JP4325525B2 - Variable valve mechanism - Google Patents
Variable valve mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- JP4325525B2 JP4325525B2 JP2004286020A JP2004286020A JP4325525B2 JP 4325525 B2 JP4325525 B2 JP 4325525B2 JP 2004286020 A JP2004286020 A JP 2004286020A JP 2004286020 A JP2004286020 A JP 2004286020A JP 4325525 B2 JP4325525 B2 JP 4325525B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cam
- valve
- input
- arm
- rotational
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Description
本発明は、例えば、内燃機関の吸気バルブ、排気バルブ等のバルブを開閉駆動するとともに、そのバルブの開弁に関わるカムの作用角を変更する作用角可変機構を備えた可変動弁機構に関するものである。 The present invention relates to a variable valve mechanism having an operating angle variable mechanism for opening and closing valves such as an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine and changing an operating angle of a cam related to opening of the valve. It is.
内燃機関の一般的な動弁機構は、バルブスプリングによって閉弁方向に付勢された機関バルブを、カムシャフトのカムによって直接、又はロッカーアーム等を介して押下げて開弁させる構成を採用している。 A general valve mechanism of an internal combustion engine employs a configuration in which an engine valve urged in a valve closing direction by a valve spring is opened directly by a camshaft cam or via a rocker arm or the like. ing.
これに対し、近年では、作用角可変機構を備えた動弁機構(可変動弁機構)が提案されている。作用角可変機構は、機関バルブの開弁に関わるカムの作用角を内燃機関の運転状態に応じて変更し得る機構である。 On the other hand, in recent years, a valve operating mechanism (variable valve operating mechanism) provided with a variable working angle mechanism has been proposed. The operating angle variable mechanism is a mechanism that can change the operating angle of the cam related to the opening of the engine valve in accordance with the operating state of the internal combustion engine.
上記可変動弁機構の一形態として、例えば特許文献1に記載されたものが挙げられる。この可変動弁機構の作用角可変機構は、図15及び図16に示すように、支持パイプ81、コントロールシャフト82、入力アーム83、一対の出力アーム84,85及びスライダ86を備える。
As one form of the said variable valve mechanism, what was described in patent document 1, for example is mentioned. As shown in FIGS. 15 and 16, the variable operating angle mechanism of the variable valve mechanism includes a
支持パイプ81はシリンダヘッドに固定され、コントロールシャフト82は支持パイプ81内に往復動可能に挿通されている。入力アーム83及び両出力アーム84,85は、支持パイプ81にそれぞれ揺動可能に設けられている。入力アーム83にはカム入力部87が設けられており、カムシャフト88の回転に伴うカム89の押下げ力がカム入力部87を通じて入力アーム83に伝達される。各出力アーム84,85は、ベース円部91とノーズ92とを備えている。スライダ86は、支持パイプ81と入・出力アーム83〜85との間に介在されており、ヘリカルスプラインによってそれらの入・出力アーム83〜85に噛合されている。出力アーム84,85及び機関バルブ93間にはロッカーアーム94が配置され、同ロッカーアーム94のローラ95が出力アーム84,85に接触している。
The
上記構成の作用角可変機構97によると、カム入力部87がカム89によって押下げられて、入力アーム83が下方へ揺動させられると、その揺動がスライダ86を介して出力アーム84,85に伝達され、同出力アーム84,85が下方へ揺動させられる。この際、揺動に伴い出力アーム84,85がローラ95と接触する箇所(ベース円部91、ノーズ92)が変化する。出力アーム84,85がベース円部91においてローラ95に接触しているときには、出力アーム84,85が揺動してもロッカーアーム94は揺動せず、機関バルブ93が開弁しない。これに対し、出力アーム84,85がノーズ92においてローラ95に接触しているときには、出力アーム84,85の揺動に伴いロッカーアーム94も揺動し、機関バルブ93がバルブスプリング96に抗して押下げられて開弁する。そして、ローラ95のノーズ92との接触箇所がそのノーズ92の先端に近づくに従い機関バルブ93が大きく開弁する。
According to the operating
また、コントロールシャフト82が軸方向へ移動されると、その動きに連動してスライダ86が同方向へ変位する。この変位に伴うスライダ86の回動により、入・出力アーム83〜85の相対位相差が変更される。この変更に伴い、出力アーム84,85のベース円部91及びノーズ92においてローラ95と接触する区間が変化する。この区間においてベース円部91が占める部分は、相対位相差が大きいときに短く、相対位相差が小さくなるに従い長くなる。前述したように、ローラ95がベース円部91に接触しているときには機関バルブ93が開弁されない。また、ノーズ92においてローラ95との接触に関わる区間が短くなるに従い機関バルブ93の移動量(リフト量)が少なくなる。そのため、上記相対位相差が大きいときには開弁期間(作用角)が大きく、相対位相差が小さくなるに従って開弁期間(作用角)が小さくなる。
When the
上記作用角可変機構97では、ローラ95がノーズ92に接触しているとき、バルブスプリング96の圧縮反力等により、入・出力アーム83〜85には、カム入力部87を図16の時計回り方向へ回転させようとする回転付勢力が作用する。この回転付勢力により入・出力アーム83〜85が付勢されて、カム入力部87がカム89に押付けられる。これに対し、ローラ95がベース円部91に接触しているときには、バルブスプリング96の圧縮反力等による上記回転付勢力が非常に小さくなる。そして、この回転付勢力が、カム入力部87をカム89に押付けるために必要な回転付勢力の最小値(以下、要求値という)に満たない場合には、カム入力部87がカム89から離れるおそれがある。
In the operating
また、上記作用角可変機構97では、入・出力アーム83〜85の揺動に伴い慣性力が発生する。カム入力部87が下降から上昇に転ずる際には、上記慣性力によりカム入力部87が下降し続けようとする。カム入力部87がカム89から離れようとし、上記回転付勢力によるカム入力部87のカム89に対する押付け力が弱められる。
In the variable
そこで、上述した不具合に対処すべく可変動弁機構にロストモーション装置98が設けられる。同装置98には、カム89の押下げによる入力アーム83の揺動方向とは逆方向(図16の時計回り方向)へ同入力アーム83を付勢するロストモーションスプリング99が圧縮状態で配設されている。この配設により、入力アーム83には、バルブスプリング96の圧縮反力等による回転付勢力に加え、ロストモーション装置98による回転付勢力が作用する。そのため、上述したように作用角が小さくて、バルブスプリングの圧縮反力等による回転付勢力が上記要求値に満たない場合であっても、その不足分をロストモーション装置98による回転付勢力によって補うことができる。そして、カム入力部87をカム89に押付け、カム入力部87がカム89から離れる不具合を抑制することができる。
Therefore, a lost
ところで、上記バルブスプリング96の圧縮反力等による回転付勢力は作用角が小さくなるに従い小さくなる。これは、作用角が小さくなるに従い、出力アーム84,85のローラ95との接触区間においてベース円部91の占める部分が長くなるためである。一方、ロストモーションスプリング99のばね定数は一定である。そのため、作用角に拘らずカム入力部87をカム89に確実に押付けようとすると、バルブスプリング96の圧縮反力等による回転付勢力が小さくなる小作用角時を基準とし、上記要求値に対する不足分を補うために必要なロストモーション装置98による回転付勢力が設定される。
Incidentally, the rotational urging force due to the compression reaction force of the
また、上記入・出力アーム83〜85の揺動に伴い発生する慣性力は、カム89(カムシャフト88)の回転速度が低いときには小さいが、同回転速度が上昇するに従って増大する。一方、上述したようにロストモーションスプリング99のばね定数は一定である。そのため、カム89の回転速度に拘らずカム入力部87をカム89に確実に押付けようとすると、慣性力の大きくなる高回転速度時を基準とし、上記要求値に対する不足分を補うために必要なロストモーション装置98による回転付勢力が設定される。
ところが、上記のようにして小作用角時を基準にロストモーション装置98による回転付勢力を設定すると、非小作用角時には、バルブスプリング96の圧縮反力等による回転付勢力と、ロストモーション装置98による回転付勢力との総和が上記要求値よりも過大となる。その結果、必要以上に大きな力でもって、カム入力部87がカム89に押付けられるとともに、ロストモーション装置98が入力アーム83に押付けられる。それに伴い、カム入力部87とカム89との接触部分で生ずるフリクションや、入力アーム83とロストモーション装置98との接触部分で生ずるフリクションが不要に大きくなる。
However, if the rotational biasing force by the lost
また、カム89の高回転速度時を基準にロストモーション装置98による回転付勢力を設定すると、非高回転速度時には入・出力アーム83〜85の揺動に伴う慣性力が小さく、カム入力部87のカム89に対する押付け力を弱める程度が小さくなる。そのため、バルブスプリング96等及びロストモーション装置98による両回転付勢力の総和が上記要求値よりも大きくなる。この場合にも上記と同様にして、必要以上に大きな力で、カム入力部87がカム89に押付けられるとともに、ロストモーション装置98が入力アーム83に押付けられ、フリクションが不要に大きくなる。
Further, if the rotational biasing force by the lost
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、カム入力部をカムに確実に押付けつつ、ロストモーション装置による回転付勢力を一定とした場合よりもフリクションを小さくすることのできる可変動弁機構を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to reduce the friction as compared with the case where the rotational urging force by the lost motion device is made constant while the cam input portion is reliably pressed against the cam. It is an object of the present invention to provide a variable valve mechanism that can perform this.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明では、カム入力部を通じてカムの回転を入力アームに伝達して同入力アームを揺動させるとともに、前記入力アームに連動して揺動する出力アームにより、バルブスプリングに抗してバルブを開弁させ、前記入力アーム及び前記出力アームの前記揺動方向についての相対位相差を変更することにより、前記バルブの開弁に関わる前記カムの作用角を同バルブの最大リフト量とともに変更する作用角可変機構と、前記カム入力部を前記カムに押付けるべく、前記入力アームを、前記バルブスプリングによる回転付勢力の作用する方向と同じ方向へ回転付勢するロストモーション装置とを備える可変動弁機構であって、前記カムの作用角にて規定される領域について、同作用角の大きな領域では小さな領域よりも、前記ロストモーション装置による回転付勢力を小さくする付勢力変更手段を設けている。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, the rotation of the cam is transmitted to the input arm through the cam input unit to swing the input arm, and the output arm that swings in conjunction with the input arm resists the valve spring. Then, the valve is opened, and the relative phase difference in the swing direction of the input arm and the output arm is changed, so that the working angle of the cam related to the valve opening is changed to the maximum lift amount of the valve. And an operating angle variable mechanism that changes together, and a lost motion device that urges the input arm to rotate in the same direction as the direction in which the rotation urging force by the valve spring acts in order to press the cam input portion against the cam. A variable valve mechanism provided with an area defined by an operating angle of the cam, wherein the loss is larger in a region where the operating angle is large than in a small region. The biasing force changing means for reducing the rotational bias is provided by the motion device.
上記の構成によれば、可変動弁機構では、作用角可変機構により、カムの回転がカム入力部を通じて入力アームに伝達されて同入力アームが揺動する。この揺動に連動して出力アームが揺動し、その揺動によってバルブスプリングに抗してバルブが開弁される。また、入力アーム及び出力アームの揺動方向についての相対位相差が変更されると、バルブの開弁に関わるカムの作用角が同バルブの最大リフト量とともに変更される。 According to the above configuration, in the variable valve mechanism, the rotation of the cam is transmitted to the input arm through the cam input portion by the operating angle variable mechanism, and the input arm swings. The output arm swings in conjunction with the swing, and the valve is opened against the valve spring by the swing. Further, when the relative phase difference in the swing direction of the input arm and the output arm is changed, the working angle of the cam related to the valve opening is changed together with the maximum lift amount of the valve .
