JP2004300976A - Variable valve system - Google Patents

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JP2004300976A JP2003093064A JP2003093064A JP2004300976A JP 2004300976 A JP2004300976 A JP 2004300976A JP 2003093064 A JP2003093064 A JP 2003093064A JP 2003093064 A JP2003093064 A JP 2003093064A JP 2004300976 A JP2004300976 A JP 2004300976A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform cooperation control of the control of a valve lift and an angle of action, and the control of valve timing, and to vary the relationship between the control of the valve lift and the angle of action, and the control of valve timing. <P>SOLUTION: An variable valve system 10 comprises a control shaft 2 for varying the amount of lift and the angle of action in the intake/exhaust valve of an internal combustion engine while being moved in the axial direction of a control shaft by an actuator; and a helical gear 13 for cooperation that is engaged to a cam shaft 1 by a helical spline 15, is mechanically interlocked to the travel in the axial direction of the control shaft 2, is moved in the axial direction of the cam shaft, and changes the rotary phase of the cam shaft 1 for varying valve timing (1). The variable valve system 10 also has a drive member 23 in an axial direction that is engaged to the helical gear 13 for cooperation by a second helical spline 24 and can travel in the direction of the cam shaft independently from the travel in the axial direction of the control shaft 2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の可変動弁機構に関し、とくにバルブリフト可変機構とバルブタイミング可変機構(以下、VVTシステムともいう)とを機械的に協調させた可変動弁機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
特開2001−263015号公報は、バルブリフト可変機構とVVTシステムの両方を互いに独立に備えた従来の内燃機関の可変動弁機構を示している。
特開2001−263015号公報の可変動弁機構では、図4〜図6に示すように、バルブリフト可変機構は、カムシャフト1に平行に設けられたコントロールシャフト2をアクチュエータ3によってコントロールシャフト軸方向に移動し、アームアッセンブリー4の中に納められたスライダー5をコントロールシャフト軸方向に移動させ、スライダー5に形成されたヘリカルスプラインの作用によって、アームアッセンブリー4の中央部(中央アーム)4aと両端部(両端アーム)4bとの相対角を変える。カムシャフトのカム1aが中央部4aのローラ6を押して中央部4aを揺動させ、中央部4aとともに揺動する両端部4bの嘴7でローラロッカー8のローラを押して吸排気バルブ9をストロークさせる。コントロールシャフト2の軸方向移動により中央部4aと両端部4bとの相対角を変え、ローラロッカー8の揺動量を変えて、バルブリフト、作用角を変える。
特開2001−263015号公報の可変動弁機構では、カムシャフト1の端部に、バルブリフト可変機構のコントロールシャフト2駆動用のアクチュエータ3とは別の、VVTシステム用のアクチュエータ50を設け、このアクチュエータ50でカムシャフト1の位相を変えて、バルブタイミングを変えている。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−263015号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術にはつぎの問題がある。
上記従来技術では、バルブリフト可変機構によるバルブリフト、作用角の制御と、VVTシステムによるバルブタイミング制御は、互いに独立に行われるので、バルブリフト、作用角の制御とバルブタイミング制御との間に一定の関係をもたせたい場合には、その一定の関係をもつように、各々を制御しなければならない。
また、油圧制御の場合、冷間始動時など、油圧が所定圧に到達するまでには、上記制御ができない場合もある。
本発明の目的は、バルブリフト、作用角の制御とバルブタイミング制御の協調制御が可能な可変動弁機構を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、上記協調制御を油圧と関係なく必ず行うことができる可変動弁機構を提供することにある。
本発明のさらにもう一つの目的は、バルブリフト、作用角の制御とバルブタイミング制御の関係が可変な可変動弁機構を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) アクチュエータによりコントロールシャフト軸方向に移動されて内燃機関の吸排気バルブのリフト量、作用角を可変とするコントロールシャフトと、
カムシャフトにヘリカルスプラインで係合しており前記コントロールシャフトの軸方向移動に機械的に連動してカムシャフト軸方向に移動されカムシャフトの回転位相を変えてバルブタイミングを可変とする協調用ヘリカルギアと、
を備えた可変動弁機構。
(2) 前記協調用ヘリカルギアと第2のヘリカルスプラインで係合し前記コントロールシャフトの軸方向移動とは独立にカムシャフト軸方向に移動可能な軸方向駆動部材を備えており、該軸方向駆動部材を第2のアクチュエータによって移動することにより前記コントロールシャフトの動作とは独立にカムシャフトの回転位相を変更可能とした請求項1記載の可変動弁機構。
【0006】
上記(1)の可変動弁機構では、協調用ヘリカルギアを設けたので、コントロールシャフトの軸方向移動時、それと連動してカムシャフトの回転位相を変えることができ、コントロールシャフトの軸方向移動によるバルブリフト、作用角の制御とカムシャフトの回転位相変化によるバルブタイミング制御とを、一定の関係をもたせて変化させる、すなわち、協調制御することができる。
また、コントロールシャフトの軸方向移動とカムシャフトの回転位相変化とは機械的に連動されているので、上記協調制御は油圧と関係なく必ず行われる。
上記(2)の可変動弁機構では、協調用ヘリカルギアと第2のヘリカルスプラインで係合する軸方向駆動部材を備えているので、軸方向駆動部材を第2のアクチュエータで移動させることにより、上記協調制御におけるバルブリフト、作用角の制御とバルブタイミング制御との関係を変えることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の可変動弁機構を、図1〜図3を参照して説明する。図4〜図6のうち、バルブリフト可変機構のバルブリフト、作用角の制御に係る部分は本発明にも適用される。適用可能な部分には、図1においても、図4〜図6と同じ符号を付してある。
【0008】
本発明の可変動弁機構10は、図1に示すように、従来に準じる構造をもつバルブリフト可変機構部分11と、本発明で新たに設けられたVVTシステム部分12とを有する。
【0009】
バルブリフト可変機構部分11は、アクチュエータ3によりコントロールシャフト軸方向に移動されて内燃機関の吸排気バルブ9のリフト量、作用角を可変とするコントロールシャフト(第1のコントロールシャフト)2を有する。バルブリフト可変機構部分11は、第1のコントロールシャフト2、中央部(中央アーム)4aと両端部(両端アーム)4bを有するアームアッセンブリ4、第1のコントロールシャフト2と共に軸方向に移動し軸方向に移動した時に外周に切ってあるヘリカルスプラインによりアームアッセンブリ4の中央部4aと両端部4bの相対角度を変えるスライダー5を有している。カムシャフトのカム1aが中央部4aのローラ6を押して中央部4aを揺動させ、中央部4aとともに揺動する両端部4bの嘴7でローラロッカー8のローラを押して吸排気バルブ9をストロークさせる。
【0010】
第1のコントロールシャフト2が軸方向移動すると中央部4aと両端部4bとの相対角が変わり、ローラロッカー8の揺動量が変わって、バルブリフト、作用角を変える。この時第1のコントロールシャフト2に対してカムシャフト1の回転角は変わらないので、カムシャフト1のノーズの位相は固定したままである。図2は、本発明のバルブリフト可変機構部分11の、カムシャフト1のノーズの位相が固定したままで、バルブリフト、作用角が可変な、バルブリフト−位相特性を示す。
【0011】
VVTシステム部分12は、バルブリフト可変機構部分11に機械的に連動される。VVTシステム部分12は、協調用ヘリカルギア13を備えている。協調用ヘリカルギア13は、カムシャフト1(の端部に取り付けた部材14の外周)にヘリカルスプライン15で係合しており、第1のコントロールシャフト2の軸方向移動に機械的に連動してカムシャフト軸方向に移動され、第1のコントロールシャフト2に対して、カムシャフト1の回転位相を変え、バルブタイミングを可変とする。
【0012】
VVTシステム部分12は、さらに、第1のコントロールシャフト2に連結された第2のコントロールシャフト16と、第2のコントロールシャフト16を第2のコントロールシャフト16の軸方向に摺動可能に支持する固定壁17と、チェーンスプロケット18とカムシャフト1間に固定壁17を支持し固定壁17に対するチェーンスプロケット18とカムシャフト1の回転を許容する外周側および内周側のベアリング19と、第2のコントロールシャフト16の軸方向移動を協調用ヘリカルギア13に伝達する軸方向移動可能な非回転部材20と、非回転部材20と協調用ヘリカルギア13との相対回転を許しつつ非回転部材20の軸方向移動を協調用ヘリカルギア13に伝達するベアリング21とを、有する。
【0013】
第1のコントロールシャフト2が軸方向移動すると、同量、第2のコントロールシャフト16、非回転部材20、ベアリング21、協調用ヘリカルギア13が軸方向に移動し、ヘリカルスプライン15によって決まる所定角度だけ、カムシャフト1が回転し、第1のコントロールシャフト2に対するカムのノーズの位相が変わる。これによって、バルブリフト−位相特性は、図3(本発明特性)に示すように、位相がバルブリフト変化と所定の関係をもって変化する、バルブリフト、作用角とバルブタイミングの両方が変化するバルブリフト−位相特性に変わる。
上記の機構では、第1のコントロールシャフト2が軸方向移動すれば、機械的連動によって協調用ヘリカルギア13も軸方向移動し、油圧と無関係にバルブタイミングも変わる。また、バルブタイミングの変化とバルブリフト、作用角の変化とは、ヘリカルスプライン15で決まる一定の関係にある。
【0014】
上記のバルブタイミングの変化とバルブリフト、作用角の変化との関係を可変とするために、すなわち、図3において実線の特性が破線の特性に変わることができるように、可変動弁機構10は、さらに、つぎの第3の部分22を備えていることが望ましい。
第3の部分22は、第1のコントロールシャフト2を軸方向に停止させたまま協調用ヘリカルギア13とカムシャフト1とを一体で回転させてカムノーズの位相を変えるものである。この場合、第1のコントロールシャフト2と、協調用ヘリカルギア13、カムシャフト1との相対回転は、ベアリング21で逃がす。
【0015】
第3の部分22は、油圧または電動によりカムシャフト軸方向に駆動される軸方向駆動部材23を有する。図示例では、油圧駆動の場合を示しており、軸方向駆動部材23が油圧ピストンである場合を示しているが、油圧ピストンに限るものではなく、電動駆動の部材であってもよい。
軸方向駆動部材23は、協調用ヘリカルギア13と第2のヘリカルスプライン24で係合し、第1のコントロールシャフト2の軸方向移動とは独立にカムシャフト軸方向に移動可能であり、軸方向駆動部材23を第2のアクチュエータ25(図示例では油圧アクチュエータとしたが、電動でもよい)によって移動することにより、第1のコントロールシャフト2の動作とは独立にカムシャフト1の回転位相を変更可能としている。
【0016】
軸方向駆動部材23をチェーンスプロケット18からカムシャフト1への駆動力伝達部材の1要素として利用する場合は、軸方向駆動部材23をチェーンスプロケット18にスプライン26で結合させる。このスプライン26はストレートスプラインでもヘリカルスプラインでもよい。ただし、チェーンスプロケット18からカムシャフト1への駆動力伝達を軸方向駆動部材23を介さずに行ってもよい。
【0017】
軸方向駆動部材23のカムシャフト軸方向駆動を油圧にて行う場合は、軸方向駆動部材23を油圧ピストンとし、油圧ピストン23(軸方向駆動部材と同じ部材のため油圧ピストンの符号を23とする)の軸方向両側に油圧室27、28を設け、油圧室27、28への油圧をオイルコントロールバルブ(OCV)29で切り替えるようにする。図示例では、オイルコントロールバルブ29から油圧室27への油圧の供給を、通路30、カムシャフト内通路31を介して、カムシャフト端部室32に導き、そこからスプライン26部位を通して油圧室27に導いている。また、オイルコントロールバルブ29から油圧室28への油圧の供給を、通路33、カムシャフト内通路34を介して、油圧室28に導いている。
油圧ピストン、油圧室27、28は第2のアクチュエータ25を構成する。
【0018】
オイルコントロールバルブ29で油圧を切替え、油圧室27、28の油圧を切り替えると、軸方向駆動部材23のカムシャフト軸方向駆動され、第1のコントロールシャフト2が軸方向に停止したまま、協調用ヘリカルギア13とカムシャフト1とが一体で回転され、カムノーズの位相が変わる。これによって、カムリフト、作用角特性が、図3において左右に移動し、カムノーズの位相が変わり、バルブタイミングが可変となり、したがって、調整可能となる。
【0019】
つぎに、本発明の作用を説明する。
本発明の可変動弁機構10では、協調用ヘリカルギア13を設けたので、第1のコントロールシャフト2の軸方向移動時、それと連動してカムシャフト1のカムノーズの回転位相を変えることができ、第1のコントロールシャフト2の軸方向移動によるバルブリフト、作用角の制御とカムシャフト1の回転位相変化によるバルブタイミング制御とを、ヘリカルスプライン15によって決まる一定の関係をもたせて変化させる、すなわち、協調制御させることができる。従来は独立な2つのアクチュエータを設け、それぞれのアクチュエータを、バルブリフト、作用角の制御とバルブタイミング制御とが協調するように制御しなければならなかったが、本発明では、図3に示すように、バルブリフト、作用角の制御とバルブタイミング制御とが、一定の関係をもって、自動的に協調している。
【0020】
また、第1のコントロールシャフト2の軸方向移動とカムシャフト1の回転位相変化とは、第2のコントロールシャフト16、非回転部材20、ベアリング21、協調用ヘリカルギア13を介して機械式に連動されているので、上記協調制御は油圧と関係なく機械的に行われる。したがって、冷間始動時など十分に油圧が上がっていない時にも、上記協調制御が確実に行われる。これに対し、従来のバルブリフト、作用角の制御とバルブタイミング制御は、油圧が上がっていない時には、行われない場合も出てくる。
【0021】
また、可変動弁機構10が、協調用ヘリカルギア13と第2のヘリカルスプライン24で係合する軸方向駆動部材23を備えている場合には、軸方向駆動部材23を第2のアクチュエータ25でカムシャフト軸方向に移動させることにより、上記協調制御におけるバルブリフト、作用角の制御とバルブタイミング制御との関係を、変えることができる。それによって、バルブリフト−位相特性が図3で左右に移動し、バルブリフト−位相特性を図3の実線と破線間方向に自在に変化させることができる。その結果、バルブ可変特性(リフト、作用角、およびバルブタイミング)の制御の自由度を高めることができる。
たとえば、リフト制御をするとタイミングは遅角側へ変化するが、第3の部分22により、この遅角側への変化したタイミング分をキャンセルすることもできる。その結果、バルブリフト、作用角制御をバルブタイミング制御と独立して制御することもできる。
【0022】
【発明の効果】
請求項1の可変動弁機構によれば、協調用ヘリカルギアを設けたので、第1のコントロールシャフトの軸方向移動時、それと連動してカムシャフトの回転位相を変えることができ、第1のコントロールシャフトの軸方向移動によるバルブリフト、作用角の制御と、カムシャフトの回転位相変化によるバルブタイミング制御とを、一定の関係をもたせて変化させることができる、すなわち、協調制御することができる。
また、第1のコントロールシャフトの軸方向移動とカムシャフトの回転位相変化とは機械的に連動されているので、上記協調制御は油圧と関係なく必ず行われる。
請求項2の可変動弁機構によれば、可変動弁機構が協調用ヘリカルギアと第2のヘリカルスプラインで係合する軸方向駆動部材をさらに備えているので、軸方向駆動部材を第2のアクチュエータで移動させることにより、上記協調制御におけるバルブリフト、作用角の制御とバルブタイミング制御との関係を可変にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の可変動弁機構の断面図である。
【図2】本発明の可変動弁機構のうちバルブリフト可変機構部分のみのバルブリフト、作用角−位相特性図である。
【図3】本発明の可変動弁機構のバルブリフト、作用角−位相特性図である。実線はバルブリフト可変機構部分とVVTシステム部分の両方によるバルブリフト、作用角−位相特性図であり、破線はさらに第3の部分を設けた場合のバルブリフト、作用角−位相特性図である。
【図4】特開2001−263015号公報開示の可変動弁機構の平面図である。このうちバルブリフト可変機構部分は本発明にも適用可能である。
【図5】図4のうちバルブリフト可変機構部分の第1のコントロールシャフト、アームアッセンブリの部分の斜視図である。この部分は本発明にも適用可能である。
【図6】図4のうちバルブリフト可変機構部分の第1のコントロールシャフト、アームアッセンブリ、カムシャフト、ローラロッカー、吸排気バルブの部分の正面図である。この部分は本発明にも適用可能である。
【符号の説明】
1 カムシャフト
1a カム
2 第1のコントロールシャフト
3 アクチュエータ
4 システムアームアッセンブリ
4a 中央部(中央アーム)
4b 両端部(両端アーム)
5 スライダー
6 ローラ
7 嘴
8 ローラロッカー
9 吸排気バルブ
10 可変動弁機構
11 バルブリフト可変機構部分
12 VVTシステム部分
13 協調用ヘリカルギア
14 カムシャフト端部取付け部材
15 (第1の)ヘリカルスプライン
16 第2のコントロールシャフト
17 固定壁
18 チェーンスプロケット
19 外側、内側ベアリング
20 非回転部材
21 ベアリング
22 第3の部分
23 軸方向駆動部材(たとえば、油圧ピストン)
24 第2のヘリカルスプライン
25 第2のアクチュエータ
27、28 油圧室
29 オイルコントロールバルブ
30、33 通路
31、34 カムシャフト内通路
32 カムシャフト端部室
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve mechanism for an internal combustion engine, and more particularly to a variable valve mechanism in which a variable valve lift mechanism and a variable valve timing mechanism (hereinafter, also referred to as a VVT system) are mechanically coordinated.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Laying-Open No. 2001-263015 discloses a conventional variable valve mechanism of an internal combustion engine which includes both a variable valve lift mechanism and a VVT system independently of each other.
In the variable valve mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-263015, as shown in FIGS. 4 to 6, the variable valve lift mechanism controls a control shaft 2 provided in parallel with a camshaft 1 by an actuator 3 in a control shaft axial direction. The slider 5 accommodated in the arm assembly 4 is moved in the axial direction of the control shaft, and the center (central arm) 4a and both ends of the arm assembly 4 are moved by the action of the helical spline formed on the slider 5. (Both arms) Change the relative angle with 4b. The cam 1a of the camshaft pushes the roller 6 of the central portion 4a to swing the central portion 4a, and pushes the roller of the roller rocker 8 with the beaks 7 of both ends 4b that swing together with the central portion 4a to stroke the intake / exhaust valve 9. . By moving the control shaft 2 in the axial direction, the relative angle between the central portion 4a and both ends 4b is changed, and the swing amount of the roller rocker 8 is changed to change the valve lift and the working angle.
In the variable valve mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-263015, an actuator 50 for a VVT system is provided at the end of the camshaft 1 separately from the actuator 3 for driving the control shaft 2 of the variable valve lift mechanism. The valve timing is changed by changing the phase of the camshaft 1 by the actuator 50.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-263015 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has the following problems.
In the above prior art, the control of the valve lift and the valve operating angle by the variable valve lift mechanism and the valve timing control by the VVT system are performed independently of each other. When it is desired to have the relationship, each must be controlled so as to have the certain relationship.
In the case of hydraulic control, the above control may not be performed before the hydraulic pressure reaches a predetermined pressure, such as during a cold start.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a variable valve mechanism capable of performing cooperative control of valve lift, operating angle control, and valve timing control.
Another object of the present invention is to provide a variable valve mechanism capable of always performing the above-mentioned cooperative control regardless of the hydraulic pressure.
It is still another object of the present invention to provide a variable valve mechanism in which the relationship between valve lift, operating angle control, and valve timing control is variable.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention that achieves the above object is as follows.
(1) a control shaft which is moved in an axial direction of the control shaft by an actuator to change a lift amount and a working angle of intake and exhaust valves of the internal combustion engine;
A cooperative helical gear that engages with the camshaft by a helical spline and moves in the camshaft axial direction mechanically in conjunction with the axial movement of the control shaft to change the rotational phase of the camshaft to vary the valve timing. When,
Variable valve mechanism with.
(2) an axial drive member that engages with the cooperative helical gear by a second helical spline and is movable in the camshaft axial direction independently of the axial movement of the control shaft; 2. The variable valve mechanism according to claim 1, wherein the rotation phase of the camshaft can be changed independently of the operation of the control shaft by moving the member by a second actuator.
[0006]
In the variable valve mechanism of the above (1), since the cooperative helical gear is provided, when the control shaft moves in the axial direction, the rotational phase of the camshaft can be changed in conjunction with the axial movement of the control shaft. The control of the valve lift and the operating angle and the control of the valve timing by the change of the rotation phase of the camshaft can be changed with a certain relationship, that is, the control can be coordinated.
Further, since the axial movement of the control shaft and the change in the rotational phase of the camshaft are mechanically linked, the cooperative control is always performed regardless of the hydraulic pressure.
In the variable valve mechanism of the above (2), since the cooperative helical gear and the axial drive member engaged with the second helical spline are provided, by moving the axial drive member by the second actuator, The relationship between the control of the valve lift and the operating angle and the valve timing control in the cooperative control can be changed.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a variable valve mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6, a portion related to the control of the valve lift and the operating angle of the variable valve lift mechanism is also applied to the present invention. Applicable parts are given the same reference numerals in FIG. 1 as in FIGS. 4 to 6.
[0008]
As shown in FIG. 1, the variable valve mechanism 10 of the present invention includes a variable valve lift mechanism 11 having a structure similar to the conventional one, and a VVT system part 12 newly provided in the present invention.
[0009]
The variable valve lift mechanism 11 has a control shaft (first control shaft) 2 that is moved in the axial direction of the control shaft by the actuator 3 to change the lift amount and operating angle of the intake and exhaust valves 9 of the internal combustion engine. The variable valve lift mechanism 11 moves in the axial direction together with the first control shaft 2, the arm assembly 4 having a central portion (central arm) 4 a and both ends (both ends arms) 4 b, and the first control shaft 2. And a slider 5 for changing the relative angle between the central portion 4a and the both end portions 4b of the arm assembly 4 by a helical spline cut on the outer periphery when the arm assembly 4 is moved. The cam 1a of the camshaft pushes the roller 6 of the central portion 4a to swing the central portion 4a, and pushes the roller of the roller rocker 8 with the beaks 7 of both ends 4b that swing together with the central portion 4a to stroke the intake / exhaust valve 9. .
[0010]
When the first control shaft 2 moves in the axial direction, the relative angle between the central portion 4a and both ends 4b changes, the swing amount of the roller rocker 8 changes, and the valve lift and the working angle change. At this time, since the rotation angle of the camshaft 1 with respect to the first control shaft 2 does not change, the nose phase of the camshaft 1 remains fixed. FIG. 2 shows a valve lift-phase characteristic of the variable valve lift mechanism portion 11 of the present invention in which the valve lift and the operating angle are variable while the nose phase of the camshaft 1 is fixed.
[0011]
The VVT system part 12 is mechanically linked to the variable valve lift mechanism part 11. The VVT system portion 12 includes a helical gear 13 for cooperation. The cooperation helical gear 13 is engaged with the camshaft 1 (the outer periphery of the member 14 attached to the end of the camshaft 1) by a helical spline 15, and mechanically interlocks with the axial movement of the first control shaft 2. It is moved in the direction of the camshaft to change the rotation phase of the camshaft 1 with respect to the first control shaft 2 to make the valve timing variable.
[0012]
The VVT system portion 12 further includes a second control shaft 16 connected to the first control shaft 2 and a fixed support for slidably supporting the second control shaft 16 in the axial direction of the second control shaft 16. A second control; a wall 17, outer and inner peripheral bearings 19 for supporting the fixed wall 17 between the chain sprocket 18 and the camshaft 1 and permitting the rotation of the chain sprocket 18 and the camshaft 1 relative to the fixed wall 17; An axially movable non-rotating member 20 that transmits the axial movement of the shaft 16 to the cooperating helical gear 13, and an axial direction of the non-rotating member 20 while permitting relative rotation between the non-rotating member 20 and the cooperating helical gear 13. A bearing 21 for transmitting the movement to the helical gear 13 for cooperation.
[0013]
When the first control shaft 2 moves in the axial direction, the second control shaft 16, the non-rotating member 20, the bearing 21, and the cooperating helical gear 13 move in the axial direction by the same amount, and by a predetermined angle determined by the helical spline 15. , The camshaft 1 rotates, and the phase of the nose of the cam with respect to the first control shaft 2 changes. As a result, as shown in FIG. 3 (property of the present invention), the valve lift-phase characteristic is such that the phase changes with a predetermined relationship with the valve lift change, and the valve lift, both the valve operating angle and the valve timing change. -Change to phase characteristics.
In the above mechanism, when the first control shaft 2 moves in the axial direction, the cooperative helical gear 13 also moves in the axial direction due to mechanical interlock, and the valve timing changes regardless of the oil pressure. Further, the change in the valve timing, the change in the valve lift, and the change in the operating angle have a fixed relationship determined by the helical spline 15.
[0014]
In order to make the relationship between the change in the valve timing and the change in the valve lift and the operating angle variable, that is, so that the characteristics of the solid line can be changed to the characteristics of the broken line in FIG. Further, it is desirable to provide the following third portion 22.
The third portion 22 changes the phase of the cam nose by rotating the cooperative helical gear 13 and the camshaft 1 integrally while the first control shaft 2 is stopped in the axial direction. In this case, the relative rotation between the first control shaft 2, the cooperative helical gear 13, and the camshaft 1 is released by the bearing 21.
[0015]
The third portion 22 has an axial driving member 23 that is driven in the camshaft axial direction by hydraulic pressure or electric power. In the illustrated example, the case of hydraulic drive is shown, and the case where the axial drive member 23 is a hydraulic piston is shown. However, the present invention is not limited to the hydraulic piston, and may be an electrically driven member.
The axial driving member 23 is engaged with the cooperating helical gear 13 and the second helical spline 24, and is movable in the camshaft axial direction independently of the axial movement of the first control shaft 2, and is movable in the axial direction. The rotational phase of the camshaft 1 can be changed independently of the operation of the first control shaft 2 by moving the drive member 23 by the second actuator 25 (in the illustrated example, a hydraulic actuator is used, but may be electrically operated). And
[0016]
When the axial driving member 23 is used as one element of a driving force transmitting member from the chain sprocket 18 to the camshaft 1, the axial driving member 23 is connected to the chain sprocket 18 by a spline 26. The spline 26 may be a straight spline or a helical spline. However, the driving force may be transmitted from the chain sprocket 18 to the camshaft 1 without passing through the axial driving member 23.
[0017]
When the camshaft axial driving of the axial driving member 23 is performed by hydraulic pressure, the axial driving member 23 is a hydraulic piston, and the hydraulic piston 23 (the hydraulic piston is denoted by 23 because it is the same member as the axial driving member). ) Are provided on both sides in the axial direction, and the hydraulic pressure to the hydraulic chambers 27 and 28 is switched by an oil control valve (OCV) 29. In the illustrated example, the supply of hydraulic pressure from the oil control valve 29 to the hydraulic chamber 27 is guided to the camshaft end chamber 32 through the passage 30 and the camshaft passage 31, and from there to the hydraulic chamber 27 through the spline 26. ing. The supply of the hydraulic pressure from the oil control valve 29 to the hydraulic chamber 28 is guided to the hydraulic chamber 28 via the passage 33 and the camshaft passage 34.
The hydraulic piston and the hydraulic chambers 27 and 28 constitute a second actuator 25.
[0018]
When the hydraulic pressure is switched by the oil control valve 29 and the hydraulic pressure in the hydraulic chambers 27 and 28 is switched, the camshaft of the axial drive member 23 is driven in the axial direction, and the first control shaft 2 is stopped in the axial direction, and the helical for cooperation is used. The gear 13 and the camshaft 1 are rotated integrally, and the phase of the cam nose changes. As a result, the cam lift and the operating angle characteristics move right and left in FIG. 3, the phase of the cam nose changes, the valve timing becomes variable, and therefore, the adjustment becomes possible.
[0019]
Next, the operation of the present invention will be described.
In the variable valve mechanism 10 of the present invention, since the cooperative helical gear 13 is provided, when the first control shaft 2 moves in the axial direction, the rotation phase of the cam nose of the camshaft 1 can be changed in conjunction with the movement. The control of the valve lift and the operating angle by the axial movement of the first control shaft 2 and the control of the valve timing by the change in the rotation phase of the camshaft 1 are changed with a fixed relationship determined by the helical spline 15, that is, the coordination is performed. Can be controlled. Conventionally, two independent actuators were provided, and each of the actuators had to be controlled so that the control of the valve lift, the operating angle, and the valve timing control cooperated. However, in the present invention, as shown in FIG. In addition, the control of the valve lift, the operating angle, and the valve timing control automatically cooperate with a certain relationship.
[0020]
The axial movement of the first control shaft 2 and the change in the rotational phase of the camshaft 1 are mechanically linked via the second control shaft 16, the non-rotating member 20, the bearing 21, and the helical gear 13 for cooperation. Therefore, the cooperative control is performed mechanically regardless of the hydraulic pressure. Therefore, even when the hydraulic pressure is not sufficiently increased, such as at the time of a cold start, the cooperative control is reliably performed. On the other hand, conventional valve lift, operating angle control, and valve timing control may not be performed when the hydraulic pressure is not increased.
[0021]
When the variable valve mechanism 10 includes the axial driving member 23 that engages with the cooperative helical gear 13 and the second helical spline 24, the axial driving member 23 is connected to the second actuator 25. By moving the camshaft in the axial direction, the relationship between the control of the valve lift and the operating angle and the valve timing control in the cooperative control can be changed. Thereby, the valve lift-phase characteristic moves right and left in FIG. 3, and the valve lift-phase characteristic can be freely changed in the direction between the solid line and the broken line in FIG. As a result, the degree of freedom in controlling the valve variable characteristics (lift, operating angle, and valve timing) can be increased.
For example, when the lift control is performed, the timing changes to the retard side. However, the third portion 22 can cancel the changed timing to the retard side. As a result, valve lift and duration control can be controlled independently of valve timing control.
[0022]
【The invention's effect】
According to the variable valve mechanism of the first aspect, since the cooperative helical gear is provided, when the first control shaft moves in the axial direction, the rotation phase of the camshaft can be changed in conjunction with the first control shaft. The control of the valve lift and the operating angle by the axial movement of the control shaft and the control of the valve timing by the change in the rotation phase of the camshaft can be changed with a certain relationship, that is, the cooperative control can be performed.
Further, since the axial movement of the first control shaft and the rotation phase change of the camshaft are mechanically linked, the cooperative control is always performed regardless of the hydraulic pressure.
According to the variable valve mechanism of the second aspect, the variable valve mechanism further includes the axial driving member that engages with the cooperative helical gear and the second helical spline. By moving the actuator with the actuator, the relationship between the control of the valve lift and the operating angle in the cooperative control and the valve timing control can be made variable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a variable valve mechanism according to the present invention.
FIG. 2 is a valve lift, operating angle-phase characteristic diagram of only a variable valve lift mechanism in the variable valve mechanism of the present invention.
FIG. 3 is a valve lift, operating angle-phase characteristic diagram of the variable valve mechanism of the present invention. The solid line is a valve lift and operating angle-phase characteristic diagram for both the variable valve lift mechanism portion and the VVT system portion, and the dashed line is a valve lift and operating angle-phase characteristic diagram when a third portion is further provided.
FIG. 4 is a plan view of a variable valve mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-263015. The variable valve lift mechanism is applicable to the present invention.
5 is a perspective view of a first control shaft and an arm assembly of a variable valve lift mechanism in FIG. 4; This part is also applicable to the present invention.
FIG. 6 is a front view of a first control shaft, an arm assembly, a cam shaft, a roller rocker, and an intake / exhaust valve of a variable valve lift mechanism in FIG. 4; This part is also applicable to the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 camshaft 1a cam 2 first control shaft 3 actuator 4 system arm assembly 4a central part (central arm)
4b Both ends (both arms)
Reference Signs List 5 Slider 6 Roller 7 Beak 8 Roller rocker 9 Intake / exhaust valve 10 Variable valve mechanism 11 Variable valve lift mechanism part 12 VVT system part 13 Helical gear for coordination 14 Camshaft end mounting member 15 (First) helical spline 16 2 control shaft 17 fixed wall 18 chain sprocket 19 outer and inner bearings 20 non-rotating member 21 bearing 22 third part 23 axial drive member (for example, hydraulic piston)
24 second helical spline 25 second actuator 27, 28 hydraulic chamber 29 oil control valve 30, 33 passage 31, 34 camshaft passage 32 camshaft end chamber

Claims (2)

アクチュエータによりコントロールシャフト軸方向に移動されて内燃機関の吸排気バルブのリフト量、作用角を可変とするコントロールシャフトと、
カムシャフトにヘリカルスプラインで係合しており前記コントロールシャフトの軸方向移動に機械的に連動してカムシャフト軸方向に移動されカムシャフトの回転位相を変えてバルブタイミングを可変とする協調用ヘリカルギアと、
を備えた可変動弁機構。
A control shaft that is moved in an axial direction of the control shaft by an actuator to vary a lift amount and a working angle of intake and exhaust valves of the internal combustion engine;
A cooperative helical gear that engages with the camshaft by a helical spline and moves in the camshaft axial direction mechanically in conjunction with the axial movement of the control shaft to change the rotational phase of the camshaft to vary the valve timing. When,
Variable valve mechanism with.
前記協調用ヘリカルギアと第2のヘリカルスプラインで係合し前記コントロールシャフトの軸方向移動とは独立にカムシャフト軸方向に移動可能な軸方向駆動部材を備えており、該軸方向駆動部材を第2のアクチュエータによって移動することにより前記コントロールシャフトの動作とは独立にカムシャフトの回転位相を変更可能とした請求項1記載の可変動弁機構。An axial drive member engaged with the cooperative helical gear with a second helical spline and movable in the camshaft axial direction independently of the axial movement of the control shaft; 2. The variable valve mechanism according to claim 1, wherein the rotation phase of the camshaft can be changed independently of the operation of the control shaft by being moved by the second actuator.
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