JP2006307785A - Variable valve gear - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、可変動弁装置に係り、特に、バルブの開弁特性を機械的に変更可能な内燃機関の可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus, and more particularly to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that can mechanically change the valve opening characteristics of the valve.
従来、例えば特許文献1には、バルブの開弁特性を機械的に変更可能な内燃機関の可変動弁装置が開示されている。この可変動弁装置は、回転カムとバルブとの間に、バルブの開弁特性を変化させるための可変機構を介在させている。可変機構は、回転カムと同期して揺動することによりロッカーアームを押動する揺動アームと、当該揺動アームの揺動範囲を変更させるコントロールアームとを備えている。揺動アームとコントロールアームとは、回転カムと当接する入力ローラを有する入力アームおよび伝達アームを介して結合されている。コントロールアームは、ヘリカルギヤを介して制御軸と噛み合わされている。このような構成によれば、制御軸を軸方向或いは回転方向に駆動することにより、コントロールアームの回転角度が変更され、その結果として、揺動アームの揺動範囲が変更される。このため、上記従来の可変動弁装置によれば、制御軸の駆動量に応じて、バルブの開弁特性を連続的に変更することができる。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that can mechanically change a valve opening characteristic. In this variable valve operating apparatus, a variable mechanism for changing the valve opening characteristic of the valve is interposed between the rotary cam and the valve. The variable mechanism includes a swing arm that pushes the rocker arm by swinging in synchronization with the rotating cam, and a control arm that changes the swing range of the swing arm. The swing arm and the control arm are coupled via an input arm and a transmission arm having an input roller in contact with the rotating cam. The control arm is meshed with the control shaft via a helical gear. According to such a configuration, the rotation angle of the control arm is changed by driving the control shaft in the axial direction or the rotation direction, and as a result, the swing range of the swing arm is changed. For this reason, according to the conventional variable valve apparatus, the valve opening characteristics of the valve can be continuously changed according to the drive amount of the control shaft.
ところで、上記のような可変動弁装置の制御軸を駆動するための構成として、制御軸に固定されたウォームホイールと、当該ウォームホイールに噛み合うウォームギヤとからなるウォームギヤ機構を備え、モータ等のアクチュエータによって当該ウォームギヤ機構を介して制御軸を回転駆動するものが知られている。 By the way, as a configuration for driving the control shaft of the variable valve device as described above, a worm gear mechanism including a worm wheel fixed to the control shaft and a worm gear meshing with the worm wheel is provided, and an actuator such as a motor is used. A device that rotationally drives a control shaft through the worm gear mechanism is known.
上記のようなウォームギヤ機構や上記従来の可変動弁装置におけるヘリカルギヤが制御軸の駆動部に組み込まれている場合には、制御軸の回転駆動時に、制御軸にスラスト力が発生する。そのような場合に、ウォームギヤ機構やヘリカルギヤの歯面に大きなスラスト力が作用してしまうと、それらのギヤの歯面間の摩擦力が増大し、ギヤの伝達効率が低下してしまう。その結果、バルブの開弁特性の変更時の制御応答性が低下してしまう。 When the worm gear mechanism as described above or the helical gear in the conventional variable valve operating apparatus is incorporated in the drive unit of the control shaft, a thrust force is generated on the control shaft when the control shaft is driven to rotate. In such a case, if a large thrust force acts on the tooth surfaces of the worm gear mechanism or the helical gear, the frictional force between the tooth surfaces of these gears increases, and the transmission efficiency of the gears decreases. As a result, the control response at the time of changing the valve opening characteristic of the valve is lowered.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ギヤの伝達効率の低下を抑制し、バルブの開弁特性の良好な制御応答性を確保し得る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 apparatus that can suppress a reduction in transmission efficiency of a gear and ensure good control response of a valve opening characteristic. The purpose is to do.
第1の発明は、上記の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、
軸中心と同心のヘリカルギヤが設けられた制御軸と、
駆動源からの力を前記制御軸の回転力に変換するウォームギヤ機構と、
前記ヘリカルギヤと噛み合わされる部材を有し、前記制御軸の回転位置に応じて、バルブの開弁特性を変化させる可変機構とを備え、
前記ヘリカルギヤおよび前記ウォームギヤ機構のそれぞれのねじれ角の向きが、
前記制御軸の回転駆動時に、前記ヘリカルギヤを介して前記制御軸に作用するスラスト力と前記ウォームギヤ機構を介して前記制御軸に作用するスラスト力とが同一方向となるように設定されていることを特徴とする。
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 control shaft provided with a helical gear concentric with the shaft center;
A worm gear mechanism for converting a force from a drive source into a rotational force of the control shaft;
A member that meshes with the helical gear, and a variable mechanism that changes a valve opening characteristic according to a rotational position of the control shaft,
The directions of the torsion angles of the helical gear and the worm gear mechanism are as follows:
The thrust force acting on the control shaft via the helical gear and the thrust force acting on the control shaft via the worm gear mechanism are set to be in the same direction when the control shaft is rotationally driven. Features.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記制御軸の軸方向位置が規制されるように前記制御軸を支持する支持部と、
前記支持部に作用する前記同一方向のスラスト力に基づいて生ずる摩擦力を緩和する摩擦力緩和手段とを備えることを特徴とする。
Further, a second invention is the first invention according to the first invention, a support portion for supporting the control shaft so that an axial position of the control shaft is regulated;
Friction force alleviating means for alleviating a friction force generated based on the thrust force in the same direction acting on the support portion is provided.
