(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド（１２）に揺動自在に支持されたコントロールアーム（２０）と、
前記コントロールアーム（２０）を揺動させるコントロールシャフト（３９）と、
前記コントロールアーム（２０）に支軸（１７）を介して支持されて動弁カム（１５）により揺動するサブカム（１８）と、
前記サブカム（１８）を前記動弁カム（１５）に当接する方向に付勢する付勢手段（３６）と、
前記コントロールアーム（２０）に支持され、前記サブカム（１８）により揺動して機関弁（１３）を駆動するロッカーアーム（１９）と、
前記付勢手段（３６）の付勢力による前記サブカム（１８）の支軸（１７）まわりの揺動限界を規制する揺動規制手段（１８ｂ，２０ｆ；２７，２０ｇ）とを備える内燃機関の可変動弁機構において、
前記揺動規制手段は、前記サブカム（１８）に設けられた第１当接部（１８ｂ，２７）と前記コントロールアーム（２０）に設けられた第２当接部（２０ｆ，２０ｇ）とで構成されていて、前記サブカム（１８）の支軸（１７）に対して前記コントロールシャフト（３９）の反対側に設けられており、
前記第１、第２当接部（１８ｂ，２０ｆ；２７，２０ｇ）は、前記付勢手段（３６）の付勢力の方向に沿って配置されることを特徴とする、内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記サブカム（１８）の第１当接部（１８ｂ）は、前記ロッカーアーム（１９）を駆動するカム面（１８ａ）と前記動弁カム（１５）に当接する当接部（３２）との間に配置され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動弁カムの駆動力を機関弁に伝達するサブカムおよびロッカーアームを備えるコントロールアームをシリンダヘッドに揺動可能に支持し、コントロールシャフトでコントロールアームを揺動させることで機関弁のリフト量を変更する内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる内燃機関の可変動弁装置は、例えば下記特許文献１により公知である。
【０００３】
この可変動弁装置は、サブカムを予め一体に組み付けたコントロールアームをサブアセンブリとしてシリンダヘッドに組み付ける際に、コントロールアームに対してサブカムが固定されておらず、そのサブカムが支軸まわりに勝手に揺動して他部材と干渉するため、コントロールアームのシリンダヘッドへの組み付けが困難になる問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、コントロールアームに対するサブカムの揺動限界を規制する揺動規制手段を設けることで、コントロールアームに対してサブカムが妄動するのを防止してコントロールアームのシリンダヘッドへの組付作業性を高めるものが、下記特許文献２により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０７７６５号公報
【特許文献２】特開２００８−３０３７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記特許文献２に記載されたものは、コントロールアームに対するサブカムの揺動限界を規制する揺動規制手段が、サブカムをコントロールアームに枢支する支軸とコントロールシャフトとの間に配置されているため、揺動規制手段が邪魔になってコントロールシャフトをコントロールアームに接近させることができず、可変動弁装置の小型化の妨げになる問題があった。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、コントロールアームの組付性を確保しながらコントロールシャフトをコントロールアームに接近させて可変動弁装置の小型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、シリンダヘッドに揺動自在に支持されたコントロールアームと、前記コントロールアームを揺動させるコントロールシャフトと、前記コントロールアームに支軸を介して支持されて動弁カムにより揺動するサブカムと、前記サブカムを前記動弁カムに当接する方向に付勢する付勢手段と、前記コントロールアームに支持され、前記サブカムにより揺動して機関弁を駆動するロッカーアームと、前記付勢手段の付勢力による前記サブカムの支軸まわりの揺動限界を規制する揺動規制手段とを備える内燃機関の可変動弁機構において、前記揺動規制手段は、前記サブカムに設けられた第１当接部と前記コントロールアームに設けられた第２当接部とで構成されていて、前記サブカムの支軸に対して前記コントロールシャフトの反対側に設けられており、前記第１、第２当接部は、前記付勢手段の付勢力の方向に沿って配置されることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置が提案される。