JP2005315183A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関Eの動弁装置Vは、シリンダヘッド2に設けられた吸気弁13および排気弁14をそれぞれ開閉作動させる吸気作動機構および排気作動機構を備える。吸気作動機構は、カム軸20に設けられた吸気カム21により駆動されて吸気弁13を開閉作動させる第1,第2ロッカアーム50,60と、第1,第2ロッカアーム50,60を支持する支持軸32,33の位置をホルダ30を介して移動させる駆動軸81を有する駆動機構Mdとを備え、支持軸32,32の位置の移動により吸気弁13の弁作動特性を変更する。排気作動機構は、排気カムにより駆動されて排気弁14を開閉作動させる排気ロッカアーム95を備える。駆動軸81は、カム軸20よりも下方に、かつ基準方向A2で吸気弁13と排気弁14との間に配置される。
【選択図】図1
Description
これによれば、軸受部によりカム軸受部の剛性が高められる。
図1を参照すると、本発明の動弁装置Vを備える内燃機関Eは、頭上カム軸型の水冷式直列4気筒4ストローク内燃機関であり、そのクランク軸(図示されず)が車幅方向に延びる横置き配置で車両に搭載される。内燃機関Eは、直列に配列される4つのシリンダ1が一体成形されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの上端部、したがって各シリンダ1の上端部に結合されるシリンダヘッド2と、その上端部に結合されるヘッドカバー3とを備え、前記シリンダブロック、シリンダヘッド2およびヘッドカバー3は、内燃機関Eの機関本体を構成する。
図1,図4,図6,図8を参照すると、互いに当接する駆動当接部53および従動当接部63の一方の当接部としての駆動当接部53には、他方の当接部としての従動当接部63を構成するローラ63aとの当接により、吸気弁13を閉弁状態に保つ空走面57aと吸気弁13を開弁状態にする駆動面57bとを有するカム面57が形成される。
このように、第1,第2ロッカアーム50,60がホルダ30と一体に揺動する第1,第2中心線L4,L5の位置に応じて移動して、弁作動特性が変更されるとき、ホルダ30における第1,第2中心線L4,L5の相対的な位置は不変であり、しかも空走面57aの断面形状が第1中心線L4を中心とする円弧状であることから、空走面57aにおいてローラ63aとの間に形成されるクリアランスまたはローラ63aとの当接状態を維持することが容易になり、弁作動特性の変更時にも適正なバルブクリアランスの維持が容易である。このため、例えばバルブクリアランスの増加によるバルブ打音や両ロッカアーム50,60同士の衝突による騒音の増大が防止される。
それゆえ、第1ロッカアーム50は、前記吸気ロッカアームにおいて、バネ77の弾発力が直接作用する作用部54と該弾発力により吸気カム21に当接するカム当接部52とが設けられると共に前記第1支持位置で支持される1つの部材である。
図1〜図5を参照すると、前記第1支持位置(または第1支持軸32)および作用部54に追随して移動するように設置部35においてホルダ30に一体に設けられる保持体70は、1対の側壁37を連結する連結部71と、バネ77を保持する保持部72とを備える。連結壁38に連続する連結部71は、連結壁38および両側壁37と一体成形される。筒状の部材である保持部72は、バネ77が収容されるバネ室73aを形成する円筒状の本体部73と、連結部71のネジ孔71aにねじ込まれるネジ部を有する結合部74と、保持部72をねじ込む際に使用される工具が係合する係合部75とから構成される。保持部72の本体部73および係合部75は、側面視で各排気弁14の弁ステム14aと重なるように、軸方向A3で1対の排気弁14の間に配置される(図2参照)。係合部75には、バネ室73aに対する潤滑油および空気の流入および流出を行うための貫通孔からなる流通路75aが形成される。そして、前記第1支持位置、したがって第1支持軸32よりも下方であって、しかも上下方向でカム軸20と駆動軸81との間に配置される保持体70は、ホルダ30が前記揺動範囲で揺動するとき、カム軸20と駆動軸81との間で上下方向に移動する。
