(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】可変動弁機構はロッカアーム（１１）と、ロッカアームに接触してロッカアームを揺動させるカム（２５）と、内燃機関の吸排気口（７５）に設けられ、吸排気口を閉じる閉位置および吸排気口を開く開位置の間を往復運動するバルブ部材（５１）と、ロッカアームおよびバルブ部材間に介在し、ロッカアームの揺動をバルブ部材に伝達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、揺動域と接触するロッカアーム側接点の位置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】
支点および揺動域を有するロッカアームと、
前記ロッカアームに接触して前記ロッカアームを揺動させるカムと、
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、
前記ロッカアームの揺動域および前記バルブ部材間に介在し、前記ロッカアームの揺動を前記バルブ部材に伝達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、前記揺動域と接触するロッカアーム側接点の位置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】
前記リフト量調整部材は、前記バルブ部材の往復方向に対する角度を調整可能に支持される、請求項１に記載の可変動弁機構。
【請求項３】
前記リフト量調整部材には長孔が形成され、該長孔の孔形状は前記リフト量よりも長い長手方向寸法を有し、
前記長孔の孔縁と係合し、前記リフト量調整部材の角度を調整する角度調整部材をさらに備える、請求項２に記載の可変動弁機構。
【請求項４】
前記バルブ部材は、前記長孔の貫通方向に間隔を空けて複数配列され、
前記リフト量調整部材は、前記バルブ部材と同数配列され、
前記角度調整部材は、各リフト量調整部材の前記長孔を複数貫通する共通部材である、請求項３に記載の可変動弁機構。
【請求項５】
前記揺動域は、前記支点に近い一方縁から、前記支点から遠い他方縁まで、湾曲するように広がる凹曲面を有し、
前記ロッカアーム側接点は、前記凹曲面に含まれる、請求項１〜４のいずれか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、支点および揺動域を有するロッカアームと、ロッカアームに接触してロッカアームを揺動させるカムと、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、ロッカアームの揺動域およびバルブ部材間に介在し、ロッカアームの揺動をバルブ部材に伝達するリフト量調整部材とを備え、リフト量調整部材は、揺動域と接触するロッカアーム側接点の位置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、リフト量調整部材が揺動域と接触するロッカアーム側接点を変更することにより、ロッカアームの腕長、すなわち支点から接点までの距離、が実質的に変化することから、バルブ部材のリフト量を無段階に調整する。これにより従来のような複雑な構成を必要とせず、簡易な構成によりリフト量の無段階調整を実現することができる。なお吸排気口とは、吸気および排気を兼用してもよいし、吸気口であってもよいし、排気口であってもよい。
【００１０】
ロッカアーム側接点の変更は、リフト量調整部材の位置を変更することにより行う。本発明の一実施形態としてリフト量調整部材は、バルブ部材の往復方向に対する角度を調整可能に支持される。かかる実施形態によれば、ロッカアームの揺動域と接触するロッカアーム側接点を、リフト量調整部材の角度調整によって変更することができる。
【００１１】
リフト量調整部材の角度を保持する構造は、レール等の案内部材等、特に限定されない。本発明の好ましい実施形態として、リフト量調整部材には長孔が形成され、該長孔の孔形状はバルブ部材のリフト量よりも長い長手方向寸法を有する。そして長孔の孔縁と係合し、リフト量調整部材の角度を調整する角度調整部材をさらに備える。かかる実施形態によれば、リフト量調整部材は角度調整部材に対して相対回転不能に保持される。また角度調整部材の角度を変更することによってリフト量調整部材の角度調整を容易に実行することができる。本発明の他の実施形態として、長孔および角度調整部材の係合に代えて、レールと案内部材によりリフト量調整部材の角度を変更してもよい。
【００１２】
本発明は、エンジンの１気筒につき１本設けられた吸排気通路や、１気筒につき２本設けられた吸気路および排気路や、１気筒につき３本以上設けられたマルチバルブエンジンの各吸気路および各排気路に採用可能である。また単気筒エンジンにも、複気筒エンジンにも採用可能である。一実施形態としてバルブ部材は、長孔の貫通方向に間隔を空けて複数配列され、リフト量調整部材は、バルブ部材と同数配列され、角度調整部材は、各リフト量調整部材の長孔を複数貫通する共通部材である。かかる実施形態によれば、複数のリフト量調整部材を１個の角度調整部材で角度変更することができ、マルチバルブエンジンの無段階可変動弁機構を簡易に実現することができる。具体例として、直列多気筒エンジンのように、カムシャフトの延在方向に間隔を空けて並列する複数組の燃焼室、吸排気路、バルブ部材が挙げられる。
