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JP3577932B2 - Variable valve gear - Google Patents
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JP3577932B2 - Variable valve gear - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のバルブのリフト量や作用角等のバルブ特性を可変とする可変動弁装置、特に、カム特性の異なる複数種のカムを備えるとともに、機関バルブを開閉駆動するカムを選択的に切り換えることでバルブ特性を可変とする方式の可変動弁装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の運転状態に応じて機関バルブの開閉時期やそのリフト量等のバルブ特性を可変とする可変動弁装置が提案され、実用化されている。こうした可変動弁装置として、例えば特公平4−2767号公報には、1気筒毎にカム特性の異なる複数種のカムを備えるとともに、機関バルブを開閉駆動するカムを選択的に切り換えることでバルブ特性を可変とする可変動弁機構を備える可変動弁装置が記載されている。
【0003】
このような可変動弁装置について、図9〜図11に基づき説明する。
なお、図9はこうした可変動弁装置の機関低速運転時における可変動弁機構の態様を、図10は同装置の機関高速運転時における可変動弁機構の態様を示す。また、この可変動弁装置が設けられる内燃機関は、吸気用と排気用の2本のカムシャフトを備えるダブルオーバヘッドカムシャフト(DOHC)方式であり、吸気バルブ及び排気バルブを1気筒に2個ずつ備える4バルブ構成となっている。
【0004】
この可変動弁装置が設けられた内燃機関のカムシャフトには、1気筒毎に2つの低速用カムと、これら低速用カムの中間に設けられた高速用カムとを備えている。この高速用カムは、低速用カムに対して機関バルブの開閉時期及びそのリフト量を拡大すべく、よりリフト部の高いカムプロフィール形状を呈している。そして、このような低速用カム及び高速用カムに基づき機関バルブを開閉駆動する可変動弁機構100は、図9及び図10に示すように、ロッカシャフト6に回動可能に装着されて上記低速用カムにより揺動される第1ロッカアーム103及び第2ロッカアーム104と、同じくロッカシャフト6に回動可能に装着されて上記高速用カムにより揺動されるミッドロッカアーム105とによって構成されている。なお、第1及び第2ロッカアーム103,104の先端部には、機関バルブ9の上端に当接されるタペットねじ109が設けられている。
【0005】
また、各ロッカアーム103〜105には、ロッカシャフト6に並行に延びる収容穴106,107及び収容孔108が形成されている。これらの収容穴106,107及び収容孔108内には、第1及び第2切換ピン110,111及び規制ピン112がその軸線方向に摺動自在に遊嵌されている。規制ピン112は、コイルばね113によりミッドロッカアーム105側に付勢されており、第1及び第2切換ピン110,111を押圧している。
【0006】
また、第1切換ピン110の一端と収容穴106の閉塞端との間の空間114は油圧室となっている。この油圧室114は、第1ロッカアーム103内に形成されたロッカアーム油路116と連通している。このロッカアーム油路116は、ロッカシャフト6にあって第1ロッカアーム103との摺接部に形成された環状の油路115を介して、同じくロッカシャフト6の内部にその軸方向に延伸するように設けられたロッカシャフト油路31に連通している。
【0007】
ここで、油圧室114内に作動油(通常、内燃機関の潤滑油を利用)が供給されていない時には、図9に示される態様にて、各ロッカアーム103〜105は、それぞれ自由に揺動可能となっている。すなわちこのとき、よりリフト部の高い高速用カムにより揺動されるミッドロッカアーム105は、第1及び第2ロッカアーム103,104と切り離されて、いわば空揺動されているかたちとなる。したがって、各機関バルブ9は、それぞれ第1及び第2ロッカアーム103,104を通じて、低速用カムにより揺動される。
【0008】
一方、油圧室114に各油路23,115,116を介して油が供給されると、その油圧によって第1及び第2切換ピン110,111及び規制ピン112は、図10に示されるように、コイルばね113の付勢力に抗して第2ロッカアーム104側に移動する。この移動により、第1及び第2切換ピン110,111は、それぞれ収容穴106と収容孔108との間及び収容穴107と収容孔108との間に挟み込まれるかたちとなり、ロッカアーム103〜105は連結されて一体に揺動するようになる。すなわちこのとき、これら各ロッカアーム103〜105及び機関バルブ9は、より高いリフト部を有する上記高速用カムによって駆動されるようになる。
【0009】
次に、同可変動弁装置にあって上記可変動弁機構100に油を供給する油圧回路の構成について、図11に基づき説明する。なお、同図11において、カム101は上記低速用カムであり、カム102は上記高速用カムである。これら各カム101,102に対して、上記可変動弁機構100を構成する各ロッカアーム103〜105が各々対向配設されている。
【0010】
さて、図11に示す油圧回路において、オイルポンプ25は、オイルパン24内の油を吸引するとともに、油供給路124を介して油圧切換弁117に対し同油を加圧吐出する部分である。この油圧切換弁117は、電磁式の3ポートの方向制御弁からなる。油圧切換弁117の第1ポート118は、油の入り口であり、上記油供給路124に接続されている。第3ポート120は、低速用カム101に対して潤滑用の油を供給する第1潤滑用油路126に接続されている。第2ポート119は、前記ロッカシャフト6内に形成されたロッカシャフト油路31を介して可変動弁装置100に油を供給する油路125に接続されている。ロッカシャフト油路31の後端部には、高速用カム102及びカムシャフト1の軸受け部に対して潤滑用の油を供給する第2潤滑用油路128がオリフィス127を介して接続されている。
【0011】
また、油圧切換弁117はガイド孔130が形成されており、その内部にはスプール121が摺動可能に挿入されている。このスプール121は、コイルばね122の付勢力により同図11の下方向に付勢されており、ソレノイド123が励磁されることにより、その付勢力に抗して同図11に示される位置に吸引される。この状態で、第1ポート118と第2ポート119とが連通される。また、ソレノイド123を消磁すると、スプール121はスプリング122の付勢力によって同図11の下方向に移動する。この状態で、第1ポート118と第3ポート120とが連通される。またこのとき、スプール121に形成された小径のバイパス通路129によって、第1ポート118と第2ポート119とも連通される。
【0012】
すなわちこのような装置にあって、内燃機関の高速運転時には、ソレノイド123が励磁され、油は第1ポート118及び第2ポート119を介して可変動弁機構100に供給される。この油圧によって可変動弁機構100の各ロッカアーム103〜105は連結され、機関バルブ9は高速用カム102によって開閉駆動されるようになる(図10参照)。このとき、オリフィス127を介して少量の油が第2潤滑用油路128にも供給され、高速用カム102及びカムシャフト1の軸受け部の潤滑が行われる。
【0013】
一方、低速運転時には、ソレノイド123は消磁され、油は第1ポート118、第3ポート120及び第1潤滑用油路126を介して低速用カム101に供給される。また、同時に、前記バイパス通路129を通じて、第1ポート118と第2ポート119とが連通され、油路125にも少量の作動油が供給される。このとき油路125に供給された油は、オリフィス127を介して第2潤滑用油路128に供給され、高速用カム102及びカムシャフト1の軸受け部に対する潤滑が維持される。しかしながら、このとき油路125に供給される油は少量であるため、前記可変動弁機構100の油圧室114内の油圧は、コイルばね113の付勢力に抗して各ピン110,111,112を移動させるほど高くはならない。したがって、各ロッカアーム103〜105は各々独立して揺動し、機関バルブ9は低速用カム101によって開閉駆動されるようになる(図9参照)。
【0014】
以上のように、この油圧回路構成では、可変動弁機構100への油圧非供給時にもバイパス通路129を介して少量の油を供給し続けることで、各カム101,102やカムシャフト1の軸受け部等の潤滑部に対する潤滑を維持している。また、同機構100に対して油の供給を行う各油路31及び125内の油の流動性を保持することでカム切換時における応答性の向上を図っている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カム切り換え時の応答性を向上するには、油圧室114内に、カムの切り換え動作が行われる油圧、すなわちコイルばね113の付勢力に抗して各ピン110,111,112が移動する油圧以下の可能な限り高い油圧を常に与えておくことが望ましい。しかしながら、上記構成の油圧回路を通じて可変動弁機構に対する作動油の供給を行う従来の可変動弁装置では、バイパス通路129を介して供給される作動油は少量であるため、カムの切り換え動作以前における油圧室114内の油圧はそれほど高くすることができない。このため、カムの切り換えに際して十分な応答性を確保することはできなかった。
【0016】
一方、同従来の可変動弁装置の場合には、上記バイパス通路129の径を拡大することで、カム切り換え動作以前に油圧室114内に供給される油圧を高くしておくことも可能ではある。しかしながら、単にバイパス通路129の径を拡大したところで、所定とされる態様でのカム切り換えが行われるとは限らない。
【0017】
すなわち、オイルポンプ25から供給される作動油は内燃機関の潤滑部や他の油圧制御機構等にも供給され、これらの部位で消費される油量が急変することで、油圧切換弁117に供給される油の油圧にも急激な変動が生じることがある。この点、上記のようにバイパス通路129を介して油圧非供給時にも作動油を供給する構成では、こうした油圧変動の影響を直接受けることとなり、上記油圧室114内に予め与えておく油圧を高めに設定しておく場合には、同油圧変動に起因して上記各ピン110,111,112が誤って移動し、誤ったカム切り換えが行われる懸念がある。
【0018】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、誤動作の発生を回避しつつ、可変動弁機構の応答性を確実に向上することの可能な可変動弁装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、各別に液圧制御される2つの液圧制御機構を有して作動液の液圧制御に基づき低速用・中速用・高速用の3種のカムの中から機関バルブを開閉駆動せしめるカムを選択的に切り換える可変動弁機構と、該可変動弁機構を回動可能に支持する支持軸とを備える可変動弁装置において、前記可変動弁機構を液圧制御する作動液は前記支持軸内に形成された作動液通路を介して供給され、前記支持軸は、その回動に基づき前記可変動弁機構と前記支持軸内の作動液通路とを連通あるいは遮断する開口部を備え、前記2つの液圧制御機構と前記支持軸内の作動液通路とを連通する開口部は、前記各液圧制御機構に対して各別の支持軸回動位相において連通するものであり、前記支持軸の周面には中速用のカムを選択する開口部から同支持軸の周方向に延びる溝が形成され、同溝は同支持軸の周方向おいて高速用のカムを選択する開口部に対応する位置まで延伸されてなることをその要旨とする。
【0020】
同構成によれば、支持軸を回動させることで可変動弁機構の液圧制御を行うことができるようになる。このため支持軸内に形成された作動液通路内には常に高圧の作動液を充填しておくことができ、カム切り換え動作時に必要とされる液圧の作動液を同支持軸の回動にともなって瞬時に補給することができるようになる。そしてこのことは、可変動弁機構内の液圧をカム切り換え動作に必要な液圧まで高めるために要する時間が短縮され、ひいては同可変動弁機構の応答性が向上されることを意味する。さらに、支持軸が作動油の供給経路を連通する態様で回動しない限り、可変動弁機構への作動液の供給は行われないため、液圧変動に起因する可変動弁機構の誤動作の発生も好適に防止される。
