JP2007170333A - Variable valve train - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のバルブ特性を可変制御する可変動弁機構に関する。 The present invention relates to a variable valve mechanism that variably controls valve characteristics of an internal combustion engine.
従来、リンクを用いてバルブのリフト量、作用角および開閉タイミングを制御する可変動弁機構が知られている。例えば、図9に示す特許文献1の可変動弁機構100は、内燃機関のクランク軸(図示略)によって回転されるカムシャフト101と、バルブ102を開閉する動弁部材103とを備えている。カムシャフト101上には、駆動カム104が一体回動可能に固定されるとともに、動弁部材103に係合するカム面105を備えた揺動カム106が相対回動可能に支持されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a variable valve mechanism that uses a link to control the lift amount, working angle, and opening / closing timing of a valve is known. For example, the
カムシャフト101と平行なコントロールシャフト107上には、偏心カム108を介して可変リンク109が揺動可能に支持されている。可変リンク109の一端はリング状リンク110で駆動カム104に連結され、可変リンク109の他端がロッド状リンク111で揺動カム106に連結されている。そして、駆動カム104の動力を三本のリンク109,110,111を介して揺動カム106に伝え、可変リンク109の揺動角度を偏心カム108で変化させて、バルブ102のリフト量及び作用角を内燃機関の運転状態に応じて変更するようになっている。
ところが、従来の可変動弁機構100によると、駆動カム104と揺動カム106との間に三本のリンク109,110,111を必要とするため、駆動カム104から動弁部材103までの動力伝達経路が複雑化するという問題点があった。
However, according to the conventional
本発明の目的は、上記課題を解決し、駆動カムから動弁部材までの動力伝達経路を少数の部品で簡単に構成できる可変動弁機構を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a variable valve mechanism that can solve the above-mentioned problems and that can easily configure a power transmission path from a drive cam to a valve member with a small number of parts.
上記の課題を解決するために、本発明の可変動弁機構は、駆動カムを備えたカムシャフトと、バルブを開閉する動弁部材と、動弁部材に係合するカム面を備えた揺動カムと、駆動カムの動力を揺動カムに伝えるリンクと、リンクを駆動するアクチュエータを備えた可変手段とからなる可変動弁機構において、リンクの基端を揺動カムに連結し、リンクの先端に駆動カムと接触する回転体を設け、可変手段に回転体と駆動カムとの接点位置を変更する可変カムを設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a variable valve mechanism according to the present invention includes a camshaft having a drive cam, a valve member for opening and closing the valve, and a swing having a cam surface engaged with the valve member. In a variable valve mechanism comprising a cam, a link for transmitting the power of the drive cam to the swing cam, and a variable means having an actuator for driving the link, the base end of the link is connected to the swing cam, and the tip of the link A rotating body that contacts the driving cam is provided, and a variable cam that changes a contact position between the rotating body and the driving cam is provided in the variable means.
また、本発明は、上記可変動弁機構において次の特徴的手段を提供する。
(1)揺動カムの一端を可変カムに支持し、揺動カムの他端にカム面を形成し、可変カムとリンクの先端とを可変アームで連結し、該連結部に回転体を支持すること。
(2)揺動カムの一端をカムシャフトに支持し、揺動カムの他端にカム面を形成し、リンクの中間部に可変カムに係合する係合部を設けること。
The present invention also provides the following characteristic means in the variable valve mechanism.
(1) One end of the swing cam is supported by the variable cam, a cam surface is formed at the other end of the swing cam, the variable cam and the tip of the link are connected by a variable arm, and the rotating body is supported by the connecting portion. To do.
(2) One end of the swing cam is supported by the cam shaft, a cam surface is formed at the other end of the swing cam, and an engaging portion that engages with the variable cam is provided at an intermediate portion of the link.
なお、動弁部材に関しては次の構成を採用できる。
(3)動弁部材に基端を支点に揺動するロッカアームを使用すること。
(4)動弁部材にバルブの軸線方向へ直線移動可能なバルブリフタを使用すること。
In addition, the following structure is employable regarding a valve operating member.
