JP2003206714A - 可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】伝達部材を支持する部分に加わる荷重の方向と
大きさの変動が少なくして、弁の移動軸の横方向から作
用する荷重を軽減する。そして、安定した作動が得ら
れ、軽量且つ低コストで実現できる弁の開閉リフト量及
び開閉タイミングを調整可能にする。 【解決手段】 変換部材２２は進退移動方向に延び拘束
部材３１と当接する第１伝達面２３と、伝達部材１５と
当接する第２伝達面２４を備え、第１伝達面２３と第２
伝達面２４の間隔を変化するように形成し、拘束部材３
１または変換部材２２のいずれか一方を動弁カム２７に
よって駆動されるようにし、且つ拘束部材３１または前
記変換部材のいずれか他方は制御装置に連結して駆動す
るように構成して、吸気弁１３または排気弁の開閉リフ
ト量及び開閉タイミングを調整可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気弁
または排気弁などの弁を開閉する動弁装置、特に開閉リ
フト量及び開閉タイミング（動弁カムの回転角と弁の開
閉時期、いわゆる作用角）を調整可能とした可変動弁装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸入空気量を調整するために
は、吸気弁または排気弁の開閉リフト量及び開閉タイミ
ングを調整可能とした可変動弁装置がある。このような
従来の可変動弁装置では、内燃機関本体に摺動支持され
調整カム面を有する調整部材と、またこの調整カム面と
対抗して設けられた平面頭部を有する伝達部材を備える
構成している。また、制御装置で調整カム面の位置を、
吸気弁または排気弁の移動軸線とは直角の方向に移動さ
せて調整できるようにするとともに、平面頭部が平行に
上下動することによって伝達部材が弁を開閉するように
連係する構成している。そして、カム面と平面頭部の間
に動弁カムによって往復動されるローラを配置し、ロー
ラをエンジンの回転に連動して往復動させることによっ
て、カム面の形状に従って伝達部材が上下動して、吸気
弁または排気弁を押して開閉する。制御装置によってカ
ム面の位置を調整することによって弁の開閉リフト量及
び開閉タイミングを決めることできる構成となってい
る。(例えば、特許文献１参照。)。

【０００３】

【特許文献１】特開２００１-１３２４２１号公報

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では伝達部材を駆動するためのローラは、平面頭
部上を移動するために、弁の移動軸から大きくオフセッ
トして押すように作動する。このため、弁に対して、そ
の移動軸の横方向の荷重が作用し易くなる構成となって
いる。このために、弁の開閉作動が不安定になったり、
または異常な磨耗が発生しないように伝達部材とそのガ
イドを強固に構成しなければならない。このために、重
量とコストの増加を招く問題がある。

【０００５】そこで、本発明の課題は、伝達部材を支持
する部分に加わる荷重の方向と大きさの変動が少なくし
て、弁の移動軸の横方向から作用する荷重を軽減する。
そして、安定した作動が得られ、軽量且つ低コストで実
現できる弁の開閉リフト量及び開閉タイミングを調整可
能とした可変動弁装置を提案することとする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このために、本発明によ
る可変動弁装置で講じた第１の技術的手段は、内燃機関
の吸気弁または排気弁を開閉させるようにクランク軸と
連動して回転される動弁カムと、前記内燃機関のケーシ
ングに移動可能に支持される拘束部材と、前記吸気弁ま
たは排気弁と当接し前記吸気弁または排気弁を駆動する
伝達部材と、前記拘束部材と前記伝達部材の間で進退移
動可能に挟持される変換部材とを備える可変動弁装置に
おいて、前記変換部材は進退移動方向に延び前記拘束部
材と当接する第１伝達面と、前記伝達部材と当接する第
２伝達面を備え、前記第１伝達面と前記第２伝達面の間
隔を進退移動方向で変化するように形成し、前記拘束部
材または前記変換部材のいずれか一方を前記動弁カムに
よって駆動されるようにし、且つ前記拘束部材または前
記変換部材のいずれか他方は制御装置に連結して駆動す
るように構成して、前記吸気弁または前記排気弁の開閉
リフト量及び開閉タイミングを調整可能にしたことであ
る。

【０００７】この構成によって、変換部材はその進退移
動する方向に延びる第２伝達面で伝達部材と当接するた
めに、伝達部材をローラ又は凸形状部で第２伝達面に当
接するように構成できる。従って、伝達部材の接触部分
の位置は伝達部材上で常に一定の位置になり、伝達部材
を支持する部分に加わる荷重は、その方向と大きさでの
変動が少なくなる。そして伝達部材およびその取付け部
品は簡単に構成できるとともに、安定した作動が得られ
る。

【０００８】本発明で講じた技術的な第２の手段は、上
記第１の手段に加えて、前記第１伝達面と第２伝達面の
間の距離は、前記伝達部材の長さ方向で所定の中間位置
より一方側では概略一定に形成されていることである。

【０００９】この構成によって、開閉リフト量を０の位
置から広範囲に調整できるように作動する。

【００１０】本発明で講じた技術的な第３の手段は、上
記第２の手段に加えて、前記第１伝達面と第２伝達面の
間の距離が所定の前記中間位置より他方側では端に近づ
くにつれて次第に増大するように形成したことである。

【００１１】この構成によって、開閉リフト量を０の位
置から連続的に増大させて調整することができるように
作動する。

【００１２】更に、本発明で講じた技術的な第４の手段
は、上記第１の手段に加えて、前記拘束部材を前記ケー
シングに揺動自在に支持し、前記拘束部材の揺動中心と
同軸上に回転自在に支持して揺動部材を設け、前記変換
部材の一端を前記揺動部材と連結し且つ前記揺動部材を
前記動弁カムまたは制御装置によって駆動するように構
成したことである。

