JP2006070742A - 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。
ところで、動弁装置では、内燃機関の高回転化を可能にする上で、リフト運動時に可動する可動部の慣性質量の低減が求められている。可動部の慣性質量を低減することによりバルブスプリングのバネ力を下げ、フリクションを小さくして動弁装置の駆動にかかる燃費を改善することも可能になる。特許文献1に記載のような可変動弁装置の場合は、バルブの開弁特性を機械的に変更するための機構が新たに追加されるため、その分、通常の動弁装置に比較して可動部の数は増加する。可動部の数が増えることで可動部全体の慣性質量が増加することになるが、前述のように内燃機関の高回転化や燃費向上のためには、可能な限り可動部の慣性質量の増加は抑制したい。 By the way, in a valve operating apparatus, reduction of the inertial mass of the movable part movable at the time of a lift movement is calculated | required, in order to enable high speed rotation of an internal combustion engine. By reducing the inertial mass of the movable part, it is possible to reduce the spring force of the valve spring and reduce the friction, thereby improving the fuel consumption for driving the valve operating device. In the case of a variable valve operating device as described in Patent Document 1, a mechanism for mechanically changing the valve opening characteristics of the valve is newly added, so that compared with a normal valve operating device. The number of moving parts increases. Increasing the number of moving parts increases the inertial mass of the entire moving part. However, as described above, to increase the inertial mass of the moving part as much as possible in order to increase the internal combustion engine speed and improve fuel efficiency. Want to suppress.
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、可動部の慣性質量の増加を抑制しつつバルブの開弁特性を機械的に変更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 provides a variable valve operating device that can mechanically change the valve opening characteristics of the valve while suppressing an increase in the inertial mass of the movable part. The purpose is to do.
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、
前記カム軸に設けられた駆動カムと、
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、
前記制御軸に固定され、前記制御軸とともに回動する制御カムと、
前記カム軸に平行な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、
前記駆動カムから前記揺動部材に駆動力を伝達する中間部材とを備え、
前記中間部材は、前記駆動カムのカム面、前記スライド面、及び前記制御カムのカム面により三方向から挟まれ支持されてい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 drive cam provided on the camshaft;
A control shaft provided in parallel with the cam shaft and capable of changing the rotation angle continuously or in multiple stages;
A control cam fixed to the control shaft and rotating together with the control shaft;
A swing member that swings about an axis parallel to the cam shaft;
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 transmits a driving force from the driving cam to the swing member;
The intermediate member is sandwiched and supported from three directions by the cam surface of the drive cam, the slide surface, and the cam surface of the control cam.
第2の発明は、上記第1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 second aspect, in the first aspect, the intermediate member is a first roller that contacts the cam surface of the drive cam, and a second roller that is disposed concentrically with the first roller and contacts the slide surface. It includes a roller and a connecting shaft that connects the first roller and the second roller so as to be independently rotatable.
第3の発明は、上記第1又は第2の発明において、前記制御カムは、前記制御軸から偏心した位置を中心とする円盤として構成され、前記円盤の外周面には回転自在な回転表面が取り付けられていることを特徴としている。 According to a third invention, in the first or second invention, the control cam is configured as a disk centered at a position eccentric from the control shaft, and a rotatable rotating surface is provided on an outer peripheral surface of the disk. It is characterized by being attached.
第4の発明は、上記第1乃至第3の何れか1つの発明において、前記揺動部材は、前記制御軸に回転可能に取り付けられて前記制御軸を中心として揺動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 swinging member is rotatably attached to the control shaft and swings about the control shaft. .
第5の発明は、上記第4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、前記揺動部材の揺動中心からの距離が大きくなるほど前記カム軸の中心からの距離が小さくなるように形成されていることを特徴としている。 In a fifth aspect based on the fourth aspect, the slide surface is curved toward the drive cam, and the distance from the center of the cam shaft increases as the distance from the swing center of the swing member increases. It is characterized by being formed to be small.
