(57)【要約】【課題】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を複数のギアを有するギア装置を介して回転させるものでは、バックラッシが生じ、バルブリフト可変用操作軸を回転させた場合に、支点ローラの揺動アームとの接触点が所望の位置からずれてしまうことがある。【解決手段】内燃機関の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のバルブリフト量を可変するバルブリフト可変式動弁装置であって、カム軸に設けたカムが揺動アームに接触して回転することにより、回転可能なバルブリフト可変用操作軸に設けた凸曲面を有する支点部と揺動アームとの接触点を中心に揺動アームが揺動し、揺動アームの端部に接触するバルブを開閉させる構成であり、揺動アームと支点部との接触点を、接触点に生じる反力がバルブリフト可変用操作軸に一方向のみの回転トルクを発生させる位置に設定してなる。【選択図】図３
2009150231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の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のバルブリフト量を可変するバルブリフト可変式動弁装置であって、
クランク軸に連動して回転するカム軸に設けたカムが揺動アームに接触して回転することにより、回転可能なバルブリフト可変用操作軸に設けた凸曲面を有する支点部と揺動アームとの接触点を中心に揺動アームが揺動し、揺動アームの揺動によって揺動アームの端部に接触するバルブを開閉させる構成であり、
揺動アームと支点部との接触点を、接触点に生じる反力がバルブリフト可変用操作軸に一方向のみの回転トルクを発生させる位置に設定してなる内燃機関のバルブリフト可変式動弁装置。
【請求項２】
揺動アームが、支点部側の側面に支点部に対して凹面状に湾曲する支点カム面を有し、その一端部にカムが接触し、かつ他端部にバルブが接触するものであり、
支点部の凸曲面が、側面視円弧形状をしてなり、
支点カム面に支点部が接触する接触点を、バルブリフト可変用操作軸の回転中心と支点部の凸曲面の円弧中心とを結ぶ線分の延長線が支点カム面と交わる点より一端部側に偏倚させてなる請求項１記載の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装置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、吸気バルブと排気バルブとの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、長手方向の中程部にバルブリフト可変用操作軸に回転可能に設けた支点ローラを接触させてなる揺動アームを配設し、この揺動アームの一端部をカムに、そのカムの回転によって揺動アームが支点ローラとの接触点を中心にして揺動するように接触させておき、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するカム面を設け、支点ローラ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することによってバルブにおけるバルブリフトを任意に変更する構成である。
【０００４】
また、このような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を、ギア装置を介してモータにより回転させる構成についても、例えば特許文献２に記載のもののように、当該分野ではよく知られている。
【特許文献１】特開２００７-２７０７４１号公報
【特許文献２】特開２００６-６９１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献２に記載のもののように、例えば二個のギアを組み合わせてなるギア装置では、バックラッシが生じる。バルブリフト可変用操作軸は、エンジンを運転している間、頻繁に正転と逆転とを繰り返すものであるが、このようにバックラッシがあると、バルブリフト可変用操作軸を回転させた場合に、支点ローラの揺動アームとの接触点が所望の位置からずれてしまうことがある。このため、揺動アームの作動の支点が変化することにより、揺動アームがバックラッシのない場合に比べてバルブリフト可変用操作軸側又はその逆側に倒れ込むことになり、バルブリフト可変用操作軸に対して回転トルクを与えるものとなる。そしてこの場合に、カムが回転することにより、バルブリフト可変用操作軸の倒れ込む方向が変化すると、回転トルクの方向が逆転するので、バルブリフト可変用操作軸に回転変動が生じ、バルブの跳ね上がり（ｂｏｕｎｃｅ）等を誘発した。
