JP2006322368A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブリフト可変機構の大型化及び重量増加を抑制するとともに、組み付けの手間を低減することのできる内燃機関の可変動弁装置を提供する。
【解決手段】バルブリフト可変機構１４の出力アーム１８に形成された支持案内部３２を立壁部４５の孔３１に挿入することで、バルブリフト可変機構１４が支持案内部３２によって立壁部４５に支持される。また、この支持案内部３２は内部を通過するコントロールシャフト１６の軸方向変位を案内するものでもあり、同シャフト１６の軸方向変位を通じてバルブリフト可変機構１４の駆動が行われる。このようにバルブリフト可変機構１４の支持、及び、コントロールシャフト１６の軸方向変位の案内は支持案内部３２によって実現されるため、その実現のためにコントロールシャフト１６の外側にパイプ状のロッカシャフトを設ける必要がなくなる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関するものである。

従来より、内燃機関の可変動弁装置として、特許文献１に示されるように、機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブリフト可変機構をシリンダヘッドに設けられた立壁部に支持し、それら立壁部及びバルブリフト可変機構を貫通するコントロールシャフトを軸方向に変位させることで同機構を駆動するものが知られている。

上記特許文献１では、図１２に示されるように、バルブリフト可変機構９１を立壁部９２に隣接させ、同立壁部９２に形成された孔９３及びバルブリフト可変機構９１にパイプ状のロッカシャフト９４を挿通し、そのロッカシャフト９４によってバルブリフト可変機構９１を立壁部９２に支持している。また、ロッカシャフト９４の内部にはコントロールシャフト９５が配設され、バルブリフト可変機構９１を駆動するためのコントロールシャフト９５の軸方向への変位を、ロッカシャフト９４の内周面によって案内するようにしている。
特開２００１−２６３０１５公報

上述したように、特許文献１の可変動弁装置では、バルブリフト可変機構９１を立壁部９２に支持したり、コントロールシャフト９５の軸方向変位を案内したりするために、ロッカシャフト９４が設けられている。

ただし、こうしたロッカシャフト９４はコントロールシャフト９５の外側に配置されることとなる。このため、それらを組み合わせたシャフト全体が大径化することは避けられず、同シャフト全体が挿通されるバルブリフト可変機構９１も自ずと上記シャフトの径方向（図中の上下方向）に大型化し、同機構１４の重量増加に繋がる。

また、ロッカシャフト９４を設けることにより、可変動弁装置の部品点数が増加し、それに伴い同装置の組み付けにかかる手間が増えることも無視できない問題となる。
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、バルブリフト可変機構の大型化及び重量増加を抑制するとともに、組み付けの手間を低減することのできる内燃機関の可変動弁装置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。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機関の機関バルブのリフト特性を可変とするバルブリフト可変機構と、そのバルブリフト可変機構に隣接して同機構を支持する立壁部とを備え、前記立壁部に形成された孔を貫通するとともに前記バルブリフト可変機構を貫通するコントロールシャフトを軸方向に変位させることで、前記バルブリフト可変機構の駆動を行う内燃機関の可変動弁装置において、前記バルブリフト可変機構における前記立壁部側の端部には、同立壁部の孔に挿入されるとともに同孔に挿入された前記コントロールシャフトの軸方向変位を案内する支持案内部が形成されていることを要旨とした。

上記構成によれば、支持案内部を立壁部の孔に挿入することで、バルブリフト可変機構が立壁部に支持されることとなる。更に、支持案内部は、立壁部の孔に挿入されたコントロールシャフトの軸方向変位を案内するものでもある。このようにバルブリフト可変機構の支持、及び、コントロールシャフトの案内は支持案内部によって実現され、その実現のためにコントロールシャフトの外側にパイプ状のロッカシャフトを配置する必要はなくなる。従って、ロッカシャフトを設けることに伴うバルブリフト可変機構のロッカシャフト（コントロールシャフト）の径方向への大型化、及び、同機構の重量増加を抑制することができ、且つ、ロッカシャフトを組み付けなくてもよい分だけ組み付け作業の手間を低減することができる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記支持案内部における前記軸方向の長さは、同支持案内部によって前記バルブリフト可変機構を前記立壁部に支持するのに必要な値に設定され、前記支持案内部の内周面については、その一部が前記コントロールシャフトの外径と同径となるように、且つ、それ以外の部分がコントロールシャフトの外径よりも大径となるように形成されていることを要旨とした。

