JP3996751B2

JP3996751B2 - Variable valve operating device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3996751B2
Application number: JP2001288687A
Authority: JP
Inventors: 誠之助原; 敬介武田; 吉彦山田; 信中村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: JP2002168105A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関弁である吸・排気弁の開閉時期及びバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変にできる内燃機関の動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知にように、機関低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸気・排気バルブの開閉時期とバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御する動弁装置は従来から種々提供されており、その一例として特開昭５５−１３７３０５号公報等に記載されているものが知られている。
【０００３】
図１８に基づきその概略を説明すれば、シリンダヘッド１の上端部側方位置に駆動軸であるカムシャフト２が設けられていると共に、該カムシャフト２の外周に駆動カムであるカム２ａが一体に設けられている。また、カムシャフト２の側部には、制御シャフト３が平行に配置されており、この制御シャフト３に制御カムである偏心カム４を介してロッカアーム５が揺動自在に軸支されている。一方、シリンダヘッド１に摺動自在に設けられた吸気弁６の上端部付近には、バルブリフター７を介して揺動カム８が配置されている。この揺動カム８は、バルブリフター７の上方にカムシャフト２と並行に配置された支軸９に揺動自在に軸支され、下端のカム面８ａがバルブリフター７の上面に当接している。また、前記ロッカアーム５は、一端部５ａがカム２ａの外周面に当接していると共に、他端部５ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接して、カム２ａのリフトを揺動カム８及びバルブリフター７を介して吸気弁６に伝達するようになっている。
【０００４】
また、前記制御シャフト３は、図外のアクチュエータによって所定角度範囲で回転制御されて、偏心カム４の回動位置を制御し、これによってロッカアーム５の揺動支点を変化させるようになっている。
【０００５】
そして、偏心カム４が正逆の所定回動位置に制御されるとロッカアーム５の揺動支点が変化して、他端部５ｂの揺動カム８の上端面８ｂに対する当接位置が図中上下方向に変化し、これによって揺動カム８のカム面８ａのバルブリフター７上面に対する当接位置の変化に伴い、揺動カム８の揺動軌跡が変化することにより吸気弁６の開閉時期（バルブタイミング）とバルブリフト量を可変制御するようになっている。尚、図中１０は、揺動カム８の上端面８ｂを常時ロッカアーム５の他端部５ｂに弾接付勢するリターンスプリングである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の動弁装置にあっては、吸気弁６の上端部に近い揺動カム８の支軸９と制御シャフト３が別個に設けられて、該制御シャフト３がカムシャフト２の上方に配置されているため、シリンダヘッド１の上方の高さが高くなってしまう。
【０００７】
しかも、制御シャフト３の先端部には、図外の前記アクチュエータが装着されているが、このアクチュエータは良好な切り換え応答性を確保しようとすると、大型にせざるを得ない。その結果、該アクチュエータとエンジンフードとの干渉を回避するために、必然的にエンジンフードを高い位置に配設せざるを得なくなり、車高の低位性の要求を満足させることが不可能になる。この結果、かかる装置を機関へ搭載性することができなくなるおそれがある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の可変動弁装置の課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、機関と同期回転する駆動軸と、該駆動軸に固定された駆動カムと、揺動することによって機関弁を開閉作動させる揺動カムと、前記駆動カムからの回転運動を揺動運動に変換して前記揺動カムに伝達する伝達機構と、該伝達機構の作動姿勢を変化させる制御カムを有する制御軸と、該制御軸を制御するアクチュエータと、を備え、該アクチュエータにより前記制御軸の位置を制御することにより前記機関弁のバルブリフト特性を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、前記揺動カムを、前記制御軸に揺動可能に設けたことを特徴としている。
【０００９】
したがって、この発明によれば、制御軸を機関弁の上端に近い揺動カムの揺動中心にもってきたため、制御軸を回動制御するアクチュエータの高さ方向などへの突出を抑制し、その結果、かかる装置の機関への搭載性を良好にできる。
【００１０】
請求項２に記載の発明にあっては、前記伝達機構は、駆動カムからの回転運動を揺動運動に変換して前記揺動カムに伝達するロッカアームを有し、前記アクチュエータにより前記制御軸の位置を制御することにより、前記ロッカアームの作動姿勢を変化させて前記機関弁のバルブリフト特性を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、前記揺動カムを、前記制御軸に揺動可能に設けたことを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明にあっては、前記ロッカアームは、前記駆動カムに揺動自在に軸支され、一方の端部が前記揺動カムに連繋すると共に、他方の端部が制御カムを介して該ロッカアームの作動姿勢を変化させる制御軸に連繋し、前記アクチュエータにより前記制御軸の位置を制御することにより前記機関弁のバルブリフト特性を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、前記揺動カムを、前記制御軸に揺動可能に設けたことを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記揺動カムにより吸気弁あるいは排気弁のいずれか一方を開閉させると共に、吸気弁あるいは排気弁のいずれか他方を駆動するカムシャフトに、前記駆動カムを固定したことを特徴としている。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記伝達機構や制御カムを、シリンダヘッド上の隣接する気筒間に配置したことを特徴としている。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、一方が機関のクランク軸によって回転駆動される吸気側カムシャフトあるいは排気側カムシャフトと、前記回転駆動される一方側のカムシャフトの外周に設けられて、前記吸気側あるいは排気側の一方側の機関弁を開作動させるカム部材と、前記吸気側あるいは排気側の他方のカムシャフトに揺動自在に設けられて、他方側の機関弁を開作動させる揺動カムと、前記一方側のカムシャフトの回転駆動力を往復運動に変換して前記揺動カムを揺動させる伝達機構と、前記他方のカムシャフトの回動位置を制御することによって前記揺動カムの機関弁に対する摺接位置を変化させて、該機関弁のリフト量を可変制御する制御機構とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
本発明によれば、カム部材をクランク軸によって直接回転駆動される例えば一方のカムシャフトである排気側カムシャフトに設けて排気弁の開作動用に供する一方、他方のカムシャフトである吸気側カムシャフトはクランク軸によって回転駆動させるのではなく、例えば制御機構の一部として利用すると共に、揺動カムをこの吸気側カムシャフトに揺動自在に支持させて吸気弁の開作動用に供するものである。
【００１６】
しかも、制御機構の一部を制御軸である吸気側カムシャフトの所定位置に一体的に設けたため、揺動カムの支軸や制御軸などをカムシャフトと別個に設ける必要が全くなくなるため、部品点数の増加の抑制と機関上方向の省スペース化が図れる。
【００１７】
請求項７に記載の発明にあっては、前記伝達機構は、前記一方側のカムシャフトに軸心を偏心して設けられた偏心カムと、他方側のカムシャフトに揺動自在に支持されて、一端部が前記偏心カムに機械的に連係し、他端部が前記揺動カムに機械的に連係したロッカアームとを備える一方、前記制御機構は、アクチュエータによって回動位置が制御される前記他方側のカムシャフトと、該他方側カムシャフトの外周に軸心が偏心して固設され、外周面で前記ロッカアームを揺動自在に支持する制御カムとを備えたことを特徴としている。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、前記偏心カムとロッカアームの一端部とを機関幅方向に延設されたリンクアームによって連係する一方、ロッカアームの他端部と揺動カムとをリンクロッドによって連係したことを特徴としている。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、前記偏心カムとロッカアームの一端部とを機関幅方向に延設されたリンクアームによって連係する一方、ロッカアームの他端部と揺動カムとを、前記ロッカアームの一端部に形成されたスリットと揺動カムの端部に設けられて前記スリット内を摺動する連係ピンとによって連係したことを特徴としている。
【００２０】
請求項１０に記載の発明にあっては、前記伝達機構は、前記一方側のカムシャフトに軸心を偏心して設けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面に揺動自在に支持されて、一端部が前記制御機構に機械的に連係し、他端部が前記揺動カムに機械的に連係したロッカアームとを備える一方、前記制御機構は、アクチュエータによって回動位置が制御される前記他方側のカムシャフトと、該他方側カムシャフトの外周に軸心が偏心して固設されて、前記ロッカアームの揺動位置を制御する制御カムとを備えたことを特徴としている。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、前記ロッカアームの一端部と制御カムとを機関幅方向に延設されたリンクアームによって連係する一方、ロッカアームの他端部と揺動カムとをリンクロッドによって連係したことを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は、本発明の可変動弁装置の第１の実施形態を示しており、１気筒にそれぞれ２つの吸気弁と排気弁を備えた自動車用内燃機関に適用したものである。
【００２３】
すなわち、この可変動弁装置は、シリンダヘッド１１に装着されて、このシリンダヘッド１１の両側部に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられた夫々一対の吸気弁１２，１２及び排気弁１３，１３と、シリンダヘッド１１の上部両側に機関前後方向に沿って並設された制御軸１４及び駆動軸である排気側カムシャフト１５と、該排気側シャフト１５に設けられた後述する駆動偏心カム１９からの回転駆動力を直線運動に変換して前記制御軸１４に揺動可能に支持された揺動カム２２に伝達する伝達機構２０と、制御軸１４の回動位置を制御して吸気弁１２、１２に対する揺動カム２２の摺接位置を変化させて吸気弁１２、１２のバルブリフト量を可変制御する制御機構２１と、備えている。
【００２４】
前記吸気弁１２，１２と排気弁１３，１３は、図外の傘部と一体のバルブステムの上端部に有蓋円筒状の直動型バルブリフター１６，１６、１７，１７が設けられており、このバルブリフター１６，１６，１７，１７はシリンダヘッド１１の円柱状の保持孔内にそれぞれ摺動自在に設けられている。
