JPH1018821A - Variable valve gear - Google Patents

Variable valve gear

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JPH1018821A
JPH1018821A JP18861796A JP18861796A JPH1018821A JP H1018821 A JPH1018821 A JP H1018821A JP 18861796 A JP18861796 A JP 18861796A JP 18861796 A JP18861796 A JP 18861796A JP H1018821 A JPH1018821 A JP H1018821A
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JP
Japan
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valve
cam
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follow
variable valve
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JP18861796A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Motosugi
勝彦 本杉
Seiji Tsuda
清治 津田
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OTIX KK
Original Assignee
OTIX KK
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Publication date
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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maximumly improve characteristics such as a torque, an output, fuel consumption performance, clean property of exhaust gas in all rotational areas by continuously or steppedly varying a valve timing and a lifting rate from the low rotation area to the high rotation area of an internal combustion engine, thereby performing accurate control according to operation conditions of the internal combustion engine. SOLUTION: A variable valve gear has a cam shaft 1 provided with a solid cam 2 whose profile is continuously varied in an axial direction, a displacement device 3 which continuously displaces the cam shaft 1 in the axial direction according to an operation condition, a swing arm 6 or a rocker arm which opens and closes a valve 5 through oscillation based on the profile of the solid cam 2. The swing arm 6 is provided with a follow-up contact mechanism 10 composed of a semi-cylindrical inner seat and a follow-up contact part 14 being in contact with the solid cam 2 while following up variation of the contact linear angle, and rollably fitted to the seat.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の低回転
時から高回転時まで、バルブタイミング及びリフト量を
連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable valve mechanism which changes a valve timing and a lift continuously or stepwise from a low rotation to a high rotation of an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、内燃機関の低回転時と高回転
時とで、バルブタイミング(開弁作用角と位相とを含
む)及びリフト量を二段階に変化させる動弁機構が種々
知られている。例えば、開弁作用角及びリフト量の小さ
い低回転用カムと、開弁作用角及びリフト量の大きい高
回転用カムとを切り替えて、それぞれスイングアームを
揺動させるタイプの可変動弁機構がある。このタイプで
は、低回転時に、図12に実線で示すように、左側の排
気バルブも右側の吸気バルブも開弁作用角及びリフト量
を小さくして、吸気にスワールを与え、低速トルクを高
めるとともに、燃費を向上させている。また、高回転時
には、図12に破線で示すように、排気バルブも吸気バ
ルブも開弁作用角及びリフト量を大きくして、吸気量を
増やし、高速出力を高めている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various valve operating mechanisms have been known in which a valve timing (including a valve opening operating angle and a phase) and a lift amount are changed in two stages between a low rotation and a high rotation of an internal combustion engine. ing. For example, there is a variable valve mechanism of a type that switches between a low rotation cam having a small valve opening angle and a lift amount and a high rotation cam having a large valve opening angle and a lift amount to swing a swing arm. . In this type, at the time of low rotation, as shown by the solid line in FIG. 12, both the left exhaust valve and the right intake valve reduce the valve opening angle and the lift amount, give swirl to the intake air, increase the low speed torque, and , Improving fuel economy. Also, at the time of high rotation, as shown by the broken line in FIG. 12, the exhaust valve and the intake valve both increase the valve opening operation angle and the lift amount, increase the intake air amount, and increase the high-speed output.

【0003】また、内燃機関の低回転時と高回転時と
で、吸気側のカムシャフトをヘリカルスプライン使用の
変位装置で一定角度回転させることにより、開弁作用角
及びリフト量はそのままで、バルブタイミングの位相の
みを変化させ、その吸気カムで直打式バルブリフタを押
圧するタイプの可変動弁機構がある。このタイプでは、
低回転時に、図13に実線で示すように、右側の吸気バ
ルブのバルブタイミングの位相を左側の排気バルブ側に
ずらし、バルブオーバーラップを大きくして、吸気早閉
効果を得、低速トルクを高めつつ燃費を向上させてい
る。また、高回転時には、図14に破線で示すように、
吸気バルブのバルブタイミングの位相を左側の排気バル
ブから離す方向にずらし、バルブオーバーラップを小さ
くして、吸気時間を長くとり、高速出力を高めている。
In addition, the camshaft on the intake side is rotated at a constant angle by a displacement device using a helical spline at a low rotation speed and a high rotation speed of the internal combustion engine, so that the valve opening operation angle and the lift amount are kept unchanged. There is a variable valve mechanism of a type in which only the timing phase is changed and the direct-acting valve lifter is pressed by the intake cam. In this type,
At low rotation, as shown by the solid line in FIG. 13, the valve timing phase of the right intake valve is shifted to the left exhaust valve side, the valve overlap is increased, the intake early closing effect is obtained, and the low speed torque is increased. While improving fuel economy. Also, at the time of high rotation, as shown by a broken line in FIG.
The phase of the valve timing of the intake valve is shifted in the direction away from the exhaust valve on the left to reduce valve overlap, increase intake time, and increase high-speed output.

