JP2014163315A - Valve gear for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用等のエンジンの動弁装置、特に弁を開閉させるカムの切り換えが可能な動弁装置に関し、エンジンの動弁装置の技術分野に属する。 The present invention relates to a valve operating device for an engine for a vehicle or the like, and more particularly to a valve operating device capable of switching a cam for opening and closing a valve, and belongs to the technical field of engine valve operating devices.
エンジンの動弁装置として、1つの弁についてノーズ部の形状が異なる複数のカムを備え、これらのカムのうちから弁を開閉させるカムを選択することにより、吸排気弁の開弁量や開閉弁時期等をエンジンの運転状態に応じて切り換え可能としたものが知られている。 As a valve operating device for an engine, a plurality of cams having different nose shapes for one valve are provided, and by selecting a cam for opening / closing the valve from among these cams, the opening / closing amount of the intake / exhaust valve and the opening / closing valve There is known a system in which the timing can be switched according to the operating state of the engine.
例えば、特許文献1には、カムシャフトを、軸部と、該軸部上に軸方向に摺動可能にスプライン嵌合された筒状のカム要素部とで構成し、このカム要素部の外周に1つの弁についてノーズ部の形状が異なる複数のカムを隣接させて設けると共に、このカム要素部を軸方向に摺動させることにより、弁を開閉させるカムを切り換えるようにしたものが開示されている。 For example, in Patent Document 1, a camshaft includes a shaft portion and a cylindrical cam element portion that is spline-fitted on the shaft portion so as to be slidable in the axial direction. In addition, a plurality of cams having different nose shapes are provided adjacent to one valve, and a cam for opening and closing the valve is switched by sliding the cam element portion in the axial direction. Yes.
その場合に、この特許文献1の動弁装置においては、前記カム要素部の端面に端面カムを設けると共に、該端面カムの対面位置に対して突入退避可能に設けられて、突入時に端面カムに係合することによりカム要素部を軸方向に押動させる操作部材を備え、これをアクチュエータで作動させることにより、カムの切り換え動作を行うように構成されている。 In that case, in the valve operating apparatus of Patent Document 1, an end face cam is provided on the end face of the cam element portion, and is provided so as to be able to rush into and retract from the facing position of the end face cam. An operating member that pushes the cam element portion in the axial direction by being engaged is provided, and a cam switching operation is performed by operating the operating member with an actuator.
そして、カムの切り換え動作を行った際に、カム要素部が所定位置で位置決めされるように、カム要素部とカムシャフトの嵌合部に、位置決め機構として、いわゆるディテント機構が設けられている。 A so-called detent mechanism is provided as a positioning mechanism at the fitting portion between the cam element portion and the camshaft so that the cam element portion is positioned at a predetermined position when the cam switching operation is performed.
ところで、上述のような動弁装置を採用するエンジンにおいて、そのコンパクト化のためカムシャフトの全長を短縮するには、カムシャフトを回転可能に支持するカム軸受部と該カム軸受部に近接したときのカム要素部との間隔をより狭くする必要がある。 By the way, in an engine that employs the valve gear as described above, in order to reduce the overall length of the camshaft in order to make it more compact, the cam bearing portion that rotatably supports the camshaft and the cam bearing portion are close to each other. It is necessary to further narrow the distance from the cam element portion.
しかし、従来のディテント機構では、端面カムによってカム要素部を軸方向に移動させる動弁装置の場合、特にカムシャフトが高速回転中にカムの切り換えを行うと、カム要素部の移動速度も速くなって所定の位置決め位置から軸方向に行き過ぎ、カム軸受部の端面に衝突するおそれがある。この場合、異音が生じるなどの問題が発生する。 However, in the conventional detent mechanism, in the case of a valve operating device that moves the cam element portion in the axial direction by the end face cam, especially when the cam is switched while the cam shaft rotates at a high speed, the moving speed of the cam element portion also increases. In other words, there is a risk that it will go too far from the predetermined positioning position in the axial direction and collide with the end face of the cam bearing. In this case, problems such as abnormal noise occur.
また、各カム要素部を単一のディデント機構で位置決めする構成では、該ディデント機構を構成するディデントボールを押し出すスプリングの付勢力がカム要素部の1点に作用することになり、そのため、軸部に嵌合されたカム要素部の支持状態が軸方向にアンバランスとなり、カム要素部の軸方向の円滑な移動を妨げるおそれがある。 Further, in the configuration in which each cam element portion is positioned by a single dedent mechanism, the urging force of the spring that pushes the dedent ball constituting the dedent mechanism acts on one point of the cam element portion. The support state of the cam element part fitted to the part becomes unbalanced in the axial direction, and there is a risk that the smooth movement of the cam element part in the axial direction may be hindered.
なお、特許文献2には、カム要素部の両端部に、ディデント機構(係止装置)と、該ディデント機構と同様のスプリングの付勢力を作用させる押圧要素とを備えたものが開示されているが、この特許文献2の動弁装置は、カム要素部を溝カムで移動させる構成であるから、カム要素部がカム軸受部に近接する場合でも、該カム要素部とカム軸受部端面との衝突の問題は生じない。 Note that Patent Document 2 discloses a cam element portion that includes a dedent mechanism (locking device) and a pressing element that applies a spring urging force similar to that of the dedent mechanism at both ends of the cam element portion. However, since the valve operating device of Patent Document 2 is configured to move the cam element portion with the groove cam, even when the cam element portion is close to the cam bearing portion, the cam element portion and the end surface of the cam bearing portion are arranged. There is no collision problem.
そこで、本発明は、カムの切り換え時にカム要素部がカム軸受部の端面と衝突することを簡単な構成で確実に防止することを第1の課題とする。 Accordingly, a first object of the present invention is to reliably prevent the cam element portion from colliding with the end surface of the cam bearing portion at the time of switching the cam with a simple configuration.
また、本発明は、軸部に嵌合されたカム要素部の支持バランスを安定化させることを第2の課題とする。 Moreover, this invention makes it the 2nd subject to stabilize the support balance of the cam element part fitted by the axial part.
