JP2016169667A - Position regulation mechanism of cam unit of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のカムユニットの位置規制機構の技術に関する。 The present invention relates to a technique of a position restriction mechanism for a cam unit of an internal combustion engine.
内燃機関のカムユニットは、内燃機関の1つの気筒に対応する複数のカムが形成されたものである。例えば、多弁式のエンジンは、1つの気筒あたり複数の吸気弁及び排気弁を備え、1つの気筒あたりに複数のカムを備えている。 The cam unit of the internal combustion engine has a plurality of cams corresponding to one cylinder of the internal combustion engine. For example, a multi-valve engine includes a plurality of intake valves and exhaust valves per cylinder, and a plurality of cams per cylinder.
カムユニットの位置規制機構は、吸排気弁の動弁特性を切り替えるために、カムシャフトに対して軸方向に摺動可能なカムユニットの軸方向における位置を規制する機構として公知である(例えば、特許文献1)。以下に、特許文献1に代表される従来のカムユニットの位置規制機構を位置規制機構200として説明する。
The cam unit position regulating mechanism is known as a mechanism for regulating the axial position of a cam unit that can slide in the axial direction with respect to the cam shaft in order to switch the valve operating characteristics of the intake and exhaust valves (for example, Patent Document 1). A conventional cam unit position restricting mechanism represented by Patent Document 1 will be described below as a
図3を用いて、位置規制機構200の構成について説明する。
なお、図3では、位置規制機構200の構成を側面断面視にて模式的に表している。また、以下では、図3に記載される軸方向又は径方向に従って説明する。
The configuration of the
In addition, in FIG. 3, the structure of the
位置規制機構200は、内燃機関としてのエンジン(図示略)の吸排気弁の動弁特性を切り替えるために、カムシャフト210に対して軸方向に摺動可能なカムユニット220の軸方向における位置を規制する機構である。
The
位置規制機構200は、カムシャフト210と、カムユニット220と、位置規制部材230、230と、ばね240と、を備えている。
The
カムシャフト210には、軸方向に沿って中空部211が形成されている。カムシャフト210には、軸方向の所定位置に径方向に沿って貫通孔212が形成されている。なお、所定位置とは、カムシャフト110にカムユニット120が位置を規制して設けられた場合の、カムユニット220の略中央部が対向する位置である。貫通孔212は、中空部211に対して直交する方向に形成されており、中空部211と連通している。
A
カムユニット220は、1つの気筒に対応する複数のカムが外周面に形成された略円筒状部材である。カムユニット220には、カムシャフト210が貫通する貫通孔221が形成されている。
The
カムユニット220は、カムシャフト210に嵌装されており、カムシャフト210に対して軸方向に摺動可能に構成されている。なお、カムユニット220は、カムシャフト210の周方向に対して相対回転不能に構成されている。
The
カムユニット220の貫通孔221の内周面における軸方向の略中央部には、凹部222、222が互いに軸方向に位置をずらして形成されている。凹部222、222は、貫通孔221の内周面における周方向に沿って形成される円周溝であり、例えばその断面形状がV字状に形成されている。凹部222は、後述する位置規制部材230が係合可能に形成されている。
位置規制部材230は、カムユニット120の凹部222に係合し、カムシャフト110の軸方向におけるカムユニット220の位置を規制する球状部材である。つまり、位置規制部材230は、カムユニット220の軸方向位置を位置決めする部材である。
The
位置規制部材230は、カムシャフト210の貫通孔212の一端側と他端側にそれぞれ配置されており、貫通孔212の延出方向に摺動可能に構成されている。位置規制部材230は、貫通孔212の径よりも若干小さい径の球形状に形成されている。
The
位置規制部材230は、貫通孔212の端部側(カムシャフト210の径方向外側)へ摺動することで、貫通孔212に嵌合しつつカムユニット220の凹部222に係合することが可能となっている。
The
位置規制部材230、230は、カムユニット220の凹部222に係合することで、カムシャフト210の軸方向におけるカムユニット220の位置を規制することができ、一方の凹部222に係合した場合と他方の凹部222に係合した場合とで、カムユニット220を異なる軸方向位置に規制することが可能となっている。
The
つまり、カムユニット220は、カムシャフト210における一方の規制位置と他方の規制位置との2箇所の規制位置にて、その軸方向位置が規制される。
That is, the
ばね240は、貫通孔212内における位置規制部材230、230の内側に配置されており、位置規制部材230を凹部222に係合させる側、即ち貫通孔212の端部側(カムシャフト210の径方向外側)に向けて付勢するものである。
The
図4を用いて、位置規制機構200の作用について説明する。
なお、図4(A)では、位置規制機構200の位置規制時の状態を側面断面視にて模式的に表している。また、図4(B)では、位置規制機構200の移動時の状態を側面断面視にて模式的に表している。さらに、以下では、図4に記載される軸方向又は径方向に従って説明する。
