JP2006070737A - Variable valve system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関し、詳しくは、バルブの開弁特性を機械的に変更可能な可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to a variable valve operating apparatus capable of mechanically changing a valve opening characteristic of a valve.
従来、例えば、特許文献1に開示されるように、エンジンの運転状況に応じてバルブのリフト量やバルブタイミングを機械的に変更する可変動弁装置が知られている。特許文献1に記載される可変動弁装置では、カム軸と平行に設けられた制御軸にガイドアームが固定され、このガイドアームにフォロワの一方の端部が揺動自在に取り付けられている。また、制御軸には揺動カムが揺動自在に取り付けられ、その揺動カム面にロッカーアームが押し当てられている。フォロワには互いに独立回転可能な第1ローラと第2ローラとが同心に取り付けられており、第1ローラはカム軸の弁カムに当接し、第2ローラは揺動カムの揺動カム面とは逆側に形成された当接面に当接している。 2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 1, there is known a variable valve operating apparatus that mechanically changes a valve lift amount and valve timing in accordance with an engine operating state. In the variable valve operating apparatus described in Patent Document 1, a guide arm is fixed to a control shaft provided in parallel with a cam shaft, and one end of a follower is swingably attached to the guide arm. A swing cam is swingably attached to the control shaft, and a rocker arm is pressed against the swing cam surface. A first roller and a second roller, which can rotate independently of each other, are concentrically attached to the follower, the first roller contacts the valve cam of the camshaft, and the second roller is in contact with the swing cam surface of the swing cam. Is in contact with the contact surface formed on the opposite side.
このような構成によれば、制御軸の回転によりガイドアームの回転位置が変更されることで、フォロワが変位して制御軸から揺動カムと第2ローラとの当接箇所までの距離が変化し、これによりバルブのリフト量が変更される。また、カム軸の同じ回転角度位置において第1ローラと当接する弁カムの周方向位置が変化することにより、同時にバルブタイミングも変更される。つまり、特許文献1に記載される可変動弁装置によれば、モータにより制御軸の回転角を制御することで、バルブのリフト量とバルブタイミングを同時に変更することができる。
しかしながら、特許文献1に記載される可変動弁装置では、加工誤差や熱膨張等によってカム軸と制御軸との軸間距離にばらつきが生じる可能性がある。カム軸の回転をロッカーアームに伝達する揺動カムは制御軸に支持されているため、カム軸と制御軸との軸間距離がばらつくと、揺動カムの揺動量や揺動タイミングが変化し、バルブのリフト量やバルブタイミングが所望のリフト量やバルブタイミングからずれてしまうおそれがある。バルブの開弁特性は、内燃機関の出力、燃費、排ガス性能等に影響するため、加工誤差や熱膨張等の影響を可能な限り抑えて常に高い精度で可変制御できるようにしたい。 However, in the variable valve device described in Patent Document 1, there is a possibility that the inter-axis distance between the cam shaft and the control shaft may vary due to processing errors, thermal expansion, and the like. Since the swing cam that transmits the rotation of the cam shaft to the rocker arm is supported by the control shaft, the swing amount and swing timing of the swing cam change if the distance between the cam shaft and the control shaft varies. The lift amount and valve timing of the valve may be deviated from the desired lift amount and valve timing. Since the valve opening characteristics affect the output, fuel consumption, exhaust gas performance, etc. of the internal combustion engine, it is desirable to be able to variably control with high accuracy at all times while suppressing the effects of processing errors and thermal expansion as much as possible.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、バルブの開弁特性を高い精度で可変制御できるようにした可変動弁装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a variable valve operating apparatus that can variably control the valve opening characteristics of the valve with high accuracy.
