(57)【要約】 【課題】  コントロールシャフト上の連結部材をスライダの嵌合溝に連結した可変動弁機構において、嵌合溝の摩耗を防止し、バルブ特性を長期間安定した精度で制御する。【解決手段】  アームアセンブリ６の入力アーム１４と出力アーム１５をスライダ１６に噛み合わせ、スライダ１６を連結ピン１８でコントロールシャフト１７に連結する。スライダ１６を二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂに分割し、それぞれの端面に焼入れ部２８，２９を設ける。スライド部材１６Ａ，１６Ｂを一体移動可能に結合し、連結ピン１８を挟んで焼入れ部２８，２９を相対させ、スライダ１６の内周に連結ピン１８が嵌合する嵌合溝２１を形成する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のバルブを開閉する出力アームと、カムシャフト上のカムにより駆動される入力アームと、両方のアームに噛み合うスライダと、スライダの内側に挿入されたコントロールシャフトと、コントロールシャフトをスライダに連結する連結部材とを備え、スライダの移動により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二分割して二つの鋼製のスライド部材からなるものとし、二つのスライド部材を一体移動可能に結合し、二つのスライド部材の相対向する端面により、スライダの内周に前記連結部材が嵌合する嵌合溝を形成し、二つのスライド部材の端面に焼入れ部を設けたことを特徴とする可変動弁機構。
【請求項２】
内燃機関のバルブを開閉する出力アームと、カムシャフト上のカムにより駆動される入力アームと、両方のアームに噛み合うスライダと、スライダの内側に挿入されたコントロールシャフトと、コントロールシャフトをスライダに連結する連結部材とを備え、スライダの移動により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二分割して二つのスライド部材からなるものとし、二つのスライド部材を一体移動可能に結合し、二つのスライド部材の相対向する端面により、スライダの内周に前記連結部材が嵌合する嵌合溝を形成し、二つのスライド部材の端面と連結部材との間に耐摩耗性部材を介装したことを特徴とする可変動弁機構。
【請求項３】
前記耐摩耗性部材をスライダの全周に広がる環状に形成した請求項２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１２〜図１４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はカムシャフト５２と平行な支持パイプ５３を備え、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とが設けられている。入力アーム５４はカムシャフト５２上のカム５６によって駆動され、出力アーム５５がロッカアーム５７を介してバルブ５８を開閉する。
【０００４】
両方のアーム５４，５５の内側において支持パイプ５３上にはスライダ５９が摺動可能に支持され、スライダ５９の中央部がスプライン６０を介して入力アーム５４に噛み合わされ、スライダ５９の両端部がスプライン６１を介して出力アーム５５に噛み合わされている。そして、スライダ５９の摺動に伴い、入力アーム５４と出力アーム５５とが互いに反対方向へ揺動する。
【０００５】
支持パイプ５３の内側にはコントロールシャフト６２が挿通され、連結ピン６３でスライダ５９に連結されている。連結ピン６３は、基部がシャフト６２上のピン穴６４にかしめ着けられ、突端部が支持パイプ５３の軸方向長孔６５を通りスライダ５９の周方向に長い嵌合溝６６に嵌入されている。なお、特許文献２には、連結ピン６３の突端に長方形のブッシュを装着し、嵌合溝６６の摩擦を抑える技術が記載されている。
【０００６】
そして、コントロールシャフト６２を軸線方向に駆動し、コントロールシャフト６２により連結ピン６３を介してスライダ５９を移動し、スライダ５９によって入力アーム５４と出力アーム５５との相対位相を変化させ、バルブ５８のリフト量、作用角、開閉タイミングをエンジンの回転数に応じて連続的に変更するように構成されている。
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【特許文献２】特開２００５−００２８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、この種の可変動弁機構５１によると、コントロールシャフト６２の動力を一本の連結ピン６３でスライダ５９に伝えているため、スライダ５９にかたぎが発生し、局部荷重によって嵌合溝６６の側面が摩耗しやすい問題がある。連結ピン６３にブッシュを装着した場合は、ブッシュの大きさに応じ、嵌合溝６６に作用する面圧を下げることができる。しかし、従来のスライダ５９の構造によると、連結ピン６３及びブッシュをスライダ５９の外側から嵌合溝６６に挿入する必要があるので、ブッシュの大きさが制限され、さほどの摩耗防止効果が得られないという問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決し、嵌合溝の摩耗を効果的に防止し、バルブ特性を長期間安定した精度で制御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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、次の手段（１）又は（２）を採った。
