JP2021025498A - Valve gear of internal combustion engine - Google Patents

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尾関 久志
Hisashi Ozeki
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Abstract

To provide a valve gear of an internal combustion engine having a plurality of cam lobs having different cam shapes in which smooth and accurate switching of cam lobes can be achieved.SOLUTION: A valve gear (1) of an internal combustion engine includes a cam (20) provided with a plurality of cam lobes (21, 22)of different cam shapes arranged in an axial direction of a cam shaft (17), and being integral with the cam shaft in a rotating direction and movable in an axial direction, and switch means (23, 30) for axially moving the cam relative to the cam shaft, and opens and closes a valve (10) connected to a driven portion (16b) kept into contact with the cam lobs, by rotation of the cam. In the cam, the shapes of the adjacent cam lobes are substantially the same as each other in a prescribed phase range (Q1) at a valve lift start side including a valve lift start point (Lx), in a valve lift region (EL) for opening and closing the valve, and a terminal point (T2) of the axial movement of the cam by the switch means, is determined within the prescribed phase range.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、内燃機関の動弁装置に関する。 The present invention relates to a valve gear of an internal combustion engine.

車両用エンジン等の内燃機関に設けられる動弁装置は、吸気バルブや排気バルブ(以下、バルブとする)を開閉動作させるためのカムを有している。近年では、内燃機関の性能向上を図るために、カムによるバルブのリフト量や開閉タイミングを変化させる可変バルブ機構が多用されている。 A valve gear provided in an internal combustion engine such as a vehicle engine has a cam for opening and closing an intake valve and an exhaust valve (hereinafter referred to as a valve). In recent years, in order to improve the performance of an internal combustion engine, a variable valve mechanism that changes the valve lift amount and opening / closing timing by a cam has been widely used.

可変バルブ機構で、それぞれのカム形状が異なる複数のカムロブをカムシャフト上に設け、これらのカムロブをカムシャフトの軸方向に移動させて、バルブの駆動に使用するカムロブを切り替える構造が知られている。 It is known that a variable valve mechanism has a structure in which a plurality of camlobs having different cam shapes are provided on a camshaft, and these camlobs are moved in the axial direction of the camshaft to switch camlobs used for driving a valve. ..

例えば、特許文献1の可変バルブリフト機構では、形状が異なる複数のカム軌道を有するカムの周面に凹溝状の行程曲線を形成し、カムをカム軸の軸方向に移動可能に支持している。カム軸の半径方向に延びる操作ピンを有する操作部材を備え、操作ピンの突出量を変化させて行程曲線に対して係合又は離脱させることができる。 For example, in the variable valve lift mechanism of Patent Document 1, a concave groove-shaped stroke curve is formed on the peripheral surface of a cam having a plurality of cam trajectories having different shapes, and the cam is supported so as to be movable in the axial direction of the cam shaft. There is. An operation member having an operation pin extending in the radial direction of the cam shaft is provided, and the protrusion amount of the operation pin can be changed to engage or disengage from the stroke curve.

特許文献1の可変バルブリフト機構における行程曲線は、カムの回転方向に対して傾斜する領域を含んでいる。操作ピンが行程曲線に係合しない状態では、カムがカム軸上の一定位置に保持されて、選択されているカム軌道をロッカーアームのローラに当接させてバルブを動作させる。操作ピンを突出させて行程曲線に係合させると、カムの回転に応じて操作ピンが行程曲線を押圧して、行程曲線の形状に基づいてカムが軸方向で移動する。これにより、ロッカーアームのローラに当接するカム軌道が切り替わる。カムの回転方向に対する傾斜の向きが異なる複数の行程曲線と、これに対応する複数の操作ピンを備えており、軸方向でカムを正逆に移動させることができる。 The stroke curve in the variable valve lift mechanism of Patent Document 1 includes a region inclined with respect to the rotation direction of the cam. When the operating pin is not engaged in the stroke curve, the cam is held in place on the camshaft and the selected cam trajectory is brought into contact with the rollers of the rocker arm to operate the valve. When the operation pin is projected and engaged with the stroke curve, the operation pin presses the stroke curve in response to the rotation of the cam, and the cam moves in the axial direction based on the shape of the stroke curve. As a result, the cam trajectory that comes into contact with the roller of the rocker arm is switched. It is equipped with a plurality of stroke curves having different inclination directions with respect to the rotation direction of the cam and a plurality of operation pins corresponding to the curves, and the cam can be moved in the forward and reverse directions in the axial direction.

特許第3980699号公報Japanese Patent No. 3980699

特許文献1の可変バルブリフト機構では、カム軸の高速回転時にカムが振動し、操作ピンや行程曲線への負荷が大きくなる可能性を考慮する必要がある。カム軌道の安定した切り替え動作を実現するために、エンジン回転数を抑制してカム軸の回転速度を低下させたり、操作ピンを大型化させて強度を高めたりするという対策が想定される。 In the variable valve lift mechanism of Patent Document 1, it is necessary to consider the possibility that the cam vibrates when the cam shaft rotates at high speed, which increases the load on the operation pin and the stroke curve. In order to realize stable switching operation of the cam trajectory, measures such as suppressing the engine speed to reduce the rotation speed of the camshaft and increasing the size of the operation pin to increase the strength are assumed.

しかし、カム軌道の切り替えのためにエンジン回転数を変動させることは、エンジン制御の複雑化や、エンジン出力の安定性に影響を及ぼす。また、操作ピンの大型化は、カムやその周辺構造の大型化につながり、エンジンの高回転化への妨げになる。 However, fluctuating the engine speed for switching the cam trajectory affects the complexity of engine control and the stability of engine output. In addition, increasing the size of the operation pin leads to an increase in the size of the cam and its peripheral structure, which hinders the increase in engine speed.

特許文献1の可変バルブリフト機構では、隣り合うカム軌道は、基円領域(バルフリフトさせない最小径の円形部分)が同じ形状であり、この基円領域にロッカーアームのローラが当接する状態でカム軌道の切り替えを行う。しかし、バルフを閉じさせる基円領域だけを用いるので、所定の軸方向移動量を得るために、限られたカムの回転角で急激にカムを軸方向に移動させる必要がある。すると、カムが移動する際の加速度が大きくなってしまい、円滑で高精度な切替動作を行いにくい。 In the variable valve lift mechanism of Patent Document 1, adjacent cam trajectories have the same shape in the base circle region (circular portion having the smallest diameter that does not cause balf lift), and the cam trajectories are in a state where the roller of the rocker arm is in contact with the base circle region. To switch. However, since only the base circle region that closes the balkh is used, it is necessary to rapidly move the cam in the axial direction at a limited rotation angle of the cam in order to obtain a predetermined amount of axial movement. Then, the acceleration when the cam moves becomes large, and it is difficult to perform a smooth and highly accurate switching operation.

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、異なるカム形状の複数のカムロブを有する内燃機関の動弁装置において、円滑で高精度なカムロブの切り替えを実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to realize smooth and highly accurate cam lob switching in a valve gear of an internal combustion engine having a plurality of cam lobs having different cam shapes.

本発明は、それぞれが異なるカム形状を有する複数のカムロブがカムシャフトの軸方向に並んで設けられ、カムシャフトに対して回転方向に一体で軸方向に移動可能なカムと、カムをカムシャフトに対して軸方向に移動させる切替手段と、を備え、カムの回転によって、カムロブに当接する被動作部に接続したバルブを開閉動作させる内燃機関の動弁装置であって、カムは、バルブを開閉動作させるバルブリフト領域のうち、バルブリフト開始点を含むバルブリフト開始側の所定の位相範囲で、隣り合うカムロブの形状を略一致させ、この所定の位相範囲内に、切替手段によるカムの軸方向移動の終点を設定したことを特徴とする。 In the present invention, a plurality of cam lobs, each having a different cam shape, are provided side by side in the axial direction of the cam shaft, and a cam that can move in the axial direction integrally with the cam shaft in the rotational direction and the cam as a cam shaft. A valve gear of an internal combustion engine that includes a switching means for moving in the axial direction and opens and closes a valve connected to a driven portion that abuts on the cam lob by rotating the cam. The cam opens and closes the valve. In the valve lift region to be operated, the shapes of adjacent camlobs are substantially matched in a predetermined phase range on the valve lift start side including the valve lift start point, and within this predetermined phase range, the axial direction of the cam by the switching means. The feature is that the end point of the movement is set.

