(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動カム（５）が設けられたカムシャフト（２）と、駆動カム（５）によって直線往復移動される受動部材（１０，３２）と、受動部材（１０，３２）の直線往復移動の方向と平行な方向へ移動可能なカム部材（１１，３３）と、カム部材（１１，３３）のカムプロフィールに従ってバルブ（４）を開閉する動弁部材（７，３６）と、受動部材（１０，３２）とカム部材（１１，３３）との相対位置を調整するアクチュエータ（２４，３４）とを備えたことを特徴とする可変動弁機構。
【請求項２】
前記受動部材（１０）は、前記動弁部材（７）に前記直線往復移動の方向に相対移動可能に取り付けられて前記カム部材（１１）に当接し、
前記受動部材（１０）が、前記駆動カム（５）によって前記直線往復移動されるのに伴い、前記受動部材（１０）及び前記動弁部材（７）が、前記カム部材（１１）のカムプロフィールに従って往復移動されて前記バルブ（４）を開閉する請求項１記載の可変動弁機構。
【請求項３】
前記カム部材（３３）は、前記受動部材（３２）に前記相対位置を調整可能に取り付けられて前記動弁部材（３６）に当接し、
前記受動部材（３２）及び前記カム部材（３３）が、前記駆動カム（５）によって前記直線往復移動されるのに伴い、前記動弁部材（３６）が、前記カム部材（３３）のカムプロフィールに従って往復移動されて前記バルブ（４）を開閉する請求項１記載の可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の運転状態に応じてバルブ特性を制御する可変動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リンクを用いてバルブのリフト量、作用角および開閉タイミングを制御する可変動弁機構が知られている。例えば、図９に示す特許文献１の可変動弁機構１００は、内燃機関のクランク軸によって回転されるカムシャフト１０１を備えている。カムシャフト１０１上には、駆動カム１０２が一体回転可能に固定されるとともに、バルブリフタ１０３を駆動する揺動カム１０４が相対回動可能に支持されている。
【０００３】
カムシャフト１０１と平行なコントロールシャフト１０５上には、揺動アーム１０６が可変カム１０７を介して支持されている。揺動アーム１０６の入力端はリング状リンク１０８を介して駆動カム１０２に接続され、揺動アーム１０６の出力端がロッド状リンク１０９を介して揺動カム１０４に接続されている。そして、コントロールシャフト１０５をアクチュエータで駆動し、可変カム１０７の偏心回転により揺動アーム１０６を変位させ、駆動カム１０２に対する揺動カム１０４の初期位置を調整するようになっている。
【特許文献１】特開平１１−３２４６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の可変動弁機構１００によると、駆動カム１０２からバルブリフタ（動弁部材）１０３までの動力伝達経路に多数の部品が必要となり、構成が複雑化する問題点があった。また、揺動アーム１０６がカムシャフト１０１の上方で上下に揺動するため、可変動弁機構１００の高さが可変機能を備えない動弁機構（駆動カム１０２がバルブリフタ１０３を直接的に駆動する機構）と比較して高くなり、可変機能の有無に応じてシリンダヘッド上部の仕様を大幅に変更する必要もあった。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題を解決し、駆動カムから動弁部材までの動力伝達経路を少数の部品で簡単に構成できるとともに、これらの部品をカムシャフトの横に配設して、機構高さを抑えることができる可変動弁機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の可変動弁機構は、駆動カムが設けられたカムシャフトと、駆動カムによって直線往復移動される受動部材と、受動部材の直線往復移動の方向と平行な方向へ移動可能なカム部材と、カム部材のカムプロフィールに従ってバルブを開閉する動弁部材と、受動部材とカム部材との相対位置を調整するアクチュエータとを備えたことを特徴とする。
前記可変動弁機構の具体的態様は、特に限定されないが、次の（ｉ）（ii）の態様を例示する。
（ｉ）前記受動部材は、前記動弁部材に前記直線往復移動の方向に相対移動可能に取り付けられて前記カム部材に当接し、前記受動部材が、前記駆動カムによって前記直線往復移動されるのに伴い、前記受動部材及び前記動弁部材が、前記カム部材のカムプロフィールに従って往復移動されて前記バルブを開閉する態様。
