JP4151519B2 - Engine valve gear - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの動弁装置に関する。 The present invention relates to an engine valve gear.
従来より、クランク軸に同期して回転するカムシャフトの回転運動を、揺動カムの揺動運動に変換するリンク機構を備えた動弁装置であって、その揺動カムの揺動によってバルブをリフトさせる動弁装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
揺動カムによってバルブをリフトさせる動弁装置において、そのコンパクト化と、狭角リフト化（小さい開弁角で大きいリフト量を得る）とを共に達成すべく、リンク機構の最適化を図れば、そのリンク機構は図３に示すように構成される。つまり、このリンク機構は、クランク軸に同期して回転する偏心カム６を有するカムシャフト３と、上記カムシャフト３を軸として揺動するように設けられた、バルブ２をリフトさせる揺動カム５と、上記偏心カム６に回転自在に外嵌めされて、上記偏心カム６の偏心回転運動を往復円弧運動に変換するオフセットリンク７と、上記オフセットリンク７と揺動カム５とを連結して、該オフセットリンク７の往復円弧運動を揺動カム５に伝達する連結リンク８と、を含む。この構成において、揺動カム５は所定の揺動角範囲で揺動する。
In a valve operating device that lifts a valve by a swing cam, if the link mechanism is optimized to achieve both compactness and narrow angle lift (to obtain a large lift amount with a small valve opening angle), The link mechanism is configured as shown in FIG. That is, the link mechanism includes a
図３（ａ）はバルブリフト量が最大時の状態を示しているが、この状態においては、連結リンク８と揺動カム５とが略一直線に配置される。このため、揺動カム５が、所定の揺動角範囲を超えて回転する（オーバランする）虞がある。特にエンジンの高回転時は、慣性力の大きくなるため、揺動カム５がオーバランする可能性が高い。こうした揺動カム５のオーバランによって、バルブ２のリフトがコントロールできなくなるという不都合がある。
FIG. 3A shows a state in which the valve lift amount is maximum. In this state, the connecting
これを解消するために、例えばリンク機構全体の諸元を変えることも考えられるが、この場合、揺動カム５のオーバランは防止されたとしても、リンク機構（動弁装置）のコンパクト化が犠牲になってしまう。
In order to solve this, for example, it is conceivable to change the specifications of the entire link mechanism, but in this case, even if the overrun of the
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、揺動カムを揺動させるリンク機構を備えたエンジンの動弁装置において、装置のコンパクト化を図りつつ、揺動カムのオーバランを防止して所望のバルブリフト特性を確実に得ることにある。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide a valve operating device for an engine provided with a link mechanism for swinging a swing cam while reducing the size of the device. The object is to reliably obtain a desired valve lift characteristic by preventing overrun of the dynamic cam.
本発明のエンジンの動弁装置は、クランク軸に同期して回転する偏心カムを有するカムシャフトと、上記カムシャフトを軸として揺動するように設けられた、バルブをリフトさせる揺動カムと、上記偏心カムに回転自在に外嵌めされて、上記偏心カムの偏心回転運動を往復円弧運動に変換するオフセットリンクと、上記オフセットリンクと揺動カムとを連結して、該オフセットリンクの往復円弧運動を揺動カムに伝達する連結リンクと、を含むリンク機構を備える。 A valve operating apparatus for an engine according to the present invention includes a camshaft having an eccentric cam that rotates in synchronization with a crankshaft, a swing cam that lifts a valve provided to swing about the camshaft, An offset link that is rotatably fitted to the eccentric cam and converts the eccentric rotational motion of the eccentric cam into a reciprocating arc motion, and the offset link and the swing cam are connected to each other, and the reciprocating arc motion of the offset link A link mechanism including a connecting link that transmits the rotation to the swing cam.
そして、このリンク機構を、バルブリフト量の最大時に、上記連結リンクと揺動カムとの連結点（Ａ）の、上記連結リンクとオフセットリンクとの連結点（Ｂ）を中心とした円軌跡と、上記連結点（Ａ）の、上記揺動カムの揺動中心点（Ｃ）を中心とした円軌跡とが、上記連結点（Ｂ）と中心点（Ｃ）とを結ぶ直線（ＢＣ）上で重なると共に、上記直線（ＢＣ）に上記連結リンクの一部が重なるよう構成する。 Then, when the valve lift amount is the maximum, the link mechanism has a circular locus centering on the connection point (B) between the connection link and the offset link at the connection point (A) between the connection link and the swing cam. On the straight line (BC) connecting the connecting point (B) and the center point (C), the circular locus of the connecting point (A) centering on the swing center point (C) of the swing cam. And a part of the connecting link overlaps the straight line (BC).
バルブリフト量の最大時に、連結点（Ａ）の、連結点（Ｂ）を中心とした円軌跡と、上記連結点（Ａ）の、中心点（Ｃ）を中心とした円軌跡とが、直線（ＢＣ）上で重なることによって、連結点（Ａ）は、直線（ＢＣ）を通り越すことがない。これにより、揺動カムのオーバランが確実に防止される。また、上記の連結点（Ａ）、連結点（Ｂ）、中心点（Ｃ）の位置関係において、直線（ＢＣ）に上記連結リンクの一部が重なるようにリンク機構を構成する。つまり、バルブリフト量の最大時に、連結リンクを直線（ＢＣ）に近接させることで、リンク機構、ひいては動弁装置にコンパクト化が図られる。 When the valve lift amount is maximum, the circular locus centering on the connecting point (B) of the connecting point (A) and the circular locus centering on the central point (C) of the connecting point (A) are straight lines. By overlapping on (BC), the connecting point (A) does not pass through the straight line (BC). Thereby, the overrun of the swing cam is surely prevented. Further, the link mechanism is configured such that a part of the connection link overlaps the straight line (BC) in the positional relationship of the connection point (A), the connection point (B), and the center point (C). That is, when the valve lift amount is maximum, the link is brought close to the straight line (BC), so that the link mechanism, and thus the valve operating device, can be made compact.
ここで、上記連結リンクは、揺動カムに連結される連結ピンが挿入されるピン孔と、該ピン孔周囲のピンボスとを有するものとし、上記リンク機構は、バルブリフト量の最大時に上記連結点（Ａ）が上記直線（ＢＣ）に近接して、上記連結リンクの、連結点（Ａ）に対応するピンボスが、直線（ＢＣ）に重なる一方、少なくとも上記バルブリフト量の零時には、上記連結点（Ａ）が上記直線（ＢＣ）から離れて、上記ピンボスが当該直線（ＢＣ）に重ならないよう構成すればよい。
Here, the connection link, a pin hole connecting pin connected to the swing cam is inserted, and having a pin boss around the pin hole, the linkage, the coupling at the maximum valve lift amount When the point (A) is close to the straight line (BC) and the pin boss of the connecting link corresponding to the connecting point (A) overlaps the straight line (BC) , at least when the valve lift amount is zero, the connecting link What is necessary is just to comprise so that a point (A) may leave | separate from the said straight line (BC), and the said pin boss may not overlap with the said straight line (BC) .
上記リンク機構は、オフセットリンクの往復円弧運動の位置を変位させるコントロールアームと、上記オフセットリンクの連結点（Ｂ）と上記コントロールアームとを連結する規制リンクとをさらに含んでもよい。 The link mechanism may further include a control arm that displaces the position of the reciprocating arc motion of the offset link, and a restriction link that connects the connection point (B) of the offset link and the control arm.
オフセットリンクの往復円弧運動の位置を変位させることによって、揺動カムの揺動角範囲が変化する。それによって、バルブのリフト量とバルブタイミングとが変更される。つまり、リンク機構がコントロールアームと規制リンクとをさらに含むことによって、可変動弁装置が構成される。 The swing angle range of the swing cam is changed by displacing the position of the reciprocating arc motion of the offset link. Thereby, the lift amount and valve timing of the valve are changed. That is, the variable valve mechanism is configured by the link mechanism further including the control arm and the restriction link.
上記コントロールアームを、コントロールシャフトを中心軸として回転可能に支持し、リンク機構は、バルブリフト量の最大時に、上記バルブリフト量の零時の状態よりも、連結点（Ｂ）が上記コントロールシャフトに近接するよう構成してもよい。
The control arm is rotatably supported with the control shaft as a central axis, and the link mechanism has a connection point (B) at the control shaft when the valve lift amount is at a maximum, rather than when the valve lift amount is zero. You may comprise so that it may adjoin.
