JP2013060823A - Variable valve gear for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine.
従来、内燃機関の可変動弁装置としては、バルブタイミング・リフト量を変化させるためのカムキャリアに形成された大小2種類のカムの側方外周に螺旋状の溝を形成したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この可変動弁装置は、カムキャリアの半径方向から螺旋状の溝に操作部材のピンを抜き差しするように操作し、その操作に応じてカムキャリアをカム軸に対して軸方向に移動させてカムを切り替えるようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a variable valve device for an internal combustion engine is known in which a spiral groove is formed on the lateral outer periphery of two types of large and small cams formed on a cam carrier for changing valve timing and lift amount. (For example, refer to Patent Document 1). This variable valve operating apparatus is operated by inserting / removing a pin of an operation member into / from a spiral groove from the radial direction of the cam carrier, and the cam carrier is moved in the axial direction with respect to the cam shaft in accordance with the operation. Is to be switched.
しかしながら、上記従来の可変動弁装置では、カムキャリアの外周面にカム軸方向に軌道が変化する螺旋状の溝を形成するためのスペースが必要であった。したがって、このような可変動弁装置を採用するとエンジンの全長が長くなるという問題点がある。また、このように螺旋状の溝にピンを抜き差しする操作部材は、シリンダヘッドにおいてカムキャリアよりも上方に配置する必要があるため、シリンダヘッドが大きくなるという問題点がある。 However, the conventional variable valve device described above requires a space for forming a spiral groove whose orbit changes in the cam shaft direction on the outer peripheral surface of the cam carrier. Therefore, when such a variable valve apparatus is employed, there is a problem that the overall length of the engine becomes long. In addition, since the operation member for inserting and removing the pin in the spiral groove needs to be disposed above the cam carrier in the cylinder head, there is a problem that the cylinder head becomes large.
また、上記可変動弁装置では、カムの外周面に螺旋状の溝を精度良く形成する必要があり、製造が困難になるとともにコスト高になるという問題点がある。 Further, the variable valve device has a problem that it is necessary to accurately form a spiral groove on the outer peripheral surface of the cam, which makes it difficult to manufacture and increases the cost.
さらに、上記可変動弁装置では、操作部材側の駆動系の不具合により作動タイミングにずれが生じた場合に、螺旋状の溝に対してピンが早めに抜かれるなどの動作が起こることが考えられる。このように、螺旋状の溝からピンが早めに抜かれた場合には、カム切り替えが途中で中断されてしまうため、隣接するカム間の段差部分がロッカアーム(バルブ作動部材)などのバルブ側部材に接触してバルブの作動不良が発生する虞があった。 Further, in the above variable valve operating apparatus, it is considered that when the operation timing is deviated due to a malfunction of the drive system on the operation member side, an operation such as the pin being pulled out early with respect to the spiral groove may occur. . In this way, when the pin is removed early from the spiral groove, the cam switching is interrupted in the middle, so the stepped portion between the adjacent cams becomes a valve side member such as a rocker arm (valve operating member). There was a risk of malfunction of the valve due to contact.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、小型化が図れるとともに製造が容易であり、カム軸の回転時にカムの切り替えタイミングが遅れてもバルブの作動不良の発生を防止する内燃機関の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 in view of the above problems, and can be downsized and manufactured easily, and prevents the occurrence of valve malfunction even when the cam switching timing is delayed during rotation of the camshaft. An object is to provide a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、シリンダヘッド側に回転自在に軸支されたカム軸と、このカム軸に嵌合して前記カム軸と一体に回転し、かつカム軸に対して軸方向へ移動可能なカムキャリアと、このカムキャリアの外周面に軸方向へ沿って隣接して設けられ、バルブ側部材と接触したときにカムキャリアの軸方向の移動を許容する共通のベース円部を有し、かつそれぞれの形状が異なるノーズ部を有する複数のカムと、このカムキャリアを軸方向へ沿って移動させてカムを切り替えるカム切り替え駆動部と、カムキャリアの軸方向の移動が完了する前にノーズ部がバルブ側部材に近づいた場合に、カムキャリアをいずれか一つのカムがバルブ側部材と対向する位置へ強制的に移動させるガイド機構と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, one aspect of the present invention includes a camshaft rotatably supported on the cylinder head side, and a camshaft fitted to the camshaft so as to be integrated with the camshaft. A cam carrier that rotates and is movable in the axial direction with respect to the cam shaft, and is provided adjacent to the outer peripheral surface of the cam carrier along the axial direction, and when the cam carrier comes into contact with the valve-side member, the axial direction of the cam carrier A plurality of cams having a common base circle that allows the movement of each of them and a nose portion having a different shape, and a cam switching drive unit that switches the cam by moving the cam carrier along the axial direction, A guide mechanism for forcibly moving the cam carrier to a position where any one cam faces the valve side member when the nose portion approaches the valve side member before the axial movement of the cam carrier is completed; The Characterized in that it obtain.
上記態様としては、上記ガイド機構が、上記カムキャリアの外周面に周回するように形成されたガイド溝と、上記ガイド溝の周方向の一部の領域を、溝幅方向に前記カムの数のガイド通路に分割するように、ガイド溝の底部より立ち上がるように形成されたガイド壁と、シリンダヘッド側に固定され、カムキャリアの回転に伴ってガイド通路に対して相対的に移動してこのガイド通路内を通過するガイド片と、を備え、このガイド片がガイド通路のいずれか一つ内に位置する場合には、カムのいずれか一つがバルブ側部材と対向するように設定され、カムキャリアの軸方向の移動が完了する前に上記ノーズ部がバルブ側部材に近づいた場合に、ガイド片によってガイド壁がガイド片の側方に案内されてガイド片がガイド通路のいずれか一つに振り分けられるように設定した構成としてもよい。 In the above aspect, the guide mechanism includes a guide groove formed so as to circulate around the outer peripheral surface of the cam carrier, and a partial area in the circumferential direction of the guide groove. A guide wall formed so as to rise from the bottom of the guide groove so as to be divided into guide passages, and is fixed to the cylinder head side and moves relative to the guide passage as the cam carrier rotates. A guide piece passing through the passage, and when the guide piece is located in any one of the guide passages, one of the cams is set to face the valve side member, and the cam carrier When the nose portion approaches the valve side member before the axial movement of the guide member is completed, the guide wall is guided to the side of the guide piece by the guide piece, and the guide piece becomes one of the guide passages. Ri may be set with the structures to be separated.