前記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is configured as follows.
まず、本願の請求項1に記載の発明は、
軸部と、該軸部に該軸部と一体回転しかつ軸方向に移動可能に嵌合されたカム要素部と、が設けられたカムシャフトであって、前記カム要素部に、1つの弁について共通のベースサークルを有し且つノーズ部の形状が異なる2つのカム部が隣接して設けられていると共に一端側の端面に端面カムが設けられているカムシャフトと、
前記カム要素部を回転かつ軸方向に移動可能に支持するカム軸受部と、
前記カム要素部の端面カムに係合して前記カム要素部を他端側に離間させる作動位置と、前記端面カムから退避した不作動位置とに移動する操作部材と、
が設けられ、
前記カム要素部を前記軸部上で第1位置と第2位置とに移動させることにより弁を開閉させるカム部を切り換え可能としたエンジンの動弁装置であって、
前記カム要素部と前記軸部との嵌合部に、前記カム要素部を前記第1位置と前記第2位置で位置決めするための第1位置決め機構及び第2位置決め機構が軸方向に互いに離間して配置され、
前記第1位置決め機構及び第2位置決め機構は、
前記カム要素部または前記軸部の一方に保持された押圧部材と、
前記カム要素部または前記軸部の他方に設けられ、前記押圧部材が付勢力によって収納される係合部と、を備え、
前記押圧部材は、その付勢方向の位相を揃えて設けられており、
前記第1位置決め機構の係合部は、前記押圧部材が選択的に係合し、その両側が傾斜部とされた2つの凹部が隣接して設けられた構成であると共に、隣接する2つの前記凹部の外側に位置する2つの外側傾斜部は、隣接する2つの前記凹部の内側に位置する2つの内側傾斜部より軸方向に対する傾斜角が大きくされており、
前記第2位置決め機構の係合部は、軸方向の両端部に前記第1位置決め機構の係合部における2つの前記外側傾斜部と同じ傾斜角の2つの傾斜部を有する
ことを特徴とする。
First, the invention according to claim 1 of the present application is
A camshaft provided with a shaft portion and a cam element portion fitted to the shaft portion so as to rotate integrally with the shaft portion and move in the axial direction. A camshaft having a common base circle and two cam portions having different nose shapes adjacent to each other and an end face cam provided on one end face;
A cam bearing portion that supports the cam element portion so as to rotate and move in the axial direction;
An operating member that engages an end face cam of the cam element portion and moves the cam element portion away from the other end side; and an operating member that moves to an inoperative position retracted from the end face cam;
Is provided,
A valve operating apparatus for an engine, wherein the cam element for switching the valve can be switched by moving the cam element part between the first position and the second position on the shaft part,
A first positioning mechanism and a second positioning mechanism for positioning the cam element portion at the first position and the second position are spaced apart from each other in the axial direction at a fitting portion between the cam element portion and the shaft portion. Arranged,
The first positioning mechanism and the second positioning mechanism are:
A pressing member held on one of the cam element part or the shaft part;
An engagement portion that is provided on the other of the cam element portion or the shaft portion and in which the pressing member is accommodated by an urging force;
The pressing member is provided with the same phase in the biasing direction,
The engaging portion of the first positioning mechanism has a configuration in which the pressing member is selectively engaged, and two concave portions having inclined portions on both sides thereof are provided adjacent to each other. The two outer inclined portions located outside the concave portion have a larger inclination angle with respect to the axial direction than the two inner inclined portions located inside the two adjacent concave portions,
The engaging portion of the second positioning mechanism has two inclined portions having the same inclination angle as the two outer inclined portions in the engaging portion of the first positioning mechanism at both end portions in the axial direction.
前記請求項1において、
前記第2位置決め機構の係合部は、前記押圧部材が選択的に係合し、その両側が傾斜部とされた2つの凹部が隣接して設けられた構成であると共に、隣接する2つの前記凹部の外側に位置する2つの外側傾斜部は、隣接する2つの前記凹部の内側に位置する2つの内側傾斜部より軸方向に対する傾斜角が大きくされている
ことを特徴とする。
In claim 1,
The engaging portion of the second positioning mechanism has a configuration in which the pressing member is selectively engaged, and two concave portions whose both sides are inclined portions are provided adjacent to each other. The two outer inclined portions positioned on the outer side of the concave portion are characterized in that the inclination angle with respect to the axial direction is larger than the two inner inclined portions positioned on the inner side of the two adjacent concave portions.
前記請求項1において、
前記第2位置決め機構の係合部は、軸方向の両端部に前記第1位置決め機構の係合部における2つの前記外側傾斜部と同じ傾斜角の2つの傾斜部を有すると共に、該傾斜部間は軸方向と略平行な底部に形成されている
ことを特徴とする。
In claim 1,
The engaging portion of the second positioning mechanism has two inclined portions having the same inclination angle as the two outer inclined portions in the engaging portion of the first positioning mechanism at both end portions in the axial direction, and between the inclined portions. Is formed at the bottom substantially parallel to the axial direction.
以上の構成により、本願の各請求項に係る発明によれば、次の効果が得られる。 With the above configuration, according to the invention according to each claim of the present application, the following effects can be obtained.
請求項1に記載の発明によれば、第1位置決め機構の係合部は、押圧部材が選択的に係合し、その両側が外側傾斜部及び内側傾斜部とされた2つの凹部を隣接して設けられた構成としていると共に、第2位置決め機構の係合部は、軸方向の両端部に外側傾斜部と同じ傾斜角の2つの傾斜部を有するため、これら2つの位置決め機構の各押圧部材がこれら傾斜部(第1位置決め機構の外側傾斜部、第2位置決め機構の傾斜部)と係合する際に、当該傾斜部へ加える各押圧部材の付勢力によって、各カム要素部は2カ所で軸方向に押圧される。 According to the first aspect of the present invention, the engaging portion of the first positioning mechanism is configured such that the pressing member is selectively engaged, and two concave portions whose both sides are the outer inclined portion and the inner inclined portion are adjacent to each other. And the engaging portion of the second positioning mechanism has two inclined portions having the same inclination angle as the outer inclined portion at both end portions in the axial direction, so that each pressing member of these two positioning mechanisms Are engaged with these inclined portions (the outer inclined portion of the first positioning mechanism, the inclined portion of the second positioning mechanism), and each cam element portion is moved in two places by the urging force of each pressing member applied to the inclined portion. It is pressed in the axial direction.
