JPH03130508A

JPH03130508A - 内燃機関の可変バルブタイミング機構

Info

Publication number: JPH03130508A
Application number: JP26853389A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Honda; 本田　正一; Takaaki Tsukui; 津久井　孝明
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1989-10-16
Publication date: 1991-06-04
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JP2815198B2

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、４サイクルエンジンの運転状態に応じて吸排
気弁の開弁時期を適正に調整し、特に吸排気弁の開弁時
期と閉弁時期とを共に適正に調整することができるエン
ジンの可変バルブタイミング機構に関するものである。

〔従来の技術〕４サイクルエンジンメこおいては、高速域でバルブの開
放開始時期を早めかつバルブの閉塞時期を遅らせること
によりバルブオーバラップ期間（吸排気弁が同時に開放
されている期間）を長期化し、吸、排気の慣性効果を利
用し、吸、排気効率を高めて機関の高出力化を図り、ま
た、低速域にては、バルブの開放時期を遅らせるととも
にバルブの閉塞時期を早めることにより、バルブオーバ
ラップ期間を短縮化し、排気再循環、吸気の吹き抜けを
防止して、機関出力低下を避けるために、従来では、種
々の可変バルブタイミング機構が提供されてきた。

本出願人は、先に偏心シャフトを用いて吸排気バルブの
開弁時期を適正に調整することができる可変バルブタイ
ミング機構を出願した。（特開昭６３−１７９７号公報
）。

上記出願した技術は、シリンダの側部にカムシャフトの
回動位置における角速度を変えるカムシャフト角速度可
変機構と、前記カムシャフト角速度可変機構を制御する
ための制御機構を備えたもので、カムシャフト角速度可
変機構は直列多気筒型の内燃機関の外側方に配設したも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記可変バルブタイミング機構では、カムシャフト角速
度可変機構を内燃機関の外側方に配設しているので、内
燃機関自体がカムシャフトの軸線方向に出っ張ってしま
い、コンパクト化が図りにくい不具合があった。特に、
自動二輪車では機器の搭載スペースが限られることから
、コンパクト化が図りにくい不具合は大きな問題となる
。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、内燃機関が
カムシャフトの軸線方向の出っ張って幅広となるのを防
止でき、さらにカムシャフト角速度可変機構がカムシャ
フト駆動系と干渉しにくく、さらに比較的小さい駆動力
でもカムシャフト角速度可変機構を作動できる内燃機関
の可変バルブタイミング機構を提供することを４的とす
る。

〔課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本願第１発明では共通のシ
リンダブロックに複数の気筒が形成され、該複数の気筒
の間に、カムシャフトの回動位置における角速度を変え
るカムシャフト角速度可変機構か配置されていることを
特徴としている。

第２発明では、上記第１発明に加えて、カムシャフト角
速度可変機構を制御するための制御機構が、前記−つの
気筒を挟んでカムシャフト角速度可変機構とは逆側に配
置されていることを特徴としている。

第３発明では、第１発明または第２発明に加えて、制御
機構は前記カムシャフトに交差するウォームシャフトを
備え、該ウォームシャフトは、前記カムシャフト角速度
可変機構とつながる動力伝達シャフトにウオーム歯車装
置を介して接続されていることを特徴としている。

第４発明では、第２発明の加えてカムシャフトを回転さ
せるためのカムドライブシャフトをカム／タフトとは別
個に該カムシャフトと平行に設け、該カムドライブシャ
フトの一端側を前記カムシャフト角速度可変機構に接続
するとともにカムドライブシャフトの他端側を前記制御
機構の下方にてクランク軸に連動機構を介して接続して
いることを特徴としている。

第５発明では、第２発明に加えて、カムシャフトを回転
させるためのカムドライブシャフトをカムシャフトとは
別個にカムシャフトと平行に設け、該カムドライブシャ
フトの両端を前記カムシャフト角速度可変機構に接続す
るとともにカムドライブシャフトの中央部を前記制御機
構の下方にてクランク軸に連動機構を介して接続してい
ることを特徴としている。

第６発明では、第４発明または第５発明に加えて、前記
カムドライブシャフトは内燃機関の前方に、前記制御機
構の入力側を内燃機関の後方に配置されていることを特
徴としている。

Ｍ７発明では、第４発明または第５発明に加えて、前記
カムドライブシャフトは、前記カムシャフトを支持する
カムホルダのキャップ部材に一体ｌ：設けられたシャフ
ト支持部によって支持されていることを特徴としている
。

