(57)【要約】【課題】製造に要する負担を増大させることなく、制御軸のねじれによって生じる作用角及びリフト量のバルブ間差を抑制することのできる可変動弁装置及び揺動カムアームの製造方法を提供する。【解決手段】モータ１３６により回転駆動される制御軸１３２と、バルブのリフト動作に連動して揺動する揺動カムアーム１５０と、カム軸１２０に設けられた駆動カム１２２の押圧力を揺動カムアーム１５０へ伝達するリンクアーム１６４と、を含み、リンクアーム１６４が、揺動カムアーム１５０に設けられたスライド面１５６上を制御軸１３２の回転角に応じて移動することにより、カム軸１２０の回転に対するバルブのリフト特性を変化させる可変機構１３０を複数備える可変動弁装置１００において、複数の可変機構１３０のスライド面１５６は、モータ１３６からの距離に応じて、それぞれ径の異なる同心円弧で形成されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータにより回転駆動される制御軸と、バルブのリフト動作に連動して揺動する揺動カムアームと、カム軸に設けられた駆動カムの押圧力を前記揺動カムアームへ伝達する中間アームと、を含み、前記中間アームが、前記揺動カムアームに設けられたスライド面上を前記制御軸の回転角に応じて移動することにより、前記カム軸の回転に対するバルブのリフト特性を変化させる可変機構を複数備える可変動弁装置において、
複数の前記可変機構のスライド面は、前記アクチュエータからの距離に応じて、それぞれ径の異なる同心円弧で形成されていることを特徴とする可変動弁装置。
【請求項２】
前記スライド面は、前記アクチュエータからの距離が遠い前記可変機構ほど、径の小さい同心円弧で形成されていることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
【請求項３】
アクチュエータにより回転駆動される制御軸と、バルブのリフト動作に連動して揺動する揺動カムアームと、カム軸に設けられた駆動カムの押圧力を前記揺動カムアームへ伝達する中間アームと、を含み、前記中間アームが、前記揺動カムアームに設けられたスライド面上を前記制御軸の回転角に応じて移動することにより、前記カム軸の回転に対するバルブのリフト特性を変化させる可変機構を複数備える可変動弁装置において、
複数の前記可変機構のスライド面は、前記アクチュエータからの距離に応じて、それぞれ中心位置の異なる同径円弧で形成されていることを特徴とする可変動弁装置。
【請求項４】
前記スライド面は、前記アクチュエータからの距離が遠い前記可変機構ほど、前記中心位置が前記スライド面から離れる方向に移動した同径円弧で形成されていることを特徴とする請求項３記載の可変動弁装置。
【請求項５】
アクチュエータにより回転駆動される制御軸と、バルブのリフト動作に連動して揺動する揺動カムアームと、カム軸に設けられた駆動カムの押圧力を前記揺動カムアームへ伝達する中間アームと、を含み、前記中間アームが、前記揺動カムアームに設けられたスライド面上を前記制御軸の回転角に応じて移動することにより、前記カム軸の回転に対するバルブのリフト特性を変化させる可変機構における前記揺動カムアームの製造方法であって、
前記揺動カムアームを所定位置に配置する配置工程と、
所定の円弧で形成された砥石を前記揺動カムアームの厚さ方向に往復させて前記揺動カムアームを研磨することにより、前記スライド面を形成する研磨工程と、
前記砥石の磨耗状態に応じて、前記研磨工程により研磨された前記揺動カムアームを分類する分類工程と、
を備えることを特徴とする揺動カムアームの製造方法。
【請求項６】
前記配置工程は、複数の前記揺動カムアームを均一に積層して配置することを特徴とする請求項５記載の揺動カムアームの製造方法。
【請求項７】
アクチュエータにより回転駆動される制御軸と、バルブのリフト動作に連動して揺動する揺動カムアームと、カム軸に設けられた駆動カムの押圧力を前記揺動カムアームへ伝達する中間アームと、を含み、前記中間アームが、前記揺動カムアームに設けられたスライド面上を前記制御軸の回転角に応じて移動することにより、前記カム軸の回転に対するバルブのリフト特性を変化させる可変機構における前記揺動カムアームの製造方法であって、
複数の前記揺動カムアームを所定位置に積層して配置する配置工程と、
所定の円弧で形成された砥石を前記揺動カムアームの積層方向に往復させて前記揺動カムアームを研磨することにより、前記スライド面を形成する研磨工程と、を備え、
前記配置工程は、前記複数の揺動カムアームのうち、少なくとも１つ以上の揺動カムアームが前記スライド面の円弧中心方向に所定量突出して配置されていることを特徴とする揺動カムアームの製造方法。
【請求項８】
前記研磨工程は、複数の前記可変機構を備える１つの可変動弁装置において使用される揺動カムアームを一度に研磨することを特徴とする請求項７記載の揺動カムアームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変動弁装置に係り、特に、バルブの開弁特性を機械的に変更可能な可変動弁装置及び可変動弁装置に使用される揺動カムアームの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２００５−２２６５６７号公報には、制御軸のねじれによって生じる作用角及びリフト量のバルブ間差を抑制できるようにする可変動弁装置が開示されている。この装置によれば、カム軸の回転に対するバルブの開弁特性を制御軸の回転位置に応じて変化させる可変機構が、アクチュエータにより回転駆動される単一の制御軸に複数個支持されている。
【０００３】
