(57)【要約】【課題】  両弁連続可変制御と片弁休止制御とを切り替え、バルブ特性を内燃機関の運転状態に応じて幅広く制御する。【解決手段】  コントロールシャフト１７でスライダを駆動し、入力アーム１４と出力アーム１５Ａ，１５Ｂの相対位相差を変え、バルブ８Ａ，８Ｂのリフト量を連続的に変更する。スライダを二分割し、入力アーム１４と出力アーム１５Ａとに噛み合う第一スライド部材１６Ａと、出力アーム１５Ｂに噛み合う第二スライド部材１６Ｂとを設ける。第一スライド部材１６Ａにクラッチキー２６を設け、第二スライド部材１６Ｂにクラッチ溝２７を形成し、エンジンの低速回転域でスライド部材１６Ａ，１６Ｂを相対回動可能に切り離し、高速回転域でスライド部材１６Ａ，１６Ｂを一体回動可能に結合する【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフト上のカムにより駆動される入力アームと、一気筒あたり二本のバルブを別々に開閉する二つの出力アームと、出力アーム及び入力アームに噛み合うスライダと、スライダを駆動するコントロールシャフトとを備え、スライダで入力アームと出力アームとの相対位相差を変え、バルブのリフト量を変更する可変動弁機構において、
前記スライダをコントロールシャフトの軸線方向へ分割し、入力アームと一方の出力アームとに噛み合う第一スライド部材と、他方の出力アームに噛み合う第二スライド部材とを設け、第一スライド部材から第二スライド部材への動力伝達を断続するクラッチ手段を備えたことを特徴とする可変動弁機構。
【請求項２】
前記クラッチ手段が、内燃機関の低速回転域で第一及び第二スライド部材を相対回動可能に切り離し、内燃機関の高速回転域で第一及び第二スライド部材を一体回動可能に結合することを特徴とする請求項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、内燃機関のバルブリフト量を変更する可変動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用ガソリンエンジンにおいて、低速低負荷時の燃費を向上し、高速高負荷時の出力を高めるために、バルブのリフト量をエンジンの回転数に応じて変更する可変動弁機構が提案されている。例えば、特許文献１には、図９，図１０に示すような可変動弁機構が記載されている。
【０００３】
この可変動弁機構５１は、支持パイプ５３上に一気筒あたり一つの入力アーム５４と二つの出力アーム５５とを備え、入力アーム５４がカムシャフト５２上のカム５６によって揺動され、出力アーム５５がロッカアーム５７を介して二本のバルブ５８を別々に開閉する。入力アーム５４及び出力アーム５５はスプライン６０，６１を介してスライダ５９に噛み合い、スプライン６０，６１が互いに逆方向に捩れ、スライダ５９の移動に伴って入力アーム５４と出力アーム５５とが反対方向に揺動する。
【０００４】
スライダ５９は連結ピン６３でコントロールシャフト６２に連結され、コントロールシャフト６２の一端がアクチュエータ６４に連結されている。そして、コントロールシャフト６２によりスライダ５９を駆動し、スライダ５９で入力アーム５４と出力アーム５５との相対位相差を変更し、二本のバルブ５８のリフト量をエンジンの回転数に応じて連続的に変化させる制御（両弁連続可変制御）を行っている。
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の可変動弁機構５１によると、二つの出力アーム５５が一体部品であるスライダ５９に噛み合っているため、スライダ５９の移動に伴い、両方の出力アーム５５が入力アーム５４に対し常に同じ位相差を保って揺動する。このため、可変動弁機構５１による制御が両弁連続可変制御のみに制限され、内燃機関の低速回転時に片方のバルブを休止させる制御（片弁休止制御）を行うことができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決し、両弁連続可変制御と片弁休止制御とを切り替え、バルブ特性を内燃機関の運転状態に応じて幅広く制御す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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の可変動弁機構は、カムシャフト上のカムにより駆動される入力アームと、一気筒あたり二本のバルブを別々に開閉する二つの出力アームと、出力アーム及び入力アームに噛み合うスライダと、スライダを駆動するコントロールシャフトとを備え、スライダで入力アームと出力アームの相対位相差を変え、バルブのリフト量を変更する可変動弁機構において、スライダをコントロールシャフトの軸線方向へ分割し、入力アームと一方の出力アームとに噛み合う第一スライド部材と、他方の出力アームに噛み合う第二スライド部材とを設け、第一スライド部材から第二スライド部材への動力伝達を断続するクラッチ手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、クラッチ手段は、内燃機関の回転数が低速域から高速域に切り替わる所定のタイミングで第一スライド部材から第二スライド部材への動力伝達を断続する。