JP2010261349A - Variable valve gear - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、可変動弁装置に関し、より詳細には、駆動カムの作用力を揺動アームのスライダー面に伝達する中間部材を備える可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus, and more particularly to a variable valve operating apparatus including an intermediate member that transmits an acting force of a drive cam to a slider surface of a swing arm.
従来、例えば特許文献1には、カム軸と平行な軸を中心として揺動し、駆動カムの作用力によりバルブをリフト方向に駆動させる揺動アームと、該駆動カムのカム面と対向して該揺動アームに形成されたスライダー面と、該駆動カムと該揺動アームとの間に配置され、該カム面及び該スライダー面の双方に当接し、該スライダー面上をスライドすることで該駆動カムの作用力を該スライダー面に伝達する中間部材と、を備える可変動弁装置が開示されている。 Conventionally, for example, in Patent Document 1, a swing arm that swings around an axis parallel to the cam shaft and drives the valve in the lift direction by the acting force of the drive cam is opposed to the cam surface of the drive cam. The slider surface formed on the swing arm, and disposed between the drive cam and the swing arm, abuts both the cam surface and the slider surface, and slides on the slider surface to There is disclosed a variable valve operating apparatus that includes an intermediate member that transmits an acting force of a drive cam to the slider surface.
上記従来の装置が備える中間部材は、上記カム面に接触するカムローラーと、このカムローラーに対して回転可能であると共に該スライダー面に接触するスライダーローラーとを含む部材である。このため、駆動カムが回転すると、その作用力を、カム面から該中間部材のカムローラー、スライダーローラーを介してスライダー面に伝達できる。したがって、従来の装置は、この中間部材を備えることで、駆動カムの作用力を揺動アームに伝達させて、バルブをリフト方向に駆動できる。 The intermediate member provided in the conventional apparatus is a member including a cam roller that contacts the cam surface, and a slider roller that can rotate with respect to the cam roller and that contacts the slider surface. Therefore, when the drive cam rotates, the acting force can be transmitted from the cam surface to the slider surface via the cam roller and slider roller of the intermediate member. Therefore, the conventional device includes this intermediate member, so that the operating force of the drive cam can be transmitted to the swing arm, and the valve can be driven in the lift direction.
上記従来の装置に代表される可変動弁装置においては、中間部材のスライダーローラーとスライダー面との間に生じる摩擦増加の抑制を目的として、通常、スライダー面上に潤滑油が供給されている。しかしながら、このような可変動弁装置をディーゼルエンジンに適用した場合、燃焼時に生じた黒煙粒子がこの潤滑油に溶け込むことがある。黒煙粒子が潤滑油に溶け込んだ場合、スライダーローラーのスライドによってスライダー面が磨耗する可能性がある。そして、スライダー面の磨耗が進行した場合には、調整した取り付け角度に影響が生じ、バルブの作用角やリフト量にも影響が生ずる可能性があった。 In the variable valve operating apparatus represented by the above-described conventional apparatus, lubricating oil is usually supplied onto the slider surface for the purpose of suppressing an increase in friction generated between the slider roller of the intermediate member and the slider surface. However, when such a variable valve operating apparatus is applied to a diesel engine, black smoke particles generated during combustion may dissolve in the lubricating oil. When the black smoke particles are dissolved in the lubricating oil, the slider surface may be worn by sliding of the slider roller. When wear of the slider surface progresses, the adjusted mounting angle is affected, and the valve operating angle and the lift amount may be affected.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、中間部材のスライドによるスライダー面の磨耗を抑制可能な可変動弁装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a variable valve operating device that can suppress wear of a slider surface due to sliding of an intermediate member.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、可変動弁装置であって、
カム軸に設けられた駆動カムと、
前記カム軸と平行な軸を中心として揺動し、前記駆動カムの作用力によりバルブをリフト方向に駆動させる揺動アームと、
前記揺動アームに前記駆動カムのカム面と対向形成された曲率一定のスライダー面と、
