JP2004092552A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シングルオーバヘッドカムシャフト（ＳＯＨＣ）形式の機関に適用可能で、吸入弁の閉弁時期を早めてスロットル弁を用いないで吸入空気量を制御できるようにし、他の装置を用いることなく所要の開弁特性の可変動弁装置を得る。
【解決手段】第１支持軸２８に支持されカム軸１８の回転によって揺動する揺動カム４０と、第２支持軸５２に支持され揺動カム４０に連動して揺動し吸気弁１４または排気弁１６の一方を開作動するロッカアーム４６と、第１支持軸２８または第２支持軸５２に支持されカム軸１８の回転によって揺動して吸気弁１４または排気弁１６の他方を開作動するロッカアーム８０と、カム軸１８と揺動カム４０との間に設けられ、回転制御される制御軸を有して、該制御軸の回転角度に応じて揺動カム４０の揺動角度を制御する揺動可変機構と、を備え、第２支持軸５２が制御軸を兼ねる構成とした。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用内燃機関の運転状況に応じて吸・排気弁の開閉時期およびリフト量を連続的に可変制御できる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸・排気弁の開閉時期およびリフト量を連続的に可変制御できる内燃機関の可変動弁装置としては、特開平１１−１０７７２５号公報に記載のような例がある。
【０００３】
上記従来例にあっては、駆動カムと揺動カムとの間にロッカアームを介在させ、駆動カムが揺動カムを揺動可能にするとともに、このロッカアームの中央部を揺動可能に支持する制御カムにより、ロッカアームの揺動中心位置を変化させることで、機関の回転数などの運転状況に応じて弁の開閉時期およびリフト量の可変制御を可能にしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の内燃機関の動弁装置にあっては、揺動カムがバルブリフタを介して弁を直接押す、いわゆる直動型と称される動弁形式の機関に適した構造であり、カム軸または入力偏心軸を２本有する、いわゆるダブルオーバヘッドカムシャフト型（ＤＯＨＣ型）と称される機関形式に適した構造であった。
【０００５】
このため、Ｖ字形に配置された吸気弁と排気弁の中央部に１本のカム軸を設けて、ロッカアームを介して吸気弁と排気弁とを開作動する、いわゆるシングルオーバヘッドカムシャフト型（ＳＯＨＣ型）と称される機関形式に適用するのが困難という問題がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、弁の開閉時期とリフト量を可変制御する際に、リフト量のピーク位置が自動的に変化する開弁特性を有するとともに、Ｖ字形に配置された吸気弁と排気弁の中央部に１本のカム軸を設けて、ロッカアームを介して吸気弁と排気弁とを押す、ＳＯＨＣ型の機関形式に適用可能な動弁装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置は、互いにＶ字状をなして配列された吸気弁および排気弁と、吸気弁と排気弁との間に配置された１本のカム軸と、カム軸に平行に配置された第１支持軸および第２支持軸と、第１支持軸に支持されカム軸の回転によって揺動する揺動カムと、第２支持軸に支持され揺動カムに連動して揺動し吸気弁および排気弁のうちの一方を開作動するロッカアームと、第１支持軸または第２支持軸に支持されカム軸の回転によって揺動して吸気弁および排気弁のうちの他方を開作動するロッカアームと、カム軸と揺動カムとの間に設けられ、回転制御される制御軸を有して、該制御軸の回転角度に応じて揺動カムの揺動角度を制御する揺動可変機構と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置は、揺動角可変機構は、カム軸と一体の偏心軸に一端側が連結されてカム軸の回転運動を他端側での往復運動に変換する入力リンクと、一端側が該入力リンクに連結された第１連接点での往復運動を他端側が揺動カムに連結された第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームと、を有し、該ガイドアームの他端側が第１連接点近傍において入力リンクと駆動リンクとのうちの一方に連結されて、入力リンクと駆動リンクとのうちの一方をガイドし、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により、第１連接点の運動軌跡を変化させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置は、揺動角可変機構は、カム軸に当接するローラを一端側の第１連接点において回転自在に支持し、他端の第２連接点において揺動カムに連結されて、カム軸の回転運動を第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームと、を有し、ガイドアームの他端側が第１連接点または該第１連接点の近傍において駆動リンクと連結されて該駆動リンクをガイドし、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により第１連接点の運動軌跡を変化させることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置は、揺動角可変機構は、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、一端側が制御アーム連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームと、一端側が揺動カムに連結された駆動リンクと、カム軸と一体の偏心軸に中央部が係合し、一端側がガイドアームの他端側に連結され、カム軸の回転運動を他端の第１連接点で往復運動に変換するとともに、該第１連接点で駆動リンクの他端側に連結されてこれらが揺動カムと連結される第２連接点で、第１連接点での往復運動を揺動運動に変換に変換する入力リンクと、を有し、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸が回転することにより第１連接点の運動軌跡を変化させることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置は、揺動角可変機構は、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームとカム軸と一体の偏心軸に一端側が連結されてカム軸の回転運動を他端側でガイドアームの揺動運動に変換して伝える入力リンクと、一端側がガイドアームに連結された第１連接点での往復運動を他端側が揺動カムに連結された第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、を有し、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により、第１連接点の運動軌跡を変化させることを特徴とする。
