JPH0667808U - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動軸を短尺化して、駆動軸の捩れ剛性の低
下を防止すると共に、駆動軸の容易な加工性を確保す
る。 【構成】 スプロケット２から回転力が伝達される駆動
軸１の外周側に、カムシャフト３を相対回転可能に設け
る。また、両フランジ部１４，１６の係合溝２０，２１
と環状ディスク１７の偏心揺動に伴うピン２２，２３と
の摺動位置に応じて駆動軸１とカムシャフト３との回転
位相差を得る。更に、１番ジャーナル６の外周面に形成
された嵌合溝２５に、第２フランジ部１６のスリーブ１
５を嵌合して１番ジャーナル６の一部として構成し、ス
リーブ１５の実質長を零にすることにより、１つの制御
機構４を１番ジャーナル６と第１気筒（＃１）との間に
配置させるようにした。

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おり、その一つとして本出願人が 先に出願した特願平４−１１５９１号に記載されたものがある。

【０００３】 図８に基づいて概略を説明すれば、この吸排気弁駆動制御装置は、多気筒機関 のクランク軸からスプロケット２を介して回転力が伝達される一本状の駆動軸１ と、該駆動軸１の同軸上に相対回転可能に設けられたカムシャフト３と、各気筒 毎に分割された該カムシャフト３の分割端部間に設けられた制御機構４とを備え ている。

【０００４】 前記駆動軸１は、機関前後方向に沿って延設され、スプロケット２が側部に取 り付けられる大径な１番ジャーナル６がシリンダヘッド７の上端部に有する軸受 ８及びブラケット９により回転自在に支持されている。

【０００５】 前記カムシャフト３は、各気筒毎に軸直角方向から分割形成され、夫々外周に １気筒当たり２つの吸気弁５，５を駆動する２個のカム１０，１１を有している と共に、シリンダヘッド７上の一対のカム軸受１２，１３によって夫々回転自在 に支持されている。

【０００６】 前記制御機構４は、カムシャフト３の分割端部位の機関後端側一端部に一体に 設けられた第１フランジ部１４と、駆動軸１の外周にスリーブ１５を介して固定 された第２フランジ部１６と、両フランジ部１４，１６間に介装されて駆動軸１ の軸中心Ｘに対して偏心揺動可能な環状ディスク１７と、該環状ディスク１７の 外周面をベアリング１８を介して回転自在に支持し、図外の駆動機構を介して環 状ディスク１７の偏心動を制御する制御環１９とを備えている。また、環状ディ スク１７の両側面には、互いに反対方向に突出して、各フランジ部１４，１６の 係合溝２０，２１に係合するピン２２，２３が突設されている。

【０００７】 そして、機関の運転状態の変化に伴い駆動機構により制御環１９が揺動し、環 状ディスク１７を駆動軸１の軸心Ｘに対して偏心動させると、各ピン２２，２３ が各係合溝２０，２１内を径方向に摺動し、一方側ピン２２が駆動軸１の軸心Ｘ に接近する場合は、他方側ピン２３は軸心Ｘから離れる関係になる。したがって 、この場合は、環状ディスク１７は、駆動軸１に対して角速度が小さくなり、環 状ディスク１７に対し、カムシャフト３の角速度も小さくなる。このため、カム シャフト３は、駆動軸１に対して２重に減速された状態になる。

【０００８】 各ピン２２，２３が逆に摺動する場合は、角速度が大きくなり、カムシャフト ３は、駆動軸１に対して２重に増速された状態になる。

【０００９】 この結果、カム１０，１１と駆動軸１の回転位相差が変化し、吸気弁５，５の 弁作動角つまりバルブタイミングを高精度に可変制御することができるようにな っている。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

然し乍ら、前記先願に係る装置にあっては、各構成部品の剛性や強度を確保す る必要性から、長さや巾寸法を大きく取らなければならないため、近時のコンパ クトな多気筒機関に適用することが困難である。

