(57)【要約】【課題】内燃機関１の吸気バルブ１４または排気バルブ１５の少なくともいずれか一方の作動特性を可変するための可変動弁機構３であって、スライダギア４３に対するアッセンブリ（カム被打部材としての入力アーム４１、バルブ打部材としての出力アーム４２）の初期相対位置を調整するためのシム５に関連する振動や騒音の発生を防止する。【解決手段】可変動弁機構３において、前記アッセンブリと支持台としての隔壁２１との軸方向対向間に、アッセンブリとスライダギア４３との初期相対位置を調整するためのシム５が介装される。このシム５は、アッセンブリと隔壁２１との軸方向対向間に介装される適宜厚みの板状片５ａに、隔壁２１に取り付け固定するための取付片５ｂが一体的に形成されている。これにより、従来例のようにシムとそれと別体のホルダとの干渉によって発生していた振動、騒音が全く発生せずに済む。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの少なくともいずれか一方の作動特性を可変するもので、かつシリンダヘッド上の支持台にカムシャフトと平行に固定支持されるロッカシャフトと、このロッカシャフトの内周に軸方向変位可能に挿通されるコントロールシャフトと、このコントロールシャフトと連動可能に前記ロッカシャフトに外装されるスライダギアと、このスライダギアの外周のヘリカルスプラインに外装されかつカムにより揺動されるカム被打部材と、前記スライダギアの外周のヘリカルスプラインに外装されかつ前記バルブを押動するバルブ打部材とを有する可変動弁機構であって、
前記カム被打部材とバルブ打部材からなるアッセンブリと前記支持台との軸方向対向間に、前記アッセンブリと前記スライダギアとの初期相対位置を調整するためのシムが介装され、このシムは、前記アッセンブリと前記支持台との軸方向対向間に介装される適宜厚みの板状片に、前記支持台に取り付け固定するための取付片が一体的に形成されてなることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項２】
請求項１において、前記シムは、前記板状片に前記取付片が略直交姿勢で一体形成されることで側面視略Ｌ字形とされたものであり、前記板状片には前記ロッカシャフトに径方向一方位から嵌め込み可能とするためのＵ字形切欠きが設けられていることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項３】
請求項１または２において、前記シムの取付片は、前記支持台上に重ねられた状態で締結部材により固定されることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの少なくともいずれか一方の作動特性を可変するための可変動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の運転状態に応じて、吸気バルブや排気バルブのバルブリフト量や作用角等の作動特性を可変とする可変動弁機構が知られている(例えば特許文献１参照。)。
【０００３】
このような可変動弁機構は、カムとバルブとの間に配置される仲介駆動機構を有しており、この仲介駆動機構は、ロッカシャフトの中心孔に挿通されるコントロールシャフトの軸方向の動きに連動して駆動するスライダギアによって入力部（カム被打部材）と揺動カム（バルブ打部材）とを相対的に回動させることで両者の位相を変更し、バルブのリフト量を可変にするようになっている。
【０００４】
ところで、上記仲介駆動機構をシリンダヘッドに組み付ける際、スライダギアに対する入力部と揺動カムからなるアッセンブリの初期相対位置を調整することによって、バルブのリフトや作用角を調整する必要があるが、その調整作業については仲介駆動機構を分解する必要がある等、面倒かつ困難であった。
【０００５】
このような調整作業を容易とするために、前記ロッカシャフトを支持するシリンダヘッド上の支持台と、前記アッセンブリとの軸方向対向間に、選択された厚みのシムを介装することが考えられている（例えば特許文献２参照。）。
【０００６】
