JPH03206311A - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

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、内燃機関のバルブタイミングに関する。詳し
くは高速回転時に於けるバルブタイミングを可変とし、
吸排気効率の向上を図ることに関するものである。

〔従来の技術〕

従来のエンジンの動弁機構に於いては、バルブ．タイミ
ングやバルブリフトについてはカムシャフトに固定され
たカムのプロフィルにより決定されているために、エン
ジンの低速域、高速域の全運転域に亘って常に吸排気効
率が最良となる適正な値に設定することは困難で、実際
には高低速域の中間程度のバルブタイミング等に設定さ
れている。

また、上記の欠陥を補うために従来、バルブタイミング
等の可変化については多くの研究がなされ、低速時の燃
費、トルクの改善、高速時の出力の改善等が図られてお
り、その一例をあげると第９図に示すような２段階切り
換え方式がある。

（自動車技術会、学術講演会前刷集Ｎｏ．８　９１　１
９　８　９年５月参照）これは図示の通り、両側にそれ
ぞれ低速用ロッカアーム１０３中央に高速用ロッカアー
ム１０４と計３個のロッカアームを持ち、これらは各々
対応する低速カム１０１高速カム１０２により駆動され
てバルブ１０５の開閉を行う。このようにして、低・高
速時のバルブタイミングとリフトとが各々独立して自由
に設定できるようにし、エンジンの回転速度により、低
高速いづれのカムが作動するかが決められ、高速カムは
低速カムに比べ広い開角と高いリフトが設定され、エン
ジンの高回転に対応できるようにしてある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の第９図に示す型式のものはそれぞれ低速用と高速
用とで独立したカムプロフィルを採用し、適切なバルブ
タイミング等を設定することができるが、そのためには
第９図にもその一部を示すように従来の動弁機構はその
まＸでは利用できずカム、ロツカアーム等を総て新規に
入れ替え、各気筒毎に可変バルブタイミング機構を設け
た複雑な構造が必要となり、部品点数も多くなり、コス
トが高くなるという問題がある。

上記の問題点を理解するために本発明に於いては、既存
のカム、ロッカアーム等をそのまＳ利用出来る比較的簡
単な構造でバルブタイミングを可変とする手段を用いて
、高速時に於けるエンジンの吸排気効率の向上を図るこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達或するために本発明に於いては、クラン
クシャフトの駆動により回転する主回転軸と、主回転軸
によりムービングギヤアーム、ムービングギヤ、ラナー
ズアーム、スライディングスリーブ、ラナーズアームを
介し駆動される副回転軸とを有し、低速回転時には前記
主回転軸とカムシャフトとが一体となり、高速回転時に
は前記副回転軸と前記カムシャフトとが一体となるよう
に構成されたことを特徴とする可変バルブタイミング装
置を提供する。

〔作　用〕

低速運転時に於いてはクランクシャフトが回転し、クラ
ンクプーりよりカムプーりに回転が伝えられると、主回
転軸はカムプーりと同じ回転をしてカムシャフトを駆動
し、従来の通常のバルブタイミングによるバルブの開閉
が行われる。高速運転時に於いては、主回転軸よりムー
ビングギヤアーム、ムービングギヤ等を介して副回転軸
に回転が伝えられ、該副回転軸によりカムシャフトが駆
動され、このとき、回転中の主回転軸とは異る副回転軸
の高速時向けの挙動がそのま５カムシャフトの挙動とな
って伝えられ、この時のカムシャフトの動きにより高速
時向けのバルブタイミングによるバルブの開閉が行われ
る。

〔実施例〕

本発明の第１実施例を図面を参照して説明する。

第■図は本可変バルブタイミング装置の断面図を、第２
図は第１図の■−■視図を示す。クランクプーリ　（図
示せず）の回転によりカムプーり１が回転する。２はカ
ムシャフトで従来の型式ではカムプーリｌとカムシャフ
ト２とは直結しているが、本件に於いては両者の間に可
変バルブタイミング装置２０が介在している。３は該装
置２０を内在しているケースでこの内壁に内歯車式のス
テイショナルギャ４が設けられている。このステイショ
ナルギャ４にはこれと噛み合う小歯車（ビニオン）であ
るムービングギヤ５が主回転軸１０に取り付けられたム
ービングギヤアーム６を介して配設され、カムプーり１
が回転するとステイショナルギャ４内を公転すると共に
その軸心０１（第２図）の廻りを自転する。

主回転軸１０は回転軸スライディングスリーブ１２（第
１図）を介してカムシャフト２と連結し、副回転軸１１
は主回転軸１０と同軸心でこの外周を取り巻いて装着さ
れ、該回転軸１１の径方向に２本のラナーズアーム９が
突設されている。ムービングギヤ５にはその中心０１よ
り所定の距離ｒ（第２図）の位置０２にピン７を立設し
、これにラナーズアームスライディングスリーブ８を取
り付けこのスライディングスリーブ８を前記ラナーズア
ーム９が貫通し相互に摺動する。回転軸スライディング
スリーブ１２と副回転軸１１とはかみあいクラッチ１３
（第１図）によりその連結が断続される。

