(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関し、簡単な機構で、弁の作用角およびリフト量を変化させることを目的とする。【解決手段】本発明の内燃機関の可変動弁装置１０は、内燃機関の気筒に設けられた弁２と、カム軸３と、回転可能に設けられ、その回転中心から偏心した位置でカム軸３を受ける偏心カム軸受７と、偏心カム軸受７を回転させる駆動装置と、カム軸３に設けられたカム３１のリフトを受け、弁２を押圧して開弁させるロッカーアーム４と、ロッカーアーム４の支点を支持する支持機構５と、を備え、偏心カム軸受７を回転させてカム軸３の回転中心Ｃ２の位置を移動することにより、弁２の作用角およびリフト量を可変とする。【選択図】図１
2012082793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒に設けられた弁と、
カムが設けられたカム軸と、
回転可能に設置され、その回転中心から偏心した位置で前記カム軸を受ける偏心カム軸受と、
前記偏心カム軸受を回転させる駆動装置と、
前記カムのリフトを受け、前記弁を押圧して開弁させるロッカーアームと、
前記ロッカーアームの支点を支持する支持機構と、
を備え、
前記偏心カム軸受を回転させて前記カム軸の回転中心の位置を移動することにより、前記弁の作用角およびリフト量を可変とすることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記支持機構は、前記ロッカーアームの支点を前記カム軸に近づける方向に付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記付勢手段がバネであることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記支持機構は、前記弁のリフトが開始するときの衝撃を緩和する衝撃緩和手段を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の気筒に設けられた吸気弁あるいは排気弁の作用角およびリフト量を変化させることのできる可変動弁装置として、各種の機構が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２７２２８号公報
【特許文献２】特開２００９−２３６１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来提案されている、作用角およびリフト量を可変とする可変動弁装置は、構造が複雑で、部品点数が多いため、大型化、高コスト化するという問題がある。例えば、特許文献１に記載されたものでは、カムと弁との間に、第１リンク、第２リンク等の部品が介在した複雑な機構となっている。このため、上述の問題のほか、カムと弁との間に介在する多数の部品の公差が積み重なって誤差が大きくなり、リフト量のばらつきが生じ、複数の気筒間でリフト量が一致しないという問題もある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、簡単な機構で、弁の作用角およびリフト量を変化させることのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の可変動弁装置であって、
内燃機関の気筒に設けられた弁と、
カムが設けられたカム軸と、
回転可能に設置され、その回転中心から偏心した位置で前記カム軸を受ける偏心カム軸受と、
前記偏心カム軸受を回転させる駆動装置と、
前記カムのリフトを受け、前記弁を押圧して開弁させるロッカーアームと、
前記ロッカーアームの支点を支持する支持機構と、
を備え、
前記偏心カム軸受を回転させて前記カム軸の回転中心の位置を移動することにより、前記弁の作用角およびリフト量を可変とすることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記支持機構は、前記ロッカーアームの支点を前記カム軸に近づける方向に付勢する付勢手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記付勢手段がバネであることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記支持機構は、前記弁のリフトが開始するときの衝撃を緩和する衝撃緩和手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、カムと弁との間に介在する部品の点数が少ない、簡単な機構によって、弁の作用角およびリフト量を変化させることができるため、小型化、軽量化、低コスト化、耐久性および信頼性の向上が図れる。また、カムと弁との間に介在する部品の点数が少ないことから、リフト量のばらつきを抑制することができ、複数の気筒間でリフト量を正確に一致させることができる。