【００１２】
【発明の作用】
請求項１に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置にあっては、互いにＶ字状をなして配列された吸気弁および排気弁と、吸気弁と排気弁との間に配置された１本のカム軸と、カム軸に平行に配置された第１支持軸および第２支持軸と、第１支持軸に支持されカム軸の回転によって揺動する揺動カムと、第２支持軸に支持され揺動カムに連動して揺動し吸気弁および排気弁のうちの一方を開作動するロッカアームと、第１支持軸または第２支持軸に支持されカム軸の回転によって揺動して吸気弁および排気弁のうちの他方を開作動するロッカアームと、カム軸と揺動カムとの間に設けられ、回転制御される制御軸を有して、該制御軸の回転角度に応じて揺動カムの揺動角度を制御する揺動可変機構と、を備えたため、カム軸の回転により揺動可変機構を介して揺動駆動される揺動カムが、第２支持軸に支持されたロッカアームを揺動させて吸気弁および排気弁のうちの一方を開作動する。
【００１３】
請求項２に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置にあっては、揺動角可変機構は、カム軸と一体の偏心軸に一端側が連結されてカム軸の回転運動を他端側での往復運動に変換する入力リンクと、一端側が該入力リンクに連結された第１連接点での往復運動を他端側が揺動カムに連結された第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームと、を有し、該ガイドアームの他端側が第１連接点近傍において入力リンクと駆動リンクとのうちの一方に連結されて、入力リンクと駆動リンクとのうちの一方をガイドし、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により、第１連接点の運動軌跡を変化させるようにしたため、カム軸が入力リンクおよび駆動リンクを介して揺動カムを駆動して、第２支持軸の回転により揺動カムの揺動範囲を変化させる。
【００１４】
請求項３に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置にあっては、揺動角可変機構は、カム軸に当接するローラを一端側の第１連接点において回転自在に支持し、他端の第２連接点において揺動カムに連結されて、カム軸の回転運動を第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームと、を有し、ガイドアームの他端側が第１連接点または該第１連接点の近傍において駆動リンクと連結されて該駆動リンクをガイドし、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により第１連接点の運動軌跡を変化させるようにしたため、カム軸がローラおよび駆動リンクを介して揺動カムを駆動して、第２支持軸の回転により揺動カムの揺動範囲を変化させる。
【００１５】
請求項４に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置にあっては、揺動角可変機構は、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、一端側が制御アーム連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームと、一端側が揺動カムに連結された駆動リンクと、カム軸と一体の偏心軸に中央部が係合し、一端側がガイドアームの他端側に連結され、カム軸の回転運動を他端の第１連接点で往復運動に変換するとともに、該第１連接点で駆動リンクの他端側に連結されてこれらが揺動カムと連結される第２連接点で、第１連接点での往復運動を揺動運動に変換に変換する入力リンクと、を有し、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸が回転することにより第１連接点の運動軌跡を変化させるようにしたため、カム軸が入力リンクおよび駆動リンクを介して揺動カムを駆動して、第２支持軸の回転により揺動カムの揺動範囲を変化させる。
【００１６】
請求項５に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置にあっては、揺動角可変機構は、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームとカム軸と一体の偏心軸に一端側が連結されてカム軸の回転運動を他端側でガイドアームの揺動運動に変換して伝える入力リンクと、一端側がガイドアームに連結された第１連接点での往復運動を他端側が揺動カムに連結された第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、を有し、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により、第１連接点の運動軌跡を変化させるようにしたため、カム軸が入力リンクとガイドアームおよび駆動リンクを介して揺動カムを駆動して、第２支持軸の回転により揺動カムの揺動範囲を変化させる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。
はじめに、図１５に基づいて機関１０の動弁系要部を説明する。
図１５は機関全体を正面から見た動弁系の要部骨格図である。
尚、気筒１１は、直立して並べた、いわゆる直列配置である。
気筒１１の上部にあるシリンダヘッド１２部分には吸入弁１４と排気弁１６がＶ字形に配置されている。
【００１８】
吸入弁１４および排気弁１６を開弁するためのカム軸１８が両弁１４、１６の中央部に配置され、カム軸１８には、クランク軸２２によりチェーン２４を介して駆動される第１スプロケット２６を一体に取り付けてある。
