JP4063587B2

JP4063587B2 - Variable valve mechanism

Info

Publication number: JP4063587B2
Application number: JP2002146378A
Authority: JP
Inventors: 憲生加藤; 鎮夫石川; 浩樹藤井
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: JP2003343223A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の出力、トルク、燃費、排気ガスのクリーン度等の諸特性を両立させるため、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量又は作用角を連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構が種々考えられている。その代表例として二本のカムシャフトを回転させてロッカアームを揺動させると共に二本のカムシャフトの位相を相対的に変えることによりロッカアームの揺動角を変えて、バルブのリフト量又は作用角を連続的に変化させるようにしたものや、複雑なリンク機構を用いてバルブのリフト量又は作用角を連続的に変化させるようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記代表例のように２本のカムシャフトを回転させるには、１本のカムシャフトを回転させてきた従来の駆動系を大きく変えることになると共に、駆動上難しいとか、駆動系のサイズを大きくせざるを得ないとか、構成部品が多数必要になるとかいう問題があった。また、複雑なリンク機構を用いた場合も、構成部品が多数必要になるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、シンプルな構成で内燃機関の全運転状況にわたってバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変化させ、内燃機関の性能向上や燃費向上が得られる可変動弁機構を提供することにある。
【０００５】
【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、回転カムを形成した１本のカムシャフトが回転可能に軸支され、カムシャフトを中心にその周りをカムシャフトと独立して回動可能な回動部材が設けられ、回動部材における回転カムのノーズの回転軌跡よりも離れた位置に基端部が揺動可能に軸着され、基端部から回転カムとバルブリフタとの間に介在するように延びる揺動アームが設けられ、
揺動アームは、回転カムと略同一の厚さに形成され、揺動アームの上側であって基端部の上縁から末端付近まで略平面状に形成されるとともに回転カムに摺接するカム摺接面と、揺動アームの下側であって基端部の下側から末端付近まで円弧面状に形成されるとともにバルブリフタを押圧するリフタ押圧面とを備えており、リフタ押圧面は、カム摺接面を回転カムのベース円に摺接させたときに、カムシャフトを中心とする円弧面と略一致する形状に形成されており、
揺動アームは、基端部からの距離に応じてカム摺接面とリフタ押圧面との間隔が変化するように形成されており、
揺動アームは、回動部材を介してカムシャフトの周りに一回転以内の範囲で回動させられることにより、回転カムとカム摺接面との当接位置からリフタ押圧面とバルブリフタとの当接位置までの距離を変えるような形状にも形成されており、
揺動アームは、回動部材を介してカムシャフトの周りに一回転以内の範囲で回動させられることにより、揺動アームの揺動中心から回転カムとカム摺接面との当接位置までの距離に対する揺動中心からリフタ押圧面とバルブリフタとの当接位置までの距離の割合を変えるような形状にも形成されており、
回動部材を一回転以内の範囲で回動させて揺動アームをカムシャフトの周りに変位させることにより回転カムと略平面状のカム摺接面との当接位置を移動させると同時に、バルブリフタと円弧面状のリフタ押圧面との当接位置を移動させることで、回転カムによるバルブのリフト量及び作用角を変化させる制御部材が設けられたことを特徴としている。
【０００６】
回動部材は、カムシャフトの周りに軸着されていても、軸着されていなくてもよい。但し、コストを抑えて揺動アームをカムシャフトの周りに回動させるには、回動部材はカムシャフトの周りに軸着されていることが好ましい。
【０００７】
回動部材の形状としては、特に限定されないが、次の二態様を例示できる。
（１）カムシャフトと同軸の円板状に形成された態様。
（２）カムシャフトからカムシャフトの半径方向に棒状に延びるように形成された態様。具体的には、カムシャフトの周りに外挿されたボス部とボス部から半径方向に延びるアーム部とからなるものを例示できる。
【０００８】
また、回動部材の数としては、回転カムの一方側に一つだけ設けられていても、回転カムの両側に一つずつ設けられていてもよい。但し、回転カムが揺動アームを押圧する時に回動部材に捻れ応力が生じないようにするには、回動部材は回転カムの両側に一つずつ設けられていることが好ましい。その場合、回動部材間に揺動アームを軸着する軸を架設することが好ましい。また、揺動アームの必要な揺動を妨げない位置であって回転カムのノーズの回転軌跡より離れた位置に、前記軸以外の架設部材を回動部材間に設けてもよい。
【００１３】
揺動アームの厚さは、回転カムの厚さと略同一の厚さとしても異なる厚さとしてもよい。ただし、揺動アームに加わる圧力負荷や耐久性等も考慮して面圧的に有利な厚さが適宜選定され、本発明では後述する実施例のとおり揺動アームの厚さを回転カムの厚さと略同一の厚さとした。
【００１４】
制御部材としては、特に限定されないが、回動部材をカムシャフトの周りに回動させる駆動装置であって、ヘリカルスプライン機構と、油圧を用いた駆動部と、マイクロコンピュータ等の制御装置とを備えたものやモータと制御装置とを備えたもの等を例示できる。
【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、本発明を実施した可変動弁機構の実施形態例について、図１〜図８を参照して説明する。回転カム２を形成した１本のカムシャフト１が回転可能に軸支されており、回転カム２は、ベース円２ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部２ｂと、ノーズ２ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部２ｄとから構成されている。
【００１７】
回転カム２の下方には、バルブリフタ１０がシリンダヘッド（図示略）の内壁に沿って上下に摺動可能に設けられている。また、バルブリフタ１０の下側には、基端をバルブリフタ１０の下面の略中央に当接させるとともに下方に延びるバルブ１２が設けられている。
【００１８】
カムシャフト１の周りには、カムシャフト１を中心にその周りをカムシャフト１と独立して回動可能な回動部材３が設けられている。回動部材３は、カムシャフト１と同軸の円板状に形成されて回転カム２の両側に一定の間隔をおいて一つずつ配されるとともに、略中央においてカムシャフト１にそれぞれ軸着されている。
【００１９】
回動部材３における回転カム２のノーズ２ｃの回転軌跡よりも離れた位置に基端部５ａが揺動可能に軸着され、基端部５ａから回転カム２とバルブリフタ１０との間に介在するように延びる揺動アーム５が設けられている。
【００２０】
二つの回動部材３間には、カムシャフト１と平行に軸４が架設され、該軸４には揺動アーム５の基端部５ａが揺動可能に軸着されている。揺動アーム５は、例えば回転カム２と略同一の厚さに形成され、軸４に軸着された略円筒状の基端部５ａと、揺動アーム５の上側であって基端部５ａの上縁から末端付近まで略平面状に形成されるとともに回転カム２に摺接するカム摺接面５ｂと、揺動アーム５の下側であって基端部５ａの下側から末端付近まで円弧面状に形成されるとともにバルブリフタ１０を押圧するリフタ押圧面５ｃとを備えている。