【００１３】この構成によって、拘束部材と揺動部材は
強固な共通の軸上に揺動自在に支持されるために、少な
い部品点数の構成であるが、安定した作動が得られる。

【００１４】更に、本発明で講じた技術的な第５の手段
は、上記第１、２または３のいずれか記載の手段に加え
て、前記拘束部材を前記制御装置に連結して駆動し、且
つ前記変換部材を前記動弁カムの回転軸に対して揺動自
在に取付けられた揺動部材よって支持し前記動弁カムの
回転によって前記変換部材は前記動弁カムに対して進退
動されるように構成したことである。

【００１５】この構成によって、変換部材の支持軸を不
要とし、揺動部材の支持軸を前記動弁カムの軸と共有す
るように構成できる、より部品が少なくすることが可能
となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】先ず図１〜図７により、本発明に
よる可変動弁装置の第１実施例を説明をする。

【００１７】先ず図１に示す第１実施例の可変動弁装置
は、４サイクル内燃機関の吸気弁に適用したものであ
る。可変動弁装置は、内燃機関の回転によって回転する
動弁カム２７により駆動されて、長手方向に沿って進退
動される変換部材２２を備えている。この変換部材２２
は、その長手方向に沿った端面に形成された第１伝達面
２３と、第１伝達面２３と対向する端面に形成されたカ
ム形状を有する第２伝達面２４を備えている。また可変
動弁装置は、第１伝達面２３に当接するように配置され
た支持ローラ（拘束部材）３１と、第２伝達面２４に当
接するロッカアーム（伝達部材）１５とを備えている。
支持ローラ３１とロッカアーム１５に挟まれる変換部材
２２の長手方向に沿った進退作動によって、ロッカアー
ム（伝達部材）１５を作動させ、ロッカアーム（伝達部
材）１５と当接する吸気弁（弁）１３を開閉するように
構成されている。

【００１８】図１に更に示すように、内燃機関のシリン
ダヘッド（ケーシング）１０には、燃焼室１１に吸気口
１２ａを介して混合気（または空気）を供給する吸気通
路１２が形成されている。吸気口１２ａを開閉するポペ
ット形の吸気弁１３のステム１３ａは、シリンダヘッド
１０を貫通して外部に突出している。吸気弁１３は、ス
テム１３ａの先端に取り付けたばね受け１４ａと、シリ
ンダヘッド１０の外面の間に介装した弁ばね１４によ
り、常時は吸気口１２ａを閉じるようになっている。各
吸気弁１３のステム１３ａから離れ、各吸気弁１３の移
動軸心、即ちステム１３ａの長さ方向に中心軸とほぼ平
行に、シリンダヘッド１０の一部には油圧ラッシュアジ
ャスタ１６が取り付けられている。シリンダヘッド１０
から外部に突出するラッシュアジャスタ１６のプランジ
ャの先端には半球状の頭部１６ａが形成されている。

【００１９】ロッカアーム１５はアーム本体１５ａと、
その中央部にピン１５ｃによって回転自在に取り付けら
れた伝達ローラ１５ｂよりなる。アーム本体１５ａの一
端には油圧ラッシュアジャスタ１６の頭部１６ａと回動
自在に係合される凹部が形成されている。また、アーム
本体１５ａの他端にはステム１３ａの外端に当接される
円弧状の底面を有する受け溝１５ｄが形成されている。
伝達ローラ１５ｂのシリンダヘッド１０と反対側となる
部分は変換部材２２の第２伝達面２４と当接される。後
述するように、変換部材２２の作動に伴い、伝達ローラ
１５ｂが第２伝達面２４により押され、アーム本体１５
ａが油圧ラッシュアジャスタ１６の頭部１６ａを中心に
揺動し、受け溝１５ｄの部分によりステム１３ａを押し
て吸気弁１３を開閉するものである。この実施例では、
１つの燃焼室１１に２つの吸気通路１２及びそれぞれの
吸気口１２ａを開閉する２つの吸気弁１３が設けられ
（図２に示す２つのステム１３ａ参照）、ロッカアーム
１５及び油圧ラッシュアジャスタ１６もそれぞれに対応
して設けられている。

【００２０】図１〜図３に示すように、ロッカアーム１
５より上側となるシリンダヘッド１０の部分に、動弁カ
ム２７を支持するカム軸２７ａが配置され、カム軸２７
ａと平行に支持軸２０が設けられている。図２に示され
るように、支持軸２０の両端はシリンダヘッド１０から
突出する２つの支持突起１０ａにより支持されている。
支持軸２０の略中央部には揺動アーム２１が揺動自在に
支持され、両側の支持突起１０ａと揺動アーム２１の間
にはそれぞれ操作アーム（操作部材）３０が揺動自在に
支持されている。各操作アーム３０は中央部が支持軸２
０により支持され、支持軸２０から下側に延びるアーム
部は二叉形状に形成されて、支持軸２０と平行なピン３
１ａによって支持ローラ３１が回転自在に取付けられて
いる。各操作アーム３０には支持軸２０から上側に延び
る入力部３０ａが設けられ、内燃機関のスロットル開度
や回転速度などを入力して作動する電子制御装置(図示
せず)からの指示に基づいて各入力部３０ａが操作され
る。操作アーム３０が図３のＡ−Ｏ−Ａで示す位置にセ
ットされたとき、開閉リフト量は最小位置に、またＢ−
Ｏ−Ｂで示す位置にセットされたとき開閉リフト量は最
大位置まで開放されるように、この間で調整できる構成
となっている。

