JP4285647B2 - Engine cam phase variable device - Google Patents

Description

本発明は、燃焼室に開口してシリンダヘッドに形成されたポートを開閉する弁体を駆動するカムの位相を可変するエンジンのカム位相可変装置に関する。   The present invention relates to an engine cam phase varying device that varies the phase of a cam that drives a valve body that opens into a combustion chamber and opens and closes a port formed in a cylinder head.

近年、自動車に搭載されるエンジンでは、排気ガスの環境への影響、高出力化を考慮し、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されているように、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方のバルブタイミングを可変することのできる可変バルブタイミング制御装置が実用化されている。   In recent years, in engines mounted on automobiles, considering the influence of exhaust gas on the environment and higher output, for example, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, at least an intake valve and an exhaust valve are required. A variable valve timing control device capable of varying one valve timing has been put into practical use.

このような可変バルブタイミング制御装置では、エンジン回転数センサを初めとする各種センサによりエンジン運転状態を検出し、油圧や電気的な駆動源を用いたアクチュエータを制御装置によって駆動制御することで、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップ量をエンジン運転状態に応じて最適に制御している。
特開平２００１−２６３１０２号公報 特開平２００１−３５５４６２号公報 In such a variable valve timing control device, the engine operating state is detected by various sensors such as an engine speed sensor, and an actuator using a hydraulic pressure or an electric drive source is driven and controlled by the control device. The valve overlap amount between the valve and the exhaust valve is optimally controlled according to the engine operating state.
JP-A-2001-263102 JP-A-2001-355462

しかしながら、発電機や作業機、スノーモビル等の原動機として使用される汎用エンジンにおいては、コスト、重量、艤装上の面から、油圧や電気的なアクチュエータやセンサ類、制御装置等を備えることは困難であり、これらを要しない簡素な構成のカム位相可変装置が望まれている。   However, in general-purpose engines used as prime movers such as generators, work machines, and snowmobiles, it is difficult to provide hydraulic, electrical actuators, sensors, control devices, etc. in terms of cost, weight, and equipment. There is a demand for a cam phase variable device having a simple configuration that does not require them.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、油圧や電気的な駆動源を要することなく、簡素な機構でカム位相を可変することのできるエンジンのカム位相可変装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an engine cam phase variable device that can vary the cam phase with a simple mechanism without requiring hydraulic pressure or an electric drive source. Yes.

上記目的を達成するため、本発明によるエンジンのカム位相可変装置は、燃焼室に開口してシリンダヘッドに形成されたポートを開閉する弁体を駆動するカムの位相を可変するエンジンのカム位相可変装置であって、クランクシャフトによって回転駆動される固定カムと、上記固定カムに連設され、上記固定カムに対して位相がずれるように相対回転可能な可動カムと、上記固定カムの回転に伴う遠心力により開角する第１のフライウェイトと、上記第１のフライウェイトの回転軸に上記可動カムを連結し、上記第１のフライウェイトの回転により上記可動カムを上記固定カムに対して位相がずれるように相対回転可能とする連結部とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an engine cam phase varying device according to the present invention is a variable engine cam phase that varies the phase of a cam that drives a valve body that opens into a combustion chamber and opens and closes a port formed in a cylinder head. A fixed cam that is rotationally driven by a crankshaft, a movable cam that is connected to the fixed cam and is rotatable relative to the fixed cam so as to be out of phase with the fixed cam, and accompanying the rotation of the fixed cam a first flyweight to open corner by centrifugal force, above the rotation axis of the first flyweight connecting the movable cam phase the movable cam by rotation of the first flyweight against the fixed cam And a connecting portion that is relatively rotatable so as to be displaced .