したがって、各カム要素部を単一のディデント機構で位置決めする構成よりも、端面カムによってカム要素部を軸方向に移動させる場合、特にカムシャフトが高速回転中にカム部の切り換えを行っても、カム要素部が所定の位置決め位置から軸方向に行き過ぎ、カム軸受部の端面に衝突するのをより確実に防止することができる。そのため、本発明によれば、異音が生じるなどの問題も生じない。 Therefore, rather than the configuration in which each cam element part is positioned by a single dedent mechanism, when the cam element part is moved in the axial direction by the end face cam, even if the cam part is switched during the high-speed rotation of the camshaft, It is possible to more reliably prevent the cam element portion from excessively passing in the axial direction from the predetermined positioning position and colliding with the end surface of the cam bearing portion. Therefore, according to the present invention, problems such as abnormal noise do not occur.
また、カム要素部と軸部との嵌合部には、第1位置決め機構及び第2位置決め機構が軸方向に互いに離間して配置され、これら第1及び第2位置決め機構を構成する押圧部材は、その付勢方向の位相を揃えて設けられているため、カム要素部は2つの位置決め機構の各押圧部材によって軸部の中心から見て同じ位相の2点で支持される。 In addition, the first positioning mechanism and the second positioning mechanism are arranged apart from each other in the axial direction at the fitting portion between the cam element portion and the shaft portion, and the pressing members constituting these first and second positioning mechanisms are The cam element portions are supported at two points having the same phase when viewed from the center of the shaft portion by the pressing members of the two positioning mechanisms.
そのため、各カム要素部を単一のディデント機構で位置決めする構成よりも、軸部に嵌合されたカム要素部は軸方向によりバランスがとれた状態で支持されることとなり、カム部の切換の際に、カム要素部は軸部に対して軸方向により円滑に移動できる。 Therefore, the cam element portion fitted to the shaft portion is supported in a more balanced state in the axial direction than the configuration in which each cam element portion is positioned by a single dedent mechanism. In this case, the cam element portion can move smoothly in the axial direction with respect to the shaft portion.
さらに、従来のディテント機構は、その係合部が付勢係合されるディテントボールの半径以上の半径を有する円弧状の凹部断面形状を有する周溝であって、この凹部の深さはディテントボールの半径よりも浅く形成されているものが一般的である。つまり、凹部は軸方向の左右側で線対称な形状をしているため、凹部が付勢力によって受ける軸方向の力は、凹部の左右どちらの面に係合する場合も同じである。 Further, the conventional detent mechanism is a circumferential groove having an arc-shaped recess cross-sectional shape having a radius equal to or larger than the radius of the detent ball to which the engaging portion is biased and engaged, and the depth of the recess is determined by the detent ball. In general, it is formed shallower than the radius. That is, since the concave portion has a line-symmetric shape on the left and right sides in the axial direction, the axial force that the concave portion receives by the urging force is the same when it engages with either the left or right surface of the concave portion.
それに対して、請求項1に係る発明は、第1位置決め機構の係合部に隣接して設けられた2つの凹部は、外側傾斜部が内側傾斜部よりも傾斜角が大きく形成されているため、押圧部材が内側傾斜部に係合する際に係合部が付勢力によって受ける軸方向の力は相対的に小さく、押圧部材が外側傾斜部に係合する際に係合部が受ける力は相対的に大きい。したがって、本発明によれば従来よりも押圧部材が係合部から外れにくくなると共に、カム部の切り換えがスムーズになるという2つの効果を両立することができる。 On the other hand, in the invention according to claim 1, the two recessed portions provided adjacent to the engaging portion of the first positioning mechanism are formed such that the outer inclined portion has a larger inclination angle than the inner inclined portion. When the pressing member is engaged with the inner inclined portion, the axial force received by the engaging portion by the biasing force is relatively small, and the force received by the engaging portion when the pressing member is engaged with the outer inclined portion is Relatively large. Therefore, according to the present invention, it is possible to achieve both of the two effects that the pressing member is less likely to be detached from the engaging portion than before and the switching of the cam portion is smooth.
請求項2に係る発明によれば、第1及び第2位置決め機構の係合部が共に、押圧部材が選択的に係合し、その両側が傾斜部とされた2つの凹部が隣接して設けられた構成であると共に、隣接する2つの凹部の外側に位置する2つの外側傾斜部は、隣接する2つの凹部の内側に位置する2つの内側傾斜部より軸方向に対する傾斜角が大きくされている。 According to the second aspect of the present invention, the engaging portions of the first and second positioning mechanisms are both selectively engaged with the pressing member, and the two concave portions whose both sides are inclined portions are provided adjacent to each other. In addition, the two outer inclined portions positioned outside the two adjacent concave portions have a larger inclination angle with respect to the axial direction than the two inner inclined portions positioned inside the two adjacent concave portions. .
そのため、各凹部に収納された押圧部材はその両側にある内側傾斜部と外側傾斜部に付勢係合して、カム要素部を2つの位置決め機構で所定位置に保持する。したがって、単一のディテント機構で位置決めする機構よりも、カム要素部の保持力が向上し、カム部の切り換え時以外で不用意にカム要素部が軸方向へ移動してしまうのをより確実に防止できる。 Therefore, the pressing member accommodated in each recess is biased and engaged with the inner inclined portion and the outer inclined portion on both sides thereof, and the cam element portion is held at a predetermined position by the two positioning mechanisms. Therefore, the holding force of the cam element portion is improved compared to the mechanism that performs positioning with a single detent mechanism, and it is more reliable that the cam element portion is inadvertently moved in the axial direction except when the cam portion is switched. Can be prevented.
