JP2006299877A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カムシャフトに設けられるカムに当接するカム当接部を有して機関本体に揺動可能に支承されるカムフォロアが、弁ばねで閉弁方向に付勢される機関弁に連動、連結され、カムフォロアは、弁ばねとは別の弾発付勢手段でカム当接部が動弁カムに当接する側に付勢される内燃機関の動弁装置において、弾発付勢手段をコンパクト化し、動弁系構造の設計自由度を増大する。
【解決手段】弾発付勢手段５６は、一端部がカムフォロア２６側に連結される引っ張りロッド５８と、該引っ張りロッド５８を牽引して動弁カム２４にカム当接部３６を当接させる側にカムフォロワ２６を付勢すべく引っ張りロッド５８の他端部および機関本体１５間に介設される圧縮コイルばね５９とから成る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カムシャフトに設けられる動弁カムに当接するカム当接部を有して機関本体に揺動可能に支承されるカムフォロアが、弁ばねで閉弁方向に付勢される機関弁に連動、連結され、前記カムフォロアは、前記弁ばねとは別の弾発付勢手段で前記カム当接部が前記動弁カムに当接する側に付勢される内燃機関の動弁装置に関する。

機関弁の開弁リフト量を無段階に変化させるべく、カムフォロアに一対のリンクアームの一端部が回動可能に連結され、一方のリンクアームの他端部が固定支軸で回動可能に支承され、他方のリンクアームの他端部が固定支軸と平行な軸線を有する可動支軸で回動可能に支承されるようにしたリフト可変動弁装置が、たとえば特許文献１によって既に知られており、このものでは、固定支軸を囲繞するねじりばねによって前記一方のリンクアームおよびカムフォロアを、該カムフォロアのカム当接部をカムシャフトの動弁カムに当接させる側に弾発付勢するようにしている。また機関弁の作動特性を変更可能とした動弁装置において、カム当接部をカムシャフトの動弁カムに当接させる方向に圧縮コイルばねでカムフォロワを付勢するようにしたものが、特許文献２で知られている。
特開２００４−３６５６０号公報 特開平１１−８１９４７号公報

ところが、上記特許文献１で開示されたリフト可変動弁装置で用いられるねじりばねの配置スペースは、固定支軸の軸線に沿う方向で比較的大きくなるものであり、内燃機関の小型化を図る上でねじりばねを配置するためのスペースを確保し得ない場合がある。また特許文献２で開示されるようにカム当接部を動弁カムに当接させるようにカムフォロワを圧縮コイルばねで付勢するようにしても、カムフォロワの周囲に配置される部材と干渉するために圧縮コイルばねの配置が困難となる場合がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、弾発付勢手段をコンパクト化し、動弁系構造の設計自由度を増大し得るようにした内燃機関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、カムシャフトに設けられる動弁カムに当接するカム当接部を有して機関本体に揺動可能に支承されるカムフォロアが、弁ばねで閉弁方向に付勢される機関弁に連動、連結され、前記カムフォロアは、前記弁ばねとは別の弾発付勢手段で前記カム当接部が前記動弁カムに当接する側に付勢される内燃機関の動弁装置において、前記弾発付勢手段は、一端部が前記カムフォロア側に連結される引っ張りロッドと、該引っ張りロッドを牽引して前記動弁カムにカム当接部を当接させる側に前記カムフォロワを付勢すべく前記引っ張りロッドの他端部および前記機関本体間に介設される圧縮コイルばねとから成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、前記カムフォロアには、一対のリンクアームの一端部が相対回動を可能として連結され、一方のリンクアームの他端部は、前記カムフォロアの揺動軸線と平行な軸線を有する固定支軸を介して機関本体に回動可能に支承され、他方のリンクアームの他端部は前記固定支軸と平行な軸線を有するとともに該軸線に直交する平面内で移動可能な可動支軸で回動可能に支承され、前記弾発付勢手段が、前記一方のリンクアームおよび機関本体間に設けられることを特徴とする。

なお実施例のロッカアーム２６，２７は本発明のカムフォロワに対応し、実施例のローラ３６，４６は本発明のカム当接部に対応し、実施例の吸気弁Ｖ１，Ｖ２が本発明の機関弁に対応する。

請求項１記載の発明によれば、圧縮コイルばねが発揮するばね力で引っ張りロッドが牽引され、それによってカムフォロワが、そのカム当接部を動弁カムに当接させる側に付勢されることになり、カム当接部を動弁カムに当接させる側にカムフォロワを付勢する弾発付勢手段はコンパクトな構造のため動弁系構造の設計自由度が増大する。

また請求項２記載の発明によれば、可動支軸を変位させることで機関弁のリフト量を変化させるようにした動弁装置において、カムフォロワおよび一対のリンクアームで構成されるリンク機構のがたを抑制し、動弁装置で生じる振動を抑えることが可能となる。

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１０は本発明の一実施例を示すものであり、図１は吸気弁用動弁装置の縦断側面図であって図２および図３の１−１線に沿う断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４はコントロール軸の斜視図、図５は一対の吸気弁のリフト特性図、図６は油圧タペット付近の拡大縦断面図、図７は油圧タペットの一部の分解斜視図、図８は上部連結軸および通路形成部材の分解斜視図、図９は図３の９−９線拡大断面図、図１０は吸気弁のリフト量調整時の状態を簡略化して示す斜視図である。

先ず図１〜図３において、多気筒である内燃機関の機関本体１５が備えるシリンダヘッド１６には、各気筒毎に一対ずつの第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２が開閉作動可能に配設されており、両吸気弁Ｖ１，Ｖ２が備えるステム１８…の上端部に設けられるばねシート１９…およびシリンダヘッド１６間には、各吸気弁を開弁方向に付勢する弁ばね２０…が設けられる。

シリンダヘッド１６には、各気筒の両側に配置されるカムホルダ２１…が一体に設けられ、それらのカムホルダ２１…にそれぞれ締結されるホルダキャップ２２…およびカムホルダ２１…間にカムシャフト２３が回転自在に支承され、該カムシャフト２３には、第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２に個別に対応する第１および第２動弁カム２４，２５が設けられる。

