JP2006090161A - バルブ特性可変装置付き動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡易な作業でスライダをコントロールシャフトに連結することのできるバルブ特性可変装置付き動弁機構を提供する。
【解決手段】バルブ特性可変装置付き動弁機構は、エンジンの吸気カムの回転をスライダ４８によって吸気バルブに伝達して同バルブを開閉駆動する。また、コントロールシャフト３６の軸方向への移動を、係合部材（ピン５３及びブッシュ５４）を介してスライダ４８に伝達し、同スライダ４８を回転させながら軸方向へ変位させることにより、吸気バルブのバルブ特性を変更する。こうした動弁機構において、スライダ４８の内壁には、軸方向についての同スライダ４８の一方の端面と周溝４９とを繋ぎ、かつ係合部材について支持パイプ３５から露出した部分の通過を可能としたガイド溝６１を設ける。
【選択図】 図６

Description

本発明は、内燃機関の吸気バルブ、排気バルブ等の機関バルブを開閉駆動する動弁機構に関し、より詳しくは、機関バルブのバルブ特性を内燃機関の運転状態に応じて変更するバルブ特性可変装置が設けられた動弁機構に関するものである。

内燃機関の一般的な動弁機構は、バルブスプリングによって閉弁方向に付勢された機関バルブを、カムシャフトのカムによって直接、又はロッカーアーム等を介して押下げて開弁させる構成を採用している。

これに対し、近年では、カムの作用角や機関バルブの最大リフト量といったバルブ特性を内燃機関の運転状態に応じて変更するバルブ特性可変装置を動弁機構に設けることが提案されている。この動弁機構によれば、例えば内燃機関の低回転低負荷域では、吸気カムの作用角及び吸気バルブの最大リフト量を小さくして吸入空気量を制御することで、スロットルバルブの開度制御によって生ずるポンピングロスを小さくし、燃費の向上を図ることができる。また、内燃機関の高回転高負荷域では上記作用角及び最大リフト量を大きくし、吸気充填効率の向上により出力の増加を確保することができる。

こうしたバルブ特性可変装置が設けられた動弁機構の一形態として、例えば図１３〜図１５に示すように、支持パイプ７１、コントロールシャフト７２、入力アーム７３、一対の出力アーム７４，７５及びスライダ７６を備えるものが考えられている（例えば、特許文献１参照）。この動弁機構７７では、支持パイプ７１はシリンダヘッド８９に固定され、コントロールシャフト７２は支持パイプ７１内に軸方向（図１４の左右方向）への移動可能に挿入されている。入力アーム７３及び出力アーム７４，７５は支持パイプ７１上にそれぞれ揺動可能に設けられている。スライダ７６は略円筒状をなし、支持パイプ７１と、入・出力アーム７３〜７５との間に介在されている。

スライダ７６及び入力アーム７３はヘリカルスプライン７６Ａ，７３Ａによって相互に噛合されている。また、スライダ７６及び各出力アーム７４，７５はヘリカルスプライン（７６Ｂ，７４Ｂ）及び（７６Ｃ，７５Ｃ）によって相互に噛合されている。

上記構成の動弁機構７７では、カムシャフト７８によって入力アーム７３が揺動される。この揺動はスライダ７６を介して出力アーム７４，７５に伝達され、同出力アーム７４，７５が揺動される。そして、出力アーム７４，７５により機関バルブ８１，８２がバルブスプリングに抗して押下げられる。このようにして、カムシャフト７８の回転が動弁機構７７を通じて機関バルブ８１，８２に伝達されて、同機関バルブ８１，８２が開閉駆動される。また、コントロールシャフト７２が軸方向へ移動されると、その移動に連動してスライダ７６が同方向へ変位する。この変位に伴うスライダ７６の回転により、入力アーム７３及び出力アーム７４，７５の相対位相差が変更され、それに伴いカムシャフト７８におけるカムの作用角及び機関バルブ８１，８２の最大リフト量が変更される。

ところで、上述した動弁機構７７では、支持パイプ７１内のコントロールシャフト７２の動きを、支持パイプ７１の外側のスライダ７６に伝達するために、コントロールシャフト７２及びスライダ７６を動力伝達可能に連結する構造が必要となる。上記図１４においては、この連結構造としてスライダ７６の内壁に、周方向に延びる周溝８３が形成されている。周溝８３は、図１５に示すように、スライダ７６に設けられた貫通孔８４によって同スライダ７６の外部に連通している。また、支持パイプ７１には軸方向へ延びる長孔８５が形成されている。これらの周溝８３及び長孔８５には、上記貫通孔８４を通じて挿入されたピン８６が配置され、その内端部（図１４の下端部）がコントロールシャフト７２の係止穴８７に圧入されている。また、周溝８３内に位置するピン８６の外端部（図１４の上端部）にはブッシュ８８が係止されている。

従って、前述したように支持パイプ７１がシリンダヘッド８９に固定されているが、コントロールシャフト７２の軸方向への移動に伴い、ピン８６が長孔８５内を移動することで、ブッシュ８８を介してスライダ７６を軸方向へ変位させることが可能である。さらに、スライダ７６自体は、周方向へ延びる周溝８３にてブッシュ８８に係合されていることから、ピン８６及びブッシュ８８にて軸方向の位置は決定されるが、軸周りについてはブッシュ８８に接触しながら回動可能である。

ところで、上記動弁機構７７の組付けに際しては、スライダ７６をコントロールシャフト７２に連結するために次の作業が必要となる。図１５に示すように、ピン孔９１を有するブッシュ８８がスライダ７６の内部空間を通じて周溝８３内に配置される。支持パイプ７１及びコントロールシャフト７２がスライダ７６内に挿通され、そのスライダ７６の外側からピン８６が、貫通孔８４、ピン孔９１及び長孔８５に順に挿入され、係止穴８７に圧入される。
特開２００１−２６３０１５号公報

