JP4155142B2 - 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、カムシャフトに設けた偏心カムにオフセットリンクを嵌める一方、該カムシャフトにバルブをリフトさせる揺動カムを揺動自在に支持し、偏心カムの回転に伴うオフセットリンクの変位を揺動カムにリンク手段で伝えるようにした動弁装置が知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。
上記各特許公報に記載された動弁装置のように、バルブをリフトさせるカムが揺動する場合は、揺動カムの重心位置を揺動中心に近づけたいという要求がある。 When the cam that lifts the valve swings, as in the valve gears described in each of the above patent publications, there is a demand to bring the center of gravity of the swing cam closer to the swing center.
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、揺動カムを備えた動弁装置において、揺動カムの重心位置を揺動中心に近づけることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to bring the position of the center of gravity of the swing cam closer to the swing center in the valve operating apparatus including the swing 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カムシャフトの回転運動を、リンク機構を介して往復運動に変換し、上記リンク機構に連結された揺動カムが所定の揺動中心に対し所定の揺動角範囲で揺動してバルブをリフトさせる装置である。 The valve operating apparatus for an engine according to the present invention converts the rotational motion of a camshaft that rotates in synchronization with a crankshaft into a reciprocating motion via a link mechanism, and a swing cam connected to the link mechanism has a predetermined swing. It is a device that lifts the valve by swinging within a predetermined swing angle range with respect to the moving center.
この動弁装置において、上記揺動カムは、そのカムノーズ部に対して当該揺動カムの揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けられた上記リンク機構との連結部と、上記カムノーズ部に設けられた除肉部と、を有し、上記除肉部は、上記カムノーズ部のカム面に対して、上記揺動中心と上記カムノーズ部の先端とを結ぶ直線を間に挟んだ逆側位置に設けられ、上記連結部は、上記の直線に対して上記除肉部の形成側の位置に設けられる。 In this valve operating apparatus , the swing cam includes a connection portion with the link mechanism provided at a position opposite to the cam nose portion with the swing center portion of the swing cam interposed therebetween, and the cam nose. A thinning portion provided on the cam nose portion, and the thinning portion is reverse to the cam surface of the cam nose portion with a straight line connecting the swing center and the tip of the cam nose portion interposed therebetween. It is provided at a side position, and the connecting portion is provided at a position on the formation side of the thinning portion with respect to the straight line .
バルブをリフトさせる揺動カムは、カムノーズ部を有していることが一般的であるが、本発明の動弁装置に係る揺動カムは、リンク機構との連結部をさらに有し、その連結部がそのカムノーズ部に対して当該揺動カム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。 The swing cam that lifts the valve generally has a cam nose portion. However, the swing cam according to the valve operating apparatus of the present invention further includes a connection portion with a link mechanism, and the connection thereof. The portion is provided at a position opposite to the cam nose portion with the swing center portion of the swing cam interposed therebetween.
上記カムノーズ部は外方に大きく張り出しているため、揺動カムの重心位置は、その揺動中心からカムノーズ部の方に移動する。そこで、連結部を、そのカムノーズ部に対して当該揺動カムの揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設ける。こうすることで、連結部が質量部として機能するため、カムノーズ部側に移動していた揺動カムの重心位置が、揺動中心側に移動することになり、結果として、揺動カムの重心位置が、上記揺動中心の近傍に設定される。 Since the cam nose portion projects greatly outward, the center of gravity of the swing cam moves from the swing center toward the cam nose portion. Therefore, the connecting portion is provided at a position opposite to the cam nose portion with the rocking center portion of the rocking cam interposed therebetween. As a result, the connecting portion functions as a mass portion, so that the position of the center of gravity of the swing cam that has moved to the cam nose portion moves to the center of swing, and as a result, the center of gravity of the swing cam. The position is set in the vicinity of the swing center.
また、連結部はリンク機構に連結される揺動カムにとって必要な部位であり、その連結部によって、揺動カムの重心位置を調節する。つまり、揺動カムの重心位置を調節するために、揺動カムに余分な部位を設けないため、揺動カムの軽量化が図られる。 The connecting portion is a necessary part for the swing cam connected to the link mechanism, and the center of gravity of the swing cam is adjusted by the connecting portion. That is, in order to adjust the position of the center of gravity of the swing cam, no extra portion is provided in the swing cam, so that the weight of the swing cam can be reduced.
