(57)【要約】【課題】可変カムシャフトのコストを低減すること。【解決手段】回転軸Ａを中心に回転するシャフト１０と、シャフト１０の外周に形成されシャフト１０と一体に回転するカム２０とを備え、カム２０の外周によって形成されるカムプロフィールが変化可能な可変カムシャフト１００であって、カム２０は、カムプロフィールを形成する外周の一部に開口部２１ａが形成される固定部２１と、外周の端部を中心として回動可能に開口部２１ａに取り付けられ、外周がカムプロフィールの一部を形成する可動部２５と、可動部２５を固定部２１の外周に向けて付勢する付勢部材３１と、可動部２５に連結されシャフト１０の回転による遠心力によって可動部２５を固定部２１の内周に向けて付勢するウェイト部材３２とを備える。【選択図】図２
2012127272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転するシャフトと、
前記シャフトの外周に形成され、前記シャフトと一体に回転するカムと、を備え、
前記カムの外周によって形成されるカムプロフィールが変化可能な可変カムシャフトであって、
前記カムは、
カムプロフィールを形成する外周の一部に開口部が形成される固定部と、
外周の端部を中心として回動可能に前記開口部に取り付けられ、当該外周がカムプロフィールの一部を形成する可動部と、
前記可動部を前記固定部の外周に向けて付勢する付勢部材と、
前記可動部に連結され、前記シャフトの回転による遠心力によって、前記可動部を前記固定部の内周に向けて付勢するウェイト部材と、を備えることを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項２】
前記カムは、前記可動部の側面に沿って形成される中継部を更に備え、
前記中継部の外周は、前記可動部の曲率から前記固定部の曲率に変化するように形成され、前記可動部と前記固定部との間のカムプロフィールを連続的に形成することを特徴とする請求項１に記載の可変カムシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムプロフィールが変化可能な可変カムシャフトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レシプロエンジンにおいてカムシャフトのカムプロフィールを可変にする可変バルブ機構が知られている。可変バルブ機構では、吸排気の効率を向上するために、吸排気バルブの開閉タイミングやリフト量をエンジンの回転数に応じて調整している。
【０００３】
特許文献１には、カムのベースサークル部に対してノーズ部が可動可能な可変バルブリフト機構付きカムシャフトが開示されている。このカムシャフトでは、ベースサークル部とノーズ部との間にオイル溜まり室が画成され、オイル溜まり室にオイルが流入するとノーズ部が突出してカムリフトが増大し、オイル溜まり室からオイルが流出するとノーズ部が収納されてカムリフトが減少する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−４２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のカムシャフトでは、オイル溜まり室にオイルを供給するために、電磁弁を有する油圧回路が設けられる。つまり、特許文献１のカムシャフトでは、カムリフトを変化させるために外部から駆動する駆動手段が必要である。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、可変カムシャフトのコストを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、回転軸を中心に回転するシャフトと、前記シャフトの外周に形成され、前記シャフトと一体に回転するカムと、を備え、前記カムの外周によって形成されるカムプロフィールが変化可能な可変カムシャフトであって、前記カムは、カムプロフィールを形成する外周の一部に開口部が形成される固定部と、外周の端部を中心として回動可能に前記開口部に取り付けられ、当該外周がカムプロフィールの一部を形成する可動部と、前記可動部を前記固定部の外周に向けて付勢する付勢部材と、前記可動部に連結され、前記シャフトの回転による遠心力によって、前記可動部を前記固定部の内周に向けて付勢するウェイト部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、付勢部材によって外周に向けて付勢された可動部を、ウェイト部材が、シャフトの回転による遠心力によって固定部の内周に向けて付勢する。これにより、可動部は、シャフトの回転速度が速くなるに応じて固定部の内周に向けて移動することとなる。よって、シャフトの回転速度に応じて機械的にカムプロフィールが変化するため、カムプロフィールを変化させるための他の駆動手段を必要としない。したがって、可変カムシャフトのコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る可変カムシャフトの正面図である。
【図２】カムにおける可動部の動作を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る可変カムシャフト１００について説明する。
【００１１】
まず、図１及び図２を参照して、可変カムシャフト１００の構成について説明する。
【００１２】
可変カムシャフト１００は、車両のエンジン（図示省略）に設けられ、ポペット型の排気バルブ（図示省略）を開閉駆動するものである。