そして、図1,図2,図4に示されるように、バネ77および当接部材78は、付勢力F3の作用線の方向で対向する保持体70の保持部72と作用部54との間に、かつ回転中心線L2に直交する平面に沿って配置される。また、付勢力F3は、回転中心線L2にほぼ直交する平面上にある。
さらに、図2に示されるように、保持体70におけるバネ77の保持位置、すなわちバネ受け部73bの位置、さらにはバネ77および当接部材78は、それぞれのその全体が軸方向A3での吸気カム21の配置の範囲S3内にあり、または、そのほぼ全体が軸方向A3でのローラ52a,63aの配置の範囲S1,S2内にある。さらには、バネ77および当接部材78は、それぞれ、第1ロッカアーム50の支点部51および第2ロッカアーム60の支点部61の軸方向A3での幅よりも小さい軸方向A3での幅を有し、それぞれの全体が軸方向A3での支点部51および支点部61の配置の範囲S4内または収容空間28(図5参照)の軸方向A3での範囲内にある。
図1〜図3を参照すると、前記排気作動機構は、各排気弁14を開閉作動すべく排気カム22の弁駆動力を各排気弁14に伝達する伝達機構Meを備える。伝達機構Meは、各シリンダ1毎に、カム軸20よりも基準平面H1寄りの排気側に配置される1対の支持部90と、1対の支持部90に揺動可能に支持される1対の第2カムフォロアとしての第3ロッカアームである排気ロッカアーム95とから構成される。
図10を参照すると、弁作動特性は、最大弁作動特性Kaおよび最小弁作動特性Kbを限界特性として、両弁作動特性Ka,Kbの間で無段階に変更され、両弁作動特性Ka,Kbの間で無数の中間弁作動特性Kcが得られる。例えば内燃機関Eが高速回転領域または高負荷領域で運転されるときの弁作動特性である最大弁作動特性Kaから、内燃機関Eが低速回転領域または低負荷領域で運転されるときの弁作動特性である中間弁作動特性kcを経て最小弁作動特性Kbまでの、吸気弁13の開閉時期および最大リフト量の変化は次のとおりである。開時期が連続的に遅角すると共に、閉時期が、開時期に比べて大きな変更量で連続的に進角して開弁期間が連続的に短くなり、さらに最大リフト時期が連続的に進角すると共に最大リフト量が連続的に小さくなる。なお、最大リフト時期は、開弁期間を二等分する時期になる。中間弁作動特性Kcでは、最大弁作動特性Kaに比べて、開弁期間および最大リフト量が小さくなり、開時期は遅角した時期に、閉時期および最大リフト時期は進角した時期になる。
また、この実施形態では、最小弁作動特性Kbは、最大リフト量がゼロとなって、吸気弁13の開閉作動が休止される弁休止状態が得られる弁作動特性である。
電動モータ80(図2参照)により駆動される駆動軸81の駆動力がギヤ部34に作用して、ホルダ30が前記第1限界位置から回転中心線L2に近づく揺動方向(回転方向R1)に上方に向かって揺動するとき、当接位置P1は反回転方向(吸気カム21の回転方向R1とは反対の方向であり、図8,図9において反時計方向。)に移動し、同時に当接位置P2が、吸気弁13の最大リフト量が減少する方向に、かつ回転中心線L2から離れる方向に移動するように、第1,第2中心線L4,L5がホルダ30と一体に揺動し、第1,第2中心線L4,L5の回りにそれぞれ第1,第2ロッカアーム50,60が揺動する。
第1,第2ロッカアーム50,60は、ホルダ30と一体に揺動する第1,第2中心線L4,L5の揺動位置に応じて移動するため、ホルダ30における第1,第2中心線L4,L5の相対的な位置は不変であり、しかも空走面57aの断面形状が第1中心線L4を中心とする円弧状であることから、空走面57aとローラ63aとが当接状態にあるとき、ホルダ30の揺動位置の変更に拘わらず、第1,第2中心線L4,L5および当接位置P2の三者の位置関係は変化しない。
