JP2004211687A - Valve system of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁を異なる駆動タイミングで開閉駆動できる内燃機関の動弁装置に関する。 The present invention relates to a valve train for an internal combustion engine that can open and close intake and exhaust valves of the internal combustion engine at different drive timings.
近年、往復動式内燃機関(エンジン)に備えられる吸気弁や排気弁(機関弁)の作動特性、即ち、開閉タイミングや開放期間を、エンジンの負荷状態や速度状態に応じて最適になるように切り換えることができる動弁装置が開発され実用化されている。 In recent years, operating characteristics of intake valves and exhaust valves (engine valves) provided in a reciprocating internal combustion engine (engine), that is, opening / closing timing and opening period, are optimized in accordance with the load state and speed state of the engine. Switchable valve trains have been developed and put into practical use.
このような動弁装置において、作動特性を切り換える機構の一つとして、例えば、エンジンの低速回転時に適したカムプロフィルを備えた低速用カムとエンジンの高速回転時に適したカムプロフィルを備えた高速用カムとを、エンジンの回転状態に応じて選択的に用いて機関弁を開閉作動させるものが開発されている。 In such a valve train, as one of the mechanisms for switching the operating characteristics, for example, a low-speed cam having a cam profile suitable for low-speed rotation of the engine and a high-speed cam having a cam profile suitable for high-speed rotation of the engine are provided. A cam has been developed which selectively uses a cam according to the rotation state of an engine to open and close an engine valve.
例えば、特許文献1、特許文献2には、低速用カムにより揺勤して機関弁を駆動する駆動ロッカアームと、低速用カムを包含するカムプロフィルを有する高速用カムにより揺動する高速ロッカアームと、駆動ロッカアームと高速ロッカアームとの連結状態及び切り離し状態を切り換える連結切り換え機構とを備えた技術が開示されている。
For example,
従来の技術では、連結切り換え機構により駆動ロッカアームと高速ロッカアームとを切り離し状態にすると、高速ロッカアームは自由に揺動し、駆動ロッカアームは低速用カムにより揺動して低速用カムのカムプロフィルに応じた特性で機関弁を作動する。 In the conventional technology, when the drive rocker arm and the high-speed rocker arm are separated from each other by the connection switching mechanism, the high-speed rocker arm swings freely, and the drive rocker arm swings by the low-speed cam to correspond to the cam profile of the low-speed cam. Activate the engine valve with the characteristic.
一方、連結切り換え機構により駆動ロッカアームと高速ロッカアームとを連結状態にすると、高速ロッカアームと駆動ロッカアームとが一体に揺動し、駆動ロッカアームは高速用カムのカムプロフィルに応じた特性で機関弁を作動する。 On the other hand, when the drive rocker arm and the high-speed rocker arm are connected by the connection switching mechanism, the high-speed rocker arm and the drive rocker arm swing together, and the drive rocker arm operates the engine valve with characteristics according to the cam profile of the high-speed cam. .
従来の動弁装置では、駆動ロッカアームと高速ロッカアームとを連結状態にして機関弁を作動させている場合、高速用カムは低速用カムを包含するカムプロフィルを有しているため、低速用カムによるリフト量に対し高速用カムによるリフト量が大きくなっている。このため、低速用カムと駆動ロッカアームとの間には隙間が生じた状態で運転されることになる。 In the conventional valve gear, when the drive rocker arm and the high-speed rocker arm are connected to operate the engine valve, the high-speed cam has a cam profile including the low-speed cam. The lift amount by the high-speed cam is larger than the lift amount. Therefore, the operation is performed in a state where a gap is formed between the low-speed cam and the drive rocker arm.
駆動ロッカアーム及び高速ロッカアームは、カム側に常時付勢されているため、この状態で、連結切り換え機構により駆動ロッカアームと高速ロッカアームとを切り離し状態にすると、例えば、最大リフト時には駆動ロッカアームと低速用カムとの隙間が最大であるため、駆動ロッカアームが低速用カムに叩きつけられる状態になる虞があった。従って、回転する低速用カムに対する駆動ロッカアームの当接部の構造は、剛性についても考慮する必要があるのが現状であった。 Since the drive rocker arm and the high-speed rocker arm are constantly urged toward the cam, if the drive rocker arm and the high-speed rocker arm are separated from each other by the connection switching mechanism in this state, for example, the drive rocker arm and the low-speed cam are disconnected during the maximum lift. Since the gap is largest, there is a possibility that the drive rocker arm may be hit against the low-speed cam. Therefore, the structure of the contact portion of the drive rocker arm with respect to the rotating low-speed cam needs to consider rigidity at present.
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、回転するカムに対するロッカアームの当接部における支持部の剛性及び抵抗を最適にした内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a valve train for an internal combustion engine in which rigidity and resistance of a support portion at a contact portion of a rocker arm with a rotating cam are optimized.