また、上記リンク機構は、バルブリフト量の最大時に、連結リンクと、規制リンクと、コントロールアームとがシャフト軸方向に見て略Ｎ字を形成するよう構成してもよい。 Further, the link mechanism, when the maximum Baruburi oice amount, a connecting link, a regulating link, and the control arm may be configured to form a substantially N-shape when viewed in the axial direction of the shaft.
これらの構成によって可変動弁装置のコンパクト化が図られる。 With these configurations, the variable valve operating device can be made compact.
上記連結点（Ａ）は、揺動カムのカムノーズ部に対して、その揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けることが好ましい。 The connection point (A) is preferably provided at a position opposite to the cam nose portion of the swing cam with the swing center portion interposed therebetween.
この構成により、揺動カムの連結点（Ａ）をバルブから離れる方向に引き上げたときに、その揺動カムのカムノーズがバルブに近づく方向に移動して、そのバルブがリフトされる。 With this configuration, when the connecting point (A) of the swing cam is lifted away from the valve, the cam nose of the swing cam moves in a direction approaching the valve, and the valve is lifted.
ここで、本発明に係るリンク機構においては、連結点（Ａ）が連結点（Ｂ）に近づいたときに、連結点（Ｂ）の角度変化（つまり、オフセットリンクの往復円弧運動の角度変化）に対する連結点（Ａ）の角度変化（つまり、揺動カムの揺動角の変化）が大きくなる。このため、連結点（Ａ）を、バルブから離れる方向に引き上げて連結点（Ｂ）に近づけ、それによってバルブをリフトさせるよう構成することで、バルブのリフトカーブが急峻にになる。つまり、狭角リフト化が実現する。 Here, in the link mechanism according to the present invention, when the connection point (A) approaches the connection point (B), the angle of the connection point (B) changes (that is, the angle change of the reciprocating arc motion of the offset link). The change in the angle of the connecting point (A) with respect to (that is, the change in the swing angle of the swing cam) increases. For this reason, the lift point of the valve becomes steep by constructing the connection point (A) so as to be lifted away from the valve and approaching the connection point (B) to thereby lift the valve. That is, a narrow angle lift is realized.
上記バルブリフト量の最大時の状態で、偏心カムとオフセットリンクとの摺動部における、連結点（Ｂ）側位置の摺動面積を、他の位置の摺動面積よりも小さく設定してもよい。 Even when the sliding amount of the eccentric cam and the offset link at the maximum valve lift amount is set, the sliding area at the connection point (B) side position may be set smaller than the sliding area at other positions. Good.
偏心カムとオフセットリンクとの摺動部の一部において、その摺動面積を小さくすることで、偏心カム及びオフセットリンク間のフリクションが低減する。 By reducing the sliding area in a part of the sliding portion between the eccentric cam and the offset link, the friction between the eccentric cam and the offset link is reduced.
また、その摺動面積を小さくする位置を、バルブリフト量の最大時の状態で連結点（Ｂ）側となる位置とすることで、本発明に係るリンク機構において面圧の高くなる摺動部位置は、必要な摺動面積が確保される。つまり、偏心カムとオフセットリンクとが確実に摺動（当接）する。それによって面圧の高くなる摺動部位置では油膜を確実に形成して、オフセットリンクの焼きつきが防止される。摺動面積を小さくする方策として、例えば偏心カムの外周面に除肉部を設けてもよい。また、オフセットリンクの内周面に除肉部を設けてもよい。 In addition, the position where the sliding area is reduced is the position on the connection point (B) side when the valve lift amount is maximum, so that the sliding portion where the surface pressure increases in the link mechanism according to the present invention. As for the position, a necessary sliding area is secured. That is, the eccentric cam and the offset link surely slide (contact). As a result, an oil film is reliably formed at the position of the sliding portion where the surface pressure is high, and the offset link is prevented from seizing. As a measure for reducing the sliding area, for example, a thinned portion may be provided on the outer peripheral surface of the eccentric cam. Moreover, you may provide a thinning part in the internal peripheral surface of an offset link.
本発明のエンジンの動弁装置によると、バルブリフト量の最大時に、連結点（Ａ）の、連結点（Ｂ）を中心とした円軌跡と、上記連結点（Ａ）の、中心点（Ｃ）を中心とした円軌跡とが、直線（ＢＣ）上で重なるようにリンク機構を構成することで、揺動カムのオーバランを確実に防止することができる。これと共に、バルブリフト量の最大時に、直線（ＢＣ）に上記連結リンクの一部が重なるようにリンク機構を構成することで、リンク機構、ひいては動弁装置のコンパクト化を図ることができる。 According to the valve operating apparatus for an engine of the present invention, when the valve lift amount is the maximum, the circular locus of the connection point (A) around the connection point (B) and the center point (C) of the connection point (A). ) And the circular locus centering on each other on the straight line (BC), the overrun of the swing cam can be reliably prevented. At the same time, by configuring the link mechanism so that a part of the connection link overlaps the straight line (BC) when the valve lift amount is maximum, the link mechanism and, consequently, the valve operating device can be made compact.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（動弁装置の基本構成）
図１は、可変動弁装置をエンジンの吸気バルブに適用した全体構成を示す。このエンジンは１つの気筒に２つの吸気バルブ１，２と２つの排気バルブ（図示省略）とを有する４バルブのダブルオーバヘッドカム方式を採用したものである。同図において、３はエンジンのクランク軸に同期して回転するカムシャフトである。吸気バルブ１，２の各々はカムシャフト３に揺動自在に支持された揺動カム４，５によって駆動され、バルブリフト量及びバルブタイミングがエンジンの運転状態に応じて変更される。
(Basic configuration of valve gear)
FIG. 1 shows an overall configuration in which a variable valve device is applied to an intake valve of an engine. This engine employs a four-valve double overhead cam system having two
この可変動弁装置（機構）は、図２に示すように、カムシャフト３に支持される偏心カム６、この偏心カム６に外嵌めされるオフセットリンク７、揺動カム４，５、オフセットリンク７と揺動カム５とを連結する連結リンク８、オフセットリンク７に結合され、このオフセットリンク７の動きを規制する規制リンク１３、規制リンク１３が結合されるコントロールアーム１２、コントロールアーム１２を支持するコントロールシャフト１１を含む。以下、この可変動弁装置の構成について詳しく説明する。
As shown in FIG. 2, the variable valve operating device (mechanism) includes an
