JP2005226636A - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関弁のリフト量を連続的に変化させるようにした上で、関開閉作動の追従性を確保しつつコンパクト化を図り、しかも機関弁の微小開弁時におけるリフト量制御精度の向上を図る。
【解決手段】動弁カム６９に当接するカム当接部６５を有するとともに弁ばね２４で閉弁方向に付勢される機関弁１９に開弁方向の力を付与するようにして連動、連結されるロッカアーム６３に、エンジン本体の固定位置に回動可能に支承される第１リンクアーム６１の一端部と、変位可能な可動軸６８ａで回動可能に支承される第２リンクアーム６２の他端部とが回動可能に連結され、弁ばね２４とは別のロッカアーム付勢ばね５４で、前記ロッカアーム６３がカム当接部６５を動弁カム６９に当接させる方向に付勢される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、吸気弁もしくは排気弁である機関弁のリフト量を連続的に変化させるリフト可変機構を備えたエンジンの動弁装置に関する。

機関弁のリフト量を無段階に変化させるために、機関弁に当接する弁当接部を一端側に有するロッカアームの他端部に、プッシュロッドの一端が嵌合され、プッシュロッドの他端および動弁カム間にリンク機構が設けられた動弁装置が、特許文献１で既に知られている。
特開平８−７４５３４号公報

ところが、上記特許文献１で開示されたエンジンの動弁装置では、リンク機構およびプッシュロッドを配置するための比較的大きなスペースを動弁カムおよびロッカアーム間に確保する必要があり、動弁装置が大型化する。しかも動弁カムからの駆動力がリンク機構およびプッシュロッドを介してロッカアームに伝達されるので、動弁カムに対するロッカアームの追従性すなわち機関弁の開閉作動追従性が優れているとは言い難い。

そこで本出願人は、ロッカアームに第１および第２リンクアームの一端部が回動可能に連結され、第１リンクアームの他端部がエンジン本体に回動可能に支承され、第２リンクアームの他端部を、駆動手段によって変位させるようにしたエンジンの動弁装置を、特願２００２−１９６８７２で既に提案しており、この動弁装置によれば、動弁装置のコンパクト化が可能となるとともに、動弁カムからの動力をロッカアームに直接伝達するようにして動弁カムに対する優れた追従性を確保することが可能である。

ところで、上記提案の動弁装置において、閉弁方向にばね付勢されている機関弁をロッカアームで開弁方向に駆動しているとときにはロッカアームのカム当接部は、弁ばねの働きによって動弁カムに当接しているのであるが、機関弁の閉弁状態では、弁ばねのばね力はロッカアームに作動することはなく、ロッカアームのカム当接部が動弁カムから離れてしまい、機関弁の微小開弁時における弁リフト量の制御精度が低下してしまう可能性がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、機関弁のリフト量を連続的に変化させるようにした上で、関開閉作動の追従性を確保しつつコンパクト化を図り、しかも機関弁の微小開弁時におけるリフト量制御精度の向上を図り得るようにしたエンジンの動弁装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、動弁カムに当接するカム当接部を有するとともに弁ばねで閉弁方向に付勢される機関弁に開弁方向の力を付与するようにして連動、連結されるロッカアームと、該ロッカアームに一端部が回動可能に連結されるとともに他端部がエンジン本体の固定位置に回動可能に支承される第１リンクアームと、前記ロッカアームに一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が変位可能な可動軸で回動可能に支承される第２リンクアームと、機関弁のリフト量を連続的に変化させるべく前記可動軸の位置を変位させることを可能として可動軸に連結される駆動手段と、前記弁ばねとは別にして前記カム当接部を前記動弁カムに当接させる方向に前記ロッカアームを付勢するロッカアーム付勢ばねとを備えることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記カム当接部であるローラが第１リンクアームの一端部をロッカアームに連結する連結軸を介して前記ロッカアームに軸支され、前記動弁カムが設けられたカムシャフトを回転可能に支承して前記エンジン本体に設けられるカムホルダには、前記可動軸の軸線に直交する平面への投影図上で第２リンクアームの可動範囲外に位置する係止ピンが植設され、前記ロッカアーム付勢ばねの一端が前記連結軸に係合され、前記ロッカアーム付勢ばねの他端が前記係止ピンに係合されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記ロッカアーム付勢ばねが、前記第１および第２リンクアームの他端部を回動可能に支承する固定支軸および前記可動軸の一方を囲繞するコイル状のねじりばねであることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、第２リンクアームの両側に配置される一対のクランクウエブと、両クランクウエブ間を直角に連結する前記可動軸と、該可動軸からオフセットした位置で前記クランクウエブに直角に連結されるとともにエンジン本体で回動可能に支承される支軸とを有してクランク状に構成されるコントロール軸に前記駆動手段が連結され、前記第１リンクアームの他端部の両側で前記固定支軸をそれぞれ囲繞する一対の前記ロッカアーム付勢ばねよりも内方に、一対の前記クランクウエブが配置されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明の構成に加えて、前記固定支軸を支持する一対の支持ボスが、第１リンクアームの他端部を両側から挟むようにしてエンジン本体に設けられ、前記ロッカアーム付勢ばねが、前記両支持ボスを囲繞してエンジン本体およびロッカアーム間に設けられることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明の構成に加えて、前記第１リンクアームの他端部には、側面視では前記ロッカアーム付勢ばねの外周よりも内方に外周が配置されるようにした円筒状の固定支持部が前記固定支軸で回動可能に支承されるようにして設けられ、前記固定支持部の軸方向両端部には、前記ロッカアーム付勢ばねが固定支持部側に倒れるのを阻止する複数の突部が、周方向に間隔をあけてそれぞれ突設されることを特徴とする。

さらに請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明の構成に加えて、前記突部が、第２リンクアームの作動範囲を避けて配置されることを特徴とする。

