JP2006112351A - バルブ特性可変装置付き動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】コントロールシャフトとは別体のピンと同様の機能を確保しつつそのピンを省略することができ、部品点数をより一層削減する。
【解決手段】動弁機構は、スライダ４８により吸気カムシャフトの回転を吸気バルブに伝達して同バルブを開閉駆動するとともに、コントロールシャフト３６の軸方向の動きを、係合突部３５及び周溝４９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。この動弁機構において、スライダ４８の内壁には、軸方向についてのスライダ４８の端面４８Ｄと周溝４９とを繋ぐガイド溝５５が設けられている。係合突部３５は、スライダ４８の外部からガイド溝５５を通じて周溝４９に導かれ、この状態でコントロールシャフト３６及びスライダ４８が相対回転させられることにより、周溝４９のガイド溝５５との接続部分とは異なる箇所で係合されている。
【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、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。バルブ特性可変装置は、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装置である。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限することで、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、例えば特許文献１に記載されたものが挙げられる。この動弁機構は、図１２（Ａ）に示すように、支持パイプ６１、コントロールシャフト６２、入力アーム６３、一対の出力アーム６４，６５及びスライダ６６を備える。この動弁機構６７では、支持パイプ６１はシリンダヘッドに固定され、コントロールシャフト６２は支持パイプ６１内に往復動可能に挿通されている。入力アーム６３及び両出力アーム６４，６５は、支持パイプ６１の外側にそれぞれ揺動可能に設けられている。スライダ６６は略円筒状をなし、支持パイプ６１と入・出力アーム６３〜６５との間に介在されており、ヘリカルスプラインによってそれらの入・出力アーム６３〜６５に噛合されている。

上記動弁機構６７によると、入力アーム６３がカムシャフト６８のカムによって押下げられて下方へ揺動させられると、その揺動がスライダ６６を介して出力アーム６４，６５に伝達され、同出力アーム６４，６５が下方へ揺動させられる。そして、出力アーム６４，６５により機関バルブ７１，７２がバルブスプリング（図示略）に抗して押下げられて開弁する。また、カムシャフト６８の回転に伴いカムによる入力アーム６３に対する押下げ力が弱まると、動弁機構６７は前記とは逆の動きをする。すなわち、バルブスプリングによって機関バルブ７１，７２が押上げられて閉弁されるとともに、出力アーム６４，６５が上方へ揺動させられる。この揺動がスライダ６６を介して入力アーム６３に伝達され、同入力アーム６３が上方へ揺動させられる。このようにして、カムシャフト６８の回転が動弁機構６７を通じて機関バルブ７１，７２に伝達されて、同機関バルブ７１，７２が開閉駆動される。

また、コントロールシャフト６２が軸方向へ移動されると、その動きに連動してスライダ６６が同方向へ変位する。この変位に伴うスライダ６６の回転により、入力アーム６３及び出力アーム６４，６５の相対位相差が変更され、それに伴いカムシャフト６８におけるカムの作用角及び機関バルブ７１，７２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６７では、スライダ６６をコントロールシャフト６２に対し相対移動不能に、かつ軸線周りに相対回転可能に連結するための構造が必要となる。動弁機構６７では、この構造として、図１２（Ａ），（Ｂ）に示すものが採用されている。なお、図１２（Ｂ）は、動弁機構６７における支持パイプ６１、コントロールシャフト６２等の関係を示している。スライダ６６には周方向に延びる長孔７３が形成され、支持パイプ６１には軸方向へ延びる長孔７４が形成されている。そして、両長孔７３，７４が交わる箇所に、コントロールシャフト６２とは別体のピン７５が配置され、その内端部がコントロールシャフト６２の係止穴７６に圧入され、外端部が両長孔７３，７４に係合している。

従って、コントロールシャフト６２の軸方向への移動に伴い、ピン７５が長孔７４内を移動することで、ピン７５を介してスライダ６６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６６自体は、周方向へ延びる長孔７３にてピン７５に係合されていることから、ピン７５によって軸方向の位置は決定されるが、軸周りについてはピン７５に接触しながら回動可能である。

