JP3803288B2 - 可変動弁機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブタイミング及びリフト量を変化させる可変動弁機構に関し、特に直打式バルブリフタの回転阻止構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
カムプロフィールが軸方向に連続的に変化する立体カムと、該立体カムに接触するカム接触子を備えた直打式バルブリフタとを用いた可変動弁機構によれば、内燃機関の低回転時から高回転時まで、バルブタイミング及びリフト量を連続的に変化させて、内燃機関の運転状況に応じた精密な制御を行なうことができる。この可変動弁機構においては、立体カムに対してカム接触子が回転しないようにする回転阻止構造が設けられるが、前記公報に記載された回転阻止構造では、部品点数の増加や剛性の低下等の問題があった（後記の特開２０００−１３６７０４号公報で指摘）。
【０００３】
そこで、本出願人は先に、前記問題を解消できる回転阻止構造として、図９に示すとおり、直打式バルブリフタの倒立カップ状のカップ部材１０７の端壁部１１８の外周面に、シリンダヘッド１０９に対するカップ部材１０７の回転を阻止する凸部１２５を一体的に設け、シリンダヘッド１０９のリフタガイド穴１１０の一部に、前記凸部１２５が摺動可能に嵌合する凹溝１２６を設けたものを提案した（特開２０００−１３６７０４号公報）。この可変動弁機構によれば、部品点数を削減し、剛性を高めることができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図７の回転阻止構造によると、端壁部１１８の外側に凸部１２５を設けるので、該凸部１２５が邪魔になって側壁部１１９の外周面の研削加工が困難になり、該面の精度を確保することも困難になっていた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、カップ部材及びカム接触子の回転阻止構造を簡単な構成で実現することができ、側壁部の外周面の研削加工及び精度確保を容易化できる可変動弁機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可変動弁機構は、カムプロフィールを軸方向に連続的に変化させた立体カムと、内燃機関の回転数等の運転状況に応じて前記立体カムを軸方向へ変位させる変位装置と、立体カムのカムプロフィールに基づいて往復動することによりバルブを開閉する直打式バルブリフタとを備えた可変動弁機構において、前記直打式バルブリフタは、立体カムと接触するカム接触子と、シリンダヘッドのリフタガイド穴に摺動可能に挿入された円筒状のカップ部材とを備え、前記カップ部材を、立体カムと対向する端壁部とリフタガイド穴に摺接する側壁部とから一体成形し、隣り合う一対の前記リフタガイド穴を連通し該リフタガイド穴の軸線方向に延びる摺動スリットを前記シリンダヘッドに設けるとともに、該摺動スリットを介して対向する一対の前記カップ部材の回転を阻止しながら該摺動スリットに沿って摺動する回転阻止部材を設け、該回転阻止部材は、前記両カップ部材に形成された凹部にそれぞれ係合する一対の凸部と、該両カップ部材をそれぞれ該カップ部材の中心線と略直角方向に付勢する一対の付勢部とを備え、前記両カップ部材は、前記側壁部に前記凹部が形成され、前記回転阻止部材の前記各付勢部は、該各凹部に係合する前記凸部をそれぞれ備えるとともに、該各凹部又は該各凹部の周辺部を押圧するように構成され、前記回転阻止部材は、前記両リフタガイド穴に挿入済みの前記両カップ部材に装着可能に、前記両付勢部が前記両凸部をその反突出方向に後退可能に支持したことを特徴としている。
【０００９】
別の本発明の可変動弁機構は、カムプロフィールを軸方向に連続的に変化させた立体カムと、内燃機関の回転数等の運転状況に応じて前記立体カムを軸方向へ変位させる変位装置と、立体カムのカムプロフィールに基づいて往復動することによりバルブを開閉する直打式バルブリフタとを備えた可変動弁機構において、前記直打式バルブリフタは、立体カムと接触するカム接触子と、シリンダヘッドのリフタガイド穴に摺動可能に挿入された円筒状のカップ部材とを備え、前記カップ部材を、立体カムと対向する端壁部とリフタガイド穴に摺接する側壁部とから一体成形し、隣り合う一対の前記リフタガイド穴を連通し該リフタガイド穴の軸線方向に延びる摺動スリットを前記シリンダヘッドに設けるとともに、該摺動スリットを介して対向する一対の前記カップ部材の回転を阻止しながら該摺動スリットに沿って摺動する回転阻止部材を設け、該回転阻止部材は、前記両カップ部材に形成された凹部にそれぞれ係合する一対の凸部と、該両カップ部材をそれぞれ該カップ部材の中心線と略直角方向に付勢する一対の付勢部とを備え、前記両カップ部材は、前記端壁部に前記凹部が形成され、前記回転阻止部材は、該各凹部に係合する一対の凸部を備えた第一部材と、該第一部材を両カップ部材に固定する固定部を備えるとともに、前記端壁部に形成された被係合部に係合して該端壁部を付勢する前記付勢部を備えた第二部材とを含むことを特徴としている。
【００１０】
