JP2013083255A - Internal combustion engine and moving valve mechanism for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は請求項1の前提部分に記載した内燃機関に関する。本発明はさらに、請求項9の前提部分に記載した内燃機関用動弁機構に関する。
The invention relates to an internal combustion engine as defined in the premise of
内燃機関の場合、燃焼室内の充填物運動を最適化するために、可変の動弁機構が使用される。内燃機関のガス交換弁の場合には、この動弁機構によって、異なる弁リフトに調節することができる。特許文献1から、複数の異なるリフトカーブを有するガス交換弁の操作を可能にする動弁機構が知られている。そのために、複数のカム面を有するスライドカムがカム軸上に相対回転しないようにかつ軸方向に摺動可能に軸承されている。このカム面はリフト輪郭を有する。ピンの形をしたアクチュエータがスライドカムを軸方向に摺動させるためにリフト輪郭に係合する。それぞれのガス交換弁において、スライドカムを軸方向に摺動させることによって、異なる弁リフトが生じる。カム軸と相対的にスライドカムを軸方向に摺動した後で、スライドカムはカム軸上のその軸方向相対位置に係止可能である。これは、軸方向相対位置に依存して、カム軸内に収容および支承し、ばねで付勢した少なくとも1個の係止球が、スライドカムの半径方向内側にある面に形成された少なくとも1つの係止溝に係合することによって行われる。この従来技術では、カム軸上でのスライドカムの軸方向相対位置をロックするためのロック装置は、スライドカムの係止凹部と、このスライドカムの係止凹部と協働する少なくとも1個の係止球とによって形成されている。
In the case of an internal combustion engine, a variable valve mechanism is used to optimize the filling motion in the combustion chamber. In the case of a gas exchange valve for an internal combustion engine, it is possible to adjust to a different valve lift by this valve operating mechanism. From
特許文献2から、動弁機構を備えた内燃機関が知られている。この動弁機構のロック装置は2つの係止要素、すなわち多数の係止凹部を有する第1係止要素と、ばねで付勢された係止球である少なくとも1個の第2係止要素とによって形成されている。第1係止要素はスライドカムの構成部分であり、スライドカムと共にカム軸と相対的に軸方向に移動可能である。特許文献2では、ばねで付勢された第2係止要素または各第2係止要素はカム軸に支持されないで、各カム軸のトンネル軸受のトンネル区間に支持されている。 From Patent Document 2, an internal combustion engine having a valve operating mechanism is known. The locking device of the valve mechanism includes two locking elements, that is, a first locking element having a number of locking recesses, and at least one second locking element that is a spring-biased locking ball. Is formed by. The first locking element is a component part of the slide cam and is movable in the axial direction relative to the cam shaft together with the slide cam. In Patent Document 2, the second locking element or each second locking element biased by a spring is not supported by the cam shaft but is supported by the tunnel section of the tunnel bearing of each cam shaft.
従来技術によって知られている内燃機関または内燃機関の動弁機構には、軸方向に摺動可能な各スライドカムのために別個のアクチュエータが設けられている点が共通している。これによって、一方では比較的に高い構造的コストが生じ、他方ではこのような解決策は比較的に大きな構造スペースを必要とし、重量が比較的に重くなる。 The internal combustion engine or the valve mechanism of the internal combustion engine known from the prior art is common in that a separate actuator is provided for each slide cam that is slidable in the axial direction. This results in a relatively high structural cost on the one hand, and on the other hand such a solution requires a relatively large structural space and is relatively heavy.
本発明の課題は、構造的コストが低減され、必要な構造スペースが縮小されるように、請求項1の前提部分に記載した内燃機関と、請求項9の前提部分に記載した動弁機構を改良することである。
An object of the present invention is to provide an internal combustion engine according to the premise part of
この課題は請求項1の特徴を有する内燃機関と、請求項9の特徴を有する動弁機構によって解決される。本発明では、各カム軸上に軸方向に摺動可能に軸承されたスライドカムを軸方向に摺動させるために、スライドカムにとって共通の1個のアクチュエータが設けられている。
This problem is solved by an internal combustion engine having the features of
本発明によって、1つのシリンダグループの複数のシリンダを操作する働きをするカム軸のスライドカムを、共通のアクチュエータによって操作することが提案される。これにより、従来技術と比べて、必要なアクチュエータの数が低減される。これにより、内燃機関または動弁機構の構造的コストが少なくなり、重量が軽減され、そして構造スペースが縮小する。 According to the present invention, it is proposed to operate a slide cam of a camshaft that operates to operate a plurality of cylinders of one cylinder group by a common actuator. This reduces the number of actuators required compared to the prior art. This reduces the structural cost of the internal combustion engine or valve mechanism, reduces weight, and reduces structural space.
