JP4108295B2 - Variable valve mechanism - Google Patents

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intervening
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roller
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真之 山本
憲 杉浦
裕二 吉原
学 立野
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Otics Corp
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Toyota Motor Corp
Otics Corp
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0063Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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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。その一つ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、従来の駆動系を大きく変えることなく、1本のカムシャフトを回転させて、バルブのリフト量、作用角及びバルブのリフトタイミングを連続的又は段階的に変化させることができ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、ロッカアームの近傍にコントロールシャフトを小角度回転可能に軸支し、コントロールシャフトにロッカアームの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該コントロールシャフトの小角度回転とは独立して揺動可能に軸着し、コントロールシャフトに該コントロールシャフトの半径方向に突出して該コントロールシャフトとともに小角度回転する突出部を設け、突出部の突端にカム摺接部と第一介在アームを押圧する押圧部とを備え、該カム摺接部と押圧部との距離が第二介在アームの長さ方向に変化する第二介在アームを揺動可能に軸着し、カム摺接部を押圧することで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、コントロールシャフト及び突出部を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に1回転以内の範囲で小角度回転させることにより第二介在アームを長さ方向に変位させ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ことを特徴としている。なお、カム対応部とは、回転カムに第二介在アーム及び第一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。また、小角度回転とは回転角度が360度に達しない回転をいう。
【0006】
カム対応部、カム摺接部又は押圧部は、固定された硬質チップでも回転可能なローラ又は回動可能な回動部材でもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、カム対応部、カム摺接部又は押圧部の少なくともいずれか一つ(好ましくはいずれか二つ、最も好ましくは全て)はロッカアームに回転可能に軸着されたローラ又は第二介在アームに回転可能に軸着されたローラ又は第二介在アームに回動可能に軸着された回動部材が好ましい。
【0007】
コントロールシャフトとしては、第二介在アームを軸着する突出部が少なくとも一つ以上設けられたものを例示できる。具体的には、第一介在アームの上部に貫設された開口部を貫いて一つ又は二つの突出部がコントロールシャフトに設けられたものや、第一介在アームのコントロールシャフトの長さ方向での一端外側に一つ又は両端外側に一つずつの突出部が形成されたものを例示できる。
【0008】
ローラと回動部材を同軸上に設ける場合、第二介在アームの先端部と回動部材の上部とをフォーク状にして、ローラを回動部材のフォークで挟持し、さらにそれらを第二介在アーム先端部のフォークで挟持することで第二介在アームにねじれ応力が生じさせないようにしてもよい。また、ローラを第二介在アームの先端部のフォークで挟持して、それらを回動部材の上部のフォークで挟持させてもよい。この場合、回動部材が回動してカムと接触しないように、回動部材の下面と第一介在アームの回動部材の当接面とを平らに形成することで、常に回動部材の下面を第一介在アームに当接させるようにすることが望ましい。
【0009】
ロッカアーム、第一介在アーム及び第二介在アームは、別の面内で揺動してもよいが、スペース効率上、同一面内で揺動することが好ましい。
【0010】
ここで、ロッカアームは、次のいずれのタイプでもよい。
(1)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)
(2)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。
【0011】
揺動中心部としては、次の二態様を例示できる。
(a)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。
(b)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。
【0012】
上記(a)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を例示できる。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
【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が使用され、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。ロッカアーム1の他端部は二股状に分かれて、それぞれの先端下部にバルブ押圧部4が凹設され、バルブ5の基端部をバルブ押圧部4が押圧するようになっている。
【0016】
ロッカアーム1の中央部に形成されたローラ配置穴6には、カム対応部としての第一ローラ7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7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。
【0017】
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8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。
【0018】
第一ローラ7の上方近傍には、略円柱状のコントロールシャフト10が小角度回転可能に軸支されている。
【0019】
コントロールシャフト10には、第一ローラ7を押圧する押圧面23を備えた第一介在アーム20が、コントロールシャフトの小角度回転とは独立して揺動可能に軸着されている。第一介在アーム20は、コントロールシャフト10が挿通する略円筒状の円筒部21と、円筒部21からロッカアーム1でいうバルブ押圧部4側へ向かって延びるアーム部22を備えている。また、第一介在アーム20は図示しない部材によってアーム部22が上昇する方向に付勢されている。
【0020】
アーム部22の下面は、第一ローラ7を押圧するための押圧面23となっていて第一ローラ7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7に対する押圧面23の当接位置が第一介在アーム20の長さ方向に変わっても、押圧面23はその略垂線方向に第一ローラ7を押圧するようになっている。押圧面23の上部には円筒部21から接線方向に延びる平面部24が形成されている。
【0021】
第一介在アーム20の円筒部21の上面には、平面部24と円筒部21の境界付近からコントロールシャフト10の反対側付近まで円周方向に延びる開口部25が貫設されている。
【0022】
コントロールシャフト10にはコントロールシャフト10の半径方向に突出してコントロールシャフト10とともに小角度回転する突出部11が設けられている。突出部11は第一介在アーム20の開口部25を貫いて開口部25に突出部11が係合しており、許容される範囲内で突出部11とコントロールシャフト10とに対して第一介在アーム20が揺動可能になっている。
【0023】
