JP2017166460A - 内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】アウタアームの強度を高くし、且つ、インナアームの揺動量も充分大きく確保する。
【解決手段】幅方向中間部に空所３９が形成されているアウタアーム３０と、空所３９内に揺動可能に設けられたインナアーム２０と、インナアーム２０とアウタアーム３０とを連結した連結状態とその連結を解除した非連結状態とに切り替える切替装置４０と、非連結状態のときにインナアーム２０をカム１０に付勢するロストモーションスプリング５０とを備えている。ロストモーションスプリング５０は、空所３９外から空所３９内にまで延びる延出部５３を備えている。その延出部５３は、空所３９内でインナアーム２０に当接する当接部５３ｂを備え、インナアーム２０の揺動に伴い揺動する。そして、アウタアーム３０の上下中間部に、延出部５０における当接部５３ｂよりも揺動量が小さい箇所を通す通し孔３５が、該通し孔の上下両側に繋ぎ部３６を残す形で貫設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のバルブを駆動すると共に、内燃機関の運転状況に応じてバルブの駆動状態を変更する可変動弁機構に関する。

可変動弁機構の中には、次に示すものがある。すなわち、アウタアームと、アウタアームの内側に設けられたインナアームと、インナアームとアウタアームとを連結した連結状態とその連結を解除した非連結状態とに切り替える切替装置と、非連結状態のときにインナアームをカムに付勢するロストモーションスプリングとを備えている。そして、このような可変動弁機構を示す文献としては、次の示す特許文献１，２等がある。

その特許文献１では、ロストモーションスプリングを、アウタアームの外側からアウタアームの上側を通して内側のインナアームに掛けている。

また、特許文献２では、アウタアームにインナアームの揺動方向に延びるスロット穴（長孔）を設けている。そして、インナアームに突設したスプリング掛け部を、該スロット穴からアウタアームの側方に突出させている。そして、アウタアームの側方で、スプリング掛け部にロストモーションスプリングを掛けている。

米国特許出願公開第２０１５／０２７５７１２号明細書 米国特許出願公開第２０１４／０２９０６０８号明細書

特許文献１では、ロストモーションスプリングをアウタアームの上側から通す部分で、該通すためのスペースが取られ、アウタアームの上方への肉厚が制限される。そのため、該通す部分ではその下側だけで繋がる構造となり、アウタアームの強度が低くなる懸念がある。

また、特許文献１とは反対に、ロストモーションスプリングをアウタアームの下側から通すものもある。しかしながら、この構造では、ロストモーションスプリングを下側から通す部分で、該通すためのスペースが取られ、アウタアームの下方への肉厚が制限される。そのため、該通す部分ではその上側だけで繋がる構造となり、特許文献１と同様、アウタアームの強度が低くなる懸念がある。

また、特許文献２では、スロット穴の上下両側で繋がるため、アウタアームの強度は比較的高くなるが、スロット穴の揺動方向の長さによりインナアームの揺動量に制約が生じる。他方、スロット穴を長くすれば、アウタアームの強度が低くなる懸念がある。

そこで、アウタアームの強度を高くし、かつ、インナアームの揺動量も充分大きく確保することを、本発明の目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の可変動弁機構は、次のように構成されている。すなわち、揺動時にはバルブを駆動し、幅方向中間部に空所が形成されているアウタアームと、空所内に揺動可能に設けられ、カムに駆動されて揺動するインナアームと、インナアームとアウタアームとを一緒に揺動するように連結した連結状態とその連結を解除した非連結状態とに切り替える切替装置と、非連結状態のときにインナアームをカムに付勢するロストモーションスプリングとを備えている。

この内燃機関の可変動弁機構において、次の特徴を備えている。すなわち、ロストモーションスプリングは、空所外から空所内にまで延びる延出部を備えている。その延出部は、空所内でインナアームに当接する当接部を備え、インナアームの揺動に伴い揺動するように構成されている。そして、アウタアームの上下中間部に、延出部における当接部よりも揺動量が小さい箇所をその揺動を許容するように通す通し孔が、該通し孔の上下両側に繋ぎ部を残す形で貫設されている。

本発明によれば、ロストモーションスプリングの延出部を通す通し孔が、その上下両側に繋ぎ部を残す形で貫設されているため、上下片側だけで繋がる構造（特許文献１等）に比べて、高い強度が得られる。

