JP2017078376A - Variable valve train - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばエンジンなどに用いられる可変動弁機構に関し、特に、カムシャフトの軸受け構造の改良に関する。 The present invention relates to a variable valve mechanism used in, for example, an engine, and more particularly to an improvement in a camshaft bearing structure.
従来、特許文献1に開示されているように、エンジンの吸気バルブや排気バルブのリフト特性を変更可能とする可変動弁機構が知られている。この可変動弁機構は、エンジンの運転状態に応じてバルブの最大リフト量を変更する。
Conventionally, as disclosed in
また、特許文献1に開示されている可変動弁機構は、複数のカムが設けられたカムユニット(カムキャリア)をカムシャフトに外挿し、このカムユニットを軸方向(カム軸方向)にスライドさせることにより、バルブ開閉に使用するカムを切り替えるようにしたカム切替方式のものである。
The variable valve mechanism disclosed in
可変動弁機構に対する要求として、ロストモーション量の確保およびカムリフト量の確保が挙げられる。ロストモーション量を大きく得る手段としてはローラロッカアームのローラ径を大きくすることが挙げられる。また、カムリフト量を大きく得る(カムリフト量の可変範囲を大きく得る)手段としてはカムのベース円径を小さくすることが挙げられる。そして、これらを満たすためには、カムシャフトの外径寸法を小さくする必要がある。 The requirements for the variable valve mechanism include securing the lost motion amount and securing the cam lift amount. As a means for obtaining a large amount of lost motion, it is possible to increase the roller diameter of the roller rocker arm. Further, as means for obtaining a large cam lift amount (obtaining a variable range of the cam lift amount), it is possible to reduce the cam base circle diameter. In order to satisfy these requirements, it is necessary to reduce the outer diameter of the camshaft.
しかしながら、カムシャフトは、その長手方向の複数箇所に配設されたジャーナル部が軸受け手段(カムハウジングのジャーナル支持部およびカムキャップ)によって回転自在に支持されるため、前記の要求を十分に満たすためには、従来の軸受け構造では、前記ジャーナル部の外径寸法(シャフト外径)を前記軸受け手段の内径寸法(ジャーナル内径)よりも小さくせねばならなくなり、この場合、カムシャフトの搭載性の悪化を招くことになる。また、一般に、カムシャフトには、他の機器を作動させるためのカム(例えば燃料ポンプ用のカム)や継ぎ手が備えられ、この部分での軸受け強度を確保しておく必要がある。このため、前記軸受け手段の内径寸法を小さくする(前記の要求を十分に満たす程度まで小径にしたカムシャフトの外径寸法に一致する寸法まで軸受け手段の内径寸法を小さくする)には限界がある。つまり、従来の技術にあっては、カムシャフトの軸受け強度を確保しながらカムシャフトの外径寸法を小さくすることが困難である。 However, in the camshaft, since the journal portions arranged at a plurality of positions in the longitudinal direction are rotatably supported by bearing means (the journal support portion of the cam housing and the cam cap), the camshaft sufficiently satisfies the above requirements. In the conventional bearing structure, the outer diameter dimension (shaft outer diameter) of the journal section must be smaller than the inner diameter dimension (journal inner diameter) of the bearing means, and in this case, the mounting performance of the camshaft is deteriorated. Will be invited. In general, the camshaft is provided with a cam (for example, a cam for a fuel pump) and a joint for operating other devices, and it is necessary to ensure bearing strength at this portion. Therefore, there is a limit to reducing the inner diameter dimension of the bearing means (reducing the inner diameter dimension of the bearing means to a dimension that matches the outer diameter dimension of the camshaft, which has been reduced to such a degree as to sufficiently satisfy the above requirement). . That is, in the prior art, it is difficult to reduce the outer diameter of the camshaft while ensuring the bearing strength of the camshaft.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、カムシャフトの搭載性を良好に確保しながらも、カムシャフトの外径寸法を小さくすることができる可変動弁機構を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a variable valve that can reduce the outer diameter of the camshaft while ensuring good mountability of the camshaft. To provide a mechanism.
