JP2005180402A - Driving device of valve lift variable mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼室に設けられた吸気弁のリフト量を連続的且つ無段階に変化させることができるように構成されたバルブリフト可変機構を駆動するための駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a drive device for driving a variable valve lift mechanism that is capable of continuously and continuously changing a lift amount of an intake valve provided in a combustion chamber.
本出願人は、吸気弁のリフト量(弁開度)を連続的且つ無段階に変化させるバルブリフト可変装置を備えた内燃機関用動弁機構を特許文献1において既に提案している。 The present applicant has already proposed a valve operating mechanism for an internal combustion engine provided with a variable valve lift that continuously and continuously changes the lift amount (valve opening degree) of the intake valve.
本文献に開示された技術によると、例えば電動機で回転駆動されるウォームで扇形のウォームホイールを回動駆動し、ウォームホイールに直結されたレバーを回動させて吸気弁に対するカムリフトの伝達率を変化させるようになっている。そしてウォームやウォームホイールなどの駆動機構は、シリンダヘッド、或いはシリンダブロックに、直接組み込まれている。
この特許文献1に記載された技術によると、駆動機構の主要部分がエンジン本体に内蔵される構成であるため、エンジンの構造が複雑化する上、駆動機構を保守・整備しようとすると、エンジン本体もある程度分解せざるを得ないという欠点があった。 According to the technique described in Patent Document 1, since the main part of the drive mechanism is built in the engine body, the structure of the engine becomes complicated, and if the drive mechanism is to be maintained / maintained, the engine body However, there was a drawback that it had to be decomposed to some extent.
このような課題を解決し、エンジン構造の複雑化を招かずに済むと共に、高い保守・整備性を獲得できるバルブリフト可変機構の駆動装置を提供するため、本発明の請求項1は、カム(2)とカムリフトを吸気弁(3)に伝達するロッカアーム(4)との間に設けられたバルブリフト可変機構(1)のコントロールシャフト(クランク軸部14)を回動駆動するための駆動装置(25)を、回転力発生用アクチュエータ(電動機26)と、該アクチュエータの回転力をコントロールシャフトの回動力に変換する動力変換機構(27)と、該動力変換機構を内蔵すると共にアクチュエータを外面に結合させたケーシング(28)とを有し、前記コントロールシャフトの一端がエンジン本体の一側から外方へ突出しており、反復着脱自在な固定手段(ボルト24)を介してエンジン本体(シリンダヘッド23)の一側に前記ケーシングを取り付けるようにしてなることを特徴とするものとした。 In order to solve such a problem and to provide a drive device for a variable valve lift mechanism that can achieve high maintenance and maintainability without complicating the engine structure, claim 1 of the present invention provides a cam ( 2) and a drive device for rotationally driving the control shaft (crankshaft portion 14) of the variable valve lift mechanism (1) provided between the rocker arm (4) for transmitting the cam lift to the intake valve (3). 25), an actuator for generating a rotational force (electric motor 26), a power conversion mechanism (27) for converting the rotational force of the actuator into the rotational force of the control shaft, and a built-in power conversion mechanism and coupling the actuator to the outer surface The control shaft has one end projecting outward from one side of the engine body, and can be repeatedly attached and detached. Was assumed that (bolts 24) via characterized by comprising to attach the casing on one side of the engine body (cylinder head 23).
また本発明の請求項2は、上記構成に加えて、シリンダヘッドにおけるコントロールシャフトを外囲する部分に油溜め(34)を設けると共に、コントロールシャフトの油中に没した部分にケーシング内に連通する油路(軸方向孔37・径方向孔38a・38b)を設けたことを特徴とするものとした。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the above configuration, an oil sump (34) is provided in a portion surrounding the control shaft in the cylinder head, and the portion of the control shaft submerged in oil communicates with the inside of the casing. An oil passage (
このような本発明の請求項1の構成によれば、単独に構成された駆動装置をエンジン本体の外部に取り付けるので、エンジン本体を複雑化せずに済み、しかもエンジン本体に対して駆動装置のみを脱着することができるので、保守・整備性の向上にも寄与し得る。 According to such a configuration of claim 1 of the present invention, since the drive device configured independently is attached to the outside of the engine body, it is not necessary to make the engine body complicated, and only the drive device with respect to the engine body is provided. Can be removed, which can contribute to the improvement of maintenance and maintainability.
