(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムとバルブとの間に介在し、当該カムと同期して揺動する揺動部材を備える内燃機関の動弁装置であって、
前記揺動部材に一方の端部が当接し、当該揺動部材を前記カムに向けて付勢するねじりばねと、
前記ねじりばねの非揺動部材側端部を支持する支持部と、
前記支持部に対する前記ねじりばねの取り付け位置を調整するばね位置調整機構と、
を備え、
前記ばね位置調整機構は、前記支持部から突出した突出部を有する調整部材を備え、
前記ねじりばねの前記非揺動部材側端部は、前記突出部を覆うように形成され、
前記調整部材は、前記支持部に対して回転可能に取り付けられ、
前記突出部は、前記非揺動部材側端部と接する周面がカム状に形成されていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
前記調整部材は、内燃機関のヘッドカバーが外された状態において、当該調整部材の軸線方向から当該調整部材を見た場合に、障害物が介在しない向きとなるように前記支持部に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の動弁装置に係り、特に、カムシャフトの回転と同期して揺動する揺動部材を、カムとバルブとの間に介在させている内燃機関の動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、バルブの作用角およびリフト量を機械的に変更可能な内燃機関の可変動弁装置が開示されている。この従来の可変動弁装置は、カムとバルブとの間に介在する回動レバー（揺動部材）を、当該カムに押し当てるための付勢力を発する復帰ばね（ねじりコイルばね）を備えている。
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５２１２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ねじりばねの形状には、量産時にばらつきが生じ得る。上記従来の可変動弁装置において、ねじりばねは、予め規定された揺動範囲内で揺動する回動レバーを付勢する。従って、ねじりばねに上記の形状ばらつきが存在すると、動弁装置に組み込まれたねじりばねの中には、本来の設計の狙い値よりも強いばね力を発するものや、逆にその狙い値よりも弱いばね力しか発しないものも存在することとなる。
【０００５】
その結果、上記形状ばらつきに起因してばね力が過大となるねじりばねでは、疲れ強さに対する許容応力を満足させることができず、耐久性で低下することが考えられる。一方、上記形状ばらつきに起因してばね力が過小となるねじりばねでは、エンジン回転数が高いときに、動弁系部品（上記揺動部材など）の慣性力に対してばね力が不足することが考えられる。高回転時にばね力が不足すると、動弁系部品がカムの回転と同期した動作を維持できなくなり（いわゆる、ジャンプが発生する）、内燃機関の許容回転数を下げる必要が生ずる。
【０００６】
上記従来の可変動弁装置では、回動レバーに当接する側のねじりばねの腕を長くすることによって、ばね定数を小さくしている。このような手法によれば、ねじりばねの形状ばらつきに対するばね力の変化を小さくすることができる。しかしながら、そのような従来の手法では、ねじりばねの大型化によって、内燃機関への可変動弁装置の搭載性を悪化させてしまう。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ねじりばねの量産時の形状ばらつきを許容しつつ、内燃機関への搭載性に優れた内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、カムとバルブとの間に介在し、当該カムと同期して揺動する揺動部材を備える内燃機関の動弁装置であって、
前記揺動部材に一方の端部が当接し、当該揺動部材を前記カムに向けて付勢するねじりばねと、
前記ねじりばねの非揺動部材側端部を支持する支持部と、
前記支持部に対する前記ねじりばねの取り付け位置を調整するばね位置調整機構と、
を備え、
前記ばね位置調整機構は、前記支持部から突出した突出部を有する調整部材を備え、
前記ねじりばねの前記非揺動部材側端部は、前記突出部を覆うように形成され、
前記調整部材は、前記支持部に対して回転可能に取り付けられ、
前記突出部は、前記非揺動部材側端部と接する周面がカム状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記調整部材は、内燃機関のヘッドカバーが外された状態において、当該調整部材の軸線方向から当該調整部材を見た場合に、障害物が介在しない向きとなるように前記支持部に取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、支持部に対するねじりばねの取り付け位置をばね位置調整機構によって調整することにより、動弁装置に取り付けられた状態におけるねじりばねの一方の端部の向きを調整することができる。このため、ばね定数のより大きなねじりばねを使用しても、ばね力のばらつきを効果的に抑制することができるようになる。このため、本発明によれば、ねじりばねの量産時の形状ばらつきを許容しつつ、内燃機関への搭載性に優れた内燃機関の動弁装置を提供することができる。また、本発明によれば、カム状に形成された調整部材の突出部を回転させることによって、ねじりばねの非揺動部材側端部と調整部材の突出部との相対位置を変更することができる。これにより、支持部に対するねじりばねの取り付け位置をばね位置調整機構によって調整することにより、動弁装置に取り付けられた状態におけるねじりばねの一方の端部の向きを簡素な構成を用いて調整することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、ねじりばねを動弁装置に搭載した状態において、ばね位置調整の作業性を向上させることができる。これにより、ねじりばねを動弁装置に搭載した状態において、複数の気筒間でねじりばねのばね力のばらつき調整を容易に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
