(57)【要約】【課題】揺動アームのカム面への熱処理に起因して同アームの内歯ギヤの歯形が変形したとしても、それによる影響を小さく抑えることのできる内燃機関の可変動弁機構を提供する。【解決手段】リフト量可変機構は、互いに傾斜角の異なるヘリカルスプラインを有する入力ギヤ及び出力ギヤ２９ａが設けられたスライダ２６と、入力ギヤに噛み合う内歯ギヤが形成されるとともに回転する吸気カムに押されて支持パイプ１５を中心に揺動する入力アームと、出力ギヤ２９ａに噛み合う内歯ギヤ３０ａが形成されるとともに入力アームの揺動に基づき支持パイプ１５を中心に揺動して吸気バルブをリフトさせる揺動アーム１８とを備える。揺動アーム１８には吸気バルブをリフトさせるカム面２５が形成される。そして、互いに噛み合う内歯ギヤ３０ａ及び出力ギヤ２９ａの周方向一部であって、カム面２５に近い部分は欠歯４３，４４とされている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに傾斜角の異なるスプラインを有する入力ギヤ及び出力ギヤが設けられたスライダと、前記入力ギヤに噛み合う内歯ギヤが形成されるとともに回転するカムに押されて軸を中心に揺動する入力アームと、前記出力ギヤに噛み合う内歯ギヤが形成されるとともに前記入力アームの揺動に基づき前記軸を中心に揺動して機関バルブをリフトさせる揺動アームとを備え、前記スライダを軸方向に移動させて前記入力アームと前記揺動アームとの揺動方向についての相対位置を変更することで、前記機関バルブのバルブ特性を可変とする内燃機関の可変動弁機構において、
前記揺動アームには前記機関バルブ側に接触してアーム揺動時に当該機関バルブをリフトさせるカム面が形成され、前記揺動アームの内歯ギヤの周方向一部であって前記カム面に近い部分を欠歯としたことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項２】
前記欠歯における周方向の形成範囲は、前記カム面の熱処理時に前記揺動アームの内歯ギヤの歯形に変形の生じる範囲全体に亘っている請求項１記載の内燃機関の可変動弁機構。
【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機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジン等の内燃機関においては、機関運転領域全体に亘って運転性及び燃費の最適化を図るべく、機関バルブの最大リフト量、及び同バルブを駆動するカムの作用角を可変とする可変動弁機構を備え、同機構を機関運転状態に応じて駆動するものが提案されている。
【０００３】
こうした可変動弁機構は、回転するカムに押されて軸を中心に揺動する入力アームと、この入力アームの揺動に基づき前記軸を中心に揺動して機関バルブをリフトさせる揺動アームとを備え、それら入力アームと揺動アームとの軸を中心とする揺動方向についての相対位置を変更して最大リフト量及び作用角を可変とするものである。ここで、可変動弁機構における入力アームと揺動アームとの相対位置を変更するための構造について説明する。
【０００４】
可変動弁機構には、入力アーム及び揺動アームの揺動中心となる軸に沿って往復移動可能なスライダが設けられている。このスライダは、入力アーム及び揺動アームを貫通した状態となっている。そして、スライダの外壁には、互いに傾斜角の異なるスプラインを有する入力ギヤ及び出力ギヤが設けられている。また、入力アームの内壁にはスライダの入力ギヤと噛み合う内歯ギヤが形成され、揺動アームの内壁にはスライダの出力ギヤと噛み合う内歯ギヤが形成されている。そして、スライダの軸方向への移動を通じて、入力アームと出力アームとの相対位置が変更される。
【０００５】
ところで、同機構の揺動アームには、その揺動時に機関バルブ側と接触して当該機関バルブをリフトさせるカム面が形成されている。このカム面には機関バルブのリフト時に同バルブ側から大きな力（反力）が作用するが、それによってカム面が変形すると、機関バルブのバルブ特性が変わってしまい、可変動弁機構の駆動を通じての当該バルブ特性の精密な制御が困難になる。このため、上記カム面については、バルブリフト時の上記反力によって変形が生じないよう、特許文献１に示される焼入れ・焼もどしといった熱処理を施して表面硬さ（硬度）を硬くしている。