【００１１】
第２の発明によれば、ロッカーアームの支点をカム軸に近づける方向に付勢する付勢手段を設けたことにより、ロッカーアームがカムから離れることを防止し、ロッカーアームとカムとを常に接触状態に維持することができる。このため、騒音を抑制することができる。
【００１２】
第３の発明によれば、付勢手段としてバネを用いることにより、簡単な構造で上記効果が得られる。
【００１３】
第４の発明によれば、弁のリフトが開始するときの衝撃を緩和する衝撃緩和手段を設けたことにより、騒音をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１の可変動弁装置を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の可変動弁装置を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の可変動弁装置が備える偏心カム軸受および制御軸を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１の可変動弁装置が備える偏心カム軸受および制御軸を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１の可変動弁装置が備える偏心カム軸受および制御軸を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１の可変動弁装置を示す側面図である。
【図７】本発明の実施の形態１の可変動弁装置を示す側面図である。
【図８】本発明の実施の形態１の可変動弁装置を示す側面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の可変動弁装置を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の可変動弁装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１６】
実施の形態１．
図１および図２は、本発明の実施の形態１の可変動弁装置を示す側面図である。図１に示すように、本実施形態の可変動弁装置１０は、弁２と、カム軸３と、ロッカーアーム４と、ロッカーアーム４の支点を支持する支持機構５と、カム軸３を受ける偏心カム軸受７と、偏心カム軸受７を回転させる駆動装置とを有している。なお、図２および後述する図６乃至図１０では、偏心カム軸受７およびその駆動装置の図示を省略している。
【００１７】
弁２は、内燃機関の気筒に吸気弁または排気弁として設けられるものである。弁２は、図示しないバルブスプリングにより、閉弁方向（図中の上方向）に付勢されている。カム軸３には、カム３１が設けられている。通常、カム軸３は、内燃機関のクランク軸により駆動され、クランク軸の２分の１の速度で回転する。
【００１８】
ロッカーアーム４の一端は、支持機構５の支持部５１に支持されている。ロッカーアーム４は、支持機構５側の端部を支点として揺動可能になっている。ロッカーアーム４の他端は、弁２の弁ステム２１を押圧して弁２を開弁させることができるように構成されている。ロッカーアーム４は、アーム本体の中央部に、回転可能に設置されたローラー４１を有している。ローラー４１は、カム３１と接触している。図１に示すように、カム３１のベース円部分がローラー４１と接触しているときには、バルブスプリングの付勢力によって弁２が弁座６に当接し、閉弁状態となる。そして、図１に示す状態からカム３１が回転すると、カム３１のカム山が、ローラー４１を押圧し、ロッカーアーム４を介して弁ステム２１を押圧することにより、弁２がリフトして弁座６から離れ、開弁状態となる。図２は、カム３１のノーズがローラー４１に接触し、弁２が開き切った状態を示している。
【００１９】
支持機構５は、内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に対し固定されたホルダ５２と、ホルダ５２に形成された穴に挿入されたプランジャ５３と、プランジャ５３の先端に設けられたフランジ５４と、フランジ５４の中央部であってプランジャ５３と反対側に設けられた支持部５１と、ホルダ５２の外周側に配置されたコイルバネ５５とを有している。プランジャ５３は、ホルダ５２から突出した状態と、ホルダ５２内に退避した状態との間で進退可能になっている。支持部５１およびフランジ５４は、プランジャ５３と一体となって変位する。すなわち、支持機構５は、伸縮可能な構成となっており、図１および図２は、支持機構５が縮み切った状態を示している。支持機構５が伸びると、支持部５１はカム軸３に近づき、支持機構５が縮むと、支持部５１はカム軸３から遠ざかる。コイルバネ５５は、一端がシリンダヘッド側に当接し、他端がフランジ５４に当接している。支持機構５は、このコイルバネ５５により、伸びる方向に付勢されている。すなわち、ロッカーアーム４の支点となる支持部５１は、カム軸３に近づく方向に付勢されている。
