(57)【要約】【課題】調整作業の手間とコストを可及的に低減するとともに、シンプルな構成で広くて柔軟な調整範囲を設定すること。【解決手段】  コントロールシャフト１２のボルト孔１３に臨む開口３０をコントロールアーム２３に設ける。この開口３０にシム３１を着脱自在に嵌装する。シム３１には、ボルト孔１３にボルト２６が螺合するための挿通孔３１ａが形成されており、この挿通孔３１ａにボルト２６を挿通させることにより、コントロールシャフト１２とコントロールアーム２３との相対位置が規定される。コントロールシャフト１２の周方向において挿通孔３１ａの位置が異なるシム３１を取り替えることにより、ボルト２６を介してコントロールシャフト１２とコントロールアーム２３との相対位置を調整することができる。【選択図】図１
2008144621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトと平行に配置され、前記クランクシャフトと同期して回転するカムシャフトと、
前記カムシャフトに相対変位可能に装着され、前記エンジンのバルブを駆動する揺動カムと、
前記カムシャフトと平行に軸支されるコントロールシャフトと、
前記コントロールシャフトに固定されるコントロールアームを含み、前記揺動カムと前記コントロールシャフトとを連結するリンク機構と、
前記コントロールアームに形成された開口を介して前記コントロールシャフトの径方向に形成されたボルト孔に螺合することにより前記コントロールアームを前記コントロールシャフトに固定するボルトと、
前記開口に対して交換可能且つ少なくとも前記コントロールシャフトの周方向に相対変位不能な状態で嵌装され、前記周方向において、当該ボルトと前記コントロールアームとの相対位置を規定するボルト挿通孔が形成されたシムと
を備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの可変動弁装置において、
前記ボルトは、円筒部の径が、少なくともねじ部の呼び径以上である頭付ボルトであり、前記コントロールシャフトには、前記ボルトの円筒部を嵌合させる非ねじ部が前記ねじ部と同心に形成されているものである
ことを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のエンジンの可変動弁装置において、
前記開口は、前記ボルトの軸線方向から見て非円形に形成されているとともに、前記コントロールシャフトの軸方向に対向し、当該コントロールシャフトの軸線と直交する一対の内側面と、前記周方向に対向し、径方向外方に向かって拡がるように傾斜する一対の内端面とを有しているものであり、
前記シムは、前記開口へ嵌装した際、前記内端面にそれぞれ接合する一対の接合端面を有する非円形のものである
ことを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載のエンジンの可変動弁装置おいて、
前記ボルトの頭部を着座させる台座を当該シムの上に配置している
ことを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載のエンジンの可変動弁装置の調整方法であって、
前記周方向において当該挿通孔の位置が異なる複数個のシムを用意し、
シムを交換してボルトを止め直すことによって前記コントロールシャフトと前記コントロールアームとの位相を調整する
ことを特徴とするエンジンの可変動弁装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの可変動弁装置並びにその調整方法に関し、特に、吸気バルブのリフト量を変更する可変バルブリフト機構（ＶＶＴＬ：Variable Valve Timing Lift System）をシリンダヘッドに備えたエンジンの可変動弁装置並びにその調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２に開示されているように、一般的なエンジンの可変動弁装置は、エンジンのクランクシャフトと平行に配置され、クランクシャフトと同期して回転するカムシャフトと、カムシャフトに相対変位可能に装着され、前記エンジンのバルブを駆動する揺動カムとを備えている。カムシャフトは、コントロールアームを初めとする複数の部材からなるＶＶＴＬのリンク機構を介して揺動カムに連結されている。コントロールシャフトは、カムシャフト（従ってクランクシャフト）と平行に配置され、エンジンのシリンダヘッドに回転自在に取り付けられている。
【０００３】
上述したＶＶＴＬのリンク機構は、気筒毎にコントロールシャフトとの相対的な位相が決定され、組み付けられる。そして、組付後は、通常、分解されることはない。しかし、組付時のチューニング時や、経時的な摩耗等による修理時において、バルブリフト量を調整する必要が生じる場合がある。その場合、従来は、コントロールシャフトをエンジンの可変動弁装置から抜き取って、ＶＶＴＬを分解し、再度、組付直す必要があった。そのため、調整や修理に大変な手間がかかり、費用もかさんでいた。
