(57)【要約】【課題】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する。【解決手段】可変動弁機構１を、駆動カム５を備えたカムシャフト２と、バルブ４を開閉するロッカアーム７と、ロッカアーム７に係合するカム面１６を備えた揺動カム１５と、駆動カム５の動力を揺動カム１５に伝えるリンク１８と、リンク１８を駆動するアクチュエータ１２とで構成する。リンク１８の基端を揺動カム１５に連結し、リンク１８及び可変アーム１９の先端に駆動カム５と接触する回転体２１を設ける。回転体２１を可変アーム１９で可変カム１４に連結し、可変カム１４をアクチュエータ１２で回動して、回転体２１と駆動カム５との接点位置Ｐをエンジンの運転状態に応じて変更する。【選択図】図１
2007170333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動カムを備えたカムシャフトと、バルブを開閉する動弁部材と、動弁部材に係合するカム面を備えた揺動カムと、駆動カムの動力を揺動カムに伝えるリンクと、リンクを駆動するアクチュエータを備えた可変手段とからなり、前記リンクの基端を揺動カムに連結し、リンクの先端に駆動カムと接触する回転体を設け、前記可変手段に回転体と駆動カムとの接点位置を変更する可変カムを設けたことを特徴とする可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブ特性を可変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（図示略）によって回転されるカムシャフト１０１と、バルブ１０２を開閉する動弁部材１０３とを備えている。カムシャフト１０１上には、駆動カム１０４が一体回動可能に固定されるとともに、動弁部材１０３に係合するカム面１０５を備えた揺動カム１０６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１０７上には、偏心カム１０８を介して可変リンク１０９が揺動可能に支持されている。可変リンク１０９の一端はリング状リンク１１０で駆動カム１０４に連結され、可変リンク１０９の他端がロッド状リンク１１１で揺動カム１０６に連結されている。そして、駆動カム１０４の動力を三本のリンク１０９，１１０，１１１を介して揺動カム１０６に伝え、可変リンク１０９の揺動角度を偏心カム１０８で変化させて、バルブ１０２のリフト量及び作用角を内燃機関の運転状態に応じて変更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１０４と揺動カム１０６との間に三本のリンク１０９，１１０，１１１を必要とするため、駆動カム１０４から動弁部材１０３までの動力伝達経路が複雑化するという問題点があった。
【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、駆動カムを備えたカムシャフトと、バルブを開閉する動弁部材と、動弁部材に係合するカム面を備えた揺動カムと、駆動カムの動力を揺動カムに伝えるリンクと、リンクを駆動するアクチュエータを備えた可変手段とからなる可変動弁機構において、リンクの基端を揺動カムに連結し、リンクの先端に駆動カムと接触する回転体を設け、可変手段に回転体と駆動カムとの接点位置を変更する可変カムを設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、上記可変動弁機構において次の特徴的手段を提供する。
（１）揺動カムの一端を可変カムに支持し、揺動カムの他端にカム面を形成し、可変カムとリンクの先端とを可変アームで連結し、該連結部に回転体を支持すること。
（２）揺動カムの一端をカムシャフトに支持し、揺動カムの他端にカム面を形成し、リンクの中間部に可変カムに係合する係合部を設けること。
【０００８】
なお、動弁部材に関しては次の構成を採用できる。
（３）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。
（４）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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の可変動弁機構によれば、駆動カムに接触する回転体をリンクの先端に設け、リンクの基端を揺動カムに連結したので、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いう優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１、図６に示すように、この実施形態の可変動弁機構１，３１は、駆動カム５を備えたカムシャフト２と、バルブ４を開閉するロッカアーム７と、ロッカアーム７に係合するカム面１６，３３を備えた揺動カム１５，３２と、駆動カム５の動力を揺動カム１５，３２に伝えるリンク１８，３７と、リンク１８，３７を駆動するアクチュエータ１２を備えた可変手段とから構成されている。リンク１８，３７は、基端が揺動カム１５，３２に連結され、先端に駆動カム５と接触する回転体２１，３９を備えている。そして、可変手段に回転体２１，３９と駆動カム５との接点位置Ｐを変更する可変カム１４，３５が設けられている。
【実施例１】
【００１１】
