(57)【要約】【課題】バルブの開閉タイミングが可変で構造が簡単な動弁装置を提供する。【解決手段】エンジンと同期して回転する回転部材１と、回転部材１から駆動力の伝達を受けるカムシャフト２とが、同軸に配置され且つ互いに軸方向相対移動不能とされ、これらの間の相対回動角を可変となすカム機構５が設けられる。カム機構５は、カムシャフト２に設けられた軸方向溝２２と係合する径方向ピン５１と、回転部材１に設けられピン５１に係合する斜めカム溝５２とを含む。ピン５１の両端を保持するピン保持部材５０が、回転部材１に対して軸方向相対移動可能且つ周方向相対回動可能に取り付けられている。ピン保持部材５０と軸方向に係合する係合部材７２及びステップモータ７１を含む軸方向移動駆動手段７により、ピン保持部材５０が軸方向に相対移動せしめられる。カムシャフト２に取り付けられたカム２１からバルブへとバルブ開駆動力が伝達される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンの吸気または排気のバルブの開閉を制御するための動弁装置であって、エンジンと同期して回転する回転部材と、該回転部材から駆動力の伝達を受けるカムシャフトとを備え、該カムシャフトから前記バルブへとバルブ開駆動力を伝達する動弁装置において、
前記回転部材と前記カムシャフトとは同軸に配置され且つ互いに軸方向相対移動不能に配置されており、これらの間には相対回動角を可変となすカム機構が設けられており、
該カム機構は、前記カムシャフトに対して軸方向相対移動可能且つ周方向相対移動不能に適合せる径方向のピンと、前記回転部材に設けられ前記ピンに係合するカム溝とを含んでなり、該カム溝は前記カムシャフトの軸方向と平行な方向に対して斜めに延びており、
前記ピンの前記カムシャフトに対するその軸方向の移動を駆動する軸方向移動駆動手段が設けられていることを特徴とする動弁装置。
【請求項２】
前記カムシャフトには前記ピンと係合する軸方向の溝が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の動弁装置。
【請求項３】
前記溝は前記カムシャフトの回転中心を通って該カムシャフトを貫通する貫通溝であり、前記ピンは前記貫通溝を通って前記カムシャフトを貫通して配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の動弁装置。
【請求項４】
前記軸方向移動駆動手段は、前記回転部材に対して軸方向相対移動可能且つ周方向相対回動可能に取り付けられ且つ前記ピンを保持するピン保持部材と、ステップモータと、前記ピン保持部材に対して前記回転部材の周方向相対回転可能且つ軸方向相対移動不能に適合された係合部材とを含んでおり、前記ステップモータの出力回転軸に付された雄ねじと前記係合部材に形成された雌ねじとを噛み合わせてなるものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の動弁装置。
【請求項５】
前記カムシャフトから前記バルブへとバルブ開駆動力を伝達するロッカーアームが設けられており、前記カムシャフトに取り付けられたカムと前記ロッカーアームの入力部とが係合していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンの動弁装置に関するものであり、とくに弁（バルブ）の開閉タイミングを可変となす動弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンにおいては、シリンダ内へと吸入した燃料混合気を密閉シリンダ内で圧縮し着火爆発させることで、駆動出力を得ている。爆発により形成された燃焼ガスはシリンダから排気される。シリンダへの吸気及びシリンダからの排気を適正に行うために、吸気バルブ及び排気バルブを適時開閉させる制御が行われる。この制御のために、エンジンの出力シャフトからタイミングベルトを介して動弁装置のカムシャフトへと同期回転力が入力される。カムシャフトには、吸気側カムまたは排気側カムが固定されている。吸気バルブ及び排気バルブはそれぞれ、バルブスプリングにより、常時、シリンダの吸気開口及び排気開口を閉じる向きに付勢されている。カムシャフトの吸気側カムまたは排気側カムは、吸気側ロッカーアームまたは排気側ロッカーアームの入力部と係合している。これらのロッカーアームは、それぞれロッカーシャフトに回動可能に取り付けられており、出力部が吸気バルブのステムまたは排気バルブのステムと係合している。ロッカーアームは、その入力部の吸気側カムまたは排気側カムとの係合関係に基づき、出力部が適時バルブスプリングの付勢力に抗してバルブステムを押し吸気開口または排気開口を開くようになっている。
【０００３】
内燃エンジンに関しては、燃費改善及び排気ガス浄化を目的とする研究が絶えず続けられている。その目的のためには、エンジンの動作状態に応じて吸気バルブ及び排気バルブの開閉のタイミングを適正に制御することが求められる。また、エンジンを正転及び逆転の双方で使用する場合にも、吸気バルブ及び排気バルブの開閉のタイミングの変更が必要である。