また、単独構成の駆動装置をエンジン本体の外部に取り付ける場合、潤滑油の供給のために、シリンダヘッドと駆動装置との接合面に油路を凹設したり、シリンダヘッド内に鋳抜きや機械加工で専用の油路を設けたりすることが一般的であるが、このような手法は、油路の形成のための加工が面倒であるし、油量増加に対してオイルポンプの容量を増大させる必要がある上、潤滑油供給路の背圧増加によるポンプフリクションの増加がエンジンの出力ロスに繋がる。それが本発明の請求項2の構成によれば、ヘッドカバー内に飛散した潤滑油やカムシャフトの軸受け部などから漏れだした油を溜め、それを重力によって供給するので、給油のために新たなエネルギを必要とせず、それらによる動力損失も発生しない。しかも、例えばカムシャフトホルダの一部に油溜めを形成するだけで済み、油路は比較的簡単なドリル加工だけで形成することができるので、製造コストの増加も最小限に抑えることができる。
In addition, when mounting a drive unit with a single configuration outside the engine body, an oil passage is provided in the joint surface between the cylinder head and the drive unit for supplying lubricating oil, or casting or machine in the cylinder head is provided. It is common to provide a dedicated oil passage for processing, but this method is cumbersome for processing to form the oil passage, and increases the capacity of the oil pump against the increase in oil amount In addition, an increase in pump friction due to an increase in back pressure in the lubricating oil supply path leads to an engine output loss. According to the configuration of
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1並びに図2は、本発明が適用される内燃機関のバルブリフト可変機構の基本構成を示している。このバルブリフト可変機構1は、1つの吸気カム2のリフトを2つの吸気弁3に同時に伝達する1つのロッカアーム4と、ロッカアーム4の上部にローラフォロワ5と共にアッパピン6をもってその二股部が連結されたアッパリンク部材7と、ロッカアーム4の下部にその一端がロワピン8をもって連結されたロワリンク部材9とを備えている。
1 and 2 show a basic configuration of a variable valve lift mechanism of an internal combustion engine to which the present invention is applied. The variable valve lift mechanism 1 has one rocker arm 4 that transmits the lift of one
アッパリンク部材7の他端は、シリンダヘッド上に固定されたカムシャフトホルダ21(図4)に支持されたロッカアーム支持軸10に枢着され、ロワリンク部材9の他端は、クランク部材11のクランクピン部12に枢着されている。
The other end of the
クランク部材11のクランクピン部12にクランクウェブ部13a・13bを介して接続されたクランク軸部14(コントロールシャフト)の両端は、カムシャフトホルダ21に形成された軸受け孔15に枢着されている。このクランク軸部14の中間部は、直列する各気筒上のバルブリフト可変装置1におけるロッカアーム4の下部とロワリンク部材9との連結部を挟む一対のクランクウェブ部13a・13b同士間を相互に連結して気筒列方向に延在している。なお、図2においては、ロッカアーム4の下部とロワリンク部材9との連結部を明示する都合上、クランクピン部12を分断して一方のクランクウェブ部13aを右方へ偏倚させるなど、一部概念的な表現をとっている。
Both ends of the crankshaft portion 14 (control shaft) connected to the