突出部11の突端には、カム摺接部としての第二ローラ34と第一介在アーム20を押圧する押圧部としての回動部材33とを備えた第二介在アーム30が、第二介在アーム30の基端部に形成されたフォーク片31にて突出部11の突端を挟持した状態で揺動可能に軸着されている。
【0024】
第二ローラ34と略台形に形成された回動部材33とは、回動部材33の上端に形成されたフォークの内側壁に、第二ローラ34をやや突出させて挟持した状態で、第二介在アーム30の先端に形成されたフォーク片32の内側壁と直交する同軸上に配されて、その軸の周りに回転又は回動可能に軸着されている。第二ローラ34と回動部材33とは互いに独立して回転又は回動できるようになっている。
【0025】
回動部材33は平らな面が下端に形成され、第一介在アーム20の平面部24に当接して摺動することができる摺動部33aとなっている。前述のとおり第一介在アーム20はアーム部22が上昇する方向に常に付勢されているので、回動部材33は摺動部33aを常に平面部24に当接するようになっている。また、回動部材33の上端側は、第二ローラ34がカム摺接部として機能するように第二ローラ34を広角度に突出させるように形成されている。従って、第二ローラ34と回動部材33の摺動部33aとの距離は、第二介在アーム30の長さ方向で変化して、第二ローラの中心位置で最大となる。
【0026】
第二介在アーム30の先端上方には、第二ローラ34を押圧することで第二介在アーム30及び第一介在アーム20をその順に介してロッカアーム1を押圧することでバルブ5をリフトさせる回転カム40を形成したカムシャフト41が回転可能に軸支されている。回転カム40はベース円40aと、突出量が漸増するノーズ漸増部40bと、最大突出量となるノーズ40cと、突出量が漸減するノーズ漸減部40dとからなっている。
【0027】
コントロールシャフト10及び突出部11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)に小角度回転させるリフト制御装置(図示略)がコントロールシャフト10に接続されている。リフト制御装置によりコントロールシャフト10及び突出部11を小角度回転させると、第二介在アーム30が長さ方向に変位する。そのとき、第二介在アーム30の第二ローラ34と回動部材33とは、それぞれ回転カム40又は第一介在アーム20との当接位置を変えながら回転カム40と第一介在アーム20との距離を変化させる。これにより第一介在アーム20は揺動開始角を変えられるようになっていて、第一ローラ7に対する第一介在アーム20の押圧面23の当接位置を第一介在アーム20の長さ方向に変えることにより前記回転カム40によるバルブ5のリフト量及び作用角を変化させるようになっている。
【0028】
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、該回転がコントロールシャフト10を小角度回転させることにより突出部11の起立角度を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。
【0029】
上記の構成により、本実施形態の可変動弁機構は、回転カム40が第二ローラ34を押圧すると、第二介在アーム30が突出部11との軸着部を中心に揺動し、回動部材33が摺動部33aと平面部24との当接位置を変えながら第一介在アーム20を押圧することで第一介在アーム20が揺動し、第一介在アーム20が第一ローラ7との当接位置を変えながら第一ローラ7を押圧面23で押圧することでロッカアーム1が揺動してバルブ5がリフトするようになっている。
【0030】
またこのとき、コントロールシャフト10を小角度回転させることにより、第二介在アーム30は第二ローラ34と回動部材33により回転カム40と第一介在アーム20を遠ざけるように作用する。このとき第一介在アーム20がアーム部22を下降させる方向に揺動して、第一介在アーム20の揺動開始角を変えることができるようになっている。すると、第一ローラ7に対する第一介在アーム20の当接位置が第一介在アーム20の長さ方向に変わり、具体的には、第一介在アーム20の揺動開始角が高いときには第一ローラ7の当接位置は円筒部21又はアーム部22の基端側となり、第一介在アーム20の揺動開始角が低いときには第一ローラ7の当接位置はアーム部22の先端側となる。
【0031】
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3(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突出部11の位置とそれによる作用を示している。
図3(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は、第二ローラ34と回動部材33とが回転カム40と第一介在アーム20との間に最大限引き込まれた状態になるように制御されている。従って、第二ローラ34が回転カム40のベース円40aに摺接しているときの第一介在アーム20の揺動開始角は最も低くなっている。このとき第一ローラ7は第一介在アーム20の円筒部21に当接しており第一ローラ7は最上位置にあるのでバルブ5はリフトしていない。しかし、第一ローラ7の当接位置は押圧面23に近い位置となっているので、第一介在アーム20が揺動し始めると速やかに第一ローラ7の当接位置が押圧面23に移行してロッカアーム1が押下されてバルブ5がリフトする状態になっている。
図3(b)に示すように、第二ローラ34がノーズ漸増部40bを経てノーズ40cにより押圧されるようになると、回動部材33は摺動部33aを常に第一介在アーム20の平面部24に当接した状態で第一介在アーム20を押圧するので、回動部材33は第二介在アーム30に対して回動しながら第一介在アーム20を押圧し、そのとき第二介在アーム30も突出部11の上端の軸着部を中心に揺動し、第二ローラ34の下方向への変位を許容する。このとき第一介在アーム20は最大揺動し、第一ローラ7に対する第一介在アーム20の当接位置が円筒部21から押圧面23の先端に移行して、ロッカアーム1は最大押下位置に揺動してバルブ5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23はその略垂線方向に第一ローラ7を押圧するので、第一介在アーム20にその長さ方向の応力成分がほとんど生じず、円筒部21とコントロールシャフト10との間に負担がかからない。
【0032】
次に、図4(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突出部11の位置とそれによる作用を示している。
図4(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は、第二ローラ34と回動部材33とが回転カム40と第一介在アーム20との間から大きく離間した状態になるように制御されている。従って、第二ローラ34が回転カム40のベース円40aに摺接しているときの第一介在アーム20の揺動開始角は最上位置付近になっている。このとき第一ローラ7は第一介在アーム20の円筒部21に当接しており第一ローラ7は最上位置にあるのでバルブ5はリフトしていない。
図4(b)に示すように、第二ローラ34がノーズ漸増部40bを経てノーズ40cにより押圧されるようになるとき、第二ローラ34がコントロールシャフト10及びカムシャフト41から大きく離れているため、第一介在アーム20への押圧量が図3(b)に比べて小さくなり第一介在アーム20の揺動量も小さくなる。このとき第一ローラ7に対する第一介在アーム20の当接位置が円筒部21より僅かに押圧面23に移行する程度にとどまるので、第一ローラ7の押下量は微小となりバルブ5のリフト量L及び作用角はともに微小となる(図6参照)。
【0033】
なお、図3と図4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3と図4との中間的な突出部11の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6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。
【0034】
次に、図5(a)→(b)は、リフト休止が必要な運転状況下における突出部11の位置とそれによる作用を示している。
図5(a)に示すように、リフト休止が必要な運転状況下では、第二ローラ34と回動部材33とが回転カム40と第一介在アーム20との間から最大限離間した状態になるよう突出部11の起立角度が制御されている。従って、第二ローラ34が回転カム40のベース円40aに摺接しているときの第一介在アーム20の揺動開始角は最上位置になっている。このとき第一ローラ7は第一介在アーム20の円筒部21に当接しており第一ローラ7は最上位置にあるのでバルブ5はリフトしていない。