第6の発明は、上記第5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している。
In a sixth aspect based on the fifth aspect, the rocking cam surface is provided continuously with the non-working surface having a constant distance from the rocking center of the rocking member and the non-working surface. A working surface formed such that the distance from the swing center gradually increases as the distance from the non-working surface increases.
As the swing member swings, the position of the swing cam surface in contact with the valve support member moves from the non-working surface to the working surface, whereby the valve is lifted.
第7の発明は、上記第6の発明において、前記中間部材の前記スライド面上での位置が前記揺動部材の揺動中心から遠ざかるほど、前記カム軸の同一回転角度において前記中間部材と接触する前記駆動カムの周方向位置は前記カム軸の遅角側に移動することを特徴としている。 According to a seventh aspect, in the sixth aspect, the intermediate member contacts the intermediate member at the same rotation angle of the cam shaft as the position of the intermediate member on the slide surface is further away from the swing center of the swing member. The circumferential position of the drive cam is moved to the retard side of the cam shaft.
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のカム面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、揺動部材の揺動運動に変換される。中間部材は、駆動カムのカム面、揺動部材のスライド面、及び制御カムのカム面により三方向から挟まれ支持されており、それ自体が単独で運動する。したがって、第1の発明によれば、バルブのリフト運動時に可動するのは揺動部材と中間部材のみであり、駆動カムによってバルブ支持部材を直接駆動する通常の動弁装置に対する可動部全体の慣性質量の増加は抑制されている。 When the cam shaft rotates in the first invention, the rotational motion is transmitted from the cam surface of the drive cam to the slide surface of the swing member via the intermediate member, and is converted into the swing motion of the swing member. The intermediate member is sandwiched and supported from three directions by the cam surface of the drive cam, the slide surface of the swinging member, and the cam surface of the control cam, and moves by itself. Therefore, according to the first aspect of the invention, only the swing member and the intermediate member are movable during the lift movement of the valve, and the inertia of the entire movable portion with respect to the normal valve operating apparatus that directly drives the valve support member by the drive cam. The increase in mass is suppressed.
また、第1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カムも制御軸を中心として回転する。中間部材は、駆動カムのカム面、揺動部材のスライド面、及び制御カムのカム面により三方向から挟まれ支持されているので、制御カムが回転して中間部材の制御カム面上での位置が変化することにより、同時に、中間部材の駆動カム面上での位置とスライド面上での位置も変化する。中間部材のスライド面上での位置が変化することで、揺動部材の揺動角幅や初期揺動角度が変化することになり、バルブのリフト量が変化する。また、中間部材の駆動カム面上での位置が変化することで、カム軸の位相に対する揺動部材の揺動タイミングが変化することになり、バルブタイミングが変化する。このように、第1の発明によれば、制御軸の回転角度を制御することで、バルブの開弁特性を機械的に変更することができる。 Further, when the control shaft rotates in the first invention, the control cam fixed to the control shaft also rotates around the control shaft. Since the intermediate member is sandwiched and supported by the cam surface of the drive cam, the slide surface of the swing member, and the cam surface of the control cam from the three directions, the control cam rotates and moves on the control cam surface of the intermediate member. As the position changes, the position of the intermediate member on the drive cam surface and the position on the slide surface also change at the same time. By changing the position of the intermediate member on the slide surface, the swing angle width and the initial swing angle of the swing member change, and the lift amount of the valve changes. Further, when the position of the intermediate member on the drive cam surface is changed, the swing timing of the swing member with respect to the phase of the cam shaft is changed, and the valve timing is changed. Thus, according to the first aspect, the valve opening characteristic of the valve can be mechanically changed by controlling the rotation angle of the control shaft.
第2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、駆動カムから揺動部材への駆動力の伝達経路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。 According to the second 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 drive cam surface, and the other second roller is in contact with the slide surface. Therefore, the friction loss in the transmission path of the driving force from the driving cam to the swinging member can be reduced, and the deterioration of fuel consumption can be prevented.
