JPH11107724A - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環状ディスク１７外周面を強制潤滑し、焼き
付きを防止する。 【解決手段】 機関と同期回転する駆動軸１の外周に、
気筒毎に分割した円筒状カムシャフト１１が配設され、
両者を連動させる環状ディスク１７の偏心位置に応じて
カムシャフト１１が不等速回転する。環状ディスク１７
は制御ハウジング１８に嵌合して回転自在に保持され
る。制御ハウジング１８は偏心ブッシュを介して揺動可
能に支持され、制御シャフト２６の偏心カム２９によっ
て偏心動作する。駆動軸１内部の潤滑油通路２から油孔
８および環状油路９を通して環状ディスク１７内周に導
入された潤滑油は、環状ディスク１７の半径方向の油溝
１０を通して外周面に供給される。この潤滑油の一部
は、さらに偏心カム２９および偏心ブッシュの嵌合面に
供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、駆動軸外周に配
置した円筒状カムシャフトを、駆動軸に対し不等速回転
させることで、内燃機関の運転状態に応じて吸気弁・排
気弁の開閉時期や作動角を可変制御する吸排気弁駆動制
御装置に関し、特に、各気筒毎に設けられる環状ディス
クの潤滑機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸気弁・排気弁の開閉時期や作動角を可
変制御する装置は、従来から種々の形式のものが提供さ
れているが、その一つとして例えば実開昭５７−１９８
３０６号公報や特開平６−１８５３２１号公報に記載さ
れているように、不等速軸継手の原理を応用したものが
知られている。これは、機関の回転に同期して回転する
駆動軸の外周に、各気筒毎に分割した円筒状のカムシャ
フトを設け、かつ該カムシャフトの端部のフランジ部と
駆動軸側のフランジ部とにそれぞれ半径方向に沿った係
合溝を形成するとともに、両フランジ部間に介在する環
状ディスクに各係合溝に係合する一対のピンを設けた構
成であって、上記環状ディスクを制御ハウジングでもっ
て回転自在に保持するとともに、該制御ハウジングを介
して環状ディスクをカムシャフトに対し偏心させること
ができるようにしてあり、その偏心量を制御することに
より、バルブリフト特性が変化するようになっている。

【０００３】また、上記特開平６−１８５３２１号公報
には、制御ハウジングを軸直角方向に移動させるため
に、偏心カムを用いた構成が開示されている。すなわ
ち、制御ハウジングが支軸により揺動可能に支持されて
いるとともに、該制御ハウジングに円形のカム嵌合孔が
開口形成されており、制御シャフトに形成された偏心カ
ムがこのカム嵌合孔に回転可能に嵌合している。そし
て、制御シャフトの回転位置をアクチュエータにより制
御することにより、制御ハウジングを移動させる構成と
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような形式の吸
排気弁駆動制御装置においては、制御ハウジングに回転
自在に嵌合保持される環状ディスクの嵌合面の潤滑が重
要な課題となる。特に、環状ディスクは、バルブスプリ
ング反力が作用しつつ高速回転するので、その焼き付き
を確実に防止するように強制潤滑する必要がある。

【０００５】また、制御ハウジングを偏心移動させるた
めの偏心カムについても、同じく強制潤滑することが望
ましい。

【０００６】この発明は、環状ディスクを偏心させるこ
とによりバルブリフト特性を変化させるようにした内燃
機関の吸排気弁駆動制御装置において、簡単な構成で環
状ディスク外周面を確実に強制潤滑することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、機関の回転に
同期して回転する駆動軸と、この駆動軸の外周に相対回
転可能に設けられ、かつ各気筒毎に分割されているとと
もに、それぞれが吸排気弁を駆動するカムを外周に有す
る円筒状のカムシャフトと、このカムシャフトの一端部
に設けられた第１フランジ部と、上記第１フランジ部に
それぞれ対向するように上記駆動軸側に設けられた第２
フランジ部と、上記両フランジ部の間にそれぞれ配設さ
れた環状ディスクと、この環状ディスクと両フランジ部
との間で互いの偏心を許容しつつ回転運動を伝達するた
めの半径方向に沿った各一対の係合溝および該係合溝に
係合する各一対のピンと、上記環状ディスクを回転自在
に保持する制御ハウジングと、上記制御ハウジングを機
関の運転条件に応じて揺動させる駆動機構と、を備えて
なる内燃機関の吸排気弁駆動制御装置において、上記環
状ディスク内周に駆動軸内部の潤滑油通路を介して潤滑
油を導入するとともに、環状ディスクの内周面から外周
面に至る油溝を、環状ディスクの端面に半径方向に沿っ
て形成したことをことを特徴としている。

