(57)【要約】  【課題】  揺動カム２０の片当たりを軽減・回避する。  【解決手段】  揺動カム２０は、シリンダヘッド側に回転可能に支持される円筒状のジャーナル部３１と、吸（排）気弁のバルブリフタを押圧する一対のカムロブ３２Ａ，３２Ｂと、を有し、リンク接続側ＦＡのカムロブ３２Ａにのみリンク機構が接続される。各カムロブ３２Ａ，３２Ｂの軸方向両側の角部３５，３６のうち、非リンク接続側ＦＢの角部３５に、リンク接続側ＦＡの角部３６に比して大きく窪んだ面取り部（３５）を形成する。  【選択図】  図３
2007032505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトにより回転駆動される駆動軸の回転に連動して揺動カムが揺動するように駆動軸と揺動カムとがリンク機構により連係され、
上記揺動カムが、シリンダヘッド側に回転可能に支持される円筒状のジャーナル部と、吸排気弁のバルブリフタを押圧する一対のカムロブと、を有し、これら一対のカムロブのうち、軸方向でリンク接続側に位置する一方のカムロブにのみリンク機構が接続されている内燃機関の動弁装置において、
各カムロブの軸方向両側の角部のうち、上記リンク接続側と反対側である非リンク接続側の角部に、リンク接続側の角部に比して、カムロブの外周に形成されるカム面に対して大きく窪んだ面取り部を形成したことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
上記面取り部は、周方向で高リフト区間に対応する部位にのみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
各カムロブは、バルブリフタの中心に対して非リンク接続側にオフセットしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項４】
上記揺動カムが駆動軸の外周に揺動可能に嵌合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項５】
上記駆動軸に偏心して設けられた円形の駆動カムと、制御軸と、この制御軸に偏心して設けられた円形の制御カムと、吸排気弁のバルブリフト量及び作動角を変更するように上記制御軸の回転角度を変更するアクチュエータと、を有し、
上記リンク機構が、制御カムの円形の外周に揺動可能に取り付けられるロッカアームと、上記偏心カムとロッカアームの一端とを連係する第１リンクと、ロッカアームの他端と揺動カムの一方のカムロブとを連係する第２リンクと、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに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】
本発明は、内燃機関の動弁装置に関し、特に、吸気弁や排気弁（以下、吸排気弁と呼ぶ）のバルブリフト量及び作動角の双方を変更可能な揺動カムを備えたリフト作動角変更機構に好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の動弁装置として、特許文献１には、吸排気弁のバルブリフト量及び作動角の双方を無段階・連続的に変更可能なリフト作動角変更機構が記載されている。この機構は、クランクシャフトにより回転駆動される駆動軸の回転に応じて揺動カムが揺動して吸排気弁を開閉するように、ロッカアームを含むリンク機構により駆動軸と揺動カムとを連係し、かつ、制御軸及び制御カムを介してロッカアームの揺動支点の位置を変化させることにより、吸排気弁のバルブリフト量及び作動角の双方を変更するようになっている。上記の揺動カムは、シリンダヘッド側に回転可能に支持される円筒状のジャーナル部の両側に一対のカムロブが一体に設けられ、これらのカムロブが各気筒の一対の吸気弁又は排気弁のバルブリフタを押圧するようになっている。
【特許文献１】特開２００１−１６４９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の揺動カムは、軸方向でリンク接続側に位置する一方のカムロブにのみ、リンク機構のリンクが接続された、いわゆる片持ち支持の形態となっている。