JP5497487B2 - Variable valve operating device for internal combustion engine - Google Patents
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本発明は、動弁カムの駆動力を機関弁に伝達するサブカムおよびロッカーアームを備えるコントロールアームをシリンダヘッドに揺動可能に支持し、コントロールシャフトでコントロールアームを揺動させることで機関弁のリフト量を変更する内燃機関の可変動弁装置に関する。 According to the present invention, a control arm having a sub cam and a rocker arm for transmitting a driving force of a valve cam to an engine valve is supported on a cylinder head so as to be swingable, and the control arm is swung by a control shaft to lift the engine valve. The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that changes the amount.
かかる内燃機関の可変動弁装置は、例えば下記特許文献1により公知である。 Such a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine is known, for example, from Patent Document 1 below.
この可変動弁装置は、サブカムを予め一体に組み付けたコントロールアームをサブアセンブリとしてシリンダヘッドに組み付ける際に、コントロールアームに対してサブカムが固定されておらず、そのサブカムが支軸まわりに勝手に揺動して他部材と干渉するため、コントロールアームのシリンダヘッドへの組み付けが困難になる問題があった。 In this variable valve operating apparatus, when a control arm having a sub cam assembled in advance is assembled to a cylinder head as a sub assembly, the sub cam is not fixed to the control arm, and the sub cam swings freely around the support shaft. Since it moved and interfered with other members, there was a problem that it was difficult to assemble the control arm to the cylinder head.
この問題を解決するために、コントロールアームに対するサブカムの揺動限界を規制する揺動規制手段を設けることで、コントロールアームに対してサブカムが妄動するのを防止してコントロールアームのシリンダヘッドへの組付作業性を高めるものが、下記特許文献2により公知である。 In order to solve this problem, by providing a swing restricting means for restricting the swing limit of the sub cam relative to the control arm, it is possible to prevent the sub cam from loosening with respect to the control arm, and to attach the control arm to the cylinder head. A technique for improving the workability is known from Patent Document 2 below.
しかしながら上記特許文献2に記載されたものは、コントロールアームに対するサブカムの揺動限界を規制する揺動規制手段が、サブカムをコントロールアームに枢支する支軸とコントロールシャフトとの間に配置されているため、揺動規制手段が邪魔になってコントロールシャフトをコントロールアームに接近させることができず、可変動弁装置の小型化の妨げになる問題があった。 However, in the device described in Patent Document 2, the swing restricting means for restricting the swing limit of the sub cam relative to the control arm is arranged between the support shaft that pivotally supports the sub cam on the control arm and the control shaft. For this reason, there is a problem that the swing restricting means gets in the way and the control shaft cannot be brought close to the control arm, which hinders the miniaturization of the variable valve operating apparatus.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、コントロールアームの組付性を確保しながらコントロールシャフトをコントロールアームに接近させて可変動弁装置の小型化を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the size of the variable valve operating apparatus by bringing the control shaft closer to the control arm while ensuring the assembly of the control arm.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、シリンダヘッドに揺動自在に支持されたコントロールアームと、前記コントロールアームを揺動させるコントロールシャフトと、前記コントロールアームに支軸を介して支持されて動弁カムにより揺動するサブカムと、前記サブカムを前記動弁カムに当接する方向に付勢する付勢手段と、前記コントロールアームに支持され、前記サブカムにより揺動して機関弁を駆動するロッカーアームと、前記付勢手段の付勢力による前記サブカムの支軸まわりの揺動限界を規制する揺動規制手段とを備える内燃機関の可変動弁機構において、前記揺動規制手段は、前記サブカムに設けられた第1当接部と前記コントロールアームに設けられた第2当接部とで構成されていて、前記サブカムの支軸に対して前記コントロールシャフトの反対側に設けられており、前記第1、第2当接部は、前記付勢手段の付勢力の方向に沿って配置されることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a control arm swingably supported by a cylinder head, a control shaft for swinging the control arm, and a support for the control arm. A sub-cam supported by a shaft and swinging by a valve-operating cam; biasing means for biasing the sub-cam in a direction to contact the valve-operating cam; and supported by the control arm and swinging by the sub-cam. In the variable valve mechanism for an internal combustion engine, comprising: a rocker arm that drives the engine valve; and a swing restricting means that restricts a swing limit around the support shaft of the sub cam by the biasing force of the biasing means. regulating means is comprised of the second contact portion provided in the control arm and the first contact portion provided on the sub cam, the subcategory Of is provided on the opposite side of the control shaft relative to the support shaft, the first, the second contact portion, an internal combustion, characterized in that arranged along the direction of the biasing force of the biasing means institutions of the variable valve device Ru been proposed.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記サブカムの第1当接部は、前記ロッカーアームを駆動するカム面と前記動弁カムに当接する当接部との間に配置されることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置が提案される。 According to the invention described in claim 2, in addition to the first aspect, the first contact portion of the sub-cam is abutting contact with the valve operating cam and cam surface for driving the rocker arm A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine is proposed, characterized in that the variable valve operating apparatus is disposed between the two parts.