請求項3に係る発明によれば、第2位置決め機構の係合部は、軸方向の両端部に第1位置決め機構の係合部における2つの外側傾斜部と同じ傾斜角の2つの傾斜部を有すると共に、該傾斜部間は軸方向と略平行な底部に形成されている。 According to the invention of claim 3, the engaging portions of the second positioning mechanism are provided with two inclined portions having the same inclination angle as the two outer inclined portions of the engaging portions of the first positioning mechanism at both ends in the axial direction. In addition, the space between the inclined portions is formed at the bottom portion substantially parallel to the axial direction.
そのため、カム部を切り換える際に、第2位置決め機構の押圧部材は係合部の底部に当接しながら軸方向に移動するが、第1位置決め機構のような内側傾斜部を有しないため、内側傾斜部を押圧部材が付勢することによる、カム要素部の移動を妨げる軸方向の反力が生じないため、請求項2に係る発明に比べて、カム要素部をよりスムーズに所定位置へ移動させることができる。 Therefore, when the cam portion is switched, the pressing member of the second positioning mechanism moves in the axial direction while contacting the bottom portion of the engaging portion, but does not have an inner inclined portion like the first positioning mechanism. The axial reaction force that prevents the movement of the cam element portion due to the pressing member biasing the portion does not occur, so that the cam element portion is moved more smoothly to the predetermined position than the invention according to claim 2. be able to.
以下、4気筒、4弁式DOHCエンジンの動弁装置を例にとって、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described by taking a valve operating device of a 4-cylinder, 4-valve DOHC engine as an example.
図1は、本実施形態に係る動弁装置の排気側の構成を示すもので、図示しないシリンダヘッドに、第1〜第4気筒11〜14のそれぞれについて2つずつ、合計8つの排気弁A…Aと、これらの排気弁A…Aを閉方向に付勢するリターンスプリングB…Bとが備えられていると共に、シリンダヘッドの上部には、ロッカアームC…Cを介して前記リターンスプリングB…Bの付勢力に抗して各排気弁A…Aを開動させるカムシャフト2が備えられている。
FIG. 1 shows a configuration on the exhaust side of the valve gear according to the present embodiment. A cylinder head (not shown) has two exhausts for each of the first to fourth
このカムシャフト2は、シリンダヘッドにおける各気筒11〜14の中心位置に設けられた縦壁部3…3と各縦壁部3…3の上部に取り付けられたキャップ部材4…4とで構成されるカム軸受部5…5に回転自在に支持されており、図示しないクランクシャフトによりチェーンを介して回転駆動される。
This cam shaft 2 is provided with each cylinder 1 1 to 1 4 of the central vertical wall portion provided at a position 3 ... 3 and the
また、カムシャフト2は、軸部10と、該軸部10にスプライン嵌合され、該軸部10と一体回転しかつ軸方向に移動可能とされた第1〜第4カム要素部201〜204とで構成されており、これらのカム要素部201〜204は、各気筒11〜14に対応させて、前記軸部10上で列状に配置されている。
The cam shaft 2 includes a
そして、各カム要素部201〜204を前記軸部10上でそれぞれ所定ストローク移動させる電磁式の5つの操作装置301〜305が備えられており、気筒列の第1気筒11側を前方として、該気筒列の前端位置に第1操作装置301が、第1、第2気筒間位置に第2操作装置302が、第2、第3気筒間位置に第3操作装置303が、第3、第4気筒間位置に第4操作装置304が、気筒列の後端位置に第5操作装置305がそれぞれ配置されている。
Then, five electromagnetic operating devices 30 1 to 30 5 for moving the respective
これらの操作装置301〜305は、本体31と、通電時に該本体31内に後退した不作動位置から該本体31から突出した作動位置へ移動する操作部材としてのピン部32とを有し、図2に示すように、カムシャフト2を挟んで前記ロッカアームCにおけるカムフォロアC’の反対側より所定角度(例えば約30°)、回転方向Xの手前側において、前記ピン部32がカムシャフト2の軸心を指向するように配置されており、この実施形態の場合、前記カム軸受部5…5を構成するキャップ部材4…4に一体的に形成された台座部G…Gにそれぞれ取り付けられている。
Each of these operating devices 30 1 to 30 5 includes a
また、前記操作装置301〜305による各カム要素部201〜204の軸方向の移動を所定の2か所で位置決めするため、図3に第1、第2カム要素部201、202を例として示すように、軸部10と各カム要素部201〜204との嵌合部に、位置決め機構として、2つのディテント機構40A、40Bがそれぞれ設けられている。
Further, in order to position the axial movement of the operating device 30 1 to 30 each cam element according 5 20 1 20 4 at a predetermined two locations, first in FIG 3, the
これらのディテント機構40A、40Bは、軸部10の外周面から径方向に穿設された孔41と、該孔41内に収納されたスプリング42と、孔41の開口部に配置され、前記スプリング42により軸部10の外周面から径方向の外側へ飛び出すように付勢されたディテントボール43と、カム要素部201〜204の内周面に軸方向に隣接させて設けられた2か所の周溝441、442とで構成され、前記ディテントボール43が一方の周溝441に係合したときに、カム要素部201〜204が図1に示す第1位置に、前記ディテントボール43が他方の周溝442に係合したときに、カム要素部201〜204が図4に示す第2位置に、それぞれ位置決めされるようになっている。
These
ここで、図1に示すように、第1〜第4カム要素部201〜204が全て第1位置に位置するとき、第1カム要素部201は後方に、第2カム要素部202は前方に、第3カム要素部203は後方に、第4カム要素部204は前方に位置し、したがって、第1、第2カム要素部201、202の対向端面は互いに近接し、第2、第3カム要素部202、203の対向端面は互いに離間し、第3、第4カム要素部203、204の対向端面は互いに近接した状態となる。