図１及び図３に示すように、吸気バルブ１，２のリフト量及びタイミングの変更のために、カムシャフト３に複数の偏心カム６が軸方向に間隔を空けて設けられ、各偏心カム６にオフセットリンク７が回転自在に外嵌めされている。このオフセットリンク７と上記揺動カム５とが１本の連結リンク８によって連結されている。揺動カム４は揺動カム５と一体になって揺動するようにカムシャフト３に支持されている。また、上記カムシャフト３と平行にコントロールシャフト１１が設けられており、このコントロールシャフト１１に複数のコントロールアーム１２が軸方向に間隔をおいて結合されている。各コントロールアーム１２と上記オフセットリンク７とは、上記偏心カム６の回転に伴うオフセットリンク７の変位を上記揺動カム４，５が揺動するように規制する規制リンク１３によって連結されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, in order to change the lift amount and timing of the
上記コントロールシャフト１１には、円周の一部のみに歯が形成されたウォーム歯車１４が結合されている。このウォーム歯車１４の歯にモータ１５で回転駆動されるウォーム１６が噛み合っている。そうして、エンジンの運転状態に応じてモータ１５を作動させて上記コントロールアーム１２を回動させ、上記規制リンク１３の位置を変えて吸気バルブ１，２のリフト量及びタイミングを変更させるようになっている。この場合、コントロールアーム１２は、エンジン負荷が高くなるほどバルブリフト量が大きくなるように制御される。以下、可変動弁装置について具体的に説明する。
The
図３に示すように、吸気バルブ２のステム上端に直動式タペット２１が設けられ、該タペット２１に揺動カム５が当接している。吸気バルブ２は、タペット内部に設けられたリテーナ２２とシリンダヘッドに設けられたリテーナ２３との間に設けられたバルブスプリング２４によって吸気ポート２５を閉じる方向に付勢されている。吸気バルブ１も吸気バルブ２と同様の構成になっている。
As shown in FIG. 3, a
連結リンク８は一端が揺動カム５にピン（揺動カムピン）３１にて回動自在に連結され、規制リンク１３は一端がコントロールアーム１２の先端にピン３２にて回動自在に連結されている。そうして、この連結リンク８と規制リンク１３とは、オフセットリンク７を中間において連係している。すなわち、連結リンク８及び規制リンク１３の各々の他端はオフセットリンク７を一部を外方へ突出させてなる突出部に連結ピン３３によって同軸で回動自在に連結されている。ピン３１〜３３はいずれもカムシャフト３と平行に延びている。
One end of the connecting
オフセットリンク７と連結リンク８との連結ピン（オフセットリンクピン）３３はカムシャフト３の上方に配置され、該連結点の側方にコントロールアーム１２のコントロールシャフト１１が配置されている。コントロールアーム１２の先端のピン３２は規制リンク１３の回動中心である。このピン３２をコントロールシャフト１１の下方に配置した図３は、大リフト制御状態である。図４に示すようにコントロールアーム１２の回動によってピン３２を上方へ移動させてカムシャフト３の上方に位置付けると、小リフト制御状態となる。
A connection pin (offset link pin) 33 between the offset
図３の（ａ）及び（ｂ）に示すようにオフセットリンク７の位置は偏心カム６の回転に伴って変化し、揺動カム５が同図（ａ）に示すように直動式タペット２１を介して吸気バルブ２を大きくリフトさせた状態（揺動カム４が直動式タペットを介して吸気バルブ１を大きくリフトさせた状態）と、同図（ｂ）に示すように吸気バルブ２（吸気バルブ１）のリフト量零の状態との間で揺動する。小リフト制御状態である図４の場合も同様である（同図（ａ）及び（ｂ）参照）。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the position of the offset
図５に上記可変動弁装置の作動を具体的に示す。なお、コントロールアーム１２、連結リンク８及び規制リンク１３については直線で表している。また、Ｔ３は偏心カム６の中心の回転軌跡である。また、吸気バルブ１と揺動カム４との関係も吸気バルブ２と揺動カム５との関係と同じであり、揺動カム４は揺動カム５と同様に働くので、以下では、吸気バルブ２と揺動カム５との関係で当該可変動弁装置を説明する。
FIG. 5 specifically shows the operation of the variable valve operating apparatus. The
まず、揺動カム５の周面には、曲率半径が所定角度範囲一定になっている基円面（ベースサークル区間）θ１と、該θ１に続いて曲率半径が漸次大きくなっているカム面（リフト区間）θ２とが形成されている。カムシャフト３（偏心カム６）の回転方向は図５における時計方向（右回り）に設定されている。図５に実線で示す状態は、コントロールアーム１２が大リフト制御位置とされ、オフセットリンク７の連結ピン３３が最も上方に位置付けられたバルブリフトピーク時（バルブリフト量の最大時）である。このときに、揺動カム５はカム面θ２のカムノーズ側の端がタペット２１に当接した状態になるように設けられている。
First, on the peripheral surface of the
図５の実線状態において、偏心カム６が回転すると、それに伴ってオフセットリンク７が変位するが、その変位は規制リンク１３によって規制される。すなわち、規制リンク１３はコントロールシャフト１１の下方に配置されたピン３２を中心に回動するから、オフセットリンク７の連結ピン３３は、偏心カム６が１回転する度に、ピン３２を中心として往復円弧運動Ｔ１をすることになる（規制リンク１３は実線状態と破線状態との間で往復回動する）。
In the state of the solid line in FIG. 5, when the
上記連結ピン３３の往復円弧運動Ｔ１に伴って、オフセットリンク７に連結リンク８で連結された揺動カム５は、実線状態と破線状態との間で揺動運動をする。揺動カム５は破線状態ではその基円面θ１がタペット２１に接しており、バルブリフト量は零（吸気バルブ１，２は閉）となる。
Along with the reciprocating arc motion T1 of the connecting
揺動カム５が図５の実線状態と破線状態との間で揺動するときの吸気バルブ１，２のリフト特性を図６にＬ１で示す。
The lift characteristics of the
次にコントロールアーム１２を図５に実線で示す状態からコントロールシャフト１１周りに上方へ回動させて、規制リンク１３の回動中心であるピン３２を大リフト制御時よりもカムシャフト３の回転方向手前側に位置付けた１点鎖線で示す略水平な状態にすると、小リフト制御状態となる。すなわち、偏心カム６が回転するとき、オフセットリンク７の連結ピン３３は規制リンク１３によって変位が規制され、コントロールシャフト１１の側方に配置されたピン３２を中心として往復円弧運動Ｔ２をすることになる（規制リンク１３は１点鎖線状態と２点鎖線状態との間で往復回動する）。
Next, the
上記連結ピン３３の往復円弧運動Ｔ２に伴って、オフセットリンク７に連結リンク８で連結された揺動カム５は、１点鎖線状態と破線状態との間で揺動運動をする。なお、本例の場合、連結ピン３３が往復円弧運動Ｂによってバルブリフト量零になったときの位置（２点鎖線位置）は、往復円弧運動Ａによってバルブリフト量零になったときの位置（破線位置）と略同じであるから、連結ピン３３が往復円弧運動Ｂによって２点鎖線位置に位置付けられたときの揺動カム５の状態は破線状態で代用した。
Along with the reciprocating arc motion T2 of the connecting
揺動カム５が図５の１点鎖線状態と破線状態との間で揺動するときの吸気バルブ１，２のリフト特性を図６にＬ２で示す。
The lift characteristics of the
そうして、上述の如く大リフト制御時から小リフト制御時への移行にあたっては、コントロールアーム１２の回動により規制リンク１３の回動中心であるピン３２を移動させて連結ピン３３の往復円弧運動の位置をＴ１からＴ２へ、すなわち、カムシャフト３の回転方向手前側に移動させている。これにより、大リフト制御時にはバルブリフトピーク時の偏心カム６の中心はＴａに位置するが、小リフト時にはバルブリフトピーク時の偏心カム６の中心はＴｂに移動する。つまり、大リフト制御時から小リフト制御時に移行したとき、バルブリフトピーク時はＴａとＴｂとに関する中心角θ３だけ進角することになる。
Thus, when shifting from the large lift control to the small lift control as described above, the
このように、バルブリフト量を小さくしていくと、バルブリフトのピーク時が進角するから、図６に示すように、バルブリフト量の大小に拘わらず吸気バルブ１，２の開弁開始時期を略揃える上で有利になる。
As described above, when the valve lift amount is decreased, the valve lift peak angle is advanced. As shown in FIG. 6, the valve opening start timing of the
上記連結リンク８と規制リンク１３とがオフセットリンク７を中間において連係しているから、コントロールアーム１２によって規制リンク１３の位置を大きく変更させて揺動カム５によるバルブリフト量を大きく変化させることができ、このバルブリフト量の制御のみでエンジンの運転状態に応じた最適な吸気量を得ることができるため、スロットルレスとしてポンピングロスを低減することができるとともに、大リフト制御時の吸気充填効率を向上させることができる。
Since the connecting
また、上記実施形態では、揺動カム５とオフセットリンク７とを１本のリンク８で連結し、該リンク８及び規制リンク１３各々の一端をオフセットリンク７に連結する構成としたから、部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、可変動弁装置のコンパクト化及び軽量化に有利になる。しかも、コントロールアーム１２のコントロールシャフト１１をオフセットリンク７の連結ピンの側方に配置したから、可変動弁装置全体が嵩高なものにならず、既存のエンジンに対して、特に直動タペット式のエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
In the above embodiment, the
（リンク機構の最適化）
可変動弁装置のコンパクト化を図る方策の一つとして、偏心カム６（及びオフセットリンク７）を小さくすることが挙げられる。また、可変動弁装置では、狭角リフト化の実現、つまり、小さい開弁角で大きなバルブリフト量を得て吸気バルブの早閉じを実現し、それによって燃費の向上を図りたいという要求がある。
(Link mechanism optimization)
One way to make the variable valve gear compact is to reduce the eccentric cam 6 (and the offset link 7). In addition, there is a demand for a variable valve system that achieves a narrow-angle lift, that is, achieves a large valve lift with a small valve opening angle to achieve early closing of the intake valve, thereby improving fuel efficiency. .