【００２０】
本実施形態の可変動弁装置１０は、弁２の作用角およびリフト量を連続的に変化させることができる。図１および図２は、弁２の作用角およびリフト量を最大とする状態（以下、「最大作用角状態」と称する）を示している。最大作用角状態においては、支持機構５は、縮み切った状態に維持される。
【００２１】
図３乃至図５は、本実施形態の可変動弁装置１０が備える偏心カム軸受７および制御軸８を示す図である。前述したように、本実施形態の可変動弁装置１０は、偏心カム軸受７と、この偏心カム軸受７を回転させる駆動装置とを有している。本実施形態の偏心カム軸受７は、概略形状として、ほぼ円柱状をなしており、回転可能に設置されている。偏心カム軸受７には、ギヤ７１が設けられている。本実施形態において、偏心カム軸受７を回転させる駆動装置は、回転可能に設けられた制御軸８と、この制御軸８を回転駆動する例えば電気モータ等のアクチュエータ（図示せず）とで構成されている。制御軸８には、ギヤ８１が設けられ、このギヤ８１は偏心カム軸受７のギヤ７１と噛み合っている。制御軸８を回転駆動すると、ギヤ８１およびギヤ７１を介して回転が伝達されることにより、偏心カム軸受７が回転する。偏心カム軸受７および制御軸８の回転中心線は、カム軸３の回転中心線と平行である。
【００２２】
偏心カム軸受７には、カム軸３を受ける軸受として機能する孔７２が形成されている。偏心カム軸受７は、カム軸３に沿う複数の箇所に設けられ、カム軸３を複数箇所で支持する。制御軸８のギヤ８１は、複数の偏心カム軸受７と対応した複数の箇所に形成されており、各偏心カム軸受７のギヤ７１と噛み合っている。このため、制御軸８を回転駆動することにより、複数の偏心カム軸受７を同期して回転させることができる。
【００２３】
孔７２の中心（すなわちカム軸３の回転中心）Ｃ２は、偏心カム軸受７の回転中心Ｃ１から偏心した位置に配置されている。このため、偏心カム軸受７を回転させると、カム軸３の回転中心Ｃ２が移動する。図３乃至図５中では図示を省略しているが、図中でカム３１の下側にロッカーアーム４のローラー４１が位置している。可変動弁装置１０では、カム軸３の回転中心Ｃ２をローラー４１側に移動するほど、弁２の作用角およびリフト量が大きくなり、カム軸３の回転中心Ｃ２をローラー４１と反対側に移動するほど、弁２の作用角およびリフト量が小さくなる。
【００２４】
図３に示す状態は、カム軸３の回転中心Ｃ２をローラー４１側に最大に移動した状態であり、最大作用角状態に対応している。図５に示す状態は、カム軸３の回転中心Ｃ２をローラー４１と反対側に最大に移動した状態であり、弁２の作用角およびリフト量を最小とする状態（以下、「最小作用角状態」と称する）を示している。本実施形態の可変動弁装置１０は、最小作用角状態のとき、弁２の作用角およびリフト量をゼロ、すなわち弁停止状態とすることができる。図４に示す状態は、図３に示す状態と図５に示す状態との中間の状態であり、弁２の作用角およびリフト量が最大と最小との中間になる状態（以下、「中作用角状態」と称する）を示している。
【００２５】
図６および図７は、中作用角状態における可変動弁装置１０を示す側面図である。図６に示す状態は、カム３１のベース円部分がローラー４１と接触しており、閉弁状態である。図６に示す状態では、図１に示す大作用角状態での閉弁状態と比べ、カム軸３の回転中心Ｃ２は、ローラー４１から遠ざかる方向に移動している。しかしながら、支持機構５がコイルバネ５５の付勢力によって伸長し、ロッカーアーム４の支点を押し上げることにより、ローラー４１とカム３１のベース円部分との接触状態が維持されている。
【００２６】
図６に示す状態からカム３１が回転し、ローラー４１が押圧されると、その押圧力が支持機構５に伝達し、支持機構５が収縮していく。このとき、支持機構５が縮み切るまでの間、すなわちフランジ５４がホルダ５２の端面に当接するまでの間は、弁２は弁座６からリフトせず、閉弁状態が維持される。そして、支持機構５が縮み切った状態になると、弁２のリフトが開始し、弁座６から離れて開弁状態となる。図７は、カム３１のノーズがローラー４１に接触し、弁２が開き切った状態を示している。このようにして、図７に示す中作用角状態のリフト量は、図２に示す最大作用角状態のリフト量より小さくなる。
【００２７】
図８および図９は、最小作用角状態における可変動弁装置１０を示す側面図である。図８に示す状態は、カム３１のベース円部分がローラー４１と接触しており、閉弁状態である。図８に示す状態では、図６に示す中作用角状態での閉弁状態と比べ、カム軸３の回転中心Ｃ２は、ローラー４１から更に遠ざかる方向に移動している。しかしながら、支持機構５がコイルバネ５５の付勢力によって更に伸長し、ロッカーアーム４の支点を押し上げることにより、ローラー４１とカム３１のベース円部分との接触状態が維持されている。図８に示す状態からカム３１が回転し、ローラー４１が押圧されると、その押圧力が支持機構５に伝達し、支持機構５が収縮していく。