［動弁装置の全体構成］
以下、図１および図２を参照して、本発明の実施の形態１の内燃機関の動弁装置の構成を説明する。
図１は、本発明の実施の形態１の可変動弁装置１の構成を示す側面図である。より具体的には、図１は、カム軸１２における第１駆動カム１４が設けられた位置で可変動弁装置１を切断した断面図である。また、図２は、図１に示す可変動弁装置１の斜視図である。ここでは、内燃機関の個々の気筒に２つの吸気弁と２つの排気弁とが備わっているものとする。そして、図１および図２に示す構成は、各気筒に配設された２つの吸気弁、或いは２つの排気弁をそれぞれ駆動する装置として機能するものとする。
【００１７】
１．可変動弁機構について
本実施形態の内燃機関の動弁装置は、バルブ１８の開弁特性（リフト量、作用角など）を機械的に変更可能な可変動弁装置１として構成されている。具体的には、本可変動弁装置１はロッカーアーム方式の機械式動弁機構を有し、カム軸１２の回転運動がカム軸１２に設けられた第１駆動カム１４によってロッカーアーム１６の揺動運動に変換され、ロッカーアーム１６に支持されるバルブ１８の上下方向へのリフト運動に変換される。本可変動弁装置１では、第１駆動カム１４によって直接、ロッカーアーム１６を駆動するのではなく、第１駆動カム１４とロッカーアーム１６との間に可変動弁機構２０を介在させている。可変動弁機構２０は、第１駆動カム１４の回転運動に対するロッカーアーム１６の揺動運動を連続的に変化させることができる機構である。本可変動弁装置１は、この可変動弁機構２０を可変制御することによりロッカーアーム１６の揺動量や揺動タイミングを変化させて、バルブ１８のリフト量や作用角を連続的に変更できるようになっている。
【００１８】
可変動弁機構２０は、制御軸２２、制御アーム２４、リンクアーム２６、揺動カムアーム２８、第１ローラ３０、および第２ローラ３２を主たる構成部材として構成されている。制御軸２２はカム軸１２に平行に配置されている。制御軸２２の回転角度は、図示しないアクチュエータ（例えばモータ等）によって任意の角度に制御することができる。
【００１９】
また、それぞれの揺動カムアーム２８の掛留め部２８aには、ロストモーションスプリング３４（以下、単に、「スプリング３４」と略することがある）の端部３４aが掛けられている。スプリング３４は、円形断面を有するねじりコイルばねである。図２に示す構成では、スプリング３４は、２つの揺動カムアーム２８に対して、１本のねじりコイルばねが共用されている。
【００２０】
スプリング３４の中央部には、湾曲部３４bが形成されている。スプリング３４は、ばね支持軸６２（図３参照）を介して、図示省略するシリンダヘッド（或いはカムキャリアなどの支持部材）に搭載されている。スプリング３４は、可変動弁装置１に搭載された状態において、上記の掛留め部２８aに掛けられた端部３４aと、ばね支持軸６２に掛けられた湾曲部３４bとによって、その取り付け位置が規定される。
【００２１】
ロストモーションスプリング３４からの付勢力は、揺動カムアーム２８上に形成されたスライド面３６が第２ローラ３２を付勢し、更に、第１ローラ３０を第１駆動カム１４に押し当てる力として作用する。これにより、第１ローラ３０および第２ローラ３２は、スライド面３６と第１駆動カム１４の周面とに両側から挟み込まれた状態で位置決めされる。
【００２２】
上記のように構成された可変動弁機構２０によれば、制御軸２２の回転位置を変更することにより、スライド面３６における第２ローラ３２の位置を変化させることができ、その結果として、リフト動作時の揺動カムアーム２８の揺動範囲を変化させることができる。従って、制御軸２２の回転位置の制御によって、バルブ１８のリフト量および作用角を可変に制御することができる。バルブ１８の開弁特性を可変に制御するために、可変動弁機構２０が備える上記の構成の詳細については、例えば、特開２００６−７０７３８号公報に開示されていると同様であるため、ここでは、その詳細な説明を省略するものとする。
【００２３】
２．固定動弁機構について
また、可変動弁装置１は、並列に配置された２つのバルブ１８のうちの一方のバルブ（図２においては左側のバルブ１８Ｌ）の開弁特性を、一定の開弁特性が得られるようにするための固定動弁機構４０を備えている。そして、本可変動弁装置１は、バルブ１８Ｌのリフト運動の連動先を可変動弁機構２０Ｌと固定動弁機構４０との間で選択的に切り換えるための片弁切り換え機構を備えている。
【００２４】
図１に示すように、カム軸１２には、各気筒につき、上記第１駆動カム１４に加え、第１駆動カム１４に隣接して配置された第２駆動カム４２を備えている。図２に示す固定動弁機構４０は、第２駆動カム４２と揺動カムアーム２８Ｌとの間に介在している。固定動弁機構４０は、揺動カムアーム２８Ｌの揺動運動を第２駆動カム４２の回転運動に連動させるものであり、第２駆動カム４２によって駆動される大リフトアーム４４を備えている。
