JPH1162531A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カムシャフトから不等速継手を介して伝達さ
れる回転を確実にカムに伝え、所望通りのカムの回転速
を得ることができる内燃機関の可変動弁装置を提供す
る。 【解決手段】 可変動弁装置に適用されているカムロー
ブ８では、カムシャフト４に外嵌されたスチールパイプ
３２の外周部にカム３４ａ，３４ｂを設けており、１つ
のカム３４ａとフランジ３０とは一体に成形されてい
る。カムシャフト４の回転力は、不等速継手６を介して
カムローブ８に伝達され、この際、カム３４ａはフラン
ジ３０に入力される回転力を直接的に受けてバルブ２ａ
を駆動することができる。

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、内燃機関の運転
状態に応じて吸排気弁を適切なタイミングで開閉する可
変動弁装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】この種の、公知の内燃機関の可変
動弁装置にあっては、クランク軸に連動して回転するカ
ムシャフトとは不等速にカムを回転させることで、吸排
気弁の開閉タイミングをエンジンの運転状態に応じて最
適化させるようにしている。すなわち、回転部材として
のカムシャフトの外周上には、カムシャフトに対し相対
回転自在な別の回転部材としてカムローブが更に設けら
れており、そして、カムはこのカムローブの外周部に設
けられている。

【０００３】このような可変動弁装置に適用されるカム
ローブは、通常、不等速継手を介してカムシャフトから
その回転力を受けるようになっており、それ故、このカ
ムローブには不等速継手と接続するためのフランジが設
けられている。そして、フランジと不等速継手との間に
おける部材相互の機構は、一方に設けられた溝部に他方
のスライダ部材を係合させ、溝内部にてスライダ部材を
摺動させるすべり対偶から構成されている。

【０００４】特開平７−２３８８１６号公報には、この
種の可変動弁装置が適用された吸排気弁駆動制御装置が
開示されている。この公知の吸排気弁駆動制御装置にあ
っては、カムとフランジとを別体に成形してこれら部材
相互の材質を違えるようにし、フランジの材質にはスラ
イダ部材（ピン）との間の摺動に関して、耐摩耗性に有
利なものを選定している。

【０００５】従って、上述した吸排気弁駆動制御装置に
よれば、フランジと不等速継手との接続部位にて、部材
相互の摩耗が抑制されるので、溝部とスライダ部材との
間の隙間が過大となってエンジンの運転時にこれら部材
から打音が発生したり、カムの回転速精度が低下するの
を防止することができるものと考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の可
変動弁装置では、吸排気弁の開閉制御は、上述したカム
の回転速を可変することにより、弁を駆動するタイミン
グを所望の通りに可変制御することで行われる。しかし
ながら、上述した吸排気弁駆動制御装置にあっては、フ
ランジからカムへの駆動力の伝達に不具合が生じた場
合、フランジが受ける回転力が正確にカムにまで伝わら
ず、この結果、フランジとカムとの間に回転速のずれが
生じ、所望通りにカムの回転速が得られない。従って、
このような状況にあっては、もはや吸排気弁を最適なタ
イミングで開閉制御することはできない。

【０００７】この発明は上述した事情に基づいてなされ
たもので、その目的とするところは、カムシャフトの回
転力を不等速継手から確実にカムに伝達し、的確なカム
の回転速を安定して得ることができる内燃機関の可変動
弁装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の内燃機関の可変動弁装置は、回転部材の
外周に嵌合したパイプ部材にカムを取り付け、不等速継
手手段から回転の伝達を受ける動力受け部をカムと一体
にしたものとなっている。従って、請求項１の内燃機関
の可変動弁装置によれば、回転部材の回転は不等速継手
手段を介して直接的にカムに伝達される。

【０００９】更に、請求項２の可変動弁装置は、動力受
け部とは別体のカムも備えており、パイプ部材には複数
のカムが取り付けられたものとなっている。この場合、
動力受け部に伝達される回転は、パイプ部材を介して動
力受け部と別体のカムにも伝達される。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、実施例の可変
動弁装置が適用された内燃機関として、ガソリンエンジ
ンにおけるシリンダヘッド１の一部の断面が概略的に示
されている。このエンジンは、例えば、直列多気筒のレ
シプロ式エンジンからなっており、同図には、その１つ
のシリンダ（図示しない）について機能する可変動弁装
置が示されている。また、この実施例の可変動弁装置
は、シリンダの上方に配設されて、吸気弁又は排気弁と
してのバルブ２ａ，２ｂをそれぞれ駆動するようになっ
ている。なお、この実施例におけるエンジンでは、１つ
のシリンダの吸気側及び排気側についてそれぞれ２つの
バルブ２ａ，２ｂが備えられているが、特に吸気弁又は
排気弁を２弁タイプに限定するものではない。