【００２５】
前記排気側カムシャフト１５は、前述のように駆動軸として機能し、前端部に設けられた図外の従動スプロケットやタイミングチェーンを介して機関のクランク軸から回転力が伝達されていると共に、シリンダヘッド１１の上端部にボルト２５ａによって固定された排気側カム軸受２５に回転自在に軸支されている。
【００２６】
また、この排気側カムシャフト１５は、クランク軸状に折曲形成されて、各排気弁１３，１３に対応する位置に、該排気弁１３，１３を開作動させる排気カム１８，１８が一体に設けられていると共に、該排気カム１８側部の隣接する気筒間の位置にジャーナル部である駆動偏心カム１９が一体に設けられている。また、前記各排気カム１８，１８は、一般的な雨滴状に形成されて、夫々同一のカムプロフィールに形成されて、外周面が各排気側バルブリフター１７、１７の上面に摺接している。
【００２７】
前記駆動偏心カム１９は、軸心Ｘ１が図１に示すように排気側カムシャフト１５の軸心Ｘからε分だけオフセット配置されていると共に、隣接する気筒間の位置でかつ前記排気側バルブリフター１７、１７から軸方向へ離間した位置に配置されている。
【００２８】
前記制御軸１４は、後述する制御機構２１の制御用の軸として機能し、両端部がシリンダヘッド１１上にボルト４０ａ固定された軸受ブラケット４０を介して回転自在に支持されていると共に、各吸気弁１２，１２に対応する位置にそれぞれ吸気弁１２，１２を開作動させる各一対の揺動カム２２，２２が揺動自在に支持されている。
【００２９】
前記一対の揺動カム２２，２２は、図１、図２に示すようにそれぞれがほぼ横Ｕ字形状を呈し、筒状の基端部２２ａを介して一体に連結されている。また、前記基端部２２ａの内部には、制御軸１４が回転自在に挿通する支持孔が貫通形成されていると共に、該基端部２２ａの外周面の両側フランジ部２２ｂ，２２ｂ間がシリンダヘッド１１上面の円弧面と該シリンダヘッド１１にボルト２３ａによって固定されたカムブラケット２３の内面とによって回転自在に軸受けされている。また、前記基端部２２ａから斜め上方向に延びるカムノーズ部２２ｃには、ピン孔が貫通形成されている。
【００３０】
さらに、両揺動カム２２の下面には、図１に示すように基端部２２ａ側の基円面２４ａと、該基円面２４ａから先端部２４ｃの端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４とが両揺動カム２２とも同一のプロフィールに形成されていると共に、揺動カム２２の揺動位置に応じて各バルブリフター１６，１６の上面所定位置に当接するようになっている。すなわち、図１に示すように基円面２４ａの所定角度範囲がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間から所定角度範囲がいわゆるランプ区間となり、さらにカム面２４ｂのランプ区間から先端部（カムノーズ部）２４ｃまでの所定角度範囲がリフト区間になるように設定されている。
【００３１】
前記伝達機構２０は、前記駆動偏心カム１９と、制御軸１４に制御機構２１の後述する制御カム２６を介して揺動自在に支持されたロッカアーム２７と、駆動偏心カム１９とロッカアーム２７の一端部２７ａを連係するリンクアーム２８と、ロッカアーム２７の他端部２７ｂと一方の揺動カム２２のカムノーズ部２４ｃ側とを連係するリンクロッド２９とから構成されている。
【００３２】
前記ロッカアーム２７は、図１に示すようにほぼへ字形状に折曲形成され、その長さは前記カムブラケット２３の巾長さ程度に比較的短く設定されていると共に、中央の基部に有するカム孔２７ｃを介して制御カム２６に揺動自在に支持されている。また、ロッカアーム２７の一端部２７ａには、前記リンクアーム２８と連結するピン３０が圧入されるピン挿通孔が貫通形成されている一方、他端部２７ｂには、リンクロッド２９と連結するピン３１が圧入されるピン孔が貫通形成されている。
【００３３】
前記リンクアーム２８は、図１にも示すように機関巾方向へ沿った所定長さの直線状に形成され、比較的大径な円環状の基端部２８ａと、該基端部２８ａの外周面所定位置から延出した突出端２８ｂとを備えている。前記基端部２８ａは、半割状に形成されて、分割された半円形状のブラケット２８ｃの両側部が基端部２８ａの一方側分割端部にボルト３６，３６により固定されていると共に、対向する内面に駆動偏心カム１９の外周面に外側から回転自在に嵌合する夫々半円形の嵌合溝２８ｄ，２８ｅが形成されている。一方、突出端２８ｂには、ロッカアームの一端部２７ａに圧入固定されたピン３０が回動自在に挿通されるピン孔が貫通形成されている。
【００３４】
さらに、前記リンクロッド２９は、短尺直線状に形成されて、円形状の両端部２９ａ，２９ｂに形成された各ピン挿通孔に、ロッカアーム２７の他端部２７ｂに圧入したピン３１と、前記揺動カム２２のカムノーズ部２２ｃのピン孔に圧入したピン３２がそれぞれ回転自在に挿通されている。
【００３５】
尚、各ピン３０，３１，３２の先端部には、各ピン挿通孔からの抜け出しを防止するスナップリングが嵌着されている。また、シリンダヘッド１１の巾方向の中央位置には、プラグポスト３３が設けられている。
【００３６】
前記制御機構２は、前記制御軸１４と該制御軸１４に固定された制御カム２６とから構成され、この制御カム２６は、円環状を呈し、図１に示すように軸心Ｐ１が制御軸１４の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。また、前記制御軸１４は、シリンダヘッド１の後端部に設けられた電動アクチュエータ３４によって所定回転角度範囲内で回転するように制御されており、この電動アクチュエータ３４は、機関の運転状態を検出する図外のコントローラからの制御信号によって駆動するようになっている。
【００３７】
コントローラは、クランク角センサやエアーフローメータ，水温センサ等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出して、前記電動アクチュエータ３４に制御信号を出力している。この電動アクチュエータ３４は、動弁系反力に抗して良好な応答性を確保するために図２に示すように比較的大型に形成されている。
【００３８】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、各排気弁１３、１３は、排気側カムシャフト１５の回転駆動により各排気カム１８、１８が回転してバルブスプリングのばね力に抗して開作動すると共に、機関運転状態の変化に拘わらず、各排気カム１８、１８のカムプロフィールによって図６に示すような同一かつ固定的なバルブリフト特性（破線）を示す。一方、各吸気弁１２は、排気側カムシャフト１４の回転駆動力によって駆動偏心カム１９が偏心回動することによってリンクアーム２８が直線運動してロッカアーム２７を揺動させ、ここからリンクロッド２９が揺動カム２２、２２を揺動させることにより吸気弁が開閉作動される共に、機関運転状態の変化に応じてバルブリフト特性が変化する。
【００３９】
すなわち、まず、機関低速低負荷時には、コントローラからの制御信号によって電動アクチュエータ３４を介して制御軸１４が一方に回転駆動される。このため、制御カム２６は、軸心Ｐ１が図１，図３に示すように制御軸１４の軸心Ｐ２から上方の回動位置に保持され、厚肉部２６ａが制御軸１４から上方向に離間移動する。このため、ロッカアーム２７は、全体が制御軸１４に対して上方向へ移動し、これによって各揺動カム２２の上端部２２ｄがリンクロッド２９を介して強制的に若干引き上げられて全体が図中時計方向へ回動して、バルブリフター１６，１６の上面に対する下面の当接位置が基円部２４ａの端縁側寄りになる。
【００４０】
したがって、図１、図３に示すように排気側カムシャフト１５の回転に伴い駆動偏心カム１９が回転して、リンクアーム２８によりロッカアーム２７の一端部２７ａを押し出すと、そのリフト量がリンクロッド２９を介して揺動カム２２及び各バルブリフター１６に伝達され、そのリフト量Ｌ１が図１に示すように比較的小さくなる。
【００４１】
よって、かかる低速低負荷域では、図６の一点鎖線で示すように各吸気弁１２，１２のバルブリフト量が小さくなると共に、開時期が遅くなり、各排気弁１３，１３とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。なお、図１は機関弁ピークリフト位置、図３は機関弁閉位置を示す。
【００４２】
一方、機関高速高負荷時に移行した場合は、コントローラからの制御信号によって電動アクチュエータ３４が反対方向に回転駆動する。したがって、図４及び図５に示すように制御軸１４が、制御カム２６を図１に示す位置から時計方向に回転させ、軸心Ｐ１（厚肉部２６ａ）を下方向へ移動させる。このため、ロッカアーム２７は、今度は全体が吸気弁１２方向（下方向）に移動して他端部２７ｂが揺動カム２２の上端部２２ｄをリンクロッド２９を介して下方へ押圧して該揺動カム２２全体を所定量だけ反時計方向へ回動させる。
【００４３】
したがって、揺動カム２２のバルブリフター１６，１６上面に対する下面当接位置が図４，図５に示すように、図１，図３に示す位置に対して図中右側位置に移動する。このため、偏心カム２６が回転してロッカアーム２７の一端部２７ａをリンクアーム２８を介して押し出すと、バルブリフター１６，１６に対するそのリフト量Ｌ２は図４に示すように大きくなる。ここで、図４は機関弁ピークリフト位置、図５は機関弁閉位置を示す。
【００４４】
よって、かかる高速高負荷域では、カムリフト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図６の実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００４５】
このように、本実施形態では、各吸気弁１２の開閉時期やバルブリフト量を可変にできることは勿論のこと、制御軸１４の位置が揺動カム２２の揺動中心まで下がっている。この結果、大型化しがちなアクチュエータの位置を下げることができ、もって本装置の搭載性を良好なものとしている。
【００４６】
また、駆動偏心カム１９の回転駆動を従来のような独自の駆動軸ではなく既存の排気側カムシャフト１５によって行い、また制御軸１４を充分下げてここに揺動カム２２とロッカアーム２７とを一緒に支持させるようにしたため、シリンダヘッド１１上方のこれらの伝達機構自身の高さも低くすることが可能になる。この結果、装置の機関への搭載性がさらに良好になると共に、アクチュエータ位置が下がったのと相俟ってエンジンフードの高さを十分に低く設定できる。さらに、アクチュエータ位置が過度に側方に張り出すこともなく、その意味でも搭載上有利になる。また、駆動偏心カム１９の駆動軸を排気カムシャフトに兼用させたため、部品点数の増加を抑制できるため、製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。
【００４７】
また、排気側カムシャフト１５やこれらの軸受４０などの構造を変更するものではないため、シリンダヘッド１１の形状変更を要さず、既存の内燃機関にそのまま搭載することが可能となる。この結果、製造コストの高騰をさらに抑制できる。
【００４８】
さらに、制御カム２６やロッカアーム２７などを、揺動カム２２に対して軸方向へ偏倚させた位置に設けたため、制御カム２６やロッカアーム２７及びリンクアーム２８などを隣接する気筒間のデッドスペースに配置することができ、該デッドスペースの有効利用が図れる。しかも、駆動偏心カム１９も、隣接する気筒間の各バルブリフター１７と１７との間のデッドスペースに配置したため、該駆動偏心カム１９の偏心量εを大きく設定することができる。
【００４９】
また、駆動偏心カム１９とロッカアーム２７並びにロッカアーム２７と揺動カム２２とをリンクアーム２８とリンクロッド２９によってそれぞれ連係したことにより、全体がいわゆる６リンク式となるため、機構に無理を掛けずに、ロッカアーム２７のロッカ比を大きく取ることが可能になる。これらによって、揺動カム２２の大きな揺動角が得られる。この結果、装置全体のコンパクト化を図りつつ大きなバルブリフト特性が得られる。
【００５０】
