JPH0472967B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンのバルブタイミング制御装
置に関し、特に吸、排気弁を開閉制御する動弁系
においてエンジンの運転状態に応じてバルブタイ
ミングを可変制御するための可変機構に関するも
のである。

一般に、エンジンにおける吸、排気弁のバルブ
タイミングは、エンジンの運転状態に応じて可変
制御することがエンジンの運転性能上好ましい。
例えば、エンジンの低負荷運転時には吸、排気弁
のオーバラツプ期間を短くすることが残留排気量
を少なく迎えて燃焼安定性を向上させるので好ま
しい。また、エンジンの高負荷低回転運転時には
吸、排気弁のオーバラツプ期間を短くすると、吸
気の吹き返しを防止して充填効率を向上できる。
一方、エンジンの高負荷高回転運転時には吸気弁
の開弁期間を長く設定することが充填効率を上げ
てエンジン出力を向上できるので好ましい。

このため、従来、エンジンの動弁系においてバ
ルブタイミングを可変制御するための可変機構が
種々提案されている。例えば、特公昭52−35819
号公報に開示されているようにエンジンの出力軸
とカムシヤフトとの間に遠心カバナを有する遊星
歯車を介在させてエンジンの出力軸とカムシヤフ
トとの相対位置を変化させるようにしたもの、あ
るいはカムシヤフトを立体カムシヤフトとし該立
体カムシヤフトをスライドさせるようにしたもの
等がある。

しかるに、上記従来のものは何れも、構造が複
雑で大がかりなものとなるとともに、可変制御の
応答性，信頼性が悪く、また大きな騒音を発生し
やすいなど、実用性に欠けるものであつた。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、既
存の動弁機構を有効に利用して、カムシヤフトの
特定角度位置に対するカム面とバルブステムに当
接するタペツトの受圧部との接触位置をエンジン
の運転状態に応じて変化させるようにすることに
より、構造が簡単で、応答性，信頼性良く可変制
御でき、また騒音の発生の少ないなど、実用性に
優れた可変機構を備えたバルブタイミング制御装
置の提供を目的とするものである。

この目的を達成するため、本発明のエンジンの
バルブタイミング制御装置の構成は、嵌挿孔を有
しカムシヤフトに相互に回転を許すように回動自
在に支承された回動部材の上記嵌挿孔内に、カム
シヤフトのカム面から力を受ける受圧部および上
記カム面からの力をバルブステムに伝達する押圧
部を有するタペツトが摺動自在に嵌挿され、上記
回動部材をカムシヤフトの回りに揺動させてバル
ブタイミングを変更するようにしたエンジンのバ
ルブタイミング制御装置であつて、上記回動部材
に、カムシヤフトに設けたオイル通路から嵌挿孔
にオイルを導くオイル通路を設けたことを特徴と
するものである。

このことにより、本発明では、回動部材をカム
シヤフト回りに回動させることによつて、カムシ
ヤフトの特定角度位置に対するカム面とタペツト
の受圧部との接触位置をカムシヤフト回りに変化
させてバルブタイミングを可変制御するようにし
たものである。そして、上記回動部材がその回動
中心であるカムシヤフトに直接回動可能に支承さ
れていることから、上記回動部材のオイル通路に
よつて嵌挿孔に確実にオイルが導かれて、該嵌挿
孔とタペツトとの摺動部分を潤滑するようにした
ものである。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は多気筒エンジンに本発明を適用した実
施例を示す。エンジン本体１には、直列状に複数
の気筒２，２…が形成されており、各気筒２には
各々２つの吸気ポート３，３と２つの排気ポート
４，４が開口するように設けられている。上記各
吸気ポート３，３の気筒２への開口部には該吸気
ポート３，３を所定のタイミングで開閉する２つ
の吸気弁５，５が配設されているとともに、各排
気ポート４，４の気筒２への開口部には該排気ポ
ート４，４を所定のタイミングで開閉する２つの
排気弁６，６が配設されており、該各吸、排気弁
５，６はそれぞれバルブスプリング７，７によつ
て閉弁方向に付勢されている。

