JP3926541B2

JP3926541B2 - Cam drive control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3926541B2
Application number: JP2000197556A
Authority: JP
Inventors: 信中村; 誠之助原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP2002013404A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用内燃機関の機関弁である吸気弁や排気弁を、バルブスプリングのばね力に抗して開作動させるカム、とりわけカムシャフトに対して径方向へ摺動可能な可動カムのカム駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関のカム駆動制御装置としては、１気筒当り２つの吸気弁を備えた例えば実開平１−１５７２１１号公報等に記載されているものが知られている。
【０００３】
図１７に基づいて概略を説明すれば、クランク軸と同期回転するカムシャフト１と、該カムシャフト１の外周に設けられて、一方の吸気弁や排気弁をバルブリフター３を介して開作動させる雨滴状の可動カム２とを備え、前記カムシャフト１は、可動カム２の取付部位１ａが横断面が矩形状に形成されている。一方、可動カム２は、中央部にカムシャフト１の取付部位１ａに対応して横断面長方形状の摺動用孔４が貫通形成されて、この摺動用孔４を介してカムシャフト１に対して径方向へ摺動自在に支持されており、この摺動に伴ってカムノーズ部２ａがバルブリフター３方向へ進退自在になっている。
【０００４】
また、前記可動カム２のカムノーズ部２ａには、該カムノーズ部２ａを側部の固定カム５を介してカムシャフト１に支持させる支持機構６が設けられている。さらに、前記取付部位１ａの一端部と摺動用孔４のカムノーズ部２ａ側の端部との間に、カムノーズ部２ａを進出する方向に押出す押圧機構７が設けられていると共に、取付部位位１ａの他端部と摺動用孔４のベースサークル２ｂ側の端部との間に、カムノーズ部２ａを後退動させる付勢機構８が設けられている。
【０００５】
そして、機関低回転低負荷時には、前記押圧機構７、支持機構６は作動しておらず可動カム２はカムシャフト１との回転に伴い同期回転しつつカムノーズ部２ａがバルブリフター３の上面に対して後退動して、吸気弁を固定カム５と共に、バルブリフトを低リフトに制御する。
【０００６】
一方、機関高回転高負荷域に移行した場合は、押圧機構７及び支持機構６によって可動カム２がカムノーズ部２ａの最大進出位置でカムシャフトに固定される。このため、吸気弁のバルブリフトが高リフト制御されて、吸気の充填効率が向上して機関の高出力化が図れるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来のカム駆動制御装置にあっては、可動カム２が、カムシャフト１の取付部位１ａの両側２面１ｂ，１ｃと摺動用孔４の対向する両側面４ａ，４ｂとの摺接を得ながら進退動するようになっているが、各面は直線状になっているため、それぞれの面加工精度を高くすることが困難であり、この結果、カムシャフト取付部位１ａの両側２面１ｂ，１ｃ間の巾寸法を摺動用孔４の対向する両側面４ａ，４ｂとの巾寸法に対してある程度小さくせざるを得ず、カムシャフト取付部位１ａと摺動用孔４との間で回転方向のガタ付きが発生し易くなり、打音が発生し易くなる。
【０００８】
また、特に、カムノーズ部２ａの最大進出状態で、可動カム２が図中位置からさらに時計方向へ回転してバルブリフター３上面を押し下げながら回転すると、図外のバルブスプリングの反力によって摺動用孔４の一方側面４ａの先端部と、該面４ａと対向する取付部位１ａの一方側面１ｂの先端部とか、あるいは他方側側面４ｂの後端部付近と取付部位１ａの他方側面１ｃの後端部付近とが所謂片当りして、経時的に摩耗が発生し易くなり、この結果、耐久性が低下するといった技術的課題を招いている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、カムシャフトの回転力によって機関弁を開作動させる可動カムに摺動用長孔を形成すると共に、該可動カムのカムノーズ部が前記摺動用長孔を介して機関弁方向へ進退動するように前記可動カムをカムシャフトに対して径方向へ移動可能に設け、かつ前記可動カムを機関運転状態に応じて進出位置に保持され、あるいは進退可能な位置に切り換えて機関弁のバルブリフト制御する内燃機関のカム駆動制御装置において、前記カムノーズ部が進出位置に保持された位置においてカムシャフトに嵌合支持される前記摺動用長孔の一端側内周面を、カムシャフトの円弧状外周面形状に沿って円弧状に形成すると共に、前記カムノーズ部の最大進出位置で可動カムをカムシャフトに連結あるいは解除する連結解除機構と、前記カムノーズ部を進出方向へ付勢する付勢手段と、前記可動カムのカムシャフト回転方向への該カムシャフトに対する所定以上の自由回転を規制する規制手段と、を備え、前記可動カムが前記規制手段によって規制された位置で、前記連結解除機構により可動カムをカムシャフトに連結したことを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、摺動用孔の一端部内周面とこれに対向するカムシャフトの外周面が、高い加工精度が可能な円弧面としたため、可動カムのカムノーズ部が最大に進出した位置で連結解除機構によりカムシャフトと連結された状態では、可動カムの回転中において摺動用孔の一端部内周面とカムシャフトの外周面が互いに円弧面同士の接触によってカムシャフトに対する可動カムの自由な相対回転を規制することができる。したがって、従来例のような矩形直線状の面によるガタ付きの発生あるいは片当り現象を抑制することができる。
さらには、可動カムの進退自在な状態において、該可動カムのカムシャフト回転方向への過度な回転を規制することができるため、連結解除機構による連結作動時におけるカムシャフトと可動カムとの正確な位置決めが可能になり、この結果、連結解除機構による連結、解除作動を安定的に行なうことができる。特に、規制手段による可動カムの位置規制によって、前記連結解除機構による連結、解除作動を速やかにかつ確実に行うことができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記カムシャフトの外周面と可動カムの摺動用長孔との間に、可動カムのカムノーズ部が機関弁の上端部を押圧した際に、該可動カムをカムシャフト回転方向と逆方向へ該カムシャフトに対して所定量回動を許容する隙間部を形成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記摺動用長孔のカムノーズ部側の端部に、前記付勢手段のプランジャを介して可動カムをカムシャフトの回転方向へ付勢する傾斜面を形成し、該傾斜面と前記規制手段とによって可動カムのカムシャフト回転方向への回転位置を位置決めすることを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記可動カムのカムシャフト軸方向の側部に、該可動カムの最大カムリフトよりも小さなリフト部を有する固定カムを設けたことを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本発明に係る内燃機関のカム駆動制御装置の第１の実施形態を示し、図２に示すように、シリンダヘッド１０に１気筒あたり２つの吸気弁１１、１２を備えた内燃機関に適用され、一方の吸気弁１１は、カムシャフト１３に固定された通常の固定カム１４によってバルブリフター１５を介して開作動されているのに対して、他方の吸気弁１２側は、カム駆動制御装置により開作動されるようになっている。
【００１７】
具体的に説明すれば、このカム駆動制御装置は、シリンダヘッド１０の上部に機関前後方向に沿って配設され、クランク軸から伝達された回転力によって回転駆動するカムシャフト１３と、該カムシャフト１３の外周にほぼカムシャフト径方向へ移動可能に設けられて、有蓋円筒状の直動型バルブリフター１６を介して前記吸気弁１２をバルブスプリング１２ａと共働して開閉作動させる可動カム１７と、前記カムシャフト１３の外周に設けられて、可動カム１７を軸方向に支持する支持機構１８と、機関運転状態に応じてカムシャフト１３に対して可動カム１７を連結固定あるいは連結固定を解除する連結解除機構１９と、前記可動カム１７をカムノーズ部２４が進出する方向に付勢する付勢手段２７とを備えている。
【００１８】
前記カムシャフト１３は、シリンダヘッド１０の上端部に設けられた軸受５０によって図１中、時計方向（矢印方向）へ回転自在に支持されていると共に、内部軸心方向に後述する油圧回路から油圧が供給される油通路２１が形成されている。また、カムシャフト１３は、可動カム１７が位置する取付部位２０が横断面ほぼＵ字形状に形成されて、一端部２０ａの外周面２０ｃが円弧状に形成されている。一方、他端部２０ｂ側の回転方向前方の一側面２０ｄが一端部外周面２０ｃの後述するプランジャ軸線Ｙ方向の接線よりも内方に折曲した傾斜面に形成されていると共に、回転方向後方の他側面２０ｅが円弧状外周面２０ｃのプランジャ軸線Ｙ方向の接線を延長したほぼ直線状に形成されている。
