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JP7028010B2 - Internal combustion engine valve train - Google Patents
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Description

本開示は内燃機関の動弁装置に係り、特に、内燃機関の吸気弁または排気弁(これらを総称してエンジンバルブという)を開閉するための動弁装置に関する。 The present disclosure relates to a valve train of an internal combustion engine, and more particularly to a valve train for opening and closing an intake valve or an exhaust valve (collectively referred to as an engine valve) of an internal combustion engine.

かかる動弁装置においては、クランクシャフトによりカムシャフトが回転駆動され、カムシャフトに設けられたカムが、バルブスプリングの付勢力に抗じてエンジンバルブを開弁するようになっている。 In such a valve operating device, the camshaft is rotationally driven by the crankshaft, and the cam provided on the camshaft opens the engine valve against the urging force of the valve spring.

エンジンバルブの開閉時、カムシャフトには、バルブスプリングの付勢力により、カムシャフトを回転方向反対側すなわち逆転方向に押し戻そうとする開弁時トルク(これを正トルクとする)と、カムシャフトを回転方向すなわち正転方向に押し進めようとする閉弁時トルク(これを負トルクとする)とが交互に発生する。このトルク変動に起因して、カムシャフトの回転変動が生じ、この回転変動に起因して、例えばカムシャフトに設けられたギヤと、これに噛合されてクランクシャフトからの回転駆動力を伝達するギヤとの間でラトル音(歯打音)が発生するなどの問題がある。 When opening and closing the engine valve, the camshaft has a valve opening torque (this is called positive torque) that tries to push the camshaft back in the opposite direction of rotation, that is, in the reverse direction, by the urging force of the valve spring, and the camshaft. Is alternately generated with a valve closing torque (this is referred to as a negative torque) that tries to push forward in the rotation direction, that is, in the forward rotation direction. Due to this torque fluctuation, the rotation fluctuation of the camshaft occurs, and due to this rotation fluctuation, for example, a gear provided on the camshaft and a gear meshed with the gear to transmit the rotational driving force from the crankshaft. There is a problem that a rattle sound (striking sound) is generated between the and.

そこで従来は、カムシャフトに、その変動トルクを打ち消すような逆位相のキャンセルトルクを発生させるためのキャンセルカムを設けている(例えば特許文献1-3参照)。 Therefore, conventionally, the camshaft is provided with a cancel cam for generating a cancel torque having an opposite phase so as to cancel the fluctuation torque (see, for example, Patent Documents 1-3).

特開2010-84526号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-84526 特開平7-332026号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-332026 特開平6-42314号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-42314

しかし、エンジンバルブのバルブタイミングを可変にする可変機構が設けられた場合、カムシャフトに発生する変動トルクの位相が変化するため、キャンセルカムの位相を一定にした状態では、必ずしも満足なトルクキャンセル効果を得られない。 However, if a variable mechanism that makes the valve timing of the engine valve variable is provided, the phase of the fluctuating torque generated on the camshaft changes, so the torque canceling effect is not always satisfactory when the phase of the cancel cam is constant. I can't get it.

そこで本開示は、上記事情に鑑みて創案され、その目的は、エンジンバルブのバルブタイミングを可変にする可変機構が設けられた場合でも十分なトルクキャンセル効果を得ることができる内燃機関の動弁装置を提供することにある。 Therefore, the present disclosure was devised in view of the above circumstances, and the purpose of the present disclosure is to obtain a sufficient torque canceling effect even when a variable mechanism for changing the valve timing of the engine valve is provided. Is to provide.

本開示の一の態様によれば、
内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるカムシャフトであって、バルブスプリングの付勢力に抗じてエンジンバルブを開弁するカムを有するカムシャフトと、
クランク位相に対する前記エンジンバルブのバルブタイミングを可変にするように構成された第1可変機構と、
前記カムシャフトに設けられ、前記エンジンバルブの開閉により前記カムシャフトに発生する変動トルクを打ち消すようなキャンセルトルクを前記カムシャフトに発生させるキャンセルカムと、
クランク位相に対する前記キャンセルカムの位相を可変にするように構成された第2可変機構と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の動弁装置が提供される。
According to one aspect of the present disclosure.
A camshaft that is rotationally driven by the crankshaft of an internal combustion engine and has a cam that opens the engine valve against the urging force of the valve spring.
A first variable mechanism configured to make the valve timing of the engine valve variable with respect to the crank phase,
A cancel cam provided on the camshaft and generating a cancel torque on the camshaft that cancels the fluctuation torque generated on the camshaft by opening and closing the engine valve.
A second variable mechanism configured to make the phase of the cancel cam variable with respect to the crank phase,
A valve train for an internal combustion engine is provided.

好ましくは、前記キャンセルカムが複数設けられる。 Preferably, a plurality of the cancel cams are provided.

好ましくは、前記カムシャフトは、外側カムシャフトと、前記外側カムシャフトに相対回転可能に且つ同軸に挿入された内側カムシャフトと、を有し、
前記外側カムシャフトおよび前記内側カムシャフトの一方に前記カムが固設され、他方に前記キャンセルカムが固設され、
前記第2可変機構は、前記外側カムシャフトおよび前記内側カムシャフトを含む。
Preferably, the camshaft comprises an outer camshaft and an inner camshaft that is rotatably and coaxially inserted into the outer camshaft.
The cam is fixed to one of the outer camshaft and the inner camshaft, and the cancel cam is fixed to the other.
The second variable mechanism includes the outer camshaft and the inner camshaft.

好ましくは、前記第1可変機構は、プロファイルの異なる複数の前記カムと、複数の前記カムのうちの一部を選択的に前記エンジンバルブに連結する切替可能なロッカーアームと、を含む。 Preferably, the first variable mechanism includes a plurality of the cams having different profiles and a switchable rocker arm that selectively connects a part of the plurality of the cams to the engine valve.

好ましくは、前記動弁装置は、前記第1可変機構および前記第2可変機構を制御するように構成され、前記エンジンバルブのバルブタイミングの変更に応じて前記キャンセルカムの位相を変更する制御ユニットをさらに備える。 Preferably, the valve operating device is configured to control the first variable mechanism and the second variable mechanism, and a control unit that changes the phase of the cancel cam in response to a change in valve timing of the engine valve. Further prepare.

本開示によれば、エンジンバルブのバルブタイミングを可変にする可変機構が設けられた場合でも十分なトルクキャンセル効果を得ることができる。 According to the present disclosure, a sufficient torque canceling effect can be obtained even when a variable mechanism for making the valve timing of the engine valve variable is provided.

動弁装置の概略縦断面図である。It is a schematic vertical sectional view of a valve train. 図1のII-II断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 動弁装置の概略平面図である。It is a schematic plan view of a valve train. バルブタイミングの変化の様子を示すバルブリフト線図である。It is a valve lift diagram which shows the state of the change of the valve timing. キャンセルカムのプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the profile of the cancellation cam. キャンセルカムのカムリフト線図である。It is a cam lift diagram of a cancel cam. 気筒毎の変動トルクとトータルトルクを示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation torque and the total torque for each cylinder. キャンセルカム毎のキャンセルトルクとトータルキャンセルトルクを示すグラフである。It is a graph which shows the cancel torque and the total cancel torque for each cancel cam. キャンセルカムが無い場合のトータルトルクと、キャンセルカムが有る場合の総合トルクとを示すグラフである。It is a graph which shows the total torque when there is no cancel cam, and the total torque when there is a cancel cam. 第1可変機構が第1状態のときの各気筒のカムリフト量と、トータルトルクとを示すグラフである。It is a graph which shows the cam lift amount of each cylinder, and the total torque at the time of the 1st variable mechanism in the 1st state. 第1可変機構が第2状態のときの各気筒のカムリフト量と、トータルトルクとを示すグラフである。It is a graph which shows the cam lift amount of each cylinder, and the total torque in the 2nd state of the 1st variable mechanism. 第1可変機構が第1状態のときと第2状態のときとでトータルトルクを比較したグラフであるIt is a graph comparing the total torque when the first variable mechanism is in the first state and the second state. 第1可変機構が第1状態のときのトータルトルクと、これを打ち消すのに最適な位相位置のトータルキャンセルトルクと、これらを足し合わせた総合トルクとを示すグラフである。It is a graph which shows the total torque when the 1st variable mechanism is in the 1st state, the total cancel torque of the phase position which is most suitable for canceling this, and the total torque which added these. 第1状態に最適なトータルキャンセルトルクを第2状態のときに与えた場合の総合トルクを示すグラフである。It is a graph which shows the total torque when the optimum total cancel torque is given in the 2nd state in the 1st state. 第2状態のときのトータルトルクと、第2状態のときに本実施形態により発生される最適なトータルキャンセルトルクと、これらを足し合わせた総合トルクとを示すグラフである。It is a graph which shows the total torque in the 2nd state, the optimum total cancel torque generated by this embodiment in the 2nd state, and the total torque which added these.

