JP5625616B2

JP5625616B2 - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JP5625616B2
Application number: JP2010184879A
Authority: JP
Inventors: 伸雄田淵
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-08-20
Also published as: JP2012041884A

Description

この発明は内燃機関の可変動弁装置に係り、特に、可変動弁装置の部品群の組付け時またはサービスメンテナンス時のバルブリフト量の初期調整を容易にすることができる内燃機関の可変動弁装置に関する。

車両等に搭載した内燃機関においては、低回転低負荷時の燃焼安定性を高め、高回転高負荷時の出力を確保するように、動弁装置のカム軸に設けた回転カムにより開閉駆動される吸気弁及び排気弁からなるバルブのリフト時期やリフト量を、内燃機関の運転状態に応じて変更する可変動弁装置を備えているものがある。
バルブリフト量を連続的に変化させる可変動弁装置は、従来の内燃機関の動弁装置とは異なり、複雑な機構を設けているため、各バルブのバルブリフト量が均一にならず、各気筒間または各バルブ間におけるバルブリフト量のばらつきが生じる。バルブリフト量のばらつきは、気筒間の出力変動等を招き、ドライバビリティが損なわれることになる。
そのため、可変動弁装置の生産にあたって、部品組付け後にバルブリフト量の初期調整を行う必要がある。

従来の内燃機関の可変動弁装置におけるバルブリフト量の初期調整例としては、可変動弁装置を構成する部品自体を選択勘合することで、リフト量を調整するもの（特開２００１−１２３８０９号公報）や、複数のシムを用いてシムを選択勘合することで可変動弁装置を構成する部品の初期位相を調整するもの（特開２００４−３４０１４０号公報）がある。

特開２００１−１２３８０９号公報特開２００４−３４０１４０号公報

ところが、前記特許文献１及び特許文献２の可変動弁装置は、
・グレード分けされた調整用部品を予め準備する必要があり、複数種類の部品設定が必要になる。
・調整用部品を選択勘合することにより作業効率の悪化が懸念される
・グレード分けされた調整用部品を工場に保有するためのスペースが必要となる。
等の問題がある。

この発明は、可変動弁装置を構成する部品の交換やシムを交換することなくバルブリフト量のばらつきを調整でき、バルブリフト量の調整作業を容易にすることができ、また、可変動弁装置全体の構造を簡素化できるようにすることを目的とする。

この発明は、制御軸に本体軸部に対して軸心が偏心する偏心軸部を形成し、回転カムによって揺動するカムフォロアを前記偏心軸部の外周に揺動自在に配置し、バルブを開閉する揺動カムを前記本体軸部に揺動自在に配置し、互いに軸心が偏心した状態で噛み合う外歯歯車と内歯歯車とを備える動力伝達機構によって前記カムフォロアを前記揺動カムに連結し、前記カムフォロアの揺動時に前記動力伝達機構によって前記揺動カムを揺動させる一方、前記制御軸の回転時に前記偏心軸部によって前記外歯歯車と前記内歯歯車のうちどちらか一方を前記本体軸部の軸心を中心に偏心運動させ、この偏心運動により前記バルブに対する前記揺動カムの相対的な位置を変更して前記バルブのリフト量を変更する内燃機関の可変動弁装置において、前記内歯歯車を前記カムフォロアと一体で前記偏心軸部の外周に回転自在に配置し、前記外歯歯車を前記揺動カムと別体で前記本体軸部の外周に回転自在に配置し、前記外歯歯車と前記揺動カムとを前記制御軸を中心とする回転方向の相対的な位相を変更可能な位置調整機構によって連結し、前記位置調整機構は前記外歯歯車から軸方向に突出するとともに前記制御軸の外周に沿って延び、かつ、その径方向の寸法が前記外歯歯車に近い円筒部と、前記円筒部を覆うように前記揺動カムに設けられる空洞部を備え、前記円筒部に径方向外側に突出する突起部を形成する一方、前記空洞部の外周壁に前記突起部を前記制御軸回りに所定角度回転可能な状態で収納する切欠部を形成し、前記切欠部を挟んで互いに対向するとともにネジ孔を有する一対のフランジ部を前記空洞部の外周壁に形成し、前記突起部を互いに対向する方向から挟む調整ネジを前記ネジ孔に装着したことを特徴とする。

