JP4747158B2 - 位相制御手段を備える動弁装置 - Google Patents
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Description
また、駆動装置の駆動トルクがカム軸に巻き掛けられる無端伝動帯を介してカム軸に入力される場合、前記駆動トルク入力部には、位相制御機構の重量に加えて、無端伝動帯から作用する荷重が作用する。そして、前記駆動トルク入力部が、カム軸の軸方向に配列された複数の軸受部のうちで端に位置する軸受部(以下、「端部軸受部」という。)から突出して自由端を有する軸端部であるときには、該軸端部に作用する荷重は、他の軸受部に作用する荷重に比べて大きくなる。このため、該端部軸受部および該軸端部の剛性を高める必要が生じて、軸受部およびカム軸の大型化や重量増を招来する。そして、このような事情は、複数の位相制御機構が同じ軸端部に設けられる場合、一層顕著となる。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の動弁装置において、前記第1カム軸はアウタカム軸であり、前記第2カム軸は前記アウタカム軸の一方の端部から前記アウタカム軸内に挿入されたインナカム軸であり、前記位相制御機構は、第1部材と、前記第1部材に対して相対回動可能な第2部材とを備え、前記第1部材は、前記アウタカム軸の前記一方の端部に設けられ、前記第2部材は、前記インナカム軸の一方の端部に設けられるものである。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の動弁装置において、前記動弁カムは、第1動弁カムおよび第2動弁カムであり、前記機関弁は、前記第1動弁カムにより開閉される第1機関弁、および前記第2動弁カムにより開閉される第2機関弁であり、前記第1カム軸は前記第1動弁カムを有し、前記第2カム軸は前記第2動弁カムを有し、前記第1機関弁および前記第2機関弁は、前記内燃機関の1つの燃焼室に開口する第1吸気口および第2吸気口をそれぞれ開閉する第1吸気弁および第2吸気弁、または前記燃焼室に開口する第1排気口および第2排気口をそれぞれ開閉する第1排気弁および第2排気弁であるものである。
請求項4記載の発明は、請求項1記載の動弁装置において、前記第1カム軸は、アウタカム軸および前記アウタカム軸内に挿入されたインナカム軸の一方のカム軸であり、前記第2カム軸は、アウタカム軸およびインナカム軸の他方のカム軸であり、前記位相制御手段は、第1位相制御機構と、前記位相制御機構である第2位相制御機構とから構成され、前記第1位相制御機構および前記第2位相制御機構のそれぞれは、第1部材と、前記第1部材に対して相対回動可能な第2部材とを備え、前記第1位相制御機構の前記第1部材は前記駆動軸と一体に回転し、前記第1位相制御機構の前記第2部材は前記第1カム軸と一体に回動し、前記第2位相制御機構の前記第1部材は前記第1カム軸と一体に回動し、前記第2位相制御機構の前記第2部材は前記第2カム軸と一体に回動するものである。
また、位相制御機構の重量および駆動装置の無端伝動帯からの荷重が、それぞれ軸方向で前記別個の回動トルク入力部に隣接するジャーナルを支持する軸受部および軸方向で駆動トルク入力部に隣接するジャーナルを支持する軸受部に振り分けられるので、位相制御機構の重量および無端伝動帯からの荷重が同じ隣接軸受部により支えられる場合に比べて、各隣接軸受部の負荷が小さくなる。この結果、各隣接軸受部およびカム軸の剛性を大幅に高める必要がないので、各隣接軸受部およびカム軸の小型・軽量化が可能になる。
さらに、回動トルク入力部および駆動トルク入力部がカム軸の両軸端部であることから、駆動トルク入力部となる軸端部が回動トルク入力部を兼ねる場合に比べて、該軸端部に作用する重量が減少するので、カム軸の重量バランスが向上して、動弁装置による機関弁の開閉精度の向上に寄与する。
またさらに、第1,第2カム軸間の相対的な位相を変更する位相制御機構を、カム軸において駆動トルク入力部以外の部位に設けることができるので、第1,第2カム軸の互いの配置や形状の自由度が大きくなり、第1,第2カム軸の設計の自由度が大きくなる。
請求項2記載の事項によれば、同軸状に配置される第1,第2カム軸間の相対的な位相を変更する位相制御機構には、無端伝動帯からの荷重が作用しないので、位相制御機構において相対回動する第1,第2部材間での摩擦力が減少し、さらには第1,第2カム軸間での摩擦力が減少して、円滑な位相変更が可能になる。
