JP2005299536A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、気筒毎における可変動弁装置の各部品の組付誤差を比較的簡単な構成により調整可能とした内燃機関の可変動弁装置を提供する。
【解決手段】本発明の可変動弁装置は、複数の気筒を有する内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフト１０、同カムシャフト１０によって駆動され吸気バルブ５を開閉する動力伝達部材とを有し、動力伝達部材４５の吸気バルブ又は排気バルブ側を駆動する駆動範囲を変化させることにより、吸気バルブ５のリフト量を変化させる可変動弁装置２０で、内燃機関の非作動時に、動力伝達部材４５の吸気又は排気バルブ側を駆動する駆動位置を調整可能な調整機構６２を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸気あるいは排気バルブの駆動位相を可変可能とした内燃機関の可変動弁装置に関する。

自動車に搭載されるエンジン（内燃機関）の多くは、エンジンの排出ガス対策や燃費低減などの理由から、可変動弁装置を搭載して、自動車の運転状態に応じ、吸・排気バルブの位相（開閉タイミング）を変化させることが行われている。

このような可変動弁装置には、カムシャフトに形成されているカムの位相を、一旦、ベース円区間とリフト区間とが連なる往復式のカムに置き換える往復カム式構造がある。同構造の多くは、往復式カムに置き換えたベース円区間とリフト区間との比率を可変させるロッカアーム機構を採用して、同比率を自動車の運転状態に応じて変化させる構造が用いられている（例えば特許文献１を参照）。
特許第３２４５４９２号公報

特許文献１に示される可変動弁装置は、可変動弁装置の各部分をそれぞれ順番にシリンダヘッドの各部に組付ける構造が用いられている。

ところで、可変動弁装置の各部品をシリンダヘッドの各部に組付ける際等に各部品の組付誤差が発生した場合は、リフト量や開弁期間の差が発生し、気筒毎に燃焼状態の差が生じて振動の発生や燃費の悪化の原因となるおそれがある。

しかしながら、特許文献１に示される可変動弁装置では、気筒間の組付誤差の調整をすることが困難であるといった問題があった。

そこで、本発明の目的は、気筒毎における可変動弁装置の各部品の組付誤差を比較的簡単な構成により調整可能とすることにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、複数の気筒を有する内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトによって駆動され、吸気バルブ又は排気バルブを開閉する動力伝達部材を有し、動力伝達部材の吸気バルブ又は排気バルブ側を駆動する駆動範囲を変化させることにより、吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、内燃機関の非作動時に、動力伝達部材の吸気又は排気バルブ側を駆動する駆動位置を調整可能な調整機構を設けた。

請求項２に記載の発明は、調整機構がカムシャフトの回転に連動しない部位に設けられるようにした。

請求項３に記載の発明は、動力伝達部材が、内燃機関に設けられたロッカシャフトに揺動自在に支持され吸気又は排気バルブを開閉可能な第１アームを駆動し、調整機構が、動力伝達部材の第１アームに対する駆動位置を調整可能とした。

請求項４に記載の発明は、調整機構がロッカシャフトに設けられる構成とした。

請求項５に記載の発明は、動力伝達部材が、カムシャフトに形成されたカムと当接して該カムにより駆動されロッカシャフト側を支点として揺動する第２アームと、ロッカシャフトの近傍に配置された支持軸に揺動自在に設けられ、第２アームの変位を受け第２アームの支点移動がもたらす該第２アームの姿勢変化にしたがいカムの位相を可変させて第１アームを駆動する第３アームとを有した構成とし、調整機構が、第３アームの第１アームに対する駆動位置を内燃機関の非作動時に調整可能とした。

請求項６に記載の発明は、ロッカシャフトに先端部が突き出るように支持され、該先端部が第２アームのロッカシャフト側の支持部に可動自在に支持された中継部材を有し、ロッカシャフトの回転変位に伴う中継部材の姿勢変化により、第２ロッカアームの支点が変位する構成とした。

請求項７に記載の発明は、調整機構が中継部材のロッカシャフトから突き出る先端部の突出量を調整する構成とした。

請求項８に記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトによって駆動され、吸気バルブ又は排気バルブを開閉する動力伝達部材を有し、動力伝達部材の吸気バルブ又は排気バルブ側を駆動する駆動範囲を変化させることにより、吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、ロッカシャフトに揺動自在に支持され吸気又は排気バルブを駆動可能な第１アームを備え、動力伝達部材は、カムシャフトに形成されたカムと当接して該カムにより駆動されロッカシャフト側を支点として揺動する第２アームと、ロッカシャフトの近傍に配置された支持軸に揺動自在に設けられ第２アームの変位を受け第２アームの支点移動がもたらす該第２アームの姿勢変化にしたがいカムの位相を可変させて第１アームを駆動する第３アームとを有し、内燃機関の非作動時に、第３アームの第１アームに対する駆動位置を調整可能な調整機構を第３アームに設ける構成とした。

