JP2005069014A

JP2005069014A - Valve system of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2005069014A
Application number: JP2003208562A
Authority: JP
Inventors: Hideo Fujita; 秀夫藤田; Koichi Hatamura; 耕一畑村
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd; Hatamura Koichi
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd; Hatamura Koichi
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2005-03-17
Also published as: CA2537162A1; EP1666701A4; EP1666701A1; US20060207533A1; WO2005019607A1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize desired characteristics even in a setting in which a ramp part of a rocking cam uses an acceleration zone of a rotating cam. <P>SOLUTION: In the setting in which the ramp part 5e uses one of positive and negative acceleration zones of the rotating cam 3, the ramp part 5e is formed to have curved shape such that a lift amount per unit rocking angle of the rocking cam 5 generates the other of positive acceleration or negative acceleration, whereby a valve lift speed at a part corresponding to the ramp part 5e becomes approximately constant. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブを開閉させる動弁機構の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、この種のものとしては、例えば特許文献１に記載されたようなものがある。これは、テーパ形状のカム面を有する駆動カムと、バルブに摺接するカム面及び上記駆動カムのカム面に摺接するカムフォロアを有する揺動カムとを備え、上記駆動カムの回転により上記揺動カムを揺動させることで上記バルブの開閉を行うと共に、上記駆動カムと揺動カムとの軸方向相対位置を変更することでバルブタイミングを可変とするエンジンのバルブタイミング制御装置である。
【０００３】
そして、上記バルブタイミングの可変操作の前後において上記駆動カムによる加速度成分と、上記揺動カムによる加速度成分との合算値として規定されるバルブリフトの合成加速度が変化せず、上記揺動カムのカム面における正の加速度成分と上記駆動カムのカム面における正の加速度成分とが上記バルブのリフト過程において相互に重ならないで、上記駆動カムの正の加速度成分が揺動カムの正の加速度成分に先行するように、上記駆動カム及び揺動カムのカム面の形状を設定している。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３３８０５８２号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のもので、シムやねじ等により、マニュアルラッシュアジャスタの位置調整を行うものにおいては、予め、バルブクリアランスが設定されているため、バルブリフト時にランプ部（緩衝区間）が必要となる。そして、このランプ部の形状は、動弁系騒音、吸入空気量制御性の観点から、大開度から小開度まで所定の特性を示すように設定したい。しかし、回転カムの使用範囲が大開度における範囲と、小開度における範囲とで異なるため、ランプ部の使用中における回転カムの使用範囲も異なる特性を示す仕様範囲となることから、ランプ部を使用する場合において、大開度と小開度とでバルブリフトのランプ部に同じバルブ開閉特性を得ることが難しい。
【０００６】
そこで、この発明は、回転カムの加速度区間を揺動カムのランプ部が使用する設定においても所望の特性を得ることができる内燃機関の動弁機構を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動される回転カムと、該回転カムにより揺動自在とされ、前記吸気バルブ又は排気バルブを駆動するカム面が形成された揺動カムとを有する内燃機関の動弁機構において、前記揺動カムのカム面は、ベース円部、リフト部、それらを繋ぐランプ部を有し、前記回転カムの正又は負の一方の加速度区間を、前記ランプ部が使用する設定において、前記ランプ部を前記揺動カムの単位揺動角あたりのリフト量が正又は負の他方の加速度を発生させるような曲線形状に形成し、前記ランプ部に対応する部分での前記バルブリフト速度が略一定となるように構成した内燃機関の動弁機構としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動される回転カムと、該回転カムにより揺動自在とされ、前記吸気バルブ又は排気バルブを駆動するカム面が形成された揺動カムとを有すると共に、前記吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を可変可能とする内燃機関の動弁機構であって、前記揺動カムのカム面は、ベース円部、リフト部、それらを繋ぐランプ部を有し、前記回転カムの正又は負の一方の加速度区間を、前記ランプ部が使用する設定において、前記ランプ部を前記揺動カムの単位揺動角あたりのリフト量が正又は負の他方の加速度を発生させるような曲線形状に形成し、前記ランプ部に対応する部分での前記バルブリフト速度が略一定となるように構成した内燃機関の動弁機構としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の構成に加え、リフト量が最小となる範囲に可変制御されている状態で、前記回転カムの負の加速度区間を、前記ランプ部が使用する設定において、前記ランプ部に対応する部分での前記バルブリフト速度が略一定となるように、前記ランプ部が正の加速度を発生させるべく曲線形状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の構成に加え、リフト量が最大となる範囲に可変制御されている状態で、前記回転カムの正の加速度区間を、前記ランプ部が使用する設定において、前記ランプ部に対応する部分での前記バルブリフト速度が略一定となるように、前記ランプ部が負の加速度を発生させるべく曲線形状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動される回転カムと、該回転カムにより揺動自在とされ、前記吸気バルブ又は排気バルブを駆動するカム面が形成された揺動カムとを有すると共に、前記吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を可変可能とする内燃機関の動弁機構であって、前記揺動カムのカム面は、ベース円部、リフト部、それらを繋ぐランプ部を有し、前記回転カムの正又は負の一方の加速度区間を、前記ランプ部が使用する設定において、リフト量が最小となる範囲に可変制御されて行くに従って、前記揺動カム又は該揺動カムに押圧されるロッカーアームのレバー比を増加させるように構成された内燃機関の動弁機構としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一つに記載の構成に加え、前記回転カムは、ノーズ面が全ての区間にて加速度を発生させる形状に形成されていることを特徴とする。換言すれば、ノーズ面が全ての区間にて、速度一定の区間を有さない形状に形成されているということである。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一つに記載の構成に加え、動弁機構内におけるクリアランスが、各カム当接部より駆動力伝達経路中での下流側に発生するように構成したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１５】
［発明の実施の形態１］
図１乃至図５は、この発明の実施の形態１に係る図である。
【００１６】
まず構成を説明すると、図１中符号１は、ガソリンエンジンの吸気バルブ１１の動弁機構で、この動弁機構１は、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）により回転駆動されるカムシャフト２と、このカムシャフト２に設けられた回転カム３と、そのカムシャフト２に平行に設けられた揺動シャフト４と、この揺動シャフト４に支持され、回転カム３により揺動自在とされている揺動カム５と、この揺動カム５に連動して揺動され、内燃機関の吸気バルブ１１を開閉するロッカーアーム６とを有している。
【００１７】
なお、ガソリンエンジンの吸気バルブ１１及び排気バルブの動弁機構の構成は、同一であるため、実施の形態１では吸気弁側の機構を示し、排気弁側の機構はその説明を省略する。
【００１８】
上記カムシャフト２は、図１に示すように、その長手方向を図１中の表裏方向（紙面に対して垂直な方向）に向けて配置しており、中心軸Ｏ１を中心に内燃機関のクランクシャフトの１／２の回転速度で回転駆動する。
【００１９】
また、回転カム３は、カムシャフト２の外周面に固定されており、外周部は、図１に示すように、平面視において円弧状のベース面３ａと、このベース面３ａから突出しているノーズ面３ｂとから構成されている。
【００２０】
この回転カム３のノーズ面３ｂは、図４に示すように、正の加速度区間と負の加速度区間とから構成されている。
【００２１】
さらに、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２は、カムシャフト２の中心軸Ｏ１に対して平行に配置されている。
【００２２】
前記揺動カム５は、その揺動シャフト４の外周面に嵌合されており、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２を中心に揺動自在に支持され、この揺動カム５の下端部には、ロッカーアーム６を揺動させるカム面５ａが形成されている。
【００２３】
このカム面５ａには、図１乃至図５に示すように、中心軸Ｏ２を中心とする円弧形状のベース円部５ｃと、ロッカーアーム６を押圧して揺動させるリフト部５ｄと、これらリフト部５ｄ及びベース円部５ｃを繋ぐランプ部５ｅとが形成されている。
【００２４】
このランプ部５ｅは、図４に示すように、曲線形状に形成されており、回転カム３の負の加速度区間を、ランプ部５ｅが使用する設定において、バルブリフト速度が略一定となるように、ランプ部５ｅの形状が曲線形状に設定されている。
【００２５】
この実施の形態では、リフト量が最小となる範囲に可変制御されている状態で、回転カム３の負の加速度区間を、ランプ部５ｅが使用する設定において、バルブリフト速度が一定となるように、ランプ部５ｅが正の加速度を発生させるように曲線形状に形成されている。なお、詳細については後述する。
【００２６】
そして、図３に示すように、そのベース円部５ｃの幅Ｌ１が、前記リフト部５ｄの幅Ｌ２より狭く形成されている。
【００２７】
さらに、揺動カム５の長手方向の中間部には、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２に対して平行な中心軸Ｏ３を有するローラシャフト７が配設され、このローラシャフト７に、回転カム３のベース面３ａ又はノーズ面３ｂに接触して連動し、回転カム３からの駆動力を揺動カム５に伝えるローラ８が設けられている。
【００２８】
また、揺動シャフト４には、揺動カム５を回転カム３側に付勢するスプリング１５が嵌合されている。これにより、揺動カム５は、スプリング１５の付勢力により回転カム３側に付勢され、ローラ８の外周面が常に回転カム３のベース面３ａ又はノーズ面３ｂに接触している。
【００２９】
さらに、この動弁機構１には、後述するローラ１４とロッカーアームシャフト１２の中心軸Ｏ５との相対距離を可変する以下のような当接部可変機構が設けられている。
【００３０】
