JP2007107431A - Valve gear for internal combustion engine - Google Patents
Valve gear for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007107431A JP2007107431A JP2005297924A JP2005297924A JP2007107431A JP 2007107431 A JP2007107431 A JP 2007107431A JP 2005297924 A JP2005297924 A JP 2005297924A JP 2005297924 A JP2005297924 A JP 2005297924A JP 2007107431 A JP2007107431 A JP 2007107431A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cam
- journal
- valve
- intake
- camshaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、カムとの当接位置の可変からバルブの特性を連続的に制御する内燃機関の動弁装置に関する。 The present invention relates to a valve operating apparatus for an internal combustion engine that continuously controls the characteristics of a valve by varying the contact position with a cam.
自動車に搭載されるレシプロ式エンジン(内燃機関)の動弁装置では、エンジンの排出ガス対策やポンピングロスの改善による燃費低減を図るために、吸気バルブ(あるいは排気バルブ)の特性を連続的に制御する可変動弁機構を組み込むことが行なわれる。 In a reciprocating engine (internal combustion engine) valve gear mounted on an automobile, the intake valve (or exhaust valve) characteristics are continuously controlled in order to reduce fuel consumption by measures against engine exhaust gas and improving pumping loss. A variable valve mechanism is incorporated.
このような可変動弁機構の多くは、カムシャフトの吸気カムとの当接位置の可変から、吸気バルブの特性として例えば吸気バルブの開閉タイミングや開弁期間やバルブリフト量を連続的に変化させることが行なわれる(特許文献1を参照)。
ところで、通常、カムシャフトの保持には、カムシャフトにジャーナル部を形成し、シリンダヘッドにジャーナル孔部を形成し、ジャーナル孔部でジャーナル部を回転自在に保持させる構造が用いられる。一般的には、ジャーナル部の幅寸法(軸方向長さ)よりジャーナル孔部の幅寸法(軸方向の長さ)が長い保持構造が用いられる(特許文献1を参照)。 By the way, in order to hold the camshaft, a structure in which a journal portion is formed in the camshaft, a journal hole portion is formed in the cylinder head, and the journal portion is rotatably held by the journal hole portion is used. In general, a holding structure is used in which the width dimension (axial length) of the journal hole is longer than the width dimension (axial length) of the journal section (see Patent Document 1).
一方、可変動弁機構は、カムシャフトのカム変位を受けてバルブ特性を連続的に制御する精密機器なので、カムシャフトのカム位置(軸心位置)が変化するだけでも、バルブ特性が変ってしまう特徴がある。しかも、可変動弁機構は、各部の動きや公差などのために、作動中(バルブ特性の可変制御中)、カムと当接する部品から、カムシャフトに軸方向へ移動させる方向の反力(荷重)が伝わることがある。 On the other hand, the variable valve mechanism is a precision device that continuously controls the valve characteristics in response to cam displacement of the camshaft, so even if the cam position (axial position) of the camshaft changes, the valve characteristics change. There are features. Moreover, due to the movement and tolerance of each part of the variable valve mechanism, the reaction force (load) in the direction of moving the camshaft in the axial direction from the part in contact with the cam during operation (during variable control of valve characteristics) ) May be transmitted.
通常、カムシャフトは、エンジン部品の組付誤差等を許容するために、軸方向に移動可能となっている。このため、カムシャフトと可変動弁機構とが組み合う動弁装置は、可変動弁機構のカムと当接する当接部分から、反力がカムシャフトへ伝達されると、カムシャフトの軸心方向へのずれとなって表れる傾向にある。 Normally, the camshaft is movable in the axial direction in order to allow an assembly error of engine parts. For this reason, in the valve operating apparatus in which the camshaft and the variable valve mechanism are combined, when the reaction force is transmitted to the camshaft from the contact portion of the variable valve mechanism that contacts the cam, the camshaft and the variable valve mechanism move in the axial direction of the camshaft. It tends to appear as a gap.
ところが、カムシャフトの保持構造は、図14(a)に示されるようにジャーナル部bの幅寸法A1が、ジャーナル保持部fのジャーナル孔部A2に対し短いので、カムシャフトaがずれると、そのずれが、そのまま、ジャーナル部bの支持状態の変化として表れる。具体的には、図14(a)に示すジャーナル孔部d内で支持されるジャーナル部bから、カムシャフトaに形成されたカムeまでの支持距離Lが、図14(b)に示すL1およびL2のように変化する(L2<L<L1)。 However, in the camshaft holding structure, as shown in FIG. 14A, the width A1 of the journal part b is shorter than the journal hole part A2 of the journal holding part f. The deviation appears as a change in the support state of the journal part b as it is. Specifically, the support distance L from the journal part b supported in the journal hole part d shown in FIG. 14 (a) to the cam e formed on the camshaft a is L1 shown in FIG. 14 (b). And L2 (L2 <L <L1).
このように支持距離Lが変化すると、気筒毎、一様であったカムeの有る地点でのたわみ(バルブリフト時に加わる荷重で発生)が変化したり、一様であったそれぞれのジャーナル部とジャーナル孔部間のクリアランスが変化したりするために、気筒毎、一様であったカムeの軸心位置は変化してしまう。このため、可変動弁機構は、気筒間で制御ばらつきを発生しながら作動する傾向になりやすく、これを要因にエンジンの性能に影響を与えてしまう問題があった。また、バルブリフト量を小さくできる可変動弁機構においては、バルブリフト量を小さく設定したり、バルブの開いている期間を短くしたりすることによりエンジンに吸入する空気量を制御する場合に、吸入空気量が気筒間でばらつくと空燃比がばらつき、燃焼状態に違いが現れ、排気ガスや振動等の悪化の影響を受けやすくなる。 When the support distance L changes in this way, the deflection (generated by the load applied at the time of valve lift) at the point where the cam e is uniform changes for each cylinder, Since the clearance between the journal holes changes, the axial center position of the cam e, which is uniform for each cylinder, changes. For this reason, the variable valve mechanism tends to operate while causing control variations between cylinders, which has a problem of affecting engine performance. In addition, in a variable valve mechanism that can reduce the valve lift amount, when the amount of air taken into the engine is controlled by setting the valve lift amount small or shortening the valve open period, If the amount of air varies between cylinders, the air-fuel ratio varies, a difference appears in the combustion state, and it is easily affected by deterioration of exhaust gas, vibration, and the like.
