JP3541730B2

JP3541730B2 - 動弁装置

Info

Publication number: JP3541730B2
Application number: JP16904999A
Authority: JP
Inventors: 真一村田; 友横山
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-06-16
Also published as: JP2001003712A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸排気弁等を開閉する動弁装置、とくに、バルブリフタを駆動する回転カムの形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１において、エンジンの吸排気弁等１を開閉する動弁装置の回転カム２がリフタボア３内の円筒状バルブリフタ４を駆動する場合、カム２の低回転域ではカム２とバルブリフタ端面５との摺動速度が比較的小さいために、それらの間に良好な油膜を形成させにくく、とくに、バルブリフタ４の最大リフト付近ではバルブスプリング荷重が最大となると共に、カム面の曲率が小さくて回転カム２及びバルブリフタ端面５の接触面積が小さくなるので、回転カム２とバルブリフタ端面５との接触応力が高くなることは避けられず、従って、上記接触応力を許容値内に収めるため、回転カム２の回転軸方向幅を相当の大きさに設定する必要がある。
【０００３】
一方、従来の動弁装置では、回転カム２とバルブリフタ端面５との接触長さを大きくしてバルブリフタ４に大きなリフト量がえられるようにし、かつ、バルブリフタ端面５に対する回転カム２の接触部分がバルブリフタ端面５から外れないようにするため、バルブリフタ端面５の径を拡大させると共に、回転カム２がバルブリフタ端面５上をその直径方向に摺動しながら往復するように構成されていた。
【０００４】
その結果、バルブリフタ４の重量が増大してバルブスプリング荷重を増加させる必要があるので、回転カム２及びバルブリフタ端面５間の摩擦力が大きくなって、エンジンの燃費や出力性能の悪化を来すと同時に、回転カム２及びバルブリフタ４の耐久性を損ねる不具合があり、また、回転カム２が摺動するバルブリフタ端面５が狭い一定範囲に限定されるので、バルブリフタ端面５に偏摩耗が生じやすく、しかも、図７における矢印のように回転カム２が回動して、バルブリフタ端面５に対しその直径方向に回転カム２が摺動しながら往復するとき、最大リフトの前後で図７（イ）から図７（ロ）へとリフタボア３内におけるバルブリフタ４の姿勢を急変させるので、バルブリフタ４がリフタボア３の内面へ局部的に衝突して、リフタボア３内面で打音を発生させると共に、リフタボア３内面の局部摩耗によるリフタボア３及びバルブリフタ４間の摩擦力増大とそれらの耐久性悪化とを招いていた。
【０００５】
なお、実開平２−３５９０２号公報には、板カムのリフト曲線部分を形成するリフト曲線肉壁部の横幅中心をタペットの軸心から偏らせることにより、板カム及びタペット端面間に作用する摩擦力を利用してタペットに回転モーメントを与え、タペット端面の偏摩耗を防止するものが示されているが、この場合には、上記タペット端面の偏摩耗以外には前記従来装置の不具合を解消することは困難であり、また、特開平６−１２９２１３号公報には、バルブリフタから最も離れた位置でシムに摺接するカムの部分を、バルブリフト量が最大となるカム頂部よりも幅狭としたものが示されているが、この場合には、カムの回転軸方向幅の中心とバルブリフタの軸心とが一致しているため、前記従来装置の不具合は何ら解消することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、動弁装置において、回転カムが摺動するバルブリフタ端面の偏摩耗を防止すると同時に、バルブリフタの姿勢急変に起因する打音の発生を抑制して、各部の耐久性を向上させようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明にかかる動弁装置は、バルブリフタの端面に当接して上記バルブリフタをその軸心方向に沿って駆動する回転カムをそなえ、上記回転カムの形状は、上記回転カムの回転軸に直交する方向に上記バルブリフタ軸心から最も離れて上記バルブリフタ端面に上記回転カムが当接する上記回転カムの部位における上記バルブリフタ軸心から上記回転カムの上記回転軸方向に沿った第１の幅の中心までのオフセット量よりも、上記バルブリフタのリフト量を最大とする上記回転カムの部位における上記バルブリフタ軸心から上記回転カムの上記回転軸方向に沿った第２の幅の中心までのオフセット量が大きく、かつ、上記第２の幅が上記第１の幅よりも大きくなるように設定されている。