【特許文献１】特開平８−８１７３７公報（段落［０００３］、段落［０００７］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、カム面に焼入れ・焼もどしといった熱処理を施す際、揺動アームの内歯ギヤにおけるカム面に近い部分では、その内歯ギヤの歯形が変形することとなる。これは、内歯ギヤのカム面に近い部分では上記熱処理に際して歪みが生じ、その歪みの大きさが当該内歯ギヤにおけるスプラインのある部分とない部分とで異なるためである。そして、上記のように揺動アームの内歯ギヤに歯形の変形が生じると、その内歯ギヤとスライダの出力ギヤとの噛み合い状態が適正な状態とは異なるものとなり、それが可変動弁機構の駆動を通じての機関バルブのバルブ特性制御に影響を及ぼし、同制御の制御性低下を招きかねない。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、揺動アームのカム面への熱処理に起因して同アームの内歯ギヤの歯形が変形したとしても、それによる影響を小さく抑えることのできる内燃機関の可変動弁機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、互いに傾斜角の異なるスプラインを有する入力ギヤ及び出力ギヤが設けられたスライダと、前記入力ギヤに噛み合う内歯ギヤが形成されるとともに回転するカムに押されて軸を中心に揺動する入力アームと、前記出力ギヤに噛み合う内歯ギヤが形成されるとともに前記入力アームの揺動に基づき前記軸を中心に揺動して機関バルブをリフトさせる揺動アームとを備え、前記スライダを軸方向に移動させて前記入力アームと前記揺動アームとの揺動方向についての相対位置を変更することで、前記機関バルブのバルブ特性を可変とする内燃機関の可変動弁機構において、前記揺動アームには前記機関バルブ側に接触してアーム揺動時に当該機関バルブをリフトさせるカム面が形成され、前記揺動アームの内歯ギヤの周方向一部であって前記カム面に近い部分を欠歯とした。
【０００９】
上記構成によれば、揺動アームの内歯ギヤにおけるカム面に近い部分では、スライダの出力ギヤとのギヤ同士の噛み合いを生じさせないようにすることができる。これにより、カム面に熱処理を施す際、内歯ギヤにおける上記の部分で歯形の変形が生じたとしても、その変形による影響が小さく抑えられる。仮に、上記の部分にてギヤ同士が噛み合っているとすると、上記歯形の変形に伴いギヤ同士の噛み合い状態が適正な状態とは異なるものとなり、それが可変動弁機構の駆動を通じての機関バルブのバルブ特性制御等に影響を及ぼす。こうした影響を、上記ギヤ同士の噛み合いを生じさせないことで、小さく抑えることができるようになる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記欠歯における周方向の形成範囲は、前記カム面の熱処理時に前記揺動アームの内歯ギヤの歯形に変形の生じる範囲全体に亘っていることを要旨とした。
【００１１】
上記構成によれば、カム面の熱処理時に揺動アームの内歯ギヤにおける歯形の変化が生じる範囲全体に亘って欠歯が形成され、その範囲では出力ギヤとのギヤ同士の噛み合いが生じないようにされる。このため、上記歯形の変形による影響をより的確に小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を自動車用エンジンの可変動弁機構に具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１は、エンジン１におけるシリンダヘッド２周りの構造を示す拡大断面図である。このエンジン１においては、シリンダヘッド２、シリンダブロック３、及びピストン５によって燃焼室６が区画され、この燃焼室６には吸気通路７及び排気通路８が接続されている。そして、吸気通路７と燃焼室６との間は吸気バルブ９の開閉動作によって連通・遮断され、排気通路８と燃焼室６との間は排気バルブ１０の開閉動作によって連通・遮断されるようになる。
【００１３】
