JP2007146679A - Valve gear of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロッカーシャフトに枢支したロッカーアームを動弁カムにより揺動させて機関弁を開閉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 opens and closes an engine valve by swinging a rocker arm pivotally supported by a rocker shaft by a valve operating cam.
長手方向中間部をロッカーシャフトに揺動自在に枢支したロッカーアームの一端部を動弁カムに当接させるとともに、他端部を油圧アクチュエータを介して機関弁のステムエンドに当接させ、前記油圧アクチュエータを伸縮駆動することで機関弁のバルブリフトおよびバルブタイミングを無段階に変更可能としたものが、下記特許文献1により公知である。
しかしながら上記従来のものは、機関弁のバルブリフトおよびバルブタイミングを変更するための油圧アクチュエータがロッカーアームの端部に設けられているので、油圧アクチュエータのストロークがそのまま機関弁のリフト変更量に略等しくなってしまい、機関弁のリフト変更量を充分に確保するのが難しいという問題があった。 However, since the hydraulic actuator for changing the valve lift and valve timing of the engine valve is provided at the end of the rocker arm, the stroke of the hydraulic actuator is substantially equal to the lift change amount of the engine valve as it is. Thus, there is a problem that it is difficult to secure a sufficient amount of change in lift of the engine valve.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、小ストロークの油圧アクチュエータで機関弁のバルブリフトの変更量を大きく確保することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to ensure a large amount of change in the valve lift of an engine valve with a small stroke hydraulic actuator.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、ロッカーシャフトに枢支したロッカーアームを動弁カムにより揺動させて機関弁を開閉する内燃機関の動弁装置において、前記ロッカーシャフトを中心に揺動して機関弁に当接する第1ロッカーアームと、前記ロッカーシャフトを中心に揺動して動弁カムに当接する第2ロッカーアームと、前記第1、第2ロッカーアーム間に設けられ、該第1、第2ロッカーアームの相対角度を変更する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに供給する油圧を制御する油圧制御手段とを備え、前記油圧アクチュエータは、前記第1ロッカーアームが前記機関弁に当接する点、あるいは前記第2ロッカーアームが前記動弁カムに当接する点よりも前記ロッカーシャフト寄りに設けられることを特徴とする内燃機関の動弁装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in a valve operating apparatus for an internal combustion engine that opens and closes an engine valve by swinging a rocker arm pivotally supported by a rocker shaft by a valve operating cam, A first rocker arm that swings about the rocker shaft and contacts the engine valve; a second rocker arm that swings about the rocker shaft and contacts the valve cam; and the first and second rockers A hydraulic actuator provided between the arms and configured to change a relative angle between the first and second rocker arms; and a hydraulic control means for controlling a hydraulic pressure supplied to the hydraulic actuator, wherein the hydraulic actuator includes the first rocker Provided closer to the rocker shaft than the point where the arm contacts the engine valve or the point where the second rocker arm contacts the valve cam. A valve gear of an internal combustion engine, characterized in Rukoto is proposed.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記油圧制御手段は前記ロッカーシャフトの内部に設けられることを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の動弁装置が提案される。
According to the invention described in
尚、実施例の制御弁46は本発明の油圧制御手段に対応する。
The
請求項1の構成によれば、ロッカーシャフトに枢支されて機関弁に当接する第1ロッカーアームとロッカーシャフトに枢支されて動弁カムに当接する第2ロッカーアームとを設け、第1、第2ロッカーアーム間に設けた油圧アクチュエータを油圧制御手段で伸縮させて該第1、第2ロッカーアームの相対角度を変更するので、ストロークの小さい油圧アクチュエータで機関弁のバルブリフトの変更量を充分に確保することができる。しかも油圧アクチュエータを第1ロッカーアームが機関弁に当接する点、あるい第2ロッカーアームが動弁カムに当接する点よりもロッカーシャフト寄りに設けたので、重量物である油圧アクチュエータをロッカーシャフトの近傍に配置してロッカーアームの剛性を確保するととともに、ロッカーアームの慣性モーメントを減少させて内燃機関の高速運転を可能にすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the first rocker arm pivotally supported by the rocker shaft and abutting the engine valve and the second rocker arm pivotally supported by the rocker shaft and abutted by the valve cam are provided, Since the hydraulic actuator provided between the second rocker arms is expanded and contracted by the hydraulic control means to change the relative angle between the first and second rocker arms, the hydraulic actuator with a small stroke can sufficiently change the valve lift of the engine valve. Can be secured. In addition, since the hydraulic actuator is provided closer to the rocker shaft than the point where the first rocker arm abuts the engine valve or the point where the second rocker arm abuts the valve cam, the heavy hydraulic actuator is attached to the rocker shaft. It is possible to secure the rigidity of the rocker arm by arranging it in the vicinity, and to reduce the moment of inertia of the rocker arm, thereby enabling high speed operation of the internal combustion engine.