なお、前記シムは、ロッカシャフトに対してその径方向一方位から嵌め込めるようにするために、馬蹄形状になっている。また、このようなシムを回動不可能に固定するために、前記支持台に対してシムと別体のホルダを取り付け、このホルダに対して前記シムを係止させるようにする必要がある。
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【特許文献２】特開２００５−４２６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来例では、適宜の厚みのシムを選択して組み付けることによってスライダギアに対するアッセンブリの初期相対位置を調整することが容易に行えるものの、内燃機関の運転に伴いシムとホルダとが干渉することがあって、振動や騒音を発生することが指摘される。
【０００８】
本発明は、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの少なくともいずれか一方の作動特性を可変するための可変動弁機構において、スライダギアに対するアームアッセンブリの初期相対位置を調整するためのシムに関連する振動や騒音の発生を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの少なくともいずれか一方の作動特性を可変するもので、かつシリンダヘッド上の支持台にカムシャフトと平行に固定支持されるロッカシャフトと、このロッカシャフトの内周に軸方向変位可能に挿通されるコントロールシャフトと、このコントロールシャフトと連動可能に前記ロッカシャフトに外装されるスライダギアと、このスライダギアの外周のヘリカルスプラインに外装されかつカムにより揺動されるカム被打部材と、前記スライダギアの外周のヘリカルスプラインに外装されかつ前記バルブを押動するバルブ打部材とを有する可変動弁機構であって、前記カム被打部材とバルブ打部材からなるアッセンブリと前記支持台との軸方向対向間に、前記アッセンブリと前記スライダギアとの初期相対位置を調整するためのシムが介装され、このシムは、前記アッセンブリと前記支持台との軸方向対向間に介装される適宜厚みの板状片に、前記支持台に取り付け固定するための取付片が一体的に形成されてなることを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、支持台に対するシムの取り付けを、従来例のようにシムと別体のホルダを介して取り付けていた場合に比べて、部品点数、取り付け工数が少なくて済み、設備コストの低減に貢献できる。しかも、内燃機関の運転に伴い従来例のようにシムとホルダとが干渉するといったことが全くなくなる。これにより、内燃機関の静粛性向上に貢献できる。
【００１１】
好ましくは、前記シムは、前記板状片に前記取付片が略直交姿勢で一体形成されることで側面視略Ｌ字形とされたものであり、前記板状片には前記ロッカシャフトに径方向一方位から嵌め込み可能とするためのＵ字形切欠きが設けられた構成とすることができる。
【００１２】
この構成によれば、屈曲部分が一箇所で形状が簡単であるから、その製造が容易となり、安価に入手できる。ちなみに、このＬ字形状のシムは、例えば帯状金属板をベースとしてプレス成形にて簡単に製造でき、また、適宜のエンジニアリングプラスチックやそれに適宜の強化繊維を混合したもの等を素材とした成形品とすることができる。
【００１３】
好ましくは、前記シムの取付片は、前記支持台上に重ねられた状態で締結部材により固定されたものとすることができる。
【００１４】
この構成によれば、締結部材による固定であるから、シムの着脱が容易となるとともに、その取り付けが強固となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スライダギアに対するアームアッセンブリの初期相対位置を調整するためのシムに関連する振動や騒音の発生を防止することが可能になり、内燃機関の静粛性向上に貢献できる。
【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１から図１０に本発明の一実施形態を示している。
【００１７】