上記態様としては、上記カムキャリアの軸方向の端面に、軸方向の高低差を有する端部カム面が周回するように形成され、上記カム切り替え駆動部が、カム軸の軸方向へ沿って往復運動可能な可動部を有し、この可動部が端部カム面を押圧する構成としてもよい。 In the above aspect, an end cam surface having a height difference in the axial direction is formed on the end surface in the axial direction of the cam carrier so that the cam switching drive portion reciprocates along the axial direction of the cam shaft. It is good also as a structure which has a movable part which can move and this movable part presses an edge part cam surface.
上記態様としては、上記端部カム面が、上記可動部によりカムキャリアが移動されないキャリア非駆動部と、可動部が接触することによりカムキャリアを移動させるキャリア駆動部と、カムキャリアを最大限移動した位置にて停止させるキャリア最大駆動部と、を備え、上記ノーズ部がバルブ側部材と接触するときに可動部がキャリア非駆動部と対向し、ベース円部がバルブ側部材と接触するときに可動部がキャリア駆動部またはキャリア最大駆動部と対向するように設定した構成とすることができる。 As the above aspect, the end cam surface has a carrier non-drive portion where the cam carrier is not moved by the movable portion, a carrier drive portion that moves the cam carrier when the movable portion contacts, and the cam carrier moves as much as possible. A carrier maximum drive portion that stops at the position where the movable portion faces the carrier non-drive portion when the nose portion contacts the valve side member, and the base circle portion contacts the valve side member. It can be set as the structure set so that a movable part may oppose a carrier drive part or a carrier largest drive part.
上記態様としては、上記キャリア最大駆動部および上記キャリア駆動部が上記可動部と対向する位置を通過して上記キャリア非駆動部が可動部に対向した状態で、上記ノーズ部が上記バルブ側部材に接触する前に、上記ガイド壁が上記ガイド片に到達するように設定することが好ましい。 As the above aspect, the nose portion is connected to the valve side member in a state where the maximum carrier driving portion and the carrier driving portion pass through a position facing the movable portion and the carrier non-driving portion faces the movable portion. It is preferable to set so that the guide wall reaches the guide piece before contact.
上記態様としては、上記ガイド壁と上記ガイド片の互いに当接して案内する端部が、尖端状に形成されていることが好ましい。 As the above aspect, it is preferable that the end portions of the guide wall and the guide piece that are in contact with each other and are guided are formed in a pointed shape.
本発明に係る内燃機関の可変動弁装置によれば、小型化が図れるとともに製造が容易であり、カム軸の回転時にカムの切り替えタイミングが遅れてもバルブの作動不良の発生を防止する内燃機関の可変動弁装置を実現できる。 According to the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the internal combustion engine can be reduced in size and manufactured easily, and even if the cam switching timing is delayed during rotation of the camshaft, the occurrence of valve malfunction is prevented. The variable valve operating apparatus can be realized.
以下に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の詳細を図面に基づいて説明する。 Details of a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(可変動弁装置の概略構成)
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置2は、内燃機関のシリンダヘッド1に内蔵されている。なお、このシリンダヘッド1の全体構成は、通常のシリンダヘッドと略同様であり、ヘッド本体1Aとヘッドカバー1Bとを備えている。ヘッド本体1Aには、吸気バルブ13が、ヘッド本体1A側の図示しないバルブガイドで軸方向に進退可能に設けられている。この吸気バルブ13は、バルブスプリング14により引き上げる方向(吸気ポートと燃焼室とを閉じる方向)に付勢されている。
(Schematic configuration of variable valve operating device)
As shown in FIG. 1, a variable
図2〜図4に示すように、可変動弁装置2は、カム軸3と、複数のカムとしての低速カム41と高速カム42が隣接して設けられているカムキャリア4と、カムキャリア4の両端側に対向配置されたカム切り替え駆動部としての一対のプランジャ5と、を備えている。また、図1、図6および図7に示すように、可変動弁装置2は、カムキャリア4とシリンダヘッド1側との間に設けられたガイド機構60と、を備えている。なお、図6は可変動弁装置2の平面図、図7は可変動弁装置2の側面図である。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