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、軸受け手段によって回転自在に支持される部位であるジャーナル部を備えたカムシャフトと、このカムシャフトに回転一体に設けられたカムと、前記カムシャフトの回転に伴う前記カムによるバルブリフト時のリフト量を可変とするリフト可変ユニットとを備えた可変動弁機構を前提とする。この可変動弁機構に対し、前記ジャーナル部の外周囲に、スプライン係合によってスペーサを回転一体に組み付ける。また、このスペーサが、当該スペーサと前記ジャーナル部との間に介在された付勢手段からの半径方向外側に向かう付勢力を受けて前記カムシャフトの軸線に沿う方向の位置が固定されるようにする。そして、前記付勢手段を、前記半径方向外側に向かう付勢力が前記カムにおけるカムノーズの突出する向きに反する向きに作用する位置に配設する。 In order to achieve the above-mentioned object, the solution means of the present invention includes a camshaft provided with a journal portion which is a part rotatably supported by bearing means, a cam provided integrally with the camshaft, It is assumed that the variable valve mechanism includes a variable lift unit that varies a lift amount during valve lift by the cam accompanying rotation of the camshaft. With respect to this variable valve mechanism, a spacer is assembled integrally with the outer periphery of the journal portion by spline engagement. Further, the spacer receives a biasing force directed radially outward from a biasing means interposed between the spacer and the journal portion so that the position in the direction along the axis of the camshaft is fixed. To do. The urging means is disposed at a position where the urging force directed outward in the radial direction acts in a direction opposite to the direction in which the cam nose projects in the cam.
この特定事項により、カムシャフトのジャーナル部の外周囲に組み付けられたスペーサを利用してカムシャフトを回転自在に支持することができる。つまり、カムシャフト自体の外径寸法を小さくしながらも、スペーサが組み付けられている位置(大径となっている位置)でカムシャフトを軸受け手段(例えばカムハウジングのジャーナル支持部およびカムキャップ)によって回転自在に支持することができる。このため、軸受け手段でのカムシャフトの軸受け強度が十分に得られる程度まで、この軸受け手段によって支持される部分の外径寸法(スペーサの外径寸法)を大きくすることができる。従って、カムシャフトの搭載性を良好に確保しながらも、カムシャフトの外径寸法を小さくすることができる。 By this specific matter, the camshaft can be rotatably supported by using the spacer assembled on the outer periphery of the journal portion of the camshaft. In other words, while the outer diameter of the camshaft itself is reduced, the camshaft is supported by the bearing means (for example, the journal support portion of the cam housing and the cam cap) at the position where the spacer is assembled (position where the diameter is large). It can be rotatably supported. For this reason, the outer diameter dimension (outer diameter dimension of the spacer) of the portion supported by the bearing means can be increased to such an extent that the bearing strength of the camshaft at the bearing means is sufficiently obtained. Therefore, it is possible to reduce the outer diameter of the camshaft while ensuring good mountability of the camshaft.
また、バルブリフト時には、バルブから受ける反力がカムを介してカムシャフトに作用し、この反力によって、ジャーナル部とスペーサとのスプライン係合部分での面圧が高くなってしまう可能性があるが、この反力に反する向きの付勢力が付勢手段によってカムシャフトのジャーナル部に作用しているため、前記面圧の低減を図ることができる。 Further, when the valve is lifted, the reaction force received from the valve acts on the camshaft via the cam, and this reaction force may increase the surface pressure at the spline engagement portion between the journal portion and the spacer. However, since the urging force in the direction opposite to the reaction force is applied to the journal portion of the camshaft by the urging means, the surface pressure can be reduced.
本発明では、カムシャフトのジャーナル部の外周囲にスペーサをスプライン係合によって組み付けると共に、カムにおけるカムノーズの突出する向きに反する向きの付勢力をスペーサに作用させている。このため、スペーサを利用してカムシャフトを回転自在に支持することで、カムシャフトの搭載性を良好に確保しながらも、カムシャフトの外径寸法を小さくすることができる。また、バルブリフト時において、前記付勢力がジャーナル部に作用することで、このジャーナル部とスペーサとのスプライン係合部分の面圧の低減を図ることができる。 In the present invention, a spacer is assembled to the outer periphery of the journal portion of the camshaft by spline engagement, and a biasing force in a direction opposite to the cam nose protruding direction of the cam is applied to the spacer. For this reason, by using a spacer to support the camshaft in a freely rotatable manner, the outer diameter of the camshaft can be reduced while ensuring good mountability of the camshaft. Further, when the valve is lifted, the urging force acts on the journal portion, so that the surface pressure of the spline engagement portion between the journal portion and the spacer can be reduced.