第3の発明によれば、回転自在な回転表面が制御カムのカム面となるので、制御カムと中間部材との間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。 According to the third aspect of the invention, since the rotatable rotating surface becomes the cam surface of the control cam, it is possible to reduce the friction loss between the control cam and the intermediate member and prevent the deterioration of the fuel consumption.
第4の発明によれば、制御軸が揺動部材の軸として兼用されるので、構造を簡素化できるとともに剛性を高めることができる。 According to the fourth aspect, since the control shaft is also used as the shaft of the swing member, the structure can be simplified and the rigidity can be increased.
第5の発明によれば、中間部材のスライド面上での位置にかかわらず、中間部材を駆動カムのカム面、揺動部材のスライド面、及び制御カムのカム面により三方向から挟んで確実に保持することができる。また、スライド面が揺動部材の揺動中心からの距離が大きくなるほどカム軸の中心からの距離が小さくなるように形成されることで、中間部材がスライド面の先端にいくにしたがい、揺動部材の初期揺動角度を大きくすることができる。 According to the fifth aspect, regardless of the position of the intermediate member on the slide surface, the intermediate member is securely sandwiched from the three directions by the cam surface of the drive cam, the slide surface of the swing member, and the cam surface of the control cam. Can be held in. Further, the slide surface is formed so that the distance from the center of the cam shaft becomes smaller as the distance from the swing center of the swing member becomes larger, so that the intermediate member swings as it goes to the tip of the slide surface. The initial swing angle of the member can be increased.
また、第6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。前述のように揺動部材の初期揺動角度が大きくなる場合には、バルブ支持部材の作用面上での到達位置はスライド面の先端側に移動し、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長くなる。したがって、第6発明によれば、中間部材がスライド面の先端にいくにしたがい、リフト量と作用角を連動して大きくすることができる According to the sixth 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 swing angle of the swing member increases, the arrival position of the valve support member on the action surface moves to the tip side of the slide surface, and the valve support member moves on the action surface accordingly. The period of time at is also longer. Therefore, according to the sixth aspect of the invention, the lift amount and the operating angle can be increased in conjunction with the intermediate member as it goes to the tip of the slide surface.
また、カム軸の同一回転角度において中間部材と接触する駆動カムの周方向位置がカム軸の遅角側に移動すると、揺動部材の揺動タイミングが遅れることによってバルブタイミングは遅角する。第7の発明によれば、中間部材がスライド面の先端にいくにしたがい、バルブタイミングが遅角するので、リフト量と作用角の増大に応じてバルブタイミングが遅角するような開弁特性を実現することができる。 Further, when the circumferential position of the drive cam that contacts the intermediate member at the same rotation angle of the cam shaft moves to the retard side of the cam shaft, the valve timing is retarded by delaying the swing timing of the swing member. According to the seventh aspect of the invention, the valve timing is retarded as the intermediate member goes to the tip of the slide surface. Therefore, the valve opening characteristic is such that the valve timing is retarded as the lift amount and the working angle increase. Can be realized.
