JPS6123810A

JPS6123810A - エンジンのバルブタイミング制御装置

Info

Publication number: JPS6123810A
Application number: JP14512984A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Masuda; 益田　俊治; Koichi Takahashi; 高橋　候一; Masanori Misumi; 三角　正法; Misao Fujimoto; 藤本　操; Kenji Kashiyama; 謙二樫山
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1986-02-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、エンジンにお【プる吸、排気バルブの開閉タ
イミングを運転状態に応じて可変制御するバルブタイミ
ング制御装置に関する。

（従　　来　　技　　術）一般に、エンジンにおける吸、排気バルブの開閉タイミ
ング、即ちバルブタイミングは、出力１〜　′ルクが最
大となる運転領域において最も吸、排気効率が良くなる
ように設定されるが、その場合、低負荷、低速領域等に
おいて、吸気弁の閉弁時期が遅すぎるため吸入空気の吹
き返しが生じたり、或いは排気行程から吸気行程への移
行時における吸、排気バルブが共に開くオーバーラツプ
期間が長すぎるため排気ガスが吸気通路に逆流する等の
不都合が生じる。つまり、バルブタイミングが固定され
ていると、広い運転領域にわたって良好な吸、排気性能
を得ることができないのである。

これに対しては、従来、クランクシャフトとカムシャフ
トとの間に両シャフトの位相関係を変化させる可変機構
を備え、或いはカムシャフトにおけるカムとして該シャ
フトのスライドによってプロフィルが変化する立体カム
を用い、これらによりバルブタイミングをエンジンの運
転状態に応じて可変制御するようにしたものが提案され
ている。

しかし、これ、らの従来のものは、いずれも構造が複雑
で大損りなものとなり、また可変制御の応答性や信頼性
に欠ける等の欠点があった。

そこで、本願出願人は、先の特許出願（特開昭５９−６
．５５０９号）において次のようなバルブタイミングの
可変機構を提案した。これは、カムシャフトが吸、排気
バルブの上方に備えられ且つ該カムシャフトにおける各
カムとバルブステムとの間にタペットが介設されるもの
において、該タペットをカムシャフート周りに回動可能
とされた回動部材に保持させて、該回動部材の回動によ
りカムシャフトの特定角度位置に対するカム而とタペッ
トとの当接位置が変化するようにしたものである。これ
によれば、既存の動弁機構を有効に利用することができ
ると共に、構造が簡素で、しかも制御の応答性や信頼性
に優れたバルブタイミングの可変機構が実現される。し
かし、上記出願で開示したものは、回動部材を駆動する
操作機構が該回動部材の上方に配置される関係で、エン
ジンの全高が高くなる難点があった。

（発　　明　　の　　目　　的）本発明はバルブタイミングをエンジンの運転状態に応じ
て可変制御するバルブタイミング制御装置に関する上記
のような実情に鑑み、上記先行出願で開示した発明を更
に改良することによって、構造が簡素で且つ制御の応答
性に優れ、しかもエンジンの全高を高くすることな〈実
施することができるバルブタイミング制御装置を実現す
ることを目的とする。

（発　　明　　の　　構　　成）即ち、本発明に係るエンジンのバルブタイミング制御装
置は、カムシャフトにおけるカムとバルブステムとの間
にタペットを介在させた構成において、該タペットをカ
ムシャ７１〜周りに回動可能とされた回動部材に摺動自
在に保持させると共に、エンジンの運転状態に応じてカ
ムシャフトの特定Ｍｉａ［Ｅ″″ｔ　８ｈ　Ａ　ｉｈｉ
　＆　’ｉ　ｔ＜　ｙ　ｈ　＆　（７）＃　１＆　ｊ；
Ｌ　Ｉ！　　　　。

を変化させるように上記回動部材を駆動する操作部材を
該回動部材の下方に設けたことを特徴とする。この操作
部材は、回動部材の下面に近接させてエンジンの長手方
向に配置されると共に、回動部材の下面に設けられた扇
状ギヤ部に噛合するギヤを有し、例えばモータ等によっ
て回転駆動されることにより回動部材をカムシャフト周
りに回動させるように構成されるが、該回動部材の下方
のデッドスペースを有効利用して配置されることにより
、該操作部材のためにエンジンの全高が高くなることが
ない。

（実　　施　　例）以下、図面に示す本発明の実施例について説明する。

第１図に示すように、シリンダブロックの上面に設置さ
れて直列状に並ぶ４つのシリンダ１１−・１４を形成す
るシリンダヘッド２には、各シリンダ１１〜１４毎に第
１．第２吸気ボート３１．３２及び第１．第２排気ボー
ト４１．４２が設【ノられて、各吸気ポート３１．３２
が該シリンダヘッド２の一方の側面に、各排気ポート４
１．４２が他方の側面に夫々開口されている。