上記可変動弁機構では、バルブスプリングの圧縮反力等により、出力アームに対し、カム入力部をカムに接近させる方向へ回転させようとする回転付勢力が作用する。この回転付勢力は入力アームにも伝達される。また、ロストモーション装置により、作用角可変機構には、バルブスプリングによる回転付勢力の作用する方向と同じ方向へ同入力アームを付勢する回転付勢力が作用する。これらのバルブスプリング等及びロストモーション装置による両回転付勢力が作用する方向は同じである。従って、両回転付勢力により入力アームが付勢されて、カム入力部がカムに押付けられる。 In the variable valve mechanism, a rotational urging force is applied to the output arm to rotate the cam input portion in the direction of approaching the cam due to the compression reaction force of the valve spring. This rotational biasing force is also transmitted to the input arm. Further, the lost motion device applies a rotation biasing force that biases the input arm in the same direction as the direction in which the rotation biasing force by the valve spring acts on the operating angle variable mechanism. The direction in which both rotational urging forces by these valve springs and the lost motion device act is the same. Accordingly, the input arm is biased by the both-rotation biasing force, and the cam input portion is pressed against the cam.
一方、入・出力アームが揺動すると、カム入力部とカムとの接触部分や、作用角可変機構とロストモーション装置との接触部分でフリクションが生ずる。このフリクションは、上記両回転付勢力の総和が大きくなるに伴い大きくなる。従って、カム入力部がカムから離れないようにし、かつ、フリクションをできるだけ小さくする観点からは、両回転付勢力の総和は、カム入力部をカムに押付けるために必要な回転付勢力の最小値(以下、要求値という)に近いことが望ましい。 On the other hand, when the input / output arm swings, friction is generated at a contact portion between the cam input portion and the cam and a contact portion between the operating angle variable mechanism and the lost motion device. This friction increases as the sum of the rotational urging forces increases. Therefore, from the viewpoint of preventing the cam input portion from separating from the cam and minimizing the friction as much as possible, the total of the rotational urging forces is the minimum rotational urging force required to press the cam input portion against the cam. It is desirable to be close to (hereinafter referred to as a required value).
ところで、上記バルブスプリング等による回転付勢力は作用角がバルブの最大リフト量とともに小さくなるほど小さくなって、カム入力部のカムに対する押付け力が減少する。従って、この押付け力が小さくなる状況でも、両回転付勢力の総和を上記要求値に近い値にしようとすると、ロストモーション装置による回転付勢力を一定とした場合、その回転付勢力を、作用角の小さな領域を基準に設定することになる。しかし、上記以外の領域では、両回転付勢力の総和が上記要求値よりも大きくなる。その結果、必要以上に大きな力で、カム入力部がカムに押付けられるとともに、ロストモーション装置が作用角可変機構に押付けられてしまう。 By the way, the rotational biasing force by the valve spring or the like becomes smaller as the operating angle becomes smaller with the maximum lift amount of the valve, and the pressing force of the cam input portion against the cam decreases. Therefore, even in a situation where the pressing force is small, if an attempt is made to make the sum of both rotational urging forces close to the above required value, if the rotational urging force by the lost motion device is made constant, the rotational urging force is expressed as an operating angle. This is set based on a small area. However, in a region other than the above, the total sum of both rotational urging forces is larger than the required value. As a result, the cam input portion is pressed against the cam with a force greater than necessary, and the lost motion device is pressed against the operating angle variable mechanism.
これに対し、請求項1に記載の発明では、付勢力変更手段により、カムの作用角にて規定される領域について、同作用角の大きな領域では小さな領域よりも、ロストモーション装置による回転付勢力が小さくされる。そのため、この回転付勢力の変更により、作用角が大きな領域でも小さな領域でも、両回転付勢力の総和を上記要求値に近い値にすることが可能となる。その結果、カムの作用角の大小に拘らず、カム入力部をカムに押付けて同カムから離れないようにすることができる。また、ロストモーション装置による回転付勢力を一定とした場合よりもフリクションを小さくすることができる。 On the other hand, in the first aspect of the present invention, with respect to the region defined by the cam working angle by the biasing force changing means, the rotational biasing force by the lost motion device is larger in the region having the same working angle than in the small region. Is reduced. Therefore, by changing the rotational biasing force, the total sum of both rotational biasing forces can be set to a value close to the required value regardless of whether the operating angle is large or small. As a result, regardless of the operating angle of the cam, the cam input portion can be pressed against the cam so as not to leave the cam. Further, the friction can be reduced as compared with the case where the rotational biasing force by the lost motion device is constant.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明と同様の作用角可変機構及びロストモーション装置を備える可変動弁機構であって、前記カムの回転速度にて規定される領域について、同回転速度の低い領域では高い領域よりも、前記ロストモーション装置による回転付勢力を小さくする付勢力変更手段を設けている。 The invention according to claim 2 is a variable valve mechanism having a working angle variable mechanism and a lost motion device similar to those of the invention according to claim 1, wherein the region defined by the rotational speed of the cam is An urging force changing means for reducing the rotational urging force by the lost motion device is provided in the low rotation speed region than in the high region.
上記の構成によれば、可変動弁機構では、請求項1に記載の発明と同様にして、作用角可変機構によってバルブが開弁されるとともにカムの作用角がバルブの最大リフト量とともに変更される。また、バルブスプリング等による回転付勢力が出力アームを通じて入力アームに作用するとともに、ロストモーション装置による回転付勢力が作用角可変機構に作用する。 According to the above configuration, in the variable valve mechanism, the valve is opened by the operating angle variable mechanism and the operating angle of the cam is changed together with the maximum lift amount of the valve in the same manner as in the first aspect of the invention. The Further, a rotational urging force by a valve spring or the like acts on the input arm through the output arm, and a rotational urging force by the lost motion device acts on the operating angle variable mechanism.
また、作用角可変機構では、入・出力アームの揺動に伴い慣性力が発生する。入・出力アームの揺動に伴いカム入力部が下降から上昇に転ずる際には、上記慣性力によりカム入力部が下降し続けようとする。カム入力部がカムから離れようとし、カム入力部のカムに対する押付け力が弱められる。 In the variable operating angle mechanism, an inertial force is generated as the input / output arm swings. When the cam input unit turns from descending to ascending as the input / output arm swings, the cam input unit tends to continue descending due to the inertial force. The cam input portion tends to move away from the cam, and the pressing force of the cam input portion against the cam is weakened.
さらに、入・出力アームの揺動に伴い、カム入力部とカムとの接触部分や、作用角可変機構とロストモーション装置との接触部分でフリクションが生ずる。このフリクションは、上記回転付勢力の総和が大きくなるに伴い大きくなる。 Further, as the input / output arm swings, friction occurs at the contact portion between the cam input portion and the cam and the contact portion between the operating angle variable mechanism and the lost motion device. This friction increases as the sum of the rotational biasing forces increases.
従って、カム入力部がカムから離れないようにしつつフリクションをできるだけ小さくする観点からは、回転付勢力の総和は、カム入力部をカムに押付けるために必要な回転付勢力の最小値(要求値)に近いことが望ましい。 Therefore, from the viewpoint of reducing the friction as much as possible while keeping the cam input portion away from the cam, the total rotational biasing force is the minimum value of the rotational biasing force (required value) required to press the cam input portion against the cam. ) Is desirable.
ところで、カムの回転速度が高くなるに従って上記慣性力が増大し、カム入力部のカムに対する押付け力を弱める程度が大きくなる。この程度が大きくなる状況は、カムが高速で回転するときに生ずる。こうした状況でも、回転付勢力の総和を上記要求値に近い値にしようとすると、ロストモーション装置による回転付勢力を一定とした場合、その回転付勢力を、カムの回転速度の高い領域を基準に設定することになる。しかし、上記以外の領域では、回転付勢力の総和が上記要求値よりも大きくなる。その結果、必要以上に大きな力で、カム入力部がカムに押付けられるとともに、ロストモーション装置が作用角可変機構に押付けられてしまう。 By the way, as the rotational speed of the cam increases, the inertial force increases, and the degree of weakening the pressing force of the cam input portion against the cam increases. This situation of increasing magnitude occurs when the cam rotates at high speed. Even in such a situation, if the total rotational urging force is set to a value close to the above-mentioned required value, the rotational urging force by the lost motion device is constant, and the rotational urging force is based on the region where the cam rotation speed is high. Will be set. However, in a region other than the above, the total rotational urging force becomes larger than the required value. As a result, the cam input portion is pressed against the cam with a force greater than necessary, and the lost motion device is pressed against the operating angle variable mechanism.
これに対し、請求項2に記載の発明では、付勢力変更手段により、カムの回転速度にて規定される領域について、同回転速度の低い領域では高い領域よりも、ロストモーション装置による回転付勢力が小さくされる。そのため、この回転付勢力の変更により、カムの回転速度が高い領域でも低い領域でも、上記慣性力による押付け力の減少分を適正に補って、両回転付勢力の総和を上記要求値に近い値にすることが可能となる。その結果、カムの回転速度の高低に拘らず、カム入力部をカムに押付けて同カムから離れないようにすることができる。また、ロストモーション装置による回転付勢力を一定とした場合よりもフリクションを小さくすることができる。 On the other hand, in the invention according to claim 2, the biasing force change means causes the rotation biasing force by the lost motion device to be higher than the higher region in the region where the rotational speed is low in the region defined by the rotational speed of the cam. Is reduced. Therefore, by changing this rotational biasing force, the decrease in the pressing force due to the inertial force is appropriately compensated for in both the high and low rotational speeds of the cam, and the sum of both rotational biasing forces is a value close to the required value. It becomes possible to. As a result, regardless of the rotational speed of the cam, the cam input portion can be pressed against the cam so as not to leave the cam. Further, the friction can be reduced as compared with the case where the rotational biasing force by the lost motion device is constant.
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の発明と同様の作用角可変機構及びロストモーション装置を備える可変動弁機構であって、前記カムの作用角及び回転速度にて規定される領域について、少なくとも前記作用角が大きくかつ前記回転速度が低い領域では、前記作用角が小さくかつ前記回転速度が高い領域よりも、前記ロストモーション装置による回転付勢力を小さくする付勢力変更手段を設けている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a variable valve mechanism having a working angle variable mechanism and a lost motion device similar to those of the first aspect of the invention, which are defined by a working angle and a rotational speed of the cam. For the region, at least in the region where the working angle is large and the rotational speed is low, an urging force changing means for reducing the rotational urging force by the lost motion device is provided compared to the region where the working angle is small and the rotational speed is high. ing.
上記の構成によれば、可変動弁機構では、請求項1に記載の発明と同様にして、作用角可変機構によってバルブが開弁されるとともにカムの作用角がバルブの最大リフト量とともに変更される。また、バルブスプリング等による回転付勢力が出力アームを通じて入力アームに作用するとともに、ロストモーション装置による回転付勢力が作用角可変機構に作用する。 According to the above configuration, in the variable valve mechanism, the valve is opened by the operating angle variable mechanism and the operating angle of the cam is changed together with the maximum lift amount of the valve in the same manner as in the first aspect of the invention. The Further, a rotational urging force by a valve spring or the like acts on the input arm through the output arm, and a rotational urging force by the lost motion device acts on the operating angle variable mechanism.
