JP2006299915A - Variable valve train - Google Patents

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Ken Sugiura
憲 杉浦
Masayuki Yamamoto
真之 山本
Koki Yamaguchi
弘毅 山口
Shizuo Ishikawa
鎮夫 石川
Yuji Yoshihara
裕二 吉原
Koichi Shimizu
弘一 清水
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Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate a variation in a valve lift quantity between cylinders, by excluding influence by a thermal expansion difference between a housing and a control shaft. <P>SOLUTION: A support pipe 62 is supported by the housing 11 of a variable valve train 10, and the control shaft 64 is inserted into its inside. Four variable devices 58 are arranged on the support pipe 62, and a slider 70 is connected to the control shaft 64 by a pin 66. The slider 70 is driven by the control shaft 64, and a phase of an output member 69 to an input member 68 is changed, and a lift quantity of an intake valve is changed. A linear expansion coefficient of the support pipe 62 and the control shaft 64 is equalized, and a collar 14 and a pin 15 for positioning the output member 69 are arranged on the support pipe 62, and the collar 14 is slidably installed on a bearing wall 12 of the housing 11. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関のバルブをリフト量の可変に開閉する可変動弁機構に関する。   The present invention relates to a variable valve mechanism that opens and closes a valve of an internal combustion engine in a variable amount of lift.

従来、自動車用の内燃機関において、低速低負荷時の燃費を向上し、高速高負荷時の出力を高めるために、吸気バルブのリフト量をエンジンの回転数に応じて変更する機能を備えた可変動弁機構が知られている。例えば、特許文献1には、自動車用ガソリンエンジンの可変動弁機構が記載されている。このエンジン1は、図8、図9に示すように、シリンダブロック2とシリンダヘッド3との間に四つの気筒4を備えている。各気筒4において、シリンダブロック2の燃焼室5にピストン6が収容され、シリンダヘッド3に二つの吸気バルブ7と二つの排気バルブ8とが設けられている。   Conventionally, an internal combustion engine for automobiles has a function to change the lift amount of the intake valve according to the engine speed in order to improve fuel efficiency at low speed and low load and increase output at high speed and high load. A variable valve mechanism is known. For example, Patent Document 1 describes a variable valve mechanism for an automobile gasoline engine. As shown in FIGS. 8 and 9, the engine 1 includes four cylinders 4 between a cylinder block 2 and a cylinder head 3. In each cylinder 4, a piston 6 is accommodated in the combustion chamber 5 of the cylinder block 2, and two intake valves 7 and two exhaust valves 8 are provided in the cylinder head 3.

シリンダヘッド3の上には可変動弁機構50のハウジング51が設置されている。ハウジング51には吸気カムシャフト52と排気カムシャフト53と支持パイプ62とが支持され、カムシャフト52,53はチェーン60を介してクランクシャフト54に連結されている。排気カムシャフト53には気筒4毎に二つの排気カム55が設けられ、排気カム55によりロッカーアーム56を介して排気バルブ8が一定のリフト量で開閉される。吸気カムシャフト52には気筒4毎に一つの吸気カム57が設けられ、吸気カム57により可変装置58とロッカーアーム59を介して吸気バルブ7がリフト量を変更可能に開閉される。   A housing 51 of the variable valve mechanism 50 is installed on the cylinder head 3. An intake camshaft 52, an exhaust camshaft 53, and a support pipe 62 are supported on the housing 51, and the camshafts 52 and 53 are connected to a crankshaft 54 via a chain 60. The exhaust camshaft 53 is provided with two exhaust cams 55 for each cylinder 4. The exhaust cam 55 opens and closes the exhaust valve 8 through a rocker arm 56 with a constant lift amount. The intake camshaft 52 is provided with one intake cam 57 for each cylinder 4. The intake cam 57 opens and closes the intake valve 7 via the variable device 58 and the rocker arm 59 so that the lift amount can be changed.