図5(b)に示すように、第二ローラ34がノーズ漸増部40bを経てノーズ40cにより押圧されるようになるとき、第二ローラ34がコントロールシャフト10及びカムシャフト41から最大限離れているため、第一介在アーム20への押圧量が図4(b)に比べても更に小さくなり第一介在アーム20の揺動量も微小となる。このとき第一ローラ7に対する第一介在アーム20の当接位置が円筒部21から押圧面23の方向へ移動するが円筒部21上にとどまるので、第一ローラ7の押下量は0となりバルブ5はリフト休止状態となる。
【0035】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第二実施形態例について、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。図7は第一実施形態の可変動弁機構に対して、第一介在アーム20を貫かない突出部11をコントロールシャフト10に設けたものである。
【0036】
第一実施形態では一つの突出部11が第一介在アーム20に形成された開口部25を貫いてコントロールシャフト10に設けられていたが、本実施形態では第一介在アーム20の両側面に一つずつ突出部11が設けられている。機構全体を小さくまとめるために突出部11の長さが短くしてあるので、第二介在アーム30の基端部の第一介在アーム20への当接を逃がす逃がし面26が第一介在アーム20に形成されている。
【0037】
また、第一実施形態では第二介在アームの基端部に形成されたフォーク片31により突出部11を挟持したが、本実施形態ではコントロールシャフト10に設けられた二つの突出部11が第二介在アーム30を挟持するので、第二介在アーム30の基端部はフォーク状に形成する必要がなくなり披軸着部35となっている。
【0038】
第一実施形態では開口部25に突出部11が係合したため、第一介在アーム20の揺動可能範囲を突出部11が規制したが、本実施形態では第一介在アーム20は突出部11による揺動可能範囲の規制を受けないので機構設計がしやすくなる。
【0039】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第三実施形態例について、図8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。図8は第二実施形態の可変動弁機構から第二ローラ34を取り除いたものである。
【0040】
第二実施形態では、カム摺接部としての第二ローラ34が第二介在アーム30の先端部に突出するように軸着されていたが、本実施形態の第二介在アーム30は、フォーク片32の上側に回転カム40により押圧を受けるカム摺接面36が形成されている。第二介在アーム30の基端から先端に近づくにつれてカム摺接面36は第二介在アーム30から離れてゆくように形成されている。
【0041】
第二ローラ34が省かれたことで部品点数を減らすことができる。また回動部材33は、その上端に第二ローラ34を挟持するためのフォークを形成する必要がなくなる。
【0042】
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)押圧部を回転可能なローラとすること。
(4)押圧部とカム摺接部とをそれぞれ別の軸上に設けること。
(5)押圧部とカム摺接部とを同軸上に併設すること。
【0043】
【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、従来の駆動系を大きく変えることなく、一本のカムシャフトを回転させて、バルブのリフト量及び作用角を連続的又は段階的に変化させることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図2】同可変動弁機構のカムシャフト及び回転カムを省き、第二介在アームを突出部から外した状態を示す斜視図である。
【図3】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4】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5】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6】同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7】本発明の第二実施形態に係る可変動弁機構のカムシャフト及び回転カムを省き、第二介在アームを突出部から外した状態を示す斜視図である。
【図8】本発明の第三実施形態に係る可変動弁機構のカムシャフト及び回転カムを省き、第二介在アームを突出部から外した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 ロッカアーム
5 バルブ
7 カム対応部としての第一ローラ
20 第一介在アーム
10 コントロールシャフト
22 アーム部
23 押圧面
24 平面部
25 開口部
11 突出部
30 第二介在アーム
33 押圧部としての回動部材
34 カム摺接部としての第二ローラ
40 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]
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 one representative example, 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, so that the lift amount or action of the valve. There is known one in which the angle is continuously changed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to rotate the two camshafts as in the above representative example, the conventional drive system that has rotated one camshaft is greatly changed, and there is a problem that it is difficult to drive.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and rotate a single camshaft without greatly changing the conventional drive system so that the valve lift amount, the operating angle, and the valve lift timing are continuously or An object is to provide a variable valve mechanism that can be changed in stages.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the variable valve mechanism of the present invention includes a control shaft that is pivotally supported at a small angle in the vicinity of the rocker arm, and a pressing surface that presses the cam corresponding portion of the rocker arm on the control shaft. The first intervening arm is pivotally mounted independently of the small angle rotation of the control shaft , and the control shaft is provided with a protrusion that protrudes in the radial direction of the control shaft and rotates with the control shaft at a small angle. The protrusion includes a cam sliding contact portion and a pressing portion that presses the first intervening arm at the projecting end, and the distance between the cam sliding contact portion and the pressing portion changes in the length