【０００８】この構成においては、制御ハウジングが機
関運転条件に応じて揺動すると、環状ディスクが駆動軸
の中心に対し偏心動作し、バルブリフト特性が変化す
る。

【０００９】ここで、駆動軸内部の潤滑油通路を介して
環状ディスク内周に導入された潤滑油は、遠心力により
外周側に向かおうとするので、環状ディスクに形成され
た油溝を介して該環状ディスク外周面に供給され、これ
によって、環状ディスクと制御ハウジングとの間が確実
に潤滑される。

【００１０】請求項２においては、上記駆動機構とし
て、上記制御ハウジングにそれぞれ開口形成された円形
のカム嵌合孔およびブッシュ嵌合孔と、外周面が上記制
御ハウジングのブッシュ嵌合孔に回転可能に嵌合し、上
記制御ハウジングを軸直角方向に沿って移動可能に支持
する偏心ブッシュと、上記制御ハウジングのカム嵌合孔
に回転可能に嵌合し、その回転によって上記制御ハウジ
ングを軸直角方向に沿って移動させる偏心カムと、を備
えている。

【００１１】この構成においては、制御ハウジングが上
記偏心ブッシュを介して揺動可能に支持されており、偏
心カムが回転すると、そのカム作用によって制御ハウジ
ングがカムシャフトの軸直角方向に沿って移動する。こ
れにより、環状ディスクが駆動軸の中心に対し偏心動作
し、バルブリフト特性が変化する。

【００１２】請求項３においては、上記油溝が、上記の
一対のピンの中心を結ぶ線に対し直交する方向から、環
状ディスク回転逆方向に僅かに偏った位置に配置されて
いる。すなわち、環状ディスクに作用する荷重は、一対
のピンの中心を結ぶ線に対し略直交する方向に沿って作
用する。そのため、この方向に向かって油路を設けれ
ば、制御ハウジングと環状ディスクとが強く接する荷重
点に、潤滑油が供給される。しかし上記の線に直交する
方向に油路を設けると、荷重点に確実に潤滑油を導ける
反面、荷重により接触面間のクリアランスが縮小してい
るため、供給油量が少なくなる傾向がある。この請求項
３の構成では、クリアランスが比較的大きな部分に多量
の潤滑油を供給でき、かつ環状ディスクの回転に伴っ
て、その潤滑油が直ちに荷重点に導かれる。

【００１３】また請求項４の発明は、上記駆動軸内部の
潤滑油通路から該駆動軸外周面に至る油孔が、駆動軸に
嵌合したカムシャフトにより覆われる位置に形成されて
いるとともに、この油孔の位置から第１フランジ部側の
端面に至る範囲でカムシャフト内周面を大径あるいは駆
動軸外周面を小径にすることにより、上記油孔から環状
ディスク内周に潤滑油を導く環状油路が形成されている
ことを特徴としている。すなわち、駆動軸内部の潤滑油
通路に圧送された潤滑油は、駆動軸の油孔ならびに該駆
動軸とカムシャフトとの間の環状油路を介して、環状デ
ィスク内周に導かれ、ここから環状ディスク外周面に供
給される。

【００１４】また請求項５においては、環状ディスクが
嵌合する開口部内周面から上記駆動機構との接触面に至
る油孔が制御ハウジングに形成されている。従って、環
状ディスクの外周面に供給された潤滑油の一部が、さら
にカム嵌合孔等に供給され、駆動機構との間を潤滑す
る。