このような可変動弁装置においては、ロストモーションスプリングやバルブスプリング等のスプリングの反力がバルブを閉じる方向に作用している。この反力に伴うねじりモーメントが、可変機構を介して制御軸に入力されることで、制御軸にはねじれが生じる。このため、アクチュエータから可変機構までの距離が長いバルブ程、制御軸のねじれにより作用角及びリフト量が小さく変更されてしまう。上記従来の装置では、バルブの作用角及びリフト量のイニシャル値を、アクチュエータからの距離に応じて可変機構毎に異なる値に設定することとしているので、制御軸のねじれに伴う作用角及びリフト量の減少をイニシャル値の大きさにより相殺することができ、作用角及びリフト量のバルブ間差が抑制される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２６５６７号公報
【特許文献２】特開２００５−２２６５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の可変動弁装置では、バルブの作用角及びリフト量のイニシャル値を可変機構毎に異なる値に設定する装置として、バルブの開閉動作に連動して揺動する揺動アームとカム軸の入力を揺動アームに伝達する制御アームとの当接部の位置関係を可変機構毎に設定する可変動弁装置が提案されている。具体的には、作用角及びリフト量が減少している可変機構の揺動アームの当該当接部の厚さを大きくすることで、当該可変機構の作用角及びリフト量を増大させて、作用角及びリフト量のバルブ間差を抑制することとしている。
【０００６】
しかしながら、上記従来の可変動弁装置においては、可変機構毎に異なる揺動アームが必要となる。このため、これらの複数の揺動アームの生産性まで考慮した構成となっていない上記従来の可変動弁装置においては、製造コストが上昇してしまうおそれがあった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、製造に要する負担を増大させることなく、制御軸のねじれによって生じる作用角及びリフト量のバルブ間差を抑制することのできる可変動弁装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、制御軸のねじれによって生じる作用角及びリフト量のバルブ間差を抑制することのできる可変動弁装置に使用される複数種類の揺動カムアームを効率よく製造する方法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】
【０００９】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、可変動弁装置であって、
アクチュエータにより回転駆動される制御軸と、バルブのリフト動作に連動して揺動する揺動カムアームと、カム軸に設けられた駆動カムの押圧力を前記揺動カムアームへ伝達する中間アームと、を含み、前記中間アームが、前記揺動カムアームに設けられたスライド面上を前記制御軸の回転角に応じて移動することにより、前記カム軸の回転に対するバルブのリフト特性を変化させる可変機構を複数備える可変動弁装置において、
複数の前記可変機構のスライド面は、前記アクチュエータからの距離に応じて、それぞれ径の異なる同心円弧で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記スライド面は、前記アクチュエータからの距離が遠い前記可変機構ほど、径の小さい同心円弧で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、第３の発明は、上記の目的を達成するため、可変動弁装置であって、
アクチュエータにより回転駆動される制御軸と、バルブのリフト動作に連動して揺動する揺動カムアームと、カム軸に設けられた駆動カムの押圧力を前記揺動カムアームへ伝達する中間アームと、を含み、前記中間アームが、前記揺動カムアームに設けられたスライド面上を前記制御軸の回転角に応じて移動することにより、前記カム軸の回転に対するバルブのリフト特性を変化させる可変機構を複数備える可変動弁装置において、
複数の前記可変機構のスライド面は、前記アクチュエータからの距離に応じて、それぞれ中心位置の異なる同径円弧で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記スライド面は、前記アクチュエータからの距離が遠い前記可変機構ほど、前記中心位置が前記スライド面から離れる方向に移動した同径円弧で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の発明は、上記の目的を達成するため、揺動カムアームの製造方法であって、
アクチュエータにより回転駆動される制御軸と、バルブのリフト動作に連動して揺動する揺動カムアームと、カム軸に設けられた駆動カムの押圧力を前記揺動カムアームへ伝達する中間アームと、を含み、前記中間アームが、前記揺動カムアームに設けられたスライド面上を前記制御軸の回転角に応じて移動することにより、前記カム軸の回転に対するバルブのリフト特性を変化させる可変機構における前記揺動カムアームの製造方法であって、
前記揺動カムアームを所定位置に配置する配置工程と、
所定の円弧で形成された砥石を前記揺動カムアームの厚さ方向に往復させて前記揺動カムアームを研磨することにより、前記スライド面を形成する研磨工程と、
前記砥石の磨耗状態に応じて、前記研磨工程により研磨された前記揺動カムアームを分類する分類工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記配置工程は、複数の前記揺動カムアームを均一に積層して配置することを特徴とする。
【００１５】
また、第７の発明は、上記の目的を達成するため、揺動カムアームの製造方法であって、
アクチュエータにより回転駆動される制御軸と、バルブのリフト動作に連動して揺動する揺動カムアームと、カム軸に設けられた駆動カムの押圧力を前記揺動カムアームへ伝達する中間アームと、を含み、前記中間アームが、前記揺動カムアームに設けられたスライド面上を前記制御軸の回転角に応じて移動することにより、前記カム軸の回転に対するバルブのリフト特性を変化させる可変機構における前記揺動カムアームの製造方法であって、
複数の前記揺動カムアームを所定位置に積層して配置する配置工程と、
