JP2005090315A - Valve system and internal combustion engine equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動二輪車や自動車等における動弁装置及びこれを備えた内燃機関に関するものである。 The present invention relates to a valve gear for motorcycles, automobiles, and the like and an internal combustion engine equipped with the same.
内燃機関において、最近では可変位相とカム切替の組合せが出始め、その後作用角及びリフト量を連続可変する3次元カムを使用する方式が提案されている。例えば、直打式円筒タペットの頂部に接触角変化に対する追従機構を設け、3次元カムを軸方向にスライドさせることにより、バルブリフトを無段階に可変するものがある。 In an internal combustion engine, recently, a combination of a variable phase and a cam switching has been started, and thereafter, a system using a three-dimensional cam in which an operating angle and a lift amount are continuously variable has been proposed. For example, there is a type in which a follow-up mechanism for a contact angle change is provided at the top of a direct hitting cylindrical tappet, and a valve lift is steplessly varied by sliding a three-dimensional cam in the axial direction.
3次元カムは、長手方向(カムシャフトの軸方向)に傾斜するカム部が延設され、バルブリフトを連続的に変化させる形状に成形されている。この場合に、所望のリフトカーブを持つようにカム高さと同時にカム作用角及びリフトタイミングも変化するように設定されている。このようなカムをカムシャフトに沿って移動させることにより、バルブのリフト量、作用角及びリフトタイミングを無段階に可変制御することができる。 The three-dimensional cam has a cam portion that is inclined in the longitudinal direction (the axial direction of the camshaft) and is formed into a shape that continuously changes the valve lift. In this case, the cam operating angle and the lift timing are set to change simultaneously with the cam height so as to have a desired lift curve. By moving such a cam along the camshaft, the valve lift amount, operating angle, and lift timing can be variably controlled steplessly.
かかる3次元カムを吸気バルブに適用することにより、混合気を形成するためのスロットルバルブを廃止し、いわゆるノンスロットルバルブエンジンを実現することができる。スロットルバルブをなくすことにより、吸気ポート内の吸気圧は、脈動を平均して大気圧ないしそれに近い負圧となるため、例えば機関回転数に対する吸気バルブのリフト量や開口時期及び時間が異なる。これは、従来のエンジンではスロットルバルブがあることを前提に開発されており、気筒内への吸気量をまずスロットルバルブで流量(圧力)を調整した後、吸気バルブで調節するものである。その中に吸気バルブの動作を若干変更するものはあるが、スロットルバルブにて吸気通路を絞ることに依存して回転制御や出力制御しており、スロットルバルブをなくしてしまうと全く制御できない。本発明は、吸気ポート内の吸気圧といった条件が異なるため、各部の寸法や設定は全く異なるものである。説明の便宜上、同じ名称で説明してあっても果たす役割が全く異なる。 By applying such a three-dimensional cam to the intake valve, the throttle valve for forming the air-fuel mixture can be eliminated and a so-called non-throttle valve engine can be realized. By eliminating the throttle valve, the intake pressure in the intake port averages the pulsation and becomes an atmospheric pressure or a negative pressure close thereto. Therefore, for example, the intake valve lift amount, opening timing, and time differ with respect to the engine speed. This is developed on the premise that a conventional engine has a throttle valve, and the amount of intake air into the cylinder is first adjusted with the throttle valve and then with the intake valve. Among them, there are some that slightly change the operation of the intake valve, but rotation control and output control are performed depending on the throttle valve restricting the intake passage, and if the throttle valve is lost, it cannot be controlled at all. In the present invention, since the conditions such as the intake pressure in the intake port are different, the dimensions and settings of each part are completely different. For the sake of convenience of explanation, even if they are described with the same name, their roles are completely different.
この種の動弁装置においては、タペットローラの外周面を断面凸曲面として、カムにころがり接触させてバルブを進退させる構成が考えられる。この場合、タペットローラの外周面である断面凸曲面の中央部(接触角0度付近)はリフト時には当たらないが、無リフト域ではタペット隙間の分の隙間があるために微小振動によりたたかれ、フレッティングコロージョン(微動磨耗)が発生することがある。タペットの重量は小さく、振幅も小さいので、軽微なフレッティングコロージョンではあるが、耐久性が要求される内燃機関(例えば四輪エンジンのように10万km以上の耐久性が要求されるもの)では、なんらかの対策を講じないと、音が大きくなるとともに、特に接触角の小さい領域でのリフトカーブに影響を与えるおそれがある。 In this type of valve operating apparatus, a configuration in which the outer peripheral surface of the tappet roller has a convex cross-sectional curved surface and is brought into contact with a cam to advance and retract the valve is considered. In this case, the central part (near contact angle 0 °) of the convex section of the cross-section, which is the outer peripheral surface of the tappet roller, does not hit during lift, but in the non-lift region, it is struck by minute vibrations because there is a gap corresponding to the tappet gap. Fretting corrosion (fine wear) may occur. The tappet is small in weight and small in amplitude, so it is a slight fretting corrosion. However, in an internal combustion engine that requires durability (for example, a four-wheeled engine that requires durability of 100,000 km or more). If no measures are taken, the sound will increase and the lift curve may be affected particularly in a region where the contact angle is small.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、タペットローラの外周面を断面凸曲面として、カムにころがり接触させてバルブを進退させる構成とした動弁装置にあって、タペットローラにフレッティングコロージョンが発生するのを防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is a valve operating apparatus having a configuration in which the outer peripheral surface of a tappet roller has a convex cross-sectional surface and is brought into contact with a cam so as to advance and retract the valve. The object is to prevent the occurrence of ting corrosion.