以下、本発明をエンジンの動弁系に適用した実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態のエンジン1は、一例として直列4気筒のガソリンエンジン1であって、図1には模式的に示すように第1〜第4の4つの気筒3(#1〜#4)がシリンダブロック(図示せず)の長手方向、即ちエンジン1の前後方向(矢印で示す図1の左右方向)に並んでいる。
Embodiments in which the present invention is applied to a valve train of an engine will be described below with reference to the drawings. The
−動弁系の概略−
図1に示すように、エンジン1の上部(シリンダヘッド)には、カムハウジング2が配設され、その内部に吸気バルブ10および排気バルブ11の動弁系が収容されている。すなわち、図1に破線で示すように、エンジン1の前後方向に一列に並んで設けられた4つの気筒3のそれぞれに、2つの吸気バルブ10および2つの排気バルブ11が設けられており、それらが吸気カムシャフト12および排気カムシャフト13によってそれぞれ駆動されるようになっている。
-Outline of valve system-
As shown in FIG. 1, a
それら吸気カムシャフト12および排気カムシャフト13の前端(図1の左端)部にはそれぞれ、バルブタイミングを連続的に変更可能なVVT(Variable Valve Timing)機構14が設けられている。さらに、吸気カムシャフト12には気筒3毎に、吸気バルブ10を駆動するカム41,42(図2を参照)を切り替えて、そのリフト特性を変更するカム切替機構(後述するカムユニット4およびアクチュエータ51,52で構成されるカム切替機構)が設けられている。
Each of the
一例として第2気筒3(#2)について図2に拡大して示すように、各気筒3毎の2つの吸気バルブ10にそれぞれ対応して、プロフィールの異なる2つのカム41,42が設けられており、そのいずれかがロッカアーム15を介して吸気バルブ10を駆動するようになっている。2つのカム41,42は、吸気カムシャフト12の軸線Xの方向(カム軸方向)に隣接して設けられ、図2では左側(一側)のカム41が相対的にカムロブの小さな(カムノーズの突出寸法が小さな)低リフトカム41であり、右側(他側)のカム42が相対的にカムロブの大きな(カムノーズの突出寸法が大きな)高リフトカム42である。
As an example, as shown in the enlarged view of FIG. 2 for the second cylinder 3 (# 2), two
これら低リフトカム41および高リフトカム42のベース円は同径であり、互いに連続する円弧面として形成されている。図2においては、低リフトカム41に切り替えられた状態を示しており、そのベース円区間にロッカアーム15のローラ15aが当接して、吸気バルブ10のバルブスプリング10aの反力によって押し付けられている。このようにベース円区間にロッカアーム15のローラ15aが当接している状態では、吸気バルブ10はリフトしていない。
The base circles of the
そして、矢印Rの向きに吸気カムシャフト12が回転することによって、図示はしないが、低リフトカム41のカムロブがローラ15aを押圧し、ロッカアーム15を押し下げるようになる。これによりロッカアーム15は、カムロブのプロフィールに従って吸気バルブ10を駆動するようになり、バルブスプリング10aの反力に抗して吸気バルブ10が、図2に仮想線で示すようにリフトする。
Then, when the
−カム切替機構の構成−
本実施の形態では、前記のようにロッカアーム15を介して吸気バルブ10をリフトさせるカムを、前記の低リフトカム41または高リフトカム42のいずれかに切り替える。すなわち、前記図2の他、図3にも示すように、2つのカム41,42は一体としてリング状に形成され、円筒状のスリーブ43の軸線X方向の端部に嵌合されて、カムユニット4を構成している。そして、そのカムユニット4が吸気カムシャフト12にスライド可能に外挿されている。
-Configuration of cam switching mechanism-
In the present embodiment, the cam that lifts the
カムユニット4のスリーブ43の内周にはスプラインの内歯が形成され、吸気カムシャフト12の外周に形成されたスプラインの外歯と噛み合っている。つまり、カムユニット4(スリーブ43)は吸気カムシャフト12に対しスプライン結合されていて、これと一体に回転するとともに、軸線Xの方向にはスライドするようになっている。このスライドによってカムユニット4は、吸気バルブ10の開閉に使用するカムとして低リフトカム41が選択される低リフト位置(低リフトカム41がロッカアーム15のローラ15aに当接する位置;図3の上段に示す位置)と、吸気バルブ10の開閉に使用するカムとして高リフトカム42が選択される高リフト位置(高リフトカム42がロッカアーム15のローラ15aに当接する位置;図3の下段に示す位置)との間で切り替えられる。
Spline inner teeth are formed on the inner periphery of the