シリンダヘッド２には、吸気バルブ９及び排気バルブ１０を駆動するための吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２が設けられている。これら吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２は、エンジン１のクランクシャフトからの回転伝達によって回転するようになっている。また、吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２には、それぞれ吸気カム１１ａ及び排気カム１２ａが設けられている。そして、これら吸気カム１１ａ及び排気カム１２ａの吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２との一体回転を通じて、吸気バルブ９及び排気バルブ１０が開閉動作するようになっている。
【００１４】
また、エンジン１は吸気バルブ９や排気バルブ１０といった機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁機構を備えている。こうした可変動弁機構の一つとして、吸気カムシャフト１１と吸気バルブ９との間に、同バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角を可変とするリフト量可変機構１４が設けられている。このリフト量可変機構１４の駆動を通じて、例えば吸入空気量を多く必要とするエンジン運転状態になるほど、最大リフト量及び作用角が大となるよう制御される。これは最大リフト量及び作用角を大とするほど、吸気通路７から燃焼室６への空気の吸入が効率よく行われ、上述した吸入空気量に関する要求を満たすことが可能なためである。
【００１５】
次に、リフト量可変機構１４の詳細な構造について説明する。
リフト量可変機構１４は、吸気カムシャフト１１と平行に延びる支持パイプ１５及びコントロールシャフト１６と、回転する吸気カム１１ａにより押されて上記支持パイプ１５を中心に揺動する入力アーム１７と、この入力アーム１７の揺動に基づき上記支持パイプ１５を中心に揺動して吸気バルブ９をリフトさせる揺動アーム１８とを備えている。そして、入力アーム１７と揺動アーム１８との揺動方向についての相対位置を変更することで、上記吸気バルブ９の最大リフト量、及び吸気カム１１ａの吸気バルブ９に対する作用角が可変とされる。
【００１６】
リフト量可変機構１４の上記入力アーム１７においては、ローラ１９が回転可能に取り付けられるとともに、そのローラ１９が吸気カム１１ａに押しつけられるようコイルスプリング２０によって吸気カム１１ａ側に付勢されている。
【００１７】
また、揺動アーム１８と吸気バルブ９との間には、揺動アーム１８の揺動を吸気バルブ９に伝達するロッカーアーム２１が設けられている。このロッカーアーム２１の一端部はアジャスタ２２によって支持され、同アーム２１の他端部は吸気バルブ９に接触している。更に、ロッカーアーム２１においては、その一端部と多端部との間にローラ２３が回転可能に取り付けられるとともに、そのローラ２３が揺動アーム１８に押しつけられるよう吸気バルブ９のバルブスプリング２４により揺動アーム１８側に付勢されている。
【００１８】
従って、揺動アーム１８の揺動時には、揺動アーム１８がロッカーアーム２１を介して吸気バルブ９をリフトさせ、吸気バルブ９の開閉動作が行われるようになる。そして、入力アーム１７と揺動アーム１８とを揺動方向について互いに接近させるほど、吸気バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角は小となってゆく。逆に、入力アーム１７と揺動アーム１８とを揺動方向について互いに離間させるほど、吸気バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角は大となってゆく。
【００１９】
なお、揺動アーム１８におけるロッカーアーム２１と対向する面は、吸気バルブ９を駆動するためのカム面２５となっており、上記揺動時にロッカーアーム２１のローラ２３と接触することとなる。このカム面２５における吸気バルブ９側との接触部分、即ちローラ２３との接触部分は、揺動アーム１８の揺動に伴い吸気バルブ９がリフトする際にカム面２５に沿って往復動する。即ち、吸気バルブ９のリフト量が増加するときには、上記接触部分がリフト量の増加につれて支持パイプ１５から離れる方向に移行してゆく。逆に、吸気バルブ９のリフト量が減少するときには、その減少につれて上記接触部分が支持パイプ１５に接近する方向に移行してゆく。