また、作用角可変機構では、入・出力アームの揺動に伴い慣性力が発生する。入・出力アームの揺動に伴いカム入力部が下降から上昇に転ずる際には、上記慣性力によりカム入力部が下降し続けようとする。カム入力部がカムから離れようとし、カム入力部のカムに対する押付け力が弱められる。 In the variable operating angle mechanism, an inertial force is generated as the input / output arm swings. When the cam input unit turns from descending to ascending as the input / output arm swings, the cam input unit tends to continue descending due to the inertial force. The cam input portion tends to move away from the cam, and the pressing force of the cam input portion against the cam is weakened.
さらに、入・出力アームの揺動に伴い、カム入力部とカムとの接触部分や、作用角可変機構とロストモーション装置との接触部分でフリクションが生ずる。このフリクションは、上記回転付勢力の総和が大きくなるに伴い大きくなる。 Further, as the input / output arm swings, friction occurs at the contact portion between the cam input portion and the cam and the contact portion between the operating angle variable mechanism and the lost motion device. This friction increases as the sum of the rotational biasing forces increases.
従って、カム入力部がカムから離れないようにしつつフリクションをできるだけ小さくする観点からは、回転付勢力の総和は、カム入力部をカムに押付けるために必要な回転付勢力の最小値(要求値)に近いことが望ましい。 Therefore, from the viewpoint of reducing the friction as much as possible while keeping the cam input portion away from the cam, the total rotational biasing force is the minimum value of the rotational biasing force (required value) required to press the cam input portion against the cam. ) Is desirable.
ところで、上記バルブスプリング等による回転付勢力は作用角が小さくなるほど小さくなって、カム入力部のカムに対する押付け力が減少する。また、カムの回転速度が高くなるに従って、入・出力アームの揺動に伴い発生する慣性力が増大し、カム入力部のカムに対する押付け力を弱める程度が大きくなる。 By the way, the rotational urging force by the valve spring or the like becomes smaller as the operating angle becomes smaller, and the pressing force of the cam input portion against the cam decreases. Further, as the cam rotation speed increases, the inertial force generated with the swing of the input / output arm increases, and the degree of weakening the pressing force of the cam input portion against the cam increases.
従って、作用角が小さいときにカムが高速で回転すると、カム入力部のカムに対する押付け力が非常に小さくなる。そのため、こうした状況でも、回転付勢力の総和を上記要求値に近い値にしようとすると、ロストモーション装置による回転付勢力を一定とした場合、その回転付勢力を、カムの作用角が小さくかつ回転速度の高い領域を基準に設定することになる。しかし、上記以外の領域では、回転付勢力の総和が上記要求値よりも大きくなる。その結果、必要以上に大きな力で、カム入力部がカムに押付けられるとともに、ロストモーション装置が作用角可変機構に押付けられてしまう。 Therefore, if the cam rotates at a high speed when the operating angle is small, the pressing force of the cam input portion against the cam becomes very small. Therefore, even in such a situation, if the total rotational urging force is set to a value close to the above required value, if the rotational urging force by the lost motion device is made constant, the rotational urging force is reduced with a small cam operating angle and rotation. The high speed area is set as a reference. However, in a region other than the above, the total rotational urging force becomes larger than the required value. As a result, the cam input portion is pressed against the cam with a force greater than necessary, and the lost motion device is pressed against the operating angle variable mechanism.
これに対し、請求項3に記載の発明では、付勢力変更手段により、カムの作用角及び回転速度にて規定される領域について、少なくとも作用角が大きくかつ回転速度が低い領域では、作用角が小さくかつ回転速度が高い領域よりも、ロストモーション装置による回転付勢力が小さくされる。そのため、この回転付勢力の変更により、作用角が大きくかつ回転速度が低い領域でも、作用角が小さくかつ回転速度が高い領域でも、回転付勢力の総和を上記要求値に近い値にすることが可能となる。その結果、カムの作用角の大小やカムの回転速度の高低に拘らず、カム入力部をカムに押付けて同カムから離れないようにすることができる。また、ロストモーション装置による回転付勢力を一定とした場合よりもフリクションを小さくすることができる。 On the other hand, in the invention according to the third aspect, with respect to the region defined by the cam working angle and the rotational speed by the biasing force changing means, the working angle is at least in the region where the working angle is large and the rotational speed is low. The rotational urging force by the lost motion device is made smaller than the region where the rotation speed is small. Therefore, by changing this rotational biasing force, the total rotational biasing force can be made close to the required value even in a region where the operating angle is large and the rotational speed is low, or in a region where the operating angle is small and the rotational speed is high. It becomes possible. As a result, the cam input portion can be pressed against the cam so as not to be separated from the cam regardless of the operating angle of the cam or the rotational speed of the cam. Further, the friction can be reduced as compared with the case where the rotational biasing force by the lost motion device is constant.
なお、請求項1〜3のいずれか1つに記載の発明における作用角可変機構としては、例えば、請求項4に記載の発明によるように、前記カム及び前記バルブ間に回動可能かつ軸方向への変位可能に設けられ、かつ前記入力アーム及び前記出力アームに対し、それぞれヘリカルスプラインにて噛合されたスライダを備え、前記スライダの軸方向への変位に伴う回動により、前記入力アーム及び前記出力アームの相対位相差を変更し、前記カムの作用角を前記バルブの最大リフト量とともに変更するものを採用することができる。 The working angle variable mechanism in the invention described in any one of claims 1 to 3 is, for example, according to the invention described in claim 4, rotatable between the cam and the valve and in the axial direction. And a slider that is engaged with each of the input arm and the output arm by a helical spline, and the input arm and the output arm are rotated by rotation of the slider in the axial direction. It is possible to adopt one that changes the relative phase difference of the output arm and changes the operating angle of the cam together with the maximum lift amount of the valve .
このタイプの作用角可変機構によると、スライダに対し、入力アーム及び出力アームがヘリカルスプラインにて噛合されていることから、カムによって入力アームが揺動されると、その揺動がスライダを介して出力アームに伝達される。この伝達により出力アームが揺動し、バルブが開閉駆動される。 According to this type of operating angle variable mechanism, since the input arm and the output arm are meshed with the slider by the helical spline, when the input arm is swung by the cam, the swing is caused via the slider. It is transmitted to the output arm. By this transmission, the output arm swings and the valve is driven to open and close.
上述した基本動作に加え、スライダが軸方向へ変位させられると、その変位に伴うスライダの回動により、入力アーム及び出力アームがねじられて、それらの相対位相差が変更されてカムの作用角がバルブの最大リフト量とともに変更される。 In addition to the basic operation described above, when the slider is displaced in the axial direction, the input arm and the output arm are twisted by the rotation of the slider accompanying the displacement, and the relative phase difference between them is changed to change the cam working angle. Is changed with the maximum lift amount of the valve .
また、請求項5に記載の発明によるように、請求項1〜4のいずれか1つに記載の発明における出力アームとして、ベース円部と、そのベース円部の外周面から突出するノーズとを備えるものを用い、さらに、前記出力アームと前記バルブとの間には、前記ベース円部に接触したときには前記出力アームの揺動を前記バルブに伝達せず、前記ノーズに接触したときには前記出力アームの揺動を前記バルブに伝達する伝達機構を設けてもよい。 Further, according to the invention described in claim 5, as the output arm in the invention described in any one of claims 1 to 4, a base circle portion and a nose protruding from the outer peripheral surface of the base circle portion are provided. Further, between the output arm and the valve, the oscillation of the output arm is not transmitted to the valve when contacting the base circle, and the output arm when contacting the nose. A transmission mechanism may be provided for transmitting the oscillation of the motor to the valve.
上記の構成によると、カムの回転に伴い入・出力アームが揺動されると、その揺動に伴い出力アームにおいて伝達機構に接触する区間(ベース円部及びノーズ)が変化する。この接触区間においてノーズが伝達機構に接触する場合には、出力アームの揺動が伝達機構を介してバルブに伝達される。この伝達により同バルブがリフトして開弁する。また、上記接触区間においてベース円部が伝達機構に接触する場合には、出力アームが揺動しても、その揺動は伝達機構を介してバルブに伝達されず、同バルブはリフトしない。 According to the above configuration, when the input / output arm is swung as the cam rotates, the section (base circle and nose) in contact with the transmission mechanism in the output arm changes as the cam swings. When the nose contacts the transmission mechanism in this contact section, the swing of the output arm is transmitted to the valve via the transmission mechanism. By this transmission, the valve is lifted and opened. Further, when the base circle portion contacts the transmission mechanism in the contact section, even if the output arm swings, the swing is not transmitted to the valve via the transmission mechanism, and the valve does not lift.
そして、上記接触区間においてベース円部及びノーズがそれぞれ占める部分は、入・出力アームの相対位相差に応じて変化する。例えば、相対位相差が小さいときには、接触区間においてベース円部が占める部分(バルブの開弁に関わらない部分)が長くなり、ノーズが占める部分(バルブの開弁に関わる部分)が短くなって、バルブがリフトする期間(開弁期間)が短くなる。これに対し、相対位相差が大きいときには、上記接触区間においてベース円部が占める部分が短くなり、ノーズが占める部分が長くなってバルブがリフトする期間(開弁期間)が長くなる。 And the part which a base circle part and a nose each occupy in the said contact area changes according to the relative phase difference of an input / output arm. For example, when the relative phase difference is small, the portion occupied by the base circle in the contact section (the portion not related to valve opening) becomes longer, and the portion occupied by the nose (the portion related to valve opening) becomes shorter, The period during which the valve lifts (opening period) is shortened. On the other hand, when the relative phase difference is large, the portion occupied by the base circle portion in the contact section becomes shorter, the portion occupied by the nose becomes longer, and the period during which the valve lifts (valve opening period) becomes longer.