制御軸の回転駆動時には、制御軸のヘリカルギヤにバルブスプリングの反力等が作用する。その結果、制御軸には、当該ヘリカルギヤを介して制御軸の軸方向にスラスト力が作用する。また、制御軸が回転駆動されると、制御軸には、ウォームギヤ機構を介して制御軸の軸方向にスラスト力が作用する。第1の発明によれば、それらのスラスト力が同一方向となるため、制御軸のヘリカルギヤやウォームギヤ機構のギヤの歯面にスラスト力が作用するのを回避することができる。このため、本発明によれば、それらのギヤの歯面間の摩擦力が増大することに伴うギヤの伝達効率の低下を抑制することができ、これにより、バルブの開弁特性の良好な制御応答性を確保することができる。 When the control shaft is driven to rotate, the reaction force of the valve spring acts on the helical gear of the control shaft. As a result, a thrust force acts on the control shaft in the axial direction of the control shaft via the helical gear. When the control shaft is driven to rotate, a thrust force acts on the control shaft in the axial direction of the control shaft via the worm gear mechanism. According to the first aspect, since the thrust force is in the same direction, it is possible to avoid the thrust force from acting on the tooth surface of the helical gear of the control shaft or the gear of the worm gear mechanism. For this reason, according to the present invention, it is possible to suppress a reduction in transmission efficiency of the gear accompanying an increase in the frictional force between the tooth surfaces of these gears, and thereby good control of the valve opening characteristics. Responsiveness can be ensured.
第2の発明によれば、スラスト力がギヤの歯面に作用するのを回避しつつ、当該スラスト力を受ける支持部における摩擦力の増大に伴って制御軸の駆動力が増大するのを回避することができる。 According to the second invention, while avoiding the thrust force from acting on the tooth surface of the gear, it is avoided that the drive force of the control shaft increases with the increase of the friction force in the support portion receiving the thrust force. can do.
実施の形態1.
[可変動弁装置の構成]
図1は、本実施形態の可変動弁装置1における駆動部の構成を説明するための図である。より具体的には、図1(A)は、可変動弁装置1をウォームギヤ18の軸方向から見た図であり、図1(B)は、可変動弁装置1を図1(A)中に示すA矢視方向から見た図である。本実施形態の可変動弁装置1は、ここでは、直列4気筒式の内燃機関に組み合わされるものとし、個々の気筒に対応して設けられた4つの可変動弁機構10を有している。また、本実施形態の可変動弁装置1は、すべての可変動弁機構10を貫いて4つの気筒を縦断するように配置された制御軸12を備えている。制御軸12は、図示しない軸受けにより、内燃機関のシリンダヘッドに保持されている。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of variable valve gear]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a drive unit in the variable valve operating apparatus 1 of the present embodiment. More specifically, FIG. 1 (A) is a view of the variable valve operating apparatus 1 as viewed from the axial direction of the
制御軸12の外周面には、所定のねじれ角を有し、制御軸12と同心のヘリカルギヤ12aが形成されている。ヘリカルギヤ12aは、各気筒に配置される後述の制御アーム42に設けられたヘリカルギヤ42a(図2参照)と噛み合わされるように、各気筒に対応して形成されている。ヘリカルギヤ12aは、制御軸12の軸方向に対して、左ネジの螺旋状に形成されている。
A