その際、上記連結部を、上記第１のフライウェイトの回転軸に軸中心から偏心して設けた孔と、上記可動カムに設けた孔とに偏心ピンを挿入して構成することが望ましく、また、上記第１のフライウェイトを、上記固定カムに固設されて上記クランクシャフトからの回転を上記固定カムに伝達する回転伝達部に配設することが望ましい。さらに、上記固定カムの回転に伴う遠心力により開角する第２のフライウェイトを備えるデコンプ機構では、この第２のフライウェイトを、上記固定カムに固設され、上記クランクシャフトからの回転を上記固定カムに伝達する回転伝達部に配設することが望ましい。 In that case, it is desirable that the connecting portion is configured by inserting an eccentric pin into a hole provided eccentrically from the axis center of the rotary shaft of the first flyweight and a hole provided in the movable cam. Preferably, the first flyweight is disposed in a rotation transmission portion fixed to the fixed cam and transmitting rotation from the crankshaft to the fixed cam. Further, in the decompression mechanism having the second flyweight that opens by the centrifugal force accompanying the rotation of the fixed cam, the second flyweight is fixed to the fixed cam, and the rotation from the crankshaft is It is desirable to arrange in a rotation transmission part that transmits to the fixed cam.

本発明のエンジンのカム位相可変装置は、油圧や電気的な駆動源を要することなく、簡素な機構でカム位相を可変することができ、エンジン運転状態に応じた効率の良い吸排気タイミングとすることができる。   The engine cam phase varying device according to the present invention can vary the cam phase with a simple mechanism without requiring hydraulic pressure or an electric drive source, and has an efficient intake / exhaust timing according to the engine operating state. be able to.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図５は本発明の実施の一形態に係わり、図１はエンジンの要部断面図、図２はカム位相可変機構の断面図、図３は図２のＡ矢視図、図４は低速時のフライウェイト及び可動カムの位相を示す説明図、図５は高速時のフライウェイト及び可動カムの位相を示す説明図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 5 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a sectional view of an essential part of an engine, FIG. 2 is a sectional view of a cam phase variable mechanism, FIG. 3 is a sectional view of FIG. Is an explanatory view showing the phases of the flyweight and the movable cam at a low speed, and FIG. 5 is an explanatory view showing the phases of the flyweight and the movable cam at a high speed.

図１においては、符号１は、発電機や作業機、スノーモビル等の原動機として使用される汎用エンジンであり、同図においては、ＳＯＨＣエンジンである。このエンジン１は、クランクケース２と一体形成されるシリンダ３を傾斜させて全高を低く構成しており、クランクケース２に回動自在に軸支されるクランクシャフト４に、シリンダ３内で摺動自在に往復動するピストン５がコネクティングロッド６を介して連設されている。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a general-purpose engine used as a prime mover such as a generator, a work machine, or a snowmobile. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a SOHC engine. The engine 1 is configured such that a cylinder 3 formed integrally with the crankcase 2 is inclined to reduce the overall height, and slides in the cylinder 3 on a crankshaft 4 pivotally supported by the crankcase 2. A freely reciprocating piston 5 is connected via a connecting rod 6.

尚、符号７は、コネクティングロッド６のクランクシャフト４を把持する大端部に固設されるオイルスクレーパであり、このオイルスクレーパ７によってクランクケース２の底部に貯留される潤滑オイルを掻上げ、各部を潤滑する。   Reference numeral 7 denotes an oil scraper fixed to a large end portion for gripping the crankshaft 4 of the connecting rod 6. The oil scraper 7 scrapes the lubricating oil stored in the bottom of the crankcase 2, Lubricate.

ピストン５の上部には、シリンダヘッド８とシリンダ３とにより燃焼室９が形成され、この燃焼室９に、弁体としての吸気バルブ１０、排気バルブ１１、及び図示しない点火プラグが臨まされている。シリンダヘッド８には、吸気バルブ１０によって開閉される吸気ポート１２と排気バルブ１１によって開閉される排気ポート１３とが形成されており、下方に開口される吸気ポート１２が図示しないエアクリーナに連通され、上方に開口される排気ポート１３が排気管１４を介してマフラ１５に連通されている。   A combustion chamber 9 is formed at the upper part of the piston 5 by the cylinder head 8 and the cylinder 3, and an intake valve 10, an exhaust valve 11, and an ignition plug (not shown) as valve bodies face the combustion chamber 9. . The cylinder head 8 is formed with an intake port 12 that is opened and closed by an intake valve 10 and an exhaust port 13 that is opened and closed by an exhaust valve 11, and the intake port 12 that opens downward is communicated with an air cleaner (not shown). An exhaust port 13 opened upward is communicated with the muffler 15 via an exhaust pipe 14.