請求項2の構成によれば、油圧制御手段をロッカーシャフトの内部に設けたので、油圧制御手段を油圧アクチュエータに接続する油路を効果的に短縮することができる。 According to the configuration of the second aspect, since the hydraulic control means is provided inside the rocker shaft, the oil passage connecting the hydraulic control means to the hydraulic actuator can be effectively shortened.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図9は本発明の一実施例を示すもので、図1は動弁機構の平面図、図2は図1の2−2線断面図、図3は図1の3−3線断面図、図4は図3の4−4線断面図、図5は ロッカーアームおよびロッカーシャフトの斜視図、図6は油圧アクチュエータを駆動する油圧回路図、図7は図2に対応する作用説明図、図8は図2に対応する作用説明図、図9はバルブリフトおよびバルブタイミングの可変特性を示す図である。 1 to 9 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view of a valve operating mechanism, FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3, FIG. 5 is a perspective view of a rocker arm and a rocker shaft, FIG. 6 is a hydraulic circuit diagram for driving a hydraulic actuator, and FIG. FIG. 8 is an operation explanatory diagram corresponding to FIG. 2, and FIG. 9 is a diagram showing variable characteristics of valve lift and valve timing.
図1〜図3は内燃機関の機関弁11(吸気弁あるいは排気弁)を開閉駆動する動弁機構12を示すもので、共通の気筒の2個の機関弁11,11がカムシャフト13に設けた2個の動弁カム14,14により、それぞれロッカーアーム15,15を介して開閉駆動される。2個の機関弁11,11の動弁機構12は同一構造であるため、以下その一方の構造について説明する。
1 to 3 show a
図1〜図5から明らかなように、ロッカーアーム15は第1ロッカーアーム16および第2ロッカーアーム17から構成されるもので、第1ロッカーアーム16はロッカーシャフト18に圧入され、第2ロッカーアーム17はその二股部が第1ロッカーアーム16の軸方向両側でロッカーシャフト18に揺動自在に支持される。ロッカーシャフト18は各々のロッカーアーム15毎に設けられるもので、気筒の2個の機関弁11,11に対応する2個のロッカーシャフト18が、同軸上に隣接して配置される。即ち、シリンダヘッド19の上面に第1ホルダ20および第1キャップ21が重ね合わされて3本のボルト22…で固定され、その軸方向両側で第2ホルダ23,23および第2キャップ24,24が重ね合わされて各々2本のボルト25,25で固定される。そして一方のロッカーシャフト18は第1ホルダ20および第1キャップ21と一方の第2ホルダ23および第2キャップ24との間に架設され、他方のロッカーシャフト18は第1ホルダ20および第1キャップ21と他方の第2ホルダ23および第2キャップ24との間に架設される。このとき各ロッカーシャフト18の両端は、第1ホルダ20および第1キャップ21間と、第2ホルダ23および第2キャップ24間とに上下から挟まれて回転自在に支持される。
As apparent from FIGS. 1 to 5, the
