(57)【要約】【課題】本発明は、エンジンの高回転化を図りつつ、高精度なバルブリフト量の制御が行われるようにした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、シリンダヘッド１の上部に、気筒毎、揺動レバー１５と隣接した地点に上下方向に延びるように保持レバー１８を配置し、保持レバー１８の上端部を揺動レバー１５の揺動支点Ａで回動自在に支持し、下端部を吸気バルブ４における閉弁時の状態を規定する位置で回動自在に支持し、気筒毎、各揺動レバー１５を、各保持レバー１８にて、その揺動支点Ａを吸気バルブ４における閉弁時の状態を規定する位置を中心として、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させる構造にして、各揺動レバー１５の揺動支点を高い支持剛性で支持しつつ、各揺動レバー１５で常に閉弁時を基準に揺動変位の調整が行われるようにした。【選択図】　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に並んだ複数の気筒および該気筒毎に往復弁を有するシリンダヘッドの上部に、前記気筒が並ぶ方向に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、前記気筒毎、両者間に沿って延びる該両者間に揺動自在な揺動レバーを配置し、かつ各揺動レバーは、下端部に前記往復弁と当接する当接面を有し、上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、
前記シリンダヘッドの上部には、気筒毎、前記揺動レバーと隣接した地点に上下方向に延びるように配置され、上端部が該揺動レバーの揺動支点で回動自在に支持され、下端部が前記往復弁における閉弁時の状態を規定する位置で回動自在に支持された保持レバーが設けられ、
気筒毎、各保持レバーにて、各揺動レバーをそ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させる
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、
前記保持レバーは、下端部が閉弁時における前記ローラの軸心位置で前記シリンダヘッドに形成した保持部に回動自在に支持され、上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レバー部材で構成してある
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。
【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、シリンダヘッドに設けてある吸入側の往復弁、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、揺動レバーを揺動方向から挟む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む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】
このため、各気筒の揺動レバーの揺動支点を共通の一本の保持シャフトで連結し、シリンダヘッドの前後部で、同保持シャフトの端部をぶれないよう揺動自在に支持することが考えられる。しかし、保持シャフトは、全長が長くなるので、揺動レバーの揺動支点におけるねじりや曲げの剛性強度を低下させてしまい、エンジンの高回転化を妨げてしまうおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明は、エンジンの高回転化を図りつつ、高精度なバルブリフト量の制御が行われるようにした内燃機関の連続可変動弁装置を提供することにある。
【００１０】
【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、シリンダヘッドの上部に、気筒毎、揺動レバーと隣接した地点に上下方向に延びるように保持レバーを配置し、保持レバーの上端部を揺動レバーの揺動支点で回動自在に支持し、下端部を往復弁における閉弁時の状態を規定する位置で回動自在に支持する構成を採用して、気筒毎、各揺動レバーを、各保持レバーにて、その揺動支点を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、偏心体と駆動カムとの間に沿って揺動自在に保持させるようにした。
【００１１】
同構成により、揺動レバーの揺動中、揺動レバーの揺動支点は、常に保持レバーによって、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。しかも、揺動レバーは、隣接して配置した保持レバーで、気筒毎に独立して保持されるから、いずれも高い支持強度のもとで動作する。
【００１２】
それ故、エンジンの高回転化を図りながら、高精度なバルブリフト量の制御が行える。
【００１３】
請求項２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が高い剛性ならびに高精度に保持されるよう、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、保持レバーには、下端部が閉弁時におけるローラの軸心位置で、シリンダヘッドに形成した保持部により回動自在に支持され、上端部が揺動レバーの揺動支点で回動自在に支持されたレバー部材を用いる構成とした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１および図７に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１５】
図１中１は、内燃機関、例えば複数気筒が直列に並ぶ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、気筒の配列にならって燃焼室（図示しない）が長手方向に配置してある。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て、このうちの吸気側の動弁系に、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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（燃焼室毎）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。
【００１８】
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、シリンダヘッド１の上部に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。また反対側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の揺動により弁体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。
【００１９】
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（本願の保持部に相当）、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。ホルダ１１は、例えば上方からシリンダヘッド１へ螺挿されるボルト部材１１ａ（締結具）によって締結してある。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、揺動レバー１５と隣接した地点に配置した例えば一対の保持レバー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た半径で、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、いずれも揺動レバー１５と各ホルダ１１との間に配置されたＬ字形のレバー部材から構成してある。この保持レバー１８は、いずれも例えば図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１７端にそれぞれ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の下部にそれぞれ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周りを移動できるようにしている。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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（ばらつきの解消）。しかも、各揺動レバー１５は、隣接して配置された保持レバー１８により、気筒毎に独立して保持されることによって、揺動支点Ａ〜保持レバー端までのシャフト部分（保持シャフト１７）は短く抑えられるから、いずれも高い支持強度を確保した状態下のもとで揺動動作ができる。
【００２９】
したがって、エンジンの高回転化を妨げることなく、設定バルブリフト量にしたがって高精度に吸気バルブ４を開閉制御できる。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、保持レバー１８でロッカアームローラ８の軸心周りを移動自在としたことにより、簡単な構造で、揺動レバー１５の揺動支点Ａを高い剛性ならびに高精度に保持できる。そのうえ、揺動レバー１５と隣接した保持レバー１８で、揺動レバー１５の揺動支点Ａとロッカアームローラ８の軸心との間を結合する構造は、周囲の部品に影響されずに揺動支点Ａをできるだけ低い位置に配置させることができ、エンジンの全高が高くなるのを抑えることができる利点がある。
【００３０】
なお、本発明は上述した一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。例えば一実施形態では、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両側から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する構造でもよい。
【００３１】
【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、保持レバーにより、気筒毎、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。しかも、揺動レバーは、隣接して配置した保持レバーで、気筒毎に独立して保持されるから、揺動支点から保持レバーまでの部分は短く抑えられ、いずれの揺動レバーも高い支持強度を確保した状態下で揺動できる。
【００３２】
それ故、エンジンの高回転化を妨げることなく、設定バルブリフト量にしたがって高精度に往復弁を開閉制御することができる。
【００３３】
請求項２の発明によれば、上記効果に加え、簡単な構造で、揺動レバーの揺動支点を高い剛性ならびに高精度に保持できる。しかも、周囲の部品に影響されずに揺動支点をできるだけ低い位置に配置させることができ、エンジン全高が抑えられ、エンジンのコンパクト化が図れるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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。
【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
１１…壁状のホルダ（保持部）
１２ａ…偏心カム（偏心体）
１３ａ…駆動カム
１５…揺動レバー
１６…当接面
１７…保持シャフト
１８…保持レバー
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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