【００１５】さらに請求項６においては、環状ディスク
が嵌合する開口部内周面から揺動支点部に至る油孔が制
御ハウジングに形成されている。従って、環状ディスク
の外周面に供給された潤滑油の一部が、さらにブッシュ
嵌合孔等の揺動支点部に供給され、その間を潤滑する。

【００１６】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の吸排気弁駆動制
御装置によれば、高速回転する環状ディスク外周面と制
御ハウジングとの間を、潤滑油の供給によって確実に強
制潤滑することができ、環状ディスクの焼き付きを防止
できる。

【００１７】また請求項３の構成によれば、荷重点に向
けて直接油路を設ける場合に比べて、供給油量を多くで
き、かつ供給した潤滑油を速やかに荷重点に導くことが
できる。

【００１８】また請求項４の構成によれば、駆動軸内部
の潤滑油通路から駆動軸外周の環状油路を介して、環状
ディスク内周に確実に潤滑油を案内することができる。

【００１９】さらに、請求項５あるいは請求項６の構成
によれば、別の潤滑油系統を設けることなく、偏心カム
や偏心ブッシュ等の駆動機構との間を強制潤滑すること
ができ、フリクションロスの低減ならびにバルブリフト
特性の制御応答性の向上が図れる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る吸排気弁駆
動制御装置の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明
する。

【００２１】図１は、この発明に係る吸排気弁駆動制御
装置の要部を示す断面図、図２は、同じく要部の斜視図
である。

【００２２】図１，図２に示すように、シリンダヘッド
の上部に、全気筒に亙って連続した駆動軸１が配設され
ている。この駆動軸１は、内部に潤滑油通路２が形成さ
れた中空状のものであって、図２において左側となる一
端に図示せぬスプロケットが取り付けられ、タイミング
チェーンを介してクランクシャフトに連動している。そ
して、この駆動軸１の外周には、各気筒毎に分割された
カムシャフト１１が相対回転可能に嵌合しており、各カ
ムシャフト１１の端部に、第１フランジ部１２が設けら
れている。各カムシャフト１１は、例えば吸気弁３を駆
動する一対のカム１１ａを有し、かつその一対のカム１
１ａの中間のジャーナル部１１ｂが、シリンダヘッド側
の隔壁状をなすカムブラケット取付部１４に凹設した半
円形軸受面とカムブラケット１３との間で回転自在に支
持されている。上記カムブラケット取付部１４には、シ
リンダヘッド内部のオイルギャラリに連通する潤滑油供
給通路４が開口しており、カムシャフト１１のジャーナ
ル部１１ｂに形成した油孔５および駆動軸１に形成した
油孔６を介して、上記潤滑油供給通路４から駆動軸１内
部の潤滑油通路２に潤滑油が導入されるようになってい
る。

【００２３】また、駆動軸１には、短いスリーブ１５が
固定されており、各スリーブ１５の端部に、それぞれ上
記第１フランジ部１２と対向するように、第２フランジ
部１６が形成されている。両フランジ部１２，１６の間
には、円環状をなす環状ディスク１７が介装されてお
り、この環状ディスク１７は、制御ハウジング１８の円
形の開口部１８ａ内に回転自在に嵌合保持されている。
具体的には、制御ハウジング１８の開口部１８ａ内周面
は単純な円筒面をなし、ここに、環状ディスク１７の外
周面が回転自在に嵌合している。

【００２４】上記第１フランジ部１２および第２フラン
ジ部１６には、それぞれ半径方向に沿った係合溝１９，
２０が形成されている。両係合溝１９，２０は、互いに
１８０゜異なる位置に配置されている。そして、環状デ
ィスク１７には、互いに１８０゜異なる位置にそれぞれ
保持孔が貫通形成されているとともに、それぞれに、第
１ピン２３，第２ピン２４が回転可能に嵌合している。
これらのピン２３，２４は、互いに逆向きに突出してお
り、第１ピン２３の先端部が第１フランジ部１２の係合
溝１９に摺動可能に係合しているとともに、第２ピン２
４の先端部が第２フランジ部１６の係合溝２０に摺動可
能に係合している。なお、係合溝１９，２０に摺接する
各ピン２３，２４の先端部の側面は、平行な一対の平面
に加工されている。