【００２１】図２に示されるように、支持軸２０に回転
自在に支持され、支持軸２０から互いに直角方向に延び
る２つのアーム部を有してＬ型形状に形成された揺動ア
ーム２１が配置されている。１つの揺動アーム２１は２
つの吸気弁１３に共通で、動弁カム２７側となる一方の
アーム部の先端部には、動弁カム２７と当接するフォロ
ワローラ２６が支持軸２０と平行なピン２６ａを介して
回転自在に設けられている。一方、揺動アーム２１から
下方に延びる他方のアーム部とシリンダヘッド１０の一
部１０ｂとの間にはフォロワローラ２６を動弁カム２７
に当接させるスプリング２８が介装され、このアーム部
先端部には、支持軸２０と平行で両側に突出する枢支ピ
ン２５が設けられている。この枢支ピン２５の両端部に
は互いに同一形状で細長い円弧状の変換部材２２がその
１端で、円弧の中心が支持軸２０の軸心付近となるよう
に揺動自在に支持されている。各変換部材２２には長手
方向に沿って互いに対向する内側面と外側面に第１伝達
面２３及び第２伝達面２４が形成され、第１伝達面２３
は支持ローラ３１と当接可能である。変換部材２２の所
定の中間位置２２ａより前側(図３参照)となる第１伝達
面２３の前半部２３ａは、支持ローラ３１と当接した状
態において揺動アーム２１の揺動中心である支持軸２０
の軸心を中心とする半径Ｒ１の円弧面である。また、変
換部材２２の第２伝達面２４は、全長において支持軸２
０の軸心を中心とする半径Ｒ２の円弧面である。従っ
て、第１伝達面２３の前半部２３ａと第２伝達面２４の
間の距離ｄは一定である。更に、変換部材２２の中間位
置２２ａより後側(図３参照)となる第１伝達面２３の後
半部２３ｂは、前半部２３ａに滑らかに連なり、かつ変
換部材２２の後端に近づくにつれて第２伝達面２４との
間の距離ｄが次第に増大する曲面である。

【００２２】カム軸２７ａが回転してフォロワローラ２
６が動弁カム２７の突部にかかれば、揺動アーム２１は
図１及び図３に示す状態からスプリング２８に抗して時
計回転方向に回動させられ、円弧状の変換部材２２はそ
の長手方向に沿って前進する。フォロワローラ２６が動
弁カム２７の突部を乗り越えれば、変換部材２２はスプ
リング２８により反時計回転方向に回動されて後退され
る。

【００２３】なお、この実施例では、操作アーム３０の
揺動角の範囲を動弁カム２７による揺動アーム２１の揺
動角αと一致させて、フォロワローラ２６が動弁カム２
７の突部にかかっていない状態のとき、変換部材２２の
中間位置２２ａに操作アーム３０のＢ−Ｏ−Ｂを一致さ
せたとき開閉リフト量が最大位置まで行くように設定し
ている。しかし、変換部材２２の中間位置２２ａを上記
位置より前側とし、操作アーム３０の揺動角の範囲を動
弁カム２７による揺動アーム２１の揺動角αより小さく
設定してもよい。

【００２４】支持ローラ３１が変換部材２２の第１伝達
面２３の前半部２３ａに当接している範囲では、ロッカ
アーム１５の伝達ローラ１５ｂは、吸気弁１３が弁ばね
１４に抗して移動しない程度に、第２伝達面２４に軽く
当接している。

【００２５】次にこの第１の実施例の作動を説明する。
先ず図４により、操作アーム３０をＡ−Ｏ−Ａで示す開
閉リフト量が最小位置となる位置にセットとした場合に
つき説明する。

【００２６】二点鎖線で示すように揺動アーム２１のフ
ォロワローラ２６が動弁カム２７の突部にかかっていな
い状態では、支持ローラ３１は変換部材２２の第１伝達
面２３の前半部２３ａに当接されているので吸気弁１３
は弁ばね１４に抗して移動せず、吸気口１２ａは閉じら
れている。実線で示すように揺動アーム２１のフォロワ
ローラ２６が動弁カム２７の突部の最高位置に乗り上げ
て変換部材２２が最も前進した位置となった状態では、
支持ローラ３１は変換部材２２の丁度中間位置２２ａに
当接されているので吸気弁１３は移動せず、吸気口１２
ａは閉じられている。操作アーム３０をＡ−Ｏ−Ａで示
すリフト量最小位置にセットした場合は、吸気口１２ａ
は常に吸気弁１３により閉じられたままである。

【００２７】図５に示すように、操作アーム３０をＢ−
Ｏ−Ｂで示すリフト量最大位置にセットした場合は、二
点鎖線で示すようにフォロワローラ２６が動弁カム２７
の突部にかかっていない状態では、支持ローラ３１は変
換部材２２の中間位置２２ａにおいて第１伝達面２３に
当接されているので吸気弁１３は移動せず、吸気口１２
ａは閉じらている。しかしながらカム軸２７ａが回転し
フォロワローラ２６が動弁カム２７の突部にかかって変
換部材２２が前進し始めれば、支持ローラ３１は直ちに
第１伝達面２３の後半部２３ｂ内に入って支持ローラ３
１が当接する部分の両伝達面２３、２４の間の距離ｄは
増大するので、変換部材２２は枢支ピン２５を中心とし
て外向き（時計回転方向）に回動し始める。これにより
ロッカアーム１５の伝達ローラ１５ｂは変換部材２２の
第２伝達面２４により押されてアーム本体１５ａは油圧
ラッシュアジャスタ１６の頭部１６ａを中心として揺動
し始め、先端の受け溝１５ｄの底部によりステム１３ａ
を押し、弁ばね１４に抗して吸気弁１３を移動させて吸
気口１２ａを開き始める。

