(57)【要約】【課題】本発明は、設定されるバルブリフト量にしたがって往復弁を高い精度で開閉制御させることができる内燃機関の連続可変動弁装置を提供する。【解決手段】本発明の連続可変動弁装置は、ロッカアーム５の閉弁時におけるローラ８の軸心位置を中心として、揺動レバー１５の揺動支点Ａを、制御用の偏心カム１２ａと駆動カム１３ａとの間に沿って揺動自在に保持する保持部材１８を設けて、揺動レバー１５の揺動中、揺動レバー１５の揺動支点Ａは、常に閉弁状態を規定する位置を中心とした円弧の軌跡上に固定される構造にして、どのような大きさのバルブリフト量が設定されても、常に揺動レバー１５は閉弁時を基準に揺動変位の調整が行われるようにして、吸気バルブ４の開閉時期のばらつきをなくすようにした。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏心動可能な偏心体と回転駆動される駆動カムとを並列に配置するとともに該偏心体と駆動カムとの間には、両者間に沿って延びる揺動レバーを有し、かつ揺動レバーは、一端部の端面に往復弁と当接する当接面を有し、揺動レバーの他端部に前記偏心体の偏心変位を受けて前記偏心体と前記駆動カムの間で位置が移動する揺動支点を有し、さらに揺動レバーの中間部に前記駆動カムから前記往復弁を開弁させる駆動力を入力する入力部を有してなり、前記揺動支点を移動すると、前記揺動レバーの傾き角の変化から前記往復弁と当接する当接面の領域が移動して、前記往復弁のバルブリフト量を連続的に可変させる可変動弁機構を備え、
前記揺動レバーには、当該揺動レバーの揺動支点を、前記往復弁における閉弁時の状態を規定する位置を中心として、前記偏心体と前記駆動カムとの間に沿って揺動自在に保持する保持手段が設けられる
ことを特徴とする内燃機関の連続可変動弁装置。
【請求項２】
前記往復弁は、一端部が支持部材により揺動自在に支持され、中間部に前記当接面と当接する回動自在なローラが支持されたロッカアームと、該ロッカアームの他端部の揺動で開閉操作される弁体とを有したロッカアーム式で構成してあり、
前記保持手段は、閉弁時における前記ローラの軸心位置を中心として、前記揺動レバーの揺動支点を前記偏心体と前記駆動カムとの間に沿って揺動自在に保持するものである
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の連続可変動弁装置。
【請求項３】
前記保持手段は、一端部が閉弁時における前記ローラの軸心位置でシリンダヘッドに回動自在に支持され、他端部が前記揺動レバーの揺動支点で回動自在に支持された保持レバーで構成されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の連続可変動弁装置。
【請求項４】
前記揺動レバーの当接面は、前記揺動レバーの揺動支点を中心とした円弧面で形成されるベース円区間と、それに連続して該ベース円区間と隣接した地点に形成されるリフト区間とを有して形成してあることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の内燃機関の連続可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揺動レバーの揺動支点の移動を用いて往復弁のバルブリフト量を連続的に可変可能とした内燃機関の連続可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジン（内燃機関）では、連続可変動弁装置を搭載して、スロットルバブルの仕事（吸入空気量の調整）を、吸入側の往復弁、すなわち吸気バルブで代行させて、スロットルバブルがもたらすポンプ損失の低減を図ることが行われている。
【０００３】
この連続可変動弁装置には、従来、上端部に揺動支点をもち、下端部に吸気バルブと当接する当接面をもつ揺動レバーを用いた構造が提案されている。
【０００４】