第１吸気弁Ｖ１には第１動弁カム２４に従動して揺動する第１ロッカアーム２６が連動、連結され、第１吸気弁Ｖ１のリフト量は第１リフト可変機構２８で無段階に可変とされる。また第２吸気弁Ｖ２には第２動弁カム２５に従動して揺動する第２ロッカアーム２７が連動、連結され、第２吸気弁Ｖ２のリフト量は第２リフト可変機構２９で無段階に可変とされる。

一端部が第１吸気弁Ｖ１に連動、連結される第１ロッカアーム２６の他端側上部には、相互に間隔をあけて対向する一対の上側連結壁部２６ａ，２６ａが第１吸気弁Ｖ１とは反対側に開いた略Ｕ字状をなすようにして設けられ、また第１ロッカアーム２６の他端側下部には、相互に間隔をあけて対向する一対の下側連結壁部２６ｂ，２６ｂが第１吸気弁Ｖ１とは反対側に開いた略Ｕ字状をなすようにして設けられる。

第１リフト可変機構２８は、第１ロッカアーム２６の他端側上部に一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が機関本体１５の固定位置に固定支軸３０を介して回動可能に支承される第１アッパリンクアーム３２と、第１ロッカアーム２６および第１アッパリンクアーム３２とともに四節リンクを構成すべく第１ロッカアーム２６の他端側下部に一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が可動支軸３１で回動可能に支承される第１ロアリンクアーム３３とで構成され、可動支軸３１は、固定支軸３０と平行な軸線を有してコントロール軸３４に連結され、コントロール軸３４は図示しないアクチュエータで回動駆動される。

第１アッパリンクアーム３２の一端部は、第１ロッカアーム２６の上側連結壁部２６ａ…を両側から挟む一対の連結壁部３２ａ，３２ａを有して略Ｕ字状に形成されており、上部連結軸３５を介して両連結壁部３２ａ…が上側連結壁部２６ａ…に回動可能に連結される。しかも第１ロッカアーム２６における一対の上側連結壁２６ａ…間には、第１動弁カム２４に当接するカム当接部としてのローラ３６が配置されており、そのローラ３６は、中空の円筒状である上部連結軸３５およびニードルベアリング３７を介して前記両上側支持壁部２６ａ…に軸支される。而して上部連結軸３５は、第１アッパリンクアーム３２の両連結壁部３２ａ…および第１ロッカアーム２６の両上側連結壁部２６ａ…に挿通されており、上部連結軸３５の外面に装着される止め輪３８が、第１アッパリンクアーム３２が備える両連結壁部３２ａ…の一方の内面に係合することにより、第１アッパリンクアーム３２の両連結壁部３２ａ…および第１ロッカアーム２６の両上側連結壁部２６ａ…からの上部連結軸３５の抜け出しが阻止される。

また第１アッパリンクアーム３２の他端部を回動可能に支承する固定支軸３０は、シリンダヘッド１６が一体に備えるカムホルダ２１…にカムシャフト２３と平行な軸線を有して支持される。第１アッパリンクアーム３２の下方に配置される第１ロアリンクアーム３３の一端部は、第１ロッカアーム２６の下側連結壁部２６ｂ…間に挟まれるように配置され、下部連結軸３９を介して下側連結壁部に回動可能に連結される。

一端部が第２吸気弁Ｖ２に連動、連結される第２ロッカアーム２７の他端側上部には、相互に間隔をあけて対向する一対の上側連結壁部２７ａ，２７ａが第２吸気弁Ｖ２とは反対側に開いた略Ｕ字状をなすようにして設けられ、また第２ロッカアーム２７の他端側下部には、相互に間隔をあけて対向する一対の下側連結壁部２７ｂ，２７ｂが第２吸気弁Ｖ２とは反対側に開いた略Ｕ字状をなすようにして設けられる。

第２リフト可変機構２９は、第２ロッカアーム２７の他端側上部に一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が第１リフト可変機構２８と共通である固定支軸３０を介して回動可能に支承される第２アッパリンクアーム４２と、第２ロッカアーム２７および第２アッパリンクアーム４２とともに四節リンクを構成すべく第２ロッカアーム２７の他端側下部に一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が第１リフト可変機構２８と共通な可動支軸３１で回動可能に支承される第２ロアリンクアーム４３とで構成される。

第２アッパリンクアーム４２の一端部は、第２ロッカアーム２７の上側連結壁部２７ａ…を両側から挟む一対の連結壁部４２ａ，４２ａを有して略Ｕ字状に形成されており、上部連結軸４５を介して両連結壁部４２ａ…が上側連結壁部２７ａ…に回動可能に連結される。しかも第２ロッカアーム２７における一対の上側連結壁２７ａ…間には、第２動弁カム２５に当接するカム当接部としてのローラ４６が配置されており、そのローラ４６は、中空の円筒状である上部連結軸４５およびニードルベアリング４７を介して前記両上側支持壁部２７ａ…に軸支される。而して上部連結軸４５は、第２アッパリンクアーム４２の両連結壁部４２ａ…および第２ロッカアーム２７の両上側連結壁部２７ａ…に挿通されており、上部連結軸３５の外面に装着される止め輪４８が、第２アッパリンクアーム４２が備える両連結壁部４２ａ…の一方の内面に係合することにより、第２アッパリンクアーム４２の両連結壁部４２ａ…および第２ロッカアーム２７の両上側連結壁部２７ａ…からの上部連結軸４５の抜け出しが阻止される。

また第２アッパリンクアーム４２の下方に配置される第２ロアリンクアーム４３の一端部は、第２ロッカアーム２７の下側連結壁部２７ｂ…間に挟まれるように配置され、下部連結軸４９を介して下側連結壁部２７ｂ…に回動可能に連結される。

第１リフト可変機構２８における第１アッパリンクアーム３２の他端部および第２リフト可変機構２９における第２アッパリンクアーム４２の他端部は、固定支軸３０を囲繞するリング状のスペーサ５０を相互間に介在させて一対のカムホルダ２１…間に配置されており、カムホルダ２１…には、第１および第２アッパリンクアーム３２，４２の他端部外側面に摺接するボス部２１ａ…が一体に突設される。

