(57)【要約】【課題】動弁装置の構成部品の磨耗を抑制して当該動弁装置の耐久性を向上させること。【解決手段】内燃機関の動弁装置は、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動され、外周に駆動偏心カムが一体的に固定された駆動軸と、この駆動軸を介して伝達された駆動偏心カムの回転運動により揺動するロッカアーム３と、このロッカアーム３の揺動により機関弁を開閉動作させる一対の揺動カムと、ロッカアーム３の一端に形成されたピン孔３１と、このピン孔３１に挿通支持される支持ピン６と、ロッカアーム３の一端に支持ピン６を支点として揺動自在に設けられ、前記揺動カムを揺動させるリンクロッド７と、支持ピン６を脱落しない範囲で軸方向に移動可能に係止する係止機構８を備える。係止機構８は、ロッカアーム３の一端にて構成され、ピン孔３１の径方向からこの孔３１と連通する固定孔８１と、この孔８１に固定される係止部材８２を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動され、外周に駆動偏心カムが一体的に固定された駆動軸と、
この駆動軸を介して伝達された前記駆動偏心カムの回転運動により揺動するロッカアームと、
このロッカアームの揺動により機関弁を開閉動作させる揺動カムと、
前記ロッカアームの一端に形成されたピン孔と、
このピン孔に挿通支持される支持ピンと、
前記ロッカアームの一端に前記支持ピンを支点として揺動自在に設けられて前記揺動カムを揺動させるリンク部材と、
前記支持ピンを脱落しない範囲で軸方向に移動可能に係止する係止機構と
を備え、
前記係止機構は前記支持ピンと非接触可能に構成されたこと
を特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃装置の動弁装置であって、
前記支持ピンは両端を除く部分に係止溝が形成され、
前記係止機構は、前記ロッカアームに設けられ、前記ピン孔の径方向から当該ピン孔と連通する固定孔と、この固定孔に固定される係止部材とを有し、
前記係止部材の先端は前記係止溝に挿入される一方で当該係止溝の底部には接触しないこと
を特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の動弁装置であって、
前記係止機構は、前記支持ピンの軸方向一端側に設けられたフランジ部と、前記ピン孔に挿通された当該支持ピンのフランジ部と隙間を介して対向可能に配置される対向部を備える脱落防止部材とを有すること
を特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の動弁装置であって、
前記脱落防止部材は、平板状の部材から成り、前記ロッカアームに固定具によって固定されたこと
を特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の内燃機関の動弁装置であって、
前記リンク部材は前記ロッカアームの一端を挟む一対の板状部を有し、
この一対の板状部のロッカアーム側端部付近には前記支持ピンが挿通される挿通孔が形成されたこと
を特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項６】
内燃機関の回転力が伝達されるリンク機構であって、
このリンク機構の一要素であるアーム部材と、
このアームの一端に形成されたピン孔と、
このピン孔に挿通支持される支持ピンと、
この支持ピンを支点として連結されたリンク部材と、
前記支持ピンをその軸方向に移動可能に係止する係止要素と
を有し、
前記係止要素は当該支持ピンと非接触可能であること
を特徴とする内燃機関のリンク機構。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関のリンク機構であって、
このリンク機構は、前記内燃機関のクランクシャフトの回転力を揺動運動に変換して揺動カムに伝達し、この揺動カムが当該内燃機関の機関弁を開閉すること
を特徴とする内燃機関のリンク機構。
【請求項８】
請求項６に記載の内燃機関のリンク機構であって、
このリンク機構は、前記アーム部材の姿勢によって前記内燃機関のピストンの上死点位置と下死点位置の少なくとも一方を変化させて機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構に用いられること
を特徴とする内燃機関のリンク機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の動弁装置及び内燃機構のリンク機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の動弁装置として以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