【００２０】
ここで、リフト量可変機構１４における入力アーム１７と揺動アーム１８との相対位置を変更する構造について、図２を参照して詳しく説明する。なお、同図は、リフト量可変機構１４の内部構造、詳しくは支持パイプ１５に取り付けられた入力アーム１７及び揺動アーム１８の内側の構造を示す破断斜視図である。
【００２１】
図２に示されるように、支持パイプ１５は入力アーム１７及び揺動アーム１８を貫通している。また、支持パイプ１５の外周面における入力アーム１７及び揺動アーム１８に対応する部分には円筒状をなすスライダ２６が嵌め込まれている。このスライダ２６の外壁において、長手方向中央部にはヘリカルスプライン２７を有する入力ギヤ２７ａが設けられ、長手方向両端部にはヘリカルスプライン２９を有する出力ギヤ２９ａが設けられている。このスライダ２６の入力ギヤ２７ａには、入力アーム１７の内壁に形成されてヘリカルスプライン２８を有する内歯ギヤ２８ａが噛み合わされている。また、スライダ２６の出力ギヤ２９ａには、揺動アーム１８の内壁に形成されてヘリカルスプライン３０を有する内歯ギヤ３０ａが噛み合わされている。なお、ヘリカルスプライン２７，２８とヘリカルスプライン２９，３０とは、互いに傾斜角が異なっており、例えば互いに歯すじの傾斜方向が逆となっている。
【００２２】
一方、支持パイプ１５の内側にはコントロールシャフト１６が挿入されている。そして、スライダ２６に形成された周方向に延びる長穴３２、及び、支持パイプ１５に形成された軸線方向に延びる長穴（図示略）にピン３１を挿入し、更に当該ピン３１をコントロールシャフト１６に挿入することで、スライダ２６とコントロールシャフト１６とが連結されている。ここで、上記支持パイプ１５の長穴はコントロールシャフト１６の軸線方向への変位を許容するためのものであり、スライダ２６の長穴３２は同スライダ２６の周方向への変位を許容するためのものである。
【００２３】
そして、コントロールシャフト１６を軸線方向に変位させ、それによってスライダ２６を軸線方向に変位させると、ヘリカルスプライン２７，２９とヘリカルスプライン２８，３０との噛み合いにより、入力アーム１７と揺動アーム１８との揺動方向についての相対位置が変更される。具体的には、コントロールシャフト１６を矢印Ｒ方向に変位させるほど入力アーム１７と揺動アーム１８との相対位置が互いに接近するように変更され、コントロールシャフト１６を矢印Ｆ方向に変位させるほど入力アーム１７と揺動アーム１８との相対位置が互いに離間するように変更される。以上のようなコントロールシャフト１６の軸線方向についての変位は、例えば電動モータを用いたアクチュエータの駆動制御によって実現される。
【００２４】
上記入力アーム１７及び揺動アーム１８の相対位置の変更を通じて、吸気カム１１ａの回転により揺動アーム１８が揺動したときの吸気バルブ９の最大リフト量、及び吸気カム１１ａの作用角が可変とされる。なお、上記のように揺動アーム１８が揺動するときには、それに伴いスライダ２６も支持パイプ１５の外周面に対し周方向に変位するが、こうした変位はスライダ２６の長穴３２によって許容されることとなる。
【００２５】
ところで、吸気カム１１ａの回転に基づき入力アーム１７及び揺動アーム１８が揺動して吸気バルブ９がリフトするとき、揺動アーム１８のカム面２５には吸気バルブ９側からの大きな力（反力）が作用する。こうした反力の作用によってカム面２５が変形し、最大リフト量及び作用角の精密な制御に悪影響を及ぼさないよう、カム面２５については焼入れ・焼もどしといった熱処理を施して表面硬さ（硬度）を硬くしている。
【００２６】
しかし、カム面２５に上記のような熱処理を施す際、揺動アーム１８の内歯ギヤ３０ａにおけるカム面２５に近い部分で当該ギヤ３０ａの歯形が変形し、それがバルブ特性を制御する際の制御性低下を招くことは、［発明が解決しようとする課題］の欄に記載したとおりである。以下、上記内歯ギヤ３０ａの歯形の変形による影響を小さく抑えるための構造について、図３を参照して説明する。なお、図３は、揺動アーム１８の内部を支持パイプ１５の軸線方向から見た拡大断面図であって、揺動アーム１８の内歯ギヤ３０ａとスライダ２６の出力ギヤ２９ａとの噛み合い状態を示している。