〔作用　〕

本願第１発明によれば、複数の気筒の間にカムシャフト
角速度可変機構が配置されているので、上記可変機構を
いずれか気筒の外側に一側に設ける場合に比べて、気筒
の並ぶ方向すなわちカムシャフトの軸線方向の幅寸法は
小さくなる。

第２発明によれば、カムシャフト角速度可変機構を制御
するための制御機構を、前記−つの気筒を挟んでカムシ
ャフト角速度可変機構とは逆側に配置しているので、カ
ムシャフトを回転させる駆動系と制御機構との干渉がな
い。

第３発明によれば、制御機構の駆動シャフトを、平行に
配置された吸、排気用の両カムシャフトにまたがって設
け、しかも該駆動シャフトをカムシャフト角速度可変機
構とつながる動力伝達ンヤ７トに対しウオーム歯車装置
を介して接続させているから、小出力のモータによって
もカムシャフト角速度可変機構を駆動でき、しかも吸、
排気双方のシャフト角速度可変機構を同時に制御できる
。

第４発明によれば、カムドライブシャフトをカムシャフ
トとは別個に設け、かつ該カムドライブシャフトの一端
側を前記カムシャフト角速度可変機構に接続するととも
にカムドライブシャフトの他端側を前記制御機構の下方
にてクランク軸に連動機構を介して接続しているから、
制御機構と連動機構を上下方向に配置することができ、
内燃機関のカムシャフトの軸線方向の幅寸法を短くでき
る。

第５発明によれば、直列４気筒型の内燃機関において、
カムシャフトを回転させるためのカムドライブシャフト
をカムシャフトとは別個に該カムシャフトと平行に設け
、該カムドライブシャフトの両端を前記カムシャフト角
速度可変機構に接続するとともにカムドライブシャフト
の中央部を前記制御機構の下方にてクランク軸に連動機
構を介して接続しているから、カムドライブシャフトに
よって左右の動弁機構を作動させる経路並びにそれらの
構成部材が同じ構造となり、最短距離で吸、排気弁を作
動でき、かつ共通の部品が利用できる。

第６発明によれば、カムドライブシャフトを内燃機関の
前方に、制御機構の入力側を内燃機関の後方にそれぞれ
配置しているから、カムドライブシャフトと制御機構の
入力側とが互いに干渉しない。また、制御機構につなが
る回転ケーブル等の連結部材が通常内燃機関の後方に配
置されるキャブレタやフレームによって保護される、第
７発明によれば、カムホルダのキャップ部材に一体に設
けたシャフト支持部でカムドライブシャフトを支持して
いるから、カムドライブシャフト支持専用のホルダを新
たに設けるのに比べて、部品点数の削減が図れかつ該ホ
ルダを固定するだめのネジ等の固定手段も省略できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づい
て説明する。

第１図は内燃機関のシリンダへ７ドをカムシャフトの中
心を通る平面で切断した断面図である。

この図で明らかなように、ここで示す内燃機関は直列多
気筒型であり、かつシリンダへラドｌに吸気および排気
用のカムシャフト２．３がそれぞれ設けられた。いわゆ
るＤＯＨＣ（ダブルオーバヘッドカムシャフト）型の内
燃機関である。気筒４は４個設けられているが、説明の
都合上これらの気筒は第１図において左方から順に１番
目の気筒４Ａ１２番目の気筒４Ｂ、３番目の気筒４Ｃ。

４番目の気筒４Ｄと呼ぶこととする。また、車体に対す
る前後方向は第１図に示すとおりである。

第２図において符号１０はクランク軸であり、該クラン
ク軸ｌＯの回転は、該クランク軸１０に一体に形成され
たタイミングギヤ１１から、途中に介装されたアイドル
ギヤ１２ａ、１２ｂを介してセンターギヤ１２ｃに伝達
される。アイドルギヤ１２ａ、１２ｂはシリンダブロッ
ク５にボルト止めされたアイドルギヤホルダ１３により
回転自在に支持されている。センターギヤ１２ｃはカム
ドライブシャフト１５と一体に回転するようカムドライ
ブシャフト１５の突起にボルト止めされている。カムド
ライブシャ７トエ５は、排気用のカムシャフト３を支持
するカムホルダ１６のキャップ部材１７に一体に形成さ
れたシャフト支持部１７ａによって、カムシャフト２．
３に対して平行となるようＩこかつシリンダへラドｌの
前部中央Ｊこ支持されている。キャップ部材１７は、第
４図（イ）〜（ハ）に示すようにシリンダヘッド１側の
キャップ部材１７ｂの一側部に前記シャフト支持部１７
ａが一体に固着して形成されるものである。