これには、揺動レバーを挟んで上部片側に偏心動可能な偏心体で形成される制御シャフトを配置し、また揺動レバーを挟んで制御シャフトとは反対側の中間部にカムシャフトを配置し、制御シャフトの偏心変位を用いて揺動レバーの揺動支点を制御シャフトとカムシャフトとの間に移動可能とし、カムシャフトの駆動カムで揺動レバーの中間部に形成した入力部から開弁に必要な駆動力を入力させる可変動弁機構が採用されている。つまり、制御シャフトの偏心変位により揺動レバーの揺動支点を揺動させると、揺動レバーが傾いて吸気バルブと当接する当接面の領域が移動する。この揺動レバーの当接面には、制御シャフトと駆動カムとの間に沿って、ベース円区間と吸気バルブのバルブリフト量を定めるリフト区間とが直列に形成されていて、吸気バルブが当接するベース円区間とリフト区間との領域が移動することで、吸気バルブのバルブリフト量を連続的に可変させる。このバルブリフト量の連続可変を用いて、スロットルバルブで行う吸入空気量の調整の仕事を代行させている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−６３０２３号公報（図６〜図８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、偏心カムがある位置に固定されている状態においても、揺動レバーの移動期間中に揺動支点が移動してしまう。そのため、揺動レバーの移動とローラ当接面形状でもって閉弁状態を維持する必要がある。
【０００７】
そのため、各部品に高い加工精度が要求される難点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、高精度なバルブリフト量の制御が行える内燃機関の連続可変動弁装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、往復弁における閉弁時の状態を規定する位置を中心として、揺動レバーの揺動支点を、偏心体と駆動カムとの間で揺動自在に保持する保持手段を設けて、偏心体で定まる支点位置に揺動レバーの揺動支点が位置決められる構成とした。
【００１０】
同構成により、揺動レバーの揺動中も、揺動レバーの揺動支点は、常に閉弁状態を規定する位置を中心とした円弧の軌跡上に固定される。このため、どのような大きさのバルブリフト量が設定されても、常に揺動レバーは閉弁時を基準に揺動変位の調整が行われるから、往復弁の開閉時期のばらつきは解消される。
【００１１】
それ故、細かな空気量の調整が行え、高精度なバルブリフト量の制御が行える。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、さらに上記目的に加え、高精度に揺動レバーの揺動支点の支持が行えるよう、往復弁には、一端部が支持部材により揺動自在に支持され、中間部に当接面と当接する回動自在なローラが支持されたロッカアームと、該ロッカアームの他端部の揺動で開閉操作される弁体とを有したロッカアーム式で構成し、保持手段には、閉弁時におけるローラの軸心位置を中心として、揺動レバーの揺動支点を、偏心体と駆動カムとの間で揺動自在に保持する構成とした。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、さらに上記目的に加え、簡単な構造で揺動レバーの揺動支点の支持が行えるよう、保持手段には、一端部が閉弁時におけるローラの軸心位置でシリンダヘッドに回動自在に支持され、他端部が揺動レバーの揺動支点で回動自在に支持された保持レバーで構成した。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、さらに上記目的に加え、良好なバルブリフト量の制御が行えるよう、揺動レバーの当接面は、揺動レバーの揺動支点を中心とした円弧面で形成されるベース円区間と、それに連続して該ベース円区間と隣接した地点に形成されるリフト区間とを有した構成とした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１および図７に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
【００１６】
図１中１は、内燃機関、例えば複数気筒のレシプロ式ガソリンエンジンのシリンダヘッドの平面を示している。このシリンダヘッド１には、気筒毎、燃焼室（図示しない）が長手方向に沿って設けられている。そして、燃焼室毎に、吸気ポート、排気ポート（いずれも図示しない）が設けてある。このシリンダヘッド１の上部には、吸気ポート毎、排気ポート毎に動弁系が設けられている。この動弁系のうち、吸気側の動弁系に、スロットルバルブの仕事を代行する連続可変動弁装置２が組付けてある。
【００１７】
図２は図１中のＡ−Ａ線に沿う連続可変動弁装置２の構成を示し、図３は図１中のＢ−Ｂに沿う断面図を示し、図４は図１中のＣ−Ｃ線に沿う側面図を示し、図６は連続可変動弁装置２の分解図を示している。
【００１８】
