JPH0742516A - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 両フランジ部とディスクとの間の摩耗の発生
を防止して、打音の発生とバルブタイミング制御精度の
低下を防止する。 【構成】 駆動軸２１とカムシャフト２２との間に第
１，第２フランジ部２７，３２が介装された駆動軸２１
の略径方向に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の内周に回転自在に保持され
て、駆動軸２１の軸心Ｘから偏心して駆動軸２１とカム
シャフト２２との回転位相を変化させる環状ディスク２
９とを備えている。該環状ディスク２９と両フランジ部
２７，３２とを、両端部が連結ピン５２，５３及び枢支
ピン５８，５９に連結された一対の第１，第２リンク部
材５４，５５で連繋した。

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
れているが、その一つとして例えば実開昭５７−１９８
３０６号公報等に記載されているものが知られている。

【０００３】図１０及び図１１に基づいて概略を説明す
れば、図中２はカムシャフト１の外周に回転自在に設け
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。

【０００４】このディスク９は、両側の対向位置に前記
両Ｕ字溝６，８に係合するピン１０，１１が設けられて
いると共に、外周が制御環１２に回転自在に保持されて
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。また、制御環１２は、歯車環１４ａ及び歯車部１２
ｂ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。

【０００５】そして、例えば機関高回転時には、ディス
ク９の中心Ｐが図１０に示す位置に保持されて、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。これによっ
て、吸気弁１６の作動角が、大きく制御されて、開弁時
期が早くなると共に、閉弁時期が遅くなり、この結果、
吸気慣性力を利用した吸気充填効率が向上する。

【０００６】また、機関低回転時には、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Ｐ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に沿って各フランジ部
５，７を径方向に移動する。

【０００７】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。これによって、吸気弁１６の作動角が、
小さく制御されて、開弁時期が遅くなり、閉弁時期が早
くなって、吸排気弁のバルブオーバラップが小さくな
る。この結果、燃焼効率が向上し、低速トルクと燃費の
向上が図れる。

【０００８】

【発明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１０，１１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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来装置
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、該駆動軸の外周同軸上に相対回転自
在に設けられ、かつ外周に吸排気弁を作動させるカムを
一体に有するカムシャフトと、該カムシャフトの端部に
結合された第１フランジ部と、駆動軸の所定部位に結合
されて前記第１フランジ部と対向する第２フランジ部
と、該両フランジ部間に介装されて、駆動機構を介して
駆動軸の略径方向へ揺動自在なディスクハウジングと、
該ディスクハウジングの内周に回転自在に保持され、か
つ前記駆動軸とカムシャフトを前記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、前記両フランジ部とディスク
とを、夫々ピン孔と該ピン孔に挿通するピンを有するリ
ンク機構によって連結し、該リンク機構によりディスク
を両フランジ部に対して偏心回転可能に連繋したことを
特徴としている。

【００１０】

【作用】例えば機関高回転時などにおいて、駆動機構に
よりディスクハウジングが揺動せず所定の基準位置に保
持されると、ディスクもその中心が駆動軸の軸心と合致
する。したがって、カムシャフトは、両フランジ部及び
ディスク等を介して駆動軸に回転位相差なしで回転す
る。

【００１１】一方、機関低回転時には、駆動機構によっ
てディスクハウジングを介してディスクの中心が駆動軸
の軸心に対して偏心する。したがって、ディスクは、駆
動軸の回転駆動に伴い両リンク部材が各フランジ部と一
方のピンを中心に相対的に内外の反対方向へ揺動して、
第１，第２フランジ部に対して駆動軸の軸心を中心に偏
心回転する。このため、ディスクは駆動軸に対して角速
度が変化して、その角速度変化がカムシャフトに伝達さ
れる。したがって、駆動軸とカムシャフトとの回転位相
差が変化し、弁の作動角が小さく制御される。

【００１２】しかも、前述のような各フランジ部に対す
るディスクの偏心回転を、係合溝とピンとの摺動によっ
て行うのではなく、ピンを中心としたリンク機構の揺動
によって行うようにしたため、集中荷重の発生が防止さ
れて、摩耗や打音の発生が防止される。

【００１３】

【実施例】図１〜図３は本発明に係る吸排気弁駆動制御
装置を４気筒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。

