(57)【要約】    【課題】エンジン構造の複雑化を招かずに構成し得る弁作動特性可変装置を提供する。    【解決手段】カムシャフト（８）に設けられたカム（７）によって開弁駆動される吸気弁（６）の開弁タイミング及びリフト量を内燃機関の運転状態に応じて変化させるための弁作動特性可変装置（１）を、吸気弁に一端を当接させた状態で揺動し得る第１ロッカアーム（９）と、カムと第１ロッカアームの他端とを当接させた状態でカムと第１ロッカアームの他端との間にて揺動し得る第２ロッカアーム（１０）と、第２ロッカアームの揺動支点（トラニオン部２０）をカムシャフト周りで変位可能に支持する第２ロッカアーム支持手段（ドラム１１）とを有するものとする。【選択図】図１
2005194986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトに設けられたカムによって開弁駆動される吸気弁の開弁タイミング及びリフト量を内燃機関の運転状態に応じて変化させるための弁作動特性可変装置であって、
前記吸気弁に一端を当接させた状態で揺動し得る第１ロッカアームと、
前記カムと前記第１ロッカアームの他端とを当接させた状態で前記カムと前記第１ロッカアームの他端との間にて揺動し得る第２ロッカアームと、
前記第２ロッカアームの揺動支点を前記カムシャフト周りで変位可能に支持する第２ロッカアーム支持手段とを有することを特徴とする弁作動特性可変装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁作動特性可変装置に関し、特に内燃機関の燃焼室に設けられた吸気弁のバルブタイミング及びリフト量を連続的且つ無段階に変化させることができるように構成された弁作動特性可変装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、吸気弁のリフト量（弁開度）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既に提案している（特許文献１を参照されたい）。
【０００３】
この特許文献１に開示された技術は、例えば電動機で回転駆動されるウォームで扇形のウォームホイールを回動駆動し、ウォームホイールに直結されたレバーを回動させて吸気弁に対するカムリフトの伝達率を変化させるようにしている。これによると、リフト量を連続的且つ無段階に変化させることはできるが、開弁タイミング（開角）を変化させることはできないので、低速・低負荷領域でリフト量を小さくした場合、ピストンの吸入行程初期において吸気弁が全閉状態のままとなるので、吸入行程でのポンプ損失が増大してしまう。
【０００４】
このような不都合に対処するために、カムシャフトの軸方向に傾斜するカム面を有するカムを、軸方向にスライド自在にカムシャフトに設けるようにした技術が提案されている（特許文献２を参照されたい）。これによれば、特にカムの摺動部にボールスプラインやローラスプラインなどを採用すれば、カムを軸方向移動させる際の円滑性も確保し得るので、開弁タイミングとリフト量との同時連続可変が可能となる。
【特許文献１】特開２００２−３６４３１７号公報
【特許文献２】特開２００３−００３８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、この特許文献２に提案された構造の場合、所望の開弁タイミングとリフト量とを得るには専らカムのプロフィルに頼らねばならないので、カムの加工が厄介である上、カムをスライド移動させるための駆動装置をカムシャフトに並設しなければならないので、動弁装置の構造が複雑化し且つ大型化せざるを得ない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決し、構造の複雑化や大型化を招かずに構成し得る弁作動特性可変装置を提供するために本発明の請求項１は、カムシャフト（８）に設けられたカム（７）によって開弁駆動される吸気弁（６）の開弁タイミング及びリフト量を内燃機関の運転状態に応じて変化させるための弁作動特性可変装置（１）を、吸気弁に一端を当接させた状態で揺動し得る第１ロッカアーム（９）と、カムと第１ロッカアームの他端とを当接させた状態でカムと第１ロッカアームの他端との間にて揺動し得る第２ロッカアーム（１０）と、第２ロッカアームの揺動支点（トラニオン部２０）をカムシャフト周りで変位可能に支持する第２ロッカアーム支持手段（ドラム１１）とを有することを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００７】