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した第1実施形態について、図1〜図12を参照して説明する。
車両には、図1に示すように、内燃機関としての多気筒ガソリンエンジン(以下、単にエンジンという)11が搭載されている。エンジン11は、複数の気筒(シリンダ)12を有するシリンダブロック13と、その上側に配置されるシリンダヘッド14とを備える。各気筒12にはピストン15が往復動可能に収容されている。各ピストン15は、コネクティングロッド(図示略)を介し、出力軸であるクランクシャフト16に連結されている。そのため、各ピストン15が往復動すると、その動きはコネクティングロッドによって回転運動に変換された後、クランクシャフト16に伝達される。なお、図1では、クランクシャフト16がシリンダブロック13等のほかの部材に対し、90度回転させた状態で示されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a multi-cylinder gasoline engine (hereinafter simply referred to as an engine) 11 as an internal combustion engine is mounted on the vehicle. The
各気筒12内のピストン15よりも上側の空間は燃焼室17となっている。各燃焼室17には、吸気通路の一部をなす吸気ポート18が接続されており、エンジン11の外部の空気が吸気通路を通過して燃焼室17に吸入される。また、燃焼室17には排気通路の一部をなす排気ポート19が接続されており、燃焼室17で生じた燃焼ガスが同排気通路を通ってエンジン11の外部へ排出される。
A space above the
上記シリンダヘッド14には、吸気ポート18を開閉する吸気バルブ21と、排気ポート19を開閉する排気バルブ22とが、機関バルブとして気筒12毎に設けられている。本実施形態では、これらの吸・排気バルブ21,22が気筒当りに一対ずつ設けられている。同一種類のバルブ21,21(又は22,22)は気筒配列方向(図1では紙面と直交する方向)に並設されている。吸・排気バルブ21,22は、いずれもバルブスプリング23によって、吸・排気ポート18,19を閉鎖する方向(閉弁方向、図1の略上方)へ付勢されている。シリンダヘッド14における吸気バルブ21の略上方には、吸気カム24を有する吸気カムシャフト25が回転可能に支持されている。同様に、シリンダヘッド14における排気バルブ22の略上方には、排気カム27を有する排気カムシャフト28が回転可能に支持されている。
The
吸・排気カムシャフト25,28は、タイミングチェーン、スプロケット(図示略)等によりクランクシャフト16に駆動連結されている。そして、クランクシャフト16の回転がタイミングチェーン等を介して吸・排気カムシャフト25,28に伝達される。吸・排気カム24,27の回転により、吸・排気バルブ21,22がバルブスプリング23に抗して押下げられる。この押下げにより、吸・排気ポート18,19が開放された状態(開弁状態)になる。
The intake /
シリンダヘッド14には燃料噴射弁29が各気筒12に対応して取付けられている。燃料噴射弁29から噴射された燃料は、吸気ポート18を通る吸入空気と混ざり合って混合気となる。なお、吸気ポート18を介さずに燃料噴射弁29から燃焼室17へ燃料を直接噴射する構成としてもよい。
A
シリンダヘッド14には、点火プラグ31が各気筒12に対応して取付けられている。前記混合気は点火プラグ31の火花放電によって着火され、爆発・燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン15が往復動され、クランクシャフト16が回転されてエンジン11の駆動力(出力トルク)が得られる。
A
エンジン11には、吸気バルブ21のバルブ特性を可変とする可変動弁機構として、バルブタイミング可変機構32及び作用角可変機構33が設けられている。
バルブタイミング可変機構32は、クランクシャフト16に対する吸気カムシャフト25の相対回転位相を変化させることにより、吸気バルブ21のバルブタイミングをクランク角(クランクシャフト16の回転角)に対して連続的に変更するための機構である。吸気バルブ21のバルブタイミングは、例えば、図2に示すように吸気バルブ21の開弁時期IVO及び閉弁時期IVCで表すことができる。バルブタイミングは、吸気バルブ21の開弁期間(開弁時期IVOから閉弁時期IVCまでの期間)が一定に保持された状態で進角又は遅角させられる。なお、図2中のEVO,EVCは排気バルブ22の開弁時期及び閉弁時期である。
The
The variable
一方、作用角可変機構33は、吸気カム24の作用角θを連続的に変更するための機構である。ここで、図3に示すように作用角θは、吸気カム24の回転(図3ではクランク角で表現)について、吸気バルブ21の開弁時期IVOから閉弁時期IVCまでの角度範囲である。本実施形態では、作用角可変機構33により上記作用角θに加え吸気バルブ21の最大リフト量も連続的に変更される。最大リフト量は、吸気バルブ21が開弁時において最も下方まで移動(リフト)したときの同吸気バルブ21の移動量である。これらの作用角θ及び最大リフト量は、作用角可変機構33によって互いに同期して変化させられ、例えば、作用角θが小さくなるほど最大リフト量も小さくなる。作用角θが小さくなるに従い、吸気バルブ21の開弁時期IVOと閉弁時期IVCとが互いに近寄り、開弁期間が短くなり、気筒12当りの吸入空気量が少なくなる。
On the other hand, the operating
作用角可変機構33は、図4に示すように、気筒12毎の仲介駆動機構34を備えるほか、支持パイプ35、コントロールシャフト36及びアクチュエータ37を備えている。支持パイプ35は、気筒12の配列方向(図4では略左右方向)へ延びるように配置され、シリンダヘッド14の支持壁部26(図6参照)に固定されている。なお、この方向について、特に区別する必要のない場合には「軸方向」といい、区別する必要のある場合には矢印X方向又は矢印Y方向というものとする。矢印X方向は吸気カム24の作用角θを小さくする方向であり、矢印Y方向は同作用角θを大きくする方向である。前記固定により、支持パイプ35は軸方向への移動が不能であり、しかも回転不能である。コントロールシャフト36は支持パイプ35内に挿通されている。アクチュエータ37は電動モータと、この電動モータの回転を直線運動に変換してコントロールシャフト36に伝達する変換機構とを備えている。そして、この直線運動の伝達により、コントロールシャフト36が軸方向へ往復駆動される。
As shown in FIG. 4, the operating
各仲介駆動機構34は、気筒12毎の吸気カム24と吸気バルブ21の上端部との間に設けられている(図1参照)。各仲介駆動機構34は、図4〜図6に示すように、入力アーム38と、その軸方向についての両側に配置された一対の出力アーム39,40とを備えている。仲介駆動機構34毎の入・出力アーム38〜40は支持壁部26,26間に配置されており、軸方向への変位が両支持壁部26,26によって規制されている(図6参照)。
Each
入力アーム38はカム入力部を備えている。カム入力部は、入力アーム38の外周面に設けられた一対の支持片41,41と、両支持片41,41間に軸支されたローラ42とを備えている。そして、吸気カム24の回転がローラ42及び両支持片41,41を通じて入力アーム38に伝達(入力)される。また、入力アーム38の外周面において、両支持片41,41とは異なる箇所には、突状をなす補助回転入力部56が入力アーム38と一体揺動可能に設けられている(図1参照)。さらに、各出力アーム39,40は、ベース円部43と、そのベース円部43の外周面から突出するノーズ44とを備えている。ノーズ44は、凹状に湾曲するカム面44Aを有する。
The
支持パイプ35と、入・出力アーム38〜40との間には、動力伝達用のスライダ45が配置されている。スライダ45は、支持パイプ35上に回動可能かつ軸方向への変位可能に支持されている。支持パイプ35の外側のスライダ45を同支持パイプ35内のコントロールシャフト36に動力伝達可能に連結するために、同スライダ45の内壁には、周方向に延びる周溝46が形成されている。周溝46は、スライダ45に設けられた貫通孔47によって同スライダ45の外部に連通している(図7参照)。また、支持パイプ35において、隣合う支持壁部26,26間には、軸方向へ延びる長孔48が形成されている。これらの周溝46及び長孔48の交わる箇所には、前述した貫通孔47を通じて挿入された係止ピン49が配置され、その内端部(図6及び図7の下端部)がコントロールシャフト36に圧入されている。また、周溝46内に位置する係止ピン49の外端部(図6及び図7の上端部)にはブッシュ51が係止されている。
A
従って、前述したように支持パイプ35がシリンダヘッド14(支持壁部26)に固定されているが、コントロールシャフト36の軸方向への移動に伴い、係止ピン49が長孔48内を移動することで、ブッシュ51を介してスライダ45を軸方向へ変位させることが可能である。さらに、スライダ45自体は、周方向へ延びる周溝46にて係止ピン49及びブッシュ51に係合されていることから、それらの係止ピン49及びブッシュ51にて軸方向の位置は決定されるが、軸周りについては回動可能である。
Therefore, as described above, the
入力アーム38及びスライダ45間で動力を伝達するために、入力アーム38の内周面には、出力アーム39側ほど時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン38Aが形成されている。これに対応して図5に示すように、スライダ45の外周面の軸方向における中間部分には、同方向へねじれたヘリカルスプライン45Aが形成され、これが前述したヘリカルスプライン38Aに噛合されている。
In order to transmit power between the
また、各出力アーム39,40及びスライダ45間で動力を伝達するために、各出力アーム39,40の内周面には、前記入力アーム38のヘリカルスプライン38Aとは逆方向、すなわち入力アーム38から出力アーム39側へ離れるほど反時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン39B,40Cが形成されている。これに対応して、スライダ45の外周面の軸方向における両端部には、同方向へねじれたヘリカルスプライン45B,45Cが形成され、これらが前述したヘリカルスプライン39B,40Cに噛合されている。このように、ヘリカルスプライン38A,45Aと、ヘリカルスプライン39B,40C,45B,45Cとが逆方向へねじれている。そのため、コントロールシャフト36の軸方向の移動に連動してスライダ45が同方向へ変位しながら回動することにより、入力アーム38と各出力アーム39,40とに対し互いに逆方向のねじり力が付与され、入力アーム38及び出力アーム39,40の相対位相差が変化する。また、前記ヘリカルスプライン(38A,39B,40C),(45A,45B,45C)のねじれ方向の設定により、入・出力アーム38〜40の相対位相差は、スライダ45が矢印X方向(作用角θを小さくする方向)へ変位するに従い小さくなる。
Further, in order to transmit power between the
図9に示すように、気筒12毎の吸気バルブ21と、これに対応する出力アーム39,40との間には、出力アーム39,40の揺動を吸気バルブ21に伝達する、あるいはその伝達を遮断するための伝達機構50が設けられている。
As shown in FIG. 9, the swing of the
各伝達機構50は、ローラ54を有するロッカーアーム52と、油圧式のラッシュアジャスタ53とを備えている。ロッカーアーム52は、出力アーム39,40と吸気バルブ21の上端部との間に揺動可能に配置されている。ラッシュアジャスタ53は、吸気バルブ21の上端部近傍においてシリンダヘッド14に取付けられている。ラッシュアジャスタ53は、ボディ内のプランジャがプランジャスプリングの圧縮反力や油圧によって上下にスライドする構造を有している。ロッカーアーム52の一方(図9の右方)の端部52Bは吸気バルブ21の上端部に接触し、他方(図9の左方)の端部52Aはラッシュアジャスタ53のプランジャに接触している。これらの接触により、バルブスプリング23の圧縮反力が吸気バルブ21を介してロッカーアーム52の一方の端部52Bに伝達されるとともに、ラッシュアジャスタ53の押上げ力がロッカーアーム52の他方の端部52Aに伝達される。そして、両伝達によりロッカーアーム52が押上げられ、ローラ54が出力アーム39,40のベース円部43又はノーズ44に接触している。
Each