図9、図10、図13に示すように、可変装置58は、気筒4と同数の四基がコントロールシャフト64上に支持パイプ62を介して配列されている。支持パイプ62はハウジング51の立壁部61に支持され、コントロールシャフト64が支持パイプ62の内側に摺動可能に挿通されている。コントロールシャフト64の一端は油圧ピストンを内蔵したアクチュエータ65に連結され、中間部に可変装置58のピン66が突設されている。そして、自動車の電子制御ユニットによりアクチュエータ65を制御し、アクチュエータ65によりコントロールシャフト64をその軸線方向へ駆動し、ピン66によって可変装置58を動作させるようになっている。   As shown in FIGS. 9, 10, and 13, in the variable device 58, the same number of four units as the cylinders 4 are arranged on the control shaft 64 via the support pipe 62. The support pipe 62 is supported by the standing wall portion 61 of the housing 51, and a control shaft 64 is slidably inserted inside the support pipe 62. One end of the control shaft 64 is connected to an actuator 65 having a built-in hydraulic piston, and a pin 66 of the variable device 58 projects from an intermediate portion. Then, the actuator 65 is controlled by the electronic control unit of the automobile, the control shaft 64 is driven in the axial direction by the actuator 65, and the variable device 58 is operated by the pin 66.

可変装置58は、ピン66に加え、入力部材68と出力部材69とスライダ70とを備えている。入力部材68には吸気カム57に係合するローラ71が設けられ、出力部材69にロッカーアーム59に係合するカム片72が設けられている(図8参照)。入力部材68と出力部材69は支持パイプ62上に揺動可能に支持され、軸線方向の摺動が左右の立壁部61によって規制されている。スライダ70は入力部材68と出力部材69の内側において支持パイプ62に摺動及び揺動可能に支持されている。そして、ピン66が支持パイプ62の軸方向長孔73を通ってスライダ70の周方向長孔74に挿入され、スライダ70がピン66によってコントロールシャフト64の軸線方向に駆動される。   The variable device 58 includes an input member 68, an output member 69, and a slider 70 in addition to the pin 66. The input member 68 is provided with a roller 71 that engages with the intake cam 57, and the output member 69 is provided with a cam piece 72 that engages with a rocker arm 59 (see FIG. 8). The input member 68 and the output member 69 are swingably supported on the support pipe 62, and sliding in the axial direction is restricted by the left and right standing wall portions 61. The slider 70 is slidably supported by the support pipe 62 inside the input member 68 and the output member 69. Then, the pin 66 is inserted into the circumferential long hole 74 of the slider 70 through the axial long hole 73 of the support pipe 62, and the slider 70 is driven in the axial direction of the control shaft 64 by the pin 66.

入力部材68とスライダ70とは入力側スプライン75により噛み合わされ、スライダ70と出力部材69とが出力側スプライン76によって噛み合わされている。スプライン75とスプライン76は歯すじが左右逆方向にねじれ、スライダ70の軸線方向の移動に伴い、入力部材68と出力部材69とが互いに反対方向へ揺動される。そして、スライダ70が図10の矢印F方向へ移動したときに、図11(a)に示すように、入力部材68と出力部材69との相対位相差θ1が拡大する。この状態で、(b)に示すように、入力部材68が吸気カム57により揺動されると、スライダ70を介して出力部材69が入力部材68と同じ角度で揺動し、ロッカーアーム59を介して吸気バルブ7を大きなリフト量R1で開閉する。   The input member 68 and the slider 70 are engaged with each other by the input side spline 75, and the slider 70 and the output member 69 are engaged with each other by the output side spline 76. The spline 75 and the spline 76 are twisted in opposite directions in the left-right direction, and the input member 68 and the output member 69 are swung in opposite directions as the slider 70 moves in the axial direction. When the slider 70 moves in the direction of arrow F in FIG. 10, the relative phase difference θ1 between the input member 68 and the output member 69 increases as shown in FIG. In this state, as shown in (b), when the input member 68 is swung by the intake cam 57, the output member 69 is swung at the same angle as the input member 68 via the slider 70, and the rocker arm 59 is moved. The intake valve 7 is opened and closed with a large lift amount R1.

また、スライダ70が図10の矢印R方向へ移動したときには、図12(a)に示すように、入力部材68と出力部材69との相対位相差θ2が縮小する。この状態で、(b)に示すように、入力部材68が吸気カム57により揺動されると、出力部材69がロッカーアーム59を介して吸気バルブ7を小さなリフト量R2で開閉する。従って、コントロールシャフト64でスライダ70の移動量を制御し、入力部材68に対する出力部材69の位相を変えることにより、吸気バルブ7のリフト量を連続的に変更することができる。なお、吸気カムシャフト52の一端には、クランクシャフト54に対する吸気カム57の回転位相差を調整するためのアクチュエータ77(図9参照)が設けられている。
特開2001−263015号公報
Further, when the slider 70 moves in the direction of the arrow R in FIG. 10, the relative phase difference θ2 between the input member 68 and the output member 69 is reduced, as shown in FIG. In this state, as shown in (b), when the input member 68 is swung by the intake cam 57, the output member 69 opens and closes the intake valve 7 with a small lift amount R2 via the rocker arm 59. Therefore, the lift amount of the intake valve 7 can be continuously changed by controlling the movement amount of the slider 70 by the control shaft 64 and changing the phase of the output member 69 with respect to the input member 68. An actuator 77 (see FIG. 9) for adjusting the rotational phase difference of the intake cam 57 with respect to the crankshaft 54 is provided at one end of the intake camshaft 52.
JP 2001-263015 A

