JP2019132195A - 内燃機関のバルブリフト機構 - Google Patents

Abstract

【課題】気筒数に関係なく、低コストでバルブリフト量を切り替えること。【解決手段】カムロブピース１４は、バルブリフタ２０と係合する。カムシャフト１２は、カムロブピース１４を軸方向に変位可能に支持する。電磁石１６およびリターンスプリング１８によって構成される変位機構は、カムロブピース１４を軸方向に変位させる。ここで、カムロブピース１４は、軸方向に並んで配されかつ高リフト量および低リフトリフト量をそれぞれ規定する高リフトカム１４ｃおよび低リフトカム１４ｄを有する。電磁石１６は吸引力をカムロブピース１４に付勢し、リターンスプリング１８は吸引力とは反対方向の復元力をカムロブピース１４に付勢する。【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関のバルブリフト機構に関し、特に、バルブリフタと係合するカムロブピース、カムロブピースを軸方向に変位可能に支持するカムシャフト、およびカムロブピースを軸方向に変位させる変位機構を備える、バルブリフト機構に関する。

この種の可変リフトカム機構の一例が、特許文献１に開示されている。この文献によれば、内燃機関の複数の気筒に跨るように、カムキャリアが形成される。このカムキャリアの或る気筒に対応する部分には、第１溝と第１電磁ピンと第１アクチュエータとが設けられ、カムキャリアの他の気筒に対応する部分には、第２溝と第２電磁ピンと第２アクチュエータとが設けられる。このため、一対の溝、電磁ピンおよびアクチュエータを用いて、低コストで複数気筒のカムの切り替えを行うことができる。

特開２００９−２２８５４３号公報

しかし、特許文献１の技術は、隣り合う気筒のバルブが同時に閉じられる期間が存在する４気筒のエンジンを想定しており、隣り合う気筒のバルブが同時に閉じられることがない３気筒のエンジンには、特許文献１の技術を適用することはできない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、気筒数に関係なく、低コストでバルブリフト量を切り替えることができる、内燃機関のバルブリフト機構を提供することである。

この発明に係る内燃機関のバルブリフト機構は、バルブリフタまたはロッカーアームと係合するカムロブピース、カムロブピースを軸方向に変位可能に支持するカムシャフト、およびカムロブピースを軸方向に変位させる変位機構を備える内燃機関のバルブリフト機構であって、カムロブピースは、軸方向に並んで配されかつ互いに異なるバルブリフト量を各々が規定する複数のカムを有し、変位機構は、吸引力を前記カムロブピースに付勢する電磁石、および吸引力とは反対方向の復元力をカムロブピースに付勢する弾性体を有する。

カムロブピースには、電磁石の吸引力が付勢されるとともに、弾性体の復元力が付勢される。したがって、カムロブピースは電磁石の通電量に応じて異なる位置に配され、バルブリフタまたはロッカーアームはカムロブピースの位置に応じて異なるバルブリフト量でリフトされる。この結果、気筒数に関係なく、低コストでバルブリフト量を切り替えることができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この実施例のバルブリフト機構の構成を示す断面図である。 この実施例のバルブリフト機構の構成を示す断面図である。 他の実施例のバルブリフト機構の構成を示す側面図である。

図１および図２を参照して、この実施例のバルブリフト機構１０は、３気筒の内燃機関を構成する吸気バルブまたは排気バルブを開閉するための機構であり、カムシャフト１２に取り付けられたカム機構ＣＭを備える。各気筒には吸気バルブと排気バルブとが設けられるため、バルブリフト機構１０は、吸気バルブの開閉のために１つ用意され、排気バルブの開閉のために１つ用意される。また、カム機構ＣＭは、各気筒に１つずつ割り当てられる。