所定の円弧で形成された砥石を前記揺動カムアームの積層方向に往復させて前記揺動カムアームを研磨することにより、前記スライド面を形成する研磨工程と、を備え、
前記配置工程は、前記複数の揺動カムアームのうち、少なくとも１つ以上の揺動カムアームが前記スライド面の円弧中心方向に所定量突出して配置されていることを特徴とする。
【００１６】
また、第８の発明は、第７の発明において、
前記研磨工程は、複数の前記可変機構を備える１つの可変動弁装置において使用される揺動カムアームを一度に研磨することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
制御軸に配置された各可変機構には、ロストモーションスプリングやバルブスプリング等のスプリングの反力がバルブを閉じる方向に作用している。この反力に伴うねじりモーメントは可変機構を介して制御軸に入力される。このため、制御軸にはねじれが発生し、バルブ作用角及びリフト量は小さく変更されてしまう。第１に発明によれば、各可変機構の揺動カムアームのスライド面が、アクチュエータからの距離に応じて、異なる円弧径の同心円弧とされる。スライド面の円弧径を変更すると、揺動カムアームの揺動特性が変更される。このため、本発明によれば、各可変機構間の作用角およびリフト量のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００１８】
また、揺動カムアームを製造する際に、スライド面を研磨する砥石が徐々に磨耗して、研磨面の円弧径が徐々に小さくなることを利用すれば、１種類の砥石からスライド面の円弧径の異なる複数種類の揺動カムアームを製造することができる。このため、本発明によれば、製造に要する負担を増大させることなく各可変機構間の作用角およびリフト量のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００１９】
第２の発明によれば、制御軸のねじれが大きいほど、すなわち、アクチュエータからの距離が遠い可変機構ほど、スライド面の円弧径が小さく形成された揺動カムアームが使用される。スライド面の円弧径が小さいほど作用角は大きく修正される。このため、本発明によれば、制御軸のねじれによる作用角およびリフト量のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００２０】
制御軸に配置された各可変機構には、ロストモーションスプリングやバルブスプリング等のスプリングの反力がバルブを閉じる方向に作用している。この反力に伴うねじりモーメントは可変機構を介して制御軸に入力される。このため、制御軸にはねじれが発生し、バルブ作用角及びリフト量は小さく変更されてしまう。第３の発明によれば、各可変機構の揺動カムアームのスライド面が、アクチュエータからの距離に応じて、異なる円弧中心の同径円弧とされる。スライド面の円弧中心を変更すると、揺動カムアームの揺動特性が変更される。このため、本発明によれば、各可変機構間の作用角およびリフト量のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００２１】
また、揺動カムアームを製造する際に、スライド面を研磨する砥石と揺動カムアームとの位置関係に差異をつけることで、１種類の砥石からスライド面の円弧中心の異なる複数種類の揺動カムアームを製造することができる。このため、本発明によれば、製造に要する負担を増大させることなく各可変機構間の作用角およびリフト量のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００２２】
第４の発明によれば、制御軸のねじれが大きいほど、すなわち、アクチュエータからの距離が遠い可変機構ほど、円弧中心が、スライド面から離れる方向にずらされて形成された揺動カムアームが使用される。スライド面の円弧がカム軸に近づくほど作用角は大きく修正される。このため、本発明によれば、制御軸のねじれによる作用角およびリフト量のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００２３】
揺動カムアームのスライド面は、所定位置に配置された揺動カムアームが所定の円弧に加工された砥石で研磨されることにより形成される。ここで、砥石は研磨工程を繰り返し実行することで磨耗し、円弧径が徐々に小さくなっていく。第５の発明によれば、砥石の磨耗状態に応じて、研磨された揺動カムアームが分類される。このため、本発明によれば、１種類の砥石から、スライド面の円弧径の異なる複数種類の揺動カムアームを製造することができるので、揺動カムアームの生産性を効果的に向上させることができる。
【００２４】
第６の発明によれば、複数の揺動カムアームが均一に積層されて研磨工程が行われる。このため、本発明によれば、一度の研磨工程で複数の揺動カムアームのスライド面を研磨するころができるので、揺動カムアームの生産効率を効果的に向上させることができる。
【００２５】
揺動カムアームのスライド面は、積層された複数の揺動カムアームが所定の円弧に加工された砥石で研磨されることにより形成される。第７の発明によれば、複数の揺動カムアームを配置する工程において、少なくとも１つ以上の揺動カムアームが、スライド面の円弧中心方向、すなわち、砥石の研磨面の方向に所定量突出して配置される。このため、本発明によれば、一度の研磨工程で円弧中心の異なる複数種類のスライド面を研磨することができるので、揺動カムアームの生産効率を向上させることができる。
【００２６】