吸気カム2が内燃機関のクランク軸と同期回転するカム軸16に一体形成され、ロッカアーム4の遊端に設けた2つのタペットねじ17が2つの吸気弁3の各ステム端に当接し、カム軸16の回転で吸気カム2がロッカアーム4に枢着されたローラフォロワ5を押圧し、これらよって2つの吸気弁3を同時に開弁駆動する点については、周知の内燃機関の動弁機構と何等変わるところはない。なお、2つの吸気弁3はバルブスプリングによって常時閉弁付勢されているが、これらの構造に関する説明は省略する。
The
カムシャフトホルダ21の軸受け孔15から突出し、且つヘッドカバー22を突き抜けたクランク軸部14の端末には、図3〜図5に示すように、シリンダヘッド23のクランク軸方向端面にボルト24をもって固定された駆動装置25から駆動力が与えられる。
As shown in FIGS. 3 to 5, the end of the
駆動装置25は、電動機26(アクチュエータ)と、電動機26の回転力をクランク軸部14の回動力に変換する動力変換機構27と、動力変換機構27を内蔵すると共に電動機26を結合させたケーシング28とからなっている。このケーシング28のクランク軸方向端面は開口しており、反復着脱可能な蓋部材29で液密に閉じられている。
The
ケーシング28に内蔵された動力変換機構27は、電動機26によって回転駆動されるねじ軸31と、ねじ軸31に螺合したナット部材32と、ナット部材32にその一端をピン結合した連結リンク33と、連結リンク33の他端にその下端がピン結合されたコントロールアーム34とからなっており、コントロールアーム34の上端に、ケーシング29の底壁を貫通してケーシング29内に突入したクランク軸部14の端末が剛固に結合されている。またコントロールアーム34には、回転角検出器35が連結されている。
The
シリンダヘッド22の上面にボルト止めされたカムシャフトホルダ21の軸方向端面には、軸受け孔15から突出したクランク軸部14を外囲する油溜め36が形成されている。
An
クランク軸部14には、軸方向孔37と径方向孔38a・38bとからなる油路が形成されており、これにより、油溜め36内と駆動装置25のケーシング28内とが互いに連通されている。
The
これにより、ヘッドカバー22内に飛散した潤滑油あるいはカムシャフト16の軸受け部から漏出した潤滑油が油溜め36に溜まり、その油面下にクランク軸部14が没入するので、径方向孔38aから流入した潤滑油が、軸方向孔37および径方向孔38bを経て駆動装置25のケーシング28内に滴下され、これがねじ軸31とナット部材32との螺合部を潤滑する。ケーシング28内に落ちた潤滑油は、ケーシング28の底部に形成されたドレン孔39を経てシリンダヘッド23に戻される。
As a result, the lubricating oil splashed into the
動力変換機構27としては、上記形式に限らず、例えば、ナット部材32の上面にラックギアを形成し、これに噛合するセクタギアをコントロールアーム34に替えても良く、ラックギアとセクタギアとの噛合部に公知のシザースギアを応用したバックラッシュ除去機構を設ければ、がたのない高精度な制御が期待できる。またナット部材32に公知のボールナットを採用すれば、作動のより一層の円滑化と高精度化が期待できる。しかもラックギアは歯面に加わる力の向きが一定なので、回動角度によって力の大きさや方向が変化するリンク機構に比し、クランク軸部14の回動に要する動力や捩り強度に関する設計が容易である。
The
なお、ウォームギア機構を用いることもできるが、作動抵抗や製作性についてはウォームギアの方が不利なので、逆駆動時の自己保持機能を考慮する必要がなければ、ウォームギア機構を採用するメリットは少ない。 Although a worm gear mechanism can be used, the worm gear is disadvantageous in terms of operating resistance and manufacturability. Therefore, if it is not necessary to consider the self-holding function during reverse driving, there are few merits to adopt the worm gear mechanism.
次に、本装置の作動要領について説明する。 Next, the operating procedure of this apparatus will be described.
