(57)【要約】【課題】ロッカアームの形状が複雑化することを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】可変動弁機構は、カムシャフト１１とロッカアーム２００とを備えている。カムシャフト１１は、小リフト用カム１１Ｌと大リフト用カム１１Ｈとを備えている。ロッカアーム２００は、一端がラッシュアジャスタ７０で支持されて他端が吸気バルブ５のステムエンドに当接すると共に小リフト用カム１１Ｌに押されるアウタアーム３０と、大リフト用カム１１Ｈに押されるインナアーム２０と、アウタアーム３０及びインナアーム２０の連結及び連結解除を行うロック機構６０と、を有しておりロック機構６０の作動を通じて吸気バルブ５の最大リフト量の切り換えを行う。そして、インナアーム２０とインナアーム２０に対向するシリンダヘッド２の壁面２Ａとの間にはインナアーム２０を大リフト用カム１１Ｈに向けて付勢するコイルスプリング８０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関バルブの最大リフト量が第１リフト量に設定される第１カムと、前記最大リフト量が前記第１リフト量よりも大きい第２リフト量に設定される第２カムとを備えており、シリンダヘッドに配設されるカムシャフトと、
一端がラッシュアジャスタによって支持されて他端が前記機関バルブのステムエンドに当接するとともに前記第１カムに押される第１部材と、前記第２カムに押される第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との連結及び連結解除を行うロック機構と、を有しており前記ロック機構の作動を通じて前記最大リフト量の切り換えを行うロッカアームと、を備える内燃機関の可変動弁機構であって、
前記第２部材と同第２部材に対向する前記シリンダヘッドの壁面との間に配設されて前記第２部材を前記第２カムに向けて付勢するコイルスプリングを備える
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】
吸気バルブや排気バルブといった機関バルブの最大リフト量を変更可能な内燃機関の可変動弁機構が知られている。
例えば、特許文献１に記載の可変動弁機構は、機関バルブの最大リフト量が第１リフト量（小リフト量）に設定される第１カムと、同最大リフト量が第１リフト量よりも大きい第２リフト量（大リフト量）に設定される第２カムとを備えるカムシャフトを有している。そして、同文献１のロッカアームは、一端がラッシュアジャスタによって支持されて他端が機関バルブのステムエンドに当接するとともに上記第１カムに押圧される第１部材と、上記第２カムに押圧される第２部材とを備えている。また、同ロッカアームは、第１部材及び第２部材の連結及び連結解除を行うロック機構も備えている。
【０００３】
こうした可変動弁機構では、ロック機構によって第１部材及び第２部材が連結されると、第２カムに押された第２部材の動作が第１部材に伝達されるため、機関バルブの最大リフト量は第２リフト量に設定される。一方、ロック機構によって第１部材及び第２部材の連結が解除されると、第２部材の動作が第１部材に伝達されなくなるとともに第１カムによって第１部材が押されるようになるため、機関バルブの最大リフト量は第１リフト量に設定される。
【０００４】
ところで、第１部材の端部には機関バルブのステムエンドが当接しているため、当該第１部材には、機関バルブを閉弁方向に付勢しているバルブスプリングの反力が伝わる。ロック機構によって第１部材及び第２部材が連結されているときには、そうした反力が第１部材を介して第２部材にも伝わるため、第２部材は第２カムから離れることなく押し付けられた状態に維持される。
【０００５】
一方、ロック機構によって第１部材及び第２部材の連結が解除されているときには、上述したバルブスプリングの反力が第２部材に伝わらないため、第２部材が第２カムから離れてしまう。
【０００６】
このように第２カムから第２部材が離れてしまうことを抑えるために、同文献１の動弁機構では、第２部材を第２カムに押し付けるロストモーションスプリングとして機能するトーションスプリングをロッカアームに内蔵するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−６１９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ロストモーションスプリングをロッカアームに内蔵する場合には、そうしたスプリングを保持するためにロッカアームの形状が複雑になるおそれがある。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロッカアームの形状が複雑化することを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】
