JPH0734828A - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カムシャフトの揺動による振れ回りを防止し
て、常時円滑な回転を得ると共に、打音や摩耗等の発生
を防止する。 【構成】 駆動軸２１と複数のカムシャフト２２との対
向する第１，第２フランジ部２７，３２間に介装され
て、揺動自在なディスクハウジング３５と、該ディスク
ハウジング３５の揺動に伴い駆動軸２１の軸心Ｘに対し
て中心が偏心して駆動軸２１に対するカムシャフト２２
の角速度を変化させる環状ディスク２９とを備えてい
る。前記各カムシャフト２２の上端部を支持する第１カ
ムブラケット５２を一端側の第２カム２６ｂの近傍に配
置すると共に、第２カムブラケット５３を他端側の第１
フランジ部２７に接近配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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７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
プロケットを介して回転駆動する中空状の駆動軸１と、
該駆動軸１の外周同軸上に相対回転自在に設けられ、か
つ各気筒毎に分割された複数のカムシャフト２と、該各
カムシャフト２の分割端部間に設けられた制御機構３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、スプロケット側の図外の１番ジャーナルがシリ
ンダヘッド７の上端部に設けられたカム軸受に回転自在
に支持されている。

【０００５】前記各カムシャフト２は、夫々外周に１気
筒当たり２つの吸気弁４，４をバルブリフター４ａ，４
ａを介してバルブスプリング５のばね力に抗して開作動
させる２個のカム６ａ，６ｂを一体に有していると共
に、シリンダヘッド７上の一対のカム軸受用のブラケッ
ト８，９によって回転自在に支持されている。

【０００６】前記制御機構３は、各カムシャフト２の一
端部に一体に設けられた円環状の第１フランジ部１０
と、駆動軸１の所定外周位置に連結ピン１１によりスリ
ーブ１２を介して固定されて、前記第１フランジ部１０
に対向する円環状の第２フランジ部１３と、両フランジ
部１０，１３間に介装されて駆動軸１の軸心Ｘから略径
方向へ揺動自在に設けられた略円環状のディスクハウジ
ング１４と、該ディスクハウジング１４の内周に有する
大径な支持孔１４ａ内にプレーンベアリング１５を介し
て回転自在に保持された円環状のディスク１６とを備え
ている。また、前記ディスクハウジング１４は、直径方
向の一端部がシリンダヘッド７の上端部に固定された図
外の支軸によって回転自在に支持されていると共に、他
端部が駆動機構により揺動するようになっている。更
に、第１，第２フランジ部１０，１３の外周部には、互
いに１８０°位置に細長い係合溝１７，１８が半径方向
に沿って形成されている。一方、ディスク１６の両側面
には、互いに反対方向に突出して前記各係合溝１７，１
８に係合するピン１９，２０が突設されている。

【０００７】そして、例えば機関の高回転時には、ディ
スクハウジング１４が揺動せずに、ディスク１６の中心
が駆動軸１の軸心Ｘに合致する一方、機関の低回転時に
は、図外の駆動機構によりディスクハウジング１４が揺
動し、ディスク１６を駆動軸１の軸心Ｘに対して偏心動
させる。

【０００８】即ち、例えば機関高回転時には、ディスク
１６の中心が駆動軸１の軸心Ｘに合致して、駆動軸１と
カムシャフト２との回転位相差が生じない。したがっ
て、駆動軸１の回転に伴い制御機構３を介してカムシャ
フト２が駆動軸１と同期回転し、カム６ａ，６ｂによる
弁の作動角が図８Ｂの実線で示すように大きくなり、開
弁時期が早くなる共に、閉弁時期が遅くなるため、吸気
慣性力を利用した吸気充填効率が向上する。

【０００９】一方、低回転域では、駆動機構によりディ
スクハウジング１４を介してディスク１６の中心が駆動
軸１の軸心Ｘから偏心する。このため、各ピン１９，２
０が各係合溝１７，１８の内周面に沿って径方向に摺動
し、一方側ピン２０が駆動軸１の軸心Ｘに接近し、他方
側ピン１９は軸心Ｘから離れる関係になる。したがっ
て、この場合は、ディスク１６は、駆動軸１に対して角
速度が大きくなり、ディスク１６に対し、カムシャフト
２の角速度も大きくなる。このため、カムシャフト２
は、駆動軸１に対して２重に増速された状態になる。