可変動弁装置のコンパクト化を図るべく偏心カム６を小さくした場合、オフセットリンク７のピン３３の往復円弧運動の角度変化は小さくなる。この状態で狭角リフト化を図るには、オフセットリンクピン３３の角度の微小変化に対して、揺動カム５のピン３１の角度変化を大きくする必要がある。
When the
このことについて、図７を参照しながら説明する。同図（ａ）は、オフセットリンクピン３３の往復円弧運動の軌跡Ｔ４と、揺動カムピン３１の揺動運動の軌跡Ｔ５とをそれぞれ示している。また、同図（ｂ）も同様であり、軌跡Ｔ４，Ｔ５は、図７の（ａ），（ｂ）で、互いに同じである。
This will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows a trajectory T4 of the reciprocating arc motion of the offset
同図（ａ）は、揺動カムピン３１の角度変化の接線が、オフセットリンクピン３３の角度変化の接線に対して略直交する箇所で、揺動カムピン３１を揺動させた場合を示していて、この場合、連結リンク８の長さは比較的短くなる。これに対し、同図（ｂ）は、揺動カムピン３１の角度変化の接線が、オフセットリンクピン３３の角度変化の接線に対して略平行となる箇所で、揺動カムピン３１を揺動させた場合を示していて、この場合、連結リンク８の長さは比較的長くなる。
FIG. 4A shows a case where the
同図の（ａ）（ｂ）を比較すると、オフセットリンクピン３３の角度がｄｘだけ微小変化したときに、揺動カムピン３１のｄｘ方向への変位量は（ａ）（ｂ）共に同程度であるが、（ａ）の場合は、揺動カムピン３１の角度変化（α）が大きいのに対し、（ｂ）の場合は、揺動カムピン３１の角度変化（β）が小さいことがわかる。同図（ａ）に示すように、揺動カムピン３１をオフセットリンクピン３３に近接した位置で、その揺動カムピン３１を揺動させることで、揺動カム５を効率よく揺動させることが可能になり、可変動弁装置のコンパクト化を図りつつ、狭角リフト化の実現が図られる。また、連結リンク８の長さが短くなることから、可変動弁装置の更なるコンパクト化が図られると共に、リンクの剛性の点でも有利になる。さらに、揺動カムピン３１をオフセットリンクピン３３に近接させることで連結リンク８が他部材と干渉しなくなることから、連結リンク８の屈曲を小さくすることができ、リンクの高剛性の点でより一層有利になる。
Comparing (a) and (b) of the figure, when the angle of the offset
このように、揺動カム５のピン３１をオフセットリンク７のピン３３に近接させることで揺動カム５のピンを効率よく揺動させることができるが、バルブ２のリフト量と開弁角とは、揺動カム５をどのように揺動させるかによって決定される。
In this way, the
このことについて、図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、図７（ａ）に示すリンク構造において、カムシャフトの回転角（クランク角）に対する揺動角の変化、つまり揺動プロファイルを示している。この揺動プロファイルにおいて、Ｅ１で囲まれた領域は、オフセットリンクピン３３が、図５に示す実線の位置から破線の位置に向かうときに対応し、Ｅ２で囲まれた領域は、オフセットリンクピン３３が、破線の位置から実線の位置に向かうときに対応する。これによると、Ｅ１で囲まれた領域は、クランク角変化に対する揺動角の変化が緩やかであり、Ｅ２で囲まれた領域はクランク角変化に対する揺動角の変化が急峻である。
This will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a change in swing angle with respect to the camshaft rotation angle (crank angle), that is, a swing profile, in the link structure shown in FIG. In this swing profile, the area surrounded by E1 corresponds to the offset
ここで、図７（ａ）に示すリンク構造においては、図９（ａ）に示すように、揺動カム５をタペット２１側から引く（同図の実線の矢印参照）ことでバルブを開弁させる場合と、図９（ｂ）に示すように、揺動カム５をタペット２１側に押す（同図の矢印参照）ことで、バルブを開弁させる場合との２つが考えられる。図９の（ａ）の場合の揺動カム５の形状は、カムノーズが揺動中心を挟んで揺動カムピン３１とは逆側に位置し、図９の（ｂ）の場合の揺動カム５の形状は、カムノーズが揺動中心に対して揺動カムピン３１と同じ側に位置する。図９の（ｂ）の場合は、図８において、揺動角の変化が緩やかなＥ１で囲まれる揺動プロファイルを利用することになり、その結果、開弁角が大きくなる。これに対し、図９の（ａ）の場合は、図８において、揺動角の変化が急峻なＥ２で囲まれる領域の揺動プロファイルを利用することになり、その結果、開弁角が小さくなる。これにより、エンジン性能から要求されるバルブリフト特性を達成することができる。従って、狭角リフト化を実現するには、図９の（ａ）に示すように、揺動カム５のカムノーズを揺動中心を挟んでピン３１とは逆側に設けることが必要となる。
Here, in the link structure shown in FIG. 7 (a), as shown in FIG. 9 (a), the valve is opened by pulling the
また、バルブリフトピーク時からバルブの閉じ方向に揺動カム５が戻る際に、バルブスプリング反力がカムノーズに作用するが、カムノーズを揺動中心を挟んでピン３１とは逆側に設けることによって、そのピン３１には、揺動カム５を戻す方向のモーメントが作用する（図９（ａ）の破線の矢印参照）。それによって、ピン３１に入力される荷重が緩和されるという利点がある。
Further, when the
以上、説明したように、可変動弁装置のコンパクト化と、狭角リフト化とを両立させるためにリンク機構を最適化させると、カムシャフト３、コントロールシャフト１１、揺動カム４，５、偏心カム６、オフセットリンク７、連結リンク８、規制リンク１３、コントロールアーム１２の配置は、図９（ａ）に示すようになる。同図は、上述したように、バルブリフト量が最大時の状態を示していて、コントロールアーム１２、連結リンク８及び規制リンク１３によって、カムシャフト３の軸方向に見て略Ｎ字が形成されるように、これらコントロールアーム１２、連結リンク８、規制リンク１３がそれぞれ配置される。また、バルブリフト量の最大時において、オフセットリンク７のピン３３が、コントロールアーム１２の回動中心（コントロールシャフト１１の中心）に近接して配設される。
As described above, when the link mechanism is optimized in order to achieve both a compact variable valve device and a narrow angle lift, the
この構成のリンク機構では、バルブリフト量の最大時に、連結リンク８と揺動カム５とが略直線状に配設される。このため、特にエンジンの高回転時で慣性力が大きいときには、揺動カム５のオーバランが生じる虞がある。こうした揺動カム５のオーバランを防止するために全体の諸元（特に、コントロールシャフト１１の位置）を見直すことも考えられるが、その場合は、可変動弁装置が大型化してしまうことになる。
In the link mechanism having this configuration, the
そこで、本実施の形態では、揺動カム５の揺動中心に対する連結リンク８の位置と、揺動カム５のピン３１の位置とが次のように設定されている。つまり、図１０に示すように、揺動カム５と連結リンク８との連結点を（Ａ）、オフセットリンク７と連結リンク８との連結点を（Ｂ）、揺動カム５の揺動中心点（カムシャフト３中心点）を（Ｃ）としたときに、バルブリフト量の最大時に、連結点（Ｂ）と中心点（Ｃ）とを結ぶ直線（ＢＣ）に、連結リンク８の一部が重なるように連結点（Ａ）の位置を設定する。ここで、図１１に示すように、連結リンク８は、ピン３１，３３が挿入されるピン孔８１と、そのピン孔８１周囲のピンボス部８２とを有しているが、上記直線（ＢＣ）に、連結リンク８のピンボス部８２が重なるように、連結点（Ａ）の位置を設定してもよい。連結点（Ａ）の位置を直線（ＢＣ）に近接させることで可変動弁装置のコンパクト化が図られる。
Therefore, in the present embodiment, the position of the connecting