【００２１】
リフタ押圧面５ｃは、カム摺接面５ｂを回転カム２のベース円２ａに摺接させたとき（いわゆるベース時）に、カムシャフト１を中心とする円弧面と略一致する形状に形成されている。
【００２２】
二つの回動部材３を一回転以内の範囲で回動させて揺動アーム５をカムシャフト１の周りに変位させることにより回転カム２と該回転カム２に摺接する揺動アーム５のカム摺接面５ｂとの当接位置を移動させると同時に、バルブリフタ１０と該バルブリフタ１０を押圧する揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとの当接位置を移動させることで、回転カム２によるバルブ１２のリフト量及び作用角を変化させる制御部材が設けられている。
【００２３】
揺動アーム５は、基端部５ａからの距離に応じてカム摺接面５ｂとリフタ押圧面５ｃとの間隔が変化するように形成されており、回動部材３を介してカムシャフト１の周りに１回転以内の範囲で回動させられることにより、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置からリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置までの距離を変えるような形状にもなっている。見方を変えれば、揺動アーム５は、回動部材３を介してカムシャフト１の周りに１回転以内の範囲で回動させられることにより、揺動アーム５の揺動中心としての軸４から回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置までの距離に対する軸４からリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置までの距離の割合を変えるような形状に形成されている。
【００２４】
制御部材は、一方の（例えば左側の）回動部材３に同軸上に結合され（図示略）、二つの回動部材３及び軸４をカムシャフト１の周りに回動させ、軸４に軸着された揺動アーム５をそれに追従させてカムシャフト１を中心とする円軌跡上を移動させる駆動装置であって、ヘリカルスプライン機構と、油圧を用いた駆動部と、マイクロコンピュータ等の制御装置とを備えたものである。
【００２５】
上記の構成により、回転カム２が回転すると、回転カム２と揺動アーム５のカム摺接面５ｂとの当接位置を変化させながら揺動アーム５が軸４を中心に揺動させられる。また、揺動アーム５の揺動に伴って、リフタ押圧面５ｃがバルブリフタ１０との当接位置を移動させながらバルブリフタ１０を下方へ押圧し、バルブリフタ１０の下面に当接させられたバルブ１２がリフトされるようになっている。
【００２６】
また、ベース時の揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃが、カムシャフト１と同軸の円弧面と略一致するように形成されているために、制御部材の状態によらずベース時のリフト量はゼロとなる。しかし、制御部材が回動部材３と軸４とをその順に介して揺動アーム５をカムシャフト１の周りに回動させると、揺動アーム５とバルブリフタ１０との当接位置が変化してバルブリフタ１０の押圧量が変化し、それに伴ってバルブ１２のリフト量が変化させられるようになっている。
【００２７】
以上のように構成された可変動弁機構は、次のように作用する。
まず、図２（ａ）→（ｂ）→図３（ａ）→（ｂ）は、最大リフト量が必要な運転状況下におけるカムシャフト１に対する回動部材３、軸４及び揺動アーム５の位置とそれによる作用を示している。
図２（ａ）に示すように、揺動アーム５のカム摺接面５ｂに回転カム２のベース円２ａが摺接しているベース時には、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける略中央付近であり、カムシャフト１の略直下となる位置である。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５における略中央位置であり、バルブリフタ１０の上面における左端寄りの位置である。この時、揺動アーム５が揺動開始位置にあるため、バルブリフタ１０は最上位置にある。従って、この時、バルブリフタ１０の下面に当接しているバルブ１２のリフトは発生していない。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示すように、揺動アーム５のカム摺接面５ｂに回転カム２のノーズ漸増部２ｂが摺接すると、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける先端方向に移動するとともに、カムシャフト１の直下よりも右方向へ移動する。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５における先端方向に移動するとともに、バルブリフタ１０の上面における左端寄りから右方向に移動する。この時、揺動アーム５が回転カム２の押圧を受けて下方に揺動を開始するので、バルブリフタ１０は下方に押圧されてバルブ１２のリフト量は発生増加しＬｌ１となる。
【００２９】
次に図３（ａ）に示すように、カム摺接面５ｂに対する回転カム２の当接位置がノーズ漸増部２ｂの後半部からノーズ２ｃに移動する時、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける先端方向に移動していたのが基端方向への移動に切り替わって逆行が進むとともに、カムシャフト１の直下よりも左方向へ移動する。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５における先端方向への移動が継続するとともに、バルブリフタ１０の上面における右方向への移動も継続する。
【００３０】
次に、図３（ｂ）に示すように、揺動アーム５のカム摺接面５ｂに回転カム２のノーズ２ｃが摺接するいわゆるノーズ時になると、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける基端付近まで逆行するとともに、カムシャフト１の直下よりも左側に大きく移動する。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５における最先端となる位置に移動するとともに、バルブリフタ１０の上面における略中央となる位置に達する。この時、揺動アーム５が回転カム２により最大押圧を受けて下方に最大揺動する。この時、バルブリフタ１０は下方に最大押圧されてバルブ１２のリフト量はＬｌｍａｘに達する。
【００３１】
次に、図４（ａ）→（ｂ）→図５（ａ）→（ｂ）は、中間リフト量が必要な運転状況下におけるカムシャフト１に対する回動部材３、軸４及び揺動アーム５の位置とそれによる作用を示している。揺動アーム５は、回動部材３及び軸４を介して最大リフト時より右方向にやや回動されている。
図４（ａ）に示すように、揺動アーム５のカム摺接面５ｂに回転カム２のベース円２ａが摺接しているベース時には、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける略中央付近であり、カムシャフト１の略直下よりもやや右側の位置である。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５における基端寄りの位置であり、バルブリフタ１０の上面における左寄りの位置である。この時、揺動アーム５が揺動開始位置にあるため、バルブリフタ１０は最上位置にある。従って、この時、バルブ１２のリフトは発生していない。
【００３２】
