JP2004150301A - Adjustable valve system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、吸気あるいは排気バルブの駆動位相およびバルブリフト量を変化させることのできる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用エンジン等の内燃機関の排出ガス対策あるいは燃費低減等のために、吸排気系のバルブの位相あるいはリフト量を、内燃機関の運転状態に応じて変化させることが知られている。そのための可変動弁装置として、油圧力によってカム位相を連続的に変化させるベーン式可変位相動弁装置が知られている。
【0003】
また、内燃機関の運転状態に応じて複数種類のカムを切換えることにより、バルブの駆動位相とリフト量を運転状態に適合させるカム切換式の動弁装置も知られている。
【0004】
あるいは、ステッピングモータによって駆動されるギヤと中間レバーおよびリターンスプリング等を用い、バルブの駆動位相とリフト量を変化させることができるようにした機械式の連続可変動弁装置も知られている。(例えば下記特許文献1を参照)
【0005】
【特許文献1】
特許第3245492号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ベーン式可変位相動弁装置は、ベーンの位置を変化させることによってバルブの駆動位相をずらすことができるが、バルブのリフト量を変化させることができない。
【0007】
これに対しカム切換式の動弁装置や機械式の連続可変動弁装置は、リフト量と位相をずらすことができるが、カム切換式の動弁装置は複数種類のカムを必要とするため部品数が多く構造も複雑になる。また機械式の連続可変動弁装置では、リフト量を変化させる機構と、位相をずらす機構を別々に必要とし、構造が複雑化し、寸法も大きくなる。
【0008】
また、従来の一般的な連続位相可変動弁装置の場合、吸気バルブの閉弁時期を遅角させると開弁開始時期も遅角してしまう。このため、吸気および排気のバルブオーバーラップが減少あるいは無くなり、ポンピングロスによる燃費悪化が発生するなどの問題がる。
【0009】
従って本発明の目的は、比較的簡単な構成によりバルブの駆動位相およびバルブリフト量を連続的に変化させることのできる可変動弁装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の可変動弁装置は、請求項1に記載したように、内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトと、ロッカシャフトと、ロッカアーム機構とを有している。このロッカアーム機構は、前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され前記吸気または排気バルブを駆動可能な第1アームと、前記カムにより駆動され前記ロッカシャフト側を支点として揺動する第2アームと、前記ロッカシャフトの近傍に配置された支持軸に揺動自在に設けられ前記第2アームの揺動により変位されて前記第1アームを駆動する第3アームと、前記第2アームの前記ロッカシャフト側の前記支点を変位させる可変機構とを具備している。
【0011】
前記可変機構によって変位する前記第2アームの前記支点の位置に応じて、前記カムに対する第2アームの回転位相が進角あるいは遅角するため、第2アームと第3アームを介して駆動される第1アームの駆動位相が進角あるいは遅角することになる。
【0012】
本発明の好ましい形態では、請求項2に記載したように、前記第3アームが伝達面部を有し、この伝達面部は、第2アームの揺動量を変換して第1アームを駆動すべく、支持軸の中心から該伝達面部までの距離が変化する変換部を備えている。
【0013】
前記可変機構は、例えば請求項3に記載したように、前記ロッカシャフトを回動させることにより前記第2アームの前記支点を変位させるとともに、前記第2アームの前記カムとの当接部を前記カムのベース円の周方向に移動させることによって前記カムに対する前記第2アームの回転位相を変化させるものである。
【0014】
本発明の好ましい形態では、請求項4に記載したように、前記伝達面部は、前記支持軸の中心から該伝達面部までの距離が第3アームの回転方向に実質的に変化しない非変換部を有し、前記カムに対する第2アームの回転位相が前記可変機構によって所定角度進角された状態において、第2アームの揺動開始から前記所定角度にほぼ相当する揺動量を該非変換部によってキャンセルするようにしている。
【0015】