さらに、上記構成によれば、2つの液圧制御機構を備えて、3種のカムの中から前記機関バルブを開閉駆動するカムを選択する方式の可変動弁機構に対して、支持軸の回動により作動液供給の切り換えを行う機構を採用可能となる。
加えて、機関中速運転時における回動位相から機関高速運転時における回動位相に支持軸を回動させるまでの間には、前記溝を介して中速用のカムを選択する開口部に作動油が供給され続けることとなる。したがって、中速用カムから高速用カムへの切り換え途中に一時的に作動油供給が遮断され、低速用カムによって機関バルブが開閉駆動されるような事態が生じない。
【0027】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下に、本発明を具体化した第1の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態にかかる可変動弁装置は、可変動弁機構が装着されたロッカシャフトの回動に基づき同可変動弁機構に対する油圧供給の切り換え可能な装置として構成されている。
【0028】
まず、本実施の形態の可変動弁装置に設けられた可変動弁機構の構成について、図1〜図3に基づき説明する。なお、図1は可変動弁機構5及びカムシャフト1の一部を示す斜視構造を、図2,図3は同可変動弁機構5に設けられた油圧式ロック機構の断面構造をそれぞれ示している。
【0029】
カムシャフト1には、カムプロフィール形状の異なる3種のカム、すなわち低速用カム2、中速用カム3及び高速用カム4が設けられている。これらのカムは、低速用カム2,中速用カム3,高速用カム4の順に、それらカムによって開閉駆動される機関バルブ9の開閉時期とリフト量とが大きくなるようにカムプロフィールが形成されている。
【0030】
カムシャフト1の下方には、同シャフト1と平行にロッカシャフト6が設けられている。このロッカシャフト6には、ロッカアーム7が回動可能に装着されている。可変動弁機構5はこのロッカアーム7を中心として構成されている。なお、この可変動弁機構5には、中速用カム3と高速用カム4とにそれぞれ対応する一対の可動フォロワとそれら可動フォロワの摺動を制限あるいは制限解除する油圧式ロック機構とが設けられている。このように可変動弁機構5にあって、中速用カム3側と高速用カム4側とに対称的に設けられて、基本的に同等の機能を有する部材については同一の符号を付し、特に中速用カム3側の部材にはその末尾に「a」を、また高速用カム4側の部材にはその末尾に「b」を添付することで区別する。さらに以下の説明において、これら部材の符号について、その末尾の識別子「a」,「b」を省略する場合には、特に断りがない限り、中速用カム3側、高速用カム4側の両方の部材を示すものとする。
【0031】
ロッカアーム7は、その基端側がロッカシャフト6によって回動可能に支持されている。ロッカアーム7の先端側からは、アーム8が前方に延伸されて形成されており、このアーム8の先端部は機関バルブ9の頭部と当接可能となっている。
【0032】
ロッカアーム7の上面中央部には、ローラフォロワ10が回動可能に支持されている。このローラフォロワ10は上記低速用カム2と転接可能となっている。さらに、ロッカアーム7の上面にあって、ローラフォロワ10の両側方には、断面円形状をなすガイド穴11a及び11bが垂直下方に形成されている。このガイド穴11a,11b内には、それぞれ略円柱形状をした可動フォロワ12a及び12bが摺動可能に挿入されている。これら2つの可動フォロワの内、一方の可動フォロワ12aは前記中速用カム3により摺動される中速用可動フォロワ、もう一方の可動フォロワ12bは前記高速用カム4により摺動される高速用可動フォロワとなっている。これら可動フォロワ12a及び12bは、図2及び図3に示すように、頭部に設けられた断面矩形状のスリッパ13a,13bと、前記ガイド穴11a,11bに挿入可能なように円柱形状をなす脚部から構成されている。スリッパ13a,13bの上端面は、図3,図4に示される態様で円弧面となっており、前記中速用カム3あるいは前記高速用カム4と摺接可能となっている。また、可動フォロワ12a,12bの脚部内には断面円形状の穴が形成されており、その内部にはロストモーションスプリング14が配設されている。可動フォロワ12a,12bは、このロストモーションスプリング14により、中速用カム3あるいは高速用カム4(図1)側に付勢されている。なお、このロストモーションスプリング14のばね力は、前記機関バルブ9に設けられたバルブスプリングのばね力よりも十分に小さく設定されている。
【0033】
一方、図1〜図3に示すように、ロッカアーム7の下方には、ガイド穴11a及び11bと直交する断面円形状のシリンダ穴15a及び15bが同ロッカアーム7の先端側から形成されている。また、このシリンダ穴15a及び15bの両側部には、断面半円形状をした側辺溝16a及び16bが同シリンダ穴15a,15bと並行して形成されている。
【0034】
次に、上記シリンダ穴15a,15b及び側辺溝16a,16b内に配設され、前記可動フォロワ12a,12bの摺動を制限あるいは許容する油圧式ロック機構(以下、単に「ロック機構」という)について、図2,図3に基づき詳細に説明する。
【0035】
図2,図3に示すように、シリンダ穴15内には円柱形状の油圧ピストン17が、側辺溝16には半円柱形状の側辺18が摺動可能に挿入されている。なお、これら油圧ピストン17と側辺18とは、一体に組み付けられており、一体となって図2に示す位置と図3に示す位置との間を摺動可能となっている。
【0036】
この側辺18の先端部の内側面は斜状の平面となっており、図2に示す位置に位置したとき、前記可動フォロワ12との干渉を回避し、同可動フォロワ12の摺動を許容できるようになっている。また、側辺18の先端部の上面には平面が形成されており、図3に示す位置に位置したときに、前記可動フォロワ12の底面を当接支持することができるようになっている。すなわち、油圧ピストン17及び側辺18が図2に示す位置に位置した際には、可動フォロワ12はガイド穴11内を自由に摺動可能となる。一方、図3に示す位置に位置した際には、可動フォロワ12の脚部の底面は側辺18の上面に形成された平面上に当接支持され、ガイド穴11内における同可動フォロワ12の摺動は制限される。
【0037】
また、可動フォロワ12の脚部にあってロッカアーム7の基端側の側面には断面矩形状の溝が形成されている。この溝内には、ばね受け部材21が摺動可能に挿入されている。このばね受け部材21と前記油圧ピストン17の先端側端面との間にはコイルスプリング19が配設されている。このコイルスプリング19は、ばね受け部材21を可動フォロワ12側に付勢すると共に、油圧ピストン17をシリンダ穴15の内底面側、すなわちロッカアーム7の基端側に付勢している。
【0038】
ここで、シリンダ穴15の内底面と油圧ピストン17の基端側端面との間の空間22は油圧室となっている。この油圧室22は、ロッカアーム7に形成されたロッカアーム油路23と連通している。そして、油圧室22内には、このロッカアーム油路23を通じて作動油が供給される。なお通常、この作動油としては内燃機関の潤滑油が利用される。
【0039】
このように構成された可変動弁機構5においては、上記油圧室22内に供給される作動油の油圧がある程度以上高くなると、油圧ピストン17は側辺18とともにコイルスプリング19の付勢力に抗して図2に示す位置から図3に示す位置へと移動し、可動フォロワ12の摺動を制限する。こうして摺動が制限された可動フォロワ12はロッカアーム7と一体となって揺動するようになる。
【0040】
一方、油圧室22内の油圧がある程度以下に低下すると、コイルスプリング19の付勢力により油圧ピストン17は側辺18をともなって、図3に示す位置から図2に示す位置へと移動し、可動フォロワ12の摺動の制限を解除する。こうして自由に摺動可能となった可動フォロワ12は、ロッカアーム7と切り離され、いわば空摺動されるかたちとなる。
【0041】
本実施の形態にあっては、上記シリンダ穴15あるいは側辺溝16内に配設された油圧ピストン17,側辺18,コイルスプリング19,ばね受け部材21及び油圧室22によって、上記ガイド穴11内における可動フォロワ12の摺動を制限あるいは制限解除するロック機構が構成されている。
【0042】
次に、上記可変動弁機構5のロック機構に対して作動油の供給を行う油圧回路の構成について図4に基づき説明する。
オイルポンプ25は、オイルパン24内の潤滑油を吸引するとともに、実際には内燃機関のシリンダヘッドやシリンダブロックの内部に形成されている油供給路26に潤滑油を加圧吐出する。この油供給路26は、可変動弁機構5に対して作動油としての潤滑油を供給するための作動油供給路28と、カムシャフト1の軸受け部や各カム2〜4等の潤滑部に対して潤滑油を供給するための潤滑用油路27とに分岐する。
【0043】
作動油供給路28は、ロッカシャフト6の軸受け部29内を通り、同ロッカシャフト6と同軸受け部29との摺接部に連通している。なお、ロッカシャフト6は、この軸受け部29に回動可能に支持されている。また、ロッカシャフト6内には、各可変動弁機構5のロック機構に作動油を供給するためのロッカシャフト油路31が同ロッカシャフト6の軸線に沿って形成されている。このロッカシャフト油路31は、ロッカシャフト6にあって軸受け部29との摺接部に形成された給油口30を通じて、前記作動油供給路28と連通している。
【0044】
一方、先述した可変動弁機構5の油圧室22a,22bに連通されたロッカアーム油路23a,23bの先端は、ロッカアーム7とロッカシャフト6との摺接部に延伸されており、両ロッカアーム油路23a,23bともに同一方向に開口されている。ロッカシャフト6にあってロッカアーム7との摺接部には、中速側のロッカアーム油路23aと連通可能な中速側開口部32と、高速側のロッカアーム油路23bと連通可能な高速側開口部34とが形成されている。これら開口部32,34を通じて、前記ロッカシャフト油路31と各ロッカアーム油路23a及び23bとは連通可能となっている。なお、これら中速側開口部32及び高速側開口部34は、ロッカシャフト6を回動させることで中速側ロッカアーム油路23aあるいは高速側ロッカアーム油路23bと連通あるいは連通を遮断される構造となっている。これら中速側開口部32と高速側開口部34とは、ロッカシャフト6の軸線を中心とした円周方向に対して十分に離れた位置に形成されている。したがって、ロッカアーム7の揺動にともなって、中速側ロッカアーム油路23aと中速側開口部32との間、及び高速側ロッカアーム油路23bと高速側開口部34との間は同時には連通しない構造となっている(図5〜図7に基づき後述する)。また、ロッカシャフト6の周面には、中速側開口部32からロッカシャフト6の円周方向に延びる溝33が形成されている。この溝33は、ロッカシャフト6の円周方向において前記高速側開口部34が設けられた位置に対応する位置まで延伸されている。
【0045】
次に、ロッカシャフト6を回動させるロッカシャフト駆動機構について、同図4に基づき説明する。
ロッカシャフト6には、歯車37が一体回動可能に装着されている。また、ロッカシャフト6の近傍には、内燃機関の各種制御を行う電子制御装置(ECU)39によって駆動制御されるモータ(例えばステップモータ)35が設けられている。このモータ35の出力軸にも歯車36が一体回動可能に装着されており、前記ロッカシャフト6に装着された歯車37と噛合されている。モータ35の出力軸の回動は、歯車36,37を介してロッカシャフト6に伝達される。したがって、モータ35の回動をECU39によって制御することで、ロッカシャフト6の回動位相を自在に設定することができるようになる。
【0046】
次に、以上説明した可変動弁装置の動作について図5〜図7に基づき説明する。なお、図5〜図7は上記各開口部32,34が設けられた軸方向の位置におけるロッカシャフト6及びその近傍の断面図であり、図5は機関低速運転時の、図6は機関中速運転時の、図7は機関高速運転時の態様をそれぞれ示している。
【0047】