本発明の有利な第1発展形態では、各カム軸のスライドカムの1つが溝付き滑りガイド区間(Kulissenabschnitt)の外周面に形成された少なくとも1つの溝を有する溝付き滑りガイド区間を備えている。スライドカムを軸方向に摺動させるために、アクチュエータがこの溝と協働する。この場合、各カム軸の他のスライドカムは連結装置を介して、アクチュエータと協働する溝付き滑りガイド区間を有するスライドカムに連結されている。本発明のこの有利な発展形態では、カム軸のスライドカムの1つが共通のアクチュエータによって直接操作されて摺動させられる。この場合、他のスライドカムの操作また摺動は連結装置を介して間接的に行われる。この解決策は簡単で信頼性がある。 In a first advantageous development of the invention, one of the slide cams of each camshaft is provided with a grooved slide guide section having at least one groove formed on the outer peripheral surface of the grooved slide guide section (Kulisenabschnitt). . An actuator cooperates with this groove to slide the slide cam in the axial direction. In this case, the other slide cam of each camshaft is connected via a connecting device to a slide cam having a grooved slide guide section that cooperates with the actuator. In this advantageous development of the invention, one of the slide cams of the camshaft is directly operated and slid by a common actuator. In this case, the operation or sliding of the other slide cam is performed indirectly via the connecting device. This solution is simple and reliable.
本発明の有利な第2発展形態では、各カム軸のスライドカムが連結装置を介して連結され、アクチュエータが連結装置を操作し、そして連結装置を介してスライドカムを操作する。本発明の有利な第2発展形態では、アクチュエータは連結装置を直接操作し、連結装置を介してスライドカムを間接的に操作する。この発展形態も構造的に簡単で信頼性がある。 In an advantageous second development of the invention, the slide cam of each camshaft is connected via a connecting device, the actuator operates the connecting device, and the slide cam is operated via the connecting device. In an advantageous second development of the invention, the actuator directly operates the coupling device and indirectly operates the slide cam via the coupling device. This development is also structurally simple and reliable.
他の特徴および特徴組み合わせは次の記載から明らかになる。本発明の具体的な実施形態が図に簡略化して示してある。次に、この実施形態について詳しく説明する。 Other features and feature combinations will become apparent from the following description. Specific embodiments of the invention are shown in simplified form in the figure. Next, this embodiment will be described in detail.
図1〜8は、本発明の第1の実施形態に係る内燃機関の動弁機構の異なる見方の図および詳細図である。 FIGS. 1 to 8 are different views and detailed views of the valve mechanism of the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
図1〜8の動弁機構はカム軸1を備えている。このカム軸は図示していないカム軸軸受を介して内燃機関の図示していないシリンダヘッドに軸受されている。このようなシリンダヘッドはシリンダヘッド下側部分とカム軸ハウジングとから構成することができる。この場合、シリンダヘッド下側部分とカム軸ハウジングは一体に形成してもよい。
1 to 8 includes a
図1〜8に示したカム軸1は好ましくは吸気側カム軸であり、この吸気側カム軸は図示していないローラ型ロッカーアームを備えた同様に図示していない内燃機関の吸気弁を開閉制御する働きをする。図示していない内燃機関の排気弁を開閉制御するために、図示していない排気側カム軸が設けられている。内燃機関の吸気弁と排気弁は内燃機関のいわゆるガス交換弁である。
The
内燃機関のシリンダ当たり、好ましくは2個の吸気弁と2個の排気弁が設けられている。吸気弁は吸気側カム軸によって公知のごとく制御されて操作される。排気弁は排気側カム軸によって公知のごとく制御されて操作される。 There are preferably two intake valves and two exhaust valves per cylinder of the internal combustion engine. The intake valve is controlled and operated as is known by the intake camshaft. The exhaust valve is controlled and operated as is well known by the exhaust side camshaft.