ところが、上記動弁機構７７では、ピン８６を周溝８３内に配置するとともに、同ピン８６をブッシュ８８のピン孔９１及び長孔８５に通してコントロールシャフト７２の係止穴８７に圧入するという構造を採っている。そのため、ピン８６をコントロールシャフト７２に向けて挿入するだけで各部材を一度に連結することができる。反面、その挿入の前段階として、スライダ７６の貫通孔８４、ブッシュ８８のピン孔９１、支持パイプ７１の長孔８５、及びコントロールシャフト７２の係止穴８７が同一線上に位置するように、各部材の軸方向の位置や周方向の位置を合わせなければならない。この際、長孔８５、ブッシュ８８がスライダ７６によって覆われることもあって、位置合わせが容易でない。そのため、スライダ７６をコントロールシャフト７２に連結する作業が繁雑なものとなり、作業性が低下する。

なお、上記の不具合は、ブッシュ８８を用いずにピン８６の外端部を周溝４９に直接係合させるようにした場合でも同様に起り得る。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な作業でスライダをコントロールシャフトに連結することのできるバルブ特性可変装置付き動弁機構を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、連通孔を有する支持パイプと、前記支持パイプ内に挿通されるコントロールシャフトと、前記支持パイプに被せられ、かつ周方向に延びる周溝を内壁に有するスライダと、前記連通孔に挿通され、かつ内端部が前記コントロールシャフトの被着部に取付けられるとともに、外端部が前記周溝に係合される係合部材とを備え、前記スライダにより内燃機関のカムシャフトの回転を機関バルブに伝達して同機関バルブを開閉駆動するとともに、前記コントロールシャフトの軸方向への変位を前記係合部材を介して前記スライダに伝達し、同スライダを回転させながら前記軸方向へ変位させることにより前記機関バルブのバルブ特性を変更するようにしたバルブ特性可変装置付き動弁機構において、前記スライダの内壁には、前記軸方向についての同スライダの一方の端面と前記周溝とを繋ぎ、かつ前記係合部材について前記支持パイプから露出した部分の通過を可能としたガイド溝を設けている。

上記構成のバルブ特性可変装置付き動弁機構によれば、内燃機関のカムシャフトの回転がスライダによって機関バルブに伝達されて、同機関バルブが開閉駆動される。ここで、係合部材は支持パイプの連通孔に挿通されていることから、コントロールシャフトの軸方向への移動に伴い連通孔内を移動可能である。また、スライダは、周方向に延びる周溝にて係合部材に係合されていることから、その係合部材にて軸方向の位置は規制されるが、軸周りについては回動可能である。そのため、コントロールシャフトが軸方向へ移動させられると、その移動が係合部材を介してスライダに伝達される。同スライダが回転を伴って軸方向へ変位し、機関バルブのバルブ特性が変更される。

ところで、上記バルブ特性可変装置付き動弁機構ではスライダの内壁にガイド溝が設けられていることから、その動弁機構の組付けに関し、コントロールシャフトにスライダを連結する作業が次のようにして行われる。まず、支持パイプ内にコントロールシャフトが挿通され、被着部及び連通孔が互いに合致するように、コントロールシャフトの軸方向の位置や周方向の位置が合わせられる。この状態で、係合部材の内端部が支持パイプの外部から連通孔を通じてコントロールシャフトの被着部に取付けられる。この状態では、係合部材の外端部は支持パイプよりも外側に露出している。

続いて、上記支持パイプ上のスライダが軸方向のうち係合部材に近づく側へ変位させられる。スライダでは、その軸方向についての一方の端面においてガイド溝が開口している。そのため、このガイド溝の開口部分が上記係合部材の露出部分に合致するように、スライダの周方向の位置が合わせられる。そして、上記位置合わせがなされた状態でスライダがさらに軸方向へ変位させられると、係合部材がガイド溝によってスライダの周溝側へ導かれ、係合部材、連通孔及び被着部がスライダによって覆われる。係合部材が周溝に係合されることで、スライダがコントロールシャフトに連結される。

このように、請求項１に記載の発明では、係合部材が支持パイプの連通孔を通じてコントロールシャフトに取付けられる作業と、係合部材の露出部分がスライダの周溝に係合される作業が別々に行われる。前者の作業では被着部の位置と連通孔の位置とを合わせる作業が必要となる。しかし、この作業は、連通孔及び被着部がスライダによって覆われる前の段階で行われる。従って、被着部と連通孔との位置合わせは、それらの連通孔及び被着部がスライダによって覆われた状態で行われる場合よりも容易となる。

また、後者の作業では、係合部材の露出部分の位置とガイド溝の開口部分の位置とを合わせる作業が必要となる。しかし、この作業は、係合部材の露出部分がスライダによって覆われる前の段階で行われる。従って、係合部材の露出部分とガイド溝の開口部分との位置合わせを簡単に行うことができる。そのため、連通孔、被着部等がスライダによって覆われた状態で各部材の位置を合わせ、その後にスライダの外方から係合部材を一度に挿入する背景技術とは異なり、スライダをコントロールシャフトにより簡単な作業で連結することが可能となり、連結のための作業性が向上する。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記係合部材は、内端部が前記コントロールシャフトの前記被着部に取付けられるピンと、前記ピンの外端部に設けられて前記周溝に係合されるブッシュとを備えるとする。