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.

図1~図3に本実施形態の動弁装置を示す。図1は動弁装置の概略縦断面図、図2は図1のII-II断面図、図3は動弁装置の概略平面図である。 1 to 3 show the valve operating device of this embodiment. FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of the valve operating device, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic plan view of the valve operating device.

本実施形態の内燃機関(エンジン)は、トラック、バス等の大型車両に搭載される多気筒ディーゼルエンジンであり、具体的には直列6気筒ディーゼルエンジンである。但し車両およびエンジンの用途、種類等は限定されず任意である。 The internal combustion engine (engine) of the present embodiment is a multi-cylinder diesel engine mounted on a large vehicle such as a truck or a bus, and specifically, an in-line 6-cylinder diesel engine. However, the uses and types of vehicles and engines are not limited and are arbitrary.

クランクシャフト(図示せず)からの回転駆動力が、ギヤ機構からなる動力伝達機構(図示せず)を通じてカムシャフト1に伝達される。本実施形態のエンジンはDOHC(Double OverHead Camshaft)エンジンであり、カムシャフト1は、吸気弁を開閉駆動するための吸気カムシャフトである。但し付加的または代替的に、本開示を、排気弁(図示せず)を駆動するための排気カムシャフトに適用してもよい。吸気弁および排気弁を総称してエンジンバルブという。 The rotational driving force from the crankshaft (not shown) is transmitted to the camshaft 1 through a power transmission mechanism (not shown) including a gear mechanism. The engine of the present embodiment is a DOHC (Double OverHead Camshaft) engine, and the camshaft 1 is an intake camshaft for opening and closing an intake valve. However, additionally or alternatively, the present disclosure may be applied to an exhaust camshaft for driving an exhaust valve (not shown). Intake valves and exhaust valves are collectively called engine valves.

便宜上、カムシャフト1の中心軸C1の方向(軸方向)における一端側(図1の左側)を前、他端側(図1の右側)を後とする。これら前後方向は、エンジンおよび車両の前後方向と一致する(エンジンは縦置きされる)。但し必ずしも一致しなくてもよい。 For convenience, one end side (left side in FIG. 1) in the direction (axial direction) of the central axis C1 of the camshaft 1 is referred to as front, and the other end side (right side in FIG. 1) is referred to as rear. These front-rear directions coincide with the front-rear directions of the engine and the vehicle (the engine is placed vertically). However, they do not necessarily have to match.

動弁装置は、バルブスプリング2の付勢力に抗じて吸気弁3を開弁するカム4A,4B,4Cを有するカムシャフト1と、クランク位相に対する吸気弁3のバルブタイミングを可変にするように構成された第1可変機構5と、カムシャフト1に設けられ、吸気弁3の開閉によりカムシャフト1に発生する変動トルクを打ち消すようなキャンセルトルクをカムシャフト1に発生させるキャンセルカム6A,6Bと、クランク位相に対するキャンセルカム6A,6Bの位相を可変にするように構成された第2可変機構7とを備える。 The valve operating device is such that the camshaft 1 having cams 4A, 4B, 4C that opens the intake valve 3 against the urging force of the valve spring 2 and the valve timing of the intake valve 3 with respect to the crank phase are variable. The configured first variable mechanism 5 and the cancel cams 6A and 6B provided on the camshaft 1 and generating a cancel torque on the camshaft 1 that cancels the fluctuation torque generated on the camshaft 1 by opening and closing the intake valve 3. A second variable mechanism 7 configured to make the phases of the cancel cams 6A and 6B variable with respect to the crank phase is provided.

吸気弁3は1気筒当たりに二つ設けられ、これら二つの吸気弁3がバルブブリッジ8により同時に開閉されるようになっている。吸気弁3の開弁時には、三つのカム4A,4B,4Cの一部およびロッカーアーム9により、バルブブリッジ8が、バルブスプリング2の付勢力に抗じて下方(図3の紙面厚さ方向裏側に向かう方向)に押し下げられる。他方、吸気弁3の閉弁時には逆に、バルブスプリング2の付勢力によってバルブブリッジ8が上方(図3の紙面厚さ方向表側に向かう方向)に押し上げられる。 Two intake valves 3 are provided for each cylinder, and these two intake valves 3 are opened and closed at the same time by the valve bridge 8. When the intake valve 3 is opened, a part of the three cams 4A, 4B, 4C and the rocker arm 9 causes the valve bridge 8 to move downward against the urging force of the valve spring 2 (the back side in the paper thickness direction in FIG. 3). It is pushed down in the direction toward). On the other hand, when the intake valve 3 is closed, on the contrary, the valve bridge 8 is pushed upward (in the direction toward the front side in the paper thickness direction in FIG. 3) by the urging force of the valve spring 2.

カムシャフト1は、中空管状の外側カムシャフト10と、外側カムシャフト10に相対回転可能にかつ同軸に挿入された内側カムシャフト11とを有する。内側カムシャフト11は中実であるが、中空であってもよい。カムシャフト1は、下側のカムキャリア12と、上側のシリンダヘッド13との間に挟まれてラジアル方向に回転可能に支持される。外側カムシャフト10には、これらカムキャリア12およびシリンダヘッド13を軸方向に挟んでカムシャフト1をスラスト方向に位置決めするフランジ14,15が設けられる。 The camshaft 1 has a hollow tubular outer camshaft 10 and an inner camshaft 11 that is rotatably and coaxially inserted into the outer camshaft 10. The inner camshaft 11 is solid, but may be hollow. The camshaft 1 is sandwiched between the lower cam carrier 12 and the upper cylinder head 13 and is rotatably supported in the radial direction. The outer camshaft 10 is provided with flanges 14 and 15 that sandwich the cam carrier 12 and the cylinder head 13 in the axial direction and position the camshaft 1 in the thrust direction.

カムキャリア12およびシリンダヘッド13の後方に位置するカムシャフト1の後端部において、外側カムシャフト10には、前述の動力伝達機構の最終ギヤ16が噛合される入力ギヤ17が設けられる。外側カムシャフト10は、この入力ギヤ16を通じて、クランクシャフトからの回転駆動力を受ける。 At the rear end of the camshaft 1 located behind the cam carrier 12 and the cylinder head 13, the outer camshaft 10 is provided with an input gear 17 to which the final gear 16 of the power transmission mechanism described above is engaged. The outer camshaft 10 receives a rotational driving force from the crankshaft through the input gear 16.

本実施形態において、吸気弁3を開弁するカムは、1気筒当たりに三つのカムすなわち第1カム4A、第2カム4Bおよび第3カム4Cを含む。これら三つのカム4A,4B,4Cは第1可変機構5を構成し、吸気弁3のバルブタイミングおよび作用角の両方を三段階に切り替えるようになっている。カム4A,4B,4Cは外側カムシャフト10に固設される。 In the present embodiment, the cam that opens the intake valve 3 includes three cams per cylinder, that is, the first cam 4A, the second cam 4B, and the third cam 4C. These three cams 4A, 4B, and 4C form a first variable mechanism 5, and both the valve timing and the working angle of the intake valve 3 are switched in three stages. The cams 4A, 4B, 4C are fixed to the outer camshaft 10.