吸気バルブ１０及び排気バルブ１１は、バルブスプリングによって閉弁方向に付勢され、各バルブ１０，１１のステムエンドがシリンダヘッド８に揺動自在に軸支されるロッカーアーム１６，１６の一端に当接されている。ロッカーアーム１６，１６の他端には、シリンダヘッド８に軸支されるシャフト１７に装着されたカム１８に摺接するスリッパ部が設けられ、カム１８の回転によりロッカーアーム１６，１６が揺動し、吸気バルブ１０及び排気バルブ１１が開閉駆動される。   The intake valve 10 and the exhaust valve 11 are urged in a valve closing direction by a valve spring, and the stem ends of the valves 10 and 11 abut against one ends of rocker arms 16 and 16 that are pivotally supported by the cylinder head 8. It is touched. At the other end of the rocker arms 16, 16, a slipper portion that is in sliding contact with a cam 18 mounted on a shaft 17 that is pivotally supported by the cylinder head 8 is provided, and the rocker arms 16, 16 are swung by the rotation of the cam 18. The intake valve 10 and the exhaust valve 11 are opened and closed.

本形態においては、カム１８の軸方向一側に、回転伝達部の一例として、カム１８と一体回転するカムスプロケット１９が設けられており、このカムスプロケット１９がクランクシャフト４に固設されたクランクスプロケット２０に図示しないチェーンを介して連結され、カム１８がクランクシャフト４の１／２の速度で同期回転するように設定されている。尚、カムスプロケット１９に代えてカムギヤを設けても良く、例えば、カムギヤをクランクシャフトに設けたクランクギヤに直接あるいはアイドラギヤを介して噛合させ、クランクシャフトの回転をカムに伝達するようにしても良い。   In this embodiment, a cam sprocket 19 that rotates integrally with the cam 18 is provided on one side in the axial direction of the cam 18 as an example of a rotation transmitting portion, and the cam sprocket 19 is fixed to the crankshaft 4. It is connected to the sprocket 20 via a chain (not shown), and the cam 18 is set so as to rotate synchronously at a half speed of the crankshaft 4. A cam gear may be provided in place of the cam sprocket 19. For example, the cam gear may be engaged with a crank gear provided on the crankshaft directly or via an idler gear to transmit the rotation of the crankshaft to the cam. .

ここで、カム１８には、カム位相を可変する位相可変機構が設けられており、カム１８を低速域と高速域とで異なったカム位相とし、エンジン１の運転領域に応じた最適なバルブタイミングに設定することができる。このカム位相可変機構は、電源や油圧等の作動用駆動源を要することなく、簡素な機械要素のみで構成されるものであり、以下、カム位相可変機構について説明する。   Here, the cam 18 is provided with a phase variable mechanism that varies the cam phase, and the cam 18 has different cam phases in the low speed range and the high speed range, and the optimum valve timing according to the operating range of the engine 1 is achieved. Can be set to This cam phase variable mechanism is composed of only simple mechanical elements without requiring an operation drive source such as a power source or hydraulic pressure, and the cam phase variable mechanism will be described below.

図２に示すように、カム１８は、中空状の内部にシャフト１７が貫通装着される固定カム２１と、この固定カム２１に連結され、固定カム２１に対して相対回転可能な可動カム２２とからなり、固定カム２１の可動カム２２と反対側の端部に、カムスプロケット１９が一体的に形成されている。尚、固定カム２１とカムスプロケット１９とを別部材で構成し、両者を固定するようにしても良い。   As shown in FIG. 2, the cam 18 includes a fixed cam 21 having a shaft 17 penetratingly mounted therein and a movable cam 22 connected to the fixed cam 21 and rotatable relative to the fixed cam 21. The cam sprocket 19 is integrally formed at the end of the fixed cam 21 opposite to the movable cam 22. Note that the fixed cam 21 and the cam sprocket 19 may be configured as separate members, and both may be fixed.

