JP2006307765A - 内燃機関のリフト可変動弁装置 - Google Patents

内燃機関のリフト可変動弁装置 Download PDF

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Abstract

【課題】動弁カムの回転軸線に直交する平面内で変位可能な可動支軸で揺動可能に支承されるとともに動弁カムに従動して揺動するサブカムと、機関弁に連動、連結されるとともに前記サブカムに従動するカムフォロワとを備え、可動支軸を変位させることで機関弁のリフト量を変化させるようにした内燃機関のリフト可変動弁装置において、サブカムおよびカムフォロワの接触部に簡単な構造でオイルを供給して潤滑が行えるようにする。
【解決手段】オイルを貯留するようにして上方に開放したオイル溜まり４６が上面に設けられるサブカム１７に、カムフォロワ１８を回動駆動するリフト部４５ａならびにカムフォロワ１８を静止状態に保持すべく可動支軸１６の軸線からの距離を等距離としたベース円部４５ｂとが連なって成る当接面４５が設けられるとともに、オイル溜まり４６のオイルをベース円部４５ｂに導く潤滑油孔４７が設けられる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、動弁カムの回転軸線に直交する平面内で変位可能な可動支軸で揺動可能に支承されるとともに前記動弁カムに従動して揺動するサブカムと、機関弁に連動、連結されるとともに前記サブカムに従動するカムフォロワとを備え、前記可動支軸を変位させることで機関弁のリフト量を変化させるようにした内燃機関のリフト可変動弁装置の改良に関する。
機関弁に連動、連結されるカムフォロワを、動弁カムによって揺動駆動されるロッカーレバー（サブカム）で揺動させるようにし、ロッカーレバーの支点を変位させることで機関弁にリフト量を変化させるようにした内燃機関のリフト可変動弁装置が、たとえば特許文献１により既に知られている。
特開平７−６３０２３号公報
ところで、このようなリフト可変動弁装置では、ロッカレバーおよびカムフォロワの接触部にオイルを供給して潤滑することが必要であり、しかも潤滑構造も構成が単純であることが望まれるが、上記特許文献１で開示されたものには、そのような潤滑構造は開示されていない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、サブカムおよびカムフォロワの接触部に、簡単な構造でオイルを供給して潤滑が行えるようにした内燃機関のリフト可変動弁装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、動弁カムの回転軸線に直交する平面内で変位可能な可動支軸で揺動可能に支承されるとともに前記動弁カムに従動して揺動するサブカムと、機関弁に連動、連結されるとともに前記サブカムに従動するカムフォロワとを備え、前記可動支軸を変位させることで機関弁のリフト量を変化させるようにした内燃機関のリフト可変動弁装置において、前記可動支軸に連結されるとともに前記動弁カムの回転軸線と平行な軸線まわりに回動可能なコントロールアームと、該コントロールアームを回動駆動する駆動手段とを含み、オイルを貯留するようにして上方に開放したオイル溜まりが上面に設けられる前記サブカムに、前記カムフォロワを回動駆動するリフト部ならびに前記カムフォロワを静止状態に保持すべく前記可動支軸の軸線からの距離を等距離としたベース円部とが連なって成る当接面が該当接面を前記カムフォロワに当接させるようにして設けられるとともに、前記オイル溜まりのオイルを前記ベース円部に導く潤滑油孔が設けられることを特徴とする。
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記サブカムを揺動可能に支承する前記可動支軸が、前記コントロールアームに着脱可能に取付けられることを特徴とする。