請求項１記載の本発明によれば、可動軸を無段階に変位させることで機関弁のリフト量を無段階に変化させることが可能であり、また第１および第２リンクアームの一端部がロッカアームに回動可能として直接連結されており、両リンクアームを配置するスペースを少なくして動弁装置のコンパクト化を図ることができ、動弁カムからの動力がロッカアームのカム当接部に直接伝達されるので動弁カムに対する優れた追従性を確保することができる。しかもロッカアームは、弁ばねとは別のロッカアーム付勢ばねによりカム当接部を動弁カムに当接させる方向に付勢されているので、機関弁の閉弁状態でもロッカアームのカム当接部が動弁カムから離れることはなく、機関弁の微小開弁時における弁リフト量の制御精度を高くすることができる。

請求項２記載の発明によれば、第２リンクアームとの干渉を確実に回避してロッカアーム付勢ばねを配置することができる。

請求項３記載の発明によれば、第１および第２リンクアームの他端部を回動可能に支承する固定支軸および可動軸の一方を囲繞するようにしてコイル状のねじりばねであるロッカアーム付勢ばねを配置することで、ロッカアーム付勢ばねの設置スペースを小さくし、動弁装置のコンパクト化を図ることができる。

請求項４記載の発明によれば、駆動手段により支軸の軸線まわりに回動駆動されるクランク状のコントロール軸の一部を可動支軸で構成することにより、可動軸を容易に変位させることができ、駆動手段で可動軸を変位させる機構の単純化を図ることができるとともに、固定支軸側にコントロール軸を極力近接させて配置することが可能となるので動弁装置のコンパクト化を図ることができる。

請求項５記載の発明によれば、一対の支持ボスで第１リンクアームの他端部の移動を規制しつつ、ロッカアーム付勢ばねの収縮による影響がロッカシャフトに及ぶことを回避するようにして、ロッカアーム付勢ばねのコンパクト配置が可能となる。

請求項６記載の発明によれば、ロッカアーム付勢ばねが固定支持部側に倒れることを回避する突部により、固定支持部の大型化を回避しつつ固定支持部の支持剛性を高めることができる。

さらに請求項７記載の発明によれば、突部が固定支持部に設けられるにもかかわらず、第２リンクアームの作動範囲を充分に確保することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図１２は本発明の一実施例を示すものであり、図１はエンジンの部分縦断面図であって図２の１−１線断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図２の３−３線矢視図、図４はリフト可変機構の側面図、図５はリフト可変機構の分解斜視図、図６は図４の６−６線断面図、図７は図４の７−７線断面図、図８は図３の８矢視図、図９はリフト可変機構の作用説明図、図１０は機関弁のリフト曲線を示す図、図１１は図３の要部拡大図、図１２はコントロールアームの回転角とセンサアームの回転角との関係を示すグラフである。

先ず図１において、直列多気筒であるエンジンＥのエンジン本体１０は、内部にシリンダボア１１…が設けられたシリンダブロック１２と、シリンダブロック１２の頂面に結合されたシリンダヘッド１４と、シリンダヘッド１４の頂面に結合されるヘッドカバー１６とを備え、各シリンダボア１１…にはピストン１３…が摺動自在に嵌合され、各ピストン１３…の頂部を臨ませる燃焼室１５…がシリンダブロック１２およびシリンダヘッド１４間に形成される。

シリンダヘッド１４には、各燃焼室１５…に通じ得る吸気ポート１７…および排気ポート１８…が設けられており、各吸気ポート１７…が一対の機関弁である吸気弁１９…でそれぞれ開閉され、各排気ポート１８が一対の排気弁２０…でそれぞれ開閉される。吸気弁１９のステム１９ａはシリンダヘッド１４に設けられたガイド筒２１に摺動自在に嵌合され、ステム１９ａの上端部に設けられるばねシート２２ならびにシリンダヘッド１４に当接されるばねシート２３間に設けられる弁ばね２４によって各吸気弁１９…は閉弁方向に付勢される。また排気弁２０のステム２０ａはシリンダヘッド１４に設けられるガイド筒２５に摺動自在に嵌合され、ステム２０ａの上端部に設けられるばねシート２６ならびにシリンダヘッド１４に当接されるばねシート２７間に設けられる弁ばね２８によって各排気弁２０…は閉弁方向に付勢される。

図２を併せて参照して、シリンダヘッド１４には、各気筒の両側に配置される支持壁４４ａ…を有するホルダ４４が一体に設けられており、各支持壁４４ａ…には、吸気カムホルダ４６…および排気カムホルダ４８…を協働して構成するキャップ４５…，４７…が結合される。而して吸気カムホルダ４６…には吸気カムシャフト３１が回転自在に支承され、排気カムホルダ４８…には排気カムシャフト３２が回転自在に支承され、吸気弁１９…は吸気カムシャフト３１によってリフト可変機構３３を介して駆動され、排気弁２０…は排気カムシャフト３２によってリフト・タイミング可変機構３４を介して駆動される。

排気弁２０…を駆動するリフト・タイミング可変機構３４は周知のものであり、ここではその概略を説明する。排気カムホルダ４８…における支持壁４４ａ…で支持された排気ロッカシャフト３５には、一対の低速用ロッカアーム３６，３６の一端部と、単一の高速用ロッカアーム３７の一端部とが枢支されており、低速用ロッカアーム３６，３６の中間部に軸支されたローラ３８，３８に排気カムシャフト３２に設けられた２個の低速用カム３９，３９が当接し、高速用ロッカアーム３７の中間部に軸支されたローラ４０に排気カムシャフト３２に設けられた高速用カム４１が当接する。また低速用ロッカアーム３６，３６の他端には、排気弁２０…のステム２０ａ…の上端に当接するタペットねじ４２…が進退位置を調節可能として螺合される。