また、通し孔は、延出部における当接部よりも揺動量が小さい箇所を通しているため、該通し孔のスプリング揺動方向（延出部の揺動方向）の長さを、さほど大きくしなくても、当接部では、充分な大きさの揺動量が得られる。よって、アウタアームの強度を充分高く確保しつつ、インナアームの揺動量も充分大きく確保することができる。

実施例１の可変動弁機構を示す側面図である。 その可変動弁機構における連結状態を示す側面断面図である。 その可変動弁機構における非連結状態を示す側面断面図であり、(ａ)は図４(ａ)に示すIIIａ−IIIａ断面図であり、(ｂ)は図４(ａ)に示すIIIｂ−IIIｂ断面図である。 (ａ)はその可変動弁機構を示す平面図であり、(ｂ)は背面図である。 (ａ)はその可変動弁機構を示す平面断面図（図５(ｂ)に示すVａ−Vａ断面図）であり、(ｂ)は背面断面図（図５(ａ)に示すVｂ−Vｂ断面図）である。

ロストモーションスプリングの態様は、特に限定されないが、次の態様を例示する。
［ｉ］ロストモーションスプリングは、前記延出部のみからなる板バネである態様。
［ii］ロストモーションスプリングは、空所外に設置されるコイル状のコイル部と、コイル部から空所内にまで延びる前記延出部とを備えている態様。

ロストモーションスプリングの配置等は、特に限定されないが、延出部の基端のできるだけ近くに通し孔がくるように配置するのが好ましい。通し孔のスプリング揺動方向の長さをより小さく抑えられるからである。具体的には、延出部は、その基端から通し孔を通過して空所に差し掛かる位置までの長さが、該基端から当接部に差し掛かる位置までの長さの５０％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましい。

アウタアーム等の具体的な態様は、特に限定されないが、延出部の基端の近くに通し孔がくる点で、次の態様が好ましい。すなわち、アウタアームにコイル部を格納する格納部が設けられている。その格納部の一部は空所にまで連通しており、該連通している部分が前記通し孔を構成している。

次に、本発明の実施例を示す。但し、本発明は実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成や形状を任意に変更して実施することもできる。

図１〜図５に示す本実施例１の可変動弁機構１は、バルブスプリング８が取り付けられたバルブ７を周期的に押圧することで、バルブ７を開閉する機構である。この可変動弁機構は、カム１０と、インナアーム２０と、アウタアーム３０と、切替装置４０と、ロストモーションスプリング５０とを含み構成されている。なお、以下では、アウタアーム３０の幅方向を左右方向といい、アウタアーム３０の長さ方向を前後方向という。そして、ロストモーションスプリング５０の延出部５３の、非連結状態におけるアウタアーム３０に対する揺動方向を、スプリング揺動方向といい、該延出部５３の各部の、非連結状態におけるアウタアーム３０に対する揺動量を、その部分のスプリング揺動量という。

［カム１０］
カム１０は、図１等に示すように、内燃機関が２回転する毎に１回転するカムシャフト９に設けられており、そのカムシャフト９と一緒に回転する。このカム１０は、図２等に示すように、断面形状が円形のベース円１１と、該ベース円１１から突出したノーズ１２とから構成されている。また、図１等に示すように、カムシャフト９のカム１０の左右両側方に位置する部位には、ベース円のみからなる休止カム１５が設けられている。

［インナアーム２０］
インナアーム２０は、図４等に示すように、アウタアーム３０の空所３９に設けられており、図２等に示すように、前端部がアウタアーム３０の前端部に軸材２９によって揺動可能に軸着されている。そして、後端部に、カム１０に当接するローラ２８が、ローラシャフト２６及びベアリング２７を介して回転可能に取り付けられている。そして、ローラシャフト２６の両端には、図３(ｂ)等に示すように、掛合突起２６ｂが設けられている。

［アウタアーム３０］
アウタアーム３０は、図４等に示すように、インナアーム２０の左右両側に一枚ずつ設けられた側板部３１と、左右の側板部３１の後端どうしを繋いだ基部３３とにより、前方に開いたコ字形に形成されている。そのコ字形の内側が空所３９になっている。よって、アウタアーム３０は、幅方向中央部に空所３９を備えている。そして、左右の側板部３１の前端部の下端部どうしは、架橋部３２によって繋がっている。このアウタアーム３０は、図２等に示すように、基部３３の下面に凹設された半球状凹部３３ａが、ピボット６０の上端の半球部６３により、揺動可能に支持されている。そして、架橋部３２が、バルブ７のステムエンドに当接している。そして、左右の側板部３１の上端部には、休止カム１５に摺接するスリッパ３１ａが設けられている。