次に、図４（ｂ）に示すように、揺動アーム５のカム摺接面５ｂに回転カム２のノーズ漸増部２ｂが摺接すると、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける先端方向に移動するとともに、図２（ｂ）の時よりも右方向へ移動する。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５における基端側から先端方向に移動するとともに、バルブリフタ１０の上面における略中央へ右方向に移動する。この時、揺動アーム５が回転カム２の押圧を受けて下方に揺動を開始するので、バルブリフタ１０は下方に押圧されてバルブ１２のリフト量は発生増加しＬｍ１となる。
【００３３】
次に、図５（ａ）に示すように、カム摺接面５ｂに対する回転カム２の当接位置がノーズ漸増部２ｂの後半部からノーズ２ｃに移動する時、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける先端方向に移動していたのが基端方向への移動に切り替わって逆行が進む。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５における先端方向への移動が継続するとともに、バルブリフタ１０の上面における右方向への移動も継続する。
【００３４】
次に、図５（ｂ）に示すように、揺動アーム５のカム摺接面５ｂに回転カム２のノーズ２ｃが摺接するノーズ時になると、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける基端付近まで逆行するとともに、カムシャフト１の直下よりもやや左側にまで移動する。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５におけるやや先端寄りの位置に移動するとともに、バルブリフタ１０の上面におけるやや右寄りの位置に達する。この時、揺動アーム５が回転カム２により最大押圧を受けて下方に最大揺動する。しかしこの時、バルブリフタ１０はリフタ押圧面５ｃのやや先端寄りの位置に当接しているので押圧量は最大リフト時より少なくなり、バルブ１２のリフト量はＬｍｍａｘとなる。
【００３５】
次に、図６（ａ）→（ｂ）→図７（ａ）→（ｂ）は、最小リフト量が必要な運転状況下におけるカムシャフト１に対する回動部材３、軸４及び揺動アーム５の位置とそれによる作用を示している。揺動アーム５は、回動部材３及び軸４を介して中間リフト時より更に右方向に回動されている。
図６（ａ）に示すように、揺動アーム５のカム摺接面５ｂに回転カム２のベース円２ａが摺接しているベース時には、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける略中央付近であり、カムシャフト１の略直下よりも右側の位置である。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５における基端の位置であり、バルブリフタ１０の上面における左寄りの位置である。この時、揺動アーム５が揺動開始位置にあるため、バルブリフタ１０は最上位置にある。従って、この時、バルブ１２のリフトは発生していない。
【００３６】
次に、図６（ｂ）に示すように、揺動アーム５のカム摺接面５ｂに回転カム２のノーズ漸増部２ｂが摺接すると、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける先端方向に移動するとともに、図４（ｂ）の時よりも更に右方向へ移動する。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５における基端からやや先端方向に移動するとともに、バルブリフタ１０の上面における略中央へ右方向に移動する。この時、揺動アーム５が回転カム２の押圧を受けて下方に揺動を開始するので、バルブリフタ１０は下方に押圧されてバルブ１２のリフト量は発生増加しＬｓ１となる。
【００３７】
次に、図７（ａ）に示すように、カム摺接面５ｂに対する回転カム２の当接位置がノーズ漸増部２ｂの後半部からノーズ２ｃに移動する時、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける先端方向に移動していたのが基端方向への移動に切り替わって逆行が進む。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５における先端方向への移動が継続するとともに、バルブリフタ１０の上面における右方向への移動も継続する。
【００３８】
次に、図７（ｂ）に示すように、揺動アーム５のカム摺接面５ｂに回転カム２のノーズ２ｃが摺接するノーズ時になると、回転カム２とカム摺接面５ｂとの当接位置は、カム摺接面５ｂにおける基端付近まで逆行するとともに、カムシャフト１の直下よりもやや右側にまで移動する。また、揺動アーム５のリフタ押圧面５ｃとバルブリフタ１０との当接位置は、揺動アーム５における中央よりも基端寄りの位置に移動するとともに、バルブリフタ１０の上面におけるやや右寄りの位置に移動する。この時、揺動アーム５が回転カム２により最大押圧を受けて下方に最大揺動する。しかしこの時、バルブリフタ１０はリフタ押圧面５ｃの中央よりも基端寄りの位置に当接しているので押圧量は中間リフト時より更に少なくなり、バルブ１２のリフト量はＬｓｍａｘとなる。
【００３９】
なお、中間リフトが必要な運転状況下では、図２、図３と図６、図７との間で揺動アーム５の位置を連続的に又は段階的に作ることで、図８に示すように中間的なリフト量・作用角が連続的に又は段階的に得られる。
【００４０】
以上、詳述したように本発明の可変動弁機構によれば、２本のカムシャフトを回転させたり、複雑なリンク機構を用いていないので少ない構成部品でシンプルな構成であるにもかかわらず、内燃機関の全運転状況（最大リフト時から最小リフト時まで）にわたってバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変化させることができるので、内燃機関の性能向上や燃費向上を得ることができる。また、揺動アーム５は、回転カム２と略同一の厚さに形成されて面圧的に有利であるとともに、基端部５ａと略平面状のカム摺接面５ｂと円弧面状のリフタ押圧面５ｃとを備える一部品で構成される。
【００４１】
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、例えば次のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で変更して具体化することもできる。
（１）制御部材の構成を適宜変更すること。
（２）回動部材３の形状を図９に示すようなアーム状のものに変更すること。
【００４２】
【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、シンプルな構成で内燃機関の全運転状況にわたってバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変化させ、内燃機関の性能向上や燃費向上が得られ、また、揺動アームは面圧的に有利であるとともに一部品で構成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】本発明に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図２】最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。
【図３】図２に続いて作用を示す側面図である。
【図４】中間リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。
【図５】図４に続いて作用を示す側面図である。
【図６】最小リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。
【図７】図６に続いて作用を示す側面図である。
