JP2007278079A - Variable valve train of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の吸気バルブや排気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 intake valve and an exhaust 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円筒状のロッカシャフトと、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と、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)。 As a variable valve mechanism for an internal combustion engine (engine), the valve characteristics such as the operating angle and 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. The technology that enables it is known. An example of such a variable valve mechanism is a cylindrical rocker shaft that is fixed to the cylinder head of the engine and provided in parallel with the camshaft of the engine valve, and is movable in the axial direction within the rocker shaft. Some have a control shaft provided and a plurality of variable valve lift mechanisms provided on the rocker shaft (see, for example, Patent Document 1).
そして、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、軸方向に移動不能な状態でロッカシャフト(コントロールシャフト)を支持する支持部間に配設されている。 A variable valve lift mechanism is provided for each cylinder of the engine, and a slider gear that can move in conjunction with the control shaft, an input arm that is driven by the cam of the camshaft, and an output that lifts the engine valve. And an arm. The input arm and the output arm are provided on the slider gear, and are disposed between support portions that support the rocker shaft (control shaft) in a state in which the input arm and the output arm are not movable in the axial direction.
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.
上記構成の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ようになっている。そして、機関バルブの作用角や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やリフト量が連続的に変更されるようになっている。
ところで、上述のような内燃機関の可変動弁機構においては、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移動されるが、その際、コネクトピンおよびブッシュを介して、コントロールシャフトの動作がスライダギアに伝えられるように構成される場合がある。これについて、図13を用いて説明する。 By the way, in the variable valve mechanism of the internal combustion engine as described above, the slider gear is moved in conjunction with the movement of the control shaft in the axial direction. At this time, the control shaft is moved via the connect pin and the bush. The movement may be configured to be transmitted to the slider gear. This will be described with reference to FIG.
コントロールシャフト102が挿入されるスライダギア103の軸挿入孔103cの内周面に、周溝103dが形成されており、この周溝103d内にブッシュ106が配設されている。ブッシュ106は、コネクトピン104を介してコントロールシャフト102に連結されている。具体的には、コネクトピン104がブッシュ106に形成されたピン挿入孔106aとコントロールシャフト102に形成されたピン挿入孔102aとに挿入されることで、ブッシュ106のコントロールシャフト102への連結が行われている。なお、コネクトピン104は、ロッカシャフト101の長孔101aにも挿入されている。
A
そして、このような従来の場合において周溝103dとブッシュ106との間には、スライダギア103の軸方向に隙間(クリアランス)A、Bが形成されるとともに、スライダギア103の軸方向と直交する方向に隙間Cが形成されている。これら隙間A〜Cは、スライダギア103内にコネクトピン104やブッシュ106をロッカシャフト101及びコントロールシャフト102とともに組み付ける際に組み付け易くするために形成している。
In such a conventional case, gaps (clearances) A and B are formed in the axial direction of the
しかしながら、これら隙間A〜Cは以下のような問題も同時に生じる要因になっていた。即ち、隙間A、Bを持っているのでブッシュ106が周溝103dの側壁に衝突する構造になっており、その衝突による打音が発生する。
However, these gaps A to C are the factors that cause the following problems at the same time. That is, since the gaps A and B are provided, the
また、隙間Cを持っているのでブッシュ106が周溝103dの底壁に向かって(図13では上方へ)移動し易い構造になっており、その移動によりコネクトピン104とブッシュ106とのかかり代が減少することによって作動の安定性を損なう要因になっている。
Further, since the gap C is provided, the
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、コネクトピンおよびブッシュを介してコントロールシャフトの動作がスライダに伝えられるような内燃機関の可変動弁機構において、組み付け性の向上と、隙間に起因する打音の低減などとを両立させ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-described problems of the prior art, and in a variable valve mechanism for an internal combustion engine in which the operation of a control shaft is transmitted to a slider via a connect pin and a bush, It is an object of the present invention to make it possible to achieve both improvement and reduction of the hitting sound caused by the gap.
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。 In the present invention, means for solving the above-described problems are configured as follows.