本発明はまた、上記のような内燃機関の動弁装置において、カムは、バルブを開閉動作させるバルブリフト領域のうち、バルブリフト終了点を含むバルブリフト終了側の所定の位相範囲で、隣り合うカムロブの形状を略一致させ、この所定の位相範囲内に、切替手段によるカムの軸方向移動の始点を設定したことを特徴とする。 In the valve gear of an internal combustion engine as described above, the cams are adjacent to each other in a predetermined phase range on the valve lift end side including the valve lift end point in the valve lift region for opening and closing the valve. It is characterized in that the shapes of the cam lobs are substantially matched, and the starting point of the axial movement of the cam by the switching means is set within this predetermined phase range.

本発明によれば、異なるカム形状の複数のカムロブを有する内燃機関の動弁装置において、カムのバルブリフト領域の開始側や終了側の一部の位相範囲を、カムの軸方向移動に用いることで、円滑で高精度なカムロブの切り替えを実現することができる。 According to the present invention, in a valve gear of an internal combustion engine having a plurality of cam lobs having different cam shapes, a part of the phase range on the start side and the end side of the valve lift region of the cam is used for the axial movement of the cam. Therefore, smooth and highly accurate cam lob switching can be realized.

本実施の形態の動弁装置の斜視図である。It is a perspective view of the valve gear of this embodiment. 一部を断面視した動弁装置の側面図である。It is a side view of the valve gear which made a part view in cross section. カムの切替ガイド部を平面状に展開した図である。It is the figure which developed the switching guide part of a cam in a plane. 本実施の形態の動弁装置によるバルブ動作とカムロブ切替動作の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the valve operation and the cam lob switching operation by the valve gear of this embodiment. 変形例の動弁装置によるバルブ動作とカムロブ切替動作の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the valve operation by the valve operation device of the modified example, and the cam lob switching operation.

以下、本実施の形態について添付図面を参照して説明する。図1に示す動弁装置1は車両用エンジン等の内燃機関に内蔵されている。内燃機関の全体構造については周知のものであるため、図示を省略して簡単に説明する。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. The valve gear 1 shown in FIG. 1 is built in an internal combustion engine such as a vehicle engine. Since the overall structure of the internal combustion engine is well known, it will be briefly described by omitting the illustration.

動弁装置1が搭載される内燃機関は、シリンダ内にピストンを摺動可能に配置し、燃料(ガソリン等)と空気の混合気の燃焼によってピストンを往復動させて、クランクシャフトの回転動作として出力する。シリンダの燃焼室には吸気ポートと排気ポートが接続しており、吸気ポートを通じて混合気生成用の外気が流入し、燃焼後の排気ガスが排気ポートを経て外部へ排出される。燃焼室への吸気ポートの接続部分に、開閉動作可能な吸気バルブが設けられ、燃焼室への排気ポートの接続部分に、開閉動作可能な排気バルブが設けられている。外気を取り入れるタイミングで吸気バルブが開かれ、排気ガスを排出するタイミングで排気バルブが開かれる。 In an internal combustion engine equipped with a valve gear 1, a piston is slidably arranged in a cylinder, and the piston is reciprocated by combustion of a mixture of fuel (gasoline, etc.) and air to rotate a crankshaft. Output. An intake port and an exhaust port are connected to the combustion chamber of the cylinder, and outside air for generating an air-fuel mixture flows in through the intake port, and exhaust gas after combustion is discharged to the outside through the exhaust port. An intake valve that can be opened and closed is provided at the connection portion of the intake port to the combustion chamber, and an exhaust valve that can be opened and closed is provided at the connection portion of the exhaust port to the combustion chamber. The intake valve is opened when the outside air is taken in, and the exhaust valve is opened when the exhaust gas is discharged.

図1に示すように、本実施の形態の動弁装置1は、吸気バルブ10の開閉動作を行わせるものである。なお、本発明はこの実施の形態に限られず、排気バルブの開閉動作を行わせる動弁装置に適用してもよい。吸気バルブ10は、バルブステム11の下端にバルブフェイス12を有し、図示を省略するバルブガイドを介して、バルブステム11が延びる方向に進退可能に支持されている。バルブステム11の上端近くに設けたリテーナ13と、内燃機関の内部に固定されるスプリングシート14との間に、バルブスプリング15が配置されている。バルブスプリング15によって、吸気バルブ10はバルブフェイス12が吸気ポートと燃焼室の間を閉じる方向に付勢されている。 As shown in FIG. 1, the valve gear 1 of the present embodiment opens and closes the intake valve 10. The present invention is not limited to this embodiment, and may be applied to a valve gear that opens and closes an exhaust valve. The intake valve 10 has a valve face 12 at the lower end of the valve stem 11, and is supported so as to be able to advance and retreat in the direction in which the valve stem 11 extends via a valve guide (not shown). A valve spring 15 is arranged between a retainer 13 provided near the upper end of the valve stem 11 and a spring seat 14 fixed inside the internal combustion engine. The valve spring 15 urges the intake valve 10 so that the valve face 12 closes between the intake port and the combustion chamber.

吸気バルブ10の近傍には、軸16aを中心として揺動可能なロッカーアーム16が設けられている。ロッカーアーム16のアーム部16bがバルブステム11の上端に当接している。ロッカーアーム16の揺動に応じて吸気バルブ10が進退動作を行う。 A rocker arm 16 that can swing around the shaft 16a is provided in the vicinity of the intake valve 10. The arm portion 16b of the rocker arm 16 is in contact with the upper end of the valve stem 11. The intake valve 10 moves forward and backward in response to the swing of the rocker arm 16.

図1に示すように、動弁装置1は、カムシャフト17上に支持されるカム20を有している。以下の説明中では、カムシャフト17が延びる方向を軸方向とする。カムシャフト17の軸方向は、ロッカーアーム16の軸16aが延びる方向と平行である。クランクシャフト(図示略)が回転すると、チェーンやベルトを介した機構(図示略)によって動力が伝達されてバルブステム11が回転する。クランクシャフトが2回転する間にカムシャフト17が1回転する。 As shown in FIG. 1, the valve gear 1 has a cam 20 supported on a camshaft 17. In the following description, the direction in which the camshaft 17 extends is defined as the axial direction. The axial direction of the camshaft 17 is parallel to the direction in which the shaft 16a of the rocker arm 16 extends. When the crankshaft (not shown) rotates, power is transmitted by a mechanism (not shown) via a chain or belt to rotate the valve stem 11. The camshaft 17 makes one revolution while the crankshaft makes two revolutions.

カムシャフト17は、カム20に形成された軸方向に貫通する孔に挿通されている。カムシャフト17には外径方向に突出するガイドキー17aが設けられ、カム20の内側には軸方向に延びるガイド溝20aが形成されている。ガイドキー17aとガイド溝20aの係合によって、カム20はカムシャフト17に対して、回転方向に一体であり、且つ軸方向に移動可能に支持されている。なお、カムシャフト17とカム20を結合させる構造はガイドキー17a及びガイド溝20a以外でもよく、例えばインボリュートスプライン等を用いることも可能である。内燃機関を運転してクランクシャフトから動力が伝達されると、カムシャフト17及びカム20は図1から図3中の矢印F方向に回転する。このカム20の回転方向を進行方向Fとする。 The camshaft 17 is inserted into a hole formed in the cam 20 that penetrates in the axial direction. The camshaft 17 is provided with a guide key 17a projecting in the outer diameter direction, and a guide groove 20a extending in the axial direction is formed inside the cam 20. By engaging the guide key 17a and the guide groove 20a, the cam 20 is integrally supported with respect to the cam shaft 17 in the rotational direction and is movably supported in the axial direction. The structure for connecting the camshaft 17 and the cam 20 may be other than the guide key 17a and the guide groove 20a, and for example, an involute spline or the like can be used. When the internal combustion engine is operated and power is transmitted from the crankshaft, the camshaft 17 and the cam 20 rotate in the direction of arrow F in FIGS. 1 to 3. The rotation direction of the cam 20 is defined as the traveling direction F.