また、該シリンダヘッド２の上部には、上記各シリンダ
１１〜１４の列の両側に沿って吸気カムシャフト５及び
排気カムシャフト６が平行に配置されている。これらの
カムシャフト５．６は、一端部がカムキャップ７．８を
用いて、他端部がカムキャップ９．１０を用いて、また
中央部がカムキャップ１１．１２を用いて夫々軸支され
ていると共に、上記カムキャップ７．８により軸支され
た端部には夫々タイミングプーリー１３．１４が固着さ
れ、クランクシャフトとの間に巻架されたタイミングベ
ルト（図示せず）を介して該クランクシャフトに同期し
て回転駆動されるようになっている。また、吸気カムシ
ャフト５及び排気カムシャフト６には、各シリンダ１１
〜１４の各々について２つの吸気カム１５．１５及び２
つの刊気カム１６．１６が夫々設けられていると共に、
各シリンダ１１〜１４における上記第１．第２吸気ポー
ト３＋、３２及び第１．第２排気ボート４１゜４２には
これらの各ボートとシリンダとの間を夫々連通、遮断す
る吸気バルブ１７．．１７及び排気バルブ１８．１８（
第２図参照）が備えられ、上記カムシャフト５．６の回
転時に各カム１５・・・１５．１６・・・１６の作用で
各バルブ１７・・・１７．１８・・・１８がバルブスプ
リング１９・・・１９に抗して開動されるようになって
いる。

更に、上記各カム１５・・・１５．１６・・・１６と吸
、排気バルブ１７・・・１７．１８・・・１８のバルブ
ステム１７ａ・・・１７ａ、１８ａ・・・１８ａの上端
との間にはタペツｌ−，２０・・・２０が夫々介在され
、該タペット２０・・・２０を介してカム面からのノ〕
が各バルブに伝達されるようになっている。そして、こ
れらのタペット２０・・・２ｏのうち、各シリンダ１１
〜１４の第１吸気ボート３１・・・３１及び第１排気ボ
ート４１・・・４１に対応する第１タペツト２０１・・
・２０＋は、第１図に示すようにシリンダヘッド２に設
けられた嵌挿孔２ａ・・・２ａに夫々摺動自在に嵌挿保
持されているのに対し、第２吸気ポート３２・・・３２
及び第２排気ボート４２・・・４２に対応する第２タペ
ツト２０２・・・２０２は、シリンダヘッド２の上部に
備えられた４個のパケットボックス２１・・・２１にお
ける合甜８個の嵌挿孔２１ａ・・・２１ａに夫々摺動自
在に嵌挿保持されている。つまり、隣接する第１．第２
シリンダ１１．１２にお（プる第２吸気ポート３２．３
２に対応するタペット２０２．２０２が第１パケツトボ
ツクス２１１に、第３．第４シリンダ１３．１４におけ
る第２吸気ポート３２．３２に対応するタペット２０２
．２０２が第２バクツトボツクス２１２に、第１．８２
シリンダ１１．１２における第２排気ボート４２．４２
に対応するタペット２０２，２０２が第３パケツトボツ
クス２１３に、更に第３゜第４シリンダ１３．１４にお
ける第２排気ボート４２．４２に対応するタペットが第
４バケツ１〜ボツクス２１４に夫々保持されている。こ
こで、第２図に示すようにパケットボックス２１・・・
２１に嵌挿された各第２タペツト２０２・・・２０２に
おいては、バルブステム１７ａ、’１８ａの上端が当接
する天井面２０ａがカムシャフト５．６の回転中心線を
中心とする円弧面（又は球面）とされていると共に、バ
ルブステムの上端に装着されたキャップ部材２２が上記
天井面２０ａに摺動可能に当接されている。

然して、第３．４図に示すように、上記各パケットボッ
クス２１の中央部上面には半円状の四部２１ｂが形成さ
れていると共に、該凹部２１ｂに対応する同じく半円状
の凹部２３ａを下面に有するパケットキャップ２３が両
凹部２１ｂ、２３ａ間にカムシャフト５，６の軸受孔を
形成するようにしてパケットボックス２１に固着され、
これにより一組のパケットボックス２１とパケットキャ
ップ２３とが一体となって対応するカムシャツ１−５．
６の周りに回動自在に支持されるようになっている。そ
の場合に、吸気カムシャフト５の周りの第１．第２パケ
ットボックス２１１．２１２に固着されたパケットキャ
ップ２３．２３及び排気力ムシャフ１−６の周りの第３
．第４パケットボックス２１３．２１４に固着されたパ
ケットキャップ２３．２３は、夫々結合部２３ｂ　、２
３ｂを介して結合一体化されて、第１．第２パケットボ
ックス２１１．２”ｆ２及び第３．第４バケットボック
ス２１３．２１＜が当該カムシャフト５，６の周りに夫
々一体内に回動するようになっている。