従って、吸気カムシャフト25が回転すると、仲介駆動機構34では、ローラ42が吸気カム24に接触しながら転動することよって、入力アーム38がコントロールシャフト36を支点として上下に揺動する。この揺動はスライダ45を介して両出力アーム39,40に伝達され、同出力アーム39,40が上下に揺動する。
Therefore, when the
この際、下方への揺動に伴い出力アーム39,40がロッカーアーム52のローラ54と接触する箇所(ベース円部43、ノーズ44)が変化する。出力アーム39,40がベース円部43においてローラ54に接触しているとき(図8参照)には、出力アーム39,40が揺動してもロッカーアーム52は揺動せず吸気バルブ21がリフトしない。すなわち、出力アーム39,40の揺動が吸気バルブ21に伝達されない。これに対し、出力アーム39,40がノーズ44においてローラ54に接触しているとき(図9参照)には、出力アーム39,40の揺動に伴いロッカーアーム52も揺動し、吸気バルブ21がバルブスプリング23に抗してリフトして開弁する。すなわち、出力アーム39,40の揺動が吸気バルブ21に伝達される。ローラ54のノーズ44との接触箇所がそのノーズ44の先端に近づくに従い、吸気バルブ21が大きくリフトする。
At this time, the locations where the
また、アクチュエータ37によってコントロールシャフト36が軸方向へ移動させられることで、スライダ45が回動を伴いながら軸方向へ変位し、入・出力アーム38〜40の揺動方向について、入力アーム38と各出力アーム39,40との相対位相差が変更される。この変更に伴い、ベース円部43及びノーズ44において、ローラ54と接触する区間が変化する。この接触区間においてベース円部43が占める部分(吸気バルブ21の開弁に関わらない部分)は、相対位相差が大きいときに短く、相対位相差が小さくなるに従い長くなる。また、上記接触区間において、ノーズ44の占める部分(吸気バルブ21の開弁に関わる部分)は、相対位相差が小さいときに短く、相対位相差が大きくなるに従って長くなる。そして、この部分が長くなるに従い吸気カム24の作用角θ及び吸気バルブ21の最大リフト量が多くなる。
Further, when the
このようにして、アクチュエータ37によってコントロールシャフト36を軸方向へ移動させ、その移動に伴うスライダ45の変位により入・出力アーム38〜40の相対位相差を変更させることで、上述した図3に示すように、吸気カム24の作用角θ及び吸気バルブ21の最大リフト量を連続的に変化させることが可能である。
In this way, the
作用角可変機構33では、図9に示すようにローラ54がノーズ44に接触しているとき、バルブスプリング23の圧縮反力やラッシュアジャスタ53の押上げ力により、ノーズ44には、出力アーム39,40を図9の反時計回り方向へ回転させようとする回転付勢力が作用する。なお、上記バルブスプリング23の圧縮反力及びラッシュアジャスタ53の押上げ力による回転付勢力を、後述するロストモーション装置55による回転付勢力と区別するために、以下、「バルブスプリング23等による回転付勢力」という。この回転付勢力の作用する方向は、カム入力部のローラ42を吸気カム24に接近させる方向と同じである。また、出力アーム39,40の揺動はスライダ45を通じて入力アーム38に伝達される。そのため、上記回転付勢力により、ローラ42が吸気カム24に押付けられる。これに対し、図8に示すように、ローラ54がベース円部43に接触しているとき、上記バルブスプリング23等による上記回転付勢力は非常に小さくなる。この回転付勢力が、ローラ42を吸気カム24に押付けるために必要な回転付勢力の最小値(以下、要求値という)に満たない場合には、ローラ42が吸気カム24から離れるおそれがある。
In the operating
この不具合に対処すべく、可変動弁機構にはロストモーション装置55が設けられている。ロストモーション装置55は、スプリング収容室57、ロストリフタ62及びロストモーションスプリング63を備えている。スプリング収容室57は、入力アーム38の揺動に伴う補助回転入力部56の可動範囲近傍に設けられている。ロストリフタ62は、スプリング収容室57内に出没可能に収容され、上記補助回転入力部56に接触している。ロストモーションスプリング63はスプリング収容室57内に圧縮状態で配設されている。ロストモーションスプリング63は、ロストリフタ62をスプリング収容室57から突出させる側、すなわち吸気カム24の押下げによる入力アーム38の揺動方向とは逆方向(図8の反時計回り方向)へ付勢する。この方向は、上述したバルブスプリング23等による回転付勢力の作用する方向と同じである。従って、入力アーム38には、バルブスプリング23等による上記回転付勢力に加え、ロストモーション装置55による上記回転付勢力が作用する。そして、上記両回転付勢力の総和が上記要求値以上になると、ローラ42が吸気カム24に確実に押付けられる。
In order to cope with this problem, a lost
そのため、上述したように作用角θが小さくて、バルブスプリング23等による回転付勢力が上記要求値に満たない場合であっても、その不足分をロストモーション装置55による回転付勢力によって補うことで、ローラ42を吸気カム24に押付け、同ローラ42が吸気カム24から離れる不具合を抑制することが可能である。なお、以降において、ロストモーション装置55による回転付勢力という場合には、ロストモーションスプリング63による回転付勢力を指すものとする。
Therefore, as described above, even when the operating angle θ is small and the rotational biasing force by the
一方、入・出力アーム38〜40が揺動すると、カム入力部のローラ42と吸気カム24との接触部分や、補助回転入力部56とロストモーション装置55,より詳しくはロストリフタ62との接触部分でフリクションが生ずる。これらのフリクションは、上記両回転付勢力の総和が大きくなるに伴い大きくなる。従って、ローラ42が吸気カム24から離れないようにし、かつ、フリクションをできるだけ小さくする観点からは、両回転付勢力の総和は、上記要求値に近い値であることが望ましい。
On the other hand, when the input /
ところで、上述したように、ローラ54と出力アーム39,40との接触区間においてベース円部43の占める部分は作用角θが小さくなるに従い長くなる。出力アーム39,40がベース円部43においてローラ54に接触するときには、上記バルブスプリング23等による回転付勢力は非常に小さい。そのため、上記ローラ42が吸気カム24から離れる現象は、こうした作用角θの小さなときに特に問題となる。
As described above, the portion occupied by the
これに対し、ロストモーション装置55による回転付勢力を作用角θに拘らず一定とすると、背景技術で説明したように、非小作用角時には、バルブスプリング96等による回転付勢力と、ロストモーション装置98による回転付勢力との総和が上記要求値よりも過大となる。必要以上に大きな力でもって、ローラ42が吸気カム24に押付けられるとともに、ロストリフタ62が補助回転入力部56に押付けられ、フリクションがいたずらに大きくなる。これは、小作用角時を基準とし、上記要求値に対する不足分を補うために必要なロストモーション装置55による回転付勢力を設定することになるからである。
On the other hand, if the rotational urging force by the lost
そこで、本実施形態では、吸気カム24の作用角θに応じて上記ロストモーション装置55による回転付勢力を変更するための手段(付勢力変更手段)を設けることで、上記の不具合に対処するようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the above problem is addressed by providing means (biasing force changing means) for changing the rotational biasing force by the lost
詳しくは、スプリング収容室57を挟んで補助回転入力部56の反対側(図8の上側)には、油圧室58がそのスプリング収容室57に連続して設けられている。油圧室58内にはピストン61が摺動可能に収容されており、ロストモーションスプリング63について、ロストリフタ62とは反対側の端部(図8の上端部)がこのピストン61に当接している。油圧室58内において、ピストン61を境としてロストリフタ62とは反対側の空間にはオイル59が貯留されている。
Specifically, a
ロストモーションスプリング63による回転付勢力は、油圧室58内におけるピストン61の位置に応じて変化する。また、このピストン61の位置は油圧室58内の作動油の油圧に応じて変化する。この油圧の調整を目的として油圧室58に対するオイル59の供給及び排出を行うために、同油圧室58には給排通路64が接続されている。また、給排通路64は、電磁駆動式の流路切替え弁であるオイルスイッチングバルブ(OSV)65、供給通路66及びオイルポンプ69を介して、エンジン11のオイルパン68に繋がっている。また、給排通路64は、OSV65及び排出通路67を介してオイルパン68に繋がっている。
The rotational biasing force by the lost
OSV65は、互いに逆方向に働くコイルスプリングと電磁ソレノイドの付勢力によって切替え動作し、給排通路64に対する供給通路66と排出通路67との接続状態を変更する。OSV65の駆動制御は、電子制御装置71を通じて、電磁ソレノイドに対する通電を制御することによって行われる。
The
OSV65は、電磁ソレノイドの消磁状態においては、給排通路64と排出通路67とを連通させる。この場合、油圧室58内のオイル59の一部が、給排通路64、OSV65及び排出通路67を通じてオイルパン68内へ戻される。これに伴い油圧室58内の油圧が低下し、ピストン61がスプリング収容室57から遠ざかる。ロストモーションスプリング63が伸長して補助回転入力部56に対する付勢力、すなわちロストモーション装置55による回転付勢力が小さくなる。これとは逆に、電磁ソレノイドが励磁されたときには、給排通路64と供給通路66とが連通される。この場合、オイルパン68内のオイル59がオイルポンプ69により油圧室58へ送り出される。これに伴い油圧室58内の油圧が上昇し、ピストン61がスプリング収容室57に近づく。ロストモーションスプリング63が収縮されてロストモーション装置55による回転付勢力が大きくなる。
The
上記電磁ソレノイドに対する通電形態(励磁・消磁)を制御するために、エンジン11には電子制御装置71に加えストロークセンサ72が設けられている。ストロークセンサ72は、作用角可変機構33におけるコントロールシャフト36の基準位置からの移動量を検出する。上述したように、コントロールシャフト36の移動に伴いスライダ45が回動しながら変位し、入・出力アーム38〜40が相対回転して作用角θが変更される。従って、コントロールシャフト36の基準位置からの移動量に基づき吸気カム24の作用角θを算出することが可能である。
In order to control the energization mode (excitation / demagnetization) of the electromagnetic solenoid, the
このことから、電子制御装置71は、ストロークセンサ72によって検出された移動量に基づき、その移動量に対応する吸気カム24の作用角θを算出する。そして、電子制御装置71は作用角θに基づきOSV65の電磁ソレノイドを励磁又は消磁する。電子制御装置71は、例えば図12に示すように、作用角θが所定値θ1以下の場合には電磁ソレノイドを励磁させる。所定値θ1は、作用角θが採り得る範囲の中間の値である。また、電子制御装置71は、作用角θが所定値θ1よりも大きい場合には電磁ソレノイドを消磁させる。このようにして、電子制御装置71はロストモーション装置55による回転付勢力を作用角θに応じて変更する処理(付勢力変更処理)を行う。
From this, the
次に、上記のように構成された第1実施形態の可変動弁機構の作用及び効果について説明する。
図8及び図9は、アクチュエータ37によってコントロールシャフト36を図4の矢印X方向へ大きく移動させたときの仲介駆動機構34の状態を示している。このときには、入力アーム38と各出力アーム39,40との相対位相差が小さくなり、吸気カム24の作用角θが上記所定値θ1よりも小さくなっている。
Next, the operation and effect of the variable valve mechanism of the first embodiment configured as described above will be described.
