(57)【要約】【課題】制御偏心カム５を中心に揺動するロッカアーム６の倒れ変形による偏摩耗や焼き付きを防止する。【解決手段】駆動偏心カム３を備えた駆動軸２と、制御偏心カム５を備えた制御軸４と、駆動偏心カム３の外周に回転可能に嵌合したリンクアーム１５と、制御偏心カム５に回転可能に装着されるとともに、リンクアーム１５により揺動されるロッカアーム６と、駆動軸２に回転自在に支持されるとともに、ロッカアーム６にリンクロッド１６を介して連結されてロッカアーム６に伴って揺動する揺動カム８と、を備える。リンクロッド１６は、揺動カム８の一方のカム部１８に連結されているので、リフト時に傾き、これに伴ってロッカアーム６も傾こうとするが、ロッカアーム６の円筒部１１が長く延長されており、これによってロッカアーム６の倒れが抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転するとともに、駆動偏心カムを備えた駆動軸と、
上記駆動偏心カムの外周に回転可能に嵌合した環状部を備えたリンクアームと、
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつアクチュエータによって回転角度が制御されるとともに、制御偏心カムを備えた制御軸と、
上記制御偏心カムに回転可能に装着されるとともに、上記リンクアームに連結され、該リンクアームにより揺動されるロッカアームと、
上記駆動軸に回転自在に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンクロッドを介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸排気弁を駆動する揺動カムと、
を備え、上記制御軸の制御偏心カムの回転位置によって吸排気弁のリフトがその作動角とともに増減変化するように構成された内燃機関の可変動弁装置において、
上記揺動カムは、複数個の吸排気弁にそれぞれ対応する複数個のカム部が一体に形成され、その軸方向の中心から一方に片寄った位置において上記リンクロッドが連結され、
上記駆動偏心カムは上記揺動カムと軸方向に異なる位置に位置し、
上記制御偏心カムに嵌合する上記ロッカアームの軸受部の一端は上記リンクアームに隣接し、かつ他端は、上記リンクロッドの軸方向位置を越えて軸方向に延びていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
上記ロッカアームは、上記軸受部となる円筒部と、上記リンクアームが連結される第１アーム部と、上記リンクロッドが連結される第２アーム部と、からなり、上記第１アーム部が上記円筒部の軸方向の一端部に位置するとともに、上記第２アーム部が上記円筒部の軸方向の中間部に位置することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
上記リンクロッドの軸方向位置を基準点として、該基準点から上記軸受部の上記一端までの距離よりも該基準点から上記他端までの距離が長いことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
上記揺動カムは、一対のカム部を備え、上記駆動偏心カムに相対的に近い側の一方のカム部に上記リンクロッドが連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
他方のカム部の軸方向位置まで上記軸受部の他端が延びていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
上記揺動カムは、上記駆動軸に嵌合する円筒部と、該円筒部の外表面に設けられた複数個のカム部と、を備え、この揺動カムの円筒部の軸方向長さよりも上記軸受部の軸方向長さが短いことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
上記軸受部が嵌合する制御偏心カムの外周面に、軸受部との摺接面を軸方向に複数個に分断するように、周方向に沿った凹溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】
上記軸受部の内周面の軸方向中央部分に、制御偏心カムとの間に空隙を生じるように、凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、機械的な機構により内燃機関の吸気弁もしくは排気弁（両者を総称して吸排気弁と記す）の作動角を連続的に拡大・縮小変化させることが可能な内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気弁や排気弁のバルブリフト特性、特にその作動角を連続的に拡大・縮小させることが可能な可変動弁装置が本出願人らによって従来から種々提案されている。これは、例えば特許文献１に示すように、駆動軸を中心に揺動して吸排気弁を押し開く揺動カムを設け、この揺動カムの初期の姿勢を、制御偏心カムを備えた制御軸の回転位置に応じて変化させることで、吸排気弁のリフトと作動角とが両者同時に拡大・縮小変化するように構成したものである。ここで、上記揺動カムは、各気筒毎に設けられるので、特許文献１では、例えば一対の吸気弁に対応して、揺動カムは２個のカム部が一体に構成され、上記制御偏心カムを中心に揺動する１つのロッカアームに１つのリンクロッドを介して連結された構成となっている。