請求項3記載の発明によれば、位相制御機構により、1つの燃焼室に対して設けられる同種の第1,第2機関弁のバルブタイミングまたはバルブオーバラップ特性が変更されるので、体積効率または内部EGR量などを第1,第2機関弁により変更することが可能になって、機関トルク性能、燃費性能または排気浄化性能などの機関性能の向上の観点から、好適なバルブタイミングまたはバルブオーバラップの設定が可能になる。
請求項4記載の発明によれば、位相制御手段の第1,第2位相制御機構が、アウタカム軸およびインナカム軸から構成される1つのカム軸において、該カム軸の両軸端部に設けられるので、カム軸の重量バランスが向上して、動弁装置による機関弁の開閉精度の向上に寄与する。
また、第2位相制御機構の第1部材は第1カム軸と一体に回動可能であるので、第1位相制御機構により、第1カム軸と、該第1カム軸および第2位相制御機構を介して第2カム軸とを一体に回動させて、第1,第2動弁カム間の位相の相対的な変更を伴うことなく第1,第2動弁カムの位相を同じ方向に変更することが容易にできる一方、第2位相制御機構により、第1,第2カム軸を互いに独立に回動させて、第1,第2動弁カム間の相対的な位相を変更することができる。
この結果、第1,第2動弁カムの位相を同じ方向に変更する場合には、第1位相制御機構のみで第1,第2カム軸を一体に回動させ、その後、必要に応じて第2位相制御機構により第2カム軸を回動させることにより第2動弁カムの位相を所望の相位に変更すればよいため、第1,第2動弁カムの位相変更の応答性を向上させることができる。
図1〜図6は第1実施形態を説明する図である。
図1,図2を参照すると、本発明が適用された動弁装置Vを備える内燃機関Eは、多気筒4ストローク内燃機関であり、そのクランク軸5(図2参照)が車幅方向を指向する横置き配置で車両に搭載される。
内燃機関Eは、直列に配列された複数の、ここでは3つのシリンダ1aが一体成形されたシリンダブロック1と、シリンダブロック1の上端部に結合されるシリンダヘッド2と、シリンダヘッド2の上端部に結合されるヘッドカバー3とから構成される機関本体を備える。
この明細書において、内燃機関Eの燃焼室6は、シリンダ軸線方向でシリンダボア1bに対向してシリンダヘッド2に設けられた凹部空間と、シリンダボア1bにおけるピストン4とシリンダヘッド2との間の部分とにより構成される可変容積空間であり、シリンダ軸線方向でピストン4とシリンダヘッド2との間に形成される。
カムホルダ15は、シリンダヘッド2に各カム軸C,21の軸方向に間隔をおいて配列された複数である所定数、ここでは4つの軸受部15a〜15c、具体的には、配列された前記所定数の軸受部15a〜15cのうちで、両方の端に位置する1対の端部軸受部15a,15bと、軸方向で両端部軸受部15a,15bの間に配置される1以上の、ここでは複数である2つの中間軸受部15cとを有する。シリンダヘッド2にボルト18により結合される各軸受部15a〜15cは、半割型の下軸受部16および上軸受部17から構成される。
各ロッカ軸25,26は、下軸受部16に設けられた貫通孔に挿入されて、ボルト18により回り止めされた状態で、下軸受部16に支持される。
吸気カム軸Cおよび排気カム軸21の回転により、第1,第2吸気カム33,43は、それぞれ第1,第2吸気ロッカアーム23a,23bを介して第1,第2吸気弁11a,11bを開閉し、1対の排気カム22は、それぞれ1対の排気ロッカアーム24を介して1対の排気弁12を開閉する。
なお、図2および後述する図7,図10,図11では、図示の便宜上、すべてのシリンダ1aに関しての第1,第2吸気カム33,43および排気カム22は、その各リフト部33b,44b,22bの頂点が同一平面上に位置するように記載されているが、実際は、シリンダ1a毎に、内燃機関Eの点火順序に対応した位相になっている。
中間部Ccは、各軸受部15a〜15cに回転可能に支持される前記所定数、ここでは4つのジャーナル32と、第1,第2吸気カム33,43とを有する。軸方向に配列された前記所定数のジャーナル32は、両方の端にそれぞれ位置する端部ジャーナル32a,32bと、軸方向で両端部ジャーナル32a,32bの間に配置される1以上の、ここでは複数である2つの中間ジャーナル32c,32cである。燃焼室6毎の第1,第2吸気カム33,43は、軸方向で隣接するジャーナル32a,32c;32c,32c;32c,32bの間に配置される。
