JP4539430B2 - 可変動弁装置 - Google Patents
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Description
内燃機関の吸気側或いは排気側に配置されたバルブと、
カム軸に設けられた第1駆動カムと、
前記カム軸と平行に設けられ、回転角度を連続的に或いは多段階に変更可能な制御軸と、
前記制御軸に回転可能に取り付けられ、前記制御軸を中心として揺動する揺動カムアームと、
前記揺動カムアームに形成され、前記バルブを支持するバルブ支持部材に接触して前記バルブをリフト方向に押圧する揺動カム面と、
前記揺動部材に前記第1駆動カムと対向して形成されたスライド面と、
前記第1駆動カムと前記スライド面とに挟まれるように配置され、前記第1駆動カムの周面に接触する中間部材と、
前記スライド面を前記中間部材に押し付けるように、前記揺動カムアームを前記制御軸の周方向へ付勢する付勢手段と、
前記制御軸の回転に連動させて前記中間部材を前記第1駆動カムの周面に沿って移動させ、前記中間部材の前記カム軸の中心に対する位相を変化させる連動機構と、
前記カム軸に前記第1駆動カムと並んで設けられた第2駆動カムと、
前記揺動カムアームに隣接して前記制御軸に回転可能に取り付けられ、前記第2駆動カムからの駆動力の入力を受けて揺動する入力アームと、
前記揺動カムアームと前記入力アームとを結合する結合手段とを備え、
前記結合手段により前記揺動カムアームと前記入力アームとを結合し、前記第2駆動カムによって前記揺動カムアームを揺動させることで得られる前記バルブのリフト量は、前記第1駆動カムによって前記揺動カムアームを揺動させるときの最大設定リフト量以上に設定されていることを特徴としている。
前記ピン穴及び前記ピンは、前記揺動カムアームと前記入力アームとが結合されていないとき、前記制御軸を通常使用範囲よりも大リフト側に回転させることで、それぞれの位置が一致するように設けられていることを特徴としている。
前記揺動カムアームと前記入力アームとを結合させるに先立ち前記ピンに駆動力が供給され、前記ピンの駆動力を保持した状態で前記ピン穴の位置に前記ピンの位置が合わせられることを特徴としている。
前記油路から作動油を排出するための排出弁とを備え、
前記油路は、前記制御軸と前記揺動カムアーム及び/又は前記入力アームとの間に潤滑油を供給するための潤滑油用油路として兼用され、
前記排出弁は、通常は閉じられており、前記揺動カムアームと前記入力アームとの結合を解除すべく前記ピンを前記ピン穴から抜き出すときに開かれ、前記ピンの位置と前記ピン穴の位置とがずれたときに再び閉じられることを特徴としている。
前記油路を開閉する開閉弁とを備え、
前記開閉弁は、通常は閉じられており、前記揺動カムアームと前記入力アームとを結合すべく前記ピンを前記ピン穴に差し込むときに開かれ、前記揺動カムアームと前記入力アームとの結合を解除すべく前記ピンを前記ピン穴から抜き出すときに再び閉じられることを特徴としている。
内燃機関の同一気筒における吸気側或いは排気側に並んで配置された第1バルブ及び第2バルブと、
カム軸に設けられた第1駆動カムと、
前記カム軸と平行に設けられ、回転角度を連続的に或いは多段階に変更可能な制御軸と、
前記第1バルブに対応して設けられ、前記制御軸を中心として揺動する第1揺動カムアームと、
前記第2バルブに対応して設けられ、前記第1揺動カムアームと独立して揺動可能な第2揺動カムアームと、
前記第1揺動カムアーム及び第2揺動カムアームのそれぞれに形成され、前記各バルブを支持するバルブ支持部材に接触して前記各バルブをリフト方向に押圧する揺動カム面と、
前記第1揺動カムアーム及び第2揺動カムアームのそれぞれに前記第1駆動カムと対向して形成されたスライド面と、
