JP2007332886A - Variable valve gear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のバルブリフト量を変更する可変動弁機構に関する。 The present invention relates to a variable valve mechanism that changes a valve lift amount of an internal combustion engine.
従来、自動車用ガソリンエンジンにおいて、低速低負荷時の燃費を向上し、高速高負荷時の出力を高めるために、バルブのリフト量をエンジンの回転数に応じて変更する可変動弁機構が提案されている。例えば、特許文献1には、図9,図10に示すような可変動弁機構が記載されている。
Conventionally, in a gasoline engine for automobiles, a variable valve mechanism has been proposed in which the valve lift amount is changed according to the engine speed in order to improve fuel efficiency at low speed and low load and increase output at high speed and high load. ing. For example,
この可変動弁機構51は、支持パイプ53上に一気筒あたり一つの入力アーム54と二つの出力アーム55とを備え、入力アーム54がカムシャフト52上のカム56によって揺動され、出力アーム55がロッカアーム57を介して二本のバルブ58を別々に開閉する。入力アーム54及び出力アーム55はスプライン60,61を介してスライダ59に噛み合い、スプライン60,61が互いに逆方向に捩れ、スライダ59の移動に伴って入力アーム54と出力アーム55とが反対方向に揺動する。
The
スライダ59は連結ピン63でコントロールシャフト62に連結され、コントロールシャフト62の一端がアクチュエータ64に連結されている。そして、コントロールシャフト62によりスライダ59を駆動し、スライダ59で入力アーム54と出力アーム55との相対位相差を変更し、二本のバルブ58のリフト量をエンジンの回転数に応じて連続的に変化させる制御(両弁連続可変制御)を行っている。
ところが、従来の可変動弁機構51によると、二つの出力アーム55が一体部品であるスライダ59に噛み合っているため、スライダ59の移動に伴い、両方の出力アーム55が入力アーム54に対し常に同じ位相差を保って揺動する。このため、可変動弁機構51による制御が両弁連続可変制御のみに制限され、内燃機関の低速回転時に片方のバルブを休止させる制御(片弁休止制御)を行うことができなかった。
However, according to the conventional
本発明の目的は、上記課題を解決し、両弁連続可変制御と片弁休止制御とを切り替え、バルブ特性を内燃機関の運転状態に応じて幅広く制御することができる可変動弁機構を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a variable valve mechanism capable of solving the above-described problems, switching between both-valve continuous variable control and single-valve stop control, and widely controlling valve characteristics according to the operating state of the internal combustion engine. There is.
上記の課題を解決するために、本発明の可変動弁機構は、カムシャフト上のカムにより駆動される入力アームと、一気筒あたり二本のバルブを別々に開閉する二つの出力アームと、出力アーム及び入力アームに噛み合うスライダと、スライダを駆動するコントロールシャフトとを備え、スライダで入力アームと出力アームの相対位相差を変え、バルブのリフト量を変更する可変動弁機構において、スライダをコントロールシャフトの軸線方向へ分割し、入力アームと一方の出力アームとに噛み合う第一スライド部材と、他方の出力アームに噛み合う第二スライド部材とを設け、第一スライド部材から第二スライド部材への動力伝達を断続するクラッチ手段を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the variable valve mechanism according to the present invention includes an input arm driven by a cam on a camshaft, two output arms that open and close two valves per cylinder, and an output. In a variable valve mechanism that includes a slider that meshes with an arm and an input arm, and a control shaft that drives the slider, and that changes the relative phase difference between the input arm and the output arm with the slider to change the valve lift amount, the slider is controlled by the control shaft. A first slide member that meshes with the input arm and one output arm, and a second slide member that meshes with the other output arm, and transmits power from the first slide member to the second slide member. And a clutch means for intermittently connecting and disconnecting.