前記カップ部材を付勢する態様としては、特に限定されないが、前記両カップ部材を互いに遠ざけるように押圧する態様や、前記両カップ部材を互いに近づけるように引っ張る態様を例示する。
【００１１】
立体カムは、低回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールまでカムプロフィールを軸方向に連続的に変化させたものが好ましい。
【００１２】
低回転用カムプロフィールにおけるバルブタイミングの位相、開弁作用角及びリフト量と、高回転用カムプロフィールにおけるバルブタイミングの位相、開弁作用角及びリフト量は、個々の内燃機関における要求事項に応じて適宜設定することができる。もっとも、多くの場合、低回転用カムプロフィールは開弁作用角及びリフト量が小さく、高回転用カムプロフィールは開弁作用角及びリフト量が大きい。
【００１３】
変位装置により立体カムを段階的に変位させる場合、二段階に変化させてもよいが、その場合は二段階の変位を調節できるようにすることが好ましい。さらに好ましくは、立体カムを少なくとも三段階に変位させることである。最も好ましくは、立体カムを連続的に変位させることである。変位装置は特定の構造に限定されず、油圧、電磁力等を利用したものを例示できる。
【００１４】
追従接触機構は、特に限定されないが、リフタブリッジの中央部に設けられた半円筒内面座と、該半円筒内面座にロール運動可能に嵌合されたカム接触子とからなるものが好ましい。このカム接触子は、バルブクリアランス調整用の取替部品とされてもよい。その他、特開平９−２９６７１４号公報に示したカム接触子付ローラ機構を適用することもできる。
【００１５】
なお、本発明の可変動弁機構は、吸気バルブ又は排気バルブの何れか一方に適用することもできるが、両方に適用することが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を吸気バルブ及び排気バルブの両方に適用した可変動弁機構の実施形態について、図面を参照して説明する。よって、実施形態において単にバルブというときは、吸気バルブと排気バルブの両方を指す。
【００１７】
まず、図１〜図４は第一実施形態の可変動弁機構を示し、カムシャフト１には、図２において右側の低回転用カムプロフィールから左側の高回転用カムプロフィールまで、カムプロフィールを軸方向に連続的に変化させた立体カム２が形成されている。本可変動弁機構は、該立体カム２と、該立体カム２のカムプロフィールに基づいて往復動することによりバルブ４を開閉する直打式バルブリフタ１０とを複数組備えており、本例ではその内の隣り合う２組の構成について説明する。
【００１８】
立体カム２はベース円部２ａとノーズ部２ｂとからなり、ベース円部２ａは、低回転用カムプロフィールにおいても高回転用カムプロフィールにおいても同一半径であるため、傾斜の無い円柱面である。しかし、ノーズ部２ｂは、低回転用カムプロフィールにおいては開弁作用角及びリフト量が小さく、高回転用カムプロフィールにおいては開弁作用角及びリフト量が大きいため、円錐面のように傾斜している。
【００１９】
カムシャフト１の端部には、内燃機関の回転数等の運転状況に応じてカムシャフト１及び立体カム２を軸方向へ連続的に変位させる変位装置３が設けられている。変位装置３は、例えば、スプラインを用いたカムシャフト１のガイド部と、油圧を用いたカムシャフト１の駆動部とからなり（いずれも図示略）、内燃機関の回転センサやアクセル開度センサ等に基づいて作動するマイクロコンピュータ等の制御装置（図示略）により制御されるようになっている。
【００２０】
カムシャフト１より下方のシリンダヘッド７ａにはリフタガイド穴８が形成され、該リフタガイド穴８には、立体カム２のカムプロフィールに基づいて図示例では上下方向に往復動することによりバルブ４を開閉する直打式バルブリフタ１０が摺動可能に配されている。このシリンダヘッド７ａの上面には立体カム２の回転軌跡を逃がすための逃がし凹部９が形成されている（図１及び図３参照）。バルブ４のステム部４ａは、バルブリフタ１０より下方のシリンダヘッド７ｂに固定されたバルブガイド２５に挿通されてガイドされている。
【００２１】
直打式バルブリフタ１０は、立体カム２と対向する円板状の端壁部１２と、リフタガイド穴８に摺接する円筒状の側壁部１３（スカート部）とから一体成形されたカップ部材１１と、端壁部１２に設けられて立体カム２の回転に伴う接触線角度の変化に追従しながら立体カム２に接触するカム接触子２１を含む追従接触機構とを備えている。
【００２２】
端壁部１２の下面にはステム部４ａの端部を押圧するための押圧部１４が突設され、押圧部１４とバルブ４の端部との間にはバルブクリアランス調整用のシムが介装されてもよい。バルブ４の上端近傍に取り付けられたスプリングリテーナ５と、シリンダヘッド７ｂ上面の環状凹部に当てられたスプリングシート２７との間には、バルブスプリング６が装着されている。
【００２３】