連続可変動弁装置２を説明すると、図２および図６中４は、気筒毎にシリンダヘッド１に組付けた一対の吸気バルブ（１組しか図示せず：往復弁に相当）である。
【００１９】
動弁系を構成する吸気バルブ４には、ロッカアーム５を用いたロッカアーム式のバルブ構造が用いてある。詳しくは、ロッカアーム５は、例えば気筒が並ぶ方向とは直角方向に延びる略板状の部材から形成してある。このロッカアーム５の燃焼室中央側に配置された端部は、支持部材、例えば図１、図２および図４に示されるように気筒が並ぶ方向に沿って配設されたロッカシャフト６に揺動自在に支持してある。またロッカアーム５の燃焼室端側の端部は、吸気ポートに往復動自在に組付けてある一対の傘状の弁体７から延びる軸部７ａの端が当接させてある。弁体７は、バルブスプリング（図示しない）にて閉方向、ここでは上方向に付勢され、常に閉状態に戻るようにしてある。またロッカアーム５の中間部の中央には、軸線がロッカアーム５の揺動軸と平行となる向きでロッカアームローラ８（ローラに相当）が回転自在に組付けられている。これにより、ロッカアームローラ８が上側から押圧されると、ロッカアーム５が揺動変位して、閉状態の弁体７が開弁するようにしてある。つまり、吸気バルブ４は、ロッカアーム５の揺動で弁体７が往復動して、吸気ポートが開閉される構造となっている。
【００２０】
１０は、連続可変動弁装置２を構成する可変動弁機構を示す。可変動弁機構１０は、図１〜図４、図６に示されるように気筒毎に吸気バルブ４の直上に組付けてある。これら可変動弁機構１０はいずれも同じ構造が用いられている。そのうちの一つの構造を説明すると、１１は、気筒毎、ロッカアーム５の両側に位置してシリンダヘッド１の上部に立設された一対の壁状のホルダ、１２は例えばロッカアーム５の揺動支点の上方に位置して気筒列方向に沿って配設された制御シャフト、１３は例えばロッカアーム５の揺動端の略上方に位置して気筒列方向に沿って配設されたカムシャフトである。カムシャフト１３は、制御シャフト１２と並んでいる。これら各シャフト１２，１３は、気筒毎に配置されている各ホルダ１２を回転自在に貫通している。つまり、各シャフト１２，１３はホルダ１１にて回転自在に支持してある。またロッカシャフト６もホルダ１１を貫通して支持してある。このうち制御シャフト１２は、制御駆動源、例えば制御用モータ１４に接続してある。これにより、制御シャフト１２は、制御用モータ１４の作動によって、所望の変位量、回動されるようにしている（時計回り、反時計回り共）。またカムシャフト１３は、タイミングギヤ、タイミングチェーン、クランクギヤ（いずれも図示しない）を介して、シリンダブロック（シリンダヘッド１と組合う部品）に組付けてあるクランクシャフト（図示しない）に接続してある。これにより、カムシャフト１３は、クランク出力によって回転駆動（時計回り）されるようにしている。
【００２１】
ロッカアームローラ８の直上には、図２および図６に示されるように例えば略Ｌ字形をなした揺動レバー１５が配置してある。揺動レバー１５は、ロッカアームローラ８に沿って横方向（揺動支点〜揺動端）に延びる下部分を短手側とし、制御シャフト１２とクランクシャフト１３との間を通り両者間に沿って上方に延びる上部分を長手側としたプレート状の部品が用いてある。そして、短手側の下端面をロッカアームローラ８の外周面に当接させている。この短手側の下端面をロッカアームローラ８に対する当接面１６としてある。
【００２２】
また揺動レバー１５の上端部は制御シャフト１２と隣接し、中間部はカムシャフト１３に隣接している。このうち揺動レバー１５の上部端には、例えば短軸部材で形成された保持シャフト１７が気筒列方向に貫通させて固定してある。この保持シャフト１７で、揺動レバー１５の上端部に揺動支点Ａを形成している。この揺動支点Ａが、保持手段としての保持部材、例えば一対のＬ字形の保持レバー１８を用いて、両側から吸気バルブ４の閉弁時の状態を規定する位置を中心として、制御シャフト１２とカムシャフト１３との間に沿って揺動自在に保持させてある。具体的には、一対の保持レバー１８は、例えば図６に示されるように上部に通孔部１９を有し、下部に通孔部１９の軸線と平行なして側方へ突き出る軸部２０を有し、通孔部１９の中心から軸部２０の中心までを揺動支点Ａから閉弁時のロッカアームローラ８の中心までの長さ寸法に定めたＬ形のレバー部材が用いてある（図６は片側しか図示せず）。そして、各保持レバー１８の通孔部１９は、図３および図４に示されるように揺動レバー１５の各保持シャフト端に回動自在に嵌挿される。また各軸部２０は、閉弁時のロッカアームローラ８の中心位置に合わせて各ホルダ１１の下部に形成してある支持孔２１に回動自在に嵌挿され、揺動支点Ａを閉弁時のロッカアームローラ８のローラ中心を中心としてその軸心の周り移動できるようにしている。