制御軸12の一端には、ウォームホイール14が固定されている。また、制御軸12の他端側には、制御軸12の径方向に突出するような円板状に形成されたフランジ16が固定されている。フランジ16は、シリンダヘッド等の支持部材との間に所定のクリアランスを有して配置されており、このフランジ16によって、制御軸12の軸方向位置が規制されるように構成されている。このような構成によれば、制御軸12に作用するスラスト力をフランジ16によって受け止めることができる。
A
ウォームホイール14の外周面には、所定のねじれ角を有するヘリカルギヤ14aが形成されている。ヘリカルギヤ14aは、制御軸12の軸方向に対して、右ネジの螺旋状に形成されている。ウォームホイール14のヘリカルギヤ14aには、制御軸12の軸方向に対して直交する方向を長手方向とするウォームギヤ18が噛み合わされている。ウォームギヤ18とウォームホイール14とを備えるウォームギヤ機構20によれば、ウォームギヤ18の回転を大きな減速比で制御軸12の回転に変換することができる。
A
ウォームギヤ18には、制御軸12を駆動するためのアクチュエータとして、モータ22が連結されている。モータ22は、外部から供給される駆動信号を受けて、その回転軸を回転させることができる。このため、本実施形態の可変動弁装置1によれば、モータ22の回転を制御することにより、制御軸12を回転駆動することができる。尚、図1に示す構成では、ウォームホイール14が制御軸12の一端に固定されているが、制御軸12上におけるウォームホイール14の位置はこれに限らず、制御軸12上であれば、各気筒の可変動弁機構10の間などに任意に設定することができる。
A
図2は、図1に示す可変動弁機構10の構成を説明するための断面図である。より具体的には、図2は、可変動弁機構10を図1に示すII矢視方向から見た図である。可変動弁機構10は、吸気弁または排気弁として機能する内燃機関のバルブ30を駆動するための機構である。可変動弁機構10は、図2に示すように、ロッカーアーム方式の機械式動弁機構である。可変動弁機構10におけるカム軸32の回転運動は、カム軸32に設けられたメインカム34によってロッカーアーム36の揺動運動に変換され、ロッカーアーム36に支持されるバルブ30のリフト運動に変換される。この可変動弁機構10では、メインカム34によってロッカーアーム36を直接駆動するのではなく、制御機構38および揺動カムアーム40を、メインカム34とロッカーアーム36との間に介在させている。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the
制御機構38は、揺動カムアーム40の揺動範囲を変化させることで、メインカム34の回転運動とロッカーアーム36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。このため、本実施形態の可変動弁機構10によれば、この制御機構38を可変制御することによりロッカーアーム36の揺動量や揺動タイミングを変化させて、バルブ30のリフト量やバルブタイミングを連続的に変更することができる。
The
制御機構38は、以下に説明するように、制御軸12、制御アーム42、および中間アーム44を主たる構成部材として構成されている。上述した制御軸12は、カム軸32と平行に配置されている。また、制御アーム42は、カム軸32に回転可能に取り付けられている。制御アーム42には、制御軸12のヘリカルギヤ12aと対となるヘリカルギヤ42aが形成されている。制御アーム42のヘリカルギヤ42aは、制御アーム42の回転中心、すなわち、カム軸32と同心の円弧に沿って扇状に形成されている。このため、制御軸12のトルクは、ヘリカルギヤ12aおよびヘリカルギヤ42aを介して制御アーム42に入力される。
As described below, the
中間アーム44は、制御アーム42の揺動支点46に回動可能に取り付けられている。中間アーム44には、メインカム34と当接するカムローラ48と、このカムローラ48と同軸上に配置されたスライドローラ50とが組み込まれている。スライドローラ50は、揺動カムアーム40に設けられたスライド面52と当接するように構成されている。
The
揺動カムアーム40は、制御軸12に回転可能に保持されている。上記のスライド面52は、揺動カムアーム40上に、メインカム34と対向するように形成されている。スライド面52は、揺動カムアーム40がスライドローラ50と接するための面であり、そのスライドローラ50が揺動カムアーム40の先端側から制御軸12の軸中心側に向かって移動するほど、メインカム34との間隔が徐々に狭まるような曲面で形成されている。また、スライド面52の反対側には、ロッカーアーム36のロッカーローラ54と接する面として、揺動カム面56が形成されている。揺動カム面56は、揺動カムアーム40の揺動中心からの距離が一定となるように形成された非作用面56aと、非作用面56aから離れた位置ほど制御軸12の軸中心からの距離が遠くなるように形成された作用面56bとで構成されている。
The
また、揺動カムアーム40には、ロストモーションスプリング58を掛けるためのバネ座60が設けられている。ロストモーションスプリング58は圧縮バネであり、シリンダヘッドに他方の端部を固定されている。このロストモーションスプリング58の付勢力は、スライド面52がスライドローラ50を付勢し、カムローラ48をメインカム34に押し当てる力として作用する。換言すると、この付勢力は、メインカム34と揺動カムアーム40との機械的接触を常に維持するための力として作用する。
The
ロッカーアーム36の一端には、バルブ30を支持するバルブシャフト62が当接している。バルブシャフト62は、図示しないバルブスプリングによって、閉弁方向に、すなわち、ロッカーアーム36を押し上げる方向に付勢されている。メインカム34の押圧力が制御機構38および揺動カムアーム40を介してロッカーアーム36に伝達され、バルブスプリングのバネ力に抗しながらロッカーアーム36からバルブシャフト62にメインカム34の押圧力が伝達されることによって、バルブ30の開閉動作が実現される。また、ロッカーアーム36の他端は油圧ラッシュアジャスタ64によって回動可能に支持されている。
