JP2009264174A - 可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、回転カムにて揺動する揺動アームにより揺動カムを揺動させ、吸気弁を開閉させる可変動弁機構について、揺動カムを揺動アームに押し付ける機構を簡素化して可変動弁機構の生産性を向上させ、且つ駆動ロスを低減させることを目的とする。
【解決手段】このため、揺動アーム支持軸に支持した揺動アーム揺動端部を揺動カム支持軸の揺動カムに当接し、揺動カムにて吸気弁を開閉させる一方、揺動アーム支持軸の移動で揺動カムを吸気弁がリフトしない範囲で所定量揺動させ、吸気弁のリフト時期及びリフト量を変更させる可変動弁機構において、揺動カム支持軸内部に揺動カムとの摺接面に潤滑油を供給する油路を形成し、エンジン回転に同期する駆動機構を介して揺動カム支持軸を揺動カム揺動方向で吸気弁を閉弁方向に常時回転させ、揺動カム支持軸外周面と揺動カム内周面間の潤滑油のせん断抵抗にて揺動カムを揺動アームに押し付ける。
【選択図】図１

Description

この発明は可変動弁機構に係り、特に揺動カムを揺動アームに押し付ける機構を簡素化した可変動弁機構に関するものである。

従来、エンジンの低回転低負荷時の燃焼安定性を高め、且つ高回転高負荷時の出力を確保するために、吸気弁の開弁時期（「リフト時期」とも換言できる。）及びリフト量を内燃機関の運転状態に応じて可変する可変動弁機構が種々考案されている。
例えば、後述の特許文献１に開示されるものはその一例であり、この特許文献１に開示されるものは、回動するカムによってカムフォロアを揺動させ、カムフォロアに当接された揺動カムを揺動させて吸気弁を開閉する一方、カムフォロアの移動によって揺動カムの揺動角度を変化させ、吸気弁の開弁時期及びリフト量を変更している。

特開２００３−２３９７１２号公報

ところで、従来の可変動弁機構の揺動カムは、スプリングによってカムフォロアに押し付けられ、カムフォロアを介して回転カムと機械的に連結されている。
しかし、上述した構造では揺動カム毎にスプリングが必要となってシリンダヘッドの構造が複雑化するという不都合がある。
また、前記揺動カムの加速度が大きくなるエンジンの高回転時に、揺動カムがカムフォロアから離れないようにスプリングのバネ定数を大きくする必要があり、エンジンの低回転時には、駆動ロスが増加するという不都合がある。

この発明は、カムの回転によって揺動アームを揺動させるとともに、揺動アームによって揺動カムを揺動させて吸気弁を開閉させる可変動弁機構について、揺動カムを揺動アームに押し付ける機構を簡素化して可変動弁機構の生産性を向上させ、且つ駆動ロスを低減させることが目的である。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、回転カムの作用によって揺動する揺動アームを揺動アーム支持軸に揺動自在に支持し、前記揺動アームの揺動端部を揺動カム支持軸に揺動自在に支持された揺動カムに当接し、この揺動カムによって吸気弁を開閉させる一方、前記揺動アーム支持軸を移動することで前記揺動カムを吸気弁がリフトしない範囲で所定量揺動させ、前記吸気弁のリフト時期及びリフト量を変更させる可変動弁機構において、前記揺動カム支持軸の内部に前記揺動カムとの摺接面に潤滑油を供給する油路を形成し、エンジン回転に同期する駆動機構を介して前記揺動カム支持軸を前記揺動カムの揺動方向で前記吸気弁を閉弁させる方向に常時回転させ、前記揺動カム支持軸の外周面と前記揺動カムの内周面に供給された潤滑油のせん断抵抗によって前記揺動カムを前記揺動アームに押し付けることを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの発明によれば、回転カムの作用によって揺動する揺動アームを揺動アーム支持軸に揺動自在に支持し、揺動アームの揺動端部を揺動カム支持軸に揺動自在に支持された揺動カムに当接し、揺動カムによって吸気弁を開閉させる一方、揺動アーム支持軸の移動することで揺動カムを吸気弁がリフトしない範囲で所定量揺動させ、吸気弁のリフト時期及びリフト量を変更させる可変動弁機構において、揺動カム支持軸の内部に揺動カムとの摺接面に潤滑油を供給する油路を形成し、エンジン回転に同期する駆動機構を介して揺動カム支持軸を揺動カムの揺動方向で吸気弁を閉弁させる方向に常時回転させ、揺動カム支持軸の外周面と揺動カムの内周面に供給された潤滑油のせん断抵抗によって揺動カムを前記揺動アームに押し付ける。
従って、本発明では、上記のようにスプリング等の手段によらず潤滑油のせん断抵抗によって揺動カムを揺動アームに押し付けることができる。
そのため、揺動カムを揺動アームに押し付ける機構の構造を簡素化して可変動弁機構の生産性を向上させることができる。
また、エンジンの低回転時には揺動カムを揺動アームに押し付ける力を低減させて可変動弁機構の駆動ロスを低減できる一方、エンジンの高回転時には揺動カムを揺動アームに押し付ける力を増加させて吸気弁の円滑な作動性を確保できる。