第1,第2ロッカアーム50,60は、バネ77の弾発力が直接作用する作用部54と該弾発力により吸気カム21に当接するカム当接部52とが設けられると共に前記第1支持位置を規定する第1支持軸32で支持される1つの部材である第1ロッカアーム50を有し、保持体70は、移動する前記第1支持位置に追随して移動することにより、前記第1支持位置(第1支持軸32)が駆動機構Mdにより駆動されて移動するとき、保持体70および保持体70に保持されるバネ77および当接部材78は、ホルダ30と一体的に移動(揺動)する前記第1支持位置に追随して移動することから、保持体70、バネ77および当接部材78が移動しない場合に比べて作用部54を小さくすることができるので、第1ロッカアーム50、ひいては動弁装置Vが小型化され、しかもバネ77および当接部材78を長くしたりして大きくすることなく、第1ロッカアーム50に押付け力を付与するための弾発力の変動量が小さくなるので、バネ77および当接部材78、ひいては動弁装置Vを小型化することができると共に、弾発力が安定し、第1ロッカアーム50の作動が安定する。このとき、ホルダ30に対する弾発力の方向は、ホルダ30の移動にも拘わらず不変である。
さらに、バネ77および当接部材78は、付勢力F3の作用線の方向で対向する保持体70と作用部54との間に、かつ回転中心線L2に直交する平面に沿って配置されることから、バネ77および当接部材78が軸方向A3でコンパクトに配置されるので、動弁装置Vが軸方向A3で小型化される。
そして、保持体70におけるバネ77の前記保持位置の全体またはほぼ全体が、吸気カム21、またはローラ52aおよびローラ63aが軸方向A3で配置される範囲S3,S1,S2内、さらには、保持体70、バネ77および当接部材78のそれぞれの全体が、軸方向A3での第1ロッカアーム50の支点部51および第2ロッカアーム60の支点部61の配置の範囲S4内にあることから、バネ77および当接部材78が軸方向A3でコンパクトに配置されるので、この点でも動弁装置Vが軸方向A3で小型化される。
また、弾発力は、カム当接部52が設けられた第1ロッカアーム50の部材の作用部54に直接作用することから、吸気カム21に対する適正な大きさの押付け力を得るために効果的な位置に弾発力を作用させることが可能になって、弾発力を小さくできるので、弾発力が作用する第1ロッカアーム50の剛性を大きくする必要がなく、この点でも動弁装置Vが小型化される。
保持体70の連結部71は連結壁38に連続して形成されることにより、連結部71を連結壁38の一部を利用して構成することができるので、保持体70をホルダ30に設置するための専用の連結部を設けることなく、連結壁38を利用して配置することでスペースの有効活用ができる。
第1ロッカアーム50の、第1支持軸32およびローラ52aの支持軸52bは、または支点部51およびカム当接部52は、前記揺動範囲において、平面視で、少なくとも部分的に重なるように配置され、同様に、第2ロッカアーム60の、第2支持軸33およびローラ63aの支持軸63b、または支点部61および従動当接部63は、それぞれ、前記揺動範囲において、平面視で、少なくとも部分的に重なるように配置される。
第1ロッカアーム50の第1部分53aが第2ロッカアーム60の収容空間64に収容された状態で、側面視で第1部分53aと第2ロッカアーム60とが重なる位置を占める。
カム軸20の軸径よりも小さい軸径を有する駆動軸が、そして、吸気弁13と排気弁14との基準方向A2での間隔が動弁室15内において最小となる最下部15a付近に配置されることで、吸気弁13と排気弁14により形成されるスペースを有効活用できる。
ホルダ30は、シリンダヘッド2に揺動可能に直接支持されてもよい。ホルダ中心線L3は、回転中心線L2と一致していてもよい。ホルダ30は、シリンダ1毎に別体の部材で構成されて分離されている必要はなく、別体の部材が連結手段により一体に結合されていてもよく、またすべてのシリンダ1に対して一体形成により形成されていてもよい。