本発明の動弁装置は、カム高さとカム作用角が連続的に変化するようにカム面が形成され、カムシャフトと一体回転するとともにその軸方向にスライド可能に構成されたカムと、断面凸曲面とされた外周面が上記カムにころがり接触して、バルブステムを介してバルブを進退させるタペットローラと、上記タペットローラが上記バルブステムの軸方向にのみ移動するようガイドするタペットガイドとを備え、上記タペットローラが所定位置より上記カム側に移動するのを規制して、上記カムの軸方向の所定領域において無リフト域に上記カムと上記タペットローラとが非接触となる構成にした点に特徴を有する。
また、本発明の動弁装置の他の特徴とするところは、上記タペットガイドにより上記タペットローラが所定位置より上記カム側に移動するのを規制するとともに、上記タペットガイドを上記バルブステムの軸方向に移動させて固定することのできる構成にした点にある。この場合には、例えば、上記タペットガイドに対して上記カム側に向かう上記バルブステムの軸方向への付勢力を付与する付勢手段と、上記タペットガイドが上記カム側に移動するのを規制する位置変更可能な規制手段とにより、上記タペットガイドを上記バルブステムの軸方向に移動させて固定することのできる構成にすればよい。
また、本発明の動弁装置の他の特徴とするところは、上記タペットガイドに設けた規制部材により上記タペットローラが所定位置より上記カム側に移動するのを規制するとともに、上記規制部材による規制位置を調節して固定することのできる構成にした点にある。この場合には、例えば、上記タペットローラ内に調芯機能を持たせるようにして配置された腕部材の上部に位置して、上記腕部材が所定位置より上記カム側に移動するのを規制する規制アームを上記タペットガイドに設ければよく、さらに、上記規制アームの一端は回動可能に支持され、他端は高さ位置が調節可能とされていてもよい。
また、本発明の動弁装置の他の特徴とするところは、上記カムの軸方向の所定領域において、カム山及びランプ部を除いた部分を無加工とし、或いは、芯出し加工のみを施している点にある。また、上記カムの軸方向の所定領域において、カム山及びランプ部を除いた部分の径がベースサークルより小さくなるようにした点にある。また、上記カムの軸方向の所定領域を除いた一部領域をバルブリフト量をゼロとするようなベースサークル部とした点にある。
The valve device of the present invention has a cam surface formed so that the cam height and the cam working angle continuously change, and is configured to rotate integrally with the camshaft and slide in the axial direction thereof. A tappet roller that causes the outer peripheral surface formed into a curved surface to come into rolling contact with the cam to advance and retract the valve via the valve stem, and a tappet guide that guides the tappet roller to move only in the axial direction of the valve stem. The tappet roller is restricted from moving from the predetermined position to the cam side, and the cam and the tappet roller are in a non-contact area in a predetermined area in the axial direction of the cam so that the cam and the tappet roller are not in contact with each other. Has characteristics.
Another feature of the valve operating apparatus according to the present invention is that the tappet guide restricts the tappet roller from moving from a predetermined position to the cam side, and the tappet guide is moved in the axial direction of the valve stem. It is in the point which made it the structure which can be moved and fixed to. In this case, for example, an urging unit that applies an urging force in the axial direction of the valve stem toward the cam side with respect to the tappet guide, and the tappet guide is restricted from moving toward the cam side. What is necessary is just to make it the structure which can move and fix the said tappet guide to the axial direction of the said valve stem by the control means which can change a position.
Another feature of the valve operating apparatus according to the present invention is that the restriction member provided on the tappet guide restricts the tappet roller from moving from a predetermined position to the cam side, and the restriction by the restriction member. The point is that the position can be adjusted and fixed. In this case, for example, the arm member is positioned above the arm member arranged so as to have a centering function in the tappet roller, and the arm member is restricted from moving from the predetermined position to the cam side. The restriction arm may be provided on the tappet guide. Further, one end of the restriction arm may be rotatably supported and the height position of the other end may be adjustable.
Another feature of the valve operating apparatus according to the present invention is that, in a predetermined region in the axial direction of the cam, a portion excluding the cam crest and the ramp portion is not processed, or only a centering process is performed. There is in point. Further, in the predetermined region in the axial direction of the cam, the diameter of the portion excluding the cam crest and the ramp portion is made smaller than the base circle. In addition, a partial region excluding the predetermined region in the axial direction of the cam is a base circle portion that makes the valve lift amount zero.
本発明の別の動弁装置は、カム高さとカム作用角が連続的に変化するようにカム面が形成され、カムシャフトと一体回転するとともにその軸方向にスライド可能に構成されたカムと、断面凸曲面とされた外周面が上記カムにころがり接触して、バルブステムを介してバルブを進退させるタペットローラと、上記タペットローラを上記カムに常時接触させるように上記タペットローラに対して付勢力を付与する付勢手段とを備えた点に特徴を有する。
また、本発明の別の動弁装置の他の特徴とするところは、上記バルブステムの端部に設けられたバルブリテーナ内でコッタとタペットシムとの間にスプリングを配置し、上記スプリングの付勢力を上記タペットシムを介して上記タペットローラに対して付与する構成にした点にある。
Another valve operating apparatus of the present invention has a cam surface formed so that the cam height and the cam working angle continuously change, and is configured to rotate integrally with the cam shaft and to be slidable in the axial direction thereof, A tappet roller whose outer peripheral surface having a convex curved surface is in rolling contact with the cam and advances and retracts the valve via a valve stem, and a biasing force against the tappet roller so that the tappet roller is always in contact with the cam And an urging means for imparting.