図４を併せて参照して、コントロール軸３４は、一列に並ぶ複数気筒に共通に機関本体１５に支承される単一のものであり、第１ロッカアーム２６の他端側下部および第１ロアリンクアーム３３を両側から挟むようにして第１ロッカアーム２６側を開放した略Ｕ字状に形成される第１支持部３４ａと、第２ロッカアーム２７の他端側下部および第２ロアリンクアーム４３を両側から挟むようにして第２ロッカアーム２７側を開放した略Ｕ字状に形成される第２支持部３４ｂと、第１および第２支持部３４ａ，３４ｂの開放側外側面に直角に連設されるジャーナル部３４ｃ，３４ｃと、第１および第２支持部３４ａ，３４ｂの閉塞部側を相互に結ぶ連結部３４ｄとを各気筒毎に備える。

コントロール軸３４の各ジャーナル部３４ｃ…は、機関本体１５のシリンダヘッド１６に設けられるカムホルダ２１…と、カムホルダ２１…に下方から結合される下部ホルダ５１との間で回動可能に支承され、各ジャーナル部３４ｃ…と、カムホルダ２１…および下部ホルダ５１との間には、ローラベアリング５２…が介装される。

また第１および第２支持部３４ａ，３４ｂ内に配置される第１および第２ロアリンクアーム３３，４３の一端部を第１および第２ロッカアーム２６，２７にそれぞれ連結する下部連結軸３９，４９は、第１および第２支持部３４ａ，３４ｂの両側面によって軸方向移動を阻止されるようにして第１および第２ロアリンクアーム３３，４３の一端部ならびに第１および第２ロッカアーム２６，２７の他端側下部に挿通される。

さらに第１支持部４３ａ、連結部４３ｄおよび第２支持部４３ｂには、ジャーナル部４３ｃ…と平行な支持孔５３，５４，５５が同軸に設けられており、第１および第２ロアリンクアーム３３，４３の他端部を回動可能に支承する可動支軸３１が前記支持孔５３〜５５に挿通される。而して可動支軸３１は、コントロール軸３４がジャーナル部３４ｃ…の軸線まわりに回動することにより、カムシャフト２３の軸線と直交する平面内で、図１の実線で示す位置ならびに図１の鎖線で示す位置間を移動する。

第１および第２リフト可変機構２８，２９において、可動支軸３１が図１の実線で示す位置にあるときには、第１および第２動弁カム２４，２５でローラ３６，４６が押圧されると、固定支軸３０、上部連結軸３５，４５、下部連結軸３９，４９および可動支軸３１を結ぶ四節リンクが変形して第１および第２ロッカアーム２６，２７が下方に揺動し、第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２を低リフトで開弁する。また可動支軸３１が図１の鎖線で示す位置に上昇すると、第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２が高リフトで開弁する。

しかも機関の負荷に応じた第１吸気弁Ｖ１および第２吸気弁Ｖ２のリフト特性は図５で示すように設定されるものであり、機関の高負荷運転域で第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト特性を同一とするとともに機関の低負荷運転域で第１および第２吸気弁ｖ１，Ｖ２の一方を閉弁休止とすべく、第１および第２リフト可変機構２８，２９が第１アッパおよびロアリンクアーム３２，３３ならびに第２アッパおよびロアリンクアーム４２，４３の第１および第２ロッカアーム２６，２７への連結点ジオメトリを相互に異ならせて構成されるとともに第１および第２動弁カム２４，２５のカムプロフィルが相互に異なって設定されるものであり、この実施例では、機関の低負荷運転域で第１吸気弁Ｖ１を閉弁休止するために、第１アッパリンクアーム３２における固定支軸３０および上部連結軸３５間の距離Ｌ１が第２アッパリンクアーム４２における固定支軸３０および上部連結軸４５間の距離Ｌ２よりも短く設定される。

また第１および第２リフト可変機構２８，２９のジオメトリが異なるので、第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２の開弁タイミングを合わせるためには、第１および第２動弁カム２４，２５がカムシャフト２３の周方向にずれた位置に設けられる。

ところで、第１吸気弁Ｖ１は弁ばね２０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第１吸気弁Ｖ１を第１ロッカアーム２６で開弁方向に駆動しているときに第１ロッカアーム２６のローラ３６は、弁ばね２０の働きによって第１動弁カム２４に接触しているのであるが、第１吸気弁Ｖ１の閉弁状態では、弁ばね２０のばね力は第１ロッカアーム２６に作用することはなく、ローラ３６が第１ロッカアーム２６から離れてしまい、第１吸気弁Ｖ１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２０とは別の弾発付勢手段５６により、前記ローラ３６を第１動弁カム２４に当接させる方向に第１ロッカアーム２６が付勢される。

弾発付勢手段５６は、一端が第１ロッカアーム２６側に連結される引っ張りロッド５８と、該引っ張りロッド５８を牽引して第１カム２４にローラ３６を当接させる側に第１ロッカアーム２６を付勢すべく引っ張りロッド５８の他端および機関本体１５間に介設される圧縮コイルばね５９とから成るものである。

而してこの実施例では、第１ロッカアーム２６に一端部が上部連結軸３５を介して連結される第１アッパリンクアーム３２の他端部に一体に設けられて上方に延びるブラケット６０に引っ張りロッド５８の一端部が連結ピン６１を介して連結され、機関本体１５のシリンダヘッド１６が一体に備えるカムホルダ２１…に一体に設けられた支持腕部６２に前記引っ張りロッド５８の中間部が摺動可能に嵌合され、半径方向外方に張り出すようにして引っ張りロッド５８の他端部に設けられる鍔部５８ａおよび前記支持腕部６２間に、引っ張りロッド５８を囲繞する圧縮コイルばね５９が縮設される。