そこで、本発明の目的は、可変動弁機構の気筒間の制御ばらつきの抑制が図れる内燃機関の動弁装置を提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a valve operating apparatus for an internal combustion engine that can suppress control variation among cylinders of a variable valve operating mechanism.
請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、カムシャフトに形成されたジャーナル部と、該ジャーナル部を回転自在に保持するジャーナル孔部との幅寸法の関係が、少なくともジャーナル孔部のジャーナル部から荷重を受ける側の幅寸法をジャーナル部の幅寸法より長くなるように設定した。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the relationship between the width dimension of the journal portion formed on the camshaft and the journal hole portion that rotatably holds the journal portion is at least the journal hole. The width dimension of the part receiving the load from the journal part was set to be longer than the width dimension of the journal part.
同構成により、カムシャフトが、たとえ可変動弁機構の作動がもたらす反力(荷重)などにより、軸方向へずれたとしても、ジャーナル部は、ジャーナル孔部内を変位するだけで、ジャーナル孔部内で支持されるジャーナル部からカムまでの支持距離は変わらずにすむようになるので、制御ばらつきは解消される。 With this configuration, even if the camshaft is displaced in the axial direction due to a reaction force (load) caused by the operation of the variable valve mechanism, the journal portion is simply displaced within the journal hole portion. Since the support distance from the supported journal portion to the cam is not changed, the control variation is eliminated.
請求項2に記載の発明は、さらに支持距離を一定に保つ性能が十分に発揮されるよう、ジャーナル部には、ジャーナル孔部内で内包させる構成を用いた。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、さらにSOHC式の動弁装置で効果が発揮されるよう、カムシャフトは、ジャーナル部間の中央に吸気用カムを配置し、吸気用カムの両側にそれぞれ排気用カムを対称に配置した構成とし、バルブには、吸気用カムにより駆動される吸気バルブと、排気用カムにより駆動される排気バルブとを有した構成とし、可変動弁機構には、吸気用カムを受け、吸気バルブの特性を連続的に制御するものとした。 In the invention according to claim 3, the camshaft has an intake cam arranged in the center between the journal portions, and an exhaust cam is provided on both sides of the intake cam so that the effect is exhibited in the SOHC type valve gear. The cam has a symmetrical arrangement, the valve has an intake valve driven by an intake cam and an exhaust valve driven by an exhaust cam, and the variable valve mechanism has an intake cam In response, the intake valve characteristics are continuously controlled.
請求項4に記載の発明は、さらにSOHC式の動弁装置において排気バルブを駆動するときの挙動が連続可変制御する吸気用カムに影響を与えないよう、吸気用カムを挟む両側の排気用カムは、少なくとも閉弁付近のカムプロフィールを同じにした。 The invention according to claim 4 further provides an exhaust cam on both sides sandwiching the intake cam so that the behavior when the exhaust valve is driven in the SOHC type valve gear does not affect the intake cam that is continuously variable controlled. Used the same cam profile at least near the valve closure.
請求項5に記載の発明は、可変動弁機構は、内燃機関に揺動自在に設けられ吸気バルブ又は排気バルブを駆動する揺動カムと、カムを受けて該カムの変位を変更可能に揺動カムに伝達する伝達部材とを備える構成を採用した。 According to a fifth aspect of the present invention, the variable valve mechanism is provided in the internal combustion engine so as to be swingable. The swing valve drives the intake valve or the exhaust valve. The variable valve mechanism receives the cam and swings so that the displacement of the cam can be changed. The structure provided with the transmission member which transmits to a moving cam was employ | adopted.
請求項1および請求項2に記載の発明によれば、ジャーナル孔部内で支持されるジャーナル部からカムまでの支持距離を、可変動弁機構がもたらすカムシャフトの軸方向のずれに影響されずに、一定に保つことができる。 According to the first and second aspects of the present invention, the support distance from the journal portion supported in the journal hole portion to the cam is not affected by the axial displacement of the camshaft caused by the variable valve mechanism. Can be kept constant.
したがって、可変動弁機構によるカムシャフトの軸方向の変位を要因とした可変動弁機構の気筒間のばらつきを抑制することができる。この結果、エンジンの性能を高めることができる。特にジャーナル部をジャーナル孔部内で内包させる構成にすると、上記支持距離を一定に保つ性能を十分に発揮することができる。 Therefore, it is possible to suppress variation among the cylinders of the variable valve mechanism due to the axial displacement of the camshaft by the variable valve mechanism. As a result, engine performance can be enhanced. In particular, when the journal part is included in the journal hole part, it is possible to sufficiently exhibit the performance of keeping the support distance constant.
請求項3に記載の発明によれば、SOHC式の内燃機関において、ジャーナル部から吸気用カムまでの支持距離を一定に保つ性能を得ることができる。しかも、吸気バルブをリフトするときに加わる荷重がジャーナル部間に均等に加わるだけでなく、排気バルブをリフトするときに加わる荷重も均等に加わるから、SOHC式の内燃機関において、十分に気筒間の制御ばらつきを抑えることができる。 According to the third aspect of the present invention, in the SOHC type internal combustion engine, it is possible to obtain the performance of keeping the support distance from the journal portion to the intake cam constant. Moreover, not only the load applied when lifting the intake valve is evenly applied between the journal portions, but also the load applied when lifting the exhaust valve is equally applied. Control variation can be suppressed.