また、除肉部を設けることによって、連結部を設けても揺動カムの軽量化が図られる。それによって、バルブ軸線方向の慣性質量が低減し、エンジンの回転限界が高まる。Further, by providing the thinning portion, the swing cam can be reduced in weight even if the connecting portion is provided. This reduces the inertial mass in the valve axis direction and increases the engine rotation limit.
さらに、連結部及び除肉部を有しない揺動カム、言い換えるとベース円部とカムノーズ部とからなる揺動カムにおいては、その重心位置が、揺動中心とカムノーズ部の先端とを結ぶ直線上となる。その揺動カムにおいて、カム面に対して、揺動中心とカムノーズ部の先端とを結ぶ直線を間に挟んだ逆側位置に除肉部を設けるとする。これにより、揺動カムの重心位置は、上記の直線からカム面側に移動する。Further, in a rocking cam having no connecting part and a thinning part, in other words, in a rocking cam composed of a base circle part and a cam nose part, the position of the center of gravity is a straight line connecting the rocking center and the tip of the cam nose part. It becomes. In the swing cam, it is assumed that a removal portion is provided at a position opposite to the cam surface with a straight line connecting the swing center and the tip of the cam nose portion interposed therebetween. Thereby, the gravity center position of the swing cam moves from the straight line to the cam surface side.
そこで、ベース円部とカムノーズ部と除肉部とからなる揺動カムに、連結部を設ける場合、その連結部を、上記の直線に対して除肉部の形成側の位置に設ける。これにより、上記の直線からカム面側に移動していた揺動カムの重心位置は、除肉部の形成側に移動する。その結果、揺動カムの重心位置が上記の直線の近傍、ひいては揺動中心の近傍となる。Therefore, in the case where a connecting portion is provided in the swing cam composed of the base circle portion, the cam nose portion, and the thinning portion, the connecting portion is provided at a position on the forming side of the thinning portion with respect to the straight line. As a result, the position of the center of gravity of the swing cam that has moved from the straight line to the cam surface side moves to the side where the thinned portion is formed. As a result, the position of the center of gravity of the swing cam is in the vicinity of the straight line, and in the vicinity of the swing center.
このように、除肉部を、揺動カムの重心位置を調節する部位として利用することにより、揺動カムの軽量化と、揺動カムの重心位置を揺動中心に近づけることとが共に達成される。In this way, by using the thinning portion as a part for adjusting the position of the center of gravity of the swing cam, both the weight reduction of the swing cam and the approach of the center of gravity position of the swing cam to the center of swing are achieved. Is done.
複数のバルブそれぞれに対応する複数の揺動カムが一体的に形成された場合は、上記複数の揺動カムの内のいずれか一の揺動カムは、リンク機構との連結部を有しかつ、その他の揺動カムは、そのカムノーズ部に対して当該揺動カムの揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けられた余肉部を有するものとしてもよい。 When a plurality of swing cams corresponding to each of the plurality of valves are integrally formed, any one of the plurality of swing cams has a connecting portion with a link mechanism, and The other swing cam may have a surplus portion provided at a position opposite to the cam nose portion with the swing center portion of the swing cam interposed therebetween.
一体的に形成された複数の揺動カムの内、連結部を有する揺動カムは、その連結部によって重心位置が揺動中心の近傍に設定される。これに対し、連結部を有しない揺動カムは重心位置が揺動中心からずれることになる。そこで、連結部の代わりに、余肉部を揺動カムに設ける。この余肉部は、カムノーズ部に対して当該揺動カムの揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設ける。このため、余肉部も連結部同様に、質量部として機能して、揺動カムの重心位置を上記揺動中心の近傍に設定させる。 Of the plurality of integrally formed rocking cams, the rocking cam having a connecting portion sets the center of gravity position in the vicinity of the rocking center by the connecting portion. On the other hand, the position of the center of gravity of the swing cam that does not have the connecting portion is shifted from the center of swing. Therefore, a surplus portion is provided on the swing cam instead of the connecting portion. The surplus portion is provided at a position opposite to the cam nose portion with the swing center portion of the swing cam interposed therebetween. For this reason, the surplus portion functions as a mass portion in the same manner as the connecting portion, and the center of gravity position of the swing cam is set in the vicinity of the swing center.