それゆえ、端部軸受部15aおよび端部ジャーナル32aは、それぞれ軸方向で軸端部Caに隣接する軸受部およびジャーナルであり、端部軸受部15bおよび端部ジャーナル32bは、それぞれ軸方向で軸端部Cbに隣接する軸受部およびジャーナルである。
また、吸気カム軸Cの、カムホルダ15に対する軸方向での移動は、アウタカム軸30またはインナカム軸40に設けられるスラスト規制部(図示されず)がカムホルダ15に当接することにより規制される。
また、アウタカム軸30には、端部30bで軸方向に開口すると共に端部ジャーナル32aを除くすべてのジャーナル32b,32c,32cに渡って軸方向に延びる有底の中空部36が設けられる。
一方、中空部36内に位置する他方の端部40aは、最も右方に位置する第2吸気カム43の内周側にある。各ジャーナル42は、ジャーナル32b,32c,32cの内周側に位置してアウタカム軸30の内周面を軸受面とする内側軸受部37に摺動可能、かつ回動可能に支持される。
円筒状の部材である第2吸気カム43は、軸本体31の外周に一体成形されて設けられる円筒状の***部であるカム支持部34に、摺動可能に、かつ回転中心線Liを中心に回動可能に支持される。第2吸気カム43は、第2吸気ロッカアーム23aに接触するカム面44cが形成されたカム部44と、ネジ46が着脱可能に設けられる取付部45とを有し、カム部44および取付部45が軸方向に並んで一体成形された部材である。
カム支持部34には、位置決め部46bが径方向に貫通すると共に両カム軸30,40の相対的な回動を許容する空間である長孔47が設けられる。この実施形態では、周方向での長孔47の形成範囲は、位置決め部46bとカム支持部34とが周方向で当接することにより、アウタカム軸30およびインナカム軸40の相対的回動の範囲S(図3参照)を規定するように設けられるが、該範囲Sを越えて設けられてもよい。そのため、長孔47と位置決め部46aとの間には、周方向または回動方向での空隙が形成され、さらに軸方向での僅かな空隙が形成されている。
具体的には、各油路51のオイルは、軸受部15cとジャーナル32cとの接触部を潤滑すると共に、一部はジャーナル32cを径方向に貫通して中空部36に開口する孔からなる油路52を経て、中空部36内に流入する。中空部36内で、油路52のオイルは、インナカム軸40のジャーナル42の外周に全周に渡って設けられた円環状溝からなる環状の油路53に流入し、ジャーナル42と内側軸受部37との接触部を潤滑し、その後、軸本体31の内周面と軸本体41の外周面との間に形成される僅かな空隙からなる油路54に流入する。油路54のオイルの一部は、長孔47に流入して、位置決め部46bとカム支持部34との接触部、カム支持部34と第2吸気カム43との接触部、および位置決め部46bと取付部45との接触部を潤滑し、さらに位置決め部46bと取付部45との接触部を潤滑した後のオイルがカム面44cに流出して、カム部44と第2吸気ロッカアーム23bとの接触部を潤滑する。図5にはオイルの流れが矢印で示されている。
第1,第2位相制御機構60,70から構成される位相制御手段は、アウタカム軸30およびインナカム軸40を、したがって第1吸気カム33および第2吸気カム43を、それぞれ、機関運転状態に応じて互いに独立に回動させて、基準位相に対して、アウタカム軸30、インナカム軸40および第1,第2吸気カム33,43の位相を互いに独立に変更可能であり、第1吸気弁11aおよび第2吸気弁11bのバルブタイミングを互いに独立に変更可能である。この実施形態では、バルブタイミングが変更されるとき、各吸気弁11a,11bの開時期および閉時期が同時に変更されるので、第1,第2吸気弁11a,11bの弁作動特性であるリフト量特性および開弁期間(または開弁角度)が変更されない(図6参照)。
ここで、基準位相とは、前記駆動装置のクランク軸5または被動スプロケット20bにより設定される位相であり、この実施形態ではクランク軸5の位相であるクランク角である。
アウタカム軸30の端部30a(したがって軸端部Ca)に設けられる第1位相制御機構60は、被動スプロケット20bが一体成形により一体に設けられる第1部材としての本体61と、本体61に対して相対回動可能に組み付けられて収容されると共に端部30aに一体に回動するようにボルト63で結合される第2部材としての回動部材62と、ロック部材64とを備える。本体61はクランク軸5および伝動機構20と一体に回転し、回動部材62はアウタカム軸30および第1吸気カム33と一体に回動する。