上記目的を達成するための、請求項1に係る内燃機関の動弁装置は、ロッカシャフトと、先端が第1の吸気弁もしくは第1の排気弁に連係され前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され第1の低リフトカムにより駆動される第1ロッカアームと、 先端が前記第1ロッカアーム側に連結可能に備えられ前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され前記第1低リフトカムよりもリフト量の大きい高リフトカムにより駆動される第2ロッカアームと、前記第1ロッカアームの基端側に備えられカムシャフトの前記第1低リフトカムに当接する第1ローラフォロアと、前記第2ロッカアームの基端側に備えられ前記カムシャフトの前記高リフトカムに当接する第2ローラフォロアと、前記第1ロッカアームに対する前記第2ロッカアームの連結状態と切り離し状態を切り換える連結切り換え機構とを備え、前記第1ローラフォロアが滑りローラとして形成されると共に、前記第2ローラフォロアがニードルローラを用いたニードルベアリングとして形成されることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a valve operating apparatus for an internal combustion engine, the tip of which is linked to a first intake valve or a first exhaust valve and is swingably supported by the rocker shaft. A first rocker arm driven by the first low lift cam, and a height provided to be connectable to the first rocker arm side and swingably supported by the rocker shaft and having a greater lift amount than the first low lift cam. A second rocker arm driven by a lift cam, a first roller follower provided on a base end side of the first rocker arm and abutting on the first low lift cam of a cam shaft, and a second locker arm provided on a base end side of the second rocker arm. A second roller follower abutting on the high lift cam of the camshaft, and a connection state of the second rocker arm to the first rocker arm; Ri separated and a connection switching mechanism for switching the state, together with the first roller follower is formed as a sliding roller, the second roller follower, characterized in that it is formed as a needle bearing using a needle roller.
請求項2に係る内燃機関の動弁装置は、ロッカシャフトと、先端が第1の吸気弁もしくは第1の排気弁に連係され前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され第1低リフトカムにより駆動される第1ロッカアームと、先端が第2の吸気弁もしくは第2の排気弁に連係され前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され第1低リフトカムよりもリフト量の小さい第2低リフトカムにより駆動される第3ロッカアームと、先端が前記第1ロッカアーム側に連結可能に備えられ前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され前記第1低リフトカムよりもリフト量の大きい高リフトカムにより駆動される第2ロッカアームと、前記第1ロッカアームの基端側に備えられカムシャフトの前記第1低リフトカムに当接する第1ローラフォロアと、前記第3ロッカアームの基端側に備えられ前記カムシャフトの第2低リフトカムに当接する第3ローラフォロアと、前記第2ロッカアームの基端側に備えられ前記カムシャフトの前記高リフトカムに当接する第2ローラフォロアと、前記第1ロッカアーム及び第3ロッカアームに対する前記第2ロッカアームの連結状態と切り離し状態を切り換える連結切り換え機構とを備え、前記第1ローラフォロアと前記第2ローラフォロアのうち少なくとも前記第2ローラフォロアがニードルローラを用いたニードルベアリングとして形成され、前記第3ローラフォロアが滑りローラとして形成されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a valve gear for an internal combustion engine, the tip of which is linked to a first intake valve or a first exhaust valve and is swingably supported by the rocker shaft and driven by a first low lift cam. A first rocker arm having a distal end linked to a second intake valve or a second exhaust valve, and being swingably supported by the rocker shaft and driven by a second low lift cam having a smaller lift than the first low lift cam. A third rocker arm, a second rocker arm having a distal end provided to be connectable to the first rocker arm, swingably supported by the rocker shaft, and driven by a high lift cam having a larger lift than the first low lift cam; A first roller follower provided on a base end side of the first rocker arm and abutting on the first low lift cam of a camshaft; and a third rocker arm. A third roller follower provided on the base end side of the cam shaft and in contact with a second low lift cam of the camshaft; and a second roller follower provided on the base end side of the second rocker arm and in contact with the high lift cam of the camshaft. A connection switching mechanism for switching between a connected state and a disconnected state of the second rocker arm with respect to the first rocker arm and the third rocker arm, wherein at least the second roller follower of the first roller follower and the second roller follower is a needle. The third roller follower is formed as a sliding roller, and is formed as a needle bearing using a roller.
請求項3に係る内燃機関の動弁装置は、請求項1もしくは請求項2に記載の内燃機関の動弁装置において、前記滑りローラはダブルリング状の滑りローラであることを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, there is provided a valve gear for an internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the sliding roller is a double ring-shaped sliding roller.
請求項1の内燃機関の動弁装置では、リフト量が小さい第1ローラフォロアを滑りローラ構造として衝撃強度を向上させ、万一、大きな力で第1ローラフォロアが低リフトカムに叩きつけられても面圧により力が伝えられることになり、変形や圧痕が生じることがなくなり、回転する低リフトカムに対する第1ロッカアームの当接部は剛性及び回転抵抗に対して考慮された構造となり、高リフトカムに対する第2ローラフォロアはニードルベアリングとしてフリクションを低減させ、回転抵抗に対して考慮された構造となる。 In the valve operating device for an internal combustion engine according to the first aspect, the first roller follower having a small lift amount is configured as a sliding roller structure to improve impact strength, and even if the first roller follower is hit against the low lift cam by a large force, The force is transmitted by the pressure, so that deformation and indentation do not occur, and the contact portion of the first rocker arm with respect to the rotating low lift cam has a structure considering rigidity and rotation resistance, and the second rocker arm with respect to the high lift cam has The roller follower reduces friction as a needle bearing and has a structure that takes into account rotational resistance.