A
[可変動弁装置の動作]
次に、図3および図4を参照して、図2に示す可変動弁機構10の動作と共に、バルブ30のリフト量および作用角が変更されることに伴って変化する制御軸12の必要駆動力について説明する。
図3(A)および図3(B)は、可変動弁機構10がバルブ30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おり、図3(A)は閉弁状態を、図3(B)はバルブ30が最大リフト位置に達した状態を、それぞれ示している。尚、図3および後述する図4においては、制御機構38の構成を必要な部分以外を簡略化して表しているが、具体的な構成は、上記図2と同様である。
[Operation of variable valve gear]
Next, referring to FIG. 3 and FIG. 4, the required drive of the
3 (A) and 3 (B) show how the
(1)可変動弁機構のリフト動作
先ず、図3(A)および図3(B)を参照して、可変動弁機構10のリフト動作について説明する。
図3(A)に示す状態は、メインカム34の押圧力がカムローラ48に作用しておらず、揺動カム面56とロッカーローラ54との接触点X(以下、「ローラ接触点X」と称する)が、ロストモーションスプリング58の付勢力によって、非作用面56a上の所定位置に維持されている状態を示している。
(1) Lifting Operation of Variable Valve Mechanism First, the lifting operation of the
In the state shown in FIG. 3A, the pressing force of the
上記の状態において、メインカム34の回転に伴ってカムノーズがカムローラ48を押圧すると、その力はスライドローラ50を介してスライド面52に伝達され、揺動カムアーム40には、制御軸12を中心とする図3(B)における右回り方向の回転が生ずる。この際、ローラ接触点Xが非作用面56aである間は、ロッカーアーム36にメインカム34の押圧力が伝達されることはないが、揺動カムアーム40が更に回転することにより、ローラ接触点Xが作用面56bにまでおよぶと、ロッカーアーム36が押し下げられ、バルブ30に開弁方向の動きが与えられる。
In the above state, when the cam nose presses the cam roller 48 as the
図3(B)に示す状態は、カムノーズの頂部がカムローラ48を押圧した状態を示している。バルブ30がリフト動作を開始すると、揺動カムアーム40には、バルブスプリングの反力F1が作用する。その結果、スライドローラ50には、当該反力F1に関するP点(揺動カムアーム40の回転中心)回りのモーメントが作用する。図3(B)中に示す力F2は、そのモーメントに基づいてスライドローラ50のローラ接触点Y(スライドローラ50とスライド面52との接触点)に作用する力である。
The state shown in FIG. 3B shows a state where the top of the cam nose presses the cam roller 48. When the
スライドローラ50は、上記の如く、制御アーム42に設けられた揺動支点46(図2参照)によって支持されている。このため、制御アーム42には、カム軸中心Qを中心とする円周の接線方向に対して、上記の力F2の円周接線方向成分F2aが作用する。この力F2aは、制御アーム42を図3(B)における反時計回り方向に回転させる力として作用する。その結果、制御軸12のヘリカルギヤ12aには、以上説明したバルブスプリングの反力F1が制御アーム42側から伝達されることになる。すなわち、バルブスプリングの反力F1は、制御軸12を図3(B)における時計回り方向に回転させようとする力として作用する。
As described above, the slide roller 50 is supported by the swing fulcrum 46 (see FIG. 2) provided on the
(2)可変動弁機構の作用角およびリフト量の変更動作
図4(A)および図4(B)は、可変動弁機構10がバルブ30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おり、図4(A)は閉弁状態を、図4(B)はバルブ30が最大リフト位置に達した状態を、それぞれ示している。
図4(A)に示す大リフト状態は、図3(A)に示す小リフト状態に比して、制御軸12を図4(A)における反時計回り方向により大きく回転させた状態を示している。制御軸12を図4(A)における反時計回り方向に回転させると、制御アーム42は、ヘリカルギヤ42aを介して制御軸12の駆動力が伝達されることで、図4(A)における時計回り方向に回転する。その結果、揺動支点46に支持されたスライドローラ50は、スライド面52およびメインカム34との接触を維持しながら制御軸12に近づく方向に移動する。
(2) Changing operation of working angle and lift amount of variable valve mechanism FIG. 4 (A) and FIG. 4 (B) operate so that the
The large lift state shown in FIG. 4 (A) shows a state where the
