(57)【要約】【課題】小型であり、負荷が低減され、構造が簡易な内燃機関の可変動弁装置を提供することを課題とする。【解決手段】クランク軸に連動して回転しアクチュエータにより軸方向に移動する軸と、前記軸に偏心して前記軸と共に回転する偏心カムと、前記偏心カムの外周に摺動可能に嵌合した第１リンクと、前記第１リンクに直線方向に往復摺動可能に連結された第２リンクと、前記第２リンクに連結されて前記軸周りを揺動する揺動部材と、前記揺動部材に連動して前記軸周りを揺動する揺動カムと、前記揺動カムにより駆動されるカムフォロアと、前記軸の回転を逃し、前記揺動部材の揺動に伴って前記軸周りの所定範囲を前記揺動カムと共に揺動し、前記軸と共に前記軸方向に移動し、前記揺動部材及び揺動カムの前記軸方向の相対位置に応じて前記揺動部材及び揺動カムの前記軸周りの相対角度差を変更する伝達部材と、を備えた内燃機関の可変動弁装置。【選択図】図１
2014101788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸に連動して回転しアクチュエータにより軸方向に移動する軸と、
前記軸に偏心して前記軸と共に回転する偏心カムと、
前記偏心カムの外周に摺動可能に嵌合した第１リンクと、
前記第１リンクに直線方向に往復摺動可能に連結された第２リンクと、
前記第２リンクに連結されて前記軸周りを揺動する揺動部材と、
前記揺動部材に連動して前記軸周りを揺動する揺動カムと、
前記揺動カムにより駆動されるカムフォロアと、
前記軸の回転を逃し、前記揺動部材の揺動に伴って前記軸周りの所定範囲を前記揺動カムと共に揺動し、前記軸と共に前記軸方向に移動し、前記揺動部材及び揺動カムの前記軸方向の相対位置に応じて前記揺動部材及び揺動カムの前記軸周りの相対角度差を変更する伝達部材と、を備えた内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記揺動部材及び伝達部材は、それぞれ互いに噛合う第１内歯及び第１外歯を有し、
前記揺動カム及び伝達部材は、それぞれ互いに噛合う第２内歯及び第２外歯を有し、
前記第１内歯及び第１外歯のねじれ角と前記第２内歯及び第２外歯のねじれ角とは交差する、請求項１の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記第１リンクに設けられ、前記軸の回転中心から前記第２リンクの距離を調整する調整機構を備えている、請求項１又は２の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記調整機構は、前記第１リンクの内部に保持され前記第２リンクを摺動可能に保持する筒部、前記筒部から延びて前記第１リンクの外部に突出し外周にネジ溝が形成された突出部、を含む、請求項３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、内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブのリフト量及び作動角を変更する内燃機関の可変動弁装置が知られている。特許文献１には、バルブをリフトさせる揺動カムの駆動源となる駆動軸と、揺動カムの揺動範囲をずらしてバルブのリフト量及び作動角を変更する制御軸とが設けられている。駆動軸には、偏心カムを介してリンクが固定され、制御軸には偏心カムを介してアームが固定されている。上記のリンクはアームに連結され、アームは他のリンクを介して揺動カムに接続されている。また、制御軸は、アクチュエータにより位置がずらされることにより揺動カムの揺動範囲をずらすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２１２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
駆動軸に加えて制御軸も設けられているため、装置が大型化している。また、偏心カムを介して制御軸に連結されたアームには、制御軸を挟むようにして２つのリンクが連結されている。このため制御軸には方向が交互に変わる交番トルクが加わり、各部品に大きな負荷が加わるおそれがある。また、多くのリンクやアームを介してバルブをリフトさせるため、装置全体の関節数も増大し、構造が複雑化している。
【０００５】