カム20は、軸方向に隣り合う位置関係の第1カムロブ21と第2カムロブ22を有している。第1カムロブ21と第2カムロブ22の周面にはカム面が形成されており、カム20の軸方向位置の変化に応じて、第1カムロブ21のカム面と第2カムロブ22のカム面が択一的にロッカーアーム16のアーム部16bに対して上方から当接する。つまり、第1カムロブ21又は第2カムロブ22とバルブステム11とがアーム部16bを上下から挟む関係になっている(図2参照)。 The cam 20 has a first cam lob 21 and a second cam lob 22 that are adjacent to each other in the axial direction. A cam surface is formed on the peripheral surfaces of the first cam lob 21 and the second cam lob 22, and the cam surface of the first cam lob 21 and the cam surface of the second cam lob 22 change according to the change in the axial position of the cam 20. Alternatively, it abuts on the arm portion 16b of the rocker arm 16 from above. That is, the first cam lob 21 or the second cam lob 22 and the valve stem 11 are in a relationship of sandwiching the arm portion 16b from above and below (see FIG. 2).

本実施の形態では、1気筒に2つの吸気バルブ10が設けられており、これに対応してカム20は、1気筒あたり2つの第1カムロブ21と2つの第2カムロブ22を備えている。しかし、本発明におけるバルブやカムロブの数はこれに限定されない。 In the present embodiment, two intake valves 10 are provided in one cylinder, and the cam 20 is provided with two first cam lobs 21 and two second cam lobs 22 per cylinder correspondingly. However, the number of valves and cam lobs in the present invention is not limited to this.

図示を省略するが、カムシャフト17とカム20の間には、軸方向でのカム20の位置を定める係止機構が設けられている。係止機構は、第1カムロブ21がロッカーアーム16のアーム部16bに当接する位置と、第2カムロブ22がロッカーアーム16のアーム部16bに当接する位置とに、カム20を保持させる。例えば、カムシャフト17の半径方向に移動可能な球状体と、球状体をカムシャフト17の半径方向に付勢する付勢部材と、軸方向位置を異ならせてカム20の内面に形成した2箇所の凹部とによって、係止機構を構成することができる。付勢部材による付勢力を受ける球状体が凹部に対して係合することにより、軸方向へのカム20の移動に抵抗が加わり、上述した2つの位置のいずれかにカム20が保持される。 Although not shown, a locking mechanism for determining the position of the cam 20 in the axial direction is provided between the cam shaft 17 and the cam 20. The locking mechanism holds the cam 20 at a position where the first cam lob 21 abuts on the arm portion 16b of the rocker arm 16 and a position where the second cam lob 22 abuts on the arm portion 16b of the rocker arm 16. For example, a sphere that can move in the radial direction of the cam shaft 17, an urging member that urges the sphere in the radial direction of the cam shaft 17, and two locations formed on the inner surface of the cam 20 at different axial positions. A locking mechanism can be configured by the recesses of the above. By engaging the spherical body that receives the urging force by the urging member with the recess, resistance is added to the movement of the cam 20 in the axial direction, and the cam 20 is held at one of the above two positions.

動弁装置1は、カム20を軸方向に移動させる切替手段を有している。切替手段は、カム20に設けた切替ガイド部23と、切替ガイド部23の近傍に設けたアクチュエータ30とからなる。 The valve gear 1 has a switching means for moving the cam 20 in the axial direction. The switching means includes a switching guide unit 23 provided on the cam 20 and an actuator 30 provided in the vicinity of the switching guide unit 23.

切替ガイド部23は、第1カムロブ21及び第2カムロブ22とは軸方向に位置を異ならせて設けられている円筒状の構造体であり、その外面上に2つのガイド溝24とガイド溝25を有している。ガイド溝24とガイド溝25は軸方向に並べて配置されている。切替ガイド部23を平面状に展開した状態を図3に示す。ガイド溝24は、カム20の円周方向に沿って形成される第1領域24A及び第2領域24Bと、第1領域24Aと第2領域24Bを繋ぐ中継部24Cとを有している。第1領域24Aと第2領域24Bは軸方向にオフセットしており、中継部24Cはカム20の円周方向及び軸方向に対する傾きを有する曲線形状になっている。 The switching guide portion 23 is a cylindrical structure provided at a position different from that of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 in the axial direction, and the two guide grooves 24 and the guide groove 25 are provided on the outer surface thereof. have. The guide groove 24 and the guide groove 25 are arranged side by side in the axial direction. FIG. 3 shows a state in which the switching guide unit 23 is expanded in a plane. The guide groove 24 has a first region 24A and a second region 24B formed along the circumferential direction of the cam 20, and a relay portion 24C connecting the first region 24A and the second region 24B. The first region 24A and the second region 24B are offset in the axial direction, and the relay portion 24C has a curved shape having an inclination with respect to the circumferential direction and the axial direction of the cam 20.

ガイド溝25は、ガイド溝24に対して軸方向に対称な形状である。すなわち、ガイド溝25は、カム20の円周方向に沿って形成される第1領域25A及び第2領域25Bと、第1領域25Aと第2領域25Bを繋ぐ中継部25Cとを有している。第1領域25Aと第2領域25Bは軸方向にオフセットしており、中継部25Cはカム20の円周方向及び軸方向に対する傾きを有する曲線形状になっている。中継部25Cの傾きは、中継部24Cの傾きとは逆方向である。 The guide groove 25 has a shape symmetrical with respect to the guide groove 24 in the axial direction. That is, the guide groove 25 has a first region 25A and a second region 25B formed along the circumferential direction of the cam 20, and a relay portion 25C connecting the first region 25A and the second region 25B. .. The first region 25A and the second region 25B are offset in the axial direction, and the relay portion 25C has a curved shape having an inclination with respect to the circumferential direction and the axial direction of the cam 20. The inclination of the relay unit 25C is opposite to the inclination of the relay unit 24C.

アクチュエータ30は、本体部31の下部に2つの制御ピン32と制御ピン33を有する。制御ピン32と制御ピン33は軸方向に並んで配置されており、カム20の半径方向に延びている(図2参照)。アクチュエータ30は、本体部31から突出する位置と本体部31側に引き込まれる位置とに、制御ピン32と制御ピン33を個別に進退移動させることが可能である。アクチュエータ30おいて制御ピン32と制御ピン33を進退移動させる手段は、油圧や電動等を用いることができる。 The actuator 30 has two control pins 32 and a control pin 33 at the lower part of the main body 31. The control pin 32 and the control pin 33 are arranged side by side in the axial direction and extend in the radial direction of the cam 20 (see FIG. 2). The actuator 30 can move the control pin 32 and the control pin 33 individually to a position where the actuator 30 protrudes from the main body 31 and a position where the actuator 30 is pulled toward the main body 31. The means for moving the control pin 32 and the control pin 33 back and forth in the actuator 30 can be hydraulic, electric, or the like.

制御ピン32はガイド溝24に対応する位置に設けられ、制御ピン33はガイド溝25に対応する位置に設けられている。制御ピン32や制御ピン33が本体部31側に引き込まれている状態では、ガイド溝24やガイド溝25から離間している。制御ピン32や制御ピン33が突出してガイド溝24やガイド溝25に係合すると、カム20の回転に応じて、ガイド溝24やガイド溝25の形状に基づく軸方向への力が加わる。この軸方向への移動力が、上述した係止機構の保持力を上回ることで、カム20がカムシャフト17に対して軸方向に移動する。 The control pin 32 is provided at a position corresponding to the guide groove 24, and the control pin 33 is provided at a position corresponding to the guide groove 25. When the control pin 32 and the control pin 33 are pulled toward the main body 31 side, they are separated from the guide groove 24 and the guide groove 25. When the control pin 32 or the control pin 33 protrudes and engages with the guide groove 24 or the guide groove 25, an axial force based on the shape of the guide groove 24 or the guide groove 25 is applied according to the rotation of the cam 20. When the moving force in the axial direction exceeds the holding force of the locking mechanism described above, the cam 20 moves in the axial direction with respect to the cam shaft 17.

より詳しくは、第2カムロブ22がアーム部16bに当接する状態では、ガイド溝24の第1領域24Aが制御ピン32に対応する軸方向位置にある。ここで制御ピン32を突出させると、制御ピン32が第1領域24Aに挿入される。なお、制御ピン32と第1領域24Aの回転方向の位相が異なる場合は、制御ピン32が切替ガイド部23の外周面に当接し、カム20の進行方向Fへの回転により回転方向の位相が一致した段階で、制御ピン32が第1領域24Aに挿入される。 More specifically, in a state where the second cam lob 22 is in contact with the arm portion 16b, the first region 24A of the guide groove 24 is in the axial position corresponding to the control pin 32. When the control pin 32 is projected here, the control pin 32 is inserted into the first region 24A. When the phases of the control pin 32 and the first region 24A in the rotation direction are different, the control pin 32 comes into contact with the outer peripheral surface of the switching guide portion 23, and the phase in the rotation direction is changed by the rotation of the cam 20 in the traveling direction F. At the coincident stage, the control pin 32 is inserted into the first region 24A.