すなわち、本発明は、軸方向へ移動可能に設けられたコントロールシャフトと、コントロールシャフト上に配設される可変バルブリフト機構とを備え、可変バルブリフト機構には、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スライダと、その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、そのスライダの外周面に、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、内燃機関の機関バルブをリフトさせる出力アームとが設けられており、スライダの軸挿入孔の内周面には周溝が形成され、この周溝内にはブッシュが配設されており、ブッシュに形成されたピン挿入孔とコントロールシャフトに形成された貫通孔とにコネクトピンが挿入されることで、ブッシュがコネクトピンを介してコントロールシャフトに連結されており、コネクトピンおよびブッシュを介してコントロールシャフトの動作がスライダに伝えられることで、スライダがコントロールシャフトに連動して軸方向に駆動されるようにした内燃機関の可変動弁機構において、前記スライダの周溝は、半径方向に対する少なくとも対称位置に存する部位の形状が非対称形状に形成されており、当該周溝の断面積の広い側がブッシュやコネクトピンの組み付けを行う部位であり、周溝の断面積の狭い側がコネクトピンを介してブッシュを作動させる部位であるように構成されていることを特徴としている。 That is, the present invention includes a control shaft that is provided so as to be movable in the axial direction, and a variable valve lift mechanism that is disposed on the control shaft. A slider in which a hole is formed, an input arm that engages with a helical spline formed on the outer peripheral surface of the slider and receives force from the camshaft, and a helical that engages with the input arm on the outer peripheral surface of the slider An output arm that engages with a helical spline formed in a direction different from the spline and lifts the engine valve of the internal combustion engine is provided, and a circumferential groove is formed on the inner peripheral surface of the shaft insertion hole of the slider, A bush is disposed in the circumferential groove, and a pin insertion hole formed in the bush and a through formed in the control shaft. When the connect pin is inserted into the bush, the bush is connected to the control shaft via the connect pin, and the operation of the control shaft is transmitted to the slider via the connect pin and the bush. In the variable valve mechanism of the internal combustion engine that is driven in the axial direction in conjunction with the slider, the circumferential groove of the slider is formed in an asymmetric shape at least at a position that is symmetrical with respect to the radial direction. The side where the cross-sectional area of the groove is wide is the part where the bush and the connect pin are assembled, and the side where the cross-sectional area of the peripheral groove is narrow is the part where the bush is actuated via the connect pin. .
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が軸方向に移動されると、その動作がコネクトピンおよびブッシュを介してスライダに伝えられ、スライダが軸方向に移動される。このスライダの移動によって、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、機関バルブの作用角やリフト量が連続的に変更される。 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 operating angle and lift amount of the engine valve are changed as follows. That is, when the control shaft is moved in the axial direction, the operation is transmitted to the slider via the connect pin and the bush, and the slider is moved in the axial direction. By the movement of the slider, the relative position in the axial direction of the slider, the input arm, and the output arm changes. 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 operating angle and lift amount of the engine valve change continuously.
そして、上記の構成によれば、周溝の断面積の広い側をブッシュやコネクトピンの組み付けを行う部位として、周溝の断面積の狭い側をコネクトピンを介してブッシュを作動させる部位とすることで、組み付けを容易にするとともに、周溝の断面積を狭くして周溝とブッシュとの間の隙間を極力小さくした側で作動させることで隙間に起因する打音の低減などを図る。 And according to said structure, the side where the cross-sectional area of a circumferential groove is wide is made into the site | part which assembles | assembles a bush or a connect pin, and the side where the cross-sectional area of circumferential groove is narrow is made into the site | part which operates a bush via a connect pin As a result, the assembly is facilitated, and the cross-sectional area of the circumferential groove is narrowed to operate on the side where the gap between the circumferential groove and the bush is made as small as possible, thereby reducing the hitting sound caused by the gap.
本発明の内燃機関の可変動弁機構において主要部をなすスライダの周溝の具体的な形状としては、例えば、周溝の断面積の広い側をスライダの軸方向となる幅方向が広いように形成されてなるものや、周溝の断面積の広い側をスライダの軸方向と直交する半径方向の長さが長いように形成されてなるもの等が挙げられる。 As a specific shape of the circumferential groove of the slider that forms the main part in the variable valve mechanism of the internal combustion engine of the present invention, for example, the width direction that is the axial direction of the slider is wide on the wide side of the circumferential groove. Examples include those formed, and those formed so that the side of the circumferential groove having a large cross-sectional area is long in the radial direction perpendicular to the axial direction of the slider.
本発明によれば、周溝の断面積の広い側をブッシュやコネクトピンの組み付けを行う部位として、周溝の断面積の狭い側をコネクトピンを介してブッシュを作動させる部位とすることで、組み付けを容易にするとともに、周溝の断面積の狭くして周溝とブッシュとの間の隙間を極力小さくした側で作動させることで隙間に起因する打音の低減を図ることができ、またコネクトピンとブッシュとのかかり代が減少することによる作動時の不安定な状態の発生を防止して信頼性を高めることができる。 According to the present invention, the side where the cross-sectional area of the circumferential groove is wide is the part where the bush and the connect pin are assembled, and the side where the cross-sectional area of the circumferential groove is narrow is the part where the bush is operated via the connect pin, As well as facilitating assembly, the cross-sectional area of the circumferential groove is narrowed and the gap between the circumferential groove and the bushing is operated as small as possible to reduce the hitting sound caused by the gap. It is possible to improve the reliability by preventing the occurrence of an unstable state at the time of operation due to the reduction of the allowance between the connect pin and the bush.
