JP2002168105A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
内燃機関の可変動弁装置Info
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- JP2002168105A JP2002168105A JP2001288687A JP2001288687A JP2002168105A JP 2002168105 A JP2002168105 A JP 2002168105A JP 2001288687 A JP2001288687 A JP 2001288687A JP 2001288687 A JP2001288687 A JP 2001288687A JP 2002168105 A JP2002168105 A JP 2002168105A
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Abstract
減少化による機関への搭載性の向上を図り、かつ部品点
数の削減を図る。 【解決手段】 両排気弁13を開作動させる排気カム1
8を有する排気側カムシャフトには、駆動偏心カム19
が一体に設けられている一方、両吸気弁12を開作動さ
せる揺動カム22が設けられている制御軸1414に
は、ロッカアーム2727が揺動自在に支持されてい
る。前記ロッカアーム27の両端部にリンクアーム28
とリンクロッド29を介して偏心カムと揺動カムが枢支
されている。制御カム4826の回動位置制御により揺
動カムのバルブリフター16,16に対する当接位置を
変化させて吸気弁のバルブリフト特性を変化させるよう
になっている。
Description
排気弁の開閉時期及びバルブリフト量を機関運転状態に
応じて可変にできる内燃機関の動弁装置に関する。
る燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時にお
ける吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する
等のために、吸気・排気バルブの開閉時期とバルブリフ
ト量を機関運転状態に応じて可変制御する動弁装置は従
来から種々提供されており、その一例として特開昭55
−137305号公報等に記載されているものが知られ
ている。
リンダヘッド1の上端部側方位置に駆動軸であるカムシ
ャフト2が設けられていると共に、該カムシャフト2の
外周に駆動カムであるカム2aが一体に設けられてい
る。また、カムシャフト2の側部には、制御シャフト3
が平行に配置されており、この制御シャフト3に制御カ
ムである偏心カム4を介してロッカアーム5が揺動自在
に軸支されている。一方、シリンダヘッド1に摺動自在
に設けられた吸気弁6の上端部付近には、バルブリフタ
ー7を介して揺動カム8が配置されている。この揺動カ
ム8は、バルブリフター7の上方にカムシャフト2と並
行に配置された支軸9に揺動自在に軸支され、下端のカ
ム面8aがバルブリフター7の上面に当接している。ま
た、前記ロッカアーム5は、一端部5aがカム2aの外
周面に当接していると共に、他端部5bが揺動カム8の
上端面8bに当接して、カム2aのリフトを揺動カム8
及びバルブリフター7を介して吸気弁6に伝達するよう
になっている。
チュエータによって所定角度範囲で回転制御されて、偏
心カム4の回動位置を制御し、これによってロッカアー
ム5の揺動支点を変化させるようになっている。
に制御されるとロッカアーム5の揺動支点が変化して、
他端部5bの揺動カム8の上端面8bに対する当接位置
が図中上下方向に変化し、これによって揺動カム8のカ
ム面8aのバルブリフター7上面に対する当接位置の変
化に伴い、揺動カム8の揺動軌跡が変化することにより
吸気弁6の開閉時期(バルブタイミング)とバルブリフ
ト量を可変制御するようになっている。尚、図中10
は、揺動カム8の上端面8bを常時ロッカアーム5の他
端部5bに弾接付勢するリターンスプリングである。
来の動弁装置にあっては、吸気弁6の上端部に近い揺動
カム8の支軸9と制御シャフト3が別個に設けられて、
該制御シャフト3がカムシャフト2の上方に配置されて
いるため、シリンダヘッド1の上方の高さが高くなって
しまう。
外の前記アクチュエータが装着されているが、このアク
チュエータは良好な切り換え応答性を確保しようとする
と、大型にせざるを得ない。その結果、該アクチュエー
タとエンジンフードとの干渉を回避するために、必然的
にエンジンフードを高い位置に配設せざるを得なくな
り、車高の低位性の要求を満足させることが不可能にな
る。この結果、かかる装置を機関へ搭載性することがで
きなくなるおそれがある。
変動弁装置の課題に鑑みて案出されたもので、請求項1
記載の発明は、機関と同期回転する駆動軸と、該駆動軸
に固定された駆動カムと、揺動することによって機関弁
を開閉作動させる揺動カムと、前記駆動カムからの回転
運動を揺動運動に変換して前記揺動カムに伝達する伝達
機構と、該伝達機構の作動姿勢を変化させる制御カムを
有する制御軸と、該制御軸を回動制御するアクチュエー
タとからなり、該アクチュエータにより前記制御軸の回
動位置を制御することにより前記機関弁のバルブリフト
特性を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、前
記揺動カムを、前記制御軸に揺動可能に設けたことを特
徴としている。
機関弁の上端に近い揺動カムの揺動中心にもってきたた