【0004】これら従来の可変動弁機構によれば、一般
的な動弁機構に比べて、トルク、出力、燃費、排気ガス
のクリーン度等の諸特性がかなり向上する。図7には、
これら従来の可変動弁機構により得られる内燃機関のト
ルク特性を一点鎖線で示し、可変性の無い一般的な動弁
機構により得られる内燃機関のトルク特性を破線で示し
たが、前者は後者に対し全回転域にわたってトルクが増
加している。また、設定にもよるが、燃費は最大で8〜
10%程度向上するといわれている。
According to these conventional variable valve mechanisms, various characteristics such as torque, output, fuel efficiency, and cleanliness of exhaust gas are considerably improved as compared with a general valve mechanism. In FIG.
The torque characteristics of the internal combustion engine obtained by these conventional variable valve operating mechanisms are indicated by dashed-dotted lines, and the torque characteristics of the internal combustion engine obtained by a general valve operating mechanism having no variability are indicated by broken lines. On the other hand, the torque increases over the entire rotation range. In addition, depending on the setting, the fuel efficiency is up to 8 ~
It is said to improve by about 10%.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、これら従来
の可変動弁機構にも、次のような課題が残っていた。 上記のいずれのタイプにおいても、低回転時と高回
転時とでバルブタイミング又はリフト量を二段階に変化
させるだけなので、内燃機関の運転状況に応じた精密な
制御は難しかった。そして、図7に一点鎖線で示すよう
に、低回転時と高回転時との切替ポイントでトルク特性
に谷が生じることがあった。この現象は、特に高回転域
(例えば8000rpm以上)を重視した設定を行なっ
た場合に現れやすかった。
However, the following problems still remain in these conventional variable valve mechanisms. In any of the above types, since the valve timing or the lift amount is only changed in two stages between the time of low rotation and the time of high rotation, precise control according to the operating condition of the internal combustion engine has been difficult. As shown by the dashed line in FIG. 7, a valley may occur in the torque characteristic at the switching point between the low rotation and the high rotation. This phenomenon tends to appear particularly when a setting is made with emphasis on a high rotation range (for example, 8000 rpm or more).

【0006】 開弁作用角及びリフト量はそのまま
で、バルブタイミングの位相のみを変化させる場合に
は、高回転時の出力を重視して開弁作用角を大きくして
おくと、低回転時のトルクが犠牲になってアイドリング
も不安定になり、低回転時のトルクを重視して開弁作用
角を小さくしておくと、高回転時の出力が犠牲になる、
という二律背反の問題があった。
When changing only the phase of the valve timing while keeping the valve opening operation angle and the lift amount as they are, if the valve opening operation angle is made large by giving importance to the output during high rotation, the valve opening operation angle at low rotation is Torque is sacrificed, idling becomes unstable, and if the valve opening angle is made small with emphasis on torque at low rotation, output at high rotation will be sacrificed.
There was a trade-off problem.

【0007】 開弁作用角及びリフト量の小さい低回
転用カムと、開弁作用角及びリフト量の大きい高回転用
カムとを切り替える場合には、上記二律背反の問題は解
決できるが、一つのバルブに対して二つのカムと二つ〜
三つのアームとが必要になるため、構造が複雑になり、
コンパクト化が難しいという問題があった。また、切替
機構としてはピンを高油圧で移動させるタイプが主流で
あったため、一回の作動でスムーズに切り替わらなかっ
たり、切替時に異音が発生したり、一部が摩耗したりし
て、精度や信頼性に欠けるという問題があった。さら
に、切替応答性を早くするために高油圧源が必要になる
という問題もあった。
[0007] When switching between a low rotation cam having a small valve opening angle and a lift amount and a high rotation cam having a large valve opening angle and a large lift amount, the above trade-off problem can be solved. Two cams and two ~
Since three arms are required, the structure becomes complicated,
There was a problem that it was difficult to make it compact. In addition, since the switching mechanism is mainly of the type that moves the pin with high hydraulic pressure, it does not switch smoothly with a single operation, generates abnormal noise at the time of switching, and wears out partly, And lack of reliability. Further, there is a problem that a high hydraulic pressure source is required in order to increase the switching response.

