JPH09125923A - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

内燃機関の吸排気弁駆動制御装置

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JPH09125923A
JPH09125923A JP7282795A JP28279595A JPH09125923A JP H09125923 A JPH09125923 A JP H09125923A JP 7282795 A JP7282795 A JP 7282795A JP 28279595 A JP28279595 A JP 28279595A JP H09125923 A JPH09125923 A JP H09125923A
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JP
Japan
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intake
drive shaft
flange
exhaust valve
annular
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Application number
JP7282795A
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English (en)
Inventor
Shinichi Takemura
信一 竹村
Makoto Nakamura
信 中村
Hisafumi Usuku
尚史 宇宿
Shunji Yamada
俊次 山田
Akira Hidaka
章 日高
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Unisia Jecs Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動軸21から環状ディスク29内に導入さ
れた潤滑油がピン36,37に確実に供給されるように
する。 【解決手段】 機関と同期回転する駆動軸21の外周に
円筒状カムシャフト22が配設され、カムシャフト22
の第1フランジ部27と駆動軸21に固定された第2フ
ランジ部32との間に、環状ディスク29が配設され
る。環状ディスク29は移動可能な制御環35により保
持されており、一対のピン36,37によって両者を連
結している。環状ディスク29が偏心位置となると、カ
ムシャフト22が不等速回転し、バルブリフト特性が変
化する。駆動軸21内の潤滑油通路23から環状ディス
ク29内周に導入された潤滑油が係合溝30,33を伝
わってピン36,37へ効率よく流れるように、フラン
ジ面27a,32aが環状ディスク29の側面29c,
29dに面接触している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の運転
状態に応じて吸気弁・排気弁の開閉時期や作動角を可変
制御する吸排気弁駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】吸気弁・排気弁の開閉時期や作動角を可
変制御する装置は、従来から種々の形式のものが提供さ
れているが、その一つとして例えば実開昭57−198
306号公報に記載されているものがある。
【0003】図10及び図11は、この従来の吸排気弁
駆動制御装置を示すもので、その概略を説明すれば、図
中2は駆動軸1の外周に回転自在に設けられて、吸気弁
16をバルブスプリング17のばね力に抗して開作動さ
せるカムであって、この円筒状のカム2は、カム軸受用
ブラケット3と駆動軸1にキー4を介して固設されたフ
ランジ部5とにより軸方向の位置決めがなされている。
また、カム2の一側部に係合溝6を有するフランジ部7
が形成されている一方、上記フランジ部5にも係合溝8
が形成され、かつ両フランジ部5,7間に円環状のディ
スク9が介装されている。このディスク9は、両側の対
向位置に上記両係合溝6,8に係合するピン10,11
が設けられているとともに、外周が制御環12に回転自
在に保持されている。この制御環12は、外周の突起1
2aを介してシリンダヘッド側の支持孔13に揺動自在