Another feature of the valve operating apparatus according to the present invention is that a spring is disposed between the cotter and the tappet shim in the valve retainer provided at the end of the valve stem, and the biasing force of the spring is set. Is provided to the tappet roller via the tappet shim.
本発明の内燃機関は、吸気バルブ及び排気バルブにより吸排気を制御するようにした内燃機関であって、上記本発明の動弁装置を備えた点に特徴を有する。 The internal combustion engine of the present invention is an internal combustion engine in which intake and exhaust are controlled by an intake valve and an exhaust valve, and is characterized in that the valve operating device of the present invention is provided.
本発明によれば、タペットローラが所定位置よりカム側に移動するのを規制して、無リフト域にカムとタペットローラとが非接触となる構成にしたので、無リフト域でタペットローラの外周面である断面凸曲面の中央部が微小振動によりたたかれるのを防ぐことができ、タペットローラの外周面である断面凸曲面の中央部にフレッティングコロージョンが発生するのを防止することができる。 According to the present invention, since the tappet roller is restricted from moving from the predetermined position to the cam side, and the cam and the tappet roller are in non-contact in the non-lift region, the outer periphery of the tappet roller in the non-lift region. It is possible to prevent the central portion of the convex convex surface that is a surface from being struck by minute vibrations, and it is possible to prevent fretting corrosion from occurring at the central portion of the convex convex surface that is the outer peripheral surface of the tappet roller. .
また、本発明によれば、タペットローラをカムに常時接触させるようにタペットローラに対して付勢力を付与する付勢手段を備えるので、無リフト域でタペットローラの外周面である断面凸曲面の中央部が微小振動によりたたかれるのを防ぐことができ、フレッティングコロージョンが発生するのを防止することができる。 In addition, according to the present invention, the biasing means for applying a biasing force to the tappet roller so that the tappet roller is always in contact with the cam is provided. The center portion can be prevented from being hit by minute vibrations, and fretting corrosion can be prevented from occurring.
(第1の実施形態)
以下、図面に基づいて、本発明による好適な実施形態を説明する。本発明による動弁装置は、自動二輪車或いは自動車に搭載される各種のガソリンエンジンに対して有効に適用可能であり、本実施形態では例えば図1に示すように自動二輪車のエンジンを例とする。
(First embodiment)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The valve gear according to the present invention can be effectively applied to various gasoline engines mounted on a motorcycle or an automobile. In the present embodiment, for example, an engine of a motorcycle is taken as an example as shown in FIG.
まず、本実施形態に係る自動二輪車100の全体構成について説明する。図1において、鋼製或いはアルミニウム合金材でなる車体フレーム101の前部には、ステアリングヘッドパイプ102によって左右に回動可能に支持された2本のフロントフォーク103が設けられる。フロントフォーク103の上端にはハンドルバー104が固定され、ハンドルバー104の両端にグリップ105が設けられる。
First, the overall configuration of the
フロントフォーク103の下部には前輪106が回転自在に支持されるとともに、前輪106の上部を覆うようにフロントフェンダ107が固定される。前輪106は、前輪106と一体回転するブレーキディスク108を有する。
A
車体フレーム101の後部にはスイングアーム109が揺動可能に設けられ、車体フレーム101とスイングアーム109との間にリヤショックアブソーバ110が装架される。
A
スイングアーム109の後端には後輪111が回転自在に支持され、後輪111はチェーン112が巻回されるドリブンスプロケット113を介して回転駆動されるようになっている。
A
車体フレーム101に搭載されるエンジンユニット1には、エアクリーナ114に結合する吸気管115から混合気が供給されるとともに、燃焼後の排気ガスが排気管116を通って排気される。エアクリーナ114は容量確保のためにエンジンユニット1の後方、かつ燃料タンク117及びシート118の下方にある大きなスペース内に設置される。そのため吸気管115はエンジンユニット1の後部側に結合させ、排気管116はエンジンユニット1の前部側に結合される。
The engine unit 1 mounted on the
また、エンジンユニット1の上方には燃料タンク117が搭載され、燃料タンク117の後方にシート118及びシートカウル119が連設される。
A
さらに図1において、120はヘッドランプ、121はスピードメータ、タコメータ或いは各種インジケータランプ等を含むメータユニット、122はステー123を介してハンドルバー104に支持されるバックミラーである。また、車体フレーム101の下部にはメインスタンド124が揺動自在に取り付けられ、後輪111を接地させたり、地面から浮かせたりできる。
Further, in FIG. 1, 120 is a headlamp, 121 is a meter unit including a speedometer, tachometer, or various indicator lamps, and 122 is a rearview mirror supported by the
