JPH04148006A - 内燃機関の弁駆動装置 - 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】 Ａ１発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、アイドラギヤに噛合するカムギヤで駆動され
るカムシャフトを支持したカムシャフト支持部材を、内
燃機関の運転状態に応じて前記アイドラギヤの中心と同
心の揺動軸心回りに揺動させることにより、前記カムシ
ャフトに設けたカムで駆動される弁のバルブタイミング
を可変とした内燃機関の弁駆動装置に関する。

（２）従来の技術 かかる内燃機関の弁駆動装置は、本出願人が既に特願平
１−２６５９６４号において提案している。

（３）発明が解決しようとするｌＩＭ 上記従来の弁駆動装置は、カムシャフトに設けたカムと
答弁の間に円弧状のスリッパ面を有するロッカアームを
介在させ、カムシャフト支持部材を揺動させることによ
り、カムがスリッパ面に当接する位置を移動させてバル
ブタイミングとバルブリフトを変化させている。したが
って、ロッカアームを配設するスペースを確保するため
にシリンダヘッドの上下方向寸法が増加することになり
、これによりカムシャフト支持部材の寸法も大型化する
不都合がある。また、口７カアームの揺動に伴ってその
スリッパ面とカムの当接位置が微妙に変化するため、カ
ムプロファイルの設計が困難なものとなり、バルブリフ
トカーブに歪みが住し易いという問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、簡単かつ
コンパクトな構造でバルブタイミングを変更することが
可能であり、しかも正確なバルブリフトカーブを得るこ
とが可能な内燃機関の弁駆動装置を提供することを目的
とする。

Ｂ０発明の構成 （１）課題を解決するための手段 前記目的を達成するために、本発明は、アイドラギヤに
噛合するカムギヤで駆動されるカムシャフトを支持した
カムシャフト支持部材を、内燃機関の運転状態に応じて
前記アイドラギヤの中心と同心の揺動軸心回りに揺動さ
せることにより、前記カムシャフトに設けたカムで駆動
される弁のパルプタイミングを可変とした内燃機関の弁
駆動装置において、前記弁の軸部先端に前記揺動軸心を
中心とするスリッパ面を有するバルブリフタを設け、こ
のバルブリフタのスリッパ面に前記カムを当接させたこ
とを第１の特徴とする。

また本発明は、前述の第１の特徴に加えて、前記カムシ
ャフトが、カムシャフト支持部材上に並置された高速用
カムシャフトと低速用カムシャフトよりなり、前記カム
シャフト支持部材の揺動により、高速用カムシャフトに
設けた高速用カムと低速用カムシャフトに設けた低速用
カムの何れかを、前記パルプリフタのスリッパ面に選択
的に当接させることを第２の特徴とする。

更に本発明は、前述の第１または第２の特徴に加えて、
内燃機関のシリンダヘッドに前記揺動軸心を中心とする
円弧状のガイド部を形成し、このガイド部材に沿って前
記カムシャフト支持部材を揺動させることを第３の特徴
とする。

（２）作　用 前述の本発明の第１の特徴によれば、カムシャフトを支
持するカムシャフト支持部材を揺動軸心回りに揺動させ
ると、前記カムシャフトに設けられてアイドラギヤに噛
合するカムギヤが僅かに回転してカムの位相が変化し、
このカムの駆動力がバルブリフタを介して伝達される弁
のパルプタイミングが変更される。このとき、前記バル
ブリフタのスリッパ面がカムシャフト支持部材の揺動軸
心を中心とする円弧面より構成されているため、カムシ
ャフト支持部材の揺動に伴うカムの移動が支障なく行わ
れる。

また、本発明の第２の特徴によれば、カムシャフト支持
部材の揺動により、該カムシャフト支持部材に設けた高
速用カムと低速用カムの何れかが選択的にバルブリフタ
のスリッパ面に当接するため、前記両カムのプロファイ
ルに応じてバルブリフトが変更される。

更に、本発明の第３の特徴によれば、カムシャフト支持
部材がヘッドカバーに設けたガイド部に案内されて揺動
するため、その枢軸が不要となってカムシャフト支持部
材が小型化される。

（３）実施例 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図はその弁駆動装置を備えた内燃機間のＮ＃ｆｒＷ１図
、第２図は第１図のｎ−ｎｗａｍ図、第３図は第１図の
ｍ−ｍ＊断面図、第４図は作用の説明図、第５図は弁特
性を示すグラフである。

