(57)【要約】      （修正有）【課題】ロッカーアームのローラに不均等な力が作用することを抑制した内燃機関の可変動弁装置を提供する。【解決手段】カムシャフトの軸方向に間隔を空けて並び互いに連結され同一のカムプロフィールを有する一対の第１カム部１１，１１と、前記一対の第１カム部１１間に位置して相対揺動可能に支持され、同一のカムプロフィールを有して一体的に揺動する一対の第２カム部２０，２０’と、前記一対の第２カム部２０，２０’間に位置して相対揺動可能に支持された第３カム部２０ａと、前記一対の第２カム部２０，２０’の揺動をロックする第１ロック機構と、前記第３カム部２０ａの揺動をロックする第２ロック機構と、前記第１及び第２ロック機構のそれぞれロックの状態を切替可能な油圧を作用させる第１及び第２経路と、を備えた内燃機関の可変動弁装置。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトの軸方向に間隔を空けて並び互いに連結され同一のカムプロフィールを有する一対の第１カム部と、
前記一対の第１カム部間に位置して相対揺動可能に支持され、同一のカムプロフィールを有して一体的に揺動する一対の第２カム部と、
前記一対の第２カム部間に位置して相対揺動可能に支持された第３カム部と、
前記一対の第２カム部の揺動をロックする第１ロック機構と、
前記第３カム部の揺動をロックする第２ロック機構と、
前記第１及び第２ロック機構のそれぞれロックの状態を切替可能な油圧を作用させる第１及び第２経路と、を備えた内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２の可変動弁装置では、バルブのリフト量を２段階で切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８２９５６２号
【特許文献２】特開平７−５４６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような可変動弁装置において、バルブのリフト量を３段階で切り替え可能にすると、ロッカーアームのローラに不均等な力が加わりロッカーアームが傾く恐れがある。
【０００５】
そこで、ロッカーアームのローラに不均等な力が作用することを抑制した内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、カムシャフトの軸方向に間隔を空けて並び互いに連結され同一のカムプロフィールを有する一対の第１カム部と、前記一対の第１カム部間に位置して相対揺動可能に支持され、同一のカムプロフィールを有して一体的に揺動する一対の第２カム部と、前記一対の第２カム部間に位置して相対揺動可能に支持された第３カム部と、前記一対の第２カム部の揺動をロックする第１ロック機構と、前記第３カム部の揺動をロックする第２ロック機構と、前記第１及び第２ロック機構のそれぞれロックの状態を切替可能な油圧を作用させる第１及び第２経路と、を備えた内燃機関の可変動弁装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００７】
ロッカーアームのローラに不均等な力が作用することを抑制した内燃機関の可変動弁装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａ〜１Ｃは、可変動弁装置の外観図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｃは、軸方向からみたカムユニットの側面図である。
【図３】図３Ａ〜３Ｃは、カムユニットの分解斜視図である。
【図４】図４Ａ、４Ｂは、カムロブ部の側面図である。
【図５】図５Ａ〜５Ｃは、カムユニットとロッカーアームのローラとの接触状態を示した図である。
【図６】図６は、カムユニットの内部構造を示した断面図である。
【図７】図７Ａ、７Ｂは、カムユニットの内部構造を示した断面図である。
【図８】図８は、変形例のカムユニットの内部構造を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態を図面と共に詳細に説明する。
【００１０】