車体フレーム101は、前部に設けたヘッドパイプ102から後斜め下方へ向けて延設され、エンジンユニット1の下方を包むように湾曲した後、スイングアーム109の軸支部であるピボット109aを形成してタンクレール101a及びシートレール101bに連結する。
The
この車体フレーム101には、フロントフェンダ107との干渉を避けるべく車体フレームと平行にラジエータ125が設けられるとともに、このラジエータ125から車体フレーム101に沿って冷却水ホース126が配設され、排気管116と干渉することなくエンジンユニット1に連通する。
The
図2は第1の実施形態における動弁装置の要部を示す断面図、図3は図2のA−A線に沿う断面図、図4は図2のB−B線に沿う断面図、図5は図2のC−C線に沿う断面図である。内燃機関であるエンジンユニット1のシリンダ内でピストンが上下に往復動するとともに、ピストンの上部に配置されたシリンダヘッド2内に動弁装置が収容される。ここで説明するエンジンユニット1は単気筒エンジンであって、吸気側(IN)及び排気側(EX)にそれぞれ2つのバルブを有する。
2 is a cross-sectional view showing the main part of the valve gear in the first embodiment, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC of FIG. A piston reciprocates up and down in a cylinder of an engine unit 1 that is an internal combustion engine, and a valve operating device is housed in a
第1の実施形態の動弁装置は、吸気側において、カム/カムシャフトユニット10と、カム/カムシャフトユニット10の下側に配置されるタペットユニット20と、吸気制御するバルブユニット30と、バルブユニット30を構成する2つの吸気バルブ31のうち一方の吸気バルブ31を休止させるバルブ休止ユニット50とを含む。
The valve operating apparatus according to the first embodiment includes, on the intake side, a cam /
また、排気側において、カム/カムシャフトユニット10EXと、カム/カムシャフトユニット10EXの下側に配置されるタペットユニット20EXと、排気制御するバルブユニット30EXとを含む。なお、排気側においてバルブ休止ユニットは含まれない。
The exhaust side includes a cam /
また、アクセル開度に応じてカム/カムシャフトユニット10、10EXのカム13、13EXを変位させるアクセルシャフトユニット40を含むが、この実施形態では吸気側のカム/カムシャフトユニット10と排気側のカム/カムシャフトユニット10EXとの間に配置され、吸気側及び排気側で共用される。
Further, an
吸気側のカム/カムシャフトユニット10において、図3、5に示すように、カムシャフト11がベアリング12を介して回転自在に支持される。カムシャフト11の一端にはスプロケット15が固着し、この吸気側のスプロケット15と、同じく排気側のカムシャフト11EXの一端に固着するスプロケット15EXと、図示しないクランクシャフトの一端に固着するドライブスプロケットとの間にカムチェーンが巻回装架される。
In the intake cam /
カムシャフト11にはその軸方向にカム13がスライド可能に装着される。この例ではカムシャフト11とカム13との間にボール14が介在するスプラインが構成され、カム13とカムシャフト11の相対回転が規制されるとともに、カム13が直線運動(リニアモーション)するようになっている。なお、カムシャフト11は中空構造を有し、その中空内部が潤滑油路となってスプライン部分等に注油することができる。
A
ここで、カム13は「3次元カム」として構成され、長手方向(カムシャフト11の軸方向)に傾斜するカム面を有し、バルブリフト量を連続的に変化させる形状とされる。この場合、カム高さと同時にカム作用角及びリフトタイミングも変化し、即ちバルブリフト量が大きくなるのに従ってカム作用角も大きくなり、さらにはバルブのリフトタイミングも変化させ得るように設定される。
Here, the
第1の実施形態では、カム13の軸方向におけるほとんどの領域(図5に示す領域B)において、カム13のうちカム山及びランプ部を除いた部分の径がベースサークルより小さくなるようにするとともに、カム山及びランプ部を除いた部分を無加工(例えばカム13が鋳鍛造品の場合は鋳鍛造肌のまま)とし、或いは、芯出し加工のみを施している。ただし、カム13の軸方向における先端の一部領域(図5に示す領域A)は、バルブリフト量をゼロとするようなベースサークル部とし、カム山やランプ部と同様に仕上げ加工を施している。
In the first embodiment, in most regions in the axial direction of the cam 13 (region B shown in FIG. 5), the diameter of the portion of the
なお、排気側のカム/カムシャフトユニット10EXは、図4、5に示すように、吸気側のカム/カムシャフトユニット10と基本構成が同様であるが、カム13EXの具体的な諸元についてはカム13と異なる。
Incidentally, the cam /
吸気側のタペットユニット20において、図3に示すように、外周面が断面凸曲面とされたタペットローラ21を備える。なお、タペットローラ21の外周面のうちカム13と接触しない片側部分を軽量化等の目的で薄肉化させている。
As shown in FIG. 3, the intake
タペットローラ21内には腕部材22が配置される。タペットローラ21の内周面は断面凹曲面とされ、その内周面と腕部材22中央の大径部との間にボール24が介在する。したがって、ボール24を介してタペットローラ21が回転可能に支持されるとともに腕部材22が揺動可能とされ、腕部材22がタペットローラ21に対して傾いたときにもタペットローラ21を正常回転可能とする調芯機能を発揮する。
An
また、腕部材22を覆うようにしてタペットガイド23が配置され、その両端開口から腕部材22の両端部が突出する。腕部材22の両端部には、後述するバルブユニット30のタペットシム37に当接する押圧部22aが設けられる。腕部材22は中空とされており、吸気側においてはその一端開口が後述するバルブ休止ユニット50のタペットストッパ51との係合部として機能する。腕部材22はタペットストッパ51によって規制されていないときには、カムシャフト11とほぼ平行を保ったまま上下動するが、タペットストッパ51によって規制されているときには、タペットストッパ51との係合部を支点として揺動する。
Moreover, the
タペットガイド23の上面にはガイド孔23aが形成され、そのガイド孔23aからタペットローラ21の一部をカム13側に突出させる。ガイド孔23aはバルブステムの軸方向に沿って形成され、これによりタペットローラ21がバルブステム31aの軸方向にのみ移動可能となる。タペットローラ21がカム13にころがり接触して押圧されることにより、バルブを進退させるバルブリフタとして機能する。
A