第１図〜第３図に示すように、ダブルオーバーヘッドカ
ムシャフト型の４サイクル多気筒内燃機間Ｅは、ピスト
ンｌが摺合するシリンダブロンク２に上部に接合される
シリンダへラド３と、その上部に接合されるヘッドカバ
ー４とを備える。

シリンダへラド３にはピストン１の頂面に対向するよう
に燃焼室５が形成され、この燃焼室５に開口する各一対
の吸気ポート６ａと排気ポート６ｂには、各々吸気弁７
ａと排気弁７ｂが装着される。吸気弁７ａと排気弁７ｂ
は弁ガイド８ａ、８ｂに摺動自在に支持され、その傘部
を弁座に着座させるべく、上下のリテーナ１０ａ、１０
ｂ；１１ａ、ｌｌｂ間に縮設した弁ばね１２ａ、１２ｂ
で上方に付勢される。そして、吸気弁７ａと排気弁７ｂ
の軸部上端には、後で詳述する一対の吸気側カム１４ａ
、１４ｂと排気側カム１５ａ、１５ｂの駆動力を前記両
弁７ａ、７ｂに伝達する吸気側パルプリフタ１３ａと排
気側パルプリフタ１３ｂが各々配設される。

バルブリフタ１３ａ、１３ｂは、吸気弁７ａと排気弁７
ｂの細部の外周を囲繞するようにシリンダへラド３に凹
設したガイド凹部３１に上下動自在に摺合するカップ状
の部材であって、その横断面形状は自己の回転を防止す
べく楕円形とされる。

バルブリフタ１３ａ、１３ｂの底壁の上面には、後述の
カムシャフト支持部材Ｉ６の揺動軸心０を中心とする円
弧面よりなるスリッパ面１３ａ＋。

１３ｂ、が形成され、各スリッパ面１３ａ１、１３ｂ、
に前記カム１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂが当接する
。また、バルブリフタ１３ａ、１３ｂの底壁の下面は、
各々吸気弁７ａと排気弁７ｂの軸部先端が当接する。

ヘッドカバー４の上部内面には前記揺動軸心Ｏを中心と
する複数の円弧状のガイドレール４１が形成され、この
ガイドレール４１に一定の距離を存して対向するように
、シリンダへラド３の上面に複数の円弧状のガイド面３
．が同心に形成される。カムシャフト支持部材１６はガ
イドレール４、に摺動自在に案内される複数の上部側板
１７と、この上部側板１７の下面にポル）１Ｂで固定さ
れる各一対の下部側板１９ａ、１９ｂとを備え、隣接す
る上部側板１７は一体に揺動できるように連結部材２０
により結合される。中央寄りの上部側板１７の上縁には
、カムシャフト支持部材１６を揺動させるべく、前記揺
動輪心Ｏを中心とするセクタギヤ１７１が設けられる。

そして、シリンダヘッド３の内面にはカムシャフト支持
部材１６に当接してその揺動端を規制すべく、弾性材で
形成した一対のストッパ部材３３が突設される。

上部側板１７と一方の下部側板１９ａの間には、吸気側
の高速用カムシャフト２１ａと低速用力ムシャフ）２２
ａが隣接して回転自在に支持され、同様に上部側板１７
と他方の下部側板１９ｂの間には、排気側の高速用カム
シャフト２１ｂと低速用カムシャツ）２２ｂが隣接して
回転自在に支持される０両カムシャフト２１ａ、２１ｂ
；２２ａ。

２２ｂのうち、第１図において右側に位置する高速用カ
ムシャフト２１ａ、２１ｂには、プロファイルが高い吸
気側の高速用カム１４ａと排気側の高速用カム１４ｂが
設けられるとともに、左側に位置する低速用カムシャフ
ト２２ａ、２２ｂには、プロファイルが低い吸気側の低
速用カム１５ａと排気側の低速用カム１５ｂが設けられ
る。そして、カムシャフト支持部材１６の揺動により、
高速用カム１４ａ、１４ｂあるいは低速用カム１５ａ。