【００２５】
大リフトアーム４４は、制御軸２２上に揺動カムアーム２８Ｌと並んで配置され、揺動カムアーム２８Ｌとは独立して揺動可能となっている。大リフトアーム４４には、第２駆動カム４２の周面に接触する入力ローラ４６が回転可能に支持されている。大リフトアーム４４の掛留め部４４aには、揺動カムアーム２８と同様に、ロストモーションスプリング４８が掛けられており、そのバネ力は、入力ローラ４６を第２駆動カム４２の周面に押し当てる付勢力として作用している。
【００２６】
また、本実施形態の片弁切り換え機構は、大リフトアーム４４と揺動カムアーム２８Ｌとの結合およびその結合の解除を行う機構として構成されているものとする。そのような片弁切り換え機構の具体的な構成自体は、本発明における主要部でないため、ここでは、その詳細な説明を省略することとするが、例えば、以下のような構成によって実現することができる。すなわち、大リフトアーム４４および揺動カムアーム２８Ｌの一方に、その他方に向けて油圧などによって押し出されるピンを有し、当該他方にピンの挿入を受けるピン穴を設けることとし、揺動カムアーム２８Ｌと大リフトアーム４４との相対位置が所定の位置となったときに、ピン位置とピン穴位置とが一致するように構成する。このような構成によれば、ピンを介して、揺動カムアーム２８Ｌと大リフトアーム４４とが結合状態とすることによって、第２駆動カム４２の押圧力を、大リフトアーム４４、揺動カムアーム２８Ｌ、ロッカーアーム１６を介して、バルブ１８Ｌに伝達させることができる。その結果、制御軸２２の回転位置に関係なしに、バルブ１８Ｌの開弁特性のみを一定に制御することができる。
【００２７】
［本実施形態の特徴部分］
図３は、図２に示すロストモーションスプリング３４（揺動カムアーム用）の構成について説明するための図である。より具体的には、図３（Ａ）は、スプリング３４をコイル部３４cの中心を通る軸線方向から見た図を、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）における矢視Ｂの方向から見た図を、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）における矢視Ｃの方向から見た図を、それぞれ示している。
【００２８】
図３に示す状態は、スプリング３４に荷重が作用していない状態を表している。ここでは、湾曲部３４b側においてコイル部３４cの円周から突出した部位を、スプリング３４の第１の腕５０aと称し、他方の端部３４a側においてコイル部３４cの円周から突出した部位を、スプリング３４の第２の腕５０bと称している。スプリング３４が可変動弁装置１に搭載された状態においては、第２の腕５０bに、揺動カムアーム２８からの荷重が作用する。スプリング３４は、揺動カムアーム２８からの荷重に抗するようにばね力を発生させる。ここでは、図３（Ａ）に示すように、コイル部３４cの中心と第２の腕５０bの端部３４a（荷重作用点）とを結ぶ線分の長さを、荷重作用半径Ｒ２と称し、また、当該線分に垂直な方向を上記ばね力の作用方向と定義する。
【００２９】
第２の腕５０bの外側のラインとコイル部３４cの円周外側のラインとの交点を点Ｐとする。スプリング３４が可変動弁装置１に取り付けられた状態（バルブ１８は閉弁状態）では、スプリング３４は、自由状態に比して、図３（Ａ）における点Ｐを中心とするねじれ角φ１分だけ、２つの腕５０a、５０b間の角度が狭まる方向にねじられることになる。そして、バルブ１８のリフト動作時に、第１駆動カム１４の押圧力を受けて揺動カムアーム２８の揺動動作が開始されると、ねじり角φが拡大する。この際、最大使用状態（リフトカーブの頂点）では、ねじり角φは、角度φ２に達する。
【００３０】
図４は、図２に示すロストモーションスプリング４８（大リフトアーム用）の構成について説明するための図である。より具体的には、図４（Ａ）乃至図（Ｃ）は、それぞれ図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）と同一の方向から、スプリング４８を見た図を示している。大リフトアーム４４用のスプリング４８の構成は、ねじりコイルばねが１つの大リフトアーム４４用に独立して構成されている点を除き、上述したスプリング３４と同様の構成を有している。すなわち、スプリング４８におけるスプリング３４との差異点は、スプリング４８の端部４８aの他端を、ばね支持軸６２に掛留めるための湾曲部４８bとして形成している点のみである。
【００３１】
次に、図５および図６を参照して、本実施形態の特徴部分であるロストモーションスプリングの取り付け位置を調整するばね位置調整機構６０（以下、単に、「調整機構６０」と略することがある）の構成について説明する。
図５は、ばね位置調整機構６０の構成を説明するための図である。より具体的には、図５（Ａ）は、ばね位置調整機構６０をばね支持軸６２の軸方向から見た図を、図５（Ｂ）は、ばね位置調整機構６０を調整用スクリュー６４側から見た図を、図５（Ｃ）は、ばね位置調整機構６０を固定用ナット６６側から見た図を、それぞれ示している。尚、図５は、調整用スクリュー６４、固定用ナット６６がばね支持軸６２に組み付けられる前後の状態を併せて記載している。
【００３２】
