JP2011111937A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の可変動弁装置は、カム面22cを有する組付けカム22aが組み付けられた組付けカム付きシャフト部材14と、同シャフト部材14とは別に、固定カム12が一体的に形成されたカムシャフト部材13とを有する構造において、組付けカム22aのカム面22cを、固定カム12のカム面12aのカム幅cよりも大きなカム幅寸法で形成することとした。同構成によると、大きくなった組付けカム22aのカム面22cによって、タペットなど摺動部材9のカム当接面9aとの接触状態を良好に保つことができる。
【選択図】図2
Description
可変動弁装置には、エンジンで多く採用されているマルチバルブ(一対の吸気バルブ、一対の排気バルブ)のバルブ間の位相を可変させて、マルチバルブの開いている期間を変更させる構造がある。
ところが、このクリアランスは、組付けカムのカム面のミスアライメントを発生させる。このため、組付けカムのカム幅端部とタペットやロッカなどのカム当接部との接触が生じることがある。これは、フリクションの増大や偏磨耗の要因となる。しかも、ミスアライメントによって、クリアランスの不安定さを生み、組付けカムとシャフトとの間に働く偏荷重も大きくなり、フリクション増による応答性の悪化や該部位の摩耗も生じる。
そこで、本発明の目的は、簡単な構造で、位相の可変を行う組付けカムのミスアライメントに対する耐性が高められる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
請求項2に記載の発明は、組付けカム付きシャフト部材に、組付けカムとは別に複数の吸気バルブまたは排気バルブのいずれかを駆動する基準固定カムが一体的に形成される構造の場合、基準固定カムのカム面は、カムシャフト部材に一体的に形成された固定カムのカム面のカム幅よりも大きなカム幅寸法で形成することとした。
したがって、簡単な構造で、位相の可変を行う組付きカムのミスアライメントに対する耐性を高めることができる。
請求項3の発明によれば、基準固定カム、組付けカムはそれぞれの最適なカム幅となり、スプリット可変に伴うミスアライメントに有効に対応でき、フリクション増による応答性の悪化や偏摩耗を効果的に抑制することができる。
図1は内燃機関、例えば複数気筒のレシプロエンジン(以下、単にエンジンという)の平面を示し、図2は図1中のI−I線に沿う断面を示していて、同図中1は同エンジンのシリンダブロック、2は同シリンダブロック1の頭部に搭載されたシリンダヘッドを示している。
シリンダヘッド2の下面には、各気筒3に対応してそれぞれ燃焼室5が形成されている。各燃焼室5には、吸気を行なう一対の吸気ポート7(2個)、排気を行なう一対の排気ポート(図示しない)が開口している。各吸気ポート7には、ステム端にそれぞれ有底筒形のタペット9(従動部材)が装着された一対の吸気バルブ10(2個)が設けられている。そして、各タペット9の頂面9aに形成されている球面状のクラウニング(カム当接面)がシリンダヘッド2の上部に臨んでいる。各排気ポート(図示しない)には、同様にタペットが付いた一対の排気バルブ(いずれも図示しない)が設けられ、同様に、バルブ基端部がシリンダヘッド2の上部に臨んでいる。これら吸気バルブ10、排気バルブ(図示しない)にて、吸気ポート7、排気ポート(図示しない)が開閉される。さらに各燃焼室5には、図示はしないが点火プラグがそれぞれ設けられる。
すなわち、基準側となる固定カム20は、アウタカムシャフト17aのうちの片側のタペット、例えば左側のタペット9と対応した外周部分に一体的に設けられている。具体的には固定カム20は、板カムで形成され、アウタカムシャフト17aの外側に嵌めることにより固定、具体的には圧入により固定してある。この固定カム20の外周面に形成されているカム面20aが左側のタペット9のクラウニングを施した頂部9aと当接し、固定カム20のカム変位が左側の吸気バルブ10bに伝えられる。
カム位相変更機構25は、例えば図2および図4に示されるように複数の遅角室30を周方向沿いに有する円筒形のハウジング31内に、軸部32の外周部から放射状に複数のベーン33が突き出たベーン部34を回動自在に収め、各ベーン33で各遅角室30内を仕切る回動ベーン構造が用いてある。なお、ハウジング31の外周部にはタイミングスプロケット39が設けられている。同スプロケット39は、タイミングチェーン40を介して、排気側のカムシャフト13端に装着したタイミングスプロケット13aと共にクランクシャフト(図示しない)につながる。ハウジング31は、固定ボルト36によって、アウタカムシャフト17a端のブラケット37(図2に図示)に連結され、残るベーン部34の軸部32は、固定ボルト38によって、インナカムシャフト17bの軸端に連結され、ベーン33が遅角室30内を回動変位すると、インナカムシャフト17bがアウタカムシャフト17aに対して相対的に変位する。
