(57)【要約】【課題】従来よりも簡易な構成で、吸排気弁のリフト量を無段階に調整することができる可変動弁機構を提供する。【解決手段】可変動弁機構は閉位置および開位置の間を往復運動するバルブ部材（５１）と、揺動域（１３）がバルブ部材に接触して該バルブ部材を往復させるロッカアーム（１１）と、ロッカアームと接触するロッカアーム接触部（Ｒ）およびカム（２５）と接触するカム接触部（Ｃ）を有する揺動部材（４５）と、揺動部材と接触し当該接点（Ｌ）が該揺動部材の揺動中心を構成するリフト量調整部材（３４）とを備える。リフト量調整部材は、揺動部材との接点である揺動中心の位置を変更して、ロッカアーム接触部の揺動量および揺動域の揺動量を変更することにより、バルブ部材のリフト量を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に設けられる吸排気口を閉じる閉位置および前記吸排気口を開く開位置の間を往復運動するバルブ部材と、
支点および揺動域を有し、前記揺動域が前記バルブ部材に接触して該バルブ部材を往復させるロッカアームと、
前記ロッカアームと接触するロッカアーム接触部、およびカムと接触するカム接触部を有し、前記カムによりこれらカム接触部およびロッカアーム接触部が揺動して前記ロッカアームを揺動させる揺動部材と、
前記揺動部材と接触し当該接点が該揺動部材の揺動中心を構成するリフト量調整部材とを備え、
前記リフト量調整部材は、前記揺動部材との接点である揺動中心の位置を変更して、前記ロッカアーム接触部の揺動量および前記揺動域の揺動量を変更することにより、前記バルブ部材のリフト量を調整することを特徴とする、可変動弁機構。
【請求項２】
前記カム接触部は前記揺動部材の一端部に配置され、
前記ロッカアーム接触部は前記揺動部材の他端部に配置され、
前記揺動中心は前記揺動部材の中央領域に配置され、
前記カムは、前記一端部からみて前記他端部とは反対側に配置される、請求項１に記載の可変動弁機構。
【請求項３】
前記揺動部材は、前記カムと転がり接触する第１ローラを含む、請求項１または２に記載の可変動弁機構。
【請求項４】
前記第１ローラは円筒形状であり、
前記揺動部材は、前記第１ローラの中心孔に通される第１軸と、前記第１軸および前記第１ローラとの環状隙間に配置される複数の転動体とをさらに含む、請求項３に記載の可変動弁機構。
【請求項５】
前記リフト量調整部材は、回転自在に支持される第２ローラを含み、
前記第２ローラは前記揺動部材と接触して前記揺動部材の揺動中心を構成し、
前記第２ローラが前記揺動部材に沿って転がることによって前記揺動中心の位置を変更する、請求項１〜４のいずれかに記載の可変動弁機構。
【請求項６】
前記第２ローラは円筒形状であり、
前記リフト量調整部材は、前記第２ローラの中心孔に通される第２軸と、前記第２軸および前記第２ローラとの環状隙間に配置される複数の転動体とをさらに含む、請求項５に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、内燃機関の燃焼室に設けられる吸排気弁を開閉する弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンの吸排気弁の開弁量（以下、リフト量という）を調整する技術として従来、特許第２６１７３４３号公報（特許文献１）および特許３７９９９４４号公報（特許文献２）に記載の動弁装置が知られている。特許文献１の動弁装置は、周方向一部が外径側へ膨らむ形状にされた低速用カムおよび高速用カムを備え、高速用カムが低速用カムよりも大きな膨らみ高さを有する。そしてエンジンの高速運転時には高速用カムに応じたリフト量で吸排気弁を開閉作動させ、エンジンの低速運転時には低速用カムに応じたリフト量で吸排気弁を開閉作動させるというものである。
【０００３】
また特許文献２に記載の可変動弁機構は、第１および第２の揺動カムを備え、かかる揺動カムはリング状のハウジングと、このハウジングから外径方向に突出するノーズを有する。そしてこれらの揺動カムを回動させてノーズの角度を調整することにより、吸排気弁のリフト量を調整するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６１７３４３号公報