に支持されているとともに、該突起12aの反対側に位
置する歯車部12bがロッカシャフト14外周の歯車環
14aに噛合している。
【0004】そして、上記制御環12は、歯車環14a
及び歯車部12bを介して図外の駆動機構により機関運
転状態に応じて一方あるいは他方向へ揺動するようにな
っている。即ち、ディスク9の中心Cが図10に示す位
置にある場合は、駆動軸1とディスク9との回転中心が
一致し、したがってディスク9は、ピン11と係合溝8
を介して駆動軸1に等速で同期回転し、かつカム2はピ
ン10と係合溝6を介してディスク9に等速で同期回転
する。
【0005】また、機関運転状態の変化に伴い駆動機構
によってロッカアーム15を軸支するロッカシャフト1
4を回動させると、制御環12が突起12aを支点とし
て揺動し、これによってディスク9の中心Cが駆動軸1
の中心に対し偏心する。この状態では、係合溝6,8を
有するディスク9とピン10,11とによって一種の偏
心軸継手が構成され、カム2が駆動軸1に従動して回転
するものの、両者の回転速度は不等速となる。つまり、
駆動軸1の1回転の間に、ディスク9の回転位相が駆動
軸1に対して変化し、同時にカム2の回転位相もディス
ク9に対して変化する。したがって、カム2は、駆動軸
1に対し、図12の(a)に破線もしくは一点鎖線で示
すように位相差を生じ、この結果、同図(b)のよう
に、実線で示すバルブリフト特性を、破線もしくは一点
鎖線のように変化させることができる。なお、P点は、
回転位相差が常に0に保たれる点である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような形式の吸
排気弁駆動制御装置においては、ピン10,11と係合
溝6,8との接触部やディスク9におけるピン10,1
1の嵌合面の潤滑が重要な課題となる。このピン10,
11の潤滑は、上記公報には詳細には記載されていない
が、一般に、駆動軸1を中空状にして内部に潤滑油通路
を形成し、かつここからディスク9内周面に潤滑油を供
給して、遠心力により外周側へ向かう潤滑油が係合溝
6,8を伝わってピン10,11付近に流れるようにし
ている。
【0007】しかしながら、上記従来の装置にあって
は、図11に示すように、ディスク9とフランジ部5,
7との間に間隙が存在し、係合溝6,8が潤滑油の流路
として囲まれていないため、ディスク9内周面に潤滑油
を供給したとしても、その大部分は上記の間隙から外周
側へ飛散してしまい、ピン10,11には、潤滑油の一
部しか供給されない。つまり、ピン10,11が確実に
潤滑されない、という不具合があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、機関
の回転に同期して回転する駆動軸と、この駆動軸の外周
に相対回転可能に嵌合し、かつ吸排気弁を駆動するカム
を外周に有する円筒状のカムシャフトと、このカムシャ
フトの端部に鍔状に設けられ、かつ半径方向に沿って第
1係合溝が形成された第1フランジ部と、上記第1フラ
ンジ部に対向するように上記駆動軸側に設けられ、かつ
半径方向に沿って第2係合溝が形成された第2フランジ
部と、上記両フランジ部の間に配設された環状ディスク
と、この環状ディスクの両側部に互いに反対方向に突設
されて、上記両フランジ部の各係合溝内に夫々係合する
一対のピンと、上記環状ディスクを回転自在に保持する
とともに、軸直角方向に沿って移動可能な制御環と、上
記制御環を機関運転状態に応じて移動させる駆動機構
と、を備えた内燃機関の吸排気弁駆動制御装置におい
て、上記環状ディスク内周に駆動軸内部の潤滑油通路を
介して潤滑油を導入するとともに、各フランジ部のフラ
ンジ面と環状ディスク側面との接触面を、各係合溝の両
側縁に沿って形成し、かつこの接触面の外周端を、環状
ディスクの最大偏心時において、ピンと係合溝との内周
側接触点より外周側となる位置まで延設したことを特徴
としている。
【0009】駆動軸内部の潤滑油通路を介して環状ディ
スク内周に導入された潤滑油は、遠心力により外周側へ
向かおうとするので、各係合溝に流入し、該係合溝を伝
わって外周側へ進む。ここで、各係合溝は、フランジ面
と環状ディスク側面との接触面によって両側が囲まれて
いるため、両者間の隙間を通して漏洩することなく外周
側へ案内される。そして、上記の接触面が、ピンと係合