しかも両低速用ロッカアーム３６，３６および高速用ロッカアーム３７は、油圧の制御によって連結および連結解除を切換可能であり、エンジンＥの低速運転時に、低速用ロッカアーム３６，３６および高速用ロッカアーム３７の連結を解除すると、低速用ロッカアーム３６，３６は対応する低速用カム３９，３９により駆動され、排気弁２０…は低リフト・低開角で開閉される。またエンジンＥの高速運転時に、低速用ロッカアーム３６，３６および高速用ロッカアーム３７を連結すると、高速用ロッカアーム３７は対応する高速用カム４１により駆動され、高速用ロッカアーム３７に結合された低速用ロッカアーム３６，３６により、排気弁２０…は高リフト・高開角で開閉される。このように、リフト・タイミング可変機構３４により、排気弁２０…のリフトおよびタイミングが２段階に制御される。

次に図３〜図８を併せて参照しつつリフト可変機構３３の構造を説明すると、該リフト可変機構３３は、吸気カムシャフト３１に設けられる動弁カム６９に当接するカム当接部としてのローラ６５を有するロッカアーム６３と、該ロッカアーム６３に一端部が回動可能に連結されるとともに他端部がエンジン本体１０の固定位置に回動可能に支承される第１リンクアーム６１と、前記ロッカアーム６３に一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が変位可能な可動軸６８ａで回動可能に支承される第２リンクアーム６２とを備える。

ロッカアーム６３の一端部には、一対の吸気弁１９…におけるステム１９ａ…の上端に上方から当接するタペットねじ７０，７０が進退位置を調節可能として螺合される弁連結部６３ａが設けられる。またロッカアーム６３の他端部は吸気弁１９…とは反対側に開くようにして略Ｕ字状に形成されており、第１リンクアーム６１の一端部を回動可能に連結するための第１支持部６３ｂと、第２リンクアーム６１の一端部を回動可能に連結する第２支持部６３ｃとが、第１支持部６３ｂの下方に第２支持部６３ｃが配置されるようにしてロッカアーム６３の他端部に設けられる。しかも吸気カムシャフト３１の動弁カム６９に転がり接触するローラ６５は略Ｕ字状である第１支持部６３ｂに挟まれるように配置されるものであり、第１リンクアーム６１の一端連結部と同軸にして第１支持部６３ｂに軸支される。

またロッカアーム６３は、動弁カム６９の回動軸線に沿う方向での前記弁連結部６３ａの幅を他の部分の幅よりも大きくして形成されるものであり、第１および第２支持部６３ｂ，６３ｃの幅は同一に形成される。

第１リンクアーム６１は、ロッカアーム６３を両側から挟む一対の第１連結部６１ａ，６１ａと、円筒状の固定支持部６１ｂと、両第１連結部６１ａ，６１ａおよび固定支持部６１ｂ間を結ぶ一対の腕部６１ｃ，６１ｃとを有して略Ｕ字状に形成される。

第１リンクアーム６１の一端部の第１連結部６１ａ，６１ａは、ロッカアーム６３の第１支持部６３ｂに設けられた第１連結孔４９に挿通、固定された円筒状の第１連結軸６４を介して前記ロッカアーム６３の他端部の第１支持部６３ｂに回動可能に連結されており、前記ローラ６５はニードルベアリング６０および第１連結軸６４を介して第１支持部６３ｂに軸支される。また第１支持部６３ｂのうち前記吸気カムシャフト３１に対向する部分の外側面ならびに第１リンクアーム６１における第１連結部６１ａ，６１の外側面は、側面視では重なるようにして第１連結軸６４の軸線を中心とする円弧状に形成される。

第１リンクアーム６１の下方に配置される第２リンクアーム６２は、その一端部に第１連結部６２ａを有するとともに他端部に可動支持部６２ｂを有するものであり、第２連結部６２ａは、略Ｕ字状に形成されている第２支持部６３ｂに挟まれるように配置される。第２支持部６３ｃには、第１支持部６３ｂの第１連結孔４９とともに前記両吸気弁１９…の開閉作動方向すなわち上下方向に並ぶ第２連結孔５０が設けられており、第２連結部６２ａは、第２連結孔５０に挿通、固定される第２連結軸６６を介して第２支持部６３ｃに回動可能に連結される。

すなわち動弁カム６９に当接する前記ローラ６５を他端側上部に有するロッカアーム６３の一端部が一対の吸気弁１９…に連動、連結され、上方の第１リンクアーム６１がその一端部に有する第１連結部６１ａ，６１ａと、第１リンクアーム６１の下方に配置される第２リンクアーム６２がその一端部に有する第２連結部６２ａとが、ロッカアーム６３の他端部に上下に並列して相対回動可能に連結されることになる。

ところで前記ロッカアーム６３には、略Ｕ字状である第１および第２支持部６３ｂ，６３ｃ間を結ぶ一対の連結壁６３ｄ…が一体に設けられる。しかも連結壁６３ｄ…は、前記両吸気弁１９…側で第１および第２連結孔４９，５０の外縁に接する接線Ｌに対して前記両吸気弁１９…とは反対側に少なくとも一部が配置されるようにして、第１および第２支持部６３ｂ，６３ｃ間を連結するように形成される。

また連結壁６３ｄ…には、第２リンクアーム６２の他端部の可動支持部６２ｂがロッカアーム６３側に最も近づいた状態で可動軸６８ａに対向する位置に配置されるようにして凹部５１…が形成される。さらに前記連結壁６３ｄ…には、たとえば外側面から内方側に凹むようにして、肉抜き部５２…が形成される。

第１リンクアーム６１の他端部の固定支持部６１ｂは、エンジン本体１０に設けられる吸気カムホルダ４６…の下部を構成する支持壁４４ａ…に固定的支持される固定支軸６７で回動可能に支承される。