【００２８】そして実線で示すようにフォロワローラ２
６が動弁カム２７の突部の最高位置に乗り上げて変換部
材２２が最も前進した位置となった状態では、支持ロー
ラ３１は変換部材２２後端部の両伝達面２３、２４の間
の距離ｄが最大となる位置に達して吸気弁１３のリフト
量は最大値Ｆｍとなる。フォロワローラ２６が動弁カム
２７の突部の最高位置を越えれば変換部材２２は後退し
始めると同時に支持ローラ３１が当接される部分の両伝
達面２３、２４の間の距離ｄは減少するので枢支ピン２
５を中心として内向き（反時計回転方向）に回動し始
め、吸気弁１３のリフト量は弁ばね１４により減少し始
め、フォロワローラ２６が動弁カム２７の突部から離れ
れば吸気口１２ａは吸気弁１３により閉じられる。この
場合のクランク軸回転角に対する吸気弁１３のリフト量
の特性は図７のＣｍに示すようになり、リフト範囲の作
用角Ｅｍ及びリフト量Ｆｍは最大となる。

【００２９】図６に示すように、操作アーム３０をＡ−
Ｏ−Ａで示すリフト量最小位置とＢ−Ｏ−Ｂで示すリフ
ト量最大位置の中間位置とした場合は、二点鎖線で示す
ようにフォロワローラ２６が動弁カム２７の突部にかか
っていない状態では、支持ローラ３１は変換部材２２の
中間位置２２ａから前方に離れた位置において第１伝達
面２３の前半部２３ａに当接されているので吸気弁１３
は移動せず、吸気口１２ａは閉じられている。カム軸２
７ａが回転してフォロワローラ２６が動弁カム２７の突
部にかかって変換部材２２が前進し始めても支持ローラ
３１が第１伝達面２３の前半部２３ａに当接してい間、
吸気弁１３は移動しない。変換部材２２が前進し、支持
ローラ３１が第１伝達面２３の後半部２３ｂ内に入って
から第２伝達面２４はロッカアーム１５の伝達ローラ１
５ｂを押し、吸気弁１３を移動させて吸気口１２ａを開
き始める。実線で示すようにフォロワローラ２６が動弁
カム２７の突部の最高位置に乗り上げて変換部材２２が
最も前進した位置となった状態では、支持ローラ３１は
第１伝達面２３の後半部２３ｂの途中に達して吸気弁１
３の開閉リフト量は最大値Ｆｍより小さい値Ｆａとな
る。フォロワローラ２６が動弁カム２７の突部の最高位
置を越えれば吸気弁１３の開閉リフト量は弁ばね１４に
より減少し始め、フォロワローラ２６が動弁カム２７の
突部から離れる前に支持ローラ３１が第１伝達面２３の
前半部２３ａ内に入って吸気弁１３は吸気口１２ａを閉
じる。この場合のクランク軸回転角に対する吸気弁１３
の開閉リフト量の特性は図７のＣａに示すようになり、
リフト範囲の作用角Ｅａ及び開閉リフト量Ｆａは、何れ
も操作アーム３０をＢ−Ｏ−Ｂで示すリフト量最大位置
とした場合の値Ｅｍ，Ｆｍよりは小さくなる。

【００３０】上述のように、この第１実施例では、第１
伝達面２３と第２伝達面２４は変換部材２２の長手方向
における所定の中間位置２２ａが拘束部材３１を越えて
前進すれば弁１３を次第に開くようにして、リフト範囲
の作用角及び開閉リフト量を、何れも０からそれぞれの
最大値Ｅｍ，Ｆｍの間で変化させるようにしているの
で、スロットル開度や回転速度などの運転状態に応じて
吸気弁１３の開閉のタイミング即ち作用角、及び開閉リ
フト量を広い範囲で変化させて燃焼室内の渦流を適切に
制御することにより燃焼効率を高めることができ、また
吸気通路１２を通る吸気の慣性を利用した吸気の充填効
率を高めたり吸気口１２ａから吸気が逆流する吹き返し
を防ぐことができる。

【００３１】また上述した実施例では、支持軸２０によ
り揺動自在に支持されて動弁カム２７により揺動される
揺動アーム２１の先端に円弧状の変換部材２２を枢支し
た。また、揺動アーム２１（揺動部材）と同軸的に揺動
自在に支持された操作アーム３０の先端に支持ローラ３
１を設けている。変換部材２２の中間位置２２ａより前
側となる第１伝達面２３の前半部２３ａと第２伝達面２
４は、この前半部２３ａが支持ローラ３１と当接した状
態においては支持軸２０の軸心を中心とする円弧面と
し、変換部材２２の中間位置２２ａより後側となる第１
伝達面２３の後半部２３ｂは前半部２３ａに連なりかつ
変換部材２２の後端に近づくにつれて第２伝達面２４と
の間の距離ｄが次第に増大する面としている。このよう
にすれば、支持ローラ３１が第１伝達面２３の後半部２
３ｂに当接している状態では変換部材２２の前進に応じ
て吸気弁１３を次第に開き、また支持ローラ３１が第１
伝達面２３の前半部２３ａに当接している状態では変換
部材２２は支持ローラ３１とロッカアーム１５の伝達ロ
ーラ１５ｂとの間に挟まれて動くことがないので、振動
などにより揺れ動いて騒音を発生するおそれがなくな
る。