請求項4に記載の発明によれば、排気用カムが受ける荷重によるカムシャフトの移動や撓みに伴う気筒間のばらつきを抑えることができ、吸入空気量のばらつきを抑制できる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to suppress variations among the cylinders due to the movement and deflection of the camshaft due to the load received by the exhaust cam, and to suppress variations in the intake air amount.
請求項5に記載の発明によれば、カムシャフトのカム位置の変化が抑えられることにより、吸気バルブ又は排気バルブの可変動弁機構の気筒間のばらつきを抑制することができ、エンジン性能を高めることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the variation in the cam position of the camshaft is suppressed, so that the variation between the cylinders of the variable valve mechanism of the intake valve or the exhaust valve can be suppressed, and the engine performance is improved. be able to.
[第1の実施形態]
以下、本発明を図1〜図11に示す第1の実施形態にもとづいて説明する。
[First Embodiment]
The present invention will be described below based on the first embodiment shown in FIGS.
図1は、多気筒の内燃機関、例えば直列4気筒のレシプロ式ガソリンエンジンのシリンダヘッド1の一部平面図(2気筒分しか図示せず)、図2は図1中のII〜II線に沿う断面図を示し、図3は図1中のIII〜III線に沿う断面図を示し、図4は可変動弁機構45の分解図、図5は図1中のIV〜線に沿う断面図(2気筒分しか図示せず)を示し、図6〜図9は可変動弁機構45の運転状態をそれぞれ示している。
1 is a partial plan view (only two cylinders are shown) of a cylinder head 1 of a multi-cylinder internal combustion engine, for example, an in-line four-cylinder reciprocating gasoline engine, and FIG. 2 is taken along line II-II in FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 1, FIG. 4 is an exploded view of the
図1ないし図3を参照してシリンダヘッド1について説明すると、シリンダヘッド1の下面には、シリンダブロック2に形成された4つの並行な気筒3(図2のみ二点鎖線で、1気筒分のみ図示)にならって、それぞれ燃焼室4(図2のみ図示)が形成されている。これら燃焼室4には、それぞれ例えば2個ずつ(一対)、吸気ポート5および排気ポート6(図2、図3だけに図示)が形成されている。シリンダヘッド1の上部には、吸気ポート5を開閉する吸気バルブ7、排気ポート6を開閉する排気バルブ8がそれぞれ組み付けられている。吸気バルブ7、排気バルブ8には、いずれもバルブスプリング9で閉方向に付勢される常閉式の往復バルブが用いてある。なお、気筒3内にはピストン10が往復動可能に収めてある(図2のみ二点鎖線で図示)。
The cylinder head 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. On the lower surface of the cylinder head 1, four parallel cylinders 3 formed in the cylinder block 2 (only two cylinders in FIG. 2 are shown by a two-dot chain line). Combustion chambers 4 (shown only in FIG. 2) are formed respectively. Each of these combustion chambers 4 is formed with, for example, two (a pair)
図1ないし図5中11は、シリンダヘッド1の上部に搭載された例えばSOHC式の動弁系(一本のカムシャフト12で吸気バルブ7、排気バルブ8を駆動するもの:本願の動弁装置に相当)を示している。動弁系11について説明すると、12は、燃焼室2の頭上にシリンダヘッド1の長手方向に沿って回転自在に配置されたカムシャフト、14はこのカムシャフト12を挟んだ吸気ポート5側(片側)に回動可能に配置された吸気側のロッカシャフト(制御シャフトを兼ねる)、15はその反対側の排気ポート6側に配置された排気側のロッカシャフト、16はロッカシャフト14とロッカシャフト15間の上側の地点(ロッカシャフト15寄り)に配設された支持シャフトを示す。ロッカシャフト14,15および支持シャフト16は、いずれもカムシャフト12と平行(並行)に配置されている。
In FIG. 1 to FIG. 5,
カムシャフト12は、エンジンのクランクシャフト(図示しない)からの出力により、図2中の矢印方向に沿って回転駆動される部品である。このカムシャフト12には、図1、図4および図5に示されるように燃焼室4毎(気筒3毎)に、吸気用カム15(1つ:本願の吸気バルブ駆動用カムに相当)と排気用カム18(2つ:本願の排気バルブ駆動用カムに相当)が形成されている。吸気用カム17は燃焼室4の頭上中央に1つ配置され、排気用カム18,18はその吸気用カム17の両側の隣接した地点にそれぞれ対称に配置され、全カムプロフィールを同じにしたカムが用いてある。さらに述べれば、カムプロフィールがそれぞれ異なる排気用カム18,18を用いる場合は、吸気用カム17の吸気バルブを開弁するタイミングと重なる排気バルブ8が閉弁するタイミング付近のカムプロフィールを同じにしたカムを用いるようにしている。即ち、吸気バルブ7を開弁するタイミングと排気バルブ8は閉弁するタイミングと重なる場合があり、このとき吸気用カム17を挟む排気用カム18にかかる荷重によるカムシャフト12の移動や撓みによる気筒3間のばらつきを抑え、吸気用カム17に与える影響を抑制するために、少なくとも閉弁付近のカムプロフィールを同じにしたカムが用いてある。このカムシャフト12の端部、気筒間(燃焼室間)に配置される各シャフト部分は、例えば図2〜図5に示されるようにシリンダヘッド1の上面1aから一体に突き出た壁状のカムシャフト保持部19にそれぞれ回転可能に保持されている。