概略を説明すると、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動され、外周に駆動偏心カムが一体的に固定された駆動軸と、機関弁を開閉動作させる揺動カムと、前記駆動軸を介して伝達された駆動偏心カムの回転運動を揺動運動に変換して前記揺動カムに伝達する伝達機構と、この伝達機構の一部を構成し、ロッカアームの一端側に有するピン孔に挿通された支持ピンを支点として揺動自在に設けられたリンクアームと、前記支持ピンの軸方向に移動を規制するスナップリングが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０３８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の動弁装置は支持ピンがスナップリングによって固定されており、内燃機関の回転力によりロッカアームが揺動すると支持ピンとの摺接によりスナップリングが磨耗しやすくなるので、動弁装置の耐久性が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、動弁装置の構成部品の磨耗を抑制して当該動弁装置の耐久性を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明の内燃機関の動弁装置は、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動され、外周に駆動偏心カムが一体的に固定された駆動軸と、この駆動軸を介して伝達された前記駆動偏心カムの回転運動により揺動するロッカアームと、このロッカアームの揺動により機関弁を開閉動作させる揺動カムと、前記ロッカアームの一端に形成されたピン孔と、このピン孔に挿通支持される支持ピンと、前記ロッカアームの一端に前記支持ピンを支点として揺動自在に設けられて前記揺動カムを揺動させるリンク部材と、前記支持ピンを脱落しない範囲で軸方向に移動可能に係止する係止機構を備え、前記係止機構は前記支持ピンと非接触可能に構成されている。
【０００８】
本発明によれば、支持ピンが軸方向に移動可能に係止されると共に係止機構と非接触可能であるので、支持ピンと係止機構との摺接が抑制され、これらの部材の磨耗を回避できる。
【０００９】
また、本発明の内燃機関のリンク機構は、内燃機関の回転力が伝達されるリンク機構であって、このリンク機構の一要素であるアームと、このアームの一端に形成されたピン孔と、このピン孔に挿通支持される支持ピンと、この支持ピンを支点として連結されたリンク部材と、前記支持ピンをその軸方向に移動可能に係止する係止要素を有し、前記係止要素は当該支持ピンと非接触可能である。
【００１０】
本発明によれば、支持ピンが軸方向に移動可能に係止されると共に係止要素と非接触可能であるので、支持ピンと係止要素との摺接が抑制され、これらの部材の磨耗を回避できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上の本発明によれば、動弁装置の構成部品の磨耗が抑制されるので、動弁装置の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態の動弁装置における係止機構の分解斜視図。
【図２】同実施形態における内燃機関の動弁装置の斜視図。
【図３】同実施形態の係止機構の斜視図。
【図４】（Ａ）は同実施形態のロッカアームとリンクロッドとの連結状態を示した断面図、（Ｂ）は同連結状態における支持ピンと係止部材との隙間を示した拡大図。
【図５】最小リフト制御時の動弁装置の動作例を説明した図２のＡ矢視図。
【図６】最大リフト制御時の動弁装置の動作例を説明した図２のＡ矢視図。
【図７】本発明の第２実施形態の動弁装置における係止機構の分解斜視図。
【図８】同実施形態の係止機構の斜視図。
【図９】本発明の第３実施形態の動弁装置における係止機構の分解斜視図。
【図１０】同実施形態の係止機構の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
図１〜４を参照しながら第１実施形態の動弁装置の構成について説明する。本実施形態では、内燃機関の動弁装置が機関弁（吸気弁または排気弁）に適用され、１気筒当たり２つの機関弁を備え、かつ機関弁のバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御するようになっている。
【００１５】
