JP7004152B2 - Valve mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の動弁機構に関する。 The present invention relates to a valve train of an internal combustion engine.
特許文献1に記載の内燃機関の動弁機構は、カムシャフトと、カムシャフトに連結されたカムと、カムによって押圧されるロッカアームとを備えている。ロッカアームは、一端部がラッシュアジャスタによって支持されるとともに他端部が機関バルブによって支持されている。ロッカアームは、カムによって押圧されることにより、上記一端部を中心として他端部を揺動させる。
The valve operation mechanism of the internal combustion engine described in
ロッカアームは、カムによって押圧されるローラを有するインナーアームと、該インナーアームに載置されたアウターアームとを備える。インナーアームの一端部はラッシュアジャスタに当接し、アウターアームの他端部は機関バルブに当接している。インナーアームは、一端部を中心としてアウターアームに対して傾動可能に設けられている。インナーアームとアウターアームとに連結ピンが係止されている場合、インナーアームとアウターアームとの相対的な傾動が制限されたロック状態となる。この状態で、インナーアームがカムによって押圧されると、インナーアームとともにアウターアームが揺動して、機関バルブが駆動される。一方で、インナーアームとアウターアームとに連結ピンが係止されていない場合、インナーアームとアウターアームとの相対的な傾動が許容されたアンロック状態となる。この状態で、インナーアームがカムによって押圧されると、インナーアームはアウターアームに対して傾動する。そのため、アウターアームは揺動せず、機関バルブは駆動されない。 The rocker arm includes an inner arm having a roller pressed by a cam and an outer arm mounted on the inner arm. One end of the inner arm is in contact with the lash adjuster, and the other end of the outer arm is in contact with the engine valve. The inner arm is provided so as to be tiltable with respect to the outer arm centering on one end. When the connecting pin is locked between the inner arm and the outer arm, the relative tilting of the inner arm and the outer arm is restricted, resulting in a locked state. In this state, when the inner arm is pressed by the cam, the outer arm swings together with the inner arm to drive the engine valve. On the other hand, when the connecting pin is not locked to the inner arm and the outer arm, the unlocked state allows the relative tilt of the inner arm and the outer arm. In this state, when the inner arm is pressed by the cam, the inner arm tilts with respect to the outer arm. Therefore, the outer arm does not swing and the engine valve is not driven.
特許文献1に記載のロッカアームには、切り替え機構が設けられている。切り替え機構は、連結ピンと、連結ピンの一端部が連結されているロッドと、該ロッドを移動させる電動のアクチュエータとを有している。この切り替え機構では、アクチュエータを駆動することで、ロッドを通じて連結ピンの位置を変化させる。連結ピンがインナーアームとアウターアームとの間に配置されてこれらに係止されることでロッカアームはロック状態となり、連結ピンがインナーアームとアウターアームとの間の位置から移動して、これらの係止が解除されることでロッカアームはアンロック状態となる。
The rocker arm described in
特許文献1に記載の動弁機構では、1つのロッカアームに対して1つの切り替え機構が設けられている。そのため、ロッカアームの数だけアクチュエータを配置する必要がある。
In the valve operating mechanism described in
上記課題を解決するための動弁機構は、カムシャフトと、前記カムシャフトに連結されたカムと、一端部がラッシュアジャスタによって支持されるとともに他端部が機関バルブによって支持され、前記カムによって押圧されることにより、前記一端部を中心として前記他端部を揺動させる複数のロッカアームとを備える動弁機構であって、前記ロッカアームは、インナーアーム、前記インナーアームと相対的に傾動可能に設けられたアウターアーム、及び前記インナーアームと前記アウターアームとの相対的な傾動が制限されたロック状態と、前記インナーアームと前記アウターアームとの相対的な傾動が許容されたアンロック状態とに切り替え可能な切り替え機構を有し、前記切り替え機構は、前記カムシャフトの軸方向と同じ方向に延びている操作シャフトと、前記操作シャフトに連結されていて、前記ロッカアームに対応する位置に並んで配置された揺動プレートと、前記操作シャフトを回転させるアクチュエータと、前記揺動プレートに対応する位置に並んで配置された連結ピンとを有し、前記アクチュエータが前記操作シャフトを回転させることで前記揺動プレートと前記連結ピンとを当接させて、該連結ピンの位置を前記インナーアームと前記アウターアームとの状態が前記ロック状態となる第1位置と前記アンロック状態となる第2位置とで切り替える。 The valve operating mechanism for solving the above problems includes a camshaft, a cam connected to the camshaft, one end being supported by a rush adjuster and the other end being supported by an engine valve and pressed by the cam. This is a valve mechanism including a plurality of rocker arms that swing the other end portion around the one end portion, and the rocker arm is provided so as to be relatively tiltable with the inner arm and the inner arm. Switch between the locked outer arm and the locked state in which the relative tilt of the inner arm and the outer arm is restricted, and the unlocked state in which the relative tilt of the inner arm and the outer arm is allowed. It has a possible switching mechanism, the switching mechanism is connected to an operation shaft extending in the same direction as the axial direction of the camshaft, and is arranged side by side at a position corresponding to the rocker arm. It has a swing plate, an actuator for rotating the operation shaft, and connecting pins arranged side by side at positions corresponding to the swing plate, and the actuator rotates the operation shaft to rotate the swing plate. And the connecting pin are brought into contact with each other, and the position of the connecting pin is switched between the first position in which the state of the inner arm and the outer arm is in the locked state and the second position in which the state of the outer arm is in the unlocked state.
上記構成では、切り替え機構のアクチュエータを駆動して、操作シャフトに連結されている揺動プレートを変位させることで、複数の連結ピンを操作することができる。これにより、1つのアクチュエータで、複数のロッカアームの状態を切り替えることが可能になる。したがって、1つのアクチュエータで1つのロッカアームの状態を切り替える構成に比して、アクチュエータの数を削減できる。 In the above configuration, a plurality of connecting pins can be operated by driving the actuator of the switching mechanism to displace the swing plate connected to the operation shaft. This makes it possible to switch the states of a plurality of rocker arms with one actuator. Therefore, the number of actuators can be reduced as compared with the configuration in which the state of one rocker arm is switched by one actuator.
また、上記動弁機構では、前記操作シャフトは、前記アクチュエータが当接する第1シャフトと、前記第1シャフトと同軸上に配置されていて該第1シャフトが挿通される挿通孔を有する第2シャフトと、前記第1シャフトが前記第2シャフトに挿通された状態で前記第1シャフト及び前記第2シャフトに連結されていて、前記第1シャフトと前記第2シャフトとの相対回転を許容する弾性部材とを有し、前記揺動プレートは、前記第1シャフトに連結されている第1揺動プレートと、前記第2シャフトに連結されている第2揺動プレートを含むことが望ましい。 Further, in the valve operation mechanism, the operation shaft has a first shaft with which the actuator abuts and a second shaft arranged coaxially with the first shaft and having an insertion hole through which the first shaft is inserted. An elastic member that is connected to the first shaft and the second shaft with the first shaft inserted through the second shaft and allows relative rotation between the first shaft and the second shaft. It is desirable that the swing plate includes a first swing plate connected to the first shaft and a second swing plate connected to the second shaft.
上記構成では、第1シャフト及び第2シャフトが弾性部材によって相対回転可能に連結される。第1シャフトには第1揺動プレートが連結され、第2シャフトには第2揺動プレートが連結されている。そのため、操作シャフトを回転させる過程において、第1揺動プレートが連結ピンに当接するタイミングと第2揺動プレートが連結ピンに当接するタイミングとを異ならしめることが可能になる。したがって、上記構成によれば、複数のロッカアームの状態を全て同じタイミングで切り替えるのではなく、異なったタイミングで切り替えることが可能になる。 In the above configuration, the first shaft and the second shaft are connected by an elastic member so as to be relatively rotatable. A first swing plate is connected to the first shaft, and a second swing plate is connected to the second shaft. Therefore, in the process of rotating the operation shaft, it is possible to make the timing at which the first swing plate abuts on the connecting pin different from the timing at which the second swing plate abuts on the connecting pin. Therefore, according to the above configuration, it is possible to switch the states of the plurality of rocker arms at different timings instead of switching them all at the same timing.
また、上記動弁機構では、前記操作シャフトは、内燃機関の気筒数と同じ数の複数の分割シャフトと、前記分割シャフト同士を連結する弾性部材とを有し、前記分割シャフトはそれぞれ同軸上に配置されていて、前記複数の分割シャフトのうち最も内周側に配置されていて前記アクチュエータが当接する中心シャフトと、前記中心シャフトが挿通される挿通孔を有していて該中心シャフトの外周側に重なって配置された複数の外側シャフトとを含み、前記弾性部材は、前記分割シャフトのうち内周側に配置されている内周側シャフトが、該内周側シャフトの外周側に配置されている外周側シャフトに挿通された状態において前記内周側シャフトと前記外周側シャフトとの相対回転を許容し、前記揺動プレートは、前記複数の分割シャフトの各々に連結されていることが望ましい。 Further, in the valve operation mechanism, the operation shaft has a plurality of split shafts having the same number of cylinders as the number of cylinders of the internal combustion engine, and an elastic member for connecting the split shafts to each other, and the split shafts are coaxial with each other. A central shaft that is arranged and is arranged on the innermost side of the plurality of divided shafts and with which the actuator abuts, and an insertion hole through which the central shaft is inserted are provided on the outer peripheral side of the central shaft. In the elastic member, the inner peripheral side shaft arranged on the inner peripheral side of the divided shaft is arranged on the outer peripheral side of the inner peripheral side shaft. It is desirable that the swing plate is connected to each of the plurality of divided shafts so that the relative rotation between the inner peripheral side shaft and the outer peripheral side shaft is allowed in a state of being inserted through the outer peripheral side shaft.
上記構成では、分割シャフト同士が弾性部材によって相対回転可能に連結される。分割シャフトには各々揺動プレートが連結されている。そのため、操作シャフトを回転させる過程において、分割シャフト毎に揺動プレートが連結ピンに当接するタイミングを異ならしめることが可能になる。したがって、上記構成によれば、複数のロッカアームの状態を全て同じタイミングで切り替えるのではなく、気筒毎に異なったタイミングで切り替えることも可能になる。 In the above configuration, the split shafts are connected to each other so as to be relatively rotatable by an elastic member. A swing plate is connected to each of the split shafts. Therefore, in the process of rotating the operation shaft, it is possible to make the timing at which the swing plate comes into contact with the connecting pin different for each split shaft. Therefore, according to the above configuration, it is possible to switch the states of the plurality of rocker arms at different timings for each cylinder, instead of switching all the states at the same timing.
(第1実施形態)
動弁機構の第1実施形態について、図1~図14を参照して説明する。
図1に示すように、動弁機構を有する内燃機関200には、4つの気筒20(第1気筒#1~第4気筒#4)が形成されている。気筒20の配列方向(図1の奥行き方向)を気筒配列方向という。図1には、気筒配列方向における一端側に配置された第1気筒#1を例に示している。内燃機関200のシリンダヘッド10には、気筒20に連通している吸気ポート11及び排気ポート12が形成されている。吸気ポート11には燃料噴射弁21が配置されている。燃料噴射弁21は、吸気ポート11に燃料を噴射する。シリンダヘッド10には、吸気ポート11の上方に設けられている第1収容部13と、排気ポート12の上方に設けられている第2収容部14とが形成されている。第1収容部13及び第2収容部14の各々は、シリンダヘッド10の上端に対して窪んだ形状に形成されている。シリンダヘッド10の上端部には、第1収容部13と第2収容部14との間に配置されている中間部15が形成されている。中間部15は、シリンダヘッド10の上端に対して窪んだ形状に形成されており、第1収容部13と第2収容部14とを連通している。中間部15の深さは、第1収容部13及び第2収容部14の各々の深さよりも浅い。そのため、シリンダヘッド10の上端部には、第1収容部13と第2収容部14との間に、第1収容部13及び第2収容部14の底壁よりも上方に突出した保持部16が設けられている。シリンダヘッド10には、第1収容部13と吸気ポート11とを連通する第1連通孔17が形成されている。第1連通孔17には、円筒状に形成されている第1バルブガイド22が固定されている。また、シリンダヘッド10には、第2収容部14と排気ポート12とを連通する第2連通孔18が形成されている。第2連通孔18には、円筒状に形成されている第2バルブガイド23が固定されている。
(First Embodiment)
The first embodiment of the valve operating mechanism will be described with reference to FIGS. 1 to 14.