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記サブカムの第１当接部は、前記ロッカーアームを駆動するカム面と前記動弁カムに当接する当接部との間に配置されることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置が提案される。
【００１０】
尚、実施の形態の吸気弁１３は本発明の機関弁に対応し、実施の形態の第１当接部１８ｂ、第２当接部２０ｆ，２０ｇおよび支軸２７は本発明の揺動規制手段に対応し、実施の形態の第２ローラ３２は本発明の当接部に対応し、実施の形態のロストモーションスプリング３６は本発明の付勢手段に対応する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の構成によれば、コントロールシャフトにより揺動するコントロールアームにサブカムおよびロッカーアームを支持し、動弁カムの駆動力をサブカムおよびロッカーアームを介して機関弁に伝達する際に、コントロールアームを揺動させてサブカムの支軸の位置を移動させることで機関弁のバルブリフトを変化させる。サブカム、ロッカーアームおよび付勢手段を支持するコントロールアームをサブアセンブリとしてシリンダヘッドに組み付けるとき、付勢手段で付勢されたサブカムが支軸まわりに無制限に揺動するのを揺動規制手段により規制することで、コントロールアームの組付性を高めることができる。揺動規制手段をサブカムの支軸に対してコントロールシャフトの反対側に設けたので、揺動規制手段に邪魔されずにコントロールシャフトをコントロールアームに接近させることができ、これにより可変動弁装置の小型化を図ることができる。
【００１２】
その上、揺動規制手段を、サブカムに設けた第１当接部とコントロールアームに設けた第２当接部とで構成し、第１、第２当接部を付勢手段の付勢力の方向に沿って配置したので、付勢手段で付勢されたサブカムの第１当接部の荷重をコントロールアームの第２当接部に効率的に伝達し、サブカムの揺動限界を確実に規制することができる。
【００１３】
また請求項２の構成によれば、サブカムの第１当接部を、ロッカーアームを駆動するカム面と動弁カムに当接する当接部との間に配置したので、カム面および当接部に入力される荷重に対するサブカムの剛性を第１当接部により高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】可変動弁装置の高リフト時の縦断側面図（第１の実施の形態）。
【図２】可変動弁装置の低リフト時の縦断側面図（第１の実施の形態）。
【図３】図１の３方向矢視図（第１の実施の形態）。
【図４】図３の分解斜視図（第１の実施の形態）。
【図５】図３の５方向矢視図（第１の実施の形態）。
【図６】図５の６−６線断面図（第１の実施の形態）。
【図７】図６の７−７線断面図（第１の実施の形態）。
【図８】コントロールアームの組付時の状態を示す図（第１の実施の形態）。
【図９】コントロールアームおよびサブカムの斜視図（第２の実施の形態）。
【図１０】コントロールアームの組付時の状態を示す図（第２の実施の形態）。
【図１１】前記図６に対応する図。（第３の実施の形態）
【図１２】前記図３に対応する図。（第３の実施の形態）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜図８に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１〜図５に示すように、機関本体１１の一部を構成するシリンダヘッド１２には、各気筒毎に一対の吸気弁１３，１３が開閉作動可能に支持される。吸気弁１３，１３を開閉駆動する動弁装置１４は、吸気弁１３，１３を駆動する動弁カム１５が設けられたカムシャフト１６と、カムシャフト１６の軸線Ｌ１に直交する平面内で変位可能な支軸１７で揺動可能に支持されて動弁カム１５に従動して揺動するサブカム１８と、サブカム１８に従動して吸気弁１３，１３を駆動するロッカーアーム１９と、カムシャフト１６の軸線Ｌ１と平行な軸線Ｌ２まわりに揺動可能に支持されて該軸線Ｌ２からオフセットした位置で支軸１７を支持するコントロールアーム２０と、コントロールアーム２０を揺動させる駆動手段２１とを備えるものであり、コントロールアーム２０の揺動に伴って前記支軸１７の位置を変位させることで、吸気弁１３，１３のリフト量を含む作動特性を変化させることができる。