The operation of the position regulating
In FIG. 4A, the state of the
図4(A)には、位置規制機構200において、カムユニット220がカムシャフト210の一方の規制位置にて位置を規制されている状態を示している。このとき、位置規制部材230は、ばね240による付勢力によって径方向外側に向けて押圧されている。
FIG. 4A shows a state in which the position of the
径方向外側に押圧される位置規制部材230は、カムユニット220の凹部232に係合している。凹部232に位置規制部材230が係合されているカムユニット220は、カムシャフト210に対して軸方向の位置が規制されている。
The
位置規制機構200では、カムユニット220は、一方の規制位置から他方の規制位置へ移動可能に構成されている。図4(B)には、位置規制機構200において、カムユニット220がカムシャフト210の一方の規制位置から他方の規制位置に向けて移動している途中の状態を示している(図4(B)中の白抜き矢印の向き)。
In the
このとき、位置規制部材230は、貫通孔221の内周面における一方の凹部222と他方の凹部222との間に位置しており、貫通孔221の内周面に押圧されて貫通孔212の内側へ摺動した状態となっている。位置規制部材230が貫通孔212の内側へ摺動した状態では、位置規制部材230が凹部222に係合している状態よりもばね240が縮小されている。
At this time, the
従って、位置規制部材230が一方の凹部222と他方の凹部222との間に位置しているときの、位置規制部材230による貫通孔221の内周面に対する押圧力は、位置規制部材230が凹部222に係合しているときの、位置規制部材230による凹部222に対する押圧力よりも大きくなる。
Accordingly, when the
この、カムユニット220がカムシャフト210の一方の規制位置から他方の規制位置に向けて移動する途中に大きくなる、位置規制部材230によるカムユニット220に対する押圧力が、カムユニット220の移動時における抵抗となる。
The pressing force applied to the
ここで、例えばエンジンを小型化する場合には、カムシャフト210の径を小さくする必要がある。カムシャフト210の径を小さくすると、ばね240を収容する貫通孔212の長さが短くなるため、ばね240の長さも短くする必要がある。
Here, for example, when the engine is downsized, it is necessary to reduce the diameter of the
また、位置規制機構200においては、位置規制部材230によるカムユニット220の保持力を確保する一方で、カムユニット220の移動時における抵抗は小さくする必要がある。
Further, in the
しかし、前述のようにカムシャフト210の小径化に伴ってばね240の長さを短くした場合に、カムユニット220の保持力を確保しつつ、カムユニット220の移動時における抵抗を小さくすることが可能なばね240を構成することが困難であった。
However, when the length of the
特に、カムユニット220の移動時に位置規制部材230が貫通孔212の内側へ摺動してばね240が縮小された際に線間接触が生じることがないばね240を用いながら、カムユニット220の保持力の確保とカムユニット220の移動時における抵抗の抑制とを両立させることが困難であった。
In particular, when the
本発明の解決しようとする課題は、カムユニットの位置規制時には保持力を確保することができ、カムユニットの移動時には抵抗を抑制することができる内燃機関のカムユニットの位置規制機構を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a position restriction mechanism for an internal combustion engine cam unit that can secure a holding force when the position of the cam unit is restricted and can suppress resistance when the cam unit is moved. It is.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1においては、軸方向に中空部が形成されるカムシャフトと、前記カムシャフトに対して軸方向に摺動可能に嵌装されるとともに、該カムシャフトに対向する面に凹部が形成されるカムユニットと、前記凹部に係合する位置規制部材と、前記位置規制部材を前記凹部に係合させる側に向けて付勢する弾性部材と、を備え、前記位置規制部材は、前記凹部に係合する半球部と、前記弾性部材を被装する円筒部と、を備え、前記中空部には、前記位置規制部材を前記凹部に係合させる側に向けて付勢する流体が供給されるものである。 That is, in claim 1, a camshaft having a hollow portion formed in the axial direction and a cam shaft that is slidably fitted in the axial direction with respect to the camshaft, and a concave portion is formed on a surface facing the camshaft. A cam unit that is formed; a position restricting member that engages with the recess; and an elastic member that biases the position restricting member toward the side that engages the recess. A hemispherical portion that engages with the recess, and a cylindrical portion that covers the elastic member, and the hollow portion is supplied with a fluid that urges the position regulating member toward the side that engages with the recess. It is what is done.