【０００９】
上記課題を解決する内燃機関の可変動弁機構は、機関バルブの最大リフト量が第１リフト量に設定される第１カムと前記最大リフト量が前記第１リフト量よりも大きい第２リフト量に設定される第２カムとを備えておりシリンダヘッドに配設されるカムシャフトと、一端がラッシュアジャスタによって支持されて他端が前記機関バルブのステムエンドに当接するとともに前記第１カムに押される第１部材と前記第２カムに押される第２部材と前記第１部材と前記第２部材との連結及び連結解除を行うロック機構とを有しており前記ロック機構の作動を通じて前記最大リフト量の切り換えを行うロッカアームと、を備えている。そして、前記第２部材と同第２部材に対向する前記シリンダヘッドの壁面との間に配設されて前記第２部材を前記第２カムに向けて付勢するコイルスプリングを備えている。
【００１０】
同構成では、第２部材を第２カムに押し付けるためのコイルスプリングが、第２部材と同第２部材に対向するシリンダヘッドの壁面との間に配設されている。このように、当該コイルスプリングはロッカアームに対して外付けされており、同ロッカアームには内蔵されていない。従って、ロストモーションスプリングをロッカアームに内蔵する場合と比較して、ロッカアームの形状が複雑化することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関の可変動弁機構の一実施形態について、これが適用される内燃機関の動弁系の構造を示す模式図。
【図２】同実施形態における可変動弁機構の断面図。
【図３】同実施形態における可変動弁機構の断面図。
【図４】同実施形態における可変動弁機構の断面図。
【図５】同実施形態の変形例における可変動弁機構の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、内燃機関の可変動弁機構を具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に、内燃機関に設けられた機関バルブとしての吸気バルブ５を開閉駆動する可変動弁機構を示す。なお、図１には、内燃機関に設けられた複数の吸気バルブ５のうちの１つについて図示しているが、他の吸気バルブ５についても同様である。
【００１３】
内燃機関のシリンダヘッド２には、カムシャフト１１が回転可能に支持されており、このカムシャフト１１の回転に伴って吸気バルブ５は開閉動作する。吸気バルブ５のステム周りにはバルブスプリング６が設けられており、このバルブスプリング６によって吸気バルブ５は閉弁方向に付勢されている。なお、本実施形態では、図２〜図４に示す断面図において、カムシャフト１１の回転方向Ｒは反時計回り方向になっている。
【００１４】
カムシャフト１１には、吸気バルブ５の最大リフト量が所定の第１リフト量に設定される第１カムプロフィールを有する第１カムと、吸気バルブ５の最大リフト量が上記第１リフト量よりも大きい第２リフト量に設定される第２カムプロフィールを有する第２カムとが設けられている。以下、第１カムを小リフト用カム１１Ｌといい、第２カムを大リフト用カム１１Ｈという。
【００１５】
大リフト用カム１１Ｈ及び小リフト用カム１１Ｌと吸気バルブ５との間には、ロッカアーム２００が設けられている。大リフト用カム１１Ｈまたは小リフト用カム１１Ｌのいずれかによってロッカアーム２００が押圧されると、ロッカアーム２００は揺動して吸気バルブ５を押圧する。こうしたロッカアーム２００による吸気バルブ５の押圧及びバルブスプリング６の反力によって吸気バルブ５は開閉動作する。
【００１６】
図２や先の図１に示すように、ロッカアーム２００は、小リフト用カム１１Ｌに押圧される第１部材としてのアウタアーム３０と、大リフト用カム１１Ｈに押圧される第２部材としてのインナアーム２０とを備えている。アウタアーム３０は、その一端が油圧式のラッシュアジャスタ７０によって支持されており、他端が吸気バルブ５のステムエンド５Ｅに当接している。
【００１７】
ラッシュアジャスタ７０は周知の構造であって、シリンダヘッド２に固定された外筒７２や、先端部が外筒７２から突出しており当該先端部にてロッカアーム２００を支持する内筒７１などを備えている。