尚、実施の形態の吸気弁13は本発明の機関弁に対応し、実施の形態の第1当接部18b、第2当接部20f,20gおよび支軸27は本発明の揺動規制手段に対応し、実施の形態の第2ローラ32は本発明の当接部に対応し、実施の形態のロストモーションスプリング36は本発明の付勢手段に対応する。
The
請求項1の構成によれば、コントロールシャフトにより揺動するコントロールアームにサブカムおよびロッカーアームを支持し、動弁カムの駆動力をサブカムおよびロッカーアームを介して機関弁に伝達する際に、コントロールアームを揺動させてサブカムの支軸の位置を移動させることで機関弁のバルブリフトを変化させる。サブカム、ロッカーアームおよび付勢手段を支持するコントロールアームをサブアセンブリとしてシリンダヘッドに組み付けるとき、付勢手段で付勢されたサブカムが支軸まわりに無制限に揺動するのを揺動規制手段により規制することで、コントロールアームの組付性を高めることができる。揺動規制手段をサブカムの支軸に対してコントロールシャフトの反対側に設けたので、揺動規制手段に邪魔されずにコントロールシャフトをコントロールアームに接近させることができ、これにより可変動弁装置の小型化を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, when the sub cam and the rocker arm are supported by the control arm that is swung by the control shaft, and the driving force of the valve cam is transmitted to the engine valve via the sub cam and the rocker arm, the control arm The valve lift of the engine valve is changed by moving the position of the support shaft of the sub cam. When the control arm that supports the sub cam, rocker arm and biasing means is assembled to the cylinder head as a subassembly, the swing restricting means restricts the sub cam biased by the biasing means from swinging around the support shaft indefinitely. By doing so, the assembling property of the control arm can be improved. Since the swing restricting means is provided on the opposite side of the control shaft with respect to the support shaft of the sub cam, the control shaft can be brought close to the control arm without being interrupted by the swing restricting means. Ru can be miniaturized.
その上、揺動規制手段を、サブカムに設けた第1当接部とコントロールアームに設けた第2当接部とで構成し、第1、第2当接部を付勢手段の付勢力の方向に沿って配置したので、付勢手段で付勢されたサブカムの第1当接部の荷重をコントロールアームの第2当接部に効率的に伝達し、サブカムの揺動限界を確実に規制することができる。 In addition, the swing restricting means is composed of a first abutting portion provided on the sub cam and a second abutting portion provided on the control arm, and the first and second abutting portions are made of the urging force of the urging means. Because it is arranged along the direction, the load of the first contact portion of the sub cam urged by the urging means is efficiently transmitted to the second contact portion of the control arm, and the swing limit of the sub cam is reliably regulated. can do.