請求項９に記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトによって駆動され、吸気バルブ又は排気バルブを開閉する動力伝達部材を有し、動力伝達部材の吸気バルブ又は排気バルブ側を駆動する駆動範囲を変化させることにより、吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、ロッカシャフトに揺動自在に支持され吸気又は排気バルブを駆動可能な第１アームを備え、動力伝達部材は、カムシャフトに形成されたカムと当接して該カムにより駆動されロッカシャフト側を支点として揺動する第２アームと、ロッカシャフトの近傍に配置された支持軸に揺動自在に設けられ第２アームの変位を受け第２アームの支点移動がもたらす該第２アームの姿勢変化にしたがいカムの位相を可変させて第１アームを駆動する第３アームとを有し、第２アームは第３アームを駆動する駆動面を有し、第３アームは該第３アームの揺動方向に回動自在に支持されかつ外周部に駆動面と面接触する被駆動面が形成された軸部材を有し、軸部材を被駆動面が異なる別個の軸部材に取り換えることにより、第２アームに対する第３アームの相対位置を変化させ、第３アームの第１アームに対する駆動位置を調整可能とした。

請求項１０に記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトによって駆動され、吸気バルブ又は排気バルブを開閉する動力伝達部材を有し、動力伝達部材の吸気バルブ又は排気バルブ側を駆動する駆動範囲を変化させることにより、吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、内燃機関の非作動時に、各気筒の吸気バルブ又は排気バルブの開閉期間を調整可能な調整機構を備えた構成とした。

請求項１、請求項１０に記載の発明によれば、調整機構を設けたから、気筒毎における可変動弁装置の各部品の組付誤差やばらつきを比較的簡単な構成により調整可能とすることができる。

それ故、可変動弁装置の組付け後などに、気筒間の組付誤差やばらつきを調整することができ、気筒間の燃焼を均一にして燃費を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、調整機構の設置に際し、単に調整機構を設けるとその部位の重量が増加するものの、該調整機構がカムシャフトの回転に連動しない部位に設けられることにより、弁作動時の慣性重量を抑制することができ、エンジン性能を向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、調整機構が第１アームに対する駆動位置を調整可能としたから、比較的簡単に気筒間での組付誤差の調整ができる。

請求項４に記載の発明によれば、スペースを有効に活用することができ、装置の大型化が抑制できる。

請求項５に記載の発明によれば、調整機構は第３アームの第１アームに対する駆動位置を直接的に調整可能としたから、比較的簡単に気筒間での組付誤差の調整ができる。

請求項６に記載の発明によれば、比較的簡単な構成で、バルブ開弁時期の調整を行うことができる。

請求項７に記載の発明によれば、中継部材の突出量の加減がもたらす第１アームから第３アームの姿勢変化により、バルブ開弁時期の調整ができ、容易に複数気筒における気筒間のばらつきを正すことができる。

請求項８に記載の発明によれば、調整機構が第３アームに設けられる構成なので、内燃機関の上方から容易に調整機構にアクセスすることができ、調整を容易に行うことができる。

請求項９に記載の発明によれば、調整機構の重量増加を抑制しながら、容易に複数気筒における気筒間のばらつきを正すことができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明を図１〜図９に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。

図１は、内燃機関、例えば複数気筒が直列に並ぶレシプロ式ガソリンエンジンのシリンダヘッド１の断面図を示している。このシリンダヘッド１の下面には、気筒の配列にならって燃焼室２が長手方向に沿って形成されている。これら燃焼室２毎に、例えば２個づつ（一対）、吸気ポート３および排気ポート４（片側しか図示せず）が設けてある。さらにシリンダヘッド１の上部には、吸気ポート３を開閉する吸気バルブ５（往復バルブで構成される）、排気ポート４を開閉する排気バルブ６（往復バルブで構成される）がそれそれ組付けられている。なお、複数の吸気バルブ５、複数の排気バルブ６には、いずれもバルブスプリング７で閉方向に付勢される常閉式が用いてある。またシリンダヘッド１の上部には、複数の吸気バルブ５、複数の排気バルブ６を駆動させる動弁系、例えばＳＯＨＣ式の動弁系８が搭載されている。

この動弁系８について説明すると、１０は、燃焼室２の頭上にシリンダヘッド１の長手方向に回転自在に配設されたカムシャフト、１１は、このカムシャフト１０を挟む上部片側（シリンダヘッド幅方向片側）で上記カムシャフト１０とほぼ平行に配置されて支持された回動可能な吸気側のロッカシャフト、１２は、その反対側に上記カムシャフト１０とほぼ平行に配設（固定）された排気側のロッカシャフト、１３は、ロッカシャフト１０の近傍、例えばロッカシャフト１１とロッカシャフト１２間の上側の地点に、上記カムシャフト１０とほぼ平行に配設（固定）された支持シャフト（本願の支持軸に相当）を示す。カムシャフト１０は、エンジンのクランク出力により、図１中の矢印方向に沿って回転駆動される部品である。このカムシャフト１０には、燃焼室２毎、吸気用カム１５（１つ）と排気用カム１６（２つ）が形成されている。具体的には、吸気用カム１５は燃焼室２の頭上中央となるシャフト部分に形成され、排気用カム１６はその吸気用カム１５を挟む両側の部分にそれぞれ形成してある（図２に図示）。