第1の発明は、上記目的を達成するため、カム軸の回転に対するバルブの開弁特性を機械的に変化させる可変動弁装置であって、
前記カム軸に回転可能に取り付けられ、前記カム軸を中心として揺動する揺動部材と、
前記カム軸に設けられた駆動カムと、
前記揺動部材に形成され、前記バルブを支持するバルブ支持部材に接触して前記バルブをリフト方向に押圧する揺動カム面と、
前記揺動部材に前記駆動カムと対向して形成されたスライド面と、
前記駆動カムと前記揺動部材との間に配置され、前記駆動カムのカム面と前記スライド面の双方に接触する中間部材と、
前記カム軸と平行に設けられ、回転角度を連続的に或いは多段階に変更可能な制御軸と、
前記制御軸の回転に連動させて前記カム軸の同一回転角度での前記駆動カム上での前記中間部材の位置を変化させる連動機構と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first invention is a variable valve operating device that mechanically changes a valve opening characteristic with respect to rotation of a camshaft.
A swinging member rotatably attached to the camshaft and swinging about the camshaft;
A drive cam provided on the camshaft;
A rocking cam surface that is formed on the rocking member and contacts the valve support member that supports the valve to press the valve in the lift direction;
A slide surface formed on the swing member so as to face the drive cam;
An intermediate member that is disposed between the drive cam and the swing member and contacts both the cam surface and the slide surface of the drive cam;
A control shaft provided in parallel with the cam shaft and capable of changing the rotation angle continuously or in multiple stages;
An interlocking mechanism that changes the position of the intermediate member on the drive cam at the same rotation angle of the camshaft in conjunction with the rotation of the control shaft;
It is characterized by having.
第2の発明は、第1の発明において、前記スライド面は、前記駆動カム側に湾曲するとともに、一方の端部から他方の端部に向けて前記カム軸の中心からの距離が次第に大きくなるように形成されていることを特徴としている。 According to a second aspect, in the first aspect, the slide surface is curved toward the drive cam, and the distance from the center of the cam shaft gradually increases from one end to the other end. It is characterized by being formed as follows.
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記連動機構は、前記制御軸に固定され前記制御軸の中心から偏心した位置に支点を有する制御部材と、前記支点に揺動可能に取り付けられ、前記中間部材を前記制御部材に連結する連結部材とを含むことを特徴としている。 According to a third invention, in the first or second invention, the interlocking mechanism is fixed to the control shaft and has a fulcrum at a position eccentric from the center of the control shaft, and can swing on the fulcrum. And a connecting member that connects the intermediate member to the control member.
第4の発明は、第1乃至第3の何れか1つの発明において、前記揺動カム面は、前記揺動部材の揺動中心からの距離が一定の非作用面と、前記非作用面と連続して設けられ前記非作用面から離れるに従い揺動中心からの距離が次第に大きくなるように形成された作用面とを含み、
前記揺動部材の揺動に伴い前記バルブ支持部材の前記揺動カム面との接触位置が前記非作用面から前記作用面に移動することによって前記バルブがリフトすることを特徴としている。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the rocking cam surface includes a non-working surface having a constant distance from the rocking center of the rocking member, and the non-working surface. A working surface that is continuously provided and formed such that the distance from the swing center gradually increases as the distance from the non-working surface increases.
The valve is lifted when the contact position of the valve support member with the rocking cam surface moves from the non-working surface to the working surface as the rocking member swings.
第5の発明は、第1乃至第4の何れか1つの発明において、前記中間部材は、前記駆動カムのカム面に接触する第1ローラと、前記第1ローラと同心に配置されて前記スライド面に接触する第2ローラと、前記第1ローラと前記第2ローラとを独立回転可能に連結する連結軸とを含むことを特徴としている。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the intermediate member is disposed concentrically with the first roller that contacts the cam surface of the drive cam, and the slide. It is characterized by including the 2nd roller which contacts a surface, and the connecting shaft which connects the 1st roller and the 2nd roller so that rotation is possible independently.
