JPH01227809A - 内燃機関の吸排気バルブ作動装置 - 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】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の効率向上或いは燃費改善のだめに
吸排気バルブの開閉タイミングを変更し得るような吸排
気バルブの作動装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の効率或いは燃費が吸排気バルブの開閉タイミ
ングによる影響を強く受けることが知られており、吸排
気バルブ作動装置のカムプロフィールを適切に定めるこ
とが内燃機関の設計に於ける重要なファクタの一つとな
っている。しかるに、吸排気バルブの最適開閉タイミン
グはエンジンの負荷或いは回転速度に依存するものであ
るため、低速域から高速域に亘って常に吸排気バルブの
開閉タイミングを最適に定めることができない。そこで
、特開昭５４−３０３１０号公報、或いは特開昭５９−
１１３２２９号公報には、不等速回転伝達手段をカム軸
とクランク軸との間に介在させ、内燃機関の運転条件に
応じて伝達手段に於ける偏心量を変更することにより、
吸排気バルブの開閉タイミングを常に最適化せんとする
技術が提案されている。しかるに、これらの公報に記載
された発明に於ては、吸排気バルブ間のオーバーラップ
リ或いは吸排気バルブの開弁区間の艮ざを変更し得るも
のの、吸排気バルブのリフトが最大となるタイミングを
変更することができず、吸排気バルブの開閉タイミング
の厳密な最適化を達成する目的には必ずしも十分である
とは言えない。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、内燃機関の吸排気バルブの開弁区間の幅を変更し得
るのみならず、吸排気バルブのリフト品が最大となる時
点を任意に変更し得るような、大きな自由度をもって吸
排気バルブの開閉タイミングを変更し１ｑるような改良
された吸排気パルプ作動装置を提供することにある。

［発明の構成〕 〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、内燃機関の吸排気
バルブの開閉タイミングを制御可能な吸排気バルブ作動
装置であって、クランク軸と比例的に回転する第１の回
転体と、カム軸と比例的に回転する第２の回転体と、前
記両回転体のいずれか一方に設けられた直径方向スロッ
ト及び前記スロットに受容されるべく前記両回転体のい
ずれか他方に設けられたピンを有する伝達手段と、前記
両回転体の軸線方向に直交する２つの方向についての偏
心量を変化させるための調節手段とを有することを特徴
とする内燃機関の吸排気バルブ作動８置を提供すること
により達成される。

〈作用〉 伝達手段に於ける偏心方向を回転軸線方向に直交する２
方向に調節することにより、両回転体間の不等速性を自
由に制御し得ることから、吸排気バルブの開閉タイミン
グ及び開閉区間の長さの両者を自由に制御することがで
き、内燃機関の吸排気バルブのリフト曲線そのもののの
厳密な最適化が可能となる。

〈実施例〉 以下、本発明め好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図及び第２図は本発明が適用された単気筒４サイク
ルエンジンを示す。シリンダ１内に摺動自在に受容され
たピストン２はピストンピン３を介してフンロッド４の
小端部に連結され、コンロッド４の大端部はクランク軸
５のクランクピン６に連結されている。クランク軸５の
回転は、クランク軸側のギヤ７及び吸排気バルブ作動装
置側のギヤ８ａ、８ｂに掛は回されたコグドベルト９に
より１／２の減速比をもって吸排気パルプ作動装置に伝
達される。ここで吸排気バルブは互いに対称に配設され
ているため、以下に於ては例えば吸気バルブ側について
のみ説明する。

吸排気バルブ作動装置側のギヤ８ａの回転は、オルダム
継手１０ａ、不等速伝達装置１１ａを介してカム軸１２
ａに伝達される。カム軸１２ａには１対のカム１３ａが
設けられており、それぞれ［１ツカアーム１４ａを介し
て２つの吸気バルブ１５ａを開閉駆動し、燃焼室１６内
にて行われる内燃機関の各行程に対応するようにバルブ
１５ａを開閉する。

