JPH108926A - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関全体としての構成を簡素化するとと
もに、部品点数を少なくする。 【解決手段】 機関と同期回転する吸気側および排気側
の駆動軸１，２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、環状ディスク１３，１４の偏
心位置に応じてカムシャフト３が不等速回転する。吸気
側の環状ディスク１３および排気側の環状ディスク１４
の双方が同一の制御ハウジング２０により回転自在に保
持される。偏心ブッシュ２６と偏心カム２５とによって
制御ハウジング２０が支持されており、偏心カム２５を
備えた制御シャフト２３が回転すると、制御ハウジング
２０が揺動し、両環状ディスク１３，１４が同時に偏心
動作する。

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ハウジングでもっ
て回転自在に保持するとともに、該制御ハウジングを介
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、制御ハウジング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、制御ハウジングが支軸により揺動可能に支持されて
いるとともに、該制御ハウジング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、制御ハウジングを移動させる構成と
なっている。この公報のものでは、上述した可変機構
が、例えば吸気弁側に適用されており、一つの環状ディ
スクを一つの制御ハウジングが回転自在に保持してい
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、吸気弁と排気弁との双方に可変機
構を設ける場合に、部品点数が増加するとともに、シリ
ンダヘッドの構成が非常に複雑になる、という不具合が
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、吸気
側の環状ディスクと排気側の環状ディスクとを同一の制
御ハウジングに収容し、両者を同時に偏心させるように
した。

【０００６】すなわち、この発明に係る内燃機関の吸排
気弁駆動制御装置は、機関の回転に同期して回転する吸
気側および排気側の駆動軸と、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、互いに並んで位置する吸気側お
よび排気側の環状ディスクをそれぞれ回転自在に保持す
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ハウジングと、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
制御ハウジングのブッシュ嵌合孔に回転可能に嵌合し、
上記制御ハウジング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、上記制御ハウジングのカム嵌合
孔に回転可能に嵌合した偏心カムを有し、その回転によ
って上記制御ハウジングを軸直角方向に沿って移動させ
る制御シャフトと、を備えてなり、さらに、上記偏心カ
ムの回転に伴う制御ハウジングの揺動運動の瞬間回転中
心が、吸気側および排気側の駆動軸の各中心から略等距
離にあることを特徴としている。

【０００７】この構成においては、吸気側の環状ディス
クと排気側の環状ディスクとが同一の制御ハウジングに
よって保持されており、偏心カムを有する制御シャフト
が回転すると、制御ハウジングが軸直角方向に揺動し、
各環状ディスクが偏心する。これによって、カムシャフ
トが駆動軸に対し不等速回転するようになり、バルブリ
フト特性が変化する。つまり、吸気側および排気側のそ
れぞれに制御ハウジングやその揺動機構を設ける必要が
ない。なお、内燃機関全体としては、上記環状ディスク
は、一般に吸気側および排気側のそれぞれに複数個存在
するので、制御ハウジングは、それに応じた数だけ存在
する。

【０００８】また上記偏心カムの回転に伴う制御ハウジ
ングの揺動運動の瞬間回転中心が、吸気側および排気側
の駆動軸の各中心から略等距離にあることにより、偏心
カムの回転に伴う環状ディスクの偏心量が吸気側と排気
側とでほぼ等しくなり、吸気弁と排気弁とのバルブ作動
角の変化量が略等しくなる。

【０００９】また請求項２の発明は、制御ハウジングの
カムシャフト軸方向の動きを規制する振れ止め部材を有
している。この振れ止め部材は、吸気側カムシャフトと
排気側カムシャフトとの間の略中央部に設けられてお
り、シリンダヘッド側に固定されるとともに上記制御ハ
ウジングに係合して該ハウジングのカムシャフト軸方向
の動きを規制する。これにより、制御ハウジングの振動
が抑制される。

【００１０】

【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に基づいて説明
する。

【００１１】図１は、シリンダヘッド（図示せず）の上
部部分の断面図であり、この発明に係る吸排気弁駆動制
御装置の要部のみを示している。図示するように、シリ
ンダヘッド上部に、吸気側駆動軸１と排気側駆動軸２と
が互いに平行に配置されている。これらの駆動軸１，２
は、全気筒に亙って１本に連続したものであり、それぞ
れ一端に図示せぬスプロケットを有し、タイミングチェ
ーンを介してクランクシャフトに連動している。そし
て、この駆動軸１，２を中心として、各気筒毎に、吸気
側および排気側の偏心連動機構３，４が設けられてい
る。