(3) Use a rocker arm that swings around the base end of the valve member.
(4) A valve lifter that can move linearly in the axial direction of the valve is used as the valve operating member.
本発明の可変動弁機構によれば、駆動カムに接触する回転体をリンクの先端に設け、リンクの基端を揺動カムに連結したので、駆動カムから動弁部材までの動力伝達経路を少数の部品で簡単に構成できるという優れた効果を奏する。 According to the variable valve mechanism of the present invention, the rotating body that contacts the drive cam is provided at the distal end of the link, and the base end of the link is connected to the swing cam. It has an excellent effect that it can be easily configured with a small number of parts.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1、図6に示すように、この実施形態の可変動弁機構1,31は、駆動カム5を備えたカムシャフト2と、バルブ4を開閉するロッカアーム7と、ロッカアーム7に係合するカム面16,33を備えた揺動カム15,32と、駆動カム5の動力を揺動カム15,32に伝えるリンク18,37と、リンク18,37を駆動するアクチュエータ12を備えた可変手段とから構成されている。リンク18,37は、基端が揺動カム15,32に連結され、先端に駆動カム5と接触する回転体21,39を備えている。そして、可変手段に回転体21,39と駆動カム5との接点位置Pを変更する可変カム14,35が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 6, the
次に、本発明の実施例1を図1〜図5に基づいて説明する。この実施例の可変動弁機構1は自動車用ガソリンエンジンの吸気系に用いられている。ただし、同じ機構をガソリンエンジンの排気系に適用することも可能である。図1に示すように、可変動弁機構1のカムシャフト2はシリンダヘッド3上方のハウジング(図示略)に支持され、エンジンのクランク軸によって回転される。カムシャフト2上には、バルブ4と対応する位置に駆動カム5が固着され、駆動カム5に等半径部5aとノーズ部5bとが形成されている。
Next,
カムシャフト2の下方にはバルブ4を開閉するロッカアーム7が基端側のピボット8で上下に揺動可能に支持され、バルブ4上のスプリング(図示略)で上方へ付勢されている。ロッカアーム7の先端にはバルブ4を押圧する押圧部9が設けられ、ロッカアーム7の中間部にベースローラ10が支持されている。ロッカアーム7の上方にはコントロールシャフト11がカムシャフト2と平行に設けられ、その一端は油圧又は電動のアクチュエータ12に連結され、アクチュエータ12が制御装置(図示略)によりエンジンの運転状態に応じて制御される。
Below the
図2に示すように、コントロールシャフト11上には可変カム14と揺動カム15とが設けられている。揺動カム15は上下に長く形成され、上端一対のアーム部15aにてコントロールシャフト11に揺動可能に支持されている。揺動カム15の下端には、ベースローラ10に係合するカム面16が形成され、カム面16にコントロールシャフト11の軸心を中心とする弧状のベース部16aと、これと反対側に湾曲するリフト部16bとが設けられている。可変カム14は、揺動カム15の内側において、コントロールシャフト11にその軸心から偏倚した状態で固定されている。
As shown in FIG. 2, a
揺動カム15には、リンク18と可変アーム19とが組み付けられている。リンク18は、基端がピン20で揺動カム15軸着され、先端が回転体21の支持軸23に連結されている。回転体21は可変アーム19の先端に支持され、可変アーム19の基端孔19aが可変カム14に回動可能に外嵌されている。揺動カム15にはスプリング24の一端が掛止され、回転体21を駆動カム5に常時接触させている。そして、可変カム14が可変アーム19を介して駆動カム5に対する回転体21の接点位置Pを変更し、リンク18が駆動カム5の動力を揺動カム15に伝えるようになっている。