このような本発明の請求項１の構成によれば、カムの揚程は第２ロッカアームを介して第１ロッカアームに伝達される。そして第２ロッカアームの揺動支点をカムシャフト周りで変位させることにより、第２ロッカアームの揺動支点とカムの当接点との周方向距離が変化する。これにより、カムの揚程の第１ロッカアームに対する伝達率、つまり弁開度が変化すると同時に、カムの回転角に対する弁開角、つまり開弁タイミングが変化する。従って本発明により、１つの装置で開弁タイミング及びリフト量を同時に変化させることが可能となり、構造の複雑化や大型化を招かずに弁作動特性可変装置を構成する上に多大な効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【０００９】
図１並びに図２は、本発明による弁作動特性可変装置１が適用された内燃機関の動弁装置の要部を示している。この弁作動特性可変装置１は、シリンダヘッド２に設けられ燃焼室３の吸気ポート４を開閉すべく、バルブスプリング５によって常時閉弁付勢されたキノコ形をなす吸気弁６と、吸気弁６を開弁駆動するための吸気弁駆動用カム７が設けられたカムシャフト８と、吸気弁駆動用カム７の揚程を吸気弁６に伝達するための２つのロッカアーム９・１０と、カムシャフト８を外囲した状態でカムシャフト８と相対回転可能にシリンダヘッド２上に支持されたドラム１１（第２ロッカアーム支持手段）とからなっている。
【００１０】
これらのうち、吸気弁６と、吸気弁駆動用カム７を含むカムシャフト８と、その一端に設けられたタペット部材１２を吸気弁６のステム端に当接させた第１ロッカアーム９とは、公知形式のものと略同等の構成であるので、現状の設計を踏襲することができる。
【００１１】
カムシャフト８は、吸気弁駆動用カム７と排気弁駆動用カム１３とがシリンダ列方向について直列に列設され、シリンダヘッド２上にボルト止めされたカムシャフトホルダ１４に回転自在に支持されている。
【００１２】
カムシャフト８を外囲したドラム１１は、上半部１１ａと下半部１１ｂとの２つ割に構成され、複数の六角孔付きボルト１５をもって一体的に結合されることでカムシャフト８を回転自在に受容している。そしてその軸方向両端の円筒面１６が、カムシャフトホルダ１４に設けられたジャーナル軸受け１７と同軸的に形成された軸受けボス１８にて支持されるようになっている。
【００１３】
第２ロッカアーム１０は、ドラム１１の外周部に一体形成された二股部１９にその一端のトラニオン部２０が支持されると共に、吸気弁駆動用カム７の外面に転動接触するカムフォロワ２１がその他端に設けられている。またその外周面は適宜な曲率の円弧状をなしており、第１ロッカアーム９の他端に設けられたローラフォロワ２２が転動接触している。
【００１４】
ドラム１１の周壁における排気弁駆動用カム１３に対応する部分には、図示されないロッカアームを介して排気弁にその揚程を伝達すべく、排気弁駆動用カム１３を覗かせる窓２３が開口している。
【００１５】
ドラム１１の外周面には、概ね９０度の範囲に渡るセクタギア２４が形成されており、このセクタギア２４には、ピニオン２５が噛合している。
【００１６】
ピニオン２５が形成されたコントロールシャフト２６は、シリンダヘッド２に支持されており、その軸端は、シリンダヘッド２のシリンダ列方向一端壁に形成された軸受孔２７から突出し、その端末には、シリンダヘッド２の外部に設けられた駆動装置から駆動力が与えられる。
【００１７】
コントロールシャフト２６を回動駆動する駆動装置は、図示されない電動機によって回転駆動されるねじ軸２８と、ねじ軸２８に螺合したナット部材２９と、ナット部材２９にその一端をピン結合した連結リンク３０と、連結リンク３０の他端にその下端がピン結合されたコントロールアーム３１とからなっており、コントロールアーム３１の上端に、シリンダヘッド２のクランク軸方向一端壁に形成された軸受孔２７を貫通して外方へ突出したコントロールシャフト２６の端末が剛固に結合されている。
【００１８】
本発明による弁作動特性可変装置１の特徴は、吸気弁駆動用カム７と第１ロッカアーム９との間に、ドラム１１の外周部に一体形成した二股部１９にその一端をトラニオン支持された第２ロッカアーム１０を設け、運転状態に応じてドラム１１を回動することにより、吸気弁駆動用カム７と第１ロッカアーム９との間にて第２ロッカアーム１０の周方向位置を変化させるようにしたところにある。
【００１９】