図１，２に示されたように本実施形態の動弁装置は、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動され、外周に駆動偏心カム２が一体的に固定された駆動軸１と、この駆動軸１を介して伝達された駆動偏心カム２の回転運動により揺動するロッカアーム（アーム部材）３と、このロッカアーム３の揺動により機関弁４，４を開閉動作させる一対の揺動カム５と、ロッカアーム３の一端に形成されたピン孔３１と、このピン孔３１に挿通支持される支持ピン６と、ロッカアーム３の一端に支持ピン６を支点として揺動自在に設けられて揺動カム５を揺動させるリンクロッド（リンク部材）７と、支持ピン６を脱落しない範囲で軸方向に移動可能に係止する係止機構８を備える。
【００１６】
駆動軸１は、内燃機関の前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや、この従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されており、この回転方向は図２に記載の時計方向（矢印方向）に設定されている。
【００１７】
駆動偏心カム２は、図２に示すように、略リング状を呈し、円環状のカム本体と、該カム本体の外端面に一体に設けられた筒状部とからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔が貫通形成されていると共にカム２本体の軸心Ｙが駆動軸１の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。そして、この駆動偏心カム２の駆動軸挿通孔には、当該カム２が機関弁４，４のバルブリフター１０，１０と干渉しない程度に、駆動軸１の一端部が圧入固定されていると共に、カム２本体の外周面が偏心円のカムプロフィールに形成されている。
【００１８】
ロッカアーム３は、図１に示すように、中央の筒状基部の支持孔３ｃを介して後述の制御カム１３に揺動自在に支持されている。そして、このロッカアーム３の一端部３ａには、支持孔３ｃの軸心と並行してピン１４が一体的に突設されている。一方、このロッカアーム３のアーム部である他端部３ｂには、リンクロッド７の一端部を連結させる支持ピン６が嵌入するピン孔３１が前記軸心と並行して形成されている。
【００１９】
駆動偏心カム２とロッカアーム３はリンクアーム１５を介して連係している。すなわち、図２に示すように、リンクアーム１５は、比較的大径な円環状の基部１５ａと、この基部１５ａの外周面所定位置に突設された突出端１５ｂとを備える。基部１５ａの中央位置には、駆動偏心カム２のカム本体が回転自在に嵌合する嵌合孔１５ｃが形成されている一方、突出端１５ｂには、ロッカアーム３のピンが回転自在に挿通するピン孔１５ｄが嵌合孔１５ｃの軸心と並行して貫通形成されている。
【００２０】
機関弁４，４は、シリンダヘッド１１の上端部内に収容されたほぼ円筒状のボアの底部とバルブステム上端部のスプリングリテーナとの間に弾装されたバルブスプリング４ａ，４ａによって閉方向に付勢されている。
【００２１】
揺動カム５は、同一形状のほぼ雨滴状を呈し、基端部側がカムシャフト１２を介して駆動軸１の軸心Ｘを中心として揺動するようになっていると共に、揺動カム５の下面には、各バルブリフター１０の上面所定位置に当接するカム面がそれぞれ形成されている。
【００２２】
支持ピン６は、図１に示されたように、円柱状の軸部６ａから成り、この軸部６ａの両端を除く外周の一部には後述の係止部材８２の軸部８２ｂの先端が挿入される係止溝６ｂが形成されている。
【００２３】
リンクロッド７は、板状部材のプレス加工により、ロッカアーム３の他端部３ｂを挟む略への字型の一対の板状部７ａを有する。板状部７ａのロッカアーム３側の一端部付近には、支持ピン６が挿通される挿通孔７ｂが形成されている。一方、板状部７ａの揺動カム５側の他端部付近には、図２に示された揺動カム５のカムノーズ部のピン挿入孔に回転自在に挿通されるピン１６の挿通孔７ｃが形成されている。
【００２４】
係止機構８は、図１に示したように、ロッカアーム３の他端部３ｂにて構成され、ピン孔３１の径方向から当該ピン孔３１と連通する固定孔８１と、この固定孔８１に固定される係止部材８２とを有する。
【００２５】
係止部材８２は、六角頭部８２ａと、この頭部８２ａの下面に一体に設けられる軸部８２ｂとから成る。軸部８２ｂの外周には固定孔８１の雌ねじ部と螺合する雄ねじ部が形成されている。軸部８２ｂの先端面８２ｃは平坦面状に形成されている。軸部８２ｂの全長は図４（Ａ）（Ｂ）に示したように軸部８２ｂの雄ねじ部が固定孔８１の雌ねじ部に対して完全に螺着された際に軸部８２ｂの先端面８２ｃが支持ピン６の係止溝６ｂに挿入される一方で係止溝６ｂの底部に隙間Ｓ１を介して接触しない程度に設定されている。
【００２６】