エンジン本体１上部には、各吸気弁５を開閉制
御する吸気側動弁機構８ａと、各排気弁６を開閉
制御する排気側動弁機構８ｂとが設けられてい
る。

吸気側動弁機構８ａは、エンジンのクランクシ
ヤフト（図示せず）によつて回動駆動される吸気
側カムシヤフト９を有し、該吸気側カムシオフト
９には吸気弁５に対応するカム面９ａが形成され
ており、この吸気側カムシヤフト９の回転により
吸気弁５が開閉されるようになつている。一方、
排気側動弁機構８ｂは、同じくエンジンのクラン
クシヤフトによつて回動駆動される排気側カムシ
ヤフト１０を有し、該排気側カムシヤフト１０に
は排気弁６に対応するカム面１０ａが形成されて
おり、この排気側カムシヤフト１０の回転により
排気弁６が開閉されるようになつている。

上記吸気側動弁機構８ａには、隣接する気筒
２，２における一方の吸気弁５，５同士のバルブ
タイミングをそれぞれ可変制御する、本発明に係
る第１可変機構１１が設けられており、また排気
側動弁機構８ｂにも、隣接する気筒２，２におけ
る一方の排気弁６，６同士のバルブタイミングを
それぞれ可変制御する、本発明に係る第２可変機
構１２が設けられている。

これら第１および第２可変機構１１，１２は、
第２図に拡大図示するように同じ構成によつてな
る。すなわち、第１可変機構１１は、中空円筒体
状であつて上端面で吸気側カムシヤフト９のカム
面９ａ，９ｓと当接する受圧部（受圧面）１３ａ
とその反対側の下端面で吸気弁５，５のバルブス
テム５ｓ，５ｓと当接する押圧部（押圧面）１３
ｂと上記受圧部１３ａと押圧部１３ｂとを連結す
る円筒状の摺動部１３ｃとを有するタペツト１
３，１３と、該タペツト１３，１３が上下方向に
摺動自在に嵌挿保持される２つの嵌挿孔１４ａ，
１４ａを有するととに上記エンジン本体１の円弧
状面１ａに対応して円弧状に形成された下面１４
ｂを有し、上記吸気側カムシヤフト９に相互に回
転を許すように回動自在に支承されて該吸気側カ
ムシヤフト９の回りを回動しうる回動部材１４
と、該回動部材１４をエンジンの運転状態に応じ
て上記吸気側カムシヤフト９の回転軸回りに揺動
させる操作装置１５を備えてなる（尚、第２可変
機構１２は第１可変機構１１の構成要素に「′」
（ダツシユ）を付して表わし、６ｓは排気弁６の
バルブステムである）。

上記タペツト１３の押圧面１３ｂは球面状に形
成されており、該球面の中心は、タペツト１３が
カム９ａの基準円部分９′ａに当接しているとき、
カムシヤフト９の回転軸にバルブステム５ｓの軸
線が交わる点に設定されている。押圧面１３ｂを
このように球面の一部で形成することはタペツト
１３の回転を考慮したためで、回転を規制する場
合には、カムシヤフト９の回転軸を中心とする円
弧面とすればよい。