め、制御軸を回動制御するアクチュエータの高さ方向な
どへの突出を抑制し、その結果、かかる装置の機関への
搭載性を良好にできる。
達機構は、駆動カムからの回転運動を揺動運動に変換し
て前記揺動カムに伝達するロッカアームを有し、前記ア
クチュエータにより前記制御軸の回動位置を制御するこ
とにより、前記ロッカアームの作動姿勢を変化させて前
記機関弁のバルブリフト特性を変化させる内燃機関の可
変動弁装置において、前記揺動カムを、前記制御軸に揺
動可能に設けたことを特徴としている。
ッカアームは、前記駆動カムに揺動自在に軸支され、一
方の端部が前記揺動カムに連繋すると共に、他方の端部
が制御カムを介して該ロッカアームの作動姿勢を変化さ
せる制御軸に連繋し、前記アクチュエータにより前記制
御軸の回動位置を制御することにより前記機関弁のバル
ブリフト特性を変化させる内燃機関の可変動弁装置にお
いて、前記揺動カムを、前記制御軸に揺動可能に設けた
ことを特徴としている。
より吸気弁あるいは排気弁のいずれか一方を開閉させる
と共に、吸気弁あるいは排気弁のいずれか他方を駆動す
るカムシャフトに、前記駆動カムを固定したことを特徴
としている。
制御カムを、シリンダヘッド上の隣接する気筒間に配置
したことを特徴としている。
ランク軸によって回転駆動される吸気側カムシャフトあ
るいは排気側カムシャフトと、前記回転駆動される一方
側のカムシャフトの外周に設けられて、前記吸気側ある
いは排気側の一方側の機関弁を開作動させるカム部材
と、前記吸気側あるいは排気側の他方のカムシャフトに
揺動自在に設けられて、他方側の機関弁を開作動させる
揺動カムと、前記一方側のカムシャフトの回転駆動力を
往復運動に変換して前記揺動カムを揺動させる伝達機構
と、前記他方のカムシャフトの回動位置を制御すること
によって前記揺動カムの機関弁に対する摺接位置を変化
させて、該機関弁のリフト量を可変制御する制御機構と
を備えたことを特徴としている。
よって直接回転駆動される例えば一方のカムシャフトで
ある排気側カムシャフトに設けて排気弁の開作動用に供
する一方、他方のカムシャフトである吸気側カムシャフ
トはクランク軸によって回転駆動させるのではなく、例
えば制御機構の一部として利用すると共に、揺動カムを
この吸気側カムシャフトに揺動自在に支持させて吸気弁
の開作動用に供するものである。
気側カムシャフトの所定位置に一体的に設けたため、揺
動カムの支軸や制御軸などをカムシャフトと別個に設け
る必要が全くなくなるため、部品点数の増加の抑制と機
関上方向の省スペース化が図れる。
達機構は、前記一方側のカムシャフトに軸心を偏心して
設けられた偏心カムと、他方側のカムシャフトに揺動自
在に支持されて、一端部が前記偏心カムに機械的に連係
し、他端部が前記揺動カムに機械的に連係したロッカア
ームとを備える一方、前記制御機構は、アクチュエータ
によって回動位置が制御される前記他方側のカムシャフ
トと、該他方側カムシャフトの外周に軸心が偏心して固
設され、外周面で前記ロッカアームを揺動自在に支持す
る制御カムとを備えたことを特徴としている。
ロッカアームの一端部とを機関幅方向に延設されたリン
クアームによって連係する一方、ロッカアームの他端部
と揺動カムとをリンクロッドによって連係したことを特
徴としている。
ロッカアームの一端部とを機関幅方向に延設されたリン
クアームによって連係する一方、ロッカアームの他端部
と揺動カムとを、前記ロッカアームの一端部に形成され
たスリットと揺動カムの端部に設けられて前記スリット
内を摺動する連係ピンとによって連係したことを特徴と
している。
伝達機構は、前記一方側のカムシャフトに軸心を偏心し
て設けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面に揺動自
在に支持されて、一端部が前記制御機構に機械的に連係
し、他端部が前記揺動カムに機械的に連係したロッカア
ームとを備える一方、前記制御機構は、アクチュエータ
によって回動位置が制御される前記他方側のカムシャフ
トと、該他方側カムシャフトの外周に軸心が偏心して固
設されて、前記ロッカアームの揺動位置を制御する制御
カムとを備えたことを特徴としている。
ームの一端部と制御カムとを機関幅方向に延設されたリ
ンクアームによって連係する一方、ロッカアームの他端
部と揺動カムとをリンクロッドによって連係したことを
特徴としている。
装置の第1の実施形態を示しており、1気筒にそれぞれ
2つの吸気弁と排気弁を備えた自動車用内燃機関に適用
したものである。
ヘッド11に装着されて、このシリンダヘッド11の両
側部に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられ
た夫々一対の吸気弁12,12及び排気弁13,13
と、シリンダヘッド11の上部両側に機関前後方向に沿
って並設された各1本の制御軸14及び駆動軸である排
気側カムシャフト15と、該排気側シャフト15に設け
られた後述する駆動偏心カム19からの回転駆動力を直
線運動に変換して吸気側シャフト14に設けられた揺動
カム22に伝達する伝達機構20と、制御軸14の回動
位置を制御して吸気弁12、12に対する揺動カム22
の摺接位置を変化させて吸気弁12、12のバルブリフ
ト量を可変制御する制御機構21とを備えている。
は、図外の傘部と一体のバルブステムの上端部に有蓋円
筒状の直動型バルブリフター16,16、17,17が
設けられており、このバルブリフター16,16,1
7,17はシリンダヘッド11の円柱状の保持孔内にそ
れぞれ摺動自在に設けられている。