このため、被動スプロケット20bに巻き掛けられるチェーン20cは、被動スプロケット20b、第1位相制御機構60の本体61および回動部材62を介して、端部30aに巻き掛けられる。そして、該端部30a、すなわち軸端部Caは、吸気カム軸Cにおいて、チェーン20cを介して伝達されたクランク軸5の駆動トルクが入力される駆動トルク入力部Tdであると共に、アウタカム軸30を回動させるために第1位相制御機構60が発生する回動トルクが入力される第1回動トルク入力部T1でもある。
各ロック部材64,74は、内燃機関Eの停止時に、油路(図示されず)を通じて給排されるロック解除用油圧室64a,74a内の作動油が低圧になるときに、バネに付勢されて油圧室64a,74a内に進出した位置を占めて、本体61,71と回動部材62,72との相対回動を規制する一方、油圧室64a,74a内の作動油が高圧になるとき、該バネの付勢力に打ち勝って、図示されるように油圧室64a,74a内から後退して、本体61,71と回動部材62,72との相対回動を許容する。
一方、第2位相制御機構70について、油圧制御弁76が給油路83を遅角用油路77に連通させると同時に排油路79を進角用油路78に連通させることにより、前記遅角室に作動油が供給されると同時に前記進角室の作動油が排出されて、インナカム軸40および第2吸気カム43が吸気カム軸Cの回転方向R(図1参照)とは逆方向に回動して、クランク角に対してインナカム軸40および第2吸気カム43の位相が遅角され、第1,第2吸気弁11a,11bのバルブタイミングが遅角される。
一方、第2位相制御機構70について、油圧制御弁76が給油路83を進角用油路78に連通させると同時に排油路79を遅角用油路77に連通させることにより、前記進角室に作動油が供給されると同時に前記遅角室の作動油が排出されて、インナカム軸40および第2吸気カム43が回転方向Rと同じ方向に回動して、クランク角に対してインナカム軸40および第2吸気カム43の位相が進角され、第2吸気弁11bのバルブタイミングが進角される。
そして、この位相の変更過程で、第1位相制御機構60の回動部材61は、アウタカム軸30と、該アウタカム軸30および第2位相制御機構70の本体1および回動部材71を介してインナカム軸40とを一体に回動させることにより、基準位相に対する第1吸気カム33の位相および第2吸気カム43の位相を一体的に変更可能である。また、第2位相制御機構70は、互いに相対回動可能な本体71と回動部材72とにより、アウタカム軸30およびインナカム軸40を相対的に回動させることで、第1吸気カム33の位相および第2吸気カム43の位相を相対的に変更可能である。
内燃機関Eの運転時、図6(A)に示されるように、動弁装置Vにおいて、アウタカム軸30、インナカム軸40および排気カム軸21、したがって第1,第2吸気カム33,43および排気カム22が、クランク角に対してそれぞれ所定の位相(以下、「基本位相」という。)にあり、バルブオーバラップ角度θ1,θ2がそれぞれ所定の角度θ10,θ20となるバルブタイミングで第1,第2吸気弁11a,11bおよび排気弁12が開閉される状態を基本状態とする。
この基本状態で、アウタカム軸30、インナカム軸40および第1,第2吸気カム33,43は、第1,第2位相制御機構60,70により制御されて、周方向または回動方向で図1,図2に示される位置を占める。そして、基本状態において、第1吸気弁11aと排気弁12とのバルブオーバラップ角度θ1および第2吸気弁11bと排気弁12とのバルブオーバラップ角度θ2は等しく、第1,第2吸気弁11a,11bのバルブタイミングは開時期および閉時期について同じであり、第1,第2吸気弁11a,11bのリフト量特性は同一である。なお、別の形態では、角度θ10,θ20が異なっていてもよい。
基本状態は、内燃機関Eの低速回転・高負荷運転時での状態であり、吸入空気の吹き抜けおよび内部EGR量が抑制されるバルブオーバラップ角度θ1,θ2となるバルブタイミングで第1,第2吸気弁11a,11bが開閉される。このため、体積効率が増加して、機関トルク性能が向上するので、低速回転からの良好な加速運転が可能になる。