機関低速運転時には、図5(a),(b)に示すように、各開口部32,34ともロッカアーム油路23a,23bと連通しない回動位相にロッカシャフト6を回動させる。したがって、中速側及び高速側のロック機構に作動油が供給されないため、両可動フォロワ12a,12bはガイド穴11a,11b内を自由に摺動可能となる。こうして、中速側、高速側可動フォロワ12a,12bの両方とも、いわば空摺動されるかたちとなり、ロッカアーム7は低速用カム2により揺動される。
【0048】
また、機関中速運転時には、図6(a)に示すように、中速側開口部32と中速側ロッカアーム油路23aとが連通する回動位相にロッカシャフト6が回動される。こうして中速側のロック機構に対してのみ作動油が供給され、ガイド穴11a内における中速側可動フォロワ12aの摺動が制限される。このとき、同図6(b)に示すように、高速側のロック機構には作動油が供給されていないため、高速側可動フォロワ12bはいわば空摺動されるかたちとなる。したがって、ロッカアーム7は、よりリフト部の高い中速用カム3の回転、押圧に基づき揺動されるようになる。
【0049】
そして、機関高速運転時には、図7(b)に示すように、高速側開口部34と高速側ロッカアーム油路23bとが連通する回動位相にロッカシャフト6が回動される。このとき、同図7(a)に示すように、中速側ロッカアーム油路23aにも中速側開口部32及び溝33を介して作動油が供給される。こうして中速側、高速側のロック機構は共に作動油が供給され、両可動フォロワ12a,12bともガイド穴11a,11b内における摺動が制限される。したがって、ロッカアーム6は最もリフト部の高い高速用カム4の回転、押圧に基づき揺動されるようになる。
【0050】
なお、図6に示す機関中速運転時における回動位相から図7に示す機関高速運転時における回動位相にロッカシャフト6を回動させるまでの間には、前記溝33を介して中速側のロック機構に作動油が供給され続けることとなる。したがって、中速用カム3から高速用カム4への切り換え途中に一時的にロック機構に対する作動油供給が遮断され、低速用カム2によってロッカアーム7が揺動されるような事態が生じない構造となっている。特に、高速用カム4から中速用カム3への切り換え動作時に、一気に低速用カム2にロッカアーム7を揺動させるカムが切り換わってしまうと、内燃機関の燃焼室内に導入される吸入空気量あるいは同燃焼室から排出される排気ガス量が急激に変動し、内燃機関の運転に悪影響を及ぼすことが懸念される。また、カムシャフト1の回転に対するカム駆動抵抗も急激に変動することから、カムシャフト1及びその駆動系にも悪影響を及ぼすおそれがある。本実施の形態では、溝33を設けるだけの簡単な構造をもって、こうした不具合の発生を防止している。
【0051】
ところで従来、上記のような可変動弁機構に対する作動油供給の切り換えは、シリンダヘッド等に設けられた油圧切換弁によって行われていた。こうした構成では、可変動弁機構は、シリンダヘッドやロッカシャフト内に形成された油通路を介してこの油圧切換弁と連通される構造となっているため、カムの切り換えを行うべく油圧切換弁から作動油の供給が開始されても、可変動弁機構に到る油通路内に十分な圧力の作動油が充填されるまでの間、可変動弁機構には十分な圧力の作動油を供給することができない。したがって、カムの切り換え動作の開始には遅れが生じていた。この点、本実施の形態では、可変動弁機構5が装着されたロッカシャフト6内のロッカシャフト油路31内に常時、高圧の作動油が充填されている。したがって、ロッカアーム油路23及び油圧室22内に十分な圧力の作動油を充填するだけでカム切り換え動作が可能となり、カム切り換え動作完了までの時間を大幅に短縮することができるようになる。
【0052】
また、本実施の形態では、ロッカシャフト6が図6あるいは図7に示される態様で回動されない限り、可変動弁機構5への作動油の供給は行われないため、前述した外部の油圧変動に起因する可変動弁機構5が誤動作することもない。
【0053】
また、従来、2つあるいはそれ以上のロック機構を備え、それらロック機構を各別に油圧制御する可変動弁機構を備える構成の可変動弁装置では、各ロック機構に対して各別の作動油供給系路が必要であった。したがって、ロッカシャフト6内のロッカシャフト油路31を複数の油通路に分割する等の構成を採らざるを得ず、油通路の構造が複雑化してしまっていた。この点、本実施の形態では、上記のように複数のロック機構を備える場合でも、可変動弁機構5までの油圧供給系路を一元化することが可能であり、構造の簡素化を図ることができるようになっている。
【0054】
また通常、ロッカシャフト6と可変動弁機構5との摺動部の潤滑は、ロッカシャフト油路31内の作動油が同摺動部のクリアランス内に漏洩することで行われるが、本実施の形態では、ロッカシャフト油路31内に常に作動油が充填されているため、こうした摺動部の潤滑を常時維持することができるようにもなる。
【0055】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)ロッカシャフト6の回動により、可変動弁機構5に対する作動油の供給を切り換える構造としたため、カムの切り換え動作時に十分な油圧の作動油を充填しなければならない部分の容積を大幅に縮小することができる。したがって、カム切り換え時間を短縮でき、同可変動弁機構5の応答性を大幅に向上することができるようになる。
【0056】
(2)ロッカシャフト6が給油口32,34とロッカアーム油路23a,23bとを連通させる態様で回動しない限り、可変動弁機構5への作動油の供給は行われないため、前述した外部の油圧変動に起因する可変動弁機構5が誤動作することもない。
【0057】
(3)溝33を設けることで、中速カム3と高速カム4との切り換えの際、一時的にロック機構に対する作動液供給が遮断され、低速カム2によってロッカアーム7が揺動されるような事態の発生を防止できる。
【0058】
(4)可変動弁機構5までの油圧供給系路を一元化することが可能であり、油圧回路の構造の簡素化を図ることができるようになる。
(5)ロッカシャフト6と可変動弁機構5との摺動部の潤滑を、常時維持することができるようになる。
【0059】
なお、本実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・本実施の形態では、溝33をロッカシャフト6側に設ける構成としたが、この溝33をロッカアーム7側に設ける構成としてもよい。
【0060】
・また、前記実施の形態では、モータ35として例えばステップモータを用いてロッカシャフト6を回動させる構成としたが、他に例えばロッカシャフト6の回動位相を検出する検出器や各回動位相に対応したリミットスイッチ等を設けて上記モータ35の回動を管理する構成、あるいは同モータ35をサーボモータとする構成に変更してもよい。
【0061】
・また、ロッカシャフト6の駆動機構は、上記のような電気式の機構に限らず、油圧式、空気圧式、機械式等、ロッカシャフト6を回動可能なアクチュエータであればどのような機構を採用してもよい。
【0062】
・また、本実施の形態では、低速用2、中速用3、高速用4の3種のカムを切り換える方式の可変動弁機構5について説明したが、上記油圧回路構成及び作動油供給の切り換え機構は、他に例えば、上記可動フォロワ及び上記ロック機構を1つずつ備え、2種のカムを切り換える方式の可変動弁機構や、3つ以上の可動フォロワとロック機構とを備え、4種以上のカムを切り換える方式の可変動弁機構に対しても同様に適用することができる。
【0063】
(第2の実施の形態)
以下に、本発明を具体化した第2の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかる可変動弁装置は、作動油の排出経路にチェックバルブを設けることで、可変動弁機構内の作動油の油圧を常に高めておき、カム切り換え動作時の応答性を向上可能な可変動弁装置として構成されている。
【0064】
なお、本実施の形態は便宜上、可変動弁機構として、可動フォロワと前記ロック機構とを1つずつ備え、前記低速用カム2と高速用カム4との2種のカムを切り換える方式の機構と想定する。
【0065】
まず、本実施の形態の可変動弁装置の油圧回路構成について図8に基づき説明する。
同図8に示されるように、オイルポンプ25から潤滑油の供給を受ける油供給路26は、可変動弁機構5に対して作動油としての潤滑油を供給するための作動油供給路28と、カムシャフト1の軸受け部や各カム2,4等の潤滑部に対して潤滑油を供給するための潤滑用油路27とに分岐されている。また、潤滑油通路27からは途中、バイパス油路43が分岐されている。このバイパス油路43は、オリフィス44を介してロッカシャフト6内に形成されたロッカシャフト油路31と連結されている。したがって、このバイパス油路43を通じて、ロッカシャフト油路31には常時少量の作動油が供給されるようになる。
【0066】
一方、作動油供給路28は、可変動弁機構5への作動油の供給と同機構5からの作動油の排出とを切り換える油圧切換弁(以下、「OSV」という)40に連結されている。このOSV40は3ポート式の方向制御弁で、上記作動液供給路28の他、ロッカシャフト6内に形成されたロッカシャフト油路31を介して可変動弁機構5とOSV40とを連通する作動油通路45と、同可変動弁機構5内の作動油をオイルパン24内に還流するためのドレイン通路42とが連結されている。この作動油通路45は、実際には、シリンダヘッド内に形成されており、ロッカシャフト6の軸受け部においてロッカシャフト油路31と連結されている。
【0067】
また、ドレイン通路42にはチェックバルブ41が設けられている。このチェックバルブ41は、ドレイン通路42にあって同チェックバルブ41の上流側、すなわちOSV40側の油圧が設定圧以上となることではじめて開弁される。したがって、チェックバルブ41の上流側の作動油の圧力は、常に上記設定圧に保持されている。なお、この設定圧は、前記切り換え油圧以下、すなわち可変動弁機構5の前記ロック機構を作動させる油圧以下の所定の圧力に設定されている。
【0068】
OSV40は、ECU39によって制御される電磁ソレノイドによって駆動され、前記作動液通路45と、前記作動油供給路38あるいは前記ドレイン通路42のどちらか一方とを連通させる方向切換弁である。
【0069】
電磁ソレノイドに電圧が印加されない場合には、作動油通路45とドレイン通路42とが連通される。可変動弁機構5のロック機構内の作動油は、ロッカシャフト油路31、作動油通路45及びドレイン通路42を通じて排出される。ただし、このドレイン通路42内には前記チェックバルブ41が設けられているため、ロッカシャフト油路31、作動油通路45、ドレイン通路42の上流側及び可変動弁機構5内には、前記設定圧の作動油が排出されずに貯留される。なお、実際には、可変動弁機構5内の作動油は摺動部のクリアランス等を通じて少量ずつ漏洩するが、前記バイパス油路43を通じて常に少量の作動油が供給されているため、漏洩分は補填され、可変動弁機構5内の作動油は設定圧に維持される。
【0070】
なおこのとき、油圧変動等の影響でバイパス油路43から供給される作動油の量が増加し、可変動弁機構5内の油圧が一時的に設定圧以上に増加したとしても、前記チェックバルブ41が開弁されて直ちに設定圧まで減圧される。したがって、前述したような外部の油圧変動に起因して可変動弁機構5が誤動作することもない。
【0071】
一方、電磁ソレノイドに電圧を印加すると、作動液通路39と作動液供給路38とが連通され、可変動弁機構5へ作動油が供給されるようになる。作動油が供給されることで、可変動弁機構5内の作動油は前記切り換え油圧以上に昇圧し、ロック機構が作動する。こうして、ロッカアーム7が高速用カム4により揺動されるようになる。
【0072】
ここで、本実施の形態にあっては、OSV40が切り換えられた時点で、前記作動油通路45、ロッカシャフト油路31及び可変動弁機構5内には、先述したように設定圧の作動油が貯留されている。したがって、これら油通路45,31及び可変動弁機構5内の作動油を前記切り換え油圧まで昇圧するまでの時間は短く、カム切り換え動作の応答性も向上されるようになる。
【0073】
また、可変動弁機構5内には、常に適正な圧力の作動油が貯留されているため、例えば、ロッカシャフト6と可変動弁機構5との摺動部や、ロック機構や可動フォロワ12の摺動部等の潤滑部の潤滑を常時維持することができるようにもなる。
【0074】