詳細の図示は省略するが、吸入弁１４および排気弁１６は１気筒あたり２個ずつ軸方向に並べて配置してある。
【００１９】
図１、図２は、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置であり、吸入弁１４に適用した例である。図１は、図２の上側から見た外観図であり１気筒分を表している。図２は、図１のＡ−Ａ断面を下方より見た主要部の正面図である。
【００２０】
カム軸１８は図１では隠れていて見えないが、シリンダヘッド１２およびこれに固定されたブラケット３０にこれらに挟まれるように回転自在に支持され、前述のように図１５に示すクランク軸２２により回転駆動される。
カム軸１８は、これと一体的に形成され、回転中心ａから偏心した中心ｂの駆動軸１８ｂを有し、これに入力リンク３２の一端３２ａが回転自在に係合している。
入力リンク３２の他端３２ｂは第１連接点ｃにおいて、ピン３４を介して駆動リンク３６の一端と揺動自在に係合している。
【００２１】
駆動リンク３６の他端は第２連接点ｄのピン３８を介して揺動カム４０のアーム部４０ａの一端と揺動自在に係合している。
揺動カム４０は、カム軸１８と平行にブラケット３０に固定された第１支持軸２８に揺動自在に支持されており、その他端がカム部４０ｂを形成する。
【００２２】
揺動カム４０は、後述するように駆動リンク３６によって揺動することで、カム部４０ｂがロッカアーム４６を介して吸入弁１４を押し下げて開弁させることができるようになっている。
ロッカアーム４６は、一端４６ａ、４６ｂが２カ所に枝分かれして、カム軸１８と平行にブラケット３０に支持された第２支持軸５２に揺動自在に支持されており、他端４６ｃには吸入弁１４を押して開弁させる押圧部４６ｄ、４６ｅを２カ所に有している。
ロッカアーム４６の軸方向中央部にはアーム４６ｆが形成され、その先端にローラ４９が回転自在に設けてある。
【００２３】
ローラ４９には、揺動カム４０のカム部４０ｂが当接するようになっており、前述のように揺動カム４０が時計回り方向へ揺動することによってローラ４９を介してロッカアーム４６を時計回り方向に揺動させ、押圧部４６ｄ、４６ｅが吸入弁１４を押して開弁させる。
【００２４】
尚、吸入弁１４は、図示を省略した弁バネによって図２、図１５において上方へ常時閉弁方向へ押されているが、ロッカアーム４６の揺動で押されるとスプリングの付勢力に抗して下方へ移動し開弁するようになる。開弁した位置からロッカアーム４６が時計回り方向へ揺動すると弁バネの付勢力で図１の状態に戻って閉弁する。
【００２５】
ガイドアーム４４は、この一端でピン４２を介して入力リンク３２と揺動自在に係合し、他端はピン５０を介して制御アーム４８の端部４８ａと揺動可能に係合してある。また、制御アーム４８は第２支持軸５２とピン５４により一体になっている。
【００２６】
第２支持軸５２は、図示しないアクチュエータにより回転制御されるようになっており、後述するように本発明における可変動弁装置を制御する機能を持った制御軸を兼ねている。
【００２７】
排気ロッカアーム８０は、その中央部８０ａで第２支持軸５２に揺動自在に支持されており、一端８０ｂに回転自在に設けたローラ７２を介してカム軸１８の排気カム１８ｃと当接するようになっており、他端は押圧部８０ｃにより排気弁１６を押すことができる。
排気弁１６も前述の吸入弁１４と同様に図示しない弁バネの付勢力で常時は閉弁しているが、排気ロッカアーム８０がカム軸１８の回転によって反時計回り方向に揺動すると押されて開弁する。
【００２８】
次に図１、図２に示した実施の形態の作動について、図３乃至５および図１６も併用しながら説明する。なお、図３乃至図５ではシリンダヘッド１２、ブラケット３０および排気ロッカアーム８０、排気弁１６を省略して描いてある。
【００２９】
カム軸１８が時計回り方向に回転すると、偏心回転する駆動軸１８ｂと係合した入力リンク３２が、その回転運動を往復運動に変換してガイドアーム４４の揺動に沿ってガイドされながら第１連接点ｃにおいて駆動リンク３６に伝達し、駆動リンク３６は第２連接点ｄで揺動カム４０を揺動させる。
揺動カム４０は前述のように時計回り方向に揺動することで、カム部４０ｂがロッカアーム４６を時計回り方向に揺動させ、吸入弁１４を押し下げて開弁させる。
【００３０】
吸入弁１４が開弁するリフト量は揺動カム４０の揺動範囲（揺動角）とその位置で決まり、その基は駆動軸１８ｂの偏心量すなわち回転中心ａから偏心中心ｂまでの距離であるが、具体的な揺動カム４０の揺動範囲とその位置は第１連接点ｃの運動軌跡に左右され、その軌跡はガイドアーム４４の揺動中心によって変化する。
すなわち、制御軸を兼ねる第２支持軸５２および制御アーム４８の回転方向位置が図２、図３の位置にある場合において、カム軸１８が回転して図３に示す状態に至ると吸入弁１４が最大にリフト（開弁）したピーク状態になる。
【００３１】
ここから、第２支持軸５２および制御アーム４８を、図示しないアクチュエータにより時計回り方向に回転させて、図４および５に示す位置にすると、吸入弁１４の最大リフトが図５に示すピーク状態になるように変化する。
ここで、図４は図２に対応した図で揺動カム４０が最も反時計回り方向へ揺動した状態を表し、図５は図３に対応した図で揺動カム４０が最も時計回り方向へ揺動した状態を表す。
図３と図５とを比較すると吸入弁１４の最大リフト量の違いがよく分かる。
【００３２】
この際、図３と図５のピーク状態におけるカム軸１８の偏心中心ｂに注目すると、その回転位相が異なることが分かる。
すなわち、カム軸１８が時計回り方向に回転している場合、吸入弁１４のピークリフト量が小さい図５の方が、図３よりピークリフトのタイミングが早いことになる。
【００３３】
したがって、吸入弁１４のリフト特性を示すと図１６のようになる。図１６は横軸をクランク軸２２の回転角として左から右へ回転が進行しており、縦軸を吸入弁１４と排気弁１６のリフト量とした場合のリフト特性（開弁特性）である。
【００３４】
図１６で分かるように、排気弁１６は一般的なリフト特性であるが、吸入弁１４のリフト特性はＡとＢとで大きく異なる。特性Ａは制御アーム４８が図１および図３に示した位置にある場合を表し、開弁タイミングは排気弁１６の閉弁より手前にあって両弁１４、１６が同時に開くオーバーラップ状態になっており、ピークリフト量が大きく開弁から閉弁までのクランク軸２２の回転範囲が広い。
【００３５】