ここで、タペットガイド23には取り付け部23bが設けられ、これら取り付け部23bを介してタペットガイド23の四隅がシリンダヘッド2に取り付けられる。具体的には、シリンダヘッド2側に棒状のガイド兼固定ボルト25が圧入されており、ガイド兼固定ボルト25をタペットガイド23の取り付け部23bに形成された穴にそれぞれ挿通させた状態で、ガイド兼固定ボルト25の先端のネジ部に止めナット26及び本ナット27の2つのナットを締め付ける。この場合に、タペットガイド23の取り付け部23bの下面とガイド兼固定ボルト25に形成された鍔部25aとの間にスプリングワッシャ28を設け、タペットガイド23に対してカム側に向かうバルブステム31aの軸方向への付勢力を付与する。
Here, the
なお、排気側のタペットユニット20EXは、図4に示すように、吸気側のタペットユニット20と基本構成が同様である。
The exhaust-
吸気側のバルブユニット30において、図2、3に示すように、バルブステム31aがバルブガイド32によってガイドされる2つの吸気バルブ31を備える。吸気バルブ31がリフトすることにより、吸気ポート33を介してエアクリーナ114から導かれる空気と吸気ポート33の下流側に配置されたインジェクタ127から噴霧される燃料との混合気が燃焼室に導入される。
In the intake
各バルブステム31aの端部にはコッタ34を介してバルブリテーナ35が設けられ、バルブリテーナ35にバルブスプリング36の付勢力が作用する。さらにバルブリテーナ35の上端開口にはタペットシム37が装着され、このタペットシム37を介して腕部材22の押圧部22aによる押圧力が作用する。
A
なお、排気側のバルブユニット30EXは、図2、4に示すように、吸気側のバルブユニット30と基本構成が同様である。
The exhaust-
アクセルシャフトユニット40において、図2、5に示すように、カムシャフト11、11EX間に平行に配置されるアクセルシャフト41と、アクセルシャフト41に固着するとともにカム13、13EXに連結するアクセルフォーク42とを備える。
In the
アクセルシャフト41は軸方向に移動可能に支持され、一端側で送りネジ41aを介してドリブンギヤ43(べベルギヤ)と螺合する。ドリブンギヤ43はシリンダヘッド2に回転自在に支持され、図6に示すように、アクセルモータ44の出力軸に固着するドライブギヤ45(べベルギヤ)と噛合する。なお、アクセルシャフト41は、吸排気側のバルブユニット30、30EX間に位置するプラグチューブ128との干渉を避けるために、ここでは吸気側のカムシャフト11寄りに配置される。
The
アクセルフォーク42は、アクセルシャフト41と直交方向にカムシャフト11、11EX側へ延出し、それぞれ二股状の先端部を有する。また、カム13、13EXの端部には、ベアリング46、46EXを介して回転自在にされたフォークガイド47、47EXを備える。アクセルフォーク42の二股状の各先端はフォークガイド47、47EXの係合溝に係合する。これによりアクセルシャフト41が軸方向移動するのに連動もしくは同期して、カム13、13EXがカムシャフト11、11EXに沿ってそれぞれスライドする。
The
バルブ休止ユニット50において、図3に示すように、吸気側のバルブユニット30を構成する2つの吸気バルブ31のうち一方の吸気バルブ31を休止させるように構成されたタペットストッパ51を備える。タペットストッパ51は、シリンダヘッド2に装着されたスリーブ52内に内挿され、カムシャフト11と平行に移動可能である。
As shown in FIG. 3, the
タペットストッパ51の先端は、腕部材22の一端開口に係合可能な球状とされる。スリーブ52内には、タペットストッパ51を腕部材22側へ付勢する緩衝用のスプリング53が装着される。駆動装置54により駆動シャフト55を前進させると、それと一体のフォーク56とタペットストッパ51との間に生じ得る隙間をスプリング53の付勢力により無くすように動作し、即ちタペットストッパ51を前進させてバルブを休止する。バルブ休止の解除は、駆動装置54が駆動シャフト55を後退させて、フォーク56を介してタペットストッパ51を後退駆動することによりなされる。
The tip of the
また、図7に示すように、バルブ休止ユニット50によるバルブ休止状態を解除するための解除機構60を備える。解除機構60は略直角に屈曲するアーム61を備え、そのアーム61の二股状の先端部がタペットストッパ51の先端に係合し、他端のローラ部がアクセルシャフト41に当接する。アーム61は屈曲部分でタペットガイド23の所定の取り付け部23aを利用して回転自在に支持され、その回転軸部分にはアーム61の他端をアクセルシャフト41側へ付勢するスプリング62が装着される。
Further, as shown in FIG. 7, a
アクセルシャフト41の所定位置には段部63が形成されており、図7に示す状態からアクセルシャフト41が矢印X方向に軸方向移動すると、段部63を乗り越えるようにしてアーム61が矢印R方向に回動するので、制御遅れや機械損に因って駆動装置54による解除が遅れたり、解除できなかったりする場合でも、強制的にタペットストッパ51を後退させてバルブ休止状態を解除することができる。
A
上記構成とした動弁装置において、アクセルグリップ(もしくはアクセルペダル)を操作すると、当該アクセル操作を検知した信号が図示しないコントローラに入力され、コントローラの制御下でアクセルモータ44が駆動する。したがって、アクセルモータ44の出力軸の回転によりドリブンギヤ43及び送りネジ41aを介してアクセルシャフト41が軸方向移動する。カム13、13EXはアクセルフォーク42を介してアクセルシャフト41の動きに連動してカムシャフト11、11EXに沿ってスライドする。この実施形態では吸気側に加えて排気側においてもアクセル開度に応じてバルブリフト量及び作動角を無段階可変制御する。
In the valve operating apparatus having the above configuration, when an accelerator grip (or an accelerator pedal) is operated, a signal that detects the accelerator operation is input to a controller (not shown), and the
このように吸排気量をアイドル回転域から全開域までコントロールし、エンジン回転数(又は車両速度)に最も適した吸排気を行うことができる。例えば、エンジン低速時には、タペットローラ21はカム13、13EXのカム面に対してカム高さの比較的低い部位に当接する。この状態で加速、即ちアクセルを開くと、アクセルモータ44の作動によりドリブンギヤ43が回転して、アクセルシャフト41は図5の矢印X方向に軸方向移動する。カム13、13EXはアクセルフォーク42を介してアクセルシャフト41の動きに連動してカムシャフト11、11EXに沿って同様に矢印X方向にスライドする。カム13、13EXのスライドによりタペットローラ21、21EXは次第にカム高さの比較的高い部位に当接し、バルブリフト量が増大する。
In this way, the intake / exhaust amount is controlled from the idle rotation range to the fully open range, and intake / exhaust that is most suitable for the engine speed (or vehicle speed) can be performed. For example, when the engine speed is low, the
一方、減速時にはアクセルを戻すことで、上記とは逆の動作でバルブリフト量を減少させる。 On the other hand, by returning the accelerator at the time of deceleration, the valve lift amount is reduced by the reverse operation to the above.