【0008】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、内燃機関の低回転時から高回転時まで、バルブタイ
ミング及びリフト量を連続的に又は段階的に変化させ
て、内燃機関の運転状況に応じた精密な制御を行なうこ
とができ、もってトルク、出力、燃費、排気ガスのクリ
ーン性等の諸特性を全回転域にわたって最大限に向上さ
せることができるとともに、前記変化をスムーズかつ静
かに行なわせることができ、さらに、一つバルブに対し
て一つの立体カムと一つのアームで済むようにでき、構
造をシンプルにしてコンパクト化を図ることができる新
規な可変動弁機構を提供することにある。
[0008] Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to operate the internal combustion engine by changing the valve timing and the lift amount continuously or stepwise from low rotation to high rotation of the internal combustion engine. Precise control according to the situation can be performed, so that various characteristics such as torque, output, fuel consumption, cleanness of exhaust gas, etc. can be maximized over the entire rotation range, and the change is smooth and quiet. The present invention provides a novel variable valve mechanism capable of simplifying the structure and reducing the size by using only one three-dimensional cam and one arm for one valve. It is in.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の可変動弁機構は、低回転用カムプロフィー
ルから高回転用カムプロフィールまでカムプロフィール
を軸方向に連続的に変化させた立体カムを備えたカムシ
ャフトと、内燃機関の回転数等の運転状況に応じて前記
カムシャフトを軸方向へ連続的に又は段階的に変位させ
る変位装置と、前記立体カムのカムプロフィールに基づ
いて揺動することによりバルブを開閉するアームとを備
え、前記アームに、半円筒内面座と、該半円筒内面座に
ロール運動可能に嵌合されて前記立体カムの回転に伴う
接触線角度の変化に追従しながら前記立体カムに接触す
る追従接触部とからなる追従接触機構を設けたことを特
徴としている。
In order to achieve the above object, a variable valve mechanism according to the present invention has a cam profile continuously changed in the axial direction from a cam profile for low rotation to a cam profile for high rotation. A camshaft provided with a three-dimensional cam, a displacement device for continuously or stepwise displacing the camshaft in the axial direction according to an operating condition such as the rotation speed of the internal combustion engine, and a cam profile of the three-dimensional cam. An arm for swinging the valve to open and close the valve, wherein the arm has a semi-cylindrical inner seat, and is fitted to the semi-cylindrical inner seat so as to be able to roll, and a change in a contact line angle accompanying rotation of the three-dimensional cam. A follow-up contact mechanism comprising a follow-up contact portion that comes into contact with the three-dimensional cam while following the above.

【0010】ここで、低回転用カムプロフィールにおけ
るバルブタイミングの位相、開弁作用角及びリフト量
と、高回転用カムプロフィールにおけるバルブタイミン
グの位相、開弁作用角及びリフト量は、個々の内燃機関
における要求事項に応じて適宜設定することができる。
もっとも、多くの場合、低回転用カムプロフィールは開
弁作用角及びリフト量が小さく、高回転用カムプロフィ
ールは開弁作用角及びリフト量が大きい。
Here, the valve timing phase, valve opening duration and lift amount in the low rotation cam profile and the valve timing phase, valve opening angle and lift amount in the high rotation cam profile are determined for each internal combustion engine. Can be set as appropriate according to the requirements in.
However, in many cases, the cam profile for low rotation has a small valve opening angle and lift amount, and the cam profile for high rotation has a large valve opening angle and lift amount.

【0011】変位装置によりカムシャフトを段階的に変
位させる場合、二段階に変化させてもよいが、その場合
は二段階の変位を調節できるようにすることが好まし
い。さらに好ましくは、カムシャフトを少なくとも三段
階に変位させることである。最も好ましくは、カムシャ
フトを連続的に変位させることである。変位装置は特定
の構造に限定されず、油圧、電磁力等を利用したものを
例示できる。
When the camshaft is displaced in a stepwise manner by the displacement device, the camshaft may be changed in two steps. In such a case, it is preferable that the displacement in the two steps can be adjusted. More preferably, the camshaft is displaced in at least three stages. Most preferably, the camshaft is continuously displaced. The displacement device is not limited to a specific structure, but may be a device using hydraulic pressure, electromagnetic force, or the like.