固定カム２１と可動カム２２とは、低速域においては、同位相の状態で一体的に回転し、予め設定されたカムプロフィールに従ったタイミングで吸気バルブ１０及び排気バルブ１１が開閉される。一方、高速域では、可動カム２２が固定カム２１に対して相対回転してカム位相が可変され、吸気バルブ１０と排気バルブ１１との少なくとも一方の開閉タイミングが可変される。   The fixed cam 21 and the movable cam 22 rotate integrally in the same phase in the low speed region, and the intake valve 10 and the exhaust valve 11 are opened and closed at a timing according to a preset cam profile. On the other hand, in the high speed range, the movable cam 22 rotates relative to the fixed cam 21 to change the cam phase, and the opening / closing timing of at least one of the intake valve 10 and the exhaust valve 11 is changed.

例えば、排気バルブ１１を開閉するロッカーアーム１６のスリッパ部を固定カム２１に摺接させ、吸気バルブ１０を開閉するロッカーアーム１６のスリッパ部を可動カム２２に摺接させることにより、高速域における固定カム２１と可動カムとの互いの位相をずらし、吸気バルブ１０の開閉タイミングを可変する。或いは、固定カム２１に吸気バルブ１０側のロッカーアーム１６のスリッパ部を摺接させ、可動カム２２に排気バルブ１１側のロッカーアーム１６のスリッパ部を摺接させることにより、高速域における排気バルブ１１の開閉タイミングを可変する。   For example, the slipper portion of the rocker arm 16 that opens and closes the exhaust valve 11 is brought into sliding contact with the fixed cam 21, and the slipper portion of the rocker arm 16 that opens and closes the intake valve 10 is brought into sliding contact with the movable cam 22, thereby fixing in the high speed range. The opening and closing timing of the intake valve 10 is varied by shifting the phases of the cam 21 and the movable cam. Alternatively, the slipper portion of the rocker arm 16 on the intake valve 10 side is slidably contacted with the fixed cam 21, and the slipper portion of the rocker arm 16 on the exhaust valve 11 side is slidably contacted with the movable cam 22, whereby the exhaust valve 11 in the high speed range. The opening / closing timing of the is variable.

更には、吸気バルブ１０と排気バルブ１１との双方のロッカーアーム１６，１６のスリッパ部を固定カム２１及び可動カム２２に摺接させるようにしても良い。この場合には、固定カム２１と可動カム２２とによるカムプロフィールが低速域と高速域とで変化し、吸気バルブ１０及び排気バルブ１１の開閉タイミングが可変される。   Furthermore, the slipper portions of the rocker arms 16, 16 of both the intake valve 10 and the exhaust valve 11 may be brought into sliding contact with the fixed cam 21 and the movable cam 22. In this case, the cam profiles of the fixed cam 21 and the movable cam 22 change between the low speed range and the high speed range, and the opening / closing timings of the intake valve 10 and the exhaust valve 11 are varied.

具体的には、可動カム２２は、固定カム２１のカムスプロケット１９と反対側に設けられた小径部２１ａに相対回転可能に嵌合されており、軸端部に装着されたサークリップ２３によって抜止めされている。また、カムスプロケット１９の固定カム２１と反対側の面にはボス１９ａが突設され、このボス１９ａ側部のカム頂点側（ベースサークルからランプを経て突出する側）に、カムスプロケット１９から固定カム２１にかけて軸方向に貫通する貫通孔２４が穿設されている。貫通孔２４には、カムスプロケット１９の回転に伴う遠心力で開角するフライウェイト２５（第１のフライウェイト）を軸端に形成したフライウェイトシャフト２６が挿通され、ボス１９ａの端部に装着されたサークリップ２７により、フライウェイト２５のカムスプロケット１９からの抜止めがなされている。 Specifically, the movable cam 22 is fitted to a small-diameter portion 21a provided on the opposite side of the fixed cam 21 to the cam sprocket 19 so as to be relatively rotatable, and is removed by a circlip 23 attached to the shaft end portion. It has been stopped. Further, a boss 19a protrudes from the surface of the cam sprocket 19 opposite to the fixed cam 21, and is fixed from the cam sprocket 19 to the cam apex side (side protruding from the base circle via a ramp) on the side of the boss 19a. A through hole 24 is formed through the cam 21 in the axial direction. A flyweight shaft 26 having a flyweight 25 (first flyweight) that is opened by a centrifugal force accompanying the rotation of the cam sprocket 19 is inserted into the through hole 24 and attached to the end of the boss 19a. The circlip 27 is used to prevent the flyweight 25 from being removed from the cam sprocket 19.