【００２５】上記のような偏心型の可変動弁機構自体
は、例えば前述した特開平６−１８５３２１号公報等に
おいて公知の構成であるので、その詳細な説明は省略す
るが、環状ディスク１７が駆動軸１の中心に対し同心位
置にあれば、各カムシャフト１１は駆動軸１に対し等速
回転し、図４（Ａ）の実線のように、カム１１ａのプロ
フィールに沿ったバルブリフト特性が得られる。また環
状ディスク１７が駆動軸１の中心に対し偏心すると、一
種の不等速軸継手となり、図４（Ｂ）に一点鎖線で例示
するように、各カムシャフト１１が駆動軸１に対し不等
速回転する。これにより、図４（Ａ）に一点鎖線で例示
するように、バルブリフト特性およびバルブ作動角が変
化する。

【００２６】上記環状ディスク１７を保持する制御ハウ
ジング１８は、駆動軸１と直交する面に沿った板状をな
しており、駆動軸１に平行に配置された固定シャフト２
５および制御シャフト２６によって軸直角方向に沿って
移動可能なように支持されている。すなわち、図３に示
すように、制御ハウジング１８の開口部１８ａの上部
に、円形をなすカム嵌合孔２７が、開口部１８ａの側部
に同じく円形をなすブッシュ嵌合孔２８が、それぞれ開
口形成されており、カム嵌合孔２７に制御シャフト２６
が、ブッシュ嵌合孔２８に固定シャフト２５がそれぞれ
挿通されている。そして、制御シャフト２６には、円形
の偏心カム２９が各気筒毎に固設されており、この偏心
カム２９の外周面が上記カム嵌合孔２７に摺動可能に嵌
合している。また、固定シャフト２５とブッシュ嵌合孔
２８との間には、偏心ブッシュ３０が介装されている。
この偏心ブッシュ３０は、互いに真円形をなす外周面と
内周面とが偏心しているものであって、その内周面が固
定シャフト２５に回転可能に嵌合し、かつ外周面が上記
ブッシュ嵌合孔２８に回転可能に嵌合している。従っ
て、偏心カム２９を備えた制御シャフト２６が回転する
と、制御ハウジング１８が図３の上下に揺動し、図３
（Ｂ）のように環状ディスク１７の中心が駆動軸１およ
びカムシャフト１１の中心から偏心するようになってい
る。

【００２７】なお、図３に示すように、上記カム嵌合孔
２７の中心を含む分割面に沿って制御ハウジング１８の
一部がキャップ部１８Ａとして分割形成されており、か
つ一対のボルト３１によって一体に結合されている。

【００２８】上記制御シャフト２６は、図２に示すよう
に、駆動軸１と平行に配設され、かつ全気筒に亙って連
続しており、その一端が油圧式アクチュエータユニット
２２のピストンロッド２２ａにアーム２２ｂを介して連
結されている。なお、２２ｃは上記ピストンロッド２２
ａに連結されたピストン、２２ｄは油圧を制御する電磁
弁、２２ｅは制御シャフト２６の回転位置を検出するポ
ジションセンサである。そして、上記制御シャフト２６
は、カムブラケット１３の上部に設けた半円形軸受部と
該軸受部に対向して取り付けられたブラケットキャップ
２１とによって回転可能に支持されている。上記ブラケ
ットキャップ２１は、該ブラケットキャップ２１とカム
ブラケット１３の双方を貫通した一対のボルト（図示せ
ず）によってシリンダヘッドに固定されている。つま
り、カムブラケット１３は、このボルトを利用して共締
めされている。そして、上記カムブラケット１３には、
図１に示すように、駆動軸１の油孔６に合致し得る位置
に、油孔７が貫通形成されており、駆動軸１内部の潤滑
油通路２から上記制御シャフト２６の軸受面に潤滑油を
導いている。