制御ピン32がガイド溝24の第1領域24Aに挿入された状態でカム20が進行方向Fに回転すると、制御ピン32に対してガイド溝24が摺動して中継部24Cに制御ピン32が入る(図3に示す切替開始T1)。そして、中継部24Cの壁面が制御ピン32によって押圧されて軸方向への移動力が発生し、カム20が軸方向で図1及び図3の矢印S1方向に移動する。制御ピン32が第2領域24Bに達した時点で、軸方向へ押圧する力が解除される(図3に示す切替終了T2)。これにより、カム20は第1カムロブ21をアーム部16bに当接させる軸方向位置になる。 When the cam 20 rotates in the traveling direction F with the control pin 32 inserted in the first region 24A of the guide groove 24, the guide groove 24 slides with respect to the control pin 32 and the control pin 32 is moved to the relay portion 24C. Enter (switching start T1 shown in FIG. 3). Then, the wall surface of the relay unit 24C is pressed by the control pin 32 to generate a moving force in the axial direction, and the cam 20 moves in the axial direction in the direction of the arrows S1 of FIGS. 1 and 3. When the control pin 32 reaches the second region 24B, the force for pressing in the axial direction is released (switching end T2 shown in FIG. 3). As a result, the cam 20 is in the axial position where the first cam lob 21 is brought into contact with the arm portion 16b.

第1カムロブ21がアーム部16bに当接する状態では、ガイド溝25の第1領域25Aが制御ピン33に対応する軸方向位置にある。ここで制御ピン33を突出させると、制御ピン33が第1領域25Aに挿入される。制御ピン33と第1領域25Aの回転方向の位相が異なる場合は、制御ピン33が切替ガイド部23の外周面に当接し、カム20の進行方向Fへの回転により回転方向の位相が一致した段階で、制御ピン33が第1領域25Aに挿入される。 In a state where the first cam lob 21 is in contact with the arm portion 16b, the first region 25A of the guide groove 25 is in the axial position corresponding to the control pin 33. When the control pin 33 is projected here, the control pin 33 is inserted into the first region 25A. When the phases of the control pin 33 and the first region 25A in the rotation direction are different, the control pin 33 comes into contact with the outer peripheral surface of the switching guide portion 23, and the phases in the rotation direction match due to the rotation of the cam 20 in the traveling direction F. At the stage, the control pin 33 is inserted into the first region 25A.

制御ピン33がガイド溝25の第1領域25Aに挿入された状態でカム20が進行方向Fに回転すると、制御ピン33に対してガイド溝25が摺動して中継部25Cに制御ピン33が入る(図3に示す切替開始T1)。そして、中継部25Cの壁面が制御ピン33によって押圧されて軸方向への移動力が発生し、カム20が軸方向で図1及び図3の矢印S2方向に移動する。制御ピン33が第2領域25Bに達した時点で、軸方向へ押圧する力が解除される(図3に示す切替終了T2)。これにより、カム20は第2カムロブ22をアーム部16bに当接させる軸方向位置になる。 When the cam 20 rotates in the traveling direction F with the control pin 33 inserted in the first region 25A of the guide groove 25, the guide groove 25 slides with respect to the control pin 33 and the control pin 33 is moved to the relay portion 25C. Enter (switching start T1 shown in FIG. 3). Then, the wall surface of the relay unit 25C is pressed by the control pin 33 to generate a moving force in the axial direction, and the cam 20 moves in the axial direction in the direction of the arrow S2 in FIGS. 1 and 3. When the control pin 33 reaches the second region 25B, the force for pressing in the axial direction is released (switching end T2 shown in FIG. 3). As a result, the cam 20 is in the axial position where the second cam lob 22 is brought into contact with the arm portion 16b.

このように、中継部24Cと中継部25Cの傾斜方向を逆にすることで、カム20の回転方向における切替開始T1から切替終了T2までの切替区間Tでカム20を正逆方向にスライドさせて、使用するカムロブ21、22を切り替えることができる。制御ピン32や制御ピン33を突出状態から本体部31側に引き込んで、カム20の移動によるカムロブの切り替えが完了する。 By reversing the inclination directions of the relay unit 24C and the relay unit 25C in this way, the cam 20 is slid in the forward and reverse directions in the switching section T from the switching start T1 to the switching end T2 in the rotation direction of the cam 20. , The cam lobs 21 and 22 to be used can be switched. The control pin 32 and the control pin 33 are pulled from the protruding state toward the main body 31 side, and the switching of the cam lob by the movement of the cam 20 is completed.

第1カムロブ21と第2カムロブ22は互いのカム形状(カム面の軌跡)が異なっている。図2に示すように、第1カムロブ21の最大外径は第2カムロブ22の最大外径よりも大きく、第1カムロブ21の方が第2カムロブ22よりも吸気バルブ10に対する押圧量が大きい。このような形状の異なる第1カムロブ21と第2カムロブ22による吸気バルブ10の開閉制御を示したのが図4である。図4の横軸はクランクシャフトの回転角であり、縦軸は吸気バルブ10のバルブリフト量(開度)である。同図から分かる通り、第1カムロブ21によるバルブリフト量が、第2カムロブ22によるバルブリフト量よりも大きい。 The first cam lob 21 and the second cam lob 22 have different cam shapes (trajectories on the cam surface). As shown in FIG. 2, the maximum outer diameter of the first cam lob 21 is larger than the maximum outer diameter of the second cam lob 22, and the pressure amount of the first cam lob 21 against the intake valve 10 is larger than that of the second cam lob 22. FIG. 4 shows the opening / closing control of the intake valve 10 by the first cam lob 21 and the second cam lob 22 having different shapes. The horizontal axis of FIG. 4 is the rotation angle of the crankshaft, and the vertical axis is the valve lift amount (opening) of the intake valve 10. As can be seen from the figure, the valve lift amount by the first cam lob 21 is larger than the valve lift amount by the second cam lob 22.

以上の動弁装置1は次のように動作する。吸気バルブ10が閉じた状態でカム20が回転して、第1カムロブ21又は第2カムロブ22のカム面が被動作部であるアーム部16bを下方に押圧すると、ロッカーアーム16がアーム部16bを下げる方向に揺動し、バルブスプリング15の付勢力に抗してアーム部16bがバルブステム11を押し込む。これによりバルブリフト動作が行われる。バルブリフト動作により、バルブフェイス12が燃焼室側に開いて吸気ポートと燃焼室が通じる。カム20の回転位置が変化して、第1カムロブ21又は第2カムロブ22のカム面によるアーム部16bの押圧が解除されると、バルブスプリング15の付勢力によってバルブステム11が上方へ移動され、吸気バルブ10が閉じた状態(バルブフェイス12が吸気ポートと燃焼室の間を塞ぐ状態)になる。 The valve gear 1 described above operates as follows. When the cam 20 rotates with the intake valve 10 closed and the cam surface of the first cam lob 21 or the second cam lob 22 presses the arm portion 16b, which is the actuated portion, downward, the rocker arm 16 presses the arm portion 16b. It swings in the lowering direction, and the arm portion 16b pushes the valve stem 11 against the urging force of the valve spring 15. As a result, the valve lift operation is performed. By the valve lift operation, the valve face 12 opens to the combustion chamber side to communicate the intake port and the combustion chamber. When the rotation position of the cam 20 changes and the pressing of the arm portion 16b by the cam surface of the first cam lob 21 or the second cam lob 22 is released, the valve stem 11 is moved upward by the urging force of the valve spring 15. The intake valve 10 is closed (the valve face 12 closes between the intake port and the combustion chamber).

アクチュエータ30を駆動して、制御ピン32を突出させることで第1カムロブ21を用いて吸気バルブ10の動作制御を行う状態になり、制御ピン33を突出させることで第2カムロブ22を用いて吸気バルブ10の動作制御を行う状態になる。このように異なるカム形状のカムロブ21、22に切り替えて、吸気バルブ10のバルブリフト量を可変にすることで、内燃機関の性能向上を実現することができる。 By driving the actuator 30 and projecting the control pin 32, the operation of the intake valve 10 is controlled by using the first cam lob 21, and by projecting the control pin 33, intake is performed by using the second cam lob 22. The operation of the valve 10 is controlled. By switching to the cam lobs 21 and 22 having different cam shapes and making the valve lift amount of the intake valve 10 variable in this way, it is possible to improve the performance of the internal combustion engine.