１５ｂの何れかが、選択的にバルブリフタ１３ａ。

１３ｂのスリッパ面１３ａ１、１３ｂ＋に当接する。

ヘッドカバー４の凹部４ｔにはサーボモータ２３に接続
されたウオームギヤシャフト２４が回転自在に支持され
、そのウオームギヤシャフト２４に形成したウオームギ
ヤ２４１が前記カムシャフト支持部材１６に設けたセク
タギヤ１７．に噛合する。したがって、サーボモータ２
３でウオームギヤシャフト２４を駆動することにより、
カムシャフト支持部材１６は揺動軸心Ｏを中心に揺動す
る。

シリンダブロック２の頂面に設けた一対のブラケット２
５．２６には、カムシャフト支持部材１６の揺動軸心０
に一致するように、一体に形成されたスプロケット２７
とアイドラギヤ２８が軸支され、このスプロケット２７
はチェノ２９を介してクランクシャフトに接続される。

アイドラギヤ２８は吸気側の低速用カムシャフト２２ａ
に設けた吸気側カムギヤ３０ａに噛合するとともに、排
気側の高速用カムシャツ）２１ｂに設けた排気側カムギ
ヤ３０ｂに噛合する。第３図から明らかなように、吸気
側の高速用カムシャフト２１ａは前記カムギヤ３０ａと
の干渉を避けるべく、軸方向に２分割されており、その
吸気側の低速用カムシャフト２２ａと高速用カムシャフ
ト２１ａは、２組のジヨイントギヤ３１ａ、３２ａを介
して連結される。同様に、軸方向に２分割された排気側
の低速用カムシャフト２２ｂは、２＆１のジヨイントギ
ヤ３１ｂ、３２ｂを介して排気側の高速用カムシャフト
２１ｂに連結される。而して、クランクシャフトの回転
はチェノ２４、スプロケット２７、アイドラギヤ２８、
カムギヤ３０ａ、３０ｂ、およびジヨイントギヤ３１ａ
、３１ｂ；３２ａ、３２ｂを介して伝達され、４本のカ
ムシャフト２１ａ、２１ｂ；２２ａ、２２ｂを各々矢印
方向にクランクシャフトの１／２０回転速度で駆動する
。

これにより、前記カムシャフト２１ａ、２１ｂ；２２ａ
、２２ｂに設けたカム１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂ
でバルブリフタ１３ａ、１３ｂを介して押圧された吸気
弁７ａおよび排気弁７ｂは、クランクシャフトの２回転
につき１回ずつ開弁する。

次に、前述の構成を備えた本発明、の実施例の作用につ
いて説明する。

内燃機関Ｅの部分負荷運転時には、サーボモータ２３に
よりウオームギヤシャフト２４が駆動されてウオームギ
ヤ２４．およびセクタギヤ１７゜を介してカムシャフト
支持部材１６が第５図（ａ）の位置に揺動する。このと
き、吸気側のバルブリフタ１３ａのスリッパ面１３ａ＋
　には吸気側の低速用カム１５ａが当接するとともに、
排気側のバルブリフタ１３ｂのスリッパ面１３ｂ１には
排気側の低速用カム１５ｂが当接する。また、吸気側の
低速用カム１５ａは時計方向に、排気側の低速用カム１
５ｂは反時計方向に回転するが、排気側の低速用カム１
５ｂの位相は吸気側の低速用カム１５ａの位相よりも約
９０°進んでおり、これにより先ず排気弁７ｂの開弁期
間が生じ、それに続いて吸気弁７ａの開弁期間が生じる
。その結果、上記部分負荷運転時における弁特性は、第
５図から明らかなように、カムプロファイルの低い低速
用カム２５ａ、２５ｂの作用により吸気弁７ａと排気弁
７ｂのバルブリフトが小さくなるとともに、排気弁７ｂ
の開弁期間と吸気弁７ａの開弁期間は僅かに重複し、そ
こに排気弁７ｂと吸気弁７ａのパルプオーバーラツプ期
間が形成される。

内燃機関Ｅの回転速度が増加するに伴い、第５図（ｂ）
に示す全負荷運転時の位置に向けてカムシャフト支持部
材１６が反時計方向に揺動する。

その際、カムシャフト支持部材１６の反時計方向の揺動
により、アイドラギヤ２８に噛合する吸気側カムギヤ３
０ａは反時計方向、すなわち低速用カムシャフト２２ａ
の回転方向と逆方向に僅かに回転するため、吸気側の低
速用カム１５ａの位相角が遅れ側に移動してバルブタイ
ミングに遅れが住しる。同様にして、アイドラギヤ２８
に噛合する排気側カムギヤ３０ｂが反時計方向に回転す
ると、ジヨイントギヤ３１ｂ、３２ｂを介して排気側の
低速用力ムシャフ）２２ｂが時計方向、すなわち該低速
用カムシャフト２２ｂの回転方向と逆方向に僅かに回転
するため、排気側の低速用カム１５ｂの位相角も遅れ側
に移動してバルブタイミングに遅れが生じる。