図１Ａ〜１Ｃは、本実施例の可変動弁装置１の外観図である。可変動弁装置１は、車両等に搭載される内燃機関であるエンジンに採用される。可変動弁装置１は、エンジンの動力により回転する不図示のカムシャフトに設けられたカムユニットＣＵを備えている。カムシャフトと共にカムユニットＣＵが回転することにより、後述するロッカーアームを介してバルブをリフトさせる。尚、可変動弁装置１によって駆動されるバルブは、排気バルブ、吸気バルブの何れであってもよい。
【００１１】
カムユニットＣＵは、カムシャフトＳが貫通したカムベース部１０、カムベース部１０に支持されたカムロブ部２０、２０´、２０ａ、を含む。カムベース部１０は、カムピース部１０ａと、カムピース部１０ａを挟むようにして連結された２つのカムピース部１０ｂとを含む。カムピース部１０ａ、１０ｂは、貫通した２つの連結ピンＣＰにより連結されている。カムピース部１０ａ、１０ｂのそれぞれは、カムシャフトの軸方向（以下、軸方向と称する）から見た場合に略円形であり、ロッカーアームのローラに接触可能なベース円部１１を有している。即ち、カムピース部１０ａ、１０ｂは、同一のカムプロフィールを有している。カムピース部１０ａ、１０ｂは、カムシャフトの軸方向に間隔を空けて並び互いに連結され同一のカムプロフィールを有する一対の第１カム部の一例である。
【００１２】
カムユニットＣＵの左側のカムピース部１０ａ、１０ｂの隙間１２内には、カムロブ部２０、２０´、２０ａが配置されている。右側も同様の構成である。カムロブ部２０、２０´、２０ａは、後述するロッカーアームのローラを押してバルブをリフトさせる。カムロブ部２０ａは、カムロブ部２０、２０´の間に配置されている。軸方向から見た場合、カムロブ部２０、２０´の外周形状は同じであり、同一のカムプロフィールを有している。カムロブ部２０、２０´、２０ａは、カムベース部１０に対して揺動可能である。詳しくは後述するが、カムロブ部２０、２０´は、一体的に揺動する。カムロブ部２０、２０´は、一対の第１カム部間に位置して相対揺動可能に支持され、同一のカムプロフィールを有して一体的に揺動する一対の第２カム部の一例である。
【００１３】
カムロブ部２０、２０´は、カムベース部１０のベース円部１１から外側に突出した高位置、カムベース部１０のベース円部１１から突出しない低位置間を揺動可能にカムベース部１０に連結されている。カムロブ部２０ａは、カムベース部１０の高位置にあるカムロブ部２０、２０´よりも外側に突出した高位置、カムベース部１０のベース円部１１から突出しない低位置間を揺動可能にカムベース部１０に連結されている。支持シャフト３３は、カムピース部１０ａ、１０ｂ、カムロブ部２０、２０´、２０ａを軸方向に貫通し、カムロブ部２０、２０´、２０ａは、揺動可能に支持されている。カムロブ部２０ａは、一対の第２カム部間に位置して相対揺動可能に支持された第３カム部の一例である。また、詳しくは後述するがカムユニットＣＵには、カムロブ部２０、２０´を高位置でロックするロック機構、カムロブ部２０ａを高位置でロックするロック機構が設けられている。
【００１４】
図１Ａは、カムロブ部２０、２０´が高位置にあり、カムロブ部２０ａも高位置にある状態を示している。図１Ｂは、カムロブ部２０、２０´が高位置にあり、カムロブ部２０ａがカムロブ部２０、２０´から外側に突出しない中間位置にある状態を示している。図１Ｃは、カムロブ部２０、２０´、２０ａがカムベース部１０のベース円部１１から突出しない低位置にある状態を示している。
【００１５】
図２Ａ〜２Ｃは、軸方向からみたカムユニットＣＵの側面図である。図２Ａ〜２Ｃは、それぞれ図１Ａ〜１Ｃに対応している。カムロブ部２０には、ストッパピン３４Ｐが固定されている。カムロブ部２０ａには、ストッパピン３４Ｐａが固定されている。詳しくは後述する。スプリング３４ｓは、カムピース部１０ｂ側で支持シャフト３３に巻回されており、ストッパピン３４Ｐを付勢してカムロブ部２０を高位置側に付勢している。具体的には、スプリング３４ｓの一端はストッパピン３４Ｐを付勢し、他端はカムピース部１０ｂに固定された不図示の突起を付勢している。スプリング３４ｓａは凹部１０Ｈに設けられ、ストッパピン３４Ｐａを付勢してカムロブ部２０ａを高位置側に付勢している。具体的には、スプリング３４ｓａの一端はストッパピン３４Ｐａを付勢し、他端はカムピース部１０ａの凹部１０Ｈの壁面を付勢している。２つのスプリング３４ｓａは、ピン３４Ｐａ´に巻回されている。カムピース部１０ａの凹部１０Ｈは、２つのロッカーアームのローラには接触しない部分に形成されている。尚、図２Ｃについては、スプリング３４ｓは省略してある。