すなわち、ロッカーアーム６がそのロッカーアームシャフト１２により回動自在に設けられたロッカーアーム本体６ｄを有し、このロッカーアーム本体６ｄにローラアーム６ｃを介してローラ１４が支持されている。
【００３１】
具体的には、図１に示すように、ロッカーアームシャフト１２に、このロッカーアームシャフト１２の中心軸Ｏ５に対して中心軸Ｏ７が平行であり、且つ偏心した位置となるように偏心シャフト２９が固定された状態で設けられており、この偏心シャフト２９に板ばね２８により回転自在にローラアーム６ｃが係止されている。
【００３２】
このローラアーム６ｃは、一端に偏心シャフト２９の外周面に係合し、且つ偏心シャフト２９の外周面を摺動可能な形状の係合部６ｅが形成されており、この係合部６ｅと隣接する位置には、板ばね２８が外れないように嵌合される嵌合部６ｆが突設されている。
【００３３】
この板ばね２８は、平板状のばねを複数箇所で屈曲させることにより所定形状に形成されたものであり、この板ばね２８に形成された係止部２８ａが、その嵌合部６ｆ及び偏心シャフト２９に嵌合されることにより、このローラアーム６ｃと偏心シャフト２９とが一体に係止されている。また、この板ばね２８の先端部２８ｂが、ロッカーアーム本体６ｄの接触面６ｉに弾性的に接触されるようになっている。従って、この板ばね２８により、ローラアーム６ｃが図１中時計回りに付勢されてローラ１４が揺動カム５のカム面５ａに当接されるようになっている。また、ローラアーム６ｃの押圧部６ｈとロッカーアーム本体６ｄの案内部６ｊとの間に所定のクリアランスＡを設けている。
【００３４】
このローラ１４は、そのローラアーム６ｃの先端部の貫通孔６ｇに嵌合されたローラシャフト１３に回転自在に支持されている。
【００３５】
そのローラアーム６ｃの先端部の下側には、押圧部６ｈが形成され、この押圧部６ｈにより、ロッカーアーム本体６ｄの案内部６ｊが押圧されてロッカーアーム本体６ｄが下方に回動されるようになっている。
【００３６】
そして、そのローラアーム６ｃは、所定位置に移動自在とされ、ローラアーム６ｃに設けられたローラ１４と揺動カム５のカム面５ａとの接触位置を変化させることで、各バルブ１１のリフト量等を調整することが可能となっている。
【００３７】
さらに、このロッカーアーム本体６ｄの先端部の下側には、吸気バルブ１１に冠着されたシム２３の上面を押圧するバルブ押圧部６ａが形成されている。
【００３８】
このようにローラアーム６ｃが偏心シャフト２９の外周面を摺動可能となるように板ばね２８でローラアーム６ｃを偏心シャフト２９に一体に係止しているので、揺動カム５が揺動させられると、ローラ１４及びローラシャフト１３を介してローラアーム６ｃが板ばね２８の付勢力に抗して吸気バルブ１１側に揺動させられる。さらに、ローラアーム６ｃが吸気バルブ１１側に揺動されるとローラアーム６ｃの押圧部６ｈでロッカーアーム本体６ｄの案内部６ｊを押圧してロッカーアーム本体６ｄを吸気バルブ１１側に揺動させ、吸気バルブ１１を開くことが可能となる。
【００３９】
さらに、ロッカーアームシャフト１２の一方の端部には、中心軸Ｏ５を中心にロッカーアームシャフト１２を所定角度範囲で回転駆動させるアクチュエータ（図示せず）が連結されており、さらに、このアクチュエータには、内燃機関の運転状態に応じてアクチュエータの角度を制御する制御手段（図示せず）が接続されている。
【００４０】
これにより、ロッカーアームシャフト１２がアクチュエータにより所定角度で回転駆動すると、ロッカーアームシャフト１２に設けられている偏心シャフト２９がロッカーアームシャフト１２の中心軸Ｏ５を中心に所定角度で回動される。さらに、偏心シャフト２９が所定角度回動されるとローラアーム６ｃが連動し、例えば、図１に示す位置から図２に示す所定位置にローラアーム６ｃが移動される。そして、ローラアーム６ｃが所定位置に移動されると、揺動カム５のカム面５ａとローラアーム６ｃに設けられたローラ１４とが接触する接触点が変化するので、ロッカーアーム本体６ｄの揺動量を変化させることができ、ロッカーアーム６により上下動される吸気バルブ１１のリフト量等を調整することが可能となる。
【００４１】
ここでは、図１に示す状態から図２に示す状態までローラアーム６ｃが移動させられ、このリフト量が最小となる範囲に可変制御されて行くに従って、揺動カム５により押圧されるロッカーアーム６のレバー比を増加させるように構成されている。すなわち、ロッカーアーム本体６ｄは、中心軸Ｏ５を中心に回動するが、ローラアーム６ｃの押圧部６ｈは、リフト量が最小となる範囲に可変制御されて行くに従って中心軸Ｏ５に接近して行く。このように接近して行くに従ってロッカーアーム６のレバー比が増加して行くようになっている。
【００４２】
そして、ロッカーアーム本体６ｄのバルブ押圧部６ａと吸気バルブ１１との間に所定のクリアランスを設けなくても、押圧部６ｈと案内部６ｊとの間に所定のクリアランスＡが設けられているため、内燃機関の温度上昇により吸気バルブ１１が熱膨張してバルブが伸びても吸気バルブ１１は確実に開閉される。
【００４３】
このように構成されたローラアーム６ｃを所定位置に移動自在とし、ローラアーム６ｃに設られたローラ１４と揺動カム５のカム面５ａとの接触位置を変化させることで各バルブ１１のリフト量等を調整することが可能な内燃機関の動弁機構１においても、ローラアーム６ｃは板ばね２８で揺動カム５側に付勢されているので、ローラアーム６ｃが所定位置に移動され、ローラ１４とカム面５ａとの接触位置が変化しても、ロッカーアーム６のローラ１４と揺動カム５のカム面５ａは接触するため、凝着摩耗を防止することが可能となる。
【００４４】
また、ベース円部５ｃは、幅Ｌ１が狭く形成されているが、この部分には大きな荷重が作用しないため、強度を確保できるものである。そして、リフト部５ｄには、大きな力が作用するため、幅Ｌ２を広くして強度を確保するようにしている。
【００４５】
そして、揺動カム５の下側には、ロッカーアーム６がロッカーアームシャフト１２に揺動自在に支持されて配設されている。
【００４６】
この吸気バルブ１１は、上部にコレット２０及びアッパーリテーナ２１が設けられ、このアッパーリテーナ２１の下側には、バルブスプリング２２が配設されており、このバルブスプリング２２の付勢力で吸気バルブ１１をロッカーアーム６側に付勢している。さらに、吸気バルブ１１の上端部には、シム２３が冠着されている。
【００４７】
これにより、揺動カム５の揺動でロッカーアーム６を連動させて揺動させることにより、吸気バルブ１１を上下動させることができるので、ロッカーアームシャフト１２の中心軸Ｏ５とローラ１４との相対距離を可変させることにより、吸気バルブ１１の最大リフト量を可変することが可能となる。
【００４８】
ところで、この発明では、図４に示すように、揺動カム５のランプ部５ｅを所定の曲線形状に形成し、揺動カム５のランプ部５ｅに正の加速度を持たせることにより、リフト量が最小の状態で、バルブリフトのランプ部５ｅの速度が略一定となる。従って、部品の加工精度のばらつきや熱膨張による部品寸法変化によるバルブクリアランスの変化が発生しても、バルブ開閉タイミングのばらつきを安定させることができ、燃焼が安定するため、出力性能、排ガス性能を安定させることができると共に、バルブ着座衝撃や動弁系振動が安定し、騒音を安定させることができる。
【００４９】
すなわち、図４には、この実施の形態１に係る回転カム及び揺動カムとバルブリフトとの関係のグラフ図を示し、図５には、従来例に係る回転カム及び揺動カムとバルブリフトとの関係のグラフ図を示す。
【００５０】
これらの図では、横軸に回転カム３の回転角度を、縦軸に回転カム３のリフト量を取り、回転カム３のリフト曲線Ａを示す。
【００５１】
そして、図４に示すものでは、リフト曲線Ａにおいて、裾の部分（ノーズ面３ｂの裾の部分）が曲線となっており、この部分が破線の加速度曲線Ｂに示すように、正の加速度区間となっている。
【００５２】
また、リフト曲線Ａにおいて、それより上側の部分（ノーズ面３ｂの裾以外の部分）が曲線となっており、破線の特性曲線Ｈに示すように、負の加速度区間となっている。
【００５３】
そして、上述のようにバルブリフト小開度に設定されている時には、揺動カム５は曲線Ｄのようなリフト特性を示す。図中符号ａはランプ部５ｅにおける特性で、符号ｂはリフト部５ｄにおける特性を示す。
【００５４】
この揺動カム５のリフト曲線Ｄと回転カム３のリフト曲線Ａとが合成されてバルブリフトの特性曲線Ｆが得られる。
【００５５】
この場合、ランプ部５ｅは正の加速度を発生させる特性ａと、負の加速度を発生させる回転カム３の特性ｃとが合成されることにより、バルブリフト最小のリフト曲線Ｆのランプ部特性ｄが、一定の速度となっているため、ランプ部５ｅがローラ１４に接触している状態で、バルブクリアランスがばらついたとしても、バルブ開閉タイミングは安定しており、吸入空気量の制御性が向上することとなる。
【００５６】
一方、上述のようにバルブリフト最大に設定されている時には、揺動カム５は曲線Ｅのようなリフト特性を示す。図中符号ａはランプ部５ｅにおける特性で、符号ｂはリフト部５ｄにおける特性を示す。
【００５７】
この揺動カム５のリフト曲線Ｅと回転カム３のリフト曲線Ａとが合成されてバルブリフトのリフト曲線Ｇが得られる。
【００５８】
その正の加速度を発生させるランプ部５ｅの特性ａと、正の加速度を発生させる回転カム３の特性ｅとが合成されることにより、バルブリフト最大のリフト曲線Ｇのランプ部特性ｆが、正の加速度を発生させる。
【００５９】
ちなみに、図５に示す従来のものでは、リフト曲線Ａにおいて、裾の部分（ノーズ面３ｂの裾の部分）が曲線となっており、この部分が破線の加速度曲線Ｂに示すように、正の加速度区間となっている。
【００６０】
また、リフト曲線Ａにおいて、中間の部分（ノーズ面３ｂの中間の部分）が直線となっており、この部分が速度一定区間となっている。
【００６１】
さらに、リフト曲線Ａにおいて、上部側の部分（ノーズ面３ｂの頂上部付近）が曲線となっており、破線の特性曲線Ｈに示すように、負の加速度区間となっている。
【００６２】
そして、上述のようにバルブリフト最小に設定されている時には、揺動カム５はリフト曲線Ｄのような特性を示す。図中符号ａはランプ部５ｅにおける特性、符号ｂはリフト部５ｄにおける特性を示す。
【００６３】
この揺動カム５のリフト曲線Ｄと回転カム３のリフト曲線Ａとが合成されてバルブリフトのリフト曲線Ｆが得られる。
【００６４】
その一定速度のランプ部５ｅの特性ａと、負の加速度を有する回転カム３の特性ｃとが合成されることにより、バルブリフト小開度のリフト曲線Ｆの初期の特性ｄが、負の加速度となっているため、ランプ部５ｅがローラ１４に接触している状態で、回転カム３の角度が多少ばらつくと、バルブ開閉タイミングのばらつき、吸入空気量の制御性が悪化することとなる。
【００６５】
また、この実施の形態では、リフト量が最小となる範囲に可変制御されて行くに従って、図１から図２に示すようにローラアーム６ｃ及びローラ１４が移動されるため、揺動カム５に押圧されるロッカーアーム６のレバー比が増加することとなる。従って、ランプ部５ｅに対応するバルブリフトの特性ｄにおける速度の低下を補うことができるため、バルブリフト速度を直線的にし易く、バルブ開閉タイミングのばらつきを抑制することができる。
【００６６】
さらに、回転カム３は、ノーズ面３ｂが全ての区間にて加速度を発生させる形状に形成されているため、回転カム３の負の加速度区間を長く、且つ、最大加速度を小さく取り、回転カム３のノーズ面３ｂの頂部をなだらかに（曲率半径を大きく）することができることから、この回転カム３に揺動カム５を当接させるためのスプリング１５を弱くすることができると共に、揺動カム５の振動を抑制することができる。また、回転カム３のノーズ面３ｂに速度一定区間が形成されておらず、正及び負の加速度区間が形成されているため、カムプロフィルを作る場合、２種類の加速度区間のプロフィルを形成すれば良いことから、カムプロフィルを成形し易い。
【００６７】
［発明の実施の形態２］
図６乃至図１１は、この発明の実施の形態２に係る図である。
【００６８】
この実施の形態２は、バルブリフト量を可変させる当接部可変機構が揺動カム５側に設けられると共に、最大リフト量が大開度の時に、所望のバルブリフトの特性が得られるように構成したものである。
【００６９】
すなわち、この実施の形態の揺動カム５のカム面５ａには、図６乃至図１１に示すように、中心軸Ｏ２を中心とする円弧形状のベース円部５ｃと、ロッカーアーム６を揺動させるリフト部５ｄと、これらリフト部５ｄ及びベース円部５ｃを繋ぐランプ部５ｅとが形成されている。
【００７０】