また、上記特許文献１には、コントロールシャフトに支持パイプの機能を兼ねさせたタイプの動弁機構も開示されている。このタイプの動弁機構について、前述した動弁機構６７との相違点を中心に説明する（同様の構成については同一の符号を付して説明を省略）と、図１３（Ａ），（Ｂ）に示すように、支持パイプの機能を有する新たなコントロールシャフト８２はシリンダヘッドに軸方向への往復動可能に支持されている。コントロールシャフト８２はスライダ６６に挿通され、入力アーム６３及び出力アーム６４，６５はスライダ６６に対しヘリカルスプラインにて噛合されている。そして、ピン７５の内端部が、スライダ６６の長孔７３を通してコントロールシャフト８２の係止穴７６に圧入されている。このタイプの動弁機構８１によっても上記動弁機構６７と同様に、カムシャフト６８の回転をスライダ６６等を介して機関バルブ７１，７２に伝達して、同機関バルブ７１，７２を開閉駆動することができる。また、コントロールシャフト８２を軸方向へ移動させることで、カムの作用角及び機関バルブ７１，７２の最大リフト量を変更することができる。加えて、動弁機構６７で用いた支持パイプ６１が不要となり、動弁機構６７よりも少ない部品で動弁機構８１を成立させることができる。
特開２００１−２６３０１５号公報

ところが、上記動弁機構８１では、支持パイプ６１を省略して部品点数を削減し、動弁機構６７よりも構造を簡略化することができるものの、コントロールシャフト８２とスライダ６６とを連結するピン７５が、依然として、そのコントロールシャフト８２とは別に必要である。そのため、部品点数削減の点において未だ改良の余地が残されている。

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、コントロールシャフトとは別体のピンと同様の機能を確保しつつそのピンを省略することができ、部品点数をより一層削減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、筒状をなし、かつ周方向に延びる周溝を内壁に有するスライダと、前記スライダに挿通されるコントロールシャフトと、前記コントロールシャフトの外周面に一体形成され、かつ前記周溝に係合される係合突部とを備え、内燃機関のカムシャフトの回転を前記スライダを介して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の移動を前記係合突部及び前記周溝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であって、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端面と前記周溝とを繋ぐガイド溝が設けられ、前記係合突部は前記スライダの外部から前記ガイド溝を通じて前記周溝に導かれ、この状態で前記コントロールシャフト及び前記スライダが相対回転させられることにより、前記周溝の前記ガイド溝との接続部分とは異なる箇所で係合されているとする。

上記構成によれば、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、コントロールシャフトがスライダに挿通され、同スライダの端面におけるガイド溝の開口部分と係合突部との周方向についての位置が合わせられる。この状態でスライダ及びコントロールシャフトが軸方向に相対移動させられる。この相対移動により、係合突部がガイド溝によって導かれて周溝に近づく。係合突部が周溝のガイド溝との接続部分に至ると、コントロールシャフト及びスライダが相対回転させられる。この相対回転により、係合突部は周溝においてガイド溝との接続部分とは異なる箇所で同周溝に係合される。同箇所での係合により、コントロールシャフト及びスライダの軸方向への相対移動が規制される。

上記動弁機構では、内燃機関の作動に伴いカムシャフトが回転されると、その回転がスライダを介し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、係合突部はコントロールシャフトに一体に設けられていることから、そのコントロールシャフトの軸方向への移動に伴い同方向へ移動する。また、スライダは、周方向に延びる周溝にて係合突部に係合されていることから、その係合突部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、その移動が係合突部及び周溝を介し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を伴って軸方向へ変位し、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。なお、係合突部は、周溝においてガイド溝との接続部分とは異なる箇所で同周溝に係合されているため、係合突部が周溝からガイド溝へ抜け出る不具合が起りにくい。

このように、請求項１に記載の発明によれば、係合突部がコントロールシャフトに一体形成されているため、これらが別々の部材からなる場合に比べて部品点数が少なくなる。また、係合突部は、同係合突部がコントロールシャフトとは別部材によって構成された場合におけるその係合突部（背景技術における「ピン」に相当）と同様の機能を発揮する。すなわち、係合突部は、スライダをコントロールシャフトに相対回転可能に連結する機能と、スライダをコントロールシャフトに相対移動不能に連結して、コントロールシャフトがスライダから抜けるのを防止する機能とを発揮する。そのため、請求項１に記載の発明によれば、背景技術における別体のピンと同様の機能を確保しつつ、そのピンを省略することができ、部品点数をより一層削減することができる。

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、前記コントロールシャフトの軸方向の移動に応じて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、その動きが係合突部及び周溝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が変更される。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記周溝は、前記スライダの周方向に延び、かつ互いに軸方向に離間した一対の内壁面を有し、前記係合突部の前記各内壁面との接触面は平面状に形成されているとする。