【0012】前記アームとしては、次のものを例示でき
る。 1) 一端部がロッカシャフトに揺動可能に軸支され、
他端部にバルブ押圧部を備え、中央部に追従接触部付ロ
ーラ機構を備えたスイングアーム。 2) 一端部がピボットに揺動可能に支持され、他端部
にバルブ押圧部を備え、中央部に追従接触部付ローラ機
構を備えたスイングアーム。 3) 一端部に追従接触部付ローラ機構を備え、他端部
にバルブ押圧部を備え、中間部がロッカシャフトに揺動
可能に軸支されたロッカアーム。
The following can be exemplified as the arm. 1) One end is pivotally supported on the rocker shaft,
A swing arm having a valve pressing portion at the other end and a roller mechanism with a follow-up contact portion at the center. 2) A swing arm having one end pivotally supported by a pivot, a valve pressing portion at the other end, and a roller mechanism with a follow-up contact portion at the center. 3) A rocker arm having a roller mechanism with a follow-up contact portion at one end, a valve pressing portion at the other end, and an intermediate portion pivotally supported by a rocker shaft.

【0013】なお、本発明の可変動弁機構は、吸気バル
ブ又は排気バルブの何れか一方に適用することもできる
が、両方に適用することが好ましい。
The variable valve mechanism according to the present invention can be applied to either an intake valve or an exhaust valve, but is preferably applied to both.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を吸気バルブ及び排
気バルブの両方に適用した可変動弁機構の実施形態につ
いて、図面を参照して説明する。よって、実施形態にお
いて単にバルブというときは、吸気バルブと排気バルブ
の両方を指す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a variable valve mechanism in which the present invention is applied to both an intake valve and an exhaust valve will be described below with reference to the drawings. Therefore, in the embodiment, simply referring to a valve refers to both an intake valve and an exhaust valve.

【0015】まず、図1〜図7は第一実施形態の可変動
弁機構を示し、カムシャフト1には、図1において右側
の低回転用カムプロフィールから左側の高回転用カムプ
ロフィールまで、カムプロフィールを軸方向に連続的に
変化させた立体カム2が形成されている。立体カム2は
ベース円部2aとノーズ部2bとからなり、ベース円部
2aは、低回転用カムプロフィールにおいても高回転用
カムプロフィールにおいても同一半径であるため、傾斜
の無い円柱面である。しかし、ノーズ部2bは、低回転
用カムプロフィールにおいては開弁作用角及びリフト量
が小さく、高回転用カムプロフィールにおいては開弁作
用角及びリフト量が大きいため、円錐面のように傾斜し
ている。
FIGS. 1 to 7 show a variable valve mechanism according to a first embodiment. A camshaft 1 has a camshaft from a low-speed cam profile on the right to a high-speed cam profile on the left in FIG. A three-dimensional cam 2 whose profile is continuously changed in the axial direction is formed. The three-dimensional cam 2 includes a base circular portion 2a and a nose portion 2b. The base circular portion 2a has the same radius in both the low-rotation cam profile and the high-rotation cam profile, and thus has a cylindrical surface without inclination. However, since the nose portion 2b has a small valve opening action angle and a lift amount in the low rotation cam profile and has a large valve opening action angle and the lift amount in the high rotation cam profile, the nose portion 2b is inclined like a conical surface. I have.

【0016】カムシャフト1の端部には、内燃機関の回
転数等の運転状況に応じてカムシャフト1を軸方向へ連
続的に変位させる変位装置3が設けられている。変位装
置3は、スプラインを用いたカムシャフト1のガイド部
と、油圧を用いたカムシャフト1の駆動部とからなり
(いずれも図示略)、内燃機関の回転センサやアクセル
開度センサ等に基づいて作動するマイクロコンピュータ
等の制御装置(図示略)により制御されるようになって
いる。
At the end of the camshaft 1, there is provided a displacement device 3 for continuously displacing the camshaft 1 in the axial direction according to the operating condition such as the rotation speed of the internal combustion engine. The displacement device 3 includes a guide portion of the camshaft 1 using splines and a driving portion of the camshaft 1 using hydraulic pressure (both are not shown), and is based on a rotation sensor, an accelerator opening sensor, etc. of the internal combustion engine. The operation is controlled by a control device (not shown) such as a microcomputer which operates in a controlled manner.