本発明の好ましい形態では、請求項5に記載したように、前記第2アームは、その基端部がロッカシャフト側に設けた接続部材によって回動可能に支持され、第2アームの一部に設けた当接部がカムに当接するとともに第2アームの他端側に設けた作動部が第3アームに当接し、かつ、前記第3アームに設けられ前記第2アームの当接部をカムに当接させる方向に前記第2アームを変位させるよう前記第3アームを付勢するスプリングを備えている。
【0016】
本発明の好ましい形態では、請求項6に記載したように、前記第1アームに二股状のシャフト嵌挿部を形成し、これら二股状のシャフト嵌挿部間に前記第2アームの一部を位置させている。あるいは、請求項7記載したように、前記第2アームに二股状の基端部を形成し、これら基端部間に前記第1アームの一部を位置させてもよい。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第1の実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。 図1に示す可変動弁装置10は、内燃機関(一例として自動車用エンジン)の例えば吸気系を構成する吸気バルブ11を開閉駆動するものである。吸気バルブ11は、弁ばね12によって吸気通路13を閉止する方向に付勢されている。なお、排気バルブ側にこの可変動弁装置10と同様の動弁装置が設けられていてもよい。
【0018】
可変動弁装置10は、内燃機関のシリンダヘッド(図示せず)に回転自在に設けられたカムシャフト20と、ロッカシャフト21と、カムシャフト20に形成されたカム22の回転運動によって前記バルブ11を開閉駆動するロッカアーム機構23とを備えている。
【0019】
カムシャフト20とロッカシャフト21は、互いに平行となるように配置されている。カムシャフト20は、内燃機関のクランクシャフト(図示せず)の回転に応じて、図1に矢印R1で示す方向に回転するようになっている。
【0020】
ロッカシャフト21は、図1に矢印R2で示す方向に揺動可能すなわち往復回動することができる。このロッカシャフト21は、図2に示す可変機構25によって、前記矢印R2方向に揺動する。ロッカシャフト21に、例えばスタッドボルト等の球面状の自在継手部26を有する接続部材27が取付けられている。
【0021】
ロッカアーム機構23は、以下に説明する第1アーム31と、第2アーム32と、第3アーム33を含んでいる。
第1アーム31は、ロッカシャフト21に相対回転自在(揺動自在)に支持されている。第1アーム31にアジャストスクリュー35が設けられ、カムシャフト20が矢印R1で示す方向に回動したとき、アジャストスクリュー35の先端がバルブ11を開弁方向に駆動するようになっている。このアジャストスクリュー35によって、第1アーム31とバルブ11との間に遊びがなくなるよう調整可能である。アジャストスクリュー35の近傍に、ローラ等の力伝達部材36を備えた力伝達部37が設けられている。
【0022】
図2に示されるように、第1アーム31は、アジャストスクリュー35が設けられている端部40と、ロッカシャフト21が挿通するシャフト嵌挿部41,42とを有している。シャフト嵌挿部41,42は、端部40から二股状に分岐する形状に形成されている。
【0023】
ロッカシャフト21とカムシャフト20との間に第2アーム32が設けられている。この第2アーム32は、自在継手部26に対して揺動自在に嵌合する基端部50と、後述する第3アーム33の中継部66に当接する作動部51とを有している。
【0024】
基端部50と作動部51との間に、カム22に転接するローラ等のカムフォロア52を有する当接部53が設けられている。このため第2アーム32は、カム22の回転に伴って、ロッカシャフト21側の自在継手部26の中心C1を支点として揺動することになる。
【0025】
すなわち可変機構25によってロッカシャフト21を矢印R2方向に揺動させると、第2アーム32の基端部50がロッカシャフト21の周方向に変位し、これに伴い、当接部53がカム22の周方向に変位するため、カム22に対する第2アーム32の回転位相を遅角側あるいは進角側に変化させることができる。
【0026】
第2アーム32の少なくとも一部は、第2アーム32の当接部53がカム22のベース円22bに当接している状態において、前記シャフト嵌挿部41,42間に位置している。
【0027】
このようにシャフト嵌挿部41,42間に第2アーム32の一部を挟み込む構成によれば、第2アーム32とカム22との接触部、あるいは第2アーム32と第3アーム33との接触部などに偏荷重が生じた場合でも、第2アーム32がロッカシャフト21の軸線方向に変位することを防止でき、偏摩耗等の不具合を防ぐことができる。
【0028】
ロッカシャフト21の近傍に、ロッカシャフト21と平行に支持軸60が配置されている。この支持軸60に、伝達カムとして機能する第3アーム33が揺動自在に設けられている。第3アーム33は、スプリング61によって、図1中の反時計回り方向、すなわち第2アーム32の当接部53をカム22に当接させる方向に付勢されている。