また、連結点（Ａ）の連結点（Ｂ）を中心とした円軌跡Ｔ６と、上記連結点（Ａ）の中心点（Ｃ）を中心とした円軌跡Ｔ７とが、バルブリフト量の最大時に、直線（ＢＣ）上でオーバラップ（図１０のｄｘ参照）するように、揺動カム５の揺動中心に対する連結リンク８の位置が設定されている。円軌跡Ｔ６，Ｔ７をオーバラップさせることにより、連結点（Ａ）が直線（ＢＣ）を通り越すことがない。その結果、揺動カム５のオーバランを確実に防止して、所望のバルブリフト特性を確実に得ることができる。
Further, the circular locus T6 centering on the connecting point (B) of the connecting point (A) and the circular locus T7 centering on the central point (C) of the connecting point (A) are The position of the connecting
尚、ここでは、直線（ＢＣ）に連結リンク８のピンボス部８２が重なるよう連結点（Ａ）の位置を設定するとしたが、これに変えて、直線（ＢＣ）に連結リンク８のピン孔８１が重なるよう連結点（Ａ）の位置を設定してもよい。
Here, the position of the connecting point (A) is set so that the
また、上記オーバラップ量（ｄｘ）が所定以上となるように、連結点（Ａ）の位置と、揺動カム５の揺動中心に対する連結リンク８の位置とを設定してもよい。さらに、バルブリフト量の最大時に、∠ＡＢＣが所定角以下となるように、連結点（Ａ）の位置と、揺動カム５の揺動中心に対する連結リンク８の位置とを設定してもよい。
Further, the position of the connecting point (A) and the position of the connecting
（揺動カムの構成）
上記揺動カム５は、バルブの開閉に伴い揺動方向（回転方向）が切り替わる。このため、揺動カム５の揺動中心周りの慣性力が大きいと、バルブリフトピーク時の揺動方向が切り替わる際に、揺動カム５のオーバランが生じ、それによって、バルブのリフト特性が変わってしまうという不都合がある。
(Configuration of swing cam)
The
上述したように、本実施の形態に係る揺動カム５は、連結リンク８が連結されるピン３１が、揺動中心（カムシャフト中心）を挟んでカムノーズとは逆側に位置する。この構成によって、揺動カム５の揺動中心周りの慣性力を小さくしている。このことについて、図１２及び図１３を参照しながら、さらに詳細に説明する。
As described above, in the
この揺動カム５は、カムノーズ部５２が外方に大きく張り出している。このため、連結部５１（上記ピン３１の挿入孔５１ａが形成される部分）が設けられていない仮定すると、揺動カムの重心位置は、揺動中心よりもカムノーズ部５２側にずれることになる。そこで、カムノーズ部５２の先端点（ノーズ点）と揺動中心とを結ぶ直線Ｌ１に対し、揺動中心において直交する直線Ｌ２を挟んで、カムノーズ部５２側とは逆側に連結部５１を設ける。この連結部５１は質量部分として機能することから、連結部（質量部）を設けることによって、カムノーズ部５２側に移動した揺動カム５の重心位置を、揺動中心に近づけることができる。その結果、揺動カム５の揺動中心周りの慣性力が小さくなり、バルブリフトピーク時の、揺動カム５の揺動方向が切り替わるときに、揺動カム５がオーバランすることが効果的に防止される。
The
上記揺動カム５にはまた、揺動中心よりもカムノーズ部５２側の位置であって、タペット２１に摺動するカム面側とは逆側の位置に、除肉部５３が設けられている。この除肉部５３は、図１３に示すように、リブ５４を挟んだ両側に設けられている。リブ５４を設けることによって揺動カム５の剛性を確保する。この除肉部５３，５３を設けることによって揺動カム５が軽量化し、それによってバルブ軸線方向の慣性質量が小さくなる。その結果、エンジンの回転限界を高めることができる。
The rocking
除肉部５３を設けることによって、揺動カム５の重心位置は変更される。つまり、連結部５１及び除肉部５３が設けられていない揺動カム５においては、その重心位置はノーズ点と揺動中心とを結ぶ直線Ｌ１上に位置する。この揺動カム５において、上記直線Ｌ１に対してカム面側とは逆側位置に、除肉部５３を設けると、揺動カム５の重心位置は上記直線からカム面の側にずれる。そこで、除肉部５３の形成位置に対応して、連結部５１は直線Ｌ２を挟んだカムノーズ部５２側とは逆側の位置であって、上記直線Ｌ１よりも除肉部５３の形成側の位置に設ける。これによって、揺動カム５の重心位置を揺動中心に近づけることができる。
By providing the thinning
このことは、図１４に示すように、揺動カム５におけるベース円部（揺動中心Ｃ１を含み、同図において２点鎖線で示されるベース円で囲まれる部分）５７を除いた、カムノーズ部（同図の斜線を付した部分）５２の重心位置Ｇ１と、連結部（同図の斜線を付した部分）５１の重心位置Ｇ２とを結ぶ直線Ｌ３が、揺動中心Ｃ１の近傍を通ることと等価である。つまり、ベース円部５７の重心位置は揺動中心に一致する。そこで、カムノーズ部５２の重心位置Ｇ１と、連結部５１の重心位置Ｇ２とを結ぶ直線Ｌ３が、揺動中心の近傍を通るように、連結部５１と除肉部５３とのそれぞれを設ける。こうすることで、揺動カム５の重心位置が揺動中心の近傍に設定されることになる。
As shown in FIG. 14, the cam nose portion excluding the base circle portion (the portion including the oscillation center C <b> 1 and surrounded by the base circle indicated by a two-dot chain line in FIG. 14) 57 in the
さらに、揺動カム５の連結部５１と除肉部５３とは、次のような観点からその配設位置を設定してもよい。つまり、揺動カム５の重心位置を揺動中心に近づけるのであれば、揺動カム５の連結部５１は、揺動中心に対してノーズ点とは１８０°逆側位置に設ければよい。つまり、連結部５１は、図１２に示す直線Ｌ１上に設ければよい。
Furthermore, the connection positions of the connecting
これに対し、揺動カム５に連結される連結リンク８にはバルブスプリング反力が作用するが、バルブリフトピーク時に、バルブ軸線方向と略等しくなるように上記連結リンク８を配置すれば（図９（ａ）参照）、ピン３１へのこじり入力を抑制することができ、連結リンク８及びピン３１の剛性において有利である。この観点からは、揺動カム５の連結部５１は、揺動中心に対して、ノーズ点とは１８０°逆側位置ではなく、その１８０°逆側位置からずれた位置に設けることが好ましい。
On the other hand, the valve spring reaction force acts on the connecting
こうして、ノーズ点と連結部５１とが、揺動中心について点対称とはならない場合、揺動カム５の重心位置は、揺動中心からずれる（直線Ｌ１上からずれる）ことになる。そこで、除肉部５３を設けることによって、揺動カム５の重心位置を、揺動中心に近づけるようにする。つまり、上記除肉部５３は揺動カム５の重量を低減させるだけでなく、揺動カム５の重心位置をコントロールすることに利用することが可能である。
Thus, when the nose point and the connecting
上述したように、揺動カム４は、揺動カム５と一体になって揺動するようにカムシャフト３に支持されている。具体的には、図１３に示すように、カムシャフト３に外挿される円筒部５６によって一対の揺動カム４，５が互いに連結されて、揺動カム部材５０が構成される。オフセットリンク７の往復円弧運動が連結リンク８によって伝達されることで上記揺動カム５はカムシャフトを軸として揺動するが、円筒部５６を介してこの揺動カム５と一体とされた揺動カム４も、同じくカムシャフト３を軸として揺動する。
As described above, the
この一対の揺動カム４，５の内の一方のカム５には、上述したように、連結リンク８の連結部５１が設けられているが、他方の揺動カム４には連結部５１は設けられていない。この他方の揺動カム４には、連結部５１の代わりに余肉部５５が設けられる。この余肉部５５は、連結部５１と同様に、ノーズ点と揺動中心とを結ぶ直線Ｌ１に対し、揺動中心において直交する直線Ｌ２を挟んだカムノーズ側とは逆側の位置に設けられる。これにより、揺動カム４の重心位置を揺動中心に近づけ、揺動カム４のオーバランを防止する。また、この揺動カム４にも、揺動中心よりもカムノーズ部５２側の位置であって、カム面側とは逆側の位置に、除肉部５３が設けられている。こうして、一対の揺動カム４，５を一体化してなる揺動カム部材５０の軽量化を図ると共に、各揺動カム４，５のオーバランを防止する。
One