また、排気ロッカアームはロッカ軸に揺動可能に支持されてもよい。支持部90は、ボス部82aに一体成形により形成されてもよい。軸受部82は、カム軸受部23とは分離して設けられてもよい。さらに、前記実施形態では、駆動軸81は、シリンダヘッド2に一体成形された軸受部82によりシリンダヘッド2に直接支持されたが、駆動軸81の軸受部がシリンダヘッド2とは別体の部材により構成されて、該軸受部がシリンダヘッド2に結合されることにより、駆動軸81がシリンダヘッド2に該軸受部を介して間接的に支持されてもよい。カム軸受部23を構成する軸受壁23bは、基壁23aと共にシリンダヘッド2に一体成形されてもよくい。
第1,第2支持軸は、両端部にネジ部が設けられた軸により構成され、該ネジ部に螺合するナットにより、ホルダに固定されてもよい。
E…内燃機関、V…動弁装置、L1…シリンダ軸線、L2,L6…回転中心線、L3〜L5…中心線、L7…特定直線、A1…シリンダ軸線方向、A2…基準方向、A3…回転中心線方向、H1…基準平面、H2…特定平面、Mi,Me…伝達機構、Md…駆動機構、F3…付勢力、P1,P2,P3…当接位置、S1,S2,S3,S4…範囲、Ka,Kb,Kc…弁作動特性、R1…回転方向。
Claims (6)
- シリンダ軸線を有するシリンダと前記シリンダの上端部に結合されるシリンダヘッドとを備える内燃機関に備えられる動弁装置であって、前記シリンダヘッドに設けられる吸気弁および排気弁の一方からなる第1機関弁を開閉作動させる第1作動機構と、前記吸気弁および前記排気弁の他方からなる第2機関弁を開閉作動させる第2作動機構とを備える内燃機関の動弁装置において、
前記第1作動機構は、カム軸に設けられた第1動弁カムにより駆動されて前記第1機関弁を開閉作動させるカムフォロアと、前記カムフォロアの支持位置を移動させる駆動軸を有する駆動機構とを備えて、前記支持位置の移動により前記第1機関弁の弁作動特性を変更し、前記第2作動機構は、第2動弁カムにより駆動されて前記第2機関弁を開閉作動させる第2カムフォロアを備え、前記駆動軸は、前記カム軸よりも下方に、かつ基準方向で前記第1機関弁と前記第2機関弁との間に配置されることを特徴とする内燃機関の動弁装置。 - 前記第2カムフォロアよりも下方に配置される前記駆動軸は、前記カム軸を回転可能に支持するカム軸受部とは、前記カム軸の回転中心線方向で異なる位置に設けられる軸受部に回転可能に支持され、前記軸受部の上部には前記第2カムフォロアを支持する支持面を有する支持部が設けられることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の動弁装置。
- 前記軸受部は、前記カム軸受部に一体成形により形成されることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の動弁装置。
- 前記第2カムフォロアは、前記支持面にて球面支持され、かつ前記カム軸受部および前記第1作動機構との当接により前記回転中心線方向への倒れが防止されるように、前記回転中心線方向で前記カム軸受部と前記第1作動機構との間に、前記回転中心線方向から見て前記カム軸受部および前記第1作動機構と重なるように配置されることを特徴とする請求項2または請求項3記載の内燃機関の動弁装置。
- 前記第1作動機構は、前記回転中心線方向で隣接する前記軸受部との当接により前記回転中心線方向への傾斜が防止されるように、前記回転中心線方向から見て前記軸受部と重なるように配置されることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項記載の内燃機関の動弁装置。
- 前記駆動軸には第1油路が設けられ、前記支持部には、前記第1油路の潤滑油を前記支持面に導く第2油路が設けられることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか1項記載の内燃機関の動弁装置。
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