【００２９】また固定シャフト２５は、やはり全気筒に
亙って一本に連続しており、ここに複数個の偏心ブッシ
ュ３０が回転自在に嵌合している。この固定シャフト２
５は、図示せぬ部分においてシリンダヘッドに固定され
ている。

【００３０】次に、上記制御ハウジング１８の潤滑系統
について説明すると、図１に示すように、駆動軸１に、
各気筒毎に直径方向に沿って一対の油孔８が貫通形成さ
れており、かつこの油孔８は、駆動軸１に嵌合したカム
シャフト１１によって覆われる位置に配置されている。
そして、カムシャフト１１の内周面は、この油孔８に対
応する位置から第１フランジ部１２側の端面に至る軸方
向の範囲が、僅かに大径になっており、これによって、
駆動軸１外周面との間に、環状油路９が形成されてい
る。この環状油路９の先端は、第１フランジ部１２側の
端面に開放されている。なお、上記環状油路９以外の部
分においては、カムシャフト１１内周面は比較的密に駆
動軸１外周面に嵌合している。従って、駆動軸１内部の
潤滑油通路２に送り込まれた潤滑油は、上記油孔８およ
び環状油路９を通して、環状ディスク１７内周の空間に
流入することになる。

【００３１】そして、上記環状ディスク１７の各端面に
は、図５にも示すように、内周面から外周面に至る油溝
１０が、半径方向に沿ってそれぞれ凹設されている。こ
の油溝１０は、図３に示すように、一対のピン２３，２
４の中心を結ぶ線に対し直交する方向、詳しくは各ピン
２３，２４から加わる荷重Ｆが作用する方向に沿って一
対設けられている。つまり、環状ディスク１７の直径方
向に沿って形成されている。また、制御ハウジング１８
には、その開口部１８ａ内周面からカム嵌合孔２７内周
面に至る油孔３２および開口部１８ａ内周面からブッシ
ュ嵌合孔２８に至る油孔３３がそれぞれ形成されてい
る。

【００３２】従って、上記のように環状油路９を介して
環状ディスク１７内周に流入した潤滑油は、駆動軸１お
よび環状ディスク１７の高速回転に伴う遠心力によっ
て、環状ディスク１７の油溝１０を外周側へ流れ、該環
状ディスク１７の外周面つまり制御ハウジング１８開口
部１８ａとの接触面に供給される。特に、環状ディスク
１７は、図３に示すように、一対のピン２３，２４の中
心を結ぶ線に対し直交する方向に荷重を受けるが、この
荷重点に油溝１０から直接潤滑油が供給されるため、環
状ディスク１７の焼き付きを確実に防止できる。

【００３３】また、両者の接触面に供給された潤滑油の
一部は、さらに油孔３２および油孔３３を介して、それ
ぞれカム嵌合孔２７およびブッシュ嵌合孔２８に供給さ
れ、偏心カム２９および偏心ブッシュ３０の外周面との
間を潤滑する。そのため、偏心カム２９および偏心ブッ
シュ３０が円滑に回動するようになり、フリクションロ
スの低減ならびにバルブリフト特性の制御応答性の向上
が図れる。

【００３４】次に、図６は、この発明の異なる実施例を
示している。この図６の実施例においては、各油溝１０
は、一対のピン２３，２４の中心を結ぶ線に対し完全に
直交する方向ではなく、環状ディスク１７の回転方向
（図中の矢印ωの方向）と逆方向に僅かに偏った位置に
形成されている。すなわち、一対のピン２３，２４の中
心を結ぶ線に対し完全に直交する方向となる荷重点の位
置では、環状ディスク１７外周面と開口部１８ａ内周面
との間のクリアランスが最も狭いものとなるため、図３
の実施例のように、ここに油溝１０先端が開口している
と、供給される潤滑油量の点では不利となる。本実施例
では、荷重点から僅かに離れた位置に油溝１０先端が位
置しているので、潤滑油量を多く確保できる。しかも、
この油溝１０から出た潤滑油は、環状ディスク１７の回
転に伴って速やかに荷重点に供給され、良好な潤滑を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の断面図。

