JP2004270553A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第２連結ピン２８によるピン連結部位等を適切に潤滑する。
【解決手段】制御軸１６を回動することにより、制御偏心カム１７に取り付けられたロッカーアーム１８の支持位置を変化させて、バルブリフト特性を変更・制御する。制御軸１６に、軸方向油路３４と制御偏心カム１７の外周とを結ぶ径方向油路３５を形成する。ロッカーアーム１８に、一端が制御偏心カム１７に対する軸受面１８ａに開口し、他端が潤滑部位である第２連結ピン２８による連結部位へ向けて開口する第２油路３６を形成する。小リフト設定状態（ａ）における最大リフト時▲４▼の近傍のリフト区間でのみ、径方向油路３５と第２油路３６とが連通する。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸・排気弁（吸気弁又は排気弁の少なくとも一方）のバルブリフト特性を変更可能な内燃機関の可変動弁装置に関し、特に、その潤滑性の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なガソリン機関では、吸気通路中に設けられたスロットル弁の開度を制御することにより吸気量を制御しているが、この場合、特にスロットル弁の開度の小さな低負荷域におけるポンピングロスが大きい、という問題がある。そこで、可変動弁装置により吸・排気弁の開閉時期（特に吸気弁の閉時期）やリフト量を変化させることで、スロットル弁に依存せずに吸気量を制御しようとする試みが従来よりなされている。
【０００３】
特許文献１には、本出願人等が先に提案した可変動弁装置が開示されている。この可変動弁装置は、内燃機関により回転駆動される駆動軸と吸・排気弁を作動する揺動カムとを連繋する複数のリンク部品であるロッド状リンク，ロッカーアーム，及びリング状リンクを有している。ロッカーアームは制御軸に偏心して設けられた円形の制御偏心カムに揺動可能に取り付けられている。アクチュエータにより制御軸を回動することにより、機関本体に対するロッカーアームの支持位置が変化し、吸・排気弁のバルブリフト特性が連続的に変更・制御される。
【０００４】
また、上記の特許文献１には、高回転域や高負荷域で良く用いられる大リフト設定状態での潤滑性を改善するために、大リフト設定状態のときに、リング状リンクとロッカーアームとの連結部位、及びロッド状リンクとロッカーアームとの連結部位へ潤滑油を供給する技術について開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２１３３１６号公報 （段落［００５２］，［００６０］等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
低負荷域で好適に用いられる小リフト設定状態では、機関のクランクシャフトにより駆動されるオイルポンプの給油圧も低いため、上述した連結部位等へ十分に潤滑油を供給することが困難であり、オイルポンプの大型化や潤滑油量の増加による燃費性能の低下を招くおそれがある。また、低回転域で良く用いられる小リフト設定状態では、クランクシャフトやリンク部品等の運動部品の動作も遅いため、クランクシャフト等によりオイルパンの潤滑油をかき上げて四方にまき散らすことにより霧状（ミスト状）にし、このミスト状の潤滑油で各部を潤滑する飛沫式の潤滑もあまり期待できず、潤滑が不十分となり易い。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、所定の潤滑部位へ適切に潤滑油を供給することができる内燃機関の可変動弁装置を提供することを主たる目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
吸・排気弁のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構を備える。この可変動弁機構による小リフト設定状態のときにのみ、上記可変動弁機構の所定の潤滑部位へ向けて潤滑油を供給する潤滑油供給手段を備える。
【０００９】
【発明の効果】
潤滑が不十分となり易い小リフト設定状態のときにのみ、所定の潤滑部位へ向けて潤滑油を供給することにより、潤滑油量の増加やオイルポンプの大型化等を招くことなく、上記の潤滑部位を適切に潤滑することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜４は、吸気弁１２のバルブリフト特性、詳しくはバルブリフト量及び作動角の双方を連続的に変化させる可変動弁機構１１を示している。この可変動弁機構１１は、内燃機関により回転駆動される駆動軸１３と吸気弁１２を作動する弁作動カムとしての揺動カム２０とを連繋する複数のリンク部品と、複数のリンク部品の一つである可変リンク部品としてのロッカーアーム１８の支持位置を変化させることにより、吸気弁１２のバルブリフト特性を変化させる支持位置変更手段と、を有している。
