JP4063622B2

JP4063622B2 - Variable valve mechanism

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Publication number: JP4063622B2
Application number: JP2002273869A
Authority: JP
Inventors: 憲杉浦; 公彦東藤; 仁柘植; 鎮夫石川; 学柴田
Original assignee: Toyota Motor Corp; Otics Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Otics Corp
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: JP2004108302A

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】
従来の可変動弁機構としては、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２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がある（例えば、非特許文献１参照。）。
また、本出願人は先に、ロッカアームのカム対応部の近傍に該カム対応部を押圧する押圧面を備えた第一介在アームを揺動可能に軸着し、第一介在アームに回転カム摺接部と制御カム摺接部とを備えた第二介在アームを揺動可能に軸着し、回転カム摺接部を第二介在アームの揺動方向の一方側から押圧し、第二介在アーム及び第一介在アームをその順に介してロッカアームを押圧することによりバルブをリフトさせる回転カムを形成した１本のカムシャフトを回転可能に軸支し、制御カム摺接部を第二介在アームの揺動方向の他方側から押圧する制御カムを形成した１本の支持シャフトを回転可能に軸支し、制御カムの配向角を１回転以内の範囲で変えることにより第二介在アームの揺動の仕方を変えることを介して第一介在アームの揺動開始角を変え、もってカム対応部に対する第一介在アームの押圧面の当接位置を第一介在アームの長さ方向に変えることにより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リフト制御装置を設けた可変動弁機構を提案した（特願２００２−１０９０４２、本願出願時において未公開）。
【０００３】
【非特許文献１】
「自動車工学・１９９９年１２月号」株式会社鉄道日本社、平成１１年、第８６−８７頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者のタイプでは、二本の回転カムの位相を変えて回転させることが必要であるが駆動が難しいという問題があった。そこで、後者のタイプにより、回転カムを一つに減らすことにより駆動を容易にしたが、カムシャフト、支持シャフト及び第一介在アームの揺動軸となるアームシャフトの合計３本の軸が必要となりエンジンヘッドをコンパクトにするのが難しくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、軸を減らして構造をシンプルにするとともにエンジンヘッドをコンパクトにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可変動弁機構は、ロッカアームのカム対応部の近傍に回動可能に設けた制御シャフトに制御カムを形成し、カム対応部を押圧する押圧面を備えた介在アームを、制御シャフトを中心にその周りを制御カムの回動とは独立して揺動可能に設け、介在アームに、制御カム摺接部と回転カム摺接部とを備えたレバーを小角度回転可能に設け、制御カム摺接部に、レバーの小角度回転方向の一方向を規制するように制御カムが当接し、回転カム摺接部をレバーの小角度回転方向の一方向に押圧することで、レバーと介在アームとをその順に介してロッカアームを押圧しバルブをリフトさせる回転カムを回転可能に設け、制御カムの配向角を１回転以内の範囲で内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変えることにより、レバーを小角度回転させて回転カム摺接部を回転カムに近づく方向に変位させ、回転カム摺接部と回転カムとの当接位置を移動すると同時に、介在アームの揺動開始角を変え、もってカム対応部に対する介在アームの押圧面の当接位置を介在アームの長さ方向に変えることにより、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リフト制御装置を設けたことを特徴としている。なお、カム対応部とは、回転カムにレバー及び介在アームを介して対応し押圧される部位という意味である。
【０００７】
レバーの構成は、特に限定されないが、次の態様を例示できる。
（１）一端部に回転カム摺接部を備え、他端部に制御カム摺接部を備えるとともに、途中部において介在アームに小角度回転可能に軸支された態様。
（２）一端部に回転カム摺接部と制御カム摺接部とを備えるとともに、他端部において介在アームに小角度回転可能に軸支された態様。
（３）一端部に回転カム摺接部を備え、途中部に制御カム摺接部を備えるとともに、他端部において介在アームに小角度回転可能に軸支された態様。
【０００８】
カム対応部は、固定された硬質チップでも回転可能なローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、カム対応部はロッカアームに回転可能に軸着されたローラが好ましい。
【０００９】
回転カム摺接部又は制御カム摺接部は、固定された硬質チップでも回転可能なローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、回転カム摺接部又は制御カム摺接部の少なくとも一方（好ましくは両方）は、第二介在アームに回転可能に軸着されたローラが好ましい。
【００１０】
回転カム摺接部及び制御カム摺接部が共に回転可能なローラである場合、両ローラは同軸上に並設しても平行な別々の軸上に設けてもよい。また、いずれか一方のローラの１つを対称面にして他方のローラを２つ配するようにし、回転カム及び制御カムから受ける力がレバーにねじれ応力を生じさせないようにしてもよい。
【００１１】
回転カム摺接部及び制御カム摺接部の一方のみが回転可能なローラである場合、他方としては、レバーに形成されたローラ片持ち支持部や、ローラを両側から支持するレバーに形成された一対のフォーク片等が例示できる。また、フォーク片間にローラの回転を妨げないようにローラの側周面の少なくとも一部を包み込むローラ包囲部が架設され、該ローラ包囲部を回転カム摺接部及び制御カム摺接部の他方側としてもよい。
【００１２】
ロッカアーム、介在アーム及びレバーは、別の面内で揺動又は小角度回転してもよいが、スペース効率上、同一面内で揺動又は小角度回転することが好ましい。
【００１３】
ここで、ロッカアームは、次のいずれのタイプでもよい。
（ａ）ロッカアームの一端部に揺動中心部があり、中央部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ。（いわゆるスイングアーム）
（ｂ）ロッカアームの中央部に揺動中心部があり、一端部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ。
【００１４】
揺動中心部としては、次の二態様を例示できる。
（ｉ）揺動中心部はピボットに支持された凹球面部である態様。
（ｉｉ）揺動中心部はシーソアームが回動可能に軸支された軸穴部である態様。
【００１５】
上記（ｉ）の態様では、揺動中心部にタペットクリアランス調整機構が設けられることが好ましい。例えば、ピボットに設けた雄ネジをピボット支持材に設けた雌ネジに螺入量調節可能に螺入するようにしたタペットクリアランス調整機構や、ピボットをピボット支持材に対して摺動可能に設けて、油圧でタペットクリアランスを自動調整するようにしたもの等を例示できる。
【００１６】
回転カムと制御カムとに回転カム摺接部と制御カム摺接部とがそれぞれ常に摺接するように介在アームとレバーとを付勢する付勢手段を設けることが好ましい。付勢手段としては、特に限定されないが、介在アームをその揺動方向に沿って付勢することでレバーの回転カム摺接部と制御カム摺接部とが回転カムと制御カムとから離間しないようにレバーを付勢するバネ部材が好ましい。
具体的には、介在アームのアーム部又はアーム部とは別に設けられた突起とシリンダヘッドとの間に押し縮めたバネ部材を設けたもの等を例示できる。
【００１７】
リフト制御装置としては、特に限定されないが、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を例示できる。
【００１８】
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。
【００１９】
【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第一実施形態例について、図１〜図５を参照して説明する。この可変動弁機構にはスイングアームタイプのロッカアーム１が二つ使用され、各ロッカアーム１の一端部は同部に形成された凹球面部２がピボット３に支持されてなる揺動中心部となっている。各ピボット３はネジによるタペットクリアランス調整機構を内蔵している。各ロッカアーム１の他端下部には、バルブ押圧部５が凹設され、バルブ６の基端部をバルブ押圧部５が押圧するようになっている。
【００２０】
各ロッカアーム１の中央部に形成されたローラ配置穴７には、カム対応部としての第一ローラ８が、ロッカアーム１の上面からやや突出するように配され、該第一ローラ８はアーム側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。
【００２１】
ピボット３の軸下部に設けられた雄ネジは、ピボット支持材４に設けられた雌ネジに螺入量調節可能に螺入されて、タペットクリアランス調整機構が構成されている。なお、タペットクリアランス調整機構は、ピボット３をピボット支持材４に対して摺動可能な構成にして、油圧でタペットクリアランスが自動調整されるものに変更してもよい。
【００２２】
第一ローラ８の上方近傍には、制御シャフト１０が回動可能に設けられるとともに、該制御シャフト１０には制御カム１１が形成されている。制御カム１１は、制御シャフト１０の外周面であるベース円１１ａと、ベース円１１ａから滑らかに繋がって突出量が漸増するノーズ漸増部１１ｂとを備えている。
【００２３】
また、第一ローラ８を押圧する押圧面２２を備えた介在アーム２１が、制御シャフト１０を中心にその周りを制御カム１１の回動とは独立して揺動可能に設けられている。即ち、介在アーム２１は、その基端の円筒部２３が制御シャフト１０に外挿され、介在アーム２１の軸線方向両端部には、円筒部２３からロッカアーム１のバルブ押圧部側へ向かって略平行に延びる一対のアーム部２５が形成されている。各アーム部２５の下面は、直下に位置する第一ローラ８を押圧するための押圧面２２となっている。
【００２４】
各押圧面２２は、第一ローラ８の半径よりも大きい曲率半径の凹曲面に形成され、後述するように第一ローラ８に対する押圧面２２の当接位置が介在アーム２１の長さ方向に変わっても、押圧面２２はその略垂線方向に第一ローラ８を押圧するようになっている。
【００２５】
また、制御カム１１は、該円筒部２３の略中央部に円筒部２３の内側から外側まで連通するように形成された逃がし窓２４を通して、円筒部２３の外側に突出させられている。
【００２６】
逃がし窓２４は、円筒部２３の周方向に対して、円筒部２３の略１２分の１１周分の長さを備えており、制御カム１１が介在アーム２１に対して相対的に所定角度範囲で揺動できるようになっている。