【００１１】図１に示される可変動弁装置を構成する要
素のうち、回転部材としてのカムシャフト４及び不等速
継手６については公知のもの（特開平８−３３８２１２
号公報に記載）を適用したものであり、ここではカムシ
ャフト４及び不等速継手６について簡単に説明する。カ
ムシャフト４はシリンダの上方をその配列方向に延び、
図示しない軸受を介してシリンダヘッド１に支持されて
いる。また、このカムシャフト４は図示しないクランク
軸に連動して回転されるようになっている。なお、この
種の可変動弁装置に適用されるカムシャフト４は、あく
まで回転部材としてのものであり、通常の動弁装置に適
用される、カムを一体的に有したカムシャフトとは異な
る。

【００１２】不等速継手手段、つまり、不等速継手６
は、カムシャフト４の回転を後述するカムローブ８に伝
達するためのものであり、その際、カムシャフト４の回
転速とは不等速にカムローブ８を回転させることができ
るようになっている。不等速継手６について具体的に
は、先ず、カムシャフト４の外周上には、コントロール
ディスク１０が回動自在に設けられており、このコント
ロールディスク１０の中心部には、カムシャフト４の軸
心に対して偏心した位置関係となる偏心部１２が一体的
に形成されている。

【００１３】なお、コントロールディスク１０は、その
外周部に設けたギヤにおいて図示しないコントロールギ
ヤと噛み合っており、コントロールディスク１０の回動
及び停止は、コントロールギヤによって制御されてい
る。また、コントロールギヤの駆動は、別途設けられた
制御装置によりなされている。偏心部１２の外周には、
係合ディスク１４が回転自在に設けられており、この係
合ディスク１４には、カムローブ８に向かう一端面側に
偏心部１２を挟んで２本のスライダ用溝１６が同一直径
上に形成されている。そして、スライダ用溝１６には、
それぞれスライダ部材１８が填め込んで設けられてお
り、これらスライダ部材１８は、何れもスライダ用溝１
６内にて摺動自在となっている。更に、スライダ部材１
８はスライダ本体２０及びドライブピン２２から構成さ
れており、ドライブピン２２の一端部はスライダ本体２
０に設けられた孔に差し込まれている。

【００１４】カムシャフト４には、そのラジアル方向に
ドライブアーム２４が突設されており、このドライブア
ーム２４は、カムシャフト４と一体的に回転可能になっ
ている。また、ドライブアーム２４にもドライブピン２
２用の孔が設けられており、この孔には、対応する一方
のドライブピン２２の他端部が差し込まれている。カム
ローブ８は、カムシャフト４の外周に嵌合されたパイプ
部材としてのスチールパイプ３２と、このスチールパイ
プ３２の外周面に別体にして取り付けられたカム３４
ａ，３４ｂ及び動力受け部としてのフランジ３０から構
成されている。

【００１５】より詳しくは、スチールパイプ３２の内径
は、カムシャフト４の外形よりも僅かに大きく設定され
ており、それ故、カムローブ８はカムシャフト４に対し
て相対回転自在となっている。更に、スチールパイプ３
２は、カムシャフト４に嵌合された状態で、軸受３６を
介してシリンダヘッド１に回転自在に支持されている。

【００１６】カム３４ａ，３４ｂは、スチールパイプ３
２の両端部にそれぞれ取り付けられており、これらカム
３４ａ，３４ｂは何れもスチールパイプ３２と一体的に
回転するようになっている。具体的には、これらカム３
４ａ，３４ｂはスチールパイプ３２の外周面にはめ合わ
して接合されており、これらカム３４ａ，３４ｂとスチ
ールパイプ３２とのはめ合いは、しまりばめの関係とな
っている。

【００１７】フランジ３０はスチールパイプ３２の一端
部に設けられており、詳細には、フランジ３０には、上
述した他方のドライブピン２２が接続される部位、つま
り、ボス部３８がスチールパイプ３２の軸線方向に突出
して形成されている。そして、このボス部３８にもドラ
イブピン２２用の穴部４０が設けられており、この穴部
４０には対応するドライブピン２２の他端部が差し込ま
れている。なお、各ドライブピン２２は、それぞれの差
し込み状態にて自転自在となっている。ただし、フラン
ジ３０が設けられる位置はスチールパイプ３２の端部に
限定されるものではなく、不等速継手６との接続が良好
に行える範囲でその位置を適宜に変更することができ
る。

