(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッカアームのカム対応部を第一回転カムにより押圧するとともに、ロッカアームの揺動中心部をアジャスタを介して前記第一回転カムと同じ回転数で回転する第二回転カムにより押圧するようにし、前記第一回転カムに対する前記第二回転カムの位相を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変えてバルブのリフト量及び作用角を変化させる位相変化装置を設け、
前記アジャスタは、当接及び離間可能に係合した第一部材及び第二部材と、該第一部材及び第二部材を離間方向に付勢するロストモーションスプリングとを含む可変動弁機構。
【請求項２】
揺動中心部はピボットに支持された凹球面部であり、該ピボットにアジャスタが接続された請求項１記載の可変動弁機構。
【請求項３】
揺動中心部とアジャスタとの間にネジによるタペットクリアランス調整機構が設けられた請求項１又は２記載の可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の動弁機構は、内燃機関の運転状況が変わってもバルブのリフト量又は作用角が変化しないため、内燃機関の出力、トルク、燃費、排気ガスのクリーン度等の諸特性を両立させることができない。そこで、従来より内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量又は作用角を連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構が種々考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の少段階的可変タイプの動弁機構、たとえば内燃機関の低回転域と高回転域とで二段階又は三段階に変化させるものでは、全運転状況にわたる精密な制御ができないとか、切替ポイントでトルク特性に谷が生じるとか、信頼性を高めるのが難しいとかという問題があった。また、従来の連続的可変タイプの動弁機構では、バルブのリフト量又は作用角の一方しか変化させられないとか、信頼性を高めるのが難しいとかという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、内燃機関の全運転状況にわたってバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変化させ、精密な制御ができるとともに、構造が簡単で高い信頼性を得ることができる可変動弁機構を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可変動弁機構は、ロッカアームのカム対応部を第一回転カムにより押圧するとともに、ロッカアームの揺動中心部をアジャスタを介して前記第一回転カムと同じ回転数で回転する第二回転カムにより押圧するようにし、前記第一回転カムに対する前記第二回転カムの位相を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変えてバルブのリフト量及び作用角を変化させる位相変化装置を設け、前記アジャスタは、当接及び離間可能に係合した第一部材及び第二部材と、該第一部材及び第二部材を離間方向に付勢するロストモーションスプリングとを含むことを特徴としている。
【０００６】
ここで、ロッカアームは、次のいずれのタイプでもよい。なお、カム対応部とは、カムに対応して押圧される部位という意味である。
（１）ロッカアームの一端部に揺動中心部があり、中央部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ（いわゆるスイングアーム）。
（２）ロッカアームの中央部に揺動中心部があり、一端部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ。
【０００７】
揺動中心部としては、次の二態様を例示できる。
（ａ）揺動中心部はピボットに支持された凹球面部であり、該ピボットにアジャスタが接続された態様。
（ｂ）揺動中心部はロッカシャフトに回転可能に軸支された軸穴部であり、該ロッカシャフトにアジャスタが接続された態様。
【０００８】
前記アジャスタの構造は特に限定されないが、より具体的には、互いに開口側を対峙して側周壁が内外に係合したカップ状の内側第一部材及び外側第二部材と、内側第一部材のカップ内底面と外側第二部材のカップ内底面との間に圧縮状態で設置されたロストモーションスプリングとしてのコイルスプリングとを含むものを例示できる。
【０００９】
揺動中心部とアジャスタとの間にネジによるタペットクリアランス調整機構が設けられることが好ましい。例えば上記（ａ）の態様では、ピボットに設けた雄ネジをアジャスタに設けた雌ネジに螺入量調節可能に螺入するようにしたタペットクリアランス調整機構を例示できる。
