
０，３３内に係入する一対のピン３６，３７とを備え、
前記各ピン３６，３７を環状ディスク２９に対して保持
孔２９ｂ，２９ｃ内で回転自在に支持すると共に、各ピ
ン３６，３７の先端部に係合溝３０，３３の対向内面３
０ａ，３０ｂ、３３ａ，３３ｂに両側面６０ａ〜６１ｂ
が面接触状態に当接するブロック部６０，６１を固定し
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８及び図９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 相対回転可能に設けられて、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フランジ部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、前記フランジ部５にもＵ字溝８が形成され、両フランジ部５ ，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１２ａ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８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５，７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】

然し乍ら、前記従来の装置にあっては、各ピン１０，１１がディスク９に対し て固定支持されて自由な回転が規制されていると共に、その両外側縁がＵ字溝６ ，８の各対向内面６ａ，６ｂ、８ａ，８ｂに線接触状態に当接している。したが って、カムシャフト１の回転力をディスク９の該各ピン１０，１１及びＵ字溝６ ，８を介してカム２に伝達する際、並びにディスク９の揺動時における各ピン１ ０，１１とＵ字溝６，８との摺接する際に、各ピン１０，１１の両側縁とＵ字溝 ６，８の対向内面６ａ，６ｂ、８ａ，８ｂとの間に集中荷重が発生して面圧が高 くなる。このため、各ピン１０，１１やＵ字溝６，８の対向内面６ａ〜８ｂが摩 耗し易くなり、経時的に、両者６，８、１０，１１間に比較的大きな隙間が発生 する。この結果、カムシャフト１の正負の回転トルク変動に伴い打音が発生した り、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。

【０００７】

【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て、吸排気弁 を駆動するカムと、該カムの端部に設けられたフランジ部に対向配置され、かつ 前記駆動軸に連結固定されたフランジ部と、該両フランジ部の間に配設されて、 駆動軸の軸心を中心として揺動自在な環状ディスクと、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略Ｕ字形の各係 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、前記係合溝に係合する 前記ピンの先端部に、平坦な両側面が前記係合溝の対向内面に面接触するブロッ ク部を設けると共に、前記各ピンを前記環状ディスクあるいはブロック部に対し て回動自在に設けたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】

前記構成の本発明によれば、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。

【０００９】 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、駆動軸側のフラン ジ部の係合溝と一方側ピン並びにカム側のフランジ部の係合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カムを介 して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。

【００１０】 しかも、各ピンが環状ディスクあるいはブロック部に回転自在に支持されかつ 該ブロック部は係合溝の対向内面に対して面接触状態で当接・摺動するため、集 中荷重の発生が防止されて面圧が小さくなる。これによって、各ピンと係合溝間 の摩耗の発生が抑制される。

【００１１】

【実施例】

本考案に係る吸排気弁駆動制御装置は図１〜図６に示すように構成され、図１ の２１は図外の多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相対回動可能に 配置され、かつ駆動軸２１の中心Ｘと同軸上に設けられたカムシャフトであって 、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。

【００１２】 前記カムシャフト２２は、内部軸方向に駆動軸２１が挿通する挿通孔２２ａが 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 定位置で各気筒毎に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。前記フランジ部２７は、図４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２７ ａが一体に設けられている。

【００１３】 前記スリーブ２８は、小径な一端部がカムシャフト２２の前記他方側の分割端 部内に回転自在に挿入している共に、略中央位置に直径方向に貫通した連結軸３ １を介して駆動軸２１に連結固定されている。また、スリーブ２８の他端部に設 けられたフランジ部３２は、図５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。

【００１４】 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にブロック部６０，６１ を介して係入する一対のピン３６，３７が設けられている。この各ピン３６，３ ７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、先端部に前記ブロック部６０， ６１が圧入固定されている。

【００１５】 このブロック６０，６１は、図４及び図５に示すように正面略正方形状を呈し 、中央に各ピン３６，３７の先端部が圧入固定される貫通孔６０ｃ，６１ｃが形 成されていると共に、平坦な両側面６０ａ，６０ｂ、６１ａ，６１ｂが各係合溝 ３０，３３の平坦な対向内面３０ａ，３０ｂ、３３ａ，３３ｂに摺接自在に夫々 面接触している。

【００１６】 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。

【００１７】 前記駆動機構３９は、図２及び図６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。

【００１８】 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。

【００１９】 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。

【００２０】 以下、本実施例の作用について説明する。

【００２１】 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６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の回転に伴い連結軸３１を介してスリーブ２８が同期回転すると共に、 スリーブ２８側の係合溝３３とピン３７，環状ディスク２９，ピン３６，カムシ ャフト２２側の係合溝３０を介してカムシャフト２２も同期回転する。

【００２２】 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６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の係合溝３３とピン３７並びにカムシャフト ２２の係合溝３０とピン３６との位置が各ブロック部６０，６１を介して駆動軸 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。