支持案内部における上記軸方向長さについては、同支持案内部によってバルブリフト可変機構を立壁部に支持するのにある程度以上の長さが必要になる。一方、コントロールシャフトの軸方向変位の案内は支持案内部の内周面を同シャフトの外周面に接触させた状態で行われる。ここで、支持案内部の軸方向長さを上記のように設定すると、それに合わせて支持案内部の内周面も上記軸方向に長くなる。しかし、コントロールシャフトの案内を実現する上では、支持案内部の内周面の上記軸方向長さを上述したように長くする必要はなく、むしろ長くすることによって支持案内部の径方向についての肉厚が無駄に大きくなり、バルブリフト可変機構の重量増加を招くという弊害が生じる。この点、上記構成によれば、支持案内部の内周面の上記軸方向一部のみがコントロールシャフトの外径と同径に形成され、上記案内を実現するための同シャフトの外周面への接触が図られる。そして、支持案内部の内周面の他の部分については、コントロールシャフトの外径よりも大径となるように形成され、当該部分での支持案内部の径方向についての肉厚が小とされる。これにより、支持案内部の径方向についての肉厚が無駄に大きくなり、バルブリフト可変機構の重量増加を招くのを抑制することができる。

請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記バルブリフト可変機構には、前記立壁部の孔よりも大径となる大径部が形成されていることを要旨とした。
上記構成によれば、バルブリフト可変機構が立壁部側に変位しようとしても、同機構の大径部が立壁部の壁面に引っかかるため、同機構が上記変位によって立壁部の孔に没入してしまうのを回避することができる。

請求項４記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記立壁部の孔における前記支持案内部が挿入される部分には、それ以外の部分よりも大径となる拡径部が形成されていることを要旨とした。

上記構成によれば、立壁部の孔における支持案内部が挿入される部分と、それ以外の部分との境界に段差が形成される。そして、バルブリフト可変機構が立壁部側に変位すると、支持案内部の先端が上記段差に突き当たるため、同機構が上記変位によって立壁部の孔に没入してしまうのを回避することができる。また、バルブリフト可変機構に請求項３に記載したような立壁部の孔よりも大径の大径部を形成する必要がないため、その大径部を形成することに伴うバルブリフト可変機構の大型化及び重量増加を抑制することもできる。

請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記バルブリフト可変機構は、内燃機関の各気筒に対応して設けられるとともに、同じく各気筒に対応して設けられた前記立壁部に挟まれるものであって、前記立壁部の孔内には、同立壁部における前記軸方向の両側に位置する前記バルブリフト可変機構の支持案内部がそれぞれ前記孔の長さ方向両端に挿入された状態にあるとき、それら支持案内部の間に挟まれるシムが設けられ、前記シムは、前記コントロールシャフトと同一または近似の熱膨張率を有する材料によって形成されていることを要旨とした。

上記構成によれば、コントロールシャフトと同一または近似の熱膨張率を有する材料によって形成されるシムが立壁部の孔内に配設され、このシムを上記軸方向長さの異なるものに適宜交換することで、バルブリフト量可変機構の上記軸方向の位置決めが行われるようになる。ところで、コントロールシャフトは熱膨張により軸方向に長くなるが、そのときには上記シムも当該シャフトと同一または近似の熱膨張率で軸方向に長くなるため、同シムによって上記軸方向について位置決めされるバルブリフト可変機構とコントロールシャフトとの間に位置関係のずれが生じることはほとんどない。従って、その位置関係のずれに起因して、バルブリフト可変機構の駆動による機関バルブのバルブ特性の変更を適切に行えなくなるのを抑制することができる。