さらに請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成に加えて、複数の前記サブカムを揺動可能に支承する前記可動支軸の外周に、可動支軸とは別体であるスペーサが、前記各サブカム間に介在するようにして嵌装されることを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、カムフォロワに当接すべくサブカムに設けられた当接面に、サブカムの上面のオイル溜まりから潤滑油孔を介してオイルを供給するようにした簡単な潤滑構造で、サブカムおよびカムフォロワの接触部の潤滑を行うことができる。しかも潤滑油孔は、前記当接面のうち大きな荷重がかかることのないベース円部に開口するものであるので、潤滑油孔が設けられることによるサブカムの剛性低下を心配する必要はない。
また請求項２記載の発明によれば、他の構成要素を取り外すことなくサブカムの着脱操作を行うことができ、部品の交換作業が容易となる。また可動支軸がコントロールアームに対して着脱可能とされることにより、可動支軸の内部に潤滑油通路を形成することが困難となるが、サブカムに設けられるオイル溜まりから潤滑油孔を介してサブカムおよびカムフォロワの接触部の潤滑を容易に行うことができる。
さらに請求項３記載の発明によれば、可動支軸で複数のサブカムを揺動支持する場合でも、可動支軸とは別体であるスペーサをサブカム間に介装するので、可動支軸の形状を単純化しつつ可動支軸の軸線に沿う方向での各サブカムの位置を規制することができる。
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
図１〜図６は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は内燃機関の要部縦断側面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は高リフト状態での図２の３−３線断面図、図４は動弁装置の要部斜視図、図５は動弁装置の要部分解斜視図、図６は低リフト状態での図３に対応した断面図である。
先ず図１〜図５において、内燃機関のシリンダヘッド１１には、１気筒に対して一対の機関弁である吸気弁１２…が開閉作動可能に配設されており、両吸気弁１２…を開閉駆動する動弁装置１３Ａは、両吸気弁１２…に個別に対応した動弁カム１４…が設けられるカムシャフト１５と、前記動弁カム１４…の回転軸線すなわちカムシャフト１５の軸線に直交する平面内で変位可能な可動支軸１６で揺動可能に支承されるとともに各動弁カム１４…に従動して揺動する一対のサブカム１７，１７と、各吸気弁１２…にそれぞれ個別に連動、連結されるとともに前記両サブカム１７…にそれぞれ従動する一対のカムフォロワ１８，１８と、可動支軸１６に連結されるとともに前記カムシャフト１５の軸線と平行な軸線まわりに回動可能なコントロールアーム１９と、該コントロールアーム１９を回動駆動する駆動手段２０とを備えるものであり、可動支軸１６を変位させることで吸気弁１２…のリフト量を変化させることができる。
前記両吸気弁１２…のステム１２ａ…はシリンダヘッド１１に配設されたガイド筒２１…に摺動自在に嵌合されており、ステム１２ａ…の上端に設けられるリテーナ２２…と、シリンダヘッド１１に当接されるリテーナ２３…との間に介設される弁ばね２４…により、吸気弁１２…は閉弁方向に付勢される。
シリンダヘッド１１には、一対の吸気弁１２…の両側に配置されるようにしてカムホルダ２５，２５が設けられており、それらのカムホルダ２５…と協働して前記カムシャフト１５を回転自在に支承するキャップ２６，２６がカムホルダ２５…の上面に締結される。
両カムフォロワ１８，１８の一端部は、油圧タペット２７…を介してシリンダヘッド１１に揺動可能に支承されるものであり、シリンダヘッド１１には油圧タペット２７…に通じる油路２８が設けられる。また両カムフォロワ１８…の他端部は前記吸気弁１２…のステム１２ａ…の上端に当接される。さらに両カムフォロワ１８…の中間部にはニードルベアリング３０…を介して第１ローラ３１…が軸支されており、これらの第１ローラ３１…が各カムフォロワ１８…に個別に対応したサブカム１７…にそれぞれ転がり接触する。