Here, as shown in FIG. 1, when the first to fourth cam elements 20 1 to 20 4 are positioned in the first position all the
また、図4に示すように、第1〜第4カム要素部201〜204が全て第2位置に位置したときは、第1カム要素部201は前方に、第2カム要素部202は後方に、第3カム要素部203は前方に、第4カム要素部204は後方に位置し、したがって、第1、第2カム要素部201、202の対向端面は互いに離間し、第2、第3カム要素部202、203の対向端面は互いに近接し、第3、第4カム要素部203、204の対向端面は互いに離間した状態となる。
Further, as shown in FIG. 4, when the first to fourth cam elements 20 1 to 20 4 are located in all the second position, the
次に、図5〜図9により、前記カム要素部201〜204の構成を、第1カム要素部201を例として、さらに詳しく説明する。
Next, FIGS. 5 to 9, the configuration of the cam elements 20 1 to 20 4, a first
このカム要素部201(202〜204)は筒状とされ、その中間部の外周面は前記カム軸受部5に支持されるジャーナル部21とされていると共に、その前後両側に当該気筒11〜14の2つの排気弁A、A用の作動部22、22が設けられており、各作動部22、22には、例えば低エンジン回転時用のリフト量が小さな第1カム部221と、例えば高エンジン回転時用のリフト量が大きな第2カム部222とが隣接させて設けられている。
The cam element portion 20 1 (20 2 to 20 4 ) has a cylindrical shape, and the outer peripheral surface of the intermediate portion is a
前記第1カム部221と第2カム部222とは、図7に示すように、ベースサークルaが共通で、リフト量が異なるノーズ部b1、b2が該ベースサークルa上に位相を揃えて設けられている。そして、この第1カム部221と第2カム部222とが、2か所の作動部22、22において、前後方向に並ぶ順序及びノーズ部b1、b2の位相を一致させてそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 7, the
その場合に、図1、図4に示すように、第1カム要素部201及び第3カム要素部203においては、第1カム部221が前方、第2カム部222が後方に配置され、第2カム要素部202及び第4カム要素部204においては、第2カム部222が前方、第1カム部221が後方に配置されている。
In that case, as shown in FIGS. 1 and 4, in the
そして、カム要素部201〜204が前記ディテント機構40により軸部10上の第1位置に位置決めされたときは、いずれのカム要素部201〜204においても、2つの第1カム部221、221が対応する気筒11〜14の2つのロッカアームC、CのカムフォロワC’、C’に対応位置し(図1参照)、軸部10上の第2位置に位置決めされたときは、第2カム部222、222が前記カムフォロワC’、C’に対応位置する(図4参照)ように設定されている。
When the
ここで、この実施形態に係るエンジンは、各気筒の爆発順序が、第1気筒11→第3気筒13→第4気筒14→第2気筒12とされており、各カム要素部201〜204の第1カム部221または第2カム部222のノーズ部b1、b2が、カムシャフト2の90°回転ごとに、この順序でカムフォロワC’、C’に対応位置するように、第1〜第4カム要素部201〜204が位相差を設けて前記軸部10にスプライン嵌合されている。
The engine according to this embodiment, the firing order of the cylinders, the first cylinder 1 1 → third cylinder 1 3 → the fourth cylinder 1 4 → are the second cylinder 1 2, the
さらに、前記各カム要素部201〜204には、前後両端に端面カム23、23がそれぞれ設けられている。
Further, to the each cam elements 20 1 to 20 4, the
この前後両端の端面カム23、23は、図5〜図7に示すように、カム要素部201(202〜204)の軸方向の中心を通る断面に関して基準面cから軸方向の前方または後方に対称的に突出するリフト部dを有し、図7に示すように、リフト開始位置eからリフト終了位置fに至る所定角度範囲θ(例えば約120°)の間で、回転方向Xに対して前記基準面cから軸方向のリフト量が次第に増加し、リフト終了位置fで基準面cに戻るようになっている。
As shown in FIGS. 5 to 7, the front and rear
また、前記のように、各カム要素部201〜204が各気筒11〜14の爆発順序に応じてそれぞれ所定の位相差を設けて軸部10にスプライン嵌合されていることに伴い、各カム要素部201〜204の互いに対向する端面カム23、23もそれぞれ位相差をもって対向し、これにより、図1の符号ア、イ、図4の符号ウで示すように、隣接するカム要素部201〜204が近接したときに、対向する端面カム23、23のリフト部d、dが軸方向にオーバラップするようになっている。
Also, as described above, that each
そして、前記第2〜第4操作装置302〜304のピン部32…32は、対応する2つのカム要素部201〜204の互いに対向する端面カム23、23のリフト部d、dがオーバラップしている状態で作動位置に突出し、これらの端面カム23、23に係合することにより、カムシャフト2の回転に従って、近接していた2つのカム要素部201〜204を互いに離間させる方向にスライドさせるようになっている。
Then, the
このとき、図1に示す状態では、近接していた第1、第2カム要素部201、202、及び、第3、第4カム要素部203、204は、互いに離間することによりいずれも第1位置から図4に示す第2位置へ移動し、また、図4に示す状態では、近接していた第2、第3カム要素部202、203は、互いに離間することにより第2位置から図1に示す第1位置へ移動する。
At this time, in the state shown in FIG. 1, the first and second
一方、第1操作装置301のピン部32は、図4に示すように、第1カム要素部201が前方の第2位置にある状態で、該第1カム要素部201の前方の端面カム23に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム23に係合し、カムシャフト2の回転に従って、第1カム要素部201を後方の第1位置へ移動させる。同様に、第5操作装置305のピン部32は、第4カム要素部204が後方の第2位置にある状態で、該第4カム要素部204の後方の端面カム23に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム23に係合し、これを後方の第1位置へ移動させる。
Meanwhile, the first operation device 30 1 of the
ここで、各操作装置301〜305のピン部32の作動位置への突出は、第1、第5操作装置301、305にあっては、ピン部32、32の指向位置に、第1カム要素部201の前方の端面カム23または第4カム要素部204の後方の端面カム23の基準面cが位置するタイミングで行われ、第2〜第4操作装置302〜304にあっては、ピン部32…32の指向位置に、互いに対向する2つの端面カム23、23の両方の基準面c、cが位置するタイミングで行われなければならない。
Here, in the first and fifth operating devices 30 1 and 30 5 , the protrusions of the operating devices 30 1 to 30 5 to the operating positions of the