【０００４】
そのため、特許文献１、２に開示されている構成では、ロッカアームと可変動弁装置との間に調整シムを介装し、調整シムの厚さを違えてリフト量を調整するように構成されていた。
【特許文献１】特開２００６−０２９２４６号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、各特許文献１、２では、何れも調整シムの厚さでリフト量を調整していたので、調整可能なリフト量が限られてしまうという不具合があった。また、調整シムの厚みで調整する構成では、厚みを低減する方向への調整については、厚みが０までの範囲に制約されるという不具合もあった。加えて、リンク機構の節部分に調整シムを介在させるため、全体が複雑になっていた。
【０００６】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、コントロールアームをコントロールシャフトに組み付けたままの状態で、当該コントロールアームとコントロールシャフトとの相対位置を変更できるようにし、もって調整作業の手間とコストを可及的に低減するとともに、広くて柔軟な調整範囲を設定することのできるシンプルなエンジンの可変動弁装置並びにその調整方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、エンジンのクランクシャフトと平行に配置され、前記クランクシャフトと同期して回転するカムシャフトと、前記カムシャフトに相対変位可能に装着され、前記エンジンのバルブを駆動する揺動カムと、前記カムシャフトと平行に軸支されるコントロールシャフトと、前記コントロールシャフトに固定されるコントロールアームを含み、前記揺動カムと前記コントロールシャフトとを連結するリンク機構と、前記コントロールアームに形成された開口を介して前記コントロールシャフトの径方向に形成されたボルト孔に螺合することにより前記コントロールアームを前記コントロールシャフトに固定するボルトと、前記開口に対して交換可能且つ少なくとも前記コントロールシャフトの周方向に相対変位不能な状態で嵌装され、前記周方向において、当該ボルトと前記コントロールアームとの相対位置を規定するボルト挿通孔が形成されたシムとを備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置である。この態様では、コントロールアームの開口にシムを嵌装し、ボルトを当該コントロールアームの開口に嵌装された挿通孔からコントロールシャフトのボルト孔にボルトを螺合することにより、コントロールアームがコントロールシャフトに組み付けられる。ここで、組付後に組付時のバルブリフト量を調整する必要が生じた場合には、ボルトを外し、シムを交換してボルト孔と挿通孔との位置を変更することによって、コントロールアームをコントロールシャフトの周方向に変位させた状態で固定し直すことが可能になる。このため、コントロールシャフトにコントロールアームを取り付けたままの状態で位置調整ができ、コントロールシャフトの抜き取り作業が不要になる。また、コントロールシャフトに対して径方向に固定されるボルトを介してコントロールシャフトとコントロールアームとの相対位置を変更する構成にしているので、調整されるリフト量の角度を双方向に持たせることが可能になるとともに、調整可能な量も大きく設定することが可能になる。
【０００８】
好ましい態様において、前記ボルトは、円筒部の径が、少なくともねじ部の呼び径以上である頭付ボルトであり、前記コントロールシャフトには、前記ボルトの円筒部を嵌合させる非ねじ部が前記ねじ部と同心に形成されているものである。この態様では、コントロールシャフト自身がボルトの位置ずれ防止機能を奏することができるので、調整精度を高めることができる。
【０００９】
好ましい態様おいて、前記開口は、前記ボルトの軸線方向から見て非円形に形成されているとともに、前記コントロールシャフトの軸方向に対向し、当該コントロールシャフトの軸線と直交する一対の内側面と、前記周方向に対向し、径方向外方に向かって拡がるように傾斜する一対の内端面とを有しているものであり、前記シムは、前記開口へ嵌装した際、前記内端面にそれぞれ接合する一対の接合端面を有する非円形のものである。この態様では、シムを開口に嵌装するに当たり、長手方向の一端側と他端側とを入れ換えて挿抜することが可能になるので、必要となるシムの個数を半減し、部品管理点数の低減を図ることができる。
【００１０】
好ましい態様において、前記ボルトの頭部を着座させる台座を当該シムの上に配置している。この態様では、ボルトの座りがよくなり、一層、固定時の組付強度が高くなる。
【００１１】