前記駆動カムと前記揺動アームとの間に配置され、前記カム面と前記スライダー面の双方に当接し、前記スライダー面上をスライドすることで前記駆動カムの作用力を前記スライダー面に伝達する中間部材と、を備え、
前記スライダー面と当接する前記中間部材の当接面の曲率が、前記スライダー面の曲率と等しいことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a variable valve gear,
A drive cam provided on the camshaft;
A swing arm that swings about an axis parallel to the cam shaft and that drives the valve in the lift direction by the acting force of the drive cam;
A slider surface with a constant curvature formed on the swing arm so as to face the cam surface of the drive cam;
It is disposed between the drive cam and the swing arm, abuts on both the cam surface and the slider surface, and transmits the acting force of the drive cam to the slider surface by sliding on the slider surface. An intermediate member,
The curvature of the contact surface of the intermediate member that contacts the slider surface is equal to the curvature of the slider surface.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記スライダー面における前記中間部材のスライド範囲に形成されたガイド溝と、
前記当接面に形成され、前記ガイド溝の側壁に掛かり合いながらスライド可能な突起部と、を備え、
前記ガイド溝の溝幅が、前記スライダー面の曲率円の中心に近い位置から離れるほど広く形成されることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
A guide groove formed in a sliding range of the intermediate member on the slider surface;
A protrusion formed on the contact surface and slidable while engaging the side wall of the guide groove;
The groove width of the guide groove is formed so as to increase as the distance from the position near the center of the curvature circle of the slider surface increases.
第1の発明によれば、スライダー面と当接する中間部材の当接面の曲率が、スライダー面の曲率と等しく構成されているため、この当接面からスライダー面に印加される面圧を低減できる。これにより、中間部材のスライドによるスライダー面の磨耗を抑制できる。したがって、磨耗による作用角や最大バルブリフト量の変化代を縮小でき、バルブオーバーラップ不足や吸気量不足によるエンジン性能の低下や排気エミッションの悪化を抑制できる。 According to the first invention, since the curvature of the contact surface of the intermediate member that contacts the slider surface is configured to be equal to the curvature of the slider surface, the surface pressure applied from the contact surface to the slider surface is reduced. it can. Thereby, the abrasion of the slider surface by the slide of an intermediate member can be suppressed. Accordingly, it is possible to reduce the change in the working angle and the maximum valve lift amount due to wear, and it is possible to suppress deterioration in engine performance and exhaust emissions due to insufficient valve overlap and intake air amount.
第2の発明によれば、突起部がガイド溝の側壁と掛かり合いながらスライド可能に形成されるため、中間部材がスライダー面から離脱することを規制できる。したがって、中間部材が脱離した場合に発生する中間部材とスライダー面との再接触による騒音を防止でき、この再接触時の衝撃による中間部材やスライダー面を含む装置全体の損傷を防止できる。また、高回転時のバルブのジャンプ、バウンス等の異常運動の発生を抑制できる。 According to the second aspect of the invention, the protrusion is formed so as to be slidable while engaging with the side wall of the guide groove, so that the intermediate member can be prevented from being detached from the slider surface. Therefore, it is possible to prevent noise due to re-contact between the intermediate member and the slider surface that occurs when the intermediate member is detached, and to prevent damage to the entire apparatus including the intermediate member and the slider surface due to an impact at the time of re-contact. In addition, it is possible to suppress the occurrence of abnormal movement such as valve jumping and bounce during high rotation.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略ないし簡略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.
実施の形態1.
先ず、図1〜図3を用いて本実施の形態1の可変動弁装置の構成及びその特徴部分について説明する。尚、図1に示す可変動弁装置10は、ディーゼルエンジンの吸気弁12R、12Lを駆動するものとして説明するが、排気弁を駆動する可変動弁装置にも適用が可能である。
Embodiment 1 FIG.