第８の発明によれば、複数の前記可変機構を備える１つの可変動弁装置において使用される揺動カムアームを一度に研磨することができるので、揺動カムアーム間の相対的な加工誤差を最小限に抑えることができる。このため、本発明によれば、可変動弁装置における各可変機構における作用角およびリフト量のずれを効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２８】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本実施の形態にかかる可変動弁装置１００の構成を示す側面視図である。本可変動弁装置１００は、ロッカーアーム方式の機械式動弁機構を有し、カム軸１２０の回転運動がカム軸１２０に設けられた駆動カム１２２によってロッカーアーム１１０の揺動運動に変換され、ロッカーアーム１１０に支持されるバルブ１０４の上下方向へのリフト運動に変換される。駆動カム１２２は、プロフィールの異なる２つのカム面１２４ａ，１２４ｂを有している。一方のカム面である非作用面１２４ａは、カム基礎円の周面であり、カム軸１２０の中心からの距離が次第に大きくなり、頂部を越えた後に次第に小さくなるように形成されている。本明細書では、非作用面１２４ａと作用面１２４ｂとの双方を区別しないときには、単に駆動カム面１２４と表記する。
【００２９】
本可変動弁装置１００では、駆動カム１２２によって直接、ロッカーアーム１１０を駆動するのではなく、駆動カム１２２とロッカーアーム１１０との間に可変機構１３０を介在させている。可変機構１３０は、駆動カム１２２の回転運動とロッカーアーム１１０の揺動運動との連動状態を連続的に変化させることができる機構である。本可変動弁装置１００は、この可変機構１３０を可変制御することによりロッカーアーム１１０の揺動量や揺動タイミングを変化させて、リフト量、作用角、バルブタイミングといったバルブ１０４の開弁特性を連続的に変更できるようになっている。以下、可変機構１３０について更に詳細に説明する。
【００３０】
可変機構１３０は、カム軸１２０に平行な制御軸１３２を含んでいる。制御軸１３２の回転角度は、後述するモータ１３６によって任意の角度に制御することができる。制御軸１３２には制御アーム１６２が固定されている。制御アーム１６２は制御軸１３２の径方向に突出しており、その突出部に弧状のリンクアーム１６４が取り付けられている。リンクアーム１６４の後端部は、ピン１６６によって制御アーム１６２に回転自在に連結されている。ピン１６６の位置は制御軸１３２の中心から偏心しており、このピン１６６がリンクアーム１６４の揺動支点となる。
【００３１】
また、制御軸１３２には、揺動カムアーム１５０が揺動可能に支持されている。揺動カムアーム１５０は、その先端を駆動カム１２２の回転方向の上流側に向けて配置されている。揺動カムアーム１５０の駆動カム１２２に対向する側には、後述する第２ローラ１７４に接触するスライド面１５６が形成されている。スライド面１５６は、駆動カム１２２側に緩やかに湾曲するとともに、揺動中心である制御軸１３２の中心から遠くなるほど駆動カム１２２のカム基礎面（非作用面１２４ａ）との距離が大きくなるように形成されている。
【００３２】
揺動カムアーム１５０におけるスライド面１５６と逆の側には、揺動カム面１５２（１５２ａ，１５２ｂ）が形成されている。揺動カム面１５２は、プロフィールの異なる非作用面１５２ａと作用面１５２ｂとから構成されている。非作用面１５２ａは、カム基礎円の周面であり、制御軸１３２の中心からの距離を一定に形成されている。一方、作用面１５２ｂは、揺動カムアーム１５０の先端側に設けられ、非作用面１５２ａに滑らかに連続するように接続されるとともに、揺動カムアーム１５０の先端に向けて制御軸１３２の中心からの距離（すなわち、カム高さ）が次第に大きくなるように形成されている。本明細書では、非作用面１５２ａと作用面１５２ｂの双方を区別しないときには、単に揺動カム面１５２と表記する。
【００３３】
揺動カムアーム１５０のスライド面１５６と駆動カムの駆動カム面１２４との間には、第１ローラ１７２と第２ローラ１７４とが配置されている。第１ローラ１７２と第２ローラ１７４は、ともに前述のリンクアーム１６４の先端部に固定された連結軸１７６によって回転自在に支持されている。リンクアーム１６４はピン１６６を支点として揺動できるので、これらローラ１７２，１７４もピン１６６から一定距離を保ちながらスライド面１５６および駆動カム面１２４に沿って揺動することができる。駆動カム１２２と揺動カムアーム１５０とはカム軸１２０の軸方向に位置がずれており、第１ローラ１７２は駆動カム面１２４に接触し、第２ローラ１７４はスライド面１５６に接触している。
【００３４】
また、揺動カムアーム１５０には、図示しないロストモーションスプリングが掛けられている。ロストモーションスプリングは圧縮バネであり、ロストモーションスプリングからの付勢力は、スライド面１５６を第２ローラ１７４に押し当てる付勢力として作用し、更に、第２ローラ１７４と同軸一体の第１ローラ１７２を駆動カム面１２４に押し当てる付勢力として作用する。これにより、第１ローラ１７２および第２ローラ１７４は、スライド面１５６と駆動カム面１２４とに両側から挟みこまれて位置決めされる。
【００３５】
揺動カムアーム１５０の下方には、ロッカーアーム１１０が配置されている。ロッカーアーム１１０には、揺動カム面１５２に対向するようにロッカーローラ１１２が配置されている。ロッカーローラ１１２は、ロッカーアーム１１０の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム１１０の一端には、バルブ１０４を支持するバルブシャフト１０２が取り付けられ、ロッカーアーム１１０の他端には、油圧ラッシャアジャスタ１０６によって回転自在に支持されている。バルブシャフト１０２は、図示しないバルブスプリングによって、すなわちロッカーアームを押し上げる方向に付勢されており、この付勢力と油圧ラッシャアジャスタ１０６によってロッカーローラ１１２は揺動カムアーム１５０の揺動カム面１５２に押し当てられている。
【００３６】
［実施の形態１における動作］
次に、本可変動弁装置１００の動作について図２乃至図４を参照して説明する。
【００３７】
（可変動弁装置のリフト動作）