以下、図1乃至図5を参照して、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の構成を示す斜視図である。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]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a
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、制御カム134、揺動カムアーム150、第1ローラ162、第2ローラ164、及び、第1ローラ162と第2ローラ164を連結する連結軸166を主たる構成部材として構成されている。制御軸132は、カム軸120に平行な軸であって、ロッカーアーム110よりもカム軸120の回転方向の上流側にカム軸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。
As will be described below, the
制御軸132には制御カム134が一体的に固定されている。制御カム134は、扁平な円盤状であり、その中心は制御軸132の中心から偏心している。制御カム134の外周面には、筒状の回転表面136が取り付けられている。回転表面136と制御カム134との間には図示しないベアリングが介装されており、回転表面136は制御カム134の回りを自在に回転できるようになっている。
A
制御カム134は、駆動カム122が回転している面内に配置されている。制御カム134と駆動カム122との間には第1ローラ162が配置され、第1ローラ162は回転表面136と駆動カム面124の双方に接している。第1ローラ162の両側には、第1ローラ162よりも小径の第2ローラ164が第1ローラ162と同心に配置されている。第1ローラ162と第2ローラ164とは、連結軸166によって互いに独立回転可能に連結されている。第2ローラ164には、後述する揺動カムアーム150のスライド面156が接触している。第1ローラ162、第2ローラ164、及び連結軸166からなる中間部材は、回転表面136、駆動カム122の駆動カム面124(124a,124b)、及びスライド面156によって3方向から挟まれることによって空間上の位置を位置決めされている。
The
揺動カムアーム150は、制御軸132に揺動可能に支持され、その先端を駆動カム122の回転方向の下流側に向けて配置されている。揺動カムアーム150の駆動カム122に対向する側には、駆動カム面122側に湾曲したスライド面156が形成されている。前述のように、スライド面156は第2ローラ164に接触し、駆動カム面124及び回転表面136とともに第1ローラ162及び第2ローラ164を3方向から挟みこんで保持するようになっている。このため、スライド面156が最大に開いたときでも(図2の(B)参照)、第1ローラ162及び第2ローラ164が駆動カム面124とスライド面156との隙間から外れることがないよう、スライド面156は揺動中心である制御軸132の中心から遠くなるほど駆動カム122のカム基礎円(非作用面124a)との距離が小さくなるように形成されている。
The
一方、揺動カムアーム150のスライド面156とは逆側の面には、揺動カム面152(152a,152b)が形成されている。揺動カム面152は揺動カムアーム150の揺動中心をカム中心とするカム面であり、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。そのうち非作用面152aはカム基礎円の周面であり、制御軸132の中心からの距離を一定に形成されている。他方の面である作用面152bは非作用面152aから見て揺動カムアーム150の先端側に設けられ、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、揺動カムアーム150の先端に向けて制御軸132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。
On the other hand, a swing cam surface 152 (152a, 152b) is formed on the surface of the
また、揺動カムアーム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(図2参照)158が形成されている。バネ座面158は、非作用面152aに関し作用面156bとは逆側に形成されている。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。ロストモーションスプリングからの付勢力は、揺動カムアーム150を介してスライド面156を第2ローラ164に押し当てる付勢力として作用し、さらに、連結軸166を介して第1ローラ162を駆動カム面124及び回転表面136に押し当てる付勢力として作用する。これにより、第1ローラ162及び第2ローラ164は、スライド面156、駆動カム面124、及び回転表面136によって三方向から挟みこまれて位置決めされる。
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、揺動カムアーム150は、制御カム136の両側に一対配置されている。各揺動カムアーム150の下方には、ロッカーアーム110が配置されている。ロッカーアーム110には、揺動カム面152に対向するようにロッカーローラ112が配置されている。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位置決めされ、油圧ラッシャアジャスタ106によりロッカーアーム110が押し上げられることでロッカーローラ112が揺動カム面152に押し当てられている。
The variable
[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2及び図3を参照して説明する。
[Operation of Variable Valve Operating Device of this Embodiment]
Next, the operation of the
(1)可変動弁装置のリフト動作
まず、図2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(図1参照、図2中では省略)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162に入力される。第1ローラ162は同軸一体に設けられた第2ローラ164とともに制御カム134の表面に沿って移動し、その運動は第2ローラ164を支持している揺動カムアーム150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164に押し当てられているので、揺動カムアーム150は駆動カム122の回転に応じて制御軸132を中心にして揺動する。
In the
具体的には、図2の(A)に示す状態からカム軸120が回転すると、図2の(B)に示すように、第1ローラ162の駆動カム面124上での接触位置P1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162は駆動カム122によって制御カム134の表面に沿って押し下げられていき、揺動カムアーム150はそのスライド面156を第1ローラ162と一体の第2ローラ164によって押し下げられる。これにより、揺動カムアーム150は制御軸132を中心にして図中、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162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、揺動カムアーム150は制御軸132を中心にして図中、反時計回り方向に回動する。
Specifically, when the