【0029】
第3アーム33に、第1アーム31の力伝達部37に接する伝達面部65と、第2アーム32の作動部51に当接する中継部66が設けられている。カム面として機能する伝達面部65は、第2アーム32が揺動することに伴って、第3アーム33の回転方向、すなわち支持軸60の周方向に変位する。
【0030】
従って第2アーム32が揺動すると、力伝達部37と伝達面部65との接触位置が支持軸60の周方向に変位することになる。すなわちカム22の凸部22aによって第2アーム32が自在継手部26を中心として第3アーム33側に揺動され、中継部66を介して第3アーム33が時計回りに回動したとき、伝達面部65によって第1アーム31が矢印R3方向に回動することにより、バルブ11が開弁することになる。
【0031】
さらに詳しくは、伝達面部65は、支持軸60の中心C2からの距離が変化しない非変換部70と、支持軸60の中心C2からの距離が第3アーム33の先端部33aに向かって増加する変換部71とを有している。すなわちこの伝達面部65は、第2アーム32の揺動量を変換して第1アーム31を駆動すべく、第3アーム33の回転方向に関して支持軸60の中心C2からの距離が変化するよう形成されている。
【0032】
一方、非変換部70は、カム22に対する第2アーム32の当接部53の回転位相が可変機構25によって所定角度進角されたとき、第2アーム32の揺動開始からほぼ前記所定角度までの揺動量をキャンセルすることができるようなカム面形状としている。
【0033】
次に、上記可変動弁装置10の動作について説明する。
図1はロッカシャフト21が可変機構25によって中立位置Nよりも角度θ1だけ遅角側に駆動された状態を示している。この場合、第2アーム32の当接部53は、カム22に対して中立点P1よりも遅角側(図1において左側)に角度αだけ変位している。また、第2アーム32の作動部51が図1において左側に変位している。
【0034】
この状態でカムシャフト20が矢印R1方向に回転し、図3に示すようにカム22の凸部22aが第2アーム32の当接部53を押上げると、第2アーム32が自在継手部26の中心C1を支点として反時計回りに回動する。このため第2アーム32の作動部51が中継部66を押し、第3アーム33が時計回りに回動する。これにより、伝達面部65の変換部71が力伝達部37を押すため、第1アーム31が回動してバルブ11が開弁する。
【0035】
この場合、図1に示すように開弁前に力伝達部37が変換部71の近傍に位置しているため、第3アーム33が時計回りに回転する際に、伝達カムとして機能する第3アーム33の伝達面部65のうち、力伝達部37と接する非変換部70が短くなり、結果として変換部71が長くなる。
【0036】
このため、カム角が小さいうちから第1アーム31がバルブ11を開弁させる方向に駆動され始め、しかも力伝達部37が変換部71を長い範囲にわたって接しながら第1アーム31が矢印R3方向に押される。このため大きなバルブリフト量H1(図3に示す)となる。
【0037】
このため図4に曲線L1で示すように、バルブリフトが大きく、かつ、バルブリフトのピークが遅角する。この場合、高回転、高負荷の大吸気量に適したバルブの駆動となる。
【0038】
図5は、ロッカシャフト21が可変機構25によって中立位置Nに駆動された状態を示している。この場合、第2アーム32の当接部53は、カム22に対し前記中立点P1において接している。また、第2アーム32の作動部51が図5において、図1と比較して右側に少し変位することにより、第3アーム33が反時計回りに少し回転する。このため図1の状態と比較して、伝達カムとして機能する第3アーム33の伝達面部65のうち、力伝達部37と接する非変換部70がやや長くなり、結果として変換部71がやや短くなる。
【0039】
この状態でカムシャフト20が回転し、図6に示すようにカム22の凸部22aが第2アーム32の当接部53を押上げると、第2アーム32が自在継手部26の中心C1を支点として反時計回りに回動する。このため第2アーム32の作動部51が中継部66を押し、第3アーム33が時計回りに回動する。これにより、伝達面部65の変換部71が力伝達部37を押すため、第1アーム31が回動してバルブ11が開弁する。
【0040】
言い換えると、図5に示す閉弁時において、伝達面部65に接している力伝達部37から変換部71までの距離が少し長くなる。すなわち、図1よりも長い非変換部70を経たのちに、力伝達部37と変換部71が当接することになる。このため第3アーム33が時計回りに回転する際に、力伝達部37が変換部71によって中程度の長さにわたって押されながら、第3アーム33が時計回りに回転する。このため中程度のバルブリフト量H2(図6に示す)となり、かつ、図4に曲線L2で示すようにバルブの駆動位相が中立となるため、中回転、中負荷の吸気量に適したバルブの駆動となる。