本発明の別の態様は、上述したエンジンの可変動弁装置の調整方法であって、前記周方向において当該挿通孔の位置が異なる複数個のシムを用意し、シムを交換してボルトを止め直すことによって前記コントロールシャフトと前記コントロールアームとの位相を調整することを特徴とするエンジンの可変動弁装置の調整方法である。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明においては、コントロールシャフトにコントロールアームを取り付けたままの状態で位置調整ができ、コントロールシャフトの抜き取り作業が不要になるので、調整作業の手間とコストを可及的に低減するとともに、シンプルな構成で広くて柔軟な調整範囲を設定することができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る可変動弁装置の要部を示す一部分解斜視図である。また、図２は、図１の実施形態に係る断面略図である。同図において、（Ａ）（Ｂ）は、異なるシム３１を採用した例を示しており、（Ｃ）は、（Ｂ）と同じシム３１を逆向きに用いて角度を変更した例を示している。
【００１５】
図１を参照して、図示の可変動弁装置１０は、４気筒直列エンジンのシリンダヘッドに設けられるものである。エンジンは、一つの気筒に２つの吸気バルブと２つの排気バルブとを有する４バルブのダブルオーバヘッドカム方式を採用したものである。また、本実施形態に係る可変動弁装置１０は、吸気系に設けた例を示している。さらに、図１では、エンジンの一番気筒に係る機構のみを示しているが、２番気筒以降の気筒については、燃焼サイクルに応じて位相が異なる場合がある点以外は同様であるので、その詳細については、説明を省略する。
【００１６】
図１および図２を参照して、可変動弁装置１０は、吸気用カムシャフト１１と、バルブリフト量を制御するコントロールシャフト１２とを備えている。各シャフト１１、１２は、何れも図略のキャリアに、エンジンの気筒列方向（クランクシャフトの軸方向）に沿って平行に軸支されている。吸気用カムシャフト１１の一端部には、油圧で駆動される可変バルブタイミングシステム（ＶＶＴ：Variable Valve Timing System）１４を介して、エンジンのクランクシャフトの駆動力を受けるように構成されており、これによって吸気用カムシャフト１１は、位相を変更可能な状態で、クランクシャフトと同期して回転するように構成されている。なお、以下の説明では、吸気用カムシャフト１１の長手方向において、ＶＶＴ１４が配置されている側を仮に前方とする。
【００１７】
吸気用カムシャフト１１の外周には、シリンダヘッドのロッカアームに駆動力を伝達する揺動カム１５が、２つ一組でエンジンの気筒毎に配置され、カムシャフト１１に対し、当該カムシャフト１１と相対回転可能に装着されている。図示の例において、揺動カム１５は、吸気用カムシャフト１１と平行に延びる円筒形状の円筒部１６を介して一体化されている。
【００１８】
後方の揺動カム１５の外周には、駆動力が入力される突出部１５ａが形成されている。突出部１５ａには、吸気用カムシャフト１１と平行なピン１７の前端部が圧入されている。ピン１７の後端部には、吸気用カムシャフト１１と直交する方向に延びる連結リンク部材１８の一端部が回動自在に連結されている。この連結リンク部材１８の他端部は、吸気用カムシャフト１１と平行なコントロールピン１９の前端部に回動自在に連結されている。
【００１９】
さらに、吸気用カムシャフト１１には、オフセットカム２０が一体に形成されている。オフセットカム２０は、揺動カム１５の位相を変更するための部材であり、その外周には、オフセットカムリンク２１が相対回転自在に嵌合している。オフセットカムリンク２１の外周部には、オフセットカム２０の径方向外方に突出する突出部２１ａが形成されている。この突出部２１ａは、コントロールピン１９の途中部に連結されている。
【００２０】
突出部２１ａの前後には、一対のコントロールリンク部材２２が配置されている。各コントロールリンク部材２２の一端部２２ａは、コントロールピン１９に固定されている。
【００２１】
コントロールリンク部材２２の他端部２２ｂは、それぞれに設けられたコントロールアーム２３の自由端に対し、当該コントロールシャフト１２と平行なピン２４を介して連結されている。各コントロールアーム２３は、それぞれ六角ボルト２６によって基端部分がコントロールシャフト１２に固定されて片持ち状になっている。本実施形態において、コントロールアーム２３は、コントロールシャフト１２の長手方向に沿って延びる半割状の連結部２５によって一体化されている。図示の例において、各コントロールアーム２３の基端部分は、連結部２５の外周面と滑らかに連続する円弧面を形成している。そして、コントロールアーム２３の自由端部分がピン２４に取り付けられることにより、コントロールシャフト１２の回動力をコントロールリンク部材２２からコントロールピン１９を介して連結リンク部材１８に伝達し、連結リンク部材１８を変位させて、揺動カム１５の位相を変更するように構成されている。コントロールシャフト１２の後端部には、図略の扇形の入力ギアが固定されており、この入力ギアには、ステッピングモータで駆動される出力ギアが噛合している。従って、ステッピングモータを駆動し、コントロールシャフト１２を回動させることにより、その回動力が上述のように揺動カム１５に伝達され、バルブリフト量を変更することができるようになっている。そして、これらコントロールアーム２３を初めとする部材が、シリンダヘッドの吸気弁の開弁リフト量を変更するＶＶＴＬのリンク機構を構成している。