具体的には、クラッチ手段が、内燃機関の低速回転域（コントロールシャフトの低速側のストローク区間）で第一及び第二スライド部材を相対回動可能に切り離し、内燃機関の高速回転域（コントロールシャフトの高速側のストローク区間）で第一及び第二スライド部材を一体回動可能に結合する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の可変動弁機構によれば、スライダを二つのスライド部材に分割したので、二つのスライド部材をクラッチ手段で結合し、二本のバルブのリフト量を同時に制御できるとともに、二つのスライド部材を切り離し、片方のバルブを休止させることも可能である。従って、両弁連続可変制御と片弁休止制御とを任意のタイミングで切り替えることができ、気筒内の空気量や混合気流を内燃機関の運転状態に応じて多様に変化させ、バルブ特性の制御範囲を従来よりも拡張できるという効果がある。
【００１０】
特に、クラッチ手段が内燃機関の低速回転域でスライド部材を切り離し、高速回転域でスライド部材を結合するので、低速回転時に片弁休止制御を行い、気筒内にスワールを発生させ、燃費性能を向上できるとともに、高速回転時に両弁連続可変制御を行い、気筒内の空気量を増加させ、高出力を発生することができる。
【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３に例示するように、この実施形態の可変動弁機構１は、カムシャフト５上のカム９によって駆動される入力アーム１４と、一気筒あたり二本のバルブ８を別々に開閉する二つの出力アーム１５と、出力アーム１５及び入力アーム１４に噛み合うスライダ１６と、スライダ１６を駆動するコントロールシャフト１７とを備え、スライダ１６により入力アーム１４と出力アーム１５の相対位相差を変えて、バルブ８のリフト量、作用角、開閉タイミングを連続的に変更するように構成されている。
【００１２】
スライダ１６は、コントロールシャフト１７の軸線方向へ二分割され、入力アーム１４と一方の出力アーム１５とに噛み合う第一スライド部材１６Ａと、他方の出力アーム１５に噛み合う第二スライド部材１６Ｂとを備えている。第一スライド部材１６Ａ及び第二スライド部材１６Ｂの相対部分にはクラッチ部２６，２７（図７参照）が設けられ、クラッチ部２６，２７によって第一スライド部材１６Ａから第二スライド部材１６Ｂへの動力伝達を断続するクラッチ手段が構成されている。そして、このクラッチ手段が内燃機関の低速回転域で二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂを相対回動可能に切り離し、高速回転域で二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂを一体回動可能に結合するようになっている。
【実施例】
【００１３】
次に、本発明を自動車用四気筒ガソリンエンジンの可変動弁機構に具体化した一実施例を図１〜図８に従って説明する。図１に示すように、この実施例の可変動弁機構１は、四つのシリンダ２の上方にハウジング３を備えている。ハウジング３には複数の軸受壁４が立設され、軸受壁４に吸気カムシャフト５と排気カムシャフト６と支持パイプ７とが平行に支持されている。吸気カムシャフト５上には吸気バルブ８を駆動する吸気カム９が設けられ、排気カムシャフト６上に排気バルブ１０を駆動する排気カム１１が設けられている。そして、支持パイプ７上に吸気カム９の動力を吸気バルブ８に伝えるアームアセンブリ１２が設けられている。
【００１４】
図２，図３に示すように、アームアセンブリ１２は、吸気カム９によって揺動される一つの入力アーム１４と、一気筒あたり二本の吸気バルブ８をロッカアーム１３を介して別々に開閉する二つの出力アーム１５と、各アーム１４，１５に噛み合うスライダ１６とから構成されている。支持パイプ７の内側にはコントロールシャフト１７が挿通され、スライダ１６が連結ピン１６を介してコントロールシャフト１７に連結されている。コントロールシャフト１７の一端は電動又は油圧のアクチュエータ１９（図１参照）に連結され、アクチュエータ１９がコントロールシャフト１７及びスライダ１６をエンジンの回転数に応じたストロークで軸線方向へ往復駆動する。そして、スライダ１６の位置に応じ、入力アーム１４と出力アーム１５との相対位相差を変更できるようになっている。
【００１５】
図４，図５に示すように、スライダ１６は、コントロールシャフト１７の軸線方向へ二分割され、図の左側に示す筒形の第一スライド部材１６Ａと右側に示すカップ形の第二スライド部材１６Ｂとから構成されている。第一スライド部材１６Ａには、入力アーム１４に噛み合うスプライン２０と、左側の出力アーム１５Ａに噛み合うスプライン２１と、第二スライド部材１６Ｂ側へ突出するスリーブ２２とが設けられている。第二スライド部材１６Ｂには、右側の出力アーム１５Ｂに噛み合うスプライン２３と、スリーブ２２に嵌合する嵌合穴２４とが設けられている。第二スライド部材１６Ｂと右側の出力アーム１５Ｂとの間にはスプリング２５が介装され、スプリング２５のバネ力によって第二スライド部材１６Ｂが第一スライド部材１６Ａ側へ付勢されている。
【００１６】