本発明を実施するための最良の形態について、添付の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エンジン(内燃機関)に適用した例を挙げて説明する。そして、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 engine (internal combustion 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, a schematic configuration of the engine will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
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の作用角およびリフト量(最大リフト量)を連続的に変更するための機構であって、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上端のタペット21bに当接している。
The
ここで、吸気バルブ21の作用角とは、図10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10ではクランク角で表現している)である。また、リフト量(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. 10, the operating angle of the
可変動弁機構30は、ロッカシャフト31、コントロールシャフト32、アクチュエータ33、および、可変バルブリフト機構40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、図3の矢印で示すF・R方向)に沿って延びる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。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
ロッカシャフト31には、隣り合う支持壁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。この長孔31aには、後述するコネクトピン44が挿通されている。また、ロッカシャフト31には、その中心軸まわりで長孔31aの反対側の箇所にコネクトピン44を外部から挿入するための挿入用孔(貫通孔)31bが形成されている(図7)。挿入用孔31bは、組み付け状態では、図7に示すように、コントロールシャフト32の貫通孔32aとは軸方向の位置が異なるような位置に設けられている。
The
コントロールシャフト32は、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。コントロールシャフト32には、コントロールシャフト32の内部を径方向に貫通する貫通孔32aが形成されている。この貫通孔32aには、後述するコネクトピン44が挿入されている。
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、軸方向に移動不能な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、この周溝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(図8)。
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23aの回転によって入力アーム41が揺動され、この入力アーム41と一体的に揺動する出力アーム42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
次に、スライダギア43と、ロッカシャフト31およびコントロールシャフト32との結合形態について、図7、図8を用いて説明する。
Next, how the
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、縦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。
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の先端部44aがブッシュ46のピン挿入孔46aに挿入されており、コネクトピン44の末端部44bがコントロールシャフト32の貫通孔32aに挿入されている。また、コネクトピン44の中間部44cがロッカシャフト31の長孔31aに挿入されている。コネクトピン44は、ブッシュ46の規制用突起46bによって、挿入方向(図7の矢印で示す方向)への移動が規制されている。また、コネクトピン44は、ロッカシャフト31の内壁によって、挿入方向の反対側への移動が規制されている。
The
コネクトピン44およびブッシュ46の組み付けは次のようにして行われる。まず、ブッシュ46をスライダギア43の軸挿入孔43cから周溝43d内に挿入する。そして、コントロールシャフト32を挿入した状態のロッカシャフト31をスライダギア43の軸挿入孔43cに挿入する。次に、コネクトピン44をスライダギア43の貫通孔43eから周溝43d内に挿入する。このとき、スライダギア43の貫通孔43eと、ロッカシャフト31の挿入用孔31bと、コントロールシャフト32の貫通孔32aと、ブッシュ46のピン挿入孔46aとの位置合わせを行った状態で、コネクトピン44をスライダギア43の貫通孔43e側から挿入する。そして、コネクトピン44を、その末端44eがロッカシャフト31の挿入用孔31bから抜け出るまで挿入する。その後、ロッカシャフト31を、挿入用孔31bが図7に示す位置に移動するまで軸方向に動かして、コネクトピン44が挿入用孔31b内へ抜け落ちないようにする。
The
上述のように組み付けられたスライダギア43は、次のように動作する。
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、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がそれぞれ配置されているので、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11、図12を用いて説明する。
Next, the operation of the
まず、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、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. 11A, 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11(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11(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. 11B, 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リフト量で開閉される。
Thereby, when the
次に、図12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. 12, the operation of the
図12(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. 12A, 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11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12(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、より小さいリフト量にて開弁されるようになる。
As shown in FIG. 12B, 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。なお、図12では、吸気バルブ21の最大リフト量が「0」となる場合を示しているため、吸気カム23aがローラ41eを最大限に押し下げた場合でも、図12(b)に示すように、吸気バルブ21のリフト量が「0」の状態に維持される。ただし、吸気バルブ21の最小の最大リフト量は、「0」だけに限られず、例えば、図12(b)の想像線で示すように、Lminであってもよい。
Thereby, when the
以上述べたように、可変動弁機構30では、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、スライダギア43が軸方向に移動される。このスライダギア43の移動によって、各可変バルブリフト機構40において、スライダギア43と、入力アーム41および出力アーム42、42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43上の入力アーム41と出力アーム42とが相対回転して、両者の相対位相差が変更され、吸気バルブ21の作用角および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
ところで、本発明の主要部である前記スライダギア43の周溝43dは以下のように形成されている。
Incidentally, the
上記周溝43dは、図9に示すように半径方向に対する少なくとも対称位置の部位の形状において、スライダギア43の軸方向となる幅d1、d2が相違するともに、スライダギア43の軸方向と直交する半径方向の長さe1、e2が相違することによって非対称形状に形成されている。
As shown in FIG. 9, the
具体的には、上記幅d1、d2はd1>d2の関係を有し、半径方向の長さe1、e2はe1>e2の関係を有するように形成されている。 Specifically, the widths d1 and d2 have a relationship of d1> d2, and the radial lengths e1 and e2 have a relationship of e1> e2.