追従接触機構を詳述すると、端壁部１２の上面中央部には立体カム２の軸線とは直角方向に長い隆起部１８が一体的に形成され、隆起部１８には同方向に延びる半円筒内面座１９が凹設されている。また、半円筒内面座１９の長手方向略中央部には係合凹部２０が設けられている。カム接触子２１は、半円筒内面座１９に揺動可能に接触する半円柱面２２と、立体カム２に接触する平らな接触面２３とを含む、半割り円柱状のものである。半円柱面２２の長手方向中央部には扇形の係合凸部２４が一体的に設けられ、該係合凸部２４が係合凹部２０に係合して揺動可能に挟まれている。この係合により、カム接触子２１の長手方向の端面が現れた状態で、カム接触子２１の長手方向の移動が規制されている。カム接触子２１は、小角度の揺動によって、立体カム２の回転に伴う接触線角度の変化に追従しながら、接触面２３が立体カム２に接触するようになっている。このように隆起部１８及び半円筒内面座１９はカム接触子２１の支持部を構成し、この支持部にカム接触子２１がカムシャフト１とは直角の軸線周りで揺動可能かつバルブ４の中心線周りで回動不能に支持されている。
【００２４】
さて、本実施形態では、隣り合う一対のリフタガイド穴８を連通し該リフタガイド穴８の軸線方向に延びる摺動スリット３６がシリンダヘッド７ａに設けられるとともに、摺動スリット３６を介して対向する一対のカップ部材１１の回転を阻止しながら該摺動スリット３６に沿って摺動する回転阻止部材３０が設けられている。
【００２５】
回転阻止部材３０は板バネ材からなり、両カップ部材１１を連結するように延びる連結部３１と、該連結部３１の長さ方向両側の縁部からそれぞれ末広がり状に延び両カップ部材１１の側壁部１３をそれぞれカップ部材１１の中心線と略直角方向に押圧する一対の付勢部としての押圧部３２と、該連結部３１の幅方向両側の縁部からそれぞれ下方に延びる一対の摺動部３３とが一体に形成されている。各押圧部３２の先端側の外側面には該押圧部３２の幅方向に延びる凸部としての凸条３４が折曲形成されている。両押圧部３２は両凸条３４をその反突出方向に後退可能にそれぞれ支持している。そして、両カップ部材１１の側壁部１３の対向部位にはカップ部材１１の軸線と直角方向に延びる凹部としての凹溝３５が形成されており、該凹溝３５に凸条３４が嵌合し、カップ部材１１の回転を阻止するようになっている。
【００２６】
この回転阻止部材３０を取り付けるには、まず、両カップ部材１１の凹溝３５が摺動スリット３６を介して互いに対向するようにして、両カップ部材１１をそれぞれのリフタガイド穴８に挿入する。次いで、両押圧部３２の外側面がそれぞれ両カップ部材１１の側壁部１３外周面に当接する方向に向けるとともに、両押圧部３２を互いに近づけるように押圧することにより圧縮した状態で回転阻止部材３０を摺動スリット３６に嵌め込み、両押圧部３２の凸条３４をそれぞれ両カップ部材１１の凹溝３５に嵌合させる。すると、回転阻止部材３０の両押圧部３２がリフタガイド穴８の中心線と略直角方向に両カップ部材１１の凹溝３５及び該凹溝３５周辺部をそれぞれ押圧し、回転阻止部材３０と両カップ部材１１とが、両リフタガイド穴８及び摺動スリット３６内で一体化された状態となる。そして、両カップ部材１１と回転阻止部材３０とは、一体化された状態で、両リフタガイド穴８及び摺動スリット３６内を摺動するようになっている。
【００２７】
上記のように構成された可変動弁機構によれば、隣り合う一対のリフタガイド穴８を連通し該リフタガイド穴８の軸線方向に延びる摺動スリット３６をシリンダヘッド７ａに設け、別体の回転阻止部材３０を、その両押圧部３２の凸条３４が摺動スリット３６を介して対向する一対のカップ部材１１の凹溝３５にそれぞれ係合するように構成されているので、カップ部材１１の端壁部１２の外側に従来のような凸部を設ける必要がなく、端壁部１２の外周面の切削加工が容易になり、また、該面の精度を確保することも容易になる。
【００２８】
また、回転阻止部材３０の両押圧部３２がカップ部材１１の中心線と略直角方向に該カップ部材１１をそれぞれ押圧するように構成されているので、両カップ部材１１がガタつきなく一体化され、カップ部材１１の回転及びコック運動を阻止するようになっている。この押圧部３２の作用により回転阻止部材３０自身も両カップ部材１１にガタつきなく一体化されるので、該回転阻止部材３０の干渉による側壁部１３の摩耗や、焼き付きを防止することができる。
【００２９】
また、回転阻止部材３０は、摺動スリット３６に沿って摺動する摺動部３３を備えているので、回転阻止部材３０の上下動がスムーズにガイドされるようになっている。
【００３０】
また、回転阻止部材３０は、両リフタガイド穴８に挿入済みの両カップ部材１１に装着可能に、両押圧部３２が両凸条３４をその反突出方向に後退可能に支持しているので、例えば、両カップ部材１１と回転阻止部材３０とを予め嵌合させた状態でリフタガイド穴８に挿入する必要がなく、組み付け性が良い。
【００３１】
次に、図５〜図８は第二実施形態の可変動弁機構を示し、回転阻止部材４０等を次のように構成している点において第一実施形態と相違するものであり、その他は実質的に共通である。
【００３２】
両カップ部材１１は、端壁部１２に凹部４４が形成されている。そして、回転阻止部材４０は、該各凹部４４に係合する第一部材４１と、該第一部材４１を両カップ部材１１に固定するとともに該両カップ部材１１を付勢する第二部材４２とを含んでいる。
【００３３】