【００３２】しかしながら本発明はこれに限られるもの
ではなく、中間位置２２ａより前側となる第１伝達面２
３の前半部２３ａと第２伝達面２４の間の距離ｄが中間
位置２２ａにおける両伝達面２３、２４の間の距離より
小さくなるようにして実施することもでき、この場合は
枢支ピン２５部に捩りばねを組み込むなどして変換部材
２２が支持ローラ３１側あるいはロッカアーム１５側に
押し付けられるようにして騒音の発生を防止するように
すればよい。また、揺動アーム２１と操作アーム３０の
揺動中心を多少偏心させてもよく、そのようにすれば場
合によっては第１伝達面２３の前半部２３ａと支持ロー
ラ３１が干渉して予想外のときに吸気弁１３を開くおそ
れも生じるが、この問題は前述のように第１伝達面２３
の前半部２３ａと第２伝達面２４の間の距離ｄを中間位
置２２ａにおける両伝達面２３、２４の間の距離より小
さくすることにより解決される。

【００３３】なお上述した第１実施例では、フォロワロ
ーラ２６が動弁カム２７の突部にかかっていない状態に
おいて変換部材２２の中間位置２２ａを操作アーム３０
のＢ−Ｏ−Ｂで示すリフト量最大位置と一致させ、操作
アーム３０の揺動角は動弁カム２７による揺動アーム２
１の揺動角αと一致させており、このようにすれば操作
アーム３０をＢ−Ｏ−Ｂで示すリフト量最大位置とした
状態ではフォロワローラ２６が動弁カム２７の突部にか
かり始めると同時に吸気弁１３が吸気口１２ａを開き始
めるので、吸気弁１３のリフト範囲の作用角及び開閉リ
フト量はそれぞれ前述した最大値Ｅｍ及び開閉リフト量
の最大値Ｆｍとなる。しかし本発明はこれに限らず、フ
ォロワローラ２６が動弁カム２７の突部にかかっていな
い状態における変換部材２２の中間位置２２ａを操作ア
ーム３０のＢ−Ｏ−Ｂで示すリフト量最大位置より前側
とし、操作アーム３０の揺動角を動弁カム２７による揺
動アーム２１の揺動角αより小として実施してもよい。
このようにすれば、操作アーム３０をリフト量最大位置
とした場合におけるリフト範囲の作用角及び開閉リフト
量は、上記実施の形態のリフト範囲の作用角の最大値Ｅ
ｍ及び開閉リフト量の最大値Ｆｍより小さくなる。

【００３４】また上述した実施の形態では、各操作アー
ム３０は電子制御装置により同じように制御して２つの
吸気弁１３の開閉リフト量を同一とするものとして説明
したが、各操作アーム３０は２つの吸気弁１３の開閉リ
フト量が異なる値となるように制御してもよい。例え
ば、吸気量が少ない状態では一方の操作アーム３０をＡ
−Ｏ−Ａで示すリフト量最小位置としこれに対応する方
の吸気口１２ａを吸気弁１３により常時閉じ、他方の吸
気弁１３により他方の吸気口１２ａを開閉するようにし
てもよく、そのようにすれば吸気量が少ない状態におけ
る吸気の流速を増大して良好な燃焼状態を得ることがで
きる。

【００３５】図８により、本発明による可変動弁装置の
第２の実施例を説明する。この第２の実施例も、第１の
実施例と同様に、本発明を４サイクル内燃機関の吸気弁
に適用したものである。

【００３６】第２実施例の可変動弁装置も、第１実施例
の可変動弁装置と同様に円弧形状に延び、その長手方向
に進退移動が可能となる変換部材１３１を備えている。
しかしながら、第１の実施例の可変動弁装置では、変換
部材２２は動弁カム２７によって往復動駆動されるのに
対して、第２実施例の可変動弁装置の変換部材１３１
は、内燃機関のスロットル開度や回転速度などに基く電
子制御装置(図示せず)からの指示によって作動するアク
チュエータ(図示せず)に連結され、回転作動するように
構成されている。即ち、支持軸１２０でシリンダヘッド
１０に枢支された操作リンク１３５に、変換部材１３１
をその一端で回転自在に支持し、アクチュエータ(図示
せず)によって入力カム１３０を回転させ、操作リンク
１３５を入力カム１３０に常に当接するように付勢する
スプリング１３７の付勢力に抗し、ローラ１３６を介し
て変換部材１３１の位置をその長手方向に移動させる構
成となっている。

【００３７】更に、第２の実施例の可変動弁装置では、
変換部材１３１の上端面に形成されている第１伝達面１
３３と当接して作動する支持ローラ（拘束部材）１２２
は、揺動部材１２１に支持され、動弁カム２７によって
駆動される構成となっている。変換部材１３１は、第１
実施例の変換部材２２と同様に、第１伝達面１３３と、
それに対抗するように下端面に設けられた第２伝達面１
３４との間隔が、所定の中間点に対して一方側では一定
に、他方側では連続して増加するように形成されてい
る。従って、支持ローラ１２１が第１伝達面１３３を往
復動することによって、変換部材１３１は上下に揺動
し、第１実施例の可変動弁装置と同様にステム１３ａを
押して吸気弁の開閉できる構造となっている。