（偏心カムの構成）
カムシャフト３に外挿される偏心カム６は、基本的には円盤状であり、その円盤の外周面にオフセットリンク７が摺動可能に嵌め込まれる。このオフセットリンク７（偏心カム６）は、カムシャフト３の軸方向への倒れを防止してリンク動作を確保するために、所定以上の幅（厚み）が必要となる。このため、偏心カム６とオフセットリンク７との摺動面積が大きくなって、フリクションが増大するという不都合がある。
(Configuration of eccentric cam)
The
そこで、上記偏心カム６には、図１５に示すように、その外周面の一部に除肉部６１，６１が設けられている。この除肉部６１によって、偏心カム６及びオフセットリンク７の幅を所定以上に確保しつつも、偏心カム６とオフセットリンク７との摺動面積が小さくなり、オフセットリンク７の倒れの防止とフリクションの低減とが両立する。
Therefore, as shown in FIG. 15, the
さらに詳細に説明すると、この除肉部６１は、偏心カム６の中心点Ｃ２に対して、カムシャフト３挿入孔側とは逆側の外周面に設けることが好ましい。より好ましくは、偏心カムの中心点Ｃ２とカムシャフト挿入孔の中心点Ｃ１とを結ぶ直線Ｌ４を挟んで、約９０°の角度範囲に除肉部６１を設けることが好ましい。言い換えると、上記直線Ｌ４に対し、偏心カム６の中心点Ｃ２において直交する方向の外周面には、除肉部６１を設けないことが好ましい。これは、偏心カム６の中心点Ｃ２と偏心カム６の回転中心Ｃ１とがオフセットしていることから、エンジン高回転時の慣性力の大きい場合において、リフトピーク時（偏心カム６とオフセットリンク７とは、図１５に示す状態となる）からバルブが閉じ側に戻る際、つまり、図３（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示す状態に移行する際であって、偏心カム６が上方位置から下方位置に降りる際に、オフセットリンク７の内周面に大きな荷重が加わり（図１５の矢印参照）、面圧が高くなるためである。つまり、偏心カム６の側方に除肉部６１を設けたのでは、偏心カム６とオフセットリンク７との摺動面に油膜が形成されず、焼きつきが生じるためである。そのため、除肉部６１は、上記直線Ｌ４を挟んだ約９０°の角度範囲に設けることが好ましい。但し、直線Ｌ４を挟んだ約９０°の角度範囲であっても、直線Ｌ４上には除肉部６１を設けないことが好ましい。これは、バルブリフトピーク時のオフセットリンク７のピン３３に荷重が入力された際に、オフセットリンク７が変形することを防止するためである。
More specifically, it is preferable that the thinned
尚、偏心カム６に除肉部を設ける代わりに、図１５に一点鎖線で示すように、オフセットリンク７の内周面に除肉部７１，７１を設けてもよい。オフセットリンク７の突出部（ピン孔が形成された部分）は厚肉であるため、除肉部７１，７１の形成に最適である。この位置に除肉部７１を設けると、上述した面圧が高くなる箇所（オフセットリンク７の内周面において、上記突出部側とは逆側の付近が面圧の高くなる箇所に相当する）を外して除肉部を設けることになる。オフセットリンク７に除肉部７１を設けた場合、偏心カム６及びオフセットリンク７間のフリクションが低減する上に、リンクが軽量化するため慣性力が低減する。その結果、オフセットリンク７の歪変形が抑制されるという追加の効果が得られる。
Instead of providing the thickness removing portion on the
偏心カム６は、カムシャフト３に対し、軸方向に挿入されて固定される。具体的には、図１５に示すように、偏心カム６の回転中心Ｃ１を通るように、その側面に開口する圧入ピン６３の挿入孔６２が形成されている。また、カムシャフト３にも軸直方向に圧入ピン６３の挿入孔３４が形成されている。そうして、偏心カム６のシャフト挿入孔にカムシャフト３が軸方向に挿入された状態で、上記偏心カム６の挿入孔６２とカムシャフト３の挿入孔３４とに圧入ピン６３が圧入されることで、上記偏心カム６がカムシャフト３に対して固定される。
The
ところが、この圧入ピン６３により偏心カム６をカムシャフト３に固定する構成では、その組み付けが困難であるという不都合がある。また、圧入ピン６３によって偏心カム６をカムシャフト３に一旦固定してしまえば、偏心カム６とカムシャフト３とを分解することができないという不都合もある。さらに、偏心カム６の中心点Ｃ２とは、ずれた位置に挿入孔６２を形成しなければならず、偏心カム６の加工が困難になるという不都合もある。
However, in the configuration in which the
カムシャフト３に組みつけられた偏心カム６に対して、その軸方向の両側位置には連結リンク８及び規制リンク１３が位置することから、偏心カム６と、それに隣り合う揺動カム４，５との間にはスペースが存在する。
With respect to the
そこで、偏心カム６は、図１６に示すように、その側面からカムシャフト３の軸方向に突出するボス部（締結部）６４を設けても良い。このボス部６４は、カムシャフト３が挿入されるシャフト挿入孔を有する略円筒状であって、その外周面から軸直方向に貫通するリーマ締結用の締結孔６５が形成されている。また、ボス部６４は、締結孔６５の形成側は厚肉に、締結孔６５の形成側の逆側は薄肉に形成されている。これによって、他の部材の干渉を防止する。
Therefore, as shown in FIG. 16, the
このように、偏心カム６にボス部６４を設けることによって、偏心カム６をカムシャフト３に固定する際に、その周側面から圧入ピン６３を圧入することがなく、偏心カム６の組み付け性を向上させることができる。また、偏心カム６とカムシャフト３との組み付けはリーマ締結によるため、偏心カム６をカムシャフト３に固定した後でも、その偏心カム６とカムシャフト３とを分解することができる。さらに、ボス部６４によって、偏心カム６の軸方向長さが長くなり、偏心カム６のカムシャフト３に対する組み付け精度が高まるという効果も得られる。尚、図１６中、符号６６は、偏心カム６に設けられたつば部であり、このつば部６６によりオフセットリンク７の位置ずれを防止する。
Thus, by providing the
（組み付け）
図１に示すように、可変動弁装置は、カムシャフト３とコントロールシャフト１１とを有しているため、可変動弁装置のコンパクト化を図るには、これら２つのシャフト２，１１を比較的近接させて配設する必要がある。このため、コントロールシャフト１１が、カムシャフト３に被せられる軸受キャップの締結ボルト（シャフトを挟んだ両側に配置される２つの締結ボルトの内の一方の締結ボルト）と干渉してしまうことになる。また、カムシャフト３とコントロールシャフト１１とが近接していることから、カムシャフト３の軸受キャップに、コントロールシャフト１１の軸受部を一体に形成することが考えられるが、この場合でも、コントロールシャフト１１と軸受キャップの締結ボルトとの干渉は避けられない。このコントロールシャフト１１と締結ボルトの干渉によって、締結ボルトの軸力に不均一が生じ、カムシャフト３の軸受を仕上げ加工する際の刃の当りが一様でなくなり、軸受の精度低下を招くという不都合がある。
(Assembly)
As shown in FIG. 1, since the variable valve operating apparatus has a
また、既存のエンジンに上記の可変動弁装置を組み付ける場合、揺動カム５、偏心カム６及びオフセットリンク７が取り付けられたカムシャフト３を、シリンダヘッドの上面に形成された半割状の軸受部に軸受キャップによって組み付けた状態で、コントロールシャフト１１の組み付けと各リンクの組み付けとを行わなければならず、可変動弁装置に組み付けが極めて困難であるという不都合もある。
Further, when the above-described variable valve device is assembled to an existing engine, the
そこで、本実施の形態では、シリンダヘッドの上面側に中間部材を取り付けるようにした。つまり、この中間部材に可変動弁装置を組み付けて一体化した上で、その可変動弁装置を組み付けた中間部材をシリンダヘッドに固定することとした。 Therefore, in this embodiment, the intermediate member is attached to the upper surface side of the cylinder head. That is, after the variable valve device is assembled and integrated with the intermediate member, the intermediate member with the variable valve device is fixed to the cylinder head.