係合突部が周溝に係合された状態では、同係合突部の接触面が、同周溝の周方向に延び、かつ互いに軸方向に離間した一対の内壁面に接触する。また、コントロールシャフトの軸方向の動きに応じてスライダが回転しながら軸方向へ変位する場合には、上記係合突部の接触面が周溝の内壁面を摺動する。この係合突部の接触面の面積は、係合突部を他の形状、例えば円柱状とした場合よりも大きくなる。そのため、係合突部の接触面に対し、単位面積当りに作用する力が小さくなる。周溝との接触に伴い係合突部に対し部分的に大きな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。

以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図１１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２０，３０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。これらの吸・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、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２０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３０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、コントロールシャフト３６及びアクチュエータ３７を備えている。
コントロールシャフト３６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に支持されている。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。アクチュエータ３７は電動モータからなり、コントロールシャフト３６はこのアクチュエータ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の吸気カム２４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。

コントロールシャフト３６と、入・出力アーム４１〜４３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をコントロールシャフト３６に対し軸方向への相対移動不能に、かつ軸周りに相対回転可能に連結するために、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の軸方向における中間部分であって、その内壁の全周にわたって形成されている（図９参照）。周溝４９は、周方向に延び、かつ一定の距離を隔てて軸方向に離間した一対の内壁面４９Ａを有する。

コントロールシャフト３６の外周面には係合突部３５が一体形成されている。より詳しくは、係合突部３５は、軸方向については、周溝４９の幅よりも若干短い長さを有している。係合突部３５は、周溝４９内に周方向への摺動可能に係合されている。係合突部３５において軸方向に相対向する一対の面は平面状をなしており、これらの面は上記周溝４９の内壁面４９Ａ，４９Ａに接触する接触面３５Ａ，３５Ａとなる。これらの接触面３５Ａ，３５Ａは、係合突部３５を上記とは異なる形状、例えば円柱状とした場合の外周面を上記内壁面４９Ａとの接触面としたときよりも広い。

上記のように係合突部３５がコントロールシャフト３６に一体に設けられていることから、同係合突部３５はコントロールシャフト３６の軸方向への移動に伴い同方向へ移動する。そのため、コントロールシャフト３６が軸方向へ移動することで、係合突部３５及び周溝４９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にて係合突部３５に係合されていることから、その係合突部３５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。

上記コントロールシャフト３６をスライダ４８に挿通しつつ係合突部３５を周溝４９に係合させるために、スライダ４８の内壁にはガイド溝５５が設けられている。ガイド溝５５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４８Ｄと周溝４９とを繋いでいる。このガイド溝５５は、係合突部３５の周溝４９との係合により、スライダ４８がコントロールシャフト３６に連結された状態では、コントロールシャフト３６を挟んで係合突部３５とは略反対側（図６の下側）に位置している。この位置は、作用角可変機構３３による作用角の変更に際し、スライダ４８が可動範囲の一方の端から他方の端まで変位し、同スライダ４８が採り得る最大角度回転したとしても、ガイド溝５５が係合突部３５に合致しない位置である。また、ガイド溝５５は、係合突部３５の高さ（コントロールシャフト３６からの突出高さ）よりも若干深い深さを有するとともに、同係合突部３５の周方向の長さよりも若干広い幅を有しており、同係合突部３５の軸方向への通過が可能となっている。

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５１が圧縮状態で配置されており、このスプリング５１によりローラ４５が吸気カム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、バルブスプリング２３及びスプリング５１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５２が配置され、同ロッカーアーム５２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５２は、その基端部（図１の左端部）５２Ａにおいてアジャスタ５３にて揺動可能に支持され、先端部（図１の右端部）５２Ｂ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５２の先端部５２Ｂに加わり、同ロッカーアーム５２のローラ５４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が駆動されて開閉する。

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。このときには、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、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５２のローラ５４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５２のローラ５４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５４を押下げる。この押下げにより、ロッカーアーム５２が基端部５２Ａを支点として下方へ揺動し、ロッカーアーム５２の先端部５２Ｂ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。作用角及び最大リフト量が最大となり、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、図７（Ａ）において二点鎖線で示すように、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５２のローラ５４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５２のローラ５４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５４を押下げて、基端部５２Ａを支点としてロッカーアーム５２を下方へ揺動させるが、ローラ５４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５２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及び最大リフト量にて吸気ポート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に示すように、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。

