(57)【要約】【課題】内燃機関の動弁機構における作動音を低減し、出力が低下せずかつ安価にする。【解決手段】アジャストスクリュー３１に取り付けるタペット部材１７を、アジャストスクリューにより変位自在に支持すると共に第２のスプリング３２によりバルブステム３ａ側に弾発付勢し、かつバルブステム側とは相反する側への変位をアジャストスクリューに設けた孔３１ａの底面３１ｂにタペット部材の没入端を当接させて止める。実際にバルブリフトが始まるまでの間に、第２のスプリングを撓ませるタペット部材の変位を行わせることができるため、第２のスプリングの撓みによりタペット部材とバルブステムとの間の衝撃を緩和させることができるため、バルブ（カム）リフトカーブをなだらかにして出力性能が犠牲になることがないと共に、動弁系の重量を減らしたりする必要がないため高価な材料の採用により製品のコスト上昇を招くという問題が生じることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムとそのカムリフトをバルブステムに伝達するロッカアームとを有する内燃機関の動弁機構であって、
前記ロッカアームにおける前記バルブステムに近接離反する揺動端部に設けられたアジャストスクリューと、前記アジャストスクリューに同軸的に変位自在に支持されたタペット部材と、前記タペット部材をバルブスプリングより弱いばね力で前記バルブステム側に付勢する第２のスプリングと、前記タペット部材の前記バルブステム側とは相反する側への変位を止めるべく前記タペット部材と前記アジャストスクリューとの両者間に設けられたストッパとを有することを特徴とする内燃機関の動弁機構。
【請求項２】
前記カムと前記ロッカアームとの間にバルブリフト可変装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動弁機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、４サイクル内燃機関の動弁機構として、シリンダヘッドに揺動可能に支持されたロッカアームでキノコ形の吸気弁あるいは排気弁を開弁駆動するものが知られている。これらの吸気弁あるいは排気弁は、シリンダヘッドに形成されたスプリングシートと、バルブステムにコッタを介して固定されたスプリングリテーナとの間に縮設されたバルブスプリングによって常時閉弁付勢されている。また、エンジン本体にロッカアームを揺動自在に設け、回転するカムでロッカアームを揺動させることにより、そのロッカアームを介して吸気弁あるいは排気弁を開弁するようにしたものがある。
【０００３】
ロッカアームを設けたものでは、そのロッカアームにおけるバルブステム側の揺動端部にバルブステムに当接するタペット部材を設けており、そのタペット調整をする必要がある。タペット調整構造にあっては、ロッカアームの支点での調整機構を持つもの以外では、タペット部材にねじ部を形成し、そのタペット部材をロッカアームの揺動端部にねじ込むと共にねじ込み量を調整してロックナットで固定するものがある。
【０００４】
上記従来のタペット調整構造にあっては、調整後にはタペット部材を固定（不動）することを前提としており、通常は可動する部材は無い。なお、油圧タペットを用いた構造のものにあっては、可動部分が存在するが、タペット調整のためであり、バルブリフト時には積極的に可動状態にならないように設定されている。
【０００５】
また、通常の動弁系では、作動時の騒音を低減するために、図８に示されるようにバルブ（カム）リフトカーブにおける開き始めと終わりとにバルブリフト変化率が小さい緩衝部分ａ・ｂを設け、弁隙間が図のｃだけ存在するとすると、バルブ（カム）リフトカーブと弁隙間ｃとの交点ｄがバルブリフト始めとなり、同様に交点ｅがバルブリフト終わりとなり、それらのタイミングが緩衝部分ａ・ｂで起きるようにしている。
【０００６】
一方、本出願人は、吸気弁あるいは排気弁の開度を連続的且つ無段階に変化させるバルブリフト可変装置を備えた内燃機関用動弁機構を特許文献１において既に提案している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３６４３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記高〜低バルブリフト特性を有する連続可変リフト動弁系にあっては、低バルブリフト特性時におけるバルブリフト始め及びバルブリフト終わりが図８に示されるように緩衝部分ａ・ｂを外れてバルブリフト部分ｆになるため、バルブ速度が大きくなる場合があり、そのような場合には騒音を発生する虞がある。