【０００８】
すなわち、回転カムの回転軸方向に沿った幅の中心は、回転カムがバルブリフタの端面を駆動してバルブリフタのリフト量を最大とし、回転カム及びバルブリフタ端面間に作用するバルブスプリング荷重が最大となったとき、回転カムの回転軸に直交する方向にバルブリフタ軸心から最も離れてバルブリフタ端面に回転カムが当接する回転カムの部位よりも、バルブリフタ軸心からのオフセット量が大きく設定されているので、回転カム及びバルブリフタ端面間に生じる大きな摩擦力と上記オフセット量とにより、バルブリフタにはその軸心回りに回転モーメントが作用してバルブリフタが適宜回動し、回転カムが摺動するバルブリフタ端面の位置が随時変動すると共に、回転カムがバルブリフタ軸心から最も離れてバルブリフタ端面に当接してからバルブリフタのリフト量を最大とするときにかけて、回転カム及びバルブリフタ端面の摺動部分がバルブリフタ軸心から遠ざかることとなり、バルブリフタのリフト量が最大となる前後でバルブリフタの姿勢が急変することを抑制して、バルブリフタがリフタボア内面へ局部的に衝突することを容易に防止することができ、しかも、バルブリフタのリフト量を最大とする回転カムの部位における第２の幅が、回転カムの回転軸に直交する方向にバルブリフタ軸心から最も離れてバルブリフタ端面に回転カムが当接する回転カムの部位における第１の幅よりも大きく設定されていて、バルブリフタのリフト量が最大となって回転カム及びバルブリフタ端面間に作用する負荷応力が最大となる回転カム頂部付近で、回転カム及びバルブリフタ端面間の接触面積が大きくなっているため、上記最大負荷応力を比較的低く制限することが可能となる。