【００１８】
上記インナアーム２０は、大リフト用カム１１Ｈが接触するローラ４０を有している。このローラ４０は、インナアーム２０に設けられた一対のインナアーム部２１の間に配置されている（図１参照）。ローラ４０の内部には、複数の針状ころ４２によって支持された軸４１が設けられており（図２参照）、軸４１の両端は一対のインナアーム部２１にそれぞれ固定されている。
【００１９】
アウタアーム３０は、インナアーム２０を挟むとともに小リフト用カム１１Ｌに押圧される一対のアウタアーム部３１を備えている（図１参照）。一対のアウタアーム部３１の一端は第１アウタアーム連結部３２によって繋がっており（図１や図２参照）、この第１アウタアーム連結部３２に吸気バルブ５のステムエンド５Ｅが当接している。また、アウタアーム部３１において第１アウタアーム連結部３２が設けられた一端側には軸５０が固定されており、この軸５０によって一対のインナアーム部２１の各端部が回動可能に支持されている（図１及び図２参照）。インナアーム部２１において軸５０に支持された端部とは反対側の各端部は、インナアーム連結部２２に繋がっている（図２参照）。
【００２０】
また、図２に示すように、アウタアーム部３１において第１アウタアーム連結部３２が設けられた端部とは反対側の各端部は、第２アウタアーム連結部３３に繋がっている。この第２アウタアーム連結部３３には、アウタアーム３０とインナアーム２０との連結及び連結解除を行うロック機構６０が設けられている。
【００２１】
このロック機構６０は、第２アウタアーム連結部３３からインナアーム連結部２２に向かって進退するロックピン６１や、第２アウタアーム連結部３３からインナアーム連結部２２に向かって突出するようにロックピン６１を付勢するスプリング６２や、突出したロックピン６１を第２アウタアーム連結部３３内に収容するための油圧回路等を備えている。
【００２２】
インナアーム２０と同インナアーム２０に対向するシリンダヘッド２の壁面２Ａとの間には、インナアーム２０を大リフト用カム１１Ｈに向けて付勢する円筒状のコイルスプリング８０が配設されている。
【００２３】
コイルスプリング８０の上端部８０Ａは、インナアーム連結部２２の下面、つまりインナアーム連結部２２にあってシリンダヘッド２の壁面２Ａに対向する面に当接されている。換言すれば、上端部８０Ａは、ロッカアーム２００においてラッシュアジャスタ７０により支持されている支持部２１０とローラ４０との間におけるロッカアーム２００の下面に当接している。また、コイルスプリング８０の下端部８０Ｂは、シリンダヘッド２の上記壁面２Ａに当接されている。
【００２４】
なお、本実施形態では、インナアーム連結部２２の下面に設けられた凹部に上端部８０Ａを嵌めることにより、インナアーム連結部２２から上端部８０Ａが外れることを抑えるようにしているが、他の方法で上端部８０Ａの外れを抑えるようにしてもよい。また、シリンダヘッド２の壁面２Ａに設けられた凹部に下端部８０Ｂを嵌めることにより、壁面２Ａから下端部８０Ｂが外れることを抑えるようにしているが、他の方法で下端部８０Ｂの外れを抑えるようにしてもよい。
【００２５】
そして、コイルスプリング８０の中心軸ＳＬが吸気バルブ５の中心軸ＶＬに対して傾くように当該コイルスプリング８０は配設されている。より詳細には、下端部８０Ｂに比して上端部８０Ａが吸気バルブ５に近い位置となるようにコイルスプリング８０は傾斜して配設されている。また、コイルスプリング８０の中心軸ＳＬと上記ラッシュアジャスタ７０の中心軸ＬＬとが平行になるように、当該ラッシュアジャスタ７０はシリンダヘッド２に配設されている。
【００２６】
上記のように構成されるロッカアーム２００では、先の図２に示すように、第２アウタアーム連結部３３からインナアーム連結部２２に向かってロックピン６１が突出した状態では、当該ロックピン６１がインナアーム連結部２２に係合しており、これによりアウタアーム３０とインナアーム２０とが連結した状態になる。
【００２７】
このようにアウタアーム３０とインナアーム２０とが連結した状態では、大リフト用カム１１Ｈに押されたインナアーム２０の動作がアウタアーム３０に伝達されるため、吸気バルブ５の最大リフト量は第２リフト量（大リフト量）に設定される。
【００２８】
一方、図３に示すように、ロックピン６１が第２アウタアーム連結部３３内に収容された状態では、当該ロックピン６１とインナアーム連結部２２との係合が解除されることにより、アウタアーム３０とインナアーム２０との連結が解除された状態になる。
