JP2003239713A - 内燃機関の動弁機構 - Google Patents

内燃機関の動弁機構

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JP2003239713A
JP2003239713A JP2002040455A JP2002040455A JP2003239713A JP 2003239713 A JP2003239713 A JP 2003239713A JP 2002040455 A JP2002040455 A JP 2002040455A JP 2002040455 A JP2002040455 A JP 2002040455A JP 2003239713 A JP2003239713 A JP 2003239713A
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arm
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Hiroshi Tada
博 多田
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0063Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
    • F01L2013/0068Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot with an oscillating cam acting on the valve of the "BMW-Valvetronic" type

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁のリフト量を零から最大量の間で変化させ
ることが可能な簡便な構成の動弁機構を提供する。 【解決手段】 第1軸線周りで回転可能なカム1の回転
によって第2軸線周りで揺動せしめられる駆動アーム2
と、駆動アームの揺動によって第3軸線周りで揺動可能
なローラ3と、ローラの揺動によって第4軸線周りで揺
動せしめられるロッカアーム4とを具備する。ロッカア
ームの揺動によって弁5をリフトせしめる。ローラがロ
ッカアームの外壁面に沿って移動せしめられると、駆動
アームが揺動したときに駆動アームとローラとが接触す
る範囲が変動する。ローラがロッカアームの外壁面に沿
って移動せしめられて予め定められた位置に位置決めさ
れたときにローラが接触する範囲の駆動アームの外壁面
の形状が駆動アームの揺動軸線を中心とした円弧の形状
となっている。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の動弁機構
に関する。 【0002】 【従来の技術】内燃機関の吸気弁をリフトさせるための
動弁機構が、特許2924489号公報に開示されてい
る。当該公報に記載の動弁機構は、吸気弁に直接接触す
るアームと、吸気弁をリフトするための駆動力を提供す
るためのカムと、これらアームとカムとの間に配置され
てカムの提供する駆動力をアームに伝達するためのロー
ラとを具備する。そして、当該公報では、カムの回転に
よってローラが移動せしめられ、このローラの移動によ
ってアームが揺動せしめられ、このアームの揺動によっ
て吸気弁がリフトせしめられる。 【0003】また、上記公報では、ローラとカムとの間
の相対位置関係が変わるようにローラが変位可能となっ
ている。そして、ローラとカムとの間の相対位置関係が
変えられると、カムの回転によるローラの移動の軌跡が
変わる。これにより、アームの揺動範囲および揺動して
いる期間のクランク角度範囲が変わるので、吸気弁のリ
フト量、リフトタイミング、および、リフト期間が変わ
ることとなる。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報で
は、ローラの変位範囲は、ローラが常にカムによって移
動せしめられる範囲であるので、ローラの移動が零とな
ることはなく、したがって、吸気弁のリフト量が零とな
ることはない。もちろん、ローラの変位範囲を上記公報
に記載されている範囲よりも広くすれば、ローラの移動
を零とすることも可能であるが、これでは、動弁機構全
体が大型化してしまう。そこで本発明の目的は、内燃機
関の吸気弁または排気弁をリフトさせるための動弁機構
において、これら弁のリフト量を零から最大量の間で変
化させることが可能な簡便な構成の動弁機構を提供する
ことにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、1番目の発明では、内燃機関の弁をリフトさせるた
めに、第1の軸線周りで回転可能なカムと、該カムの外
周壁面に接触するように配置され且つ該カムの回転によ
って第2の軸線周りで揺動せしめられる駆動アームと、
該駆動アームの外壁面に接触するように配置され且つ該
駆動アームの揺動によって第3の軸線周りで揺動可能な
ローラと、該ローラの外周壁面に接触するように配置さ
れ且つ該ローラの揺動によって第4の軸線周りで揺動せ
しめられるロッカアームとを具備し、該ロッカアームの
揺動によって弁をリフトせしめる内燃機関の動弁機構に