【００１８】ここで図２には、図１中ＩＩ−ＩＩ線に沿
うカム３４ａ、ボス部３８及びスチールパイプ３２の断
面、そして、フランジ３０の背面（不等速継手６に向か
わない面）が詳細に示されている。図１及び図２に示さ
れるように、これらフランジ３０とカム３４ａとは一体
にして成形されており、カム３４ａはフランジ３０の背
面に突設されている。すなわち、カム３４ａの外周面は
フランジ３０の背面に連なっており、また、ボス部３８
はカム３４ａのカム山以外の領域に連なるようにして形
成されている。

【００１９】一方、フランジ３０の前面（不等速継手６
に向かう面）において、ボス部３８の両側には、ボス部
３８に連なり且つフランジ３０の縁に沿って周壁４２が
突設されている。フランジ３０の前面においてこれらボ
ス部３８及び周壁４２に囲まれる部分は、カムシャフト
４の軸線方向でみてスチールパイプ３２の一端と略同じ
レベルに位置付けられており、それ故、エンジンの運転
時、フランジ３０とドライブアーム２４との干渉が回避
されるようになってている。

【００２０】このようなフランジ３０及びカム３４ａ
は、例えば、焼結合金により容易に一体成形することが
できる。その他、鋳造による成形も可能であるが、この
場合、スチールパイプ３２を挿通するための孔や穴部４
０等については、鋳造素材を更に削り加工して形成する
必要があるため、フランジ３０及びカム３４ａの素材に
は焼結合金がより好適している。なお、残りのカム３４
ｂについても同様である。

【００２１】次に、以上説明した可変動弁装置の作動に
ついて説明する。なお、不等速継手６の機能については
公知であるため、ここではカムシャフト４からカム３４
ａ，３４ｂへの回転の伝達経路について簡単に説明す
る。先ず、エンジンの運転時、カムシャフト４が一方向
に回転されることでドライブアーム２４がカムシャフト
４と一体的に回転する。このとき、カムシャフト４の回
転力は、ドライブアーム２４に接続する一方のドライブ
ピン２２及びスライダ本体２０を介して係合ディスク１
４に伝達される。すなわち、係合ディスク１４は、その
スライダ用溝１６の一方の内壁面がスライダ本体２０に
より押圧されるので、係合ディスク１４はドライブアー
ム２４と同一方向への回転力を受ける。

【００２２】他方、このような係合ディスク１４の回転
力は、カムローブ８に対応するスライダ本体２０及びド
ライブピン２２を介してフランジ３０に伝達される。こ
のとき、係合ディスク１４の回転中心は、上述したよう
にカムシャフト４の軸心に対して偏位しているので、係
合ディスク１４の回転に伴い各スライダ部材１８は、ス
ライダ用溝１６内にて相対的に摺動する。

【００２３】このような不等速継手６を介してカムシャ
フト４の回転がカムローブ８に伝達されたとき、カムロ
ーブ８はカムシャフト４の回転速とは不等速に回転す
る。具体的には、カムシャフト４の一回転あたり、カム
ローブ８の回転位相がカムシャフト４に対して進み側と
遅れ側（又は遅れ側と進み側）に順次ずれながら不等速
回転する結果、カムローブ８はカムシャフト４に対して
揺動することになる。

【００２４】各バルブ２ａ，２ｂは、このときのカムロ
ーブ８、つまり、対応するカム３４ａ，３４ｂの回転に
よってそれぞれ開閉駆動される。ここで図３には、図１
中III−III線に沿うカム３４ｂ及びスチールパイプ３２
の断面が示されており、以下には、図２及び図３を参照
してカムローブ８におけるカム３４ａ，３４ｂへの回転
力の伝達について説明する。

【００２５】図２に示されるように、カムローブ８に伝
達されるカムシャフト４の回転力Ｔは、より具体的に
は、ドライブピン２２を介してその動力受け部、つま
り、フランジ３０に入力される。カム３４ａは、フラン
ジ３０と一体であるため、このときカム３４ａは直接的
に回転力Ｔを受けることになる。従って、カム３４ａ
は、この回転力Ｔに基づき的確に不等速回転することが
できる。

【００２６】フランジ３０に入力された回転力Ｔは、同
時にスチールパイプ３２にも伝達される。従って、フラ
ンジ３０及びカム３４ａと、スチールパイプ３２との間
の接合は、このときの回転力Ｔの伝達に充分耐え得るよ
う確実になされている必要がある。また、図３に示され
るように、スチールパイプ３２に伝達された回転力Ｔ
は、同時にカム３４ｂにも伝達される。つまり、カム３
４ｂは、フランジ３０に入力された回転力Ｔをスチール
パイプ３２を介して受けることになる。従って、カム３
４ｂもまた、回転力Ｔに基づきカム３４ａと同様に不等
速回転することができる。なお、カム３４ｂとスチール
パイプ３２との間の接合もまた回転力Ｔの伝達に耐え得
るようになされていなければならない。