前記第1駆動カムと前記第1揺動カムアーム及び第2揺動カムアームの前記各スライド面とに挟まれるように配置され、前記第1駆動カムの周面に接触する中間部材と、
前記第1揺動カムアームの前記スライド面を前記中間部材に押し付けるように、前記第1揺動カムアームを前記制御軸の周方向へ付勢する第1付勢手段と、
前記第2揺動カムアームの前記スライド面を前記中間部材に押し付けるように、前記第2揺動カムアームを前記制御軸の周方向へ付勢する第2付勢手段と、
前記制御軸の回転に連動させて前記中間部材を前記第1駆動カムの周面に沿って移動させ、前記中間部材の前記カム軸の中心に対する位相を変化させる連動機構と、
前記カム軸に前記第1駆動カムと並んで設けられた第2駆動カムと、
前記第2揺動カムアームに隣接して前記制御軸に回転可能に取り付けられ、前記第2駆動カムからの駆動力の入力を受けて揺動する入力アームと、
前記第2揺動カムアームと前記入力アームとを結合する結合手段とを備え、
前記結合手段により前記第2揺動カムアームと前記入力アームとを結合し、前記第2駆動カムによって前記第2揺動カムアームを揺動させることで得られる前記バルブのリフト量は、前記第1駆動カムによって前記第2揺動カムアームを揺動させるときの最大設定リフト量以上に設定されていることを特徴としている。
以下、図1乃至図15参照して、本発明の実施の形態1について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる可変動弁装置の構成を示す側面視図、図2及び図3はその分解斜視図、図4は図1のA−A断面を模式的に示す図である。図2及び図4に示すように、本可変動弁装置のカム軸20には、一気筒当たり2つの駆動カム22,24が設けられている。そして、一方の駆動カム(第1駆動カム)22を中心にして左右対称に2つのバルブ4L,4Rが配置されている。これらのバルブ4L,4Rは同一気筒の吸気側或いは排気側に並んで配置される。第1駆動カム22と各バルブ4L,4Rとの間には、第1駆動カム22の回転運動に各バルブ4L,4Rのリフト運動を連動させる可変動弁機構30L,30Rがそれぞれ設けられている。もう一方の駆動カム(第2駆動カム)24は、第1駆動カム22との間で第2バルブ4Rを挟むようにして配置されている。第2駆動カム24と第2バルブ4Rとの間には、第2駆動カム24の回転運動に第2バルブ4Rのリフト運動を連動させる固定動弁機構70が設けられている。本可変動弁装置は、第2バルブ4Rのリフト運動の連動先を可変動弁機構30Rと固定動弁機構70との間で選択的に切替えることができるようになっている。
以下では、先ず、可変動弁機構30L,30Rの詳細な構成について説明する。なお、左右の可変動弁機構30L,30Rは、基本的には、第1駆動カム22に関して対称形であるので、ここでは左右の可変動弁機構30L,30Rを区別することなくその構成を説明する。また、本明細書及び図面では、左右の可変動弁機構30L,30Rを区別しないときには、単に可変動弁機構30と表記する。同様に、可変動弁機構30L,30Rの各構成部品やバルブ4R,4L等、対称に配置されている部品については、特に区別をする必要がある時以外は、左右を区別するR,Lの記号はつけないものとする。
次に、固定動弁機構70の詳細な構成について説明する。
図2及び図4に示すように、固定動弁機構70は、第2駆動カム24と第2揺動カムアーム40Rとの間に介在している。固定動弁機構70は、第2揺動カムアーム40Rの揺動運動を第2駆動カム24の回転運動に連動させるものであり、第2駆動カム24によって駆動される大リフトアーム(入力アーム)72と、大リフトアーム72を第2揺動カムアーム40Rに結合するアーム結合機構78とを備えている。
以下では、上記のように構成された本可変動弁装置の基本動作について図5及び図6を用いて説明する。