また第1可変機構5は、ロッカーアーム9を含み、ロッカーアーム9は、三つのカム4A,4B,4Cにそれぞれ対応した1気筒当たりに三つのロッカーアームすなわち第1ロッカーアーム9A、第2ロッカーアーム9Bおよび第3ロッカーアーム9Cを含む。これらロッカーアーム9A,9B,9Cは前後方向に互いに隣接され、共通のロッカーシャフト18に回動可能に支持される。C2はロッカーシャフト18の中心軸を示す。これらカムおよびロッカーアームの軸方向の配列順序は任意であるが、本実施形態では後方から順に第2、第1、第3とされる。 Further, the first variable mechanism 5 includes a rocker arm 9, and the rocker arm 9 has three rocker arms per cylinder corresponding to the three cams 4A, 4B, and 4C, that is, the first rocker arm 9A and the second rocker arm. Includes 9B and 3rd rocker arm 9C. These rocker arms 9A, 9B, and 9C are adjacent to each other in the front-rear direction and are rotatably supported by a common rocker shaft 18. C2 indicates the central axis of the rocker shaft 18. The arrangement order of these cams and rocker arms in the axial direction is arbitrary, but in the present embodiment, the second, first, and third are in order from the rear.

ロッカーアーム9A,9B,9Cにはロッカーローラ19が回転可能に設けられ、ロッカーローラ19はカム4A,4B,4Cに常時当接される。また、第1ロッカーアーム9Aのみに、バルブブリッジ8の上面部に係合される延在部20が設けられる。第1ロッカーアーム9Aに対する第2および第3ロッカーアーム9B,9Cの連結状態を切り替えることにより、バルブタイミング等を三段階に切り替えるようになっている。 A rocker roller 19 is rotatably provided on the rocker arms 9A, 9B, 9C, and the rocker roller 19 is constantly in contact with the cams 4A, 4B, 4C. Further, only the first rocker arm 9A is provided with an extending portion 20 that is engaged with the upper surface portion of the valve bridge 8. By switching the connection state of the second and third rocker arms 9B and 9C with respect to the first rocker arm 9A, the valve timing and the like can be switched in three stages.

ロッカーアーム9A,9B,9Cの内部には、これらの連結状態を切り替えるための四つのピン21Aa,21Ab,21B,21Cが軸方向移動可能に設けられている。また第2ロッカーアーム9Bの内部には、四つのピン21Aa,21Ab,21B,21Cを纏めて前方に付勢可能なバネ22が設けられている。ピン21Aa,21Ab,21B,21Cの位置は、第1および第3ロッカーアーム9A,9Cの内部にそれぞれ設けられた第1および第3油圧通路23A,23Cに油圧が給排されることにより、制御される。 Inside the rocker arms 9A, 9B, 9C, four pins 21Aa, 21Ab, 21B, 21C for switching these connected states are provided so as to be movable in the axial direction. Further, inside the second rocker arm 9B, a spring 22 that can collectively urge the four pins 21Aa, 21Ab, 21B, and 21C to the front is provided. The positions of the pins 21Aa, 21Ab, 21B, 21C are controlled by supplying and discharging hydraulic pressure to the first and third hydraulic passages 23A, 23C provided inside the first and third rocker arms 9A, 9C, respectively. Will be done.

第1可変機構5は、吸気弁3のバルブタイミングおよび作用角の両方を、図4に示すような三つの状態、すなわち第1状態S1、第2状態S2および第3状態S3の何れかに段階的に切り替えるように構成されている。ここでバルブタイミングには、エンジンバルブが開弁を開始する開タイミングと、エンジンバルブが閉弁を終了する閉タイミングとの両方が含まれる。また作用角とは、エンジンバルブが開弁している(すなわちバルブリフト量VLがゼロより大きくなっている)クランク位相期間またはカム位相期間をいう。 The first variable mechanism 5 sets both the valve timing and the working angle of the intake valve 3 to one of three states as shown in FIG. 4, that is, the first state S1, the second state S2, and the third state S3. It is configured to switch to the target. Here, the valve timing includes both the opening timing at which the engine valve starts valve opening and the closing timing at which the engine valve ends the valve closing. The working angle means a crank phase period or a cam phase period in which the engine valve is open (that is, the valve lift amount VL is larger than zero).

本実施形態では、第1状態S1から第3状態S3に向かうにつれ、最大バルブリフト期間(バルブリフト量VLが最大バルブリフト量VLmaxとなっている期間)が遅角側に次第に延長されるように、第1~第3状態S1~S2が設定されている。開タイミングα1から最大バルブリフト量開始タイミングα2までのバルブリフトカーブは、何れの状態でも同じである。最大バルブリフト量開始タイミングα2以降、第1状態S1では即座に閉弁が開始され、第2状態S2では最大バルブリフト量VLmaxが第2所定期間Δα2だけ維持された後に閉弁が開始され、第3状態S3では最大バルブリフト量VLmaxがさらに長い第3所定期間Δα3だけ維持された後に閉弁が開始される。そして第1状態S1の閉タイミングはα3、第2状態S2の閉タイミングはより遅いα4、第3状態S3の閉タイミングはさらに遅いα5とされる。第1状態S1の作用角はα1~α3までの期間、第2状態S2の作用角はより長いα1~α4までの期間、第3状態S3の作用角はさらに長いα1~α5までの期間である。従って本実施形態では、開タイミングが一定とされる一方で、閉タイミングと作用角が三段階に変化させられる。 In the present embodiment, the maximum valve lift period (the period in which the valve lift amount VL is the maximum valve lift amount VLmax) is gradually extended to the retard side from the first state S1 to the third state S3. , The first to third states S1 to S2 are set. The valve lift curve from the open timing α1 to the maximum valve lift amount start timing α2 is the same in all states. After the maximum valve lift amount start timing α2, the valve closing is started immediately in the first state S1, and the valve closing is started after the maximum valve lift amount VLmax is maintained for the second predetermined period Δα2 in the second state S2. In the three state S3, the valve closing is started after the maximum valve lift amount VLmax is maintained for a longer third predetermined period Δα3. The closing timing of the first state S1 is set to α3, the closing timing of the second state S2 is set to the later α4, and the closing timing of the third state S3 is set to the later α5. The working angle of the first state S1 is a period from α1 to α3, the working angle of the second state S2 is a longer period of α1 to α4, and the working angle of the third state S3 is a longer period of α1 to α5. .. Therefore, in the present embodiment, the opening timing is fixed, while the closing timing and the working angle are changed in three stages.

第1~第3ロッカーアーム9A,9B,9Cの外形状は同じである。これに対し、第1~第3カム4A,4B,4Cのカムプロファイルは、それぞれ第1~第3状態S1,S2,S3に対応した異なるカムプロファイルに設定されている。 The outer shapes of the first to third rocker arms 9A, 9B, and 9C are the same. On the other hand, the cam profiles of the first to third cams 4A, 4B, and 4C are set to different cam profiles corresponding to the first to third states S1, S2, and S3, respectively.

第1状態S1で吸気弁2を駆動する場合、第1油圧通路23Aに油圧が供給され、第3油圧通路23Cから油圧が排出される。すると、ピン21Aa,21Abが互いに離反するように前後方向に移動され、ピン21Bがバネ22の付勢力に抗じて後方に押し付けられ、ピン21Cが前方に押し付けられる。すると、ピン21Aaの後端面とピン21Abの前端面とが、第1ロッカーアーム9Aの後端面と前端面に面一に配置され、ピン21Bの前端面が第2ロッカーアーム9Bの前端面に面一に配置され、ピン21Cの後端面が第3ロッカーアーム9Cの後端面に面一に配置される。これにより第1ロッカーアーム9Aは、第2ロッカーアーム9Bおよび第3ロッカーアーム9Cと非連結の状態となり、第1カム4Aの動作のみが第1ロッカーアーム9Aを通じて吸気弁2に伝達される。そして他の第2および第3ロッカーアーム9B,9Cは単に第2および第3カム4B,4Cの動作に追従して空振り動作(ロストモーション)するだけとなる。 When the intake valve 2 is driven in the first state S1, hydraulic pressure is supplied to the first hydraulic pressure passage 23A, and hydraulic pressure is discharged from the third hydraulic pressure passage 23C. Then, the pins 21Aa and 21Ab are moved in the front-rear direction so as to be separated from each other, the pin 21B is pressed backward against the urging force of the spring 22, and the pin 21C is pressed forward. Then, the rear end surface of the pin 21Aa and the front end surface of the pin 21Ab are arranged flush with the rear end surface and the front end surface of the first rocker arm 9A, and the front end surface of the pin 21B faces the front end surface of the second rocker arm 9B. Arranged in one, the rear end surface of the pin 21C is arranged flush with the rear end surface of the third rocker arm 9C. As a result, the first rocker arm 9A is not connected to the second rocker arm 9B and the third rocker arm 9C, and only the operation of the first cam 4A is transmitted to the intake valve 2 through the first rocker arm 9A. Then, the other second and third rocker arms 9B and 9C simply follow the movements of the second and third cams 4B and 4C and perform a missed motion (lost motion).