上記アイドルギヤ１２　ａ、　　１２　ｂ、およびセン
ターギヤ１２ｃはクランク軸１０の回転をカムドライブ
シャフト１５に伝達する連動機構１２を構成している。

カムドライブシャフト１５の両端にはサイドカムギヤ１
８がスプライン嵌合されている。サイドカムギヤ１８は
排気用のカムギヤシャフト１９に噛合し、該排気用のカ
ムギヤシャフト１９はカムアイドルギヤ２０を介して吸
気用のカムギヤシャフト２１に噛合している。カムアイ
ドルギヤ２０はシリンダへ／ドに支持されたギヤシャフ
ト２２によって回転自在に支持されている。上記サイド
カムギヤ１８、カムギヤシャフト１９、カムアイドルギ
ヤ２０、およびカムギヤシャフト２１は、左右において
１番目と２番目の気筒４Ａ、４Ｂの間、並びに３番目と
４番目の気筒４Ｃ，４Ｄの間にそれぞれ配置される。

また、前記吸気用および排気用のカムシャフト２．３は
各気筒４Ａ・・・に１本ずつ合計８本設けられ、それら
はシリンダヘッド１に設けられた前記カムホルダ１６に
よって回転自在に支持されている。各カムシャフト２．
３はそれぞれ該当する気筒４の前後方向に配置されてい
る。

この内燃機関には、前記カムシャフト２．３の回動位置
における角速度を変えるカムシャフト角速度可変機構２
５と、該カムシャフト角速度可変機構２５を制御する制
御機構３０とを有する可変バルブタイミング機構Ｓが配
備されている。

カムシャフト角速度可変機構２５について説明すると、
この機構２５は各カムギヤシャフト１９．２０に対応し
て吸気側および排ヌ側に２個ずつ合計４個配設されてい
る。第５図にも示すように、互いに対向する前記カムシ
ャフト３の端部に形成された大径筒部３１には中間シャ
フト３２の両端が回転可能に嵌合されている。中間ンヤ
７ト３２の中央部外周には前記カムギヤシャフト１９が
嵌合されている。まｆ−１中間シャフト３２の内周には
偏心シャフト３３が回転自在に挿通されている。

偏心シャフト３３の偏心部３４は中間シャフト３２に左
右に所定間隔をあけて形成されたローラ保持窓３５に対
向するよう位置決めされる。また、前記ローラ保持窓３
５にはローラ３６が嵌合され、該ローラ３６の包絡外周
面には偏心カラー３７が嵌合されている。前記カムギヤ
シャフト１９の側部に形成された保合突起３８は偏心カ
ラー３７の半径方向に延びる一方の挾持溝３９に嵌合さ
れ、偏心カラー３７の他方の挾持溝４０にはカムシャフ
ト２の端部に形成された係合突起４１が係合している。

上記のように構成されたカムシャフト角速度可変機構２
５では、偏心シャフト３３の偏心部３４の回動位置によ
り、カムシャフト３がカムギヤシャツ）１９に対し周期
的に相対角度偏位が生じ、ひいてはカムシャフト２の角
速度が任意に変えられるようになっている。この構成は
、排気系に限らず吸気系についても同様であり、吸気系
の説明は省略する。なお、カムシャフト角速度可変機構
２５の詳しいメカニズムについては特開昭６３−１７０
７号公報に譲る。

他方、制御機構３０は前記カムシャフト角速度可変機構
２５と干渉しないよう、気筒を挟んでカムシャフト角速
度可変機構２５とは逆側に配置されている。具体的には
、シリンダヘッドｌの中央方向中央にて、前記連動機構
１２の上方位置に前後に延びて設けられている。すなわ
ち、前記偏心シャフト３３はシリンダへラド１の２番目
と３番目の気筒４Ｂ、４Ｃにまたがって配設されており
、これら両偏心シャフト３３にまたがってかつ該偏心シ
ャフト３３に直交するように、ウオームシャフト５０が
車体前後方向に延びて配置されている。

該ウオームシャフト５０はシリンダヘッドカバー５１等
に形成された軸受け５２によって回転自在に支持されて
おり、前記両偏心シャフト３３と交差する箇所にはウォ
ーム５３がそれぞれ形成されている。前記偏心ンヤ７ト
３３にはそれらウオーム５３に対向する位置にウオーム
歯車５４が形成され、それらウォーム５３とウォーム歯
車５４によってウオーム歯車装置５５が構成されている
。