【0017】カムシャフト1の斜め下方に配されたロッ
カシャフト4には、立体カム2のカムプロフィールに基
づいて揺動することによりバルブ5を開閉するスイング
アーム6が回動可能に軸着されている。スイングアーム
6は、右端部にロッカシャフト4の挿通孔7を備え、左
端部にバルブ押圧部としての雄ねじ付ピン8及びその固
定ナット9を備え、中央部上面には次のように構成され
た追従接触機構10が設けられている。
A swing arm 6 that opens and closes a valve 5 by swinging based on the cam profile of the three-dimensional cam 2 is rotatably mounted on a rocker shaft 4 disposed obliquely below the cam shaft 1. I have. The swing arm 6 has an insertion hole 7 for the rocker shaft 4 at the right end, a male threaded pin 8 as a valve pressing portion and a fixing nut 9 at the left end, and the upper surface of the central portion is configured as follows. A follow-up contact mechanism 10 is provided.

【0018】スイングアーム6の中央部上面には立体カ
ム2の軸線とは直角方向に長い隆起部11が形成され、
隆起部11には同方向に延びる半円筒内面座12が凹設
され、該座12の両端は閉壁13で閉じている。半円筒
内面座12には、該半円筒内面座12にロール摺動可能
に接触する半円柱面15と、立体カム2に接触する平ら
な接触面16とからなる、半割り円柱状の追従接触部1
4がロール運動可能に嵌合されている。追従接触部14
は、小角度のロール運動によって、立体カム2の回転に
伴う接触線角度の変化に追従しながら、接触面16にお
いて立体カム2に接触するようになっている。
On the upper surface of the central portion of the swing arm 6, a protruding portion 11 which is long in a direction perpendicular to the axis of the three-dimensional cam 2 is formed.
A semi-cylindrical inner seat 12 extending in the same direction is recessed in the raised portion 11, and both ends of the seat 12 are closed by closed walls 13. The semi-cylindrical inner seat 12 includes a semi-cylindrical surface 15 that comes into contact with the semi-cylindrical inner seat 12 in a slidable manner and a flat contact surface 16 that contacts the three-dimensional cam 2. Part 1
4 is fitted so as to be able to roll. Follow contact 14
Is adapted to contact the three-dimensional cam 2 on the contact surface 16 while following a change in the contact line angle accompanying the rotation of the three-dimensional cam 2 by a small-angle roll motion.

【0019】本実施形態の可変動弁機構は、次のように
作用する。まず、内燃機関の低回転時には、図4に示す
ように、カムシャフト1が変位装置3により左方向へ変
位し、立体カム2のうちの右側の低回転用カムプロフィ
ールが追従接触部14に対応する。そして、図4(a)
に示すように、ベース円部2aが追従接触部14の接触
面16に接触するとき、その接触線角度は立体カム2の
軸線に対し平行であるから、接触面16はスイングアー
ム6の上面に対し傾かないで、ベース円部2aに接触す
る。また、図4(b)に示すように、ノーズ部2bが追
従接触部14の接触面16に接触するとき、その接触線
角度は立体カム2の軸線に対し所定角度傾くから、追従
接触部14は同角度分だけロール運動して、接触面16
がノーズ部2bにうまく接触する。
The variable valve mechanism according to the present embodiment operates as follows. First, when the internal combustion engine is running at a low speed, the camshaft 1 is displaced leftward by the displacement device 3 as shown in FIG. 4, and the right low-speed cam profile of the three-dimensional cam 2 corresponds to the following contact portion 14. I do. Then, FIG.
When the base circle portion 2a comes into contact with the contact surface 16 of the follow-up contact portion 14, the contact line angle is parallel to the axis of the three-dimensional cam 2 as shown in FIG. The base circle portion 2a contacts the base circle portion 2a without tilting. Further, as shown in FIG. 4B, when the nose portion 2b contacts the contact surface 16 of the follow-up contact portion 14, the contact line angle is inclined by a predetermined angle with respect to the axis of the three-dimensional cam 2, so that the follow-up contact portion 14 Rolls by the same angle, and the contact surface 16
Makes good contact with the nose portion 2b.

【0020】このように、追従接触部14は立体カム2
の1回転毎に小角度ロール運動して、接触線角度の変化
に追従しながら立体カム2に接触し、ノーズ部2bに押
圧される。従って、スイングアーム6は低回転用カムプ
ロフィールに基づいて揺動し、図6の曲線Lに示すよう
に、排気側及び吸気側のバルブ5を小さい開弁作用角及
びリフト量で開閉させ、低速トルクを高めるとともに、
燃費を向上させる。
As described above, the following contact portion 14 is
The roller makes a small-angle roll motion for each rotation of, and contacts the three-dimensional cam 2 while following the change in the contact line angle, and is pressed by the nose portion 2b. Therefore, the swing arm 6 swings based on the cam profile for low rotation, and as shown by the curve L in FIG. While increasing the torque,
Improve fuel economy.

【0021】また、内燃機関の高回転時には、図5に示
すように、カムシャフト1が変位装置3により右方向へ
変位し、立体カム2のうちの左側の高回転用カムプロフ
ィールが追従接触部14に対応する。そして、追従接触
部14は、図5(a)(b)に示すように、立体カム2
の1回転毎に1回ロール運動して、接触線角度の変化に
追従しながら立体カム2に接触し、ノーズ部2bに押圧
される。従って、スイングアーム6は高回転用カムプロ
フィールに基づいて揺動し、図6の曲線Hに示すよう
に、バルブ5を大きい開弁作用角及びリフト量で開閉さ
せ、吸気量を増やし、高速出力を高める。
When the internal combustion engine is rotating at a high speed, the camshaft 1 is displaced rightward by the displacement device 3 as shown in FIG. 14 corresponds to. Then, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the follow-up contact portion 14
Rolls once for each rotation of, contacts the three-dimensional cam 2 while following the change in the contact line angle, and is pressed by the nose portion 2b. Accordingly, the swing arm 6 swings based on the cam profile for high rotation, opens and closes the valve 5 with a large valve opening angle and lift amount as shown by a curve H in FIG. Enhance.

【0022】そして、上記の低回転時から高回転時に至
る途中においても、回転数、アクセル開度等の運転状況
に応じて、カムシャフト1が変位装置3により連続的に
変位し、立体カム2のうちの中間部位のカムプロフィー
ルが追従接触部14に対応する。従って、スイングアー
ム6はそのカムプロフィールに基づいて揺動し、図6の
曲線Mに示すように、バルブ5を中間的な開弁作用角及
びリフト量で開閉させ、運転状況に応じたトルク及び出
力を発生させる。
The camshaft 1 is continuously displaced by the displacement device 3 in accordance with the operating conditions such as the number of revolutions and the degree of opening of the accelerator, even during the period from the low rotation to the high rotation. Among them, the cam profile of the intermediate portion corresponds to the following contact portion 14. Accordingly, the swing arm 6 swings based on the cam profile, and opens and closes the valve 5 at an intermediate valve opening angle and lift amount as shown by a curve M in FIG. Generate output.

【0023】以上のように、本実施形態の可変動弁機構
によれば、内燃機関の低回転時から高回転時まで、バル
ブタイミング及びリフト量を連続的に変化させて、内燃
機関の運転状況に応じた精密な制御を行なうことがで
き、もってトルク、出力、燃費、排気ガスのクリーン性
等の諸特性を全回転域にわたって最大限に向上させるこ
とができる。図7には、本実施形態により得られる内燃
機関のトルク特性を実線で示したが、前述の一点鎖線で
示した従来の可変動弁機構に対し、全回転域にわたって
トルクが増加しており、谷も生じていない。また、設定
にもよるが、燃費は最大で15〜20%程度向上させら
れると考えられる。
As described above, according to the variable valve mechanism of the present embodiment, the valve timing and the lift amount are continuously changed from the low rotation to the high rotation of the internal combustion engine, and the operating condition of the internal combustion engine is changed. , And various characteristics such as torque, output, fuel efficiency, and cleanliness of exhaust gas can be maximized over the entire rotation range. FIG. 7 shows the torque characteristic of the internal combustion engine obtained by the present embodiment by a solid line, but the torque increases over the entire rotation range with respect to the conventional variable valve mechanism shown by the dashed line. There are no valleys. Further, depending on the setting, it is considered that the fuel efficiency can be improved by about 15 to 20% at the maximum.

【0024】また、カムシャフト1の変位によって、前
記変化をスムーズかつ静かに行なわせることができ、さ
らに、一つのバルブ5に対して一つの立体カム2と一つ
のスイングアーム6で済むようにでき、構造をシンプル
にしてコンパクト化を図ることができる。
Further, the change can be made smoothly and quietly by the displacement of the camshaft 1, and further, only one three-dimensional cam 2 and one swing arm 6 can be used for one valve 5. In addition, the structure can be simplified and the size can be reduced.

【0025】次に、図8及び図9は第二実施形態の可変
動弁機構を示し、スイングアーム6の右端部が油圧アジ
ャスタ18付のピボット19に揺動可能に支持された点
においてのみ、第一実施形態と相違するものである。
FIGS. 8 and 9 show a variable valve mechanism according to the second embodiment. Only at the point where the right end of the swing arm 6 is swingably supported by a pivot 19 with a hydraulic adjuster 18 is shown. This is different from the first embodiment.

【0026】次に、図10及び図11は第三実施形態の
可変動弁機構を示し、スイングアームに変えてロッカア
ーム20を使用した点においてのみ、第一実施形態と相
違するものである。このロッカアーム20は、右端部下
面に追従接触機構10を備え、左端部にバルブ押圧部と
しての雄ねじ付ピン8及びその固定ナット9を備え、中
間部にロッカシャフト4の挿通孔7を備えている。カム
シャフト1及びその立体カム2は追従接触機構10の下
方に位置する。そして、ロッカアーム20はスイングア
ームと異なりシーソー的な揺動をするが、それ以外は第
一実施形態と同様の作用を奏する。
FIGS. 10 and 11 show a variable valve mechanism according to the third embodiment, which differs from the first embodiment only in that a rocker arm 20 is used instead of a swing arm. The rocker arm 20 has a follow-up contact mechanism 10 on the lower surface on the right end, a male threaded pin 8 and a fixing nut 9 as a valve pressing portion on the left end, and an insertion hole 7 for the rocker shaft 4 at an intermediate portion. . The camshaft 1 and its three-dimensional cam 2 are located below the following contact mechanism 10. The rocker arm 20 swings like a seesaw unlike the swing arm, but otherwise exerts the same operation as the first embodiment.

【0027】これらの第二及び第三実施形態の可変動弁
機構によっても、第一実施形態と同様の効果が得られ
る。
The same effects as in the first embodiment can be obtained by the variable valve mechanisms of the second and third embodiments.

【0028】なお、本発明は前記実施形態の構成に限定
されるものではなく、例えば次のように、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る。 (1)カムシャフト1を段階的に変位させるようにする
こと。 (2)変位装置3の構成や制御の仕方を適宜変更するこ
と。
It should be noted that the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and may be embodied with, for example, the following changes without departing from the spirit of the invention. (1) The camshaft 1 is displaced stepwise. (2) The configuration and control method of the displacement device 3 are appropriately changed.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明の可変動弁機構は、上記の通り構
成されているので、内燃機関の低回転時から高回転時ま
で、バルブタイミング及びリフト量を連続的に又は段階
的に変化させて、内燃機関の運転状況に応じた精密な制
御を行なうことができ、もってトルク、出力、燃費、排
気ガスのクリーン性等の諸特性を全回転域にわたって最
大限に向上させることができるとともに、前記変化をス
ムーズかつ静かに行なわせることができ、さらに、一つ
バルブに対して一つの立体カムと一つのアームで済むよ
うにでき、構造をシンプルにしてコンパクト化を図るこ
とができる、という優れた効果を奏する。
Since the variable valve mechanism of the present invention is configured as described above, the valve timing and the lift amount can be changed continuously or stepwise from the low rotation to the high rotation of the internal combustion engine. Thus, it is possible to perform precise control in accordance with the operation state of the internal combustion engine, and thereby it is possible to maximize various characteristics such as torque, output, fuel efficiency, cleanness of exhaust gas, etc. over the entire rotation range, The change can be performed smoothly and quietly, and further, one valve and one arm can be used for one valve, so that the structure can be simplified and the size can be reduced. It has the effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を具体化した第一実施形態の可変動弁機
構を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a variable valve mechanism according to a first embodiment of the invention.

【図2】同可変動弁機構の正面図である。FIG. 2 is a front view of the variable valve mechanism.

【図3】同可変動弁機構の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the variable valve mechanism.

【図4】内燃機関の低回転時における図2のIV−IV
線断面図である。
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2 when the internal combustion engine is running at a low speed.
It is a line sectional view.

【図5】内燃機関の高回転時における図2のIV−IV
線断面図である。
FIG. 5 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2 when the internal combustion engine is rotating at a high speed.
It is a line sectional view.

【図6】同可変動弁機構によるバルブタイミング及びリ
フト量を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing valve timing and lift amount by the variable valve mechanism.

【図7】同可変動弁機構により得られる内燃機関のトル
ク特性を従来例と比較して示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing torque characteristics of an internal combustion engine obtained by the variable valve mechanism in comparison with a conventional example.

【図8】第二実施形態の可変動弁機構を示す正面図であ
る。
FIG. 8 is a front view showing a variable valve mechanism according to a second embodiment.