【０００４】
このような可変バルブタイミングのために、従来、エンジンから駆動力の伝達を受けるカムシャフトの位相角を可変にすべく、該カムシャフトにタイミング制御機構を付加している。このタイミング制御機構としては、従来、スプラインタイプ又はベーンタイプのものが使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、上記従来の可変バルブタイミングのためのタイミング制御機構はいずれも油圧駆動によるものであり、構造が複雑である。
【０００６】
本発明は、以上の如き技術的課題に鑑みて、バルブの開閉タイミングを可変にすることが可能な動弁装置であって、構造が簡単化されたものを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
内燃エンジンの吸気または排気のバルブの開閉を制御するための動弁装置であって、エンジンと同期して回転する回転部材と、該回転部材から駆動力の伝達を受けるカムシャフトとを備え、該カムシャフトから前記バルブへとバルブ開駆動力を伝達する動弁装置において、
前記回転部材と前記カムシャフトとは同軸に配置され且つ互いに軸方向相対移動不能に配置されており、これらの間には相対回動角を可変となすカム機構が設けられており、
該カム機構は、前記カムシャフトに対して軸方向相対移動可能且つ周方向相対移動不能に適合せる径方向のピンと、前記回転部材に設けられ前記ピンに係合するカム溝とを含んでなり、該カム溝は前記カムシャフトの軸方向と平行な方向に対して斜めに延びており、
前記ピンの前記カムシャフトに対するその軸方向の移動を駆動する軸方向移動駆動手段が設けられていることを特徴とする動弁装置、
が提供される。
【０００８】
本発明の一態様においては、前記カムシャフトには前記ピンと係合する軸方向の溝が形成されている。本発明の一態様においては、前記溝は前記カムシャフトの回転中心を通って該カムシャフトを貫通する貫通溝であり、前記ピンは前記貫通溝を通って前記カムシャフトを貫通して配置されている。本発明の一態様においては、前記軸方向移動駆動手段は、前記回転部材に対して軸方向相対移動可能且つ周方向相対回動可能に取り付けられ且つ前記ピンを保持するピン保持部材と、ステップモータと、前記ピン保持部材に対して前記回転部材の周方向相対回転可能且つ軸方向相対移動不能に適合された係合部材とを含んでおり、前記ステップモータの出力回転軸に付された雄ねじと前記係合部材に形成された雌ねじとを噛み合わせてなるものである。本発明の一態様においては、前記カムシャフトから前記バルブへとバルブ開駆動力を伝達するロッカーアームが設けられており、前記カムシャフトに取り付けられたカムと前記ロッカーアームの入力部とが係合している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の動弁装置によれば、エンジンと同期して回転する回転部材をカムシャフトに対して同軸に配置し、これらの間に相対回動角を可変となすカム機構を設け、該カム機構のピンのカムシャフトに対する軸方向移動を駆動する軸方向移動駆動手段を設け、カムシャフトからバルブへとバルブ開駆動力を伝達しているので、軸方向移動駆動手段により回転部材に対するカムシャフトの相対回動角を変化させてバルブ開閉タイミングを変化させることが可能になり、装置構成が簡単化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明による動弁装置の一実施形態を示す模式的部分分解斜視図であり、図２はその模式的部分斜視図である。図３及び図４はいずれもその模式的断面図であり、図５はその動作説明のための模式図である。
【００１２】
本実施形態の動弁装置は、エンジンと同期して回転する回転部材１と、該回転部材１から駆動力の伝達を受けるカムシャフト２と、該カムシャフト２から吸気バルブ３へとバルブ開駆動力を伝達するためのロッカーアーム４とを備えている。
【００１３】
回転部材１は、カムシャフト２に被せられるようにして該カムシャフトと同軸に配置され且つ互いに軸方向相対移動不能に配置されている。これら回転部材１とカムシャフト２との間には、それらの相対回動角を可変となすカム機構５が設けられている。カム機構５は、カムシャフト２に対して軸方向移動可能且つ周方向相対移動不能に適合せる径方向のピン５１と、回転部材１に設けられピン５１に係合するカム溝５２とを含んでいる。カム溝５２は、カムシャフト２の軸方向と平行な方向に対して斜めに延びている。このカム溝５２の斜め角度及び長さは、所望のバルブ開閉タイミング可変様式に基づき適宜設定することができる。
【００１４】
カムシャフト２には、ピン５１と係合する溝２２が形成されている。この溝２２は、カムシャフト２の軸方向に細長い長孔の形態をなし、更に、カムシャフト２の回転中心を通って該カムシャフトを貫通する貫通溝の形態をなしている。ピン５１は貫通溝２２を通ってカムシャフト２を貫通して配置されている。
【００１５】