ところで、動弁装置1におけるバルブリフト量の切り替えは、制御ピン32とガイド溝24(中継部24C)の係合や、制御ピン33とガイド溝25(中継部25C)の係合によって、カム20の回転から軸方向の移動力(分力)を生じさせて行われる。そのため、アクチュエータ30と切替ガイド部23の間での動力変換を、負荷をできるだけ抑えて円滑に行うことが求められる。特に、カムシャフト17の高速回転時には、カム20に振動が生じたり、中継部24Cや中継部25Cの壁面に対する制御ピン32や制御ピン33の当接の衝撃が強くなるので、アクチュエータ30の制御ピン32や制御ピン33への負荷が大きくなりやすい。また、カムシャフト17の高速回転時には、カム20が軸方向へ移動するときの加速度が大きくなりやすく、カムロブ切替動作の精度確保が難しくなる。本実施の形態の動弁装置1では、制御ピン32や制御ピン33への負荷を抑えて、コンパクトで耐久性に優れた構造で、スムーズで高い動作精度によるカムロブ切り替えを実現する。以下、その詳細を説明する。 By the way, the valve lift amount of the valve gear 1 is switched by the engagement of the control pin 32 and the guide groove 24 (relay portion 24C) or the engagement of the control pin 33 and the guide groove 25 (relay portion 25C). It is performed by generating a moving force (component force) in the axial direction from the rotation of. Therefore, it is required that the power conversion between the actuator 30 and the switching guide unit 23 is smoothly performed while suppressing the load as much as possible. In particular, when the camshaft 17 rotates at high speed, the cam 20 vibrates, and the impact of the contact of the control pin 32 and the control pin 33 with the wall surface of the relay unit 24C and the relay unit 25C becomes strong. Therefore, the control pin of the actuator 30 The load on the 32 and the control pin 33 tends to be large. Further, when the camshaft 17 rotates at high speed, the acceleration when the cam 20 moves in the axial direction tends to increase, and it becomes difficult to secure the accuracy of the cam lob switching operation. The valve gear 1 of the present embodiment suppresses the load on the control pin 32 and the control pin 33, has a compact and highly durable structure, and realizes smooth and high cam lob switching with high operation accuracy. The details will be described below.

図2に示すように、第1カムロブ21と第2カムロブ22のそれぞれのカム形状は、大きく分けて、定径部21A、22Aと、リフト動作部21B、22Bと、リフト解除部21C、22Cとを含んでいる。定径部21A、22Aは、カム20の回転中心からの半径が均一であり、且つ回転中心からの半径が最も小さい部分である。リフト動作部21B、22Bは、定径部21A、22Aからカム20の進行方向Fに進むにつれて、外径側への突出量を大きくする形状である。リフト解除部21C、22Cは、リフト動作部21B、22Bからカム20の進行方向Fに進むにつれて、外径側への突出量を小さくする形状である。 As shown in FIG. 2, the cam shapes of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 are roughly divided into fixed diameter portions 21A and 22A, lift operation portions 21B and 22B, and lift release portions 21C and 22C. Includes. The fixed diameter portions 21A and 22A are portions where the radius from the rotation center of the cam 20 is uniform and the radius from the rotation center is the smallest. The lift operating portions 21B and 22B have a shape in which the amount of protrusion toward the outer diameter side increases as the fixed diameter portions 21A and 22A proceed in the traveling direction F of the cam 20. The lift release portions 21C and 22C have a shape that reduces the amount of protrusion toward the outer diameter side as the lift operating portions 21B and 22B proceed in the traveling direction F of the cam 20.

第1カムロブ21と第2カムロブ22がそれぞれの定径部21A、22Aをアーム部16bに対向(当接)させている状態では、バルブリフト量がゼロであり、吸気バルブ10が閉じている。この状態が図4に示すバルブ閉じ領域NLである。定径部21Aと定径部22Aはカム20の回転方向での形成範囲が同じであり、第1カムロブ21によるバルブ閉じ領域NLと第2カムロブ22によるバルブ閉じ領域NLは一致する。また、カム20の回転中心からの定径部21Aの半径と定径部22Aの半径は同じである。すなわち、定径部21Aと定径部22Aは、互いに同一の形状である。 When the first cam lob 21 and the second cam lob 22 have their fixed diameter portions 21A and 22A facing (contacting) the arm portion 16b, the valve lift amount is zero and the intake valve 10 is closed. This state is the valve closing region NL shown in FIG. The fixed diameter portion 21A and the fixed diameter portion 22A have the same forming range in the rotation direction of the cam 20, and the valve closing region NL by the first cam lob 21 and the valve closing region NL by the second cam lob 22 coincide with each other. Further, the radius of the fixed diameter portion 21A and the radius of the fixed diameter portion 22A from the rotation center of the cam 20 are the same. That is, the fixed diameter portion 21A and the fixed diameter portion 22A have the same shape.

カム20の進行方向Fへの回転に伴い、リフト動作部21B、22Bがアーム部16bに当接すると、吸気バルブ10のリフト動作が開始される(図4のバルブリフト開始点Lx)。第1カムロブ21においては、リフト動作部21Bの終端(リフト解除部21Cとの境界部分)がアーム部16bに当接する時点がバルブリフト量最大Ly1になる。第2カムロブ22においては、リフト動作部22Bの終端(リフト解除部22Cとの境界部分)がアーム部16bに当接する時点がバルブリフト量最大Ly2になる。第1カムロブ21によりバルブリフト量最大Ly1になるタイミング(クランクシャフトの回転角)と、第2カムロブ22によりバルブリフト量最大Ly2になるタイミング(クランクシャフトの回転角)は異なる。 When the lift operation portions 21B and 22B come into contact with the arm portion 16b as the cam 20 rotates in the traveling direction F, the lift operation of the intake valve 10 is started (valve lift start point Lx in FIG. 4). In the first cam lob 21, the maximum valve lift amount Ly1 is reached when the end of the lift operating portion 21B (the boundary portion with the lift releasing portion 21C) comes into contact with the arm portion 16b. In the second cam lob 22, the maximum valve lift amount Ly2 is reached when the end of the lift operating portion 22B (the boundary portion with the lift releasing portion 22C) comes into contact with the arm portion 16b. The timing at which the maximum valve lift amount Ly1 is reached by the first cam lob 21 (rotation angle of the crankshaft) and the timing at which the maximum valve lift amount Ly2 is reached by the second cam lob 22 (rotation angle of the crankshaft) are different.

さらにカム20が進行方向Fに回転して、アーム部16bに当接する対象がリフト解除部21C、22Cになると、アーム部16bへの押圧が解除され、吸気バルブ10のリフト量が徐々に小さくなる。そして、第1カムロブ21と第2カムロブ22のいずれも、リフト解除部21C、22Cの終端(定径部21A、22Aとの境界部分)がアーム部16bに当接する時点がバルブリフト終了点Lzとなり、バルブリフト量がゼロに戻る(吸気バルブ10が閉じる)。第1カムロブ21のバルブリフト終了点Lzと第2カムロブ22のバルブリフト終了点Lzは一致する。 Further, when the cam 20 rotates in the traveling direction F and the objects that come into contact with the arm portions 16b are the lift release portions 21C and 22C, the pressure on the arm portions 16b is released and the lift amount of the intake valve 10 gradually decreases. .. In both the first cam lob 21 and the second cam lob 22, the valve lift end point Lz is the time when the ends of the lift release portions 21C and 22C (the boundary portions with the constant diameter portions 21A and 22A) come into contact with the arm portions 16b. , The valve lift amount returns to zero (the intake valve 10 closes). The valve lift end point Lz of the first cam lob 21 and the valve lift end point Lz of the second cam lob 22 coincide with each other.