（１）内燃機関のバルブを開閉する出力アームと、カムシャフト上のカムにより駆動される入力アームと、両方のアームに噛み合うスライダと、スライダの内側に挿入されたコントロールシャフトと、コントロールシャフトをスライダに連結する連結部材とを備え、スライダの移動により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二分割して二つの鋼製のスライド部材からなるものとし、二つのスライド部材を一体移動可能に結合し、二つのスライド部材の相対向する端面により、スライダの内周に前記連結部材が嵌合する嵌合溝を形成し、二つのスライド部材の端面に焼入れ部を設けたことを特徴とする可変動弁機構。
【００１０】
（２）内燃機関のバルブを開閉する出力アームと、カムシャフト上のカムにより駆動される入力アームと、両方のアームに噛み合うスライダと、スライダの内側に挿入されたコントロールシャフトと、コントロールシャフトをスライダに連結する連結部材とを備え、スライダの移動により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二分割して二つのスライド部材からなるものとし、二つのスライド部材を一体移動可能に結合し、二つのスライド部材の相対向する端面により、スライダの内周に前記連結部材が嵌合する嵌合溝を形成し、二つのスライド部材の端面と連結部材との間に耐摩耗性部材を介装したことを特徴とする可変動弁機構。
【００１１】
上記（１）及び（２）において、連結部材としては、特定の部材に限定されず、コントロールシャフトに支持される基部と、スライダの嵌合溝に嵌入する頭部とを備えた部材を使用できる。例えば、基部と頭部が同じ直径のピン、基部と頭部が異なる直径の段付きピン、頭部が基部よりも大径のピン状部材等を使用できる。また、連結部材をコントロールシャフトに支持されるピンと、嵌合溝に嵌入するブッシュとで構成することも可能である。
【００１２】
上記（１）において、焼入れ部は、スライド部材の端面のうち少なくとも連結部材が摺接する範囲に設けることができ、あるいは、スライド部材の端面全域に設けることも可能である。二つのスライド部材を結合する手段としては、圧入、溶接、ロウ付け、ねじ等を例示できる。
【００１３】
上記（２）において、耐摩耗性部材として、好ましくは、スライド部材よりも硬度が高い部材、例えば、超硬合金材料やセラミック材料等で成形された硬質部材を使用できる。また、耐摩耗性部材をスライダの全周に広がる環状に形成することが好ましい。環状の耐摩耗性部材としては、例えば、ワッシャ、ブッシュ、カラーなど、両端面がスライド部材の端面と相似する形状の部材を使用できる。
【００１４】
また、上記（１）と（２）とを組み合わせてもよい。すなわち、スライド部材の端面に焼入れ部を設け、焼入れ部と連結部材との間に耐摩耗性部材を介装してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
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、該スライド部材を結合する前に、スライド部材の端面に焼入れ部を設けたり、スライド部材の端面と連結部材との間に耐摩耗性部材を介装したりするなど、嵌合溝の摩耗を防止する有効な対策を容易に講じることができる。従って、嵌合溝の摩耗防止効果を高め、バルブ特性を長期間安定した精度で制御できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図３、図４に示すように、この実施形態の可変動弁機構１は、内燃機関のバルブ８を開閉する出力アーム１５と、カムシャフト５上のカム９（図２参照）によって駆動される入力アーム１４と、両方のアーム１４，１５に噛み合うスライダ１６と、スライダ１６の内側に挿入されたコントロールシャフト１７と、コントロールシャフト１７をスライダ１６に連結する連結部材１８とを備え、スライダ１６によりアーム１４，１５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。
【００１７】