なお、エンジンの低中速回転域では、吸気側において、タペットストッパ51によって腕部材22の一端の動きを規制する。これにより、腕部材22がタペットストッパ51との係合部を支点として揺動し、一方の吸気バルブ31を休止させ、他方の吸気バルブ31のみをリフトさせて、燃焼室内に吸気スワール流を生成し、いわゆるリーンバーン化が可能となる。この場合、燃料の注入速度を速くすることで出力アップを図ることができる。
Note that, in the low and medium speed rotation region of the engine, the movement of one end of the
バルブ休止状態では腕部材22がタペットストッパ51との係合部を支点として揺動するので、両方の吸気バルブ31をリフトさせる通常のバルブリフト量に対して、他方の吸気バルブ31のバルブリフト量が増大する。バルブ休止状態では片方の吸気ポート33による吸気となるから、そのこと自体では吸気抵抗が高くなるが、リフト量の増大により実行バルブ開口面積は拡大する。これによりバルブ休止のON/OFF切替時におけるバルブ開口面積や吸気抵抗による吸気量の差を実質的になくし、あるいは僅少にしてスムーズな切替を行うことができる。
In the valve resting state, the
エンジンの低中速回転域を超えて、アクセルシャフト41が所定量だけ軸方向移動すると、上述したようにアクセルシャフト41の段部63によりアーム61が回動し、タペットストッパ51を後退させてバルブ休止状態を強制的に解除することができる。
When the
以上述べた第1の実施形態における動弁装置にあっては、タペットガイド23をバルブステム31aの軸方向に移動させて固定することができ、タペットガイド23の位置を調節して、カム13の軸方向のほとんどの領域Bにおいて無リフト域でカム13とタペットローラ21とが非接触となるようにしている。この場合、無リフト時には、タペットローラ21の外周面がカム13に点接触するのではなく、タペットローラ21の腕部材22がタペットガイド23に線接触或いは面接触してタペットローラ21がカム13側に移動するのが規制され、踊りが防止されることになり磨耗を少なくすることができる。より詳しくは、タペットローラ21の腕部材22とタペットガイド23との間の隙間をタペット隙間と同等或いは+α(例えば0.05mm程度)に設定し、熱膨張時のバルブシール性を確保するとともに、無リフト域でカム13とタペットローラ21とが非接触となるようにしている。
In the valve operating apparatus in the first embodiment described above, the
このように、カム13の軸方向のほとんどの領域Bにおいて無リフト域でカム13とタペットローラ21とが非接触となるので、無リフト域でタペットローラ21の外周面である断面凸曲面の中央部(接触角0度付近)が微小振動によりたたかれるのを防ぐことができ、フレッティングコロージョン(微動磨耗)が発生するのを防止することができる。
Thus, since the
また、カム13の領域Bにおいては、プロフィル精度や面粗さが悪くてもよく、上記のようにカム山及びランプ部を除いた部分の径がベースサークルより小さくなるようにして、無加工とし、或いは、芯出し加工のみを施しているので、加工時間を大幅に短縮させることができる。そして、カム13の領域Aにおいては、バルブリフト量をゼロとするようなベースサークル部とし、カム山やランプ部と同様に仕上げ加工を施しているので、その領域Aを利用してタペット隙間調節を行うことができる。
Further, in the region B of the
さらに、タペットローラ21とタペットガイド23との間の隙間を調節するに際して、止めナット26を何回転(何分の一回転)か回して所望の隙間に素早く調節し、本ナット27でロックすることができ、時間をかけずに隙間調節することができる。また、ナット26、27を緩めて、タペットローラ21とタペットシム37との隙間を大きくすることにより、カムシャフト11を外すことなく簡単にシム厚調節時のシム交換等が可能になる。
Furthermore, when adjusting the gap between the
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、上記第1の実施形態と同様に、無リフト域でカム13とタペットローラ21とが非接触となるようにして、タペットローラ21の外周面である断面凸曲面の中央部(接触角0度付近)にフレッティングコロージョン(微動磨耗)が発生するのを防止するものである。以下では、上記第1の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、上記第1の実施形態で説明した構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Similarly to the first embodiment, the second embodiment is configured such that the
図8は第2の実施形態における動弁装置の要部を示す断面図、図9は図8のA−A線に沿う断面図、図10は図8のB−B線に沿う断面図、図11は図8のC−C線に沿う断面図である。また、図12はタペットガイド23を示す図、図13はバルブ休止状態を解除するための解除機構60を示す図である。
8 is a cross-sectional view showing the main part of the valve gear in the second embodiment, FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 11 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 12 is a view showing the
第2の実施形態では、吸気側(及び排気側)のカム/カムシャフトユニット10において、カム13には、最小リフト部(カム高さの最も低い部位)の隣に、ベースサークルより小径の断面部分を有するシム着脱面13bが形成される。また、カム13が最小リフト位置(図9を参照)にある状態で、カム13の最大リフト部(カム高さの最も高い部位)の隣には空間16が確保される。したがって、その空間16方向にカム13をスライドさせることにより、シム着脱面13bをタペットユニット20のタペットローラ21上に位置させることができる。
In the second embodiment, in the cam /
また、上記第1の実施形態でも述べたように、吸気側のカム13の軸方向におけるほとんどの領域(図11に示す領域B)において、カム13のうちカム山及びランプ部を除いた部分の径がベースサークルより小さくなるようにするとともに、カム山及びランプ部を除いた部分を無加工(例えばカム13が鋳鍛造品の場合は鋳鍛造肌のまま)とし、或いは、芯出し加工のみを施している。ただし、カム13の軸方向における先端の一部領域(図11に示す領域A)は、バルブリフト量をゼロとするようなベースサークル部とし、カム山やランプ部と同様に仕上げ加工を施している。
Further, as described in the first embodiment, in most of the region (region B shown in FIG. 11) in the axial direction of the