うに駆動軸として機能し、前端部に設けられた図外の従
動スプロケットやタイミングチェーンを介して機関のク
ランク軸から回転力が伝達されていると共に、シリンダ
ヘッド11の上端部にボルト25aによって固定された
排気側カム軸受25に回転自在に軸支されている。
ランク軸状に折曲形成されて、各排気弁13,13に対
応する位置に、該排気弁13,13を開作動させる排気
カム18,18が一体に設けられていると共に、該排気
カム18側部の隣接する気筒間の位置にジャーナル部で
ある駆動偏心カム19が一体に設けられている。また、
前記各排気カム18,18は、一般的な雨滴状に形成さ
れて、夫々同一のカムプロフィールに形成されて、外周
面が各排気側バルブリフター17、17の上面に摺接し
ている。
に示すように排気側カムシャフト15の軸心Xからε分
だけオフセット配置されていると共に、隣接する気筒間
の位置でかつ前記排気側バルブリフター17、17から
軸方向へ離間した位置に配置されている。
の制御用の軸として機能し、両端部がシリンダヘッド1
1上にボルト40a固定された軸受ブラケット40を介
して回転自在に支持されていると共に、各吸気弁12,
12に対応する位置にそれぞれ吸気弁12,12を開作
動させる各一対の揺動カム22,22が揺動自在に支持
されている。
図2に示すようにそれぞれがほぼ横U字形状を呈し、筒
状の基端部22aを介して一体に連結されている。ま
た、前記基端部22aの内部には、制御軸14が回転自
在に挿通する支持孔が貫通形成されていると共に、該基
端部22aの外周面の両側フランジ部22b,22b間
がシリンダヘッド11上面の円弧面と該シリンダヘッド
11にボルト23aによって固定されたカムブラケット
23の内面とによって回転自在に軸受けされている。ま
た、前記基端部22aから斜め上方向に延びるカムノー
ズ部22cには、ピン孔が貫通形成されている。
に示すように基端部22a側の基円面24aと、該基円
面24aから先端部24cの端縁側に円弧状に延びるカ
ム面24bとが形成されており、該基円面24aとカム
面24とが両揺動カム22とも同一のプロフィールに形
成されていると共に、揺動カム22の揺動位置に応じて
各バルブリフター16,16の上面所定位置に当接する
ようになっている。すなわち、図1に示すように基円面
24aの所定角度範囲がベースサークル区間になり、カ
ム面24bの前記ベースサークル区間から所定角度範囲
がいわゆるランプ区間となり、さらにカム面24bのラ
ンプ区間から先端部(カムノーズ部)24cまでの所定
角度範囲がリフト区間になるように設定されている。
9と、制御軸14に制御機構21の後述する制御カム2
6を介して揺動自在に支持されたロッカアーム27と、
駆動偏心カム19とロッカアーム27の一端部27aを
連係するリンクアーム28と、ロッカアーム27の他端
部27bと一方の揺動カム22のカムノーズ部24c側
とを連係するリンクロッド29とから構成されている。
にほぼへ字形状に折曲形成され、その長さは前記カムブ
ラケット23の巾長さ程度に比較的短く設定されている
と共に、中央の基部に有するカム孔27cを介して制御
カム26に揺動自在に支持されている。また、ロッカア
ーム27の一端部27aには、前記リンクアーム28と
連結するピン30が圧入されるピン挿通孔が貫通形成さ
れている一方、他端部27bには、リンクロッド29と
連結するピン31が圧入されるピン孔が貫通形成されて
いる。
うに機関巾方向へ沿った所定長さの直線状に形成され、
比較的大径な円環状の基端部28aと、該基端部28a
の外周面所定位置から延出した突出端28bとを備えて
いる。前記基端部28aは、半割状に形成されて、分割
された半円形状のブラケット28cの両側部が基端部2
8aの一方側分割端部にボルト36,36により固定さ
れていると共に、対向する内面に駆動偏心カム19の外
周面に外側から回転自在に嵌合する夫々半円形の嵌合溝
28d,28eが形成されている。一方、突出端28b
には、ロッカアームの一端部27aに圧入固定されたピ
ン30が回動自在に挿通されるピン孔が貫通形成されて
いる。
線状に形成されて、円形状の両端部29a,29bに形
成された各ピン挿通孔に、ロッカアーム27の他端部2
7bに圧入したピン31と、前記揺動カム22のカムノ
ーズ部22cのピン孔に圧入したピン32がそれぞれ回
転自在に挿通されている。
は、各ピン挿通孔からの抜け出しを防止するスナップリ
ングが嵌着されている。また、シリンダヘッド11の巾
方向の中央位置には、プラグポスト33が設けられてい
る。
御軸14に固定された制御カム26とから構成され、こ
の制御カム26は、円環状を呈し、図1に示すように軸
心P1が制御軸14の軸心P2からα分だけ偏倚してい
る。また、前記制御軸14は、シリンダヘッド1の後端
部に設けられた電動アクチュエータ34によって所定回
転角度範囲内で回転するように制御されており、この電
動アクチュエータ34は、機関の運転状態を検出する図
外のコントローラからの制御信号によって駆動するよう
になっている。
ーフローメータ,水温センサ等の各種のセンサからの検
出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検
出して、前記電動アクチュエータ34に制御信号を出力
している。この電動アクチュエータ34は、動弁系反力
に抗して良好な応答性を確保するために図2に示すよう
に比較的大型に形成されている。
排気弁13、13は、排気側カムシャフト15の回転駆
動により各排気カム18、18が回転してバルブスプリ
