JP2008190392A - Variable valve train - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブの開閉量を変化させる可変動弁機構に関する。 The present invention relates to a variable valve mechanism that changes an opening / closing amount of a valve in accordance with an operating state of an internal combustion engine.
可変動弁機構の中には、回転カムとバルブとの間に揺動可能に介装されたロッカアームを操作することにより該バルブの開閉量を変更するものがあり、その例としては、図5(a)に示す従来例1の可変動弁機構80のように、同一シャフト81上に、第一ロッカアーム83と第二ロッカアーム84とを並べて揺動可能に備え、切替機構86によって、両アーム83,84を相互に相対変位不能に連結した連結状態とその連結を解除した連結解除状態との間で切替を行うことにより、バルブの開閉量を変更するもの(特許文献1)や、図5(b)に示す従来例2の可変動弁機構90のように、外側に設けられたアウタアーム93と、該アウタアーム93の内側に設けられたインナアーム94とからなるロッカアーム92を備え、切替機構96によって、アウタアーム93とインナアーム94とを相互に相対変位不能に連結した連結状態とその連結を解除した連結解除状態との間で切替を行うことにより、バルブの開閉量を変更するもの(特許文献2)等が知られている。
Some variable valve mechanisms change the open / close amount of the valve by operating a rocker arm interposed between the rotary cam and the valve so as to be swingable. Like the
そして、上記切替について、より詳しく説明すると、従来例1の切替機構86においては、第一及び第二ロッカアーム83,84の外部に設けられた油圧式等のピン駆動機構88により、連結ピン87を、第一ロッカアーム83と第二ロッカアーム84との間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で駆動することにより、従来例2の切替機構96においても、ロッカアーム92の外部に設けられた油圧式等のピン駆動機構98により、連結ピン97を、アウタアーム93とインナアーム94との間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で駆動することにより、該切替を行っている。
ところが、従来例1のロッカアームにおいては、第一ロッカアーム83と第二ロッカアーム84との2本を必要とするため、また、従来例2のロッカアーム92においては、アウタアーム93とインナアーム94とからなるアームの二重構造を必要とするため、部品点数が多くなりロッカアームの構造が複雑になってしまう。
However, since the rocker arm of the first conventional example requires two of the
また、両従来例の切替機構86,96においても、連結ピン87,97を駆動するピン駆動機構88,98をそれぞれロッカアームの外部に別途必要とするため、部品点数が多くなり、該切替機構86,96の構造が複雑になってしまう。
Also, in both
そこで、ロッカアームの構造を簡単にすることを第一の目的とし、切換機構の構造を簡単にすることを第二の目的とする。 Therefore, the first object is to simplify the structure of the rocker arm, and the second object is to simplify the structure of the switching mechanism.
上記第一の目的を達成するため、本発明の可変動弁機構は、回転カムとバルブとの間に揺動可能に介装されたロッカアームを操作することにより前記バルブの開閉量を変更する可変動弁機構において、前記ロッカアームは、前記回転カム及び前記バルブに当接するアーム本体と、該ロッカアームの揺動中心部に設けられ、前記アーム本体を前記回転カムによる押圧方向へ直線的に相対変位可能に支持した支持部材とを含み構成され、前記相対変位が不能となるように前記アーム本体と前記支持部材とを相互に連結した連結状態と、前記相対変位が可能となるように該連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構を備え、該切替により前記バルブの開閉量を変更することを特徴とする。 In order to achieve the first object, the variable valve mechanism according to the present invention can change the opening / closing amount of the valve by operating a rocker arm that is swingably interposed between the rotary cam and the valve. In the variable valve mechanism, the rocker arm is provided at the rotary cam and the arm main body that contacts the valve, and at the rocking center of the rocker arm, and the arm main body can be linearly displaced in the pressing direction by the rotary cam. The arm body and the support member are connected to each other so that the relative displacement is impossible, and the connection is released to enable the relative displacement. A switching mechanism for switching between the connected and released states, and the opening / closing amount of the valve is changed by the switching.
