JP5028356B2 - 可変動弁機構 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブの駆動状態を変更する可変動弁機構に関する。

この種の可変動弁機構の中には、図７及び図８に示す従来例（引用文献１）の可変動弁機構７９のように、カムシャフト８１に設けられ、該カムシャフト８１とともに回転する回転カム８０と、カムシャフト８１に該カムシャフト８１とともに回転しないように相対回動可能に軸支され、回転カム８０の回転力が伝えられると揺動してバルブ８を駆動する揺動部材８５と、回転カム８０の回転力を揺動部材８５に伝える動力伝達機構９０と、動力伝達機構９０を変位させる制御機構９５とを含み構成されたものがある。そして、制御機構９５で動力伝達機構９０を変位させることによって、揺動部材８５が駆動するバルブ８の最大リフト量を変更する。

ここで、動力伝達機構９０は、回転カム８０に外挿されたリングアーム９１と、一端部が該リングアーム９１に軸着された第一レバー９２と、一端部が該第一レバー９２の他端部に軸着され、他端部が揺動部材８５に軸着された第二レバー９３とを含み構成されている。また、制御機構９５は、カムシャフト８１から離間して該カムシャフト８１と平行に設けられたコントロールシャフト９６と、該コントロールシャフト９６に設けられた制御カム９７とを含み構成され、該制御カム９７に第一レバー９２の中央部が外挿されている。そして、制御カム９７を回動させることによって、バルブ８の最大リフト量を変更する。
特開平１１−３２４６２５号公報

ところが、この従来例では、コントロールシャフト９６が、カムシャフト８１から離間しているため、可変動弁機構７９が大きくなってしまう。

また、それに加え、動力伝達機構９０が、リングアーム９１と第一レバー９２と第二レバー９３との３つの部材からなるため、該動力伝達機構９０が長く複雑で、可変動弁機構７９の作動と信頼性とに不安がある。また、図８に示すように、該可変動弁機構７９でバルブ８の最大リフト量を変更しても、該最大リフト量になるタイミングは変化しない。しかし、更なる燃費向上のためには、最大リフト量の変更と同時に該最大リフト量になるタイミングも変化することが好ましい。

そこで、可変動弁機構をコンパクトにすることを第一の目的とし、動力伝達機構を短く簡単にするとともに、最大リフト量の変更と同時に該最大リフト量になるタイミングも変化するようにすることを第二の目的とする。

上記第一の目的を達成するため、本発明の可変動弁機構は、カムシャフトに設けられ、該カムシャフトとともに回転する回転カムと、前記カムシャフトに該カムシャフトとともに回転しないように相対回動可能に軸支され、前記回転カムの回転力が伝えられると揺動してバルブを駆動する揺動部材と、前記回転カムの回転力を前記揺動部材に伝える動力伝達機構と、前記動力伝達機構を変位させる制御機構とを含み構成され、前記制御機構で前記動力伝達機構を変位させることによって、前記揺動部材が駆動するバルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構において、前記制御機構は、前記カムシャフトに該カムシャフトとともに回転しないように相対回動可能に軸支された被軸支部を含むことによって該カムシャフトと同軸上に配されて該カムシャフトの長さ方向に延びるコントロールシャフトと、一端部が前記コントロールシャフトに軸着され、他端部が前記動力伝達機構に軸着された制御レバーとを含み構成され、前記コントロールシャフトを前記カムシャフトの周方向に回動させることによって、前記制御レバーを介して前記動力伝達機構を変位させて前記バルブの最大リフト量を変更することを特徴とする。

また、上記第二の目的を達成するため、前記回転カムは、断面形状が真円形で該真円形の中心が前記カムシャフトの軸心から偏心した偏心カムであって、前記動力伝達機構は、前記回転カムに外挿されたリングアームと、一端部が該リングアームに軸着され、他端部が前記揺動部材に軸着された動力伝達レバーとからなり、前記制御レバーの他端部は、前記リングアームに軸着されたことによって、前記バルブの最大リフト量を変更した際には同時に該最大リフト量になるタイミングも変化するように構成されていることが好ましい。

本発明によれば、コントロールシャフトが、カムシャフトと同軸上に配されるため、該コントロールシャフトが、従来例のように、カムシャフトから離間して配されることがなく、可変動弁機構がコンパクトになる。