本発明の内燃機関のカムユニットの位置規制機構によれば、カムユニットの位置規制時には保持力を確保することができ、カムユニットの移動時には抵抗を抑制することができる。 According to the position restriction mechanism for the cam unit of the internal combustion engine of the present invention, the holding force can be secured when the position of the cam unit is restricted, and the resistance can be suppressed when the cam unit is moved.
図1を用いて、位置規制機構100の構成について説明する。
なお、図1では、位置規制機構100の構成を側面断面視にて模式的に表している。また、説明を分かり易くするため、図1の下方には、位置規制部材130を斜視にて模式的に表している。さらに、以下では、図1に記載される軸方向又は径方向に従って説明する。
The configuration of the
In FIG. 1, the configuration of the
位置規制機構100は、本発明の内燃機関のカムユニットの位置規制機構に係る実施形態である。位置規制機構100は、内燃機関としてのエンジン(図示略)の吸排気弁の動弁特性を切り替えるために、カムシャフト110に対して軸方向に摺動可能なカムユニット120の軸方向における位置を規制する機構である。
The
本実施形態のエンジンは、多弁式のエンジンであって、1つの気筒あたり複数の吸気弁及び排気弁を備え、1つの気筒あたり複数のカムを備えている。 The engine of the present embodiment is a multi-valve engine, and includes a plurality of intake valves and exhaust valves per cylinder, and a plurality of cams per cylinder.
位置規制機構100は、カムシャフト110と、カムユニット120と、位置規制部材130、130と、弾性部材としてのばね140と、を備えている。
The
カムシャフト110は、軸受150を介してシリンダヘッド(図示略)に回転自在に支持されている。
The
カムシャフト110には、軸方向に沿って中空部111が形成されている。中空部111には、オイルポンプ(図示略)からクランクジャーナル(図示略)を経由してエンジンオイルが供給されている。なお、オイルポンプの吐出圧力は、エンジン回転数に比例する。そのため、中空部111に供給されるエンジンオイルの油圧は、エンジン回転数に比例する。
A
カムシャフト110には、軸方向の所定位置に径方向に沿って貫通孔112が形成されている。なお、所定位置とは、カムシャフト110にカムユニット120が位置を規制して設けられた場合の、カムユニット120の略中央部が対向する位置である。
A through-
貫通孔112は、中空部111に対して直交する方向に形成されており、中空部111と連通している。そのため、貫通孔112には、エンジンオイルが供給される。
The through
カムシャフト110には、軸方向の軸受150に支持される位置に径方向に沿って貫通孔113が形成されている。貫通孔113は、中空部111とカムシャフト110の外周面との間に形成されており、中空部111と連通している。そのため、貫通孔113には、エンジンオイルが供給される。
A through
カムユニット120は、1つの気筒に対応する吸排気弁を開閉するための複数のカムが、外周面に形成された略円筒状部材である。カムユニット120には、カムシャフト110が貫通する貫通孔121が形成されている。カムユニット120は、カムシャフト110に対して軸方向に摺動可能に嵌装されている。
The
貫通孔121の内周面は、カムユニット120においてカムシャフト110の外周面に対向する面となる。なお、カムユニット120は、カムシャフト110の周方向に対して相対回転不能に構成されている。
The inner peripheral surface of the through
カムユニット120の貫通孔121の内周面における軸方向の略中央部には、凹部122、122が互いに軸方向に位置をずらして形成されている。凹部122、122は、貫通孔121の内周面における周方向に沿って形成される円周溝であり、例えばその断面形状がV字状に形成されている。
凹部122は、後述する位置規制部材130の半球部131が係合可能に形成されている。なお、本実施形態のカムユニット120には、2つの凹部122が形成されているが、これに限定されることはない。
The
位置規制部材130は、カムユニット120の凹部122に係合し、カムシャフト110の軸方向におけるカムユニット120の位置を規制する部材である。つまり、位置規制部材130は、カムユニット120の軸方向位置を位置決めする部材である。
The
位置規制部材130は、カムシャフト110の貫通孔112の一端側と他端側にそれぞれ配置されており、貫通孔112の延出方向に摺動可能に構成されている。位置規制部材130は、半球部131と、円筒部132と、を備えている。
The
貫通孔112に嵌装された位置規制部材130において、半球部131は貫通孔112の端部側(カムシャフト110の径方向外側)に配置されている。半球部131は、半球面を貫通孔112の端部側(カムシャフト110の径方向外側)に向けた姿勢で配置されており凹部122に係合可能に形成されている。半球部131は、貫通孔112の径よりも若干小さい略の半球形状に形成されている。
In the
貫通孔112に嵌装された位置規制部材130において、円筒部132は、半球部131よりも貫通孔112の内側(カムシャフト110の径方向内側)に配置されており、ばね140を被装するものである。円筒部132は、貫通孔112の径よりも若干小さい径の外径である円筒形状に形成されている。