上記のように構成された従来の可変動弁機構50によれば、気筒4毎に設けた可変装置58のスライダ70を共通のコントロールシャフト64で制御しているので、コンパクトな構成でバルブリフト量を制御することができる。しかし、この構成によると、出力部材69に対するスライダ70の位置が動弁系部品の熱膨張による影響を受けるため、四基の可変装置58の出力を常に等しくすることが困難であった。すなわち、出力部材69を位置決めするハウジング51の熱膨張量と、スライダ70を駆動するコントロールシャフト64の熱膨張量とに差が生じた場合に、可変装置58毎にバルブリフト量が相違するという課題があった。   According to the conventional variable valve mechanism 50 configured as described above, since the slider 70 of the variable device 58 provided for each cylinder 4 is controlled by the common control shaft 64, the valve lift amount can be reduced with a compact configuration. Can be controlled. However, according to this configuration, since the position of the slider 70 with respect to the output member 69 is affected by the thermal expansion of the valve operating system parts, it is difficult to always make the outputs of the four variable devices 58 equal. That is, when there is a difference between the thermal expansion amount of the housing 51 that positions the output member 69 and the thermal expansion amount of the control shaft 64 that drives the slider 70, the valve lift amount differs for each variable device 58. was there.

通常、ハウジング51には軽量で線膨張係数の大きいアルミニウム材が用いられ、コントロールシャフト64には高剛性で線膨張係数の小さいスチール材が用いられる。これらの材料を用いた場合、図13に示すように、基準位置(アクチュエータ65の中心位置)に最も近い#1の可変装置58でシリンダヘッド3の温度がΔT℃変化すると、コントロールシャフト64に連結されたスライダ70とハウジング51に位置決めされた出力部材69との間に、次式より求められる相対変位量Aが発生する。
A=(P1×αsteel−S1×αaluminium)×ΔT
P1:基準位置からピン66までの距離
S1:基準位置から立壁部61までの距離
αsteel:スチール材の線膨張係数
αaluminium:アルミニウム材の線膨張係数
Usually, the housing 51 is made of a light aluminum material having a large linear expansion coefficient, and the control shaft 64 is made of a steel material having high rigidity and a small linear expansion coefficient. When these materials are used, as shown in FIG. 13, when the temperature of the cylinder head 3 changes by ΔT ° C. with the # 1 variable device 58 closest to the reference position (center position of the actuator 65), it is connected to the control shaft 64. A relative displacement amount A calculated by the following equation is generated between the slider 70 and the output member 69 positioned in the housing 51.
A = (P1 × αsteel−S1 × αaluminium) × ΔT
P1: Distance from the reference position to the pin 66 S1: Distance from the reference position to the standing wall 61 αsteel: Linear expansion coefficient of steel material αaluminium: Linear expansion coefficient of aluminum material

ここで、四基の可変装置58(#1〜#4)におけるスライダ70と出力部材69との相対変位量は、図14に示すように、シリンダヘッド3の温度変化に伴い、それぞれ異なる勾配で変化する。例えば、基準温度80℃で各装置58の相対変位量を0に設定した場合、使用温度域の上限近く(例えば110℃)では、四基平均でD1の相対変位量が発生する。また、基準位置に最も近い#1と基準位置から最も離れた#4との間にD2の較差が発生する。従って、可変装置58を四基共に同じバルブリフト量で組み立てたとしても、ハウジング51とコントロールシャフト64との熱膨張差によって四基の出力部材69の作用角が相違し、気筒間のバルブリフト量にばらつきが発生し、エンジン1の燃費、エミッション、振動等に悪影響を与えるという問題点があった。   Here, the relative displacement amounts of the slider 70 and the output member 69 in the four variable devices 58 (# 1 to # 4) have different slopes as the temperature of the cylinder head 3 changes as shown in FIG. Change. For example, when the relative displacement amount of each device 58 is set to 0 at a reference temperature of 80 ° C., a relative displacement amount of D1 is generated with an average of four units near the upper limit of the operating temperature range (eg, 110 ° C.). Further, a difference of D2 occurs between # 1 closest to the reference position and # 4 farthest from the reference position. Therefore, even if the four variable devices 58 are assembled with the same valve lift amount, the operating angles of the four output members 69 differ due to the difference in thermal expansion between the housing 51 and the control shaft 64, and the valve lift amount between the cylinders. There is a problem that the fuel consumption, emission, vibration and the like of the engine 1 are adversely affected.