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図３はこの発明の実施例を示すものである。
図１において、１はエンジン、２はシリンダヘッドである。
前記エンジン１は、図１に示す如く、シリンダブロック（図示せず）上にシリンダヘッド２を載置し、シリンダブロックとシリンダヘッド２と図示しないピストン頂部とによって、燃焼室３を形成している。
そして、前記エンジン１のシリンダヘッド２には、燃焼室３に連絡する吸気ポート（「ＩＮＴＫ」とも記載する。）４と排気ポート（「ＥＸＨ」とも記載する。）５とを形成している。
このとき、前記エンジン１は、図１に示す如く、前記吸気ポート４の下流側端部を開閉する吸気弁６と、前記排気ポート５の上流側端部を開閉する排気弁７とを備えている。

また、前記エンジン１は、前記吸気弁６を開閉させる一方、前記吸気弁６のリフト時期及びリフト量を変更させる可変動弁機構８を備えている。
そして、この可変動弁機構８は、図１及び図２に示す如く、後述する回転カム１７の作用によって揺動する揺動アーム９を設ける一方、この揺動アーム９を揺動アーム支持軸１０に揺動自在に支持し、前記揺動アーム９の揺動端部を揺動カム支持軸１１に揺動自在に支持された揺動カム１２に当接し、この揺動カム１２によって前記吸気弁６を開閉させる。
一方、前記可変動弁機構８は、前記揺動アーム支持軸１０を移動することで前記揺動カム１２を吸気弁６がリフトしない範囲で所定量揺動させ、前記吸気弁６のリフト時期及びリフト量を変更させる機能を備えている。

このとき、前記揺動カム支持軸１１の内部に前記揺動カム１２との摺接面Ｆに潤滑油を供給する油路１３を形成し、且つ、エンジン回転に同期する駆動機構１４を介して前記揺動カム支持軸１１を前記揺動カム１２の揺動方向で前記吸気弁６を閉弁させる方向に常時回転させ、前記揺動カム支持軸１１の外周面１１ａと前記揺動カム１２の内周面１２ｂとの間に供給された潤滑油のせん断抵抗によって前記揺動カム１２を前記揺動アーム９に押し付ける構成とする。
詳述すれば、前記油路１３は、図１に示す如く、前記揺動カム支持軸１１の内部に形成される一方、前記油路１３を前記揺動カム１２との摺接面Ｆに連絡させるために、前記揺動カム支持軸１１の内部と前記摺接面Ｆとを連通する連通孔１５が形成される。
これにより、前記揺動カム支持軸１１の内部の油路１３に供給された潤滑油を、前記連通孔１５を介して、前記揺動カム１２との摺接面Ｆに案内することができる。
ここで、前記揺動カム１２との摺接面Ｆについて追記すると、摺接面Ｆ部分は、前記揺動カム支持軸１１の外周面１１ａと前記揺動カム１２の内周面１２ｂとによって現出される隙間１６からなる部分である。
これにより、本発明の実施例においては、上記のようにスプリング等の手段によらず潤滑油のせん断抵抗によって揺動カム１２を揺動アーム９に押し付けることができる。
そのため、揺動カム１２を揺動アーム９に押し付ける機構の構造を簡素化して前記可変動弁機構８の生産性を向上させることができる。
また、前記エンジン１の低回転時には揺動カム１２を揺動アーム９に押し付ける力を低減させて可変動弁機構８の駆動ロスを低減できる一方、前記エンジン１の高回転時には揺動カム１２を揺動アーム９に押し付ける力を増加させて吸気弁６の円滑な作動性を確保できる。

