JP2007278089A - 内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の可変動弁機構において、作用角の変更時における周溝内でのブッシュの移動に起因して発生する打音の低減を図る。
【解決手段】コネクトピン44およびブッシュ46を介してコントロールシャフト32の動作がスライダ43に伝えられることで、スライダ43がコントロールシャフト32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、コネクトピン44およびブッシュ46の両者には、当該コネクトピン44の先端部44aがブッシュ46側に移動する際にコネクトピン44でブッシュ46を押し上げるようにテーパー44a1、46a1が設けられ、さらに、ブッシュ46がスライダ43の周溝43d底壁側に移動するにしたがってブッシュ46と周溝43d側壁との隙間が狭くなるように当該周溝43d側壁にテーパー43d1が設けられている。
【選択図】図7
【解決手段】コネクトピン44およびブッシュ46を介してコントロールシャフト32の動作がスライダ43に伝えられることで、スライダ43がコントロールシャフト32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、コネクトピン44およびブッシュ46の両者には、当該コネクトピン44の先端部44aがブッシュ46側に移動する際にコネクトピン44でブッシュ46を押し上げるようにテーパー44a1、46a1が設けられ、さらに、ブッシュ46がスライダ43の周溝43d底壁側に移動するにしたがってブッシュ46と周溝43d側壁との隙間が狭くなるように当該周溝43d側壁にテーパー43d1が設けられている。
【選択図】図7
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。
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)。
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。
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。
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。
特開2001−263015号公報
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。
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。
しかしながら、コントロールシャフト102の軸方向への移動に伴う例えば吸気バルブの作用角の変更時においては、周溝103d内でのブッシュ106の移動による両者の衝突により打音を発生させるという問題があった。具体的には、ブッシュ106と周溝103d側壁との間の隙間がどの部位でも同じであるために、上記作用角の変更時においてブッシュ106が周溝103d側壁に当たって発生する打音は常に同じレベルで発生することになる。
本発明は、上述した従来技術の問題点に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、作用角の変更時における周溝内でのブッシュの移動に起因して発生する打音の低減を図ることを目的とする。
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、 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、前記コネクトピンおよびブッシュの両者には、当該コネクトピンの先端部がブッシュ側に移動する際にコネクトピンでブッシュを押し上げるようにテーパーが設けられ、さらに、ブッシュがスライダの周溝底壁側に移動するにしたがってブッシュと周溝側壁との隙間が狭くなるように当該周溝側壁にテーパーが設けられていることを特徴としている。
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。
そして、上記の構成によれば、コネクトピンおよびブッシュの両者に、当該コネクトピンの先端がブッシュ側に移動する際にコネクトピンでブッシュを押し上げるようにテーパーを設け、さらに、ブッシュがスライダの周溝底壁側に移動するにしたがってブッシュと周溝側壁との隙間が狭くなるように当該周溝側壁にテーパーを設けているので、コネクトピンによりブッシュをスライダの周溝底壁側に移動させてブッシュと周溝側壁とに生じている隙間を減少させることにより打音の低減を図ることができる。
また、本発明の内燃機関の可変動弁機構においては、前記スライダの周溝側壁のテーパーが前記コントロールシャフトの軸方向の荷重付加が作用する側の壁面のみに設けられたことを特徴としており、また、前記コントロールシャフトの軸方向の荷重付加が作用する側となるブッシュの側面が、クラウニング形状又は面取り形状になされていることを特徴としている。
本発明によれば、コネクトピンおよびブッシュの両者に、当該コネクトピンの先端がブッシュ側に移動する際にコネクトピンでブッシュを押し上げるようにテーパーを設け、さらにブッシュがスライダの周溝底壁側に移動するにしたがってブッシュと周溝側壁との隙間が狭くなるように当該周溝側壁にテーパーを設けているので、コネクトピンによりブッシュをスライダの周溝底壁側に移動させてブッシュと周溝側壁とに生じている隙間を減少させることにより打音の低減を図ることができる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、コネクトピン44およびブッシュ46は主に図9に示すように形成されており、以下詳説する。