ところで、ドレイン通路42にチェックバルブ41を設けず、バイパス油路43から供給される潤滑油だけで可変動弁機構5内に作動油を貯留しようとすると、重力によって作動油が落下してしまい、結局、可変動弁機構5内には作動油が貯留されなくなることがある。こうした事態を解消するには、ドレイン通路42の開放端を可変動弁機構5よりも上方に設ける構造とするか、あるいはドレイン通路42を一度、可変動弁機構5の上方に湾曲させる構造とする等の工夫が必要となる。すなわち、油圧回路の構造が複雑となってしまう。この点、本実施の形態では、チェックバルブ41によって作動油の落下を抑制できるため、各油通路あるいはOSV40等の配置位置の自由度を増すことができるようにもなる。
【0075】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)作動油の非供給時にも可変動弁機構5内には設定圧の作動油が貯留されているため、カム切り換え時に必要な油圧を得るまでの時間を短縮し、可変動弁機構5の応答性を向上することができるようになる。
【0076】
(2)バイパス油路43から常に少量の作動油を供給することで、可変動弁機構5から漏洩する分の作動油を補填し、作動油の非供給時における可変動弁機構5内の油圧を設定圧に保持し続けることができるようになる。
【0077】
(3)作動油の非供給時において可変動弁機構5内の油圧が一時的に昇圧したとしても、チェックバルブ41が開弁して同機構5内の油圧が設定圧まで減圧される。したがって、外部の油圧変動に起因する可変動弁機構5の誤動作の発生を防止することができるようになる。
【0078】
(4)可変動弁機構5内の作動油を常に適正な圧力に維持し、各潤滑部、例えば、ロッカシャフト6と可変動弁機構5との摺動部や、ロック機構や可動フォロワ12の摺動部等の潤滑を常時維持することができるようになる。
【0079】
(5)チェックバルブ41を設けることで、重力による作動油の落下を抑制できるため、各油通路あるいはOSV40等の配置位置の自由度を増すことができるようになる。
【0080】
なお、本実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・可変動弁機構5から漏洩する作動油の量が無視できるほど少量である場合には、常時、少量の作動油を供給するバイパス油路43を設けない構成としてもよい。このようにした場合にも、前記(1)及び(3)〜(5)に記載の効果を得ることができるようになる。
【0081】
・また、本実施の形態では、低速用2、高速用4の2種のカムを切り換える方式の可変動弁機構5について説明したが、上記油圧回路構成は、他に例えば、上記可動フォロワ及び上記ロック機構を複数ずつ備え、3種あるいはそれ以上のカムを切り換える方式の可変動弁機構に対しても同様に適用することができる。ただし、こうした構成とした場合、各カムに対応するロック機構に対して各別に作動油を供給可能な作動油供給手段と、これらロック機構に対して各別に作動油を排出可能な作動油排出手段と、各ロック機構に対応する作動油排出手段毎に各別の油圧保持手段(チェックバルブ)とを設ける必要がある。
【0082】
以上、各実施の形態についてその構成並びに作用、効果を説明したが、本発明の実施の形態はこれら各実施の形態に限定されるものではなく、下記のようにその構成を変更して実施してもよい。
【0083】
・前記各実施の形態では、ロッカアーム内における可動フォロワの摺動を制限、許容することで機関バルブを開閉駆動するカムを切り換える方式の可変動弁機構が採用された可変動弁装置について説明したが、他のカム切り換え方式の可変動弁機構、例えば図9及び図10に示したような複数種のカムに各別に対応して揺動する複数のロッカアームを備え、これらロッカアームを連結(ロック)、分離(ロック解除)することで機関バルブを開閉駆動するカムを切り換える方式の可変動弁機構を採用する構成としてもよい。
【0086】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、液圧変動に起因する可変動弁機構の誤動作の発生も好適に防止しながら、同可変動弁機構の応答性を確実に向上することができるようになる。
さらに、上記構成によれば、2つの液圧制御機構を備えて、3種のカムの中から前記機関バルブを開閉駆動するカムを選択する方式の可変動弁機構に対して、支持軸の回動により作動液供給の切り換えを行う機構を採用可能となる。
加えて、中速用カムから高速用カムへの切り換え途中に一時的に作動油供給が遮断され、低速用カムによって機関バルブが開閉駆動されるような事態が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の可変動弁装置に設けられた可変動弁機構及びその周辺構造を示す斜視図。
【図2】上記可変動弁機構のロック機構を示す断面図。
【図3】同可変動弁機構のロック機構を示す断面図。
【図4】同実施形態の可変動弁装置の油圧回路構成を示す略図。
【図5】同実施形態の可変動弁装置の動作例を示す断面図。
【図6】同じく同実施形態の可変動弁装置の動作例を示す断面図。
【図7】同じく同実施形態の可変動弁装置の動作例を示す断面図。
【図8】第2実施形態の可変動弁装置の油圧回路構成を示す略図。
【図9】従来の可変動弁機構の構造例を示す断面図。
【図10】従来の可変動弁機構の構造例を示す断面図。
【図11】従来の可変動弁装置の油圧回路構成例を示す略図。
【符号の説明】
1…カムシャフト、2…低速用カム、3…中速用カム、4…高速用カム、5…可変動弁機構、6…ロッカアーム、9…機関バルブ、10…ローラフォロワ、12…可動フォロワ、17…油圧ピストン、22…油圧室、23…ロッカアーム油路、27…潤滑用油路、28…シリンダ油路、30…給油口、31…ロッカシャフト油路、32…中速側給油口、33…溝、34…高速側給油口、35…電気モータ、36…歯車、37…歯車、39…電子制御装置(ECU)、40…油切換弁、41…チェックバルブ、42…ドレイン通路、43…バイパス油路、44…絞り、100…可変動弁機構、117…油切換弁、125…シリンダ油路、126…第1潤滑用油路、127…絞り、128…第2潤滑用油路、129…バイパス油路。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a variable valve operating device that varies valve characteristics such as a valve lift and a working angle of an internal combustion engine, and in particular, includes a plurality of cams having different cam characteristics and selects a cam that opens and closes an engine valve. The present invention relates to a variable valve actuation device of a type in which valve characteristics are made variable by selectively switching.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A variable valve apparatus that changes valve characteristics such as the opening / closing timing of an engine valve and its lift amount in accordance with the operating state of an internal combustion engine has been proposed and put into practical use. As such a variable valve device, for example, Japanese Patent Publication No. Hei 4-2767 discloses a plurality of types of cams having different cam characteristics for each cylinder and selectively switching a cam for driving an engine valve to open and close. A variable valve operating device including a variable valve operating mechanism that makes variable is described.
[0003]
Such a variable valve operating device will be described with reference to FIGS.
FIG. 9 shows an aspect of the variable valve mechanism of the variable valve device at the time of low-speed operation of the engine, and FIG. 10 shows an aspect of the variable valve mechanism of the device at the time of high-speed operation of the engine. The internal combustion engine provided with the variable valve apparatus is of a double overhead camshaft (DOHC) type having two camshafts for intake and exhaust, and has two intake valves and two exhaust valves for each cylinder. It has a four-valve configuration.
[0004]
The camshaft of the internal combustion engine provided with the variable valve device includes two low-speed cams for each cylinder and a high-speed cam provided between the low-speed cams. The high-speed cam has a cam profile with a higher lift portion in order to increase the opening / closing timing of the engine valve and the lift amount of the engine valve compared to the low-speed cam. The variable valve mechanism 100 for opening and closing the engine valve based on the low-speed cam and the high-speed cam is rotatably mounted on the rocker shaft 6 as shown in FIGS. A first rocker arm 103 and a second rocker arm 104 that are oscillated by the cam for use, and a mid rocker arm 105 that is also rotatably mounted on the rocker shaft 6 and oscillated by the high-speed cam. In addition, tappet screws 109 that are in contact with the upper ends of the engine valves 9 are provided at the distal ends of the first and second rocker arms 103 and 104.