このようにカムユニット4をスライドさせるために、軸線X方向の中間部分においてスリーブ43の外周(カムユニット4の外周)には、以下に述べるように、アクチュエータ51,52から進出するシフトピン53,54が係合されるガイド溝7が形成されている。このガイド溝7が形成されているスリーブ43およびアクチュエータ51,52によって本発明でいうリフト可変ユニットが構成されている。
In order to slide the
−ガイド溝−
以下、ガイド溝7について説明する。
-Guide groove-
Hereinafter, the
図4はカムユニット4におけるガイド溝7の形成箇所を展開した図である。この図4に示すように、ガイド溝7は、前記軸線Xに沿う方向(図4における上下方向)に所定間隔を存して形成された第1溝71および第2溝72と、これら第1溝71および第2溝72が合流して成る合流溝73とを備えている。
FIG. 4 is a developed view of a portion where the
第1溝71および第2溝72は、それぞれ、カムユニット4の周方向(図4における左右方向)に沿って延びる導入部71a,72aと、この導入部71a,72aに連続し、且つ導入部71a,72aが延びる方向に対して所定角度だけ傾斜して合流溝73に向かって延びる傾斜部71b,72bとを備えている。また、合流溝73は、カムユニット4の周方向(図4における左右方向)に沿って延びている。
The
また、前記第1溝71の導入部71aの中心線L1と合流溝73の中心線L3との間の距離(図中のLa)と、前記第2溝72の導入部72aの中心線L2と合流溝73の中心線L3との間の距離(図中のLb)とは互いに一致している。これにより、前記第1溝71および第2溝72それぞれの傾斜部71b,72bの傾斜角度(カムユニット4の中央側に向かって傾斜する傾斜角度)も互いに一致している。
Further, the distance (La in the drawing) between the center line L1 of the
また、第1溝71および第2溝72それぞれの導入部71a,72aは、その一端側(図4における右側)に向かって溝深さが次第に小さくなり、スリーブ43の外周面(溝が形成されていない外周面)に連続している。同様に、合流溝73も、その一端側(図4における左側)に向かって溝深さが次第に小さくなり、スリーブ43の外周面(溝が形成されていない外周面)に連続している。
Further, each of the
また、図2に示すように、吸気カムシャフト12の上方には各気筒3毎に、第1および第2のアクチュエータ51,52が配設されている。第1アクチュエータ51は、前記第1溝71に対向する位置に配設されていると共に、この第1溝71に向けて進退移動する第1シフトピン53を備えている。また、第2アクチュエータ52は、前記第2溝72に対向する位置に配設されていると共に、この第2溝72に向けて進退移動する第2シフトピン54を備えている。
Further, as shown in FIG. 2, first and
これらアクチュエータ51,52は、例えば図示しないステーによってカムハウジング2に支持されている。また、これらアクチュエータ51,52は、電磁ソレノイドによってシフトピン53,54を駆動するものである。このため、第1アクチュエータ51がオンされると、第1シフトピン53が進出して第1溝71に係合する。一方、第2アクチュエータ52がオンされると、第2シフトピン54が進出して第2溝72に係合することになる。
These
そして、第1シフトピン53が進出して第1溝71に係合すると、吸気カムシャフト12の回転に伴うカムユニット4の回転により、第1シフトピン53が、第1溝71の導入部71aから傾斜部71bを経て合流溝73に相対的に移動することになる(図4における第1シフトピン53の移動軌跡を参照)。この第1シフトピン53が第1溝71の傾斜部71bを移動する際に、第1溝71と第1シフトピン53との係合が維持されるように、カムユニット4が軸線X方向の一方側(図4における上側、図2における左側)にスライドする。これにより、カムユニット4は、前記高リフト位置となり、高リフトカム42がロッカアーム15のローラ15aに当接することになる。つまり、吸気バルブ10が、高リフトカム42を使用したリフト特性に変更される。
When the
逆に、第2シフトピン54が進出して第2溝72に係合すると、吸気カムシャフト12の回転に伴うカムユニット4の回転により、第2シフトピン54が、第2溝72の導入部72aから傾斜部72bを経て合流溝73に相対的に移動することになる(図5における第2シフトピン54の移動軌跡を参照)。この第2シフトピン54が第2溝72の傾斜部72bを移動する際に、第2溝72と第2シフトピン54との係合が維持されるように、カムユニット4が軸線X方向の他方側(図5における下側、図2における右側)にスライドする。これにより、カムユニット4は、前記低リフト位置となり、低リフトカム41がロッカアーム15のローラ15aに当接することになる。つまり、吸気バルブ10が、低リフトカム41を使用したリフト特性に変更される。
Conversely, when the
−シフトロック機構−
本実施の形態では、前述の如く、吸気バルブ10の開閉に使用するカムが低リフトカム41または高リフトカム42に切り替えられたときに、カムユニット4の位置(低リフト位置、高リフト位置)を保持するためのシフトロック機構6が設けられている。すなわち、前記の図3に表れているようにカムユニット4のスリーブ43の内周面には、軸線X方向(図3の左右方向)の中央付近に2つの環状溝43c,43dが並んで形成され、その間に残存するように形成される環状突部43eが軸線X方向のほぼ中央に位置している。