ングのばね力に抗して開作動すると共に、機関運転状態
の変化に拘わらず、各排気カム18、18のカムプロフ
ィールによって図6に示すような同一かつ固定的なバル
ブリフト特性(破線)を示す。一方、各吸気弁12は、
排気側カムシャフト14の回転駆動力によって駆動偏心
カム19が偏心回動することによってリンクアーム28
が直線運動してロッカアーム27を揺動させ、ここから
リンクロッド29が揺動カム22、22を揺動させるこ
とにより吸気弁が開閉作動される共に、機関運転状態の
変化に応じてバルブリフト特性が変化する。
コントローラからの制御信号によって電動アクチュエー
タ34を介して制御軸14が一方に回転駆動される。こ
のため、制御カム26は、軸心P1が図1,図3に示す
ように制御軸14の軸心P2から上方の回動位置に保持
され、厚肉部26aが制御軸14から上方向に離間移動
する。このため、ロッカアーム27は、全体が制御軸1
4に対して上方向へ移動し、これによって各揺動カム2
2の上端部22dがリンクロッド29を介して強制的に
若干引き上げられて全体が図中時計方向へ回動して、バ
ルブリフター16,16の上面に対する下面の当接位置
が基円部24aの端縁側寄りになる。
側カムシャフト15の回転に伴い駆動偏心カム19が回
転して、リンクアーム28によりロッカアーム27の一
端部27aを押し出すと、そのリフト量がリンクロッド
29を介して揺動カム22及び各バルブリフター16に
伝達され、そのリフト量L1が図1に示すように比較的
小さくなる。
一点鎖線で示すように各吸気弁12,12のバルブリフ
ト量が小さくなると共に、開時期が遅くなり、各排気弁
13,13とのバルブオーバラップが小さくなる。この
ため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。な
お、図1は機関弁ピークリフト位置、図3は機関弁閉位
置を示す。
は、コントローラからの制御信号によって電動アクチュ
エータ34が反対方向に回転駆動する。したがって、図
4及び図5に示すように制御軸14が、制御カム26を
図1に示す位置から時計方向に回転させ、軸心P1(厚
肉部26a)を下方向へ移動させる。このため、ロッカ
アーム27は、今度は全体が吸気弁12方向(下方向)
に移動して他端部27bが揺動カム22の上端部22d
をリンクロッド29を介して下方へ押圧して該揺動カム
22全体を所定量だけ反時計方向へ回動させる。
ー16,16上面に対する下面当接位置が図4,図5に
示すように、図1,図3に示す位置に対して図中右側位
置に移動する。このため、偏心カム26が回転してロッ
カアーム27の一端部27aをリンクアーム28を介し
て押し出すと、バルブリフター16,16に対するその
リフト量L2は図4に示すように大きくなる。ここで、
図4は機関弁ピークリフト位置、図5は機関弁閉位置を
示す。
フト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図6の
実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、
各吸気弁12の開時期が早くなると共に、閉時期が遅く
なる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が
確保できる。
2の開閉時期やバルブリフト量を可変にできることは勿
論のこと、制御軸14の位置が揺動カム22の揺動中心
まで下がっている。この結果、大型化しがちなアクチュ
エータの位置を下げることができ、もって本装置の搭載
性を良好なものとしている。
のような独自の駆動軸ではなく既存の排気側カムシャフ
ト15によって行い、また制御軸14を充分下げてここ
に揺動カム22とロッカアーム27とを一緒に支持させ
るようにしたため、シリンダヘッド11上方のこれらの
伝達機構自身の高さも低くすることが可能になる。この
結果、装置の機関への搭載性がさらに良好になると共
に、アクチュエータ位置が下がったのと相俟ってエンジ
ンフードの高さを十分に低く設定できる。さらに、アク
チュエータ位置が過度に側方に張り出すこともなく、そ
の意味でも搭載上有利になる。また、駆動偏心カム19
の駆動軸を排気カムシャフトに兼用させたため、部品点
数の増加を抑制できるため、製造作業能率の向上とコス
トの低廉化が図れる。
軸受40などの構造を変更するものではないため、シリ
ンダヘッド11の形状変更を要さず、既存の内燃機関に
そのまま搭載することが可能となる。この結果、製造コ
ストの高騰をさらに抑制できる。
などを、揺動カム22に対して軸方向へ偏倚させた位置
に設けたため、制御カム26やロッカアーム27及びリ
ンクアーム28などを隣接する気筒間のデッドスペース
に配置することができ、該デッドスペースの有効利用が
図れる。しかも、駆動偏心カム19も、隣接する気筒間
の各バルブリフター17と17との間のデッドスペース
に配置したため、該駆動偏心カム19の偏心量εを大き
く設定することができる。
7並びにロッカアーム27と揺動カム22とをリンクア
ーム28とリンクロッド29によってそれぞれ連係した
ことにより、全体がいわゆる6リンク式となるため、機
構に無理を掛けずに、ロッカアーム27のロッカ比を大
きく取ることが可能になる。これらによって、揺動カム
22の大きな揺動角が得られる。この結果、装置全体の
コンパクト化を図りつつ大きなバルブリフト特性が得ら
れる。
フト15と一体化したため、別体とした場合における最
小肉厚部を考慮する必要がないので、駆動偏心カム19
の外径を大きくしなくても偏心量を大きくすることが可
能になる。したがって、この点でも揺動カム22の大き
な揺動角が得られるだけではなく、駆動偏心カム19の
外径を大きく設定しなくてもよいことから、リンクアー
ム28の一端部28aとの摺動面積を小さくできること
から摺動摩擦抵抗も低減できる。。
が得られることにより、揺動カム22の前記ランプ区間
θ2を大きくすることが可能になり、これによってバル
ブリフター16と揺動カム22の衝突速度を緩和でき、
この結果、駆動騒音の発生を抑制することが可能にな
る。
7によりリンクロッド29を介して強制的に上下に揺動
させられるため、従来のようなリターンスプリングが不
要になり、これによってスプリング反力によるフリクシ
ョンの発生を防止できる。
カムシャフト15のみを回転駆動させることによって排
気弁17、と吸気弁16の両方開閉作動させるようにな
っているため、クランク軸と排気側カムシャフト15と
の間に巻回されるドライブチェーンの巻回構造などが簡
素化される。したがって、この点でも、装置の製造作業
性が良好になり、コストの低廉化が図れる。
ンクロッド29を廃止して、ロッカアーム27の他端部
27bに突起部35を設けると共に、一方の揺動カム2
2の基円部24a側上端部に形成されたボス部41に前
記突起部35が摺接するスリット42が形成されてい
る。
い突起部35がスリット42内を摺動して揺動カム22
を直接的に揺動させるため、駆動伝達効率が向上すると
共に、部品点数の削減によって構造の簡素化とコストの
低廉化が図れる。
示し、エンジンのクランク軸から回転駆動力がスプロケ
ット50を介して伝達される排気側カムシャフト15
は、クランク状に折曲されるのではなく、直線状に形成
されて各気筒間位置に円形状の駆動偏心カム19が固設
されていると共に、ロッカアーム27を排気側カムシャ
フト15側に配置したものである。
7cを介して該駆動偏心カム19の外周面に揺動自在に
支持され、他端部27bが制御軸14に固定された制御
カム26にリンクアーム28を介して連係している一
方、一端部27aがリンクアーム28とほぼ平行に延設
されたリンクロッド29によって一方の揺動カム22に
連係している。前記リンクロッド29は、他端部29b
側が揺動カム22方向に向かってほぼL字形状に折曲形
成されている。また、揺動カム22は、第1実施形態と
は配置及び形状が異なり、カムノーズ部22c側が機関
の外方向となるように配置されていると共に、上端部に
ボス部43が形成されてこのボス部43にピン32を介
してリンクロッド29の他端部29bに連係している。
4によってその回動位置が制御されることなどの基本構
成は第1実施形態と同様である。
関低回転低負荷時には、前述と同様、電動アクチュエー
タ34によって制御軸14が一方に回転駆動され、制御
カム26は、軸心P1が図8,図10に示すように制御
軸14の軸心P2から右上方の回動位置に保持され、厚
肉部26aが制御軸14から右上方向に離間移動する。
このため、ロッカアーム27は、リンクアーム28を介
して全体が図示の反時計方向の回動位置に保持され、こ
れによって揺動カム22がリンクロッド29を介して所
定の反時計方向位置に回動して、バルブリフター16,
16の上面に対する下面の当接位置が基円部24aの端
縁側寄りになる。
転に伴い駆動偏心カム19が回転してロッカアーム27
を揺動させると、そのリフト力がリンクロッド29を介
して揺動カム22及び各バルブリフター16に伝達さ
れ、そのリフト量L1は図8に示すように比較的小さく
なる。
施形態と同じく図6の一点鎖線で示すように、各吸気弁
12,12のバルブリフト量が小さくなると共に、開時
期が遅くなり、各排気弁13,13とのバルブオーバラ
ップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定
した回転が得られる。なお、図8は機関弁ピークリフト
位置を示し、図9は機関弁閉位置を示す。
は、コントローラからの制御信号によって電動アクチュ
エータ34が反対方向に回転駆動して、図11及び図1
2に示すように制御軸14が、制御カム26を図8に示
す位置から反時計方向に回転させ、軸心P1(厚肉部2
6a)を左上方向へ移動させる。このため、ロッカアー
ム27は、一端部27aがリンクアーム28によって若
干押し出されて今度は全体が時計方向の所定位置に回動
保持される。これによって揺動カム22がリンクロッド
29を介して図11、図12に示す所定の時計方向位置
に回動して、バルブリフター16,16の上面に対する
下面の当接位置がカムノーズ部24c側寄りになる。
ッカアーム27の一端部27aをリンクアーム28を介
して押し出すと、バルブリフター16,16に対するそ
のリフト量L2は図10に示すように大きくなる。
フト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図6の
実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、
各吸気弁12の開時期が早くなる一方、閉時期が遅くな
る。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確
保できる。なお、図11は機関弁ピークリフト位置を示
し、図12は機関弁閉位置を示す。
機関運転状態に応じて十分に発揮させることができると
共に、制御軸14の位置を揺動カムの揺動中心まで下げ
ることができ、大型化しがちなアクチュエータの位置を
下げることができ、装置の高さを可及的に低くできるな