このようにしてバルブ特性可変装置付き動弁機構２０が構成されているが、同動弁機構２０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、例えば次のようにして行われる。

まず、図８に示すように、スライダ４８内にコントロールシャフト３６を挿通し、それらスライダ４８及びコントロールシャフト３６を軸方向へ相対移動させて、図８において二点鎖線で示す係合突部３５をスライダ４８に近づける。続いて、この係合突部３５と、スライダ４８の一方（図８の左方）の端面４８Ｄにおけるガイド溝５５の開口部分とが合致するように、スライダ４８及びコントロールシャフト３６を周方向へ相対回転させて、係合突部３５及びガイド溝５５の周方向における位置を合わせる。この位置合わせがなされた状態で、スライダ４８及びコントロールシャフト３６をさらに軸方向へ相対移動させると、係合突部３５がガイド溝５５に係合する。さらに、上記スライダ４８及びコントロールシャフト３６を相対移動させると、係合突部３５がガイド溝５５によって周溝４９へ導かれる。

図８及び図９において実線で示すように、係合突部３５がガイド溝５５から周溝４９に移ると、同係合突部３５が周溝４９に係合する。この段階では、係合突部３５は周溝４９内に位置するが、その位置はガイド溝５５の延長線上、すなわち、周溝４９のうちガイド溝５５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８において右方へ向う力が作用すると、係合突部３５が周溝４９から抜け出てガイド溝５５内へ移る。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、スライダ４８及びコントロールシャフト３６が軸方向へ相対移動するおそれがある。

そこで、上記図８及び図９の状態から、さらに図１０及び図１１に示すように、スライダ４８及びコントロールシャフト３６を相対回転させる。この相対回転により、ガイド溝５５はコントロールシャフト３６を挟んで係合突部３５とは反対側に移動し、スライダ４８が係合突部３５及び周溝４９を介してコントロールシャフト３６に連結される。

なお、上記相対回転に際しては、作用角可変機構３３による作用角の変更時において、スライダ４８が可動範囲の一方の端から他方の端まで変位した場合に同スライダ４８が採る回転角度（スライダ４８が採り得る最大回転角度）よりも大きな角度回転させる。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５５との接続部分で係合突部３５に係合することがない。表現を変えると、係合突部３５は常に周溝４９においてガイド溝５５との接続部分とは異なる箇所で同周溝４９に係合される。同箇所での係合により、コントロールシャフト３６及びスライダ４８の軸方向への相対移動が規制される。従って、係合突部３５が周溝４９から抜け出てガイド溝５５内へ移ることがない。

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）係合突部３５をコントロールシャフト３６に一体形成している。そのため、これらの係合突部３５及びコントロールシャフト３６が別々の部材からなる場合（背景技術のピン７５に相当）に比べ、動弁機構２０の部品点数を少なくすることができる。

（２）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４８Ｄと周溝４９とを繋ぐガイド溝５５を設けている。そのため、動弁機構２０の組付け時においてコントロールシャフト３６にスライダ４８を連結する際に、コントロールシャフト３６と一体の係合突部３５を、ガイド溝５５を通じて周溝４９に導いて同周溝４９に係合させることができる。

（３）上記ガイド溝５５によって係合突部３５が周溝４９に導かれた状態から、コントロールシャフト３６及びスライダ４８を相対回転させることで、係合突部３５を、周溝４９においてガイド溝５５との接続部分とは異なる箇所で係合させている。この係合突部３５と周溝４９との係合により、係合突部３５が周溝４９からガイド溝５５へ抜け出るのを規制することができる。スライダ４８及びコントロールシャフト３６の軸方向への相対移動を規制し、コントロールシャフト３６がスライダ４８から抜けるのを抑制することができる。

特に、上記相対回転を、バルブ特性の変更に際し、スライダ４８が可動範囲の一方の端から他方の端まで変位したときの同スライダ４８の回転角度よりも大きな角度行うことにより、係合突部３５が周溝４９から抜け出るのを確実に抑制することができる。

（４）係合突部３５は、スライダ４８をコントロールシャフト３６に相対回転可能に連結する機能と、スライダ４８をコントロールシャフト３６に軸方向への相対移動不能に連結して、コントロールシャフト３６がスライダ４８から抜けるのを防止する機能とを発揮する。そのため、本実施形態では、これらの係合突部３５及びコントロールシャフト３６が別々の部材からなる場合と同様の機能を確保することができる。