【００２７】
一対のアーム部２５の間には、制御カム摺接部としての第二ローラ３０と、回転カム摺接部としての第三ローラ３１とを備えたレバー３２が小角度回転可能に設けられている。レバー３２は、上端部に第三ローラ３１を備え、下端部に第二ローラ３０を備えるとともに、中央部においてアーム部２５に小角度回転可能に軸支されており、第二ローラ３０には、レバー３２の小角度回転方向の一方向（図２における右回転方向）を規制するように制御カム１１が当接している。
【００２８】
第三ローラ３１は、レバー３２の上端部に形成されたフォーク３２ａに配されて、第三ローラ３１はフォーク３２ａの側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。また、第二ローラ３０は、レバー３２の下端部に形成されたフォーク３２ｂに配されて、第二ローラ３０はフォーク３２ｂの側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。また、第二ローラ３０は制御カム１１と略同一幅に形成されている。
【００２９】
また、介在アーム２１には、付勢手段（図示略）が接続されていて、アーム部２５を第一ローラ８から遠ざける方向に常に付勢され、後述する回転カム４２と制御カム１１とに第三ローラ３１と第二ローラ３０とがそれぞれ常に摺接するようになっている。
【００３０】
また、レバー３２のロッカアーム１でいう揺動中心部側の上方には、第三ローラ３１をレバー３２の小角度回転方向の一方向（図２における右回転方向）に押圧することで、レバー３２と介在アーム２１とをその順に介してロッカアーム１を押圧しバルブ６をリフトさせる回転カム４２が回転可能に設けられている。
【００３１】
回転カム４２は、ベース円４２ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部４２ｂと、最大突出量となるノーズ４２ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部４２ｄとからなり、回転可能に支持されたカムシャフト４１に形成されている。また、回転カム４２は、第三ローラ３１と略同一幅に形成されている。
【００３２】
制御シャフト１０には、制御カム１１の配向角を１回転以内の範囲で内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的（好ましくは三段階以上、さらに好ましくは四段階以上の多段階）に変えることによりレバー３２を小角度回転させて第三ローラ３１を回転カム４２に近づく方向に変位させ、第三ローラ３１と回転カム４２との当接位置を移動すると同時に、介在アーム２１の揺動開始角（回転カム４２のベース円４２ａが第三ローラ３１に当接しているときの介在アーム２１の角度であって、制御カム１１と第二ローラ３０との当接位置によって変化する）を変え、もって第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置を介在アーム２１の長さ方向に変えることにより回転カム４２によるバルブ６のリフト量及び作用角を変化させるリフト制御装置（図示略）が接続されている。
【００３３】
リフト制御装置は、例えば、ヘリカルスプラインを設けたピストンが油圧により所定角の回転を伴いながら軸方向に移動し、該回転が制御シャフトを回転させることにより制御カム１１の配向角を１回転以内の範囲で変える構造となっており、内燃機関の回転センサやアクセル開度センサ等からの検知値に基づいてマイクロコンピュータ等の制御装置により制御されるようになっている。
【００３４】
上記の構成により、制御カム１１が第二ローラ３０に当接してレバー３２が右回転方向に小角度回転するのを規制した状態で、回転カム４２がレバー３２を右回転方向に小角度回転させる向きに第三ローラ３１を斜め下方（ロッカアーム１でいう揺動中心部側からバルブ押圧部側に向かいながら下方へ）へ押圧し、レバー３２と介在アーム２１とをその順に介してロッカアーム１が押圧されることによりバルブ６がリフトされるようになっている。このとき、回転カム４２により第三ローラ３１を押圧されたレバー３２は第二ローラ３０と制御カム１１との当接位置を突出量の大きい側に移動させながら下方へ変位し、該レバー３２を介して下方へ押圧された介在アーム２１は所定の角度範囲で揺動する。
【００３５】
またこのとき、制御カム１１の配向角を変えて、第二ローラ３０に当接する位置をベース円１１ａにしたりノーズ漸増部１１ｂの各所にしたりすることにより、レバー３２が小角度回転して姿勢が変化し、第三ローラ３１が回転カム４２に近づく方向に変位させられて、介在アーム２１の揺動開始角も変わることになる。すると、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置が介在アーム２１の長さ方向に変わり、具体的には、介在アーム２１の揺動開始角が高いときには押圧面２２の当接位置はアーム部２５基端側となり、介在アーム２１の揺動開始角が低いときには押圧面２２の当接位置はアーム部２５先端側となる。
【００３６】
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）は、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下における制御カム１１の配向角度とそれによる作用を示している。
図２（ａ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下で、回転カム４２の第三ローラ３１に対する当接位置がベース円４２ａの位置であるとき、制御カム１１はノーズ漸増部１１ｂの中間突出部付近が第二ローラ３０に当接するように配向制御される。このとき、第二ローラ３０が当接している制御カム１１の当接位置がベース円１１ａに比べて大きな突出量を持っているので、レバー３２は介在アーム２１に対して左回転方向に小角度回転する。すると、レバー３２の小角度回転に伴って第三ローラ３１が回転カム４２に近づく方向に変位させられるため、回転カム４２のベース円４２ａに当接している第三ローラ３１は、ベース円４２ａに沿って回転カム４２の下側にやや潜り込むとともにレバー３２を下方へ変位させる。このレバー３２の変位に伴って、介在アーム２１が下方へやや傾き、その位置が最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動開始角となる。このときの介在アーム２１の揺動開始角は、下方へやや傾いた所といっても依然として高いため、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、アーム部２５基端側（詳しくは、円筒部２３）であり、まだバルブ６のリフトは発生しない。
【００３７】
次に、図２（ａ）から図２（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２の第三ローラ３１に対する当接位置がベース円４２ａからノーズ漸増部４２ｂに変位するときには、第三ローラ３１が回転カム４２により右下方に押圧を受け、レバー３２が下方へ変位するとともにレバー３２を軸支した介在アーム２１は、付勢手段による付勢に抗して下方に傾きを増してゆく。このとき、第二ローラ３０の制御カム１１に対する当接位置が、制御カム１１の下方のより突出量の大きい側へ移動するので、レバー３２は介在アーム２１に対して相対的に左回転方向に小角度回転を始める。しかし、介在アーム２１の右回転方向の揺動量の方が、レバー３２の介在アーム２１に対する左回転方向の小角度回転量よりも大きいため、レバー３２は全体的に見れば右回転方向に傾いてゆく。このとき、介在アーム２１の二つの押圧面２２が二つの第一ローラ８に対する当接位置を円筒部２３から押圧面２２側に変位させながら二つの第一ローラ８を下方へ押圧し始める。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ８がそれぞれ押圧され始めるのに対応して各ピボット３を中心として下方へ揺動を開始し、バルブ押圧部５が二つのバルブ６を下方に押圧して各バルブ６がリフトされ始める。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すように、回転カム４２のノーズ漸増部４２ｂを経てノーズ４２ｃが第三ローラ３１に摺接するとき、レバー３２は第二ローラ３０の制御カム１１に対する当接位置をノーズ漸増部１１ｂの最大突出部付近に移動させ、最も下方に変位するとともに右回転方向に大きく傾いた状態になる。このレバー３２の変位に伴って、介在アーム２１は付勢手段による付勢に抗して下方へ最大に揺動し、その位置が最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動終了角となる。すると、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置はアーム部２５先端側に変わり、介在アーム２１はロッカアーム１を下方へ最大に揺動させるので、バルブ６のリフト量Ｌは発生・増加して最大値Ｌｍａｘに達し、作用角も最大となる。
なお、前記の通り、前記当接位置が変わっても、凹曲面に形成された押圧面２２はその略垂線方向に第一ローラ８を押圧するので、介在アーム２１にその長さ方向の応力成分がほとんど生じず、円筒部２３と制御シャフト１０との間に負担がかからない。
【００３９】
次に、図３（ａ）→（ｂ）は、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における制御カム１１の配向角度とそれによる作用を示している。
図３（ａ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下で、回転カム４２の第三ローラ３１に対する当接位置がベース円４２ａの位置であるとき、制御カム１１はノーズ漸増部１１ｂの小突出部付近が第二ローラ３０に当接するように配向制御される。このとき、第二ローラ３０が当接している制御カム１１の当接位置が図２（ａ）の時より突出量が小さくなるため、レバー３２は介在アーム２１に対して図２（ａ）の時よりも右回転方向に小角度回転する。すると、レバー３２の小角度回転に伴って第三ローラ３１が回転カム４２から遠ざかる方向に変位させられるため、回転カム４２のベース円４２ａに当接している第三ローラ３１は、ベース円４２ａに沿って回転カム４２との当接位置を図２（ａ）の時よりも右上方へ変位させるとともにレバー３２を上方へ変位させる。このレバー３２の変位に伴って、介在アーム２１が図２（ａ）の時よりもやや上方へ傾き、その位置が微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動開始角となる。このときの介在アーム２１の揺動開始角は、下方へやや傾いた所といっても依然として高いため、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、アーム部２５の基端側（詳しくは、円筒部２３）であり、まだバルブ６のリフトは発生しない。
【００４０】