また、前記駆動機構１４は、図１及び図２に示す如く、回転カム１７が設けられたカム軸１８と、このカム軸１８から前記揺動カム支持軸１１に回転を伝達するギヤ列１９とで構成される。
このとき、ギヤ列１９は、図１及び図２に示す如く、前記カム軸１８の一端に設けたカム軸側ギヤ２０と、前記揺動カム支持軸１１の一端に設けられ、前記カム軸側ギヤ２０に噛合する揺動カム支持軸側ギヤ２１とからなる。
これにより、図１に示す如く、前記カム軸１８の右回り回転方向に対して、前記揺動カム支持軸１１が逆回転方向である左回り回転方向に常時回転する。
なお、前記揺動カム１２は、前記吸気弁６を開弁させる際に揺動カム支持軸１１を中心に右回りに回転する。そのため、前記揺動カム支持軸１１の回転方向は吸気弁６が閉弁する方向となる。
そして、前記揺動アーム９を揺動自在に支持する前記揺動アーム支持軸１０は、回転アーム支持軸２２に設けられる回転アーム２３に取り付けられる。
また、前記揺動アーム９の揺動カム１２側の端部には、この揺動カム１２に接触する第１ローラ２４を設ける一方、前記揺動アーム９の回転カム１７側の端部には、この回転カム１７に接触する第２ローラ２５を設ける。
上記の構造のように、カム軸１８からギヤ列１９を介して揺動カム支持軸１１に回転を伝達することで、駆動機構を構成する部品の部品点数の増加を防止し、シリンダヘッド構造の簡素化を図るとともに駆動ロスを低減して可変動弁機構を備えたエンジンの燃料消費量を低減できる。

また、図１及び図３に示す如く、前記揺動カム１２と前記吸気弁６との間にはロッカアーム２７が配設される。前記揺動カム１２には非リフト領域Ａとリフト領域Ｂを備えるカム面が形成され、このカム面に接触する第３ローラ２６をロッカアーム２７に設ける。
そして、このロッカアーム２７の一端側を前記吸気弁６のバルブステム２８に接触させる一方、ロッカアーム２７の他端側をラッシュアジャスタ２９に揺動自在に連結する。

次に作用を説明する。

まず、前記回転カム１７が回転すると、前記揺動アーム９が前記揺動アーム支持軸１０を中心として揺動する。そして、揺動アーム９に当接された揺動カム１２が揺動して、ロッカアーム２７を介して吸気弁６を開弁させる。
一方、前記回転アーム支持軸２２を回転させて前記揺動カム支持軸１０の位置を移動させると、揺動アーム９が揺動カム１２を押して揺動カム１２の揺動開始位置を変化させる。そのため、吸気弁６のリフト量を後述するバルブリフト無し（バルブ休止）、中間リフト時、最大リフト時、の各状態に変化させる。

バルブリフト無し（バルブ休止）の場合とは、図３（ａ）に示す如く、水平線Ｓに対して前記回転アーム支持軸２２と前記揺動アーム支持軸１０との中心を結ぶ線分Ｓ１が角度θ１となるように傾斜している状態である。
このとき、前記揺動アーム支持軸１０に揺動自在に支持される前記揺動アーム９が揺動する際に、揺動カム１２は揺動開始前のローラとの接触点Ｏ１からリフト開始点Ｐ１まで角度α１だけ揺動する。
従って、前記揺動カム１２は非リフト領域Ａのみを揺動するため、リフト領域Ｂには達しておらず、バルブリフトが行われない。

