JP2009150232A - 内燃機関におけるバルブリフト可変式動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブリフト可変式動弁装置では、バルブリフト可変用操作軸の軸部材に支点ローラを取り付けるために、支点ローラの取付位置の両側が他の部分より大径になり、その結果、環状のベアリングを使用することができなかった。
【解決手段】揺動アームの一端部に接触するカムが回転することによって揺動アームが支点ローラとの接触点を中心に揺動し、その他端部にバルブを開閉させるカム面を設け、支点ローラにおける揺動アームに対する接触点をバ
ルブリフト可変用操作軸の回転にて揺動アームの長手方向に移動し得るように構成してなるバルブリフト可変式動弁装置において、バルブリフト可変用操作軸が、支点ローラを取り付ける凹部と、支点ローラを回転可能に支持してその凹部に着脱可能に取り付けられる分割部材とを備え、支点ローラが取り付けられた分割部材が凹部から取り外された状態においてその凹部近傍の最大外径部分が軸受け取付部に設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関におけるバルブリフト可変式動弁機構に関し、特にそのバルブリフト可変用操作軸に関するものである。

従来、自動車などの車両に搭載される内燃機関では、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方のバルブを、動弁装置によりクランク軸の回転に同期させて開閉している。そして、近年においては、燃費や出力などの向上を図るために、バルブを開く際のそのバルブのリフト量を、内燃機関の運転中に所望に応じて変更できるようにしたバルブリフト可変式動弁装置が知られている。

特許文献１に記載のバルブリフト可変式動弁装置は、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方のバルブと、クランク軸に連動して回転するカム軸に設けたカムとの間に、長手方向の中程部にバルブリフト可変用操作軸に回転可能に設けた支点ローラを接触させてなる揺動アームを配設し、この揺動アームの一端部をカムに、そのカムの回転によって揺動アームが支点ローラとの接触点を中心にして揺動するように接触させておき、揺動アームの他端部に、揺動アームの揺動によってバルブを開閉するカム面を設け、支点ローラにおける揺動アームに対する接触点をバルブリフト可変用操作軸の回転にて揺動アームの長手方向に移動することによってバルブにおけるバルブリフトを任意に変更する構成である。
特開２００７−２７０７４１号公報

ところで、上述のバルブリフト可変式動弁装置では、バルブリフト可変用操作軸の軸本体となる軸部材に支点ローラを取り付けるために、支点ローラの取付位置の両側が他の部分より大径になっている。すなわち、支点ローラは、バルブリフト可変用操作軸の軸部材の外周面より半分以上突出した状態に取り付ける必要があるため、その回転軸の中心は軸部材の外周面より外側に配置する必要がある。このため、支点ローラの回転軸を受けるためにその位置の軸部材の直径が他の部分の直径より大きくしてある。

一方、バルブリフト可変用操作軸は、支点ローラの両側部分に軸受けを配置して、シリンダヘッドに回転可能に取り付けられるものである。この場合に、上述したように、支点ローラの取付位置の近傍において大径が存在するために、例えば円環状のベアリングに軸部材を通すことができない。したがって、ベアリングは、いわゆる半割ベアリングと呼ばれる環状のものを二分割したものを使用するものである。

しかしながら、ベアリング径が大きくなることでメカニカルロスが大きくなったり、精度が低下したりすることあった。また、半割ベアリングであると、部品点数が多くなるとともに、軸部材を挟み込まなければ軸受けを組み立てることができないため、組み付けの作業性が低下し、その結果製造費用を押し上げるものとなった。

そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。

すなわち、本発明の内燃機関におけるバルブリフト可変式動弁装置は、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブとクランク軸に連動して回転するカム軸に設けたカムとの間に、軸受け部により回転可能に支持されるバルブリフト可変用操作軸に回転可能に設けた支点ローラが長手方向の中程部に当てられる揺動アームを配設し、この揺動アームの一端部に接触するカムが回転することによって揺動アームが支点ローラとの接触点を中心に揺動するように構成する一方、揺動アームの他端部に揺動アームの揺動によってバルブを開閉させるカム面を設け、さらに、支点ローラにおける揺動アームに対する接触点をバルブリフト可変用操作軸の回転にて揺動アームの長手方向に移動し得るように構成してなる内燃機関におけるバルブリフト可変式動弁装置において、バルブリフト可変用操作軸が、支点ローラを取り付ける凹部と、支点ローラを回転可能に支持してその凹部に着脱可能に取り付けられる分割部材とを備え、支点ローラが取り付けられた分割部材が凹部から取り外された状態においてその凹部近傍の最大外径部分が軸受け取付部に設定されてなることを特徴とする。

このような構成によれば、分割部材を凹部から取り外すことにより、操作軸から支点ローラが分離される。この結果、操作軸はその外周表面から突出する部分がなくなるものとなる。したがって、凹部近傍の最大外径部分に設定される軸受け取付部に対して、環状の軸受けを用いることが可能になる。