[0005]
Further, accommodation holes 106 and 107 and an accommodation hole 108 extending in parallel with the rocker shaft 6 are formed in each of the rocker arms 103 to 105. The first and second switching pins 110 and 111 and the regulating pin 112 are loosely fitted in the accommodation holes 106 and 107 and the accommodation hole 108 so as to be slidable in the axial direction. The restriction pin 112 is urged toward the mid rocker arm 105 by a coil spring 113 and presses the first and second switching pins 110 and 111.
[0006]
The space 114 between one end of the first switching pin 110 and the closed end of the housing hole 106 is a hydraulic chamber. The hydraulic chamber 114 communicates with a rocker arm oil passage 116 formed in the first rocker arm 103. The rocker arm oil passage 116 extends through the annular oil passage 115 formed in the rocker shaft 6 at the sliding contact portion with the first rocker arm 103 so as to extend inside the rocker shaft 6 in the axial direction. It communicates with the provided rocker shaft oil passage 31.
[0007]
Here, when hydraulic oil (usually lubricating oil of an internal combustion engine is not supplied) into the hydraulic chamber 114, each of the rocker arms 103 to 105 can freely swing in the mode shown in FIG. It has become. That is, at this time, the mid rocker arm 105 swung by the high-speed cam having a higher lift portion is separated from the first and second rocker arms 103 and 104, so that the mid rocker arm 105 is swung in a so-called idle state. Accordingly, each engine valve 9 is swung by the low speed cam through the first and second rocker arms 103 and 104, respectively.
[0008]
On the other hand, when oil is supplied to the hydraulic chamber 114 through the oil passages 23, 115, 116, the first and second switching pins 110, 111 and the regulating pin 112 are moved by the oil pressure as shown in FIG. Move to the second rocker arm 104 side against the urging force of the coil spring 113. By this movement, the first and second switching pins 110 and 111 are sandwiched between the accommodation holes 106 and 108 and between the accommodation holes 107 and 108, respectively, and the rocker arms 103 to 105 are connected. And swings together. That is, at this time, the rocker arms 103 to 105 and the engine valve 9 are driven by the high-speed cam having a higher lift portion.
[0009]
Next, the configuration of a hydraulic circuit that supplies oil to the variable valve mechanism 100 in the variable valve apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 11, a cam 101 is the low-speed cam, and a cam 102 is the high-speed cam. The rocker arms 103 to 105 that constitute the variable valve mechanism 100 are respectively opposed to the cams 101 and 102.
[0010]
In the hydraulic circuit shown in FIG. 11, the oil pump 25 is a part that sucks the oil in the oil pan 24 and pressurizes and discharges the oil to the hydraulic switching valve 117 via the oil supply path 124. The hydraulic switching valve 117 is an electromagnetic three-port directional control valve. The first port 118 of the hydraulic switching valve 117 is an oil inlet and is connected to the oil supply path 124. The third port 120 is connected to a first lubricating oil passage 126 that supplies lubricating oil to the low-speed cam 101. The second port 119 is connected to an oil passage 125 that supplies oil to the variable valve operating device 100 via a rocker shaft oil passage 31 formed in the rocker shaft 6. A second lubricating oil passage 128 for supplying lubricating oil to the high-speed cam 102 and the bearing of the camshaft 1 is connected to the rear end of the rocker shaft oil passage 31 via an orifice 127. .
[0011]
The hydraulic switching valve 117 has a guide hole 130 formed therein, and a spool 121 is slidably inserted therein. The spool 121 is urged downward by the urging force of the coil spring 122, and is attracted to the position shown in FIG. 11 against the urging force when the solenoid 123 is excited. Is done. In this state, the first port 118 and the second port 119 are connected. When the solenoid 123 is demagnetized, the spool 121 moves downward in FIG. In this state, the first port 118 and the third port 120 are connected. At this time, the small-diameter bypass passage 129 formed in the spool 121 also communicates with the first port 118 and the second port 119.
[0012]
That is, in such an apparatus, when the internal combustion engine is operating at a high speed, the solenoid 123 is excited, and the oil is supplied to the variable valve mechanism 100 via the first port 118 and the second port 119. The rocker arms 103 to 105 of the variable valve mechanism 100 are connected by the hydraulic pressure, and the engine valve 9 is driven to open and close by the high-speed cam 102 (see FIG. 10). At this time, a small amount of oil is also supplied to the second lubricating oil passage 128 via the orifice 127, and the high-speed cam 102 and the bearing of the camshaft 1 are lubricated.
[0013]
On the other hand, during low-speed operation, the solenoid 123 is demagnetized, and oil is supplied to the low-speed cam 101 via the first port 118, the third port 120, and the first lubricating oil passage 126. At the same time, the first port 118 and the second port 119 communicate with each other through the bypass passage 129, and a small amount of hydraulic oil is supplied to the oil passage 125. At this time, the oil supplied to the oil passage 125 is supplied to the second lubricating oil passage 128 via the orifice 127, and the lubrication of the high-speed cam 102 and the bearing of the camshaft 1 is maintained. However, at this time, since the amount of oil supplied to the oil passage 125 is small, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 114 of the variable valve mechanism 100 is reduced against the urging force of the coil spring 113 and the pins 110, 111, 112 Not as high as you move. Accordingly, each of the rocker arms 103 to 105 swings independently, and the engine valve 9 is driven to open and close by the low-speed cam 101 (see FIG. 9).
[0014]
As described above, in this hydraulic circuit configuration, a small amount of oil is continuously supplied through the bypass passage 129 even when the hydraulic pressure is not supplied to the variable valve mechanism 100, so that the bearings of the cams 101 and 102 and the camshaft 1 are provided. The lubrication of the lubrication parts such as the parts is maintained. In addition, by maintaining the fluidity of the oil in the oil passages 31 and 125 for supplying oil to the mechanism 100, the responsiveness at the time of cam switching is improved.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to improve the responsiveness at the time of cam switching, the pins 110, 111, 112 move into the hydraulic chamber 114 against the oil pressure at which the cam switching operation is performed, that is, against the urging force of the coil spring 113. It is desirable to always provide the highest possible hydraulic pressure below the hydraulic pressure. However, in the conventional variable valve apparatus that supplies hydraulic oil to the variable valve mechanism through the hydraulic circuit having the above-described configuration, the amount of hydraulic oil supplied through the bypass passage 129 is small. The hydraulic pressure in the hydraulic chamber 114 cannot be so high. For this reason, it was not possible to ensure sufficient responsiveness when switching cams.
[0016]
On the other hand, in the case of the conventional variable valve apparatus, it is possible to increase the hydraulic pressure supplied to the hydraulic chamber 114 before the cam switching operation by increasing the diameter of the bypass passage 129. . However, when the diameter of the bypass passage 129 is simply enlarged, the cam switching is not always performed in a predetermined mode.
[0017]
That is, the hydraulic oil supplied from the oil pump 25 is also supplied to the lubricating portion of the internal combustion engine, other hydraulic control mechanisms, and the like. A sudden change may also occur in the oil pressure of the oil to be discharged. In this respect, in the configuration in which the hydraulic oil is supplied via the bypass passage 129 even when the hydraulic pressure is not supplied as described above, the hydraulic oil is directly affected by such a fluctuation in the hydraulic pressure, and the hydraulic pressure previously provided in the hydraulic chamber 114 is increased. In this case, there is a concern that the pins 110, 111, and 112 may be erroneously moved due to the oil pressure fluctuation, and erroneous cam switching may be performed.
[0018]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a variable valve operating device capable of reliably improving the responsiveness of a variable valve operating mechanism while avoiding occurrence of a malfunction. Is to do.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is:With two hydraulic pressure control mechanisms that are individually hydraulically controlledBased on hydraulic pressure control3 for low speed / medium speed / high speedA variable valve mechanism including a variable valve mechanism for selectively switching a cam for opening and closing an engine valve from among various kinds of cams, and a support shaft rotatably supporting the variable valve mechanism. Hydraulic fluid for hydraulically controlling the valve mechanism is supplied through a hydraulic fluid passage formed in the support shaft, and the support shaft is driven by the variable valve mechanism and the hydraulic fluid in the support shaft based on its rotation. Equipped with an opening communicating with or blocking the passageAn opening communicating with the two hydraulic pressure control mechanisms and a hydraulic fluid passage in the support shaft is communicated with each of the hydraulic pressure control mechanisms at a different support shaft rotation phase; A groove extending in the circumferential direction of the support shaft from an opening for selecting a medium speed cam is formed on the peripheral surface of the support shaft, and the groove is an opening for selecting a high speed cam in the circumferential direction of the support shaft. Stretched to the position corresponding to the partThat is the gist.
[0020]
According to this configuration, the hydraulic pressure of the variable valve mechanism can be controlled by rotating the support shaft. For this reason, the hydraulic fluid passage formed in the support shaft can always be filled with high-pressure hydraulic fluid, and the hydraulic fluid required at the time of the cam switching operation is used to rotate the support shaft. This will allow you to resupply instantly. This means that the time required to increase the hydraulic pressure in the variable valve mechanism to the hydraulic pressure required for the cam switching operation is reduced, and that the responsiveness of the variable valve mechanism is improved. Further, unless the support shaft rotates in a manner communicating with the supply path of the hydraulic oil, the supply of the hydraulic fluid to the variable valve mechanism is not performed, so that a malfunction of the variable valve mechanism due to the fluctuation of the hydraulic pressure occurs. Is also suitably prevented.
Further, according to the above configuration, the rotation of the support shaft is performed with respect to a variable valve mechanism that includes two hydraulic pressure control mechanisms and selects a cam that opens and closes the engine valve from among three types of cams. It is possible to adopt a mechanism for switching the supply of the working fluid by movement.
In addition, during the period from the rotation phase at the time of the engine medium speed operation to the rotation phase at the time of the engine high speed operation, the support shaft is turned through the groove to select the cam for the medium speed through the groove. The hydraulic oil will continue to be supplied. Accordingly, the supply of the hydraulic oil is temporarily interrupted during the switching from the medium speed cam to the high speed cam, and the situation that the engine valve is opened and closed by the low speed cam does not occur.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. The variable valve operating device according to the present embodiment is configured as a device capable of switching hydraulic pressure supply to the variable valve operating mechanism based on rotation of a rocker shaft on which the variable valve operating mechanism is mounted.
[0028]
First, the configuration of the variable valve mechanism provided in the variable valve apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a perspective view showing a part of the variable valve mechanism 5 and a part of the camshaft 1, and FIGS. 2 and 3 show sectional structures of a hydraulic lock mechanism provided in the variable valve mechanism 5. I have.