図５に示すように、ロストモーションスプリング３４は、ばね支持軸６２に巻き付くように取り付けられる。ばね支持軸６２には、当該ばね支持軸６２の軸線と直交する方向にねじ穴６２aが形成されている。ねじ穴６２aの内壁には、めねじが施されている。調整機構６０は、そのねじ穴６２aに噛み合わされる調整用スクリュー６４を備えている。
【００３３】
調整用スクリュー６４は、その周面におねじが施されたおねじ部６４aと、カム状に形成されたカム状頭部６４bとを備えている。また、調整用スクリュー６４のおねじ部６４a側の端面には、当該スクリュー６４の回転位置の調整を行うための六角形の調整溝（内六角）６４cが形成されている。
【００３４】
調整用スクリュー６４は、カム状頭部６４bがスプリング３４の湾曲部３４bと当接する位置まで、ばね支持軸６２内にねじ込まれる。調整機構６０は、ばね支持軸６２に対する調整用スクリュー６４の回転位置を固定するための固定用ナット６６を備えている。調整用スクリュー６４は、ばね支持軸６２の他方側におねじ部６４aが突出した状態で、所定の回転位置が得られるようにばね支持軸６２内にねじ込まれる。固定用ナット６６は、ばね支持軸６２の他方側において、おねじ部６４aと噛み合わされる。そして、固定用ナット６６の締結時に、ばね支持軸６２と固定用ナット６６との間に生ずる摩擦力によって、調整用スクリュー６４の回転位置が固定される。
【００３５】
図６は、図５に示す調整用スクリュー６４のカム状頭部６４bを、当該スクリュー６４の軸方向から見た図である。図６に示すように、カム状頭部６４bは、おねじ部６４aの径より小径であってそれと同心円状に形成されたベース円部６４b1と、頂部位置でおねじ部６４aと同じ径となるように形成されたカムノーズ部６４b2とを備えている。本実施形態のばね位置調整機構６０は、以上説明したばね支持軸６２と、調整用スクリュー６４と、固定用ナット６６とによって構成されている。
【００３６】
次に、図７乃至図９を参照して、ばね位置調整機構６０によるロストモーションスプリング３４の取り付け位置の調整手法について説明する。
図７は、第１の腕５０aの取り付け位置の中央位置を示す図である。図７に示す状態は、カム状頭部６４bが、カムノーズ部６４b2における中間位置で、湾曲部３４bと当接した状態を示している。ここでは、このような状態で可変動弁装置１への搭載時に定まるスプリング３４の第１の腕５０aの取り付け位置を、「中央位置」とする。
【００３７】
図８は、上記中央位置を第１の腕５０aの取り付け位置としてばね支持軸６２に取り付けられたロストモーションスプリング３４を示す図である。図８（Ａ）に示すスプリング３４は、上記中央位置でばね支持軸６２に取り付けた際に、第２の腕５０bの方向が設計上の狙いの方向を示す一点鎖線と同一方向を向いたスプリング、すなわち、設計値に対してばらつきのない形状で製造されたスプリングを示している。
【００３８】
ロストモーションスプリング３４の形状には、製造時にばらつきが生じ得る。図８（Ｂ）に示すスプリング３４は、第２の腕５０bの方向が上記一点鎖線よりも内側を向いたスプリング、すなわち、第１の腕５０aと第２の腕５０bとの腕間の角度が設計上狙った形状よりも狭く製造されたスプリングを示している。このようなスプリングの場合、可変動弁装置１に搭載された状態では、スプリングに設計狙い値以下の荷重しか作用しないため、ばね力が低下してしまう。また、図８（Ｃ）に示すスプリング３４は、図８（Ｂ）に示すスプリング３４と逆に、第２の腕５０bの方向が上記一点鎖線よりも外側を向いたスプリング、すなわち、第１の腕５０aと第２の腕５０bとの腕間の角度が設計上狙った形状よりも広く製造されたスプリングを示している。このようなスプリングの場合、可変動弁装置１に搭載された状態では、スプリングに設計狙い値以上の荷重が作用することになり、ばね力が過大となってしまう。
【００３９】
上述したばね位置調整機構６０を備える可変動弁装置１においては、ロストモーションスプリング３４を可変動弁装置１に組み付けた際におけるスプリング３４の第１の腕５０aの位置は、湾曲部３４bとカム状頭部６４bとが係合することによって決定される。このため、調整用スクリュー６４の回転位置を調整することとすれば、湾曲部３４bとカム状頭部６４bとの位置関係を変化させることができ、その結果、第１の腕５０aの取り付け位置を変更させることができる。
【００４０】
図９は、ロストモーションスプリング３４のばね力が大きくなるように調整する手法を説明するための図である。図８（Ｂ）に示すスプリング３４のように、２つの腕間の角度が狭いスプリングである場合には、図９に示すように、一度固定用ナット６６を緩めたうえで、調整用スクリュー６４の回転位置を、より頂部側のカムノーズ部６４b2が湾曲部３４bと接するように調整する。そうすると、図８（Ｂ）に示す状態にあったスプリング３４の取り付け位置が、図８（Ｂ）における時計周り方向に回転した位置に変更される。このため、第２の腕５０bの方向を、上記一点鎖線と同一方向に合わせることが可能となる。
【００４１】
図１０は、ロストモーションスプリング３４のばね力が小さくなるように調整する手法を説明するための図である。図８（Ｃ）に示すスプリング３４のように、２つの腕間の角度が広いスプリングである場合には、図１０に示すように、一度固定用ナット６６を緩めたうえで、調整用スクリュー６４の回転位置を、湾曲部３４bと接する周面がよりベース円部６４b1側となるように調整する。そうすると、図８（Ｂ）に示す状態にあったスプリング３４の取り付け位置が、図８（Ｂ）における反時計周り方向に回転した位置に変更される。このため、第２の腕５０bの方向を、上記一点鎖線と同一方向に合わせることが可能となる。