溝との内周側接触点より外周側まで延びているので、係
合溝に流れ込んだ潤滑油の大部分が、ピンに確実に供給
される。
【0010】また請求項2の発明では、上記ピンは環状
ディスクの保持孔に回転自在に嵌合している。この場
合、ピンと保持孔との嵌合面の潤滑も必要となるが、係
合溝を通してピンに多量の潤滑油が供給されるので、そ
の潤滑油によって、上記嵌合面も同時に潤滑される。
【0011】さらに請求項3の発明では、上記ピンは、
上記保持孔に回転自在に嵌合した円柱状の基部と、上記
係合溝に係合する平行な平面部を形成した先端部とから
なり、かつ上記保持孔とピンとの嵌合面に沿って、軸方
向に延びた油溝を形成してある。従って、上述したよう
にピンに対し供給された潤滑油の一部が、油溝を通して
保持孔とピンとの間にスムースに流れ込み、その嵌合面
が確実に潤滑される。
【0012】また請求項4の発明では、上記フランジ面
が各係合溝の外周端に至るまで同一平面に形成されてお
り、このフランジ部外周部と重なり合う上記制御環の部
分の軸方向の厚さが環状ディスクよりも薄く形成されて
いる。このように制御環の一部もしくは全体を薄くする
ことにより、偏心時の各フランジ部と制御環との干渉が
回避される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る吸排気弁駆
動制御装置の一実施例を図1〜図5に基づいて説明す
る。図1は、この発明に係る吸排気弁駆動制御装置の要
部のみを示すものであって、同図において、21は図外
の機関クランク軸からスプロケットを介して回転力が伝
達される駆動軸、22は該駆動軸21の外周に相対回転
可能に配置され、かつ駆動軸21の中心と同軸上に設け
られた中空円筒状のカムシャフトである。上記駆動軸2
1は、機関前後方向に延設されていると共に、中心部に
潤滑油通路23を有する中空状に形成されている。また
カムシャフト22は、各気筒毎に分割して構成されてい
る。なお、図には、このカムシャフト22の端部のみが
示されている。
【0014】上記カムシャフト22は、図示せぬシリン
ダヘッド上端部のカム軸受に回転自在に支持されている
と共に、外周の所定位置に、吸排気弁を開作動させるカ
ムを備えている。また、カムシャフト22は、上述した
ように複数個に分割形成されているが、それぞれの一方
の端部に、鍔状に広がった第1フランジ部27が設けら
れている。また、この複数に分割されたカムシャフト2
2の端部間に、それぞれスリーブ28と環状ディスク2
9が配置されている。
【0015】上記第1フランジ部27は、図3,図5に
も示すように、中空部から半径方向に沿った細長い矩形
状の第1係合溝30が形成されていると共に、環状ディ
スク29の一方の側面29cに摺接するフランジ面27
aを有している。上記第1係合溝30は、第1フランジ
部27の鍔状部分ではスリット状に開口している。
【0016】上記スリーブ28は、隣の気筒のカムシャ
フト22の他方の端部に隣接して配置されており、かつ
駆動軸21外周に嵌合固定されている。また、スリーブ
28の先端部には、カムシャフト22側の第1フランジ
部27と対向する第2フランジ部32が形成されてい
る。この第2フランジ部32は、図3,図5にも示すよ
うに、半径方向に沿った細長い矩形状の第2係合溝33
が形成されていると共に、環状ディスク29の他方の側
面29dに摺接するフランジ面32aを有している。上
記第2係合溝33は、カムシャフト22側フランジ部2
7の第1係合溝30と180°異なる反対側に配置され
ている。
【0017】上記環状ディスク29は、略ドーナツ板状
を呈し、駆動軸21外周面との間に十分大きな環状間隙
を保つように内径が設定されているとともに、外周面2
9aが環状をなす制御環35の内周面に回転自在に保持
されている。また、互いに180°異なる直径線上の対
向位置にそれぞれ保持孔24,25が貫通形成されてお
り、該保持孔24,25には、各係合溝30,33に係
合する第1ピン36,第2ピン37がそれぞれ嵌合配置
されている。各ピン36,37は、互いにカムシャフト
軸方向へ逆向きに突出しており、円柱状をなす基部が保
持孔24,25内に回転自在に嵌合支持されていると共
に、環状ディスク29表面から突出する先端部に、上記
係合溝30,33の対向する内側面と面接触する2面巾
状の平行な平面部36a,37aが形成されている。な