【００１３】
ロッカアームの揺動域の形状は特に限定されない。本発明の一実施形態として揺動域は、支点に近い一方縁から支点から遠い他方縁まで湾曲するように広がる凹曲面を有し、ロッカアーム側接点はこの凹曲面に含まれる。かかる実施形態によれば、凹曲面に沿ってロッカアーム側接点を円滑に調整することができる。本発明の他の実施形態として、揺動域は平面あるいは凸曲面を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
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】
【００１５】
【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平面図であり、図１に対応する。
【図３】同実施形態の可変動弁機構を示す正面図であり、図１に対応する。
【図４】ロッカアームの揺動域を拡大して示す縦断面図であり、図１に対応する。
【図５】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６】リフト量を小さ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７】ロッカアームの揺動域を拡大して示す縦断面図であり、図６に対応する。
【図８】リフト量を小さ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９】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１０】ロッカアームの揺動域を拡大して示す縦断面図であり、図９に対応する。
【図１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、同実施形態になる可変動弁機構を示す平面図であり、図１に対応する。図３は、同実施形態の可変動弁機構を示す正面図であり、図１に対応する。図４は、ロッカアームの揺動域を拡大して示す縦断面図であり、図１に対応する。図５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。
【００１７】
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、バルブ部材５１と、リフト量調整部材３４と、角度調整部材４５とを備える。ロッカアーム１１の一端部１２は、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）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。ローラ１５は円筒形状であり、ローラ１５の外周面はカム２５の外周面と転がり接触する。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、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。
【００１８】
ロッカアーム１１の揺動方向一方側にはカム２５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、リフト量調整部材３４、および角度調整部材４５が配置される。
【００１９】
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、ロッカアーム１１のローラ１５と回転しながら接触する。そしてカム山２７がローラ１５を押し込むことにより、ロッカアーム１１はバルブ部材５１側に揺動する。
【００２０】
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の吸気口７５に設けられ、図１に示すように弁体５３で吸気口７５を遮断する閉位置と、図５に示すように弁体５３を吸気口７５から離して吸気口７５を全開にする開位置との間を往復する。
【００２１】
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。バルブ部材５１が開位置に変位する際、軸部５２がスリーブ７６内を摺動し、鍔部５４がフランジ部７７に近づいて、コイルスプリング６４を押し縮める。
【００２２】
本実施形態において図１に示す閉位置から図５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。ロッカアーム１１およびバルブ部材５１間にはリフト量調整部材３４が介在する。リフト量調整部材３４は、バルブ部材５１の後端と接触するとともに、ロッカアーム１１の他端部１３と接触して、ロッカアーム１１の揺動をバルブ部材５１に伝達する。リフト量調整部材３４の表面には、摩擦係数が少なくなるよう低摩擦処理が施されても良い。かかる低摩擦処理としては例えばＤＬＣ処理（Diamond Like Carbon coating）や、二硫化モリブデン処理が挙げられる。