請求項６記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、前記立壁部の孔の内周面には当該立壁部よりも高強度の材料によって形成されるカラーが配設され、このカラーの内周面における前記軸方向の両端にそれぞれ前記支持案内部が挿入されることを要旨とした。

立壁部の材質としては、内燃機関の軽量化を意図して強度よりも軽量であることを重視した材質を選択することが多い。このため、バルブリフト可変機構が駆動され、支持案内部の外周面が立壁部の孔の内周面に対して摺動すると、そのときの摩擦によって孔の内周面の摩耗が大となる傾向がある。しかし、上記構成によれば、孔の内周面には高強度の材料によって形成されるカラーが配設され、このカラーの内周面に支持案内部が挿入されるため、バルブリフト可変機構の駆動時には支持案内部の外周面が上記カラーの内周面に対して摺動するようになる。従って、支持案内部の外周面が孔の内周面に対し摺動することはなく、そのときの摩擦によって孔の内周面が摩耗するのを抑制することができる。

請求項７記載の発明では、請求項６記載の発明において、前記カラーは、前記コントロールシャフトと同一または近似の熱膨張率を有する材料によって形成され、同カラーの内周面における前記軸方向両端に挿入された前記支持案内部の間に対応する部分が前記孔の中心側に突出して前記シムを兼ねるものとなっていることを要旨とした。

上記構成によれば、立壁部の孔の内周面に配設されたカラーがシムを兼ねるものとなっているため、可変動弁装置の部品点数を少なく抑えることができる。
請求項８記載の発明では、請求項４、６、７のいずれか一項に記載の発明において、前記バルブリフト可変機構は、回転するカムに押されて前記コントロールシャフトの軸線を中心に揺動する入力アームと、前記入力アームの揺動に基づき前記軸線を中心に揺動して機関バルブをリフトさせる出力アームと、前記入力アーム及び前記出力アームに対し互いに歯すじの傾斜方向の異なるギヤを介して連結されるとともに前記コントロールシャフトによって軸方向に往復移動させられるスライダとを備え、前記アームに前記支持案内部が形成されていることを要旨とした。

上記アームは揺動により機関バルブをリフトさせる。このため、入力アーム及び出力アームについては、できる限り軽量化して揺動時の慣性力を小とすることが好ましい。上記構成を請求項４に記載の発明に適用した場合、揺動するアームの軽量化が図られるため、上述したアーム揺動時の慣性力が小とされるようになる。

また、上記アームの揺動時には支持案内部が立壁部の孔内で周方向に回動するため、同支持案内部の外周面が孔の内周面に接触していると、支持案内部の外周面が孔の内周面に対し周方向に摺動し、そのときの摩擦による孔の内周面の摩耗が問題となる。上記構成を請求項６又は７に記載の発明に適用した場合、アームの揺動に伴って支持案内部が回動するときの上記孔の内周面の摩耗が的確に抑制されるようになる。

以下、本発明を自動車用多気筒エンジンの可変動弁装置に具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１は、エンジン１における所定気筒のシリンダヘッド２周りの構造を示す拡大断面図である。このエンジン１においては、シリンダヘッド２、シリンダブロック３、及びピストン５によって燃焼室６が区画され、この燃焼室６には吸気通路７及び排気通路８が各々二つに分岐した状態で接続されている（図１には一方のみ図示）。そして、吸気通路７と燃焼室６との間は吸気バルブ９の開閉動作によって連通・遮断され、排気通路８と燃焼室６との間は排気バルブ１０の開閉動作によって連通・遮断されるようになる。なお、これら吸気バルブ９及び排気バルブ１０はそれぞれ各気筒毎に二つずつ設けられている。

シリンダヘッド２には、吸気バルブ９及び排気バルブ１０を駆動するための吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２が設けられている。これら吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２は、エンジン１のクランクシャフトからの回転伝達によって回転するようになっている。また、吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２には、それぞれ吸気カム１１ａ及び排気カム１２ａが設けられている。そして、これら吸気カム１１ａ及び排気カム１２ａの吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２との一体回転を通じて、吸気バルブ９及び排気バルブ１０が開閉動作するようになっている。