【００１９】
前記可動カム１７は、プロフィールが雨滴状に形成されて、ほぼ円形状のベースサークル部２３と、該ベースサークル部２３の反対側に山形状に突設されたカムノーズ部２４と、該ベースサークル部２３とカムノーズ部２４との間に形成されたフランク部２５とから構成されて、これらがバルブリフター１６の上面を回転摺接するようになっている。また、このカムプロフィール全体の特性は図１２に示すようになっている。さらに、可動カム１７の中央内部には、前記カムシャフト１３の取付部位２０に係合する摺動用長孔２６が貫通形成されている。
【００２０】
この摺動用長孔２６は、図１に示すように、カムシャフト１３の径方向、つまり取付部位２０のＵ字形状に沿ってほぼ長円状に形成されて、ベースサークル部２３側の一端部内周面２６ａが前記カムシャフト取付部位２０の円弧状の一端部外周面２０ｃに沿ったほぼ円弧状に形成されていると共に、前記カムノーズ部２４の先端部側に位置する他端部内周面２６ｂの可動カム１７の回転方向前方位置からカムノーズ部２４先端側に亙って下り傾斜状に形成された傾斜面２６ｅになっている。また、前記両端部の各内周面２６ａ，２６ｂの間の両側面２６ｃ、２６ｄは、平行なほぼ直線状に形成されている。
【００２１】
また、可動カム１７は、傾斜面２６ｅよりプランジャ２９からの付勢力をうけ、カムシャフト１３回転方向へ回動している。
【００２２】
したがって、回転方向の一側面２６ｃと前記取付部位２０の傾斜状の一側面２０ｄとの間に、β角の三角形隙間部Ｃが形成されており、この隙間部Ｃによって可動カム１７が取付部位２０に対してカムシャフト１３の回転方向と反対方向への回転が許容されていると共に、この回転量は前記一側面２０ｄに摺動用長孔２６の前記一側面２６ｃに当接した時点でそれ以上の回転が規制されるようになっている。また、前記取付部位２０の他側面２０ｅと摺動用長孔２６の他側面２６ｄとによって、可動カム１７のカムシャフト１３の回転方向と同方向の所定以上の回転を規制する規制手段が構成されている。
【００２３】
また、この可動カム１７は、前記摺動用長孔２６を介して付勢手段２７によりカムノーズ部２４側が突出（進出）方向に移動可能に設けられている。すなわち、前記付勢手段２７は、図１に示すように、カムシャフト取付部位２０の他端部２０ｂ中央から一端部２０ａ方向に沿って穿設されたプランジャ穴２８と、該プランジャ穴２８内に摺動自在に設けられたプランジャ２９と、該プランジャ２９を前記摺動用長孔２６の他端部内周面２６ｂ方向へ付勢するリターンスプリング３０とから構成されている。
【００２４】
前記プランジャ２９は、有蓋円筒状に形成され、前記プランジャ穴２８を進退動自在に摺動して、先端部２９ａの球面状先端面が摺動用長孔２６の前記他端部側の傾斜面２６ｅに当接している。また、リターンスプリング３０は、一端部が前記プランジャ穴２８の底部に弾持されていると共に、他端部がプランジャ２９の内部空洞底面に弾持されている。
【００２５】
前記支持機構１８は、図３、図４に示すように、可動カム１７の両側面１７ａ，１７ａ側に配置された一対の第１、第２フランジ部３２、３３と、該各フランジ部３２、３３の内部直径方向及びカムシャフト１３の直径方向に貫通して各フランジ部３２、３３をカムシャフト１３に固定する固定用ピン３１とによって構成されている。
【００２６】
前記両フランジ部３２、３３は、ほぼ円環状に形成されて中央に前記カムシャフト１３に嵌装する嵌合孔３２ｃ，３３ｃが形成されていると共に、外径が可動カム１７のベースサークル部２３の外径とほぼ同一に設定されている。また、対向する各内側面３２ａ，３３ａが可動カム１７の両側面に摺接している。さらに、両フランジ部３２，３３の外周面は、可動カム１７のカムノーズ部２４が後退動した際に、可動カム１７を挟んでバルブリフター１６の上面両側に微小なクリアランスをもって対向している。
【００２７】
前記連結解除機構１９は、図１及び図３に示すように前記第１フランジ部３２の外端面に向かって内端面３２ａから内部軸方向に穿設された有底状の収容穴３５と、該収容穴３５内から内端面側に摺動自在に設けられた連結ピストン３６と、可動カム１７のベースサークル部２３の中心からカムノーズ部２４の先端中心を結ぶ中心線Ｘ上のベースサークル部２３側に軸方向に貫通形成されて、可動カム１７のベースサークル部２３側で前記収容穴３５と対向合致する連結穴３７と、該連結穴３７内に摺動自在に設けられて一端面が前記連結ピストン３６の一端面と適宜対接する押圧ピストン３８と、第２フランジ部３３の外端部に向かって前記収容穴３５とほぼ対象位置に形成された有底状の保持穴３９と、この内部からスプリング部材４０のばね力で前記押圧ピストン３８を介して連結ピストン３６を後退動させる付勢ピストン４１と、前記収容穴３５の底部に対して油圧を選択的に給排する油圧回路４３とから構成されている。
【００２８】
なお、前記保持穴３９の底壁には付勢ピストン４１の自由な摺動を確保するための小径な空気抜き孔４４が穿設されている。
【００２９】
また、前記連結ピストン３６や押圧ピストン３８の軸方向の長さは、対応する収容穴３５や連結穴３７の軸方向長さとほぼ同一に設定されているが、前記付勢ピストン４１の軸方向の長さは、保持穴３９の軸方向の長さよりも短く設定されている。さらに、前記連結穴３７の形成位置を、前記カムノーズ部２４が最大に後退動した際にも、前記押圧ピストン３８の前後端部が前記両フランジ部３２、３３の対向内側面３２ａ，３３ａに対向する位置となるように構成した。
【００３０】
前記油圧回路４３は、図３に示すように、カムシャフト１３の内部径方向に穿設されて、前記収容穴３５底部と油通路２１とを連通する油孔４５と、一端部が前記油通路２１に連通し他端部がオイルポンプ４６と連通する油圧給排通路４７と、前記オイルポンプ４６と油圧給排通路４７との間に設けられた２方向型の電磁切換弁４８と、該電磁切換弁４８をバイパスしたバイパス通路４９に設けられたオリフィス５０とから構成されている。
【００３１】
また、前記電磁切換弁４８は、ドレン通路５１にも接続されていると共に、コンピュータを内蔵したコントローラ５２によって前記給排通路４７とオイルポンプあるいはドレン通路５１とに接続切換え作動するようになっている。前記コントローラ５２は、図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、スロットルバルブ開度センサなどの各種センサによって検出した機関運転状態に応じて前記電磁切換弁４８に制御信号を出力するようになっている。
【００３２】
以下、本実施形態の作用について説明すれば、まず、例えば機関低回転低負荷時には、コントローラ５２からの制御信号によって電磁切換弁４８が油圧給排通路４７の上流側を遮断すると共に、該油圧給排通路４７とドレン通路５１とを連通し、したがって、前記収容穴３５にオイルポンプ油圧は直接供給されず、オリフィス５０で減圧された油圧がバイパス通路４９から僅かに供給されるだけで、ほとんど油圧は発生しない。
【００３３】
このため、連結ピストン３６や押圧ピストン３８及び付勢ピストン４１は、図３に示すように、可動カム１７のベースサークル部２３の領域では、各収容穴３５と連結穴３７及び保持穴３９が互いに合致はするものの、それぞれの収容穴３５や連結穴３７及び保持穴３９内にそれぞれ収容保持された状態になり、カムシャフト１３と可動カム１７との連結が解除された状態になっている。
【００３４】
ここで、前述のように、ベースサークル部２３の領域で前記各穴３５、３７、３９が合致する理由は、前記プランジャ２９の摺動用長孔２６に対する当接方向が、図１に示すようにプランジャ２９軸線Ｙに対して、角度αｏだけカムシャフト１３の回転方向に傾いているため、可動カム１７が、プランジャ２９によってカムシャフト１３の回転方向にモーメントを受ける。この結果、前記規制手段である摺動用長孔２６の他側面２６ｄが、取付部位２０の他側面２０ｅに当接してカムシャフト１３回転方向の回転が規制され、この位置で各穴３５、３７、３９が合致するように予め設定されているからである。
【００３５】
しかし、可動カム１７は、摺動用長孔２６が取付部位２０に係合していることから、図１と図５〜図８に示すようにカムシャフト１３と時計方向へ同期回転している。
【００３６】
そして、時計方向へ回転した可動カム１７の外周面がバルブリフター１６の上面を摺接して、ベースサークル部２３を経てフランク部２５がバルブリフター１６上面に達して、当接位置ｅがバルブリフター１６の中心位置０から、図５に示すようにｅ１に移動すると、カムノーズ部２４にバルブスプリング１２ａのばね力（Ｆ）が作用し、これによって、可動カム１７にはカムシャフト１３の回転方向と反対方向のモーメントＭ１（＝Ｆ×ｅ）が作用する。これによって、可動カム１７は、カムシャフト（位相θ₁）に対し相対的にカムシャフト回転方向と反対方向に回転し始める。