ここでいうバルブの開閉量の変更とは、特に限定されないが、前記回転カムの回転に従い前記バルブを駆動する駆動状態と、該駆動を完全に停止する駆動停止状態との間で切換を行う場合や、前記回転カムの回転に従い前記バルブを比較的大きいリフト量で開閉する高リフト状態と、比較的小さいリフト量で開閉する低リフト状態との間で切換を行う場合等が例として挙げられる。 The change in the opening / closing amount of the valve here is not particularly limited, but switching is performed between a driving state in which the valve is driven according to the rotation of the rotating cam and a driving stop state in which the driving is completely stopped. Another example is a case of switching between a high lift state in which the valve is opened and closed with a relatively large lift amount and a low lift state in which the valve is opened and closed with a relatively small lift amount according to the rotation of the rotating cam.
前記ロッカアームは、特に限定されないが、基端部に前記揺動中心部を備え、長さ方向中間部に前記回転カムが当接し、先端部に前記バルブが当接するものや、長さ方向中間部に前記揺動中心部を備え、後端部に前記回転カムが当接し、先端部に前記バルブが当接するもの等が例として挙げられる。 Although the rocker arm is not particularly limited, the rocker arm is provided with the rocking center portion at the base end portion, the rotation cam abutting on the lengthwise intermediate portion, and the valve abutting on the tip portion, or the lengthwise intermediate portion. As an example, there may be provided the above-mentioned rocking center portion, the rotating cam abutting on the rear end portion, and the valve abutting on the tip end portion.
上記第二の目的を達成するため、前記切替機構は、前記アーム本体と前記支持部材との間を跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に設けられた連結ピンと、該連結ピンを油圧で駆動する、前記支持部材の内部に設けられた油圧室と、該油圧室に前記油圧を供給する油路とを含み構成されていることが好ましい。このような構造にすれば、連結ピンを駆動するピン駆動機構を、ロッカアームの外部に従来例1,2のように別途設ける必要性をなくし、切換機構の構造を簡単にすることができるからである。また、このように切替機構の構成要素をロッカアームの揺動中心部となる支持部材の内部に集めることによって、該ロッカアームの先端側の重量を軽減して、高速回転に対応させることもできる。 In order to achieve the second object, the switching mechanism includes a connecting pin provided to be displaceable between a position straddling between the arm main body and the support member and a position not straddling, and the connecting pin. It is preferable to include a hydraulic chamber provided inside the support member and driven by hydraulic pressure, and an oil passage for supplying the hydraulic pressure to the hydraulic chamber. With this structure, it is not necessary to separately provide a pin driving mechanism for driving the connecting pin outside the rocker arm as in the first and second examples, and the structure of the switching mechanism can be simplified. is there. In addition, by collecting the components of the switching mechanism inside the support member that becomes the rocking center portion of the rocker arm in this way, the weight on the tip side of the rocker arm can be reduced to cope with high-speed rotation.
このときの前記可変動弁機構の形態としては、特に限定されないが、前記支持部材は、油圧式のラッシュアジャスタの先端部に取り付けられ、前記油路は、該ラッシュアジャスタの内部及び前記支持部材の内部を経由して設けられたもの等が例として挙げられる。 The form of the variable valve mechanism at this time is not particularly limited, but the support member is attached to the tip of a hydraulic lash adjuster, and the oil passage is formed inside the lash adjuster and of the support member. An example is provided via the inside.
本発明によれば、従来例1のように、ロッカアームを2本設ける必要性や、従来例2のように、ロッカアームをアウタアームとインナアームとからなるアームの二重構造にする必要性がないため、ロッカアームの構造を簡単にすることができる。 According to the present invention, there is no need to provide two rocker arms as in the conventional example 1, and it is not necessary to make the rocker arm a double arm structure composed of an outer arm and an inner arm as in the conventional example 2. The structure of the rocker arm can be simplified.