それに対して特性Ｂは、制御アーム４８が図４および図５に示した位置にある場合を表し、ピークリフト量が小さく開弁から閉弁までのクランク軸２２の回転範囲が狭いとともに、ピークリフトのタイミングが特性Ａより早くなる。
【００３６】
このため、閉弁のタイミングは特性Ａに対して特性Ｂが大幅に早まる。
吸入弁１４のリフト特性は、図示しないアクチュエータにより制御アーム４８の回転位相を変えることで第１連接点ｃの軌跡が変化して、特性Ａから特性Ｂの間で無段階に連続的に変化させることができる。
【００３７】
したがって、機関１０が高速回転している場合は特性Ａに近いリフト特性になるように制御し、低速回転の場合は特性Ｂに近いリフト特性にして運転することで、燃料消費率や排気性能に最適な運転をすることが可能になる。
また、吸入弁１４のリフト量を小さくして閉弁タイミングを大幅に早めることで、機関１０の吸入空気量を制限することができるので、いわゆるスロットル弁を廃止してポンピング損失を低減することも可能になる。
【００３８】
このように、カム軸１８が１本だけの、いわゆるＳＯＨＣ型の機関において、制御アーム４８の回転位相を変化させることにより、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁１４のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることができるとともに、ピークリフト位置も変化させることができるので、機関１０の回転数などに応じた最適なリフト特性を安いコストで得ることができる。
【００３９】
また、ロッカアーム４６を支持する第２支持軸５２が制御軸を兼ねる構成にしたため、構成部品点数が少なく、全体をコンパクトにすることができるとともに製造コストを安くすることができる。
図１乃至図５は、吸入弁１４と排気弁１６を１気筒あたり２個ずつ有する実施の形態であるが、それぞれが１気筒あたり１個の場合であっても、吸入弁１４のみが２個の場合であっても適用できることは言うまでもない。
また、可変機構を吸入弁１４に適用した例で説明したが、排気弁１６に適用することもできる。
【００４０】
次に、本発明の内燃機関の可変動弁装置における第２の実施の形態について、図６に基づいて説明する。図６は図２に対応している。
ここでは、図１乃至図５に示した実施の形態と異なる部分のみ説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。
【００４１】
図６に示した実施の形態は、図２に示した実施の形態における吸入弁１４と排気弁１６の配置が左右逆になった構成である。
このため、吸入弁１４を開弁するロッカアーム４６が左側にあって、これを揺動させる揺動カム４０もカム部４０ｂが左側になっているとともに、駆動リンク３６が上昇すると揺動カム４０は反時計回り方向に揺動するようになっている。
また、ローラ４９はロッカアーム４６の他端４６ｃ側に設けてある。
【００４２】
他の構成は図１乃至図５に示した実施の形態と同じであり、作動も同様であるので説明は省略する。
図６に示した実施の形態は、Ｖ列配置の気筒を有する機関などで、吸入弁１４と排気弁１６の配置に左右逆の組み合わせがある場合でも適用できるというメリットがある。
【００４３】
次に、本発明の内燃機関の可変動弁装置における第３および第４の実施の形態について、図７および図８に基づいて説明する。図７および図８はそれぞれ図２および図６に対応している。
ここでは、図１乃至図５および図６に示した実施の形態と異なる部分のみ説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。
【００４４】
はじめに図７と図８の関係を説明する。
図７と図８とは、カム軸１８に対する吸入弁１４の配置が左右逆であり、図１乃至図５と図６の関係と同様である。
つまり、図７は機関の気筒に対して吸入弁１４が右側に配置された機関に適しており、図８は気筒に対して吸入弁１４が左側に配置された機関に適している。
【００４５】
したがって、気筒がＶ列配置されている機関において、左バンクの気筒と右バンクの気筒とで図７および図８に示した実施の形態を使い分けることができる。図７および図８に示した実施の形態は上記のように、左右方向の違いはあるものの実質的に同じ構造であるので図７を基に説明する。
尚、図７以降においてはシリンダヘッド１２、ブラケット３０および排気ロッカアーム８０、排気弁１６を省略して描いてある。
【００４６】
カム軸１８は吸入弁１４用のカム１８ｄを有して、駆動リンク３６の一端側に回転自在に設けられたローラ６６に接触し、このローラ６６を回転自在に支持するピン６８を第１連接点ｃとして、駆動リンク３６を駆動可能である。
ピン６８はガイドアーム４４にガイドされており、第１連接点ｃの運動軌跡が制御アーム４８の回転方向位置によって変化するのも図１乃至図５および図６に示した実施の形態と同様である。
【００４７】
駆動リンク３６は、他端側の第２連接点ｄにおいてピン３８を介して揺動カム４０と係合しており、カム軸１８のカム１８ｃの回転運動を揺動カム４０の揺動運動に変換して伝達する。
したがって、図７および図８に示した実施の形態は、図１乃至図５および図６に示した実施の形態における駆動軸１８ｂと入力リンク３２の代わりに、カム１８ｃとローラ６６が配置されているのが異なることになる。
【００４８】
また、揺動カム４０にはスプリング７０が係合している。詳細の図示は省略するが、スプリング７０は一端が図示を省略したブラケット３０に固定され、他端７０ａが揺動カム４０に掛けられて、常に揺動カム４０を反時計回り方向に付勢している。
したがって、揺動カム４０はカム軸１８によって時計回り方向に回動し、スプリング７０の付勢力で反時計回り方向に戻ることになる。
その他の構成は図２と同様であるので説明を省略する。
【００４９】
続いて図７に示した実施の形態の作動を説明する。
図７に示した実施の形態の作動も基本的に図１乃至図５および図６に示した実施の形態と同様であり、上記したように、駆動軸１８ｂと入力リンク３２の代わりにカム１８ｃとローラ６６が配置されているのが異なるだけである。
【００５０】
したがって、ローラ６６を回転自在に支持するピン６８（第１連接点ｃ）の運動軌跡を、制御アーム４８の回転位相を変化させることにより、吸入弁１４のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることができるとともに、ピークリフト位置も変化させることができる。リフト特性も図１６に示したものとほぼ同じになり、無段階に連続的に変化することも図１乃至図５および図６の実施の形態と同様である。