なお、ここで示す偏心シャフト３３は２番目の気筒４Ｂ
と３番目の気筒４Ｃにまたがるように配され、その中央
で前記ウォームシャフト５０と係合しているが、これに
限られることなく、偏心シャフト３３に中間シャフトを
連結し、これによってカムシャフト角速度可変機構２５
をウオームシャフト５０に係合させてもよい。

前記制御機構３０を構成するウオームシャフト５０の後
端はシリンダヘッドカバー５１の壁から外方に突出して
おり、その突出端には回転ケーブル５６の一端が連結さ
れている。回転ケーブル５６の他端はサーボモータに連
結され、該サーボモータはコントロールユニット（共に
図示せず）によって制御される。コントロールユニット
は内燃機関の回転数Ｎｅ、スロットル開度θｔｈ等の入
力を受け、それに応じてサーボモータに制御信号を発す
るものである。

しかして、上記構成の可変バルブタイミング機構では、
内燃機関が低速回転状態で運転されている場合には、コ
ントロールユニットからの制御信号によって図示せぬサ
ーボモータが回転操作され、その回転が回転ケーブル５
６および制御機構３０を介して偏心シャフト３３に伝達
されて、偏心シャフト３３をその偏心部３４が吸排気バ
ルブよりも最も速く離れた箇所に回転保持され、特開昭
６３７０７号公報に記載されｔ；可変バルブタイミング
機構の原理と同様な原理により、バルブの開放開始時期
が遅れるとともに、バルブの閉塞時期が早められ、バル
ブオーバラッグ期間が短縮される。

そして、内燃機関の回転速度が増速して最高速回転状態
になると、コントロールユニットからの制御信号によっ
て、偏心シャフト３３の偏心部３４がバルブに最も接近
した箇所に回転保持され、前記した同様な原理により、
バルブの開放開始時期が早められるとともに、バルブの
閉塞時期が遅れ、バルブオーパラツブ期間が延長され、
高速性能に適した状態となる。

なお、上記実施例では本発明を並列４気筒内燃機関に適
用した例について説明したが、これに限られることなく
、本発明は並列２気筒型の内燃機関にも適用可能である
。また、本発明は、ＤＯＨＣＭの内燃機関に限られるこ
となく、５ＯＨＣ型の内燃機関にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば以下の優れた効果を
奏する。

第１発明によれば、複数の気筒の間にカムシャフト角速
度可変機構が配置されているので、上記可変機構をいず
れか気筒の外側に一側に設ける場合に比べて、気筒の並
ぶ方向すなわちカムシャフトの軸線方向の幅寸法を小さ
くできる。

第２発明によれば、カムシャフト角速度可変機構を制御
するための制御機構を、一つの気筒を挟んでカムシャフ
ト角速度可変機構とは逆側に配置しているので、カムシ
ャフトを回転させる駆動系との干渉を考慮することなく
制御＠溝を配置することができる。

第３発明によれば、制御機構の駆動シャフトを、平行に
配置された吸、排気用の両カムシャフトにまたがって設
け、しかも該駆動シャフトを、カムシャフト角速度可変
機構に連結された動力伝達シャフトに対しウオーム歯車
装置を介して連結させているから、小さい出力のモータ
によってもカムシャフト角速度可変機構を駆動でき、し
かも吸、排気双方のシャフト角速度可変機構を同時に制
御できる。

第４発明によれば、カムドライブシャフトをカムシャフ
トとは別個に設け、かつ該カムドライブシャフトの一端
側を前記カムシャフト角速度可変機構に接続するととも
にカムドライブシャフトの他端側を前記制御機構の下方
にてクランク軸に連動機構を介して接続しているから、
制御機構と連動機溝を上下方向に配置することができ、
内燃機関のカムシャフトの軸線方向の幅寸法を短くでき
る。

第５発明によれば、カムシャフトを回転させるｌ二めの
カムドライフ゛・シャフトをカムシャフトとは別個に該
カムシャフトと平行に設け、該カムドライブシャフトの
両端を前記カムシャフト角速度可変機構に接続するとと
もにカムドライブシャフトの中央部を前記制御機構の下
方にてクランク軸に連動機構を介して接続しているから
、カムドライブシャフトによって左右の動弁機構を作動
させる経路並びにそれらの構成部材が同じ構造となり、
最短距離で吸、排気弁を作動でき、かつ共通の部品が利
用できる。