【図８】第一実施形態に係る可変動弁機構により得られるバルブのリフト量及び作用角を示すグラフである。
【図９】本発明に係る可変動弁機構の変更例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１カムシャフト
２回転カム
３回動部材
５揺動アーム
５ａ基端部
５ｂカム摺接面
５ｃリフタ押圧面
１０バルブリフタ
１２バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve mechanism that changes a lift amount and a working angle of a valve continuously or stepwise in accordance with an operating state of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Variable motion that changes the valve lift or operating angle continuously or stepwise according to the operating conditions of the internal combustion engine in order to achieve various characteristics such as the output, torque, fuel consumption, and exhaust gas cleanliness of the internal combustion engine. Various valve mechanisms have been considered. As a typical example, the rocker arm is swung by rotating two camshafts, and the rocking angle of the rocker arm is changed by relatively changing the phase of the two camshafts. There are known ones that are continuously changed, and ones that continuously change the lift amount or working angle of a valve by using a complicated link mechanism.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to rotate two camshafts as in the above representative example, the conventional drive system that has rotated one camshaft is greatly changed, and it is difficult to drive, or the size of the drive system. There is a problem that there is no choice but to increase the number of components. Further, even when a complicated link mechanism is used, there is a problem that many components are required.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to change the valve lift amount and operating angle continuously or stepwise over the entire operation state of the internal combustion engine with a simple configuration, thereby improving the performance of the internal combustion engine and fuel consumption. It is an object of the present invention to provide a variable valve mechanism that can be improved.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the variable valve mechanism according to the present invention is such that a camshaft forming a rotating cam is rotatably supported, and the camshaft rotates around the camshaft independently of the camshaft. A movable rotating member is provided, and a base end portion is pivotally mounted at a position away from a rotation locus of the rotating cam nose on the rotating member, and the base end portion is provided between the rotating cam and the valve lifter. A swing arm extending so as to be interposed between,
The swing arm is formed to have substantially the same thickness as the rotating cam, is formed in a substantially flat shape from the upper edge of the base end portion to the vicinity of the distal end on the upper side of the swing arm, and is a cam slide that is in sliding contact with the rotating cam. A contact surface and a lifter pressing surface which is formed in a circular arc shape from the lower side of the swing arm and below the proximal end portion to the vicinity of the distal end and presses the valve lifter. When the slidable contact surface is slidably contacted with the base circle of the rotating cam, it is formed in a shape that substantially matches the arc surface centered on the camshaft,
The swing arm is formed so that the interval between the cam sliding contact surface and the lifter pressing surface changes according to the distance from the base end.
