JP2005036785A - 可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 一本のカムシャフトを回転させることによりバルブのリフト量、作用角及びタイミングを変更する。また、高さを抑えたコンパクトな可変動弁機構を提供し、可変動弁機構の車両搭載性を向上させる。
【解決手段】 ロッカアーム１の上方に、押圧面１７を備えた揺動可能な第一介在アーム１０と、基端部において第一介在アーム１０に揺動可能に軸着されるとともに該アーム１０の側方で上下に延びて先端部側から上下変位制御される第二介在アーム２０とが配置され、第二介在アーム２０の側方に回転カム７が配置される。第二介在アーム２０が上下変位制御されることにより、該アーム２０と回転カム７との接点が上下に変わるとともに、第一介在アーム２０の揺動開始位置が変わり、もって押圧面１７における被押圧ローラ４の当接位置が押圧面１７の長さ方向に変わることにより、バルブのリフト量等が変化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量、作用角及びタイミングを連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構に関するものである。

従来の可変動弁機構としては、二本のカムシャフトを回転させてロッカアームを揺動させると共に二本のカムシャフトの位相を相対的に変えることによりロッカアームの揺動角を変えて、バルブのリフト量又は作用角を連続的に変化させるようにしたものがある（例えば、非特許文献１参照。）。しかし、この可変動弁機構は、二本の回転カムの位相を変えて回転させることが必要で、駆動が難しいという問題があった。
「自動車工学・１９９９年１２月号」株式会社鉄道日本社、平成１１年、第８６−８７頁

そこで本出願人は先に、図１９に示すように、制御カム６２を備えた制御シャフト６１に、介在アーム６３を揺動可能に設け、介在アーム６３に制御カム摺接部としての第二ローラ６４と回転カム摺接部としての第三ローラ６５とを備えたレバー６６を小角度回転可能に設け、第三ローラ６５を回転カム６７が押圧することでレバー６６と介在アーム６３とをその順に介してロッカアーム６８を押圧しバルブ６９をリフトさせる可変動弁機構を提案している（特願２００２−２７３８６９、本願出願時において未公開）。この可変動弁機構は、カムシャフトを一本に減らすことができるので、可変動弁機構の構造をシンプルにするとともにエンジンヘッドをコンパクトにすることができる。ところが、特願２００２−２７３８６９に記載の可変動弁機構では、レバー６６が介在アーム６３の上側において延びるとともに、回転カム６７（カムシャフト）がレバー６６の更に上側に設けられた構造のため、可変動弁機構の高さが増大し、車両搭載性に問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、一本のカムシャフトを回転させることによりバルブのリフト量、作用角及びタイミングを変更することを可能にすることにある。また、高さを抑えたコンパクトな可変動弁機構を提供することを可能とし、可変動弁機構の車両搭載性を向上させることにある。

上記目的を達成するために、本発明の可変動弁機構は、ロッカアームの上方に、ロッカアームの被押圧部を押圧する押圧面を備えた揺動可能な第一介在アームと、基端部において前記第一介在アームに揺動可能に軸着されるとともに前記第一介在アームの側方で上下に延びて内燃機関の運転状況に応じて先端部側から上下変位制御される第二介在アームとが配置されるとともに、前記第二介在アームの側方に、前記第二介在アーム及び前記第一介在アームをその順に介して前記ロッカアームを押圧する回転カムが配置されたことを特徴とする。なお、本明細書において「上下」とは内燃機関のシリンダの軸線方向（図３に例示するシリンダＣの軸線Ａ方向を参照）を意味し、「上方」とはシリンダから離れる方向を意味する。また、第二介在アームの「側方」に回転カムが配置されるとは、最上位置にある時の第二介在アームの上端よりも回転カムの回転中心が上にならないようにして回転カムが配置されることを意味する。

機能的に詳しくは、第二介在アームが上下変位制御されることにより、第二介在アームと回転カムとの接点が上下に変わるとともに、第一介在アームの揺動開始位置が変わり、もって押圧面における被押圧部の当接位置が押圧面の長さ方向に変わることにより、バルブのリフト量、作用角及びタイミングが変化する。

第二介在アームが上下変位制御されるための構造としては、特に限定されないが、第二介在アームの先端部の当接部に制御シャフトに形成された制御カムが上方又は下方（斜め上方又は斜め下方も含む）から当接し、前記制御シャフトが内燃機関の運転状況に応じて小角度回転制御されることにより制御カムが当接部を上下させて第二介在アームが上下変位制御される態様を例示できる。

また、この例示における第二介在アームとしては、特に限定されないが、次の態様（１）（２）を例示できる。
（１） 第二介在アームが、その基端部から下方へ延び、その途中部に回転カムに押圧されるカム摺接部を備え、その下端部に制御カムが当接する当接部を備えた態様。
（２） 第二介在アームが、その基端部から上方へ延び、その途中部に回転カムに押圧されるカム摺接部を備え、その上端部に制御カムが当接する当接部を備えた態様。

