JP2006283630A - Valve gear of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カムシャフトに形成されたカムのリフトをロッカアームを介してバルブに伝達することにより、燃焼室に設けられたバルブを開閉するエンジンの動弁装置に関するものである。 The present invention relates to a valve operating apparatus for an engine that opens and closes a valve provided in a combustion chamber by transmitting a cam lift formed on a camshaft to the valve via a rocker arm.
クランクシャフトと同期回転するカムシャフトに形成されたカムのリフトをロッカアームを介してバルブに伝達することにより、所定のタイミングでバルブを開閉するように構成されたエンジンの動弁装置において、ロッカアームを、カムによって直接駆動される第1ロッカアームと、第1ロッカアームの運動をバルブに伝達する第2ロッカアームとからなるものとすると共に、第2ロッカアームに対する第1ロッカアームの当接点の位置を変位可能なものとすることにより、バルブのリフト量と開閉タイミングとを連続的に変化させることができるように構成されたものが、特許文献1に提案されている。
特許文献1に記載の構造によると、ロッカアームが2段であるため、バルブスプリングで支持すべき等価慣性質量が在来の1段式ロッカアームに比して大きくなる。そのため、閉弁応答性を高めようとすると、バルブスプリングのばね定数を在来形式に比して高くする必要があった。このように、バルブスプリングのばね定数を高めねばならないということは、第1ロッカアームと第2ロッカアームとの当接部の面圧が高くなり、両者の接触面が摩耗し易くなることに繋がる。 According to the structure described in Patent Document 1, since the rocker arm has two stages, the equivalent inertial mass to be supported by the valve spring is larger than that of a conventional one-stage rocker arm. Therefore, in order to increase the valve closing response, it is necessary to increase the spring constant of the valve spring as compared with the conventional type. Thus, the fact that the spring constant of the valve spring has to be increased leads to an increase in the surface pressure of the abutting portion between the first rocker arm and the second rocker arm, and the contact surface between the two becomes easy to wear.
本発明は、このような従来技術の不都合を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、2段式ロッカアームの動弁装置において、バルブスプリングのばね定数を従来に比して高めずに済むように構成されたエンジンの動弁装置を提供することにある。 The present invention has been devised to eliminate the disadvantages of the prior art, and its main purpose is to increase the spring constant of the valve spring in a valve operating device for a two-stage rocker arm as compared with the conventional one. It is an object of the present invention to provide a valve operating device for an engine that is configured not to be increased.
このような目的を達成するために、本発明の請求項1は、回転駆動されるカムシャフトに形成されたカム8と、該カムに当接するローラ7を回転可能にローラシャフト6で支持し且つカムのリフトによって揺動する第1ロッカアーム(上側ロッカアーム2)と、カムのリフトが伝達されるローラシャフトを当接させて揺動することによってバルブ10を開弁駆動する第2ロッカアーム(下側ロッカアーム3)とを有するエンジンの動弁装置1において、前記第1ロッカアームに、前記ローラを前記カムへ圧接する付勢手段(ねじりコイルばね16)が設けられることを特徴とするものとした。
In order to achieve such an object, claim 1 of the present invention supports a
また請求項2の発明においては、前記第1ロッカアームの揺動中心を移動可能に支持するロッカアームホルダ14を更に有し、前記付勢手段は、一端が第1ロッカアームに係止され、他端がロッカアームホルダに係止されるばねであることを特徴とするものとした。
According to a second aspect of the invention, there is further provided a
また請求項3の発明は、前記ロッカアームホルダを、前記第1ロッカアームをその揺動軸(サブロッカシャフト4)の軸方向両側から挟むように配置されるものとし、前記付勢手段を、第1ロッカアームとロッカアームホルダとの間に挟設されることを特徴とするものとした。 According to a third aspect of the present invention, the rocker arm holder is arranged so as to sandwich the first rocker arm from both sides in the axial direction of the swing shaft (sub-rocker shaft 4). It is characterized by being sandwiched between a rocker arm and a rocker arm holder.