この発明の内燃機関の可変動弁装置は、揺動カムと外歯歯車とを位置調整機構によって連結した構造によって、制御軸の本体軸部に配置される外歯歯車と揺動カムとの位相を変えることで部品類の誤差の集積によって生じるバルブリフト量のばらつきを調整できる。
そのため、構成部品の交換やシムを交換することなくバルブリフト量のばらつきを調整でき、バルブリフト量の調整作業を容易にすることができる。
また、この発明の内燃機関の可変動弁装置は、バルブリフト量の調整に関連するネジ孔等を制御軸に設ける必要が無いため制御軸の構造を簡素化でき、可変動弁装置全体の構造を簡素化できる。

図１は位置調整機構の分解斜視図である。（実施例）図２は位置調整機構の斜視図である。（実施例）図３は揺動カムの斜視図である。（実施例）図４は揺動カム及び外歯歯車の斜視図である。（実施例）図５は可変動弁装置の正面図である。（実施例）図６はカムフォロアに対する揺動カムの姿勢ずれを示す可変動弁装置の正面図である。（実施例）図７は突起部の変形例を示すカムフォロア及び外歯歯車の斜視図である。（変形例１）

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。図５において、１は内燃機関、２はシリンダヘッド、３はシリンダヘッドカバーである。この実施例においては、内燃機関１のクランク軸線を前後方向とし、シリンダ軸線を上下方向とし、クランク軸線及びシリンダ軸線と直交する方向を左右方向として説明する。内燃機関１は、シリンダヘッド２の燃焼室４に連通する吸気ポートあるいは排気ポートからなるポート５を開閉するための、吸気バルブあるいは排気バルブからなるバルブ６を設けている。
バルブ６は、ポート５の開口に接離される先端のバルブヘッド７と、バルブヘッド７に先端側を一体に連結されたバルブステム８とからなる。バルブ６は、前方からの正面視で、上下方向に対し軸線を傾斜させて、バルブステム８をシリンダヘッド２に軸方向移動可能に支持している。バルブ６は、バルブステム８の基端側とシリンダヘッド２との間に、閉弁方向に付勢するバルブスプリングを配設している。
前記内燃機関１は、バルブ６を開閉するローラ式ロッカアーム９を設けている。ローラ式ロッカアーム９は、油圧ラッシュアジャスタ１０に一端側を支持されて他端側を揺動され、バルブ６を軸方向に移動させて開閉する。ローラ式ロッカアーム９は、バルブステム８の基端上から右方向に延びるように配置され、左端にバルブステム８の基端に当接される当接部１１を備え、中央部に前後方向に指向するローラ軸１２により軸支されたローラ１３を備え、右端に油圧ラッシュアジャスタ１０の球状頂部に支持される支持部１４を備えている。
前記内燃機関１は、チェーンあるいはベルトにてクランク軸の回転の１／２で回転されるカム軸１５を前後方向に指向させてシリンダヘッド２に軸支している。カム軸１５には、バルブ６を開閉駆動するための回転カム１６を設けている。回転カム１６は、バルブ６をリフトさせない形状のベース円部１７と、ベース円部１７から径方向に突出されたバルブ６をリフトさせる形状のリフト部１８とからなる。