お、上記ピン36,37の軸方向への位置決めは、突出
方向については、ピン36,37の円筒面と上記平面部
36a,37aとの間に生じる段部36b,37bとフ
ランジ面27a,32aとの当接により、また後退方向
については、上記保持孔24,25を貫通したピン3
6,37の基端面とフランジ面32a,27aとの当接
により、それぞれ行われる。
【0018】上記環状ディスク29の内周面29bに駆
動軸21の潤滑油通路23から潤滑油を導くように、駆
動軸21の環状ディスク29を貫通する部分に、半径方
向に沿った一つあるいは複数の油孔38が開口形成され
ている。
【0019】上記制御環35は、駆動軸21の軸方向と
直交する面に沿って矢印Z方向に移動可能に構成されて
おり、かつ図示せぬ油圧等の駆動機構により、機関運転
条件に応じて、矢印Z方向に動かされるようになってい
る。換言すれば、制御環35の移動に伴って、環状ディ
スク29の回転中心Yが駆動軸21およびカムシャフト
22の回転中心Xから偏心するようになっている。
【0020】すなわち、機関の所定の運転条件、例えば
高速領域においては、図示せぬ油圧機構等を介して、図
2,図3に示すように、環状ディスク29の中心Yと駆
動軸21の中心Xとが一致するように、制御環35の位
置が制御される。この場合は、環状ディスク29と駆動
軸21との間に回転位相差は生じず、またカムシャフト
22の中心と環状ディスク29の中心も一致しているた
め、両者間の回転位相差も生じない。そのため、駆動軸
21、環状ディスク29およびカムシャフト22の3者
が、ピン36,37を介して等速で同期回転する。この
結果、カムリフト特性に沿ったバルブリフト特性が得ら
れる。
【0021】これに対し、例えば機関の低速領域におい
ては、図示せぬ油圧機構等を介して、図4,図5に示す
ように、環状ディスク29の中心Yと駆動軸21の中心
Xとが互いに偏心した状態となるように、制御環35の
位置が制御される。この状態では、一種の不等速軸継手
と同様に、環状ディスク29の角速度が変化する不等速
回転となる。これにより、駆動軸21とカムシャフト2
2との間で、両者の偏心量に応じた位相差が与えられ
る。この結果、実際のバルブリフト特性が変化する。な
お、図2〜図5においては、駆動軸21およびカムシャ
フト22は図示省略してある。
【0022】また、この実施例においては、上記制御環
35の軸方向の厚さは、環状ディスク29よりも僅かに
厚くなっている。つまり、制御環35の側面が、環状デ
ィスク29の側面29c,29dから僅かに外側に突出
している。従って、環状ディスク29の偏心時を含め、
制御環35が第1,第2フランジ部27,32と接触す
ることがないように、各フランジ部27,32の外周側
部分に、段部39,40をそれぞれ切欠形成してある。
これにより、各フランジ部27,32のフランジ面27
a,32aは、略円環状をなしている。
【0023】一方、上記環状ディスク29の各側面29
c,29dは、該環状ディスク29の内周縁から外周縁
に至るまで連続した凹凸のない平坦面をなしており、こ
の側面29c,29dに、各フランジ面27a,32a
がそれぞれ面接触している。そして、この接触面の外周
端は、上記段部39,40の境界もしくは上記側面29
c,29dの外周縁によって定まることになるが、図
4,図5に示す環状ディスク29の最大偏心時におい
て、その接触面外周端が、各ピン36,37と係合溝3
0,33との内周側接触点P(図1参照)より外周側に
保たれている。図4,図5の状態では、環状ディスク2
9が図の下方へ偏心しているのに対し、第2ピン37が
図の下方に位置しているので、該第2ピン37が駆動軸
21中心Xから離れたものとなっているが、この状態に
おいて、フランジ面32aの接触面外周端となる段部4
0の境界が、第2ピン37の内周側接触点より僅かに外
周側に位置し、符号Lで示す範囲で重なっている。な
お、図4,図5の状態から180°回転すれば、逆に第
1ピン36が図の下方に位置するが、この状態において
も、第1ピン36とフランジ面27aとについて同様の
位置関係となる。
【0024】次に、上記実施例の構成における潤滑作用
について説明すると、上述したように、駆動軸21中心
に形成された潤滑油通路23から油孔38を通して環状
ディスク29内周に潤滑油が導入される。なお、図2〜
図5においては、潤滑油を符号Oでもって示してある。