【００５１】
また、揺動カム４０とロッカアーム５８との間のローラ４９に加えて、カム１８ｄと駆動リンク３６との間にもローラ６６を適用したため、動弁装置全体の摩擦ロスを減らすことができるというメリットがある。
【００５２】
一部の構成および作動は異なるが、図７および図８に示した実施の形態も図１乃至図５および図６に示した実施の形態と同様に、カム軸１８が１本だけのいわゆるＳＯＨＣ型の機関において、制御アーム４８の回転位相を変化させることにより、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁１４のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることができるとともに、ピークリフト位置も変化させることができるので、機関１０の回転数などに応じた適切なリフト特性を安いコストで得ることができる。
また、第２支持軸５２が制御アーム５２の回転位相を制御できるようにしたため、構成部品点数が少ないという利点も同様である。
【００５３】
次に、本発明の内燃機関の可変動弁装置における第５の実施の形態について、図９に基づいて説明する。図９は図２に対応している。
ここでは、図２に示した実施の形態と異なる部分のみ説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。
【００５４】
図２と異なる点は、ガイドアーム４４が駆動リンク３６の端部とピン４２で揺動自在に係合していることである。
このため、図２と同様に、入力リンク３２と駆動リンク３６とが係合する第１連接点ｃの運動軌跡は制御アーム４８の回転位相に応じて変化する。
これ以外の構成は図２と同様であり、作動も基本的に図２と同様であるので説明を省略する。
【００５５】
図９に示した実施の形態においても、カム軸１８が１本だけの、いわゆるＳＯＨＣ型の機関において、制御アーム４８の回転位相を変化させることにより、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁１４のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることができるとともに、ピークリフト位置も変化させることができるので、機関１０の回転数などに応じた適切なリフト特性を安いコストで得ることができる。
また、第２支持軸５２が制御アーム４８の回転位相を制御できるようにしたため、構成部品点数が少ないという利点も同様である。
【００５６】
次に、本発明の内燃機関の可変動弁装置における第６の実施の形態について、図１０に基づいて説明する。図１０は図２に対応している。
ここでは、図２に示した実施の形態と異なる部分のみ説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。
【００５７】
図２と異なる点は、入力リンク３２と駆動軸１８ｂ、ガイドアーム４４および駆動リンク３６との係合関係である。
すなわち、入力リンク３２はその中央部において駆動軸１８ｂと回転自在に係合するとともに、その一端３２ａでピン４２によりガイドアーム４４と揺動自在に係合しており、他端３２ｂが駆動リンク３６とピン３４で揺動自在に係合している。
したがって、ガイドアーム４４は入力リンク３２の一端３２ａをガイドしながら揺動することになる。
駆動リンク３６以降の構成は図２と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
次に図１０に示した実施の形態の作動について説明する。
カム軸１８が回転すると、偏心した駆動軸１８ｂと係合する入力リンク３２は、一端３２ａがガイドアーム４４によって上下方向の動きを規制されるので、他方の第１連接点ｃは揺動しながら駆動リンク３６を上下方向に動かすことになる。このため、駆動リンク３６と第２連接点で係合した揺動カム４０は、図２の実施の形態と同様に揺動することになり、吸入弁１４を開弁させる。
【００５９】
一方、制御アーム４８が図１０の状態から反時計回り方向に回転すると、ガイドアーム４４の揺動中心が上方へ移動し、逆に第１連接点ｃの揺動範囲は下方へ移動することになる。
このため、揺動カム４０の揺動範囲も移動して、結果的にロッカアーム４６を押し下げる量が減って吸入弁１４のリフト量（開弁量）およびクランク軸２２の回転に対する吸入弁１４の開弁範囲（クランク軸２２の回転角）が減ることになる。
同時に、吸入弁１４のリフト量がピークになるカム軸１８の回転方向位相も変化するので、図１６に示した開弁特性と同様の特性になる。
【００６０】
このように、図２と構成は若干異なるが、図１０に示した実施の形態においても、カム軸１８が１本だけの、いわゆるＳＯＨＣ型の機関において、制御アーム４８の回転位相を変化させることにより、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁１４のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることができるとともに、ピークリフト位置も変化させることができるので、機関１０の回転数などに応じた適切なリフト特性を安いコストで得ることができる。
また、第２支持軸５２が制御アーム４８の回転位相を制御できるようにしたため、構成部品点数が少ないという利点も同様である。
【００６１】
次に、本発明の内燃機関の可変動弁装置における第７の実施の形態について、図１１に基づいて説明する。図１１は図２に対応している。
ここでは、図２に示した実施の形態と異なる部分のみ説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。
【００６２】
図２と異なる点は、排気弁１６を開作動する排気ロッカアーム８０を支持するのが第１支持軸２８であり、吸気弁１４を開作動するロッカアーム４６を支持する第２支持軸５２とは、カム軸１８を中心に線対称に配置されていることである。
このため、揺動カム４０は排気ロッカアーム８０と並んで第１支持軸２８に揺動自在に支持されている。
【００６３】
一方、揺動カム４０の揺動可変機構は、図１０に示した実施の形態と基本的に同様であるので説明を省略する。
すなわち、図１０に示した実施の形態とは、第１支持軸２８の位置がやや異なるのと、排気ロッカアーム８０が第１支持軸２８支持されている点のみが異なることになる。
図１１に示した実施の形態における作動も、基本的に図１０に示した実施の形態と同じであるので、説明を省略する。