First, the structure and the characteristic part of the variable valve operating apparatus of this Embodiment 1 are demonstrated using FIGS. 1-3. 1 is described as driving the
可変動弁装置10は、ディーゼルエンジンのクランク軸により回転駆動されるカム軸14に設けられたカム16を備えている。また、可変動弁装置10は、カム軸14と平行に配置された制御軸18と、この制御軸18を所定角度範囲内で回転させることのできる制御軸駆動装置とを備えている。この制御軸駆動装置については、後述する。
The variable
可変動弁装置10は、揺動アーム20L,20Rを備えている。揺動アーム20L,20Rは、制御軸18を中心として揺動可能に設置されている。揺動アーム20L,20Rには、カム16のカム面に対向する側に、スライダー面22L,22Rがそれぞれ形成されている。また、揺動アーム20L,20Rのスライダー面22L,22Rの反対側には揺動カム面24L,24Rがそれぞれ形成されている。
The variable
揺動アーム20L,20R間には、制御アーム26が配置されている。制御アーム26は制御軸18に一体的に固定されている。制御アーム26は、制御軸18の径方向に突出しており、その突出部に中間アーム28L,28Rが取り付けられている。中間アーム28L,28Rは、制御アーム26を挟むように制御アーム26の両側に設けられている。
A
図2及び図3に示すように、中間アーム28L,28Rは、制御軸18に沿って湾曲して形成されている。中間アーム28L,28Rの後端部は、ピン30によって制御アーム26に回転自在に連結されている。ピン30の位置は制御軸18の中心から偏心し、このピン30の位置が中間アーム28L,28Rの揺動中心となる。一方、中間アーム28L,28Rの先端部は、連結軸32によって互いに連結されている。連結軸32の中間アーム28L,28R間にはカムローラー34が配置され、カムローラー34は、連結軸32に回転自在に支持されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the intermediate arms 28 </ b> L and 28 </ b> R are formed to be curved along the
また、中間アーム28L,28Rの外側には、スライダー部材36L,36Rがそれぞれ配置されている。スライダー部材36L,36Rは、ピン30からの距離を一定に保ちながら、スライダー面22L,22R及びカム16の周面に沿って移動する。また、スライダー部材36L,36Rがスライダー面22L,22Rに当接する当接面(以下「スライダー部材36L,36Rの当接面」等簡略化して説明する。)の形状は、スライド方向に拡がるスリッパ様に形成されている。尚、スライダー部材36L,36Rの厚み部分には、肉盗みを施して軽量化しておくことが好ましい。
In addition,
ここで、図3に示すように、スライダー部材36Lの当接面の接触面半径は、スライダー面22Lの面構成半径と等しく形成されている。このような径は、次のように決定できる。先ず、スライダー部材36Lが制御軸18に最も近くに位置している場合を基準として、制御軸18側から先端側に向かうスライダー面22Lを形成する円弧の径Rを、スライダー面22Lの位置によらずに一定とする。次に、この円弧の径Rと等しい円弧の形状をスライダー部材36Lの当接面に形成する。このように、スライダー面22Lの面構成半径と、スライダー部材36Lの当接面の接触面半径とを等しく形成することで、この当接面からスライダー面22Lに印加される面圧を低減できる。尚、スライダー部材36Rの当接面の接触面半径も同一の手法で決定できる。尚、これら接触面半径は、実際の接触状況に応じて微調整することが好ましい。
Here, as shown in FIG. 3, the contact surface radius of the contact surface of the
揺動アーム20L,20Rは、ロストモーションスプリング38L,38Rにより付勢されている(図3中では反時計回り)。この付勢力により、揺動アーム20L,20Rはスライダー部材36L,36Rに押し当てられており、また、カムローラー34はカム16に押し当てられている。
The
可変動弁装置10は、吸気弁12L,12Rの弁軸をリフト方向へ押圧するロッカーアーム40L,40Rを更に備えている。ロッカーアーム40L,40Rは、揺動アーム20L,20Rの下方に配置されている。ロッカーアーム40L,40Rの中間部には、ロッカーアームローラー42L,42Rがそれぞれ回転自在に取り付けられている。ロッカーアームローラー42L,42Rは、揺動カム面24L,24Rと接触している。ロッカーアーム40L,40Rの一端は、吸気弁12L,12Rの弁軸端に当接されており、ロッカーアーム40L,40Rの他端は、ラッシュアジャスター44L,44Rに支持されている。吸気弁12L,12Rは、バルブスプリング46L,46Rによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム40L,40Rを押し上げる方向に付勢されている。ロッカーアームローラー42L,42Rは、この付勢力と、ラッシュアジャスター44L,44Rとによって、揺動カム面24L,24Rに押し当てられている。