まず、本発明の特徴構成の説明に先立ち、本発明の前提となる内燃機関の可変動弁機構の構成を説明する。ここでは、図１に示すように、内燃機関１として直列４気筒型ＤＯＨＣエンジンの吸気バルブ１４に可変動弁機構３を付設した例を挙げている。なお、排気バルブ１５についても同様に可変動弁機構を用いて駆動する構成にできるが、説明を簡単にするために、ここでの説明を割愛する。
【００１８】
可変動弁機構３は、吸気バルブ１４のバルブリフト量や作用角を連続的に変更可能とするものであって、吸気カムシャフト１６の吸気カム１７とローラロッカーアーム２４との間に配設されている。
【００１９】
なお、ローラロッカーアーム２４は、一端がラッシュアジャスタ２５に支持され、他端は吸気バルブ１４上端のタペット１４ａに当接されている。
【００２０】
この可変動弁機構３は、ロッカシャフト３１、コントロールシャフト３２、アクチュエータ３３、およびバルブリフト機構４を備えている。
【００２１】
ロッカシャフト３１は、シリンダヘッド１２に一定間隔ごとに設けられた多数の隔壁（支持台に相当）２１に軸方向ならびに円周方向に不動となるように取り付けられており、吸気カムシャフト１６と平行つまり気筒（燃焼室１３）の配列方向に沿って配置されている。
【００２２】
コントロールシャフト３２は、中空パイプからなるロッカシャフト３１の中心孔内に軸方向変位可能に挿入されており、アクチュエータ３３によって軸方向に進退駆動される。
【００２３】
バルブリフト機構４は、気筒数と同数設けられており、ロッカシャフト３１に対し各気筒と対応するように外装されている。
【００２４】
このバルブリフト機構４は、カム被打部材としての入力アーム４１、バルブ打部材としての二つの出力アーム４２，４２およびスライダギア４３を備えている。なお、入力アーム４１および二つの出力アーム４２，４２をアームアッセンブリと呼ぶことにする。
【００２５】
入力アーム４１は、円筒形のハウジング４１ａを有し、その内周面には、スライダギア４３の入力側ヘリカルスプライン４３ａに噛み合うヘリカルスプライン４１ｂが形成されている。また、ハウジング４１ａの外周には、径方向外向きへ突出する一対のフォーク４１ｃＬ，４１ｃＲが設けられていて、この一対のフォーク４１ｃＬ，４１ｃＲの間にロッカシャフト３１と平行な支軸４１ｄを介してローラ４１ｅが回転自在に支持されている。
【００２６】
出力アーム４２は、円筒形のハウジング４２ａを有し、その内周面には、スライダギア４３の出力側ヘリカルスプライン４３ｂに噛み合うヘリカルスプライン４２ｂが形成されている。また、ハウジング４２ａの外周には、径方向外向きへ突出するノーズ４２ｃが設けられている。このノーズ４２ｃは、側面視で略三角形状に形成され、その一辺が凹状に湾曲するカム面４２ｄとなされている。
【００２７】
スライダギア４３は、ロッカシャフト３１上にコントロールシャフト３２と連動して軸方向に移動可能に外装されていて、その外径側に入力アーム４１と二つの出力アーム４２とが外装されている。このスライダギア４３は、中心に貫通孔４３ｃを有する円筒形状に形成されており、その外周における軸方向中間には、入力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂに噛み合う入力側ヘリカルスプライン４３ａが、また、外周における軸方向両側には、出力アーム４２のヘリカルスプライン４２ｂに噛み合う出力側ヘリカルスプライン４３ｂが形成されている。出力側ヘリカルスプライン４３ｂは、入力側ヘリカルスプライン４３ａに対して外径が小さく形成されている。入力側ヘリカルスプライン４３ａと出力側ヘリカルスプライン４３ｂとは、歯すじの傾斜方向が反対となるように形成されている。
【００２８】
そして、入力アーム４１のローラ４１ｅは、シリンダヘッド１２に圧縮状態で配設されたロストモーションスプリング２６によって、常に吸気カム１７へ押しつけられるように弾発付勢されている。出力アーム４２のハウジング４２ａのベース円部分、またはノーズ４２ｃのカム面４２ｄのいずれかに、吸気バルブ１４のバルブスプリング１４ｂによってローラロッカーアーム２４のローラ２４ａが圧接されている。このような関係により、吸気カム１７の回転によって入力アーム４１が揺動され、この入力アーム４１と一体的に揺動する出力アーム４２によって、ローラロッカーアーム２４を介して吸気バルブ１４がリフトされるようになっている。