また、駆動偏心カム１９を排気側カムシャフト１５と一体化したため、別体とした場合における最小肉厚部を考慮する必要がないので、駆動偏心カム１９の外径を大きくしなくても偏心量を大きくすることが可能になる。したがって、この点でも揺動カム２２の大きな揺動角が得られるだけではなく、駆動偏心カム１９の外径を大きく設定しなくてもよいことから、リンクアーム２８の一端部２８ａとの摺動面積を小さくできることから摺動摩擦抵抗も低減できる。。
【００５１】
このように、揺動カム２２の大きな揺動角が得られることにより、揺動カム２２の前記ランプ区間θ２を大きくすることが可能になり、これによってバルブリフター１６と揺動カム２２の衝突速度を緩和でき、この結果、駆動騒音の発生を抑制することが可能になる。
【００５２】
さらに、揺動カム２２は、ロッカアーム２７によりリンクロッド２９を介して強制的に上下に揺動させられるため、従来のようなリターンスプリングが不要になり、これによってスプリング反力によるフリクションの発生を防止できる。
【００５３】
また、エンジンのクランク軸により排気側カムシャフト１５のみを回転駆動させることによって排気弁１７、と吸気弁１６の両方開閉作動させるようになっているため、クランク軸と排気側カムシャフト１５との間に巻回されるドライブチェーンの巻回構造などが簡素化される。したがって、この点でも、装置の製造作業性が良好になり、コストの低廉化が図れる。
【００５４】
図７は本発明の第２の実施形態を示し、リンクロッド２９を廃止して、ロッカアーム２７の他端部２７ｂに突起部３５を設けると共に、一方の揺動カム２２の基円部２４ａ側上端部に形成されたボス部４１に前記突起部３５が摺接するスリット４２が形成されている。
【００５５】
したがって、ロッカアーム２７の揺動に伴い突起部３５がスリット４２内を摺動して揺動カム２２を直接的に揺動させるため、駆動伝達効率が向上すると共に、部品点数の削減によって構造の簡素化とコストの低廉化が図れる。
【００５６】
図８〜図１２は本発明の第３の実施形態を示し、エンジンのクランク軸から回転駆動力がスプロケット５０を介して伝達される排気側カムシャフト１５は、クランク状に折曲されるのではなく、直線状に形成されて各気筒間位置に円形状の駆動偏心カム１９が固設されていると共に、ロッカアーム２７を排気側カムシャフト１５側に配置したものである。
【００５７】
すなわち、ロッカアーム２７は、カム孔２７ｃを介して該駆動偏心カム１９の外周面に揺動自在に支持され、他端部２７ｂが制御軸１４に固定された制御カム２６にリンクアーム２８を介して連係している一方、一端部２７ａがリンクアーム２８とほぼ平行に延設されたリンクロッド２９によって一方の揺動カム２２に連係している。前記リンクロッド２９は、他端部２９ｂ側が揺動カム２２方向に向かってほぼＬ字形状に折曲形成されている。また、揺動カム２２は、第１実施形態とは配置及び形状が異なり、カムノーズ部２２ｃ側が機関の外方向となるように配置されていると共に、上端部にボス部４３が形成されてこのボス部４３にピン３２を介してリンクロッド２９の他端部２９ｂに連係している。
【００５８】
なお、制御軸１４が電動アクチュエータ３４によってその回動位置が制御されることなどの基本構成は第１実施形態と同様である。
【００５９】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、機関低回転低負荷時には、前述と同様、電動アクチュエータ３４によって制御軸１４が一方に回転駆動され、制御カム２６は、軸心Ｐ１が図８，図１０に示すように制御軸１４の軸心Ｐ２から右上方の回動位置に保持され、厚肉部２６ａが制御軸１４から右上方向に離間移動する。このため、ロッカアーム２７は、リンクアーム２８を介して全体が図示の反時計方向の回動位置に保持され、これによって揺動カム２２がリンクロッド２９を介して所定の反時計方向位置に回動して、バルブリフター１６，１６の上面に対する下面の当接位置が基円部２４ａの端縁側寄りになる。
【００６０】
したがって、排気側カムシャフト１５の回転に伴い駆動偏心カム１９が回転してロッカアーム２７を揺動させると、そのリフト力がリンクロッド２９を介して揺動カム２２及び各バルブリフター１６に伝達され、そのリフト量Ｌ１は図８に示すように比較的小さくなる。
【００６１】
よって、かかる低速低負荷域では、第１実施形態と同じく図６の一点鎖線で示すように、各吸気弁１２，１２のバルブリフト量が小さくなると共に、開時期が遅くなり、各排気弁１３，１３とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。なお、図８は機関弁ピークリフト位置を示し、図９は機関弁閉位置を示す。
【００６２】
一方、機関高速高負荷時に移行した場合は、コントローラからの制御信号によって電動アクチュエータ３４が反対方向に回転駆動して、図１１及び図１２に示すように制御軸１４が、制御カム２６を図８に示す位置から反時計方向に回転させ、軸心Ｐ１（厚肉部２６ａ）を左上方向へ移動させる。このため、ロッカアーム２７は、一端部２７ａがリンクアーム２８によって若干押し出されて今度は全体が時計方向の所定位置に回動保持される。これによって揺動カム２２がリンクロッド２９を介して図１１、図１２に示す所定の時計方向位置に回動して、バルブリフター１６，１６の上面に対する下面の当接位置がカムノーズ部２４ｃ側寄りになる。
【００６３】
このため、駆動偏心カム２６が回転してロッカアーム２７の一端部２７ａをリンクアーム２８を介して押し出すと、バルブリフター１６，１６に対するそのリフト量Ｌ２は図１０に示すように大きくなる。
【００６４】
よって、かかる高速高負荷域では、カムリフト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図６の実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、各吸気弁１２の開時期が早くなる一方、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。なお、図１１は機関弁ピークリフト位置を示し、図１２は機関弁閉位置を示す。
【００６５】
したがって、この実施形態も、機関性能を機関運転状態に応じて十分に発揮させることができると共に、制御軸１４の位置を揺動カムの揺動中心まで下げることができ、大型化しがちなアクチュエータの位置を下げることができ、装置の高さを可及的に低くできるなど、前記第１の実施形態と同一の作用効果が得られる。
【００６６】
図１３〜図１７は本発明の第４の実施形態を示し、駆動軸４５を排気側カムシャフトではなく、独立した軸を利用すると共に、制御機構２１の制御軸１４を揺動カムの揺動中心に設置し、伝達機構２０を前記駆動軸４５と制御軸１４との間に介装したものである。
【００６７】
具体的に説明すれば、前記駆動軸４５は、シリンダヘッドの機関前後方向に沿って配置され、一端部に図外のクランク軸からタイミングチェーンを介して回転駆動力が伝達されるスプロケット４６が設けられていると共に、１つの気筒と対応した位置に駆動カム４７が固定されており、この回転方向は図１３中矢印方向に設定されている。また、前記駆動カム４７は、その軸心Ｙが駆動軸４５の軸心Ｘよりもβ分だけ偏倚している。
【００６８】
前記制御軸１４には、制御機構２１の制御カム４８が固定されていると共に、制御カム４８の該軸方向位置に、左右一対の揺動カム２２，２２が制御軸１４に回動自在に挿通したほぼ円筒状の基端部２２ａを介して設けられている。この各揺動カム２２，２２は第１の実施形態の揺動カムとほぼ同様な形状を呈し、中央に前記制御軸１４が回転自在に挿通する枢支孔２２ｂが形成されている。
【００６９】
前記伝達機構２０は、駆動軸４５の駆動カム４７に揺動自在に支持されたロッカアーム２７と、該ロッカアーム２７の一端部２７ａと前記制御カム４８とを連繋するリンクアーム２８と、ロッカアーム２７の他端部２７ｂと揺動カム２２、２２とを連繋するリンクロッド２９とを備えている。
【００７０】
前記ロッカアーム２７は、図１３に示すように、中央に有する筒状基部に設けられた支持孔に挿通された前記駆動カム４７に揺動自在に支持されていると共に、一端部２７ａにはピン４９を介してリンクアーム２８の一端部と回動自在に連繋するピン４０が圧入されるピン孔が形成されている一方、他端部２７ｂには前記リンクロッド２９と回動自在に連繋するピン５１が圧入されるピン孔が形成されている。
【００７１】
前記リンクアーム２８は、比較的大径な円環状の基部２８ａと、該基部２８ａの外周面所定位置に突設された突出端２８ｂとを備え、基部２８ａの中央には、制御カム４８の外周面に嵌合する嵌合孔２８ｃが形成されている一方、突出端２８ｂには、ロッカアーム２７の一端部２７ａに圧入された前記ピン４０が回動自在に連繋するピン孔が貫通形成されている。
【００７２】
前記リンクロッド２９は、ほぼく字形状に形成され、両端部２９ａ、２９ｂにはロッカアーム２７の他端部２７ｂと１つの揺動カム２２のカムノーズ部２２ａの各ピン孔に圧入した各ピン５１，５２の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔が貫通形成されており、前記ピン５２の軸心が揺動カム２２の枢支点になっている。
【００７３】
なお、各ピン４９、５１，５２の端部には、リンクアーム２８やリンクロッド２９の軸方向の移動を規制する図外のスナップリングが設けられている。
【００７４】
また、前記制御軸１４は、駆動軸４５と平行に機関前後方向に配設されていると共に、一端部に設けられた減速機構５４を介してアクチュエータである電動モータ５５（ＤＣモータ）によって所定回転角度範囲内で回転するようになっている。
【００７５】
前記減速機構５４は、制御軸１４の端部と電動モータ５５の駆動シャフトにそれぞれ設けられたウォームホィール５４ａとウオームギア５４ｂによって構成されている。
【００７６】
前記制御カム４８は、本体の一端面側に駆動軸４５に挿通する円筒部４８ａが一体に設けられ駆動軸に固定されていると共に、軸心Ｐ１が肉厚部４８ｂがある分、制御軸１４の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。
【００７７】
前記電動モータ５５は、機関の運転状態を検出するコントローラ５６からの制御信号よって駆動するするようになっている。このコントローラ５６は、クランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ及び制御軸１４の回転位置を検出するポテンショメータ５７などの各種センサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算などによって検出して、前記電動モータ５５に制御信号を出力している。
【００７８】
以下、この実施形態の作用について説明すれば、まず機関低速低負荷時には、コントローラ５６からの制御信号によって電動モータ５５を介して制御軸１４が図１４、図１５に示す位置に回転駆動される。このため、制御カム４８は、軸心Ｐ１が制御軸１４の軸心Ｐ２より右下方側に偏倚して、肉厚部４８ｂが右下方向に移動する。これにより、ロッカアーム２７は、一端部２７ａがリンクアーム２８によって引き上げられ全体が反時計方向へ回動させられる。この状態で、駆動軸４５の回転に伴い駆動カム４７が回転すると、図１４及び図１５に示すように、揺動カム２２，２２は、ロッカアーム２７の他端部２７ｂによってリンクロッド２９を介してカムノーズ部２２ａが上下に駆動され揺動するが、図１４に示す最大に引き上げられ位置ではベースサークル域になるため、バルブリフター１６、１６と接触するだけで、バルブリフトは行われない。
【００７９】
一方、この状態で駆動カム４７の回転に伴って、図１５に示すようにロッカアーム２７が時計方向に回転して、他端部２７ｂがリンクロッド２９を介して揺動カム２２，２２を最大に押し下げた場合も、揺動カム２２，２２は依然としてベースサークル領域になっている。このため、バルブリフトは行われず、零リフトを維持している。
【００８０】
したがって、かかる低速低負荷域では、この可変動弁装置が設けられた気筒が弁閉止状態となり、他の気筒の吸気弁のみが開閉作動する。したがって、かかる低速低負荷域での燃費の向上などが図れる。
【００８１】