上記態様（１）においては、第一介在アームがロッカアームより幅広に形成され、第一介在アームのうちロッカアームの真上位置に押圧面が形成され、第一介在アームのうちロッカアームの真上部位から外れた位置に第二介在アーム及び制御カムが逃がされるように配置されることが好ましい。第二介在アームの当接部と制御カムとの当接位置をどのように決めても、これらがロッカアームと干渉しないからである。

第一介在アームは、制御シャフトに前記小角度回転とは独立して揺動可能に軸着されたものでもよいし、制御シャフトとは別のシャフトに揺動可能に軸着されたものでもよい。

また、上記態様（１）（２）において、二つのロッカアームが間隔をおいて並ぶように配され、第一介在アームは、二つのロッカアームに対応して間隔をおいて並んだ二つのアーム本体と、両アーム本体を連結する連結部とを含み、各アーム本体は、制御シャフトに回転可能に挿通されることにより第一介在アームを揺動可能にする円筒形のボス部と、各ボス部の下側に設けられてさらに前方へ延びるアーム部とからなり、該アーム部の下面に押圧面が形成され、連結部は第二介在アームと制御カムとを逃がすために円筒の一部が除去されて開口部となった部分円筒形に形成された構成を好ましく例示できる。

この構成においては、制御シャフトに制御カムが一体形成され、ボス部及び連結部に制御カムを通すことができる通し穴を備えた突出部が形成され、連結部における突出部に開口部へと続く切欠が形成され、制御シャフトをボス部に通すとともに制御カムを前記通し穴に通し、制御カムが連結部に達したら、制御シャフトを回して制御カムを切欠から開口部に現すようにして、組み付けられるようにすることが好ましい。

カム摺接部が回転カムに常に当接するように第一介在アームを付勢する付勢手段が設けられることが好ましい。付勢手段としては、内燃機関のシリンダヘッドに設けたコイルバネを第一介在アームに当接させる構造を例示できる。

ロッカアームは、その揺動中心部がアーム長方向の中央部にあるものでも、一端部にあるもの（いわゆるスイングアーム）でもよい。その揺動中心部は軸着でもピボット支持でもよい。また、揺動中心部にタペットクリアランス調整機構が設けられることが好ましい。

ロッカアームの被押圧部は、固定面でも回転可能なローラでもよい。第二介在アームの回転カム摺接部も、固定面でも回転可能なローラでもよい。第二介在アームの当接部も、固定面でも回転可能なローラでもよい。いずれも、コストの観点では固定面が好ましく、摺動抵抗や摩耗の観点では回転可能なローラが好ましい。

なお、本発明の可変動弁機構は、吸気バルブ又は排気バルブの何れか一方に適用することもできるが、両方に適用することが好ましい。

本発明によれば、一本のカムシャフトを回転させることによりバルブのリフト量、作用角及びタイミングを変更することが可能になるとともに、高さを抑えたコンパクトな可変動弁機構を提供することが可能となるため、可変動弁機構の車両搭載性を向上させることが可能となる。

まず、図１〜図９は第一実施形態の可変動弁機構を示している。本機構においては、スイングアームタイプの二つのロッカアーム１が間隔をおいて並ぶように配され、各ロッカアーム１の基端部は同部に形成された凹球面部２がピボット３０に支持されてなる揺動中心部となっている。ピボット３０の下部の雄ネジがピボット支持部材３１の雌ネジに螺入量調節可能に螺入されることにより、手動によるタペットクリアランス調整が可能となっている（これは油圧等による自動調整機構に変更することもできる。）。ロッカアーム１の先端部にはバルブ９の基端部を押圧するバルブ押圧部３が設けられている。ロッカアーム１の長さ方向の中央部には被押圧部としての被押圧ローラ４が回転可能に軸着されている。以下の説明において、便宜上、ロッカアーム１の先端方向（図１〜図８において右方向）を「前」あるいは必要に応じて前方又は前側といい、基端方向（同じく左方向）を「後」あるいは必要に応じて後方又は後側ということにする。

この可変動弁機構の特徴は、ロッカアーム１の上方に、被押圧ローラ４を押圧する押圧面１７を備えた揺動可能な第一介在アーム１０と、制御シャフト２７と、基端部において第一介在アーム１０に揺動可能に軸着されるとともに第一介在アーム１０の側方で上下に延びて内燃機関の運転状況に応じて上下変位制御される第二介在アーム２０とが配置されるとともに、第二介在アーム２０の前側方に回転カム７が配置されていることにある。以下、これらを詳述する。

第一介在アーム１０は、二つのロッカアーム１に対応して間隔をおいて並んだ二つのアーム本体１１と、両アーム本体１１を連結する連結部１２と、各アーム本体１１の前上部から前方へ延びる軸支部１３と、連結部１２の後部から延びる突起部１４とからなる。各アーム本体１１は、後述する制御シャフト２７に回転可能に挿通されることにより第一介在アーム１０を揺動可能にする円筒形のボス部１５と、各ボス部１５の下側に設けられてさらに前方へ延びるアーム部１６とからなる。アーム部１６の下面は被押圧ローラ４を押圧する押圧面１７であり、図示例の押圧面１７は、その後半部が第一介在アーム１０の揺動中心に対して距離が略等しい凸円弧面状の非作用面部１７ａであり、その前半部が第一介在アーム１０の揺動中心に対して前側ほど距離が離れる作用面部１７ｂとなっている。そして、第一介在アーム１０の揺動中心は被押圧ローラ４の真上よりやや後側にあり、押圧面１７は被押圧ローラ４の真上より後側からロッカアーム１の先端付近の上方まで延びている。