また請求項2の構成によれば、サブカムの第1当接部を、ロッカーアームを駆動するカム面と動弁カムに当接する当接部との間に配置したので、カム面および当接部に入力される荷重に対するサブカムの剛性を第1当接部により高めることができる。 According to the second aspect of the present invention, the first contact portion of the sub cam is disposed between the cam surface that drives the rocker arm and the contact portion that contacts the valve cam. It is possible to increase the rigidity of the sub cam with respect to the load inputted to the first contact portion.
以下、図1〜図8に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1〜図5に示すように、機関本体11の一部を構成するシリンダヘッド12には、各気筒毎に一対の吸気弁13,13が開閉作動可能に支持される。吸気弁13,13を開閉駆動する動弁装置14は、吸気弁13,13を駆動する動弁カム15が設けられたカムシャフト16と、カムシャフト16の軸線L1に直交する平面内で変位可能な支軸17で揺動可能に支持されて動弁カム15に従動して揺動するサブカム18と、サブカム18に従動して吸気弁13,13を駆動するロッカーアーム19と、カムシャフト16の軸線L1と平行な軸線L2まわりに揺動可能に支持されて該軸線L2からオフセットした位置で支軸17を支持するコントロールアーム20と、コントロールアーム20を揺動させる駆動手段21とを備えるものであり、コントロールアーム20の揺動に伴って前記支軸17の位置を変位させることで、吸気弁13,13のリフト量を含む作動特性を変化させることができる。
As shown in FIGS. 1 to 5, a pair of
吸気弁13,13のステム13a,13aはシリンダヘッド12に配設されたガイド筒22,22に摺動自在に嵌合しており、ステム13a,13aの上端に設けられたリテーナ24,24と、シリンダヘッド12に当接するリテーナ25,25との間に介設された弁ばね26,26により、吸気弁13,13は閉弁方向に付勢される。
The
ロッカーアーム19の一端部は支軸29を介してコントロールアーム20に揺動可能に支持される。またロッカーアーム19の他端部には、吸気弁13,13のステム13a,13aの上端に当接する弁当接部19a,19aが設けられる。更にロッカーアーム19の中間部には支軸34およびニードルベアリング30を介して第1ローラ31が軸支されており、第1ローラ31はサブカム18のカム面18aに転がり接触する。
One end of the
コントロールアーム20は、一対の側壁部20a,20aと、両側壁部20a,20aの外面から前記軸線L2に沿って突出する一対の軸部20b,20bと、両側壁部20a,20aの一端部間を連結する第1連結壁部20cと、両側壁部20a,20aの他端部間を連結する第2連結壁部20dとを一体に有するように構成され、軸部20b,20bはシリンダヘッド12に設けられた支持孔12a,12a(図5参照)に揺動可能に支持される。
The
カムシャフト16の軸線L1と平行に配置される支軸17は、コントロールアーム20における両側壁部20a,20aの内側に配置されるサブカム18を貫通しており、支軸17の両端が両側壁部20a,20a間を架橋するように固定される。サブカム18にはロッカーアーム19の第1ローラ31に当接するカム面18aが形成されるとともに、動弁カム15に当接する第2ローラ32が支軸27およびニードルベアリング33を介して回転自在に支持される。よってサブカム18は、カムシャフト16の動弁カム15に第2ローラ32が接触することで支軸17まわりに揺動する。
The
第1連結壁部20cに形成された一対の円筒状の筒部20e,20eにそれぞれ摺動自在に嵌合する押圧部材35,35が、筒部20e,20eの外周に配置されたロストモーションスプリング36,36によって付勢され、第2ローラ32を軸支する支軸27の両端に当接する。これにより、サブカム18の第2ローラ32が動弁カム15に弾発的に当接する。
Lost motion springs in which pressing
