(57)【要約】【課題】内燃機関の可変動弁装置において、揺動カムのカム軸への着脱性を向上させ、且つ揺動時の摩擦抵抗を低減させることにある。【解決手段】リンク機構（１９）と揺動カム（２０）とをピン（３４）で連結し、バルブスプリング（７）の反力（Ｗ）により揺動カム（２０）をピン（３４）の回りに回転させるモーメント（Ｍ）によって常時揺動カム（２０）がカム軸（１０）に押し付けられる構造であり、揺動カム（２０）のカム軸（１０）への取付部（２１）をカム軸（１０）の周方向で半周が開放した半円弧形状とした構造としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムを備えたカム軸と制御軸とを平行に配置し、前記カムによって揺動される揺動アームを前記制御軸に取り付け、リンク機構を介して前記揺動アームと連結され且つ前記揺動アームによって揺動されるとともに機関弁を開閉する揺動カムを前記カム軸に配置し、前記リンク機構により前記機関弁に対する前記揺動カムの揺動位置を変更するようにした内燃機関の可変動弁装置において、前記リンク機構と前記揺動カムとをピンで連結し、バルブスプリングの反力により前記揺動カムを前記ピン回りに回転させるモーメントによって常時前記揺動カムを前記カム軸に押し付ける構造とし、前記揺動カムの前記カム軸への取付部を前記カム軸の周方向で半周が開放した半円弧形状としたこと特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記カム軸の周方向で前記揺動カムの取付部が開放した半周部に接触するローラを備える補助プレートを、前記揺動カムに取り付けた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】
この発明は、内燃機関の可変動弁装置に係り、特に機関弁のリフト量、作用角を連続的に変化させる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の内燃機関には、内燃機関の運転状態に応じて機関弁のリフト量、作用角を連続的に変化させるために、カムを備えたカム軸と制御軸とを平行に配置し、カムによって揺動される揺動アームを制御軸に取り付け、リンク機構を介して揺動アームと連結され且つ揺動アームによって揺動されるとともに機関弁を開閉する揺動カムをカム軸に配置し、且つリンク機構により機関弁に対する揺動カムの揺動位置を変更するようにした可変動弁装置を設けているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５７−６８１０６号公報
【特許文献２】特開２００８−１４４６２０号公報
【０００４】
特許文献１に係る内燃機関のバルブリフト装置は、カム軸に備えられたカムのリフトをロッカアームを介して揺動カムに伝え、この揺動カムにより機関弁である吸・排気バルブを駆動する構造において、揺動カムと支持シャフトとの間に偏心カラーを介在し、この偏心カラーの回転位置を調整して、バルブクリアランスの調整を行うものである。
特許文献２に係るエンジンの可変動弁装置は、揺動カムをカム軸に対して径方向に着脱可能な分割体で構成し、この分割体をボルトによって分離可能に締結してカム軸に装着し、ボルトの軸線を高リフト時のバルブ開弁開始直後に作用する引張り力に沿うように延ばし、揺動カムの分割ラインを設定して、分割体同士がきしんだり、異音が発するのを防止するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、揺動カムを軸に取り付けるには、特許文献１に示すように、揺動カムの貫通孔に軸を挿入する方法や、特許文献２に示すように、揺動カムを軸の中心を通る平面で２分割してボルトにて結合する組み付け方法があるが、特許文献２に記載の方法では、特許文献１に記載の方法と比べて部品点数が増加する問題があった。
また、可変動弁装置の軸数を削減するため、回転するカムを備えたカム軸に揺動カムを取り付けようとした場合、特許文献１に記載のような揺動カムの取り付け方法では、カムをカム軸と別に製作してピンでカム軸に位置決めすることが必要になる。そのため、組付け工数、部品点数が多くなり、且つピン穴の位置公差分だけ回転するカムの角度がずれるといった問題が生じた。