本発明の可変動弁機構９は、カムシャフト１１に設けられ、該カムシャフト１１とともに回転する断面形状が真円形で該真円形の中心Ｘがカムシャフト１１の軸心Ｘｏから偏心した回転カム１０と、カムシャフト１１に該カムシャフト１１とともに回転しないように相対回動可能に軸支され、回転カム１０の回転力が伝えられると揺動してバルブ８，８を駆動する揺動部材２０と、回転カム１０の回転力を揺動部材２０に伝える動力伝達機構３０と、動力伝達機構３０を変位させる制御機構４０とを含み構成されている。そして、制御機構４０で動力伝達機構３０を変位させることによって、揺動部材２０が駆動するバルブ８，８の最大リフト量Ｌを変更する。

ここで、動力伝達機構３０は、回転カム１０に外挿されたリングアーム３１と、一端部が該リングアーム３１に軸着され、他端部が揺動部材２０に軸着された動力伝達レバー３２とからなる。また、制御機構４０は、カムシャフト１１に該カムシャフト１１とともに回転しないように相対回動可能に軸支された被軸支部４２を含むことによって該カムシャフト１１と同軸上に配されて該カムシャフト１１の長さ方向に延びるコントロールシャフト４１と、一端部がコントロールシャフト４１に軸着され、他端部がリングアーム３１に軸着された制御レバー４６とを含み構成されている。そして、コントロールシャフト４１をカムシャフト１１の周方向に回動させることによって、制御レバー４６を介して動力伝達機構３０を変位させてバルブ８，８の最大リフト量Ｌを変更する。このとき、同時に該最大リフト量Ｌになるタイミングも変化する。

図１〜図６に示す本実施例の可変動弁機構９，９・・は、各２本の吸気用のバルブ８，８に対して一つずつ設けられており、各可変動弁機構９は、２本のバルブ８，８の最大リフト量Ｌを連続的に変更する。この可変動弁機構９は、次に示す回転カム１０と揺動部材２０と動力伝達機構３０と制御機構４０とロッカアーム５０，５０とバルブスプリング６０，６０とを含み構成されている。

［回転カム１０］
回転カム１０は、複数の可変動弁機構９，９・・に共通のカムシャフト１１に設けられており、該カムシャフト１１とともに回転する。この回転カム１０は、断面形状が真円形で該真円形の中心Ｘがカムシャフト１１の軸心Ｘｏから偏心した偏心カムである。

［揺動部材２０］
揺動部材２０は、カムシャフト１１に、該カムシャフト１１とともに回転しないように相対回動可能に軸支されており、回転カム１０の回転力が伝えられると揺動してロッカアーム５０，５０を介してバルブ８，８を駆動する。この揺動部材２０は、ロッカアーム５０，５０を押圧する一対の出力ノーズ２１，２１を備え、一方の出力ノーズ２１の側面に動力伝達機構３０の端部が軸着されている。

［動力伝達機構３０］
動力伝達機構３０は、回転カム１０の回転力を揺動部材２０に伝える機構であって、基端部が回転カム１０に外挿されたリングアーム３１と、一端部が該リングアーム３１の先端部に軸着され、他端部が揺動部材２０の一方の出力ノーズ２１の側面に軸着された動力伝達レバー３２とを含み構成されている。

［制御機構４０］
制御機構４０は、動力伝達機構３０を変位させるための機構であって、カムシャフト１１と同軸上に配されて該カムシャフト１１の長さ方向に延びるコントロールシャフト４１と、一端部がコントロールシャフト４１に軸着され、他端部がリングアーム３１の先端部と動力伝達レバー３２の一端部との軸着部に軸着された制御レバー４６とを含み構成されている。そして、図示しない回動駆動装置によって、該コントロールシャフト４１をカムシャフト１１の周方向に回動駆動することによって、制御レバー４６を介して動力伝達機構３０を変位させてバルブ８，８の最大リフト量Ｌを変更する。詳しくは、コントロールシャフト４１は、複数の可変動弁機構９，９・・に共通のシャフトであって、カムシャフト１１の長さ方向に間隔をおいて並設されて該カムシャフト１１に該カムシャフト１１とともに回転しないように相対回動可能に軸支された複数の被軸支部４２，４２・・と、カムシャフト１１と平行に延びて該複数の被軸支部４２，４２・・どうしを繋ぐ延部４３，４３・・と、被軸支部４２, ４２・・から該カムシャフト１１の長さ方向に直交する方向に延びる突部４４，４４・・とを含み構成されている。そして、該突部４４に制御レバー４６の一端部が軸着されている。

