(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関のクランク軸によって回転駆動し、外周に駆動カムが固定されたドライブシャフトと、一端部に連係した前記駆動カムの回転により揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの他端部に連係して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記ロッカアームの揺動支点を変化させるアクチュエータと、該アクチュエータを機関運転状態に応じて駆動制御する制御手段とを備えた内燃機関の可変動弁装置であって、
前記駆動カムを、軸心が前記ドライブシャフトの軸心からオフセットした偏心リング状に形成すると共に、
前記駆動カムとロッカアームの一端部とをリンクアームを介して連係し、該リンクアームの基部に有する嵌合孔を駆動カムの外周面に回転自在に嵌合して、駆動カムの偏心回転力を直線運動に変換してロッカアームに伝達するように構成し、
前記リンクアームとロッカアームの一端部とを回転自在に連結したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
機関のクランク軸によって回転駆動し、外周に駆動カムが固定されたドライブシャフトと、一端部に連係した前記駆動カムの回転により揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの他端部に連係して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記ロッカアームの揺動支点を変化させるアクチュエータと、該アクチュエータを機関運転状態に応じて駆動制御する制御手段とを備えた内燃機関の可変動弁装置であって、
前記駆動カムを、軸心が前記ドライブシャフトの軸心からオフセットした偏心リング状に形成すると共に、
前記駆動カムとロッカアームの一端部とをリンクアームを介して回転自在に連係し、該リンクアームの基部に有する嵌合孔を駆動カムの外周面に回転自在に嵌合して、駆動カムの偏心回転力を直線運動に変換してロッカアームに伝達するように構成し、
前記揺動カムを、前記ドライブシャフトに同軸上に揺動自在に設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
機関のクランク軸によって回転駆動し、外周に駆動カムが固定されたドライブシャフトと、一端部に連係した前記駆動カムの回転により揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの他端部に連係して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記ロッカアームの揺動支点を変化させるアクチュエータと、該アクチュエータを機関運転状態に応じて駆動制御する制御手段とを備えた内燃機関の可変動弁装置であって、
前記駆動カムを、軸心が前記ドライブシャフトの軸心からオフセットした偏心リング状に形成すると共に、
前記駆動カムとロッカアームの一端部とをリンクアームを介して回転自在に連係し、該リンクアームの基部に有する嵌合孔を駆動カムの外周面に回転自在に嵌合して、駆動カムの偏心回転力を直線運動に変換してロッカアームに伝達するように構成し、
前記ロッカアームの他端部と揺動カムとを連係機構によって連係すると共に、該連係機構を、ロッカアームの他端部に該他端部の外端縁から長手方向に沿って折曲形成された係合溝と、揺動カムの端部に設けられて、前記係合溝内に係合摺動する摺動ピンとから構成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記ロッカアームの他端部と揺動カムとを連係機構によって連係すると共に、前記連係機構を、ロッカアームの他端部と揺動カムの端部とにそれぞれ設けられたピンと、両端部が前記両ピンに回転自在に連結されたリンク部材とから構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
前記リンク部材を、前記ドライブシャフトの軸心から径方向へ離間するように湾曲状に折曲形成したことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
前記ロッカアームの他端部と揺動カムとを連係機構によって連係すると共に、前記連係機構を、ロッカアームの他端部に該他端部の外端縁から長手方向に沿って折曲形成された係合溝と、揺動カムの端部に設けられて、前記係合溝内に係合摺動する摺動ピンとから構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
１気筒あたり２つの機関弁を有し、該各機関弁のそれぞれに対応して揺動カムを配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】
前記各々２つの機関弁のうち一方の機関弁側の揺動カムのプロフィールと他方の機関弁側の揺動カムのプロフィールを互いに異ならせたことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項９】
前記各々２つの機関弁のうち一方の機関弁側の駆動カムのプロフィールと他方の機関弁側の駆動カムのプロフィールを互いに異ならせたことを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１０】