第６発明によれば、カムドライブシャフトを内燃機関の
前方に、制御機構の入力側を内燃機関の後方にそれぞれ
配置しているので、カムドライブシャフトと制御機構の
入力側とが干渉するのを避けることができる。まＩ；、
制御機構につながる回転ケーブル等の連結部材が通常内
燃機関の後方に配置されるキャブレタやフレームによっ
て保Ｈされるので、該回転ケーブルが破損されるのを防
止できる。

第７発明によれば、カムホルダのキャップ部材に一体に
設けたシャフト支持部でカムドライブシャフトを支持し
ているから、カムドライブシャフト支持専用のホルダを
新たに設けるのに比べて、部品点数の削減が図れかつホ
ルダを固定するためのネジ等の固定部材も省略できる。

【図面の簡単な説明】

第１ｒｇＪ−第５図は本願発明にかかる可変パルプタイ
ミング機構を示すものであり、第１図はシリンダへンド
の横断面図、第２図は縦断面図、第３図は第２図の■−
■線断面図、第４図（イ）〜（ロ）はカムドライブシャ
フトのホルダを示す説明図で、（イ）は側面図、（ロ）
は第４図（イ）のローロ線断面図、（ハ）は第４図（イ
）のハ矢視図、第５図はカムシャフト角速度可変機構を
示す分解斜視図である。ｌ・・・・・・シリンダヘッド２．３・・・・・・カムシャフト４Ａ〜４Ｄ・・・・・・気筒５・・・・・シリンダブロック１０・・・・・・クランク軸 ■２・・・・・・連動機構１５・・・・・・カムドライブツヤ７１６・・・・・カムホルダドア・・・・・・キャップ部材７ａ・・・・・・シャフト支持部５・・・・・・カムシャフト角速度可変機構０・・・・
・・制御機構３・・・・・・偏心ンヤ７ト（動力伝達シャフト）０・
・・・・・ウォームシャフト５・・・・・・ウオーム歯車装置

Claims

【特許請求の範囲】

（１）共通のシリンダブロックに複数の気筒が形成され
、該複数の気筒の間に、カムシャフトの回動位置におけ
る角速度を変えるカムシャフト角速度可変機構が配置さ
れていることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミ
ング機構。
（２）前記カムシャフト角速度可変機構を制御するため
の制御機構が、前記一つの気筒を挟んでカムシャフト角
速度可変機構とは逆側に配置されていることを特徴とす
る請求項１記載の内燃機関の可変バルブタイミング機構
。
（３）ダブルオーバーヘッドカムシャフト型の内燃機関
において、前記制御機構は両カムシャフトに交差するウ
ォームシャフトを備え、該ウォームシャフトは、前記カ
ムシャフト角速度可変機構とつながる動力伝達シャフト
にウォーム歯車装置を介して接続されていることを特徴
とする請求項１または２記載の内燃機関の可変バルブタ
イミング機構。
（４）直列２気筒型の内燃機関において、前記カムシャ
フトを回転させるためのカムドライブシャフトをカムシ
ャフトとは別個に該カムシャフトと平行に設け、該カム
ドライブシャフトの一端側を前記カムシャフト角速度可
変機構に接続するとともにカムドライブシャフトの他端
側を前記制御機構の下方にてクランク軸に連動機構を介
して接続していることを特徴とする請求項２記載の内燃
機関の可変バルブタイミング機構。
（５）直列４気筒型の内燃機関において、前記カムシャ
フトを回転させるためのカムドライブシャフトをカムシ
ャフトとは別個にカムシャフトと平行に設け、該カムド
ライブシャフトの両端を前記カムシャフト角速度可変機
構に接続するとともにカムドライブシャフトの中央部を
前記制御機構の下方にてクランク軸に連動機構を介して
接続していることを特徴とする請求項２記載の内燃機関
の可変バルブタイミング機構。
（６）前記カムドライブシャフトは内燃機関の前方に、
前記制御機構の入力側を内燃機関の後方に配置されてい
ることを特徴とする請求項４または５記載の内燃機関の
可変バルブタイミング機構。
（７）前記カムドライブシャフトは、前記カムシャフト
を支持するカムホルダのキャップ部材に一体に設けられ
たシャフト支持部によって支持されていることを特徴と
する請求項４または５記載の内燃機関の可変バルブタイ
ミング機構。