【０００３】
なお、特許文献１では揺動カムが吸排気弁のタペットを直接に押圧しているが、特許文献２は、揺動カムと吸排気弁のバルブステムとの間に、さらに別の揺動型ロッカアームを介在させた構成を開示している。
【特許文献１】特開２００４−２９３４０６号公報
【特許文献２】特開２００４−２０４８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示すような従来の構成では、制御偏心カムならびに該制御偏心カムに嵌合したロッカアームの軸受部の軸方向の寸法が、ロッカアームにおける軸方向にずれた位置にある２つのアーム部を一体化し得る必要最小限の寸法となっているため、揺動カムの倒れ（駆動軸の軸直交面に対し傾く方向の変位）に追従してロッカアームの倒れが生じ、これにより、ロッカアームの軸受面と制御偏心カム外周面とが片当たりし、偏摩耗等が生じやすい。つまり、特許文献１のように揺動カムの軸方向の中心から一方に片寄ってリンクロッドが連結されていると、該リンクロッドが揺動カムを押し下げたときに、該揺動カムを支持する駆動軸との間の嵌合隙間の範囲内で揺動カムが倒れ変形し、これによってリンクロッドが傾くため、ロッカアームも同じ方向に倒れを生じる。これにより偏摩耗や焼き付きが生じやすくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内燃機関の可変動弁装置は、内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転するとともに、駆動偏心カムを備えた駆動軸と、上記駆動偏心カムの外周に回転可能に嵌合した環状部を備えたリンクアームと、内燃機関本体に回転自在に支持され、かつアクチュエータによって回転角度が制御されるとともに、制御偏心カムを備えた制御軸と、上記制御偏心カムに回転可能に装着されるとともに、上記リンクアームに連結され、該リンクアームにより揺動されるロッカアームと、上記駆動軸に回転自在に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンクロッドを介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸排気弁を駆動する揺動カムと、を備えており、上記制御軸の制御偏心カムの回転位置によって吸排気弁のリフトがその作動角とともに増減変化する。
【０００６】
ここで、上記揺動カムは、複数個の吸排気弁にそれぞれ対応する複数個のカム部が一体に形成されており、その軸方向の中心から一方に片寄った位置において上記リンクロッドが連結されている。また、上記駆動偏心カムは上記揺動カムと軸方向に異なる位置に位置している。そして、本発明では、上記制御偏心カムに嵌合する上記ロッカアームの軸受部の一端は上記リンクアームに隣接し、かつ他端は、上記リンクロッドの軸方向位置を越えて軸方向に延びている。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成では、揺動カムの倒れに伴ってリンクロッドが傾いたとしても、ロッカアームの倒れが抑制され、制御偏心カムとの接触面における局部的な荷重集中が緩和されて、例えば偏摩耗や焼き付きを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１，図２は、この発明に係る内燃機関の可変動弁装置の一実施例を示している。なお、この可変動弁装置の可変原理ならびに基本的な構成は、上述した特許文献１等に記載の公知の装置と同様である。
【０００９】
図は、１つの気筒の部分を示しており、シリンダヘッド（図示せず）に摺動自在に設けられた一対の吸気弁１と、シリンダヘッド上部に回転自在に支持された駆動軸２と、この駆動軸２に圧入等により固定された円形の駆動偏心カム３と、上記駆動軸２の上方位置においてシリンダヘッドに回転自在に支持されるとともに駆動軸２と平行に配置された制御軸４と、この制御軸４に圧入等により固定あるいは一体に形成された円形の制御偏心カム５と、この制御偏心カム５の外周面上に回転自在に支持されたロッカアーム６と、各吸気弁１のバルブステム１ａを揺動型のバルブ用ロッカアーム７を介して駆動する揺動カム８と、を備えている。上記バルブ用ロッカアーム７は、揺動支点となる基端が公知の油圧式ラッシュアジャスタ９によって支持されている。上記駆動軸２および上記制御軸４は、複数気筒に共通であり、機関の前後方向に沿って延びている。また上記駆動軸２は、タイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランクシャフトによって駆動され、通常のカムシャフトと同様に機関の回転に同期して回転する。
