(57)【要約】【課題】  バルブ開角およびバルブタイミングの両方を変更することが可能なエンジンの動弁機構を提供する。【解決手段】  シリンダヘッド１１に回転自在に支持した偏心リング３２の内周に偏心シャフト３９を回転自在に支持し、この偏心シャフト３９の軸端に設けた駆動突起３９ｃをカムシャフト１５の軸端に径方向に形成した被動溝１５ａに係合させたことにより、アクチュエータ３８で偏心リング３２を回転させるとカムシャフト１５の軸線Ｌ１に対して偏心シャフト３９の軸線Ｌ２が任意の方向に偏心するので、偏心シャフト３９に駆動されたカムシャフト１５が１回転する間に駆動突起３９ｃと被動溝１５ａとの係合部の位置が径方向に一往復し、カムシャフト１５の角速度が増減する。従って、カムシャフト１５の角速度が大きいときにバルブを駆動すればバルブ開角が小さくなり、カムシャフトの角速度が減少する過程でバルブを駆動すればバルブタイミングが進角する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ（２５）を開閉駆動すべくシリンダヘッド（１１）に回転自在に支持されたカムシャフト（１５）と、
カムシャフト（１５）の軸端に径方向に形成された被動溝（１５ａ）と、
カムシャフト（１５）と平行に配置されてクランクシャフトにより回転する偏心シャフト（３９）と、
カムシャフト（１５）の軸端に対向する偏心シャフト（３９）の軸端に設けられて前記被動溝（１５ａ）に係合する駆動突起（３９ｃ）と、
カムシャフト（１５）の軸線（Ｌ１）に対して偏心シャフト（３９）の軸線（Ｌ２）を偏心させるアクチュエータ（３８）と、
を備えたエンジンの動弁機構であって、
肉厚が円周方向に変化する偏心リング（３２）の外周をシリンダヘッド（１１）に回転自在に支持するとともに、偏心リング（３２）の内周に偏心シャフト（３９）を回転自在に支持し、アクチュエータ（３８）で偏心リング（３２）を回転させて偏心シャフト（３９）の偏心方向を変化させることを特徴とするエンジンの動弁機構。
【請求項２】
偏心リング（３２）の外周にウオームホイール（３３）を設け、このウオームホイール（３３）に噛合するウオーム（３７）をアクチュエータ（３８）で駆動することを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項３】
偏心シャフト（３９）およびクランクシャフトを無端伝動部材（４２）で連結し、偏心リング（３２）の回転に伴う偏心シャフト（３９）の軸線（Ｌ２）の移動を無端伝動部材（４２）で吸収することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のエンジンの動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ開角およびバルブタイミングの両方を変更することが可能なエンジンの動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにより回転する駆動軸２１とバルブを駆動するカムシャフト２２とを同軸に配置し、駆動軸２１およびカムシャフト２２間に配置した環状ディスク２９の両面に設けた一対のピン３６，３７を、カムシャフト２２に径方向に形成した係合溝３０および駆動軸２１に径方向に形成した係合溝３３に係合させ、環状ディスク２９を回転自在に支持するディスクハウジング３４をアクチュエータで揺動させることで、駆動軸２１の角速度に対するカムシャフト２２の角速度を周期的に変化させてバルブの開角を変更するものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平６−１０６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来のものは、ディスクハウジング３４をアクチュエータで揺動させると環状ディスク２９は直線に近い円弧上を移動するため、バルブ開角を変更することは可能であるが、バルブタイミングを進角あるいは遅角することができないという問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バルブ開角およびバルブタイミングの両方を変更することが可能なエンジンの動弁機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、バルブを開閉駆動すべくシリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフトと、カムシャフトの軸端に径方向に形成された被動溝と、カムシャフトと平行に配置されてクランクシャフトにより回転する偏心シャフトと、カムシャフトの軸端に対向する偏心シャフトの軸端に設けられて前記被動溝に係合する駆動突起と、カムシャフトの軸線に対して偏心シャフトの軸線を偏心させるアクチュエータとを備えたエンジンの動弁機構において