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、第一スライド部材１６Ａと第二スライド部材１６Ｂとから構成されている。第一及び第二スライド部材１６Ａ，１６Ｂは連結部材１８を挟んで一体移動可能に結合され、二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂの相対端面により、スライダ１６の内周に連結部材１８が嵌合する嵌合溝２１が形成されている。そして、二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂを結合する前の工程において、スライド部材１６Ａ，１６Ｂと連結部材１８との間に嵌合溝２１の摩耗を防止するための手段が設けられている。以下に、該手段の具体的な構成を実施例を挙げて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１〜図５は本発明の実施例１を示す。図１に示すように、四気筒ガソリンエンジンの可変動弁機構１はシリンダ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。
【００１９】
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。支持パイプ７上には吸気カム９の動力を吸気バルブ８に伝えるアームアセンブリ１２が支持され、その両端面と軸受壁４との間にシム３０が介装されている。
【００２０】
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、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１８を介してコントロールシャフト１７に連結されている。
【００２１】
連結ピン１８は、基部がコントロールシャフト１７上のピン穴１９に固着され、頭部が支持パイプ７の軸方向長孔２０を通ってスライダ１６の嵌合溝２１に嵌合している。コントロールシャフト１７は電動又は油圧のアクチュエータ２２（図１参照）によってエンジンの回転数に応じたストロークで軸線方向へ駆動され、コントロールシャフト１７により連結ピン１８を介してスライダ１６が移動し、スライダ１６の位置に応じて入力アーム１４と出力アーム１５との相対位相差が変化するようになっている。
【００２２】
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、図の左側に示す第一スライド部材１６Ａと右側に示す第二スライド部材１６Ｂとで構成されている。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２３と、左側の出力アーム１５に噛み合うスプライン２４とが形成され、スプライン２３の内側に空洞部２５が設けられている。
【００２３】
第二スライド部材１６Ｂには、右側の出力アーム１５に噛み合うスプライン２６と、空洞部２５に嵌入するフランジ部２７とが形成されている。スライダ１６の組み付けにあたっては、連結ピン１８をピン穴１９にかしめ着け、連結ピン１８を挟んでフランジ部２７を空洞部２５に圧入することにより、第一スライド部材１６Ａと第二スライド部材１６Ｂとが一体移動可能に結合される（図３参照）。
【００２４】
空洞部２５の内側端面及びそれと対向するフランジ部２７の端面には、スライド部材１６Ａ，１６Ｂを結合する前の工程で、レーザ焼入れ等によって焼入れ部２８，２９が設けられている。そして、スライド部材１６Ａ，１６Ｂを結合したときには、焼入れ部２８，２９がスライダ１６の内周側において連結ピン１８の直径より僅かに広い間隔を明けて相対し、双方間に連結ピン１８が嵌合する嵌合溝２１が形成される。
【００２５】
上記構成の可変動弁機構１によれば、スライダ１６を二分割したので、両方のスライド部材１６Ａ，１６Ｂを結合する前に、空洞部２５とフランジ部２７の端面に焼入れ部２８，２９を設けて、嵌合溝２１の側面全域を容易に硬化させることができる。従って、使用状態で嵌合溝２１の摩耗を効果的に防止でき、スライダ１６の位置決め精度を安定させ、吸気バルブ８のリフト量を長期間高精度に制御することができる。
【実施例２】
【００２６】
図６、図７は本発明の実施例２を示す。この可変動弁機構３１は、スライダ１６をコントロールシャフト１７に連結する連結部材３２の構成が実施例１と相違する。連結部材３２は、コントロールシャフト１７上に保持されるピン３３と、スライダ１６の嵌合溝２１に嵌合する耐摩耗性部材としてのブッシュ３４とを一体化して構成されている。嵌合溝２１は、実施例１と同様、二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂの端面間に形成されている。
【００２７】
ブッシュ３４はスライド部材１６Ａ，１６Ｂの焼入れ部２８，２９と略同じ硬さの耐摩耗性金属材料で弓形に成形され、嵌合溝２１との摺接面がスライダ１６の周方向へ拡張されている。従って、この連結部材３２によれば、実施例１の連結ピン１８と比較し、より広い面積でコントロールシャフト１７の動力をスライダ１６に伝え、嵌合溝２１に作用する面圧を低下させて、摩耗をより効果的に防止することができる。
【実施例３】
【００２８】