本発明は、以上説明したように、分割部材を凹部から取り外すことにより、操作軸から支点ローラが分離され、操作軸がその外周表面から突出する部分をなくした状態になるので、凹部近傍の最大外径部分に設定される軸受け取付部に対して、環状の軸受けを用いることができる。したがって、二分割の軸受けを使用する場合に比べて、軸受けにおける部品点数を少なくすることができ、それゆえ組み付け工数を少なくすることができ、コストの低減を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

以下に説明する実施形態の内燃機関すなわちエンジンは、例えば四気筒のものである。図１は、一気筒の吸気バルブ１に適用されるバルブリフト可変式動弁装置３を、その側面つまりカム５が取り付けられるカム軸４の軸方向から見た場合の構造を模式的に示す図面である。すなわち、エンジンは、そのシリンダヘッドにバルブリフト可変式動弁装置３を備えている。この実施形態においては、吸気バルブ１に対してのみバルブリフト可変式動弁装置３を適用するものを説明するが、排気バルブにも適用するもの、つまり吸気バルブ１と排気バルブとにバルブリフト可変式動弁装置２を適用するものであってもよい。また排気バルブにのみ適用するものであってもよい。

バルブリフト可変式動弁装置３は、クランク軸に連動して回転するカム軸４に設けたカム５が一端部に接触する揺動アーム６、揺動アーム６の長手方向の中程部に接触する支点部たる支点ローラ７を備えてなるバルブリフト可変用操作軸（以下、操作軸と称する）８、揺動アーム６をカム５の方向に付勢する圧縮バネ９及び揺動アーム６の他端部である下端部に接触するロッカアーム１０を主として構成されるものである。

バルブリフト可変式動弁装置３は、エンジンを運転すると、カム軸４が回転し、カム軸４に設けたカム５が揺動アーム６を押すことで、揺動アーム６の下端に形成されたカム面６ａによりロッカアーム１０が押され、吸気バルブ１を開閉させるものである。すなわち、カム軸４が回転してカム５が揺動アーム６を押すと、揺動アーム６は、圧縮バネ９の付勢力に抗して支点ローラ７との接触点を支点として揺動する。

この場合に、揺動アーム６と支点ローラ７との接触点の位置により吸気バルブ１のバルブリフト量が制御される。すなわち、エンジンの運転状態に応じて、操作軸８を制御することにより変更される。そして制御軸８が正転及び逆転されることにより、支点ローラ７は揺動アーム６の長手方向に沿って移動する。このように操作軸８の回転を制御することによって、揺動アーム６と支点ローラ７との接触点を所望の位置に設定するものである。そして揺動アーム６と支点ローラ７との接触点が変わることにより、揺動アーム６が揺動する量が変化し、ロッカアーム１０の押し下げ量が変化する。したがって、吸気バルブ１のバルブリフト量が制御されるものである。

このような構成において、操作軸８は、図２〜４に示すように、軸本体８ａと、その軸本体８ａの長手方向に所定の間隔、つまり各吸気バルブ１に対応する間隔により取り付けられる支点ローラ７と、支点ローラ７を回転可能に支持する分割部材１１と、支点ローラ７を構成する回転軸７ａを抑えるリング体１２とを備えている。軸本体８ａは、ほぼ丸棒部材からなり、分割部材１１が着脱可能に取り付けられ、その分割部材１１により取り付けられる支点ローラ７を取り付ける凹部１３と、リング体１２の位置決めをする取付溝１４とを備えている。支点ローラ７は、肉厚の円筒体からなるローラ体７ｂと、ローラ体７ｂを回転可能に支持する回転軸７ａとからなる。回転軸７ａは、ローラ体７ｂの中心孔７ｃに挿入されるものである。分割部材１１は、一対をなす直方体形状の部材からなり、回転軸７ａが挿入される軸受け凹部１１ａを有している。分割部材１１の少なくとも一方には、リング体１２の厚みに対応する幅を有するスリット１１ｂが形成してある。リング体１２は、弾性力を有する部材により形成してあり、円環の一部が切断された形状をしている。そして、リング体１２は、その切断された部分の間隔を狭くする方向、言い換えれば切断された部分の端部が相寄る方向に弾性力を発揮するものである。

軸本体８ａの凹部１３は、基本的には、直方体形状に形成されている。凹部１３は、その両端部分１３ａが分割部材１１の挿入側端部１１ｃの形状に合わせてほぼ直方体に形成してあり、両端部分１３ａの間に存在する中間部分１３ｂにおいては、ほぼ四角錐台形状に形成してある。図３に、両端部分１３ａの断面形状を、また図４に中間部分１３ｂの断面形状をそれぞれ示す。なお、この凹部１３の中間部分１３ｂの形状については特に限定されるものではなく、支点ローラ７が内面に接触しない形状で、かつ軸本体８ａの強度を低下させない形状であればよい。