The swing arm is rotated within the range of one rotation around the camshaft via the rotating member, so that the lifter pressing surface and the valve lifter are brought into contact with each other from the contact position between the rotating cam and the cam sliding contact surface. It is also formed in a shape that changes the distance to the contact position,
The swing arm is rotated within the range of one rotation around the camshaft via the rotating member, so that from the swing center of the swing arm to the contact position between the rotary cam and the cam sliding contact surface. It is also formed in a shape that changes the ratio of the distance from the swing center to the contact position between the lifter pressing surface and the valve lifter with respect to the distance of
By rotating the rotating member within one rotation and displacing the swing arm around the camshaft, the contact position between the rotating cam and the substantially flat cam sliding contact surface is moved, and at the same time, the valve lifter And a control member for changing the lift amount and the operating angle of the valve by the rotating cam by moving the contact position between the rotary cam and the arcuate lifter pressing surface.
[0006]
The rotating member may or may not be pivotally mounted around the camshaft. However, in order to reduce the cost and rotate the swing arm around the cam shaft, it is preferable that the rotating member is pivotally mounted around the cam shaft.
[0007]
Although it does not specifically limit as a shape of a rotation member, The following two aspects can be illustrated.
(1) The aspect formed in the disk shape coaxial with a cam shaft.
(2) The aspect formed so that it might extend in a rod shape from the cam shaft in the radial direction of the cam shaft. Specifically, a boss portion extrapolated around the camshaft and an arm portion extending in the radial direction from the boss portion can be exemplified.
[0008]
Moreover, as the number of rotating members, only one may be provided on one side of the rotating cam or one on each side of the rotating cam. However, in order to prevent twisting stress from being generated in the rotating member when the rotating cam presses the swing arm, it is preferable that one rotating member is provided on each side of the rotating cam. In that case, it is preferable to construct a shaft for pivotally mounting the swing arm between the rotating members. Further, an erection member other than the shaft may be provided between the rotating members at a position that does not hinder the necessary swinging of the swinging arm and is away from the rotation locus of the nose of the rotating cam.
[0013]
The thickness of the swing arm may be the same as or different from the thickness of the rotating cam. However, in consideration of the pressure load applied to the swing arm, durability, and the like, a thickness advantageous in terms of surface pressure is appropriately selected, and in the present invention, the thickness of the swing arm is set to the thickness of the rotating cam as in the embodiments described later. And approximately the same thickness.
[0014]
Although it does not specifically limit as a control member, It is a drive device which rotates a rotation member around a cam shaft, Comprising: A helical spline mechanism, the drive part using hydraulic pressure, and control apparatuses, such as a microcomputer, are provided. Examples thereof include those provided with a motor, a motor and a control device.
[0015]
The variable valve mechanism of the present invention can be applied to either the intake valve or the exhaust valve, but is preferably applied to both.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a variable valve mechanism that embodies the present invention will be described below with reference to FIGS. One camshaft 1 forming a rotating cam 2 is rotatably supported. The rotating cam 2 has a base circle 2a, a nose gradually increasing portion 2b in which the protruding amount gradually increases, a nose 2c, and a protruding amount. It consists of a nose gradually decreasing portion 2d that gradually decreases.
[0017]
A valve lifter 10 is provided below the rotary cam 2 so as to be slidable vertically along the inner wall of a cylinder head (not shown). A valve 12 is provided below the valve lifter 10 so that the base end is in contact with the approximate center of the lower surface of the valve lifter 10 and extends downward.
[0018]
Around the camshaft 1, there is provided a turning member 3 that can turn around the camshaft 1 independently of the camshaft 1. The rotating members 3 are formed in a disk shape coaxial with the camshaft 1 and are arranged one by one on both sides of the rotating cam 2 with a constant interval, and are pivotally attached to the camshaft 1 at substantially the center. ing.
[0019]
The base end portion 5a is pivotally mounted at a position away from the rotation locus of the nose 2c of the rotary cam 2 in the rotating member 3, and is interposed between the rotary cam 2 and the valve lifter 10 from the base end portion 5a. A swing arm 5 extending in this manner is provided.
[0020]
Between the two rotating members 3, a shaft 4 is installed in parallel with the camshaft 1, and a base end portion 5 a of a swing arm 5 is pivotally attached to the shaft 4. The swing arm 5 is formed to have substantially the same thickness as the rotary cam 2, for example, and has a substantially cylindrical base end portion 5 a that is attached to the shaft 4, and a base end portion 5 a that is above the swing arm 5. A cam sliding contact surface 5b that is formed in a substantially flat shape from the upper edge to the vicinity of the distal end and slidably contacts the rotating cam 2; A lifter pressing surface 5c that presses the valve lifter 10 is formed.
[0021]
The lifter pressing surface 5c is formed in a shape substantially coinciding with an arc surface centered on the camshaft 1 when the cam sliding contact surface 5b is in sliding contact with the base circle 2a of the rotating cam 2 (so-called base). Yes.
[0022]
The two sliding members 3 are rotated within a range of one rotation to displace the swinging arm 5 around the camshaft 1, thereby rotating the cam 2 and the cam slide of the swinging arm 5 in sliding contact with the rotating cam 2. By moving the contact position between the valve lifter 10 and the lifter pressing surface 5c of the swinging arm 5 that presses the valve lifter 10 at the same time as moving the contact position with the contact surface 5b, the valve 12 by the rotating cam 2 is moved. A control member for changing the lift amount and the operating angle is provided.