そして請求項4の発明は、前記第1ロッカアームを、前記ローラを軸方向の両側から挟むように配置された一対からなるものとし、前記付勢手段を、一対の第1ロッカアーム同士間に挟設されることを特徴とするものとした。 According to a fourth aspect of the present invention, the first rocker arm is composed of a pair disposed so as to sandwich the roller from both sides in the axial direction, and the biasing means is disposed between the pair of first rocker arms. It was characterized by being.
このような本発明の請求項1の構成によれば、第1ロッカアームを独立したリターンスプリングで支持することができるので、バルブスプリングのばね定数を高くする必要がなくなる。従って、ローラシャフトと第2ロッカアーム間の面圧の低減が可能となり、ローラシャフトと第2ロッカアームとの当接面の摩耗が抑制され、耐久性を高める上に有利である。しかもロッカアームの形式が違っても、バルブスプリングの共通使用が可能となるので、部品管理が繁雑化せずに済む。さらに、第1ロッカアームのローラが常時カムに押し当てられるので、よしんばタペットクリアランスが過大であっても第1ロッカアームが踊らないので、運転騒音の低減に効果的である。 According to such a configuration of claim 1 of the present invention, the first rocker arm can be supported by the independent return spring, so that it is not necessary to increase the spring constant of the valve spring. Therefore, it is possible to reduce the surface pressure between the roller shaft and the second rocker arm, and the wear of the contact surface between the roller shaft and the second rocker arm is suppressed, which is advantageous in improving durability. Moreover, even if the rocker arm is of a different type, the valve spring can be used in common, so parts management does not become complicated. Furthermore, since the roller of the first rocker arm is constantly pressed against the cam, the first rocker arm does not dance even if the tappet clearance is excessive, which is effective in reducing driving noise.
請求項2の構成によれば、ロッカアームホルダを回動して動弁装置のリフト量を変更した際のロッカアームホルダと第1ロッカアームとの相対位置の変化を小さくすることができるので、リフト特性の変更による第1ロッカアームに加わる付勢力の変化を小さくすることができる。 According to the configuration of the second aspect, the change in the relative position between the rocker arm holder and the first rocker arm when the rocker arm holder is rotated to change the lift amount of the valve operating device can be reduced. A change in the urging force applied to the first rocker arm due to the change can be reduced.
請求項3の構成によれば、第1ロッカアームのセンタリング機能が得られるので、第1ロッカアームの軸方向がたを抑えることができ、請求項4の構成によれば、軸方向寸法を短寸化することができる。
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は、本発明に基づき構成された動弁装置の斜視図である。この動弁装置1は、自動車用の多気筒4サイクルエンジンに適用され、燃焼室の吸気ポートまたは排気ポートに個々に設けられるものであり、例えば、各気筒に2つの吸気バルブと排気バルブとを備える4バルブ構成のエンジンに適用可能である。なお、エンジン自体は周知のものと何ら変わるところはないので、その構造説明は省略する。 FIG. 1 is a perspective view of a valve gear constructed according to the present invention. This valve operating apparatus 1 is applied to a multi-cylinder four-cycle engine for automobiles and is individually provided in an intake port or an exhaust port of a combustion chamber. For example, each cylinder has two intake valves and an exhaust valve. It can be applied to an engine having a 4-valve configuration. Since the engine itself is not different from a well-known one, its structural description is omitted.