次に、図３（ａ）から図３（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２の第三ローラ３１に対する当接位置がベース円４２ａからノーズ漸増部４２ｂに変位するときには、第三ローラ３１が回転カム４２により右下方に押圧を受け、レバー３２が下方へ変位するとともにレバー３２を軸支した介在アーム２１は、付勢手段による付勢に抗して下方に傾きを増してゆく。このとき、第二ローラ３０の制御カム１１に対する当接位置が、図３（ａ）の時よりも制御カム１１の下方のより突出量の大きい側へ移動するので、レバー３２は介在アーム２１に対して左回転方向に小角度回転を始める。しかし、介在アーム２１の右回転方向の揺動量の方が、レバー３２の介在アーム２１に対する左回転方向の小角度回転量よりも大きいため、レバー３２は全体的に見れば右回転方向に傾いてゆく。このとき、介在アーム２１の二つの押圧面２２が二つの第一ローラ８に対する当接位置を円筒部２３から押圧面２２側に変位させながら二つの第一ローラ８を下方へ押圧し始める。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ８がそれぞれ押圧され始めるのに対応して各ピボット３を中心として下方へ揺動を開始し、バルブ押圧部５が二つのバルブ６を下方に押圧して各バルブ６がリフトされ始める。
【００４１】
次に、図３（ｂ）に示すように、回転カム４２のノーズ漸増部４２ｂを経てノーズ４２ｃが第三ローラ３１に摺接するとき、レバー３２は第二ローラ３０の制御カム１１に対する当接位置を図３（ａ）の時よりもやや下側のノーズ漸増部１１ｂの中突出部付近に移動させ、レバー３２自体は下方に変位するとともに、右回転方向に大きく傾いた状態になる。このレバー３２の変位に伴って、介在アーム２１は付勢手段による付勢に抗して下方に揺動し、その位置が微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動終了角となる。しかし、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、押圧面２２の基端部に留まるので、介在アーム２１はロッカアーム１を下方へ僅かに揺動させ、バルブ６のリフト量Ｌは微小となる。また、介在アーム２１の揺動開始角が図２（ａ）の時よりも上方に傾いた所であり、バルブ６がリフトされるのが揺動終了角付近に限られるので作用角も微小となる（図５参照）。
【００４２】
なお、図２と図３との中間的なリフト量・作用角が必要な運転状況下では、図２と図３との中間的な制御カム１１の配向角度をリフト制御装置により連続的に又は段階的に作ることで、図５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。
【００４３】
次に、図４（ａ）→（ｂ）は、リフト休止が必要な運転状況下における制御カム１１の配向角度とそれによる作用を示している。
図４（ａ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下で、回転カム４２の第三ローラ３１に対する当接位置がベース円４２ａの位置であるとき、制御カム１１はベース円１１ａ（制御シャフト１０の外周面ともいえる）が第二ローラ３０に当接するように配向制御される。この時、第二ローラ３０が当接している制御カム１１の当接位置が図３（ａ）の時より突出量が小さくなるため、レバー３２は介在アーム２１に対して図３（ａ）の時よりも右回転方向に小角度回転する。すると、レバー３２の小角度回転に伴って第三ローラ３１が回転カム４２から更に遠ざかる方向に変位させられるため、回転カム４２のベース円４２ａに当接している第三ローラ３１は、ベース円４２ａに沿って回転カム４２との当接位置を図３（ａ）の時よりも右上方へ変位させるとともにレバー３２を上方へ変位させる。このレバー３２の変位に伴って、介在アーム２１が図３（ａ）の時よりも更に上方へ傾いてアーム部２５が略水平となり、その位置がリフト休止が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動開始角となる。このときの介在アーム２１の揺動開始角は高いため、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、アーム部２５の基端側（詳しくは、円筒部２３）であり、バルブ６のリフトは発生しない。
【００４４】
次に、図４（ａ）から図４（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２の第三ローラ３１に対する当接位置がベース円４２ａからノーズ漸増部４２ｂに変位するときには、第三ローラ３１が回転カム４２により右下方に押圧を受け、レバー３２が下方へ変位するとともにレバー３２を軸支された介在アーム２１は、付勢手段による付勢に抗して下方に傾きを増してゆく。このとき、第二ローラ３０の制御カム１１に対する当接位置が、ベース円１１ａから変化しないのでレバー３２は介在アーム２１に対する小角度回転を停止し、介在アーム２１と一体的に傾いてゆく。このとき、介在アーム２１の二つの押圧面２２が、二つの第一ローラ８に対する当接位置を円筒部２３から押圧面２２側に向かって変位させるが、当接位置が円筒部２３内に留まるため、二つの第一ローラ８は押圧されず、各バルブ６はリフトを開始しない。
【００４５】
次に、図４（ｂ）に示すように、回転カム４２のノーズ漸増部４２ｂを経てノーズ４２ｃが第三ローラ３１に摺接するとき、レバー３２は第二ローラ３０の制御カム１１に対する当接位置を図４（ａ）の時よりもやや下側のベース円１１ａに移動させ、レバー３２自体は下方に僅かに変位するとともに、右回転方向に最も大きく傾いた状態になる。このレバー３２の変位に伴って、介在アーム２１は付勢手段による付勢に抗して下方に揺動し、その位置がリフト休止が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動終了角となる。しかし、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、円筒部２３内に留まるので、介在アーム２１はロッカアーム１を揺動させず、バルブ６はリフト休止状態となる。
【００４６】
以上のような可変動弁機構によれば、制御カム１１が形成された制御シャフト１０が介在アーム２１を揺動可能に支持する軸を兼ねているので、従来エンジンヘッドに３本必要であった軸を制御シャフト１０とカムシャフト４１との２本に減らすことができ、可変動弁機構をシンプルにするとともに、エンジンヘッドをコンパクトにしてエンジンを小型化することができる。
【００４７】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第二実施形態について、図６〜図７を参照して第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、レバーの制御カム摺接部の構成、回転カムによるレバーの押圧方向、回転カム及び第三ローラの数、及び介在アームの構成においてのみ第一実施形態と相違するものである。
【００４８】
すなわち、本実施形態の可変動弁機構は、レバー３５が上端部に回転カム摺接部としての第三ローラ３１と制御カム摺接部としての第二ローラ３０とを備えるとともに、下端部において介在アーム２１に小角度回転可能に軸支されている。
【００４９】
レバー３５の上端部には、フォーク３６が形成され、フォーク３６の内側壁には第二ローラ３０が配されるとともに、第二ローラ３０はフォーク３６の内側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。また、フォーク３６と第二ローラ３０とを挟んでフォーク３６の両外側には、第二ローラ３０と略同一外径の二つの第三ローラ３１が、第二ローラ３０と同軸上に配されるとともに、各第三ローラ３１はフォーク３６の外側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。また、第二ローラ３０と第三ローラ３１とは、互いに独立して回転可能となっている。なお、第二ローラ３０と第三ローラ３１とは、異なる外径に形成されていてもよい。また、二つの第三ローラ３１を一つに減らしてもよい。
【００５０】
また、第三ローラ３１が二つに増えたことに伴って、回転カム４２は二つに増やされている。二つの回転カム４２は、丁度二つの第三ローラ３１にそれぞれ摺接するように所定間隔をおいてカムシャフト４１に形成されている。
【００５１】
また、レバー３５は、アーム部２５とは別に円筒部２３から斜め下方へ延びるように形成された一対のレバー支持部３７の間に配されて、該レバー３５はレバー支持部３７の内側壁に直交する軸の周りに揺動可能に軸着されている。なお、レバー３５は第一実施形態と同様にアーム部２５に揺動可能に軸着されていてもよい。
【００５２】
また、第一実施形態では、回転カム４２がレバー３２のロッカアーム１でいう揺動中心部側に設けられていたが、本実施形態では、回転カム４２がレバー３５のロッカアーム１でいうバルブ押圧部側に設けられている。したがって、回転カム４２は、ロッカアーム１でいうバルブ押圧部側から揺動中心部側に向かって第三ローラ３１を押圧しながらレバー３５を下方へ押圧するようになっている。
【００５３】
本実施形態の可変動弁機構は、レバー３５の構成、回転カム４２によるレバー３５の押圧方向、回転カム及び第三ローラの数、及び介在アーム２１の構成が異なるものの、基本的には第一実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果が得られるとともに、レバー３２より短いレバー３５を用いたことにより、回転カム４２の位置をバルブ６に近づけることができ、可変動弁機構の寸法をバルブ６の長さ方向に対して縮めてコンパクトにすることができる。これによりエンジンヘッドを小型化してエンジンの小型化を図ることができる。
【００５４】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第三実施形態について、図８〜図９を参照して第二実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、レバーの構成においてのみ第二実施形態と相違するものである。
【００５５】
すなわち、本実施形態の可変動弁機構は、レバー３９が上端部に回転カム摺接部としての一つの第三ローラ３１を備え、レバー３９の略中央部に制御カム摺接部としての第二ローラ３０を備えるとともに、レバー３９の下端部において介在アーム２１に小角度回転可能に軸支されている。
【００５６】
レバー３９は、第二実施形態のレバー３５の略２倍の長さのものに変更され、第三ローラ３１と回転カム４２とは共に一つに減らされている。また、第二ローラ３０は、レバー３９の略中央部に凹設されたローラ配置穴４０にレバー３９の側面からやや突出するように配されて、ローラ配置穴４０の内側壁に直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。
【００５７】
従って、本実施形態の可変動弁機構は、第二実施形態のレバー３５よりもレバー３９が長くなるものの、基本的には第一実施形態及び第二実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、レバー３９が第二実施形態のレバー３５より長いため第二実施形態ほどのエンジンの小型化が望めないものの、回転カム４２と第三ローラ３１とを二つずつ設ける必要がないので、部品点数を減らして可変動弁機構の構造をシンプルにすることができる。
【００５８】
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）リフト制御装置の構成や制御の仕方を適宜変更すること。
（２）中央部に揺動中心部があるロッカアームとすること。
（３）第二実施形態において、第三ローラ３１と回転カム４２とを二つずつ設ける代わりに第二ローラ３０と制御カム１１とを二つずつ設けること。
（４）付勢手段の構成を適宜変更すること。
【００５９】