コントロールアーム１９は、前記両吸気弁１２…の両側に配置されるウエブ１９ａ，１９ａと、カムシャフト１５と平行な軸線を有するようにして両ウエブ１９ａ…の基端部外面に直角に連なる軸部１９ｂ，１９ｂと、両ウエブ１９ａ…の先端部間を結ぶ連結部１９ｃ…とを有して一体のクランク形状に構成され、前記軸部１９ｂ…は、前記カムホルダ２５…に設けられた支持孔３２…に回動可能に嵌合される。すなわちコントロールアーム１９はカムホルダ２５…で回動可能に支承される。
前記カムシャフト１５と平行な軸線を有する可動支軸１６は、コントロールアーム１９における両ウエブ１９ａ…の内側に配置される両サブカム１７…と、両サブカム１７…間に介装される円筒状のスペーサ３３とを貫通するものであり、該可動支軸１６の両端が前記両ウエブａ…の内側面に当接され、両ウエブ１９ａ…にそれぞれ挿通されるボルト３４，３４が可動支軸１６の両端部に螺合され、可動支軸１６および両サブカム１７…間にニードルベアリング３５，３５がそれぞれ介装される。
すなわちコントロールアーム１９の両ウエブ１９ａ…に両端が着脱可能に取付けられる可動支軸１６で両サブカム１７…が回動可能に支承されることになり、しかも可動支軸１６とは別体であるスペーサ３３が、両サブカム１７，１７間に介在するようにして可動支軸１６の外周に嵌装される。
しかもコントロールアーム１９の軸部１９ｂ…および前記可動支軸１６間に対応する位置で両サブカム１７…には、カムシャフト１５側に延びる一対ずつの支持腕部１７ａ，１７ａ…が略Ｕ字状にしてそれぞれ一体に設けられており、両支持腕部１７ａ、１７ａ…の先端間に固定される支軸３６…にニードルベアリング３８…を介して第２ローラ３７…が軸支され、それらの第２ローラ３７…は、カムシャフト１５の動弁カム１４…にそれぞれ転がり接触する。すなわちサブカム１７，１７はカムシャフト１５の動弁カムに第２ローラ３７…が接触することで可動支軸１６の軸線まわりに回動駆動される。
また前記可動支軸１６に関して前記第２ローラ３７…とは反対側で前記両サブカム１７，１７には、受圧腕部１７ｂ，１７ｂがそれぞれ一体に設けられており、それらの受圧腕部１７ｂ…には、前記第２ローラ３７…を動弁カム１４…に転がり接触せしめる側にサブカム１７…をそれぞれ付勢するばね力が作用する。
すなわちコントロールアーム１９の連結部１９ｃには、サブカム１７…とは反対側の端部に端壁３９ａ…を有してサブカム１７…と反対側に延びる有底円筒状のガイド筒３９，３９が各サブカム１７…に個別に対応して一体に設けられており、前記サブカム１７…の受圧腕部１７ｂ…に当接する当接駒４２…およびガイド筒３９…の端壁３９…間にばね４３…が縮設される。
ところで、サブカム１７…の下面には、カムフォロワ１８…の第１ローラ３１…を転がり接触せしめる当接面４５…が設けられるものであり、この当接面４５は、カムフォロワ１８を回動駆動するリフト部４５ａと、カムフォロワ１８を静止状態に保持すべく可動支軸１６の軸線からの距離を等距離としたベース円部４５ｂとが連なって成るものであり、リフト部４５ａは、動弁カム１４の回動に伴ってサブカム１７が回動する際にカムフォロワ１８の第２ローラ３７への接触点および可動支軸１６の軸線間の距離が次第に大きくなるようにして直線状に延びるように形成される。
しかもサブカム１７…の上面には、前記両支持腕部１７ａ，１７ａ…間で上方および側方に開いたオイル溜まり４６…が、動弁装置１３Ａを収納する動弁室内で飛散しているオイルを受けるようにして設けられており、このオイル溜まり４６…に溜まったオイルを、前記当接面４５…のベース円部４５ｂ…に導く潤滑油孔４７…がサブカム１７…に設けられる。
