JPH0734830A - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディスクハウジングからベアリングの位置ず
れを防止して、バルブタイミング制御の安定化や組み付
け作業及び搬送作業能率の向上等を図る。 【構成】 駆動軸２１とカムシャフト２２との間に介装
されて、揺動自在に設けられたディスクハウジング３４
と、該ディスクハウジング３４の内周に有する支持孔３
４ａ内にニードルベアリング３５を介して回転自在に保
持され、ディスクハウジング３４の揺動に伴い駆動軸２
１の軸心Ｘから偏心動するディスク３６とを備えてい
る。前記ディスクハウジング３４の内周一側縁に一体に
設けられた保持片４２ａと該保持片４２ａを反対側に圧
入固定されたケース部４２ｂとによって、内部に前記ベ
アリング３５を収納保持するベアリングケース４２を構
成した。

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１０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力が伝達される中空状の駆動
軸１と、該駆動軸１の外周同軸上に相対回転自在に設け
られたカムシャフト２と、各気筒毎に分割された該カム
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６，６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、ディスク１６の両側面には、互いに反対方向に突出
して前記各フランジ部１０，１３の外周部径方向に沿っ
て形成された係合溝１７，１８に係合するピン１９，２
０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
と、各ピン１９，２０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１９が駆動軸１の軸
心Ｘに接近する場合は、他方側ピン２０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１
６は、駆動軸１に対して角速度が小さくなり、ディスク
１６に対し、カムシャフト２の角速度も小さくなる。こ
のため、カムシャフト２は、駆動軸１に対して２重に減
速された状態になる。

【０００８】各ピン１９，２０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２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６，６と駆動軸１の回転位
相差が変化し、吸気弁４，４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】

【発明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、ディスクハウジング１４とディス
ク１６との間に介装されたプレーンベアリング１５が、
単にディスクハウジング１４の内周一側縁に一体に有す
る支持片１４ｂによって支持されているだけである。こ
のため、ディスク１６は連続的な回転に伴い該回転振動
等に起因して徐々に図中右方向へ位置ずれを起こす惧れ
がある。この位置ずれが生じると、ディスク１６には偏
荷重が作用することになり、局部的な摩耗が発生してし
まう。

【００１１】特に、ディスク１６に支持片１４ｂ側から
カムシャフト２の軸方向（右方向）へサイドフォースが
作用すると、プレーンベアリング１５も容易に位置ずれ
を起こし、ディスク１６の円滑な軸受作用が阻害されて
しまう。

【００１２】しかも、ディスクハウジング１４にディス
ク１６及びプレーンベアリング１５を組み付けた状態で
搬送する場合などに、プレーンベアリング１５を下方に
向けると、ディスク１６とともにプレーンベアリング１
５もディスクハウジング１４の内周側において位置ずれ
を起こしてしまう惧れがある。この結果、斯かる搬送作
業や組み付け作業が煩雑になると共に、保守管理性が悪
化する。

【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
在に設けられて、外周面に吸排気弁を開作動させるカム
を有するカムシャフトと、前記駆動軸の外周に設けられ
たフランジ部とカムシャフトの端部に有するフランジ部
との間に介装されて、駆動軸の軸心に対して略径方向へ
揺動自在に設けられたディスクハウジングと、前記ディ
スクハウジングの内周にベアリングを介して回転自在に
保持され、かつ前記駆動軸とカムシャフトとに各フラン
ジ部を介して連繋しつつディスクハウジングの揺動に伴
い中心が駆動軸の軸心から偏心動するディスクとを備え
た吸排気弁駆動制御装置において、前記ディスクハウジ
ングの内周に、前記ベアリング全体を収納保持するベア
リングケースを設けたことを特徴としている。

【００１４】

【作用】前記構成の本発明によれば、ベアリングがベア
リングケース内に挾持状態に収納保持されるため、たと
えディスクの回転振動やディスクにカムシャフト軸方向
のサイドフォースが作用しても、ベアリングやディスク
の位置ずれが防止される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明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。

【００１６】即ち、図１〜図６は請求項１及び２の発明
に係る実施例を示し、図２の２１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、２２…は内部の各挿通孔２２ａ内に該駆動軸
２１が相対回転可能に嵌挿されて、該駆動軸２１の中心
Ｘと同軸上に配置された複数のカムシャフト、２３は駆
動軸２１とカムシャフト２２とを連繋する複数の制御機
構である。

