JPH09170409A - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を少なくするとともに、制御環１８
の支持剛性を高めてバルブサージングを防止する。 【解決手段】 機関と同期回転する駆動軸２の外周に、
気筒毎に分割した円筒状カムシャフト１１が配設され、
両者を連動させる環状ディスクの偏心位置に応じてカム
シャフト１１が不等速回転する。環状ディスクは制御環
１８により回転自在に保持される。制御環１８は偏心ブ
ッシュを介して固定シャフト２５により揺動可能に支持
され、制御シャフト２６の偏心カムによって偏心動作す
る。固定シャフト２５は、各制御環１８毎に分割されて
おり、その両端が、点火栓ポスト６近傍のボス部３３に
固定されている。

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、駆動軸外周に配
置した円筒状カムシャフトを、駆動軸に対し不等速回転
させることで、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
御装置に関し、特に、各気筒毎に設けられる環状ディス
クの中心を、偏心カムを備えた制御シャフトでもって軸
直角方向に偏心させるようにした内燃機関の吸排気弁駆
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号公報や特開平６−１８５３２１号公報に記載さ
れているように、不等速軸継手の原理を応用したものが
知られている。これは、機関の回転に同期して回転する
駆動軸の外周に、各気筒毎に分割した円筒状のカムシャ
フトを設け、かつ該カムシャフトの端部のフランジ部と
駆動軸側のフランジ部とにそれぞれ半径方向に沿った係
合溝を形成するとともに、両フランジ部間に介在する環
状ディスクに各係合溝に係合する一対のピンを設けた構
成であって、上記環状ディスクを制御環でもって回転自
在に保持するとともに、該制御環を介して環状ディスク
をカムシャフトに対し偏心させることができるように
し、その偏心量を制御することにより、バルブリフト特
性が変化するようになっている。

【０００３】また、上記特開平６−１８５３２１号公報
には、制御環を軸直角方向に移動させるために、偏心カ
ムを用いた構成が開示されている。すなわち、制御環が
支軸により揺動可能に支持されているとともに、該制御
環に円形のカム嵌合孔が開口形成されており、制御シャ
フトに形成された偏心カムがこのカム嵌合孔に回転可能
に嵌合している。そして、制御シャフトの回転位置をア
クチュエータにより制御することにより、制御環を移動
させる構成となっている。このものでは、上記支軸およ
び制御シャフトは、カムシャフトの軸受部分とは別に設
けたフレーム状の枠体によって回転可能に支持されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置にあっては、カムシャフトの軸受となるカムブ
ラケットとは別に枠体を備えているので、シリンダヘッ
ド上部の構成が複雑となり、部品点数も増加してしま
う。しかも、枠体はシリンダヘッドとロッカカバーとの
間に配設されるので、組立時に液体ガスケットの塗布と
いった作業が増え、好ましくない。また、支軸の支持剛
性が必ずしも高くなく、高速回転時に吸排気弁のサージ
ングの誘因となる虞れがある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、複数
気筒に亙って配設され、かつ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、かつ各気筒毎に分割されているとともに、それぞれ
が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、各カムシャフトの一端部に設けられた第１
フランジ部と、上記第１フランジ部にそれぞれ対向する
ように上記駆動軸側に設けられた第２フランジ部と、上
記両フランジ部の間にそれぞれ配設された環状ディスク
と、この環状ディスクと両フランジ部との間で互いの偏
心を許容しつつ回転運動を伝達するための半径方向に沿
った各一対の係合溝および該係合溝に係合する各一対の
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、円形のカム嵌合孔およびブッシュ嵌合孔が開口形成
された制御環と、内周面が固定シャフトの外周に回転可
能に嵌合するとともに、外周面が上記制御環のブッシュ
嵌合孔に回転可能に嵌合し、上記制御環を軸直角方向に
沿って移動可能に支持する偏心ブッシュと、上記制御環
のカム嵌合孔に回転可能に嵌合した偏心カムを複数箇所
に有し、かつ複数気筒に亙って配設されるとともに、そ
の回転によって上記制御環を軸直角方向に沿って移動さ
せる制御シャフトと、を備えてなる内燃機関の吸排気弁
駆動制御装置において、上記制御シャフトをカムブラケ
ットに設けた軸受孔によって回転可能に支持するととも
に、上記固定シャフトを各制御環毎に分割し、かつ各固
定シャフトの両端を、シリンダヘッドの点火栓ポスト近
傍に設けたボス部にそれぞれ固定したことを特徴として
いる。