【００１７】
吸気弁１３，１３のステム１３ａ，１３ａはシリンダヘッド１２に配設されたガイド筒２２，２２に摺動自在に嵌合しており、ステム１３ａ，１３ａの上端に設けられたリテーナ２４，２４と、シリンダヘッド１２に当接するリテーナ２５，２５との間に介設された弁ばね２６，２６により、吸気弁１３，１３は閉弁方向に付勢される。
【００１８】
ロッカーアーム１９の一端部は支軸２９を介してコントロールアーム２０に揺動可能に支持される。またロッカーアーム１９の他端部には、吸気弁１３，１３のステム１３ａ，１３ａの上端に当接する弁当接部１９ａ，１９ａが設けられる。更にロッカーアーム１９の中間部には支軸３４およびニードルベアリング３０を介して第１ローラ３１が軸支されており、第１ローラ３１はサブカム１８のカム面１８ａに転がり接触する。
【００１９】
コントロールアーム２０は、一対の側壁部２０ａ，２０ａと、両側壁部２０ａ，２０ａの外面から前記軸線Ｌ２に沿って突出する一対の軸部２０ｂ，２０ｂと、両側壁部２０ａ，２０ａの一端部間を連結する第１連結壁部２０ｃと、両側壁部２０ａ，２０ａの他端部間を連結する第２連結壁部２０ｄとを一体に有するように構成され、軸部２０ｂ，２０ｂはシリンダヘッド１２に設けられた支持孔１２ａ，１２ａ（図５参照）に揺動可能に支持される。
【００２０】
カムシャフト１６の軸線Ｌ１と平行に配置される支軸１７は、コントロールアーム２０における両側壁部２０ａ，２０ａの内側に配置されるサブカム１８を貫通しており、支軸１７の両端が両側壁部２０ａ，２０ａ間を架橋するように固定される。サブカム１８にはロッカーアーム１９の第１ローラ３１に当接するカム面１８ａが形成されるとともに、動弁カム１５に当接する第２ローラ３２が支軸２７およびニードルベアリング３３を介して回転自在に支持される。よってサブカム１８は、カムシャフト１６の動弁カム１５に第２ローラ３２が接触することで支軸１７まわりに揺動する。
【００２１】
第１連結壁部２０ｃに形成された一対の円筒状の筒部２０ｅ，２０ｅにそれぞれ摺動自在に嵌合する押圧部材３５，３５が、筒部２０ｅ，２０ｅの外周に配置されたロストモーションスプリング３６，３６によって付勢され、第２ローラ３２を軸支する支軸２７の両端に当接する。これにより、サブカム１８の第２ローラ３２が動弁カム１５に弾発的に当接する。
【００２２】
前記駆動手段２１は、支軸１７と平行なコントロールシャフト３９と、コントロールシャフト３９に設けられたコントロールカム４０と、支軸２９にニードルベアリング４１を介して支持された第３ローラ４２と、コントロールシャフト３９を正逆両方向に回転駆動するアクチュエータ４３とで構成される。シリンダヘッド１２に摺動自在に支持されて図示せぬスプリングで付勢された付勢部材４４がコントロールアーム２０の第２連結壁部２０ｄの下面に当接しており、これにより第３ローラ４２がコントロールカム４０に弾発的に当接する。従って、アクチュエータ４３を駆動するとコントロールカム４０および第３ローラ４２を介してコントロールアーム２０が軸部２０ｂ，２０ｂまわりに揺動し、サブカム１８をコントロールアーム２０に支持する支軸１７の位置が変化する。
【００２３】
図６〜図８から明らかなように、サブカム１８における支軸１７の下方であってカム面１８ｂの両側に一対の第１当接部１８ｂ，１８ｂが突設され、この第１当接部１８ｂ，１８ｂが当接する第２当接部２０ｆ，２０ｆが、コントロールアーム２０の両側壁部２０ａ，２０ａの内面に設けられる。従って、図８に示すように、コントロールアーム２０をサブアセンブリとして組み立てたとき、ロストモーションスプリング３６，３６で支軸１７まわりに付勢されたサブカム１８は、その第１当接部１８ｂ，１８ｂがコントロールアーム２０の第２当接部２０ｆ，２０ｆに当接することで、コントロールアーム２０に対するサブカム１８の反時計方向の揺動限界を規制することができる。
【００２４】
次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用について説明する。
【００２５】