A
次に、可変動弁機構1の作用を図3〜図5に従って説明する。図3はバルブ4を最小のリフト量で開閉するときの作用を示す。このとき、図3(a)に示すように、可変カム14の中心はコントロールシャフト11の軸心より左側にあり、可変アーム19が回転体21を駆動カム5のノーズ部5bから所定角度θ1離れた位相で等半径部5aに接触させ(接点位置P1)、揺動カム15のカム面16がベース部16aにてベースローラ10に係合している。このため、駆動カム5の等半径部5aが回転体21に接触している期間中は、揺動カム15及びロッカアーム7が共に静止し、バルブ4が閉鎖位置に保持される。
Next, the operation of the
図3(b)に示すように、カムシャフト2が回転し、駆動カム5のノーズ部5bが回転体21に接触すると、リンク18が揺動カム15を右方へ揺動する。このとき、揺動カム15は比較的小さな角度で揺動し、カム面16のリフト部16bがベースローラ10に浅く係合する。従って、ロッカアーム7が僅かに揺動し、バルブ4が最小のリフト量(Lmin.)で開放され、図5の曲線(イ)に示すように、リフト量及び作用角が最小のバルブ特性が得られる。
As shown in FIG. 3B, when the
図4はバルブ4を最大のリフト量で開閉するときの作用を示す。このときは、図4(a)に示すように、可変カム14の中心がコントロールシャフト11の軸心より右側に切り替えられ、可変アーム19が回転体21を駆動カム5のノーズ部5bから所定角度θ2(θ2<θ1)離れた位相で等半径部5aに接触させる(接点位置P2)。しかし、駆動カム5と回転体21との接点位置が変化しても、揺動カム15はベース部16aにてベースローラ10に係合し続け、このベース部16aが揺動カム15の揺動中心と同心であることから、駆動カム5の等半径部5aが回転体21に係合する期間中は、図2(a)と同様、バルブ4が閉鎖位置に保持される。
FIG. 4 shows the operation when the
図4(b)に示すように、駆動カム5のノーズ部5bが回転体21に接触すると、リンク18が揺動カム15を右方へ揺動する。このとき、可変カム14が可変アーム19の支点を駆動カム5から離れた位置に切り替えているので、揺動カム15が大きな角度で揺動し、リフト部16bの終端がベースローラ10に深く係合する。このため、ロッカアーム7が大きな角度で揺動し、バルブ4が最大のリフト量(Lmax.)で開放され、図5の曲線(ロ)に示すように、リフト量及び作用角が最大のバルブ特性が得られる。従って、回転体21と駆動カム5との接点位置をP1〜P2の範囲で変更することにより、バルブ4のリフト量と作用角を図5の曲線(ハ),(ニ),(ホ)に例示するように任意の中間値に制御することができる。
As shown in FIG. 4B, when the
また、実施例1の可変動弁機構1によれば、回転体21を可変アーム19とリンク18の先端に設け、リンク18の基端を揺動カム15に連結したので、駆動カム5の動力を一本のリンク18で揺動カム15に伝えることができる。このため、駆動カム5からロッカアーム7までの動力伝達経路をリンク18と揺動カム15の二部品で簡単に構成することができる。特に、揺動カム15を上下に長く形成し、その上端を可変カム14で支持し、下端にカム面16を設け、中間部の回転体21を駆動カム5に接触させたので、比較的短いリンク18を用いて揺動カム15を大きな角度で揺動できるという利点もある。
Further, according to the
次に、本発明の実施例2を図6〜図8に基づいて説明する。この可変動弁機構31では、図6に示すように、揺動カム32の上端がカムシャフト2に支持され、揺動カム32の下端に実施例1のカム面16と左右反対向きで略同じプロフィールのカム面33が形成されている。揺動カム32の中間部側方にはコントロールシャフト34がカムシャフト2と平行に設けられ、その一端にアクチュエータ12が連結され、揺動カム32と対応する軸線方向位置に可変カム35が固定されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the