同保持構造には、例えばカムインヘッド構造が用いられている。同保持構造は、例えば図4に示されるようにカムシャフト12の他方の端部と、カムシャフト12の気筒間部分、すなわちカム群(1つの吸気用カム17とその両側の2つの排気用カム18,18とが並ぶ部分)間のシャフト部分とに、吸気用カム17や排気用カム18より大きな外径の円板形のジャーナル部20を形成し、残る一方の端部には、ジャーナル部20より外径の小さいジャーナル部21aを形成し、各カムシャフト保持部19に、ジャーナル部20a,20を回動自在に収める円形のジャーナル孔部21a,21をそれぞれ形成して、カムシャフト12を一方の端からジャーナル孔部21a,21へ差込むという作業で、カムシャフト12をシリンダヘッド1に回転自在に保持するものである。カムシャフト12は、ジャーナル部20a,20やジャーナル部20,20間の中央に吸気用カム17(1つ)が配置され、吸気用カム17の両側に対称に排気用カム18,18(2つ)が配置されていて、同レイアウトにより、バルブリフト時に加わる荷重が、両側のジャーナル部20a,20やジャーナル部20,20を通じて、カムシャフト保持部19で均等に支えられるようにしている。このときのカムシャフト12の保持には、ジャーナル部20a,20を例えば鋳鉄や鋳鋼など鉄系部材で形成し、カムシャフト保持部19をそれとは異なる例えばアルミ部材やアルミ合金部材などのジャーナル部20a,20より熱膨張係数が大きなアルミ系部材で形成して、ジャーナル部20a,20とジャーナル孔部21a,21間に、軸受け用のためのクリアランスを確保する構造が用いてある。但し、図示はしないがジャーナル部20a,20とジャーナル孔部21a,21との間は潤滑油で潤滑されるものである。そして、最後(挿入方向)のカムシャフト保持部19から突き出たカムシャフト端に、カムスプロケット22が例えばボルト部材23で組付けてある。このカムスプロケット22には、図示はしないがタイミングベルトやタイミングチェーンなど無端状のタイミング部材を介して、クランクシャフト端が接続され、タイミング部材から伝達されるクランク出力により、カムシャフト12が駆動されるようにしてある。
The
ジャーナル部20a,20およびジャーナル孔部21a,21で形成される保持部13a〜13cのうち、例えばジャーナル部20およびジャーナル孔部21で形成される保持部13b、13cには工夫が施されている。同工夫は、図4および図5に示されるようにジャーナル部20の幅寸法(軸方向長さ)を「A1」とし、ジャーナル孔部21の幅寸法(軸方向長さ)を「A2」としたとき、ジャーナル部20の幅寸法A1が、ジャーナル孔部21の幅寸法A2よりも短くなる関係にした(A1<A2)。これで、少なくともジャーナル孔部21のジャーナル部20から荷重を受ける側の幅寸法をジャーナル部20より長くしてある。同関係は、カムシャフト12に発生する軸方向のずれを許容可能とした幅寸法A1,A2の寸法値で設定される。特にジャーナル部20は、ジャーナル孔部21の幅寸法A2の中央部で内包されていて、たとえカムシャフト12が外部から作用する力(荷重)で軸方向(一方向あるいは他方向)へずれても、ジャーナル孔部21内をジャーナル部20が移動するだけにしている。むろん、同構造をジャーナル部20aとジャーナル部21aとで形成される保持部13aに適用しても構わない。
Among the holding
残る吸気側のロッカシャフト14、排気側ロッカシャフト15および支持シャフト16は、図1および図4に示されるように例えば2種類の保持部材24,25によって、各カムシャフト保持部19の上部にそれぞれ支持させてある。保持部材24は、例えばシャフト端の保持に適した部品であり、保持部材25は、例えばシャフトの中間の保持に適した部品である。このうち保持部材24は、図4に示されるように下側に並列に配置したキャップ部26,27をもち、上側に柱状の受け部28をもつ部品が用いられる。キャップ部26,27には、ロッカシャフト14,15の端がそれぞれ回動可能に嵌まる。受け部28には、支持シャフト16の端がボルト部材30で固定される。そして、保持部材24は、カムシャフト端に配置されるカムシャフト保持部19の上部に、複数本のボルト部材32a,32bを用いて固定させてある。
The remaining intake-
保持部材25は、図4に示されるように下側に並列に配置した筒形の嵌挿部34,35をもち、上側に柱状の受け部36をもち、さらに下側にシリンダヘッド1の排気ポート6側へ延びる延出部37をもつ部品が用いられる。嵌挿部34,35内には、ロッカシャフト14,15の中間のシャフト部分が回動可能に挿通される。受け部26には、支持シャフト16の中間のシャフト部分がボルト部材39で固定される。そして、保持部材25は、カムシャフト12の中間の各部を支えるカムシャフト保持部19の上部に、ボルト部材40を用いて固定させてある。なお、延出部37は、図1に示されるように固定スペースの確保が難しいロッカシャフト14の周辺を避けて、シリンダヘッド1の側縁部の近くの上面部分に、ボルト部材41で固定させてある。
As shown in FIG. 4, the holding
排気側のロッカシャフト15には、図1、図3および図4に示されるように排気用カム18毎(排気バルブ8毎)、排気バルブ用のロッカアーム43がそれぞれ回動自在に支持されている。吸気側のロッカシャフト14には、吸気用カム17毎(一対の吸気バルブ7毎)、可変動弁機構45が組み込まれている。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, an exhaust cam 18 (for each exhaust valve 8) and an exhaust
これらのうちロッカアーム43は、いずれも図3および図4に示されるように一端部にカム接触子、例えばローラ部材47をもち、他端部に排気バルブ8の駆動をなす部分、例えばアジャスタスクリュ部48をもつ。ロッカアーム43のローラ部材47は、排気用カム18に転接し、アジャスタスクリュ部48は、それぞれ排気バルブ8,8の上部端(バルブステム端)に向き合わせてある。これにより、排気用カム18が回転すると、ロッカアーム43がロッカシャフト15を支点に揺動して、排気バルブ8,8が駆動されるようにしてある。
Of these, the
可変動弁機構45は、図2および図4に示されるようにロッカシャフト14に揺動自在に支持された吸気バルブ用のロッカアーム50と、同ロッカアーム50と組み合うスイングカム60(揺動カム)と、吸気用カム17の変位を受けて同カム17の変位をスイングカム60へ伝達するセンタロッカアーム70(伝達アーム)と、同センタロッカアーム70を吸気用カム17に対して当接位置が可変できるように支持する支持機構80とを有して構成される。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
