JP2004225633A

JP2004225633A - Variable valve system

Info

Publication number: JP2004225633A
Application number: JP2003015268A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Tsuge; 仁柘植; Ken Sugiura; 憲杉浦; Kimihiko Tofuji; 公彦東藤
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: JP4084671B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the number of parts, by eliminating link structure, and to downsize an engine head, by lowering the position of a rotary cam with respect to a rocker arm. <P>SOLUTION: A variable valve system comprises: a control cam 11 formed to a control shaft 10 disposed near a first roller 8 of a rocker arm 1; an interposing arm 21 disposed to press the first roller 8; a rotary cam 42; an eccentric roller 30 journaled to the interposing arm 21 to be rotatable at a small angle while the eccentric roller 30 is eccentric; and a lift control device. In the lift control device, an orientation angle of the control cam 11 is changed to rotate the eccentric roller 30 at the small angle, and a contact position of the rotary cam 42 and a sub-roller 34 is moved to change a swing starting angle of the interposing arm 21, so that a contact position of the interposing arm 21 with respect to the first roller 8 is changed in a longitudinal direction of the interposing arm 21 to make the rotary cam 42 change a lift amount and a working angle of a valve 6. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転状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。
【０００２】
【従来の技術】
従来の可変動弁機構としては、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２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がある（例えば、非特許文献１参照。）。ところが、このタイプでは、二本の回転カムの位相を変えて回転させることが必要であるが駆動が難しいという問題があった。
そこで、本出願人は先に、図１０に示すような可変動弁機構を提案した（特願２００２−１０９０４２、本願出願時において未公開）。その可変動弁機構は、揺動することによりロッカアーム５１の第一ローラ５２を押圧してバルブ５８をリフトさせる第一介在アーム５３に、回転カム５９と制御カム６１との間に延びて回転カム５９と制御カム６１とにそれぞれ摺接する第二ローラ５５と第三ローラ５６とを先端に備えた第二介在アーム５７の基端部を揺動可能に軸着したもので、バルブのリフト量又は作用角を連続的に変化させられる機能をそのままに、回転カム５９のシャフトを一本に減らすことを可能にした。
【０００３】
【非特許文献１】
「自動車工学・１９９９年１２月号」株式会社鉄道日本社、平成１１年、第８６−８７頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特願２００２−１０９０４２に記載のタイプでは、第二介在アーム５７が第一介在アーム５３に軸着されてリンク構造を形成しているために、部品点数が多くなるという問題があった。また、リンク構造は、ロッカアーム５１に対して回転カム５９の位置が上がるため、エンジンヘッドが大型化してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、リンク構造をなくして部品点数を減らすと共に、ロッカアームに対する回転カムの位置を下げてエンジンヘッドをコンパクトにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可変動弁機構は、ロッカアームのカム対応部の近傍に小角度回転可能に設けた制御シャフトに制御カムを形成し、カム対応部を押圧する押圧面を備えた介在アームを、制御シャフトを中心にその周りを制御カムの小角度回転とは独立して揺動可能に設け、介在アームを介してロッカアームを押圧しバルブをリフトさせる回転カムを回転可能に設け、介在アームに、制御カムと回転カムとに挟まれて、外周面の一部が制御カム摺接部となり、制御カム摺接部の略反対側の外周面の一部が回転カム摺接部となる偏心ローラを、偏心した状態で小角度回動可能に軸着し、制御カムが制御カム摺接部に当接して偏心ローラの小角度回動を規制した状態で、回転カムが回転カム摺接部を押圧することにより、偏心ローラが制御カムのカムプロフィールに沿って変位し、制御カムを小角度回転させて制御カムの配向角を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変えることにより、偏心ローラを小角度回動させて制御カムと制御カム摺接部との当接位置を移動するとともに、回転カムと回転カム摺接部との当接位置を移動して介在アームの揺動開始角を変え、もってカム対応部に対する介在アームの押圧面の当接位置を介在アームの長さ方向に変えることにより、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リフト制御装置を設けたことを特徴としている。なお、カム対応部とは、回転カムにレバー及び介在アームを介して対応し押圧される部位という意味である。また、小角度回転とは、１回転以内の範囲での回転という意味である。さらに、小角度回動とは、１回転以内の範囲での回動という意味である。
【０００７】
回転カム摺接部としては、特に限定されないが、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、偏心ローラの軸心を中心に回転可能に設けられたサブローラの外周面の一部であることが好ましい。また、その場合、制御カム摺接部は、特に限定されないが、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、偏心ローラの軸心を中心にサブローラとは独立回転可能に設けられた別のサブローラの外周面の一部であることが好ましい。両サブローラの位置関係は、特に限定されず、同軸上に並設してもよいし、平行な別々の軸上に設けてもよい。
【０００８】
回転カム摺接部及び制御カム摺接部の数と位置関係は、両方とも特に限定されず、回転カム摺接部と制御カム摺接部とを一つずつ隣り合わせに設けてもよいし、回転カム摺接部又は制御カム摺接部のいずれか一方を対称面にして他方を二つ配するようにし、回転カム及び制御カムから受ける力がローラにねじれ応力を生じさせないようにしてもよい。
【０００９】
カム対応部は、特に限定されず、ロッカアームに固定された硬質チップでもロッカアームに回転可能に軸着されたローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、ロッカアームに回転可能に軸着されたローラが好ましい。
【００１０】
ロッカアーム、介在アーム及び偏心ローラは、別の面内で揺動、小角度回転又は偏心揺動してもよいが、スペース効率上、同一面内で揺動、小角度回転又は偏心揺動することが好ましい。
【００１１】
ここで、ロッカアームは、特に限定されず、次のいずれのタイプでもよい。
（ａ）ロッカアームの一端部に揺動中心部があり、中央部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ。（いわゆるスイングアーム）
（ｂ）ロッカアームの中央部に揺動中心部があり、一端部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ。
【００１２】
揺動中心部としては、特に限定されないが、次の二態様を例示できる。
（ｉ）揺動中心部はピボットに支持された凹球面部である態様。
（ｉｉ）揺動中心部はシーソアームが回動可能に軸支された軸穴部である態様。
【００１３】
上記（ｉ）の態様では、揺動中心部にタペットクリアランス調整機構が設けられることが好ましい。例えば、ピボットに設けた雄ネジをピボット支持材に設けた雌ネジに螺入量調節可能に螺入するようにしたタペットクリアランス調整機構や、ピボットをピボット支持材に対して摺動可能に設けて、油圧でタペットクリアランスを自動調整するようにしたもの等を例示できる。
【００１４】
回転カムと制御カムとに回転カム摺接部と制御カム摺接部とがそれぞれ常に摺接するように介在アームを付勢する付勢手段を設けることが好ましい。付勢手段としては、特に限定されないが、介在アームをその揺動方向に沿って付勢することでローラの回転カム摺接部と制御カム摺接部とが回転カムと制御カムとから離間しないように介在アームを付勢するバネ部材が好ましい。
具体的には、介在アームのアーム部又はアーム部とは別に設けられた突起とシリンダヘッドとの間に押し縮めたバネ部材を設けたもの等を例示できる。
【００１５】
リフト制御装置としては、特に限定されないが、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を例示できる。
【００１６】
なお、本発明の可変動弁機構は、吸気バル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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した可変動弁機構の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
まず、図１〜図７は第一実施形態の可変動弁機構を示している。この可変動弁機構にはスイングアームタイプのロッカアーム１が二つ使用され、各ロッカアーム１の一端部は同部に形成された凹球面部２がピボット３に支持されてなる揺動中心部となっている。各ピボット３はネジによるタペットクリアランス調整機構を内蔵している。各ロッカアーム１の他端下部には、バルブ押圧部５が凹設され、バルブ６の基端部をバルブ押圧部５が押圧するようになっている。
【００１９】
各ロッカアーム１の中央部に形成されたローラ配置穴７には、カム対応部としての第一ローラ８が、ロッカアーム１の上面からやや突出するように配され、該第一ローラ８はアーム側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。
【００２０】
ピボット３の軸下部に設けられた雄ネジは、ピボット支持材４に設けられた雌ネジに螺入量調節可能に螺入されて、タペットクリアランス調整機構が構成されている。なお、タペットクリアランス調整機構は、ピボット３をピボット支持材４に対して摺動可能な構成にして、油圧でタペットクリアランスが自動調整されるものに変更してもよい。