The variable
このような可変動弁装置10では、カム16が回転すると、カム16のカムリフトがカムローラー34、スライダー部材36L,36Rを介してスライダー面22L,22Rに伝達することにより、揺動アーム20L,20Rが揺動する。
In such a variable
揺動アーム20L,20Rの揺動に際し、スライダー部材36Lが制御軸18の中心に最も近い位置にあるときには、カム16のカムリフトが制御軸18の中心に近い位置において揺動アーム20Lに伝達されることになる。このため、揺動アーム20Lの揺動範囲(振れ幅)が大きくなる。その結果、吸気弁12Lの作用角および最大リフト量は、大きくなる。逆に、スライダー部材36Lが制御軸18の中心から遠い位置にあるときには、カム16のカムリフトは、制御軸18の中心から遠い位置において揺動アーム20Lに伝達されることになる。このため、揺動アーム20Lの揺動範囲(振れ幅)が小さくなる。その結果、吸気弁12Lの作用角および最大リフト量は小さくなる。
When the
このような作用角及び最大リフト量を可能とする制御軸駆動装置について、図4及び図5を用いて説明する。図4は、制御軸18及び制御軸駆動装置の平面図、図5は、制御軸駆動装置の側面図である。図4に示すように、制御軸18は、#1〜#4の各気筒の可変動弁装置10に共用されている。図4及び図5に示すように、制御軸18の一端には、減速ギヤ48が固定されている。この減速ギヤ48は、減速ギヤ50と噛み合っている。減速ギヤ50と同軸上には、ウォームホイール52が設けられている。このウォームホイール52は、ウォームギヤ54と噛み合っている。ウォームギヤ54は、モータ56の出力軸に固定されている。モータ56を作動させることにより、上記のギヤ列を介して、制御軸18を回転させることができる。
A control shaft drive device that enables such a working angle and maximum lift amount will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a plan view of the
ところで、図6及び図7に示すような従来の可変動弁装置70では、スライダーローラー72L,72Rがスライダー面22L,22Rの周囲に沿って移動する。この際、スライダー面22L,22R上には、スライダーローラー72L,72Rとの摩擦の低減のために潤滑油が供給されている。このような可変動弁装置70がディーゼルエンジンに適用された場合、次のような問題がある。即ち、ディーゼルエンジンでは、筒内に燃料を拡散供給するため、均一燃焼が難しく、その結果、黒煙や粒状物質(PM)が発生しやすい。このため、発生物質が潤滑油に溶け込んだ場合、潤滑油と発生物質がスラリーのように機能し、スライダーローラー72L,72Rがスライドすることでスライダー面22L,22Rが磨耗することがある。
By the way, in the conventional variable
図8は、バルブの作用角及びリフト量の推移を示す図である。図8の特性曲線Aは、可変動弁装置70の組み立て時(初期時)における作用角及びリフト量を示す。一方、燃焼発生物質が潤滑油に溶け込んだ場合には、主に面構成半径の大きいスライダー面22L,22R側の磨耗が進行する。その結果、図8の特性曲線Bに示すように、作用角、リフト量共に低下してしまう。
FIG. 8 is a graph showing changes in the valve operating angle and the lift amount. A characteristic curve A in FIG. 8 shows the operating angle and the lift amount when the
そこで、本実施の形態1では、スライダーローラー72L,72Rの代わりに、スライダー面22L,22Rの面構成半径と等しい接触面半径を有するスライダー部材36L,36Rを用いることとした。こうすることで、連結軸32中心とスライダー面22L,22Rとの距離を一定に保つというスライダーローラー72L,72Rが持っていた機能を保持しつつ、スライダー部材36L,36Rの当接面からスライダー面22L,22Rに印加される面圧を低減できる。したがって、スライダー面22L,22Rの磨耗の進行による作用角、リフト量の変化代を縮小できる。これにより、バルブ開きタイミングの遅れ及び閉じタイミングの進行や、時間面積が小さくなることによるバルブオーバーラップ不足や、吸気量不足によるエンジン性能の低下や排気エミッションの悪化を抑制できる。
Therefore, in the first embodiment, instead of the