（５）周溝４９において、スライダ４８の周方向に延び、かつ互いに軸方向に離間した一対の内壁面４９Ａを形成し、係合突部３５における各内壁面４９Ａとの接触面３５Ａを平面状に形成している。そのため、係合突部３５が周溝４９に係合された状態では、同係合突部３５の接触面３５Ａが、同周溝４９の一対の内壁面４９Ａに接触する。また、コントロールシャフト３６の軸方向の動きに応じてスライダ４８が回転しながら軸方向へ変位する場合には、上記係合突部３５の接触面３５Ａが内壁面４９Ａを摺動する。この接触面３５Ａの面積は、係合突部を他の形状、例えば円柱状とした場合よりも大きくなる。そのため、係合突部３５の接触面３５Ａに対し、単位面積当りに作用する力が小さくなる。周溝４９との接触に伴い係合突部３５に対し部分的に大きな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。

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。
・前記実施形態におけるガイド溝５５に代え、図８及び図１０において二点鎖線で示すように、軸方向についてスライダ４８の他方の端面４８Ｅにおいて開口し、同端面４８Ｅと周溝４９とを繋ぐガイド溝５６を設けてもよい。

・ガイド溝５５を複数本設けてもよい。例えば、前記実施形態のガイド溝５５に加え、スライダ４８の端面４８Ｄと周溝４９とを繋ぐ別のガイド溝を設けてもよい。また、ガイド溝５５に上述したガイド溝５６を加えてもよい。

・周溝４９を、スライダ４８の内壁において前記実施形態とは異なる箇所に設けてもよい。こうした箇所としては、例えば、スライダ４８の軸方向における端部が挙げられる。
・ガイド溝５５は、スライダ４８の端面と周溝４９とを繋ぐものであればよく、従ってコントロールシャフト３６に対し必ずしも平行に延びていなくてもよい。

・係合突部３５の形状を前記実施形態とは異なる形状に変更してもよい。
・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を省略したものであってもよい。

・コントロールシャフト３６へのスライダ４８の連結に際し、係合突部３５がガイド溝５５によって周溝４９に導かれた状態でスライダ４８及びコントロールシャフト３６が相対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、作用角可変機構３３による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（スライダ４８が可動範囲の一方の端から他方の端へ変位するときの回転角度）よりも大きな角度行われることが望ましく、この条件が満たされる範囲内で回転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３０に適用してもよい。この場合には、排気カムシャフト２８と排気バルブ２２との間に作用角可変機構３３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。 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８の９−９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１０の１１−１１線における断面図。 （Ａ）は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、（Ｂ）はその構成部品の一部を示す斜視図。 （Ａ）は別の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、（Ｂ）はその構成部品の一部を示す斜視図。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、２０，３０…動弁機構、２１…吸気バルブ（機関バルブ）、２２…排気バルブ（機関バルブ）、２５…吸気カムシャフト、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…係合突部、３５Ａ…接触面、３６…コントロールシャフト、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、４８Ｄ，４８Ｅ…端面、４９…周溝、４９Ａ…内壁面、５５，５６…ガイド溝。

Claims (3)

1. 筒状をなし、かつ周方向に延びる周溝を内壁に有するスライダと、
   前記スライダに挿通されるコントロールシャフトと、
   前記コントロールシャフトの外周面に一体形成され、かつ前記周溝に係合される係合突部と
   を備え、内燃機関のカムシャフトの回転を前記スライダを介して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の移動を前記係合突部及び前記周溝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であって、
   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端面と前記周溝とを繋ぐガイド溝が設けられ、前記係合突部は前記スライダの外部から前記ガイド溝を通じて前記周溝に導かれ、この状態で前記コントロールシャフト及び前記スライダが相対回転させられることにより、前記周溝の前記ガイド溝との接続部分とは異なる箇所で係合されてい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、前記コントロールシャフトの軸方向の移動に応じて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に記載のバルブ特性可変装置付き動弁機構。
3. 前記周溝は、前記スライダの周方向に延び、かつ互いに軸方向に離間した一対の内壁面を有し、前記係合突部の前記各内壁面との接触面は平面状に形成されている請求項１又は２に記載のバルブ特性可変装置付き動弁機構。

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