【００２８】
図９は、カム３１のノーズがローラー４１に接触した状態を示している。最小作用角状態では、図９に示すように、カム３１のノーズがローラー４１に接触した状態のとき、支持機構５はちょうど縮み切った状態（または縮み切る直前の状態）であるため、弁２は弁座６からリフトせず、閉弁状態が維持される。このようにして、図９に示す最小作用角状態においては、弁２の作用角およびリフト量がゼロとなる弁停止状態が実現される。
【００２９】
図６乃至図９に示すように、本実施形態では、ロッカーアーム４の支点をカム軸３の方向に付勢する付勢手段としてのコイルバネ５５を支持機構５に設けたことにより、ローラー４１がカム３１から離れることを防止し、ローラー４１とカム３１とを常に接触状態に維持することができる。なお、本発明では、ロッカーアーム４の支点をカム軸３の方向に付勢する付勢手段としては、コイルバネ５５のようなバネに限定されるものではなく、例えばホルダ５２内に油圧を供給してプランジャ５３を押し上げる構成としてもよい。
【００３０】
以上説明したような本実施形態の可変動弁装置１０によれば、制御軸８を回転駆動して偏心カム軸受７を回転させることにより、最大作用角状態と最小作用角状態との間で、弁２の作用角およびリフト量を連続的に変化させることができる。また、可変動弁装置１０では、カム３１と弁２との間に介在する部品の点数が少ない。また、偏心カム軸受７によりカム軸３の回転中心Ｃ２を移動させる機構も、部品点数の少ない簡素な機構である。このような簡単な機構によって弁２の作用角およびリフト量を変化させることができるため、小型化、軽量化、低コスト化、耐久性および信頼性の向上が図れる。また、カム３１と弁２との間に介在する部品の点数が少ないことから、リフト量のばらつきを抑制することができ、複数の気筒間でリフト量を正確に一致させることができる。
【００３１】
実施の形態２．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。図１０は、本発明の実施の形態２の可変動弁装置を示す側面図である。本実施形態は、以下に説明するように、支持機構５に、弁２のリフトが開始するときの衝撃を緩和する衝撃緩和手段が設けられていること以外は、前述した実施の形態１と同様である。
【００３２】
本実施形態では、支持機構５のホルダ５２の内部空間５６にオイルが供給されている。内部空間５６は、オリフィス５７を介して、油溜まり５８と連通している。図１０に示す中作用角状態での開弁状態からカム３１が回転し、ローラー４１が押圧されると、その押圧力が支持機構５に伝達し、支持機構５が収縮していく。このとき、プランジャ５３がホルダ５２内に入っていくにつれて、内部空間５６にあるオイルがオリフィス５７を通って油溜まり５８へ排出される。そして、支持機構５が縮み切り、フランジ５４がホルダ５２の端面に当接したところから、弁２のリフトが開始する。本実施形態によれば、支持機構５が収縮し、フランジ５４がホルダ５２の端面に衝突するときに、オイルがオリフィス５７を通過するときの抵抗によって、プランジャ５３の速度が減衰される。よって、フランジ５４がホルダ５２の端面に衝突するときの衝撃（すなわち弁２のリフトが開始するときの衝撃）が緩和される。このため、騒音をより確実に抑制することができる。
【００３３】
なお、本発明における衝撃緩和手段は、上記の構成に限定されるものではない。例えば、支持機構５が縮み切る直前にフランジ５４に当接する第２のバネを設け、支持機構５が縮み切るときの衝撃（すなわち弁２のリフトが開始するときの衝撃）を該第２のバネによって吸収する構成とした衝撃緩和手段によっても、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３４】
２    弁
３    カム軸
３１  カム
４    ロッカーアーム
４１  ローラー
５    支持機構
５１  支持部
５２  ホルダ
５３  プランジャ
５４  フランジ
５５  コイルバネ
５６  内部空間
５７  オリフィス
５８  油溜まり
６    弁座
７    偏心カム軸受
８    制御軸
１０  可変動弁装置
【図１】
2012082793.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】
2012082793.tif 000009
【図８】
2012082793.tif 000010
【図９】
2012082793.tif 000011
【図１０】
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