本発明の目的は、上記課題を解決し、ハウジングとコントロールシャフトとの熱膨張差による影響を排除して、気筒間のバルブリフト量のばらつきを解消できる可変動弁機構を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a variable valve mechanism that solves the above-described problems, eliminates the influence of a difference in thermal expansion between a housing and a control shaft, and can eliminate variation in valve lift between cylinders.

上記の課題を解決するために、本発明は、内燃機関のシリンダヘッドにハウジングを設置し、ハウジングにカムシャフトとコントロールシャフトとを支持し、コントロールシャフト上に気筒と同数の可変装置を配列し、可変装置にカムシャフト上のカムと係合する入力部材と、バルブを開閉する出力部材と、出力部材を入力部材に連動させるスライダと、スライダをコントロールシャフトに連結する連結部材とを設け、スライダをコントロールシャフトにより該シャフトの軸線方向へ移動し、スライダにより入力部材に対する出力部材の位相を変えて、バルブのリフト量を変更する可変動弁機構において、コントロールシャフトと実質的に線膨張係数の等しい支持部材を備え、支持部材の内側にコントロールシャフトを摺動可能に挿通し、支持部材の外側に出力部材を位置決めする位置決め部材を設け、位置決め部材をハウジングにコントロールシャフトの軸線方向へ移動可能に組み付けたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention has a housing installed in a cylinder head of an internal combustion engine, supports a camshaft and a control shaft on the housing, and arranges variable devices on the control shaft in the same number as the cylinder The variable device is provided with an input member that engages with the cam on the camshaft, an output member that opens and closes the valve, a slider that interlocks the output member with the input member, and a connecting member that connects the slider to the control shaft. A variable valve mechanism that moves in the axial direction of the shaft by the control shaft, changes the phase of the output member with respect to the input member by the slider, and changes the lift amount of the valve. Support with substantially the same linear expansion coefficient as the control shaft And a control shaft is slidably inserted inside the support member. The positioning member for positioning the output member to the outer member is provided, characterized in that assembled to be movable in the axial direction of the control shaft positioning member to the housing.

ここで、支持部材としては、例えば、コントロールシャフト(例えばスチール材)と実質的に線膨張係数の等しい材料(例えばスチール材)からなるパイプ状の部材を使用できる。位置決め部材は、支持部材と一体的に形成してもよく、支持部材とは別体の部材を用いてもよい。別体部材を用いた場合は、可変装置を支持部材上に容易に組立てできる利点がある。具体的には、位置決め部材に支持部材とは別体の筒形部と、筒形部を支持部材に係止する係止部とを設け、筒形部を支持部材の外周に挿入し、係止部により筒形部を介して出力部材を支持部材上の定位置に固定するように構成するのが好ましい。筒形部としては、例えば、カラーやブッシュ等の軸受部品を使用できる。係止部としては、例えば、ピン、スナップリング(止め輪)、止めネジ等を使用できる。   Here, as the support member, for example, a pipe-shaped member made of a material (for example, a steel material) having substantially the same linear expansion coefficient as that of the control shaft (for example, a steel material) can be used. The positioning member may be formed integrally with the support member, or a member separate from the support member may be used. When a separate member is used, there is an advantage that the variable device can be easily assembled on the support member. Specifically, the positioning member is provided with a cylindrical portion separate from the support member and a locking portion for locking the cylindrical portion to the support member, and the cylindrical portion is inserted into the outer periphery of the support member. It is preferable that the output member is fixed to a fixed position on the support member via the cylindrical portion by the stopper. As the cylindrical portion, for example, a bearing part such as a collar or a bush can be used. As the locking portion, for example, a pin, a snap ring (retaining ring), a set screw, or the like can be used.