そこで本発明は、小型であり、負荷が低減され、構造が簡易な内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、クランク軸に連動して回転しアクチュエータにより軸方向に移動する軸と、前記軸に偏心して前記軸と共に回転する偏心カムと、前記偏心カムの外周に摺動可能に嵌合した第１リンクと、前記第１リンクに直線方向に往復摺動可能に連結された第２リンクと、前記第２リンクに連結されて前記軸周りを揺動する揺動部材と、前記揺動部材に連動して前記軸周りを揺動する揺動カムと、前記揺動カムにより駆動されるカムフォロアと、前記軸の回転を逃し、前記揺動部材の揺動に伴って前記軸周りの所定範囲を前記揺動カムと共に揺動し、前記軸と共に前記軸方向に移動し、前記揺動部材及び揺動カムの前記軸方向の相対位置に応じて前記揺動部材及び揺動カムの前記軸周りの相対角度差を変更する伝達部材と、を備えた内燃機関の可変動弁装置によって達成できる。
【０００７】
前記揺動部材及び伝達部材は、それぞれ互いに噛合う第１内歯及び第１外歯を有し、前記揺動カム及び伝達部材は、それぞれ互いに噛合う第２内歯及び第２外歯を有し、前記第１内歯及び第１外歯のねじれ角と前記第２内歯及び第２外歯のねじれ角とは交差する、構成であってもよい。
【０００８】
前記第１リンクに設けられ、前記軸の回転中心から前記第２リンクの距離を調整する調整機構を備えている、構成であってもよい。
【０００９】
前記調整機構は、前記第１リンクの内部に保持され前記第２リンクを摺動可能に保持する筒部、前記筒部から延びて前記第１リンクの外部に突出し外周にネジ溝が形成された突出部、を含む、構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
小型であり、負荷が低減され、構造が簡易な内燃機関の可変動弁装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施例の可変動弁装置の断面図である。
【図２】図２は、ブッシュの図である。
【図３】図３Ａ、３Ｂは、揺動部材の揺動の説明図である。
【図４】図４Ａ、４Ｂは、揺動部材、揺動カムの説明図である。
【図５】図５Ａ、５Ｂは、揺動部材と揺動カムとの相対角度差の変更の説明図である。
【図６】図６は、本実施例の可変動弁装置の機構の模式図である。
【図７】図７Ａ、７Ｂは、調整機構を備えた変形例のリンクの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本実施例の可変動弁装置１の断面図である。可変動弁装置１は、シャフトＳ、アクチュエータＡＣ、偏心カム１０、伝達部材２０、第１リンク（以下、リンクと称する）３０、第２リンク（以下、リンクと称する）４０、連結部材５０、揺動部材６０、揺動カム７０、等を含む。シャフトＳは、タイミングチェーンあるいはタイミングベルトを介してクランクシャフトと同期して一方向に回転する。また、シャフトＳは、アクチュエータＡＣにより軸方向に所定範囲を移動する。アクチュエータＡＣは、ＥＣＵ（電子制御ユニット）５によって制御される。シャフトＳには、偏心カム１０がピンＰ１を介して固定され、偏心カム１０はシャフトＳに嵌合してシャフトＳと共に回転する。ピンＰ１は、シャフトＳに設けられた貫通孔に圧入されて固定されていてもよいし、シャフトＳに設けられたネジ孔に螺合していてもよい。
【００１３】
シャフトＳには、シャフトＳ周りに所定範囲を往復回転可能に筒状の伝達部材２０が連結されている。換言すれば、伝達部材２０はシャフトＳの回転を逃すように、伝達部材２０の内径が設定されている。伝達部材２０の内周には溝２２が形成されている。シャフトＳにはピンＰ２が固定され、シャフトＳの外周から突出したピンＰ２の先端部にはブッシュＢが固定されている。ピンＰ２は、シャフトＳに設けられた底を有した孔に圧入されて固定されていてもよいし、シャフトＳに設けられたネジ孔に螺合していてもよい。また、ピンＰ２の先端が、かしめられてブッシュＢがピンＰ２に固定されていてもよい。シャフトＳが回転することによりブッシュＢは、伝達部材２０の溝２２内を回転する。図２は、ブッシュＢの図である。シャフトＳが軸心方向に移動する場合、伝達部材２０の溝２２内に配置されたブッシュＢも移動する。このため、これに伴い伝達部材２０もシャフトＳとともに軸方向に移動する。
【００１４】
偏心カム１０の外周に摺動可能にリンク３０が嵌合している。リンク３０の貫通孔３４には、直線方向に所定範囲を往復摺動するリンク４０が保持されている。リンク４０は棒状である。リンク４０の先端は自由端であり、リンク４０の基端は連結部材５０に連結されている。連結部材５０は、軸心方向に延びた棒状である。連結部材５０の一端はリンク４０に連結し、他端は揺動部材６０側に連結されている。従って、リンク４０は連結部材５０を介して揺動部材６０に連結されている。揺動部材６０、揺動カム７０は、伝達部材２０と係合して伝達部材２０と共に揺動する。