先ず、図２を参照して本実施の形態の可変動弁装置のリフト動作について説明する。図中、（Ａ）はリフト動作の過程でバルブ１０４が閉弁しているときの可変動弁装置の状態を、また、（Ｂ）はリフト動作の過程でバルブ１０４が最大に開弁しているときの可変動弁装置の状態を、それぞれ示している。
【００３８】
本可変動弁装置１００では、駆動カム１２２の回転運動は、先ず、駆動カム面１２４に接触する第１ローラ１７２に入力される。第１ローラ１７２は、同軸一体に設けられた第２ローラ１７４とともにピン１６６を中心に揺動し、その運動は第２ローラ１７４を支持している揺動カムアーム１５０のスライド面１５６に入力される。スライド面１５６はロストモーションスプリングの付勢力によって常に第２ローラ１７４に押し当てられているで、揺動カムアーム１５０は、第２ローラ１７４を介して伝達される駆動カム１２２の回転に応じて制御軸１３２を中心にして揺動する。
【００３９】
具体的には、図２の（Ａ）に示す状態からカム軸１２０が回転すると、図２の（Ｂ）に示すように、第１ローラ１７２の駆動カム面１２４上での接触位置は、駆動カム１２２の頂部へと近づいていく。相対的に第１ローラ１７２は駆動カム１２２によって押し下げられ、揺動カムアーム１５０はそのスライド面１５６を第１ローラ１７２と一体の第２ローラ１７４によって押し下げられる。これにより、揺動カムアーム１５０は制御軸１３２を中心にして、図中の時計回り方向に回動する。
【００４０】
揺動カムアーム１５０の回転により、ロッカーローラ１１２の揺動カム面１５２上での接触位置が非作用面１５２ａから作用面１５２ｂに切り換わると、ロッカーアーム１１０は作用面１５２ｂの制御軸１３２の中心からの距離に応じて押し下げられ、油圧ラッシャアジャスタ１０６による支持点を中心に時計回り方向へ揺動する。これにより、バルブ１０４は、ロッカーアーム１１０によって押し下げられて開弁する。そして、図２の（Ｂ）に示すように、第１ローラ１７２の駆動カム面１２４上での接触位置が駆動カム１２２の頂部に達したとき、揺動カムアーム１５０の回動量は最大になり、バルブ１０４のリフト量も最大となる。
【００４１】
カム軸１２０が更に回転し、第１ローラ１７２の駆動カム面１２４上での接触位置が駆動カム１２２の頂部を過ぎると、今度はロストモーションスプリングとバルブスプリングによる付勢力によって、揺動カムアーム１５０は制御軸１３２を中心にして、図中の反時計回り方向へ回動する。揺動カムアーム１５０が反時計回り方向に回動することで、ロッカーローラ１１２の揺動カム面１５２上での接触位置は非作用面１５２ａ側へ移動する。これにより、バルブ１０４のリフト量は減少していき、やがて、図２の（Ａ）に示すように、ロッカーローラ１１２の揺動カム面１５２上での接触位置が作用面１５２ｂから非作用面１５２ａに切り換わったところで、バルブ１０４のリフト量はゼロとなる。つまり、バルブ１０４は閉弁する。
【００４２】
（可変動弁装置のリフト量変更動作）
次に、図３及び図４を参照して本実施の形態の可変動弁装置のリフト量変更動作について説明する。図３中、（Ａ）は可変動弁装置１００がバルブ１０４（図１参照、図中では省略）に対して大きなリフトを与えるように動作する場合の最大リフト時の可変動弁装置１００の状態を、また、（Ｂ）は可変動弁装置１００がバルブ１０４に対して小さなリフトを与えるように動作する場合の最大リフト時の可変動弁装置１００の状態を、それぞれ表している。
【００４３】
図３の（Ａ）に示すリフト量から図３（Ｂ）に示すリフト量にリフト量を変更する場合、図３の（Ａ）に示す状態において制御軸１３２をカム軸１２０の回転方向と逆方向（図中、反時計回り方向）に回転駆動し、図３の（Ｂ）に示す回転角度に制御アーム１６２を回転させる。制御アーム１６２の回転に伴い、第２ローラ１７４はスライド面１５６に沿って制御軸１３２から遠ざかる方向に移動し、同時に、第１ローラ１７２は駆動カム面１２４に沿ってその回転方向の上流側に移動する。
【００４４】
第２ローラ１７４が制御軸１３２から遠ざかる方向に移動することで、揺動カムアーム１５０の揺動中心から第２ローラ１７４のスライド面１５６上での接触位置Ｐ２までの距離が長くなり、揺動カムアーム１５０の揺動角幅は減少する。揺動カムアーム１５０の揺動角幅は揺動中心から振動の入力点である接触位置Ｐ２までの距離に反比例するからである。揺動カムアーム１５０の揺動角幅が減少する結果、ロッカーローラ１１２が到達できる最終接触位置Ｐ３は作用面１５２ｂ上を非作用面１５２ａ側に移動することなり、バルブ１０４のリフト量は減少する。
【００４５】
また、ロッカーローラ１１２が作用面１５２ｂ上に位置している期間（クランク角）が、バルブ１０４の作用角となるが、最終接触位置Ｐ３が非作用面１５２ａ側に移動することで、バルブ１０４の作用角も減少する。さらに、第１ローラ１７２がカム軸１２０の回転方向の上流側に移動することで、カム軸１２０が同一回転角度にあるときの第１ローラ１７２の駆動カム面１２４上での接触位置Ｐ１は、駆動カム１２２の進角側に移動する。これにより、カム軸１２０の位相に対する揺動カムアーム１５０の揺動タイミングは進角され、その結果、バルブタイミング（最大リフトタイミング）は進角されることとなる。
【００４６】
図４は、本実施の形態の可変動弁装置１００により実現されるバルブ１０４のリフト量とバルブタイミングとの関係を示すグラフである。この図に示すように、本実施の形態の可変動弁装置１００によれば、バルブ１０４のリフト量の増大に連動して作用角を増大させるとともにバルブタイミングを遅角することができ、逆に、バルブ１０４のリフト量の減少に連動して作用角を減少させるとともにバルブタイミングを進角することができる。
【００４７】
[本実施の形態の特徴]