【００１３】
可変カムシャフト１００は、回転軸を中心に回転するシャフト１０と、シャフト１０の外周に形成されシャフト１０と一体に回転するカム２０とを備える。可変カムシャフト１００は、シャフト１０の回転に伴って回転するカム２０が、排気バルブを押し出して開閉駆動するものである。可変カムシャフト１００を、吸気バルブの開閉駆動に用いてもよい。
【００１４】
シャフト１０は、各気筒の排気バルブの位置に各々対応する複数のカム２０が外周に形成され、中心軸Ａを中心に回転可能である。シャフト１０は、軸方向の両端に形成される端部１１が、カムジャーナル（図示省略）に回転可能に支持される。
【００１５】
カム２０は、外周の一部が突出して形成された突出部２０ａを有する略卵型の断面形状（図２参照）に形成され、この突出部２０ａによって排気バルブを押し出すものである。カム２０は、図２では時計回りに回転する。
【００１６】
カム２０は、その外周によって、排気バルブの開閉タイミングやリフト量などのカムプロフィールを形成する。カム２０は、外周の一部に開口部２１ａが形成される固定部２１と、外周の端部２６（図２参照）を中心として回動可能な可動部２５と、固定部２１の両側面に沿って各々設けられる一対の中継部２３とを備える。
【００１７】
カム２０は、可動部２５が回動することによって、外周形状が変化可能なものである。即ち、可変カムシャフト１００では、カム２０の外周によって形成されるカムプロフィールが変化可能である。
【００１８】
カム２０は、両端の中継部２３に渡る幅に形成されるロッカーアーム（図示省略）を介して排気バルブを開閉駆動する。カム２０におけるカムプロフィールは、固定部２１と中継部２３と可動部２５との各々における外周の形状を組み合わせて形成される。
【００１９】
固定部２１は、円形の一部が切り欠かれたＤ字状の断面形状に形成される。固定部２１における切欠かれた部分には開口部２１ａが形成され、開口部２１ａには可動部２５が径方向に向けて回動可能に取り付けられる。
【００２０】
可動部２５は、その外周がカム２０における突出部２０ａを形成する。可動部２５は、開口部２１ａを覆って固定部２１から突出するように取り付けられ、外周がカムプロフィールの一部を形成する。これにより、カム２０のカムプロフィールは、固定部２１と可動部２５との外周によって連続して形成される。
【００２１】
可動部２５は、カム２０が回転したときに先に排気バルブに当接する端部２６が、固定部２１に回動可能に取り付けられる。可動部２５は、カム２０が回転したときに後から排気バルブに当接する端部２７が、固定部２１に対して出入り可能に設けられる。
【００２２】
これにより、可動部２５が固定部２１に対して回動すると、端部２７における可動部２５の突出量が大きく変化する。可動部２５が固定部２１に対して回動すると、排気バルブが開くタイミングは殆ど変化せず、排気バルブが閉じるタイミングのみが大きく変化することとなる。
【００２３】
中継部２３は、固定部２１の両側面に設けられ、固定部２１と一体に形成される。中継部２３は、可動部２５が固定部２１から突出しているときには排気バルブを開閉駆動せず、可動部２５が回動して固定部２１内に入り込んだときにロッカーアームを介して排気バルブを開閉駆動するように形成される。
【００２４】
中継部２３の外周は、可動部２５の曲率から固定部２１の曲率に滑らかに変化するように形成され、可動部２５と固定部２１との間のカムプロフィールを連続的に形成する。
【００２５】
ここで、図２に示すように、可動部２５が固定部２１から突出した状態では、固定部２１の外周と可動部２５の外周とは滑らかなカムプロフィールを形成するが、図２に太実線で示すように、可動部２５が回動して固定部２１内に入り込んだ状態では、可動部２５における端部２７と固定部２１との間に段差が生じる。
【００２６】
カム２０では、中継部２３が設けられることによって、可動部２５が回動したときに生じる端部２７と固定部２１との間の段差を無くし、滑らかに連続したカムプロフィールを形成している。
【００２７】
図２に示すように、カム２０は、可動部２５を固定部２１の外周に向けて付勢する付勢部材３１と、可動部２５に連結されシャフト１０の回転による遠心力によって可動部２５を固定部２１の内周に向けて付勢するウェイト部材３２と、可動部２５とウェイト部材３２とを連結するロッド３３とを備える。
【００２８】
付勢部材３１は、ウェイト部材３２とロッド３３とを介して可動部２５を付勢するコイルばねである。付勢部材３１は、固定部２１の内部にウェイト部材３２の外形に応じた形状に形成されたガイド孔（図示省略）に収装される。付勢部材３１は、排気バルブを開閉駆動するときに排気バルブから受ける反力によって押し込まれないような付勢力に設定される。
【００２９】
ウェイト部材３２は、ロッド３３を介して可動部２５に連結され、固定部２１の径方向に摺動可能な錘である。ウェイト部材３２は、固定部２１のガイド孔に、付勢部材３１と当接した状態で収装される。
【００３０】
ウェイト部材３２は、シャフト１０の回転による遠心力によって摺動する。ウェイト部材３２は、シャフト１０が回転すると、遠心力によって付勢部材３１を押し込む方向に摺動し、可動部２５を固定部２１の内周に向けて付勢する。
【００３１】
以上のように、付勢部材３１とウェイト部材３２とが設けられることによって、可動部２５は、付勢部材３１による付勢力と、ウェイト部材３２による付勢力とが釣り合う位置に回動することとなる。
【００３２】