また、エンジン１には、吸気バルブ９及び排気バルブ１０といった機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブリフト可変機構として、吸気バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角を可変とするバルブリフト可変機構１４が吸気カム１１ａと吸気バルブ９との間に設けられている。このバルブリフト可変機構１４の駆動を通じて、例えば吸入空気量を多く必要とするエンジン運転状態になるほど、最大リフト量及び作用角が大となるよう制御される。これは最大リフト量及び作用角を大とするほど、吸気通路７から燃焼室６への空気の吸入が効率よく行われ、上述した吸入空気量に関する要求を満たすことが可能なためである。

次に、バルブリフト可変機構１４の詳細な構造について説明する。
バルブリフト可変機構１４は、回転する吸気カム１１ａにより押されて上記吸気カムシャフト１１と平行に延びるコントロールシャフト１６の軸線を中心に揺動する入力アーム１７と、この入力アーム１７の揺動に基づき上記コントロールシャフト１６の軸線を中心に揺動する出力アーム１８とを備えている。入力アーム１７については、ローラ１９が回転可能に取り付けられるとともに、そのローラ１９が吸気カム１１ａに押しつけられるようコイルスプリング２０によって吸気カム１１ａ側に付勢されている。また、出力アーム１８については、その揺動時にロッカアーム２１に押しつけられ、同ロッカアーム２１を介して吸気バルブ９をリフトさせるものである。

このロッカアーム２１の一端部はラッシュアジャスタ２２によって支持され、同ロッカアーム２１の他端部は吸気バルブ９に接触している。また、ロッカアーム２１は吸気バルブ９のバルブスプリング２４によって出力アーム１８側に付勢され、これによりロッカアーム２１の一端部と他端部との間に回転可能に支持されたローラ２３が出力アーム１８に押しつけられている。

従って、吸気カム１１ａの回転に基づき入力アーム１７及び出力アーム１８が揺動すると、出力アーム１８がロッカアーム２１を介して吸気バルブ９をリフトさせ、吸気バルブ９の開閉動作が行われるようになる。そして、バルブリフト可変機構１４では、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置を変更することで、上記吸気バルブ９の最大リフト量、及び吸気カム１１ａの吸気バルブ９に対する作用角が可変とされる。即ち、入力アーム１７と出力アーム１８とを揺動方向について互いに接近させるほど、吸気バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角は小となってゆく。逆に、入力アーム１７と出力アーム１８とを揺動方向について互いに離間させるほど、吸気バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角は大となってゆく。

ここで、バルブリフト可変機構１４における入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置を変更する構造について、図２〜図４を併せ参照して詳しく説明する。

図２は、バルブリフト可変機構１４の内部構造、詳しくは入力アーム１７及び出力アーム１８の内側の構造を示す破断斜視図である。同図に示されるように、各アーム１７，１８のうち、入力アーム１７は二つの出力アーム１８によって挟まれた状態となっている。そして、入力アーム１７は吸気カム１１ａ（図１参照）に対応して位置し、二つの出力アーム１８はそれぞれ二つの吸気バルブ９（図１参照）に対応して位置している。また、入力アーム１７及び出力アーム１８の内部には、コントロールシャフト１６と連結されたスライダ２６が位置している。このスライダ２６の外壁において、長手方向中央部にはヘリカルスプライン２７を有する入力ギヤ２７ａが設けられ、長手方向両端部にはヘリカルスプライン２９を有する出力ギヤ２９ａが設けられている。

一方、図３に示されるように、入力アーム１７の内壁にはヘリカルスプライン２８を有する円環状の内歯ギヤ２８ａが形成され、出力アーム１８の内壁にはヘリカルスプライン３０を有する円環状の内歯ギヤ３０ａが形成されている。そして、入力アーム１７の内歯ギヤ２８ａはスライダ２６の入力ギヤ２７ａ（図２）と噛み合わされ、出力アーム１８の内歯ギヤ３０ａはスライダ２６の出力ギヤ２９ａ（図２）と噛み合わされている。なお、ヘリカルスプライン２７，２８とヘリカルスプライン２９，３０とは、互いに傾斜角が異なっており、例えば互いに歯すじの傾斜方向が逆となっている。