次に、第2状態S2で吸気弁2を駆動する場合、第1油圧通路23Aおよび第3油圧通路23Cから油圧が排出される。すると、ピン21Bがバネ22により前方に押されて第1ロッカーアーム9A内に挿入され、第2ロッカーアーム9Bが第1ロッカーアーム9Aに連結される(図3の状態)。他方、残りのピン21Aa,21Ab,21Cはピン21Bにより前方に押し出され、ピン21Abとピン21Cは第1状態S1のときと同じ位置に位置される。これにより、第1ロッカーアーム9Aと第3ロッカーアーム9Cは非連結の状態となる。従って吸気弁2は、一体となった第1および第2ロッカーアーム9A,9Bを介して、実質的に第2カム4Bによって開閉駆動される。 Next, when the intake valve 2 is driven in the second state S2, hydraulic pressure is discharged from the first hydraulic passage 23A and the third hydraulic passage 23C. Then, the pin 21B is pushed forward by the spring 22 and inserted into the first rocker arm 9A, and the second rocker arm 9B is connected to the first rocker arm 9A (state in FIG. 3). On the other hand, the remaining pins 21Aa, 21Ab, 21C are pushed forward by the pins 21B, and the pins 21Ab and the pins 21C are positioned at the same positions as in the first state S1. As a result, the first rocker arm 9A and the third rocker arm 9C are in a non-connected state. Therefore, the intake valve 2 is substantially opened and closed by the second cam 4B via the integrated first and second rocker arms 9A and 9B.

次に、第3状態S3で吸気弁2を駆動する場合、第3油圧通路23Cに油圧が供給され、第1油圧通路23Aから油圧が排出される。すると、ピン21Cが油圧により後方に押されて第1ロッカーアーム9A内に挿入され、第3ロッカーアーム9Cが第1ロッカーアーム9Aに連結される。他方、残りのピン21Aa,21Ab,21Bは、バネ22の付勢力に抗じてピン21Cにより後方に押し出され、ピン21Aaとピン21Bは第1状態S1のときと同じ位置に位置される。これにより、第1ロッカーアーム9Aと第2ロッカーアーム9Bは非連結の状態となる。従って吸気弁2は、一体となった第1および第3ロッカーアーム9A,9Cを介して、実質的に第3カム4Cによって開閉駆動される。 Next, when the intake valve 2 is driven in the third state S3, hydraulic pressure is supplied to the third hydraulic pressure passage 23C, and the hydraulic pressure is discharged from the first hydraulic pressure passage 23A. Then, the pin 21C is pushed backward by hydraulic pressure and inserted into the first rocker arm 9A, and the third rocker arm 9C is connected to the first rocker arm 9A. On the other hand, the remaining pins 21Aa, 21Ab, 21B are pushed backward by the pins 21C against the urging force of the spring 22, and the pins 21Aa and the pins 21B are positioned at the same positions as in the first state S1. As a result, the first rocker arm 9A and the second rocker arm 9B are in a non-connected state. Therefore, the intake valve 2 is substantially opened and closed by the third cam 4C via the integrated first and third rocker arms 9A and 9C.

本実施形態において、キャンセルカムは複数設けられ、具体的には二つのキャンセルカム、すなわち後側の第1キャンセルカム6Aと前側の第2キャンセルカム6Bとが設けられる。これら第1および第2キャンセルカム6A,6Bは、外側カムシャフト10の外周部に相対回転可能に嵌合されると共に、圧入ピン24によって内側カムシャフト11に固設されている。なお外側カムシャフト10における圧入ピン24の貫通部は周方向に延びた長穴とされる。 In the present embodiment, a plurality of cancel cams are provided, specifically, two cancel cams, that is, a first cancel cam 6A on the rear side and a second cancel cam 6B on the front side are provided. The first and second cancel cams 6A and 6B are fitted to the outer peripheral portion of the outer camshaft 10 so as to be relatively rotatable, and are fixed to the inner camshaft 11 by a press-fit pin 24. The penetrating portion of the press-fit pin 24 on the outer camshaft 10 is an elongated hole extending in the circumferential direction.

これらキャンセルカム6A,6Bも、カム4A,4B,4Cと同様、カムシャフト1(具体的には内側カムシャフト11)の回転時に、それぞれキャンセル用であるロッカーアーム25A,25Bおよびバルブブリッジ26A,26Bを介してスプリング27A,27Bを押し下げることにより、カムシャフト1に対するキャンセルトルクを発生させる。かかるトルクキャンセル機構は、前述の吸気弁駆動機構とほぼ同様に構成され、違いは吸気弁2が無いことだけである。従って吸気弁駆動機構の部品を流用してトルクキャンセル機構を安価に製造できる。 Similar to the cams 4A, 4B and 4C, these cancel cams 6A and 6B also have rocker arms 25A and 25B and valve bridges 26A and 26B for canceling when the camshaft 1 (specifically, the inner camshaft 11) rotates. By pushing down the springs 27A and 27B via the camshaft 1, a cancel torque is generated with respect to the camshaft 1. The torque canceling mechanism is configured in substantially the same manner as the above-mentioned intake valve drive mechanism, and the only difference is that there is no intake valve 2. Therefore, the torque canceling mechanism can be manufactured at low cost by diverting the parts of the intake valve drive mechanism.

キャンセル用第1および第2ロッカーアーム25A,25Bは、前述の第1ロッカーアーム9Aと同様に構成され、ロッカーローラ19および延在部20を有し、共通のロッカーシャフト18に回動可能に支持される。これらロッカーアーム25A,25Bは互いに連結されず、個別に動作する。各キャンセルカム6A,6Bに対して二つずつ、キャンセル用第1および第2スプリング27A,27Bがそれぞれ設けられる。これらスプリング27A,27Bは、キャンセル用第1および第2バルブブリッジ26A,26Bと、カムキャリア12の上面部との間に挟まれて設置される。スプリング27A,27Bの外寸はバルブスプリング2の外寸とほぼ同様であり、バルブブリッジ26A,26Bは前述のバルブブリッジ8と同じである。従って部品共通化によるコスト低減が可能である。キャンセルカム6A,6Bがスプリング27A,27Bを圧縮し、スプリング27A,27Bによって押し戻されるときにカムシャフト1に正トルクが付与され、キャンセルカム6A,6Bがスプリング27A,27Bを伸長させ、スプリング27A,27Bにより押し進められるときにカムシャフト1に負トルクが付与される。 The canceling first and second rocker arms 25A and 25B are configured in the same manner as the first rocker arm 9A described above, have a rocker roller 19 and an extending portion 20, and are rotatably supported by a common rocker shaft 18. Will be done. These rocker arms 25A and 25B are not connected to each other and operate individually. Two cancellation first and second springs 27A and 27B are provided for each of the cancellation cams 6A and 6B, respectively. These springs 27A and 27B are sandwiched and installed between the canceling first and second valve bridges 26A and 26B and the upper surface portion of the cam carrier 12. The outer dimensions of the springs 27A and 27B are substantially the same as the outer dimensions of the valve spring 2, and the valve bridges 26A and 26B are the same as the valve bridge 8 described above. Therefore, it is possible to reduce costs by standardizing parts. When the cancel cams 6A and 6B compress the springs 27A and 27B and are pushed back by the springs 27A and 27B, a positive torque is applied to the camshaft 1, and the cancel cams 6A and 6B extend the springs 27A and 27B to extend the springs 27A and 27B. A negative torque is applied to the camshaft 1 when it is pushed forward by 27B.