direction of the second interposing arm. The intervening arm is pivotally mounted, and the cam sliding contact portion is pressed to press the rocker arm through the second intervening arm and the first intervening arm in this order. A single camshaft that forms a rotating cam that lifts the shaft is rotatably supported, and the control shaft and the protruding portion are rotated at a small angle within one rotation continuously or stepwise depending on the operating condition of the internal combustion engine. The swing start angle of the first intervening arm is changed by displacing the second intervening arm in the length direction by rotating, so that the contact position of the pressing surface of the first intervening arm with respect to the cam corresponding portion is changed to the first position. A lift control device is provided that changes the lift amount and working angle of the valve by the rotating cam by changing the length of the intervening arm. In addition, a cam corresponding | compatible part means the site | part corresponding to a rotating cam via a 2nd intervening arm and a 1st intervening arm, and being pressed. Further, the small angle rotation means a rotation whose rotation angle does not reach 360 degrees.
[0006]
The cam corresponding portion, the cam sliding contact portion, or the pressing portion may be a roller that can be rotated by a fixed hard chip or a rotatable member that can be rotated. However, in consideration of sliding resistance and wear, at least one (preferably any two, most preferably all) of the cam corresponding portion, the cam sliding contact portion or the pressing portion is rotatably mounted on the rocker arm. Preferably, the roller or the rotation member pivotally attached to the second interposition arm is pivotally attached to the roller or the second interposition arm.
[0007]
Examples of the control shaft include those provided with at least one projecting portion for pivotally attaching the second intervening arm. Specifically, in the length direction of the control shaft of the first intervening arm, one or two projecting portions provided on the control shaft through the opening formed in the upper portion of the first intervening arm. One having one protruding portion on one outer side or one projecting portion on both outer sides can be exemplified.
[0008]
When the roller and the rotating member are provided on the same axis, the tip of the second intervening arm and the upper portion of the rotating member are forked, the roller is sandwiched between the forks of the rotating member, and the second intervening arm You may make it a twist stress not generate | occur | produce in a 2nd interposition arm by pinching with the fork of a front-end | tip part. Alternatively, the rollers may be clamped by a fork at the tip of the second intervening arm, and these may be clamped by a fork at the top of the rotating member. In this case, the lower surface of the rotating member and the contact surface of the rotating member of the first intervening arm are formed flat so that the rotating member does not rotate and come into contact with the cam. It is desirable that the lower surface is in contact with the first intervening arm.
[0009]
The rocker arm, the first intervening arm, and the second intervening arm may oscillate in different planes, but are preferably oscillated in the same plane in terms of space efficiency.
[0010]
Here, the rocker arm may be any of the following types.
(1) 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)
(2) 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.
[0011]
The following two modes can be exemplified as the swing center portion.
(A) A mode in which the rocking center is a concave spherical surface supported by a pivot.
(B) A mode in which the rocking center portion is a shaft hole portion in which the seesaw arm is pivotally supported.