上記において、コントロールシャフトと支持部材とが「実質的に線膨張係数の等しい」とは、エンジンの燃費、エミッション、振動等に悪影響を与えるほどには前記スライダと出力部材との相対変位量に気筒間較差が生じない程度の線膨張係数差以下に抑えられていることを意味する。具体的には、線膨張係数の差が30%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。このような好ましい状態は、例えばコントロールシャフトと支持部材とを、共にスチール材で製作することにより得られる。ここで、共にスチール材とは、まったく同一の合金組成のスチール材に限定されるものではなく、共に鉄ベースのスチール材であればその合金組成が異なっていてもよい(その間の熱膨張差は無視しうる)。   In the above description, “the control shaft and the support member have substantially the same linear expansion coefficient” means that the relative displacement between the slider and the output member is such that the cylinder has an adverse effect on the fuel consumption, emission, vibration, etc. of the engine. It means that it is suppressed below the linear expansion coefficient difference to such an extent that no interdifference occurs. Specifically, the difference in linear expansion coefficient is preferably 30% or less, and more preferably 10% or less. Such a preferable state can be obtained, for example, by manufacturing both the control shaft and the support member with a steel material. Here, both steel materials are not limited to steel materials having exactly the same alloy composition, and both of them may have different alloy compositions as long as they are iron-based steel materials (the difference in thermal expansion between them is Can be ignored).

本発明の可変動弁機構によれば、可変装置の出力部材が位置決め部材によって支持部材上に位置決めされているので、支持部材の熱膨張に伴って出力部材が変位する。しかし、支持部材とコントロールシャフトは実質的に線膨張係数が等しいため、支持部材の伸びによる出力部材の変位量と、コントロールシャフトの伸びによるスライダの変位量とが同等となる。また、位置決め部材がハウジングに移動可能に組み付けられているので、ハウジングと支持部材の熱膨張差が位置決め部材によって吸収され、出力部材とスライダの位置に影響を与えない。このため、出力部材とスライダの相対位置をすべての可変装置で等しくして、気筒間のバルブリフト量のばらつきを解消できるという効果が得られる。   According to the variable valve mechanism of the present invention, since the output member of the variable device is positioned on the support member by the positioning member, the output member is displaced with the thermal expansion of the support member. However, since the support member and the control shaft have substantially the same linear expansion coefficient, the displacement amount of the output member due to the elongation of the support member is equal to the displacement amount of the slider due to the elongation of the control shaft. Further, since the positioning member is movably assembled to the housing, the thermal expansion difference between the housing and the support member is absorbed by the positioning member, and the positions of the output member and the slider are not affected. For this reason, the relative positions of the output member and the slider can be made equal in all the variable devices, and the variation in the valve lift amount between the cylinders can be eliminated.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図1,図2に示すように、この実施形態の可変動弁機構10は、従来と同様、自動車用の四気筒ガソリンエンジン1(図8参照)に装備されている。エンジン1のシリンダヘッド3には可変動弁機構10のハウジング11が設置されている。ハウジング11はアルミニウム材により箱型に製作され、ハウジング11の五枚の軸受壁12に吸気カムシャフト52と排気カムシャフト53と支持パイプ62とが平行に支持されている。支持パイプ62の内側にはスチール製のコントロールシャフト64が挿通され、このシャフト64を駆動する油圧式のアクチュエータ13がハウジング11の端壁部11aに設置されている。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the variable valve mechanism 10 of this embodiment is installed in a four-cylinder gasoline engine 1 (see FIG. 8) for automobiles, as in the prior art. The cylinder head 3 of the engine 1 is provided with a housing 11 for a variable valve mechanism 10. The housing 11 is made of an aluminum material in a box shape, and the intake camshaft 52, the exhaust camshaft 53, and the support pipe 62 are supported in parallel on the five bearing walls 12 of the housing 11. A steel control shaft 64 is inserted inside the support pipe 62, and a hydraulic actuator 13 that drives the shaft 64 is installed on the end wall portion 11 a of the housing 11.

コントロールシャフト64上には、気筒4と同数(四基)の可変装置58が支持パイプ62を介して配列されている。可変装置58は、吸気カムシャフト52上の吸気カム57に係合する入力部材68と、吸気バルブ7を開閉する一対の出力部材69と、出力部材69を入力部材68に連動させるスライダ70と、スライダ70をコントロールシャフト64に連結するピン66とを備えている。そして、可変動弁機構10は、出力部材69をコントロールシャフト64の軸線方向に位置決めした状態で、スライダ70をコントロールシャフト64により軸線方向へ移動し、スライダ70により入力部材68に対する出力部材69の位相を変えて、吸気バルブ7のリフト量を変更するように構成されている。   On the control shaft 64, the same number (four) of variable devices 58 as the cylinders 4 are arranged via support pipes 62. The variable device 58 includes an input member 68 that engages with the intake cam 57 on the intake camshaft 52, a pair of output members 69 that open and close the intake valve 7, a slider 70 that interlocks the output member 69 with the input member 68, And a pin 66 for connecting the slider 70 to the control shaft 64. The variable valve mechanism 10 moves the slider 70 in the axial direction by the control shaft 64 with the output member 69 positioned in the axial direction of the control shaft 64, and the slider 70 moves the phase of the output member 69 relative to the input member 68. And the lift amount of the intake valve 7 is changed.