第一部材４１は、半割円柱状に形成されており、該第一部材４１の円柱幅方向の両端部４３は、両カップ部材１１の凹部４４にそれぞれ嵌合し、円柱長さ方向の両端面４５は、摺動スリット３６に摺接するようになっている。
【００３４】
第二部材４２は、バネ性を有する丸棒材が折曲形成されてなっており、両カップ部材１１を連結するように延びる連結部４６と、該連結部４６の両端側から略下方に延びる付勢部４７とを備えている。連結部４６の中央部には第一部材４１を押さえて固定する固定部４８が下方に向けて突設されている。付勢部４７の先端側には、図５の矢示図に示すように側面視で互いに反対方向に折曲されてなるフック部４９が形成されており、付勢部４７はこのフック部４９の延設方向へ反発力を発揮するようになっている。このフック部４９は、両カップ部材１１の端壁部１２に貫設された貫通穴５０に挿通され、端壁部１２内面に係止されるようになっている。この貫通穴５０及び端壁部１２内面が付勢部４７に係合される被係合部である。
【００３５】
この回転阻止部材４０を取り付けるには、まず、両カップ部材１１の凹部４４が摺動スリット３６を介して互いに対向するようにして、両カップ部材１１をそれぞれのリフタガイド穴８に挿入する。次いで、回転阻止部材４０の第一部材４１を摺動スリット３６に嵌め込むとともに、その両端部４３を両カップ部材１１の凹部４４にそれぞれ嵌合させる。次いで、回転阻止部材４０の第二部材４２の両付勢部４７を図５の矢示図に示すように側面視で互いに近づけるようにたわませながら、両カップ部材１１の貫通穴５０に挿通し、フック部４９を端壁部１２内面に係止する。第一部材４１の前記嵌合に加え、第二部材４２の両付勢部４７が両カップ部材１１をそれぞれカップ部材１１の中心線と略直角方向に付勢することにより、回転阻止部材４０と両カップ部材１１とが両リフタガイド穴８及び摺動スリット３６内で一体化された状態となる。そして、両カップ部材１１と回転阻止部材４０とは、一体化された状態で、両リフタガイド穴８及び摺動スリット３６内を摺動するようになっている。本実施形態によっても、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、第二実施形態において第二部材４２が両カップ部材１１を互いに引き寄せるように構成する等、発明の趣旨から逸脱しない範囲で回転阻止部材の構成・形状やその他各部の構成・形状等を適宜変更して具体化することもできる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の可変動弁機構は、上記の通り構成されているので、カップ部材及びカム接触子の回転阻止構造を簡単な構成で実現することができ、側壁部の外周面の研削加工及び精度確保を容易化できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る可変動弁機構を示す分解斜視図である。
【図２】同可変動弁機構の断面図である。
【図３】同可変動弁機構の平面図である。
【図４】同可変動弁機構の斜視図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る可変動弁機構を示す分解斜視図である。
【図６】同可変動弁機構の断面図である。
【図７】同可変動弁機構の平面図である。
【図８】同可変動弁機構の斜視図である。
【図９】従来例の可変動弁機構を示す断面図である。
【符号の説明】
２ 立体カム
３ 変位装置
４ バルブ
７ シリンダヘッド
８ リフタガイド穴
１０ 直打式バルブリフタ
１１ カップ部材
１２ 端壁部
１３ 側壁部
２１ カム接触子
３０ 回転阻止部材
３２ 押圧部
３３ 摺動部
３４ 凸条
３５ 凹溝
３６ 摺動スリット
４０ 回転阻止部材
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブタイミング及びリフト量を変化させる可変動弁機構に関し、特に直打式バルブリフタの回転阻止構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
カムプロフィールが軸方向に連続的に変化する立体カムと、該立体カムに接触するカム接触子を備えた直打式バルブリフタとを用いた可変動弁機構によれば、内燃機関の低回転時から高回転時まで、バルブタイミング及びリフト量を連続的に変化させて、内燃機関の運転状況に応じた精密な制御を行なうことができる。この可変動弁機構においては、立体カムに対してカム接触子が回転しないようにする回転阻止構造が設けられるが、前記公報に記載された回転阻止構造では、部品点数の増加や剛性の低下等の問題があった（後記の特開２０００−１３６７０４号公報で指摘）。
【０００３】