騒音対策としては、バルブ（カム）リフトカーブをなだらかにしたり、動弁系の重量を減らしたりすることが考えられるが、前者は出力性能が犠牲になり、後者は高価な材料の採用により製品のコスト上昇を招くなどの問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決して、内燃機関の動弁機構における作動音を低減できると共に出力が低下せずかつ安価にするために、本発明に於いては、カム（２）とそのカムリフトをバルブステム（３ａ）に伝達するロッカアーム（４）とを有する内燃機関の動弁機構であって、前記ロッカアーム（４）における前記バルブステム（３ａ）に近接離反する揺動端部に設けられたアジャストスクリュー（３１）と、前記アジャストスクリュー（３１）に同軸的に変位自在に支持されたタペット部材（１７）と、前記タペット部材（１７）をバルブスプリング（３９）より弱いばね力で前記バルブステム（３ａ）側に付勢する第２のスプリング（３２）と、前記タペット部材（１７）の前記バルブステム（３ａ）側とは相反する側への変位を止めるべく前記タペット部材（１７）と前記アジャストスクリュー（３１）との両者間に設けられたストッパ（３１ｂ）とを有するものとした。
【００１０】
特に、前記カム（２）と前記ロッカアーム（４）との間にバルブリフト可変装置（１）が設けられているものに好適である。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、アジャストスクリューに取り付けるタペット部材を、アジャストスクリューにより変位自在に支持すると共に第２のスプリングによりバルブステム側に弾発付勢し、かつバルブステム側とは相反する側への変位を止めるようにしたことから、ロッカアームが揺動し始めてから実際にバルブリフトが始まるまでの間に、第２のスプリングを撓ませるタペット部材の変位を行わせることができるため、その第２のスプリングの撓みによりタペット部材とバルブステムとの間の衝撃を緩和させることができる。これにより、バルブ（カム）リフトカーブをなだらかにして出力性能が犠牲になることがないと共に、動弁系の重量を減らしたりする必要がないため高価な材料の採用により製品のコスト上昇を招くという問題が生じることがない。
【００１２】
特に、高〜低バルブリフト特性を有する連続可変リフト動弁系を設けたバルブリフト可変装置にあっては、低負荷に対応させた低リフト特性時にはバルブリフトカーブが扁平になるため、従来例における緩衝部分ではなくバルブリフト部分で弁が開き始める場合でも、タペット部材がアジャストスクリュー内を摺動する構造とすることにより、その摺動抵抗によりショックを吸収可能となり、耐久性が向上し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１並びに図２は、本発明が適用される内燃機関のバルブリフト可変装置の基本構成を示している。このバルブリフト可変装置１は、吸気弁あるいは排気弁の開度を連続的且つ無段階に変化させるものである。図示例では、吸気カム２のリフトを吸気弁３に伝達するロッカアーム４と、ロッカアーム４の上部にローラフォロワ５と共にアッパピン６をもってその二股部が連結されたアッパリンク部材７と、ロッカアーム４の下部にその一端がロワピン８をもって連結されたロワリンク部材９とが設けられている。
【００１５】
アッパリンク部材７の他端は、シリンダヘッド（図示せず）上に固定されたロッカアーム支持軸１０に枢着され、ロワリンク部材９の他端は、クランク部材１１のクランクピン部１２に枢着されている。
【００１６】
クランク部材１１のクランクピン部１２にクランクウェブ部１３ａ・１３ｂを介して接続されたクランク軸部１４の両端は、例えばヘッドカバーＨＣ等のシリンダヘッドと実質的に一体をなす部材に形成された支持孔１５に枢着されている。このクランク軸部１４の中間部は、直列する各気筒上のバルブリフト可変装置１におけるロッカアーム４の下部とロワリンク部材９との連結部を挟む一対のクランクウェブ部１３ａ・１３ｂ同士間を相互に連結して気筒列方向に延在している。なお、図２においては、ロッカアーム４の下部とロワリンク部材９との連結部を明示するために、クランクピン部１２を分断して一方のクランクウェブ部１３ａを右方へ偏倚させている。
【００１７】
吸気カム２が内燃機関のクランク軸と同期回転するカム軸１６に一体形成され、ロッカアーム４の遊端がタペット部材１７を介して２つの吸気弁３の各バルブステム３ａの上端に当接し、カム軸１６の回転で吸気カム２がロッカアーム４に枢着されたローラフォロワ５を押圧し、これによって２つの吸気弁３を同時に開弁駆動する点については、周知の内燃機関の動弁機構と何等変わるところはない。なお、吸気弁３はバルブスプリングによって常時閉弁付勢されているが、これらの構造に関しては後に詳述する。
【００１８】
支持孔１５から突出したクランク軸部１４の端末には、コントロールアーム１８の上端が固定されている。そしてコントロールアーム１８の下端には、図３に示すように、ねじ軸２０に螺合したナット部材２１にその一端をピン結合した連結リンク２２の他端がピン結合されている。このねじ軸２０は、例えばシリンダヘッドのクランク軸方向端面などに取り付けられた電動機（図示せず）によって駆動される。