【特許文献２】特許第３７９９９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の動弁制御装置にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまり特許文献１の動弁装置が実現するリフト量は、高速用リフト量と低速用リフト量の２段階のみしかなく、リフト量を無段階できめ細かく調整することができない。
【０００６】
また特許文献２の可変動弁機構は、ノーズの角度を無段階に調整することができるものの、各揺動カムの内周にヘリカルギヤを形成し、これらのヘリカルギヤとそれぞれ噛合する複数の外歯歯車と、これらの外歯歯車を回動させる機構が必要となり、多数の部品を組み合わせるため、構造が複雑であった。また特許文献２の可変動弁機構は、各部品精度により初期セット位置が異なるため、出荷前の微調整が困難であり組立作業性に多大な工数を要する。
【０００７】
本発明は、上述の実情に鑑み、従来よりも簡易な構成で、吸排気弁のリフト量を無段階に調整することができる可変動弁機構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】
【０００８】
この目的のため本発明による可変動弁機構は、内燃機関の燃焼室に設けられる吸排気口を閉じる閉位置およびこの吸排気口を開く開位置の間を往復運動するバルブ部材と、支点および揺動域を有し揺動域がバルブ部材に接触して該バルブ部材を往復させるロッカアームと、ロッカアームと接触するロッカアーム接触部およびカムと接触するカム接触部を有し、カムによりこれらカム接触部およびロッカアーム接触部が揺動してロッカアームを揺動させる揺動部材と、揺動部材と接触し当該接点が該揺動部材の揺動中心を構成するリフト量調整部材とを備える。そしてリフト量調整部材は、揺動部材との接点である揺動中心の位置を変更して、ロッカアーム接触部の揺動量および揺動域の揺動量を変更することにより、バルブ部材のリフト量を調整することを特徴とする。
【０００９】
かかる本発明によれば、揺動部材の揺動中心の位置が変更することから、揺動中心からロッカアーム接触部までのアーム長と揺動中心からカム接触部までのアーム長を無段階に変更することができ、ロッカアームのアーム長を実質的に変更することができる。したがってロッカアーム接触部がロッカアームを押し込む距離を無段階に変更して、バルブ部材のリフト量を所望の値に調整することができる。なお吸排気通路は、吸気のみ行う吸気通路であってもよいし、あるいは排気のみを行う排気通路であってもよい。また燃焼室の形状は特に限定されない。
【００１０】
本発明のリフト量調整部材は、揺動部材との接点を変更してロッカアーム接触部までのアーム長とカム接触部までのアーム長を実質的に変更するものであればよく、その構成は特に限定されない。一実施形態としてカム接触部は揺動部材の一端部に配置され、ロッカアーム接触部は揺動部材の他端部に配置され、揺動中心は揺動部材の中央領域に配置され、カムは揺動部材の一端部からみて他端部とは反対側に配置される。かかる実施形態によれば、揺動部材の両端部をシーソーのように揺動させることができ、アーム長を容易に変更することができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態として揺動部材はカムと転がり接触する第１ローラを含む。かかる実施形態によればフリクションロスが低減され、内燃機関の燃料消費率が向上する。本発明の他の実施形態として、揺動部材はカムと滑り接触してもよい。
【００１２】
第１ローラは滑り軸受を介して揺動部材の本体に支持されてもよいが、好ましくは転がり軸受を介して揺動部材の本体に支持されるとよい。さらに好ましい実施形態として第１ローラは円筒形状であり、揺動部材は第１ローラの中心孔に通される第１軸と、第１軸および第１ローラとの環状隙間に配置される複数の転動体とをさらに含む。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態としてリフト量調整部材は回転自在に支持される第２ローラを含み、第２ローラは揺動部材と接触して揺動部材の揺動中心を構成し、第２ローラが揺動部材に沿って転がることによって揺動中心の位置を変更する。かかる実施形態によればフリクションロスが低減され、内燃機関の燃料消費率が向上する。本発明の他の実施形態として、リフト量調整部材は揺動部材と滑り接触してもよい。
【００１４】