図６に特に注目して、前記支持壁４４ａ…には、第１リンクアーム６１の固定支持部６１ｂを軸方向両側から挟むようにして一対の支持ボス５３，５３が一体に突設される。これらの支持ボス５３…には、前記固定支持部６１ｂの両端面に摺接し得る小径軸部５３ａ…と、小径軸部５３ａ…の基端部を囲むようにして固定支持部６１ｂの両端面に間隔をあけて対向する段部５３ｂ…とが設けられ、固定支軸６７は、小径軸部５３ａ…を同軸に貫通するようにして支持ボス５３…で固定的に支持される。

ところで、両吸気弁１９…は弁ばね２４…で閉弁方向にばね付勢されるものであり、閉弁方向にばね付勢されている両吸気弁１９…をロッカアーム６３で開弁方向に駆動しているときにロッカアーム６３のローラ６５は、弁ばね２４…の働きによって動弁カム６９に当接しているのであるが、吸気弁１９…の閉弁状態では、弁ばね２４…のばね力はロッカアーム６３に作用することはなく、ローラ６５が動弁カム６９から離れてしまい、吸気弁１９…の微小開弁時における弁リフト量の制御精度が低下してしまう可能性がある。そこで、弁ばね２４…とは別のロッカアーム付勢ばね５４…により、前記ローラ６５を動弁カム６９に当接させる方向にロッカアーム６３が付勢される。

前記ロッカアーム付勢ばね５４…は、第１および第２リンクアーム６１，６２の他端部である固定支持部６１ｂおよび可動支持部６２ｂを回動可能に支承する固定支軸６７および可動軸６８ａの一方を囲繞するコイル状のねじりばねであり、この実施例では、前記ロッカアーム付勢ばね５４…が、吸気カムホルダ４６の支持壁部４４ａに突設された前記支持ボス５３…における小径軸部５３ａ…を介して前記固定支軸６７を囲繞するように配置され、エンジン本体１０およびロッカアーム６３間に設けられる。すなわち前記小径軸部５３ａ…を囲繞するロッカアーム付勢ばね５４…の一端は、吸気カムホルダ４６における前記支持ボス５３…の段部５３ｂ…に植設された係止ピン５５…に係合され、ロッカアーム付勢ばね５４…の他端は、ロッカアーム６３と一体に作動する中空の第１連結軸６４内に挿入、係合される。しかも前記係止ピン５５…は、前記可動軸６８ａの軸線に直交する平面（図４の紙面に平行な平面）への投影図上で第２リンクアーム６２の可動範囲外に位置するようにして前記支持ボス５３…の段部５３ｂ…に植設される。

ところで、第１リンクアーム６１の他端部の固定支持部６１ｂは、コイル状に巻かれている前記ロッカアーム付勢ばね５４…の外周よりも側面視では内方に外周が配置されるようにして円筒状に形成されるものであり、固定支持部６１ｂの軸方向両端部には、ロッカアーム付勢ばね５４…が固定支持部６１ｂ側に倒れるのを阻止する複数たとえば一対の突部５６，５７が、周方向に間隔をあけてそれぞれ突設され、それらの突部５６，５７は、第２リンクアーム６２の作動範囲を避けて配置される。

エンジン本体１０には、ロッカアーム６３の他端部に第１および第２リンクアーム６１，６２の一端部の第１連結部６１ａ…および第２連結部６２ａを連結するようにして上下に並ぶ位置に配置される第１および第２連結軸６４，６６のうち上方の連結軸に向けてオイルを供給するオイル供給手段としてのオイルジェット５８…が固定配置されるものであり、この実施例では、第１および第２連結軸６４，６６のうち上方の連結軸である第１連結軸６４に向けてオイルを供給するオイルジェット５８…が、エンジン本体１０に設けられた吸気カムホルダ４６…におけるキャップ４５…に固定的に取付けられる。

しかもロッカアーム６３の他端側上部には、ローラ６５を両側から挟むようにして略Ｕ字状に形成される第１支持部６３ｂが設けられ、第１リンクアーム６１の一端部の第１連結部６１ａ…が、前記ローラ６５を軸支する第１連結軸６４を介して第１支持部６３ｂに回動可能に連結されており、前記オイルジェット５８…は、第１リンクアーム６１の第１連結部６１ａ…および第１支持部６３ｂの合わせ面に向けてオイルを供給するようにして前記キャップ４５…に配設される。

図７を併せて参照して、第２リンクアーム６２がその他端部に有する可動支持部６２ｂを回動可能に支承する可動軸６８ａは、コントロール軸６８に設けられる。このコントロール軸６８は、第２リンクアーム６２の両側に配置される一対のクランクウエブ６８ｂ，６８ｂと、両クランクウエブ６８ｂ，６８ｂ間を直角に連結する前記可動軸６８ａと、該可動軸６８ａからオフセットした位置で前記クランクウエブ６８ｂ…に直角に連結されるとともにエンジン本体１０で回動可能に支承される支軸６８ｃ…とを有してクランク状に構成される。

吸気側カムホルダ４４…を協働して構成すべく相互に結合された前記支持壁４４ａ…およびキャップ４５…には、吸気カムシャフト３１を貫通せしめるカムシャフト用支持ボス部４５ａ…がロッカアーム６３…に向けて突出するようにして形成される。

前記コントロール軸６８の両クランクウエブ６８ｂ，６８ｂは、第１リンクアーム６１の他端部の両側で固定支軸６７をそれぞれ囲繞する一対の前記ロッカアーム付勢５４，５４ばねよりも内方に配置されており、気筒配列方向に沿う一端側の前記支軸６８ｃは、図５で示すように、エンジン本体１０におけるヘッドカバー１６に設けられる支持孔１６ａに回転自在に支持される。