【００６４】
このように、図２および図１０と構成は若干異なるが、図１１に示した実施の形態においても、カム軸１８が１本だけの、いわゆるＳＯＨＣ型の機関において、制御アーム４８の回転位相を変化させることにより、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁１４のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることができるとともに、ピークリフト位置も変化させることができるので、機関１０の回転数などに応じた適切なリフト特性を安いコストで得ることができる。
また、第２支持軸５２が制御アーム４８の回転位相を制御できるようにしたため、構成部品点数が少ないという利点も同様である。
【００６５】
次に、本発明の内燃機関の可変動弁装置における第８の実施の形態について、図１２に基づいて説明する。図１２は図６、図１１に対応している。
ここでは、図６、図１１に示した実施の形態と異なる部分のみ説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。
【００６６】
図示は省略したが、排気ロッカアーム８０は第１支持軸２８に支持されている。吸気弁１４は図６と同様であり、図１１とは左右逆配置になっている。
その他の構成は図１１と同じであるが、入力リンク３２の他端３２ｂが図１２の状態から下方へ移動すると揺動カム４０が時計回り方向へ揺動することで、吸気弁１４を開作動するような構成になっている点が異なる。
これらを除いて作動も図１１と同様であるので詳細の説明は省略する。
【００６７】
このように、図６および図１１と構成は若干異なるが、図１２に示した実施の形態においても、カム軸１８が１本だけの、いわゆるＳＯＨＣ型の機関において、制御アーム４８の回転位相を変化させることにより、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁１４のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることができるとともに、ピークリフト位置も変化させることができるので、機関１０の回転数などに応じた適切なリフト特性を安いコストで得ることができる。
また、第２支持軸５２が制御アーム４８の回転位相を制御できるようにしたため、構成部品点数が少ないという利点も同様である。
【００６８】
次に、本発明の内燃機関の可変動弁装置における第９の実施の形態について、図１３に基づいて説明する。
図１３は図２、図１１に対応している。
ここでは、図２、図１１に示した実施の形態と異なる部分のみ説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。
【００６９】
図示は省略したが、図１１と同様に排気ロッカアーム８０は第１支持軸２８に揺動自在に支持されている。
図２に示した実施の形態とは、揺動カム４０の揺動可変機構が異なる。
すなわち、駆動リンク３６はガイドアーム４４の一端とピン３４で係合して第１連接点ｃを形成しており、入力リンク３２はピン４２によりガイドアーム４４と連結している。
【００７０】
このため、入力リンク３２はカム軸１８の回転運動を往復運動に変換して、ガイドアーム４４を介して駆動リンク３６に伝達することになる。
その他の構成および作動は図２に示した実施の形態と基本的に同じであるので、詳細の説明は省略する。
【００７１】
このように、図２および図１１と構成は若干異なるが、図１３に示した実施の形態においても、カム軸１８が１本だけの、いわゆるＳＯＨＣ型の機関において、制御アーム４８の回転位相を変化させることにより、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁１４のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることができるとともに、ピークリフト位置も変化させることができるので、機関１０の回転数などに応じた適切なリフト特性を安いコストで得ることができる。
また、第２支持軸５２が制御アーム４８の回転位相を制御できるようにしたため、構成部品点数が少ないという利点も同様である。
【００７２】
次に、本発明の内燃機関の可変動弁装置における第１０の実施の形態について、図１４に基づいて説明する。
図１４は図６、図１１に対応している。
ここでは、図６、図１１に示した実施の形態と異なる部分のみ説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。
【００７３】
図示は省略したが、図１１と同様に排気ロッカアーム８０は第１支持軸２８に揺動自在に支持されており、図６と同様に吸気弁１４は、図１１とは左右逆配置になっている。
図６に示した実施の形態とは、揺動カム４０の揺動可変機構が異なる。
すなわち、第１連接点ｃのピン３４をガイドアーム４４の一端でガイドすることと、制御軸を兼ねる第２支持軸５２には偏心軸７２がピン５４で固定されてガイドアーム４４と回転自在に係合して、実質的に図６における制御アーム４８の役割を果たしている。
【００７４】
つまり、ガイドアーム４４は偏心軸７２の中心を揺動中心として第１連接点ｃの軌跡をガイドするが、第２支持軸５２が回転すると偏心軸７２の中心位置が変化するので、ガイドアーム４４の揺動中心が移動して第１連接点ｃの運動軌跡も移動する。
その他の構成および作動は図６に示した実施の形態と基本的に同じであるので、詳細の説明は省略する。
【００７５】
このように、図６および図１１と構成は若干異なるが、図１４に示した実施の形態においても、カム軸１８が１本だけの、いわゆるＳＯＨＣ型の機関において、制御アーム４８の回転位相を変化させることにより、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁１４のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることができるとともに、ピークリフト位置も変化させることができるので、機関１０の回転数などに応じた適切なリフト特性を安いコストで得ることができる。
また、第２支持軸５２が制御アーム４８の回転位相を制御できるようにしたため、構成部品点数が少ないという利点も同様である。
【００７６】
