JP2003343223A - 可変動弁機構 - Google Patents
可変動弁機構Info
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Abstract
たってバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階
的に変化させ、内燃機関の性能向上や燃費向上が得られ
る可変動弁機構を提供する。 【解決手段】 回転カム2を形成したカムシャフト1を
軸支し、回動部材3を設け、回動部材3に基端部5aが
揺動可能に軸着され、基端部5aから回転カム2とバル
ブリフタ10との間に延びる揺動アーム5を設け、回動
部材3を回動させて揺動アーム5を変位させることによ
り回転カム2と揺動アーム5のカム摺接面5bとの当接
位置を移動させると同時に、バルブリフタ10と揺動ア
ーム5のリフタ押圧面5cとの当接位置を移動させるこ
とで、回転カム2によるバルブ12のリフト量及び作用
角を変化させる制御部材を設けた。
Description
況に応じてバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は
段階的に変化させる可変動弁機構に関するものである。
スのクリーン度等の諸特性を両立させるため、内燃機関
の運転状況に応じてバルブのリフト量又は作用角を連続
的に又は段階的に変化させる可変動弁機構が種々考えら
れている。その代表例として二本のカムシャフトを回転
させてロッカアームを揺動させると共に二本のカムシャ
フトの位相を相対的に変えることによりロッカアームの
揺動角を変えて、バルブのリフト量又は作用角を連続的
に変化させるようにしたものや、複雑なリンク機構を用
いてバルブのリフト量又は作用角を連続的に変化させる
ようにしたものが知られている。
のように2本のカムシャフトを回転させるには、1本の
カムシャフトを回転させてきた従来の駆動系を大きく変
えることになると共に、駆動上難しいとか、駆動系のサ
イズを大きくせざるを得ないとか、構成部品が多数必要
になるとかいう問題があった。また、複雑なリンク機構
を用いた場合も、構成部品が多数必要になるという問題
があった。
し、シンプルな構成で内燃機関の全運転状況にわたって
バルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変
化させ、内燃機関の性能向上や燃費向上が得られる可変
動弁機構を提供することにある。
に、本発明の可変動弁機構は、回転カムを形成した1本
のカムシャフトが回転可能に軸支され、カムシャフトを
中心にその周りをカムシャフトと独立して回動可能な回
動部材が設けられ、回動部材における回転カムのノーズ
の回転軌跡よりも離れた位置に基端部が揺動可能に軸着
され、基端部から回転カムとバルブリフタとの間に介在
するように延びる揺動アームが設けられ、回動部材を一
回転以内の範囲で回動させて揺動アームをカムシャフト
の周りに変位させることにより回転カムと該回転カムに
摺接する揺動アームのカム摺接面との当接位置を移動さ
せると同時に、バルブリフタと該バルブリフタを押圧す
る揺動アームのリフタ押圧面との当接位置を移動させる
ことで、回転カムによるバルブのリフト量及び作用角を
変化させる制御部材が設けられたことを特徴としてい
る。
れていても、軸着されていなくてもよい。但し、コスト
を抑えて揺動アームをカムシャフトの周りに回動させる
には、回動部材はカムシャフトの周りに軸着されている
ことが好ましい。
いが、次の二態様を例示できる。 (1)カムシャフトと同軸の円板状に形成された態様。 (2)カムシャフトからカムシャフトの半径方向に棒状
に延びるように形成された態様。具体的には、カムシャ
フトの周りに外挿されたボス部とボス部から半径方向に
延びるアーム部とからなるものを例示できる。
一方側に一つだけ設けられていても、回転カムの両側に
一つずつ設けられていてもよい。但し、回転カムが揺動
アームを押圧する時に回動部材に捻れ応力が生じないよ
うにするには、回動部材は回転カムの両側に一つずつ設
けられていることが好ましい。その場合、回動部材間に
揺動アームを軸着する軸を架設することが好ましい。ま
た、揺動アームの必要な揺動を妨げない位置であって回
転カムのノーズの回転軌跡より離れた位置に、前記軸以
外の架設部材を回動部材間に設けてもよい。
カム摺接面とリフタ押圧面との間隔が変化するように形
成されているものが好ましい。
フトの周りに一回転以内の範囲で回動させられることに
より、回転カムとカム摺接面との当接位置からリフタ押