前記ロッカアームを、前記各揺動カムに対応して個々に設けて、前記揺動カムによって前記各機関弁を互いに異なるリフト量に制御可能に形成したことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１１】
機関のクランク軸によって回転駆動し、外周に駆動カムが固定されたドライブシャフトと、一端部に連係した前記駆動カムの回転により揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの他端部に連係して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記ロッカアームの揺動支点を変化させるアクチュエータと、該アクチュエータを機関運転状態に応じて駆動制御する制御手段とを備えた内燃機関の可変動弁装置であって、
前記駆動カムを、軸心が前記ドライブシャフトの軸心からオフセットした偏心リング状に形成すると共に、
前記駆動カムとロッカアームの一端部とをリンクアームを介して回転自在に連係し、該リンクアームの基部に有する嵌合孔を駆動カムの外周面に回転自在に嵌合して、駆動カムの偏心回転力を直線運動に変換してロッカアームに伝達するように構成し、
前記リンクアームの基部の外周面に突設された突出端を、ピンを介してロッカアームの一端部に回転自在に連結すると共に、
１気筒あたり２つの機関弁を設け、該各機関弁のそれぞれに対応して揺動カムを配置し
かつ、前記各２つの機関弁に対応して配置された２つの揺動カムを一体に連結したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１２】
前記リンクアームの基部の外周面に突設された突出端を、ピンを介してロッカアームの一端部に回転自在に連結したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに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】
本発明は、吸・排気弁の開閉時期及びバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変にできる内燃機関の動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、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十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運転状態に応じて可変制御する動弁装置は従来から種々提供されており、その一例として特開昭５５−１３７３０５号公報等に記載されているもの知られている。
【０００３】
図１５に基づきその概略を説明すれば、シリンダヘッド１のアッパデッキの略中央近傍上方位置にカムシャフト２が設けられていると共に、該カムシャフト２の外周にカム２ａが一体に設けられている。また、カムシャフト２の側部には、制御シャフト３が平行に配置されており、この制御シャフト３に偏心カム４を介してロッカアーム５が揺動自在に軸支されている。一方、シリンダヘッド１に摺動自在に設けられた吸気弁６の上端部には、バルブリフター７を介して揺動カム８が配置されている。この揺動カム８は、バルブリフター７の上方にカムシャフト２と並行に配置された支軸９に揺動自在に軸支され、下端のカム面８ａがバルブリフター７の上面に当接している。また、前記ロッカアーム５は、一端部５ａがカム２ａの外周面に当接していると共に、他端部５ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接して、カム２ａのリフトを揺動カム８及びバルブリフター７を介して吸気弁６に伝達するようになっている。
【０００４】
また、前記制御シャフト３は、図外のアクチュエータによって所定角度範囲で回転制御されて、偏心カム４の回動位置を制御し、これによってロッカアーム５の揺動支点を変化させるようになっている。
【０００５】
そして、偏心カム４が正逆の所定回動位置に制御されるとロッカアーム５の揺動支点が変化して、他端部５ｂの揺動カム８の上端面８ｂに対する当接位置が図中上下方向に変化し、これによって揺動カム８のカム面８ａのバルブリフター７上面に対する当接位置の変化に伴い、揺動カム８の揺動軌跡が変化することにより吸気弁６の開閉時期（バルブタイミング）とバルブリフト量を可変制御するようになっている。また、図中１０は、揺動カム８の上端面８ｂを常時ロッカアーム５の他端部５ｂに弾接付勢して揺動カム８の所定以上の揺動を規制するスプリングである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の動弁装置にあっては、カム２ａと揺動カム８がそれぞれカムシャフト２と支軸９に設けられて、両者２ａ，８は、機関の巾方向へ大きく離間した位置に別個に配置されている。このため、これらカム２ａや揺動カム８の大きな配置スペースが要求される。
【０００７】
また、カム２ａと揺動カム８が機関巾方向へ大きく離れているため、ロッカアーム５の両端部５ａ，５ｂを必然的に機関巾方向へほぼへ字形状に延出させなければならない。したがって、配置スペースの増加と相俟ってロッカアーム５の大型化により、動弁装置の機関への搭載性が悪化すると共に、重量の増加が余儀なくされている。
【０００８】