第1の発明においてカム軸が回転すると、その回転運動は駆動カムから中間部材を介して揺動部材のスライド面に伝達され、揺動部材のカム軸回りの揺動運動に変換される。このときの揺動部材の揺動特性は、カム軸の同一回転角度での駆動カム上での中間部材の位置によって決まる。具体的には、中間部材が駆動カムのカム面上を進角側に移動するときにはカム軸の位相に対する揺動部材の揺動タイミングは進角され、逆に遅角側に移動するときにはカム軸の位相に対する揺動部材の揺動タイミングは遅角される。揺動部材の揺動タイミングが変化すれば、揺動カム面にバルブ支持部材を介して接触するバルブのバルブタイミングも変化する。また、カム軸の同一回転角度での駆動カム上での中間部材の位置が変化すると、中間部材にスライド面によって接触している揺動部材のカム軸回りの回転角度も変化する。揺動部材のカム軸回りの回転角度の変化は、バルブ支持部材の揺動カム面上での初期接触位置を変化させる。これにより、揺動部材の揺動に伴うバルブ支持部材の揺動カム面上での移動範囲が変化することになり、バルブのリフト量が変化する。 In the first invention, when the cam shaft rotates, the rotational motion is transmitted from the drive cam to the slide surface of the swing member via the intermediate member, and is converted into a swing motion around the cam shaft of the swing member. The swing characteristic of the swing member at this time is determined by the position of the intermediate member on the drive cam at the same rotation angle of the cam shaft. Specifically, when the intermediate member moves on the cam surface of the drive cam to the advance side, the swing timing of the swing member with respect to the phase of the cam shaft is advanced, and conversely when the intermediate member moves to the retard side, the cam shaft The swing timing of the swing member with respect to the phase is delayed. When the swing timing of the swing member changes, the valve timing of the valve that contacts the swing cam surface via the valve support member also changes. Further, when the position of the intermediate member on the drive cam at the same rotation angle of the cam shaft changes, the rotation angle around the cam shaft of the swinging member that is in contact with the intermediate member by the slide surface also changes. The change in the rotation angle of the swing member around the cam shaft changes the initial contact position of the valve support member on the swing cam surface. As a result, the range of movement of the valve support member on the rocking cam surface associated with the rocking of the rocking member changes, and the lift amount of the valve changes.
第1の発明によれば、制御軸の回転に連動させて中間部材の駆動カム上での位置を変化させることができるので、バルブタイミングとリフト量を機械的に連動させながら連続的に或いは多段階に可変制御することができる。しかも、カム軸の回転運動をバルブに伝達する揺動部材はカム軸に支持されているので、カム軸と揺動部材の軸との軸間距離のばらつきが原因となって揺動部材の揺動量や揺動タイミングにずれが生じることはない。したがって、第1の発明によれば、バルブの開弁特性を高い精度で可変制御することができる。 According to the first aspect of the invention, the position of the intermediate member on the drive cam can be changed in conjunction with the rotation of the control shaft. Can be variably controlled in stages. In addition, since the swinging member that transmits the rotational movement of the camshaft to the valve is supported by the camshaft, the swinging member swings due to variations in the inter-shaft distance between the camshaft and the swinging member shaft. There is no deviation in the amount of movement or the swing timing. Therefore, according to the first invention, the valve opening characteristic of the valve can be variably controlled with high accuracy.
また、第2の発明によれば、スライド面が一方の端部から他方の端部に向けてカム軸の中心からの距離が次第に大きくなるように駆動カム面側に湾曲して形成されることで、バルブを滑らかなリフトカーブを描いて動作させることができる。 According to the second invention, the slide surface is formed to be curved toward the drive cam surface side so that the distance from the center of the cam shaft gradually increases from one end portion to the other end portion. Thus, the valve can be operated with a smooth lift curve.
また、第3の発明において制御軸が回転すると、制御軸に固定された制御部材の回転位置が変化することで、連結部材を介して制御部材に連結された中間部材のスライド面上での位置も変化する。第3の発明によれば、このような簡単な構成で中間部材のスライド面上での位置の変化を制御軸の回転に確実に連動させることができる。 In addition, when the control shaft rotates in the third invention, the rotation position of the control member fixed to the control shaft changes, so that the position on the slide surface of the intermediate member connected to the control member via the connection member Also changes. According to the third aspect, with such a simple configuration, the change in the position of the intermediate member on the slide surface can be reliably linked to the rotation of the control shaft.