【００２９】
ここで、スライダギア４３について、ロッカシャフト３１およびコントロールシャフト３２との結合形態について説明する。
【００３０】
スライダギア４３において入力側ヘリカルスプライン４３ａと一方の出力側ヘリカルスプライン４３ｂとの間には、円周方向に沿うとともに径方向内外に貫通する長孔４３ｄが設けられている。また、ロッカシャフト３１においてスライダギア４３の長孔４３ｄと対応する箇所には、軸方向へ沿うとともに径方向内外に貫通する長孔３１ａが形成されている。このロッカシャフト３１の長孔３１ａに対応するコントロールシャフト３２の箇所には、挿通孔３２ａが形成されている。
【００３１】
そして、ロッカシャフト３１をスライダギア４３の貫通孔４３ｃへ挿入し、スライダギア４３の長孔４３ｄとロッカシャフト３１の長孔３１ａとが交差した箇所に、係止ピン４４を挿入し、この係止ピン４４の一端を、コントロールシャフト３２内に挿入したコントロールシャフト３２の挿通孔３２ａに固定する。
【００３２】
このように組み付けられたスライダギア４３は次のように動作する。
（ａ）係止ピン４４は、ロッカシャフト３１の長孔３１ａに沿って移動することができる。このため、アクチュエータ３３によりコントロールシャフト３２を軸方向に移動させると、スライダギア４３がコントロールシャフト３２と連動して軸方向に移動する。
（ｂ）係止ピン４４がスライダギア４３の長孔４３ｄへ挿入されているので、入力アーム４１に吸気カムシャフト１６のトルクが伝達されると、スライダギア４３がロッカシャフト３１の周りを揺動する。
【００３３】
このように、スライダギア４３は、コントロールシャフト３２上における軸方向の位置が固定される一方で、ロッカシャフト３１上において軸方向へ移動することが可能となっている。また、スライダギア４３は、ロッカシャフト３１（コントロールシャフト３２）を支点として、揺動することが可能となっている。
【００３４】
このようなバルブリフト機構４において、コントロールシャフト３２とともにスライダギア４３を軸方向に移動させて、スライダギア４３とアームアッセンブリ（入力アーム４１および出力アーム４２）との軸方向における相対位置を変更することにより、入力アーム４１と出力アーム４２とに互いに逆方向のねじり力が付与されることになる。これにより、入力アーム４１と出力アーム４２とが相対回転し、入力アーム４１（ローラ４１ｅ）と出力アーム４２（ノーズ４２ｃ）との相対位相差が変更されるようになる。
【００３５】
なお、上記可変動弁機構３においては、共通する１本のコントロールシャフト３２に気筒毎のバルブリフト機構４・・・がそれぞれ固定されているので、コントロールシャフト３２の軸方向移動にともなって全気筒の吸気バルブ１４のリフト量が同時に変更されるようになっている。
【００３６】
次に、動作を説明する。
【００３７】
図７（ａ）に示すように、吸気カム１７のベース円部分が入力アーム４１のローラ４１ｅに当接しているとき、ローラロッカーアーム２４のローラ２４ａは、出力アーム４２のハウジング４２ａのベース円部分と当接した状態にある。このため、吸気バルブ１４はリフト量が「０」の状態（吸気ポート１２ａを閉じた状態）に維持される。
【００３８】
そして、吸気カムシャフト１６の時計方向の回転に伴い、入力アーム４１のローラ４１ｅが吸気カム１７のリフト部分を通じて押し下げられると、入力アーム４１がロッカシャフト３１に対して、図７（ａ）の反時計回り方向（矢符Ａ方向）に回動する。また、これにともなって、出力アーム４２およびスライダギア４３が一体となって回動する。
【００３９】
これにより、出力アーム４２のノーズ４２ｃに形成されたカム面４２ｄが、ローラロッカーアーム２４のローラ２４ａに当接し、カム面４２ｄの押圧によってローラ２４ａが押し下げられる。
【００４０】