上記揺動カムは、揺動中心を含み、ベース円で囲まれるベース円部と、このベース円部の一側に位置するカムノーズ部と、上記ベース円部の他側に位置する連結部とから構成されるとしてもよい。 The swing cam includes a base circle portion including a swing center and surrounded by a base circle, a cam nose portion located on one side of the base circle portion, and a connecting portion located on the other side of the base circle portion. it may be to be composed.
上記揺動カムは、カムシャフトに対して揺動可能に外挿して、揺動カムの揺動中心とカムシャフトの軸心とを互いに一致させてもよい。 The swing cam may be extrapolated so as to be swingable with respect to the camshaft so that the swing center of the swing cam and the axis of the camshaft coincide with each other.
本発明の他の動弁装置は、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、を備え、上記揺動カムは、そのカムノーズ部に対して当該揺動カムの揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けられた上記連結リンクとの連結部と、上記カムノーズ部に設けられた除肉部と、を有し、上記除肉部は、上記カムノーズ部のカム面に対して、上記揺動中心と上記カムノーズ部の先端とを結ぶ直線を間に挟んだ逆側位置に設けられ、上記連結部は、上記の直線に対して上記除肉部の形成側の位置に設けられる。 Another valve gear of 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 as an axis, 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 And a connecting link that is provided at a position opposite to the cam nose of the swinging central portion of the swinging cam. And a thinning portion provided in the cam nose portion, and the thinning portion has a center of swing and a tip of the cam nose portion with respect to the cam surface of the cam nose portion. Between the connecting straight lines Provided on the opposite side positions sandwiching, the connecting portion is provided at a position of the forming side of the cutout section with respect to the straight line.
複数のバルブそれぞれに対応する複数の揺動カムが、カムシャフトに回転自在に外挿される結合部を介して一体的に形成された場合は、上記複数の揺動カムの内のいずれか一の揺動カムは、連結リンクとの連結部を有しかつ、その他の揺動カムは、そのカムノーズ部に対して当該揺動カムの揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けられた余肉部を有するものとしてもよい。 When a plurality of swing cams corresponding to each of the plurality of valves are integrally formed via a coupling portion rotatably inserted on the camshaft, any one of the plurality of swing cams The swing cam has a connecting portion with a connecting link, and the other swing cam is provided at a position opposite to the cam nose portion with the swing center portion of the swing cam interposed therebetween. It is good also as what has a surplus part.
本発明のエンジンの動弁装置によると、揺動カムにおけるリンク機構との連結部を、カムノーズ部に対して揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けることで、揺動カムの重心位置が上記揺動中心の近傍に設定される。 According to the valve operating apparatus for an engine of the present invention, the center of gravity of the swing cam is provided by providing the connecting portion of the swing cam with the link mechanism at a position opposite to the cam nose portion with the swing center portion interposed therebetween. position is set in the vicinity of the swing center.
また、揺動カムに除肉部を設けることで揺動カムの軽量化が図られ、バルブ軸線方向の慣性質量が低減することにより、揺動カムのオーバランを抑制しつつ、エンジンの回転限界を高めることができる。 In addition, the camshaft cam is lightened by providing a wall removal portion, and the inertial mass in the valve axis direction is reduced, so that the overrun of the rocking cam is suppressed and the engine rotation limit is reduced. Can be increased.
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の重心位置を揺動中心に近づけている。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。
(Configuration of swing cam)
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。
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。
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、揺動カムが揺動してバルブをリフトさせる装置であればよく、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 used. However, the present invention may be any apparatus that lifts the valve by swinging the swing cam. It is also possible to apply to a valve operating device in which the amount and valve timing are 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.
また、動弁装置のリンク機構も図3に示す構成には限らず、揺動カムが、カムノーズ部に対して揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けられた連結部を有するのであれば、どのようなリンク機構であってもよい。 Further, the link mechanism of the valve operating device is not limited to the configuration shown in FIG. 3, and the swing cam has a connecting portion provided at a position opposite to the cam nose portion with the swing center portion interposed therebetween. Any link mechanism may be used.
以上説明したように、本発明は、揺動方向の切り替わり時における揺動カムのオーバランを抑制することができ、揺動カムの揺動によってバルブをリフトさせる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揺動カムを利用した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 can suppress the overrun of the rocking cam when the rocking direction is switched, and can operate the engine and the engine valve that lifts the valve by rocking the rocking cam. The present invention is useful for a variable valve operating device of an engine using a swing cam that changes a valve lift amount and a valve timing according to a state.