-Shift lock mechanism-
In the present embodiment, as described above, the position of the cam unit 4 (low lift position, high lift position) is maintained when the cam used to open and close the
そして、カムユニット4が前記低リフト位置または高リフト位置にあるときに、前記の環状溝43c,43dの一方に係合するように、吸気カムシャフト12には、その外周において出没可能にロック部材61が配設されている。例えばロック部材61はロックボールであり、吸気カムシャフト12の外周面に開口する断面円形状の孔部12aに収容されて、コイルスプリング62によって外方に押圧されている。つまり、ロック部材61は、吸気カムシャフト12の孔部12aから径方向外方に対向するスリーブ43の内周面に向かって押し付けられている。
When the
これにより、図3の上段に示すようにカムユニット4が軸線X方向他側(図3の右側)の低リフト位置にあるときには、ロック部材61が環状溝43cに係合してカムユニット4の位置を保持するようになる。また、図3の下段に示すようにカムユニット4が軸線X方向一側(図3の左側)の高リフト位置にあるときには、ロック部材61が環状溝43dに係合してカムユニット4の位置を保持するようになる。
Thereby, as shown in the upper stage of FIG. 3, when the
−吸気カムシャフトの軸受け構造−
本実施形態の特徴は、前記吸気カムシャフト12の軸受け構造にある。以下、この軸受け構造について説明する。
-Bearing structure of intake camshaft-
The feature of this embodiment is the bearing structure of the
図6は、吸気カムシャフト12のジャーナル部12bおよびその周辺部を示す断面図(軸線Xに沿う方向での断面図)である。また、図7は、図6におけるVII−VII線に対応した位置における吸気カムシャフト12および後述するスペーサ16の断面図である。
6 is a cross-sectional view (a cross-sectional view in the direction along the axis X) showing the
これらの図に示すように、中空パイプで構成されている吸気カムシャフト12におけるカムユニット4,4の配設位置同士の間にはジャーナル部12bが設けられている。そして、このジャーナル部12bの外周囲にはスペーサ16が組み付けられている。
As shown in these drawings, a
スペーサ16は、円筒形状で成り、その内径寸法が前記吸気カムシャフト12のジャーナル部12bの外径寸法に略一致している。また、このスペーサ16の内周面にはスプラインの内歯16aが形成されている。一方、吸気カムシャフト12のジャーナル部12bの外周面にはスプラインの外歯12cが形成されている。そして、これらスプラインの各歯16a,12cが互いに噛み合わされることで、ジャーナル部12bの外周囲にスペーサ16が組み付けられている。これにより、スペーサ16は吸気カムシャフト12と回転一体となっている。
The
そして、吸気カムシャフト12は、前記ジャーナル部12bがスペーサ16を介して回転自在に支持されている。具体的には、図6に示すように、スペーサ16がカムハウジング2のジャーナル支持部21に載置され、このジャーナル支持部21の上側にカムキャップ22が取り付けられることによって、スペーサ16の下側半分がジャーナル支持部21の内側面(半円弧形状の内側面)に、また、スペーサ16の上側半分がカムキャップ22の内側面(半円弧形状の内側面)にそれぞれ摺接可能な状態で回転自在に支持されている。これらジャーナル支持部21およびカムキャップ22によって本発明でいう軸受け手段が構成されている。このように、吸気カムシャフト12において回転自在に支持される箇所では、ジャーナル部12bとスペーサ16とによる2重構造となっており、この部分の外周面(スペーサ16の外周面)が、ジャーナル支持部21およびカムキャップ22によって回転自在に支持されている。
The
このように、吸気カムシャフト12のジャーナル部12bがスペーサ16を介して回転自在に支持されているため、吸気カムシャフト12自体の外径寸法を小さくしながらも、スペーサ16が組み付けられている位置(大径となっている位置)で吸気カムシャフト12を回転自在に支持することができる。このため、カムハウジング2のジャーナル支持部21およびカムキャップ22での吸気カムシャフト12の軸受け強度が十分に得られる程度まで、この支持される部分の外径寸法(実際には、スペーサ16の外径寸法)を大きくすることができる。従って、吸気カムシャフト12の搭載性を良好に確保しながらも、吸気カムシャフト12の外径寸法を小さくすることができる。
Thus, since the