【００１０】したがって、駆動軸１とカムシャフト２の
回転位相差が図８Ａの破線で示すように変化し、カムシ
ャフト２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１，２が等速になるまで進み、や
がてカムシャフト２の角速度が相対的に小さくなると、
回転位相は両者１，２が等速になるまで遅くなる。そし
て、図８Ａ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が存在し、同図Ａの回転位相の変化で
は、弁の作動角が図８Ｂの破線で示すようにＰ点よりも
前の開弁時期が遅れ、Ｐ点より後の閉弁時期が進み、全
体に小さく制御される。したがって、吸排気弁のバルブ
オーバラップが小さくなり、燃焼室の残留ガスが減少
し、安定した燃焼により燃費の向上が図れる。また、早
い閉弁時期制御により吸気充填効率が向上し、低速トル
クを高めることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記各カム
シャフト２は、前述のように駆動軸１から回転力が環状
ディスク１６等を経てピン１９からカムシャフト２の軸
心から径方向へ離れた位置にある係合溝１０の対向内面
から伝達されるため、カムシャフト２には第１フランジ
部１０側から径方向の力が作用する一方、カムシャフト
２の回転に伴い各カム６ａ，６ｂで吸気弁４，４を押し
下げて開弁するときに、バルブスプリング５，５のばね
反力がカムシャフト２の径方向に作用する。このため、
カムシャフト２には、第１フランジ部１０からの径方向
の力とバルブスプリング５，５のばね力反力による径方
向の力の合成力が作用する。

【００１２】然し乍ら、前記先願に係る装置にあって
は、前記カムシャフト２を支持する両カムブラケット
８，９が、第１フランジ部１０と一方側カム６ｂとの間
の略中央位置と、該一方側カム６ｂと他方側カム６ａと
の間の略中央位置に配置されている。このため、前述の
カムシャフト２に作用する径方向の合成力を確実に支持
することができず、回転中に該カムシャフト２が揺動し
て、所謂振れ回りを起こしてしまい、円滑な回転が阻害
されるばかりか、該カムシャフト２とカムブラケット
８，９との間で片当たりによる打音や摩耗等が発生する
惧れがある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記先願に係
る装置の問題点に鑑みて案出されたもので、機関によっ
て回転駆動する駆動軸と、該駆動軸の外周に相対回転自
在に設けられ、かつ外周面にバルブスプリングのばね力
に抗して吸排気弁を開作動させるカムを一体に有する複
数のカムシャフトと、該各カムシャフトの上端外周を回
転自在に支持する少なくとも一対のカムブラケットと、
前記各カムシャフトの一端部に夫々設けられた第１フラ
ンジ部と、該第１フランジ部に対向配置され、かつ前記
駆動軸に固定された第２フランジ部と、該両フランジ部
間に配設され、かつ前記駆動軸とカムシャフトとを前記
各フランジ部を介して連繋しつつ、中心が駆動軸の軸心
から偏心動可能なディスクとを備えた吸排気弁駆動制御
装置において、前記一方側のカムブラケットを、カムシ
ャフトの一端側に配置すると共に、他方側のカムブラケ
ットを第１フランジ部の内端面に近接配置したことを特
徴としている。

【００１４】

【作用】一対のカムブラケットによってカムシャフトの
両端側を支持しているため、回転中におけるカムシャフ
トに第１フランジ部からの径方向の力とバルブスプリン
グのばね反力による径方向の力を確実に支持し、該カム
シャフトの径方向の揺動が防止される。特に、第１フラ
ンジ部側が径方向へ揺動しようとすると、他方側カムブ
ラケットの一側面が第１フランジ部の一端面に当接支持
するため、カムシャフトの揺動が確実に規制されて、振
れ回りが防止される。

【００１５】

【実施例】図１〜図６は本発明に係る吸排気弁駆動制御
装置を４気筒の内燃機関の吸気側に適用した一実施例を
示し、図中２１は機関のクランク軸からスプロケット５
５を介して回転力が伝達される駆動軸、２２は該駆動軸
２１の外周に相対回転可能に配置され、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。