[0012]
In the aspect (a), it is preferable that a tappet clearance adjusting mechanism is provided at the center of the swing. For example, a tappet clearance adjustment mechanism in which a male screw provided on a pivot is screwed into a female screw provided on a pivot support member so that the screwing amount can be adjusted.
[0013]
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.
[0014]
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.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a variable valve mechanism that embodies the present invention will be described below with reference to FIGS. A swing arm type rocker arm 1 is used for this variable valve mechanism, and one end portion of the rocker arm 1 is a rocking center portion formed by supporting a concave spherical surface portion 2 formed on the same portion by a pivot 3. The other end portion of the rocker arm 1 is divided into two forks, and a valve pressing portion 4 is recessed at the lower end of each tip, and the valve pressing portion 4 presses the base end portion of the valve 5.
[0016]
A first roller 7 serving as a cam-corresponding portion is arranged in the roller arrangement hole 6 formed in the central portion of the rocker arm 1 so as to slightly protrude from the upper surface of the rocker arm 1, and the first roller 7 is orthogonal to the arm side wall. It is pivotally mounted around a rotating shaft.
[0017]
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 8 so that the screwing amount can be adjusted, thereby constituting a tappet clearance adjusting mechanism.
[0018]
A substantially cylindrical control shaft 10 is supported near the upper portion of the first roller 7 so as to be rotatable at a small angle.
[0019]
A first intervening arm 20 having a pressing surface 23 for pressing the first roller 7 is pivotally attached to the control shaft 10 so as to be able to swing independently of the small-angle rotation of the control shaft. The first intervening arm 20 includes a substantially cylindrical cylindrical portion 21 through which the control shaft 10 is inserted, and an arm portion 22 extending from the cylindrical portion 21 toward the valve pressing portion 4 side of the rocker arm 1. The first intervening arm 20 is urged in a direction in which the arm portion 22 is raised by a member (not shown).
[0020]
The lower surface of the arm portion 22 is a pressing surface 23 for pressing the first roller 7 and is formed as a concave curved surface having a radius of curvature larger than the radius of the first roller 7. Even if the contact position of the pressing surface 23 changes in the length direction of the first intervening arm 20, the pressing surface 23 presses the first roller 7 in the substantially perpendicular direction. A flat portion 24 extending in the tangential direction from the cylindrical portion 21 is formed on the upper surface of the pressing surface 23.
[0021]
An opening 25 extending in the circumferential direction from the vicinity of the boundary between the flat surface portion 24 and the cylindrical portion 21 to the vicinity of the opposite side of the control shaft 10 is provided through the upper surface of the cylindrical portion 21 of the first intervening arm 20.
[0022]
The control shaft 10 is provided with a protrusion 11 that protrudes in the radial direction of the control shaft 10 and rotates with the control shaft 10 at a small angle. The protrusion 11 penetrates the opening 25 of the first intervening arm 20, and the protrusion 11 is engaged with the opening 25, and the first interposition with respect to the protrusion 11 and the control shaft 10 is within an allowable range. The arm 20 can swing.
[0023]
At the projecting end of the projecting portion 11, a second intervening arm 30 having a second roller 34 as a cam sliding contact portion and a rotating member 33 as a pressing portion that presses the first intervening arm 20 is provided as a second intervening arm. The fork piece 31 formed at the base end portion of the 30 is pivotally mounted so as to be swingable in a state where the protruding end of the protruding portion 11 is sandwiched.
[0024]
The second roller 34 and the rotation member 33 formed in a substantially trapezoidal shape are the second roller 34 slightly protruding from the inner wall of the fork formed at the upper end of the rotation member 33 and sandwiched between the second roller 34 and the rotation member 33. The fork piece 32 formed at the distal end of the intervening arm 30 is coaxially arranged perpendicular to the inner wall of the fork piece 32 and is pivotally mounted around the shaft so as to be rotatable or rotatable. The second roller 34 and the rotation member 33 can be rotated or rotated independently of each other.
[0025]
The rotating member 33 has a flat surface at the lower end, and is a sliding portion 33a that can slide in contact with the flat surface portion 24 of the first intervening arm 20. As described above, since the first intervening arm 20 is always urged in the direction in which the arm portion 22 is raised, the rotating member 33 always abuts the sliding portion 33a against the flat portion 24. Further, the upper end side of the rotating member 33 is formed so that the second roller 34 protrudes at a wide angle so that the second roller 34 functions as a cam sliding contact portion. Accordingly, the distance between the second roller 34 and the sliding portion 33a of the rotating member 33 changes in the length direction of the second intervening arm 30 and becomes maximum at the center position of the second roller.
[0026]
A rotating cam that lifts the valve 5 by pressing the rocker arm 1 through the second interposed arm 30 and the first interposed arm 20 in this order by pressing the second roller 34 above the tip of the second interposed arm 30. A camshaft 41 that forms 40 is rotatably supported. The rotating cam 40 includes a base circle 40a, a nose gradually increasing portion 40b in which the protruding amount gradually increases, a nose 40c having the maximum protruding amount, and a nose gradually decreasing portion 40d in which the protruding amount gradually decreases.