ロッカアーム３、ピン孔３１、支持ピン６、リンクロッド７、係止部材８２は内燃機関の回転力が伝達されるリンク機構の要素として機能する。このリンク機構は、ロッカアーム３の姿勢によって前記内燃機関のピストンの上死点位置と下死点位置の少なくとも一方を変化させることにより機械圧縮比を変更させる。より具体的には、内燃機関のクランクシャフトの回転力を揺動運動に変換して揺動カム５に伝達し、この揺動カム５によって当該機関の機関弁４を開閉させて機械圧縮比を変更させる。
【００２７】
前記リンク機構の作動位置は制御機構９によって制御される。制御機構９は、図２に示されたように、駆動軸１の上方位置にて配置された制御軸１７と、この制御軸１７の外周に固定されると共にロッカアーム３の支持孔に摺動自在に嵌入されてロッカアーム３の揺動支点となる制御カム１３と、制御軸１７を回転制御する図示省略のアクチュエータを備える。
【００２８】
制御軸１７は、駆動軸１と並行して機関前後方向に配設されていると共に、図示省略の軸受の上端に有するブラケットに回転自在に支持されている。一方、制御カム１３は、円筒状を呈し、軸心位置が肉厚部の分だけ制御軸１７の軸心から所定分だけ偏倚している。
【００２９】
前記アクチュエータは、シリンダヘッド１１の後端部に固定された図示省略の電動モータと、この電動モータの回転駆動力を制御軸１７に伝達する図示省略の螺子伝達手段とから構成されている。
【００３０】
前記電動モータは、比例型のＤＣモータによって構成され、内燃機関の運転状態を検出する図示省略のコントローラからの制御信号によって駆動するようになっている。このコントローラは、機関回転数を検出するクランク角センサや、吸入空気量を検出するエアーフローメータ、内燃機関の水温を検出する水温センサ及び制御軸１７の回転位置を検出するポテンショメータ等の各種のセンサからの検出信号をフィードバックして現在の当該機関の運転状態を演算等により検出して、前記電動モータに制御信号を出力している。
【００３１】
図５，６を参照しながら本実施形態の動弁装置の動作例について説明する。以下に述べる動作例は機関弁４が吸気弁である場合の事例である。
【００３２】
先ず、例えば、内燃機関の低回転域では、前記コントローラによって前記電動モータが回転駆動し、この回転トルクが前記螺子伝達手段に伝達されて回転すると、これによって制御軸１７は一方向へ所定量回転駆動される。したがって、制御カム１３が図５（Ａ）（Ｂ）に示すように一方向に回動して当該カム１３の軸心が制御軸１７の軸心の回りを同一半径で回転し、肉厚部１３ａが駆動軸１から上方向に離間移動する。これにより、同図（Ｂ）に示したようにロッカアーム３の他端部３ｂとリンクロッド７の枢支点（支持ピン６）は駆動軸１に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム５はリンクロッド７を介してカムノーズ部側が強制的に引き上げられて当該揺動カム５全体が時計方向に回動する。
【００３３】
よって、駆動偏心カム２が回転してリンクアーム１５を介してロッカアーム３の一端部３ａを押し上げると、そのバルブリフト量がリンクロッド７を介して揺動カム５及びバルブリフター１０に伝達されるが、機関弁４，４のリフト量は十分小さくなる。
【００３４】
次いで、内燃機関の高回転領域に移行した場合、前記コントローラによって前記電動モータが逆回転して前記螺子伝達手段を同方向へ回転させると、この回転に伴って制御軸１７が制御カム１３を図６（Ａ）（Ｂ）に示すように他方向へ回転させるので、当該カム１３の軸心が下方向へ移動する。これにより、同図（Ｂ）に示すようにロッカアーム３は全体が駆動軸１方向に移動して他端部３ｂによってリンクロッド７を介して揺動カム５のカムノーズ部を下方へ押圧して当該揺動カム５全体を所定量だけ反時計方向へ回動させる。
【００３５】
したがって、揺動カム５のバルブリフター１０の上面に対するカム面の当接位置が、カムノーズ部側（リフト部側）に移動する。このため、機関弁４の開作動時に駆動カム２が回転してリンクアーム１５を介してロッカアーム３の一端部３ａを押し上げると、バルブリフター１０を介して機関弁４，４のバルブリフト量が大きくなる。
【００３６】
また、上記の動作の過程でロッカアーム３の他端部３ｂにおいて支持ピン６は図４（ａ）（ｂ）に示したように当該ピン６の軸方向に移動可能である一方で係止部材８２の先端面８２ｃは隙間Ｓ１を介して支持ピン６の係止溝６ｂの底部と対向しながらも当該底部に接触することがない。よって、前記過程でリンクロッド７に外力が伝わった際（具体的にはリンクロッド７と連結している揺動カム５が機関弁４のバルブスプリング４ａからの反力を受けた際）に支持ピン６がたわむことがあったとも、係止部材８２に外力が伝わることはない。したがって、内燃機関の運転による動弁装置の構成部品の磨耗、特に支持ピン６，係止部材８２間の磨耗が抑制され、同装置の耐久性が向上する。そして、このことから、支持ピン６の固定強度を強くさせる必要がなく、支持ピン６の小型化も実現する。