第一スライド部材１６Ａのスリーブ２２にはクラッチキー２６が突設され、第二スライド部材１６Ｂの嵌合穴２４にクラッチキー２６に噛み合うクラッチ溝２７が形成されている。第一スライド部材１６Ａ及び第二スライド部材１６Ｂはコントロールシャフト１７周りの所定の位相で組み合わされ、エンジンの回転数が低速域から高速域に切り替わるタイミングで、クラッチキー２６とクラッチ溝２７とが整合する。そして、低速回転域では、図５，図６（ｂ）に示すように、クラッチキー２６がクラッチ溝２７から外れ、吸気カム９の動力が第一スライド部材１６Ａから第二スライド部材１６Ｂに伝達されず、二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂが相対回動可能に切り離される。一方、高速回転域では、図７，図８（ｂ）に示すように、クラッチキー２６がクラッチ溝２７に噛み合い、吸気カム９の動力が第一スライド部材１６Ａから第二スライド部材１６Ｂに伝達され、二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂが一体回動可能に結合される。
【００１７】
上記構成の可変動弁機構１において、コントロールシャフト１７が低速側のストローク区間で移動するときには、図５，図６（ａ）に示すように、第一スライド部材１６Ａの位置に応じ、入力アーム１４と出力アーム１５Ａとの相対位相差が比較的狭い範囲で変化する。そして、吸気カム９の回転に伴い、吸気バルブ８Ａのリフト量（Ｌｏｗ）が低リフト域で連続的に変化する。このとき、第二スライド部材１６Ｂはクラッチキー２６の端面で押され、第一スライド部材１６Ａと同じストロークで移動する。しかし、図６（ｂ）に示すように、クラッチ溝２７がクラッチキー２６から外れているので、第二スライド部材１６Ｂはスプライン２３の捩れ角に応じた角度で空回動する。このため、出力アーム１５Ｂとロッカアーム１３が共に静止し、吸気バルブ８Ｂが休止状態に保持される。従って、エンジンの低速回転時に片弁休止制御を行い、気筒内にスワールを発生させ、燃費性能を高めることができる。
【００１８】
一方、コントロールシャフト１７が低速区間と高速区間との境界位置に達すると、図７，図８（ｂ）に示すように、第二スライド部材１６Ｂの回動に伴い、クラッチ溝２７がクラッチキー２６に整合する。そして、スプリング２５の付勢力によって第二スライド部材１６Ｂが第一スライド部材１６Ａへ移動し、クラッチ溝２７がクラッチキー２６に噛み合う。この状態で、コントロールシャフト１７が高速側のストローク区間で移動すると、図８（ａ），（ｂ）に示すように、スライド部材１６Ａ，１６Ｂの位置に応じ、入力アーム１４と出力アーム１５Ａ，１５Ｂとの相対位相差が大きく変化する。このため、吸気カム９の回転に伴い、二つの出力アーム１５Ａ，１５Ｂが大きな角度で揺動し、二本の吸気バルブ８Ａ，８Ｂのリフト量が高リフト域で連続的に変化する。従って、エンジンの高速回転時に両弁連続可変制御を行い、高速回転に適した高出力を発生することができる。
【００１９】
なお、この実施例では、図８に示すように、エンジンの高速回転域において、クラッチキー２６とクラッチ溝２７とが噛み合うときのリフト量（Ｈｉｇｈ）及び最大リフト量（Ｍａｘ）を等しくするために、遅れる側の出力アーム１５Ｂのカム面１５ｂが先行する側の出力アーム１５Ａのカム面１５ｂと異なるプロフィールで形成されている。ただし、二本の吸気バルブ８Ａ，８Ｂのリフト量を揃える必要がない設計条件のもとでは、カム面１５ａ，１５ｂのプロフィールを等しくし、出力アーム１５Ｂの組付位相を片弁休止制御区間に相当する角度だけ出力アーム１５Ａよりも遅らせて実施することができる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成並びに形状を適宜に変更して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例を示す可変動弁機構の平面図である。
【図２】該可変動弁機構の立面図である。
【図３】該可変動弁機構のアームアセンブリを示す斜視図である。
【図４】該アームアセンブリのスライダの分割構成を示す斜視図である。
【図５】低速回転時におけるアームアセンブリの作動状態を示す断面図である。
【図６】低速回転時における可変動弁機構の作用説明図である。
【図７】高速回転時におけるアームアセンブリの作動状態を示す断面図である。
【図８】高速回転時における可変動弁機構の作用説明図である。
【図９】従来の可変動弁機構を示す立面図である。
【図１０】該可変動弁機構の断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    可変動弁機構
５    吸気カムシャフト
８    吸気バルブ
９    吸気カム
１４    入力アーム
１５    出力アーム
１６    スライダ
１６Ａ    第位置スライド部材
１６Ｂ    第二スライド部材
１７    コントロールシャフト
１９    アクチュエータ
２６    クラッチキー
２７    クラッチ溝
【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】
2007332886.tif 000009
【図８】
2007332886.tif 000010
【図９】
2007332886.tif 000011
【図１０】
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