このため、第1吸気弁11aが第2吸気弁11bよりも早い時期に開弁することから、第1,第2吸気弁11a,11bが同時に開弁する場合に比べて吸入空気が絞られた状態で第1吸気弁11aを通って燃焼室6に流入するので、燃焼室6に流入する吸入空気の流速が大きくなる。この結果、燃焼室6での吸入空気または混合気の流動性が高められるので、燃焼性が向上して、機関トルク性能が向上し、良好な始動およびアイドル運転が可能になる。
また、第2吸気弁11bの開時期が遅角されるので、第2吸気弁11bおよび排気弁12によるバルブオーバラップの開始時期が遅角され、バルブオーバラップ角度θ2が角度θ20に比べて減少する。そして、第2吸気弁11bの開時期が遅れることにより、吹き抜けが抑制されて、体積効率が増加し、機関トルク性能が向上する。
ここで、説明の便宜上、バルブオーバラップ角度、バルブオーバラップの開始時期およびバルブオーバラップの終了時期をそれぞれバルブオーバラップ特性ということにする。
このため、第1,第2吸気カム33,43の開閉時期の位相差が最大になり、第1吸気カム33が最大進角位置を占めて、第1吸気弁11aによるバルブオーバラップの開始時期が進角され、バルブオーバラップ角度θ1が増加して最大になる。この結果、内部EGR量が大きくなって、ポンピング損失の減少により燃費性能が向上し、さらに燃焼温度の低下によりNOxが減少して排気浄化性能が向上する。しかも、第1,第2吸気弁11a,11bの開時期の位相差が最大になって、第1吸気弁11aのみが開弁している期間が長くなるので第1吸気弁11aを通って燃焼室6に流入する吸入空気の流速が大きくなり、燃焼室6での吸入空気または混合気の流動性が高められて、EGR量が多い状態において、燃焼性が向上し、機関トルク性能が向上する。
このとき、第2吸気カム43の遅角量は比較的小さく、第2吸気弁11bによるバルブオーバラップの開始時期が遅角され、バルブオーバラップ角度θ2が減少するので、高速回転時での第2吸気弁11bを通じての吹き抜けが抑制されて、燃費性能が向上する。
このため、第1吸気弁11aの開時期が早まり、第1吸気弁11aによるバルブオーバラップの開始時期が進角されてバルブオーバラップ角度θ1が増加して、掃気効果による体積効率の増加および第1,第2吸気弁11bの開時期の位相差による燃焼室6への吸入空気の流速の増加による燃焼性向上により、機関トルク性能が向上する。また、第1吸気弁11bによるバルブオーバラップの開始時期が遅角されて、そのバルブオーバラップ角度θ1が減少する。そして、第2吸気弁11bの閉時期を遅くすることにより、吸入空気の慣性による体積効率が向上する。
また、例えば、図6(E)に示される高速回転・高負荷運転時の位相から、第1吸気カム33の位相を20°進角させ、第2吸気カム43の位相を30°進角させる場合には、第1位相制御機構60の回動部材61によりアウタカム軸30およびインナカム軸40を一体に20°回動させて進角させる一方、第2位相制御機構70の回動部材71によりインナカム軸40を10°だけ進角させることにより、第1,第2吸気カム33,43の位相を所望の位相に設定できるので、第2位相制御機構70の動作量を減少することができて、第1,第2吸気カム33,43の位相変更の応答性が向上する。
前記位相制御手段は、アウタカム軸30およびインナカム軸40を一体に回動させることにより、基準位相に対する第1吸気カム33の位相および第2吸気カム43の位相を一体的に変更可能な第1位相制御機構60と、アウタカム軸30およびインナカム軸40を相対的に回動させることにより、第1吸気カム33の位相および第2吸気カム43の位相を相対的に変更可能な第2位相制御機構70とから構成される。これにより、第1,第2位相制御機構60,70から構成される位相制御手段は、1つの吸気カム軸Cを構成するアウタカム軸30およびインナカム軸40をそれぞれ互いに独立に回動させることができるので、第1,第2吸気カム33,43を有する1つの吸気カム軸Cのみで、基準位相に対して第1,第2吸気カム33,43を異なる位相に変更することや、一方の吸気カムのみの位相を変更することが可能になるなど、第1,第2吸気カム33,43の位相の変更態様を多様化できる。この結果、1つの吸気カム軸Cが有する第1,第2吸気カム33,43により開閉される第1,第2吸気弁11a,11bのバルブタイミングまたはバルブオーバラップ特性の変更態様を多様化できるので、機関運転状態に応じて、体積効率、内部EGRおよび燃焼性などに影響を与えるバルブタイミングまたはバルブオーバラップ特性の様々な設定が可能になって、機関トルク性能、燃費性能または排気浄化性能などの機関性能の向上が可能になる。