この内燃機関１は、バルブ６のリフト量を連続的に変更する可変動弁装置１９を設けている。可変動弁装置１９は、カム軸１６に平行で前後方向に延びる制御軸２０を備えている。制御軸２０は、ローラ式ロッカアーム９の上方に配設され、モータ等からなるアクチュエータ２１により回転制御される。アクチュエータ２１は、制御手段２２により駆動制御される。
前記制御軸２０には、図１に示すように、本体軸部２３の軸心Ｃ１に対して軸心が偏心する偏心軸部２４を形成している。制御軸２０には、偏心軸部２４の外周に回転カム１６によって揺動するカムフォロア２５を揺動自在に配置し、本体軸部２３にバルブ６を開閉する揺動カム２６を揺動自在に配置している。
前記回転カム１６によって揺動するカムフォロア２５は、制御軸２０の偏心軸部２４が摺動自在に貫通する孔部２７を有する円筒状のボス部２８を備えている。ボス部２８は、外周からカム軸１５側に向かって突出する一対の前後に平行に配列したローラ支持部２９・２９を備えている。ローラ支持部２９・２９の先端には、前後方向に指向するローラ軸３０によって、回転カム１６に当接されるカム用ローラ３１を軸支している。カムフォロア２５は、ボス部２８の孔部２７に制御軸２０の偏心軸部２４を挿通することで、制御軸２０に揺動自在に配置している。
前記バルブ６を開閉する揺動カム２６は、図２に示すように、カムフォロア２５を挟んで前方と後方との両側にそれぞれ１個ずつ配置している。つまり、揺動カム２６は、１つのカムフォロア２５に対して２個設けている。したがって、この内燃機関１は、１つの回転カム１６により開閉駆動される２個のバルブ６を備え、各バルブ６を開閉する２個のローラ式ロッカアーム９を備え、各ローラ式ロッカアーム９を支持する２個の油圧ラッシュアジャスタ１０を備えている。
揺動カム２６は、制御軸２０の本体軸部２３が摺動自在に貫通する孔部３２を有する円筒状のボス部３３を備えている。ボス部３３は、ローラ式ロッカアーム９のローラ１３と対向する外周に、カム面３４を備えている。カム面３４は、制御軸２０の軸心Ｃ１を中心とする円弧形状であり、バルブ６をリフトさせない形状のベース円部３５と、このベース円部３５から径方向外側に突出していてバルブ６をリフトさせる形状のリフト部３６とからなり、ローラ１３に接触する。

前記可変動弁装置１９は、カムフォロア２５を揺動カム２６に動力伝達機構３７によって連結している。動力伝達機構３７は、互いに軸心が偏心した状態で噛み合う外歯歯車３８と内歯歯車３９とを備えている。内歯歯車３９は、カムフォロア２５のボス部２８の軸方向両端に一体で形成し、偏心軸部２４の外周に回転自在に配置している。外歯歯車３８は、揺動カム２６と別体で筒形状に形成し、孔部４０に本体軸部２３を挿通することで本体軸部２３の外周に回転自在に配置している。
可変動弁装置１９は、カムフォロア２５の揺動時に動力伝達機構３７によって揺動カム２６を揺動させる一方、制御軸２０の回転時に偏心軸部２４によって外歯歯車３８と内歯歯車３９のうちどちらか一方、この実施例では内歯歯車３９を本体軸部２３の軸心Ｃ１を中心に偏心運動させ、この偏心運動によりバルブ６に対する揺動カム２６の相対的な位置を変更して、バルブ６のリフト量を変更する。
可変動弁装置１９の揺動カム２６は、本体軸部２３に揺動自在に配置している。揺動カム２６は、図６に２点鎖線で示すように、本体軸部２３への組付け時に、カムフォロア２５に対する姿勢（位置）にずれが生じることがある。このずれを調整するために、可変動弁装置１９は、外歯歯車３８と揺動カム２６とを、制御軸２０を中心とする回転方向の相対的な位相を変更可能な位置調整機構４１によって連結している。
前記位置調整機構４１は、外歯歯車３８から揺動カム２６側に向かい軸方向に突出するとともに制御軸２０の外周に沿って延びる円筒部４２と、この円筒部４２を覆うように揺動カム２６のボス部３３に設けられる空洞部４３とを備えている。外歯歯車３８の円筒部４２には、径方向外側に突出する突起部４４を形成している。一方、空洞部４３の外周壁を形成する揺動カム２６のボス部３３には、図３に示すように、前記突起部４４を制御軸２０の回りに所定角度回転可能な状態で収納する切欠部４５を形成している。
前記空洞部４３の外周壁を形成するボス部３３には、切欠部４５を挟んで互いに対向するとともにネジ孔４６を有する一対のフランジ部４７を形成している。一対のフランジ部４７は、その外側端部が連結部４８によって互いに連結されている。一対のフランジ部４７の各ネジ孔４６には、突起部４４を互いに対向する方向から挟む調整ネジ４９をそれぞれ装着している。調整ネジ４９は、図５に示すように、シリンダヘッド２とヘッドカバー３との接合面５０よりヘッドカバー３側の空間５１に、その軸線Ｃ２がシリンダヘッド２とヘッドカバー３との接合面５０に略平行な状態で配置されている。
位置調整機構４１は、図４に示すように、外歯歯車３８の円筒部４２を揺動カム２６の空洞部４３内に配設し、外歯歯車３８の円筒部４２から突出する突起部４４を揺動カム２６の切欠部４５内に配設し、揺動カム２６の一対のフランジ部４７の各ネジ孔４６に装着した調整ネジ４９を締め付けることで、揺動カム２６のカムフォロア２５に対する姿勢（位置）を調整することができる。