[0029]
The camshaft 1 is provided with three types of cams having different cam profiles, that is, a low-speed cam 2, a medium-speed cam 3, and a high-speed cam 4. These cams are formed in such a manner that the low-speed cam 2, the medium-speed cam 3, and the high-speed cam 4 have a cam profile such that the opening / closing timing and the lift amount of the engine valve 9 driven by the cams are increased. ing.
[0030]
Below the camshaft 1, a rocker shaft 6 is provided in parallel with the shaft 1. A rocker arm 7 is rotatably mounted on the rocker shaft 6. The variable valve mechanism 5 is configured around the rocker arm 7. The variable valve mechanism 5 includes a pair of movable followers respectively corresponding to the medium speed cam 3 and the high speed cam 4, and a hydraulic lock mechanism for restricting or releasing the sliding of the movable followers. Have been. As described above, in the variable valve mechanism 5, members which are provided symmetrically on the medium speed cam 3 side and the high speed cam 4 side and have basically the same functions are denoted by the same reference numerals. In particular, a distinction is made by attaching "a" to the end of the member on the side of the medium speed cam 3 and attaching "b" to the end of the member on the side of the high speed cam 4. Further, in the following description, when the identifiers “a” and “b” at the end of the reference numerals of these members are omitted, unless otherwise specified, both the medium speed cam 3 side and the high speed cam 4 side are used. Shall be shown.
[0031]
The rocker arm 7 has its base end rotatably supported by the rocker shaft 6. An arm 8 is formed to extend forward from the tip side of the rocker arm 7, and the tip of the arm 8 can be brought into contact with the head of the engine valve 9.
[0032]
A roller follower 10 is rotatably supported at the center of the upper surface of the rocker arm 7. The roller follower 10 is rotatable with the low-speed cam 2. Further, on the upper surface of the rocker arm 7, on both sides of the roller follower 10, guide holes 11a and 11b having a circular cross section are formed vertically downward. Movable followers 12a and 12b each having a substantially cylindrical shape are slidably inserted into the guide holes 11a and 11b. Of these two movable followers, one movable follower 12a is a medium-speed movable follower that is slid by the medium-speed cam 3, and the other movable follower 12b is a high-speed movable follower that is slid by the high-speed cam 4. It is a movable follower. As shown in FIGS. 2 and 3, these movable followers 12a and 12b form slippers 13a and 13b having a rectangular cross section provided on their heads and cylindrical shapes so that they can be inserted into the guide holes 11a and 11b. It consists of legs. The upper end surfaces of the slippers 13a and 13b are arcuate surfaces in the manner shown in FIGS. 3 and 4, and can be in sliding contact with the medium speed cam 3 or the high speed cam 4. A hole having a circular cross section is formed in the leg of each of the movable followers 12a and 12b, and a lost motion spring 14 is provided inside the hole. The movable followers 12a and 12b are urged by the lost motion spring 14 toward the medium speed cam 3 or the high speed cam 4 (FIG. 1). The spring force of the lost motion spring 14 is set sufficiently smaller than the spring force of the valve spring provided on the engine valve 9.
[0033]
On the other hand, as shown in FIGS. 1 to 3, cylinder holes 15 a and 15 b having a circular cross section orthogonal to the guide holes 11 a and 11 b are formed below the rocker arm 7 from the tip end side of the rocker arm 7. Side grooves 16a and 16b having a semicircular cross section are formed on both sides of the cylinder holes 15a and 15b in parallel with the cylinder holes 15a and 15b.
[0034]
Next, a hydraulic lock mechanism (hereinafter, simply referred to as a "lock mechanism") disposed in the cylinder holes 15a and 15b and the side grooves 16a and 16b to limit or allow the sliding of the movable followers 12a and 12b. Will be described in detail with reference to FIGS.
[0035]
As shown in FIGS. 2 and 3, a cylindrical hydraulic piston 17 is slidably inserted into the cylinder hole 15, and a semi-cylindrical side 18 is slidably inserted into the side groove 16. The hydraulic piston 17 and the side 18 are integrally assembled, and can slide integrally between the position shown in FIG. 2 and the position shown in FIG.
[0036]
The inner surface of the tip of the side 18 is an inclined flat surface, and when located at the position shown in FIG. 2, interference with the movable follower 12 is avoided and sliding of the movable follower 12 is allowed. I can do it. A flat surface is formed on the upper surface of the tip of the side 18 so that the bottom surface of the movable follower 12 can be supported when it is at the position shown in FIG. That is, when the hydraulic piston 17 and the side 18 are located at the positions shown in FIG. 2, the movable follower 12 can freely slide in the guide hole 11. On the other hand, when the movable follower 12 is located at the position shown in FIG. 3, the bottom surface of the leg of the movable follower 12 is supported in contact with a plane formed on the upper surface of the side 18, and the movable follower 12 Sliding is limited.
[0037]
In addition, a groove having a rectangular cross section is formed on the side of the base of the rocker arm 7 on the leg of the movable follower 12. A spring receiving member 21 is slidably inserted into this groove. A coil spring 19 is disposed between the spring receiving member 21 and the end face of the hydraulic piston 17 on the tip side. The coil spring 19 urges the spring receiving member 21 toward the movable follower 12 and also urges the hydraulic piston 17 toward the inner bottom surface of the cylinder hole 15, that is, toward the base end of the rocker arm 7.
[0038]
Here, the space 22 between the inner bottom surface of the cylinder hole 15 and the proximal end surface of the hydraulic piston 17 is a hydraulic chamber. The hydraulic chamber 22 communicates with a rocker arm oil passage 23 formed in the rocker arm 7. The hydraulic oil is supplied into the hydraulic chamber 22 through the rocker arm oil passage 23. Normally, lubricating oil for an internal combustion engine is used as the operating oil.
[0039]
In the variable valve mechanism 5 configured as described above, when the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied into the hydraulic chamber 22 becomes higher than a certain level, the hydraulic piston 17 and the side 18 resist the urging force of the coil spring 19. 2 from the position shown in FIG. 2 to the position shown in FIG. 3 to limit the sliding of the movable follower 12. The movable follower 12, whose sliding is thus restricted, swings integrally with the rocker arm 7.
[0040]
On the other hand, when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 22 decreases to a certain level or less, the hydraulic piston 17 moves from the position shown in FIG. 3 to the position shown in FIG. The restriction on the sliding of the follower 12 is released. The movable follower 12 that has become freely slidable in this manner is separated from the rocker arm 7, and so-called slidably slides.
[0041]
In the present embodiment, the guide hole 11 is formed by the hydraulic piston 17, the side 18, the coil spring 19, the spring receiving member 21, and the hydraulic chamber 22 provided in the cylinder hole 15 or the side groove 16. A lock mechanism for restricting or releasing the sliding of the movable follower 12 in the inside is configured.
[0042]
Next, the configuration of a hydraulic circuit that supplies hydraulic oil to the lock mechanism of the variable valve mechanism 5 will be described with reference to FIG.
The oil pump 25 sucks the lubricating oil in the oil pan 24 and actually pressurizes and discharges the lubricating oil to an oil supply passage 26 formed inside a cylinder head or a cylinder block of the internal combustion engine. The oil supply path 26 is connected to a hydraulic oil supply path 28 for supplying lubricating oil as hydraulic oil to the variable valve mechanism 5 and a lubricating part such as a bearing of the camshaft 1 and each of the cams 2 to 4. On the other hand, it branches to a lubricating oil passage 27 for supplying lubricating oil.
[0043]
The hydraulic oil supply passage 28 passes through the bearing 29 of the rocker shaft 6 and communicates with a sliding contact between the rocker shaft 6 and the coaxial receiver 29. The rocker shaft 6 is rotatably supported by the bearing portion 29. Further, in the rocker shaft 6, a rocker shaft oil passage 31 for supplying hydraulic oil to the lock mechanisms of the respective variable valve mechanisms 5 is formed along the axis of the rocker shaft 6. The rocker shaft oil passage 31 communicates with the hydraulic oil supply passage 28 through an oil supply port 30 formed in a portion of the rocker shaft 6 that is in sliding contact with the bearing 29.
[0044]
On the other hand, the front ends of the rocker arm oil passages 23a and 23b communicated with the hydraulic chambers 22a and 22b of the variable valve mechanism 5 described above extend to a sliding portion between the rocker arm 7 and the rocker shaft 6, and both rocker arm oil passages are provided. Both 23a and 23b are opened in the same direction. A sliding portion of the rocker shaft 6 that contacts the rocker arm 7 has a medium speed opening 32 that can communicate with the medium speed rocker arm oil passage 23a, and a high speed opening that can communicate with the high speed rocker arm oil passage 23b. A portion 34 is formed. The rocker shaft oil passage 31 and the respective rocker arm oil passages 23a and 23b can communicate with each other through the openings 32 and 34. The medium-speed opening 32 and the high-speed opening 34 have a structure in which the rocker shaft 6 is rotated to communicate with or be disconnected from the medium-speed rocker arm oil passage 23a or the high-speed rocker arm oil passage 23b. Has become. The middle speed side opening 32 and the high speed side opening 34 are formed at positions sufficiently separated from each other in the circumferential direction around the axis of the rocker shaft 6. Accordingly, with the rocker arm 7 swinging, the communication between the medium-speed rocker arm oil passage 23a and the medium-speed opening 32 and the communication between the high-speed rocker arm oil passage 23b and the high-speed opening 34 are not simultaneously performed. It has a structure (to be described later with reference to FIGS. 5 to 7). A groove 33 is formed on the peripheral surface of the rocker shaft 6 so as to extend from the middle speed side opening 32 in the circumferential direction of the rocker shaft 6. The groove 33 extends in the circumferential direction of the rocker shaft 6 to a position corresponding to the position where the high-speed opening 34 is provided.
[0045]
Next, a rocker shaft drive mechanism for rotating the rocker shaft 6 will be described with reference to FIG.
A gear 37 is mounted on the rocker shaft 6 so as to be integrally rotatable. In the vicinity of the rocker shaft 6, a motor (for example, a step motor) 35 that is driven and controlled by an electronic control unit (ECU) 39 that performs various controls of the internal combustion engine is provided. A gear 36 is also mounted on the output shaft of the motor 35 so as to be integrally rotatable, and meshes with a gear 37 mounted on the rocker shaft 6. The rotation of the output shaft of the motor 35 is transmitted to the rocker shaft 6 via gears 36 and 37. Therefore, by controlling the rotation of the motor 35 by the ECU 39, the rotation phase of the rocker shaft 6 can be freely set.
[0046]
Next, the operation of the above-described variable valve apparatus will be described with reference to FIGS. 5 to 7 are cross-sectional views of the rocker shaft 6 and its vicinity at the axial position where the openings 32 and 34 are provided. FIG. FIG. 7 shows the state at the time of high-speed operation and the state at the time of high-speed operation of the engine.