バルブリフト開始点Lxからバルブリフト終了点Lzまでが、第1カムロブ21及び第2カムロブ22によって吸気バルブ10の開閉動作が行われるバルブリフト領域ELである。第1カムロブ21と第2カムロブ22は、上述のようにバルブ閉じ領域NLに対応する定径部21Aと定径部22Aの形状が一致しているが、さらにバルブリフト領域EL中にも互いのカム形状が一致する部分を有している。この第1カムロブ21と第2カムロブ22のカム形状の一致部分は、バルブリフト開始点Lxを含むバルブリフト開始側の所定の位相範囲である一致領域Q1である。一致領域Q1は、バルブリフト開始点Lxから始まる第1カムロブ21と第2カムロブ22のリフト動作部21B、22Bに含まれている。 From the valve lift start point Lx to the valve lift end point Lz is the valve lift region EL in which the intake valve 10 is opened and closed by the first cam lob 21 and the second cam lob 22. As described above, the first cam lob 21 and the second cam lob 22 have the same shape of the fixed diameter portion 21A and the fixed diameter portion 22A corresponding to the valve closing region NL, but they are also in the valve lift region EL. It has a part where the cam shapes match. The cam-shaped matching portion of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 is a matching region Q1 which is a predetermined phase range on the valve lift start side including the valve lift start point Lx. The coincidence region Q1 is included in the lift operation portions 21B and 22B of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 starting from the valve lift start point Lx.

カム20を軸方向に移動させて使用するカムロブを切り替えるとき、第1カムロブ21と第2カムロブ22の間に段差があると、この段差がアーム部16bの側部に当て付いて、移動が制限されたり、衝突によるストレスがかかったりする。そのため、円滑な動作を実現するために、第1カムロブ21と第2カムロブ22のカム形状が一致する領域にアーム部16bが当接する状態でカム20の軸方向移動を行わせることが要求される。ここで、本実施の形態の動弁装置1では、バルブ閉じ領域NLに対応する定径部21Aと定径部22Aに加えて、定径部21Aと定径部22Aに連続するバルブリフト領域ELの一致領域Q1でも第1カムロブ21と第2カムロブ22のカム形状が一致する。そのため、バルブ閉じ領域NLのみをカムロブの切替範囲とする場合に比べて、カムロブの切替動作を行わせることが可能なカム20の回転角が大きくなっている。 When switching the cam lob to be used by moving the cam 20 in the axial direction, if there is a step between the first cam lob 21 and the second cam lob 22, this step hits the side portion of the arm portion 16b and the movement is restricted. It may be stressed or stressed by a collision. Therefore, in order to realize smooth operation, it is required to move the cam 20 in the axial direction in a state where the arm portion 16b is in contact with the region where the cam shapes of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 match. .. Here, in the valve gear 1 of the present embodiment, in addition to the fixed diameter portion 21A and the fixed diameter portion 22A corresponding to the valve closing region NL, the valve lift region EL continuous with the fixed diameter portion 21A and the fixed diameter portion 22A. The cam shapes of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 also match in the matching region Q1. Therefore, the rotation angle of the cam 20 capable of performing the cam lob switching operation is larger than that in the case where only the valve closing region NL is set as the cam lob switching range.

上述した切替ガイド部23(ガイド溝24、25)における切替開始T1から切替終了T2までの切替区間Tを、カム20によるバルブリフト動作のタイミングに対応させて図4に示した。同図から分かるように、バルブリフト終了点Lzに達して、アーム部16bに当接する第1カムロブ21と第2カムロブ22のカム形状が定径部21Aと定径部22Aで一致するようになったタイミングで切替動作が開始されるように、ガイド溝24、25の中継部24C、25Cの構成を設定している。そして、切替区間Tの終期側の一部がバルブリフト領域ELと重なっている(重なり範囲T3)。この切替区間Tとバルブリフト領域ELの重なり範囲T3は、定径部21A及び定径部22Aに引き続いて、第1カムロブ21と第2カムロブ22のリフト動作部21B、22Bのカム形状が一致する一致領域Q1に含まれている。そのため、重なり範囲T3でも、カム20を軸方向に移動させて、アーム部16bが当接する対象を第1カムロブ21から第2カムロブ22にスムーズに移行させることができる。 The switching section T from the switching start T1 to the switching end T2 in the switching guide portions 23 (guide grooves 24 and 25) described above is shown in FIG. 4 in correspondence with the timing of the valve lift operation by the cam 20. As can be seen from the figure, when the valve lift end point Lz is reached, the cam shapes of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 that abut on the arm portion 16b come to match between the fixed diameter portion 21A and the fixed diameter portion 22A. The configurations of the relay portions 24C and 25C of the guide grooves 24 and 25 are set so that the switching operation is started at the same timing. Then, a part of the switching section T on the final end side overlaps with the valve lift region EL (overlap range T3). In the overlapping range T3 between the switching section T and the valve lift area EL, the cam shapes of the lift operating portions 21B and 22B of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 coincide with each other following the fixed diameter portion 21A and the fixed diameter portion 22A. It is included in the matching area Q1. Therefore, even in the overlapping range T3, the cam 20 can be moved in the axial direction, and the target with which the arm portion 16b abuts can be smoothly shifted from the first cam lob 21 to the second cam lob 22.

本実施の形態のように、カムロブの切替動作に使用可能なカム20の回転角が大きいと、単位回転角あたりのカム20の軸方向移動量を小さく抑えることができる。すなわち、回転方向に対するガイド溝24、25の中継部24C、25Cの傾きの程度を緩やかにさせ、カム20が軸方向に移動する所要時間を長くさせることができる。これにより、回転方向に対する傾きが急なガイド面に制御ピン32や制御ピン33を当接させて短時間で急激にカム20を移動させる場合よりも、カム20の慣性による過度な軸方向へのスライドが発生しにくくなり、カムシャフト17が高速回転する状況下でも精度の良いカムロブの切替動作を行わせることができる。 When the rotation angle of the cam 20 that can be used for the cam lob switching operation is large as in the present embodiment, the amount of axial movement of the cam 20 per unit rotation angle can be suppressed to be small. That is, the degree of inclination of the relay portions 24C and 25C of the guide grooves 24 and 25 with respect to the rotation direction can be made gentle, and the time required for the cam 20 to move in the axial direction can be lengthened. As a result, the cam 20 is moved in an excessive axial direction due to the inertia of the cam 20 as compared with the case where the control pin 32 and the control pin 33 are brought into contact with the guide surface having a steep inclination with respect to the rotation direction to move the cam 20 rapidly in a short time. Sliding is less likely to occur, and accurate cam lob switching operation can be performed even in a situation where the cam shaft 17 rotates at high speed.

カム20の軸方向移動の終点(切替終了T2)は、第1カムロブ21と第2カムロブ22のリフト動作部21B、22Bのカム形状が一致する一致領域Q1のうち、中間よりも後半部分に設定されている。このように、第1カムロブ21と第2カムロブ22の互いのカム形状が一致する箇所をできるだけ長く利用することで、カムロブの切替動作の所要時間により一層の余裕ができ、上述の効果を高めることができる。 The end point of the axial movement of the cam 20 (switching end T2) is set in the latter half of the matching region Q1 where the cam shapes of the lift operation portions 21B and 22B of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 match. Has been done. In this way, by using the portion where the cam shapes of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 match each other for as long as possible, the time required for the cam lob switching operation can be further increased, and the above-mentioned effect can be enhanced. Can be done.

また、ガイド溝24、25に挿入される制御ピン32、33がガイド溝24、25の壁面から受ける瞬間的な荷重を軽減でき、制御ピン32、33と切替ガイド部23との摩耗が抑えられ、機構の耐久性が良好になる。これにより、切替ガイド部23の肉厚等を抑えてカム20の小型軽量化が可能になり、内燃機関の高回転化が可能になる。 Further, the momentary load received by the control pins 32 and 33 inserted into the guide grooves 24 and 25 from the wall surfaces of the guide grooves 24 and 25 can be reduced, and the wear between the control pins 32 and 33 and the switching guide portion 23 is suppressed. , The durability of the mechanism is improved. As a result, the thickness of the switching guide portion 23 and the like can be suppressed to reduce the size and weight of the cam 20, and the internal combustion engine can be rotated at a high speed.

また、バルブリフト領域ELでは、第1カムロブ21や第2カムロブ22がアーム部16bを押し下げる力と、バルブスプリング15が吸気バルブ10(バルブステム11)を押し上げる力とによって、カムシャフト17とアーム部16bの間で、第1カムロブ21及び第2カムロブ22の一部を挟み込む保持力K(図2参照)が働く。この保持力Kが働いている状態下に、カム20の軸方向移動の終点(切替終了T2)を設定することで、カム20の振動や過度のスライドを少なくさせるダンパ効果が得られる。その結果、カム20から吸気バルブ10までの動作精度が向上する。 Further, in the valve lift region EL, the camshaft 17 and the arm portion are formed by the force of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 pushing down the arm portion 16b and the force of the valve spring 15 pushing up the intake valve 10 (valve stem 11). A holding force K (see FIG. 2) that sandwiches a part of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 acts between 16b. By setting the end point of the axial movement of the cam 20 (switching end T2) under the state where the holding force K is working, a damper effect that reduces vibration and excessive sliding of the cam 20 can be obtained. As a result, the operating accuracy from the cam 20 to the intake valve 10 is improved.