このランプ部５ｅは、曲線形状に形成されており、回転カム３の正の加速度区間を、ランプ部５ｅが使用する設定において、バルブリフト速度が一定となるように、ランプ部５ｅの形状が曲線形状に設定されている。ここでは、リフト量が最大となる範囲に可変制御されている状態で、回転カム３の正の加速度区間を、ランプ部５ｅが使用する設定において、バルブリフト速度が一定となるように、ランプ部５ｅが負の加速度を発生させるように曲線形状に形成されている。なお、図１１ではランプ部５ｅのリフト曲線Ａが直線上に見えるが、実際は正の加速度を発生するように曲線形状に形成されているものである。
【００７１】
そして、図１０に示すように、そのベース円部５ｃの接触面の幅Ｌ１が、前記リフト部５ｄの接触面の幅Ｌ２より狭く形成されている。
【００７２】
また、揺動カム５の長手方向の中間部には、長孔である案内部５ｂが貫通して形成されており、この案内部５ｂには、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２に対して平行な中心軸Ｏ３を有するローラシャフト７が移動可能に挿通されている。そして、このローラシャフト７には、回転カム３のベース面３ａ又はノーズ面３ｂに接触して連動し、回転カム３からの駆動力を揺動カム５に伝えるローラ８が設けられている。
【００７３】
その案内部５ｂは、長孔形状でローラシャフト７を長手方向に沿って所定距離案内するように形成されており、この案内方向がカムシャフト２の半径方向に対して傾斜するように形成されている。
【００７４】
また、ローラ８は、図６に示すように、円形状に形成され、その中心軸がローラシャフト７の中心軸Ｏ３と同一となるようにローラシャフト７の外周面に配設されており、ローラ８の外周面は、回転カム３のベース面３ａ及びノーズ面３ｂに転動可能となっている。
【００７５】
ここでは、回転カム３面上を転動できるローラ８を用いているが、これに限定されず、回転カム３からの駆動力を揺動カム５に伝えることができれば、回転カム３面上を摺動するものであってもよい。
【００７６】
また、揺動シャフト４には、揺動カム５を回転カム３側に付勢するスプリング１５が嵌合されている。これにより、揺動カム５は、スプリング１５の付勢力により回転カム３側に付勢され、ローラ８の外周面が常に回転カム３のベース面３ａ又はノーズ面３ｂに接触している。
【００７７】
さらに、動弁機構１には、ローラ８と揺動シャフト４の中心軸Ｏ２との相対距離を可変する当接部可変機構が設けられている。
【００７８】
この当接部可変機構には、揺動シャフト４に固定された状態で設けられた駆動シャフト９と、一端部１０ａがローラシャフト７に連結され、他端部１０ｂが駆動シャフト９に連結されたアーム１０とを有している。
【００７９】
この駆動シャフト９は、この中心軸Ｏ４が揺動シャフト４の中心軸Ｏ２に対して平行であり、且つ偏心した位置となるように揺動シャフト４に設けられている。
【００８０】
また、揺動シャフト４の一方の端部には、中心軸Ｏ２を中心に揺動シャフト４を所定角度範囲で回転駆動させるアクチュエータ（図示せず）が連結されており、さらに、このアクチュエータには、内燃機関の運転状態に応じてアクチュエータの角度を制御する制御手段（図示せず）が接続されている。
【００８１】
これにより、揺動シャフト４が所定角度回動すると、駆動シャフト９が揺動シャフト４の中心軸Ｏ２を中心に所定角度回動して、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２に対して中心軸Ｏ４の位置が変化する。
【００８２】
このアーム１０は、ローラシャフト７の中心軸Ｏ３と駆動シャフト９の中心軸Ｏ４との距離を一定に保持でき、一端部１０ａには、ローラシャフト７が嵌合される貫通孔１０ｃが形成され、他端部１０ｂには、駆動シャフト９が挿入される一部が開放された挿通部１０ｄが形成されている。これにより、一端部１０ａの貫通孔１０ｃにローラシャフト７が回動自在に嵌合され、他端部１０ｂの挿通部１０ｄに駆動シャフト９が回動自在に嵌合されてピン１６により外れないように取付けられている。
【００８３】
これにより、揺動シャフト４がアクチュエータにより所定角度で回転駆動すると、揺動シャフト４に設けられている駆動シャフト９が揺動シャフト４の中心軸Ｏ２を中心に所定角度で回動され、これに伴って、ローラシャフト７がアーム１０を介して連動される。そして、アーム１０でローラシャフト７の中心軸Ｏ３と駆動シャフト９の中心軸Ｏ４との距離を一定に保持しながらローラシャフト７が案内部５ｂ内を移動することが可能となり、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変させることができる。
【００８４】
ここでは、図６に示す状態から図８に示す状態までローラアーム６ｃが移動させられ、このリフト量が最小となる範囲に可変制御されて行くに従って、揺動カム５のレバー比を増加させるように構成されている。すなわち、揺動カム５は、中心軸Ｏ２を中心に回動するが、案内部５ｂを押圧するローラシャフト７は、リフト量が最小となる範囲に可変制御されて行くに従って中心軸Ｏ２に接近して行く。このように接近して行くに従って揺動カム５のレバー比が増加して行くようになっている。
【００８５】
そして、揺動カム５の下側には、ロッカーアーム６がロッカーアームシャフト１２に揺動自在に支持されて配設されている。
【００８６】
このロッカーアーム６は、先端部に、後述する吸気バルブ１１に冠着されたシム２３の上面を押圧するバルブ押圧部６ａが形成されていると共に、ロッカーアーム６の中間部には、ローラシャフト１３が回動自在に設けられている。
【００８７】
このローラシャフト１３には、回転可能にローラ１４が配設され、このローラ１４の外周面が、揺動カム５のカム面５ａに転動可能となっている。
【００８８】
また、ロッカーアームシャフト１２には、ロッカーアーム６を揺動カム５側に付勢するスプリング１７が嵌合されている。これにより、ロッカーアーム６は、スプリング１７により揺動カム５側に付勢され、ローラ１４の外周面が常に揺動カム５のカム面５ａに接触している。
【００８９】
そして、ロッカーアーム６のバルブ押圧部６ａの下側には、このバルブ押圧部６ａにより押圧される吸気バルブ１１が上下動自在に配設されている。
【００９０】
この吸気バルブ１１は、上部にコレット２０及びアッパーリテーナ２１が設けられ、このアッパーリテーナ２１の下側には、バルブスプリング２２が配設されており、このバルブスプリング２２の付勢力で吸気バルブ１１をロッカーアーム６側に付勢している。さらに、吸気バルブ１１の上端部には、シム２３が冠着されている。
【００９１】
これにより、揺動カム５の揺動でロッカーアーム６を連動させて揺動させることにより、吸気バルブ１１を上下動させることができるので、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変させ、揺動カム５の揺動開始位置を調整すると、ロッカーアーム６を介して吸気バルブ１１の最大リフトのタイミングを調整して可変することが可能となる。
【００９２】
次に、以上のように構成された動弁機構１の作用について説明する。
【００９３】
まず、最大リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構１の作用を図６及び図７にて詳しく説明する。
【００９４】
ここで、図６は、この発明の実施の形態１に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構１を示した、吸気バルブ１１が閉弁した状態の要部縦断面図であり、図７は、同実施の形態１に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構１を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
【００９５】
まず、図６に示すように、ローラシャフト７を案内部５ｂの回転カム３側の端部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を変化させる。すなわち、アクチュエータにより揺動シャフト４を所定角度で回動させ、駆動シャフト９を揺動シャフト４の円周方向に移動させる。これにより、ローラシャフト７がアーム１０を介して連動し、案内部５ｂの回転カム３側の端部に移動させられ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離が変化する。
【００９６】
そして、図６に示すように、回転カム３のベース面３ａに揺動カム５に設けられたローラ８が接触しているときは、揺動カム５が吸気バルブ１１側に揺動されず、ロッカーアーム６がスプリング１７の付勢力により揺動カム５側に付勢されると共に、吸気バルブ１１がバルブスプリング２２の付勢力によりロッカーアーム６側に付勢されているので、吸気バルブ１１のリフトは発生せずに吸気バルブ１１は閉弁状態となる。
【００９７】
この状態では、揺動カム５のカム面５ａのベース円部５ｃに対応した位置に、ローラ１４が位置しており、閉弁状態では、そのローラ１４とベース円部５ｃとの間に大きな当接力が作用しないことから、ベース円部５ｃの幅Ｌ１が狭くても十分に耐久性を確保することができる。
【００９８】
そして、内燃機関のクランクシャフトの回転により、カムシャフト２を介して回転カム３が回転駆動されると、図７に示すように、ノーズ面３ｂでローラ８が押圧される。さらに、ローラ８が押圧されるとローラシャフト７を介して揺動カム５が押圧されて、揺動カム５がスプリング１５の付勢力に抗して図６中反時計回りに揺動される。
【００９９】
この揺動カム５の揺動により、揺動カム５のカム面５ａのベース円部５ｃからランプ部５ｅを経てリフト部５ｄへ、ローラ１４に対する押圧部位が変化して行き、ローラシャフト１３を介してロッカーアーム６が吸気バルブ１１側に回動させられる。このように、図６に示すような、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｍから、図７に示すような、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｎに、大きく変化させられるので、ロッカーアーム６が吸気バルブ６側に大きく揺動させられる。
【０１００】
そして、吸気バルブ１１側に大きく揺動させられたロッカーアーム６は、その先端部に形成されたバルブ押圧部６ａでシム２３の上面を押圧して吸気バルブ１１を大きく押下げる。以上より、ローラシャフト７を案内部５ｂの回転カム３側の端部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変すると、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２から揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４までの相対距離を大きく変化させて吸気バルブ１１を大きく押下げることができるため、最大のリフト量にて吸気バルブ１１を開放状態とすることができる。
【０１０１】
このように吸気バルブ１１を開く場合には、揺動カム５のカム面５ａには大きな反力が作用するため、リフト部５ｄは、幅Ｌ２が広く形成されていることから、強度を確保することができる。
【０１０２】
次に、最小リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構１の作用を図８及び図９にて詳しく説明する。
【０１０３】
ここで、図８は、この発明の実施の形態１に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図であり、図９は、同実施の形態１に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
【０１０４】
まず、図８に示すように、ローラシャフト７が、図６に示すような回転カム３側の端部に保持された状態から、案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を変化させる。
【０１０５】
すなわち、アクチュエータにより揺動シャフト４を所定角度範囲で回動させ、駆動シャフト９を揺動シャフト４の円周方向に移動させる。これにより、ローラシャフト７がアーム１０を介して連動させ、このローラシャフト７が回転カム３側の端部に保持された状態から、案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動させられ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離が短くなる。すると、揺動カム５が、スプリング１５の付勢力により、図６に示すような位置から図８に示すような位置まで回動する。
【０１０６】
そして、図８に示すように、回転カム３のベース面３ａに揺動カム５に設けられたローラ８が接触しているときは、揺動カム５が吸気バルブ１１側に揺動されず、ロッカーアーム６がスプリング１７の付勢力により揺動カム５側に付勢されると共に、吸気バルブ１１がバルブスプリング２２の付勢力によりロッカーアーム６側に付勢されているので、吸気バルブ１１のリフトは発生せずに吸気バルブ１１は閉弁状態となる。