まず、コネクトピン44の先端部44aとブッシュ46のピン挿入孔46aとにはテーパーが形成されている。具体的には、先端部44aには先細となるようにテーパー44a1が形成されるとともに、ピン挿入孔46aには上記テーパー44a1に対応してコネクトピン44の挿入側から周溝43d底壁側にかけて縮径されたテーパー46a1が形成されている。これらテーパー44a1とテーパー46a1とは、テーパー44a1の角度αがテーパー46a1の角度α′と同じか若干小さくなる(α≦α′)ように設定されており、このようなテーパーの形状によってコネクトピン44の先端部44aがブッシュ46側に移動する際にこのコネクトピン44でブッシュ46を周溝43d底壁側に押し上げるようにしている。
また、周溝43dの側壁にもテーパー面43d1が形成されるとともに、このテーパー43d1の角度βがα、α′よりも大きくなる[α(α′)<β]ように設定されており、ブッシュ46が周溝43d底壁側に移動するにしたがってブッシュ46の側面と周溝43d側壁との隙間が狭くなるようにしている。
このように各テーパーの角度を[α(α′)<β]に設定することで、ブッシュ46のの周溝43d底壁側への移動に伴って上記隙間を効率良く小さくすることができ、この隙間の減少に見合うだけの打音の低減を図ることができる。
なお、上述した周溝43d側壁のテーパー43d1は、コントロールシャフト32の軸方向の移動に伴う作用角の変更時に荷重付加が作用する側の壁面のみに設ければよく(例えば図9における左側の壁面)、また必要であれば両壁面に設けてもよい。
さらに、前記コントロールシャフト32の軸方向の移動に伴う作用角の変更時に荷重付加が作用する側となるブッシュ46の側面を、図9に破線で示すクラウニング形状46c、又は面取り形状に施してもよい。これによりブッシュ46が周溝43d側壁のテーパー43d1に角当たりすることを防止でき、この角当たりによる両者の損傷などを防止することができる。
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
43d1 テーパー
44 コネクトピン
44a 先端部
44a1 テーパー
46 ブッシュ
46a ピン挿入孔
46a1 テーパー
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
43d1 テーパー
44 コネクトピン
44a 先端部
44a1 テーパー
46 ブッシュ
46a ピン挿入孔
46a1 テーパー
Claims (3)
- 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、
前記コネクトピンおよびブッシュの両者には、当該コネクトピンの先端部がブッシュ側に移動する際にコネクトピンでブッシュを押し上げるようにテーパーが設けられ、さらに、ブッシュがスライダの周溝底壁側に移動するにしたがってブッシュと周溝側壁との隙間が狭くなるように当該周溝側壁にテーパーが設けられていることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。 - 前記スライダの周溝側壁のテーパーは、前記コントロールシャフトの軸方向の荷重付加が作用する側の壁面のみに設けられたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の可変動弁機構。
- 前記コントロールシャフトの軸方向の荷重付加が作用する側となるブッシュの側面が、クラウニング形状又は面取り形状になされていることを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の可変動弁機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006102027A JP2007278089A (ja) | 2006-04-03 | 2006-04-03 | 内燃機関の可変動弁機構 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006102027A JP2007278089A (ja) | 2006-04-03 | 2006-04-03 | 内燃機関の可変動弁機構 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007278089A true JP2007278089A (ja) | 2007-10-25 |
Family
ID=38679794
Family Applications (1)
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JP2006102027A Pending JP2007278089A (ja) | 2006-04-03 | 2006-04-03 | 内燃機関の可変動弁機構 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2007278089A (ja) |
-
2006
- 2006-04-03 JP JP2006102027A patent/JP2007278089A/ja active Pending
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