【００１７】前記駆動軸２１は、軽量化を図るために内
部中空状に形成され、機関前端側の図外の１番ジャーナ
ルがシリンダヘッド２４の上端部に有する軸受に支持さ
れていると共に、１番ジャーナルの先端部にクランク軸
の駆動スプロケットからタイミングチェーンを介して回
転力が伝達される従動スプロケットが取り付けられてい
る。

【００１８】前記カムシャフト２２…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２４上の夫々一
対のカム軸受２５，２６によって回転自在に支持されて
いる。また、各カムシャフト２２…の外周の所定位置
に、図３に示すように吸気弁２７，２７をバルブスプリ
ング２８のばね力に抗してバルブリフター２９を介して
開作動させる夫々一対のカム３０，３０が一体に設けら
れている。

【００１９】前記各制御機構２３…は、各気筒間に夫々
配置され、夫々が各カムシャフト２２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３１と、駆動軸
１の所定外周にスリーブ３２を介して固定され、前記第
１フランジ部３１と対向する第２フランジ部３３と、該
両フランジ部３１，３３の間に揺動自在に介装された円
環状のディスクハウジング３４と、該ディスクハウジン
グ３４の内周の支持孔３４ａ内にベアリング３５を介し
て回転自在に保持されたディスク３６とを備えている。

【００２０】前記第１フランジ部３１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３７が形成されていると共に、その外側面の円周方向
にディスク３６の一側面に摺接する突起面３１ａが一体
に設けられている。一方、第２フランジ部３３は、スリ
ーブ３２の機関後端側に一体に設けられ、前記係合溝３
７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３８が形成されており、また、外側面にディ
スク３６の他側面に摺接する突起面３３ａが一体に設け
られている。

【００２１】前記各スリーブ３２は、段差小径な一端部
が各カムシャフト２２の他端部２２ｂの内部に回転自在
に挿入していると共に、駆動軸２１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３９によって駆動軸
２１に連結固定されている。

【００２２】前記ディスクハウジング３４は、図２及び
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３４ｂの挿通孔３４ｃに挿通した支軸４０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３４ｂと反対側の外周面にレバー部３４ｄが径
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３４は、レバー部３４ｄを介して駆動機構４１に
より揺動するようになっている。

【００２３】前記ベアリング３５は、図１に示すように
ローラ状のニードル型であって、全体がディスクハウジ
ング３４の内周に設けられたベアリングケース４２内に
収納保持されている。すなわち、ベアリングケース４２
は、ディスクハウジング３４の内周の一側縁に内方に突
出した保持片４２ａと、該保持片４２ａと反対側に配置
されたケース部４２ｂとによって構成されている。前記
保持片４２ａは、図１に示すようにディスクハウジング
３４と一体に形成されて、内方へ延出している。一方、
ケース部４２ｂは、断面略Ｌ字形を呈し、環状の基部４
２ｃの外径が支持孔３４ａの内径よりも若干大きく形成
されて、支持孔３４ａ内に圧入固定されていると共に、
一側片４２ｄが保持片４２ａと並行かつ同一の巾に設定
されている。

【００２４】前記ディスク３６は、図２，図３に示すよ
うに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、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３６
ａ，３６ｂに各係合溝３７，３８に係合する一対のピン
４３，４４が設けられている。この各ピン４３，４４
は、互いにカムシャフト２２軸方向へ逆向きに突出して
おり、基部が保持孔３６ａ，３６ｂ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３７，３８の対向内面３７ａ，３７
ｂ、３８ａ，３８ｂと当接する２面巾状の平面部４３
ａ，４３ｂ、４４ａ，４４ｂが形成されている。

【００２５】また、ディスク３６は、狭巾状の外周部３
６ｃが前記保持片４２ａと一側片４２ｄとの間に嵌入し
て、スラスト方向（カムシャフト軸方向）の自由な移動
が規制されている。

【００２６】前記駆動機構４１は、図３及び図６に示す
ようにシリンダヘッド２４の所定部位に対向して形成さ
れた第１，第２シリンダ４５，４６と、該各シリンダ４
５，４６内から出没自在に設けられて各先端縁で前記レ
バー部３４ｄの円弧状先端を上下方向から挾持する油圧
ピストン４７及びプランジャ４８と、前記第１シリンダ
４５内の受圧室４５ａに油圧を給排して油圧ピストン４
７を進退動させる油圧回路４９とを備えている。

【００２７】前記第２シリンダ４６内に設けられたプラ
ンジャ４８は、略有底円筒状に形成され、第２シリンダ
４６内に弾装されたコイルスプリング５０のばね力で進
出方向（レバー部方向）に付勢されている。