上記の構成により、エンジンの低速回転時に於いては、
第１図に示すように、カムプーり１の回転は主回転軸１
０より回転軸スライディングスリーブ１２を経てカムシ
ャフト２に回転が伝わり、従来のカムシャフトの機構と
同様の運動によりカムが駆動される。エンジンが高速回
転になると、回転軸スライディングスリーブ１２がエン
ジンのフロント方向（Ｆ）、図で右側に動き、スライデ
ィングスリーブ１２と主回転軸１０との直接の連結が断
たれ、スライディングスリーブ１２はかみあいクラッチ
１３により副回転軸１１と連結する。副回転軸の回転は
、主回転軸１０の回転がムービングギヤアーム６、ムー
ビングギヤ５、ピン７、スライディングスリーブ８、ラ
ナーズアーム９を介して副回転軸１１に伝わっているの
で、このときはこの回転がクラッチ１３を通してカムシ
ャフト２に伝わり、したがってカムは、副回転軸１１の
挙動に従った運動を行う。

上記の副回転軸の運動線図は、ステイショナルギャ４の
径（内径）Ｄとムービングギヤ５の外径ｄとムービング
ギヤ５の中心０１とピン７の中心０２との距離ｒとの関
数となって決められる。第１〜２図に示した例は３気筒
のエンジンに適用するものでＤ＝３ｄ，０＜ｒ＜一の場
合を示し２ たもので、この場合の主回転軸１０と副回転軸１１との
相対的な動きを第３図に示す。

第３図は主副両回転軸の基本作動図を示し、図に於いて
は、両軸の動きの相違を判り易くするために副回転軸１
１の動きをピン７の中心０２の動きで代表して示してあ
る。実際には、第１〜２図に示すようにスライディング
スリーブ８とラナーズアーム９との摺動運動がこれに加
わり、ラナーズアーム９が一種の首振り運動を行い、副
回転軸はこれに従って動くために、本図に示したものと
は若干の位相のずれが生ずるが、主副両回転軸の相対的
な動きの基本は本図と大きく変らない。図示の通りムー
ビングギヤ５の中心０１（０１ｏ〜０１６）とピン７の
中心０２（０２ｏ〜０２６）はムービングギヤ５が０．
。の位置より矢印に示すように回転してステイショナル
ギャ４と噛み合うと図示の様な軌跡を画き、主回転軸Ｉ
Ｏが０゜より６０゜まで回転する間は、副回転軸１１は
、主回転軸１０よりもα度だけ回転角の位相が遅れ、６
０゜より１２０゜までは逆にα度だけ位相が早くなり以
下６０゜毎にこれを繰り返して一周する。この状態を第
４図に示す。第４図の一点鎖線Ｃは主回転軸１０が一定
回転速度で回転している状態で、これに対して副回転軸
ｌ１がα゜だけ回転角がずれている状態（実線Ａ１破線
Ｂ）を示す。このα゜は、６０゜毎にゼロとなり主副両
回転軸と位相角が一致してずれがなくなり、その中間の
状態ではαの値はゼロより漸増し漸減しゼロになること
が繰返される。また、０１　．０２間の距離ｒが大きい
とこの角度αの値も大きくなる。第４図に於いて、Ａ線
はＢ線よりもｒが太きｄ い場合を示す。ｒ一　　　のときは最大となり、２ ｒ＝Ｑのときは０１と０２が一致し、すなわち副回転軸
１１は主回転軸１０と同一の回転を行う。

高速回転に於いてかみ合いクラッチ１３が結合し、上記
の回転を行う副回転軸の回転がカムシャフト２に伝わる
と、カムシャフト２は、軸心を中心とした振巾α角の往
復回動運動をしながら回転運動を行う。この振巾αの位
相をカムのリフトの位相と合わせることにより、バルブ
タイミングを変え、バルブのリフト量（揚程〉を第５図
に示す様に大きくすることが出来る。第５図に於いて、
一点鎖線Ｃは本来のカムのリフト量を表わし、これに対
し上記の手段を用いることにより実線Ａ又は破線Ｂ　（
Ａの方がＢよりも前記ｒの値が大きい）に表わす様なリ
フト量とすることが出来る。

なお、上記の実施例を適用する対象となるカム軸は例え
ばダブルオーバヘッドカム機構に用いられている吸気バ
ルブ用又は排気バルブ用の専用のカム軸に用いられるも
ので、一本のカム軸に吸排気バルブ用カムが混在してい
るものに対しては位相の調整が困難で、適用することは
難しい。