第1ロッカーアーム16は弁ばね26で閉弁方向に付勢された機関弁11のステムエンド11aに当接する弁駆動部16aと、一端が解放したアクチュエータシリンダ16bとを備えており、アクチュエータシリンダ16bに摺動自在に嵌合するアクチュエータピストン27が、その背部の作動室28に配置されたリターンスプリング29で前進方向に付勢される。アクチュエータシリンダ16b、アクチュエータピストン27、作動室28およびリターンスプリング29は、第1、第2ロッカーアーム16,17の相対的な角度を変化させる油圧アクチュエータ30を構成する。一方、第2ロッカーアーム17はピン31で回転自在に軸支されたローラ32と、アクチュエータピストン27の端面に当接するピストン当接部17aとを備える。アクチュエータシリンダ16bに対するアクチュエータピストン27の位置が変化すると、第2ロッカーアーム17が第1ロッカーアーム16に対してロッカーシャフト18回りに相対的に揺動することで、第1ロッカーアーム16の弁駆動部16aと第2ロッカーアーム17のローラ32との距離が変化する。
The
エンジンのクランクシャフトに接続されて駆動されるカムシャフト13は、シリンダヘッド19の上面に第1ホルダ20および第1キャップ21により回転自在に支持されており、カムシャフト13に設けられた動弁カム14が、第2ロッカーアーム17のローラ32に当接する。従って、カムシャフト13が回転すると、動弁カム14にローラ32を案内された第2ロッカーアーム17と共に第1ロッカーアーム16がロッカーシャフト18を中心として揺動し、第1ロッカーアーム16の弁駆動部16aが機関弁11を開閉駆動する。
A
図3、図4および図6から明らかなように、ロッカーシャフト18の内部には第1シリンダ孔18aおよび第2シリンダ孔18bが隔壁18cを挟んで形成されており、この隔壁18cには第1シリンダ孔18aおよび第2シリンダ孔18bを連通させる連通孔18dが貫通し、第1シリンダ孔18aはロッカーシャフト18の一端側に開放し、第2シリンダ孔18bがロッカーシャフト18の他端側に開放する開口は盲栓41により封止される。
As apparent from FIGS. 3, 4 and 6, a
ロッカーシャフト18の第1シリンダ孔18aに配置されるアキュムレータ42は、第1シリンダ孔18aに摺動自在に嵌合するアキュムレータピストン43と、このアキュムレータピストン43を前記隔壁18cに向けて付勢するアキュムレータスプリング44と、アキュムレータピストン43の前面に形成されたアキュムレータ室45とで構成される。アキュムレータスプリング44およびアキュムレータ室45は、並設された2個のアキュムレータ42,42に対して共用される。
The
ロッカーシャフト18の第2シリンダ孔18bに配置される制御弁46は、第2シリンダ孔18bに摺動自在に嵌合するピストン状の弁体47と、盲栓41との間に縮設されて弁体47を隔壁18cに向けて付勢するリターンスプリング48と、弁体47および隔壁18c間に区画された弁室49と、弁体47の背部の背室50とで構成される。弁室49はロッカーシャフト18を径方向に貫通する油孔18eと、第1ロッカーアーム16の内部に形成した油路16cとを介してアクチュエータシリンダ16bに連通する。また弁体47にはその内外を連通させるオリフィス47aが形成される。
The
油圧アクチュエータ30の作動室28と制御弁46の背室50とは弁体47に形成したオリフィス47aにより連通しているため、両室28,50間のオイルの流通を実質的に阻止しながら、両室28,50の圧力を一致させることができる。
Since the
開度を無段階に制御可能な電磁弁51が第2キャップ24の上面に設けられる。電磁弁51は第2キャップ24の油路24aおよびロッカーシャフト18の油路18fとを介して制御弁46の背室50に連通しており、電磁弁51を開弁すると背室50がシリンダヘッド19内の空間に開放される。この電磁弁51は、前記背室50の油圧を測定する油圧センサ52が接続された電子制御ユニット53により制御される。
An
ロッカーシャフト18の制御弁46の両側部に第1チェック弁54および第2チェック弁55が設けられており、これら第1、第2チェック弁54,55の入口側は第2ホルダ23に形成した油路(図示せず)と、第2キャップ24に形成した油路23b,24cと、ロッカーシャフト18に形成した油路18g,18hとを介して油圧ポンプ56に接続される。また第1チェック弁54の出口側は制御弁46の背室50に接続され、第2チェック弁55の出口側はロッカーシャフト18油孔18eに接続される。
A
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