【００１１】 即ち、１番ジャーナル６には、スプロケット２に巻装されるタイミングチェー ンの大きな張力Ｆが直接的に作用するため、面圧の上昇を抑制する必要からその 長さＬを十分に大きく設定しなければならない。また、各スリーブ１５は、駆動 軸１に対して第２フランジ部１６の倒れを防止するために、駆動軸１に対する嵌 合長Ｍを可及的に大きくする必要があり、更に、環状ディスク１７，スリーブ１ ５及び両フランジ１４，１６の全体巾Ｎは、強度を確保するため、十分な大きさ が必要になる。一方、コンパクトな機関では、前記１番ジャーナル６と第１気筒 （＃１）上のカムシャフト３との間の隙間Ｃ１が一般に比較的小さく設定されて いる。

【００１２】 したがって、斯かる条件下において、スリーブ１５を含めた第１の制御機構４ を、前記隙間Ｃ１間に、配置することはスペースの制約上、極めて困難であり、 やむを得ず図示の如く前記隙間Ｃ１よりも大きな各気筒間の隙間Ｃ２，Ｃ３…Ｃ Ｎに配置している。ところが、この第１気筒（＃１）と第２気筒（＃２）との隙 間Ｃ２に第１の制御機構４を配置すると、例えば４気筒機関では、第４の制御機 構４は最後の第４気筒（＃４）上のカムシャフト３の後端側に配置することとな る。このため、駆動軸１を、第４気筒（＃４）目のカムシャフト３を貫通して１ 気筒分だけ長く延出しなければならなくない。この結果、駆動軸１の捩り剛性が 低下して比較的大きな捩り振動が発生し易くなり、吸気弁５，５の挙動が不安定 となり不整運動を招く惧れがある。

【００１３】 また、駆動軸１の長尺化により、製造時において全体の真直度や同軸度を出す ための加工作業が困難になる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記先願に係る装置の実情に鑑みて案出されたもので、多気筒機関 のクランク軸から従動部材を介して回転力が伝達される駆動軸と、該駆動軸の同 軸上に相対回転可能に配設され、かつ外周面で吸排気弁を駆動するカムと、該カ ムの一端部に有するフランジ部に対向配置され、かつ前記駆動軸の外周にスリー ブを介して連結固定されたフランジ部と、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、前記従動部材から回転力を直接的 に受ける駆動軸の１番ジャーナルの外周面に、円筒状の嵌合溝を形成すると共に 、該嵌合溝に前記スリーブを嵌合固定したことを特徴としている。

【００１５】

【作用】

前記構成の本考案によれば、とりわけ駆動軸の１番ジャーナルに形成された円 筒状の嵌合溝にスリーブが嵌合して、該スリーブの外周面で１番ジャーナルの外 周面の一部を構成するようにしたため、該スリーブの軸方向の長さを実質的に短 尺化することが可能になる。したがって、スリーブや環状ディスク等の制御機構 を１番ジャーナルと第２気筒との間の狭いスペース内に配置することができる。 この結果、駆動軸を、１気筒分だけ短尺化できる。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案に係る吸排気弁駆動制御装置を１気筒当たり２つの吸気弁を備え た４気筒機関に適用した一実施例を図面に基づいて詳述する。尚、本実施例の基 本構成は前記先願に係る構成と同一であるから共通の構成個所には同一の符号を 付して説明する。

【００１７】 即ち、図１の１は４気筒機関のクランク軸からタイミングチェーンを介して回 転力が伝達される駆動軸、３は内部の挿通孔３ａ内に該駆動軸１が相対回転可能 に嵌挿されて、該駆動軸１の中心Ｘと同軸上に配置されたカムシャフト、４は駆 動軸１とカムシャフト３とを連繋する制御機構である。