そこで、本出願人は先に、前記問題を解消できる回転阻止構造として、図９に示すとおり、直打式バルブリフタの倒立カップ状のカップ部材１０７の端壁部１１８の外周面に、シリンダヘッド１０９に対するカップ部材１０７の回転を阻止する凸部１２５を一体的に設け、シリンダヘッド１０９のリフタガイド穴１１０の一部に、前記凸部１２５が摺動可能に嵌合する凹溝１２６を設けたものを提案した（特開２０００−１３６７０４号公報）。この可変動弁機構によれば、部品点数を削減し、剛性を高めることができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図７の回転阻止構造によると、端壁部１１８の外側に凸部１２５を設けるので、該凸部１２５が邪魔になって側壁部１１９の外周面の研削加工が困難になり、該面の精度を確保することも困難になっていた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、カップ部材及びカム接触子の回転阻止構造を簡単な構成で実現することができ、側壁部の外周面の研削加工及び精度確保を容易化できる可変動弁機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可変動弁機構は、カムプロフィールを軸方向に連続的に変化させた立体カムと、内燃機関の回転数等の運転状況に応じて前記立体カムを軸方向へ変位させる変位装置と、立体カムのカムプロフィールに基づいて往復動することによりバルブを開閉する直打式バルブリフタとを備えた可変動弁機構において、前記直打式バルブリフタは、立体カムと接触するカム接触子と、シリンダヘッドのリフタガイド穴に摺動可能に挿入された円筒状のカップ部材とを備え、前記カップ部材を、立体カムと対向する端壁部とリフタガイド穴に摺接する側壁部とから一体成形し、隣り合う一対の前記リフタガイド穴を連通し該リフタガイド穴の軸線方向に延びる摺動スリットを前記シリンダヘッドに設けるとともに、該摺動スリットを介して対向する一対の前記カップ部材の回転を阻止しながら該摺動スリットに沿って摺動する回転阻止部材を設け、該回転阻止部材は、前記両カップ部材に形成された凹部にそれぞれ係合する一対の凸部と、該両カップ部材をそれぞれ該カップ部材の中心線と略直角方向に付勢する一対の付勢部とを備え、前記両カップ部材は、前記側壁部に前記凹部が形成され、前記回転阻止部材の前記各付勢部は、該各凹部に係合する前記凸部をそれぞれ備えるとともに、該各凹部又は該各凹部の周辺部を押圧するように構成され、前記回転阻止部材は、前記両リフタガイド穴に挿入済みの前記両カップ部材に装着可能に、前記両付勢部が前記両凸部をその反突出方向に後退可能に支持したことを特徴としている。
【０００９】
別の本発明の可変動弁機構は、カムプロフィールを軸方向に連続的に変化させた立体カムと、内燃機関の回転数等の運転状況に応じて前記立体カムを軸方向へ変位させる変位装置と、立体カムのカムプロフィールに基づいて往復動することによりバルブを開閉する直打式バルブリフタとを備えた可変動弁機構において、前記直打式バルブリフタは、立体カムと接触するカム接触子と、シリンダヘッドのリフタガイド穴に摺動可能に挿入された円筒状のカップ部材とを備え、前記カップ部材を、立体カムと対向する端壁部とリフタガイド穴に摺接する側壁部とから一体成形し、隣り合う一対の前記リフタガイド穴を連通し該リフタガイド穴の軸線方向に延びる摺動スリットを前記シリンダヘッドに設けるとともに、該摺動スリットを介して対向する一対の前記カップ部材の回転を阻止しながら該摺動スリットに沿って摺動する回転阻止部材を設け、該回転阻止部材は、前記両カップ部材に形成された凹部にそれぞれ係合する一対の凸部と、該両カップ部材をそれぞれ該カップ部材の中心線と略直角方向に付勢する一対の付勢部とを備え、前記両カップ部材は、前記端壁部に前記凹部が形成され、前記回転阻止部材は、該各凹部に係合する一対の凸部を備えた第一部材と、該第一部材を両カップ部材に固定する固定部を備えるとともに、前記端壁部に形成された被係合部に係合して該端壁部を付勢する前記付勢部を備えた第二部材とを含むことを特徴としている。
【００１０】
前記カップ部材を付勢する態様としては、特に限定されないが、前記両カップ部材を互いに遠ざけるように押圧する態様や、前記両カップ部材を互いに近づけるように引っ張る態様を例示する。
【００１１】
立体カムは、低回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールまでカムプロフィールを軸方向に連続的に変化させたものが好ましい。
【００１２】
低回転用カムプロフィールにおけるバルブタイミングの位相、開弁作用角及びリフト量と、高回転用カムプロフィールにおけるバルブタイミングの位相、開弁作用角及びリフト量は、個々の内燃機関における要求事項に応じて適宜設定することができる。もっとも、多くの場合、低回転用カムプロフィールは開弁作用角及びリフト量が小さく、高回転用カムプロフィールは開弁作用角及びリフト量が大きい。
【００１３】
変位装置により立体カムを段階的に変位させる場合、二段階に変化させてもよいが、その場合は二段階の変位を調節できるようにすることが好ましい。さらに好ましくは、立体カムを少なくとも三段階に変位させることである。最も好ましくは、立体カムを連続的に変位させることである。変位装置は特定の構造に限定されず、油圧、電磁力等を利用したものを例示できる。
【００１４】
追従接触機構は、特に限定されないが、リフタブリッジの中央部に設けられた半円筒内面座と、該半円筒内面座にロール運動可能に嵌合されたカム接触子とからなるものが好ましい。このカム接触子は、バルブクリアランス調整用の取替部品とされてもよい。その他、特開平９−２９６７１４号公報に示したカム接触子付ローラ機構を適用することもできる。