しかも、カムシャフト２の他に支軸９を必要とするので、部品点数が増加すると共に、カムシャフト２と支軸９との互いの軸心のずれが生じ易くなり、これによってバルブタイミングの制御精度が低下するおそれがある。
【０００９】
更に、ロッカアーム５の端部５ｂが、揺動カム８を押圧することによって揺動カム８の揺動を得る構成のため、ロッカアーム５の押圧点（当接位置）が揺動カム８から離脱するおそれがある。したがって、ロッカアーム５の揺動支点位置に制約が生じ、揺動カム８の揺動軌跡、ひいては吸気弁６のバルブタイミング／リフト量を比較的大きく設定することができない。
【００１０】
また、この従来の動弁装置は、前述のように揺動カム８の上端面８ｂを、スプリング１０のばね力によってロッカアーム５の他端部５ｂに常時弾接させて、揺動カム８の所定以上の揺動を規制するようになっているが、機関高回転時には、揺動カム８の揺動速度も極めて高くなると共に、自身の慣性質量が作用してスプリング１０のばね力では規制できずに、図中反時計方向へ過度に揺動してしまうおそれがある。このため、ロッカアーム５の他端部５ｂから一時的に離接して打音が発生したり、吸気弁６がジャンプなどの踊り現象を発生して、バルブタイミングの制御精度が低下して、機関性能を十分に発揮することができなくなるといった問題を招来する。
【００１１】
また、スプリング１０のばね力によって、上端面８ｂがロッカアーム他端部５ｂに常時弾接しかつカム面８ａもバルブスプリングのばね力との相対圧でバルブリフター７上面に常時圧接しているため、該各面８ａ，８ｂや他端部５ｂ，バルブリフター上面との間に比較的大きなフリクションが発生すると共に、摩耗が発生し易くなる。
【００１２】
本発明は、前記従来の可変動弁装置の課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、機関のクランク軸によって回転駆動し、外周に駆動カムが固定されたドライブシャフトと、一端部に連係した前記駆動カムの回転により揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの他端部に連係して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記ロッカアームの揺動支点を変化させるアクチュエータと、該アクチュエータを機関運転状態に応じて駆動制御する制御手段とを備えた内燃機関の可変動弁装置であって、前記駆動カムを、軸心が前記ドライブシャフトの軸心からオフセットした偏心リング状に形成すると共に、前記駆動カムとロッカアームの一端部とをリンクアームを介して連係し、該リンクアームの基部に有する嵌合孔を駆動カムの外周面に回転自在に嵌合して、駆動カムの偏心回転力を直線運動に変換してロッカアームに伝達するように構成し、前記リンクアームとロッカアームの一端部を回転自在に連結したことを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、機関のクランク軸によって回転駆動し、外周に駆動カムが固定されたドライブシャフトと、一端部に連係した前記駆動カムの回転により揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの他端部に連係して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記ロッカアームの揺動支点を変化させるアクチュエータと、該アクチュエータを機関運転状態に応じて駆動制御する制御手段とを備えた内燃機関の可変動弁装置であって、前記駆動カムを、軸心が前記ドライブシャフトの軸心からオフセットした偏心リング状に形成すると共に、
前記駆動カムとロッカアームの一端部とをリンクアームを介して回転自在に連係し、該リンクアームの基部に有する嵌合孔を駆動カムの外周面に回転自在に嵌合して、駆動カムの偏心回転力を直線運動に変換してロッカアームに伝達するように構成し、前記揺動カムを、前記ドライブシャフトに同軸上に揺動自在に設けたことを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、機関のクランク軸によって回転駆動し、外周に駆動カムが固定されたドライブシャフトと、一端部に連係した前記駆動カムの回転により揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの他端部に連係して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記ロッカアームの揺動支点を変化させるアクチュエータと、該アクチュエータを機関運転状態に応じて駆動制御する制御手段とを備えた内燃機関の可変動弁装置であって、前記駆動カムを、軸心が前記ドライブシャフトの軸心からオフセットした偏心リング状に形成すると共に、