更に、以上の構成に加えて、シリンダヘッド２には吸気
カムシャフト５の周りの第１．第２パケットボックス２
１１’、２１２及び排気カムシャフト６の周りの第３．
第４パケツトボツクス２１３゜２１４を夫々回動させる
第１．第２操作装置２４１．２４２が備えられている。

これらの操作装置２４１．２４２は同一の構成であって
、夫々モータ２５と、該モータ２５によってギヤ２６．
２７を介して回転される操作軸２８とで構成されている
と共に、両操作装置２４１．２４２における操作軸２８
．２８は、夫々吸、排気カムシャフト５゜６に平行に且
つ両カムシャフト５．６の周りの第１、第２パケットボ
ックス２１１，２１２及び第３、第４バケツ１〜ボック
ス２１３．２１４の下面近傍を夫々通過してエンジンの
長手方向に配置されて。、いる。そして、第３図に示す
ように両操作装置２４１，２４２における各操作軸２８
には第１゜第２パケットボックス２１’１．２１２及び
第３゜第４パケットボックス２１３，２１４の下面に夫
々形成された扇状ギヤ部２１０に夫々噛合するギヤ２８
ａが２個づつ形成され、これらのギＡ７２８ａ及びギヤ
部２ＩＣを介して、第１操作装置２４１にお【プる操作
軸２８の回転により第１．第２パケットボックス２１１
，２１２が、また第２操作装置２４２における操作軸２
８の回転により第３゜第４パケットボックス２１３，２
１４が当該カムシャフト５，６の周りに回動されるよう
になっている。

次に、上記実施例の作用を説明する。

エンジンの運転時に、シリンダヘッド２の上部に配備さ
れた吸気カムシャフト５及び排気カムシャフト６が図示
しないクランクシャフトによりタイミングベル１〜を介
して回転駆動されることにｊ、す、これらのカムシャツ
ｈ５．６における各カム１５・・・１ｂ、１６・・・１
６の作用で各シリンダ１１〜１４における各２個の吸、
排気バルブ１７・・・１７．１８・・・１８がタペット
２０・・・２０を介して人々所定のタイミングで開閉動
作される。つまり、第５図に実線で示すようにカム１６
（１５）のカム面におけるＸ方向の回転に対して幕内部
ａからリフト部すに移行する点Ｐがタペット２０の上面
に当接した時点から該タペット２０が下方にリフトされ
てバルブ１８＜１７）が開動され、またリフト部すから
幕内部ａに移行する点Ｑがタペット上面を通過した時点
でバルブ１８（１７）が再び閉鎖される。

然して各シリンダ１１〜１４にお（プる第２吸気ポート
３２・・・３２及び第２排気ポート４２・・・４２を開
閉する吸、排気バルブ１７・・・１７．１８・・・１８
に対応する第２タペツト２０２・・・２０２は、カムシ
ャフト５．６に支持されたパケットボックス２１・・・
２１の嵌挿孔２１ａ・・・２１ａに摺動自在に嵌挿保持
されていると共に、これらのパケットボックス２１・・
・２１は第１．第２操作装＠２４１゜２４２によってカ
ムシャフト５．６の周りに回動可能８さ１″′″（＋％
　６　（７）′・上記″ト２０２−＝　２　　　　　　
。

０２も対応するカムシャフト５．６の周りに回動するこ
とになる。つまり、第３図に示すように第、１操作装置
２４１における操作軸２８をモータ２５により一転させ
ると、該操作軸２８におけるギヤ２８ａ　、２８ａに噛
合する扇状ギヤ部２１Ｃ１２１ｃを有する第１．第２パ
ケツトボツクス２１１．２１２が吸気カムシャフト５の
周りにＹ方向又はＺ方向に回動され、また第２操作装置
２４２における操作軸２８をモータ２５により回転させ
れば、同様にして第３．第４パケットボックス２１３’
、２１４が排気カムシャフト６の周りにＹ方向又は７方
向に回動され、これによりこれらのパケットボックス２
１１・・・２１４の嵌挿孔２１ａ・・・２１ａに保持さ
れた各タペット２０２・・・２０２も第２図に示すよう
にカムシャツｌ−５，６の周りにＹ方向又はＺ方向に回
動されるのである。そして、今、第５図に鎖線で示すよ
うにパケットボックス２１と共にタペット２０２がカム
シャフ１−周りにＹ方向に一定角度αだけ回動されたも
のとすると、カムシャフト６（５）の図に示す特定角度
位回に対するカム１６（１５）のカム面とタペット２０
２の上面との当接点Ｒが点Ｒ′に移動して、カム面にお
ける幕内部ａからリフト部すに移行する点Ｐが実線で示
す状態から更に角度αだけ回転した時点でタペット上面
に当接することになる。そのためバルブ１８（１７）の
開弁時期（閉弁時期についても同様）がカムシャフト６
（５）の回転角αに相当する時間だけ遅らされる。また
、同様にしてパケットボックス２１を７方向に回動させ
れば開弁時期（及び閉弁時期）が早められることになり
、このようにして上記操作装置２４１，２４２における
モータ２５，２５の回転により各シリンダ１１〜１４に
おける第２吸気バルブ１７及び第２排気バルブ１８の開
閉タイミングが可変制御されることになる。そして、こ
の制御をエンジンの運転状態に応じて行えば、広い運転
領域において常に最適のバルブタイミングが得られるこ
とになる。