【００１０】
なお、上記バルブ用ロッカアーム７を具備せずに、上述した特許文献１のように、揺動カム８が吸気弁１のタペットを直接押圧する構成とすることもできる。
【００１１】
上記ロッカアーム６は、図３にも示すように、制御偏心カム５の外周に嵌合する軸受部となる円筒部１１と、該円筒部１１から各々反対側へつまり略１８０°異なる方向へ延びた第１アーム部１２および第２アーム部１３と、を備えている。
【００１２】
上記駆動軸２の駆動偏心カム３の外周には、リンクアーム１５の環状部１５ａが回転自在に嵌合しており、この環状部１５ａから延びたアーム部１５ｂの先端と上記ロッカアーム６の第１アーム部１２先端とが、連結ピン１４（図３参照）を介して揺動可能に連結されている。また、上記ロッカアーム６の第２アーム部１３先端には、リンクロッド１６の上端が連結ピン２０を介して揺動可能に連結されている。そして、このリンクロッド１６の下端は、揺動カム８に連係している。
【００１３】
詳しくは、上記揺動カム８は、駆動軸２外周に回転自在に嵌合する円筒部１７と、この円筒部１７の外周面から突出する一対のカム部１８と、を有し、駆動軸２に回転自在に支持されるとともに、スペーサ１９を挟んで駆動偏心カム３に隣接している。そして、駆動偏心カム３に相対的に近い側となる一方のカム部１８に、上記リンクロッド１６が連結ピン２１を介して連結されている。上記リンクロッド１６は、図示するように金属板を断面Ｕ字形に折り曲げてロッド状とした構成であり、Ｕ字形の内側の幅（つまり軸方向の寸法）が、第２アーム部１３およびカム部１８の軸方向の厚さと実質的に一致しており、微小間隙を介して第２アーム部１３およびカム部１８を両側から挟み込んだ形となっている。
【００１４】
また、一対のカム部１８の間に、この円筒状の揺動カム８ひいては駆動軸２をシリンダヘッドに支持するための軸受部材となるカムブラケット２３が配置されている。このカムブラケット２３は、一対のボルト２４によって図示せぬシリンダヘッドに固定される。
【００１５】
上記カム部１８は、リフト量が実質的に０となるベースサークル面と、このベースサークル面から徐々にリフト量が大となるように所定の曲線に沿って延びるカム面と、が連続して形成されており、これらの面が、揺動カム８の揺動位置に応じてバルブ用ロッカアーム７の上面に当接するようになっている。
【００１６】
上記制御軸４は、一端部に設けられた図示しないリフト・作動角制御用アクチュエータによって所定角度範囲内で回転するように構成されている。この制御軸４の回転角度は、適宜なセンサ（図示せず）によって検出され、この検出した実際の制御状態に基づいて上記アクチュエータがクローズドループ制御される。
【００１７】
このリフト・作動角可変機構の作用を説明すると、駆動軸２が回転すると、駆動偏心カム３のカム作用によってリンクアーム１５が上下動し、これに伴ってロッカアーム６が揺動する。このロッカアーム６の揺動は、リンクロッド１６を介して揺動カム８へ伝達され、該揺動カム８が揺動する。この揺動カム８のカム作用によって、バルブ用ロッカアーム７を介して吸気弁１が押圧され、図示せぬバルブスプリングに抗して吸気弁１がリフトする。
【００１８】
ここで、リフト・作動角制御用アクチュエータを介して制御軸４の角度が変化すると、ロッカアーム６の初期位置が変化し、ひいては揺動カム８の初期揺動姿勢が変化する。
【００１９】
例えば制御偏心カム５が図の上方へ位置しているとすると、ロッカアーム６は全体として上方へ位置し、リンクロッド１６を介して連係した揺動カム８のカム部１８先端が相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、カム部１８の初期位置は、そのカム面がバルブ用ロッカアーム７上面から離れる方向に傾く。従って、駆動軸２の回転に伴って揺動カム８が揺動した際に、ベースサークル面が長くバルブ用ロッカアーム７上面に接触し続け、カム面がバルブ用ロッカアーム７上面に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。
【００２０】
逆に、制御偏心カム５が図の下方へ位置しているとすると、ロッカアーム６は全体として下方へ位置し、揺動カム８のカム部１８先端が相対的に下方へ押し下げられた状態となる。つまり、カム部１８の初期位置は、そのカム面がバルブ用ロッカアーム７上面に近付く方向に傾く。従って、駆動軸２の回転に伴って揺動カム８が揺動した際に、バルブ用ロッカアーム７上面に接触する部位がベースサークル面からカム面へと直ちに移行する。従って、リフト量が全体として大きくなり、かつその作動角も拡大する。
【００２１】
上記の制御偏心カム５の初期位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させることができる。