前記駆動カムとロッカアームの一端部とをリンクアームを介して回転自在に連係し、該リンクアームの基部に有する嵌合孔を駆動カムの外周面に回転自在に嵌合して、駆動カムの偏心回転力を直線運動に変換してロッカアームに伝達するように構成し、前記ロッカアームの他端部と揺動カムとを連係機構によって連係すると共に、該連係機構を、ロッカアームの他端部に該他端部の外端縁から長手方向に沿って折曲形成された係合溝と、揺動カムの端部に設けられて、前記係合溝内に係合摺動する摺動ピンとから構成したことを特徴としている。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記ロッカアームの他端部と揺動カムとを連係機構によって連係すると共に、前記連係機構を、ロッカアームの他端部と揺動カムの端部とにそれぞれ設けられたピンと、両端部が前記両ピンに回転自在に連結されたリンク部材とから構成したことを特徴としている。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記リンク部材を、前記ドライブシャフトの軸心から径方向へ離間するように湾曲状に折曲形成したことを特徴としている。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、前記ロッカアームの他端部と揺動カムとを連係機構によって連係すると共に、前記連係機構を、ロッカアームの他端部に該他端部の外端縁から長手方向に沿って折曲形成された係合溝と、揺動カムの端部に設けられて、前記係合溝内に係合摺動する摺動ピンとから構成したことを特徴としている。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、１気筒あたり２つの機関弁を有し、該各機関弁のそれぞれに対応して揺動カムを配置したことを特徴としている。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、前記各々２つの機関弁のうち一方の機関弁側の揺動カムのプロフィールと他方の機関弁側の揺動カムのプロフィールを互いに異ならせたことを特徴としている。
【００２０】
請求項９に記載の発明は前記各々２つの機関弁のうち一方の機関弁側の駆動カムのプロフィールと他方の機関弁側の駆動カムのプロフィールを互いに異ならせたことを特徴としている。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、前記ロッカアームを、前記各揺動カムに対応して個々に設けて、前記揺動カムによって前記各機関弁を互いに異なるリフト量に制御可能に形成したことを特徴としている。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、機関のクランク軸によって回転駆動し、外周に駆動カムが固定されたドライブシャフトと、一端部に連係した前記駆動カムの回転により揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの他端部に連係して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記ロッカアームの揺動支点を変化させるアクチュエータと、該アクチュエータを機関運転状態に応じて駆動制御する制御手段とを備えた内燃機関の可変動弁装置であって、前記駆動カムを、軸心が前記ドライブシャフトの軸心からオフセットした偏心リング状に形成すると共に、前記駆動カムとロッカアームの一端部とをリンクアームを介して回転自在に連係し、該リンクアームの基部に有する嵌合孔を駆動カムの外周面に回転自在に嵌合して、駆動カムの偏心回転力を直線運動に変換してロッカアームに伝達するように構成し、前記リンクアームの基部の外周面に突設された突出端を、ピンを介してロッカアームの一端部に回転自在に連結すると共に、１気筒あたり２つの機関弁を設け、該各機関弁のそれぞれに対応して揺動カムを配置しかつ、前記各２つの機関弁に対応して配置された２つの揺動カムを一体に連結したことを特徴としている。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、前記リンクアームの基部の外周面に突設された突出端を、ピンを介してロッカアームの一端部に回転自在に連結したことを特徴としている。
【００２４】
本発明によれば、ドライブシャフトに固定された駆動カムをリング状の偏心カムとし、この駆動カムにリンクアームを回転自在に連結したため、駆動カムとリンクアームとの面圧を低減でき、摩耗等の発生を防止できる。
【００２５】
また、ロッカアームと揺動カムとを連係機構により連係するので、ロッカアームと揺動カムとが離脱することなく、バルブタイミング／リフト量を比較的大きく設定することができる。
【００２６】
しかも、ロッカアームの他端部と揺動カムの端部とを連係機構によって連係して、ロッカアームの揺動範囲内で揺動カムの揺動を規制するため、従来のようなスプリングが不要になることは勿論のこと、高回転時にも揺動カムの過度な揺動が防止できると共に、揺動カムなどの各摺動部の摩耗の発生も防止できる。
【００２７】
また、駆動カムと揺動カムの両方をドライブシャフトに同軸上に設け、つまりドライブシャフトに一緒に設けたため、機関巾方向への配置スペースを十分に小さくすることができると共に、ロッカアームも小型化でき、装置の機関への搭載性が向上する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて詳述する。この各実施形態では１気筒あたり２つの吸気弁を有する機関に適用したものを示し、図１〜図３は第１の実施形態を示している。
【００２９】