【００１６】前記カムシャフト２２は、長手方向の所定
位置で各気筒毎に軸直角方向から４分割されており、内
部軸方向に形成された挿通孔２２ａ内に駆動軸２１が挿
通している一方、図外のシリンダヘッド７上端部に有す
る後述の第１，第２カムブラケット５２，５３に回転自
在に支持されている。また、図３に示すように外周の所
定位置に１気筒当たり２つの吸気弁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
開作動させる一対のカム２６ａ，２６ｂ…が一体に設け
られている。

【００１７】また、各カムシャフト２２の一方側の分割
端部に第１フランジ部２７が一体に固定されており、こ
の第１フランジ部２７は、図４にも示すように内周側か
ら半径方向に沿った細長い矩形状の第１係合溝３０が形
成されており、また、その外端面の円周方向に後述の環
状ディスク２９の一端面に摺接する突起面２７ａが一体
に設けられている。

【００１８】また、各カムシャフト２２の第１フランジ
部２７と、該第１フランジ部２７に対向する他方のカム
シャフト２２端部との間に、スリーブ２８と環状ディス
ク２９が配置されている。

【００１９】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３１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の他端部には、第１フランジ部２７と
対向する第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、前記第１係合溝３０と１８
０°の回転位置に半径方向に沿った細長い矩形状の第２
係合溝３３が形成されており、また外端面には環状ディ
スク３３ａの他側面に摺接する突起面３２ａが一体に設
けられている。

【００２０】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、外周部が環状ベアリング３４を
介してディスクハウジング３５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
れた保持孔には、各係合溝３０，３３に係入する一対の
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、基部が保持孔内に回転自在に支持されていると共
に、各先端部の両側縁に図４及び図５に示すように前記
各係合溝３０，３３の対向内面３０ａ，３０ｂ、３３
ａ，３３ｂと当接する２面巾状の平面部３６ａ，３６
ｂ、３７ａ，３７ｂが形成されている。

【００２１】前記ディスクハウジング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３
８を支点として図３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３５
ｂが半径方向に沿って突設されている。また、このディ
スクハウジング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。

【００２２】前記駆動機構３９は、図３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及びプランジャ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４４とを備えている。

【００２３】前記第２シリンダ４１内に設けられたプラ
ンジャ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。

【００２４】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４
７とドレン通路５１を連通するようになっている。

【００２５】そして、前記第１カムブラケット５２は、
図１及び図２に示すようにカムシャフト２２の一端側、
つまり第２カム２６ｂの側部近傍に配設されている一
方、第２カムブラケット５３は、カムシャフト２２の他
端側に配設されている。即ち、この第２カムブラケット
５３は、外側面５３ａが第１フランジ部２７の内端面２
７ｂに十分に接近して配置され、該外側面５３ａと内端
面２７ｂとの間には、カムシャフト２２の円滑な回転を
確保するための微小隙間が形成されている。

【００２６】尚、図中５４は駆動軸２１の一番ジャーナ
ル２１ａを回転自在に支持する軸受ブラケットである。

【００２７】以下、本実施例の作用について説明する。

【００２８】機関高回転時には、斯かる運転状態を検出
したコントローラ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３，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３５ｂを押し上げる
ので、ディスクハウジング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、第２フランジ部３２側の係合溝３３とピン３
７，環状ディスク２９，ピン３６，第１フランジ部２７
側の係合溝３０を介してカムシャフト２２も同期回転す
る。したがって、吸気弁２３は、弁作動角が大きくなっ
て、閉弁時期が十分に遅くなる。この結果、吸気充填効
率が向上して高出力トルクが得られる。

【００２９】一方、機関低回転時には、コントローラ５
０から電磁切換弁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４０
ａ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のばね力でプランジャ
４３を介して後退移動する。これにより、ディスクハウ
ジング３５は、図３，図６の一点鎖線で示すようにプラ
ンジャ４３により押し下げられて枢支ピン３８を支点と
して下方へ揺動し、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、第２フランジ部
３２の係止溝３３とピン３７並びに第１フランジ部２７
の係止溝３０とピン３６との摺動位置が駆動軸２１の１
回転毎に往復移動し、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。