而してロッカアーム６３が図４に示す上昇位置にあるとき、すなわち吸気弁１９…が閉弁状態にあるときに、ロッカアーム６３の下部を枢支する第２連結軸６６の軸線Ｃ上にコントロール軸６８の支軸６８ｃが同軸に配置される（図５参照）ものであり、したがってコントロール軸６８が支軸６８ｃの軸線まわりに揺動すると、可動軸６８ａは支軸６８ｃを中心とする円弧Ａ（図４参照）上を移動することになる。

前記コントロール軸６８の支軸６８ｃは、ヘッドカバー１６の支持孔１６ａから突出するものであり、この支軸６８ｃの先端にコントロールアーム７１が固定され、該コントロールアーム７１がシリンダヘッド１４の外壁に取付けられた駆動手段としてのアクチュエータモータ７２によって駆動される。すなわちアクチュエータモータ７２により回転するねじ軸７３にナット部材７４が噛み合っており、ナット部材７４にピン７５で一端を枢支された連結リンク７６の他端が、ピン７７，７７を介してコントロールアーム７１に連結される。したがってアクチュエータモータ７２を作動せしめると、回転するねじ軸７３に沿ってナット部材７４が移動し、ナット部材７４に連結リンク７６を介して連結されたコントロールアーム７１によって支軸６８ｃまわりにコントロール軸６８が揺動することで、可動軸６８ａが図９（Ａ）の位置と図９（Ｂ）の位置との間を移動する。

ヘッドカバー１６の外壁面に、例えばロータリエンコーダのような回転角センサ８０が設けられており、そのセンサ軸８０ａの先端にセンサアーム８１の一端が固定される。コントロールアーム７１には、その長手方向に沿って直線状に延びるガイド溝８２が形成されており、そのガイド溝８２にセンサアーム８１の他端に設けた連結軸８３が摺動自在に嵌合する。

ねじ軸７３、ナット部材７４、ピン７５、連結リンク７６、ピン７７，７７、コントロールアーム７１、回転角センサ８０、センサアーム８１および連結軸８３は、シリンダブロック１４およびヘッドカバー１６の側面から突出する壁部１４ａ，１６ｂの内側に収納され、壁部１４ａ，１６ｂの端面を覆うカバー７８がボルト７９…で壁部１４ａ，１６ｂに固定される。

前記リフト可変機構３３において、アクチュエータモータ７２でコントロールアーム７１が図３の実線位置から反時計方向に回動すると、コントロールアーム７１に連結されたコントロール軸６８（図５参照）が反時計方向に回動し、図９（Ａ）に示すようにコントロール軸６８の可動軸６８ａが上昇する。この状態で吸気カムシャフト３１の動弁カム６９でローラ６５が押圧されると、固定支軸６７、第１連結軸６４、第２連結軸６８および可動軸６８ａを結ぶ四節リンクが変形してロッカアーム６３が鎖線位置から実線位置へと下方に揺動し、タペットねじ７０，７０が吸気弁１９のステム１９ａ…を押圧し、吸気弁１９…を高リフトで開弁する。

アクチュエータモータ７２でコントロールアーム７１が図３の実線位置に回動すると、コントロールアーム７１に連結されたコントロール軸６８が時計方向に回動し、図９（Ｂ）に示すようにコントロール軸６８の可動軸６８ａが下降する。この状態で吸気カムシャフト３１の動弁カム６９でローラ６５が押圧されると、前記四節リンクが変形してロッカアーム６３が鎖線位置から実線位置へと下方に揺動し、タペットねじ７０，７０が吸気弁１９…のステム１９ａを押圧し、吸気弁１９…が低リフトで開弁する。

図１０は吸気１９のリフト曲線を示しており、図９（Ａ）に対応する高リフト時の開角と、図９（Ｂ）に対応する低リフト時の開角とは同一であり、リフト量だけが変化している。このように、リフト可変機構３３を設けたことにより、吸気弁１９…の開角を変更せずに、リフト量だけを任意に変更することができる。

ところで、アクチュエータモータ７２でコントロール軸６８を揺動させて吸気弁１９…のリフトを変更する際に、リフトの大きさ、つまりコントロール軸６８の支軸６８ｃの回動角を検出してアクチュエータモータ７２の制御にフィードバックする必要がある。そのために、コントロール軸６８の支軸６８ｃの回動角を回転角センサ８０で検出するようになっている。コントロール軸６８の支軸６８ｃの回動角を単に検出するだけなら、前記支軸６８ｃに回転角センサを直結すれば良いが、低リフトの領域ではリフト量が僅かに変化しただけで吸気効率が大きく変化するため、コントロール軸６８の支軸６８ｃの回動角を精度良く検出してアクチュエータモータ７２の制御にフィードバックする必要がある。それに対して、高リフトの領域ではリフト量が多少変化しても吸気効率が大きく変化しないため、前記回転角の検出にそれほど高い精度は要求されない。

図１１に実線で示すコントロールアーム７１の位置は低リフトの領域に対応し、そこから反時計方向に揺動した鎖線で示すコントロールアーム７１の位置は高リフトの領域に対応している。低リフトの領域では、回転角センサ８０のセンサ軸８０ａに固定したセンサアーム８１の連結軸８３がコントロールアーム７１のガイド溝８２の先端側（軸線Ｃから遠い側）に係合しているため、コントロールアーム７１が僅かに揺動しただけでセンサアーム８１は大きく揺動する。すなわちコントロール軸６８の回動角に対するセンサ軸８０ａの回動角の比率が大きくなり、回転角センサ８０の分解能が高まってコントロール軸６８の回動角を高精度で検出することができる。