[0023]
The swing arm 5 is formed such that the distance between the cam sliding contact surface 5b and the lifter pressing surface 5c changes according to the distance from the base end portion 5a. A shape that changes the distance from the contact position between the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface 5b to the contact position between the lifter pressing surface 5c and the valve lifter 10 by being rotated within the range of one rotation or less. It is also. In other words, the swinging arm 5 is rotated around the camshaft 1 through the rotating member 3 within a range of one rotation, so that the swinging arm 5 is pivoted from the shaft 4 as the swinging center of the swinging arm 5. It is formed in a shape that changes the ratio of the distance from the shaft 4 to the contact position between the lifter pressing surface 5c and the valve lifter 10 with respect to the distance to the contact position between the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface 5b.
[0024]
The control member is coaxially coupled to one (for example, the left side) rotation member 3 (not shown), rotates the two rotation members 3 and the shaft 4 around the camshaft 1, and rotates the shaft 4 around the shaft 4. A drive device for moving a worn swing arm 5 along a circular locus centering on the camshaft 1, a helical spline mechanism, a drive unit using hydraulic pressure, and a control device such as a microcomputer It is equipped with.
[0025]
With the above configuration, when the rotary cam 2 rotates, the swing arm 5 is swung around the shaft 4 while changing the contact position between the rotary cam 2 and the cam sliding contact surface 5 b of the swing arm 5. As the swing arm 5 swings, the lifter pressing surface 5 c presses the valve lifter 10 downward while moving the contact position with the valve lifter 10, and the valve 12 brought into contact with the lower surface of the valve lifter 10 is moved. It is supposed to be lifted.
[0026]
Further, since the lifter pressing surface 5c of the swing arm 5 at the base is formed so as to substantially coincide with the circular arc surface coaxial with the camshaft 1, the lift amount at the base is not dependent on the state of the control member. It becomes zero. However, when the control member rotates the swing arm 5 around the camshaft 1 through the rotating member 3 and the shaft 4 in this order, the contact position between the swing arm 5 and the valve lifter 10 changes. The pressing amount of the valve lifter 10 is changed, and the lift amount of the valve 12 is changed accordingly.
[0027]
The variable valve mechanism configured as described above operates as follows.
First, FIG. 2 (a) → (b) → FIG. 3 (a) → (b) shows the rotation member 3, the shaft 4 and the swing arm 5 with respect to the camshaft 1 under the driving condition requiring the maximum lift amount. It shows the position and its effect.
As shown in FIG. 2A, when the base circle 2a of the rotating cam 2 is in sliding contact with the cam sliding contact surface 5b of the swing arm 5, the contact position between the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface 5b. Is a position substantially in the vicinity of the center of the cam sliding contact surface 5 b, and a position directly below the camshaft 1. Further, the contact position between the lifter pressing surface 5 c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 is a substantially central position in the swing arm 5, and a position closer to the left end on the upper surface of the valve lifter 10. At this time, since the swing arm 5 is at the swing start position, the valve lifter 10 is at the uppermost position. Accordingly, at this time, the lift of the valve 12 in contact with the lower surface of the valve lifter 10 is not generated.
[0028]
Next, as shown in FIG. 2B, when the nose gradually increasing portion 2b of the rotating cam 2 comes into sliding contact with the cam sliding contact surface 5b of the swing arm 5, the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface 5b come into contact with each other. The position moves in the distal direction on the cam sliding contact surface 5b and also moves in the right direction from directly below the camshaft 1. Further, the contact position between the lifter pressing surface 5 c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 moves in the distal direction of the swing arm 5 and moves from the left end toward the right side on the upper surface of the valve lifter 10. At this time, the swing arm 5 starts to swing downward upon receiving the pressing force of the rotary cam 2, so that the valve lifter 10 is pressed downward and the lift amount of the valve 12 increases and becomes Ll1.
[0029]
Next, as shown in FIG. 3A, when the contact position of the rotating cam 2 with respect to the cam sliding contact surface 5b moves from the latter half of the nose gradually increasing portion 2b to the nose 2c, the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface 5b are moved. The abutting position of the cam sliding contact surface 5b is changed to the movement in the proximal direction from the movement in the distal direction, and the reverse movement proceeds, and also moves to the left rather than directly below the camshaft 1. Further, the contact position between the lifter pressing surface 5c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 continues to move in the distal direction of the swing arm 5, and also continues to move in the right direction on the upper surface of the valve lifter 10.
[0030]
Next, as shown in FIG. 3B, when the nose 2c of the rotating cam 2 is in sliding contact with the cam sliding contact surface 5b of the swing arm 5, a contact between the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface 5b occurs. The contact position moves backward to the vicinity of the proximal end of the cam sliding contact surface 5b and moves largely to the left rather than directly below the camshaft 1. In addition, the contact position between the lifter pressing surface 5 c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 moves to the foremost position on the swing arm 5 and reaches a position that is approximately the center on the upper surface of the valve lifter 10. At this time, the swing arm 5 receives the maximum pressure from the rotary cam 2 and swings the maximum downward. At this time, the valve lifter 10 is maximally pressed downward, and the lift amount of the valve 12 reaches Llmax.