圧面とバルブリフタとの当接位置までの距離を変えるよ
うに形成されているものが好ましい。
フトの周りに一回転以内の範囲で回動させられることに
より、揺動アームの揺動中心から回転カムとカム摺接面
との当接位置までの距離に対する揺動中心からリフタ押
圧面とバルブリフタとの当接位置までの距離の割合を変
えるように形成されているものが好ましい。
れないが、カム摺接面が回転カムのベース円に摺接して
いる時(いわゆるベース時)におけるバルブリフタの位
置を、制御部材の状態によらず一定にするためには、カ
ム摺接面を回転カムのベース円に摺接させたときの揺動
アームのリフタ押圧面が、カムシャフトを中心とする円
弧面状に形成されていることが好ましい。
同一の厚さとしても異なる厚さとしてもよい。ただし、
揺動アームに加わる圧力負荷や耐久性等も考慮して面圧
的に有利な厚さが適宜選定される。
回動部材をカムシャフトの周りに回動させる駆動装置で
あって、ヘリカルスプライン機構と、油圧を用いた駆動
部と、マイクロコンピュータ等の制御装置とを備えたも
のやモータと制御装置とを備えたもの等を例示できる。
ブ又は排気バルブの何れか一方に適用することもできる
が、両方に適用することが好ましい。
機構の実施形態例について、図1〜図8を参照して説明
する。回転カム2を形成した1本のカムシャフト1が回
転可能に軸支されており、回転カム2は、ベース円2a
と、突出量が漸増するノーズ漸増部2bと、ノーズ2c
と、突出量が漸減するノーズ漸減部2dとから構成され
ている。
がシリンダヘッド(図示略)の内壁に沿って上下に摺動
可能に設けられている。また、バルブリフタ10の下側
には、基端をバルブリフタ10の下面の略中央に当接さ
せるとともに下方に延びるバルブ12が設けられてい
る。
1を中心にその周りをカムシャフト1と独立して回動可
能な回動部材3が設けられている。回動部材3は、カム
シャフト1と同軸の円板状に形成されて回転カム2の両
側に一定の間隔をおいて一つずつ配されるとともに、略
中央においてカムシャフト1にそれぞれ軸着されてい
る。
cの回転軌跡よりも離れた位置に基端部5aが揺動可能
に軸着され、基端部5aから回転カム2とバルブリフタ
10との間に介在するように延びる揺動アーム5が設け
られている。
と平行に軸4が架設され、該軸4には揺動アーム5の基
端部5aが揺動可能に軸着されている。揺動アーム5
は、例えば回転カム2と略同一の厚さに形成され、軸4
に軸着された略円筒状の基端部5aと、揺動アーム5の
上側であって基端部5aの上縁から末端付近まで略平面
状に形成されるとともに回転カム2に摺接するカム摺接
面5bと、揺動アーム5の下側であって基端部5aの下
側から末端付近まで円弧面状に形成されるとともにバル
ブリフタ10を押圧するリフタ押圧面5cとを備えてい
る。
転カム2のベース円2aに摺接させたとき(いわゆるベ
ース時)に、カムシャフト1を中心とする円弧面と略一
致する形状に形成されている。
動させて揺動アーム5をカムシャフト1の周りに変位さ
せることにより回転カム2と該回転カム2に摺接する揺
動アーム5のカム摺接面5bとの当接位置を移動させる
と同時に、バルブリフタ10と該バルブリフタ10を押
圧する揺動アーム5のリフタ押圧面5cとの当接位置を
移動させることで、回転カム2によるバルブ12のリフ
ト量及び作用角を変化させる制御部材が設けられてい
る。
応じてカム摺接面5bとリフタ押圧面5cとの間隔が変
化するように形成されており、回動部材3を介してカム
シャフト1の周りに1回転以内の範囲で回動させられる
ことにより、回転カム2とカム摺接面5bとの当接位置
からリフタ押圧面5cとバルブリフタ10との当接位置
までの距離を変えるような形状にもなっている。見方を
変えれば、揺動アーム5は、回動部材3を介してカムシ
ャフト1の周りに1回転以内の範囲で回動させられるこ
とにより、揺動アーム5の揺動中心としての軸4から回
転カム2とカム摺接面5bとの当接位置までの距離に対
する軸4からリフタ押圧面5cとバルブリフタ10との
当接位置までの距離の割合を変えるような形状に形成さ
れている。
部材3に同軸上に結合され(図示略)、二つの回動部材
3及び軸4をカムシャフト1の周りに回動させ、軸4に
軸着された揺動アーム5をそれに追従させてカムシャフ
ト1を中心とする円軌跡上を移動させる駆動装置であっ
て、ヘリカルスプライン機構と、油圧を用いた駆動部
と、マイクロコンピュータ等の制御装置とを備えたもの
である。
と、回転カム2と揺動アーム5のカム摺接面5bとの当
接位置を変化させながら揺動アーム5が軸4を中心に揺