ど、前記第1の実施形態と同一の作用効果が得られる。
を示し、駆動軸45を排気側カムシャフトではなく、独
立した軸を利用すると共に、制御機構21の制御軸14
を揺動カムの揺動中心に設置し、伝達機構20を前記駆
動軸45と制御軸14との間に介装したものである。
シリンダヘッドの機関前後方向に沿って配置され、一端
部に図外のクランク軸からタイミングチェーンを介して
回転駆動力が伝達されるスプロケット46が設けられて
いると共に、1つの気筒と対応した位置に駆動カム47
が固定されており、この回転方向は図13中矢印方向に
設定されている。また、前記駆動カム47は、その軸心
Yが駆動軸45の軸心Xよりもβ分だけ偏倚している。
カム48が固定されていると共に、制御カム48の該軸
方向位置に、左右一対の揺動カム22,22が制御軸1
4に回動自在に挿通したほぼ円筒状の基端部22aを介
して設けられている。この各揺動カム22,22は第1
の実施形態の揺動カムとほぼ同様な形状を呈し、中央に
前記制御軸14が回転自在に挿通する枢支孔22bが形
成されている。
ム47に揺動自在に支持されたロッカアーム27と、該
ロッカアーム27の一端部27aと前記制御カム48と
を連繋するリンクアーム28と、ロッカアーム27の他
端部27bと揺動カム22、22とを連繋するリンクロ
ッド29とを備えている。
うに、中央に有する筒状基部に設けられた支持孔に挿通
された前記駆動カム47に揺動自在に支持されていると
共に、一端部27aにはピン49を介してリンクアーム
28の一端部と回動自在に連繋するピン40が圧入され
るピン孔が形成されている一方、他端部27bには前記
リンクロッド29と回動自在に連繋するピン51が圧入
されるピン孔が形成されている。
環状の基部28aと、該基部28aの外周面所定位置に
突設された突出端28bとを備え、基部28aの中央に
は、制御カム48の外周面に嵌合する嵌合孔28cが形
成されている一方、突出端28bには、ロッカアーム2
7の一端部27aに圧入された前記ピン40が回動自在
に連繋するピン孔が貫通形成されている。
形成され、両端部29a、29bにはロッカアーム27
の他端部27bと1つの揺動カム22のカムノーズ部2
2aの各ピン孔に圧入した各ピン51,52の端部が回
転自在に挿通するピン挿通孔が貫通形成されており、前
記ピン52の軸心が揺動カム22の枢支点になってい
る。
は、リンクアーム28やリンクロッド29の軸方向の移
動を規制する図外のスナップリングが設けられている。
行に機関前後方向に配設されていると共に、一端部に設
けられた減速機構54を介してアクチュエータである電
動モータ55(DCモータ)によって所定回転角度範囲
内で回転するようになっている。
電動モータ55の駆動シャフトにそれぞれ設けられたウ
ォームホィール54aとウオームギア54bによって構
成されている。
動軸45に挿通する円筒部48aが一体に設けられ駆動
軸に固定されていると共に、軸心P1が肉厚部48bが
ある分、制御軸14の軸心P2からα分だけ偏倚してい
る。
検出するコントローラ56からの制御信号よって駆動す
るするようになっている。このコントローラ56は、ク
ランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ及び
制御軸14の回転位置を検出するポテンショメータ57
などの各種センサからの検出信号に基づいて現在の機関
運転状態を演算などによって検出して、前記電動モータ
55に制御信号を出力している。
れば、まず機関低速低負荷時には、コントローラ56か
らの制御信号によって電動モータ55を介して制御軸1
4が図14、図15に示す位置に回転駆動される。この
ため、制御カム48は、軸心P1が制御軸14の軸心P
2より右下方側に偏倚して、肉厚部48bが右下方向に
移動する。これにより、ロッカアーム27は、一端部2
7aがリンクアーム28によって引き上げられ全体が反
時計方向へ回動させられる。この状態で、駆動軸45の
回転に伴い駆動カム47が回転すると、図14及び図1
5に示すように、揺動カム22,22は、ロッカアーム
27の他端部27bによってリンクロッド29を介して
カムノーズ部22aが上下に駆動され揺動するが、図1
4に示す最大に引き上げられ位置ではベースサークル域
になるため、バルブリフター16、16と接触するだけ
で、バルブリフトは行われない。
って、図15に示すようにロッカアーム27が時計方向
に回転して、他端部27bがリンクロッド29を介して
揺動カム22,22を最大に押し下げた場合も、揺動カ
ム22,22は依然としてベースサークル領域になって
いる。このため、バルブリフトは行われず、零リフトを
維持している。
の可変動弁装置が設けられた気筒が弁閉止状態となり、
他の気筒の吸気弁のみが開閉作動する。したがって、か
かる低速低負荷域での燃費の向上などが図れる。
は、コントローラ56からの制御信号によって電動アク
チュエータ55により制御軸14が例えば時計方向に回
転させられ、したがって、制御カム48が、図16、図
17に示すように、図14,図15に示す位置から時計
方向の回転角度位置まで回転させ、軸心P1(肉厚部4
8b)を図示ように左上方位置まで回転移動させる。こ
のため、ロッカアーム27は、リンクアーム28を介し
て今度は全体が時計方向に回動した位置に保持される。
したがって、この状態で駆動軸45の回転駆動に伴いロ
ッカアーム27が揺動し、他端部27bでリンクロッド
29を介して揺動カム22,22を最大に引き上げる