また、このピン部32の作動位置への突出による各カム要素部201〜204の移動は、ロッカアームCのカムフォロアC’が第1カム部221または第2カム部222のベースサークルaに対応位置しているタイミング、即ち、当該気筒11〜14が排気行程以外の行程にあるときに行われなければならない。
Also, the movement of each cam elements 20 1 to 20 4 by projecting into the working position of the
そこで、これらの作動タイミングの条件を満足するために、この実施形態では、図7に示すように、第1、第2カム部221、222のノーズ部b1、b2の頂部に対し、回転方向Xの前方側の所定角度の位置に端面カム23のリフト開始位置eを、回転方向Xの後方側の所定角度の位置に端面カム23のリフト終了位置fを設定し、第1、第2カム部221、222のノーズ部b1、b2と端面カム23のリフト部dとが重なるような位置関係で設けられている。この場合、図2に示すロッカアームCのカムフォロアC’と操作装置301〜305のピン部32の位置関係において、各カム要素部201〜204は、排気行程の終了直後に移動することになる。
Therefore, in order to satisfy these operating timing conditions, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the tops of the nose parts b 1 and b 2 of the first and
図8は、図7のA−A線による断面図である。図8に示すように、筒状であるカム要素部201(202〜204)の内周面の軸方向の中央部には、軸部10にスプライン嵌合されるスプライン溝51が設けられ、該スプライン溝51の両端にはそれぞれ、各ディテントボール43が選択的に係合する2つの周溝441、442が軸方向に隣接させて設けられている。
8 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 8, a
図9は、図8のカム要素部201〜204における第1ディテント機構40Aを構成する周溝441、442を拡大した拡大断面図である。図9に示すように、周溝441、442の軸方向断面は、両側が傾斜部441a、442a、441b、442bとされた略V字状の凹形状を有している。
Figure 9 is an enlarged sectional view of the circumferential groove 44 1, 44 2 constituting the
これら傾斜部441a、442a、441b、442bは、隣接する周溝441、442の外側に位置する2つの外側傾斜部441b、442bの軸方向に対する傾斜角γ、δが、隣接する周溝441、442の内側に位置する2つの内側傾斜部441a、442aの傾斜角α、βよりも大きくなるように形成されている。また、この周溝441、442はその軸方向断面が互いに線対称に形成されており、傾斜角α=β、γ=δの関係にある。 These inclined portions 44 1a , 44 2a , 44 1b , and 44 2b have inclination angles γ and δ with respect to the axial direction of the two outer inclined portions 44 1b and 44 2b located outside the adjacent circumferential grooves 44 1 and 44 2. Are formed so as to be larger than the inclination angles α and β of the two inner inclined portions 44 1a and 44 2a located inside the adjacent circumferential grooves 44 1 and 44 2 . Further, the circumferential grooves 44 1 and 44 2 are formed so that the axial cross sections thereof are line-symmetric with each other, and have a relationship of inclination angles α = β and γ = δ.
なお、第1ディテント機構40Aを構成する周溝441、442を例として説明したが、本実施形態では、第2ディテント機構40Bを構成する周溝441、442も同様の構成を有する。
Although the circumferential grooves 44 1 and 44 2 constituting the
次に、図10を参照しながら、カム要素部201を第2位置から第1位置に移動させた際の第1ディテント機構40Aの動作について説明する。
Next, referring to FIG. 10, the operation of the
まず、カム要素部201が第2位置にあるとき、図10(a)に示すように、スプリング42の付勢力によって周溝442に収容されているディテントボール43は、その軸方向の両側にある第2内側傾斜部442a及び第2外側傾斜部442bに付勢係合して軸方向に位置決めされている。
First, when the
ここで、第1操作装置301のピン部32を作動位置へ突出させて、カム要素部201を第1位置に向かって(図の左方向へ)移動させると、図10(b)に示すように、ディテントボール43は第2内側傾斜部442aのみに当接しながら軸部10側へ(図の下方へ)押圧されるため、このディテントボール43をカム要素部201に向かって付勢しているスプリング42が圧縮される。
Here, the first operation device 30 1 of the
その後、図10(c)に示すように、ディテントボール43が周溝442の第2内側傾斜部441aと周溝441の第1内側傾斜部441aの端部同士が接する位置に達した時に、第1操作装置301のピン部32を端面カム23から退避した不作動位置に移動させる。このとき、スプリング42は最も圧縮された状態になる。
Thereafter, 10 as shown in (c), reaches a
ここで、第1操作装置301のピン部32を不作動位置に移動させた後も、カム要素部201は慣性力によって第1位置に向かってさらに移動し、やがて、図10(d)に示すように、ディテントボール43は周溝441の第1内側傾斜部441aに当接する。このとき、圧縮されていたスプリング42が自然長に戻ろうとする復元力によって、第1内側傾斜部441aが軸方向(図の左方)に押圧されるため、カム要素部201の第1位置への移動が加速させられる。
Here, even after moving the first control device 30 1 of the
その後、図10(e)に示すように、ディテントボール43は周溝441の両側にある傾斜部である第1内側傾斜部441a及び第1外側傾斜部441bに一旦係合する。
Thereafter, as shown in FIG. 10 (e), the
しかし、カム要素部20は慣性力によって移動し続け、図10(f)に示すように、ディテントボール43は周溝441の第1外側傾斜部441bのみに係合する。このとき、カム要素部20はスプリング42の付勢力によって軸方向に減速して、やがて、ディテントボール43が第1外側傾斜部441bから外れる前に一旦停止する。
However, the
最後に、スプリング42の付勢力によってカム要素部20が反対方向(図の右方)に戻って、図10(e)に示すように、ディテントボール43は周溝441の両側にある第1内側傾斜部441a及び第1外側傾斜部441bに付勢係合して保持される。このとき、カム要素部201は所望の位置である第1位置に位置決めされる。
Finally,
以上、本実施形態では、図10(c)に示すように、ディテントボール43が周溝442の第2内側傾斜部441aと周溝441の第1内側傾斜部441aの端部同士が接する位置に達した後は、周溝441の第1内側傾斜部441aと当接しながら慣性力によって移動するカム要素部20がスプリング42の付勢力によって軸方向に加速して、やがて所望の第1位置までカム要素部20が移動できる。そのため、ピン部32を作動位置に移動させている間に、ディテントボール43が周溝442の第2内側傾斜部441aと周溝441の第1内側傾斜部441aの端部同士が接する位置までカム要素部201が移動するように端面カム23を形成すればよい。