ウェイト部材３２に作用する遠心力は、シャフト１０の回転速度に応じて大きくなるため、シャフト１０の回転速度が速くなるほど、ウェイト部材３２の摺動量が大きくなり、固定部２１からの可動部２５の突出量が小さくなる。
【００３３】
ロッド３３は、一端がジョイント３３ａを介して可動部２５の端部２７に回動可能に連結され、他端がジョイント３３ｂを介してウェイト部材３２に回動可能に連結される。ロッド３３は、ジョイント３３ａ及びジョイント３３ｂが設けられることによって、可動部２５の回動に伴って傾斜可能となっている。
【００３４】
ロッド３３は、開口部２１ａを挿通し、カム２０の回転中心である中心軸Ａを通過するように設けられる。これにより、ウェイト部材３２に作用する遠心力は、カム２０の径方向のみに作用することとなる。即ち、ウェイト部材３２に作用する遠心力は、付勢部材３１を押し戻す方向のみに作用する。
【００３５】
次に、可変カムシャフト１００の作用について説明する。
【００３６】
エンジンのシリンダ内で燃焼した燃焼ガスには、窒素酸化物（ＮＯX）が含まれている。そのため、燃焼ガスをそのまま排気ガスとして排気せずにシリンダ内に再供給するＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気ガス再循環）が行われる。ＥＧＲを行うことによって、酸素濃度の低い燃焼ガスがシリンダ内に再供給されて混合機の酸素濃度が低くなるため、窒素酸化物（ＮＯX）の発生量を低減することができる。
【００３７】
可変カムシャフト１００が設けられるエンジンでは、内部ＥＧＲが行われる。内部ＥＧＲは、燃焼によって発生した燃焼ガスの一部を排気せずにエンジンのシリンダ内に残留させること、又は排気ポートに排気された燃焼ガスを吸気バルブと排気バルブとが共に開状態となるバルブオーバーラップ時にシリンダ内に戻すことによって行われる。内部ＥＧＲを行うことによって、エンジンにおけるポンピングロスが低減されるため、燃費を向上することができる。
【００３８】
可変カムシャフト１００では、エンジンをアイドル状態のような低回転で運転しているときには、シャフト１０の回転速度が遅く、ウェイト部材３２に作用する遠心力が小さいため、付勢部材３１の付勢力によって、可動部２５が固定部２１から突出している。
【００３９】
このとき、カム２０のカムプロフィールは、固定部２１の外周と可動部２５の外周とのみによって形成される。このときの排気バルブのリフト量は最大であり、排気バルブが閉じるタイミングは最も遅い。よって、内部ＥＧＲによってシリンダ内に残留する燃焼ガスの量は少ない。
【００４０】
これに対して、エンジンを比較的高回転で運転しているときには、シャフト１０の回転速度も速くなるため、ウェイト部材３２に作用する遠心力が大きくなり、ウェイト部材３２によって付勢部材３１が押し込まれる。これにより、ウェイト部材３２は付勢部材３１に向けて摺動し、可動部２５は固定部２１内に入り込むこととなる。これにより、カム２０のカムプロフィールが変化する。
【００４１】
このとき、カム２０のカムプロフィールは、固定部２１と中継部２３と可動部２５との外周によって形成される。中継部２３が設けられることによって、可動部２５が固定部２１内に入り込んだ状態でも、固定部２１の外周と可動部２５の外周とが中継部２３を介して滑らかに連結され、連続したカムプロフィールが形成される。
【００４２】
このように、可変カムシャフト１００では、付勢部材３１によって外周に向けて付勢された可動部２５を、ウェイト部材３２に作用する遠心力によって、固定部２１の内周に向けて付勢している。そのため、可動部２５は、シャフト１０の回転によって固定部２１の内周に向けて移動することとなる。
【００４３】
よって、シャフト１０の回転速度に応じて機械的にカムプロフィールが変化するため、カムプロフィールを変化させるための他の駆動手段を必要としない。したがって、可変カムシャフト１００のコストを低減することができる。
【００４４】
また、可変カムシャフト１００では、エンジンが高回転になるほど、可動部２５が固定部２１内に入り込む量が大きくなり、排気バルブが閉じられるタイミングが早くなる。よって、内部ＥＧＲによってシリンダ内に残留する燃焼ガスの量は、エンジンが高回転になるほど多くなることとなる。
【００４５】
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００４６】
付勢部材３１によって外周に向けて付勢された可動部２５を、ウェイト部材３２が、シャフト１０の回転による遠心力によって固定部２１の内周に向けて付勢することによって、可動部２５は、シャフト１０の回転速度が速くなるに応じて固定部２１の内周に向けて移動する。よって、シャフト１０の回転速度に応じて機械的にカムプロフィールが変化するため、カムプロフィールを変化させるための他の駆動手段を必要としない。したがって、可変カムシャフト１００のコストを低減することができる。
【００４７】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の可変カムシャフトは、エンジンの吸排気バルブを開閉駆動するためのカムシャフトとして利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００  可変カムシャフト
１０    シャフト
２０    カム
２１    固定部
２１ａ  開口部
２３    中継部
２５    可動部
３１    付勢部材
３２    ウェイト部材
３３    ロッド
【図１】
2012127272.tif 000003
【図２】
2012127272.tif 000004