また、中間リフト時の場合には、図３（ｂ）に示す如く、水平線Ｓに対して前記回転アーム支持軸２２と前記揺動アーム支持軸１０との中心を結ぶ線分Ｓ１が角度θ１よりも大なる角度θ２となるように傾斜している状態である。
このとき、前記揺動アーム支持軸１０に揺動自在に支持される前記揺動アーム９が揺動する際に、揺動開始前のローラとの接触点Ｏ１からリフト開始点Ｐ１までの角度α２が角度α１よりも小である。
従って、前記揺動カム１２は非リフト領域Ａのみではなく、リフト領域Ｂをも通過して揺動するため、中間リフトＬ１が実現される。

更に、最大リフト時の場合には、図３（ｃ）に示す如く、水平線Ｓに対して前記回転アーム支持軸２２と前記揺動アーム支持軸１０との中心を結ぶ線分Ｓ１が角度θ２よりも大なる角度θ３となるように傾斜している状態である。つまり、θ１＜θ２＜θ３の関係にある。
このとき、前記揺動アーム支持軸１０に揺動自在に支持される前記揺動アーム９が揺動する際に、揺動開始前のローラとの接触点Ｏ１からリフト開始点Ｐ１までの角度α３が角度α２よりも小である。つまり、α１＞α２＞α３の関係にある。
従って、前記揺動カム１２は非リフト領域Ａからリフト領域Ｂに即座に移行して揺動するため、最大リフトＬ２が実現される。

また、揺動カム支持軸１１は、前記カム軸１８に固定されたカム軸側ギヤ２０とこのカム軸側気ギヤ２０に噛合する揺動カム支持軸側ギヤ２１とによって前記カム軸１８に対して逆方向に回転する。そして、前記揺動カム１２との摺接面Ｆである前記揺動カム支持軸１１の外周面１１ａと前記揺動カム１２の内周面１２ｂとによって現出される隙間１６に前記揺動カム支持軸１１の内部に形成した油路１３内の潤滑油が連通路１５を介して供給される。
このとき、前記揺動カム支持軸１１の外周面１１ａと前記揺動カム１２の内周面１２ｂに供給された潤滑油のせん断抵抗によって前記揺動カム１２を前記揺動アーム９に押し付け、揺動カム１２を常に前記回転カム１７に追従して揺動するようにしている。
そして、上述した潤滑油のせん断抵抗によって、前記揺動アーム９の揺動カム１２側の端部に取り付けられた第１ローラ２４及び前記回転カム１７のプロフィールに接している第２ローラ２５のクリアランスを最小とすることができ、騒音の低減に寄与している。
また、前記エンジン１の低回転時から高回転時までの間では、前記揺動カム１２の回転速度及び加速度が異なるものであるが、潤滑油のせん断抵抗を使用することにより、揺動カム１２に作用する力を変化させることが可能である。
つまり、前記エンジン１の低回転時には、揺動カム１２を揺動アーム９に押し付ける力を低減させて可変動弁機構８の駆動ロスの低減を図る一方、前記エンジン１の高回転時には、揺動カム１２を揺動アーム９に押し付ける力を増加させて吸気弁６の円滑な作動性を確保するものである。

これにより、回転カム１７の作用によって揺動する揺動アーム９を揺動アーム支持軸１０に揺動自在に支持し、前記揺動アーム９の揺動端部を揺動カム支持軸１０に揺動自在に支持された揺動カム１２に当接し、この揺動カム１２によって吸気弁６を開閉させる一方、前記揺動アーム支持軸１０を移動することで前記揺動カム１２を吸気弁６がリフトしない範囲で所定量揺動させ、前記吸気弁６のリフト時期及びリフト量を変更させる可変動弁機構８において、前記揺動カム支持軸１１の内部に前記揺動カム１２との摺接面Ｆに潤滑油を供給する油路１３を形成し、且つエンジン回転に同期する駆動機構１４を介して前記揺動カム支持軸１１を前記揺動カム１２の揺動方向で前記吸気弁６を閉弁させる方向に常時回転させ、前記揺動カム支持軸１１の外周面１１ａと前記揺動カム１２の内周面１２ｂに供給された潤滑油のせん断抵抗によって前記揺動カム１２を前記揺動アーム９に押し付ける。
従って、本発明の実施例では、上記のようにスプリング等の手段によらず潤滑油のせん断抵抗によって揺動カム１２を揺動アーム９に押し付けることができる。
そのため、揺動カム１２を揺動アーム９に押し付ける機構の構造を簡素化して可変動弁機構８の生産性を向上させることができる。
また、エンジン１の低回転時には揺動カム１２を揺動アーム９に押し付ける力を低減させて可変動弁機構８の駆動ロスを低減できる一方、エンジン１の高回転時には揺動カム１２を揺動アーム９に押し付ける力を増加させて吸気弁６の円滑な作動性を確保できる。