本発明の可変動弁機構9は、回転カム10とバルブ7との間に揺動可能に介装されたロッカアーム20を操作することによりバルブ7の開閉量を変更する。そのロッカアーム20は、回転カム10及びバルブ7に当接するアーム本体21と、該ロッカアーム20の揺動中心部に設けられ、アーム本体21を回転カム10による押圧方向へ直線的に相対変位可能に支持した支持部材26とを含み構成されている。該可変動弁機構9は、該相対変位が不能となるようにアーム本体21と支持部材26とを相互に連結した連結状態と、該相対変位が可能となるように該連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構30を備え、該切替によりバルブ7の開閉量を変更する。
The
詳しくは、切替機構30は、アーム本体21と支持部材26との間Bを跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に設けられた連結ピン31と、該連結ピン31を油圧で駆動する、支持部材26の内部に設けられた油圧室35と、該油圧室35に油圧を供給する油路36とを含み構成されている。
Specifically, the
本実施例の図1〜図3に示す可変動弁機構9は、内燃機関の運転状況に応じてバルブの開閉量を断続的に変化させる機構である。この可変動弁機構9は、本実施例では、複数あるシリンダ(図示略)のうちの半数に対してのみ設けられており、詳しくは、それら半数のシリンダに対する各吸気用のバルブ7に対してそれぞれ設けられている。この可変動弁機構9は、バルブ7と回転カム10との間に揺動可能に介装されたロッカアーム20を操作することによって、バルブ7を回転カム10の回転に従い駆動する駆動状態とその駆動を停止する駆動停止状態との間で切替を行う。
The
回転カム10は、内燃機関が稼動するのに従って回転駆動されるカムシャフト10x上に形成されており、基本部分となるベース円部11と、該ベース円部11から突出したカムノーズ12とを含み構成されている。この回転カム10は、ロッカアーム20の上方に配されており、該回転カム10の外周面には、ロッカアーム20の入力ローラ24を押圧するカム面10sが形成されている。
The
ロッカアーム20は、回転カム10及びバルブ7に当接するアーム本体21と、該ロッカアーム20の揺動中心部に設けられ、アーム本体21を回転カム10による押圧方向へ直線的(支持部材26に対して直線的)に相対変位可能に支持した支持部材26とを含み構成されている。また、可変動弁機構9は、前述の相対変位が不能となるようにアーム本体21と支持部材26とを相互に連結した連結状態と、該相対変位が可能となるように該連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構30を備え、該切替により駆動状態と駆動停止状態との間で切替を行う。
The
アーム本体21は、略水平方向へ延びる一本の棒状の部材であって、基端部21aに、支持部材26を挿入する略鉛直方向へ貫設された取付穴22を備え、長さ方向中間部21cに、回転カム10に回転可能に当接する入力ローラ24を備え、先端部21bに、バルブ7のステムエンド7eに当接する曲面状の出力面23を備えている。
The arm
支持部材26は、シリンダヘッド6に取り付けられた油圧式のラッシュアジャスタ40の上部に揺動可能に支持されている。この支持部材26は、アーム本体21の基端部21aに貫設された取付穴22にその穴の貫通方向へ相対変位可能に挿入されることにより、該アーム本体21の基端部21aを、前述のように相対変位可能に支持している。この支持部材26の取付穴22に挿入された部分の下方には、略水平方向に突出するスプリングリテーナ27が設けられており、該スプリングリテーナ27の上面とアーム本体21の基端部21aの下面との間には、アーム本体21を上方に付勢するロッカアームスプリング28が取り付けられている。
The
切替機構30は、アーム本体21と支持部材26との間Bを跨ぐ位置と跨がない位置との間で変位可能に設けられた連結ピン31と、該連結ピン31を油圧で一方向へ押圧する油圧機構34と、該連結ピン31を前述の一方向とは反対の他方向へ押圧するスプリング33とを含み構成されている。詳しくは、この切替機構30は、油圧機構34の油圧で連結ピン31を一方向へ駆動することによって、連結解除状態とし、該油圧を緩めスプリング33の押圧力で他方向へ駆動することによって、連結状態とする。
The
連結ピン31は、支持部材26に凹設された略水平方向へ延びる有底穴状のピン穴32に取り付けられている。そのピン穴32の奥側の奥部32aは、幅方向へ比較的大きく広がっており、該奥部32aよりも手前側(開口側)の手前部32bは、幅方向へ比較的小さく絞り込まれている。また、連結ピン31は、ピン穴32の奥まで挿入される基端側の基部31aの幅が奥部32aの幅と略等しく、該基端側とは反対側の先端側の先部31bの幅が手前部32bの幅と略等しくなっている。
The connecting
スプリング33は、連結ピン31をピン穴32から押し出す側の方向へ押圧する部材であって、ピン穴32の底面と連結ピン31の基端側の端面との間に介装されている。
The
油圧機構34は、該連結ピン31をスプリング33の押圧力に抗してピン穴32に押し込む機構である。この油圧機構34は、連結ピン31を油圧で駆動する油圧室35と、該油圧室35に油圧を供給する油路36とを含み構成されている。詳しくは、油圧室35は、ピン穴32の奥部32a内における、連結ピン31の基部31aとピン穴32の手前部32bとの間に設けられている。また、油路36は、シリンダヘッド6、ラッシュアジャスタ40、及び支持部材26の内部を経由して、油圧室35に連通している。この油圧機構34は、油路36から油圧室35に供給する油圧を変更し、該油圧室35内の油圧を変更することによって、スプリング33と協働して連結ピン31を前述の一方向及び他方向へ駆動する。