以上の構成により、図４（ａ）に示すように、第１ロッカアーム９と第２ロッカアーム１０との接触点が、第２ロッカアーム１０の揺動中心（トラニオン部２０）に最も近い位置に在り、且つ第２ロッカアーム１０のカム７との接触点から最も遠い位置に在るようにドラム１１の回動位置を定めたときには、カム７の回転に連れてカムフォロワ２１が径方向に大きく移動しても、第２ロッカアーム１０の揺動中心であるトラニオン部２０の径方向移動量は小さいので、カム７のリフト量の第１ロッカアーム９に対する伝達率が最小となり、吸気弁６の開弁リフト量も最小（ゼロを含む）となる。
【００２０】
他方、図４（ｂ）に示すように、第１ロッカアーム９と第２ロッカアーム１０との接触点が、第２ロッカアーム１０の揺動中心（トラニオン部２０）から最も遠い位置に在り、且つ第２ロッカアーム１０のカム７との接触点に最も近い位置に在るようにドラム１１の回動位置を定めたときには、カム７のリフト量の第１ロッカアーム９に対する伝達率が最大となり、つまりカム７の回転に連れてのカムフォロワ２１の径方向移動量がそのまま第１ロッカアーム９に伝わるので、吸気弁６の開弁リフト量も最大となる。
【００２１】
しかも吸気弁６の最大開弁時におけるカムシャフト８の回転角は、吸気弁６の開弁リフト量が最小となる時に最も進角することとなる。つまり図５に示したように、吸気弁６の開弁タイミングとリフト量とが共に無段階に連続可変することとなる。
【００２２】
つまり、この弁作動特性可変装置１によれば、第２ロッカアーム１０を支持したドラム１１が、図４（ａ）に示すリフト量最小位置と、図４（ｂ）に示すリフト量最大位置との間でカムシャフト周りで角変位し、リフト量最小位置とリフト量最大位置との間で、第２ロッカアーム１０の支持点（トラニオン部２０）の円周方向位置が連続的に変位し得る。そしてこれにより、第２ロッカアーム１０の第１ロッカアーム９との接触点ならびに第２ロッカアーム１０のカム７との接触点が連続的且つ無段階に変化し、これにより、カム７に当接するカムフォロワ２１の径方向移動量は変わらないが、第２ロッカアーム１０に対する第１ロッカアーム９のローラフォロワ２２の径方向移動量が変化するため、吸気弁６の開弁タイミングとリフト量とが連続的且つ無段階に変化することとなる。
【００２３】
また、吸気弁駆動用カム７の回転方向と第２ロッカアーム１０のトラニオン部２０の移動方向、及び第２ロッカアーム１０のカム回転方向に対する延出方向を適当に選ぶことにより、バルブリフトの変化量と開弁タイミングの変化量との関係を適宜に設定することができる。
【００２４】
これにより、例えば、高速時には、吸気弁６を高リフトにすると共に遅角させ、高速操向に適合した開弁特性を得ながら、低速時には、低リフトで開角を狭くすると共に進角させることにより、ポンピングロスを減少させて燃費を向上させることが可能となる。
【００２５】
また、第２ロッカアーム支持手段としてのドラム１１のカムシャフト周りでの回動駆動は、ドラム１１の外周部下面に形成したセクタギア２４と、ドラム１１の下方に配置したコントロールシャフト２６に一体的に形成したピニオン２５との噛合にて実現しており、これによると、ギア部をシリンダヘッド上に溜まった潤滑油中に浸漬し得るので、格別な潤滑構造が不要である。
【００２６】
なお、第２ロッカアーム１０は、低リフト域ではバルブスプリング５の反力が寄与しなくなるので、不整挙動を呈する可能性があるが、これは例えばトラニオン軸上に捩りばねを設けることにより、カムフォロワ２１をカム７の外周面に圧接させることで解消し得る。
【００２７】
またカムシャフト８とドラム１１との中心を意図的に偏倚させたり、第２ロッカアーム１０のローラフォロワ２２の転動面の曲率を適宜に設定することにより、弁作動特性やタペットクリアランスなどを都合良く変化させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明装置の一部切除して示す側面図である。
【図２】本発明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】本発明装置の作動説明図である。
【図５】本発明によるバルブリフトの特性線図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  弁作動特性可変装置
６  吸気弁
７  吸気弁駆動用カム
８  カムシャフト
９  第１ロッカアーム
１０  第２ロッカアーム
１１  ドラム（第２ロッカアーム支持手段）
２０トラニオン部（揺動支点）
【図１】
2005194986.tif 000003
【図２】
2005194986.tif 000004
【図３】
2005194986.tif 000005
【図４】
2005194986.tif 000006
【図５】
2005194986.tif 000007