動させられる。また、揺動アーム5の揺動に伴って、リ
フタ押圧面5cがバルブリフタ10との当接位置を移動
させながらバルブリフタ10を下方へ押圧し、バルブリ
フタ10の下面に当接させられたバルブ12がリフトさ
れるようになっている。
圧面5cが、カムシャフト1と同軸の円弧面と略一致す
るように形成されているために、制御部材の状態によら
ずベース時のリフト量はゼロとなる。しかし、制御部材
が回動部材3と軸4とをその順に介して揺動アーム5を
カムシャフト1の周りに回動させると、揺動アーム5と
バルブリフタ10との当接位置が変化してバルブリフタ
10の押圧量が変化し、それに伴ってバルブ12のリフ
ト量が変化させられるようになっている。
次のように作用する。まず、図2(a)→(b)→図3
(a)→(b)は、最大リフト量が必要な運転状況下に
おけるカムシャフト1に対する回動部材3、軸4及び揺
動アーム5の位置とそれによる作用を示している。図2
(a)に示すように、揺動アーム5のカム摺接面5bに
回転カム2のベース円2aが摺接しているベース時に
は、回転カム2とカム摺接面5bとの当接位置は、カム
摺接面5bにおける略中央付近であり、カムシャフト1
の略直下となる位置である。また、揺動アーム5のリフ
タ押圧面5cとバルブリフタ10との当接位置は、揺動
アーム5における略中央位置であり、バルブリフタ10
の上面における左端寄りの位置である。この時、揺動ア
ーム5が揺動開始位置にあるため、バルブリフタ10は
最上位置にある。従って、この時、バルブリフタ10の
下面に当接しているバルブ12のリフトは発生していな
い。
ム5のカム摺接面5bに回転カム2のノーズ漸増部2b
が摺接すると、回転カム2とカム摺接面5bとの当接位
置は、カム摺接面5bにおける先端方向に移動するとと
もに、カムシャフト1の直下よりも右方向へ移動する。
また、揺動アーム5のリフタ押圧面5cとバルブリフタ
10との当接位置は、揺動アーム5における先端方向に
移動するとともに、バルブリフタ10の上面における左
端寄りから右方向に移動する。この時、揺動アーム5が
回転カム2の押圧を受けて下方に揺動を開始するので、
バルブリフタ10は下方に押圧されてバルブ12のリフ
ト量は発生増加しLl1となる。
5bに対する回転カム2の当接位置がノーズ漸増部2b
の後半部からノーズ2cに移動する時、回転カム2とカ
ム摺接面5bとの当接位置は、カム摺接面5bにおける
先端方向に移動していたのが基端方向への移動に切り替
わって逆行が進むとともに、カムシャフト1の直下より
も左方向へ移動する。また、揺動アーム5のリフタ押圧
面5cとバルブリフタ10との当接位置は、揺動アーム
5における先端方向への移動が継続するとともに、バル
ブリフタ10の上面における右方向への移動も継続す
る。
ム5のカム摺接面5bに回転カム2のノーズ2cが摺接
するいわゆるノーズ時になると、回転カム2とカム摺接
面5bとの当接位置は、カム摺接面5bにおける基端付
近まで逆行するとともに、カムシャフト1の直下よりも
左側に大きく移動する。また、揺動アーム5のリフタ押
圧面5cとバルブリフタ10との当接位置は、揺動アー
ム5における最先端となる位置に移動するとともに、バ
ルブリフタ10の上面における略中央となる位置に達す
る。この時、揺動アーム5が回転カム2により最大押圧
を受けて下方に最大揺動する。この時、バルブリフタ1
0は下方に最大押圧されてバルブ12のリフト量はLl
maxに達する。
(b)は、中間リフト量が必要な運転状況下におけるカ
ムシャフト1に対する回動部材3、軸4及び揺動アーム
5の位置とそれによる作用を示している。揺動アーム5
は、回動部材3及び軸4を介して最大リフト時より右方
向にやや回動されている。図4(a)に示すように、揺
動アーム5のカム摺接面5bに回転カム2のベース円2
aが摺接しているベース時には、回転カム2とカム摺接
面5bとの当接位置は、カム摺接面5bにおける略中央
付近であり、カムシャフト1の略直下よりもやや右側の
位置である。また、揺動アーム5のリフタ押圧面5cと
バルブリフタ10との当接位置は、揺動アーム5におけ
る基端寄りの位置であり、バルブリフタ10の上面にお
ける左寄りの位置である。この時、揺動アーム5が揺動
開始位置にあるため、バルブリフタ10は最上位置にあ
る。従って、この時、バルブ12のリフトは発生してい
ない。
ム5のカム摺接面5bに回転カム2のノーズ漸増部2b
が摺接すると、回転カム2とカム摺接面5bとの当接位
置は、カム摺接面5bにおける先端方向に移動するとと
