JP2007205329A - Variable valve gear mechanism of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を連続的に変更する可変動弁機構に関する。 The present invention relates to a variable valve mechanism that continuously changes the valve characteristics of an engine valve of an internal combustion engine.
内燃機関(エンジン)の可変動弁機構として、機関バルブ(吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブ)の作用角や最大リフト量のようなバルブ特性を、エンジンの運転状態に応じて連続的に変更可能とする技術が知られている。このようなエンジンの可変動弁機構を、例えば、吸気バルブに適用すると、エンジンの低回転低負荷域では、吸気バルブの作用角や最大リフト量を小さくして、吸入空気量を制限することで、スロットルバルブの開度制御によって生ずるポンピングロスを小さくし、燃費の向上を図ることができる。また、エンジンの高回転高負荷域では、吸気バルブの作用角や最大リフト量を大きくして、吸気充填効率の向上により出力の増加を確保することができる。 As a variable valve mechanism for an internal combustion engine (engine), the valve characteristics such as the operating angle and the maximum lift amount of the engine valve (at least one of the intake valve and the exhaust valve) are continuously changed according to the operating state of the engine. A technique for enabling change is known. When such a variable valve mechanism of an engine is applied to, for example, an intake valve, the intake valve can be limited by reducing the operating angle of the intake valve and the maximum lift amount in a low engine speed and low load range. Further, the pumping loss caused by the throttle valve opening control can be reduced, and the fuel consumption can be improved. Also, in the high engine speed and high load range, the operating angle of the intake valve and the maximum lift amount can be increased, and an increase in output can be secured by improving the intake charging efficiency.
そのようなエンジンの可変動弁機構の一例に、エンジンのシリンダヘッドに固定され、機関バルブのカムシャフトと平行に設けられた中空のロッカシャフト(支持軸)と、このロッカシャフト内に軸方向に移動可能な状態で配設されたコントロールシャフト(制御軸)と、そのロッカシャフト上に配設される複数の可変バルブリフト機構とを備えて構成されているものがある(例えば、特許文献1参照)。 An example of such a variable valve mechanism for an engine is a hollow rocker shaft (support shaft) fixed to the cylinder head of the engine and provided parallel to the camshaft of the engine valve, and an axial direction within the rocker shaft. Some include a control shaft (control shaft) disposed in a movable state and a plurality of variable valve lift mechanisms disposed on the rocker shaft (see, for example, Patent Document 1). ).
可変バルブリフト機構は、エンジンの各気筒ごとに設けられており、コントロールシャフトと連動して移動可能なスライダギアと、カムシャフトのカムにより駆動される入力アームと、機関バルブをリフトさせる出力アームとを備えて構成されている。入力アームおよび出力アームは、スライダギア上に設けられ、軸方向への移動が規制された状態でロッカシャフトを支持する支持部間に配設されている。 The variable valve lift mechanism is provided for each cylinder of the engine, and includes a slider gear that can move in conjunction with the control shaft, an input arm that is driven by a camshaft cam, and an output arm that lifts the engine valve. It is configured with. The input arm and the output arm are provided on the slider gear, and are disposed between the support portions that support the rocker shaft in a state where movement in the axial direction is restricted.
スライダギアには、コントロールシャフトが挿入される軸挿入孔が形成されている。また、スライダギアには、入力アームと噛み合う入力側ヘリカルスプラインと、出力アームと噛み合う出力側ヘリカルスプラインが形成されている。入力側ヘリカルスプラインの歯のねじれの向きと、出力側ヘリカルスプラインの歯のねじれの向きとは、反対方向に形成されている。これに対し、入力アームの内周面にはスライダギアの入力側ヘリカルスプラインに噛み合うヘリカルスプラインが形成されており、出力アームの内周面にも同様に、スライダギアの出力側ヘリカルスプラインに噛み合うヘリカルスプラインが形成されている。 A shaft insertion hole into which the control shaft is inserted is formed in the slider gear. The slider gear is formed with an input side helical spline that meshes with the input arm and an output side helical spline that meshes with the output arm. The direction of the twist of the teeth of the input side helical spline and the direction of the twist of the teeth of the output side helical spline are formed in opposite directions. On the other hand, a helical spline that meshes with the input-side helical spline of the slider gear is formed on the inner peripheral surface of the input arm, and similarly, a helical spline that meshes with the output-side helical spline of the slider gear. Splines are formed.
上述のような構成のエンジンの可変動弁機構では、カムシャフトのトルクが入力アームに伝達されると、入力アームが揺動され、この入力アームと一体的に揺動する出力アームによって機関バルブがリフトされるようになっている。そして、機関バルブの作用角および最大リフト量が次のようにして変更される。すなわち、コントロールシャフトの軸方向への移動に連動してスライダギアが軸方向に移動されると、スライダギアと入力アームおよび出力アームとの軸方向における相対位置が変化する。これにより、スライダギア上の入力アームと出力アームとが相対回転して、両者の相対位相差が変更され、機関バルブの作用角および最大リフト量が連続的に変更されるようになっている。なお、入力アームは、ロストモーションスプリングの弾性力によって、常にカムシャフトのカムへ押し付けられている。また、出力アームには、機関バルブのバルブスプリングの弾性力によってロッカアームが押し付けられている。
上述のエンジンの可変動弁機構では、その構成部品間、特に、互いに接触した状態で相対移動する構成部品間の摺動部分(ギアの噛み合い部分を含む)に潤滑油を供給して、スムーズな相対移動を確保するようにしている。このため、可変動弁機構には、そのような構成部品間に外部から潤滑油を供給するための油路が形成されている。例えば、コントロールシャフトをスムーズに軸方向に移動して、迅速に機関バルブの作用角および最大リフト量を変更するために、ロッカシャフトとコントロールシャフトとの間にも油路が形成されている。 In the above-described variable valve mechanism of the engine, the lubricating oil is supplied to the sliding parts (including the gear meshing parts) between the constituent parts, particularly the constituent parts that move relative to each other in a state of being in contact with each other. The relative movement is ensured. For this reason, the variable valve mechanism is formed with an oil passage for supplying lubricating oil from the outside between such components. For example, an oil passage is also formed between the rocker shaft and the control shaft in order to move the control shaft smoothly in the axial direction and quickly change the operating angle and maximum lift amount of the engine valve.