先ず、可変動弁機構30によるバルブ4のリフト動作について図5を用いて説明する。図5中、(A)はリフト動作の過程でバルブ4が閉弁しているときの可変動弁機構30の状態を、また、(B)はリフト動作の過程でバルブ4が最大に開弁しているときの可変動弁機構30の状態を、それぞれ表している。
次に、図6を参照して可変動弁機構30によるリフト量変更動作について説明する。図6中、(A)は可変動弁機構30がバルブ4に対して大きなリフトを与えるように動作する場合の最大リフト時の可変動弁機構30の状態を、また、(B)は可変動弁機構30がバルブ4に対して小さなリフトを与えるように動作する場合の最大リフト時の可変動弁機構30の状態を、それぞれ表している。
本可変動弁装置では、アーム結合機構78によって大リフトアーム72を第2揺動カムアーム40Rに結合することで、第2バルブ4Rのリフト運動の連動先を可変動弁機構30Rから固定動弁機構70へ切替えることができる。逆に、アーム結合機構78による大リフトアーム72と第2揺動カムアーム40Rの結合を解除することで、第2バルブ4Rのリフト運動の連動先を固定動弁機構70から可変動弁機構30Rへ切替えることができる。以下では、本可変動弁装置の連動切替動作について図7A乃至図15を用いて詳細に説明する。
前述のように、ピン80とピン穴86とは、揺動カムアーム40Rが大リフトアーム72に対して所定の回転角度に位置したとき、互いの位置が一致するようになっている。ピン80とピン穴86の各位置が重なると、ピン80がピン穴86に挿入されて大リフトアーム72は第2揺動カムアーム40Rに結合される。このため、アーム結合機構78の誤作動を防止するためには、大リフトアーム72と第2揺動カムアーム40Rの結合時以外ではピン80とピン穴86の各位置が重ならないように、第2揺動カムアーム40Rの揺動角幅を設定しておく必要がある。
図8は大リフトアーム72と第2揺動カムアーム40Rとが結合されていない場合のリフト動作について示す模式図である。図8に示すように、ピン80とピン穴86とが係合しておらず、大リフトアーム72と第2揺動カムアーム40Rとが結合されていない場合には、カム軸20の回転運動は第1駆動カム22から第1ローラ60及び第2ローラ62Lを介して第1揺動カムアーム40Lのスライド面46Lに伝達され、第1揺動カムアーム40Lの揺動運動に変換される。第1揺動カムアーム40Lの揺動運動はロッカーアーム10Lに伝達され、第1バルブ4Lのリフト運動に変換される。
図10は大リフトアーム72と第2揺動カムアーム40Rとが結合されている場合のリフト動作について示す模式図である。図10に示すように、ピン80とピン穴86とが係合し、大リフトアーム72と第2揺動カムアーム40Rとが結合されている場合には、第2揺動カムアーム40Rには、カム軸20の回転運動は第2駆動カム24から大リフトアーム72を介して伝達される。第2揺動カムアーム40Rの揺動運動はロッカーアーム10Rに伝達され、第2バルブ4Rのリフト運動に変換される。
次に、ピン80に供給する油圧の制御について説明する。上記の両弁可変制御から片弁可変制御へ、或いは、片弁可変制御から両弁可変制御への切替えは、ピン80に供給する油圧を制御して大リフトアーム72と第2揺動カムアーム40Rとを結合し、或いは、結合を解除することによって実現される。
以上説明した通り、本実施形態の可変動弁装置によれば、大リフトアーム72と第2揺動カムアーム40Rとを結合するだけで、第2バルブ4Rの開弁特性の制御を可変制御から一定制御へ切替えることができ、大リフトアーム72と第2揺動カムアーム40Rとの結合を解除するだけで、第2バルブ4Rの開弁特性の制御を一定制御から可変制御へ切替えることができる。これにより、第1バルブ4Lの開弁特性と第2バルブ4Rの開弁特性を制御軸32の回転角度に連動させてともに変化させることができる両弁可変制御から、第2バルブ4Rの開弁特性を固定した状態で第1バルブ4Lの開弁特性のみを制御軸32の回転角度に連動させて変化させることができる片弁可変制御へ、簡単且つ確実に切替えることができる。逆に、片弁可変制御から両弁可変制御へも簡単且つ確実に切替えることができる。