請求項2に係る内燃機関の動弁装置では、リフト量が更に小さい第3ローラフォロアを滑りローラ構造として衝撃強度を向上させ、万一、大きな力で第3ローラフォロアが第2低リフトカムに叩きつけられても面圧により力が伝えられることになり、変形や圧痕が生じることがなくなり、回転する低リフト側のカムに対する第3ロッカアームの当接部は剛性に対して考慮された構造となり、少なくとも高リフトカムに対する第2ローラフォロアはニードルベアリングとしてフリクションを低減させ、回転抵抗に対して考慮された構造となる。 In the valve gear of the internal combustion engine according to the second aspect, the third roller follower having a smaller lift amount is formed as a sliding roller structure to improve the impact strength, and the third roller follower hits the second low lift cam with a large force. The force is transmitted by the surface pressure even when the third rocker arm rotates, so that deformation and indentation do not occur, and the contact portion of the third rocker arm with respect to the rotating low-lift side cam has a structure that considers rigidity. The second roller follower for the high lift cam reduces the friction as a needle bearing and has a structure that takes into account the rotational resistance.
請求項3に係る内燃機関の動弁装置では、耐久性を考慮しつつフリクションを低減することができる。 In the valve gear for an internal combustion engine according to the third aspect, friction can be reduced while considering durability.
図1には本発明の一実施形態例に係る動弁装置を備えた内燃機関のヘッド部を表す平面、図2には図1中の要部拡大状況、図3には図2中のIII-III 線矢視、図4には図2中のIV-IV 線矢視、図5には図2中のV-V 線矢視、図6にはピストン支持部の断面、図7にはカムシャフト側からのロッカアームの斜視、図8には吸気弁側からのロッカアームの斜視、図9には油圧系統を表す内燃機関の要部斜視、図10にはアキュムレータの取付き状況を表す断面、図11には油圧系統の概略回路状況を示してある。 FIG. 1 is a plan view showing a head portion of an internal combustion engine provided with a valve train according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a main part in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a view taken along a line IV-IV in FIG. 2, FIG. 4 is a view taken along a line VV in FIG. 2, FIG. 6 is a cross section of a piston support, FIG. 8 is a perspective view of the rocker arm from the intake valve side, FIG. 9 is a perspective view of a main part of the internal combustion engine showing the hydraulic system, FIG. 10 is a cross section showing the state of attachment of the accumulator, FIG. 2 shows a schematic circuit status of the hydraulic system.
図1に示すように、シリンダヘッド1には吸気側のロッカシャフト2と排気側のロッカシャフト3が平行に固定されている。ロッカシャフト2とロッカシャフト3の間におけるシリンダヘッド1にはカムシャフト4が回転自在に支持されている。図示の内燃機関は、直列4気筒で一つの気筒に対して吸気弁と排気弁がそれぞれ2つづつ設けられた構成となっている。
As shown in FIG. 1, a
図1乃至図5に示すように、各気筒に対応してロッカシャフト2には第1ロッカアーム5と第3ロッカアーム6がそれぞれ揺動自在に支持され、第1ロッカアーム5と第3ロッカアーム6の間におけるロッカシャフト2にはT字状の第2ロッカアーム7が揺動自在に支持されている。第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6には連結切り換え機構としてのシリンダ部8が形成され、第2ロッカアーム7のT字状の先端7a,7bはシリンダ部8に連結可能となっている。
As shown in FIGS. 1 to 5, a
第1ロッカアーム5の先端は第1の吸気弁9に連係され、第1ロッカアーム5の基端は第1低リフトカム10により駆動される。第3ロッカアーム6先端は第2の吸気弁11に連係され第3ロッカアーム6の基端は第1低リフトカム10よりもリフト量が小さい第2低リフトカム12により駆動される。つまり、第1の吸気弁9及び第2の吸気弁11はそれぞれ所定のタイミングで異なったリフト量で開閉される。なお、第2低リフトカム12は実質的に第2の吸気弁11を休止状態とする形状を選択することも可能である。
The distal end of the
図3、図4及び図7、図8に示すように、第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6にはシリンダ部8がそれぞれ形成され、それぞれのシリンダ部8には第2ロッカアーム7のT字状の先端7a,7bに対向して開口部13a、13bが形成されている。シリンダ部8にはピストン14a、14bが摺動自在に備えられ、ピストン14a、14bはシリンダ部8の内壁に摺接する円柱部15a、15bを備えると共に円柱部15a、15bの上部に連続して開口部13a、13b側が切り欠かれた切欠部16a、16bが形成されている。
As shown in FIGS. 3, 4, 7, and 8, the
ピストン14a、14bはリターンスプリング17a、17bにより下方に付勢され、常時は切欠部16a、16bが開口部13a、13bに臨む状態になっている(図4の状態)。ロッカシャフト2の軸心部には油路18が形成され、油路18には後述する油圧供給機構により所定のタイミングで圧油が供給される。油路18に供給された圧油は通路19からシリンダ部8に供給され、シリンダ部8に圧油が供給されることでピストン14a、14bがリターンスプリング17a、17bの付勢力に抗して上昇する。圧油の供給によるピストン14a、14bの上昇により、開口部13a、13bには円柱部15a、15bが臨む状態にされる(図3の状態)。