【０００６】この構成においては、カムシャフトを回転
可能に支持するカムブラケットを利用して、制御シャフ
トが支持されることになり、シリンダヘッド上部の構成
が簡素となる。また、制御環を揺動可能に支持する固定
シャフトは、個々にその長さが短くなり、両端でシリン
ダヘッドに直接固定支持されるので、剛性が高くなり、
制御環を堅固に支持する。

【０００７】また、請求項２においては、互いに隣接し
た一対の気筒のカムシャフトに挟まれた第２フランジ部
が両気筒で一体化されており、その両側に位置する一対
の環状ディスクが一つの制御環によって回転可能に保持
されている。

【０００８】これにより、一つの制御環が一対の気筒に
ついて共用されることになり、機関全体で必要な制御環
の数が少なくなる。

【０００９】また、請求項３は、奇数気筒の直列多気筒
内燃機関あるいは一つのバンクに奇数気筒を有するＶ型
等の内燃機関を対象としたものであり、２気筒づつ１組
として上述した請求項２の構成が適用される。そして、
残余の１気筒においては、隣接した気筒との間に環状デ
ィスクおよび第２フランジ部が配置され、かつこの第２
フランジ部と隣接する気筒のカムシャフトとの間に環状
スペーサが介装されているとともに、上記環状ディスク
と上記環状スペーサとが同一の制御環によって回転可能
に保持されている。

【００１０】上記の環状スペーサによってカムシャフト
の軸方向の位置が調整される。換言すれば、２気筒づつ
１組とする場合の一方の環状ディスクに代えて環状スペ
ーサが配置されることになる。そのため、制御環や第２
フランジ部を他のものと同一部品にすることが可能とな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る吸排気弁駆
動制御装置の好ましい実施の形態を図１〜図５に基づい
て説明する。

【００１２】図１は、例えば直列４気筒内燃機関の吸気
弁側に本発明を適用した実施例を示すもので、シリンダ
ヘッド１の上部に、排気側カムシャフト３と平行に、全
気筒に亙って伸びる１本の駆動軸２が配設されている。
この駆動軸２は、一端に図示せぬスプロケットを有し、
タイミングチェーンを介して排気側カムシャフト３とと
もにクランクシャフトに連動している。そして、この駆
動軸２の４カ所に、つまり各気筒毎に、図２に示すよう
な偏心連動機構４が設けられている。なお、このシリン
ダヘッド１は、吸気ポート５と排気ポート（図示せず）
とが対向して形成されているものであり、各ポートを開
閉する吸気弁および排気弁が各気筒毎に一対づつ設けら
れているとともに、各気筒の略中心に、点火プラブが挿
入される円筒状の点火栓ポスト６を備えている。

【００１３】次に、図２に基づいて、上記の偏心連動機
構４を説明すると、駆動軸２の外周には、各気筒毎に分
割されたカムシャフト１１が相対回転可能に嵌合してお
り、各カムシャフト１１の端部に、第１フランジ部１２
（図５参照）が設けられている。各カムシャフト１１
は、図４にも示すように、図示せぬ吸気弁を駆動する一
対のカム１１ａを有し、かつその一対のカム１１ａの中
間のジャーナル部１１ｂが、シリンダヘッド１側の半円
形軸受部とカムブラケット１３との間で回転自在に支持
されている。このカムブラケット１３は、一対のボルト
１４によってシリンダヘッド１に固定されている。ま
た、駆動軸２には、短いスリーブ１５が固定されてお
り、各スリーブ１５の端部に、それぞれ第１フランジ部
１２と対向するように、第２フランジ部１６が形成され
ている。両フランジ部１２，１６の間には、円環状をな
す環状ディスク１７が介装されており、この環状ディス
ク１７は、制御環１８の円形の開口部１８ａ内に回転自
在に嵌合保持されている。

【００１４】上記第１フランジ部１２および第２フラン
ジ部１６には、それぞれ半径方向に沿った係合溝１９，
２０が形成されている。両係合溝１９，２０は、互いに
１８０゜異なる位置に配置されている。そして、環状デ
ィスク１７には、互いに１８０゜異なる位置にそれぞれ
保持孔２１，２２が貫通形成されているとともに、それ
ぞれに、第１ピン２３，第２ピン２４が回転可能に嵌合
している。これらのピン２３，２４は、互いに逆向きに
突出しており、第１ピン２３の先端部が第１フランジ部
１２の係合溝１９に摺動可能に係合しているとともに、
第２ピン２４の先端部が第２フランジ部１６の係合溝２
０に摺動可能に係合している。なお、係合溝１９，２０
に摺接する各ピン２３，２４の先端部の側面は、平行な
一対の平面に加工されている。