揺動カムアーム40は、常にロストモーションスプリング58によりスライドローラ50に向けて付勢されているため、ローラ接触点Yが変化すれば、その変化に追従して自己の回転位置も変化させられる。図4(A)に示す閉弁状態においては、スライドローラ50が制御軸12に近づく方向に移動することで、メインカム34の押圧力が作用していない状態におけるローラ接触点Xは、図3(A)に示す状態に比して、より作用面56bに近づく方向に回転する。そして、ローラ接触点Xの初期位置が作用面56bにより近い位置にあると、図4(B)に示すように、カムノーズの頂部がカムローラ48と接触した状態におけるローラ接触点Xは、揺動カムアーム40の先端側までより大きく移動することとなる。
Since the
既述した通り、本実施形態の揺動カムアーム40の作用面56bは、非作用面56aから離れた位置ほど制御軸12の軸中心からの距離が遠くなるように形成されている。このため、バルブ30のリフト動作時に、ローラ接触点Xが揺動カムアーム40の先端側までより大きく移動することで、図4(B)に示すように、バルブ30の押し下げ量、およびその押し下げ期間、すなわち、バルブ30のリフト量および作用角が増大する。以上のように、本実施形態の可変動弁機構10によれば、制御軸12を回転駆動してスライドローラ50のローラ接触点Yの位置を変更することで、揺動カムアーム40の揺動範囲が変更され、その結果として、バルブ30の作用角およびリフト量を連続的に変更することができる。
As described above, the
また、バルブ30のリフト動作時には、既述した通り、バルブスプリングの反力F1が制御軸12のヘリカルギヤ12aに作用する。その反力F1の作用方向は、制御軸12がバルブ30のリフト量を大きくさせようとして回転するのを妨げる方向となる。すなわち、バルブ30のリフト量が大きくなる方向に制御軸12を駆動させようとすると、その逆の場合に比して、大きな駆動力が必要となる。また、反力F1は、バルブ30のリフト量が大きいほど大きくなる。従って、可変動弁機構10の構成では、制御軸12の必要駆動力は、より大きなリフト量に制御しようとするほど、より大きくなる。
Further, when the
[本実施形態の可変動弁装置の利点]
ヘリカルギヤ12aに上記反力F1が作用している状態で制御軸12を駆動させようとすると、スラスト力が制御軸12の軸方向に発生する。また、そのような反力F1が作用している制御軸12をウォームギヤ18およびウォームホイール14を介して駆動させようとすると、スラスト力が制御軸12の軸方向に発生する。このようにして制御軸12に働くスラスト力がヘリカルギヤ12aやウォームギヤ18の歯面に作用してしまうと、それらのギヤの歯面間の摩擦力が増大し、ギヤの伝達効率が低下してしまう。そこで、本実施形態の可変動弁装置1では、制御軸12に形成されたヘリカルギヤ12aのねじれ角の向きと、ウォームホイール14のねじれ角の向きを、上記図1に示す向きに設定している。
[Advantages of the variable valve operating apparatus of this embodiment]
If the
次に、図5を参照して、本実施形態のねじれ角の設定により得られる効果を説明する。
図5(A)は、大リフト動作時に制御軸12に作用するスラスト力を説明するための図であり、図5(B)は、小リフト動作時に制御軸12に作用するスラスト力を説明するための図である。
Next, with reference to FIG. 5, the effect obtained by setting the twist angle of this embodiment will be described.
FIG. 5A is a diagram for explaining the thrust force acting on the
制御軸12のヘリカルギヤ12aは、上記の如く、制御軸12の軸方向に対して、左ネジの螺旋状に形成されている。このため、制御軸12を大リフト制御側に回転させる際に(図5(A)中に示す「大リフト回転方向」参照)、各気筒のヘリカルギヤ12aがバルブスプリングの反力F1を受けると、図5(A)における右方向に、それぞれスラスト力F3aが生ずる。
As described above, the
一方、ウォームホイール14に形成されたヘリカルギヤ14aは、上記の如く、制御軸12の軸方向に対して、右ネジの螺旋状に形成されている。このため、制御軸12を大リフト制御側に回転させる際に、ヘリカルギヤ14aがモータ22の駆動力を受けた場合にも、制御軸12には、図5(A)における右方向に、スラスト力F3bが生ずる。このように、本実施形態のねじれ角の設定によれば、ヘリカルギヤ12aを介して生ずるスラスト力F3aと、ヘリカルギヤ14aを介して生ずるスラスト力F3bとは、共に同一方向となる。そして、これらのスラスト力F3aおよびF3bの合力F3は、フランジ16の軸方向位置を規制するシリンダヘッドに作用することになる。
On the other hand, the
また、本実施形態の構成によれば、小リフト動作時の場合についても、図5(B)に示すように、ヘリカルギヤ12aを介して生ずるスラスト力F4aと、ヘリカルギヤ14aを介して生ずるスラスト力F4bとは、共に図5(B)に示す左方向に作用することとなり、同一方向となる。尚、小リフト動作時の場合には、バルブスプリングの反力F1によって制御軸12の駆動がアシストされる方向になるので、制御軸12に生ずるスラスト力F4等は、大リフト制御時に比して小さな値となる。
Further, according to the configuration of the present embodiment, even in the case of the small lift operation, as shown in FIG. 5B, the thrust force F4a generated through the