コントロールアーム１９の前記連結部１９ｃにおいて、前記両ガイド筒３９…間の中間部には、上方に延びる一対の腕部１９ｄ，１９ｄが一体に設けられており、それらの腕部１９ｄ…の先端間に設けられる支軸４８にニードルベアリング４９を介して第３ローラ５０が軸支される。而して支軸４８の一端部には一方の腕部１９ｄの外面に当接係合する鍔部４８ａが設けられ、他方の腕部１９ｄから突出した支軸４８の他端部には、他方の腕部１９ｄの外面に当接、係合する止め輪５１が装着される。
駆動手段２０は、前記第３ローラ５０を挟む挟み部５２ｃを有する駆動軸５２が電動モータ５３に連動、連結されて成るものであり、駆動軸５２は、カムホルダ２５…およびキャップ２６…間で回動自在に支承される一対の軸部５２ａ，５２ａと、それらの軸部５２ａ…の偏心位置間を結ぶ連結部５２ｂと、略Ｃ字状をなすように形成されて前記連結部５２ｂの中央部に設けられる前記挟み部５２ｃとを一体に有するものである。
而して駆動手段２０によって第３ローラ５０が図３で示す位置に配置されるときには、可動支軸１６の軸線まわりに回動するサブカム１７…の当接面４５…のリフト部４５ａ…のうちベース円部４５ｎ…とは反対側の端部で吸気弁１２…におけるステム１２ａ…の上端が開弁方向に駆動されるものであり、この状態で吸気弁１２…のリフト量ｈが最大となる。また駆動手段２０によって第３ローラ５０が図９で示すように上方に回動されたときには、たとえばサブカム１７…の当接面４５…のベース円部４５ｂ…に吸気弁１２…におけるステム１２ａ…の上端が当接するものであり、この状態では吸気弁１２…のリフト量ｈが最小（＝０）となる。
ところでコントロールアーム１９の軸部１９ａ…の潤滑を果たすために、支持孔３２…の内面および軸部１９ｂ…の外面には相互に対応した環状凹部５４…，５５…が設けられており、支持孔３２…の内面の環状凹部５４…に通じるオイル通路５６…がカムホルダ２５…に設けられる。また駆動軸５２の軸部５２ａ…を支持する部分でカムホルダ２５…およびキャップ２６…の内周には、前記オイル通路５６…に通じる環状凹部５７…が設けられる。しかも駆動軸５２の軸部５２ａ…および連結部５２ｂには、一直線状に延びるオイル通路５８が設けられており、このオイル通路５８を前記環状凹部５７…に連通させる連通孔５９…が駆動軸５２の軸部５２ａ…に設けられ、前記オイル通路５８内のオイルを第３ローラ５０側に向けて噴出する噴出孔６０が連結部５２ｂの長手方向中央部に穿設される。而して噴出孔６０から噴出されるオイルは、第３ローラ５０および挟み部５２ｃ間の潤滑に供されるだけでなく、第３ローラ５０に当たって飛散することで前記サブカム１７…のオイル溜まり４７…に溜められる。
次にこの第１実施例の作用について説明すると、オイルを貯留するようにして上方および側方に開放したオイル溜まり４６…がサブカム１７…の上面に設けられ、カムフォロワ１８…を回動駆動するリフト部４５ａ…ならびにカムフォロワ１８…を静止状態に保持すべく可動支軸１６の軸線からの距離を等距離としたベース円部４５ｂ…とが連なって成る当接面４５…がカムフォロワ１８…の第１ローラ３１…に当接するようにしてサブカム１７…に設けられ、しかもオイル溜まり４６…のオイルを前記ベース円部４５ｂ…に導く潤滑油孔４７…がサブカム１７…に設けられている。
したがってカムフォロワ１８…の第１ローラ３１…に当接すべくサブカム１７…に設けられた当接面４５…に、サブカム１７…の上面のオイル溜まり４６…から潤滑油孔４７…を介してオイルを供給するようにした簡単な潤滑構造で、サブカム１７…およびカムフォロワ１８…の接触部の潤滑を行うことができる。
しかも潤滑油孔４７…は、当接面４５…のうち大きな荷重がかかることのないベース円部４５ｂ…に開口するものであるので、潤滑油孔４７…が設けられることによるサブカム１７…の剛性低下を心配する必要はない。