このうち排気側のロッカシャフト１２には、排気用カム１６毎（排気バルブ６毎）に、排気バルブ６駆動用のロッカアーム１８（図１；片側しか図示せず）がそれぞれ回動自在に設けられている。また吸気側のロッカシャフト１１には、吸気用カム１５毎に、複数（一対）の吸気バルブ５を一緒に駆動するロッカアーム機構１９が設けられていて、カムシャフト１０の回転により、所定の燃焼サイクル（例えば吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程の４サイクル）にしたがい、吸気バルブ５、排気バルブ６を開閉させるようにしてある。

この吸気側のロッカアーム機構１９に、可変動弁装置２０が採用されている。図２にはこの可変動弁装置２０を構成するロッカアーム機構１９の平面図が示され、図３には同ロカアーム機構１９を分解した斜視図が示されている。

同可変動弁装置２０を説明すると、同装置２０を構成するロッカアーム機構１９には、図１〜図３に示されるようにロッカシャフト１１に揺動自在に支持されるロッカアーム２５（第１アームに相当）と、吸気用カム１５で駆動されるセンタロッカアーム３５（第２アームに相当）と、支持シャフト１３に揺動自在に支持されるスイングカム４５（第３アームに相当）とを組み合わせた構造が用いられている。

このうちロッカアーム２５には、例えば図３に示されるような複数（一対）の吸気バルブ５へ変位を伝える部分を二股形状にした構造が採用されている。例えばロッカアーム２５は、中央に筒状のロッカシャフト支持用ボス２６を有し、そのボス２６を挟んだ一端側に、吸気バルブ５の駆動をなす駆動部分、例えばアジャストスクリュ部２７をもつ一対のロッカアーム片２９を並行に配置し、これらロッカアーム片２９の他端部間に、当接子となるローラ部材３０を回転自在に挟み込んだ構造が用いられている。なお、３２はローラ部材３０を回転自在に枢支するための短シャフトを示す。そして、組み上げられたロッカアーム２５の各ロッカシャフト支持用ボス２６がロッカシャフト１１に揺動自在に嵌挿され、ローラ部材３０をシリンダヘッド１の中央側に向け、残るアジャストスクリュ部２７をそれぞれシリンダヘッド１の上部から突き出ている吸気バルブ５の上部端（バルブステム端）に配置させてある。

またセンタロッカアーム３５には、図１および図３に示されるように吸気用カム１５のカム面と転接する転接子、例えばカムフォロア３６と、同カムフォロア３６を回転自在に支持する枠形のホルダ部３７とをもつ、ほぼＬ形部材が用いられている。具体的には、センタロッカアーム３５は、カムフォロア３６を中心として、ホルダ部３７から上方、具体的にはロッカシャフト１１と支持シャフト１３間へ向かって柱状に延びる中継用アーム部３８と、ホルダ部３７の側部から、一対のロッカアーム片２９間から露出するロッカシャフト部分１１ａ（図５〜図８に図示）の下側へ延びる平板状の支点用アーム部３９とを有して、Ｌ形に形成してある。そして、中継用アーム部３８の先端（上端面）には、スイングカム４５へ変位を伝える中継面として、例えばロッカシャフト１１側が低く、支持シャフト１３側が高くなるよう傾斜させた傾斜面４０（本願の駆動面に相当）が形成してある。残る支点用アーム部３９の先端部は、ロッカシャフト部分１１ａに支持されている。この支持には、図１、図３、図４〜図８に示されるようにロッカシャフト部分１１ａに、支点用アーム部３９と組み合うピン部材４１（本願の中継部材に相当）を直径方向（径方向）に組付けた構造が用いられている。すなわち、ピン部材４１には、下端部に球面状部４１ａが形成され、外周面におねじ部４１ｃが形成された部品が用いられている。このピン部材４１は、ロッカシャフト部分１１ａの上側に形成された据付座１１ｂ（例えば切欠部よりなる）から下側（径方向）へ貫通するよう、支点用アーム部３９の先端部に向って進退可能に螺挿、さらには据付座１１ｂ上から突き出た端部をロック用ナット４１ｂで締め付けることによって、ロッカシャフト部分１１ａに固定してある。なお、図示はしないがロッカシャフト部分４１ｃのピン部材４１が貫通する通孔はねじ孔で形成されている。そして、ロッカシャフト部分１１ｂの下端部から突き出たピン端部が支点用アーム部３９に支持させてある。具体的には、支点用アーム部３９の先端部上面には、ロッカシャフト部分１１ａから突き出た球面状部４１ａと回動（可動）可能に嵌まり合う半球面状の受け部４２が形成されていて、同支持によりカムフォロア３６が吸気用カム１５で駆動されると、センタロッカアーム３５が、ロッカシャフト１１側を支点、すなわち球面状部４１ａと受け部４２とが嵌まり合うピボット部を支点に、上下方向へ揺動するようにしてある。