上記の構成によれば、スライダは周溝において、ピンの外端部に設けられたブッシュに係合されることから、こうしたブッシュが用いられずピンの外端部がブッシュに直接係合される場合に比べ、係合部材の周溝との接触面積が大きくなる。そのため、係合部材と周溝との接触部分について、単位面積当りに作用する圧力が小さくなる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記ブッシュにはピン孔が設けられており、前記ピンが同ピン孔に挿入されることにより、前記ピンに前記ブッシュが係止されているとする。

上記の構成によれば、ブッシュは、支持パイプ上のスライダが軸線に沿って変位させられるよりも前の段階でピンに係止される。例えば、ピンの内端部が支持パイプの外部から連通孔を通じてコントロールシャフトの被着部に取付けられた後に、そのピンの外端部がブッシュのピン孔に挿入されてもよい。また、これに代えて、ピンの内端部がコントロールシャフトの被着部に取付けられる前に、そのピンがブッシュのピン孔に挿入されてもよい。いずれの段階でブッシュがピンに係止される場合であっても、ブッシュの位置とピンの位置とを合わせる作業が必要となるが、それらの作業はスライダの周溝内では行われず、係合部材の露出部分がスライダによって覆われる前の段階で行われる。従って、上述した請求項１に記載の発明の効果を損うことなくピンにブッシュを係止することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明において、前記係合部材が前記ガイド溝により前記周溝に導かれた状態でさらに前記スライダが回転させられることにより、前記周溝は、前記ガイド溝との接続部分とは異なる箇所で前記係合部材に係合されるとする。

ここで仮に、バルブ特性の変更に際し、周溝がガイド溝との接続部分で係合部材に係合すると、係合部材が周溝から抜け出てガイド溝内へ入り込むおそれがある。この点、請求項４に記載の発明では、コントロールシャフトに対するスライダの連結作業に際し、係合部材がガイド溝によって周溝に導かれた後に、さらにスライダが回転させられる。この回転により、周溝は、ガイド溝との接続部分とは異なる箇所で係合部材に係合される。従って、上記バルブ特性の変更に際し係合部材が周溝から抜け出る不具合が起りにくくなる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前記スライダの回転は、前記バルブ特性の変更に際し前記スライダが採り得る最大回転角度よりも大きな角度で行われるとする。

上記の構成によれば、コントロールシャフトに対するスライダの連結作業に際し、スライダはバルブ特性の変更時に採り得る最大回転角度よりも大きな角度で回転させられる。そのため、周溝がガイド溝との接続部分で係合部材に係合している状態から、バルブ特性の変更に際しスライダが如何に大きく回転されても、周溝のガイド溝との接続部分が係合部材と係合することがない。従って、係合部材が周溝から抜け出る不具合を確実に抑制することができる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明において、前記スライダの外周には、前記カムシャフトにより駆動される入力アームがヘリカルスプラインにて噛合されるとともに、前記機関バルブを駆動するための出力アームがヘリカルスプラインにて噛合され、前記スライダが回転を伴いながら軸方向へ変位させられることにより、前記入力アーム及び前記出力アームの相対位相差が変更されて、前記機関バルブのバルブ特性が変更されるとする。

上記の構成によれば、スライダの外周に入力アーム及び出力アームがそれぞれヘリカルスプラインにて噛合されていることから、カムシャフトによって入力アームが揺動されると、その揺動がスライダを介して出力アームに伝達される。この伝達により出力アームが揺動し、機関バルブが開閉駆動される。こうした基本動作に加え、コントロールシャフトが軸方向へ移動されると、その動きが係合部材を通じてスライダに伝達される。この伝達により、スライダが回転しながら軸方向へ変位すると、入力アーム及び出力アームがねじられて、それらの相対位相差が変更され、機関バルブのバルブ特性、例えばカムシャフトにおけるカムの作用角や機関バルブの最大リフト量が変更される。

以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。
車両には、図１及び図２に示すように、多気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）１１が内燃機関として搭載されている。エンジン１１は、複数の気筒（シリンダ）１２を有するシリンダブロック１３と、その上に取付けられたシリンダヘッド１４とを備えている。各気筒１２にはピストン１５が往復動可能に収容されている。各ピストン１５は、コネクティングロッド（図示略）を介し、出力軸であるクランクシャフト１６（図２参照）に連結されている。各ピストン１５の往復運動は、コネクティングロッドによって回転運動に変換された後、クランクシャフト１６に伝達される。

各気筒１２においてピストン１５よりも上側の空間は燃焼室１７となっている。シリンダヘッド１４には、吸気通路の一部をなす吸気ポート１８と、排気通路の一部をなす排気ポート１９とが、気筒１２毎に設けられている。これらの吸・排気ポート１８，１９は、シリンダヘッド１４の下面において開口し、燃焼室１７に連通している。

シリンダヘッド１４には、吸気ポート１８を開閉する吸気バルブ２１と、排気ポート１９を開閉する排気バルブ２２とが機関バルブとして設けられている。これらの吸・排気バルブ２１，２２は、バルブスプリング２３により常に閉弁方向（図１の略上方）へ付勢されている。

エンジン１１には、上記吸・排気バルブ２１，２２を開閉駆動する動弁機構が設けられている。すなわち、シリンダヘッド１４における吸気バルブ２１の略上方には、吸気カム２４を有する吸気カムシャフト２５が支持壁部２６（図２参照）により回転可能に支持されている。同様に、シリンダヘッド１４における排気バルブ２２の略上方には、排気カム２７を有する排気カムシャフト２８が回転可能に支持されている。吸・排気カムシャフト２５，２８は、タイミングチェーン２９、スプロケット（図示略）等によりクランクシャフト１６に駆動連結されている。そして、クランクシャフト１６の回転がタイミングチェーン２９等を介して吸・排気カムシャフト２５，２８に伝達される。同吸・排気カムシャフト２５，２８の回転により、吸・排気バルブ２１，２２がバルブスプリング２３に抗して押下げられて（リフトして）、吸・排気ポート１８，１９を開放する。