【００３８】即ち、第１と第２実施例の可変動弁装置
で、第１実施例の可変動弁装置と動弁カム２７によって
駆動されるのに対して、第２の実施例の可変動弁装置で
は、動弁カム２７で駆動される部材と、電子制御装置で
駆動される部材が入れ替わった構成となっている。

【００３９】このように構成された第２の実施例の可変
動弁装置は、第１実施例と同様に吸気弁の開閉リフト量
と開閉タイミングの調整ができる。作動に際して、変換
部材１３１は動弁カム２７によってその長手方向への進
退の駆動されずに、代わって揺動部材１２１が高速に進
退駆動されられる。揺動部材１２１は、より支持軸１２
０に近く且つ小型の構成され、小さい慣性モーメントを
有している。従って、揺動部材１２１とその支持部品に
かかる負荷は軽減され、弁開閉の応答性の向上と耐久性
の確保できる利点が得られる。また、高速で摺動当接す
る面が、第１実施例では第１と第２伝達面２３、２４の
両面であるのに対して、第２実施例の構成では第１伝達
面１３３のみとなり、さらに耐久性の向上が図られる構
成となっている。

【００４０】次に図９〜図１１により、本発明による可
変動弁装置の第３実施例を説明する。この第３実施例
も、第１、２実施例と同様に、本発明を４サイクル内燃
機関の吸気弁に適用したものである。可変動弁装置は、
動弁カム２７により長手方向に沿って進退動されるとと
もに長手方向と直交する方向に往復揺動可能に支持され
た変換部材２２２と、この変換部材２２２の長手方向一
側に形成された第１伝達面２２３に当接して変換部材２
２２の一方向きの揺動を拘束する支持ローラ（拘束部
材）２３１を備えているが、変換部材２２２を支持する
構造及び支持ローラ２３１、操作部材２３０を取付ける
構造は第１、２実施例と異なっている。また、吸気弁
（弁）１３の開閉は、第１伝達面２２３と対向する変換
部材２２２の長手方向他側に形成した第２伝達面２２４
によりリフタ（伝達部材）２１５を介して行うようにな
っている。

【００４１】シリンダヘッド１０に形成した吸気通路の
吸気口を開閉するポペット形の吸気弁の構造は第１実施
例と同じであるので図示は省略する。図９〜図１１に示
すように、吸気弁１３のステム１３ａと移動軸上にリフ
タ２１５を配置し、リフタ２１５をシリンダヘッド１０
に形成した案内孔２１０ｄで摺動自在に嵌合されてい
る。リフタ２１５の先端にはスライダ２１５ｄを設け、
吸気弁１３はこのリフタ２１５を介して変換部材２２２
の第２伝達面２２４により押されて吸気口を開閉する。
この第３実施例では、１つの燃焼室に１つの吸気通路１
２及びこれを開閉する１つの吸気弁１３が設けられてい
る。

【００４２】動弁カム２７を設けたカム軸２７ａはシリ
ンダヘッド１０の上方にに設けられている。吸気弁１３
のステム１３ａとほぼ直交する細長い操作片（操作部
材）２３０は直交方向からカム軸２７ａに向かって往復
動するようにシリンダヘッド１０の一部２１０ｃにより
案内支持される。この操作片２３０の先端部にはカム軸
２７ａと平行なピン２３１ａを介して支持ローラ２３１
が回転自在に設けられている。操作片２３０は、第１、
２実施例と同様に電子制御装置からの指示に基づいて、
支持ローラ２３１がＡで示すリフト量最小位置とＢで示
すリフト量最大位置の間で移動するように往復動され
る。

【００４３】細長い円柱状の変換部材２２２は、軸線方
向の中心孔２２９ｂを設けた揺動部材２２９に摺動自在
に案内支持される。図１０に示されるように、揺動部材
２２９は二叉形状の先端部を備え、その各半円弧状凹部
２２９ａが動弁カム２７を間に挟んでカム軸２７ａの外
周面に当接され、カム軸２７ａの反対側から当接した２
個のキャップ２２９ｃを締付ネジ２２９ｄにより二叉形
状の基端側先端面に固定することにより、カム軸２７ａ
に揺動自在に支持している。変換部材２２２を支持する
中心孔２２９ｂはカム軸２７ａの中心から放射方向に延
びている。変換部材２２２の後端部は、動弁カム２７と
当接される大径の頭部２２２ｂが形成され、中心孔２２
９ｂ内に往復動自在に支持されている。中心孔２２９ｂ
と頭部２２２ｂの間に介装されたスプリング２２２ｃに
より頭部２２２ｂの後端面が動弁カム２７に当接される
ように付勢し、動弁カム２７の回転により進退動され
る。

【００４４】この第３実施例の変換部材２２２の前端部
は、揺動部材２２９から突出し、長手方向に沿って互い
に対向する第１伝達面２２３及び第２伝達面２２４が形
成されている。第１伝達面２２３には支持ローラ２３１
と当接可能となっている。第１伝達面２２３において、
所定の中間位置２２２ａより前側となる前半部２２３ａ
と、第２伝達面２２４は平行な平面で互いの距離ｄは一
定である。第１伝達面２３の中間位置２２２ａより後側
の後半部２２３ｂは、前半部２３ａに滑らかに連なりか
つ第２伝達面２２４との間の距離ｄが次第に増大する曲
面であり、後半部２２３ｂの後端には前半部２２３ａと
平行な短い平坦面２２３ｃが連なって形成されている。
支持ローラ２３１が変換部材２２２の第１伝達面２２３
の前半部２２３ａに当接している範囲では、リフタ２１
５のスライダ２１５ｄは、吸気弁１３が弁ばね１４に抗
して移動しない程度に、第２伝達面２２４に軽く当接し
ている。