【0041】
図7は、ロッカシャフト21が可変機構25によって中立位置Nよりも角度θ2だけ進角側に駆動された状態を示している。この場合、第2アーム32の当接部53は、カム22に対して中立点P1よりも進角側(図1において右側)に角度βだけ変位している。また、第2アーム32の作動部51が図7において右側に変位し、第3アーム33が反時計回りに変位しているため、図5の状態と比較して、伝達カムとして機能する第3アーム33の伝達面部65のうち、力伝達部37と接する非変換部70がさらに長くなり、結果として、変換部71がさらに短くなる。
【0042】
この状態でカムシャフト20が回転し、図8に示すようにカム22の凸部22aが第2アーム32の当接部53を押上げると、第2アーム32が自在継手部26の中心C1を支点として反時計回りに回動する。このため第2アーム32の作動部51が中継部66を押し、第3アーム33が時計回りに回動する。これにより、伝達面部65の変換部71が力伝達部37を押すため、第1アーム31が回動してバルブ11が開弁する。
【0043】
この場合、伝達カムとして機能する第3アーム33の伝達面部65のうち、力伝達部37と接する非変換部70の期間(距離)が長いため、第2アーム32の揺動に伴って第3アーム33が時計回りに回転する際、力伝達部37が変換部71上を移動する距離が短い。このため第1アーム31の回動量は僅かであり、バルブリフト量H3(図8に示す)が小さくなる。このため図4に曲線L3で示すようにバルブの駆動位相が進角するとともに、バルブリフトが小さくなるため、低回転、低負荷の小吸気量に適したバルブの駆動となる。
【0044】
上記構成の可変動弁装置10を吸気系に適用すれば、吸気バルブ11の開き側を固定して閉じ側を連続的に変えることができるため、高膨張比サイクルとすることができる。
【0045】
また、慣性吸気との相乗作用により、燃費低減を図ることが可能である。慣性吸気とは、ピストンの吸入作用で生じた圧力の脈動が、吸気管内の吸気に慣性を起こすことを言う。この慣性吸気を利用して、吸気の脈動のピーク時期に吸気バルブ11を閉じ始めることにより、ピストンが下死点を過ぎても新気がシリンダ内に流入を続け、体積効率を高めることができる。エンジンの回転数によって脈動のピーク時期が異なるため、ピーク時期に合わせて吸気バルブ11を閉弁し始めることにより吸入空気量を増大できる。
【0046】
前記実施形態の可変動弁装置10では、図4の曲線L1の開弁開始から終了までの位相と、バルブリフト量を基準として、曲線L2,L3に示すように、ロッカシャフト21を可変機構25によって駆動した場合に、第2アーム32のカム22に対して進角させた期間が、第3アーム33の非変換部70と力伝達部37と接する期間を長くすることによってキャンセルされることにより、開弁開始時期を略一定とすることができる。
【0047】
従って、この可変動弁装置10によれば、開弁開始時期を固定したまま閉弁時期を変化させることができるため、慣性吸気の脈動に合わせて閉弁時期を変化させることにより、吸入空気量の増大を図り、燃費低減の効果が得られる。
【0048】
また、空気量を最適に制御することで良好な燃焼状態となり、未燃物等が減少して排出ガス成分が良化する。
【0049】
従来の一般的な連続位相可変動弁装置の場合、吸気バルブの閉弁時期を遅角させると開弁開始時期も遅角してしまう。このため、吸気および排気のバルブオーバーラップが減少あるいは無くなり、ポンピングロスが発生する。
【0050】
これに対して前記実施形態の可変動弁装置10によれば、開弁開始時期を固定した状態で閉弁時期を遅角することができるので、バルブオーバーラップを保ったまま閉弁時期を遅角させることにより、吸入空気量増加の効果が得られる。このため燃費低減の効果が得られる。
【0051】
一般に低負荷で空気過剰になると排気温度が低くなるが、前記実施形態の可変動弁装置10によれば、エンジンの運転状態に応じて吸入空気量を制御できるので、低負荷時に吸入空気量を減少させることにより、排気温度を高くすることができる。このため、触媒が活性化されて触媒が効果的に機能する。この場合には触媒によって排出ガスを浄化できるので、排出ガス成分が少し悪化しても燃費が良い状態にエンジン本体をセッティングすることができる。これにより、エンジン本体の燃費を良くするとともに、排出ガスを触媒で浄化することにより、高燃費と排出ガスの浄化を両立できることになる。また、この可変動弁装置10によれば、低負荷時に吸入空気量を減少させることにより、吸入空気量を制御するための吸気または排気絞りを設ける必要もなく、コスト低減が可能である。
【0052】
