(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の回転に同期して回転し、外周に偏心カムを有するカムシャフトと、
上記カムシャフトに対して平行に配置された制御シャフトと、
上記カムシャフトの偏心カムの回動に伴って作動して吸・排気弁を開閉するリンク機構と、を備えた内燃機関の可変動弁装置であって、
上記リンク機構が、
上記制御シャフトに回動可能に嵌合されたロッカアームと、
上記カムシャフトの偏心カムの外周に回動可能に嵌合され、先端が上記ロッカアームの一端に回動可能に連繋されたリンクアームと、
上記ロッカアームの他端に回動可能に連繋されたリンク部材と、
上記カムシャフトの外周に他端側が揺動可能に嵌合されると共に、上記リンク部材に先端が回動可能に連繋され、バルブリフターに摺接するカム面を有する揺動カムと、を備え、
上記揺動カムの上記カムシャフトに直交する両側面を隣接する部材に当接させることにより、上記リンク機構のカムシャフト軸方向への移動を規制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】
上記揺動カムの上記カムシャフトに直交する両側面のうち少なくとも一方の側面と上記隣接する部材との間にスラスト部材を配置した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】
上記偏心カムの上記リンクアームとの嵌合面幅を、上記リンクアームの上記偏心カムに対する嵌合面幅と上記リンク機構のカムシャフト軸方向への移動量との和よりも大きくした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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、吸・排気弁の開閉時期及びバルブリフト量を機関の運転状態に応じて変えることができる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の可変動弁装置は、機関低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気の充填効率の向上による充分な出力を確保する等のために、吸気・排気バルブの開閉時期とバルブリフト量を機関の運転状態に応じて可変制御するようになっており、従来から様々な構成のものが案出されている。
【０００３】
例えば、特開昭６０−１３１２号公報に開示された可変動弁装置は、図５に示すように構成されている。即ち、この可変動弁装置３０は、ロッカシャフト３１がシリンダヘッド３２に回動可能に支持されており、このロッカシャフト３１に第１ロッカアーム３３の一端と第２ロッカアーム３４の一端が回動可能に支持され、しかも第１ロッカアーム３３と第２ロッカアーム３４とが隣接して配置されており、これら第１ロッカアーム３３及び第２ロッカアーム３４がシリンダヘッド３２によりロッカシャフト３１軸方向の移動を規制されている。尚、第２ロッカアーム３４には、図示しないカムに摺接するフォロワ３５が設置されている。そして、油通路３６に油圧が作用しない場合、第１ロッカアーム３３は静止状態（弁停止状態）にあり、カムの運動は第２ロッカアーム３４にのみ伝達され、バルブ３７が第２ロッカアーム３４により開閉される。次ぎに、油圧が作用すると、第１ロッカアーム３３の内部に収容された図示しないピストンが第２ロッカアーム３４に侵入し、第１ロッカアーム３３と第２ロッカアーム３４が連結状態になり、バルブ３８とバルブ３７が両ロッカアーム３３，３４によって開閉される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術においては、油圧が作用せず、第２ロッカアーム３４が単独でバルブ３７を開閉している場合、第２ロッカアーム３４の支点中心線Ａに対してフォロワ３５がオフセットした状態にあり、図示しないカムにより揺動させられる第２ロッカアーム３４がロッカシャフト３１軸方向に対して倒れを生じることになる。これにより、第２ロッカアーム３４が第１ロッカアーム３３とシリンダヘッド３２に対して片当たりを生じ、第１ロッカアーム３３との摺接面及びシリンダヘッド３２との摺接面において片当たりによる磨耗を生じ、また磨耗粉による機構の作動不良を生じる虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、ロッカアームの磨耗を防止し得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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、機関の回転に同期して回転し、外周に偏心カムを有するカムシャフトと、このカムシャフトに対して平行に配置された制御シャフトと、前記カムシャフトの偏心カムの回動に伴って作動して吸・排気弁を開閉するリンク機構とを備えている。