図４に示されるようにスライダ２６は円筒状に形成されている。このスライダ２６の内側にはコントロールシャフト１６が挿入されている。そして、コントロールシャフト１６は、ピン５１によってスライダ２６と連結されている。このピン５１は、入力ギヤ２７ａの外周側からスライダ２６内部に挿入され、コントロールシャフト１６の外周面に嵌め込まれるとともにスライダ２６の内周面に係合している。より具体的には、ピン５１におけるコントロールシャフト１６の外周面から突出する部分にブッシュ（図示せず）が取り付けられ、同ブッシュがスライダ２６の内周面に周方向へと延びるように形成された溝（図示せず）に嵌め込まれる。これにより、コントロールシャフト１６が軸方向に変位すると、上記ブッシュの外側面が溝の内側面に押しつけられ、スライダ２６がコントロールシャフト１６と一体移動するようになる。

なお、入力アーム１７及び出力アーム１８が揺動するときには、それに伴いスライダ２６もコントロールシャフト１６に対し周方向に変位するが、こうした変位は上記ブッシュに対し上記溝が周方向に相対移動することによって許容される。

コントロールシャフト１６を軸線方向に変位させ、それによってスライダ２６を軸線方向に変位させると、ヘリカルスプライン２７，２９とヘリカルスプライン２８，３０との噛み合いにより、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が変更される。具体的には、コントロールシャフト１６を図２の矢印Ｌ方向に変位させるほど入力アーム１７と出力アーム１８との相対位置が互いに接近するように変更され、コントロールシャフト１６を矢印Ｈ方向に変位させるほど入力アーム１７と出力アーム１８との相対位置が互いに離間するように変更される。こうした入力アーム１７及び出力アーム１８の相対位置の変更を通じて、吸気カム１１ａの回転により出力アーム１８が揺動したときの吸気バルブ９の最大リフト量、及び吸気カム１１ａの作用角が可変とされる。

次に、入力アーム１７、出力アーム１８、及び、スライダ２６等を備えるバルブリフト可変機構１４のシリンダヘッド２への取り付け構造について、図５及び図６を参照して説明する。

図５は、シリンダヘッド２の上部に形成されたカムキャリア４１を上方から見た平面図である。
このカムキャリア４１には複数の立壁部４５が各気筒に対応して互いに平行となるように設けられ、これら立壁部４５の間には上記バルブリフト可変機構１４が配設されている。そして、バルブリフト可変機構１４は隣接する立壁部４５に挟まれた状態で当該立壁部４５に支持されるようになっている。また、バルブリフト可変機構１４を駆動するための上記コントロールシャフト１６は各バルブリフト可変機構１４及び各立壁部４５を貫通しており、同シャフト１６の一端部（図中の左端部）はスライドアクチュエータ４７に連結されている。このスライドアクチュエータ４７の駆動を通じてコントロールシャフト１６が軸方向に変位させられ、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が変更されるようバルブリフト可変機構１４の駆動が行われる。

図６は、バルブリフト可変機構１４の立壁部４５での支持構造を示す拡大図である。
同図から分かるように、各立壁部４５にはコントロールシャフト１６を挿通するための孔３１が形成されている。

また、上記立壁部４５に挟まれたバルブリフト可変機構１４においては、各アーム１７，１８のうちの入力アーム１７が二つの出力アーム１８によって挟まれた状態となっている。このため、バルブリフト可変機構１４の立壁部４５側の端部には出力アーム１８が位置することとなる。そして、出力アーム１８における立壁部４５側の面には、バルブリフト可変機構１４を立壁部４５に支持するための支持案内部３２が形成されている。この支持案内部３２は上記孔の延びる方向に突出する円筒状をなしている。また、支持案内部３２の外径は上記孔３１の内径と同径とされ、支持案内部３２の内径は上記コントロールシャフト１６の外径と同径とされている。そして、立壁部４５の孔３１の長手方向両端部には、同立壁部４５に隣接するバルブリフト可変機構１４の出力アーム１８に形成された支持案内部３２がそれぞれ挿入される。このように支持案内部３２を孔３１に挿入することで、バルブリフト可変機構１４が立壁部４５に支持されることとなる。なお、支持案内部３２の長手方向（上記軸方向）についての長さは、バルブリフト可変機構１４を立壁部４５に支持するのに必要な長さに設定されている。