前記駆動手段21は、支軸17と平行なコントロールシャフト39と、コントロールシャフト39に設けられたコントロールカム40と、支軸29にニードルベアリング41を介して支持された第3ローラ42と、コントロールシャフト39を正逆両方向に回転駆動するアクチュエータ43とで構成される。シリンダヘッド12に摺動自在に支持されて図示せぬスプリングで付勢された付勢部材44がコントロールアーム20の第2連結壁部20dの下面に当接しており、これにより第3ローラ42がコントロールカム40に弾発的に当接する。従って、アクチュエータ43を駆動するとコントロールカム40および第3ローラ42を介してコントロールアーム20が軸部20b,20bまわりに揺動し、サブカム18をコントロールアーム20に支持する支軸17の位置が変化する。
The drive means 21 includes a
図6〜図8から明らかなように、サブカム18における支軸17の下方であってカム面18bの両側に一対の第1当接部18b,18bが突設され、この第1当接部18b,18bが当接する第2当接部20f,20fが、コントロールアーム20の両側壁部20a,20aの内面に設けられる。従って、図8に示すように、コントロールアーム20をサブアセンブリとして組み立てたとき、ロストモーションスプリング36,36で支軸17まわりに付勢されたサブカム18は、その第1当接部18b,18bがコントロールアーム20の第2当接部20f,20fに当接することで、コントロールアーム20に対するサブカム18の反時計方向の揺動限界を規制することができる。
As is apparent from FIGS. 6 to 8, a pair of
次に、上記構成を備えた本発明の第1の実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
カムシャフト16に設けた動弁カム15で吸気弁13,13を開閉駆動しているとき、サブカム18はロストモーションスプリング36,36の弾発力で支軸27の両端部を押圧されて支軸17まわりに付勢されることで、その第2ローラ32が動弁カム15に圧接される。またコントロールアーム20は第2連結壁部20dを付勢部材44で押圧されて軸部20b,20bまわりに付勢されることで、その第3ローラ42がコントロールシャフト39のコントロールカム40に圧接される。またロッカーアーム19は第1ローラ31をサブカム18のカム面18aに押圧されて支軸29まわりに付勢されることで、その弁当接部19a,19aが吸気弁13,13のステム13a,13aの上端に圧接される。
When the
アクチュエータ43、コントロールシャフト39、コントロールカム40および第3ローラ42よりなる駆動手段21によりコントロールアーム20が図1に示す位置に駆動されるときには、支軸17まわりに揺動するサブカム18のカム面18aは支軸17から遠い部分でロッカーアーム19を大きく揺動させるため、吸気弁13,13におけるステム13a,13aの上端の開弁方向への駆動量が大きくなって吸気弁13,13のリフト量が最大となる。
When the
また駆動手段21によりコントロールアーム20が図2に示す位置に駆動されるときには、支軸17まわりに揺動するサブカム18のカム面18aは支軸17から近い部分でロッカーアーム19を小さく揺動させるため、吸気弁13,13におけるステム13a,13aの上端を開弁方向への駆動量が小さくなって吸気弁13,13のリフト量が最小となる。
When the
コントロールアーム20を駆動手段21で軸部20b,20bまわりに揺動させることにより吸気弁13,13のリフト量が変化するが、コントロールアーム20の揺動によって動弁カム15が第2ローラ32に接触するタイミングも変化するため、吸気弁13,13の開閉タイミングも変化することになる。
The lift amount of the
ところで、コントロールアーム20にサブカム18、ロッカーアーム19、押圧部材35,35、ロストモーションスプリング36,36等を予め組み付けることで、図8に示すようにサブアセンブリ化しておき、それを一括してシリンダヘッド12に組み付けることになる。
By the way, the
このときコントロールアーム20に支軸17で枢支されたサブカム18が自由に揺動可能な状態にあると仮定すると、サブカム18が図1および図2に示す本来の組付位置から反時計方向に大きく揺動してしまい、そのサブカム18が他部材と干渉してコントロールアーム20のシリンダヘッド12への組付作業性が低下する問題がある。
At this time, assuming that the