本実施形態の場合、前方から順に#1気筒~#6気筒が配置され、各気筒の吸気弁2の開閉に対応してカムシャフト1には、1エンジンサイクル(=720°クランク位相)当たりに6回(=N回、Nは気筒数)の周期的な変動トルクが発生する。この変動トルクを打ち消す逆位相のキャンセルトルクも6回発生させればよいため、原理的には、6個(N個)のカムロブ部を有する一つのキャンセルカムをカムシャフト1に設ければよい。 In the case of this embodiment, # 1 cylinders to # 6 cylinders are arranged in order from the front, and the camshaft 1 corresponds to the opening and closing of the intake valve 2 of each cylinder per one engine cycle (= 720 ° crank phase). Six times (= N times, N is the number of cylinders) periodic fluctuation torque is generated. Since it is sufficient to generate the anti-phase cancel torque that cancels this fluctuation torque six times, in principle, one cancel cam having six (N) cam lob portions may be provided on the camshaft 1.

但しこうすると、キャンセルカムの短い全周に6個という多くのカムロブ部を加工しなければならないため、カムロブ部の加工が困難か実質的に不可能となる問題がある。そこで本実施形態では、1本のカムシャフト1に対しキャンセルカムを複数、具体的には二つ(n=2)設け、各キャンセルカムに3回(=N/n回)ずつキャンセルトルクを発生させるようにしている。これにより、一つのキャンセルカムに加工するカムロブ部の数を半分(3個=N/n個)に減少させ、カムロブ部の加工を容易にすることができる。 However, in this case, since it is necessary to process as many as 6 cam lob portions on the entire circumference of the short cancel cam, there is a problem that the processing of the cam lob portions is difficult or practically impossible. Therefore, in the present embodiment, a plurality of cancel cams, specifically two (n = 2), are provided for one camshaft 1, and cancellation torque is generated three times (= N / n times) for each cancel cam. I am trying to make it. As a result, the number of cam lob portions to be processed into one cancel cam can be reduced to half (3 = N / n), and the processing of the cam lob portions can be facilitated.

図5には、第1キャンセルカム6Aのカムプロファイルを示す。また図6には、第1キャンセルカム6Aのカムリフト線図を示す。第1キャンセルカム6Aは、ベース円28から半径方向外側に突出された、周方向等間隔(120°=360/(N/2)°のカム位相間隔)で同形状の三つのカムロブ部29を有する。第1キャンセルカム6Aは、これらカムロブ部29でスプリング27Aを押し下げる度に正のキャンセルトルクを発生させる。第2キャンセルカム6Bも第1キャンセルカム6Aと同じカムプロファイルを有する。第1キャンセルカム6Aと第2キャンセルカム6Bは、互いに60°(=360/(N/2)/2°)カム位相だけずれた状態で、内側カムシャフト11に固設されており、両者で60°カム位相間隔、すなわち120°クランク位相間隔のキャンセルトルクを発生させる。 FIG. 5 shows the cam profile of the first cancel cam 6A. Further, FIG. 6 shows a cam lift diagram of the first cancel cam 6A. The first cancel cam 6A has three cam lob portions 29 having the same shape at equal intervals in the circumferential direction (120 ° = 360 / (N / 2) ° cam phase interval) protruding outward in the radial direction from the base circle 28. Have. The first cancel cam 6A generates a positive cancel torque each time the spring 27A is pushed down by these cam lob portions 29. The second cancel cam 6B also has the same cam profile as the first cancel cam 6A. The first cancel cam 6A and the second cancel cam 6B are fixed to the inner camshaft 11 in a state where they are 60 ° (= 360 / (N / 2) / 2 °) out of phase with each other by 60 ° (= 360 / (N / 2) / 2 °). It produces a cancellation torque of 60 ° cam phase spacing, i.e. 120 ° crank phase spacing.

ところで本実施形態では、クランク位相に対するキャンセルカム6A,6Bの位相を可変にするための第2可変機構7が設けられている。以下、この第2可変機構7の構成について説明する。 By the way, in the present embodiment, the second variable mechanism 7 for making the phases of the cancel cams 6A and 6B variable with respect to the crank phase is provided. Hereinafter, the configuration of the second variable mechanism 7 will be described.

図1および図2に示すように、第2可変機構7は、外側カムシャフト10の後端部に形成されたハウジング30と、内側カムシャフト11の後端部に形成されハウジング30内に相対回転可能に収容されたロータ31とを有する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the second variable mechanism 7 is formed at the rear end of the outer camshaft 10 and the rear end of the inner camshaft 11 and rotates relative to each other in the housing 30. It has a rotor 31 that can be accommodated.

図2に示すように、ハウジング30には半径方向内側に突出する複数(4つ)のハウジングベーン32が周方向等間隔で形成され、これらハウジングベーン32の間に油圧室33が形成される。他方、ロータ31には半径方向外側に突出する複数(4つ)のロータベーン34が周方向等間隔で形成され、これらロータベーン34は各油圧室33を、カムシャフト回転方向Rの前後に仕切る。仕切られた油圧室33のうち、回転方向後方に位置するのは進角室35であり、回転方向前方に位置するのは遅角室36である。 As shown in FIG. 2, a plurality of (four) housing vanes 32 protruding inward in the radial direction are formed in the housing 30 at equal intervals in the circumferential direction, and a hydraulic chamber 33 is formed between the housing vanes 32. On the other hand, a plurality (four) rotor vanes 34 protruding outward in the radial direction are formed in the rotor 31 at equal intervals in the circumferential direction, and these rotor vanes 34 partition each hydraulic chamber 33 in front of and behind the camshaft rotation direction R. Of the partitioned hydraulic chambers 33, the advance angle chamber 35 is located rearward in the rotation direction, and the retard angle chamber 36 is located forward in the rotation direction.

進角室35の油圧が遅角室36の油圧より高くなると、ロータ31がハウジング30に対し進角動作され、クランク位相に対するキャンセルカム6A,6Bの位相は進角される。他方、遅角室36の油圧が進角室35の油圧より高くなると、ロータ31がハウジング30に対し遅角動作され、クランク位相に対するキャンセルカム6A,6Bの位相は遅角される。 When the hydraulic pressure of the advance chamber 35 becomes higher than the hydraulic pressure of the retard chamber 36, the rotor 31 is advanced with respect to the housing 30, and the phases of the cancel cams 6A and 6B with respect to the crank phase are advanced. On the other hand, when the hydraulic pressure of the retard chamber 36 becomes higher than the hydraulic pressure of the advance chamber 35, the rotor 31 is retarded with respect to the housing 30, and the phases of the cancel cams 6A and 6B with respect to the crank phase are retarded.

進角室35の油圧と遅角室36の油圧が等しく保持されると、ロータ31はハウジング30に対し相対回転せず一定位置に保持される。従って、クランク位相に対するキャンセルカム6A,6Bの位相も一定に保持される。 When the hydraulic pressure of the advance chamber 35 and the hydraulic pressure of the retard chamber 36 are held equally, the rotor 31 is held in a fixed position without rotating relative to the housing 30. Therefore, the phases of the cancel cams 6A and 6B with respect to the crank phase are also kept constant.

内側カムシャフト11の内部には、進角室35に連通された進角用オイル通路37と、遅角室36に連通された遅角用オイル通路38とが形成される。シリンダヘッド13の内部には、進角用オイル通路37をオイルギャラリ41に連通させるための進角用オイル供給穴39が形成される。カムキャリア12の内部には、遅角用オイル通路38をオイルギャラリ41に連通させるための遅角用オイル供給穴40が形成される。オイルギャラリ41は、シリンダブロックの内部に形成され高圧オイルを貯留する空間である。 Inside the inner camshaft 11, an advance angle oil passage 37 communicated with the advance angle chamber 35 and a retard angle oil passage 38 communicated with the retard angle chamber 36 are formed. Inside the cylinder head 13, an advance angle oil supply hole 39 for communicating the advance angle oil passage 37 with the oil gallery 41 is formed. Inside the cam carrier 12, a retarding oil supply hole 40 for communicating the retarding oil passage 38 with the oil gallery 41 is formed. The oil gallery 41 is a space formed inside the cylinder block to store high-pressure oil.