The
図1乃至図5に示すように、第2ロッカアーム7のT字状の先端7a,7bは開口部13a、13bの内部に連係され、第2ロッカアーム7の基端は高リフトカム20により駆動される。高リフトカム20は、第1低リフトカム10及び第2低リフトカム12よりリフト量が大きく、第1低リフトカム10及び第2低リフトカム12を包含するカムプロフィルを有している。
As shown in FIGS. 1 to 5, the T-
リターンスプリング17a、17bによりピストン14a、14bが下方に付勢されて切欠部16a、16bが開口部13a、13bに臨んでいる状態(圧油が供給されていない状態)で第2ロッカアーム7が高リフトカム20により駆動されると、第2ロッカアーム7のT字状の先端7a,7bが開口部13a、13b内の切欠部16a、16bに対向する。このため、第2ロッカアーム7が高リフトカム20により駆動されて揺動した場合、第2ロッカアーム7の先端7a,7bは切欠部16a、16bに入り込み(切り離し状態)、第2ロッカアーム7の揺動は第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6には伝達されない。
The
従って、シリンダ部8の圧油を開放することにより、第1の吸気弁9及び第2の吸気弁11は第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6の揺動によりそれぞれ所定のタイミングで異なったリフト量で開閉される。
Therefore, by releasing the pressure oil of the
シリンダ部8に圧油が供給されてリターンスプリング17a、17bの付勢力に抗してピストン14a、14bが上昇して開口部13a、13bに円柱部15a、15bが臨む状態になると、第2ロッカアーム7のT字状の先端7a,7bが開口部13a、13b内の円柱部15a、15bに対向する。このため、第2ロッカアーム7が高リフトカム20により駆動されて揺動した場合、第2ロッカアーム7のT字状の先端7a,7bは円柱部15a、15bに当接して(連結状態)第2ロッカアーム7の揺動がシリンダ部8を介して第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6に伝達される。
When the pressure oil is supplied to the
従って、シリンダ部8に圧油を供給することにより、第1の吸気弁9及び第2の吸気弁11は第2ロッカアーム7の揺動による第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6の揺動により高リフトカム20のカムプロフィルに応じて大きなリフト量で同時に開閉される。
Therefore, by supplying the pressure oil to the
シリンダ部8への圧油の供給及び供給開放は、即ち、第2ロッカアーム7と第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6との連結状態と切り離し状態の切り換えは、車両の走行状態(内燃機関の回転速度状態)に応じて予め設定されている。
The supply and release of the pressurized oil to and from the
例えば、内燃機関の回転速度が低速の場合、シリンダ部8への圧油の供給を開放して第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6の揺動により第1の吸気弁9及び第2の吸気弁11をそれぞれ所定のタイミングで異なったリフト量で開閉させる。これにより、スワールが促進されて燃焼が強化される。また、内燃機関の回転速度が高速の場合、シリンダ部8へ圧油を供給して第2ロッカアーム7の揺動による第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6の揺動により第1の吸気弁9及び第2の吸気弁11を大きなリフト量で同時に開閉させる。これにより、多量の吸気を確保して出力が強化される。
For example, when the rotation speed of the internal combustion engine is low, the supply of the pressure oil to the
図3及び図7に示すように、第1ロッカアーム5の基端側における第1低リフトカム10との当接部には第1ローラフォロア21が設けられ、回転する第1低リフトカム10に対して第1ローラフォロア21を介して第1ロッカアーム5の基端が最小限の抵抗で当接した状態になっている。図7に示すように、第1ローラフォロア21は、多数のニードルローラ25を介して外ローラ26が回転自在に構成されたニードルベアリングであり、外ローラ26が第1低リフトカム10に転接している。
As shown in FIGS. 3 and 7, a
図4及び図7に示すように、第3ロッカアーム6の基端側における第2低リフトカム12との当接部には第3ローラフォロア24が設けられ、回転する第2低リフトカム12に対して第3ローラフォロア24を介して第3ロッカアーム6の基端が抵抗なく当接した状態になっている。図7に示すように、第3ローラフォロア24は、内ローラ22と外ローラ23のダブルリング状の滑りローラとして形成されている。内ローラ22と外ローラ23は同心状態で互いに回転自在に嵌合し、外ローラ23が第2低リフトカム12に転接している。ダブルリング状の滑りローラはニードルローラを用いたニードルベアリングに比べてローラ回転が低回転のときはフリクションが大きい。従って、フリクションを低減するために内ローラ22の表面は、例えば、表面を滑らかにするための仕上げや潤滑表面処理(ゾルベスト処理)が施されている。その結果、ダブルリング状の滑りローラはニードルベアリングに比べて高価であり、且つローラ低回転時のフリクションが高い。
As shown in FIGS. 4 and 7, a
図5及び図7に示すように、第2ロッカアーム7の基端側における高リフトカム20との当接部には第2ローラフォロア27が設けられ、回転する高リフトカム20に対して第2ローラフォロア27を介して第2ロッカアーム7の基端が抵抗なく当接した状態になっている。第2ローラフォロア27は、多数のニードルローラ28を介して外ローラ29が回転自在に構成されたニードルベアリングであり、外ローラ29が高リフトカム20に転接している。従って、高出力が要求される高リフトカム20の使用時にフリクションの小さい第2ローラフォロア27(ニードルベアリング)を介して第1の吸気弁9及び第2の吸気弁11が駆動されるのでフリクションロスを低減できより一層出力を向上することができる。
As shown in FIGS. 5 and 7, a
尚、第1ローラフォロア21を、第3ローラフォロア24と同様に、内ローラ22と外ローラ23とで構成し(ダブルリング状の滑りローラ)、外ローラ23を第1低リフトカム10に転接させることも可能である。
The
また、図1に示すように、排気側のロッカシャフト3には排気ロッカアーム31a、31bが揺動自在に支持され、それぞれの排気ロッカアーム31a、31bは排気カムにより駆動されるようになっている。