このように、内燃機関１の可変動弁装置１９は、動力伝達機構３７の内歯歯車３９をカムフォロア２５と一体で偏心軸部２４の外周に回転自在に配置し、外歯歯車３８を揺動カム２６と別体で本体軸部２３の外周に回転自在に配置し、外歯歯車３９と揺動カム２６とを制御軸２０を中心とする回転方向の相対的な位相を変更可能な位置調整機構４１によって連結している。
これにより、可変動弁装置１９は、制御軸２０の本体軸部２３に配置される外歯歯車３８と揺動カム２６との位相を位置調整機構４１によって変えることで、部品類の誤差の集積によって生じるバルブリフト量のばらつきを調整できる。
そのため、可変動弁装置１９は、構成部品の交換やシムを交換することなくバルブリフト量のばらつきを調整でき、バルブリフト量の調整作業を容易にすることができる。
また、この可変動弁装置１９は、バルブリフト量の調整に関連するネジ孔等を制御軸２０に設ける必要が無いため制御軸２０の構造を簡素化でき、可変動弁装置１９全体の構造を簡素化できる。
この可変動弁装置１９は、外歯歯車２８の円筒部４２を覆うように揺動カム２６に空洞部４３を設け、揺動カム２６に形成した一対のフランジ部４７のネジ孔４６に円筒部４２から突出する突起部４４を互いに対向する方向から挟む調整ネジ４９を装着した構造によって、制御軸２０の径方向寸法を小型化し、かつその外周に配置される位置調整機構４１を構成する部品類を制御軸２０の軸心Ｃ１近くに配置して可変動弁装置１９を小型かつ簡素な構造にできる。
また、この可変動弁装置１９は、一対のフランジ部４７の外側端部が連結部４８によって互いに連結されているので、調整ネジ４９を締め付けた場合、一対のフランジ部４７に作用する反力を互いに打ち消して空洞部４３の外周壁であるボス部３３を薄肉化することができる。このため、可変動弁装置１９を小型かつ簡素な構造にできる。
さらに、この可変動弁装置１９は、位置調整機構４１の調整ネジ４９を、シリンダヘッド２とヘッドカバー３との接合面５０よりヘッドカバー３側の空間５１に、その軸線Ｃ２がシリンダヘッド２とヘッドカバー３との接合面５０に略平行な状態で配置した構造によって、調整ネジ４９を周辺の空間が広い位置に配置でき、調整ネジ４９の軸線Ｃ２を接合面５０と略平行に配置した構造によって、バルブクリアランスの調整作業を容易にすることができる。