と、図16に示すようにベースサークル領域でバルブリ
フター16,16に当接することから、バルブリフトは
行われない。一方、ロッカアーム27の反対方向の揺動
に伴い揺動カム22,22が最大に押し下げられると、
図17に示すように、揺動カム22,22のカムノーズ
部22a、22aによってバルブリフター16,16が
大きく押し下げられて、最大バルブリフトLmaxとな
る。
図15に示す状態から図16、図17に示す位置まで連
続的に変化させると、バルブリフト量は零(0)〜Lm
axまで連続的に変化することになる。
14が揺動カム22,22の揺動中心、すなわち、制御
軸14の上下方向の位置が、吸気弁12の上部付近の十
分低い位置に配置されているため、大型化しがちなアク
チュエータの低位化が図れ、また過度の側方張り出しが
回避され、もって機関への搭載性が向上する。
高いため、この配設位置を可及的に低く設定すれば、装
置の機関への搭載性が一層向上する。また、かかる駆動
軸45の配設位置の高い自由度によってスプロケット4
6の位置も図外の排気側カムシャフトの従動スプロケッ
トと干渉しにくい位置に配置すことも可能である。さら
には、このスプロケット46が電動モータ55に比較し
て軸方向にスペースが取られないことに着目して、限ら
れたエンジンルーム内のスペースに配置することも可能
になる。
動モータ55であるが、動弁系からの交番トルク変動を
受ける制御軸14をその負荷に抗して回転させるには自
身の回転トルクでは十分に対応することができず、減速
機構54によって十分にトルクを高めてやる必要があ
る。このため、減速機構54の減速比を大きくせざる得
ないが、これによって減速機構54が大型化する。さら
に、目標位置まで制御軸14を回転させる場合の電動モ
ータ55の総回転数は減速比増加に伴い増加することか
ら、切り換え応答性は悪化する傾向にあり、それを回避
するために大きなパワーが必要になる。この結果、電動
モータ55の大型化が余儀なくされ、エンジンフードに
干渉してしまうおそれがある。
位置を十分に低い位置に設定することができることか
ら、たとえ電動モータ55が大型化しても、全体の位置
を低位化することができるので、前記エンジンフードと
の干渉などを確実に回避することができる。
定されるものではなく、例えば各揺動カム22,22の
プロフィールを異ならせて、2つの吸気弁12,12に
リフト差を与えることも可能である。これによって1つ
の気筒内での吸気スワール効果が大きくなり、燃焼性が
良好になる効果が得られる。また、バルブリフター16
は、往復運動する例を示したが、ある支点を中心に揺動
する、いわゆるスイングアームとすることもできる。
式のものとすることも可能であり、この場合であって
も、制御軸の配設位置を下げることで、アクチュエータ
位置を下げられ、同様の効果が得られる。
に記載の発明によれば、制御軸を機関弁の上端部付近の
揺動カムの揺動中心側に配置できるため、前記制御軸に
装着されるアクチュエータの高さを十分に低くすること
が可能になる。この結果、装置のエンジンへの搭載性が
良好になると共に、エンジンフードの高さも可及的に低
く設定することができる。
変動弁装置の具体的な構成を前提に駆動軸の配設位置を
適宜選択することが可能になるので、例えば、該装置を
機関への搭載性を考慮した位置を選択することが可能に
なる。
既存のカムシャフトに兼用させることができるため、シ
リンダヘッド上の伝達機構自身の高さも十分低くするこ
とが可能になるだけではなく、部品点数の増加を抑制で
きる。
や伝達機構を、気筒間のデッドスペースに配置できるた
め、該デッドスペースの有効利用が図れる。
ヘッド上の伝達機構の高さを十分に低くすることができ
る。この結果、装置のエンジンへの搭載性が良好になる
と共に、エンジンフードの高さも可及的に低く設定する
ことができる。
業能率の向上とコストの低廉化が図れる。
ャフト及びこれらの軸受などの構造を変更するものでは
ないため、シリンダヘッドの形状変更を要さず、既存の
内燃機関にそのまま搭載することが可能となる。この結
果、製造コストの高騰を抑制できる。
装置の具体的な構成を前提に駆動軸の配設位置を適宜選
択することが可能になるので、例えば、該装置を機関へ
の搭載性を考慮した位置を選択することが可能になる。
装置全体が6リンク方式となるため、ロッカアームのロ
ッカ比を大きく取ることが可能になり、これによって偏
心カムの外径を大きくしなくても揺動カムの大きな揺動
角を得ることができる。この結果、大きなバルブリフト
特性が得られると共に、装置全体のコンパクト化が図れ
る。
内を連係ピンを摺動させるようにしたため、安定した揺
動カムの安定した揺動が確保できる。
に記載の発明と同様な作用効果が得られる。
ッカアームなどを、気筒間のデットスペースに配置でき
るため、該デッドスペースの有効利用が図れる。
断面図。
の特性図。
の態様を示す断面図。
の態様を示す断面図。
の態様を示す断面図。
の態様を示す断面図。
Claims (12)
- 【請求項1】 機関と同期回転する駆動軸と、該駆動軸
に固定された駆動カムと、揺動することによって機関弁
を開閉作動させる揺動カムと、前記駆動カムからの回転
運動を揺動運動に変換して前記揺動カムに伝達する伝達
機構と、該伝達機構の作動姿勢を変化させる制御カムを
有する制御軸と、該制御軸を回動制御するアクチュエー
タとからなり、該アクチュエータにより前記制御軸の回
動位置を制御することにより前記機関弁のバルブリフト
特性を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、 前記揺動カムを、前記制御軸に揺動可能に設けたことを