そして、図５等に示すように、左側の側板部３１と基部３３との両方に掛かる部分に、左側の格納部３４が設けられ、右側の側板部３１と基部３３との両方に掛かる部分に、右側の格納部３４が設けられている。詳しくは、左側の格納部３４は、左方及び後方の両方に開口しており、右側の格納部３４は、右方及び後方の両方に開口している。さらに、左右両方の格納部３４の前側の一部は、空所３９にまで連通している。その連通している部分が、通し孔３５を構成している。よって、その通し孔３５は、アウタアーム３０の上下中間部に、該通し孔３５の上下両側に繋ぎ部３６を残す形で貫設されている。その通し孔３５は、ロストモーションスプリング５０の延出部５３における当接部５３ｂよりもスプリング揺動量が小さい箇所を、その揺動を許容できるように通す孔である。そして、左右両方の格納部３４の内側には、左右の各内壁から左右外方に延びる突起３７が設けられている。

［切替装置４０］
切替装置４０は、図２等に示すように、切替ピン４１と油圧経路４２とスプリング４３とを含み構成されている。切替ピン４１は、アウタアーム３０の基部３３の左右中央部に貫設された前後に延びるピン穴４８の内側に取り付けられており、前側の連結位置ｐ１と後側の非連結位置ｐ２とに変位可能に設けられている。前側の連結位置ｐ１は、図２等に示すように、切替ピン４１の前端部が基部３３から前方の空所３９内に突出することで、該前端部がインナアーム２０の後端部２４の下方に入り込むようになる位置である。その連結位置ｐ１に配されると、図２に矢印で示すように、インナアーム２０とアウタアーム３０とが、ピボット６０の半球部６３を軸に一緒に揺動してバルブ７を駆動するようになる。他方、後側の非連結位置ｐ２は、図３(ａ)等に示すように、切替ピン４１の前端部が基部３３に退入することで、該前端部がインナアーム２０の後端部２４の下方に入り込まなくなる位置である。その非連結位置ｐ２に配されると、図３(ａ)に矢印で示すように、インナアーム２０がアウタアーム３０に対して軸材２９を軸に揺動（空振り）してバルブ７の駆動を休止するようになる。

油圧経路４２は、切替ピン４１を後側の非連結位置ｐ２に変位させるための油圧を供給する経路である。この油圧経路４２は、シリンダヘッド６からピボット６０を経由してアウタアーム３０のピン穴４８内にまで延びている。そして、非連結状態の時は、図３(ａ)等に示すように、油圧を切替ピン４１に後方に向けて加える。スプリング４３は、油圧経路４２の油圧が下がったときに、図２等に示すように、切替ピン４１を前側の連結位置ｐ１に変位させるための部材であって、ピン穴４８内における切替ピン４１の後方に設置されている。そして、切替ピン４１の後端部は、ピン穴４８の後端部付近に取り付けられたリテーナ４４により保持されている。

［ロストモーションスプリング５０］
ロストモーションスプリング５０は、非連結状態のときにインナアーム２０をカム１０に付勢するためのスプリングであって、図４等に示すように、左側のロストモーションスプリング５０と、右側のロストモーションスプリング５０とがある。各ロストモーションスプリング５０は、コイル部５１と延出部５３と第二延出部５８とを含み構成されている。

コイル部５１は、コイル状の部位であって、突起３７に外嵌されることで格納部３４内に設置されている。

延出部５３は、図３(ｂ)等に示すように、コイル部５１から通し孔３５を通過して空所３９内にまで延びており、その先端部は、ローラシャフト２６の掛合突起２６ｂに下方から当接して掛合している。その当接した部分が、インナアーム２０との当接部５３ｂを構成している。この延出部５３は、非連結状態の時には、図３(ｂ)に矢印で示すように、インナアーム２０の揺動に伴いアウタアーム３０に対して揺動する。この延出部５３は、その基端５３ａから通し孔３５を通過して空所３９に差し掛かる位置までの長さＬ１が、該基端５３ａから当接部５３ｂに差し掛かる位置までの長さＬ２の５〜４０％である。