As shown in FIG. 1, four cylinders 20 (
内燃機関200には、吸気ポート11と気筒20との間を連通、遮断する吸気バルブ24が設けられている。吸気バルブ24は、第1バルブガイド22を通じて吸気ポート11から第1収容部13まで延びている。吸気バルブ24において第1収容部13に配置されている上端部には、第1バルブリフタ25が連結されている。第1バルブリフタ25と第1収容部13との間には、第1圧縮ばね26が配置されている。第1圧縮ばね26は、吸気バルブ24を吸気ポート11から第1収容部13側に向けて付勢している。これにより、吸気バルブ24は、図1に示すようにシリンダヘッド10に当接した状態となり、吸気ポート11と気筒20との間を遮断する。
The
また、内燃機関200には、排気ポート12と気筒20との間を連通、遮断する排気バルブ27が設けられている。排気バルブ27は、第2バルブガイド23を通じて排気ポート12から第2収容部14まで延びている。排気バルブ27において第2収容部14に配置されている上端部には、第2バルブリフタ28が連結されている。第2バルブリフタ28と第2収容部14との間には、第2圧縮ばね29が配置されている。第2圧縮ばね29は、排気バルブ27を排気ポート12から第2収容部14側に向けて付勢している。これにより、排気バルブ27は、図1に示すようにシリンダヘッド10に当接した状態となり、排気ポート12と気筒20との間を遮断する。
Further, the
内燃機関200の動弁機構300は、気筒配列方向に延びている吸気カムシャフト40及び排気カムシャフト50を有している。吸気カムシャフト40には、該吸気カムシャフト40の軸方向(図1の奥行き方向)に複数配置された吸気カム41が連結されている。吸気カム41は、各気筒20に設けられている吸気バルブ24に対応する位置に配置されている。
The
図2に示すように、吸気カム41は、一対の大カム42と、一対の大カム42の間に配置されている小カム43とからなる。一対の大カム42は形状が同一であって、これらのカム山42Aは、小カム43のカム山43Aよりも大きく突出した形状である。
As shown in FIG. 2, the
また、図1に示すように、排気カムシャフト50には、該排気カムシャフト50の軸方向に複数配置された排気カム51が連結されている。排気カム51は、各気筒20に設けられている排気バルブ27に対応する位置に配置されている。排気カム51は、所定の形状のカム山を有する1つのカムによって構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, a plurality of
吸気カムシャフト40及び排気カムシャフト50は、シリンダヘッド10の上端に連結されているカムハウジング30に載置されている。カムハウジング30には、吸気カムシャフト40及び排気カムシャフト50の上端部を覆うようにカムキャップ31が連結されている。カムキャップ31は、複数のボルト33によってカムハウジング30に締結されている。カムハウジング30及びカムキャップ31によって吸気カムシャフト40及び排気カムシャフト50が回転可能に支持されている。内燃機関200には、カムハウジング30の上端に連結されているシリンダヘッドカバー32が設けられている。
The
動弁機構300は、シリンダヘッド10の保持部16に保持されているラッシュアジャスタ60を有している。ラッシュアジャスタ60は、吸気バルブ24及び排気バルブ27に対応した位置に複数配置されている。ラッシュアジャスタ60は、シリンダヘッド10の保持部16に埋設されているアジャスタ本体部61と、該アジャスタ本体部61に対して出没可能に設けられているプランジャ62とを有している。
The
動弁機構300は、一端部がラッシュアジャスタ60によって支持され、他端部が吸気バルブ24によって支持されている複数の吸気側ロッカアーム70を有している。吸気側ロッカアーム70は、吸気カムシャフト40の吸気カム41に当接している。大カム42及び小カム43は、カムベース円の部分がそれぞれ吸気側ロッカアーム70に当接している。
The
また、動弁機構300は、一端部がラッシュアジャスタ60によって支持され、他端部が排気バルブ27によって支持されている複数の排気側ロッカアーム170も有している。排気側ロッカアーム170は、排気カムシャフト50の排気カム51に当接している。排気側ロッカアーム170は、排気カム51のカム山によって押圧されることにより、一端部を中心として他端部を下方に揺動させる。その結果、排気バルブ27が駆動されて、排気ポート12と気筒20とが連通し、気筒20から排気ポート12に排気が排出される。
The
吸気側ロッカアーム70の構成について説明する。
吸気側ロッカアーム70は、吸気バルブ24を押し下げるためのアーム部80を有している。
The configuration of the intake
The intake
図3に示すように、アーム部80は、インナーアーム90と、インナーアーム90に対して傾動可能に設けられたアウターアーム100とを有している。
図4に示すように、インナーアーム90は、ラッシュアジャスタ60と当接する支持端部91と、吸気バルブ24が当接する揺動端部92と、支持端部91と揺動端部92とを接続するローラ保持部93とを有している。
As shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、支持端部91には、上方に向かって半球状に湾曲した形状のアジャスタ穴部91Aが形成されている。アジャスタ穴部91Aには、ラッシュアジャスタ60のプランジャ62の上端部が挿通される。これにより、インナーアーム90の支持端部91は、ラッシュアジャスタ60によって支持される。図4に示すように、ローラ保持部93は、一対のインナー側壁94を有している。一対のインナー側壁94には、同軸上に配置された支持孔94Aが形成されている。支持孔94Aにはローラ軸95が挿通されている。ローラ軸95は、一対のインナー側壁94よりも外方に突出している。図4及び図5に示すように、ローラ軸95には、ボールベアリング96を介してローラ97が回転可能に支持されている。ローラ97は一対のインナー側壁94の間に配置されている。揺動端部92は、一対のインナー側壁94を接続している。揺動端部92の上端面には、平面状に形成された係止面92Aが形成されている。また、図5に示すように、揺動端部92の下端部には、下端部が開口した形状のバルブ穴92Bが形成されている。バルブ穴92Bは円柱形状に形成されている。バルブ穴92Bには、吸気バルブ24の上端部が挿通される。これにより、インナーアーム90の揺動端部92は、吸気バルブ24によって支持される。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、アウターアーム100は、支点端部101と、該支点端部101から延びている一対のアウター側壁102と、一対のアウター側壁102を繋ぐ傾動端部103とを有している。図5に示すように、支点端部101は、インナーアーム90の支持端部91に載置される。支点端部101には、上方に向かって半球状に湾曲した形状の傾動穴部101Aが形成されている。傾動穴部101Aの内周面は、アジャスタ穴部91Aの外周面と当接している。図3に示すように、一対のアウター側壁102は互いに離間しており、これらの間隔は、インナーアーム90の一対のインナー側壁94を間に配置可能なように設定されている。傾動端部103は、一対のアウター側壁102を繋いでいる連結部104と、該連結部104から下方に延びている板状の支持壁105とを有する。図5に示すように、連結部104は、インナーアーム90の揺動端部92の上方に配置されていて、連結部104の下面と揺動端部92の係止面92Aとが対向している。また、連結部104の先端部は揺動端部92よりも外方に延びていて、該先端部から下方に延びている支持壁105は、その下端が係止面92Aよりも下方に配置されている。支持壁105には、ピン孔105Aが形成されている。
As shown in FIG. 6, the
吸気側ロッカアーム70は、インナーアーム90とアウターアーム100との相対的な傾動が制限されたロック状態と、インナーアーム90とアウターアーム100との相対的な傾動が許容されたアンロック状態とに切り替え可能な切り替え機構110を備えている。
The intake
図1に示すように、切り替え機構110は、吸気カムシャフト40の軸方向と同じ方向に延びている操作シャフト120を有している。操作シャフト120には、吸気側ロッカアーム70に対応する位置に並んで配置された揺動プレート130が連結されている。また、切り替え機構110は、操作シャフト120を回転させるアクチュエータとしてのモータ140を有している。
As shown in FIG. 1, the
図7に示すように、操作シャフト120は、モータ140の駆動軸140Aに連結されている第1シャフト121と、第1シャフト121と同軸上に配置されていて該第1シャフト121が挿通される挿通孔122Aを有する第2シャフト122とを有している。第1シャフト121は、モータ140の駆動軸140Aが連結されている一端部(図7の左端部)とは反対側の他端部(図7の右端部)が第2シャフト122の挿通孔122Aに挿通されている。第1シャフト121は第2シャフト122の挿通孔122Aを貫通していて、第1シャフト121の他端部の端面と、第2シャフト122のモータ140側の一端部とは反対側の他端部の端面とが面一になっている。第1シャフト121の一端部には、モータ140側に配置された第1支持片121Aと、第2シャフト122側に配置された第2支持片121Bとが形成されている。第1支持片121A及び第2支持片121Bは、第1シャフト121において径方向外側に部分的に突出した形状に形成されている。第2シャフト122の一端部には、径方向外側に部分的に突出した形状に形成されている第3支持片122Bが形成されている。図7に示すように第1シャフト121が第2シャフト122に挿通された状態において、第1シャフト121及び第2シャフト122には弾性部材としての第1ねじりばね123が連結されている。第1ねじりばね123は、第1シャフト121の第2支持片121Bに連結されている第11固定端123Aと、第11固定端123Aから第1シャフト121の周方向にコイル状に延びている第1コイル部123Bとを有する。また、第1ねじりばね123は、第1コイル部123Bから第2シャフト122の外周側に延びていて、第2シャフト122の第3支持片122Bに連結されている第12固定端123Cを有する。第1ねじりばね123は、外力が作用していないときには、第11固定端123Aと第12固定端123Cとが所定角度に配置されるように保持する。これにより、第1シャフト121と第2シャフト122とは、これらの相対位相が所定の位相に保持される。一方で、第1ねじりばね123を弾性変形させるために最低限必要なトルクT1よりも大きなトルクTrが作用すると、第11固定端123Aと第12固定端123Cとの角度が上記所定角度から変化する。これにより、第1シャフト121と第2シャフト122との相対回転が許容される。
As shown in FIG. 7, the
また、操作シャフト120には、第2ねじりばね124が連結されている。第2ねじりばね124は、第1シャフト121の第1支持片121Aに連結されている第21固定端124Aと、第21固定端124Aから第1シャフト121の周方向にコイル状に延びている第2コイル部124Bとを有する。また、第2ねじりばね124は、第2コイル部124Bから第1シャフト121の外周側に延びていて、カムハウジング30に連結されている第22固定端124Cを有する。第2ねじりばね124は、外力が作用していないときには、第21固定端124Aと第22固定端124Cとが所定角度に配置されるように保持する。これにより、第1シャフト121のカムハウジング30に対する位相が所定の位相に保持される。一方で、第2ねじりばね124を弾性変形させるために最低限必要なトルクT2よりも大きなトルクTrが作用すると、第1シャフト121が回転し、第21固定端124Aと第22固定端124Cとの角度が上記所定角度から変化する。第1ねじりばね123のばね定数K1は、第2ねじりばね124のばね定数K2よりも大きい(K1>K2)。すなわち、第1ねじりばね123を弾性変形させるために最低限必要なトルクT1は、第2ねじりばね124を弾性変形させるために最低限必要なトルクT2よりも大きい。
Further, a
揺動プレート130は、第1シャフト121に連結されていて、気筒配列方向において第1シャフト121の外周面と対向する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Aに対応して設けられた2つの第1揺動プレート131を有している。また、揺動プレート130は、第2シャフト122に連結されていて、気筒配列方向において第2シャフト122の外周面と対向する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Bに対応して設けられた2つの第2揺動プレート132を有している。
The
また、切り替え機構110は、複数の揺動プレート130に対応する位置に並んで配置された連結ピン150を有している。
