JP5024554B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
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Description
こうした可変動弁装置の多くは、吸入空気量の調整を担うために、少なくともバルブリフト量(リフト特性)を連続的に変化させる構造が用いられる。同構造には、例えば特許文献1に開示されているようにカムシャフトに形成されている吸気カム(回転カム)のカム変位を受ける揺動カムと、吸気バルブを駆動するロッカアームとを組み合わせて、リフト特性を変化させる構造がある。同構造には、吸気カムのカム変位を受けて揺動するよう揺動カムをシリンダヘッドに揺動自在に組み付け、この揺動カムの端部に形成してあるリフト特性用のカム面に、ロッカアームの端部の入力子を当接させて、外部の指示で揺動カムの揺動姿勢を変位させると、入力子が接触するカム面の領域、つまり入力子が行き交うカム面の領域を変化させて、リフト特性を変える機構が用いられる。そして、リフト特性(バルブリフト量や開閉タイミングや開弁期間など)が変化したバルブ駆動出力で、ロッカアームを駆動し、吸気バルブを駆動させる構造としてある。
揺動カムは、ロッカアームとは異なり、別途、支持シャフトを用いて支持する支持構造が用いられる。そのため揺動カムのずれ規制の多くは、支持シャフトに、揺動カムの揺動軸の軸線方向の変位を規制する部材を設けることが検討されている。具体的には複数バルブの構造にも対処できるよう、ロッカアームの両側の支持シャフトの部分に、スリーブ部材を嵌挿して、揺動カムの揺動軸の軸線方向への変位を規制することが検討されている。
そこで、本発明の目的は、装置の組立作業に影響を与えずに、揺動部材の揺動軸の軸線方向の変位が抑えられる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
請求項3に記載の発明は、さらに動弁重量の軽減が図れるよう、揺動部材はカム面を有する揺動カムで、バルブ側部材は入力子を有するアルミ合金製のロッカアームであり、さらにローラは、ベアリング部材で回転自在に支持されるものとした。
よって、カム面と入力子とのミスアライメントから生じる揺動部材とバルブ側部材との揺動軸方向の移動も規制され、気筒毎のリフト誤差も小さく、安定したリフトが得られ、気筒毎の燃焼差や燃焼の変動による排ガス悪化や振動を小さくすることができる。
請求項2の発明によれば、回転自在なローラ並びに回転自在なワッシャ部材により、フリクションの発生をできるだけ抑えることができる。しかも、ワッシャ部材の回転変位によって、ワッシャ部材の磨耗の進行が抑えられ、高い信頼性をもたらす。また、ワッシャ部材の回転により揺動カムとの摺動フリクションも低く抑えることができる。
図1は、内燃機関、例えばレシプロ式ガソリンエンジンの本体を示し、図2は図1中のA−A線に沿う可変動弁装置の断面を示し、図3および図4は可変動弁装置の要部となる各部の構造を示し、図5および図6はバルブ特性を変化したときの可変動弁装置の挙動を示している。
可変動弁装置25は、図1および図2に示されるように気筒毎、燃焼室11の頭上に配置されたスイングカム40(本願の揺動部材、揺動カムに相当)と、同スイングカム40の吸気バルブ17側に配置された吸気ロッカアーム50(本願のバルブ側部材、ロッカアームに相当)と、スイングカム40の揺動姿勢を制御するセンタロッカアーム30(伝達部材)とを組み合わせて構成される。このうちのスイングカム40は、ホルダ部材23間に掛け渡した支持シャフト27に揺動自在に組付き、吸気ロッカアーム50は、同じく支持シャフト27の吸気バルブ17側に掛け渡した回動可能な制御シャフト28に回動自在に組付き、センタロッカアーム30は吸気用カム20の直上に組付き、吸気バルブ17のリフト特性を可変(変化)する機構を構成している。
ここで、リフト特性の変化のメカニズムを説明すると、上下方向に延びるカム面42は、例えば、上部側が吸気用カム20のベース円に相当するベース円区間とし、下部側がベース円区間と連続したリフト区間として形成してあり、制御シャフト28の回動変位により、センタロッカアーム30の滑りローラ32が、吸気用カム20の進角方向あるいは遅角方向へ変位すると、スイングカム40の姿勢が変化する。このとき、ローラ58が転動するカム面42の領域が変化し、ローラ58が揺動するベース区間とリフト区間の比率が変わる。この進角方向の位相変化、遅角方向の位相変化を伴うベース区間、リフト区間の比率の変化により、吸気バルブ17のバルブリフト量は、吸気用カム20のトップのカムプロフィルがもたらす低リフトから、吸気用カム20の頂部から基端部までの全体のカムプロフィルがもたらす高リフトまで連続的に可変される。と同時に、吸気バルブ17の開閉タイミングが、開弁タイミングよりも閉弁タイミングが大きく可変される。このリフト特性が変化したバルブ駆動出力により、吸気バルブ17の動きが変化する。