【００３７】
また、このモーメントＭ１によってプランジャ２９の先端部２９ａに荷重ｆ（＝Ｍ１／ｌ）が作用する。このとき、プランジャ２９軸方向Ｙと荷重ｆ方向（当接方向）は比較的小さな角度α１しかずれていないため、プランジャ２９を容易に押し戻すことができるが、荷重ｆの絶対値が小さいため、この押し戻し速度は小さい。
【００３８】
結果的に、主として可動カム１７のカムシャフト１３回転方向と反対方向の相対回転により、可動カム１７のリフトが吸収されて、バルブリフター１６及び吸気弁１２は零リフトを維持しつつ、可動カム１７やプランジャ２９の円滑な作動が得られるのである。
【００３９】
その後、カムシャフト１３がさらに回転すると（位相θ₂）、図６に示すように、可動カム１７は、カムノーズ部２４で接するようになり、バルブリフター１６からの押圧反力によって隙間部Ｃの隙間がなくなる状態、すなわち摺動用長孔２６の一側面２６ｃが取付部位２０の一側面２０ｄに当接して規制されるまで反転する。これによって、可動カム１７は、カムシャフト１３に対してほぼβ角度分だけカムシャフト１３に対して回転方向の位相が遅れるとともに、連結穴３７も収容穴３５に対してほぼβ角度分だけ回転方向位相が遅れる。
【００４０】
また、このとき可動カム１７は、摺動用長孔２６を介して△分だけ僅かに押し戻されており、カムノーズ部２４のバルブリフター１６上面に対する当接位置も先端部側に移動してｅ２の比較的大きな値になっている。したがって、可動カム１７に作用するモーメントＭ２が比較的大きくなるが、そのモーメントＭ２は、両一側面２０ｄ，２６ｃの当接規制によって受け止められて、プランジャ２９には比較的大きな荷重ｆが作用する。そして、プランジャ２９の軸方向Ｙと荷重ｆの方向はさらに小さな角度α２になっていることと、荷重ｆの値が大きいことにより、プランジャ２９はリターンスプリング３０のばね力に抗して円滑にかつ速い速度で押し戻される。
【００４１】
この結果、可動カム１７のリフトがプランジャ２９の良好な押し戻し作用によって効果的に吸収されるため、吸気弁１２のバルブリフトは零に維持される。
【００４２】
また、カムシャフト１３がさらに回転すると（位相θ₃）、図７に示すようにプランジャ２９の押し戻しに伴い、可動カム１７が各一側面２０ｄ，２６ｃの規制面によって押し戻される。このとき、プランジャ２９の軸方向Ｙと荷重ｆの方向（当接）は小さな角度（α３）になっているため、プランジャ２９は円滑かつ高速度で押し戻される。また、可動カム１７は、摺動用長孔２６を介して大きなＳの分だけ押し戻され、図７に示す位置においても可動カム１７のリフトが吸収されてバルブリフトは零に維持される。
【００４３】
なお、このように可動カム１７が大きく押し戻された場合でも、収容穴３５，保持穴３９は、図７Ｚに示すように、その一部が可動カム１７の対向側面に位置しているため、連結ピストン３６や付勢ピストン４１が抜け出すおそれはない。
【００４４】
また、カムシャフト１３がさらに回転して（位相θ₄）、図８に示すように可動カム１７のカムノーズ部２４の先端部がバルブリフター１６上面を超えると、該可動カム１７は、カムノーズ部２４の反対側の側面でバルブリフター１６上面に当接するようになり、可動カム１７のリフトはフランク区間へと移動する。ここで、可動カム１７とバルブリフター１６の間に、クリック現象によってクリアランスが発生してプランジャ２９が突出しようとするが、この際、可動カム１７のバルブリフター１６との接点がバルブリフター１６の中心に対して逆方向ｅ４のポイントに移動していることにより、可動カム１７は時計方向、つまりカムシャフト１３の回転方向に位相がずらされて、両一側面２０ｄ，２６ｃ間にδ角の隙間部Ｃが生じ始める。
【００４５】
そして、さらに可動カム１７が回転していくと、可動カム１７のリフト区間を終了して、ベースサークル区間に移行し、最終的には図１の状態に戻るが、プランジャ２９の当接方向αｏは、プランジャ２９軸方向Ｙに対してカムシャフト１３の回転方向にずれているため、可動カム１７は取付部位２０の他側面２０ｅに摺動用長孔２６の他側面２６ｄが安定的に当接して規制され、各ピストン３６、３８、４１の軸心が合致する。
【００４６】
このように、かかる機関運転領域では、可動カム１７は、カムシャフト１３と同期回転しているが、常時両フランジ部３２、３３と共に零リフト状態でバルブリフター１６の上面に摺接して、他方の吸気弁１２に対するリフト作用を行なわない。したがって、一方の吸気弁１１のみが固定カム１４によりリフトされて開閉作動され、他方の吸気弁１２は、バルブスプリング１２ａのばね力による閉弁状態になり、いわゆる弁停止状態になる。
【００４７】
この結果、気筒内に流入する吸気に強いスワールを生成して燃焼を促進させて、燃費の向上を図ることが可能になる。
【００４８】
一方、例えば、機関高回転高負荷域になると、今度はコントローラ５２から出力された制御信号に基づいて電磁切換弁４８が切換え作動して、ドレン通路５１を遮断すると共に、油圧給排通路４７の上下流を連通する。このため、オイルポンプ４６から吐出された高油圧は、該油圧給排通路４７を通って油通路２１及び油孔４５からピストン収容穴３５に供給される。
【００４９】
このため、連結ピストン３６は、可動カム１７が回転して、前述のように、ベースサークル部２３がバルブリフター１６上面に対向した時点において、図９に示すように収容穴３５と連結穴３７及び保持穴３９の三者が合致するため、連結ピストン３６の先端部が収容穴３５内の高油圧によりスプリング部材４０のばね力に抗して進出して押圧ピストン３８と付勢ピストン４１とを押し戻しながら連結穴３７内に係入すると共に、押圧ピストン３８の他端部も保持穴３９内に係入する。よって、可動カム１７は、カムノーズ部２４が最大に進出した状態で両フランジ部３２、３３に連結固定されて、カムシャフト１３と一体的に連結されることになる。なお、前述の高油圧は、プランジャ２９に押圧力を付加し、可動カム１７が慣性力であばれるのを防止し、前述の収容穴３５と連結穴３７及び保持穴３９の三者が合致するのをより安定なものとしている。
【００５０】
したがって、可動カム１７は、固定カム１４と同様にカムシャフト１３の回転に伴いカムリフト機能を発揮させて他方の吸気弁１２を図１２に示すような高バルブリフト（リフトＬ１）させることが可能になる。
【００５１】
この結果、両方の吸気弁１１、１２の開閉作動によって吸気の充填効率が向上して、機関の出力を増大させることが可能になる。
【００５２】
そして、かかる可動カム１７が、カムシャフト１３に連結された状態では、取付部位一端部２０ａの円弧状外周面２０ｃに摺動用長孔２６の円弧状一端部内周面２６ａが当接支持されるため、両面間のガタ付きの発生が抑制される。すなわち、この時点での可動カム１７の回転方向の規制は、加工精度を高くできる円弧状の内外周面２０ｃ，２６ａの接触によって行われるため、両者間でのガタの発生を十分に抑制でき、打音の発生を抑制できると共に、両者間での片当りの発生も抑制できる。
【００５３】
ここで、かかる可動カム１７に対する支持作用を、図１０に基づいてさらに具体的に説明すると、前記円弧状の内外周面２０ｃ，２６ａの当接点Ｐ１は可動カム１７の時計方向の回転を規制し、当接点Ｐ２は可動カム１７の反時計方向の回転を規制している。そして、カムシャフト１３の軸心をＯとし、連結ピストン３６の軸心をＪとしたとき、Ｏ−Ｐ１−Ｊの成す角度と、Ｏ−Ｐ２−Ｊの成す角度はそれぞれほぼ９０°になっている。したがって、カムシャフト１３が回転すると、可動カム１７はカムシャフト１３に固定されているので、図１１に示すように可動カム１７のもつ高リフトＬ１でバルブリフター１６及び吸気弁１２がリフトする。その際、前述のように可動カム１７の回転方向の規制は、精度の高い円弧状の内外周面２０ｃ，２６ａ同士の接触であるため、両者間のガタの発生を低減でき該接触面間での打音の発生を抑制できると共に、片当りの発生も抑制できる。この結果、局部面圧が高くなるのを防止し、接触面の耐久性を向上させ偏摩耗等の発生を防止することが可能になる。
【００５４】
また、ここで、連結ピストン３６の軸心Ｊが、摺動用長孔２６の長手方向の投影範囲中に位置しているため、可動カム１７の時計方向の回転と反時計方向の回転の両方を前記両内外周面２０ｃ，２６ａで有効に規制することができる。軸心Ｊが可動カム１７の側部側に配置されている場合に較べ両方の回転方向に対する規制が有効に行われるのである。
【００５５】
また、前述のように、取付部位２０の他側面２０ｅに対して摺動用長孔２６の他側面２６ｄが当接して可動カム１７の時計方向の回転を規制した位置で、各穴３５、３７、３９を合致させるようにしたため、カムシャフト１３に対する可動カム１７の速やかかつ確実な連結解除作用が得られる。
【００５６】