また、前記スペーサ16は、スペーサロック機構17によって軸線X方向の位置が固定されている。すなわち、図6に表れているように、スペーサ16の内周面には、軸線X方向(図6の左右方向)の中央付近に1つの環状溝16bが形成されている。また、吸気カムシャフト12のジャーナル部12bには、その外周において出没可能にロック部材17aが配設されている。例えばロック部材17aはロックボールであり、吸気カムシャフト12の外周面に開口する断面円形状の孔部12dに収容され、吸気カムシャフト12の内部に配設されたコイルスプリング17bによって外方に押圧されている。つまり、ロック部材17aは、吸気カムシャフト12の孔部12dから径方向外方で対向するスペーサ16の内周面に向かって押し付けられ、前記環状溝16bに嵌り込んでいる。このロック部材17aおよびコイルスプリング17bによって本発明でいう付勢手段が構成されている。これにより、スペーサ16は、スペーサロック機構17によって軸線X方向の位置が固定されている。
The
また、前記ロック部材17aおよびコイルスプリング17bの配設位置は、前記ロック部材17aがスペーサ16の内周面に向けて付勢する付勢力(半径方向外側に向かう付勢力)が、前記カム41,42におけるカムノーズ41a,42aの突出する向きに反する向きに作用する位置に配設されている。
Further, the arrangement positions of the
図8は、ロック部材17aの付勢力の方向と高リフトカム42のカムノーズ42aの突出方向との関係を説明するための図である。この図8は、第1気筒3(#1)に対応するカムユニット4と第2気筒3(#2)に対応するカムユニット4との間のジャーナル部12bに組み付けられたスペーサ16を固定しているスペーサロック機構17を示している。また、この図8に示すカム形状(仮想線)は、このスペーサ16の両側(軸線X方向の両側)それぞれに位置するカムユニット4の高リフトカム42の形状を表している。つまり、第1気筒3(#1)に対応するカムユニット4の高リフトカム42a−1の形状、および、第2気筒3(#2)に対応するカムユニット4の高リフトカム42−2を表している。第1気筒3(#1)に対応するカムユニット4の高リフトカム42−1におけるカムノーズ42a−1の突出方向と、第2気筒3(#2)に対応するカムユニット4の高リフトカム42−2におけるカムノーズ42a−2の突出方向とは90°の位相差を存している。この図8では、第1気筒3(#1)に対応するカムユニット4の高リフトカム42−1におけるカムノーズ42a−1の突出方向が下方向となっており、第2気筒3(#2)に対応するカムユニット4の高リフトカム42−2におけるカムノーズ42a−2の突出方向が右方向となっている。このため、第1気筒3(#1)の吸気バルブ10がリフトする際には、この第1気筒3(#1)に対応するカムユニット4の高リフトカム42a−1に荷重(リフト荷重)が作用することになる(図8における矢印FAを参照)。一方、第2気筒3(#2)の吸気バルブ10がリフトする際には、この第2気筒3(#2)に対応するカムユニット4の高リフトカム42a−2に荷重が作用することになる(図8における矢印FBを参照)。
FIG. 8 is a view for explaining the relationship between the direction of the urging force of the
そして、前記ロック部材17aおよびコイルスプリング17bの配設位置としては、前記各カムノーズ42a−1,42a−2の突出方向の中間の方向(図8に破線の矢印で示す方向;図中の右下方向)に対して反対の方向(図8に実線の矢印で示す方向;図中の左上方向)に向けてコイルスプリング17bの付勢力がロック部材17aを介してスペーサ16の内周面に付与されるようになっている。つまり、ロック部材17aおよびコイルスプリング17bは、吸気カムシャフト12に対してスペーサ16を、この方向(図中の左上方向)に移動させる付勢力を与えている。言い換えると、ロック部材17aおよびコイルスプリング17bは、スペーサ16に対して吸気カムシャフト12を、この方向とは反対方向(前述した破線の矢印で示す方向;図中の右下方向)に移動させる付勢力を与えている。つまり、この付勢力(破線の矢印で示す方向の付勢力)が、各カムノーズ42a−1,42a−2の突出方向に向く方向に作用可能となっている。
The arrangement positions of the
−カム切替機構の動作−
上述したカム切替機構の動作を、ガイド溝7内でのシフトピン53,54の移動と共に説明する。
-Operation of cam switching mechanism-
The operation of the cam switching mechanism described above will be described together with the movement of the shift pins 53 and 54 in the
まず、エンジン1の運転中に、図2を参照して上述したように低リフトカム41が選択されているときには、これによりロッカアーム15を介して駆動される吸気バルブ10のリフト量および作用角が相対的に小さなものとなっている。また、シフトロック機構6は、図3の上段に示すように、ロック部材61が環状溝43cに係合してカムユニット4の位置(低リフト位置)を保持している。
First, when the
この状態で高リフトカム42に切り替えるために第1アクチュエータ51をオンすると、第1シフトピン53が進出して、第1溝71の導入部71aに挿入される(図4にIを付した第1シフトピン53の位置を参照)。