一方、機関高速高負荷域に移行した場合は、コントローラ５６からの制御信号によって電動アクチュエータ５５により制御軸１４が例えば時計方向に回転させられ、したがって、制御カム４８が、図１６、図１７に示すように、図１４，図１５に示す位置から時計方向の回転角度位置まで回転させ、軸心Ｐ１（肉厚部４８ｂ）を図示ように左上方位置まで回転移動させる。このため、ロッカアーム２７は、リンクアーム２８を介して今度は全体が時計方向に回動した位置に保持される。したがって、この状態で駆動軸４５の回転駆動に伴いロッカアーム２７が揺動し、他端部２７ｂでリンクロッド２９を介して揺動カム２２，２２を最大に引き上げると、図１６に示すようにベースサークル領域でバルブリフター１６，１６に当接することから、バルブリフトは行われない。一方、ロッカアーム２７の反対方向の揺動に伴い揺動カム２２，２２が最大に押し下げられると、図１７に示すように、揺動カム２２，２２のカムノーズ部２２ａ、２２ａによってバルブリフター１６，１６が大きく押し下げられて、最大バルブリフトＬｍａｘとなる。
【００８２】
したがって、制御軸１４の位相を図１４、図１５に示す状態から図１６、図１７に示す位置まで連続的に変化させると、バルブリフト量は零（０）〜Ｌｍａｘまで連続的に変化することになる。
【００８３】
以上のように、この実施形態では、制御軸１４が揺動カム２２，２２の揺動中心、すなわち、制御軸１４の上下方向の位置が、吸気弁１２の上部付近の十分低い位置に配置されているため、大型化しがちなアクチュエータの低位化が図れ、また過度の側方張り出しが回避され、もって機関への搭載性が向上する。
【００８４】
しかも、駆動軸４５の配設位置の自由度が高いため、この配設位置を可及的に低く設定すれば、装置の機関への搭載性が一層向上する。また、かかる駆動軸４５の配設位置の高い自由度によってスプロケット４６の位置も図外の排気側カムシャフトの従動スプロケットと干渉しにくい位置に配置すことも可能である。さらには、このスプロケット４６が電動モータ５５に比較して軸方向にスペースが取られないことに着目して、限られたエンジンルーム内のスペースに配置することも可能になる。
【００８５】
ところで、制御軸１４を回転駆動させる電動モータ５５であるが、動弁系からの交番トルク変動を受ける制御軸１４をその負荷に抗して回転させるには自身の回転トルクでは十分に対応することができず、減速機構５４によって十分にトルクを高めてやる必要がある。このため、減速機構５４の減速比を大きくせざる得ないが、これによって減速機構５４が大型化する。さらに、目標位置まで制御軸１４を回転させる場合の電動モータ５５の総回転数は減速比増加に伴い増加することから、切り換え応答性は悪化する傾向にあり、それを回避するために大きなパワーが必要になる。この結果、電動モータ５５の大型化が余儀なくされ、エンジンフードに干渉してしまうおそれがある。
【００８６】
しかし、前述のように、制御軸１４の配設位置を十分に低い位置に設定することができることから、たとえ電動モータ５５が大型化しても、全体の位置を低位化することができるので、前記エンジンフードとの干渉などを確実に回避することができる。
【００８７】
なお、本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば各揺動カム２２，２２のプロフィールを異ならせて、２つの吸気弁１２，１２にリフト差を与えることも可能である。これによって１つの気筒内での吸気スワール効果が大きくなり、燃焼性が良好になる効果が得られる。また、バルブリフター１６は、往復運動する例を示したが、ある支点を中心に揺動する、いわゆるスイングアームとすることもできる。
【００８８】
また、アクチュエータを電動に替えて油圧式のものとすることも可能であり、この場合であっても、制御軸の配設位置を下げることで、アクチュエータ位置を下げられ、同様の効果が得られる。
【００８９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、制御軸を機関弁の上端部付近の揺動カムの揺動中心側に配置できるため、前記制御軸に装着されるアクチュエータの高さを十分に低くすることが可能になる。この結果、装置のエンジンへの搭載性が良好になると共に、エンジンフードの高さも可及的に低く設定することができる。
【００９０】
請求項２及び３に記載の発明によれば、可変動弁装置の具体的な構成を前提に駆動軸の配設位置を適宜選択することが可能になるので、例えば、該装置を機関への搭載性を考慮した位置を選択することが可能になる。
【００９１】
請求項４に記載の発明によれば、駆動軸を既存のカムシャフトに兼用させることができるため、シリンダヘッド上の伝達機構自身の高さも十分低くすることが可能になるだけではなく、部品点数の増加を抑制できる。
【００９２】
請求項５に記載の発明によれば、制御カムや伝達機構を、気筒間のデッドスペースに配置できるため、該デッドスペースの有効利用が図れる。
【００９３】
請求項６に記載の発明によれば、シリンダヘッド上の伝達機構の高さを十分に低くすることができる。この結果、装置のエンジンへの搭載性が良好になると共に、エンジンフードの高さも可及的に低く設定することができる。
【００９４】
また、部品点数の増加を抑制でき、製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。
【００９５】
また、吸気側カムシャフトや排気側カムシャフト及びこれらの軸受などの構造を変更するものではないため、シリンダヘッドの形状変更を要さず、既存の内燃機関にそのまま搭載することが可能となる。この結果、製造コストの高騰を抑制できる。
【００９６】
請求項７に記載の発明によれば、可変動弁装置の具体的な構成を前提に駆動軸の配設位置を適宜選択することが可能になるので、例えば、該装置を機関への搭載性を考慮した位置を選択することが可能になる。
【００９７】
請求項８及び１１に記載の発明によれば、装置全体が６リンク方式となるため、ロッカアームのロッカ比を大きく取ることが可能になり、これによって偏心カムの外径を大きくしなくても揺動カムの大きな揺動角を得ることができる。この結果、大きなバルブリフト特性が得られると共に、装置全体のコンパクト化が図れる。
【００９８】
請求項９に記載の発明によれば、スリット内を連係ピンを摺動させるようにしたため、安定した揺動カムの安定した揺動が確保できる。
【００９９】
請求項１０に記載の発明は、前記請求項７に記載の発明と同様な作用効果が得られる。
【０１００】
請求項１２に記載の発明は、制御カムやロッカアームなどを、気筒間のデットスペースに配置できるため、該デッドスペースの有効利用が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】本実施形態を示す要部平面図。
【図３】同実施形態の作用説明図。
【図４】同実施形態の作用説明図。
【図５】同実施形態の作用説明図
【図６】本実施形態のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図７】第２の実施形態を示す要部断面図。
【図８】第３の実施形態を示す要部断面図。
【図９】本実施形態の平面図。
【図１０】本実施形態の作用説明図。
【図１１】本実施形態の作用説明図。
【図１２】本実施形態の作用説明図。
【図１３】第４の実施形態を示す装置の要部斜視図。
【図１４】本実施形態における最小バルブリフト制御時の態様を示す断面図。
【図１５】本実施形態における最小バルブリフト制御時の態様を示す断面図。
【図１６】本実施形態における最大バルブリフト制御時の態様を示す断面図。
【図１７】本実施形態における最大バルブリフト制御時の態様を示す断面図。
【図１８】従来の可変動弁装置を示す断面図。
【符号の説明】
１１…シリンダヘッド
１２…吸気弁
１３…排気弁
１４…制御軸
１５…排気側カムシャフト（駆動軸）
１８…排気カム
１９…駆動偏心カム
２０…伝達機構
２１…制御機構
２２…揺動カム
２６，４８…制御カム
２７…ロッカアーム
２７ａ…一端部
２７ｂ…他端部
２８…リンクアーム
２９…リンクロッド
４５…駆動軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve operating apparatus for an internal combustion engine that can vary the opening / closing timing and valve lift amount of an intake / exhaust valve, which is an engine valve, according to the engine operating state.
[0002]
[Prior art]
As is well known, the intake / exhaust valve opening / closing timing is used to improve fuel efficiency at low engine speed and low load, to ensure stable operation, and to ensure sufficient output by improving intake charging efficiency at high speed and high load. Various valve operating devices that variably control the valve lift according to the engine operating state have been provided, and examples thereof include those described in JP-A-55-137305 and the like.
[0003]
The outline will be described with reference to FIG. 18. A cam shaft 2 as a drive shaft is provided at a position on the side of the upper end of the cylinder head 1, and a cam 2 a as a drive cam is integrated with the outer periphery of the cam shaft 2. Is provided. A control shaft 3 is disposed in parallel to the side of the camshaft 2, and a rocker arm 5 is pivotally supported by the control shaft 3 via an eccentric cam 4 serving as a control cam. On the other hand, a swing cam 8 is disposed via a valve lifter 7 in the vicinity of the upper end portion of the intake valve 6 slidably provided on the cylinder head 1. The swing cam 8 is pivotably supported on a support shaft 9 disposed above the valve lifter 7 in parallel with the camshaft 2, and a lower cam surface 8 a is in contact with the upper surface of the valve lifter 7. . The rocker arm 5 has one end 5a abutting on the outer peripheral surface of the cam 2a and the other end 5b abutting on the upper end surface 8b of the swing cam 8, thereby lifting the cam 2a. And it is transmitted to the intake valve 6 via the valve lifter 7.
