JP4766007B2 - 可変動弁装置 - Google Patents
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Description
駆動カムの近傍に変位可能に設けられ、前記制御軸の回動角に対応した位置で前記駆動カムのプロフィールに追従して往復運動する可変機構と、
前記可変機構の往復運動を受けて揺動する入力部材と前記入力部材の揺動を出力する出力部材とを有し、これらの入力部材と出力部材とが互いに連結及び連結解除可能となった分割型揺動機構と、
前記分割型揺動機構の入力部材と出力部材とを連結した状態と前記連結を解除した状態との間で切換えられる連結切換機構と、
前記分割型揺動機構の出力部材から出力される揺動を前記弁体の開,閉動作に変換する動弁機構とを備えることを特徴とする。
[実施の形態1の構成]
以下、図1ないし図10を参照しつつ、本発明の実施の形態1に係る可変動弁装置の構成を説明する。
ここで、図1は、実施の形態1に係る可変動弁装置10の全体構成を示す斜視図である。また、図2は、この可変動弁装置10を内燃機関のシリンダヘッドH(一部のみ図示)に組み付けた状態を示す断面図である。なお、本実施の形態では、可変動弁装置10を搭載する内燃機関として、個々の気筒に吸気弁と排気弁とがそれぞれ2個ずつ配置された4バルブ型の内燃機関を例に挙げて説明する。また、本実施の形態では、可変動弁装置10を、同一気筒に設けられた2個の吸気弁12,14に適用した場合を例示している。また、図1において、括弧を付して示す符合は、他の構成要素と重なることで図示されない状態となっている構成要素の符号を表すものとする。
次に、可変機構26について、図3を参照して説明する。可変機構26は、固定部28、アーム部30、カムローラ32及び中間ローラ34,36を備えている。そして、固定部28は環状に形成され、分割型揺動カムアーム38,40の間で制御軸24の外周側に挿嵌されている。また、固定部28には廻止めピン28aが設けられ、この廻止めピン28aは、制御軸24の外周面に開口した取付穴24a内に挿嵌されている。これにより、固定部28は、制御軸24の外周側に相対回転を規制された状態で固定されている。
次に、分割型揺動カムアーム38,40(以下、単に揺動カムアーム38,40とする)について説明する。揺動カムアーム38,40は、可変機構26を挟んで軸方向の一側,他側に配置され、制御軸24の外周側に揺動可能に取付けられている。また、揺動カムアーム38,40は、入力アーム42,44と出力アーム46,48とを備えている。
一方、他側の揺動カムアーム40を構成する入力アーム44と出力アーム48は、図1及び図3に示すように、一側の揺動カムアーム38とほぼ同様に構成されている。即ち、入力アーム44は、中間ローラ当接部44a、外側支持部44b、ばね受部44c、ローラ面44dを備えている。出力アーム48は、ロッカローラ当接部48a、内側支持部48b、ばね受部48c、カム面48dを備えている。また、揺動カムアーム40も、連結切換機構50、補助スプリング66及びロストモーションスプリング64を備えているが、これらの図示は省略している。
次に、図7及び図8を参照しつつ、揺動カムアーム38,40にそれぞれ設けられた油圧作動式の連結切換機構50について説明する。なお、ここでは揺動カムアーム38側の連結切換機構50を例に挙げて述べる。
次に、図9及び図10を参照しつつ、一側の揺動カムアーム38に付設されたロストモーションスプリング64と補助スプリング66について説明する。まず、ロストモーションスプリング64は、入力アーム42のばね受部42cとシリンダヘッドHとの間に圧縮状態で装着されている。そして、ロストモーションスプリング64は、入力アーム42を制御軸24の周囲で時計回り方向(図10中の矢示F1方向)に付勢している。これにより、ロストモーションスプリング64は、入力アーム42の中間ローラ当接部42aを中間ローラ34に押付けると共に、この中間ローラ34を介してカムローラ32を駆動カム22に押付けている。
次に、出力アーム46,48の揺動を吸気弁12,14の開,閉動作に変換する動弁機構68,70について説明する。まず、一側の動弁機構68は、図1に示すように、ロッカアーム72、ロッカローラ74及びラッシュアジャスタ76を備えている。そして、吸気弁12の弁軸16は、ロッカアーム72の一端側に揺動可能に連結されている。ロッカアーム72の他端側はラッシュアジャスタ76によって揺動可能に支持されている。また、ロッカローラ74は、ロッカアーム72の中間部に回転可能に設けられている。