この実施形態の可変動弁機構10は、出力部材69を位置決めする構成において、従来の可変動弁機構50と相違する。この可変動弁機構10の支持パイプ62はスチール材で製作され、コントロールシャフト64と実質的に線膨張係数が等しい。支持パイプ62の内側には、コントロールシャフト64が摺動可能に挿通され、支持パイプ62がコントロールシャフト64の支持部材として機能する。支持パイプ62の外側には、出力部材69をコントロールシャフト64の軸線方向へ移動不能に位置決めする位置決め部材が設けられている。   The variable valve mechanism 10 of this embodiment is different from the conventional variable valve mechanism 50 in the configuration for positioning the output member 69. The support pipe 62 of the variable valve mechanism 10 is made of steel and has a linear expansion coefficient substantially equal to that of the control shaft 64. A control shaft 64 is slidably inserted inside the support pipe 62, and the support pipe 62 functions as a support member for the control shaft 64. A positioning member that positions the output member 69 so as not to move in the axial direction of the control shaft 64 is provided outside the support pipe 62.

位置決め部材は、支持パイプ62の外周に挿入された筒形のカラー14と、カラー14を介して出力部材69を支持パイプ62上の定位置に固定する係止部としてのピン15とを備えている。そして、カラー14がハウジング11の各軸受壁12に保持され、コントロールシャフト64の軸線方向へ摺動可能に組み付けられている。以下に、位置決め部材とその組付構造について、二つの実施例を挙げて詳細に説明する。   The positioning member includes a cylindrical collar 14 inserted on the outer periphery of the support pipe 62, and a pin 15 as a locking portion that fixes the output member 69 to a fixed position on the support pipe 62 via the collar 14. Yes. The collar 14 is held by each bearing wall 12 of the housing 11 and is assembled so as to be slidable in the axial direction of the control shaft 64. Hereinafter, the positioning member and the assembly structure thereof will be described in detail with reference to two examples.

図2〜図5に示すように、実施例1の可変動弁機構10では、五つのカラー14が、四基の可変装置58を左右から挟むように、支持パイプ62の外周に挿入されている。カラー14と同数のピン15は、カラー14の左端面に当接するように、支持パイプ62の穴62aに圧入又は螺合等の手段により固定されている。カラー14と出力部材69との間には、隙間調整用の馬蹄形シム16が交換可能に介装されている。そして、隣接する二本のピン15の間にカラー14とシム16と可変装置58とが隙間なく配設され、可変装置58の一対の出力部材69がピン15によりカラー14とシム16を介して支持パイプ62上の定位置に固定されている。   As shown in FIGS. 2 to 5, in the variable valve mechanism 10 of the first embodiment, the five collars 14 are inserted into the outer periphery of the support pipe 62 so as to sandwich the four variable devices 58 from the left and right. . The same number of pins 15 as the collar 14 are fixed to the hole 62a of the support pipe 62 by means such as press-fitting or screwing so as to contact the left end surface of the collar 14. A horseshoe shim 16 for adjusting a gap is interposed between the collar 14 and the output member 69 in a replaceable manner. The collar 14, the shim 16, and the variable device 58 are disposed between the two adjacent pins 15 without any gap, and the pair of output members 69 of the variable device 58 are connected to the pin 15 via the collar 14 and the shim 16. It is fixed at a fixed position on the support pipe 62.

ハウジング11の軸受壁12には軸押え17がボルト18で分解可能に組み付けられている。軸受壁12と軸押え17との間には軸受孔19(図4参照)が形成され、軸受孔19にカラー14がコントロールシャフト64の軸線方向へ摺動可能に組み付けられている。なお、軸受壁12と軸押え17との間には、吸気カムシャフト52と排気カムシャフト53を通す軸受孔(図示略)も形成されている。また、ピン15は、左端を除く四本が馬蹄形シム16の開放部16aに収められている。   A shaft retainer 17 is assembled to the bearing wall 12 of the housing 11 so as to be disassembled by a bolt 18. A bearing hole 19 (see FIG. 4) is formed between the bearing wall 12 and the shaft retainer 17, and the collar 14 is assembled in the bearing hole 19 so as to be slidable in the axial direction of the control shaft 64. A bearing hole (not shown) through which the intake camshaft 52 and the exhaust camshaft 53 are passed is also formed between the bearing wall 12 and the shaft retainer 17. Four pins 15 except for the left end are accommodated in the open portion 16 a of the horseshoe shim 16.