このため、機関実動時、特に高リフト時には、リンクからの入力等により揺動カムが軸線に対して傾斜する方向に倒れ込み、カムロブの軸方向両側の角部のうち、上記リンク接続側とは反対側の非リンク接続側の角部が局所的にバルブリフタの上面に強く接触するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、クランクシャフトにより回転駆動される駆動軸の回転に連動して揺動カムが揺動するように駆動軸と揺動カムとがリンク機構により連係され、上記揺動カムが、シリンダヘッド側に回転可能に支持される円筒状のジャーナル部と、吸排気弁のバルブリフタを押圧する一対のカムロブと、を有し、これら一対のカムロブのうち、軸方向でリンク接続側に位置する一方のカムロブにのみリンク機構が接続されている内燃機関の動弁装置において、各カムロブの軸方向両側の角部のうち、上記リンク接続側と反対側である非リンク接続側の角部に、リンク接続側の角部に比して、カムロブの外周に形成されるカム面に対して大きく窪んだ面取り部を形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、各カムロブの軸方向両側の角部のうち、リンク接続側と反対側である非リンク接続側の角部にのみ所定の面取り部を形成しているので、カム面の幅方向寸法を確保しつつ、非リンク接続側の角部の部分での局所的な片当たりを低減・解消し、カムロブ及びこれに接触するバルブリフタの信頼性・耐久性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１には、本発明の一実施例に係る内燃機関の動弁装置として、吸気弁１２の作動角及びバルブリフト量（最大リフト量）の双方を連続的に変更可能なリフト作動角変更機構１０を簡略的に示している。この機構１０は特開２００２−５４４６６号公報等に記載されているように既に公知であるので、その概要のみを説明する。各気筒には一対の吸気弁１２及び一対の排気弁（図示省略）が配設され、各吸気弁１２の上部にはバルブリフタ１９が配設されている。これらのバルブリフタ１９の上方には、内部に潤滑油路が形成された中空状の駆動軸１３が気筒列方向に延在している。この駆動軸１３は、クランクシャフトから回転動力が伝達され、クランクシャフトに連動して回転駆動される。この駆動軸１３の外周には、各気筒毎に揺動カム２０が揺動可能に取り付けられている。
【０００７】
各揺動カム２０には、各気筒の一対のバルブリフタ１９の上面にそれぞれ当接する一対のカムロブ３２Ａ，３２Ｂを有しており、この揺動カム２０が揺動することにより、カムロブ３２Ａ，３２Ｂ及びバルブリフタ１９を介して吸気弁１２が昇降すなわちリフトする。
【０００８】
リフト作動角変更機構１０は、駆動軸１３の外周に偏心して設けられ、この駆動軸１３と一体的に回転する偏心カム１５と、駆動軸１３と略平行に気筒列方向へ延在する制御軸１６と、この制御軸１６の外周に偏心して設けられ、この制御軸１６と一体的に回転する制御カム１７と、この制御カム１７の円筒面をなす外周面に揺動可能に外嵌するロッカアーム１８と、ロッカアーム１８の一端と偏心カム１５とを連係するリング状リンク（第１リンク）２５と、ロッカアーム１８の他端と揺動カム２０とを連係するロッド状リンク（第２リンク）２６と、を有している。リング状リンク２５は、一端が偏心カム１５の円筒面をなす外周面に相対回転可能に外嵌し、他端が第１連結ピン２１によりロッカアーム１８の一端に相対回転可能に連結されている。ロッド状リンク２６は、一端が第２連結ピン２８を介してロッカアーム１８の他端に相対回転可能に連結され、他端が第３連結ピン２９により揺動カム２０の一方のカムロブ３２Ａと相対回転可能に連結されている。偏心カム１５の軸心は駆動軸１３の軸心に対して所定量だけ偏心しており、制御カム１７の軸心は制御軸１６の軸心に対して所定量だけ偏心している。揺動カム２０のジャーナル部３１及び制御軸１６は、軸受ブラケットを介してシリンダヘッドに回転可能に支持されている。制御軸１６は、アクチュエータとしてのモータ５１により回転駆動されるとともに所定の回転位置に保持される。この実施例では、モータ５１の出力軸５１ａに設けられたウォーム５２が、制御軸１６の一端に同軸上に固定されたウォームホイール５０に直接的に噛合する簡素な構造となっている。
【０００９】
このような構成により、クランクシャフトに連動して駆動軸１３が回転すると、偏心カム１５を介してリング状リンク２５がほぼ並進移動するとともに、ロッカアーム１８が制御カム１７の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク２６を介して揺動カム２０が揺動して吸気弁１２を昇降させる。また、制御軸１６の回転角度を変化させることにより、ロッカアーム１８の揺動支点位置である制御カム１７の軸心の位置が変化して揺動カム２０の姿勢が変化する。これにより、駆動軸１３に対する吸気弁１２の作動角の中心位相（開閉時期の位相）が略一定のままで、吸気弁１２の作動角（吸気弁の開閉期間）及びバルブリフト量が連続的に変化する。
【００１０】