カムシャフト１６に設けた動弁カム１５で吸気弁１３，１３を開閉駆動しているとき、サブカム１８はロストモーションスプリング３６，３６の弾発力で支軸２７の両端部を押圧されて支軸１７まわりに付勢されることで、その第２ローラ３２が動弁カム１５に圧接される。またコントロールアーム２０は第２連結壁部２０ｄを付勢部材４４で押圧されて軸部２０ｂ，２０ｂまわりに付勢されることで、その第３ローラ４２がコントロールシャフト３９のコントロールカム４０に圧接される。またロッカーアーム１９は第１ローラ３１をサブカム１８のカム面１８ａに押圧されて支軸２９まわりに付勢されることで、その弁当接部１９ａ，１９ａが吸気弁１３，１３のステム１３ａ，１３ａの上端に圧接される。
【００２６】
アクチュエータ４３、コントロールシャフト３９、コントロールカム４０および第３ローラ４２よりなる駆動手段２１によりコントロールアーム２０が図１に示す位置に駆動されるときには、支軸１７まわりに揺動するサブカム１８のカム面１８ａは支軸１７から遠い部分でロッカーアーム１９を大きく揺動させるため、吸気弁１３，１３におけるステム１３ａ，１３ａの上端の開弁方向への駆動量が大きくなって吸気弁１３，１３のリフト量が最大となる。
【００２７】
また駆動手段２１によりコントロールアーム２０が図２に示す位置に駆動されるときには、支軸１７まわりに揺動するサブカム１８のカム面１８ａは支軸１７から近い部分でロッカーアーム１９を小さく揺動させるため、吸気弁１３，１３におけるステム１３ａ，１３ａの上端を開弁方向への駆動量が小さくなって吸気弁１３，１３のリフト量が最小となる。
【００２８】
コントロールアーム２０を駆動手段２１で軸部２０ｂ，２０ｂまわりに揺動させることにより吸気弁１３，１３のリフト量が変化するが、コントロールアーム２０の揺動によって動弁カム１５が第２ローラ３２に接触するタイミングも変化するため、吸気弁１３，１３の開閉タイミングも変化することになる。
【００２９】
ところで、コントロールアーム２０にサブカム１８、ロッカーアーム１９、押圧部材３５，３５、ロストモーションスプリング３６，３６等を予め組み付けることで、図８に示すようにサブアセンブリ化しておき、それを一括してシリンダヘッド１２に組み付けることになる。
【００３０】
このときコントロールアーム２０に支軸１７で枢支されたサブカム１８が自由に揺動可能な状態にあると仮定すると、サブカム１８が図１および図２に示す本来の組付位置から反時計方向に大きく揺動してしまい、そのサブカム１８が他部材と干渉してコントロールアーム２０のシリンダヘッド１２への組付作業性が低下する問題がある。
【００３１】
しかしながら本実施の形態では、ロストモーションスプリング３６，３６の弾発力で付勢されたサブカム１８が、それに設けた第１当接部１８ｂ，１８ｂがコントロールアーム２０の第２当接部２０ｆ，２０ｆに当接することで、図８におけるサブカム１８の反時計方向の揺動端が規制されるため、コントロールアーム２０に対してサブカム１８が無制限に揺動するのが防止される。よってコントロールアーム２０をシリンダヘッド１２に組み付けるとき、サブカム１８の妄動を規制してコントロールアーム２０の組付性を高めることができる。
【００３２】
尚、コントロールアーム２０をシリンダヘッド１２に組み付けて内燃機関を運転しているとき、第１当接部１８ｂ，１８ｂおよび第２当接部２０ｆ，２０ｆは相互に当接することはない（図１および図２参照）。
【００３３】
図８から明らかなように、サブカム１８の第１当接部１８ｂ，１８ｂおよびコントロールアーム２０の第２当接部２０ｆ，２０ｆは、サブカム１８の支軸１７に対してコントロールシャフト３９の反対側に設けられているので、第１、第２当接部１８ｂ，１８ｂ；２０ｆ，２０ｆに邪魔されずにコントロールシャフト３９をコントロールアーム２０に接近して配置することができ、可変動弁装置の小型化に寄与することができる。
【００３４】
更に、コントロールアーム２０の第２当接部２０ｆ，２０ｆは、支軸１７を中心とするサブカム１８の第１当接部１８ｂ，１８ｂの揺動軌跡の外側に配置されるので、第１当接部１８ｂ，１８ｂの揺動軌跡を小さく抑えて他部材との干渉を回避することができる。しかもサブカム１８の第１当接部１８ｂ，１８ｂを、ロッカーアーム１９を駆動するカム面１８ａと動弁カム１５に当接する第２ローラ３２との間に配置したので、カム面１８ａおよび第２ローラ３２に入力される荷重に対するサブカム１８の剛性を第１当接部１８ｂ，１８ｂにより高めることができる。
【００３５】
次に、図９および図１０に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３６】