【００１５】
図３Ａ、３Ｂは、揺動部材６０の揺動の説明図である。尚、図３Ａ、３Ｂにおいては、偏心カム１０、リンク３０、４０、連結部材５０、揺動部材６０を透視図として記載している。シャフトＳの回転により、偏心カム１０は回転中心ＲＰに対して偏心して回転する。偏心カム１０の回転により、リンク３０は回転中心ＲＰ周りを揺動する。リンク４０が往復摺動するリンク３０の貫通孔３４は、直線状に形成されている。リンク４０の基端は連結部材５０を介して揺動部材６０に連結しており、リンク３０は偏心カム１０に対して摺動回転可能に嵌合している。このため、偏心カム１０の回転により、リンク３０は角度姿勢が変化しながら、回転中心ＲＰ周りを揺動する。また、リンク４０の往復動により揺動部材６０が所定範囲を揺動する。揺動部材６０の揺動は、伝達部材２０を介して揺動カム７０に伝達される。これにより揺動カム７０が所定範囲を揺動する。
【００１６】
図４Ａ、４Ｂは、揺動部材６０、揺動カム７０の説明図である。尚、図４Ａ、４Ｂにおいては伝達部材２０、揺動部材６０、揺動カム７０を透視図として記載している。揺動カム７０は、ベース円部７１、ベース円部７１よりも揺動カム７０の回転中心から径方向外側に突出したプロフィール部７２を有している。揺動カム７０の揺動によりロッカーアームＲが押し下げられてバルブＶが駆動する。尚、ロッカーアームＲの一端は油圧式のラッシュアジャスタＲＡにより支持され、ロッカーアームＲの他端は、バルブＶの基端を押圧する。ロッカーアームＲは、バブルを駆動するためのカムフォロアの一例である。尚、カムフォロアは、カムに直接駆動されるバルブリフタであってもよい。
【００１７】
図１に示すように、揺動部材６０の内周には第１内歯（以下、内歯と称する）６６、揺動カム７０の内周には第２内歯（以下、内歯と称する）７７が形成されている。伝達部材２０の外周には、内歯６６、７７にそれぞれ噛合う第１外歯（以下、外歯と称する）２６、第２外歯（以下、外歯と称する）２７が形成されている。アクチュエータＡＣによりシャフトＳが軸方向に移動することにより、揺動部材６０、揺動カム７０に対して伝達部材２０が相対移動する。即ち、内歯６６、７７に対して外歯２６、２７の相対位置が移動する。これにより、図４Ａ、４Ｂに示すように、軸周りでの揺動部材６０に対する揺動カム７０の相対角度差が変更される。尚、内歯６６、７７がそれぞれ外歯２６、２７に噛合いが維持される範囲で、伝達部材２０は軸方向に移動する。従って、外歯２６は内歯６６よりも軸方向に長く、外歯２７は内歯７７よりも軸方向に長く形成されている。
【００１８】
図５Ａ、５Ｂは、揺動部材６０と揺動カム７０との相対角度差の変更の説明図である。図５Ａ、５Ｂは、外歯２６、２７、内歯６６、７７の模式図である。外歯２６、内歯６６、外歯２７、内歯７７は軸方向に対して傾いたヘリカルギアである。外歯２６、内歯６６のねじれ角度、外歯２７、内歯７７のねじれ角度は、軸方向に交差する角度である。図５Ａに示すように、外歯２６、内歯６６が噛合い外歯２７、内歯７７が噛合った状態から、外歯２６、２７が軸方向（図５Ａ、５Ｂにおいては右側）に移動すると、図５Ｂに示すように、内歯６６は上方に移動し内歯７７は下方に移動する。これにより、揺動部材６０、揺動カム７０に対する伝達部材２０の軸方向の移動に応じて、軸周りでの揺動部材６０、揺動カム７０間の相対角度差が変更できる。これにより、揺動カム７０の揺動範囲をずらすことができ、換言すれば揺動カム７０の位相を変更でき、バルブＶのリフト量及び作用角を変更できる。
【００１９】
尚、シャフトＳの軸方向の移動に伴って、シャフトＳに固定されている偏心カム１０、リンク３０も移動する。従って、リンク４０と揺動部材６０とを連結する連結部材５０は、リンク４０と揺動部材６０との軸方向での接近、退避を許容するように、揺動部材６０に連結されている。具体的には、連結部材５０の一端はリンク４０に固定され、連結部材５０の他端は揺動部材６０に形成された孔に摺動可能に挿入されている。また、シャフトＳの軸方向の移動に伴って揺動部材６０、揺動カム７０の軸方向の移動を規制するストッパなどを設けてもよい。このストッパは、例えばカムハウジングやシリンダヘッドに設けられていてもよい。
【００２０】
本実施例では、シャフトＳの回転により揺動カム７０が揺動してバルブＶをリフトさせ、シャフトＳの軸方向の移動により揺動カム７０の揺動の位相を変更してバルブＶの作用角及びリフト量を変更する。従って、従来のように２つの異なる軸が不用であるため、本実施例の可変動弁装置１は小型化されている。