【図２】同じく要部の斜視図。

【図３】この吸排気弁駆動制御装置の作動を示す説明図
であって、（Ａ）は同心状態、（Ｂ）は偏心状態の様子
を示す説明図。

【図４】この吸排気弁駆動制御装置によるバルブリフト
特性を回転位相差特性とともに示す特性図。

【図５】この実施例における環状ディスクの斜視図。

【図６】この発明の異なる実施例を示す図３と同様の説
明図。

【符号の説明】

１…駆動軸 ２…潤滑油通路 ８…油孔 ９…環状油路 １０…油溝 １１…カムシャフト １２…第１フランジ部 １６…第２フランジ部 １７…環状ディスク １８…制御ハウジング ２７…カム嵌合孔 ２８…ブッシュ嵌合孔 ３２…油孔 ３３…油孔

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の回転に同期して回転する駆動軸
   と、 この駆動軸の外周に相対回転可能に設けられ、かつ各気
   筒毎に分割されているとともに、それぞれが吸排気弁を
   駆動するカムを外周に有する円筒状のカムシャフトと、 このカムシャフトの一端部に設けられた第１フランジ部
   と、 上記第１フランジ部にそれぞれ対向するように上記駆動
   軸側に設けられた第２フランジ部と、 上記両フランジ部の間にそれぞれ配設された環状ディス
   クと、 この環状ディスクと両フランジ部との間で互いの偏心を
   許容しつつ回転運動を伝達するための半径方向に沿った
   各一対の係合溝および該係合溝に係合する各一対のピン
   と、 上記環状ディスクを回転自在に保持する制御ハウジング
   と、 上記制御ハウジングを機関の運転条件に応じて揺動させ
   る駆動機構と、 を備えてなる内燃機関の吸排気弁駆動制御装置におい
   て、 上記環状ディスク内周に駆動軸内部の潤滑油通路を介し
   て潤滑油を導入するとともに、環状ディスクの内周面か
   ら外周面に至る油溝を、環状ディスクの端面に半径方向
   に沿って形成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。
2. 【請求項２】 上記駆動機構として、 上記制御ハウジングにそれぞれ開口形成された円形のカ
   ム嵌合孔およびブッシュ嵌合孔と、 外周面が上記制御ハウジングのブッシュ嵌合孔に回転可
   能に嵌合し、上記制御ハウジングを軸直角方向に沿って
   移動可能に支持する偏心ブッシュと、 上記制御ハウジングのカム嵌合孔に回転可能に嵌合し、
   その回転によって上記制御ハウジングを軸直角方向に沿
   って移動させる偏心カムと、 を備えている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】 上記油溝は、上記の一対のピンの中心を
   結ぶ線に対し直交する方向から、環状ディスク回転逆方
   向に僅かに偏った位置に配置されていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の内燃機関の吸排気弁駆動制
   御装置。
4. 【請求項４】 上記駆動軸内部の潤滑油通路から該駆動
   軸外周面に至る油孔が、駆動軸に嵌合したカムシャフト
   により覆われる位置に形成されているとともに、この油
   孔の位置から第１フランジ部側の端面に至る範囲でカム
   シャフト内周面を大径あるいは駆動軸外周面を小径にす
   ることにより、上記油孔から環状ディスク内周に潤滑油
   を導く環状油路が形成されていることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の吸排気弁駆動制
   御装置。
5. 【請求項５】 上記環状ディスクが嵌合する開口部内周
   面から上記駆動機構との接触面に至る油孔が制御ハウジ
   ングに形成されていることを特徴とする請求項１〜４の
   いずれかに記載の内燃機関の吸排気弁駆動制御装置。
6. 【請求項６】 上記環状ディスクが嵌合する開口部内周
   面から揺動支点部に至る油孔が制御ハウジングに形成さ
   れていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
   載の内燃機関の吸排気弁駆動制御装置。