(57)【要約】【課題】操作軸のストッパを改良することにより、内燃機関を小型化することができるバルブリフト可変式動弁装置を提供する。【解決手段】軸受け部により回転可能に支持されるバルブリフト可変用操作軸に回転可能に設けた支点部が長手方向の中程部に当てられる揺動アームを配設し、この揺動アームの一端部に接触するカムが回転することによって揺動アームが支点部との接触点を中心に揺動するように構成する一方、支点部と揺動アームとの接触点をバルブリフト可変用操作軸の回転にて揺動アームの長手方向に移動し得るように構成してなる内燃機関のバルブリフト可変式動弁装置において、バルブリフト可変用操作軸が、バルブリフト可変用操作軸の回転角度にほぼ対応する角度離れて背向する端面を有して周面にほぼ垂直に形成される板体を備え、軸受け部が、板体と協働して、バルブリフト可変用操作軸の軸方向への移動を規制し、かつバルブリフト可変用操作軸の回転開始点及び回転可能角度を規定する間隙部を備えてなる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブとクランク軸に連動して回転するカム軸に設けたカムとの間に、軸受け部により回転可能に支持されるバルブリフト可変用操作軸に回転可能に設けた支点部が長手方向の中程部に当てられる揺動アームを配設し、
この揺動アームの一端部に接触するカムが回転することによって揺動アームが支点部との接触点を中心に揺動するように構成する一方、揺動アームの他端部に揺動アームの揺動によってバルブを開閉させるカム面を設け、
さらに、支点部における揺動アームに対する接触点をバルブリフト可変用操作軸の回転にて揺動アームの長手方向に移動し得るように構成してなる内燃機関のバルブリフト可変式動弁装置において、
バルブリフト可変用操作軸が、バルブリフト可変用操作軸の回転角度にほぼ対応する角度離れて背向する端面を有して周面にほぼ垂直に形成される板体を備え、
軸受け部が、板体と協働して、バルブリフト可変用操作軸の軸方向への移動を規制し、かつバルブリフト可変用操作軸の回転開始点及び回転可能角度を規定する間隙部を備えてなる内燃機関のバルブリフト可変式動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブリフト可変式動弁機構に関し、特にその操作軸に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの車両に搭載される内燃機関では、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方のバルブを、動弁装置によりクランク軸の回転に同期させて開閉している。そして、近年においては、燃費や出力などの向上を図るために、バルブを開く際のそのバルブのリフト量を、内燃機関の運転中に所望に応じて変更できるようにしたバルブリフト可変式動弁装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載のバルブリフト可変式動弁装置は、クランク軸から駆動力が伝達されて回転する駆動軸、その駆動軸に揺動可能に取り付けられる揺動カム、及び駆動軸と揺動カムとの間に設けられる作動角変更機構を備え、作動角変更機構が、吸排気弁の作動角を最小作動角から最大作動角の範囲で変更可能にするものである。作動角変更機構は、駆動軸と一体的に回転する偏心カムと、偏心カムの外周に相対回転可能に相対回転可能に取り付けられるリンクと、駆動軸とほぼ平行に気筒列方向へ延びる制御軸と、制御軸と一体的に回転する制御カムとを備えている。
【０００４】
そして、制御軸は、その後部外周に回転角度規制用ピンを有している。この回転角度規制用ピンは、制御軸の後方に位置するブラケットに設けられた一対のストッパの間を移動し得るようになっている。
【特許文献１】特開２００２-５４４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このような構成のものであると、制御軸の後端とブラケットとの間に、回転角度規制用ピン及び一対のストッパを配置するための空間が必要となる。すなわち、一対のストッパは、制御軸の軸方向に延びており、ストッパが制御軸に当たらないだけの距離を設定しなければならない。このことは、このようなピンやストッパのないものに比較して、少なくともこの作動角変更機構の長さを長くするものである。そのため、結果的に内燃機関がシリンダヘッド部分において長くなり、よって内燃機関を小型化することが難しくなった。
【０００６】
そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の内燃機関のバルブリフト可変式動弁装置は、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブとクランク軸に連動して回転するカム軸に設けたカムとの間に、軸受け部により回転可能に支持されるバルブリフト可変用操作軸に回転可能に設けた支点部が長手方向の中程部に当てられる揺動アームを配設し、この揺動アームの一端部に接触するカムが回転することによって揺動アームが支点部との接触点を中心に揺動するように構成する一方、揺動アームの他端部に揺動アームの揺動によってバルブを開閉させるカム面を設け、さらに、支点部における揺動アームに対する接触点をバルブリフト可変用操作軸の回転にて揺動アームの長手方向に移動し得るように構成してなる内燃機関のバルブリフト可変式動弁装置において、バルブリフト可変用操作軸が、バルブリフト可変用操作軸の回転角度にほぼ対応する角度離れて背向する端面を有して周面にほぼ垂直に形成される板体を備え、軸受け部が、板体と協働して、バルブリフト可変用操作軸の軸方向への移動を規制し、かつバルブリフト可変用操作軸の回転開始点及び回転可能角度を規定する間隙部を備えてなることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、板体と間隙部とが協働することにより、バルブリフト可変用操作軸の、軸方向への移動を規制するとともに、回転開始点及び回転可能角度を規定するものである。すなわち、板体はバルブリフト可変用操作軸にほぼ垂直に形成されているため、間隙部により板体のバルブリフト可変用操作軸の軸方向の移動を規制することにより、バルブリフト可変用操作軸の同方向の移動を規制する。同様にして、板体の端面がバルブリフト可変用操作軸の回転角度にほぼ対応する角度離れて形成されていることにより、バルブリフト可変用操作軸の回転の基準位置となる回転開始点を規定するとともに、回転可能角度言い換えれば回転限界点を規定する。このように、板体と間隙部との構成であるので、バルブリフト可変用操作軸の軸方向に空間が必要でなくなり、よってバルブリフト可変用操作軸の軸方向の寸法を小さくすることが可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以上説明したような構成であり、バルブリフト可変用操作軸に板体を取り付け、その板体を軸受け部に形成する間隙部と協働させることにより、バルブリフト可変用操作軸の軸方向に空間が必要でなくなり、よってバルブリフト可変用操作軸の軸方向の寸法を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
以下に説明する実施形態の内燃機関すなわちエンジン１００は、例えば四気筒のものである。図１において、その内の一気筒の吸気バルブ１周辺の構造を示している。エンジン１００は、そのシリンダヘッド２にバルブリフト可変式動弁装置３を備えている。この実施形態においては、吸気バルブ１及び排気バルブ（図示しない）に対してバルブリフト可変式動弁装置３を適用するものであるが、構造は同じであるので、吸気バルブ１に対するバルブリフト可変式動弁装置３のみを図示するものである。
【００１２】
バルブリフト可変式動弁装置３は、クランク軸に連動して回転するカム軸４に設けたカム５が一端部に接触する揺動アーム６、揺動アーム６に接触する支点部たる支点ローラ７を備えてなるバルブリフト可変用操作軸（以下、操作軸と称する）８、揺動アーム６をカム５の方向に付勢する圧縮バネ９及び揺動アーム６の下端部に接触するロッカアーム１０を主として構成されるものである。
【００１３】
揺動アーム６は、その上端部にカム５に接触するコロ体１１と、コロ体１１を回転可能に支持するピン軸１２とを備え、その下端部にロッカアーム１０のコロ１３に接触する下部カム面１４を備え、さらに上端部と下端部との中間部の支点ローラ７側には支点ローラ７が接触する支点カム面１５を備えている。ピン軸１２は、カム軸４の外側に取り付けられる支持ガイド部材１６の下向面に接触するものである。このピン軸１２は、カム５が回転することによりコロ体１１が圧縮バネ９の付勢力に抗して移動する場合に、支持ガイド部材１６の下向面と協働して揺動アーム６の上端部の移動方向を規制するものである。この実施形態の場合、カム軸４から見て、斜め上方向にピン軸１２は移動するものである。下部カム面１４は、ロッカアーム１０のコロ１３を案内するものである。支点カム面１５は、操作軸８の軸方向側から見た場合に、操作軸８の中心と中心を同じくする円弧に沿うように形成される凹面からなり、操作軸８の回転により移動する支点ローラ７と接触する位置に、揺動アーム６の作動の支点が形成されるものである。
【００１４】