【図9】図8のIX−IX線断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX of FIG. 8;

【図10】第三実施形態の可変動弁機構を示す正面図で
ある。
FIG. 10 is a front view showing a variable valve mechanism according to a third embodiment.

【図11】図10のXI−XI線断面図である。11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG.

【図12】従来の可変動弁機構によるバルブタイミング
及びリフト量を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing valve timing and lift amount by a conventional variable valve mechanism.

【図13】従来の別の可変動弁機構によるバルブタイミ
ング及びリフト量を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing valve timing and lift by another conventional variable valve mechanism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カムシャフト 2 立体カム 3 変位装置 4 ロッカシャフト 5 バルブ 6 スイングアーム 8 雄ねじ付ピン 10 追従接触機構 12 半円筒内面座 14 追従接触部 15 半円柱面 16 接触面 18 油圧アジャスタ 19 ピボット 20 ロッカアーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Camshaft 2 Solid cam 3 Displacement device 4 Rocker shaft 5 Valve 6 Swing arm 8 Male screw pin 10 Following contact mechanism 12 Semicylindrical inner surface seat 14 Following contact part 15 Semicylindrical surface 16 Contact surface 18 Hydraulic adjuster 19 Pivot 20 Rocker arm

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 低回転用カムプロフィールから高回転用
カムプロフィールまでカムプロフィールを軸方向に連続
的に変化させた立体カムを備えたカムシャフトと、 内燃機関の回転数等の運転状況に応じて前記カムシャフ
トを軸方向へ連続的に又は段階的に変位させる変位装置
と、 前記立体カムのカムプロフィールに基づいて揺動するこ
とによりバルブを開閉するアームとを備え、 前記アームに、半円筒内面座と、該半円筒内面座にロー
ル運動可能に嵌合されて前記立体カムの回転に伴う接触
線角度の変化に追従しながら前記立体カムに接触する追
従接触部とからなる追従接触機構を設けたことを特徴と
する可変動弁機構。
1. A camshaft having a three-dimensional cam in which a cam profile is continuously changed in an axial direction from a low-rotation cam profile to a high-rotation cam profile, and according to an operating condition such as a rotation speed of an internal combustion engine. A displacement device that displaces the camshaft continuously or stepwise in the axial direction; and an arm that opens and closes a valve by swinging based on a cam profile of the three-dimensional cam, wherein the arm has a semi-cylindrical inner surface. A follow-up contact mechanism comprising a seat and a follow-up contact portion that is fitted to the semi-cylindrical inner surface seat so as to be able to roll and that contacts the three-dimensional cam while following a change in a contact line angle accompanying the rotation of the three-dimensional cam is provided. A variable valve mechanism.
【請求項2】 前記アームは、一端部がロッカシャフト
に揺動可能に軸支され、他端部にバルブ押圧部を備え、
中央部に前記追従接触部付ローラ機構を備えたスイング
アームである請求項1記載の可変動弁機構。
2. The arm is pivotally supported at one end by a rocker shaft, and has a valve pressing portion at the other end.
The variable valve mechanism according to claim 1, wherein the swing arm includes a roller mechanism having a follow-up contact portion at a central portion.
【請求項3】 前記アームは、一端部がピボットに揺動
可能に支持され、他端部にバルブ押圧部を備え、中央部
に前記追従接触部付ローラ機構を備えたスイングアーム
である請求項1記載の可変動弁機構。
3. The swing arm according to claim 1, wherein one end of the arm is swingably supported by a pivot, the other end has a valve pressing portion, and the central portion has the roller mechanism with the follow-up contact portion. 2. The variable valve mechanism according to 1.
【請求項4】 前記アームは、一端部に前記追従接触部
付ローラ機構を備え、他端部にバルブ押圧部を備え、中
間部がロッカシャフトに揺動可能に軸支されたロッカア
ームである請求項1記載の可変動弁機構。
4. The rocker arm having the roller mechanism with a follow-up contact portion at one end, a valve pressing portion at the other end, and an intermediate portion pivotally supported by a rocker shaft. Item 7. The variable valve mechanism according to Item 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103850745A (en) * 2014-02-28 2014-06-11 天津大学 Plunger-type variable valve device based on split cam
CN103850736A (en) * 2014-02-28 2014-06-11 天津大学 Gear-type variable valve device based on split cam
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CN103850736B (en) * 2014-02-28 2016-03-30 天津大学 A kind of gear type variable valve gear based on split cam

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