このスイングカム40の規制には、図1および図2に示されるように吸気ロッカアーム50の入力側の端部に一対の規制用のガイド部60を設ける構造が用いられている。このガイド部60の詳しい構造は、図3の分解斜視図および図4の断面図に示されている。
このように吸気ロッカアーム50に設けたガイド部61で、スイングカム40の軸線方向を規制する構造は、ガイド部60が吸気ロッカアーム50の一部として含まれる。それ故、可変動弁装置25の組立工程で、スイングカム40、吸気ロッカアーム50の組付作業を行なうと、別途、手を加えずに、ロッカアーム50の入力子58aとスイングカム40のカム面42との位置を決める作業中、そのまま、スイングカム40のカム面42の両側に、吸気ロッカアーム50に設けてあるガイド部60が配置されるようになる。
しかも、ガイド部61は、図5に示されるように制御シャフト28の回動変位で、スイングカム40の揺動姿勢を変位させて、カム面42を垂直に近い角度となる姿勢にし、カム面42のローラ58が行き交う領域(比率)を、高バルブリフト量をもたらす領域に設定(例えば最も短いベース円区間と最も長いリフト区間となる比率)しても、あるいは図6に示されるようにスイングカム40の揺動姿勢の変位で、カム面42が下側へ傾く姿勢にし、カム面42のローラ58が行き交う領域(比率)を、低バルブリフト量をもたらす領域に設定(リフト区間が短くなる比率)しても、常にカム面42の両側を行き交うので、どのような動きでも、安定したスイングカム40のスラスト方向の規制が約束される。
そのうえ、入力子58aとして回転自在なローラ58を用い、ガイド部60として回転自在なワッシャ部材61を用いると、フリクションの発生をできるだけ抑えることができる。加えて、ワッシャ部材61は、回転するという挙動により、磨耗が抑制されるようになるので、カム面42の側部やローラ58に接触したり、保持部62に接触したりするなど、負担の大きなワッシャ部材61の磨耗の進行が抑えられ、高い信頼性をもたらす。また、ワッシャ部材61の回転によりカム面42の側部との摺動フリクションも低く抑えることができる。
17 吸気バルブ(バルブ)
20 吸気用カム(回転カム)
25 可変動弁装置
27 支持シャフト
30 センタロッカアーム
40 スイングカム(揺動部材、揺動カム)
50 吸気ロッカアーム(バルブ側部材、ロッカアーム)
56 シャフト(軸部)
57 ニードルベアリング(ベアリング部材)
58 ローラ(入力子)
58a カム面
61 ワッシャ部材(ガイド部)
62 保持部
Claims (3)
- 内燃機関に回転自在に設けられた回転カムと、
前記回転カムのカム変位を受けて揺動するように前記内燃機関に揺動自在に設けられる揺動部材と、
前記揺動部材に当接し、同揺動部材の揺動によりバルブを駆動するバルブ側部材と
を具備する内燃機関の可変動弁装置であって、
前記揺動部材と前記バルブ側部材とのどちらか一方にカム面を有し、他方にカム面に当接する入力子を備え、
前記入力子の両側に前記カム面を両側から囲うように設けられ、前記揺動部材と前記バルブ側部材との前記揺動部材の揺動軸方向への変位を規制するガイド部
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 前記入力子は、前記カム面と転接する回転自在なローラから構成され、
前記ガイド部は、前記カム面を両側から囲うよう、前記ローラを支持する軸部のうち、当該ローラの両端部と前記軸部の端を保持する保持部との間の軸部分にそれぞれ回転自在に設けられたワッシャ部材から構成される
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 前記揺動部材はカム面を有する揺動カムで、前記バルブ側部材は前記入力子を有するアルミ合金製のロッカアームであり、さらにローラは、ベアリング部材で回転自在に支持されるものであることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の可変動弁装置。
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