[0027]
A lift that rotates the control shaft 10 and the projecting portion 11 at a small angle continuously or stepwise (preferably three or more stages, more preferably four or more stages) according to the operating condition of the internal combustion engine within a range of one rotation or less. A control device (not shown) is connected to the control shaft 10. When the control shaft 10 and the protrusion 11 are rotated by a small angle by the lift control device, the second intervening arm 30 is displaced in the length direction. At that time, the second roller 34 and the rotating member 33 of the second intervening arm 30 change the contact position between the rotating cam 40 and the first intervening arm 20, respectively. Change the distance. As a result, the swing angle of the first intervening arm 20 can be changed, and the contact position of the pressing surface 23 of the first intervening arm 20 with respect to the first roller 7 is set in the length direction of the first intervening arm 20. By changing it, the lift amount and operating angle of the valve 5 by the rotating cam 40 are changed.
[0028]
In the lift control device, for example, a piston provided with a helical spline moves in the axial direction while rotating by a predetermined angle by hydraulic pressure, and the rotation causes the control shaft 10 to rotate by a small angle, thereby reducing the rising angle of the protrusion 11 by one. It has a structure that changes within a range of rotation, and is controlled by a control device such as a microcomputer based on a detection value from a rotation sensor of an internal combustion engine, an accelerator opening sensor, or the like.
[0029]
With the above configuration, in the variable valve mechanism according to the present embodiment, when the rotating cam 40 presses the second roller 34, the second intervening arm 30 swings around the shaft-attached portion with the protruding portion 11 and rotates. When the member 33 presses the first intervening arm 20 while changing the contact position between the sliding portion 33a and the flat surface portion 24, the first interposing arm 20 swings, and the first interposing arm 20 is connected to the first roller 7. The rocker arm 1 is swung and the valve 5 is lifted by pressing the first roller 7 with the pressing surface 23 while changing the abutting position.
[0030]
Further, at this time, by rotating the control shaft 10 by a small angle, the second intervening arm 30 acts to move the rotating cam 40 and the first intervening arm 20 away by the second roller 34 and the rotating member 33. At this time, the first intervening arm 20 swings in the direction in which the arm portion 22 is lowered, so that the swing start angle of the first intervening arm 20 can be changed. Then, the contact position of the first intermediate arm 20 with respect to the first roller 7 changes in the length direction of the first intermediate arm 20, specifically, when the swing start angle of the first intermediate arm 20 is high, the first roller 7 is the base end side of the cylindrical portion 21 or the arm portion 22, and when the swing start angle of the first intervening arm 20 is low, the contact position of the first roller 7 is the distal end side of the arm portion 22.
[0031]
The variable valve mechanism configured as described above operates as follows.
First, FIG. 3 (a) → (b) shows the position of the protruding portion 11 and its action under an operating condition where the maximum lift amount and the maximum operating angle are required.
As shown in FIG. 3 (a), the second roller 34 and the rotating member 33 are maximum between the rotating cam 40 and the first intervening arm 20 under an operating condition that requires the maximum lift amount and the maximum operating angle. It is controlled to be in a limited state. Therefore, the swing start angle of the first intervening arm 20 when the second roller 34 is in sliding contact with the base circle 40a of the rotating cam 40 is the lowest. At this time, since the first roller 7 is in contact with the cylindrical portion 21 of the first intervening arm 20 and the first roller 7 is at the uppermost position, the valve 5 is not lifted. However, since the contact position of the first roller 7 is close to the pressing surface 23, the contact position of the first roller 7 quickly shifts to the pressing surface 23 when the first intervening arm 20 starts to swing. Then, the rocker arm 1 is pushed and the valve 5 is lifted.
As shown in FIG. 3B, when the second roller 34 is pressed by the nose 40c via the nose gradually increasing portion 40b, the rotating member 33 always moves the sliding portion 33a to the plane portion of the first intervening arm 20. Since the first intervening arm 20 is pressed in a state of being in contact with 24, the rotating member 33 presses the first intervening arm 20 while rotating with respect to the second intervening arm 30. Also swings around the pivoted portion at the upper end of the protruding portion 11 and allows the second roller 34 to be displaced downward. At this time, the first intervening arm 20 swings to the maximum, the contact position of the first interposing arm 20 with respect to the first roller 7 shifts from the cylindrical portion 21 to the tip of the pressing surface 23, and the rocker arm 1 swings to the maximum pressing position. As a result, the lift amount L of the valve 5 is generated and increased to reach the maximum value Lmax, and the operating angle is also maximized.
As described above, even if the abutment position is changed, the pressing surface 23 formed in the concave curved surface presses the first roller 7 in the substantially perpendicular direction, so that the first intervening arm 20 is moved in the length direction. A stress component is hardly generated, and no load is applied between the cylindrical portion 21 and the control shaft 10.
[0032]
Next, FIG. 4 (a) → (b) shows the position of the protrusion 11 and the operation due to the position under an operating condition that requires a minute lift amount and a minute working angle.