また第２ロッカアーム２７に一端部が連結される第２アッパリンクアーム４２および支持腕部６２間にも、上述の弾発付勢手段５６と同様に構成される弾発付勢手段５７が設けられ、弁ばね２０とは別の該弾発付勢手段５７により、ローラ４６を第２動弁カム２５に当接させる方向に第２ロッカアーム２７が付勢される。

図６において、第１ロッカアーム２６の一端部には、第１吸気弁Ｖ１におけるステム１８の上端に装着されたキャップ６３に当接する油圧タペット６４を装着せしめる装着孔６６が設けられ、前記装着孔６６は、第１ロッカアーム２６の一端下部に下端を開放した大径孔部６６ａと、該大径孔部６６ａよりも小径に形成されるとともに第１ロッカアーム２６の一端上部に上端を開放した小径孔部６６ｂとが、下方に臨む環状の段部６６ｃを介して同軸に連なって成る。

油圧タペット６４は、閉塞端を第１吸気弁Ｖ１側に配置して前記装着孔６６の大径孔部６６ａに摺動可能に装着される有底円筒状のボディ６７と、該ボディ６７に摺動可能に装着されるプランジャ６８と、前記ボディ６７の閉塞端および前記プランジャ６８の一端間に形成される高圧室６９ならびに前記プランジャ６８内に形成される油室７０間に介装されて前記プランジャ６８の一端に設けられるチェックバルブ７１と、前記高圧室６９の容積を増大させる側に前記プランジャ６８を付勢するばね力を発揮してボディ６７およびプランジャ６８間に設けられる戻しばね７２とを備え、ボディ６７の閉塞端には、第１吸気弁Ｖ１の上端のキャップ６３に当接するチップ７３が装着される。

前記プランジャ６８を囲繞するコイル状である前記戻しばね７２は、ボディ６７の外方で該ボディ６７およびプランジャ６８間に設けられる。而してボディ６７の他端には、前記戻しばね７２の一端部に挿入される小径の円筒状である一端側内周規制筒部６７ａが、前記戻しばね７２の一端を受ける環状の段部６７ｂを形成するようにして同軸にかつ一体に設けられる。また基本的には円筒状に形成されるプランジャ６８には、前記段部６７ｂに対向するようにして半径方向外方に張り出す受け鍔部６８ａと、前記戻しばね７２の他端部に挿入されるようにして前記受け鍔部６８ａの基端に連なる円筒状の他端側内周規制筒部６８ｂとが同軸にかつ一体に設けられ、戻しばね７２の他端は受け鍔部６８ａに当接される。

しかも一端側内周規制筒部６７ａの基端外面には環状の係止溝７４が設けられ、他端側内周規制筒部６８ｂの外面には環状の係止溝７５が設けられており、戻しばね７２の両端はそれらの係止溝７４，７５に係合される。すなわち戻しばね７２の両端は、ボディ６７およびプランジャ６８に係合される。

前記プランジャ６８の一端すなわち下端寄り内面には、内周で弁孔７６を形成するようにして半径方向内方に張り出す内向き鍔部６８ｃが一体に設けられており、その内向き鍔部６８ｃよりも下方でプランジャ６８には、弁孔７６よりも大径に形成される弁室形成孔７７と、該弁室形成孔７７よりも大径に形成される第１圧入孔７８とが、弁室形成孔７７を内向き鍔部６８ｃ側に配置して同軸に設けられる。

前記チェックバルブ７１は、プランジャ６８の内向き鍔部６８ｃとの間に弁室７９を形成するようにして前記プランジャ６８の一端部に取付けられるケージ８０と、前記弁孔７６を中央部に開口させるとともに弁室７９に臨んで前記内向き鍔部６８ｃの一端側内周に設けられるテーパ状の弁座８１と、該弁座８１に着座し得るようにして弁室７９に収容される球状の弁体８２とで構成される。

前記ケージ８０は、削り出し加工によって短円筒状に形成されるものであり、前記プランジャ６８の第１圧入孔７８に圧入される。而してケージ８０は、前記弁体８２の弁座８１への着座時には該弁体８２との間に微小間隙たとえば０．１５ｍｍがあくようにして第１圧入孔７８に圧入される。

しかも弁室形成孔７７の内向き鍔部６８ｃ寄りの部分でプランジャ６８には、弁室７９に内端が通じるとともに外端がプランジャ６８の外周に開口するようにして複数のエア抜き孔８３…が穿設される。

また前記内向き鍔部６８ｃよりも上方で、プランジャ６８には、油室７０を形成すべく前記弁孔７６よりも大径に形成されて該弁孔７６に一端が同軸に連なる油室形成孔８４が設けられるとともに、環状凹部８５を介して該油室形成孔８４の他端に同軸に連なる第２圧入孔８６とが設けられ、高圧室６９とは反対側で油室７０の端部を閉じるキャップ８７がプランジャ６８の他端部に固定される。

図７を併せて参照して、第２圧入孔８６の軸方向外端には、軸方向外方に向かうにつれて大径となるテーパ状の面取り部８６ａが形成される。一方、キャップ８７は、前記プランジャ６８と同軸に延びる軸部８７ａと、該軸部８７ａに同軸に連なるフランジ部８７ｂとを一体に有するものであり、前記フランジ部８７ｂをプランジャ６８の他端面に対向、当接させるまで前記軸部８７ａを第２圧入孔８６に圧入せしめることでプランジャ６８の他端部に固定される。しかも軸部８７ａの先端外周部には、第２圧入孔８６への圧入を円滑に行うためにテーパ状の面取り部８７ｃが形成される。

また軸部８７ａの外周の少なくとも１箇所には、油室７０に通じる第１エア抜き通路８９を第２圧入孔８６の内面との間に形成するようにして軸方向に延びる平坦な切欠き８８が設けられ、プランジャ６８の他端面には、第２エア抜き通路９０をフランジ部８７ｂとの間に形成するようにしてプランジャ６８の半径方向に沿って延びる溝９１，９１が、その内端を面取り部８６ａの内面に開口させるようにして、たとえばプランジャ６８の一直径線上の２箇所に設けられる。