【００２７】以上のようにカムローブ８にカムシャフト
４の回転が伝達される結果、カム３４ａ，３４ｂが所望
の回転速にて回転し、そして、バルブ２ａ，２ｂはエン
ジンの運転状態に応じて最適なタイミングで開閉駆動さ
れる。上述した実施例の可変動弁装置によれば、不等速
継手６から伝達される回転力に基づきカム３４ａ，３４
ｂを的確に不等速回転させることができる。しかも、１
つのカム３４ａはフランジ３０に伝達される回転力を直
接的に受けるので、これらフランジ３０とカム３４ａと
の間に回転速のずれが生じることはない。

【００２８】また、カムローブ８とカムシャフト４との
はめ合い関係をスチールパイプ３２を単に嵌合するだけ
の簡易な構造としたので、高精度のはめ合いを容易に得
ることができ、カムローブ８全体の加工性及びコストを
向上させることができる。そして、図１からも明らかな
ように、フランジ３０とカム３４ａとを一体にしたこと
により、これらフランジ３０及びカム３４ａと、スチー
ルパイプ３２との間の接合領域を広範囲に確保すること
ができ、この接合領域にてこれらパーツ相互の接合をよ
り確実にすることができる。従って、回転力に対するカ
ムローブ８のねじれ強度がより高まる。

【００２９】更に、この実施例のように、カムローブ８
を単にパーツ相互の接合により構成すれば、例えば、カ
ムローブ８を鋳造素材から削り出し加工して製作する場
合に比べ、その生産性や加工コストにおいて有利とな
る。なお、不等速継手６において、スライダ本体２０の
両端面がスライダ用溝１６の一対の対向する内壁にそれ
ぞれ当接するようにスライダ本体２０の両端面部間を拡
張させる公知のスライダ拡張手段がスライダ本体２０に
設けられていれば、不等速継手６からカムローブ８に回
転が伝達される際、カム３４ａ，３４ｂの回転に伴って
正負のトルク変動が生じても、スライダ用溝１６とスラ
イダ本体２０との間のクリアランスが解消されるので、
可変動弁装置から打音が発生するのを有効に防止するこ
とができる。すなわち、この発明に上述のスライダ拡張
手段を更に適用すれば、フランジ３０とカム３４ａ，３
４ｂとの材質を特別に違え、耐摩耗性を考慮してそれぞ
れの材質を選定する必要がない。従って、トルク変動に
よる打音の発生を考慮することなく、好適にフランジ３
０とカム３４ａとを一体にすることが可能となる。

【００３０】この発明は上述した実施例に制約されるも
のではない。例えば、スチールパイプ３２とフランジ３
０及びカム３４ａ，３４ｂとの間にキーを介装したり、
また、これらをスプライン接合することも可能である
し、スチールパイプ３２にフランジ３０及びカム３４
ａ，３４ｂをそれぞれボルト接合又は溶接することもで
きる。

【００３１】その他、不等速継手６についても、上述し
た公知の吸排気弁駆動制御装置の継手機構（最前掲公報
に記載）を適用することができ、不等速継手６の構成は
この発明において限定されるものではない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１の内燃機関の可変動弁装置によれば、的確な回転速で
確実にカムを回転させることができ、常に弁の開閉タイ
ミングを最適化させることができる。また、上述したカ
ムローブのような可変動弁装置を構成するパーツの生産
性が向上し、コストの低減が図られる。

【００３３】また、請求項２の可変動弁装置によれば、
カムとパイプ部材との接合領域を広く確保することがで
き、カム全体のねじれ強度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の可変動弁装置が適用されたエンジンに
おけるシリンダヘッドの断面図である。

【図２】図１中、ＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。

【図３】図１中、III−III線に沿う断面図である。

【符号の説明】

４ カムシャフト（回転部材） ６ 不等速継手 ３０ フランジ（動力受け部） ３２ スチールパイプ（パイプ部材） ３４ａ，３４ｂ カム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク軸に連動して回転される回転部
   材と、 前記回転部材の外周に嵌合され、前記回転部材に対して
   相対回転自在なパイプ部材と、 前記パイプ部材の外周面に別体にして取り付けられ、前
   記パイプ部材と一体に回転して弁を開閉駆動するカム
   と、 前記カムに一体に設けられた動力受け部と、 前記回転部材の回転を前記動力受け部に伝達し、前記回
   転部材に対して前記カムを不等速にして回転させる不等
   速継手手段とを具備したことを特徴とする内燃機関の可
   変動弁装置。
2. 【請求項２】 前記パイプ部材の外周面に別体にして取
   り付けられ、前記パイプ部材と一体に回転して弁を駆動
   する前記動力受け部とは別体のカムを更に備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。