また、特にこの実施例においては、吸気カムシャフト５
及び排気カムシャフト６の夫々に対応させて第１．第２
操作装置２４＋、２４２が備えられているから、各シリ
ンダ１１〜１４における第２吸気バルブ１７・・・１７
と第２排気バルブ１８・・・１８のバルブタイミングを
互いに無関係に可変制御することができるのである。尚
、操作軸２８は、モータ２５に代えて、エンジンの運転
状態に応じて作動する他の駆動源で回転させるようにし
てもよい。

然して上記パケットボックス２１・・・２１ないしタペ
ット２０２・・・２０２をカムシャフト５．６の周りに
回動させる第１．第２操作装置２４＋、２４２の操作軸
２８．２８は第２，３図に示ずように各パケットボック
ス２１・・・２１の下方にｄ３１プるシリンダヘッド２
のトップデツキ２ｂとの間のデッドスペースを利用して
配置されて、各バケツ１〜ボックス２１・・・２１を夫
々下方から駆動するようになっているから、これらの操
作軸２８．２８（操作装置２４１，２４２）を配置した
ことによってエンジンの全高が高くなることがないので
ある。

尚、この実施例においては、２本の操作軸２８゜２８に
夫々２個所づつギヤ２８ａが設けられて各パケットボッ
クス２１１〜２１４を直接駆動するようになっているか
ら、第１．第２バケットボックス２１＋、２１２及び第
３．第４パケットボックス２１３．２１４をバケツ１〜
キャップの結合部２３ｂ　、２３ｂによって夫々結合す
る必要はなく、逆に第１．第２パケットボックス２１＋
、２１２及び第３．第４バケツ１〜ボックス２１３．２
１４を夫々結合して、２本の操作軸２８．２８により例
えば第２．第４パケットボックス２１２．２１４だけを
駆動するようにしてもよい。

（発　　明　　の　　効　　果）以上のように本発明によれば、カムシャフトにおける各
カムと吸、排気バルブのバルブステムとの間にタペット
を介在させたニシンの動弁機構において、上記タペット
をカムシャフト周りに回動可能とされた回動部材に嵌挿
保持させると共に、この回動部材をその下面に近接させ
てエンジンの長平方向１配置は操作部材９Ｊ°°て駆動
するよ　　　　　１うにしたから、簡単な構成で且つ応
答性及び信頼性に優れ、しかもエンジンの全高を高くす
ることなく装備することができるバルブタイミングの制
御装置が実現される°ことになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は動弁機構
を備えたシリンダヘッドの平面図、第２゜３図は夫々第
１図ＩＩ−ＩＩ線、■−■線で切断した拡大断面図、第
４図はバケツ１〜ボックスの単体斜視図、第５図は作用
を示すタペット周辺の概略図である。５．６・・・カムシャフト、１７．．１８・・・バルブ
、１７ａ、１８ａ・・・バルブステム、２０・・・タペ
ット、２１・・・回動部材（パケットボックス）、２１
Ｃ・・・扇状ギヤ部、２８・・・操作部材（操作軸）、
２８ａ・・・ギヤ。第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）カムシャフトのカム面からの力をバルブステムに
伝達するタペットと、該タペットが摺動自在に嵌挿され
且つ上記カムシャフト周りに回動可能とされた回動部材
と、エンジンの運転状態に応じて上記カムシャフトの特
定角度位置に対するカム面とタペットとの当接位置を変
化させるように該回動部材を下方から駆動する操作部材
とが備えられていると共に、該操作部材は回動部材の下
面に近接させてエンジンの長手方向に配置され且つ回動
部材の下面に設けられた扇状ギヤ部に噛合するギヤを有
することを特徴とするエンジンのバルブタイミング制御
装置。