ところで、コントロールシャフトが中空ではなく中実である場合には、コントロールシャフトの軸方向への移動時に、ロッカシャフトとコントロールシャフトとの間に供給された潤滑油が抵抗になり得る。このため、潤滑油の抵抗に逆らってコントロールシャフトを移動させようとすると、コントロールシャフト移動用のアクチュエータの消費電力が大きくなり、燃費に影響を及ぼしてしまうという問題点がある。 By the way, when the control shaft is not hollow but solid, the lubricating oil supplied between the rocker shaft and the control shaft can become a resistance when the control shaft moves in the axial direction. For this reason, if it is attempted to move the control shaft against the resistance of the lubricating oil, there is a problem in that the power consumption of the actuator for moving the control shaft increases, which affects fuel consumption.
本発明は、上述した従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、内燃機関の可変動弁機構において、互いに相対移動する構成部品間の潤滑をより効果的に行いながら、制御軸の移動時に潤滑油から受ける抵抗を低減させ、制御軸のスムーズな移動を確保することができるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and in a variable valve mechanism of an internal combustion engine, the movement of a control shaft while performing lubrication between components that move relative to each other more effectively. It is an object of the present invention to reduce the resistance sometimes received from the lubricating oil and to ensure smooth movement of the control shaft.
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、中空の支持軸と、前記支持軸内に軸方向に移動可能な状態で配設された制御軸と、前記支持軸上に配設される可変バルブリフト機構とを備え、前記可変バルブリフト機構には、制御軸と連動して軸方向に駆動されるスライダと、前記スライダの外周面に形成されたヘリカルスプラインと係合し、カムシャフトからの力を受ける入力アームと、前記スライダの外周面に前記入力アームと係合するヘリカルスプラインとは異なる方向に形成されたヘリカルスプラインと係合し、機関バルブをリフトさせる出力アームとが設けられ、前記制御軸の軸方向への移動によって機関バルブのバルブ特性を変更するとともに、互いに相対移動する構成部品間に油路を通じて潤滑油を供給するようにした内燃機関の可変動弁機構において、前記制御軸が中空に形成されていることを特徴としている。 In the present invention, means for solving the above-described problems are configured as follows. That is, the present invention comprises a hollow support shaft, a control shaft disposed in an axially movable state in the support shaft, and a variable valve lift mechanism disposed on the support shaft, The variable valve lift mechanism includes a slider driven in the axial direction in conjunction with a control shaft, an input arm that engages with a helical spline formed on the outer peripheral surface of the slider and receives a force from a camshaft, An output arm that engages with the helical spline formed in a direction different from the helical spline that engages with the input arm on the outer peripheral surface of the slider and lifts the engine valve is provided. In a variable valve mechanism for an internal combustion engine that changes the valve characteristics of an engine valve by movement and supplies lubricating oil through an oil passage between components that move relative to each other. It is characterized in that the control shaft is made hollow.
このような内燃機関の可変動弁機構では、カムシャフトのトルクが入力アームに伝達されると、入力アームが揺動され、この入力アームと一体的に揺動する出力アームによって機関バルブがリフトされる。また、機関バルブの作用角や最大リフト量のようなバルブ特性が次のようにして変更される。すなわち、制御軸の軸方向への移動に連動してスライダが軸方向に移動されると、スライダと入力アームおよび出力アームとの軸方向における相対位置が変化する。これにより、スライダ上の入力アームと出力アームとが相対回転して、両者の相対位相差が変更され、機関バルブのバルブ特性が連続的に変更される。また、互いに相対移動する構成部品間の摺動部分(ギアの噛み合い部分を含む)、例えば、支持軸と制御軸との間には、油路を通じて潤滑油が供給されている。 In such a variable valve mechanism for an internal combustion engine, when the torque of the camshaft is transmitted to the input arm, the input arm is swung, and the engine valve is lifted by the output arm that swings integrally with the input arm. The Further, the valve characteristics such as the working angle and the maximum lift amount of the engine valve are changed as follows. That is, when the slider is moved in the axial direction in conjunction with the movement of the control shaft in the axial direction, the relative positions of the slider, the input arm, and the output arm in the axial direction change. As a result, the input arm and the output arm on the slider rotate relative to each other, the relative phase difference between them changes, and the valve characteristic of the engine valve changes continuously. Further, lubricating oil is supplied through an oil passage between sliding portions (including gear meshing portions) between components that move relative to each other, for example, between a support shaft and a control shaft.