As shown in FIG. 1, exhaust rocker arms 31a and 31b are swingably supported on the exhaust
ところで、例えば、高リフトカム20による第1の吸気弁9及び第2の吸気弁11のリフト量は大きく、第1低リフトカム10による第1の吸気弁9のリフト量は高リフトカム20によるリフト量よりも多少小さく、さらに、第2低リフトカム12による第2の吸気弁11のリフト量は高リフトカム20によるリフト量に比べてかなり小さく設定されている。
Incidentally, for example, the lift amount of the
このため、シリンダ部8へ圧油を供給して(連結状態にして)第2ロッカアーム7の揺動による第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6の揺動により第1の吸気弁9及び第2の吸気弁11を大きなリフト量で同時に開閉させた場合、第2低リフトカム12及び第1低リフトカム10によるリフト量に対し高リフトカム20によるリフト量が大きくなる。従って、第2低リフトカム12と第3ローラフォロア24との間には大きな隙間が生じ、第1低リフトカム10と第1ローラフォロア21との間には第2リフトカム12と第3ローラフォロア24との間隔よりも狭い隙間が生じた状態で運転されることになる。
Therefore, the
説明は省略したが、第2ロッカアーム7は図示しない付勢手段によってカム側に常時付勢されている。シリンダ部8へ圧油を供給して第2ロッカアーム7の揺動による第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6の揺動により第1の吸気弁9及び第2の吸気弁11を開閉させている状態で、シリンダ部8への圧油の供給を開放すると、即ち、吸気状態を切り換えると、第2ロッカアーム7による揺動の伝達が開放されて第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6は付勢力により第1低リフトカム10及び第2低リフトカム12側に揺動されることになる。
Although the description is omitted, the
この場合、例えば、最大リフト時には第2低リフトカム12と第3ローラフォロア24との間の隙間が大きくなっているため、第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6は付勢力により第1低リフトカム10及び第2低リフトカム12側に揺動されると、第3ローラフォロア24及び第1ローラフォロア21が第2低リフトカム12及び第1低リフトカム10に叩きつけられる状態になる虞があった。
In this case, for example, at the time of the maximum lift, the gap between the second
第1ローラフォロア21と第1低リフトカム10との隙間は僅かであるので大きな力は作用しないが、第3ローラフォロア24と第2低リフトカム12との隙間は大きいので叩きつけられるときに大きな力が作用することになる。
Since the gap between the
このため、本発明における第3ローラフォロア24は内ローラ22と外ローラ23のダブルリング状の滑りローラ構造となっている。第3ローラフォロア24をダブルリング状の滑りローラ構造としたことにより衝撃強度が向上し、万一、大きな力で第3ローラフォロア24が第2低リフトカム12に叩きつけられても面圧により力が伝えられることになり、変形や圧痕が生じることがなく外ローラ23が破損する虞がない。
For this reason, the
従って、回転する第2低リフトカム12に対する第3ロッカアーム6の当接部は剛性及び回転抵抗に対して考慮された構造となる。
Therefore, the contact portion of the
上述した実施形態例では、リフト量の大きな第2ロッカアーム7に対し、リフト量が小さい異なる2種類の第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6を設けた内燃機関において、リフト量の差が大きい方の第3ローラフォロア24をダブルリング状の滑りローラ構造とした例を挙げて説明したが、本願発明は、第1ローラフォロア21をダブルリング状の滑りローラ構造とすることも可能である。
In the embodiment described above, in the internal combustion engine provided with two different types of the
但し、ダブルリング状の滑りローラは高い剛性を有している反面、上述したように高価、且つローラ低回転時のフリクションが大きいため、第1ローラフォロア21にダブルリング状の滑りローラを用いる際にはコストや使用条件を加味する必要がある。例えば、第1低リフトカム10が高リフトカム20に類似するような形状の場合は、第1低リフトカム10と第1ローラフォロア21との間隔は小さいためニードルローラを使用することが好ましい。逆に、第1低リフトカム10が第2低リフトカム12に類似するような形状の場合は第1低リフトカム10と第1ローラフォロア21との間隔は大きいためダブルリング状の滑りローラを用いることが好ましい。詳述すれば、第1低リフトカム10と第1ローラフォロア21との間隔が第2低リフトカム12と第3ローラフォロア24との間隔の半分以下であればニードルローラを用い、第1低リフトカム10と第1ローラフォロア21との間隔が第2低リフトカム12と第3ローラフォロア24との間隔の半分を超えればダブルリング状の滑りローラを用いるように選択することもできる。
However, while the double-ring-shaped sliding roller has high rigidity, it is expensive as described above and has a large friction when the roller is rotated at a low speed. Therefore, when the double-ring-shaped sliding roller is used as the
また、本件の出願人が出願した特開2001−41017で示したように、リフト量が異なる2種類のロッカアームを切り換える構造の吸気1弁型の内燃機関においても、リフト量が小さい側のカムに当接するローラを第1ローラフォロアとして滑りローラ構造とする本願発明を適用することが可能である。 Further, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-41017 filed by the applicant of the present application, even in an intake single-valve type internal combustion engine having a structure in which two types of rocker arms having different lift amounts are switched, a cam having a smaller lift amount is used. It is possible to apply the present invention in which the contacting roller has a sliding roller structure as a first roller follower.