またサブカム１７，１７を揺動可能に支承する可動支軸１６が、コントロールアーム１９に着脱可能に取付けられるので、カムフォロワ１８等の他の構成要素を取り外すことなくサブカム１７…の着脱操作を行うことができ、部品の交換作業が容易となる。しかも可動支軸１６がコントロールアーム１９に対して着脱可能とされることにより、可動支軸１６の内部に潤滑油通路を形成することが困難となるのであるが、サブカム１７…に設けられるオイル溜まり４６…から潤滑油孔４７…を介してサブカム１７…およびカムフォロワ１８…の接触部の潤滑を容易に行うことができる。
さらに一対のサブカム１７，１７を揺動可能に支承する可動支軸１６の外周に、可動支軸１６とは別体であるスペーサ３３が、両サブカム１７，１７間に介在するようにして嵌装されるので、可動支軸１６の形状を単純化しつつ可動支軸１６の軸線に沿う方向での各サブカム１７…の位置を規制することができる。
図７〜図１０は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。
両吸気弁１２…を開閉駆動する動弁装置１３Ｂは、一対の吸気弁１２…に個別に対応した動弁カム１４…が設けられるカムシャフト１５と、動弁カム１４…の回転軸線に直交する平面内で変位可能な可動支軸１６で揺動可能に支承されるとともに各動弁カム１４…に従動して揺動する一対のサブカム１７…と、各吸気弁１２…にそれぞれ個別に連動、連結されるとともに前記両サブカム１７…にそれぞれ従動する一対のカムフォロワ１８…と、可動支軸１６に連結されるともに前記カムシャフト１５の軸線と平行な軸線まわらいに回動可能なコントロールアーム１９′と、該コントロールアーム１９′を回動駆動する駆動手段２０′とを備える。
サブカム１７…の下面には、カムフォロワ１８…を回動駆動するリフト部４５ａ…と、カムフォロワ１８…を静止状態に保持すべく可動支軸１６の軸線からの距離を等距離としたベース円部４５ｂ…とが連なって成る当接面４５…がカムフォロワ１８…の第１ローラ３１…を転がり接触せしめるべく設けられ、サブカム１７…の上面に設けられたオイル溜まりのオイル４６…を当接面４５…のベース円部４５ｂ…に導く潤滑油孔４７…がサブカム１７…に設けられる。
コントロールアーム１９′は、前記両吸気弁１２…の両側に配置されるウエブ１９ａ…と、カムシャフト１５と平行な軸線を有するようにして両ウエブ１９ａ…の基端部外面に直角に連なる軸部１９ｂ…と、両ウエブ１９ａ…の先端部間を結ぶ連結部１９ｃ′とを有して一体のクランク形状に構成され、前記軸部１９ｂ…は、前記カムホルダ２５…に設けられた支持孔３２…に回動可能に嵌合される。すなわちコントロールアーム１９′はカムホルダ２５…で回動可能に支承される。
駆動手段２０′は、コントロールアーム１９′の前記連結部１９ｃ′において両ガイド筒３９…間の中間部に設けられるセクタギヤである被動ギヤ６１と、該被動ギヤ６１に噛合する駆動ギヤ６２と、該駆動ギヤ６２に連動、連結される電動モータ５３とで構成される。
駆動ギヤ６２は、カムホルダ２５…およびキャップ２６…間で回動自在に支承される回動軸６３に設けられるものであり、この回動軸６３が電動モータ５３に連動、連結される。しかも回動軸６３を支持する部分でカムホルダ２５…およびキャップ２６…の内周には、カムホルダ２５…のオイル通路５６…に通じる環状凹部６４…が設けられ、回動軸６３には、一直線状に延びるオイル通路６５が設けられるとともに該オイル通路６５を前記環状凹部６４…に連通させる連通孔６６…が設けられ、さらにオイル通路６５内のオイルを駆動ギヤ６２および被動ギヤ６１の噛合部に向けて噴出する噴出孔６７，６７が回動軸６３に設けられ、噴出孔６７，６７から噴出されるオイルは、駆動ギヤ６２および被動ギヤ６１の噛合部の潤滑に供されるだけでなく、飛散することで前記サブカム１７…のオイル溜まり４６…に溜められる。