吸気通路には、吸気ポート１８へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁（図示略）が各気筒１２に対応して取付けられている。噴射された燃料は、吸気ポート１８を通って燃焼室１７内に導入される吸入空気と混ざり合って混合気となる。なお、吸気ポート１８を介さずに燃料噴射弁から燃料を燃焼室１７に直接噴射するようにしてもよい。

シリンダヘッド１４には、点火プラグ３１が各気筒１２に対応して取付けられている。そして、前記混合気は点火プラグ３１の電気火花によって着火され、爆発・燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１５が往復動され、クランクシャフト１６が回転されて、エンジン１１の駆動力（出力トルク）が得られる。燃焼ガスは排気ポート１９を通じて排気通路へ排出される。

上記吸気バルブ２１の動弁機構には、同吸気バルブ２１のバルブ特性を可変とするバルブ特性可変装置が設けられている。同装置は、バルブタイミング可変機構３２及び作用角可変機構３３を備えている。

バルブタイミング可変機構３２は、クランクシャフト１６に対する吸気カムシャフト２５の相対回転位相を変化させることにより、吸気バルブ２１のバルブタイミングをクランク角（クランクシャフト１６の回転角）に対して連続的に変更するための機構であり、例えば油圧により駆動される。

作用角可変機構３３は、吸気カム２４の作用角を連続的に変更するための機構である。ここで、図３に示すように、作用角は吸気カム２４の回転（図３ではクランク角で表現）について、吸気バルブ２１の開弁時期ＩＶＯから閉弁時期ＩＶＣまでの角度範囲である。本実施形態では、作用角可変機構３３により吸気バルブ２１の最大リフト量も連続的に変更される。最大リフト量は、吸気バルブ２１が開弁時において最も下方まで移動（リフト）したときの同吸気バルブ２１の移動量である。これらの作用角及び最大リフト量は、作用角可変機構３３によって互いに同期して変化させられ、例えば、作用角が小さくなるほど最大リフト量も小さくなる。作用角が小さくなるに従い、吸気バルブ２１の開弁時期ＩＶＯと閉弁時期ＩＶＣとが互いに近寄り、開弁期間が短くなって、気筒１２当りの吸入空気量が少なくなる。なお、本実施形態では、排気バルブ２２の動弁機構については、こうしたバルブ特性可変装置は設けられていない。

図２に示すように、作用角可変機構３３は、気筒１２毎の仲介駆動機構３４を備えるほか、全部の仲介駆動機構３４に共通する１本の支持パイプ３５、１本のコントロールシャフト３６及び１つのアクチュエータ３７を備えている。

支持パイプ３５は気筒１２の配列方向（図２の左右方向）へ延び、前述した支持壁部２６に固定されている。なお、この方向について、特に区別する必要のない場合には、単に「軸方向」といい、区別する必要のある場合には矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向というものとする。矢印Ｘ方向は、前述したタイミングチェーン２９に近づく方向であり、吸気カム２４の作用角を小さくする方向である。また、矢印Ｙ方向はタイミングチェーン２９から遠ざかる方向であり、上記作用角を大きくする方向である。前記固定により、支持パイプ３５は軸方向への移動が不能であり、しかも回転不能である。コントロールシャフト３６は支持パイプ３５内に挿通されており、電動モータ等からなるアクチュエータ３７により軸方向へ往復駆動される。

各仲介駆動機構３４は、吸気カムシャフト２５と吸気バルブ２１との間に配置されている（図１参照）。各仲介駆動機構３４は、図４〜図６に示すように、入力アーム４１と、その軸方向についての両側に配置された一対の出力アーム４２，４３とを備えている。入力アーム４１及び各出力アーム４２，４３は、それらの相対向する端部において嵌合により連結されている。仲介駆動機構３４毎の入力アーム４１及び両出力アーム４２，４３は支持壁部２６，２６間に配置されており、軸方向への変位が両支持壁部２６，２６によって規制されている（図６参照）。

入力アーム４１は一対の支持片４４，４４を備えており、両支持片４４，４４間にローラ４５が軸支されている。また、各出力アーム４２，４３は、ベース円部４６と、凹状に湾曲するカム面４７Ａを有するノーズ４７とをそれぞれ備えている。

支持パイプ３５と、入力アーム４１及び両出力アーム４２，４３との間には、動力伝達用のスライダ４８が配置されている。スライダ４８は、支持パイプ３５上に回動可能かつ軸方向への移動可能に支持されている。支持パイプ７１内のコントロールシャフト３６の動きを支持パイプ７１の外側のスライダ４８に伝達するために、同スライダ４８の内周面には、周方向に延びる周溝４９が形成されている。ここでは、周溝４９はスライダ４８の内壁の全周にわたって形成されている（図１０参照）。

また、支持パイプ３５の管壁において、隣合う支持壁部２６，２６間には、軸方向へ延びる長孔５２が連通孔として形成されている。これらの周溝４９と長孔５２とが接する（交差する）箇所には、略円柱状のピン５３が配置されている。ピン５３の内端部（図６の下端部）は、コントロールシャフト３６の外周面において開口された被着部としての係止穴３８に圧入されている。