In the
円筒部132の貫通孔112方向の長さは、半球部131が凹部122に係合している状態で、円筒部132の内側端がカムシャフト110の中空部111の内周面と略同一位置となるように形成されている。なお、円筒部132は、半球部131と一体的に形成されている。
The length of the
位置規制部材130は、貫通孔112の端部側(カムシャフト110の径方向外側)へ摺動することで、貫通孔112に嵌合しつつカムユニット120の凹部122に係合することが可能となっている。
The
位置規制部材130、130は、カムユニット120の凹部122に係合することで、カムシャフト110の軸方向におけるカムユニット120の位置を規制することができ、一方の凹部122に係合した場合と他方の凹部122に係合した場合とで、カムユニット120を異なる軸方向位置に規制することが可能となっている。
The
つまり、カムユニット120は、カムシャフト110における一方の規制位置と他方の規制位置との2箇所の規制位置にて、その軸方向位置が規制される。
That is, the
ばね140は、貫通孔112内における位置規制部材130、130の内側に配置されており、位置規制部材130を凹部122に係合させる側、即ち貫通孔112の端部側(カムシャフト110の径方向外側)に向けて付勢するものである。ばね140の両端部は、位置規制部材130の円筒部132の内部に収納されている。
The
図2を用いて、位置規制機構100の作用について説明する。
なお、図2(A)では、位置規制機構100の位置規制時の状態を側面断面視にて模式的に表している。また、図2(B)では、位置規制機構100の移動時の状態を側面断面視にて模式的に表している。さらに、以下では、図2に記載される軸方向又は径方向に従って説明する。
The operation of the
In FIG. 2A, the state of the
図2(A)には、位置規制機構100において、カムユニット120がカムシャフト110の一方の規制位置にて位置を規制されている状態を示している。このとき、位置規制部材130は、ばね140による付勢力と、中空部111から貫通孔112に供給されるエンジンオイルの油圧による付勢力とによって径方向外側に向けて押圧されている。
FIG. 2A shows a state in which the position of the
より詳細には、位置規制部材130は、位置規制部材130の半球部131の底面(円筒部132が連結されている内側の面)にばね140による付勢力と、中空部111から貫通孔112に供給されるエンジンオイルの油圧による付勢力とが作用し、径方向外側に押圧されている(図2(A)に示す黒抜き矢印)。
More specifically, the
径方向外側に押圧された位置規制部材130は、カムユニット120の凹部122に係合している。凹部122に位置規制部材130が係合されているカムユニット120は、カムシャフト110に対して軸方向の位置が規制されている。
The
凹部122に係合されている位置規制部材130は、ばね140による付勢力に加えて、中空部111から貫通孔112、即ち位置規制部材130の円筒部132内に供給されるエンジンオイルの油圧による付勢力により凹部122に押圧されているので、カムユニット120の位置規制時における保持力を確保することが可能となっている。
The
位置規制機構100では、カムユニット120は、一方の規制位置から他方の規制位置へ移動可能に構成されている。図2(B)には、位置規制機構100において、後述する移動手段によって、カムユニット120がカムシャフト110の一方の規制位置から他方の規制位置に向けて移動している途中の状態を示している(図2(B)中の白抜き矢印の向き)。
In the
このとき、位置規制部材130は、貫通孔121の内周面における一方の凹部122と他方の凹部122との間に位置しており、貫通孔121の内周面に押圧されて貫通孔112の内側へ摺動した状態となっている。位置規制部材130が貫通孔112の内側へ摺動した状態では、位置規制部材130が凹部122に係合している状態よりもばね140が縮小されている。
At this time, the
このとき、位置規制部材130、130の円筒部132、132は、カムシャフト110の中空部111内に延出しており、一方の位置規制部材130の円筒部132の内側端と、他方の位置規制部材130の円筒部132の内側端とが互いに近接した状態となっている。中空部111内に延出する円筒部132、132の周面により中空部111が遮断され、中空部111における円筒部132、132の内部と連通する部分の断面積が縮小される。
At this time, the
そのため、中空部111から円筒部132、132に供給されるエンジンオイル量が減少し、位置規制部材130の半球部131の底面に作用する油圧が低下する。
Therefore, the amount of engine oil supplied from the
位置規制部材130の半球部131の底面に作用する油圧が低下することによって、位置規制部材130を径方向外側に押圧する付勢力のうちでエンジンオイルの油圧によるものが低減される(図2(B)に示す黒抜き矢印)。
By reducing the hydraulic pressure acting on the bottom surface of the
位置規制部材130の径方向外側の付勢力が低減することによって、カムユニット120のカムシャフト110の一方の規制位置から他方の規制位置への移動時における、位置規制部材130によるカムユニット120に対する押圧力が小さくなるため、カムユニット120をカムシャフト110の一方の規制位置から他方の規制位置に向けて少ない抵抗力で移動させることが可能となる。
The biasing force on the radially outer side of the