Above, in this embodiment, FIG as shown in 10 (c), the
したがって、本実施形態によれば、図10(e)に示すような、カム要素部201が第1位置に達する時までピン部32を継続して作動させてカム要素部201を移動させるように端面カム23を形成するよりも、端面カム23のリフト量を小さくできるため、カムシャフト2の全長をより短縮できる。
Therefore, according to this embodiment, as shown in FIG. 10 (e), to move the
また、ピン部32を端面カム23から退避させた後は、スプリング42の復元力によってカム要素部201を所望の位置に位置決めするように構成されているため、カム要素部201が第1位置に達する時までピン部32を継続して作動させてカム要素部201を移動させるように端面カム23を形成するよりも、カム要素部201の端面カム23等の軸方向の設計寸法について、より大きな公差が指定可能である。
Further, after retracting the
なお、カム要素部201を第2位置から第1位置に移動させた際の第1ディテント機構40Aの動作を例として説明したが、本実施形態では、第2ディテント機構40Bは第1ディテント機構40Aと同様の構成を備えているため、第2ディテント機構40Bの場合も第1ディテント機構40Aと同様に動作する。また、他のカム要素部202〜204の場合についても、カム要素部201〜204を第1位置から第2位置に移動させる場合についても、各操作装置301〜305のピン部32を同様に移動させることで、ディテント機構40A、40Bは同様に動作する。
Although described as an example the operation of the
次に、図11を参照しながら、図8のカム要素部20の変形例について説明する。
Next, a modification of the
図11に示すように、この変形例であるカム要素部20’は、図8に示した実施形態とは、第2位置決め機構としての第2ディテント機構40Bを構成する周溝441、442に対応する部分の内周面の形状のみが異なる。
As shown in FIG. 11, the
すなわち、カム要素部20’は、第1位置決め機構として前述の実施形態と同様の第1ディテント機構40Aを構成する周溝441、442を有すると共に、第2位置決め機構の係合部として、第1位置及び第2位置との間に延在する軸方向に略平行な底部443Cと、該底部443Cの両端に設けられた外側傾斜部443a、443bとからなる凹形状の周溝443を備える。これら外側傾斜部443a、443bの軸方向に対する傾斜角は、第1ディテント機構40Aを構成する周溝441、442の外側傾斜部441b、442bと同じに形成されている。
That is, the
以上、本実施形態の変形例によれば、第2位置決め機構の係合部は、外側傾斜部443a、443b間は軸方向と略平行な底部443Cに形成されているため、カム部22を切り換える際に、当該第2位置決め機構のディテントボール43は底部443Cに当接しながら軸方向に移動するが、前述の第1位置決め機構のような内側傾斜部441a、442aを有しないため、内側傾斜部441a、442aをディテントボール43が付勢することによる、カム要素部20の移動を妨げる軸方向の反力が生じないため、先の実施形態に比べて、カム要素部20をよりスムーズに所定位置へ移動させることができる。
As described above, according to the modification of the present embodiment, the engaging portion of the second positioning mechanism is formed on the bottom portion 443C substantially parallel to the axial direction between the outer inclined portions 443a and 443b. 22, the
なお、本発明は例示された実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。 Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiment and its modifications, and it goes without saying that various improvements and design changes are possible without departing from the scope of the present invention.
例えば、以上の説明は、軸部10にディテントボール43等からなる押圧部材を設けると共に、カム要素部20に周溝44からなる係合部を設けたが、これを逆にして、カム要素部20に係合部を設け、軸部10に押圧部材を設けてもよい。
For example, in the above description, the
また、例示した実施形態及びその変形例の押圧部材は、ディテントボール43とスプリング42から構成されたものであるが、この球状のディテントボール43に限らず、係合部に係合する凸状部材であればどのような形状であってもよい。また、この凸状部材と、スプリング42と同様に該凸状部材を付勢する付勢部材とは、以上の説明のような別体の部品で構成されていても、一体の部品で構成されていてもよい。さらに、この係合部は、内周面又は外周面の全周に設けられた周溝44に限らず、所定の位相に凹部形状が設けられた構成であってもよい。
In addition, the pressing member of the illustrated embodiment and its modified example is composed of the
また、以上の実施形態では、排気側のカムシャフト2についてのものであるが、吸気側のカムシャフト2についても全く同様に構成することができ、前記の作用効果が吸気側についても得られる。 In the above embodiment, the camshaft 2 on the exhaust side is used. However, the camshaft 2 on the intake side can be configured in exactly the same manner, and the above-described effects can be obtained on the intake side.
また、カム要素部201〜204において、第1カム部221のリフト量を小さく、第2カム部222のリフト量を大きくしたが、これを逆にしてもよく、さらに、一方のカム部221’には通常のノーズ部b1’を設けると共に、他方のカム部222’はノーズ部b2’をなくして全体をベースサークルaのみで形成し(ノーズ部b2’のリフト量を0とし)、このカム部222’を用いた場合に弁が開閉しないようにしてもよい。これによれば、エンジンの低負荷運転時等に減筒運転が可能となる。
Further, the cam elements 20 1 to 20 4, the first small lift amount of the
さらに、本発明は、上述の実施形態に示す4気筒4弁式DOHCエンジンに限らず、直列6気筒エンジン、V型多気筒エンジンなどを含め、気筒数及び動弁形式が異なる各種のエンジンに適用可能である。 Further, the present invention is not limited to the four-cylinder four-valve DOHC engine shown in the above-described embodiment, but is applied to various engines having different numbers of cylinders and valve actuation types, including in-line six-cylinder engines and V-type multi-cylinder engines. Is possible.