第二延出部は、図１等に示すように、コイル部５１から後斜め上方に延びており、図４等に示すように、後端部が格納部３４の上面に設けられた係止部３４ａに係止されている。よって、インナアーム２０から当接部５３ｂに加わった力は、延出部５３、コイル部５１及び第二延出部５８を経て係止部３４ａに伝わる。このとき、コイル部５１が撓むことで、インナアーム２０をカム１０に付勢する付勢力が生じる。

本実施例１によれば、次の効果を得ることができる。すなわち、ロストモーションスプリング５０の延出部５３を通す通し孔３５が、その上下両側に繋ぎ部３６を残す形で貫設されているため、上下片側だけで繋がる構造（特許文献１等）に比べて、高い強度が得られる。また、強度が充分な場合には、軽量化が可能である。

また、通し孔３５は、延出部５３における当接部５３ｂよりもスプリング揺動量が小さい箇所を通しているため、該通し孔３５のスプリング揺動方向の長さを、さほど（強度が下がるほど）大きくしなくても、当接部５３ｂでは、充分な大きさのスプリング揺動量が得られる。よって、アウタアーム３０の強度を充分高く確保しつつ、インナアーム２０の揺動量も充分大きく確保することができる。

１ 可変動弁機構
７ バルブ
１０ カム
２０ インナアーム
３０ アウタアーム
３４ 格納部
３５ 通し孔
３６ 繋ぎ部
３９ 空所
４０ 切替装置
５０ ロストモーションスプリング
５１ コイル部
５３ 延出部
５３ａ 延出部の基端
５３ｂ 延出部の当接部
Ｌ１ 延出部の基端から空所に差し掛かる位置までの長さ
Ｌ２ 延出部の基端から当接部に差し掛かる位置までの長さ

油圧経路４２は、切替ピン４１を後側の非連結位置ｐ２に変位させるための油圧を供給する経路である。この油圧経路４２は、シリンダヘッド６からピボット６０を経由してアウタアーム３０のピン穴４８内にまで延びている。そして、非連結状態の時は、図３(ａ)等に示すように、油圧を切替ピン４１に後方に向けて加える。スプリング４３は、油圧経路４２の油圧が下がったときに、図２等に示すように、切替ピン４１を前側の連結位置ｐ１に変位させるための部材であって、ピン穴４８内における切替ピン４１の後方に設置されている。そして、スプリング４３の後端部は、ピン穴４８の後端部付近に取り付けられたリテーナ４４により保持されている。

Claims (3)

1. 揺動時にはバルブ（７）を駆動し、幅方向中間部に空所（３９）が形成されているアウタアーム（３０）と、空所（３９）内に揺動可能に設けられ、カム（１０）に駆動されて揺動するインナアーム（２０）と、インナアーム（２０）とアウタアーム（３０）とを一緒に揺動するように連結した連結状態とその連結を解除した非連結状態とに切り替える切替装置（４０）と、非連結状態のときにインナアーム（２０）をカム（１０）に付勢するロストモーションスプリング（５０）とを備えた可変動弁機構において、
   ロストモーションスプリング（５０）は、空所（３９）外から空所（３９）内にまで延びる延出部（５３）を備え、延出部（５３）は、空所（３９）内でインナアーム（２０）に当接する当接部（５３ｂ）を備え、インナアーム（２０）の揺動に伴い揺動するように構成され、
   アウタアーム（３０）の上下中間部に、延出部（５３）における当接部（５３ｂ）よりも揺動量が小さい箇所をその揺動を許容するように通す通し孔（３５）が、該通し孔の上下両側に繋ぎ部（３６）を残す形で貫設されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
2. ロストモーションスプリング（５０）は、空所（３９）外に設置されるコイル状のコイル部（５１）と、コイル部（５１）から空所（３９）内にまで延びる前記延出部（５３）とを備え、
   延出部（５３）は、その基端（５３ａ）から通し孔（３５）を通過して空所（３９）に差し掛かる位置までの長さ（Ｌ１）が、該基端（５３ａ）から当接部（５３ｂ）に差し掛かる位置までの長さ（Ｌ２）の５０％以下である請求項１記載の内燃機関の可変動弁機構。
3. アウタアーム（３０）にコイル部（５１）を格納する格納部（３４）が設けられ、格納部（３４）の一部は空所（３９）にまで連通しており、該連通している部分が前記通し孔（３５）を構成している請求項２記載の内燃機関の可変動弁機構。

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