なお、上述では滑りローラとしてダブルリング状の滑りローラを用いたが外ローラのみから形成されるシングル状の滑りローラを用いることも可能である。但し、シングル状の滑りローラを用いた場合はダブルリング状の滑りローラに比べて耐久性が劣り、しかもフリクションが一層増大する問題があるため、第1低速カム10及び第2低速カム12使用時にエンジン出力が低下する虞があり、しかも、高速カム20使用時はニードルベアリングを介して第1の吸気弁9及び第2の吸気弁11が作動されるため、フリクションロスが小さい。従って、高速カム20使用時のエンジン出力と低速カム10、12使用時のエンジン出力との出力偏差が一層大きくなり、高速カムと低速カムの切り換え時に出力変動が生じやすく、ドライバビリティが悪化する虞がある。従って、滑りローラとしてはダブルリング状の滑りローラを用いることが好ましい。
In the above description, a double ring-shaped sliding roller is used as the sliding roller, but a single-shaped sliding roller formed only of the outer roller can be used. However, when a single-shaped sliding roller is used, the durability is inferior to that of a double-ring-shaped sliding roller, and there is a problem that the friction further increases. Therefore, when the first low-
図8に示すように、ピストン14は上部に切欠部16が形成されているため、リターンスプリング17はピストン14の軸中心からずれた位置に配されている。このため、ピストン14が中心軸回りで回動するとリターンスプリング17の付勢力が設計通りにならなくなる。従って、本実施形態例では、図6、図7に示したように、ピストン14の回り止めの機構が備えられている。
As shown in FIG. 8, since the notch 16 is formed in the upper part of the
図2、図6、図8に示すように、ピストン14の切欠部16が形成されている部位の外周には切欠面34が形成され、切欠面34に対応して第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6のシリンダ部8にはボス部35(図2参照)が形成されている。切欠面34はシリンダ部8の開口部13を避けると共にピストン14の背面側を避けた位置に形成され、切欠面34にピン36が軸方向で接触嵌合する状態に配されている。ピン36はボス部35に圧入等により固定され、ピン36はロッカシャフト2に沿った水平平面に平行な面に中心軸が延びて配設されている。
As shown in FIGS. 2, 6, and 8, a
回り止めとしては、ピン36をロッカシャフト2に沿った水平平面に直角方向等に配設してもよいが、ピン36を直角方向等に配設した場合、ピストン14の下部の円柱部15にピン36の嵌合部を形成する必要がある。円柱部15はシリンダ部8に嵌合摺動して油のリークを防止する部位であるため、円柱部15にピン36の嵌合部を形成すると油がリークする虞がある。このため、ピン36はロッカシャフト2に沿った水平平面に平行な面に中心軸が延びて配設されている。
As a detent, a
第2ロッカアーム7の揺動により第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6が揺動する場合の第2ロッカアーム7側からの荷重を最も受ける部位は、ピストン14の背面となっている。このため、ピン36はピストン14の背面を避けた斜めの位置に配設されている。また、ピン36はシリンダ部8の開口部13を避けた位置のボス部35に固定されている。これにより、第2ロッカアーム7の先端7a、7bは開口部13からピストン14側に移動することが阻害されず、また、ピストン14を介した揺動力の伝達も背面の全面で行なうことができる。
When the
切欠面34は円柱部15の途中部まで形成され、ピン36によりピストン14の抜け外れが防止されている。また、図2、図8に示すように、第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6におけるシリンダ部8のボス部35は同一方向に形成され、ピストン14の切欠面34が同一方向となりピン36が平行な状態に配置されている。このため、第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6のピストン14を共通化することができ、部品コストの低減と誤組み立ての防止を図ることが可能になる。
The
ところで、吸気側のロッカシャフト2には、各気筒毎に第1ロッカアーム5、第3ロッカアーム6及び第2ロッカアーム7が支持され、第1ロッカアーム5及び第3ロッカアーム6にはシリンダ部8及びピストン14を有する切り換え機構が備えられている。このため、排気側のバルブ開閉機構に比べて吸気側のバルブ開閉機構が複雑で重量も嵩んだ状態になっている。
A
従って、図1に示したように、吸気側のロッカシャフト2の径D1が排気側のロッカシャフト3の径D2よりも大きく(例えば10%程度)形成されている。これにより、重量が嵩んでいる分の剛性が確保され、動弁系の動特性を向上させることができる。また、ロッカシャフト2の径D1を大きくしたことにより、油路18の内径も大きくすることができ、油路18を流通する圧油の圧損を低減して切り換え機構の性能を向上させることができる。
Therefore, as shown in FIG. 1, the diameter D1 of the
図9乃至図11に基づいてロッカシャフト2の油路18への圧油の給排機構、即ち、シリンダ部8のピストン14の駆動機構を説明する。
A mechanism for supplying and discharging pressure oil to and from the
シリンダヘッド1の端部側にはオイルポンプ41(図11参照)からの圧油が流通する油通路42が形成され、油通路42には油路18への圧油の給排を制御するオイルコントロールバルブ43が設けられている。オイルコントロールバルブ43の上流側の油通路42から分岐して蓄圧路44が設けられ、蓄圧路44にはアキュムレータ45が接続されている。アキュムレータ45はシリンダヘッド1に一つの部材として固定されている。
An
オイルコントロールバルブ43の上流側で蓄圧路44の分岐部の上流側の油通路42には第2のフィルタ46が設けられている。図11中の符号で47はオイルポンプ41の吐出側に設けられた第1のフィルタであり、48はオイルポンプ41をバイパスするバイパス路であり、図示しないリリーフバルブが介装されている。
A
図10に示すように、アキュムレータ45はシリンダヘッド1に鉛直方向に固定される筒状の本体51を備え、本体51にはスプリング52により下方に付勢されるピストン53が摺動自在に備えられている。スプリング52の上部はスプリングシート54及びスナップリング55が設けられ、スプリング52が本体51内に収納された状態になっている。
As shown in FIG. 10, the
本体51の下部にはねじ部56が形成され、ねじ部56をシリンダヘッド1のめねじ部57にねじ込むことによりアキュムレータ45がシリンダヘッド1に固定される。アキュムレータ45がシリンダヘッド1に固定された際に、本体51の上部の一部がシリンダヘッド1の上面から突出した状態にされる。本体51がシリンダヘッド1に固定されることで蓄圧路44が本体51に連通して圧油がピストン53の下側に供給され、スプリング52の付勢力に抗してピストン53が上昇することで本体51内に圧油が蓄圧される。
A