進角用オイル供給穴39および遅角用オイル供給穴40には、オイルギャラリ41内の高圧オイルが、オイルコントロールバルブ(OCVという)42を介して選択的に供給される。OCV42は、制御ユニット、回路要素(circuitry)もしくはコントローラとしての電子制御ユニット(ECUという)100により制御される。ECU100はエンジンの制御を司るもので、CPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。 The high-pressure oil in the oil gallery 41 is selectively supplied to the advance angle oil supply hole 39 and the retard angle oil supply hole 40 via an oil control valve (OCV) 42. The OCV 42 is controlled by a control unit, a circuit element (circuitry), or an electronic control unit (referred to as an ECU) 100 as a controller. The ECU 100 controls the engine and includes a CPU, ROM, RAM, an input / output port, a storage device, and the like.

キャンセルカム6A,6Bの位相進角時、ECU100は、進角用オイル供給穴39に油圧を供給し、遅角用オイル供給穴40から油圧を排出するよう、OCV42を制御する。他方、キャンセルカム6A,6Bの位相遅角時、ECU100は、遅角用オイル供給穴40に油圧を供給し、進角用オイル供給穴39から油圧を排出するよう、OCV42を制御する。 At the time of phase advance of the cancel cams 6A and 6B, the ECU 100 controls the OCV 42 so as to supply hydraulic pressure to the advance angle oil supply hole 39 and discharge the hydraulic pressure from the retard angle oil supply hole 40. On the other hand, when the cancel cams 6A and 6B are in phase retard, the ECU 100 controls the OCV 42 so as to supply hydraulic pressure to the retard oil supply hole 40 and discharge the hydraulic pressure from the advance oil supply hole 39.

キャンセルカム6A,6Bの位相を一定に保持する時、ECU100は、進角用オイル供給穴39と遅角用オイル供給穴40の両方に油圧を供給するよう、OCV42を制御する。 When the phases of the cancel cams 6A and 6B are kept constant, the ECU 100 controls the OCV 42 to supply hydraulic pressure to both the advance angle oil supply hole 39 and the retard angle oil supply hole 40.

なお前述の第1~第3状態S1,S2,S3の切り替えに際して、第1油圧通路23Aおよび第3油圧通路23Cへの油圧給排を切り替えることも、ECU100が図示しない切替弁を制御することで行う。 When switching between the first to third states S1, S2, and S3 described above, the hydraulic pressure supply / discharge to the first hydraulic passage 23A and the third hydraulic passage 23C can also be switched by controlling the switching valve (not shown) by the ECU 100. conduct.

次に、本実施形態の作動を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.

#1気筒から#6気筒までの各気筒の吸気弁開閉毎に、カムシャフト1(外側カムシャフト10)に発生させられる変動トルクは、図7に線aで示す通りとなる。各変動トルクに関して、吸気弁3の開弁時に、カム4Aがバルブスプリング2の付勢力に抗じて吸気弁3を押し下げると、カムシャフト1(外側カムシャフト10)には、これを押し戻そうとする、回転方向Rと反対方向の正のトルクが発生させられる。また吸気弁3の閉弁時には、逆にバルブスプリング2が、カム4Aおよびカムシャフト1(外側カムシャフト10)を回転方向Rに押し進めようとするため、カムシャフト1には回転方向Rと同一方向の負のトルクが発生させられる。 The variable torque generated in the camshaft 1 (outer camshaft 10) for each opening and closing of the intake valve of each cylinder from the # 1 cylinder to the # 6 cylinder is as shown by the line a in FIG. For each variable torque, when the cam 4A pushes down the intake valve 3 against the urging force of the valve spring 2 when the intake valve 3 is opened, it will be pushed back to the camshaft 1 (outer camshaft 10). A positive torque is generated in the direction opposite to the rotation direction R. Further, when the intake valve 3 is closed, the valve spring 2 conversely tries to push the cam 4A and the camshaft 1 (outer camshaft 10) in the rotation direction R, so that the camshaft 1 is in the same direction as the rotation direction R. Negative torque is generated.

これら気筒毎の変動トルクを足し合わせると、図7に線bで示すようなトータルトルクとなる。なおここでは前提として、第1可変機構5は第1状態S1に設定されているものとする。 When the variable torques for each cylinder are added together, the total torque as shown by line b in FIG. 7 is obtained. Here, as a premise, it is assumed that the first variable mechanism 5 is set to the first state S1.

他方、第1および第2キャンセルカム6A,6Bによりそれぞれカムシャフト1(内側カムシャフト11)に発生させられる変動トルクすなわちキャンセルトルクは、図8に線c、dで示す通りとなる。キャンセルトルクの正負については前述した通りである。またこれらキャンセルトルクc、dを足し合わせると、図8に線eで示すようなトータルキャンセルトルクとなる。 On the other hand, the variable torque, that is, the cancel torque generated on the camshaft 1 (inner camshaft 11) by the first and second cancel cams 6A and 6B, respectively, is as shown by lines c and d in FIG. The positive and negative of the cancel torque are as described above. Further, when these cancel torques c and d are added together, a total cancel torque as shown by line e in FIG. 8 is obtained.

図7および図8を見比べると分かるように、トータルキャンセルトルクeはトータルトルクbよりクランク位相が60°ずれており、逆位相である。従ってトータルキャンセルトルクeによりトータルトルクbを打ち消すことができ、吸気弁3の開閉に起因するカムシャフト1のトルク変動を抑制することができる。 As can be seen by comparing FIGS. 7 and 8, the total cancel torque e has a crank phase shifted by 60 ° from the total torque b and is in the opposite phase. Therefore, the total torque b can be canceled by the total cancel torque e, and the torque fluctuation of the camshaft 1 due to the opening and closing of the intake valve 3 can be suppressed.

図9に、キャンセルカム6A,6Bが無い場合のトータルトルクbを示す。また図9に、キャンセルカム6A,6Bが有る場合のトータルトルク、すなわちトータルトルクbとトータルキャンセルトルクeとを足し合わせた結果としての総合トルクfを示す。この図から分かるように、カムシャフト1のトルク変動を大幅に抑制することができる。 FIG. 9 shows the total torque b when the cancel cams 6A and 6B are not present. Further, FIG. 9 shows the total torque when the cancel cams 6A and 6B are present, that is, the total torque f as a result of adding the total torque b and the total cancel torque e. As can be seen from this figure, the torque fluctuation of the camshaft 1 can be significantly suppressed.

このようにカムシャフト1のトルク変動を抑制することで、カムシャフト1の回転変動を抑制することができる。そしてカムシャフト1に設けられた入力ギヤ17と、これに噛合される最終ギヤ16との間で発生するラトル音(歯打音)を低減することができる。一般的に、このラトル音低減のためシザースギヤを設けることがあるが、本実施形態ではこのシザースギヤも省略できるため、製造コストを低減できる。 By suppressing the torque fluctuation of the camshaft 1 in this way, the rotational fluctuation of the camshaft 1 can be suppressed. Then, it is possible to reduce the rattle sound (teeth tapping sound) generated between the input gear 17 provided on the camshaft 1 and the final gear 16 meshed with the input gear 17. Generally, a scissors gear may be provided to reduce the rattle noise, but in the present embodiment, the scissors gear can also be omitted, so that the manufacturing cost can be reduced.

ところで、第1可変機構5の状態が変化すると、バルブタイミングおよび作用角が変化し、変動トルクの位相位置が変化する。従って、キャンセルカム6A,6Bの位相位置を一定位置に固定した状態では、第1可変機構5の全ての状態で、必ずしも満足なトルクキャンセル効果を得ることができない。 By the way, when the state of the first variable mechanism 5 changes, the valve timing and the working angle change, and the phase position of the fluctuating torque changes. Therefore, when the phase positions of the cancel cams 6A and 6B are fixed at a fixed position, a satisfactory torque canceling effect cannot always be obtained in all the states of the first variable mechanism 5.