【００３７】
［第２実施形態］
図７，８に示された第２実施形態の動弁装置における係止機構２０は、支持ピン６，係止部材８２の代わりに支持ピン２１，係止部材２２を備えたこと以外は、第１実施形態の係止機構８と同じ態様となっている。
【００３８】
支持ピン２１は、円柱状の軸部６ａの両端を除く外周に係止部材２２の軸部８２ｂの先端が挿入される係止溝２１ｂが形成されていること以外は、実施形態１の支持ピン６と同じ構成となっている。一方、係止部材２２は、六角頭部８２ａの代わりにフランジ付き六角頭部２２ａを有していること以外は、第１実施形態の係止部材８２と同じ構成となっている。
【００３９】
本実施形態の係止機構２０も第１実施形態の係止機構８と同様の作用効果が得られることは明らかである。すなわち、図５，６の動作の過程でロッカアーム３の一端部３ａにおいて支持ピン２１はその軸方向に移動可能であると共に、図４（ａ）（ｂ）の状態と同様に係止部材２２の先端が隙間を介して支持ピン２１の係止溝６ｂの底部と対向しながらも当該底部に接触することがない。ゆえに、前記過程でリンクロッド７に外力が伝わった際に支持ピン２１がたわむことがあったとしても、係止部材２２に外力が伝わることはない。よって、本実施形態においても動弁装置の構成部品の磨耗、特に支持ピン２１，係止部材２２間の磨耗が抑制され、動弁装置の耐久性が向上する。したがって、支持ピン２１の固定強度を強くさせる必要がなく、支持ピン２１の小型化も実現する。
【００４０】
［第３実施形態］
図９，１０に示された第３実施形態の動弁装置における係止機構４０は、ロッカアーム３の他端部３ｂのピン孔３１とリンクロッド７の挿通孔７ｂとに挿通される支持ピン４１と、この支持ピン４１の軸部４１ａの一端側にて一体的に設けられたフランジ部４２と、ピン孔３１に挿通された支持ピン４１をその軸方向に移動可能に保持する脱落防止部材４３とを有する。
【００４１】
脱落防止部材４３は、平板状の部材のプレス成形により、ピン孔３１に挿通された支持ピン４１のフランジ部４２と隙間を介して対向可能に配置される対向部４３ａと、ロッカアーム３の他端部３ｂの上端にて固定具４４によって固定される固定部４３ｂとを一体的に備える。固定部４３ｂにはロッカアーム３の他端部３ｂ上端にて形成された固定孔４５に螺着される固定具４４が挿通される挿通孔４３ｃが形成されている。図示された固定具４４は六角穴螺子タイプものであるが固定具４４はこの態様に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００４２】
本実施形態の係止機構４０も第１実施形態の係止機構８と同様の作用効果が得られることは明らかである。すなわち、脱落防止部材４３の対向部４３ａはロッカアーム３のピン孔３１に挿通された支持ピン４１のフランジ部４２と隙間を介して対向可能となっている。よって、図５，６の動作の過程で支持ピン４１がその軸方向に移動可能となり、これにより脱落防止部材４３の対向部４３ａが支持ピン４１のフランジ部４２と非接触可能となる。したがって、前述のようにリンクロッド７に外力が伝わった際に支持ピン４１がたわむことがあったとしても脱落防止部材４３に外力が伝わることはない。
【００４３】
以上のように本実施形態の動弁装置においも、内燃機関の運転による動弁装置の構成部品の磨耗、特に支持ピン４１，脱落防止部材４３間の磨耗が抑制され、同装置の耐久性が向上する。したがって、支持ピン４１の固定強度を強くさせる必要がなく、支持ピン４１の小型化も実現する。特に、脱落防止部材４３は平板状の部材から成るので、加工がプレス成形等により容易となり、動弁装置の耐久性を低廉に向上させることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…駆動軸
２…駆動偏心カム
３…ロッカアーム（アーム部材）、３ｂ…他端部、３１…ピン孔
４…機関弁
５…揺動カム
６…支持ピン、６ａ…軸部、６ｂ…係止溝
７…リンクロッド（リンク部材）、７ａ…板状部、７ｂ…挿通孔
８…係止機構、８１…固定孔、８２…係止部材（係止要素）、８２ｂ…軸部
２０…係止機構、２１…支持ピン、２１ａ…係止溝、２２…係止部材（係止要素）
４０…係止機構、４１…支持ピン、４２…フランジ部、４３…脱落防止部材（係止要素）４３ａ…対向部、４３ｂ…固定部
【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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【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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