図5及び図6に示すように、連結ピン150は、アウターアーム100のピン孔105Aに挿通されている。連結ピン150は、円柱状に形成されていてピン孔105Aに挿通されている係止部151と、係止部151よりも拡径されたフランジ部152と、該フランジ部152を挟んで係止部151と反対側に配置された付勢部153とからなる。付勢部153は、先端部が半球状に形成されている。連結ピン150のフランジ部152と、支持壁105との間には、押圧ばね160が配置されている。押圧ばね160は、連結ピン150を支持壁105のピン孔105Aから突出する方向(図5の右方)に付勢している。なお、インナーアーム90のローラ軸95における両端部の各々には、トーションばね98(図11参照)が組付けられる。トーションばね98は、図3に示すようにインナーアーム90にアウターアーム100が載置されて互いに組付けられた状態において、インナーアーム90の揺動端部92がアウターアーム100の傾動端部103から離間するようにアウターアーム100を付勢している。これにより、吸気側ロッカアーム70が吸気カム41によって押圧されていない状態において、揺動端部92の係止面92Aと傾動端部103の連結部104の下面との間に、連結ピン150が挿通可能な隙間が形成される。
Further, the
As shown in FIGS. 5 and 6, the connecting
図2に示すように、吸気カム41の一対の大カム42はアウターアーム100に当接し、小カム43はインナーアーム90に当接している。吸気カムシャフト40の回転に伴って、大カム42または小カム43によって吸気側ロッカアーム70が下方に押圧される。これにより、吸気側ロッカアーム70は、ラッシュアジャスタ60によって支持されている一端部を支点として、吸気バルブ24によって支持されている他端部を下方に揺動させる。その結果、吸気バルブ24が駆動されて、吸気ポート11と気筒20とが連通し、吸気ポート11を流れる空気及び燃料が気筒20に導入される。
As shown in FIG. 2, the pair of
図8には、大カム42によって吸気バルブ24を駆動したときのバルブリフト量を実線で示している。また、小カム43によって吸気バルブ24を駆動したときのバルブリフト量を一点鎖線で示している。図8に示すように、吸気カム41では、大カム42によって吸気バルブ24を駆動したときの最大バルブリフト量VLm1が、小カム43によって吸気バルブ24を駆動したときの最大バルブリフト量VLm2よりも大きくなるように、大カム42のカム山42Aの形状及び小カム43のカム山43Aの形状が設計されている。また、小カム43のカム山43Aの形状は、バルブリフト量が0となる直前に、バルブリフト量の減少量が少ない徐変期間Cm1が設けられるように設定されている。大カム42によって駆動したときの吸気バルブ24の開弁期間OV1は、小カム43によって駆動したときの吸気バルブ24の開弁期間OV2よりも短い。
In FIG. 8, the valve lift amount when the
図9に示すように、連結ピン150が支持壁105から突出していて、揺動端部92の係止面92Aと傾動端部103の連結部104の下面との間に配置されていないときには、インナーアーム90とアウターアーム100との相対的な傾動が許容されたアンロック状態となる。このときの連結ピン150の位置を第2位置という。この状態では、図9に示すように、吸気カム41の小カム43がインナーアーム90のローラ97を押圧し、吸気カム41の大カム42がアウターアーム100のアウター側壁102を押圧すると、大カム42のカム山42Aと小カム43のカム山43Aとの形状の差の分だけ、アウターアーム100はインナーアーム90に対して傾動する。この状態では、アウターアーム100が大カム42によって押圧された力は、インナーアーム90へは伝達されず、吸気側ロッカアーム70は、小カム43による揺動を行う。その結果、吸気バルブ24は、小カム43のカム山43Aの形状に対応したバルブリフト量で駆動される。
As shown in FIG. 9, when the connecting
一方で、図10に示すように、連結ピン150が押圧ばね160の付勢力に抗して支持壁105に挿通されると、連結ピン150の係止部151が揺動端部92の係止面92Aと傾動端部103の連結部104の下面との間に配置される。これにより、吸気側ロッカアーム70は、インナーアーム90とアウターアーム100との相対的な傾動が制限されたロック状態となる。このときの連結ピン150の位置を第1位置という。連結ピン150の位置が第1位置であるときには、吸気カムシャフト40の回転に伴って大カム42がアウターアーム100に当接すると、大カム42からの力はインナーアーム90へと伝達されるため、アウターアーム100とともにインナーアーム90も揺動する。これにより、吸気側ロッカアーム70は、大カム42による揺動を行う。その結果、吸気バルブ24は、大カム42のカム山42Aの形状に対応したバルブリフト量で駆動される。なお、吸気側ロッカアーム70が揺動している間は、インナーアーム90とアウターアーム100とによる挟持力が押圧ばね160の付勢力よりも大きくなることから、連結ピン150がインナーアーム90とアウターアーム100との間に挟まれて第1位置に保持される。その後、吸気側ロッカアーム70の揺動が終了すると、吸気カム41からの押圧力が減少することから、トーションばね98の付勢力によって揺動端部92の係止面92Aと傾動端部103の連結部104の下面とが離間し、連結ピン150に作用する挟持力が押圧ばね160の付勢力よりも小さくなる。これにより、連結ピン150はインナーアーム90とアウターアーム100との間から外れて第2位置に戻る。
On the other hand, as shown in FIG. 10, when the connecting
本実施形態では、次のようにして吸気側ロッカアーム70における連結ピン150の位置を第2位置から第1位置に切り替える。
図11に模式的に示すように、操作シャフト120では、第1シャフト121に第1揺動プレート131が連結され、第2シャフト122に第2揺動プレート132が連結されている。図11に示す軸方向視において、第1揺動プレート131は、第2揺動プレート132と操作シャフト120の周方向における位相が異なった位置に配置されている。モータ140によって操作シャフト120が図11に矢印で示す時計回り方向に回転されると、第1ねじりばね123のばね定数K1は、第2ねじりばね124のばね定数K2よりも大きいことから、モータ140のトルクによってまず第2ねじりばね124が圧縮される。これにより、操作シャフト120では、第1シャフト121及び第2シャフト122の双方が所定の相対位相を保ちつつ回転する。第2揺動プレート132は、操作シャフト120の回転方向において、第1揺動プレート131よりも前側に配置されている。そのため、操作シャフト120が回転すると、第2揺動プレート132が該第2揺動プレート132に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Bの連結ピン150に当接する。
In the present embodiment, the position of the connecting
As schematically shown in FIG. 11, in the
図12に示すように、この状態からさらに操作シャフト120が回転すると、第2揺動プレート132が押圧ばね160の付勢力に抗して連結ピン150を支持壁105に挿通する。そして、第2揺動プレート132は、その先端部がカムハウジング30に設けられているストッパ壁部30Aに当接し、それ以上の移動が制限される。これにより、2つの吸気側ロッカアーム70Bの状態がアンロック状態からロック状態に切り替えられる。
As shown in FIG. 12, when the
切り替え機構110では、この状態からモータ140によってさらにトルクを作用させることにより第1シャフト121を回転させる。この状態では、第2シャフト122は回転せず、第1シャフト121は、第1ねじりばね123及び第2ねじりばね124の双方を圧縮しながら回転する。こうして、第1シャフト121が回転することにより、第1揺動プレート131が該第1揺動プレート131に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Aの連結ピン150に当接する。
In the
図13に示すように、この状態からさらに第1シャフト121が回転すると、第1揺動プレート131が押圧ばね160の付勢力に抗して連結ピン150を支持壁105に挿通する。その結果、第1揺動プレート131に対応した位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Aにおける連結ピン150の位置が第2位置から第1位置に切り替えられ、全ての吸気側ロッカアーム70の状態がロック状態となる。なお、切り替え機構110では、モータ140への印加電圧をデューティ制御することによって、操作シャフト120の回転を制御している。
As shown in FIG. 13, when the
図14に示すように、モータ140の発生トルクに応じてモータ140の回転角度が決定する。すなわち、モータ140の発生トルクが第2ねじりばね124を弾性変形させるために最低限必要なトルクT2よりも小さいときには、モータ140は回転せず、操作シャフト120は第2ねじりばね124によって設定される所定の位相に保持される。これにより、揺動プレート130は、連結ピン150から離間した位置に配置される。モータ140の発生トルクが第2ねじりばね124を弾性変形させるために必要なトルクT2よりも大きくなると、モータ140の発生トルクが大きくなるに伴いモータ140の回転角度が大きくなる。すなわち、第1シャフト121及び第2シャフト122の双方が回転する状態となる。そして、モータ140の回転角度が、第2揺動プレート132がストッパ壁部30Aに当接する回転角度θ1となると、第1ねじりばね123が圧縮され始めるトルクT3に達するまではモータ140の発生トルクが増大しても、モータ140の回転角度が変化しない不感帯領域となる。なお、第1ねじりばね123のばね定数K1及び第2ねじりばね124のばね定数K2は、電圧の制御デューティ比が50%であるときの発生トルクが不感帯領域の中心位置となるように設計されている。モータ140の発生トルクが第2ねじりばね124が圧縮され始めるトルクT3よりも大きくなると、不感帯領域を超えてモータ140の回転角度が大きくなる。このときには、第1ねじりばね123及び第2ねじりばね124の双方が弾性変形する。これにより、第1シャフト121のみが回転して第2シャフト122は回転しない状態となる。
As shown in FIG. 14, the rotation angle of the
本実施形態では、第2揺動プレート132に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Bが吸気カム41によって押圧されずに揺動していない状態であるときに、モータ140に印加される電圧の制御デューティ比を50%に制御する。これにより、第2揺動プレート132に対応する位置に配置されている2つの吸気側ロッカアーム70Bの状態をロック状態にする。そしてその後に、第1揺動プレート131に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Aが吸気カム41によって押圧されずに揺動していない状態であるときに、モータ140に印加される電圧の制御デューティ比を100%に制御する。これにより、第1揺動プレート131に対応する位置に配置されている2つの吸気側ロッカアーム70Aの状態をロック状態にする。また、モータ140に印加される電圧の制御デューティ比を0%に制御することで、操作シャフト120を第1ねじりばね123及び第2ねじりばね124の付勢力によりモータ140によって駆動される前の初期状態まで回転させて、吸気側ロッカアーム70の状態をアンロック状態とする。このように、本実施形態では、モータ140に印加される電圧の制御デューティ比を0%、50%、及び100%の3つのパターンで制御することで、吸気側ロッカアーム70の状態を切り替える。
In the present embodiment, when the intake
本実施形態の作用及び効果について説明する。
(1)本実施形態では、切り替え機構110のモータ140を駆動して、操作シャフト120に連結されている揺動プレート130を変位させることで、複数の連結ピン150を操作することができる。これにより、1つのアクチュエータで、複数の吸気側ロッカアーム70の状態を切り替えることが可能になる。したがって、1つのアクチュエータで1つの吸気側ロッカアーム70の状態を切り替える構成に比して、切り替え機構110のアクチュエータの数を削減できる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
(1) In the present embodiment, a plurality of connecting
(2)本実施形態では、第1シャフト121及び第2シャフト122が第1ねじりばね123によって相対回転可能に連結されている。第1シャフト121は、第2ねじりばね124によってカムハウジング30に連結されている。第1シャフト121には第1揺動プレート131が連結され、第2シャフト122には第2揺動プレート132が連結されている。第2揺動プレート132は、モータ140によって操作シャフト120が回転されるときの回転方向において、第1揺動プレート131よりも前側に配置されている。そして、第1ねじりばね123のばね定数K1は、第2ねじりばね124のばね定数K2よりも大きい。そのため、操作シャフト120を回転させる過程において、まず第2揺動プレート132が連結ピン150に当接する。そしてその後に、第1シャフト121を回転させて第1ねじりばね123を弾性変形させることで、第1シャフト121のみがさらに回転して第1揺動プレート131が連結ピン150に当接する。このように、第1揺動プレート131が連結ピン150に当接するタイミングと第2揺動プレート132が連結ピン150に当接するタイミングを異ならしめることが可能になる。したがって、複数の吸気側ロッカアーム70の状態を全て同じタイミングで切り替えるのではなく、異なったタイミングで切り替えることが可能になる。
