JPH1181944A - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変（偏心）機構部材である環状ディスクの
径と制御環の径を大きくしないで作動角可変幅を拡大で
きるようにする。 【解決手段】 機関のクランク軸と同期して回転する駆
動軸１と、該駆動軸１の外周に回転可能に配設されたカ
ムシャフト２の間には、駆動軸１の軸方向と直交する方
向に沿って揺動可能である制御環３に回転自在に嵌合支
持されている環状ディスク４が配置されており、その環
状ディスク４に１８０°の間隔を置いて設けられている
一対のピン１４，２４と、駆動軸１及びカムシャフト２
側に設けた係合溝１３，２３とを介して、駆動軸１とカ
ムシャフト２を連動させ、かつ駆動軸１の回転中心とカ
ムシャフト２の回転中心とは互いに偏心して構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の運転条
件に応じて吸気弁・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】吸気弁・排気弁の開閉時期を可変制御す
る内燃機関の吸排気弁駆動制御装置としては、例えば特
開平６−２４８９２１号公報に開示されているように、
機関のクランク軸から回転力が伝達される駆動軸と、該
駆動軸の外周に一定の間隙をもって同軸上に配置され、
かつ各気筒毎に分割されて外周に吸排気弁を作動するカ
ムが設けられているカムシャフトと、それらのカムシャ
フトの端部と駆動軸との間に設けられている環状ディス
クと、を備え、この環状ディスクを偏心機構により揺動
される制御環により支持して、環状ディスク回転中心を
変化させることにより、駆動軸とカムシャフトの相対的
な角速度を変化させることができる構成のものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の吸排気弁駆動制御装置では、環状
ディスクの最大偏心量が駆動軸外周と環状ディスク内周
差で規定される構成であるため、作動角可変幅の拡大の
ためには駆動軸外周と環状ディスク内周差を大きく、即
ち、環状ディスクの径と制御環の径を大きくしなければ
ならず、レイアウトの成立が困難になるという問題があ
った。

【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的は上記従来装置の問題を解決した内
燃機関の吸排気弁駆動制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とする内燃
機関の吸排気弁駆動制御装置は、機関のクランク軸と同
期して回転する駆動軸と、この駆動軸と同軸上に回転可
能に配設され、かつ吸排気弁を駆動するカムが設けられ
ているカムシャフトと、上記駆動軸に設けられ、かつ半
径方向に沿って係合溝が設けられている第１のフランジ
部と、この第１のフランジ部に対向させて上記カムシャ
フトの一端部に固定して設けられ、かつ半径方向に沿っ
て係合溝が設けられている第２のフランジ部と、これら
第１と第２の両フランジ部の間に配設された環状ディス
クと、この環状ディスクの両側部に互いに反対方向へ向
けて突設され、上記第１と第２の両フランジ部の各係合
溝内にそれぞれ摺動自在に係入するピンと、上記環状デ
ィスクを回転自在に嵌合支持していると共に、上記駆動
軸の軸方向と直交する方向に沿って揺動可能である制御
環とを備えている内燃機関の吸排気弁駆動制御装置にお
いて、上記駆動軸の回転中心と上記カムシャフトの回転
中心とは互いに偏心して成るものである。

【０００６】この発明によれば、吸排気弁の開閉時期の
可変ができることは勿論、カムシャフトの外径は従来装
置より大となるが、本制御系の最大外径は偏心機構部で
あるので、レイアウト上の問題は起こらない。そして、
カムシャフトの回転中心は、駆動軸の回転中心と環状デ
ィスクの回転中心を結ぶ線上にあって、駆動軸の回転中
心を挟んで環状ディスクの回転中心の反対側に位置して
いるのが好ましく、これによりカム進角量が従来装置よ
り多く得られ、また、偏心機構部の外形形状が従来装置
と同様でありながら大きな作動角可変幅が得られる。

【０００７】上記発明において、カムシャフトの回転中
心が駆動軸の回転中心と環状ディスクの回転中心を結ぶ
線上より所要角度ずれて位置しているようにすれば、最
大カム進角量がさらに増大して、同一外形形状でありな
がら作動角可変幅の拡大が可能である。また、駆動軸
は、制御環を駆動軸に対し揺動させる制御シャフトと該
制御環の支点シャフトにより回転支持されているのが好
ましく、後述するように支持部を別に設ける必要がなく
て、本制御系の組立て性の向上が図られる。

【０００８】更に、第１のフランジ部の固定部は駆動軸
とカムシャフト内周面との間に設けられているのが好ま
しく、スペースの面で有利となるし、かつ固定部材が緩
んだ場合でも、その脱落を防止できる。更にまた、駆動
軸とカムシャフトの間の間隙の軸方向の一端部は駆動軸
に固定されている第１のフランジ部により閉止されてい
るのが好ましく、駆動軸とカムシャフト間の潤滑油流入
の面で好都合である。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、駆動軸の外周に配置さ
れるカムシャフトの回転中心を駆動軸中心に対し偏心さ
せることによって、駆動軸とカムシャフトとの位相差つ
まりカム進角量を大きく確保することができる。従っ
て、装置全体の大型化を伴わずにバルブリフト特性の変
化量を大きくすることができる。特に、請求項３のよう
に各回転中心が一直線に並ばないようにすれば、バルブ
リフト特性の変化量が一層増大する。