以上の各実施の形態は図１６に示した開弁特性を実現する構成であるが、これにカム軸１８と第１スプロケット２６との間に回転位相可変機構を設けて、図１６に示した開弁特性のままクランク軸２２の回転位相と変化させることで、開弁特性をさらに広く変化させることも可能である。
【００７７】
詳細の説明は省略したが、本発明の可変動弁装置は、当業者の一般的な知識に基づいて、各係合部分（回転部分）にベアリングを用いて回転抵抗を減らして、動弁装置全体の摩擦抵抗を減らすなどの改良や、適切な開弁特性になるような制御装置と組み合わせるなどを併せて実施することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、本発明の内燃機関の可変動弁装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
請求項１に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置によれば、互いにＶ字状をなして配列された吸気弁および排気弁と、吸気弁と排気弁との間に配置された１本のカム軸と、カム軸に平行に配置された第１支持軸および第２支持軸と、第１支持軸に支持されカム軸の回転によって揺動する揺動カムと、第２支持軸に支持され揺動カムに連動して揺動し吸気弁および排気弁のうちの一方を開作動するロッカアームと、第１支持軸または第２支持軸に支持されカム軸の回転によって揺動して吸気弁および排気弁のうちの他方を開作動するロッカアームと、カム軸と揺動カムとの間に設けられ、回転制御される制御軸を有して、該制御軸の回転角度に応じて揺動カムの揺動角度を制御する揺動可変機構と、を備えたため、いわゆるシングルオーバヘッドカムシャフト型（ＳＯＨＣ型）と称される機関形式に適用可能で、弁の開閉時期とリフト量を可変制御する際に、リフト量のピーク位置が自動的に変化する開弁特性を得るとともに、コンパクトで製造コストの安い動弁装置を得ることができる。
【００７９】
請求項２に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置によれば、揺動角可変機構を、カム軸と一体の偏心軸に一端側が連結されてカム軸の回転運動を他端側での往復運動に変換する入力リンクと、一端側が該入力リンクに連結された第１連接点での往復運動を他端側が揺動カムに連結された第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームと、を有し、該ガイドアームの他端側が第１連接点近傍において入力リンクと駆動リンクとのうちの一方に連結されて、入力リンクと駆動リンクとのうちの一方をガイドし、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により、第１連接点の運動軌跡を変化させる構成にしたため、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることや、ピークリフト位置も変化させることができるとともに、構成部品点数が少なく、コンパクトで製造コストの安い動弁装置を得ることができる。
【００８０】
請求項３に記載の本発明における内燃機関の可変動弁装置によれば、揺動角可変機構を、カム軸に当接するローラを一端側の第１連接点において回転自在に支持し、他端の第２連接点において揺動カムに連結されて、カム軸の回転運動を第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームと、を有し、ガイドアームの他端側が第１連接点または該第１連接点の近傍において駆動リンクと連結されて該駆動リンクをガイドし、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により第１連接点の運動軌跡を変化させる構成にしたため、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることや、ピークリフト位置も変化させることができるとともに、構成部品点数が少なく、コンパクトで製造コストの安い動弁装置を得ることができる。
【００８１】
請求項４に記載の本発明にける内燃機関の可変動弁装置によれば、揺動角可変機構を、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、一端側が制御アーム連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームと、一端側が揺動カムに連結された駆動リンクと、カム軸と一体の偏心軸に中央部が係合し、一端側がガイドアームの他端側に連結され、カム軸の回転運動を他端の第１連接点で往復運動に変換するとともに、該第１連接点で駆動リンクの他端側に連結されてこれらが揺動カムと連結される第２連接点で、第１連接点での往復運動を揺動運動に変換に変換する入力リンクと、を有し、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸が回転することにより第１連接点の運動軌跡を変化させる構成にしたため、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることや、ピークリフト位置も変化させることができるとともに、構成部品点数が少なく、コンパクトで製造コストの安い動弁装置を得ることができる。
【００８２】
請求項５に記載の本発明にける内燃機関の可変動弁装置によれば、揺動角可変機構を、第２支持軸と一体に回転する制御アームと、該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、制御アームの回転により変化するガイドアームとカム軸と一体の偏心軸に一端側が連結されてカム軸の回転運動を他端側でガイドアームの揺動運動に変換して伝える入力リンクと、一端側がガイドアームに連結された第１連接点での往復運動を他端側が揺動カムに連結された第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、を有し、制御軸を第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により、第１連接点の運動軌跡を変化させる構成にしたため、位相可変制御装置を用いることなく吸入弁のリフト量と開閉のタイミングを大きく変化させることや、ピークリフト位置も変化させることができるとともに、構成部品点数が少なく、コンパクトで製造コストの安い動弁装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変動弁装置を上側から見た外観図である。