動弁装置1は、上下2段に配置された上側(第1)ロッカアーム2と下側(第2)ロッカアーム3とを有しており、上側ロッカアーム2は、その基端を共通のサブロッカシャフト4に支持された一対のリンク5と、両リンク5の遊端同士間に架設されたローラシャフト6と、ローラシャフト6の中央部に回転自在に支持されたローラ7とからなり、ローラ7の外周面に、シリンダヘッドと一体をなす部分に支持されたカムシャフト(図示せず)に一体形成されたカム8の外周面が当接している。
The valve operating apparatus 1 has an upper (first)
他方、下側ロッカアーム3は、バルブスプリング9によって常時閉弁付勢された2つのバルブ10に対応する一対のタペット11をその遊端に備え、在来のロッカアームと同様に、その遊端を上下に揺動可能なように、その基端がメインロッカシャフト12に支持されている。この下側ロッカアーム3の上面には、所定の曲率の円弧面13が形成されている。そしてこの円弧面13には、上側ロッカアーム2の遊端に支持されたローラシャフト6におけるローラ7の軸方向両端面から露出した部分が当接している。
On the other hand, the
上側ロッカアーム2を構成する一対のリンク5の基端を支持するサブロッカシャフト4は、図2に示すように、ロッカアームホルダ14に結合されている。このロッカアームホルダ14は、一対のリンク5の軸線方向両側を挟み込むように配置され、且つ互いに剛固に結合された一対のものからなり、カム8のベース円部分にローラ7が当接した状態、即ち閉弁時のローラシャフト6と同軸上に延設されたコントロールシャフト15に結合されている。そしてコントロールシャフト15と、ロッカアームホルダ14に支持されたサブロッカシャフト4とが、その軸線を互いにオフセットさせたクランクシャフトを構成している。
As shown in FIG. 2, the
コントロールシャフト15は、シリンダヘッドと一体をなす部分に回転自在に支持されると共に、例えばサーボモータやステッピングモータからなる駆動モータにて回転角を高精度に制御されるように構成されている。このようにして、図3に示すように、上側ロッカアーム2の揺動中心Aは、コントロールシャフト15の中心と同心をなす円弧C上における所定角度範囲を移動可能なように構成されている。
The
前述した下側ロッカアーム3に形成された円弧面13は、リンク5を最大限立ち上げた時の上側ロッカアーム2の揺動中心Aと同心円の一部として形成されている。
The
サブロッカシャフト4には、ねじりコイルばね16が巻装されている。このねじりコイルばね16は、各リンク5の外面とロッカアームホルダ14の内面との間に配設されており、一端16aをリンク5(上側ロッカアーム2)に繋ぎ、他端16bをロッカアームホルダ14に繋いでいる。そしてローラ7をカム8の外周面に押し当てる向きの回動付勢力を、リンク5に常時作用させている。このように、上側ロッカアーム2とロッカアームホルダ14との間に一対のねじりコイルばね16を挟設することにより、上側ロッカアーム2にセンタリング方向への弾発力が常時作用するので、上側ロッカアーム2の軸方向がたが抑えられる。
A
本実施例においては、一対のねじりコイルばね16を上側ロッカアーム2を構成する一対のリンク5の両外側に設けるものとしたが、単に上側ロッカアーム2を回動付勢するだけならば、どちらか片側に設けるだけでも良いことは言うまでもない。また、図4に示すように、一対のリンク5同士間にねじりコイルばね17を設けるようにしても良く、このようにすれば、ロッカアームホルダ14の軸方向寸法を短寸化し得る。なお、上側ロッカアーム2に対する回動付勢手段としては、ねじりコイルばねに限らず、例えばサブロッカシャフト4をトーションバーで構成したり、板ばねなどその他のばね手段を用いたりしても良い。
In the present embodiment, the pair of
次に本発明装置の作動要領について説明する。 Next, the operating procedure of the device of the present invention will be described.