一方、コントロールアーム７１が鎖線で示す位置に揺動した高リフトの領域では、回転角センサ８０のセンサ軸８０ａに固定したセンサアーム８１の連結軸８３がコントロールアーム７１のガイド溝８２の基端側（軸線Ｃに近い側）に係合しているため、コントロールアーム７１が大きく揺動してもセンサアーム８１は僅かしか揺動しない。すなわちコントロール軸６８の回動角に対するセンサ軸８０ａの回動角の比率が小さくなり、コントロール軸６８の回動角の検出精度は低リフト時に比べて低くなる。

図１２のグラフから明らかなように、コントロールアーム７１の回転角が低リフト状態から高リフト状態に向かって増加してゆくと、最初はセンサアーム８１の角度の増加率が高いために検出精度が高くなるが、次第に前記増加率が低くなって検出精度が低くなることが分かる。

このように、高価で検出精度の高い回転角センサを用いずとも、回転角センサ８０のセンサアーム８１をコントロールアーム７１のガイド溝８２に係合させることで、高い検出精度を必要とする低リフト状態における検出精度を確保し、コストダウンに寄与することができる。

このとき、コントロールアーム７１の一端側（支軸６８ｃに近い側）とセンサアーム８１の一端側（回転角センサ８０に近い側）とを接近させて配置し、コントロールアーム７１の一端側にガイド溝８２を形成したので、センサアーム８１の長さを短くしてコンパクト化することができる。またコントロールアーム７１の一端側にガイド溝８２を形成すると、軸線Ｃからの距離が小さくなってガイド溝８２の円周方向の移動量も小さくなるが、センサアーム８１の長さも短くなるため、センサアーム８１の回動角を充分に確保して回転センサ８０の検出精度を確保することができる。

次にこの実施例の作用について説明すると、吸気弁１９…の開弁リフト量を連続的に変化させるためのリフト可変機構３３において、第１および第２リンクアーム６１，６２がその一端部に有する第１および第２連結部６１ａ，６１ａ；６２ａは、一対の吸気弁１９…に連動、連結される弁連結部６３ａを一端部に有するロッカアーム６３の他端部に並列して相対回動可能に連結され、第１リンクアーム６１の他端部の固定支持部６１ｂはエンジン本体１０に支持される固定支軸６７に回動可能に支承され、第２リンクアーム６２の他端部の可動支持部６２ｂは変位可能な可動軸６８ａで回動可能に支承されている。

したがって可動軸６８ａを無段階に変位させることで吸気弁１９…のリフト量を無段階に変化させることが可能であり、しかも第１および第２リンクアーム６１，６２の一端部がロッカアーム６３に回動可能として直接連結されており、両リンクアーム６１，６２を配置するスペースを少なくして動弁装置のコンパクト化を図ることができ、動弁カム６９からの動力がロッカアーム６３のローラ６５に直接伝達されるので動弁カム６９に対する優れた追従性を確保することができる。また吸気カムシャフト３１の軸線に沿う方向でのロッカアーム６３、第１および第２リンクアーム６１，６２の位置をほぼ同一位置に配置することができ、吸気カムシャフト３１の軸線に沿う方向での動弁装置のコンパクト化を図ることができる。

しかも一対の吸気弁１９…にそれぞれ当接するタペットねじ７０…がその進退位置を調節可能として螺合される弁連結部７３ａと、第１および第２リンクアーム６１，６２の一端部を回動可能に連結する第１および第２支持部６３ｂ，６３ｃとを有するロッカアーム６３が、動弁カム６９の回動軸線に沿う方向での弁連結部６３ａの幅を他の部分の幅よりも大きくして形成されているので、動弁カム６９の回動軸線に沿う方向でのロッカアーム６３の幅を極力小さくすることを可能とし、これによっても動弁装置のコンパクト化を図ることができる。それに加えて、ロッカアーム６３は、第１および第２支持部６３ｂ，６３ｃの幅を同一として形成されるので、ロッカアーム６３を、その形状の単純化を図りつつコンパクト化することができる。

またロッカアーム６３に設けられる第１支持部６３ｂは、ローラ６５を両側から挟むようにして略Ｕ字状に形成されており、ローラ６５が第１支持部６３ｂで回転可能に支承されるので、ローラ６５を含むロッカアーム６３全体をコンパクトに構成することができる。しかも第１リンクアーム６１の一端部には、第１支持部６３ｂを両側から挟む一対の第１連結部６１ａ…が設けられ、両第１連結部６１ａ…が第１連結軸６４を介して第１支持部６３ｂに回動可能に連結され、ローラ６５が第１連結軸６４を介して第１支持部６３ｂに軸支されるので、第１リンクアーム６１の一端部の第１支持部６３ｂへの回動可能な連結、ならびに前記ローラ６５の第１支持部６３ｂへの軸支を共通の第１連結軸６４で達成するようにして、部品点数の低減化を図るとともに動弁装置をよりコンパクト化することができる。

ロッカアーム６３の第１および第２支持部６３ｂ，６３ｃには、第１および第２リンクアーム６１，６２の一端部をそれぞれ回動可能に連結するための第１および第２連結軸６４，６６を挿通せしめる第１および第２連結孔４９，５０が、両吸気弁１９…の開閉作動方向に並ぶようにして設けられており、両吸気弁１９…側で第１および第２連結孔４９，５０の外縁に接する接線Ｌに対して両吸気弁１９…とは反対側に少なくとも一部が配置される連結壁６３ｄ…で、第１および第２支持部６３ｂ，６３ｃ間が連結されるので、第１および第２支持部６３ｂ，６３ｃの剛性を高めることができる。。

また第２リンクアーム６２の他端部の第２連結部６２ａがロッカアーム６３側に最も近づいた状態で前記第２連結部６２ａに対向するようにして連結壁６３ｄ…に凹部５１…が形成されており、第２リンクアーム６２の第２連結部６２ａをロッカアーム６３側に極力近接した位置まで変位させることが可能であり、それにより動弁装置のコンパクト化を可能としつつ吸気弁１９…の最大リフト量を極力大きく設定することが可能となる。

さらに連結壁６３ｄ…に肉抜き部５２…が形成されるので、連結壁６３ｄ…による剛性増大を可能としつつロッカアーム６３の重量増大を抑えることができる。

第１および第２リンクアーム６１，６２の一端部をロッカアーム６３に連結する第１および第２連結軸６４，６６のうち上方の第１連結軸６４側に向けてオイルを供給するオイルジェット５８…がエンジン本体１０に固定配置されており、第１および第２リンクアーム６１，６２のうち上方の第１リンクアーム６１およびロッカアーム６３間を潤滑したオイルが下方に流下して下方の第２リンクアーム６２およびロッカアーム６３間を潤滑することになる。したがって簡単かつ部品点数を少なくした潤滑構造で、ロッカアーム６３と、第１および第２リンクアーム６１，６２との連結部をともに潤滑して円滑な動弁作動を保証することができる。

しかもローラ６５を両側から挟むようにして略Ｕ字状に形成される第１支持部６３ｂが前記ロッカアーム６３に設けられ、第１リンクアーム６１の一端部の第１連結部６１ａ…が、ローラ６５を軸支する第１連結軸６４を介して第１支持部６３ｂに回動可能に連結され、前記オイルジェット５８…が、第１リンクアーム６１および第１支持部６３ｂの合わせ面に向けてオイルを供給するようにしてエンジン本体１０に配設されるので、ローラ６５の軸支部をも潤滑することができる。

さらに動弁カム６９が設けられる吸気カムシャフト３１を回転自在に支承するようにしてエンジン本体１０に設けられる吸気カムホルダ４６…のキャップ４５…に、オイルジェット５８…が配設されるので、吸気カムシャフト３１および吸気カムホルダ４６…間を潤滑するための油路を利用して、充分に高圧かつ充分な量のオイルをオイルジェット５８…から供給することができる。

またリフト可変機構３３は、第２リンクアーム６２の両側に配置される一対のクランクウエブ６８ｂ，６８ｂと、両クランクウエブ６８ｂ…間を直角に連結する可動軸６８ａと、該可動軸６８ａからオフセットした位置でクランクウエブ６８ｂ…に直角に連結されるとともにエンジン本体１０で回動可能に支承される支軸６８ｃ…とを有してクランク状に構成されるコントロール軸６８を備えており、支軸６８ｃがエンジン本体１０のヘッドカバー１６に回動可能に支承されるので、コントロール軸６８を支軸６８ｃの軸線まわりに回動せしめることで可動軸６８ａを容易に変位させることができ、アクチュエータモータ７２によって可動軸６８ａを変位させる機構の単純化を図ることができる。

ところで吸気弁１９…は弁ばね２４…で閉弁方向に付勢されるのであるが、ロッカアーム６３は、弁ばね２４…とは別のロッカアーム付勢ばね５４…により、ローラ６５を動弁カム６９に当接させる方向に付勢されており、吸気弁１９…の閉弁状態でもロッカアーム６３のローラ６５が動弁カム６９から離れることはなく、吸気弁１９…の微小開弁時における弁リフト量の制御精度を高くすることができる。

またロッカアーム付勢ばね５４…が、第１および第２リンクアーム６１，６２の他端部を回動可能に支承する固定支軸６７および可動軸６８ａの一方、この実施例では固定支軸６７を囲繞するコイル状のねじりばねであり、ロッカアーム付勢ばね５４…の設置スペースを小さくし、動弁装置のコンパクト化を図ることができる。

またロッカアーム６３には、ローラ６５が第１リンクアーム６１の一端部をロッカアーム６３に連結する第１連結軸６４を介して軸支され、動弁カム６９が設けられたカムシャフト３１を回転可能に支承してエンジン本体１０に設けられる吸気カムホルダ４６の支持壁４４ａ…には、可動軸６８ａの軸線に直交する平面への投影図上で第２リンクアーム６２の可動範囲外に位置する係止ピン５５…が植設され、ロッカアーム付勢ばね５４…の一端が第１連結軸６４に係合され、ロッカアーム付勢ばね５４…の他端が係止ピン５５…に係合されるので、第２リンクアーム６２との干渉を確実に回避してロッカアーム付勢ばね５４…を配置することができる。

また第１リンクアーム６１の他端部の両側で固定支軸６７をそれぞれ囲繞する一対の前記ロッカアーム付勢ばね５４…よりも内方に、一対の前記クランクウエブ６８ｂ…が配置されるので、固定支軸６７側にコントロール軸６８を極力近接させて配置することが可能となるので動弁装置のコンパクト化を図ることができる。

しかも固定支軸６７を支持する一対の支持ボス５３，５３が、第１リンクアーム６１の他端部を両側から挟むようにしてエンジン本体１０の吸気カムホルダ４６…における支持壁４４ａ…に設けられ、ロッカアーム付勢ばね５４…が、両支持ボス５３，５３を囲繞してエンジン本体１０およびロッカアーム６３間に設けられているので、一対の支持ボス５３，５３で第１リンクアーム６１の他端部における固定支持部６１ｂの移動を規制しつつ、ロッカアーム付勢ばね５４…の収縮による影響が固定支軸６７に及ぶことを回避するようにして、ロッカアーム付勢ばね５４…のコンパクトな配置が可能となる。

第１リンクアーム６１の他端部には、側面視ではロッカアーム付勢ばね５４…の外周よりも内方に外周が配置されるようにした円筒状の固定支持部６１ｂが設けられ、その固定支持部６１ｂが固定支軸６７で回動可能に支承されるのであるが、固定支持部６１ｂの軸方向両端部には、前記ロッカアーム付勢ばね５４…が固定支持部６１ｂ側に倒れるのを阻止する複数の突部５６，５７…が、周方向に間隔をあけてそれぞれ突設されている。したがって固定支持部６１ｂの大型化を抑制しつつロッカアーム付勢ばね５４…の前記倒れを防止し、固定支持部６１ｂの支持剛性を高めることができる。