【００４２】
以上説明したばね位置の調整は、以下のような手順で行うことができる。例えば、スプリング３４をばね支持軸６２に取り付けた状態で、調整用スクリュー６４の回転位置を上記中央位置にセットする。そして、そのようなばね支持軸６２にスプリング３４がアッセンブリーされたものを、所定の計測冶具にセットして、基準面（図８参照）に対する第２の腕５０bの位置を測定する。この際、第２の腕５０bの位置にばらつきが認められた場合に、上記図９および図１０に示す手法で、第１の腕５０aの取り付け位置の調整を行うものとする。以上のような調整作業を、各気筒のスプリング３４に対して実行する。
【００４３】
また、例えば、次のような手順で、ばね位置の調整を行うこともできる。すなわち、上記のアッセンブリーされたものを、スプリング３４に僅かな荷重が作用するようにして所定の計測冶具にセットする。そして、その際に生ずるばね力を測定し、当該ばね力が設計値通りの値となっているかどうかを判定する。そして、測定されたばね力と設計値との差が認められる場合には、上記図９および図１９に示す手法を用いて、設計値通りのばね力が得られるように、第１の腕５０aの取り付け位置の調整を行うものとする。以上のような調整作業を、各気筒のスプリング３４に対して実行する。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態のばね位置調整機構６０によれば、ばね支持軸６２に対する調整用スクリュー６４の回転位置を調整することにより、ばね支持軸６２に対する第１の腕５０aの取り付け角度を変更することができる。これにより、自由状態（スプリング３４に荷重が作用していない状態）における第２の腕５０bの方向を変化させることができる。自由状態における第２の腕５０bの方向が変更されると、スプリング３４を可変動弁装置１に取り付けた状態、および最大使用状態におけるスプリング３４のねじれ角θ（図８（Ａ）参照）が変化する。自由状態におけるねじれ角θが小さくなると、ばね力が小さくなり、逆に、その状態におけるねじれ角θが大きくなると、ばね力が大きくなる。従って、ばね位置調整機構６０によって、第２の腕５０bの方向を変えることで、ロストモーションスプリング３４の形状ばらつきに関係なく、取り付け状態および最大使用状態におけるばね力を、設計基準値を満たす値に揃えることが可能となる。
【００４５】
尚、上記図３において、ばね支持軸６２には、大リフトアーム４４用のロストモーションスプリング４８のばね位置を調整するためのねじ穴６２bも、ねじ穴６２aに隣接する位置に設けられている。スプリング４８に対しても、同様の調整用スクリュー６４および固定用ナット６６を用いて、ばね位置の調整が可能であるため、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
内燃機関の動弁装置に上記のように構成されたばね位置調整機構６０を備えることとすれば、以下に説明するような優れた効果を、簡便な構成を用いて得ることができる。
１．動弁装置へのロストモーションスプリングの搭載性が向上する。
量産時において、ロストモーションスプリングの形状ばらつきや材質ばらつきを極めて小さなものとすることは困難である。そして、ばね定数の大きなスプリングが使用されると、スプリングの形状ばらつきに対して、スプリングが発するばね力の変化が大きくなる。
【００４７】
ねじりコイルばねにおいて、ばね定数ktdは、スプリングの諸元との間で、以下の（１）式に示す関係を有する。
ktd＝E・π・d4／(64・(π・D・N＋1／3・(a1＋a2)))  ・・・（１）
但し、上記（１）式において、Eは縦弾性係数、dは材料の直径、Dはコイル平均径、Nは巻き数、a1は第１の腕の長さ、a2は第２の腕の長さである。図１１は、そのようなねじりコイルばねの各部の寸法等の定義を説明するための図である。
【００４８】
スプリングの形状ばらつきに対するばね力の変化を抑制するために、ばね定数の小さなスプリングを使用することが考えられる。しかし、ばね定数の小さなスプリングを使用することとすると、以下のような問題がある。すなわち、上記（１）式に示すように、ばね定数を小さくするには、腕の長さa1、a2を長くする、コイル平均径Dを大きくする、或いは巻き数Nを多くすることが有効である。しかしながら、腕の長さa1、a2を長くしたり、コイル平均径Dを大きくすると、スプリングの体格が大きくなる。また、巻き数Nを多くすると、カム軸１２の軸方向に対するスプリングの寸法が大きくなる。このように、ばね定数を小さくしようとすると、スプリングの体格の増大を招き、動弁装置へのロストモーションスプリングの搭載性を悪化させてしまう。また、巻き数Nの増大によるスプリングの大型化を回避するために、コイルの断面形状を長方形断面などにすると、スプリングの製造コストが増加してしまうという問題もある。
【００４９】
これに対し、本実施形態のばね位置調整機構６０を備える動弁装置であれば、組み付け時のスプリングの腕の方向の調整が可能であることにより、ばね定数のより大きなスプリング、すなわち、より体格の小さなスプリングを使用することができるようになる。このため、動弁装置へのロストモーションスプリングの搭載性を良好に向上させることができ、内燃機関全体のコンパクト化が可能となる。
【００５０】