このような油圧タペット６４は、受け鍔部６８ａを段部６６ｃに対向させてプランジャ６８の上部を装着孔６６の小径孔部６６ｂに嵌合せしめるとともに、ボディ６７を装着孔６６の大径孔部６６ａに摺動可能に嵌合せしめるようにして第１ロッカアーム２６の一端部に装着されるものであり、装着孔６６内で、ボディ６７の他端およびプランジャ６８の受け鍔部６８ａ間には環状油室９２が形成され、戻しばね７２が該環状油室９２に収容される。

また他端側内周規制突部６８ｂが設けられる部分でプランジャ６８の側壁には、プランジャ６８内の油室７０を前記環状油室９２に連通せしめる複数の連通孔９３…が設けられており、他端側内周規制筒部６８ｂの前記連通孔９３…に対応する部分は、スリット状に切欠かれる。

またボディ６７に摺動可能に嵌合される部分でプランジャ６８の軸方向中間部外面には、ボディ６７およびプランジャ６８間を潤滑するオイルを溜めるための環状凹部９４が設けられ、油室７０内のオイルを前記環状凹部９４に導くための複数の潤滑孔９５…がプランジャ６８に設けられる。

このような油圧タペット６４では、第１吸気弁Ｖ１の閉弁時に戻しばね７２のばね力ならびに環状油室７０の油圧による油圧力によってボディ６７がその閉塞端に装着したチップ７３を第１吸気弁Ｖ１の上端のキャップ６３に当接せしめるように付勢され、第１ロッカアーム２６および第１吸気弁Ｖ１間のクリアランスが「０」となる。また第１吸気弁Ｖ１の開弁時には、第１吸気弁Ｖ１からボディ６７に作用する反力でボディ６７が高圧室６９の容積を減少する側に付勢されることによってチェックバルブ７１が閉じ、高圧室６９にオイルが閉じ込められることによってボディ６７のプランジャ６８に対する軸方向相対移動が阻止されることになり、第１ロッカアーム２６から伝達される開弁駆動力が第１吸気弁Ｖ１に確実に伝達される。

再び図１において、機関本体１５のシリンダヘッド１６が一体に備えるカムホルダ２１…には、第１吸気弁Ｖ１のリフト量を調整するためのリフト量調整機構９７が設けられるものであり、第１吸気弁Ｖ１およびリフト量調整機構９７間に油圧タペット６４が介装される。

このリフト量調整機構９７は、第１ロッカアーム２６の一端部の上方に位置するようにしてカムホルダ２１…に設けられるスクリュー保持部９９と、前記油圧タペット６４におけるキャップ８７のフランジ部８７ｂに先端を当接させるようにしてスクリュー保持部９９に進退自在に螺合されるアジャストスクリュー１００と、アジャストスクリュー１００に螺合される止めナット１０１とで構成され、止めナット１０１は、アジャストスクリュー１００の進退位置を保持するようにしてスクリュー保持部９９に当接、係合される。

このようなリフト量調整機構９７によれば、止めナット１０１を緩めてアジャストスクリュー１００の進退位置を調整し、前記プランジャ６８の受け鍔部６８ａと、第１ロッカアーム２６の段部６６ｃとの間隔を変化させることにより、第１吸気弁Ｖ１のリフト量を調整することができる。

第２吸気弁Ｖ２に連動、連結される第２ロッカアーム２７の一端部には、第１ロッカアーム２６と同様にして、第２吸気弁Ｖ２に当接する油圧タペット６５が装着され、カムホルダ２１…には、第２吸気弁Ｖ２のリフト量を調整するためのリフト量調整機構９８が設けられ、第２吸気弁Ｖ２およびリフト量調整機構９８間にも油圧タペット６５が介装される。

ところで、固定支軸３０は、図示しないオイルポンプからのオイルを導くオイル通路１０５を同軸に形成するようにして中空の円筒状に形成されるものであり、オイル通路１０５に通じる第１通路１０６が第１アッパリンクアーム３２に設けられ、油圧タペット６４に通じる第２通路１０７が第１ロッカアーム２６に設けられ、上部連結軸３５内に、第１および第２通路１０６，１０７を結ぶ連絡通路１０８を上部連結軸３５の内周との間に形成する通路形成部材１０９が挿入、固定される。

第１通路１０６は、カムホルダ２１…のボス部２１ａに摺接する側とは反対側の側面寄りで固定支軸３０の軸線と直交する平面内で一直線状に延びるようにして第１アッパリンクアーム３２に設けられ、固定支軸３０には、固定支軸３０の軸線まわりの第１アッパリンクアーム３２の回動にかかわらず該固定支軸３０内のオイル通路１０５を第１通路１０６に連通させる連通孔１１０が設けられる。また第２通路１０７は、第１ロッカアーム２６が備える一対の上側連結壁部２６ａ…のうち、内方側の上側連結部２６ａ内を直線状に通るようにして第１ロッカアーム２６に設けられる。

図８および図９において、通路形成部材１０９は、金属もしくは合成樹脂により中空の円筒状に形成されるものであり、この通路形成部材１０９の外周には、上部連結軸３５の内面および通路形成部材１０９の外周間に環状の連絡通路１０８を形成する環状凹部１１１が設けられる。

また上部連結軸３５を嵌合するようにして第１アッパリンクアーム３２の連結壁部３２ａに設けられる第１嵌合孔１１２の内周に第１通路１０６に通じる第１環状溝１１３が設けられ、上部連結軸３５を嵌合するようにして第１ロッカアーム２６の上部連結壁部２６ａに設けられる第２嵌合孔１１４の内周に第２通路１０７に通じる第２環状溝１１５が設けられ、上部連結軸３５には、第１環状溝１１３および連絡通路１０８間を結ぶ一対の第１連通孔１１６，１１６と、第２環状溝１１５および連絡通路１０８間を結ぶ一対の第２連通孔１１７，１１７とが、相互に重ならない直径線上、この実施例では相互に直交する直径線上に配置されるようにして穿設される。