この実施例1の可変動弁機構10においては、図5(a)に示すように、四基の可変装置58が基準温度(例えば80℃)でスライダ70と出力部材69との相対距離が等しくなるように組み立てられる(L1=L2=L3=L4)。エンジン1が発熱すると、図5(b)に示すように、ハウジング11、支持パイプ62、コントロールシャフト64がそれぞれ熱膨張する。このとき、可変装置58はピン15によりカラー14とシム16を介して支持パイプ62上に固定されているので、支持パイプ62の伸びに伴って出力部材69が変位する(最大変位量Do)。また、スライダ70はピン66でコントロールシャフト64に連結されているため、コントロールシャフト64の伸びによりスライダ70も変位する(最大変位量Ds)。   In the variable valve mechanism 10 of the first embodiment, as shown in FIG. 5A, the four variable devices 58 are equal in relative distance between the slider 70 and the output member 69 at a reference temperature (for example, 80 ° C.). (L1 = L2 = L3 = L4). When the engine 1 generates heat, the housing 11, the support pipe 62, and the control shaft 64 are thermally expanded as shown in FIG. 5B. At this time, since the variable device 58 is fixed on the support pipe 62 by the pin 15 via the collar 14 and the shim 16, the output member 69 is displaced with the extension of the support pipe 62 (maximum displacement amount Do). Further, since the slider 70 is connected to the control shaft 64 by the pin 66, the slider 70 is also displaced by the extension of the control shaft 64 (maximum displacement amount Ds).

しかし、支持パイプ62とコントロールシャフト64はスチール材で製作され、実質的に線膨張係数が等しいため、支持パイプ62の伸びによる出力部材69の変位量とコントロールシャフト64の伸びによるスライダ70の変位量とが等しくなる(Do=Ds)。しかも、カラー14がハウジング11の軸受壁12に摺動可能に組み付けられているので、ハウジング11と支持パイプ62の熱膨張差(Eh−Ep)がカラー14によって吸収され、出力部材69とスライダ70の位置に影響を与えなくなる。このため、出力部材69とスライダ70の相対距離をすべての可変装置58で等しく保ち(L1=L2=L3=L4)、気筒間のバルブリフト量のばらつきを解消でき、もって、四気筒ガソリンエンジン1の燃費、エミッション、振動等を改善することができる。   However, since the support pipe 62 and the control shaft 64 are made of steel and have substantially the same linear expansion coefficient, the displacement amount of the output member 69 due to the elongation of the support pipe 62 and the displacement amount of the slider 70 due to the elongation of the control shaft 64. Are equal (Do = Ds). In addition, since the collar 14 is slidably assembled to the bearing wall 12 of the housing 11, the difference in thermal expansion (Eh−Ep) between the housing 11 and the support pipe 62 is absorbed by the collar 14, and the output member 69 and the slider 70. Will no longer affect the position of For this reason, the relative distance between the output member 69 and the slider 70 is kept the same in all the variable devices 58 (L1 = L2 = L3 = L4), and the variation in the valve lift amount between the cylinders can be eliminated. Can improve fuel consumption, emission, vibration, etc.

図6、図7に示すように、実施例2の位置決め部材は、筒形部としてカラー14と係止部としてのスナップリング21とを備えている。カラー14は、実施例1と同様、支持パイプ62の外周に挿入されている。スナップリング21はカラー14と同数の五枚が、カラー14の左端面に接合する状態で、支持パイプ62の溝62bに係止されている。そして、隣接する二枚のスナップリング21の間にカラー14とシム16と可変装置58とが隙間なく配設され、可変装置58の出力部材69がスナップリング21によりカラー14とシム16を介して支持パイプ62上の定位置に固定されている。なお、スナップリング21には、図7に示すC形リングのほか、E形リングやU形リング等の各種脱着式止め輪も使用可能である。その他の構成並びに作用効果は、実施例1と同じである。   As shown in FIGS. 6 and 7, the positioning member of Example 2 includes a collar 14 as a cylindrical portion and a snap ring 21 as a locking portion. The collar 14 is inserted into the outer periphery of the support pipe 62 as in the first embodiment. The same number of five snap rings 21 as the collar 14 are engaged with the groove 62 b of the support pipe 62 in a state where the snap ring 21 is joined to the left end surface of the collar 14. The collar 14, the shim 16, and the variable device 58 are disposed between the two adjacent snap rings 21 without any gap, and the output member 69 of the variable device 58 is interposed between the collar 14 and the shim 16 by the snap ring 21. It is fixed at a fixed position on the support pipe 62. In addition to the C-shaped ring shown in FIG. 7, various detachable retaining rings such as an E-shaped ring and a U-shaped ring can be used for the snap ring 21. Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.