次に、図11ないし図17を参照して、本実施の形態による可変動弁装置10の動作を説明する。なお、2つの弁機構(吸気弁12,14)は同様の開,閉動作を行うので、図11ないし図17では、一側の弁機構(吸気弁12)の動作を例示するものとする。
まず、図11及び図12は、吸気弁12,14のリフト量を大きく設定した状態を示している。具体的に言うと、図11は、大リフト量に設定された吸気弁12,14の閉弁状態を示し、図12は、この吸気弁12,14の開弁状態を示している。
次に、図13は、大リフト量で開,閉動作中の吸気弁12,14を休止させた状態を示している。ここで、吸気弁12,14を休止させる場合には、気筒休止制御用の油圧制御回路から油路60(図7参照)に油圧を入力する。この油圧は、油路60,62等を経由して一側と他側の連結切換機構50の係合穴52内にそれぞれ供給される。この結果、各連結切換機構50では、ピストン58が保持ばね56のばね力に抗して可動ピン54を押動し、可動ピン54が係合穴52から離脱する。これにより、入力アーム42と出力アーム46の連結、及び入力アーム44と出力アーム48との連結がそれぞれ解除される。
また、一旦休止させた吸気弁12,14を通常動作に復帰させるときには、図7において、油路60への油圧供給を停止する。油圧の供給が停止された時点で、可動ピン54は、保持ばね56のばね力によって入力アーム42,44(外側支持部42b,44b)の端面に突き当てられた状態となる。そして、可動ピン54は、入力アーム42,44が揺動することによって可動ピン54と係合穴52とが互いに対面する位置関係となったときに、係合穴52内に押込まれて係合する。これにより、入力アーム42,44と出力アーム46,48とは可動ピン54によって連結され、再び一緒に揺動するようになるので、吸気弁12,14は通常の開,閉動作を再開する。
上述した弁休止状態において、入力アーム42,44は、図14に示すように、駆動カム22が1回転する毎に、リフト量の設定状態に応じた揺動範囲θ内で揺動する。この揺動範囲θの基準点は制御軸24の中心Oである。入力アーム42,44の揺動時には、連結切換機構50の係合穴52も可動ピン54に対して揺動範囲θ内で揺動する。しかし、係合穴52と可動ピン54とは、揺動範囲θ内の少なくとも一箇所で両者が互いに対面する位置に設けられている。
次に、図15及び図16は、吸気弁12,14のリフト量を小さく設定した状態を示している。具体的には、図15は、小リフト量に設定された吸気弁12,14が閉弁した状態を示し、図16は、この吸気弁12,14が開弁した状態を示している。
次に、図17は、小リフト量で開,閉動作中の吸気弁12,14を休止させた状態を示している。この吸気弁12,14を休止させる場合には、前述した大リフト量の場合と同様に、油路60に油圧を供給する。この結果、連結切換機構50は、大リフト量の場合と同様の連結解除動作を行う。これにより、入力アーム42,44と出力アーム46,48との連結状態が解除され、吸気弁12,14は休止状態となる。
本実施の形態では、可変機構26と動弁機構68,70との間に配置される揺動カムアームを、分割型揺動カムアーム38,40として形成し、この揺動カムアーム38,40によって吸気弁12,14の休止状態を実現する構成としている。この場合、連結切換機構50は、吸気弁12,14のリフト量を変化させる可変機構26とは関係なく、入力アーム42,44と出力アーム46,48とを連結することができ、また連結を解除することができる。
次に、図18を参照して、本発明の実施の形態2に係る可変動弁装置の構成を説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
本実施の形態による可変動弁装置80は、実施の形態1とほぼ同様に、吸気弁12,14、駆動カム22、制御軸24、可変機構26、一側の分割型揺動カムアーム38、一側の連結切換機構(図示せず)、動弁機構68,70等を備えている。しかし、可変動弁装置80は、実施の形態1で用いた他側の分割型揺動カムアーム40に代えて、非分割型揺動カムアーム82を備えている点で、実施の形態1と構成が異なるものである。
12,14 吸気弁(弁体)
16,18 弁軸
22 駆動カム
24 制御軸
26 可変機構
30 アーム部
32 カムローラ
34,36 中間ローラ
38,40 分割型揺動カムアーム(分割型揺動機構)
42,44 入力アーム(入力部材)
42a,44a 中間ローラ当接部(入力側当接部)
42b,44b 外側支持部