以上のように、本発明によれば、弁を開閉させるカムの切り換えが可能とされたエンジンの動弁装置において、カムの切り換え時にカム要素部がカム軸受部の端面と衝突するのを簡単な構成で確実に防止できるので、この種のエンジンの製造技術分野において好適に利用される。 As described above, according to the present invention, in a valve operating apparatus for an engine capable of switching a cam that opens and closes a valve, it is easy for the cam element portion to collide with the end surface of the cam bearing portion when the cam is switched. Since it can be surely prevented by the configuration, it is suitably used in the manufacturing technical field of this type of engine.
2 カムシャフト
5 カム軸受部
10 軸部
201〜204 カム要素部
221、222 第1、第2カム部(カム部)
23 端面カム
32 ピン部(操作部材)
40A 第1ディテント機構(第1位置決め機構)
40B 第2ディテント機構(第2位置決め機構)
42 スプリング(押圧部材)
43 ディテントボール(押圧部材)
441、442、443 周溝(凹部、係合部)
441a、442a 内側傾斜部
441b、442b 外側傾斜部
443a、443b 外側傾斜部(傾斜部)
443c 底部
A 排気弁(弁)
α、β、γ、δ 傾斜角
b1、b2 ノーズ部
2 cam shaft 5
23
40A First detent mechanism (first positioning mechanism)
40B Second detent mechanism (second positioning mechanism)
42 Spring (pressing member)
43 Detent ball (pressing member)
44 1 , 44 2 , 44 3 circumferential grooves (recesses, engaging portions)
44 1a , 44 2a Inner inclined portion 44 1b , 44 2b Outer inclined portion 44 3a , 44 3b Outer inclined portion (inclined portion)
44 3c Bottom A Exhaust valve (valve)
α, β, γ, δ Inclination angle b 1 , b 2 nose part
Claims (3)
前記カム要素部を回転かつ軸方向に移動可能に支持するカム軸受部と、
前記カム要素部の端面カムに係合して前記カム要素部を他端側に離間させる作動位置と、前記端面カムから退避した不作動位置とに移動する操作部材と、
が設けられ、
前記カム要素部を前記軸部上で第1位置と第2位置とに移動させることにより弁を開閉させるカム部を切り換え可能としたエンジンの動弁装置であって、
前記カム要素部と前記軸部との嵌合部に、前記カム要素部を前記第1位置と前記第2位置で位置決めするための第1位置決め機構及び第2位置決め機構が軸方向に互いに離間して配置され、
前記第1位置決め機構及び第2位置決め機構は、
前記カム要素部または前記軸部の一方に保持された押圧部材と、
前記カム要素部または前記軸部の他方に設けられ、前記押圧部材が付勢力によって収納される係合部と、を備え、
前記押圧部材は、その付勢方向の位相を揃えて設けられており、
前記第1位置決め機構の係合部は、前記押圧部材が選択的に係合し、その両側が傾斜部とされた2つの凹部が隣接して設けられた構成であると共に、隣接する2つの前記凹部の外側に位置する2つの外側傾斜部は、隣接する2つの前記凹部の内側に位置する2つの内側傾斜部より軸方向に対する傾斜角が大きくされており、
前記第2位置決め機構の係合部は、軸方向の両端部に前記第1位置決め機構の係合部における2つの前記外側傾斜部と同じ傾斜角の2つの傾斜部を有する
ことを特徴とするエンジンの動弁装置。 A camshaft provided with a shaft portion and a cam element portion fitted to the shaft portion so as to rotate integrally with the shaft portion and move in the axial direction. A camshaft having a common base circle and two cam portions having different nose shapes adjacent to each other and an end face cam provided on one end face;
A cam bearing portion that supports the cam element portion so as to rotate and move in the axial direction;
An operating member that engages an end face cam of the cam element portion and moves the cam element portion away from the other end side; and an operating member that moves to an inoperative position retracted from the end face cam;
Is provided,
A valve operating apparatus for an engine, wherein the cam element for switching the valve can be switched by moving the cam element part between the first position and the second position on the shaft part,
A first positioning mechanism and a second positioning mechanism for positioning the cam element portion at the first position and the second position are spaced apart from each other in the axial direction at a fitting portion between the cam element portion and the shaft portion. Arranged,
The first positioning mechanism and the second positioning mechanism are:
A pressing member held on one of the cam element part or the shaft part;
An engagement portion that is provided on the other of the cam element portion or the shaft portion and in which the pressing member is accommodated by an urging force;
The pressing member is provided with the same phase in the biasing direction,
The engaging portion of the first positioning mechanism has a configuration in which the pressing member is selectively engaged, and two concave portions having inclined portions on both sides thereof are provided adjacent to each other. The two outer inclined portions located outside the concave portion have a larger inclination angle with respect to the axial direction than the two inner inclined portions located inside the two adjacent concave portions,
The engagement portion of the second positioning mechanism has two inclined portions having the same inclination angle as the two outer inclined portions in the engaging portion of the first positioning mechanism at both end portions in the axial direction. Valve gear.
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの動弁装置。 The engaging portion of the second positioning mechanism has a configuration in which the pressing member is selectively engaged, and two concave portions whose both sides are inclined portions are provided adjacent to each other. 2. The inclination angle with respect to the axial direction of the two outer inclined portions positioned outside the concave portion is larger than that of two inner inclined portions positioned inside the two adjacent concave portions. Engine valve gear.
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの動弁装置。 The engaging portion of the second positioning mechanism has two inclined portions having the same inclination angle as the two outer inclined portions in the engaging portion of the first positioning mechanism at both end portions in the axial direction, and between the inclined portions. The valve operating device for an engine according to claim 1, wherein is formed at a bottom portion substantially parallel to the axial direction.
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