【００２１】
シャフトＳに対してリンク３０の一方側にのみリンク４０が連結されている。更に、リンク４０は、リンク３０に対して摺動可能である。このため、シャフトＳに作用するトルクは低減されており、トルクの変動も低減されている。このため、シャフトＳのみならず、リンク３０、４０に作用する負荷も低減されている。
【００２２】
図６は、本実施例の可変動弁装置１の機構の模式図である。可変動弁装置１は、４つの節から構成される。このため、構造が簡易化されており、製造コスト、部品点数、重量等が削減されている。
【００２３】
次に、変形例について説明する。図７Ａ、７Ｂは、調整機構を備えた変形例のリンク３０ａの説明図である。図７Ａに示すようにリンク３０ａの先端には調整機構８０が設けられている。調整機構８０は、リンク３０ａの回転中心とリンク４０との距離を調整する機構である。調整機構８０は、筒部８４、筒部８４の径方向外側に突出した突出部８３、を含む。リンク４０は、筒部８４内に摺動可能に保持されている。リンク３０ａの先端部には孔部３８ａが形成されている。孔部３８ａからは突出部８３の先端が突出している。貫通孔３４ａ内に筒部８４が収納されている。突出部８３は、リンク３０ａの回転中心を通過しリンク４０に直交する方向に突出している。
【００２４】
突出部８３の先端部の外周にはネジ溝が形成されている。ナットＮは、リンク３０ａの外側で突出部８３の先端部のネジ溝と螺合している。このネジ溝とナットＮとの螺合量を調整することにより、孔部３８ａからの突出部８３の突出量を調整できる。これにより、リンク３０ａに対する筒部８４の位置を調整して調整機構８０の位置を調整できる。よって、リンク３０ａの回転中心からのリンク４０までの距離を調整できる。この距離を調整することにより、揺動カム７０の揺動範囲を微調整できる。例えば、内燃機関が複数の気筒を備えている場合、各気筒に設けられた複数のバルブの開閉タイミング等のバラつきを微調整することができる。
【００２５】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００２６】
上記実施例においては、外歯２６、内歯６６のねじれ角度、外歯２７、内歯７７のねじれ角度は、シャフトＳの軸方向に対して傾斜しているがこれに限定されない。即ち、外歯２６、内歯６６のねじれ角度と、外歯２７、内歯７７とのねじれ角度が平行以外であれば良い。これらの角度が平行以外であれば、揺動部材６０、揺動カム７０に対する伝達部材２０の軸方向の相対位置に応じて揺動部材６０に対する揺動カム７０の軸周りの角度差を変更することができるからである。また、外歯２６、内歯６６のねじれ角度、外歯２７、内歯７７のねじれ角度の一方のみが軸方向に平行であってもよい。
【００２７】
尚、シャフトＳの軸方向の移動量と外歯２６、内歯６６、外歯２７、内歯７７のねじれ角度とを変更して、シャフトＳの軸方向の移動に応じて、揺動カム７０のプロフィール部７２がロッカアームＲに接触しないようにしてもよい。これにより、シャフトＳが回転している場合であってもバルブＶを停止状態に維持することができる。即ち、バルブＶのリフト量をゼロに維持することができる。
【００２８】
上記実施例においては、シャフトＳの移動に伴って、リンク３０が揺動部材６０に対して軸方向に移動する。しかしながらこのような構成に限定されない。例えば、リンク３０と揺動部材６０とは連結部材５０及びリンク４０により軸方向に移動不能に連結されており、シャフトＳが軸方向に移動するとリンク３０に対して偏心カム１０が軸方向に移動するようにしてもよい。例えば、リンク３０の内径と偏心カム１０の外径とのクリアランスを調整することにより、このような構成は可能である。
【００２９】
尚、カムフォロアは、ロッカーアーム式だけでなく、カムに直接駆動されるバルブリフタであってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  可変動弁装置
５  ＥＣＵ
１０  偏心カム
２０  伝達部材
３０、３０ａ  第１リンク
４０  第２リンク
６０  揺動部材
７０  揺動カム
８０  調節機構
８３  突出部
８４  筒部
Ｒ  ロッカーアーム（カムフォロア）
Ｓ  シャフト（軸）
ＡＣ  アクチュエータ
【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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