【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、軸を減らして構造をシンプルにするとともにエンジンヘッドをコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図２】図１の最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図３】図１の微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図４】図１のリフト休止が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図５】本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６】本発明の第二実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図７】同可変動弁機構を示す断面図である。
【図８】本発明の第三実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図９】同可変動弁機構を示す断面図である。
【符号の説明】
１ロッカアーム
６バルブ
８カム対応部としての第一ローラ
１０制御シャフト
１１制御カム
２１介在アーム
２２押圧面
４２回転カム
３０制御カム摺接部としての第二ローラ
３１回転カム摺接部としての第三ローラ
３２レバー
４２回転カム
４１カムシャフト[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]
As a conventional variable valve mechanism, the rocker arm is swung by rotating two camshafts, and the rocker arm rocking angle is changed by relatively changing the phase of the two camshafts. There is one in which the amount or the working angle is continuously changed (for example, see Non-Patent Document 1).
In addition, the applicant of the present invention firstly pivotably attaches a first intervening arm having a pressing surface for pressing the cam corresponding portion in the vicinity of the cam corresponding portion of the rocker arm, and the rotary cam slide is attached to the first intervening arm. A second intervening arm having a contact portion and a control cam sliding contact portion is pivotally mounted, and the rotating cam sliding contact portion is pressed from one side in the swinging direction of the second interposing arm, and the second intervening arm is pressed. And a cam shaft that forms a rotary cam that lifts the valve by pressing the rocker arm through the first intervening arm in that order, and rotatably supports the cam cam. How to swing the second intervening arm by rotatably supporting one support shaft that forms a control cam that is pressed from the other side of the moving direction and changing the orientation angle of the control cam within a range of one rotation Swinging the first intervening arm through A lift control device that changes the lift amount and working angle of the valve by the rotating cam by changing the angle and changing the contact position of the pressing surface of the first intervening arm to the cam corresponding portion in the length direction of the first intervening arm. The variable valve mechanism provided was proposed (Japanese Patent Application No. 2002-109042, unpublished at the time of filing this application).
[0003]
[Non-Patent Document 1]
"Automotive Engineering, December 1999", Railway Japan Co., Ltd., 1999, pp. 86-87
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the former type, it is necessary to change the phase of the two rotating cams and rotate them, but there is a problem that driving is difficult. Therefore, the latter type facilitates driving by reducing the number of rotating cams to one, but a total of three axes are required: the camshaft, the support shaft, and the arm shaft that serves as the swing axis of the first intervening arm. There was a problem that it was difficult to make the engine head compact.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, simplify the structure by reducing the shaft, and make the engine head compact.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the variable valve mechanism according to the present invention includes a pressing surface that forms a control cam on a control shaft that is rotatably provided in the vicinity of the cam corresponding portion of the rocker arm and presses the cam corresponding portion. The intervening arm is provided so as to be able to swing around the control shaft independently of the rotation of the control cam, and the intervening arm is provided with a lever having a control cam sliding contact portion and a rotating cam sliding contact portion. The control cam is in contact with the control cam sliding contact portion so as to regulate one direction of the small angle rotation direction of the lever, and the rotation cam sliding contact portion is set to one direction of the small angle rotation direction of the lever. By pressing, a rotary cam that presses the rocker arm and lifts the valve through the lever and the intervening arm in this order is provided rotatably, and the control cam has an orientation angle within one rotation according to the operating condition of the internal combustion engine. Change continuously or step by step As a result, the lever is rotated by a small angle to displace the rotating cam sliding contact portion in a direction approaching the rotating cam, and the contact position between the rotating cam sliding contact portion and the rotating cam moves, and at the same time, the swing start angle of the intervening arm And a lift control device that changes the lift amount and operating angle of the valve by the rotating cam by changing the contact position of the pressing surface of the intervening arm with respect to the cam corresponding portion in the length direction of the intervening arm. It is a feature. The cam corresponding portion means a portion that corresponds to and is pressed by the rotating cam via a lever and an intervening arm.