カムシャフト支持部材１６が更に揺動すると、両低速側
カム１５ａ、１５ｂがバルブリフタ１３ａ、１３ｂのス
リッパ面１３ａ１、１３ｂｌから離脱し、今度はカムプ
ロファイルが高い高速側カム１４ａ、１４ｂが前記スリ
ッパ面１３ａ１、１３ｂ＋に当接し、両弁７ａ、７ｂの
バルブリフトが増加する。そして、この場合にもカムシ
ャフト支持部材１６の反時計方向の揺動に伴って両弁７
ａ、７ｂのバルブタイミングに遅れが生じ、全負荷運転
時には第５図に示すような弁特性が得られる。すなわち
、全負荷運転時には部分負荷運転時に比べて両弁７ａ、
７ｂのバルブリフトが増加するとともに、そのバルブタ
イミングが遅れることになる。

而して、全負荷運転時に吸気弁７ａの閉じ位置を下死点
を過ぎた範囲でコントロールすることにより、吸気慣性
効果を最大限に発揮させて体積効率の向上を図ることが
できるだけでなく、排気弁７ｂの閉じ位置をコントロー
ルすることにより、バルブオーバーラツプの時間面積を
変更して排気系の脈動効果を有効に利用することができ
、これにより内燃機関Ｅの高出力化とトルクのフラット
化を同時に実現することができる。

また、部分負荷運転時にはバルブリフトの減少によって
バルブ駆動に伴うメカ騒音の低減が可能になるとともに
、バルブ駆動に伴うフリクシランの低減が可能となる。

更に、前記バルブリフトの低下に伴ってバルブオーバー
ラツプの時間面積が減少するので、通過新気が減少して
排気のクリーン化が可能になるばかりか、排気圧力の吸
気系への回り込みが減少して吸気騒音が低下する。

上述のように、ロッカアームを使用することなく、カム
１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂの駆動力をバルブリフ
タ１３ａ、１３ｂを介して吸気弁７ａおよび排気弁７ｂ
に伝達しているので、弁駆動装置の構造が簡略化されて
狭隘なシリンダへラド３の内部空間を有効に利用するこ
とができるだけでなく、ロッカアームを用いた場合と異
なってバルブリフタ１３ａ、１３ｂのスリッパ面１３ａ
１、１３ｋｌ＋の角度が一定に保たれるため、カムプロ
ファイルの設計が容易になるとともに、バルブリフトカ
ーブの歪みが防止されて正確なバルブモーションが可能
となる。しかも、カムシャフト支持部材１６がヘッドカ
バー４に形成したガイドレール４．とシリンダへラド３
に形成したガイド面３！により本内されて揺動するため
、その揺動軸が不要となってカムシャフト支持部材１６
の寸法が小型化され、特に並列多気筒内燃機関に適用し
た場合に有利である。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実
施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載さ
れた本発明を逸脱することなく、種々の小設計変更を行
うことが可能である。

例えば、実施例ではバルブタイミングとバルブリフトの
両方を変更すべく、吸気側と排気側に各々２個のカムシ
ャフト２１ａ、２１ｂ；２２ａ。

２２ｂを設けたが、バルブタイミングのみを変更する場
合には、吸気側と排気側に各１個のカムシャフトを設け
れば良い、また、実施例ではダブルオーバーヘッドカム
シャフト型内燃機関を示したが、本発明をシングルオー
バーヘッドカムシャフト型内燃機関に適用することも可
能である。

Ｃ１発明の効果 以上のように本発明の第１の特徴によれば、カムシャフ
ト支持部材を揺動軸心回りに揺動させることによりカム
シャフトに設けたカムの位相が変化するため、このカム
の駆動力がバルブリフタを介して伝達される弁のバルブ
タイミングを変更することができる。その際、前記バル
ブリフタのスリッパ面がカムシャフト支持部材の揺動軸
心を中心とする円弧面より構成されているため、カムシ
ャフト支持部材の揺動に伴うカムの移動が支障なく行わ
れる。そして、従来用いられていたロッカアームが不要
となるため、弁駆動装置の構造が簡略化されるだけでな
く、ロッカアームのスリッパ面の揺動に伴うバルブリフ
トカーブの歪みが解消され、カムプロファイルの設計が
容易になる。