【００２７】
同図に示されるように、互いに噛み合う内歯ギヤ３０ａ及び出力ギヤ２９ａについては、それらギヤ２９ａ，３０ａの周方向の一部であってカム面２５に近い部分が欠歯４３，４４とされている。この欠歯４３，４４における周方向の形成範囲は、カム面２５の上記熱処理時に内歯ギヤ３０ａの歯形に変更の生じる範囲全体に亘っている。
【００２８】
このように欠歯４３，４４を形成することで、内歯ギヤ３０ａにおけるカム面２５に近い部分では、スライダ２６の出力ギヤ２９ａとギヤ同士の噛み合いを生じさせないようにすることができる。これにより、カム面２５に上記熱処理を施す際、揺動アーム１８の内歯ギヤ３０ａにおける上記の部分で歯形の変形が生じたとしても、その変形による影響が小さく抑えられる。仮に、上記の部分にてギヤ同士が噛み合っているとすると、上記歯形の変形に伴いギヤ同士の噛み合い状態が適正な状態とは異なるものとなり、それがリフト量可変機構１４の駆動を通じての最大リフト量及び作用角といったバルブ特性の制御に影響を及ぼす。こうした影響を、上記ギヤ同士の噛み合いを生じさせないことで、小さく抑えることができるようになる。
【００２９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）揺動アーム１８のカム面２５への熱処理時、揺動アーム１８の内歯ギヤ３０ａにおけるカム面２５に近い部分の歯形が変形したとしても、その部分では欠歯４３，４４の形成によってギヤ同士の噛み合いが生じないようにされるため、上記歯形の変形による最大リフト量及び作用角の制御への影響を小さく抑えることができる。
【００３０】
（２）上記欠歯４３，４４の周方向についての形成範囲は、カム面２５への上記熱処理時に内歯ギヤ３０ａの歯形に変更の生じる範囲全体に亘っている。従って、その範囲では内歯ギヤ３０ａと出力ギヤ２９ａとのギヤ同士の噛み合いが生じないようにされ、これにより上記歯形の変形による影響がより的確に小さく抑えるられるようになる。
【００３１】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・欠歯４３，４４における周方向の形成範囲は、カム面２５の上記熱処理時に内歯ギヤ３０ａの歯形に変更の生じる範囲全体に亘っていなくてもよい。即ち、その範囲のうちの一部のみに欠歯４３，４４を形成してもよく、この場合でも上記実施形態に準じた効果は得られる。
【００３２】
・排気バルブ１０の最大リフト量、及び、排気カム１２ａの排気バルブ１０に対する作用角といった排気バルブ１０のバルブ特性を可変とする可変動弁機構をエンジン１に適用する場合には、その可変動弁機構に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態のリフト量可変機構が適用されたエンジンのシリンダヘッド周りの構造を示す拡大断面図。
【図２】リフト量可変機構の内部構造を示す破断斜視図。
【図３】揺動アームの内部を支持パイプの軸線方向から見た拡大断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…シリンダブロック、５…ピストン、６…燃焼室、７…吸気通路、８…排気通路、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カムシャフト、１１ａ…吸気カム、１２…排気カムシャフト、１２ａ…排気カム、１４…リフト量可変機構、１５…支持パイプ、１６…コントロールシャフト、１７…入力アーム、１８…揺動アーム、１９…ローラ、２０…コイルスプリング、２１…ロッカーアーム、２２…アジャスタ、２３…ローラ、２４…バルブスプリング、２５…カム面、２６…スライダ、２７…ヘリカルスプライン、２７ａ…入力ギヤ、２８…ヘリカルスプライン、２８ａ…内歯ギヤ、２９…ヘリカルスプライン、２９ａ…出力ギヤ、３０…ヘリカルスプライン、３０ａ…内歯ギヤ、３１…ピン、３２…長穴、４３，４４…欠歯。
【図１】
2006063848.tif 000003
【図２】
2006063848.tif 000004
【図３】
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