また、第2の実施形態では、吸気側(及び排気側)のタペットユニット20において、上記第1の実施形態のようにタペットガイド23をバルブステム31aの軸方向に移動させて固定することができる構成ではなく、図12に示すように、タペットガイド23が取り付けボルト29を介してシリンダヘッド2に固定される。
In the second embodiment, in the
一方、タペットガイド23の側面には、腕部材22の上部に位置して、腕部材22がカム13側に移動するのを規制する一対の規制アーム291が設けられる。規制アーム291の一端はタペットガイド23の側面に回動可能に支持される。また、規制アーム291の他端は高さ位置が調節可能とされる。すなわち、球面状とされた規制アーム291の端面に凹状ワッシャ292を介してアジャスタボルト293が締め付けられており、アジャスタボルト293の位置を調節することにより、規制アーム291を、一端を中心に回動させて、他端を上昇させたり、下降させたりすることができ、腕部材22の規制位置を調節することができる。
On the other hand, on the side surface of the
また、タペットガイド23の上面内側は、図9の左端から右端にかけて高くなるように傾斜する。
Further, the inside of the upper surface of the
以上述べた第2の実施形態における動弁装置にあっては、規制アーム291による腕部材22の規制位置を調節して、カム13の軸方向のほとんどの領域Bにおいて無リフト域でカム13とタペットローラ21とが非接触となるようにしている。この場合、無リフト時には、タペットローラ21の外周面がカム13に点接触するのではなく、タペットローラ21の腕部材22が規制アーム291に線接触してタペットローラ21がカム13側に移動するのが規制され、踊りが防止されることになり磨耗を少なくすることができる。より詳しくは、タペットローラ21の腕部材22と規制アーム291との間の隙間をタペット隙間と同等或いは+αに設定し、熱膨張時のバルブシール性を確保するとともに、無リフト域でカム13とタペットローラ21とが非接触となるようにしている。
In the valve operating apparatus according to the second embodiment described above, the restriction position of the
このように、カム13の軸方向のほとんどの領域Bにおいて無リフト域でカム13とタペットローラ21とが非接触となるので、無リフト域でタペットローラ21の外周面である断面凸曲面の中央部(接触角0度付近)が微小振動によりたたかれるのを防ぐことができ、フレッティングコロージョン(微動磨耗)が発生するのを防止することができる。
Thus, since the
この場合に、上記第1の実施形態ではタペットガイド23の四隅の止めナット26及び本ナット27によりタペットガイド23の位置を調節する必要があるのに対して、第2の実施形態では二箇所のアジャスタボルト293により規制アーム291の位置を調節することができ、調節の手間を省くことができる。
In this case, in the first embodiment, it is necessary to adjust the position of the
また、上記第1の実施形態と同様に、カム13の領域Bにおいては、プロフィル精度や面粗さが悪くてもよく、上記のようにカム山及びランプ部を除いた部分の径がベースサークルより小さくなるようにして、無加工とし、或いは、芯出し加工のみを施しているので、加工時間を大幅に短縮させることができる。そして、カム13の領域Aにおいては、バルブリフト量をゼロとするようなベースサークル部とし、カム山やランプ部と同様に仕上げ加工を施しているので、その領域Bを利用してタペット隙間調節を行うことができる。
Similarly to the first embodiment, in the region B of the
さらに、吸気側(或いは排気側)において、2バルブのうち一方のシム厚を固定しておき、他方のシム厚を調節することで隙間調節を行うが、その際に、片側のアジャスタボルト293を緩めて、腕部材22の一端の規制位置をカム13側に近づける。また、カム13を空間16方向にスライドさせて、シム着脱面13bをタペットローラ21上に位置させる。この状態では、図10に示すように、腕部材22を大きく揺動させることができ、タペットガイド23の上面内側の傾斜に沿って腕部材22を傾けることができる。これにより、腕部材22の一端を上昇させて、タペットシム37との間に隙間が確保することができるので、治具129を差し入れてタペットシム37を取り外したり、装着したりすることができ、カムシャフト11を外すことなく簡単にシム交換等が可能になる。この場合に、図14に示すように、バルブリテーナ35の上部開口側部に、治具129の先端を挿入することのできる切り欠き35aを形成しておけば、治具129をタペットシム37の下面側に差し入れることができ、てこの原理でタペットシムを簡単に取り外すことができる。
Further, on the intake side (or exhaust side), the shim thickness of one of the two valves is fixed, and the gap is adjusted by adjusting the thickness of the other shim. At that time, the
(第3の実施形態)
上記第1、2の実施形態では、無リフト域でカム13とタペットローラ21とが非接触となるようにしてフレッティングコロージョン(微動磨耗)が発生するのを防止するようにしたが、第3の実施形態は、逆にタペットローラ21をカム13に常時接触させるようにタペットローラ21に対して付勢力を付与するスプリング38等の付勢手段を設けるようにしてフレッティングコロージョン(微動磨耗)が発生するのを防止するものである。以下では、上記第1の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、上記第1の実施形態で説明した構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, the
図15は第3の実施形態における動弁装置の要部を示す断面図、図16は図15のA−A線に沿う断面図、図17は図15のB−B線に沿う断面図、図18は図15のC−C線に沿う断面図である。また、図19はタペットガイド23を示す図である。
15 is a cross-sectional view showing the main part of the valve gear in the third embodiment, FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 15, and FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. FIG. 19 is a view showing the
第3の実施形態では、吸気側(及び排気側)のカム/カムシャフトユニット10において、カム13の軸方向の全領域でバルブリフト量をゼロとするようなベースサークル部とし、カム山やランプ部と同様に仕上げ加工を施している。そして、上記第1、2の実施形態のようにタペットガイド23や規制アーム291により無リフト域でカム13とタペットローラ21とが非接触とするのではなく、無リフト域でもカム13とタペットローラ21とが接触するようにしている。