【００１８】 前記駆動軸１は、軽量化を図るために内部中空状に形成され、機関前端側の大 径な１番ジャーナル６から段差小径に形成されて、機関後端側まで延設されてい る。また、１番ジャーナル６は、シリンダヘッド７の上端部に有する軸受８とブ ラケット９によって回転自在に支持されており、前端部にタイミングチェーンが 巻装されるスプロケット２がボルト２４により固定されていると共に、後端側の 外周面に円筒状の嵌合溝２５が形成されている。この嵌合溝２５は、１番ジャー ナル６に小径部６ａを形成し、その長さが１番ジャーナル６の軸方向の全長の約 半分位の長さに設定されている。

【００１９】 前記カムシャフト３は、図２にも示すように機関の各気筒毎に軸直角方向から ４分割されていると共に、各分割部位がシリンダヘッド７上の夫々一対のカム軸 受１２，１３によって回転自在に支持されている。また、各分割部位の外周の所 定位置に、図３に示すように吸気弁５，５をバルブスプリング２６のばね力に抗 してバルブリフター２７を介して開作動させる夫々一対のカム１０，１１が一体 に設けられている。

【００２０】 前記各制御機構４…は、第１の制御機構４が一番ジャーナル６と第１気筒（＃ １）間に配置され、第２〜から第４制御機構４…は第１と第２、第２と第３、第 ３と第４の各気筒（＃２〜＃４）間に夫々配置され、夫々がカムシャフト３の機 関前端側の一端部に一体に設けられた第１フランジ部１４と、駆動軸１の所定外 周にスリーブ１５を介して設けられ、第１フランジ部１４と対向する第２フラン ジ部１６と、該両フランジ部１４，１６の間に介装された環状ディスク１７と、 該環状ディスク１７の外周をベアリング１８を介して回転自在に支持する制御環 １９とから主として構成されている。

【００２１】 前記各フランジ部１４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２０が形成されていると共に、その外側面の円周方向に環状 ディスク１７の一側面に摺接する突起面１４ａが一体に設けられている。一方、 第２フランジ部１６は、スリーブ１５の機関後端側に一体に設けられ、前記係合 溝２０と１８０°の反対位置に半径方向に沿った細長い矩形状の係合溝２１が形 成されていると共に、外側面に環状ディスク１７の他側面に摺接する突起面１６ ａが一体に設けられている。

【００２２】 前記各スリーブ１５は、１番ジャーナル６以外で、小径な一端部がカムシャフ ト３の分割部位の他端側内に回転自在に挿入していると共に、略中央位置及び駆 動軸１の直径方向へ貫通形成された貫通孔に挿通した連結ピン２８によって駆動 軸１に連結固定されている。また、１番ジャーナル６側のスリーブ１５は、前記 小径部６ａに嵌合溝２５を介して嵌合しており、その肉厚は嵌合溝２５の深さ寸 法と同一に設定されていると共に、軸方向の長さは嵌合溝２５の長さ寸法と略同 一に設定されている。また、スリーブ１５は、自身の略中央位置及び小径部６ａ の直径方向に有する貫通孔に貫通した連結ピン２８ａによって１番ジャーナル６ に固定されていると共に、外周面１５ａが１番ジャーナル６の大径部外周面６ｂ と同一平面に形成されて、１番ジャーナル６の一部を構成している。

【００２３】 前記環状ディスク１７は、略ドーナツ板状を呈し、内径がカムシャフト３の内 径と略同径に形成されて、駆動軸１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、直径線上の対向位置に軸方向に沿って貫通形成された保持孔１７ ａ，１７ｂに各係合溝２０，２１に係合する一対のピン２２，２３が設けられて いる。この各ピン２２，２３は、互いにカムシャフト３軸方向へ逆向きに突出し ており、基部が保持孔１７ａ，１７ｂ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４及び図５に示すように前記係合溝２０，２１の対向内面２０ ａ，２０ｂ、２１ａ，２１ｂと当接する２面巾状の平面部２２ａ，２２ｂ、２３ ａ，２３ｂが形成されている。

【００２４】 前記制御環１９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１９ａ及び該ボス部１９ａを貫通した枢支ピン２９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１９ａと反対側の外周面に レバー部１９ｂが半径方向に沿って突設されている。また、この制御環１９は、 レバー部１９ｂを介して駆動機構３０により揺動するようになっている。