また第２リフト可変機構２９側で固定支軸３０内のオイル通路１０５および油圧タペット６５間は、上述の第１リフト可変機構２８側と同様にして、オイル通路１０５に通じるようにして第２アッパリンクアーム４２に設けられる第１通路１２０と、油圧タペット６５に通じるようにして第２ロッカアーム２７に向けられる第２通路１２１と、第１および第２通路１２０，１２１間を結ぶようにして上部連結軸４５内に形成される連絡通路１２２で接続されており、連絡通路１２２は、上部連結軸４５の内周と、上部連結軸４５に挿入、固定される通路形成部材１２３の外周との間に形成される。

しかも連絡通路１２２と、第１および第２通路１２０，１２１との接続構造は、第１リフト可変機構２８における連絡通路１０８と、第１および第２通路１０６，１０７との接続構造と同様に構成される。

ところで、各気筒における第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を調整するにあたっては、機関の非燃焼状態での図示しないスタータモータ等によるクランキング中に燃焼室内の圧縮圧力を測定し、その測定値に基づいて吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を調整するものである。

すなわち図１０で示すように、吸気チャンバ１３０が吸気マニホールド１３１を介してシリンダヘッド１６に接続される４気筒の直列多気筒内燃機関の場合、リフト量の調整のために、機関本体１５の一部を構成するようにしてシリンダヘッド１６に結合されるヘッドカバー１７に、各気筒におけるリフト量調整機構９７，９８…に個別に対応した操作孔１２９…が密閉可能として予め設けられており、燃焼室内の圧縮圧力を測定する圧力計１２５は、ヘッドカバー１７に設けられるプラグ挿入孔１２４…の１つに挿入される。

またリフト量調整機構９７，９８…の調整は、開放した操作孔１２９に調整工具１２６を挿入して実行されるものであり、この調整工具１２６は、リフト量調整機構９７，９８…における止めナット１０１を回転操作し得る止めナット操作具１２７に、アジャストスクリュー１００を回転操作し得るスクリュー操作具１２８が付設されて成る従来周知のものである。

而して１つの気筒における第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を調整するにあたっては、先ず両吸気弁Ｖ１，Ｖ２の一方を調整対象として他方をゼロリフトとなるようにしておき、両吸気弁Ｖ１，Ｖ２の一方だけが作動したときの圧縮圧力が規定値となるように両吸気弁Ｖ１，Ｖ２の一方のリフト量を調整し、その後で、両吸気弁Ｖ１，Ｖ２がともに作動するときの圧縮圧力が規定値となるように両吸気弁Ｖ１，Ｖ２の他方のリフト量を調整すればよい。

次にこの実施例の作用について説明すると、１気筒あたり一対である第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２に個別に対応して一対のリフト可変機構２８，２９が配設されており、機関の高負荷運転域で第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト特性を同一とするとともに機関の低負荷運転域で第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２の一方（この実施例では第１吸気弁Ｖ１）を閉弁休止とすべく、第１および第２リフト可変機構２８，２９が第１アッパリンクアーム３２および第１ロアリンクアーム３３の第１ロッカアーム２６への連結点ジオメトリならびに第２アッパリンクアーム４２および第２ロアリンクアーム４３の第２ロッカアーム２７への連結点ジオメトリを相互に異ならせて構成されるとともに、第１および第２ロッカアーム２６，２７に個別に対応して第１および第２動弁カム２４，２５のカムプロフィルが相互に異なって設定されている。

したがって機関の高負荷運転域で第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト特性を同一とすることにより高負荷運転域での出力特性の向上を図ることができ、また機関の低負荷運転域では第１吸気弁Ｖ１を閉弁休止することによってスワールを生じさせて燃焼効率の向上を図り、燃費の低減および排気性能の向上を図ることができ、しかも低負荷運転域では、第２気弁Ｖ２のリフト量が、第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２を同一特性で開弁するようにしたときに比べて大きくなるので、リフト量が小さくなる低負荷運転域での第２Ｊ吸気弁Ｖ２のリフト量の制御および調整が容易となる。

また第１および第２ロッカアーム２６，２７は、第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２を閉弁方向に付勢する弁ばね２０…とは別の弾発付勢手段５６，５７により、ローラ３６，４６が第１および第２動弁カム２４，２５に当接する側に付勢されるのであるが、弾発付勢手段５６，５７は、一端が第１および第２ロッカアーム２６，２７側に連結される引っ張りロッド５８…と、該引っ張りロッド５８…を牽引して第１および第２動弁カム２４，２５にローラ３６，４６を当接させる側に第１および第２ロッカアーム２６，２７を付勢すべく引っ張りロッド５８の他端部および機関本体１５間に介設される圧縮コイルばね５９…とから成るものである。

このような弾発付勢手段５６，５７の構成によれば、圧縮コイルばね５９…が発揮するばね力で引っ張りロッド５８…が牽引され、それによって第１および第２ロッカアーム２６，２７が、そのローラ３６，４６を第１および第２動弁カム２４，２５に当接させる側に付勢されることになり、弾発付勢手段５６，５７をコンパクト化し、動弁系構造の設計自由度を増大することができる。

また第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を可変とする第１および第２リフト可変機構２８，２９の一部を構成する第１アッパリンクアーム３２および第２アッパリンクアーム４２の一端部が第１および第２リンクアーム２６，２７にそれぞれ連結され、第１アッパリンクアーム３２および第２アッパリンクアーム４２の他端部が固定支軸３０で支承されるのであるが、弾発付勢手段５６，５７が、第１アッパリンクアーム３２および第２アッパリンクアーム４２の他端部と、シリンダヘッド１６のカムホルダ２１に設けられる支持腕部６２…との間に設けられており、第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を変化させるようにした動弁装置において、第１および第２ロッカアーム２６，２７と、一対ずつのリンクアーム３２，３３；４２，４３でリンク機構のがたを弾発付勢手段５６，５７抑制し、動弁装置で生じる振動を抑えることが可能となる。