As shown in FIG. 4A, the second roller 34 and the rotating member 33 are greatly increased from between the rotating cam 40 and the first intervening arm 20 under an operating condition that requires a small lift amount and a small working angle. It is controlled to be in a separated state. Therefore, the swing start angle of the first intervening arm 20 when the second roller 34 is in sliding contact with the base circle 40a of the rotating cam 40 is near the uppermost position. At this time, since the first roller 7 is in contact with the cylindrical portion 21 of the first intervening arm 20 and the first roller 7 is at the uppermost position, the valve 5 is not lifted.
As shown in FIG. 4B, when the second roller 34 is pressed by the nose 40c through the nose gradually increasing portion 40b, the second roller 34 is far away from the control shaft 10 and the camshaft 41. The amount of pressure on the first intervening arm 20 is smaller than that in FIG. 3B, and the amount of rocking of the first intervening arm 20 is also reduced. At this time, since the contact position of the first intervening arm 20 with respect to the first roller 7 is slightly shifted from the cylindrical portion 21 to the pressing surface 23, the pressing amount of the first roller 7 becomes very small, and the lift amount L of the valve 5 is reduced. Both the working angles are very small (see FIG. 6).
[0033]
Note that, in an operating situation where an intermediate lift amount / working angle between FIG. 3 and FIG. 4 is required, the intermediate protrusion 11 angle between FIG. 3 and FIG. As a result, intermediate lift / working angles can be obtained continuously or stepwise as shown in FIG.
[0034]
Next, FIGS. 5 (a) → (b) show the position of the protruding portion 11 and the action due to the operation under the condition that the lift stop is necessary.
As shown in FIG. 5 (a), the second roller 34 and the rotating member 33 are separated from the rotating cam 40 and the first intervening arm 20 as much as possible under an operating condition that requires lift suspension. The rising angle of the protrusion 11 is controlled so as to be. Accordingly, the swing start angle of the first intervening arm 20 when the second roller 34 is in sliding contact with the base circle 40a of the rotating cam 40 is at the uppermost position. At this time, since the first roller 7 is in contact with the cylindrical portion 21 of the first intervening arm 20 and the first roller 7 is at the uppermost position, the valve 5 is not lifted.
As shown in FIG. 5B, when the second roller 34 is pressed by the nose 40c through the nose gradually increasing portion 40b, the second roller 34 is farthest from the control shaft 10 and the camshaft 41. Therefore, the pressing amount to the first intervening arm 20 is further smaller than that in FIG. 4B, and the swinging amount of the first interposing arm 20 is also minute. At this time, the contact position of the first intervening arm 20 with respect to the first roller 7 moves from the cylindrical portion 21 toward the pressing surface 23, but remains on the cylindrical portion 21, so that the pressing amount of the first roller 7 becomes 0 and the valve 5 Becomes a lift rest state.
[0035]
Next, a second embodiment of the variable valve mechanism embodying the present invention will be described with reference to FIG. 7 only for parts different from the first embodiment. FIG. 7 shows that the control shaft 10 is provided with a protrusion 11 that does not penetrate the first intervening arm 20 with respect to the variable valve mechanism of the first embodiment.
[0036]
In the first embodiment, one protrusion 11 is provided on the control shaft 10 through the opening 25 formed in the first intervening arm 20. However, in the present embodiment, one protrusion 11 is provided on both sides of the first intervening arm 20. Projections 11 are provided one by one. Since the length of the projecting portion 11 is shortened so as to make the whole mechanism small, the relief surface 26 for escaping the contact of the proximal end portion of the second intervening arm 30 to the first intervening arm 20 is provided in the first intervening arm 20. Is formed.
[0037]
In the first embodiment, the protrusion 11 is sandwiched by the fork piece 31 formed at the base end of the second intervening arm. However, in this embodiment, the two protrusions 11 provided on the control shaft 10 are the second protrusion 11. Since the intervening arm 30 is sandwiched, the base end portion of the second intervening arm 30 does not need to be formed in a fork shape and serves as the shaft mounting portion 35.
[0038]
In the first embodiment, since the protrusion 11 is engaged with the opening 25, the protrusion 11 regulates the swingable range of the first intervening arm 20. However, in the present embodiment, the first intervening arm 20 is formed by the protrusion 11. It is easy to design the mechanism because it is not restricted by the swingable range.
[0039]
Next, a third embodiment of the variable valve mechanism embodying the present invention will be described with reference to FIG. 8 only for parts different from the second embodiment. FIG. 8 is obtained by removing the second roller 34 from the variable valve mechanism of the second embodiment.
[0040]
In the second embodiment, the second roller 34 as the cam sliding contact portion is pivotally mounted so as to protrude from the tip of the second intervening arm 30. However, the second intervening arm 30 of the present embodiment is a fork piece. A cam slide contact surface 36 that is pressed by the rotary cam 40 is formed on the upper side of 32. The cam sliding contact surface 36 is formed so as to move away from the second interposed arm 30 as it approaches the distal end from the proximal end of the second interposed arm 30.