またロッカシャフト１１の端部には、制御アクチュエータとして、例えば制御用モータ４３（図３のみ図示）が接続されていて、制御用モータ４３の作動により、ロッカシャフト１１を所望に回動変位、例えば図５および図６に示されるピン部材４１が略垂直方向に配置された姿勢から、図７および図８に示されるカムシャフト回転方向に傾いた姿勢までの範囲で回動変位できるようにしている。つまり、制御モータ４３、ピボット支持構造で構成される支点移動機構４４により、センタロッカアーム３５のロッカシャフト１１側の支点を、同シャフト１１の軸方向と交差する方向に移動（変位）できるようにしている。そして、この移動がもたらすセンタロッカアーム３５の位置ずれを利用して、図５〜図８に示されるようにカムフォロア３６の吸気用カム１５に対する転接位置（当接位置）が可変、すなわち吸気用カム１５の回転方向前後へ変位できるようにしている。

一方、スイングカム４５は、図１〜図３に示されるように支持シャフト１３に回動自在に嵌挿される筒状のボス部４６と、同ボス部４６からローラ部材３０（ロッカアーム２５）へ向って延びるアーム部４７と、同アーム部４７の下部に形成した変位受け部４８とを有して形成されている。このうちアーム部４７の先端には、ロッカアーム２５へ変位を伝える伝達面部として、例えば上下方向に延びるカム面４９が形成されている。このカム面４９がロッカアーム２５のローラ部材３０の外周面に転接させてある。また変位受け部４８には、例えば図３に示されるようにアーム部４７の下部のうち、カムシャフト１０の直上となる下面部分に凹陥部５１を形成し、同凹陥部５１内に、シャフト１０，１１と同じ向きで、短シャフト５２（本願の軸部材に相当）を回転自在に収めた構造が用いられている。つまり、短シャフト５２は、スイングカム４５の揺動方向に回動自在に支持させてある。また凹陥部５１の開放部から露出する短シャフト５２の下部外周部には、凹部５３が形成されている。そして、同凹部５３内に中継用アーム部３８（センタロッカアーム３５）の先端部が摺動自在に差し込まれている。この凹部５３の底面には、平面状の受け面５３ａ（本願の被駆動面に相当）が形成されていて、同受け面５３ａが傾斜面４０と面接触して、該傾斜面４０をスライド可能に受け止めている。

これにより、スイングカム４５は、センタロッカアーム３５の揺動変位を受けると、支持シャフト１３が支点とし、凹部５３をセンタロッカアーム３５からの荷重が作用する作用点とし、カム面４９がロッカアーム２５を駆動させる力点として、周期的に揺動する構造にしてあると同時に、カムフォロア３６が吸気用カム１５の所定位置から進角方向や遅角方向へ変位（センタロッカアーム３５が吸気用カム１５の移動方向前後へ変位）すると、該変位に伴うスイングアーム４５の姿勢の変化から、吸気用カム１５の位相が進角方向（あるいは遅角方向）へずれるようにしてある。

またカム面４９には、例えば支持シャフト１３の中心からの距離が変化する曲面（本願の変換部）が用いられている。これには、例えば図１中に示されるようにカム面４９の上部側をベース円区間α、すなわち図１中に示されるように支持シャフト１３の軸心を中心とした円弧面で形成された区間とし、下部側をリフト区間β、すなわち上記円弧に連続した反対向きの円弧面及びさらに反対向きの円弧面、例えば吸気用カム１５のリフト域のカム形状と同じような円弧面で形成された区間とした曲面が用いられている。このカム面４９により、カムフォロア３６が吸気用カム１４の所定位置から進角方向へ変位（センタロッカアーム３５の支点位置が変位）すると、ローラ部材３０が接するカム面４９の領域が変化、詳しくはローラ部材３０が行き交うベース円区間αとリフト区間βの比率が変化するようにしてある。この進角方向の位相変化を伴いながら行われる区間α，βの比率の変化により、吸気バルブ５の開閉タイミングが開弁時期よりも閉弁時期を大きく可変されたり、同時に吸気バルブ５のバルブリフト量が連続的に可変されたりしている。

またピン部材４１の上端部には、回動操作を受ける受け部として例えばプラス形の溝部６０が形成されている。そして、このピン部材４１の溝部６０と、先に述べたピン部材４１の螺挿構造と、先に述べたピン部材４１をロックするナット４１ｂとの組み合わせから、吸気バルブ５の開弁時期を気筒毎に調整可能とした機構、すなわち調整機構６２を構成している。さらに述べれば、同調整機構６２は、エンジンの非作動時に、図４に示されるようにピン部材４１を作業の邪魔とならない向きに位置決めた姿勢から、例えばナット工具６３でナット４１ｂのアンロック・ロック操作を行い、例えばドライバー案内治具６４およびプラス形のドライバー６５を併用してピン部材４１の回転操作を行うことにより、ピン部材４１の先端の突出量が可変されるようにしてある。つまり、突出量の可変がもたらす、センタロッカアーム３５の位置（姿勢）、スイングカム４５の位置（姿勢）の変更により、吸気バルブ５へ伝わる開弁時期が調整される構造にしている。