このように揺動カムアーム150が制御軸132を中心にして回動することで、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2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は制御軸132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. 2A, when the
そして、図2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の制御軸132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時計回り方向へ揺動する。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。
Then, as shown in FIG. 2B, 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2乃至図5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3は可変動弁装置100がバルブ104(図1参照、図3中では省略)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2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 operating apparatus Next, the lift amount changing operation of the variable
図2に示すリフト量から図3に示すリフト量にリフト量を変更する場合、図2の(A)に示す状態において制御軸132を回転駆動し、図2の(A)に示す位置に制御カム134の中心C1を回転移動させる。第1ローラ162は、常に制御カム134の回転表面136に押し付けられることで、制御カム134の中心C1から一定距離に保持されている。このため、制御カム134の中心C1の移動に伴い、図2の(A)に示す位置から図3の(A)に示す位置に、第1ローラ162は駆動カム面124に沿ってカム軸120の回転方向の上流側に移動し、同時に、第2ローラ164はスライド面156に沿って揺動カムアーム150の揺動中心である制御軸132に近づく方向に移動する。
When the lift amount is changed from the lift amount shown in FIG. 2 to the lift amount shown in FIG. 3, the
なお、駆動カム面124とスライド面156との間には速度差があるが、駆動カム面124に接する第1ローラ162とスライド面156に接する第2ローラ164とは独立回転可能であるので、スライド面156において速度差による摩擦損失が生じることはない。また、第1ローラ162には駆動カム面124とともに回転表面136が接するが、回転表面136は制御カム134に回転自在に支持されているので、回転表面136は第1ローラ162とともに駆動カム面124の回転に従動することができる。したがって、駆動カム面124や回転表面136の表面における摩擦損失も低減されている。
Although there is a speed difference between the drive cam surface 124 and the
第2ローラ164がスライド面156上を制御軸132に近づく方向に移動することで、揺動カムアーム150の揺動中心C0から第2ローラ164のスライド面156上での接触位置P2までの距離が短くなり、揺動カムアーム150の揺動角幅は増大する。揺動カムアーム150の揺動角幅は揺動中心C0から振動の入力点である接触位置P2までの距離に反比例するからである。バルブ104のリフトは、各図の(B)に示すように、第1ローラ162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4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。この図に示すように、最終接触位置P3fは、揺動カムアーム150の揺動角幅と、各図の(A)に示すロッカーローラ112の揺動カム面152上での接触位置P3i(以下、初期接触位置)とによって決まる。
When the
初期接触位置P3iは、第1ローラ162が駆動カム122の非作用面124aに接触しているときの揺動カムアーム150の傾斜角度によって変化する。本実施形態の可変動弁装置100では、スライド面156と駆動カム120のカム基礎円との距離は、制御軸132に近い位置ほど遠くなるように設定されている。このため、第2ローラ164がスライド面156上を制御軸132に近づく方向に移動するに従い、スライド面156はロストモーションスプリングの付勢力によって押し上げられる。その結果、揺動カムアーム150は制御軸132の回りを図中の反時計回り方向に回動し、初期接触位置P3iは作用面152bから遠ざかる方向に変化する。
The initial contact position P3i changes depending on the inclination angle of the
初期接触位置P3iが一定であれば、揺動カムアーム150の揺動角幅の増大によって最終接触位置P3fは作用面152bの先端側に移動する。また、揺動カムアーム150の揺動角幅が一定であれば、初期接触位置P3iが作用面152bから遠ざかることによって最終接触位置P3fは非作用面152a側に移動する。本実施形態の可変動弁装置100では、図4に示すように、初期接触位置P3iの移動による効果が揺動角幅の増大による効果を上回り、最終接触位置P3fは非作用面152a側に移動する。これにより、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。
If the initial contact position P3i is constant, the final contact position P3f moves to the distal end side of the working
また、同時に、第1ローラ162がスライド面156上を制御軸132に近づく方向に移動することで、カム軸120が同一回転角度にあるときの第1ローラ162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アーム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。
At the same time, the
図5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。したがって、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. 5 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によれば、制御軸132を回転駆動して制御カム134の回転角度を変化させることにより、第2ローラ164のスライド面上での接触位置P2と第1ローラ162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、ローラ162,164は駆動カム面124、スライド面156、及び制御カム134の回転表面136により三方向から挟まれ支持されており、それ自体が単独で運動する。したがって、バルブ104のリフト運動時に可動するのは、揺動カムアーム150の他にはローラ162,164及び連結軸166からなる中間部材のみであり、通常の動弁装置に対する可動部全体の慣性質量の増加は抑制されている。したがって、本実施形態の可変動弁装置100によれば、バルブスプリングのバネ力を下げてフリクションを小さくすることができ、動弁装置の駆動にかかる燃費を改善することができる。
[Advantages of the variable valve operating apparatus of this embodiment]