第4の発明によれば、バルブ支持部材の作用面上での到達位置によってリフト量が決まり、バルブ支持部材が作用面上に位置している期間により作用角が決まる。前述のようにバルブ支持部材の揺動カム面上での初期接触位置が変化することで、バルブ支持部材の作用面上での到達位置が変わり、それに応じてバルブ支持部材が作用面上に位置している期間も変化する。したがって、第4の発明によれば、作用角とリフト量を連動して変化させることができる。 According to the fourth aspect of the invention, the lift amount is determined by the arrival position of the valve support member on the operating surface, and the operating angle is determined by the period during which the valve support member is positioned on the operating surface. As described above, when the initial contact position on the rocking cam surface of the valve support member changes, the arrival position on the operation surface of the valve support member changes, and the valve support member is positioned on the operation surface accordingly. The period during which it is changing also changes. Therefore, according to the fourth invention, the operating angle and the lift amount can be changed in conjunction with each other.
第5の発明によれば、中間部材として独立回転可能な2つのローラを有し、一方の第1ローラは駆動カムのカム面に接触させ、他方の第2ローラはスライド面に接触させるようになっているので、カム軸からバルブへの駆動力の伝達系内の摩擦損失を低減し、燃費の悪化を防止することができる。しかも、2つのローラは同軸上に配置されているので、中間部材がコンパクトになるだけでなく、駆動カムのカム面とスライド面との間の距離を抑えることができ可変動弁装置全体をコンパクトに構成することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the intermediate member has two rollers that can rotate independently. One of the first rollers is in contact with the cam surface of the drive cam, and the other second roller is in contact with the slide surface. Therefore, the friction loss in the transmission system of the driving force from the camshaft to the valve can be reduced, and the deterioration of the fuel consumption can be prevented. Moreover, since the two rollers are arranged coaxially, the intermediate member is not only compact, but also the distance between the cam surface of the drive cam and the slide surface can be suppressed, and the entire variable valve system is compact. Can be configured.
以下、図1乃至図7参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[本実施形態の可変動弁装置の構成]
図1乃至図3は、本発明の実施の形態にかかる可変動弁装置100の構成を示す図であり、図1は斜視図、図2は図1のA−A断面での側面視図、図3は図1のB−B断面での側面視図である。本可変動弁装置100はロッカーアーム方式の機械式動弁機構を有し、カム軸120の回転運動がカム軸120に設けられた駆動カム122によってロッカーアーム(バルブ支持部材)110の揺動運動に変換され、ロッカーアーム110に支持されるバルブ104のリフト運動に変換される。駆動カム122はプロフィールの異なる2つのカム面124a,124bを有している。一方のカム面である非作用面124aはカム基礎円の周面であり、カム軸120の中心からの距離を一定に形成されている。他方のカム面である作用面124bはカム軸120の中心からの距離が次第に大きくなり、頂部を越えた後に次第に小さくなるように形成されている。本明細書では、非作用面124aと作用面124bの双方を区別しないときには、単に駆動カム面124と表記する。
[Configuration of Variable Valve Operating Device of this Embodiment]
FIGS. 1 to 3 are views showing the configuration of a variable