なお、図１中、５４はロッカアーム１８、センタロッカアーム３５およびスイングアーム４５の相互間を密接する方向に付勢するためのプッシャ、５５は燃焼室２内の混合気を点火する点火プラグを示す。

つぎに、このように構成された可変動弁装置２０の作用を説明する。

まず、吸気バルブ５の開閉に伴うロッカアーム機構１９の動きについて説明すれば、今、カムシャフト１０が回転（矢印方向）しているとする。

このとき、センタロッカアーム３５のカムフォロア３６は、ロッカアーム片２９間に配置されている吸気用カム１５を受けていて、同カム１５のカムプロフィールにならい駆動される。すると、センタロッカアーム３５は、ロッカシャフト１１側のピボット部を支点として上下方向へ揺動される。この揺動変位が、センタロッカアーム３５の直上にあるスイングカム４５へ伝わる。

ここで、スイングカム４５は、一端部が支持シャフト１３で揺動自在に支持され、他端部がロッカアーム２５のローラ部材３０に転接されている。この状態から、下部に有る回転自在な短シャフト５２に形成した受け面５３ａで、中継用アーム部３８先端の傾斜面４０を受けている。これにより、スイングカム４５は、傾斜面４０をすべりながら、該傾斜面４０で押し上げられたり下降したりするといった挙動を繰り返す。このスイングカム４５の揺動により、カム面４９は上下方向へ駆動される。

このとき、カム面４９には、ローラ部材３０が転接しているから、カム面４９でローラ部材３０を周期的に押圧する。この押圧を受けてロッカアーム２５は、ロッカシャフト１１を支点に駆動（揺動）され、複数（一対）の吸気バルブ５を一度に開閉させる。

こうした運転中、制御モータ４３の作動により、ロッカシャフト１１を回動させ、例えば最大バルブリフト量が確保される地点に、センタロッカアーム３５の支点位置を移動させる。すると、支点位置の変位から、センタロッカアーム３５のカムフォロア３６は、吸気用カム１５上を変位して、スイングカム４５のカム面４９を垂直に近い角度（ベース円区間αにあるとき）となる姿勢に位置決められる。

これにより、カム面４９は、ローラ部材３０が行き交う領域（比率）が、最大のバルブリフト量をもたらす領域、すなわち図５に示される最も短いベース円区間αと図６に示される最も長いリフト区間βに設定される。すると、吸気バルブ５は、狭いベース円区間αと最も長いリフト区間βとがなすカム面部分で駆動されるロッカアーム２５にしたがい、図９中のＡ１の線図に示されるような最大バルブリフト量、さらには所望とする開閉タイミングで開閉される。

この状態から、吸気用カム１５の位相を可変するときは、図７および図８に示されるように制御モータ４３の作動により、ロッカシャフト１１を最大バルブリフト量が確保される位置（図５および図６中のピン部材４１位置）から、時計方向へ回動させる。これにより、センタロッカアーム３５のピボット部（支点位置）は、カムシャフト１０側へずれる。

ここで、センタロッカアーム３５は、スイングアーム４５へ変位を伝える部分が、中継用アーム部３８の傾斜面４０と同傾斜面４０と面接触する短シャフト５２の受け面５３ａとにより形成され、吸気用カム１５を受ける部分が吸気用カム１５と転接するカムフォロア３６で形成されているから、上記変位（ずれ）を受けると、センタロッカアーム３５の全体は、カムフォロア３６の転接位置が吸気用カム１５の進角方向へ進むように変位（ずれ）する。この転接位置の変化により、可変しようとするカム位相の開弁時期が、ピボット部（支点位置）の可変量に応じて早まる。

また傾斜面４０も、支点の移動を受けて、当初の位置から受け面５３ａ上を進角方向へ変位（スライド）する。これにより、スイングカム４５は、図７および図８に示されるようにカム面４９が下側へ傾く姿勢に変わる。この傾きが大きくなるにしたがい、ローラ部材３０が行き交うカム面４９の領域は、ベース円区間αが次第に長く、リフト区間βが次第に短くなる比率の領域に変わる。そして、この可変したカム面４９のカムプロフィールがローラ部材３０へ伝達され、ロッカアーム２５を、開弁時期を早めながら揺動駆動する。これにより、吸気バルブ５の開閉タイミングは、センタロッカアーム３５の支点位置の移動にしたがい、図９中に示されるように最大バルブリフト量Ａ１から、ピン部材４１が傾くことで得られる最小バルブリフト量Ａ７まで、最大バルブリフト時とほぼ同じ開弁時期から開弁するタイミングを保ちながら、連続的に可変制御される。なお、図７および図８は、この可変制御のうち、最小バルブリフト量Ａ７にしたときの状態を示している。