【０１０７】
内燃機関のクランクシャフトの回転により、カムシャフト２を介して回転カム３が回転駆動させられると、図９に示すように、ノーズ面３ｂでローラ８が押圧させられ、ローラシャフト７を介して揺動カム５が押圧されて、揺動カム５がスプリング１５の付勢力に抗して図８中反時計回りに揺動させられる。
【０１０８】
さらに、揺動カム５が揺動されると、揺動カム５のカム面５ａの揺動シャフト４側の先端部に接触しているローラ１４をカム面５ａの揺動シャフト４側の先端部から中央部までの範囲を使用して吸気バルブ１１側に押下げ、ローラシャフト１３を介してロッカーアーム６を吸気バルブ１１側に揺動する。このように、図３に示すような、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｐから、図４に示すような、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｑに、小さく変化させるので、ロッカーアーム６が吸気バルブ側に小さく揺動される。
【０１０９】
そして、吸気バルブ１１側に小さく揺動されたロッカーアーム６は、その先端部に形成されたバルブ押圧部６ａでシム２３の上面を押圧して吸気バルブ１１を小さく押下げる。以上により、ローラシャフト７を案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変すると、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２から揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４までの相対距離を小さく変化させて吸気バルブ１１を小さく押下げることができるため、実施の形態１では、最小のリフト量にて吸気バルブ１１を開放状態とすることができる。
【０１１０】
このように構成された内燃機関の動弁機構１にあっては、揺動カム５には、回転カム３に接触して、この回転カムからの駆動力を揺動カム５に伝えるローラ８が設けられ、このローラ８を移動可能とすることにより、ローラ８と揺動シャフト４の中心軸Ｏ２との相対距離を可変する当接部可変機構を設け、相対距離を可変することにより、各バルブのリフト量等を可変可能としたので、構造を簡素化できるので安価に構成することができる。
【０１１１】
さらに、回転カム３からの荷重は、ローラ８に入力され、このローラ８から揺動カム５の案内部５ａに荷重が直接伝達され、この揺動カム５からロッカーアーム６を介して吸気バルブ１１に荷重が伝達される。従って、このローラ８を支持するアーム１０には、大きな荷重が作用することなく、このアーム１０は単にローラ８を案内部５ａに沿って移動させる機能のみを有するものであるため、このアーム１０の強度をそれ程大きくする必要はない。
【０１１２】
ところで、この発明では、揺動カム５のリフト部５ｄを所定の曲線形状に形成し、揺動カム５のランプ部５ｅに負の加速度を持たせることにより、バルブリフトが大開度の状態で、バルブリフトが初期の範囲において、リフト速度が一定となるため、リフト大開度時における衝撃を小さくすることができる。
【０１１３】
すなわち、図１１には、横軸に回転カム３の回転角度を、縦軸に回転カム３のリフトを取り、回転カム３のリフト曲線Ａを示す。このリフト曲線Ａにおいて、裾の部分（ノーズ面３ｂの裾の部分）が曲線となっており、この部分が破線の加速度曲線Ｂに示すように、正の加速度区間となっている。
【０１１４】
また、リフト曲線Ａにおいて、それより上側の部分（ノーズ面３ｂの裾以外の部分）が曲線となっており、破線の特性曲線Ｈに示すように、負の加速度区間となっている。
【０１１５】
そして、上述のようにバルブリフト大開度に設定されている時には、揺動カム５は曲線Ｅのような特性を示す。図中符号ａはランプ部５ｅにおける特性、符号ｂはリフト部５ｄにおける特性を示す。
【０１１６】
この揺動カム５のリフト曲線Ｅと回転カム３のリフト曲線Ａとが合成されてバルブリフトのリフト曲線Ｇが得られる。
【０１１７】
その負の加速度を有するランプ部５ｅの特性ａと、正の加速度を有する回転カム３の特性ｅとが合成されることにより、バルブリフト大開度のリフト曲線Ｇの初期の特性ｆが、略一定速度となるため、ランプ部５ｅがローラ１４に接触している状態で、衝撃を小さくすることができる。
【０１１８】
一方、上述のようにバルブリフト小開度に設定されている時には、揺動カム５は曲線Ｅのような特性を示す。
【０１１９】
その負の加速度を有するランプ部５ｅの特性ａと、負の加速度を有する回転カム３の特性ｂとが合成されることにより、バルブリフト大開度のリフト曲線Ｆの初期の特性ｄが、負の加速度を有しているため、バルブ開閉タイミングがばらつく虞があるが、バルブリフト大開度の時に、エンジンが高速回転しており、ランプ部５ｅにおける騒音衝撃が、バルブタイミングがばらつくことよりも大きな問題となるのであれば、この実施の形態２を用いるのが望ましい。
【０１２０】
また、この実施の形態では、リフト量が最小となる範囲に可変制御されて行くに従って、図６から図８に示すようにアーム１０及びローラ８が移動されるため、揺動カム５のレバー比が増加することとなる。従って、ランプ部５ｅに対応するバルブリフトの特性ｄにおける速度を速くすることができるため、バルブ開閉タイミングのばらつきを抑制することができる。
【０１２１】
なお、上記各実施の形態では、図１等に示す構造のものが図４の特性を示し、図６等に示す構造のものが図１１の特性を示すものとして説明しているが、これに限らず、図１等に示す構造のものが図１１の特性を示し、図６等に示す構造のものが図４の特性を示すように構成することもできる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、回転カムの正又は負の一方の加速度区間を、ランプ部が使用する設定において、ランプ部を揺動カムの単位揺動角あたりのリフト量が正又は負の他方の加速度を発生させるような曲線形状に形成し、ランプ部に対応する部分でのバルブリフト速度が略一定となるように構成したため、部品の加工精度のばらつきや熱膨張による部品寸法変化によるバルブクリアランスの変化が発生しても、バルブ開閉タイミングのばらつきを安定させることができ、小リフト時の吸入空気量を制御し易く、燃焼が安定するため、出力性能、排ガス性能を安定させることができ、又は、大リフト時の衝撃を小さくすることができ、動弁系の信頼性を向上させることができる。
【０１２３】
請求項２に記載の発明によれば、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を可変可能とする内燃機関の動弁機構において、上記のように小リフト時の吸入空気量を制御し易くしたり、又は、大リフト時の衝撃を小さくすることができるので、動弁機構の耐久性に支障をきたすことがなく、可変範囲を広く取ることができる。
【０１２４】
請求項３に記載の発明によれば、リフト量が最小となる範囲に可変制御されている状態で、回転カムの負の加速度区間を、ランプ部が使用する設定において、ランプ部に対応する部分でのバルブリフト速度が略一定となるように、揺動カムのランプ部が正の加速度を発生させるように曲線形状に形成されているため、小リフト時における動弁系の騒音を低減できると共に、吸入空気量の制御を向上させることができる。
【０１２５】
請求項４に記載の発明によれば、リフト量が最大となる範囲に可変制御されている状態で、前記回転カムの正の加速度区間を、ランプ部が使用する設定において、ランプ部に対応する部分でのバルブリフト速度が略一定となるように、ランプ部が負の加速度を発生させるように曲線形状に形成されているため、大開度時における高回転時の衝撃を極力抑制することができる。
【０１２６】
請求項５に記載の発明によれば、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を可変可能とする内燃機関の動弁機構であって、回転カムの正又は負の一方の加速度区間を、ランプ部が使用する設定において、リフト量が最小となる範囲に可変制御されて行くに従って、揺動カム又はこの揺動カムに押圧されるロッカーアームのレバー比を増加させるように構成されたため、ランプ部に対応する部分でのバルブリフト速度の低下を補うことができることから、バルブリフト速度を直線的にし易く、バルブ開閉タイミングのばらつきを抑制することができる。
【０１２７】
請求項６に記載の発明によれば、回転カムは、ノーズ面が全ての区間にて加速度を発生させる形状に形成されているため、速度一定区間を設けなくて済む分、回転カムの負の加速度区間を長く、且つ、最大加速度を小さく取り、回転カムのノーズ面の頂部をなだらかに（曲率半径を大きく）することができることから、この回転カムに揺動カムを当接させるためのばねを弱くすることができると共に、揺動カムの振動を抑制することができる。また、回転カムのノーズ面に速度一定区間が形成されておらず、正及び負の加速度区間が形成されているため、カムプロフィルを作る場合、２種類の加速度区間のプロフィルを形成すれば良いことから、カムプロフィルを成形し易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
【図２】同実施の形態１に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
【図３】同実施の形態１に係る揺動カムを示す図で、（ａ）は揺動カムの正面図、（ｂ）は（ａ）の揺動カムの底面図である。
【図４】同実施の形態１に係る回転カム及び揺動カムとバルブリフトとの関係を示すグラフ図である。
【図５】従来例を示す図４に相当する回転カム及び揺動カムとバルブリフトとの関係を示すグラフ図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
【図７】同実施の形態２に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
【図８】同実施の形態２に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
【図９】同実施の形態２に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の動弁機構を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
【図１０】同実施の形態２に係る揺動カムを示す図で、（ａ）は揺動カムの正面図、（ｂ）は（ａ）の揺動カムの底面図である。
【図１１】同実施の形態２に係る回転カム及び揺動カムとバルブリフトとの関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１動弁機構
２カムシャフト
３回転カム
３ａベース面
３ｂノーズ面
４揺動シャフト
５揺動カム
５ａカム面
５ｂ案内部
５ｃベース円部
５ｄリフト部
５ｅランプ部
６ロッカーアーム
７ローラシャフト
８ローラ（回転カム当接部）
９駆動シャフト（当接部可変機構）
１０アーム（当接部可変機構）
１１吸気バルブ
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４中心軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a valve operating mechanism that opens and closes an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this kind of thing, there exists a thing as described in patent document 1, for example. This includes a drive cam having a tapered cam surface, a swing cam having a cam surface slidably contacting the valve and a cam follower slidably contacting the cam surface of the drive cam, and the swing cam is rotated by the rotation of the drive cam. Is a valve timing control device for an engine that opens and closes the valve by swinging the valve and changes the valve timing by changing the relative axial position of the drive cam and the swing cam.