上記ピン５３の外端部（図６の上端部）は長孔５２から露出しており、この露出部分にブッシュ５４が設けられている。ブッシュ５４は略四角板状をなしている。より詳しくは、ブッシュ５４は、周溝４９の周方向については、同周溝４９の内壁面の形状に合わせて外側へ膨らむように湾曲形成されている。また、ブッシュ５４は軸方向については、周溝４９の幅と同程度の長さを有している。ブッシュ５４にはその厚み方向に貫通するピン孔５１があけられており、上記ピン５３の外端部がピン孔５１に挿入されることで、同ブッシュ５４がピン５３に係止されている。上記ブッシュ５４は、周溝４９内に周方向への移動可能に配置されている。ブッシュ５４において軸方向に相対向する一対の端面は、同じく周溝４９の軸方向に相対向する一対の壁面に接触する接触面となる。この接触面は、ブッシュ５４を用いずにピン５３の外端部の外周面を上記周溝４９の壁面との接触面とする場合よりも広い。そして、上記ピン５３及びブッシュ５４によって係合部材が構成されている。

従って、前述したように支持パイプ３５がシリンダヘッド１４（支持壁部２６）に固定されているが、コントロールシャフト３６の軸方向への移動に伴い、ピン５３が支持パイプ３５の長孔５２内を移動することで、ブッシュ５４及びピン５３を介してスライダ４８を軸方向へ変位させることが可能である。さらに、スライダ４８自体は、周方向へ延びる周溝４９にてピン５３の外端部及びブッシュ５４に係合されていることから、それらのピン５３及びブッシュ５４にて軸方向の位置は決定されるが、軸周りについては回動可能である。

入力アーム４１及びスライダ４８間で動力を伝達するために、入力アーム４１の内周面には、出力アーム４２側ほど時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン４１Ａが形成されている。これに対応して図５に示すように、スライダ４８の外周面の軸方向における中間部分には、同方向へねじれたヘリカルスプライン４８Ａが形成され、これが前述したヘリカルスプライン４１Ａに噛合されている。

また、各出力アーム４２，４３及びスライダ４８間で動力を伝達するために、各出力アーム４２，４３の内周面には、前記入力アーム４１のヘリカルスプライン４１Ａとは逆方向、すなわち入力アーム４１から出力アーム４２側へ離れるほど反時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン４２Ｂ，４３Ｃが形成されている。これに対応して、スライダ４８の外周面の軸方向における両端部には同方向へねじれたヘリカルスプライン４８Ｂ，４８Ｃが形成され、これらが前記ヘリカルスプライン４２Ｂ，４３Ｃに噛合されている。このように、ヘリカルスプライン４１Ａ，４８Ａと、ヘリカルスプライン４２Ｂ，４３Ｃ，４８Ｂ，４８Ｃとは逆方向へねじれている。そのため、コントロールシャフト３６の軸方向の移動に連動してスライダ４８が同方向へ変位しながら回転することにより、入力アーム４１と各出力アーム４２，４３とに対し互いに逆方向のねじり力が付与され、入力アーム４１及び出力アーム４２，４３の相対位相差が変化する。また、前記ヘリカルスプライン４１Ａ，４２Ｂ，４３Ｃ，４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃのねじれ方向の設定により、入・出力アーム４１〜４３の相対位相差はスライダ４８が矢印Ｘ方向（作用角を小さくする方向）へ変位するに従い小さくなる。

図１に示すように、各仲介駆動機構３４のローラ４５は、吸気カムシャフト２５の吸気カム２４に接触しており、同吸気カムシャフト２５の回転に伴い吸気カム２４による略下向きの力がローラ４５に加えられる。また、支持片４４及びシリンダヘッド１４間にはスプリング５５が圧縮状態で配置されており、このスプリング５５によりローラ４５が常に吸気カム２４に押付けられている。そして、吸気カム２４のカムプロフィールに応じて変化する略下向きの力と、スプリング５５による上向きの力とがつり合うように、入力アーム４１がコントロールシャフト３６を支点として上下に揺動する。

一方、吸気バルブ２１及び出力アーム４２，４３間にはロッカーアーム５６が配置され、同ロッカーアーム５６を介して出力アーム４２，４３の揺動が吸気バルブ２１に伝達される。すなわち、各ロッカーアーム５６は、その基端部（図１の左端部）５６Ａにおいてアジャスタ５７にて揺動可能に支持され、先端部（図１の右端部）５６Ｂにおいて吸気バルブ２１に接触している。そして、バルブスプリング２３の付勢力が吸気バルブ２１を通じてロッカーアーム５６の先端部５６Ｂに加わり、同ロッカーアーム５６のローラ５８が両出力アーム４２，４３のベース円部４６又はノーズ４７に接触している。

従って、吸気カムシャフト２５が回転すると、仲介駆動機構３４では、吸気カム２４によって入力アーム４１がコントロールシャフト３６を支点として上下に揺動する。この揺動はスライダ４８を介して各出力アーム４２，４３に伝達され、同出力アーム４２，４３が上下に揺動する。これらの揺動する出力アーム４２，４３によって、対応する吸気バルブ２１が駆動されて開弁する。この開弁に伴い吸気ポート１８から燃焼室１７へ空気が吸入される。

また、アクチュエータ３７によってコントロールシャフト３６が軸方向へ移動されることで、入・出力アーム４１〜４３の揺動方向について、入力アーム４１と各出力アーム４２，４３との相対位相差が変更される。この変更に伴い各吸気カム２４の作用角が連続的に変化する。スライダ４８が矢印Ｘ方向へ最大量変位して相対位相差が小さいときには作用角が小さく、気筒１２当りの吸入空気量が少ない。そして、スライダ４８の矢印Ｙ方向への移動に伴って相対位相差が増大すると、作用角が大きくなって吸入空気量が多くなる。

ところで、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、アクチュエータ３７によってコントロールシャフト３６を図２の矢印Ｙ方向へ最大量移動させたときの仲介駆動機構３４の状態を示している。スライダ４８が可動範囲における矢印Ｙ方向の端に位置している。このときには、入力アーム４１と各出力アーム４２，４３との相対位相差が最大となっている。

