JP2005105891A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 弁開閉時期制御装置において、簡単な構造で、駆動回転体と従動転体との相対回転を可能とすること。
【解決手段】 クランク軸１２０と一体的に回転する駆動プレート３０に形成した第１ガイド３３と、カム軸１０と一体的に回転する従動プレート２０に形成した第２ガイド２３と、両ガイド３３、２３に案内係合され移動自在なコマ６０と、コマ６０が案内係合される第３ガイド５３が形成された案内プレート５０とからなる弁開閉時期制御装置であって、案内プレート５０を駆動プレート３０および従動プレート２０に対して相対回転させコマ６０を変位させて、駆動プレート３０と従動プレート２０との相対回転を行うこと。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の吸・排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関する。

弁開閉時期制御装置としては、クランク軸と一体的に回転する駆動回転体に形成した径方向ガイドと、径方向ガイドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドが形成された中間回転体と、径方向ガイドと渦巻き状ガイドに案内係合される複数の可動案内部と、カム軸と一体的に回転する従動回転体の回転中心から離間した部位と各可動案内部とを揺動可能に連結するリンクと、中間回転体に駆動回転体および従動回転体に対する相対的な回転操作力を付与する操作力付与手段とを備え、操作力付与手段によって中間回転体を駆動回転体および従動回転体に対して回動操作することにより、渦巻き状ガイドに係合した各可動案内部を径方向ガイドに沿わせて径方向に変位させ、その変位をリンクを介して駆動回転体と従動回転体の相対回動に変換するものがある（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、この従来技術は、リンク機構を採用しているため、駆動回転体と従動回転体との相対回転角度を大きくするためには、リンクの長さと従動回転体の回転中心から離間した部位までの長さを調整する必要がある。このため、リンクを長くすると相対回転角度を大きくすることは可能になるが装置の外径が大きくなる。また、アームを短くするとリンクを短くすることは可能だが、相対回転させる操作力（トルク）が大きくなる問題が発生する。この場合、リンクや従動回転体の回転中心から離間した部位に加わる力が大きくなり強度などの信頼性が問題となると共に、応答性も悪くなる。また、この従来技術は、駆動回転体と従動回転体とをリンク機構を利用して結合しているため構造が複雑となる。
特開２００３−１２０２３９号公報

そこで本発明は、弁開閉時期制御装置において、簡単な構造で、駆動回転体と従動転体とを相対回転させることを技術的課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明にて講じた技術的手段は、クランク軸と一体的に回転する駆動回転体に形成した第１ガイドと、カム軸と一体的に回転する従動回転体に形成した第２ガイドと、前記両ガイドに案内係合され移動自在な移動体と、前記移動体が案内係合される第３ガイドが形成された案内回転体とからなり、前記案内回転体を前記駆動回転体および従動回転体に対して相対回転させ前記移動体を変位させて、前記駆動回転体と前記従動回転体との相対回転を行うことである。

請求項１に記載の発明によれば、クランク軸と一体的に回転する駆動回転体に形成した第１ガイドと、カム軸と一体的に回転する従動回転体に形成した第２ガイドと、前記両ガイドに案内係合され移動自在な移動体と、前記移動体が案内係合される第３ガイドが形成された案内回転体とからなり、前記案内回転体を前記駆動回転体および従動回転体に対して相対回転させ前記移動体を変位させて、前記駆動回転体と前記従動回転体との相対回転を行うことにより、簡単な構造で、駆動回転体と従動回転体との相対回転を行うことができる。

上記課題を解決するために、請求項２に記載の発明にて講じた技術的手段は、前記案内回転体は駆動手段により、前記駆動回転体および前記従動回転体に対して相対回転されることである。

請求項２に記載の発明によれば、案内回転体は駆動手段により、駆動回転体および従動回転体に対して相対回転されることにより、簡単な構造で、駆動回転体と従動転体との相対回転を行うことができる。

本発明によると、 クランク軸と一体的に回転する駆動回転体に形成した第１ガイドと、カム軸と一体的に回転する従動回転体に形成した第２ガイドと、前記両ガイドに案内係合され移動自在な移動体と、前記移動体が案内係合される第３ガイドが形成された案内回転体とからなり、前記案内回転体を前記駆動回転体および従動回転体に対して相対回転させ前記移動体を変位させて、前記駆動回転体と前記従動回転体との相対回転を行うことにより、簡単な構造で、駆動回転体と従動回転体との相対回転を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１乃至図３に示す弁開閉時期制御装置１は、図示しない内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト（カム軸）１０の先端部に一体的に組付けられた従動プレート（従動回転体）２０と、従動プレート２０に対して所定範囲で相対回転可能に組付けられたタイミングスプロケット（以下スプロケットと言う）４０と、スプロケット４０に一体的に固定された駆動プレート（駆動回転体）３０と、従動プレート２０および駆動プレート３０に相対回転する案内プレート（案内回転体）５０等が備えられている。尚、本実施形態は、吸気弁側のカムシャフト１０に取付けられた弁開閉時期制御装置１について説明するが、吸気弁側に限定されず、排気側のカムシャフトに取付けてもよい。