上記回動部材１４は、吸気側カムシヤフト９に
支承される部分において上下に分割されており、
ボルト１６，１６で一体に結合されている。ま
た、上記操作装置１５は、気筒列方向に延び回動
部材１４の上端部に連結された揺動軸１７と、こ
の揺動軸１７に対して直角に配され該揺動軸１７
に係合するとともに第１図中左右方向に往復動自
在に設けられた往復運動に変換して上記往復軸１
８を、例えばモータの回転運動を往復動軸１８を
上記方向に往復動させ、揺動軸１７を介して回動
部材１４を前記のように回動させる駆動装置１９
とを備えてなる。この駆動装置１９には、エンジ
ンの回転数を検出する回転数センサ２０が出力す
る回転数信号S₁と、エンジン負荷を検出する負荷
センサ２１が出力する負荷信号S₂が入力され、エ
ンジンの特定運転時に該駆動装置１９は、前記往
復動軸１８を第１図中右方向に移動させるように
駆動され、この往復動軸１８の移動により揺動軸
１７は吸気側カムシヤフト９の回転方向×と同方
向（第１図中時計方向）に回動し、回動部材１
４，１４が吸気側カムシヤフト９を中心に上記×
方向に回動される。

よつて、一方の吸気弁５は通常の吸、排気弁と
同様に、バルブガイド２２に摺動自在に支承され
バルブスプリング７によつて上方すなわち閉弁方
向に付勢されており、吸気側カムシヤフト９が上
記×方向に回転してそのカム面９ａがタペツト１
３の受圧部１３ａを押圧し、該タペツト１３が嵌
挿孔１４ａ内を押し下げられると、上記バルブス
プリング７の付勢力に抗して該タペツト１３の押
圧部１３ｂによつて押し下げられて吸気ポート３
を開く。一方、回動部材１４が上述のように×方
向に回動されると、タペツト１３，１３も回動部
材１４とともに移動し、吸気側カムシヤフト９の
特定角度位置に対するカム面９ａ，９ａとタペツ
ト受圧部１３ａ，１３ａの接触位置が吸気側カム
シヤフト９の回転方向×に対して遅れ側に変化し
て、各一方の吸気弁５，５のバルブタイミングが
遅れ側にずらされる。以上の動作は第２可変機構
１２により、同様に一方の排気バルブ６に対して
も行なわれる。尚、図示していないが、各気筒２
における他方の吸気弁５および他方の排気弁６
は、通常通り各動弁機構８ａ，８ｂにより固定さ
れたバルブタイミングで開閉制御される。

そして、本発明の特徴として、第２図および第
３図に示すように、上記吸気側カムシヤフト９の
中心部には、通常のカムシヤフトに設けられてい
るものと同様のオイル通路９ｃがオイルポンプ
（図示せず）に連通されて形成されている。また、
吸気側カムシヤフト９の回動部材支承部９ｂの外
周面には環状のオイル通路９ｄが刻設され、該オ
イル通路９ｄは、上記オイル通路９ｃに、半径方
向に延びるオイル通路９ｅを介して連通されてい
る。また、上記オイル通路９ｃには、半径方向に
延びてカム面９ａに開口するオイル通路９ｆが連
通されており、該オイル通路９ｆによつてカム面
９ａとタペツト１３の受圧部（受圧面）１３ａと
の間に潤滑用オイルが導かれて潤滑する。また、
図示していない別のオイル通路によつてカムシヤ
フト軸受部等に潤滑用オイルを導いて潤滑するよ
うにしている。排気側のオイル供給通路も吸気側
と同様に構成されており、排気側カムシヤフト１
０には吸気弁側カムシヤフト９の各オイル通路に
対応するオイル通路１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１
０ｆが設けられている。