ただし、カム機構ＣＭの構造は気筒間で共通するため、以下では、或る気筒に割り当てられたカム機構の構造のみを説明する。また、以下では、説明の便宜上、カムシャフト１２の長さ方向にＸ軸を割り当てる。さらに、以下では、バルブリフト機構１０を構成するいずれの部材についても、“正側端面”はＸ軸方向の正側を向く端面を意味し、“負側端面”はＸ軸方向の負側を向く端面を意味する。

また、カム機構ＣＭは、後述するフランジ１２ｂ，１２ｃおよびカムロブピース１４と、電磁石（アクチュエータ）１６およびリターンスプリング１８からなる変位機構と、バルブリフタ（ロッカーアーム）２０とによって構成される。各気筒に２つの吸気バルブと２つの排気バルブが設けられる場合、バルブリフタ（ロッカーアーム）２０は、２つの吸気バルブまたは２つの排気バルブに割り当てられても良いし、カブロブピース１４が高リフトカム１４ｃと低リフトカム１４ｄを２セット持ち、それぞれがバルブリフタ（ロッカーアーム）２０を駆動しても良い。

図１に示すように、カムシャフト１２は、Ｘ軸に沿って延在するシャフト本体１２ａと、シャフト本体１２ａに組み付けられたフランジ１２ｂおよび１２ｃとを有する。また、フランジ１２ｃには、電磁石１６が埋め込まれる。一方、カムロブピース１４は、金属を素材とし、Ｘ軸方向に延在する貫通孔ＨＬ１を有する。

シャフト本体１２ａは貫通孔ＨＬ１に挿入され、カムロブピース１４を支持する。フランジ１２ｂの負側端面からフランジ１２ｃの正側端面までの長さはカムロブピース１４の全長よりも長く、カムロブピース１４は、フランジ１２ｂおよび１２ｃによって挟まれる位置においてＸ軸方向に摺動可能とされる。ただし、シャフト本体１２ａの軸周り方向におけるカムロブピース１４の摺動は制限される。

カムロブピース１４は、具体的には、フランジ１２ｂの負側端面と対向する正側端面を有するフランジ１４ａと、バルブリフタ２０のリフト量として高リフト量を規定する高リフトカム１４ｃと、バルブリフタ２０のリフト量として低リフト量を規定する低リフトカム１４ｄと、フランジ１２ｃの正側端面と対向する負側端面を有するフランジ１４ｆとを有する。

高リフトカム１４ｃおよび低リフトカム１４ｄは、Ｘ軸方向において互いに隣接する。これに対して、フランジ１４ａおよび高リフトカム１４ｃは、Ｘ軸方向に延在する円筒状の接続部材１４ｂによって互いに接続され、低リフトカム１４ｄおよびフランジ１４ｆは、Ｘ軸方向に延在する円筒状の接続部材１４ｅによって互いに接続される。

貫通孔ＨＬ１の内径は、フランジ１４ａ，接続部材１４ｂ，高リフトカム１４ｃおよび低リフトカム１４ｄが形成される位置においてシャフト本体１２ａの外径と略一致する一方、接続部材１４ｅおよびフランジ１４ｆが形成される位置においてシャフト本体１２ａの外径を上回る。したがって、接続部材１４ｅおよびフランジ１４ｆが形成される位置における貫通孔ＨＬ１の内周面とシャフト本体１２ａの外周面との間には、空隙ＧＰ１が形成される。

こうして形成された空隙ＧＰ１には、リターンスプリング（弾性体）１８が配される。リターンスプリング１８は、具体的には圧縮コイルばねであり、シャフト本体１２ａの周りに巻き付けられる。リターンスプリング１８の一方端は低リフトカム１４ｄの負側端面に当接し、リターンスプリング１８の他方端はフランジ１２ｃの正側端面に当接する。