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上方のハウジング（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が固着され、駆動カム５に等半径部５ａとノーズ部５ｂとが形成されている。
【００１２】
カムシャフト２の下方にはバルブ４を開閉するロッカアーム７が基端側のピボット８で上下に揺動可能に支持され、バルブ４上のスプリング（図示略）で上方へ付勢されている。ロッカアーム７の先端にはバルブ４を押圧する押圧部９が設けられ、ロッカアーム７の中間部にベースローラ１０が支持されている。ロッカアーム７の上方にはコントロールシャフト１１がカムシャフト２と平行に設けられ、その一端は油圧又は電動のアクチュエータ１２に連結され、アクチュエータ１２が制御装置（図示略）によりエンジンの運転状態に応じて制御される。
【００１３】
図２に示すように、コントロールシャフト１１上には可変カム１４と揺動カム１５とが設けられている。揺動カム１５は上下に長く形成され、上端一対のアーム部１５ａにてコントロールシャフト１１に揺動可能に支持されている。揺動カム１５の下端には、ベースローラ１０に係合するカム面１６が形成され、カム面１６にコントロールシャフト１１の軸心を中心とする弧状のベース部１６ａと、これと反対側に湾曲するリフト部１６ｂとが設けられている。可変カム１４は、揺動カム１５の内側において、コントロールシャフト１１にその軸心から偏倚した状態で固定されている。
【００１４】
揺動カム１５には、リンク１８と可変アーム１９とが組み付けられている。リンク１８は、基端がピン２０で揺動カム１５軸着され、先端が回転体２１の支持軸２３に連結されている。回転体２１は可変アーム１９の先端に支持され、可変アーム１９の基端孔１９ａが可変カム１４に回動可能に外嵌されている。揺動カム１５にはスプリング２４の一端が掛止され、回転体２１を駆動カム５に常時接触させている。そして、可変カム１４が可変アーム１９を介して駆動カム５に対する回転体２１の接点位置Ｐを変更し、リンク１８が駆動カム５の動力を揺動カム１５に伝えるようになっている。
【００１５】
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作用を示す。このとき、図３（ａ）に示すように、可変カム１４の中心はコントロールシャフト１１の軸心より左側にあり、可変アーム１９が回転体２１を駆動カム５のノーズ部５ｂから所定角度θ１離れた位相で等半径部５ａに接触させ（接点位置Ｐ１)、揺動カム１５のカム面１６がベース部１６ａにてベースローラ１０に係合している。このため、駆動カム５の等半径部５ａが回転体２１に接触している期間中は、揺動カム１５及びロッカアーム７が共に静止し、バルブ４が閉鎖位置に保持される。
【００１６】
図３（ｂ）に示すように、カムシャフト２が回転し、駆動カム５のノーズ部５ｂが回転体２１に接触すると、リンク１８が揺動カム１５を右方へ揺動する。このとき、揺動カム１５は比較的小さな角度で揺動し、カム面１６のリフト部１６ｂがベースローラ１０に浅く係合する。従って、ロッカアーム７が僅かに揺動し、バルブ４が最小のリフト量（Ｌｍｉｎ．）で開放され、図５の曲線（イ）に示すように、リフト量及び作用角が最小のバルブ特性が得られる。
【００１７】
図４はバルブ４を最大のリフト量で開閉するときの作用を示す。このときは、図４（ａ）に示すように、可変カム１４の中心がコントロールシャフト１１の軸心より右側に切り替えられ、可変アーム１９が回転体２１を駆動カム５のノーズ部５ｂから所定角度θ２（θ２＜θ１）離れた位相で等半径部５ａに接触させる（接点位置Ｐ２）。しかし、駆動カム５と回転体２１との接点位置が変化しても、揺動カム１５はベース部１６ａにてベースローラ１０に係合し続け、このベース部１６ａが揺動カム１５の揺動中心と同心であることから、駆動カム５の等半径部５ａが回転体２１に係合する期間中は、図２（ａ）と同様、バルブ４が閉鎖位置に保持される。
【００１８】
図４（ｂ）に示すように、駆動カム５のノーズ部５ｂが回転体２１に接触すると、リンク１８が揺動カム１５を右方へ揺動する。このとき、可変カム１４が可変アーム１９の支点を駆動カム５から離れた位置に切り替えているので、揺動カム１５が大きな角度で揺動し、リフト部１６ｂの終端がベースローラ１０に深く係合する。このため、ロッカアーム７が大きな角度で揺動し、バルブ４が最大のリフト量（Ｌｍａｘ．）で開放され、図５の曲線（ロ）に示すように、リフト量及び作用角が最大のバルブ特性が得られる。従って、回転体２１と駆動カム５との接点位置をＰ１〜Ｐ２の範囲で変更することにより、バルブ４のリフト量と作用角を図５の曲線（ハ），（ニ），（ホ）に例示するように任意の中間値に制御することができる。
【００１９】
また、実施例１の可変動弁機構１によれば、回転体２１を可変アーム１９とリンク１８の先端に設け、リンク１８の基端を揺動カム１５に連結したので、駆動カム５の動力を一本のリンク１８で揺動カム１５に伝えることができる。このため、駆動カム５からロッカアーム７までの動力伝達経路をリンク１８と揺動カム１５の二部品で簡単に構成することができる。特に、揺動カム１５を上下に長く形成し、その上端を可変カム１４で支持し、下端にカム面１６を設け、中間部の回転体２１を駆動カム５に接触させたので、比較的短いリンク１８を用いて揺動カム１５を大きな角度で揺動できるという利点もある。
【実施例２】
【００２０】