（ii）前記カム部材は、前記受動部材に前記相対位置を調整可能に取り付けられて前記動弁部材に当接し、前記受動部材及び前記カム部材が、前記駆動カムによって前記直線往復移動されるのに伴い、前記動弁部材が、前記カム部材のカムプロフィールに従って往復移動されて前記バルブを開閉する態様。
【０００７】
ここで、受動部材に関し、次の構成を採用できる。
（１）受動部材をシリンダヘッドに関してカムシャフトと略同じ高さに設け、受動部材の下側に動弁部材を配置すること。
（２）受動部材をカム部材の下側に配置すること。
（３）受動部材が駆動カムに係合するローラと、カム部材のカム面に係合するカムフォロアとを同軸に備えること。
（４）受動部材をカム部材と略同じ高さに配置すること。
（５）受動部材が駆動カムに係合する係合部と、カム部材のネジ孔に螺合するネジ軸とを備えること。
【０００８】
カム部材に関し、次の構成を採用できる。
（６）カム部材に下向きのカム面を設け、カム面に受動部材の移動方向と平行なベース部と、ベース部より動弁部材側に迫り出すリフト部とを形成すること。
（７）カム部材を受動部材の移動方向と平行な方向へ案内する案内部材を備えること。
【０００９】
動弁部材に関し、次の構成を採用できる。
（８）動弁部材にバルブの軸線方向へ直線移動可能なバルブリフタを使用すること。
（９）動弁部材に基端を支点に揺動するロッカアームを使用すること。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の可変動弁機構によれば、カムシャフト上の駆動カムから動弁部材までの動力伝達経路を受動部材とカム部材の二部品で簡単に構成することができる。また、受動部材とカム部材とを平行移動可能に設けたので、両部材をカムシャフトの横に配設して、可変動弁機構の高さを低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図２、図６に示すように、この実施形態の可変動弁機構１は、駆動カム５が設けられたカムシャフト２と、駆動カム５によって直線移動される受動部材１０，３２と、受動部材１０，３２の移動方向と平行な方向へ移動可能なカム部材１１，３３と、カム部材１１，３３のカムプロフィールに従ってバルブ４を開閉する動弁部材７，３６と、受動部材１０，３２とカム部材１１，３３との相対位置を調整するアクチュエータ２４，３４とを備えている。そして、受動部材１０，３２がシリンダヘッド３に関してカムシャフト２と略同じ高さに設けられ、動弁部材７，３６が受動部材１０，３２の下側に配置されている。
【実施例１】
【００１２】
次に、本発明の実施例１を図１〜図５に基づいて説明する。この実施例の可変動弁機構１は自動車用ガソリンエンジンの吸気系に用いられている。ただし、同じ機構をガソリンエンジンの排気系に適用することも可能である。図１、図２に示すように、可変動弁機構１のカムシャフト２はシリンダヘッド３上のハウジング（図示略）に支持され、エンジンのクランク軸によって回転される。カムシャフト２上には、バルブ４と対応する位置に駆動カム５が固定され、駆動カム５にベース部５ａとノーズ部５ｂとが形成されている。
【００１３】
シリンダヘッド３にはバルブ４を開閉するカップ型のバルブリフタ７がバルブ４の軸線方向へ昇降可能に支持され、スプリング８によって上方へ付勢されている。バルブリフタ７の上にはブラケット９を介して受動部材１０が取り付けられ、受動部材１０の上側にカム部材１１が設けられている。受動部材１０は、駆動カム５に係合するローラ１２と、カム部材１１に係合する一対のカムフォロア１３と、ローラ１２及びカムフォロア１３を同軸に支持する中心軸１４とで構成されている。
【００１４】
ブラケット９には中心軸１４を支持する一対の軸受孔１５がカムシャフト２及びバルブ４の軸線に対し直角の方向（図２の左右方向）へ長く形成され、受動部材１０がバルブリフタ７上に左右方向へスライド可能に支持され、駆動カム５によって直線移動される。カム部材１１の下面にはローラ１２が嵌合する長溝１６とカムフォロア１３が係合する下向きのカム面１７とが共に左右方向へ延びるように設けられている。カム面１７には受動部材１０の移動方向と平行なベース部１７ａと、ベース部１７ａよりバルブリフタ７側へ迫り出すリフト部１７ｂとが形成され、このカムプロフィールに従ってバルブリフタ７がバルブ４を開閉するようになっている。
【００１５】
カム部材１１は受動部材１０の移動方向に長い長孔１９を備え、長孔１９を貫通するガイドシャフト２０によって受動部材１０に対し平行移動可能に支持されている。カム部材１１の上面にはラック２１が設けられ、ラック２１に噛み合うピニオン２２がコントロールシャフト２３上に挿着されている。コントロールシャフト２３は油圧又は電動のアクチュエータ２４により正逆回転され、アクチュエータ２４がエンジンの制御装置（図示略）によって制御される。そして、アクチュエータ２４が受動部材１０とカム部材１１との相対位置をエンジンの運転状態に応じて調整するようになっている。