オルダム継手１０ａは、ギヤ８ａと一体回転すると共に
、直径方向に延在するスロットを有する円板１７と、こ
のスロットに滑動自在に嵌合する突条１９を有する継手
部材１８と、玉軸受２２のインナレースにより回転自在
に支持された短軸２１とを有する。継手部材１８は、突
条１９に対して直交するような第２の突条２０を前記突
条１９とは相反する側の面に備えており、この突条２０
は短軸２１に設けられた直径方向スロットに滑動自在に
嵌合している。このようにして、円板１７と短軸２１と
が互いに偏心していても等速度の動力伝達が行われる。

不等速伝達装置１１ａは、玉軸受２２のアウタレースを
支持する第１のブロック２３と、このブロック２３を第
２図に示したＸ方向に摺動自在にガイドするガイド部材
２４を備える第２のブロック２５とを有する。第２のブ
ロック２５は、図示されないガイド手段により第２図に
於けるｙ方向に摺動自在にガイドされている。第２のブ
ロック２５は、モータ３１を支持しており、このモータ
の出力軸に連結されたＸ方向に延在するねじ棒３３は、
第１のブロック２３に設けられためねじと螺合している
。モータ３０は図示されない固定部分に固定されている
もので、この出力軸にはｙ方向に延在するねじ棒３２が
連結されており、このねじ棒３２は第２のブロック２５
に設けられためねじ孔に螺合している。

更に、短軸２１の他方の端部には円板２６が同軸的に形
成されており、この円板２６の他方の端面の外周近傍位
置には軸線方向ピン２７が一体的に突設されている。こ
のピン２７は、カム軸１２ａの一端に一体形成された円
板２９の外側端面に設けられた直径方向スロット２８に
受容されている。

従って、この実施例によればモータ３０を回転させるこ
とにより、第２のブロック２５がｙ方向に変位し、モー
タ３１を回転させることにより第１のブロック２３を第
１のブロック１１ａに対してＸ方向に変位させることが
できる。このような両ブロックのｘｙ力方向変位は、オ
ルダム継手１Ｑａが用いられていることにより許容され
るものである。また、これら両モータ３０．３１を回転
させることにより、短軸２１とカム軸１２ａとの間の偏
心量をｘｙ両方向に任意に変更することができる。

第３図は第１図及び第２図に示された実施例に於ける不
等速伝達装置１１ａに於ける、入出ノＪ間の関係即ち円
板２６の回転角度θとカム軸側の円板２９の回転角度φ
との間の関係を示すためのモデル図である。第３図に於
て、両回板２６．２９間の偏心量をδ、偏心方向をγと
し、円板２６の回転中心に対するピン２７の偏心量をＲ
１円板２９の回転中心に対するピン２７に当接するスロ
ットの部分の位置の偏心量をｒとした場合に、次の第１
式が得られる。

Ｒ８１ｎθ−ｒｓｉｎφ十δ５ｉｎ７ □）・・・（１） ＲＣＯ５θ＝ｒｃｏｓφ十δｃｏｓ７’これを第２式及
び第３式に示すように整理することができる。

Ｒ３１ｎθ　−δ５ｉｎ７ ｔａｎφ−□・・・（２） ＲＣＯ５θ　−δＣＯＳγ ｓ　ｉ　ｎθ　−εｓｉｎγ ｔａｎφ＝□・・・（３） ＣＯＳθ　−εＣＯＳγ １ｏｔ、、ε−δ／Ｒ 第４図〜第９図は、無次元化された偏心量ε及び偏心方
向γを変化させた場合のクランク軸角度（２θ）（クラ
ンク軸のギヤ７からバルブ作動装置の側のギヤ８ａに向
けて１／２に減速されている）とカム軸角度（φ）との
関係及びクランク軸角度に対するバルブのリフト慢を示
している。ここでαは、カム軸１２ａの回転速度に対す
る不等速伝達装置１１ａの回転速度の比を表わす。