8 and 9 show the state of the
特に、図8は、吸気カム24がベース円部24Aにおいて、カム入力部のローラ42に接触した状態を示している。両出力アーム39,40はベース円部43において、ノーズ44から比較的離れた部分でロッカーアーム52のローラ54に接触している。このようにローラ54がベース円部43に接触している状態では、吸気バルブ21はリフトせず閉弁状態となる。
In particular, FIG. 8 shows a state in which the
吸気カムシャフト25が回転すると、吸気カム24のノーズ24Bによってローラ42が押下げられて、入力アーム38が下方へ揺動する。この揺動がスライダ45を介して各出力アーム39,40に伝達されて、同出力アーム39,40が下方へ揺動する。出力アーム39,40が揺動してもしばらくはローラ54は、ノーズ44のカム面44Aに接触することなくベース円部43に接触し続ける。そのため、吸気バルブ21はリフトせず閉弁し続ける。
When the
図9に示すように吸気カムシャフト25がさらに回転して、入・出力アーム38〜40がさらに揺動すると、出力アーム39,40のローラ54との接触箇所が、ベース円部43からノーズ44に移る。ノーズ44によってローラ54が押下げられ、ロッカーアーム52が端部52Aを支点として下方へ揺動する。この揺動に伴い、ロッカーアーム52の端部52Bによって吸気バルブ21がリフトさせられ、同吸気バルブ21が開弁される。
As shown in FIG. 9, when the
ノーズ44のカム面44Aについてローラ54との接触箇所が、同ノーズ44の根本部分から先端部に移るに従いロッカーアーム52の揺動角度が大きくなる。しかし、出力アーム39,40のローラ54との接触区間においてカム面44Aの占める部分が短いため、ロッカーアーム52はさほど揺動しない。そのため、吸気バルブ21は小さな作用角θにて吸気ポート18を開放状態にする。吸気バルブ21の開弁に伴い吸気ポート18から燃焼室17に流入する空気量は少ない。
The rocking angle of the
上記の状況では、作用角θが所定値θ1よりも小さくなることから、電子制御装置71はOSV65の電磁ソレノイドを励磁させる。この励磁により、油圧室58内にオイル59が供給されて、同油圧室58内の油圧が上昇する。ピストン15が可動範囲についてスプリング収容室57に近い箇所へ移動させられる。ロストモーションスプリング63が圧縮されて補助回転入力部56に対する回転付勢力が増大する。この増大した回転付勢力に応じ、吸気カム24の押下げによる入力アーム38の揺動方向とは逆方向(図8の反時計回り方向)へ入力アーム38が付勢される。
In the above situation, since the operating angle θ is smaller than the predetermined value θ1, the
従って、作用角θが小さいときには、出力アーム39,40のローラ54との接触区間においてベース円部43が占める部分が長く、バルブスプリング23等による回転付勢力が非常に小さくなって上記要求値(ローラ42を吸気カム24に押付けるために必要な回転付勢力の最小値)に満たなくなる。しかし、バルブスプリング23等による回転付勢力の要求値に対する不足分は、ロストモーション装置55による回転付勢力によって補われ、両回転付勢力の総和は上記要求値に近い値となる。そのため、カム入力部のローラ42が吸気カム24から離れない程度の適度な強さで同吸気カム24に押付けられ、両者42,24の接触部分や、補助回転入力部56とロストリフタ62との接触部分で発生するフリクションが小さくなる。
Accordingly, when the operating angle θ is small, the portion occupied by the
ところで、前記の状態から、アクチュエータ37によってコントロールシャフト36を図4の矢印Y方向へ移動させると、それに連動してスライダ45が回動しながら同方向へ変位する。スライダ45の回動により入力アーム38及び各出力アーム39,40に対し互いに逆方向のねじり力が付与され、図10及び図11で示すように、入力アーム38及び各出力アーム39,40の相対位相差が大きくなる。この相対位相差は、スライダ45の矢印Y方向への変位量が大きくなるほど大きくなる。
By the way, when the
図10に示すように、吸気カム24のベース円部24Aが、カム入力部のローラ42に接触するときに、出力アーム39,40のベース円部43についてロッカーアーム52のローラ54と接触する箇所がノーズ44に近づく。このため、出力アーム39,40が揺動すると、比較的早い時期から、出力アーム39,40においてローラ54との接触箇所が、ベース円部43からノーズ44のカム面44Aに移る。出力アーム39,40のローラ54との接触区間においてカム面44Aの占める部分が長くなる。そのため、出力アーム39,40の揺動により、カム面44Aが直ちにローラ54に接触して、図11に示すように、カム面44Aの略全範囲を使用してローラ54を押下げる。この押下げにより、ロッカーアーム52が端部52Aを支点として下方へ揺動し、ロッカーアーム52の端部52Bが吸気バルブ21を大きくリフトさせ、同吸気バルブ21を大きく開弁させる。作用角θ及び最大リフト量がともに大きくなり、吸気ポート18から燃焼室17に流入する空気の量が多くなる。
As shown in FIG. 10, when the
上記のように作用角θが大きいときには、入力アーム38のローラ54との接触区間についてノーズ44の占める部分が長い。ローラ54がノーズ44に接触しているときには、バルブスプリング23等による回転付勢力が作用する。
As described above, when the operating angle θ is large, the portion occupied by the
この状況下で、ロストモーション装置55によって大きな回転付勢力でもって、例えば前述した小作用角時と同じ回転付勢力でもって補助回転入力部56が付勢されると、その回転付勢力とバルブスプリング23等による回転付勢力との総和が、上記要求値よりも過大となる。その結果、ローラ42と吸気カム24との接触部分で生ずるフリクションや、補助回転入力部56とロストリフタ62との接触部分で生ずるフリクションが増大する。
Under this situation, when the auxiliary
しかし、上述したように作用角θが上記所定値θ1よりも大きいと、電子制御装置71はOSV65の電磁ソレノイドを消磁させる。この消磁により、油圧室58からオイル59が排出されて同油圧室58内の油圧が低下し、ピストン15が可動範囲についてスプリング収容室57から最も遠ざかった箇所へ移動させられる。ロストモーションスプリング63が伸長されて補助回転入力部56に対する回転付勢力が小さくなる。バルブスプリング23等及びロストモーション装置55による両回転付勢力の総和が、上記要求値に近い値となる。そのため、上記作用角θが所定値θ1以下の場合と同様に、カム入力部のローラ42が適度な強さで同吸気カム24に押付けられる。その結果、ローラ42と吸気カム24との接触部分や、補助回転入力部56とロストリフタ62との接触部分で発生するフリクションは小さくなる。
However, as described above, when the operating angle θ is larger than the predetermined value θ1, the
以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
(1)吸気カム24の作用角θが所定値θ1以下のときには、OSV65の電磁ソレノイドを励磁することにより、ロストモーション装置55による回転付勢力を大きくしている。そのため、作用角θについての上記状況下では、バルブスプリング23等による回転付勢力が小さくなって要求値に満たなくなるが、その要求値に対する不足分を上記回転付勢力の増大によって補い、バルブスプリング23等及びロストモーション装置55による両回転付勢力を要求値に近い値にすることができる。
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) When the operating angle θ of the
(2)吸気カム24の作用角θが所定値θ1よりも大きいときには、OSV65の電磁ソレノイドを消磁することにより、ロストモーション装置55による回転付勢力を小さくしている。そのため、作用角θについての上記状況下では、バルブスプリング23等による回転付勢力が大きくなるが、上記回転付勢力の減少により、両回転付勢力の総和を要求値に近い値にすることができる。
(2) When the operating angle θ of the
(3)上記(1)及び(2)のように、ロストモーション装置55による回転付勢力を吸気カム24の作用角θに応じて変更することで、作用角θの大きな領域でも小さな領域でも、両回転付勢力の総和を要求値に近い値とすることができる。そのため、吸気カム24の作用角θの大小に拘らず、カム入力部のローラ42を吸気カム24に押付けて同吸気カム24から離れないようにすることができる。また、ロストモーション装置55による回転付勢力を一定とした場合よりもフリクションを小さくすることができる。
(3) As in the above (1) and (2), by changing the rotational biasing force by the lost
(第2実施形態)
次に、本発明を具体化した第2実施形態について説明する。
第2実施形態は、電子制御装置71が行う付勢力変更処理として、作用角θに代え、吸気カム24の回転速度に応じて、OSV65の電磁ソレノイドに対する通電形態(消磁・励磁)を切替えることで、ロストモーション装置55による回転付勢力を変更するようにしている。この点において第2実施形態は第1実施形態と異なっている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment embodying the present invention will be described.
In the second embodiment, as the biasing force changing process performed by the
ここで、吸気カムシャフト25は、上述したようにタイミングチェーン、スプロケット等によりクランクシャフト16に駆動連結されていて、同クランクシャフト16と連動して回転する。吸気カムシャフト25の回転速度とクランクシャフト16の回転速度(エンジン回転速度NE)とは対応関係にある。一方、図1において二点鎖線で示すようにエンジン11には、クランクシャフト16の回転角(クランク角)やエンジン回転速度を検出するために、同クランクシャフト16が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生するクランク角センサ73がもともと設けられている。そのため、ここでは、上述した既存のクランク角センサ73の信号を利用し、その信号に基づき算出したエンジン回転速度NEを吸気カムシャフト25の回転速度相当値として用いるようにしている。
Here, the
そして、電子制御装置71はこのエンジン回転速度NEに基づきOSV65の電磁ソレノイドを励磁又は消磁する。電子制御装置71は、例えば図13に示すように、エンジン回転速度NEが所定値NE1よりも高い場合には電磁ソレノイドを励磁させる。所定値NE1は、エンジン回転速度NEが採り得る範囲の中間の値である。また、電子制御装置71は、エンジン回転速度NEが所定値NE1以下の場合には電磁ソレノイドを消磁させる。こうした電磁ソレノイドに対する通電形態を変更することにより、吸気カム24の回転速度の低い領域では高い領域よりも、ロストモーション装置55による回転付勢力を小さくするようにしている。このようにしたのは次の理由による。
The
作用角可変機構33では、入・出力アーム38〜40の揺動に伴い慣性力が発生する。カム入力部のローラ42が吸気カム24による下降から上昇に転ずる際には、上記慣性力によりローラ42が下降し続けようとする。ローラ42が吸気カム24から離れようとし、ローラ42の吸気カム24に対する押付け力が弱められる。この慣性力は、吸気カム24(吸気カムシャフト25)の回転速度が低いときには小さいが、同回転速度が上昇するに従って増大する。従って、吸気カム24の高回転速度時には、ローラ42の吸気カム24に対する押付け力を弱める程度が大きくなる。そのため、上記ローラ42が吸気カム24から離れる現象は、こうした吸気カム24の回転速度が高いときに特に問題となる。
In the working
こうした状況でも、回転付勢力の総和を上記要求値(ローラ42を吸気カム24に押付けるために必要な回転付勢力の最小値)に近い値にしようとすると、ロストモーション装置55による回転付勢力を一定とした場合、その回転付勢力を、吸気カム24の回転速度の高い領域を基準に設定することになる。しかし、上記以外の領域、例えば、回転速度の低い領域では、回転付勢力の総和が上記要求値よりも大きくなる。その結果、必要以上に大きな力でもって、ローラ42が吸気カム24に押付けられるとともに、ロストリフタ62が補助回転入力部56に押付けられる。そこで、上述したように、吸気カム24の回転速度に応じてロストモーション装置55による回転付勢力を変更するようにしている。
Even in such a situation, if the total rotational urging force is set to a value close to the required value (the minimum value of the rotational urging force necessary for pressing the
第2実施形態によると、エンジン回転速度NEが所定値NE1よりも高い場合、電子制御装置71はOSV65の電磁ソレノイドを励磁させる。この励磁により、オイル59が油圧室58に供給されて同油圧室58内の油圧が上昇し、ピストン15が可動範囲についてスプリング収容室57に最も近い箇所へ移動させられる。ロストモーションスプリング63が圧縮されて補助回転入力部56に対する回転付勢力が増大する。
According to the second embodiment, when the engine speed NE is higher than the predetermined value NE1, the
従って、エンジン回転速度NEが高いときには、入・出力アーム38〜40の揺動に伴う慣性力が増大し、ローラ42の吸気カム24に対する押付け力を弱める程度が大きくなる。しかし、上記ロストモーション装置55による回転付勢力の増大により、バルブスプリング23等及びロストモーション装置55による両回転付勢力の総和が、上記要求値に近い値になる。そのため、カム入力部のローラ42が吸気カム24から離れない程度の適度な強さで同吸気カム24に押付けられ、両者42,24の接触部分や、補助回転入力部56とロストリフタ62との接触部分で発生するフリクションが小さくなる。
Therefore, when the engine speed NE is high, the inertial force accompanying the swinging of the input /
また、エンジン回転速度NEが所定値NE1以下であると、電子制御装置71はOSV65の電磁ソレノイドを消磁させる。この消磁により、油圧室58からオイル59が排出されて同油圧室58内の油圧が低下し、ピストン15が可動範囲についてスプリング収容室57から最も遠ざかった箇所へ移動させられる。ロストモーションスプリング63が伸長されて補助回転入力部56に対する回転付勢力が減少する。
When the engine speed NE is equal to or lower than the predetermined value NE1, the
従って、エンジン回転速度NEが低いときには、入・出力アーム38〜40の揺動に伴う慣性力が減少し、ローラ42の吸気カム24に対する押付け力を弱める程度が小さくなる。しかし、上記ロストモーション装置55による回転付勢力の減少により、バルブスプリング23等及びロストモーション装置55による両回転付勢力の総和が、上記要求値に近い値となる。そのため、上記エンジン回転速度NEが所定値NE1よりも高い場合と同様にして、カム入力部のローラ42が適度な強さで吸気カム24に押付けられる。その結果、ローラ42と吸気カム24との接触部分や、補助回転入力部56とロストリフタ62との接触部分で発生するフリクションは小さくなる。
Therefore, when the engine speed NE is low, the inertial force accompanying the swinging of the input /
従って、第2実施形態によれば次の効果が得られる。
(4)エンジン回転速度NEが所定値NE1よりも高いときには、OSV65の電磁ソレノイドを励磁することにより、ロストモーション装置55による回転付勢力を大きくしている。そのため、エンジン回転速度NEについての上記状況下では、入・出力アーム38〜40の揺動に伴う慣性力が大きくなり、ローラ42の吸気カム24に対する押付け力を弱める程度が大きくなるが、上記回転付勢力の増大により、バルブスプリング23等及びロストモーション装置55による回転付勢力の総和を要求値に近い値にすることができる。
Therefore, according to the second embodiment, the following effects can be obtained.