第２ローラは滑り軸受を介してリフト量調整部材の本体に支持されてもよいが、好ましくは転がり軸受を介してリフト量調整部材の本体に支持されるとよい。さらに好ましい一実施形態として第２ローラは円筒形状であり、リフト量調整部材は第２ローラの中心孔に通される第２軸と、第２軸および第２ローラとの環状隙間に配置される複数の転動体とをさらに含む。なお揺動部材がリフト量調整部材、カム、およびロッカアームによって単に３点支持され、いずれの部材とも連結されない実施形態では、揺動部材が揺動する他、揺動部材が自身の長手方向に往復移動する場合がある。本発明は揺動部材の往復運動を排除しない。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明によれば、従来よりも簡易な構成で、吸排気弁のリフト量を無段階に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態になる可変動弁機構を示す側面図であり、バルブの閉位置を表す。
【図２】同実施形態の可変動弁機構を示す側面図であり、バルブの開位置を表す。
【図３】リフト量を大きくされた同実施形態を示す側面図であり、バルブの閉位置を表す。
【図４】リフト量を大きくされた同実施形態を示す側面図であり、バルブの開位置を表す。
【図５】リフト量を無段階に調整する構造を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になる可変動弁機構を示す側面図であって、バルブ部材が閉位置にされた状態を表す。図２は、同実施形態の可変動弁機構を示す側面図であり、バルブの開位置を表す。本実施形態の可変動弁機構は、ロッカアーム１１と、カム２５と、リフト量調整部材３４と、揺動部材４５と、バルブ部材５１とを備える。
【００１８】
ロッカアーム１１は一端部１２で支持部材７２に揺動可能に支持される。支持部材７２の先端は半球状（図示せず）の凸部であり、一端部１２に形成された半球状の窪み（図示せず）に受け入れられて、ピボットを構成する。これによりロッカアーム１１の他端部１３は一端部１２を支点として図１中の下方へ揺動する。ロッカアーム１１の揺動中心軸線は一端部１２を通り、図１の紙面に対して直角方向に延びる。ロッカアーム１１の中央部には軸１４が設けられる。軸１４は、ロッカアーム１１の揺動中心軸線と平行に延び、ローラ１５を回転自在に支持する。
【００１９】
ロッカアーム１１のローラ１５は円筒形状であり、ローラ１５の外周面は揺動部材４５と接触する。ローラ１５の中央孔には軸１４が通され、ローラ１５と軸１４との環状隙間には複数の転動体（図示せず）が配置される。このようにしてローラ１５は転がり軸受を介して軸１４に回転自在に支持される。軸１４は、ロッカアーム１１の内部に形成された空間に架設されて、ロッカアーム１１の揺動中心軸線と平行に延び、軸１４の両端がロッカアーム１１の１対の側壁にそれぞれ取付固定される。支持部材７２は図示しないエンジンブロックに支持される。
【００２０】
ロッカアーム１１の揺動方向一方側には揺動部材４５およびリフト量調整部材３４が配置され、ロッカアーム１１の揺動方向他方側にはバルブ部材５１が配置される。ロッカアーム１１の他端部１３からみて、一端部１２とは反対側にはカム２５が配置される。ロッカアーム１１の他端部１３は、一端部１２を支点として揺動する揺動域に含まれ、バルブ部材５１と接触する。
【００２１】
バルブ部材５１は軸部５２と、軸部５２の先端に設けられた弁体５３と、軸部５２の後端側に設けられた鍔部５４を有する。弁体５３は、エンジン燃焼室７３と接続する吸排気通路７４の吸排気口７５に設けられ、図１に示すように弁体５３で吸排気口７５を遮断する閉位置と、図２に示すように弁体５３を吸気口７５から離して吸排気口７５を全開にする開位置との間を往復する。本実施形態において図１に示す閉位置から図２に示す開位置までのバルブ部材５１の変位量をリフト量という。なお吸排気通路７４は、吸気のみ行う吸気通路であってもよいし、あるいは排気のみを行う排気通路であってもよい。
【００２２】
軸部５２の中央部は円筒状のスリーブ７６に挿通され、スリーブ７６にはフランジ部７７が設けられる。スリーブ７６は図示しないエンジンブロックに支持される。スリーブ７６のフランジ部７７はバルブ部材５１の鍔部５４と対面し、フランジ部７７および鍔部５４間にはコイルスプリング６４が縮設される。コイルスプリング６４にはバルブ部材５１の軸部５２が通される。コイルスプリング６４は、バルブ部材５１を閉位置に付勢する。
【００２３】