【００１２】上記の偏心連動機構３，４は、基本的に同
一の構成であって、駆動軸１，２の外周に、各気筒毎に
分割された円筒状のカムシャフト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が設けられている。各カムシャフト１１は、
図示せぬ吸気弁あるいは排気弁を駆動する一対のカム１
１ａを有し、かつその一対のカム１１ａの中間のジャー
ナル部において、シリンダヘッドに回転自在に支持され
ている。また、駆動軸１，２には、それぞれ第１フラン
ジ部１２と対向する第２フランジ部（図示せず）が固定
的に設けられている。第１フランジ部１２と第２フラン
ジ部との間には、円環状をなす環状ディスクが介装され
ている。図において、符号１３は吸気側の環状ディスク
を、符号１４は排気側の環状ディスクを、それぞれ示し
ている。

【００１３】上記第１フランジ部１２には、それぞれ半
径方向に沿った係合溝１５が形成されている。同様に第
２フランジ部にも図示せぬ半径方向に沿った係合溝が形
成されている。第１フランジ１２の係合溝１５と第２フ
ランジ部の係合溝は、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１３，１４には、互
いに１８０゜異なる位置にそれぞれ保持孔１６，１７が
貫通形成されているとともに、それぞれに、第１ピン１
８，第２ピン１９が回転可能に嵌合している。これらの
ピン１８，１９は、互いに逆向きに突出しており、第１
ピン１８の先端部が第１フランジ部１２の係合溝１５に
摺動可能に係合しているとともに、第２ピン１９の先端
部が第２フランジ部の図示せぬ係合溝に摺動可能に係合
している。なお、係合溝に摺接する各ピン１８，１９の
先端部の側面は、平行な一対の平面に加工されている。

【００１４】上記の偏心連動機構３，４自体は、例えば
前述した特開平６−１８５３２１号公報等において公知
の構成であるので、その詳細な説明は省略するが、環状
ディスク１３，１４が駆動軸１，２の中心に対し図１の
ように同心位置にあれば、各カムシャフト１１は駆動軸
１，２と等速回転し、カム１１ａのプロフィールに沿っ
たバルブリフト特性が得られる。また環状ディスク１
３，１４が駆動軸１，２の中心に対し偏心すると、一種
の不等速軸継手となり、各カムシャフト１１が駆動軸
１，２に対し不等速回転する。これにより、バルブリフ
ト特性およびバルブ作動角が変化する。

【００１５】上記の吸気側環状ディスク１３および排気
側環状ディスク１４は、同一の制御ハウジング２０によ
って、それぞれ回転自在に保持されている。この制御ハ
ウジング２０は、駆動軸１，２と直交する面に沿った板
状をなしており、両側部に、各環状ディスク１３，１４
を保持する環状部２０ａ，２０ｂを有するとともに、両
環状部２０ａ，２０ｂが上下一対の平行な直線部２０
ｃ，２０ｄによって連結されている。そして、各環状部
２０ａ，２０ｂの上部に、それぞれ耳部２０ｅ，２０ｆ
が延長形成されており、一方の耳部２０ｅに円形をなす
カム嵌合孔２１が開口形成されているとともに、他方の
耳部２０ｆに同じく円形をなすブッシュ嵌合孔２２が開
口形成されている。上記カム嵌合孔２１には、制御シャ
フト２３が、ブッシュ嵌合孔２２には、固定シャフト２
４がそれぞれ挿通されている。

【００１６】そして、制御シャフト２３には、円形の偏
心カム２５が各気筒毎に固設されており、この偏心カム
２５の外周面が上記カム嵌合孔２１に摺動可能に嵌合し
ている。また、固定シャフト２４とブッシュ嵌合孔２２
との間には、偏心ブッシュ２６が介装されている。この
偏心ブッシュ２６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２４に回転可能に嵌合し、かつ外周面が上記ブッ
シュ嵌合孔２２に回転可能に嵌合している。従って、偏
心カム２５を備えた制御シャフト２３が回転すると、制
御ハウジング２０全体が図の上下に揺動し、環状ディス
ク１３，１４の中心が駆動軸１，２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。

【００１７】上記制御シャフト２３は、吸気側の駆動軸
１の上方に位置するとともに、該駆動軸１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２３は、図示せぬカムブ
ラケットを介して回転可能に支持されている。また上記
固定シャフト２４は、排気側の駆動軸２の上方に位置
し、例えば上記カムブラケットを介してシリンダヘッド
に対し固定されている。

【００１８】従って、上記構成によれば、吸気側環状デ
ィスク１３および排気側環状ディスク１４が同一の制御
ハウジング２０に収容されることで部品点数を削減でき
る。しかも、吸気側および排気側の双方の可変制御を１
本の制御シャフト２３でもって行うことが可能となり、
アクチュエータ等を含めた全体の構成が大幅に簡素化さ
れる。

【００１９】また図１は、環状ディスク１３，１４の中
心が駆動軸１，２の中心に対し同心位置にある状態を示
しているが、この状態における制御ハウジング２０の瞬
間回転中心Ｏが、吸気側および排気側の駆動軸１，２の
各中心Ｏ５，０６から略等距離にある。つまり、制御シ
ャフト２３の中心Ｏ１および偏心カム２５の中心Ｏ２を
通る線Ｄと、固定シャフト２４の中心Ｏ３および偏心ブ
ッシュ２６の中心Ｏ４を通る線Ｅとが交わる交点Ｏが制
御ハウジング２０の瞬間回転中心となるのであるが、駆
動軸１，２の中心Ｏ５，Ｏ６を結んだ線分Ｆの垂直二等
分線Ｇの近傍に、この瞬間回転中心Ｏが位置するよう
に、各部の位置関係が設定されている。

【００２０】このように制御ハウジング２０の瞬間回転
中心Ｏを、吸気側および排気側の駆動軸１，２の各中心
Ｏ５，Ｏ６から略等距離に設定することにより、吸気側
環状ディスク１３と排気側環状ディスク１４の偏心量が
互いに等しくなり、吸気弁と排気弁のバルブ作動角の変
化量が同等となる。

【００２１】次に、図２に基づいて異なる実施例を説明
する。

【００２２】この実施例は、制御ハウジング２０のカム
シャフト１１軸方向の動きを規制する振れ止め部材３１
を有している。この振れ止め部材３１は、吸気側駆動軸
１と排気側駆動軸２との中間位置にあり、シリンダヘッ
ド側に固定されている。そして、この振れ止め部材３１
は、図３に示すように、断面Ｕ字状をなしており、制御
ハウジング２０の下方の直線部２０ｄが、その凹溝内に
摺動可能に嵌合している。

【００２３】従って、この振れ止め部材３１によって、
制御ハウジング２０の振動が抑制され、環状ディスク１
３，１４の偏心動作が安定したものとなる。

【００２４】

【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、吸気
側および排気側の双方の環状ディスクの偏心動作を共通
の制御ハウジングで行わせるようにしたので、吸気側お
よび排気側のそれぞれに制御ハウジングやその揺動機構
を設ける必要がなく、内燃機関全体として構成の簡素化
が図れるとともに、部品点数が少なくなる。

【００２５】特に、偏心カムの回転に伴う環状ディスク
の偏心量を吸気側と排気側とでほぼ等しくでき、吸気弁
と排気弁とのバルブ作動角の変化量を略等しく確保する
ことができる。

【００２６】さらに請求項２の構成によれば、制御ハウ
ジングのカムシャフト軸方向の振動を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の断面図。

【図２】本発明の異なる実施例を示す断面図。

【図３】図２のＨ−Ｈ線に沿った要部の断面図。

【符号の説明】

１…吸気側駆動軸 ２…排気側駆動軸 １１…カムシャフト １２…第１フランジ部 １３…吸気側環状ディスク １４…排気側環状ディスク １８…第１ピン １９…第２ピン ２０…制御ハウジング ２３…制御シャフト ２４…固定シャフト ２５…偏心カム ２６…偏心ブッシュ ３１…振れ止め部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 誠之助 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 (2)

【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吸気側お
   よび排気側の駆動軸と、 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、 互いに並んで位置する吸気側および排気側の環状ディス
   クをそれぞれ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ハウ
   ジングと、 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、外周面が上記制御ハウジングのブッシュ嵌合孔に
   回転可能に嵌合し、上記制御ハウジングを軸直角方向に
   沿って移動可能に支持する偏心ブッシュと、 上記制御ハウジングのカム嵌合孔に回転可能に嵌合した
   偏心カムを有し、その回転によって上記制御ハウジング
   を軸直角方向に沿って移動させる制御シャフトと、 を備えてなり、 さらに、上記偏心カムの回転に伴う制御ハウジングの揺
   動運動の瞬間回転中心が、吸気側および排気側の駆動軸
   の各中心から略等距離にある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】 シリンダヘッド側に固定されるとともに
   上記制御ハウジングに係合して該ハウジングのカムシャ
   フト軸方向の動きを規制する振れ止め部材を、吸気側カ
   ムシャフトと排気側カムシャフトとの間の略中央部に設
   けた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。