【００１４】前記カムシャフト２２は、長手方向の軸直
角方向から各気筒毎に分割形成され、内部軸方向に駆動
軸２１の挿通孔２２ａが形成されていると共に、シリン
ダヘッド２０の上端部に有する１つのカムブラケット３
４に回転自在に支持されている。また、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２
４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２６が一体に設けられている共に、一
端部に図４にも示すような第１フランジ部２７が結合さ
れている。この第１フランジ部２７は、周方向の所定位
置に長尺な第１連結ピン５２が圧入する第１挿通孔２７
ａがカムシャフト２２軸方向に沿って貫通形成されてお
り、また外端面の円周方向に後述の環状ディスク２９の
一側面に摺接する突起面２７ｂが一体に設けられてい
る。

【００１５】更に、前記各カムシャフト２２，２２間に
は、スリーブ２８と環状ディスク２９が介装されてい
る。

【００１６】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、前記環状ディスク２９
を挾んで対向する第２フランジ部３２が結合されてい
る。この第２フランジ部３２は、前記第１挿通孔２７ａ
と対称位置つまり１８０°の回転位置に長尺な第２連結
ピン５３が圧入する第２挿通孔３２ａがカムシャフト２
２軸方向に沿って貫通形成されており、また、外端面の
円周方向に環状ディスク２９の他側面に摺接する突起面
３２ｂが一体に設けられている。

【００１７】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、外周部がディスクハウジング３
５の内周面に回転自在に保持されている。また、この環
状ディスク２９は、図１及び図２に示すように、両側面
の夫々１８０°位置に第１リンク部材５４と第２リンク
部材５５を収容する略円弧状の収容溝５６，５７が周方
向に沿って形成されている。更に、環状ディスク２９
は、該各収容溝５６，５７の一端部側に前記第１，第２
連結ピン５２，５３の一端部が回転自在に挿通支持され
る支持孔２９ａ，２９ｂがカムシャフト２２の軸方向に
沿って貫通形成されている一方、各収容溝５６，５７の
他端部側に短尺な第１，第２枢支ピン５８，５９の一端
部が回転自在に挿通支持される枢支孔２９ｃ，２９ｄが
貫通形成されている。

【００１８】前記第１，第２リンク部材５４，５５は、
図２及び図３に示すように各一端部が前記第１，第２連
結ピン５２，５３の軸方向中央位置に第１貫通孔５４
ａ，５５ａを介して回動自在に支持されている一方、各
他端部が前記枢支孔２９ｃ，２９ｄに枢支された第１、
第２枢支ピン５４，５５は、第１，第２連結ピン５２，
５３を中心に各他端部が相対的に内外方向へ揺動自在に
支持され、これによって、環状ディスク２９の偏心回動
を許容するようになっている。

【００１９】前記ディスクハウジング３５は、図１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を貫通した支軸３８を支点として図１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。

【００２０】前記駆動機構３９は、図１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３５ｂ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。

【００２１】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３５ｂ方向）に付勢されている。

【００２２】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。

【００２３】以下、本実施例の作用について説明する。

【００２４】例えば機関高回転時には、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１，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２２，２
９間の回転位相差も生じない。

【００２５】したがって、駆動軸２１の回転に伴い、ス
リーブ２８及び第１フランジ部２７が回転し、第１リン
ク部材５４，環状ディスク２９，第２リンク部材５５を
介して第１フランジ部２７及びカムシャフト２２が駆動
軸２１と同期回転する。依って、吸気弁２３は、カム２
６のプロフィールにしたがって開閉作動し、バルブリフ
ト特性が図９Ａの破線のように大作動角となり、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。

【００２６】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。

【００２７】これにより、ディスクハウジング３５は、
図１，図６の一点鎖線及び図７で示すようにレバー部３
５ｂがプランジャ４３により押し下げられて支軸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と偏心し、該偏心位置に保持され
る。

【００２８】このため、環状ディスク２９は、駆動軸２
１の回転駆動の伴い両リンク部材５４，５５の揺動を得
て各フランジ部２７，３２に摺接しつつ駆動軸の軸心Ｘ
を中心に偏心回転する。

【００２９】即ち、両リンク部材５４，５５は、図８に
示すように環状ディスク２９が前述のように駆動軸２１
の軸心Ｘに対して同心制御されている場合は、環状ディ
スク２９が駆動軸２１と同期回転するため、実線で示す
ようにいずれの回転位置においても何ら揺動せずに同一
位置に保持される。

【００３０】これに対して、前述のように環状ディスク
２９が偏心制御された場合は、破線で示すように駆動軸
２１の１回転毎に第１，第２連結ピン５２，５３を中心
に第１，第２枢支ピン５８，５９側が互いに駆動軸２１
の軸心Ｘ側へ接近あるいは軸心Ｘから離れる方向に揺動
する。