図８、図９は本発明の実施例３を示す。この可変動弁機構３６では、実施例１，２と同様、スライダ１６の嵌合溝２１が二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂの端面間に形成されている。しかし、スライド部材１６Ａ，１６Ｂの端面には焼入れ部が設けられておらず、代わりに、スライド部材１６Ａ，１６Ｂの端面と連結ピン１８との間に耐摩耗性部材としてのワッシャ３７が介装されている。
【００２９】
ワッシャ３７は硬質の耐摩耗性金属材料で環状に形成され、二枚がスライダ１６の全周に広がるように嵌合溝２１の内側に収められている。スライダ１６を組み付ける際には、一方のワッシャ３７を第一スライド部材１６Ａの空洞部２５に収め、連結ピン１８をピン穴１９にかしめ着け、他方のワッシャ３７を空洞部２５に収め、第二スライド部材１６Ｂのフランジ部２７を空洞部２５に圧入して、スライド部材１６Ａ，１６Ｂを結合する。
【００３０】
この可変動弁機構３６によれば、スライダ１６が二分割されているので、二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂを結合する前に、連結ピン１８と二枚のワッシャ３７とをスライダ１６の内側から簡単に組み付けることができる。組付状態では、二枚のワッシャ３７が嵌合溝２１の両側面全域に当接するので、荷重をより広範囲に分散して面圧を低下させ、嵌合溝２１の局部摩耗を確実に防止することができる。
【実施例４】
【００３１】
図１０、図１１は本発明の実施例４を示す。この可変動弁機構３９では、実施例３と同様、スライド部材１６Ａ，１６Ｂの端面に焼入れ部が設けられておらず、代わりに、スライド部材１６Ａ，１６Ｂの端面と連結ピン１８との間に耐摩耗性部材としてのカラー（又はブッシュ）４０が介装されている。カラー４０は硬質の耐摩耗性金属材料で環状に形成され、一つがスライダ１６の全周に広がるように嵌合溝２１の内側に収められている。
【００３２】
カラー４０は周方向の一箇所に半径方向の穴４１を備え、この穴４１に連結ピン１８の頭部が連結されている。スライダ１６を組み付ける際には、カラー４０を支持パイプ７上に挿入し、連結ピン１８を穴４１に通してピン穴１９にかしめ着け、カラー４０を第一スライド部材１６Ａの空洞部２５に収め、第二スライド部材１６Ｂのフランジ部２７を空洞部２５に圧入して、二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂを一体に結合する。
【００３３】
この可変動弁機構３９によっても、実施例３と同様、二つのスライド部材１６Ａ，１６Ｂを結合する前に、連結ピン１８とカラー４０とをスライダ１６の内側から簡単に組み付けることができる。組付状態では、カラー４０の両端面が嵌合溝２１の両側面全域に当接するので、荷重を広範囲に分散して面圧を低下させ、嵌合溝２１の局部摩耗を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１を示す可変動弁機構の全体平面図である。
【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断面図である。
【図４】該アームアセンブリの斜視図である。
【図５】該アームアセンブリのスライダの分割構造を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例２を示すアームアセンブリの断面図である。
【図７】該アームアセンブリのスライダの分割構造を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例３を示すアームアセンブリの断面図である。
【図９】該アームアセンブリのスライダの分割構造を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施例４を示すアームアセンブリの断面図である。
【図１１】該アームアセンブリのスライダの分割構造を示す斜視図である。
【図１２】従来の可変動弁機構を示す立面図である。
【図１３】該可変動弁機構の断面図である。
【図１４】該可変動弁機構の斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    可変動弁機構（実施例１）
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  第一スライド部材
１６Ｂ  第二スライド部材
１７    コントロールシャフト
１８    連結ピン
２１    嵌合溝
２８    焼入れ部
２９    焼入れ部
３１    可変動弁機構（実施例２）
３２    連結部材
３４    （耐摩耗性部材としての）ブッシュ
３６    可変動弁機構（実施例３）
３７    （耐摩耗性部材としての）ワッシャ
３９    可変動弁機構（実施例４）
４０    （耐摩耗性部材としての）カラー
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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