そして、上記の構成によれば、制御軸を軸方向へ移動させて、機関バルブのバルブ特性を変更する際には、支持軸と制御軸との間の潤滑油が抵抗になり得るが、制御軸が中空に形成されているので、軸方向に垂直な平面で切断したときの制御軸の断面積が、中空ではなく中実である場合と比べて小さくなる。これにより、制御軸が中実である場合と比べて、制御軸の軸方向への移動時に潤滑油から受ける抵抗を低減させることができる。そして、制御軸のスムーズな移動を確保することができ、機関バルブのバルブ特性の変更を迅速に行うことができる。 According to the above configuration, when changing the valve characteristic of the engine valve by moving the control shaft in the axial direction, the lubricating oil between the support shaft and the control shaft can become a resistance. Since the shaft is formed hollow, the cross-sectional area of the control shaft when cut along a plane perpendicular to the axial direction is smaller than when the shaft is solid rather than hollow. Thereby, compared with the case where a control shaft is solid, the resistance received from lubricating oil at the time of the movement of an axial direction of a control shaft can be reduced. Then, smooth movement of the control shaft can be ensured, and the valve characteristics of the engine valve can be changed quickly.
また、潤滑油から受ける抵抗に逆らって制御軸を移動させても、制御軸が中実である場合と比べて、制御軸の駆動用のアクチュエータの消費電力を節約することができ、燃費への影響を小さくすることができる。しかも、制御軸の内部空間が可変動弁機構において互いに相対移動する構成部品間を潤滑する潤滑油を供給するための油路の一部を形成しているので、互いに相対移動する構成部品間の潤滑をより効果的に行うことができ、また、潤滑経路の設計自由度を向上させることができる。 Also, even if the control shaft is moved against the resistance received from the lubricating oil, the power consumption of the actuator for driving the control shaft can be saved compared to the case where the control shaft is solid. The influence can be reduced. Moreover, since the internal space of the control shaft forms part of an oil passage for supplying lubricating oil between the components that move relative to each other in the variable valve mechanism, the space between the components that move relative to each other is formed. Lubrication can be performed more effectively, and the degree of freedom in designing the lubrication path can be improved.
本発明によれば、制御軸が中空に形成されているので、互いに相対移動する構成部品間の潤滑をより効果的に行いながら、制御軸の移動時に潤滑油から受ける抵抗を低減させ、制御軸のスムーズな移動を確保することができる。 According to the present invention, since the control shaft is formed hollow, the resistance received from the lubricating oil when the control shaft is moved can be reduced while performing lubrication between the components that move relative to each other more effectively. Smooth movement can be ensured.
本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
以下では、本発明の可変動弁機構を車両に搭載される内燃機関(エンジン)に適用した例を挙げて説明する。以下の例では、可変動弁機構を吸気バルブについて適用した場合について述べる。ただし、排気バルブに対しても、吸気バルブの場合と同様に適用することが可能である。 Hereinafter, an example in which the variable valve mechanism of the present invention is applied to an internal combustion engine (engine) mounted on a vehicle will be described. In the following example, a case where the variable valve mechanism is applied to an intake valve will be described. However, the present invention can be applied to the exhaust valve in the same manner as the intake valve.
まず、エンジンの概略構成について、図1,図2を用いて説明する。 First, the schematic configuration of the engine will be described with reference to FIGS.