[0007]
Although the structure of a lever is not specifically limited, The following aspect can be illustrated.
(1) A mode in which a rotating cam sliding contact portion is provided at one end portion, a control cam sliding contact portion is provided at the other end portion, and is pivotally supported by an intervening arm so as to be able to rotate at a small angle.
(2) A mode in which the rotating cam sliding contact portion and the control cam sliding contacting portion are provided at one end portion, and are pivotally supported by the intervening arm at the other end portion so as to be rotatable at a small angle.
(3) A mode in which the rotating cam sliding contact portion is provided at one end portion, the control cam sliding contact portion is provided in the middle portion, and is pivotally supported by the intervening arm at the other end portion so as to be rotatable at a small angle.
[0008]
The cam corresponding part may be a fixed hard chip or a rotatable roller. However, in consideration of sliding resistance and wear, the cam-corresponding portion is preferably a roller rotatably mounted on the rocker arm.
[0009]
The rotating cam sliding contact portion or the control cam sliding contact portion may be a fixed hard chip or a rotatable roller. However, in consideration of sliding resistance and wear, at least one (preferably both) of the rotary cam sliding contact portion and the control cam sliding contact portion is preferably a roller rotatably mounted on the second intervening arm.
[0010]
When both the rotating cam sliding contact portion and the control cam sliding contact portion are rotatable rollers, both rollers may be provided on the same axis or on separate parallel axes. Alternatively, one of the rollers may be a symmetrical plane, and the other roller may be arranged so that the force received from the rotating cam and the control cam does not cause torsional stress on the lever.
[0011]
When only one of the rotating cam sliding contact portion and the control cam sliding contact portion is a rotatable roller, the other is formed on a roller cantilever support portion formed on the lever or a lever that supports the roller from both sides. A pair of fork pieces etc. can be illustrated. In addition, a roller surrounding portion that wraps at least a part of the side peripheral surface of the roller is provided between the fork pieces so as not to prevent the rotation of the roller, and the roller surrounding portion is connected to the other of the rotating cam sliding contact portion and the control cam sliding contact portion. It may be the side.
[0012]
The rocker arm, the intervening arm, and the lever may be swung or rotated at a small angle in different planes, but are preferably swung or rotated at a small angle within the same plane for space efficiency.
[0013]
Here, the rocker arm may be any of the following types.
(A) A type that has a rocking center at one end of the rocker arm, a cam corresponding portion at the center, and a valve pressing portion at the other end. (So-called swing arm)
(B) A type that has a rocking center at the center of the rocker arm, a cam corresponding part at one end, and a valve pressing part at the other end.
[0014]
The following two modes can be exemplified as the swing center portion.
(I) A mode in which the rocking center is a concave spherical surface supported by a pivot.
(Ii) A mode in which the swing center portion is a shaft hole portion in which the seesaw arm is pivotally supported.
[0015]
In the above aspect (i), it is preferable that a tappet clearance adjusting mechanism is provided at the center of swing. For example, a tappet clearance adjustment mechanism in which a male screw provided on the pivot is screwed into a female screw provided on the pivot support material so that the screw amount can be adjusted, or a pivot is provided slidably with respect to the pivot support material. An example is one in which the tappet clearance is automatically adjusted by hydraulic pressure.
[0016]
It is preferable to provide a biasing means for biasing the intervening arm and the lever so that the rotation cam sliding contact portion and the control cam sliding contact portion are always in sliding contact with the rotation cam and the control cam, respectively. The biasing means is not particularly limited, but the rotating cam sliding contact portion and the control cam sliding contact portion of the lever are not separated from the rotating cam and the control cam by biasing the intervening arm along its swinging direction. Thus, a spring member that biases the lever is preferable.
Specifically, an arm portion of an intervening arm or a member provided with a spring member compressed and contracted between a projection provided separately from the arm portion and the cylinder head can be exemplified.
[0017]
Although it does not specifically limit as a lift control apparatus, The thing provided with the helical spline mechanism, the drive part using hydraulic pressure, and control apparatuses, such as a microcomputer, can be illustrated.
[0018]
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.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A variable valve mechanism according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Two swing arm type rocker arms 1 are used in this variable valve mechanism, and one end portion of each rocker arm 1 is a rocking center portion formed by supporting a concave spherical surface portion 2 formed in the same portion by a pivot 3. ing. Each pivot 3 has a built-in tappet clearance adjustment mechanism using screws. A valve pressing portion 5 is recessed at the lower end of the other end of each rocker arm 1, and the valve pressing portion 5 presses the base end portion of the valve 6.
[0020]
In the roller arrangement hole 7 formed in the center of each rocker arm 1, a first roller 8 as a cam-corresponding portion is arranged so as to slightly protrude from the upper surface of the rocker arm 1. It is rotatably mounted around an orthogonal axis.
[0021]
The male screw provided at the lower shaft portion of the pivot 3 is screwed into the female screw provided on the pivot support member 4 so that the screwing amount can be adjusted, thereby forming a tappet clearance adjusting mechanism. The tappet clearance adjusting mechanism may be changed to a structure in which the pivot 3 is slidable with respect to the pivot support member 4 and the tappet clearance is automatically adjusted by hydraulic pressure.
[0022]
A control shaft 10 is rotatably provided near the upper portion of the first roller 8, and a control cam 11 is formed on the control shaft 10. The control cam 11 includes a base circle 11a that is the outer peripheral surface of the control shaft 10, and a nose gradually increasing portion 11b that is smoothly connected to the base circle 11a and gradually increases in the amount of protrusion.
[0023]
An intervening arm 21 having a pressing surface 22 for pressing the first roller 8 is provided so as to be able to swing around the control shaft 10 independently of the rotation of the control cam 11. That is, the intermediate arm 21 has a cylindrical portion 23 at the base end thereof externally attached to the control shaft 10, and is substantially parallel to both ends of the intermediate arm 21 in the axial direction from the cylindrical portion 23 toward the valve pressing portion of the rocker arm 1. A pair of arm portions 25 extending in the direction is formed. The lower surface of each arm portion 25 is a pressing surface 22 for pressing the first roller 8 located immediately below.
[0024]
Each pressing surface 22 is formed in a concave curved surface having a radius of curvature larger than the radius of the first roller 8, and the contact position of the pressing surface 22 with respect to the first roller 8 changes in the length direction of the intervening arm 21 as will be described later. Even so, the pressing surface 22 presses the first roller 8 in the substantially perpendicular direction.
[0025]
Further, the control cam 11 is projected to the outside of the cylindrical portion 23 through a relief window 24 formed so as to communicate with the substantially central portion of the cylindrical portion 23 from the inside to the outside of the cylindrical portion 23.
[0026]
The escape window 24 has a length corresponding to approximately 11/12 rounds of the cylindrical portion 23 with respect to the circumferential direction of the cylindrical portion 23, and the control cam 11 is in a predetermined angle range relative to the intervening arm 21. Can be swung with.
[0027]
Between the pair of arm portions 25, a lever 32 provided with a second roller 30 as a control cam sliding contact portion and a third roller 31 as a rotating cam sliding contact portion is provided so as to be rotatable at a small angle. . The lever 32 includes a third roller 31 at the upper end portion and a second roller 30 at the lower end portion, and is pivotally supported by the arm portion 25 at a central portion so as to be rotatable at a small angle. The control cam 11 is in contact with the lever 32 so as to regulate one direction of the small-angle rotation direction (the right rotation direction in FIG. 2).