このうち、前記リンク機構が、前記制御シャフトに回動可能に嵌合されたロッカアームと、前記カムシャフトの偏心カムの外周に回動可能に嵌合され、前記ロッカアームの一端に先端が回動可能に連繋されたリンクアームと、前記ロッカアームの他端に回動可能に連繋されたリンク部材と、前記カムシャフトの外周に揺動可能に嵌合されると共に、前記リンク部材に先端が回動可能に連繋され、バルブリフターに摺接するカム面を有する揺動カムと、を備えている。そして、前記揺動カムの前記カムシャフトに直交する両側面を隣接する部材に当接させることにより、前記リンク機構のカムシャフト軸方向への移動を規制することを特徴としている。ここで、前記偏心カムは、カムシャフトの外周に圧入等により固定されるか、又はカムシャフトの外周に一体に形成されている。
【０００７】
請求項２の発明は、前記揺動カムの上記カムシャフトに直交する両側面のうち少なくとも一方の側面と前記隣接する部材との間にスラスト部材を配置したことを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明は、前記偏心カムの前記リンクアームとの嵌合面幅を、前記リンクアームの前記偏心カムに対する嵌合面幅と前記リンク機構のカムシャフト軸方向への移動量との和よりも大きくしたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、揺動カムのカムシャフトに直交する両側面を隣接する部材に当接させることにより、リンク機構のカムシャフト軸方向への移動を規制するようになっているため、リンク機構のロッカアームが隣接する部材に摺接して磨耗を生じることがなく、ロッカアームの磨耗に起因する可変動弁装置の耐久性の低下や磨耗粉によるリンク機構の作動不良を招来することがない。
【００１０】
請求項２の発明によれば、揺動カムの両側面のうちの少なくとも一方の側面と隣接する部材との間にスラスト部材を配置し、このスラスト部材に揺動カムの側面を当接させてリンク機構のカムシャフト軸方向への移動を規制するようになっているため、揺動カム及び隣接する部材の磨耗が低減され、可変動弁装置の耐久性が一層向上する。
【００１１】
請求項３の発明によれば、リンク機構がカムシャフト軸方向へ移動しても、リンクアームと偏心カムとの嵌合面積が減少しないようになっているため、リンクアームと偏心カムとの摺接部の磨耗を抑制することができ、可変動弁装置の耐久性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置１の要部正面図、図２は同可変動弁装置１の平面図、図３は同可変動弁装置１の側面図である。これら図１〜図３に示すように、シリンダヘッド２の上部に回動可能に支持されたカムシャフト３は、図示しない内燃機関のクランクシャフトに連繋され、内燃機関の回転に同期して回転するようになっている。そして、このカムシャフト３の外周には偏心カム４が圧入され、カムシャフト３と偏心カム４とが一体回動するようになっている。偏心カム４の外周には、リンクアーム５の基部５ａが回動可能に嵌合されている。そして、シリンダヘッド２の上部及びこのシリンダヘッド２の上部にボルト６で固定されるカムブラケット７（７ａ，７ｂ）と前記リンクアーム５との間には、揺動カム８が配置されている。この揺動カム８は、カムシャフト３の外周に回動可能に嵌合される嵌合穴８ａと、吸気弁１０のバルブリフター１１に摺接するカム面８ｂとが形成されている。
【００１４】
又、シリンダヘッド２の上部に固定されるカムブラケット７には、カムシャフト３の図１中上方に位置しかつカムシャフト３と平行するように配置された制御シャフト１２が回動可能に支持されている。この制御シャフト１２は、その外周に制御シャフト１２から所定量偏心した制御カム１３が形成されている。そして、この制御カム１３の外周には、ロッカアーム１４の基部１４ａの嵌合穴１４ｂが回動可能に嵌合されている。ロッカアーム１４は、その一端１４ｃがピン１５を介してリンクアーム５の先端５ｂに連繋され、その他端１４ｄがピン１６を介してリンク部材１７の一端１７ａに連繋されている。リンク部材１７は、その他端１７ｂがピン１８を介して揺動カム８の先端８ｃに連繋されている。そして、これらリンクアーム５，ロッカアーム１４，リンク部材１７，揺動カム８及びこれらを連繋する各ピン１５，１６，１８は、カムシャフト３の偏心カム４の回動に伴って作動して、バルブリフター１１を介して吸気弁１０を開閉するリンク機構Ｌを構成している。バルブリフター１１は、シリンダヘッド２に形成されたガイド穴２ａに沿って上下動するようになっており、図外のバルブスプリングによって揺動カム８側に付勢されている（図１及び図３参照）。尚、上記ロッカアーム１４は、図２に示されるように、その一端１４ｃとその他端１４ｄが制御シャフト１２の軸方向にずれるように形成されている。又、リンク機構Ｌは、図２に示されるように、一対の吸気弁１０，１０をそれぞれ開閉するように、カムブラケット７を間にして対称に配置されている。