また第１および第２リンクアーム２６，２７の一端部には、第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２に当接する油圧タペット６４，６５が装着されるものであり、それらの油圧タペット６４，６５は、閉塞端を第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２側に配置して第１および第２リンクアーム２６，２７の一端部に摺動可能に装着される有底円筒状のボディ６７…と、該ボディ６７…に摺動可能に装着されるプランジャ６８…と、ボディ６７…の閉塞端および前記プランジャ６８…の一端間に形成される高圧室６９…ならびにプランジャ６８…内に形成される油室７０…間に介装されて前記プランジャ６８…の一端に設けられるチェックバルブ７１…と、高圧室６９…の容積を増大させる側にプランジャ６８…を付勢するばね力を発揮してボディ６７…およびプランジャ６８…間に設けられる戻しばね７２…とを備えるものであるが、戻しばね７２…がボディ６７の外方に配置されるので、高圧室６９…の容積を小さくすることが可能であり、それによって作動に伴うオイルの流量を少なくすることが可能であり、油圧タペット６４，６５の小型化を図ることができる。

しかもプランジャ６８…を囲繞するコイル状の戻しばね７２…の両端が、ボディ６７…およびプランジャ６８…に係合されるので、戻しばね７２…によってボディ６７…およびプランジャ６８…の組付け状態を維持することができ、プランジャ６８…のボディ６７…からの抜け出しを阻止するためのスナップリングをボディ６７…の内周に装着することが不要となる。このためボディ６７…およびプランジャ６８…の相互摺接によるシール長さを比較的大きく設定することが可能となり、機能上必要なシール長さを、油圧タペット６４，６５全体の大型化を回避しつつ容易に確保することができる。

またプランジャ６８の他端部には、軸方向外方に向かうにつれて大径となるテーパ状の面取り部８６ａを軸方向外端に有する第２圧入孔８６が設けられ、プランジャ６８と同軸に延びる軸部８７ａと、該軸部８７ａに同軸に連なるフランジ部８７ｂとを一体に有するキャップ８７が、高圧室６９とは反対側で油室７０の端部を閉じるべくフランジ部８７ｂをプランジャ６８の他端面に対向、当接させるまで軸部８７ａを第２圧入孔８６に圧入せしめることでプランジャ６８の他端部に固定されるものであり、このようにキャップ８７を固定することで、高速作動する内燃機関に対応することができる。

しかも軸部８７ａの外周には、油室７０に通じる第１エア抜き通路８９を第２圧入孔８６の内面との間に形成するようにして軸方向に延びる切欠き８８が設けられ、プランジャ６８の他端面には、第２エア抜き通路９１をフランジ部８７ｂとの間に形成してプランジャ６８の半径方向に沿って延びる溝９０…が、その内端を面取り部８６ａの内面に開口させるようにして設けられており、プランジャ６８の他端部へのキャップ８７の固定時に、該キャップ８７の軸部８７ａ外周に設けられる切欠き８８と、プランジャ６８の他端面に設けられる溝９０…との位相を合わせることなく、第１および第２エア抜き通路８９，９１を相互に連通させることが可能であり、煩雑な位相合わせ作業を不要とした簡単な構造で、油室７０からのエア抜きを確実に行うことができる。

またチェックバルブ７１は、プランジャ６８との間に弁室７９を形成するようにしてプランジャ６８の一端部に取付けられるケージ８０と、油室７０に通じる弁孔７６を中央部に開口させるとともに弁室７９に臨んでプランジャ６８に設けられるテーパ状の弁座８１と、該弁座８１に着座し得るようにして弁室７９に収容される球状の弁体８２とで構成されるものであり、弁座８１寄りの部分で弁室７９に内端が通じるとともに外端がプランジャ６８の外周に開口した複数のエア抜き孔８３…がプランジャ６８に設けられるので、高圧室６９内に溜まったエアを、高圧室６９の圧力増大とともにプランジャ６８およびボディ６７間の隙間に押し出すようにして、高圧室６９からのエアを確実に抜くことができる。

さらにケージ８０は、削り出し加工によって短円筒状に形成されるとともにプランジャ６８の一端部に圧入されるものであり、ケージ８０の寸法精度を高め、弁体８２のガイド精度およびストローク精度を高めることが可能となるとともに高圧室６９の容積をより小さくして、剛性向上を図ることが可能となる。しかもケージ８０をプランジャ６８に固定するための専用部品を不要とすることで、部品点数の低減およびチェックバルブ７１の組付け工数低減が可能となる。

第１および第２ロッカアーム２６，２７の一端部に装着される油圧タペット６４，６５に固定支軸３０内のオイル通路１０５からオイルを供給するために、第１アッパリンクアーム３２および第２アッパリンクアーム４２には、オイル通路１０５に通じる第１通路１０６，１２０が設けられ、油圧タペット６４，６５に通じる第２通路１０７，１２１が第１および第２ロッカアーム２６，２７に設けられ、第１アッパリンクアーム３２および第２アッパリンクアーム４２の一端部を第１および第２ロッカアーム２６，２７に回動可能に連結する円筒状の上部連結軸３５，４５内に、第１および第２通路１０６，１２０；１０７，１２１を結ぶ連絡通路１０８，１２２を前記上部連結軸３５，４５の内周との間に形成する通路形成部材１０９，１２３が挿入、固定される。

このような通路構造によれば、上部連結軸３５，３５内に通路形成部材１０９，１２３を挿入、固定するだけの簡単かつコンパクトな構造で第１および第２アッパリンクアーム３２，４２と、第１および第２ロッカアーム２６，２７との間でオイルを受け渡しするための連絡通路１０８，１２２を形成することができ、しかも連絡通路１０８，１２３は通路形成部材１０９，１２３の外周および上部連結軸３５，４５の内周間に形成されるものであるので容積を小さく設定することができ、機関の再始動時に油圧タペット６４，６５への給油遅れが生じることを回避することができ、しかも円筒状とすることで軽量化を図った上部連結軸３５，４５の剛性を通路形成部材１０９，１２３の挿入、固定で増大することができる。