この例のエンジン10は、車両に搭載される直列4気筒ガソリンエンジンであって、4つの気筒(シリンダ:#1〜#4)12を有するシリンダブロック11と、このシリンダブロック11上に取り付けられるシリンダヘッド14とを備えている。各気筒12内には、ピストン13が往復運動可能な状態で収容されている。ピストン13は、コネクティングロッドを介してクランクシャフト34に連結されており、ピストン13の往復運動がコネクティングロッドによってクランクシャフト34の回転運動に変換される。
The
エンジン10のシリンダヘッド14には、各燃焼室15に連通する吸気ポート17と排気ポート18とが各気筒12ごとに一対ずつ設けられている。燃焼室15には、点火プラグ16が各気筒12ごとに配置されている。
The
シリンダヘッド14には、各吸気ポート17を開閉する吸気バルブ21と、各排気ポート18を開閉する排気バルブ22とがそれぞれ配置されている。各吸気バルブ21には、バルブスプリング21aがそれぞれ設けられており、バルブスプリング21aの弾性力によって各吸気バルブ21が吸気ポート17を閉じる方向に付勢されている。また、各排気バルブ22にも同様にバルブスプリング22aが設けられている。
An
吸気バルブ21の上方には、各気筒12ごとに1つの吸気カム23aを有する吸気カムシャフト23が配置されている。吸気カムシャフト23は、複数の支持壁25によって回転自在に支持されている。なお、支持壁25は、シリンダヘッド14に一体的に設けられたカムハウジングと、このカムハウジングにボルト締結等により脱着可能に取り付けられたカムキャップとで構成されている。
Above the
また、排気バルブ22の上方に、各気筒12ごとに1つの排気カム24aを有する排気カムシャフト24が配置されている。排気カムシャフト24は、複数の支持壁26によって回転自在に支持されている。なお、支持壁26は、シリンダヘッド14に一体的に設けられたカムハウジングと、このカムハウジングにボルト締結等により脱着可能に取り付けられたカムキャップとで構成されている。
Further, an
これら吸気カムシャフト23および排気カムシャフト24は、タイミングチェーン35等を介してクランクシャフト34に駆動連結されている。そして、クランクシャフト34の回転がタイミングチェーン35等を介して吸気カムシャフト23および排気カムシャフト24に伝達され、各カムシャフト23,24の回転によって、吸気バルブ21および排気バルブ22がそれぞれ往復運動する。
The
吸気バルブ21の上端部と吸気カム23aとの間、および、排気バルブ22の上端部と排気カム24aとの間には、それぞれ、ローラ27aを有するロッカアーム27が揺動自在に配置されている。さらに、吸気バルブ21および排気バルブ22の各上端部の近傍には、油圧式のラッシュアジャスタ28がそれぞれ配置されている。ロッカアーム27には、バルブスプリング21a(22a)の圧縮反力とラッシュアジャスタ28の押し上げ力とが伝達されている。これにより、ロッカアーム27のローラ27aがほぼ上方に付勢されている。そして、この例では、ローラ27aは、各排気カム24aに対しては直接的に接触されている一方で、各吸気カム23aに対しては以下に述べるような可変動弁機構30を介して間接的に接触されている。なお、ロッカアームとして、ローラを備えないものを用いてもよい。
A
上述のようなエンジン10において、吸気カムシャフト23の近傍に可変動弁機構30が設けられている。以下、可変動弁機構30の構成について、図1〜図8を用いて詳しく説明する。なお、図3の矢印Fは、アクチュエータ33から離れる方向を示し、矢印Rは、アクチュエータ33に近づく方向を示す。
In the
可変動弁機構30は、吸気バルブ21の作用角および最大リフト量を連続的に変更するためのものであって、吸気カムシャフト23の吸気カム23aとロッカアーム27との間に配設されている。なお、ロッカアーム27は、一端がラッシュアジャスタ28に支持され、他端が吸気バルブ21の上端に当接している。
The
ここで、吸気バルブ21の作用角とは、図9に示すように、吸気バルブ21の開弁時期IVOから閉弁時期IVCまでの角度範囲(図9ではクランク角で表現している)である。また、吸気バルブ21の最大リフト量は、吸気バルブ21が開弁時において可動範囲の最も下方まで移動(リフト)したときの吸気バルブ21の移動量である。これらの作用角および最大リフト量は、可変動弁機構30によって互いに同期して変化する。例えば、作用角が小さくなるほど最大リフト量も小さくなる。また、作用角が小さくなるに従って吸気バルブ21の開弁時期IVOと閉弁時期IVCとが互いに近寄り、開弁期間が短くなって1気筒当たりの吸入空気量が少なくなる。
Here, as shown in FIG. 9, the operating angle of the
可変動弁機構30は、気筒12ごとの可変バルブリフト機構40を備えるほか、全ての可変バルブリフト機構40にそれぞれ共通のロッカシャフト(支持軸)31、コントロールシャフト(制御軸)32、および、アクチュエータ33を備えている。
The
ロッカシャフト31は、吸気カムシャフト23と平行な方向(気筒配列方向)に沿って延びる中空の円筒状の部材であり、シリンダヘッド14に設けられた複数の支持壁25,25,・・・に、軸方向および周方向への移動が規制された状態で取り付けられている。ロッカシャフト31には、可変バルブリフト機構40を挟んで対向する一対の支持壁25,25によって挟まれた箇所に軸方向に延びる長孔(貫通孔)31aが形成されている。長孔31aにはコネクトピン44が挿通されている。なお、ロッカシャフト31が延びる方向を、「軸方向」と称する。
The
コントロールシャフト32は、内部に軸方向に延びる内部空間32bが形成された中空の円筒状の部材であり、ロッカシャフト31内に軸方向の移動が可能な状態で挿入されている。コントロールシャフト32の一端側には、コントロールシャフト32の駆動用のアクチュエータ33が接続されている。コントロールシャフト32は、アクチュエータ33によって軸方向(F方向またはR方向)に前進・後退される。また、コントロールシャフト32には、コネクトピン44を挿入するための一対のピン挿入孔32a,32aが形成されている。一対のピン挿入孔32a,32aは、コントロールシャフト32の中心軸まわりで互いに180度異なる箇所に設けられている。
The
ロッカシャフト31の内径は、コントロールシャフト32の外径よりも大きくなっており、ロッカシャフト31の内周面とコントロールシャフト32の外周面との間には、円環状の隙間52が形成されている。この隙間52は、後述するように、潤滑油が流れる油路となっている。また、コントロールシャフト32の内部空間32bも、後述するように、潤滑油が流れる油路となっている。