シリンダヘッド1の上部はカバー61が設けられ、ミストを捕集するためにカバー61内にはバッフルプレート62及び平プレート63が設けられている。そして、シリンダヘッド1の上面から突出した本体51の上部の直上に平プレート63が存在する状態にされている。このため、万一、スナップリング55が外れても、スプリングシート54やスプリング52、ピストン53は平プレート63に当接し、外に飛散することが防止される。
A cover 61 is provided on the upper part of the cylinder head 1, and a
そして、本体51の上部と平プレート63との隙間S1は、ねじ部56の長さS2よりも短く設定されている。このため、万一、シリンダヘッド1に対する本体51のねじ込み固定が緩んで本体51が抜け方向(上方)に移動しても、ねじ部56の螺合が開放される前に本体51の上部が平プレート63に当接して本体51が抜け外れることがない。このため、油通路42または蓄圧路44が外部に開放されることがなくなる。
The gap S1 between the upper portion of the
アキュムレータ45の本体51は下部のねじ部56でシリンダヘッド1に固定されているため、固定部で油漏れ等が生じても外部には漏れることがない。これにより、固定部のシールを簡略化しても外部への油漏れが抑制される。尚、本体51の固定は、圧入固定やフランジと固定ねじとの組み合わせによる固定等、ねじ部65による固定以外の構成も可能である。
Since the
上記構成のロッカシャフト2の油路18への圧油の給排機構では、オイルポンプ41の駆動により油通路42から蓄圧路44に圧油が供給されると、第2のフィルタ46で圧油が濾過されてオイルコントロールバルブ43及びアキュムレータ45、排気側のロッカシャフト3に供給される。オイルコントロールバルブ43がオフ(閉じ)となっている場合、蓄圧路44の油圧によりアキュムレータ45に圧油が蓄えられる。
In the mechanism for supplying and discharging pressure oil to and from the
エンジンが所定の回転速度となると、高リフトカム20の駆動に切り換えるためにオイルコントロールバルブ43がオン(開き)となる。オイルコントロールバルブ43を経由して吸気側のロッカシャフト2の油路18に急激に圧油が流れ込む。この時、圧油の供給量が不足して油通路42及び蓄圧路44の油圧が一時的に低下するため、アキュムレータ45に蓄えられていた圧油がスプリング52の付勢力により押し出されて不足分の圧油が補われる。
When the engine reaches a predetermined rotational speed, the
このため、一つの気筒に2つのシリンダ部8を有する切り換え機構に対しても圧油が不足することなく応答性よく圧油が供給される。
Therefore, the pressure oil is supplied to the switching mechanism having two
アキュムレータ45の上流側に第2のフィルタ46を備えたことにより、アキュムレータ45に蓄圧される圧油に含まれる異物を除去することができる。このため、アキュムレータ45の本体51内に異物が浸入することがなくなり、ピストン53にスティクスリップが生じることがない。
By providing the
また、アキュムレータ45から押し出された圧油は第2のフィルタ46を通ることなくオイルコントロールバルブ43に送られるので、第2のフィルタ46を流通する圧損に影響されずにロッカシャフト2の油路18に圧油を応答性よく供給することができる。
Further, the pressure oil pushed out from the
上述したアキュムレータ45の構成を適用する内燃機関、及び、第2のフィルタ46を設ける回路構成を適用する内燃機関として、第1ロッカアーム5、第3ロッカアーム6及び第2ロッカアーム7からなる切り換え機構を備えたものを例に挙げて説明したが、他の構成の切り換え機構を備えた内燃機関に適用することも可能である。例えば、本件の出願人が出願した特開2001−41017で示したように、リフト量が異なる2種類のロッカアームを切り換える構造の吸気1弁型の内燃機関においても、アキュムレータ45の構成を適用したり、第2のフィルタ46を設ける回路構成を適用することが可能である。
A switching mechanism including a
尚、上述した実施形態例では、カムの切り換え機構を吸気側のロッカシャフト2に設けた例を挙げて説明したが、カムの切り換えを行なう機構が排気側に設けられた場合でも適用することが可能である。
In the above-described embodiment, the example in which the cam switching mechanism is provided on the
1 シリンダヘッド
2,3 ロッカシャフト
4 カムシャフト
5 第1ロッカアーム
6 第3ロッカアーム
7 第2ロッカアーム
8 シリンダ部
9 第1の吸気弁
10 第1低リフトカム
11 第2の吸気弁
12 第2低リフトカム
13 開口部
14 ピストン
15 円柱部
16 切欠部
17 リターンスプリング
18 油路
19 通路
20 高リフトカム
21 第1ローラフォロア
22 内ローラ
23 外ローラ
24 第3ローラフォロア(滑りローラ)
25,28 ニードルローラ
26,29 外ローラ
27 第2ローラフォロア(ニードルベアリング)
34 切欠面
35 ボス部
36 ピン
41 オイルポンプ
42 油通路
43 オイルコントロールバルブ
44 蓄圧路
45 アキュムレータ
46 第2のフィルタ
47 第1のフィルタ
48 バイパス路
51 本体
52 スプリング
53 ピストン
54 スプリングシート
55 スナップリング
56 ねじ部
61 カバー
62 バッフルプレート
63 平プレート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
25, 28
34
Claims (3)
先端が第1の吸気弁もしくは第1の排気弁に連係され前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され第1の低リフトカムにより駆動される第1ロッカアームと、
先端が前記第1ロッカアーム側に連結可能に備えられ前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され前記第1低リフトカムよりもリフト量の大きい高リフトカムにより駆動される第2ロッカアームと、
前記第1ロッカアームの基端側に備えられカムシャフトの前記第1低リフトカムに当接する第1ローラフォロアと、
前記第2ロッカアームの基端側に備えられ前記カムシャフトの前記高リフトカムに当接する第2ローラフォロアと、
前記第1ロッカアームに対する前記第2ロッカアームの連結状態と切り離し状態を切り換える連結切り換え機構とを備え、
前記第1ローラフォロアが滑りローラとして形成されると共に、前記第2ローラフォロアがニードルローラを用いたニードルベアリングとして形成される
ことを特徴とする内燃機関の動弁装置。 Rocker shaft,
A first rocker arm having a distal end linked to the first intake valve or the first exhaust valve and swingably supported by the rocker shaft and driven by a first low lift cam;
A second rocker arm having a distal end provided to be connectable to the first rocker arm and swingably supported by the rocker shaft and driven by a high lift cam having a larger lift than the first low lift cam;