(2) In the present embodiment, the
(3)モータ140の印加電圧の制御デューティ比が50%となるときの出力トルクが不感帯領域の中心位置となるように第1ねじりばね123のばね定数K1及び第2ねじりばね124のばね定数K2を設計している。そのため、制御デューティ比のばらつきによってモータ140の発生トルクが変動しても、不感帯領域にあるときには、その影響が回転角度に反映され難い。したがって、モータ140の発生トルクの制御精度を高く設定しなくても、第1シャフト121及び第2シャフト122を回転させる制御状態と、第1シャフト121を回転させて第2シャフト122を回転させない制御状態との切り分けが行い易くなり、操作シャフト120の制御精度を担保しやすくなる。そのため、モータ140の制御をフィードフォーワード制御などの簡易な手法で行うことも可能になる。
(3) The spring constant K1 of the
(第2実施形態)
動弁機構の第2実施形態について、図15~図18を参照して説明する。本実施形態では、切り替え機構の構成が第1実施形態と異なっている。第1実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して説明を省略する。なお、本実施形態では、第1気筒#1、第3気筒#3、第4気筒#4、及び第2気筒#2の順で点火が実行される内燃機関を例に説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the valve operating mechanism will be described with reference to FIGS. 15 to 18. In the present embodiment, the configuration of the switching mechanism is different from that of the first embodiment. The same configurations as those of the first embodiment are designated by a common reference numeral, and the description thereof will be omitted. In this embodiment, an internal combustion engine in which ignition is executed in the order of the
図15に示すように、切り替え機構400の操作シャフト410は、内燃機関200の気筒数と同じ数である4本の分割シャフト420を有している。分割シャフト420はそれぞれ同軸上に配置されている。分割シャフト420は、最も内周側に配置されている中心シャフト425がモータ140の駆動軸140Aと連結されている。中心シャフト425は、該中心シャフト425の外周側に重なって配置された複数の外側シャフト430に挿通されている。外側シャフト430は、3つの分割シャフト420によって構成されていて、内周側から第1外側シャフト431、第2外側シャフト432、及び第3外側シャフト433の順に配置されている。
As shown in FIG. 15, the
第1外側シャフト431には、軸方向に貫通した第1挿通孔431Aが形成されている。中心シャフト425は、モータ140の駆動軸140Aが連結されている一端部(図15の左端部)とは反対側の他端部(図15の右端部)が第1外側シャフト431の第1挿通孔431Aに挿通されている。中心シャフト425は第1外側シャフト431の第1挿通孔431Aを貫通していて、中心シャフト425の他端部の端面と、第1外側シャフト431のモータ140側の一端部とは反対側の他端部の端面とが面一になっている。中心シャフト425の一端部には、モータ140側に配置された第1支持片425Aと、第1外側シャフト431側に配置された第2支持片425Bとが形成されている。第1支持片425A及び第2支持片425Bは、中心シャフト425において径方向外側に部分的に突出した形状に形成されている。
The first
第2外側シャフト432には、軸方向に貫通した第2挿通孔432Aが形成されている。第1外側シャフト431は、他端部が第2外側シャフト432の第2挿通孔432Aに挿通されている。第1外側シャフト431は第2外側シャフト432の第2挿通孔432Aを貫通していて、第1外側シャフト431の他端部の端面と、第2外側シャフト432のモータ140側の一端部とは反対側の他端部の端面とが面一になっている。第2外側シャフト432の一端部には、モータ140側に配置された第3支持片431Bと、第2外側シャフト432側に配置された第4支持片431Cとが形成されている。第3支持片431B及び第4支持片431Cは、第1外側シャフト431において径方向外側に部分的に突出した形状に形成されている。
The second
第2外側シャフト432には、モータ140側に配置された第5支持片432Bと、第5支持片432Bよりもモータ140から離間する側に配置された第6支持片432Cとが形成されている。第5支持片432B及び第6支持片432Cは、第2外側シャフト432において径方向外側に部分的に突出した形状に形成されている。
The second
第3外側シャフト433には、軸方向に貫通した第3挿通孔433Aが形成されている。第2外側シャフト432は、第5支持片432B及び第6支持片432Cの間の部分が第3外側シャフト433の第3挿通孔433Aに挿通されている。第2外側シャフト432は、第5支持片432Bが形成されている部分が第3外側シャフト433よりもモータ140側に配置され、第6支持片432Cが形成されている部分が第3外側シャフト433よりもモータ140から離間する側に配置されている。第3外側シャフト433には、モータ140側の一端部とは反対側の他端部に第7支持片433Bが形成されている。第7支持片433Bは、第3外側シャフト433において径方向外側に部分的に突出した形状に形成されている。
The third
第1外側シャフト431の第1挿通孔431A、第2外側シャフト432の第2挿通孔432A、及び第3外側シャフト433の第3挿通孔433Aには、中心シャフト425が挿通されている。
A
中心シャフト425が第1外側シャフト431に挿通された状態において、中心シャフト425及び第1外側シャフト431には弾性部材としての第1ねじりばね440が連結されている。すなわち、中心シャフト425と第1外側シャフト431の関係において、中心シャフト425が内周側に配置されている内周側シャフトとなり、第1外側シャフト431が内周側シャフトの外周側に配置されている外周側シャフトとなる。第1ねじりばね440は、中心シャフト425の第2支持片425Bに連結されている第11固定端440Aと、第11固定端440Aから中心シャフト425の周方向にコイル状に延びている第1コイル部440Bとを有する。また、第1ねじりばね440は、第1コイル部440Bから第1外側シャフト431の外周側に延びていて、第1外側シャフト431の第3支持片431Bに連結されている第12固定端440Cを有する。第1ねじりばね440は、外力が作用していないときには、第11固定端440Aと第12固定端440Cとが所定角度に配置されるように保持する。これにより、中心シャフト425と第1外側シャフト431とは、これらの相対位相が所定の位相に保持される。一方で、第1ねじりばね440を弾性変形させるために最低限必要なトルクT4よりも大きなトルクTrが作用すると、第11固定端440Aと第12固定端440Cとの角度が上記所定角度から変化する。これにより、中心シャフト425と第1外側シャフト431との相対回転が許容される。
In a state where the
第1外側シャフト431が第2外側シャフト432に挿通された状態において、第1外側シャフト431及び第2外側シャフト432には弾性部材としての第2ねじりばね441が連結されている。すなわち、第1外側シャフト431と第2外側シャフト432の関係において、第1外側シャフト431が内周側に配置されている内周側シャフトとなり、第2外側シャフト432が内周側シャフトの外周側に配置されている外周側シャフトとなる。第2ねじりばね441は、第1外側シャフト431の第4支持片431Cに連結されている第21固定端441Aと、第21固定端441Aから第1外側シャフト431の周方向にコイル状に延びている第2コイル部441Bとを有する。また、第2ねじりばね441は、第2コイル部441Bから第2外側シャフト432の外周側に延びていて、第2外側シャフト432の第5支持片432Bに連結されている第22固定端441Cを有する。第2ねじりばね441は、外力が作用していないときには、第21固定端441Aと第22固定端441Cとが所定角度に配置されるように保持する。これにより、第1外側シャフト431と第2外側シャフト432とは、これらの相対位相が所定の位相に保持される。一方で、第2ねじりばね441を弾性変形させるために最低限必要なトルクT5よりも大きなトルクTrが作用すると、第21固定端441Aと第22固定端441Cとの角度が上記所定角度から変化する。これにより、第1外側シャフト431と第2外側シャフト432との相対回転が許容される。
In a state where the first
第2外側シャフト432が第3外側シャフト433に挿通された状態において、第2外側シャフト432及び第3外側シャフト433には弾性部材としての第3ねじりばね442が連結されている。すなわち、第2外側シャフト432と第3外側シャフト433の関係において、第2外側シャフト432が内周側に配置されている内周側シャフトとなり、第3外側シャフト433が内周側シャフトの外周側に配置されている外周側シャフトとなる。第3ねじりばね442は、第2外側シャフト432の第6支持片432Cに連結されている第31固定端442Aと、第31固定端442Aから第2外側シャフト432の周方向にコイル状に延びている第3コイル部442Bとを有する。また、第3ねじりばね442は、第3コイル部442Bから第3外側シャフト433の外周側に延びていて、第3外側シャフト433の第7支持片433Bに連結されている第32固定端442Cを有する。第3ねじりばね442は、外力が作用していないときには、第31固定端442Aと第32固定端442Cとが所定角度に配置されるように保持する。これにより、第2外側シャフト432と第3外側シャフト433とは、これらの相対位相が所定の位相に保持される。一方で、第3ねじりばね442を弾性変形させるために最低限必要なトルクT6よりも大きなトルクTrが作用すると、第31固定端442Aと第32固定端442Cとの角度が上記所定角度から変化する。これにより、第2外側シャフト432と第3外側シャフト433との相対回転が許容される。
In a state where the second
また、中心シャフト425には、第4ねじりばね443が連結されている。第4ねじりばね443は、中心シャフト425の第1支持片425Aに連結されている第41固定端443Aと、第41固定端443Aから中心シャフト425の周方向にコイル状に延びている第4コイル部443Bとを有する。また、第4ねじりばね443は、第4コイル部443Bから中心シャフト425の外周側に延びていて、カムハウジング30に連結されている第42固定端443Cを有する。第4ねじりばね443は、外力が作用していないときには、第41固定端443Aと第42固定端443Cとが所定角度に配置されるように保持する。これにより、中心シャフト425のカムハウジング30に対する位相が所定の位相に保持される。一方で、第4ねじりばね443を弾性変形させるために最低限必要なトルクT7よりも大きなトルクTrが作用すると、中心シャフト425が回転し、第41固定端443Aと第42固定端443Cとの角度が上記所定角度から変化する。第1ねじりばね440のばね定数K4は、第2ねじりばね441のばね定数K5よりも大きい。第2ねじりばね441のばね定数K5は、第3ねじりばね442のばね定数K6よりも大きい。第3ねじりばね442のばね定数K6は、第4ねじりばね443のばね定数K7よりも大きい(K4>K5>K6>K7)。すなわち、第1ねじりばね440を弾性変形させるために最低限必要なトルクT4は、第2ねじりばね441を弾性変形させるために最低限必要なトルクT5よりも大きい。また、第2ねじりばね441を弾性変形させるために最低限必要なトルクT5は、第3ねじりばね442を弾性変形させるために最低限必要なトルクT6よりも大きい。また、第3ねじりばね442を弾性変形させるために最低限必要なトルクT6は、第4ねじりばね443を弾性変形させるために最低限必要なトルクT7よりも大きい。
Further, a