【００２２】
図示の例において、六角ボルト２６は、ねじ部２６ａの呼び径よりも円筒部２６ｂの外径の方が大きいボルトで構成されている。そして、コントロールシャフト１２に形成されたボルト孔１３に螺合することにより、六角ボルト２６は、ねじ部２６ａと頭部２６ｃとの間で摩擦力を生じさせ、コントロールアーム２３を着脱自在に固定する。この六角ボルト２６のねじ部２６ａをコントロールシャフト１２のボルト孔１３に螺合するために、コントロールアーム２３の円弧部分には、四角形の開口３０が形成されている。
【００２３】
図３は、本実施形態の要部拡大断面略図である。
【００２４】
図３を参照して、この開口３０は、コントロールシャフト１２の周方向に対向する内端面３０ａが、当該コントロールシャフト１２の径方向外方に拡がるように傾斜した斜面となっており、コントロールシャフト１２の軸方向に対向する内側面３０ｂが、当該コントロールシャフト１２の軸方向と直交する垂直面になっている。この開口３０には、上面が当該開口３０の輪郭に沿う四角形のシム３１が着脱自在に嵌装される。シム３１は、六角ボルト２６の円筒部２６ｂを挿通するのに必要充分な径の挿通孔３１ａを有しており、六角ボルト２６の円筒部２６ｂが挿通孔３１ａに嵌合することにより、コントロールシャフト１２とコントロールアーム２３との相対的な位置が規定されている。
【００２５】
シム３１の上面３１ｂは、コントロールアーム２３の外周面と滑らかに連続する円弧形状に形成されている。また、シム３１の底面３１ｃは、開口３０に嵌装された際、コントロールシャフト１２の外周面に当接しないように湾曲している。
【００２６】
図１および図２を参照して、シム３１の上部には、底面がシム３１の投影面積を超えて、コントロールアーム２３の外周面に着座するように円弧状に湾曲した台座２７が配置され、六角ボルト２６の頭部２６ｃは、ワッシャ２８を介して台座２７を締め付けるように構成されている。
【００２７】
すなわち、コントロールアーム２３の開口３０にシム３１を嵌装し、台座２７を重ねてボルト２６をこれら部品に挿通させ、コントロールシャフト１２のボルト孔１３にねじ込んでいくと、開口３０の周方向の側面に対し、シム３１が呼び込まれながら台座２７の底面がコントロールアーム２３の開口３０の周囲の円筒面部位に着座し、その後の締結により、コントロールアーム２３コントロールシャフト１２との相対位置が決定された上で、両者は固定される。
【００２８】
本実施形態では、コントロールシャフト１２の周方向において、挿通孔３１ａの位置が異なる複数のシム３１を用意しておくことにより、コントロールシャフト１２に対するコントロールアーム２３の位相を調整することが可能になる。
【００２９】
図２（Ａ）を参照して、シム３１がコントロールシャフト１２の周方向において概ね開口３０の中央に六角ボルト２６を位置決めするものである場合には、コントロールアーム２３が所定角度Ａ１だけ、水平線よりも図の左回りに下がった状態に調整されている。ここで、組付が終了した後、調整が必要になった場合、従来であれば、コントロールアーム２３からコントロールシャフト１２を引き抜いて、全体を分解する必要があった。しかし、本実施形態においては、六角ボルト２６を外し、シム３１を別のものと交換することにより、Ａ１からＡ２に角度を変更することが可能になる。従って、例えば０．５°ずつ角度の異なるシム３１を数個作成しておき、チューニングの際に、それらのシム３１を変更して組み直すことにより、全体を分解することなく、気筒毎にコントロールアーム２３の位置を調整することが可能になる。
【００３０】
さらにシム３１が開口３０のコントロールシャフト１２の周方向において開口３０の中央からずれた位置に位置決めするものである場合には、開口３０が、コントロールシャフト１２の周方向に沿ってコントロールシャフト１２の軸方向と一辺が直交する四角形に形成される。さらに、開口３０は、周方向において対向する内側面が径方向外方に向かって拡がるように傾斜しているとともに、この開口３０の側面にシム３１の側面が接合する四角形にシム３１が形成されていることから、図２（Ｂ）と図２（Ｃ）に示すように、コントロールシャフト１２の周方向におけるシム３１の姿勢を逆向きにすることにより、所定角度Ａ２から所定角度Ａ３に傾斜を変更することが可能になる。