【００１６】
次に、可変動弁機構１の作用を図３〜図５に従って説明する。図３はバルブ４を最小のリフト量で開閉するときの状態を示す。このとき、アクチュエータ２４は受動部材１０とカム部材１１との相対位置を調整し、カム面１７のベース部１７ａを始端（右端）側にて受動部材１０のカムフォロア１３に接触させている（図中、Ｐはカム面１７とカムフォロア１３との初期接点位置を示す）。この状態で、カムシャフト２が回転すると、図３（ａ）に示すように、駆動カム５のベース部５ａがローラ１２に接触している期間中は、受動部材１０が移動せず、バルブリフタ７が静止し、バルブ４が閉鎖位置に保持される。
【００１７】
図３（ｂ）に示すように、駆動カム５のノーズ部５ｂがローラ１２に接触すると、受動部材１０が左方へ移動し、カムフォロア１３がカム面１７のリフト部１７ｂに係合する。しかし、初期接点位置Ｐがベース部１７ａの始端側に設定されているので、カムフォロア１３はリフト部１７ｂに浅く係合し、受動部材１０がバルブリフタ７を僅かに押し下げる。従って、図５の曲線（イ）に示すように、吸気バルブ４のリフト量と作用角が共に最小化される。なお、図５の曲線（ホ）は排気バルブのリフト量と作用角を示す。
【００１８】
図４は吸気バルブ４を最大のリフト量で開閉するときの状態を示す。このとき、アクチュエータ２４はカム面１７とカムフォロア１３との初期接点位置Ｐをベース部１７ａの終端（左端）側に変更している。しかし、ベース部１７ａが受動部材１０の移動方向と平行に形成されているので、初期接点位置Ｐが変化しても、受動部材１０の初期高さに変化は生じない。このため、図４（ａ）に示すように、駆動カム５のベース部５ａがローラ１２に接触している期間中は、受動部材１０とバルブリフタ７が共に静止し、バルブ４が閉鎖位置に保持される。
【００１９】
図４（ｂ）に示すように、駆動カム５のノーズ部５ｂがローラ１２に接触すると、受動部材１０が左方へ移動し、カムフォロア１３がリフト部１７ｂに深く係合し、受動部材１０がバルブリフタ７を最大の下降量で押し下げる。これにより、図５の曲線（ロ）に示すように、バルブリフト量および作用角が共に最大化される。従って、アクチュエータ２４で受動部材１０とカム部材１１との相対位置を調整することにより、図５の曲線（ハ），（ニ）に示すように、バルブ特性を任意の中間値に的確に制御することができる。
【００２０】
また、この可変動弁機構１によれば、駆動カム５からバルブリフタ７までの動力伝達経路を受動部材１０とカム部材１１の二部品で簡単に構成することができる。しかも、受動部材１０とカム部材１１がカムシャフト２の横で互いに平行な関係を保って左右方向へ直線移動するので、可変動弁機構１の高さを低く抑えて、可変機能を備えない動弁機構の高さとほぼ同等にすることができる。この結果、シリンダヘッド３上部の仕様変更を最小限に抑えて、可変動弁機構１を簡単に搭載できるという利点がある。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明の実施例２を図６〜図８に基づいて説明する。実施例２の可変動弁機構３１は、図６に示すように、カムシャフト２上の駆動カム５によって左右方向へ直線移動される受動部材３２と、受動部材３２の移動方向と同じ方向へ移動可能なカム部材３３と、受動部材３２とカム部材３３との相対位置を調整するアクチュエータ３４と、アクチュエータ３４の動力を受動部材３２に伝えるコントロールシャフト３５と、カム部材３３のカムプロフィールに従ってバルブ４を開閉するロッカアーム３６とを備えている。
【００２２】
ロッカアーム３６は基端側のピボット３７により上下に揺動可能に支持され、先端にバルブ４の上端を押圧する押圧部３８が設けられ、中間部にベースローラ３９が支持されている。カム部材３３は中心部を左右方向に貫通するネジ孔４０と、ベースローラ３９に係合する下向きのカム面４１とを備え、カム面４１に受動部材３２の移動方向と平行なベース部４１ａと、ベース部４１ａよりロッカアーム３６側へ迫り出すリフト部４１ｂとが形成されている。カム部材３３の上側には、該部材３３を案内するガイドローラ４２が設けられている。
【００２３】