すなわち、この可変動弁装置では、シリンダヘッド１１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられた一対の吸気弁１２，１２と、シリンダヘッド１１上部のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のドライブシャフト１３と、該ドライブシャフト１３に、圧入等により固設された２つの駆動カム１５，１５と、該ドライブシャフト１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気弁１２，１２の上端部に伝達部材であるバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。また、前記駆動カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とはリンクアーム２５，２５によって連係されている一方、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
【００３０】
前記ドライブシャフト１３は、機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されている。
【００３１】
前記カム軸受１４は、シリンダヘッド１１の上端部に設けられてドライブシャフト１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて制御軸１６を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００３２】
前記両駆動カム１５は、図４にも示すように、偏心リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にドライブシャフト挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがドライブシャフト１３の軸心Ｙから径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この各駆動カム１５は、ドライブシャフト１３に対し前記両バルブリフター１９，１９に干渉しない両外側にドライブシャフト挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５ｄ，１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。
【００３３】
前記各ロッカアーム１８は、図３に示すように平面からみてほぼクランク状に折曲形成され、中央に有する基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。また、各基部１８ａの各外端部に突設された一端部１８ｂには、前記ピン２１が圧入するピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、各筒状基部１８ａの各内端部に夫々突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入するピン孔１８ｅが形成されている。
【００３４】
前記各制御カム１７は、夫々円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図１に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。
【００３５】
前記揺動カム２０は、図１及び図６，図７に示すようにほぼ横Ｕ字形状を呈し、ほぼ円環状の基端部２２にドライブシャフト１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置するカムノーズ側の端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと、該基円面２４ａからカムノーズの先端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。すなわち、図５に示すバルブリフト特性からみると、図１に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２がいわゆるランプ区間となり、さらにカム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００３６】
また、前記リンクアーム２５は、比較的大径な円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
【００３７】
さらに、前記リンク部材２６は、図１にも示すように所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。  尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。そして、前記リンク部材２６と各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入したピン２８，２９とによって連係機構が構成されている。
【００３８】
前記制御軸１６は、一端部に設けられた図外の電磁アクチュエータによって所定回転角度範囲内で回転するように制御されており、前記電磁アクチュエータは、機関の運転状態を検出する図外のコントローラからの制御信号によって駆動するようになっている。コントローラは、クランク角センサやエアーフローメータ，水温センサ等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出して、前記電磁アクチュエータに制御信号を出力している。