【００２３】
ロッカアーム１１の他端部１３には図４に示すように揺動域１６が形成される。揺動域１６は円弧状に窪んだ凹曲面であり、ロッカアーム１１の支点に近い一方縁１７から、ロッカアーム１１の支点から遠い他方縁１８まで、湾曲するように帯状に延び、バルブ部材５１の後端と対面する。リフト量調整部材３４がロッカアーム１１と接触する接点であるロッカアーム側接点は、この凹曲面に含まれる。ロッカアーム１１の他端部１３と接触するリフト量調整部材３４の接触部分は、丸みを帯びる凸曲面に形成される。この凸曲面の曲率半径は、揺動域１６の凹曲面の曲率半径よりも小さい。詳しくは後述するが、ロッカアーム側接点は、一方縁１７から他方縁１８までの範囲で図４に示す接点Ｍから変更可能である。
【００２４】
リフト量調整部材３４には、長孔３５が形成される。長孔３５の孔形状はバルブ部材５１側から揺動域１６側までを長手方向寸法として、リフト量よりも長く形成される。また長孔３５は、ロッカアーム１１の揺動中心軸線と平行に延びてリフト量調整部材３４を貫通する。長孔３５には角度調整部材４５が挿通される。角度調整部材４５は、互いに平行な一側面４５ｍおよび他側面４５ｎを有し、これらの両側面間の厚みが、長孔３５の孔幅寸法と対応する。これにより角度調整部材４５はリフト量調整部材３４に相対回転不能に係合し、角度調整部材４５はリフト量調整部材３４の姿勢を保持する。
【００２５】
図１と図５を対比して理解されるように、リフト量調整部材３４は角度調整部材４５に進退動可能に支持される。すなわちロッカアーム１１およびリフト量調整部材３４が原位置にある場合にバルブ部材５１は閉位置にあるが、ロッカアーム１１の他端部１３が図５に示すようにカム山２７によってバルブ部材５１側へ揺動すると、リフト量調整部材３４は他端部１３に押し込まれてバルブ部材５１側に進動し、バルブ部材５１を開位置に変位させる。
これに対し図１に示すようにカム山２７がロッカアーム１１から遠ざかると、バルブ部材５１はコイルスプリング６４によって閉位置に復帰し、リフト量調整部材３４はバルブ部材５１によってロッカアーム１１側に押し戻され、ロッカアーム１１の他端部１３は原位置に復帰する。ロッカアーム１１の揺動に伴ってリフト量調整部材３４が進退動する際、長孔３５の互いに平行な孔縁が一側面４５ｍおよび他側面４５ｎにそれぞれ摺接し、角度調整部材４５はリフト量調整部材３４を角度調整部材自身と同じ角度に保持する。
【００２６】
なお長孔３５の孔形状につき附言すると、揺動域１６側を一端側とし軸部５２側を他端側として延びる孔形状における一端側から他端側までの寸法は、バルブ部材５１のリフト量よりも大きい。このためリフト量調整部材３４が進退動する際、長孔３５内の角度調整部材４５がリフト量調整部材３４の進退動を阻害することはない。
【００２７】
角度調整部材４５は図２および図３に示すように、ロッカアーム１１の支点を通る揺動中心軸線Ｏと平行に延びる。そして角度調整部材４５は、その支持端でアクチュエータ７８に支持されるとともに、その位置および角度が図１に示す位置Ｐｍに保持される。アクチュエータ７８は角度調整部材４５の位置を変更することができる。角度調整部材４５がアクチュエータ７８によって位置Ｐｍにされる場合、角度調整部材４５の角度はバルブ部材５１の軸部５２と一致する。これによりリフト量調整部材３４は軸部５２に整列して延び、一点鎖線および位置Ｐｍで示されるリフト量調整部材３４の進退動方向がバルブ部材５１の往復方向と一致する。なおバルブ部材５１の往復方向は、軸部５２の延在方向と一致する。
【００２８】
またアクチュエータ７８は、角度調整部材４５の位置を変更することにより、角度調整部材４５の角度を図１に示す位置Ｐｓおよび位置Ｐｌの間で無段階に変更する。そして角度調整部材４５によってリフト量調整部材３４の角度を調整することにより、リフト量調整部材３４とロッカアーム１１の接点を接点Ｍ（図４）から変更して、リフト量を無段階に調整する。
【００２９】
図６〜図８はリフト量を小さくする場合を表し、図６はバルブ部材の閉位置を示す側面図であり、図７は閉位置に対応するロッカアーム揺動域を示す拡大断面図であり、図６はバルブ部材の開位置を示す側面図である。リフト量を小さくする場合にはロッカアーム側接点が一端部１２に近づくように変更され、角度調整部材４５によってリフト量調整部材３４の角度が図６および図８に示すようにＰｓにされる。このときリフト量調整部材３４は図７に示すように接点Ｓでロッカアーム１１の揺動域１６と接触する。接点Ｓは前述した接点Ｍ（図４）と比較してロッカアーム１１の支点に近い位置にある。
【００３０】
このときリフト量調整部材３４は図６および図８に示すように軸部５２に対し傾いて延び、一点鎖線および位置Ｐｓで示すリフト量調整部材３４の進退動方向がバルブ部材５１の軸部５２の軸線と交差する。また図７に示すように接点Ｓは接点Ｍよりも相対的に支点に近くなることから、接点Ｓの揺動距離が接点Ｍの揺動距離よりも小さくなり、バルブ部材５１のリフト量は相対的に小さくなるよう調整される。