【００２５】 前記駆動機構３０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３１，３２と、該各シリンダ３１，３２ 内から出没自在に設けられて各先端縁で前記レバー部１９ａの円弧状先端を上下 方向から挾持する油圧ピストン３３及びプランジャ３４と、前記第１シリンダ３ １内の受圧室３１ａに油圧を給排して油圧ピストン３３を進退動させる油圧回路 ３５とを備えている。

【００２６】 前記第２シリンダ３２内に設けられたプランジャ３４は、略有底円筒状に形成 され、第２シリンダ３２内に弾装されたコイルスプリング３６のばね力で進出方 向（レバー部方向）に付勢されている。

【００２７】 前記油圧回路３５は、一端部がオイルパン４２内に、他端部が受圧室３１ａに 夫々連通した油通路３７と、該油通路３７のオイルパン４２側に設けられたオイ ルポンプ３８と、該オイルポンプ３８の下流側に設けられた３ポート２位置型の 電磁切換弁３９とから主として構成されている。前記電磁切換弁３９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４０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３７全体を連通する一方、ＯＦＦ信号によって油通路３７とドレン通路 ４１を連通するようになっている。

【００２８】 以下、本実施例の作用について説明する。

【００２９】 まず、コントローラ４０から電磁切換弁３９にＯＮ信号が出力されると、オイ ルポンプ３８から油通路３７に圧送された作動油はそのまま受圧室３１ａに供給 される。したがって、該受圧室３１ａの内圧上昇に伴い油圧ピストン３３が図２ ，図６の実線で示すようにコイルスプリング３６のばね力に抗してレバー部１９ ｂを押し下げるので、制御環１９つまり環状ディスク１７の回転中心Ｙと駆動軸 １の中心Ｘが合致する。この場合は、環状ディスク１７と駆動軸１との間に回転 位相は生じず、またカムシャフト３の中心と環状ディスク１７の中心Ｙも合致し ているため、両者１，３間の回転位相差も生じない。したがって、駆動軸１の回 転に伴い連結ピン２８を介してスリーブ１５が同期回転すると共に、スリーブ側 の係合溝２１とピン２３，環状ディスク１７，ピン２２，カムシャフト３側の係 合溝２０を介してカムシャフト３も同期回転する。

【００３０】 次に、機関運転状態の変化に伴い電磁切換弁３９にＯＦＦ信号が出力されて、 油通路３７の上流側を遮断すると共に、油通路３７の下流側とドレン通路４１を 連通する。このため、受圧室３１ａ内の作動油は、油通路３７を逆流してドレン 通路４１からオイルパン３６内に戻され、したがって、受圧室３１ａの内圧低下 に伴い油圧ピストン３３がバルブスプリング２６及びコイルスプリング３６のば ね力でプランジャ３４を介して後退移動する。これにより、制御環１９は、図２ ，図６の一点鎖線で示すようにプランジャ３４により押し上げられて枢支ピン２ ９を支点として上方へ揺動し、環状ディスク１７の中心Ｙが駆動軸１の中心Ｘと 偏心する。したがって、スリーブ１５の係合溝２１とピン２３並びにカムシャフ ト３の係合溝２０とピン２２との摺動位置が駆動軸１の１回転毎に移動し、環状 ディスク１７の角速度が変化して不等角速度回転になる。

【００３１】 即ち、例えば係合溝２１とピン２３の摺動位置が駆動軸１の中心Ｘに接近する 場合は、係合溝２０とピン２２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１７は、駆動軸１に対して角速度が小さくなり、環状デ ィスク１７に対しカムシャフト３の角速度も小さくなる。したがって、カムシャ フト３は、駆動軸１に対して２重に減速された状態になる。

【００３２】 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３３により レバー部１９ｂが押し下げられ環状ディスク１７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２１とピン２３の摺動 位置が駆動軸１の中心Ｘから離れ、係合溝２０とピン２２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３は、駆動軸１に対して２重に増速さ れた状態になる。