ここで、クラッチ手段は、内燃機関の回転数が低速域から高速域に切り替わる所定のタイミングで第一スライド部材から第二スライド部材への動力伝達を断続する。具体的には、クラッチ手段が、内燃機関の低速回転域(コントロールシャフトの低速側のストローク区間)で第一及び第二スライド部材を相対回動可能に切り離し、内燃機関の高速回転域(コントロールシャフトの高速側のストローク区間)で第一及び第二スライド部材を一体回動可能に結合する。 Here, the clutch means intermittently transmits power from the first slide member to the second slide member at a predetermined timing when the rotational speed of the internal combustion engine is switched from the low speed range to the high speed range. Specifically, the clutch means separates the first and second slide members so that they can rotate relative to each other in the low-speed rotation range of the internal combustion engine (the low-speed side stroke section of the control shaft). The first and second slide members are coupled so as to be integrally rotatable in the high-speed stroke section.
本発明の可変動弁機構によれば、スライダを二つのスライド部材に分割したので、二つのスライド部材をクラッチ手段で結合し、二本のバルブのリフト量を同時に制御できるとともに、二つのスライド部材を切り離し、片方のバルブを休止させることも可能である。従って、両弁連続可変制御と片弁休止制御とを任意のタイミングで切り替えることができ、気筒内の空気量や混合気流を内燃機関の運転状態に応じて多様に変化させ、バルブ特性の制御範囲を従来よりも拡張できるという効果がある。 According to the variable valve mechanism of the present invention, since the slider is divided into two slide members, the two slide members are coupled by the clutch means, and the lift amount of the two valves can be controlled at the same time. It is also possible to disconnect one of the valves and deactivate one of the valves. Therefore, the two-valve continuous variable control and the one-valve pause control can be switched at an arbitrary timing, and the amount of air in the cylinder and the mixed airflow can be changed in various ways according to the operating state of the internal combustion engine, and the control range of the valve characteristics Can be expanded more than before.
特に、クラッチ手段が内燃機関の低速回転域でスライド部材を切り離し、高速回転域でスライド部材を結合するので、低速回転時に片弁休止制御を行い、気筒内にスワールを発生させ、燃費性能を向上できるとともに、高速回転時に両弁連続可変制御を行い、気筒内の空気量を増加させ、高出力を発生することができる。 In particular, the clutch means separates the slide member in the low-speed rotation range of the internal combustion engine and connects the slide member in the high-speed rotation range, so one-valve pause control is performed during low-speed rotation, generating a swirl in the cylinder and improving fuel economy performance In addition, it is possible to perform continuous variable control of both valves during high-speed rotation, increase the amount of air in the cylinder, and generate high output.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図2,図3に例示するように、この実施形態の可変動弁機構1は、カムシャフト5上のカム9によって駆動される入力アーム14と、一気筒あたり二本のバルブ8を別々に開閉する二つの出力アーム15と、出力アーム15及び入力アーム14に噛み合うスライダ16と、スライダ16を駆動するコントロールシャフト17とを備え、スライダ16により入力アーム14と出力アーム15の相対位相差を変えて、バルブ8のリフト量、作用角、開閉タイミングを連続的に変更するように構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As illustrated in FIGS. 2 and 3, the