もに、図2(b)の時よりも右方向へ移動する。また、
揺動アーム5のリフタ押圧面5cとバルブリフタ10と
の当接位置は、揺動アーム5における基端側から先端方
向に移動するとともに、バルブリフタ10の上面におけ
る略中央へ右方向に移動する。この時、揺動アーム5が
回転カム2の押圧を受けて下方に揺動を開始するので、
バルブリフタ10は下方に押圧されてバルブ12のリフ
ト量は発生増加しLm1となる。
面5bに対する回転カム2の当接位置がノーズ漸増部2
bの後半部からノーズ2cに移動する時、回転カム2と
カム摺接面5bとの当接位置は、カム摺接面5bにおけ
る先端方向に移動していたのが基端方向への移動に切り
替わって逆行が進む。また、揺動アーム5のリフタ押圧
面5cとバルブリフタ10との当接位置は、揺動アーム
5における先端方向への移動が継続するとともに、バル
ブリフタ10の上面における右方向への移動も継続す
る。
ム5のカム摺接面5bに回転カム2のノーズ2cが摺接
するノーズ時になると、回転カム2とカム摺接面5bと
の当接位置は、カム摺接面5bにおける基端付近まで逆
行するとともに、カムシャフト1の直下よりもやや左側
にまで移動する。また、揺動アーム5のリフタ押圧面5
cとバルブリフタ10との当接位置は、揺動アーム5に
おけるやや先端寄りの位置に移動するとともに、バルブ
リフタ10の上面におけるやや右寄りの位置に達する。
この時、揺動アーム5が回転カム2により最大押圧を受
けて下方に最大揺動する。しかしこの時、バルブリフタ
10はリフタ押圧面5cのやや先端寄りの位置に当接し
ているので押圧量は最大リフト時より少なくなり、バル
ブ12のリフト量はLmmaxとなる。
(b)は、最小リフト量が必要な運転状況下におけるカ
ムシャフト1に対する回動部材3、軸4及び揺動アーム
5の位置とそれによる作用を示している。揺動アーム5
は、回動部材3及び軸4を介して中間リフト時より更に
右方向に回動されている。図6(a)に示すように、揺
動アーム5のカム摺接面5bに回転カム2のベース円2
aが摺接しているベース時には、回転カム2とカム摺接
面5bとの当接位置は、カム摺接面5bにおける略中央
付近であり、カムシャフト1の略直下よりも右側の位置
である。また、揺動アーム5のリフタ押圧面5cとバル
ブリフタ10との当接位置は、揺動アーム5における基
端の位置であり、バルブリフタ10の上面における左寄
りの位置である。この時、揺動アーム5が揺動開始位置
にあるため、バルブリフタ10は最上位置にある。従っ
て、この時、バルブ12のリフトは発生していない。
ム5のカム摺接面5bに回転カム2のノーズ漸増部2b
が摺接すると、回転カム2とカム摺接面5bとの当接位
置は、カム摺接面5bにおける先端方向に移動するとと
もに、図4(b)の時よりも更に右方向へ移動する。ま
た、揺動アーム5のリフタ押圧面5cとバルブリフタ1
0との当接位置は、揺動アーム5における基端からやや
先端方向に移動するとともに、バルブリフタ10の上面
における略中央へ右方向に移動する。この時、揺動アー
ム5が回転カム2の押圧を受けて下方に揺動を開始する
ので、バルブリフタ10は下方に押圧されてバルブ12
のリフト量は発生増加しLs1となる。
面5bに対する回転カム2の当接位置がノーズ漸増部2
bの後半部からノーズ2cに移動する時、回転カム2と
カム摺接面5bとの当接位置は、カム摺接面5bにおけ
る先端方向に移動していたのが基端方向への移動に切り
替わって逆行が進む。また、揺動アーム5のリフタ押圧
面5cとバルブリフタ10との当接位置は、揺動アーム
5における先端方向への移動が継続するとともに、バル
ブリフタ10の上面における右方向への移動も継続す
る。
ム5のカム摺接面5bに回転カム2のノーズ2cが摺接
するノーズ時になると、回転カム2とカム摺接面5bと
の当接位置は、カム摺接面5bにおける基端付近まで逆
行するとともに、カムシャフト1の直下よりもやや右側
にまで移動する。また、揺動アーム5のリフタ押圧面5
cとバルブリフタ10との当接位置は、揺動アーム5に
おける中央よりも基端寄りの位置に移動するとともに、
バルブリフタ10の上面におけるやや右寄りの位置に移
動する。この時、揺動アーム5が回転カム2により最大
押圧を受けて下方に最大揺動する。しかしこの時、バル
ブリフタ10はリフタ押圧面5cの中央よりも基端寄り
の位置に当接しているので押圧量は中間リフト時より更
に少なくなり、バルブ12のリフト量はLsmaxとな
る。
は、図2、図3と図6、図7との間で揺動アーム5の位
置を連続的に又は段階的に作ることで、図8に示すよう