このような可変動弁装置2は、吸気バルブ13のリフト状態を変化させるために、低速カム41と高速カム42の切り替えを行うようになっている。また、図1に示すように、このシリンダヘッド1には、この他に、排気バルブ側のカム軸30や排気カム40などを備えている。
Such a
図1〜図3に示すように、本実施の形態では、カムキャリア4の回転に伴いスイングするタイプのバルブ側部材としてのロッカアーム11が用いられている。このロッカアーム11は、一端部11C下面に形成された凹部がピボット12Aの上に当接するように配置されている。すなわち、ロッカアーム11は、一端部11C側で揺動中心(支点)となるピボット12Aで支持されている。なお、ピボット12Aは円筒状のピボット支持部12に出没調整可能に設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, in the present embodiment, a
ロッカアーム11の中央には、被押圧ローラ11Aがピン11Bで軸支されている。この被押圧ローラ11Aは、ロッカアーム11の上面から突出しており、カムキャリア4の低速カム41と高速カム42のいずれかに当接するようになっている。ロッカアーム11の他端部側のアーム先端部11Dの下面は、吸気バルブ13の上端に当接するようになっている。なお、本実施の形態では、アーム先端部11Dの下面が吸気バルブ13の上端に当接する構成であるが、アーム先端部11Dの下面からバルブクリアランスアジャスタが突出する構成としても勿論よい。
At the center of the
(カム軸)
図1および図4に示すように、カム軸3は、ヘッド本体1Aの上に配置された軸受け部となるロアカムハウジング6とアッパカムハウジング7とに回転自在に支持され、図示しないチェーンやベルト等により図示しないクランクシャフトと連動して回転するように連動部分を備えている。なお、本実施の形態に係る可変動弁装置2では、カム軸3における連動部分の図示を省略している。ロアカムハウジング6とアッパカムハウジング7は、図示しない内燃機関の気筒と重ならない位置に配置され、図1に示すようにヘッド本体1Aに架設されている。なお、これらロアカムハウジング6とアッパカムハウジング7は、ヘッドカバー1Bで覆われてシリンダヘッド1内に内蔵されている。
(Cam shaft)
As shown in FIGS. 1 and 4, the
カム軸3の回転数は、例えば、クランクシャフトの回転数の1/2となるように設定されている。本実施の形態において、このカム軸3は、図示しない内燃機関としてのエンジンの前後方向(図2〜4に矢印で示す方向)に沿って延びるように配置されている。
The rotational speed of the
図5に示すように、カム軸3は、円筒形状であり、内部に軸方向に沿って形成され互いに区画された第1オイル通路33と第2オイル通路34とが形成されている。また、カム軸3における中央部の外周面には、軸方向に所定の幅寸法を持つスプライン外歯31が周回して形成されている。スプライン外歯31の一部には、軸方向に沿って平坦な平坦部32が形成されている。この平坦部32の中央の2箇所には、カムキャリア4の位置決め用の凹部32A,32Bが所定距離隔てて軸方向に沿って形成されている。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、カム軸3におけるスプライン外歯31を形成した領域の軸方向の両側には、第1オイル溝35と第2オイル溝36と周回して形成されている。図4に示すように、カム軸3における、第1オイル溝35および第2オイル溝36が形成された領域は、上記したロアカムハウジング6とアッパカムハウジング7との間の軸受部に回転自在に支持されている。
As shown in FIG. 5, the
図10−1に示すように、第1オイル溝35には、第1オイル通路33に連通する連通孔33Aが形成されている。第2オイル溝36には、第2オイル通路34に連通する連通孔34Aが形成されている。第1オイル溝35および第2オイル溝36は、図4に示すロアカムハウジング6およびアッパカムハウジング7との間の軸受部に潤滑油を供給する機能を有している。
As shown in FIG. 10A, the
(カムキャリア)
図3に示すように、カムキャリア4は、カム軸3を取り囲むように円筒状に形成されている。このカムキャリア4の内周面には、カム軸3のスプライン外歯31と噛み合うスプライン内歯45が形成されている。このため、カム軸3とカムキャリア4とは、一体に回転するとともに、カムキャリア4がカム軸3に対して軸方向へ移動可能となっている。
(Cam carrier)
As shown in FIG. 3, the
図2〜4に示すように、カムキャリア4は、周面にバルブ作動特性の異なる、第1カムとしての低速カム41と、第2カムとしての高速カム42とが軸方向に並んで一体に設けられている。なお、本実施の形態においては、図2〜4に示すように、低速カム41と高速カム42との一体構成体は、カムキャリア4において所定間隔を隔てて一対が配置されている。一対の低速カム41,41が選択される場合は、それぞれの低速カム41が、吸気バルブ13(ロッカアーム11)の上方に位置し、一対の高速カム42が選択される場合は、それぞれの高速カム42が、吸気バルブ13(ロッカアーム11)の上方に位置するように、低速カム41同士の間隔、高速カム42同士の間隔、および吸気バルブ10同士の間隔は、同一に設定されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
図4に示すように、低速カム41は、基礎となるベース円部41Aと、ベース円部41Aよりも半径方向外側へ突出したノーズ部41Bとを備える。高速カム42は、基礎となる低速カム41のベース円部41Aと同じ半径のベース円部42Aと、ベース円部42Aより半径方向外側へ向けて低速カム41のノーズ部41Bよりも突出するように形成されたノーズ部42Bとを備える。図4に示すように、これら低速カム41と高速カム42は、軸方向に沿って隣接して配置されている。しかも、これらベース円部41A,42Aは、軸方向に面一に形成された連続面である。また、低速カム41と高速カム42のノーズ部41B,42Bは、ほぼ同位相となる方向に配置されている。これら低速カム41と高速カム42は、カム軸3に対する配置状態により、図示しないクランクシャフトの動作に伴って動作する吸気バルブ13のリフトタイミングが規定されるようになっている。
As shown in FIG. 4, the low-
また、カムキャリア4の軸方向の端面には、軸方向に高低差を有する端部カム面43が周回して連続するように形成されている。この端部カム面43には、カム軸方向に沿って往復動作するプランジャ5の可動部としてのピストン51の先端が対向配置されている。カムキャリア4は、端部カム面43が、プランジャ5のピストン51で押圧されることによりカム軸方向に移動するようになっている。なお、プランジャ5のピストン51の先端は、最も突出する位置と最も引っ込んだ位置との2点の間を出没する操作が行われる。
Further, an