【００４５】次にこの第３実施例の作動を説明する。先
ず図９に示されるように、操作片２３０により支持ロー
ラ２３１をＡで示すリフト量最小位置とし、実線で示す
ように変換部材２２２の後端面が動弁カム２７の突部に
かかっていない場合は、支持ローラ２３１は変換部材２
２２の第１伝達面２２３の前半部２２３ａに当接されて
いるので吸気弁１３は弁ばねに抗して移動せず、吸気口
は閉じられている。次に、二点鎖線で示すように変換部
材２２２の後端面が動弁カム２２７の突部の最高位置に
乗り上げて変換部材２２２が最も前進したとき、支持ロ
ーラ２３１は変換部材２２２の丁度中間位置２２２ａに
おいて、すなわち前半部２２３ａと後半部２２３ｂの境
界において第１伝達面２２３に当接され、吸気弁１３は
移動せず、吸気口は閉じられている。すなわちこの実施
例では、支持ローラ２３１をＡで示すリフト量最小位置
とした場合は、吸気口は常に吸気弁１３により閉じられ
たままである。

【００４６】図１１に示すように、操作片２３０により
支持ローラ２３１をＢで示すリフト量最大位置のとき、
二点鎖線で示すように変換部材２２２の後端面が動弁カ
ム２７の突部にかかっていない状態では、支持ローラ２
３１は変換部材２２２の中間位置２２２ａにおいて第１
伝達面２２３に当接されているので吸気弁１３は移動せ
ず、吸気口は閉じられている。しかしながらカム軸２７
ａが回転し変換部材２２２の後端面が動弁カム２７の突
部にかかって変換部材２２２が前進し始めれば、支持ロ
ーラ３１は直ちに第１伝達面２２３の後半部２２３ｂに
当接する。そして、支持ローラ２３１が当接する部分の
両伝達面２２３、２２４の間の距離ｄは増大するので、
揺動部材２２９に支持された変換部材２２２はカム軸２
７ａを中心として時計回転方向に回動し始める。これに
より第２伝達面２２４はリフタ２１５を介してステム１
３ａを押し、弁ばねに抗して吸気弁１３を移動させて吸
気口を開き始める。

【００４７】さらに図１１に示されるように、実線で示
す変換部材２２２の後端面が動弁カム２７の突部の最高
位置に乗り上げて変換部材２２２が最も前進した状態で
は、支持ローラ２３１は第１伝達面２２３の後半部２２
３ｂの後端に連なる平坦面２２３ｃにかかり両伝達面２
２３、２２４の間の距離ｄが最大となる位置に達して吸
気弁１３の開閉リフト量は最大値となる。変換部材２２
２の後端面が動弁カム２７の突部の最高位置を越えれば
変換部材２２２は後退し始めて支持ローラ２３１が当接
される部分の両伝達面２２３、２２４の間の距離ｄは減
少するので、変換部材２２２はカム軸２７ａを中心とし
て反時計回転方向に回動し始め、吸気弁１３の開閉リフ
ト量は弁ばね１４により減少し始め、変換部材２２２の
後端面が動弁カム２７の突部から離れれば吸気口は吸気
弁１３により閉じられる。この場合のクランク軸回転角
に対する吸気弁１３の開閉リフト量は図７の特性Ｃｍに
示すようになり、リフト範囲の作用角Ｅｍ及び開閉リフ
ト量Ｆｍは最大となる。

【００４８】操作片２３０により支持ローラ２３１をＡ
で示すリフト量最小位置とＢで示すリフト量最大位置の
中間位置とした場合は、前述した第１実施例の図６で説
明した場合と同様、クランク軸回転角に対する吸気弁１
３の開閉リフト量は図７の特性Ｃａに示すようになり、
リフト範囲の作用角Ｅａ及び開閉リフト量Ｆａは、何れ
も支持ローラ２３１をＢで示すリフト量最大位置とした
場合の値よりも小さくなる。

【００４９】上述のように、この第３実施例でも、第
１、２実施例の場合と同様、スロットル開度や回転速度
などの運転状態に応じて吸気弁１３の作用角及び開閉リ
フト量を広い範囲で変化させて燃焼室内の渦流を適切に
制御することにより燃焼効率を高めることができ、また
運転状態に応じて吸気弁１３の作用角及び開閉リフト量
を広い範囲で変化させて吸気通路１２を通る吸気の慣性
を利用した吸気の充填効率を高めたり吸気口から吸気が
逆流する吹き返しを防ぐことができる。

【００５０】前述した第１、２実施例と同様、この第３
実施例でも、支持ローラ２３１が第１伝達面２２３の後
半部２２３ｂに当接している状態では変換部材２２２の
前進に応じて吸気弁１３を次第に開き、また支持ローラ
２３１が第１伝達面２２３の前半部２２３ａと第２伝達
面２２４の間の距離ｄが中間位置２２２ａにおける両伝
達面２２３、２２４の間の距離より小さくなるようにし
て実施してもよい。またカム軸２７ａの軸心に対し揺動
部材２２９の揺動中心を多少偏心させてもよく、その場
合は第１伝達面２２３の前半部２２３ａと第２伝達面２
２４の間の距離ｄを中間位置２２２ａにおける両伝達面
２２３、２２４の間の距離より小さくすることが好まし
い。