【図２】図１のＡ−Ａにおける主要部の正面図である。
【図３】図２の作動状態を表す正面図である。
【図４】図２の他の作動状態を表す正面図である。
【図５】図２の他の作動状態を表す正面図である。
【図６】本発明における第２の実施の形態の正面図である。
【図７】本発明における第３の実施の形態の正面図である。
【図８】本発明における第４の実施の形態の正面図である。
【図９】本発明における第５の実施の形態の正面図である。
【図１０】本発明における第６の実施の形態の正面図である。
【図１１】本発明における第７の実施の形態の正面図である。
【図１２】本発明における第８の実施の形態の正面図である。
【図１３】本発明における第９の実施の形態の正面図である。
【図１４】本発明における第１０の実施の形態の正面図である。
【図１５】本発明の可変動弁装置を適用した内燃機関の動弁系要部骨格図である。
【図１６】本発明の可変動弁装置における弁のリフト特性を表す図である。
【符号の説明】
１０：機関
１２：シリンダヘッド
１４：吸入弁
１６：排気弁
１８：カム軸
２２：クランク軸
２４：チェーン
２６：第１スプロケット
２８：第１支持軸
３０：ブラケット
３２：入力リンク
３４：ピン
３６：駆動リンク
３８：ピン
４０：揺動カム
４２：ピン
４４：ガイドアーム
４６：ロッカアーム
４８：制御アーム
４９：ローラ
５０：ピン
５２：第２支持軸
５４：ピン
６６：ローラ
６８：ピン
７０：スプリング
７２：偏心軸
８０：排気ロッカアーム
８２：ローラ

Claims (5)

1. 互いにＶ字状をなして配列された吸気弁および排気弁と、
   前記吸気弁と前記排気弁との間に配置された１本のカム軸と、
   前記カム軸に平行に配置された第１支持軸および第２支持軸と、
   前記第１支持軸に支持され前記カム軸の回転によって揺動する揺動カムと、
   前記第２支持軸に支持され前記揺動カムに連動して揺動し前記吸気弁および排気弁のうちの一方を開作動するロッカアームと、
   前記第１支持軸または前記第２支持軸に支持され前記カム軸の回転によって揺動して前記吸気弁および排気弁のうちの他方を開作動するロッカアームと、
   前記カム軸と前記揺動カムとの間に設けられ、回転制御される制御軸を有して、該制御軸の回転角度に応じて前記揺動カムの揺動角度を制御する揺動可変機構と、を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記揺動角可変機構は、前記カム軸と一体の偏心軸に一端側が連結されて前記カム軸の回転運動を他端側での往復運動に変換する入力リンクと、
   一端側が該入力リンクに連結された第１連接点での往復運動を他端側が前記揺動カムに連結された第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、
   前記第２支持軸と一体に回転する制御アームと、
   該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、前記制御アームの回転により変化するガイドアームと、を有し、
   該ガイドアームの他端側が前記第１連接点近傍において前記入力リンクと前記駆動リンクとのうちの一方に連結されて、前記入力リンクと前記駆動リンクとのうちの前記一方をガイドし、
   前記制御軸を前記第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により、前記第１連接点の運動軌跡を変化させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記揺動角可変機構は、前記カム軸に当接するローラを一端側の第１連接点において回転自在に支持し、他端の第２連接点において前記揺動カムに連結されて、前記カム軸の回転運動を前記第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、
   前記第２支持軸と一体に回転する制御アームと、
   該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、前記制御アームの回転により変化するガイドアームと、を有し、
   前記ガイドアームの他端側が前記第１連接点または該第１連接点の近傍において前記駆動リンクと連結されて該駆動リンクをガイドし、
   前記制御軸を前記第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により前記第１連接点の運動軌跡を変化させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記揺動角可変機構は、前記第２支持軸と一体に回転する制御アームと、
   一端側が前記制御アーム連結されてこれらの揺動中心の位置が、前記制御アームの回転により変化するガイドアームと、
   一端側が前記揺動カムに連結された駆動リンクと、
   前記カム軸と一体の偏心軸に中央部が係合し、一端側が前記ガイドアームの他端側に連結され、前記カム軸の回転運動を他端の第１連接点で往復運動に変換するとともに、該第１連接点で前記駆動リンクの他端側に連結されてこれらが前記揺動カムと連結される第２連接点で、前記第１連接点での往復運動を揺動運動に変換に変換する入力リンクと、を有し、
   前記制御軸を前記第２支持軸で構成して該第２支持軸が回転することにより前記第１連接点の運動軌跡を変化させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記揺動角可変機構は、前記第２支持軸と一体に回転する制御アームと、
   該制御アームに一端側が連結されてこれらの揺動中心の位置が、前記制御アームの回転により変化するガイドアームと
   前記カム軸と一体の偏心軸に一端側が連結されて前記カム軸の回転運動を他端側で前記ガイドアームの揺動運動に変換して伝える入力リンクと、
   一端側が前記ガイドアームに連結された第１連接点での往復運動を他端側が前記揺動カムに連結された第２連接点での揺動運動に変換して伝える駆動リンクと、を有し、
   前記制御軸を前記第２支持軸で構成して該第２支持軸の回転により、前記第１連接点の運動軌跡を変化させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。

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