【００１６】
図３Ａ〜３Ｃは、カムユニットＣＵの分解斜視図であり、図３Ａは、カムロブ部２０ａの斜視図、図３Ｂは、カムロブ部２０、２０´の斜視図、図３Ｃは、カムベース部１０の斜視図である。図４Ａ、４Ｂは、それぞれカムロブ部２０ａ、２０の側面図である。カムロブ部２０には支持シャフト３３が回転不能に固定されている。支持シャフト３３は、カムベース部１０の孔１３に摺動回転可能に嵌合している。カムロブ部２０ａの孔２３ａは、支持シャフト３３が摺動回転可能に貫通する。このため、カムロブ部２０、２０´、２０ａはカムベース部１０に対して揺動可能に支持される。
【００１７】
カムピース部１０ｂには、ストッパピン３４Ｐが貫通した長溝１４ｂが形成されている。カムロブ部２０の揺動に伴って移動するストッパピン３４Ｐの移動範囲を長溝１４ｂが規制することにより、カムロブ部２０の揺動範囲が規制される。尚、カムロブ部２０´はカムロブ部２０と同様に支持シャフト３３に回転不能に固定されているため、カムロブ部２０が回転することによりカムロブ部２０´も一体的に回転する。
【００１８】
カムロブ部２０ａに固定されたストッパピン３４Ｐａは、カムロブ部２０´の長溝２４´、及びカムピース部１０ａの長溝１４ａにより、カムロブ部２０ａの揺動範囲の一端、具体的にはカムロブ部２０´に対して最も外側に突出した高位置が規定される。
【００１９】
ピン機構２０Ｐは、カムロブ部２０、２０´を貫通し、カムロブ部２０ａには貫通していない。ピン機構２０Ｐａは、カムロブ部２０ａを貫通し、カムロブ部２０、２０´の孔２６、カムベース部１０の孔１６を貫通する。ピン機構２０Ｐは、カムロブ部２０、２０´の一端を貫通する。ピン機構２０Ｐａは、カムロブ部２０、２０´の他端を貫通する。ピン機構２０Ｐは、詳しくは後述するがカムロブ部２０、２０´をロックする機構、ピン機構２０Ｐａは、カムロブ部２０ａをロックする機構の一部を構成する。
【００２０】
図５Ａ〜５Ｃは、カムユニットＣＵとロッカーアームのローラＲとの接触状態を示した図である。図５Ａは、カムロブ部２０、２０´が高位置でロックされ、カムロブ部２０ａも高位置でロックされた状態を示している。この場合、ローラＲにはカムロブ部２０ａのみが接触し、カムロブ部２０ａがローラＲを駆動してバルブを最大リフト量でリフトさせる。カムロブ部２０ａの中心線は、ローラＲの中心線ＣＬと一致する。このため、カムロブ部２０ａのみによってローラＲが押される場合であっても、ローラＲが傾くことが抑制される。
【００２１】
図５Ｂは、カムロブ部２０ａのロックが解除されカムロブ部２０、２０´が高位置でロックされている状態を示している。この場合、ローラＲからの反力に従ってカムロブ部２０ａは揺動し、カムロブ部２０ａはバルブのリフトには貢献しない。この場合、ロックされているカムロブ部２０、２０´がローラＲを駆動してバルブを中リフト量でリフトさせる。カムロブ部２０、２０´のローラＲに接触する領域は、中心線ＣＬに対して対称である。このため、この場合であってもローラＲが傾くことが抑制されている。尚、カムロブ部２０、２０´の軸方向の厚さは同じである。
【００２２】
尚、カムロブ部２０ａのロックが解除された場合、カムロブ部２０ａはローラＲを駆動させずにスプリング３４ｓａの付勢力に抗して低位置側へ揺動し、ローラＲから離脱するとスプリング３４ｓａの付勢力に従って高位置に復帰する。スプリング３４ｓａの付勢力は、ロック解除状態でローラＲからの反力のみでカムロブ部２０ａが低位置に揺動可能な程度に設定されているからである。
【００２３】
図５Ｃは、カムロブ部２０ａのロックが解除されカムロブ部２０、２０´のロックも解除されている状態を示している。カムロブ部２０ａ、２０、２０´は、ローラＲからの反力により揺動し、ローラＲは駆動しない。この場合、バルブはリフトしない。この場合、ベース円部１１がローラＲに接触する。