従って、同一のシム３１によって、右回りと左回りの双方にコントロールアーム２３を調整することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態では、コントロールアーム２３の開口３０にシム３１を嵌装し、六角ボルト２６を当該コントロールアーム２３の開口３０に嵌装された挿通孔３１ａからコントロールシャフト１２のボルト孔１３に六角ボルト２６を螺合することにより、コントロールアーム２３がコントロールシャフト１２に組み付けられる。ここで、組付後に組付時のバルブリフト量を調整する必要が生じた場合には、六角ボルト２６を外し、シム３１を交換して、またはシム３１の方向を１８０°違えて、ボルト孔１３と挿通孔３１ａとの位置を変更することにより、コントロールアーム２３をコントロールシャフト１２の周方向に変位させた状態で固定し直すことが可能になる。このため、コントロールシャフト１２にコントロールアーム２３を取り付けたままの状態で位置調整ができ、コントロールシャフト１２の抜き取り作業が不要になる。また、コントロールシャフト１２に対して径方向に固定される六角ボルト２６を介してコントロールシャフト１２とコントロールアーム２３との相対位置を変更する構成にしているので、調整されるリフト量の角度を双方向に持たせることが可能になるとともに、調整可能な量も大きく設定することが可能になる。
【００３２】
また、本実施形態では、六角ボルト２６は、円筒部２６ｂの径が、ねじ部２６ａの呼び径以上である頭付ボルトであり、図２に示すように、コントロールシャフト１２には、六角ボルト２６の円筒部２６ｂを嵌合させる非ねじ部１３ｂがねじ部１３ａと同心に形成されている。このため本実施形態では、コントロールシャフト１２自身が六角ボルト２６の位置ずれ防止機能を奏することができるので、調整精度を高めることができる。
【００３３】
また本実施形態では、開口３０は、ボルト２６の軸線方向から見て非円形に形成されているとともに、コントロールシャフト１２の軸方向に対向し、当該コントロールシャフトの軸線と直交する一対の内側面３０ｂと、周方向に対向し、径方向外方に向かって拡がるように傾斜する一対の内端面３０ａとを有しているものであり、シム３１は、開口３０へ嵌装した際、内端面３０ａにそれぞれ接合する一対の接合端面を有する非円形のものである。このため本実施形態では、シム３１を開口３０に嵌装するに当たり、長手方向の一端側と他端側とを入れ換えて挿抜することが可能になるので、必要となるシム３１の個数を半減し、部品管理点数の低減を図ることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、六角ボルト２６の頭部を着座させる台座を当該シム３１の上に配置している。このため本実施形態では、六角ボルト２６の座りがよくなり、一層、固定時の組付強度が高くなる。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、コントロールシャフト１２にコントロールアーム２３を取り付けたままの状態で位置調整ができ、コントロールシャフト１２の抜き取り作業が不要になるので、調整作業の手間とコストを可及的に低減するとともに、シンプルな構成で広くて柔軟な調整範囲を設定することができるという顕著な効果を奏する。
【００３６】
上述した実施形態は本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。
【００３７】
例えば、コントロールアーム２３の開口３０の形状は、ボルト軸線方向から見て、四角形でなく、長円系や楕円形であってもよく、シム３１の形状もそれに対応させればよい。
【００３８】
また、シム３１の寸法は、コントロールシャフト１２の周方向が変位不能に開口３０に嵌装されればよく、コントロールシャフト１２の径方向については、ジグを挿入するための隙間があってもよい。
【００３９】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることは、いうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係る可変動弁装置の要部を示す一部分解斜視図である。
【図２】図１の実施形態に係る断面略図である。同図において、（Ａ）（Ｂ）は、異なるシムを採用した例を示しており、（Ｃ）は、（Ｂ）と同じシムを逆向きに用いて角度を変更した例を示している。
【図３】本実施形態の要部拡大断面略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  可変動弁装置
１１  吸気用カムシャフト
１２  コントロールシャフト
１３  ボルト孔
１３ａ  ねじ部
１３ｂ  非ねじ部
２３  コントロールアーム
２６  六角ボルト
２６ａ  ねじ部
２６ｂ  円筒部
２７  台座
３０  開口
３１  シム
３１ａ  挿通孔
３１ｂ  上面
３１ｃ  底面
Ａ１〜Ａ３  所定角度
【図１】
2008144621.tif 000003
【図２】
2008144621.tif 000004
【図３】
2008144621.tif 000005