【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、内燃機関の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のバルブリフト量を可変するバルブリフト可変式動弁装置であって、クランク軸に連動して回転するカム軸に設けたカムが揺動アームに接触して回転することにより、回転可能なバルブリフト可変用操作軸に設けた凸曲面を有する支点部と揺動アームとの接触点を中心に揺動アームが揺動し、揺動アームの揺動によって揺動アームの端部に接触するバルブを開閉させる構成であり、揺動アームと支点部との接触点を、接触点に生じる反力がバルブリフト可変用操作軸に一方向のみの回転トルクを発生させる位置に設定してなることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、揺動アームと支点部との接触点を、接触点に生じる反力がバルブリフト可変用操作軸に一方向のみの回転トルクを発生させる位置に設定していることにより、バルブリフト可変用操作軸の回転変動を抑制することが可能になる。この結果、バルブが瞬間的に大きく開閉（跳ね上がり）したり、バルブリフト量がほぼ直線的に変化しないといった不具合を防ぐことが可能になる。
【０００９】
以上の構成において、揺動アームは、支点部側の側面に支点部に対して凹面状に湾曲する支点カム面を有し、その一端部にカムが接触し、かつ他端部にバルブが接触するものが好ましく、このような揺動アームに対応して、支点部の凸曲面が、側面視円弧形状をしてなるものが好適であり、支点カム面に支点部が接触する接触点を、バルブリフト可変用操作軸の回転中心と支点部の凸曲面の円弧中心とを結ぶ線分の延長線が支点カム面と交わる点より一端部側に偏倚させてなるものが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以上説明したような構成であり、揺動アームと支点部との接触点を、接触点に生じる反力がバルブリフト可変用操作軸に一方向のみの回転トルクを発生させる位置に設定していることにより、バルブリフト可変用操作軸の回転変動を抑制することができ、バルブの跳ね上がりが生じたり、バルブリフト量がほぼ直線的に変化しないといった不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
以下に説明する実施形態の内燃機関すなわちエンジンは、例えば四気筒のものである。図１は、一気筒の吸気バルブ１に適用されるバルブリフト可変式動弁装置３を、その側面つまりカム５が取り付けられるカム軸４の軸方向から見た場合の構造を模式的に示す図面である。すなわち、エンジンは、そのシリンダヘッド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に対してのみバルブリフト可変式動弁装置３を適用するものを説明するが、排気バルブにも適用するもの、つまり吸気バルブ１と排気バルブとにバルブリフト可変式動弁装置２を適用するものであってもよい。また排気バルブにのみ適用するものであってもよい。
【００１３】
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。なお、カム５、揺動アーム６、支点ローラ７及びロッカアーム１０はそれぞれの気筒において吸気バルブ１と対をなすものである。
【００１４】
このバルブリフト可変式動弁装置３の揺動アーム６は、その上端部に回転軸に回転可能に支持されカム５に接触するコロ体１１と、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。回転軸は、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。この回転軸は、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の下向き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側から見て、斜め上方向に回転軸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の中心とは中心を異にする円弧に沿うように形成される凹面からなる。この支点カム面１５の、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。
【００１５】
このような揺動アーム６に対して、操作軸８は、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に対応して取り付けられる支点ローラ７とを備えてなる。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を備えてなり、図示しない電動モータとギア装置により駆動される。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、回転支持軸が操作軸８の凹部の外側に位置するようにして、凹部に取り付けられ、操作軸８を側面から見た場合に軸本体８ａから突出する円弧形状をなす凸曲面７ａを有するものである。凹部は、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。
【００１６】
このような構成において、図２に示すように、揺動アーム６と支点ローラ７との接触点１７を、操作軸８の回転角度の如何にかかわらず、接触点１７に生じる反力が操作軸８に一方向のみの回転トルクを発生させる位置に設定するものである。すなわち、揺動アーム６の支点カム面１５に支点ローラ７が接触する接触点１７を、操作軸８の回転中心１８と支点ローラ７の凸曲面７ａの円弧中心１９とを結ぶ線分Ｌの延長線が支点カム面１５と交わる点２０より一端部側つまり揺動アーム６の上端側に偏倚させてなるものである。
【００１７】