しかも、連結解除手段１９の連結作動、つまり連結ピストン３６及び押圧ピストン３８の各連結穴３７や保持穴３９への係入作動を、前述のカムシャフト１３と可動カム１７の相対回転中に行なうだけではなく、該可動カム１７のベースサークル域、すなわち相対回転のない状態において行なうようにしたため、連結可能時間を十分に確保できるので、高回転時においても安定かつより確実な連結作用が得られる。
【００５７】
また、この実施形態によれば、付勢手段２７を可動カム１７のカムノーズ部２４が進出する方向に設けたため、該カムノーズ部２４がバルブスプリング１２ａのばね力によって押圧された際に、該カムノーズ部２４を介して可動カム１７全体を後退動させることが容易になる。
【００５８】
図１３は第２の実施形態を示し、可動カム１７の両側あるいは片側に配置されたフランジ部３２を低速用のカムとして利用したものである。つまり、可動カム１７のカムノーズ部２４の高さ（Ｌ１）をさらに高く形成してカムプロフィールを高速用に設定する一方、フランジ部３２の外周に、前記第１のカムノーズ部２４よりも低い第２のカムノーズ部６４を形成してカムプロフィールを低速用に設定したものである。
【００５９】
したがって、機関低回転低負荷時には、可動カム１７が自由に揺動しているため、第１カムノーズ部２４はバルブリフター１６上面に達すると、フランジ部３２の第２カムノーズ部６４と同一の高さまで後退動する。したがって、この運転領域では、他方の吸気弁１２は、弁停止されることなく、第２カムノーズ部６４のリフト特性にしたがって開閉作動し、つまり図１４の一点鎖線で示すようなリフト量Ｌ２の低バルブリフト特性になる。これによって、弁停止状態による燃費の向上は得られないが、気筒内でのある程度のスワールの生成による燃焼改善と機関回転の安定化及び低回転域における高トルクを得ることができる。
一方、高回転高負荷域に移行すると、連結解除手段１９によって今度はカムシャフト１３と可動カム１７が一体的に連結されることから、吸気弁１２は第１のカムノーズ部２４のリフト特性にしたがって開閉作動し、図１４の実線で示すようなリフト量Ｌ１の高バルブリフト特性になり、機関の高出力化が図れる。
【００６０】
図１５は第３の実施形態を示し、可動カム１７のカムシャフト１３回転方向の規制手段を、プランジャ２９と摺動用長孔２６とによって構成したものである。
【００６１】
すなわち、取付部位２０の他側面２０ｅを一側面２０ｄと同じく内方へ傾斜状に形成すると共に、摺動用長孔２６の他側面２６ｄをほぼ中央側から先端側に亙って前記他側面２０ｅと所定の間隙を維持しつつ内方へ傾斜状に形成した。
【００６２】
したがって、図示のようにカムノーズ部２４が上方に位置している際に、可動カム１７が時計方向へ回転しようとしてしても、付勢されたプランジャ２９の先端部２９ａ端縁に、傾斜状の他側面２６ｄのほぼ上側縁が当接して回転を規制するため、各穴３５、３７、３９を精度良く合致させることが可能になることは勿論のこと、取付部位２０に規制面を形成する必要がなくなるため、カムシャフト１３の加工が容易になる。
【００６３】
図１６は第４の実施形態を示し、規制手段としてプランジャ２９と摺動用長孔２６の他端部２６ｂ側とによって構成したもので、他端部２６ｂの可動カム１７中心線Ｘからカムシャフト１３の回転方向と反対側の面を、中心線Ｘ方向へ上り傾斜状に形成して規制面２６ｆとし、この規制面２６ｆがプランジャ２９の先端部２９ａの端縁に当接して可動カム１７のカムシャフト１３回転方向の回転を規制するようになっている。そして、この規制角度αｏ′は、反対側の規制角度αｏにほぼ等しく設定されている。
【００６４】
したがって、この実施形態によれば、プランジャ２９のサイドフォースが相殺されて、該プランジャ２９の倒れが減少するため、可動カム１７の位置決め精度が向上すると共に、連結解除機構１９の切り換え作動性が良好になる。
【００６５】
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば可動カム１７のバルブリフト下り側のカムノーズ部２４あるいはフランク部２５の形状をさらに変更して可動カム１７のリフト終了直後におけるバルブリフター１６との衝突を低減することも可能である。また、本装置を両方の吸気弁に適用して、気筒停止制御なども行なうことができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係る内燃機関のカム駆動制御装置によれば、可動カムのカムノーズ部が最大に進出した位置で連結解除機構によりカムシャフトと連結された状態において、可動カムは、摺動用孔の一端部内周面がカムシャフトの外周面に互いに円弧面同士の接触によって自由な相対回転が規制される、つまり、両内外周面が加工精度を高くできる互いの円弧面の接触によって回転を規制できるため、両内外周面間のガタの発生が抑制されて、打音の発生も防止できる。
また、可動カムの進退自在な状態において、該可動カムのカムシャフト回転方向への過度な回転を規制することができるため、連結解除機構による連結作動時におけるカムシャフトと可動カムとの正確な位置決めが可能になり、この結果、連結解除機構による連結、解除作動を安定的に行なうことができる。特に、規制手段による可動カムの位置規制によって、前記連結解除機構による連結、解除作動を速やかにかつ確実に行うことができる。
【００６７】
さらに、両内外周面間の片当りも抑制されて偏摩耗の発生も防止されるため、耐久性の向上が図れる。
【００６８】
請求項２記載の発明によれば、可動カムのカムノーズ部が進退自在な状態において、可動カムのリフト初期に該可動カムが隙間部によってカムシャフトの回転方向と反対方向へ位相を変化させてリフトを吸収できるため、可動カムの円滑な後退動が得られると共に、カムノーズ部による機関弁の不用意なバルブリフトを防止できる。
【００６９】
請求項３記載の発明によれば、可動カムの進退自在な状態において、可動カムのベースサークル領域で傾斜面と規制手段との共働作用によって可動カムのカムシャフトに対する位置決めが安定し、この結果、前記連結解除機構による連結、解除作動をさらに安定的に行なうことができる。
【００７０】
請求項４記載に発明によれば、１つの機関弁に対して、低リフトの固定カムと高リフトの可動カムを任意に切り換えて可変リフトさせることができるため、機関の低回転領域から高回転域までの燃費や出力トルクなどの機関性能を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】本実施形態の側面図。
【図３】本実施形態の要部断面図。
【図４】図２のＢ矢示図。
【図５】本実施形態における可動カムの進退動自在な状態の作用説明図。
【図６】本実施形態における可動カムの作用説明図。
【図７】本実施形態における可動カムの作用説明図。
【図８】本実施形態における可動カムの作用説明図。
【図９】本実施形態の連結解除手段による連結状態を示す作用説明図。
【図１０】連結された可動カムの支持状態を示す説明図。
【図１１】可動カムのリフト状態を示す説明図。
【図１２】本実施形態の可動カムによるバルブリフト特性図。
【図１３】本発明の第２の実施形態を示す断面図。
【図１４】第２の実施形態におけるバルブリフト特性図。
【図１５】本発明の第３の実施形態を示す断面図。
【図１６】本発明の第４の実施形態を示す断面図。
【図１７】従来のカム駆動制御装置を示す断面図。
【符号の説明】
１０…シリンダヘッド
１１、１２…吸気弁
１３…カムシャフト
１７…可動カム
１８…支持機構
１９…連結解除機構
２０…取付部位
２０ｄ…一側面（規制面）
２０ｅ…他側面（規制手段）
２３…ベースサークル部
２４…カムノーズ部
２６…摺動用長孔
２６ａ，２６ｂ…端部内周面
２６ｄ…他側面（規制手段）
２７…付勢手段
２９…プランジャ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cam for opening an intake valve or an exhaust valve, for example, an engine valve of an internal combustion engine for automobiles against the spring force of a valve spring, and in particular, a movable cam slidable in a radial direction with respect to a camshaft. The present invention relates to a cam drive control device.
[0002]
[Prior art]
As a conventional cam drive control device for an internal combustion engine, a device described in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-157211 having two intake valves per cylinder is known.