図4に示すように、端部カム面43は、軸方向にカム高さの低い非駆動部43Aと、軸方向にカム高さが最も高い最大駆動部43Bと、最大駆動部43Bの回転方向の前後に位置する駆動部43C,43Dとを備える。なお、駆動部43Cは、最大駆動部43Bに対して、カムキャリア4の回転方向aの前側に位置する。駆動部43Dは、最大駆動部43Bに対して、カムキャリア4の回転方向aの後側に位置する。そして、回転方向aの前側の駆動部43Cは、駆動部43Dよりも勾配が緩やかに設定されている。
As shown in FIG. 4, the
図3に示すように、カムキャリア4の中間部44には、クリック移動部材を設けるための貫通孔44Aがカムキャリア4の半径方向に貫通して形成されている。この貫通孔44Aには、クリック移動部材としてのボール8と、このボール8をカムキャリア4の内周面から中心軸側へ向けて突出するように付勢するスプリング9と、貫通孔44Aを外側から塞いでスプリング9の外側端部を支持するプラグ10と、が設けられている。このボール8は、カムキャリア4がカム軸3に対して軸方向に移動したときに、カム軸3側に設けた凹部32A,32Bにクリック動作を伴って係合して位置決めを行うようになっている。
As shown in FIG. 3, a through-
(プランジャ)
図4に示すように、プランジャ5は、ロアカムハウジング6内に内蔵されている。なお、図4は、一対のプランジャ5のうち、一方の(前側の)ロアカムハウジング6およびアッパカムハウジング7のみを示したが、他方のプランジャ5も同様にロアカムハウジング6に内蔵されている。ロアカムハウジング6には、図10−1〜図10−5に示すように、プランジャ5のピストン51が収納され、ピストン51が軸方向へ移動可能なピストン摺動孔6Aが形成されている。このピストン51は、スプリング52によりピストン摺動孔6A内に没する方向に付勢されている。このプランジャ5は、ピストン51の頭部とプラグ53との間に、図示しないアクチュエータから例えばオイル等の流体の供給、排出が例えば第1オイル通路33および第2オイル通路34を介して行われることにより、ピストン51をピストン摺動孔6Aより出没させるようになっている。ピストン51は、カムキャリア4を押圧して、低速カム41または高速カム42のいずれかがロッカアーム11に対応するように適切な切り替えタイミングで駆動される。
(Plunger)
As shown in FIG. 4, the
(ガイド機構)
図1に示すように、ガイド機構60は、カムキャリア4とヘッド本体1Aとの間に設けられている。図6に示すように、ガイド機構60は、カムキャリア4側に設けられたガイド溝61と、ガイド片62を備える。図1に示すように、ガイド片62は、シリンダヘッド1のヘッド本体1Aに突設されている。このガイド片62は、カムキャリア4の回転に伴ってガイド溝61内を相対的に通過可能となっている。
(Guide mechanism)
As shown in FIG. 1, the
図6に示すように、ガイド溝61は、カムキャリア4における中間部44の軸方向に隣接する部分の外周に周回するように形成されている。ガイド溝61には、周方向の一部の領域を、溝幅方向(軸方向)にカムの数(本実施の形態では2)のガイド通路61Aに分割するように、ガイド溝61の底部より立ち上がるようにガイド壁61Bが設けられている。
As shown in FIG. 6, the
図8は、図1のVIII−VIII断面図でありガイド片62を切断してガイド溝61を見た状態を示している。図8に示すように、ガイド通路61の幅寸法をW1とすると、このガイド通路61の溝幅方向(カムキャリア4の軸方向)の中央に所定長さのガイド壁61Bが回転方向aに沿って設けられている。ガイド通路61がガイド壁61Bで分割されることにより形成された2つのガイド通路61Aの幅寸法W2は、ガイド片62が相対的に通過できるように、ガイド片62の幅寸法W3よりも長く設定されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 1 and shows a state in which the
図8に示すように、ガイド壁61Bにおける回転方向(カムキャリアの回転方向)aの前端部61Bfがガイド片62の先端62Aの位置に至るときに、低速カム41と高速カム42のノーズ部41B,42Bは、ロッカアーム11の被押圧ローラ11Aに接触する前の状態にあるように、ガイド壁61Bの前端部61Bfが配置設定されている。なお、ガイド壁61Bの前端部61Bfの位置は、シリンダヘッド1側に固定されたガイド片62との位置関係により決定される。なお、ここで、低速カム41と高速カム42のノーズ部41B,42Bが、ロッカアーム11の被押圧ローラ11Aに接触する前の状態とは、低速カム41と高速カム42のベース円部41A,42Aが被押圧ローラ11Aに接触している状態である。
As shown in FIG. 8, when the front end 61Bf of the
本実施の形態では、カムキャリア4の軸方向の移動が完了する前にノーズ部41B,42Bが被押圧ローラ11Aに近づいた場合に、図8に示すように、ガイド片62によってガイド壁61Bが図中の白抜き矢印の方向へ案内されてガイド片62の側方、すなわちカムキャリア4が軸方向b(図8中矢印で示す)に強制的に案内され、結果的にガイド片62がガイド通路61Aのいずれか一つに振り分けられるようになっている。したがって、本実施の形態では、ガイド壁61Bがガイド片62の側方をすり抜けてその両側のガイド通路61Aのいずれかにガイド片62が振り分けられ易いようにするため、ガイド壁61Bの前端部61Bfとガイド片62の端部を尖端状に形成している。
In this embodiment, when the
そして、図9に示すように、ガイド片62が一方のガイド通路61A内に位置する場合に、低速カム41がロッカアーム11と対向する位置となるように設定され、ガイド片62が他方のガイド通路61A内に位置する場合に、高速カム42がロッカアーム11と対向する位置となるように設定されている。このため、ガイド片62がいずれかのガイド通路61Aに入った時点で、低速カム41または高速カム42がロッカアーム11と対応する位置に在り、低速カム41と高速カム42の境界部分がロッカアーム11と対応する位置に配置されることがない。
As shown in FIG. 9, when the
本来、可変動弁装置2では、ノーズ部41B,42Bがロッカアーム11の被押圧ローラ11Aに接触するタイミング時に、低速カム41または高速カム42の一方が、ロッカアーム11の被押圧ローラ11Aと対応する位置に配置される。しかし、例えばプランジャ5の駆動油圧が低下するなどの不具合が発生してピストン51が端部カム面43を押圧するタイミングが万一遅れた場合に、カムキャリア4は移動が完了する前に停止してしまう。このような場合は、低速カム41と高速カム42のノーズ部41B,42Bの間の段差がロッカアーム11側と接触して作動不良などの不具合が発生する可能性がある。
Originally, in the variable
本実施の形態のガイド機構60を備えることにより、上記のようにカムキャリア4の移動が途中で停止した場合でも、低速カム41または高速カム42の一方を、ロッカアーム11側と対応する定位置に確実に移動させて作動不良が発生することを回避することが可能となる。したがって、可変動弁装置2の作動信頼性を向上できる。このようなガイド機構60では、その後プランジャ5の駆動油圧が正常に戻ったときに通常のカム切り替え動作を行うことが可能となる。
