(57)【要約】【課題】開閉弁を上下動するための揺動カムの支持軸に作用する横荷重を小さくすることのできるバルブタイミング調整装置を提供する。【解決手段】回転自在なカム軸１９に備えたカム１７によって揺動される揺動カム２１と、この揺動カム２１を揺動自在に支持した揺動カム支持部材２５と、前記揺動カム２１の揺動によって開閉される開閉弁３と、前記揺動カム支持部材２５を移動可能な移動手段とを備えてなり、前記揺動カム２１が前記カム１７と接触するカム接触面２７の反対側に、当該揺動カム２１を前記カム１７側へ押圧する押圧部材３１と接触する押圧部材接触面３３を設け、前記カム軸１９の軸心３９と、前記揺動カム２１のカム接触面２７と前記カム１７との接触位置４１と、前記揺動カム２１の押圧部材接触面３３と前記押圧部材３１との接触位置４３とがほぼ同一平面Ｈ内に配置してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのバルブタイミングを調整するためのバルブタイミング調整装置であって、回転自在なカム軸に備えたカムによって揺動される揺動カムと、この揺動カムを揺動自在に支持した揺動カム支持部材と、前記揺動カムの揺動によって開閉される開閉弁と、前記揺動カム支持部材を移動可能な移動手段とを備えてなり、前記揺動カムが前記カムと接触するカム接触面の反対側に、当該揺動カムを前記カム側へ押圧する押圧部材と接触する押圧部材接触面を設け、前記カム軸の軸心と、前記揺動カムのカム接触面と前記カムとの接触位置と、前記揺動カムの押圧部材接触面と前記押圧部材との接触位置とがほぼ同一平面内に配置してあることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
エンジンのバルブタイミングを調整するためのバルブタイミング調整装置であって、回転自在なカム軸に備えたカムによって揺動される揺動カムと、この揺動カムを揺動自在に支持した揺動カム支持部材と、前記揺動カムの揺動によって開閉される開閉弁と、前記揺動カム支持部材を移動可能な移動手段とを備えてなり、前記揺動カムが前記カムと接触するカム接触面の反対側に、当該揺動カムを前記カム側へ押圧する押圧部材と接触する押圧部材接触面を設け、前記揺動カムの押圧部材接触面と前記押圧部材との接触位置は、前記揺動カムのカム接触面と前記カムとの接触位置と、前記カム軸の軸心位置とを結ぶ直線の高さ位置より上側又は下側に配置してあることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置において、前記揺動カムにおけるカム接触面と前記押圧部材接触面は、前記揺動カムが回動した場合であっても前記カムと前記カム接触面との接触位置から前記押圧部材と押圧部材接触面との接触位置までの寸法が常に一定に保持される関係を有する曲面であることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載のバルブタイミング調整装置であって、前記カムによって前記揺動カムが回動されて、前記カムと揺動カムにおけるカム接触面との接触位置の直線上の移動量と、前記押圧部材と揺動カムにおける押圧部材接触面との接触位置の直線上の移動量とが常に等しいことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに備えた吸気弁、排気弁の開閉タイミング，バルブリフト量を調整可能なバルブタイミング調整装置に係り、さらに詳細には、前記吸気弁，排気弁の開閉を行うための揺動カムの回転中心に作用する荷重の軽減を図ることのできるバルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンに備えた吸気弁，排気弁の開閉を行う構成として、回転自在なカム軸に備えたカムによって前記吸気弁，排気弁に備えたバルブリフター（バルブタペット）を直接押圧作動する構成がある。この構成においては、前記吸気弁，排気弁の開閉タイミング，リフト量を調整することが困難であるので、前記カムとバルブリフターとの間に、ロッカーアーム又は揺動カムを介在して、上記ロッカーアーム又は揺動カムのレバー比を調整することにより、前記吸気弁，排気弁の開閉タイミング，リフト量の調整が行われている（例えば特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開昭５５−１３７３０６号公報