操作軸８は、図２〜４に示すように、軸本体８ａと、その軸本体８ａの長手方向に所定の間隔、つまり各吸気バルブ１に対応する間隔により取り付けられる支点ローラ７と、板体１７とを備えてなる。この操作軸８には、回転位置を検出するために回転角度検出手段たるポテンショメータ等の角度検出センサが接続されているとともに、ギア装置を介して駆動用のモータに接続されている。軸本体８ａは、丸棒からなり、支点ローラ７を取り付けるための複数の凹部８ｂを備えている。支点ローラ７は、揺動アーム６の支点カム面１５の幅より小なる長さ寸法を有する円柱体からなり、その両端面から回転支持軸７ａが突出する構造である。このような支点ローラ７は、回転支持軸７ａが軸本体８ａの凹部８ｂの外側に位置するようにして、凹部８ｂに取り付けられる。凹部８ｂは、支点ローラ７の円柱体の大きさに対応しており、円柱体の一部が内部に収容される構成である。
【００１５】
板体１７は、扇状の板材からなり、操作軸８の端部、つまり軸本体８ａの一方の端部近傍に設けてある。板体１７は、操作軸８に一体に形成されるもので、操作軸８の軸方向にかかる外力に抗する強度を備える厚みを有している。板体１７は、操作軸８が作動し得る状態にシリンダヘッド２に取り付けられた場合に、操作軸８の上側に位置するように、軸本体８ａの外周面にほぼ垂直に形成してある。この板体１７は、操作軸８の回転角度にほぼ対応する角度離れて背向する第一及び第二端面１７ａ，１７ｂ及び軸長手方向において背向する表裏面１７ｃ，１７ｄを有している。具体的には、板体１７は、操作軸８の回転開始位置を規定する、つまり操作軸８が回転角度０の位置に停止するように形成される第一端面１７ａと、操作軸８が回転する上限を規定する第二端面１７ｂと、エンジン１００の前方を向く表面１７ｃ及びエンジン１００の後方を向く裏面１７ｄを備えている。この板体１７は、操作軸８がシリンダヘッド２に設けられた軸受け部１８にセットされる状態において、軸受け部１８に形成される間隙部１９に挿入される。
【００１６】
軸受け部１８は、図５〜７に示すように、シリンダヘッド２に設けられる下側軸受け部分２０と、その下側軸受け部分２０に操作軸８を挟んだ状態で固定されるキャップ部材２１とを備えている。この実施形態においては、キャップ部材２１は、吸排気バルブ用のそれぞれのカム軸及び操作軸８のそれぞれの軸受けを支持するためのキャップ部材と一体に形成されている。軸受け部１８は、操作軸８の支点ローラ１５毎に、支点ローラ１５の両端近傍において操作軸８を支持するように設けられている。操作軸８の板体１７に対応して、エンジン１００のもっとも前方の軸受け部１８に、間隙部１９が形成される。なお、図６においては、図面を簡素化して要部が明確になるよう、支点ローラ１５の図示を省略しているとともに、図７においては、操作軸８の図示を省略している。
【００１７】
間隙部１９は、図６及び図８に示すように、操作軸８の回転開始点及び回転可能角度を規定する下側部材２２と、操作軸８の軸方向への板体１７の移動を規制するキャップ部材２１のスラスト壁２１ａとにより形成される。すなわち、間隙部１９は、スラスト壁２１ａの内側に設けられる、板体１７の厚みとほぼ同じ内法厚みの第一空間１９ａと、第一空間１９ａより幅広でその下側に連続する第二空間１９ｂと、下側部材２２との間に形成される第三空間１９ｃとにより構成されるものである。第一空間１９ａは、スラスト壁２１ａの基部２１ｂに形成されるもので、板体１７とほぼ同じ内法寸法であり板体１７の円弧状外周近傍部分と接触するように形成してある。この第一空間１９ａに対して、潤滑油通路２１ｃを介して潤滑油が供給される。第二空間１９ｂは、第一空間１９ａと厚み方向の中央を同じくして第一空間１９ａより幅広で、板体１７とは接触しない構成である。第三空間１９ｃは、一方が開放された空間である。
【００１８】
第一空間１９ａ及び第二空間１９ｂを形成するスラスト壁２１ａは、例えば板体１７の面積の約２／３程度の大きさをしている。この実施形態にあっては、排気バルブについてもバルブリフト可変式動弁装置３が装着されるので、スラスト壁２１ａは、吸気バルブ１側のものと排気バルブ側のものとを一体にして構成されるものである。このスラスト壁２１ａは、間隙部１９全体にわたってカバーしている必要はなく、板体１７が下側部材２２に接している状態で、板体１７と少なくとも部分的に重なりあって操作軸８の軸方向への移動を妨げるに十分な面積を有していればよい。つまり、操作軸８が回転開始点の角度に回転している場合、操作軸８が回転可能角度の上限まで回転している場合、及びその中間の角度の位置まで回転している場合において、板体１７と重なり合う部分を有するように、スラスト壁２１ａはその大きさと取り付け位置とを設定するものである。なお、この実施形態においては、スラスト壁２１ａの基部２１ｂのみが板体１７と接触する構成であるが、その全域が板体１７と接触する構成であってもよい。
【００１９】