図9は本発明の第2の実施形態の可変動弁装置10Aを示している。この可変動弁装置10Aでは、第2アーム32の基端部50側に二股部32a,32bが形成されている。そして第2アーム32がカム22のベース円22b(図1に示す)に接している状態において、第1アーム31の少なくとも一部が、二股部32a,32b間に位置している。それ以外の構成と作用および効果については、前記第1の実施形態の可変動弁装置10と同様であるため、両者に共通の個所に共通の符号を付して説明は省略する。
【0053】
この第2の実施形態のように、二股部32a,32b間に第1アーム31の一部を挟み込む構成によれば、第2アーム32とカム22との接触部、あるいは第2アーム32と第3アーム33との間の接触部などに偏荷重が生じた場合でも、第2アーム32がロッカシャフト21の軸線方向に変位することを防止できるので、偏摩耗等の不具合を防ぐことができる。
【0054】
図10は本発明の第3の実施形態の可変動弁装置10Bを示している。この可変動弁装置10Bは、第1アーム31のシャフト嵌挿部31aが二股状になっていない点で、前記第1の実施形態の可変動弁装置10と相違する。それ以外の構成と作用および効果については、前記第1の実施形態の可変動弁装置10と同様であるため、両者に共通の個所に共通の符号を付して説明は省略する。
【0055】
なお、図7の状態からさらに第2アーム32をカム22に対して進角可能と設定することによって、図4のL4に示す休筒状態(バルブリフト量が極小またはゼロ)とすることもでき、燃費低減の効果が得られる。
【0056】
【発明の効果】
請求項1に記載した発明によれば、可変機構によって第2アームのロッカシャフト側の支点を変位させることにより、支点の位置に応じて吸気または排気バルブの駆動位相を連続的に変化させることができる。
【0057】
請求項2に記載した発明によれば、第3アームの伝達面部に、支持軸の中心からの距離が変化する変換部を設けたことにより、第2アームの揺動量が第3アームにより変換されて第1アームに伝達される。このため、第2アームのロッカシャフト側の前記支点の位置を前記可変機構によって移動させることにより、吸気または排気バルブのリフト量を変化させることができる。
【0058】
請求項3に記載した発明によれば、前記支点をロッカシャフトの軸まわりに変位させる可変機構により、吸気または排気バルブの駆動位相を連続的に変化させることができる。
【0059】
請求項4に記載した発明によれば、可変機構によってカムに対する第2アームの回転位相が所定角度進角されても、非変換部によって第2アームの揺動開始から略所定角度の揺動量がキャンセルされることにより、バルブリフト量にかかわらず開弁開始時期を略同一にすることができる。
【0060】
請求項5に記載した発明によれば、第3アームを付勢するスプリングを設けたことにより、第2アームが常にカムに当接するように第2アームと第3アームの位置を保持することができる。
【0061】
請求項6と請求項7に記載した発明によれば、第2アームとカムとの間の接触部、あるいは第2アームと第3アームとの接触部などに偏荷重が生じても、第2アームがロッカシャフトの軸線方向に変位することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の一実施形態を示す可変動弁装置の位相が遅角した状態における閉弁時の正面図。
【図2】図1に示された可変動弁装置の一部の平面図。
【図3】図1に示された可変動弁装置の位相が遅角した状態における開弁時の正面図。
【図4】図1に示された可変動弁装置のカム角とバルブリフトとの関係を示す図。
【図5】図1に示された可変動弁装置の位相中立状態における閉弁時の正面図。
【図6】図1に示された可変動弁装置の位相中立状態における開弁時の正面図。
【図7】図1に示された可変動弁装置の位相が進角した状態における閉弁時の正面図。
【図8】図1に示された可変動弁装置の位相が進角した状態における開弁時の正面図。
【図9】本発明の第2の実施形態を示す可変動弁装置の一部の平面図。
【図10】本発明の第3の実施形態を示す可変動弁装置の一部の平面図。
【符号の説明】
10,10A,10B…可変動弁装置
11…バルブ
20…カムシャフト
21…ロッカシャフト
22…カム
23…ロッカアーム機構
25…可変機構
26…自在継手部
27…接続部材
31…第1アーム
32…第2アーム
33…第3アーム
37…力伝達部
60…支持軸
61…スプリング
65…伝達面部
70…非変換部
71…変換部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve train for an internal combustion engine that can change the drive phase and valve lift of an intake or exhaust valve.