このようなリフト作動角変更機構１０は、偏心カム１５の軸受部分や制御カム１７の軸受部分の他、各ピンの軸受部分等が面接触となっているため、潤滑が行い易く、耐久性，信頼性に優れているとともに、作動角を変更させる際の抵抗も低く抑制される。また、吸気弁１２を駆動する揺動カム２０が駆動軸１３と同軸上に配置されているため、例えば駆動用のカムを駆動軸１３とは異なる別の支軸で支持するような構成に比して、制御精度に優れているとともに、装置自体がコンパクトなものとなり、車両搭載性が良い。更に、ロッド状リンク２６がほぼ機関上下方向に沿うように配置されているため、機関側方（図１の左右方向）への張出量が抑制されている。しかも、駆動軸１３から揺動カム２０への伝達経路にばね等の付勢手段のない簡素なリンク機構となっているので損失が少なく信頼性・耐久性にも優れている。
【００１１】
コントロールユニット５４は、エンジン回転信号、エンジン負荷信号をはじめ、冷却水温信号、作動油の温度信号等が入力され、これらの検出信号に基づいて、モータ５１へ制御信号を出力して、吸気弁１２の作動角及びバルブリフト量を制御するとともに、各種エンジン制御処理を記憶及び実行する機能を有している。リフト作動角変更機構１０によるリフト特性量（バルブリフト量及び作動角）に対応する制御軸１６の角度は、例えばポテンショメータのような作動角センサ（制御軸センサ）５３により検出される。
【００１２】
図２及び図３は揺動カム２０を単体で示している。図１〜３を参照して、本実施例の要部をなす揺動カム２０の構成・形状及びその作用効果について説明する。揺動カム２０は、駆動軸１３上に各気筒毎に揺動可能に取り付けられており、クランクシャフトにより回転駆動される駆動軸１３の回転に連動して揺動するように、リンク機構を構成するリング状リンク２５，ロッカアーム１８及びロッド状リンク２６を介して駆動軸１３に連係されている。各揺動カム２０は、カムブラケット２２を用いてシリンダヘッド２３へへ回転可能に支持される円筒状のジャーナル部３１と、このジャーナル部３１の軸方向両端部に一体的に設けられ、各気筒の一対の吸気弁のバルブリフタ１９を押圧する一対の第１カムロブ３２Ａ及び第２カムロブ３２Ｂと、により構成されている。各カムロブ３２Ａ，３２Ｂは、ジャーナル部３１と同軸上に配置される円筒状の基部３３から径方向外方へ張り出していて、揺動カム２０の揺動に応じて吸気弁１２のバルブリフタ１９をバルブスプリング反力に抗して押し下して吸気弁１２を開閉作動させるようになっている。
【００１３】
このように揺動カム２０に一対のカムロブ３２Ａ，３２Ｂを設けているために、各気筒の一対の吸気弁１２に対して、揺動カム２０，リング状リンク２５，ロッド状リンク２６及びロッカアーム１８等のリンク部品をそれぞれ一つに共用化することができ、部品点数の低減化による軽量化・簡素化を図ることができる。このように揺動カム２０に一対のカムロブ３２Ａ，３２Ｂを設けている関係で、一対のカムロブ３２Ａ，３２Ｂのうち、軸方向で所定のリンク接続側（図３の上側）ＦＡに位置する一方の第１カムロブ３２Ａにのみリンク機構が接続されている。詳しくは、一対のカムロブ３２Ａ，３２Ｂのうちで第１カムロブ３２Ａにのみピン孔３０が形成されており、このピン孔３０を挿通する第３連結ピン２９によって、リンク機構の一部を構成するロッド状リンク２６と揺動カム２０とが相対回転可能に連結されている。
【００１４】
このように、揺動カム２０の一方のカムロブ３２Ａにのみリンク機構を連結した、いわゆる片持ち支持の構造となっていると、機関実動時には、リンク機構側から作用する荷重等に起因して、図３に示すように、揺動カム２０の軸線２０Ａに対して傾く所定の傾斜方向Ｍ１、詳しくは、ピン孔３０が軸線２０Ａに近づく方向（図３の時計回り方向）Ｍ１の荷重・モーメントが作用する。このため、揺動カム２０が上記の傾斜方向Ｍ１に倒れ込み、各カムロブ３２Ａ，３２Ｂの軸方向両側の角部３５，３６のうち、上記リンク接続側ＦＡと反対側である非リンク接続側ＦＢ（図３の下側）の部分でバルブリフタ１９と局所的に強く接触する、いわゆる片当たりを招き、揺動カム２０の信頼性・耐久性の確保が困難であるという、特有の課題を生じてしまう。上述した揺動カム２０の倒れ込みを軽減するために、駆動軸１３の外周と揺動カム２０の内周との隙間や、揺動カム２０のジャーナル部３１の内周とカムブラケット２２やシリンダヘッド２３の軸受部分との隙間を過度に小さくすると、この部分での摺動抵抗やフリクションが増大してしまう。
【００１５】
そこで本実施例では、各カムロブ３２Ａ，３２Ｂの軸方向両側の角部３５，３６のうち、上記リンク接続側ＦＡと反対側である非リンク接続側ＦＢ（図３の下側）の角部３５に、リンク接続側ＦＡの角部３６に比して、カムロブ３２Ａ，３２Ｂの外周に形成されるカム面３４に対して大きく窪んだ面取り部（３５）を形成している。このように面取り部３５を形成することによって、上述したような片持ち支持形状の揺動カム２０に特有の課題である、傾斜方向Ｍ１への揺動カム２０の倒れ込みが生じたとしても、カムロブ３２Ａ，３２Ｂの非リンク接続側ＦＢ（図３の下側）の角部に面取り部３５を形成していることから、この部分でバルブリフタ１９の上面に局所的に強く接触する、いわゆる片当たりを生じることを有効に低減・回避することができる。この結果、揺動カム２０及びバルブリフタ１９の信頼性・耐久性を向上することができる。
