JP4506445B2

JP4506445B2 - 内燃機関の動弁装置

Info

Publication number: JP4506445B2
Application number: JP2004353593A
Authority: JP
Inventors: 毅有永; 晋石崎; 信一竹村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-12-07
Also published as: JP2006161664A

Description

この発明は、バルブクリアランスを零に機械的に自動調整するラッシュアジャスタを備えた内燃機関の動弁装置に関する。

吸排気弁のバルブ軸端とカムベースサークルとの間のバルブクリアランスを零に自動調整するラッシュアジャスタとしては、油圧式のものや機械式のものが知られており、特許文献１には、バルブクリアランスを機械的に自動調整する機械式のラッシュアジャスタが開示されている。このラッシュアジャスタは、外観上は、一般に用いられるバルブリフタ（タペット）と同様の有底円筒状をなしており、その内部に、ねじやスプリングからなるクリアランス調整機構が収容されているとともに、冠面すなわちカムとの接触面に、油孔が開口形成されている。従って、動弁室内を流れる潤滑油が、この油孔を通してラッシュアジャスタ内部へ導入され、内部のクリアランス調整機構やバルブ軸端等を潤滑している。

なお、特許文献２は、揺動カムを用いた可変動弁装置を開示している。
特開２００３−２２７３１８号公報特開２００２−２５６９０５号公報

しかし、上記特許文献１の構成においては、上記の油孔とカムとの位置関係によっては、カムのベースサークル部分が油孔を覆ってしまうことがあり、ラッシュアジャスタ内部への潤滑油流入を著しく妨げる場合がある。この結果、クリアランス調整機構やバルブ軸端の潤滑不良が発生し、該ラッシュアジャスタが所期の性能を発揮できなくなったり、あるいはバルブ軸端の摩耗が過大になって、ラッシュアジャスタのバルブクリアランス調整範囲を超えてしまったりする虞がある。

この発明は、請求項１のように、バルブ軸端とカムのベースサークルとの間の隙間を機械的に自動調整するラッシュアジャスタを備えた内燃機関の動弁装置において、上記ラッシュアジャスタの冠面に、該ラッシュアジャスタ内部の潤滑用の油孔が開口形成されているとともに、この冠面に摺接するカム面のベースサークル部分に、上記油孔に対応する油溝が周方向に沿って形成され、上記カムは可変動弁装置を構成する往復揺動運動する揺動カムであり、上記揺動カムは、カムプロフィルとして、ベースサークル部分と、揺動角に応じてリフト量が徐々に大となるリフト部と、を備え、かつ上記ベースサークル部分が、最小リフトのときに上記冠面に接する位置で半径方向内側へ後退するように形成されているとともに、この段差部に、上記油溝の一端が開放されていることを特徴としている。

この構成では、カムがベースサークル区間にあるときに、上記油孔が上記油溝を介して外部へ開放された状態となる。従って、ベースサークル区間中に十分な潤滑油がラッシュアジャスタ内部に流入し、バルブ軸端やラッシュアジャスタ内部のクリアランス調整機構が潤滑される。また、油溝はリフト時のバルブスプリング反力を受けないベースサークル部分に設けられているため、接触面積の減少による接触時の面圧上昇について懸念する必要はない。

また、一般に潤滑油量が少なくなる小リフト・作動角の制御状態においても、油溝の開放端を通して潤滑油が十分に導入され、良好な潤滑を行うことができる。

この発明によれば、カムがベースサークル区間にあるときに、油孔がカムにより閉塞されることなく油溝を介して外部へ開放された状態となり、ベースサークル区間中に十分な潤滑油がラッシュアジャスタ内部に流入して、バルブ軸端やラッシュアジャスタ内部のクリアランス調整機構を確実に潤滑することができる。

参考例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この発明の動弁装置に用いられるラッシュアジャスタ１の構成を示し、図２〜図４は、このラッシュアジャスタ１と組み合わされるカムシャフト２の構成を示している。