に中間的なリフト量・作用角が連続的に又は段階的に得
られる。
構によれば、2本のカムシャフトを回転させたり、複雑
なリンク機構を用いていないので少ない構成部品でシン
プルな構成であるにもかかわらず、内燃機関の全運転状
況(最大リフト時から最小リフト時まで)にわたってバ
ルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変化
させることができるので、内燃機関の性能向上や燃費向
上を得ることができる。
されるものではなく、例えば次のように、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る。 (1)制御部材の構成を適宜変更すること。 (2)回動部材3の形状を図9に示すようなアーム状の
ものに変更すること。
成されているので、シンプルな構成で内燃機関の全運転
状況にわたってバルブのリフト量及び作用角を連続的に
又は段階的に変化させ、内燃機関の性能向上や燃費向上
が得られるという優れた効果を奏する。
る。
作用を示す側面図である。
作用を示す側面図である。
作用を示す側面図である。
るバルブのリフト量及び作用角を示すグラフである。
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 回転カムを形成した1本のカムシャフト
が回転可能に軸支され、 前記カムシャフトを中心にその周りを前記カムシャフト
と独立して回動可能な回動部材が設けられ、 前記回動部材における前記回転カムのノーズの回転軌跡
よりも離れた位置に基端部が揺動可能に軸着され、前記
基端部から前記回転カムと前記バルブリフタとの間に介
在するように延びる揺動アームが設けられ、 前記回動部材を一回転以内の範囲で回動させて前記揺動
アームを前記カムシャフトの周りに変位させることによ
り前記回転カムと該回転カムに摺接する前記揺動アーム
のカム摺接面との当接位置を移動させると同時に、前記
バルブリフタと該バルブリフタを押圧する前記揺動アー
ムのリフタ押圧面との当接位置を移動させることで、前
記回転カムによるバルブのリフト量及び作用角を変化さ
せる制御部材が設けられたことを特徴とする可変動弁機
構。 - 【請求項2】 前記揺動アームは、前記基端部からの距
離に応じて前記カム摺接面と前記リフタ押圧面との間隔
が変化するように形成された請求項1記載の可変動弁機
構。 - 【請求項3】 前記揺動アームは、前記回動部材を介し
て前記カムシャフトの周りに一回転以内の範囲で回動さ
せられることにより、前記回転カムと前記カム摺接面と
の当接位置から前記リフタ押圧面と前記バルブリフタと
の当接位置までの距離を変えるように形成された請求項
1又は2記載の可変動弁機構。 - 【請求項4】 前記揺動アームは、前記回動部材を介し
て前記カムシャフトの周りに一回転以内の範囲で回動さ
せられることにより、前記揺動アームの揺動中心から前
記回転カムと前記カム摺接面との当接位置までの距離に
対する前記揺動中心から前記リフタ押圧面と前記バルブ
リフタとの当接位置までの距離の割合を変えるように形
成された請求項1又は2記載の可変動弁機構。 - 【請求項5】 前記揺動アームは、前記カム摺接面を前
記回転カムのベース円に摺接させたときの前記リフタ押
圧面が、前記カムシャフトを中心とする円弧面状に形成
された請求項1、2、3又は4記載の可変動弁機構。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007113400A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Otics Corp | 可変動弁機構 |
WO2007052363A1 (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-10 | Zensi Isikawa | 4サイクル内燃機関の動弁機構 |
JP2008051090A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-03-06 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の可変動弁装置 |
-
2002
- 2002-05-21 JP JP2002146378A patent/JP4063587B2/ja not_active Expired - Fee Related
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