【００３９】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関低速低負荷時には、コントローラからの制御信号によって電磁アクチュエータが一方に回転駆動される。このため、制御カム１７は、軸心Ｐ１が図６Ａ，Ｂに示すように制御軸１６の軸心Ｐ２から左上方の回動位置に保持され、厚肉部１７ａがドライブシャフト１３から上方向に離間移動する。このため、ロッカアーム１８は、全体がドライブシャフト１３に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム２０は、リンク部材２６を介して端部２３が強制的に若干引き上げられて全体が左方向へ回動する。
【００４０】
したがって、図６Ａ，Ｂに示すように駆動カム１５が回転してリンクアーム２５を介してロッカアーム１８の一端部１８ｂを押し上げると、そのリフト量がリンク部材２６を介して揺動カム２０及びバルブリフター１９に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は図６Ｂに示すように比較的小さくなる。
【００４１】
よって、かかる低速低負荷域では、図８の破線で示すようにバルブリフト量が小さくなると共に、各吸気弁１２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。
【００４２】
一方、機関高速高負荷時に移行した場合は、コントローラからの制御信号によって電磁アクチュエータが反対方向に回転駆動される。したがって、図７Ａ，Ｂに示すように制御軸１６が、制御カム１７を図６に示す位置から時計方向に回転させ、軸心Ｐ１（厚肉部１７ａ）を下方向へ移動させる。このため、ロッカアーム１８は、今度は全体がドライブシャフト１３方向（下方向）に移動して他端部１８ｃが揺動カム２０の上端部２３をリンク部材２６を介して下方へ押圧して該揺動カム２０全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。
【００４３】
したがって、揺動カム２０のバルブリフター１９上面に対する下面の当接位置が図７Ａ，Ｂに示すように左方向位置に移動する。このため、図７に示すように駆動カム１５が回転してロッカアーム１８の一端部１８ｂをリンクアーム２５を介して押し上げると、バルブリフター１９に対するそのリフト量Ｌ２は図７Ｂに示すように大きくなる。
【００４４】
よって、かかる高速高負荷域では、カムリフト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図８に実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００４５】
このように、本実施形態では、各吸気弁１２の開閉時期やバルブリフト量を可変にできることは勿論のこと、ドライブシャフト１３に、各駆動カム１５と各揺動カム２０とを同軸上に設けたため、機関巾方向の配置スペースを十分に小さくすることができる。また、各ロッカアーム１８も機関巾方向へ延設する必要がなくドライブシャフトの直上位置にヘ字形の小型な形状に形成できるため、装置全体のコンパクト化が図れる。この結果、装置の機関への搭載性が向上する。また、ドライブシャフト１３の配置を変更することなく、現行のドライブシャフト１３の配置によって装置を装着できるため、この点でも機関への搭載性が良好になる。
【００４６】
さらに、駆動カム１５と揺動カム２０とをドライブシャフト１３に同軸上に設けることにより、従来のような揺動カム２０を支持する支軸が不要となり、この分、部品点数の削減が図れ、また、ドライブシャフト１３と揺動カム２０の互いの軸心のずれが生じないため、バルブタイミングの制御精度の低下を防止できる。
【００４７】
しかも、各駆動カム１５を、各バルブリフター１９とオフセット配置し互いに干渉しない位置に配したため、各カム１５の外形を大きくとることができ、カム１５の外周面１５ａの設計自由度を向上させることが可能となり、これによって揺動カム２０の揺動量を確保するためのリフト量を十分に確保できると共に、駆動カム１５の駆動面圧を低減するためのカム幅を十分に確保できる。
【００４８】
特に、駆動カム１５は、リング状に形成され、外周面全体がリンクアーム基部２５ａの嵌合孔２５ｃの内周面全体に摺接するため、外周面の面圧が分散されて、該面圧を十分に低減できる。したがって、嵌合孔２５ｃの内周面間との摩耗の発生が抑制できると共に、潤滑も行い易い。さらに、面圧の低下に伴い駆動カム１５の材料選択の自由度が向上し、加工し易くかつ低コストの材料を選択できる。
【００４９】
また、本装置は、ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３とを連係機構であるリンク部材２６などによって機械的に連係することによって、揺動カム２０の最大揺動範囲をロッカアーム１８の揺動範囲内に規制することができる。つまり、揺動カム２０は、リンク部材２６により連係されていることによりロッカアーム他端部１８ｂの押下げ，引上げ力を直接的に伝達されると共に、ロッカアーム１８の揺動範囲以上の揺動が規制される。このため、たとえ、機関高回転時にも、自身の慣性質量などによって過度な揺動が確実に防止されて、ロッカアーム１８などとの打音の発生が防止できると共に、バルブタイミング制御精度の低下が防止できる。
【００５０】
また、揺動カム２０は、従来のようにスプリングのばね力によってロッカアーム１８やバルブリフター１９に圧接することがないため、バルブリフター１９などの摩耗の発生が防止できる。