【００１６】
また、カム面２４の幅方向寸法を十分に確保するように、リンク接続側ＦＡの角部３６には、カム面３４に対して窪んだ面取り部が設けられておらず、あるいは、上記の面取り部３５に比してカム面３４に対する窪み量が十分に小さい面取り部が形成される。
【００１７】
面取り部３５は、例えば図４に示すような所定のテーパ形状の先端部３８を有する加工用刃物３７を用いて、断面略三角形状に切削加工される。この面取り部３５は、周方向で高リフト区間に対応する先端側の一部の区間３９にのみ設けられている。言い換えると、カムランプ区間には面取り部を設けていない。このように、片当たりが特に問題となる高面圧部位にのみ面取り部３５を設けることにより、不要な切削加工を省略することができる。なお、面取り部３５を鋳造時に形成するようにしても良く、この場合、上記の切削加工を省略することができる。
【００１８】
カムロブ３２Ａ，３２Ｂの中で、面取り部３５が形成される高リフト側の区間３９では、バルブリフタ１９に接触するカム面３４が、面取り部３５を除く幅方向範囲となる。そこで本実施例では、各カムロブ３２Ａ，３２Ｂを、バルブリフタ１９の中心に対して非リンク接続側ＦＢにオフセットしている。つまり、カムロブ３２Ａ，３２Ｂの中心線４０を、バルブリフタ１９の中心を通って上記中心線４０に平行なリフタ中心線４１に対して、非リンク接続側ＦＢに所定量αだけオフセットしている。これにより、両中心線４０，４１を同じ軸方向位置に配置する場合に比して、最大リフト時にバルブリフタ１９に接触するカム面３４の範囲、つまり面取り部３５を除く範囲を、バルブリフタ１９の中心に近づけることができるので、カムトラベル範囲を拡大することができ、ひいてはバルブリフト量を大きく設定することができる。
【００１９】
また、カムロブ３２Ａ，３２Ｂの中で、実質的にバルブリフタ１９と接触することのないベースサークル区間には、軽量化のために、その両側に切削部４２が切削加工等により形成されている。
【００２０】
揺動カム２０は、典型的には、上記実施例のように駆動軸１３の外周に揺動可能に嵌合されている。この場合、相対回転する駆動軸１３の外周と揺動カム２０の内周との間に過度なフリクションが作用することのないようにクリアランスを確保する必要があるので、揺動カム２０の倒れ込みを招き易いことから、上述したように面取り部３５を設けることが極めて有用である。
【００２１】
揺動カム２０は、好ましくは上記実施例のように、吸気弁１２（又は排気弁）のバルブリフト量及び作動角の双方を連続的に変更可能なリフト作動角変更機構１０に適用される。このリフト作動角変更機構１０は、駆動軸１３に偏心して設けられた円形の駆動カム１５と、制御軸１６と、この制御軸１６に偏心して設けられた円形の制御カム１７と、吸（排）気弁１２のバルブリフト量及び作動角を変更するように制御軸１６の回転角度を変更するアクチュエータ（モータ）５１と、を有している。また、上記のリンク機構が、制御カム１６の円形の外周に揺動可能に取り付けられるロッカアーム１８と、上記偏心カム１５とロッカアーム１８の一端とを連係する第１リンク（リング状リンク）２５と、ロッカアーム１８の他端と揺動カム２０の一方のカムロブ３２Ａとを連係する第２リンク（ロッド状リンク）２６と、を有している。
【００２２】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では本発明に係る動弁装置を吸気弁側に適用しているが、排気弁側に同様に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の動弁装置の一例であるリフト作動角変更機構を簡略的に示す斜視図。
【図２】上記リフト作動角変更機構の揺動カムを示す断面図。
【図３】同じく上記揺動カムを示す平面対応図。
【図４】上記揺動カムの面取り部及びその切削加工用の刃物を示す説明図。
【符号の説明】
【００２４】
１０…リフト作動角変更機構（動弁装置）
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１５…偏心カム
１６…制御軸
１７…制御カム
１８…ロッカアーム
２０…揺動カム
２５…リンク状リンク（第１リンク）
２６…ロッド状リンク（第２リンク）
３１…ジャーナル部
３２Ａ，３２Ｂ…カムロブ
３４…カム面
３５…面取り部（角部）
３６…角部
【図１】
2007032505.tif 000003
【図２】
2007032505.tif 000004
【図３】
2007032505.tif 000005
【図４】
2007032505.tif 000006