従動プレート２０は、段付円筒形状を呈し、円筒部２１の軸方向中央には円板部２２が一体に設けられている。従動プレート２０は、円筒部２１のカムシャフト１０側に形成された凹部２３をカムシャフト１０の先端部に外挿すると共に、位置決めピン１１を介して、取付けボルト９１によってカムシャフト１０に一体的に固着されている。円板部２２には、軸方向に貫通し、一定の幅を有する回転軸に平行で且つ対称な２つの四角形の第２ガイド２３が形成されている。尚、第２ガイド２３は、四角形に限定されず、円弧等であってもよい。円筒部２１の外周には、スプロケット４０がその中心に設けられた貫通穴４１を介して外挿され相対回転可能に支持されている。

スプロケット４０には、周知のように、クランクシャフト（クランク軸）１２０から図示しないクランクスプロケットとタイミングチェーン１３０を介して、図２にカムシャフト回転方向Ｒとして示される時計廻り方向に回転動力が伝達される。スプロケット４０は、駆動プレート３０が複数のねじ９２により一体的に固着されている。

駆動プレート３０は、有底円筒形状を呈し、底部３１の中心に設けられた貫通穴３２を介して従動プレート２０の円筒部２１の外周に外挿され、支持されている。底部３１には軸方向に貫通し一定の幅を有する回転軸に平行で且つ対称な２つの四角形の第１ガイド３３が形成されている。尚、第１ガイド３３は、四角形に限定されず、円弧等であってもよい。円筒部３４の内側には従動プレート２０および後述する案内プレート５０が配置され、開口側にはカバー３５が複数のネジ９３により固着されている。カバー３４および底部３１により、従動プレート２０および案内プレート５０の軸方向の位置が規定されている。

案内プレート５０は、円筒状突部５１を有する円板形状を呈している。円板部５２には、軸方向に貫通し一定の幅を有する回転軸に対称な２つの第３ガイド５３が形成されている。第３ガイド５３は、その中心が回転軸心と偏心し、一端が他端より径外方にある円弧形状を呈している。尚、第３ガイド５３は、円弧形状に限定されず、四角形等であってもよい。案内プレート５０は、軸受５４を介して従動プレート２０に回転自在に支持されている。案内プレート５０の円筒部５１は、連結部１１０を介して、モータ（駆動手段）１００に連結されている。モータ１００は、図示しない駆動回路および制御装置に接続され、駆動される。制御装置は、クランク角、カム角、機関回転数、機関負荷等の各種の入力信号を入力され、随時内燃機関の運転状態に応じた制御信号を駆動回路に出力する。

第１ガイド３３および第２ガイド２３および第３ガイド５３には、コマ（移動体）６０が案内係合されている。コマ６０は第１ガイド３３および第２ガイド２３に各々案内係合される第１スライダ６１および第２スライダ６２と、各スライダに各々形成された第１穴６３と第２穴６４に挿入され第３ガイド５３に案内係合されるピン６５とから構成される。尚、コマ６０はピン６５単体から構成され、第１ガイド３３および第２ガイド２３に直接案内係合されるようにしてもよい。

案内プレート５０が、図２に示す最遅角位置から図３に示す最進角位置に時計廻り方向に回転すると、コマ６０は、第３ガイド５３に案内されて径内方向に移動される。コマ６０は、径内方向に移動するに伴い、駆動プレート３０の第１ガイド３３に案内されて、駆動プレート３０に対して、時計廻り方向に移動する。このとき、従動プレート２０の第２ガイド２３は、コマ６０を案内し、時計廻り方向に回転する。

一方、案内プレート５０が、図３に示す最進角から位置図２に示す最遅角位置に反時計廻り方向に回転すると、コマ６０は、第３ガイド５３に案内されて径外方向に移動される。コマ６０は、径外方向に移動するに伴い、駆動プレート３０の第１ガイド３３に案内されて、駆動プレート３０に対して、反時計廻り方向に移動する。このとき、従動プレート２０の第２ガイド２３は、コマ６０を案内し、反時計廻り方向に回転する。