おいて、上記ローラがロッカアームの外壁面に沿って移
動可能であり、該ローラがロッカアームの外壁面に沿っ
て移動せしめられると、上記駆動アームが揺動したとき
に該駆動アームの外壁面と上記ローラの外周壁面とが接
触する範囲が変動するようになっており、上記ローラが
ロッカアームの外壁面に沿って移動せしめられて予め定
められた位置に位置決めされたときに該ローラが接触す
る範囲の上記駆動アームの外壁面の形状が該駆動アーム
の揺動軸線を中心とした円弧の形状となっている。 【0006】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図1〜図4は、本発明の動弁機構を示してい
る。図1〜図4において、1はカム、2は駆動アーム、
3はローラ、4はロッカアーム、5は吸気弁を示してい
る。なお、以下、吸気弁5をリフトさせるための動弁機
構について説明するが、本発明は排気弁をリフトさせる
ための動弁機構にも適用可能である。 【0007】カム1は第1の軸線A1周りで回転可能で
ある。内燃機関の運転中において、カム1は、内燃機関
の駆動力によって図1において矢印で示した方向R(も
ちろん、逆方向でもよい)へ回転せしめられる。駆動ア
ーム2は、カム1の外周壁面に接触するように配置さ
れ、第2の軸線A2周りで揺動可能である。ローラ3
は、駆動アーム2の底部の外壁面2bに接触するように
配置され、ロッド6を介してディスク7に接続されてい
る。ロッド6は第3の軸線A3においてディスク7に接
続されている。したがって、ローラ3は、第3の軸線A
3周りで揺動可能である。 【0008】ロッカアーム4はローラ3の外周壁面に接
触するように配置され、第4の軸線A4周りで揺動可能
である。ローラ3が接触する側のロッカアーム4の外壁
面4aの形状は、第2の軸線A2を中心とした半径r2
の円弧形状である。また、ディスク7はロッカアーム4
に第4の軸線A4周りで回転可能に保持されている。な
お、ディスク7には図示していない油圧システムまたは
電動モータが接続されており、ディスク7はこれら油圧
システムまたは電動モータによって回転せしめられる。
吸気弁5は、ロッカアーム4の先端の外壁面4bに接触
するように配置される。 【0009】図1は、動弁機構が最大リフトモードにあ
って、駆動アーム2の外壁面2aがカム1の基準円に沿
った外周壁面(以下、基準外壁面と称す)1aに接触し
ているときの動弁機構の様子を示している。一方、図2
は、動弁機構が同じく最大リフトモードにあって、駆動
アーム2の外壁面2aがカム1の基準円から突出した外
周壁面(以下、突出外周壁面と称す)1bのうち最も突
出量の大きい部分に接触しているときの動弁機構の様子
を示している。 【0010】図1に示されている最大リフトモードにお
いて、駆動アーム2の外壁面2aがカム1の基準外周壁
面1aに接触しているときには、駆動アーム2、ローラ
3、および、ロッカアーム4は、それぞれの基準位置に
あり、このときには、吸気弁5のリフト量は零である。
ここで、図1〜図4において、参照番号0で示されてい
る一点鎖線は、吸気弁5のリフト量が零であるときにお
ける吸気弁5の上端の位置を示している。 【0011】一方、カム1が回転せしめられ、カム1の
突出外周壁面1bが駆動アーム2の外壁面2aに接触す
るようになると、駆動アーム2が、図2に示されている
ように、第2の軸線A2周りでその基準位置から揺動せ
しめられる。すなわち、駆動アーム2は、カム1の回転
によって揺動せしめられる。 【0012】このように駆動アーム2が揺動せしめられ
ると、ローラ3が駆動アーム2によって第3の軸線A3
周りでその基準位置から揺動せしめられる。そして、こ
のローラ3の揺動によってロッカアーム4が第4の軸線
A4周りでその基準位置から揺動せしめられる。これに
より、吸気弁5がリフトせしめられる。このときの吸気
弁5のリフト量は、本発明の動弁機構において可能なリ
フト量において、最も大きい量である。 【0013】ところで、ディスク7が第4の軸線A4周
りで回転せしめられ、図3に示されている位置に位置決
めされると、ローラ3がロッド6を介してロッカアーム
4の外壁面4a上にて移動せしめられる。ここで、図3
は、動弁機構が零リフトモードにあって、駆動アーム2
の外壁面2aがカム1の基準外壁面1aに接触している
ときの動弁機構の様子を示している。一方、図4は、動
弁機構が同じく零リフトモードにあって、駆動アーム2
の外壁面2aがカム1の突出外周壁面1bのうち最も突
出量の大きい部分に接触しているときの動弁機構の様子
を示している。 【0014】図3に示している零リフトモードにおい
て、駆動アーム2の外壁面2aがカム1の基準外壁面1
aに接触しているときには、駆動アーム2、および、ロ
ッカアーム4は、それぞれの基準位置にあり、ローラ3
は図1に示されている基準位置とは異なる第2の基準位
置にあり、このときには、吸気弁5のリフト量は零であ
る。 【0015】さて、カム1が回転せしめられ、カム1の
突出外周壁面1bが駆動アーム2の外壁面2aに接触す
るようになると、駆動アーム2が、図4に示されている
ように、第2の軸線A2周りでその基準位置から揺動せ
しめられる。 【0016】ここで、駆動アーム2が基準位置から図4
に示されている位置まで揺動する間に、駆動アーム2の