また、特許文献１に記載の方法によって揺動カムをカム軸に取り付けた場合、カム軸をシリンダヘッドから取り外さなければ揺動カムの交換ができないとともに、揺動カムの摺動面が大きくなって摩擦抵抗が増加するという不具合があった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、揺動カムのカム軸への着脱性を向上させ、且つ揺動時の摩擦抵抗を低減させることができる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、カムを備えたカム軸と制御軸とを平行に配置し、前記カムによって揺動される揺動アームを前記制御軸に取り付け、リンク機構を介して前記揺動アームと連結され且つ前記揺動アームによって揺動されるとともに機関弁を開閉する揺動カムを前記カム軸に配置し、前記リンク機構により前記機関弁に対する前記揺動カムの揺動位置を変更するようにした内燃機関の可変動弁装置において、前記リンク機構と前記揺動カムとをピンで連結し、バルブスプリングの反力により前記揺動カムを前記ピン回りに回転させるモーメントによって常時前記揺動カムを前記カム軸に押し付ける構造とし、前記揺動カムの前記カム軸への取付部を前記カム軸の周方向で半周が開放した半円弧形状としたこと特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、揺動カムのカム軸への着脱性を向上させ、且つ揺動時の摩擦抵抗を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は可変動弁装置の分解図である。（実施例）
【図２】図２は可変動弁装置の正面図である。（実施例）
【図３】図３は揺動カムに取り付けた補助プレートの構成図である。（実施例）
【図４】図４は高リフト位置での機関弁のリフト前の可変動弁装置の正面図である。（実施例）
【図５】図５は高リフト位置での機関弁のリフト時の可変動弁装置の正面図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、揺動カムのカム軸への着脱性を向上させ、且つ揺動時の摩擦抵抗を低減させる目的を、揺動カムのカム軸への取付部をカム軸の周方向で半周が開放した半円弧形状として実現するものである。
【実施例】
【００１１】
図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。
図１、図２において、１は車両の内燃機関、２はこの内燃機関１のシリンダヘッドである。以後、内燃機関１のクランク軸線方向を前後方向とし、シリンダ軸線方向を上下方向、クランク軸線及びシリンダ軸線と直交する方向を左右方向として説明する。
シリンダヘッド２には、燃焼室に連通する吸気ポートあるいは排気ポートからなるポートを開閉する吸気弁あるいは排気弁からなる機関弁３が設けられている。
この機関弁３は、ポートの開口に接離される先端部のバルブヘッド４と、このバルブヘッド４に先端側が連設されたバルブステム５とからなる。また、機関弁３は、正面視で、軸線３Ｃが所定に傾斜してシリンダヘッド２に配設され、また、バルブステム５が上下方向移動可能にシリンダヘッド２に支持されている。更に、機関弁３は、バルブステム５の基端側にタペット６を備え、このタペット６とシリンダヘッド２の座部位との間でバルブステム５に嵌装したバルブスプリング７によって閉弁方向に付勢される。
【００１２】
内燃機関１には、機関弁３を軸方向移動して開弁・閉弁する可変動弁装置８が設けられる。この可変動弁装置８は、カム９を備えたカム軸１０と、このカム軸１０に平行に配置された制御軸１１とを備えている。この制御軸１１には、カム軸１０のカム９によって揺動される揺動アーム１２が取り付けられる。