図３に示すように、フライウェイト２５は略Ｌ字状に形成され、カムスプロケット１９の側面に立設されたピン２８と、フライウェイト２５の基部に立設されたピン２９との間に張設されたスプリング３０により、フライウェイト２５がボス１９ａに押圧される方向（閉角方向）へ常時付勢されている。また、カムスプロケット１９側面のピン２８と反対側の部位には、ストッパピン３１が立設され、図３中に破線で示すように、フライウェイト２５が遠心力によって開角したとき、フライウェイト２５の基部側側面がストッパピン３１に当接して開角方向の開度が規制される。スプリング３０は、低速域の遠心力ではフライウェイト２５を閉角状態に保持し、高速域の遠心力によってフライウェイト２５が開角するよう、スプリング荷重が設定されている。   As shown in FIG. 3, the flyweight 25 is formed in an approximately L shape, and is stretched between a pin 28 erected on the side surface of the cam sprocket 19 and a pin 29 erected on the base of the flyweight 25. By the provided spring 30, the flyweight 25 is constantly urged in the direction in which the flyweight 25 is pressed against the boss 19a (closed angle direction). Further, a stopper pin 31 is erected at a portion of the side surface of the cam sprocket 19 opposite to the pin 28, and when the flyweight 25 is opened by centrifugal force as shown by a broken line in FIG. The base-side side surface of this is in contact with the stopper pin 31 to restrict the opening in the opening angle direction. The spring 30 is set to have a spring load so that the flyweight 25 is held in a closed angle state by a centrifugal force in a low speed region, and the flyweight 25 is opened by a centrifugal force in a high speed region.

可動カム２２はフライウェイトシャフト２６に連結され、フライウェイト２５の回転により可動カム２２が固定カム２１に対して相対回転可能とされている。本形態においては、可動カム２２とフライウェイトシャフト２６とを連結する連結部を、図２に示すように、偏心ピン３２を用いて構成し、この偏心ピン３２を介して可動カム２２が固定カム２１に対して相対回転可能としている。   The movable cam 22 is connected to a flyweight shaft 26, and the movable cam 22 can rotate relative to the fixed cam 21 by the rotation of the flyweight 25. In this embodiment, the connecting portion for connecting the movable cam 22 and the flyweight shaft 26 is configured using an eccentric pin 32 as shown in FIG. 2, and the movable cam 22 is fixed to the fixed cam via the eccentric pin 32. 21 is rotatable relative to 21.

偏心ピン３２は、可動カム２２のカム頂点側に穿設された孔２２ａに回転自在に嵌入される太径部３２ａと、フライウェイトシャフト２６に回転軸中心から偏心量ｅだけ偏心して穿設された孔２６ａに回転自在に嵌入される細径部３２ｂとを有し、可動カム２２の孔２２ａが偏心ピン３２の太径部３２ａに対して僅かに遊びを有するように形成されている。これにより、フライウェイト２５の開角動作に連動して偏心ピン３２が揺動運動したとき、可動カム２２が固定カム２１に対して相対回転可能となる。   The eccentric pin 32 is provided with a large-diameter portion 32a that is rotatably inserted into a hole 22a that is provided on the cam apex side of the movable cam 22, and a flyweight shaft 26 that is eccentrically provided by an eccentric amount e from the rotational axis center. A small diameter portion 32b that is rotatably fitted in the hole 26a, and the hole 22a of the movable cam 22 is formed to have a slight play with respect to the large diameter portion 32a of the eccentric pin 32. As a result, the movable cam 22 can rotate relative to the fixed cam 21 when the eccentric pin 32 swings in conjunction with the opening angle operation of the flyweight 25.