図７（ｂ）に示すように、ローラロッカーアーム２４のローラ２４ａがカム面４２ｄにより押圧されているとき、ローラロッカーアーム２４がラッシュアジャスタ２５との当接部を中心として揺動し、吸気バルブ１４が開弁される。
【００４１】
コントロールシャフト３２がアクチュエータ３３から離れる方向（図３における矢符Ｆ方向）に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト３１の軸心回りにおける入力アーム４１のローラ４１ｅと、出力アーム４２のノーズ４２ｃとの相対位相差が最大となる。
【００４２】
これにより、吸気カム１７がローラ４１ｅを最大限に押し下げたとき、ローラロッカーアーム２４のローラ２４ａの変位差が最も大きくなり、吸気バルブ１４は最大のバルブリフト量および作用角で開閉される。
【００４３】
図８（ａ）に示すように、吸気カム１７のベース円部分が入力アーム４１のローラ４１ｅに当接しているときには、出力アーム４２とローラ２４ａとの当接位置は、カム面４２ｄから最大限まで離れた位置にある。そして、吸気カムシャフト１６の回転によって、入力アーム４１のローラ４１ｅが吸気カム１７のリフト部分により押し下げられると、入力アーム４１と出力アーム４２とが一体となって回動する。
【００４４】
ただし、この場合、出力アーム４２とローラ２４ａとの当接位置は、カム面４２ｄから最大限離れているので、カム面４２ｄによるローラロッカーアーム２４のローラ２４ａの押し下げが開始されるまでの出力アーム４２の回転量が、図７に示した作動状態に比べて大きくなる。また、吸気カム１７のリフト部分を通じて入力アーム４１のローラ４１ｅが押し下げられた際、ローラ２４ａと当接するカム面４２ｄの範囲が、ノーズ４２ｃの基端側の一部のみに縮小される。このため、吸気カム１７のリフト部分によるローラ４１ｅの押し下げに応じたローラロッカーアーム２４の揺動量は小さくなる。
【００４５】
図８（ｂ）に示すように、ローラロッカーアーム２４の揺動量が小さいことにより、吸気バルブ１４は、より小さいバルブリフト量にて開弁されるようになる。
【００４６】
また、コントロールシャフト３２がアクチュエータ３３に近づく方向（図３における矢符Ｒ方向）に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト３１の軸心回りにおけるローラ４１ｅとノーズ４２ｃとの相対位相差が最小となる。
【００４７】
これにより、吸気カム１７がローラ４１ｅを最大限に押し下げたときのローラ２４ａの変位量は最も小さくなり、吸気バルブ１４が最小のバルブリフト量および作用角で開閉されるようになる。
【００４８】
ここで、本発明の特徴に関する構成について図９および図１０を参照して説明する。
【００４９】
上述した可変動弁機構３は、バルブリフト機構４のアームアッセンブリ（入力アーム４１および出力アーム４２）とスライダギア４３との相対位置を変えることによってバルブリフト量、バルブ作用角を変更するものであるが、その組み付け初期においては、気筒毎におけるバルブリフト量、バルブ作用角を所定の初期値に揃える必要がある。
【００５０】
このバルブリフト量、バルブ作用角の初期値を調整するには、各隔壁２１とアームアッセンブリとの軸方向対向間に、下記するようなシム５を介装することにより、アームアチッセンブリとスライダギア４３の初期相対位置を適宜変更することで行える。この調整方法は従来から知られた方法と同様である。
【００５１】
このシム５は、図９および図１０に示すように、板状片５ａに取付片５ｂを略直交姿勢で一体形成することによって側面視略Ｌ字形とされている。
【００５２】
板状片５ａは、その厚みが適宜設定されているとともに、Ｕ字形切欠き５ｃが設けられて二股形状とされている。この板状片５ａは、そのＵ字形切欠き５ｃがロッカシャフト３１に径方向一方位から嵌め込まれるようになっており、このＵ字状切欠き５ｃの開口部および奥行き部分の大きさがロッカシャフト３１の外径サイズに対応して形成される。
【００５３】