、肉厚が円周方向に変化する偏心リングの外周をシリンダヘッドに回転自在に支持するとともに、偏心リングの内周に偏心シャフトを回転自在に支持し、アクチュエータで偏心リングを回転させて偏心シャフトの偏心方向を変化させることを特徴とするエンジンの動弁機構が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、偏心リングの外周にウオームホイールを設け、このウオームホイールに噛合するウオームをアクチュエータで駆動することを特徴とするエンジンの動弁機構が提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、偏心シャフトおよびクランクシャフトを無端伝動部材で連結し、偏心リングの回転に伴う偏心シャフトの軸線の移動を無端伝動部材で吸収することを特徴とするエンジンの動弁機構が提案される。
【０００８】
尚、実施例の吸気バルブ２５は本発明のバルブに対応し、実施例のタイミングベルト４２は本発明の無端伝動部材に対応する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の構成によれば、シリンダヘッドに回転自在に支持した偏心リングの内周に偏心シャフトを回転自在に支持し、この偏心シャフトの軸端に設けた駆動突起をカムシャフトの軸端に径方向に形成した被動溝に係合させたので、アクチュエータで偏心リングを回転させるとカムシャフトの軸線に対して偏心シャフトの軸線が任意の方向に偏心することで、偏心シャフトに駆動されたカムシャフトが１回転する間に駆動突起と被動溝との係合部の位置が径方向に一往復し、カムシャフトの角速度が増加および減少する。従って、カムシャフトの角速度が大きいときにバルブを駆動すればバルブ開角が小さくなり、カムシャフトの角速度が小さいときにバルブを駆動すればバルブ開角が大きくなり、カムシャフトの角速度が減少する過程でバルブを駆動すればバルブタイミングが進角し、カムシャフトの角速度が増加する過程でバルブを駆動すればバルブタイミングが遅角することになり、バルブ開角およびバルブタイミングの両方を変更することが可能となる。
【００１０】
請求項２の構成によれば、偏心リングの外周に設けたウオームホイールにアクチュエータに接続されたウオームを噛合させたので、極めてコンパクトな構造で偏心リングを回転させることができる。
【００１１】
請求項３の構成によれば、偏心シャフトおよびクランクシャフトを無端伝動部材で連結したので、偏心リングの回転により偏心シャフトの軸線が移動しても、その移動を無端伝動部材で吸収して偏心シャフトを支障なく駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１はバルブ特性可変機構の縦断面図（バルブ開角を減少させた状態）、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４は図１に対応する作用説明図（バルブ開角を増加させた状態）、図５は図４の５−５線断面図、図６は図２に対応する作用説明図（バルブタイミングを進角させた状態）、図７は偏心シャフトの偏心方向とバルブ開角およびバルブタイミングとの関係を示す図である。
【００１４】
図１〜図３に示すように、エンジンのシリンダヘッド１１に設けたカムシャフトホルダ１２の上面にカムシャフトキャップ１３が結合されており、カムシャフトホルダ１２およびカムシャフトキャップ１３間に軸受けメタル１４を介してカムシャフト１５が回転自在に支持される。カムシャフトホルダ１２に固定されたロッカーアームシャフト１６にロッカーアーム１７の一端部が揺動自在に支持される。ロッカーアーム１７の中間部に支軸１８を介して回転自在に設けられたローラ１９がカムシャフト１５に設けた吸気カム２０に当接するとともに、ロッカーアーム１７の他端部に設けたアジャストボルト２１が、シリンダヘッド１１に形成した吸気ポート２２と燃焼室２３との間の弁孔２４を開閉する吸気バルブ２５のステムエンドに当接する。吸気バルブ２５はシリンダヘッド１１の上面に設けたスプリングシート２６とステムエンドに設けたスプリングシート２７との間に配置したバルブスプリング２８で閉弁方向に付勢されており、その付勢力によってロッカーアーム１７のローラ１９が吸気カム２０に圧接される。
【００１５】
カムシャフトホルダ１２およびカムシャフトキャップ１３の合わせ面に、カムシャフト１５の軸線Ｌ１と同軸の軸受け孔３１が形成されており、この軸受け孔３１の内周面に偏心リング３２の外周面が回転自在に支持される。偏心リング３２の円筒状の外周面の軸線がカムシャフト１５の軸線Ｌ１と同軸であるに対し、偏心リング３２円筒状の内周面の軸線Ｌ２がカムシャフト１５の軸線Ｌ１に対して所定の偏心量α（実施例では１ｍｍ）だけ偏心している。
【００１６】