[0003]
The outline will be described with reference to FIG. 17. The camshaft 1 that rotates in synchronization with the crankshaft and the outer periphery of the camshaft 1 are operated to open one of the intake and exhaust valves via the valve lifter 3. A raindrop-shaped movable cam 2 is provided, and the camshaft 1 has a mounting portion 1a of the movable cam 2 formed in a rectangular cross section. On the other hand, the movable cam 2 is formed with a sliding hole 4 having a rectangular cross section corresponding to the mounting portion 1a of the camshaft 1 at the center thereof, and the camshaft 1 is passed through the sliding hole 4. The cam nose portion 2a can be moved forward and backward in the valve lifter 3 direction along with the sliding.
[0004]
The cam nose portion 2a of the movable cam 2 is provided with a support mechanism 6 for supporting the cam nose portion 2a on the camshaft 1 via a fixed cam 5 on the side portion. Further, a pressing mechanism 7 for pushing the cam nose portion 2a in the advancing direction is provided between one end portion of the attachment portion 1a and the end portion of the sliding hole 4 on the cam nose portion 2a side. Between the other end of 1a and the end of the sliding hole 4 on the base circle 2b side, an urging mechanism 8 for moving the cam nose 2a backward is provided.
[0005]
At the time of engine low rotation and low load, the pressing mechanism 7 and the support mechanism 6 are not operated, and the movable cam 2 rotates synchronously with the rotation of the camshaft 1 while the cam nose portion 2a is in contact with the upper surface of the valve lifter 3. Then, the intake valve is controlled together with the fixed cam 5 to control the valve lift to a low lift.
[0006]
On the other hand, when the engine has shifted to the high engine speed / high load range, the movable cam 2 is fixed to the camshaft at the maximum advancing position of the cam nose 2a by the pressing mechanism 7 and the support mechanism 6. For this reason, the valve lift of the intake valve is subjected to high lift control, so that the intake charging efficiency is improved and the engine output can be increased.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional cam drive control device, the movable cam 2 is slidably contacted between the two side surfaces 1b and 1c of the mounting portion 1a of the camshaft 1 and the opposite side surfaces 4a and 4b of the sliding hole 4 facing each other. However, since each surface is linear, it is difficult to increase the accuracy of surface processing. As a result, two surfaces on both sides of the camshaft mounting portion 1a are difficult to achieve. The width between 1b and 1c has to be reduced to some extent relative to the width between the opposite side surfaces 4a and 4b of the sliding hole 4 and rotates between the camshaft mounting portion 1a and the sliding hole 4. Directional play is likely to occur, and a hitting sound is likely to occur.
[0008]
In particular, when the movable cam 2 rotates further clockwise from the position in the figure while pushing down the upper surface of the valve lifter 3 with the cam nose portion 2a in the maximum advanced state, the sliding hole is caused by the reaction force of the valve spring not shown in the figure. 4 at the front end of one side surface 4a and the front end portion of one side surface 1b of the mounting portion 1a facing the surface 4a, or the rear end portion of the other side surface 4b and the other side surface 1c of the mounting portion 1a. The vicinity is so-called one-sided, and wear tends to occur over time, resulting in a technical problem that durability is lowered.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention has been devised in view of the technical problems of the conventional apparatus, and the invention according to claim 1 forms a long slot for sliding in a movable cam that opens the engine valve by the rotational force of the camshaft. In addition, the movable cam is provided so as to be movable in the radial direction with respect to the camshaft so that the cam nose portion of the movable cam moves forward and backward in the engine valve direction through the long slot for sliding, In an internal combustion engine cam drive control device that controls the valve lift of the engine valve by switching to a position where the advance or retreat is possible depending on the operating state, and in the position where the cam nose portion is held in the advance position, The inner peripheral surface on one end side of the sliding long hole to be fitted and supported is formed in an arc shape along the arc-shaped outer peripheral surface shape of the camshaft and is movable at the maximum advance position of the cam nose portion. Uncoupling mechanism for connecting or releasing the arm to the cam shaftWhen,Biasing means for urging the cam nose portion in the advance directionAnd a restricting means for restricting free rotation of the movable cam with respect to the camshaft in the camshaft rotation direction by a predetermined amount or more, and at a position where the movable cam is restricted by the restricting means, Movable cam connected to camshaftIt is characterized by that.
[0010]
  According to the present invention, the inner peripheral surface of the one end portion of the sliding hole and the outer peripheral surface of the camshaft facing this are arc surfaces capable of high machining accuracy, so that the cam nose portion of the movable cam is connected at the position where the cam nose has advanced to the maximum. In a state where the camshaft is connected to the camshaft by the release mechanism, the movable cam can freely rotate relative to the camshaft by the contact between the inner peripheral surface of the one end of the sliding hole and the outer peripheral surface of the camshaft with each other during the rotation of the movable cam. Can be regulated. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of looseness due to the rectangular linear surface as in the conventional example or the one-sided phenomenon.
  Furthermore, since the excessive rotation of the movable cam in the camshaft rotation direction can be restricted in a state in which the movable cam can advance and retreat, the accurate connection between the camshaft and the movable cam during the connection operation by the connection release mechanism is possible. Positioning becomes possible, and as a result, connection and release operations by the connection release mechanism can be performed stably. In particular, the connection and release operations by the connection release mechanism can be performed quickly and reliably by restricting the position of the movable cam by the restricting means.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, when the cam nose portion of the movable cam presses the upper end portion of the engine valve between the outer peripheral surface of the camshaft and the sliding long hole of the movable cam, the movable cam is attached to the camshaft. A gap portion that allows a predetermined amount of rotation with respect to the cam shaft in the direction opposite to the rotation direction is formed.
[0012]
  The invention described in claim 3An inclined surface for urging the movable cam in the rotational direction of the camshaft is formed at the end of the sliding long hole on the cam nose portion side through the plunger of the urging means, and the inclined surface and the regulating means Position the rotational position of the movable cam in the camshaft rotation directionIt is characterized by that.
[0013]
  The invention according to claim 4A fixed cam having a lift portion smaller than the maximum cam lift of the movable cam is provided on a side portion of the movable cam in the camshaft axial direction.It is characterized by that.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 4 show a first embodiment of a cam drive control device for an internal combustion engine according to the present invention. As shown in FIG. 2, the cylinder head 10 is provided with two intake valves 11 and 12 per cylinder. While applied to an internal combustion engine, one intake valve 11 is opened via a valve lifter 15 by a normal fixed cam 14 fixed to a camshaft 13, while the other intake valve 12 side is The cam drive control device opens the door.
[0017]
More specifically, the cam drive control device is provided on the upper part of the cylinder head 10 along the engine front-rear direction, and is rotated by the rotational force transmitted from the crankshaft, and the camshaft. A movable cam 17 which is provided on the outer periphery of the cam 13 so as to be movable substantially in the camshaft radial direction, and which opens and closes the intake valve 12 in cooperation with the valve spring 12a via a covered cylindrical direct-acting valve lifter 16; The support mechanism 18 is provided on the outer periphery of the camshaft 13 and supports the movable cam 17 in the axial direction, and the movable cam 17 is connected and fixed to the camshaft 13 according to the engine operating state. A connection release mechanism 19 and an urging means 27 for urging the movable cam 17 in a direction in which the cam nose portion 24 advances are provided.
[0018]
The camshaft 13 is supported by a bearing 50 provided at the upper end of the cylinder head 10 so as to be rotatable in the clockwise direction (arrow direction) in FIG. Is formed. Further, the camshaft 13 has a mounting portion 20 where the movable cam 17 is located formed in a substantially U-shaped cross section, and an outer peripheral surface 20c of one end portion 20a formed in an arc shape. On the other hand, one side surface 20d in the rotational direction front side on the other end portion 20b side is formed on an inclined surface that is bent inward from a tangent line in the plunger axis Y direction, which will be described later, on the one end portion outer peripheral surface 20c. The other side surface 20e is formed in a substantially linear shape extending the tangent line in the plunger axis Y direction of the arcuate outer peripheral surface 20c.
[0019]
The movable cam 17 has a substantially circular base circle portion 23 having a raindrop-like profile, a cam nose portion 24 projecting in a mountain shape on the opposite side of the base circle portion 23, and the base circle portion. 23 and a flank portion 25 formed between the cam nose portion 24, and these are configured to rotate and slidably contact the upper surface of the valve lifter 16. The characteristics of the entire cam profile are as shown in FIG. Further, a sliding long hole 26 that engages with the mounting portion 20 of the camshaft 13 is formed through the center of the movable cam 17.
[0020]
As shown in FIG. 1, the sliding long hole 26 is formed in an approximately oval shape along the radial direction of the camshaft 13, that is, along the U-shape of the attachment portion 20, and is formed in one end portion on the base circle portion 23 side. The peripheral surface 26a is formed in a substantially arc shape along the arc-shaped one end portion outer peripheral surface 20c of the camshaft mounting portion 20, and the other end portion inner peripheral surface 26b located on the tip end side of the cam nose portion 24. An inclined surface 26e is formed so as to be inclined downward from the front position in the rotational direction of the movable cam 17 to the distal end side of the cam nose portion 24. Further, both side surfaces 26c and 26d between the inner peripheral surfaces 26a and 26b at the both end portions are formed in a substantially straight line shape in parallel.