【００１５】
なお、本発明の可変動弁機構は、吸気バルブ又は排気バルブの何れか一方に適用することもできるが、両方に適用することが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を吸気バルブ及び排気バルブの両方に適用した可変動弁機構の実施形態について、図面を参照して説明する。よって、実施形態において単にバルブというときは、吸気バルブと排気バルブの両方を指す。
【００１７】
まず、図１〜図４は第一実施形態の可変動弁機構を示し、カムシャフト１には、図２において右側の低回転用カムプロフィールから左側の高回転用カムプロフィールまで、カムプロフィールを軸方向に連続的に変化させた立体カム２が形成されている。本可変動弁機構は、該立体カム２と、該立体カム２のカムプロフィールに基づいて往復動することによりバルブ４を開閉する直打式バルブリフタ１０とを複数組備えており、本例ではその内の隣り合う２組の構成について説明する。
【００１８】
立体カム２はベース円部２ａとノーズ部２ｂとからなり、ベース円部２ａは、低回転用カムプロフィールにおいても高回転用カムプロフィールにおいても同一半径であるため、傾斜の無い円柱面である。しかし、ノーズ部２ｂは、低回転用カムプロフィールにおいては開弁作用角及びリフト量が小さく、高回転用カムプロフィールにおいては開弁作用角及びリフト量が大きいため、円錐面のように傾斜している。
【００１９】
カムシャフト１の端部には、内燃機関の回転数等の運転状況に応じてカムシャフト１及び立体カム２を軸方向へ連続的に変位させる変位装置３が設けられている。変位装置３は、例えば、スプラインを用いたカムシャフト１のガイド部と、油圧を用いたカムシャフト１の駆動部とからなり（いずれも図示略）、内燃機関の回転センサやアクセル開度センサ等に基づいて作動するマイクロコンピュータ等の制御装置（図示略）により制御されるようになっている。
【００２０】
カムシャフト１より下方のシリンダヘッド７ａにはリフタガイド穴８が形成され、該リフタガイド穴８には、立体カム２のカムプロフィールに基づいて図示例では上下方向に往復動することによりバルブ４を開閉する直打式バルブリフタ１０が摺動可能に配されている。このシリンダヘッド７ａの上面には立体カム２の回転軌跡を逃がすための逃がし凹部９が形成されている（図１及び図３参照）。バルブ４のステム部４ａは、バルブリフタ１０より下方のシリンダヘッド７ｂに固定されたバルブガイド２５に挿通されてガイドされている。
【００２１】
直打式バルブリフタ１０は、立体カム２と対向する円板状の端壁部１２と、リフタガイド穴８に摺接する円筒状の側壁部１３（スカート部）とから一体成形されたカップ部材１１と、端壁部１２に設けられて立体カム２の回転に伴う接触線角度の変化に追従しながら立体カム２に接触するカム接触子２１を含む追従接触機構とを備えている。
【００２２】
端壁部１２の下面にはステム部４ａの端部を押圧するための押圧部１４が突設され、押圧部１４とバルブ４の端部との間にはバルブクリアランス調整用のシムが介装されてもよい。バルブ４の上端近傍に取り付けられたスプリングリテーナ５と、シリンダヘッド７ｂ上面の環状凹部に当てられたスプリングシート２７との間には、バルブスプリング６が装着されている。
【００２３】
追従接触機構を詳述すると、端壁部１２の上面中央部には立体カム２の軸線とは直角方向に長い隆起部１８が一体的に形成され、隆起部１８には同方向に延びる半円筒内面座１９が凹設されている。また、半円筒内面座１９の長手方向略中央部には係合凹部２０が設けられている。カム接触子２１は、半円筒内面座１９に揺動可能に接触する半円柱面２２と、立体カム２に接触する平らな接触面２３とを含む、半割り円柱状のものである。半円柱面２２の長手方向中央部には扇形の係合凸部２４が一体的に設けられ、該係合凸部２４が係合凹部２０に係合して揺動可能に挟まれている。この係合により、カム接触子２１の長手方向の端面が現れた状態で、カム接触子２１の長手方向の移動が規制されている。カム接触子２１は、小角度の揺動によって、立体カム２の回転に伴う接触線角度の変化に追従しながら、接触面２３が立体カム２に接触するようになっている。このように隆起部１８及び半円筒内面座１９はカム接触子２１の支持部を構成し、この支持部にカム接触子２１がカムシャフト１とは直角の軸線周りで揺動可能かつバルブ４の中心線周りで回動不能に支持されている。
【００２４】
さて、本実施形態では、隣り合う一対のリフタガイド穴８を連通し該リフタガイド穴８の軸線方向に延びる摺動スリット３６がシリンダヘッド７ａに設けられるとともに、摺動スリット３６を介して対向する一対のカップ部材１１の回転を阻止しながら該摺動スリット３６に沿って摺動する回転阻止部材３０が設けられている。
【００２５】