In this state, when the
そして、カムユニット4が回転すると、第1シフトピン53は、第1溝71の導入部71aから傾斜部71bに向けて相対的に移動する。この際、第1シフトピン53が傾斜部71bの内側面71cを押圧することになり(図4にIIを付した第1シフトピン53の位置を参照)、カムユニット4が図4における上側(図2および図3における左側)にスライドする。つまり、カムユニット4が高リフト位置に向けてスライドする。
When the
このようにカムユニット4がスライドする場合、前記シフトロック機構6のロック部材61が環状突部43eを乗り越え、ロック部材61は環状溝43dに嵌り込むことになる。また、第1シフトピン53は合流溝73まで移動する(図4にIVを付した第1シフトピン53の位置を参照)。
When the
このようにしてカムユニット4が高リフト位置にスライドすると、ローラ15aに押し付けられる高リフトカム42によって、ロッカアーム15が押し下げられるようになり、吸気バルブ10は大きなリフト量および作用角で動作する。
When the
この高リフトカム42を利用したカムリフト時には、図9に矢印F1(図8における荷重FAまたはFBに相当)およびF2で示すように、吸気バルブ10から受ける反力(リフト荷重)がカムユニット4(高リフトカム42)を介して吸気カムシャフト12に作用し、この反力によって、ジャーナル部12bとスペーサ16とのスプライン係合部分での面圧が高くなってしまう可能性があるが、前記ロック部材17aからの付勢力(図9におけるF3;図6に破線の矢印で示した方向の付勢力)が、この反力に反する向きで吸気カムシャフト12のジャーナル部12bに作用しているため、前記面圧の低減を図ることができる。
At the time of cam lift using this
一方、前述の如く高リフトカム42が選択されている状態から、低リフトカム41が選択される状態に切り替える際には、第2アクチュエータ52をオンする。これにより、第2シフトピン54が進出して、第2溝72の導入部72aに挿入される(図5にIを付した第2シフトピン54の位置を参照)。
On the other hand, when switching from the state where the
そして、カムユニット4が回転すると、第2シフトピン54は、第2溝72の導入部72aから傾斜部72bに向けて相対的に移動する。この際、第2シフトピン54が傾斜部72bの内側面72cを押圧することになり(図5にIIを付した第2シフトピン54の位置を参照)、カムユニット4が図5における下側(図2および図3における右側)にスライドする。つまり、カムユニット4が低リフト位置に向けてスライドする。
When the
このようにカムユニット4がスライドする場合、前記シフトロック機構6のロック部材61が環状突部43eを乗り越え、ロック部材61は環状溝43cに嵌り込むことになる。また、第2シフトピン54は合流溝73まで移動する(図5にIVを付した第2シフトピン54の位置を参照)。
When the
このようにしてカムユニット4が低リフト位置にスライドすると、ローラ15aに押し付けられる低リフトカム41によって、ロッカアーム15が押し下げられるようになり、吸気バルブ10は小さなリフト量および作用角で動作する。
When the
この低リフトカム41を利用したカムリフト時にあっても、吸気バルブ10から受ける反力がカムユニット4(低リフトカム41)を介して吸気カムシャフト12に作用し、この反力によって、ジャーナル部12bとスペーサ16とのスプライン係合部分での面圧が高くなってしまう可能性があるが、前記ロック部材17aからの付勢力が、この反力に反する向きで吸気カムシャフト12のジャーナル部12bに作用しているため、前記面圧の低減を図ることができる。
Even during the cam lift using the
以上、説明したように本実施の形態に係る可変動弁機構(前記吸気カムシャフト12、カム41,42、リフト可変ユニット(スリーブ43およびアクチュエータ51,52により構成されるリフト可変ユニット))によると、吸気カムシャフト12のジャーナル部12bの外周囲に組み付けられたスペーサ16を利用して吸気カムシャフト12を回転自在に支持することができる。つまり、吸気カムシャフト12自体の外径寸法を小さくしながらも、スペーサ16が組み付けられている位置(大径となっている位置)で吸気カムシャフト12をカムハウジング2のジャーナル支持部21およびカムキャップ22によって回転自在に支持することができる。このため、カムハウジング2のジャーナル支持部21およびカムキャップ22での吸気カムシャフト12の軸受け強度が十分に得られる程度まで、このジャーナル支持部21およびカムキャップ22によって支持される部分の外径寸法(スペーサ16の外径寸法)を大きくすることができる。従って、吸気カムシャフト12の搭載性を良好に確保しながらも、吸気カムシャフト12の外径寸法を小さくすることができる。その結果、ロストモーション量の確保およびカムリフト量の確保を図ることができる。
As described above, according to the variable valve mechanism (the