この潤滑油は、駆動軸21等の回転に伴う遠心力でもっ
て外周側へ向かおうとするので、環状ディスク29の内
周面29bから図2,図4のように各係合溝30,33
に流れ込み、かつこの係合溝30,33を半径方向へ流
れる。ここで、係合溝30,33の両側縁は、各フラン
ジ面27a,32aと環状ディスク29の側面29c,
29dとが常に面接触していることから、実質的に仕切
られた形となり、潤滑油の大部分が係合溝30,33内
に案内される。しかも、その係合溝30,33両側の接
触面は、ピン36,37に到達する位置まで連続してい
るので、潤滑油が確実にピン36,37に供給される。
【0025】そのため、ピン36,37と第1,第2係
合溝30,33との間が常に良好に潤滑される。また、
潤滑油の一部は、各ピン36,37と保持孔24,25
との嵌合面にも供給され、この嵌合面も確実に潤滑され
る。
【0026】なお、上記実施例では、係合溝30,33
の両側縁のみならず、各フランジ面27a,32aと環
状ディスク29の側面29c,29dとを環状に広く面
接触させているが、この接触面は、潤滑油の案内のため
には、少なくとも係合溝30,33の両側にあれば足り
る。
【0027】次に、図6および図7は、この発明の異な
る実施例を示している。この実施例においては、環状デ
ィスク29を回転自在に保持する制御環35の軸方向の
厚さT1が、環状ディスク29の厚さT2よりも僅かに
薄くなっている。従って、前述した実施例における各フ
ランジ部27,32の段部39,40が、本実施例では
設けられておらず、環状ディスク29の側面29c,2
9dに面接触するフランジ面27a,32aが、係合溝
30,33の外周端まで同一平面として連続している。
【0028】従って、図6および図7に明らかなよう
に、環状ディスク29が最大に偏心した状態において
も、各ピン36,37に達する範囲までフランジ面27
a,32aと環状ディスク29の側面29c,29dと
が広く面接触することになる。そのため、この実施例に
よれば、前述した実施例よりも偏心量を大きく確保する
ことができる。なお、制御環35は、フランジ部27,
32と重なる内周側部分のみが薄く構成されていればよ
い。
【0029】次に、図8および図9は、この発明のさら
に異なる実施例を示している。この実施例においては、
各ピン36,37と保持孔24,25との嵌合面に沿っ
て、軸方向に延びた油溝41,42が形成されている。
具体的には、各ピン36,37の側面に、前述した一対
の平面部36a,37aと直交する面に沿った平面部が
ピン36,37の全長に亙って形成されており、これに
よって保持孔24,25内周面との間に油溝41,42
が構成されている。特に、この油溝41,42は、嵌合
面の面圧が低い環状ディスク29の内周側となる方向に
設けられている。なお、ピン36,37組付時の方向性
をなくして作業性を高めるために、油溝41,42とな
る平面部を2カ所に形成してもよい。
【0030】この実施例によれば、前述したように係合
溝30,33を介してピン36,37に供給された潤滑
油の一部が、ピン36,37と保持孔24,25との間
に一層円滑に導かれるようになり、その嵌合面が確実に
潤滑される。
【0031】なお、上記油溝41,42を、保持油2
4,25内周面に加工することも可能である。
【0032】また、図示は省略するが、上記油溝41,
42と環状ディスク29内周とを連通させるように、環
状ディスク29の側面29c,29dに半径方向に沿っ
た油溝をさらに形成してもよい。具体的には、第1ピン
36の油溝41に至る油溝が該第1ピン36の基端面に
沿う側面29dに、第2ピン37の油溝42に至る油溝
が該第2ピン37の基端面に沿う側面29cに、それぞ
れ形成される。
【0033】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関の吸排気弁駆動制御装置によれば、環状
ディスク内周に導入された潤滑油の大部分を効率よく各
ピンに供給することができ、ピンと係合溝との間を確実
に潤滑できる。
【0034】また請求項2のようにピンを保持孔に嵌合
させた場合に、その嵌合面も同時に潤滑される。
【0035】さらに、請求項3の構成によれば、ピンと
保持孔との間が一層確実に潤滑される。
【0036】また、請求項4の構成によれば、ピンの確