次に、図５乃至図８を参照して、本実施の形態の特徴的構成及び動作について説明する。可変動弁装置１００は、エンジンに気筒数に応じて複数搭載される。図５は、本実施の形態の可変動弁装置１００を直列４気筒エンジンに適用した場合の配置を示す図である。図中、（Ａ）は、制御軸１３２の軸方向に垂直な方向からみた図であり、（Ｂ）は、（Ａ）中のＢの方向から見た図を示している。この図に示すように、制御軸１３２の一端にはウォームホイール１３４が固定されている。制御軸１３２には、ウォームホイール１３４が固定されている側から順に、可変動弁装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，および１００ｄが配置されている（以下、これらを特に区別しないときは、単に「可変動弁装置１００」と称する）。ウォームホイール１３４には、モータ１３６の出力軸に固定されたウォームギア１３８が噛み合わされている。
【００４８】
このような構成によれば、一つの制御軸１３２の回転角度を制御することで、４気筒全ての可変動弁装置１００を同時に制御して、全バルブ１０４の作用角及びリフト量を同時に変更することができる。具体的には、モータ１３６の回転がウォームギア１３８を介してウォームホイール１３４に入力されることで、制御軸１３２の回転角度が変更され、全バルブ１０４の作用角及びリフト量の変更が同時に実現される。
【００４９】
ここで、上述したとおり、各可変動弁装置１００における揺動カムアーム１５０には、ロストモーションスプリングおよびバルブスプリングの付勢力が常時作用している。これらの付勢力は、第２ローラ１７４、リンクアーム１６４、および制御アーム１６２を介して、制御軸１３２を図１中における反時計回りの方向に回転させる力として作用する。制御軸１３２の一端はウォームホイール１３４およびウォームギア１３８により拘束されているため、制御軸１３２にはねじりモーメントが作用する。これにより、制御軸１３２は図１中における反時計回りの方向にねじれる。
【００５０】
制御軸１３２が反時計方向回りの方向にねじれることで、第２ローラ１７４はスライド面１５６に沿って制御軸１３２から遠ざかる方向に移動し、同時に、第１ローラ１７２は駆動カム面１２４に沿ってその回転方向の上流側に移動する。これにより、第２ローラ１７４が制御軸１３２から遠ざかる方向に移動し、揺動カムアーム１５０の揺動角幅は減少する。このため、バルブ１０４の作用角およびリフト量は減少する。この作用角およびリフト量の減少量は制御軸１３２のねじれ量が大きいほど大きくなる。ここで、制御軸１３２のねじれ量は、制御軸１３２における固定端（ウォームホイール１３４側の一端）から離れるほど大きくなる。つまり、制御軸１３２におけるウォームホイール１３４側から離れた気筒の可変動弁装置１００ほど、制御軸１３２のねじれにより作用角およびリフト量が減少することとなる。
【００５１】
そこで、本実施の形態では、スライド面１５６の曲率が異なる複数種類の揺動カムアーム１５０を準備し、制御軸１３２における固定端からの距離に応じて使用する揺動カムアーム１５０を選択することとする。図６は、揺動カムアーム１５０のスライド面１５６の形状を説明するための図である。この図に示すように、スライド面１５６は、ある中心からの円弧で構成されている。そこで、先ず、スライド面１５６の同心円弧であり、円弧半径を変更した複数種類の揺動カムアーム１５０を、後述する製造方法により作製する。例えば、円弧半径を基準円弧よりも２０μｍずつ小さくした４種類の揺動カムアーム１５０が作製される。
【００５２】
図７は、揺動カムアーム１５０におけるスライド面１５６の円弧半径と作用角との関係を示す図である。図中、（Ａ）は、基準円弧のスライド面１５６を有する揺動カムアーム１５０における動作を示し、（Ｂ）は、基準円弧に比して小さい同心円弧のスライド面１５６を有する揺動カムアーム１５０における動作を示している。この図に示すように、スライド面１５６の円弧をより小さい同心円弧に変更すると、円弧半径の減少分だけ揺動カムアーム１５０のスライド面１５６は下方に変位し、揺動カムアーム１５０は制御軸１３２を中心に時計回り方向へ回転する。この揺動カムアーム１５０の回転によって、ロッカーローラ１１２の揺動カム面１５２上での初期接触位置Ｐ４は、相対的に非作用面１５２ａ上を作用面１５２ｂ側に移動する。これにより、初期接触位置Ｐ４と作用面１５２ｂとの距離が縮まり、その結果、バルブ１０４の作用角およびリフト量は増大する。
【００５３】
スライド面１５６の円弧半径とバルブ１０４の作用角の増大量との関係は、設計値および実測値に基づいて算出することができる（例えば、スライド面１５６の円弧半径を１０μｍ小さくすると、作用角が０．５〜１．０°ＣＡ増大する）。一方、制御軸１３２のねじれ量は、ロストモーションスプリングおよびバルブスプリングの付勢力の大きさ、軸形状等の設計値あるいは実測値に基づいて算出することができる（例えば、制御軸１３２が０．５ｄｅｇねじれると、作用角が１〜２°ＣＡ減少する）。したがって、このねじれによる作用角の減少を相殺するように揺動カムアーム１５０のスライド面１５６の円弧径を決定することとすれば、各気筒間の作用角およびリフト量のばらつきを抑制することができる。具体的には、ねじれによる作用角の減少が大きいほど、すなわち、制御軸１３２の固定端から離れた気筒の可変動弁装置１００ほど、小さな同心円弧のスライド面１５６を有する揺動カムアーム１５０が使用される。これにより、制御軸１３２のねじれに起因する気筒間の作用角のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００５４】
[揺動カムアームの製造方法]
次に、図８を参照して、揺動カムアーム１５０の製造方法について説明する。図８は、揺動カムアーム１５０のスライド面１５６を加工する方法を説明するための図である。図中、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢの方向からみた図を示している。この図に示すように、揺動カムアーム１５０のスライド面１５６は、複数の揺動カムアーム１５０を一列に積層することにより同時に加工される。具体的には、砥石１０の研磨面はスライド面１５６の基準円弧に加工されている。このため、砥石１０がこれらの揺動カムアーム１５０の積層方向に往復して研磨面で揺動カムアーム１５０を研磨することにより、当該スライド面１５６が基準円弧に加工される。