また、前記駆動機構１４を、回転カム１７が設けられたカム軸１８と、このカム軸１８から揺動カム支持軸１１に回転を伝達するギヤ列１９とで構成する。
従って、上記の構造のように、カム軸１８からギヤ列１９を介して揺動カム支持軸１１に回転を伝達することで、部品点数の増加を防止し、シリンダヘッド構造の簡素化を図るとともに駆動ロスを低減して可変動弁機構８を備えたエンジンの燃料消費量を低減できる。

この発明の実施例を示すシリンダヘッドの概略断面図である。 可変動弁機構部分の概略平面図である。 可変動弁機構を示し、（ａ）はバルブリフト無し（バルブ休止）の状態を示す作動説明図、（ｂ）は中間リフト時の状態を示す作動説明図、（ｃ）は最大リフト時の状態を示す作動説明図である。

符号の説明

１ エンジン
２ シリンダヘッド
３ 燃焼室
４ 吸気ポート（「ＩＮＴＫ」とも記載する。）
５ 排気ポート（「ＥＸＨ」とも記載する。）
６ 吸気弁
７ 排気弁
８ 可変動弁機構
９ 揺動アーム
１０ 揺動アーム支持軸
１１ 揺動カム支持軸
１１ａ 外周面
１２ 揺動カム
１２ｂ 内周面
Ｆ 摺接面
１３ 油路
１４ 駆動機構
１５ 連通孔
１６ 隙間
１７ 回転カム
１８ カム軸
１９ ギヤ列
２０ カム軸側ギヤ
２１ 揺動カム支持軸側ギヤ
２２ 回転アーム支持軸
２３ 回転アーム
Ｓ 水平線
Ｓ１ 回転アーム支持軸２２と揺動アーム支持軸１０との中心を結ぶ線分
θ１、θ２、θ３ 角度
Ｏ１ 揺動開始前のローラとの接触点
Ｐ１ リフト開始点
α１、α２、α３ 角度
Ａ 非リフト領域
Ｂ リフト領域
Ｌ１ 中間リフト
Ｌ２ 最大リフト

Claims (2)

1. 回転カムの作用によって揺動する揺動アームを揺動アーム支持軸に揺動自在に支持し、前記揺動アームの揺動端部を揺動カム支持軸に揺動自在に支持された揺動カムに当接し、この揺動カムによって吸気弁を開閉させる一方、前記揺動アーム支持軸を移動することで前記揺動カムを吸気弁がリフトしない範囲で所定量揺動させ、前記吸気弁のリフト時期及びリフト量を変更させる可変動弁機構において、前記揺動カム支持軸の内部に前記揺動カムとの摺接面に潤滑油を供給する油路を形成し、エンジン回転に同期する駆動機構を介して前記揺動カム支持軸を前記揺動カムの揺動方向で前記吸気弁を閉弁させる方向に常時回転させ、前記揺動カム支持軸の外周面と前記揺動カムの内周面に供給された潤滑油のせん断抵抗によって前記揺動カムを前記揺動アームに押し付けることを特徴とする可変動弁機構。
2. 前記駆動機構を、回転カムが設けられたカム軸と、このカム軸から揺動カム支持軸に回転を伝達するギヤ列とで構成することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構。

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