[0002]
[Prior art]
It is known that the phase or lift amount of a valve of an intake / exhaust system is changed in accordance with the operation state of an internal combustion engine in order to reduce exhaust gas or reduce fuel consumption of an internal combustion engine such as an automobile engine. As a variable valve operating device therefor, a vane type variable phase operating device that continuously changes a cam phase by hydraulic pressure is known.
[0003]
There is also known a cam-switching type valve train that switches a plurality of types of cams in accordance with the operating state of an internal combustion engine to adjust a valve driving phase and a lift amount to an operating state.
[0004]
Alternatively, there has been known a mechanical type continuously variable valve operating device that uses a gear driven by a stepping motor, an intermediate lever, a return spring, and the like to change a driving phase and a lift amount of a valve. (For example, see Patent Document 1 below)
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3245492
[Problems to be solved by the invention]
The vane type variable phase valve apparatus can shift the valve driving phase by changing the position of the vane, but cannot change the valve lift.
[0007]
On the other hand, a cam switching type valve operating device and a mechanical type continuously variable valve operating device can shift the lift amount and the phase, but the cam switching type valve operating device requires a plurality of types of cams, so parts are required. The number is large and the structure is complicated. Further, in the mechanical type continuously variable valve operating device, a mechanism for changing the lift amount and a mechanism for shifting the phase are separately required, which complicates the structure and increases the size.
[0008]
In the case of a conventional general continuous phase variable valve operating device, if the closing timing of the intake valve is retarded, the valve opening start timing is also retarded. For this reason, there is a problem that the valve overlap between the intake and the exhaust is reduced or eliminated, and the fuel consumption is deteriorated due to the pumping loss.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a variable valve operating device capable of continuously changing a valve driving phase and a valve lift with a relatively simple configuration.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As described in claim 1, the variable valve device of the present invention has a camshaft rotatably provided in an internal combustion engine, a rocker shaft, and a rocker arm mechanism. The rocker arm mechanism includes a first arm swingably supported by the rocker shaft and capable of driving the intake or exhaust valve, a second arm driven by the cam and swinging about the rocker shaft side as a fulcrum, A third arm that is swingably provided on a support shaft disposed near the rocker shaft and is displaced by the swing of the second arm to drive the first arm; and a third arm that is disposed on the rocker shaft side of the second arm. A variable mechanism for displacing the fulcrum.
[0011]
The rotation phase of the second arm with respect to the cam is advanced or retarded according to the position of the fulcrum of the second arm displaced by the variable mechanism, so that the cam is driven via the second arm and the third arm. The drive phase of the first arm is advanced or retarded.
[0012]
In a preferred embodiment of the present invention, as described in
[0013]
The variable mechanism displaces the fulcrum of the second arm by rotating the rocker shaft as described in, for example, claim 3 and changes a contact portion of the second arm with the cam. The rotational phase of the second arm with respect to the cam is changed by moving the cam in the circumferential direction of the base circle of the cam.
[0014]
In a preferred aspect of the present invention, as described in
[0015]
In a preferred embodiment of the present invention, as described in claim 5, the second arm is rotatably supported at a base end thereof by a connecting member provided on the rocker shaft side, and is provided on a part of the second arm. The contact portion provided contacts the cam, the operating portion provided on the other end of the second arm contacts the third arm, and the contact portion of the second arm provided on the third arm is connected to the cam. A spring for urging the third arm so as to displace the second arm in a direction in which the second arm is brought into contact with the third arm.