［ロッカアーム５０，５０］
ロッカアーム５０，５０は、バルブクリアランスを調整可能にするために揺動部材２０の一対の出力ノーズ２１，２１と一対のバルブ８，８との各間に介装された一対のアームであって、各ロッカアーム５０，５０の基端部はラアッシュアジャスタ５１，５１によって揺動可能に支持され、先端部はバルブ８，８のステムエンドに当接している。

［バルブスプリング６０，６０］
バルブスプリング６０，６０は、揺動部材２０の一対の出力ノーズ２１，２１が一対のロッカアーム５０，５０から離れる方向に変位するのに追従させて該バルブ８，８を閉じる一対のリターンスプリングである。

次に、本実施例の可変動弁機構９を用いて、バルブ８，８を駆動する際の様子を説明する。このとき、図３及び図４に示すように、回転カム１０が回転し、その回転力がリングアーム３１、動力伝達レバー３２、揺動部材２０の順に伝えられることによって、該揺動部材２０が揺動する。その揺動部材２０によって、一対のロッカアーム５０，５０を介して一対のバルブ８，８が駆動される。このとき、制御レバー４６は、コントロールシャフト４１の突部４４に軸着された一端部を軸に揺動する。なお、このとき、バルブ８，８のリフト量は、図４（ｂ）に示すように、回転カム１０の中心Ｘが、所定の最大リフト位置Ｐに重なった時に最大（最大リフト量Ｌ）となる。

次に、本実施例の可変動弁機構９を用いて、バルブ８，８の最大リフト量Ｌを変更する際の様子を｛１｝最大リフト量減少時と｛２｝最大リフト量増加時とに分けて以下に説明する。

｛１｝最大リフト量減少時
最大リフト量減少時には、図５（ａ）に示すように、コントロールシャフト４１がカムシャフト１１の回転方向の反対方向に回動し、そのコントロールシャフト４１の回動力が、制御レバー４６、動力伝達レバー３２、揺動部材２０の順に伝わることによって、該揺動部材２０がカムシャフト１１の回転方向の反対方向に回動し、これによって、バルブ８，８の最大リフト量Ｌが減少する。また、これと同時に、同コントロールシャフト４１の回動力が、制御レバー４６、リングアーム３１の順に伝わることによって、該リングアーム３１がカムシャフト１１の回転方向の反対方向に回動し、これによって、前述の最大リフト位置Ｐが、カムシャフト１１の回転方向の反対方向にずれ、バルブ８，８の最大リフト量Ｌになるタイミングが早くなる。

｛２｝最大リフト量増加時
最大リフト量増加時には、図５（ｂ）に示すように、コントロールシャフト４１がカムシャフト１１の回転方向に回動し、そのコントロールシャフト４１の回動力が、制御レバー４６、動力伝達レバー３２、揺動部材２０の順に伝わることによって、該揺動部材２０がカムシャフト１１の回転方向に回動し、これによって、バルブ８，８の最大リフト量Ｌが増加する。また、これと同時に、同コントロールシャフト４１の回動力が、制御レバー４６、リングアーム３１の順に伝わることによって、該リングアーム３１がカムシャフト１１の回転方向に回動し、これによって、前述の最大リフト位置Ｐが、カムシャフト１１の回転方向にずれ、バルブ８，８の最大リフト量Ｌになるタイミングが遅くなる。

本実施例によれば、次の｛ａ｝〜｛ｃ｝に示す効果を得ることができる。

｛ａ｝コントロールシャフト４１が、カムシャフト１１と同軸上に配されるため、該コントロールシャフト４１が、カムシャフト１１から離間して配されることがなく、可変動弁機構９がコンパクトになる。そのため、連続可変機能を有しない普通の動弁機構が搭載された従来のシリンダヘッドに、そのシリンダヘッドの形状をほとんど変えることなく、該普通の動弁機構に代えて該可変動弁機構９を設置することもできる。

｛ｂ｝動力伝達機構３０が、リングアーム３１と動力伝達レバー３２との２つの部材からなるため、該動力伝達機構３０が短く簡単である。そのため、高剛性であり、高回転に対応することもできる。