駆動カム5の動力を揺動カム32に伝えるリンク37は「く」字形に屈曲形成され、その基端がピン38で揺動カム32に軸着され、先端に駆動カム5と接触する回転体39が支持されている。リンク37の中間屈曲部には可変カム35に係合するローラ40が支持され、可変カム35がローラ40を介してリンク37を起伏回動し、駆動カム5に対する回転体39の接点位置Pをエンジンの運転状態に応じて変更するようになっている。
A
次に、可変動弁機構31の作用を図7、図8に従って説明する。図7はバルブ4を最小のリフト量で開閉するときの作用を示す。このとき、図7(a)に示すように、可変カム35が等半径部35aにてローラ40に係合し、リンク37が回転体39を駆動カム5のノーズ部5bから所定角度θ3離れた位相で等半径部5aに接触させ(接点位置P3)、揺動カム32のカム面33がベース部33aにてベースローラ10に係合している。このため、駆動カム5の等半径部5aが回転体39に係合している期間中は、揺動カム32及びロッカアーム7が共に静止し、バルブ4が閉鎖位置に保持される。
Next, the operation of the
図7(b)に示すように、駆動カム5のノーズ部5bが回転体39に接触すると、リンク37が揺動カム32を左方へ揺動する。このとき、揺動カム32は比較的小さな角度で揺動し、カム面33のリフト部33bがベースローラ10に浅く係合する。従って、ロッカアーム7が僅かに揺動し、バルブ4が最小のリフト量(Lmin.)で開放されるとともに、バルブ4の作用角が最小化される。
As shown in FIG. 7B, when the
図8は吸気バルブ4を最大のリフト量で開閉するときの作用を示す。このときは、図8(a)に示すように、可変カム35がノーズ部35bにてローラ40に係合し、リンク37が回転体39を駆動カム5のノーズ部5bから所定角度θ4(θ4>θ3)離れた位相で等半径部5aに接触させる(接点位置P4)。しかし、接点位置が変化しても、揺動カム32はベース部33aの終端にてベースローラ10に係合し、ベース部33aが揺動カム32の揺動中心と同心であることから、駆動カム5の等半径部5aが回転体21に係合する期間中は、図7(a)と同様、バルブ4が閉鎖位置に保持される。
FIG. 8 shows the operation when the
図8(b)に示すように、駆動カム5のノーズ部5bが回転体39に接触すると、リンク37が揺動カム15を左方へ揺動する。このときは、可変カム35がローラ40を駆動カム5側へ持ち上げているので、揺動カム32が大きな角度で揺動し、カム面33のリフト部33bがベースローラ10に深く係合する。このため、ロッカアーム7が大きな角度で揺動し、バルブ4が最大のリフト量(Lmax.)で開放されるとともに、バルブ4の作用角が最大化される。従って、回転体39と駆動カム5との接点位置をP3〜P4の範囲で変更することにより、バルブ4のリフト量と作用角を任意の中間値に制御できる。
As shown in FIG. 8B, when the
また、実施例2の可変動弁機構31によれば、回転体39をリンク37の先端に設け、リンク37の基端を揺動カム32に連結したので、駆動カム5の動力を一本のリンク37で揺動カム32に伝えることができ、駆動カム5からロッカアーム7までの動力伝達経路をリンク37と揺動カム32の二部品で簡単に構成できる。特に、揺動カム32を上下に長く形成し、その上端をカムシャフト2に支持し、下端にカム面33を設け、リンク37の中間部に位置するローラ40を可変カム35に接触させたので、一本のリンク37を用いて揺動カム32を大きな角度で揺動できるという利点もある。
Further, according to the
1 可変動弁機構(実施例1)
2 カムシャフト
4 バルブ
5 駆動カム
7 ロッカアーム
12 アクチュエータ
14 可変カム
15 揺動カム
16 カム面
18 リンク
19 可変アーム
21 回転体
31 可変動弁機構(実施例2)
32 揺動カム
33 カム面
35 可変カム
37 リンク
39 回転体
1 Variable valve mechanism (Example 1)
2
32
Claims (1)
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