In the third embodiment, in the cam /
ここで、バルブリテーナ35内において、コッタ34とタペットシム37との間にスプリング38が装着される。スプリング38の付勢力はタペットシム37を介して腕部材22に作用し、タペットローラ21をカム13に常時接触させるようにタペットローラ21に対して付勢力を付与することになる。
Here, a
以上述べた第3の実施形態における動弁装置にあっては、タペットローラ21をカム13に常時接触させるようにタペットローラ21に対して付勢力を付与するので、無リフト域でタペットローラ21の外周面である断面凸曲面の中央部(接触角0度付近)が微小振動によりたたかれるのを防ぐことができ、フレッティングコロージョン(微動磨耗)が発生するのを防止することができる。
In the valve operating apparatus according to the third embodiment described above, the urging force is applied to the
また、バルブリテーナ35内の空間を利用し、コッタ34とタペットシム37との間にスプリング38を配置することにより、スプリングガイドも不要で、大型化することがない。また、タペットシム37にも付勢力が作用するので、バルブリテーナ35内でタペットシム37の自由運動が規制され、これらバルブリテーナ35やタペットシム37の磨耗を少なくすることができる。
Further, by using the space in the
以上、本発明を種々の実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated with various embodiment, this invention is not limited only to these embodiment, A change etc. are possible within the scope of the present invention.
1 エンジンユニット
2 シリンダヘッド
10(10EX) カム/カムシャフトユニット
11(11EX) カムシャフト
13(13EX) カム
20(20EX) タペットユニット
21(21EX) タペットローラ
22(22EX) 腕部材
23(23EX) タペットガイド
23b(23bEX) 取り付け部
25(25EX) ガイド兼固定ボルト
26(26EX) 止めナット
27(27EX) 本ナット
28(28EX) スプリングワッシャ
30(30EX) バルブユニット
31 吸気バルブ
31EX 排気バルブ
31a(31aEX) バルブステム
34(34EX) コッタ
35(35EX) バルブリテーナ
37(37EX) タペットシム
38(38EX) スプリング
40 アクセルシャフトユニット
50 バルブ休止ユニット
60 解除機構
291(291EX) 規制アーム
1
Claims (12)
断面凸曲面とされた外周面が上記カムにころがり接触して、バルブステムを介してバルブを進退させるタペットローラと、
上記タペットローラが上記バルブステムの軸方向にのみ移動するようガイドするタペットガイドとを備え、
上記タペットローラが所定位置より上記カム側に移動するのを規制して、上記カムの軸方向の所定領域において無リフト域に上記カムと上記タペットローラとが非接触となる構成にしたことを特徴とする動弁装置。 The cam surface is formed so that the cam height and the cam working angle continuously change, and the cam is configured to rotate integrally with the cam shaft and to be slidable in the axial direction;
A tappet roller that causes the outer peripheral surface having a convex curved surface to come into rolling contact with the cam and to advance and retract the valve via the valve stem;
A tappet guide for guiding the tappet roller to move only in the axial direction of the valve stem,
The tappet roller is restricted from moving from a predetermined position to the cam side, and the cam and the tappet roller are configured to be in a non-contact area in a non-lift area in a predetermined area in the axial direction of the cam. The valve gear.
断面凸曲面とされた外周面が上記カムにころがり接触して、バルブステムを介してバルブを進退させるタペットローラと、
上記タペットローラを上記カムに常時接触させるように上記タペットローラに対して付勢力を付与する付勢手段とを備えたことを特徴とする動弁装置。 The cam surface is formed so that the cam height and the cam working angle continuously change, and the cam is configured to rotate integrally with the cam shaft and to be slidable in the axial direction;
A tappet roller that causes the outer peripheral surface having a convex curved surface to come into rolling contact with the cam and to advance and retract the valve via the valve stem;
And a biasing means for imparting a biasing force to the tappet roller so that the tappet roller is always in contact with the cam.
請求項1〜11のいずれか1項に記載の動弁装置を備えたことを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine configured to control intake and exhaust by an intake valve and an exhaust valve,
An internal combustion engine comprising the valve gear according to any one of claims 1 to 11.
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