これにより、ロッカアーム２５、センタロッカアーム３５およびスイングカム４５を組み合わせた単一のロッカアーム機構１９だけで、閉弁時期を大きく変化させるカム位相の可変ができる。特に支点移動機構４４は、回動可能なロッカシャフト１１にピン部材４１を設け、同ピン部材４１の端部をセンタロッカアーム３５の支点部に支持する構造なので、部品点数、さらには占有面積が抑えられた簡素なコンパクトな機構ですむ。このため、可変動弁装置２０のコンパクト化が図れる利点も併せもつ。

しかも、スイングカム４５は、支持シャフト１３からカム面４９までの距離を変化させて、ロッカアーム２５へ伝わるカム位相をバルブリフト量と共に連続的に可変させる構造が用いてあるので、開弁時期よりも閉弁時期を大きく変化させて連続的に吸気バルブ５の開閉タイミングおよびバルブのリフト量の可変を同時に行うことができる。こうした閉弁時期を可変するタイミングでのバルブリフト量、開閉タイミングの連続的な可変は、ロスを抑えながら吸入空気を気筒内へ吸入させることができ、特にポンピングロスの低減に優れた効果を発揮する。

そのうえ、調整機構６２により、シリンダヘッド１に可変動弁装置２０を組付けたままの状態から、気筒毎の開弁時期のばらつきが容易に調整できる。すなわち、開弁時期のばらつきを調整するときは、エンジンの非作動時において、まず、作業の邪魔とならないよう、ロッカシャフト１１を回動操作して、例えば図４に示されるようにピン部材４１を、頭部（ナット４１ｂがある端部）がロッカアーム片２９，２９間に臨む姿勢、例えば４５°程度傾いた姿勢に位置決める。ついで、ナット工具６３の先端を、ロッカアーム片２９，２９間から、ピン部材４１の頭部にあるナット４１ｂに嵌め、同ナット工具６３の回動操作により、ナット４１ｂを弛める。この後、ナット工具６３に代えて、同様にドライバー治具６４の先端を、ロッカアーム片２９，２９間から、ナット４１ｂから突き出ているピン部材４１の端部に嵌め、図４中の二点鎖線に示されるようにドライバー治具６４の後端からピン部材４１の端部までの間にドライバー６５を挿入するための案内路６６を形成する。ついで、この案内路６６を通じて、ドライバー６５の先端側を挿入し、先端のプラス形（図示しない）をピン部材４１端に形成されているプラス形の溝部６０へ差込み、ドライバー６５を回動操作して、ピン部材４１の突出量を加減すれば、センタロッカアーム３５の位置（姿勢）、スイングカム４５の位置（姿勢）が変更されて、スイングカム４５のロッカアーム２５を駆動する駆動位置が調整される。これにより、各アームの揺動範囲が調整され、気筒毎に独立して吸気バルブ５の開弁時期の調整が行える。

それ故、駆動位置を調整するといった比較的簡単な構成の調整機構６２により、可変動動弁装置２０の組付け後、容易に、気筒毎における可変動弁装置２０の各部品の組付誤差や複数気筒間の開閉期間のばらつきの調整ができる。この調整により、気筒間の燃焼が均一にでき、燃費の向上や気筒間の燃焼状態の差がもたらす振動等の発生を減少させることができる。しかも、調整機構６２は、ロッカアーム２５に対する駆動位置を調整可能としたから、調整は簡単な構成ですむ。特に調整機構５２には、スイングカム４５のロッカアーム２５に対する駆動位置を直接的に調整する構成が用いてあるので、比較的簡単に調整ができる。そのうえ、調整機構５２には、ロッカシャフト１１にピン部材４１を組付けてバルブ開弁時期の可変を行う構造のうち、ピン部材４１の突出量を加減する構造が用いてあるから、バルブタイミングを可変調整するときのセンタロッカアーム４５、スイングカム４５の姿勢変化をそのまま用いて、バルブ開弁時期の調整ができ、容易に気筒間におけるばらつきを正すことができる。特に調整機構６２は、カムシャフト１０の回転に連動しない部位に設けてあるので、弁作動時の慣性重量は特性され、良好なエンジン性能をもたらす。本実施形態のように調整機構６２をロッカシャフト１１に設けるようにすると、可変動弁装置２０のスペースを有効に活用して、調整機構６２が設置でき、可変動弁装置２０の大型化が抑制されるという利点もたらす。

なお、本実施形態において、位相可変装置を併用しても、位相可変量は小さくてすむため、可変する応答性が生じず、十分な燃費の改善が図れる利点がある。

［第２の実施形態］
図１０および図１１は、本発明の第２の実施形態の要部を示す。

本実施形態は、第１の実施形態のように調整機構６２を非可動部（カムシャフトの回転に連動しない部位）に設けたのではなく、調整機構６２を、可動部、具体的にはスイングカム４５（第３アームに相当）に設けたものである。