【００１９】
クランク部材１１のクランク軸部１４は、吸気カム２のベース円部分がローラフォロワ５に摺接してロッカアーム４が上昇位置にあるとき（図１の状態）、つまり吸気弁３が閉弁状態にあるときは、ロッカアーム４の下部に枢着されたロワピン８と同軸上に位置している。
【００２０】
この状態から電動機を駆動すると、ねじ軸２０の回転によってナット部材２１が直線移動し、ナット部材２１に連結リンク２２を介して接続されたコントロールアーム１８が回動する。これにより、クランク部材１１がクランク軸部１４を中心に回動し、クランクピン部１２がクランク軸部１４を中心とする円弧Ａ上を移動することとなり、クランクピン部１２に上下方向への変位が与えられる。
【００２１】
次に、本装置の作動要領について説明する。
【００２２】
電動機を駆動してナット部材２１を図３に示した前進位置から後退させ、コントロールアーム１８を図３における反時計方向へ回動させると、コントロールアーム１８に連結されたクランク部材１１が反時計方向に回動し、図４に示すようにクランク部材１１のクランクピン部１２が上向きに変位する。これにより、ロッカアーム支持軸１０、アッパピン６、ロワピン８及びクランクピン部１２を結ぶ四節リンクの形状が、ロッカアーム支持軸１０側に頂点を置いた略三角形になる。この状態で吸気カム２がローラフォロワ５を押圧すると、四節リンクが変形してロッカアーム４が想像線で示す位置から実線で示す位置へと大きく揺動し、タペット部材１７が吸気弁３のバルブステム３ａの上端を押圧して、吸気弁３を高バルブリフトＨＬで開弁させる。
【００２３】
電動機を駆動してナット部材２１を図３に示した前進位置に戻すと、コントロールアーム１８に連結されたクランク部材１１が時計方向へ回動し、図５に示すようにクランク部材１１のクランクピン部１２が下向きに変位する。これにより、ロッカアーム支持軸１０、アッパピン６、ロワピン８及びクランクピン部１２を結ぶ四節リンクの形状が、タペット部材１７側に頂点を置いた略三角形になる。この状態で吸気カム２がローラフォロワ５を押圧すると、四節リンクが変形してロッカアーム４が想像線に示す位置から実線で示す位置へと僅かに揺動し、タペット部材１７が吸気弁３のバルブステム３ａの端を押圧して、吸気弁３を低バルブリフトＬＬで開弁させる。
【００２４】
このようにして、本発明に係るバルブリフト可変装置１によれば、ロワリンク部材９の他端（クランクピン部１２）の位置を無段階且つ連続的に移動させることにより、図６に示すように、高リフト時（図４に対応）のリフト量と、低リフト時（図５に対応）のリフト量との間で、バルブタイミングは一定のままでリフト量だけを無段階且つ連続的に変化させることができる。
【００２５】
次にロッカアーム４と吸気弁３との連動部の構造について説明する。
【００２６】
カムリフトをバルブリフトに変換するロッカアーム４の揺動端部（ロッカアーム支持軸１０及びクランクピン部１２とは相反する側の端部）には、例えば六角穴付きねじからなるアジャストスクリュー３１が螺着されており、吸気弁３のバルブステム３ａの上端（バルブステムエンド）に直接当接するタペット部材１７が、上下に所定範囲（ｓ）を移動可能となるようにアジャストスクリュー３１内に摺合している。
【００２７】
アジャストスクリュー３１にはそのバルブステム３ａ側に開口する孔３１ａが形成されている。タペット部材１７は２段の階段形の円筒状に形成されていると共にその小径部分を突出方向に向けて大径部分が孔３１ａ内に受容され、その大径部分の外径と孔３１ａの内径とが略同一にされている。このようにしてタペット部材１７がアジャストスクリュー３１によりその軸線方向に変位自在に支持されている。
【００２８】
上記したように、タペット部材１７の小径部分がバルブステム３ａに対向しており、その小径部分の突出端部が閉じられており、その閉塞突出端部と孔３１ａの底面３１ｂとの間に所定のばね定数（Ｋａ）の第２のスプリング３２が介装されている。これにより、タペット部材１７に対して下向き（バルブステム３ａ側に付勢する向き）の弾性力が常時作用するようになっている。
【００２９】
孔３１ａの開口近傍には、タペット部材１７の大径部の肩部が係合することによりタペット部材１７を抜け止めするための例えばスナップリングが組み付けられている。このスナップリングに大径部の肩部が当接した状態で、タペット部材１７の没入端と底面３１ｂとの間が上記所定範囲ｓとなる。
【００３０】
なお、バルブステム３ａの上端部には、コッタ３４を介してスプリングリテーナ３３が係合している。このスプリングリテーナ３３と、シリンダヘッドに固定されたスプリングシート３８との間には、所定のばね定数（Ｋｂ）のバルブスプリング３９が組み込まれており、吸気弁３が閉弁方向へ常時弾発付勢されている。