[0003]
The combined acceleration of the valve lift defined as the sum of the acceleration component by the driving cam and the acceleration component by the swing cam does not change before and after the variable operation of the valve timing, and the cam of the swing cam does not change. The positive acceleration component on the surface and the positive acceleration component on the cam surface of the drive cam do not overlap each other in the lift process of the valve, so that the positive acceleration component of the drive cam becomes the positive acceleration component of the swing cam. The shape of the cam surfaces of the drive cam and the swing cam is set so as to precede.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3380582.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such conventional devices that adjust the position of the manual lash adjuster with shims, screws, etc., since the valve clearance is set in advance, a ramp (buffer section) is required during valve lift. It becomes. The shape of the ramp portion is set so as to exhibit predetermined characteristics from a large opening to a small opening from the viewpoints of valve operating noise and intake air amount controllability. However, since the operating range of the rotating cam is different between the range at the large opening and the range at the small opening, the operating range of the rotating cam during use of the ramp is also a specification range that shows different characteristics. In use, it is difficult to obtain the same valve opening / closing characteristics in the ramp portion of the valve lift at the large opening and the small opening.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a valve operating mechanism for an internal combustion engine that can obtain desired characteristics even in a setting in which an acceleration section of a rotating cam is used by a ramp portion of a swing cam.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the invention according to claim 1 is a rotating cam that is rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine, and a cam that is swingable by the rotating cam and drives the intake valve or the exhaust valve. In the valve operating mechanism of the internal combustion engine having a swing cam formed with a surface, the cam surface of the swing cam has a base circle portion, a lift portion, and a ramp portion connecting them, In a setting where the ramp portion uses one negative acceleration section, the ramp portion has a curved shape that generates the other acceleration with a positive or negative lift amount per unit swing angle of the swing cam. It is formed, and it is set as the valve operating mechanism of the internal combustion engine comprised so that the said valve lift speed in the part corresponding to the said ramp part might become substantially constant.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotary cam that is rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine, and a swing that is swingable by the rotary cam and has a cam surface that drives the intake valve or the exhaust valve. A valve mechanism for an internal combustion engine having a cam and a variable lift amount of the intake valve or exhaust valve, wherein the cam surface of the swing cam has a base circle portion, a lift portion, and a ramp connecting them And the ramp portion uses a positive or negative acceleration interval of the rotating cam, and the ramp portion has a positive or negative lift amount per unit swing angle of the swing cam. The valve mechanism of the internal combustion engine is formed in a curved shape that generates the other acceleration, and configured so that the valve lift speed at a portion corresponding to the ramp portion is substantially constant.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the ramp unit uses the negative acceleration section of the rotating cam in a state where the lift amount is variably controlled within a range where the lift amount is minimized. In this setting, the ramp portion is formed in a curved shape so as to generate a positive acceleration so that the bulb lift speed at a portion corresponding to the ramp portion is substantially constant.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the ramp portion uses the positive acceleration section of the rotating cam in a state in which the lift amount is variably controlled within a range in which the lift amount is maximized. In this setting, the ramp portion is formed in a curved shape so as to generate a negative acceleration so that the valve lift speed at a portion corresponding to the ramp portion is substantially constant.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a rotary cam that is driven to rotate by a crankshaft of an internal combustion engine, and a swing that is swingable by the rotary cam and that has a cam surface that drives the intake valve or the exhaust valve. A valve mechanism for an internal combustion engine having a cam and a variable lift amount of the intake valve or exhaust valve, wherein the cam surface of the swing cam has a base circle portion, a lift portion, and a ramp connecting them The swing cam or the swing cam is variably controlled so that one of the positive and negative acceleration sections of the rotary cam is variably controlled within a range in which the lift amount is minimized in the setting used by the ramp unit. The valve mechanism of the internal combustion engine is configured to increase the lever ratio of the rocker arm pressed by the moving cam.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to fifth aspects, the rotating cam is formed such that the nose surface generates an acceleration in all sections. It is characterized by. In other words, the nose surface is formed in a shape that does not have a constant speed section in all the sections.
[0013]
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to sixth aspects, the clearance in the valve operating mechanism is located downstream of each cam contact portion in the driving force transmission path. It is characterized by generating.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
Embodiment 1 of the Invention
1 to 5 are diagrams according to Embodiment 1 of the present invention.
[0016]
First, the configuration will be described. Reference numeral 1 in FIG. 1 denotes a valve operating mechanism of an intake valve 11 of a gasoline engine. The valve operating mechanism 1 is a camshaft 2 that is rotationally driven by a crankshaft (not shown) of an internal combustion engine. A rotating cam 3 provided on the camshaft 2, a swinging shaft 4 provided in parallel to the camshaft 2, and supported by the swinging shaft 4 and freely swingable by the rotating cam 3. And a rocker arm 6 that is rocked in conjunction with the rocking cam 5 and opens and closes the intake valve 11 of the internal combustion engine.
[0017]
In addition, since the structure of the valve operating mechanism of the intake valve 11 and exhaust valve of a gasoline engine is the same, Embodiment 1 shows the mechanism on the intake valve side, and the description of the mechanism on the exhaust valve side is omitted.
[0018]
As shown in FIG. 1, the camshaft 2 is arranged with its longitudinal direction facing the front and back direction (direction perpendicular to the paper surface) in FIG. 1, and the crankshaft of the internal combustion engine is centered on the central axis O1. It is driven to rotate at half the rotational speed of the shaft.
[0019]
The rotating cam 3 is fixed to the outer peripheral surface of the camshaft 2, and the outer peripheral portion has an arcuate base surface 3a and a nose protruding from the base surface 3a in plan view, as shown in FIG. It is comprised from the surface 3b.
[0020]
As shown in FIG. 4, the nose surface 3b of the rotating cam 3 is composed of a positive acceleration section and a negative acceleration section.
[0021]
Further, the central axis O2 of the swing shaft 4 is disposed in parallel to the central axis O1 of the camshaft 2.
[0022]
The rocking cam 5 is fitted to the outer peripheral surface of the rocking shaft 4 and is supported so as to be rockable about the central axis O2 of the rocking shaft 4. A cam surface 5a for swinging the rocker arm 6 is formed.
[0023]
As shown in FIGS. 1 to 5, the cam surface 5a includes an arc-shaped base circle 5c centered on the central axis O2, a lift 5d that presses and rocks the rocker arm 6, and these lifts. A lamp portion 5e that connects the portion 5d and the base circle portion 5c is formed.
[0024]
As shown in FIG. 4, the ramp portion 5 e is formed in a curved shape so that the valve lift speed is substantially constant when the ramp portion 5 e uses the negative acceleration section of the rotating cam 3. The shape of the lamp portion 5e is set to a curved shape.
[0025]
In this embodiment, in a state where the lift amount is variably controlled within a minimum range, the negative lift section of the rotary cam 3 is set to be used by the ramp portion 5e so that the valve lift speed is constant. The ramp portion 5e is formed in a curved shape so as to generate a positive acceleration. Details will be described later.
[0026]
As shown in FIG. 3, the width L1 of the base circle portion 5c is formed narrower than the width L2 of the lift portion 5d.
[0027]
Further, a roller shaft 7 having a central axis O3 parallel to the central axis O2 of the swing shaft 4 is disposed in the middle portion of the swing cam 5 in the longitudinal direction. A roller 8 is provided in contact with and interlocking with the base surface 3a or nose surface 3b to transmit the driving force from the rotating cam 3 to the swing cam 5.
[0028]
A spring 15 that biases the swing cam 5 toward the rotating cam 3 is fitted to the swing shaft 4. Thus, the swing cam 5 is biased toward the rotating cam 3 by the biasing force of the spring 15, and the outer peripheral surface of the roller 8 is always in contact with the base surface 3 a or the nose surface 3 b of the rotating cam 3.
[0029]
Further, the valve operating mechanism 1 is provided with a contact portion variable mechanism as described below for changing a relative distance between a roller 14 and a central axis O5 of the rocker arm shaft 12 which will be described later.
[0030]
That is, the rocker arm 6 has a rocker arm main body 6d rotatably provided by the rocker arm shaft 12, and a roller 14 is supported on the rocker arm main body 6d via the roller arm 6c.
[0031]
Specifically, as shown in FIG. 1, the eccentric shaft 29 is disposed on the rocker arm shaft 12 so that the central axis O7 is parallel to the central axis O5 of the rocker arm shaft 12 and is in an eccentric position. The roller arm 6c is locked to the eccentric shaft 29 by a leaf spring 28 so as to be rotatable.
[0032]
One end of the roller arm 6c engages with the outer peripheral surface of the eccentric shaft 29 and is formed with an engaging portion 6e that is slidable on the outer peripheral surface of the eccentric shaft 29. The roller arm 6c is adjacent to the engaging portion 6e. A fitting portion 6f that is fitted so that the leaf spring 28 does not come off is protruded from the position where the leaf spring 28 is removed.
[0033]
The leaf spring 28 is formed in a predetermined shape by bending a flat spring at a plurality of locations, and a locking portion 28a formed on the leaf spring 28 includes a fitting portion 6f and an eccentric shaft. 29, the roller arm 6c and the eccentric shaft 29 are locked together. Further, the front end portion 28b of the leaf spring 28 is elastically brought into contact with the contact surface 6i of the rocker arm main body 6d. Accordingly, the roller arm 6c is urged clockwise in FIG. 1 by the leaf spring 28 so that the roller 14 comes into contact with the cam surface 5a of the swing cam 5. A predetermined clearance A is provided between the pressing portion 6h of the roller arm 6c and the guide portion 6j of the rocker arm main body 6d.
[0034]
The roller 14 is rotatably supported by a roller shaft 13 fitted in the through hole 6g at the tip of the roller arm 6c.
[0035]
A pressing portion 6h is formed below the tip of the roller arm 6c. The pressing portion 6h presses the guide portion 6j of the rocker arm main body 6d so that the rocker arm main body 6d is rotated downward. It has become.
[0036]
The roller arm 6c is movable to a predetermined position, and the lift amount of each valve 11 is changed by changing the contact position between the roller 14 provided on the roller arm 6c and the cam surface 5a of the swing cam 5. Etc. can be adjusted.
[0037]
Further, a valve pressing portion 6a that presses the upper surface of the shim 23 attached to the intake valve 11 is formed below the tip end portion of the rocker arm main body 6d.
[0038]
Since the roller arm 6c is integrally locked to the eccentric shaft 29 by the leaf spring 28 so that the roller arm 6c can slide on the outer peripheral surface of the eccentric shaft 29 in this way, the swing cam 5 swings. As a result, the roller arm 6 c is swung toward the intake valve 11 side against the biasing force of the leaf spring 28 via the roller 14 and the roller shaft 13. Further, when the roller arm 6c is swung to the intake valve 11 side, the pressing portion 6h of the roller arm 6c presses the guide portion 6j of the rocker arm main body 6d to swing the rocker arm main body 6d to the intake valve 11 side, The intake valve 11 can be opened.
[0039]
Furthermore, an actuator (not shown) that drives the rocker arm shaft 12 to rotate within a predetermined angular range around the central axis O5 is connected to one end of the rocker arm shaft 12, and further to this actuator Control means (not shown) for controlling the angle of the actuator according to the operating state of the internal combustion engine is connected.
[0040]
Accordingly, when the rocker arm shaft 12 is rotationally driven by the actuator at a predetermined angle, the eccentric shaft 29 provided on the rocker arm shaft 12 is rotated at a predetermined angle around the central axis O5 of the rocker arm shaft 12. Further, when the eccentric shaft 29 is rotated by a predetermined angle, the roller arm 6c is interlocked. For example, the roller arm 6c is moved from the position shown in FIG. 1 to the predetermined position shown in FIG. When the roller arm 6c is moved to a predetermined position, the contact point between the cam surface 5a of the swing cam 5 and the roller 14 provided on the roller arm 6c changes, so the swing amount of the rocker arm body 6d Thus, the lift amount of the intake valve 11 moved up and down by the rocker arm 6 can be adjusted.