[0047]
During low-speed operation of the engine, as shown in FIGS. 5A and 5B, the rocker shaft 6 is rotated in a rotation phase in which neither of the openings 32 and 34 communicate with the rocker arm oil passages 23a and 23b. Therefore, since the hydraulic oil is not supplied to the lock mechanisms on the medium speed side and the high speed side, the movable followers 12a and 12b can freely slide in the guide holes 11a and 11b. In this manner, both the medium-speed side and the high-speed side movable followers 12a and 12b are in a state of sliding free, so to speak, and the rocker arm 7 is swung by the low-speed cam 2.
[0048]
In addition, at the time of the engine middle speed operation, as shown in FIG. 6A, the rocker shaft 6 is rotated in a rotation phase in which the middle speed side opening 32 and the middle speed side rocker arm oil passage 23a communicate. Thus, the hydraulic oil is supplied only to the lock mechanism on the medium speed side, and the sliding of the movable follower 12a on the medium speed side in the guide hole 11a is restricted. At this time, as shown in FIG. 6B, since the hydraulic oil is not supplied to the high-speed side lock mechanism, the high-speed side movable follower 12b is in a state of being slid so to speak. Therefore, the rocker arm 7 swings based on the rotation and pressing of the medium speed cam 3 having a higher lift portion.
[0049]
Then, during the high-speed operation of the engine, as shown in FIG. 7B, the rocker shaft 6 is rotated in a rotation phase in which the high-speed opening 34 and the high-speed rocker arm oil passage 23b communicate with each other. At this time, as shown in FIG. 7A, the hydraulic oil is also supplied to the medium speed side rocker arm oil passage 23a via the medium speed side opening 32 and the groove 33. In this manner, the hydraulic oil is supplied to both of the lock mechanisms on the medium speed side and the high speed side, and the sliding in the guide holes 11a and 11b is limited for both the movable followers 12a and 12b. Therefore, the rocker arm 6 is swung based on the rotation and pressing of the high-speed cam 4 having the highest lift.
[0050]
The rotation speed of the rocker shaft 6 from the rotation phase at the time of the engine middle speed operation shown in FIG. 6 to the rotation phase at the time of the engine high speed operation shown in FIG. The hydraulic oil continues to be supplied to the side lock mechanism. Accordingly, a structure in which the supply of the hydraulic oil to the lock mechanism is temporarily interrupted during the switching from the middle speed cam 3 to the high speed cam 4 and the rocker arm 7 is not swung by the low speed cam 2 does not occur. Has become. In particular, when the cam for swinging the rocker arm 7 is switched to the low-speed cam 2 at a stroke during the switching operation from the high-speed cam 4 to the medium-speed cam 3, the amount of intake air introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine is reduced. Alternatively, there is a concern that the amount of exhaust gas discharged from the combustion chamber may fluctuate rapidly and adversely affect the operation of the internal combustion engine. Further, since the cam drive resistance against the rotation of the camshaft 1 also fluctuates rapidly, the camshaft 1 and its drive system may be adversely affected. In the present embodiment, such a problem is prevented by a simple structure in which only the groove 33 is provided.
[0051]
By the way, conventionally, the switching of the supply of the hydraulic oil to the variable valve mechanism as described above has been performed by a hydraulic switching valve provided in a cylinder head or the like. In such a configuration, the variable valve mechanism is configured to communicate with the hydraulic switching valve via an oil passage formed in the cylinder head and the rocker shaft. Even when the supply of the hydraulic oil is started, the hydraulic oil of a sufficient pressure is supplied to the variable valve mechanism until the hydraulic oil of a sufficient pressure is filled in the oil passage reaching the variable valve mechanism. I can't. Therefore, there is a delay in starting the cam switching operation. In this regard, in the present embodiment, the high-pressure hydraulic oil is always filled in the rocker shaft oil passage 31 in the rocker shaft 6 to which the variable valve mechanism 5 is mounted. Therefore, the cam switching operation can be performed only by filling the rocker arm oil passage 23 and the hydraulic chamber 22 with hydraulic oil having a sufficient pressure, and the time until the completion of the cam switching operation can be greatly reduced.
[0052]
In the present embodiment, the supply of the hydraulic oil to the variable valve mechanism 5 is not performed unless the rocker shaft 6 is rotated in the mode shown in FIG. 6 or FIG. Does not cause the variable valve mechanism 5 to malfunction.
[0053]
Conventionally, in a variable valve apparatus having two or more lock mechanisms and a variable valve mechanism for hydraulically controlling each of the lock mechanisms, a different hydraulic oil supply is provided for each lock mechanism. A route was needed. Therefore, the rocker shaft oil passage 31 in the rocker shaft 6 must be divided into a plurality of oil passages, and the structure of the oil passage has been complicated. In this regard, in the present embodiment, even when a plurality of lock mechanisms are provided as described above, the hydraulic supply system path to the variable valve mechanism 5 can be unified, and the structure can be simplified. I can do it.
[0054]
Normally, lubrication of the sliding portion between the rocker shaft 6 and the variable valve mechanism 5 is performed by the hydraulic oil in the rocker shaft oil passage 31 leaking into the clearance of the sliding portion. In the embodiment, since the hydraulic oil is always filled in the rocker shaft oil passage 31, it is possible to always maintain the lubrication of such a sliding portion.
[0055]
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the supply of the hydraulic oil to the variable valve mechanism 5 is switched by the rotation of the rocker shaft 6, the volume of a portion that needs to be filled with sufficient hydraulic oil at the time of the cam switching operation is greatly increased. Can be reduced. Therefore, the cam switching time can be reduced, and the responsiveness of the variable valve mechanism 5 can be greatly improved.
[0056]
(2) The hydraulic oil is not supplied to the variable valve mechanism 5 unless the rocker shaft 6 is rotated in such a manner that the oil supply ports 32 and 34 communicate with the rocker arm oil passages 23a and 23b. The variable valve mechanism 5 does not malfunction due to the fluctuation of the hydraulic pressure.
[0057]
(3) By providing the groove 33, when switching between the medium speed cam 3 and the high speed cam 4, the supply of the hydraulic fluid to the lock mechanism is temporarily cut off, and the rocker arm 7 is rocked by the low speed cam 2. The occurrence of a situation can be prevented.
[0058]
(4) It is possible to unify the hydraulic supply system path to the variable valve mechanism 5, and to simplify the structure of the hydraulic circuit.
(5) Lubrication of the sliding portion between the rocker shaft 6 and the variable valve mechanism 5 can be constantly maintained.
[0059]
The present embodiment may be modified as follows.
In the present embodiment, the groove 33 is provided on the rocker shaft 6 side. However, the groove 33 may be provided on the rocker arm 7 side.
[0060]
In the above-described embodiment, the rocker shaft 6 is rotated by using, for example, a step motor as the motor 35. However, other than that, for example, a detector for detecting the rotation phase of the rocker shaft 6 or each rotation phase may be used. A configuration may be provided in which a corresponding limit switch or the like is provided to manage the rotation of the motor 35, or a configuration in which the motor 35 is used as a servomotor.
[0061]
The drive mechanism of the rocker shaft 6 is not limited to the electric mechanism as described above, but may be any mechanism such as a hydraulic type, a pneumatic type, a mechanical type, etc., as long as the actuator can rotate the rocker shaft 6. May be adopted.
[0062]
In this embodiment, the variable valve mechanism 5 that switches between three types of cams, that is, two for low speed, three for medium speed, and four for high speed, has been described. The mechanism further includes, for example, one movable follower and one lock mechanism each, and a variable valve mechanism that switches between two types of cams, and three or more movable followers and a lock mechanism, and four or more types. The present invention can be similarly applied to a variable valve mechanism that switches the cam.
[0063]
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. The variable valve operating device according to the present embodiment provides a check valve in the hydraulic oil discharging path, thereby constantly increasing the hydraulic pressure of the operating oil in the variable valve operating mechanism and improving the responsiveness during the cam switching operation. It is configured as a possible variable valve train.
[0064]
In this embodiment, for convenience, as a variable valve mechanism, a movable follower and the lock mechanism are provided one by one, and a mechanism for switching between two kinds of cams, the low-speed cam 2 and the high-speed cam 4, is provided. Suppose.
[0065]
First, the configuration of the hydraulic circuit of the variable valve apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, an oil supply path 26 that receives supply of lubricating oil from an oil pump 25 is provided with a hydraulic oil supply path 28 for supplying lubricating oil as hydraulic oil to the variable valve mechanism 5. And a lubricating oil passage 27 for supplying lubricating oil to a bearing portion of the camshaft 1 and lubricating portions such as the cams 2 and 4. Further, a bypass oil passage 43 is branched from the lubricating oil passage 27 on the way. The bypass oil passage 43 is connected to a rocker shaft oil passage 31 formed in the rocker shaft 6 via an orifice 44. Therefore, a small amount of hydraulic oil is always supplied to the rocker shaft oil passage 31 through the bypass oil passage 43.
[0066]
On the other hand, the hydraulic oil supply passage 28 is connected to a hydraulic switching valve (hereinafter, referred to as “OSV”) 40 for switching between supply of hydraulic oil to the variable valve mechanism 5 and discharge of hydraulic oil from the mechanism 5. . The OSV 40 is a three-port directional control valve, and is a hydraulic oil that connects the variable valve mechanism 5 to the OSV 40 via a rocker shaft oil passage 31 formed in the rocker shaft 6 in addition to the hydraulic fluid supply passage 28. The passage 45 and the drain passage 42 for recirculating the hydraulic oil in the variable valve mechanism 5 into the oil pan 24 are connected. This hydraulic oil passage 45 is actually formed in the cylinder head, and is connected to the rocker shaft oil passage 31 at the bearing of the rocker shaft 6.
[0067]
A check valve 41 is provided in the drain passage 42. The check valve 41 is opened only when the oil pressure on the upstream side of the check valve 41, that is, on the OSV 40 side in the drain passage 42 becomes equal to or higher than the set pressure. Therefore, the pressure of the hydraulic oil on the upstream side of the check valve 41 is always kept at the set pressure. The set pressure is set to a predetermined pressure equal to or lower than the switching oil pressure, that is, equal to or lower than an oil pressure for operating the lock mechanism of the variable valve mechanism 5.
[0068]
The OSV 40 is driven by an electromagnetic solenoid controlled by the ECU 39 and is a direction switching valve that communicates the working fluid passage 45 with one of the working oil supply passage 38 and the drain passage 42.