この結果、第1,第2吸気カム33,43の位相を同じ方向に変更する場合には、第1位相制御機構60のみでアウタカム軸30およびインナカム軸40を一体に回動させ、必要に応じて第2位相制御機構70によりインナカム軸40を回動させることにより第2吸気カム43の位相を所望の相位に変更することができるので、第2位相制御機構70の作動を不要とすること、または第2位相制御機構70の作動量を減少させることが可能になり、第1,第2吸気カム33,43の位相変更の応答性を向上させることができる。
図7を参照すると、SOHC型の動弁装置は、吸気側動弁装置および排気側動弁装置に共通の唯一のカム軸Csを備え、該カム軸Csは、1つの燃焼室6(図1参照)毎に、軸方向で第1吸気カム33と第2吸気カム43との間に、1対の排気弁を開閉する1つの排気カム22sを有する。
第1位相制御機構60は、アウタカム軸30の端部30aから構成される軸端部Caに設けられ、第2位相制御機構70は、アウタカム軸30の端部30bおよびインナカム軸40の端部40bから構成される軸端部Cbに設けられる。
すなわち、アウタカム軸30に第1吸気カム33および排気カム22sが設けられるので、第1吸気弁11aと排気弁とのバルブオーバラップ角度を一定に保ちながら、該排気弁と第2吸気弁11bとのバルブオーバラップ角度を増減できる。
第3実施形態の動弁装置は、第1実施形態と同様にDOHC型の動弁装置である。動弁装置の吸気カム軸C3は、アウタカム軸30と、インナカム軸40と、アウタカム軸30の外周側に配置される第3カム軸としての支持カム軸90とから構成され、これらカム軸30,40,90が回転中心線Liを中心に同軸状に配置された三重カム軸である。
そして、第1位相制御機構60は、アウタカム軸30の端部30aおよび支持カム軸90の端部90aから構成される軸端部Caに設けられ、第2位相制御機構70は、インナカム軸40の端部40bおよび支持カム軸90の端部90bから構成される軸端部Cbに設けられる。
軸本体31に圧入されるピン97は、軸本体31と第1吸気カム38との位相を等しくするために、取付部38dに嵌合する。カム支持部93には、ピン97が径方向に貫通すると共にアウタカム軸30と支持カム軸90との相対的な回動を許容する空間である長孔98が設けられる。
すなわち、第1,第2位相制御機構60,70の本体61,71は、支持カム軸90を介して互いに一体に結合されて、それぞれクランク軸5と同期して一体に回転し、回動部材62,72はそれぞれアウタカム軸30およびインナカム軸40と一体に回動することにより、第1,第2位相制御機構60,70において、アウタカム軸30およびインナカム軸40の一方のカム軸を回動させる一方の位相制御機構は、アウタカム軸30およびインナカム軸40の他方のカム軸の回動および他方の位相制御機構の動作を伴うことなく、クランク角に対する第1,第2吸気カム38,43の位相を互いに独立に変更することができる。
また、第1,第2位相制御機構60,70の本体61,71が、共通の部材である支持カム軸90に固定されるので、第1,第2位相制御機構60,70が相対的に回動可能に固定されるものに比べて、シリンダヘッド2への組付が容易になる。
第1動弁カムおよび第2動弁カムは、共通の1つの機関弁である1つの吸気弁または1つの排気弁を開閉するものであってもよい。
位相制御機構が、油圧により軸方向に駆動されると共に内周面(または外周面)にヘリカルスプラインが設けられた円筒状の駆動ピストンを備え、該駆動ピストンを油圧により軸方向に移動させて、該スプラインと噛合するヘリカルスプラインが外周面(または内周面)に設けられたアウタカム軸およびインナカム軸を回動させてもよい。
排気側動弁装置が、前記実施形態での吸気側動弁装置Viと同様の可変動弁装置であり、カム軸が排気カム軸であり、第1,第2動弁カムが第1,第2排気カムであり、第1機関弁および第2機関弁は、内燃機関Eの同種の機関弁である排気弁であり、それぞれ1つの燃焼室に開口する第1,第2排気口を開閉する第1,第2排気弁であってもよい。
同軸状に配置される第1,第2カム軸において、両回動中心線L3,L4は互いに平行で、かつ、両回動中心線L3,L4の一方が回転中心線Liに一致しているか、または両回動中心線L3,L4がいずれも回転中心線Liに一致していなくてもよい。