そこで本実施形態では、第2可変機構7を設け、これによりキャンセルカム6A,6Bの位相位置を変化させられるようにした。これにより、第1可変機構5の状態変化に追従してキャンセルカム6A,6Bの位相位置を変化させ、十分なトルクキャンセル効果を得ることが可能となる。 Therefore, in the present embodiment, the second variable mechanism 7 is provided so that the phase positions of the cancel cams 6A and 6B can be changed. As a result, the phase positions of the cancel cams 6A and 6B can be changed according to the state change of the first variable mechanism 5, and a sufficient torque canceling effect can be obtained.

以下、この点について詳述する。図10は、第1可変機構5が第1状態S1のときの各気筒(#1~#6気筒)のカムリフト量gと、吸気弁開閉のみに起因するカムシャフト1のトータルトルクhとを示す。ここでトータルトルクhにはキャンセルトルクが含まれない。 This point will be described in detail below. FIG. 10 shows the camlift amount g of each cylinder (# 1 to # 6 cylinders) when the first variable mechanism 5 is in the first state S1, and the total torque h of the camshaft 1 caused only by opening and closing the intake valve. .. Here, the total torque h does not include the cancel torque.

図11も同様に、第1可変機構5が第2状態S2のときの各気筒(#1~#6気筒)のカムリフト量iと、吸気弁開閉のみに起因するカムシャフト1のトータルトルクjとを示す。 Similarly, FIG. 11 shows the camlift amount i of each cylinder (# 1 to # 6 cylinders) when the first variable mechanism 5 is in the second state S2, and the total torque j of the camshaft 1 caused only by opening and closing the intake valve. Is shown.

前者のトータルトルクhと後者のトータルトルクjとを一図に纏めると、図12に示す如くなる。図から、第2状態S2のときのトータルトルクjは、第1状態S1のときのトータルトルクhより若干進角側にずれているのが分かる。 The former total torque h and the latter total torque j can be summarized in FIG. 12 as shown in FIG. From the figure, it can be seen that the total torque j in the second state S2 is slightly shifted to the advance angle side from the total torque h in the first state S1.

図13は、図10に示した第1状態S1のときのトータルトルクhと、これを打ち消すのに最適な位相位置のトータルキャンセルトルクkと、これらを足し合わせた総合トルクlとを示す。見られるように、トータルトルクhは総合トルクlに変化し、トルク変動は大幅に抑制されている。この場合、図示するような位相位置のトータルキャンセルトルクkが得られるように、第2可変機構7がECU100により制御される。 FIG. 13 shows the total torque h in the first state S1 shown in FIG. 10, the total cancel torque k at the optimum phase position for canceling the total torque h, and the total torque l obtained by adding these. As can be seen, the total torque h changes to the total torque l, and the torque fluctuation is greatly suppressed. In this case, the second variable mechanism 7 is controlled by the ECU 100 so that the total cancel torque k at the phase position as shown in the figure can be obtained.

しかし仮に、第1状態S1に最適なトータルキャンセルトルクkを第2状態S2のときに与えてしまうと、図14に示すように、トルク変動が悪化してしまうことがある。図14には、当該トータルキャンセルトルクkと、図11に示した第2状態S2のときのトータルトルクjと、これらを足し合わせた総合トルクmとを示す。見られるように、トータルトルクjは総合トルクmに変化し、トルク変動は大幅に増大していることが分かる。 However, if the optimum total cancel torque k for the first state S1 is given in the second state S2, the torque fluctuation may worsen as shown in FIG. FIG. 14 shows the total cancel torque k, the total torque j in the second state S2 shown in FIG. 11, and the total torque m obtained by adding these. As can be seen, the total torque j changes to the total torque m, and it can be seen that the torque fluctuation is significantly increased.

そこで本実施形態では、第2状態S2のときにはこれに最適なトータルキャンセルトルクが発生するよう、第2可変機構7がECU100により制御される。 Therefore, in the present embodiment, the second variable mechanism 7 is controlled by the ECU 100 so that the optimum total cancel torque is generated in the second state S2.

図15には、第2状態S2のときのトータルトルクjと、第2状態S2のときに本実施形態により発生されるトータルキャンセルトルクnと、これらを足し合わせた総合トルクoとを示す。見られるように、トータルトルクjから60°クランク位相だけずれた逆位相のトータルキャンセルトルクnが発生されている。そしてトータルトルクjは総合トルクoに変化し、トルク変動は大幅に抑制されている。この場合、図示するような位相位置のトータルキャンセルトルクnが得られるように、第2可変機構7がECU100により制御される。 FIG. 15 shows the total torque j in the second state S2, the total cancel torque n generated by the present embodiment in the second state S2, and the total torque o obtained by adding these. As can be seen, the total cancel torque n having the opposite phase shifted by 60 ° from the total torque j is generated. Then, the total torque j changes to the total torque o, and the torque fluctuation is greatly suppressed. In this case, the second variable mechanism 7 is controlled by the ECU 100 so that the total cancel torque n at the phase position as shown in the figure can be obtained.

このように本実施形態によれば、吸気弁3のバルブタイミングを可変にする第1可変機構5が設けられた場合でも十分なトルクキャンセル効果を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, a sufficient torque canceling effect can be obtained even when the first variable mechanism 5 for making the valve timing of the intake valve 3 variable is provided.

なお、ここでは第1状態S1と第2状態S2の場合のみを説明したが、第3状態S3の場合でも同様である。 Although only the cases of the first state S1 and the second state S2 have been described here, the same applies to the case of the third state S3.

ところで、吸気弁開閉に基づくトルク変動がカムシャフト1(外側カムシャフト10)に生じると、これに起因して進角室35の油圧が変動し、トルク変動と同位相の油圧脈動が、オイルギャラリ41からOCV42側の通路に発生する。そしてこの油圧脈動が、オイルギャラリ41を経て、これに繋がる別のオイル供給部43(図1参照)にも伝達され、そのオイル供給部43に影響を及ぼす可能性がある。 By the way, when a torque fluctuation based on the opening and closing of the intake valve occurs in the camshaft 1 (outer camshaft 10), the hydraulic pressure of the advance chamber 35 fluctuates due to this, and the hydraulic pulsation in the same phase as the torque fluctuation becomes an oil gallery. It occurs in the passage on the OCV42 side from 41. Then, this hydraulic pulsation is transmitted to another oil supply unit 43 (see FIG. 1) connected to the oil gallery 41 via the oil gallery 41, and may affect the oil supply unit 43.

しかし、本実施形態によれば、第1可変機構5が何れの状態でも、吸気弁開閉に基づくトルク変動を抑制できるため、かかる油圧脈動を抑制し、別のオイル供給部43への影響を低減することが可能である。 However, according to the present embodiment, since the torque fluctuation due to the opening and closing of the intake valve can be suppressed in any state of the first variable mechanism 5, such hydraulic pulsation is suppressed and the influence on another oil supply unit 43 is reduced. It is possible to do.

以上の説明から理解されるように、第2可変機構7は外側カムシャフト10および内側カムシャフト11を含む。第1可変機構5は、外側カムシャフト10に固設されプロファイルの異なる複数のカム4A,4B,4Cと、複数のカム4A,4B,4Cのうちの一部を選択的に吸気弁3に連結する切替可能なロッカーアーム9とを含む。ECU100は、第1可変機構5および第2可変機構7を制御するように構成され、吸気弁3のバルブタイミングの変更に応じてキャンセルカム6A,6Bの位相を変更する。 As can be understood from the above description, the second variable mechanism 7 includes an outer camshaft 10 and an inner camshaft 11. The first variable mechanism 5 selectively connects a plurality of cams 4A, 4B, 4C fixed to the outer camshaft 10 and different profiles, and a part of the plurality of cams 4A, 4B, 4C to the intake valve 3. Includes a switchable rocker arm 9. The ECU 100 is configured to control the first variable mechanism 5 and the second variable mechanism 7, and changes the phases of the cancel cams 6A and 6B in response to a change in the valve timing of the intake valve 3.

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は他の実施形態や変形例によっても実施可能である。 Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the present disclosure can also be implemented by other embodiments and modifications.

(1)上記実施形態では、第1可変機構5を三段階に切替可能なものとしたが、二段階、四段階以上または無段階に切替可能なものとしてもよい。また第1可変機構5の構成は任意に変更可能であり、電磁駆動式や空圧式のものであってもよい。 (1) In the above embodiment, the first variable mechanism 5 is switchable in three stages, but it may be switchable in two stages, four stages or more, or steplessly. Further, the configuration of the first variable mechanism 5 can be arbitrarily changed, and may be an electromagnetically driven type or a pneumatic type.

(2)上記実施形態では、最も後方に位置する#6気筒のカム4A,4B,4Cの直前、あるいは#5気筒と#6気筒のカム4A,4B,4Cの間に、二つのキャンセルカム6A,6Bを設けた。しかしながら、キャンセルカムの数は任意であり、問題なくカムロブが加工できる等、制約がなければキャンセルカムを一つとしてもよい。逆に、キャンセルカムを三つ以上としてもよい。またキャンセルカムは、これが設けられるカムシャフトの気筒数と等しい合計数のカムロブを有するのがよく、例えばV型DOHC6気筒エンジンなら一本のカムシャフト当たりに3個(=N/2個)のカムロブを有するのがよい。キャンセルカムの設置位置も任意である。 (2) In the above embodiment, there are two cancel cams 6A immediately before the rearmost cams 4A, 4B, 4C of the # 6 cylinder, or between the cams 4A, 4B, 4C of the # 5 cylinder and the # 6 cylinder. , 6B were provided. However, the number of cancel cams is arbitrary, and if there are no restrictions such as that the cam lob can be processed without any problem, one cancel cam may be used. Conversely, the number of cancel cams may be three or more. Further, the cancel cam should have a total number of camlobs equal to the number of cylinders of the camshaft provided with the cancel cam. For example, in the case of a V-type DOHC 6-cylinder engine, 3 (= N / 2) camlobs per camshaft. It is better to have. The installation position of the cancel cam is also arbitrary.

(3)上記実施形態では、キャンセルカム6A,6Bによるキャンセルトルクを発生させるために、ロッカーアーム25A,25B、バルブブリッジ26A,26Bおよびスプリング27A,27Bを備えたトルクキャンセル機構を用いた。しかしながら、当該機構は適宜変更可能である。 (3) In the above embodiment, a torque canceling mechanism including a rocker arm 25A, 25B, a valve bridge 26A, 26B, and a spring 27A, 27B is used in order to generate a cancel torque by the cancel cams 6A, 6B. However, the mechanism can be changed as appropriate.

(4)上記実施形態では、第1可変機構5の切り替えとは別個独立に無段階に切替可能な第2可変機構7を設けた。しかしながら、第2可変機構は第1可変機構の切り替えと連動して切替可能であってもよく、第1可変機構と共通化されてもよい。また第2可変機構は段階的に切替可能であってもよい。 (4) In the above embodiment, the second variable mechanism 7 that can be switched steplessly independently of the switching of the first variable mechanism 5 is provided. However, the second variable mechanism may be switchable in conjunction with the switching of the first variable mechanism, or may be shared with the first variable mechanism. Further, the second variable mechanism may be switchable in stages.

(5)上記実施形態では、エンジンバルブ(吸気弁3)の閉タイミングを可変としたが、開タイミングを可変としたり、開タイミングと閉タイミングの両方を可変としたりすることが可能である。この際、作用角は可変であっても一定であってもよい。 (5) In the above embodiment, the closing timing of the engine valve (intake valve 3) is variable, but it is possible to make the opening timing variable or both the opening timing and the closing timing variable. At this time, the working angle may be variable or constant.

(6)外側および内側カムシャフト10,11と、カム4A,4B,4Cおよびキャンセルカム6A,6Bとの関係を逆にしてもよい。すなわち、内側カムシャフト11にカム4A,4B,4Cを固設し、外側カムシャフト10にキャンセルカム6A,6Bを固設してもよい。この場合、入力ギヤ16を内側カムシャフト11に設けてもよい。 (6) The relationship between the outer and inner camshafts 10 and 11 and the cams 4A, 4B, 4C and the cancel cams 6A, 6B may be reversed. That is, the cams 4A, 4B, 4C may be fixed to the inner camshaft 11, and the cancel cams 6A, 6B may be fixed to the outer camshaft 10. In this case, the input gear 16 may be provided on the inner camshaft 11.

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiments of the present disclosure are not limited to the above-described embodiments, and all modifications, applications, and equivalents included in the ideas of the present disclosure defined by the scope of claims are included in the present disclosure. Therefore, this disclosure should not be construed in a limited way and may be applied to any other technique that falls within the scope of the ideas of this disclosure.

1 カムシャフト
2 バルブスプリング
3 吸気弁
4A,4B,4C カム
5 第1可変機構
6A,6B キャンセルカム
7 第2可変機構
9 ロッカーアーム
10 外側カムシャフト
11 内側カムシャフト
100 電子制御ユニット
1 Camshaft 2 Valve spring 3 Intake valve 4A, 4B, 4C Cam 5 1st variable mechanism 6A, 6B Cancel cam 7 2nd variable mechanism 9 Rocker arm 10 Outer camshaft 11 Inner camshaft 100 Electronic control unit

Claims (5)

内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるカムシャフトであって、バルブスプリングの付勢力に抗じてエンジンバルブを開弁するカムを有するカムシャフトと、
クランク位相に対する前記エンジンバルブのバルブタイミングを可変にするように構成された第1可変機構と、
前記カムシャフトに設けられ、前記エンジンバルブの開閉により前記カムシャフトに発生する変動トルクを打ち消すようなキャンセルトルクを前記カムシャフトに発生させるキャンセルカムと、
クランク位相に対する前記キャンセルカムの位相を可変にするように構成された第2可変機構と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
A camshaft that is rotationally driven by the crankshaft of an internal combustion engine and has a cam that opens the engine valve against the urging force of the valve spring.
A first variable mechanism configured to make the valve timing of the engine valve variable with respect to the crank phase,
A cancel cam provided on the camshaft and generating a cancel torque on the camshaft that cancels the fluctuation torque generated on the camshaft by opening and closing the engine valve.
A second variable mechanism configured to make the phase of the cancel cam variable with respect to the crank phase,
A valve train for an internal combustion engine, characterized by being equipped with.
前記キャンセルカムが複数設けられる
請求項1に記載の内燃機関の動弁装置。
The valve operating device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a plurality of cancellation cams are provided.
前記カムシャフトは、外側カムシャフトと、前記外側カムシャフトに相対回転可能に且つ同軸に挿入された内側カムシャフトと、を有し、
前記外側カムシャフトおよび前記内側カムシャフトの一方に前記カムが固設され、他方に前記キャンセルカムが固設され、
前記第2可変機構は、前記外側カムシャフトおよび前記内側カムシャフトを含む
請求項1または2に記載の内燃機関の動弁装置。
The camshaft comprises an outer camshaft and an inner camshaft that is rotatably and coaxially inserted into the outer camshaft.
The cam is fixed to one of the outer camshaft and the inner camshaft, and the cancel cam is fixed to the other.
The valve operating device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the second variable mechanism includes the outer camshaft and the inner camshaft.
前記第1可変機構は、プロファイルの異なる複数の前記カムと、複数の前記カムのうちの一部を選択的に前記エンジンバルブに連結する切替可能なロッカーアームと、を含む
請求項1~3のいずれか一項に記載の内燃機関の動弁装置。
The first variable mechanism includes a plurality of the cams having different profiles and a switchable rocker arm in which a part of the plurality of cams is selectively connected to the engine valve. The valve operating device for an internal combustion engine according to any one of the following items.
前記第1可変機構および前記第2可変機構を制御するように構成され、前記エンジンバルブのバルブタイミングの変更に応じて前記キャンセルカムの位相を変更する制御ユニットをさらに備える
請求項1~4のいずれか一項に記載の内燃機関の動弁装置。
Any of claims 1 to 4, further comprising a control unit configured to control the first variable mechanism and the second variable mechanism and changing the phase of the cancel cam in response to a change in valve timing of the engine valve. The valve engine of the internal combustion engine according to item 1.
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