揺動部材４５は、軸部５２の軸線と交差して直線状に延びる棒状の部材であり、短手方向一方側に平坦な一側面４５ｍを有し、短手方向他方側に平坦な他側面４５ｎを有する。他側面４５ｎは揺動部材４５の長手方向一端部４６でロッカアーム１１のローラ１５と接触する。以下、揺動部材４５とロッカアーム１１の接点をロッカアーム接触部Ｒともいう。
【００２４】
揺動部材４５の長手方向他端部４７には第１ローラ４８が設けられ、第１ローラ４８はカム２５と接触する。以下、揺動部材４５とカム２５の接点をカム接触部Ｃともいう。一側面４５ｍは長手方向中央領域でリフト量調整部材３４の第２ローラ３５と接触する。
【００２５】
このように揺動部材４５は、揺動部材４５の短手方向一方側に配置されたリフト量調整部材３４と、短手方向他方側に配置されたロッカアーム１１およびカム２５によって３点支持される。そして揺動部材４５は、リフト量調整部材３４との接点Ｌを揺動中心として一端部４６および他端部４７がシーソーのように揺動する。
【００２６】
カム２５はその中心で、ロッカアーム１１の揺動中心軸線と平行に延びるカムシャフト２６と結合する。そしてカム２５は、カムシャフト２６を中心として回転する。カム２５の外周面は、基本的にはカムシャフト２６を中心とする円であるが、その周方向一部が外径側に突出し、カム山２７を構成する。カム２５の外周面は、揺動部材４５に設けられた第１ローラ４８と回転しながら接触する。
【００２７】
揺動部材４５の第１ローラ４８は円筒形状であり、第１ローラ４８の外周面はカム２５と接触する。第１ローラ４８の中央孔には第１軸４９が通され、第１ローラ４８と第１軸４９との環状隙間には複数の転動体（図示せず）が配置される。このようにして第１ローラ４８は転がり軸受を介して第１軸４９に回転自在に支持される。第１軸４９は、カムシャフト２６と平行に延び、第１軸４９の両端が揺動部材４５の１対の脚部にそれぞれ取付固定される。
【００２８】
リフト量調整部材３４は、回転自在に支持される第２ローラ３５を含む。リフト量調整部材３４の第２ローラ３５は円筒形状であり、第２ローラ３５の外周面は揺動部材４５と接触する。第２ローラ３５の中央孔には第２軸３６が通され、第２ローラ３５と第２軸３６との環状隙間には複数の転動体（図示せず）が配置される。このようにして第２ローラ３５は転がり軸受を介して第２軸３６に回転自在に支持される。第２軸３６は、カムシャフト２６と平行に延び、第２軸３６の両端がリフト量調整部材３４の１対の側壁にそれぞれ取付固定される。
【００２９】
カム２５が図１に矢印で示す方向に右回転し、カム山２７が揺動部材４５の他端部４７をロッカアーム１１から遠ざけるように押し上げると、シーソーの作用によって揺動部材４５の一端部４６がロッカアーム１１を押し下げてロッカアーム１１が揺動する。そしてロッカアーム１１の他端部１３がバルブ部材５１を押し下げ、バルブ部材５１は図２に示す開状態に変位する。
【００３０】
ひきつづきカム２５が矢印で示す方向に回転し、カム山２７が揺動部材４５の他端部４７から離れると、シーソーの作用によって揺動部材４５の一端部４６がロッカアーム１１とは反対方向に揺動する。そうするとコイルスプリング６４の付勢力によってバルブ部材５１は図１に示す閉状態に復帰してロッカアーム１１を原位置に押し上げる。また原位置に復帰する際、ロッカアーム１１は揺動部材４５の一端部４６を押し上げる。
【００３１】
かくしてカム２５が１回転する間、揺動部材４５およびロッカアーム１１は揺動し、バルブ部材５１は閉位置と開位置との間を１往復する。なお本実施形態のように揺動部材４５がリフト量調整部材３４、カム２５、およびロッカアーム１１によって単に３点支持され、いずれの部材とも連結されない場合、カム山２７の高さやカム山２７が他端部４７に近づく角度如何によっては、揺動部材４５が上述したように揺動する他、カム山２７が他端部４７を揺動部材４５の長手方向に押圧して、揺動部材４５が自身の長手方向に往復移動する場合がある。本発明は揺動部材４５のかかる往復運動を排除しない。揺動部材４５の揺動を規制したい場合、一端部４６と対面するストッパや、他端部４７と対面するストッパを設けるとよい。
【００３２】
回転するカム２５は、揺動部材４５の他端部４７に回転自在に設けられた第１ローラ４８と転がり接触することから、カム２５および揺動部材４５間のフリクションロスを低減することができる。また揺動部材４５の一端部４６は、ロッカアーム１１に回転自在に設けられたローラ１５と接触することから、揺動部材４５およびロッカアーム１１間のフリクションロスを低減することができる。