一方、回動部材１４，１４′には、前記環状の
オイル通路９ｄに対向するオイル通路１４ｃ，１
４′ｃと、このオイル通路１４ｃ，１４′ｃに連通
して嵌挿孔１４ａ，１４ａ，１４′ａ，１４′ａ並
置方向に延びるオイル通路１４ｄ，１４′ｄと、
このオイル通路１４ｄ，１４′ｄに連通し嵌挿孔
１４ａ，１４ａ，１４′ａ，１４′ａの内周壁に開
口するオイル通路１４ｅ，１４ｅ，１４′ｅ，１
４′ｅが穿設されている。オイル通路１４ｄ，１
４′ｄの両端は盲栓２２によつて閉塞されている。
上記オイル通路１４ｅ，１４′ｅは、回動部材１
４，１４′の回動によりタペツト１３，１３′の摺
動方向に対してカム面９ａ，１０ａからのカム力
をタペツト１３，１３′を介してバルブステム５
ｓ，６ｓに伝達する作用力線方向（タペツト１
３，１３′とバルブステム５ｓ，６ｓの当接点）
がずれる方向とは反対側、つまりタペツト１３，
１３′の摺動方向とバルブ５，６の移動方向がず
れたときスプリング７，７の反力によつてタペツ
ト１３，１３′にかかる横力に対向する側におい
て、嵌挿孔１４ａ，１４′ａに開口するように形
成されている。よつて上記カムシヤフト９，１０
のオイル通路９ｃ，１０ｃからのオイルはオイル
通路９ｅ，１０ｅ，９ｄ，１０ｄ，１４ｃ，１
４′ｃ，１４ｄ，１４′ｄ，１４ｅ，１４′ｅを介
して回動部材１４，１４′の嵌挿孔１４ａ，１
４′ａ、特にタペツト１３，１３′にかかる横力に
対向する側に導かれて、該嵌挿孔１４ａ，１４′
ａとタペツト１３，１３との間を潤滑するように
構成されている。ここで、上記オイル通路１４
ｅ，１４′ｅは、操作装置１５，１５′の作動によ
る特定運転時に上記作用力線方向がタペツト摺動
方向に対して回動部材１４，１４′の回転方向×
のトレーリング側（第１図では右側）にずれるよ
うに設定されているため、回動部材１４の回動方
向×のリーデイング側（第１図では左側）に設け
られている。

さらに、上記タペツト１３の受圧部１３ａ中央
にはタペツト１３の内部空洞部１３ｄに連通する
オイル孔１３ｅが上記オイル通路９ｆと合致する
ように形成され、またタペツト１３の押圧部１３
ｂの外周寄りには該内部空洞部１３ｄに連通する
例えば２つのオイル孔１３ｆ，１３ｆがそれぞれ
吸気弁５のバルブステム５ｓと摺接する領域をさ
けて形成されており、上記カム面９ａとタペツト
受圧部１３ａとの間を潤滑した潤滑用オイルが上
記オイル孔１３ｅからタペツト１３の内部空洞部
１３ｄに流入したのち、オイル孔１３ｆ，１３ｆ
からタペツト押圧部１３ｂ（押圧面）に導かれて、
該押圧部１３ｂと吸気弁５のバルブステム５ｓと
の間を潤滑するようにしている。上記排気側のタ
ペツト１３′への潤滑用オイル供給系統も吸気側
と同様に構成されており、排気側タペツト１３′
には吸気側タペツト１３の各オイル孔に対応する
オイル孔１３′ｅ，１３′ｆが設けられている。

次に上記実施例の装置の作用について説明す
る。エンジンの通常運転時には、第１および第２
可変機構１１，１２が非作動状態にあり、各気筒
２の吸気弁５および排気弁６はそれぞれ吸気側お
よび排気側弁機構８ａ，８ｂによつて各々所定の
バルブタイミングで開閉制御される。一方、エン
ジンの特定運転時（例えば高負荷高回転時）に
は、第１および第２可変機構１１，１２が共に作
動し、各気筒２における一方の吸気弁５のバルブ
タイミングが第１可変機構１１によつて遅れ側
に、また一方の排気弁６のバルブタイミングが第
２可変機構１２によつて遅れ側にずれるように制
御される。このことにより、吸気弁５，５の開弁
期間が吸気の慣性作用の大きい遅れ側に延び、か
つ排気弁６，６の総開弁期間が長くなつたことに
より、吸気の充填効率が向上するとともに掃気効
率が向上し、出力性能の向上が図られる。