[0004]
The control shaft 3 is rotationally controlled within a predetermined angle range by an actuator (not shown) to control the rotational position of the eccentric cam 4, thereby changing the rocking fulcrum of the rocker arm 5.
[0005]
When the eccentric cam 4 is controlled to a predetermined forward and reverse rotational position, the rocking fulcrum of the rocker arm 5 changes, and the contact position of the other end 5b with the upper end surface 8b of the rocking cam 8 is up and down in the figure. As a result, the swinging locus of the swing cam 8 changes with the change in the contact position of the cam surface 8a of the swing cam 8 with respect to the upper surface of the valve lifter 7. Timing) and valve lift amount are variably controlled. In the figure, reference numeral 10 denotes a return spring that elastically urges the upper end surface 8b of the rocking cam 8 against the other end portion 5b of the rocker arm 5.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional valve operating apparatus, the support shaft 9 of the swing cam 8 near the upper end of the intake valve 6 and the control shaft 3 are provided separately, and the control shaft 3 is located above the camshaft 2. Therefore, the height above the cylinder head 1 is increased.
[0007]
In addition, although the actuator (not shown) is mounted at the tip of the control shaft 3, the actuator must be large in order to ensure good switching response. As a result, in order to avoid interference between the actuator and the engine hood, the engine hood must be disposed at a high position, and it becomes impossible to satisfy the requirement for low vehicle height. . As a result, there is a possibility that such a device cannot be mounted on the engine.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been devised in view of the problems of the conventional variable valve operating device, and the invention according to claim 1 includes a drive shaft that rotates synchronously with the engine, a drive cam fixed to the drive shaft, A swing cam that opens and closes the engine valve by swinging, a transmission mechanism that converts rotational motion from the drive cam into swing motion, and transmits the swing cam to the swing cam, and an operating posture of the transmission mechanism. A control shaft having a control cam to be changed, and the control shaft Control Actuator to control With The control shaft by the actuator Place of In the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that changes the valve lift characteristic of the engine valve by controlling the position, the swing cam is provided swingably on the control shaft.
[0009]
Therefore, according to the present invention, since the control shaft has come to the swing center of the swing cam near the upper end of the engine valve, the protrusion of the actuator for controlling the rotation of the control shaft in the height direction or the like is suppressed. As a result, it is possible to improve the mountability of such a device in an engine.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, the transmission mechanism includes a rocker arm that converts a rotational motion from a drive cam into a swing motion and transmits the swing motion to the swing cam, and the actuator is configured to control the control shaft. Place of In a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that changes the valve lift characteristics of the engine valve by changing the operating posture of the rocker arm by controlling the position of the rocker arm, the swing cam is provided swingably on the control shaft It is characterized by that.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, the rocker arm is pivotally supported by the drive cam so that the rocker arm can swing freely, one end of the rocker arm is linked to the swing cam, and the other end is a control cam. Via a control shaft that changes the operating posture of the rocker arm via the actuator, Place of In the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that changes the valve lift characteristic of the engine valve by controlling the position, the swing cam is provided swingably on the control shaft.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, either the intake valve or the exhaust valve is opened and closed by the swing cam, and the drive cam is fixed to a camshaft that drives either the intake valve or the exhaust valve. It is characterized by that.
[0013]
The invention according to claim 5 is characterized in that the transmission mechanism and the control cam are arranged between adjacent cylinders on the cylinder head.
[0014]
The invention according to claim 6 is provided on an outer periphery of an intake side camshaft or an exhaust side camshaft that is rotationally driven by a crankshaft of an engine, and the one side camshaft that is rotationally driven, and Cam member that opens the engine valve on one side of the exhaust side or the exhaust side, and a rocking cam that swings on the other camshaft on the intake side or the exhaust side and opens the engine valve on the other side A transmission mechanism for converting the rotational driving force of the one camshaft into a reciprocating motion and swinging the swing cam; and controlling the rotational position of the other camshaft to control the swing cam. And a control mechanism for variably controlling the lift amount of the engine valve by changing the sliding contact position with respect to the engine valve.
[0015]
According to the present invention, the cam member is provided on the exhaust side camshaft, for example, one camshaft that is directly driven to rotate by the crankshaft, and is used for the opening operation of the exhaust valve, while the intake side cam that is the other camshaft The shaft is not driven to rotate by a crankshaft, but is used as a part of a control mechanism, for example, and a swing cam is swingably supported by the intake side camshaft and used for opening the intake valve. is there.
[0016]
In addition, since a part of the control mechanism is integrally provided at a predetermined position of the intake side camshaft, which is the control shaft, there is no need to provide a support shaft for the swing cam or a control shaft separately from the camshaft. It is possible to suppress the increase in the number of points and save the space in the engine direction.
[0017]
In the invention according to claim 7, the transmission mechanism is supported swingably on the eccentric cam provided on the one camshaft and the camshaft on the other camshaft. A rocker arm having one end portion mechanically linked to the eccentric cam and the other end portion mechanically linked to the swing cam, and the control mechanism is configured to control the rotation position by an actuator. And a control cam that is fixed on the outer periphery of the camshaft on the other side, and that supports the rocker arm on the outer peripheral surface in a swingable manner.
[0018]
According to the eighth aspect of the present invention, the eccentric cam and one end of the rocker arm are linked by a link arm extending in the engine width direction, and the other end of the rocker arm and the rocking cam are linked by a link rod. It is characterized by that.
[0019]
According to a ninth aspect of the present invention, the eccentric cam and one end of the rocker arm are linked by a link arm extending in the engine width direction, and the other end of the rocker arm and the swing cam are connected to one end of the rocker arm. And a linkage pin provided at the end of the swing cam and sliding in the slit.
[0020]
According to a tenth aspect of the present invention, the transmission mechanism is supported by an eccentric cam provided on the camshaft on the one side with an eccentric shaft center, and swingably supported on the outer peripheral surface of the eccentric cam. A rocker arm having one end portion mechanically linked to the control mechanism and the other end portion mechanically linked to the swing cam, while the control mechanism has the other position whose rotation position is controlled by an actuator. And a control cam for controlling the rocking position of the rocker arm. The camshaft is fixed on the outer periphery of the camshaft.
[0021]
According to the eleventh aspect of the present invention, the one end of the rocker arm and the control cam are linked by a link arm extending in the engine width direction, and the other end of the rocker arm and the swing cam are linked by a link rod. It is characterized by that.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 5 show a first embodiment of a variable valve operating apparatus according to the present invention, which is applied to an internal combustion engine for an automobile provided with two intake valves and an exhaust valve for each cylinder.
[0023]
In other words, this variable valve operating device is mounted on the cylinder head 11 and is provided with a pair of intake valves 12 and 12 and an exhaust, which are slidably provided on both sides of the cylinder head 11 via valve guides (not shown). Valves 13 and 13 are arranged side by side along the longitudinal direction of the engine on both sides of the cylinder head 11. System The rotational drive force from the control shaft 14 and the exhaust side camshaft 15 that is the drive shaft and the drive eccentric cam 19 provided on the exhaust side shaft 15 to be described later is converted into a linear motion. Control axis 14 Swing supported The transmission mechanism 20 for transmitting to the oscillating cam 22 and the rotational position of the control shaft 14 are controlled to change the sliding contact position of the oscillating cam 22 with respect to the intake valves 12, 12 to change the valves of the intake valves 12, 12. And a control mechanism 21 that variably controls the lift amount.
[0024]
The intake valves 12, 12 and the exhaust valves 13, 13 are provided with lid-shaped cylindrical direct-acting valve lifters 16, 16, 17, 17 at the upper end of a valve stem integrated with an unillustrated umbrella part, The valve lifters 16, 16, 17 and 17 are slidably provided in the cylindrical holding holes of the cylinder head 11.
[0025]
The exhaust camshaft 15 functions as a drive shaft as described above, and a rotational force is transmitted from the crankshaft of the engine via a driven sprocket and a timing chain (not shown) provided at the front end portion. The head 11 is rotatably supported by an exhaust cam bearing 25 fixed to the upper end of the head 11 by a bolt 25a.
[0026]
The exhaust camshaft 15 is bent into a crankshaft shape, and exhaust cams 18 and 18 for opening the exhaust valves 13 and 13 are integrally formed at positions corresponding to the exhaust valves 13 and 13, respectively. A drive eccentric cam 19 that is a journal portion is integrally provided at a position between adjacent cylinders on the side of the exhaust cam 18. The exhaust cams 18 and 18 are formed in a general raindrop shape, are formed in the same cam profile, and the outer peripheral surfaces are in sliding contact with the upper surfaces of the exhaust side valve lifters 17 and 17.
[0027]
The drive eccentric cam 19 has an axis X1 offset from the axis X of the exhaust camshaft 15 by ε as shown in FIG. 1, and is located at a position between adjacent cylinders and the exhaust valve lifter. 17 and 17 are arranged at positions spaced apart in the axial direction.
[0028]
The control shaft 14 functions as a control shaft of the control mechanism 21 to be described later, and both ends thereof are rotatably supported via bearing brackets 40 fixed on the cylinder head 11 with bolts 40a and each intake air. A pair of swing cams 22, 22 for opening the intake valves 12, 12 are supported in a swingable manner at positions corresponding to the valves 12, 12.
[0029]
As shown in FIGS. 1 and 2, each of the pair of swing cams 22 and 22 has a substantially U shape and is integrally connected via a cylindrical base end portion 22a. Further, a support hole through which the control shaft 14 is rotatably inserted is formed inside the base end portion 22a, and a cylinder head is provided between both side flange portions 22b and 22b on the outer peripheral surface of the base end portion 22a. 11 is rotatably supported by a circular arc surface on the upper surface of 11 and an inner surface of a cam bracket 23 fixed to the cylinder head 11 by a bolt 23a. A pin hole is formed through the cam nose portion 22c extending obliquely upward from the base end portion 22a.
[0030]
Further, as shown in FIG. 1, a base circle surface 24a on the base end portion 22a side and a cam surface 24b extending in an arc shape from the base circle surface 24a to the end edge side of the tip end portion 24c as shown in FIG. The base circle surface 24a and the cam surface 24 are formed in the same profile for both the swing cams 22, and each valve lifter 16, depending on the swing position of the swing cam 22, The upper surface of 16 is in contact with a predetermined position. That is, as shown in FIG. 1, a predetermined angle range of the base circle surface 24a becomes a base circle section, a predetermined angle range from the base circle section of the cam surface 24b becomes a so-called ramp section, and further, the leading end from the ramp section of the cam surface 24b. The predetermined angle range up to the portion (cam nose portion) 24c is set to be the lift section.