[0021]
Further, the movable cam 17 receives a biasing force from the plunger 29 from the inclined surface 26e, and rotates in the camshaft 13 rotation direction.
[0022]
  Therefore, a β-angle triangular gap C is formed between the one side surface 26c in the rotational direction and the inclined one side face 20d of the attachment portion 20, and the movable cam 17 is attached to the attachment portion 20 by this gap portion C. In contrast, the camshaft 13 is allowed to rotate in the direction opposite to the rotational direction of the camshaft 13 and the amount of rotation is slid on the one side surface 20d.Long holeFurther contact with the one side surface 26c of 26 is restricted from further rotation. Also, for sliding with the other side surface 20e of the mounting part 20Long holeThe other side surface 26d of 26 constitutes a restricting means for restricting a predetermined rotation or more in the same direction as the rotation direction of the camshaft 13 of the movable cam 17.
[0023]
Further, the movable cam 17 is provided such that the cam nose portion 24 side can be moved in the projecting (advancing) direction by the biasing means 27 through the long slot 26 for sliding. That is, as shown in FIG. 1, the biasing means 27 includes a plunger hole 28 drilled from the center of the other end portion 20 b of the camshaft mounting portion 20 along the direction of the one end portion 20 a, and the plunger hole 28. The plunger 29 is slidably provided, and a return spring 30 that urges the plunger 29 toward the inner peripheral surface 26b of the other end of the sliding long hole 26.
[0024]
The plunger 29 is formed in a cylindrical shape with a lid, and slides in the plunger hole 28 so that the plunger hole 28 can move forward and backward, and the spherical tip surface of the tip portion 29 a is an inclined surface 26 e on the other end side of the sliding long hole 26. Abut. One end of the return spring 30 is held by the bottom of the plunger hole 28, and the other end is held by the bottom of the inner cavity of the plunger 29.
[0025]
As shown in FIGS. 3 and 4, the support mechanism 18 includes a pair of first and second flange portions 32 and 33 disposed on both side surfaces 17 a and 17 a of the movable cam 17, and the flange portions 32, The fixing pin 31 is configured to penetrate the inner diameter direction of 33 and the diameter direction of the camshaft 13 to fix the flange portions 32 and 33 to the camshaft 13.
[0026]
The flange portions 32 and 33 are formed in a substantially annular shape, and are formed with fitting holes 32c and 33c fitted in the camshaft 13 at the center, and a base circle portion 23 having an outer diameter of the movable cam 17. It is set to be almost the same as the outer diameter. Further, the opposing inner side surfaces 32 a and 33 a are in sliding contact with both side surfaces of the movable cam 17. Further, the outer peripheral surfaces of both flange portions 32 and 33 are opposed to both sides of the upper surface of the valve lifter 16 with a small clearance when the cam nose portion 24 of the movable cam 17 moves backward.
[0027]
As shown in FIGS. 1 and 3, the connection release mechanism 19 includes a bottomed accommodation hole 35 that is drilled in the inner axial direction from the inner end surface 32 a toward the outer end surface of the first flange portion 32. The connecting piston 36 slidably provided from the inside of the accommodation hole 35 to the inner end face side, and the base circle part 23 side on the center line X connecting the center of the base circle part 23 of the movable cam 17 and the center of the tip of the cam nose part 24. And a connecting hole 37 that is formed in an axial direction so as to face and match the receiving hole 35 on the base circle portion 23 side of the movable cam 17, and is slidably provided in the connecting hole 37, and has one end surface connected to the connecting hole 37. A pressing piston 38 that appropriately contacts one end surface of the piston 36, a bottomed holding hole 39 that is formed substantially at the target position with respect to the receiving hole 35 toward the outer end portion of the second flange portion 33, Spring member 40 A biased piston 41 with retracting movement of the connecting piston 36 via the pressing piston 38 by the spring force, and a hydraulic circuit 43 for selectively supplying and discharging oil pressure with respect to the bottom of the accommodation hole 35.
[0028]
A small-diameter air vent hole 44 is formed in the bottom wall of the holding hole 39 to ensure free sliding of the biasing piston 41.
[0029]
The axial lengths of the connecting piston 36 and the pressing piston 38 are set to be substantially the same as the axial lengths of the corresponding receiving hole 35 and connecting hole 37, but the axial direction of the biasing piston 41 is not limited. The length is set shorter than the axial length of the holding hole 39. Further, when the cam nose portion 24 is retracted to the maximum, the front and rear end portions of the pressing piston 38 are opposed to the opposed inner side surfaces 32a and 33a of the flange portions 32 and 33. It was comprised so that it might become a position to do.
[0030]
As shown in FIG. 3, the hydraulic circuit 43 is drilled in the inner radial direction of the camshaft 13, and has an oil hole 45 communicating with the bottom of the accommodation hole 35 and the oil passage 21, and one end portion of the oil circuit 43. 21, a hydraulic supply / discharge passage 47 whose other end communicates with the oil pump 46, a two-way electromagnetic switching valve 48 provided between the oil pump 46 and the hydraulic supply / discharge passage 47, and the electromagnetic The orifice 50 is provided in a bypass passage 49 that bypasses the switching valve 48.
[0031]
The electromagnetic switching valve 48 is also connected to the drain passage 51 and is connected and switched between the supply / discharge passage 47 and the oil pump or drain passage 51 by a controller 52 having a built-in computer. . The controller 52 outputs a control signal to the electromagnetic switching valve 48 according to the engine operating state detected by various sensors such as a crank angle sensor, an air flow meter, a water temperature sensor, and a throttle valve opening sensor (not shown). It has become.
[0032]
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described. First, for example, at the time of engine low rotation and low load, the electromagnetic switching valve 48 shuts off the upstream side of the hydraulic supply / discharge passage 47 by a control signal from the controller 52 and The drain passage 51 and the drain passage 51 communicate with each other. Therefore, the oil pump hydraulic pressure is not directly supplied to the receiving hole 35, and the hydraulic pressure reduced by the orifice 50 is only slightly supplied from the bypass passage 49. Does not occur.
[0033]
Therefore, as shown in FIG. 3, the connecting piston 36, the pressing piston 38, and the urging piston 41 are arranged so that the receiving holes 35, the connecting holes 37, and the holding holes 39 are mutually connected in the region of the base circle portion 23 of the movable cam 17. Although they match, they are housed and held in the respective housing holes 35, connecting holes 37 and holding holes 39, and the connection between the camshaft 13 and the movable cam 17 is released.
[0034]
  Here, as described above, the reason why the holes 35, 37, 39 match in the region of the base circle portion 23 is that the plunger 29 is slid.Long hole1 is inclined in the rotation direction of the camshaft 13 by an angle αo with respect to the axis 29 of the plunger 29 as shown in FIG. 1, the movable cam 17 is rotated by the plunger 29 in the rotation direction of the camshaft 13. Receive moment. As a result, the regulating means is for slidingLong hole26 is set in advance so that the holes 35, 37, and 39 coincide with each other at the position where the other side surface 26 d of the H. 26 is in contact with the other side surface 20 e of the attachment site 20 and the camshaft 13 rotates in the rotational direction. It is.
[0035]
  However, the movable cam 17 is for slidingLong holeSince 26 is engaged with the attachment portion 20, the camshaft 13 and the camshaft 13 are rotated in the clockwise direction as shown in FIGS.
[0036]
Then, the outer peripheral surface of the movable cam 17 rotated in the clockwise direction slidably contacts the upper surface of the valve lifter 16, the flank portion 25 reaches the upper surface of the valve lifter 16 via the base circle portion 23, and the contact position e is the valve lifter 16. 5 moves to e1 as shown in FIG. 5, the spring force (F) of the valve spring 12a acts on the cam nose portion 24, whereby the movable cam 17 is opposite to the direction of rotation of the camshaft 13. A directional moment M1 (= F × e) acts. As a result, the movable cam 17 is moved to the camshaft (phase θ₁) Relative to the camshaft rotation direction.
[0037]
In addition, the load f (= M1 / l) acts on the distal end portion 29a of the plunger 29 by the moment M1. At this time, since the plunger 29 axial direction Y and the load f direction (contact direction) are displaced by a relatively small angle α1, the plunger 29 can be pushed back easily, but the absolute value of the load f is small. Push-back speed is small.
[0038]
As a result, the lift of the movable cam 17 is absorbed mainly by the relative rotation of the movable cam 17 in the direction opposite to the rotation direction of the camshaft 13, and the movable cam 17 is maintained while the valve lifter 16 and the intake valve 12 maintain zero lift. And smooth operation of the plunger 29 is obtained.