【００２１】
第一ローラ８の上方近傍には、制御シャフト１０が小角度回転可能に設けられるとともに、該制御シャフト１０には制御カム１１が形成されている。制御カム１１は、制御シャフト１０の外周面であるベース円１１ａと、ベース円１１ａから滑らかに繋がって突出量が漸増するノーズ漸増部１１ｂとを備えており、同一形状の一対の制御カム１１が制御シャフト１０の長さ方向に所定間隔をおいて形成されている。
【００２２】
また、第一ローラ８を押圧する押圧面２２を備えた介在アーム２１が、制御シャフト１０を中心にその周りを制御カム１１の小角度回転とは独立して揺動可能に設けられている。
【００２３】
介在アーム２１は、二つの制御カム１１を両側から挟むようにして、制御シャフト１０に軸着された一対の円筒部２３と、両円筒部２３からロッカアーム１のバルブ押圧部側へ向かって略水平に延びる一対のアーム部２５とを備えている。
各アーム部２５の下面には、第一ローラ８を押圧するための押圧面２２がそれぞれ形成されている。
【００２４】
各押圧面２２は、円筒部２３の外周面から滑らかに繋がると共に第一ローラ８の半径よりも大きい曲率半径の凹曲面に形成され、後述するように第一ローラ８に対する押圧面２２の当接位置が介在アーム２１の長さ方向に変わっても、押圧面２２はその略垂線方向に第一ローラ８を押圧するようになっている。
【００２５】
アーム部２５の先端の近傍には、介在アーム２１を介してロッカアーム１を押圧しバルブ６をリフトさせる回転カム４２が回転可能に設けられている。回転カム４２は、ベース円４２ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部４２ｂと、最大突出量となるノーズ４２ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部４２ｄとからなり、回転可能に支持されたカムシャフト４１に形成されている。
【００２６】
一対のアーム部２５の先端間には、シャフト２６が架設されている。シャフト２６は、制御カム１１と回転カム４２との間に位置し、その両端は各アーム部２５にそれぞれ固定されることで、二つのアーム部２５を一体化する役割も果たしている。なお、円筒部２３を二つに分けずに連続した形状としてもよい。
【００２７】
また、シャフト２６には、制御カム１１と回転カム４２とに挟まれて、外周面の一部が制御カム摺接部となり、制御カム摺接部の略反対側の外周面の一部が回転カム摺接部となる偏心ローラ３０が、偏心した状態で小角度回動可能に軸着されている。
【００２８】
即ち、シャフト２６には、軸心からずれた位置に貫設された丸穴がシャフト２６に外挿されることにより、シャフト２６の周りを偏心した状態で小角度回動する偏心ローラ本体３１と、偏心ローラ本体３１の軸線方向中央部に回転可能に軸着されたサブローラ３４とからなる偏心ローラ３０が設けられている。従って、偏心ローラ本体３１の軸線方向両端部であって制御カム１１側の一部は、制御カム１１が当接して制御カム摺接部となり、サブローラ３４の回転カム４２側の一部は、回転カム４２が当接して回転カム摺接部となるようになっている。なお、偏心ローラ本体３１の軸線方向中央部に、サブローラ３４を回転可能に軸着させる環状凹部を設けて、サブローラ３４の外径を偏心ローラ本体３１の外径またはそれ以下の外径に変更してもよい。
【００２９】
また、制御カム１１が偏心ローラ本体３１に当接して、偏心ローラ３０は制御カム１１により小角度回動を規制されるようになっており、その状態で回転カム４２がサブローラ３４を押圧することにより、偏心ローラ３０が制御カム１１のカムプロフィールに沿って変位するようになっている。
【００３０】
制御シャフト１０には、制御カム１１を小角度回転させて制御カム１１の配向角を１回転以内の範囲で内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的（好ましくは三段階以上、さらに好ましくは四段階以上の多段階）に変えることにより、偏心ローラ３０を小角度回動させて制御カム１１と偏心ローラ本体３１との当接位置を移動するとともに回転カム４２とサブローラ３４の当接位置を移動して介在アーム２１の揺動開始角（回転カム４２のベース円４２ａがサブローラ３４に当接しているときの介在アーム２１の角度であって、制御カム１１と偏心ローラ本体３１との当接位置によって変化する）を変え、もって第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置を介在アーム２１の長さ方向に変えることにより、回転カム４２によるバルブ６のリフト量及び作用角を変化させるリフト制御装置（図示略）が接続されている。
【００３１】
リフト制御装置は、例えば、ヘリカルスプラインを設けたピストンが油圧により所定角の回転を伴いながら軸方向に移動し、該回転が制御シャフトを回転させることにより制御カム１１の配向角を１回転以内の範囲で変える構造となっており、内燃機関の回転センサやアクセル開度センサ等からの検知値に基づいてマイクロコンピュータ等の制御装置により制御されるようになっている。
【００３２】
また、介在アーム２１には、サブローラ３４と偏心ローラ本体３１とが回転カム４２と制御カム１１とにそれぞれ常に摺接するように、介在アーム２１をその揺動方向に沿って付勢する付勢手段（図示略）が設けられている。
【００３３】
付勢手段は、例えば、介在アーム２１のアーム部２５又はアーム部２５とは別に設けられた突起とシリンダヘッドとの間に押し縮めたバネ部材を設けた構造となっており、偏心ローラ３０が制御カム１１と回転カム４２との間に深く進入する方向（図４（ａ）における左回転方向）に介在アーム２１を付勢するようになっている。
【００３４】
上記の構成により、制御カム１１が偏心ローラ本体３１に当接して偏心ローラ３０が左方向に小角度回動するのを規制した状態で、回転カム４２がサブローラ３４を介して偏心ローラ３０を左方向に小角度回動させる向きにサブローラ３４を斜め下方（ロッカアーム１でいうバルブ押圧部側から揺動中心部側に向かいながら下方へ）へ押圧することにより、偏心ローラ本体３１が制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方へ変位する。このとき、介在アーム２１が偏心ローラ３０を介して下方に揺動させられて、ロッカアーム１が押圧されることによりバルブ６がリフトされるようになっている。このとき、回転カム４２によりサブローラ３４を押圧された偏心ローラ３０は偏心ローラ本体３１と制御カム１１との当接位置を突出量の大きい側に移動させながら下方へ変位し、偏心ローラ３０を介して下方へ押圧された介在アーム２１は所定の角度範囲で揺動する。
【００３５】
またこのとき、制御カム１１の配向角を変えると、偏心ローラ３０が小角度回動して姿勢が変化し、偏心ローラ本体３１に当接する位置がベース円１１ａ又はノーズ漸増部１１ｂの各所に移動するとともに、制御シャフト１０からサブローラ３４（の重心）までの距離が変化して、回転カム４２とサブローラ３４との当接位置が移動して介在アーム２１の揺動開始角が変わることになる。すると、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置が介在アーム２１の長さ方向に変わり、具体的には、介在アーム２１の揺動開始角が高いときには押圧面２２の当接位置はアーム部２５基端側（又は円筒部２３）となり、介在アーム２１の揺動開始角が低いときには押圧面２２の当接位置はアーム部２５先端側となる。
【００３６】
以上のように構成された可変動弁機構は、次のように作用する。
まず、図４は、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下における制御カム１１の配向角度とそれによる作用を示している。
図４（ａ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下で、回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、制御カム１１はノーズ漸増部１１ｂの大突出部付近が偏心ローラ本体３１に当接するように配向制御される。このとき、偏心ローラ本体３１が当接している制御カム１１の当接位置がベース円１１ａに比べて大きな突出量を持っているので、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して右方向に小角度回動している。この偏心ローラ３０の小角度回動に伴って偏心ローラ３０の姿勢が変わり、制御シャフト１０からサブローラ３４（の重心）までの距離が長くなり、回転カム４２のベース円４２ａに当接しているサブローラ３４は、ベース円４２ａに沿って回転カム４２の下側にやや潜り込んで偏心ローラ３０は下方へ変位する。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１が下方へやや傾き、その位置が最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動開始角となる。このときの介在アーム２１の揺動開始角は、下方へやや傾いた所といっても依然として高いため、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、アーム部２５基端側（詳しくは、円筒部２３の押圧面２２寄りの位置）であり、まだバルブ６のリフトは発生しない。
【００３７】
次に、図４（ａ）から図４（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａからノーズ漸増部４２ｂに移動するときには、サブローラ３４が回転カム４２により左下方に押圧を受け、偏心ローラ３０が制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方へ変位するとともに、偏心ローラ３０が軸着された介在アーム２１は、付勢手段による付勢に抗して下方に傾きを増してゆく。このとき、偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置が、制御カム１１の下方のより突出量の大きい側へ移動するので、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して相対的に右方向に小角度回動を始める。介在アーム２１の二つの押圧面２２は、二つの第一ローラ８に対する当接位置を円筒部２３から押圧面２２側に変えながら二つの第一ローラ８を下方へ押圧し始める。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ８がそれぞれ押圧され始めるのに対応して各ピボット３を中心として下方へ揺動を開始し、バルブ押圧部５が二つのバルブ６を下方に押圧して各バルブ６がリフトされ始める。
【００３８】
次に、図４（ｂ）に示すように、回転カム４２のノーズ漸増部４２ｂを経てノーズ４２ｃがサブローラ３４に摺接するとき（いわゆるノーズ時）、偏心ローラ３０は偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置をノーズ漸増部１１ｂの最大突出部付近に移動させ、右方向に最大限小角度回動するとともに制御カム１１のカムプロフィールに沿って最も下方に変位した状態になる。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１は付勢手段による付勢に抗して下方へ最大に揺動し、その位置が最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動終了角となる。すると、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置はアーム部２５の先端側に変わり、介在アーム２１はロッカアーム１を下方へ最大揺動させるので、バルブ６のリフト量Ｌは発生・増加して最大値Ｌｍａｘに達する。
また、ベース時に第一ローラ８が円筒部２３の押圧面２２寄りの位置に当接しており、介在アーム２１の揺動開始角付近から揺動終了角までの広い範囲で二つのバルブ６がリフトされるようになっていることから作用角も最大となる。