[0041]
Here, the roller arm 6c is moved from the state shown in FIG. 1 to the state shown in FIG. 2, and the rocker arm 6 pressed by the swing cam 5 is variably controlled within a range in which the lift amount is minimized. The lever ratio is increased. That is, the rocker arm body 6d rotates about the central axis O5, but the pressing portion 6h of the roller arm 6c approaches the central axis O5 as it is variably controlled within a range where the lift amount is minimized. . In this way, the lever ratio of the rocker arm 6 increases as approaching.
[0042]
And even if it does not provide a predetermined clearance between the valve pressing part 6a of the rocker arm body 6d and the intake valve 11, a predetermined clearance A is provided between the pressing part 6h and the guide part 6j. Even if the intake valve 11 is thermally expanded due to the temperature rise of the internal combustion engine and the valve extends, the intake valve 11 is reliably opened and closed.
[0043]
The roller arm 6c configured in this manner is movable to a predetermined position, and the lift position of each valve 11 is changed by changing the contact position between the roller 14 provided on the roller arm 6c and the cam surface 5a of the swing cam 5. Also in the valve operating mechanism 1 of the internal combustion engine capable of adjusting, etc., the roller arm 6c is biased toward the swing cam 5 by the leaf spring 28, so that the roller arm 6c is moved to a predetermined position, and the roller Even if the contact position between the cam surface 14a and the cam surface 5a changes, the roller 14 of the rocker arm 6 and the cam surface 5a of the swing cam 5 come into contact with each other, so that adhesive wear can be prevented.
[0044]
Further, the base circle portion 5c is formed with a narrow width L1, but since a large load does not act on this portion, the strength can be ensured. Since a large force acts on the lift portion 5d, the width L2 is widened to ensure the strength.
[0045]
A rocker arm 6 is disposed below the rocking cam 5 so as to be rockable on the rocker arm shaft 12.
[0046]
The intake valve 11 is provided with a collet 20 and an upper retainer 21 at the top, and a valve spring 22 is disposed below the upper retainer 21, and the intake valve 11 is moved by the urging force of the valve spring 22. It is biased toward the rocker arm 6 side. Further, a shim 23 is attached to the upper end portion of the intake valve 11.
[0047]
As a result, the intake valve 11 can be moved up and down by rocking the rocker arm 6 in conjunction with the rocking cam 5, so that the central axis O 5 of the rocker arm shaft 12 and the roller 14 can be moved relative to each other. By varying the distance, the maximum lift amount of the intake valve 11 can be varied.
[0048]
By the way, in the present invention, as shown in FIG. 4, the ramp portion 5e of the swing cam 5 is formed in a predetermined curved shape, and the ramp portion 5e of the swing cam 5 has a positive acceleration, thereby increasing the lift amount. In the minimum state, the speed of the ramp portion 5e of the bulb lift becomes substantially constant. Therefore, even if there is a variation in valve clearance due to variations in parts processing accuracy or component dimensions due to thermal expansion, variations in valve opening and closing timing can be stabilized, and combustion is stable. As well as being stable, the valve seating impact and the valve train vibration are stabilized, and the noise can be stabilized.
[0049]
That is, FIG. 4 shows a graph of the relationship between the rotary cam and swing cam and valve lift according to the first embodiment, and FIG. 5 shows the conventional rotary cam, swing cam and valve lift. FIG.
[0050]
In these drawings, the rotation angle of the rotary cam 3 is taken on the horizontal axis, the lift amount of the rotary cam 3 is taken on the vertical axis, and the lift curve A of the rotary cam 3 is shown.
[0051]
In the lift curve A shown in FIG. 4, the skirt portion (the skirt portion of the nose surface 3b) is a curve in the lift curve A, and this portion is a positive acceleration section as indicated by the broken acceleration curve B. It has become.
[0052]
Further, in the lift curve A, the upper part (the part other than the bottom of the nose surface 3b) is a curve, and as shown by the broken characteristic curve H, it is a negative acceleration section.
[0053]
When the valve lift is set at a small opening as described above, the swing cam 5 exhibits a lift characteristic as shown by the curve D. In the figure, symbol a indicates the characteristic in the lamp portion 5e, and symbol b indicates the characteristic in the lift portion 5d.
[0054]
The lift curve D of the swing cam 5 and the lift curve A of the rotating cam 3 are combined to obtain a valve lift characteristic curve F.
[0055]
In this case, the ramp part 5e combines the characteristic a that generates positive acceleration and the characteristic c of the rotary cam 3 that generates negative acceleration, so that the ramp part characteristic d of the lift curve F with the smallest valve lift is obtained. Since the speed is constant, the valve opening / closing timing is stable and the controllability of the intake air amount is improved even if the valve clearance varies when the ramp portion 5e is in contact with the roller 14. It will be.
[0056]
On the other hand, when the valve lift is set to the maximum as described above, the swing cam 5 exhibits the lift characteristic as shown by the curve E. In the figure, symbol a indicates the characteristic in the lamp portion 5e, and symbol b indicates the characteristic in the lift portion 5d.
[0057]
The lift curve E of the swing cam 5 and the lift curve A of the rotating cam 3 are combined to obtain a lift curve G of the valve lift.
[0058]
By combining the characteristic a of the ramp portion 5e that generates the positive acceleration and the characteristic e of the rotary cam 3 that generates the positive acceleration, the ramp portion characteristic f of the maximum lift curve G of the valve lift is positive. Generate acceleration.
[0059]
Incidentally, in the prior art shown in FIG. 5, in the lift curve A, the skirt portion (the skirt portion of the nose surface 3 b) is a curve, and this portion is positive as shown by the broken acceleration curve B. It is an acceleration interval.
[0060]
Further, in the lift curve A, an intermediate portion (an intermediate portion of the nose surface 3b) is a straight line, and this portion is a constant speed section.
[0061]
Further, in the lift curve A, the upper side portion (near the top of the nose surface 3b) is a curve, which is a negative acceleration section as indicated by a broken characteristic curve H.
[0062]
When the valve lift is set to the minimum as described above, the swing cam 5 exhibits a characteristic like a lift curve D. In the figure, symbol a indicates the characteristics in the lamp portion 5e, and symbol b indicates the characteristics in the lift portion 5d.
[0063]
The lift curve D of the swing cam 5 and the lift curve A of the rotating cam 3 are combined to obtain the lift curve F of the valve lift.
[0064]
By combining the characteristic a of the constant speed ramp portion 5e and the characteristic c of the rotating cam 3 having a negative acceleration, the initial characteristic d of the lift curve F of the small valve lift is obtained as a negative acceleration. Therefore, if the angle of the rotary cam 3 varies somewhat in a state where the ramp portion 5e is in contact with the roller 14, the valve opening / closing timing varies and the controllability of the intake air amount deteriorates.
[0065]
In this embodiment, the roller arm 6c and the roller 14 are moved as shown in FIGS. 1 to 2 as the lift amount is variably controlled within the range where the lift amount is minimized. As a result, the lever ratio of the rocker arm 6 is increased. Accordingly, since a decrease in speed in the valve lift characteristic d corresponding to the ramp portion 5e can be compensated, the valve lift speed can be easily made linear, and variations in valve opening / closing timing can be suppressed.
[0066]
Further, since the rotating cam 3 is formed in a shape in which the nose surface 3b generates acceleration in all the sections, the negative acceleration section of the rotating cam 3 is made long and the maximum acceleration is made small. Since the top of the nose surface 3b can be made gentle (the radius of curvature is large), the spring 15 for bringing the rocking cam 5 into contact with the rotating cam 3 can be weakened, and the rocking cam 5 Can be suppressed. In addition, since a constant speed section is not formed on the nose surface 3b of the rotating cam 3, and positive and negative acceleration sections are formed, when creating a cam profile, if two types of acceleration sections are formed, Because it is good, it is easy to mold the cam profile.
[0067]
[Embodiment 2 of the Invention]
6 to 11 are diagrams according to Embodiment 2 of the present invention.
[0068]
In the second embodiment, a contact portion varying mechanism for varying the valve lift amount is provided on the swing cam 5 side, and a desired valve lift characteristic is obtained when the maximum lift amount is a large opening. It is a thing.
[0069]
That is, on the cam surface 5a of the swing cam 5 of this embodiment, as shown in FIGS. 6 to 11, an arc-shaped base circle portion 5c centering on the central axis O2 and the rocker arm 6 swing. The lift part 5d to be made and the ramp part 5e that connects the lift part 5d and the base circle part 5c are formed.
[0070]
The ramp portion 5e is formed in a curved shape, and the shape of the ramp portion 5e is curved so that the bulb lift speed is constant in a setting where the positive acceleration section of the rotating cam 3 is used by the ramp portion 5e. The shape is set. Here, in a state in which the lift amount is variably controlled within the maximum range, the ramp portion is set so that the valve lift speed is constant in the setting where the ramp portion 5e uses the positive acceleration section of the rotating cam 3. 5e is formed in a curved shape so as to generate a negative acceleration. In FIG. 11, the lift curve A of the ramp portion 5e appears on a straight line, but is actually formed in a curved shape so as to generate positive acceleration.
[0071]
And as shown in FIG. 10, the width L1 of the contact surface of the base circle part 5c is formed narrower than the width L2 of the contact surface of the lift part 5d.
[0072]
Further, a guide portion 5b which is a long hole is formed through the middle portion of the swing cam 5 in the longitudinal direction, and the guide portion 5b is parallel to the central axis O2 of the swing shaft 4. A roller shaft 7 having a central axis O3 is movably inserted. The roller shaft 7 is provided with a roller 8 that contacts and interlocks with the base surface 3 a or the nose surface 3 b of the rotating cam 3 to transmit the driving force from the rotating cam 3 to the swing cam 5.
[0073]
The guide portion 5b is formed in a long hole shape so as to guide the roller shaft 7 along the longitudinal direction for a predetermined distance, and this guide direction is formed so as to be inclined with respect to the radial direction of the camshaft 2. Yes.
[0074]
As shown in FIG. 6, the roller 8 is formed in a circular shape, and is disposed on the outer peripheral surface of the roller shaft 7 so that the center axis thereof is the same as the center axis O3 of the roller shaft 7. The outer peripheral surface 8 can roll on the base surface 3 a and the nose surface 3 b of the rotary cam 3.
[0075]
Here, the roller 8 that can roll on the surface of the rotating cam 3 is used. However, the present invention is not limited to this. If the driving force from the rotating cam 3 can be transmitted to the swing cam 5, the surface of the rotating cam 3 can be moved. It may slide.
[0076]
A spring 15 that biases the swing cam 5 toward the rotating cam 3 is fitted to the swing shaft 4. Thus, the swing cam 5 is biased toward the rotating cam 3 by the biasing force of the spring 15, and the outer peripheral surface of the roller 8 is always in contact with the base surface 3 a or the nose surface 3 b of the rotating cam 3.
[0077]
Further, the valve operating mechanism 1 is provided with a contact portion variable mechanism that varies the relative distance between the roller 8 and the central axis O2 of the swing shaft 4.
[0078]
In this contact portion variable mechanism, a drive shaft 9 fixed to the swing shaft 4 and one end portion 10 a are connected to the roller shaft 7, and the other end portion 10 b is connected to the drive shaft 9. Arm 10.
[0079]
The drive shaft 9 is provided on the oscillating shaft 4 so that the central axis O4 is parallel to the central axis O2 of the oscillating shaft 4 and is in an eccentric position.