スライダ16は、コントロールシャフト17の軸線方向へ二分割され、入力アーム14と一方の出力アーム15とに噛み合う第一スライド部材16Aと、他方の出力アーム15に噛み合う第二スライド部材16Bとを備えている。第一スライド部材16A及び第二スライド部材16Bの相対部分にはクラッチ部26,27(図7参照)が設けられ、クラッチ部26,27によって第一スライド部材16Aから第二スライド部材16Bへの動力伝達を断続するクラッチ手段が構成されている。そして、このクラッチ手段が内燃機関の低速回転域で二つのスライド部材16A,16Bを相対回動可能に切り離し、高速回転域で二つのスライド部材16A,16Bを一体回動可能に結合するようになっている。
The
次に、本発明を自動車用四気筒ガソリンエンジンの可変動弁機構に具体化した一実施例を図1〜図8に従って説明する。図1に示すように、この実施例の可変動弁機構1は、四つのシリンダ2の上方にハウジング3を備えている。ハウジング3には複数の軸受壁4が立設され、軸受壁4に吸気カムシャフト5と排気カムシャフト6と支持パイプ7とが平行に支持されている。吸気カムシャフト5上には吸気バルブ8を駆動する吸気カム9が設けられ、排気カムシャフト6上に排気バルブ10を駆動する排気カム11が設けられている。そして、支持パイプ7上に吸気カム9の動力を吸気バルブ8に伝えるアームアセンブリ12が設けられている。
Next, an embodiment in which the present invention is embodied in a variable valve mechanism of a four-cylinder gasoline engine for automobiles will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the
図2,図3に示すように、アームアセンブリ12は、吸気カム9によって揺動される一つの入力アーム14と、一気筒あたり二本の吸気バルブ8をロッカアーム13を介して別々に開閉する二つの出力アーム15と、各アーム14,15に噛み合うスライダ16とから構成されている。支持パイプ7の内側にはコントロールシャフト17が挿通され、スライダ16が連結ピン16を介してコントロールシャフト17に連結されている。コントロールシャフト17の一端は電動又は油圧のアクチュエータ19(図1参照)に連結され、アクチュエータ19がコントロールシャフト17及びスライダ16をエンジンの回転数に応じたストロークで軸線方向へ往復駆動する。そして、スライダ16の位置に応じ、入力アーム14と出力アーム15との相対位相差を変更できるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図4,図5に示すように、スライダ16は、コントロールシャフト17の軸線方向へ二分割され、図の左側に示す筒形の第一スライド部材16Aと右側に示すカップ形の第二スライド部材16Bとから構成されている。第一スライド部材16Aには、入力アーム14に噛み合うスプライン20と、左側の出力アーム15Aに噛み合うスプライン21と、第二スライド部材16B側へ突出するスリーブ22とが設けられている。第二スライド部材16Bには、右側の出力アーム15Bに噛み合うスプライン23と、スリーブ22に嵌合する嵌合穴24とが設けられている。第二スライド部材16Bと右側の出力アーム15Bとの間にはスプリング25が介装され、スプリング25のバネ力によって第二スライド部材16Bが第一スライド部材16A側へ付勢されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
第一スライド部材16Aのスリーブ22にはクラッチキー26が突設され、第二スライド部材16Bの嵌合穴24にクラッチキー26に噛み合うクラッチ溝27が形成されている。第一スライド部材16A及び第二スライド部材16Bはコントロールシャフト17周りの所定の位相で組み合わされ、エンジンの回転数が低速域から高速域に切り替わるタイミングで、クラッチキー26とクラッチ溝27とが整合する。そして、低速回転域では、図5,図6(b)に示すように、クラッチキー26がクラッチ溝27から外れ、吸気カム9の動力が第一スライド部材16Aから第二スライド部材16Bに伝達されず、二つのスライド部材16A,16Bが相対回動可能に切り離される。一方、高速回転域では、図7,図8(b)に示すように、クラッチキー26がクラッチ溝27に噛み合い、吸気カム9の動力が第一スライド部材16Aから第二スライド部材16Bに伝達され、二つのスライド部材16A,16Bが一体回動可能に結合される。
A
上記構成の可変動弁機構1において、コントロールシャフト17が低速側のストローク区間で移動するときには、図5,図6(a)に示すように、第一スライド部材16Aの位置に応じ、入力アーム14と出力アーム15Aとの相対位相差が比較的狭い範囲で変化する。そして、吸気カム9の回転に伴い、吸気バルブ8Aのリフト量(Low)が低リフト域で連続的に変化する。このとき、第二スライド部材16Bはクラッチキー26の端面で押され、第一スライド部材16Aと同じストロークで移動する。しかし、図6(b)に示すように、クラッチ溝27がクラッチキー26から外れているので、第二スライド部材16Bはスプライン23の捩れ角に応じた角度で空回動する。このため、出力アーム15Bとロッカアーム13が共に静止し、吸気バルブ8Bが休止状態に保持される。従って、エンジンの低速回転時に片弁休止制御を行い、気筒内にスワールを発生させ、燃費性能を高めることができる。
In the
一方、コントロールシャフト17が低速区間と高速区間との境界位置に達すると、図7,図8(b)に示すように、第二スライド部材16Bの回動に伴い、クラッチ溝27がクラッチキー26に整合する。そして、スプリング25の付勢力によって第二スライド部材16Bが第一スライド部材16Aへ移動し、クラッチ溝27がクラッチキー26に噛み合う。この状態で、コントロールシャフト17が高速側のストローク区間で移動すると、図8(a),(b)に示すように、スライド部材16A,16Bの位置に応じ、入力アーム14と出力アーム15A,15Bとの相対位相差が大きく変化する。このため、吸気カム9の回転に伴い、二つの出力アーム15A,15Bが大きな角度で揺動し、二本の吸気バルブ8A,8Bのリフト量が高リフト域で連続的に変化する。従って、エンジンの高速回転時に両弁連続可変制御を行い、高速回転に適した高出力を発生することができる。