なお、前記の通り、前記当接位置が変わっても、凹曲面に形成された押圧面２２はその略垂線方向に第一ローラ８を押圧するので、介在アーム２１にその長さ方向の応力成分がほとんど生じず、円筒部２３と制御シャフト１０との間に負担がかからない。
【００３９】
次に、図５は、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における制御カム１１の配向角度とそれによる作用を示している。
図５（ａ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下で、回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、制御カム１１はノーズ漸増部１１ｂの中間突出部付近が偏心ローラ本体３１に当接するように配向制御される。このとき、偏心ローラ本体３１が当接している制御カム１１の当接位置が図４（ａ）の時より突出量が小さくなるため、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して図４（ａ）の時よりも左方向に小角度回動する。この偏心ローラ３０の小角度回動に伴って偏心ローラ３０の姿勢が変わり、制御シャフト１０からサブローラ３４（の重心）までの距離が短くなり、回転カム４２のベース円４２ａに当接しているサブローラ３４は、ベース円４２ａに沿って回転カム４２との当接位置を図４（ａ）の時よりも左上方へ移動して偏心ローラ３０は上方へ変位する。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１が図４（ａ）の時よりも上方へ傾き、その位置が微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動開始角となる。このときの介在アーム２１の揺動開始角は、図４（ａ）の時よりも高くなり、第一ローラ８に対する押圧面２２の当接位置は、介在アーム２１の基端（詳しくは、円筒部２３の押圧面２２からやや遠ざかった位置）であり、まだバルブ６のリフトは発生しない。
【００４０】
次に、図５（ａ）から図５（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａからノーズ漸増部４２ｂに移動するときには、サブローラ３４が回転カム４２により下方に押圧を受け、偏心ローラ３０が制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方へ変位するとともに、偏心ローラ３０が軸着された介在アーム２１は、付勢手段による付勢に抗して下方に傾きを増してゆく。このとき、偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置が、制御カム１１の下方の図５（ａ）の時よりも突出量の大きい側へ移動するので、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して相対的に右方向に小角度回動を始める。介在アーム２１の二つの押圧面２２は、二つの第一ローラ８に対する当接位置を円筒部２３から押圧面２２側に変えながら二つの第一ローラ８を下方へ押圧し始める。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ８がそれぞれ押圧され始めるのに対応して各ピボット３を中心として下方へ揺動を開始し、バルブ押圧部５が二つのバルブ６を下方に押圧して各バルブ６がリフトされ始める。
【００４１】
次に、図５（ｂ）に示すように、回転カム４２のノーズ漸増部４２ｂを経てノーズ４２ｃがサブローラ３４に摺接するとき（いわゆるノーズ時）、偏心ローラ３０は偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置を図５（ａ）の時よりもやや下側のノーズ漸増部１１ｂの中間突出部付近に移動させ、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して相対的に図５（ａ）の状態より右方向に小角度回動するとともに、制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方に変位した状態になる。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１は付勢手段による付勢に抗して下方に揺動し、その位置が微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動終了角となる。しかし、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、介在アーム２１の基端（詳しくは、押圧面２２の基端部）に留まるので、介在アーム２１はロッカアーム１を下方へ僅かに揺動させ、バルブ６のリフト量Ｌは微小となる。また、介在アーム２１の揺動開始角が図４（ａ）の時よりも上方に傾いた所であり、バルブ６がリフトされるのが揺動終了角付近に限られるので作用角も微小となる。
【００４２】
なお、図４と図５との中間的なリフト量・作用角が必要な運転状況下では、図４と図５との中間的な制御カム１１の配向角度をリフト制御装置により連続的に又は段階的に作ることで、図７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。
【００４３】
次に、図６は、リフト休止が必要な運転状況下における制御カム１１の配向角度とそれによる作用を示している。
図６（ａ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下で、回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、制御カム１１はノーズ漸増部１１ｂの小突出部付近が偏心ローラ本体３１に当接するように配向制御される。このとき、偏心ローラ本体３１が当接している制御カム１１の当接位置が図５（ａ）の時より突出量が小さくなるため、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して図５（ａ）の時よりも左方向に小角度回動する。この偏心ローラ３０の小角度回動に伴って偏心ローラ３０の姿勢が変わり、制御シャフト１０からサブローラ３４（の重心）までの距離が最も短くなり、回転カム４２のベース円４２ａのベース円４２ａに当接しているサブローラ３４は、ベース円４２ａに沿って回転カム４２との当接位置を図５（ａ）の時よりも上方へ移動して偏心ローラ３０は最も上方へ変位する。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１が図５（ａ）の時よりも更に上方へ傾いてアーム部２５が略水平となり、その位置がリフト休止が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動開始角となる。このときの介在アーム２１の揺動開始角は高いため、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、介在アーム２１の基端（詳しくは、円筒部２３の図５（ａ）よりも押圧面２２から遠ざかった位置）であり、バルブ６のリフトは発生しない。
【００４４】
次に、図６（ａ）から図６（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａからノーズ漸増部４２ｂに移動するときには、サブローラ３４が回転カム４２により下方に押圧を受け、偏心ローラ３０が制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方へ変位するとともに、偏心ローラ３０が軸着された介在アーム２１は、付勢手段による付勢に抗して下方に傾きを増してゆく。このとき、偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置が、制御カム１１の下方の図６（ａ）の時よりも突出量の大きい側へ移動するので、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して相対的に右方向に小角度回動を始める。介在アーム２１の二つの押圧面２２は、二つの第一ローラ８に対する当接位置を円筒部２３から押圧面２２側に向かって変えるが、当接位置が介在アーム２１の基端（詳しくは、円筒部２３内）に留まるため、二つの第一ローラ８は押圧されず、各バルブ６はリフトを開始しない。
【００４５】
次に、図６（ｂ）に示すように、回転カム４２のノーズ漸増部４２ｂを経てノーズ４２ｃがサブローラ３４に摺接するとき（いわゆるノーズ時）、偏心ローラ３０は偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置を図６（ａ）の時よりもやや下側のノーズ漸増部１１ｂの中間突出部付近に移動させ、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して相対的に図６（ａ）の状態より右方向に小角度回動するとともに、制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方に変位した状態になる。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１は付勢手段による付勢に抗して下方に揺動し、その位置がリフト休止が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動終了角となる。しかし、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、介在アーム２１の基端（詳しくは、円筒部２３内）に留まるので、介在アーム２１はロッカアーム１を揺動させず、バルブ６はリフト休止状態となる。
【００４６】
以上のような可変動弁機構によれば、偏心ローラ３０を用いたことにより従来のリンク構造が不要となるので、部品点数を減らすことができる。また、偏心ローラ３０を押圧する回転カム４２の位置を介在アーム２１と同レベルまで下げることができるので、エンジンヘッドをコンパクトにしてエンジンを小型化することができる。
【００４７】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第二実施形態について、図８を参照して第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、偏心ローラ３０の構成においてのみ第一実施形態と相違するものである。
【００４８】
すなわち、本実施形態の偏心ローラ３０は、サブローラ３４の他に、偏心ローラ本体３１の軸心を中心にサブローラ３４とは独立回転可能なサブローラ３５が設けられ、該サブローラ３５の外周面の一部が制御カム摺接部となっている。
【００４９】
サブローラ３５は、サブローラ３４と略同一外径に形成され、サブローラ３４を対称面としてその両脇の偏心ローラ本体３１に、一つずつ回転可能に軸着されている。二つのサブローラ３５は、サブローラ３４の回転とは独立して回転できるようになっていて、二つの制御カム１１に均等にそれぞれ当接するようになっている。なお、サブローラ３４とサブローラ３５の外径は異なっていてもよいし、いずれか一方が他方に比べて大きい外径に形成されていてもよい。
【００５０】
本実施形態の可変動弁機構は、偏心ローラ３０の構成が異なるものの、基本的には第一実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、第一実施形態よりも部品点数がやや増えるものの、第一実施形態と略同等の効果が得られるのに加え、第一実施形態より制御カム１１と偏心ローラ３０との間で生じる摺動抵抗や磨耗を低減することができる。
【００５１】
なお、本発明は前記実施形態の構成に限定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）リフト制御装置の構成や制御の仕方を適宜変更すること。
（２）中央部に揺動中心部があるロッカアームとすること。
（３）図９に示すように、サブローラ３５を偏心ローラ本体３１の軸線方向全長にわたって延びるような形状に変更し、サブローラ３４をサブローラ３５の軸線方向中央部に回転可能に軸着すること。
（４）付勢手段の構成を適宜変更すること。
（５）押圧面の形状を適宜変更すること。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の可変動弁機構は、上記の通り構成されているので、リンク構造をなくして部品点数を減らせると共に、ロッカアームに対する回転カムの位置を下げてエンジンヘッドをコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図２】同機構の介在アームを取り外した状態を示す斜視図である。
【図３】同機構を示す断面図である。
【図４】図１の最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。
【図５】図１の微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。
【図６】図１のリフト休止が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。
【図７】本実施形態に係る可変動弁機構により得られるバルブのリフト量及び作用角を示すグラフである。
【図８】本発明の第二実施形態に係る可変動弁機構を示す断面図である。
【図９】本発明に係る可変動弁機構の変更例を示す断面図である。
【図１０】従来の可変動弁機構を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ロッカアーム
６バルブ
８カム対応部としての第一ローラ
１０制御シャフト
１１制御カム
２１介在アーム
４２回転カム
３０偏心ローラ
３１制御カム摺接部としての偏心ローラ本体
３４回転カム摺接部としてのサブローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve mechanism that continuously or stepwise changes a valve lift and a valve operating angle in accordance with an operation state of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
The conventional variable valve mechanism includes rotating the two camshafts to swing the rocker arm and changing the phase of the two camshafts relative to each other, thereby changing the rocking angle of the rocker arm to lift the valve. There is one in which the amount or the operating angle is continuously changed (for example, see Non-Patent Document 1). However, in this type, it is necessary to rotate the two rotating cams while changing the phase, but there is a problem that driving is difficult.
Therefore, the present applicant has previously proposed a variable valve mechanism as shown in FIG. 10 (Japanese Patent Application No. 2002-109042, not disclosed at the time of filing the present application). The variable valve mechanism extends between the rotary cam 59 and the control cam 61 to the first intervening arm 53 that pushes the first roller 52 of the rocker arm 51 to lift the valve 58 by swinging. A base end of a second intervening arm 57 having a distal end provided with a second roller 55 and a third roller 56 that are in sliding contact with a control cam 59 and a control cam 61, respectively. This makes it possible to reduce the number of shafts of the rotating cam 59 to one while maintaining the function of continuously changing the operating angle.
[0003]
[Non-patent document 1]
"Automotive Engineering, December 1999", Railway Japan Co., Ltd., 1999, pp. 86-87
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the type described in Japanese Patent Application No. 2002-109042 has a problem that the number of components increases because the second intervening arm 57 is pivotally mounted on the first intervening arm 53 to form a link structure. Further, the link structure has a problem that the position of the rotary cam 59 with respect to the rocker arm 51 is increased, so that the engine head becomes large.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems, eliminate the link structure, reduce the number of components, and reduce the position of the rotating cam with respect to the rocker arm to make the engine head compact.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a variable valve mechanism according to the present invention is configured such that a control cam is formed on a control shaft rotatably provided at a small angle near a cam corresponding portion of a rocker arm, and a pressing surface for pressing the cam corresponding portion is formed. The interposed arm is provided around the control shaft so as to be swingable independently of the small angle rotation of the control cam, and the rotating cam that presses the rocker arm and lifts the valve via the interposed arm is rotatable. A part of the outer peripheral surface is a control cam sliding contact portion between the control cam and the rotating cam, and a part of the outer peripheral surface substantially opposite to the control cam sliding contact portion is interposed between the control arm and the rotating cam. The eccentric roller, which is a part of the eccentric roller, is pivotally mounted on the eccentric state so that the eccentric roller can rotate by a small angle. By pressing the cam slide contact part, the eccentric The eccentric roller is displaced along the cam profile of the control cam, rotates the control cam by a small angle, and changes the orientation angle of the control cam continuously or stepwise according to the operating condition of the internal combustion engine, thereby setting the eccentric roller to a small angle. By rotating, the contact position between the control cam and the control cam sliding contact portion is moved, and the contact position between the rotating cam and the rotating cam sliding contact portion is moved to change the swing start angle of the interposed arm. A lift control device is provided that changes the lift amount and operating angle of the valve by the rotating cam by changing the contact position of the pressing surface of the interposed arm with the cam corresponding portion in the length direction of the interposed arm. In addition, the cam corresponding part means a part corresponding to the rotating cam via the lever and the interposed arm and pressed. The small angle rotation means rotation within a range of one rotation. Furthermore, small angle rotation means rotation within the range of one rotation.
[0007]
The rotary cam sliding contact portion is not particularly limited, but is preferably a part of the outer peripheral surface of the sub roller provided rotatably around the axis of the eccentric roller in consideration of sliding resistance and wear. In this case, the control cam sliding portion is not particularly limited, but in consideration of sliding resistance and wear, the outer peripheral surface of another sub roller provided so as to be able to rotate independently of the sub roller around the axis of the eccentric roller. Is preferably a part of The positional relationship between the two sub-rollers is not particularly limited, and they may be provided coaxially side by side or on separate parallel axes.
[0008]
The number and positional relationship of the rotating cam sliding contact portion and the control cam sliding contact portion are not particularly limited, and the rotating cam sliding contact portion and the control cam sliding contact portion may be provided one by one next to each other. One of the cam sliding portion and the control cam sliding portion may be provided with a symmetrical surface and the other two may be arranged so that the force received from the rotating cam and the control cam does not generate torsional stress on the roller.
[0009]
The cam corresponding portion is not particularly limited, and may be a hard tip fixed to the rocker arm or a roller rotatably mounted on the rocker arm. However, in consideration of sliding resistance and wear, a roller rotatably mounted on a rocker arm is preferable.
[0010]
The rocker arm, the intervening arm and the eccentric roller may swing in a different plane, rotate at a small angle or swing eccentrically, but for space efficiency, swing, small angle rotation or eccentric swing in the same plane. Is preferred.
[0011]
Here, the rocker arm is not particularly limited, and may be any of the following types.
(A) The rocker arm has a swing center at one end, a cam corresponding portion at the center, and a valve pressing portion at the other end. (So-called swing arm)
(B) The rocker arm has a swing center at the center, a cam corresponding portion at one end, and a valve pressing portion at the other end.
[0012]
Although the swing center is not particularly limited, the following two embodiments can be exemplified.
(I) A mode in which the swing center portion is a concave spherical portion supported by the pivot.
(Ii) A mode in which the swing center portion is a shaft hole portion on which a seesaw arm is rotatably supported.
[0013]
In the above aspect (i), it is preferable that a tappet clearance adjustment mechanism be provided at the swing center. For example, a tappet clearance adjustment mechanism in which a male screw provided in the pivot is screwed into a female screw provided in the pivot support so that the screw amount can be adjusted, and a pivot is provided so as to be slidable with respect to the pivot support. And a device in which tappet clearance is automatically adjusted by hydraulic pressure.
[0014]
It is preferable to provide an urging means for urging the interposed arm such that the rotating cam sliding contact portion and the control cam sliding contact portion always contact the rotating cam and the control cam. The urging means is not particularly limited, but by urging the interposed arm along the swinging direction, the rotating cam sliding contact portion of the roller and the control cam sliding contact portion do not separate from the rotating cam and the control cam. Thus, a spring member for biasing the interposed arm is preferable.
Specifically, an example in which a compressed spring member is provided between an arm portion of the interposed arm or a protrusion provided separately from the arm portion and the cylinder head can be exemplified.
[0015]
Although the lift control device is not particularly limited, a lift control device including a helical spline mechanism, a drive unit using hydraulic pressure, and a control device such as a microcomputer can be exemplified.
[0016]
The variable valve mechanism according to the present invention can be applied to either one of an intake valve and an exhaust valve, but is preferably applied to both.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a variable valve mechanism embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
First, FIGS. 1 to 7 show a variable valve mechanism according to a first embodiment. Two swing arm type rocker arms 1 are used in this variable valve mechanism, and one end of each rocker arm 1 is a swing center portion in which a concave spherical portion 2 formed in the same portion is supported by a pivot 3. ing. Each pivot 3 has a built-in tappet clearance adjustment mechanism using a screw. A valve pressing portion 5 is recessed below the other end of each rocker arm 1 so that the base end of the valve 6 is pressed by the valve pressing portion 5.
[0019]
A first roller 8 serving as a cam corresponding portion is disposed in a roller arrangement hole 7 formed at the center of each rocker arm 1 so as to slightly protrude from the upper surface of the rocker arm 1. It is rotatably mounted about an orthogonal axis.
[0020]
The male screw provided at the lower part of the shaft of the pivot 3 is screwed into the female screw provided on the pivot support member 4 so that the screwing amount can be adjusted, thereby constituting a tappet clearance adjustment mechanism. The tappet clearance adjusting mechanism may be configured so that the pivot 3 is slidable with respect to the pivot support member 4 and the tappet clearance is automatically adjusted by hydraulic pressure.
[0021]
A control shaft 10 is provided near the upper portion of the first roller 8 so as to be rotatable at a small angle, and a control cam 11 is formed on the control shaft 10. The control cam 11 includes a base circle 11a, which is the outer peripheral surface of the control shaft 10, and a nose gradually increasing portion 11b that smoothly connects to the base circle 11a and gradually increases in the amount of protrusion. The control shaft 10 is formed at a predetermined interval in the length direction.
[0022]
Further, an intervening arm 21 having a pressing surface 22 for pressing the first roller 8 is provided so as to be able to swing around the control shaft 10 independently of the small angle rotation of the control cam 11.
[0023]
The intervening arm 21 extends between the two control cams 11 from both sides, and a pair of cylindrical portions 23 axially attached to the control shaft 10, and extends substantially horizontally from both the cylindrical portions 23 toward the valve pressing portion side of the rocker arm 1. A pair of arms 25 is provided.
On the lower surface of each arm 25, a pressing surface 22 for pressing the first roller 8 is formed.
[0024]
Each pressing surface 22 is smoothly connected to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 23 and is formed as a concave curved surface having a radius of curvature larger than the radius of the first roller 8, and the pressing surface 22 contacts the first roller 8 as described later. Even if the position changes in the length direction of the intervening arm 21, the pressing surface 22 presses the first roller 8 in a substantially perpendicular direction.
[0025]
A rotary cam 42 that presses the rocker arm 1 via the intervening arm 21 and lifts the valve 6 is rotatably provided near the tip of the arm 25. The rotating cam 42 includes a base circle 42a, a nose gradually increasing portion 42b having a gradually increasing protrusion amount, a nose 42c having a maximum protrusion amount, and a nose gradually decreasing portion 42d having a gradually decreasing protrusion amount, and is a rotatably supported cam. The shaft 41 is formed.
[0026]
A shaft 26 is provided between the distal ends of the pair of arms 25. The shaft 26 is located between the control cam 11 and the rotary cam 42, and both ends thereof are fixed to the respective arm portions 25, thereby also playing a role of integrating the two arm portions 25. The cylindrical portion 23 may have a continuous shape without being divided into two.