By providing the
なお、プランジャ5などの不具合が発生していない場合には、ロッカアーム11に対して所望の低速カム41または高速カム42が対向する位置に配置される。この場合には、ノーズ部41B,42Bのいずれかがロッカアーム11の被押圧ローラ11Aに接触している状態において、図9に示すように、ガイド片62がガイド壁61Bの側方のガイド通路61A内に在るため、ガイド片62によってカムキャリア4が軸方向に移動することが阻止される。このため、例えば、高速カム42がロッカアーム11に対向している状態において、ノーズ部42Bが被押圧ローラ11Aに接触している途中でカムキャリア4が軸方向に移動することが阻止される。したがって、ノーズ部42Bが被押圧ローラ11Aの側方に落ちて低速カム41のノーズ部41Bがロッカアーム11側に衝突することや、カムキャリア4が不安定な状態で被押圧ローラ11Aに接触したりすることを防止できる。
When there is no problem with the
(可変動弁装置の作用・動作)
以下、本実施の形態に係る可変動弁装置2の低速カム41と高速カム42への切り替えの動作について図10−1から図10−5、図11−1から図11−4、図12、および図13を用いて説明する。なお、図10−1から図10−5は、可変動弁装置を図4のX−X線で切断した各状態を示す断面図である。図11−1から図11−4は、可変動弁装置2の各状態を示す側面図、図12は、カムキャリア4のストロークと、ガイド片62が対向する位置でのガイド溝61の底部の高さ(ガイド壁61Bの高さを含む)の変化とバルブリフト量の変化を示すタイミングチャート、図13は、バルブリフト量A1と端部カム面の高さA2とプランジャのストロークA3とカムキャリアの移動量(不完全な移動の場合を含む)A4の変化を示すタイミングチャートである。
(Operation and operation of variable valve system)
Hereinafter, the switching operation from the
図10−1は、可変動弁装置2において高速カム42が選択されて運転されている状態を示している。このタイミングでは、高速カム42のベース円部42Aとロッカアーム11の被押圧ローラ11Aとが接触している。図10−1に示す状態では、ガイド機構60におけるガイド片62がガイド溝61内に配置された状態にある。このような高速カム42が選択されている状態では、クリック動作を行う位置決め手段であるボール8が、カム軸3側に設けた凹部32Aに係合して位置決めを行っている。
FIG. 10A shows a state where the
図10−2は、高速カム42が選択されている状態において、カムキャリア4が回転することにより、ノーズ部42Bがロッカアーム11の被押圧ローラ11Aを押圧してバルブ13をリフト(大リフト)させている状態を示している。このようにノーズ部42Bが被押圧ローラ11Aに接触している状態では、図11−1に示すように、高速カム42がロッカアーム11に適切に対向する位置に対応するときに、本来ガイド片62が配置されるべきガイド通路61A内にガイド片62が配置される。このとき、図12に示すタイミングチャートではT1の時点に相当し、バルブ13がリフト開始する所定時間前からバルブ13のリフト量が0になるT2の時点まで、ガイド片62に対向するガイド溝61にはガイド壁61Bが起立した状態にある。このため、カムキャリア4は、ガイド片62により軸方向への移動が阻止された状態にある。したがって、図12に示すように、このときのカムキャリア4のストロークは0である。
FIG. 10-2 shows that the
次に、高速カム42が選択されている状態から、低速カム41が選択される状態に切り替える場合は、図10−2に示す状態のときに、低速カム41が位置する側(図10−2における右側)のプランジャ5のピストン51を駆動させてピストン摺動孔6Aから突出させて、図10−3に示す状態にする。図10−3に示すように、このときは、ピストン51の先端部は、端部カム面43の非駆動部43Aに最も接近した位置にある。
Next, when switching from the state where the high-
この状態でカムキャリア4が回転すると、図11−2に示す状態を経て、被押圧ローラ11Aにベース円部42Aが接触し始め、図11−3の状態に至る。これに伴って端部カム面43の回転方向前側の駆動部43Cおよび最大駆動部43Bがピストン51の先端部と摺動する。このような動作は、図12において時間T2〜T3の期間に行われる。この結果、カムキャリア4は、位置固定されたピストン51の先端部からの反作用により最大駆動部43Bの軸方向の高さ寸法程度だけ移動する。
When the
このとき、図10−4に示すように、低速カム41のベース円部41Aは高速カム42のベース円部42Aと面一に形成されているため、カムキャリア4は被押圧ローラ11Aに対して円滑に摺動して被押圧ローラ11Aに低速カム41のベース円部41Aが接触した状態となる。なお、このとき、図11−3に示すように、ガイド壁61Bは、ガイド片62から離れた位置に回転移動している。このため、カムキャリア4は、ガイド片62による規制がないため、図10−4に示すように、軸方向に沿って移動して、ガイド片62がガイド溝61の幅方向の反対側位置に配置される。
At this time, as shown in FIG. 10-4, since the
このようにカムキャリア4がカム軸3に対して変位するときに、カム軸3の凹部32Aに係合していたボール8が凹部32Aから外れて、図10−4に示すように、凹部32Bへ移動して係合する。この結果、カムキャリア4は、カム軸3に対して低速カム41が選択された位置で固定される。
Thus, when the
図10−4に示すように、低速カム41のベース円部41Aが被押圧ローラ11Aに接触した状態からカムキャリア4の回転が、図11−4に示すようにノーズ部41Bが被押圧ローラ11Aに近づく状態に進むと、ガイド壁61Bの前端部61Bfがガイド片62の端部に近づき、図9に示すように、ガイド片62がガイド壁61Bの側方のガイド通路61Aを相対的に通過する。そして、カムキャリア4がさらに回転すると、図10−5に示すように、被押圧ローラ11Aにノーズ部41Bが接触してバルブ13をリフト(小リフト)させる。このとき、図10−5に示すように、ガイド片62は、対応する一方のガイド通路61A内に在るため、この状態でのカムキャリア4の軸方向の移動を防止することができる。
As shown in FIG. 10-4, the rotation of the
図10−2に示すように、高速カム42のノーズ部42Bがロッカアーム11の被押圧ローラ11Aと接触している状態で、仮に高速カム42から低速カム41へ切り替えようとする力が働くと、両方のカム間の段差がロッカアーム11側と接触して騒音や破損等の不具合を招くことになる。しかし、本実施の形態に係る可変動弁装置2では、図10−3に示すように、ガイド片62は、対応する一方のガイド通路61A内に在るため、この状態で高速カム42から低速カム41に切り替わることが防止される。