具体的には、調整機構６２として、センタロッカアーム３５には、支点用アーム３９の先端部をロッカアーム１１の外周部下部に係止させて、該係止部３９ａを支点に上下方向にセンタロッカアーム全体が上下方向に揺動できるようにした構造を用い、またスイングカム４５のうち、スイングカム４５の揺動支点とカム面４９の間のアーム部分４７には、ロック用のナット４１ｂが付いたピン部材４１を、上側から貫通するよう進退可能に螺挿して、スイングカム４５の下部から突き出た先端の球面状部４１を、センタロッカアーム３５の中継用アーム部３８の端部に形成した半球面状の受け部４２に嵌まり合わせた構造が用いられている。これにより、先に説明した第１の実施形態と同様、エンジンの非作動時に、例えばナット工具やプラス方のドライバー（いずれも図示しない）を併用して、ピン部材４１の先端の突出量を加減することにより、バルブ開弁時期の調整が行えるようにしている。

このようにしても第１の実施形態と同様の効果を奏する。特にこのようにスイングカム４５に調整機構６２を設けると、エンジンの上方から容易に調整機構６２へアクセスできるので、他の部品との干渉等が生じることなく、容易に組付誤差や気筒間のばらつきを調整することができる利点を有する。

［第３の実施形態］
図１２および図１３は、本発明の第３の実施形態の要部を示す。

本実施形態は、調整機構６２として、第１、２の実施形態のようなピン部材を用いた構造ではなく、センタロッカアーム３５（第２アーム）とスイングカム４５（第３アーム）との間に介在する短シャフト５２（軸部材）を用い、同短シャフト５２を形状（高さ）が異なる多数種（１種類だけ図示）、用意しておき、調整時に適切な短シャフト５２に適宜組み替えるようにしたものである。

具体的には、調整機構６２は、例えば図１２および図１３に示されるようにスイングカム４５の下部に形成されている挿通孔５１ａに挿脱可能に収められる短シャフト５２を、受け面５３ａ（被駆動面）の高さ寸法Ｈが異なる凹部５３をもつ複数の種類、用意しておき（１種類だけ図示）、短シャフトを組み換えることで、センタロッカアーム３５の傾斜面４０（駆動面）との接触具合から、センタロッカアーム３５に対するスイングカム４５の相対位置を変化させて、スイングカム４５のロッカアーム（図示しない）に対する駆動位置を調整する構造が用いてある。

このようにしても第１の実施形態と同様の効果を奏する。特にこのように調整機構６２は、ピン部材５２を取り換える構造なので、新たな部品が必要にならないため、部品点数の低減および重量の低減を図ることができる。

但し、第２および第３の実施形態において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を附してその説明を省略した。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば上述した実施形態では、調整機構として、ピン部材をロッカシャフトやスイングカムに貫通させて組付ける構造を用いたり、短シャフトを組み換える構造を用いたが、これに限らず、他の構造でもよい。また調整機構も、螺挿構造、ナット構造、ドライバー操作構造を組み合わせた構造を用いているが、これに限らず、他の構造でもよい。また一実施形態では、本発明を吸気バルブのロッカアーム機構に適用した例を挙げたが、これに限らず、排気バルブのロッカアーム機構に適用してもよい。また上述の実施形態では、ＳＯＨＣ式動弁系（１本のカムシャフトで吸気バルブと排気バルブを駆動する構造）のエンジンに本発明を適用したが、これに限らず、ＤＯＨＣ式動弁系（カムシャフトが吸気側と排気側とに専用にある構造）のエンジンに本発明を適用してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る可変動弁装置を、同装置を搭載したシリンダヘッドと共に示す断面図。 同可変動弁装置の平面図。 同可変動弁装置の分解斜視図。 同可変動弁装置を調整するときを説明する断面図。 同可変動弁装置の最大バルブリフト制御時におけるカム面のベース円区間にロッカアームの当接部があるときの状態を示す断面図。 同じくカム面のリフト区間にロッカアームの当接部があるときの状態を示す断面図。 同可変動弁装置の最小バルブリフト制御時におけるカム面のリフト区間にロッカアームの当接部があるときの状態を示す断面図。 同じくカム面のリフト区間にロッカアームの当接部があるときの状態を示す断面図。 同可変動弁装置の性能を示す線図。 本発明の第２の実施形態に係る可変動弁装置の要部を示す平面図。 同可変動弁装置の断面図。 本発明の第３の実施形態に係る可変動弁装置の要部を示す断面図。 図１２中のＡ−Ａ線に沿う断面図。

符号の説明

５…吸気バルブ、６…排気バルブ、１０…カムシャフト、１１…吸気側のロッカシャフト、１３…支持シャフト（支持軸）、１９…ロッカアーム機構、２０…可変動弁装置、２５…ロッカアーム（第１アーム）、３０…ローラ部材、３５…センタロッカアーム（第２アーム）、４０…傾斜面（駆動面）、４１…ピン部材（中継部材）、４１ａ…球面状部、４１ｂ…ナット、４１ｃ…おねじ部、４２…半球面状の受け部、４５…スイングカム（第３アーム）、４９…カム面（伝達面部）、５２…短シャフト（軸部材）、５３ａ…受け面（非駆動面）、６２…調整機構、α，β…ベース円区間，リフト区間。