(4) When the engine rotational speed NE is higher than the predetermined value NE1, the rotational urging force by the lost
(5)エンジン回転速度NEが所定値NE1以下のときには、OSV65の電磁ソレノイドを消磁することにより、ロストモーション装置55による回転付勢力を小さくしている。そのため、エンジン回転速度NEについての上記状況下では、入・出力アーム38〜40の揺動に伴う慣性力が小さくなり、ローラ42の吸気カム24に対する押付け力を弱める程度が小さくなるが、上記回転付勢力の減少により、バルブスプリング23等及びロストモーション装置55による回転付勢力の総和を要求値に近い値にすることができる。
(5) When the engine rotational speed NE is equal to or lower than the predetermined value NE1, the rotational urging force by the lost
(6)上記(4)及び(5)のように、ロストモーション装置55による回転付勢力をエンジン回転速度NE(吸気カム24の回転速度)に応じて変更することで、回転速度の高い領域でも低い領域でも、両回転付勢力の総和を要求値に近い値にすることができる。そのため、吸気カム24の回転速度の高低に拘らず、カム入力部のローラ42を吸気カム24に押付けて同吸気カム24から離れないようにすることができる。また、ロストモーション装置55による回転付勢力を一定とした場合よりもフリクションを小さくすることができる。
(6) As in (4) and (5) above, by changing the rotational biasing force by the lost
(第3実施形態)
次に、本発明を具体化した第3実施形態について説明する。
第3実施形態は、電子制御装置71が行う付勢力変更処理として、吸気カム24の作用角θ及び回転速度(エンジン回転速度NE)に基づいて、OSV65の電磁ソレノイドに対する通電形態(消磁・励磁)を切替えることで、ロストモーション装置55による回転付勢力を変更するようにしている。この点において、第3実施形態は第1及び第2実施形態と異なっている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment embodying the present invention will be described.
In the third embodiment, as an urging force change process performed by the
電子制御装置71は、例えば図14に示すように、作用角θ及びエンジン回転速度NEによって規定される領域について、作用角θが所定値θ2以下であり、かつエンジン回転速度NEが所定値NE2よりも高い領域Z2にある場合には、電磁ソレノイドを励磁させる。作用角θ及びエンジン回転速度NEが上記領域Z2以外の領域(領域Z1)にある場合、すなわち、作用角θが所定値θ2よりも大きい領域にある場合、及びエンジン回転速度NEが所定値NE2以下の領域にある場合、には電磁ソレノイドを消磁させる。この領域Z2には、作用角θが所定値θ2よりも大きく、かつエンジン回転速度NEが所定値NE2以下である領域が含まれる。
For example, as shown in FIG. 14, the
所定値θ2は、作用角θが採り得る範囲の中間の値であり、第1実施形態での所定値θ1と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。同様に、所定値NE2は、エンジン回転速度NEが採り得る範囲の中間の値であり、第2実施形態における所定値NE1と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。なお、上記のようにロストモーション装置55による回転付勢力を変更するようにしたのは以下の理由による。
The predetermined value θ2 is an intermediate value within the range that the working angle θ can take, and may be the same value as the predetermined value θ1 in the first embodiment, or may be a different value. Similarly, the predetermined value NE2 is an intermediate value within the range that the engine speed NE can take, and may be the same value as the predetermined value NE1 in the second embodiment or a different value. The reason why the rotational urging force by the lost
作用角可変機構33では、上述したようにバルブスプリング23等による回転付勢力が入力アーム38に作用するところ、この回転付勢力は作用角θが小さくなるほど小さくなって、ローラ42の吸気カム24に対する押付け力が減少する。また、作用角可変機構33において、入・出力アーム38〜40の揺動に伴い発生する慣性力は、吸気カム24の回転速度が低いときには小さいが、同回転速度が上昇するに従って増大する。吸気カム24の回転速度が高くなるほど、ローラ42の吸気カム24に対する押付け力を弱める程度が大きくなる。従って、作用角θの小さなときに吸気カム24が高速で回転すると、もともと小さな押付け力が、大きな慣性力によってさらに弱められる。その結果、押付け力は非常に小さくなる。
In the operating
こうした状況でも、バルブスプリング23等及びロストモーション装置55による両回転付勢力の総和を上記要求値に近い値にしようとすると、ロストモーション装置55による回転付勢力を一定とした場合、その回転付勢力を、作用角θが小さくかつ吸気カム24の回転速度の高い領域(領域Z2)を基準に設定することになる。要求値は、第1実施形態及び第2実施形態と同様、ローラ42を吸気カム24に押付けるために必要な回転付勢力の最小値である。しかし、上記以外の領域(領域Z1)では、回転付勢力の総和が上記要求値よりも大きくなる。その結果、必要以上に大きな力でもって、ローラ42が吸気カム24に押付けられるとともに、ロストリフタ62が補助回転入力部56に押付けられる。そこで、上述したように、吸気カム24の作用角θ及び回転速度に応じてロストモーション装置55による回転付勢力を変更するようにしている。
Even in such a situation, if the sum of the rotational urging forces of the
第3実施形態によると、作用角θ及びエンジン回転速度NEが領域Z2に属している場合、電子制御装置71はOSV65の電磁ソレノイドを励磁させる。この励磁により、オイル59が油圧室58に供給されて同油圧室58内の油圧が上昇し、ピストン15が可動範囲についてスプリング収容室57に最も近い箇所へ移動させられる。ロストモーションスプリング63が圧縮されて補助回転入力部56に対する回転付勢力が上昇する。この回転付勢力により、吸気カム24の押下げによる入力アーム38の揺動方向とは逆方向へ入力アーム38が付勢される。
According to the third embodiment, when the operating angle θ and the engine rotational speed NE belong to the region Z2, the
従って、領域Z2では上述したようにローラ42の吸気カム24に対する押付け力が非常に小さくなる。しかし、上記ロストモーション装置55による回転付勢力の増大により、上記要求値に対する回転付勢力の不足分が補われ、バルブスプリング23等及びロストモーション装置55による両回転付勢力の総和が、要求値に近い値になる。そのため、カム入力部のローラ42が吸気カム24から離れない程度の強さで同吸気カム24に押付けられ、両者42,24の接触部分や、補助回転入力部56とロストリフタ62との接触部分で発生するフリクションが小さくなる。
Therefore, in the region Z2, as described above, the pressing force of the
一方、作用角θ及びエンジン回転速度NEが領域Z1に属している場合、電子制御装置71はOSV65の電磁ソレノイドを消磁させる。この消磁により、油圧室58からオイル59が排出されて同油圧室58内の油圧が低下し、ピストン15が可動範囲についてスプリング収容室57から最も遠ざかった箇所へ移動させられる。ロストモーションスプリング63が伸長されて補助回転入力部56に対する回転付勢力が減少する。
On the other hand, when the operating angle θ and the engine rotational speed NE belong to the region Z1, the
従って、領域Z1では、ローラ42の吸気カム24に対する押付け力が、上記領域Z2ほど小さくならない。しかし、上記ロストモーション装置55による回転付勢力の減少により、バルブスプリング23等及びロストモーション装置55による両回転付勢力の総和が、上記要求値に近い値になる。そのため、領域Z1でも上記領域Z2と同様にして、カム入力部のローラ42が適度な強さで吸気カム24に押付けられる。その結果、ローラ42と吸気カム24との接触部分や、補助回転入力部56とロストリフタ62との接触部分で発生するフリクションは小さくなる。
Therefore, in the region Z1, the pressing force of the
上記第3実施形態によれば次の効果が得られる。
(7)作用角θ及びエンジン回転速度NEが領域Z2に属している場合、OSV65の電磁ソレノイドを励磁することにより、ロストモーション装置55による回転付勢力を大きくしている。そのため、上記領域Z2では、ローラ42の吸気カム24に対する押付け力が非常に小さくなるが、上記回転付勢力の増大により、バルブスプリング23等及びロストモーション装置55による回転付勢力の総和を要求値に近い値にすることができる。
According to the third embodiment, the following effects can be obtained.
(7) When the operating angle θ and the engine rotational speed NE belong to the region Z2, the rotational urging force by the lost
(8)作用角θ及びエンジン回転速度NEが領域Z1に属している場合、OSV65の電磁ソレノイドを消磁することにより、ロストモーション装置55の回転付勢力を小さくしている。そのため、上記領域Z1では、ローラ42の吸気カム24に対する押付け力が領域Z2よりも大きくなるが、上記回転付勢力の減少により、バルブスプリング23等及びロストモーション装置55による回転付勢力の総和を要求値に近い値にすることができる。
(8) When the operating angle θ and the engine rotational speed NE belong to the region Z1, the rotational urging force of the lost
(9)上記(7)及び(8)のように、吸気カム24の作用角θ及び回転速度に応じてロストモーション装置55による回転付勢力を変更することで、領域Z1でも領域Z2でも回転付勢力の総和を上記要求値に近い値にすることができる。そのため、吸気カム24の作用角θの大小、及び吸気カム24の回転速度の高低に拘らず、カム入力部のローラ42を吸気カム24に押付けて同吸気カム24から離れないようにすることができる。また、ロストモーション装置55による回転付勢力を一定とした場合よりもフリクションを小さくすることができる。
(9) As in (7) and (8) above, the rotational biasing force by the lost
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・第1実施形態において、ロストモーション装置55による回転付勢力を3つ以上設定し、これらの回転付勢力を吸気カム24の作用角θに応じて切替えるようにしてもよい。この場合、作用角θによって規定される領域について、同作用角θの大きな領域では小さな領域よりも、ロストモーション装置55による回転付勢力が小さくなるようにする。
Note that the present invention can be embodied in another embodiment described below.