[0027]
Further, the shaft 26 is sandwiched between the control cam 11 and the rotary cam 42, and a part of the outer peripheral surface becomes a control cam sliding contact portion, and a part of the outer peripheral surface substantially opposite to the control cam sliding contact portion rotates. An eccentric roller 30 serving as a cam sliding contact portion is axially mounted so as to be rotatable by a small angle in an eccentric state.
[0028]
That is, the shaft 26 is provided with an eccentric roller body 31 that is rotated by a small angle while being eccentric about the shaft 26 by being externally inserted into the shaft 26 with a circular hole provided at a position deviated from the axis. An eccentric roller 30 including a sub-roller 34 rotatably mounted on the center of the eccentric roller body 31 in the axial direction is provided. Accordingly, a part of the eccentric roller body 31 at both ends in the axial direction and a part on the control cam 11 side is brought into contact with the control cam 11 to form a control cam sliding part, and a part of the sub roller 34 on the rotating cam 42 side is rotated. The cam 42 comes into contact with the cam 42 to form a rotary cam sliding contact portion. An annular concave portion for rotatably mounting the sub-roller 34 is provided at the center of the eccentric roller main body 31 in the axial direction, and the outer diameter of the sub-roller 34 is changed to the outer diameter of the eccentric roller main body 31 or less. You may.
[0029]
Further, the control cam 11 comes into contact with the eccentric roller main body 31, and the eccentric roller 30 is restricted from rotating at a small angle by the control cam 11. In this state, the rotating cam 42 presses the sub-roller 34. Thereby, the eccentric roller 30 is displaced along the cam profile of the control cam 11.
[0030]
The control shaft 10 rotates the control cam 11 by a small angle so that the orientation angle of the control cam 11 is continuously or stepwise (preferably three or more steps, more preferably Is changed to a multi-stage of four or more stages) to rotate the eccentric roller 30 by a small angle to move the contact position between the control cam 11 and the eccentric roller main body 31 and to change the contact position between the rotary cam 42 and the sub-roller 34. To the swing start angle of the intervening arm 21 (the angle of the intervening arm 21 when the base circle 42 a of the rotary cam 42 is in contact with the sub-roller 34, and the angle between the control cam 11 and the eccentric roller body 31. By changing the contact position of the interposed arm 21 against the first roller 8 in the longitudinal direction of the interposed arm 21, the rotation cam 4 is changed. Lift control device for varying the lift amount and the working angle of the valve 6 (not shown) are connected by.
[0031]
The lift control device, for example, moves a piston provided with a helical spline in an axial direction with rotation of a predetermined angle by hydraulic pressure, and the rotation rotates the control shaft, thereby changing the orientation angle of the control cam 11 within one rotation. The structure is changed within a range, and is controlled by a control device such as a microcomputer based on a detection value from a rotation sensor, an accelerator opening sensor, or the like of the internal combustion engine.
[0032]
Further, an urging means for urging the intervening arm 21 along the swinging direction so that the sub roller 34 and the eccentric roller main body 31 always slide on the rotating cam 42 and the control cam 11 respectively. (Not shown) are provided.
[0033]
The urging means has, for example, a structure in which a compressed spring member is provided between an arm portion 25 of the intervening arm 21 or a projection provided separately from the arm portion 25 and a cylinder head. The intervening arm 21 is urged in a direction in which the control arm 11 and the rotary cam 42 enter deeply (the leftward rotation direction in FIG. 4A).
[0034]
With the above configuration, the rotating cam 42 moves the eccentric roller 30 to the left via the sub-roller 34 while the control cam 11 is in contact with the eccentric roller main body 31 to prevent the eccentric roller 30 from rotating a small angle to the left. By pressing the sub-roller 34 obliquely downward (downward while moving from the valve pressing portion side of the rocker arm 1 toward the swing center portion) in the direction of rotating the control cam 11 by a small angle in the direction, the eccentric roller main body 31 Displaces down along the cam profile. At this time, the intervening arm 21 is swung downward via the eccentric roller 30, and the rocker arm 1 is pressed so that the valve 6 is lifted. At this time, the eccentric roller 30 pressed against the sub-roller 34 by the rotating cam 42 is displaced downward while moving the contact position between the eccentric roller main body 31 and the control cam 11 to the side where the amount of protrusion is large, and is displaced via the eccentric roller 30. The intervening arm 21, which is pressed downward, swings within a predetermined angle range.
[0035]
Also, at this time, if the orientation angle of the control cam 11 is changed, the eccentric roller 30 rotates by a small angle to change the posture, and the position of contact with the eccentric roller main body 31 moves to various parts of the base circle 11a or the nose gradually increasing portion 11b. At the same time, the distance from the control shaft 10 to (the center of gravity of) the sub-roller 34 changes, the contact position between the rotary cam 42 and the sub-roller 34 moves, and the swing start angle of the intervening arm 21 changes. Then, the contact position of the pressing surface 22 of the interposed arm 21 with the first roller 8 changes in the length direction of the interposed arm 21. More specifically, when the swing start angle of the interposed arm 21 is high, the pressing position of the pressing surface 22 is increased. The contact position is on the base end side of the arm portion 25 (or the cylindrical portion 23), and when the swing start angle of the interposed arm 21 is low, the contact position of the pressing surface 22 is on the distal end side of the arm portion 25.
[0036]
The variable valve mechanism configured as described above operates as follows.
First, FIG. 4 shows an orientation angle of the control cam 11 under an operating condition where a maximum lift amount and a maximum operation angle are required, and an operation by the orientation angle.
As shown in FIG. 4A, when the contact position of the rotary cam 42 with the sub-roller 34 is the position of the base circle 42a (so-called base time) under an operating condition requiring the maximum lift amount and the maximum working angle, The orientation of the control cam 11 is controlled so that the vicinity of the large protrusion of the nose gradually increasing portion 11b contacts the eccentric roller main body 31. At this time, since the contact position of the control cam 11 with which the eccentric roller body 31 is in contact has a larger protruding amount than the base circle 11a, the eccentric roller 30 has a small angle to the right with respect to the interposed arm 21. It is turning. The posture of the eccentric roller 30 changes with the small angle rotation of the eccentric roller 30, the distance from the control shaft 10 to (the center of gravity of) the sub roller 34 increases, and the sub roller abuts on the base circle 42a of the rotary cam 42. The reference numeral 34 extends slightly below the rotary cam 42 along the base circle 42a, and the eccentric roller 30 is displaced downward. With the displacement of the eccentric roller 30, the intervening arm 21 tilts slightly downward, and the position thereof becomes the swing start angle of the intervening arm 21 under an operating condition that requires the maximum lift amount and the maximum working angle. Since the swing start angle of the intervening arm 21 at this time is still high even though it is slightly inclined downward, the contact position of the pressing surface 22 of the intervening arm 21 against the first roller 8 is Side (specifically, a position near the pressing surface 22 of the cylindrical portion 23), and the lift of the valve 6 has not yet occurred.
[0037]
Next, during the period from FIG. 4A to FIG. 4B, that is, when the contact position of the rotary cam 42 with the sub-roller 34 moves from the base circle 42a to the nose gradually increasing portion 42b, the sub-roller 34 is The eccentric roller 30 is displaced downward along the cam profile of the control cam 11 by being pressed to the lower left, and the intervening arm 21 on which the eccentric roller 30 is axially mounted is moved downward against the urging by the urging means. To increase the slope. At this time, the contact position of the eccentric roller main body 31 with respect to the control cam 11 moves to the side below the control cam 11 where the protrusion amount is larger, so that the eccentric roller 30 Start small angle rotation. The two pressing surfaces 22 of the intervening arm 21 start to press the two first rollers 8 downward while changing the contact positions with respect to the two first rollers 8 from the cylindrical portion 23 to the pressing surface 22 side. The two rocker arms 1 start swinging downward around the respective pivots 3 in response to the two first rollers 8 being respectively pressed, and the valve pressing portion 5 presses the two valves 6 downward. Each valve 6 starts to be lifted.