このことについて、図１７〜図１９を参照しながら具体的に説明する。このエンジン（シリンダヘッドＣＨ）は既存のものと略同じである。燃焼室形状は、ペントルーフタイプに形成されており、バルブ軸線ＬＩ，ＬＥがシリンダ軸線ＬＣに対して傾く。尚、図１７中、符号９１は吸気通路、９２の排気通路、９３はインジェクタ、４４は点火プラグホールである。
This will be specifically described with reference to FIGS. This engine (cylinder head CH) is substantially the same as the existing one. The shape of the combustion chamber is formed as a pent roof type, and the valve axis lines LI and LE are inclined with respect to the cylinder axis line LC. In FIG. 17,
上記中間部材４０は、その下面側（クランク軸に対してシリンダ軸線方向に近い側の面であって、シリンダヘッドＣＨとの取付側）に、下方に開口する半割り状の軸受部４１，４２を有していて、軸受部４１は、吸気バルブのカムシャフト３用、及び排気バルブのカムシャフト用のそれぞれについて形成されている。これらの軸受部４１，４２は、中間部材４０をシリンダヘッドＣＨに取り付けた際に、吸気及び排気バルブの軸線ＬＩ，ＬＥ上となる位置にそれぞれ設けられている。
The
また、上記中間部材４０の上面側（クランク軸に対してシリンダ軸線方向に遠い側の面）であって、吸気側カムシャフトの軸受部４１の斜め上方位置には、上方に開口する半割状の軸受部４３が形成されている。この軸受部４３は、コントロールシャフト用の軸受部４３である。このコントロールシャフト用の軸受部４３は、中間部材４０をシリンダヘッドＣＨに取り付けた状態において、吸気側カムシャフトの軸受部４１に対して、吸気バルブの軸線ＬＢ方向の上方位置に位置する。
Further, the upper side of the intermediate member 40 (the surface on the side far from the crankshaft in the cylinder axis direction), at a position obliquely above the bearing
上記カムシャフト用の軸受部４１，４２には、図１７，１８に示すように、軸受キャップ４５，４６，４８がそれぞれ下側から被せられ、締結ボルト４５ａ，４６ａが下側からシリンダ軸線方向ＬＣに挿入されてその軸受キャップ４５，４６，４８が中間部材４０に締結される。
As shown in FIGS. 17 and 18, bearing caps 45, 46, and 48 are respectively placed on the
この内、吸気側カムシャフト３には、上述したように、一対の揺動カム４，５が一体化された揺動カム部材５０が外挿されるが、この揺動カム部材５０の円筒部５６が、中間部材４０に形成された軸受部４１に嵌め込まれる。そして、その円筒部５６に軸受キャップ４８が被せられて締結される。上記揺動カム部材５０の円筒部５６は、一対の揺動カム４，５を連結する機能と、カムシャフト３及び揺動カム部材５０のジャーナルの機能とを有する。このカム部材５０に被せられる軸受キャップ４８は、図２０に示すように、半割りの軸受部４８ａと、その軸受部４８ａの縁部から軸方向の両側に突出するつば部４８ｂとを有する。このつば部４８ｂは、図２１に示すように、軸受キャップ４８がカム部材５０の円筒部５６に被せられた状態で各揺動カム４，５の側面と当接する。これによって、上記カムシャフト３に外挿された揺動カム部材５０の軸方向への移動を規制する。尚、吸気側カムシャフト３の両端部に被せられる軸受キャップ４５は、つば部４８ｂを有しない軸受キャップである。
Among these, as described above, the
これに対し、コントロールシャフト用の軸受部４３には、図１７，１９に示すように、軸受キャップ４７が上側から被せられ、締結ボルト４７ａが上側からシリンダ軸線方向ＬＣに挿入されてその軸受キャップ４７が中間部材４０に締結される。尚、コントロールシャフト１１のスラスト規制は、図示省略の止め輪によって行えばよい。
On the other hand, as shown in FIGS. 17 and 19, the bearing
このように、カムシャフト３用の締結ボルト４５ａを下側から挿入することで、その締結ボルト４５ａと、コントロールシャフト１１との干渉を解消することができる。その結果、一つの軸受キャップ４５，４８を締結する２つの締結ボルト４５ａの軸力が均一になり、カムシャフトの軸受精度が高まる。
Thus, by inserting the
また、カムシャフト用軸受部４１とコントロールシャフト用軸受部４３とはバルブ軸線ＬＩに沿うように配置されているため、コントロールシャフト１１用の締結ボルト４７ａは、カムシャフト３用の締結ボルト４５ａとはシリンダ軸線ＣＨに直交する方向にずれて配置され、その上、コントロールシャフト１１用の締結ボルト４７ａは、カムシャフト３用の締結ボルト４５ａとは逆側（上側）から挿入されるため、これらの締結ボルト４５ａ，４７ａ同士が干渉することも回避される。
Further, since the
ここで、中間部材４０に対する可変動弁装置の組み付け手順について説明すると、先ず、カムシャフト３に対して、偏心カム６及びオフセットリンク７と、揺動カム部材５０とを交互に挿入する。偏心カム６は、圧入ピン６３（図１５参照）、又はリーマボルト（図１６参照）によってカムシャフト３に固定する。また、揺動カム５とオフセットリンク７とを連結リンク８により連結する。こうして組み上げられたカムシャフト３を、中間部材下面に設けられた軸受部４１に嵌めこみ、カムシャフト３の両端部と揺動カム部材５０の円筒部５６とのそれぞれに、軸受キャップ４５，４８を被せる。こうして、カムシャフト３の中間部材４０への取り付けと、カムシャフト３及び揺動カム部材５０のスラスト規制とを行う。
Here, the procedure for assembling the variable valve gear to the
カムシャフト３を中間部材４０に取り付ければ、次は、コントロールシャフト１１に外挿されたコントロールアーム１２とオフセットリンク７とを規制リンク１３によって連結してリンク機構を完成させ、そのコントロールシャフト１１を中間部材４０の上面に設けられた軸受部４３に嵌めこむ。
Once the
そして、上記軸受部４３に上側から軸受キャップ４７を被せて、コントロールシャフト１１を中間部材４０に組み付ける。こうして、可変動弁装置が中間部材４０に組みつけられて一体化される。
Then, the bearing
この中間部材４０は、軸受キャップ４５，４６，４８，４７の取り付け孔とは別個に、中間部材４０に設けられたシリンダヘッド組み付け用ボルト孔ＨＢ（図１８参照）に締結ボルトが挿入されて、シリンダヘッドＣＨに固定される。
In the
このように、中間部材４０に、カムシャフト用軸受部４１とコントロールシャフト用軸受部４３との双方を設けることで、この中間部材４０に、カムシャフト３、コントロールシャフト１１、揺動カム部材５０、偏心カム６、オフセットリンク７、連結リンク８、規制リンク１１、コントロールアーム１２、からなる可変動弁装置を一体化することができる。そして、その中間部材４０を、シリンダヘッドＣＨに組み付けるだけで、既存のシリンダヘッドＣＨに可変動弁装置を組み付けることが可能になる。こうして、可変動弁装置の組み立て性を向上させることができる。
Thus, by providing both the
（中間部材についての変形例）
図２２は、中間部材の変形例を示している。この中間部材４０’は、軸受キャップを用いない構成とされている。これにより、部品点数の低減化が図られる。つまり、カムシャフト用軸受部は、シリンダヘッドＣＨの上面に設けた半割状の軸受部９４，９５と、中間部材４０’の下面側に下方に開口するように設けた半割状の軸受部４１，４２とで構成される。また、コントロールシャフト１１用の軸受部４９は、中間部材４０’の上部位置に一体に形成される（半割りでない）。コントロールシャフト１１はクランク軸に同期して回転するものではないため、カムシャフト３の軸受ほどには精度が要求されない。このため、一体に形成した軸受部４９とすることが可能である。
(Modified example of intermediate member)
FIG. 22 shows a modification of the intermediate member. The
この中間部材４０’は、締結ボルト４１ａ，４２ａによってシリンダヘッドＣＨに取り付けられるが、その締結ボルト４１ａ，４２ａは、中間部材４０’のシリンダヘッドＣＨへの固定と、カムシャフトの軸受４１，４２，９４，９５の締結とを兼用するように構成されている。尚、吸気側カムシャフト用に取り付けられる締結ボルト４１ａと、排気側カムシャフト用に取り付けられる締結ボルト４２ａとが互いに同じ長さとなるように、中間部材４０’における排気側カムシャフトの取り付け部分は嵩高に形成されている。こうして締結ボルト４１ａ，４２ａの共用化を図ってもよい。尚、締結ボルトは長さの異なるものとなるが、エンジンの小型化のために、中間部材４０’における排気側カムシャフトの取り付け部分を、吸気側カムシャフトの取り付け部分よりも低く形成してもよい。
The intermediate member 40 'is attached to the cylinder head CH by fastening
尚、この中間部材４０’に対する可変動弁機構の組み付け手順は、軸受キャップの取付工程を除き、上述した組み付け手順と略同じである。 The procedure for assembling the variable valve mechanism with respect to the intermediate member 40 'is substantially the same as the procedure described above except for the step of attaching the bearing cap.
また、中間部材は、図２３に示すように、コントロールシャフトの軸受部４９は一体に形成する一方で、カムシャフトの軸受部４１，４２を、中間部材４０”の下面側に半割りに形成し、そのカムシャフトの軸受部４１，４２に軸受キャップ４５，４６，４８を被せる構成としてもよい。
Further, as shown in FIG. 23, the intermediate member is integrally formed with the bearing
−他の実施形態−
上記の実施の形態では、バルブリフト量及びバルブタイミングが可変である可変動弁装置としたが、本発明は、揺動カムを揺動させるリンク機構を含む装置であればよく、例えばバルブリフト量及びバルブタイミングが可変でない動弁装置に適用することも可能である。この動弁装置は、可変動弁装置に対して、コントロールシャフトとコントロールアームとが省略された構成となる。
-Other embodiments-
In the above embodiment, the variable valve operating apparatus in which the valve lift amount and the valve timing are variable is described. However, the present invention may be any apparatus including a link mechanism that swings the swing cam. For example, the valve lift amount It is also possible to apply to a valve gear whose valve timing is not variable. This valve operating apparatus has a configuration in which the control shaft and the control arm are omitted from the variable valve operating apparatus.