【００２２】
次に本発明の要部であるロッカアーム６について説明すると、このロッカアーム６は、上記のように円筒部１１と第１アーム部１２および第２アーム部１３を備えているが、第１アーム部１２は円筒部１１の軸方向の一端部、詳しくはリンクアーム１５側の一端部に位置し、この第１アーム部１２を含む円筒部１１の端面が、リンクアーム１５の端面に摺接している。また第２アーム部１３は、上記円筒部１１の軸方向の中間部に位置し、図２に示すように、下方に位置する一方のカム部１８（リンクロッド１６が連結される側のカム部１８）の軸方向位置と整列した位置にある。換言すれば、リンクロッド１６が駆動軸２の軸直交面に沿った直立姿勢となるように、第２アーム部１３と一方のカム部１８とが互いに対応した位置にある。
【００２３】
そして、円筒部１１の他端は、リンクロッド１６の軸方向位置を越えて軸方向に延びており、他方のカム部１８の軸方向位置（さらに詳しくは吸気弁１の中心軸を通る面）に達している。図２に示すように、円筒部１１は軸方向に全長Ｌを有し、リンクロッド１６の軸方向位置を基準点として、該基準点からリンクアーム１５側の一端までの距離をａ、該基準点から反対側の他端までの距離をｂとすると、距離ｂの方が距離ａよりも大きい。また、上記全長Ｌは、揺動カム８の円筒部１７の全長ｃよりも短い。
【００２４】
なお、上記ロッカアーム６の円筒部１１が嵌合する制御偏心カム５は、その軸方向長さが上記の円筒部１１の全長Ｌと実質的に等しく、円筒部１１の全長Ｌに亘って両者が接している。
【００２５】
上記のような構成においては、一対の吸気弁１を押し開くべくリンクロッド１６がカム部１８を押し下げたときに、このリンクロッド１６が揺動カム８の円筒部１７の軸方向の中心から一方に片寄った位置（つまり一方のカム部１８）に連結されていることから、嵌合隙間の範囲内で、微小角度ではあるが、揺動カム８が全体として傾き（いわゆる倒れ）、これに伴ってカム部１８を両側から挟み込んでいるリンクロッド１６が軸直交面に対し傾こうとする。この傾きに伴う力は、ロッカアーム６の第２アーム部１３に伝達され、同様にロッカアーム６を傾かせようとするが、上記のように円筒部１１が第２アーム部１３の位置からさらに長く延びているので、ロッカアーム６の倒れが抑制される。従って、制御偏心カム５との接触面における局部的な荷重集中が緩和されて、例えば偏摩耗や焼き付きを抑制することができる。
【００２６】
図４および図５は、ロッカアーム６の円筒部１１が嵌合する制御偏心カム５の外周面に、円筒部１１との摺接面を軸方向に複数個に分断するように、周方向に沿った凹溝３１を設けた実施例を示している。例えば一対の摺接面に分割するように、軸方向の中央部に１つの凹溝３１が設けられている。なお、この例では、凹溝３１の深さは一定ではなく、両側の制御軸４の部分と同様の相対的に偏心した軸部が残存するように凹溝３１が形成されている。換言すれば、制御軸４に一対の制御偏心カム５が設けられたような構成となっている。
【００２７】
この実施例によれば、凹溝３１の部分により摺動面積が減少するため、フリクションの低減が図れ、また、凹溝３１内に潤滑油が保持されることから、偏摩耗や焼き付きがより確実に防止される。
【００２８】
次に、図６および図７に示す実施例は、逆に、円筒部１１の内周面に凹部３２を設け、制御偏心カム５の外周面との間に空隙を確保したものである。上記凹部３２は、少なくとも軸方向の両端部分を残して軸方向中央部分に設けられるが、この実施例では、特に、第２アーム部１３から延長された部分の内径ｄを大径とすることで、凹部３２が設けられている。この実施例においては、上記凹部３２による空隙に潤滑油が保持されるため、偏摩耗や焼き付きがより確実に防止される。また、可動部品であるロッカアーム６の慣性質量および慣性モーメントがより小さくなる。
【００２９】
なお、本発明は、上記のような吸気２弁式の構成に限られず、１気筒当たりにさらに多数の吸気弁や排気弁を有する可変動弁装置においても適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明に係る内燃機関の可変動弁装置の一実施例を示す斜視図。
【図２】同可変動弁装置の側面図。
【図３】ロッカアームの斜視図。
【図４】制御偏心カムの変形例を示す斜視図。
【図５】同制御偏心カムの側面図。
【図６】ロッカアームの変形例を示す斜視図。
【図７】同ロッカアームの側面図。
【符号の説明】
【００３１】
１…吸気弁
２…駆動軸
３…駆動偏心カム
４…制御軸
５…制御偏心カム
６…ロッカアーム
８…揺動カム
１１…円筒部
１２…第１アーム部
１３…第２アーム部
１５…リンクアーム
１６…リンクロッド
１７…円筒部
１８…カム部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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