以下、図16乃至図19を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態の可変動弁装置は、実施の形態1の可変動弁装置とは、ピンを作動させるための油圧系の構成に違いがある。可変動弁機構や固定動弁機構等の基本構成や動作に関しては実施の形態1と同一であり、その構成や動作は図1乃至図11を用いて表すことができる。以下では、実施の形態1との相違点について重点的に説明する。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
6 油圧ラッシャアジャスタ
10 ロッカーアーム
12 ロッカーローラ
20 カム軸
22 第1駆動カム
24 第2駆動カム
30 可変動弁機構
32 制御軸
34 小径ギヤ
36 ロストモーションスプリング
40 揺動カムアーム
42(42a,42b)揺動カム面
46 スライド面
48 バネ座
50 制御アーム
52 大径ギヤ
56 接続ピン
58 中間アーム
60 第1ローラ
62 第2ローラ
64 連結軸
70 固定動弁機構
72 大リフトアーム
74 入力ローラ
78 アーム結合機構
80 ピン
82 ピストン
84 リターンスプリング
86 ピン穴
88 油圧室
90 油路
92 潤滑油用油路
94 作動油専用油路
100,110 ポンプ
104,112 電磁弁
Claims (5)
- 内燃機関の吸気側或いは排気側に配置されたバルブと、
カム軸に設けられた第1駆動カムと、
前記カム軸と平行に設けられ、回転角度を連続的に或いは多段階に変更可能な制御軸と、
前記制御軸に回転可能に取り付けられ、前記制御軸を中心として揺動する揺動カムアームと、
前記揺動カムアームに形成され、前記バルブを支持するバルブ支持部材に接触して前記バルブをリフト方向に押圧する揺動カム面と、
前記揺動カムアームに前記第1駆動カムと対向して形成されたスライド面と、
前記第1駆動カムと前記スライド面とに挟まれるように配置され、前記第1駆動カムの周面に接触する中間部材と、
前記スライド面を前記中間部材に押し付けるように、前記揺動カムアームを前記制御軸の周方向へ付勢する付勢手段と、
前記制御軸の回転に連動させて前記中間部材を前記第1駆動カムの周面に沿って移動させ、前記中間部材の前記カム軸の中心に対する位相を変化させる連動機構と、
前記カム軸に前記第1駆動カムと並んで設けられた第2駆動カムと、
前記揺動カムアームに隣接して前記制御軸に回転可能に取り付けられ、前記第2駆動カムからの駆動力の入力を受けて揺動する入力アームと、
前記揺動カムアームと前記入力アームとを結合する結合手段とを備え、
前記結合手段により前記揺動カムアームと前記入力アームとを結合し、前記第2駆動カムによって前記揺動カムアームを揺動させることで得られる前記バルブのリフト量は、前記第1駆動カムによって前記揺動カムアームを揺動させるときの最大設定リフト量以上に設定されていて、
前記結合手段は、前記揺動カムアームと前記入力アームの何れか一方の側に設けられた出入可能なピンをもう一方の側に設けられたピン穴に差し込むことによって、前記揺動カムアームと前記入力アームとを結合するように構成され、
前記ピン穴及び前記ピンは、前記揺動カムアームと前記入力アームとが結合されていないとき、前記揺動カムアームが前記バルブにリフトを生じさせないゼロリフト位置にある状態で前記制御軸を通常使用範囲よりも大リフト側に回転させることで、それぞれの位置が一致するように設けられていることを特徴とする可変動弁装置。 - 前記揺動カムアームと前記入力アームとを結合させるに先立ち前記ピンに駆動力が供給され、前記ピンの駆動力を保持した状態で前記ピン穴の位置に前記ピンの位置が合わせられることを特徴とする請求項1記載の可変動弁装置。