回転阻止部材３０は板バネ材からなり、両カップ部材１１を連結するように延びる連結部３１と、該連結部３１の長さ方向両側の縁部からそれぞれ末広がり状に延び両カップ部材１１の側壁部１３をそれぞれカップ部材１１の中心線と略直角方向に押圧する一対の付勢部としての押圧部３２と、該連結部３１の幅方向両側の縁部からそれぞれ下方に延びる一対の摺動部３３とが一体に形成されている。各押圧部３２の先端側の外側面には該押圧部３２の幅方向に延びる凸部としての凸条３４が折曲形成されている。両押圧部３２は両凸条３４をその反突出方向に後退可能にそれぞれ支持している。そして、両カップ部材１１の側壁部１３の対向部位にはカップ部材１１の軸線と直角方向に延びる凹部としての凹溝３５が形成されており、該凹溝３５に凸条３４が嵌合し、カップ部材１１の回転を阻止するようになっている。
【００２６】
この回転阻止部材３０を取り付けるには、まず、両カップ部材１１の凹溝３５が摺動スリット３６を介して互いに対向するようにして、両カップ部材１１をそれぞれのリフタガイド穴８に挿入する。次いで、両押圧部３２の外側面がそれぞれ両カップ部材１１の側壁部１３外周面に当接する方向に向けるとともに、両押圧部３２を互いに近づけるように押圧することにより圧縮した状態で回転阻止部材３０を摺動スリット３６に嵌め込み、両押圧部３２の凸条３４をそれぞれ両カップ部材１１の凹溝３５に嵌合させる。すると、回転阻止部材３０の両押圧部３２がリフタガイド穴８の中心線と略直角方向に両カップ部材１１の凹溝３５及び該凹溝３５周辺部をそれぞれ押圧し、回転阻止部材３０と両カップ部材１１とが、両リフタガイド穴８及び摺動スリット３６内で一体化された状態となる。そして、両カップ部材１１と回転阻止部材３０とは、一体化された状態で、両リフタガイド穴８及び摺動スリット３６内を摺動するようになっている。
【００２７】
上記のように構成された可変動弁機構によれば、隣り合う一対のリフタガイド穴８を連通し該リフタガイド穴８の軸線方向に延びる摺動スリット３６をシリンダヘッド７ａに設け、別体の回転阻止部材３０を、その両押圧部３２の凸条３４が摺動スリット３６を介して対向する一対のカップ部材１１の凹溝３５にそれぞれ係合するように構成されているので、カップ部材１１の端壁部１２の外側に従来のような凸部を設ける必要がなく、端壁部１２の外周面の切削加工が容易になり、また、該面の精度を確保することも容易になる。
【００２８】
また、回転阻止部材３０の両押圧部３２がカップ部材１１の中心線と略直角方向に該カップ部材１１をそれぞれ押圧するように構成されているので、両カップ部材１１がガタつきなく一体化され、カップ部材１１の回転及びコック運動を阻止するようになっている。この押圧部３２の作用により回転阻止部材３０自身も両カップ部材１１にガタつきなく一体化されるので、該回転阻止部材３０の干渉による側壁部１３の摩耗や、焼き付きを防止することができる。
【００２９】
また、回転阻止部材３０は、摺動スリット３６に沿って摺動する摺動部３３を備えているので、回転阻止部材３０の上下動がスムーズにガイドされるようになっている。
【００３０】
また、回転阻止部材３０は、両リフタガイド穴８に挿入済みの両カップ部材１１に装着可能に、両押圧部３２が両凸条３４をその反突出方向に後退可能に支持しているので、例えば、両カップ部材１１と回転阻止部材３０とを予め嵌合させた状態でリフタガイド穴８に挿入する必要がなく、組み付け性が良い。
【００３１】
次に、図５〜図８は第二実施形態の可変動弁機構を示し、回転阻止部材４０等を次のように構成している点において第一実施形態と相違するものであり、その他は実質的に共通である。
【００３２】
両カップ部材１１は、端壁部１２に凹部４４が形成されている。そして、回転阻止部材４０は、該各凹部４４に係合する第一部材４１と、該第一部材４１を両カップ部材１１に固定するとともに該両カップ部材１１を付勢する第二部材４２とを含んでいる。
【００３３】
第一部材４１は、半割円柱状に形成されており、該第一部材４１の円柱幅方向の両端部４３は、両カップ部材１１の凹部４４にそれぞれ嵌合し、円柱長さ方向の両端面４５は、摺動スリット３６に摺接するようになっている。
【００３４】
第二部材４２は、バネ性を有する丸棒材が折曲形成されてなっており、両カップ部材１１を連結するように延びる連結部４６と、該連結部４６の両端側から略下方に延びる付勢部４７とを備えている。連結部４６の中央部には第一部材４１を押さえて固定する固定部４８が下方に向けて突設されている。付勢部４７の先端側には、図５の矢示図に示すように側面視で互いに反対方向に折曲されてなるフック部４９が形成されており、付勢部４７はこのフック部４９の延設方向へ反発力を発揮するようになっている。このフック部４９は、両カップ部材１１の端壁部１２に貫設された貫通穴５０に挿通され、端壁部１２内面に係止されるようになっている。この貫通穴５０及び端壁部１２内面が付勢部４７に係合される被係合部である。
【００３５】