尚、駆動プレート３０と従動プレート２０との間の相対回転角度は、第１ガイド３３および第２ガイド２３の回転軸からの距離およびガイド方向の長さを変化させることにより調整できる。たとえば、回転軸からの距離を短く、ガイド方向の長さを長くすることにより、両プレート間の相対回転角度を大きくすることができる。

以上のように構成した本実施の弁開閉時期制御装置１の作用を説明する。内燃機関が停止している時は、図２に示すように、コマ６０は第３ガイド５３の最外周付近に配置されると共に、第１ガイド３３および第２ガイド２３の最外周付近に配置され、最遅角側に設定されている。このとき、従動プレート２０は、駆動プレート３０に対して最も反時計廻り方向に回転した状態にある。

内燃機関が始動されると、モータ１００がクランク軸の回転に同期して回転し、モータ１００に連結される案内プレート５０を回転させる。このとき、案内プレート５０と、クランク軸と一体的に回転する駆動プレートは同じ回転速度で回転するため相対回転しない。これにより、コマ６０は、第３ガイド５３の最外周付近に配置されると共に、第１ガイド３３および第２ガイド２３の最外周付近に配置されている。

内燃機関の運転条件によって、弁開閉時期に進角が必要になると、モータ１００の回転を駆動プレート３０の回転よりも速く回転させ、モータ１００に連結された案内プレート５０を駆動プレート３０に対して時計廻り方向へ相対回転させる。これにより、コマ６０は案内ガイド５３に案内され回転軸側へ移動させられる。これにより、コマ６０は、第１ガイド３３に沿って回転軸側へ移動され、これに伴ってコマ６０は、駆動プレート３０に対して進角側つまり時計廻り方向へ移動する。このとき、コマ６０は、第２ガイド２３に沿って回転軸側へ移動するため、従動プレート２０をコマ６０に対して進角側つまり時計廻り方向へ回転させる。これにより、従動プレート２０は、駆動プレート３０に対して進角側つまり時計廻り方向へ回転させられ、図３に示す最進角側にさせられる。

内燃機関の運転条件によって、弁開閉時期に遅角が必要になると、モータ１００の回転を駆動プレート３０の回転よりも遅く回転させ、モータ１００に連結された案内プレート５０を駆動プレート３０に対して反時計廻り方向へ相対回転させる。これにより、コマ６０は案内ガイド５３に案内され径外方向へ移動させられる。これにより、コマ６０は、第１ガイド３３に沿って回転軸側へ移動され、これに伴ってコマ６０は、駆動プレート３０に対して遅角側つまり反時計廻り方向へ移動する。このとき、コマ６０は、第２ガイド２３に沿って径外方向へ移動するため、従動プレート２０をコマ６０に対して遅角側つまり反時計廻り方向へ回転させる。これにより、従動プレート２０は、駆動プレート３０に対して遅角側つまり反時計廻り方向へ回転させられ、図３２に示す最遅角側にさせられる。

なお、内燃機関の始動時における駆動プレート３０と従動プレート２０の相対回転位置は、最進角状態または、最遅角状態と最進角状態との間の中間状態としてもよい。

本発明の実施形態に従った弁開閉時期制御装置の縦断面図である。 弁開閉時期制御装置の最遅角状態であって、ガイドおよびコマの関係を示す概略図である。 弁開閉時期制御装置の最進状態であって、ガイドおよびコマの関係を示す概略図である。 図２のＢ部拡大図である。

符号の説明

１・・・弁開閉時期制御装置
１０・・・カム軸
２０・・・従動プレート（従動回転体）
２３・・・第２ガイド
３０・・・駆動プレート（駆動回転体）
３３・・・第１ガイド
５０・・・案内プレート（案内回転体）
５３・・・第３ガイド
６０・・・コマ（移動体）
１００・・・モータ（駆動手段）

Claims (2)

1. クランク軸と一体的に回転する駆動回転体に形成した第１ガイドと、カム軸と一体的に回転する従動回転体に形成した第２ガイドと、前記両ガイドに案内係合され移動自在な移動体と、前記移動体が案内係合される第３ガイドが形成された案内回転体とからなり、前記案内回転体を前記駆動回転体および従動回転体に対して相対回転させ前記移動体を変位させて、前記駆動回転体と前記従動回転体との相対回転を行うことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
2. 前記案内回転体は駆動手段により、前記駆動回転体および前記従動回転体に対して相対回転を行うことを特徴とする請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。

Images