揺動プレート450は、第2外側シャフト432の他端部に連結されていて、気筒配列方向において第2外側シャフト432の外周面と対向する位置に配置されている第1気筒#1の吸気側ロッカアーム70Aに対応して設けられた第1揺動プレート451を有している。揺動プレート450は、第3外側シャフト433に連結されていて、気筒配列方向において第3外側シャフト433の外周面と対向する位置に配置されている第2気筒#2の吸気側ロッカアーム70Bに対応して設けられた第2揺動プレート452を有している。また、揺動プレート450は、第1外側シャフト431の一端部に連結されていて、気筒配列方向において第1外側シャフト431の外周面と対向する位置に配置されている第3気筒#3の吸気側ロッカアーム70Cに対応して設けられた第3揺動プレート453を有している。揺動プレート450は、中心シャフト425に連結されていて、気筒配列方向において中心シャフト425の外周面と対向する位置に配置されている第4気筒#4の吸気側ロッカアーム70Dに対応して設けられた第4揺動プレート454を有している。このように、揺動プレート450は、複数の分割シャフト420の各々に連結されている。
The rocking
また、切り替え機構400は、揺動プレート450に対応する位置に並んで配置された連結ピン150を有している。
図16に模式的に示すように、操作シャフト410では、その軸方向視において、第1揺動プレート451、第2揺動プレート452、第3揺動プレート453、及び第4揺動プレート454の各々は操作シャフト410の周方向における位相が異なった位置に配置されている。操作シャフト410は、モータ140によって図16に矢印で示す時計回り方向に回転させられる。揺動プレート450は、操作シャフト410の回転方向において、前側から第2揺動プレート452、第1揺動プレート451、第3揺動プレート453、及び第4揺動プレート454の順で等間隔に配置されている。操作シャフト410が回転するときには、モータ140のトルクによってまずばね定数の最も小さい第4ねじりばね443が圧縮される。これにより、操作シャフト410では、中心シャフト425及び外側シャフト430の双方が所定の相対位相を保ちつつ回転する。そして、第2揺動プレート452が該第2揺動プレート452に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Bの連結ピン150に当接する。そして、第2揺動プレート452が吸気側ロッカアーム70Bの連結ピン150を押圧することにより、連結ピン150の位置が第2位置から第1位置に切り替えられる。これにより、吸気側ロッカアーム70Bの状態がアンロック状態からロック状態に切り替えられる。なお、この状態では、第2揺動プレート452の先端部は、図示しないストッパ壁部に当接し、それ以上の移動が制限される。
Further, the
As schematically shown in FIG. 16, in the
切り替え機構400では、この状態からモータ140によって中心シャフト425にさらにトルクを作用させる。これにより、第4ねじりばね443の次にばね定数の小さい第3ねじりばね442が圧縮される。この状態では、第3外側シャフト433は回転せず、中心シャフト425、第1外側シャフト431、及び第2外側シャフト432が、第3ねじりばね442及び第4ねじりばね443の双方を圧縮しながら回転する。これにより、第1揺動プレート451が該第1揺動プレート451に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Aの連結ピン150に当接する。そして、第1揺動プレート451が吸気側ロッカアーム70Aの連結ピン150を押圧することにより、連結ピン150の位置が第2位置から第1位置に切り替えられる。これにより、吸気側ロッカアーム70Aの状態がアンロック状態からロック状態に切り替えられる。なお、この状態では、第1揺動プレート451の先端部は、図示しないストッパ壁部に当接し、それ以上の移動が制限される。
In the
切り替え機構400では、この状態からモータ140によって中心シャフト425にさらにトルクを作用させる。これにより、第3ねじりばね442の次にばね定数の小さい第2ねじりばね441が圧縮される。この状態では、第2外側シャフト432、及び第3外側シャフト433は回転せず、中心シャフト425及び第1外側シャフト431が、第2ねじりばね441及び第4ねじりばね443の双方を圧縮しながら回転する。これにより、第3揺動プレート453が該第3揺動プレート453に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Cの連結ピン150に当接する。そして、第3揺動プレート453が吸気側ロッカアーム70Cの連結ピン150を押圧することにより、連結ピン150の位置が第2位置から第1位置に切り替えられる。これにより、吸気側ロッカアーム70Cの状態がアンロック状態からロック状態に切り替えられる。なお、この状態では、第3揺動プレート453の先端部は、図示しないストッパ壁部に当接し、それ以上の移動が制限される。
In the
切り替え機構400では、この状態からモータ140によって中心シャフト425にさらにトルクを作用させる。これにより、第2ねじりばね441の次にばね定数の小さい第1ねじりばね440が圧縮される。この状態では、第1外側シャフト431、第2外側シャフト432、及び第3外側シャフト433は回転せず、中心シャフト425だけが第1ねじりばね440及び第4ねじりばね443の双方を圧縮しながら回転する。これにより、第4揺動プレート454が該第4揺動プレート454に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Dの連結ピン150に当接する。そして、第4揺動プレート454が吸気側ロッカアーム70Dの連結ピン150を押圧することにより、連結ピン150の位置が第2位置から第1位置に切り替えられる。これにより、吸気側ロッカアーム70Dの状態がアンロック状態からロック状態に切り替えられる。
In the
図17に示すように、モータ140の発生トルクに応じてモータ140の回転角度が決定する。すなわち、モータ140の発生トルクが第4ねじりばね443を弾性変形させるために最低限必要なトルクT7よりも小さいときには、モータ140は回転せず、操作シャフト410は第4ねじりばね443によって設定される所定の位相に保持される。これにより、揺動プレート450は、連結ピン150から離間した位置に配置される。モータ140の発生トルクが第4ねじりばね443を弾性変形させるために必要なトルクT7よりも大きくなると、モータ140の発生トルクが大きくなるに伴いモータ140の回転角度が大きくなる。すなわち、操作シャフト410が回転する状態となる。そして、モータ140の回転角度が、第2揺動プレート452がストッパ壁部に当接する回転角度θ2となると、第3ねじりばね442が圧縮され始めるトルクT8に達するまではモータ140の発生トルクが増大しても、モータ140の回転角度が変化しない第1不感帯領域となる。なお、第3ねじりばね442のばね定数K6及び第4ねじりばね443のばね定数K7は、モータ140に印加される電圧の制御デューティ比が25%であるときの発生トルクが第1不感帯領域の中心位置となるように設計されている。モータ140の発生トルクが第3ねじりばね442が圧縮され始めるトルクT8よりも大きくなると、第1不感帯領域を超えてモータ140の回転角度が大きくなる。このときには、第3ねじりばね442及び第4ねじりばね443の双方が弾性変形する。これにより、中心シャフト425、第1外側シャフト431、及び第2外側シャフト432が回転して、第3外側シャフト433は回転しない状態となる。
As shown in FIG. 17, the rotation angle of the
その後、モータ140の回転角度が、第1揺動プレート451がストッパ壁部に当接する回転角度θ3となると、第2ねじりばね441が圧縮され始めるトルクT9に達するまではモータ140の発生トルクが増大しても、モータ140の回転角度が変化しない第2不感帯領域となる。なお、第2ねじりばね441のばね定数K5及び第4ねじりばね443のばね定数K7は、モータ140に印加される電圧の制御デューティ比が50%であるときの発生トルクが第2不感帯領域の中心位置となるように設計されている。モータ140の発生トルクが第2ねじりばね441が圧縮され始めるトルクT9よりも大きくなると、第2不感帯領域を超えてモータ140の回転角度が大きくなる。このときには、第2ねじりばね441及び第4ねじりばね443の双方が弾性変形する。これにより、中心シャフト425及び第1外側シャフト431が回転して、第2外側シャフト432及び第3外側シャフト433は回転しない状態となる。
After that, when the rotation angle of the
その後、モータ140の回転角度が、第3揺動プレート453がストッパ壁部に当接する回転角度θ4となると、第1ねじりばね440が圧縮され始めるトルクT10に達するまではモータ140の発生トルクが増大しても、モータ140の回転角度が変化しない第3不感帯領域となる。なお、第1ねじりばね440のばね定数K4及び第4ねじりばね443のばね定数K7は、モータ140に印加される電圧の制御デューティ比が75%であるときの発生トルクが第3不感帯領域の中心位置となるように設計されている。モータ140の発生トルクが第1ねじりばね440が圧縮され始めるトルクT10よりも大きくなると、第3不感帯領域を超えてモータ140の回転角度が大きくなる。このときには、第1ねじりばね440及び第4ねじりばね443の双方が弾性変形する。これにより、中心シャフト425のみが回転して、第1外側シャフト431、第2外側シャフト432及び第3外側シャフト433は回転しない状態となる。
After that, when the rotation angle of the
本実施形態では、第2揺動プレート452に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Bが吸気カム41によって押圧されずに揺動していない状態であるときに、モータ140に印加される電圧のデューティ比を25%に制御する。これにより、第2気筒#2の吸気側ロッカアーム70Bの状態をロック状態にする。そしてその後に、第1揺動プレート451に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Aが吸気カム41によって押圧されずに揺動していない状態であるときに、モータ140に印加される電圧のデューティ比を50%に制御する。これにより、第1気筒#1の吸気側ロッカアーム70Aの状態をロック状態にする。そしてその後に、第3揺動プレート453に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Cが吸気カム41によって押圧されずに揺動していない状態であるときに、モータ140に印加される電圧のデューティ比を75%に制御する。これにより、第3気筒#3の吸気側ロッカアーム70Cの状態をロック状態にする。そしてその後に、第4揺動プレート454に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム70Dが吸気カム41によって押圧されずに揺動していない状態であるときに、モータ140に印加される電圧のデューティ比を100%に制御する。これにより、第4気筒#4の吸気側ロッカアーム70Dの状態をロック状態にする。また、モータ140に印加される電圧のデューティ比を0%に制御することで、操作シャフト410を第1ねじりばね440、第2ねじりばね441、第3ねじりばね442、及び第4ねじりばね443の付勢力によりモータ140によって駆動される前の初期状態まで回転させて、吸気側ロッカアーム70の状態をアンロック状態とする。このように、本実施形態の切り替え機構400では、モータ140に印加される電圧のデューティ比を0%、25%、50%、75%、及び100%の5つのパターンで制御することで、モータ140から中心シャフト425に作用させるトルクを調節して吸気側ロッカアーム70の状態を気筒20毎に切り替える。
In the present embodiment, when the intake
本実施形態では、上記(1)及び(3)と同様の作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果が得られる。
(4)本実施形態では、操作シャフト410が内燃機関200の気筒20の数と同じ数の複数の分割シャフト420を有し、分割シャフト420同士を弾性部材によって相対回転可能に連結している。分割シャフト420には各々揺動プレート450が連結されている。モータ140による操作シャフト410の回転方向において、前側から第2揺動プレート452、第1揺動プレート451、第3揺動プレート453、及び第4揺動プレート454の順で等間隔に配置されてことから、操作シャフト410を回転させる過程において、上記順番で揺動プレート450が連結ピン150に当接する。このように、分割シャフト420毎に揺動プレート450が連結ピンに当接するタイミングを異ならしめることが可能になるため、複数の吸気側ロッカアーム70の状態を全て同じタイミングで切り替えるのではなく、気筒20毎に異なったタイミングで吸気側ロッカアーム70の状態を切り替えることも可能になる。
In this embodiment, in addition to the same actions and effects as in (1) and (3) above, the following actions and effects can be obtained.