[0041]
Since the second roller 34 is omitted, the number of parts can be reduced. Further, the rotating member 33 does not need to form a fork for sandwiching the second roller 34 at its upper end.
[0042]
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) The pressing portion is a rotatable roller.
(4) The pressing portion and the cam sliding contact portion are provided on different axes.
(5) A pressing portion and a cam sliding contact portion are provided on the same axis.
[0043]
【The invention's effect】
Since the variable valve mechanism of the present invention is configured as described above, the lift amount and operating angle of the valve are continuously or stepwise rotated by rotating a single camshaft without greatly changing the conventional drive system. It has an excellent effect of being able to change it.
[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 perspective view showing a state in which a cam shaft and a rotating cam of the variable valve mechanism are omitted and a second intervening arm is removed from a protruding portion.
FIG. 3 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. 4 is a cross-sectional view showing the operation of the mechanism when the minute lift amount / operation angle shown in FIG. 1 is required.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the operation of the mechanism when the lift stop of FIG. 1 is necessary.
FIG. 6 is a graph showing a lift amount and a working angle of a valve obtained by the same mechanism.
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which a camshaft and a rotating cam of a variable valve mechanism according to a second embodiment of the present invention are omitted and a second intervening arm is removed from a protruding portion.
FIG. 8 is a perspective view showing a state where a camshaft and a rotating cam of a variable valve mechanism according to a third embodiment of the present invention are omitted and a second intervening arm is removed from a protruding portion.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rocker arm 5 Valve | bulb 7 The 1st roller 20 as a cam corresponding part The 1st interposition arm 10 The control shaft 22 The arm part 23 The press part 24 The flat part 25 The opening part 11 The protrusion part 30 The 2nd interposition arm 33 The rotation member 34 as a press part Second roller 40 as cam sliding contact portion Rotating cam 41 Cam shaft

Claims (4)

ロッカアームの近傍にコントロールシャフトを小角度回転可能に軸支し、
前記コントロールシャフトにロッカアームの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該コントロールシャフトの小角度回転とは独立して揺動可能に軸着し、
前記コントロールシャフトに該コントロールシャフトの半径方向に突出して該コントロールシャフトとともに小角度回転する突出部を設け、
前記突出部の突端にカム摺接部と前記第一介在アームを押圧する押圧部とを備え、該カム摺接部と押圧部との距離が第二介在アームの長さ方向に変化する第二介在アームを揺動可能に軸着し、
前記カム摺接部を押圧することで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、
前記コントロールシャフト及び突出部を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に1回転以内の範囲で小角度回転させることにより第二介在アームを長さ方向に変位させ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前記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。
A control shaft is supported in the vicinity of the rocker arm so that it can rotate at a small angle,
Wherein the control shaft, and independently rotatably attached swingably to the first intermediate arm small angular rotation of said control shaft having a pressing surface for pressing the cam corresponding portion of the rocker arm,
The control shaft is provided with a protrusion that small angular rotation together with the control shaft and protrudes in the radial direction of the control shaft,
The projecting end of the projecting portion, and a pressing portion that presses the first intermediate arm and the cam sliding portion, the distance between the cam sliding portion and the pressing portion is changed in the length direction of the second intermediate arm Attaching two intervening arms so that they can swing,
A single camshaft, which forms a rotating cam that lifts the valve by pressing the rocker arm through the second intervening arm and the first interposing arm in this order by pressing the cam sliding contact portion, is rotatably supported. And
The first intervening arm is displaced in the longitudinal direction by rotating the control shaft and the projecting portion by a small angle within a range of one rotation continuously or stepwise according to the operating condition of the internal combustion engine. By changing the swing start angle of the intervening arm and changing the contact position of the pressing surface of the first intervening arm with respect to the cam corresponding portion in the length direction of the first intervening arm, the lift amount and working angle of the valve by the rotating cam A variable valve mechanism provided with a lift control device that changes the valve.
前記カム対応部、カム摺接部、又は押圧部の少なくともいずれか一つは前記ロッカアームに回転可能に軸着されたローラ、又は前記第二介在アームに回転可能に軸着されたローラ、又は第二介在アームに回動可能に軸着された回動部材である請求項1記載の可変動弁機構。  At least one of the cam corresponding portion, the cam sliding contact portion, and the pressing portion is a roller rotatably attached to the rocker arm, a roller rotatably attached to the second intervening arm, or a first roller 2. The variable valve mechanism according to claim 1, wherein the variable valve mechanism is a pivot member pivotally attached to the two intervening arms. 前記第一介在アームに開口部が貫設され、前記突出部が該開口部を貫いて設けられた請求項1又は2記載の可変動弁機構。The variable valve mechanism according to claim 1 or 2, wherein an opening is provided through the first intervening arm, and the protrusion is provided through the opening. 前記突出部が、前記第一介在アームの前記コントロールシャフトの長さ方向での両端外側に一つずつ設けられた請求項1又は2記載の可変動弁機構。3. The variable valve mechanism according to claim 1, wherein the protrusions are provided one by one on both outer sides in the length direction of the control shaft of the first intervening arm.
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