特に、図７（Ａ）は、吸気カム２４がそのベース円部２４Ａにおいて、仲介駆動機構３４のローラ４５に接触している状態を示している。この状態では、両出力アーム４２，４３のベース円部４６においてノーズ４７に近い部分がロッカーアーム５６のローラ５８に接触している。このため、吸気バルブ２１は閉弁状態（リフト量が「０」）となる。

吸気カムシャフト２５が回転すると、吸気カム２４のノーズ２４Ｂによってローラ４５が押下げられて、入力アーム４１が下方へ揺動する。この揺動がスライダ４８を介して各出力アーム４２，４３に伝達されて、同出力アーム４２，４３が下方へ揺動する。これらの揺動により、ノーズ４７のカム面４７Ａが直ちにロッカーアーム５６のローラ５８に接触して、図７（Ｂ）に示すように、カム面４７Ａの略全範囲を使用してローラ５８を押下げる。この押下げにより、ロッカーアーム５６が基端部５６Ａを支点として下方へ揺動し、ロッカーアーム５６の先端部５６Ｂが吸気バルブ２１を大きく押下げ、吸気ポート１８を大きく開放（開弁）させる。作用角が最大となり、吸気ポート１８から燃焼室１７に流入する空気の量が最大となる。

前記の状態から、アクチュエータ３７によってコントロールシャフト３６を図２の矢印Ｘ方向へ移動させると、それに連動してスライダ４８が回転しながら同方向へ変位する。スライダ４８の回転により入力アーム４１及び各出力アーム４２，４３に対し互いに逆方向のねじり力が付与され、これら入・出力アーム４１〜４３の相対位相差が変化する。この相対位相差は、スライダ４８の変位量が大きくなるほど小さくなる。

吸気カム２４のベース円部２４Ａが、仲介駆動機構３４のローラ４５に接触するときに、出力アーム４２，４３のベース円部４６についてロッカーアーム５６のローラ５８との接触箇所がノーズ４７から遠ざかる。このため、出力アーム４２，４３が揺動しても、しばらくはロッカーアーム５６のローラ５８はノーズ４７のカム面４７Ａに接触することなくベース円部４６に接触し続ける。

その後、カム面４７Ａがローラ５８を押下げて、基端部５６Ａを支点としてロッカーアーム５６を下方へ揺動させるが、ローラ５８が当初、ノーズ４７から離れている分、カム面４７Ａの使用範囲が少なくなる。その結果、ロッカーアーム５６の揺動角度が小さくなり、作用角が小さくなる。こうして、吸気バルブ２１は最大時よりも小さな作用角にて吸気ポート１８を開放状態にする。吸気バルブ２１の開弁に伴い各吸気ポート１８から燃焼室１７に流入する空気の量は、スライダ４８の矢印Ｘ方向への変位量に応じて少なくなる。

このように、アクチュエータ３７によってコントロールシャフト３６を通じてスライダ４８の位置を調整することにより、上記図３に示すリフト量パターンの間で、吸気カム２４の作用角及び吸気バルブ２１の最大リフト量を連続的に調整することが可能である。

さらに、本実施形態では、支持パイプ３５の外側のスライダ４８を、同支持パイプ３５内のコントロールシャフト３６に連結する際の作業性向上を意図して、図６に示すように、上記スライダ４８の内壁にガイド溝６１が設けられている。ガイド溝６１はコントロールシャフト３６に平行に延び、軸方向についての同スライダ４８の一方（図６の左方）の端面と周溝４９とを繋いでいる。このガイド溝６１は、スライダ４８がコントロールシャフト３６に動力伝達可能に連結された状態では、コントロールシャフト３６を挟んでピン５３及びブッシュ５４とは略反対側（図６の下側）に位置している。この位置は、作用角の変更に際しスライダ４８が採り得る最大角度回転したとしても、ガイド溝６１が長孔５２に合致しない位置である。また、ガイド溝６１は、ブッシュ５４の厚みよりも若干深い深さを有するとともに、同ブッシュ５４の周方向の長さよりも若干広い幅を有しており、同ブッシュ５４の軸方向への通過が可能となっている。

ところで、上述したバルブ特性可変装置付き動弁機構では、その組付けに関し、コントロールシャフト３６にスライダ４８を連結する作業が次のようにして行われる。
まず、図８（Ａ）に示すように、長孔５２がスライダ４８によって覆われていない状態で、支持パイプ３５内にコントロールシャフト３６を挿通する。係止穴３８が長孔５２のいずれかの箇所に合致するように、支持パイプ３５及びコントロールシャフト３６について軸方向の位置や周方向の位置を合わせる。この状態でピン５３の内端部を、支持パイプ３５の外部から長孔５２を通じて係止穴３８に圧入する。ピン５３が係止穴３８の所定の深さまで圧入されると、例えば同係止穴３８の内底部に当るまで圧入されると、同ピン５３の外端部が支持パイプ３５よりも外側に露出する。続いて、ブッシュ５４のピン孔５１がピン５３と同軸上に位置するように同ブッシュ５４の位置を合わせる。図８（Ｂ）に示すように、ピン５３の外端部をピン孔５１内に挿入することで、ブッシュ５４をピン５３の外端部に係止する。

なお、上記とは異なる段階でブッシュ５４をピン５３に係止してもよい。すなわち、ブッシュ５４を予めピン５３に係止して両者５４，５３を一体化しておき、この状態で、ピン５３の内端部を、支持パイプ３５の外部から長孔５２を通じて係止穴３８に圧入してもよい。このようにピン５３及びブッシュ５４が取付けられた状態では、同ピン５３の外端部及びブッシュ５４が支持パイプ３５よりも外側へ露出する。