そして、幅d1を有する部位と、長さe1を有する部位が周溝43dの断面積の広い側(L)となっており、当該周溝43dの断面積の広い側がブッシュ46やコネクトピン44の組み付けを行う部位に、また、周溝43dの断面積の狭い側(S)がコネクトピン44を介してブッシュ46を作動させる部位になっている。
And the site | part which has width d1, and the site | part which has length e1 are the wide cross-sectional areas (L) of the
つまり、前述したコネクトピン44およびブッシュ46を組み付ける際において、周溝43dの断面積の広い側を利用して行った後に、この周溝43dの位置からブッシュ46などを反転させて当該周溝43dの断面積の狭い側に導くようにしており、これにより前述した図7及び図8に示すようにブッシュ46などが配置される。
That is, when assembling the
このようにしてコネクトピン44およびブッシュ46を周溝43dの断面積の広い側を利用することよって良好な組み付け性を確保した上で余裕を持って組み付けることができる。一方、作動時においては図13に示す隙間A〜Cを極力小さくした状態で配置でき、これにより隙間A、Bに起因する打音の低減を図ることができるとともに、隙間Cに起因するコネクトピン44とブッシュ46とのかかり代の減少による作動時の不安定な状態の発生を防止して信頼性を高めることができる。即ち、組み付け性の向上と、隙間に起因する打音の低減などとを両立させることができる
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲内において種々設計変更可能である。
In this way, the connecting
例えば、周溝43dとしては、上記幅をd1>d2、上記長さをe1>e2とする両方の関係を備える必要は必ずしもなく、いずれか一方の関係を備えればそれに対応する前述した効果を個別に奏することができる。
For example, the
10 エンジン
30 可変動弁機構
32 コントロールシャフト
32a 貫通孔
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
46a ピン挿入孔
DESCRIPTION OF
Claims (3)
コントロールシャフト上に配設される可変バルブリフト機構とを備え、
可変バルブリフト機構には、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スライダと、その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、そのスライダの外周面に、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、内燃機関の機関バルブをリフトさせる出力アームとが設けられており、
スライダの軸挿入孔の内周面には周溝が形成され、この周溝内にはブッシュが配設されており、
ブッシュに形成されたピン挿入孔とコントロールシャフトに形成された貫通孔とにコネクトピンが挿入されることで、ブッシュがコネクトピンを介してコントロールシャフトに連結されており、
コネクトピンおよびブッシュを介してコントロールシャフトの動作がスライダに伝えられることで、スライダがコントロールシャフトに連動して軸方向に駆動されるようにした内燃機関の可変動弁機構において、
前記スライダの周溝は、半径方向に対する少なくとも対称位置に存する部位の形状が非対称形状に形成されており、当該周溝の断面積の広い側がブッシュやコネクトピンの組み付けを行う部位であり、周溝の断面積の狭い側がコネクトピンを介してブッシュなどを作動させる部位であるように構成されたことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。 A control shaft that is movable in the axial direction;
A variable valve lift mechanism disposed on the control shaft,
The variable valve lift mechanism includes a slider having a shaft insertion hole into which a control shaft is inserted, an input arm that engages with a helical spline formed on the outer peripheral surface of the slider and receives a force from the camshaft. The slider has an outer peripheral surface provided with an output arm that engages a helical spline formed in a direction different from the helical spline engaged with the input arm and lifts the engine valve of the internal combustion engine.
A circumferential groove is formed on the inner circumferential surface of the shaft insertion hole of the slider, and a bush is disposed in the circumferential groove.
By inserting the connect pin into the pin insertion hole formed in the bush and the through hole formed in the control shaft, the bush is connected to the control shaft via the connect pin,
In the variable valve mechanism of the internal combustion engine in which the operation of the control shaft is transmitted to the slider via the connect pin and the bush, so that the slider is driven in the axial direction in conjunction with the control shaft.
The circumferential groove of the slider is formed in an asymmetric shape at least in a symmetrical position with respect to the radial direction, and the wide cross-sectional area of the circumferential groove is a part where the bush and the connect pin are assembled. A variable valve mechanism for an internal combustion engine, characterized in that the narrow side of the cross-sectional area is a part for operating a bush or the like via a connect pin.
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