【００１５】
上記制御シャフト１２は、図外の電磁アクチュエータに連繋されており、この電磁アクチュエータによって所定回動角度範囲内で回動させられる。これによって、制御シャフト１２の制御カム１３が回動し、ロッカアーム１４の揺動中心位置と揺動カム８の揺動中心位置との間の距離が変化し、ロッカアーム１４に連繋されたリンク部材１７によって揺動カム８が揺動させられるため、バルブリフター１１の初期位置が変化する。その結果、バルブタイミングとバルブリフト量が変化する。尚、電磁アクチュエータは、内燃機関の運転状態を検知する図外のコントローラによって作動制御される。コントローラは、クランク角センサ，エアフローメータ，水温センサ等の各種センサからの検知信号に基づいて機関の運転状態を算出し、その結果に基づいて前記電磁アクチュエータに制御信号を出力している。
【００１６】
ここで、リンクアーム５の先端５ｂとロッカアーム１４の一端１４ｃとを相対回動可能に連繋するピン１５は、リンクアーム５の先端５ｂの嵌合穴５ｃとロッカアーム１４の一端１４ｃの嵌合穴１４ｅに嵌合されており、その両端部に抜け止め用の止め輪２０が取り付けられている。又、ロッカアーム１４の他端１４ｄとリンク部材１７の一端１７ａとを相対回動可能に連繋するピン１６は、ロッカアーム１４の他端１４ｄの嵌合穴１４ｆとリンク部材１７の一端１７ａの嵌合穴１７ｃに嵌合されており、その両端部に抜け止め用の止め輪２１が取り付けられている。又、リンク部材１７の他端１７ｂと揺動カム８の先端８ｃとを相対回動可能に連繋するピン１８は、リンク部材１７の他端１７ｂの嵌合穴１７ｄと揺動カム８の先端８ｃの嵌合穴８ｄに嵌合されており、その両端部に抜け止め用の止め輪２２が取り付けられている。
【００１７】
このように構成された可変動弁装置１は、カムシャフト３が内燃機関の回転に同期して回転すると、リンクアーム５が偏心カム４によってカムシャフト３の中心軸に対して偏心動し、そのリンクアーム５によってロッカアーム１４が制御カム１３の回りに揺動させられる。ロッカアーム１４が制御カム１３の回りに揺動させられると、この揺動するロッカアーム１４にリンク部材１７を介して連繋された揺動カム８がカムシャフト３の回りに揺動させられる。この際、揺動カム８は、図１及び図３に示されるように、その外周に形成されたカム面８ｂがバルブリフター１１の頂部１１ａに摺接し、図外のバルブスプリングによって図中上方に付勢されたバルブリフター１１を上下動させ、吸気弁１０を開閉する。
【００１８】
このように作動する可変動弁装置１は、ロッカアーム１４の一端１４ｃがリンクアーム５によって押し上げられると、ロッカアーム１４の一端１４ｃと他端１４ｄが制御シャフト１２の軸方向にずれて形成されているため、力の作用点が制御シャフト１２の軸方向にずれる（図２参照）。又、ロッカアーム１４の嵌合穴１４ｂと制御カム１３との間には所定量の嵌合隙間が存在している。その結果、ロッカアーム１４は、図３において、その上端部がカムブラケット７に近ずくように倒れを生じる。そして、ロッカアーム１４が倒れを生じると、ロッカアーム１４にスラスト方向の分力が生じるため、制御シャフト１２上をカムブラケット７側へ移動する。一方、揺動カム８は、図外のバルブスプリングによって付勢されて、嵌合穴８ａがカムシャフト３に押し付けられるため、倒れが生じ難い。そこで、本実施の形態は、揺動カム８のカムシャフト３に直交する側面８ｅを隣接するシリンダヘッド上部側面２ｂ及びカムブラケット側面７ｃに当接させて、リンク機構Ｌのカムシャフト３軸方向への移動を規制するようになっている。即ち、本実施の形態は、図３に示されるように、揺動カム８の側面８ｅとシリンダヘッド上部側面２ｂ及びカムブラケット側面７ｃとの隙間Ｌ５をロッカアーム１４とカムブラケット側面７ｃとの隙間Ｌ３よりも小さくし（Ｌ５＜Ｌ３）、ロッカアーム１４よりも先に揺動カム８がシリンダヘッド２やカムブラケット７に当接するようにし、倒れを生じたロッカアーム１４が隣接するカムブラケット７に片当たりを生じないようになっている。ここで、揺動カム８は、上記したように倒れが生じ難いので、その側面８ｅの全周が隣接するシリンダヘッド２やカムブラケット７に当接し、シリンダヘッド２やカムブラケット７に片当たりを生じることがなく、偏磨耗に起因する耐久性の早期低下を生じることがない。
【００１９】