[0039]
  Thereafter, when the camshaft 13 further rotates (phase θ₂6) As shown in FIG. 6, the movable cam 17 comes into contact with the cam nose 24, and the gap C is eliminated by the pressing reaction force from the valve lifter 16, that is, for sliding.Long hole26 is reversed until one side 26c of 26 is abutted against one side 20d of the attachment site 20 and is regulated. As a result, the movable cam 17 is delayed in phase in the rotational direction with respect to the camshaft 13 by approximately β angle relative to the camshaft 13, and the connecting hole 37 is also rotated in the rotational direction by approximately β angle relative to the receiving hole 35. The phase is delayed.
[0040]
  At this time, the movable cam 17 is used for sliding.Long hole26, the cam nose portion 24 is slightly pushed back by Δ, and the contact position of the cam nose portion 24 with respect to the upper surface of the valve lifter 16 is also moved to the tip end side, and has a relatively large value of e2. Accordingly, the moment M2 acting on the movable cam 17 becomes relatively large, but the moment M2 is received by the contact restriction of the both side surfaces 20d and 26c, and a relatively large load f acts on the plunger 29. Then, since the axial direction Y of the plunger 29 and the direction of the load f are at a smaller angle α2 and the value of the load f is large, the plunger 29 can be smoothly and against the spring force of the return spring 30. Pushed back at high speed.
[0041]
As a result, the lift of the movable cam 17 is effectively absorbed by the favorable push-back action of the plunger 29, so that the valve lift of the intake valve 12 is maintained at zero.
[0042]
  When the camshaft 13 further rotates (phase θ_Three7) As the plunger 29 is pushed back as shown in FIG. 7, the movable cam 17 is pushed back by the regulating surfaces of the one side surfaces 20d and 26c. At this time, since the axial direction Y of the plunger 29 and the direction of the load f (contact) are at a small angle (α3), the plunger 29 is pushed back smoothly and at a high speed. The movable cam 17 is for sliding.Long hole26, the valve is pushed back by a large amount S, and the lift of the movable cam 17 is absorbed even at the position shown in FIG. 7, and the valve lift is maintained at zero.
[0043]
Even when the movable cam 17 is largely pushed back in this way, the receiving hole 35 and the holding hole 39 are partly located on the opposite side of the movable cam 17 as shown in FIG. There is no possibility that the piston 36 or the biasing piston 41 will come out.
[0044]
Further, the camshaft 13 further rotates (phase θ_Four8), when the tip of the cam nose portion 24 of the movable cam 17 exceeds the upper surface of the valve lifter 16, the movable cam 17 comes into contact with the upper surface of the valve lifter 16 on the side surface opposite to the cam nose portion 24. The lift of the movable cam 17 moves to the flank section. Here, a clearance is generated between the movable cam 17 and the valve lifter 16 due to a click phenomenon, and the plunger 29 tries to protrude. At this time, the contact of the movable cam 17 with the valve lifter 16 is the center of the valve lifter 16. As a result, the movable cam 17 is shifted in the clockwise direction, that is, in the rotational direction of the camshaft 13, so that a gap portion of δ angle is formed between the two side surfaces 20d and 26c. C begins to occur.
[0045]
  When the movable cam 17 further rotates, the lift section of the movable cam 17 is finished, the base circle section is reached, and finally the state shown in FIG. Is displaced in the rotational direction of the camshaft 13 with respect to the axial direction Y of the plunger 29.Long holeThe other side surface 26d of 26 is stably abutted and regulated, and the axes of the pistons 36, 38, 41 are aligned.
[0046]
As described above, in this engine operation region, the movable cam 17 rotates in synchronization with the camshaft 13, but always comes into sliding contact with the upper surface of the valve lifter 16 in the zero lift state together with the both flange portions 32 and 33. The lift action for the intake valve 12 is not performed. Therefore, only one intake valve 11 is lifted by the fixed cam 14 to be opened and closed, and the other intake valve 12 is closed by the spring force of the valve spring 12a, so-called valve stop state.
[0047]
As a result, a swirl that is strong against the intake air flowing into the cylinder is generated to promote combustion, thereby improving fuel consumption.
[0048]
On the other hand, for example, when the engine is in a high engine speed and high load range, the electromagnetic switching valve 48 is switched based on the control signal output from the controller 52 to shut off the drain passage 51 and the hydraulic supply / discharge passage 47. It communicates upstream and downstream. Therefore, the high hydraulic pressure discharged from the oil pump 46 is supplied to the piston accommodation hole 35 from the oil passage 21 and the oil hole 45 through the hydraulic pressure supply / discharge passage 47.
[0049]
For this reason, the connecting piston 36 has a housing hole 35 and a connecting hole 37 as shown in FIG. 9 when the movable cam 17 rotates and the base circle portion 23 faces the upper surface of the valve lifter 16 as described above. Since the three of the holding holes 39 are matched, the distal end portion of the connecting piston 36 advances against the spring force of the spring member 40 due to the high hydraulic pressure in the accommodation hole 35 to push back the pressing piston 38 and the biasing piston 41. While being engaged in the connecting hole 37, the other end of the pressing piston 38 is also engaged in the holding hole 39. Therefore, the movable cam 17 is connected and fixed to the flange portions 32 and 33 in a state where the cam nose portion 24 is advanced to the maximum, and is integrally connected to the camshaft 13. The above-described high hydraulic pressure applies a pressing force to the plunger 29 to prevent the movable cam 17 from being affected by the inertial force, and the above-described accommodation hole 35, connecting hole 37 and holding hole 39 are matched. Is more stable.
[0050]
Therefore, the movable cam 17 can exhibit the cam lift function as the cam shaft 13 rotates in the same manner as the fixed cam 14 and can cause the other intake valve 12 to have a high valve lift (lift L1) as shown in FIG. Become.
[0051]
As a result, the intake charging efficiency is improved by opening / closing the both intake valves 11 and 12, and the engine output can be increased.
[0052]
  When the movable cam 17 is connected to the camshaft 13, the movable cam 17 is slid on the arcuate outer peripheral surface 20c of the attachment site one end 20a.Long holeSince the inner circumferential surface 26a of the arc-shaped one end portion 26 is abutted and supported, occurrence of backlash between both surfaces is suppressed. That is, since the regulation of the rotational direction of the movable cam 17 at this time is performed by contact of the arc-shaped inner and outer peripheral surfaces 20c and 26a that can increase the processing accuracy, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of backlash between the two. The occurrence of hitting sound can be suppressed, and the occurrence of one hit between the two can also be suppressed.
[0053]
Here, the support action for the movable cam 17 will be described more specifically with reference to FIG. 10. The contact point P1 of the arc-shaped inner and outer peripheral surfaces 20c, 26a restricts the clockwise rotation of the movable cam 17. The contact point P2 restricts the rotation of the movable cam 17 in the counterclockwise direction. When the axis of the camshaft 13 is O and the axis of the connecting piston 36 is J, the angle formed by O-P1-J and the angle formed by O-P2-J are approximately 90 °, respectively. Yes. Therefore, when the camshaft 13 rotates, the movable cam 17 is fixed to the camshaft 13, so that the valve lifter 16 and the intake valve 12 are lifted by the high lift L1 of the movable cam 17, as shown in FIG. At this time, as described above, the restriction of the rotational direction of the movable cam 17 is the contact between the arc-shaped inner and outer peripheral surfaces 20c and 26a with high accuracy, so that the occurrence of backlash between the two can be reduced. The occurrence of a percussive sound can be suppressed, and the occurrence of per hit can also be suppressed. As a result, it is possible to prevent the local surface pressure from increasing, improve the durability of the contact surface, and prevent the occurrence of uneven wear and the like.
[0054]
  Here, the axis J of the connecting piston 36 is for sliding.Long holeTherefore, both the clockwise rotation and the counterclockwise rotation of the movable cam 17 can be effectively restricted by the inner and outer peripheral surfaces 20c and 26a. As compared with the case where the shaft center J is disposed on the side of the movable cam 17, the restriction on both rotation directions is effectively performed.
[0055]
  Further, as described above, for sliding with respect to the other side surface 20e of the attachment site 20.Long holeSince the holes 35, 37, and 39 are made to coincide with each other at a position where the other side surface 26d of the 26 contacts and the clockwise rotation of the movable cam 17 is restricted, the movable cam 17 can be quickly and surely connected to the camshaft 13. Release action is obtained.
[0056]
In addition, the connection operation of the connection release means 19, that is, the engagement operation of the connection piston 36 and the pressing piston 38 into the connection holes 37 and the holding holes 39 is performed only during the relative rotation of the camshaft 13 and the movable cam 17. Instead, since it is performed in the base circle region of the movable cam 17, that is, in a state where there is no relative rotation, a sufficient connectable time can be secured, so that a stable and more reliable connection operation can be obtained even at high rotation.