The inner diameter of the
可変バルブリフト機構40は、気筒数と同数設けられており、ロッカシャフト31に対して各気筒12と対応するように外装されている。各可変バルブリフト機構40は、コントロールシャフト32と連動して移動可能なスライダギア43と、吸気カムシャフト23の吸気カム23aにより駆動される入力アーム(カム被打部材)41と、吸気バルブ21をリフトさせる出力アーム(バルブ打部材)42とを備えている。入力アーム41および出力アーム42は、スライダギア43上に設けられ、軸方向への移動が規制された状態でロッカシャフト31(コントロールシャフト32)を支持する一対の支持壁25,25間に配設されている。なお、出力アーム42と支持壁25との間には、スライダギア43に対する入力アーム41および出力アーム42の軸方向における初期相対位置を調整するための板状のシム45が介装されている。
The number of variable
入力アーム41は、円筒形のハウジング41aを備えている。ハウジング41aの内周面には、後述するスライダギア43の入力側ヘリカルスプライン43aに噛み合うヘリカルスプライン41bが形成されている。また、ハウジング41aの外周には、径方向外向きに突出する一対の支持片41c,41cが設けられており、この一対の支持片41c,41cの間にローラ41eが配置されている。ローラ41eは、ロッカシャフト31と平行な回転軸41dによって回転自在に支持されている。
The
入力アーム41の軸方向両側には、一対の出力アーム42,42が配置されている。各出力アーム42は、円筒形のハウジング42aを備えている。ハウジング42aの内周面には、スライダギア43の出力側ヘリカルスプライン43bに噛み合うヘリカルスプライン42bが形成されている。また、ハウジング42aの外周には、径方向外向きに突出するノーズ42cが設けられている。ノーズ42cは、略三角形状に加工されており、その一辺が凹状に湾曲するカム面42dとなっている。
A pair of
これらの入力アーム41および2つの出力アーム42,42によって区画された内部空間には、スライダギア43が配設されている。スライダギア43は、ロッカシャフト31上にコントロールシャフト32と連動して軸方向に移動可能に外装されている。
A
スライダギア43は、中心に軸挿入孔43cを有する略円筒形状に加工されている。スライダギア43の軸方向の中央部には、入力アーム41のヘリカルスプライン41bに噛み合う入力側ヘリカルスプライン43aが加工されている。また、スライダギア43の軸方向の両端部には、出力アーム42のヘリカルスプライン42bに噛み合う出力側ヘリカルスプライン43bがそれぞれ加工されている。出力側ヘリカルスプライン43bは、入力側ヘリカルスプライン43aに対して外径が小さく形成されている。また、入力側ヘリカルスプライン43aと出力側ヘリカルスプライン43bとは、歯のねじれの向きが互いに逆向きとなるように加工されている。
The
スライダギア43の内壁の軸方向中央部には、周方向に延びる周溝43dが形成されている。また、周溝43dは、貫通孔43eによってスライダギア43の外部に連通されている。
A
そして、入力アーム41のローラ41eは、シリンダヘッド14に圧縮状態で配設されたロストモーションスプリング29の弾性力によって、常に吸気カム23aへ押し付けられている。一方、出力アーム42のハウジング42aのベース円部分またはノーズ42cのカム面42dには、吸気バルブ21のバルブスプリング21aによってロッカアーム27のローラ27aが圧接されている。これにより、吸気カムシャフト23が回転すると、吸気カム23aによって入力アーム41のローラ41eが押し下げられる。そして、入力アーム41とともに、スライダギア43および出力アーム42が一体的に揺動される。このような入力アーム41および出力アーム42の一体的な揺動によって、ロッカアーム27を介して吸気バルブ21がリフトされるようになっている。
The
ここで、ロッカシャフト31の外側のスライダギア43を、ロッカシャフト31内のコントロールシャフト32に動力伝達可能に連結するために、スライダギア43の周溝43d内には、断面円弧状のブッシュ46が配設されている。ブッシュ46には、周方向中間にピン挿入孔(貫通孔)46aが形成されている。
Here, in order to connect the
ブッシュ46は、コネクトピン44を介してコントロールシャフト32に連結されている。具体的には、コネクトピン44の一端部がブッシュ46のピン挿入孔46aに挿入され、コネクトピン44の他端部がコントロールシャフト32のブッシュ46から遠い側のピン挿入孔32aに挿入されている。また、コネクトピン44の中間部がロッカシャフト31の長孔31aと、コントロールシャフト32のブッシュ46から近い側のピン挿入孔32aに挿入されている。なお、コネクトピン44およびブッシュ46の組み付け時に、コネクトピン44は、スライダギア43の貫通孔43eと、ブッシュ46のピン挿入孔46aと、ロッカシャフト31の長孔31aと、コントロールシャフト32の2つのピン挿入孔32a,32aとの位置合わせを行った状態で、スライダギア43の貫通孔43e側から挿入される。
The
そして、可変動弁機構30において、スライダギア43は次のように動作する。
In the
コントロールシャフト32は、ロッカシャフト31の長孔31aの軸方向の長さの範囲内で、ロッカシャフト31に対して軸方向に移動可能となっている。また、スライダギア43は、周溝43dとブッシュ46との係合により、コントロールシャフト32に対する軸方向の位置が固定されているので、アクチュエータ33の駆動によりコントロールシャフト32が軸方向に移動されると、その動作がコネクトピン44およびブッシュ46を介してスライダギア43に伝えられる。これにより、コントロールシャフト32に連動してスライダギア43が軸方向に移動する。加えて、ブッシュ46がスライダギア43の周溝43d内を周方向に移動可能となっているので、その範囲内で、スライダギア43がコントロールシャフト32に対し回動可能となっている。これにより、コントロールシャフト32が軸方向に移動されると、スライダギア43は、軸方向に移動しながら、コントロールシャフト32に対して回動する。
The
また、入力アーム41に吸気カムシャフト23のトルクが伝達されると、そのトルクが入力アーム41からスライダギア43を介して出力アーム42に伝達されるが、このとき、スライダギア43は、ロッカシャフト31(コントロールシャフト32)の回りを揺動する。
When the torque of the