42c,44c ばね受部
42d,44d ローラ面
46,48 出力アーム(出力部材)
46a,48a ロッカローラ当接部(出力側当接部)
46b,48b 内側支持部
46c,48c ばね受部
46d,48d カム面
50 連結切換機構
52 係合穴
54 可動ピン
56 保持ばね(保持手段)
58 ピストン(離脱手段)
60,62 油路
64 ロストモーションスプリング(入力側付勢手段)
66 補助スプリング(出力側付勢手段)
68,70 動弁機構
72,78 ロッカアーム
74 ロッカローラ
76 ラッシュアジャスタ
82 非分割型揺動カムアーム(非分割型揺動機構)
H シリンダヘッド
θ 揺動範囲
Claims (10)
- 弁体のリフト量を制御するために回動される制御軸と、
駆動カムの近傍に変位可能に設けられ、前記制御軸の回動角に対応した位置で前記駆動カムのプロフィールに追従して往復運動する可変機構と、
前記可変機構の往復運動を受けて揺動する入力部材と前記入力部材の揺動を出力する出力部材とを有し、これらの入力部材と出力部材とが互いに連結及び連結解除可能となった分割型揺動機構と、
前記分割型揺動機構の入力部材と出力部材とを連結した状態と前記連結を解除した状態との間で切換えられる連結切換機構と、
前記分割型揺動機構の出力部材から出力される揺動を前記弁体の開,閉動作に変換する動弁機構とを備え、
前記分割型揺動機構は、前記制御軸と垂直な平面を中心として両側を対称に形成したことを特徴とする可変動弁装置。 - 前記分割型揺動機構の入力部材と出力部材とは、前記制御軸の外周側にそれぞれ揺動可能に取付ける構成としてなる請求項1に記載の可変動弁装置。
- 前記弁体、前記分割型揺動機構、前記連結切換機構及び前記動弁機構は、前記制御軸の軸方向の一側と他側にそれぞれ設け、前記可変機構は、一側の分割型揺動機構と他側の分割型揺動機構との間で前記制御軸の外周側に取付けられるアーム部と、前記アーム部の先端側に設けられ前記駆動カムが当接するカムローラと、前記カムローラの両側に位置して前記アーム部の先端側に設けられ前記一側の分割型揺動機構と前記他側の分割型揺動機構にそれぞれ当接する2つの中間ローラとを備えてなる請求項1または2に記載の可変動弁装置。
- 前記弁体、前記分割型揺動機構、前記連結切換機構及び前記動弁機構は、前記制御軸の軸方向の一側に設け、前記制御軸の他側には、非分割型揺動機構と共に前記弁体と前記動弁機構とを設け、前記可変機構は、一側の分割型揺動機構と他側の非分割型揺動機構との間で前記制御軸の外周側に取付けられるアーム部と、前記アーム部の先端側に設けられ前記駆動カムが当接するカムローラと、前記カムローラの両側に位置して前記アーム部の先端側に設けられ前記一側の分割型揺動機構と前記他側の非分割型揺動機構にそれぞれ当接する2つの中間ローラとを備えてなる請求項1または2に記載の可変動弁装置。
- 前記連結切換機構は、常時は前記入力部材と前記出力部材とを連結状態に保持し、外部から駆動されたときに前記連結状態を解除する構成としてなる請求項1ないし4の何れか1項に記載の可変動弁装置。
- 前記弁体は内燃機関に搭載し、前記連結切換機構は内燃機関の作動時に発生する油圧によって駆動する構成としてなる請求項5に記載の可変動弁装置。
- 前記連結切換機構は、前記入力部材と前記出力部材のうち一方の部材に設けられた係合穴と、他方の部材に変位可能に設けられ前記係合穴に対して係合,離脱する可動ピンと、常時は前記可動ピンを前記係合穴内に係合した状態に保持する保持手段と、油圧が供給されたときに前記可動ピンを前記保持手段に抗して前記係合穴から離脱させる離脱手段とを備えてなる請求項6に記載の可変動弁装置。
- 前記係合穴と可動ピンとは、前記入力部材と前記出力部材とが相対的に揺動するときに、当該揺動の範囲内で互いに対面することが可能な位置に設けてなる請求項7に記載の可変動弁装置。
- 前記連結切換機構は、前記入力部材と前記出力部材との間に設けられた油圧作動式の機構であり、前記制御軸には、油圧源から油圧が供給される第1の油路を設け、前記分割型揺動機構には、前記第1の油路と接続され前記連結切換機構に油圧を供給する第2の油路を設けてなる請求項1ないし5の何れか1項に記載の可変動弁装置。
- 前記分割型揺動機構は、前記入力部材を前記可変機構に向けて付勢する入力側付勢手段と、前記出力部材を前記動弁機構に向けて付勢する出力側付勢手段とを備えてなる請求項1ないし9の何れか1項に記載の可変動弁装置。
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