｛ｃ｝最大リフト量減少時と最大リフト量増加時とで、最大リフト量Ｌになるタイミングも、図６に示すように、リングアーム３１の回動分（最大リフト位置Ｐの回動分）θだけずれるため、最大リフト量Ｌの増減に連動させて、該最大リフト量Ｌになるタイミングも変更することができる。そのため、燃費を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施例の構成に限定されるものではなく、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、例えば、内燃機関の態様次第では、本実施例とは反対に、バルブ８，８の最大リフト量Ｌを増加させると該最大リフト量Ｌになるタイミングが早くなり、最大リフト量Ｌを減少させると該最大リフト量Ｌになるタイミングが遅くなるようにしてもよい。

本発明の実施例の可変動弁機構を示す斜視図である。 同実施例の可変動弁機構の平面図を（ａ）に示し、側面断面図を（ｂ）に示す図である。 同実施例の可変動弁機構の稼動時の様子を示す平面図を（ａ）に示し、側面断面図を（ｂ）に示す図である。 同実施例の可変動弁機構の稼動時における最小リフト量の時の様子を（ａ）に示し、最大リフト量の時の様子を（ｂ）に示す側面断面図である。 同実施例の可変動弁機構の最大リフト量減少時の様子を（ａ）に示し、最大リフト量増加時の様子を（ｂ）に示す側面断面図である。 同実施例において、内燃機関の回転角度とバルブのリフト量との関係を示す図である。 従来例の可変動弁機構を示す側面断面図である。 同従来例において、内燃機関の回転角度とバルブのリフト量との関係を示す図である。

符号の説明

８ バルブ
９ 可変動弁機構
１０ 回転カム
１１ カムシャフト
２０ 揺動部材
３０ 動力伝達機構
３１ リングアーム
３２ 動力伝達レバー
４０ 制御機構
４１ コントロールシャフト
４２ 被軸支部
４６ 制御レバー
Ｘ 回転カムの中心
Ｘｏ カムシャフトの軸心
Ｌ 最大リフト量

Claims (2)

1. カムシャフト（１１）に設けられ、該カムシャフトとともに回転する回転カム（１０）と、前記カムシャフト（１１）に該カムシャフトとともに回転しないように相対回動可能に軸支され、前記回転カム（１０）の回転力が伝えられると揺動してバルブ（８）を駆動する揺動部材（２０）と、前記回転カム（１０）の回転力を前記揺動部材（２０）に伝える動力伝達機構（３０）と、前記動力伝達機構（３０）を変位させる制御機構（４０）とを含み構成され、
   前記制御機構（４０）で前記動力伝達機構（３０）を変位させることによって、前記揺動部材（２０）が駆動するバルブ（８）の最大リフト量（Ｌ）を変更する可変動弁機構において、
   前記制御機構（４０）は、前記カムシャフト（１１）に該カムシャフトとともに回転しないように相対回動可能に軸支された被軸支部（４２）を含むことによって該カムシャフトと同軸上に配されて該カムシャフトの長さ方向に延びるコントロールシャフト（４１）と、一端部が前記コントロールシャフト（４１）に軸着され、他端部が前記動力伝達機構（３０）に軸着された制御レバー（４６）とを含み構成され、
   前記コントロールシャフト（４１）を前記カムシャフト（１１）の周方向に回動させることによって、前記制御レバー（４６）を介して前記動力伝達機構（３０）を変位させて前記バルブの最大リフト量（Ｌ）を変更することを特徴とする可変動弁機構。
2. 前記回転カム（１０）は、断面形状が真円形で該真円形の中心（Ｘ）が前記カムシャフト（１１）の軸心（Ｘｏ）から偏心した偏心カムであって、
   前記動力伝達機構（３０）は、前記回転カム（１０）に外挿されたリングアーム（３１）と、一端部が該リングアーム（３１）に軸着され、他端部が前記揺動部材（２０）に軸着された動力伝達レバー（３２）とからなり、
   前記制御レバー（４６）の他端部は、前記リングアーム（３１）に軸着されたことによって、
   前記バルブの最大リフト量（Ｌ）を変更した際には同時に該最大リフト量になるタイミングも変化するように構成された請求項１記載の可変動弁機構。

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