In the first embodiment, three or more rotational urging forces by the lost
また、図12において二点鎖線で示すように、作用角θが大きくなるに従いロストモーション装置55による回転付勢力を小さくするような設定にしてもよい。
・第2実施形態において、ロストモーション装置55による回転付勢力を3つ以上設定し、こられらの回転付勢力をエンジン回転速度NEに応じて切替えるようにしてもよい。この場合、エンジン回転速度NEによって規定される領域について、同エンジン回転速度NEの低い領域では高い領域よりも、ロストモーション装置55による回転付勢力が小さくなるようにする。
In addition, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 12, the setting may be made such that the rotational urging force by the lost
In the second embodiment, three or more rotational urging forces by the lost
また、図13において二点鎖線で示すように、エンジン回転速度NEが低くなるに従いロストモーション装置55による回転付勢力を小さくするような設定にしてもよい。
・図14において、ロストモーション装置55による回転付勢力を小さくする領域Z1を、第3実施形態とは異なる領域に設定してもよい。ただし、この設定に際しては、少なくとも作用角θが大きくかつエンジン回転速度NEが低い領域(例えば、図14において二点鎖線で示す領域)が、領域Z1に含まれるようにする。
Further, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 13, the setting may be made such that the rotational urging force by the lost
In FIG. 14, the region Z <b> 1 in which the rotational urging force by the lost
・第2及び第3実施形態において、エンジン回転速度NEに代えて、吸・排気カムシャフト25,28又は吸・排気カム24,27の回転速度に基づいてロストモーション装置55による回転付勢力を変更するようにしてもよい。
In the second and third embodiments, the rotational urging force by the lost
・補助回転入力部56を入力アーム38に代えて出力アーム39,40に設けてもよい。
・カム入力部は吸気カム24の回転を入力アーム38に伝達できるものであればよい。従って、カム入力部の形態は支持片41及びローラ42からなるものに限られず、上記条件を満たす範囲内で適宜に変更可能である。
The auxiliary
The cam input unit may be any unit that can transmit the rotation of the
・作用角可変機構33において、前記電動モータとは異なるタイプのアクチュエータ37を用いて、コントロールシャフト36を軸方向へ変位させるようにしてもよい。
・作用角可変機構33を、排気カムシャフト28及び排気バルブ22間に設け、吸気カム24に代えて、又は加えて排気カム27の作用角を可変としてもよい。
In the operating
A working
・上記実施形態における作用角可変機構33の構成を適宜変更してもよい。
例えば、支持パイプ35を省略し、コントロールシャフト36に支持パイプ35の機能を兼ねさせてもよい。また、ヘリカルスプライン39B,45B及びヘリカルスプライン40C,45Cのねじれ角は互いに同一であっても異なっていてもよい。
-You may change suitably the structure of the working
For example, the
・本発明は、内燃機関に限らず、作用角可変機構及びロストモーション装置を備えた可変動弁機構を有するものに広く適用可能である。 The present invention is not limited to an internal combustion engine, and can be widely applied to those having a variable valve mechanism having a variable operating angle mechanism and a lost motion device.
21…吸気バルブ、23…バルブスプリング、24…吸気カム、33…作用角可変機構、38…入力アーム、38A,39B,40C,45A,45B,45C…ヘリカルスプライン、39,40…出力アーム、41…支持片(カム入力部の一部を構成)、42…ローラ(カム入力部の一部を構成)、43…ベース円部、44…ノーズ、45…スライダ、50…伝達機構、55…ロストモーション装置、θ…作用角、Z1,Z2…領域。 21 ... Intake valve, 23 ... Valve spring, 24 ... Intake cam, 33 ... Working angle variable mechanism, 38 ... Input arm, 38A, 39B, 40C, 45A, 45B, 45C ... Helical spline, 39, 40 ... Output arm, 41 ... support piece (constituting part of cam input part), 42 ... roller (constituting part of cam input part), 43 ... base circle part, 44 ... nose, 45 ... slider, 50 ... transmission mechanism, 55 ... lost Motion device, θ ... working angle, Z1, Z2 ... area.
Claims (5)
前記カム入力部を前記カムに押付けるべく、前記入力アームを、前記バルブスプリングによる回転付勢力の作用する方向と同じ方向へ回転付勢するロストモーション装置と
を備える可変動弁機構であって、
前記カムの作用角にて規定される領域について、同作用角の大きな領域では小さな領域よりも、前記ロストモーション装置による回転付勢力を小さくする付勢力変更手段を設けることを特徴とする可変動弁機構。 The rotation of the cam is transmitted to the input arm through the cam input section to swing the input arm, and the valve is opened against the valve spring by the output arm that swings in conjunction with the input arm. A working angle variable mechanism for changing a working angle of the cam related to the valve opening together with a maximum lift amount of the valve by changing a relative phase difference in the swing direction of the input arm and the output arm;
A variable valve mechanism comprising a lost motion device that urges the input arm to rotate in the same direction as the direction in which the rotation urging force acts by the valve spring to press the cam input portion against the cam.
A variable valve operating system characterized in that an urging force changing means for reducing a rotational urging force by the lost motion device is provided in a region defined by the cam operating angle in a region having a large operating angle than in a small region. mechanism.
前記カム入力部を前記カムに押付けるべく、前記入力アームを、前記バルブスプリングによる回転付勢力の作用する方向と同じ方向へ回転付勢するロストモーション装置と
を備える可変動弁機構であって、
前記カムの回転速度にて規定される領域について、同回転速度の低い領域では高い領域よりも、前記ロストモーション装置による回転付勢力を小さくする付勢力変更手段を設けることを特徴とする可変動弁機構。 The rotation of the cam is transmitted to the input arm through the cam input section to swing the input arm, and the valve is opened against the valve spring by the output arm that swings in conjunction with the input arm. A working angle variable mechanism for changing a working angle of the cam related to the valve opening together with a maximum lift amount of the valve by changing a relative phase difference in the swing direction of the input arm and the output arm;
A variable valve mechanism comprising a lost motion device that urges the input arm to rotate in the same direction as the direction in which the rotation urging force acts by the valve spring to press the cam input portion against the cam.
A variable valve operating system comprising an urging force changing means for reducing a rotational urging force by the lost motion device in a region defined by the rotational speed of the cam in a region where the rotational speed is low compared to a region where the rotational speed is low. mechanism.
前記カム入力部を前記カムに押付けるべく、前記入力アームを、前記バルブスプリングによる回転付勢力の作用する方向と同じ方向へ回転付勢するロストモーション装置と
を備える可変動弁機構であって、
前記カムの作用角及び回転速度にて規定される領域について、少なくとも前記作用角が大きくかつ前記回転速度が低い領域では、前記作用角が小さくかつ前記回転速度が高い領域よりも、前記ロストモーション装置による回転付勢力を小さくする付勢力変更手段を設けることを特徴とする可変動弁機構。 The rotation of the cam is transmitted to the input arm through the cam input section to swing the input arm, and the valve is opened against the valve spring by the output arm that swings in conjunction with the input arm. A working angle variable mechanism for changing a working angle of the cam related to the valve opening together with a maximum lift amount of the valve by changing a relative phase difference in the swing direction of the input arm and the output arm;
A variable valve mechanism comprising a lost motion device that urges the input arm to rotate in the same direction as the direction in which the rotation urging force acts by the valve spring to press the cam input portion against the cam.
Regarding the region defined by the working angle and the rotational speed of the cam, at least in the region where the working angle is large and the rotational speed is low, the lost motion device is smaller than the region where the working angle is small and the rotational speed is high. A variable valve mechanism comprising a biasing force changing means for reducing the rotational biasing force due to.
前記スライダの軸方向への変位に伴う回動により、前記入力アーム及び前記出力アームの相対位相差を変更し、前記カムの作用角を前記バルブの最大リフト量とともに変更するものである請求項1〜3のいずれか1つに記載の可変動弁機構。 The operating angle variable mechanism includes a slider provided between the cam and the valve so as to be rotatable and axially displaceable, and meshed with the input arm and the output arm by helical splines, respectively. ,
2. The relative phase difference between the input arm and the output arm is changed by the rotation accompanying the displacement of the slider in the axial direction, and the working angle of the cam is changed together with the maximum lift amount of the valve. The variable valve mechanism as described in any one of -3.
前記出力アームと前記バルブとの間には、前記ベース円部に接触したときには前記出力アームの揺動を前記バルブに伝達せず、前記ノーズに接触したときには前記出力アームの揺動を前記バルブに伝達する伝達機構が設けられている請求項1〜4のいずれか1つに記載の可変動弁機構。 The output arm includes a base circle and a nose protruding from the outer peripheral surface of the base circle,
Between the output arm and the valve, the swing of the output arm is not transmitted to the valve when contacting the base circle, and the swing of the output arm is not transmitted to the valve when contacting the nose. The variable valve mechanism according to any one of claims 1 to 4, wherein a transmission mechanism for transmission is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004286020A JP4325525B2 (en) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | Variable valve mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004286020A JP4325525B2 (en) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | Variable valve mechanism |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006097602A JP2006097602A (en) | 2006-04-13 |
JP4325525B2 true JP4325525B2 (en) | 2009-09-02 |
Family
ID=36237655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004286020A Expired - Fee Related JP4325525B2 (en) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | Variable valve mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4325525B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008038722A (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Otics Corp | Assembling method of variable valve mechanism |
JP2008051048A (en) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Otics Corp | Valve mechanism of internal combustion engine |
CN104204471B (en) | 2012-03-22 | 2016-11-23 | 丰田自动车株式会社 | The control device of internal combustion engine |
BR112014032702A2 (en) | 2012-06-25 | 2017-06-27 | Toyota Motor Co Ltd | control device for internal combustion engines |
-
2004
- 2004-09-30 JP JP2004286020A patent/JP4325525B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006097602A (en) | 2006-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3606237B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP4827865B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP4931740B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
US20070209630A1 (en) | Variable expansion-ratio engine | |
EP1548239B1 (en) | Valve mechanism for internal combustion engines | |
JP5312301B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP4325525B2 (en) | Variable valve mechanism | |
JP4622431B2 (en) | Variable valve gear for engine | |
KR101648620B1 (en) | Variable valve device for internal combustion engine | |
EP1878883A1 (en) | Valve operating device for internal combustion engine | |
JP5119180B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP5947751B2 (en) | Variable valve operating device for multi-cylinder internal combustion engine and control device for the variable valve operating device | |
JP6001388B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP4293078B2 (en) | Internal combustion engine equipped with variable valve characteristic device | |
JP2005083238A (en) | Internal combustion engine | |
JP4305344B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP4327696B2 (en) | Valve mechanism with variable valve characteristics device | |
JP5516699B2 (en) | Variable valve gear and internal combustion engine | |
JP2003056316A (en) | Intake valve driving device for internal combustion engine | |
JP4254660B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2008261319A (en) | Variable valve gear for engine | |
JP2007239496A (en) | Cylinder head of internal combustion engine | |
JP2006220121A (en) | Cylinder head of internal combustion engine | |
JP2007077948A (en) | Variable valve mechanism for internal combustion engine | |
JP4270083B2 (en) | Control device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061109 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080924 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080925 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081119 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090519 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090601 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4325525 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130619 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |