(57)【要約】      （修正有）【課題】簡便な機構で連続的にリフト量を変化させることが可能な可変動弁機構を提供する。【解決手段】カム２の回転に伴って揺動するロッカアーム３と、上記ロッカアーム３の一端に配置され上記ロッカアーム３の揺動により開閉されるバルブ４とを有する可変動弁機構であって、上記ロッカアーム３は、上記ロッカアーム３の揺動の動きに対して直角方向の位置を固定する固定シャフト５と、上記ロッカアーム３の揺動の軸となり、かつ上記ロッカアーム３の揺動の動きに対して直角方向に移動可能に設けられた可変シャフト６とにより支持されており、上記可変シャフト６は、上記ロッカアーム３の揺動の動きに対して直角方向に伸びる可変シャフト６用長孔８内に挿入されており、上記可変シャフト６には、上記可変シャフト６が上記長孔８内を移動できるように可変シャフト移動手段が設けられている。【選択図】図１
2005171922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムと、前記カムの回転に伴って揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの一端に配置され前記ロッカアームの揺動により開閉されるバルブとを有する可変動弁機構であって、
前記ロッカアームは、前記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向の位置を固定する固定シャフトと、前記ロッカアームの揺動の軸となり、かつ前記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に移動可能に設けられた可変シャフトとにより支持されており、
前記固定シャフトは、前記ロッカアームの揺動の動きに沿う方向に移動可能に設けられており、前記可変シャフトは、前記ロッカアームに形成された、前記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に伸びる可変シャフト用長孔内に挿入されており、
前記可変シャフトには、前記可変シャフトが前記長孔内を移動できるように可変シャフト移動手段が設けられていることを特徴とする可変動弁機構。
【請求項２】
カムと、前記カムの回転に伴って揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの一端に配置され前記ロッカアームの揺動により開閉されるバルブとを有する可変動弁機構に用いられるロッカアームであって、
前記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向の位置を固定する固定シャフト用の固定シャフト用孔と、前記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に伸びる可変シャフト用長孔とが形成されていることを特徴とするロッカアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の可変動弁機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用の可変動弁機構には、段階的にバルブリフト量を変化させるステージ式と、連続的にバルブリフト量を変化させる連続式とがある。
【０００３】
例えば、ステージ式の代表的なものとしては、低速・高速の２段、または、低速・中速・高速の３段のロッカアームを用い、ロッカアームとバルブとの間の連結および切り離しを行うことにより、バルブのリフト量を段階的に変更するものが挙げられる。しかしながら、このように各速度に合わせたロッカアームを用いるステージ式の可変動弁機構においては、スペース的な制約から２段階または３段階での切り替えが限界である。よって、中間での最適なリフト量を得ることができないため、出力向上および燃費改善には限界がある。
【０００４】
さらに、連続的にバルブリフト量を変更する連続式の可変動弁機構としては、例えば、一般的にカムシャフトの回転によって決められるバルブの開閉タイミングを、コンピュータ制御し、モーターによるバルブコントロール機能を付加、自在に変化させるようにしたシステム（以下、このシステムをバルブトロニックと記載する場合がある。）や３次元形状を有するカムシャフト等がある。しかしながら、上記バルブトロニックにおいては、重量面およびコスト面で不利な点がある。また、３次元カムについてはカムとのエッジロードという点から、ローラ対応が困難でありフリクションに対し不利であると共に、切り替え誤差および製品誤差による出力バラツキが発生する恐れがある。
【０００５】
また、連続式の可変動弁機構として、特許文献１には、アームの支点となる可動レバーの角度位置を変化させることで、揺動支点の位置を変更し、アームのレバー比を変え、リフト量を変化させる可変動弁機構が開示されている。しかしながら、リンク機構を設けているため、部品点数が多く、スペース的な問題およびコスト面において問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−５６９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記目的に鑑みてなされたものであり、簡便な機構で連続的にリフト量を変化させることが可能な可変動弁機構を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的に鑑みてなされたものであり、カムと、上記カムの回転に伴って揺動するロッカアームと、上記ロッカアームの一端に配置され上記ロッカアームの揺動により開閉されるバルブとを有する可変動弁機構であって、上記ロッカアームは、上記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向の位置を固定する固定シャフトと、上記ロッカアームの揺動の軸となり、かつ上記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に移動可能に設けられた可変シャフトとにより支持されており、上記固定シャフトは、上記ロッカアームの揺動の動きに沿う方向に移動可能に設けられており、上記可変シャフトは、上記ロッカアームに形成された、上記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に伸びる可変シャフト用長孔内に挿入されており、上記可変シャフトには、上記可変シャフトが上記長孔内を移動できるように可変シャフト移動手段が設けられていることを特徴とする可変動弁機構を提供する。
【０００９】
本発明の可変動弁機構においては、ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に移動可能に設けられた可変シャフトを、ロッカアームの可変シャフト用長孔内で上記方向に移動させることにより、ロッカアームの揺動軸の位置を可動化することができ、バルブに与えるリフト量を連続的に変化させることができる。よって、低速および高速間における連続的な切り替えを簡便な構造で行うことが可能となることから、出力および燃費の向上に効果を有し、さらに、スペース面およびコスト面における問題を解決することができる。
【００１０】
また本発明においては、カムと、上記カムの回転に伴って揺動するロッカアームと、上記ロッカアームの一端に配置され上記ロッカアームの揺動により開閉されるバルブとを有する可変動弁機構に用いられるロッカアームであって、上記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向の位置を固定する固定シャフト用の固定シャフト用孔と、上記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に伸びる可変シャフト用長孔とが形成されていることを特徴とするロッカアームを提供する。
【００１１】
本発明のロッカアームにおいては、上記可変シャフト用長孔に、ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に移動可能に形成された可変シャフトが挿入されることから、可変シャフトが可変シャフト用長孔内を上記方向に移動することにより、ロッカアームの揺動軸の位置を変化させることができる。このようにロッカアームの揺動軸の位置を可動化することにより、バルブに与えるリフト量を変化させることができるので、本発明のロッカアームを用いることにより、低速および高速間における連続的な切り替えを簡便な構造で行うことが可能な可変動弁機構の製造を可能とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の可変動弁機構によれば、移動可能に形成された可変シャフトを用い、ロッカアームの揺動軸の位置を変化させることにより、簡便な構造で連続的なリフト量の変化を可能にするといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の可変動弁機構およびロッカアームについて説明する。
【００１４】
Ａ．可変動弁機構
まず、本発明の可変動弁機構について、図を用いて具体的に説明する。図１は、本発明の可変動弁機構の一例を図示した概略図である。図１に示すように、本発明の可変動弁機構２０は、回転するカム軸１に形成されたカム２と、このカム２の回転に伴って揺動するロッカアーム３と、前記ロッカアーム３の一端に配置されロッカアーム３の揺動により開閉されるバルブ４とを有する。
【００１５】
上記ロッカアーム３は、このロッカアーム３の揺動の動きＬに対して直角方向の位置を固定する固定シャフト５と、ロッカアーム３の揺動の軸となり、かつ、ロッカアーム３の揺動の動きＬに対して直角方向に移動可能に設けられた可変シャフト６とにより支持されている。
【００１６】
上記固定シャフト５は、ロッカアーム３の固定シャフト用孔７に挿入されており、上記可変シャフト６は、可変シャフト用長孔８に挿入されている。可変シャフト６は、この可変シャフト用長孔８内を、ロッカアーム３の揺動の動きＬに対して直角方向の可変シャフトの動きＭにしたがって移動することにより、ロッカアーム３の揺動軸の位置を変化させることを可能とする。
【００１７】
このように本発明においては、固定シャフト５と共にロッカアーム３を支持する可変シャフト６を、ロッカアーム３の揺動の動きＬに対して直角方向に移動可能なものとすることにより、ロッカアーム３の揺動軸の位置を可動化し、バルブリフト量の連続的な変化を可能とする。したがって、低速および高速間における切り替えを簡便な構造で連続的に行うことができることから、部品点数も少なく抑えることができ、エンジンの軽量化およびコストの削減に効果を有する。
【００１８】
また、ロッカアーム３のカム２との接触部分にはローラ９が配置されている。このローラ９は、カム２の回転にしたがって回転し、カム２とロッカアーム３とにおける摺動を転がり摺動とする。このようにローラ９を設けることにより、フリクションの低減を図ることができる。
【００１９】
さらに、カム２には、リフト量を発生するノーズ２´が形成されている。なお、本発明においては、図３に示すように、リフト量を発生するノーズ２´が形成されている区間をカム２のリフト区間Ａとし、リフト量を発生しない区間をカム２のベース区間Ｂとする。例えば、カム２が回転し、ロッカアーム３と接触する部分が図１に示すベース区間から図２に示すリフト区間に移行すると、ロッカアーム３は可変シャフト６を軸として図２中時計回りに揺動する。これによりバルブ４が押圧され、バルブ４を開くことができる。
【００２０】
次に、このような本発明の可変動弁機構において、その動きを図を用いて具体的に説明する。図４は、図１に示す本発明の可変動弁機構の一例を紙面の上部から見た場合の概略図を示しており、図５は、本発明の可変動弁機構において、低速側、中速側および高速側での各々の駆動状態を示した概略図である。
【００２１】
まず、図４に示すように、本発明の可変動弁機構においては、可変シャフト６がロッカアーム３の可変シャフト用長孔内に挿入されており、矢印Ｃで示す方向に移動可能に形成されている。可変シャフト６はロッカアーム３の揺動軸となることから、可変シャフト６の移動により、ロッカアーム３の揺動軸の位置を変化させることができる。さらに、ロッカアーム３の一端は、カム軸１に形成されたカム２に当接しており、カム軸１の回転に伴い、紙面の表裏方向に揺動する。さらに、ロッカアーム３は、可変シャフト６と共にロッカアーム３を支持する固定シャフト５に組み付けられており、固定シャフト５は、ロッカアーム３の揺動に合わせて可動となるように形成されている。
【００２２】
また、本発明においては、上記可変シャフトおよび固定シャフトの移動範囲を所定範囲に規定するため、移動範囲を制限する手段を設けてもよい。具体的にこのような手段としては、例えば、図９に示すように、固定シャフト５の移動範囲および可変シャフト６の移動範囲に応じて、長孔３１が形成されたシャフトハウジング３０を準備し、図４に示すように、この長孔３１内を固定シャフト５および可変シャフト６が貫通するように、シャフトハウジング３０を両者に組み付け、シャフトハウジング３０の長孔３１内を可変シャフト６および固定シャフト５が移動できるようにしたものを挙げることができる。また、個々のロッカアーム３間にバネ３２を設け、シャフトハウジング３０にロッカアーム３を付勢することにより、シャフトハウジング３０により規定された範囲内で、可変シャフト６および固定シャフト５を精度良く移動させることができる。
【００２３】
このような本発明の可変動弁機構において、図５（ａ）に示すように、可変シャフト６の位置を、可変シャフト用長孔８内において、最もバルブ４に近い位置とすると、バルブ４と接触している側のロッカアーム３の端部Ｘにおける揺動の振れは小さくなる。したがって、バルブ４に与えられるリフト量も小さくなる。さらに、図５（ｂ）に示すように、可変シャフト６を可変シャフト用長孔８内において、カム２と接触している端部Ｙ側へ移動させると、図５（ａ）に示す場合よりも、バルブ４と接触している側の端部Ｘの揺動における振れは大きくなり、バルブ４のリフト量もＺ１の分だけ大きくなる。さらにまた、図５（ｃ）に示すように、可変シャフト６を可変シャフト用長孔８内の、カム２と接触している端部Ｙ側へ移動させると、バルブ４と接触している端部Ｘにおける揺動の振れは、Ｚ２の分だけさらに大きくなり、より大きなリフト量がバルブに与えられる。
【００２４】
本発明の可変動弁機構においては、このようにロッカアームの揺動の軸となる可変シャフトを移動させ、後述するロッカアームの揺動軸の位置を変化させることにより、バルブに与えるリフト量を変更し、低速および高速間における切り替えを連続的に行うことを可能とするものである。
【００２５】
図６は、本発明の可変動弁機構おけるバルブリフト曲線を示すグラフである。本発明においては、上述したように、ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に移動可能に形成された可変シャフトを設け、ロッカアームの揺動軸の位置を連続的に変化させることにより、図６に示すように、吸・排気バルブのリフト量の切り替えを連続的に行うことができる。また、このような切り替えを簡便な機構で行うことを可能とするため、生産性の向上、軽量化およびコストの削減に効果を有する。
【００２６】
このような本発明の可変動弁機構における主たる構成部材である、ロッカアーム、可変シャフトおよび固定シャフトについて、以下、詳細に説明する。なお、その他の構成については、一般的な内燃機関の動弁機構において用いられるものと同様なのでここでの説明は省略する。
【００２７】
１．ロッカアーム
まず、本発明におけるロッカアームについて説明する。本発明におけるロッカアームは、カムの回転に伴って揺動するものであり、また、その一端には、ロッカアームの揺動により開閉されるバルブが設置される。
【００２８】
このような本発明におけるロッカアームは、ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向の位置を固定する固定シャフトと、ロッカアームの揺動の軸となり、ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に移動可能に設けられた可変シャフトとにより支持される。
【００２９】
このように本発明におけるロッカアームは、固定シャフトおよび可変シャフトの２軸により支持されているので、これら固定シャフトおよび可変シャフトにロッカアームを組み付けるため、本発明におけるロッカアームには、固定シャフト用孔および可変シャフト用長孔が形成されている。
【００３０】
具体的に固定シャフト用孔としては、後述する固定シャフトを組み付けることができるものであれば特に限定はされない。例えば、図１に示すように、固定シャフト５をロッカアーム３に貫通させて設ける場合には、固定シャフト用孔７として固定シャフト５の断面形状に併せた貫通孔を挙げることができる。
【００３１】
また、上記固定シャフト用孔を設ける位置としては、ロッカアームの揺動の動きに沿う方向に固定シャフトを移動させることができる位置であれば特に限定はされないが、ロッカアームのカムとの当接位置から、ロッカアームの揺動方向の延長線上に設けることが好ましい。
【００３２】
さらに、可変シャフト用長孔としては、ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に可変シャフトが移動する際、その移動を妨げるものでなければ特に限定はされない。具体的には、図１に示すように、上記方向への移動が可能となるように、ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に伸びて形成された長孔とする場合を挙げることができる。
【００３３】
このような可変シャフト用長孔において、ロッカアームの揺動の動きに対する直角方向の長さとしては、ロッカアームの揺動に伴いバルブに与えられるリフト量等を考慮し、適宜決定するものとする。
【００３４】
また、固定シャフト用孔および可変シャフト用長孔の両者の位置関係としては、ロッカアームの揺動軸の位置を可変とすることができ、ロッカアームの良好な揺動を可能とするのであれば特に限定はされないが、図１に示すように、可変シャフト用長孔８をロッカアーム３の中心部付近に形成し、固定シャフト用孔７をロッカアームのカム２と当接する端部付近に形成する場合や、または、図７に示すように、カム２とロッカアーム３との当接位置をロッカアーム３の中心部とし、ロッカアーム３中心部に固定シャフト用孔７を設け、ロッカアーム３のバルブ４と接触していない側の端部付近に可変シャフト用長孔８を設ける場合であってもよい。このような両者の位置関係は、可変動弁機構の型に応じて適宜選択するものとする。
【００３５】
さらに、カムとロッカアームとの当接部分においては、図１に示すように、ローラ９を用いカムとロッカアームとの摺動を転がり摺動とする場合や、または、図８に示すように、滑らかな曲面状に形成したロッカチップ１０等の摺動部材を間に挟んで両者を当接させるようにしてもよい。中でも、ローラを介してロッカアームとカムとを接触させることが好ましい。両者の摺動を転がり摺動とすることができ、摺動によるフリクションの低減を図ることができるからである。
【００３６】
２．可変シャフト
本発明における可変シャフトは、ロッカアームの揺動の軸となり、かつ、ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に移動可能に設けられたものである。さらに、上述したロッカアームに形成された可変シャフト用長孔内に挿入され、この可変シャフト用長孔内を移動することにより、ロッカアームの揺動軸の位置を可動化している。
【００３７】
このような可変シャフトとしては、ロッカアームの揺動の軸となり、ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に移動させることができるものであれば特に限定はされない。また、可変シャフトには、ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向への移動を可能とするため、可変シャフト移動手段が設けられている。具体的に可変シャフト移動手段としては、特に限定はされないが、具体的には、アクチュエータを用いた方法等を挙げることができる。例えば、アクチュエータを可変シャフトの一端に連結することにより、可変シャフトを所定の方向へ移動させることができる。
【００３８】
なお、可変シャフト移動手段としてアクチュエータを用いた場合、機械式、電気式、または油圧式等のいずれであっても特に限定はされない。
【００３９】
また、可変シャフト移動手段による可変シャフトの移動量は、エンジンの回転数、アクセル開度および油音等の情報をコンピューター等で処理し、その情報に基づいて、移動量を調整することが好ましい。これにより、可変シャフトの、ロッカアームの揺動の動きに対する直角方向における位置を、エンジンの駆動状態に合わせて適正な位置とすることができ、バルブに適正なリフト量を与えることができるからである。
【００４０】
３．固定シャフト
次に、固定シャフトについて説明する。本発明における固定シャフトは、上記可変シャフトと共にロッカアームを支持するため、上記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向の位置を固定するものであり、上記ロッカアームの揺動の動きに沿う方向に移動可能に設けられているものである。
【００４１】
本発明における固定シャフトを、ロッカアームの揺動の動きに沿う方向に移動可能に設ける方法としては、特に限定はされないが、一例として図９に示す固定シャフトの移動範囲に対応させて形成された長孔を有するシャフトハウジングを用い、固定シャフトをこの長孔内に貫通させ、固定シャフトが長孔内を移動できるようにする方法であることが好ましい。これにより、固定シャフトの上記方向への移動を安定性良く行うことができ、精度の高いバルブリフト量の調整が可能となるからである。
【００４２】
４．その他