【００３３】
本実施形態の可変動弁機構は、弁体５３のリフト量を無段階に調整可能である。リフト量の調整につき、以下詳細に説明する。
【００３４】
図５はリフト量を無段階に調整する構造を模式的に示す側面図であり、図中上半分はリフト量が小さい場合を表し、図中下半分はリフト量が大きい場合を表す。揺動部材４５の一端部４６は、ロッカアーム接触部Ｒでロッカアーム１１（具体的にはローラ１５）と接触する。揺動部材４５の他端部４７は、カム接触部Ｃでカム２５と接触し、矢印方向の力を受ける。揺動部材４５の中央領域は接点Ｌでリフト量調整部材３４（具体的には第２ローラ３５）と接触する。そして揺動部材４５は接点Ｌを揺動中心としてシーソーのように揺動する。
【００３５】
小さなリフト量を所望する場合、図５の図中上半分に示すように、接点Ｌからカム接触部Ｃまでの距離Ｄ１を、接点Ｌからロッカアーム接触部Ｒまでの距離Ｄ２よりも大きく設定するとよい。これによりカム接触部Ｃの矢印方向移動量に対して、ロッカアーム接触部Ｒの反対方向移動量が小さくなる。そしてロッカアーム１１に押し下げられるバルブ部材５１のリフト量も小さくなる。
【００３６】
リフト量を大きくしたい場合、図５の図中下半分に示すようにリフト量調整部材３４を一端部４６に向かって無段階に移動させて、接点Ｌからカム接触部Ｃまでの距離Ｄ１を増加させ、接点Ｌからロッカアーム接触部Ｒまでの距離Ｄ２を減少させるとよい。これによりロッカアーム接触部Ｒの移動量は増加側に調整される。そしてロッカアーム１１に押し下げられるバルブ部材５１のリフト量も大きくなる。再びリフト量を小さくしたい場合、図５の図中上半分に示すようにリフト量調整部材３４を他端部４７に向かって無段階に移動させるとよい。
【００３７】
このようにリフト量調整部材３４を、一端部４６と他端部４７の間で移動させることにより、バルブ部材５１のリフト量を無段階に調整することができる。
【００３８】
説明を本実施形態に戻すと、リフト量を小さくする場合、図１および図２に示すようにリフト量調整部材３４を一端部４６寄りの位置Ｐｓに保持するとよい。
【００３９】
反対にリフト量を大きくする場合、図３および図４に示すようにリフト量調整部材３４を他端部４７寄りの位置Ｐｌに保持するとよい。
【００４０】
リフト量を大きくも小さくもない中間値にする場合、リフト量調整部材３４を位置Ｐｓと位置Ｐｌの中間に保持するとよい。リフト量調整部材３４が揺動部材４５の延在方向に移動する際、第２ローラ３５が揺動部材４５の一側面４５ｍに沿って転がることによって揺動部材４５の揺動中心の位置を円滑に変更することができる。
【００４１】
以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
この発明になる可変動弁機構は、内燃機関において有利に利用される。
【符号の説明】
【００４３】
１１  ロッカアーム、      １２  一端部、      １３  他端部、      
１４  軸、      １５  ローラ、      ２５  カム、      
２６  カムシャフト、      ２７  カム山、      ３４  リフト量調整部材、      
３５  第２ローラ、      ３６  第２軸、      ４５  揺動部材、      
４５ｍ  一側面、      ４５ｎ  他側面、      ４６  長手方向一端部、      
４７  長手方向他端部、      ４８  第１ローラ、      ４９  第１軸、      
５１  バルブ部材、      ５２  軸部、      ５３  弁体、      ５４  鍔部、      
６４  コイルスプリング、      ７２  支持部材、      
７３  エンジン燃焼室、      ７４  吸排気通路、      ７５  吸排気口、      
７６  スリーブ、      ７７  フランジ部、      Ｃ  カム接触部、      
Ｄ１，Ｄ２  距離、      Ｌ  接点、      Ｐｌ，Ｐｓ  位置、      
Ｒ  ロッカアーム接触部。
【図１】
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【図２】
2016121572.tif 000004
【図３】
2016121572.tif 000005
【図４】
2016121572.tif 000006
【図５】
2016121572.tif 000007