[0031]
Next, FIGS. 4 (a) → (b) → FIG. 5 (a) → (b) show the rotating member 3, the shaft 4 and the swing arm 5 with respect to the camshaft 1 under an operating condition where an intermediate lift amount is required. The position of and the action by it. The swing arm 5 is slightly rotated rightward from the maximum lift via the rotation member 3 and the shaft 4.
As shown in FIG. 4A, when the base circle 2a of the rotating cam 2 is in sliding contact with the cam sliding contact surface 5b of the swing arm 5, the contact position between the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface 5b. Is a position near the center of the cam sliding contact surface 5b, and is a position slightly to the right of the camshaft 1 just below the camshaft 1. Further, the contact position between the lifter pressing surface 5 c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 is a position closer to the base end in the swing arm 5 and a position closer to the left on the upper surface of the valve lifter 10. At this time, since the swing arm 5 is at the swing start position, the valve lifter 10 is at the uppermost position. Accordingly, at this time, the valve 12 is not lifted.
[0032]
Next, as shown in FIG. 4B, when the nose gradually increasing portion 2b of the rotating cam 2 is brought into sliding contact with the cam sliding contact surface 5b of the swing arm 5, the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface 5b are brought into contact with each other. The position moves in the distal direction on the cam sliding contact surface 5b and also moves to the right than in the case of FIG. Further, the contact position between the lifter pressing surface 5 c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 moves from the base end side to the distal end side of the swing arm 5, and also moves to the right in the middle of the upper surface of the valve lifter 10. . At this time, the swing arm 5 starts to swing downward upon receiving the pressing force of the rotary cam 2, so that the valve lifter 10 is pressed downward and the lift amount of the valve 12 increases and becomes Lm1.
[0033]
Next, as shown in FIG. 5 (a), when the contact position of the rotating cam 2 with respect to the cam sliding contact surface 5b moves from the latter half of the nose gradually increasing portion 2b to the nose 2c, the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface are moved. The abutting position with respect to 5b is changed from the movement in the distal direction on the cam sliding contact surface 5b to the movement in the proximal direction, and the reverse movement proceeds. Further, the contact position between the lifter pressing surface 5c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 continues to move in the distal direction of the swing arm 5, and also continues to move in the right direction on the upper surface of the valve lifter 10.
[0034]
Next, as shown in FIG. 5B, when the nose 2c of the rotating cam 2 is in sliding contact with the cam sliding contact surface 5b of the swing arm 5, the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface 5b come into contact. The position moves backward to the vicinity of the base end of the cam sliding contact surface 5b and moves to the left slightly from just below the camshaft 1. The contact position between the lifter pressing surface 5 c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 moves to a position slightly closer to the tip of the swing arm 5 and reaches a position slightly to the right on the upper surface of the valve lifter 10. At this time, the swing arm 5 receives the maximum pressure from the rotary cam 2 and swings the maximum downward. However, at this time, since the valve lifter 10 is in contact with a position slightly closer to the tip of the lifter pressing surface 5c, the pressing amount becomes smaller than that at the maximum lifting time, and the lifting amount of the valve 12 becomes Lmmax.
[0035]
Next, FIGS. 6 (a) → (b) → FIG. 7 (a) → (b) show the rotation member 3, the shaft 4 and the swing arm 5 with respect to the camshaft 1 under an operating condition requiring a minimum lift amount. The position of and the action by it. The swing arm 5 is further rotated to the right via the rotating member 3 and the shaft 4 from the middle lift.
As shown in FIG. 6A, when the base circle 2a of the rotating cam 2 is in sliding contact with the cam sliding contact surface 5b of the swing arm 5, the contact position between the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface 5b. Is substantially near the center of the cam sliding contact surface 5b and is a position on the right side of the camshaft 1 just below. Further, the contact position between the lifter pressing surface 5 c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 is a base end position on the swing arm 5, and a position on the left side on the upper surface of the valve lifter 10. At this time, since the swing arm 5 is at the swing start position, the valve lifter 10 is at the uppermost position. Accordingly, at this time, the valve 12 is not lifted.
[0036]
Next, as shown in FIG. 6B, when the nose gradually increasing portion 2b of the rotating cam 2 is brought into sliding contact with the cam sliding contact surface 5b of the swing arm 5, the rotating cam 2 is brought into contact with the cam sliding contact surface 5b. The position moves in the direction of the tip of the cam sliding contact surface 5b, and further moves to the right than in the case of FIG. Further, the contact position between the lifter pressing surface 5 c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 moves slightly from the proximal end to the distal end of the swing arm 5 and moves to the right in the approximate center of the upper surface of the valve lifter 10. . At this time, the swing arm 5 starts to swing downward upon receiving the pressing force of the rotary cam 2, so that the valve lifter 10 is pressed downward and the lift amount of the valve 12 increases and becomes Ls1.
[0037]
Next, as shown in FIG. 7A, when the contact position of the rotating cam 2 with respect to the cam sliding contact surface 5b moves from the latter half of the nose gradually increasing portion 2b to the nose 2c, the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface are moved. The abutting position with respect to 5b is changed from the movement in the distal direction on the cam sliding contact surface 5b to the movement in the proximal direction, and the reverse movement proceeds. Further, the contact position between the lifter pressing surface 5c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 continues to move in the distal direction of the swing arm 5, and also continues to move in the right direction on the upper surface of the valve lifter 10.