以上説明したように、本発明は、装置のコンパクト化を図りつつ、揺動カムのオーバランを確実に防止して、所望のバルブリフト特性を得ることができ、揺動カムを揺動させるリンク機構を備えたエンジンの動弁装置、及びエンジンの運転状態に応じてバルブリフト量及びバルブタイミングを変更するリンク機構を有するエンジンの可変動弁装置、等について有用である。 As described above, the present invention is a link mechanism that can prevent the overrun of the swing cam and reliably obtain a desired valve lift characteristic while reducing the size of the device, and swings the swing cam. This is useful for an engine valve-operating device provided with the above, a variable valve-operating device for an engine having a link mechanism for changing a valve lift amount and valve timing in accordance with the operating state of the engine, and the like.
２ バルブ
３ カムシャフト
４，５ 揺動カム
６ 偏心カム
７ オフセットリンク
８ 連結リンク
１１ コントロールシャフト
１２ コントロールアーム
１３ 規制リンク
４０，４０’，４０” 中間部材
４１ カムシャフト用軸受部
４１ａ，４５ａ，４７ａ 締結ボルト
４３ コントロールシャフト用軸受部
４５，４７，４８ 軸受キャップ
４８ｂ つば部
５０ 揺動カム部材
５１ 連結部
５２ カムノーズ部
５３ 除肉部
５５ 余肉部
５６ 円筒部（結合部）
５７ ベース円部
６４ ボス部（締結部）
８１ ピン孔
８２ ピンボス部
2
57
81
Claims (6)
上記カムシャフトを軸として揺動するように設けられた、バルブをリフトさせる揺動カムと、
上記偏心カムに回転自在に外嵌めされて、上記偏心カムの偏心回転運動を往復円弧運動に変換するオフセットリンクと、
上記オフセットリンクと揺動カムとを連結して、該オフセットリンクの往復円弧運動を揺動カムに伝達する連結リンクと、を含むリンク機構を備え、
上記連結リンクは、上記揺動カムに連結される連結ピンが挿入されるピン孔と、該ピン孔周囲のピンボスとを有し、
上記リンク機構は、
バルブリフト量の最大時に、上記連結リンクと揺動カムとの連結点（Ａ）の、上記連結リンクとオフセットリンクとの連結点（Ｂ）を中心とした円軌跡と、上記連結点（Ａ）の、上記揺動カムの揺動中心点（Ｃ）を中心とした円軌跡とが、上記連結点（Ｂ）と中心点（Ｃ）とを結ぶ直線（ＢＣ）上で重なると共に、上記連結点（Ａ）が上記直線（ＢＣ）に近接して、上記連結リンクの、当該連結点（Ａ）に対応するピンボスが上記直線（ＢＣ）に重なる一方、
少なくとも上記バルブリフト量の零時には、上記連結点（Ａ）が上記直線（ＢＣ）から離れて、上記ピンボスが当該直線（ＢＣ）に重ならないよう構成されていることを特徴するエンジンの動弁装置。 A camshaft having an eccentric cam that rotates in synchronization with the crankshaft;
A swing cam that lifts the valve provided to swing about the camshaft;
An offset link that is rotatably fitted to the eccentric cam and converts the eccentric rotational motion of the eccentric cam into a reciprocating arc motion;
A link mechanism that connects the offset link and the swing cam and transmits a reciprocating arc motion of the offset link to the swing cam;
The connection link has a pin hole into which a connection pin connected to the swing cam is inserted, and a pin boss around the pin hole,
The link mechanism is
When the valve lift amount is maximum, a circular locus centering on a connection point (B) between the connection link and the offset link, and a connection point (A) of the connection point (A) between the connection link and the swing cam. And a circular locus centering on the swing center point (C) of the swing cam overlaps on a straight line (BC) connecting the connection point (B) and the center point (C), and the connection point. While (A) is close to the straight line (BC), the pin boss of the connecting link corresponding to the connecting point (A) overlaps the straight line (BC),
At least when the valve lift is zero, the connecting point (A) is separated from the straight line (BC), and the pin boss is configured not to overlap the straight line (BC). .
リンク機構は、
オフセットリンクの往復円弧運動の位置を変位させるコントロールアームと、
上記オフセットリンクの連結点（Ｂ）と上記コントロールアームとを連結する規制リンクとをさらに含むことを特徴とするエンジンの動弁装置。 The valve gear for an engine according to claim 1,
The link mechanism
A control arm for displacing the position of the reciprocating arc motion of the offset link;
A valve operating apparatus for an engine, further comprising a restriction link for connecting the connecting point (B) of the offset link and the control arm.
コントロールアームは、コントロールシャフトを中心軸として回転可能に支持され、
リンク機構は、バルブリフト量の最大時に、上記バルブリフト量の零時の状態よりも、連結点（Ｂ）が上記コントロールシャフトに近接するよう構成されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。 The valve gear for an engine according to claim 2 ,
The control arm is supported rotatably around the control shaft as the center axis.
The link mechanism is configured so that the connection point (B) is closer to the control shaft when the valve lift amount is maximum than when the valve lift amount is zero. .
リンク機構は、バルブリフト量の最大時に、連結リンクと、規制リンクと、コントロールアームとがシャフト軸方向に見て略Ｎ字を形成するよう構成されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。 The valve gear for an engine according to claim 3 ,
Linkage, at the maximum of Baruburi oice amount, the connecting link and, regulating links and valve train of an engine and a control arm, characterized in that it is configured to form a substantially N-shape when viewed in the axial direction of the shaft apparatus.
連結点（Ａ）は、揺動カムのカムノーズ部に対して、その揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けられていることを特徴とするエンジンの動弁装置。 The valve gear for an engine according to claim 1,
The connection point (A) is provided at a position opposite to the cam nose portion of the swing cam, with the swing center portion interposed therebetween.
上記カムシャフトを軸として揺動するように設けられた、バルブをリフトさせる揺動カムと、
上記偏心カムに回転自在に外嵌めされて、上記偏心カムの偏心回転運動を往復円弧運動に変換するオフセットリンクと、
上記オフセットリンクと揺動カムとを連結して、該オフセットリンクの往復円弧運動を揺動カムに伝達する連結リンクと、を含むリンク機構を備え、
上記リンク機構は、
バルブリフト量の最大時に、上記連結リンクと揺動カムとの連結点（Ａ）の、上記連結リンクとオフセットリンクとの連結点（Ｂ）を中心とした円軌跡と、上記連結点（Ａ）の、上記揺動カムの揺動中心点（Ｃ）を中心とした円軌跡とが、上記連結点（Ｂ）と中心点（Ｃ）とを結ぶ直線（ＢＣ）上で重なると共に、上記直線（ＢＣ）に上記連結リンクの一部が重なるよう構成され、
上記バルブリフト量の最大時の状態で、偏心カムとオフセットリンクとの摺動部における、連結点（Ｂ）側位置の摺動面積は、他の位置の摺動面積よりも小さく設定されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。 A camshaft having an eccentric cam that rotates in synchronization with the crankshaft;
A swing cam that lifts the valve provided to swing about the camshaft;
An offset link that is rotatably fitted to the eccentric cam and converts the eccentric rotational motion of the eccentric cam into a reciprocating arc motion;
A link mechanism that connects the offset link and the swing cam and transmits a reciprocating arc motion of the offset link to the swing cam;
The link mechanism is
When the valve lift amount is maximum, a circular locus centering on a connection point (B) between the connection link and the offset link, and a connection point (A) of the connection point (A) between the connection link and the swing cam. The circular locus centering on the swing center point (C) of the swing cam overlaps on a straight line (BC) connecting the connecting point (B) and the center point (C), and the straight line ( BC) is configured such that a part of the connecting link overlaps with
In the maximum valve lift amount, the sliding area at the connecting point (B) side of the sliding portion between the eccentric cam and the offset link is set smaller than the sliding area at the other position. A valve operating apparatus for an engine.
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