Claims (10)

1. 複数の気筒を有する内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトによって駆動され、吸気バルブ又は排気バルブを開閉する動力伝達部材を有し、前記動力伝達部材の前記吸気バルブ又は排気バルブ側を駆動する駆動範囲を変化させることにより、前記吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、
   前記内燃機関の非作動時に、前記動力伝達部材の前記吸気又は排気バルブ側を駆動する駆動位置を調整可能な調整機構を設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記調整機構は、前記カムシャフトの回転に連動しない部位に設けられ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。
3. 前記動力伝達部材は、前記内燃機関に設けられたロッカシャフトに揺動自在に支持され前記吸気又は排気バルブを開閉可能な第１アームを駆動し、前記調整機構は、前記動力伝達部材の前記第１アームに対する駆動位置を調整可能とされたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記調整機構は、前記ロッカシャフトに設けられることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記動力伝達部材は、
   前記カムシャフトに形成されたカムと当接して該カムにより駆動され、前記ロッカシャフト側を支点として揺動する第２アームと、
   前記ロッカシャフトの近傍に配置された支持軸に揺動自在に設けられ、前記第２アームの変位を受け、前記第２アームの支点移動がもたらす該第２アームの姿勢変化にしたがい、前記カムの位相を可変させて前記第１アームを駆動する第３アームとを有し、
   前記調整機構は、前記第３アームの前記第１アームに対する駆動位置を前記内燃機関の非作動時に調整可能とする
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 前記ロッカシャフトに先端部が突き出るように支持され、該先端部が前記第２アームのロッカシャフト側の支持部に可動自在に支持された中継部材を有し、
   前記ロッカシャフトの回転変位に伴う前記中継部材の姿勢変化により、前記第２ロッカアームの支点が変位することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の可変動弁装置。
7. 前記調整機構は、前記中継部材の前記ロッカシャフトから突き出る先端部の突出量を調整することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の可変動弁装置。
8. 複数の気筒を有する内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトによって駆動され、吸気バルブ又は排気バルブを開閉する動力伝達部材を有し、前記動力伝達部材の前記吸気バルブ又は排気バルブ側を駆動する駆動範囲を変化させることにより、前記吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、
   ロッカシャフトに揺動自在に支持され前記吸気又は排気バルブを駆動可能な第１アームを備え、
   前記動力伝達部材は、
   前記カムシャフトに形成されたカムと当接して該カムにより駆動され、前記ロッカシャフト側を支点として揺動する第２アームと、
   前記ロッカシャフトの近傍に配置された支持軸に揺動自在に設けられ、前記第２アームの変位を受け、前記第２アームの支点移動がもたらす該第２アームの姿勢変化にしたがい、前記カムの位相を可変させて前記第１アームを駆動する第３アームとを有し、
   前記内燃機関の非作動時に、前記第３アームの前記第１アームに対する駆動位置を調整可能な調整機構を前記第３アームに設けた
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
9. 複数の気筒を有する内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトによって駆動され、吸気バルブ又は排気バルブを開閉する動力伝達部材を有し、前記動力伝達部材の前記吸気バルブ又は排気バルブ側を駆動する駆動範囲を変化させることにより、前記吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、
   ロッカシャフトに揺動自在に支持され前記吸気又は排気バルブを駆動可能な第１アームを備え、
   前記動力伝達部材は、
   前記カムシャフトに形成されたカムと当接して該カムにより駆動され、前記ロッカシャフト側を支点として揺動する第２アームと、
   前記ロッカシャフトの近傍に配置された支持軸に揺動自在に設けられ、前記第２アームの変位を受け、前記第２アームの支点移動がもたらす該第２アームの姿勢変化にしたがい、前記カムの位相を可変させて前記第１アームを駆動する第３アームとを有し、
   前記第２アームは、前記第３アームを駆動する駆動面を有し、
   前記第３アームは、該第３アームの揺動方向に回動自在に支持され、かつ外周部に前記駆動面と面接触する被駆動面が形成された軸部材を有し、
   前記軸部材を前記被駆動面が異なる別個の軸部材に取り換えることにより、前記第２アームに対する前記第３アームの相対位置を変化させ、第３アームの前記第１アームに対する駆動位置を調整可能とした
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
10. 複数の気筒を有する内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトによって駆動され、吸気バルブ又は排気バルブを開閉する動力伝達部材を有し、前記動力伝達部材の前記吸気バルブ又は排気バルブ側を駆動する駆動範囲を変化させることにより、前記吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を変化させる内燃機関の可変動弁装置において、
    前記内燃機関の非作動時に、各気筒の前記吸気バルブ又は前記排気バルブの開閉期間を調整可能な調整機構を備えた
    ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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