尚、可動カム２２とフライウェイトシャフト２６とを、偏心ピン３２を用いることなく、リンク機構やギヤ機構を介して可動カム２２が固定カム２１に対して相対回転可能に連結することも可能である。例えば、可動カム２２の孔２２ａをフライウェイトシャフト２６より若干大きい径の貫通孔として内歯ギヤを形成すると共に、フライウェイトシャフト２６を延長して延長部分に外歯ギヤを形成し、可動カム２２側の内歯ギヤとフライウェイトシャフト２６側の外歯ギヤとを噛合させることで連結部を構成し、フライウェイト２５の開角動作に連動して可動カム２２を固定カム２１に対して相対回転させるようにしても良い。   The movable cam 22 and the flyweight shaft 26 can be connected to the fixed cam 21 so as to be rotatable relative to each other via the link mechanism or the gear mechanism without using the eccentric pin 32. . For example, the internal gear is formed by using the hole 22a of the movable cam 22 as a through hole having a diameter slightly larger than that of the flyweight shaft 26, and the flyweight shaft 26 is extended to form an external gear at the extended portion. The internal gear on the side and the external gear on the flyweight shaft 26 side are engaged to form a connecting portion, and the movable cam 22 rotates relative to the fixed cam 21 in conjunction with the opening angle operation of the flyweight 25. You may make it let it.

一方、図２，図３において、符号４０は、周知のデコンプ機構のフライウェイト（第２のフライウェイト）であり、カムスプロケット１９の側面に、カム位相可変用のフライウェイト２５に略対向して配設され、図示しないスプリングによって閉角方向に付勢されている。また、デコンプ機構のフライウェイト４０の基部に立設されたシャフト４１が、カムスプロケット１９のボス１９ａ側部に穿設された孔を挿通して固定カム２１のベースサークルに形成されている溝部に臨まされている。 2 and 3, reference numeral 40 denotes a fly weight (second fly weight) of a well-known decompression mechanism. The fly weight (second fly weight) of the well-known decompression mechanism is substantially opposed to the fly weight 25 for changing the cam phase on the side surface of the cam sprocket 19. It is arranged and is urged in the closing angle direction by a spring (not shown). Further, a shaft 41 erected at the base of the flyweight 40 of the decompression mechanism is inserted into a groove formed in the base circle of the fixed cam 21 through a hole drilled in the boss 19a side of the cam sprocket 19. It is being faced.

以上のカム位相可変機構を有するエンジン１は、エンジン回転数が設定回転数（例えば、３０００ｒｐｍ）より低い低速域の運転状態においては、フライウェイト２５に作用する遠心力よりもスプリング３０の付勢力が大きく、図４に示すように、フライウェイト２５が閉角状態に保持される。従って、低回転数域においては、固定カム２１と可動カム２２とが同位相の位置に保持され、低回転域で最適特性を得られるよう予め設定されたカムプロフィールに従ったタイミングで吸気バルブ１０と排気バルブ１１とが開閉される。   In the engine 1 having the above cam phase variable mechanism, the urging force of the spring 30 is higher than the centrifugal force acting on the flyweight 25 in an operating state in a low speed region where the engine speed is lower than a set speed (for example, 3000 rpm). Largely, as shown in FIG. 4, the flyweight 25 is held in a closed angle state. Therefore, in the low speed range, the fixed cam 21 and the movable cam 22 are held at the same phase positions, and the intake valve 10 is at a timing according to a preset cam profile so as to obtain an optimum characteristic in the low speed range. And the exhaust valve 11 are opened and closed.