上記ラッシュアジャスタ１は、前述した特許文献１等に開示されているものと基本的に変わりがなく、有底円筒状のリフタボディ１１の内部に、例えば、環状板ばね１３により固定保持されたナット部材１２、このナット部材１２に螺合したアジャストスクリュ１４、このアジャストスクリュ１４を下方へ付勢するコイルスプリング１５、アジャストスクリュ１４を保持するリテーナ１６、等からなるクリアランス調整機構が構成されている。上記リフタボディ１１は、図示せぬシリンダヘッドのガイド孔に摺動可能に嵌合し、その冠面１１ａにカムシャフト２のカム３が当接するとともに、図示せぬ吸排気弁のバルブ軸端が上記リテーナ１６の下面に当接する。このラッシュアジャスタ１は、バルブクリアランスを機械的に自動調整するものであって、カム３がベースサークル区間となったときにバルブクリアランスが存在すると、コイルスプリング１５の付勢力によってアジャストスクリュ１４が回転しつつ下方へ移動し、バルブクリアランスを零とする。

ここで、上記リフタボディ１１の冠面の中心部には、リフタボディ１１内部へ潤滑油を導くための油孔１７が開口形成されている。

この油孔１７に対応して、上記カム３のカム面３ａのベースサークル部分には、図２〜図４に示すように、油溝４が形成されている。この油溝４は、カム面３ａの幅（カムシャフト２軸方向の寸法）の中央において、カム３の周方向に沿って延びている。なお、必ずしもベースサークル区間の全体に亘って形成する必要はなく、図示例では、ベースサークル区間の一部、特に、カム３のノーズ部の最大リフトとなる点と１８０°反対側となる部分に設けられている。ここで、上記カム３は、図４に示すように、そのベースサークル部分がカムシャフト２の軸部２ａよりも大きな半径を有しているが、上記油溝４は、その底部４ａが上記軸部２ａの半径よりも径方向外側となるように、その深さが設定されている。換言すれば、上記油溝４は、上記軸部２ａ外径よりも内側までは食い込んでおらず、カムシャフト２の剛性ないしは強度に悪影響を与えることはない。

上記油孔１７は、リフタボディ１１の冠面におけるカム３のランプ・トラベル内にある。

上記構成では、カム３がベースサークル区間にある間、上記油溝４を通して油孔１７がシリンダヘッドの動弁室内に開放されるため、十分な潤滑油がラッシュアジャスタ１内部に流入し、バルブ軸端やラッシュアジャスタ内部１のクリアランス調整機構が潤滑される。また、油溝４はリフト時のバルブスプリング反力を受けないベースサークル部分に設けられているため、接触面積の減少による接触時の面圧上昇について懸念する必要はない。

なお、図示せぬ動弁室内には、図示せぬオイルポンプにより圧送された潤滑油がカムシャフト２軸受部等を潤滑した後に流れ出ており、その一部が、上記油溝４および油孔１７を介してラッシュアジャスタ１内部に取り込まれる。

次に、特許文献２等に開示される揺動カムを用いた可変動弁装置の参考例について説明する。

図５は、リフト・作動角を可変制御する可変動弁装置２１の構成の概略を示したもので、この可変動弁装置２１は、内燃機関のクランクシャフトにより駆動される駆動軸２２と、この駆動軸２２に固定された偏心カム２３と、回転自在に支持された制御軸３２と、この制御軸３２の偏心カム部３８に揺動自在に支持されたロッカアーム２６と、吸気弁３０を上述のラッシュアジャスタ１を介して押圧する揺動カム２９と、を備えており、上記偏心カム２３とロッカアーム２６とはリンクアーム２４によって連係され、ロッカアーム２６と揺動カム２９とは、リンク部材２８によって連係されている。

上記ロッカアーム２６は、略中央部が上記偏心カム部３８によって揺動可能に支持されており、その一端部に、連結ピン２５を介して上記リンクアーム２４のアーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン２７を介して上記リンク部材２８の上端部が連係している。上記偏心カム部３８は、制御軸３２の軸心から偏心しており、従って、制御軸３２の角度位置に応じてロッカアーム２６の揺動中心は変化する。

上記揺動カム２９は、駆動軸２２の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、連結ピン３７を介して上記リンク部材２８の下端部が連係している。この揺動カム２９の下面には、駆動軸２２と同心状の円弧をなすベースサークル部分と、該ベースサークル面から所定の曲線を描いて延びるリフト部と、が連続したカム面２９ａが形成されており、これらのベースサークル部分ならびにリフト部が、揺動カム２９の揺動位置に応じてラッシュアジャスタ１の冠面に当接する。