【００２３】 即ち、例えば係合溝３３とピン３７の位置がブロック部６０，６１を介して駆 動軸２１の中心Ｘに接近する場合は、係合溝３０とピン３６の位置がブロック部 ６０，６１を介して中心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。

【００２４】 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６の２点鎖線で示すよ うに中心合致位置よりもさらに下方へ揺動して、係合溝３３とピン３７の位置が ブロック部６０，６１を介して駆動軸２１の中心Ｘから離れ、係合溝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。

【００２５】 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７Ｂ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。

【００２６】 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７Ｂ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７Ａの破線で示すよ うに弁の作動角が小さくなる。一方、図７Ｂ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７Ａの 一点鎖線で示すように弁の作動角が大きくなる。尚、図７Ａの実線は中心Ｘ，Ｙ が合致している場合である。

【００２７】 また、前述のように各ピン３６，３７に固定された各ブロック部６０，６１は 、平坦な両側面６０ａ，６０ｂ、６１ａ，６１ｂが係合溝３０，３３の対向内面 ３０ａ，３０ｂ、３３ａ，３３ｂに常時面接触状態で当接している。このため、 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 態におけるブロック部６０，６１が係合溝３０，３３内を摺動する際に、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、係合溝３０，３３ とブロック部６０，６１間に経時的な摩耗の発生が防止されて、カムシャフト２ ２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ズレによる制御精度の低下等が防止される。

【００２８】 しかも、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、環状ディスク２９の揺動時においても各ピン３６ ，３７が適宜回転してブロック部６０，６１の両側面６０ａ，６０ｂ、６１ａ， ６１ｂと係合溝３０，３３の対向内面３０ａ，３０ｂ、３３ａ，３３ｂとの片当 たりが防止されて常時面接触状態が維持される。したがって、両者３０，６０、 ３３，６１間の摩耗の発生が一層確実に防止される。

【００２９】 また、ピン３６，３７とブロック部６０，６１とを一体成形することも可能で あるが、本考案では両者を別体に設けたため、形状の複雑化が回避され、製造作 業性も良好となる。

【００３０】 尚、本考案は、前記実施例の構成に限定されるのもではなく、例えばブロック 部６０，６１の横方向の長さを係合溝３０，３３内での摺動範囲を規制しない範 囲でさらに長く形成すれば、接触面積がさらに大きくなる。また、ブロック部６ ０，６１自体を耐摩耗材で形成することも可能で、各ピン３６，３７は、環状デ ィスク２９の保持孔２９ｂ，２９ｃに圧入固定してブロック部６０，６１の貫通 孔６０ｃ，６１ｃに回転自在に挿通することが可能である。特にこの場合は、各 ピン３６，３７と環状ディスク２９の保持孔２９ｂ，２９ｃ間の経時的な摩耗の 発生が防止され、各ピン３６，３７の外径を縮小することができ、これによって 、環状ディスク２９及び制御環３５の外径も縮小することができる。

【００３１】 更に、この場合は、ピン３６，３７の圧入部分の外径のみを縮小し、ピン３６ ，３７の回転自在な摺動部の外径は縮小しないように構成すれば、該摺動部の接 触面積を縮小することはないから、摩耗の発生を一層確実に防止できる。更に、 この装置を吸気側の他に排気側あるいは両方に適用可能である。

【００３２】

【発明の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案に係る内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 にあっては、とりわけ各ピンの先端部に平坦な両側面が係合溝の対向内面に面接 触するブロック部を設けると共に、前記各ピンを環状ディスクあるいはブロック 部に回転自在に設けたため、ブロック部と係合溝との間に集中荷重の発生が防止 されて面圧が低下する。この結果、ピンつまりブロック部と係合溝間の摩耗の発 生が防止され、カムの回転トルク変動に伴う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を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明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】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【図５】図３のＣ−Ｃ線断面図。

【図６】本実施例の駆動手段を示す概略図。

【図７】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８】従来の吸排気弁駆動制御装置の断面図。

【図９】図８のＤ−Ｄ線断面図。

【符号の説明】

２１…駆動軸 ２２…カムシャフト ２７…フランジ部 ２９…環状ディスク ３０，３３…係合溝 ３０ａ，３０ｂ、３３ａ，３３ｂ…対向内面 ３２…フランジ部 ３９…駆動機構 ６０，６１…ブロック部 ６０ａ，６０ｂ、６１ａ，６１ｂ…両側面

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て、吸
   排気弁を駆動するカムと、該カムの端部に設けられたフ
   ランジ部に対向配置され、かつ前記駆動軸に連結固定さ
   れたフランジ部と、該両フランジ部の間に配設されて、
   駆動軸の軸心を中心として揺動自在な環状ディスクと、
   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略Ｕ字形の各係合溝
   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、前記係合溝に係合する前記ピンの
   先端部に、平坦な両側面が前記係合溝の対向内面に面接
   触するブロック部を設けると共に、前記各ピンを前記環
   状ディスクあるいはブロック部に対して回動自在に設け
   たことを特徴とする内燃機関の吸排気弁駆動制御装置。