【００５５】
上記動作を繰り返し行うと砥石１０の研磨面は徐々に磨り減る。このため、研磨面の円弧は徐々に径の小さい同心円弧となっていく。そこで、本実施の形態では、砥石１０の円弧形状の変化を利用して、種々のランクのスライド面１５６を加工することとする。具体的には、砥石１０の研磨面の磨耗量は動作回数との関係で推定することができる。したがって、上述した加工方法を複数回実行し、砥石１０が所定量（例えば２０μｍ）磨り減ったと推定されたら、円弧径が１段階小さなランクとして加工を複数回実行する。次いで、砥石１０が更に所定量（例えば２０μｍ）磨り減ったと推定されたら、円弧径が２段階小さなランクとして加工を複数回実行する。このように、動作回数との関係で加工された揺動カムアーム１５０を分けることで、スライド面１５６の円弧径のランクを効率よく分類することができる。
【００５６】
また、１つの砥石で一種類の公差範囲のスライド面１５６のみを加工する場合、砥石の磨耗によって公差範囲外となった場合に新たな砥石に交換する必要があるが、本実施の形態のように、磨耗に応じて複数種類のスライド面１５６を加工することとすれば、１つの砥石を継続して使用することができ、砥石の交換頻度を効率よく減らすことができる。また、本実施の形態の製造方法によれば、１つの砥石を用いて、種々のランクの揺動カムアーム１５０を加工することができるので、種々の円弧径の砥石を準備する必要がない。このため、製造にかかるコストを効率よく抑えて生産性を向上させることができる。
【００５７】
ところで、上述した実施の形態１においては、揺動カムアーム１５０のスライド面１５６を加工する場合に、砥石１０の動作回数に基づいて、砥石の磨耗量を推定することとしているが、砥石の磨耗状態の判断の方法はこれに限らず、直接砥石を実測して磨耗量を判断することとしてもよいし、加工された揺動カムアーム１５０のスライド面１５６を直接実測して判断することとしてもよい。
【００５８】
また、上述した実施の形態１においては、制御軸１３２の端部にウォームホイール１３４が配置されて、ウォームギア１３８を介してアクチュエータとしてのモータ１３６が接続される構成とされているが、アクチュエータの接続位置は制御軸１３２の端部に限られない。すなわち、例えば、直列６気筒の場合など、制御軸が長い場合には、制御軸１３２の中央付近にアクチュエータを接続する構成とすることもできる。かかる場合においても、アクチュエータからの距離に応じてスライド面１５６の形状を設定することとすればよい。
【００５９】
尚、上述した実施の形態１においては、リンクアーム１６４が、前記第１の発明における「中間アーム」に、モータ１３６が、前記第１の発明における「アクチュエータ」に、それぞれ相当している。
【００６０】
また、上述した実施の形態１においては、リンクアーム１６４が、前記第５の発明における「中間アーム」に、モータ１３６が、前記第５の発明における「アクチュエータ」に、それぞれ相当している。
【００６１】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図９または図１０を参照して、本実施の形態の特徴的構成及び動作について説明する。上述した実施の形態１では、スライド面１５６の円弧径に差異をつけた複数種類の揺動カムアーム１５０を作製することとしている。そして、制御軸１３２に複数の可変動弁装置１００が固定されているエンジンにおいて、制御軸１３２の固定端からの距離が遠い可変動弁装置ほど、スライド面１５６の円弧径が小さい揺動カムアーム１５０が使用される。これにより、制御軸１３２のねじれによる作用角のばらつきを効果的に抑制することとしている。
【００６２】
ここで、スライド面１５６の形状は上述した同心円弧でなくても、スライド面１５６の高さを変更できるのであれば、制御軸１３２のねじれの影響により減少した作用角を修正することが可能となる。そこで、本実施の形態２では、スライド面１５６の円弧径は変更せず、スライド面の円弧中心を変更した複数種類の揺動カムアーム１５０を、制御軸１３２における固定端からの距離に応じて使い分けることとする。
【００６３】
図９は、揺動カムアーム１５０のスライド面１５６の形状を説明するための図である。この図に示すように、スライド面１５６は所定の円弧で形成されている。より具体的には、スライド面１５６は、揺動カムアーム１５０の先端部における揺動カム面１５２を基準面として、かかる基準面から所定の高さとなる位置を中心とする円弧で形成されている。
【００６４】
そこで、本実施の形態では、先ず、スライド面１５６と同径の円弧であり、円弧中心位置を変更した複数種類の揺動カムアーム１５０を、後述する製造方法により作製する。例えば、円弧中心を基準円弧よりも２０μｍずつ高くした４種類の揺動カムアーム１５０が作製される。
【００６５】
スライド面１５６の中心高さを基準円弧の中心高さより高い円弧に変更すると、図７に示す（Ｂ）と同様に、円弧中心の高さ上昇分だけ揺動カムアーム１５０スライド面１５６は下方に変位し、揺動カムアーム１５０は制御軸１３２を中心に時計回り方向へ回転する。この揺動カムアーム１５０の回転によって、ロッカーローラ１１２の揺動カム面１５２上での初期接触位置は、相対的に非作用面１５２ａ上を作用面１５２ｂ側に移動する。これにより、初期接触位置と作用面１５２ｂとの距離が縮まり、その結果、バルブ１０４の作用角およびリフト量は増大する。
【００６６】