図７は、可変動弁装置１９の変形例を示すものである。変形例の可変動弁装置１９は、外歯歯車３８に形成した突起部４４の調整ネジ４９に接触する面５２が、調整ネジ４９側に凸となる曲面に形成されていることを特徴としている。
可変動弁装置１９は、突起部４４の調整ネジ４９に接触する面５２を調整ネジ４９側に凸となる曲面に形成した構造によって、制御軸２０を中心に突起部４４が回転して調整ネジ４９の軸線Ｃ２に対して突起部４４が傾いた場合にも、常に調整ネジ４９の先端が突起部４４と面接触し、調整ネジ４９の締付力を安定化することができる。

この発明は、可変動弁装置を構成する部品の交換やシムを交換することなくバルブリフト量のばらつきを調整でき、バルブリフト量の調整作業を容易にすることができ、また、可変動弁装置全体の構造を簡素化できるものであり、可変動弁装置だけでなく、揺動式の動弁装置全般に適応可能である。

１内燃機関
２シリンダヘッド
３シリンダヘッドカバー
６バルブ
９ローラ式ロッカアーム
１０油圧ラッシュアジャスタ
１５カム軸
１６回転カム
１９可変動弁装置
２２制御手段
２３本体軸部
２４偏心軸部
２５カムフォロア
２６揺動カム
３７動力伝達機構
３８外歯歯車
３９内歯歯車
４１位置調整機構
４２円筒部
４３空洞部
４４突起部
４５切欠部
４６ネジ孔
４７フランジ部
４８連結部
４９調整ネジ

Claims

制御軸に本体軸部に対して軸心が偏心する偏心軸部を形成し、
回転カムによって揺動するカムフォロアを前記偏心軸部の外周に揺動自在に配置し、
バルブを開閉する揺動カムを前記本体軸部に揺動自在に配置し、
互いに軸心が偏心した状態で噛み合う外歯歯車と内歯歯車とを備える動力伝達機構によって前記カムフォロアを前記揺動カムに連結し、
前記カムフォロアの揺動時に前記動力伝達機構によって前記揺動カムを揺動させる一方、
前記制御軸の回転時に前記偏心軸部によって前記外歯歯車と前記内歯歯車のうちどちらか一方を前記本体軸部の軸心を中心に偏心運動させ、
この偏心運動により前記バルブに対する前記揺動カムの相対的な位置を変更して前記バルブのリフト量を変更する内燃機関の可変動弁装置において、
前記内歯歯車を前記カムフォロアと一体で前記偏心軸部の外周に回転自在に配置し、
前記外歯歯車を前記揺動カムと別体で前記本体軸部の外周に回転自在に配置し、
前記外歯歯車と前記揺動カムとを前記制御軸を中心とする回転方向の相対的な位相を変更可能な位置調整機構によって連結し、
前記位置調整機構は前記外歯歯車から軸方向に突出するとともに前記制御軸の外周に沿って延び、かつ、その径方向の寸法が前記外歯歯車に近い円筒部と、前記円筒部を覆うように前記揺動カムに設けられる空洞部を備え、
前記円筒部に径方向外側に突出する突起部を形成する一方、前記空洞部の外周壁に前記突起部を前記制御軸回りに所定角度回転可能な状態で収納する切欠部を形成し、
前記切欠部を挟んで互いに対向するとともにネジ孔を有する一対のフランジ部を前記空洞部の外周壁に形成し、
前記突起部を互いに対向する方向から挟む調整ネジを前記ネジ孔に装着したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
前記調整ネジはシリンダヘッドとヘッドカバーとの接合面より前記ヘッドカバー側の空間にその軸線が前記シリンダヘッドと前記ヘッドカバーとの接合面に略平行な状態で配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。