また、スライダー部材36L,36Rを用いることで、スライダーローラー72L,72Rに、表面処理といったディーゼルエンジン用の処理コストの発生を抑えることができる。更に、スライダーローラー72L,72Rに比べてスライダー面22L,22Rとの接触面積を広くできる。これにより、揺動アーム20L,20Rや連結軸32の姿勢位置を安定させ、吸気弁12L,12R間のリフト差を小さくできる。また、カムニードルローラーのスキューを防止し偏摩耗を抑制できる。更に、バルブジャンプ等でスライダー面22L,22Rに再接触による騒音を小さくできる。
Moreover, generation | occurrence | production of the process cost for diesel engines, such as surface treatment, can be suppressed to
尚、本実施の形態1では、スライダー部材36L,36Rの当接面の形状がスリッパ様に形成されたスライダー部材36L,36Rを用いたが、このスリッパ様形状がカム16のカム面側にも形成されていてもよい。具体的に、図9〜図11を用いて説明する。図9及び図10に示すように、スライダー部材58L,58Rは、スライダー面22L,22Rの周囲に沿って移動する。また、図11に示すように、スライダー部材58Lの当接面の接触面半径は、スライダー面22Lの面構成半径と等しく形成されている。また、スライダー部材58Lの当接面の反対側に、スライダー面22Lの面構成半径と等しい面が形成されている。
In the first embodiment, the
このように、スリッパ様形状を両側に形成することで、スライダー部材58L,58Rの重心が安定するため、特に高回転での揺動を安定化できる。また、部材の組み立て時にスライダー部材58L,58Rが反転しても問題なく組み立てることができる。更には、修理等で再組み立てを行う際、未使用面をスライダー部材58L,58Rの当接面に設定できる。尚、本変形例は、後述する実施の形態2においても同様に適用可能である。
In this way, by forming the slipper-like shape on both sides, the center of gravity of the
尚、上述した実施の形態1においては、連結軸32、カムローラー34、スライダー部材36L,36Rを含む部材が前記第1の発明における「中間部材」に相当している。
In the first embodiment described above, the members including the connecting
実施の形態2.
次に、図12〜図14を用いて本実施の形態2の可変動弁装置の構成及びその特徴部分について説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, the configuration and characteristic parts of the variable valve operating apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施の形態2の可変動弁装置60は、揺動アーム20L,20Rを備えている。揺動アーム20L,20Rには、カム16のカム面に対向する側に、スライダー面22L,22Rがそれぞれ形成されている。また、スライダー面22L,22Rに当接して、スライダー部材36L,36Rが配置されている。スライダー部材36L,36Rの当接面の接触面半径は、スライダー面22L,22Rの面構成半径と等しく形成されている。
The
スライダー面22L,22Rの中心部には、スライド方向に沿って、スライド溝62L,62Rがそれぞれ形成されている。図13に、揺動アーム20Lの拡大斜視図を示す。スライド溝62Lは、その開口部の溝幅がその最奥部の溝幅に比べて狭く形成された台形状の溝として形成されている。この台形の底辺の集合から構成される底辺部には、給油孔64Lが形成されている。給油孔64Lは、制御軸18から潤滑油を給油するために設けられている。これにより、後述する突起部66Lがスライド溝62Lをスライドする際の摩擦の増加を抑制できる。なお、給油孔64Lは、バルブリフト期間中に最大面圧が印加される位置の近傍に形成されることが好ましい。こうすることで、バルブリフト期間中の油膜切れの発生を抑制できるので好ましい。
一方、図14に示すように、スライダー部材36Lの当接面には、スライド溝62Lの形状と略等しい台形状の突起部66Lが形成されている。このように形成することで、突起部66Lは、抜け止め機能を備えることができ、スライダー部材36Lがスライダー面22Lをスライドする際、スライド溝62Lの側壁に掛かり合いながらスライドできる。
On the other hand, as shown in FIG. 14, a trapezoidal protrusion 66 </ b> L substantially the same as the shape of the slide groove 62 </ b> L is formed on the contact surface of the slider member 36 </ b> L. By forming in this way, the