【特許文献２】特開平６−７４０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の構成においては、カム軸に備えたカムに対する揺動カムの追従性，接触性の向上を図るために、揺動カムは、スプリングなどのごとき付勢手段によってカム軸方向へ常に付勢されている。したがって、前記揺動カムの支持軸には、前記カムと揺動カムとの接触点を支点として、前記付勢手段による付勢力のモーメントが作用する。
【０００４】
また、吸気弁，排気弁の開作動時には、上記吸気弁，排気弁を捩そうとするバルブスプリングの反力によるモーメントが、カムと揺動カムとの接触点を支点として、揺動カムの支持軸に作用する。すなわち、揺動カムの支持軸には、この支持軸に対して直交する方向の荷重（負荷）が常に作用しているものである。
【０００５】
したがって、前記揺動カムの支持軸をアクチュエータ等により移動して揺動カムのレバー比を調整する場合、上記アクチュエータ等の小型化を図る上において揺動カムの支持軸に対して直交する方向の荷重を小さくすることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、本発明は、エンジンのバルブタイミングを調整するためのバルブタイミング調整装置であって、回転自在なカム軸に備えたカムによって揺動される揺動カムと、この揺動カムを揺動自在に支持した揺動カム支持部材と、前記揺動カムの揺動によって開閉される開閉弁と、前記揺動カム支持部材を移動可能な移動手段とを備えてなり、前記揺動カムが前記カムと接触するカム接触面の反対側に、当該揺動カムを前記カム側へ押圧する押圧部材と接触する押圧部材接触面を設け、前記カム軸の軸心と、前記揺動カムのカム接触面と前記カムとの接触位置と、前記揺動カムの押圧部材接触面と前記押圧部材との接触位置とがほぼ同一平面内に配置してあることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明は、エンジンのバルブタイミングを調整するためのバルブタイミング調整装置であって、回転自在なカム軸に備えたカムによって揺動される揺動カムと、この揺動カムを揺動自在に支持した揺動カム支持部材と、前記揺動カムの揺動によって開閉される開閉弁と、前記揺動カム支持部材を移動可能な移動手段とを備えてなり、前記揺動カムが前記カムと接触するカム接触面の反対側に、当該揺動カムを前記カム側へ押圧する押圧部材と接触する押圧部材接触面を設け、前記揺動カムの押圧部材接触面と前記押圧部材との接触位置は、前記揺動カムのカム接触面と前記カムとの接触位置と、前記カム軸の軸心位置とを結ぶ直線の高さ位置より上側又は下側に配置してあることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明は、上記バルブタイミング調整装置において、前記揺動カムにおけるカム接触面と前記押圧部材接触面は、前記揺動カムが回動した場合であっても前記カムと前記カム接触面との接触位置から前記押圧部材と押圧部材接触面との接触位置までの寸法が常に一定に保持される関係を有する曲面であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、上記バルブタイミング調整装置において、前記カムによって前記揺動カムが回動されて、前記カムと揺動カムにおけるカム接触面との接触位置の直線上の移動量と、前記押圧部材と揺動カムにおける押圧部材接触面との接触位置の直線上の移動量とが常に等しいことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カム軸に備えたカムに対して揺動カムを常に接触すべく揺動カムを押圧する押圧部材の押圧力は、揺動カムを介して前記カムへ伝達され、カムを備えた前記カム軸によって受けることとなり、前記押圧部材の押圧力が、揺動カムの支持軸に対して直交する方向に荷重を与えるようなことがないものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、エンジンの構成や、カム軸の支持構造、カム軸を回転するための構成などは既に公知であるから、本発明に係る主要部の構成を概略的、概念的に図示して説明することとする。
【００１２】
また、良く知られているように、エンジンのシリンダヘッドには吸気孔、排気孔が設けられている。上記吸気孔には、吸気孔の開閉を行うための吸気弁が設けられており、排気孔には排気孔の開閉を行うための排気弁が設けられている。
【００１３】
なお、本明細書においては、以後、前記吸気孔及び排気孔を総称して「吸排気孔」と称し、また前記吸気弁及び排気弁を総称して「バルブ」又は「開閉弁」と称することとする。
【００１４】
図１を参照するに、エンジン（図示省略）のシリンダヘッド（図示省略）には吸排気孔１が設けられていると共に、この吸排気孔１の開閉を行う開閉弁３が設けられている。この開閉弁３におけるステム５は、シリンダヘッドに備えたステムガイド７によって上下動自在に案内支持されている。上記ステム５の上端にはカップ状のバルブリフタ（タペット）９が備えられており、このバルブリフタ９内に備えたスプリング座１１と前記ステムガイド７に備えたスプリング座１３との間に弾装したバルブスプリング１５の付勢力によって、前記開閉弁３は常に上方向（閉じる方向）に付勢されている。
【００１５】
前記開閉弁３の開閉作動を行うために、シリンダヘッドにはカム１７を備えたカム軸１９が回転自在に備えられている。そして、前記カム１７によって回動（揺動）されることによって前記開閉弁３の上下動（開閉作動）を行うための揺動カム２１が、前記カム１７と前記バルブリフタ９との間に介在してある。
【００１６】
より詳細には、前記揺動カム２１は、支持軸２３に揺動自在（回動自在）に支持されているものであり、この支持軸２３は、揺動カム支持部材２５に支持されている。上記揺動カム支持部材２５は、前記バルブリフタ９の上面と平行で前記カム軸１９に対して接近離反する方向（図１において左右方向）へ移動調整可能であり、この揺動カム支持部材２５の移動調整は、例えばモータ等のごとき適宜のアクチュエータ或はカム機構等のごとき適宜の作動手段によって行われるものである。なお、上記作動手段としては種々の構成を採用可能であるから、その詳細についての図示、説明は省略する。
【００１７】
前記揺動カム２１は、前記カム１７と接触するカム接触面２７を備えていると共に、前記バルブリフタ９の上面に接触したバルブ接触カム面とを備えている。上記バルブ接触カム面は、揺動カム２１の回動に拘らず前記バルブリフタ９を上下動することのない基本円弧部２９Ａと、前記バルブリフタ９を介して開閉弁３の上下動を行うリフト円弧部２９Ｂとを備えた構成である。
【００１８】
したがって、カム軸１９，カム１７の回転により前記揺動カム２１が揺動されるとき、前記基本円弧部２９Ａがバルブリフタ９の上面に接触した状態においては、揺動カム２１の揺動に係りなく開閉弁３は上下動されることはない。そして、前記揺動カム２１におけるリフト円弧部２９Ｂがバルブリフタ９の上面に接触した状態においては、前記揺動カム２１の揺動（回動）に対応して前記開閉弁３の上下作動（開閉作動）が行われるものである。
【００１９】
前記揺動カム２１において、前記カム接触面２７の反対側には、当該カム接触面２７を前記カム１７に常に接触するように押圧する押圧部材３１と接触する押圧部材接触面３３が形成してある。上記押圧部材３１は、シリンダヘッドに備えたスプリング座のごとき座部材３５と前記押圧部材３１との間に弾装したスプリング等のごとき弾性部材よりなる付勢手段３７によって、揺動カム２１をカム１７方向へ押圧するように常に押圧付勢されて、前記押圧部材接触面３３に接触（当接）されている。
【００２０】
そして、前記カム軸１９の軸心３９と、前記カム１７と前記揺動カム２１におけるカム接触面２７との接触位置４１および前記押圧部材３１と前記揺動カム２１における押圧部材接触面３３との接触位置４３は、ほぼ同一平面Ｈ内に配置してある。したがって、前記押圧部材３１が揺動カム２１をカム１７側へ押圧する押圧力は、揺動カム２１を介して前記カム１７へ伝達されて、カム軸１９によって受けることになる。
【００２１】
すなわち、前記カム１７と押圧部材３１が対向して揺動カム２１を挟持する態様となるものであって、前記押圧部材３１が前記揺動カム２１を押圧する力が、揺動カム２１の支持軸２３に対して直交する方向の力を付与するようなことはないものである。
【００２２】
前記揺動カム２１における前記カム接触面２７と押圧部材接触面３３の関係は、等速カムの関係に構成してある。すなわち、前記カム接触面２７と押圧部材接触面３３の関係は、前記カム軸１９の回転により、カム１７によって押圧されて揺動カム２１が支持軸２３の回りに回動し、上記カム１７の形状によってカム１７との接触位置４１が、図２，図３に示すように、常に前記平面Ｈ内において距離Ｌ２だけ変位すると、前記揺動カム２１における押圧部材接触面３３と押圧部材３１との接触位置４３が同距離Ｌ２だけ同方向へ変位する関係に構成にしてある。
【００２３】
換言すれば、前記カム接触面２７と押圧部材接触面３３の関係は、前記カム１７とカム接触面２７との接触位置４１と、前記押圧部材３１と押圧部材接触面３３との接触位置４３との間隔寸法Ｌが前記平面Ｈ内において常に一定に保持される関係に構成してある。
【００２４】
以上のごとき構成において、カム軸１９を回転し、カム１７によって揺動カム２１を回動（揺動）すると、前述したように、開閉弁３の開閉動作が行われるものである。ここで、図１において揺動カム支持部材２５を左右方向に移動して、揺動カム２１の支持軸２３を左右方向（カム軸１９に対して接近離反する方向）に位置調整すると、支持軸２３に対して揺動カム２１が相対的に回動され、前記接触位置４１，４３が移動することなく定位置に位置する状態において、前記揺動カム２１におけるカム接触面２７とカム１７との接触位置４１と支持軸２３の軸心との間の距離が変化し、リフト特性が調節される。
【００２５】
したがって、開閉弁３の開閉タイミング動作及び開閉弁３のリフト量が調整されることとなる。上述のように、揺動カム支持部材２５を、カム軸１９に対して接近離反する方向へ移動するとき、図４に示すように、前記揺動カム２１における基本円弧部２９Ａがバルブリフタ９の上面に接触した状態（開閉弁３が閉じている状態）においては、前記バルブスプリング１５の付勢力は揺動カム２１の支持軸２３に外力を付与することなく、前記バルブリフタ９と揺動カム２１は軽く接触した状態にある。
【００２６】
そして、前記カム１７とカム接触面２７との接触位置４１及び前記押圧部材３１と押圧部材接触面３３との接触位置４１を移動することなく定位置に保持した状態において、前記揺動カム２１が相対的に回動することにより、前記揺動カム支持部材２５を移動することができるものである。
【００２７】
すなわち、前記揺動カム支持部材２５の移動調整を軽快に行うことができるものである。したがって、揺動カム支持部材２５を移動調整するためのアクチュエータ等の作動手段の小型化を図ることができるものである。
【００２８】
なお、図２は、支持軸２３をカム軸１９に最も接近した状態の位置に位置調整し、かつ開閉弁３のリフト量を最大とした場合を示している。この場合においても、揺動カム２１におけるカム接触面２７とカム１７との接触位置４１と、上記揺動カム２１における押圧部材接触面３３と押圧部材３１との接触位置４３との間隔寸法Ｌは、揺動カム２１の回動に拘りなく一定に保持されるものである。
【００２９】
図３は、支持軸２３をカム軸１９から最も離した状態の位置に調整した場合を示している。この状態においては、カム軸１９の回転により、カム１７によって揺動カム２１が揺動される揺動角は、揺動カム２１に備えた基本円弧部２９Ａがバルブリフタ９の上面に常に接触した状態にある角度範囲である。したがって、図３に示した状態においては、前記揺動カム２１の回動（揺動）によっては開閉動作されることなく、開閉弁３は常に閉じた状態にあるものである。
【００３０】
ところで、前記揺動カム２１の揺動（回動）角が大きくなる傾向と支持軸２３に作用する横荷重（支持軸２３の長手方向に対して直交する方向に作用する荷重）が大きくなる傾向の関係を示すと、図５に示すようになる。すなわち、揺動カム２１における基本円弧部２９Ａがバルブリフタ９に接触している範囲Ａにおいては、前述したように、付勢手段３７の付勢力は一定であり、また開閉弁３が閉状態にあって、バルブスプリング１５の付勢力も受けることがないので、Ａ１で示すように一定である。
【００３１】
そして、リフト円弧部２９Ｂがバルブリフタ９を押圧するようになると、揺動カム２１が回動するに従ってバルブスプリング１５を押圧圧縮することになるので、その反力が次第に大きくなる。したがって、支持軸２３に作用する横荷重は、Ｂ１で示すように次第に大きくなる。しかし、付勢手段３７は圧縮されることはないので、前記Ａ１と同一大きさのＣ１で示される状態にある。
【００３２】
したがって、支持軸２３に作用する横荷重を小さく抑制することができるものであり、支持軸２３の小径化，軽量化を図ることができるものである。
【００３３】
これに対し、前述したごとき従来の構成においては、範囲Ａにおいては、揺動カムが回動してもバルブリフタは上下動することなく開閉弁が閉じた状態にあるから、バルブスプリングによる横荷重はＡ２で示すように一定である（なお、図５においては、横荷重の大きくなる傾向を示すものであって、横荷重の大きさは必ずしも正確には表示していない）。そして、揺動カムをカムへ押圧するためのスプリングは次第に圧縮又は引っ張られて蓄勢されるので、範囲Ａにおいても、上記スプリングにより支持軸に作用する横荷重は、Ａ３で示すように次第に大きくなる傾向にある。
【００３４】
範囲Ｂにおいては、バルブリフタが揺動カムによって押し下げられるので、バルブリフタが揺動カムの支持軸に与える横荷重は、Ｂ２で示すように次第に大きくなる傾向にあり、また、揺動カムをカムへ押圧するためのスプリングが前記支持軸へ与える横荷重も次第に大きくなる傾向にある。
【００３５】
したがって、揺動カムの支持軸に与えられる横荷重は、前記スプリングによって与えられる横荷重と前記バルブスプリングによって与える横荷重との和となるものであって、Ｂ３で示すようになる。
【００３６】
上記説明より理解されるように、従来は、揺動カムをカムへ押圧するスプリングとバルブスプリングとの影響を受けるのに対し、本実施形態においては、バルブスプリングのみの影響であるから揺動カムの支持軸に作用する横荷重を、従来の構成よりも小さくすることができるものである。
【００３７】
ところで、前記実施形態においては、カム軸１９の軸心３９と、揺動カム２１とカム１７との接触位置４１と、前記揺動カム２１と押圧部材３１との接触位置４３とが同一平面Ｈ内に配置される場合について例示したが、前記揺動カム２１と押圧部材３１との接触位置４３を、前記平面Ｈに対して上側又は下側に予め設定した配置とすることも可能である。
【００３８】
前記接触位置４３を前記平面Ｈより上側に配置した構成においては、前記押圧部材３１による揺動カム２１の押圧位置が、カム１７と揺動カム２１との接触位置４１より高位置となるので、前記押圧部材３１の押圧力は、カム１７と揺動カム２１との接触位置を支点として、揺動カム２１全体を、図１において時計回り方向に回動する傾向にあり、揺動カム２１の支持軸２３を持上げる方向に作用する。
【００３９】
逆に、揺動カム２１と押圧部材３１との接触位置４３を前記平面Ｈより下側に配置した構成においては、前記支持軸２３を押し下げる方向に作用するものである。
【００４０】
したがって、バルブスプリング等を考慮して、揺動カム２１と押圧部材３１との接触位置４３を予め適正位置へ配置することを容易に実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係るバルブタイミング調整装置の主要部を概念的，概略的に示した作用説明図である。
【図２】バルブリフト量を最大としたときの概念的，概略的に示した作用説明図である。
【図３】バルブリフト量を零としたときの概念的，概略的に示した作用説明図である。
【図４】揺動カムの動作、作用の説明図である。
【図５】揺動カムの揺動角と揺動カムの支持軸に作用する横荷重の大きさとの傾向を示す傾向説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    吸排気孔
３    開閉弁
９    バルブリフタ（タペット）
１５    バルブスプリング
１７    カム
１９    カム軸
２１    揺動カム
２３    支持軸
２５    揺動カム支持部材
２７    カム接触面
３１    押圧部材
３３    押圧部材接触面
３７    付勢手段
３９    軸心
４１，４３    接触位置
【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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