[0057]
Further, according to this embodiment, since the biasing means 27 is provided in the direction in which the cam nose portion 24 of the movable cam 17 advances, the cam nose portion when the cam nose portion 24 is pressed by the spring force of the valve spring 12a. It becomes easy to move the entire movable cam 17 backward through 24.
[0058]
FIG. 13 shows a second embodiment in which the flange portions 32 arranged on both sides or one side of the movable cam 17 are used as a low-speed cam. That is, the cam nose portion 24 of the movable cam 17 is formed to have a higher height (L1) and the cam profile is set for high speed, while the flange portion 32 has a second lower end than the first cam nose portion 24 on the outer periphery. The cam nose 64 is formed and the cam profile is set for low speed.
[0059]
Therefore, since the movable cam 17 freely swings at the time of low engine speed and low load, the first cam nose portion 24 reaches the same height as the second cam nose portion 64 of the flange portion 32 when reaching the upper surface of the valve lifter 16. Move backwards. Therefore, in this operation region, the other intake valve 12 is opened and closed according to the lift characteristics of the second cam nose portion 64 without being stopped, that is, the lift amount L2 as shown by the one-dot chain line in FIG. Valve lift characteristics. As a result, the fuel consumption cannot be improved due to the valve stop state, but the combustion can be improved by generating a certain amount of swirl in the cylinder, the engine rotation can be stabilized, and the high torque can be obtained in the low rotation range.
On the other hand, when shifting to the high rotation / high load region, the camshaft 13 and the movable cam 17 are integrally connected by the connection release means 19 so that the intake valve 12 follows the lift characteristics of the first cam nose portion 24. The opening / closing operation is performed, and a high valve lift characteristic with a lift amount L1 as shown by a solid line in FIG.
[0060]
  FIG. 15 shows a third embodiment, in which the restricting means of the movable cam 17 in the direction of rotation of the camshaft 13 is used for sliding with the plunger 29.Long hole26.
[0061]
  In other words, the other side surface 20e of the attachment part 20 is formed in an inwardly inclined manner like the one side surface 20d, and for sliding.Long holeThe other side surface 26d of the 26 is formed in a slanting shape inward while maintaining a predetermined gap from the other side surface 20e from the center side to the tip side.
[0062]
Accordingly, when the cam nose 24 is positioned upward as shown in the drawing, even if the movable cam 17 tries to rotate in the clockwise direction, the inclined end 29a of the end portion 29a of the plunger 29 is biased. Since the upper side edge of the other side surface 26d abuts to restrict rotation, it is possible to make the holes 35, 37, 39 coincide with each other with high accuracy, and it is necessary to form a regulating surface at the mounting portion 20. Therefore, the camshaft 13 can be easily processed.
[0063]
  FIG. 16 shows a fourth embodiment, and a plunger 29 and a sliding device as a regulating meansLong hole26, the surface of the other end 26b opposite to the rotational direction of the camshaft 13 from the center line X of the movable cam 17 is formed to be inclined upward in the direction of the center line X. The restriction surface 26f is in contact with the end edge of the distal end portion 29a of the plunger 29 to restrict the rotation of the movable cam 17 in the rotational direction of the camshaft 13. The regulation angle αo ′ is set to be approximately equal to the regulation angle αo on the opposite side.
[0064]
Therefore, according to this embodiment, the side force of the plunger 29 is canceled and the falling of the plunger 29 is reduced, so that the positioning accuracy of the movable cam 17 is improved and the switching operability of the connection release mechanism 19 is good. become.
[0065]
The present invention is not limited to the configuration of each of the above-described embodiments. For example, the shape of the cam nose portion 24 or the flank portion 25 on the valve lift descending side of the movable cam 17 is further changed to immediately after the end of the lift of the movable cam 17. It is also possible to reduce the collision with the valve lifter 16. Further, the cylinder stop control and the like can be performed by applying the present apparatus to both intake valves.
[0066]
【The invention's effect】
  As is apparent from the above description, according to the cam drive control device for an internal combustion engine according to the present invention, the movable cam can be moved in a state where the cam nose portion of the movable cam is extended to the maximum and is connected to the camshaft by the connection release mechanism. The cams are such that the inner peripheral surface of one end of the sliding hole is free from relative rotation by contacting the outer peripheral surface of the camshaft with each other, that is, the inner and outer peripheral surfaces of each of the circular arc surfaces can increase machining accuracy. Since the rotation can be restricted by the contact, the occurrence of backlash between both inner and outer peripheral surfaces is suppressed, and the occurrence of hitting sound can also be prevented.
  Further, since the excessive rotation of the movable cam in the camshaft rotation direction can be restricted when the movable cam is movable forward and backward, accurate positioning of the camshaft and the movable cam during the coupling operation by the coupling release mechanism is possible. As a result, the connection / release operation by the connection release mechanism can be performed stably. In particular, the connection and release operations by the connection release mechanism can be performed quickly and reliably by restricting the position of the movable cam by the restricting means.
[0067]
Furthermore, since the contact between the inner and outer peripheral surfaces is suppressed and the occurrence of uneven wear is prevented, the durability can be improved.
[0068]
According to the second aspect of the present invention, in a state in which the cam nose portion of the movable cam is freely movable, the movable cam is lifted by changing the phase in the direction opposite to the rotational direction of the camshaft by the gap portion at the initial stage of lift of the movable cam. Therefore, the movable cam can be smoothly moved backward, and inadvertent valve lift of the engine valve by the cam nose can be prevented.
[0069]
  According to invention of Claim 3,When the movable cam is movable back and forth, the positioning of the movable cam with respect to the camshaft is stabilized by the cooperative action of the inclined surface and the regulating means in the base circle region of the movable cam. Can be performed more stably.
[0070]
  According to the invention described in claim 4,A single engine valve can be switched by arbitrarily switching between a low-lift fixed cam and a high-lift movable cam. It becomes possible to improve performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the present embodiment.
4 is an arrow B view of FIG.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the movable cam in a state in which the movable cam can advance and retreat in the present embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the action of the movable cam in the present embodiment.
FIG. 7 is an operation explanatory view of a movable cam in the present embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of the movable cam in the present embodiment.
FIG. 9 is an operation explanatory view showing a connection state by the connection release means of the present embodiment.
FIG. 10 is an explanatory view showing a support state of the connected movable cams.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a lift state of the movable cam.
FIG. 12 is a valve lift characteristic diagram of the movable cam of the present embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a valve lift characteristic diagram according to the second embodiment.
FIG. 15 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a conventional cam drive control device.
[Explanation of symbols]
10 ... Cylinder head
11, 12 ... Intake valve
13 ... Camshaft
17 ... Moveable cam
18 ... Support mechanism
19: Connection release mechanism
20 ... Installation site
20d: One side (regulatory side)
20e ... other side (regulation means)
23 ... Base Circle Club
24 ... Cam Nose Club
26 ... Sliding long hole
26a, 26b ... inner peripheral surface of the end
26d-other side (regulation means)
27 ... Biasing means
29 ... Plunger

Claims

A sliding long hole is formed in the movable cam that opens the engine valve by the rotational force of the camshaft, and the movable nose portion of the movable cam moves forward and backward in the direction of the engine valve through the sliding long hole. An internal combustion engine that is provided with a cam movably in a radial direction with respect to a camshaft and that controls the valve lift of an engine valve by switching the movable cam to a position where it can be advanced or retracted according to an engine operating state. In the cam drive control device,
An inner peripheral surface of one end side of the sliding long hole fitted and supported by the cam shaft at a position where the cam nose portion is held at the advanced position is formed in an arc shape along the arc outer peripheral surface shape of the cam shaft. ,
A connection release mechanism for connecting or releasing the movable cam to or from the camshaft at the maximum advancing position of the cam nose portion ;
Urging means for urging the cam nose portion in the advance direction ;
Regulating means for regulating free rotation of the movable cam with respect to the camshaft in the direction of camshaft rotation more than a predetermined amount,
A cam drive control device for an internal combustion engine , wherein the movable cam is connected to a camshaft by the connection release mechanism at a position where the movable cam is regulated by the regulating means .

When the cam nose portion of the movable cam presses the upper end portion of the engine valve between the outer peripheral surface of the cam shaft and the sliding long hole of the movable cam, the movable cam is moved in the direction opposite to the cam shaft rotation direction. 2. A cam drive control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a gap portion is formed to allow a predetermined amount of rotation with respect to the shaft.

An inclined surface for urging the movable cam in the rotational direction of the camshaft is formed at the end of the sliding long hole on the cam nose portion side through the plunger of the urging means, and the inclined surface and the regulating means The cam drive control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the rotation position of the movable cam in the camshaft rotation direction is positioned .

The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , wherein a fixed cam having a lift portion smaller than a maximum cam lift of the movable cam is provided on a side portion of the movable cam in the camshaft axial direction . Cam drive control device.