取付片５ｂは、隔壁２１に取り付け固定するためのものであり、その延出方向に沿う長孔５ｄが厚み方向に貫通して設けられている。この長孔５ｄを通じてボルト６等の締結部材を隔壁２１のねじ孔２１ａに螺合装着することにより、取付片５ｂが隔壁２１に不動に取り付けられる。また、長孔５ｄであるから、取付片５ｂを隔壁２１に取り付ける際にそれらの相対位置の微調整を許容する。
【００５４】
そして、気筒毎のバルブリフト機構４において、図９Ｒ方向側に配置されるシム５の板状片５ａの厚みと、図９Ｆ方向側に配置されるシム５の板状片５ａの厚みとを適宜に変更すれば、アームアッセンブリとスライダギア４３との軸方向相対位置ならびに円周方向相対位置が共に変化することになるから、アームアッセンブリの入力アーム４１と出力アーム４２との相対位相差が調整されるのである。
【００５５】
ちなみに、一例としては、図９Ｒ方向側に配置されるシム５の板状片５ａを薄くかつ図９Ｆ方向側に配置されるシム５の板状片５ａを厚くすれば、リフト大側に調整可能となり、逆に、図９Ｒ方向側に配置されるシム５の板状片５ａを厚くかつ図９Ｆ方向側に配置されるシム５の板状片５ａを薄くすれば、リフト小側に調整可能となる。
【００５６】
このようなシム５を用いた調整を気筒毎に行うことによって、全気筒に配置されるバルブリフト機構４によるバルブリフト量、バルブ作用角の初期値を同一に揃えることが可能になる。
【００５７】
この初期値調整時において、隔壁２１にバルブリフト機構４を組み付けた状態のままロッカシャフト３１の径方向一方位からシム５を取り付けることができるので、予め板状片５ａの厚みの異なる多数のシム５を用意しておいて、その中から最適な一つのシム５を選択して取り付けるという調整作業が簡単に行える。
【００５８】
そして、上記Ｌ字形のシム５であれば、屈曲部分が一箇所で形状が簡単であるから、その製造がプレス成形や加圧成形や樹脂成形等のような手法で容易に行えるようになる。これにより、従来例のようにホルダを用いてシムを支持台に取り付ける場合に比べて、部品点数、取り付け工数が少なくて済んで、安価に入手できるので、設備コストの低減に貢献できる。
【００５９】
しかも、内燃機関１の運転に伴い従来例のようにシムとホルダとが干渉するといったことが全くなくなる。これにより、内燃機関１の静粛性向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る可変動弁機構を備えるエンジンを模式的に示す平面図である。
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図である。
【図３】図１の可変動弁機構の斜視図である。
【図４】図１のバルブリフト機構の分解斜視図である。
【図５】図４のバルブリフト機構のスライダギアとロッカシャフトとの関係を示す分解斜視図である。
【図６】図４のバルブリフト機構の上半分を破断して示す斜視図である。
【図７】図２の入力アームと出力アームとの相対位相差を最大にした場合の動作説明に用いる側面図である。
【図８】図２の入力アームと出力アームとの相対位相差を最小にした場合の動作説明に用いる側面図である。
【図９】図１の（９）−（９）線断面の矢視図である。
【図１０】図９においてシムを分離した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
１      内燃機関
１２      シリンダヘッド
１４      吸気バルブ
１６      吸気カムシャフト
１７      吸気カム
２１      隔壁（支持台）
３      可変動弁機構
３１      ロッカシャフト
３２      コントロールシャフト
４      バルブリフト機構
４１      入力アーム（カム被打部材）
４２      出力アーム（バルブ打部材）
４３      スライダギア
５      シム
５ａ    板状片
５ｂ    取付片
５ｃ    Ｕ字形切欠き
５ｄ    長孔
６      ボルト（締結部材）
【図１】
2007064184.tif 000003
【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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