このように、スライダー部材36L,36R及びスライド溝62L,62Rを形成することで、スライダー部材36L,36Rが揺動アーム20L,20Rから脱離することを確実に防止できる。したがって、脱離時に発生するスライダー部材36L,36Rと、スライダー面22L,22Rとの再接触による騒音を防止できる。また、この再接触時の衝撃による中間部材やスライダー面を含む装置全体の損傷を防止できる。また、高回転時のバルブのジャンプ、バウンス等の異常運動の発生を抑制できる。
Thus, by forming the
尚、本実施の形態2では、スライド溝62L,62Rの溝幅について、その開口部をその最奥部に比べて狭く形成したが、これに加えて、スライダー面22L,22Rの先端ほど、即ち、揺動アーム20L,20Rの揺動中心に近い位置から離れるほど広く形成してもよい。揺動アーム20L,20Rは、クランク軸の回転に連動して押し下げられる。このため、押し下げ時には特に、スライド溝62L,62Rと、突起部66L,66Rとの間に摩擦が発生しやすい。したがって、本変形例のようにスライド溝62L,62Rの形状を徐変させることで、押し下げ時の摩擦を低減できる。この場合、揺動アーム20L,20Rの揺動中心から最も遠い位置における開口部の溝幅は、突起部66L,66Rの先端部における突起幅よりも広く形成する必要がある。
In the second embodiment, the groove widths of the
10,60 可変動弁装置
12L,12R 吸気弁
14 カム軸
16 カム
18 制御軸
20L,20R 揺動アーム
22L,22R スライダー面
26 制御アーム
28L,28R 中間アーム
30 ピン
32 連結軸
34 カムローラー
36L,36R,58L,58R スライダー部材
62L,62R スライド溝
66L,66R 突起部
10, 60
Claims (2)
前記カム軸と平行な軸を中心として揺動し、前記駆動カムの作用力によりバルブをリフト方向に駆動させる揺動アームと、
前記揺動アームに前記駆動カムのカム面と対向形成された曲率一定のスライダー面と、
前記駆動カムと前記揺動アームとの間に配置され、前記カム面と前記スライダー面の双方に当接し、前記スライダー面上をスライドすることで前記駆動カムの作用力を前記スライダー面に伝達する中間部材と、を備え、
前記スライダー面と当接する前記中間部材の当接面の曲率が、前記スライダー面の曲率と等しいことを特徴とする可変動弁装置。 A drive cam provided on the camshaft;
A swing arm that swings about an axis parallel to the cam shaft and that drives the valve in the lift direction by the acting force of the drive cam;
A slider surface with a constant curvature formed on the swing arm so as to face the cam surface of the drive cam;
It is disposed between the drive cam and the swing arm, abuts on both the cam surface and the slider surface, and transmits the acting force of the drive cam to the slider surface by sliding on the slider surface. An intermediate member,
The variable valve operating apparatus, wherein a curvature of a contact surface of the intermediate member that contacts the slider surface is equal to a curvature of the slider surface.
前記当接面に形成され、前記ガイド溝の側壁に掛かり合いながらスライド可能な突起部と、を備え、
前記ガイド溝の溝幅が、前記スライダー面の曲率円の中心に近い位置から離れるほど広く形成されることを特徴とする請求項1に記載の可変動弁装置。 A guide groove formed in a sliding range of the intermediate member on the slider surface;
A protrusion formed on the contact surface and slidable while engaging the side wall of the guide groove;
2. The variable valve operating apparatus according to claim 1, wherein the groove width of the guide groove is formed wider as the distance from the position near the center of the curvature circle of the slider surface increases.
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