このうちロッカアーム50には、例えば図1および図4に示されるような二股形状の構造が用いられている。具体的にはロッカアーム50は、中央に筒状のロッカシャフト支持用ボス51が形成され、一端側に吸気バルブ7の駆動をなす部分、例えばアジャストスクリュ部52が組み付けられた一対の並行なロッカアーム片53と、これらロッカアーム片53の他端部間に挟み込まれた回転自在なローラ部材54(カム接触子を形成するもの)とを有して構成してある。なお、55は、ローラ部材54をロッカアーム片53間で回転自在に枢支させるための短シャフトを示す。そして、ロッカシャフト支持用ボス51,51はロッカシャフト14に揺動自在にそれぞれ嵌挿され、ローラ部材54を支持シャフト16側(シリンダヘッド1の中央側)に配置させている。残るアジャストスクリュ部52は、それぞれ吸気バルブ7,7の上部端(バルブステム端)に配置させてある。つまり、ロッカアーム50は、ロッカシャフト14を支点に揺動すると、吸気バルブ7,7が駆動されるようになっている。
Of these, the
スイングカム60は、図2および図4に示されるように支持シャフト16に回動自在に嵌挿された筒状のボス部61と、同ボス部61からローラ部材57(ロッカアーム50)へ向って延びるアーム部62と、同アーム部62の下部に形成した受け部63とを有して形成される。このうちアーム部62の先端面には、ロッカアーム50へ変位を伝えるカム面、例えば上下方向に延びるカム面64が形成されている。このカム面64がローラ部材47の外周面に転接させてある。また受け部63には、例えば図4に示されるようにアーム部62の下部のうち、カムシャフト12の直上となる下面部分に凹陥部65を形成し、同凹陥部65内に、カムシャフト12と同じ向きで、短シャフト66を回転自在に支持させた構造が用いられる。なお、67は、凹陥部65内から露出する短シャフト66部分の外周部に形成された、平面な底面をもつ凹部を示す。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
センタロッカアーム70には、例えば図2および図4に示されるように吸気用カム17のカム面と転接する転接子、例えばカムフォロア71と、同カムフォロア71を回転自在に支持する例えば枠形のホルダ部72とをもつ、ほぼL形部材が用いられている。具体的には、センタロッカアーム70は、カムフォロア71を中心として、ホルダ部72の上部から、上方のロッカシャフト14,15間を通じて、支持シャフト16へ向かう柱状の中継用アーム部73と、ホルダ部72の側部から、一対のロッカアーム片53間で露出するロッカシャフト14のシャフト部分14c(図6〜図9に図示)の下側へ延びる支点用アーム部74とを有して、L形に形成してある。なお、支点用アーム部74は例えば二股状に分けてある。また中継用アーム部73の先端(上端面)には、駆動面として、ロッカシャフト14側が低く、支持シャフト16側が高くなるように傾斜させた傾斜面75が形成してある。この中継用アーム部73の先端が、スイングカム60の凹陥部65内へ延びている。同構造により、吸気用カム17とスイングカム60との間にセンタロッカアーム70を介在させている。またアーム部73の傾斜面75は、凹部67の底面で形成された受け面67aにスライド自在に突き当てられていて、吸気用カム17が回転すると、同吸気用カム17のカム変位が、中継用アーム部73から、すべりを伴いながら、スイングカム60へ伝達されるようにしてある。
For example, as shown in FIGS. 2 and 4, the
支持機構80には、例えば図2および図4に示されるような、制御アーム81を用いてセンタロッカアーム70を揺動自在に支持する支持部82と、同センタロッカアーム70の位置を調整可能とした調整部90とを組み合わせた構造が用いられている。このうち支持部82について説明すると、シャフト部分14cの中央には、シャフト部分11cの軸心と直交(交差)する上下方向の向きで、通孔83が形成されている。制御アーム81は、円形断面をもつ軸部84と、同軸部84の一端に形成された円板状のピン結合片85と、同ピン結合片85に形成された支持孔85a(図4だけに図示)とを有して形成されている。この軸部84の端部がシャフト部分14cの下側から通孔83へ差し込まれている。なお、差し込まれた軸部84は、軸方向および周方向に対して移動自在である。この軸部84の端が、後述する調整部90の部品に突き当たっている。ピン結合片85は、二股に分かれた支点用アーム部74内に挿入される。そして、アーム部74および支持孔85aには、ピン86が挿通され、支点用アーム部74を制御アーム81の端部に対して、吸気用カム17の起伏方向に回動自在に連結させている。この連結により、吸気用カム17が回転すると、センタロッカアーム70が、ピン86を支点として揺動(上下)されるようにしている。このセンタロッカアーム70の動きに連動して、スイングカム60が、支持シャフト16を支点とし、短シャフト66を作用点(センタロッカアーム70からの荷重が作用する点)とし、カム面64を力点(ロッカアーム50を駆動させる点)として、周期的に揺動されるようにしている。なお、87は、バルブスプリング9のスプリング力が作用していないときの押し付け力を補うプッシャを示す。
For example, as shown in FIG. 2 and FIG. 4, the
ロッカシャフト14の端部には、アクチュエータとして、例えば制御用モータ100(図4だけに二点鎖線で図示)の出力部(図示しない)が接続されている。この接続により、ロッカシャフト14が軸心回りに駆動(回動)される。このロッカシャフト14の回動により、制御アーム81が、例えば図6および図7に示される略垂直となる姿勢から、例えば図8および図9に示される大きく傾いた姿勢まで可変できるようにしている。この制御アーム81の姿勢の変化から、センタロッカアーム70が、シャフト部分14cの軸方向と交差する方向に移動(変位)できるようにしている。つまり、カムフォロア71は、吸気用カム17に対する転接位置が進角方向や遅角方向へ可変できるようにしている。この転接位置の可変により、スイングカム60のカム面64の姿勢を変化させて、吸気バルブ7の特性が制御されるようにしている。具体的には、吸気バルブ7の開閉タイミングや開弁期間やバルブリフト量が、同時に連続的に可変されるようにしている。この可変について説明すると、カム面64には、例えば支持シャフト16の中心からの距離が変化する曲面が用いられている。例えば図2中に示されるようにカム面64の上部側は、支持シャフト13の軸心を中心とした円弧面よりなるベース円区間αで形成される。下部側は、そのベース区間の円弧に連続した複数の円弧面よりなるリフト区間βで形成される。つまり、リフト区間βは、吸気用カム18のリフト域のカム形状と同じような円弧面で形成される区間としてある。これにより、カムフォロア71が吸気用カム17の進角方向あるいは遅角方向へ変位すると、スイングカム60の揺動範囲が変化して、ローラ部材54が接するカム面64の領域が変化するようにしてある。つまり、吸気用カム17の位相が進角方向あるいは遅角方向へずれながら、ローラ部材54が行き交うベース円区間αとリフト区間βの比率が変わるようにしてあり、この比率の変化から開閉タイミングや開弁期間やバルブリフト量が連続的に可変されるようにしている。
For example, an output portion (not shown) of a control motor 100 (shown by a two-dot chain line only in FIG. 4) is connected to the end of the