[0080]
In addition, an actuator (not shown) is connected to one end of the oscillating shaft 4 to rotate the oscillating shaft 4 within a predetermined angular range about the central axis O2. Control means (not shown) for controlling the angle of the actuator according to the operating state of the internal combustion engine is connected.
[0081]
Thus, when the swing shaft 4 rotates by a predetermined angle, the drive shaft 9 rotates by a predetermined angle around the central axis O2 of the swing shaft 4, and the central axis O4 with respect to the central axis O2 of the swing shaft 4 The position of changes.
[0082]
The arm 10 can maintain a constant distance between the central axis O3 of the roller shaft 7 and the central axis O4 of the drive shaft 9, and a through hole 10c into which the roller shaft 7 is fitted is formed at one end 10a. The other end portion 10b is formed with an insertion portion 10d in which a part into which the drive shaft 9 is inserted is opened. Thus, the roller shaft 7 is rotatably fitted in the through hole 10c of the one end portion 10a, and the drive shaft 9 is rotatably fitted to the insertion portion 10d of the other end portion 10b so as not to be detached by the pin 16. Installed on.
[0083]
Thus, when the swing shaft 4 is rotationally driven by the actuator at a predetermined angle, the drive shaft 9 provided on the swing shaft 4 is rotated at a predetermined angle around the central axis O2 of the swing shaft 4, Accordingly, the roller shaft 7 is interlocked via the arm 10. The arm 10 can keep the distance between the central axis O3 of the roller shaft 7 and the central axis O4 of the drive shaft 9 constant, and the roller shaft 7 can move in the guide portion 5b. The relative distance between the central axis O2 and the roller 8 can be varied.
[0084]
Here, as the roller arm 6c is moved from the state shown in FIG. 6 to the state shown in FIG. 8, the lever ratio of the oscillating cam 5 is increased as the lift amount is variably controlled to the minimum range. It is configured. That is, the swing cam 5 rotates about the central axis O2, but the roller shaft 7 that presses the guide portion 5b approaches the central axis O2 as it is variably controlled within a range where the lift amount is minimized. Go. In this way, the lever ratio of the swing cam 5 increases as it approaches.
[0085]
A rocker arm 6 is disposed below the rocking cam 5 so as to be rockable on the rocker arm shaft 12.
[0086]
The rocker arm 6 is formed with a valve pressing portion 6 a that presses the upper surface of a shim 23 that is attached to an intake valve 11 (described later) at the tip, and a roller shaft 13 at an intermediate portion of the rocker arm 6. Is rotatably provided.
[0087]
A roller 14 is rotatably disposed on the roller shaft 13, and the outer peripheral surface of the roller 14 can roll on the cam surface 5 a of the swing cam 5.
[0088]
The rocker arm shaft 12 is fitted with a spring 17 that urges the rocker arm 6 toward the swing cam 5. Thus, the rocker arm 6 is biased toward the swing cam 5 by the spring 17, and the outer peripheral surface of the roller 14 is always in contact with the cam surface 5 a of the swing cam 5.
[0089]
An intake valve 11 pressed by the valve pressing portion 6a is disposed below the valve pressing portion 6a of the rocker arm 6 so as to be movable up and down.
[0090]
The intake valve 11 is provided with a collet 20 and an upper retainer 21 at the top, and a valve spring 22 is disposed below the upper retainer 21, and the intake valve 11 is moved by the urging force of the valve spring 22. It is biased toward the rocker arm 6 side. Further, a shim 23 is attached to the upper end portion of the intake valve 11.
[0091]
Thus, the intake valve 11 can be moved up and down by rocking the rocker arm 6 in conjunction with the rocking cam 5, so that the center axis O 2 of the rocking shaft 4 and the roller 8 can be moved relative to each other. When the distance is varied and the swing start position of the swing cam 5 is adjusted, the maximum lift timing of the intake valve 11 can be adjusted and varied via the rocker arm 6.
[0092]
Next, the operation of the valve operating mechanism 1 configured as described above will be described.
[0093]
First, the operation of the valve mechanism 1 of the internal combustion engine when the maximum lift amount is required will be described in detail with reference to FIGS.
[0094]
Here, FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the main part of the internal combustion engine valve mechanism 1 when the maximum lift amount according to the first embodiment of the present invention is required, with the intake valve 11 closed. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the main part of the internal combustion engine valve mechanism 1 when the maximum lift amount according to the first embodiment is required, with the intake valve opened.
[0095]
First, as shown in FIG. 6, the roller shaft 7 is moved to the end of the guide portion 5b on the rotating cam 3 side, and the relative distance between the central axis O2 of the swing shaft 4 and the roller 8 is changed. That is, the swing shaft 4 is rotated by a predetermined angle by the actuator, and the drive shaft 9 is moved in the circumferential direction of the swing shaft 4. As a result, the roller shaft 7 is interlocked via the arm 10 and moved to the end of the guide portion 5b on the rotating cam 3 side, and the relative distance between the central axis O2 of the swing shaft 4 and the roller 8 changes.
[0096]
As shown in FIG. 6, when the roller 8 provided on the rocking cam 5 is in contact with the base surface 3a of the rotating cam 3, the rocking cam 5 is not rocked to the intake valve 11 side, The rocker arm 6 is biased toward the swing cam 5 by the biasing force of the spring 17 and the intake valve 11 is biased toward the rocker arm 6 by the biasing force of the valve spring 22. Does not occur, and the intake valve 11 is closed.
[0097]
In this state, the roller 14 is located at a position corresponding to the base circle portion 5c of the cam surface 5a of the swing cam 5, and in the valve closed state, a large contact is made between the roller 14 and the base circle portion 5c. Since the contact force does not act, the durability can be sufficiently ensured even if the width L1 of the base circle portion 5c is narrow.
[0098]
When the rotating cam 3 is driven to rotate via the camshaft 2 by the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine, the roller 8 is pressed by the nose surface 3b as shown in FIG. Further, when the roller 8 is pressed, the swing cam 5 is pressed via the roller shaft 7, and the swing cam 5 swings counterclockwise in FIG. 6 against the urging force of the spring 15.
[0099]
Due to the swing of the swing cam 5, the pressing portion against the roller 14 changes from the base circular portion 5 c of the cam surface 5 a of the swing cam 5 to the lift portion 5 d through the ramp portion 5 e, and passes through the roller shaft 13. Thus, the rocker arm 6 is rotated toward the intake valve 11 side. Thus, from the relative distance M between the center axis O2 of the swing shaft 4 and the roller 14 that contacts the cam surface 5a of the swing cam 5 as shown in FIG. 6, the swing shaft as shown in FIG. 4 is greatly changed to the relative distance N between the center axis O2 of the roller 4 and the roller 14 that contacts the cam surface 5a of the swing cam 5, so that the rocker arm 6 is swung to the intake valve 6 side.
[0100]
Then, the rocker arm 6 that is largely swung to the intake valve 11 side presses the upper surface of the shim 23 with a valve pressing portion 6a formed at the tip of the rocker arm 6 to greatly depress the intake valve 11. As described above, when the roller shaft 7 is moved to the end of the guide portion 5b on the rotating cam 3 side and the relative distance between the center axis O2 of the swing shaft 4 and the roller 8 is varied, the center axis O2 of the swing shaft 4 is changed. Since the relative distance to the roller 14 that contacts the cam surface 5a of the rocking cam 5 can be greatly changed to greatly depress the intake valve 11, the intake valve 11 can be opened with the maximum lift amount. it can.
[0101]
When the intake valve 11 is opened in this way, a large reaction force acts on the cam surface 5a of the swing cam 5, so that the lift portion 5d has a wide width L2, so that the strength is ensured. be able to.
[0102]
Next, the operation of the valve mechanism 1 of the internal combustion engine when the minimum lift amount is necessary will be described in detail with reference to FIGS.
[0103]
Here, FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of a main part of the internal combustion engine when the minimum lift amount according to Embodiment 1 of the present invention is required, with the intake valve closed, FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the main part of the internal combustion engine when the minimum lift amount according to the first embodiment is required, with the intake valve opened.
[0104]
First, as shown in FIG. 8, the roller shaft 7 is moved from the state held at the end on the rotating cam 3 side as shown in FIG. 6 to the end on the swing shaft 4 side of the guide portion 5b, The relative distance between the central axis O2 of the swing shaft 4 and the roller 8 is changed.
[0105]
That is, the swing shaft 4 is rotated within a predetermined angle range by the actuator, and the drive shaft 9 is moved in the circumferential direction of the swing shaft 4. As a result, the roller shaft 7 is interlocked via the arm 10 and moved from the state where the roller shaft 7 is held at the end portion on the rotating cam 3 side to the end portion on the swing shaft 4 side of the guide portion 5b. The relative distance between the central axis O2 of the swing shaft 4 and the roller 8 is shortened. Then, the swing cam 5 is rotated from the position shown in FIG. 6 to the position shown in FIG. 8 by the urging force of the spring 15.
[0106]
As shown in FIG. 8, when the roller 8 provided on the swing cam 5 is in contact with the base surface 3a of the rotary cam 3, the swing cam 5 is not swung toward the intake valve 11 side, The rocker arm 6 is biased toward the swing cam 5 by the biasing force of the spring 17 and the intake valve 11 is biased toward the rocker arm 6 by the biasing force of the valve spring 22. Does not occur, and the intake valve 11 is closed.
[0107]
When the rotating cam 3 is driven to rotate through the camshaft 2 by the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine, the roller 8 is pressed by the nose surface 3b as shown in FIG. The moving cam 5 is pressed, and the swing cam 5 is swung counterclockwise in FIG. 8 against the urging force of the spring 15.
[0108]
Further, when the swing cam 5 is swung, the roller 14 in contact with the tip of the cam surface 5a of the swing cam 5 on the swing shaft 4 side is moved to the tip of the cam surface 5a on the swing shaft 4 side. Is pushed down to the intake valve 11 side using the range from the center to the center, and the rocker arm 6 is swung to the intake valve 11 side via the roller shaft 13. Thus, from the relative distance P between the central axis O2 of the swing shaft 4 and the roller 14 that contacts the cam surface 5a of the swing cam 5 as shown in FIG. 3, the swing shaft as shown in FIG. Since the relative distance Q between the central axis O2 of the roller 4 and the roller 14 in contact with the cam surface 5a of the swing cam 5 is changed to be small, the rocker arm 6 is swinged small toward the intake valve side.
[0109]
Then, the rocker arm 6 oscillated small toward the intake valve 11 side presses the upper surface of the shim 23 with a valve pressing portion 6a formed at the tip of the rocker arm 6 to push the intake valve 11 down. As described above, when the roller shaft 7 is moved to the end of the guide portion 5b on the swing shaft 4 side and the relative distance between the center axis O2 of the swing shaft 4 and the roller 8 is varied, the center axis O2 of the swing shaft 4 is changed. Since the intake valve 11 can be pushed down by changing the relative distance from the roller 14 to the roller 14 in contact with the cam surface 5a of the rocking cam 5 to a small extent, in the first embodiment, the intake valve 11 has a minimum lift amount. Can be opened.