リターンスプリング１８の自由長さは、フランジ１４ａの正側端面がフランジ１２ｂの負側端面に当接する状態における低リフトカム１４ｄの負側端面からフランジ１２ｃの正側端面までの長さよりも長い。したがって、リターンスプリング１８は、Ｘ軸方向の正側に向かう復元力をカムロブピース１４に対して継続的に付勢する。ただし、リターンスプリング１８の復元力は、フランジ１２ｃに埋め込まれた電磁石１６がカムロブピース１４に対して付勢する吸引力を下回る。

電磁石１６が通電されなければ、カムロブピース１４に対して吸引力が付勢されることはなく、カムロブピース１４は、リターンスプリング１８によってフランジ１２ｂに押し当てられる（図１参照）。このとき、バルブリフタ（ロッカーアーム）２０は低リフトカム１４ｄと係合し、吸気バルブまたは排気バルブは低リフト量で開閉される。

一方、電磁石１６が通電されると、カムロブピース１４は、リターンスプリング１８の復元力に反してＸ軸方向の負側に吸引され、フランジ１２ｃに押し当てられる（図２参照）。このとき、バルブリフタ（ロッカーアーム）２０は高リフトカム１４ｃと係合し、吸気バルブまたは排気バルブは高リフト量で開閉される。

以上の説明から分かるように、カムロブピース１４は、バルブリフタ（ロッカーアーム）２０と係合する。カムシャフト１２は、カムロブピース１４を軸方向に変位可能に支持する。電磁石１６およびリターンスプリング１８によって構成される変位機構は、カムロブピース１４を軸方向に変位させる。ここで、カムロブピース１４は、軸方向に並んで配されかつ高リフト量および低リフトリフト量をそれぞれ規定する高リフトカム１４ｃおよび低リフトカム１４ｄを有する。電磁石１６は吸引力をカムロブピース１４に付勢し、リターンスプリング１８は吸引力とは反対方向の復元力をカムロブピース１４に付勢する。

したがって、カムロブピース１４は電磁石の通電量に応じて異なる位置に配され、バルブリフタ２０はカムロブピース１４の位置に応じて異なるバルブリフト量でリフトされる。この結果、気筒数に関係なく、低コストでバルブリフト量を切り替えることができる。

なお、この実施例では、フランジ１２ｃに電磁石１６を埋め込むようにしているが、この場合、カムシャフト１２の回転とともに電磁石１６が回転するため、通電のためにはスリップリング等の部品が必要となる。このような部品は、図３に示すようにフランジ１２ｃの外側に電磁石２６を配することで省くことができる。

図３によれば、紙面に直交する方向に延在するシャフト２４と、シャフト２４の軸周り方向に回動可能に支持されてカムロブピース１４と係合する金属製のフォーク２２とが追加され、このフォーク２２が電磁石２６によって吸引される（フォーク２２は、Ｘ軸方向にスライド可能に支持するようにしてもよい）。

また、この実施例では、３気筒の内燃機関を想定しているが、隣り合う気筒のバルブが同時に閉じられる期間が存在する４気筒の内燃機関を想定する場合には、カム機構ＣＭは、２気筒に１つずつ割り当てるようにしてよい。この場合、２気筒分のバルブを１つの電磁石で制御することができるため、さらなるコスト低減が可能となる。

１０ …バルブリフト機構
１２ …カムシャフト
１４ …カムロブピース
１４ｃ …高リフトカム
１４ｄ …低リフトカム
１６ …電磁石
１８ …リターンスプリング
２０ …バルブリフタ

Claims (1)

1. バルブリフタと係合するカムロブピース、
   前記カムロブピースを軸方向に変位可能に支持するカムシャフト、および
   前記カムロブピースを前記軸方向に変位させる変位機構を備える内燃機関のバルブリフト機構であって、
   前記カムロブピースは、前記軸方向に並んで配されかつ互いに異なるバルブリフト量を各々が規定する複数のカムを有し、
   前記変位機構は、吸引力を前記カムロブピースに付勢する電磁石、および前記吸引力とは反対方向の復元力を前記カムロブピースに付勢する弾性体を有する、バルブリフト機構。

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