このような可変バルブリフト機構40において、スライダギア43の入力側ヘリカルスプライン43aと、入力アーム41のヘリカルスプライン41bとは、互いに噛み合わされることによって支持されている。また同様に、スライダギア43の出力側ヘリカルスプライン43bと、出力アーム42のヘリカルスプライン42bとは、互いに噛み合わされて支持されている。
In such a variable
したがって、コントロールシャフト32の前進・後退によりスライダギア43を軸方向に移動させて、スライダギア43と、入力アーム41および出力アーム42との軸方向における相対位置を変化させることによって、入力アーム41と出力アーム42とに互いに逆向きのねじり力が付与されることになる。これにより、入力アーム41と出力アーム42とが互いに相対回転し、入力アーム41(ローラ41e)と出力アーム42(ノーズ42c)との相対位相差が変更されるようになっている。
Therefore, by moving the
以上のようにして、入力アーム41のローラ41eと出力アーム42のノーズ42cとの相対位相差が変更されると、吸気バルブ21の作用角および最大リフト量が変更される。そして、相対位相差が最も小さいとき(可変バルブリフト機構40の周方向において、ローラ41eとノーズ42cとが最も接近した状態にあるとき)、吸気バルブ21の作用角および最大リフト量は最も小さくなる。逆に、相対位相差が最も大きいとき(可変バルブリフト機構40の周方向において、ローラ41eとノーズ42cとが最も離れた状態にあるとき)、吸気バルブ21の作用角および最大リフト量は最も大きくなる。
As described above, when the relative phase difference between the
そして、この例の可変動弁機構30においては、共通する1本のコントロールシャフト32に各気筒12ごとのスライダギア43がそれぞれ設けられているので、アクチュエータ33の駆動によるコントロールシャフト32の軸方向の前進・後退に応じて、全ての気筒12の吸気バルブ21の作用角および最大リフト量が同時に変更されるようになっている。
In the
次に、可変動弁機構30の動作について、図10,図11を用いて説明する。
Next, the operation of the
まず、図10を参照して、コントロールシャフト32を最大限までアクチュエータ33から離れる方向(図3の矢印F方向)へ移動させた場合の可変動弁機構30の動作について説明する。
First, the operation of the
図10(a)に示すように、吸気カム23aのベース円部分が入力アーム41のローラ41eに当接しているとき、ロッカアーム27のローラ27aは、出力アーム42のハウジング42aのベース円部分と当接した状態にある。このため、吸気バルブ21は最大リフト量が「0」の状態(エンジン10の吸気ポート17を閉じた状態)に維持される。
As shown in FIG. 10A, when the base circle portion of the
そして、吸気カムシャフト23の時計方向への回転にともない、入力アーム41のローラ41eが吸気カム23aのリフト部分により押し下げられると、入力アーム41がロッカシャフト31に対して、反時計回り方向(図10(a)の矢印方向)に回動する。また、これに伴って、出力アーム42およびスライダギア43が一体となって揺動する。
When the
これにより、出力アーム42のノーズ42cに形成されたカム面42dが、ロッカアーム27のローラ27aに当接し、カム面42dの押圧によってローラ27aが押し下げられる。
As a result, the
図10(b)に示すように、ロッカアーム27のローラ27aがカム面42dにより押圧されているとき、ロッカアーム27がラッシュアジャスタ28との当接部を中心として揺動し、吸気バルブ21が開弁される。
As shown in FIG. 10B, when the
以上のように、コントロールシャフト32がアクチュエータ33から離れる方向に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト31の軸心回りにおける入力アーム41のローラ41eと、出力アーム42のノーズ42cとの相対位相差が最大となる。
As described above, when the
これにより、吸気カム23aがローラ41eを最大限に押し下げたとき、ロッカアーム27の揺動量(揺動範囲)が最も大きくなり、吸気バルブ21は最大の作用角および最大リフト量で開閉される。
Thereby, when the
次に、図11を参照して、コントロールシャフト32を最大限までアクチュエータ33に近づける方向(図3の矢印R方向)へ移動させた場合の可変動弁機構30の動作について説明する。
Next, with reference to FIG. 11, the operation of the
図11(a)に示すように、吸気カム23aのベース円部分が入力アーム41のローラ41eに当接しているときには、出力アーム42とローラ27aとの当接位置は、カム面42dから最大限まで離れた位置にある。そして、吸気カムシャフト23の回転によって、入力アーム41のローラ41eが吸気カム23aのリフト部分により押し下げられると、入力アーム41と出力アーム42とが一体となって回動する。
As shown in FIG. 11A, when the base circle portion of the
ただし、この場合、出力アーム42とローラ27aとの当接位置は、カム面42dから最大限離れているので、カム面42dによるロッカアーム27のローラ27aの押し下げが開始されるまでの出力アーム42の回転量が、図10に示す場合と比べて大きくなる。また、吸気カム23aのリフト部分により入力アーム41のローラ41eが押し下げられた際、ローラ27aと当接するカム面42dの範囲が、ノーズ42cの基端側の一部のみに縮小される。このため、吸気カム23aのリフト部分によるローラ41eの押し下げに応じたロッカアーム27の揺動量(揺動範囲)は小さくなる。
However, in this case, since the contact position between the
図11(b)に示すように、ロッカアーム27の揺動量が小さいことにより、吸気バルブ21は、より小さい最大リフト量にて開弁されるようになる。
As shown in FIG. 11B, when the rocking amount of the
また、コントロールシャフト32がアクチュエータ33に近づく方向に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト31の軸心回りにおけるローラ41eとノーズ42cとの相対位相差が最小となる。
Further, when the