このように、上記各可変機構１１，１２は、一
般の動弁機構（直接駆動方式オーバーヘドカム機
構）に、タペツト１３，１３′を嵌挿保持する回
動部材１４，１４′および該回動部材１４，１
４′をカムシヤフト９，１０まわりに回動させる
操作装置１５，１５′を設けるだけで形成される
ので、構造が簡単であり、製造容易かつ安価なも
のとなる。

しかも、上記可変機構１１，１２の可変制御
は、カムシヤフト９，１０の特定角度位置に対す
るカム面９ａ，１０ａとタペツト受圧部１３ａ，
１３′ａとの接触位置をカムシヤフト９，１０ま
わりに変化させて行なうので、可変制御を応答性
良くかつ信頼性良く安定して行うことができる。

そして、上記回動部材１４，１４′はカムシヤ
フト９，１０に相互に回転を許すように直接支承
されており、該支承部材であるカムシヤフト９，
１０の回転軸を中心として回動するものであるの
で、この回動部材１４，１４′の支承部分におい
て、オイルポンプからカムシヤフト９，１０のオ
イル通路９ｃ，１０ｃに圧送されたオイルを、該
カムシヤフト９，１０のオイル通路９ｄ，１０
ｄ，９ｅ，１０ｅを介して、回動部材１４，１
４′のオイル通路１４ｃ，１４′ｃに簡易にかつ確
実に導くことができ、その後回動部材１４，１
４′のオイル通路１４ｄ，１４′ｄ，１４ｅ，１
４′ｅを介して嵌挿孔１４ａ，１４′ａに導いて、
該嵌挿孔１４ａ，１４′ａとタペツト１３，１
３′の摺動部１３ｃ，１３′ｃとの間を潤滑するこ
とができ、よつて簡単な構造でもつて嵌挿孔１４
ａ，１４′ａとタペツト１３，１３′との間の摺動
を円滑に行うことができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その他種々の変形例をも包含するものであ
る。例えば、第４図は第３図のタペツト１３，１
３′の代わりに油圧タペツト３３を用いた場合の
構造を示す断面図である。この第４図に示される
ように油圧タペツト３３は、前述した受圧部１３
ａと摺動部１３ｃとを有する有底円筒状の第１部
材３４と、連通孔３５ａが設けられた仕切板を中
央部に有する第２部材３５と、この第２部材３５
と第１部材３４に対して液密に摺動可能で底板が
前記押圧部（押圧面）１３ｂとされた有底円筒状
の第３部材３６とからなる。第２部材３５と第３
部材３６との間にはスプリング３７が縮装され、
該スプリング３７により第２部材３５は押圧部１
３ａの裏面に押圧当接されている。また第２部材
３５の仕切板下方（すなわち第３部材３６側）に
は、連通孔３５ａに着座可能なチエツクボールと
該チエツクボールを連通孔３５ａ側に付勢するス
プリングとからなるチエツクバルブ３８が配され
ている。第１部材３４の摺動部１３ｃを形成する
周壁には、前記オイル通路９ｃにオイル通路９
ｄ，９ｅ，１４ｃ，１４ｄを介して連通し嵌挿孔
１４ａに開口するオイル通路１４ｅと対向する位
置において第１連通孔３４ａが設けられ、また受
圧部１３ａの裏面の、第２部材３５に当接する部
分の一部には第２連通孔３４ｂが設けられてい
る。したがつて第２部材３５の内部と第１部材３
４の受圧部１３ａ裏面によつて画成された油溜り
室３９は、上記第２連通孔３４ｂ、第２部材３５
と第１部材３４周壁との間の空間３５ｃ、それに
第１連通孔３４ａを介して回動部材１４に削設さ
れたオイル通路１４ｅに連通する。よつて、オイ
ルポンプによりオイル通路９ｃに圧送される潤滑
用オイルは、前述の如くカム面９ａと油圧タペツ
ト３３の受圧部１３ａとの間を潤滑するととも
に、オイル通路１４ｅを介して上記油溜り室３９
に圧送される。バルブクリアランスが生じると、
油溜り室３９のオイルが連通孔３５ａとチエツク
バルブ３８を通過して、第２部材３５と第３部材
３６とにより画成された油圧室４０に流入し、第
３部材３６は第１部材３４から離れるように摺動
する。それによつて油圧タペツト３３が全体的に
伸長し、第３部材３６の押圧部１３ｂがバルブス
テム５ｓ上端に当接し、他方第１部材３４の受圧
部１３ａがカム面９ａに当接すると、油圧室４０
の圧力が上昇して該油圧室４０へのオイル流入が
停止する。油圧室４０内に流入したオイルは、油
圧タペツト３３がカム面９ａとバルブステム５ｓ
とによつて上下から押圧されても、チエツクバル
ブ３８の作用により油溜り室３９に逆流しないか
ら油圧タペツト３３が縮化することはなく、該油
圧タペツト３３はカムシヤフト９の運動を確実に
バルブステム５ｓに伝達するようにしたものであ
る。