底部の外壁面2bのうちローラ3と接触する範囲(第2
の軸線A2を中心として角度αに亘る範囲)の外壁面2
cの形状は、第2の軸線A2を中心とした半径r1の円
弧の形状となっている。このため、動弁機構が零リフト
モードにあるときには、駆動アーム2が揺動せしめられ
たとしても、ローラ3は第3の軸線A3周りでは揺動さ
れない。したがって、ロッカアーム4も第4の軸線A4
周りでは揺動されず、このときの吸気弁5のリフト量は
零である。 【0017】すなわち、本発明によれば、ディスク7の
位置が図1に示されている位置にあるときには、吸気弁
5のリフト量は最大である。一方、ディスク7の位置が
図3に示されている位置にあるときには、吸気弁5のリ
フト量は零である。そして、本発明では、ディスク7の
位置が図1に示されている位置と図3に示されている位
置との間で調節され、したがって、ローラ3の位置が図
1に示されている位置と図3に示されている位置との間
で調節されることによって、吸気弁5のリフト量は連続
的に変化せしめられる。 【0018】このように本発明の動弁機構によれば、ロ
ーラ3がロッカアーム4の外壁面4aに沿って移動せし
められると、駆動アーム2が揺動したときに、駆動アー
ム2の底部の外壁面2bとローラ3の外周壁面とが接触
する範囲が変動し、吸気弁5のリフト量が零から最大リ
フト量の間で連続して変更可能である。もちろん、吸気
弁5のリフト量が変更されることによって、吸気弁5の
開弁タイミングおよび閉弁タイミングも変更せしめられ
る。 【0019】本発明では、例えば、内燃機関が減速せし
められ、内燃機関の燃焼室内に新たに吸気を吸入する必
要がないときに、動弁機構が零リフトモードとされる。
これによれば、余分に吸気弁5をリフトされることがな
くなるので、吸気弁5をリフトさせることに関連するフ
リクションが低下し、燃費が向上する。 【0020】なお、駆動アーム2の底部の外壁面2cか
ら当該外壁面2cを除いた外壁面2bへと移り変わる領
域において、駆動アーム2の底部の外壁面2bは滑らか
に変化する。また、駆動アーム2の底部の外壁面2b
は、駆動アーム2が揺動される間において、ローラ3が
駆動アーム2の底部の外壁面2bとロッカアーム4の外
壁面4aとの両方に常に接触している形状とされてい
る。また、上述した実施形態では、ロッカアーム4の揺
動軸線とディスク7の回転軸線A4とは、同一軸線であ
るが、これら軸線が同一軸線でなく、別々の軸線であっ
てもよい。 【0021】 【発明の効果】本発明によれば、ローラが予め定められ
た位置に位置決めされたときには、ローラは、駆動アー
ムの外壁面のうち該駆動アームの揺動軸線を中心とした
円弧の形状となっている外壁面に接触する。このため、
駆動アームが揺動せしめられたとしても、ローラはこの
駆動アームの揺動によって揺動せしめられることはな
く、したがって、このときの弁のリフト量は零である。
このように本発明によれば、簡便な構成の動弁機構によ
って、弁のリフト量が零からその最大量の間で調節可能
である。
【図面の簡単な説明】 【図1】最大リフトモードにあって、駆動アームの外壁
面がカムの基準外壁面に接触しているときの動弁機構の
様子を示す図である。 【図2】最大リフトモードにあって、駆動アームの外壁
面がカムの突出外周壁面に接触しているときの動弁機構
の様子を示す図である。 【図3】零リフトモードにあって、駆動アームの外壁面
がカムの基準外周壁面に接触しているときの動弁機構の
様子を示す図である。 【図4】零リフトモードにあって、駆動アームの外壁面
がカムの突出外周壁面に接触しているときの動弁機構の
様子を示す図である。 【符号の説明】 1…カム 2…駆動アーム 3…ローラ 4…ロッカアーム 5…吸気弁

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 内燃機関の弁をリフトさせるために、第
    1の軸線周りで回転可能なカムと、該カムの外周壁面に
    接触するように配置され且つ該カムの回転によって第2
    の軸線周りで揺動せしめられる駆動アームと、該駆動ア
    ームの外壁面に接触するように配置され且つ該駆動アー
    ムの揺動によって第3の軸線周りで揺動可能なローラ
    と、該ローラの外周壁面に接触するように配置され且つ
    該ローラの揺動によって第4の軸線周りで揺動せしめら
    れるロッカアームとを具備し、該ロッカアームの揺動に
    よって弁をリフトせしめる内燃機関の動弁機構におい
    て、上記ローラがロッカアームの外壁面に沿って移動可
    能であり、該ローラがロッカアームの外壁面に沿って移
    動せしめられると、上記駆動アームが揺動したときに該
    駆動アームの外壁面と上記ローラの外周壁面とが接触す
    る範囲が変動するようになっており、上記ローラがロッ
    カアームの外壁面に沿って移動せしめられて予め定めら
    れた位置に位置決めされたときに該ローラが接触する範
    囲の上記駆動アームの外壁面の形状が該駆動アームの揺
    動軸線を中心とした円弧の形状となっていることを特徴
    とする動弁機構。
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