【００１５】上記環状ディスク１７を保持する制御環１
８は、駆動軸２と直交する面に沿った板状をなしてお
り、駆動軸２に平行に配置された固定シャフト２５およ
び制御シャフト２６によって軸直角方向に沿って移動可
能なように支持されている。すなわち、制御環１８の開
口部１８ａの上部に、図３に示すように、それぞれ円形
をなすカム嵌合孔２７とブッシュ嵌合孔２８とが開口形
成されており、カム嵌合孔２７に制御シャフト２６が、
ブッシュ嵌合孔２８に固定シャフト２５がそれぞれ挿通
されている。そして、制御シャフト２６には、円形の偏
心カム２９が各気筒毎に固設されており、この偏心カム
２９の外周面が上記カム嵌合孔２７に摺動可能に嵌合し
ている。また、固定シャフト２５とブッシュ嵌合孔２８
との間には、偏心ブッシュ３０が介装されている。この
偏心ブッシュ３０は、互いに真円形をなす外周面と内周
面とが偏心しているものであって、その内周面が固定シ
ャフト２５に回転可能に嵌合し、かつ外周面が上記ブッ
シュ嵌合孔２８に回転可能に嵌合している。従って、偏
心カム２９を備えた制御シャフト２６が回転すると、制
御環１８が図の上下に揺動し、環状ディスク１７の中心
が駆動軸２およびカムシャフト１１の中心から偏心する
ようになっている。

【００１６】上記制御シャフト２６は、図１に示すよう
に、駆動軸２と平行に配設され、かつ全気筒に亙って連
続しており、その一端が油圧モータ等の図示せぬアクチ
ュエータに連結されている。そして、この制御シャフト
２６は、図２に示すように、カムブラケット１３の上部
に設けた軸受孔３１によって回転可能に支持されてい
る。詳しくは、上記カムブラケット１３は、上記軸受孔
３１の中心を通る平面に沿って上部ブラケット１３ａと
下部ブラケット１３ｂとに分割されており、両者間に上
記軸受孔３１が形成されている。これらの上部ブラケッ
ト１３ａおよび下部ブラケット１３ｂは、それぞれの両
側部を通る一対のボルト１４，１４によってシリンダヘ
ッド１に共締めされている。

【００１７】また固定シャフト２５は、各制御環１８毎
に、つまり４本に分割されており、それぞれが偏心ブッ
シュ３０を介して各制御環１８を支持している。各固定
シャフト２５は、両端に、平行な一対の平面を備えた平
面部２５ａがそれぞれ形成されている。そして、この平
面部２５ａを貫通するボルト３２によって、シリンダヘ
ッド１中央に沿って設けられたボス部３３にそれぞれ固
定されている。上記ボス部３３は、気筒中央の点火栓ポ
スト６に連続した形で、各点火栓ポスト６の前後に設け
られている。なお、図１の左端に位置する＃１気筒の固
定シャフト２５は、一端部のみ点火栓ポスト６に連続し
たボスに固定され他端部はシリンダヘッド前端に設けら
れたボス部（図示しない）に固定支持されている。

【００１８】従って、この実施例においては、カムシャ
フト１１をシリンダヘッド１との間で支持するカムブラ
ケット１３によって、制御シャフト２６が支持されると
ともに、固定シャフト２５がシリンダヘッド１に直接支
持されるので、部品点数が少なくなり、シリンダヘッド
１全体の構成を簡素化できる。また、制御環１８を支持
する固定シャフト２５の長さが個々に短くなっており、
しかも点火栓ポスト６に連続した剛性の高いボス部３３
に両端が固定支持されているので、制御環１８の支持剛
性が高くなり、高速回転時におけるバルブサージングを
防止できる。またバルブスプリング反力を制御環１８が
繰り返し受けても、固定シャフト２５の剛性が高いこと
から、各部の位置関係を精度よく維持でき、その狂いに
よるバルブリフト特性の変化を抑制できる。