図2において、機関弁11は弁ばね26の弾発力で閉弁方向に付勢されているため、機関弁11のステムエンド11aに弁駆動部16aを押圧されたロッカーアーム15はロッカーシャフト18まわりに反時計方向に付勢され、ローラ32が動弁カム14に当接する。このとき、アクチュエータピストン27は第2ロッカーアーム17のピストン当接部17aに押圧されてアクチュエータシリンダ16b内に押し込まれるため、作動室28に発生する油圧と弁ばね26の弾発力とが釣り合う位置にアクチュエータピストン27が停止する。作動室28に発生する油圧は、電磁弁51を開閉制御することで制御される。
In FIG. 2, the
電磁弁51が閉弁した状態では、油圧アクチュエータ30作動室28と制御弁46の背室50とは弁体47のオリフィス47aを介して連通しており、第1、第2ロッカーアーム16,17の成す角度が最大角度αに保たれた状態でアクチュエータピストン27がロックされている。この状態でカムシャフト13が回転して動弁カム14が第2ロッカーアーム17のローラ32を押すと、油圧アクチュエータ30がロックされていることから第1、第2ロッカーアーム16,17は一体のまま揺動し、第1ロッカーアーム16の弁駆動部16aがステムエンド11aを押し下げることで機関弁11を開弁駆動する。このように、電磁弁51を閉弁状態に維持すれば、機関弁11は最大のリフトかつ最大の開弁期間で駆動される(図7および図9の実線参照)。
In a state where the
図6を参照すると明らかなように、動弁カム14が第2ロッカーアーム17のローラ32を押圧し、第2ロッカーアーム17のピストン当接部17aが第1ロッカーアーム17のアクチュエータピストン27を押圧して機関弁11がリフトする過程で電磁弁51を開弁すると、制御弁46の背室50が開放されて圧力が低下するため、アキュムレータ室45から押し出されたオイルにより制御弁46の弁体47が後退し、作動室28と背室50との連通が遮断されて作動室28とアキュムレータ室45とが連通する。その結果、第2ロッカーアーム17のピストン当接部17aに押圧されたアクチュエータピストン27が後退しながら作動室28のオイルがアキュムレータ室45に流入し、油圧アクチュエータ30が収縮する。これにより、第1、第2ロッカーアーム16,17の成す角度が前記αからβに減少するため(図8参照)、第1ロッカーアーム16は機関弁11をそれ以上リフトさせることができず、その分だけ機関弁11のリフトを遅らせてバルブリフトを減少させることができる。
As apparent from FIG. 6, the
動弁カム14がローラ32を押圧する過程で電磁弁51を閉弁すると、油圧ポンプ56から第1チェック弁54を介して背室50に供給されるオイルで制御弁46の弁体47が前進し、油圧アクチュエータ30およびアキュムレータ42の連通が遮断されることで、油圧アクチュエータ30は実質的に伸縮不能にロックされる。その結果、第1、第2ロッカーアーム16,17が一体化されて機関弁11がリフトを開始する。
When the
動弁カム14の頂点がローラ32を乗り越えると第2ロッカーアーム17のピストン当接部17aがアクチュエータピストン27を押圧しなくなるため、リターンスプリング29の弾発力でアクチュエータピストン27が元の位置に前進することで第1、第2ロッカーアーム16,17の成す角度が次第に増加し、動弁カム14およびローラ32間の接触が確保される。
When the apex of the
しかして、電磁弁51の開度を無段階に制御することでアクチュエータピストン27の位置を無段階に制御し、図9に破線あるいは鎖線で示すように、機関弁11のバルブタイミングおよびバルブリフトを任意に制御することができる。尚、電磁弁51の開弁中に弁体47のオリフィス47aおよび背室50を経て漏出したオイルは、油圧ポンプ56から第2チェック弁55を介して補給される。
Thus, the position of the
以上のように、ロッカーアーム15を第1、第2ロッカーアーム16,17に分割し、第1、第2ロッカーアーム16,17の成す角度を油圧アクチュエータ30で変化させることで、動弁カム14に当接するローラ32と機関弁11のステムエンド11aに当接する弁駆動部16aとの相対的な位置関係を変更するので、油圧アクチュエータ30のストロークを小さく設定しても、機関弁11のバルブリフトの変更量を大きく確保することができる。
As described above, the
また機関弁11のステムエンド11aに当接するロッカーアーム15の先端(弁駆動部16a)に油圧アクチュエータ30を設ける場合に比べて、重量物である油圧アクチュエータ30をロッカーシャフト18に近接して配置できるので、ロッカーアーム15の剛性を確保するとともに、ロッカーアーム15の慣性モーメントを小さく抑えて内燃機関の高速運転を可能にすることができる。