しかしながら本実施の形態では、ロストモーションスプリング36,36の弾発力で付勢されたサブカム18が、それに設けた第1当接部18b,18bがコントロールアーム20の第2当接部20f,20fに当接することで、図8におけるサブカム18の反時計方向の揺動端が規制されるため、コントロールアーム20に対してサブカム18が無制限に揺動するのが防止される。よってコントロールアーム20をシリンダヘッド12に組み付けるとき、サブカム18の妄動を規制してコントロールアーム20の組付性を高めることができる。
However, in the present embodiment, the
尚、コントロールアーム20をシリンダヘッド12に組み付けて内燃機関を運転しているとき、第1当接部18b,18bおよび第2当接部20f,20fは相互に当接することはない(図1および図2参照)。
When the internal combustion engine is operated with the
図8から明らかなように、サブカム18の第1当接部18b,18bおよびコントロールアーム20の第2当接部20f,20fは、サブカム18の支軸17に対してコントロールシャフト39の反対側に設けられているので、第1、第2当接部18b,18b;20f,20fに邪魔されずにコントロールシャフト39をコントロールアーム20に接近して配置することができ、可変動弁装置の小型化に寄与することができる。
As apparent from FIG. 8, the
更に、コントロールアーム20の第2当接部20f,20fは、支軸17を中心とするサブカム18の第1当接部18b,18bの揺動軌跡の外側に配置されるので、第1当接部18b,18bの揺動軌跡を小さく抑えて他部材との干渉を回避することができる。しかもサブカム18の第1当接部18b,18bを、ロッカーアーム19を駆動するカム面18aと動弁カム15に当接する第2ローラ32との間に配置したので、カム面18aおよび第2ローラ32に入力される荷重に対するサブカム18の剛性を第1当接部18b,18bにより高めることができる。
Furthermore, since the
次に、図9および図10に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 9 and FIG.
第2の実施の形態は、サブカム18の第1当接部18b,18bおよびコントロールアーム20の第2当接部20f,20fの形状および配置が第1の実施の形態と異なっており、その他の構成は第1の実施の形態と同じである。即ち、第1当接部18b,18bはサブカム18を貫通する1本のピンの両端部で構成され、第2当接部20f,20fはコントロールアーム20の両側壁部20a,20aの内面に植設した2本のピンで構成される。
The second embodiment is different from the first embodiment in the shape and arrangement of the
図9から明らかなように、第1の実施の形態とは逆に、コントロールアーム20の第2当接部20f,20fは、支軸17を中心とするサブカム18の第1当接部18b,18bの揺動軌跡の内側に配置されるので、第1当接部18b,18bの揺動軌跡は大きくなってしまう。しかしながら、ロストモーションスプリング36,36で付勢されたサブカム18が支軸17まわりに反時計方向に揺動し、第1、第2当接部18b,18b;20f,20fが相互に当接してサブカム18の揺動限界を規制したとき、第1、第2当接部18b,18b;20f,20fはロストモーションスプリング36,36の弾発力の作用方向(矢印A参照)と概ね同方向に整列するため、前記弾発力を第1、第2当接部18b,18b;20f,20fの当接により効率的に支持し、サブカム18の揺動限界を確実に規制することができる。
As is clear from FIG. 9, contrary to the first embodiment, the
上記した以外の第2の実施の形態の作用効果は、第1の実施の形態の作用効果と同じである。 The operational effects of the second embodiment other than those described above are the same as the operational effects of the first embodiment.
次に、図11および図12に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described based on FIG. 11 and FIG.