図5に示す構成とは異なり、ヘリカルギヤ12aおよびヘリカルギヤ14aの一方のねじれ角が上記の構成と逆向きに設定されている場合には、これらのギヤを介して制御軸12に働くそれぞれのスラスト力の向きが対向するようになってしまう。そうすると、そのスラスト力を、制御軸12のヘリカルギヤ12aおよび制御アーム42のヘリカルギヤ42aの歯面間と、ウォームホイール14のヘリカルギヤ14aおよびウォームギヤ18の歯面間とで受けるようになってしまう。これに対し、上述した本実施形態の構成によれば、上記のギヤの歯面間でスラスト力を受けないようにすることができるため、ギヤの歯面間の摩擦力の増大、およびそれによりもたらされるギヤの伝達効率の低下を抑制することができる。このため、本実施形態の可変動弁装置1によれば、バルブ30の作用角およびリフト量の良好な制御応答性を確保することができる。
Unlike the configuration shown in FIG. 5, when one of the helical angles of the
モータ22は、制御軸12の駆動を開始する瞬間に最も大きな駆動力を発生させることを要求される。制御軸12のヘリカルギヤ12aを介して生ずるスラスト力と、ウォームホイール14のヘリカルギヤ14aを介して生ずるスラスト力とが対向し合うように設定されていると、モータ22からの駆動力がこれらのギヤに作用した時点で、ギヤに大きな力が作用してしまうことになる。これに対し、本実施形態の構成によれば、これらのスラスト力が対向し合うことはなく、また、フランジ16とシリンダヘッドとの間に設けられているクリアランスがなくなるまでの間は、スラスト力がフランジ16に作用することもない。つまり、フランジ16がシリンダヘッドに接触するまでの間は、スラスト力を逃がすことが可能となる。このため、最も大きな駆動力が必要な制御軸12の駆動開始時に、機械的負荷を減らすことができる。これに伴い、以下のような効果も得られる。
The
内燃機関のドライバビリティの観点からは、加速時等に、大作用角および大リフト量側へより高応答に変化させたいという要求がある。可変動弁装置1では、既述したように、小リフト量側から大リフト量側に変化させる際に、より大きなバルブスプリングの反力F1が生ずることとなり、より大きな制御軸12の駆動力が必要となる。本実施形態の構成によれば、制御軸12の駆動開始時の初期駆動力を小さくできるので、より高応答に大リフト量側への制御が可能となり、加速性能および燃費性能の向上、および排気ガス特性の改善を実現することができる。また、低温時のような潤滑油の粘度が過大な状態であるか否かを問わず、すべての機関使用条件下でモータ22の最大負荷を小さな値とすることができるので、モータ22の耐久性を向上させることができると共に、モータ22の小型化、省電力化、軽量化、および低コスト化を実現することができる。
From the viewpoint of the drivability of the internal combustion engine, there is a demand for changing to a higher operating angle and a larger lift amount side during acceleration or the like. In the variable valve operating apparatus 1, as described above, when changing from the small lift amount side to the large lift amount side, a larger reaction force F1 of the valve spring is generated, and a larger driving force of the
ところで、上述した実施の形態1においては、制御軸12のヘリカルギヤ12aを、制御軸12の軸方向に対して、左ネジの螺旋状に形成すると共に、ウォームホイール14に形成されたヘリカルギヤ14aを、制御軸12の軸方向に対して、右ネジの螺旋状に形成することとしているが、ヘリカルギヤ12aを介して生ずるスラスト力F3aと、ヘリカルギヤ14aを介して生ずるスラスト力F3bとを、共に同一方向とするためのねじれ角の設定手法はこれに限定されるものではない。すなわち、以下の図6を参照して説明するねじれ角の設定であってもよい。
By the way, in the first embodiment described above, the
図6(A)は大リフト動作時に制御軸12に作用するスラスト力を、図6(B)は小リフト動作時に制御軸12に作用するスラスト力を、それぞれ説明するための図である。図6に示す構成では、制御軸12に形成されるヘリカルギヤ12bは、制御軸12の軸方向に対して、右ネジの螺旋状に形成されている。また、ウォームホイール14に形成されたヘリカルギヤ14bは、制御軸12の軸方向に対して、左ネジの螺旋状に形成されている。このようなねじれ角の設定によれば、制御軸12を大リフト制御側に回転させる際に、制御軸12には、ヘリカルギヤ12bを介して図6(A)に示す左方向にスラスト力F3aが生じ、また、ヘリカルギヤ14bを介して図6(A)に示す左方向にスラスト力F3bが生ずることとなる。このように、スラスト力F3aとスラスト力F3bとが同一方向となる。これは、図6(B)に示す小リフト制御時についても、同様である。
6A is a diagram for explaining the thrust force acting on the
尚、上述した実施の形態1においては、制御アーム42が前記第1の発明における「ヘリカルギヤと噛み合わされる部材」に、制御機構28および揺動カムアーム40が前記第1の発明における「可変機構」に、それぞれ相当している。
In the first embodiment described above, the
実施の形態2.