【００１０】
位相変化装置としては、特に限定されないが、ヘリカルスプライン機構と、油圧を用いた駆動部と、マイクロコンピュータ等の制御装置とを備えたものを例示できる。
【００１１】
なお、本発明の可変動弁機構は、吸気バルブ又は排気バルブの何れか一方に適用することもできるが、両方に適用することが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した可変動弁機構の実施形態例について、図１〜図５を参照して説明する。この可変動弁機構にはスイングアームタイプのロッカアーム１が使用され、該ロッカアーム１の一端部は同部に形成された凹球面部２がピボット３に支持されて揺動中心部となっている。ロッカアーム１の中央部に形成されたローラ配置穴４にはローラ５が配されてアーム側壁に回転可能に軸着されており、ローラ５のうちアーム上面より上方へ突出した部分がカム対応部となっている。ロッカアーム１の他端部は二股状に分かれて、それぞれの先端下部にバルブ９を押圧するバルブ押圧部６が形成されている。
【００１３】
本実施形態では、ロッカアーム１のカム対応部であるローラ５を第一回転カム７により押圧するとともに、ロッカアーム１の揺動中心部であるピボット３をメカニカルアジャスタ１０を介して第二回転カム８により押圧するようにしている。また、第一回転カム７に対する第二回転カム８の位相を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的（好ましくは三段階以上の多段階）に変えてバルブのリフト量及び作用角を変化させる位相変化装置（図示略）を備えている。
【００１４】
メカニカルアジャスタ１０は、互いに開口側を対峙させて当接及び離間可能に側周壁が内外に係合したカップ状の内側第一部材１１及び外側第二部材１２と、内側第一部材１１のカップ内底面と外側第二部材１２のカップ内底面との間に圧縮状態で設置されて内側第一部材１１及び外側第二部材１２を離間方向に付勢するロストモーションスプリング１３としてのコイルスプリングとからなり、外側第二部材１２はシリンダヘッド１４のガイド穴１５にガイドされて摺動するようになっている。
【００１５】
ピボット３の軸下部に設けられ雄ネジが、メカニカルアジャスタ１０の内側第一部材１１のカップ端壁に設けられた雌ネジに螺入量調節可能に螺入されて、タペットクリアランス調整機構を構成している。
【００１６】
第一回転カム７は、ベース円７ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部７ｂと、略同一突出量で広角度に続くノーズ７ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部７ｄとからなり、ローラ５の上方において回転可能に軸支され、ローラ５に摺接するようになっている。
【００１７】
第二回転カム８は、ベース円８ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部８ｂと、略同一突出量で広角度に続くノーズ８ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部８ｄとからなり、メカニカルアジャスタ１０の下方において回転可能に軸支され、外側第二部材１２のカップ端壁に摺接するようになっている。
【００１８】
位相変化装置は、ヘリカルスプラインを設けたピストンが油圧により所定角の回転を伴いながら軸方向に移動し、該回転が第二回転カム８に作用することにより第一回転カム７に対する第二回転カム８の位相を変える構造となっており、内燃機関の回転センサやアクセル開度センサ等からの検知値に基づいてマイクロコンピュータ等の制御装置により制御されるようになっている。
【００１９】
以上のように構成された可変動弁機構は、次のように作用する。
まず、図２（ａ）→（ｂ）→図３（ａ）→（ｂ）は、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下において位相変化装置により設定される、第一回転カム７に対する第二回転カム８の位相関係とそれによる作用を示している。
図２（ａ）に示すように、第一回転カム７のベース円７ａの前半部がローラ５に摺接するとき、第二回転カム８のベース円８ａの後半部がメカニカルアジャスタ１０に摺接する。このとき、ロストモーションスプリング１３が内側第一部材１１及び外側第二部材１２を離間させてメカニカルアジャスタ１０を伸長させるので、各部に隙間ができるのを防止し、ひいてはロッカアーム１の落下を防止する。
図２（ｂ）に示すように、ベース円７ａの後半部がローラ５に摺接するとき、ノーズ漸増部８ｂないしノーズ８ｃの前半部がメカニカルアジャスタ１０に摺接する。このとき、メカニカルアジャスタ１０はロストモーションスプリング１３が圧縮されて前記伸長が縮み、内側第一部材１１及び外側第二部材１２が当接（底付き）するだけなので、まだバルブ９のリフト量は発生しない。