第3の実施の形態は、揺動規制手段の第1当接部がサブカム18に設けられた支軸27によって構成され、この支軸27に当接可能な第2当接部20g,20gがコントロールアーム20の両側壁部20a,20aの上方に三角形状に突出する。よって、ロストモーションスプリング36,36で付勢されたサブカム18が支軸17まわりに反時計方向に揺動すると、第1当接部である支軸27の両端部がサブカム20の第2当接部20g,20gに当接してサブカム18の揺動限界を規制することで、コントロールアーム20をシリンダヘッド12に組み付けるとき、サブカム18の妄動を規制してコントロールアーム20の組付性を高めることができる。
In the third embodiment, the first contact portion of the swing restricting means is constituted by a
図11から明らかなように、コントロールシャフト39の軸線とサブカム18を枢支する支軸17の軸線とを結ぶ直線aに直交し、かつ前記支軸17を通る直線bに対し、支軸27(第1当接部)および第2当接部20g,20gの接触点cは、コントロールシャフト39の反対側に位置している。この配置により、第1、第2当接部27,20g,20gに邪魔されずにコントロールシャフト39をコントロールアーム20に接近して配置することができ、可変動弁装置の小型化に寄与することができる。またサブカム18の支軸27を第1当接部として利用することで、特別の第1当接部を設ける必要をなくして構造の簡素化を図ることができる。
As is apparent from FIG. 11, a support shaft 27 (with respect to a straight line b that is orthogonal to a straight line a that connects the axis of the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上記各実施の形態では吸気弁13,13の動弁装置について説明したが、本発明は、機関弁である排気弁の動弁装置にも適用可能である。
For example, although the valve operating devices for the
また第3の実施の形態では、第2当接部20g,20gをコントロールアーム20の両方の側壁部20a,20aに設けているが、第2当接部20gをコントロールアーム20の一方の側壁部20aだけに設けても良い。
In the third embodiment, the
12 シリンダヘッド
13 吸気弁(機関弁)
15 動弁カム
17 支軸
18 サブカム
18a カム面
18b 第1当接部(揺動規制手段)
19 ロッカーアーム
20 コントロールアーム
20f 第2当接部(揺動規制手段)
20g 第2当接部(揺動規制手段)
27 支軸(揺動規制手段)
32 第2ローラ(当接部)
36 ロストモーションスプリング(付勢手段)
39 コントロールシャフト
12
15
19
20g 2nd contact part (oscillation control means)
27 Support shaft (rocking restricting means)
32 Second roller (contact portion)
36 Lost motion spring (biasing means)
39 Control shaft
Claims (2)
前記コントロールアーム(20)を揺動させるコントロールシャフト(39)と、
前記コントロールアーム(20)に支軸(17)を介して支持されて動弁カム(15)により揺動するサブカム(18)と、
前記サブカム(18)を前記動弁カム(15)に当接する方向に付勢する付勢手段(36)と、
前記コントロールアーム(20)に支持され、前記サブカム(18)により揺動して機関弁(13)を駆動するロッカーアーム(19)と、
前記付勢手段(36)の付勢力による前記サブカム(18)の支軸(17)まわりの揺動限界を規制する揺動規制手段(18b,20f;27,20g)とを備える内燃機関の可変動弁機構において、
前記揺動規制手段は、前記サブカム(18)に設けられた第1当接部(18b,27)と前記コントロールアーム(20)に設けられた第2当接部(20f,20g)とで構成されていて、前記サブカム(18)の支軸(17)に対して前記コントロールシャフト(39)の反対側に設けられており、
前記第1、第2当接部(18b,20f;27,20g)は、前記付勢手段(36)の付勢力の方向に沿って配置されることを特徴とする、内燃機関の可変動弁装置。 A control arm (20) swingably supported by the cylinder head (12);
A control shaft (39) for swinging the control arm (20);
A sub cam (18) supported by the control arm (20) via a support shaft (17) and swinging by a valve cam (15);
An urging means (36) for urging the sub cam (18) in a direction in contact with the valve cam (15);
A rocker arm (19) supported by the control arm (20) and swinging by the sub cam (18) to drive the engine valve (13);
The internal combustion engine is provided with swing restricting means (18b, 20f; 27, 20g) for restricting a swing limit around the support shaft (17) of the sub cam (18) by the biasing force of the biasing means (36). In the variable valve mechanism,
The swing restricting means includes a first contact portion (18b, 27) provided on the sub cam (18) and a second contact portion (20f, 20g) provided on the control arm (20). And provided on the opposite side of the control shaft (39) with respect to the support shaft (17) of the sub cam (18) ,
The variable valve for an internal combustion engine, wherein the first and second contact portions (18b, 20f; 27, 20g) are arranged along a direction of a biasing force of the biasing means (36). equipment.
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