操作軸８は、支点ローラ７が軸本体８ａに組み付けられる前に、環状のベアリング１５に挿入されるものである。すなわち、支点ローラ７を組み付けていない軸本体８ａは、凹部１３、取付溝１４及び端部１６を除くその全長において同じ太さをしている。したがって、環状のベアリング１５を嵌める場合に、外径が異なることで環状のベアリング１５の移動が阻害されることがない。それゆえ、環状のベアリング１５を軸本体８ａしたがって操作軸８の、凹部１３近傍に軸受け取付部１７を設定するものである。この軸受け取付部１７は、エンジン１００の運転時に、支点ローラ７に揺動アームから力が加わるため、支点ローラ７の両端近傍である凹部１３近傍に設定するものである。この実施形態では、上述したように、軸本体８ａの外径が、凹部１３、取付溝１４及び端部１６以外は同一径であるので、凹部１３近傍が最大外径部分である。

操作軸８は、次に説明するようにして組み立てる。まず、軸本体８ａの軸受け取付部１７に環状のベアリング１５を組み付ける。この実施形態においては、軸本体８ａは凹部１３、取付溝１４及び端部１６を除いて同じ外径であるので、環状のベアリング１５をそれぞれの凹部１３の両側近傍の軸受け取付部１７に嵌めていく。この後、それぞれの凹部１３に、分割部材１１を嵌め込む。そして回転軸７ａがローラ体７ｂにセットされた支点ローラ７を、凹部１３に配置するとともに、支点ローラ７の回転軸７ａをそれぞれの分割部材１１の軸受け凹部１１ａに挿入して支持させる。

このようにしてそれぞれの支点ローラ７を凹部１３に取り付けた後、支点ローラ７が凹部１３から脱落しないように、リング体１２を嵌め込む。リング体１２は、その端部を離れる方向に開いた状態で軸本体８ａの取付溝１４に嵌めるようにする。そして、取付溝１４内を移動させて、リング体１２の端部を回転軸７ａに係合させる。これによって、回転軸７ａは、リング体１２により押さえつけられて、支点ローラ７が軸本体８ａから抜け落ちなくなる。

このように、操作軸８は、環状のベアリング１５に軸本体８ａを貫通させるだけでベアリング１５を組み付けることができる。したがって、ベアリング１５の組み付けが容易になるほか、種類の豊富な環状のベアリングの中から選定することができるので、安価に調達することができる。

しかも、支点ローラ７を分割部材１１により組み付けるようにすることで、支点ローラ７の組み付け部分を他より太径にする必要がなくなる。つまり、軸強度上は不要な太径部を除去することで、操作軸８の強度を変えることなく軽量化することができる。そして、軸本体８ａの小径化に伴って、環状のベアリング１５はその内径の小さなものでも使用することができるようになる。そして、環状のベアリング１５を取り付ける軸受け取付部１７を焼き入れするに際しても、このように軸本体８ａ自体が従来のものより細いので、良好に焼き入れすることができるとともに、その費用を抑えることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の実施形態を示す一つの気筒におけるバルブリフト可変式動弁装置の構成説明図。 同実施形態のバルブリフト可変用操作軸の分解斜視図。 同実施形態のバルブリフト可変用操作軸を構成する軸本体の凹部の端部の断面図。 同実施形態のバルブリフト可変用操作軸を構成する軸本体の凹部の中間部分の断面図。

符号の説明

１…吸気バルブ
４…カム軸
５…カム
６…揺動アーム
７…支点ローラ
８…バルブリフト可変用操作軸
１１…分割部材
１３…凹部
１７…軸受け取付部

Claims (1)

1. 吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブとクランク軸に連動して回転するカム軸に設けたカムとの間に、軸受け部により回転可能に支持されるバルブリフト可変用操作軸に回転可能に設けた支点ローラが長手方向の中程部に当てられる揺動アームを配設し、
   この揺動アームの一端部に接触するカムが回転することによって揺動アームが支点ローラとの接触点を中心に揺動するように構成する一方、揺動アームの他端部に揺動アームの揺動によってバルブを開閉させるカム面を設け、
   さらに、支点ローラにおける揺動アームに対する接触点をバルブリフト可変用操作軸の回転にて揺動アームの長手方向に移動し得るように構成してなる内燃機関におけるバルブリフト可変式動弁装置において、
   バルブリフト可変用操作軸が、支点ローラを取り付ける凹部と、支点ローラを回転可能に支持してその凹部に着脱可能に取り付けられる分割部材とを備え、支点ローラが取り付けられた分割部材が凹部から取り外された状態においてその凹部近傍の最大外径部分が軸受け取付部に設定されてなる内燃機関におけるバルブリフト可変式動弁装置。

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