【００２８】前記油圧回路４９は、一端部がオイルパン
５２内に、他端部が受圧室４５ａに夫々連通した油通路
５１と、該油通路５１のオイルパン５２側に設けられた
オイルポンプ５３と、該オイルポンプ５３の下流側に設
けられた３ポート２位置型の電磁切換弁５４とから主と
して構成されている。前記電磁切換弁５４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５５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
５１全体を連通する一方、ＯＦＦ信号によって油通路５
１とドレン通路５６を連通するようになっている。

【００２９】以下、本実施例の作用について説明する。

【００３０】まず、コントローラ５５から電磁切換弁５
４にＯＮ信号が出力されると、オイルポンプ５３から油
通路５１に圧送された作動油はそのまま受圧室４５ａに
供給される。したがって、該受圧室４５ａの内圧上昇に
伴い油圧ピストン４７が図３，図６の実線で示すように
コイルスプリング５０のばね力に抗してレバー部３４ｄ
を押し下げるので、ディスクハウジング３４つまりディ
スク３６の回転中心Ｙと駆動軸１の軸心Ｘが合致する。
この場合は、ディスク３６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の中心とディスク３
６の中心Ｙも合致しているため、両者２１，２２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
伴い第２フランジ部３３が同期回転すると共に、第２フ
ランジ部３３の係合溝３８とピン４４からディスク３６
に回転力が伝達されて、第１フランジ部３１，ピン４３
及び係合溝３７を介してカムシャフト２２も同期回転す
る。

【００３１】次に、機関運転状態の変化に伴い電磁切換
弁５４にＯＦＦ信号が出力されて、油通路５１の上流側
を遮断すると共に、油通路５１の下流側とドレン通路５
６を連通する。このため、受圧室４５ａ内の作動油は、
油通路５１を逆流してドレン通路５６からオイルパン５
２内に戻され、したがって、受圧室４５ａの内圧低下に
伴い油圧ピストン４７がバルブスプリング２８及びコイ
ルスプリング５０のばね力でプランジャ４８を介して後
退移動する。これにより、ディスクハウジング３４は、
図２，図６の一点鎖線で示すようにプランジャ４８によ
り押し上げられて支軸４０を支点として上方へ揺動し、
ディスク３６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３３の係合溝３７とピ
ン４３並びに第１フランジ部３１の係合溝３７とピン４
３との摺動位置が駆動軸２１の１回転毎に移動し、ディ
スク３６の角速度が変化して不等角速度回転になる。

【００３２】即ち、例えば係合溝３８とピン４４の摺動
位置が駆動軸２１の中心Ｘに接近する場合は、係合溝３
７とピン４３の摺動位置が中心Ｘから離れる関係にな
る。この場合は、のディスク３６は、駆動軸２１に対し
て角速度が小さくなり、ディスク３６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。

【００３３】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４７によりレバー部３４ｄが押
し下げられディスク３６が図３，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３８とピン４４の摺動位置が駆動軸２１の中心Ｘから
離れ、係合溝３７とピン４３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２
１に対して２重に増速された状態になる。

【００３４】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３０，３０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２２３の位相差に応じて変化する。

【００３５】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２
１，２２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２７，２７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。

【００３６】しかも、この実施例では、前述のようにベ
アリング３５全体がベアリングケース４２内に収納保持
されているため、たとえディスク３６の連続的な回転に
伴う振動や、ディスク３６に対するスラスト方向のサイ
ドフォースが作用しても、ベアリング３５がディスクハ
ウジング３４から位置ずれすることなく確実に保持され
る。

【００３７】また、ディスク３６の外周部３６ｂも、ベ
アリングケース４２内に保持されているため、保持片４
２ａと一側片４２ｄとにより、スラスト方向への位置ず
れが防止されると共に、不用意な脱落も防止される。

【００３８】この結果、常時安定したバルブタイミング
制御が得られると共に、装置の組み付け後の搬送作業や
保守管理が容易になる。また、ベアリングケース４２に
よってディスク３６のスラスト方向への移動規制によ
り、該ディスク３６の所謂首振りが抑制されるため、ベ
アリング３５に対するディスク３６外周面の肩当たりに
よるフリクションの発生や打音及び摩耗等の発生が防止
される。

【００３９】また、ベアリング３５は、従来のようなプ
レーン型ではなく、ニードル型としたため、ディスク３
６の回転摩擦抵抗が一層低減し、常時円滑な回転作用が
得られると共に、駆動軸２１の軸心Ｘからも円滑な偏心
作動が得られる。この結果、駆動軸２１からカムシャフ
ト２２への回転力伝達効率が向上すると共に、弁の作動
角変換の応答性が向上する。