[0016]
In a preferred embodiment of the present invention, a bifurcated shaft fitting portion is formed on the first arm, and a part of the second arm is inserted between the bifurcated shaft fitting portions. Is located. Alternatively, as described in claim 7, a bifurcated base end may be formed in the second arm, and a part of the first arm may be located between the base ends.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A
[0018]
The variable
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
The
[0022]
As shown in FIG. 2, the
[0023]
A
[0024]
A
[0025]
That is, when the
[0026]
At least a portion of the
[0027]
According to the configuration in which a part of the
[0028]
A
[0029]
The
[0030]
Therefore, when the
[0031]
More specifically, the
[0032]
On the other hand, when the rotation phase of the
[0033]
Next, the operation of the
FIG. 1 shows a state where the
[0034]
In this state, when the
[0035]
In this case, as shown in FIG. 1, since the
[0036]
Therefore, while the cam angle is small, the
[0037]
Therefore, as shown by the curve L1 in FIG. 4, the valve lift is large, and the peak of the valve lift is retarded. In this case, the driving of the valve is suitable for a large amount of intake air with high rotation and high load.
[0038]
FIG. 5 shows a state where the
[0039]
In this state, when the
[0040]
In other words, when the valve is closed as shown in FIG. 5, the distance from the
[0041]
FIG. 7 shows a state where the
[0042]
In this state, when the
[0043]
In this case, since the period (distance) of the
[0044]
If the variable
[0045]
Further, it is possible to reduce fuel consumption by synergistic action with inertial intake. Inertial intake means that pressure pulsation generated by the intake action of the piston causes inertia in intake air in the intake pipe. By using this inertial intake and starting to close the intake valve 11 at the peak timing of intake pulsation, fresh air continues to flow into the cylinder even after the piston passes the bottom dead center, and volume efficiency can be increased. . Since the peak timing of the pulsation varies depending on the engine speed, the intake air amount can be increased by starting to close the intake valve 11 in accordance with the peak timing.
[0046]
In the variable
[0047]
Therefore, according to the variable
[0048]
In addition, by optimally controlling the amount of air, a favorable combustion state is achieved, and unburned substances and the like are reduced, and the exhaust gas component is improved.
[0049]
In the case of a conventional general continuous phase variable valve operating device, if the closing timing of the intake valve is retarded, the opening start timing is also retarded. For this reason, valve overlap of intake and exhaust is reduced or eliminated, and pumping loss occurs.
[0050]
On the other hand, according to the
[0051]
In general, when the air becomes excessive at a low load, the exhaust temperature decreases. However, according to the
[0052]
FIG. 9 shows a
[0053]
According to the configuration in which a part of the
[0054]
FIG. 10 shows a variable valve train 10B according to a third embodiment of the present invention. The variable valve operating device 10B differs from the variable
[0055]
By setting the
[0056]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the invention, the drive phase of the intake or exhaust valve can be continuously changed according to the position of the fulcrum by displacing the fulcrum on the rocker shaft side of the second arm by the variable mechanism. it can.
[0057]
According to the second aspect of the present invention, by providing the transmission portion of the third arm with the conversion portion whose distance from the center of the support shaft changes, the swing amount of the second arm is converted by the third arm. To the first arm. For this reason, by moving the position of the fulcrum on the rocker shaft side of the second arm by the variable mechanism, the lift amount of the intake or exhaust valve can be changed.
[0058]
According to the third aspect of the present invention, the drive phase of the intake or exhaust valve can be continuously changed by the variable mechanism that displaces the fulcrum around the axis of the rocker shaft.
[0059]
According to the invention described in
[0060]
According to the fifth aspect of the present invention, by providing the spring for urging the third arm, the positions of the second arm and the third arm can be maintained so that the second arm always contacts the cam. it can.
[0061]
According to the invention described in claim 6 and claim 7, even if an unbalanced load is generated at a contact portion between the second arm and the cam or a contact portion between the second arm and the third arm, the second position is maintained. The displacement of the arm in the axial direction of the rocker shaft can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a variable valve apparatus according to a first embodiment of the present invention when a valve is closed in a state where a phase is retarded.
FIG. 2 is a plan view of a part of the variable valve apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a front view of the variable valve apparatus shown in FIG. 1 when the phase is retarded and the valve is opened.
FIG. 4 is a view showing a relationship between a cam angle and a valve lift of the variable valve operating device shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a front view of the variable valve apparatus shown in FIG. 1 in a phase neutral state when the valve is closed.