【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態例について、同等部分にはそれぞれ同一符号を付けて説明する。
図１〜図４において、エンジンの吸排気弁等１を開閉する動弁装置の回転カム２は、リフタボア３内における円筒状バルブリフタ４の端面５に対向して配置され、回転軸１０によりその軸心Ｘを中心として回動するが、軸心Ｘの方向にベース円の大部分が切り欠かれ、また、頂部１１の軸心Ｘ方向に沿った幅の中心Ａがバルブリフタ４の軸心Ｙに対して軸心Ｘの方向にＬだけ偏奇している。
【００１０】
従って、回転カム２は、回転軸１０により図２の時計方向に回動するとき、図４に回転カム２及びバルブリフタ端面５の当接軌跡が矢印で示されているように、バルブリフタ端面５に対しａ−ａから当接し始めてバルブリフタ端面５との当接個所が順次移動していき、軸心Ｘと直交する方向にバルブリフタ軸心Ｙから最も離れたｂ−ｂにおいてバルブリフタ端面５に当接し、さらに、バルブリフタ軸心Ｙに対する頂部１１の軸心Ｘ方向偏奇Ｌに応じ、軸心Ｙを通って軸心Ｘと直交するバルブリフタ端面５の直径Ｚから軸心Ｘ方向に最も離れているｃ−ｃを中心とした図４のハッチング部分を回転カム２がバルブリフタ端面５と摺動しながら移行するとき、バルブリフタ４のリフト量を最大とすることができる。なお、Ｂは回転カム２のｂ−ｂにおける軸心Ｘ方向に沿った幅の中心を示している。
【００１１】
バルブリフタ４の最大リフト後は回転カム２の回動に伴って、回転カム２のｄ−ｄがｂ−ｂとは直径Ｚ上の反対側でバルブリフタ軸心Ｙから軸心Ｘと直交する方向に最も離れてバルブリフタ端面５に当接し、さらに、ｅ−ｅにおいて回転カム２がバルブリフタ端面５から離れ、バルブリフタ４に対する回転カム２の１駆動サイクルが終わることとなる。
【００１２】
すなわち、図５に示されているように、回転カム２の回動角に対するバルブリフタ４のリフト量はＤ曲線で、バルブリフタ４のリフト速度はＥ曲線で、回転カム２からバルブリフタ４への接触応力はＦ曲線でそれぞれ表される。
【００１３】
上記のように、バルブリフタ軸心Ｙ、すなわち、回転カム２の軸心Ｘ方向に直交する方向へバルブリフタ軸心Ｙから最も離れてバルブリフタ端面５に回転カム２が当接するｂ−ｂの軸心Ｘ方向に沿った回転カム２の幅中心Ｂに対し、回転カム２がバルブリフタ４のリフト量を最大とすることができるｃ−ｃの軸心Ｘ方向に沿った回転カム２の幅中心Ａが軸心Ｘ方向に沿って直径Ｚと直交する方向へＬだけオフセットしているため、このｃ−ｃの部位において、回転カム２及びバルブリフタ４間に生じた大きな摩擦力Ｈに距離Ｌを乗じた回転モーメントＭが回転カム２からバルブリフタ４に作用することとなるので、バルブリフタ４は軸心Ｙの回りに適宜回動する。
【００１４】
従って、回転カム２が摺動するバルブリフタ端面５の位置が随時変動するため、バルブリフタ端面５に偏摩耗が発生することは確実に防止され、バルブリフタ４の耐久性及び作動安定性を容易に向上させることができる。
【００１５】
また、図４に示されているように、回転カム２が当接するバルブリフタ端面５の部位は、ｂ−ｂとｄ−ｄとの中間でｃ−ｃを中心とし、バルブリフタ軸心Ｙをあたかも遠巻きとするように略弧状に移動していて、その間ではリフタボア３の内面に対するバルブリフタ４の当接個所は比較的滑らかに移行していくので、バルブリフタ４の最大リフト時前後、すなわち、バルブリフタ端面５に対する回転カム２からの負荷が最大であるときに、バルブリフタ４の姿勢が急変することは十分に抑制される。
【００１６】
このため、バルブリフタ４がリフタボア３の内面に局部的に衝突することは容易に防止できるので、リフタボア３内面における打音の発生を抑制できると共に、リフタボア３内面の局部摩耗を抑止して、リフタボア３及びバルブリフタ４間に生じる摩擦力の増大及びそれらの耐久性悪化等を確実に防止することが可能となる。
【００１７】
さらに、回転カム２が当接するバルブリフタ端面５の部位が、ｂ−ｂとｄ−ｄとの中間位置、すなわち、バルブリフタ端面５に対する回転カム２からの負荷が大きくなる位置で、軸心Ｙから離れて略弧状に移動することにより、バルブリフタ４が軸心Ｙの回りに回動するため、バルブリフタ端面５の直径Ｚ上を回転カム２が直線的に往復動する従来装置の場合に対してカム駆動トルクの変動を低く抑制することができるので、この動弁装置を用いたエンジンの燃費及び出力性能を容易に向上させることができる長所がある。
【００１８】
しかも、回転カム２の軸心Ｘ方向に直交する方向へバルブリフタ軸心Ｙから最も離れてバルブリフタ端面５に回転カム２が当接するｂ−ｂの軸心Ｘ方向に沿った回転カム２の幅中心Ｂが、バルブリフタ端面５の直径Ｚ上に位置しているので、バルブリフタ端面５に対する回転カム２の接触部分がバルブリフタ端面５から外れないようにするために必要なバルブリフタ直径Ｚを比較的小さくし、従って、バルブリフタ４を軽量化してバルブスプリング荷重を低減させ、回転カム２及びバルブリフタ端面５間に生じる摩擦力を小さくして、この面からもエンジンの燃費や出力性能を改善できる一方、回転カム２の周縁がバルブリフタ端面５の周縁と局部的に当接することは容易に回避できて、これらの周縁に極端な高負荷が作用することを防止することができる。