【００２３】
揺動レバー１５の上端部の外周面は平坦な円形に形成してあり、当該外周面に当て面２２を形成している。この揺動レバー１５の当て面２２には、制御シャフト１２に偏心して設けたプレート状の偏心カム１２ａ（偏心体に相当）のカム面（外周面）が横方向から当接している。これにより、偏心カム１２ａが偏心変位すると、揺動レバー１４の揺動支点Ａが、その偏心カム１２ａの動きに追従して、ロッカアームローラ８の軸心周りを移動するようにしてある。
【００２４】
また揺動レバー１４の中間部（揺動支点Ａ〜当接面１６）うち、カムシャフト１３と隣合う側部には、一部が突き出るようにローラ２３が設けてある。そして、このローラ２３の外周面に、カムシャフト１３に設けてある例えば略三角円状に形成された駆動カム１３ａのカム面（外周面）が上側から当接させてある。これで、カムシャフト１３の回転に伴い、ローラ２３が周期的に押圧されるようにしてある。これにより、揺動レバー１４には、ローラ２３を入力部として、駆動カム１３ａから吸気バルブ４の開弁に必要な駆動力が入力されるようにしてある。
【００２５】
つまり、駆動カム１３ａで揺動レバー１５の揺動中、制御シャフト１２の偏心変位で揺動レバー１５の揺動支点Ａを移動させると、揺動レバー１５の傾き角が変化して、ロッカアームローラ８と当接する当接面１６の領域が移動する構造にしている。
【００２６】
また当接面１６の制御シャフト１２側は、駆動カム１３ａのベース円に相当するベース円区間が形成してある。ベース円区間は、揺動支点Ａを中心として、揺動支点Ａ〜ロッカアームローラ中心間距離からローラ半径を引いた値を半径としたベース円半径の円弧面に形成してある。また反対側となるカムシャフト１３側は、それに連続して続く反対向きの円弧面で形成されたリフト区間が形成してある。リフト区間は、予め設定された吸気バルブ４のバルブリフト量を定めるための円弧で形成されていて、揺動レバー１５の傾き角が変化すると、ロッカアームローラ８が行き交うベース円区間とリフト区間との比率が変化して、吸気バルブ４のバルブリフト量が連続的に可変できるようにしている。
【００２７】
すなわち、駆動カム１３ａで揺動レバー１５を揺動中、制御用モータ１４により、図５（ａ）に示されるように最も大きな移動量を与えるよう偏心カム１３ａを回動変位させると、揺動レバー１５の揺動支点Ａは、閉弁時のロッカアームローラ８の軸心を中心として、最も制御シャフト１２から離れた地点まで移動する。すると、揺動レバー１５は、入力部となるローラ２３と駆動カム１３ａとが当接する地点を支点として起きる方向へ変位する。これにより、ロッカアームローラ８は、揺動レバー１５の揺動支点で定まる領域、すなわち図５（ａ）に示されるように最も狭いベース円区間と最も長いリフト区間とを行き交うようになる。これで、最大のバルブリフト量を確保する制御が行われる。
【００２８】
またこの揺動レバー１５の揺動中、制御用モータ１４により、図５（ｂ）に示されるように最も小さな移動量となるよう偏心カム１３ａを回動変位させると、揺動レバー１５の揺動支点Ａは、閉弁時のロッカアームローラ８の軸心を中心として、最も制御シャフト１２に近づく地点まで移動する。すると、揺動レバー１５は、入力部となるローラ２３と駆動カム１３ａとが当接する地点を支点として傾く方向へ変位する。これにより、ロッカアームローラ８は、揺動レバー１５の揺動支点で定まる領域、すなわち図５（ｂ）に示されるように最も長いベース円区間と最も短いリフト区間とを行き交うようになる。これより、最小のバルブリフト量を確保する制御が行われる。つまり、揺動支点Ａの移動により、最大のバルブリフト量から最小のバルブリフト量まで連続的に制御される。
【００２９】
このように揺動レバー１５の揺動中、揺動レバー１５の揺動支点は、常に閉弁状態を規定する位置を中心とした円弧の軌跡上で固定されるから、図７の線図中Ｘに示されるような大リフト量制御時でも、同じくＹに示されるような小リフト量制御時でも、意図した開閉時期に吸気バルブ４を確実に開閉させることができる。つまり、どのような大きさのバルブリフト量が設定されても、意図しない開閉が行われるようなことはない（ばらつきの解消）。