本可変動弁装置100では、駆動カム122によって直接、ロッカーアーム110を駆動するのではなく、駆動カム122とロッカーアーム110との間に可変機構130を介在させている。可変機構130は、駆動カム122の回転運動とロッカーアーム110の揺動運動との連動状態を連続的に変化させることができる機構である。本可変動弁装置100は、この可変機構130を可変制御することによりロッカーアーム110の揺動量や揺動タイミングを変化させて、バルブ104のリフト量やバルブタイミングを連続的に変更できるようになっている。
In the variable
可変機構130は、以下に説明するように、制御軸132、偏心軸(制御部材)166、リンクアーム(連結部材)164、第1ローラ170、第2ローラ172、及び、カム軸120に揺動可能に支持された揺動カムアーム(揺動部材)140を主たる構成部材として構成されている。揺動カムアーム140は、揺動アーム154とその両側に配置された2つの揺動カム150を備えている。揺動アーム154と2つの揺動カム150は互いに固定され、一体となってカム軸120を中心に揺動するようになっている。
The
揺動アーム154は、駆動カム122の両側に配置されカム軸120に回転自在に取り付けられた一対の支持アーム155を有し、これら支持アーム155によってカム軸120に懸架されている(図3では奥側の支持アーム155のみが図示されている)。揺動アーム154は、支持アーム155からカム軸120の回転方向の上流側に向けて湾曲して延びている。揺動アーム154の駆動カム面124側に湾曲した面には、スライド面156が形成されている。スライド面156は駆動カム122側に緩やかに湾曲するとともに、その先端側ほど駆動カム122のカム基礎円(非作用面124a)との距離が大きくなるように形成されている。なお、駆動カム122のカム基礎円からスライド面156までの距離は、その最小部においても駆動カム122のカム高さ以上の距離が確保されている。
The
揺動カム150は、その揺動中心、すなわち、カム軸120の中心をカム基礎円の中心とする揺動カム面152(152a,152b)を備えている。揺動カム面152は、プロフィールの異なる非作用面152aと作用面152bから構成されている。非作用面152aはカム基礎円の周面であり、カム軸120の中心からの距離を一定に形成されている。作用面152bは非作用面152aに対しカム軸120の回転方向の上流側に設けられ、非作用面152aに滑らかに連続するように接続されるとともに、カム軸120の回転方向の上流側に向けてカム軸120の中心からの距離(すなわち、カム高さ)が次第に大きくなるよう形成されている。本明細書では、非作用面152aと作用面152bの双方を区別しないときには、単に揺動カム面152と表記する。
The
本可変動弁装置100は、1つの駆動カム122によって2つのバルブ104を駆動する1カム2弁駆動構造を採用している。このため、揺動カム150毎にロッカーアーム110が配置されている。揺動カム150の揺動カム面152は、ロッカーアーム110のロッカーローラ112に接触している。ロッカーローラ112はロッカーアーム110の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム110の一端にはバルブ104を支持するバルブシャフト102が取り付けられ、ロッカーアーム110の他端は油圧ラッシャアジャスタ106によって回動自在に支持されている。バルブシャフト102は図示しないバルブスプリングによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム110を押し上げる方向に付勢されている。ロッカーアーム110は、バルブスプリングの付勢力を受けたバルブシャフト102によって支持され、ロッカーローラ112は油圧ラッシャアジャスタ106によって揺動カム面152に押し当てられている。
The variable
また、揺動カム150には、図示しないロストモーションスプリングを掛けるためのバネ座面148が形成されている。バネ座面148は、非作用面152aに対しカム軸120の回転方向の下流側に設けられている。ロストモーションスプリングは圧縮バネであり、図示しない静止部材に他方の端部を固定されている。揺動カム150は、ロストモーションスプリングからバネ座面148に作用するバネ力によってカム軸120の回転方向とは逆方向に回転するよう付勢されている。
The
制御軸132は、カム軸120に平行な軸であって、カム軸120に対する相対位置を固定して配置されている。制御軸132は図1に示すように軸方向に複数に分断され、分断された制御軸132と制御軸132との間に偏心軸166が配置されている。偏心軸166は、制御軸132の中心から偏心した位置においてその両端を制御軸132に固定されている。また、制御軸132には図示しないアクチュエータ(例えばモータ)が接続されており、内燃機関のECUはアクチュエータを制御することによって制御軸132の回転角度を任意の角度に調整することができる。
The
偏心軸166には、リンクアーム164が回転自在に取り付けられている。リンクアーム164は偏心軸166の軸方向の両端に2つ設けられ、左右のリンクアーム164の先端部は連結軸174によって互いに連結されている。左右のリンクアーム164の間には第1ローラ170が備えられ、第1ローラ170は連結軸174に回転自在に支持されている。また、左右のリンクアーム164の外側には第1ローラ170よりも小径の第2ローラ172が備えられ、各第2ローラ172はそれぞれ連結軸174に回転自在に支持されている。両ローラ170,172は、駆動カム面124とスライド面156に挟まれるように配置され、駆動カム面124に第1ローラ170が接触し、スライド面156に各第2ローラ172が接触するようにその軸方向位置が調整されている。なお、第1ローラ170は第2ローラ172よりも大径であるが、左右のスライド面156の間には溝158が形成されているので、第1ローラ170がこの溝158に入ることで第1ローラ170と揺動アーム154との接触は回避されている。