連結部１２は第二介在アーム２０と後述する制御カム２８とを逃がすために円筒の上部から前回りに後部までが除去されて開口部１２ａとなった部分円筒形に形成され、両ボス部１５を連結している。言い換えると、第一介在アーム１０は連結部１２の分だけロッカアーム１より幅広に形成され、第一介在アーム１０のうちロッカアーム１の真上部位に押圧面１７が形成され、第一介在アーム１０のうちロッカアーム１の真上部位から外れた部位に第二介在アーム２０が逃がされるように配置される。従って、第二介在アーム２０の後述する当接ローラ２２及び制御カム２８は、その上下位置に拘わらず、ロッカアーム１と干渉しない。突起部１４は連結部１２の後部から後方へ延びており、その上面にはシリンダヘッドに設けられたコイルバネ１８により付勢される圧子１９が当接しており、後述するカム摺接ローラ２１を回転カム７に常に当接させるようにしている。

制御シャフト２７は、図示しない支持機構により小角度回転可能に軸支されている。制御シャフト２７における二つのロッカアーム１間の間隔の上方位置には制御カム２８が止められており、制御シャフト２７と一体となって小角度回転するようになっている。そのカム面は、前向きの基端部から下方へ延びて先端側ほど後斜め下方へ回り込んだ凸円弧面状のカム面でおり、制御シャフト２７とは偏心しているため、制御シャフト２７の軸心に対しては基端側より先端側ほど距離が離れている。なお、前記第一介在アーム１０はこの小角度回転とは独立して回転自在である。制御シャフト２７に対する制御カム２８の止め方は特に限定されないし、制御シャフト２７と制御カム２８とが一体形成されてもよい。

第二介在アーム（レバー）２０は基端部（本例では上端部）において二つの軸支部１３に回動可能に軸着され、該基端部から下方へ延びている。第二介在アーム２０の途中部には、回転カム７に押圧されるカム摺接部としてのカム摺接ローラ２１が回転可能に軸着されている。第二介在アーム２０の先端部（本例では下端部）には、制御カム２８に当接する当接部としての当接ローラ２２が回転可能に軸着されており、その斜め上方から当接ローラ２２が当接している。そして、制御シャフト２７が内燃機関の運転状況に応じて小角度回転制御され、制御カム２８が当接ローラ２２を斜め上方から上下させることにより、第二介在アーム２０が制御シャフト２７と回転カム７との間で上下変位制御される。第二介在アーム２０の幅は二つのロッカアーム１間の間隔よりも狭いため、当接ローラ２２と制御カム２８との当接位置はこの間隔に非接触で入り込みうる。本例では、第二介在アーム２０の基端部と途中部のカム摺接部（カム摺接ローラ２１）と先端部の当接部（当接ローラ２２）とは、カム摺接部が回転カム７側に張り出した「く」字配置（側面視）になっている。

第二介在アーム２０の側方には、１本のカムシャフト６が回転可能に軸支されている。カムシャフト６には、カム摺接ローラ２１を側方に押圧することで、第二介在アーム２０及び第一介在アーム１０をその順に介してロッカアーム１を押圧することによりバルブ９をリフトさせる回転カム７が形成されている。回転カム７は、ベース円７ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部７ｂと、最大突出量となるノーズ７ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部７ｄとからなっている。回転カム７の回転方向は、ノーズ７ｃがカム摺接ローラ２１に上方から接近する方向（図示例では反時計回り）である。そして、最上位置にある時（図７）の第二介在アーム２０の上端よりも回転カム７の回転中心（カムシャフト６の軸線）が上にならないようにして、第二介在アーム２０の側方に回転カム７が配置されている。

制御シャフト２７には、制御シャフト２７を内燃機関の運転状況に応じて小角度回転制御して、制御カム２８の配向角を１回転以内の範囲で連続的に又は段階的（少なくとも二段階、好ましくは三段階、さらに好ましくは四段階以上の多段階）に変えることにより、前記のとおり当接ローラ２２を上下させて第二介在アーム２０を上下変位制御するリフト制御装置（図示略）が設けられている。第二介在アーム２０が上下変位制御されると、カム摺接ローラ２１と回転カム７との接点が上下に変わると同時に、第二介在アーム２０を軸着した第一介在アーム１０の揺動開始位置が変わり、もって押圧面１７における被押圧ローラ４の当接位置Ｐが第一介在アーム１０の長さ方向に変わることにより、バルブ９のリフト量、作用角及びタイミングが変化する。

リフト制御装置は、例えば、ヘリカルスプラインを設けたピストンが油圧により所定角の回転を伴いながら軸方向に移動し、該回転が制御シャフト２７を回転させることにより制御カム２８の配向角を１回転以内の範囲で変える構造となっており、内燃機関の回転センサやアクセル開度センサ等からの検知値に基づいてマイクロコンピュータ等の制御装置により制御されるようになっている。リフト制御装置は、例えばステップモータ等の電動機を用いたものであってもよい。

以上のように構成された可変動弁機構は、次のように作用する。
まず、図３及び図４は最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下を示し、図３は回転カム７のベース円７ａがカム摺接ローラ２１に当接するとき（いわゆるベース時）を、図４は同じくノーズ７ｃがカム摺接ローラ２１に当接するとき（いわゆるノーズ時）をそれぞれ示している。また、各図の（ａ）と（ｂ）とは断面の切断位置が異なるだけで、同じ状態を示している。この運転状況下では、制御シャフト２７の小角度回転制御により制御カム２８がその先端側を当接ローラ２２に近付けるように配向して、当接ローラ２２を斜め上方から押し下げるため、第二介在アーム２０は最下位置に変位制御される。

図３のベース時において、前記変位制御によりカム摺接ローラ２１と回転カム７との接点は（後述する微小リフト時（図５）との比較で）下側にあるとともに、第二介在アーム２０の上端の軸着部は第一介在アーム１０の軸支部１３を引き下げている。このため、アーム部１６は前下方へ傾いた位置にあり、これが同運転状況下における第一介在アーム１０の揺動開始位置である。このとき、押圧面１７における被押圧ローラ４の当接位置Ｐは非作用面部１７ａの前端部にあり、未だロッカアーム１は押し下げられないので、バルブ９のリフトは発生しない。そして、図３から図４までの間でノーズ漸増部７ｂがカム摺接ローラ２１に当接するようになると、回転カム７がカム摺接ローラ２１を後斜め下方に押圧し始め、第二介在アーム２０の上端の軸着部がコイルバネ１８の付勢力に抗して軸支部１３をさらに引き下げ、当接ローラ２２は制御カム２８に沿って下降する。よって、第一介在アーム１０が前下方へ揺動し始め、押圧面１７における被押圧ローラ４の当接位置Ｐは前進して作用面部１７ｂにかかり、ロッカアーム１はピボット３０を中心として前下方へ揺動し始め、バルブ９のリフトが始まる。そして、図４のノーズ時になると、回転カム７がカム摺接ローラ２１を最大に押圧し、第二介在アーム２０が軸支部１３を最大に引き下げて、当接ローラ２２は制御カム２８の先端部に達する（前記の通り、当接ローラ２２とロッカアーム１とは干渉しない）。このため、第一介在アーム１０は前下方へ最大に揺動し、押圧面１７における被押圧ローラ４の当接位置Ｐは作用面部１７ｂをさらに前進し、ロッカアーム１は前下方へ最大に揺動するため、バルブ９のリフト量Ｌは最大値Ｌｍａｘに達する。また、ベース時に当接位置Ｐは非作用面部１７ａの前端部にあり、第一介在アーム１０が揺動し始めてから最大に揺動するまでの広い範囲でバルブ９がリフトされることから、作用角は最大となる。また、前記のとおりノーズ７ｃがカム摺接ローラ２１に上方から接近するのに対して、カム摺接ローラ２１と回転カム７との接点が下側にあることから、リフトのピークが訪れるタイミングは最も遅角となる（図９参照）。

続いて、図５及び図６は微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下を示し、図５はベース時を、図６はノーズ時をそれぞれ示している。また、各図の（ａ）と（ｂ）とは断面の切断位置が異なるだけで、同じ状態を示している。この運転状況下では、制御シャフト２７の小角度回転制御により、制御カム２８がその基端側を当接ローラ２２に近付けるように配向して、当接ローラ２２の上昇が許容されるため、第二介在アーム２０はコイルバネ１８の付勢力により引き上げられて図３及び図４の時よりも上側の位置に変位制御される。

図５のベース時において、前記変位制御によりカム摺接ローラ２１と回転カム７との接点は上方へ移動するとともに、第二介在アーム２０の上端の軸着部は第一介在アーム１０の軸支部１３とともに図３の時よりも上側の位置にある。このため、アーム部１６は図３の時よりも上側に位置し、これが同運転状況下における第一介在アーム１０の揺動開始位置である。このとき、押圧面１７における被押圧ローラ４の当接位置Ｐは非作用面部１７ａの後部にあり（図３の時よりも後退）、未だロッカアーム１は押し下げられないので、バルブ９のリフトは発生しない。そして、図５から図６までの間でノーズ漸増部７ｂがカム摺接ローラ２１に当接するようになり、さらに図６のノーズ時になると、回転カム７がカム摺接ローラ２１を押圧し、第二介在アーム２０が軸支部１３を引き下げて、当接ローラ２２が制御カム２８に沿って下降する。よって、第一介在アーム１０は前下方へ揺動するが、高い揺動開始位置からの揺動なので、図４の時よりも上側までしか揺動しない。このため、押圧面１７における被押圧ローラ４の当接位置Ｐは作用面部１７ｂにかかり始めたところまでしか前進しない。よって、ロッカアーム１は前下方へ僅かに揺動するにすぎず、バルブ９のリフト量は微小となる。また、ベース時に当接位置Ｐは非作用面部１７ａの途中部にあり、第一介在アーム１０がある程度まで揺動してからでないとバルブ９がリフトされないことから、作用角も微小となる。また、前記のとおりノーズ７ｃがカム摺接ローラ２１に上方から接近するのに対して、カム摺接ローラ２１と回転カム７との接点が上側にあることから、リフトのピークが訪れるタイミングは最も進角となる（図９参照）。

なお、図４と図６との中間的なリフト量・作用角が必要な運転状況下では、制御シャフト２７の小角度回転制御により制御カム２８を図４と図６との中間的な位置に配向し、第二介在アーム２０を図４と図６との中間的な位置に連続的に又は段階的に上下変位制御することにより、図９に示すように中間的なリフト量・作用角・タイミングが連続的に又は段階的に得られる。

続いて、図７及び図８はリフト休止が必要な運転状況下を示し、図７はベース時を、図８はノーズ時をそれぞれ示している。また、各図の（ａ）と（ｂ）とは断面の切断位置が異なるだけで、同じ状態を示している。この運転状況下では、制御シャフト２７の小角度回転制御により、制御カム２８が図５及び図６の時よりもさらに基端側を当接ローラ２２に近付けるように配向して、当接ローラ２２の上昇が許容されるため、第二介在アーム２０は図５及び図６の時よりもさらに上側の位置に変位制御される。

図７のベース時において、前記変位制御によりカム摺接ローラ２１と回転カム７との接点は図５の時よりさらに上側になるとともに、第二介在アーム２０の上端の軸着部は第一介在アーム１０の軸支部１３とともに図５の時よりも上側の位置にある。このため、アーム部１６は図５の時よりも上側に位置し、これが同運転状況下における第一介在アーム１０の揺動開始位置である。このとき、押圧面１７における被押圧ローラ４の当接位置Ｐは非作用面部１７ａの最後部にあり（図５の時よりも後退）、ロッカアーム１は押し下げられないので、バルブ９のリフトは発生しない。そして、図７から図８までの間でノーズ漸増部７ｂがカム摺接ローラ２１に当接するようになり、さらに図８のノーズ時になると、回転カム７がカム摺接ローラ２１を押圧し、第二介在アーム２０が軸支部１３を引き下げて、当接ローラ２２が制御カム２８に沿って下降する。よって、第一介在アーム１０は前下方へ揺動するが、高い揺動開始位置からの揺動なので、図６の時よりも上側までしか揺動しない。このため、押圧面１７における被押圧ローラ４の当接位置Ｐは非作用面部１７ａの前端部までしか前進しない。よって、ロッカアーム１は揺動せず、リフト休止状態となる。

以上のように構成された本実施形態の可変動弁機構によれば、従来の駆動系を大きく変えることなく、１本のカムシャフト６を回転させるだけで、バルブ９のリフト量、作用角及びタイミングを連続的又は段階的に変化させることができる。また、ロッカアーム１の上方に第一介在アーム１０と上下に延びる第二介在アーム２０とが配置されているとともに、第二介在アーム２０の側方に回転カム７が配置されていることにより、高さを抑えたコンパクトな可変動弁機構を形成することができる。このため、可変動弁機構の車両搭載性を向上させることができる。特に本実施形態では、当接ローラ２２が二つのロッカアーム１間に進入できるようにしたことから、上下に延びる第二介在アーム２０をより低く配置することができ、回転カム７もより低く配置しやすい。

ところで、本実施形態の可変動弁機構を組み付ける際に、制御シャフト２７に制御カム２８を止めてからでは、該制御シャフト２７を第一介在アーム１０の円筒形のボス部１５に通すことができない。そこで、まず制御シャフト２７のみをボス部１５に通してから、連結部１２の開口部１２ａに現れた制御シャフト２７に制御カム２８を止めるという組付け方になる。また、本実施形態における制御カム２８は、前記のとおり、前向きの基端部から下方へ延びて先端側ほど後斜め下方へ回り込んだ凸円弧面状のカム面を備えた弓形の片状のものである（図１、図３（ａ）等）。このような制御カム２８と制御シャフト２７との止め方は、前記のとおり特に限定されないが、ねじ、凹凸嵌合又はこれらの組み合わせ等による止め方を例示できる。

これに対し、図１０及び図１１は、制御カム２８の形状及び制御カム２８と制御シャフト２７との止め方に関する変更例を示している。この変更例では、後述する第二実施形態と同じく制御カム２８が円筒形状の基端部２８ａを備えており、前記実施形態と同じく該基端部２８ａの前向き部分から下方へ延びて先端側ほど後斜め下方へ回り込んだ凸円弧面状のカム面を備えている。そして、この基端部２８ａを第一介在アーム１０の開口部１２ａから連結部１２に当てはめた状態で、制御シャフト２７をボス部１５と基端部２８ａとに通してから、連結部１２に形成された押し穴３２より、基端部２８ａに形成されたピン穴３３及び制御シャフト２７に形成されたピン穴３４にピン３５を圧入することにより、制御カム２８と制御シャフト２７とを止める。

また、図１２及び図１３は、制御シャフト２７、制御カム２８及び第一介在アーム１０の組付けに関する変更例を示している。この変更例では、制御シャフト２７に、前記実施形態と同じく片状の制御カム２８が予め一体形成されている。この一体形成の方法は、特に限定されないが、鍛造、焼結、鋳造等による一体成形や、別体成形後の溶接等による接合を例示できる。また、第一介在アーム１０のボス部１５及び連結部１２には制御カム２８を制御シャフト長さ方向に通すことができる寸法形状の通し穴１５ｂを備えた突出部１５ａが形成されており、連結部１２における突出部１５ａには開口部１２ａへと続く切欠１５ｃが形成されている。そして、制御シャフト２７をボス部１５に通すとともに制御カム２８を弓形穴１５ｂに通し、制御カム２８が連結部１２に達したら、制御シャフト２７を回して制御カム２８を切欠１５ｃから開口部１２ａに現せば、組み付けることができる。この変更例によれば、制御カム２８が制御シャフト２７に予め一体形成されているとともに、第一介在アーム１０のボス部１５及び連結部１２に制御カム２８を通すことができる通し穴１５ｂが形成されているため、前記のようにして簡単に組み付けることができ、また、制御カム２８の止めが緩む問題を解決して信頼性を高めることができる。

次に、図１４は前記第二介在アーム２０の変更例を示している。この変更例の第二介在アーム２０は、途中部の前面に、回転カム７に押圧されるカム摺接部としてのカム摺接チップ２３が（前記カム摺接ローラ２１に代えて）止着され、下端部の後面に、制御カム２８に当接する当接部としての当接チップ２４が（前記当接ローラ２２に代えて）止着された点においてのみ、前記第二介在アーム２０と相違するものである。この変更例を用いれば、摺動抵抗が増大するものの、部品点数を減らすことができ、コストを低減することができる。

次に、図１５〜図１８は第二実施形態の可変動弁機構を示している。本実施形態の可変動弁機構の特徴も、ロッカアーム１の上方に、被押圧ローラ４を押圧する押圧面１７を備えた揺動可能な第一介在アーム１０と、制御シャフト２７と、基端部において第一介在アーム１０に揺動可能に軸着されるとともに第一介在アーム１０の側方で上下に延びて内燃機関の運転状況に応じて上下変位制御される第二介在アーム２０とが配置されているとともに、第二介在アーム２０の前側方に回転カム７が配置されていることにある。しかし、次の点においてのみ第一実施形態と相違している。

第一介在アーム１０は、二つのアーム本体１１と連結部１２と軸支部１３と突起部１４とからなるが、各アーム本体１１のアーム部１６はボス部１５の下側から後方へ延びている。押圧面１７は、その前半部が第一介在アーム１０の揺動中心に対して距離が略等しい凸円弧面状の非作用面部１７ａであり、その後半部が第一介在アーム１０の揺動中心に対して前側ほど距離が離れる作用面部１７ｂとなっている。連結部１２は制御カム２８を逃がすために円筒の後部から前回りに下部までが除去されて開口部１２ａとなった部分円筒形に形成されている。軸支部１３は各アーム本体１１の前下部から前方へ延びている。突起部１４は連結部１２の下部から後方へ延びており、その下面にコイルバネ１８により付勢される圧子１９が当接している。

制御シャフト２７に設けられた制御カム２８のカム面は、前向きの基端部から上方へ延びて先端側ほど後斜め上方へ回り込んだ凸円弧面状のカム面であり、制御シャフト２７とは偏心しているため、制御シャフト２７の軸心に対しては基端側より先端側ほど距離が離れている。第二介在アーム２０は基端部（本例では下端部）において軸支部１３に回動可能に軸着され、該基端部から上方へ延びている。第二介在アーム２０の途中部にはカム摺接ローラ２１が、先端部（本例では上端部）には当接ローラ２２がそれぞれ回転可能に軸着されている。そして、制御カム２８はこの当接ローラ２２に後斜め下方から当接している。

カムシャフト６及び回転カム７については第一実施形態と基本的に同じであり、最上位置にある時の第二介在アーム２０の上端よりも回転カム７の回転中心が上にならないようにして、第二介在アーム２０の前側方に回転カム７が配置されている。回転カム７の回転方向は、ノーズ７ｃがカム摺接ローラ２１に下方から接近する方向（図示例では時計回り）である。

本実施形態による作用も、各部の方向が異なるものの、基本的には第一実施形態と共通する。まず、図１５及び図１６は最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下を示し、図１５はベース時を、図１６はノーズ時をそれぞれ示している。また、各図の（ａ）と（ｂ）とは断面の切断位置が異なるだけで、同じ状態を示している。この運転状況下では、制御シャフト２７の小角度回転制御により制御カム２８がその先端側を当接ローラ２２に近付けるように配向して、当接ローラ２２を斜め下方から押し上げるため、第二介在アーム２０は最上位置に変位制御される。

図１５のベース時（第一実施形態の図３に相当する）において、前記変位制御によりカム摺接ローラ２１と回転カム７との接点は（後述する微小リフト時（図１７）との比較で）上側にあるとともに、第二介在アーム２０の下端の軸着部が第一介在アーム１０の軸支部１３を引き上げている。このため、アーム部１６は後下方へ傾いた位置にあり、これが同運転状況下における第一介在アーム１０の揺動開始位置である。当接位置Ｐは非作用面部１７ａの前端部にあり、未だロッカアーム１は押し下げられないので、バルブ９のリフトは発生しない。そして、図１５から図１６までの間でノーズ漸増部７ｂがカム摺接ローラ２１に当接するようになり、さらに図１６（第一実施形態の図４に相当する）のノーズ時になると、回転カム７がカム摺接ローラ２１を最大に押圧し、第二介在アーム２０が軸支部１３を最大に引き上げて、当接ローラ２２は制御カム２８の先端部に達する。このため、第一介在アーム１０は後下方へ最大に揺動し、当接位置Ｐは作用面部１７ｂを後退し、ロッカアーム１は前下方へ最大に揺動するため、バルブ９のリフト量Ｌは最大値Ｌｍａｘに達する。また、作用角も最大となる。また、前記のとおりノーズ７ｃがカム摺接ローラ２１に下方から接近するのに対して、カム摺接ローラ２１と回転カム７との接点が上側にあることから、リフトのピークが訪れるタイミングは最も遅角となる（同じく図９参照）。

続いて、図１７及び図１８は微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下を示し、図１７はベース時を、図１８はノーズ時をそれぞれ示している。また、各図の（ａ）と（ｂ）とは断面の切断位置が異なるだけで、同じ状態を示している。この運転状況下では、制御シャフト２７の小角度回転制御により、制御カム２８がその基端側を当接ローラ２２に近付けるように配向して、当接ローラ２２の下降が許容されるため、第二介在アーム２０はコイルバネ１８の付勢力により引き下げられて図３及び図４の時よりも下側の位置に変位制御される。

図１７のベース時（第一実施形態の図５に相当する）において、前記変位制御によりカム摺接ローラ２１と回転カム７との接点が下方へ移動するとともに、第二介在アーム２０の下端の軸着部は第一介在アーム１０の軸支部１３とともに図１５の時よりも下側の位置にある。このため、アーム部１６は図１５の時よりも上側に位置し、これが同運転状況下における第一介在アーム１０の揺動開始位置である。このとき、当接位置Ｐは非作用面部１７ａの途中部にあり（図１５の時よりも前進）、未だロッカアーム１は押し下げられないので、バルブ９のリフトは発生しない。そして、図１７から図１８までの間でノーズ漸増部７ｂがカム摺接ローラ２１に当接するようになり、さらに図１８のノーズ時（第一実施形態の図６に相当する）になると、回転カム７がカム摺接ローラ２１を押圧し、第二介在アーム２０が軸支部１３を引き上げる。よって、第一介在アーム１０は後下方へ揺動するが、高い揺動開始位置からの揺動なので、図１６の時よりも上側までしか揺動しない。また、当接位置Ｐは作用面部１７ｂにかかり始めたところまでしか後退しない。このため、ロッカアーム１は前下方へ僅かに揺動し、バルブ９のリフト量は微小となる。また、作用角も微小となる。また、前記のとおりノーズ７ｃがカム摺接ローラ２１に下方から接近するのに対して、カム摺接ローラ２１と回転カム７との接点が下側にあることから、リフトのピークが訪れるタイミングは最も進角となる（同じく図９参照）。

なお、図１７と図１８との中間的なリフト量・作用角が必要な運転状況下については、第一実施形態における説明を援用する。また、リフト休止が必要な運転状況下については、制御シャフト２７の小角度回転制御により、制御カム２８が図１７及び図１８の時よりもさらに基端側を当接ローラ２２に当接させるように配向し、第二介在アーム２０は図１７及び図１８の時よりもさらに下側の位置に変位制御されることで対応するので、図１７及び図１８の説明と第一実施形態における説明とを援用する。本実施形態によっても、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態においても、第一実施形態の図１２及び図１３の変更例と同様に、制御シャフト２７に制御カム２８を予め一体形成し、第一介在アーム１０のボス部１５及び連結部１２に制御カム２８を通すことができる通し穴を備えた突出部を形成するとともに、連結部１２における突出部に開口部１２ａへと続く切欠を形成することにより、同様にして簡単に組み付けられるようにするとともに、制御カム２８の止めが緩む問題を解決することが好ましい。

なお、本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば次のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で変更して具体化することもできる。
（１）リフト制御装置の構成や制御の仕方を適宜変更すること。
（２）中央部に揺動中心部があるロッカアームとすること。
（３）第二介在アーム２０の形状を適宜変更すること。
（４）押圧面１７の形状を適宜変更すること。