[0028]
The third roller 31 is disposed on a fork 32a formed at the upper end of the lever 32, and the third roller 31 is rotatably mounted around an axis perpendicular to the side wall of the fork 32a. The second roller 30 is disposed on a fork 32b formed at the lower end of the lever 32, and the second roller 30 is rotatably mounted around an axis orthogonal to the side wall of the fork 32b. Further, the second roller 30 is formed to have substantially the same width as the control cam 11.
[0029]
Further, biasing means (not shown) is connected to the intervening arm 21, and the arm portion 25 is always biased in the direction away from the first roller 8, and the rotation cam 42 and the control cam 11 described later are The three rollers 31 and the second roller 30 are always in sliding contact with each other.
[0030]
Further, the lever 32 is pressed upward in the small angle rotation direction of the lever 32 (right rotation direction in FIG. 2) above the swinging center portion side of the rocker arm 1 of the lever 32. A rotating cam 42 that presses the rocker arm 1 and lifts the valve 6 through the intervening arm 21 in that order is rotatably provided.
[0031]
The rotating cam 42 includes a base circle 42a, a nose gradually increasing portion 42b in which the protruding amount gradually increases, a nose 42c having the maximum protruding amount, and a nose gradually decreasing portion 42d in which the protruding amount gradually decreases, and is a cam that is rotatably supported. The shaft 41 is formed. Further, the rotating cam 42 is formed to have substantially the same width as the third roller 31.
[0032]
The control shaft 10 has an orientation angle of the control cam 11 within one rotation continuously or stepwise (preferably three or more stages, more preferably four or more stages) according to the operating state of the internal combustion engine. By changing the position, the lever 32 is rotated by a small angle to displace the third roller 31 in a direction approaching the rotating cam 42, and the contact position between the third roller 31 and the rotating cam 42 is moved, and at the same time, the interposition arm 21 is swung. The starting angle (the angle of the intervening arm 21 when the base circle 42a of the rotating cam 42 is in contact with the third roller 31 and changes depending on the contact position between the control cam 11 and the second roller 30) is changed. Therefore, the lift amount and the operating angle of the valve 6 by the rotating cam 42 are changed by changing the contact position of the pressing surface 22 of the interposing arm 21 with respect to the first roller 8 in the length direction of the intervening arm 21. Lift control device which (not shown) is connected.
[0033]
In the lift control device, for example, a piston provided with a helical spline moves in the axial direction with a predetermined angle of rotation by hydraulic pressure, and the rotation rotates the control shaft, thereby reducing the orientation angle of the control cam 11 within one rotation. The structure is changed according to the range, and is controlled by a control device such as a microcomputer based on a detection value from a rotation sensor, an accelerator opening sensor, or the like of the internal combustion engine.
[0034]
With the configuration described above, the rotating cam 42 rotates the lever 32 by a small angle in the clockwise direction while the control cam 11 abuts against the second roller 30 and restricts the lever 32 from rotating by a small angle in the clockwise direction. The third roller 31 is pushed obliquely downward (downward from the swinging central portion side of the rocker arm 1 toward the valve pressing portion side), and the rocker arm 1 is pressed through the lever 32 and the interposing arm 21 in that order. By doing so, the valve 6 is lifted. At this time, the lever 32 whose third roller 31 is pressed by the rotating cam 42 is displaced downward while moving the contact position of the second roller 30 and the control cam 11 to the side with the larger protruding amount, and the lever 32 is moved. The intervening arm 21 pressed downward via the oscillating member swings within a predetermined angle range.
[0035]
Further, at this time, by changing the orientation angle of the control cam 11 so that the position of contact with the second roller 30 is the base circle 11a or the various portions of the nose gradually increasing portion 11b, the lever 32 is rotated by a small angle and the posture is changed. As a result, the third roller 31 is displaced in a direction approaching the rotating cam 42, and the swing start angle of the intervening arm 21 also changes. Then, the contact position of the pressing surface 22 of the intervening arm 21 with respect to the first roller 8 changes in the length direction of the interposing arm 21. Specifically, when the swing start angle of the intervening arm 21 is high, the contact of the pressing surface 22 The contact position is on the base end side of the arm portion 25, and the contact position of the pressing surface 22 is on the distal end side of the arm portion 25 when the swing start angle of the intervening arm 21 is low.
[0036]
The variable valve mechanism configured as described above operates as follows.
First, FIGS. 2 (a) → (b) show the orientation angle of the control cam 11 and its action under an operating condition where the maximum lift amount and the maximum operating angle are required.
As shown in FIG. 2 (a), when the contact position of the rotary cam 42 against the third roller 31 is the position of the base circle 42a under the driving condition where the maximum lift amount and the maximum operating angle are required, the control cam 11 Is controlled so that the vicinity of the intermediate projecting portion of the nose gradually increasing portion 11 b contacts the second roller 30. At this time, since the contact position of the control cam 11 with which the second roller 30 is in contact has a larger protruding amount than the base circle 11a, the lever 32 has a small angle in the counterclockwise rotation direction with respect to the intervening arm 21. Rotate. Then, the third roller 31 is displaced in a direction approaching the rotating cam 42 with the rotation of the lever 32 at a small angle, so that the third roller 31 in contact with the base circle 42a of the rotating cam 42 is moved to the base circle 42a. Then, the lever 32 is displaced downward while slightly diving into the lower side of the rotating cam 42. Along with the displacement of the lever 32, the intervening arm 21 is slightly inclined downward, and its position becomes the swing start angle of the intervening arm 21 under an operating condition that requires the maximum lift amount and the maximum operating angle. Since the swing start angle of the intervening arm 21 at this time is still high even if it is inclined slightly downward, the contact position of the pressing surface 22 of the intervening arm 21 with respect to the first roller 8 is the base end of the arm portion 25. The lift of the valve 6 has not occurred yet.
[0037]
Next, during the period from FIG. 2A to FIG. 2B, that is, when the contact position of the rotating cam 42 with respect to the third roller 31 is displaced from the base circle 42a to the nose gradually increasing portion 42b, the third roller 31 is moved. The lever 32 is pressed downward by the rotating cam 42 and the lever 32 is displaced downward, and the interposition arm 21 that pivotally supports the lever 32 is inclined downward against the urging by the urging means. At this time, the abutting position of the second roller 30 with respect to the control cam 11 moves to the side with the larger protruding amount below the control cam 11, so that the lever 32 moves in the counterclockwise direction relative to the intervening arm 21. Start small angle rotation. However, since the amount of rocking of the intervening arm 21 in the clockwise rotation direction is larger than the small angle rotation amount of the lever 32 in the counterclockwise rotation direction with respect to the intervening arm 21, the lever 32 is inclined in the clockwise rotation direction as a whole. go. At this time, the two pressing surfaces 22 of the intervening arm 21 begin to press the two first rollers 8 downward while displacing the contact positions of the two first rollers 8 from the cylindrical portion 23 toward the pressing surface 22 side. The two rocker arms 1 start to swing downward about the pivots 3 in response to the two first rollers 8 starting to be pressed, and the valve pressing portion 5 presses the two valves 6 downward. Then, each valve 6 starts to be lifted.
[0038]
Next, as shown in FIG. 2 (b), when the nose 42 c is in sliding contact with the third roller 31 through the nose gradually increasing portion 42 b of the rotating cam 42, the lever 32 is in contact with the control cam 11 of the second roller 30. Is moved to the vicinity of the maximum protruding portion of the nose gradually increasing portion 11b, and is displaced downwards and is greatly inclined in the clockwise rotation direction. With the displacement of the lever 32, the intervening arm 21 swings maximally downward against the urging by the urging means, and the position of the intervening arm 21 under the driving condition where the maximum lift amount and the maximum operating angle are required. 21 swing end angle. Then, the contact position of the pressing surface 22 of the interposition arm 21 with respect to the first roller 8 changes to the distal end side of the arm portion 25, and the interposition arm 21 swings the rocker arm 1 downward to the maximum, so the lift amount L of the valve 6 is Occurrence and increase reach the maximum value Lmax, and the working angle is also maximized.