これにより、吸気カム23aがローラ41eを最大限に押し下げたときのローラ27aの変位量は最も小さくなり、吸気バルブ21が最小の作用角および最大リフト量で開閉されるようになる。
Thereby, when the
以上述べたように、可変動弁機構30では、アクチュエータ33の駆動によって全ての気筒12に共通のコントロールシャフト32が軸方向に移動されると、スライダギア43が軸方向に移動される。そして、コントロールシャフト32の軸方向の移動位置に応じて、各可変バルブリフト機構40において、スライダギア43に対する入力アーム41および出力アーム42の軸方向の相対位置が変化する。これにより、スライダギア43上の入力アーム41と出力アーム42とが相対回転して、入力アーム41と出力アーム42との相対位相差が変更され、吸気バルブ21の作用角および最大リフト量が連続的に変更されるようになっている。
As described above, in the
上述の可変動弁機構30では、その構成部品間、特に、互いに接触した状態で相対移動する構成部品間の摺動部分(ギアの噛み合い部分を含む)に潤滑油を供給して、スムーズな相対移動を確保するようにしている。このため、可変動弁機構30には、そのような構成部品間の摺動部分に外部から潤滑油を供給するための油路が形成されている。次に、可変動弁機構30の構成部品間の摺動部分に潤滑油を供給する油路について、図12を用いて説明する。
In the
可変動弁機構30の油路は、具体的には次の箇所となっている。支持壁25に設けられた油供給路51、ロッカシャフト31の内周面とコントロールシャフト32の外周面との間の円環状の隙間52、出力アーム42のハウジング42aの側壁部42fとロッカシャフト31の外周面との間の円環状の隙間53、スライダギア43の内周面とロッカシャフト31の外周面との間の円環状の隙間54、スライダギア43の外周面と入力アーム41の内周面との隙間55(スライダギア43の入力側ヘリカルスプライン43aと入力アーム41のヘリカルスプライン41bとの噛み合い部分を含む)、スライダギア43の外周面と出力アーム42の内周面との隙間56(スライダギア43の出力側ヘリカルスプライン43bと出力アーム42のヘリカルスプライン42bとの噛み合い部分を含む)、ロッカシャフト31の端部(F方向側の端部)とコントロールシャフト32の端部(F方向側の端部)との間の円柱状の空間57、ロッカシャフト31の外周面と出力アーム42のハウジング42aの内周面との間の円環状の空間58である。また、ロッカシャフト31に設けられた貫通孔31b、貫通孔31c、上記長孔31a、コントロールシャフト32の上記内部空間32b、上記ピン挿入孔32a、入力アーム41のハウジング41aに設けられた貫通孔41f(図3参照)、出力アーム42のハウジング42aに設けられた貫通孔42e、スライダギア43の上記周溝43d(周溝43dとブッシュ46との隙間を含む)、上記貫通孔43e(図8参照)である。
Specifically, the oil passage of the
上述の可変動弁機構30の油路を通じて潤滑油が供給される箇所は、互いに相対移動する構成部品間の摺動部分であるが、具体的には次の箇所となっている。ロッカシャフト31とコントロールシャフト32との間、ロッカシャフト31とスライダギア43との間、スライダギア43と入・出力アーム41,42との間、スライダギア43とブッシュ46との間等である。
The location where the lubricating oil is supplied through the oil passage of the
そして、ロッカシャフト31の貫通孔31bにより、支持壁25の油供給路51と、ロッカシャフト31とコントロールシャフト32との間の上記隙間52または上記空間57とが連通されている。また、上記空間57により、上記隙間52と、コントロールシャフト32の内部空間32bとが連通されている。また、ロッカシャフト31の貫通孔31cにより、ロッカシャフト31とコントロールシャフト32との間の上記隙間52と、出力アーム42とロッカシャフト31との間の上記隙間53とが連通されている。また、コントロールシャフト32のピン挿入孔32aにより、上記隙間52と、コントロールシャフト32の内部空間32bとが連通されている。また、スライダギア43の貫通孔43eにより、スライダギア43の周溝43dと、スライダギア43と入力アーム41との上記隙間55とが連通されている。
The
支持壁25の油供給路51は、潤滑油の流入口となっている。この油供給路51を介して、オイルポンプから吐出された潤滑油の一部がエンジン10の各部を循環する過程で、上述した可変動弁機構30の油路に流入される。そして、可変動弁機構30の油路を流れた後、潤滑油は、入力アーム41の貫通孔41fまたは出力アーム42の貫通孔42eから外部へ排出される。
The
さらに、この例では、油供給路51が、各可変バルブリフト機構40を挟んで対向する一対の支持壁25,25のうち一方の支持壁25(図12ではR方向側の支持壁25)、および、最もアクチュエータ33から遠い側に配置された支持壁25(ロッカシャフト31のF方向側の端部を支持する支持壁25)に設けられている。このように、コントロールシャフト32の端部の近傍に配置された支持壁25に油供給路51を形成することによって、コントロールシャフト32の内部空間32bへ潤滑油をスムーズに供給することができる。なお、各支持壁25ごとに油供給路51を設けることも可能である。
Furthermore, in this example, the
そして、最もアクチュエータ33から遠い側に配置された支持壁25の油供給路51に流入した潤滑油は、ロッカシャフト31の貫通孔31bを通り、上記空間57に流入する。空間57に流入した潤滑油は、上記隙間52またはコントロールシャフト32の内部空間32bを介して、可変動弁機構30の油路を通じて互いに相対移動する構成部品間の摺動部分に供給される。これにより、可変動弁機構30の互いに相対移動する構成部品間の摺動部分が潤滑される。一方、それ以外の支持壁25の油供給路51に流入した潤滑油は、ロッカシャフト31の貫通孔31bを通り、上記隙間52に流入する。隙間52に流入した潤滑油は、ロッカシャフト31の長孔31a、貫通孔31c、コントロールシャフト32のピン挿入孔32a等を介して、可変動弁機構30の油路を通じて互いに相対移動する構成部品間の摺動部分に供給される。これにより、可変動弁機構30の互いに相対移動する構成部品間の摺動部分が潤滑される。
Then, the lubricating oil that has flowed into the
この例では、上述したように、コントロールシャフト32が中空の部材であり、その内部空間32bが可変動弁機構30の油路の一部となっている。これにより、次のような作用効果が得られる。