この揺動アーム１２は、軸孔１３に制御軸１１を挿通してこの制御軸１１に取り付けられ、カム軸１０のカム９のカム面に接する円筒形状のカム用ローラ１４をローラピン１５で保持し、また、外周面の一部に形成されたスプリング挿着穴１６に一端部が挿着されたリターンスプリング１７を備えている。このリターンスプリング１７は、他端部がシリンダヘッド２に支持され、揺動アーム１２をカム軸１０のカム９側に押圧する。
また、制御軸１１には、第１ギヤ１８が固定されている。
【００１３】
カム軸１０には、リンク機構１９を介して揺動アーム１２と連結され、且つこの揺動アーム１２によって揺動されるとともに機関弁３を開閉する揺動カム２０が配置される。
この揺動カム２０は、カム軸１０への取付部２１がカム軸１０の周方向で半周が開放した半円弧形状に形成され、また、タペット６の上面２３に接触する接触面２２が設けられる。つまり、揺動カム２０の取付部２１は、カム軸１０の外周を囲む円環部をカム軸１０の中心Ｏを通る直線で分断した形状である。
この揺動カム２０は、機関弁３に対する揺動位置がリンク機構１９により変更される。
リンク機構１９は、揺動アーム１２に取り付けられる第１リンク２４と、この第１リンク２４を揺動カム２０に連結する第２リンク２５とを備える。
第１リンク２４には、前記第１ギヤ１８に噛み合う第２ギヤ２６と、揺動アーム１２に固定した第１ピン２７を挿通するアーム側ピン孔２８と、第２リンク２５の一端部の一端側ピン孔２９と共に第２ピン３０を挿通するリンク側ピン孔３１とが形成されている。
【００１４】
揺動カム２０には、カム軸１０の外周面に沿い且つ周方向で半周が開放した半円弧形状の凹部３２と、第２リンク２５の他端部の他端側ピン孔３３と共に第３ピン３４を挿通する揺動カム側ピン孔３５とが形成されている。この揺動カム側ピン孔３５は、図３に示すように、カム軸１０の中心Ｏを通る取付部２１の一側面に対して揺動カム２０とは反対側に突出した湾曲形状のボス部２０Ｆ内に形成されている。
よって、リンク機構１９と揺動カム２０とは、第３ピン３４を中心に回転可能な状態で連結される。この第３ピン３４は、バルブスプリング７の反力Ｗによって揺動カム２０が常時時計回りに回転されるような位置に設定されている（図５参照）。
より詳細に説明すると、第３ピン３４の中心を通り機関弁３の軸線３Ｃと平行な基準線をＲとした場合、機関弁３がどのようなリフト位置にあっても、揺動カム２０に対する反力Ｗの作用点が基準線Ｒに対してカム軸１０と同じ側に位置するよう第３ピン３４の位置が設定されている。
そのため、この揺動カム２０は、バルブスプリング７の反力Ｗにより第３ピン３４の回りに生ずるモーメント（Ｍ）（図５参照）によって常時カム軸１０に押し付けられる。
また、この揺動カム２０は、図３に示すように、接触面２２において、機関弁３をリフトさせないベース円部としての第１部位２０Ａと、機関弁３をリフトさせるリフト部としての第２部位２０Ｂとを有している。第１部位２０Ａは、カム軸１０側に位置している。第２部位２０Ｂは、カム軸１０の中心Ｏから離れた第３ピン３４側に位置している。
このように、リンク機構１９と揺動カム２０とを第３ピン３４で連結し、バルブスプリング７の反力Ｗにより揺動カム２０を第３ピン３４の回りに回転させるモーメントＭによって常時揺動カム２０をカム軸１０に押し付ける構造とし、揺動カム２０のカム軸１０への取付部２１をカム軸１０の周方向で半周が開放した半円弧形状とした構造により、機関弁３を最大リフトＬ（図５参照）させる場合であっても、揺動カム２０を第３ピン３４の回りに回転させるモーメントＭによって揺動カム２０をカム軸１０へ押し付けることができる。これにより、揺動カム２０のカム軸１０への取付部２１をカム軸１０の周方向で半周が開放した半円弧形状として、揺動カム２０のカム軸１０への着脱性を向上させることができる。また、揺動カム２０のカム軸１０への接触面積（凹部３２の面積）を減らして、揺動カム２０の揺動時の摩擦抵抗を低減させることができる。また、カム軸１０に対してカム９を一体加工が可能となり、カム９のタイミング精度を向上するとともに、低廉にできる。更に、カム軸１０をシリンダヘッド２に組み付けた状態でも、専用の工具を使用すれば、揺動カム２０が取り外しでき、保守点検を容易にできる。
【００１５】