【００２４】
カムロブ部２０、２０´、２０ａがロック解除された場合、カムロブ部２０、２０´もローラＲを駆動させずにスプリング３４ｓの付勢力に抗して低位置側へ揺動し、ローラＲから離脱するとスプリング３４ｓの付勢力に従って高位置に復帰する。スプリング３４ｓの付勢力は、ロック解除状態でローラＲからの反力のみでカムロブ部２０、２０´が低位置に揺動可能な程度に設定されているからである。
【００２５】
図６、７Ａ、７Ｂは、カムユニットＣＵの内部構造を示した断面図である。図６においては、カムロブ部２０、２０´が高位置でロックされカムロブ部２０ａはロックが解除されている場合を示している。カムシャフトＳは、カムユニットＣＵを貫通して一体的に回転する。カムシャフトＳ内には、油が供給される経路Ｔ１、Ｔ２が軸方向に延びた隔壁Ｗａにより隔てられている。
【００２６】
オイルコントロールバルブＯＣＶは電磁駆動式の流量制御弁であり、ＥＣＵ５によって制御される。オイルパンに貯留された油はオイルポンプＰにより経路Ｔ１、Ｔ２内に択一的に供給される。オイルコントロールバルブＯＣＶは、油圧制御弁の一例である。図６は、経路Ｔ１、Ｔ２内への油の供給は停止した状態を示している。
【００２７】
ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成され、エンジン全体の動作を制御する。ＲＯＭには、後述する制御を実行するためのプログラムが格納されている。ＥＣＵ５には、各種センサが電気的に接続されている。
【００２８】
ピン機構２０Ｐは、３つのピン１７Ｐ、２６Ｐ、１６Ｐを含む。スプリング１６Ｓはカムピース部１０ｂ内に設けられ、ピン機構２０Ｐをカムピース部１０ａ側に付勢している。経路Ｔ１は、カムピース部１０ａ内に連通しており、ピン機構２０Ｐをスプリング１６Ｓの付勢力に抗して油を作用させることができるように、ピン機構２０Ｐに連通している。図６の状態では、スプリング１６Ｓの付勢力に従って、ピン１６Ｐはカムピース部１０ｂ、カムロブ部２０に係合し、ピン２６Ｐはカムロブ部２０、２０´、カムピース部１０ａに係合した状態が維持されている。これにより、カムベース部１０に対するカムロブ部２０、２０´の揺動が規制されてロックされている。尚、ピン１７Ｐはカムピース部１０ａ内に保持されている。ピン機構２０Ｐ、スプリング１６Ｓは、一対の第２カム部の揺動をロックする第１ロック機構の一例である。
【００２９】
ピン機構２０Ｐａは、５つのピン１７Ｐａ、２６Ｐ１〜２６Ｐ３、１６Ｐａを含む。スプリング１６Ｓａはカムピース部１０ｂ内に設けられ、ピン機構２０Ｐａをカムピース部１０ａ側に付勢している。経路Ｔ２は、カムピース部１０ａ内に連通しており、ピン機構２０Ｐａにスプリング１６Ｓａの付勢力に抗して油を作用させることができるように、ピン機構２０Ｐａに連通している。図６の状態では、ピン１６Ｐａは、カムピース部１０ｂ内に保持され、ピン２６Ｐ３はカムロブ部２０内に保持され、ピン２６Ｐ２はカムロブ部２０ａ内に保持され、ピン２６Ｐ１はカムロブ部２０´内に保持され、ピン１７Ｐａはカムピース部１０ａ内に保持されている。これにより、カムロブ部２０、２０´に対してカムロブ部２０ａが揺動可能でありロックが解除されている。
【００３０】
図７Ａは、カムロブ部２０、２０´、２０ａがロックされた状態を示している。図６に示した状態から経路Ｔ２にのみ油が供給されると、カムロブ部２０ａが高位置に復帰した際にピン機構２０Ｐａはスプリング１６Ｓａの付勢力に抗してカムピース部１０ｂ側に移動する。これにより、ピン１７Ｐａはカムピース部１０ａ、カムロブ部２０´と係合し、ピン２６Ｐ１はカムロブ部２０´、２０と係合し、ピン２６Ｐ２はカムロブ部２０ａ、２０と係合し、ピン２６Ｐ３はカムロブ部２０とカムピース部１０ｂとに係合する。これにより、カムベース部１０、カムロブ部２０、２０´に対するカムロブ部２０ａの揺動が規制されてロックされる。ピン機構２０Ｐａ、スプリング１６Ｓａは、第３カム部の揺動をロックする第２ロック機構の一例である。尚、経路Ｔ２への油の供給が停止されると、ピン機構２０Ｐａはスプリング１６Ｓａの付勢力に従って移動して、図６の状態に復帰してカムロブ部２０ａのロックが解除される。
【００３１】
