JPS59188007A - エンジンのバルブタイミング制御装置 - 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】 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クを可変制御する
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
バラップ期間を短くすることが残留排気量を少なく抑え
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、排気弁のオーバラップ
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やだ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ャフトとの間
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
出力軸とカムシャフトとの相対位置を変化させるように
したもの、あるいはノノムシャフトを立体カムシャフト
とし該立体カムシャ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
欠けるものであった。

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、カムシャ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ットの受圧
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ャフト
回りを回動自在に支持された回動部材の上記嵌挿孔内に
、カムシャ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
するタペットが摺動自在に嵌挿され、上記回動部材をカ
ムシャ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
あって、上記タペットにおける該タペットにかかる横力
に対向する側に圧油を供給する圧油供給手段を設けたこ
とを特徴とするものである。

このことにより、本発明では、回動部材をカムシャフト
回りに回動させることによって、カムシャフトの特定角
度位置に対するカム面とタペットの受圧部との接触位置
をカムシャ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。しかも、上記回動部
材を回動させてタペットをカムシャフト回りに移動させ
た場合、該タペットにかかる横力に対向してタペットに
圧油供給手段によって油圧を作用させてタペットの摺動
抵抗を低減するようにしたものである。

以下、図面を嚇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つの吸気ボ
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。上記各吸気ボート３，３の気筒２への
開口部には該吸気ボート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によっ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
気制動弁機構８８と、各排気弁６を開閉制御する排気側
動弁ｌｌ８ｂ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ャフト（
図示せず）によって回動駆動される吸気側カムシャフト
９を有し、該吸気側カムシャフト９には吸気弁５に対応
するカム面９ａが形成されており、この吸気側カムシャ
フト９の回転により吸気弁５が開閉されるようになって
いる。一方、排気側動弁機構８ｂは、同じ（エンジンの
クランクシャフトによって回動駆動される排気側カムシ
ャフト１０を有し、該排気側カムシャフト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
気側カムシャフト１０の回転により排気弁６が開閉され
るようになっている。

上記吸気側動弁機構８ａに、は、隣接する気筒２゜２に
お（ブる一方の吸気弁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ってなる。すなわち、
第１可変機構１１は、中空円筒体状であって上端面で吸
気側カムシャフト９のカム面９ａ　、９？と当接する受
圧部く受圧面）１３ａとその反対側の下端面で吸気弁５
，５のバルブステム５３，５３と当接する押圧部（押圧
面〉１３ｂ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とを有するタペット１３゜１
３と、該タペット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
とも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１４ｂを有し、上記吸気側カムシ
ャフト９に相互に回転を許すように回動自在に支承され
て該吸気側カムシャフト９の回りを回動じうる回動部材
１４と、該回動部材１４をエンジンの運転状態に応じて
上記吸気側カムシャフト９の回転軸回りに揺動さぜる操
作装置１５とを備えてなる（尚、第２可変機構１２は第
１可変機構１１の構成要素に「′」（ダッシュ）を付し
て表わし、６ｓは排気弁６のバルブステムである）。

上記タペット１３の抑圧面１３ｂは球面状に形成されて
おり、該球面の中心は、タペット１３がカム９ａの基準
内部分９／　ａに当接しているとき、カムシャフト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
することはタペット１３の回転を考慮したためで、回転
を規制する場合には、カムシャフト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、吸気側カムシャフト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１６．１
６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動軸１８と、例えばモータの回
転運動を往復運動に変換して上記往復動軸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
吸気側カムシャフト９の回転方向Ｘと同方向（第１図中
゛時計方向）に回動し、回動部材１４．１４が吸気側カ
ムシャフト９を中心に上記Ｘ方向に回動される。

よって、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によって上方すなわち閉弁方向に付勢されており、
吸気側カムシャフト９が上記Ｘ方向に回転してそのカム
面９ａがタペツ１〜１３の受圧部１３ａを押圧し、該タ
ペッ１〜１３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ット１３
の押圧部１３ｂによっ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Ｘ方向に回動
されると、タペット１３．１３も回動部材１４とともに
移動し、吸気側カムシャフト９の特定角度位置に対する
カム面９’ａ、９ａとタペット受圧部１３ａ、、１３ａ
の接触位置が吸気側カムシャフト９の回転方向Ｘ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、第３図に拡大図示するように回動部材１４（１
４’）の回動によりタペット１３（１３′　）の摺動方
向９＋に対してカム面９ａ（１０ａ）からのカム力をタ
ペット１３（１３’）を介してバルブステム５ｓ（６ｓ
）に伝達する作用力線方向（バルブ５．６の移動方向）
ρ２がずれる方向とは反対側、つまりスプリング７，７
の反力およびカム面９ａ（１０ａ）のスラスト力によっ
てりペット１３（１３’）にかかる横力に対向する側に
おいて、回動部材１４（１４’）には、圧油が供給され
るオイル通路１４ｃ（１４”ｃ）が嵌挿孔１４ａ　　（
１４’　ａ　）に開口するように形成されており、タペ
ット１３（１３’）の上記横力に対向する側に圧油を供
給するようにした圧油供給手段が構成されている。ここ
で、上記オイル通路１４Ｃ（１４’Ｃ）は、操作装置１
５（１５’）の作動による特定運転時に上記作用力線方
向９２がタペット摺動方向交１に対し回動部材１４（１
４′）の回動方向Ｘ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（
１４’）の回動方向Ｘのリーディング側（第１図では左
側）に開口するように設けられている。

上記吸気側カムシャフト９の中心部には、通常のカムシ
ャフトに設けられているものと同様のオイル通路９ｂが
オイルポンプ（図示せず）に連通されて形成されている
。該オイル通路９ｂには、半径方向に延びてカムシャフ
トの回動部材支承部９ｄを潤滑するオイル通路９ｅが連
通しており、回動部材内に削設されたオイル通路１４Ｃ
は、支承部９ｄに形成された環状溝９ｆを介して、オイ
ル通路９ｅと連通し圧油の供給を受ける。また、上記オ
イル通路９ｂには、半径方向に延びてカム面９ａに開口
するオイル通路９Ｃが連通されており、該オイル通路９
Ｃによってカム面９ａとタペット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ってカムシャフ
ト９のカムシャ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。さらに、上記タペット１３の
受圧部１３ａ中央にはタペット１３の内部空洞部１３ｄ
に連通ずるオイル孔１３ｅが上記オイル通路９Ｃと合致
するように形成され、またタペット１３の押圧部１３ｂ
の外周寄りには該内部空洞部１３ｄに連通ずる例えば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
ット受圧部１’３　ａとの間を潤滑した１ＩＳｌｌ滑用
オイルが上記オイル孔１３ｅがらタペット１３の内部空
洞部１３ｄに流入したのち、オイル孔１３ｆ、１３ｆか
らタペット押圧部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ｆｌ
ｉｌＷ４するようｋしている。上記排気側のタペット１
３′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、排気側カムシャフト１０には吸気側カムシャ
フト９の各オイル通路に対応するオイル通路１０ｂ、１
０ｃが設けられ、また排気側タペット１３′には吸気側
タペット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１
１．’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動弁機構８
ａ　、８ｂによって各々所定のバルブタイミングで開閉
制御される。（この場合、カム力がタペット１３を介し
てバルブステム５ｓに伝達される作用力線方向９．２と
タペット１３の摺動方向９１とが一致している。）一方
、エンジンの特定運転時（例えば高負荷運転時）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によって遅れ側に、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によって遅れ側に
ずれるように制御される。

（尚、この場合、上記作用力線方向ｐ２はタペット摺動
方向ｐ１に対して遅れ側にずれる。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ったこ
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へラドカム機構）に、タペ
ット１３（１３’）を嵌挿保持する回動部材１４（１４
’）および該回動部材１４（１４’）をカムシャフト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
ャフト９（１０）の特定角度位置に対するカム面９ａ（
１０ａ）とタペット受圧部１３ａ（１３’ａ＞との接触
位置をカムシャフト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’）のカムシャフト９
（１０）回りの揺動によりタペット１３（１３’）が移
動して、カム面９ａ（１０ａ）からのカム力をタペット
１３（１３’）を介してバルブステム５ｓ（６ｓ）に伝
達する作用力線方向９．２がタペット１３（１３’）の
摺動方向９１に対してずれているときには、バルブステ
ム５Ｓ〈６Ｓ）からタペット１３（１３’）に対してタ
ペット摺動方向交１と直角な方向の横力が作用する。と
ころが、前述の通り、タペット１３（１３′）の該タペ
ット１３（１３’）にかかる横力に対向する側には、回
動部材１４（１４’）に形成したオイル通路１４ｃ’（
１４’ｃ）から圧油が供給されて、上記横力に対抗する
油圧が作用するとともに、上記横力に対向する側のタペ
ット１３（１３’）の摺動部１３ｃ　　（１３’　ｃ　
）と嵌挿孔１４ａ　　（１４’　ａ　＞との間が潤滑さ
れるので、タペット１３（１３’）の摺動抵抗が著しく
低減されることになり、よって上記バルブタイミングの
可変制御の信頼性、安定性を向上維持でき、またガタ付
きや摩耗を防止して耐久性の向上および騒音の低減化を
図ることができる。