すなわち、吸気側のカムシャフト14(組付けカム付きシャフト部材)は、カムが一体に形成された排気側のカムシャフト13とは異なり、組付けカムであるカムローブ22が変位できることが求められるため、アウタカムシャフト17aとの間には、変位させるのに必要な微小なクリアランスが存在する。しかも、クリアランスには、カムローブ22やアウタカムシャフト17aの部品公差や双方の部品を組み付けるときの組立公差が加わるため、カム山部22aは広範囲を変位しやすく、カム面22cの姿勢はばらつきやすい(一定でない)。このため、図6(a)に示されるようにカム面22cは、カム軸中心に対してミスアライメントが生じやすくなる。
したがって、簡単な構造で、位相の可変を行うカムのミスアライメントに対する耐性が高められる。これは、カム山部22aが固定カム20を基準に周方向に変位するスプリット可変に伴うミスアライメント、すなわちカムジャーナル幅方向の前後に時間差でバルブリフト荷重が働くときに発生するミスアライメントに対しても同様である。
なお、こうした効果は、タペット9のカム当接面のクラウニングをカム面22c側に設けた場合についても同様に得られることはいうまでもない。
本実施形態は、第1の実施形態のような固定カム20(第1カム)とカムローブ22(第2カム)とを組み付けた二重シャフト17(シャフト部材)の一方の端部に位相変更装置25を設けて、固定カム20に対しカムローブ22の位相を可変する可変動弁装置15ではなく、さらに固定カム20の位相とカムローブ22の位相を一体に可変させる機能を加えた可変動弁装置50に、本発明を適用したものである。
なお、本発明は上述したいずれの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば実施形態では、タペットでカム変位を受けてバルブを駆動する構造を挙げたが、これに限らず、他の従動部材、例えばロッカ部材でカム変位を受けてバルブを駆動する構造に本発明を適用してもよい。ロッカ部材でバルブを駆動する場合、ロッカ部材のカム側に1つのカム当接面をもち、バルブ側に二股状のバルブ駆動部をもち、1つのカムで複数のバルブを駆動するときがあるが、この場合にはカム幅寸法は、実カム幅を駆動弁数で割った1弁当り寸法を指す(=実カム軸/駆動弁数)。もちろん、本発明は上述した実施形態のような一対の吸気カムの位相を相対的に変更する可変動弁装置に限らず、図示はしないが一対の排気カムの位相を相対的に変更する可変動弁装置に適用してもよい。
12 排気カム(固定カム)
12a 排気カムのカム面
13 排気側のカムシャフト(カムシャフト部材)
14 吸気側のカムシャフト(組付けカム付きシャフト部材)
15 可変動弁装置
19 吸気カム
20 固定カム(基準固定カム)
20a 固定カムのカム面
22a カム山部(組付けカム)
22c カム山部のカム面
25 カム位相変更機構
a カム山部のカム幅
b 固定カムのカム幅
c 排気カム(固定カム)のカム幅
Claims (3)
- 内燃機関のクランク出力により駆動される複数のシャフト部材を備える可変動弁装置であって、
前記複数のシャフト部材は、
前記吸気バルブまたは前記排気バルブを駆動するカム面を有する組付けカムが組み付けられた組付けカム付きシャフト部材と、
前記組付けカム付きシャフト部材とは別に、固定カムが一体的に形成されたカムシャフト部材と、を備え、
前記組付けカムのカム面は、前記固定カムのカム面のカム幅よりも大きなカム幅寸法で形成されてなる
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 前記吸気バルブまたは前記排気バルブは、一気筒に対して複数設けられており、
前記組付けカム付きシャフト部材には、前記組付けカムとは別に前記複数の吸気バルブまたは排気バルブのいずれかを駆動する基準固定カムが一体的に形成されており、
前記基準固定カムのカム面は、前記カムシャフト部材に一体的に形成された前記固定カムのカム面のカム幅よりも大きなカム幅寸法で形成されてなる
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 前記組付けカムは、前記組付けカム付きシャフト部材の外側に周方向に変位可能に組み付けられており、
前記組付けカムの位相を前記基準固定カムに対して変更するカム位相変更機構をさらに備えており、
前記組付けカムのカム面は、前記基準固定カムのカム面のカム幅よりも大きなカム幅寸法で形成されてなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の可変動弁装置。
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