図３（ａ）に示すように、ノーズ漸増部７ｂないしノーズ７ｃの前半部がローラ５に摺接するとき、ノーズ８ｃの後半部がメカニカルアジャスタ１０に摺接する。このとき、バルブ９のリフト量Ｌは発生・増加して最大値Ｌmax に達し、作用角も最大となる（図６参照）。
図３（ｂ）に示すように、ノーズ７ｃの後半部がローラ５に摺接するとき、ノーズ漸減部８ｄないしベース円８ａの前半部がメカニカルアジャスタ１０に摺接する。このとき、縮んだ状態のメカニカルアジャスタ１０がガイド穴１５内を下降してピボット３が下がるため、バルブ９のリフト量Ｌは減少して０となる。
【００２０】
次に、図４（ａ）→（ｂ）は、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下において位相変化装置により設定される、第一回転カム７に対する第二回転カム８の位相関係とそれによる作用を示している。
図４（ａ）に示すように、ノーズ漸増部７ｂないしノーズ７ｃの初期部がローラ５に摺接してバルブのリフト量を増加させようとするとき、ノーズ漸減部８ｄがメカニカルアジャスタ１０に摺接してピボット３を下げ始めるため、バルブ９のリフト量Ｌ及び作用角はともに微小となる（図６参照）。
図４（ｂ）に示すように、ノーズ７ｃのローラ５への摺接が進行するとすぐに、ベース円８ａがメカニカルアジャスタ１０に摺接してピボット３を下げてしまう。
【００２１】
なお、図２・図３と図４との中間的なリフト量・作用角が必要な運転状況下では、図２・図３と図４との中間的な第一回転カム７に対する第二回転カム８の位相関係が位相変化装置により連続的に又は段階的に設定され、図６に示すように中間的なリフト量・作用角が連続的に又は段階的に得られる。
【００２２】
次に、図５（ａ）→（ｂ）は、リフト休止が必要な運転状況下において位相変化装置により設定される、第一回転カム７に対する第二回転カム８の位相関係とそれによる作用を示している。
図５（ａ）に示すように、ノーズ漸増部７ｂがローラ５に摺接する前に、ノーズ漸減部８ｄがメカニカルアジャスタ１０に摺接してピボット３を下げ始めるため、バルブ９のリフト量Ｌ及び作用角はともに０となり、リフト休止となる。
図５（ｂ）に示すように、ノーズ７ｃがローラ５に摺接し始めても、ベース円８ａがメカニカルアジャスタ１０に摺接してピボット３を下げているため、バルブ９はリフトしない。
【００２３】
なお、本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば次のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で変更して具体化することもできる。
（１）ピボット３と第二回転カム８との間にメカニカルアジャスタ１０を介さないこと。
（２）位相変化装置の構成や制御の仕方を適宜変更すること。
（３）中央部に揺動中心部があるロッカアーム１とすること。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の可変動弁機構は、上記の通り構成されているので、内燃機関の全運転状況にわたってバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変化させ、精密な制御ができるとともに、構造が簡単で高い信頼性を得ることができる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した可変動弁機構を示す斜視図である。
【図２】最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図３】図２に続いて作用を示す断面図である。
【図４】微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図５】リフト休止が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図６】同機構により得られるバルブのリフト量及び作用角を示すグラフである。
【符号の説明】
１    ロッカアーム
２    凹球面部
３    ピボット
５    ローラ
７    第一回転カム
７ａ  ベース円
７ｂ  ノーズ漸増部
７ｃ  ノーズ
７ｄ  ノーズ漸減部
８    第二回転カム
８ａ  ベース円
８ｂ  ノーズ漸増部
８ｃ  ノーズ
８ｄ  ノーズ漸減部
９    バルブ
１０    メカニカルアジャスタ
１１    内側第一部材
１２    外側第二部材
１３    ロストモーションスプリング
【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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