次に、エンジン回転数が上昇し、エンジン回転数が設定回転数以上の高速域に達すると、図５に示すように、フライウェイト２５に作用する遠心力がスプリング３０の付勢力を上回り、フライウェイト２５が開角してフライウェイトシャフト２６が回動し、このフライウェイトシャフト２６の回動により、偏心ピン３２が揺動する。例えば、図５に半時計回り方向で示す方向にフライウェイト２５が開角し、フライウェイトシャフト２６に挿入された偏心ピン３２が揺動して細径部３２ｂが閉角時の初期位置から角度θの位置に変位すると、この細径部３２ｂの変位に連動して、太径部３２ａを介して可動カム２２が固定カム２１に対して進角方向（図の半時計回り方向）に相対回転する。   Next, when the engine speed increases and the engine speed reaches a high speed range equal to or higher than the set speed, the centrifugal force acting on the flyweight 25 exceeds the urging force of the spring 30 as shown in FIG. The weight 25 opens and the flyweight shaft 26 rotates, and the eccentric pin 32 swings as the flyweight shaft 26 rotates. For example, the flyweight 25 opens in the direction indicated by the counterclockwise direction in FIG. 5 and the eccentric pin 32 inserted into the flyweight shaft 26 swings so that the small diameter portion 32b is angled from the initial position when the angle is closed. When displaced to the position of θ, the movable cam 22 rotates relative to the fixed cam 21 in the advance direction (counterclockwise direction in the figure) via the large diameter portion 32a in conjunction with the displacement of the small diameter portion 32b. To do.

その結果、例えば、可動カム２２によって吸気バルブ１０を開閉する場合には、高回転域における吸気バルブ１０の開閉タイミングが進角方向に可変され、吸気バルブ１０と排気バルブ１１とのバルブオーバーラップを増加させて充填効率及び掃気効率を高めることができ、エンジン出力の向上や燃費低減を実現することができる。   As a result, for example, when the intake valve 10 is opened and closed by the movable cam 22, the opening and closing timing of the intake valve 10 in the high rotation range is varied in the advance direction, and the valve overlap between the intake valve 10 and the exhaust valve 11 is caused. By increasing the charging efficiency and scavenging efficiency, the engine output can be improved and the fuel consumption can be reduced.

また、固定カム２１及び可動カム２２の両者で吸気バルブ１０及び排気バルブ１１を開閉駆動する場合には、高速域において、固定カム２１と進角側に相対回転した可動カム２２との双方を合成したカムプロフィールとなり、同様に、高速域でのバルブオーバーラップを増加させて充填効率及び掃気効率を高め、エンジン出力向上や燃費低減を実現することができる。   Further, when the intake valve 10 and the exhaust valve 11 are driven to open and close by both the fixed cam 21 and the movable cam 22, both the fixed cam 21 and the movable cam 22 relatively rotated toward the advance side are combined in the high speed range. Similarly, it is possible to increase the valve overlap in the high speed region to increase the charging efficiency and the scavenging efficiency, and to improve the engine output and reduce the fuel consumption.

尚、カムにかかる力はカム頂点を境としてランプ期間の昇りと下降とで逆転するが、偏心ピン３２の偏心量や取付け位置を適切に設定することにより、キックバックによる位相のずれは発生しない。   Note that the force applied to the cam is reversed between the rise and fall of the ramp period with the cam apex as a boundary. However, by properly setting the eccentric amount and mounting position of the eccentric pin 32, a phase shift due to kickback does not occur. .

このように、電源や油圧等の作動用駆動源を要することなく、簡素な機械要素のみのカム位相可変機構で低速域と高速域とに対して効率の良い吸排気タイミングとすることができる。また、このような簡素な機械要素のみでカム位相可変機構を構成するため、コスト上昇や重量増を最小限に抑制することができるばかりでなく、回転部分を全て面接触とすることができ、応力分散を図って耐摩耗性を向上することができる。更に、カム位相可変機構をカム単体としてコンパクトに構成できることから、デコンプ機構との併用が容易であり、汎用エンジンに効果的に適用することができる。   In this way, it is possible to achieve efficient intake / exhaust timing for the low speed range and the high speed range with a simple cam phase variable mechanism having only a mechanical element, without requiring an operating drive source such as a power source or hydraulic pressure. In addition, since the cam phase variable mechanism is configured by only such simple machine elements, not only the cost increase and the weight increase can be suppressed to the minimum, but also the rotating part can be all in surface contact, Abrasion resistance can be improved by distributing stress. Furthermore, since the cam phase variable mechanism can be made compact as a single cam, it can be easily used together with the decompression mechanism and can be effectively applied to a general-purpose engine.