【００４０】図８は請求項１及び３の発明に係る実施例
を示し、ベアリングケース４２は、断面略コ字形に形成
され、環状の基部４２ｅが支持孔３４ａの内周面に圧入
固定されていると共に、該基部４２ｅの両側縁に保持片
４２ｆ，４２ｆが一体に有している。そして、ベアリン
グケース４２内にニードル型のベアリング３５が収納保
持されていると共に、ディスク３６の狭巾な外周部３６
ｃが保持片４２ｆ，４２ｆに挾持状態に嵌入されてい
る。

【００４１】したがって、この実施例によれば、前記実
施例と同様な作用効果が得られると共に、ベアリングケ
ース４２の一体化により、ディスクハウジング３４の支
持孔３４ａ内周面を平坦状に形成できるため、その製造
作業が容易になると共に、コストの低廉化が図れる。

【００４２】図９は請求項１及び４の発明に係る実施例
を示し、ベアリングケース４２をディスクハウジング３
４に一体に形成したものである。即ち、ディスクハウジ
ング３４を断面略コ字形に形成し、環状のディスクハウ
ジング本体の支持孔３４ａの両側縁に保持片４２ｇ，４
２ｇを一体に設けて、ディスクハウジング本体と両保持
片４２ｇ，４２ｇとによって、ベアリングケース４２を
構成したものである。また、このベアリングケース４２
内にニードル型のベアリング３５が収納保持されてい
る。

【００４３】したがって、この実施例も、第１実施例と
同様な作用効果が得られることは勿論のこと、ベアリン
グケース４２をディスクハウジング３４に一体に形成し
たため、その製造作業能率の向上とコストの低廉化が図
れる。

【００４４】尚、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、例えばベアリング３５をニードル型に代えて
ボール型とすることも可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、ディスクハウジングの内周に設けられたベアリ
ングケース内にベアリング全体を収納保持したため、デ
ィスクの回転に伴う振動やディスクのスラスト方向から
のサイドフォース等によるベアリングの位置ずれが防止
されると共に、不用意な脱落が防止される。

【００４６】また、ベアリングケースにベアリングが確
実に保持されることにより、装置の組み付け作業が容易
になると共に、該組み付け後における搬送作業も容易に
なる。また、ディスクとディスクハウジングがスラスト
方向に相対的にズレることや相対的に傾くことがなく、
ディスクの回転をスムーズにすることができ、偏荷重等
による局部摩耗を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２の発明に係る実施例の要部断面図。

【図２】本実施例の要部を示す縦断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】本実施例の第１フランジ部を示す正面図。

【図５】本実施例の第２フランジ部を示す正面図。

【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】請求項３の発明に係る実施例を示す要部断面
図。

【図９】請求項４の発明に係る実施例を示す要部断面
図。

【図１０】先願に係る吸排気弁駆動制御装置の断面図。

【符号の説明】

２１…駆動軸 ２２…カムシャフト ２７…吸気弁 ３０…カム ３１…第１フランジ部 ３３…第２フランジ部 ３４…ディスクハウジング ３４ａ…支持孔 ３５…ニードル型ベアリング ３６…ディスク ４２…ベアリングケース ４２ａ…保持片 ４２ｂ…ケース部

Claims (4)

【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て、外周面に吸
   排気弁を開作動させるカムを有するカムシャフトと、前
   記駆動軸の外周に設けられたフランジ部とカムシャフト
   の端部に有するフランジ部との間に介装されて、駆動軸
   の軸心に対して略径方向へ揺動自在に設けられたディス
   クハウジングと、前記ディスクハウジングの内周にベア
   リングを介して回転自在に保持され、かつ前記駆動軸と
   カムシャフトとに各フランジ部を介して連繋しつつディ
   スクハウジングの揺動に伴い中心が駆動軸の軸心から偏
   心動するディスクとを備えた吸排気弁駆動制御装置にお
   いて、 前記ディスクハウジングの内周に、前記ベアリング全体
   を収納保持するベアリングケースを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。
2. 【請求項２】 前記ベアリングケースを、ディスクハウ
   ジングの内周一側縁に一体に設けられた保持片と該保持
   片の反対側に圧入固定したケース部とにより構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸排気弁駆動
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記ベアリングケースを断面略コ字形に
   形成すると共に、該ベアリングケースの外周面を前記デ
   ィスクハウジングの内周面に固定したことを特徴とする
   請求項１記載の内燃機関の吸排気弁駆動制御装置
4. 【請求項４】 前記ベアリングケースを、ディスクハウ
   ジングの内周に一体に形成したことを特徴とする請求項
   １記載の内燃機関の吸排気弁駆動制御装置。