【００１９】次に、図６〜図１０に基づいて異なる実施
例を説明する。

【００２０】この実施例は、上記実施例と同様に直列４
気筒内燃機関の吸気弁側に適用したものであるが、一対
の気筒づつ偏心連動機構４がまとめられている。具体的
には、図６の左端に位置する＃１気筒の第１フランジ部
１２と＃２気筒の第１フランジ部１２とが互いに対向す
るように配置されている。つまり、＃１気筒のカムシャ
フト１１と＃２気筒のカムシャフト１１とが対称に配置
されており、その間に両気筒に共用される単一の制御環
１８が配置されている。同様に、＃３気筒のカムシャフ
ト１１と＃４気筒のカムシャフト１１とが対称に配置さ
れており、それぞれの第１フランジ部１２同士が互いに
対向している。そして、両者間に両気筒に共用される単
一の制御環１８が配置されている。

【００２１】また、図７に示すように、一対の第１フラ
ンジ部１２の間に位置する第２フランジ部１６が両気筒
で一体化されており、その両側に位置する一対の環状デ
ィスク１７が一つの制御環１８によって回転可能に保持
されている。上記第２フランジ部１６は、図９および図
１０にも示すように、駆動軸２に嵌合する環状をなし、
かつ直径方向に沿って厚肉部１６ａを有している。そし
て、この厚肉部１６ａを貫通するように配置された固定
用ボルト４１が駆動軸２を直径方向に横切っており、こ
れによって第２フランジ部１６が駆動軸２に固定されて
いる。なお、この第２フランジ部１６と接する環状ディ
スク１７には、上記厚肉部１６ａに対応して、該厚肉部
１６ａとの干渉を回避するための凹部（図示せず）がそ
れぞれ形成されている。

【００２２】上記環状ディスク１７と第１フランジ部１
２と第２フランジ部１６との三者は、前述した実施例と
同様に第１，第２ピン２３，２４を介して互いに連動し
ている。但し、この実施例においては、環状ディスク１
７と第２フランジ部１６とを連結する第２ピン２４は、
第２フランジ部１６の保持孔４２に回転自在に嵌合保持
されており、この第２ピン２４先端部と係合する係合溝
２０が環状ディスク１７側に形成されている。図８，図
９に明らかなように、第２フランジ部１６には、一対の
気筒の各第２ピン２４に対応して、一対の保持孔４２が
互いに１８０゜離れた位置に形成されている。

【００２３】また、上記制御環１８は、前述した実施例
と同様に、固定シャフト２５および制御シャフト２６で
もって支持されており、各制御環１８毎に分割された固
定シャフト２５の両端が、シリンダヘッド１のボス部３
３に固定支持されている。

【００２４】この実施例においては、一対の気筒毎に制
御環１８や第２フランジ部１６が設けられるため、シリ
ンダヘッド１全体として構成が簡単になるとともに、部
品点数が削減される。また重量の上でも有利となる。

【００２５】次に、図１１および図１２は、１つのシリ
ンダヘッド１に奇数気筒を備えている場合の構成を示し
ている。この実施例は、例えば３気筒を有するものであ
って、＃１気筒および＃２気筒については、上述した図
６の実施例と全く同様に構成されている。すなわち、＃
１気筒の第１フランジ部１２と＃２気筒の第１フランジ
部１２とが互いに対向するように、＃１気筒のカムシャ
フト１１と＃２気筒のカムシャフト１１とが対称に配置
されており、両者間に設けられた第２フランジ部１６と
制御環１８とが、両気筒で共用されている。

【００２６】これに対し、＃３気筒は、カムシャフト１
１の第１フランジ部１２が＃２気筒寄りに向かうように
配置され、＃２気筒との間に、制御環１８等が設けられ
ている。ここで、＃３気筒用の制御環１８、第２フラン
ジ部１６および環状ディスク１７は、＃１，＃２気筒用
の部品と全く同一の部品が用いられている。そして、図
１２に示すように、第２フランジ部１６と＃２気筒のカ
ムシャフト１１との間に、環状ディスク１７に代えて、
円環状の環状スペーサ４５が介装されている。この環状
スペーサ４５は、環状ディスク１７と同一の厚さおよび
外径を有し、制御環１８によって＃３気筒の環状ディス
ク１７とともに回転可能に保持されている。

【００２７】従って、この実施例によれば、上述した第
２の実施例と同様に、基本的には２つの気筒毎に制御環
１８や第２フランジ部１６が設けられるため、シリンダ
ヘッド１全体として構成が簡単になるとともに、部品点
数が削減されるという利点がある。そして、２気筒づつ
組み合わせた場合に残る１つの気筒についても、他の２
気筒づつの組に用いられる制御環１８等と同一の部品を
利用でき、部品の共通化を図ることができる。なお、上
記環状スペーサ４５としては、ピン２３，２４を取り除
くだけで環状ディスク１７をそのまま流用することも可
能である。