エンジンの要部断面図Cross section of the main part of the engine カム位相可変機構の断面図Cross section of cam phase variable mechanism 図２のＡ矢視図A view of arrow A in FIG. 低速時のフライウェイト及び可動カムの位相を示す説明図Explanatory drawing showing phase of flyweight and movable cam at low speed 高速時のフライウェイト及び可動カムの位相を示す説明図Explanatory drawing showing phase of flyweight and movable cam at high speed

符号の説明Explanation of symbols

１ エンジン
４ クランクシャフト
８ シリンダヘッド
９ 燃焼室
１０ 吸気バルブ
１１ 排気バルブ
１２ 吸気ポート
１３ 排気ポート
１８ カム
１９ カムスプロケット
２１ 固定カム
２２ 可動カム
２５ フライウェイト
２６ フライウェイトシャフト
３２ 偏心ピン
ｅ 偏心量

代理人 弁理士 伊 藤 進 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 4 Crankshaft 8 Cylinder head 9 Combustion chamber 10 Intake valve 11 Exhaust valve 12 Intake port 13 Exhaust port 18 Cam 19 Cam sprocket 21 Fixed cam 22 Movable cam 25 Fly weight 26 Fly weight shaft 32 Eccentric pin e Eccentric amount

Agent Patent Attorney Susumu Ito

Claims (5)

燃焼室に開口してシリンダヘッドに形成されたポートを開閉する弁体を駆動するカムの位相を可変するエンジンのカム位相可変装置であって、
クランクシャフトによって回転駆動される固定カムと、
上記固定カムに連設され、上記固定カムに対して位相がずれるように相対回転可能な可動カムと、
上記固定カムの回転に伴う遠心力により開角する第１のフライウェイトと、
上記第１のフライウェイトの回転軸に上記可動カムを連結し、上記第１のフライウェイトの回転により上記可動カムを上記固定カムに対して位相がずれるように相対回転可能とする連結部とを備えたことを特徴とするエンジンのカム位相可変装置。 An engine cam phase varying device that varies the phase of a cam that drives a valve body that opens into a combustion chamber and opens and closes a port formed in a cylinder head,
A fixed cam that is rotationally driven by a crankshaft;
A movable cam connected to the fixed cam and capable of rotating relative to the fixed cam so as to be out of phase ;
A first flyweight that opens by centrifugal force associated with rotation of the fixed cam;
The said movable cams connected to the rotation axis of the first flyweight, the rotation of the first flyweight and a connecting portion to be rotatable relative to the movable cam phase with respect to the fixed cam An engine cam phase varying device comprising: 上記連結部を、上記第１のフライウェイトの回転軸に軸中心から偏心して設けた孔と、上記可動カムに設けた孔とに偏心ピンを挿入して構成することを特徴とする請求項１記載のエンジンのカム位相可変装置。 2. The connecting portion is configured by inserting an eccentric pin into a hole provided eccentrically from the axis center of the rotation axis of the first flyweight and a hole provided in the movable cam. The engine cam phase variable device described. 上記第１のフライウェイトを、上記固定カムに固設され、上記クランクシャフトからの回転を上記固定カムに伝達する回転伝達部に配設したことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンのカム位相可変装置。 3. The engine according to claim 1, wherein the first flyweight is fixed to the fixed cam and disposed in a rotation transmission portion that transmits rotation from the crankshaft to the fixed cam. Cam phase variable device. 上記固定カムに作用するデコンプ機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のエンジンのカム位相可変装置。The engine cam phase varying device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a decompression mechanism acting on the fixed cam. 上記デコンプ機構は、上記固定カムの回転に伴う遠心力により開角する第２のフライウェイトを備え、The decompression mechanism includes a second flyweight that opens by a centrifugal force associated with the rotation of the fixed cam,
上記第２のフライウェイトを、上記固定カムに固設され、上記クランクシャフトからの回転を上記固定カムに伝達する回転伝達部に配設したことを特徴とする請求項４記載のエンジンのカム位相可変装置。The engine cam phase according to claim 4, wherein the second flyweight is fixed to the fixed cam and disposed in a rotation transmission portion that transmits rotation from the crankshaft to the fixed cam. Variable device.

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