As described above, according to the variable
[その他]
以上、本発明の実施の形態について説明したが、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、次のように変形して実施してもよい。
[Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications may be made.
上記実施の形態では、制御カム134として制御軸132から偏心した位置を中心とする円盤を用いているが、制御軸132の回転に応じて第1ローラ162が接触している部位のカム高さが変化するようになっていれば、上記実施の形態の構成には限定されない。
In the embodiment described above, a disk centered on a position eccentric from the
また、上記実施の形態では、揺動カムアーム150を制御軸132に取り付けているが、揺動カムアーム150の軸と制御軸132とを別軸にしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施の形態では、制御カム134は駆動カム122とともに第1ローラ162を支持しているが、第1ローラ162と第2ローラ164とは別に第3のローラを同軸に設けて、この第3のローラを制御カム134によって支持するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施の形態では、1つの駆動カムで2つのバルブを駆動しているが、1つのバルブのみを駆動するようにしてもよい。また、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。 In the above embodiment, two valves are driven by one drive cam, but only one valve may be driven. In the above embodiment, the present invention is applied to a rocker arm type valve operating device, but it can also be applied to other types of valve operating devices 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 ロッカーローラ
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
134 制御カム
136 回転表面
150 揺動カムアーム
152(152a,152b) 揺動カム面
156 スライド面
162 第1ローラ
164 第2ローラ
166 連結軸
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
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記カム軸に設けられた駆動カムと、
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、
前記制御軸に固定され、前記制御軸とともに回動する制御カムと、
前記カム軸に平行な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、
前記駆動カムから前記揺動部材に駆動力を伝達する中間部材とを備え、
前記中間部材は、前記駆動カムのカム面、前記スライド面、及び前記制御カムのカム面により三方向から挟まれ支持されてい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 control shaft provided in parallel with the cam shaft and capable of changing the rotation angle continuously or in multiple stages;
A control cam fixed to the control shaft and rotating together with the control shaft;
A swing member that swings about an axis parallel to the cam shaft;
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 transmits a driving force from the driving cam to the swing member;
The variable valve operating apparatus, wherein the intermediate member is sandwiched and supported from three directions by the cam surface of the drive cam, the slide surface, and the cam surface of the control cam.
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5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,
6. The valve is lifted by moving a position of contact of the rocking cam surface with the valve support member from the non-working surface to the working surface as the rocking member is swung. The variable valve operating device described.
As the position of the intermediate member on the slide surface is further away from the swing center of the swing member, the circumferential position of the drive cam that contacts the intermediate member at the same rotation angle of the cam shaft is the position of the cam shaft. The variable valve operating apparatus according to claim 6, wherein the variable valve operating apparatus moves to the retard side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004252567A JP2006070742A (en) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | Variable valve system |
Applications Claiming Priority (1)
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-
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- 2004-08-31 JP JP2004252567A patent/JP2006070742A/en not_active Withdrawn
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