As described above, even if the contact position changes, the pressing surface 22 formed in the concave curved surface presses the first roller 8 in the substantially perpendicular direction, so that the stress component in the length direction is applied to the intervening arm 21. Hardly occurs, and no load is applied between the cylindrical portion 23 and the control shaft 10.
[0039]
Next, FIGS. 3A to 3B show the orientation angle of the control cam 11 and the action due to the operation condition that requires a minute lift amount and a minute working angle.
As shown in FIG. 3 (a), when the contact position of the rotary cam 42 against the third roller 31 is the position of the base circle 42a under an operating condition that requires a small lift amount and a small working angle, the control cam 11 The orientation of the nose gradually increasing portion 11b is controlled so that the vicinity of the small protrusion is in contact with the second roller 30. At this time, since the protruding amount of the contact position of the control cam 11 with which the second roller 30 is in contact is smaller than that in FIG. Rotate a small angle in the clockwise direction. Then, the third roller 31 is displaced in a direction away from the rotating cam 42 as the lever 32 rotates by a small angle, so that the third roller 31 in contact with the base circle 42a of the rotating cam 42 is moved to the base circle 42a. Along with this, the position of contact with the rotating cam 42 is displaced to the upper right and the lever 32 is displaced upward as compared with FIG. As the lever 32 is displaced, the intervening arm 21 2 tilts slightly upward from the time of FIG. 2A, and the position becomes the swing start angle of the intervening arm 21 under an operating condition that requires a minute lift amount and a minute working angle. Since the swing start angle of the intervening arm 21 at this time is still high even if it is inclined slightly downward, the contact position of the pressing surface 22 of the intervening arm 21 with respect to the first roller 8 is the base of the arm portion 25. It is the end side (specifically, the cylindrical portion 23), and the valve 6 is not lifted yet.
[0040]
Next, during the period from FIG. 3A to FIG. 3B, that is, when the contact position of the rotating cam 42 with respect to the third roller 31 is displaced from the base circle 42a to the nose gradually increasing portion 42b, the third roller 31 is moved. The lever 32 is pressed downward by the rotating cam 42 and the lever 32 is displaced downward, and the interposition arm 21 that pivotally supports the lever 32 is inclined downward against the urging by the urging means. At this time, the abutting position of the second roller 30 with respect to the control cam 11 moves to the side with the larger protruding amount below the control cam 11 than in the case of FIG. On the other hand, a small angle rotation is started in the left rotation direction. However, since the amount of rocking of the intervening arm 21 in the clockwise rotation direction is larger than the small angle rotation amount of the lever 32 in the counterclockwise rotation direction with respect to the intervening arm 21, the lever 32 is inclined in the clockwise rotation direction as a whole. go. At this time, the two pressing surfaces 22 of the intervening arm 21 begin to press the two first rollers 8 downward while displacing the contact positions of the two first rollers 8 from the cylindrical portion 23 toward the pressing surface 22 side. The two rocker arms 1 start to swing downward about the pivots 3 in response to the two first rollers 8 starting to be pressed, and the valve pressing portion 5 presses the two valves 6 downward. Then, each valve 6 starts to be lifted.
[0041]
Next, as shown in FIG. 3 (b), when the nose 42 c is in sliding contact with the third roller 31 through the nose gradually increasing portion 42 b of the rotating cam 42, the lever 32 is in contact with the control cam 11 of the second roller 30. Is moved to the vicinity of the middle projecting portion of the nose gradually increasing portion 11b slightly lower than that in FIG. 3A, and the lever 32 itself is displaced downward and is greatly inclined in the clockwise direction. As the lever 32 is displaced, the intervening arm 21 swings downward against the urging force of the urging means, and the position of the intervening arm 21 in an operating situation where a minute lift amount and a small working angle are required. The swing end angle. However, the contact position of the pressing surface 22 of the intervening arm 21 with respect to the first roller 8 remains at the base end of the pressing surface 22, so that the intervening arm 21 slightly swings the rocker arm 1 downward and lifts the valve 6. The amount L is very small. Further, the swing start angle of the intervening arm 21 is tilted upward from the time of FIG. 2A, and the valve 6 is lifted only in the vicinity of the swing end angle, so that the working angle is also small. (See FIG. 5).
[0042]
Note that, in an operating situation where an intermediate lift amount / working angle between FIG. 2 and FIG. 3 is required, the intermediate control cam 11 orientation angle between FIG. 2 and FIG. By making it stepwise, an intermediate lift amount / working angle can be obtained continuously or stepwise as shown in FIG.
[0043]
Next, FIG. 4 (a) → (b) shows the orientation angle of the control cam 11 and the action due to the operation situation where the lift stop is necessary.
As shown in FIG. 4 (a), when the contact position of the rotating cam 42 with respect to the third roller 31 is the position of the base circle 42a in an operating situation where lift suspension is required, the control cam 11 is moved to the base circle 11a ( The orientation is controlled so that the outer peripheral surface of the control shaft 10 is in contact with the second roller 30. At this time, since the protruding amount of the contact position of the control cam 11 with which the second roller 30 is in contact is smaller than that in FIG. Rotate a small angle in the clockwise direction. Then, the third roller 31 is displaced further away from the rotating cam 42 as the lever 32 rotates by a small angle, so that the third roller 31 in contact with the base circle 42a of the rotating cam 42 is moved to the base circle 42a. The position of contact with the rotary cam 42 is displaced to the upper right and the lever 32 is displaced upward as compared with FIG. As the lever 32 is displaced, the intervening arm 21 However, the arm portion 25 becomes substantially horizontal, and the position thereof becomes the swing start angle of the intervening arm 21 in an operating condition that requires lift suspension. Since the swing start angle of the intervening arm 21 at this time is high, the contact position of the pressing surface 22 of the intervening arm 21 with respect to the first roller 8 is the base end side of the arm portion 25 (specifically, the cylindrical portion 23). The lift of the valve 6 does not occur.
[0044]
Next, during the period from FIG. 4A to FIG. 4B, that is, when the contact position of the rotating cam 42 with respect to the third roller 31 is displaced from the base circle 42a to the nose gradually increasing portion 42b, the third roller 31 is moved. The lever 32 is pressed downward by the rotating cam 42 and the lever 32 is displaced downward, and the intervening arm 21 pivotally supported by the lever 32 is inclined downward against the urging force of the urging means. At this time, since the contact position of the second roller 30 with respect to the control cam 11 does not change from the base circle 11a, the lever 32 stops rotating at a small angle with respect to the intervening arm 21 and tilts integrally with the intervening arm 21. At this time, the two pressing surfaces 22 of the intervening arm 21 displace the contact position with respect to the two first rollers 8 from the cylindrical portion 23 toward the pressing surface 22, but the contact position remains in the cylindrical portion 23. Therefore, the two first rollers 8 are not pressed, and each valve 6 does not start lifting.
[0045]
Next, as shown in FIG. 4B, when the nose 42 c slides on the third roller 31 through the nose gradually increasing portion 42 b of the rotating cam 42, the lever 32 is in contact with the control cam 11 of the second roller 30. Is moved to the base circle 11a slightly below the position shown in FIG. 4 (a), and the lever 32 itself is slightly displaced downward and is most inclined in the clockwise direction. As the lever 32 is displaced, the intervening arm 21 swings downward against the urging force of the urging means, and the position of the intervening arm 21 corresponds to the swing end angle of the intervening arm 21 in an operating condition that requires lift suspension. Become. However, since the contact position of the pressing surface 22 of the interposition arm 21 with respect to the first roller 8 remains in the cylindrical portion 23, the interposition arm 21 does not swing the rocker arm 1, and the valve 6 enters a lift pause state.
[0046]
According to the variable valve mechanism as described above, since the control shaft 10 on which the control cam 11 is formed also serves as a shaft that supports the intervening arm 21 in a swingable manner, three conventional engine heads are required. The number of shafts can be reduced to two, that is, the control shaft 10 and the camshaft 41, the variable valve mechanism can be simplified, the engine head can be made compact, and the engine can be downsized.