[0031]
The transmission mechanism 20 includes the drive eccentric cam 19, a rocker arm 27 that is swingably supported on the control shaft 14 via a control cam 26 described later of the control mechanism 21, and one end portions of the drive eccentric cam 19 and the rocker arm 27. The link arm 28 links the link arm 27a, and the link rod 29 links the other end 27b of the rocker arm 27 and the cam nose 24c side of one swing cam 22.
[0032]
As shown in FIG. 1, the rocker arm 27 is formed in a substantially U-shape, the length of which is set to be relatively short as the width of the cam bracket 23, and a cam having a central base portion. The control cam 26 is swingably supported through the hole 27c. A pin insertion hole through which a pin 30 connected to the link arm 28 is press-fitted is formed in one end portion 27a of the rocker arm 27, while a pin 31 connected to the link rod 29 is formed in the other end portion 27b. A pin hole is press-fitted to be inserted.
[0033]
As shown in FIG. 1, the link arm 28 is formed in a straight line having a predetermined length along the engine width direction, and has a relatively large-diameter annular base end portion 28a and an outer periphery of the base end portion 28a. And a protruding end 28b extending from a predetermined position on the surface. The base end portion 28a is formed in a half shape, and both side portions of the divided semicircular bracket 28c are fixed to one side split end portion of the base end portion 28a by bolts 36, 36, and Semicircular fitting grooves 28d and 28e, which are rotatably fitted from the outside to the outer circumferential surface of the drive eccentric cam 19, are formed on the inner surfaces facing each other. On the other hand, a pin hole through which a pin 30 press-fitted and fixed to one end portion 27a of the rocker arm is rotatably inserted is formed in the protruding end 28b.
[0034]
Further, the link rod 29 is formed in a short straight line shape, and the pin 31 press-fitted into the other end portion 27b of the rocker arm 27 in each pin insertion hole formed in the circular both end portions 29a, 29b, and the swinging rod. Each pin 32 press-fitted into the pin hole of the cam nose portion 22c of the moving cam 22 is rotatably inserted.
[0035]
A snap ring that prevents the pin 30, 31, 32 from coming out of the pin insertion hole is fitted to the tip of each pin 30, 31, 32. A plug post 33 is provided at the center position in the width direction of the cylinder head 11.
[0036]
The control mechanism 2 includes the control shaft 14 and a control cam 26 fixed to the control shaft 14. The control cam 26 has an annular shape, and the axis P1 is a control shaft as shown in FIG. It is deviated from the 14 axis P2 by α. The control shaft 14 is controlled to rotate within a predetermined rotational angle range by an electric actuator 34 provided at the rear end of the cylinder head 1, and the electric actuator 34 detects the operating state of the engine. It is driven by a control signal from a controller (not shown).
[0037]
The controller detects the current engine operating state based on detection signals from various sensors such as a crank angle sensor, an air flow meter, and a water temperature sensor, and outputs a control signal to the electric actuator 34. . The electric actuator 34 is formed in a relatively large size as shown in FIG. 2 in order to ensure good responsiveness against the valve system reaction force.
[0038]
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described. Each exhaust valve 13, 13 is opened by the exhaust cam 18 being rotated against the spring force of the valve spring as the exhaust cam 18, 18 is rotated. In addition, the same and fixed valve lift characteristics (broken lines) as shown in FIG. 6 are shown by the cam profiles of the exhaust cams 18 and 18 regardless of changes in the engine operating state. On the other hand, in each intake valve 12, the drive eccentric cam 19 is eccentrically rotated by the rotational driving force of the exhaust side camshaft 14, whereby the link arm 28 is linearly moved to swing the rocker arm 27, from which the link rod 29 is moved. The intake valve is opened and closed by swinging the swing cams 22, 22, and the valve lift characteristics change according to changes in the engine operating state.
[0039]
That is, first, at the time of engine low speed and low load, the control shaft 14 is rotationally driven to one side via the electric actuator 34 by the control signal from the controller. For this reason, the control cam 26 has the shaft center P1 held in a rotational position above the shaft center P2 of the control shaft 14 as shown in FIGS. 1 and 3, and the thick portion 26a is directed upward from the control shaft 14. Move away. For this reason, the entire rocker arm 27 moves upward with respect to the control shaft 14, whereby the upper end portion 22 d of each rocking cam 22 is forcibly slightly lifted through the link rod 29 and the entire rocker arm 27 is shown in the drawing. By rotating clockwise, the contact position of the lower surface with respect to the upper surfaces of the valve lifters 16, 16 is closer to the end edge side of the base circle part 24a.
[0040]
Accordingly, as shown in FIGS. 1 and 3, when the drive eccentric cam 19 rotates as the exhaust camshaft 15 rotates and the link arm 28 pushes the one end portion 27 a of the rocker arm 27, the lift amount becomes the link rod 29. 1 is transmitted to the swing cam 22 and each valve lifter 16, and the lift amount L1 is relatively small as shown in FIG.
[0041]
Therefore, in such a low speed and low load region, the valve lift amount of each of the intake valves 12 and 12 is reduced and the opening timing is delayed as shown by the one-dot chain line in FIG. 6, and the valve overlap with each of the exhaust valves 13 and 13 is performed. Becomes smaller. For this reason, improvement in fuel consumption and stable rotation of the engine can be obtained. 1 shows the engine valve peak lift position, and FIG. 3 shows the engine valve closed position.
[0042]
On the other hand, when the engine is shifted at high engine speed and high load, the electric actuator 34 is driven to rotate in the opposite direction by a control signal from the controller. Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, the control shaft 14 rotates the control cam 26 in the clockwise direction from the position shown in FIG. 1, and moves the axis P1 (thick portion 26a) downward. For this reason, the entire rocker arm 27 moves in the direction toward the intake valve 12 (downward), and the other end portion 27b presses the upper end portion 22d of the swing cam 22 downward via the link rod 29. The entire moving cam 22 is rotated counterclockwise by a predetermined amount.
[0043]
Therefore, the lower surface abutting position of the swing cam 22 with respect to the upper surface of the valve lifter 16, 16 moves to the right position in the drawing with respect to the position shown in FIGS. 1 and 3, as shown in FIGS. Therefore, when the eccentric cam 26 rotates and pushes one end portion 27a of the rocker arm 27 through the link arm 28, the lift amount L2 with respect to the valve lifters 16 and 16 increases as shown in FIG. 4 shows the engine valve peak lift position, and FIG. 5 shows the engine valve closed position.
[0044]
Therefore, in such a high speed and high load region, the cam lift characteristic becomes larger than that in the low speed and low load region, the valve lift amount increases as shown by the solid line in FIG. 6, and the opening timing of each intake valve 12 becomes earlier. The closing time is delayed. As a result, the intake charging efficiency is improved and a sufficient output can be secured.
[0045]
Thus, in this embodiment, the opening / closing timing and valve lift amount of each intake valve 12 can be made variable, and the position of the control shaft 14 is lowered to the swing center of the swing cam 22. As a result, the position of the actuator, which tends to increase in size, can be lowered, thereby improving the mountability of the present apparatus.
[0046]
Further, the rotational drive of the drive eccentric cam 19 is performed by the existing exhaust side camshaft 15 instead of the original drive shaft as in the prior art, and the control shaft 14 is sufficiently lowered so that the swing cam 22 and the rocker arm 27 are put together here. Therefore, the height of the transmission mechanism itself above the cylinder head 11 can be reduced. As a result, the mountability of the apparatus to the engine is further improved, and the height of the engine hood can be set sufficiently low in combination with the actuator position being lowered. Furthermore, the actuator position does not protrude excessively to the side, which is advantageous in terms of mounting. Further, since the drive shaft of the drive eccentric cam 19 is also used as the exhaust camshaft, an increase in the number of parts can be suppressed, so that the manufacturing work efficiency can be improved and the cost can be reduced.
[0047]
Further, since the structure of the exhaust camshaft 15 and these bearings 40 is not changed, the shape of the cylinder head 11 does not need to be changed and can be mounted on an existing internal combustion engine as it is. As a result, the increase in manufacturing cost can be further suppressed.
[0048]
In addition, since the control cam 26, the rocker arm 27, and the like are provided at positions offset in the axial direction with respect to the swing cam 22, the control cam 26, the rocker arm 27, the link arm 28, and the like are disposed in a dead space between adjacent cylinders. Therefore, the dead space can be effectively used. Moreover, since the drive eccentric cam 19 is also disposed in the dead space between the valve lifters 17 and 17 between adjacent cylinders, the eccentric amount ε of the drive eccentric cam 19 can be set large.
[0049]
In addition, since the drive eccentric cam 19 and the rocker arm 27 and the rocker arm 27 and the swing cam 22 are linked by the link arm 28 and the link rod 29, respectively, the entire structure is a so-called 6-link type, so that the mechanism is not forced. The rocker ratio of the rocker arm 27 can be increased. As a result, a large swing angle of the swing cam 22 is obtained. As a result, a large valve lift characteristic can be obtained while reducing the overall size of the apparatus.
[0050]
Further, since the drive eccentric cam 19 is integrated with the exhaust-side camshaft 15, it is not necessary to consider the minimum thickness portion in the case of a separate body. Therefore, the eccentric amount can be obtained without increasing the outer diameter of the drive eccentric cam 19. Can be increased. Therefore, not only can a large swing angle of the swing cam 22 be obtained at this point, but also the outer diameter of the drive eccentric cam 19 need not be set large. Since the area can be reduced, sliding frictional resistance can also be reduced. .
[0051]
Thus, by obtaining a large swing angle of the swing cam 22, the ramp section θ 2 of the swing cam 22 can be increased, whereby the collision speed between the valve lifter 16 and the swing cam 22 is increased. As a result, generation of driving noise can be suppressed.
[0052]
Further, since the rocking cam 22 is forcibly rocked up and down by the rocker arm 27 via the link rod 29, a conventional return spring is not required, thereby preventing the occurrence of friction due to the spring reaction force. it can.
[0053]
Further, since only the exhaust side camshaft 15 is rotationally driven by the crankshaft of the engine, both the exhaust valve 17 and the intake valve 16 are opened and closed. The winding structure of the drive chain wound around is simplified. Therefore, also in this respect, the manufacturing workability of the apparatus is improved, and the cost can be reduced.
[0054]
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention, in which the link rod 29 is eliminated, a projection 35 is provided on the other end 27b of the rocker arm 27, and the upper end on the base circle 24a side of one swing cam 22 is shown. A slit 42 is formed in the boss portion 41 formed in the portion so that the protrusion 35 is in sliding contact.