而して駆動ギヤ６２が図９で示すように被動ギヤ６１のカムシャフト１５側の端部に噛合された状態では、可動支軸１６の軸線まわりに回動するサブカム１７…の当接面４５…のリフト部４５ａ…のうちベース円部４５ｂ…とは反対側の端部で吸気弁１２…におけるステム１２…の上端が開弁方向に駆動されるものであり、この状態で吸気弁１２…のリフト量ｈが最大となる。また駆動ギヤ６２が図１０で示すように被動ギヤ６１のカムシャフト１５とは反対側の端部に噛合された状態では、たとえばサブカム１７…の当接面４５…のベース円部４５ｂ…に吸気弁１２…におけるステム１２ａ…の上端が当接するものであり、この状態では吸気弁１２…のリフト量ｈが最小（＝０）となる。
しかも前記噴出孔６７，６７は、駆動ギヤ６２が被動ギヤ６１のカムシャフト１５側の端部に噛合された状態、ならびに駆動ギヤ６２が被動ギヤ６１のカムシャフト１５とは反対側の端部に噛合された状態のいずれの状態にあっても、駆動ギヤ６２および被動ギヤ６１の噛合部にオイルを供給し得るようにして、回動軸６３の周方向に間隔をあけた２箇所に設けられる。
この第２実施例によっても上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
第１実施例の内燃機関の要部縦断側面図である。 図１の２−２線断面図である。 高リフト状態での図２の３−３線断面図である。 動弁装置の要部斜視図である。 動弁装置の要部分解斜視図である。 低リフト状態での図３に対応した断面図である。 第２実施例の図２に対応した断面図であって図９の７−７線に沿う断面図である。 コントロールアームの斜視図である。 高リフト状態での図７の９−９線断面図である。 低リフト状態での図９に対応した断面図である。
符号の説明
１２・・・機関弁である吸気弁
１３Ａ，１３Ｂ・・・動弁装置
１４・・・動弁カム
１６・・・可動支軸
１７・・・サブカム
１８・・・カムフォロワ
１９，１９′・・・コントロールアーム
２０，２０′・・・駆動手段
３３・・・スペーサ
４５・・・当接面
４５ａ・・・リフト部
４５ｂ・・・ベース円部
４６・・・オイル溜まり
４７・・・潤滑油孔

Claims (3)

  1. 動弁カム（１４）の回転軸線に直交する平面内で変位可能な可動支軸（１６）で揺動可能に支承されるとともに前記動弁カム（１４）に従動して揺動するサブカム（１７）と、機関弁（１２）に連動、連結されるとともに前記サブカム（１７）に従動するカムフォロワ（１８）とを備え、前記可動支軸（１６）を変位させることで機関弁（１２）のリフト量を変化させるようにした内燃機関のリフト可変動弁装置において、前記可動支軸（１６）に連結されるとともに前記動弁カム（１４）の回転軸線と平行な軸線まわりに回動可能なコントロールアーム（１９，１９′）と、該コントロールアーム（１９，１９′）を回動駆動する駆動手段（２０，２０′）とを含み、オイルを貯留するようにして上方に開放したオイル溜まり（４６）が上面に設けられる前記サブカム（１７）に、前記カムフォロワ（１８）を回動駆動するリフト部（４５ａ）ならびに前記カムフォロワ（１８）を静止状態に保持すべく前記可動支軸（１６）の軸線からの距離を等距離としたベース円部（４５ｂ）とが連なって成る当接面（４５）が該当接面（４５）を前記カムフォロワ（１８）に当接させるようにして設けられるとともに、前記オイル溜まり（４６）のオイルを前記ベース円部（４５ｂ）に導く潤滑油孔（４７）が設けられることを特徴とする内燃機関のリフト可変動弁装置。
  2. 前記サブカム（１７）を揺動可能に支承する前記可動支軸（１６）が、前記コントロールアーム（１９，１９′）に着脱可能に取付けられることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のリフト可変動弁装置。
  3. 複数の前記サブカム（１７）を揺動可能に支承する前記可動支軸（１６）の外周に、可動支軸（１６）とは別体であるスペーサ（３３）が、前記各サブカム（１７）間に介在するようにして嵌装されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関のリフト可変動弁装置。
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