A first roller follower provided on a base end side of the first rocker arm and abutting on the first low lift cam of the camshaft;
A second roller follower provided on a base end side of the second rocker arm and abutting on the high lift cam of the camshaft;
A connection switching mechanism for switching between a connected state and a disconnected state of the second rocker arm with respect to the first rocker arm,
A valve gear for an internal combustion engine, wherein the first roller follower is formed as a sliding roller, and the second roller follower is formed as a needle bearing using a needle roller.
先端が第1の吸気弁もしくは第1の排気弁に連係され前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され第1低リフトカムにより駆動される第1ロッカアームと、
先端が第2の吸気弁もしくは第2の排気弁に連係され前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され第1低リフトカムよりもリフト量の小さい第2低リフトカムにより駆動される第3ロッカアームと、
先端が前記第1ロッカアーム側に連結可能に備えられ前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され前記第1低リフトカムよりもリフト量の大きい高リフトカムにより駆動される第2ロッカアームと、
前記第1ロッカアームの基端側に備えられカムシャフトの前記第1低リフトカムに当接する第1ローラフォロアと、
前記第3ロッカアームの基端側に備えられ前記カムシャフトの第2低リフトカムに当接する第3ローラフォロアと、
前記第2ロッカアームの基端側に備えられ前記カムシャフトの前記高リフトカムに当接する第2ローラフォロアと、
前記第1ロッカアーム及び第3ロッカアームに対する前記第2ロッカアームの連結状態と切り離し状態を切り換える連結切り換え機構とを備え、
前記第1ローラフォロアと前記第2ローラフォロアのうち少なくとも前記第2ローラフォロアがニードルローラを用いたニードルベアリングとして形成され、前記第3ローラフォロアが滑りローラとして形成される
ことを特徴とする内燃機関の動弁装置。 Rocker shaft,
A first rocker arm having a distal end linked to the first intake valve or the first exhaust valve and swingably supported by the rocker shaft and driven by a first low lift cam;
A third rocker arm having a distal end linked to a second intake valve or a second exhaust valve and swingably supported by the rocker shaft and driven by a second low lift cam having a smaller lift than the first low lift cam;
A second rocker arm having a distal end provided to be connectable to the first rocker arm and swingably supported by the rocker shaft and driven by a high lift cam having a larger lift than the first low lift cam;
A first roller follower provided on a base end side of the first rocker arm and abutting on the first low lift cam of the camshaft;
A third roller follower provided on a base end side of the third rocker arm and in contact with a second low lift cam of the camshaft;
A second roller follower provided on a base end side of the second rocker arm and abutting on the high lift cam of the camshaft;
A connection switching mechanism that switches between a connected state and a disconnected state of the second rocker arm with respect to the first rocker arm and the third rocker arm,
An internal combustion engine, wherein at least the second roller follower of the first roller follower and the second roller follower is formed as a needle bearing using a needle roller, and the third roller follower is formed as a sliding roller. Valve gear.
前記滑りローラはダブルリング状の滑りローラである
ことを特徴とする内燃機関の動弁装置。 The valve train of an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
A valve gear for an internal combustion engine, wherein the sliding roller is a double ring-shaped sliding roller.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008202580A (en) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Mitsubishi Motors Corp | Variable valve train of internal combustion engine |
US7836861B2 (en) | 2007-02-22 | 2010-11-23 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Variable valve mechanism for internal combustion engine |
CN109779712A (en) * | 2018-12-28 | 2019-05-21 | 杭州新坐标科技股份有限公司 | Roller rock arm |
-
2003
- 2003-11-26 JP JP2003395410A patent/JP2004211687A/en active Pending
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