【００３１】
図９〜図１１はリフト量を大きくする場合を表し、図９はバルブ部材の閉位置を示す側面図であり、図１０は閉位置に対応するロッカアーム揺動域を示す拡大断面図であり、図１１はバルブ部材の開位置を示す側面図である。リフト量を大きくする場合にはロッカアーム側接点が一端部１２から遠ざかるように変更され、角度調整部材４５によってリフト量調整部材３４の角度が図９および図１１に示すようにＰｌにされる。このときリフト量調整部材３４は図１０に示すように接点Ｌでロッカアーム１１の揺動域１６と接触する。接点Ｌは前述した接点Ｍ（図４）と比較してロッカアーム１１の支点から遠い位置にある。
【００３２】
このときリフト量調整部材３４は図９および図１１に示すように軸部５２に対し傾いて延び、一点鎖線および位置Ｐｌで示すリフト量調整部材３４の進退動方向がバルブ部材５１の軸部５２の軸線と交差する。また図１０に示すように接点Ｌは接点Ｍよりも相対的に支点から遠くなることから、接点Ｌの揺動距離が接点Ｍの揺動距離よりも大きくなり、バルブ部材５１のリフト量は相対的に大きくなるよう調整される。
【００３３】
ところで本実施形態の可変動弁機構によれば、リフト量調整部材３４が揺動域１６と接触するロッカアーム側接点を、接点Ｍ、接点Ｓ、接点Ｌというように変更す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。これにより従来のような複雑な構成を必要とせず、簡易な構成によりリフト量の無段階調整を実現することができる。
【００３４】
また本実施形態のリフト量調整部材３４は、バルブ部材５１の往復方向に対する位置ないし角度を、位置Ｐｍ、位置Ｐｓ、位置Ｐｌというように調整可能に支持される。これにより揺動域１６と接触するロッカアーム側接点を角度調整によって変更することができる。
【００３５】
また本実施形態によれば、長孔３５の孔形状はバルブ部材５１のリフト量よりも長い長手方向寸法を有する。そして長孔３５に挿通されてロッカアーム１１の揺動中心軸線Ｏと平行に延び、リフト量調整部材３４の角度を調整する角度調整部材４５をさらに備えることから、角度調整部材４５の角度を変更することによってリフト量調整部材３４の角度調整を容易に実行することができる。
【００３６】
本実施形態の可変動弁機構は、エンジンの１気筒につき１本設けられた吸排気通路や、１気筒につき２本設けられた吸気路および排気路や、１気筒につき３本以上設けられたマルチバルブエンジンの各吸気路および各排気路に採用可能である。また単気筒エンジンにも、複気筒エンジンにも採用可能である。この場合、複数本の吸気路および排気路にそれぞれ設けられたバルブ部材５１は、長孔３５の貫通方向に間隔を空けて複数配列され、リフト量調整部材３４はバルブ部材５１と同数配列され、角度調整部材４５は、各リフト量調整部材３４の長孔３５を複数貫通する共通部材であるとよい。これにより複数のリフト量調整部材３４を１個の角度調整部材４５で角度変更することができ、マルチバルブエンジンの無段階可変動弁機構を簡易に実現することができる。
【００３７】
また本実施形態の揺動域１６は、図４、図７、図１０に示すようにロッカアーム１１の支点（一端部１２）に近い一方縁１７から、支点から遠い他方縁１８まで、湾曲するように広がる凹曲面を有し、ロッカアーム側接点Ｍ，Ｓ，Ｌは、凹曲面の揺動域１６に含まれる。これによりロッカアーム側接点を円滑に調整することができる。
【００３８】
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】
【００３９】
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】
【００４０】
１１  ロッカアーム、      １２  一端部（支点）、      １３  他端部、      
１４  軸、      １５  ローラ、      １６  揺動域、      １７  一方縁、      
１８  他方縁、      ２５  カム、      ２６  カムシャフト、      
２７  カム山、      ３４  リフト量調整部材、      ３５  長孔、      
４５  角度調整部材、      ４５ｍ  一側面、      ４５ｎ  他側面、      
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  吸気口、      
７６  スリーブ、      ７８  アクチュエータ、      
Ｍ，Ｓ，Ｌ  ロッカアーム側接点、      Ｏ  揺動中心軸線、      
Ｐｌ，Ｐｍ，Ｐｓ  位置。
【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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