偏心リング３２のカムシャフト１５側の端部にウオームホイール３３が一体に形成されており、このウオームホイール３３の歯先はカムシャフトホルダ１２およびカムシャフトキャップ１３の合わせ面に形成した円形のガイド孔３４に摺接する。カムシャフトキャップ１３はガイド孔３４に連通する空間を有しており、この空間に一対のボールベアリング３５，３６で支持されたウオーム３７がウオームホイール３３に噛合する。従って、カムシャフトキャップ１３に支持したアクチュエータ３８でウオーム３７を回転駆動すると、ウオームホイール３３を介して偏心リング３２が回転する。
【００１７】
段部３９ａを有する偏心シャフト３９が偏心リング３２の内周面に回転自在に嵌合しており、軸受け孔３１の内周面に設けたクリップ４０を前記断部３９ａに当接させることで、偏心シャフト３９が抜け止めされる。偏心シャフト３９のカムシャフト１５側の端部に中空部３９ｂが形成されており、その中空部３９ｂに径方向内向きの突設した駆動突起３９ｃが、カムシャフト１５の軸端に径方向内向きに形成した被動溝１５ａに係合する。本実施例では、カムシャフト１５の軸端の被動溝１５ａの位相は、カムシャフト１５に設けられた吸気カム２０のカム山の位相と一致している（図２参照）。
【００１８】
カムシャフトホルダ１２およびカムシャフトキャップ１３から突出する偏心シャフト３９の軸端に従動プーリ４１が固定されており、この従動プーリ４１と図示せぬクランクシャフトに設けた駆動プーリとの間に巻き掛けたタイミングベルト４２により、偏心シャフト３９はクランクシャフトの２分の１の回転数で回転する。
【００１９】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。
【００２０】
エンジンのクランクシャフトの駆動力が駆動プーリ、タイミングベルト４２および従動プーリ４１を介して偏心シャフト３９を回転させると、偏心シャフト３９の駆動突起３９ｃに被動溝１５ａを押圧されたカムシャフト１５が回転し、カムシャフト１５に設けた吸気カム２０がロッカーアーム１７を駆動することで吸気バルブ２５が開閉駆動される。このとき、クランクシャフト、つまり偏心シャフト３９が一定角速度で回転しても、偏心リング３２により偏心シャフト３９の軸線Ｌ２がカムシャフト１５の軸線Ｌ１に対して偏心していることで、カムシャフト１５は一定角速度で回転せず、１回転する間に角速度が正弦波状の変化することになる。
【００２１】
即ち、偏心シャフト３９の駆動突起３９ｃとカムシャフト１５の被動溝１５ａとの係合が深くなると、駆動突起３９ｃと被動溝１５ａとの接点がカムシャフト１５の軸線Ｌ１に近づくことでカムシャフト１５の角速度が増加し、逆に偏心シャフト３９の駆動突起３９ｃとカムシャフト１５の被動溝１５ａとの係合が浅くなると、駆動突起３９ｃと被動溝１５ａとの接点がカムシャフト１５の軸線Ｌ１から遠ざかることでカムシャフト１５の角速度が減少し、これが１回転を１周期として繰り返される。
【００２２】
従って、カムシャフト１５の角速度が大きいときに吸気カム２０がロッカーアーム１７を押圧すると、吸気バルブ２５の開弁時間が短くなって開角が減少し、逆にカムシャフト１５の角速度が小さいときに吸気カム２０がロッカーアーム１７を押圧すると、吸気バルブ２５の開弁時間が長くなって開角が増加する。
【００２３】
またカムシャフト１５の角速度が増加する過程、つまり角速度が小さい状態から大きい状態に移行する途中で吸気カム２０がロッカーアーム１７を押圧すると、吸気バルブ２５が遅めに開弁してバルブタイミングが遅角する。一方、カムシャフト１５の角速度が減少する過程、つまり角速度が大きい状態から小さい状態に移行する途中で吸気カム２０がロッカーアーム１７を押圧すると、吸気バルブ２５が早めに開弁してバルブタイミングが進角する。
【００２４】
図１および図２に示す状態では、偏心シャフト３９の軸線Ｌ２がカムシャフト１５の軸線Ｌ１に対して上方に偏心しており、従って吸気カム２０がロッカーアーム１７を押圧するときに偏心シャフト３９の駆動突起３９ｃとカムシャフト１５の被動溝１５ａとの係合が深くなってカムシャフト１５の角速度が増加するため、吸気バルブ２５の開角が減少する。
【００２５】
図４および図５に示す状態では、偏心シャフト３９の軸線Ｌ２がカムシャフト１５の軸線Ｌ１に対して下方に偏心しており、従って吸気カム２０がロッカーアーム１７を押圧するときに偏心シャフト３９の駆動突起３９ｃとカムシャフト１５の被動溝１５ａとの係合が浅くなってカムシャフト１５の角速度が減少するため、吸気バルブ２５の開角が増加する。
【００２６】
図６に示す状態では、偏心シャフト３９の軸線Ｌ２がカムシャフト１５の軸線Ｌ１に対して右方に偏心している。カムシャフト１５が矢印Ｒで示す反時計方向に回転する場合、図示位置からカムシャフト１５が矢印Ｒ方向に９０°回転した状態で角速度が最大になり、矢印Ｒ方向に２７０°回転した状態で角速度が最小になり、その中間の矢印Ｒ方向に１８０°回転したとき、つまり吸気カム２０がロッカーアーム１７を押圧するとき、カムシャフト１５の角速度は減少する過程にあることからバルブタイミングは進角する。