特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項2】 前記伝達機構は、駆動カムからの回転運
動を揺動運動に変換して前記揺動カムに伝達するロッカ
アームを有し、前記アクチュエータにより前記制御軸の
回動位置を制御することにより、前記ロッカアームの作
動姿勢を変化させて前記機関弁のバルブリフト特性を変
化させる内燃機関の可変動弁装置において、 前記揺動カムを、前記制御軸に揺動可能に設けたことを
特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項3】 前記ロッカアームは、前記駆動カムに揺
動自在に軸支され、一方の端部が前記揺動カムに連繋す
ると共に、他方の端部が制御カムを介して該ロッカアー
ムの作動姿勢を変化させる制御軸に連繋し、前記アクチ
ュエータにより前記制御軸の回動位置を制御することに
より前記機関弁のバルブリフト特性を変化させる内燃機
関の可変動弁装置において、 前記揺動カムを、前記制御軸に揺動可能に設けたことを
特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の可変動
弁装置。 - 【請求項4】 前記揺動カムにより吸気弁あるいは排気
弁のいずれか一方を開閉させると共に、吸気弁あるいは
排気弁のいずれか他方を駆動するカムシャフトに、前記
駆動カムを固定したことを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項5】 前記伝達機構や制御カムを、シリンダヘ
ッド上の隣接する気筒間に配置したことを特徴とする請
求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装
置。 - 【請求項6】 一方が機関のクランク軸によって回転駆
動される吸気側カムシャフトあるいは排気側カムシャフ
トと、前記回転駆動される一方側のカムシャフトの外周
に設けられて、前記吸気側あるいは排気側の一方側の機
関弁を開作動させるカム部材と、前記吸気側あるいは排
気側の他方のカムシャフトに揺動自在に設けられて、他
方側の機関弁を開作動させる揺動カムと、前記一方側の
カムシャフトの回転駆動力を往復運動に変換して前記揺
動カムを揺動させる伝達機構と、前記他方のカムシャフ
トの回動位置を制御することによって前記揺動カムの機
関弁に対する摺接位置を変化させて、該機関弁のリフト
量を可変制御する制御機構とを備えたことを特徴とする
内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項7】 前記伝達機構は、前記一方側のカムシャ
フトに軸心を偏心して設けられた偏心カムと、他方側の
カムシャフトに揺動自在に支持されて、一端部が前記偏
心カムに機械的に連係し、他端部が前記揺動カムに機械
的に連係したロッカアームとを備える一方、前記制御機
構は、アクチュエータによって回動位置が制御される前
記他方側のカムシャフトと、該他方側カムシャフトの外
周に軸心が偏心して固設され、外周面で前記ロッカアー
ムを揺動自在に支持する制御カムとを備えたことを特徴
とする請求項6に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項8】 前記偏心カムとロッカアームの一端部と
を機関幅方向に延設されたリンクアームによって連係す
る一方、ロッカアームの他端部と揺動カムとをリンクロ
ッドによって連係したことを特徴とする請求項7に記載
の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項9】 前記偏心カムとロッカアームの一端部と
を機関幅方向に延設されたリンクアームによって連係す
る一方、ロッカアームの他端部と揺動カムとを、前記ロ
ッカアームの一端部に形成されたスリットと揺動カムの
端部に設けられて前記スリット内を摺動する連係ピンと
によって連係したことを特徴とする請求項7に記載の内
燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項10】 前記伝達機構は、前記一方側のカムシ
ャフトに軸心を偏心して設けられた偏心カムと、該偏心
カムの外周面に揺動自在に支持されて、一端部が前記制
御機構に機械的に連係し、他端部が前記揺動カムに機械
的に連係したロッカアームとを備える一方、前記制御機
構は、アクチュエータによって回動位置が制御される前
記他方側のカムシャフトと、該他方側カムシャフトの外
周に軸心が偏心して固設されて、前記ロッカアームの揺
動位置を制御する制御カムとを備えたことを特徴とする
請求項6に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項11】 前記ロッカアームの一端部と制御カム
とを機関幅方向に延設されたリンクアームによって連係
する一方、ロッカアームの他端部と揺動カムとをリンク
ロッドによって連係したことを特徴とする請求項10に
記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項12】 前記偏心カムや伝達機構及び制御機構
の制御カムを、シリンダヘッド上の隣接する気筒間に配
置したことを特徴とする請求項7〜11のいずれかに記
載の内燃機関の可変動弁装置。
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