本発明の実施例1を示す可変動弁機構の平面図である。It is a top view of the variable valve mechanism which shows Example 1 of this invention. 図1のII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of FIG. 図2のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 可変装置と位置決め部材の斜視図である。It is a perspective view of a variable device and a positioning member. 可変動弁機構の作用説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a variable valve mechanism. 本発明の実施例2を示す可変動弁機構の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the variable valve mechanism which shows Example 2 of this invention. 図6のVII−VII線断面図である。It is the VII-VII sectional view taken on the line of FIG. 自動車用ガソリンエンジンの断面図である。It is sectional drawing of the gasoline engine for motor vehicles. 従来の可変動弁機構の平面図である。It is a top view of the conventional variable valve mechanism. 従来の可変動弁機構の可変装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the variable apparatus of the conventional variable valve mechanism. 可変装置がバルブリフト量を拡大するときの作用説明図である。It is operation | movement explanatory drawing when a variable apparatus expands valve lift amount. 可変装置がバルブリフト量を縮小するときの作用説明図である。It is operation | movement explanatory drawing when a variable apparatus reduces the valve lift amount. 従来の可変動弁機構の断面図である。It is sectional drawing of the conventional variable valve mechanism. 従来の可変動弁機構の温度特性を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature characteristic of the conventional variable valve mechanism.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガソリンエンジン
3 シリンダヘッド
4 気筒
7 吸気バルブ
10 可変動弁機構(実施例1)
11 ハウジング
13 アクチュエータ
14 カラー
15 ピン
20 可変動弁機構(実施例2)
21 スナップリング
52 吸気カムシャフト
57 吸気カム
58 可変装置
64 コントロールシャフト
66 ピン
68 入力部材
69 出力部材
70 スライダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gasoline engine 3 Cylinder head 4 Cylinder 7 Intake valve 10 Variable valve mechanism (Example 1)
11 Housing 13 Actuator 14 Color 15 Pin 20 Variable Valve Mechanism (Embodiment 2)
21 Snap Ring 52 Intake Cam Shaft 57 Intake Cam 58 Variable Device 64 Control Shaft 66 Pin 68 Input Member 69 Output Member 70 Slider

Claims (1)

内燃機関のシリンダヘッドにハウジングを設置し、ハウジングにカムシャフトとコントロールシャフトとを設け、コントロールシャフト上に気筒と同数の可変装置を配列し、可変装置にカムシャフト上のカムと係合する入力部材と、バルブを開閉する出力部材と、出力部材を入力部材に連動させるスライダと、スライダをコントロールシャフトに連結する連結部材とを設け、スライダをコントロールシャフトにより該シャフトの軸線方向へ移動し、スライダにより入力部材に対する出力部材の位相を変えて、バルブのリフト量を変更する可変動弁機構において、
コントロールシャフトと実質的に線膨張係数の等しい支持部材を備え、支持部材の内側にコントロールシャフトを摺動可能に挿通し、支持部材の外側に出力部材を位置決めする位置決め部材を設け、位置決め部材をハウジングにコントロールシャフトの軸線方向へ移動可能に組み付けたことを特徴とする可変動弁機構。
An input member for installing a housing on a cylinder head of an internal combustion engine, providing a camshaft and a control shaft on the housing, arranging the same number of variable devices as the cylinder on the control shaft, and engaging the variable device with a cam on the camshaft. And an output member for opening and closing the valve, a slider for interlocking the output member with the input member, and a connecting member for connecting the slider to the control shaft. The slider is moved in the axial direction of the shaft by the control shaft, In the variable valve mechanism that changes the lift amount of the valve by changing the phase of the output member with respect to the input member,
A support member having substantially the same linear expansion coefficient as that of the control shaft is provided. The control shaft is slidably inserted inside the support member, and a positioning member for positioning the output member is provided outside the support member. A variable valve mechanism that is assembled to be movable in the axial direction of the control shaft.
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