【００５１】
また、このようにロッカアーム１８と揺動カム２０とがリンク部材２６を介して連係しているため、ロッカアーム１８のロッカ比を比較的大きく設定しても、ロッカアーム１８と揺動カム２０との連係状態が常に保たれる。したがって、揺動カム２０の大きな揺動角が得られることにより、バルブタイミング／リフト量を比較的大きく設定することは勿論のこと、揺動カム２０の前記ランプ区間θ２を大きくすることが可能になり、これによってバルブリフター１９と揺動カム２０の衝突速度が緩和することができ、この結果、駆動騒音の発生を抑制することが可能になる。
【００５２】
また、本装置は、全体がいわゆる６リンク方式となるため、ロッカアーム１８のロッカ比を大きくとることが可能となり、これによって駆動カム１５のドライブシャフト１３に対するオフセット量を大きく設定しなくても、つまり駆動カム１５の外径を大きく設定しなくても、揺動カム２０の大きな揺動角が得られる。この結果、装置全体のコンパクト化がさらに助長できる。
【００５３】
さらに、本装置は、２つの吸気弁１２，１２の間に設けられたドライブシャフト１３を軸受けするカム軸受１４に制御軸１６も一緒に軸受けすることができるので、従来の内燃機関にそのまま搭載することが可能となり、この結果、シリンダヘッドの形状変更を要さず、製造コストの高騰を防止できる。また、ドライブシャフト１３も従来と同様の位置とすることができるので、この点でもシリンダの形状変更が不要になる。
【００５４】
また、本装置は、ドライブシャフト１３の上方位置にロッカアーム１８を配置するだけであるから、全高を十分に低くすることが可能になる。
なお、図中左右の揺動カム２０，２０かあるいは駆動カム１５，１５の少なくともいずれか一方の外形状を異ならせても良い、したがって、２つの吸気弁１２，１２にリフト差を与えるようになる。このため、かかるリフト差によって１つの気筒内での吸気スワール効果が大きくなり、燃焼性が良好になる効果が得られる。
【００５５】
図９〜図１２は、本発明の第２の実施形態を示し、各吸気弁１２に対応する各揺動カム２０，２０を一体に連結し、これによって駆動カム１５とロッカアーム１８を単一として共用化を図ったものである。
【００５６】
すなわち、両揺動カム２０，２０の各基端部２２，２２が一体に連結されていると共に、ロッカアーム１８や駆動カム１５は一方側のみとなっており、その形状は第１の実施形態のものとほぼ同一になっているが、一方側の揺動カム２０に対してリンク部材２６が連結している。つまり、リンク部材２６は各一端部２６ａがロッカアーム１８の他端部１８ｃにピン３３を介して連結されている一方、各他端部２６ｂが揺動カム２０にピン３４を介して回転自在に連結されている。
【００５７】
このように、駆動カム１５やロッカアーム１８を単一化できるため、部品点数の大巾な減少が図れると共に、小型化と重量の軽減化が図れる。
【００５８】
また、揺動カム２０，２０が一体に連結されているから、ドライブシャフト１３に支承される揺動カム２０，２０の支承部間Ｌを比較的長く設定することができる。したがって、リンク部材２６から揺動カム２０，２０への駆動力の作用点Ｆが、前記支承部間Ｌの範囲内に位置するから、揺動カム２０，２０とドライブシャフト１３との間の空隙に起因する揺動カム２０，２０の傾倒を防止できる。したがって、揺動カム２０，２０とバルブリフター１９，１９との片当たりを防止することができる。
【００６０】
図１３は、本発明の第３の実施形態を示し、リンク部材２６のほぼ中央位置を、ドライブシャフト１３の軸心から径方向へ離間するようにく字形状に折曲形成したものである。これによって図示のように吸気弁１２の最小リフト制御時に、リンク部材２６がドライブシャフト１３の外周面に接触することが回避される。したがって、揺動カム２０の十分な揺動角度を確保しつつ装置の機関巾方向の寸法を小さくすることができ、装置の小型化が図れる。
【００６１】
図１４は本発明の第４の実施形態を示し、連係機構の構成を変更したものである。すなわち、ロッカアーム１８は、他端部１８ｃが長手方向に沿って延設されていると共に、該他端部１８ｃの外端縁ほぼ中央から基部１８ａ方向へ二面巾状の係合溝３５が切欠形成されている。一方、揺動カム２０は、カムノーズ側の端部２３上端縁にほぼ逆Ｕ字形の突起部３６が一体に形成されていると共に、該突起部３６に形成されたピン孔３７には、一端部が前記係合溝３５内に係合摺動する摺動ピン３８の基端部が圧入固定されている。したがって、ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０とは、係合溝３５と摺動ピン３８とによって連係されている。
【００６２】
したがって、第１〜３の実施形態のような、リンク部材２６を廃止できるため、装置全体のコンパクト化が図れると共に、慣性質量を十分に低減できる。尚、他の構成は第１実施形態などと同様であるから同一の作用効果が得られることは勿論である。
【００６３】
前記各実施態様では、装置を吸気弁１２側に適用した場合を示したが、排気弁側あるいは吸気・排気弁の両方に適用することも可能であり、さらに１気筒あたり２弁ではなく、１弁のものに適用することも可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、機関弁のバルブタイミング及びバルブリフト量を可変制御できることは勿論のこと、偏心リング状の駆動カムは、その全体がリンクアームに回転自在に嵌合して連結されているため、該リンクアームとの面圧を十分に低減できる。したがって、両者間の摩耗の発生が抑制できると共に、潤滑も行い易い。また、面圧の低下に伴い駆動カムの材料選択の自由度が向上し、加工と材料の低廉化が図れる。