カム8が回転すると、カム8のリフトによってリンク5の遊端に支持されたローラ7が押し退けられる。そしてローラ7の押し退け量がローラシャフト6を経て下側ロッカアーム3に伝達され、更に下側ロッカアーム3からバルブ10に伝達されてバルブ10が押し下げられ、その結果、燃焼室の吸気ポートまたは排気ポートが開かれる。この時、ねじりコイルばね16の弾発力は、上側ロッカアーム2のローラ7をカム8に常時押し当てており、運転騒音の低減に寄与している。
When the
ここでリンク5が最大限立ち上がった状態では、上側ロッカアーム2の揺動中心Aと下側ロッカアーム3の円弧面13の曲率中心とが同一直線上にあるので、ローラシャフト6は下側ロッカアーム3の円弧面13上を摺動するだけで、カム8のリフトは下側ロッカアーム3を押し下げる力として作用せず、バルブ10は閉弁位置を維持する。即ち、本発明により、バルブ休止を容易に実現することができる。
Here, when the
コントロールシャフト15を回転駆動して上側ロッカアーム2の揺動中心を想像線で示す位置A′まで連続的に変位させると、上側ロッカアーム2の揺動中心位置の変化(A〜A′)に応じてカムリフトによるローラ7の押し下げ量が変化する。即ち、下側ロッカアーム3の揺動角度が連続的に変化し、バルブ開度が連続的に変化することとなる(図5参照)。
When the
この構成によると、ローラシャフト6がメインロッカシャフト12側へ移動しながらカムリフトによる押し下げ力を下側ロッカアーム3へ作用させるが、サブロッカシャフト4の位置を変化させても、ローラ7の中心とカム8の回転中心との位置関係は不変なため、ローラシャフト6の移動量を変えてバルブ開度を変化させた際のバルブタイミングの変化が極めて小さくて済む。
According to this configuration, while the roller shaft 6 moves to the
また、下側ロッカアーム3は、バルブスプリング9によって押し上げられ、上側ロッカアーム2は、ねじりコイルばね16によって押し上げられる。即ち、この構成によると、ロッカアーム全体としての等価慣性質量が増大しても、バルブスプリング9のばね定数を増大させる必要がないので、ローラシャフト6と下側ロッカアーム3の円弧面13間の面圧の低減が可能となり、ローラシャフト6と円弧面13との摩耗が抑制され、耐久性を高める上に有利である。またバルブスプリング9を在来の一段式ロッカアームのものから変更する必要がないので、部品管理の簡略化にも貢献する。
The
上記実施例は、2つのバルブ10を駆動する下側ロッカアーム3を一体構造としたが、これは個々のバルブに対応させて2つに分割し、それぞれの円弧面13の曲率を互いに異なるものとすれば、1つのカムで駆動される2つの弁の開度特性を互いに異なるものとすることも可能である。
In the above embodiment, the
1 動弁装置
2 上側ロッカアーム
3 下側ロッカアーム
4 サブロッカシャフト
6 ローラシャフト
7 ローラ
8 カム
10 バルブ
13 円弧面
14 ロッカアームホルダ
15 コントロールシャフト
16 ねじりコイルばね
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記第1ロッカアームに、前記ローラを前記カムへ圧接する付勢手段が設けられることを特徴とするエンジンの動弁装置。 A cam that is rotationally driven, a first rocker arm that rotatably supports a roller that contacts the cam with a roller shaft and swings by the lift of the cam, and the roller shaft that transmits the lift of the cam abut A valve operating device for an engine having a second rocker arm that drives the valve to open by swinging,
A valve operating apparatus for an engine, wherein the first rocker arm is provided with urging means for pressing the roller against the cam.
前記付勢手段は、前記第1ロッカアームと前記ロッカアームホルダとの間に挟設されることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの動弁装置。 The rocker arm holder is disposed so as to sandwich the first rocker arm from both sides in the axial direction of the swing shaft,
The valve operating apparatus for an engine according to claim 2, wherein the urging means is sandwiched between the first rocker arm and the rocker arm holder.
前記付勢手段は、前記一対の第1ロッカアーム同士間に挟設されることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの動弁装置。 The first rocker arm is composed of a pair arranged so as to sandwich the roller from both sides in the axial direction.
The valve operating apparatus for an engine according to claim 2, wherein the biasing means is sandwiched between the pair of first rocker arms.
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