上記制御軸３２は、一端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエータ３３によって所定角度範囲内で回転するように構成されている。このリフト・作動角制御用アクチュエータ３３は、例えばウォームギア３５を介して制御軸３２を駆動する電動モータからなり、コントロールユニット１０からの制御信号によって制御される。上記制御軸３２の回転角度は、制御軸センサ３４によって検出される。

上記可変動弁装置２１によれば、上記制御軸３２の回転角度位置に応じて吸気弁３０のリフトならびに作動角が、両者同時に、連続的に拡大，縮小し、このリフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁３０の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。

なお、図示例では、さらに中心角を可変制御する第２の可変動弁装置４１を備えている。この第２の可変動弁装置４１は、上記駆動軸２２の前端部に設けられたスプロケット４２と、このスプロケット４２と上記駆動軸２２とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用アクチュエータ４３と、から構成されている。上記スプロケット４２は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動しており、上記位相制御用アクチュエータ４３の作用によって、スプロケット４２と駆動軸２２とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。この第２の可変動弁装置４１の制御状態は、駆動軸２２の回転位置に応答する駆動軸センサ３６によって検出される。

従って、両者の可変制御を組み合わせることにより、吸気弁３０の開時期および閉時期をリフト量とともに可変制御でき、スロットル弁に依存せずにシリンダ内に流入する吸気量を負荷に応じて制御することができる。

ここで、上記揺動カム２９のカム面のベースサークル部分には、図６に示すように、ラッシュアジャスタ１冠面の油孔１７に対応して、周方向に沿った油溝５１が形成されている。

従って、前述した参考例と同様に、揺動カム２９がベースサークル区間にある間に、油溝５１を通して油孔１７が動弁室内に開放され、ラッシュアジャスタ１内部に十分に潤滑油が導入される。そのため、バルブ軸端やラッシュアジャスタ内部１のクリアランス調整機構が確実に潤滑される。また、油溝５１が設けられたベースサークル部分はリフト時のバルブスプリング反力を受けないため、前述した参考例と同じく、接触面積の減少による接触時の面圧上昇の懸念はない。

また、図７，図８は、この発明の一実施例を示しており、この実施例では、揺動カム２９のベースサークル部分が、最小リフトのとき（厳密には制御軸３２が最小のリフト・作動角の制御状態で、かつ偏心カム２３による揺動角が最小となったとき）にラッシュアジャスタ１の冠面に接する位置（図８参照）で半径方向内側へ後退するように形成されており、これによって生じる段差部５２に、上記油溝５１の一端が開放されている。

従って、図８のように揺動カム２９が最小リフトにあるときに、油孔１７がそのまま外部へ開口するような形となり、潤滑油がより流入し易くなる。特に、上記のように小リフト・作動角に制御されるのは、一般にアイドル時のような低速時であり、オイルポンプにより各部へ供給される潤滑油量が少なくなる傾向となるが、上記のように潤滑油が流入し易くなることで、潤滑不足を確実に回避することができる。

この発明に用いられるラッシュアジャスタの断面図。カムシャフトの要部の斜視図。参考例のカムの正面図。図３の下方から見た底面図。実施例となる可変動弁装置の構成例を示す構成説明図。揺動カムの斜視図。一実施例を示す揺動カムの斜視図。この揺動カムを用いた可変動弁装置の説明図。

符号の説明

１…ラッシュアジャスタ
２…カムシャフト
３…カム
４…油溝
１７…油孔
２９…揺動カム
５１…油溝

Claims

バルブ軸端とカムのベースサークルとの間の隙間を機械的に自動調整するラッシュアジャスタを備えた内燃機関の動弁装置において、上記ラッシュアジャスタの冠面に、該ラッシュアジャスタ内部の潤滑用の油孔が開口形成されているとともに、この冠面に摺接するカム面のベースサークル部分に、上記油孔に対応する油溝が周方向に沿って形成され、
上記カムは、可変動弁装置を構成する往復揺動運動する揺動カムであり、
上記揺動カムは、カムプロフィルとして、ベースサークル部分と、揺動角に応じてリフト量が徐々に大となるリフト部と、を備え、
かつ上記ベースサークル部分が、最小リフトのときに上記冠面に接する位置で半径方向内側へ後退するように形成されているとともに、この段差部に、上記油溝の一端が開放されていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。