調整部90には、例えば図2および図4に示されるようにねじ部材91で、差し込まれた制御アーム端を支持する構造が用いられている。例えば通孔83の制御アーム端とは反対側となる孔部分(上部分)の内面には、めねじ(図示しない)を形成してねじ孔とし、上側から該ねじ孔にねじ部材91が進退可能に螺挿させてある。これにより、制御アーム81の端は、通孔83内の途中で、ねじ部材91の挿入端と突き当る。この突き当てにより、制御アーム81を支持させている。この支持により、ねじ部材91を回転操作すると、シャフト部分14cの軸心と制御アーム72の先端との距離、すなわちシャフト部材14cから突き出る軸部84の突出量が可変され、該突出量による吸気用カム17の転接位置の変化から、吸気バルブ7の開弁時期や閉弁時期が調整されるようにしている。但し、92は、ねじ部材91を回転操作するための、ねじ部材91の上端面に形成した例えば十字形の溝部、93は、ねじ部材91の端部にねじ込まれたロックナット、94は、同ロックナット93の座面を形成する切欠きを示す。
For example, as shown in FIGS. 2 and 4, the adjusting
なお、図2中、95は、燃焼室4内の混合気を点火するための点火プラグを示す。
In FIG. 2,
つぎに、図6〜図9を参照して動弁系11の作用を説明する。
Next, the operation of the
今、図2中の矢印方向に示されるようにカムシャフト11が、カムスプロケット22から伝達されるエンジンの軸出力によって駆動(回転)されているとする。
Now, it is assumed that the
このとき、センタロッカアーム70のカムフォロア71は、吸気用カム17を受けていて、同カム17のカムプロフィールにならい駆動される。これにより、センタロッカアーム70は、ピン86を支点として、上下方向へ揺動する。
At this time, the
スイングカム60の受け面67aは、傾斜面75から、センタロッカアーム70の揺動変位を受けている。ここで、受け面67aと傾斜面75とはスライド可能であるから、スイングカム60は、傾斜面75をすべりながら、該傾斜面75で押し上げられたり下降したりする揺動運動を繰り返す。このスイングカム60の揺動により、スイングカム60のカム面64は上下方向へ往復動する。
The receiving
このとき、カム面64は、ロッカアーム50のローラ部材54と転接しているから、カム面64でローラ部材54を周期的に押圧する。この押圧を受けてロッカアーム50は、ロッカシャフト14を支点に駆動(揺動)され、吸気バルブ7(一対)を開閉させる。
At this time, since the
一方、排気側の各ロッカアーム43は、それぞれ排気用カム18を受けていて、同カム18のカムプロフィールにならい駆動される。これにより、各ロッカアーム43は、ロッカシャフト15を支点に上下方向へ揺動して、それぞれ排気バルブ8,8を開閉させる。
On the other hand, each
こうした吸気バルブ7、排気バルブ8,8の開閉動作と、このときのピストン10の動き(往復動)とにより、各気筒3内において、燃焼サイクル(例えば吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程の4サイクル)が行なわれる。
Due to the opening / closing operation of the
ここで、アクセルペダル(図示しない)の踏操作により、エンジンを高回転運転するとする。すると、モータ100(アクチュエータ)は、そのアクセル信号を受けて、ロッカシャフト14を回動させ、制御アーム81を、高バルブリフトが確保される地点、例えば図6および図7に示されるような垂直姿勢となる地点まで移動(回動)させる。この高バルブリフト制御により、センタロッカアーム70は、制御アーム81の回動変位を受けて、吸気用カム14上を回転方向に沿って変位する。これで、図6および図7に示されるようにスイングカム60のカム面64は垂直に近い角度となる姿勢に位置決められる。
Here, it is assumed that the engine is operated at a high speed by stepping on an accelerator pedal (not shown). Then, the motor 100 (actuator) receives the accelerator signal, rotates the
このカム面64の姿勢により、カム面64のローラ部材54が行き交う領域(比率)は、高バルブリフトをもたらす領域に定められる。例えば最も短いベース円区間αと最も長いリフト区間βとなる比率に設定される。これにより、例えば吸気バルブ7は、例えば図10中のA1の線図に示されるように最大のバルブリフト量を確保するよう駆動される。
Depending on the posture of the
また、アクセルペダル(図示しない)を戻して、例えばエンジンを低回転運転にすると、制御モータ100の駆動により、ロッカシャフト14が回動して、図8および図9に示されるように制御アーム81を吸気用カム14へ接近する方向に回動変位させる。すると、センタロッカアーム70は、この制御アーム81の回動を受けて、吸気用カム17上を回転方向前側へ移動する。これにより、図8および図9に示されるようにセンタロッカアーム70と吸気用カム17との転接位置(当接位置)は、吸気用カム17上を進角する方向へずれる。この転接位置の可変により、バルブリフト曲線のTOP位置が進角方向へ移動する。また傾斜面75も、センタロッカアーム70の移動を受けて、受け面67a上を進角方向へスライドする。
Further, when the accelerator pedal (not shown) is returned and, for example, the engine is operated at a low speed, the
このセンタロッカアーム70の移動により、図8および図9に示されるようにスイングカム60は、カム面64が下側へ傾く姿勢に変わる。傾きが大きくなるにしたがい、ローラ部材54が行き交うカム面64の領域は、ベース円区間αが次第に長く、リフト区間βが次第に短くなる比率に変わる。この可変したカム面64のカムプロフィールがローラ部材54へ伝達されるにしたがい、吸気バルブ7が、カムプロフィール全体を進角させつつリフト量が低くなるように駆動される。
By the movement of the
これにより、吸気バルブ5の開閉タイミングとバルブリフト量とは、例えば図10中の線図A1〜A6に示されるようにセンタロッカアーム70の支点位置の移動にしたがい、エンジンの高回転運転から低回転運転まで、最大バルブリフト時とほぼ同じ開弁時期から開弁するタイミングを保ち、かつ閉弁時期を大きく変化させながら連続的に可変制御される。
As a result, the opening / closing timing and the valve lift amount of the