次に、本発明の実施例２を図６〜図８に基づいて説明する。この可変動弁機構３１では、図６に示すように、揺動カム３２の上端がカムシャフト２に支持され、揺動カム３２の下端に実施例１のカム面１６と左右反対向きで略同じプロフィールのカム面３３が形成されている。揺動カム３２の中間部側方にはコントロールシャフト３４がカムシャフト２と平行に設けられ、その一端にアクチュエータ１２が連結され、揺動カム３２と対応する軸線方向位置に可変カム３５が固定されている。
【００２１】
駆動カム５の動力を揺動カム３２に伝えるリンク３７は「く」字形に屈曲形成され、その基端がピン３８で揺動カム３２に軸着され、先端に駆動カム５と接触する回転体３９が支持されている。リンク３７の中間屈曲部には可変カム３５に係合するローラ４０が支持され、可変カム３５がローラ４０を介してリンク３７を起伏回動し、駆動カム５に対する回転体３９の接点位置Ｐをエンジンの運転状態に応じて変更するようになっている。
【００２２】
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作用を示す。このとき、図７（ａ）に示すように、可変カム３５が等半径部３５ａにてローラ４０に係合し、リンク３７が回転体３９を駆動カム５のノーズ部５ｂから所定角度θ３離れた位相で等半径部５ａに接触させ（接点位置Ｐ３）、揺動カム３２のカム面３３がベース部３３ａにてベースローラ１０に係合している。このため、駆動カム５の等半径部５ａが回転体３９に係合している期間中は、揺動カム３２及びロッカアーム７が共に静止し、バルブ４が閉鎖位置に保持される。
【００２３】
図７（ｂ）に示すように、駆動カム５のノーズ部５ｂが回転体３９に接触すると、リンク３７が揺動カム３２を左方へ揺動する。このとき、揺動カム３２は比較的小さな角度で揺動し、カム面３３のリフト部３３ｂがベースローラ１０に浅く係合する。従って、ロッカアーム７が僅かに揺動し、バルブ４が最小のリフト量（Ｌｍｉｎ．）で開放されるとともに、バルブ４の作用角が最小化される。
【００２４】
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作用を示す。このときは、図８（ａ）に示すように、可変カム３５がノーズ部３５ｂにてローラ４０に係合し、リンク３７が回転体３９を駆動カム５のノーズ部５ｂから所定角度θ４（θ４＞θ３）離れた位相で等半径部５ａに接触させる（接点位置Ｐ４）。しかし、接点位置が変化しても、揺動カム３２はベース部３３ａの終端にてベースローラ１０に係合し、ベース部３３ａが揺動カム３２の揺動中心と同心であることから、駆動カム５の等半径部５ａが回転体２１に係合する期間中は、図７（ａ）と同様、バルブ４が閉鎖位置に保持される。
【００２５】
図８（ｂ）に示すように、駆動カム５のノーズ部５ｂが回転体３９に接触すると、リンク３７が揺動カム１５を左方へ揺動する。このときは、可変カム３５がローラ４０を駆動カム５側へ持ち上げているので、揺動カム３２が大きな角度で揺動し、カム面３３のリフト部３３ｂがベースローラ１０に深く係合する。このため、ロッカアーム７が大きな角度で揺動し、バルブ４が最大のリフト量（Ｌｍａｘ．）で開放されるとともに、バルブ４の作用角が最大化される。従って、回転体３９と駆動カム５との接点位置をＰ３〜Ｐ４の範囲で変更することにより、バルブ４のリフト量と作用角を任意の中間値に制御できる。
【００２６】
また、実施例２の可変動弁機構３１によれば、回転体３９をリンク３７の先端に設け、リンク３７の基端を揺動カム３２に連結したので、駆動カム５の動力を一本のリンク３７で揺動カム３２に伝えることができ、駆動カム５からロッカアーム７までの動力伝達経路をリンク３７と揺動カム３２の二部品で簡単に構成できる。特に、揺動カム３２を上下に長く形成し、その上端をカムシャフト２に支持し、下端にカム面３３を設け、リンク３７の中間部に位置するローラ４０を可変カム３５に接触させたので、一本のリンク３７を用いて揺動カム３２を大きな角度で揺動できるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１を示す可変動弁機構の立面図である。
【図２】該可変動弁機構において揺動カム、可変カム、可変アーム及びリンクの組付構造を示す斜視図である。
【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立面図である。
【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】
【００２８】
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    ロッカアーム
１２    アクチュエータ
１４    可変カム
１５    揺動カム
１６    カム面
１８    リンク
１９    可変アーム
２１    回転体
３１    可変動弁機構（実施例２）
３２    揺動カム
３３    カム面
３５    可変カム
３７    リンク
３９    回転体
【図１】
2007170333.tif 000003
【図２】
2007170333.tif 000004
【図３】
2007170333.tif 000005
【図４】
2007170333.tif 000006
【図５】
2007170333.tif 000007
【図６】
2007170333.tif 000008
【図７】
2007170333.tif 000009
【図８】
2007170333.tif 000010
【図９】
2007170333.tif 000011