【００２９】
このようにアウタアーム３０とインナアーム２０とが連結解除された状態では、大リフト用カム１１Ｈに押されたインナアーム２０の動作がアウタアーム３０に伝達されなくなるとともに、小リフト用カム１１Ｌがアウタアーム３０のアウタアーム部３１に接触するようになる。そのため、吸気バルブ５の最大リフト量は第１リフト量（小リフト量）に設定される。
【００３０】
このように上記ロッカアーム２００は、上述したロック機構６０の作動を通じて吸気バルブ５の最大リフト量を切り換えるロッカアームとして構成されている。
また、アウタアーム３０の端部には吸気バルブ５のステムエンドが当接しているため、当該アウタアーム３０には、吸気バルブ５を閉弁方向に付勢しているバルブスプリング６の反力が伝わる。ロック機構６０によってアウタアーム３０及びインナアーム２０が連結されているときには、そうしたバルブスプリング６の反力がアウタアーム３０を介してインナアーム２０にも伝わるため、インナアーム２０に設けられたローラ４０は大リフト用カム１１Ｈから離れることなく押し付けられた状態に維持される。
【００３１】
一方、ロック機構６０によってアウタアーム３０及びインナアーム２０の連結が解除されているときには、上述したバルブスプリング６の反力がインナアーム２０に伝わらないため、インナアーム２０のローラ４０が大リフト用カム１１Ｈから離れてしまう。そこで本実施形態では、インナアーム２０と同インナアーム２０に対向するシリンダヘッド２の壁面２Ａとの間に、インナアーム２０を大リフト用カム１１Ｈに向けて付勢するコイルスプリング８０を配設しており、このコイルスプリング８０がいわゆるロストモーションスプリングとして機能する。そのため、アウタアーム３０及びインナアーム２０の連結が解除されているときに、インナアーム２０のローラ４０が大リフト用カム１１Ｈから離れることが抑えられる。
【００３２】
以上説明した本実施形態によれば、次の作用効果を得ることができる。
（１）インナアーム２０を大リフト用カム１１Ｈに押し付けるためのロストモーションスプリングとして機能するコイルスプリング８０が、インナアーム２０と同インナアーム２０に対向するシリンダヘッド２の壁面２Ａとの間に配設されている。このように、コイルスプリング８０はロッカアーム２００に対して外付けされており、同ロッカアーム２００には内蔵されていない。従って、ロストモーションスプリングをロッカアーム２００に内蔵する場合と比較して、ロッカアーム２００の形状が複雑化することを抑えることができる。そのため、例えばロッカアーム２００の形状が複雑化することによるコストアップや、ロッカアーム２００の大型化等を抑えることも可能になる。
【００３３】
（２）図４に示すように、カムシャフト１１の回転に伴ってロッカアーム２００が揺動する際には、カムシャフト１１に設けられたカムからロッカアーム２００に伝わった荷重がラッシュアジャスタ７０にも入力される。より詳細には、このラッシュアジャスタ７０に入力される入力荷重Ｆは、ローラ４０の中心軸（軸４１の中心軸）からロッカアーム２００の支持部２１０に向かう方向に作用する荷重であってラッシュアジャスタ７０の先端部に作用する。こうした入力荷重Ｆがラッシュアジャスタ７０に作用すると、入力荷重Ｆの分力であってラッシュアジャスタ７０の中心軸ＬＬに対して直交する方向に作用する荷重Ｆ１によって、ラッシュアジャスタ７０の内筒７１が外筒７２に対して傾いたり、内筒７１と外筒７２との摺動摩擦が増大したりする可能性があり、場合によってはラッシュアジャスタ７０が損傷するおそれもある。
【００３４】
ここで、ラッシュアジャスタ７０に作用する上記入力荷重Ｆはコイルスプリング８０の反力によってある程度低減されるのであるが、本実施形態では、コイルスプリング８０の中心軸ＳＬが吸気バルブ５の中心軸ＶＬに対して傾くように当該コイルスプリング８０は配設されている。より詳細には、下端部８０Ｂに比して上端部８０Ａが吸気バルブ５に近い位置となるようにコイルスプリング８０は傾斜して配設されている。そのため、コイルスプリング８０の中心軸ＳＬと吸気バルブ５の中心軸ＶＬとが平行になるようにコイルスプリング８０を配設する場合と比較して、コイルスプリング８０の中心軸ＳＬが延びる方向は、上記入力荷重Ｆの作用方向に近づくようになっている。つまりコイルスプリング８０の傾きは、上記入力荷重Ｆの作用方向に近づくようになっている。そのため、コイルスプリング８０の反力ＦＨの作用方向と上記入力荷重Ｆの作用方向とがなす角度を角度αとしたときに、本実施形態における角度αは、コイルスプリング８０の中心軸ＳＬと吸気バルブ５の中心軸ＶＬとが平行になるようにコイルスプリング８０を配設した場合の角度αよりも１８０度に近い角度になる。従って、コイルスプリング８０の反力を利用して上記入力荷重Ｆをより一層低減することができるようになる。そのため、例えば上述したようなラッシュアジャスタ７０の損傷等を抑えることも可能になる。