吸気側カム軸として形成されている図1に示したカム軸1は、複数のスライドカム2a、2b、2cを支持している。このスライドカム2a、2b、2cは回転不能にかつ軸方向に摺動可能にカム軸1上に支持されている。
The
図示した実施形態では、各スライドカム2a、2b、2cは2個のカム区間3を備えている。各カム区間3は3つのカム面4を有する。このカム面を介して異なる弁リフトが生じ得る。従って、各スライドカム2a、2b、2cはそれによって操作すべきガス交換弁のために、複数のカム面4を有する1つのカム区間3を備えている。
In the illustrated embodiment, each
図1〜8に図示した実施形態では、スライドカムの1つ、すなわち図示した実施形態におけるスライドカム2bは、カム区間3に加えて、カム区間3の間に配置された溝付き滑りガイド区間5を備えている。溝付き滑りガイド区間5の外周面には、少なくとも1つの溝6が形成されている。この溝はこのスライドカム2bをカム軸1に沿って軸方向に摺動させるために、アクチュエータ7と協働する。このアクチュエータ7は詳しく示していないアクチュエータピンを備えている。このアクチュエータピンはスライドカム2bの溝付き滑りガイド区間5の溝6に挿入可能であり、そして挿入された状態で、スライドカム2bが動かぬアクチュエータ7と相対的に回転する結果として、カム軸1上でスライドカム2bを軸方向に摺動させる。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 8, one of the slide cams, that is, the
このように、アクチュエータ7のアクチュエータピンとスライドカムの溝付き滑りガイド区間5の溝6とが協働する。
In this way, the actuator pin of the
図1〜8に示したカム軸1上に配置されたスライドカム2a、2b、2cを軸方向に摺動させるために、共通のアクチュエータ7がこのスライドカムに付設されており、従って各スライドカム2a〜2cに独立したアクチュエータは付設されていない。図示したアクチュエータ7はカム軸1上に配置されたすべてのスライドカム2a〜2cを軸方向に摺動させる働きをする。
In order to slide the
図1〜8の実施形態では、図示したアクチュエータ7は、その図示していないアクチュエータピンがスライドカム2bの溝付き滑りガイド区間5に形成した溝6と協働することにより、スライドカム2bを直接軸方向に摺動させる働きをする。他のスライドカム2a、2cを間接的に軸方向に摺動させるために、連結装置8が設けられている。この連結装置はアクチュエータ7によって生じた、スライドカム2bの直接的な摺動を、他のスライドカム2a、2cに伝達する。従って、スライドカム2a、2cは連結装置8を介してスライドカム2bに連結されている。この場合、連結装置8は連結ロッド9を備えている。この連結ロッド9はシフトフォーク10を介して、アクチュエータ7によってカム軸1上で軸方向に直接摺動させることができるスライドカム2bに固定連結されている。それによって、スライドカム2bの軸方向摺動は連結装置8の連結ロッド9の軸方向摺動を生じる。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 8, the
スライドカム2bと連結ロッド9の軸方向摺動をスライドカム2a、2cに伝達するために、それぞれ1個の溝付き滑りガイド11が、間接的に摺動すべきスライドカム2a、2cのための連結装置8の連結ロッド9に連結されている。この溝付き滑りガイドはその都度他のスライドカム2a、2cに付設された突起12と協働する。連結装置8の溝付き滑りガイド11は輪郭13を有する。スライドカム2aまたは2cを介して突起12が回転するときに、各スライドカム2aまたは2cの各突起12は、連結装置8の軸方向移動に依存して上記輪郭に沿って滑動し、カム軸1上での各スライドカム2aまたは2cの軸方向摺動を生じる。
In order to transmit the sliding in the axial direction of the
スライドカム2a、2cの突起12は、スライドカム2a、2cの位相をずらした軸方向摺動を保証するために、周方向に見て互いにずれている。スライドカム2a、2cの軸方向摺動は、互いに位相がずれているだけでなく、アクチュエータ7を介して直接軸方向に摺動させることができるスライドカム2bに対しても位相がずれている。
The
スライドカム2a、2cの軸方向摺動は、アクチュエータ7によるスライドカム2bの直接的な軸方向摺動から出発して、連結装置8を介して間接的に行われ、その際スライドカム2a、2cのカム区間3のいわゆるカムヒール部分の間で、スライドカム2a、2cの摺動が行われる。カム区間3のカムヒール部分は、異なるカムのためのカム面4が延在しているカム区間3の領域の外に延在している。