【００３３】 この結果、該夫々の角速度の変化に基づきカムシャフト３及びカム１０，１１ と駆動軸１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３の位相差に応じて 変化する。

【００３４】 つまり、カムシャフト３の角速度が相対的に大きい場合は、駆動軸１に対する 回転位相は両者１，３が等速になるまで進み、やがてカムシャフト３の角速度が 相対的に小さくなると回転位相は両者１，３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５，５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。

【００３５】 また、この実施例では、機関最前端側のスリーブ１５を、１番ジャーナル６の 嵌合溝２５に嵌合させて、１番ジャーナル６の一部として構成したため、前記ス リーブ１５の長さを実質的に零にすることが可能となる。したがって、制御機構 ４のカムシャフト軸方向の全体長さが短尺化され、該制御機構４を１番ジャーナ ル６と第１気筒（＃１）カムシャフト３一端部との間の狭い隙間Ｃ１に配置する ことが可能となる。この結果、機関最後端側の制御機構４を第３気筒（＃３）と 第４気筒（＃４）との間に配置できるので、駆動軸１は図１に示すように第４気 筒（＃４）側のカムシャフト３内を貫通させる必要がなくなり、したがって、１ 気筒分だけ短尺化できる。

【００３６】 したがって、駆動軸１の短尺化により、捩り剛性の低下が防止され、吸気弁５ ，５の不整運動の発生が抑制されると共に、真直度加工や同軸度加工が容易にな る。尚、制御機構４の各構成部品の寸法や大きさは、変更しないので、その剛性 や強度等が十分に確保されていることは云うまでもない。

【００３７】 また、駆動軸１は、１番ジャーナル６以外の部位はスリーブ１５を介してカム シャフト３のカム軸受１０，１１によって間接的に軸受されるようになっている 。

【００３８】 また、ピン２２，２３は平面部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂが係合溝２０ ，２１の対向内面２０ａ，２０ｂ、２１ａ，２１ｂに常時面接触状態に当接して いるため、面圧が低下して摩耗等の発生が防止される。

【００３９】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案に係る吸排気弁駆動制御装置によれば、 駆動軸に対する環状ディスクの偏心揺動を得て機関運転状態に応じた高精度なバ ルブタイミング制御が可能になることは勿論のこと、スリーブを１番ジャーナル の嵌合溝に嵌合させて１番ジャーナルの一部として構成したため、スリーブの実 質的な短尺化により環状ディスク等の制御機構を１番ジャーナルと第１気筒との 間に配置することが可能になる。この結果、駆動軸を１気筒分だけ短尺化するこ とができ、駆動軸の捩り剛性の低下が防止される。したがって、吸排気弁の不整 運動の発生が防止されると共に、駆動軸の真直度加工や同軸度加工が容易になる 。

【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】本実施例の要部を示す平面図。

【図３】図１のＡ矢視図。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図。

【図５】図２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】先願に係る吸排気弁駆動制御装置の断面図。

【符号の説明】

１…駆動軸 ２…スプロケット（従動部材） ３…カムシャフト ４…制御機構 ５…吸気弁 ６…１番ジャーナル ７…シリンダヘッド １０，１１…カム １４…第１フランジ部 １５…スリーブ １６…第２フランジ部 １７…環状ディスク ２０，２１…係合溝 ２２，２３…ピン ２５…嵌合溝

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 多気筒機関のクランク軸から従動部材を
   介して回転力が伝達される駆動軸と、該駆動軸の同軸上
   に相対回転可能に配設され、かつ外周面で吸排気弁を駆
   動するカムと、該カムの一端部に有するフランジ部に対
   向配置され、かつ前記駆動軸の外周にスリーブを介して
   連結固定されたフランジ部と、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、前記従動部材から回転力を直接的
   に受ける駆動軸の１番ジャーナルの外周面に、円筒状の
   嵌合溝を形成すると共に、該嵌合溝に前記スリーブを嵌
   合固定したことを特徴とする内燃機関の吸排気弁駆動制
   御装置。