こうした連続可変制御中、各可変動弁機構45から、カムシャフト12に対し、カムシャフト12を軸方向へ向わせる反力F(荷重)が伝わるとする(例えば可変動弁機構45の各部の動きや公差などが要因)。
During such continuous variable control, a reaction force F (load) for directing the
カムシャフト12は、軸方向に移動可能となっているから、上記力が伝達されると、カムシャフト12は、図11(a)に示される当初の状態から、例えば図11(b)に示されるように軸方向の片側へずれる(変位)。図中δはそのときのずれ量を示す。
Since the
このとき、ジャーナル部20の幅寸法A1は、該ジャーナル部20を保持するジャーナル孔部21の幅寸法A2より狭くしてある(少なくともジャーナル孔部21のジャーナル部20から荷重を受ける側の幅寸法をジャーナル部20より長く)。このため、図11(b)に示されるようにカムシャフト12は軸方向へずれても、ジャーナル部20が、ジャーナル孔部21内を変位するだけで、ジャーナル孔部21内で支持されるジャーナル部20から吸気用カム17までの支持距離Lは変わらずにすむ(一定)。
At this time, the width dimension A1 of the
これにより、ジャーナル部20とジャーナル孔部21間のクリアランスは、いずれの保持部13b、13cも一様に維持され続けるので、吸気用カム17の軸心位置の変化が抑えられる。
As a result, the clearance between the
それ故、支持距離Lの変化を要因とした気筒間の可変動弁機構45の制御ばらつきが解消できる。結果、エンジンの運転性能の向上が図れ、エンジンの出力、燃費、排気ガスなどの各性能の向上を図ることができる。しかも、ジャーナル部20をジャーナル孔部21内で内包させると、有効な性能を十分に発揮させることができる。
Therefore, the control variation of the
特にSOHC式のエンジンの場合、ジャーナル部20a,20間、ジャーナル部20,20間の中央に吸気用カム17を配置し、その両側に排気用カム18を対称に配置すると、吸気バルブ17をリフトするときに加わる荷重がジャーナル部20a,20間、ジャーナル部20,20間に均等に加わるだけでなく、排気バルブ8,8をリフトするときに加わる荷重も均等に加わるから、可変動弁機構45の制御ばらつきの十分なる抑制が期待できる。そのうえ、例えば図10中の二点鎖線Xに示されるように両側の排気用カム18,18には、少なくとも閉弁付近のカムプロフィール(=吸気用カム17の開弁付近とオーバーラップする部分)を同じにしたカムを用いると、たとえカムプロフィールが異なる排気用カム18,18を用いても、重要な吸気用カム17で開弁付近では均等に荷重が作用するから、気筒間の制御ばらつきを抑えることができる。特に排気用カム18,18が本実施形態のように全カムプロフィールが同じカムであると、制御ばらつきを最小限に抑えることができる。
In particular, in the case of an SOHC engine, if the
[第2の実施形態]
図12は、本発明の第2の実施形態を示す。
[Second Embodiment]
FIG. 12 shows a second embodiment of the present invention.
第1の実施形態では、カムインヘッド構造で、カムシャフト12をカムシャフト保持部19に回転自在に保持する構造を挙げたが、これに限らず、図12に示されるようなカムキャップ構造を用いてカムシャフト12を回転自在に保持する構造に本発明を適用してもよい。
In the first embodiment, the cam-in head structure has been described in which the
すなわち、カムキャップ構造は、カムシャフト12に形成された、カム外径より小さな径寸法のジャーナル部20の周りを、ジャーナル孔部21をなす、ジャーナルカムシャフト保持部113に形成された半円形状の凹部114と、同カムシャフト保持部113端に取り付くカムキャップ115に形成された半円形状の凹部116とで囲って、回転自在に保持したものである。117は、カムキャップ115をカムシャフト保持部113に固定するボルト部材を示す。
That is, the cam cap structure has a semicircular shape formed in the journal
このようなカムキャップ構造に、第1の実施形態と同様、ジャーナル部20の幅寸法を、ジャーナル孔部21の幅寸法より短くする技術を適用しても、第1の実施形態と同様な効果を奏する。
Even if a technique for making the width dimension of the
但し、図12において、第1の実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。 However, in FIG. 12, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱し
ない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述した実施形態では、本発明を吸気バルブに適用したが、これに限らず、排気バルブに本発明を適用してもよい。また実施形態では、スイングカム、センタロッカアームで構成される可変動弁機構を用いた例を挙げたが、これに限らず、それ以外の構造の可変動弁機構でも構わない。また上述の実施形態では、SOHC式のエンジンを例に挙げたが、吸気側と排気側とにそれぞれ別々に分けたカムシャフトを用いたDOHC式のエンジンに本発明を適用してもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the intake valve. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to an exhaust valve. In the embodiment, an example using a variable valve mechanism including a swing cam and a center rocker arm has been described. However, the present invention is not limited to this, and a variable valve mechanism having another structure may be used. In the above-described embodiment, an SOHC engine is used as an example. However, the present invention may be applied to a DOHC engine using camshafts that are separately provided on the intake side and the exhaust side.