スライド面１５６の円弧中心高さとバルブ１０４の作用角の増大量との関係は、設計値および実測値に基づいて算出することができる（例えば、スライド面１５６の円弧中心高さを１０μｍ高くすると、作用角が０．５〜１．０°ＣＡ増大する）。一方、制御軸１３２のねじれ量は、ロストモーションスプリングおよびバルブスプリングの付勢力の大きさ、軸形状等の設計値あるいは実測値に基づいて算出することができる（例えば、制御軸１３２が０．５ｄｅｇねじれると、作用角が１〜２°ＣＡ減少する）。したがって、このねじれによる作用角の減少を相殺するように揺動カムアーム１５０のスライド面１５６の円弧高さを決定することとすれば、各気筒間の作用角およびリフト量のばらつきを抑制することができる。具体的には、ねじれによる作用角の減少が大きいほど、すなわち、制御軸１３２の固定端から離れた気筒の可変動弁装置１００ほど、スライド面１５６の円弧中心高さの高い揺動カムアーム１５０が使用される。これにより、制御軸１３２のねじれに起因する気筒間の作用角のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００６７】
[揺動カムアームの製造方法]
次に、図１０を参照して、揺動カムアーム１５０の製造方法について説明する。図１０は、揺動カムアーム１５０のスライド面１５６を加工する方法を説明するための図である。図中、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢの方向からみた図を示している。この図に示すように、本実施の形態におけるスライド面１５６の加工方法では、エンジン１機分の複数の揺動カムアーム１５０（例えば、４気筒エンジンで各気筒に２個使用される場合には計８個）が同時に加工される。より具体的には、図１０の（Ａ）に示すとおり、各気筒に使用される揺動カムアーム１５０が、基準面からの高さ方向に所定量ずつ（例えば、２０μｍずつ）ずらして配置される。砥石１０の研磨面はスライド面１５６の基準円弧に加工されている。このため、砥石１０がこれらの揺動カムアーム１５０の列方向に往復して研磨面で研磨することによりスライド面１５６が基準円弧に加工される。これにより、スライド面１５６の円弧中心が異なる複数種類の揺動カムアーム１５０を作製することができる。
【００６８】
このように、エンジン１機分の揺動カムアーム１５０のスライド面１５６を同時に加工することとすると、気筒間の揺動カムアーム１５０の寸法差のばらつき、すなわち、スライド面１５６の円弧中心の高さの差のばらつきを最小限に抑えることができる。これにより、各気筒間に発生する作用角のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００６９】
ところで、上述した実施の形態２においては、制御軸１３２の端部にウォームホイール１３４が配置されて、ウォームギア１３８を介してアクチュエータとしてのモータ１３６が接続される構成とされているが、アクチュエータの接続位置は制御軸１３２の端部に限られない。すなわち、例えば、直列６気筒の場合など、制御軸が長い場合には、制御軸１３２の中央付近にアクチュエータを接続する構成とすることもできる。かかる場合においても、アクチュエータからの距離に応じてスライド面１５６の形状を設定することとすればよい。
【００７０】
尚、上述した実施の形態２においては、リンクアーム１６４が、前記第３の発明における「中間アーム」に、モータ１３６が、前記第３の発明における「アクチュエータ」に、それぞれ相当している。
【００７１】
また、上述した実施の形態２においては、リンクアーム１６４が、前記第７の発明における「中間アーム」に、モータ１３６が、前記第７の発明における「アクチュエータ」に、それぞれ相当している。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置の構成を示す側面視図である。
【図２】図１に示す可変動弁装置のリフト動作を示す図であり、（Ａ）はバルブの閉弁時、（Ｂ）はバルブの開弁時を示している。
【図３】図１に示す可変動弁装置のリフト量の変更動作を示す図であり、（Ａ）は大リフト時、（Ｂ）は小リフト時を示している。
【図４】バルブタイミングとリフト量との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる可変動弁装置を直列４気筒エンジンに適用した場合の配置を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる揺動カムアームのスライド面の形状を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１にかかる揺動カムアームのスライド面の形状と作用角との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１にかかる揺動カムアームのスライド面を加工する方法を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる揺動カムアームのスライド面の形状を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる揺動カムアームのスライド面を加工する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００  可変動弁装置
１０２  バルブシャフト
１０４  バルブ
１０６  油圧ラッシャアジャスタ
１１０  ロッカーアーム
１１２  ロッカーローラ
１２０  カム軸
１２２  駆動カム
１２４  駆動カム面
１２４ａ  非作用面
１２４ｂ  作用面
１３０  可変機構
１３２  制御軸
１３４  ウォームホイール
１３６  モータ
１３８  ウォームギア
１５０  揺動カムアーム
１５２  揺動カム面
１５２ａ  非作用面
１５２ｂ  作用面
１５６  スライド面
１６２  制御アーム
１６４  リンクアーム
１６６  ピン
１７２  第１ローラ
１７４  第２ローラ
１７６  連結軸
【図１】
2009057868.tif 000003
【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】
2009057868.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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