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図のタペット１３（１３′　）の代わりに油
圧タペット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ット３３は、前
述した受圧部１３ａ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ぐ底板が前記押圧
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、該スプツグ３７により第２部
材３５は押圧部１３ａ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に着座可能なチェックボールと該
チェックボールを連通孔３５ａ側に付勢するスプリング
とからなるチェックバルブ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９ｂに連通し嵌挿孔１４ａに開口するオイル通路３
つ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
たがって第２部材３５の内部と第１部材３４の受圧部１
３ａ裏面によって画成された油溜り室４０は、上記第２
連通孔３４ｂ、第２部材３５と第１部材３４局壁との間
の空間３５ｂ１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１４Ｃに連通ずる。よっ
て、オイルポンプによりオイル通路９ｂに圧送される潤
滑用オイルは、前述の如くカム面９ａと油圧タペット３
３の受圧部１３ａとの間を潤滑するとともに、オイル通
路１４ｃを介して上記油溜り室４０に圧送される。

バルブクリアランスが生じると、油溜り室４０のオイル
が連通孔３５ａとチェックバルブ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４１
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。それによって油圧タペット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５
Ｓ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４１の圧力が上昇して該
油圧室４１へのオイル流入が停止する。油圧室４１内に
流入したオイルは、油圧タペット３３がカム面９ａとバ
ルブステム５Ｓとによって上下から押圧されても、チェ
ックバルブ３８の作用により油溜り室４０に逆流しない
から油圧タペット３３が縮化することはなく、該油圧タ
ペット３３はカムシャフト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、上記オイル通路１４Ｇは、油圧タペ
ット３３の伸長時に第１部材３４の該タペット３３にか
かる横力に対向する側に圧油を供給することも兼ねるよ
うに形成されており、上記横力に対抗する油圧を作用さ
せ且つ潤滑するようにした圧油供給手段を構成している
。

また、前記第１図の実施例では、回動部材１４（１４’
）をカムシャフト９（１０）に相互に回転を許すように
直接支承して該カムシャフト９（１０）回りを回動させ
るようにしたが、エンジン本体１の円弧状面１ａをカム
シャツ１〜９（１０）の軸心を中心とする円弧面に形成
し、それに対応して回動部材１４（１４’）の下面１４
ｂ　　（１４’ｂ）を円弧状に形成して、該回動部材１
４（１４′）の下面１４ｂ　　（１４’　ｂ　）を上記
円弧状面１８に摺接案内させることによりカムシャフト
９（１０）回りに回動させるようにしてもよい。

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、簡単な構造でもって、エンジンの
バルブタイミングを応答性、信頼性層（確実に可変制御
できるものであり、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、タペット
にかかる横力に対向する側に油圧を作用させるようにし
たので、タペットの摺動抵抗を低減でき、よって上記バ
ルブタイミングの可変制御の信頼性、安定性の向上およ
び耐久性の向上等を図ることができる。

【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時だ実施例を示
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図のタペットまわりを示す拡
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・・・カムシャフト、９ａ、１０ａ・・
・カム面、１１・・・第１可変機構、１２・・・第２可
変機構、１３゜１３’、３３・・・タペット、１３ａ、
１３’ａ・・・タペット受圧部、１３１）、１３’ｂ・
・・タペット押圧部、１４．１４’　・・・回動部材、
１４ａ、１４’ａ・・・嵌挿孔、１４Ｃ，１４’Ｃ・・
・オイル通路、１５゜１５′・・・操作装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　カムシャ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
   圧部を有するタペットと、該タペットが摺動自在に嵌挿
   される嵌挿孔を有し、上記カムシャフトの回りを回動自
   在に支持された回動部材とを備え、該回動部材をカムシ
   ャ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っ
   て、上記タペットにおける該タペットにかかる横力に対
   向する側に圧油を供給する圧油供給手段を設けたことを
   特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。