また、立壁部４５における孔３１の内部には、当該孔３１の長手方向両端部にそれぞれ支持案内部３２が挿入されたとき、それら支持案内部３２によって挟まれる円筒状のシム３３が設けられている。このシム３３は、各バルブリフト可変機構１４におけるコントロールシャフト１６の軸線方向についての位置を規定するためのものである。そして、各バルブリフト可変機構１４の位置決めは、各立壁部４５に対応する上記シム３３を孔３１の延びる方向についての長さの異なるものに適宜交換することで実現される。なお、こうした各バルブリフト可変機構１４の位置決めにより、出力アーム１８と立壁部４５との間には、同立壁部４５の熱膨張を吸収するためのクリアランスＣが設けられる。また、シム３３の材質はコントロールシャフト１６と同一の材質となっている。ちなみに、本実施形態のコントロールシャフト１６は、強度の確保を重視して高強度の材料、例えば鉄系材料によって形成されている。このため、上記シム３３もコントロールシャフト１６を形成する材料と同じ材料である鉄系材料によって形成される。

そして、立壁部４５の孔３１内に上記シム３３を配設するとともに、その孔３１の長手方向両端に支持案内部３２をそれぞれ挿入した状態にあっては、バルブリフト可変機構１４を貫通するコントロールシャフト１６が上記孔３１内のシム３３及び支持案内部３２の内部を通過することとなる。このコントロールシャフト１６のバルブリフト可変機構１４を駆動するための軸方向変位は、同機構１４の立壁部４５側の端部に形成された支持案内部３２の内周面によって案内される。そして、バルブリフト可変機構１４の駆動によって出力アーム１８がコントロールシャフト１６の軸線を中心に揺動するときには、当該支持案内部３２が孔３１に挿入された状態であり、且つ、支持案内部３２の外周面が立壁部４５の孔３１の内周面に摺接した状態となる。このため、立壁部４５の孔３１に支持案内部３２が挿入された状態でバルブリフト可変機構１４が駆動されることになり、当該駆動時にも上記支持案内部３２によってバルブリフト可変機構１４が立壁部４５に支持されることとなる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）出力アーム１８に形成された支持案内部３２を立壁部４５の孔３１に挿入することで、バルブリフト可変機構１４が上記支持案内部３２によって立壁部４５に支持されるようになる。また、この支持案内部３２は内部を通過するコントロールシャフト１６の軸方向変位を案内するものでもある。このようにバルブリフト可変機構１４の支持、及び、コントロールシャフト１６の軸方向変位の案内は支持案内部３２によって実現されるため、その実現のために［背景技術］の欄に記載したようなロッカシャフト（図１２参照）を設ける必要はなくなる。仮に、こうしたロッカシャフトを採用した場合、バルブリフト可変機構１４の大型化及び重量増加が生じるといった問題や、当該機構１４の組み付けの手間が増えるといった問題が生じるのは、［発明が解決しようとする課題］の欄に記載したとおりである。しかし、上述した支持案内部３２を形成してロッカシャフトを廃止すれば、コントロールシャフト１６の外側にロッカシャフトを設けなくてもよい分、バルブリフト可変機構１４を上記コントロールシャフト１６の径方向について従来よりも小型化することができる。このことは、言い換えれば上記ロッカシャフトを用いることによるバルブリフト可変機構１４の上記コントロールシャフト１６の径方向についての大型化、及び、それに伴う重量増加を抑制できるということである。更に、上記ロッカシャフトをエンジン１に組み付けなくてもよいため、その分だけ組み付け作業の手間を低減することができるという効果も得られる。