A
[本実施形態の可変動弁装置の動作]
次に、本可変動弁装置100の動作について図4乃至図7を参照して説明する。
[Operation of Variable Valve Operating Device of this Embodiment]
Next, the operation of the variable
(1)可変動弁装置のリフト動作
まず、図4を参照して可変動弁装置100のリフト動作について説明する。図中、(A)はリフト動作の過程でバルブ104が閉弁しているときの可変動弁装置100の状態を、また、(B)はリフト動作の過程でバルブ104が開弁しているときの可変動弁装置100の状態を、それぞれ表している。
(1) Lifting Operation of Variable Valve Operating Device First, the lifting operation of the variable
本可変動弁装置100では、駆動カム122の回転運動は、先ず、駆動カム面124に接触する第1ローラ170に入力される。第1ローラ170は一体に設けられた第2ローラ172とともに偏心軸166を中心に回動し、その運動は第2ローラ172を支持している揺動アーム154のスライド面156に入力される。スライド面156はロストモーションスプリング(図示略)の付勢力によって常に第2ローラ172に押し当てられているので、揺動カムアーム140は駆動カム122の回転に応じてカム軸120を中心にして揺動する。
In the variable
具体的には、図4の(A)に示す状態からカム軸120が回転すると、図4の(B)に示すように、第1ローラ170の駆動カム面124上での接触位置P1(図3参照)は非作用面124aから作用面124bへと移っていく。相対的に第1ローラ170は駆動カム122によって押し下げられて偏心軸166を中心に回動し、第1ローラ170と一体の第2ローラ172によってスライド面156が押圧される。スライド面156に第2ローラ172からの押圧力を受けた揺動アーム154は、第2ローラ172のスライド面156上での接触位置P2(図3参照)とカム軸120の中心との距離が拡大する方向に回転する。本実施形態では、スライド面156はその先端側(カム軸120の回転方向の上流側)ほど駆動カム122のカム基礎円との距離が拡大するように形成されているので、揺動アーム154はカム軸120を中心にしてカム軸120の回転方向(図中、時計回り方向)に回動する。カム軸120がさらに回転し、第1ローラ170の駆動カム面124上での接触位置P1が作用面124bの頂部を過ぎると、今度はロストモーションスプリング及びバルブスプリングによる付勢力によって、揺動アーム154はカム軸120を中心にしてカム軸120の回転方向とは逆方向(図中、反時計回り方向)に回動する。
Specifically, when the
このように揺動アーム154がカム軸120を中心にして回動することで、揺動アーム154と一体化された揺動カム150もカム軸120を中心にして回動し、ロッカーローラ112の揺動カム面152上での接触位置P3が変化することになる。なお、図中では、ロッカーローラ112の揺動カム面152上での接触位置をP3i,P3fとして表記しているが、これは後述する初期接触位置P3iと最終接触位置P3fとを区別するためである。本明細書では、単にロッカーローラ112の揺動カム面152上での接触位置を指す場合には、接触位置P3と表記するものとする。
As the
図4の(A)に示すように、ロッカーローラ112が非作用面152aに接触している場合には、非作用面152aはカム軸120の中心からの距離が一定であるので、その接触位置にかかわらずロッカーローラ112の空間内での位置は変化しない。したがって、ロッカーアーム110は揺動することがなく、バルブ104は一定位置に保持される。本可変動弁装置100では、ロッカーローラ112が非作用面152aに接触しているとき、バルブ104が閉弁状態になるように各部位の位置関係が調整されている。
As shown in FIG. 4A, when the
そして、図4の(B)に示すように、ロッカーローラ112の揺動カム面152上での接触位置P3が非作用面152aから作用面152bに切り換わると、ロッカーアーム110は作用面152bのカム軸120の中心からの距離に応じて押し下げられ、油圧ラッシャアジャスタ106による支持点を中心に揺動する。これにより、バルブ104はロッカーアーム110によって押し下げられ、開弁する。このときバルブ104が描くリフトカーブは図7に示すようになる。リフトカーブは、駆動カム面122及び揺動カム面152の各カムプロフィールと、スライド面156の形状により決まる。本実施形態のように、カム軸120の中心からの距離が次第に大きくなるように駆動カム122側に湾曲した形状にスライド面156を形成することにより、図7に示すような滑らかなリフトカーブを実現することができる。
Then, as shown in FIG. 4B, when the contact position P3 of the
(2)可変動弁装置のリフト量変更動作
次に、図4乃至図7を参照して可変動弁装置100のリフト量変更動作について説明する。ここで、図5は可変動弁装置100がバルブ104に対して小さなリフトを与えるように動作している様子を示している。一方、前掲の図4は可変動弁装置100がバルブ104に対して大きなリフトを与えるように動作している様子を示している。各図中、(A)はリフト動作の過程でバルブ104が閉弁しているときの可変動弁装置100の状態を、また、(B)はリフト動作の過程でバルブ104が開弁しているときの可変動弁装置100の状態を、それぞれ表している。