In this example, as described above, the
アクチュエータ33の駆動によってコントロールシャフト32を軸方向へ移動させて、吸気バルブ21のバルブ特性(作用角および最大リフト量)を変更する際には、ロッカシャフト31とコントロールシャフト32との間の上記空間57等の潤滑油が抵抗になり得るが、中空のコントロールシャフト32を用いることによって、潤滑油から受ける抵抗を低減させることができる。詳しく言えば、軸方向に垂直な平面で切断したときのコントロールシャフト32の断面積が、コントロールシャフトが中空ではなく中実である場合と比べて小さくなる。このため、コントロールシャフトが中実である場合と比べて、コントロールシャフト32の軸方向への移動時に潤滑油から受ける抵抗を低減させることができる。そして、コントロールシャフト32のスムーズな移動を確保することができ、吸気バルブ21の作用角および最大リフト量の変更を迅速に行うことができる。また、潤滑油から受ける抵抗に逆らってコントロールシャフト32を移動させても、コントロールシャフトが中実である場合と比べて、アクチュエータ33の消費電力を節約することができ、燃費への影響を小さくすることができる。
When the
しかも、コントロールシャフト32の内部空間32bが可変動弁機構30の油路の一部を形成しているので、コントロールシャフトが中実である場合と比べて、互いに相対移動する構成部品間の摺動部分の潤滑をより効果的に行うことができ、また、潤滑経路の設計自由度を向上させることができる。
Moreover, since the
上述の例では、コントロールシャフト32が円筒状の場合について説明したが、コントロールシャフト32の形状は、中空であれば円筒状だけに限られない。例えば、コントロールシャフトを角パイプ状に形成してもよい。
Although the case where the
10 エンジン
14 シリンダヘッド
21 吸気バルブ
23 吸気カムシャフト
23a 吸気カム
25 支持壁
27 ロッカアーム
30 可変動弁機構
31 ロッカシャフト
31a 長孔
32 コントロールシャフト
32a ピン挿入孔
32b 内部空間
33 アクチュエータ
40 可変バルブリフト機構
41 入力アーム
42 出力アーム
43 スライダギア
43c 軸挿入孔
43d 周溝
44 コネクトピン
46 ブッシュ
51 油供給路
52 隙間
57 空間
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記支持軸内に軸方向に移動可能な状態で配設された制御軸と、
前記支持軸上に配設される可変バルブリフト機構とを備え、
前記可変バルブリフト機構には、制御軸と連動して軸方向に駆動されるスライダと、前記スライダの外周面に形成されたヘリカルスプラインと係合し、カムシャフトからの力を受ける入力アームと、前記スライダの外周面に前記入力アームと係合するヘリカルスプラインとは異なる方向に形成されたヘリカルスプラインと係合し、機関バルブをリフトさせる出力アームとが設けられ、
前記制御軸の軸方向への移動によって機関バルブのバルブ特性を変更するとともに、互いに相対移動する構成部品間に油路を通じて潤滑油を供給するようにした内燃機関の可変動弁機構において、
前記制御軸が中空に形成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。 A hollow support shaft;
A control shaft disposed in the support shaft so as to be movable in the axial direction;
A variable valve lift mechanism disposed on the support shaft,
The variable valve lift mechanism includes a slider driven in the axial direction in conjunction with a control shaft, an input arm that engages with a helical spline formed on the outer peripheral surface of the slider and receives a force from a camshaft, An output arm that engages with a helical spline formed in a direction different from the helical spline that engages with the input arm on the outer peripheral surface of the slider and lifts the engine valve is provided,
In the variable valve mechanism of the internal combustion engine that changes the valve characteristics of the engine valve by moving the control shaft in the axial direction and supplies lubricating oil through an oil passage between components that move relative to each other.
A variable valve mechanism for an internal combustion engine, wherein the control shaft is hollow.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006028356A JP2007205329A (en) | 2006-02-06 | 2006-02-06 | Variable valve gear mechanism of internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101852111A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-06 | 本田技研工业株式会社 | The variable driving valve device of motor |
-
2006
- 2006-02-06 JP JP2006028356A patent/JP2007205329A/en active Pending
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