次に、図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
図7は、本実施の形態2の可変動弁装置70が備える摩擦力緩和手段の構成を説明するための断面図である。本実施形態の可変動弁装置70は、フランジ72にスラスト力F3が作用する際に、フランジ72とシリンダヘッド74との間に生ずる摩擦力を緩和させる摩擦力緩和手段を備えている点を除き、ギヤのねじれ角の設定やその他の構成について、上述した実施の形態1における可変動弁装置1と同様に構成されている。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the frictional force relaxation means provided in the
図7に示すように、本実施形態における制御軸12に設けられるフランジ72には、油溝76が設けられている。油溝76は、フランジ72の側面の一方に、環状に形成されている。より具体的には、油溝76は、比較的大きなスラスト力が生ずることとなる大リフト制御時のスラスト力F3を受け止める側であるフランジ72の一側面に形成されている。尚、これに限らず、フランジ72の他方の側面、つまり、制御軸12の小リフト制御時にスラスト力F4を受け止める側の側面についても、油溝76を設けてもよい。
As shown in FIG. 7, the
フランジ72とシリンダヘッド74とのクリアランス部78には、当該クリアランス部78に潤滑油を供給するための油路80が連通している。クリアランス部78に供給された潤滑油は、図7に示すように、油溝76に導かれると共に、各気筒の可変動弁機構10の各摺動部を潤滑するために制御軸12の内部に導入される。また、図7に示す構成では、油溝76が設けられたフランジ72の一側面側から潤滑油を供給することとしている。
An
上述した実施の形態1によるねじれ角の設定によれば、制御軸12を大リフト側に駆動する場合にも、或いは小リフト側に駆動する場合にも、制御軸12のヘリカルギヤ12aおよびウォームホイール14のヘリカルギヤ14aを介してそれぞれ制御軸12に作用するスラスト力(F3aおよびF3b、或いF4aおよびF4b)は、対向し合わなくなるため、これらのスラスト力は、フランジ72とシリンダヘッド74とで受け止められることになる。
According to the setting of the torsion angle according to the first embodiment described above, the
また、バルブ30のリフト動作が行われる度に、バルブスプリングの反力F1に基づくスラスト力が、制御軸12を大リフト側に駆動する場合のスラスト力F3aおよびF3bの作用方向と同一方向に作用する。つまり、バルブ30のリフト動作が行われる度に、フランジ72の側面とシリンダヘッド74の側面とが衝突することとなり、それらの間に存在していた潤滑油が押し出されることになる。大リフト制御時には、上記の如く、小リフト制御時に比して、より大きな制御軸12の駆動力が必要となるが、上記の問題があると、そのような比較的大きな駆動力が必要となる大リフト制御時に、制御軸12に生ずるスラスト力F3を受ける側であるフランジ72とシリンダヘッド74との接触面の摩擦抵抗が、潤滑油不足により増加してしまう。
Further, whenever the
上述した本実施形態の構成によれば、制御軸12を大リフト側に駆動する際にスラスト力F3が生ずる側の上記接触面に油溝76を設けると共に、当該接触面側から潤滑油を供給する構成としたことにより、バルブ30のリフト動作に伴って潤滑油が不足するのを抑制でき、上記接触面を常に良好な潤滑が確保された状態に維持することができる。このため、本実施形態の構成によれば、ヘリカルギヤのねじれ角の適切な設定によってスラスト力がギヤの歯面に作用するのを回避しつつ、当該スラスト力を受ける支持部における摩擦力の増大に伴って制御軸12の駆動力が増大するのを回避することができる。
According to the configuration of the present embodiment described above, the
実施の形態3.
次に、図8を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
図8は、本実施の形態3の可変動弁装置90が備える摩擦力緩和手段の構成を説明するための断面図である。本実施形態の可変動弁装置90は、スラスト力F3を受ける支持部に備える摩擦力緩和手段の構成が異なる点を除き、上述した実施の形態2と同様に構成されている。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the frictional force relaxation means provided in the
すなわち、図8に示すように、本実施形態の可変動弁装置90は、制御軸12に設けられるフランジ92とシリンダヘッド94との間に、玉軸受け96を備えている。より具体的には、玉軸受け96は、比較的大きなスラスト力が生ずることとなる大リフト制御時のスラスト力F3を受け止める側であるフランジ92の一側面に形成されている。尚、これに限らず、フランジ92の両側面に玉軸受け96を設けてもよい。
That is, as shown in FIG. 8, the variable
以上説明した本実施形態の構成によっても、ヘリカルギヤのねじれ角の適切な設定によってスラスト力がギヤの歯面に作用するのを回避しつつ、当該スラスト力を受ける支持部における摩擦力の増大に伴って制御軸12の駆動力が増大するのを回避することができる。
Even with the configuration of the present embodiment described above, the thrust force is prevented from acting on the tooth surface of the gear by appropriately setting the helical gear torsion angle, and the frictional force in the support portion receiving the thrust force is increased. Thus, an increase in the driving force of the
実施の形態4.