下側部材２２は、板体１７に対応して平板部材により形成され、操作軸８に対応する凹部２２ａと、その凹部２２ａの両側に形成されて板体１７のそれぞれの端面１７ａ，１７ｂが接触する回転開始点設定部２２ｂ及び回転可能角度設定部２２ｃとを備えている。この下側部材２２は、その厚みを板体１７とほぼ同じくしている。下側部材１７は、その厚みにより、回転開始点設定部２２ｂと回転可能角度設定部２２ｃとを形成しているもので、板材１７と接触して板材１７の回転を禁止するものであれば厚みは特に限定されない。この下側部材２２にあっても、この実施形態においては、排気バルブ側のものと一体にして構成されるものである。
【００２０】
このような構成において、操作軸８が回転して、支点ロール７が揺動アーム６と接触する接触点、つまり揺動アーム７が作動する際の支点の位置を変更することにより、吸気バルブ１のリフト量を制御するものである。リフト量の変更に先立って、操作軸８の回転を制御する前に操作軸８の回転開始の基準位置を、板体１７と間隙部１９とを機能させてセットする。具体的には、エンジンの運転に先だって操作軸８を回転させ、板体１７の第一端面１７ａを下側部材２２の回転開始点設定部２２ｂに当てる。この状態で、上述した角度検出センサの出力信号から操作軸８の回転開始点を設定する。
【００２１】
この後、エンジン１００を運転すると、その運転状態に応じて操作軸８を回転し、支点ロール７と揺動アーム６との接触点を適正な位置に制御するものである。このように操作軸８を回転させる場合、操作軸８の軸方向にはスラスト荷重がかかり、軸方向に移動しようとする。このスラスト荷重は、スラスト壁２１ａの基端２１ｂもしくはその反対側のキャップ部材２１内面により受け止められる。このため、操作軸８が軸方向に移動することはない。
【００２２】
一方、例えば角度検出センサの故障などの理由で、操作軸８を過剰に回転させた場合、板体１７の第二端面１７ｂが回転可能角度設定部２２ｃに当たることになる。これにより、操作軸８は回転することが禁止され、操作軸８はそれ以上回転することがない。したがって、支点ロール７が揺動アーム６の行き過ぎた位置において揺動アーム６と接触することがなく、吸気バルブ１のリフト量が異常になることを防止することができる。
【００２３】
このような構成によれば、操作軸８を回転した場合の操作軸８の軸方向への移動と、設定された回転角度を超える操作軸８の回転とを、板体１７と間隙部１９とが協働することにより禁止することができる。これに加えて、板体１７と間隙部１９との、操作軸８の回転の制御と同じ構造により、操作軸８の回転開始点を設定することもできる。しかも、これらの板体１７と間隙部１９とで占有される空間は、キャップ部材２１の厚み内に納めることができるため、既存のもの以上に操作軸８を延長する必要がない。したがって、エンジン１００を小型化することができる。また、操作軸８の組み付け性を改善することができ、製造コストを下げることができる。
【００２４】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
上記実施形態にあっては、支点部を支点ローラ６により構成したが、支点部は、摩擦係数が低く、揺動アーム６の支点カム面１５に対して点接触又は線接触し得る半球もしくは半円筒状の凸状曲面を有する構造であればよい。
【００２６】
また、板体１７は必ずしも操作軸８の端部近傍に設ける必要はなく、間隙部１９をキャップ部材２１に形成する構成にあっては、キャップ部材２１に形成した間隙部１９に対応操作軸８の位置に、板体１７を形成するものであってよい。したがって、板体１７を操作軸８のほぼ中央部分に形成する場合も起こり得るものである。
【００２７】
加えて、エンジン自体は、上述した四気筒以外に、三気筒、五気筒、六気筒等であってもよく、Ｖ型エンジンや水平対向型エンジンに適用するものであってもよい。
【００２８】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態を示す一つの気筒における要部拡大断面図。
【図２】同実施形態の操作軸の斜視図。
【図３】同実施形態の操作軸の軸本体の正面図。
【図４】同実施形態の操作軸の軸本体の側面図。
【図５】同実施形態のシリンダヘッドを上から見た一部省略斜視図。
【図６】同実施形態の軸受け部を、カム軸を省略した状態で示す正面図。
【図７】同実施形態の軸受け部を、操作軸及びカム軸を省略した状態で示す平面図。
【図８】同実施形態のキャップ部材の、操作軸の中心線を通る縦断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１…吸気バルブ
３…バルブリフト可変式動弁装置
４…カム軸
５…カム
６…揺動アーム
７…支点ローラ
８…バルブリフト可変用操作軸
１８…軸受け部
１４…下部カム面
１７…板体
１９…間隙部
【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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