As shown in FIG. 10-2, if a force for switching from the high-
図10−5に示すように、被押圧ローラ11Aに低速カム41が接触する状態から高速カム42に切り替えるには、図面右側のプランジャ5のピストン51を引っ込めて、図面左側のプランジャ5のピストン51を図中左側の端部カム面43の構造に応じて所定のタイミングで突出させればよい。このように、プランジャ5のピストン51は、ベース円部41A,42Aが被押圧ローラ11Aに接触しているタイミングで最大駆動部43Bがピストン51の先端部に接触するように突出させることにより、切り替えが可能となる。
As shown in FIG. 10-5, in order to switch from the state in which the
図13は、バルブリフト量A1と、端部カム面43の高さA2と、プランジャ5のストロークA3と、カムキャリア4の移動量A4の変化を示すタイミングチャートである。図13において(1)の二点鎖線はプランジャ5の作動が正規のタイミングを示し、(2)の実線はプランジャ5の作動が遅れた場合を示している。プランジャ5が(1)の二点鎖線で示すように正規のタイミングの時間Ta1で作動した場合、カムキャリア4は時間Ta2〜Ta3の間で、移動量A4が(1A)の二点鎖線で示すように距離L1移動してカムが切り替わる。しかし、プランジャ5が(2)の実線で示すように時間Tb1で遅れて作動した場合、カムキャリア4は(2A)の実線で示すように時間Tb2〜Tb3の間で、移動量A4が短いL2だけしか移動せず、カムの切り替えは完了しない。本実施の形態に係る可変動弁装置2では、図13の(3−1)の実線で示すようにガイド機構60によって、時間Tb4から、カムキャリア4を距離L1まで強制的に移動させるか、(3−2)の一点鎖線で示すように距離0(元の位置)へ強制的に移動させるようになっている。このようにカムキャリア4の強制的な移動は、図13に示すように、バルブリフトが開始される時間TL1より前の時間Tb5には完了するように設定されている。なお、上記のようにバルブの作動不良を防ぐためにカムキャリア4を強制的に移動させるタイミングは、ノーズ部41B,42B、ガイド壁61B、ガイド片62などの相互の位置関係に基づいて設定することができる。
FIG. 13 is a timing chart showing changes in the valve lift amount A1, the height A2 of the
例えば、ピストン51の先端部が突出するタイミングが遅れて端部カム面43の下りの駆動部43Dに突き当たった場合のように、カム軸3の高速回転時に高速カム42から低速カム41に切り替えるタイミングが遅れた場合、プランジャ5の作用だけでは、低速カム41が被押圧ローラ11Aに適正に対向する位置まで低速カム41を移動させることができなくなる。
For example, the timing of switching from the high-
しかし、本実施の形態に係る可変動弁装置2では、ガイド機構60を備えているため、上述のようにプランジャ5の作動タイミングが遅れカムキャリア4の移動が中途半端に終了したとしても、ガイド壁61Bの前端部61Bfがガイド片62の端部に案内されガイド片62がガイド壁61Bの両側のガイド通路61Aのいずれかに相対的に振り分けられ案内されるため、低速カム41と高速カム42のいずれかの一方のカムが被押圧ローラ11Aに対向する位置に強制的に配置される。したがって、低速カム41と高速カム42に跨る段差部(ノーズ部41B,42B同士の段差部)がロッカアーム11側(被押圧ローラ11Aを含む)と接触してバルブ13の作動不良を発生させることを防止できる。
However, since the
特に、本実施の形態に係る可変動弁装置2では、ガイド機構60が簡単な構成であり、部品点数の増加を抑制できるため、低コストで可変動弁装置2の作動不良を未然に防止することが可能となる。
In particular, in the
また、本実施の形態に係る可変動弁装置2では、カムキャリア4の端部カム面43の回転方向aの前側の駆動部43Cが、回転方向aの後側の駆動部43Dよりも勾配が緩やかに設定されているため、ピストン51の先端部に対して端部カム面43が摺動する際に、ピストン51に対して端部カム面43からの受ける横方向の力を軽減することができ、作動信頼性を向上させることができる。
Further, in the variable
本実施の形態では、プランジャ5のピストン51がカム軸3の軸方向へ往復運動する構成であり、このピストン51がカムキャリア4の端面に形成された端部カム面43を押圧することでカムキャリア4を軸方向へ移動させて高速カム42と低速カム41との切り替えを行う構成としている。したがって、本実施の形態に係る可変動弁装置2では、従来の可変動弁装置のように、ピストンがカムキャリア4の半径方向に往復移動するプランジャを用いて、カムキャリアの外周面に螺旋状に形成した溝にピストンを出し入れする構成に比較して、シリンダヘッドの高さが高くなることを抑制できるとともに、カムキャリア4の全長を短縮することができ、内燃機関の小型化が図れるという効果がある。
In the present embodiment, the
本実施の形態に係る可変動弁装置2では、カムキャリア4の移動方向と同じ方向に、プランジャ5のピストン51を往復運動させるため、駆動力を効率よく伝達できる。さらに、本実施の形態では、プランジャ5をシリンダヘッド1の高さ方向において低い位置に配置できるため、可変動弁装置2の小型化を図ることができる。
In the variable
本実施の形態に係る可変動弁装置2では、プランジャ5をカムハウジング(ロアカムハウジング6およびアッパカムハウジング7)に内蔵しているため、取り付け部材などの部品点数を削減できる。
In the
また、本実施の形態では、溝にピストン51の先端を出し入れする構成ではなく、端部カム面43に軸方法に沿ってピストン51を往復動作させるだけでよいため、タイミングの制御を簡素化することができる。さらに、本実施の形態では、螺旋状の溝を形成する必要がないため、カムキャリア4の加工が容易になり、可変動弁装置2の製造効率を高めることができる。
Further, in the present embodiment, it is not a configuration in which the tip of the
本実施の形態に係る可変動弁装置2によれば、カム軸3に対してカムキャリア4がクリック動作にて位置決めされるように、クリック移動部材としてのボール8、スプリング9などを用いているため、カムキャリア4を確実に位置決めすることができる。また、カム軸3に形成する凹部32A,32Bや、カムキャリア4に形成する貫通孔44Aは、カム軸3やカムキャリア4に対して半径方向に垂直に形成するだけでよいため、容易に機械加工できるという利点がある。特に、カムキャリア4に形成した貫通孔44Aには、外側からボール8、スプリング9、プラグ10を組み付ければよいため、組み付け性が向上し、可変動弁装置2の製造性を向上させることができる。
According to the variable
(その他の実施の形態)