上記いずれの段階でブッシュ５４がピン５３に係止される場合であっても、ブッシュ５４とピン５３との位置合わせ作業が必要となるが、その作業はスライダ４８の周溝４９内では行われず、スライダ４８によって長孔５２が覆われる前の段階で行われる。

続いて、上記支持パイプ３５上のスライダ４８を軸方向のうち長孔５２に近づく側（図８（Ｂ）の左側）へ変位させる。スライダ４８では、その軸方向についての一方（図８（Ｂ）の左方）の端面においてガイド溝６１が開口している。そのため、ガイド溝６１の開口部分が、上記ピン５３の外端部及びブッシュ５４と同一直線上に位置するように、スライダ４８の周方向の位置を合わせる。そして、上記位置合わせがなされた状態でスライダ４８をさらに長孔５２側へ変位させると、図９及び図１０に示すように、ピン５３及びブッシュ５４がガイド溝６１によってスライダ４８の周溝４９に導かれる。

この段階では、ピン５３及びブッシュ５４は周溝４９内に位置するが、その位置はガイド溝６１の延長線上である。すなわち、周溝４９のうちガイド溝６１との接続部分である。この状態で、スライダ４８に対し、仮に図９中右方へ向う力が作用すると、ピン５３の外端部及びブッシュ５４が周溝４９から抜け出てガイド溝６１内へ移り、スライダ４８のコントロールシャフト３６に対する連結が解除されるおそれがある。

そこで、上記図９及び図１０の状態から、さらに図１１及び図１２に示すように、スライダ４８をコントロールシャフト３６を中心として回転させる。上記スライダ４８の回転により、ピン５３の外端部及びブッシュ５４は、周溝４９においてガイド溝６１との接続部分とは異なる箇所（コントロールシャフト３６を挟んで長孔５２とは反対側）に移動し、スライダ４８がピン５３及びブッシュ５４によってコントロールシャフト３６に連結される。

なお、スライダ４８の上記回転に際しては、作用角の変更時にスライダ４８が採り得る最大回転角度よりも大きな角度で回転させることが重要である。こうすることで、作用角の変更に際しスライダ４８が如何に大きく回転したとしても、周溝４９がガイド溝６１との接続部分でブッシュ５４に係合することがない。従って、ブッシュ５４等が周溝４９から抜け出てガイド溝６１内へ移ることがない。

このように本実施形態では、ピン５３の内端部を支持パイプ３５の長孔５２に挿入してコントロールシャフト３６の係止穴３８に圧入する作業と、ピン５３の外端部及びブッシュ５４をスライダ４８の周溝４９に係合する作業とが別々に行われる。前者の作業では係止穴３８の位置と長孔５２の位置とを合わせる作業が必要となる。しかし、この位置合わせは、長孔５２や係止穴３８がスライダ４８によって覆われる前の段階で行われる。従って、長孔５２と係止穴３８との位置合わせは、長孔８５及び係止穴８７がスライダ７６によって覆われた状態で行われる場合（背景技術に相当）よりも容易となる。

また、後者の作業では、ピン５３の外端部及びブッシュ５４の位置と、ガイド溝６１の開口部分の位置とを合わせる作業が必要となる。しかし、この位置合わせは、上記前者の作業の場合と同様に、ピン５３の外端部及びブッシュ５４がスライダ４８によって覆われる前の段階で行われる。従って、この場合の位置合わせについても簡単な作業で行われる。

以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）スライダ４８の内壁に、軸方向についての同スライダ４８の一方の端面と周溝４９とを繋ぎ、かつブッシュ５４の通過を可能としたガイド溝６１を設けている。また、ブッシュ５４にピン孔５１を設け、ピン５３をピン孔５１に挿入することで、同ブッシュ５４をピン５３に係止するようにしている。

そのため、長孔５２を通じてピン５３の内端部をコントロールシャフト３６の係止穴３８に圧入するとともに、ピン５３の外端部にブッシュ５４を係止し、これらのピン５３の外端部及びブッシュ５４をガイド溝６１によって周溝４９に導くことで、スライダ４８をコントロールシャフト３６に連結することができる。長孔８５、係止穴８７等がスライダ７６によって覆われた状態で各部材の位置を合わせ、その後にスライダ７６の外方からピン８６を一度に挿入する背景技術とは異なり、スライダ４８をコントロールシャフト３６に対し、より簡単な作業で連結することが可能となり、連結のための作業性が向上する。

（２）ピン５３を、その外端部に係止したブッシュ５４にて周溝４９に係合させている。そのため、こうしたブッシュ５４を用いずピン５３の外端部を周溝４９に直接係合させる場合に比べ、同周溝４９との接触面積を大きくし、その接触に伴いピン５３に対し部分的に高い圧力が加わるのを抑制することができ、摩耗等の点で有利となる。

（３）ピン５３の外端部及びブッシュ５４を、ガイド溝６１により周溝４９に導いた状態でさらにスライダ４８を回転させている。この回転により、ピン５３の外端部及びブッシュ５４を、周溝４９においてガイド溝６１との接続部分とは異なる箇所で係合させている。そのため、作用角の変更に際し、ピン５３の外端部及びブッシュ５４が、周溝４９のガイド溝６１との接続部分に係合して同周溝４９から抜け出るのを抑制することができる。

（４）上記（３）におけるスライダ４８の回転を、作用角の変更に際しスライダ４８が採り得る最大回転角度よりも大きな角度で行うようにしている。そのため、作用角の変更に際しスライダ４８が如何に大きく回転されても、周溝４９のガイド溝６１との接続部分がピン５３の外端部及びブッシュ５４と係合することがない。従って、これらのピン５３及びブッシュ５４が周溝４９から抜け出る不具合を確実に抑制することができる。