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)
上記揺動カムは、そのカムノーズ部に対して当該揺動カムの揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けられた上記リンク機構との連結部と、上記カムノーズ部に設けられた除肉部と、を有し、
上記除肉部は、上記カムノーズ部のカム面に対して、上記揺動中心と上記カムノーズ部の先端とを結ぶ直線を間に挟んだ逆側位置に設けられ、
上記連結部は、上記の直線に対して上記除肉部の形成側の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 rotational motion of the camshaft that rotates in synchronization with the crankshaft is converted into reciprocating motion via a link mechanism, and the swing cam connected to the link mechanism has a predetermined swing angle range with respect to a predetermined swing center. A valve operating device for an engine that swings and lifts the valve,
The swing cam includes a connecting portion with the link mechanism provided at a position opposite to the cam nose portion with the swing center portion of the swing cam interposed therebetween, and a removal provided on the cam nose portion. And having a meat part ,
The thinning portion is provided at a position opposite to the cam surface of the cam nose portion with a straight line connecting the swing center and the tip of the cam nose portion interposed therebetween,
The valve operating apparatus for an engine, wherein the connecting portion is provided at a position on the formation side of the thinning portion with respect to the straight line .
複数のバルブそれぞれに対応する複数の揺動カムが一体的に形成され、
上記複数の揺動カムの内のいずれか一の揺動カムは、リンク機構との連結部を有しかつ、その他の揺動カムは、そのカムノーズ部に対して当該揺動カムの揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けられた余肉部を有し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,
A plurality of swing cams corresponding to each of the plurality of valves are integrally formed,
Any one of the plurality of rocking cams has a connecting portion with a link mechanism, and the other rocking cams have a rocking center of the rocking cam with respect to the cam nose portion. A valve operating apparatus for an engine, comprising a surplus portion provided at a position opposite to the portion therebetween.
揺動カムは、揺動中心を含み、ベース円で囲まれるベース円部と、このベース円部の一側に位置するカムノーズ部と、上記ベース円部の他側に位置する連結部とから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 1,
The swing cam includes a base circle portion including a swing center and surrounded by a base circle, a cam nose portion located on one side of the base circle portion, and a connecting portion located on the other side of the base circle portion. A valve operating system for an engine characterized by being provided .
揺動カムは、カムシャフトに対して揺動可能に外挿されていて、揺動カムの揺動中心とカムシャフトの軸心とが互いに一致し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 oscillating cam is extrapolated so as to oscillate with respect to the camshaft, and the oscillating center of the oscillating cam and the shaft center of the camshaft coincide with each other. .
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、を備え、
上記揺動カムは、そのカムノーズ部に対して当該揺動カムの揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けられた上記連結リンクとの連結部と、上記カムノーズ部に設けられた除肉部と、を有し、
上記除肉部は、上記カムノーズ部のカム面に対して、上記揺動中心と上記カムノーズ部の先端とを結ぶ直線を間に挟んだ逆側位置に設けられ、
上記連結部は、上記の直線に対して上記除肉部の形成側の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。 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 for connecting the offset link and the swing cam and transmitting the reciprocating arc motion of the offset link to the swing cam;
The swing cam includes a connection portion with the connection link provided at a position opposite to the cam nose portion with the swing center portion of the swing cam interposed therebetween, and a removal portion provided on the cam nose portion. And having a meat part ,
The thinning portion is provided at a position opposite to the cam surface of the cam nose portion with a straight line connecting the swing center and the tip of the cam nose portion interposed therebetween,
The valve operating apparatus for an engine, wherein the connecting portion is provided at a position on the formation side of the thinning portion with respect to the straight line .
複数のバルブそれぞれに対応する複数の揺動カムが、カムシャフトに回転自在に外挿される結合部を介して一体的に形成され、
上記複数の揺動カムの内のいずれか一の揺動カムは、連結リンクとの連結部を有しかつ、その他の揺動カムは、そのカムノーズ部に対して当該揺動カムの揺動中心部分を間に挟んだ逆側位置に設けられた余肉部を有し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 5 ,
A plurality of swing cams corresponding to each of the plurality of valves are integrally formed via a coupling portion rotatably inserted on the camshaft,
Any one of the plurality of swing cams has a connecting portion with a connecting link, and the other swing cam has a swing center of the swing cam with respect to the cam nose portion. A valve operating apparatus for an engine, comprising a surplus portion provided at a position opposite to the portion therebetween.
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