具体的には、この実施形態においては、カム５のベースサークル５ａの直径を、ごくわずか、従来のカム５のベースサークル５ａの直径よりも拡張することにより、上述の構造を実現している。ベースサークル５ａとは、カム５が回転しても吸気バルブ１が作動しない、言い換えれば吸気バルブ１が開閉しないカム面を形成する基礎となる円を指すものである。このベースサークル５ａの拡張により、揺動アーム６が、支点ローラ７を支点にして、その上端部を操作軸８側に傾かせるものとなる。これにより、揺動アーム６がカム５のベースサークル５ａに接している状態において側面視した場合の、揺動アーム６の支点カム面１５を形成する円弧の中心である仮想中心２１が、操作軸８の回転中心１８より下側、つまりクランク軸側に移動した状態になる。このように、操作軸８の回転中心１８と支点カム面の仮想中心２１とが不一致な状態となり、揺動アーム６から支点ローラ７を介して操作軸８に単一の方向のモーメントがかかるものとなる。
【００１８】
バルブリフト可変式動弁装置３は、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１７、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。エンジンを運転すると、電動モータを駆動して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１７を適正な位置に制御するものである。
【００１９】
エンジンの運転中において、揺動アーム６がカム５のベースサークル５ａと接触している状態から、ベースサークル５ａに連続するカム面５ｂ、すなわち実際の吸気バルブ１の開閉に関係するカム面５ｂと接触するにしたがって、揺動アーム６が圧縮バネ９の付勢力に抗して傾く。これにより、支点カム面１５と支点ローラ７との接触点１７が支点カム面１５の上部分に移動し、支点カム面１５の仮想中心２１は操作軸８の回転中心１８より下側において、その回転中心１８から遠ざかる。支点カム面１５の仮想中心２１と操作軸８の回転中心１８との距離は、ベースサークル５ａに対してもっとも突出したカム５のカム面５ｂが揺動アーム６に接触する際に最大となる。
【００２０】
すなわち、支点カム面１５の仮想中心２１と操作軸８の回転中心１８の距離は、ベースサークル５ａの接触時に最小となり、図３〜図５にこの順に示すように、カム５の回転とともに長くなる。この間、操作軸８の回転中心１８と支点カム面１５の仮想中心２１とは、揺動アーム６にベースサークル５ａが接触していた場合のものと同じ位置関係を継続するので、揺動アーム６から支点ローラ７を介して操作軸８にモーメントがかかるものとなる。なお、図６〜図９に示すものは、操作軸８が回転し、図１〜５に示した場合と異なり、支点ローラ７と支点カム面１５との接触点１７が、支点カム面１５の下部分に移動した場合の、揺動アーム６、支点ローラ７、操作軸８の回転中心１８及び支点カム面１５の仮想中心２１の位置関係を示すものである。この図６〜図９に示す運転状態は、図１〜図５に示す運転状態に比較して、吸気バルブ１のリフト量が少ない場合のものである。
【００２１】
このように、操作軸８を制御している間、操作軸８に作用するモーメントが常時同じ方向を向いているので、操作軸８に回転変動が発生しない。すなわち、同一方向のモーメントが操作軸８に作用することにより、操作軸８のクリアランスやギア装置におけるバックラッシに起因する回転変動を抑制することができる。このため、吸気バルブ１の跳ね上がり（ｊｕｍｐ-ｂｏｕｎｃｅ）が生じたり、そのバルブリフト量がほぼ直線的に変化しないといった不具合を防ぐことができる。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態を示す一つの気筒における構成説明図。
【図２】同実施形態の要部を拡大して示す構成説明図。
【図３】同実施形態の図１の支点ローラの位置においてカムを回転させた場合の状態を示す構成説明図。
【図４】同実施形態の図１の支点ローラの位置においてカムを回転させた場合の状態を示す構成説明図。
【図５】同実施形態の図１の支点ローラの位置においてカムを回転させた場合の状態を示す構成説明図。
【図６】同実施形態の支点ローラの位置を変更させてカムを回転させた場合の状態を示す構成説明図。
【図７】同実施形態の図６の支点ローラの位置においてカムを回転させた場合の状態を示す構成説明図。
【図８】同実施形態の図６の支点ローラの位置においてカムを回転させた場合の状態を示す構成説明図。
【図９】同実施形態の図６の支点ローラの位置においてカムを回転させた場合の状態を示す構成説明図。
【符号の説明】
【００２６】
１…吸気バルブ
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
１５…支点カム面
１７…接触点
１８…操作軸の回転中心
１９…円弧中心
Ｌ…線分
【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】
2009150231.tif 000009
【図８】
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【図９】
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