しかも前記突部５６，５７…が第２リンクアーム６２の作動範囲を避けて配置されるので、突部５６，５７…が固定支持部６１ｂに設けられるにもかかわらず、第２リンクアーム６２の作動範囲を充分に確保することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

エンジンの部分縦断面図であって図２の１−１線断面図である。 図１の２−２線断面図である。 図２の３−３線矢視図である。 リフト可変機構の側面図である。 リフト可変機構の分解斜視図である。 図４の６−６線拡大断面図である。 図４の７−７線断面図である。 図３の８矢視図である。 リフト可変機構の作用説明図である。 機関弁のリフト曲線を示す図である。 図３の要部拡大図である。 コントロールアームの回転角とセンサアームの回転角との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０・・・エンジン本体
１９・・・機関弁である吸気弁
２４・・・弁ばね
４６・・・カムホルダ
５３・・・支持ボス
５４・・・ロッカアーム付勢ばね
５５・・・係止ピン
５６，５７・・・突部
６１・・・第１リンクアーム
６１ｂ・・・固定支持部
６２・・・第２リンクアーム
６３・・・ロッカアーム
６４・・・連結軸
６５・・・カム当接部としてのローラ
６７・・・固定支軸
６８ａ・・・可動軸
６８ｂ・・・クランクウエブ
６８ｃ・・・支軸
６８・・・コントロール軸
６９・・・動弁カム
７２・・・駆動手段としてのアクチュエータモータ
Ｅ・・・エンジン

Claims (7)

1. 動弁カム（６９）に当接するカム当接部（６５）を有するとともに弁ばね（２４）で閉弁方向に付勢される機関弁（１９）に開弁方向の力を付与するようにして連動、連結されるロッカアーム（６３）と、該ロッカアーム（６３）に一端部が回動可能に連結されるとともに他端部がエンジン本体（１０）の固定位置に回動可能に支承される第１リンクアーム（６１）と、前記ロッカアーム（６３）に一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が変位可能な可動軸（６８ａ）で回動可能に支承される第２リンクアーム（６２）と、機関弁（１９）のリフト量を連続的に変化させるべく前記可動軸（６８ａ）の位置を変位させることを可能として可動軸（６８ａ）に連結される駆動手段（７２）と、前記弁ばね（２４）とは別にして前記カム当接部（６５）を前記動弁カム（６９）に当接させる方向に前記ロッカアーム（６３）を付勢するロッカアーム付勢ばね（５４）とを備えることを特徴とするエンジンの動弁装置。
2. 前記カム当接部であるローラ（６５）が第１リンクアーム（６１）の一端部をロッカアーム（６３）に連結する連結軸（６４）を介して前記ロッカアーム（６３）に軸支され、前記動弁カム（６９）が設けられたカムシャフト（３１）を回転可能に支承して前記エンジン本体（１０）に設けられるカムホルダ（４６）には、前記可動軸（６８ａ）の軸線に直交する平面への投影図上で第２リンクアーム（６２）の可動範囲外に位置する係止ピン（５５）が植設され、前記ロッカアーム付勢ばね（５４）の一端が前記連結軸（６４）に係合され、前記ロッカアーム付勢ばね（５４）の他端が前記係止ピン（５５）に係合されることを特徴とする請求項１記載のエンジンの動弁装置。
3. 前記ロッカアーム付勢ばね（５４）が、前記第１および第２リンクアーム（６１，６２）の他端部を回動可能に支承する固定支軸（６７）および前記可動軸（６８ａ）の一方を囲繞するコイル状のねじりばねであることを特徴とする請求項１または２記載のエンジンの動弁装置。
4. 第２リンクアーム（６２）の両側に配置される一対のクランクウエブ（６８ｂ）と、両クランクウエブ（６８ｂ）間を直角に連結する前記可動軸（６８ａ）と、該可動軸（６８ａ）からオフセットした位置で前記クランクウエブ（６８ｂ）に直角に連結されるとともにエンジン本体（１０）で回動可能に支承される支軸（６８ｃ）とを有してクランク状に構成されるコントロール軸（６８）に前記駆動手段（７２）が連結され、前記第１リンクアーム（６１）の他端部の両側で前記固定支軸（６７）をそれぞれ囲繞する一対の前記ロッカアーム付勢ばね（５４）よりも内方に、一対の前記クランクウエブ（６８ｂ）が配置されることを特徴とする請求項３記載のエンジンの動弁装置。
5. 前記固定支軸（６７）を支持する一対の支持ボス（５３）が、第１リンクアーム（６１）の他端部を両側から挟むようにしてエンジン本体（１０）に設けられ、前記ロッカアーム付勢ばね（５４）が、前記両支持ボス（５３）を囲繞してエンジン本体（１０）およびロッカアーム（６３）間に設けられることを特徴とする請求項３または４記載のエンジンの動弁装置。
6. 前記第１リンクアーム（６１）の他端部には、側面視では前記ロッカアーム付勢ばね（５４）の外周よりも内方に外周が配置されるようにした円筒状の固定支持部（６１ｂ）が前記固定支軸（６７）で回動可能に支承されるようにして設けられ、前記固定支持部（６１ｂ）の軸方向両端部には、前記ロッカアーム付勢ばね（５４）が固定支持部（６１ｂ）側に倒れるのを阻止する複数の突部（５６，５７）が、周方向に間隔をあけてそれぞれ突設されることを特徴とする請求項５記載のエンジンの動弁装置。
7. 前記突部（５６，５７）が、第２リンクアーム（６１）の作動範囲を避けて配置されることを特徴とする請求項６記載のエンジンの動弁装置。

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