これらのグラフから、γ及びεを適宜選択することによ
りバルブのリフト曲線を自由に設定し得ることがわかる
。特に、第４図に示されたようにγをＯとし、εを変更
した場合には、バルブの開口量の幅を比較的変更するこ
となくバルブの開閉タイミングのみを変更することがで
きる。また第６図に示されたように、γを７５度とした
場合には、εを変更するとバルブリフトが最大となる点
は実質的に変化甘ず、バルブの開口量の幅のみを変更す
ることができる。γをこれらの角度以外に設定してεを
変更した場合には、これらの両頭向の中間的な傾向を有
するバルブのリフト曲線の変化が１ｑられる。

尚、上記実施例は単気筒エンジンに関するもので、これ
を例えば２気筒エンジンにそのまま適用しようとした場
合には、クランク軸とカム軸との間の不等速性の傾向が
例えばクランク軸の角度が１８０ｆｉである点を中心と
して対称となるため、気筒間のバルブのリフト曲線の変
更が逆方向に行われ、良好な結果を１９ることができな
い。そこで、例えば、ギヤ７とギヤ８ａとの間の伝達速
度比を１とし、不等速伝達装置１１ａの出力側とカム軸
１２ａとの間に１／２の減速機構を設けることにより対
処することができる（α＝２）。

第１０図は、そのような実施例を示すもので、ギＶ７に
対するギヤ８ａのギヤ比を１：１とし、更に円板２９に
同軸的かつ一体的に突設された小径部３４に設けられた
外歯歯車３５をカム軸１２ａの一端に設けられた円板３
６に設けられた内歯歯車３７と噛合させることにより１
／２の減速比を達成することができる。この実施例によ
れば、第１１図に示されたようにクランク軸とカム軸と
の間の不等速性がクランク軸が３６０度、即ちカム軸が
１８０度回転する毎に繰返されるようになり、４サイク
ルエンジンに於けるクランク軸が７２０度回転する間に
、２つの気筒の例えば吸排気バルブを３６０度の位相差
をもって同様に開閉駆動することが可能となる。

但し、不等速の区間が全体的に短縮化されることから、
前記実施例に比較してバルブのリフト曲線の変更される
度合が小さくなる。しかしながら、このようにして、ギ
ヤ７．８ａ間のギヤ比及び歯車３５．３７間のギヤ比を
適宜選択すれば、任意の気筒数を有する内燃機関に本発
明を適用することができる。

第１２図は、不等速伝達装置の入力側がクランク軸に対
して３／２倍に増速され、不等速伝達手段の出力側の回
転速度が１／３に減速されてカム軸に伝達される実施例
の特性（α＝３）の例を示すもので、例えば３気筒エン
ジンに対して好適に適用可能である。

第１３図及び第１４図に示された実施例は４サイクル４
気筒エンジンに関するものである。この実施例に於いて
は、１つの不等速伝達装置を３６０度の位相差（クラン
ク軸）を有する２つの気筒に対して用いるようにし、２
つの不等速伝達装置１１ａ、１１ａ’を用いて４気筒の
、例えば吸気バルブ１５ａ、１５ａ’　を制御するよう
にしたものである。クランク軸５に固設されたギヤ７及
び中間軸３８に固設されたギヤ７ａに巻回されたコグド
ベルト９ａと、中間軸３８に固設されたもう１つのギヤ
７ｂ及びそれぞれオルダム継手１０ａ。

ｉｏａ’を有する不等速伝達装置１１ａ、１１８′の入
力軸に固設されたギヤ７Ｃに巻回されたコグドベルト９
ｂとにより、クランク軸５から、不等速伝達装置１１ａ
、１１ａ′に、それぞれ１：１の減速比で回転が伝達さ
れ、不等速伝達装置１１ａ、１１ａ′の出力軸に固設さ
れたギヤ７ｄ及びバルブ開閉駆動用のカム１３ａ、１３
ａ’を有するカム軸１２ａ、１２ａ’　に固設されたギ
ヤ８ａ、５ａ’　に巻回されたコグドベルト９Ｇにより
、各不等速伝達装置１１ａ、１１ａ′から対応するカム
軸１２ａ、１２ａ’　に１／２の減速比で回転が伝達さ
れるようにしたものである（α＝２）。