実な潤滑を確保しつつ環状ディスクの偏心量を大きくす
ることが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部を示す断面図。
【図2】環状ディスクが同心位置にあるときの要部の断
面図。
【図3】同じく環状ディスクが同心位置にあるときの正
面図。
【図4】環状ディスクが最大偏心位置にあるときの要部
の断面図。
【図5】同じく環状ディスクが最大偏心位置にあるとき
の正面図。
【図6】この発明の異なる実施例を示し、環状ディスク
が最大偏心位置にあるときの要部の断面図。
【図7】同じく環状ディスクが最大偏心位置にあるとき
の正面図。
【図8】この発明のさらに異なる実施例を示し、環状デ
ィスクが最大偏心位置にあるときの要部の断面図。
【図9】同じく環状ディスクが最大偏心位置にあるとき
の正面図。
【図10】従来の吸排気弁駆動制御装置の断面図。
【図11】図10のD−D線に沿った断面図。
【図12】従来の吸排気弁駆動制御装置の回転位相差特
性およびバルブリフト特性を示す特性図。
【符号の説明】
21…駆動軸 22…カムシャフト 24,25…保持孔 27…第1フランジ部 32…第2フランジ部 29…環状ディスク 30…第1係合溝 33…第2係合溝 35…制御環 36…第1ピン 37…第2ピン 23…潤滑油通路
フロントページの続き (72)発明者 宇宿 尚史 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 山田 俊次 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 日高 章 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関の回転に同期して回転する駆動軸
    と、 この駆動軸の外周に相対回転可能に嵌合し、かつ吸排気
    弁を駆動するカムを外周に有する円筒状のカムシャフト
    と、 このカムシャフトの端部に鍔状に設けられ、かつ半径方
    向に沿って第1係合溝が形成された第1フランジ部と、 上記第1フランジ部に対向するように上記駆動軸側に設
    けられ、かつ半径方向に沿って第2係合溝が形成された
    第2フランジ部と、 上記両フランジ部の間に配設された環状ディスクと、 この環状ディスクの両側部に互いに反対方向に突設され
    て、上記両フランジ部の各係合溝内に夫々係合する一対
    のピンと、 上記環状ディスクを回転自在に保持するとともに、軸直
    角方向に沿って移動可能な制御環と、 上記制御環を機関運転状態に応じて移動させる駆動機構
    と、 を備えた内燃機関の吸排気弁駆動制御装置において、 上記環状ディスク内周に駆動軸内部の潤滑油通路を介し
    て潤滑油を導入するとともに、各フランジ部のフランジ
    面と環状ディスク側面との接触面を、各係合溝の両側縁
    に沿って形成し、かつこの接触面の外周端を、環状ディ
    スクの最大偏心時において、ピンと係合溝との内周側接
    触点より外周側となる位置まで延設したことを特徴とす
    る内燃機関の吸排気弁駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 上記ピンは環状ディスクの保持孔に回転
    自在に嵌合していることを特徴とする請求項1記載の内
    燃機関の吸排気弁駆動制御装置。
  3. 【請求項3】 上記ピンは、上記保持孔に回転自在に嵌
    合した円柱状の基部と、上記係合溝に係合する平行な平
    面部を形成した先端部とからなり、かつ上記保持孔とピ
    ンとの嵌合面に沿って、軸方向に延びた油溝を形成した
    ことを特徴とする請求項2記載の内燃機関の吸排気弁駆
    動制御装置。
  4. 【請求項4】 上記フランジ面が各係合溝の外周端に至
    るまで同一平面に形成されており、このフランジ部外周
    部と重なり合う上記制御環の部分の軸方向の厚さが環状
    ディスクよりも薄く形成されていることを特徴とする請
    求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関の吸排気弁駆動
    制御装置。
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