以上、実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
Although the embodiment has been described above, it should not be understood that the description and the drawings constituting a part of the disclosure of the embodiment limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、上記の実施の形態では、カムキャリア4の端面をカム切り替え駆動部としてのプランジャ5で押圧する可変動弁装置に本発明を適用して説明したが、カムキャリアの移動が完了しないバルブの作動不良を未然に防止するため、さらにはバルブリフト中のカムキャリアの移動を阻止するために各種の可変動弁装置に本発明を適用できることは云うまでもない。
For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the variable valve operating device that presses the end surface of the
上記の実施の形態では、カムキャリア4の両端面の端部カム面43の最大駆動部43Bをベース円部41A,42Aに対応する位置に配置し、非駆動部43Aをノーズ部41B、42Bに対応する位置に配置したが、実質的には、ロッカアーム11の被押圧ローラ11Aにベース円部41A,42Aが接触するときに、プランジャ5のピストン51が対向する端部カム面43に駆動部43Cと最大駆動部43Bが形成され、被押圧ローラ11Aにノーズ部41B、42Bが接触するときに、プランジャ5のピストン51が対向する端部カム面43に非駆動部43Aが形成され、駆動部43Cが最大駆動部43Bと非駆動部43Aとの間に形成された構成であればよい。したがって、本発明では、プランジャ5のピストン51の配置位置に応じて端部カム面43を設ければよい。
In the above embodiment, the
上記した実施の形態では、プランジャ5として、図示しないアクチュエータから例えばオイル等の流体の供給、排出が行われることにより、ピストン51をピストン摺動孔6Aより出没させるようにしたが、ソレノイドを用いてもよい。
In the above-described embodiment, as the
上記の実施の形態では、図10−4に示すように、プランジャ5のピストン51が最も突出してピストン51の先端がカムキャリア4を図中左方向へ移動させたときに、カムキャリア4側に設けられたボール8が、カム軸3側の凹部32Bに重なるように一致する位置までには至らずに、ボール8の中心が凹部32Bの平面輪郭内に進入した位置まで移動させるようにしてもよい。すなわち、ピストン51の先端部で押されたカムキャリア4側のボール8の中心が凹部32Bの中心までに至らずに凹部32Bの平面輪郭内に入る位置となるように、予め凹部32Bの位置を設定しておけばよい。同様に、カムキャリア4を逆方向に移動させた場合においても、上記と同様な凹部32Aとボール8との関係となるように、凹部32Aの位置を予め設定しておけばよい。
In the above embodiment, as shown in FIG. 10-4, when the
この場合、ボール8の中心が凹部32Bの平面輪郭内に位置することにより、スプリング9の付勢力によりボール8が凹部32Bの最も深い位置へ向けて入り込んで、カムキャリア4をごく僅かの長さだけ図中左方向へ移動させることができ、カムキャリア4の最大駆動部43Bとピストン51の先端部との間に僅かなクリアランスを持たせることができる。
In this case, since the center of the
図10−4に示すように、カムキャリア4がプランジャ5のピストン51で押し出されて低速カム41が選択された時点において、カム軸3とカムキャリア4とは回転しているため、カムキャリア4の最大駆動部43Bとピストン51の先端部との間に僅かなクリアランスがあれば、最大駆動部43Bとピストン51の先端部との間の摩擦や異音等の発生を抑制できる。
As shown in FIG. 10-4, when the
上記の実施の形態では、カム軸3内に第1オイル通路33、第2オイル通路34を形成したが、オイル通路を有しない各種のカム軸を用いることも可能である。
In the above embodiment, the
1 シリンダヘッド
2 可変動弁装置
3 カム軸
4 カムキャリア
5 プランジャ(カム切り替え駆動部)
6 ロアカムハウジング
7 アッパカムハウジング
11 ロッカアーム(バルブ側部材)
11A 被押圧ローラ(バルブ側部材)
13 吸気バルブ(バルブ)
41 低速カム
42 高速カム
43 端部カム面
43A 非駆動部
43B 最大駆動部
43C,43D 駆動部
51 ピストン(可動部)
60 ガイド機構
61 ガイド溝
61A ガイド通路
61B ガイド壁
61Bf 前端部
62 ガイド片
DESCRIPTION OF
6
11A Pressed roller (valve side member)
13 Intake valve (valve)
41
60
Claims (6)
前記カム軸に嵌合して前記カム軸と一体に回転し、かつ前記カム軸に対して軸方向へ移動可能なカムキャリアと、
前記カムキャリアの外周面に軸方向へ沿って隣接して設けられ、バルブ側部材と接触したときに前記カムキャリアの軸方向の移動を許容する共通のベース円部を有し、かつそれぞれの形状が異なるノーズ部を有する複数のカムと、
前記カムキャリアを軸方向へ沿って移動させて前記カムを切り替えるカム切り替え駆動部と、
前記カムキャリアの軸方向の移動が完了する前に前記ノーズ部が前記バルブ側部材に近づいた場合に、前記カムキャリアをいずれか一つの前記カムが前記バルブ側部材と対向する位置へ強制的に移動させるガイド機構と、
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 A camshaft rotatably supported on the cylinder head side;
A cam carrier that fits on the cam shaft and rotates integrally with the cam shaft and is movable in the axial direction with respect to the cam shaft;
The cam carrier is provided adjacent to the outer peripheral surface of the cam carrier along the axial direction, and has a common base circle portion that allows the cam carrier to move in the axial direction when it comes into contact with the valve side member. A plurality of cams having different nose parts;