２．可変動弁機構２０や固定動弁機構４０側の位置ばらつきに起因するロストモーションスプリング３４等のばね力の気筒間ばらつきを低減させることができる。
具体的には、可変動弁機構２０側を例にとると、可変動弁機構２０においては、可変動弁機構２０の各構成部品やその周辺のシリンダヘッド等の関連部品のすべての部品の形状ばらつきや組み付け時の位置ずれに起因して、初期の組み付け時に、バルブ１８のリフト量および作用角の気筒間ばらつきが生じ得る。このようなリフト量等の気筒間ばらつきは、別途可変動弁機構２０が備える調整機構によって、なくなるように調整されるものである。
従って、スプリング３４の第２の腕５０bと当接する揺動カムアーム２８の位置は、そのようなリフト量等の気筒間ばらつきの調整が終わった後に定めることになる。つまり、スプリング３４を組み付けられた際の揺動カムアーム２８の位置は、気筒間で変化し得るものとなる。その結果、そのような揺動カムアーム２８の位置の気筒間ばらつきに起因して、スプリング３４のばね力にも、気筒間ばらつきが生じ得る。本実施形態のばね位置調整機構６０によれば、そのような原因で生じ得るスプリング３４のばね力の気筒間ばらつきをも調整することが可能となる。
【００５１】
３．揺動カムアーム２８、第２ローラ３２、大リフトアーム４４等の揺動時の慣性力ばらつきを許容できるように、各気筒のロストモーションスプリング３４等のばね力を容易に揃えることができる。
具体的には、揺動カムアーム２８、第２ローラ３２、大リフトアーム４４等といったカム軸１２の回転と同期して揺動する部品の慣性力は、それらの部品の形状ばらつきや組み付け時の位置ずれに起因して、気筒間でばらつきが生じ得る。また、既述したように、形状ばらつきに起因してスプリング３４等のばね力が取り付け状態において大きくなっている場合には、最大使用状態においてもばね力が設計値通りの値よりも大きくなってしまう。そのようなばね力の大きなスプリング３４と、慣性力が大きい方向にばらついている可変動弁機構２０等とが組み合わされた場合には、疲れ強さに対する許容応力を満たすことができず、スプリング３４の耐久性を十分に確保できなくなる。一方、形状ばらつきに起因してばね力が小さなスプリング３４と、慣性力が大きい方向にばらついている可変動弁機構２０等とが組み合わされた場合には、エンジン回転数が高いときに、揺動カムアーム２８等の動弁系部品がカムの回転と同期した動作を維持できなくなる（いわゆる、ジャンプが発生する）。そうすると、内燃機関の許容回転数を下げる必要が生ずる。
本実施形態のばね位置調整機構６０によれば、各気筒に配置されるスプリング３４等の形状ばらつきに起因するばね力の気筒間ばらつきを調整することができる。このため、慣性力が大きい方向にばらついている可変動弁機構２０等と組み合わされる場合であっても、スプリング３４等の耐久性を常に満たし、かつ、上記のジャンプを常に抑制できる適正範囲内に、各気筒のスプリング３４等のばね力を揃えることを容易に行うことが可能となる。
【００５２】
尚、上述した実施の形態１においては、揺動カムアーム２８および大リフトアーム４４が前記第１の発明における「揺動部材」に、ロストモーションスプリング３４、４８が前記第１の発明における「ねじりばね」に、ロストモーションスプリング３４、４８の端部３４a、４８aが前記第１の発明における「一方の端部」に、ロストモーションスプリング３４、４８の湾曲部３４b、４８bが前記第１の発明における「非揺動部材側端部」に、ばね支持軸６２が前記第１の発明における「支持部」に、それぞれ相当している。
また、カム状頭部６４bが前記第１の発明における「突出部」に、調整用スクリュー６４が前記第１の発明における「調整部材」に、それぞれ相当している。
また、カム状頭部６４bの周面（ベース円部６４b1およびカムノーズ部６４b2）が前記第１の発明における「非揺動部材側端部と接する周面」に相当している。
【００５３】
実施の形態２．
次に、図１２乃至図１４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
［本実施形態の特徴部分］
図１２は、本発明の実施の形態２のばね位置調整機構７０の構成を説明するための図である。尚、ここでは、揺動カムアーム２８に対するロストモーションスプリング３４側の構成を例にとって説明を行うこととし、大リフトアーム４４に対するロストモーションスプリング４８側の構成については、基本的に同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
図１２に示すように、本実施形態のばね位置調整機構７０は、ばね支持軸７２に挿入される調整用スクリュー７４の構成が異なる点に特徴を有している。より具体的には、図１２（Ａ）に示すように、ばね支持軸７２には、当該ばね支持軸７２の軸線と直交する方向にねじ穴７２aが形成されている。ねじ穴７２aの内壁には、めねじが施されている。また、ばね支持軸７２には、スプリング４８のためのねじ穴７２bも、ねじ穴７２aと同様に形成されている。
【００５５】
一方、図１２（Ｂ）に示すように、調整用スクリュー７４の周面の一部には、ねじ穴７２aと噛み合わされるおねじが施されたおねじ部７４aが形成されている。また、調整用スクリュー７４は、ねじ穴７２aに挿入された状態で、スプリング３４の湾曲部３４bと当接する円筒状の円筒部７４bを備えている。更に、円筒部７４b側の端面には、調整用スクリュー７４をばね支持軸７２にねじ込むための六角形の調整溝７４c（内六角）が形成されている。
【００５６】