更に、上述した実施形態では、ジャーナル孔部21の全周にわたってジャーナル部20の幅寸法より長くしたが、図13に示す第3の実施形態の通り、カムシャフト12にかかる荷重が一方向である場合には、荷重がかかる方向の面21aだけ長くしても良い。即ち、カムがロッカアーム等と当接する反対側(荷重を受ける側)の面21aを長くして、ロッカアーム等と当接する側(荷重を受けない側)は従来と同様としてもよい(A3≦A1<A2)。この場合、カムシャフト保持部113の壁を薄く、また、カムキャップ115を小さくでき軽量化又はコンパクト化に有効である。
Further, in the above-described embodiment, the width of the
1…シリンダヘッド(内燃機関)、7…吸気バルブ、8…排気バルブ、11…動弁系(動弁装置)、12…カムシャフト、17,18…吸気用カム,排気用カム(カム)、20…ジャーナル部、21…ジャーナル孔部、45…可変動弁機構、60…スイングカム、70…センタロッカアーム、A1…ジャーナル部の幅寸法、A2…ジャーナル孔部の幅寸法。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder head (internal combustion engine), 7 ... Intake valve, 8 ... Exhaust valve, 11 ... Valve-operating system (valve-operated device), 12 ... Cam shaft, 17, 18 ... Intake cam, Exhaust cam (cam), DESCRIPTION OF
Claims (5)
内燃機関に設けられ、前記ジャーナル部を回転自在に保持するジャーナル孔部と、
前記カムにより駆動されるバルブと、
前記カムを受け、前記バルブの特性を連続的に制御する可変動弁機構とを有し、
少なくとも前記ジャーナル孔部の前記ジャーナル部から荷重を受ける側の幅寸法を前記ジャーナル部の幅寸法より長くなるように設定した
ことを特徴とする内燃機関の動弁装置。 A camshaft having a cam and a plurality of journal portions;
A journal hole provided in an internal combustion engine and rotatably holding the journal part;
A valve driven by the cam;
A variable valve mechanism that receives the cam and continuously controls the characteristics of the valve;
A valve operating apparatus for an internal combustion engine, characterized in that at least a width dimension of the journal hole that receives a load from the journal section is set to be longer than a width dimension of the journal section.
前記バルブは、前記吸気用カムにより駆動される吸気バルブと、前記排気用カムにより駆動される排気バルブとを有し、
前記可変動弁機構は、前記吸気用カムを受け、前記吸気バルブの特性を連続的に制御するものである
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の動弁装置。 The camshaft is configured such that an intake cam is disposed in the center between the journal portions, and exhaust air cams are disposed symmetrically on both sides of the intake cam,
The valve has an intake valve driven by the intake cam and an exhaust valve driven by the exhaust cam,
3. The valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the variable valve mechanism receives the intake cam and continuously controls the characteristics of the intake valve. 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005297924A JP2007107431A (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Valve gear for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005297924A JP2007107431A (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Valve gear for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007107431A true JP2007107431A (en) | 2007-04-26 |
Family
ID=38033492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005297924A Withdrawn JP2007107431A (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Valve gear for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007107431A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015229991A (en) * | 2014-06-06 | 2015-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | Cam journal |
-
2005
- 2005-10-12 JP JP2005297924A patent/JP2007107431A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015229991A (en) * | 2014-06-06 | 2015-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | Cam journal |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2005299536A (en) | Variable valve system for internal combustion engine | |
US20120145101A1 (en) | Variable valve device for an internal combustion engine | |
US20050241600A1 (en) | Valve train for internal combustion engine | |
EP1918534B1 (en) | Variable valve gear of internal combustion engine | |
EP1591632A2 (en) | Valve train of internal combustion engine | |
JP4293168B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP4469341B2 (en) | Variable valve mechanism | |
JP2007107432A (en) | Valve gear for internal combustion engine | |
US7168404B2 (en) | Variable valve apparatus of internal combustion engine | |
JP4507997B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP2007107431A (en) | Valve gear for internal combustion engine | |
JP4518010B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
US7284515B2 (en) | Variable valve apparatus of internal combustion engine | |
JP2007107430A (en) | Variable valve gear for internal combustion engine | |
JP4469343B2 (en) | Variable valve mechanism | |
JP2007162597A (en) | Variable valve gear of internal combustion engine | |
JP4180011B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP2005076606A (en) | Valve system for multi-cylinder engine | |
JP5148450B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP2007154687A (en) | Variable valve gear of internal combustion engine | |
JP2007177730A (en) | Variable valve mechanism for internal combustion engine | |
JP2007231957A (en) | Variable valve gear for internal combustion engine | |
JP2006183552A (en) | Valve lift variable device for internal combustion engine | |
JP2007205277A (en) | Variable valve gear for internal combustion engine | |
JP2010190082A (en) | High pressure pump driving structure for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090106 |