A cam switching drive unit that moves the cam carrier along the axial direction to switch the cam; and
When the nose portion approaches the valve side member before the cam carrier is moved in the axial direction, the cam carrier is forced to a position where any one of the cams faces the valve side member. A guide mechanism to be moved;
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記カムキャリアの外周面に周回するように形成されたガイド溝と、
前記ガイド溝の周方向の一部の領域を、溝幅方向に前記カムの数のガイド通路に分割するように、前記ガイド溝の底部より立ち上がるガイド壁と、
前記シリンダヘッド側に固定され、前記カムキャリアの回転に伴って前記ガイド通路に対して相対的に移動して前記ガイド通路内を通過するガイド片と、を備え、
前記ガイド片が前記ガイド通路のいずれか一つ内に位置する場合には、前記カムのいずれか一つが前記バルブ側部材と対向するように設定し、
前記カムキャリアの軸方向の移動が完了する前に前記ノーズ部が前記バルブ側部材に近づいた場合に、前記ガイド片によって前記ガイド壁が前記ガイド片の側方に案内されて前記ガイド片が前記ガイド通路のいずれか一つに振り分けられるように設定したこと
を特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。 The guide mechanism is
A guide groove formed to circulate on the outer peripheral surface of the cam carrier;
A guide wall rising from the bottom of the guide groove so as to divide a partial region in the circumferential direction of the guide groove into guide passages of the number of the cams in the groove width direction;
A guide piece that is fixed to the cylinder head side and moves relative to the guide path as the cam carrier rotates and passes through the guide path;
When the guide piece is located in any one of the guide passages, any one of the cams is set to face the valve side member,
When the nose portion approaches the valve side member before the axial movement of the cam carrier is completed, the guide wall is guided to the side of the guide piece by the guide piece, and the guide piece is 2. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the variable valve operating apparatus is set so as to be distributed to any one of the guide passages.
前記カム切り替え駆動部は、前記カム軸の軸方向へ沿って往復運動可能な可動部を有し、該可動部が前記端部カム面を押圧することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の可変動弁装置。 An end cam surface having an axial height difference is formed on the end surface in the axial direction of the cam carrier so as to go around,
The said cam switching drive part has a movable part which can reciprocate along the axial direction of the said cam shaft, and this movable part presses the said edge part cam surface, The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
前記ノーズ部が前記バルブ側部材と接触するときに前記可動部が前記キャリア非駆動部と対向し、前記ベース円部が前記バルブ側部材と接触するときに前記可動部が前記キャリア駆動部または前記キャリア最大駆動部と対向するように設定したことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の可変動弁装置。 The end cam surface includes a carrier non-driving part in which the cam carrier is not moved by contact with the movable part, a carrier driving part for moving the cam carrier by contact with the movable part, and a maximum of the cam carrier. A carrier maximum drive section that stops at a limited position,
When the nose portion contacts the valve side member, the movable portion faces the carrier non-drive portion, and when the base circle portion contacts the valve side member, the movable portion becomes the carrier drive portion or the carrier 4. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the variable valve operating apparatus is set so as to face the maximum carrier drive section.
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