しかも、装置全体が６リンク方式となるため、ロッカアームのロッカ比を大きくとることが可能になり、これによって、駆動カムの外径を大きくしなくとも揺動カムの大きな揺動角を得ることができる。この結果、装置全体のコンパクト化がさらに助長できる。
さらに、ドライブシャフトの配置を変更することなく、現行のドライブシャフトの配置をそのまま利用できるため、この点でも装置の機関への搭載性が向上する。
請求項２に記載の発明によれば、駆動カムと揺動カムとをドライブシャフトに同軸上に設けたため、機関巾方向の配置スペースを十分に小さくすることができると共に、ロッカアームも機関巾方向へ延設する必要がなくなるため、装置全体のコンパクト化が図れる。この結果、装置の機関への搭載性が向上する。
しかも、揺動カムを駆動カムと一緒にドライブシャフトに設けることにより、従来のような支軸が不要になるため、部品点数の削減が図れると共に、ドライブシャフトと揺動カムの互いの軸心のずれが生じないため、バルブタイミングの制御精度の低下を防止できる。
請求項３に記載の発明によれば、揺動カムの過度な揺動が規制されることは勿論のこと、リンク部材を廃止したため、部品点数の削減による装置の小型化と軽量化が図れると共に、製造作業と組立作業能率の向上が図れる。
【００６５】
請求項４及び６に記載の発明によれば、バルブタイミング／リフト量を比較的大きく設定することは勿論のこと、連係機構によって揺動カムの最大揺動範囲をロッカアームの揺動範囲内に規制することができるため、たとえ機関高回転時にも、過度な揺動や揺動カムのジャンプなどのいわゆる踊り現象が確実に防止される。このため、揺動カムとロッカアームとの離接による衝突が回避されて打音の発生が防止されると共に、バルブタイミングの制御精度の低下が防止される。
【００６６】
また、従来のようなスプリングのばね力による揺動カムとロッカアームなどの摺接部の圧接がなくなるため、かかる摺接部の摩耗の発生も防止できる。また、スプリングが不要になるため、各構成部品のレイアウトの自由度が向上する。
【００６７】
請求項５記載の発明によれば、リンク部材の湾曲状態によって機関弁の最小リフト制御時におけるリンク部材とドライブシャフトとの接触が回避できるため、揺動カムの十分な揺動角度を確保しつつ装置の機関巾方向の寸法を小さくすることができる。
【００７３】
請求項８や請求項９に記載の発明によれば、両揺動カムやドライブシャフトの両駆動カムのプロフィールを異ならしめることにより、気筒内でのスワール効果が大きくなり、燃焼性が良好になる。
【００７４】
請求項１０記載の発明によれば、各揺動カムによって各機関弁を互いに異なるリフト量に制御可能に形成したことにより、両機関弁の開閉時期を自由に設定でき、前記請求項８，９記載の発明と同様にスワール効果が得られると共に、機関運転状態に応じた最適な吸排気制御が可能になる。
【００７５】
請求項１１に記載の発明によれば、両揺動カムを連結することによって、駆動カムやロッカアームの共用化が図れるので、この点でも部品点数の削減と小型化や重量の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施態様を示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】本実施態様を一部断面して示す側面図。
【図３】同実施態様の平面図。
【図４】同実施形態に供される駆動カムを示す斜視図。
【図５】揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図６】Ａ，Ｂは低速低負荷時の作用を示す図２のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】Ａ，Ｂは高速高負荷時の作用を示す図２のＢ−Ｂ線断面図。
【図８】本実施態様のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図９】本発明の第２の実施態様を一部断面して示す側面図。
【図１０】同実施態様の平面図。
【図１１】図９のＣ−Ｃ線断面図。
【図１２】図９のＤ−Ｄ線断面図。
【図１３】本発明の第３の実施形態を示す断面図。
【図１４】本発明の第４の実施形態を示す断面図。
【図１５】従来の動弁装置を示す断面図。
【符号の説明】
１１…シリンダヘッド
１２…吸気弁
１３…ドライブシャフト
１５…駆動カム
１６…制御軸
１７…制御カム
１７ａ…厚肉部
１８…ロッカアーム
１８ｂ…一端部
１８ｃ…他端部
１９…バルブリフター（伝達部材）
２０…揺動カム
２３…端部
２４ａ…基円面
２４ｂ…カム面
２５…リンクアーム
２５ａ…基部
２５ｂ…突出端
２５ｃ…嵌合孔
２６…リンク部材
２６ａ，２６ｂ…両端部
２１，２８，２９…ピン
【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】
0003881783.tif 000013
【図１３】
0003881783.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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