なお、本実施形態では、移動手段については、特に限定しない。例えば、カムユニット120における軸方向の一方の端面を、軸方向の突出量が周方向位置によって変化するように形成し、このような端面に対し進出又は後退が可能な電磁弁のプランジャを、軸方向と直交する方向から当接させることにより、カムユニット120の軸方向の移動を実現しても良い。
In the present embodiment, the moving means is not particularly limited. For example, one end surface in the axial direction of the
位置規制機構100の効果について説明する。
位置規制機構100によれば、カムユニット120の位置規制時には保持力を確保することができ、カムユニット120の移動時には抵抗を抑制することができる。
The effect of the
According to the
すなわち、位置規制機構100によれば、カムユニット120の位置規制時には、ばね140による付勢力と、中空部111から貫通孔112に供給されるエンジンオイルの油圧による付勢力とが位置規制部材130に作用し、カムユニット120の保持力を確保することができる。
That is, according to the
そのため、例えばエンジンを小型化し、カムシャフト110の径を小さくする場合に、ばね140の長さが短くなったとしてもカムユニット220の保持力を確保することが可能となる。
Therefore, for example, when the engine is downsized and the diameter of the
また、位置規制機構100によれば、カムユニット120の移動時には、中空部111から貫通孔112に供給されるエンジンオイルが減少し、油圧による付勢力が低減され、カムユニット120の移動の際の抵抗を抑制することができる。
Further, according to the
さらに、位置規制機構100によれば、ばね140により付勢する位置規制部材130におけるカムユニット120の凹部122と係合する部分を半球形状の半球部131としたため、従来の位置規制機構200の球形状の位置規制部材230と比較して、ばね140の長さを長く設計することができ、ばね140の設計の自由度を高めることが可能となる。
Furthermore, according to the
100 位置規制機構
110 カムシャフト
111 中空部
112 貫通孔
120 カムユニット
121 貫通孔
122 凹部
130 位置規制部材
131 半球部
132 円筒部
140 ばね(弾性部材)
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記カムシャフトに対して軸方向に摺動可能に嵌装されるとともに、該カムシャフトに対向する面に凹部が形成されるカムユニットと、
前記凹部に係合する位置規制部材と、
前記位置規制部材を前記凹部に係合させる側に向けて付勢する弾性部材と、
を備え、
前記位置規制部材は、前記凹部に係合する半球部と、前記弾性部材を被装する円筒部と、を備え、
前記中空部には、前記位置規制部材を前記凹部に係合させる側に向けて付勢する流体が供給される、
内燃機関のカムユニットの位置規制機構。 A camshaft having a hollow portion formed in an axial direction;
A cam unit that is slidably fitted in the axial direction with respect to the camshaft, and has a recess formed on a surface facing the camshaft;
A position restricting member that engages with the recess;
An elastic member that urges the position regulating member toward the side to be engaged with the recess;
With
The position regulating member includes a hemispherical portion that engages with the concave portion, and a cylindrical portion that covers the elastic member,
The hollow portion is supplied with a fluid that urges the position regulating member toward the side that engages the concave portion.
Position control mechanism for cam unit of internal combustion engine.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108386244A (en) * | 2016-12-26 | 2018-08-10 | 丰田自动车株式会社 | Variable valve actuator for air for engine |
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2015
- 2015-03-12 JP JP2015050080A patent/JP2016169667A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108386244A (en) * | 2016-12-26 | 2018-08-10 | 丰田自动车株式会社 | Variable valve actuator for air for engine |
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