The
以上に示した可変動弁機構9の様子を、(1)内燃機関の低速回転時 と(2)内燃機関の高速回転時 とに分けて以下に説明する。
The state of the
(1)内燃機関の低速回転時
このとき、図2(a)及び(c)に示すように、油圧室35内の油圧が増加することによって、該油圧で連結ピン31がスプリング33の押圧力に抗してピン穴32に押し込まれる方向へ駆動され、そのピン穴32の内部に完全に収納される。そのため、連結ピン31の先部31bがアーム本体21と支持部材26との間Bを跨ぐことはなく、アーム本体21が支持部材26に対して略下方へ相対変位可能となり、連結解除状態となる。そのため、このとき、該ロッカアーム20は、図3(a)及び(b)に示すように、アーム本体21が回転カム10の回転に従い支持部材26に対して相対変位を繰り返すことによって、アーム本体21の先端部21bを中心に揺動する。但し、このとき、本実施例では、バルブスプリング8はロッカアームスプリング28よりも充分強力であり、且つアーム本体21が支持部材26に対して相対変位可能なストロークは充分長く確保されているため、バルブ7が駆動されることは全くなく、よって、バルブ7は駆動停止状態となる。そのため、この連結解除状態の時には、該可変動弁機構9が設けられている半数のシリンダには、吸気が行われることはなく、よって、残り半数のシリンダのみからの出力によって内燃機関が稼動する。
(1) During low-speed rotation of the internal combustion engine At this time, as shown in FIGS. 2A and 2C, the hydraulic pressure in the
(2)内燃機関の高速回転時
このとき、図2(b)及び(d)に示すように、油圧室35内の油圧が減少することによって、連結ピン31がスプリング33の押圧力によって押し返され、該連結ピン31の先部31bが、アーム本体21と支持部材26との間Bを跨いでピン穴32の外部に突出する。その突出した先部31bの上側の側面が、アーム本体21の基端部21aの下側の側面に当接することによって、アーム本体21は、支持部材26に対して下方へ相対変位不能となり、連結状態となる。そのため、このとき、ロッカアーム20は、図3(c)及び(d)に示すように、回転カム10の回転に従いアーム本体21と支持部材26とが該支持部材26を中心に一体的に揺動し、アーム本体21の出力面23でバルブ7を下方へ押圧し駆動する。そのため、この連結状態の時には、該可変動弁機構9が設けられているシリンダにも、吸気が行われるようになり、全てのシリンダからの出力によって内燃機関が稼動する。
(2) During high-speed rotation of the internal combustion engine At this time, as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (d), the
本実施例によれば、従来例1のように、ロッカアームを2本設ける必要性や、従来例2のように、ロッカアームをアウタアームとインナアームとからなるアームの二重構造にする必要性がないため、ロッカアーム20の構造が簡単になっている。
According to the present embodiment, there is no need to provide two rocker arms as in Conventional Example 1, and there is no need to make the rocker arm a dual structure of an arm composed of an outer arm and an inner arm as in Conventional Example 2. Therefore, the structure of the
また、切替機構30は、支持部材26の内部に油圧室35を備えているため、ロッカアーム20の外部に、従来例1,2のように、連結ピンを駆動するピン駆動機構を別途設ける必要性はなく、よって、該切換機構30の構造も簡単になっている。また、該切替機構30の構成要素が揺動中心部となる支持部材26の内部に集められることによって、ロッカアーム20の先端側の重量が軽減し、高速回転に有利なものとなっている。
Further, since the
また、更に、切替機構30の油路36が、油圧式のラッシュアジャスタ40を経由して設けられることによって、該切替機構30のための油路36とラッシュアジャスタ40のための油路との共通化が可能な範囲内で極力図られ、このことからも、可変動弁機構9の構造が簡単になっている。
Further, since the
なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で変更して具体化することもでき、例えば次の変更例1〜5のように変更してもよい。 The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and can be modified and embodied without departing from the spirit of the invention. For example, the following modifications 1 to 5 can be made. Also good.