そして、この場合、上記回動部材１４のオイル
通路１４ｃ，１４ｄ，１４ｅは、油圧タペツト３
３の伸長時に第１部材３４の特に該タペツト３３
にかかる横力に対向する側にオイルを導くことも
兼ねるように形成されており、上記油圧タペツト
３３と嵌挿孔１４ａとの間を潤滑して両者間の摺
動を円滑にするようにしている。

また、上記実施例では２つの吸気ポート３と２
つの排気ポート４とを有する４バルブ式多気筒エ
ンジンに適用した例を示したが、各々一つの吸気
ポートと排気ポートとを有する２バルブ式等、各
種型式の単気筒ないし多気筒エンジンに対しても
適用可能である。

以上詳細に説明した通り、本発明のエンジンの
バルブタイミング制御装置は、簡単な構造でもつ
て、エンジンのバルブタイミングを応答性、信頼
性良く確実に可変制御できるもであり、バルブタ
イミングの可変制御の容易実施化に大いに寄与す
るものとなる。しかも、回動部材をカムシヤフト
に相互に回転を許すように支承し、該支承部分を
介してカムシヤフトのオイル通路からタペツトを
嵌挿保持する回動部材の嵌挿孔にオイルを導くよ
うにしたので、簡単な構造でもつてタペツトと嵌
挿孔との間にオイルを確実に導くことができ、両
者間の摺動の円滑化を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を多気筒エンジンに適用した実
施例を示す縦断面図、第２図は第１図の実施例の
可変機構部分の拡大斜視図、第３図は第１図のタ
ペツトまわりを示す拡大縦断面図、第４図は変形
例を示す第３図相当図である。 ５……吸気弁、５ｓ……バルブステム、６……
排気弁、９，１０……カムシヤフト、９ａ，１０
ａ……カム面、９ｃ，９ｄ，９ｅ，１０ｃ，１０
ｄ，１０ｅ……オイル通路、１１……第１可変機
構、１２……第２可変機構、１３，１３′，３３
……タペツト、１３ａ，１３′ａ……タペツト受
圧部、１３ｂ，１３′ｂ……タペツト押圧部、１
４，１４′……回動部材、１４ａ，１４′ａ……嵌
挿孔、１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４′ｃ，１
４′ｄ，１４′ｅ……オイル通路、１５，１５′…
…操作装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カムシヤフトのカム面から力を受ける受圧部
   および上記カム面からの力をバルブステムに伝達
   する押圧部を有するタペツトと、該タペツトが摺
   動自在に嵌挿される嵌挿孔を有し、上記カムシヤ
   フトに相互に回転を許すように回動自在に支承さ
   れた回動部材とを備え、該回動部材をカムシヤフ
   トの回りに揺動させてバルブタイミングを変更す
   るようにしたエンジンのバルブタイミング制御装
   置であつて、上記回動部材に、カムシヤフトに設
   けたオイル通路から嵌挿孔にオイルを導くオイル
   通路を設けた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。