【００３０】
したがって、確実に設定バルブリフト量にしたがい吸気バルブ４を開閉制御ができ、細かな空気量の調整が行え、高精度なバルブリフト量の制御ができる。しかも、ロッカアーム式の吸気バルブ４を採用して、揺動レバー１５の揺動支点Ａをロッカアームローラ８の軸心周りを移動自在とすると、高精度に揺動レバー１５の揺動支点Ａの支持ができ、より高精度なバルブリフト量の制御ができる。特に保持レバー１８を用いて、その揺動支点Ａの支持を行う構造を用いると、簡単な構造で揺動支点Ａの高精度な支持ができる。そのうえ、その移動自在に支持した揺動レバー１５の揺動支点Ａを中心としたベース円区間αとそれに連続するリフト区間βを採用したので、良好なバルブリフト量の制御が約束できる。
【００３１】
図８は、本発明の第２の実施形態を示す。
【００３２】
本実施形態は、第１の実施形態の変形例で、回転自在なローラ２５を介して、揺動レバー１５の上端部と偏心カム１２ａとの間を接触させる構造としたものである。
【００３３】
具体的には、本実施形態は保持シャフト１７の周りに、ローラ２５を回転自在に支持させ、このローラ２５の外周面と偏心カム１２ａとの外周面とを接触させる構成とした。
【００３４】
このような構造を用いると、揺動レバー１５と偏心カム１２ａとの接触面圧を低減させることができるうえ、揺動レバー１５の揺動支点Ａの接触位置は、一定でなくローラ２５の回転変位により変化するから、局部的な摩耗が抑制され、可変動弁機構１０の耐久性が向上するという利点がある。むろん、ローラ２５を偏心カム１２ａ側に設けても構わない。
【００３５】
但し、図８において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を附してその説明を省略した。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば上述した実施形態では、略Ｌ字形の保持レバーを用いて、揺動レバーの揺動支点を揺動自在に支持する構造を挙げたが、他の構造で揺動レバーを揺動自在に支持してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、どのような大きさのバルブリフト量が設定されても、常に揺動レバーの揺動支点は閉弁時を基準とした軌跡上に固定されるから、往復弁の開閉時期のばらつきは解消される。
【００３８】
それ故、正確に設定バルブリフト量にしたがって往復弁を開閉制御することができ、高精度なバルブリフト量の制御ができる。
【００３９】
請求項２の発明によれば、上記効果に加え、高精度に揺動レバーの揺動支点の支持ができ、高精度なバルブリフト量の制御ができるといった効果を奏する。
【００４０】
請求項３の発明によれば、上記効果に加え、簡単な構造で揺動支点の高精度な支持ができるといった効果を奏する。
【００４１】
請求項４の発明によれば、良好なバルブリフト量の制御ができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る連続可変動弁装置を示す平面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿う側断面図。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線に沿う正断面図。
【図４】図１中のＣ−Ｃ線に沿う側面図。
【図５】（ａ）は、最大リフト制御時における可動弁機構の状態を示す側面図。
（ｂ）は、最小リフト制御時における可動弁機構の状態を示す側面図。
【図６】連続可変動弁装置の構造を示す分解斜視図。
【図７】同装置で行われるバルブリフト量の制御を示す線図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る連続可変動弁装置を示す正断面図。
【符号の説明】
４…吸気バルブ（往復弁）
５…ロッカアーム
６…ロッカシャフト（支持部材）
７…弁体
８…ロッカアームローラ（ローラ）
１０…可変動弁機構
１２ａ…偏心カム（偏心体）
１３ａ…駆動カム
１５…揺動レバー
１６…当接面
１７，１８…保持シャフト，保持レバー（保持手段）
２３…ローラ（入力部）。
【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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