【００１２】
駆動軸１３は、軸受ブラケット１４等によりシリンダヘッド１０に回転可能に支持されており、吸気弁１２のバルブリフタ１９の直上を気筒列方向に延びている。なお、図１では一つの気筒に対応する一対の吸気弁１２のみを簡略的に図示している。駆動軸１３は、ベルトやチェーンを介して図外のクランクシャフトと接続され、このクランクシャフトに連動して回転する。この駆動軸１３には、各気筒毎に、円形の駆動偏心カム１５が一体形成又は固定されている。駆動偏心カム１５の中心Ｘは、駆動軸１３の中心Ｙに対して偏心・オフセットしている。
【００１３】
揺動カム２０は、各気筒毎に、駆動軸１３に揺動可能に取り付けられている。各揺動カム２０は、駆動軸１３に対する軸受面が形成された円筒状のジャーナル部２０ｂと、このジャーナル部２０ｂから径方向外方へ一体的に張り出して、吸気弁１２のバルブリフタ１９をそれぞれ押し下げる２つのカム本体２０ａと、を有している。
【００１４】
上記の支持位置変更機構は、駆動軸１３と平行に気筒列方向へ延び、軸受ブラケット１４等により機関本体としてのシリンダヘッド１０側へ回転可能に支持される制御軸１６を有している。この制御軸１６には、各気筒毎に円形の制御偏心カム１７が一体形成または固定されている。制御偏心カム１７の中心Ｐ１は、制御軸１６の中心Ｐ２に対して偏心・オフセットしている。この制御偏心カム１７に上記のロッカーアーム１８が揺動可能に取り付けられている。つまりロッカーアーム１８は、制御偏心カム１７に対する軸受面１８ａを有し、この制御偏心カム１７の中心Ｐ１を支持支点として揺動する。
【００１５】
複数のリンク部品は、上記のロッカーアーム１８の他、駆動偏心カム１５とロッカーアーム１８の一端とを連繋するリング状の第１リンク２５と、ロッカーアーム１８の他端と揺動カム２０とを連繋するロッド状の第２リンク２６と、を有している。第１リンク２５の一端には、駆動偏心カム１５に対する軸受面が形成されている。第１リンク２５の他端とロッカーアーム１８の一端とは、両者を挿通する第１連結ピン２７により連結されている。第２リンク２６の一端とロッカーアーム１８の他端とは、両者を挿通する第２連結ピン２８により連結されている。第２リンク２６の他端と揺動カム２０の一方のカム本体２０ａの先端とは、両者を挿通する第３連結ピン２９により連結されている。第１連結ピン２７による第１連結部位、第２連結ピン２８による第２連結部位、及び第３連結ピン２９による第３連結部位のいずれも、フルフロート式の連結構造となっている。
【００１６】
制御軸１６には、この制御軸１６を回動・保持する駆動手段としてのモータアクチュエータ５１が接続されている。詳しくは、モータアクチュエータ５１の出力軸５１ａの先端に設けられたウォームギヤ５２と、制御軸１６の後端に設けられたウォームホイール５０とが噛み合っている。このモータアクチュエータ５１の動作は図外のコントロールユニットにより制御され、モータアクチュエータ５１により制御軸１６の回転角度を変化させることにより、ロッカーアーム１８の揺動支点となる制御偏心カム１７が制御軸１６に対して回転変位して、ロッカーアーム１８の機関本体に対する支持位置が変化し、吸気弁１２のバルブリフト特性、詳しくはバルブリフト量及び作動角の双方が連続的・無段階に変更・制御される。好ましくは、制御軸１６の角度を検出する角度センサ７１の出力等に基づいて、バルブリフト特性つまり制御軸１６の角度をフィードバック制御する。
【００１７】
次に、本発明の第１実施例に係る可変動弁機構１１の潤滑系統について説明する。この可変動弁機構１１の中で特に潤滑を必要とする軸受部分等には、クランクシャフトにより駆動される図外のオイルポンプを利用して、シリンダヘッド１０の内部油路等を経由して潤滑油が圧送される。
【００１８】
例えば、駆動偏心カム１５の外周面と第１リンク２５の軸受面との軸受部分には、駆動軸１３の内部に形成される内部油路３１を経由して、潤滑油が常時供給され、この軸受部分が強制的に潤滑される。
【００１９】
同様に、制御偏心カム１７の外周とロッカーアーム１８の軸受面１８ａとの軸受部分には、制御軸１６の内部に形成される第１油路３３を経由して、潤滑油が常時供給され、この軸受部分が強制的に潤滑される。第１油路３３は、軸方向に延びる軸方向油路３４と、この軸方向油路３４と各制御偏心カム１７の外周面とを結ぶ径方向油路３５と、を有しており、軸方向油路３４にシリンダヘッド側より潤滑油が供給される。
【００２０】
ロッカーアーム１８には第２油路３６が形成されている。この第２油路３６は径方向に延びており、一端がロッカーアーム１８の軸受面１８ａに開口しているとともに、他端が第２連結ピン２８による第２連結部位へ向けて開口している。
【００２１】