[0047]
Next, a second embodiment of the variable valve mechanism that implements the present invention will be described with reference to FIGS. The variable valve mechanism of this embodiment differs from that of the first embodiment only in the configuration of the control cam sliding portion of the lever, the pressing direction of the lever by the rotating cam, the number of rotating cams and third rollers, and the configuration of the intervening arm. To do.
[0048]
That is, in the variable valve mechanism of the present embodiment, the lever 35 includes the third roller 31 as the rotating cam sliding contact portion and the second roller 30 as the control cam sliding contact portion at the upper end portion, and is interposed at the lower end portion. The arm 21 is pivotally supported so as to be rotatable at a small angle.
[0049]
A fork 36 is formed at the upper end of the lever 35, and a second roller 30 is disposed on the inner wall of the fork 36, and the second roller 30 can rotate around an axis orthogonal to the inner wall of the fork 36. It is attached to the shaft. Two third rollers 31 having substantially the same outer diameter as the second roller 30 are arranged coaxially with the second roller 30 on both outer sides of the fork 36 with the fork 36 and the second roller 30 interposed therebetween. At the same time, each third roller 31 is rotatably mounted around an axis orthogonal to the outer wall of the fork 36. Further, the second roller 30 and the third roller 31 are rotatable independently of each other. The second roller 30 and the third roller 31 may be formed with different outer diameters. Further, the two third rollers 31 may be reduced to one.
[0050]
Further, as the third roller 31 is increased to two, the rotational cam 42 is increased to two. The two rotating cams 42 are formed on the camshaft 41 at predetermined intervals so as to be in sliding contact with the two third rollers 31.
[0051]
The lever 35 is disposed between a pair of lever support portions 37 formed to extend obliquely downward from the cylindrical portion 23 separately from the arm portion 25, and the lever 35 is disposed on the inner wall of the lever support portion 37. It is pivotally mounted around an orthogonal axis. The lever 35 may be pivotally attached to the arm portion 25 so as to be swingable as in the first embodiment.
[0052]
In the first embodiment, the rotating cam 42 is provided on the rocking center portion side of the lever 32 in the rocker arm 1. However, in this embodiment, the rotating cam 42 is a valve pressing portion in the rocker arm 1 of the lever 35. On the side. Accordingly, the rotating cam 42 presses the lever 35 downward while pressing the third roller 31 from the valve pressing portion side of the rocker arm 1 toward the swinging central portion side.
[0053]
The variable valve mechanism of the present embodiment basically differs from the first embodiment although the configuration of the lever 35, the pressing direction of the lever 35 by the rotary cam 42, the number of rotary cams and third rollers, and the configuration of the intervening arm 21 are different. This is the same as the embodiment. According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and by using the lever 35 shorter than the lever 32, the position of the rotating cam 42 can be brought close to the valve 6, and the variable motion The dimensions of the valve mechanism can be reduced with respect to the length direction of the valve 6 to be compact. As a result, the engine head can be downsized to reduce the size of the engine.
[0054]
Next, a variable valve mechanism according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 9 and only different portions from the second embodiment. The variable valve mechanism of this embodiment is different from the second embodiment only in the configuration of the lever.
[0055]
That is, in the variable valve mechanism of the present embodiment, the lever 39 includes one third roller 31 as a rotating cam sliding contact portion at the upper end portion, and a second as a control cam sliding contact portion at a substantially central portion of the lever 39. A roller 30 is provided, and the lower end of the lever 39 is pivotally supported by the intervening arm 21 so as to be rotatable at a small angle.
[0056]
The lever 39 is changed to a length approximately twice as long as the lever 35 of the second embodiment, and both the third roller 31 and the rotating cam 42 are reduced to one. The second roller 30 is disposed so as to slightly protrude from the side surface of the lever 39 in a roller arrangement hole 40 that is recessed in the substantially central portion of the lever 39, and has a shaft orthogonal to the inner wall of the roller arrangement hole 40. It is pivotally mounted around it.
[0057]
Therefore, the variable valve mechanism of this embodiment is basically the same as the first embodiment and the second embodiment, although the lever 39 is longer than the lever 35 of the second embodiment. And according to this embodiment, since the lever 39 is longer than the lever 35 of the second embodiment, it is not possible to reduce the size of the engine as much as the second embodiment, but the rotating cam 42 and the third roller 31 are provided two by two. Since there is no need to provide it, the number of parts can be reduced and the structure of the variable valve mechanism can be simplified.
[0058]
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 and control method of the lift control device as appropriate.
(2) Use a rocker arm with a rocking center at the center.
(3) In the second embodiment, two second rollers 30 and two control cams 11 are provided instead of two third rollers 31 and two rotation cams 42.
(4) Change the configuration of the biasing means as appropriate.
[0059]
【The invention's effect】
Since the variable valve mechanism of the present invention is configured as described above, it is possible to simplify the structure by reducing the shaft and to make the engine head compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a variable valve mechanism according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the operation of the mechanism when the maximum lift amount and operating angle in FIG. 1 are required.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the operation of the mechanism when the minute lift amount and operating angle shown in FIG. 1 are required.
4 is a cross-sectional view showing the operation of the mechanism when the lift stop of FIG. 1 is necessary. FIG.
FIG. 5 is a graph showing a lift amount and a working angle of a valve obtained by the variable valve mechanism according to the present embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing a variable valve mechanism according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing the variable valve mechanism.
FIG. 8 is a perspective view showing a variable valve mechanism according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view showing the variable valve mechanism.
[Explanation of symbols]
1 Rocker arm
6 Valve
8 First roller as cam-compatible part
10 Control shaft
11 Control cam
21 Intervening arm
22 Press surface
42 Rotating cam
30 Second roller as control cam sliding contact
31 Third roller as rotating cam sliding contact
32 levers
42 Rotating cam
41 Camshaft

Claims

A control cam is formed on a control shaft that is rotatably provided in the vicinity of the cam corresponding portion of the rocker arm.
An intervening arm having a pressing surface for pressing the cam corresponding portion is provided around the control shaft so as to be able to swing independently of the rotation of the control cam.
A lever provided with a control cam sliding contact portion and a rotating cam sliding contact portion is provided on the intervening arm so as to be rotatable at a small angle.
The control cam abuts on the control cam sliding contact portion so as to restrict one direction of the small angle rotation direction of the lever,
By pressing the rotating cam sliding contact portion in the one direction of the small angle rotation direction of the lever, the rotating cam that presses the rocker arm and lifts the valve through the lever and the intervening arm in this order can be rotated. Provided in
The lever is rotated by a small angle by changing the orientation angle of the control cam continuously or stepwise within a range of one rotation or less according to the operating condition of the internal combustion engine, so that the rotating cam sliding contact portion becomes the rotating cam. It is displaced in the approaching direction, and the contact position between the rotating cam sliding contact portion and the rotating cam is moved, and at the same time, the swing start angle of the intervening arm is changed, so that the pressing surface of the interposing arm against the cam corresponding portion is changed. A variable valve mechanism provided with a lift control device that changes a lift amount and a working angle of the valve by the rotating cam by changing a contact position in a length direction of the intervening arm.

2. The lever is provided with the rotating cam sliding contact portion at one end and the control cam sliding contact portion at the other end, and is pivotally supported on the intermediate arm so as to be capable of rotating at a small angle. Variable valve mechanism.

2. The variable valve according to claim 1, wherein the lever includes the rotating cam sliding contact portion and the control cam sliding contact portion at one end portion, and is pivotally supported by the intervening arm at the other end portion so as to be rotatable at a small angle. mechanism.

2. The lever is provided with the rotating cam sliding contact portion at one end, the control cam sliding contact portion in the middle, and pivotally supported by the intervening arm at the other end so as to be able to rotate at a small angle. Variable valve mechanism.

The variable valve mechanism according to any one of claims 1 to 4, wherein the cam corresponding portion is a roller rotatably mounted on the rocker arm.

The variable valve mechanism according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one of the rotating cam sliding contact portion or the control cam sliding contact portion is a roller rotatably mounted on the intervening arm.