[0069]
When no voltage is applied to the electromagnetic solenoid, the hydraulic oil passage 45 and the drain passage 42 are connected. The hydraulic oil in the lock mechanism of the variable valve mechanism 5 is discharged through the rocker shaft oil passage 31, the hydraulic oil passage 45, and the drain passage. However, since the check valve 41 is provided in the drain passage 42, the set pressure is provided in the rocker shaft oil passage 31, the hydraulic oil passage 45, the upstream side of the drain passage 42, and in the variable valve mechanism 5. Hydraulic fluid is stored without being discharged. Actually, the hydraulic oil in the variable valve mechanism 5 leaks little by little through the clearance of the sliding portion, etc. However, since a small amount of hydraulic oil is always supplied through the bypass oil passage 43, the amount of leakage is The hydraulic oil in the variable valve mechanism 5 is compensated and maintained at the set pressure.
[0070]
At this time, even if the amount of hydraulic oil supplied from the bypass oil passage 43 increases due to the influence of hydraulic pressure or the like, and the hydraulic pressure in the variable valve mechanism 5 temporarily exceeds the set pressure, the check valve Immediately after the valve 41 is opened, the pressure is reduced to the set pressure. Therefore, the variable valve mechanism 5 does not malfunction due to the above-mentioned external oil pressure fluctuation.
[0071]
On the other hand, when a voltage is applied to the electromagnetic solenoid, the working fluid passage 39 and the working fluid supply passage 38 communicate with each other, so that the working oil is supplied to the variable valve mechanism 5. When the hydraulic oil is supplied, the hydraulic oil in the variable valve mechanism 5 rises above the switching hydraulic pressure, and the lock mechanism operates. Thus, the rocker arm 7 is swung by the high-speed cam 4.
[0072]
Here, in the present embodiment, when the OSV 40 is switched, the hydraulic oil of the set pressure is set in the hydraulic oil passage 45, the rocker shaft oil passage 31, and the variable valve mechanism 5 as described above. Is stored. Therefore, the time until the hydraulic oil in the oil passages 45, 31 and the variable valve mechanism 5 is increased to the switching hydraulic pressure is short, and the responsiveness of the cam switching operation is improved.
[0073]
In addition, since the working oil of an appropriate pressure is always stored in the variable valve mechanism 5, for example, the sliding portion between the rocker shaft 6 and the variable valve mechanism 5, the lock mechanism and the movable follower 12 Lubrication of a lubricating part such as a sliding part can be constantly maintained.
[0074]
By the way, if the check valve 41 is not provided in the drain passage 42 and the hydraulic oil is stored in the variable valve mechanism 5 using only the lubricating oil supplied from the bypass oil passage 43, the hydraulic oil falls due to gravity, As a result, the operating oil may not be stored in the variable valve mechanism 5. In order to solve such a situation, a structure in which the open end of the drain passage 42 is provided above the variable valve mechanism 5 or a structure in which the drain passage 42 is curved once above the variable valve mechanism 5 is adopted. Ingenuity such as is required. That is, the structure of the hydraulic circuit becomes complicated. In this regard, in the present embodiment, since the check valve 41 can suppress the drop of the hydraulic oil, the degree of freedom in the arrangement position of each oil passage or the OSV 40 can be increased.
[0075]
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since hydraulic oil of a set pressure is stored in the variable valve mechanism 5 even when hydraulic oil is not supplied, the time required to obtain the required oil pressure at the time of cam switching can be shortened. Responsiveness can be improved.
[0076]
(2) By always supplying a small amount of hydraulic oil from the bypass oil passage 43, the hydraulic oil leaked from the variable valve mechanism 5 is compensated for, and the hydraulic pressure in the variable valve mechanism 5 when no hydraulic oil is supplied. Can be maintained at the set pressure.
[0077]
(3) Even when the hydraulic pressure in the variable valve mechanism 5 temporarily increases when the hydraulic oil is not supplied, the check valve 41 is opened and the hydraulic pressure in the mechanism 5 is reduced to the set pressure. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a malfunction of the variable valve mechanism 5 due to an external oil pressure fluctuation.
[0078]
(4) The hydraulic oil in the variable valve mechanism 5 is always maintained at an appropriate pressure, and each lubricating portion, for example, a sliding portion between the rocker shaft 6 and the variable valve mechanism 5, a lock mechanism and the movable follower 12 are controlled. The lubrication of the sliding parts can be constantly maintained.
[0079]
(5) By providing the check valve 41, the drop of the hydraulic oil due to gravity can be suppressed, so that the degree of freedom in the arrangement position of each oil passage or the OSV 40 or the like can be increased.
[0080]
The present embodiment may be modified as follows.
When the amount of the hydraulic oil leaking from the variable valve mechanism 5 is negligibly small, the bypass oil passage 43 that always supplies a small amount of the hydraulic oil may not be provided. Also in this case, the effects described in (1) and (3) to (5) can be obtained.
[0081]
In the present embodiment, the variable valve mechanism 5 that switches between two types of cams, 2 for low speed and 4 for high speed, has been described. However, the hydraulic circuit configuration may include, for example, the movable follower and the above-described movable follower. The present invention can be similarly applied to a variable valve mechanism having a plurality of lock mechanisms and switching three or more cams. However, in such a configuration, a hydraulic oil supply means capable of supplying hydraulic oil to each lock mechanism corresponding to each cam, and a hydraulic oil discharge means capable of individually discharging hydraulic oil to these lock mechanisms It is necessary to provide a separate hydraulic pressure holding means (check valve) for each hydraulic oil discharging means corresponding to each lock mechanism.
[0082]
As described above, the configuration, operation, and effect of each embodiment have been described. However, the embodiment of the present invention is not limited to each embodiment, and the configuration is changed as described below. You may.
[0083]
In the above-described embodiments, the variable valve operating device adopting the variable valve operating mechanism of switching the cam that opens and closes the engine valve by limiting and allowing the sliding of the movable follower in the rocker arm has been described. A plurality of rocker arms swinging respectively corresponding to a plurality of types of cams as shown in FIGS. 9 and 10, and connecting (locking) these rocker arms. A configuration may be adopted in which a variable valve mechanism that switches a cam that opens and closes an engine valve by separating (unlocking) is adopted.
[0086]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, it is possible to reliably improve the responsiveness of the variable valve mechanism while appropriately preventing the occurrence of a malfunction of the variable valve mechanism due to the fluctuation of the hydraulic pressure. Become.
Further, according to the above configuration, the rotation of the support shaft is performed with respect to a variable valve mechanism that includes two hydraulic pressure control mechanisms and selects a cam that opens and closes the engine valve from among three types of cams. It is possible to adopt a mechanism for switching the supply of the working fluid by movement.
In addition, the supply of the hydraulic oil is temporarily interrupted during the switching from the medium speed cam to the high speed cam, and the situation where the engine valve is opened and closed by the low speed cam does not occur.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a variable valve mechanism provided in a variable valve apparatus of a first embodiment and a peripheral structure thereof.
FIG. 2 is a sectional view showing a lock mechanism of the variable valve mechanism.
FIG. 3 is a sectional view showing a lock mechanism of the variable valve mechanism.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a hydraulic circuit configuration of the variable valve operating device of the embodiment.
FIG. 5 is an exemplary sectional view showing an operation example of the variable valve apparatus of the embodiment;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an operation example of the variable valve apparatus of the embodiment.
FIG. 7 is a sectional view showing an operation example of the variable valve apparatus of the embodiment.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a hydraulic circuit configuration of a variable valve apparatus according to a second embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a structural example of a conventional variable valve mechanism.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a structural example of a conventional variable valve mechanism.
FIG. 11 is a schematic view showing an example of a hydraulic circuit configuration of a conventional variable valve device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Camshaft, 2 ... Low speed cam, 3 ... Medium speed cam, 4 ... High speed cam, 5 ... Variable valve mechanism, 6 ... Rocker arm, 9 ... Engine valve, 10 ... Roller follower, 12 ... Movable follower, 17: Hydraulic piston, 22: Hydraulic chamber, 23: Rocker arm oil path, 27: Lubricating oil path, 28: Cylinder oil path, 30: Oil supply port, 31: Rocker shaft oil path, 32: Medium speed side oil supply port, 33 ... Groove, 34 ... High-speed side oil supply port, 35 ... Electric motor, 36 ... Gear, 37 ... Gear, 39 ... Electronic control device (ECU), 40 ... Oil switching valve, 41 ... Check valve, 42 ... Drain passage, 43 ... Bypass oil passage, 44 throttle, 100 variable valve mechanism, 117 oil switching valve, 125 cylinder oil passage, 126 first lubricating oil passage, 127 throttle, 128, second lubricating oil passage, 129 ... bypass oil passage.

Claims (1)

各別に液圧制御される2つの液圧制御機構を有して作動液の液圧制御に基づき低速用・中速用・高速用の3種のカムの中から機関バルブを開閉駆動せしめるカムを選択的に切り換える可変動弁機構と、該可変動弁機構を回動可能に支持する支持軸とを備える可変動弁装置において、
前記可変動弁機構を液圧制御する作動液は前記支持軸内に形成された作動液通路を介して供給され、
前記支持軸は、その回動に基づき前記可変動弁機構と前記支持軸内の作動液通路とを連通あるいは遮断する開口部を備え
前記2つの液圧制御機構と前記支持軸内の作動液通路とを連通する開口部は、前記各液圧制御機構に対して各別の支持軸回動位相において連通するものであり、
前記支持軸の周面には中速用のカムを選択する開口部から同支持軸の周方向に延びる溝が形成され、同溝は同支持軸の周方向おいて高速用のカムを選択する開口部に対応する位置まで延伸されてなる
ことを特徴とする可変動弁装置。
It has two hydraulic pressure control mechanisms, each of which is hydraulically controlled, and a cam for opening and closing the engine valve from among three kinds of cams for low speed, medium speed, and high speed based on hydraulic pressure control of hydraulic fluid. In a variable valve mechanism including a variable valve mechanism that selectively switches, and a support shaft that rotatably supports the variable valve mechanism,
Hydraulic fluid for hydraulically controlling the variable valve mechanism is supplied through a hydraulic fluid passage formed in the support shaft,
The support shaft includes an opening for communicating or blocking the variable valve mechanism and the hydraulic fluid passage in the support shaft based on the rotation thereof ,
An opening communicating between the two hydraulic pressure control mechanisms and the hydraulic fluid passage in the support shaft communicates with each of the hydraulic pressure control mechanisms in a different support shaft rotation phase,
A groove extending in the circumferential direction of the support shaft from an opening for selecting a medium speed cam is formed on the circumferential surface of the support shaft, and the groove selects a high speed cam in the circumferential direction of the support shaft. A variable valve operating device extending to a position corresponding to the opening .
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