The axial sliding of the
図4〜8は図1〜3の動弁機構の作用を示している。この場合、図4には、アクチュエータ7が作動していない動弁機構の出発位置が示してある。この出発位置では、スライドカム2a、2b、2cはカム軸1上で所定の相対位置を占める。この相対位置では、スライドカム2a〜2cのカム区間3のカム面4の1つを介して、操作すべきガス交換弁に所定の弁リフトが生じる。
FIGS. 4-8 has shown the effect | action of the valve operating mechanism of FIGS. 1-3. In this case, FIG. 4 shows the starting position of the valve mechanism where the
この弁リフトを変更すべきであるときには、アクチュエータ7が作動させられ、それによって図示していないアクチュエータピンがスライドカム2bの溝付き滑りガイド区間5の溝6に入り、カム軸1の回転、ひいてはカム軸1と相対回転不能に配置されたスライドカム2bの回転がカム軸1上でのスライドカム2bの軸方向移動を生じる。カム軸1上でのスライドカム2bのこの軸方向摺動は、図5において矢印14によって示してある。アクチュエータ7によるスライドカム2bのこの軸方向摺動は、スライドカム2bと連結装置8の連結ロッド9の固定連結によって、同様に連結ロッド9の軸方向摺動を生じる。連結ロッド9の軸方向摺動は図5において矢印15によって示してある。この場合、連結ロッド9に固定連結された連結装置8の溝付き滑りガイド11も軸方向に摺動させられる。
When this valve lift is to be changed, the
この軸方向摺動の後で、スライドカム2bの軸方向摺動が位相をずらしてスライドカム2a、2cに伝達される。すなわち、先ず最初にスライドカム2aに伝達され、続いてスライドカム2cに伝達される。
After this axial sliding, the axial sliding of the
図6に示すように、矢印16によって示したカム軸1の回転と、スライドカム2aに付設された連結装置8の溝付き滑りガイド11の軸方向摺動とにより、スライドカム2aの突起12は溝付き滑りガイド11の輪郭13に接触し、輪郭に沿って移動する。それによって、図7において矢印17によって示したスライドカム2bの軸方向摺動が生じる。
As shown in FIG. 6, the
カム軸1をさらに回転すると、図8の矢印18のように、スライドカム2cがカム軸1上で軸方向に摺動する。すなわち、一方ではスライドカム2aに対して位相をずらされて、他方ではスライドカム2bに対して位相をずらされて、スライドカム2cが摺動する。すなわち、スライドカム2cの突起12がスライドカム2cに付設された溝付き滑りガイド11の輪郭13と協働することによって、スライドカム2cが摺動する。
When the
従って、図1〜8の実施形態では、カム軸1のスライドカムの1つ、図示した実施形態では中央のスライドカム2bが、アクチュエータ7と直接協働して、アクチュエータ7によって軸方向に摺動させられる。スライドカム2bのこの軸方向摺動は連結装置8を介して連続して位相をずらして他のスライドカム2a、2cに伝達可能である。すなわち、先ず最初にスライドカム2aに、続いてスライドカム2cに伝達可能である。
Accordingly, in the embodiment of FIGS. 1 to 8, one of the slide cams of the
スライドカム2bの軸方向摺動はアクチュエータ7によって直接的に行われ、スライドカム2a、2cの軸方向摺動はアクチュエータ7から出発して連結装置8を介して間接的に行われる。
The
図9と10は本発明の第2の実施形態による内燃機関の動弁機構を示している。この場合、次に、不要な繰り返しを避けるために、図1〜8の実施形態と異なる図9と10の実施形態の細部についてのみ言及する。 9 and 10 show a valve operating mechanism for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention. In this case, in order to avoid unnecessary repetition, only details of the embodiment of FIGS. 9 and 10 that differ from the embodiment of FIGS.