【００２８】

【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、カム
シャフトを支持するカムブラケットを利用して制御シャ
フトが支持されるとともに、固定シャフトがシリンダヘ
ッドに直接支持されるので、部品点数が少なくなり、シ
リンダヘッドの構成を簡素化できる。また、制御環毎に
固定シャフトが分割されるため、それぞれの長さが短く
なるとともに、その両端が剛性の高い点火栓ポスト近傍
のボス部に固定されるため、制御環を堅固に支持でき、
高速回転時におけるバルブサージングを防止できる。

【００２９】また請求項２の構成においては、１つの制
御環でもって２つの気筒のカムシャフトを制御でき、シ
リンダヘッド全体の構成を簡素化できるとともに、部品
点数の削減ならびに重量の低減が図れる。

【００３０】また請求項３の構成においては、直列３気
筒機関あるいはＶ型６気筒機関のように１つのシリンダ
ヘッドに奇数の気筒が並ぶ場合に、端数となる気筒につ
いても、制御環等の部品を共通化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシリンダヘッドの平面
図。

【図２】その要部の断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図４】この実施例におけるカムシャフトの断面図。

【図５】第１フランジ部の平面図。

【図６】この発明の異なる実施例を示すシリンダヘッド
の平面図。

【図７】この実施例の要部を示す断面図。

【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図。

【図９】この実施例の第２フランジ部を示す断面図。

【図１０】同じく側面図。

【図１１】この発明のさらに異なる実施例を示すシリン
ダヘッドの平面図。

【図１２】この実施例の要部を示す断面図。

【符号の説明】

１…シリンダヘッド ２…駆動軸 ６…点火栓ポスト １１…カムシャフト １２…第１フランジ部 １３…カムブラケット １６…第２フランジ部 １７…環状ディスク １８…制御環 ２５…固定シャフト ２６…制御シャフト ２９…偏心カム ３１…軸受孔 ３３…ボス部

フロントページの続き (72)発明者 荻原 茂 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数気筒に亙って配設され、かつ機関の
   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、かつ各気筒
   毎に分割されているとともに、それぞれが吸排気弁を駆
   動するカムを外周に有する円筒状のカムシャフトと、 各カムシャフトの一端部に設けられた第１フランジ部
   と、 上記第１フランジ部にそれぞれ対向するように上記駆動
   軸側に設けられた第２フランジ部と、 上記両フランジ部の間にそれぞれ配設された環状ディス
   クと、 この環状ディスクと両フランジ部との間で互いの偏心を
   許容しつつ回転運動を伝達するための半径方向に沿った
   各一対の係合溝および該係合溝に係合する各一対のピン
   と、 上記環状ディスクを回転自在に保持するとともに、円形
   のカム嵌合孔およびブッシュ嵌合孔が開口形成された制
   御環と、 内周面が固定シャフトの外周に回転可能に嵌合するとと
   もに、外周面が上記制御環のブッシュ嵌合孔に回転可能
   に嵌合し、上記制御環を軸直角方向に沿って移動可能に
   支持する偏心ブッシュと、 上記制御環のカム嵌合孔に回転可能に嵌合した偏心カム
   を複数箇所に有し、かつ複数気筒に亙って配設されると
   ともに、その回転によって上記制御環を軸直角方向に沿
   って移動させる制御シャフトと、 を備えてなる内燃機関の吸排気弁駆動制御装置におい
   て、 上記制御シャフトをカムブラケットに設けた軸受孔によ
   って回転可能に支持するとともに、上記固定シャフトを
   各制御環毎に分割し、かつ各固定シャフトの両端を、シ
   リンダヘッドの点火栓ポスト近傍に設けたボス部にそれ
   ぞれ固定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】 互いに隣接した一対の気筒のカムシャフ
   トに挟まれた第２フランジ部が両気筒で一体化されてお
   り、その両側に位置する一対の環状ディスクが一つの制
   御環によって回転可能に保持されていることを特徴とす
   る請求項１記載の内燃機関の吸排気弁駆動制御装置。
3. 【請求項３】 奇数気筒を有し、２気筒づつ１組とした
   ときに残る残余の１気筒においては、隣接した気筒との
   間に環状ディスクおよび第２フランジ部が配置され、か
   つこの第２フランジ部と隣接する気筒のカムシャフトと
   の間に環状スペーサが介装されているとともに、上記環
   状ディスクと上記環状スペーサとが同一の制御環によっ
   て回転可能に保持されている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。