[0038]
Next, as shown in FIG. 4B, when the nose 42c slides on the sub-roller 34 via the nose gradually increasing portion 42b of the rotary cam 42 (so-called nose), the eccentric roller 30 becomes the control cam 11 of the eccentric roller main body 31. Is moved to the vicinity of the maximum protrusion of the nose gradually increasing portion 11b, and is rotated to the right by a small angle as much as possible while being displaced to the lowest position along the cam profile of the control cam 11. Along with the displacement of the eccentric roller 30, the intervening arm 21 swings maximum downward against the urging by the urging means, and the position of the intervening arm 21 is reduced under the operating condition requiring the maximum lift amount and the maximum operating angle. This is the swing end angle of the arm 21. Then, the contact position of the pressing surface 22 of the intervening arm 21 with the first roller 8 changes to the distal end side of the arm portion 25, and the intervening arm 21 swings the rocker arm 1 downward to the maximum. It occurs and increases and reaches the maximum value Lmax.
In addition, the first roller 8 is in contact with the cylindrical portion 23 at a position near the pressing surface 22 at the time of base, and the two valves 6 are lifted in a wide range from near the swing start angle of the intervening arm 21 to the swing end angle. The working angle is also maximized.
As described above, even if the abutment position is changed, the pressing surface 22 formed in the concave curved surface presses the first roller 8 in a direction substantially perpendicular to the concave surface, so that the stress component in the length direction is applied to the intervening arm 21. Is hardly generated, and no load is applied between the cylindrical portion 23 and the control shaft 10.
[0039]
Next, FIG. 5 shows the orientation angle of the control cam 11 in an operation condition where a small lift amount and a small operation angle are required, and the operation by the orientation angle.
As shown in FIG. 5A, when the contact position of the rotary cam 42 with respect to the sub-roller 34 is the position of the base circle 42a (so-called base time) under an operating condition requiring a small lift amount and a small working angle, The orientation of the control cam 11 is controlled so that the vicinity of the intermediate projecting portion of the nose gradually increasing portion 11b abuts on the eccentric roller main body 31. At this time, since the projecting amount of the contact position of the control cam 11 with which the eccentric roller main body 31 contacts is smaller than that in the case of FIG. It turns to the left by a smaller angle than when. The posture of the eccentric roller 30 changes with the small angle rotation of the eccentric roller 30, the distance from the control shaft 10 to (the center of gravity of) the sub-roller 34 is shortened, and the sub-roller abuts on the base circle 42a of the rotary cam 42. Reference numeral 34 moves the contact position with the rotary cam 42 along the base circle 42a to the upper left as compared with the case of FIG. 4A, and the eccentric roller 30 is displaced upward. With the displacement of the eccentric roller 30, the intervening arm 21 is tilted upward as compared with the case shown in FIG. 4A, and the position of the intervening arm 21 swings under an operating condition requiring a small lift amount and a small operating angle. Start angle. The swing start angle of the intervening arm 21 at this time is higher than in FIG. 4A, and the contact position of the pressing surface 22 with the first roller 8 is determined by the base end of the intervening arm 21 (specifically, the cylindrical shape). (A position slightly away from the pressing surface 22 of the portion 23), and the lift of the valve 6 does not yet occur.
[0040]
Next, during the period from FIG. 5A to FIG. 5B, that is, when the contact position of the rotary cam 42 with the sub-roller 34 moves from the base circle 42a to the nose gradually increasing portion 42b, the sub-roller 34 is When the eccentric roller 30 receives downward pressure, the eccentric roller 30 is displaced downward along the cam profile of the control cam 11, and the intervening arm 21 on which the eccentric roller 30 is axially attached moves downward against the urging by the urging means. Increasing the inclination. At this time, the contact position of the eccentric roller main body 31 with respect to the control cam 11 moves to the side below the control cam 11 where the amount of protrusion is larger than that in the case of FIG. On the other hand, a small angle rotation is started relatively to the right. The two pressing surfaces 22 of the intervening arm 21 start to press the two first rollers 8 downward while changing the contact positions with respect to the two first rollers 8 from the cylindrical portion 23 to the pressing surface 22 side. The two rocker arms 1 start swinging downward around the respective pivots 3 in response to the two first rollers 8 being respectively pressed, and the valve pressing portion 5 presses the two valves 6 downward. Each valve 6 starts to be lifted.
[0041]
Next, as shown in FIG. 5B, when the nose 42c slides on the sub-roller 34 via the nose gradually increasing portion 42b of the rotating cam 42 (so-called nose), the eccentric roller 30 becomes the control cam 11 of the eccentric roller main body 31. 5 (a), the eccentric roller 30 is relatively moved with respect to the interposed arm 21 as shown in FIG. 5 (a). The control cam 11 is turned to the right by a small angle from the state, and is displaced downward along the cam profile of the control cam 11. With the displacement of the eccentric roller 30, the intervening arm 21 swings downward against the urging by the urging means, and the position of the intervening arm 21 in an operating condition requiring a small lift amount and a small operating angle is required. Is the swing end angle. However, the contact position of the pressing surface 22 of the intervening arm 21 with the first roller 8 remains at the base end of the intervening arm 21 (specifically, the base end of the pressing surface 22). And the lift amount L of the valve 6 becomes very small. Further, the swing start angle of the intervening arm 21 is tilted upward from that in FIG. 4A, and the valve 6 is lifted only near the swing end angle, so that the working angle is also small. Become.
[0042]
Note that, under an operating condition that requires an intermediate lift amount and operating angle between FIGS. 4 and 5, the orientation angle of the control cam 11 intermediate between FIGS. By making it stepwise, an intermediate lift amount and working angle can be obtained continuously or stepwise as shown in FIG.
[0043]
Next, FIG. 6 shows an orientation angle of the control cam 11 and an operation by the control cam 11 under an operating condition that requires a lift stop.
As shown in FIG. 6 (a), when the contact position of the rotary cam 42 with the sub-roller 34 is the position of the base circle 42a (so-called base time) under an operating condition in which lift suspension is required, the control cam 11 The orientation is controlled so that the vicinity of the small protrusion of the gradually increasing portion 11b contacts the eccentric roller main body 31. At this time, since the projecting amount of the contact position of the control cam 11 with which the eccentric roller body 31 is in contact with is smaller than in the case of FIG. It turns to the left by a smaller angle than when. The posture of the eccentric roller 30 changes with the small angle rotation of the eccentric roller 30, the distance from the control shaft 10 to (the center of gravity of) the sub roller 34 becomes the shortest, and the base circle 42a of the base circle 42a of the rotating cam 42 becomes The contacting sub-roller 34 moves its contact position with the rotary cam 42 along the base circle 42a higher than in FIG. 5A, and the eccentric roller 30 is displaced most upward. With the displacement of the eccentric roller 30, the intervening arm 21 is tilted further upward than in FIG. 5 (a), and the arm portion 25 becomes substantially horizontal. The swing start angle is 21. Since the swing start angle of the interposed arm 21 at this time is high, the contact position of the pressing surface 22 of the interposed arm 21 against the first roller 8 is set at the base end of the interposed arm 21 (specifically, FIG. a), the valve 6 is farther from the pressing surface 22), and no lift of the valve 6 occurs.