受動部材３２は、駆動カム５に係合する係合頭部４４と、カム部材３３のネジ孔４０に螺合するネジ軸４５とを備えている。ネジ軸４５の先端にはスリット４６が形成され、スリット４６にコントロールシャフト３５の駆動キー４７がスライド可能に挿入されている。そして、アクチュエータ３４がコントロールシャフト３５を介してネジ軸４５を正逆回転し、ネジ軸４５上でカム部材３３を往復移動して、カム部材３３と受動部材３２との相対位置を調整するようになっている。なお、コントロールシャフト３５とネジ軸４５の端面間には、カム部材３３を駆動カム５側へ戻す復帰バネ４８が介装されている。
【００２４】
次に、可変動弁機構３１の作用を図７、図８に従って説明する。図７はバルブ４を最小のリフト量で開閉するときの状態を示す。このとき、アクチュエータ３４は受動部材３２とカム部材３３との相対位置を調整して、カム面４１のベース部４１ａを始端（右端）側にてロッカアーム３６のベースローラ３９に接触させている（図中、Ｐはカム面４１とベースローラ３９との初期接点位置を示す）。この状態で、カムシャフト２が回転すると、図７（ａ）に示すように、駆動カム５のベース部５ａが受動部材３２の係合頭部４４に接触している期間中は、受動部材３２、カム部材３３、ロッカアーム３６が共に静止し、バルブ４が閉鎖位置に保持される。
【００２５】
図７（ｂ）に示すように、駆動カム５のノーズ部５ｂが係合頭部４４に接触すると、受動部材３２とカム部材３３が一緒に右方へ移動し、カム面４１のリフト部４１ｂがベースローラ３９に接触する。しかし、初期接点位置Ｐがベース部４１ａの始端側に設定されているので、リフト部４１ｂはベースローラ３９に浅く係合し、ロッカアーム３６が僅かに揺動する。従って、図５の曲線（イ）に示すように、吸気バルブ４のリフト量と作用角が共に最小化される。
【００２６】
図８は吸気バルブ４を最大のリフト量で開閉するときの状態を示す。このとき、アクチュエータ３４はカム面４１とベースローラ３９との初期接点位置Ｐをベース部４１ａの終端（左端）側に変更している。しかし、ベース部４１ａが受動部材３２の移動方向と平行に形成されているので、初期接点位置Ｐが変化しても、ロッカアーム３６の初期位相に変化が生じない。このため、図８（ａ）に示すように、駆動カム５のベース部５ａが係合頭部４４に接触している期間中は、受動部材３２、カム部材３３、ロッカアーム３６が共に静止し、バルブ４が閉鎖位置に保持される。
【００２７】
図８（ｂ）に示すように、駆動カム５のノーズ部５ｂが係合頭部４４に接触すると、受動部材３２とカム部材３３とが一緒に右方へ移動し、リフト部４１ｂがベースローラ３９に深く係合し、ロッカアーム３６が最大の角度で揺動する。これにより、図５の曲線（ロ）に示すように、バルブリフト量および作用角が共に最大化される。従って、この可変動弁機構３１によっても、実施例１と同様、簡単な構成でバルブ特性を的確に制御することができる。また、カム部材３３を受動部材３２と同じ高さに設けたので、実施例１と比較し、可変動弁機構３１の高さがより低くなるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１を示す可変動弁機構の分解斜視図である。
【図２】該可変動弁機構の組付形態を示す断面図である。
【図３】該可変動弁機構においてバルブリフト量を最小化するときの作用を示す機構図である。
【図４】該可変動弁機構においてバルブリフト量を最大化するときの作用を示す機構図である。
【図５】バルブリフト量と作用角の関係を示す特性図である。
【図６】本発明の実施例２を示す可変動弁機構の断面図である。
【図７】該可変動弁機構においてバルブリフト量を最小化するときの作用を示す機構図である。
【図８】該可変動弁機構においてバルブリフト量を最大化するときの作用を示す機構図である。
【図９】従来の可変動弁機構を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    可変動弁機構（実施例１）
２    カムシャフト
４    バルブ
５    駆動カム
７    バルブリフタ
１０    受動部材
１１    カム部材
１７    カム面
２３    コントロールシャフト
２４    アクチュエータ
３１    可変動弁機構（実施例２）
３２    受動部材
３３    カム部材
３４    アクチュエータ
３５    コントロールシャフト
３６    ロッカアーム
【図１】
0004469326.tif 000002
【図２】
0004469326.tif 000003
【図３】
0004469326.tif 000004
【図４】
0004469326.tif 000005
【図５】
0004469326.tif 000006
【図６】
0004469326.tif 000007
【図７】
0004469326.tif 000008
【図８】
0004469326.tif 000009
【図９】
0004469326.tif 000010