ここでは、図１２に示される外径の円筒部７４bを有する調整用スクリュー７４が用いられたときの、第１の腕５０aの取り付け位置が、上述した「中央位置」であるものとする。図１２（Ｂ）に示されたスプリング３４は、第１の腕５０aが当該中央位置にあるときに、第２の腕５０bの方向が設計上の狙いの方向を示す一点鎖線と同一方向を向いたスプリング、すなわち、設計上狙った形状で製造されたスプリングを示している。
【００５７】
図１３は、２つの腕間の角度が狭いスプリング３４の取り付け位置を調整する手法を説明するための図である。図１３（Ａ）に示すスプリング３４のように、２つの腕間の角度が狭いスプリングである場合には、図１３（Ｂ）に示すように、調整用スクリュー７４を、当該スクリュー７４に比して円筒部７６bの外径が大きくなるように形成された調整用スクリュー７６に交換される。より具体的には、調整用スクリュー７６は、中央位置を実現させる円筒部７４bの外径を有する調整用スクリュー７４に比して大きな外径を有する円筒部７６bを備えたスクリューである。このような調整用スクリュー７６に変更されると、図１３（Ａ）に示す状態にあったスプリング３４の第１の腕５０aの取り付け位置が、図１３（Ａ）における時計周り方向に回転した位置に変更される。このため、第２の腕５０bの方向を、上記一点鎖線と同一方向に合わせることが可能となる。
【００５８】
図１４は、２つの腕間の角度が広いスプリング３４の取り付け位置を調整する手法を説明するための図である。図１４（Ａ）に示すスプリング３４のように、２つの腕間の角度が広いスプリングである場合には、図１４（Ｂ）に示すように、調整用スクリュー７４を、当該スクリュー７４に比して円筒部７８bの外径が小さくなるように形成された調整用スクリュー７８に交換される。より具体的には、調整用スクリュー７８は、中央位置を実現させる円筒部７４bの外径を有する調整用スクリュー７４に比して小さな外径を有する円筒部７８bを備えたスクリューである。このような調整用スクリュー７８に変更されると、図１４（Ａ）に示す状態にあったスプリング３４の第１の腕５０aの取り付け位置が、図１４（Ａ）における反時計周り方向に回転した位置に変更される。このため、第２の腕５０bの方向を、上記一点鎖線と同一方向に合わせることが可能となる。
【００５９】
以上説明したばね位置の調整は、例えば、以下のような手順で行うことができる。すなわち、先ずは、上記中央位置を実現する調整用スクリュー７４を用いて、スプリング３４をばね支持軸７２に取り付けた状態とする。そして、そのようなばね支持軸７２にスプリング３４がアッセンブリーされたものを、所定の計測冶具にセットして、基準面（図１２参照）に対する第２の腕５０bの位置を測定する。そして、第２の腕５０bの位置にばらつきが認められた場合に、調整用スクリュー７４を、外径の異なる調整用スクリューに変更し、上記図１３および図１４に示す手法によって、第１の腕５０aの取り付け位置の調整を行うものとする。この場合に、例えば、ねじれ角θが１°異なる毎に、円筒部の外径を所定量だけ異ならせた調整用スクリューを複数用意しておく。以上のような調整作業を、各気筒の上記スプリング３４に対して実行する。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態のばね位置調整機構７０によれば、調整用スクリューの円筒部の外径を異なるものに交換することにより、ばね支持軸７２に対する第１の腕５０aの取り付け角度を変更することができ、これにより、自由状態における第２の腕５０bの方向を変化させることができる。従って、このような調整機構７０によっても、第２の腕５０bの方向を変えることで、ロストモーションスプリング３４の形状ばらつきに関係なく、取り付け状態および最大使用状態におけるばね力を、設計基準値を満たす値に揃えることが可能となる。その他、上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
ところで、上述した実施の形態２においては、円筒部の外径の異なる調整用スクリューの交換によって、ばね位置の調整を行うようにしている。しかしながら、本発明においてばね位置を調整するための部材は、ばね支持軸にねじ込まれるスクリューでなくてもよく、例えば、ばね支持軸に圧入される調整用ピンであってもよい。そして、そのような調整用ピンの円筒部の外径が異なるものを複数個用意して、ばね位置の調整を行うようにしてもよい。
【００６３】
実施の形態３．
次に、図１５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図１５は、内燃機関のシリンダヘッド８０に対するばね位置調整機構９０の取り付け方向を説明するための図である。図１５に示すばね位置調整機構９０は、ばね支持軸９２を介したシリンダヘッド８０への取り付け位置について、以下に示す配慮がなされている点を除き、基本的な構成は上述したばね位置調整機構６０と同様に構成されているものとする。
【００６４】
図１５に示すように、本実施形態では、ヘッドカバー８２が外された状態において、調整用スクリュー６４における回転位置調整用の調整溝６４cがシリンダヘッド８０に対して上方を向くように、シリンダヘッド８０に対するばね位置調整機構９０の取り付け位置、更には可変動弁機構２０および固定動弁機構４０におけるロストモーションスプリング３４等の掛留め部９２a等の位置が決定されている。言い換えれば、ヘッドカバー８２が外された状態において、調整用スクリュー６４の軸線方向から調整溝６４cを見た場合に、障害物が介在しない向きとなるように、ばね位置調整機構９０の取り付け位置や掛留め部９２aの位置が決定されている。