(4) In the present embodiment, the
(5)図18(a)及び(b)に示すように、内燃機関200では、第1気筒#1、第3気筒#3、第4気筒#4、及び第2気筒#2の順で点火が実行される。すなわち、第1気筒#1、第3気筒#3、第4気筒#4、及び第2気筒#2の順で吸気側ロッカアーム70が駆動される。本実施形態では、気筒20毎に異なったタイミングで吸気側ロッカアーム70の状態を切り替える。こうした構成との違いを明らかにするために、まず第1実施形態において、第1気筒#1及び第3気筒#3に設けられている2つの吸気側ロッカアーム70の状態を同じタイミングで切り替え、第4気筒#4及び第2気筒#2に設けられている2つの吸気側ロッカアーム70の状態を同じタイミングで切り替える場合について説明する。
(5) As shown in FIGS. 18A and 18B, in the
第1実施形態において、第1気筒#1及び第3気筒#3に設けられている2つの吸気側ロッカアーム70の状態を同時に切り替える場合、これら吸気側ロッカアーム70の状態を同時に切り替えることができるのは、第1気筒#1及び第3気筒#3に設けられている2つの吸気側ロッカアーム70の双方が揺動していない期間となる。すなわち、第1気筒#1における吸気側ロッカアーム70Aの揺動が終了したタイミングt1から第3気筒#3における吸気側ロッカアーム70Cの揺動が開始されるタイミングt2までの期間P1と、第3気筒#3における吸気側ロッカアーム70Cの揺動が終了したタイミングt3から第1気筒#1における吸気側ロッカアーム70Aの揺動が開始されるタイミングt4までの期間P2とにおいて切り替えが可能になる。この構成では、第1気筒#1における吸気側ロッカアーム70Aの揺動が終了してから次に揺動が開始されるまでの吸気側ロッカアーム70Aが揺動していない期間P3であっても、第3気筒#3における吸気側ロッカアーム70Cが揺動している期間はこれら吸気側ロッカアーム70A,70Cの状態を切り替えることはできない。なお、第2気筒#2及び第4気筒#4に設けられている2つの吸気側ロッカアーム70B,70Dの状態を同時に切り替える場合も同様である。
In the first embodiment, when the states of the two intake
本実施形態では、気筒20毎に吸気側ロッカアーム70の状態を切り替える。そのため、例えば、第1気筒#1における吸気側ロッカアーム70Aの状態を切り替えるときには、他の気筒における吸気側ロッカアーム70の状態に拘わらず、期間P3内において切り替えを可能にすることができる。そのため、各気筒20における吸気側ロッカアーム70の切り替え可能時間を長く確保することも可能になる。
In the present embodiment, the state of the intake
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、揺動プレート130,450によって連結ピン150を押してインナーアーム90とアウターアーム100との間に配置することにより、吸気側ロッカアーム70の状態を切り替えるようにした。吸気側ロッカアーム70の状態を切り替える態様はこうしたものに限らない。例えば、図19に示す構成を採用することができる。
Each of the above embodiments can be modified and implemented as follows. Each of the above embodiments and the following modification examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In the above embodiment, the connecting
図19に示すように、吸気側ロッカアーム470は、アウターアーム480と、アウターアーム480に対して傾動可能に設けられているインナーアーム490とを有する。アウターアーム480は、ラッシュアジャスタ60のプランジャ62が挿通されるアジャスタ穴部481Aが形成された支持端部481を有している。また、アウターアーム480は、吸気バルブ24の上端部が挿通されるバルブ穴482Aが形成されている揺動端部482を有している。揺動端部482には、支持壁483が設けられている。支持壁483にはピン孔483Aが形成されている。支持端部481及び揺動端部482は、アウター側壁484によって繋がっている。アウター側壁484の上端部には、支持孔484Aが形成されている。アウターアーム480は、支持端部481がラッシュアジャスタ60によって支持され、揺動端部482が吸気バルブ24によって支持される。
As shown in FIG. 19, the intake
インナーアーム490は、インナー側壁491を有している。インナー側壁491には、連結孔491Aが形成されている。連結孔491Aは、アウター側壁484の支持孔484Aと同軸上に配置されている。支持孔484A及び連結孔491Aには、傾動軸492が挿通されている。傾動軸492は、支持孔484Aに対して回転可能に支持されているとともに、連結孔491Aに連結されている。そのため、傾動軸492とインナー側壁491とは一体にアウターアーム480に対して相対回動可能になっている。インナーアーム490にはローラ軸493が挿通されている。ローラ軸493には、ボールベアリング494を介してローラ495が回転可能に支持されている。ローラ495の外周面には、吸気カムシャフト40の吸気カム41が当接する。インナーアーム490には、インナー側壁491から突出した伝達壁部496が設けられている。伝達壁部496は、アウターアーム480の揺動端部482と対向する位置に配置されている。
The
連結ピン500は、アウターアーム480のピン孔483Aに挿通されている。連結ピン500は、円柱状に形成されている円柱部501と、該円柱部501の一端に連結されているブロック部502とからなる。円柱部501には、その軸方向における中央部分に拡径された形状のフランジ部501Aが形成されている。フランジ部501Aは、支持壁483の側面に当接している。円柱部501においてフランジ部501Aよりも支持壁483から離間する側(図19の右側)には、上半周部分が切り欠かれた凹形状の挿通部501Bが形成されている。連結ピン500のブロック部502とアウターアーム480の支持壁483との間には、押圧ばね503が配置されている。押圧ばね503は、ブロック部502をインナーアーム490側(図19の左側)に付勢するように作用する。そのため、連結ピン500は、他の外力が作用していないときには、フランジ部501Aが支持壁483に当接した位置に配置される。この状態では、ブロック部502が、アウターアーム480の揺動端部482と、インナーアーム490の伝達壁部496との間に配置される。これにより、吸気側ロッカアーム470は、インナーアーム490とアウターアーム480との相対的な傾動が制限されたロック状態となる。このときの連結ピン500の位置を第1位置という。インナーアーム490がロック状態となっている場合、吸気カム41によってローラ495が押圧されたときに、吸気カム41から作用する力がインナーアーム490を介してアウターアーム480へと伝わる。これにより、図19に矢印で示すように、アウターアーム480がラッシュアジャスタ60によって支持されている支持点O1を中心として揺動し、図19に二点鎖線で示すように、アウターアーム480の揺動端部482が下方に移動する。これにより、吸気バルブ24が押し下げられる。
The connecting
また、後述する切り替え機構510によってフランジ部501Aが支持壁483から離間する側へと連結ピン500を移動させることで、ブロック部502は、アウターアーム480の揺動端部482と、インナーアーム490の伝達壁部496との間から引き抜かれる。これにより、インナーアーム490は、傾動軸492を中心としてアウターアーム480に対して傾動可能になり、吸気側ロッカアーム470はインナーアーム490とアウターアーム480との相対的な傾動が許容されたアンロック状態となる。このときの連結ピン500の位置を第2位置という。
Further, by moving the connecting
図20に実線の矢印で示すように、この状態では、吸気カム41によってローラ495が押圧されたときに、インナーアーム490は傾動軸492を支持点O2としてアウターアーム480に対して傾動する。そのため、吸気カム41からローラ495に作用する力は、図20に二点鎖線で示すようにインナーアーム490を傾動させる力として作用することとなり、アウターアーム480へ伝わりにくくなる。この構成では、吸気側ロッカアーム470がアンロック状態となっている場合、アウターアーム480においてラッシュアジャスタ60によって支持されている支持点O1を中心とした揺動が行われない。
As shown by the solid arrow in FIG. 20, in this state, when the
この構成では、次のようにして吸気側ロッカアーム470の状態を切り替える。
図21に模式的に示すように、切り替え機構510は、操作シャフト520を有している。操作シャフト520は、第1シャフト521及び第2シャフト522を有している。第1シャフト521の構成は、第1実施形態の第1シャフト121の構成と同様であり、第2シャフト522の構成は、第1実施形態の第2シャフト122の構成と同様である。第1シャフト521には、第1揺動プレート531が連結され、第2シャフト522に第2揺動プレート532が連結されている。図21に示す軸方向視において、第1揺動プレート531は、第2揺動プレート532と操作シャフト520の周方向における位相が異なった位置に配置されている。モータ140によって操作シャフト520が図21に実線の矢印で示す反時計回り方向に回転される。第2揺動プレート532は、操作シャフト520の回転方向において、第1揺動プレート531よりも前側に配置されている。操作シャフト520が回転すると、モータ140のトルクによってまず第2ねじりばね124が圧縮される。これにより、操作シャフト520では、第1シャフト521及び第2シャフト522の双方が所定の相対位相を保ちつつ回転する。そのため、操作シャフト520が回転すると、第2揺動プレート532が該第2揺動プレート532に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム470の連結ピン500の挿通部501Bに当接する。
In this configuration, the state of the intake
As schematically shown in FIG. 21, the
そして、第2揺動プレート532が吸気側ロッカアーム470の連結ピン500を押圧ばね503の付勢力に抗して移動させることにより、図21に一点鎖線の矢印の方向に連結ピン500を引く。これにより、連結ピン500の位置を第1位置から第2位置に切り替える。
Then, the
切り替え機構510では、この状態からモータ140によってさらにトルクを作用させることにより第1シャフト521を回転させる。この状態では、第2シャフト522は回転せず、第1シャフト521は、第1ねじりばね123及び第2ねじりばね124の双方を圧縮しながら回転する。こうして、第1シャフト521が回転することにより、第1揺動プレート531が該第1揺動プレート531に対応する位置に配置されている吸気側ロッカアーム470の連結ピン500に当接し、該連結ピン500を押圧ばね503の付勢力に抗して移動させる。
In the
このように、揺動プレート530によって連結ピン500をインナーアーム490とアウターアーム480との間から引き抜くことで状態が切り替えられる吸気側ロッカアーム470を採用した場合であっても、上記各実施形態の動弁機構と同様の構成を適用することが可能である。
As described above, even when the intake
・吸気側ロッカアーム70,470では、吸気バルブ24側の他端部に連結ピン150,500を配置したがラッシュアジャスタ60側の一端部に連結ピンを配置することも可能である。この構成では、例えば、図22及び図23に示す構成を採用することができる。
-In the intake
図22に示すように、吸気側ロッカアーム570は、アウターアーム580と、アウターアーム580に対して傾動可能に設けられているインナーアーム590とを有する。アウターアーム580は、ラッシュアジャスタ60のプランジャ62が挿通されるアジャスタ穴部581Aが形成された支持端部581を有している。支持端部581には、連結ピン600が挿通されるピン孔581Bが形成されている。アウターアーム580は、吸気バルブ24の上端部が挿通されるバルブ穴582Aが形成されている揺動端部582を有している。支持端部581及び揺動端部582は、アウター側壁584によって繋がっている。アウター側壁584には、支持孔584Aが形成されている。アウターアーム580は、支持端部581がラッシュアジャスタ60によって支持され、揺動端部582が吸気バルブ24によって支持されている。
As shown in FIG. 22, the intake
インナーアーム590は、インナー側壁591を有している。インナー側壁591には、連結孔591Aが形成されている。連結孔591Aは、アウター側壁584の支持孔584Aと同軸上に配置されている。支持孔584A及び連結孔591Aには、傾動軸592が挿通されている。傾動軸592は、支持孔584Aに対して回転可能に支持されているとともに、連結孔591Aに連結されている。そのため、傾動軸592とインナー側壁591とは一体にアウターアーム580に対して相対回動可能になっている。インナーアーム590にはローラ軸593が挿通されている。ローラ軸593には、ボールベアリング594を介してローラ595が回転可能に支持されている。ローラ595の外周面には、吸気カムシャフト40の吸気カム41が当接する。インナーアーム590には、インナー側壁591から突出した係合壁部596が設けられている。係合壁部596には、アウターアーム580のピン孔581Bの開口に対向した係合部596Aが形成されている。
The
連結ピン600は、アウターアーム580のピン孔581Bに挿通されている。連結ピン600は、円柱状に形成されている円柱部601と、該円柱部601の一端に連結されている付勢部602とからなる。連結ピン600の付勢部602とアウターアーム580との間には、押圧ばね603が配置されている。押圧ばね603は、付勢部602をインナーアーム590から離間する側(図22の左側)に付勢するように作用する。そのため、連結ピン600は、他の外力が作用していないときには、インナーアーム590の係合部596Aから離間した位置に配置される。この状態では、インナーアーム590とアウターアーム580との相対的な傾動が許容されたアンロック状態となる。このときの連結ピン600の位置を第2位置という。
The connecting
図22に示すように、この構成では、切り替え機構110の揺動プレート130を連結ピン600に当接させることで、該連結ピン600を押圧ばね603の付勢力に抗して移動させてインナーアーム590の係合部596Aに係合させる。これにより、吸気側ロッカアーム570は、インナーアーム590とアウターアーム580との相対的な傾動が制限されたロック状態となる。このときの連結ピン600の位置を第1位置という。このように、ラッシュアジャスタ60側の一端部に連結ピン600を配置した構成であっても、揺動プレート130によって連結ピン600を押すことで、連結ピン600の位置を第2位置から第1位置に切り替えてインナーアーム590とアウターアーム580とを係合した状態とすることができる。そのため、ラッシュアジャスタ60側の一端部に連結ピン600を配置した構成において、吸気側ロッカアーム570の状態をアンロック状態とロック状態とで切り替える構成を実現できる。
As shown in FIG. 22, in this configuration, by bringing the
また、図23に示す構成を採用することも可能である。図23では、押圧ばねの付勢方向が図22の構成と異なっている。図21及び図22に示す構成と同様の構成については、共通の符号を付して説明を省略する。 It is also possible to adopt the configuration shown in FIG. In FIG. 23, the urging direction of the pressing spring is different from the configuration of FIG. 22. The same configurations as those shown in FIGS. 21 and 22 are designated by common reference numerals and the description thereof will be omitted.