【００３１】
ここで両スプリング３２・３９のばね定数の関係を例えばＫａ＜Ｋｂに設定すると良い。第２のスプリング３２が撓んでアジャストスクリュー３１内でタペット部材１７がバルブステム３ａ側とは相反する側へ所定範囲ｓを移動すると、図６に示されるようにストッパとしてのアジャストスクリュー３１の底面３１ｂにタペット部材１７の没入端（大径部の開口端）が当接する。
【００３２】
吸気カム３がロッカアーム４を押し下げると、先ず、ばね定数の低い第２のスプリング３２が撓み、孔３１ａの底面３１ｂにタペット部材１７の没入端が当接する。その当接状態では、アジャストスクリュー３１とタペット部材１７とがバルブステム３ａを押し下げる向きに対しては一体化されるため剛体と同じになる。さらに、吸気カム３によりロッカアーム４が押し下げられると、その変位がバルブステム３ａにそのまま伝達されて吸気弁３が開かれる（バルブリフト）。
【００３３】
なお、両ばね定数と各撓み量との関係により、タペット部材１７が底面３１ｂに当接する前にバルブスプリング３９が撓み始めて、吸気弁３が開き始めるようにすることもでき、そのようにしても良い。また、吸気弁３が全開した状態から閉じる場合には、上記と逆の動作を行うことになる。
【００３４】
図７に、ロッカアーム４の揺動端（アジャストスクリュー３１）のリフトカーブ（破線）及び吸気弁３（バルブステム３ａ）のリフトカーブ（実線）を示す。図には、従来例で示したバルブリフトの緩衝部分ａ・ｂ及びバルブリフト部分ｆに相当する範囲を示している。ロッカアーム４の揺動端の変位し始めでは上記したようにロッカアーム４の変位がそのまま吸気弁３には伝達されない。その後バルブリフト量が上昇し、図に示されるようになる。緩衝部分ａからバルブリフト部分ｆに移る時点が、上記したアジャストスクリュー３１の孔３１ａの底面３１ｂにタペット部材１７の没入端が当接する時である。
【００３５】
なお、ロッカアーム４と吸気弁３とが緩衝部分ａ・ｂで両スプリング３２・３９が撓みつつ運動する場合には、ロッカアーム４の揺動端部のバルブリフト方向速度をＶ１とし、吸気弁３のバルブリフト方向速度をＶ２とすると、吸気弁３のバルブリフト速度Ｖ２は、Ｖ２＝｛Ｋａ／（Ｋａ＋Ｋｂ）｝Ｖ１、となる。したがって、各ばね定数を適宜設計変更することにより、速度Ｖ２を自由に設定できるため、作動音の減少を容易に実現し得る。なお、閉じ側でも同様である。
【００３６】
その後は、ロッカアーム４の揺動角度に応じて吸気弁３が開かれる。すなわち、ロッカアーム４の揺動端部のリフト（カムリフト）カーブと同じ曲率のバルブリフトカーブで吸気弁３が開弁動作する。その時には、アジャストスクリュー３１とタペット部材１７とが一体化した状態であるため、Ｖ２＝Ｖ１となる。なお、図７のカーブは、高〜低リフトの任意のリフトにおける場合を示したものであるが、他のリフト時にはバルブリフト量が変わるだけで、両リフトカーブの相対的関係は変わらない。
【００３７】
これにより、ロッカアームの揺動端部にリジッド状態で設けたタペット部材によりバルブステムをリフト運動させる従来形式の動弁機構において設けていた緩衝部分に対応する部分を、タペット部材１７に対する変位可能な支持構造と第２のスプリング３２による弾発付勢力とにより実現できるため、従来形式におけるカムの複雑な形状による緩衝部分の確保を必要としない。そのため、カム形状を単純な形状にすることができ、簡単な構造により動弁系の衝撃を緩和することができる。また、緩衝部分を考慮する必要がないため、バルブリフトカーブのみに注目して自由なカム形状にすることができる。
【００３８】
なお、本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】バルブリフト可変装置の一部切除して示す側面図である。
【図２】バルブリフト可変装置の一部切除して示す斜視図である。
【図３】駆動装置の要部斜視図である。
【図４】バルブリフト可変装置の作動説明図である。
【図５】バルブリフト可変装置の作動説明図である。
【図６】バルブリフト時の状態を示す図１に対応する部分図である。
【図７】本発明に基づくカム及びバルブリフトの特性線図である。
【図８】バルブリフト可変装置におけるルブリフトの特性線図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  バルブリフト可変装置
２  カム
３ａ  バルブステム
４  ロッカアーム
１７  タペット部材
３１  アジャストスクリュー
３１ｂ  孔３１ａの底面（ストッパ）
【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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