図３は、図２の変形例であり、揺動カム２０には、略円弧形状の補助プレート３６が取り付けられる。この補助プレート３６は、カム軸１０の周方向で揺動カム２０の取付部２１が開放した半周部に接触するローラ３７を中央部位のローラ支持部３８で支持している。
補助プレート３６は、中央部位の両側で段差３９・３９を形成し、両端４０・４０が凹部３２を跨ぐように取付部２１に突出して設けられたフック状のプレート係止部４１・４１に取り付けられる。
このように、カム軸１０の周方向で揺動カム２０の取付部２１が開放した半周部に接触するローラ３７を備える構造により、揺動カム２０の摺動抵抗を低減させ、且つ揺動カム２０に接触しているタペット６が往復運動の慣性によって揺動カム２０から離れるにも揺動カム２０がカム軸１０から外れることを確実に防止できる。また、メンテナンス時には、ローラ３７付きの補助プレート３６を揺動カム２０から容易に取り外すことができ、メンテナンス作業が簡便である。
【００１６】
制御軸１１は、図１に示すように、モータ等のアクチュエータ４２に連結している。このアクチュエータ４２は、制御手段４３に連絡している。この制御手段４３には、内燃機関１の各種運転状態を検知するセンサ等の検知手段４４が連絡している。制御手段４３は、検知手段４４から入力する内燃機関１の各種運転状態を示す信号に基づいてアクチュエータ４２を作動し、制御軸１１を回転制御して機関弁３のリフト量を変更する。
【００１７】
次いで、可変動弁装置８の動作について説明する。
図４は、機関弁３がリフトする前であり、制御軸１１を機関弁３のリフト量が最大となる位置に回転させた状態を示す。つまり、機関弁３の非リフト時において、揺動カム２０は、円弧面側の第１部位２０Ａの周方向で第２部位２０Ｂと近接する位置にある荷重点Ｐ１でタペット６の上面２３に接触し、バルブスプリング７の反力Ｗで、カム軸１０に押し付けられる。
そして、上記の状態より制御軸１１の第１ギヤ１８をＡ方向へ回転させれば、この第１ギヤ１８の回転によって第２ギヤ２６がＢ方向へ回転し、第１リンク２４の先端がＣ方向に移動し、この時、揺動カム２０がＤ方向へ揺動し、揺動カム２０が低リフト位置へ切り替えられる。
【００１８】
図５は、図４の状態から機関弁３をリフトさせた状態を示す。カム軸１０のカム９の回転によって揺動アーム１２がＥ方向に揺動する。この際、第１リンク２４は、制御軸１１を中心に時計回りのＧ方向へ揺動すると同時に、第１ギヤ１８と第２ギヤ２６との噛み合いによって第１ピン２７を中心に時計回りのＦ方向へ回転する。このため、第２リンク２５を介して第１リンク２４に連結された揺動カム２０がＨ方向へ揺動して、機関弁３を最大リフト量Ｌだけリフトさせる。
この際、揺動カム２０は、第３ピン３４側の第２部位２０Ｂがカム軸１０の中心Ｏから最も離れた位置である荷重点Ｐ２でタペット６の上面２３に接触する。この荷重点Ｐ２は第３ピン３４の中心を通り機関弁３の軸線３Ｃと平行な基準線に対して左側に位置しているため、揺動カム２０はバルブスプリング７の反力Ｗによって時計回りに回転され、これにより、揺動カム２０は、カム軸１０に押し付けられる。よって、揺動カム２０のカム軸１０への取付部２１を半円弧状に形成しても、揺動カム２０がカム軸１０から離脱することがない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明に係る可変動弁装置を、各種車両に適用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１  内燃機関
２  シリンダヘッド
３  機関弁
８  可変動弁装置
９  カム
１０  カム軸
１１  制御軸
１２  揺動アーム
１８  第１ギヤ
１９  リンク機構
２０  揺動カム
２１  取付部
２４  第１リンク
２５  第２リンク
２６  第２ギヤ
３２  凹部
３４  第３ピン
３６  補助プレート
３７  ローラ
４２  アクチュエータ
４３  制御手段
【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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