(2) Lift amount changing operation of variable valve apparatus Next, the lift amount changing operation of the
図4に示すリフト量から図5に示すリフト量にリフト量を変更する場合、図4の(A)に示す状態において制御軸132を回転駆動し、図5の(A)に示す位置に偏心軸166の位置を回転移動させる。両ローラ170,172は、リンクアーム164によって偏心軸166から一定距離に保持されているため、偏心軸166の移動に伴い、両ローラ170,172は駆動カム面124に沿ってカム軸120の回転方向上流側に移動する。両ローラ170,172を駆動カム面124と共に挟持しているスライド面156は、カム軸120の回転方向の上流側に向けてカム軸120の中心からの距離が大きくなるように形成されている。このため、第2ローラ172がカム軸120の回転方向上流側に移動すると、揺動カムアーム140は、ロストモーションスプリングからの付勢力を受けて、スライド面156が第2ローラ172に追従するようにカム軸120の回転方向と逆方に傾斜回動する。
When the lift amount is changed from the lift amount shown in FIG. 4 to the lift amount shown in FIG. 5, the
バルブ104のリフトは、各図の(B)に示すように、第1ローラ170の駆動カム面124上での接触位置P1が作用面124bの頂部にあるときに最大となり、その時点におけるロッカーローラ112の揺動カム面152上での接触位置P3f(以下、最終接触位置)によってバルブ104のリフト量が決まる。図6は、ロッカーローラ112の揺動カム面152上での位置とバルブリフトとの関係を示す図である。駆動カム122の回転に伴い揺動する揺動カム150の揺動角幅は一定であるので、図6に示すように、最終接触位置P3fは、ロッカーローラ112の揺動カム面152上での接触位置P3i(以下、初期接触位置)によって決まる。上記のように揺動カムアーム140がカム軸120の回転方向と逆方に傾斜回動すると、図5の(A)に示すように、ロッカーローラ112の揺動カム面152上での初期接触位置P3iは作用面152bから遠ざかる方向に移動する。これにより、最終接触位置P3fは非作用面152a側に移動することになる。
The lift of the
図6に示すように、最終接触位置P3fが非作用面152a側に移動することで、バルブ104のリフト量は減少する。また、ロッカーローラ112が作用面152a上に位置している期間(クランク角度)が、バルブ104の作用角となるが、最終接触位置P3fが非作用面152a側に移動することで、バルブ104の作用角も減少する。さらに、第1ローラ170がカム軸120の回転方向の上流側に移動することで、カム軸120が同一回転角度にあるときの第1ローラ170の駆動カム面124上での接触位置P1は、駆動カム122の進角側に移動する。これにより、カム軸120の位相に対する揺動カム150の揺動タイミングは進角され、その結果、バルブタイミング(最大リフトタイミング)は進角されることになる。
As shown in FIG. 6, the final contact position P3f moves toward the
図7は可変動弁装置100により実現されるバルブ104のリフト量とバルブタイミングとの関係を示すグラフである。この図に示すように、可変動弁装置100によれば、バルブ104のリフト量の増大に連動して作用角を増大させるとともにバルブタイミングを遅角することができ、逆に、バルブ104のリフト量の減少に連動して作用角を減少させるとともにバルブタイミングを進角することができる。例えば、バルブ104が吸気バルブである場合、VVT等のバルブタイミング制御機構を用いることなく、バルブ104の開きタイミングをほぼ一定とするように開弁特性を可変制御することも可能になる。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the lift amount of the
[本実施形態の可変動弁装置の利点]
以上説明した通り、本実施形態の可変動弁装置100は、制御軸132の回転角度を変化させることにより、カム軸120が同一回転角度にあるときの第1ローラ170の駆動カム面124上での接触位置P1を変化させ、その結果としてバルブ104のリフト量、作用角、及びバルブタイミングを連動して変化させることができる。しかも、駆動カム122の回転運動をバルブ104に伝達する揺動カムアーム140はカム軸120に支持されているので、カム軸120と揺動カムアーム140の軸との軸間距離のばらつきが原因となって揺動カム150の揺動量や揺動タイミングにずれが生じることはない。したがって、本実施形態の可変動弁装置100によれば、バルブ104の開弁特性を高い精度で可変制御することができる。
[Advantages of the variable valve operating apparatus of this embodiment]
As described above, the
[その他]
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、本発明をロッカーアーム方式の動弁装置に適用しているが、直動式等の他の形式の動弁装置にも適用可能である。
[Others]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to a rocker arm type valve gear, but it can also be applied to other types of valve gear such as a direct-acting type.