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・ガイド溝６１はコントロールシャフト３６に対し必ずしも平行でなくてもよい。
・ピン５３を円柱状以外の形状に変更してもよい。例えば、矩形断面を有する棒材をピン５３として用いもよい。

・本発明は、ブッシュ５４を省略し、ピン５３のみによって係合部材を構成した場合にも適用可能である。
・ピン５３の外端部にブッシュ５４に相当する部分を一体形成して係合部材としてもよい。

・バルブ特性可変装置は、少なくとも作用角可変機構３３を備えるものであればよく、従って、バルブタイミング可変機構３２を省略してもよい。
・ピン５３の内端部を前記実施形態とは異なる態様でコントロールシャフト３６の被着部に取付けてもよい。例えば、ピン５３を係止穴３８にねじ込んでもよい。

・ピン５３の外端部及びブッシュ５４がガイド溝６１によって周溝４９に導かれた状態でスライダ４８が回転させられることについては既述した。この際の回転は、作用角の変更に際しスライダ４８が採り得る最大回転角度よりも大きな角度で行われればよく、この条件が満たされる範囲内で回転の角度を適宜変更可能である。

・本発明は、同一種類の機関バルブ（吸気バルブ又は排気バルブ）を１気筒当りに１本又は３本以上有するエンジンにも適用することができる。この場合、出力アームの数を機関バルブの本数に合わせる変更を行う。

・本発明を、排気バルブを開閉駆動する動弁機構に適用してもよい。この場合には、排気カムシャフトと排気バルブとの間に作用角可変機構が配置される。

エンジン上部の動弁機構を示す部分断面図。 シリンダヘッド上部を示す平面図。 作用角可変機構による作用角及び最大リフト量の変化態様を示す特性図。 仲介駆動機構を示す斜視図。 仲介駆動機構におけるスライダ等を示す側面図。 仲介駆動機構の内部構造を示す断面図。 （Ａ），（Ｂ）は仲介駆動機構の作用を示す部分断面図。 （Ａ），（Ｂ）はスライダをコントロールシャフトに連結する手順を示す部分断面図。 同じくスライダをコントロールシャフトに連結する手順を示す部分断面図。 図９の１０−１０線における断面図。 スライダをコントロールシャフトに連結する手順を示す部分断面図。 図１１の１２−１２線における断面図。 背景技術におけるバルブ特性可変装置付き動弁機構を示す斜視図。 バルブ特性可変装置付き動弁機構の内部構造を説明する断面図。 スライダをコントロールシャフトに連結する手順を示す部分断面図。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、２１…吸気バルブ（機関バルブ）、２２…排気バルブ（機関バルブ）、２４…吸気カム、２５…吸気カムシャフト、２７…排気カム、２８…排気カムシャフト、３２…バルブタイミング可変機構（バルブ特性可変装置）、３３…作用角可変機構（バルブ特性可変装置）、３５…支持パイプ、３６…コントロールシャフト、３８…係止穴（被着部）、４１…入力アーム、４１Ａ，４２Ｂ，４３Ｃ，４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ…ヘリカルスプライン、４２，４３…出力アーム、４８…スライダ、４９…周溝、５１…ピン孔、５２…長孔（連通孔）、５３…ピン（係合部材）、５４…ブッシュ（係合部材）、６１…ガイド溝。

Claims (6)

1. 連通孔を有する支持パイプと、
   前記支持パイプ内に挿通されるコントロールシャフトと、
   前記支持パイプに被せられ、かつ周方向に延びる周溝を内壁に有するスライダと、
   前記連通孔に挿通され、かつ内端部が前記コントロールシャフトの被着部に取付けられるとともに、外端部が前記周溝に係合される係合部材と
   を備え、前記スライダにより内燃機関のカムシャフトの回転を機関バルブに伝達して同機関バルブを開閉駆動するとともに、前記コントロールシャフトの軸方向への変位を前記係合部材を介して前記スライダに伝達し、同スライダを回転させながら前記軸方向へ変位させることにより前記機関バルブのバルブ特性を変更するようにしたバルブ特性可変装置付き動弁機構において、
   前記スライダの内壁には、前記軸方向についての同スライダの一方の端面と前記周溝とを繋ぎ、かつ前記係合部材について前記支持パイプから露出した部分の通過を可能としたガイド溝を設けることを特徴とするバルブ特性可変装置付き動弁機構。
2. 前記係合部材は、内端部が前記コントロールシャフトの前記被着部に取付けられるピンと、前記ピンの外端部に設けられて前記周溝に係合されるブッシュとを備える請求項１に記載のバルブ特性可変装置付き動弁機構。
3. 前記ブッシュにはピン孔が設けられており、前記ピンが同ピン孔に挿入されることにより、前記ピンに前記ブッシュが係止されている請求項２に記載のバルブ特性可変装置付き動弁機構。
4. 前記係合部材が前記ガイド溝により前記周溝に導かれた状態でさらに前記スライダが回転させられることにより、前記周溝は、前記ガイド溝との接続部分とは異なる箇所で前記係合部材に係合される請求項１〜３のいずれか１つに記載のバルブ特性可変装置付き動弁機構。
5. 前記スライダの回転は、前記バルブ特性の変更に際し前記スライダが採り得る最大回転角度よりも大きな角度で行われる請求項４に記載のバルブ特性可変装置付き動弁機構。
6. 前記スライダの外周には、前記カムシャフトにより駆動される入力アームがヘリカルスプラインにて噛合されるとともに、前記機関バルブを駆動するための出力アームがヘリカルスプラインにて噛合され、前記スライダが回転を伴いながら軸方向へ変位させられることにより、前記入力アーム及び前記出力アームの相対位相差が変更されて、前記機関バルブのバルブ特性が変更される請求項１〜５のいずれか１つに記載のバルブ特性可変装置付き動弁機構。

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