この実施例に於ても、排気バルブ側の作動装置について
は吸気バルブ側の作動装置と同様の構造を有するもので
あって良いことから、前記実施例の場合と同様にその詳
しい説明を省略している。

尚、高回転速度域に於て偏心量εを大きくすることが一
般に困難であることから、低速域に於ては比較的偏心母
εを大きくし、高速域に於ては偏心量εを比較的小さく
した場合に好適な結果が得られるようにカム１３ａのプ
ロフィールを定めるのが望ましい。

［発明の効果］ このように、本発明によれば２方向の調節が可能なアク
チュエータ、例えばモータ３０．３１を、エンジンの回
転速度や負荷に応じて適宜作動させることにより、常に
最適なバルブのリフト曲線を設定することができ、エン
ジンの低燃費化或いは高出力化を好適に達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に基づくバルブ作動装置を単
気筒４サイクルエンジンに適用した場合を一部破断して
示す模式的側面図及び正面図である。 第３図は第１図及び第２図に示した不等速伝達装置の人
出ノコ角度間の関係を示すためのモデル図である。 第４図〜第９図は第１図及び第２図に示した実施例に於
ける偏心量及び偏心方向を変化させた揚合のクランク軸
角度に対するカム軸角度及びバルブのリフト量の変化を
示すグラフである。 第１０図は本発明に基づくバルブ作動装置の多気筒エン
ジンに適する第２の実施例を示す一部破断要部拡大側面
図である。 第１１図及び第１２図は本発明に基づくバルブ作動装置
の、それぞれ２気筒エンジン及び３気筒工ンジン番こ適
する特性の例を示す第４図〜第９図のグラフと同様のグ
ラフである。 第１３図及び第１４図は２気筒エンジンに適する本発明
に基づくバルブ作動装置を２組用いて４気筒エンジンに
適用した実施例を示す第１図及び第２図と同様の図であ
る。 １・・・シリンダ　　　　２・・・ピストン３・・・ピ
ストンピン　　４・・・コンロッド５・・・クランク軸
　　　６・・・クランクピン７．８・・・ギヤ　　　　
９・・・コグドベルト１０・・・Ａルダム継手　１１・
・・不等速伝達装置１２・・・カム軸　　　　１３・・
・カム１４・・・ロッカアーム　１５・・・バルブ１６
・・・燃焼室　　　　１７・・・円板１８・・・継手部
材　　　１９．２０・・・突条２１・・・短軸　　　　
　２２・・・玉軸受２３・・・ブロック　　　２４・・
・ガイド部材２５・・・ブロック　　　２７・・・ピン
２８・・・スロット　　　２９・・・円板３０．３１・
・・モータ　３２．３３・・・ねじ棒３４・・・小径部
　　　　３５・・・外歯歯車３６・・・円板　　　　　
３７・・・内歯歯車３８・・・中間軸 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代　　　
理　　　人　　弁理士　大　島　陽　−、第２図 第３図 警 第４図 第５ｚ 第６図 第７図 第８２ ＭＥ９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の吸排気バルブの開閉タイミングを制御
   可能な吸排気バルブ作動装置であつて、クランク軸と比
   例的に回転する第１の回転体と、カム軸と比例的に回転
   する第２の回転体と、前記両回転体のいずれか一方に設
   けられた直径方向スロット及び前記スロットに受容され
   るべく前記両回転体のいずれか他方に設けられたピンを
   有する伝達手段と、 前記両回転体の軸線方向に直交する２つの方向について
   の偏心量を変化させるための調節手段とを有することを
   特徴とする内燃機関の吸排気バルブ作動装置。