図７Ｂは、カムロブ部２０、２０´、２０ａのロックが解除された状態を示している。図６に示した状態から経路Ｔ１のみに油が供給されると、スプリング１６Ｓの付勢力に抗してピン機構２０Ｐがカムピース部１０ｂ側に移動して、ピン１７Ｐはカムピース部１０ａに保持され、２６Ｐはカムロブ部２０、２０´に係合し、１６Ｐはカムピース部１０ａに保持される。このため、カムベース部１０に対するカムロブ部２０、２０´の揺動が許容されロックが解除される。尚、経路Ｔ１への油の供給が停止されると、ピン機構２０Ｐはスプリング１６Ｓの付勢力に従って移動して図６の状態に復帰する。このように、経路Ｔ１、Ｔ２は、第１及び第２ロック機構のそれぞれロックの状態を切替可能な油圧を作用させる第１及び第２経路の一例である。
【００３２】
図８は、変形例のカムユニットＣＵ´の内部構造を示した図である。カムシャフトＳ´内には経路Ｔ１ａ、Ｔ２ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂが設けられている。経路Ｔ１ａ、Ｔ１ｂはカムシャフトＳ´内に設けられた隔壁Ｗにより仕切られており、経路Ｔ２ａ、Ｔ２ｂも同様である。カムピース部１０ａ´内には、２つのピン機構２０Ｐを仕切る隔壁Ｗ２が設けられ、経路Ｔ１ａは一方のピン機構２０Ｐに連通し、経路Ｔ１ｂは他方のピン機構２０Ｐに連通している。同様に、カムピース部１０ａ´内には２つのピン機構２０Ｐａを仕切る隔壁Ｗ１が設けられ、経路Ｔ２ａは一方のピン機構２０Ｐａに連通し、経路Ｔ２ｂは他方のピン機構２０Ｐａに連通している。
【００３３】
これにより、経路Ｔ１ａ、Ｔ２ａは、それぞれ一方のピン機構２０Ｐ、２０Ｐａに油を供給可能であり、経路Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂは、他方のピン機構２０Ｐ、２０Ｐａに油を供給可能である。経路Ｔ１ａ、Ｔ２ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂには、それぞれ不図示のオイルコントロールバルブにより、選択的に油が供給可能である。このため、例えば、左側のカムロブ部２０、２０´、２０ａのロック状態と、右側のカムロブ部２０、２０´、２０ａのロック状態を異なるようにすることができ、２つのバルブのリフト状態を異なる状態にすることができる。例えば、一方のバルブを最大リフト量で駆動させ他方のバルブを中リフト状態又は停止状態にすることができる。また、一方のバルブを中リフト状態にし、他方のバルブを停止状態にすることもできる。
【００３４】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３５】
尚、上記例では、カムベース部１０は略円筒形でありバルブの駆動に貢献しないベース円部１１を有しているがこれに限定されない。例えば、カムロブ部２０ａの高位置よりも低く、カムロブ部２０、２０´の高位置よりも低いが、カムベース部１０のベース円部１１から突出したノーズ部を設けてもよい。この場合、カムロブ部２０ａ、２０、２０´のロックが解除された状態ではカムベース部１０のノーズ部によりバルブが低リフトで駆動される。
【符号の説明】
【００３６】
１  可変動弁装置
５  ＥＣＵ
Ｓ  カムシャフト
Ｒ  ローラ
ＯＣＶ  オイルコントロールバルブ
１０  カムベース部（第１カム部）
１１  ベース円部
１６Ｓ  スプリング（第１ロック機構）
１６Ｓａ  スプリング（第２ロック機構）
２０、２０´  カムロブ部（第２カム部）
２０ａ        カムロブ部（第３カム部）
２０Ｐ  ピン機構（第１ロック機構）
２０Ｐａ  ピン機構（第２ロック機構）
Ｔ１、Ｔ２    経路（第１及び第２経路）
【図１】
2016008503.tif 000003
【図２】
2016008503.tif 000004
【図３】
2016008503.tif 000005
【図４】
2016008503.tif 000006
【図５】
2016008503.tif 000007
【図６】
2016008503.tif 000008
【図７】
2016008503.tif 000009
【図８】
2016008503.tif 000010