図23に示すように、アウターアーム580の支持端部581には、支持壁610が設けられている。支持壁610にはピン孔610Aが形成されている。ピン孔610Aには、連結ピン620が挿通されている。連結ピン620は、円柱状に形成されていて、その軸方向における中央部分には、部分的に拡径されたフランジ部620Aが形成されている。フランジ部620Aは、支持壁610の側面に当接している。連結ピン620において支持壁610よりもインナーアーム590側には突出部620Bが設けられている。連結ピン620においてフランジ部501Aよりも支持壁610から離間する側(図23の左側)には、上半周部分が切り欠かれた凹形状の挿通部620Cが形成されている。連結ピン620の突出部620Bとアウターアーム580の支持壁610との間には、押圧ばね621が配置されている。押圧ばね621は、連結ピン620をインナーアーム590の係合部596A側(図23の右側)に付勢するように作用する。そのため、連結ピン620は、他の外力が作用していないときには、フランジ部620Aが支持壁610に当接した位置に配置され、インナーアーム590の係合部596Aと係合する。これにより、吸気側ロッカアーム670は、インナーアーム590とアウターアーム580との相対的な傾動が制限されたロック状態となる。このときの連結ピン620の位置を第1位置という。
As shown in FIG. 23, a
この構成では、切り替え機構510の揺動プレート530を連結ピン620に当接させることで、該連結ピン620を押圧ばね621の付勢力に抗して移動させてインナーアーム590の係合部596Aとの係合を解除する。これにより、吸気側ロッカアーム670は、インナーアーム590とアウターアーム580との相対的な傾動が許容されたアンロック状態となる。このときの連結ピン620の位置を第2位置という。このように、ラッシュアジャスタ60側の一端部に連結ピン620を配置した構成において、揺動プレート530によって連結ピン620を引き抜くことで、連結ピン600の位置を第1位置から第2位置に切り替えることができる。したがって、吸気側ロッカアーム670の状態をアンロック状態とロック状態とで切り替えることも可能である。
In this configuration, the
・上記実施形態において、モータ140の出力を調節する際は、電圧ではなく、電流を制御するようにしてもよい。また、電圧及び電流の双方を制御するようにしてもよい。
・第1実施形態では、モータ140を制御する際の制御デューティ比を0%、50%、100%の3パターンに設定する例を示したが、制御デューティ比の設定態様はこうしたものに限らない。例えば、モータ140を制御する際の制御デューティ比が0%、30%、100%のように制御デューティ比の間隔が不均等になるように設定してもよい。この場合には、例えば30%のときにおいてモータ140の出力トルクが不感帯領域の中心位置となるように各ねじりばねのばね定数を設計することが望ましい。
-In the above embodiment, when adjusting the output of the
-In the first embodiment, an example in which the control duty ratio when controlling the
・上記実施形態では、モータ140を制御する際に設定される制御デューティ比における出力トルクが不感帯領域の中心位置となるように各ねじりばねのばね定数を設計した。こうした構成に代えて、モータ140を制御する際に設定される制御デューティ比における出力トルクが不感帯領域内においてその中心位置からずれた位置になるように各ねじりばねのばね定数を設計してもよい。
In the above embodiment, the spring constant of each torsion spring is designed so that the output torque at the control duty ratio set when controlling the
・モータ140の出力トルクの変化をモータ140の回転角度の変化に反映させない不感帯領域を設けたが、不感帯領域は必ずしも設ける必要はない。
・ストッパ壁部30Aは、カムハウジング30以外に設けることも可能である。例えば、シリンダヘッド10や、カムキャップ31に設けてもよい。
A dead zone region is provided so that the change in the output torque of the
The
・第1実施形態では、4つの吸気側ロッカアーム70のうち2つの吸気側ロッカアーム70Aにおける状態の切り替えタイミングを同じにし、残りの2つの吸気側ロッカアーム70Bにおける状態の切り替えタイミングを同じにした。こうした構成に代えて、4つの吸気側ロッカアーム70のうち3つの吸気側ロッカアーム70における状態の切り替えタイミングを同じにして、これらの切り替えタイミングと、残りの1つの吸気側ロッカアーム70における状態の切り替えタイミングとを異ならしめるようにしてもよい。
In the first embodiment, the state switching timings of the two intake
・第2実施形態では、1つの気筒20に対して1つの吸気側ロッカアーム70を設けたが、1つの気筒20に対して複数の吸気側ロッカアーム70を設ける構成を採用した場合であっても上記実施形態と同様の構成を適用することは可能である。すなわち、各々の分割シャフト420に揺動プレートを1つ連結した例を示したが、各々の分割シャフト420において、1つの気筒20に対して設けられている吸気側ロッカアーム70の数だけ揺動プレートを並べて連結する構成を採用することも可能である。
-In the second embodiment, one intake
・内燃機関における気筒数は4気筒に限らない。例えば、3気筒や5気筒以上の内燃機関に上記動弁機構を適用してもよい。
・動弁機構の切り替え装置は、吸気側ロッカアーム70だけでなく、排気側ロッカアーム170に対しても適用可能である。すなわち、動弁機構は、吸気側ロッカアーム70の状態を切り替える切り替え機構を備えずに、排気側ロッカアーム170の状態を切り替える切り替え機構のみを備えるようにしてもよい。また、吸気側ロッカアーム70の状態を切り替える切り替え機構と、排気側ロッカアーム170の状態を切り替える切り替え機構との双方を備えるようにしてもよい。
-The number of cylinders in an internal combustion engine is not limited to four. For example, the valve valve mechanism may be applied to an internal combustion engine having three or more cylinders or five or more cylinders.
The valve operating mechanism switching device can be applied not only to the intake
10…シリンダヘッド、11…吸気ポート、12…排気ポート、13…第1収容部、14…第2収容部、15…中間部、16…保持部、17…第1連通孔、18…第2連通孔、20…気筒、21…燃料噴射弁、22…第1バルブガイド、23…第2バルブガイド、24…吸気バルブ、25…第1バルブリフタ、26…第1圧縮ばね、27…排気バルブ、28…第2バルブリフタ、29…第2圧縮ばね、30…カムハウジング、30A…ストッパ壁部、31…カムキャップ、32…シリンダヘッドカバー、33…ボルト、40…吸気カムシャフト、41…吸気カム、42…大カム、42A…カム山、43…小カム、43A…カム山、37…排気カムシャフト、38…排気カム、60…ラッシュアジャスタ、61…アジャスタ本体部、62…プランジャ、70,70A,70B,70C,70D…吸気側ロッカアーム、80…アーム部、90…インナーアーム、91…支持端部、91A…アジャスタ穴部、92…揺動端部、92A…係止面、92B…バルブ穴、93…ローラ保持部、94…インナー側壁、94A…支持孔、95…ローラ軸、96…ボールベアリング、97…ローラ、98…トーションばね、100…アウターアーム、101…支点端部、101A…傾動穴部、102…アウター側壁、103…傾動端部、104…連結部、105…支持壁、105A…ピン孔、110…切り替え機構、120…操作シャフト、121…第1シャフト、121A…第1支持片、121B…第2支持片、122…第2シャフト、122A…挿通孔、122B…第3支持片、123…第1ねじりばね、123A…第11固定端、123B…第1コイル部、123C…第12固定端、124…第2ねじりばね、124A…第21固定端、124B…第2コイル部、124C…第22固定端、130…揺動プレート、131…第1揺動プレート、132…第2揺動プレート、140…モータ、140A…駆動軸、150…連結ピン、151…係止部、152…フランジ部、153…付勢部、160…押圧ばね、170…排気側ロッカアーム、200…内燃機関、300…動弁機構、400…切り替え機構、410…操作シャフト、420…分割シャフト、425…中心シャフト、425A…第1支持片、425B…第2支持片、430…外側シャフト、431…第1外側シャフト、431A…第1挿通孔、431B…第3支持片、431C…第4支持片、432…第2外側シャフト、432A…第2挿通孔、432B…第5支持片、432C…第6支持片、433…第3外側シャフト、433A…第3挿通孔、433B…第7支持片、440…第1ねじりばね、440A…第11固定端、440B…第1コイル部、440C…第12固定端、441…第2ねじりばね、441A…第21固定端、441B…第2コイル部、441C…第22固定端、442…第3ねじりばね、442A…第31固定端、442B…第3コイル部、442C…第32固定端、443…第4ねじりばね、443A…第41固定端、443B…第4コイル部、443C…第42固定端、450…揺動プレート、451…第1揺動プレート、452…第2揺動プレート、453…第3揺動プレート、454…第4揺動プレート、470…吸気側ロッカアーム、480…アウターアーム、481…支持端部、481A…アジャスタ穴部、482…揺動端部、482A…バルブ穴、483…支持壁、483A…ピン孔、484…アウター側壁、484A…支持孔、490…インナーアーム、491…インナー側壁、491A…連結孔、492…傾動軸、493…ローラ軸、494…ボールベアリング、495…ローラ、496…伝達壁部、500…連結ピン、501…円柱部、501A…フランジ部、501B…挿通部、502…ブロック部、503…押圧ばね、510…切り替え機構、520…操作シャフト、521…第1シャフト、522…第2シャフト、523…第1ねじりばね、524…第2ねじりばね、530…揺動プレート、531…第1揺動プレート、532…第2揺動プレート、570…吸気側ロッカアーム、580…アウターアーム、581…支持端部、581A…アジャスタ穴部、581B…ピン孔、582…揺動端部、582A…バルブ穴、584…アウター側壁、584A…支持孔、590…インナーアーム、591…インナー側壁、591A…連結孔、592…傾動軸、593…ローラ軸、594…ボールベアリング、595…ローラ、596…係合壁部、596A…係合部、600…連結ピン、601…円柱部、602…付勢部、603…押圧ばね、610…支持壁、610A…ピン孔、620…連結ピン、620A…フランジ部、620B…突出部、620C…挿通部、621…押圧ばね。 10 ... Cylinder head, 11 ... Intake port, 12 ... Exhaust port, 13 ... First accommodating part, 14 ... Second accommodating part, 15 ... Intermediate part, 16 ... Holding part, 17 ... First communication hole, 18 ... Second Communication hole, 20 ... Cylinder, 21 ... Fuel injection valve, 22 ... 1st valve guide, 23 ... 2nd valve guide, 24 ... Intake valve, 25 ... 1st valve lifter, 26 ... 1st compression spring, 27 ... Exhaust valve, 28 ... 2nd valve lifter, 29 ... 2nd compression spring, 30 ... cam housing, 30A ... stopper wall, 31 ... cam cap, 32 ... cylinder head cover, 33 ... bolt, 40 ... intake cam shaft, 41 ... intake cam, 42 ... Large cam, 42A ... Cam mountain, 43 ... Small cam, 43A ... Cam mountain, 37 ... Exhaust cam shaft, 38 ... Exhaust cam, 60 ... Rush adjuster, 61 ... Adjuster body, 62 ... Plunger, 70, 70A, 70B , 70C, 70D ... Intake side rocker arm, 80 ... Arm part, 90 ... Inner arm, 91 ... Support end part, 91A ... Adjuster hole part, 92 ... Swinging end part, 92A ... Locking surface, 92B ... Valve hole, 93 ... roller holding part, 94 ... inner side wall, 94A ... support hole, 95 ... roller shaft, 96 ... ball bearing, 97 ... roller, 98 ... torsion spring, 100 ... outer arm, 101 ... fulcrum end, 101A ... tilting hole , 102 ... outer side wall, 103 ... tilting end, 104 ... connecting part, 105 ... support wall, 105A ... pin hole, 110 ... switching mechanism, 120 ... operation shaft, 121 ... first shaft, 121A ... first support piece, 121B ... 2nd support piece, 122 ... 2nd shaft, 122A ... Insertion hole, 122B ... 3rd support piece, 123 ... 1st torsion spring, 123A ... 11th fixed end, 123B ... 1st coil part, 123C ... 12th Fixed end, 124 ... 2nd torsion spring, 124A ... 21st fixed end, 124B ... 2nd coil part, 124C ... 22nd fixed end, 130 ... swing plate, 131 ... first swing plate, 132 ... second swing Dynamic plate, 140 ... motor, 140A ... drive shaft, 150 ... connecting pin, 151 ... locking part, 152 ... flange part, 153 ... urging part, 160 ... pressing spring, 170 ... exhaust side rocker arm, 200 ... internal combustion engine, 300 ... valve mechanism, 400 ... switching mechanism, 410 ... operation shaft, 420 ... split shaft, 425 ... center shaft, 425A ... first support piece, 425B ... second support piece, 430 ... outer shaft, 431 ... first outer Shaft, 431A ... 1st insertion hole, 431B ... 3rd support piece, 431C ... 4th support piece, 432 ... 2nd outer shaft, 432A ... 2nd insertion hole, 432B ... 5th support piece, 432C ... 6th support piece, 433 ... 3rd outer shaft, 433A ... 3rd insertion hole, 433B ... 7th support piece, 440 ... 1st torsion spring, 440A ... 11th fixed end, 440B ... 1st coil portion, 440C ... 12th fixed end, 441 ... 2nd torsion spring, 441A ... 21st fixed end, 441B ... 2 coil part, 441C ... 22nd fixed end, 442 ... 3rd torsion spring, 442A ... 31st fixed end, 442B ... 3rd coil part, 442C ... 32nd fixed end, 443 ... 4th torsion spring, 443A ... 41st Fixed end, 443B ... 4th coil portion, 443C ... 42nd fixed end, 450 ... swing plate, 451 ... first swing plate, 452 ... second swing plate, 453 ... third swing plate, 454 ... 4 swing plate, 470 ... intake side rocker arm, 480 ... outer arm, 481 ... support end, 481A ... adjuster hole, 482 ... swing end, 482A ... valve hole, 483 ... support wall, 483A ... pin hole, 484 ... outer side wall, 484A ... support hole, 490 ... inner arm, 491 ... inner side wall, 491A ... connecting hole, 492 ... tilting shaft, 493 ... roller shaft, 494 ... ball bearing, 495 ... roller, 494 ... transmission wall, 500 ... Connecting pin, 501 ... Cylindrical part, 501A ... Flange part, 501B ... Insertion part, 502 ... Block part, 503 ... Pressing spring, 510 ... Switching mechanism, 520 ... Operation shaft, 521 ... First shaft, 522 ... Second Shaft, 523 ... 1st torsion spring, 524 ... 2nd torsion spring, 530 ... swing plate, 513 ... 1st swing plate, 532 ... second swing plate, 570 ... intake side rocker arm, 580 ... outer arm, 581 ... Support end, 581A ... Adjuster hole, 581B ... Pin hole, 582 ... Swinging end, 582A ... Valve hole, 584 ... Outer side wall, 584A ... Support hole, 590 ... Inner arm, 591 ... Inner side wall, 591A ... Connecting hole, 592 ... Tilt shaft, 593 ... Roller shaft, 594 ... Ball bearing, 595 ... Roller, 596 ... Engaging wall part, 596A ... Engaging part, 600 ... Connecting pin, 601 ... Column part, 602 ... Biasing part , 603 ... Pressing spring, 610 ... Support wall, 610A ... Pin hole, 620 ... Connecting pin, 620A ... Flange part, 620B ... Protruding part, 620C ... Insertion part, 621 ... Pressing spring.
Claims (3)
前記カムシャフトに連結されたカムと、
一端部がラッシュアジャスタによって支持されるとともに他端部が機関バルブによって支持され、前記カムによって押圧されることにより、前記一端部を中心として前記他端部を揺動させる複数のロッカアームとを備える動弁機構であって、
前記ロッカアームは、
インナーアーム、前記インナーアームと相対的に傾動可能に設けられたアウターアーム、及び前記インナーアームと前記アウターアームとの相対的な傾動が制限されたロック状態と、前記インナーアームと前記アウターアームとの相対的な傾動が許容されたアンロック状態とに切り替え可能な切り替え機構を有し、
前記切り替え機構は、
前記カムシャフトの軸方向と同じ方向に延びている操作シャフトと、
前記操作シャフトに連結されていて、前記ロッカアームに対応する位置に並んで配置された揺動プレートと、
前記操作シャフトを回転させるアクチュエータと、
前記揺動プレートに対応する位置に並んで配置された連結ピンとを有し、
前記連結ピンは、前記インナーアームと前記アウターアームとの状態が前記ロック状態となる第1位置と前記アンロック状態となる第2位置とに位置を切り替え可能であり、
前記第1位置から前記第2位置への切り替えと、前記第2位置から前記第1位置への切り替えとのうちのいずれか一方について、前記アクチュエータが前記操作シャフトを回転させることで前記揺動プレートと前記連結ピンとを当接させて、該連結ピンの位置を切り替える動弁機構。 With the camshaft,
With the cam connected to the camshaft,
One end is supported by a lash adjuster and the other end is supported by an engine valve, and by being pressed by the cam, a movement provided with a plurality of rocker arms that swing the other end around the one end. It ’s a valve mechanism,
The rocker arm
An inner arm, an outer arm provided so as to be tiltable relative to the inner arm, a locked state in which the relative tilt between the inner arm and the outer arm is restricted, and the inner arm and the outer arm. It has a switching mechanism that can switch to an unlocked state where relative tilting is allowed.
The switching mechanism is
An operation shaft extending in the same direction as the axis of the camshaft,
A swing plate connected to the operation shaft and arranged side by side at a position corresponding to the rocker arm.
The actuator that rotates the operation shaft and
It has connecting pins arranged side by side at positions corresponding to the swing plate.
The connecting pin can be switched between a first position in which the state of the inner arm and the outer arm is in the locked state and a second position in which the state of the outer arm is in the unlocked state.
The swing plate is formed by the actuator rotating the operation shaft for either the switching from the first position to the second position or the switching from the second position to the first position. A valve operating mechanism that switches the position of the connecting pin by bringing it into contact with the connecting pin.
前記揺動プレートは、前記第1シャフトに連結されている第1揺動プレートと、前記第2シャフトに連結されている第2揺動プレートを含む
請求項1に記載の動弁機構。 The operation shaft includes a first shaft with which the actuator abuts, a second shaft coaxially arranged with the first shaft and having an insertion hole through which the first shaft is inserted, and the first shaft having the first shaft. It has an elastic member that is connected to the first shaft and the second shaft in a state of being inserted through the second shaft and allows relative rotation between the first shaft and the second shaft.
The valve operating mechanism according to claim 1, wherein the swing plate includes a first swing plate connected to the first shaft and a second swing plate connected to the second shaft.
前記分割シャフトはそれぞれ同軸上に配置されていて、前記複数の分割シャフトのうち最も内周側に配置されていて前記アクチュエータが当接する中心シャフトと、前記中心シャフトが挿通される挿通孔を有していて該中心シャフトの外周側に重なって配置された複数の外側シャフトとを含み、
前記弾性部材は、前記分割シャフトのうち内周側に配置されている内周側シャフトが、該内周側シャフトの外周側に配置されている外周側シャフトに挿通された状態において前記内周側シャフトと前記外周側シャフトとの相対回転を許容し、
前記揺動プレートは、前記複数の分割シャフトの各々に連結されている
請求項1に記載の動弁機構。 The operation shaft has a plurality of split shafts having the same number of cylinders as the number of cylinders of an internal combustion engine, and an elastic member for connecting the split shafts to each other.
Each of the divided shafts is coaxially arranged, and has a central shaft which is arranged on the innermost side of the plurality of divided shafts and with which the actuator abuts, and an insertion hole through which the central shaft is inserted. Including a plurality of outer shafts arranged so as to overlap each other on the outer peripheral side of the central shaft.
The elastic member has the inner peripheral side in a state where the inner peripheral side shaft arranged on the inner peripheral side of the divided shaft is inserted into the outer peripheral side shaft arranged on the outer peripheral side of the inner peripheral side shaft. Allows relative rotation between the shaft and the outer peripheral side shaft,
The valve operating mechanism according to claim 1, wherein the swing plate is connected to each of the plurality of split shafts.
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US5660153A (en) * | 1995-03-28 | 1997-08-26 | Eaton Corporation | Valve control system |
US5623897A (en) * | 1996-03-22 | 1997-04-29 | Eaton Corporation | Engine valve control system using a latchable rocker arm activated by a solenoid mechanism |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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