On the other hand, when the
なお、この実施例では、図8に示すように、エンジンの高速回転域において、クラッチキー26とクラッチ溝27とが噛み合うときのリフト量(High)及び最大リフト量(Max)を等しくするために、遅れる側の出力アーム15Bのカム面15bが先行する側の出力アーム15Aのカム面15bと異なるプロフィールで形成されている。ただし、二本の吸気バルブ8A,8Bのリフト量を揃える必要がない設計条件のもとでは、カム面15a,15bのプロフィールを等しくし、出力アーム15Bの組付位相を片弁休止制御区間に相当する角度だけ出力アーム15Aよりも遅らせて実施することができる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成並びに形状を適宜に変更して実施することも可能である。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, in order to equalize the lift amount (High) and the maximum lift amount (Max) when the
1 可変動弁機構
5 吸気カムシャフト
8 吸気バルブ
9 吸気カム
14 入力アーム
15 出力アーム
16 スライダ
16A 第位置スライド部材
16B 第二スライド部材
17 コントロールシャフト
19 アクチュエータ
26 クラッチキー
27 クラッチ溝
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記スライダをコントロールシャフトの軸線方向へ分割し、入力アームと一方の出力アームとに噛み合う第一スライド部材と、他方の出力アームに噛み合う第二スライド部材とを設け、第一スライド部材から第二スライド部材への動力伝達を断続するクラッチ手段を備えたことを特徴とする可変動弁機構。 An input arm driven by a cam on a camshaft, two output arms that individually open and close two valves per cylinder, a slider that meshes with the output arm and the input arm, and a control shaft that drives the slider , In the variable valve mechanism that changes the lift amount of the valve by changing the relative phase difference between the input arm and the output arm with a slider,
The slider is divided in the axial direction of the control shaft, and a first slide member that meshes with the input arm and one output arm and a second slide member that meshes with the other output arm are provided. A variable valve mechanism comprising clutch means for intermittently transmitting power to a member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006166756A JP2007332886A (en) | 2006-06-15 | 2006-06-15 | Variable valve gear |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006166756A JP2007332886A (en) | 2006-06-15 | 2006-06-15 | Variable valve gear |
Publications (1)
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JP2006166756A Pending JP2007332886A (en) | 2006-06-15 | 2006-06-15 | Variable valve gear |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016211384A (en) * | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 株式会社オティックス | Variable valve mechanism of internal combustion engine |
JP2017020469A (en) * | 2015-07-14 | 2017-01-26 | 株式会社オティックス | Variable valve train for internal combustion engine |
US10132214B2 (en) | 2014-08-04 | 2018-11-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Valve device for internal combustion engine |
-
2006
- 2006-06-15 JP JP2006166756A patent/JP2007332886A/en active Pending
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JP2016211384A (en) * | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 株式会社オティックス | Variable valve mechanism of internal combustion engine |
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