【００１０】また請求項４によれば、駆動軸を回転支持
するための軸受部をシリンダヘッドに形成する必要がな
い。

【００１１】また請求項５および請求項６によれば、装
置をさらに小型化できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
１〜図５を参照しながら説明する。先ず、図１及び図２
において、１は機関のクランク軸（図示せず）と同期し
て回転する駆動軸、２は駆動軸１の外周に回転可能に配
設され、かつ吸気弁もしくは排気弁（図示せず）を駆動
するカム２１が設けられているカムシャフトであって、
カムシャフト２は各気筒毎に分割して構成されており、
このカムシャフト２の回転中心と駆動軸１のそれとは互
いに偏心している。１１は駆動軸１上に嵌合し連結ピン
１２により該駆動軸１に固定されているスリーブであっ
て、このスリーブ１１には後記する第２のフランジ部２
２と対向させて第１のフランジ部１１ａが形成されてお
り、その第１のフランジ部１１ａには半径方向に沿って
係合溝１３が設けられている。

【００１３】一方、カムシャフト２の一端部には第２の
フランジ部２２が固定して設けられ、その第２のフラン
ジ部２２には第１のフランジ部１１ａの係合溝１３と１
８０°の位相差で半径方向に沿って係合溝２３が設けら
れている。そして、第１のフランジ部１１ａと第２のフ
ランジ部２２の間には制御環３に回転自在に嵌合支持さ
れている環状ディスク４が配設され、その環状ディスク
４には上記両係合溝１３，２３と対応させてピン１４，
２４がそれぞれ回転自在に保持されている共に、この両
ピン１４，２４の環状ディスク４より突出した一端部は
各係合溝１３，２３内にそれぞれ摺動自在に係入してい
る。

【００１４】このように、駆動軸１とカムシャフト２の
結合にはいわゆるオルダム継手のような不等速軸継手が
適用されており、駆動軸１の回転力は環状ディスク４に
保持されている一方のピン１４に伝達し、同一の環状デ
ィスク４に保持されている他方のピン２４に伝達する。
そして、ピン２４に伝達された回転力はカムシャフト２
に伝達し、吸排気弁を作動できる仕組になっている。以
上の構成において、駆動軸１外周面とカムシャフト２内
周面との間の間隙に駆動軸１側の第１のフランジ部１１
ａの固定部が配置されていて、その第１のフランジ部１
１ａで上記間隙の軸方向の一端部が閉止され、潤滑油の
流出を止めている。

【００１５】上記制御環３は、その制御環３を駆動軸１
に対し揺動させる制御シャフト５と該制御環３の支点シ
ャフト６により支持されており、従来装置と同様にアク
チュエータ及びコントローラ（図示せず）によって、機
関の運転条件により制御シャフト５の作動を制御し、制
御環３を介して環状ディスク４の回転中心位置を制御す
る。この回転中心位置制御により、駆動軸１とカムシャ
フト２の間に位相変化（図３に示すカム進角量）が発生
し、この回転角速度の変化に伴い吸排気弁の開閉時期を
変えることができる。

【００１６】なお、カムシャフト２の回転中心は、駆動
軸１の回転中心と環状ディスク４の回転中心を結ぶ線上
にあって、駆動軸１の回転中心を挟んで環状ディスク４
の回転中心の反対側に位置している（図２参照）。ま
た、駆動軸１とカムシャフト２は軸受７，８により支持
されており、駆動軸１とカムシャフト２の間には間隔が
存在しているため、カム２１の外径は従来装置よりは大
となるが、本制御系の最大外径は偏心機構部であるの
で、レイアウト上の問題は生じない。

【００１７】次に、作用の形態を示す図４は図１から環
状ディスク４とピン１４，２４を取り出した図で、先の
図２に示す場合と同様に駆動軸１の回転中心とカムシャ
フト２の回転中心と環状ディスク４の回転中心が一直線
上に存在している。図上で、駆動軸１側のピン１４は駆
動軸回転角度に対応した位置に存在し、カムシャフト２
側のピン２４は環状ディスク４の回転中心と駆動軸１側
のピン１４の中心を結ぶ線の延長線上に存在している。

【００１８】そして、カムシャフト２の回転中心は、駆
動軸１の回転中心と環状ディスク４の回転中心を結ぶ線
上にあって、駆動軸１の回転中心を挟んで環状ディスク
４の回転中心の反対側に位置しているため、図５に示す
ように、駆動軸１の回転中心とカムシャフト２の回転中
心が一致している従来装置よりカム進角量が多く得られ
る。この場合、駆動軸１の回転中心と環状ディスク４の
回転中心の変位量は従来装置と同様であるから、偏心機
構部の外形形状は従来同様でありながら大きな作動角可
変幅が得られることになる。

【００１９】また、別の作用の形態を示す図６は図３と
同様に環状ディスク４とピン１４，２４を取り出した図
で、本例の場合は、カムシャフト２の回転中心が駆動軸
１の回転中心と環状ディスク４の回転中心を結ぶ線上よ
り所要角度（β）ずれて設定されている。カムシャフト
２の回転中心とカムシャフト２側のピン２４の中心を結
んだ線がカム軸回転角度となる。

【００２０】したがって、同一偏心量時にカムシャフト
２の回転角度が最大（カム進角量最大）となるのは、カ
ムシャフト２側のピン２４の中心から同一偏心量円に対
し接線を引いた場合であり、一例として上記角度βが
「０」のときと「１５°」のときの駆動軸回転角度とカ
ム進角量絶対値との関係を示す図７の特性図に見られる
ように駆動軸１の回転中心、カムシャフト２の回転中
心、環状ディスク４の回転中心の３中心を一直線化しな
い方が最大カム進角量は増加する。このため、同一外形
形状でありながら、更に作動角可変幅の拡大が可能とな
る。

【００２１】次に、図８および図９は、この発明の第２
の実施の形態を示している。この例では、駆動軸１の第
１のフランジ部１１ａが軸受ハウジング３１によって回
転自在に支持されており、かつこの軸受ハウジング３１
は、図９に示すように、制御シャフト５と支点シャフト
６とによって支持されている。つまり、駆動軸１が軸受
ハウジング３１を介して制御シャフト５および支点シャ
フト６によって回転支持されている。従って、シリンダ
ヘッド側に駆動軸１支持のための軸受け部を形成する必
要がなく、シリンダヘッドの構成が簡素化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一つを示す正断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】駆動軸回転角度に対するバルブリフト及びカム
進角量の関係を示す特性図である。

【図４】図２に対応した偏心位置関係の説明図である。

【図５】図４の形態における駆動軸回転角度とカム進角
量との関係を従来例と対比して示す特性図である。

【図６】本発明の他の実施の形態における偏心位置関係
の説明図である。

【図７】図４と図６の形態における駆動軸回転角度とカ
ム進角量絶対値との関係を対比して示す特性図である。

【図８】この発明の第２の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１…駆動軸 ２…カムシャフト ３…制御環 ４…環状ディスク ５…制御シャフト ６…支点シャフト １１ａ…第１のフランジ部 １３…係合溝 １４…ピン ２１…カム ２２…第２のフランジ部 ２３…係合溝 ２４…ピン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関のクランク軸と同期して回転する駆
   動軸と、この駆動軸と同軸上に回転可能に配設され、か
   つ吸排気弁を駆動するカムが設けられているカムシャフ
   トと、上記駆動軸に設けられ、かつ半径方向に沿って係
   合溝が設けられている第１のフランジ部と、この第１の
   フランジ部に対向させて上記カムシャフトの一端部に固
   定して設けられ、かつ半径方向に沿って係合溝が設けら
   れている第２のフランジ部と、これら第１と第２の両フ
   ランジ部の間に配設された環状ディスクと、この環状デ
   ィスクの両側部に互いに反対方向へ向けて突設され、上
   記第１と第２の両フランジ部の各係合溝内にそれぞれ摺
   動自在に係入するピンと、上記環状ディスクを回転自在
   に嵌合支持していると共に、上記駆動軸の軸方向と直交
   する方向に沿って揺動可能である制御環とを備えている
   内燃機関の吸排気弁駆動制御装置において、上記駆動軸
   の回転中心と上記カムシャフトの回転中心とは互いに偏
   心している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】 カムシャフトの回転中心は、駆動軸の回
   転中心と環状ディスクの回転中心を結ぶ線上にあって、
   駆動軸の回転中心を挟んで環状ディスクの回転中心の反
   対側に位置し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】 カムシャフトの回転中心は駆動軸の回転
   中心と環状ディスクの回転中心を結ぶ線上より所要角度
   ずれて位置し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。
4. 【請求項４】 駆動軸は、制御環を駆動軸に対し揺動さ
   せる制御シャフトと該制御環の支点シャフトにより回転
   支持されていることを特徴とする請求項１，２又は３記
   載の内燃機関の吸排気弁駆動制御装置。
5. 【請求項５】 第１のフランジ部の固定部は駆動軸とカ
   ムシャフト内周面との間に設けられていることを特徴と
   する請求項１，２，３又は４記載の内燃機関の吸排気弁
   駆動制御装置。
6. 【請求項６】 駆動軸とカムシャフトの間の間隙の軸方
   向の一端部は、駆動軸に固定されている第１のフランジ
   部により閉止されていることを特徴とする請求項１，
   ２，３，４又は５記載の内燃機関の吸排気弁駆動制御装
   置。