[0110]
In the valve mechanism 1 of the internal combustion engine configured as described above, the swing cam 5 is provided with a roller 8 that contacts the rotary cam 3 and transmits the driving force from the rotary cam to the swing cam 5. An abutting portion variable mechanism that varies the relative distance between the roller 8 and the central axis O2 of the swinging shaft 4 is provided by making the roller 8 movable and each valve can be varied by varying the relative distance. Since the lift amount and the like can be varied, the structure can be simplified and the structure can be made inexpensively.
[0111]
Further, the load from the rotating cam 3 is input to the roller 8, and the load is directly transmitted from the roller 8 to the guide portion 5 a of the swing cam 5, and the intake valve 11 is passed from the swing cam 5 through the rocker arm 6. The load is transmitted to Therefore, a large load does not act on the arm 10 that supports the roller 8, and the arm 10 merely has a function of moving the roller 8 along the guide portion 5a. It is not necessary to increase the strength so much.
[0112]
By the way, in the present invention, the lift portion 5d of the swing cam 5 is formed in a predetermined curved shape, and the ramp portion 5e of the swing cam 5 has a negative acceleration, so that the valve lift is in a large opening state. Since the lift speed is constant when the valve lift is in the initial range, the impact at the time of a large lift opening can be reduced.
[0113]
That is, FIG. 11 shows a lift curve A of the rotating cam 3 with the rotation angle of the rotating cam 3 on the horizontal axis and the lift of the rotating cam 3 on the vertical axis. In the lift curve A, the skirt portion (the skirt portion of the nose surface 3b) is a curve, and this portion is a positive acceleration section as indicated by the broken acceleration curve B.
[0114]
Further, in the lift curve A, the upper part (the part other than the bottom of the nose surface 3b) is a curve, and as shown by the broken characteristic curve H, it is a negative acceleration section.
[0115]
When the valve lift is set to a large opening as described above, the swing cam 5 exhibits a characteristic like a curve E. In the figure, symbol a indicates the characteristics in the lamp portion 5e, and symbol b indicates the characteristics in the lift portion 5d.
[0116]
The lift curve E of the swing cam 5 and the lift curve A of the rotating cam 3 are combined to obtain a lift curve G of the valve lift.
[0117]
By combining the characteristic a of the ramp portion 5e having negative acceleration and the characteristic e of the rotating cam 3 having positive acceleration, the initial characteristic f of the lift curve G of the large valve lift is substantially constant. Because of the speed, the impact can be reduced with the lamp portion 5e in contact with the roller.
[0118]
On the other hand, when the valve lift is set to a small opening degree as described above, the swing cam 5 exhibits a characteristic like a curve E.
[0119]
By combining the characteristic a of the ramp portion 5e having negative acceleration and the characteristic b of the rotating cam 3 having negative acceleration, the initial characteristic d of the lift curve F of the large valve lift is negative. There is a possibility that the valve opening / closing timing may vary due to the acceleration, but the engine is rotating at a high speed when the valve lift is large, and the noise impact at the ramp portion 5e is a greater problem than the variation in the valve timing. If so, it is desirable to use the second embodiment.
[0120]
Further, in this embodiment, the arm 10 and the roller 8 are moved as shown in FIGS. 6 to 8 as the lift amount is variably controlled within the range in which the lift amount is minimized. Will increase. Therefore, since the speed in the characteristic d of the valve lift corresponding to the ramp portion 5e can be increased, it is possible to suppress variations in the valve opening / closing timing.
[0121]
In each of the above embodiments, the structure shown in FIG. 1 etc. is described as showing the characteristics of FIG. 4, and the structure shown in FIG. 6 etc. is shown as showing the characteristics of FIG. The structure shown in FIG. 1 and the like is not limited, and the structure shown in FIG. 11 and the like and the structure shown in FIG.
[0122]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, in the setting in which the ramp portion uses one of the positive and negative acceleration sections of the rotating cam, the ramp portion per unit swing angle of the swing cam is used. The lift amount is formed in a curve shape that generates the other positive or negative acceleration, and the valve lift speed at the portion corresponding to the ramp portion is substantially constant, so that variations in processing accuracy of parts and Even if there is a change in valve clearance due to changes in part dimensions due to thermal expansion, variations in valve opening and closing timing can be stabilized, the amount of intake air during small lifts can be controlled easily, and combustion is stable. The exhaust gas performance can be stabilized, or the impact during a large lift can be reduced, and the reliability of the valve train can be improved.
[0123]
According to the second aspect of the present invention, in the valve operating mechanism of the internal combustion engine that can change the lift amount of the intake valve or the exhaust valve of the internal combustion engine, the intake air amount at the time of small lift can be easily controlled as described above. Or the impact during a large lift can be reduced, so that the durability of the valve operating mechanism is not hindered and the variable range can be widened.
[0124]
According to the third aspect of the present invention, the portion corresponding to the ramp portion is set so that the negative acceleration section of the rotary cam is used by the ramp portion in a state in which the lift amount is variably controlled within the range where the lift amount is minimized. Since the ramp portion of the swing cam is formed in a curved shape so as to generate a positive acceleration so that the valve lift speed at the center is substantially constant, the noise of the valve train system during a small lift can be reduced. In addition, the control of the intake air amount can be improved.
[0125]
According to the fourth aspect of the present invention, the positive acceleration section of the rotating cam corresponds to the ramp portion in a setting in which the ramp portion is used in a state in which the lift amount is variably controlled within the range where the lift amount is maximized. Since the ramp part is formed in a curved shape so as to generate negative acceleration so that the valve lift speed at the part becomes substantially constant, it is possible to suppress the impact at the time of high rotation at a large opening as much as possible. .
[0126]
According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a valve operating mechanism for an internal combustion engine that can vary the lift amount of the intake valve or the exhaust valve of the internal combustion engine, wherein one of the positive and negative acceleration sections of the rotating cam is Since the ramp unit is configured to increase the lever ratio of the rocking cam or the rocker arm pressed by the rocking cam as the lift amount is variably controlled within the range where the lift amount is minimized, the ramp Since it is possible to compensate for the decrease in the valve lift speed at the portion corresponding to the portion, it is easy to make the valve lift speed linear, and it is possible to suppress variations in valve opening / closing timing.
[0127]
According to the invention described in claim 6, since the rotating cam is formed in a shape in which the nose surface generates acceleration in all the sections, the negative speed of the rotating cam can be reduced by eliminating the need for a constant speed section. Since the acceleration section is long and the maximum acceleration is small and the top of the nose surface of the rotating cam can be made gentle (increasing the radius of curvature), a spring for abutting the swing cam on the rotating cam is provided. It can be weakened and vibration of the swing cam can be suppressed. In addition, since a constant speed section is not formed on the nose surface of the rotating cam, and positive and negative acceleration sections are formed, when creating a cam profile, it is only necessary to form two types of acceleration section profiles. Therefore, it is easy to form a cam profile.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a valve mechanism of an internal combustion engine when a maximum lift amount is required according to Embodiment 1 of the present invention with an intake valve closed.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part in a state in which an intake valve is closed, showing a valve mechanism of an internal combustion engine when a minimum lift amount is required according to the first embodiment.
3A and 3B are diagrams showing the swing cam according to the first embodiment, in which FIG. 3A is a front view of the swing cam, and FIG. 3B is a bottom view of the swing cam of FIG.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the rotary cam and swing cam and the valve lift according to the first embodiment.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a rotary cam and a swing cam corresponding to FIG. 4 showing a conventional example and a valve lift.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a valve operating mechanism of an internal combustion engine when a maximum lift amount is required according to Embodiment 2 of the present invention in a state where an intake valve is closed.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the main part of the internal combustion engine when the maximum lift amount is required according to the second embodiment, with the intake valve opened.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a main part in a state where an intake valve is closed, showing a valve operating mechanism of an internal combustion engine when a minimum lift amount is required according to the second embodiment.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a main part in a state where an intake valve is opened, showing a valve mechanism of an internal combustion engine when a minimum lift amount is required according to the second embodiment.
10A and 10B are diagrams showing a swing cam according to the second embodiment, where FIG. 10A is a front view of the swing cam, and FIG. 10B is a bottom view of the swing cam of FIG.
FIG. 11 is a graph showing a relationship between a rotary cam and a swing cam and a valve lift according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Valve mechanism
2 Camshaft
3 Rotating cam
3a Base surface
3b Nose surface
4 Oscillating shaft
5 Swing cam
5a Cam surface
5b Guide section
5c Base circle
5d lift section
5e Lamp part
6 Rocker arm
7 Roller shaft
8 Roller (rotating cam contact part)
9 Drive shaft (contact part variable mechanism)
10 Arm (contact part variable mechanism)
11 Intake valve
O1, O2, O3, O4 central axis

Claims

A valve for an internal combustion engine having a rotary cam that is driven to rotate by a crankshaft of the internal combustion engine, and a swing cam that is swingable by the rotary cam and has a cam surface that drives the intake valve or the exhaust valve. In the mechanism,
The cam surface of the swing cam has a base circle portion, a lift portion, a ramp portion connecting them,
In the setting where the ramp portion uses one of the positive and negative acceleration sections of the rotating cam, the ramp portion generates the other acceleration with a positive or negative lift amount per unit swing angle of the swing cam. A valve operating mechanism for an internal combustion engine, wherein the valve lift speed at a portion corresponding to the ramp portion is substantially constant.

A rotary cam that is rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine; and a swing cam that is swingable by the rotary cam and has a cam surface that drives the intake valve or the exhaust valve. Or a valve operating mechanism of an internal combustion engine that makes the lift amount of the exhaust valve variable,
The cam surface of the swing cam has a base circle portion, a lift portion, a ramp portion connecting them,
In the setting where the ramp portion uses one of the positive and negative acceleration sections of the rotating cam, the ramp portion generates the other acceleration with a positive or negative lift amount per unit swing angle of the swing cam. A valve operating mechanism for an internal combustion engine, wherein the valve lift speed at a portion corresponding to the ramp portion is substantially constant.

In a state in which the ramp portion uses the negative acceleration section of the rotary cam in a state where the lift amount is variably controlled within a range where the lift amount is minimized, the valve lift speed at the portion corresponding to the ramp portion is approximately 3. The valve operating mechanism for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the ramp portion is formed in a curved shape so as to generate a positive acceleration so as to be constant.

In a state in which the ramp portion uses the positive acceleration section of the rotary cam in a state in which the lift amount is variably controlled within the maximum range, the valve lift speed at the portion corresponding to the ramp portion is approximately 3. The valve operating mechanism for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the ramp portion is formed in a curved shape so as to generate a negative acceleration so as to be constant.

A rotary cam that is rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine; and a swing cam that is swingable by the rotary cam and has a cam surface that drives the intake valve or the exhaust valve. Or a valve operating mechanism of an internal combustion engine that makes the lift amount of the exhaust valve variable,
The cam surface of the swing cam has a base circle portion, a lift portion, a ramp portion connecting them,
As the positive or negative acceleration section of the rotary cam is variably controlled within a range where the lift amount is minimized in the setting used by the ramp unit, the swing cam or the swing cam is pressed. A valve operating mechanism for an internal combustion engine, wherein the lever ratio of the rocker arm is increased.

The valve mechanism for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotating cam is formed such that a nose surface generates an acceleration in all sections.

The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein a clearance in the valve operating mechanism is generated downstream of each cam contact portion in the driving force transmission path. Valve mechanism.