本発明の第一実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。 同機構の一部を破断して示す要部斜視図である。 同機構の最大リフト量・最大作用角が必要なときの作用を示す側面図である。 同機構の最大リフト量・最大作用角が必要なときの作用を示す側面図である。 同機構の微小リフト量・微小作用角が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。 同機構の微小リフト量・微小作用角が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。 同機構のリフト休止が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。 同機構のリフト休止が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。 本実施形態に係る可変動弁機構により得られるバルブのリフト量、作用角及びタイミングを示すグラフである。 第一実施形態における制御カム及び制御シャフトの変更例を示し、（ａ）は組付後の斜視図、（ｂ）は組付前の分解斜視図である。 同変更例の断面図である。 第一実施形態における制御カム及び第一介在アームの変更例を示し、（ａ）は組付後の斜視図、（ｂ）は組付前の分解斜視図である。 （ａ）は同変更例を下方から見た斜視図、（ｂ）は断面図である。 第一実施形態における第一介在アームの変更例を示す斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る可変動弁機構を示し、同機構の最大リフト量・最大作用角が必要なときの作用を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。 同機構の最大リフト量・最大作用角が必要なときの作用を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。 同機構の微小リフト量・微小作用角が必要なときの作用を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。 同機構の微小リフト量・微小作用角が必要なときの作用を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。 従来例の可変動弁機構を示す斜視図である。

符号の説明

１ ロッカアーム
４ 被押圧ローラ
６ カムシャフト
７ 回転カム
９ バルブ
１０ 第一介在アーム
１３ 軸支部
１６ アーム部
１７ 押圧面
２０ 第二介在アーム
２１ カム摺接ローラ
２２ 当接ローラ
２７ 制御シャフト
２８ 制御カム

Claims (10)

1. ロッカアームの上方に、ロッカアームの被押圧部を押圧する押圧面を備えた揺動可能な第一介在アームと、基端部において前記第一介在アームに揺動可能に軸着されるとともに前記第一介在アームの側方で上下に延びて内燃機関の運転状況に応じて先端部側から上下変位制御される第二介在アームとが配置されるとともに、前記第二介在アームの側方に、前記第二介在アーム及び前記第一介在アームをその順に介して前記ロッカアームを押圧する回転カムが配置されたことを特徴とする可変動弁機構。
2. 前記第二介在アームが上下変位制御されることにより、前記第二介在アームと前記回転カムとの接点が上下に変わるとともに、前記第一介在アームの揺動開始位置が変わり、もって前記押圧面における前記被押圧部の当接位置が前記押圧面の長さ方向に変わることにより、バルブのリフト量、作用角及びタイミングが変化する請求項１記載の可変動弁機構。
3. 前記第二介在アームの先端部の当接部に制御シャフトに形成された制御カムが上方又は下方から当接し、前記制御シャフトが内燃機関の運転状況に応じて小角度回転制御されることにより前記制御カムが前記当接部を上下させて前記第二介在アームが上下変位制御される請求項１又は２記載の可変動弁機構。
4. 前記第二介在アームは前記基端部から下方へ延び、その途中部に前記回転カムに押圧されるカム摺接部を備え、その下端部に前記制御カムが当接する当接部を備えた請求項３記載の可変動弁機構。
5. 前記第二介在アームは前記基端部から上方へ延び、その途中部に前記回転カムに押圧されるカム摺接部を備え、その上端部に前記制御カムが当接する当接部を備えた請求項３記載の可変動弁機構。
6. 前記第一介在アームは前記ロッカアームより幅広に形成され、前記第一介在アームのうち前記ロッカアームの真上位置に前記押圧面が形成され、前記第一介在アームのうち前記ロッカアームの真上部位から外れた位置に前記第二介在アーム及び前記制御カムが逃がされるように配置された請求項４記載の可変動弁機構。
7. 前記第一介在アームは、前記制御シャフトに前記小角度回転とは独立して揺動可能に軸着された請求項１〜６のいずれか一項に記載の可変動弁機構。
8. 二つの前記ロッカアームが間隔をおいて並ぶように配され、前記第一介在アームは、二つの前記ロッカアームに対応して間隔をおいて並んだ二つのアーム本体と、両アーム本体を連結する連結部とを含み、各アーム本体は、前記制御シャフトに回転可能に挿通されることにより前記第一介在アームを揺動可能にする円筒形のボス部と、各ボス部の下側に設けられてさらに前方へ延びるアーム部とからなり、該アーム部の下面に前記押圧面が形成され、前記連結部は前記第二介在アームと前記制御カムとを逃がすために円筒の一部が除去されて開口部となった部分円筒形に形成された請求項４又は５記載の可変動弁機構。
9. 前記制御シャフトに前記制御カムが一体形成され、前記ボス部及び前記連結部に前記制御カムを通すことができる通し穴を備えた突出部が形成され、前記連結部における前記突出部に前記開口部へと続く切欠が形成され、前記制御シャフトを前記ボス部に通すとともに前記制御カムを是記通し穴に通し、前記制御カムが前記連結部に達したら、前記制御シャフトを回して前記制御カムを前記切欠から前記開口部に現すようにした請求項８記載の可変動弁機構。
10. 前記カム摺接部が前記回転カムに常に当接するように前記第一介在アームを付勢する付勢手段が設けられた請求項４〜９のいずれか一項に記載の可変動弁機構。

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