図５の（ａ）は、バルブリフト量及び作動角が最大となる大リフト設定状態に対応し、この大リフト設定状態では、クランクシャフトの回転に応じてロッカーアーム１８がベースサークル時▲１▼の姿勢から最大リフト時▲２▼の姿勢の範囲で揺動する。図５の（ｂ）は、バルブリフト量及び作動角が最小となる小リフト設定状態に対応し、この小リフト設定状態（ｂ）では、クランクシャフトの回転に応じてロッカーアーム１８がベースサークル時▲３▼の姿勢から最大リフト時▲４▼の姿勢の範囲で揺動する。
【００２２】
同図に示すように、小リフト設定状態と大リフト設定状態とでは制御軸１６の角度がほぼ９０°異なっている。ロッカーアーム１８の支持支点である制御偏心カム１７の中心Ｐ１が駆動軸１３の中心Ｙに近づくほど、第２連結ピン２８が揺動カム２０側へ近づいて、バルブリフト量及び作動角の双方が大きくなり（つまり、大リフト設定状態へ近づき）、制御偏心カム１７の中心Ｐ１が駆動軸１３の中心Ｙから遠ざかるほど、第２連結ピン２８が揺動カム２０から遠ざかり、バルブリフト量及び作動角の双方が小さくなる（つまり、小リフト設定状態へ近づく）。
【００２３】
図６は、制御軸１６に対するロッカーアーム１８の姿勢を示している。同図に示すように、制御軸１６に対するロッカーアーム１８の揺動範囲は、大リフト設定状態のとき▲１▼〜▲２▼と小リフト設定状態のとき▲３▼〜▲４▼とで大きく異なっている。
【００２４】
そして本実施例では、図５及び図６に示すように、小リフト設定状態で、かつ、リフト区間である最大リフト時▲４▼の近傍でのみ、第２油路３６が制御軸１６の径方向油路３５と連通するように設定されている。従って、小リフト設定状態でのリフト区間でのみ、軸方向油路３４，径方向油路３５，及び第２油路３６を経由して、潤滑油が第２連結ピン２８による第２連結部位に供給・飛散され、この連結部位を十分に潤滑することができる。
【００２５】
小リフト設定状態を使用する機関運転領域では、エンジン回転数が低く、そのため、機関のクランクシャフトの回転動力を利用して作動するオイルポンプによる油圧が低く、また、クランクシャフトやリンク部品等の動作速度も遅いため、上述したミスト状の潤滑油による飛沫式の潤滑があまり期待できず、潤滑が不十分となるおそれがある。特に、この実施例では、第２連結ピン２８による第２連結部位が第１連結部位に比して機関上方側に位置することが多く、潤滑油が飛散され難いため、潤滑不足となり易い。そこで本実施例では、小リフト設定状態で、かつ、潤滑の必要性が高いリフト区間のときにのみ、第２連結部位へ積極的に潤滑油を供給し、この部分を潤滑するようにしている。
【００２６】
大リフト設定状態では、エンジン回転数が高く、運動部品の動作速度も速いため、潤滑油の飛沫・霧状化が促進され、この霧状の潤滑油による潤滑効果が高い。従って、敢えて油路３３，３６を経由して第２連結ピン２８による連結部位へ潤滑油を直接的に供給しなくても、潤滑不足を招くことはない。また、大リフト設定状態では、小リフト設定状態に比して、揺動しているロッカーアーム１８と制御偏心カム１７との軸受部分へ作用する荷重が高いため、潤滑の必要性が高い。本実施例によれば、大リフト設定状態では、径方向油路３５と第２油路３６とが連通することがなく、径方向油路３５を経て供給される潤滑油の全てが実質的にロッカーアーム１８の軸受面１８ａと制御偏心カム１７との軸受部分の潤滑に利用されることとなり、この軸受部分を良好に潤滑することができる。
【００２７】
制御軸１６の軸方向油路３４及び径方向油路３５は、元々ロッカーアーム１８と制御偏心カム１７との軸受部分へ潤滑油を供給するために形成されているものであり、制御軸１６側の加工の追加は発生しない。すなわち、ロッカーアーム１８に第２油路３６を形成するのみで、連結ピンによる連結部位へ潤滑油を強制的に給油することができる。
【００２８】
図７は、本発明の第２実施例を示している。この第２実施例では、ロッカーアーム１８に形成される第２油路として、一端が軸受面１８ａに開口し、他端が第１連結ピン２７による第１連結部位へ向けて開口する第３油路３６Ａと、一端が軸受面１８ａに開口し、他端が第２連結ピン２８による第２連結部位へ向けて開口する第４油路３６Ｂと、が形成されている。第４油路３６Ｂは第１実施例の第２油路３６と同じ位置に形成されている。また、制御軸１６に形成される第１油路の径方向油路として、この第１油路の軸方向油路３４と第３油路３６Ａとを結ぶ第１径方向油路３５Ａと、軸方向油路３４と第４油路３６Ｂとを結ぶ第２径方向油路３５Ｂと、が形成されている。
【００２９】
同図に示すように、小リフト設定状態で、かつ、リフト区間における最大リフト時の近傍でのみ、第１径方向油路３５Ａと第３油路３６Ａとが連通するとともに、第２径方向油路３５Ｂと第４油路３６Ｂとが連通するように設定されている。また、第３油路３６Ａと第４油路３６Ｂとは制御偏心カム１７の中心Ｐ１を挟んでほぼ反対側に配置されているため、第３油路３６Ａが第２径方向油路３５Ｂに連通したり第４油路３６Ｂが第１径方向油路３５Ａに連通することはない。