【００３０】即ち、一方のピン３７が係合溝３３内を摺
動して駆動軸２１の中心Ｘから離れ、他方のピン３６が
係合溝３０内を摺動して中心Ｘに接近すると、環状ディ
スク２９は駆動軸２１に対して角速度が大きくなり、カ
ムシャフト２２の角速度も大きくなる。したがって、カ
ムシャフト２２は、駆動軸２１に対して２重に増速され
た状態になる。この結果、カムシャフト２２及びカム２
６と駆動軸２１との回転位相差が変化する。したがっ
て、吸気弁２３は、そのバルブリフト特性がバルブリフ
トは一定のまま弁作動角（バルブタイミング）が小さく
なり、閉弁時期が十分に早くなる。このため、吸気充填
効率が向上して低速トルクが向上する。

【００３１】また、この実施例では、前述のように、カ
ムシャフト２２の回転中に第１フランジ部２７の第１係
合溝３０から伝達される回転駆動力による径方向の力
と、カム２６ａ，２６ｂのリフト時に発生するバルブス
プリング２４，２４のばね力による径方向の力との合成
力を、カムシャフト２２両端側の第１，第２カムブラケ
ット５２，５３によって支持するため、該カムシャフト
２２の揺動による振れ回りが防止される。特に、カムシ
ャフト２２の他端側（第１フランジ部２７側）が一端側
を支点として揺動しようとすると、第１フランジ部２７
の内端面２７ｂが第２ブラケット５３の一側面５３ａに
当接支持される。このため、カムシャフト２２は、両カ
ムブラケット５２，５３と第２カムブラケット５３によ
る第２フランジ部２７の３点により支持されるので、第
１フランジ部２７を介してカムシャフト２２他側側の揺
動が十分に抑制される。この結果、カムシャフト２２と
各カムブラケット５２，５３との片当たりによる打音や
摩耗等の発生を確実に防止することができる。

【００３２】また、第２カムブラケット５３により第２
フランジ部２７をも支持できるため、第２カムブラケッ
ト５３に直接支持されるカムジャーナル２２ａの軸方向
の巾寸法を十分に小さくすることが可能になり、この結
果、フリクションの低減が図れる。

【００３３】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、第１カムブラケット５２を第２カム
２６ｂ側へさらに接近して配設することも可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る吸排気弁駆動制御装置によれば、少なくとも一対の
カムブラケットによって各カムシャフトの両端部を支持
すると共に、一方側のカムブラケットを第１フランジ部
に近接配置したことにより、カムシャフトを３点で支持
する形になり、安定した支持状態が得られ、カムシャフ
トの揺動を確実に規制することができる。

【００３５】この結果、カムシャフトの揺動による振れ
回りが防止されて、該カムシャフトの常時円滑な回転が
得られると共に、カムブラケットとの打音や摩耗等の発
生が防止される。

【００３６】また、前記カムシャフトの揺動が防止され
ることにより、各カムジャーナルと各カムブラケットと
の巾寸法を可及的に小さくすることができるため、該両
者間のフリクションの低減化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部縦断面図。

【図２】本実施例の要部平面図。

【図３】図２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】本実施例の駆動機構を示す概略図。

【図７】先願に係る装置の要部縦断面図。

【図８】先願の装置における駆動軸とカムシャフトの回
転位相差及びバルブリフト特性を示す図。

【符号の説明】

２１…駆動軸 ２２…カムシャフト ２３…吸気弁 ２４…バルブスプリング ２６ａ，２６ｂ…カム ２７…第１フランジ部 ２７ｂ…内端面 ２９…環状ディスク ３２…第２フランジ部 ５２…第１カムブラケット ５３…第２カムブラケット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関によって回転駆動する駆動軸と、該
   駆動軸の外周に相対回転自在に設けられ、かつ外周面に
   バルブスプリングのばね力に抗して吸排気弁を開作動さ
   せるカムを一体に有する複数のカムシャフトと、該各カ
   ムシャフトの上端外周を回転自在に支持する少なくとも
   一対のカムブラケットと、前記各カムシャフトの一端部
   に夫々設けられた第１フランジ部と、該第１フランジ部
   に対向配置され、かつ前記駆動軸に固定された第２フラ
   ンジ部と、該両フランジ部間に配設され、かつ前記駆動
   軸とカムシャフトとを前記各フランジ部を介して連繋し
   つつ、中心が駆動軸の軸心から偏心動可能なディスクと
   を備えた吸排気弁駆動制御装置において、 前記一方側のカムブラケットを、カムシャフトの一端側
   に配置すると共に、他方側のカムブラケットを第１フラ
   ンジ部の内端面に近接配置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。