この回転阻止部材４０を取り付けるには、まず、両カップ部材１１の凹部４４が摺動スリット３６を介して互いに対向するようにして、両カップ部材１１をそれぞれのリフタガイド穴８に挿入する。次いで、回転阻止部材４０の第一部材４１を摺動スリット３６に嵌め込むとともに、その両端部４３を両カップ部材１１の凹部４４にそれぞれ嵌合させる。次いで、回転阻止部材４０の第二部材４２の両付勢部４７を図５の矢示図に示すように側面視で互いに近づけるようにたわませながら、両カップ部材１１の貫通穴５０に挿通し、フック部４９を端壁部１２内面に係止する。第一部材４１の前記嵌合に加え、第二部材４２の両付勢部４７が両カップ部材１１をそれぞれカップ部材１１の中心線と略直角方向に付勢することにより、回転阻止部材４０と両カップ部材１１とが両リフタガイド穴８及び摺動スリット３６内で一体化された状態となる。そして、両カップ部材１１と回転阻止部材４０とは、一体化された状態で、両リフタガイド穴８及び摺動スリット３６内を摺動するようになっている。本実施形態によっても、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、第二実施形態において第二部材４２が両カップ部材１１を互いに引き寄せるように構成する等、発明の趣旨から逸脱しない範囲で回転阻止部材の構成・形状やその他各部の構成・形状等を適宜変更して具体化することもできる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の可変動弁機構は、上記の通り構成されているので、カップ部材及びカム接触子の回転阻止構造を簡単な構成で実現することができ、側壁部の外周面の研削加工及び精度確保を容易化できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る可変動弁機構を示す分解斜視図である。
【図２】同可変動弁機構の断面図である。
【図３】同可変動弁機構の平面図である。
【図４】同可変動弁機構の斜視図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る可変動弁機構を示す分解斜視図である。
【図６】同可変動弁機構の断面図である。
【図７】同可変動弁機構の平面図である。
【図８】同可変動弁機構の斜視図である。
【図９】従来例の可変動弁機構を示す断面図である。
【符号の説明】
２ 立体カム
３ 変位装置
４ バルブ
７ シリンダヘッド
８ リフタガイド穴
１０ 直打式バルブリフタ
１１ カップ部材
１２ 端壁部
１３ 側壁部
２１ カム接触子
３０ 回転阻止部材
３２ 押圧部
３３ 摺動部
３４ 凸条
３５ 凹溝
３６ 摺動スリット
４０ 回転阻止部材
Claims (2)
- カムプロフィールを軸方向に連続的に変化させた立体カムと、内燃機関の回転数等の運転状況に応じて前記立体カムを軸方向へ変位させる変位装置と、立体カムのカムプロフィールに基づいて往復動することによりバルブを開閉する直打式バルブリフタとを備えた可変動弁機構において、
前記直打式バルブリフタは、立体カムと接触するカム接触子と、シリンダヘッドのリフタガイド穴に摺動可能に挿入された円筒状のカップ部材とを備え、
前記カップ部材を、立体カムと対向する端壁部とリフタガイド穴に摺接する側壁部とから一体成形し、
隣り合う一対の前記リフタガイド穴を連通し該リフタガイド穴の軸線方向に延びる摺動スリットを前記シリンダヘッドに設けるとともに、該摺動スリットを介して対向する一対の前記カップ部材の回転を阻止しながら該摺動スリットに沿って摺動する回転阻止部材を設け、
該回転阻止部材は、前記両カップ部材に形成された凹部にそれぞれ係合する一対の凸部と、該両カップ部材をそれぞれ該カップ部材の中心線と略直角方向に付勢する一対の付勢部とを備え、
前記両カップ部材は、前記側壁部に前記凹部が形成され、
前記回転阻止部材の前記各付勢部は、該各凹部に係合する前記凸部をそれぞれ備えるとともに、該各凹部又は該各凹部の周辺部を押圧するように構成され、
前記回転阻止部材は、前記両リフタガイド穴に挿入済みの前記両カップ部材に装着可能に、前記両付勢部が前記両凸部をその反突出方向に後退可能に支持したことを特徴とする可変動弁機構。 - カムプロフィールを軸方向に連続的に変化させた立体カムと、内燃機関の回転数等の運転状況に応じて前記立体カムを軸方向へ変位させる変位装置と、立体カムのカムプロフィールに基づいて往復動することによりバルブを開閉する直打式バルブリフタとを備えた可変動弁機構において、
前記直打式バルブリフタは、立体カムと接触するカム接触子と、シリンダヘッドのリフタガイド穴に摺動可能に挿入された円筒状のカップ部材とを備え、
前記カップ部材を、立体カムと対向する端壁部とリフタガイド穴に摺接する側壁部とから一体成形し、
隣り合う一対の前記リフタガイド穴を連通し該リフタガイド穴の軸線方向に延びる摺動スリットを前記シリンダヘッドに設けるとともに、該摺動スリットを介して対向する一対の前記カップ部材の回転を阻止しながら該摺動スリットに沿って摺動する回転阻止部材を設け、
該回転阻止部材は、前記両カップ部材に形成された凹部にそれぞれ係合する一対の凸部と、該両カップ部材をそれぞれ該カップ部材の中心線と略直角方向に付勢する一対の付勢部とを備え、
前記両カップ部材は、前記端壁部に前記凹部が形成され、
前記回転阻止部材は、該各凹部に係合する一対の凸部を備えた第一部材と、該第一部材を両カップ部材に固定する固定部を備えるとともに、前記端壁部に形成された被係合部に係合して該端壁部を付勢する前記付勢部を備えた第二部材とを含むことを特徴とする可変動弁機構。
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