又、ロッカアーム１４の一端１４ｃがリンクアーム５によって押し下げられると、ロッカアーム１４は、図３において、その上部が隣接するリンクアーム５側に倒れを生じ、この倒れに起因して生じるスラスト力でリンクアーム５側に移動する。一方、揺動カム８は、上記のように倒れが生じ難い。そこで、本実施の形態は、揺動カム８のカムシャフト３に直交する側面８ｆを隣接する偏心カム４に当接させて、リンク機構Ｌのカムシャフト３軸方向への移動を規制するようになっている。即ち、本実施の形態は、図３に示されるように、揺動カム８の側面８ｆと偏心カム４側面との隙間Ｌ４をロッカアーム１４とリンクアーム５との隙間Ｌ２よりも小さくし（Ｌ４＜Ｌ２）、ロッカアーム１４よりも先に揺動カム８が偏心カム４に当接するようにし、倒れを生じたロッカアーム１４が隣接するリンクアーム５に片当たりを生じないようになっている。ここで、揺動カム８は、上記したように倒れが生じ難く、隣接する偏心カム４の側面に全周に亘り当接するので、偏磨耗に起因する耐久性の早期低下を生じることがない。
【００２０】
更に、本実施の形態は、上記のように、揺動カム８を隣接する部材（シリンダヘッド２，カムブラケット７，偏心カム４）に当接させることにより、リンク機構Ｌのカムシャフト３軸方向への移動を規制するようになっているが、リンク機構Ｌの最大移動量がＬ４＋Ｌ５となるので、偏心カム４のリンクアーム５との嵌合面幅（即ち、偏心カム４のカムシャフト軸方向幅）Ｌ１＋ΔＬ１をリンクアーム５の偏心カム４に対する嵌合面幅（即ち、リンクアーム５の幅寸法）Ｌ１と上記リンク機構Ｌの最大移動量Ｌ４＋Ｌ５との和よりも大きくし（（Ｌ１＋ΔＬ１）＞（Ｌ１＋Ｌ４＋Ｌ５））、リンクアーム５と偏心カム４との嵌合面積が減少しないようになっている。その結果、リンクアーム５と偏心カム４との摺接面積の減少に起因するリンクアーム５と偏心カム４の摺接部の磨耗を抑制することができる。
【００２１】
加えて、本実施の形態は、通常は倒れを生じない揺動カム８が何らかの原因（例えば、過負荷が作用すること）によって倒れを生じたとしても、上記したように、ロッカアーム１４が隣接する部材（カムブラケット７，リンクアーム５）に当接することがないので、リンク機構Ｌに過大な応力が生じることがなく、リンク機構Ｌの耐久性を損なうようなことがない。
【００２２】
尚、本実施の形態は、制御シャフト１２をカムシャフト３の図１中上方に配置する構成を示したが、これに限られず、制御シャフト１２がカムシャフト３と平行であればよい。
【００２３】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態を示すものであり、内燃機関の可変動弁装置１の側面図を示すものである。本実施の形態は、この図４に示すように、揺動カム８の一方の側面８ｅとシリンダヘッド２及びカムブラケット７との間にスラスト部材２３を配置し、揺動カム８，シリンダヘッド２及びカムブラケット７の磨耗を防止して、可変動弁装置１の耐久性をより一層向上させるようになっている。ここで、上記スラスト部材２３は、略中央に嵌合穴２３ａが形成された円板状を呈しており、カムシャフト３の外周に固定されている。そして、揺動カム８の側面８ｅとスラスト部材２３の側面２３ｂとの間に隙間Ｌ５が形成されている。
【００２４】
尚、隙間Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５及び寸法Ｌ１，ΔＬ１は、前記第１の実施の形態と同様の関係となるように設定されている。又、本実施の形態は、揺動カム８とシリンダヘッド２及びカムブラケット７との間にスラスト部材２３を配置する構成を示したが、揺動カム８と偏心カム４との間にスラスト部材を配置してもよく、揺動カム８の両側面８ｅ，８ｆ側にスラスト部材を配置するようにしてもよい。
【００２５】
又、上記各実施の形態は、可変動弁装置１を吸気弁１０，１０側に設置する態様を示したが、排気弁側に設置するようにしてもよく、また吸・排気弁の両側に設置するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す内燃機関の可変動弁装置の要部正面図。
【図２】同内燃機関の可変動弁装置の平面図。
【図３】同内燃機関の可変動弁装置の側面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す内燃機関の可変動弁装置の側面図。
【図５】従来の可変動弁装置の要部平面図。
【符号の説明】
１…可変動弁装置
２…シリンダヘッド（部材）
３…カムシャフト
４…偏心カム（部材）
５…リンクアーム
５ｂ…先端
７…ブラケット（部材）
８…揺動カム
８ｂ…カム面
８ｃ…先端
８ｅ，８ｆ…側面
１０…吸気弁
１１…バルブリフター
１２…制御シャフト
１４…ロッカアーム
１４ｃ…一端
１４ｄ…他端
１５，１６，１８…ピン
１７…リンク部材
２３…スラスト部材
【図１】
0003914629.tif 000002
【図２】
0003914629.tif 000003
【図３】
0003914629.tif 000004
【図４】
0003914629.tif 000005
【図５】
0003914629.tif 000006