ネジ46の代わりに軸本体41に圧入されるピンが使用されてもよい。
前記基本状態において、第1,第2吸気カム33,43の間で、バルブタイミングおよび最大リフト量の少なくとも一方が異なっていてもよい。
第1カム軸がインナカム軸であり、第2カム軸がアウタカム軸であってもよい。具体的には、第1位相制御機構の回動部材にインナカム軸が一体に回転するように結合され、第2位相制御機構の本体にインナカム軸が一体に回転するように結合され、第2位相制御機構の回動部材にアウタカム軸が一体に回転するように結合されてもよい。この場合、例えば第2位相制御機構において、径方向内方に本体が配置され、該本体の径方向外方に回動部材が配置される。
第1動弁カムまたは第2動弁カムが、リフト部の高さが異なる2つのカムから構成され、第1ロッカアームまたは第2ロッカアームが連結切換機構により、連結状態および連結解除状態に切換られる2つのロッカアームから構成されてもよい。
前記巻掛け伝動機構は、無端伝動帯としての無端のベルトと、駆動回転体および被動回転体としての駆動プーリおよび被動プーリとを備える伝動機構であってもよい。
位相制御手段は、位相制御機構70のみにより構成されてもよく、この場合には、軸端部Caに一体回転可能に被動スプロケットが設けられる。
図12に示される動弁装置は、第1実施形態と同様にDOHC型の動弁装置であり、その吸気カム軸Cは、伝動機構20と、伝動機構20と同じ構造の別の駆動装置としての伝動機構120 とにより回転駆動される。伝動機構120 は、クランク軸5に設けられる駆動スプロケット120 aと被動スプロケット120 bとそれらスプロケット120 a,120 bに掛け渡されるチェーン120 cとを備える。
第2位相制御機構160 は、被動スプロケット120 bが一体成形されて一体に設けられる本体161 と、本体161 に相対回動可能に組み付けられて収容されると共にインナカム軸40の端部40bに一体に回動するようにボルト163 で結合される回動部材162 と、ロック部材164 とを備える。本体161 はクランク軸5および伝動機構120 と一体に回転する。
そして、アウタカム軸30の端部30bは、第2位相制御機構160 に結合されておらず、カム支持部34を構成し、軸方向で端部軸受部15bと該端部軸受部15bに隣接する中間軸受部15cとの間に位置する。このため、両本体61,161 は、クランク軸5に同期して回転し、第2位相制御機構160 の回動部材162 は、第1位相制御機構60の回動部材62および該回動部材62によるアウタカム軸30および第1吸気カム33の回動とは無関係にインナカム軸40および第2吸気カム43を回動させることができる。
この形態によれば、第2位相制御機構70にクランク軸5の駆動トルクが入力されない構造、および、第2位相制御機構70にアウタカム軸30が結合される構造に関連する作用および効果を除いて、第1実施形態と同様の作用および効果が奏されるほか、次の作用および効果が奏される。
第1位相制御機構60において、本体61はクランク軸5と一体に回転し、回動部材62はアウタカム軸30と一体に回動し、第2位相制御機構160 において、本体161 はクランク軸5と一体に回転し、回動部材162 はインナカム軸40と一体に回動することにより、第1,第2位相制御機構60,160 において、アウタカム軸30およびインナカム軸40の一方のカム軸を回動させる一方の位相制御機構は、アウタカム軸30およびインナカム軸40の他方のカム軸の回動および他方の位相制御機構の動作を伴うことなく、クランク角に対する第1,第2吸気カム33,43の位相を互いに独立に変更することができる。
吸気カム軸Cの軸端部Cbを構成するインナカム軸40の端部40bと、吸気カム軸Cの軸端部Caを構成するアウタカム軸30の端部30aとは同一の外径であり、第1,第2位相制御機構60,160 として同一のものが使用されるので、部品の共通化によるコスト削減が可能になる。
内燃機関は、前記実施形態では車両に使用されるものであったが、鉛直方向を指向するクランク軸を備える船外機等の船舶推進装置に使用されるものであってもよい。
E…内燃機関、V…動弁装置、C,Cs…カム軸。
Claims (4)
- 内燃機関に備えられる動弁装置であって、