図9と10の実施形態では、アクチュエータ7は、連結装置8の連結ロッド9をカム軸1と相対的に軸方向に移動させるために、連結ロッドを直接操作する。スライドカム2a、2b、2cはすべて、アクチュエータ7によって間接的にカム軸1上を軸方向に摺動させられる。すなわち、連結装置8を介して摺動させられる。この連結装置はその軸方向移動をスライドカム2a、2b、2cに伝達する。
In the embodiment of FIGS. 9 and 10, the
スライドカムの1つ、図9では中央のスライドカム2bは連結装置8のシフトフォーク10を介して連結装置8に固定連結されている。それによって、連結ロッド9の軸方向移動は先ず最初にスライドカム2bに伝達される。これに対して位相をずらして、連結ロッド9の軸方向摺動がスライドカム2a、2cにも伝達される。すなわち、さらに連結装置8の溝付き滑りガイド11を介して伝達される。この場合、外側の両スライドカム2a、2cにはそれぞれ、このような溝付き滑りガイド11が付設されている。
One slide cam, in FIG. 9, the
図9と10の実施形態では、スライドカム2a、2b、2cは図1〜8の実施形態の溝6を有する溝付き滑りガイド区間5を備えていない。スライドカム2a〜2cは専らカム面4を有するカム区間3を備えている。
In the embodiment of FIGS. 9 and 10, the
いわゆるカムヒール部分でのスライドカムの軸方向摺動を保証するために、図10では、摺動防止ロッド19がカム軸1と相対回転不能にカム軸1内に配置されている。摺動防止ロッド19は溝付き滑りガイド区間20を備えている。この溝付き滑りガイド区間は摺動防止ロッド19と共にカム軸1内に配置されている。すなわち、カム軸1内に同心的に配置されている。既に説明したように、摺動防止ロッド19はカム軸1と一緒に回転する。
In order to ensure the sliding of the slide cam in the axial direction at the so-called cam heel portion, in FIG. 10, the
スライドカム2bには穴21が付設されている。ピン22が半径方向外側からこの穴を通って延在している。すなわち、ピン22がスライドカム2bの穴21を通過し、カム軸1の長穴23内に挿入されている。その際、ピン22は摺動防止ロッド19の溝付き滑りガイド区間20の異なる案内輪郭と協働し、しかも摺動防止ロッド19がカム軸1内でどの軸方向位置を占めているかに依存して、異なる案内輪郭と協働する。
A
摺動防止ロッド19カム軸1内に相対回転しないように配置されているが、連結装置8の連結ロッド9と共にカム軸1内で軸方向に移動可能である。そのために、摺動防止装置19が連結装置8の連結ロッド9に連結されているので、連結ロッド9と摺動防止ロッド19がアクチュエータ7を介して同時に軸方向に摺動可能である。
The
摺動防止ロッド19の溝付き滑りガイド区間20はいわゆるカムヒール部分の間においてのみカム軸1上でスライドカム2bの摺動を許容する。
The grooved
カム軸1のスライドカムを軸方向に摺動させるために、共通の1個のアクチュエータ7が設けられている点が、図1〜8と図9、10の両実施形態に共通している。それによって、必要なアクチュエータの数を減らすことができる。これは内燃機関または内燃機関用動弁機構の構造的コストの低減、軽量化、構造スペース縮小およびコスト低減を生じる。
In order to slide the slide cam of the
1 カム軸
2a スライドカム
2b スライドカム
2c スライドカム
3 カム区間
4 カム面
5 溝付き滑りガイド区間
6 溝
7 アクチュエータ
8 連結装置
9 連結ロッド
10 シフトフォーク
11 溝付き滑りガイド
12 ピン
13 輪郭
14 軸方向摺動
15 軸方向摺動
16 回転
17 軸方向摺動
18 軸方向摺動
19 摺動防止ロッド
20 溝付き滑りガイド区間
21 穴
22 ピン
23 長穴
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記各カム軸(1)上に軸方向に摺動可能に軸承された前記スライドカム(2a、2b、2c)の軸方向摺動を生じるために、前記スライドカム(2a、2b、2c)にとって共通の1個のアクチュエータ(7)が設けられていることを特徴とする内燃機関。 In order to operate the gas exchange valves of a plurality of cylinders of one cylinder group, at least one camshaft (1) rotatably supported is provided, and one slide cam (2a) is provided for each cylinder. 2b, 2c) is disposed on the camshaft so as to be slidable in the axial direction.
For the slide cams (2a, 2b, 2c) to slide in the axial direction of the slide cams (2a, 2b, 2c) that are slidably supported on the respective cam shafts (1) in the axial direction. An internal combustion engine provided with one common actuator (7).
前記各カム軸(1)上に軸方向に摺動可能に軸承された前記スライドカム(2a、2b、2c)の軸方向摺動を生じるために、前記スライドカム(2a、2b、2c)にとって共通の1個のアクチュエータ(7)が設けられていることを特徴とする動弁機構。 In order to operate gas exchange valves of a plurality of cylinders of one cylinder group, at least one cam shaft (1) rotatably supported is provided, and one slide cam (2a, 2a, 2b, 2c) is arranged on the camshaft so as to be slidable in the axial direction,
For the slide cams (2a, 2b, 2c) to slide in the axial direction of the slide cams (2a, 2b, 2c) that are slidably supported on the respective cam shafts (1) in the axial direction. A valve operating mechanism characterized in that one common actuator (7) is provided.
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