次に、図9を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
図9は、本実施の形態4の可変動弁装置100が備える摩擦力緩和手段の構成を説明するための断面図である。本実施形態の可変動弁装置100は、スラスト力F3を受ける支持部に備える摩擦力緩和手段の構成が異なる点を除き、上述した実施の形態2および3と同様に構成されている。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the frictional force relaxation means provided in the
すなわち、図9に示すように、本実施形態の可変動弁装置100は、制御軸12に設けられるフランジ102とシリンダヘッド104との間に、皿バネ106を備えている。より具体的には、皿バネ106は、比較的大きなスラスト力が生ずることとなる大リフト制御時のスラスト力F3を受け止める側であるフランジ102の一側面に形成されている。尚、これに限らず、フランジ102の両側面に皿バネ106を設けてもよい。
That is, as shown in FIG. 9, the variable
上記の構成によれば、回転面としてのフランジ102とシリンダヘッド104との面接触を減らすことができ、潤滑油切れによる摩擦力の増加を防止することができる。このため、以上説明した本実施形態の構成によっても、ヘリカルギヤのねじれ角の適切な設定によってスラスト力がギヤの歯面に作用するのを回避しつつ、当該スラスト力を受ける支持部における摩擦力の増大に伴って制御軸12の駆動力が増大するのを回避することができる。
According to said structure, the surface contact of the
また、本実施形態の構成によれば、制御軸12の大リフト制御時に、フランジ102とシリンダヘッド104との間にスラスト力F3が作用する際の衝撃を緩和させることができる。このため、バルブ30のリフト動作時に、フランジ102とシリンダヘッド104とが衝突することに伴う打音の発生を抑えることができ、また、そのような衝突に伴う接触面の面荒れや微小なつぶれ変形等を抑制することができる。
Further, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to mitigate the impact when the thrust force F3 acts between the
1、70、90、100 可変動弁装置
10 可変動弁機構
12 制御軸
12a 制御軸のヘリカルギヤ
14 ウォームホイール
14a ウォームホイールのヘリカルギヤ
16、72、92、102 フランジ
18 ウォームギヤ
20 ウォームギヤ機構
22 モータ
30 バルブ
38 制御機構
40 揺動カムアーム
76 油溝
96 玉軸受け
106 皿バネ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
軸中心と同心のヘリカルギヤが設けられた制御軸と、
駆動源からの力を前記制御軸の回転力に変換するウォームギヤ機構と、
前記ヘリカルギヤと噛み合わされる部材を有し、前記制御軸の回転位置に応じて、バルブの開弁特性を変化させる可変機構とを備え、
前記ヘリカルギヤおよび前記ウォームギヤ機構のそれぞれのねじれ角の向きが、
前記制御軸の回転駆動時に、前記ヘリカルギヤを介して前記制御軸に作用するスラスト力と前記ウォームギヤ機構を介して前記制御軸に作用するスラスト力とが同一方向となるように設定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 control shaft provided with a helical gear concentric with the shaft center;
A worm gear mechanism for converting a force from a drive source into a rotational force of the control shaft;
A member that meshes with the helical gear, and a variable mechanism that changes a valve opening characteristic according to a rotational position of the control shaft,
The directions of the torsion angles of the helical gear and the worm gear mechanism are as follows:
The thrust force acting on the control shaft via the helical gear and the thrust force acting on the control shaft via the worm gear mechanism are set to be in the same direction when the control shaft is rotationally driven. A variable valve operating device.
前記支持部に作用する前記同一方向のスラスト力に基づいて生ずる摩擦力を緩和する摩擦力緩和手段とを備えることを特徴とする請求項1記載の可変動弁装置。 A support portion that supports the control shaft such that an axial position of the control shaft is regulated;
2. The variable valve operating apparatus according to claim 1, further comprising frictional force relaxation means for relaxing a frictional force generated based on the thrust force in the same direction acting on the support portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005133349A JP2006307785A (en) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | Variable valve gear |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009264368A (en) * | 2008-04-29 | 2009-11-12 | Hyundai Motor Co Ltd | Variable valve lift device |
-
2005
- 2005-04-28 JP JP2005133349A patent/JP2006307785A/en not_active Withdrawn
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