第２の実施の形態は、サブカム１８の第１当接部１８ｂ，１８ｂおよびコントロールアーム２０の第２当接部２０ｆ，２０ｆの形状および配置が第１の実施の形態と異なっており、その他の構成は第１の実施の形態と同じである。即ち、第１当接部１８ｂ，１８ｂはサブカム１８を貫通する１本のピンの両端部で構成され、第２当接部２０ｆ，２０ｆはコントロールアーム２０の両側壁部２０ａ，２０ａの内面に植設した２本のピンで構成される。
【００３７】
図９から明らかなように、第１の実施の形態とは逆に、コントロールアーム２０の第２当接部２０ｆ，２０ｆは、支軸１７を中心とするサブカム１８の第１当接部１８ｂ，１８ｂの揺動軌跡の内側に配置されるので、第１当接部１８ｂ，１８ｂの揺動軌跡は大きくなってしまう。しかしながら、ロストモーションスプリング３６，３６で付勢されたサブカム１８が支軸１７まわりに反時計方向に揺動し、第１、第２当接部１８ｂ，１８ｂ；２０ｆ，２０ｆが相互に当接してサブカム１８の揺動限界を規制したとき、第１、第２当接部１８ｂ，１８ｂ；２０ｆ，２０ｆはロストモーションスプリング３６，３６の弾発力の作用方向（矢印Ａ参照）と概ね同方向に整列するため、前記弾発力を第１、第２当接部１８ｂ，１８ｂ；２０ｆ，２０ｆの当接により効率的に支持し、サブカム１８の揺動限界を確実に規制することができる。
【００３８】
上記した以外の第２の実施の形態の作用効果は、第１の実施の形態の作用効果と同じである。
【００３９】
次に、図１１および図１２に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００４０】
第３の実施の形態は、揺動規制手段の第１当接部がサブカム１８に設けられた支軸２７によって構成され、この支軸２７に当接可能な第２当接部２０ｇ，２０ｇがコントロールアーム２０の両側壁部２０ａ，２０ａの上方に三角形状に突出する。よって、ロストモーションスプリング３６，３６で付勢されたサブカム１８が支軸１７まわりに反時計方向に揺動すると、第１当接部である支軸２７の両端部がサブカム２０の第２当接部２０ｇ，２０ｇに当接してサブカム１８の揺動限界を規制することで、コントロールアーム２０をシリンダヘッド１２に組み付けるとき、サブカム１８の妄動を規制してコントロールアーム２０の組付性を高めることができる。
【００４１】
図１１から明らかなように、コントロールシャフト３９の軸線とサブカム１８を枢支する支軸１７の軸線とを結ぶ直線ａに直交し、かつ前記支軸１７を通る直線ｂに対し、支軸２７（第１当接部）および第２当接部２０ｇ，２０ｇの接触点ｃは、コントロールシャフト３９の反対側に位置している。この配置により、第１、第２当接部２７，２０ｇ，２０ｇに邪魔されずにコントロールシャフト３９をコントロールアーム２０に接近して配置することができ、可変動弁装置の小型化に寄与することができる。またサブカム１８の支軸２７を第１当接部として利用することで、特別の第１当接部を設ける必要をなくして構造の簡素化を図ることができる。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４３】
例えば、上記各実施の形態では吸気弁１３，１３の動弁装置について説明したが、本発明は、機関弁である排気弁の動弁装置にも適用可能である。
【００４４】
また第３の実施の形態では、第２当接部２０ｇ，２０ｇをコントロールアーム２０の両方の側壁部２０ａ，２０ａに設けているが、第２当接部２０ｇをコントロールアーム２０の一方の側壁部２０ａだけに設けても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１２        シリンダヘッド
１３        吸気弁（機関弁）
１５        動弁カム
１７        支軸
１８        サブカム
１８ａ      カム面
１８ｂ      第１当接部（揺動規制手段）
１９        ロッカーアーム
２０        コントロールアーム
２０ｆ      第２当接部（揺動規制手段）
２０ｇ      第２当接部（揺動規制手段）
２７        支軸（揺動規制手段）
３２        第２ローラ（当接部）
３６        ロストモーションスプリング（付勢手段）
３９        コントロールシャフト
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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