[変更例1]
可変動弁機構9を、複数あるシリンダ(図示略)のうちの半数に対してのみ設ける代わりに、吸気用のバルブ7を2本ずつ備えた全シリンダの該2本のバルブ7のうちの1本ずつに対してのみ設けてもよい。この場合には、連結解除状態の時には、該可変動弁機構9が設けられたバルブ7とは異なるもう一方のバルブ7のみから各シリンダ内へ吸気が行われ、連結状態の時には、双方のバルブ7から各シリンダ内へ吸気が行われる。
[Modification 1]
Instead of providing the
[変更例2]
ロッカアームスプリング28を、図4(a)(b)に示すように、実施例のロッカアームスプリング28よりも強力なロッカアームスプリング51に替えたり、支持部材26をそれよりも略鉛直方向への長さが短いものに替えたりして、連結解除状態の際にアーム本体21が支持部材26に対して相対変位可能となるストロークを、実施例でのストロークよりも短くすることによって、連結解除状態においても、バルブ7の駆動を完全に停止するのではなく、連結状態に比べて小さいリフト量でバルブ7を駆動するようにしてもよい。
[Modification 2]
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
[変更例3]
図4(c)に示すように、支持部材26を、実施例のものとは異なるアーム本体52の長さ方向中間部に実施例とは上下逆に設け、該アーム本体52の後端部を回転カム10によって下方から押圧して駆動するようにしてもよい。
[Modification 3]
As shown in FIG. 4 (c), the
[変更例4]
油圧を増加させることによって連結解除状態とし、油圧を減少させることによって連結状態とする切替機構30の代わりに、油圧を増加させることによって連結状態とし、油圧を減少させることによって連結解除状態する切替機構を設けてもよい。
[Modification 4]
Instead of the
[変更例5]
アーム本体21の先端部21bに、出力面23を設ける代わりに、図4(d)に示すように、出力パッド53を取り付けてもよい。
[Modification 5]
Instead of providing the
7 バルブ
9 可変動弁機構
10 回転カム
20 ロッカアーム
21 アーム本体
26 支持部材
30 切替機構
31 連結ピン
35 油圧室
36 油路
B アーム本体と支持部材との間
7
Claims (2)
前記ロッカアームは、前記回転カム及び前記バルブに当接するアーム本体と、該ロッカアームの揺動中心部に設けられ、前記アーム本体を前記回転カムによる押圧方向へ直線的に相対変位可能に支持した支持部材とを含み構成され、
前記相対変位が不能となるように前記アーム本体と前記支持部材とを相互に連結した連結状態と、前記相対変位が可能となるように該連結を解除した連結解除状態との間で切替を行う切替機構を備え、該切替により前記バルブの開閉量を変更することを特徴とする可変動弁機構。 In a variable valve mechanism that changes an opening / closing amount of the valve by operating a rocker arm that is swingably interposed between the rotary cam and the valve.
The rocker arm includes an arm main body that contacts the rotary cam and the valve, and a support member that is provided at a rocking center of the rocker arm and supports the arm main body so as to be relatively displaceable linearly in the pressing direction of the rotary cam. And comprising
Switching is performed between a connection state in which the arm body and the support member are connected to each other so that the relative displacement is not possible, and a connection release state in which the connection is released to enable the relative displacement. A variable valve mechanism comprising a switching mechanism, wherein the opening / closing amount of the valve is changed by the switching.
1記載の可変動弁機構。 The switching mechanism includes a connection pin provided to be displaceable between a position straddling between the arm body and the support member and a position not straddling, and an inside of the support member that drives the connection pin hydraulically. The variable valve mechanism according to claim 1, further comprising: a hydraulic chamber provided in the hydraulic chamber; and an oil passage that supplies the hydraulic pressure to the hydraulic chamber.
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