また通路形成部材１０９，１２３の外周に、上部連結軸３５，４５の内面および通路形成部材１０９，１２３の外周間に環状の連絡通路１０８，１２２を形成する環状凹部１１１…が設けられるので、連絡通路１０８，１２２の容積を通路形成部材１０９，１２３の外周に設けられる環状凹部１１１…の形状によって容易に変更可能であり、設計自由度を高めることができる。しかも通路形成部材１０９，１２３が中空の円筒状に形成されるので、軽量化を図ることができる。

さらに上部連結軸３５，４５を嵌合するようにして第１および第２アッパリンクアーム３２，３３に設けられる第１嵌合孔１１２…の内周に第１通路１０６，１２０に通じる第１環状溝１１３…が設けられ、上部連結軸３５，４５を嵌合するようにして第１および第２ロッカアーム２６，２７に設けられる第２嵌合孔１１４…の内周に第２通路１０７，１２１に通じる第２環状溝１１５…が設けられ、上部連結軸３５，４５には、第１環状溝１１３…および連絡通路１０８，１２２間を結ぶ一対の第１連通孔１１６…と、第２環状溝１１５…および連絡通路１０８，１２２間を結ぶ一対の第２連通孔１１７…とが、相互に重ならない直径線上、この実施例では相互に直交する直径線上に配置されるようにして穿設されている。

したがって固定支軸３０で支承される第１および第２アッパリンクアーム３２，４２ならびに第１および第２ロッカアーム２６，２７に対する上部連結軸３５，４５の軸線まわりの相対位置がいずれの位置となっても、第１および第２連通孔１１６…，１１７…の少なくとも一方を極力上方位置に配置する可能性が高くなり、連絡通路１０８，１２２内に溜まったエアを抜き易くすることができ、しかも第１および第２連通孔１１６…，１１７…が上部連結軸３５，４５の直径線上に一対ずつ配置されるようにして第１および第２連通孔１１６…，１１７…の加工性を高めることができる。

ところで、第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を調整するにあたっては、機関の非燃焼状態でのクランキング中に燃焼室内の圧縮圧力を圧力計１２５で測定し、その測定値に基づいて第１および第２吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を調整するようにしている。而して機関の圧縮圧力は最終的な吸入空気量によるので、機関の非燃焼状態でのクランキング中における燃焼室内の圧縮圧力測定値が所定値となるように吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を調整することにより、各気筒毎の吸入空気量を同一に定めることが可能となる。

また吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を調整するリフト量調整機構９７，９８が機関本体１５に設けられているので、機関の非燃焼状態でのクランキング中に吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を調整することが可能となるものであり、また第１および第２ロッカアーム２６，２７ＮＩ，吸気弁Ｖ１，Ｖ２およびリフト量調整機構９７，９８間に介装されるようにして油圧タペット６４，６５が設けられるので、機関のクランキングに応じて油圧タペット６４，６５が作動することで生じる圧縮圧力に基づいて吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を調整することになり、油圧タペット６４，６５が両ロッカアーム２６，２７に設けられていても吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量を調整することができる。

さらに両吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量はリフト可変機構２８，２９で可変とされるものであり、機関の低負荷運転時に、吸気弁Ｖ１，Ｖ２のリフト量のばらつきが生じると機関の回転の不安定化や失火を起こす原因となり得るのであるが、気筒毎の吸入空気量を同一に調整し得るので、回転の不安定化や失火を確実に防止して、低負荷時の燃費の低減および出力向上をより効果的に達成することができる。

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。

吸気弁用動弁装置の縦断側面図であって図２および図３の１−１線に沿う断面図である。 図１の２−２線断面図である。 図１の３−３線断面図である。 コントロール軸の斜視図である。 一対の吸気弁のリフト特性図である。 油圧タペット付近の拡大縦断面図である。 油圧タペットの一部の分解斜視図である。 上部連結軸および通路形成部材の分解斜視図である。 図３の９−９線拡大断面図である。 吸気弁のリフト量調整時の状態を簡略化して示す斜視図である。

符号の説明

１５・・・機関本体
２０・・・弁ばね
２３・・・カムシャフト
２４，２５・・・動弁カム
２６，２７・・・カムフォロアであるロッカアーム
３０・・・固定支軸
３１・・・可動支軸
３２，３３，４２，４３・・・リンクアーム
３６，４６・・・カム当接部であるローラ
５６，５７・・・弾発付勢手段
５８・・・引っ張りロッド
５９・・・圧縮コイルばね
Ｖ１，Ｖ２・・・機関弁である吸気弁

Claims (2)

1. カムシャフト（２３）に設けられる動弁カム（２４，２５）に当接するカム当接部（３６，４６）を有して機関本体（１５）に揺動可能に支承されるカムフォロア（２６，２７）が、弁ばね（２０）で閉弁方向に付勢される機関弁（Ｖ１，Ｖ２）に連動、連結され、前記カムフォロア（２６，２７）は、前記弁ばね（２０）とは別の弾発付勢手段（５６，５７）で前記カム当接部（３６，４６）が前記動弁カム（２４，２５）に当接する側に付勢される内燃機関の動弁装置において、前記弾発付勢手段（５６，５７）は、一端が前記カムフォロア（２６，２７）側に連結される引っ張りロッド（５８）と、該引っ張りロッド（５８）を牽引して前記動弁カム（２４，２５）にカム当接部（３６，４６）を当接させる側に前記カムフォロワ（２６，２７）を付勢すべく前記引っ張りロッド（５８）の他端部および前記機関本体（１５）間に介設される圧縮コイルばね（５９）とから成ることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. 前記カムフォロア（２６，２７）には、一対のリンクアーム（３２，３３；４２，４３）の一端部が連結され、一方のリンクアーム（３２，４２）の他端部は、前記カムフォロア（２６，２７）の揺動軸線と平行な軸線を有する固定支軸（３０）を介して機関本体（１５）に回動可能に支承され、他方のリンクアーム（３３，４３）の他端部は前記固定支軸（３０）と平行な軸線を有するとともに該軸線に直交する平面内で移動可能な可動支軸（３１）で回動可能に支承され、前記弾発付勢手段（５６，５７）が、前記一方のリンクアーム（３２，４２）および機関本体（１５）間に設けられることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁装置。

Images