また、吸気バルブ10のリフト時には、吸気バルブ10から受ける反力がカムユニット4を介して吸気カムシャフト12に作用し、この反力によって、吸気カムシャフト12のジャーナル部12bとスペーサ16とのスプライン係合部分での面圧が高くなってしまう可能性があるが、この反力に反する向きの付勢力がコイルスプリング17bによって吸気カムシャフト12のジャーナル部12bに作用しているため、前記面圧の低減を図ることができる。その結果、このスプライン係合部分での各部材の摩耗を抑制することができる。
Further, when the
−他の実施形態−
本発明は、前記実施の形態に記載された構成に限定されるものではない。前記実施の形態はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成は勿論、用途などについても限定しない。
-Other embodiments-
The present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment. The above embodiments are merely examples, and the configuration of the present invention is of course not limited to applications.
また、前記実施の形態では、エンジン1のDOHCタイプの動弁系において、吸気バルブ10のリフト特性を切り替えるカム切替機構について説明しているが、これにも限定されず、排気バルブ11のリフト特性を切り替えるカム切替機構にも本発明を適用することができる。また、DOHCタイプの動弁系にも限定されず、本発明は、例えばSOHCタイプの動弁系にも適用可能である。
In the above embodiment, the cam switching mechanism for switching the lift characteristic of the
本発明は、自動車用エンジンの可変動弁機構に適用可能である。 The present invention is applicable to a variable valve mechanism for an automobile engine.
4 カムユニット
7 ガイド溝
12 吸気カムシャフト
12b ジャーナル部
12c スプライン外歯
16 スペーサ
16a スプライン内歯
17a ロック部材(付勢手段)
17b コイルスプリング(付勢手段)
21 ジャーナル支持部(軸受け手段)
22 カムキャップ(軸受け手段)
41 低リフトカム
42 高リフトカム
42a カムノーズ
51 第1アクチュエータ
52 第2アクチュエータ
4
17b Coil spring (biasing means)
21 Journal support (bearing means)
22 Cam cap (bearing means)
41
Claims (1)
前記ジャーナル部の外周囲には、スプライン係合によってスペーサが回転一体に組み付けられており、このスペーサは、当該スペーサと前記ジャーナル部との間に介在された付勢手段からの半径方向外側に向かう付勢力を受けて前記カムシャフトの軸線に沿う方向の位置が固定されており、
前記付勢手段は、前記半径方向外側に向かう付勢力が前記カムにおけるカムノーズの突出する向きに反する向きに作用する位置に配設されていることを特徴とする可変動弁機構。 A camshaft provided with a journal portion which is a part rotatably supported by bearing means, a cam provided integrally with the camshaft, and a lift amount at the time of valve lift by the cam accompanying the rotation of the camshaft In a variable valve mechanism equipped with a variable lift unit that makes the variable
A spacer is rotatably assembled integrally with the outer periphery of the journal portion by spline engagement, and this spacer is directed radially outward from the urging means interposed between the spacer and the journal portion. The position in the direction along the axis of the camshaft is fixed by receiving an urging force,
The urging means is disposed at a position where the urging force directed outward in the radial direction acts in a direction opposite to a direction in which the cam nose projects in the cam.
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2015
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