以上のように、本実施の形態の動弁装置1のカム20は、吸気バルブ10を開閉動作させるバルブリフト領域ELのうち、バルブリフト開始点Lxを含むバルブリフト開始側の所定の位相範囲(一致領域Q1)で、隣り合う第1カムロブ21と第2カムロブ22の形状を略一致させている。そして、この一致領域Q1内に、カム20の軸方向移動の終点(切替終了T2)を設定している。その結果、カムシャフト17及びカム20の高回転化に対応しながら、小型軽量な構成でカムロブの切り替えをスムーズに高い動作精度で行わせることが可能になった。 As described above, the cam 20 of the valve gear 1 of the present embodiment has a predetermined phase range on the valve lift start side including the valve lift start point Lx in the valve lift region EL that opens and closes the intake valve 10. In the matching region Q1), the shapes of the adjacent first cam lob 21 and the second cam lob 22 are substantially matched. Then, the end point of the axial movement of the cam 20 (switching end T2) is set in the matching region Q1. As a result, it has become possible to smoothly switch the cam lobs with high operating accuracy in a compact and lightweight configuration while corresponding to the high rotation speed of the cam shaft 17 and the cam 20.

上述した実施の形態では、バルブリフト領域ELのうち、バルブリフト開始点Lxを含むバルブリフト開始側の所定の位相範囲である一致領域Q1で、第1カムロブ21と第2カムロブ22のカム形状を一致させている。これとは異なり、図5に示す変形例のように、バルブリフト領域ELのうちバルブリフト終了側で第1カムロブ21と第2カムロブ22のカム形状を一致させることも可能である。 In the above-described embodiment, the cam shapes of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 are formed in the matching region Q1 which is a predetermined phase range on the valve lift start side including the valve lift start point Lx in the valve lift region EL. Matching. On the other hand, as in the modified example shown in FIG. 5, it is also possible to match the cam shapes of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 on the valve lift end side of the valve lift region EL.

図5に示すように、バルブリフト領域ELで第1カムロブ21と第2カムロブ22の互いのカム形状が一致する部分は、バルブリフト終了点Lzを含むバルブリフト終了側の所定の位相範囲である一致領域Q11である。一致領域Q11は、第1カムロブ21と第2カムロブ22のリフト解除部21C、22Cに含まれている。 As shown in FIG. 5, the portion of the valve lift region EL where the cam shapes of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 match each other is a predetermined phase range on the valve lift end side including the valve lift end point Lz. It is the coincidence area Q11. The matching area Q11 is included in the lift release portions 21C and 22C of the first cam lob 21 and the second cam lob 22.

図5の変形例では、バルブリフト終了点Lzに達するよりも前に、第1カムロブ21と第2カムロブ22の一致領域Q11にロッカーアーム16のアーム部16bが当接するタイミングで、カムロブの切替動作が開始される(切替開始T11)ように、ガイド溝24、25の中継部24C、25Cの構成を設定している。すなわち、切替区間Tの開始側の一部がバルブリフト領域ELと重なっている(重なり範囲T13)。この切替区間Tとバルブリフト領域ELの重なり範囲T13は、第1カムロブ21と第2カムロブ22のリフト解除部21C、22Cのカム形状が一致する一致領域Q11に含まれている。そのため、定径部21A及び定径部22Aよりも手前の重なり範囲T13からカム20の軸方向への移動を開始させて、カム20の移動の所要時間を長く確保して、アーム部16bが当接する対象を第1カムロブ21から第2カムロブ22にスムーズ且つ精度良くに移行させることができる。 In the modified example of FIG. 5, the cam lob switching operation is performed at the timing when the arm portion 16b of the rocker arm 16 comes into contact with the coincident region Q11 of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 before reaching the valve lift end point Lz. The configuration of the relay portions 24C and 25C of the guide grooves 24 and 25 is set so that is started (switching start T11). That is, a part of the start side of the switching section T overlaps with the valve lift area EL (overlap range T13). The overlapping range T13 between the switching section T and the valve lift area EL is included in the matching area Q11 in which the cam shapes of the lift release portions 21C and 22C of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 match. Therefore, the arm portion 16b is hit by starting the movement of the cam 20 in the axial direction from the overlapping range T13 in front of the fixed diameter portion 21A and the fixed diameter portion 22A to secure a long time required for the movement of the cam 20. The object in contact can be smoothly and accurately transferred from the first cam lob 21 to the second cam lob 22.

カム20の軸方向移動の始点(切替開始T11)は、第1カムロブ21と第2カムロブ22のリフト解除部21C、22Cのカム形状が一致する一致領域Q11のうち、中間よりも前半部分に設定されている。このように、第1カムロブ21と第2カムロブ22の互いのカム形状が一致する箇所をできるだけ長く利用することで、カムロブの切替動作の所要時間により一層の余裕ができ、上述の効果を高めることができる。 The start point of the axial movement of the cam 20 (switching start T11) is set in the first half of the matching region Q11 where the cam shapes of the lift release portions 21C and 22C of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 match. Has been done. In this way, by using the portion where the cam shapes of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 match each other for as long as possible, the time required for the cam lob switching operation can be further increased, and the above-mentioned effect can be enhanced. Can be done.

また、制御ピン32、33がガイド溝24、25に入る際に、ガイド溝24、25の壁面に対する制御ピン32、33の衝突や摩耗が軽減され、制御ピン32、33や切替ガイド部23の小型化を図れる。その結果、カム20を小型軽量化して内燃機関の高回転化に対応できる。 Further, when the control pins 32 and 33 enter the guide grooves 24 and 25, the collision and wear of the control pins 32 and 33 with respect to the wall surfaces of the guide grooves 24 and 25 are reduced, and the control pins 32 and 33 and the switching guide unit 23 are reduced. It can be miniaturized. As a result, the cam 20 can be made smaller and lighter to cope with higher rotation of the internal combustion engine.

また、上述したように、バルブリフト領域ELでは、第1カムロブ21及び第2カムロブ22の一部を挟み込む保持力K(図2参照)が働く。この保持力Kが働いている状態下に、カム20の軸方向移動の始点(切替開始T11)を設定することで、カム20の振動を少なくさせるダンパ効果が得られる。その結果、ガイド溝24、25への制御ピン32、33の挿入時の衝突エネルギーが減衰され、ガイド溝24、25に制御ピン32、33が入りやすくなり、カム20から吸気バルブ10までの動作精度が向上する。 Further, as described above, in the valve lift region EL, a holding force K (see FIG. 2) that sandwiches a part of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 acts. By setting the start point (switching start T11) of the axial movement of the cam 20 under the state in which the holding force K is working, a damper effect that reduces the vibration of the cam 20 can be obtained. As a result, the collision energy when the control pins 32 and 33 are inserted into the guide grooves 24 and 25 is attenuated, the control pins 32 and 33 can easily enter the guide grooves 24 and 25, and the operation from the cam 20 to the intake valve 10 is performed. Accuracy is improved.

図4の例では、バルブリフト領域ELのうちバルブリフト開始側に第1カムロブ21と第2カムロブ22のカム形状が一致する一致領域Q1を設定し、図5の例では、バルブリフト領域ELのうちバルブリフト終了側に第1カムロブ21と第2カムロブ22のカム形状が一致する一致領域Q11を設定している。これらの例のように、バルブリフト開始側とバルブリフト終了側の一方のみにカム形状の一致領域を設けてもよいが、バルブリフト開始側とバルブリフト終了側の両方にカム形状の一致領域を設けることも可能である。 In the example of FIG. 4, a matching region Q1 in which the cam shapes of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 match is set on the valve lift start side of the valve lift region EL, and in the example of FIG. 5, the valve lift region EL A matching region Q11 in which the cam shapes of the first cam lob 21 and the second cam lob 22 match is set on the valve lift end side. As in these examples, the cam shape matching area may be provided only on one of the valve lift start side and the valve lift end side, but the cam shape matching area may be provided on both the valve lift start side and the valve lift end side. It is also possible to provide it.