100 可変動弁装置
104 バルブ
110 ロッカーアーム
112 ローカーローラ
120 カム軸
122 駆動カム
124(124a,124b) 駆動カム面
130 可変機構
132 制御軸
140 揺動カムアーム
150 揺動カム
152(152a,152b) 揺動カム面
154 揺動アーム
156 スライド面
158 溝
164 リンクアーム
166 偏心軸
170 第1ローラ
172 第2ローラ
P1 第1ローラの駆動カム面上での接触位置
P2 第2ローラのスライド面上での接触位置
P3i ロッカーローラの揺動カム面上での初期接触位置
P3f ロッカーローラの揺動カム面上での最終接触位置
100
Claims (5)
前記カム軸に設けられた駆動カムと、
前記カム軸に回転可能に取り付けられ、前記カム軸を中心として揺動する揺動部材と、
前記揺動部材に形成され、前記バルブを支持するバルブ支持部材に接触して前記バルブをリフト方向に押圧する揺動カム面と、
前記揺動部材に前記駆動カムと対向して形成されたスライド面と、
前記駆動カムと前記揺動部材との間に配置され、前記駆動カムのカム面と前記スライド面の双方に接触する中間部材と、
前記カム軸と平行に設けられ、回転角度を連続的に或いは多段階に変更可能な制御軸と、
前記制御軸の回転に連動させて前記カム軸の同一回転角度での前記駆動カム上での前記中間部材の位置を変化させる連動機構と、
を備えることを特徴とする可変動弁装置。 A variable valve operating device that mechanically changes a valve opening characteristic with respect to rotation of a camshaft,
A drive cam provided on the camshaft;
A swinging member rotatably attached to the camshaft and swinging about the camshaft;
A rocking cam surface that is formed on the rocking member and contacts the valve support member that supports the valve to press the valve in the lift direction;
A slide surface formed on the swing member so as to face the drive cam;
An intermediate member that is disposed between the drive cam and the swing member and contacts both the cam surface and the slide surface of the drive cam;
A control shaft provided in parallel with the cam shaft and capable of changing the rotation angle continuously or in multiple stages;
An interlocking mechanism that changes the position of the intermediate member on the drive cam at the same rotation angle of the camshaft in conjunction with the rotation of the control shaft;
A variable valve operating apparatus comprising:
前記揺動部材の揺動に伴い前記揺動カム面の前記バルブ支持部材との接触位置が前記非作用面から前記作用面に移動することによって前記バルブがリフトすることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の可変動弁装置。 The rocking cam surface is provided continuously with the non-working surface with a constant distance from the rocking center of the rocking member, and the distance from the rocking center increases as the distance from the non-working surface increases. And a working surface formed to become gradually larger,
2. The valve is lifted when the position of contact of the swing cam surface with the valve support member moves from the non-working surface to the working surface as the swinging member swings. 4. The variable valve operating device according to any one of items 1 to 3.
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