FIG. 6 is a front view of the variable valve operating device shown in FIG. 1 when the valve is opened in a phase neutral state.
FIG. 7 is a front view of the variable valve operating device shown in FIG. 1 when the valve is closed in a state where the phase is advanced.
FIG. 8 is a front view of the variable valve apparatus shown in FIG. 1 when the phase is advanced and the valve is opened.
FIG. 9 is a plan view of a part of a variable valve apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view of a part of a variable valve apparatus according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 10A, 10B Variable valve device 11
Claims (7)
前記内燃機関に設けられたロッカシャフトと、
前記カムシャフトに形成されたカムによって駆動されて吸気または排気バルブを開閉するロッカアーム機構とを有し、
前記ロッカアーム機構は、
前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され前記吸気または排気バルブを駆動可能な第1アームと、
前記カムにより駆動され前記ロッカシャフト側を支点として揺動する第2アームと、
前記ロッカシャフトの近傍に配置された支持軸に揺動自在に設けられ前記第2アームの揺動により変位されて前記第1アームを駆動する第3アームと、
前記第2アームの前記ロッカシャフト側の前記支点を変位させる可変機構と、
を具備したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。A camshaft rotatably provided in the internal combustion engine,
A rocker shaft provided in the internal combustion engine,
A rocker arm mechanism driven by a cam formed on the camshaft to open and close an intake or exhaust valve,
The rocker arm mechanism includes:
A first arm swingably supported by the rocker shaft and capable of driving the intake or exhaust valve;
A second arm driven by the cam and swinging around the rocker shaft side as a fulcrum;
A third arm that is swingably provided on a support shaft disposed near the rocker shaft and is displaced by the swing of the second arm to drive the first arm;
A variable mechanism for displacing the fulcrum on the rocker shaft side of the second arm;
A variable valve train for an internal combustion engine, comprising:
該伝達面部は、前記第2アームの揺動量を変換して前記第1アームを駆動すべく、前記支持軸の中心から該伝達面部までの距離が変化する変換部を備えている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。The third arm has a transmission surface portion that is displaced by the swing of the second arm and is in contact with the first arm to drive the first arm,
The transmission surface portion includes a conversion portion that changes a distance from the center of the support shaft to the transmission surface portion to convert the swing amount of the second arm to drive the first arm. The variable valve train for an internal combustion engine according to claim 1.
前記カムに対する前記第2アームの回転位相が前記可変機構によって所定角度進角された状態において、前記第2アームの揺動開始から前記所定角度にほぼ相当する揺動量を該非変換部によってキャンセルすることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の可変動弁装置。The transmission surface portion has a non-conversion portion in which a distance from the center of the support shaft to the transmission surface portion does not substantially change in a rotation direction of the third arm.
In a state where the rotation phase of the second arm with respect to the cam is advanced by a predetermined angle by the variable mechanism, a swing amount substantially equivalent to the predetermined angle from the start of swing of the second arm is canceled by the non-converting portion. The variable valve train for an internal combustion engine according to claim 3, wherein:
前記第2アームの一部に設けた当接部が前記カムに当接するとともに該第2アームの他端側に設けた作動部が前記第3アームに当接し、かつ、
前記第3アームに設けられ前記第2アームの前記当接部を前記カムに当接させる方向に前記第2アームを変位させるよう前記第3アームを付勢するスプリングを備えている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。The second arm has a base end rotatably supported by a connecting member provided on the rocker shaft side,
A contact portion provided on a part of the second arm contacts the cam, and an operating portion provided on the other end of the second arm contacts the third arm, and
A spring provided on the third arm and biasing the third arm so as to displace the second arm in a direction in which the contact portion of the second arm comes into contact with the cam. The variable valve train for an internal combustion engine according to claim 1.
この二股状のシャフト嵌挿部間に前記第2アームの一部が位置していることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の可変動弁装置。The first arm has a shape in which a shaft fitting portion through which the rocker shaft is inserted is branched into a forked shape from an end on the valve side,
The variable valve train of an internal combustion engine according to claim 5, wherein a part of the second arm is located between the forked shaft fitting portions.
この二股状の基端部間に前記第1アームの一部が位置することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の可変動弁装置。The second arm has a shape in which the base end side is branched into a forked shape from the operation section side,
The variable valve train of an internal combustion engine according to claim 5, wherein a part of the first arm is located between the forked base ends.
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