[0055]
Therefore, as the rocker arm 27 swings, the projection 35 slides in the slit 42 and directly swings the swing cam 22, thereby improving drive transmission efficiency and simplifying the structure by reducing the number of parts. And cost reduction.
[0056]
8 to 12 show a third embodiment of the present invention. The exhaust camshaft 15 to which the rotational driving force is transmitted from the crankshaft of the engine via the sprocket 50 is not bent in a crank shape. Rather, a circular drive eccentric cam 19 is formed in a straight line at a position between the cylinders, and a rocker arm 27 is disposed on the exhaust camshaft 15 side.
[0057]
That is, the rocker arm 27 is swingably supported on the outer peripheral surface of the drive eccentric cam 19 via the cam hole 27c, and the other end portion 27b is fixed to the control shaft 14 via the link arm 28. On the other hand, one end 27 a is linked to one swing cam 22 by a link rod 29 extending substantially parallel to the link arm 28. The link rod 29 is bent in a substantially L shape toward the swing cam 22 on the other end 29b side. Further, the swing cam 22 is different in arrangement and shape from the first embodiment, and is arranged such that the cam nose portion 22c side is in the outer direction of the engine, and a boss portion 43 is formed at the upper end portion. The part 43 is linked to the other end part 29 b of the link rod 29 via the pin 32.
[0058]
The basic configuration of the control shaft 14 being controlled by the electric actuator 34 is the same as that of the first embodiment.
[0059]
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described. At the time of engine low rotation and low load, the control shaft 14 is driven to rotate in one direction by the electric actuator 34 as described above. 10, the thick portion 26a is moved away from the control shaft 14 in the upper right direction while being held at the upper right rotation position from the axis P2 of the control shaft 14. For this reason, the entire rocker arm 27 is held in the illustrated counterclockwise rotation position via the link arm 28, whereby the swing cam 22 is rotated to a predetermined counterclockwise position via the link rod 29. Thus, the contact position of the lower surface with respect to the upper surfaces of the valve lifters 16, 16 is closer to the end edge side of the base circle part 24a.
[0060]
Therefore, when the drive eccentric cam 19 rotates with the rotation of the exhaust camshaft 15 to swing the rocker arm 27, the lift force is transmitted to the swing cam 22 and each valve lifter 16 via the link rod 29. The lift amount L1 is relatively small as shown in FIG.
[0061]
Therefore, in such a low-speed and low-load region, as indicated by the one-dot chain line in FIG. 6 as in the first embodiment, the valve lift amount of each intake valve 12, 12 becomes smaller and the opening timing becomes later, and each exhaust valve 13. , 13 is reduced in valve overlap. For this reason, improvement in fuel consumption and stable rotation of the engine can be obtained. FIG. 8 shows the engine valve peak lift position, and FIG. 9 shows the engine valve closed position.
[0062]
On the other hand, when the engine shifts at high engine speed and high load, the electric actuator 34 is driven to rotate in the opposite direction by the control signal from the controller, and the control shaft 14 moves the control cam 26 as shown in FIG. The shaft center P1 (thick portion 26a) is moved in the upper left direction. For this reason, the rocker arm 27 is slightly pushed at one end 27a by the link arm 28, and this time, the entire rocker arm 27 is pivotally held at a predetermined position in the clockwise direction. As a result, the swing cam 22 rotates to the predetermined clockwise position shown in FIGS. 11 and 12 via the link rod 29, and the contact position of the lower surface with respect to the upper surfaces of the valve lifters 16, 16 is closer to the cam nose portion 24c. become.
[0063]
For this reason, when the drive eccentric cam 26 rotates and pushes the one end portion 27a of the rocker arm 27 through the link arm 28, the lift amount L2 with respect to the valve lifters 16, 16 increases as shown in FIG.
[0064]
Therefore, in such a high-speed and high-load region, the cam lift characteristic becomes larger than that in the low-speed and low-load region, the valve lift amount increases as shown by the solid line in FIG. 6, and the opening timing of each intake valve 12 becomes earlier. The closing time is delayed. As a result, the intake charging efficiency is improved and a sufficient output can be secured. FIG. 11 shows the engine valve peak lift position, and FIG. 12 shows the engine valve closed position.
[0065]
Therefore, in this embodiment, the engine performance can be sufficiently exerted according to the engine operating state, and the position of the control shaft 14 can be lowered to the swing center of the swing cam, so that the size of the actuator which tends to increase in size can be reduced. The same effects as the first embodiment can be obtained, for example, the position can be lowered and the height of the apparatus can be made as low as possible.
[0066]
13 to 17 show a fourth embodiment of the present invention, in which the drive shaft 45 is not an exhaust side camshaft but an independent shaft, and the control shaft 14 of the control mechanism 21 is swung by a swing cam. The transmission mechanism 20 is installed between the drive shaft 45 and the control shaft 14.
[0067]
Specifically, the drive shaft 45 is disposed along the engine longitudinal direction of the cylinder head, and a sprocket 46 is provided at one end to transmit the rotational drive force from the crankshaft (not shown) via a timing chain. In addition, a drive cam 47 is fixed at a position corresponding to one cylinder, and the rotation direction is set in the direction of the arrow in FIG. Further, the drive cam 47 has its axis Y offset by β from the axis X of the drive shaft 45.
[0068]
A control cam 48 of the control mechanism 21 is fixed to the control shaft 14, and a pair of left and right swing cams 22, 22 are rotatably inserted into the control shaft 14 at the axial position of the control cam 48. It is provided via the substantially cylindrical base end portion 22a. Each of the swing cams 22 and 22 has substantially the same shape as the swing cam of the first embodiment, and a pivot support hole 22b through which the control shaft 14 is rotatably inserted is formed at the center.
[0069]
The transmission mechanism 20 includes a rocker arm 27 that is swingably supported by a drive cam 47 of a drive shaft 45, a link arm 28 that links the one end portion 27a of the rocker arm 27 and the control cam 48, and the rocker arm 27. A link rod 29 connecting the end portion 27b and the swing cams 22 and 22 is provided.
[0070]
As shown in FIG. 13, the rocker arm 27 is swingably supported by the drive cam 47 inserted through a support hole provided in a cylindrical base portion provided at the center, and a pin 49 is provided at one end portion 27a. A pin hole is formed in which a pin 40 that is rotatably connected to one end portion of the link arm 28 is formed via a pin, and a pin 51 that is rotatably connected to the link rod 29 is formed in the other end portion 27b. A pin hole is formed in which is pressed.
[0071]
The link arm 28 includes an annular base portion 28a having a relatively large diameter and a projecting end 28b projecting at a predetermined position on the outer peripheral surface of the base portion 28a. In the center of the base portion 28a, the outer periphery of the control cam 48 is provided. A fitting hole 28c for fitting to the surface is formed, and a pin hole through which the pin 40 press-fitted into one end portion 27a of the rocker arm 27 is rotatably connected is formed in the protruding end 28b. .
[0072]
The link rod 29 is formed in a substantially square shape, and each end 51a, 29b has a pin 51, which is press-fitted into each pin hole of the other end 27b of the rocker arm 27 and the cam nose 22a of one rocking cam 22. A pin insertion hole through which an end of 52 is rotatably inserted is formed, and the axis of the pin 52 is a pivot point of the swing cam 22.
[0073]
A snap ring (not shown) that restricts the axial movement of the link arm 28 and the link rod 29 is provided at the end of each pin 49, 51, 52.
[0074]
The control shaft 14 is disposed in the longitudinal direction of the engine in parallel with the drive shaft 45, and is rotated by an electric motor 55 (DC motor), which is an actuator, via a speed reduction mechanism 54 provided at one end. It is designed to rotate within the angular range.
[0075]
The speed reduction mechanism 54 includes a worm wheel 54a and a worm gear 54b provided on the end of the control shaft 14 and the drive shaft of the electric motor 55, respectively.
[0076]
The control cam 48 is integrally provided with a cylindrical portion 48a inserted into the drive shaft 45 on one end face side of the main body and fixed to the drive shaft, and the control shaft 14 has a thick portion 48b. Is deviated by α from the axis P2.
[0077]
The electric motor 55 is driven by a control signal from a controller 56 that detects the operating state of the engine. The controller 56 detects the current engine operating state by calculation based on detection signals from various sensors such as a crank angle sensor, an air flow meter, a water temperature sensor, and a potentiometer 57 that detects the rotational position of the control shaft 14. A control signal is output to the electric motor 55.
[0078]
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described. First, at the time of engine low speed and low load, the control shaft 14 is rotationally driven to the position shown in FIGS. 14 and 15 through the electric motor 55 by the control signal from the controller 56. For this reason, the shaft center P1 of the control cam 48 is biased to the lower right side with respect to the shaft center P2 of the control shaft 14, and the thick portion 48b moves in the lower right direction. As a result, the rocker arm 27 has its one end portion 27a pulled up by the link arm 28 and rotated entirely counterclockwise. In this state, when the drive cam 47 rotates with the rotation of the drive shaft 45, the swing cams 22 and 22 are moved via the link rod 29 by the other end 27b of the rocker arm 27 as shown in FIGS. The cam nose portion 22a is driven up and down and swings. However, since the cam nose portion 22a is pulled up to the maximum shown in FIG. 14 and becomes the base circle region, the valve lift is not performed only by contact with the valve lifters 16 and 16.
[0079]
On the other hand, in this state, as the drive cam 47 rotates, the rocker arm 27 rotates clockwise as shown in FIG. 15, and the other end portion 27 b maximizes the swing cams 22, 22 via the link rod 29. When pushed down, the rocking cams 22 and 22 are still in the base circle region. For this reason, the valve lift is not performed and the zero lift is maintained.
[0080]
Therefore, in such a low-speed and low-load region, the cylinder provided with this variable valve operating device is closed, and only the intake valves of other cylinders are opened and closed. Therefore, the fuel consumption can be improved in such a low speed and low load range.
[0081]
On the other hand, when the engine high-speed and high-load range is entered, the control shaft 14 is rotated, for example, clockwise by the electric actuator 55 in accordance with a control signal from the controller 56. Therefore, the control cam 48 is shown in FIGS. Thus, the shaft center P1 (thick part 48b) is rotated to the upper left position as shown in the figure by rotating from the position shown in FIGS. 14 and 15 to the clockwise rotation angle position. For this reason, the rocker arm 27 is now held at a position where the entire rocker arm 27 is rotated clockwise through the link arm 28. Accordingly, in this state, the rocker arm 27 swings as the drive shaft 45 rotates, and when the swing cams 22 and 22 are pulled up to the maximum via the link rod 29 at the other end 27b, the base as shown in FIG. Since the valve lifters 16 and 16 are in contact with each other in the circle region, no valve lift is performed. On the other hand, when the rocking cams 22 and 22 are pushed down to the maximum as the rocker arm 27 swings in the opposite direction, the valve lifters 16 and 16 are driven by the cam noses 22a and 22a of the rocking cams 22 and 22, as shown in FIG. Is greatly pushed down to the maximum valve lift Lmax.