ピン５１のカムシャフト２に対する軸方向移動を駆動する軸方向移動駆動手段７が設けられている。この軸方向移動駆動手段７は、回転部材１に対して軸方向相対移動可能且つ周方向相対回動可能に取り付けられ且つピン５１の両端を保持するピン保持部材５０と、ステップモータ７１と、ピン保持部材５０に対して周方向相対回転可能且つ軸方向相対移動不能に適合された係合部材７２とを含んでいる。ここで、ステップモータ７１の出力回転軸には雄ねじ７１’が付されており、係合部材７２には不図示の雌ねじが形成されており、これら雄ねじ７１’と雌ねじとが噛み合わされている。これにより、ステップモータ７１を所要角度正転または逆転させることで、ピン保持部材５０ひいてはピン５１を軸方向に所要ストロークで往復移動させることができる。これにより、ピン５１とカム溝５２との係合関係に基づき、カムシャフト２に対して回転部材１が回動し、これによりカムシャフト２に対する回転部材１の相対回動角が変化する。
【００１６】
回転部材１は、カムシャフト２と同軸に形成されたギヤ１１を備えている。エンジンの不図示の出力シャフトから上記回転部材１のギヤ１１へと駆動力が伝達される。
【００１７】
カムシャフト２には、カム２１が取り付けられている。図５に示されているように、カム２１は、ロッカーアーム４の入力部と係合している。この係合は、カムシャフト２と平行にロッカーアーム入力部に配置されたピン４１に対してなされている。ロッカーアーム４は、カムシャフト２と平行なロッカーシャフト４３を中心として回動可能であり、ロッカーシャフト４３に関して上記入力部とは反対側に位置する出力部がバルブ３のステムの上端に当接可能に配置されている。バルブ３は、バルブスプリング３１により常時シリンダの吸気開口８を閉じる向きに付勢されている。ロッカーアーム４がカム２１との係合に基づきロッカーシャフト４３の周りで揺動することで、所要のタイミングで、吸気バルブ３がリフトせしめられ（図５において下方へと移動せしめられ）、吸気バルブ３がリフト量Ｌ１をもって開かれる。
【００１８】
次に、本実施形態の動弁装置の動作につき説明する。エンジンの出力シャフトから回転部材１のギヤ１１へと駆動力が伝達されると、その回転力はカム機構５を介してカムシャフト２へと伝達される。これに基づきカム２１が回転することで、ロッカーアーム４がロッカーシャフト４３の周りで揺動し、所要のタイミングで吸気バルブ３が開閉する。吸気バルブ開閉タイミングを変化させるには、ステップモータ７１を所要角度正転または逆転させ、ピン保持部材５０ひいてはピン５１を軸方向に所要ストロークで移動させ、カムシャフト２に対して回転部材１を回動させる。
【００１９】
本実施形態においては、簡単なカム機構及び軸方向移動駆動手段を用いてバルブタイミングを可変となすことができ、装置構成が簡単化される。
【００２０】
以上の実施形態では、ピン５１と係合する溝２２がカムシャフト２の回転中心を通る貫通溝であり、ピン５１が貫通溝２２を通ってカムシャフト２を貫通している例が示されているが、本発明はそれに限定されるものではない。ピン５２は、溝２２を貫通する１本ものでなくてもよく、互いに反対の向きに２カ所から径方向に内方へと突出しているものであってもよい。更に、その場合には、溝２２は貫通溝である必要はなくカムシャフトの外周面に所要の深さで設けられているものであってもよい。
【００２１】
以上の実施形態では、カムシャフト２のカム２１からロッカーアーム４を介してバルブ３へとバルブ開駆動力を伝達するロッカーアーム式の動弁機構を有する例を示したが、本発明のバルブの開閉タイミングを可変にする動弁装置は、ロッカーアームを用いることなくカム２１からバルブ３へとバルブ開駆動力を伝達する直動式の動弁機構を有するものにも適用できる。
【００２２】
更に、以上の実施形態では吸気バルブに関して述べたが、本発明のバルブの開閉タイミングを可変にする動弁装置は、排気バルブに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による動弁装置の一実施形態を示す模式的部分分解斜視図である。
【図２】図１の動弁装置の模式的部分斜視図である。
【図３】図１の動弁装置の模式的断面図である。
【図４】図１の動弁装置の模式的断面図である。
【図５】図１の動弁装置の動作説明のための模式図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  回転部材
１１  ギヤ
２  カムシャフト
２１  カム
２２  溝
３  吸気バルブ
３１  バルブスプリング
４  ロッカーアーム
４１  ピン
４３  ロッカーシャフト
５  カム機構
５０  ピン保持部材
５１  径方向ピン
５２  カム溝
７  軸方向移動駆動手段
７１  ステップモータ
７１’  雄ねじ
７２  係合部材
【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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