【００３０】
このような第２実施例によれば、上記の第１実施例と同様、第２連結ピン２８による連結部位へ適切に潤滑油を供給できることに加えて、この第２連結ピン２８の潤滑部位と同様に、第１連結ピン２７による連結部位にも適切に潤滑油を供給することができる。
【００３１】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、排気弁のバルブリフト特性を変更する可変動弁装置に本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可変動弁機構を示す概略斜視図。
【図２】図１の可変動弁機構の断面図。
【図３】図１の可変動弁機構の側面対応図。
【図４】第１連結ピンによる連結部位の近傍の断面図。
【図５】第１実施例に係る大リフト設定状態（ａ）及び小リフト設定状態（ｂ）の説明図。
【図６】第１実施例に係る制御軸に対するロッカーアームの姿勢を示す説明図。
【図７】第２実施例に係る制御軸に対するロッカーアームの姿勢を示す説明図。
【符号の説明】
１０…シリンダヘッド（機関本体）
１１…可変動弁機構
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１５…駆動偏心カム
１６…制御軸（支持位置変更機構）
１７…制御偏心カム（支持位置変更機構）
１８…ロッカーアーム（可変リンク部品）
１８ａ…軸受面
２０…揺動カム（弁作動カム）
２５…第１リンク（リンク部品）
２６…第２リンク（リンク部品）
２７…第１連結ピン
２８…第２連結ピン
３３…第１油路
３４…軸方向油路
３５…径方向油路
３５Ａ…第１径方向油路
３５Ｂ…第２径方向油路
３６…第２油路
３６Ａ…第３油路
３６Ｂ…第４油路

Claims (6)

1. 吸・排気弁のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構と、
   この可変動弁機構による小リフト設定状態のときにのみ、上記可変動弁機構の所定の潤滑部位へ向けて潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を有する内燃機関の可変動弁装置。
2. 上記潤滑油供給手段が、機関本体側より潤滑油が供給される第１油路と、一端が上記潤滑部位へ向けて開口する第２油路と、を有し、上記小リフト設定状態でのリフト区間でのみ、上記第１油路と第２油路とが連通するように設定されている請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 上記可変動弁機構が、内燃機関により回転駆動される駆動軸と吸・排気弁を作動する弁作動カムとを連繋する複数のリンク部品と、これら複数のリンク部品の一つである可変リンク部品の支持位置を変化させることにより、吸・排気弁のバルブリフト特性を変化させる支持位置変更機構と、を有し、
   上記支持位置変更機構の内部に第１油路が形成され、
   上記可変リンク部品の内部に第２油路が形成されている請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 上記支持位置変更機構が、機関本体に回転可能に支持される制御軸と、この制御軸に偏心して設けられた円形の制御偏心カムと、上記制御軸を回動・保持する駆動手段と、を有し、
   上記弁作動カムが、駆動軸に揺動可能に取り付けられた揺動カムであり、
   上記可変リンク部品が、上記制御偏心カムに対する軸受面が形成されたロッカーアームであり、
   上記複数のリンク部品が、上記駆動軸に偏心して設けられた駆動偏心カムとロッカーアームの一端とを連繋する第１リンクと、ロッカーアームの他端と揺動カムとを連繋する第２リンクと、を有し、
   上記潤滑部位が、ロッカーアームと第１リンクとの第１連結部位又はロッカーアームと第２リンクとの第２連結部位の少なくとも一方である請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 上記第１油路が、制御軸の内部を軸方向に延びる軸方向油路と、この軸方向油路と制御偏心カムの外周とを結ぶ径方向油路と、を有し、
   上記第２油路の一端がロッカーアームの軸受面に開口し、他端が第１連結部位又は第２連結部位へ向けて開口している請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 上記第２油路が、第１連結部位へ向けて開口する第３油路と、第２連結部位へ向けて開口する第４油路と、を有し、
   上記第１油路の径方向油路が、上記軸方向油路と第３油路とを結ぶ第１径方向油路と、上記軸方向油路と第４油路とを結ぶ第２径方向油路と、を有する請求項５に記載の内燃機関の可変動弁装置。

Images