また、スライディングスリーブ１２を動かしてかみあい
クラッチ１３の切換えを行うには、バルブの最大リフト
の時点（第５図に示す同期点Ｓ）で行う。これにより、
切換え時のギヤ鳴りやギヤ破損の心配はない。

次に第２実施例として２気筒エンジンに本発明を適用し
た場合を説明する。第６〜７図にその構造を示す。第６
図はその要部の縦断面図、第７図は第６図の■−■断面
図である。図に於いて、第１実施例と共通の部分に付い
ては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。第１実
施例と異る主な点としては、本実施例に於いてはケース
３に固定されたスティショナルギャ４は外歯を形或し、
ムービングギヤ５はステイショナルギャ４と噛み合いな
がらその外周を回転し公転することである。

このときのステイショナルギャ４の径（外径）をＤ１ム
ービングギヤ５の外径をｄとし、ムービングギヤ５の中
心０１　とピン７の中心０２の距離をｒとした場合に、
それぞれの間には ｄ Ｄ＝２ｄ，　　　Ｑ＜ｒ＜ ２ の関係が或立している。この場合、ムービングギヤ５の
回転とラナーズアームスライディングスリーブ８との摺
動運動とにより、ラナーズアームが回転軸軸心○。を中
心とした一種の首振り運動を行いながらムービングギヤ
５と共に公転することは第１実施例と同様であり、主回
転軸１０と副回転軸１１との相対的な動きは、基本的に
は先に第３図について説明したものと同様であるので詳
しい説明は省略する。第１実施例の場合にはこの動きが
カム角１２０゜を１サイクルとして変動したが本実施例
に於いてはカム角１８０゜を１サイクルとして変動する
。また、第６図には省略してあるが、回転軸スライディ
ングスリーブ１２、かみ合いクラッチ１３の構造は第１
図と同様である。

上記の機構により高速回転に於いてかみ合いクラッチ１
３（第１図）がＯＮとなり、副回転軸１１の回転がカム
シャフト２　（第ｌ図）に伝わると、カムシャフト２は
往復回動運動をしながら回転運動を行い、バルブリフト
量を第８図に示すように大きくすることが出来る。第８
図に於いて、一点鎖線Ｃは本来のカムのリフト量、実線
Ａ又は破線Ｂは本実施例によるリフト量を表わす。

上述の二つの実施例により示した様に本発明によれば、
高速回転時にバルブのリフト量を上げる（揚程を高める
）ことにより、バルブの吸・排気効率を高め、エンジン
の高速性能を向上することができる。また、これは前記
先行技術に示された様に、各気筒毎に可変バルブタイミ
ング機構を設ける必要はなく、カムシャフト毎に可変機
構を設け、カムのプロフィルは変更することなく従来の
ものをそのま５利用できるので必要な部品点数も少く、
コストの低減となる。またムービングギヤ直径ｄ対ステ
イショナルギャ直径Ｄの比率とムービングギヤの中心０
１　とラナーズアームスライディングスリーブのピン７
との距離ｒを適宜変えることにより、バルブタイミング
等を所望の値に変化させることが可能となり、それぞれ
のエンジンの特性に対応した最適の高速性能が得られる
ようなバルブタイミングに調整することができる。

〔発明の効果〕

本発明を実施することにより高速時に於けるバルブのリ
フト量を上げ、吸・排気効率を高めてエンジンの高速性
能を向上させることができる。

また、既存のカムプロフィルを変えることなくそのま＼
利用できるので、部品点数も少く構造も簡単でコスト的
にも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は第１実施例を示し、第１図は可変バルブタ
イミング装置の断面図、第２図は第１図の■一■視図、
第３図は主副両回転軸の基本作動図、第４図は主副両回
転軸の回転角のずれ、第５図はカムリフト曲線を示す。 第６〜８図は第２実施例を示し、第６図は可変バルブタ
イミング装置の要部断面図、第７図は第６図の■−■断
面図、第８図はカムリフト曲線を示す。第９図は従来技
術による可変バルブタイミング装置を示す。 ２・・・カムシャフト、　　　５・・・ムービングギヤ
、６・・・ムービングギヤアーム、 ８・・・ラナーズアームスライディングスリーブ、９・
・・ラナーズアーム、１０・・・主回転軸、１１・・・
副回転軸、 ２０・・・可変バルブタイミング装置。 第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図 カム角 第 ４ 図 第５図 Ｓ・・・同期点 第 ７ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、クランクシャフトの駆動により回転する主回転軸と
   、主回転軸によりムービングギヤアーム、ムービングギ
   ヤ、ラナーズアーム、スライディングスリーブ、ラナー
   ズアームを介し駆動される副回転軸とを有し、低速回転
   時には前記主回転軸とカムシャフトとが一体となり、高
   速回転時には前記副回転軸と前記カムシャフトとが一体
   となるように構成されたことを特徴とする可変バルブタ
   イミング装置。