[0082]
Therefore, when the phase of the control shaft 14 is continuously changed from the state shown in FIGS. 14 and 15 to the position shown in FIGS. 16 and 17, the valve lift amount continuously changes from zero (0) to Lmax. become.
[0083]
As described above, in this embodiment, the control shaft 14 is arranged at the swing center of the swing cams 22, 22, that is, the vertical position of the control shaft 14 is sufficiently low near the upper portion of the intake valve 12. Therefore, it is possible to lower the actuator that tends to be large, and to avoid excessive lateral overhanging, thereby improving the mountability to the engine.
[0084]
In addition, since the degree of freedom of the arrangement position of the drive shaft 45 is high, if the arrangement position is set as low as possible, the mountability of the apparatus to the engine is further improved. Further, the position of the sprocket 46 can also be arranged at a position where it is difficult to interfere with the driven sprocket of the exhaust camshaft (not shown) due to the high degree of freedom of the arrangement position of the drive shaft 45. Furthermore, it is possible to arrange the sprocket 46 in a limited space in the engine room, focusing on the fact that no space is taken in the axial direction as compared with the electric motor 55.
[0085]
By the way, although it is the electric motor 55 which rotationally drives the control shaft 14, in order to rotate the control shaft 14 which receives the alternating torque fluctuation | variation from a valve operating system against the load, it should respond enough with its own rotational torque. Therefore, it is necessary to sufficiently increase the torque by the speed reduction mechanism 54. For this reason, the reduction ratio of the speed reduction mechanism 54 must be increased, but this increases the size of the speed reduction mechanism 54. Further, since the total number of rotations of the electric motor 55 when the control shaft 14 is rotated to the target position increases with an increase in the reduction ratio, the switching response tends to deteriorate, and a large amount of power is required to avoid this. I need it. As a result, the electric motor 55 is forced to increase in size and may interfere with the engine hood.
[0086]
However, as described above, the arrangement position of the control shaft 14 can be set to a sufficiently low position, so that even if the electric motor 55 is enlarged, the overall position can be lowered. Interference with the engine hood can be reliably avoided.
[0087]
The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment. For example, it is possible to give a lift difference to the two intake valves 12 and 12 by changing the profiles of the swing cams 22 and 22, for example. is there. As a result, the intake swirl effect in one cylinder is increased, and the effect of improving the combustibility is obtained. In addition, the valve lifter 16 has been shown to reciprocate, but may be a so-called swing arm that swings around a certain fulcrum.
[0088]
In addition, the actuator can be hydraulic instead of electric. Even in this case, the actuator position can be lowered by lowering the position of the control shaft, and the same effect can be obtained. .
[0089]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, the control shaft can be disposed on the rocking center side of the rocking cam near the upper end of the engine valve, so that the control shaft is attached to the control shaft. It becomes possible to make the height of the actuator sufficiently low. As a result, the device can be easily mounted on the engine, and the height of the engine hood can be set as low as possible.
[0090]
According to the second and third aspects of the present invention, it is possible to appropriately select the arrangement position of the drive shaft on the premise of the specific configuration of the variable valve operating apparatus. It becomes possible to select a position in consideration of the mountability.
[0091]
According to the fourth aspect of the present invention, since the drive shaft can be used as an existing camshaft, not only the height of the transmission mechanism itself on the cylinder head can be made sufficiently low, but also the number of parts. Can be suppressed.
[0092]
According to the invention described in claim 5, since the control cam and the transmission mechanism can be arranged in the dead space between the cylinders, the dead space can be effectively used.
[0093]
According to the sixth aspect of the present invention, the height of the transmission mechanism on the cylinder head can be made sufficiently low. As a result, the device can be easily mounted on the engine, and the height of the engine hood can be set as low as possible.
[0094]
Further, the increase in the number of parts can be suppressed, and the manufacturing work efficiency can be improved and the cost can be reduced.
[0095]
Further, since the structure of the intake side camshaft, the exhaust side camshaft, and their bearings is not changed, the shape of the cylinder head does not need to be changed and can be mounted as it is on an existing internal combustion engine. As a result, an increase in manufacturing cost can be suppressed.
[0096]
According to the seventh aspect of the present invention, the arrangement position of the drive shaft can be appropriately selected based on the specific configuration of the variable valve operating apparatus. It is possible to select a position in consideration of
[0097]
According to the eighth and eleventh aspects of the present invention, since the entire apparatus is of the 6-link system, it is possible to increase the rocker ratio of the rocker arm, and thereby the rocking force can be reduced without increasing the outer diameter of the eccentric cam. A large swing angle of the moving cam can be obtained. As a result, a large valve lift characteristic can be obtained and the entire apparatus can be made compact.
[0098]
According to the ninth aspect of the invention, since the linkage pin is slid in the slit, the stable swing of the stable swing cam can be ensured.
[0099]
According to the tenth aspect, the same effect as that of the seventh aspect can be obtained.
[0100]
In the invention according to claim 12, since the control cam, the rocker arm and the like can be arranged in the dead space between the cylinders, the dead space can be effectively used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a main part plan view showing the embodiment.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the embodiment.
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment.
FIG. 6 is a characteristic diagram of valve timing and valve lift according to the present embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing a second embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part showing a third embodiment.
FIG. 9 is a plan view of the present embodiment.
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of this embodiment.
FIG. 11 is an operation explanatory diagram of the present embodiment.
FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the present embodiment.
FIG. 13 is a perspective view of an essential part of an apparatus showing a fourth embodiment.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a mode during minimum valve lift control in the present embodiment.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a mode during minimum valve lift control in the present embodiment.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a mode during maximum valve lift control in the present embodiment.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a mode during maximum valve lift control in the present embodiment.
FIG. 18 is a sectional view showing a conventional variable valve operating apparatus.
[Explanation of symbols]
11 ... Cylinder head
12 ... Intake valve
13 ... Exhaust valve
14 ... Control axis
15 ... Exhaust side camshaft (drive shaft)
18 ... Exhaust cam
19 ... Drive eccentric cam
20: Transmission mechanism
21 ... Control mechanism
22 ... Oscillating cam
26, 48 ... control cam
27 ... Rocker arm
27a ... one end
27b ... the other end
28 ... Link arm
29 ... Link rod
45 ... Drive shaft

Claims

A drive shaft that rotates synchronously with the engine;
A drive cam fixed to the drive shaft;
A swing cam for opening and closing the engine valve by swinging;
A transmission mechanism that converts the rotational motion from the drive cam into a swing motion and transmits the swing motion to the swing cam;
A control shaft having a control cam for changing the operating posture of the transmission mechanism;
And an actuator that control the control shaft,
The variable valve device for an internal combustion engine for varying the valve lift characteristics of the engine valve by controlling the position of said control shaft by said actuator,
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein the swing cam is swingably provided on the control shaft.

The transmission mechanism converts the rotary motion from the drive cam to the rocking motion has a rocker arm that transmits to the rocking cam, by controlling the position of said control shaft by said actuator, actuation of the rocker arm In a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that changes a valve lift characteristic of the engine valve by changing a posture,
2. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the swing cam is swingably provided on the control shaft.

The rocker arm is pivotally supported by the drive cam so that the rocker arm can swing freely. One end of the rocker arm is connected to the swing cam, and the other end is a control shaft that changes the operating posture of the rocker arm via the control cam. the variable valve device for an internal combustion engine for varying the valve lift characteristics of the engine valve by tandem to control the position of said control shaft by said actuator,
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the swing cam is swingably provided on the control shaft.

The drive cam is fixed to a camshaft that drives either the intake valve or the exhaust valve while opening or closing either the intake valve or the exhaust valve by the swing cam. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 4.

The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the transmission mechanism and the control cam are arranged between adjacent cylinders on a cylinder head.

An intake side camshaft or an exhaust side camshaft, one of which is driven to rotate by the crankshaft of the engine,
A cam member provided on an outer periphery of the one-side camshaft that is driven to rotate and opens the engine valve on one side of the intake side or the exhaust side;
A swing cam that is swingably provided on the other camshaft on the intake side or exhaust side and opens the engine valve on the other side;
A transmission mechanism that swings the rocking cam by converting the rotational driving force of the camshaft on one side into a reciprocating motion;
A control mechanism for variably controlling the lift amount of the engine valve by changing the sliding contact position of the swing cam with respect to the engine valve by controlling the rotational position of the other camshaft;
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, comprising:

The transmission mechanism is supported by an eccentric cam provided on the one camshaft with an eccentric shaft center, and swingably supported on the other camshaft, and has one end mechanically linked to the eccentric cam. A rocker arm whose other end is mechanically linked to the rocking cam,
The control mechanism includes the other camshaft whose rotational position is controlled by an actuator, and an eccentric shaft fixed to the outer periphery of the other camshaft, and the rocker arm is supported on the outer peripheral surface so as to be swingable. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, further comprising: a control cam that performs control.

8. The eccentric cam and one end portion of the rocker arm are linked by a link arm extending in the engine width direction, and the other end portion of the rocker arm and the swing cam are linked by a link rod. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine as described.

The eccentric cam and one end of the rocker arm are linked by a link arm extending in the engine width direction, while the other end of the rocker arm and the swing cam are swung with a slit formed at one end of the rocker arm. 8. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the variable valve operating apparatus is linked to a linkage pin provided at an end of the cam and sliding in the slit.

The transmission mechanism is supported by an eccentric cam provided on the one camshaft with an eccentric shaft center, and is swingably supported on an outer peripheral surface of the eccentric cam. One end portion of the transmission mechanism is mechanically linked to the control mechanism. And a rocker arm whose other end is mechanically linked to the swing cam,
The control mechanism is configured to control the rocking position of the rocker arm by fixing the other camshaft whose rotational position is controlled by an actuator and an outer periphery of the camshaft on the other camshaft. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, further comprising a cam.

The one end of the rocker arm and the control cam are linked by a link arm extending in the engine width direction, while the other end of the rocker arm and the swing cam are linked by a link rod. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine as described.

The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 7 to 11, wherein the eccentric cam, the transmission mechanism, and the control cam of the control mechanism are arranged between adjacent cylinders on a cylinder head. .