【００３１】具体的には、図７にも示すように第１枢支
ピン５８が軸心Ｘ側へ接近して第１リンク部材５４の他
端部が第１連結ピン５２を中心に内方向へ揺動すると、
反対側の第２枢支ピン５９の他端部が軸心Ｘから離れて
第２リンク部材５５の他端部が第２連結ピン５３を中心
に外方向へ相対的に揺動する。これによって、環状ディ
スク２９は、第１リンク部材５４側の角速度が遅く（小
さく）なり、第２リンク部材５５側の角速度が早く（大
きく）なる。したがって、カムシャフト２２は、カム２
６の一部つまりカム山の角速度が大きくなり、駆動軸２
１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２６と駆動軸２１との回転位相
差は、図９Ｂに示すように変化し、またその回転速度比
も図９Ｃに示すように変化する。したがって、吸気弁２
３は、そのバルブリフト特性が図９Ａの実線で示すよう
にバルブリフトは一定のまま弁作動角が小さくなり、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。

【００３２】このように、本実施例では、環状ディスク
２９の同心−偏心制御によって吸気弁の作動角を精度良
く可変制御することができるため、高回転時の高出力化
と低回転時における燃費の向上及び低速トルク向上が図
れる。

【００３３】しかも、各フランジ部２７，３２に対する
環状ディスク２９の偏心回転を、従来のように係合溝と
ピンとの摺動によって行うのではなく、連結ピン５２，
５３や枢支ピン５８，５９を介して各リンク部材５４，
５５の相対的な内外方の揺動によって行うようにしたた
め、集中荷重の発生が防止されて、環状ディスク２９と
各リンク部材５４，５５間等の摩耗や打音の発生が防止
される。

【００３４】また、枢支ピン５８，５９が、両フランジ
部２７，３２間に保持され、また各リンク部材５４，５
５が各収容溝５６，５７内にコンパクトに収容されてい
るため、各構成部品の組み立て作業が容易になると共
に、装置の大型化が防止される。

【００３５】更に、各カムシャフト２２は第１フランジ
部２７側の内周に形成されたインナジャーナル２２ａと
スリーブ２８側のインナジャーナル２２ｂとによっ駆動
軸２１に支持されているため、その間の１つのアウター
ジャーナル２２ｃのみをブラケット３４で支持すれば良
いため、全体のフリクションの増加が十分に抑制され
る。

【００３６】

【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、両フランジ部とディスクとを、夫々ピン孔及び
ピンを介して複数のリンク部材によって連結し、該各リ
ンク部材によりディスクを両フランジ部に対して偏心回
転可能に連繋したため、前記ピン孔とピンとの集中荷重
の発生が防止される。この結果、摩耗の発生がなくな
り、隙間の形成による打音等の発生も防止されると共
に、バルブタイミングの制御精度の低下も防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図２のＡ−Ａ線断面
図。

【図２】図１のＥ−Ｅ線断面図。

【図３】本実施例の要部平面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【図５】図３のＣ−Ｃ線断面図。

【図６】本実施例に供される駆動機構を示す概略図。

【図７】ディスクの偏心状態を示す図２のＡ−Ａ線断面
図。

【図８】本実施例に供されるリンク部材の作動説明図。

【図９】Ａは本実施例のバルブリフト特性図、Ｂは駆動
軸とカムシャフトの回転位相差特性図、Ｃは同回転角速
度比の特性図。

【図１０】従来の装置を示す要部断面図。

【図１１】図１０のＤ−Ｄ線断面図。

【符号の説明】

２１…駆動軸 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 ３２…第２フランジ部 ３５…ディスクハウジング ３９…駆動機構 ５２，５３…第１，第２連結ピン ５４，５５…第１，第２リンク部材 ５８，５９…第１，第２枢支ピン

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
   駆動軸の外周同軸上に相対回転自在に設けられ、かつ外
   周に吸排気弁を作動させるカムを一体に有するカムシャ
   フトと、該カムシャフトの端部に結合された第１フラン
   ジ部と、駆動軸の所定部位に結合されて、前記第１フラ
   ンジ部と対向する第２フランジ部と、該両フランジ部間
   に介装されて、駆動機構を介して駆動軸の略径方向へ揺
   動自在なディスクハウジングと、該ディスクハウジング
   の内周に回転自在に保持され、かつ前記駆動軸とカムシ
   ャフトを前記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
   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、前記両フランジ部とディスクとを、夫々ピン孔と該
   ピン孔に挿通するピンを有するリンク機構によって連結
   し、該リンク機構によりディスクを両フランジ部に対し
   て偏心回転可能に連繋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。