[0044]
Next, between FIG. 6A and FIG. 6B, that is, when the contact position of the rotary cam 42 with respect to the sub-roller 34 moves from the base circle 42a to the nose gradually increasing portion 42b, the sub-roller 34 is When the eccentric roller 30 receives downward pressure, the eccentric roller 30 is displaced downward along the cam profile of the control cam 11, and the intervening arm 21 on which the eccentric roller 30 is axially attached moves downward against the urging by the urging means. Increasing the inclination. At this time, the contact position of the eccentric roller main body 31 with respect to the control cam 11 moves to the side below the control cam 11 where the amount of protrusion is larger than that in FIG. On the other hand, a small angle rotation is started relatively to the right. The two pressing surfaces 22 of the interposed arm 21 change the contact positions of the two first rollers 8 from the cylindrical portion 23 toward the pressing surface 22 side. (The inside of the cylindrical portion 23), the two first rollers 8 are not pressed, and the valves 6 do not start lifting.
[0045]
Next, as shown in FIG. 6B, when the nose 42c comes into sliding contact with the sub-roller 34 via the nose gradually increasing portion 42b of the rotating cam 42 (so-called nose), the eccentric roller 30 becomes the control cam 11 of the eccentric roller main body 31. 6A is moved to the vicinity of the intermediate protruding portion of the nose gradually increasing portion 11b slightly lower than that of FIG. The control cam 11 is turned to the right by a small angle from the state, and is displaced downward along the cam profile of the control cam 11. With the displacement of the eccentric roller 30, the intervening arm 21 swings downward against the urging by the urging means, and the position of the intervening arm 21 is changed to the swing end angle of the intervening arm 21 in an operation condition in which the lift needs to be stopped. It becomes. However, the contact position of the pressing surface 22 of the intervening arm 21 against the first roller 8 remains at the base end of the intervening arm 21 (specifically, in the cylindrical portion 23), so that the intervening arm 21 does not swing the rocker arm 1. , The valve 6 enters the lift rest state.
[0046]
According to the above-described variable valve mechanism, the use of the eccentric roller 30 eliminates the need for the conventional link structure, and thus the number of components can be reduced. Further, the position of the rotary cam 42 pressing the eccentric roller 30 can be lowered to the same level as that of the intervening arm 21, so that the engine head can be made compact and the engine can be downsized.
[0047]
Next, a second embodiment of the variable valve mechanism according to the present invention will be described with reference to FIG. The variable valve mechanism according to the present embodiment differs from the first embodiment only in the configuration of the eccentric roller 30.
[0048]
That is, the eccentric roller 30 of this embodiment is provided with a sub-roller 35 that can rotate independently of the sub-roller 34 around the axis of the eccentric roller main body 31 in addition to the sub-roller 34, and a part of the outer peripheral surface of the sub-roller 35. Is a control cam sliding contact portion.
[0049]
The sub-rollers 35 are formed to have substantially the same outer diameter as the sub-rollers 34, and are rotatably mounted one by one on the eccentric roller main bodies 31 on both sides thereof with the sub-rollers 34 as symmetry planes. The two sub-rollers 35 can rotate independently of the rotation of the sub-roller 34, and evenly contact the two control cams 11, respectively. The outer diameter of the sub-roller 34 and the sub-roller 35 may be different, or one of the sub-rollers 35 may be formed to have a larger outer diameter than the other.
[0050]
The variable valve mechanism of the present embodiment is basically the same as the first embodiment, although the configuration of the eccentric roller 30 is different. According to the present embodiment, although the number of parts is slightly larger than that of the first embodiment, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained. The sliding resistance and abrasion generated between them can be reduced.
[0051]
Note that the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and can be embodied by, for example, changing as follows without departing from the spirit of the invention.
(1) The configuration and control method of the lift control device are appropriately changed.
(2) A rocker arm having a swing center in the center.
(3) As shown in FIG. 9, the sub-roller 35 is changed to a shape extending over the entire length of the eccentric roller main body 31 in the axial direction, and the sub-roller 34 is rotatably mounted on the central portion of the sub-roller 35 in the axial direction.
(4) The configuration of the urging means is appropriately changed.
(5) The shape of the pressing surface is appropriately changed.
[0052]
【The invention's effect】
Since the variable valve mechanism of the present invention is configured as described above, the number of parts can be reduced by eliminating the link structure, and the position of the rotary cam with respect to the rocker arm can be reduced to make the engine head compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a variable valve mechanism according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a state where an intervening arm of the mechanism is removed.
FIG. 3 is a sectional view showing the mechanism.
FIG. 4 is a side view showing the operation of the same mechanism when the maximum lift and operating angle of FIG. 1 are required.
FIG. 5 is a side view showing the operation of the mechanism when the minute lift amount and operating angle of FIG. 1 are required.
FIG. 6 is a side view showing the operation of the mechanism when the lift stop of FIG. 1 is required.
FIG. 7 is a graph showing a valve lift and a valve operating angle obtained by the variable valve mechanism according to the embodiment;
FIG. 8 is a sectional view showing a variable valve mechanism according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view showing a modified example of the variable valve mechanism according to the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing a conventional variable valve mechanism.
[Explanation of symbols]
1 Rocker arm
6 valve
8 First roller as cam corresponding part
10 Control shaft
11 Control cam
21 Intervening arm
42 rotating cam
30 Eccentric roller
31 Eccentric roller body as control cam sliding contact part
34 Sub-roller as a rotating cam sliding part

Claims

A control cam is formed on a control shaft provided so as to be rotatable at a small angle near the cam corresponding portion of the rocker arm,
An intervening arm having a pressing surface for pressing the cam corresponding portion is provided around the control shaft so as to be swingable independently of the small angle rotation of the control cam,
A rotatable cam that presses the rocker arm through the intervening arm and lifts the valve is provided rotatably,
The intervening arm is sandwiched between the control cam and the rotating cam, and a part of the outer peripheral surface becomes a control cam sliding contact portion, and a part of the outer peripheral surface substantially opposite to the control cam sliding contact portion is a rotary cam. An eccentric roller serving as a sliding contact portion is axially mounted so as to be rotatable at a small angle in an eccentric state,
When the control cam is in contact with the control cam sliding contact portion and restricts the small angle rotation of the eccentric roller, the rotating cam presses the rotary cam sliding contact portion, so that the eccentric roller controls the control. Displaced along the cam profile of the cam,
By rotating the control cam by a small angle and changing the orientation angle of the control cam continuously or stepwise according to the operating condition of the internal combustion engine, the eccentric roller is rotated by a small angle to control the control cam and the control cam. In addition to moving the contact position with the cam sliding portion, the contact position between the rotating cam and the rotating cam sliding portion is changed to change the swing start angle of the intervening arm. A variable valve mechanism provided with a lift control device that changes a lift amount and a working angle of the valve by the rotating cam by changing a contact position of a pressing surface of the intervening arm in a length direction of the intervening arm.

The variable valve mechanism according to claim 1, wherein the rotary cam sliding contact part is a part of an outer peripheral surface of a sub-roller rotatably provided around an axis of the eccentric roller.

The variable valve mechanism according to claim 2, wherein the control cam sliding contact portion is a part of an outer peripheral surface of another sub roller provided so as to be rotatable around the axis of the eccentric roller and independently of the sub roller.

3. The biasing means according to claim 1, further comprising: a biasing unit configured to bias the interposed arm such that the rotating cam sliding contact portion and the control cam sliding contact portion always contact the rotating cam and the control cam, respectively. 4. Variable valve mechanism.