駆動軸(5)と前記駆動軸(5)の駆動トルクを伝達する無端伝動帯(20c)と備える駆動装置(5,20)により駆動されるカム軸(C,Cs,C3)と、前記カム軸(C,Cs,C3)をその回転中心線(Li)の周りに回動させて前記駆動装置(5,20)により設定される基準位相に対する前記カム軸(C,Cs,C3)の位相を変更する位相制御手段とを備え、
前記カム軸(C,Cs,C3)は、機関弁を開閉する動弁カム(33,38,43)と、前記カム軸(C,Cs,C3)の軸方向に配列された複数である所定数の軸受部(15a,15b,15c,15c)にそれぞれ回転可能に支持される前記所定数のジャーナル(32)と、前記無端伝動帯(20c)が巻き掛けられると共に前記無端伝動帯(20c)を介して伝達された前記駆動トルクが入力される駆動トルク入力部(Td)と、前記位相制御手段が設けられると共に前記位相制御手段の回動トルクが入力される回動トルク入力部(T1,T2)とを有する動弁装置において、
前記位相制御手段の位相制御機構(70)は、前記駆動トルク入力部(Td)とは別個の前記回動トルク入力部(T2)に設けられて前記別個の回動トルク入力部(T2)に前記回動トルクを入力し、
前記別個の回動トルク入力部(T2)と前記駆動トルク入力部(Td)とが、前記軸方向で前記動弁カム(33,38,43)および2以上の前記ジャーナル(32)を挟んで配置され、
前記カム軸(C,Cs,C3)は、第1軸端部(Ca)および第2軸端部(Cb)を有し、
前記駆動トルク入力部(Td)は前記第1軸端部(Ca)であり、前記別個の回動トルク入力部(T2)は前記第2軸端部(Cb)であり、
前記カム軸(C,Cs)は、前記回転中心線(Li)を共有する第1カム軸および第2カム軸から構成され、
前記位相制御機構(70)は、前記第1カム軸および前記第2カム軸を相対的に回動させて、前記第1カム軸および前記第2カム軸間の相対的な位相を変更可能であることを特徴とする動弁装置。 - 前記第1カム軸はアウタカム軸(30)であり、前記第2カム軸は前記アウタカム軸(30)の一方の端部(30b)から前記アウタカム軸(30)内に挿入されたインナカム軸(40)であり、
前記位相制御機構(70)は、第1部材(71)と、前記第1部材(71)に対して相対回動可能な第2部材(72)とを備え、
前記第1部材(71)は、前記アウタカム軸(30)の前記一方の端部(30b)に設けられ、
前記第2部材(72)は、前記インナカム軸(40)の一方の端部(40b)に設けられることを特徴とする請求項1記載の動弁装置。 - 前記動弁カム(33,38,43)は、第1動弁カム(33,38)および第2動弁カム(43)であり、
前記機関弁は、前記第1動弁カム(33,38)により開閉される第1機関弁、および前記第2動弁カム(43)により開閉される第2機関弁であり、
前記第1カム軸は前記第1動弁カム(33,38)を有し、前記第2カム軸は前記第2動弁カム(43)を有し、
前記第1機関弁および前記第2機関弁は、前記内燃機関の1つの燃焼室(6)に開口する第1吸気口(7a)および第2吸気口(7a)をそれぞれ開閉する第1吸気弁(11a)および第2吸気弁(11b)、または前記燃焼室(6)に開口する第1排気口および第2排気口をそれぞれ開閉する第1排気弁および第2排気弁であることを特徴とする請求項1または2項記載の動弁装置。 - 前記第1カム軸は、アウタカム軸(30)および前記アウタカム軸(30)内に挿入されたインナカム軸(40)の一方のカム軸であり、
前記第2カム軸は、アウタカム軸(30)およびインナカム軸(40)の他方のカム軸であり、
前記位相制御手段は、第1位相制御機構(60)と、前記位相制御機構(70)である第2位相制御機構(70)とから構成され、
前記第1位相制御機構(60)および前記第2位相制御機構(70)のそれぞれは、第1部材(61,71)と、前記第1部材(61,71)に対して相対回動可能な第2部材(62,72)とを備え、
前記第1位相制御機構(60)の前記第1部材(61)は前記駆動軸(5)と一体に回転し、前記第1位相制御機構(60)の前記第2部材(62)は前記第1カム軸と一体に回動し、
前記第2位相制御機構(70)の前記第1部材(71)は前記第1カム軸と一体に回動し、前記第2位相制御機構(70)の前記第2部材(72)は前記第2カム軸と一体に回動することを特徴とする請求項1記載の動弁装置。
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