本発明の可変動弁機構においては、上記可変シャフトおよび固定シャフトの移動範囲を所定範囲に規定するため、移動範囲を制限する手段を設けてもよい。具体的にこのような手段としては、固定シャフトの移動範囲および可変シャフトの移動範囲に応じて、長孔が形成されたシャフトハウジングを用いる手段であることが好ましい。このようなシャフトハウジングを用いた場合について、図を用いて具体的に説明すると、図９に示すように、シャフトハウジング３０の各長孔３１内に固定シャフト５および可変シャフト６を貫通させ、両者が長孔３１内を移動できるようにすることにより、固定シャフト５および可変シャフト６を所定の方向に安定性良く移動させることができる。
【００４３】
このようなシャフトハウジングを設ける位置としては、固定シャフトおよび可変シャフトの移動範囲を制限することが可能な位置であれば特に限定はされないが、例えば、図４に示すように、個々のロッカアーム３の片方の側面側の位置が好ましい。
【００４４】
さらに、シャフトハウジングを設けた場合、シャフトハウジングにロッカアームを付勢させることにより、可変シャフトおよび固定シャフトの移動をより精度高く行うことができる。具体的にシャフトハウジングにロッカアームを付勢させる方法としては、特に限定はされないが、バネまたはワッシャ等を用いる方法を挙げることができる。例えば、図４に示す位置にシャフトハウジング３０を設けた場合には、２つのロッカアーム３の間にバネ３２等を設けることによりシャフトハウジング３０にロッカアーム３を付勢させることができる。
【００４５】
Ｂ．ロッカアーム
次に、本発明のロッカアームについて説明する。本発明のロッカアームは、カムと、前記カムの回転に伴って揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの一端に配置され前記ロッカアームの揺動により開閉されるバルブとを有する可変動弁機構に用いられるロッカアームであって、前記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向の位置を固定する固定シャフト用の固定シャフト用孔と、前記ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に伸びる可変シャフト用長孔とが形成されていることを特徴とするものである。
【００４６】
本発明のロッカアームにおいては、上記可変シャフト用長孔に、ロッカアームの揺動の動きに対して直角方向に移動可能に形成された可変シャフトが挿入されることから、可変シャフトが可変シャフト用長孔内を上記方向に移動することにより、ロッカアームの揺動軸の位置を変化させることができる。このようにロッカアームの揺動軸の位置を可動化することにより、バルブに与えるリフト量を変化させることができるので、本発明のロッカアームを用いることにより、低速および高速間における連続的な切り替えを簡便な構造で行うことが可能な可変動弁機構の製造を可能とする。
【００４７】
このようなロッカアームについては上述した「Ａ．可変動弁機構」の中に記載したものと同様なのでここでの説明は省略する。
【００４８】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態は例示であり、本明細書の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様の効果を奏するものは、如何なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４９】
例えば、本発明は、上記固定シャフト、可変シャフトおよびロッカアームを用いることができるのであれば、上述したような型のエンジンに限定されるものではなく、種々の型のエンジンに対して用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の可変動弁機構の一例を示した概略図である。
【図２】本発明の可変動弁機構の一例について、カムのリフト区間でロッカアームが接触している場合を示した概略図である。
【図３】本発明のカムのリフト区間およびベース区間を示した説明図である。
【図４】本発明の可変動弁機構について、図１の紙面上部から見た場合を示した概略図である。
【図５】本発明の可変動弁機構について、低速および高速間における切り替えを示した説明図である。
【図６】本発明の可変動弁機構におけるバルブリフト曲線を示すグラフである。
【図７】本発明の可変動弁機構の他の例を示した概略図である。
【図８】本発明の可変動弁機構の他の例を示した概略図である。
【図９】本発明におけるシャフトハウジングの一例を示した説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  …  カム軸
２  …  カム
３  …  ロッカアーム
４  …  バルブ
５  …  固定シャフト
６  …  可変シャフト
７  …  固定シャフト用孔
８  …  可変シャフト用長孔
９  …  ローラ
１０  …  ロッカチップ
２０  …  可変動弁機構
３０  …  シャフトハウジング
【図１】
2005171922.tif 000003
【図２】
2005171922.tif 000004
【図３】
2005171922.tif 000005
【図４】
2005171922.tif 000006
【図５】
2005171922.tif 000007
【図６】
2005171922.tif 000008
【図７】
2005171922.tif 000009
【図８】
2005171922.tif 000010
【図９】
2005171922.tif 000011