【００６５】
以上説明した本実施形態の構成によれば、スプリング３４等を可変動弁装置１に搭載した状態において、スプリング３４等のばね位置を調整する際の作業性を向上させることができる。具体的には、スプリング３４等を可変動弁装置１に搭載した状態において、気筒間でスプリング３４等のばね力のばらつきを容易に調整することが可能となる。
【００６６】
ところで、上述した実施の形態３においては、実施の形態１におけるばね位置調整機構６０と同様の手法でばね位置の調整を行うばね位置調整機構９０の取り付け位置について説明している。しかしながら、このような構成のばね位置調整機構に限らず、すなわち、実施の形態２におけるばね位置調整機構７０と同様の手法でばね位置の調整を行うばね位置調整機構に対しても、同様の取り付け位置の配慮を行うようにしてもよい。具体的には、ヘッドカバー８２が外された状態において、調整用スクリュー７４の軸線方向から調整溝７４cを見た場合に、障害物が介在しない向きとなるように、シリンダヘッド８０に対するばね位置調整機構７０の取り付け位置などを決定するようにしてもよい。
【００６７】
その他．
ところで、上述した実施の形態１乃至３においては、ロストモーションスプリング３４等を、それらのコイル部３４c等に挿入されるばね支持軸６２等に取り付けるようにしているが、ロストモーションスプリング３４等を支持する支持部は、そのようなばね支持軸６２等に限定されるものではない。すなわち、本発明の支持部は、ねじりばねの一方の腕を支持するものであれば、軸状のものに限らず、シリンダヘッド等の静止した部材やそのような静止部材に固定される別の部材であってもよい。
【００６８】
また、上述した実施の形態１乃至３においては、ロストモーションスプリング３４等によって駆動カム１４等に向けて付勢される揺動部材として、可変動弁機構２０の揺動カムアーム２８や固定動弁機構４０の大リフトアーム４４を例にとって説明を行っている。しかしながら、本発明においてねじりばねに付勢される揺動部材は、予め定められた揺動範囲内で揺動する際に、カムとの連結を維持するためにねじりばねによって付勢される必要のあるものであれば、上記のものに限らない。例えば、弁休止機構を備える内燃機関の動弁装置においては、休止可能なバルブとカムとの間に介在し、休止時においてもカムとの連結を維持しながら揺動する揺動部材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態１の可変動弁装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１に示す可変動弁装置の斜視図である。
【図３】図２に示すロストモーションスプリング（揺動カムアーム用）の構成について説明するための図である。
【図４】図２に示すロストモーションスプリング（大リフトアーム用）の構成について説明するための図である。
【図５】ばね位置調整機構の構成を説明するための図である。
【図６】図５に示す調整用スクリューのカム状頭部を、当該スクリューの軸方向から見た図である。
【図７】第１の腕の取り付け位置の中央位置を示す図である。
【図８】図７に示す中央位置を第１の腕の取り付け位置としてばね支持軸に取り付けられたロストモーションスプリングを示す図である。
【図９】ロストモーションスプリングのばね力が大きくなるように調整する手法を説明するための図である。
【図１０】ロストモーションスプリングのばね力が小さくなるように調整する手法を説明するための図である。
【図１１】ねじりコイルばねの各部の寸法等の定義を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態２のばね位置調整機構の構成を説明するための図である。
【図１３】２つの腕間の角度が狭いスプリングの取り付け位置を調整する手法を説明するための図である。
【図１４】２つの腕間の角度が広いスプリングの取り付け位置を調整する手法を説明するための図である。
【図１５】内燃機関のシリンダヘッドに対するばね位置調整機構の取り付け方向を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  可変動弁装置
１２  カム軸
１４  第１駆動カム
１６  ロッカーアーム
１８  バルブ
２０  可変動弁機構
２２  制御軸
２８  揺動カムアーム
２８a、４４a、９２a  掛留め部
３４、４８  ロストモーションスプリング
３４a、４８a  端部
３４b、４８b  湾曲部
４０  固定動弁機構
４２  第２駆動カム
４４  大リフトアーム
５０a  第１の腕
５０b  第２の腕
６０、７０、９０  ばね位置調整機構
６２、７２、９２  ばね支持軸
６２a、６２b、７２a、７２b  ねじ穴
６４、７４  調整用スクリュー
６４a、７４a、７６a、７８a  おねじ部
６４b  カム状頭部
６４b1  ベース円部
６４b2  カムノーズ部
６４c、７４c、７６c、７８c  調整溝
６６  固定用ナット
７４b、７６b、７８b  円筒部
８０  シリンダヘッド
８２  ヘッドカバー
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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