Further, compared to the case where the
しかも油圧アクチュエータ30の油圧を制御する制御弁46やアキュムレータ42をロッカーシャフト18の内部に設けたので、それら制御弁46やアキュムレータ42を油圧アクチュエータ30に接続する油路16cを短縮し、特に低温時におけるオイルの粘性の影響を排除して応答性を高めることができる。
In addition, since the
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施例では第1ロッカーアーム16側に油圧アクチュエータ30を設けているが、それを第2ロッカーアーム17側に設けても良い。
For example, although the
11 機関弁
14 動弁カム
15 ロッカーアーム
16 第1ロッカーアーム
17 第2ロッカーアーム
18 ロッカーシャフト
30 油圧アクチュエータ
46 制御弁(油圧制御手段)
11
Claims (2)
前記ロッカーシャフト(18)を中心に揺動して機関弁(11)に当接する第1ロッカーアーム(16)と、前記ロッカーシャフト(18)を中心に揺動して動弁カム(14)に当接する第2ロッカーアーム(17)と、前記第1、第2ロッカーアーム(16,17)間に設けられ、該第1、第2ロッカーアーム(16,17)の相対角度を変更する油圧アクチュエータ(30)と、前記油圧アクチュエータ(30)に供給する油圧を制御する油圧制御手段(46)とを備え、
前記油圧アクチュエータ(30)は、前記第1ロッカーアーム(16)が前記機関弁(11)に当接する点、あるいは前記第2ロッカーアーム(17)が前記動弁カム(14)に当接する点よりも前記ロッカーシャフト(18)寄りに設けられることを特徴とする内燃機関の動弁装置。 In a valve operating apparatus for an internal combustion engine, which opens and closes an engine valve (11) by swinging a rocker arm (15) pivotally supported by a rocker shaft (18) by a valve operating cam (14),
A first rocker arm (16) that swings about the rocker shaft (18) and contacts the engine valve (11), and a valve cam (14) that swings about the rocker shaft (18). Hydraulic actuator provided between the abutting second rocker arm (17) and the first and second rocker arms (16, 17) and changing the relative angle of the first and second rocker arms (16, 17). (30) and hydraulic control means (46) for controlling the hydraulic pressure supplied to the hydraulic actuator (30),
The hydraulic actuator (30) is configured so that the first rocker arm (16) contacts the engine valve (11) or the second rocker arm (17) contacts the valve cam (14). Is also provided closer to the rocker shaft (18).
2. The valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the hydraulic control means (46) is provided inside the rocker shaft (18).
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