【００１９】
図６に示す動弁装置においては、回転カム２は、頂部１１の軸心Ｘ方向に沿った幅の中心Ａがバルブリフタ軸心Ｙ、すなわち、回転カム２の軸心Ｘ方向に直交する方向へバルブリフタ軸心Ｙから最も離れてバルブリフタ端面５に回転カム２が当接するｂ−ｂの軸心Ｘ方向に沿った回転カム２の幅中心Ｂに対して、軸心Ｘの方向にＬだけ偏奇し、かつ、中心Ｂを通る軸心Ｘ方向に沿った回転カム２の幅Ｐよりも、回転カム頂部１１の中心Ａを通る軸心Ｘ方向に沿った幅Ｑが大きいように形成されており、他の点は上記実施形態例ととくに変わるところがない。
【００２０】
従って、この場合には、上記実施形態例と同等の作用効果を奏することができる外、バルブリフタ４のリフト量を最大とする回転カム頂部１１の前後で、回転カム２及びバルブリフタ端面５間の接触面積が大きくなって、回転カム２及びバルブリフタ端面５間に作用する負荷応力が最大となる部位ｃ−ｃ付近でも、上記負荷応力を比較的低く制限することが可能となるので、回転カム２及びバルブリフタ端面５の摩耗を抑制して、回転カム２及びバルブリフタ４の耐久性を一段と向上させることができる特色がある。
【００２１】
なお、上記各実施形態例では、回転カム２の軸心Ｘ方向に直交する方向へバルブリフタ軸心Ｙから最も離れてバルブリフタ端面５に回転カム２が当接するｂ−ｂの軸心Ｘ方向に沿った回転カム２の幅中心Ｂが、回転カム２の回動に伴ってバルブリフタ軸心Ｙを通過するように構成されているが、上記幅中心Ｂの回転軌跡がバルブリフタ軸心Ｙから外れるように構成してもよいことはいうまでもなく、また、回転カム２のｂ−ｂに対応する部位とｃ−ｃに対応する部位とを別体とし、幅中心Ａを幅中心Ｂより軸心Ｘ方向にオフセットさせてもよいものである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明にかかる動弁装置において、回転カムの回転軸方向に沿った幅の中心は、回転カムがバルブリフタの端面を駆動してバルブリフタのリフト量を最大とし、回転カム及びバルブリフタ端面間に作用するバルブスプリング荷重が最大となったとき、回転カムの回転軸に直交する方向にバルブリフタ軸心から最も離れてバルブリフタ端面に回転カムが当接する回転カムの部位よりも、バルブリフタ軸心とのオフセット量が大きく設定されていて、バルブリフタに作用する回転モーメントによりバルブリフタが適宜回動するため、バルブリフタ端面に偏摩耗が発生することを確実に防止して、バルブリフタの耐久性及び作動安定性を容易に向上させることができ、また、回転カムがバルブリフタ軸心から最も離れてバルブリフタ端面に当接してからバルブリフタのリフト量を最大とするときにかけて、回転カム及びバルブリフタ端面の摺動部分がバルブリフタ軸心から遠ざかることとなり、バルブリフタのリフト量が最大となる前後でバルブリフタの姿勢が急変することを抑制して、バルブリフタがリフタボア内面へ局部的に衝突することを容易に防止することができるので、リフタボア内面における打音の発生を抑制できると共に各部の局部摩耗を抑止し、この面からも装置各部の耐久性を向上させることが可能となり、さらに、バルブリフタのリフト量が最大となって回転カム及びバルブリフタ端面間に作用する負荷応力が最大となる回転カム頂部付近で、回転カム及びバルブリフタ端面間の接触面積が大きくなっているため、上記最大負荷応力を比較的低く制限することが可能となるので、回転カム及びバルブリフタ端面の摩耗を抑制して、回転カム及びバルブリフタの耐久性を一段と向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例における概略縦断面図。
【図２】上記実施形態例の要部側面拡大図。
【図３】図２の III矢視図。
【図４】図２のIV−IV矢視拡大図。
【図５】上記実施形態例の作用説明図。
【図６】本発明の他の実施形態例における要部側面図。
【図７】従来装置の作用説明図。
【符号の説明】
２回転カム
３リフタボア
４バルブリフタ
１０回転軸
Ｘ回転軸軸心
Ｙバルブリフタ軸心
Ｚバルブリフタ端面直径

Claims

バルブリフタの端面に当接して上記バルブリフタをその軸心方向に沿って駆動する回転カムをそなえ、上記回転カムの形状は、上記回転カムの回転軸に直交する方向に上記バルブリフタ軸心から最も離れて上記バルブリフタ端面に上記回転カムが当接する上記回転カムの部位における上記バルブリフタ軸心から上記回転カムの上記回転軸方向に沿った第１の幅の中心までのオフセット量よりも、上記バルブリフタのリフト量を最大とする上記回転カムの部位における上記バルブリフタ軸心から上記回転カムの上記回転軸方向に沿った第２の幅の中心までのオフセット量が大きく、かつ、上記第２の幅が上記第１の幅よりも大きくなるように設定された動弁装置。