- 前記制御軸内に設けられた前記ピンに駆動用の作動油を供給するための油路と、
前記油路から作動油を排出するための排出弁とを備え、
前記油路は、前記制御軸と前記揺動カムアーム及び/又は前記入力アームとの間に潤滑油を供給するための潤滑油用油路として兼用され、
前記排出弁は、通常は閉じられており、前記揺動カムアームと前記入力アームとの結合を解除すべく前記ピンを前記ピン穴から抜き出すときに開かれ、前記ピンの位置と前記ピン穴の位置とがずれたときに再び閉じられることを特徴とする請求項2記載の可変動弁装置。 - 前記制御軸内に設けられた前記ピンに駆動用の作動油を供給するための油路と、
前記油路を開閉する開閉弁とを備え、
前記開閉弁は、通常は閉じられており、前記揺動カムアームと前記入力アームとを結合すべく前記ピンを前記ピン穴に差し込むときに開かれ、前記揺動カムアームと前記入力アームとの結合を解除すべく前記ピンを前記ピン穴から抜き出すときに再び閉じられることを特徴とする請求項2記載の可変動弁装置。 - 内燃機関の同一気筒における吸気側或いは排気側に並んで配置された第1バルブ及び第2バルブと、
カム軸に設けられた第1駆動カムと、
前記カム軸と平行に設けられ、回転角度を連続的に或いは多段階に変更可能な制御軸と、
前記第1バルブに対応して設けられ、前記制御軸を中心として揺動する第1揺動カムアームと、
前記第2バルブに対応して設けられ、前記第1揺動カムアームと独立して揺動可能な第2揺動カムアームと、
前記第1揺動カムアーム及び第2揺動カムアームのそれぞれに形成され、前記各バルブを支持するバルブ支持部材に接触して前記各バルブをリフト方向に押圧する揺動カム面と、
前記第1揺動カムアーム及び第2揺動カムアームのそれぞれに前記第1駆動カムと対向して形成されたスライド面と、
前記第1駆動カムと前記第1揺動カムアーム及び第2揺動カムアームの前記各スライド面とに挟まれるように配置され、前記第1駆動カムの周面に接触する中間部材と、
前記第1揺動カムアームの前記スライド面を前記中間部材に押し付けるように、前記第1揺動カムアームを前記制御軸の周方向へ付勢する第1付勢手段と、
前記第2揺動カムアームの前記スライド面を前記中間部材に押し付けるように、前記第2揺動カムアームを前記制御軸の周方向へ付勢する第2付勢手段と、
前記制御軸の回転に連動させて前記中間部材を前記第1駆動カムの周面に沿って移動させ、前記中間部材の前記カム軸の中心に対する位相を変化させる連動機構と、
前記カム軸に前記第1駆動カムと並んで設けられた第2駆動カムと、
前記第2揺動カムアームに隣接して前記制御軸に回転可能に取り付けられ、前記第2駆動カムからの駆動力の入力を受けて揺動する入力アームと、
前記第2揺動カムアームと前記入力アームとを結合する結合手段とを備え、
前記結合手段により前記第2揺動カムアームと前記入力アームとを結合し、前記第2駆動カムによって前記第2揺動カムアームを揺動させることで得られる前記バルブのリフト量は、前記第1駆動カムによって前記第2揺動カムアームを揺動させるときの最大設定リフト量以上に設定されていて、
前記結合手段は、前記第2揺動カムアームと前記入力アームの何れか一方の側に設けられた出入可能なピンをもう一方の側に設けられたピン穴に差し込むことによって、前記第2揺動カムアームと前記入力アームとを結合するように構成され、
前記ピン穴及び前記ピンは、前記第2揺動カムアームと前記入力アームとが結合されていないとき、前記第2揺動カムアームが前記第2バルブにリフトを生じさせないゼロリフト位置にある状態で前記制御軸を通常使用範囲よりも大リフト側に回転させることで、それぞれの位置が一致するように設けられていることを特徴とする可変動弁装置。
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