また、本発明の第２の特徴によれば、カムシャフト支持
部材の揺動により、該カムシャフト支持部材に設けた高
速用カムと低速用カムの何れかが選択的にバルブリフタ
のスリッパ面に当接するため、バルブタイミングの変更
に加えて、前記両カムのプロファイルに応じたバルブリ
フトの変更が可能となる。

更に、６本発明の第３の特徴によれば、カムシャフト支
持部材がヘンドカバーに設けたガイド部に案内されて揺
動するため、その枢軸が不要となってカムシャフト支持
部材が小型化されとともに、多気筒内燃機関に対する適
用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図はその弁駆動装置を備えた内燃機関の縦断面図、第２
図は第１図の■−■線断面図、第３図は第１図の■−■
線断面図、第４図は作用の説明図、第５図は弁特性を示
すグラフである。 ４・・・ヘンドカバー、４Ｉ・・・ガイドレール（ガイ
ド部）、７ａ・・・吸気弁、７ｂ・・・排気弁、１３ａ
。 １３ｂ・・・パルプリフタ、１３ａ１、１３ｂ＋　・・
・スリッパ面、１４ａ、１４ｂ−高速用カム、１５ａ。 １５ｂ・・・低速用カム、１６・・・カムシャフト支持
部材、２１ａ、２１ｂ・・・高速用カムシャフト、２２
２２ｂ・・・低速用カムシャフト、 ２８・・・アイ ド ラギヤ、 ３０ａ。 ３０ｂ・・・カムギヤ、 Ｅ・・・内燃機関、 ○・・・揺動軸心 特 許 出 願 人 本田技研工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］アイドラギヤ（２８）に噛合するカムギヤ（３０
   ａ、３０ｂ）で駆動されるカムシャフト（２１ａ、２１
   ｂ；２２ａ、２２ｂ）を支持したカムシャフト支持部材
   （１６）を、内燃機関（Ｅ）の運転状態に応じて前記ア
   イドラギヤ（２８）の中心と同心の揺動軸心（Ｏ）回り
   に揺動させることにより、前記カムシャフト（２１ａ、
   ２１ｂ；２２ａ、２２ｂ）に設けたカム（１４ａ、１４
   ｂ；１５ａ、１５ｂ）で駆動される弁（７ａ、７ｂ）の
   バルブタイミングを可変とした内燃機関の弁駆動装置に
   おいて、 前記弁（７ａ、７ｂ）の軸部先端に前記揺動軸心（Ｏ）
   を中心とするスリッパ面（１３ａ＿１、１３ｂ＿１）を
   有するバルブリフタ（１３ａ、１３ｂ）を設け、このバ
   ルブリフタ（１３ａ、１３ｂ）のスリッパ面（１３ａ＿
   １、１３ｂ＿１）に前記カム（１４ａ、１４ｂ；１５ａ
   、１５ｂ）を当接させたことを特徴とする、内燃機関の
   弁駆動装置。 ［２］前記カムシャフトが、カムシャフト支持部材（１
   ６）上に並置された高速用カムシャフト（２１ａ、２１
   ｂ）と低速用カムシャフト（２２ａ、２２ｂ）よりなり
   、前記カムシャフト支持部材（１６）の揺動により、高
   速用カムシャフト（２１ａ、２１ｂ）に設けた高速用カ
   ム（１４ａ、１４ｂ）と低速用カムシャフト（２２ａ、
   ２２ｂ）に設けた低速用カム（１５ａ、１５ｂ）の何れ
   かを、前記バルブリフタ（１３ａ、１３ｂ）のスリッパ
   面（１３ａ＿１、１３ｂ＿１）に選択的に当接させるこ
   とを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の弁駆動装置
   。 ［３］内燃機関（Ｅ）のヘッドカバー（４）に前記揺動
   軸心（Ｏ）を中心とする円弧状のガイド部（４＿１）を
   形成し、このガイド部（４＿１）に沿って前記カムシャ
   フト支持部材（１６）を揺動させることを特徴とする、
   請求項１または２記載の内燃機関の弁駆動装置。