なお、本発明は上記実施の形態や変形例に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態や変形例において、添付図面に図示されている構成や制御等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment or modification, and can be modified in various ways. In the above-described embodiment and modification, the configuration, control, and the like shown in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within the range in which the effects of the present invention are exhibited. In addition, it can be appropriately modified and implemented as long as it does not deviate from the scope of the object of the present invention.

例えば、上記実施の形態や変形例では、カム20を軸方向に移動させる切替手段は、ガイド溝24、25の溝形状によって、カム20の軸方向移動の始点(切替開始T1、T11)や終点(切替終了T2、T12)を設定している。これとは異なり、制御によるアクチュエータ30の動作によって、カム20の軸方向移動の始点や終点を設定することも可能である。 For example, in the above-described embodiment or modification, the switching means for moving the cam 20 in the axial direction is the start point (switching start T1, T11) or the end point of the axial movement of the cam 20 depending on the groove shape of the guide grooves 24 and 25. (Switching end T2, T12) is set. Unlike this, it is also possible to set the start point and the end point of the axial movement of the cam 20 by the operation of the actuator 30 by the control.

上記実施の形態及び変形例は、吸気バルブ10の動作制御に適用しているが、排気バルブを動作させる動弁装置にも本発明を適用可能である。 Although the above-described embodiment and modification are applied to the operation control of the intake valve 10, the present invention can also be applied to the valve gear that operates the exhaust valve.

上記実施の形態及び変形例は、カムロブ切り替えによってバルブのリフト量を変化させる可変バルブリフト機構に適用したものであるが、カムの軸方向移動によりカムロブを切り替える機構であれば、カムロブ切り替えでバルブの動作タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構等にも適用が可能である。 The above-described embodiment and modification are applied to a variable valve lift mechanism that changes the lift amount of the valve by switching the cam lob, but if the mechanism switches the cam lob by axial movement of the cam, the valve can be switched by switching the cam lob. It can also be applied to a variable valve timing mechanism that changes the operation timing.

本発明の動弁装置を備える内燃機関は、車両用のエンジンには限定されない。用途に関わりなく、同様の構成を備える内燃機関全般に適用が可能である。 The internal combustion engine provided with the valve gear of the present invention is not limited to the engine for vehicles. Regardless of the application, it can be applied to all internal combustion engines having the same configuration.

以上説明したように、本発明は、異なるカム形状の複数のカムロブを有する内燃機関の動弁装置において、円滑で高精度なカムロブの切り替えを実現できるという効果を有し、特に、動弁装置の小型軽量化や回転駆動系の高回転化が求められる内燃機関に有用である。 As described above, the present invention has an effect that smooth and highly accurate switching of cam lobs can be realized in a valve gear of an internal combustion engine having a plurality of cam lobs having different cam shapes, and in particular, the valve gear. It is useful for internal combustion engines that require smaller size and lighter weight and higher rotation drive system.

1 :動弁装置
10 :吸気バルブ
15 :バルブスプリング
16 :ロッカーアーム
16b :アーム部(被動作部)
17 :カムシャフト
20 :カム
21 :第1カムロブ
21A :定径部
21B :リフト動作部
21C :リフト解除部
22 :第2カムロブ
22A :定径部
22B :リフト動作部
22C :リフト解除部
23 :切替ガイド部(切替手段)
24、25 :ガイド溝
24A、25A :第1領域
24B、25B :第2領域
24C、26C :中継部
30 :アクチュエータ(切替手段)
32、33 :制御ピン(制御部材)
EL :バルブリフト領域
Lx :バルブリフト開始点
Lz :バルブリフト終了点
NL :バルブ閉じ領域
Q1、Q11 :一致領域
T :切替区間
T1、T11 :切替開始
T2、T12 :切替終了
T3、T13 :重なり範囲
1: Valve gear 10: Intake valve 15: Valve spring 16: Rocker arm 16b: Arm part (operated part)
17: Camshaft 20: Cam 21: First cam lob 21A: Fixed diameter part 21B: Lift operating part 21C: Lift releasing part 22: Second cam lob 22A: Fixed diameter part 22B: Lift operating part 22C: Lift releasing part 23: Switching Guide section (switching means)
24, 25: Guide grooves 24A, 25A: First area 24B, 25B: Second area 24C, 26C: Relay unit 30: Actuator (switching means)
32, 33: Control pin (control member)
EL: Valve lift area Lx: Valve lift start point Lz: Valve lift end point NL: Valve closing area Q1, Q11: Matching area T: Switching section T1, T11: Switching start T2, T12: Switching end T3, T13: Overlapping range

Claims (5)

それぞれが異なるカム形状を有する複数のカムロブがカムシャフトの軸方向に並んで設けられ、前記カムシャフトに対して回転方向に一体で前記軸方向に移動可能なカムと、
前記カムを前記カムシャフトに対して前記軸方向に移動させる切替手段と、
を備え、前記カムの回転によって、前記カムロブに当接する被動作部に接続したバルブを開閉動作させる内燃機関の動弁装置であって、
前記カムは、前記バルブを開閉動作させるバルブリフト領域のうち、バルブリフト開始点を含むバルブリフト開始側の所定の位相範囲で、隣り合う前記カムロブの形状を略一致させ、
前記所定の位相範囲内に、前記切替手段による前記カムの前記軸方向移動の終点を設定したことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
A plurality of cam lobs, each having a different cam shape, are provided side by side in the axial direction of the cam shaft, and a cam that can move in the axial direction integrally with the cam shaft in the rotational direction.
A switching means for moving the cam in the axial direction with respect to the camshaft, and
A valve gear of an internal combustion engine that opens and closes a valve connected to a driven portion that comes into contact with the cam lob by rotating the cam.
The cam substantially matches the shapes of adjacent cam lobs in a predetermined phase range on the valve lift start side including the valve lift start point in the valve lift region for opening and closing the valve.
A valve gear for an internal combustion engine, characterized in that the end point of the axial movement of the cam by the switching means is set within the predetermined phase range.
前記カムは、前記所定の位相範囲の中間よりも後半部分に、前記カムの前記軸方向移動の終点を設定していることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の動弁装置。 The valve gear for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the cam sets the end point of the axial movement of the cam in a portion later than the middle of the predetermined phase range. それぞれが異なるカム形状を有する複数のカムロブがカムシャフトの軸方向に並んで設けられ、前記カムシャフトに対して回転方向に一体で前記軸方向に移動可能なカムと、
前記カムを前記カムシャフトに対して前記軸方向に移動させる切替手段と、
を備え、前記カムの回転によって、前記カムロブに当接する被動作部に接続したバルブを開閉動作させる内燃機関の動弁装置であって、
前記カムは、前記バルブを開閉動作させるバルブリフト領域のうち、バルブリフト終了点を含むバルブリフト終了側の所定の位相範囲で、隣り合う前記カムロブの形状を略一致させ、
前記所定の位相範囲内に、前記切替手段による前記カムの前記軸方向移動の始点を設定したことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
A plurality of cam lobs, each having a different cam shape, are provided side by side in the axial direction of the cam shaft, and a cam that can move in the axial direction integrally with the cam shaft in the rotational direction.
A switching means for moving the cam in the axial direction with respect to the camshaft, and
A valve gear of an internal combustion engine that opens and closes a valve connected to a driven portion that comes into contact with the cam lob by rotating the cam.
The cam substantially matches the shapes of adjacent cam lobs in a predetermined phase range on the valve lift end side including the valve lift end point in the valve lift region for opening and closing the valve.
A valve gear of an internal combustion engine, characterized in that a start point of the axial movement of the cam by the switching means is set within the predetermined phase range.
前記カムは、前記所定の位相範囲の中間よりも前半部分に、前記カムの前記軸方向移動の始点を設定していることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の動弁装置。 The valve gear of an internal combustion engine according to claim 3, wherein the cam sets a start point of the axial movement of the cam in a portion in the first half of the middle of the predetermined phase range. 前記切替手段は、前記カムの周面上に形成したガイド溝と、前記ガイド溝への挿入と離脱が可能な制御部材とを備え、
前記制御部材が前記ガイド溝の壁面に当接して、前記カムの回転から前記カムを前記軸方向に移動させる力を発生することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の内燃機関の動弁装置。
The switching means includes a guide groove formed on the peripheral surface of the cam and a control member capable of being inserted into and detached from the guide groove.
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the control member abuts on the wall surface of the guide groove and generates a force for moving the cam in the axial direction from the rotation of the cam. Valve gear for internal combustion engines.
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