【００３５】
（３）また、コイルスプリング８０の中心軸ＳＬが吸気バルブ５の中心軸ＶＬに対して傾くようにコイルスプリング８０は配設されている。そのため、コイルスプリング８０の中心軸ＳＬと吸気バルブ５の中心軸ＶＬとが平行になるようにコイルスプリング８０を設ける場合と比較して、コイルスプリング８０と吸気バルブ５との間の空間を大きくすることができる。従って、例えば吸気バルブ５のステム周りに設けられるバルブスプリング６の配設スペースを大きくすることができる。
【００３６】
（４）コイルスプリング８０の中心軸ＳＬとラッシュアジャスタ７０の中心軸ＬＬとが平行になっておらず、例えばコイルスプリング８０の上端部８０Ａがラッシュアジャスタ７０の内筒７１に近づく方向に同コイルスプリング８０が傾いた状態にて配設する場合には、ラッシュアジャスタ７０とコイルスプリング８０とが当たって干渉することを避けるために、ラッシュアジャスタ７０からコイルスプリング８０をある程度離す必要がある。そのため、コイルスプリング８０の配設スペースが比較的大きくなってしまう。
【００３７】
この点、本実施形態では、コイルスプリング８０の中心軸ＳＬとラッシュアジャスタ７０の中心軸ＬＬとが平行になるようにコイルスプリング８０及びラッシュアジャスタ７０は設けられており、これによりラッシュアジャスタ７０とコイルスプリング８０とは互いに平行になるように配設されている。従って、ラッシュアジャスタ７０の近くにコイルスプリング８０を設けても、コイルスプリング８０とラッシュアジャスタ７０とは干渉しにくくなる。従って、コイルスプリング８０とラッシュアジャスタ７０との干渉を抑えつつ、コイルスプリング８０の配設スペースを比較的小さくすることができる。
【００３８】
（５）ロストモーションスプリングとして機能するスプリングとして、コイルスプリング８０を使用するようにしている。そのため、従来のようなトーションスプリングを使用する場合と比較して、ばね荷重を高めることができるようになり、これによりカムシャフト１１の更なる高回転化にも対応することができる。
【００３９】
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・図５に示すように、バルブスプリング６の中心軸ＶＬ及びコイルスプリング８０の中心軸ＳＬ及びラッシュアジャスタ７０の中心軸ＬＬが互いに平行になるように、コイルスプリング８０及びラッシュアジャスタ７０を配設してもよい。この場合でも、上記（２）及び（３）以外の作用効果を得ることができる。
【００４０】
・上記実施形態において、例えば吸気バルブ５の中心軸ＶＬとラッシュアジャスタ７０の中心軸ＬＬとが平行になるようにラッシュアジャスタ７０を配設することにより、コイルスプリング８０とラッシュアジャスタ７０とが平行ではない状態となるようにしてもよい。この場合でも、少なくとも上記（１）〜（３）及び（５）の作用効果を得ることができる。
【００４１】
・ロック機構６０をアウタアーム３０側に設けたが、インナアーム２０側に設けてもよい。
・インナアーム２０やアウタアーム３０などの構造は一例であり、他の構造を適用してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
２…シリンダヘッド、２Ａ…壁面、５…吸気バルブ、５Ｅ…ステムエンド、６…バルブスプリング、１１…カムシャフト、１１Ｈ…大リフト用カム、１１Ｌ…小リフト用カム、２０…インナアーム、２１…インナアーム部、２２…インナアーム連結部、３０…アウタアーム、３１…アウタアーム部、３２…第１アウタアーム連結部、３３…第２アウタアーム連結部、４０…ローラ、４１…軸、４２…針状ころ、５０…軸、６０…ロック機構、６１…ロックピン、６２…スプリング、７０…ラッシュアジャスタ、７１…内筒、７２…外筒、８０…コイルスプリング、８０Ａ…上端部、８０Ｂ…下端部、２００…ロッカアーム、２１０…支持部。
【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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