【００２７】
また、図６に示す状態とは逆に、偏心シャフト３９の軸線Ｌ２がカムシャフト１５の軸線Ｌ１に対して左方に偏心した場合には、吸気カム２０がロッカーアーム１７を押圧するときに、カムシャフト１５の角速度が増加する過程にあることからバルブタイミングは遅角する。
【００２８】
【表１】
2005180186.tif 000003
【００２９】
表１および図７には偏心シャフト３９の偏心方向とバルブ開角およびバルブタイミングとの関係が示される。
【００３０】
図７における実線は偏心シャフト３９の偏心量が０の場合、つまり偏心シャフト３９が上下方向にも左右方向にも偏心していない場合に対応するもので、バルブ開角およびバルブタイミングの基準として示される。二点鎖線は偏心シャフト３９を上方に１ｍｍ偏心させた場合に対応するもので、バルブリフトおよびバルブタイミングが変化せずにバルブ開角が減少している。一点鎖線は偏心シャフト３９を下方に１ｍｍ偏心させた場合に対応するもので、バルブリフトおよびバルブタイミングが変化せずにバルブ開角が増加している。破線は偏心シャフト３９を右方に１ｍｍ偏心させた場合に対応するもので、バルブリフトおよびバルブ開角が殆ど変化せずにバルブタイミングが進角している。
【００３１】
以上のように、偏心リング３２をアクチュエータ３８で回転させて偏心シャフト３９をカムシャフト１５に対して任意の方向に偏心させるだけで、吸気バルブ２５のバルブ開角およびバルブタイミングの両方を制御することができる。従って、吸気バルブ２５のバルブ開角やバルブタイミングを変化させることで、排気バルブとの間のタイムエリアやバルブオーバーラップを増減することができる。またバルブ開角を小さくすると吸気バルブ２５が急激に開閉するため、吸気管の気柱振動を有効に利用して吸入空気量の増加、実効圧縮比の確保が可能になる。
【００３２】
また偏心リング３２を回転させると偏心シャフト３９の軸線Ｌ２の位置が移動して、クランクシャフトに対する偏心シャフト３９の位置関係が変化するが、その変化量は僅かであるため、張力調整機構を備えたタイミングベルト４２によって吸収可能である。更に、偏心リング３２の外周に設けたウオームホイール３３にアクチュエータ３８で回転するウオーム３７を噛合させたので、極めてコンパクトな構造で偏心リング３２を回転させることができる。
【００３３】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３４】
例えば、実施例では吸気バルブ２５を駆動する動弁機構について説明したが、本発明は排気バルブを駆動する動弁機構についても同様に適用することができる。
【００３５】
また実施例では無端伝動部材としてタイミングベルト４２を例示したが、タイミングベルト４２に代えてタイミングチェーンを採用することも可能である。
【００３６】
また実施例ではカムシャフト１５の被動溝１５ａの位相を、吸気カム２０のカム山の位相に一致させているが、それらを必ずしも一致させる必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】バルブ特性可変機構の縦断面図（バルブ開角を減少させた状態）
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図１の３−３線断面図
【図４】図１に対応する作用説明図（バルブ開角を増加させた状態）
【図５】図４の５−５線断面図
【図６】図２に対応する作用説明図（バルブタイミングを進角させた状態）
【図７】偏心シャフトの偏心方向とバルブ開角およびバルブタイミングとの関係を示す図
【符号の説明】
【００３８】
１１        シリンダヘッド
１５        カムシャフト
１５ａ      被動溝
２５        吸気バルブ（バルブ）
３２        偏心リング
３３        ウオームホイール
３７        ウオーム
３８        アクチュエータ
３９        偏心シャフト
３９ｃ      駆動突起
４２        タイミングベルト（無端伝動部材）
Ｌ１        カムシャフトの軸線
Ｌ２        偏心シャフトの軸線
【図１】
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【図２】
2005180186.tif 000005
【図３】
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【図４】
2005180186.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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