クランク部材11のクランク軸部14は、吸気カム2のベース円部分がローラフォロワ5に摺接して2つのロッカアーム4が上昇位置にあるとき(図1の状態)、つまり2つの吸気弁3が閉弁状態にあるときは、ロッカアーム4の下部に枢着されたロワピン8と同軸上に位置している。
The
この状態から電動機26を駆動すると、ねじ軸31の回転によってナット部材32が直線移動し、ナット部材32に連結リンク33を介して接続されたコントロールアーム34が揺動する。これにより、クランク部材11がクランク軸部14を中心に揺動し、クランクピン部12がクランク軸部14を中心とする円弧A上を移動することとなり、クランクピン部12に上下方向への変位が与えられる。
When the
電動機26を駆動してナット部材32を図3に示した前進位置から後退させ、コントロールアーム34を図3における反時計方向へ揺動させると、コントロールアーム34に連結されたクランク部材11が反時計方向に回動し、図6(a)に示すようにクランク部材11のクランクピン部12が上向きに変位する。これにより、ロッカアーム支持軸10、アッパピン6、ロワピン8及びクランクピン部12を結ぶ四節リンクの形状が、ロッカアーム支持軸10側に頂点を置いた略三角形になる。この状態で吸気カム2がローラフォロワ5を押圧すると、四節リンクが変形してロッカアーム4が想像線で示す位置から実線で示す位置へと大きく揺動し、タペットねじ17が吸気弁3のステム端を押圧して高バルブリフトHLで開弁させる。
When the
電動機26を駆動してナット部材32を図3に示した前進位置に戻すと、コントロールアーム34に連結されたクランク部材11が時計方向へ回動し、図6(b)に示すようにクランク部材11のクランクピン部12が下向きに変位する。これにより、ロッカアーム支持軸10、アッパピン6、ロワピン8及びクランクピン部12を結ぶ四節リンクの形状が、タペットねじ17側に頂点を置いた略三角形になる。この状態で吸気カム2がローラフォロワ5を押圧すると、四節リンクが変形してロッカアーム4が想像線に示す位置から実線で示す位置へと僅かに揺動し、タペットねじ17が吸気弁3のステム端を押圧して低バルブリフトLLで開弁させる。
When the
このようにして、本発明に係るバルブリフト可変機構1によれば、ロワリンク部材9の他端(クランクピン部12)の位置を無段階且つ連続的に移動させることにより、図7に示すように、高リフト時(図6−aに対応)のリフト量と、低リフト時(図6−bに対応)のリフト量との間で、バルブタイミングは一定のままでリフト量だけを無段階且つ連続的に変化させることができる。
In this way, according to the variable valve lift mechanism 1 according to the present invention, the position of the other end (crank pin portion 12) of the
1 バルブリフト可変機構
2 カム
3 吸気弁
4 ロッカアーム
14 クランク軸部(コントロールシャフト)
23 シリンダヘッド(エンジン本体)
24 ボルト(反復着脱自在な固定手段)
25 駆動装置
26 電動機(回転力発生用アクチュエータ)
27 動力変換機構
28 ケーシング
34 油溜め
37 軸方向孔
38a・38b 径方向孔
1 Valve lift variable mechanism
2
23 Cylinder head (engine body)
24 bolts (fixing means that can be repeatedly attached and detached)
25
27
Claims (2)
回転力発生用アクチュエータと、該アクチュエータの回転力を前記コントロールシャフトの回動力に変換する動力変換機構と、該動力変換機構を内蔵すると共に前記アクチュエータを外面に結合させたケーシングとを有し、
前記コントロールシャフトの一端がエンジン本体の一側から外方へ突出しており、
反復着脱自在な固定手段を介して前記エンジン本体の一側に前記ケーシングを取り付けるようにしてなることを特徴とするバルブリフト可変機構の駆動装置。 A drive device for rotationally driving a control shaft of a variable valve lift mechanism provided between a cam and a rocker arm that transmits a cam lift to an intake valve,
An actuator for generating a rotational force, a power conversion mechanism for converting the rotational force of the actuator into the rotational force of the control shaft, and a casing in which the power conversion mechanism is incorporated and the actuator is coupled to an outer surface,
One end of the control shaft protrudes outward from one side of the engine body,
A drive device for a variable valve lift mechanism, wherein the casing is attached to one side of the engine body through a fixing means that can be repeatedly attached and detached.
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