【００５１】上述した各実施例では、本発明を内燃機関
の吸気弁１３に適用した場合を説明したが、本発明は内
燃機関の排気弁に適用することもできる。そのようにす
れば内燃機関の運転状態に応じて排気弁の作用角及び開
閉リフト量を広い範囲で変化させることにより排気通路
を通る排気の慣性を利用して排気の排出効率を高めて、
吸気の充填効率を向上させることができる。

【００５２】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、変換部
材はその進退移動する方向に延びる第２伝達面で伝達部
材と当接する。変換部材の第２伝達面のと当接する伝達
部材の当接部分はローラ又は凸形状である。従って、伝
達部材の接触部分の位置は伝達部材上で常に一定の位置
になり、伝達部材を支持する部分に加わる荷重が軽減さ
れ安定した作動が得られる。

【００５３】また、変換部材の第１伝達面と第２伝達面
の間の幅を長さ方向で変化するようにして、拘束部材ま
たは変換部材の位置を移動すれば弁のリフト量と開き始
め及び閉じ終わり位置即ち作用角を変化させて調整する
ことができる。変換部材の第１伝達面と第２伝達面の間
の幅をある区間一定に設定すれば開閉リフト量は０とす
ることも可能となり、吸入空気量に応じて弁の作用角及
び開閉リフト量を大きく変化させることができる。従っ
て、広い範囲で燃焼室内の渦流を制御して燃焼効率を高
めることができ、また吸気及び排気の慣性を利用して吸
入効率を高めることができる。

【００５４】変換部材は拘束部材と伝達部材の間に挟ま
れて動くことがないので、振動などにより揺れ動いて騒
音を発生するおそれがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による可変動弁装置の第１実施例の構造
を示す側断面図である。

【図２】図１の２−２断面図である。

【図３】第１実施例の要部を示す側断面図である。

【図４】第１実施例の開閉リフト量を最小とした状態に
おける作動説明図である。

【図５】第１実施例の開閉リフト量を最大とした状態に
おける作動説明図である。

【図６】第１実施例の開閉リフト量を最小と最大の間と
した状態における作動説明図である。

【図７】第１実施例のクランク軸回転角に対する弁の開
閉リフト量の特性を示す図である。

【図８】本発明による可変動弁装置の第２実施例の構造
を示す側断面図である。

【図９】本発明による可変動弁装置の第３実施例の構造
を示す側断面図である。

【図１０】第３実施例の平面図である。

【図１１】第３実施例の開閉リフト量を最大とした状態
における作動説明図である。

【符号の説明】

１０ …ケーシング（シリンダヘッド）、１３ …弁（吸
気弁、排気弁）、１５…伝達部材（ロッカアーム、リフ
タ）、２２ …変換部材、２２ａ …中間位置、２３ …
第１ 伝達面、２３ａ …前半部、２３ｂ …後半部、２
４ …第２ 伝達面、２７ …動弁カム、２９ …揺動部
材、３０ …操作部材（操作アーム、操作片）、３１ …
拘束部材（支持ローラ）、ｄ …距離。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AB04 AB16 BA10 CA09 DA24 DA83 FA01 FA06 FA07 GA02 GA14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気弁または排気弁を開閉さ
   せるようにクランク軸と連動して回転される動弁カム
   と、 前記内燃機関のケーシングに移動可能に支持される拘束
   部材と、 前記吸気弁または排気弁と当接し前記吸気弁または排気
   弁を駆動する伝達部材と、 前記拘束部材と前記伝達部材の間で進退移動可能に挟持
   される変換部材とを備える可変動弁装置において、 前記変換部材は進退移動方向に延び前記拘束部材と当接
   する第１伝達面と、前記伝達部材と当接する第２伝達面
   を備え、前記第１伝達面と前記第２伝達面の間隔を進退
   移動方向で変化するように形成し、前記拘束部材または
   前記変換部材のいずれか一方を前記動弁カムによって駆
   動されるようにし、且つ前記拘束部材または前記変換部
   材のいずれか他方は制御装置に連結して駆動するように
   構成して、前記吸気弁または前記排気弁の開閉リフト量
   及び開閉タイミングを調整可能にしたことを特徴とする
   可変動弁装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の可変動弁装置におい
   て、前記第１伝達面と第２伝達面の間の距離は、前記伝
   達部材の長さ方向で所定の中間位置より一方側では概略
   一定に形成されていることを特徴とする可変動弁装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の可変動弁装置におい
   て、前記第１伝達面と第２伝達面の間の距離が所定の前
   記中間位置より他方側では端に近づくにつれて次第に増
   大するように形成されていることを特徴とする可変動弁
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の可変動弁装置におい
   て、前記拘束部材を前記ケーシングに揺動自在に支持
   し、前記拘束部材の揺動中心と同軸上に回転自在に支持
   して揺動部材を設け、前記変換部材の一端を前記揺動部
   材と連結し且つ前記揺動部材を前記動弁カムまたは制御
   装置によって駆動するように構成したことを特徴とする
   可変動弁装置。
5. 【請求項５】 請求項１、請求項２または請求項３のい
   ずれか記載の可変動弁装置において、前記拘束部材を前
   記制御装置に連結して駆動し、且つ前記変換部材を前記
   動弁カムの回転軸に対して揺動自在に取付けられた揺動
   部材よって支持し前記動弁カムの回転によって前記変換
   部材は前記動弁カムに対して進退動されるように構成し
   たことを特徴とする可変動弁装置。