[0038]
Next, as shown in FIG. 7B, when the nose 2c of the rotating cam 2 is in sliding contact with the cam sliding contact surface 5b of the swing arm 5, the rotating cam 2 and the cam sliding contact surface 5b come into contact with each other. The position moves backward to the vicinity of the base end of the cam sliding contact surface 5b and moves to the right side from just below the camshaft 1. Further, the contact position between the lifter pressing surface 5 c of the swing arm 5 and the valve lifter 10 moves to a position closer to the base end than the center of the swing arm 5 and moves to a position slightly to the right on the upper surface of the valve lifter 10. To do. At this time, the swing arm 5 receives the maximum pressure from the rotary cam 2 and swings the maximum downward. However, at this time, since the valve lifter 10 is in contact with a position closer to the base end than the center of the lifter pressing surface 5c, the pressing amount is further reduced compared with the intermediate lifting, and the lifting amount of the valve 12 becomes Lsmax.
[0039]
In an operating situation where an intermediate lift is required, the position of the swing arm 5 is made continuously or stepwise between FIGS. 2 and 3 and FIGS. 6 and 7, as shown in FIG. In addition, an intermediate lift amount and working angle can be obtained continuously or stepwise.
[0040]
As described above, according to the variable valve mechanism of the present invention, since the two camshafts are not rotated or a complicated link mechanism is not used, the configuration is simple with few components. Since the valve lift and operating angle can be changed continuously or stepwise over the entire operation status (from the maximum lift to the minimum lift) of the internal combustion engine, the performance of the internal combustion engine and the improvement in fuel consumption are obtained. be able to. Further, the swing arm 5 is formed to have substantially the same thickness as that of the rotary cam 2 and is advantageous in terms of surface pressure, and also includes a base end portion 5a, a substantially planar cam sliding contact surface 5b, and an arcuate surface lifter. It is comprised by one component provided with the press surface 5c.
[0041]
In addition, this invention is not limited to the structure of the said embodiment, For example, as follows, it can also change and actualize in the range which does not deviate from the meaning of invention.
(1) Change the configuration of the control member as appropriate.
(2) The shape of the rotating member 3 is changed to an arm shape as shown in FIG.
[0042]
【The invention's effect】
Since the variable valve mechanism according to the present invention is configured as described above, the lift amount and the operating angle of the valve are changed continuously or stepwise over the entire operation state of the internal combustion engine with a simple configuration. The performance and fuel efficiency can be improved, and the swing arm is advantageous in terms of surface pressure and can be configured with a single component .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a variable valve mechanism according to the present invention.
FIG. 2 is a side view showing the operation of the mechanism when a maximum lift amount and operating angle are required.
FIG. 3 is a side view showing the operation following FIG. 2;
FIG. 4 is a side view showing the operation of the mechanism when an intermediate lift amount and operating angle are required.
FIG. 5 is a side view showing the operation following FIG. 4;
FIG. 6 is a side view showing the operation of the mechanism when a minimum lift amount and operating angle are required.
FIG. 7 is a side view showing the operation following FIG.
FIG. 8 is a graph showing a lift amount and a working angle of a valve obtained by the variable valve mechanism according to the first embodiment.
FIG. 9 is a perspective view showing a modified example of the variable valve mechanism according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cam shaft 2 Rotating cam 3 Rotating member 5 Swing arm 5a Base end part 5b Cam sliding contact surface 5c Lifter pressing surface 10 Valve lifter 12 Valve

Claims

One camshaft forming a rotating cam is rotatably supported,
A rotating member that is rotatable around the camshaft independently of the camshaft is provided.
A base end portion is pivotally mounted at a position away from a rotation locus of the nose of the rotating cam in the rotating member, and extends from the base end portion so as to be interposed between the rotating cam and the valve lifter. A swing arm is provided,
The swing arm is formed to have substantially the same thickness as the rotary cam, and is formed in a substantially planar shape from the upper edge of the base end to the vicinity of the distal end above the swing arm and the rotary cam. And a lifter pressing surface that is formed in a circular arc shape from the lower side of the base end portion to the vicinity of the distal end, and presses the valve lifter. The lifter pressing surface is formed in a shape substantially coincident with an arc surface centered on the camshaft when the cam sliding contact surface is brought into sliding contact with the base circle of the rotating cam.
The swing arm is formed such that a distance between the cam sliding contact surface and the lifter pressing surface changes according to a distance from the base end portion,
The swing arm is pivoted around the camshaft through the pivoting member within a range of one rotation, so that the lifter pressing from the contact position between the rotating cam and the cam sliding contact surface is performed. It is also formed in a shape that changes the distance to the contact position between the surface and the valve lifter,
The swing arm is rotated around the camshaft through the rotating member within a range of one rotation, whereby the rotating cam and the cam sliding contact surface from the swing center of the swing arm. It is also formed in a shape that changes the ratio of the distance from the swing center to the contact position between the lifter pressing surface and the valve lifter with respect to the distance to the contact position with
The contact position between the rotating cam and the substantially flat cam sliding contact surface is moved by rotating the rotating member within one rotation and displacing the swing arm around the cam shaft. At the same time, a control member is provided that changes the lift amount and operating angle of the valve by the rotating cam by moving the contact position between the valve lifter and the arcuate lifter pressing surface. A variable valve mechanism.