（２）バルブリフト可変機構１４の入力アーム１７及び出力アーム１８は、コントロールシャフト１６の軸線を中心とする揺動により吸気バルブ９をリフトさせるものである。このため、入力アーム１７及び出力アーム１８については、できる限り軽量化して揺動時の慣性力を小とすることが好ましい。この点、本実施形態では、上記（１）の効果から明らかなように、入力アーム１７及び出力アーム１８について、その大型化及び重量増加を抑制すること、言い換えればロッカシャフトを用いた場合に比べて軽量化を図ることが可能になる。従って、入力アーム１７及び出力アーム１８の揺動時の慣性力を小とすることができるようになる。

（３）各バルブリフト可変機構１４の上記軸方向についての位置決めは、立壁部４５の孔３１内に設けられたシム３３を長手方向の長さの異なるものに適宜交換することによって実現される。このシム３３はコントロールシャフト１６と同一の材質となっているため、熱膨張によりコントロールシャフト１６が軸方向に長くなったときには当該シム３３も同シャフト１６と同一の熱膨張率で上記軸方向に長くなる。従って、コントロールシャフト１６及びシム３３に熱膨張が生じたとき、同シム３３によって軸方向についての位置決めが行われるバルブリフト可変機構１４とコントロールシャフト１６との間に上記軸方向についての位置関係のずれが生じることはない。

ここで、バルブリフト可変機構１４の上記軸方向についての位置決め方法として、従来はバルブリフト可変機構１４（出力アーム１８）と立壁部４５との対向する壁面間にシムを設けるとともに、そのシムを厚さの異なるものに適宜交換するという方法が採用されていた。この場合、バルブリフト可変機構１４が上記シムを介して立壁部４５に突き当てられるため、立壁部４５の熱膨張の影響を受けるようになる。この立壁部４５はエンジン１に形成されており、同立壁部４５を形成する材料としてはエンジン１と同じく強度よりも軽量であることを重視した材料、例えばアルミニウム合金といったコントロールシャフト１６を形成する材料と異なる材料を用いることが多い。従って、コントロールシャフト１６及び立壁部４５に熱膨張が生じると、それらの熱膨張率の違いに起因してバルブリフト可変機構１４とコントロールシャフト１６との間に上記軸方向についての位置関係のずれが生じることは避けられない。そして、こうした位置関係のずれに起因して、バルブリフト可変機構１４の駆動による吸気バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角の変更を適切に行えなくなる。

しかし、本実施形態でのバルブリフト可変機構１４の上記軸方向についての位置決めは、コントロールシャフト１６と同一の材質からなる任意の長さのシム３３を孔３１内に配設することにより、同機構１４を立壁部４５に突き当てることなく実現されている。このようにバルブリフト可変機構１４は立壁部４５に突き当てられていないため、熱膨張によって上述したような位置関係のずれが生じることはなく、そのずれに起因してバルブリフト可変機構１４の駆動による吸気バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角の変更を適切に行えなくなるのを抑制することができる。

（４）バルブリフト可変機構１４（出力アーム１８）と立壁部４５との間にはクリアランスＣが設けられている。このため、仮に立壁部４５の熱膨張率がコントロールシャフト１６及びシム３３の熱膨張率よりも大きいとしても、立壁部４５の熱膨張は上記クリアランスＣによって吸収され、同機構１４が立壁部４５に関係なくシム３３によって上記軸方向について位置決めされた状態となる。従って、上記立壁部４５の熱膨張がバルブリフト可変機構１４の上記軸方向位置に影響を及ぼすことはなく、その熱膨張によってバルブリフト可変機構１４とコントロールシャフト１６との間の上記軸方向についての位置関係のずれが生じることもない。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・図７（ａ）に示されるように、立壁部４５の孔３１の内周面に当該立壁部４５よりも高強度の材料、例えば鉄系材料からなる円筒状のカラー３４を配設し、このカラー３４の内周面における上記軸方向中央部にシム３３を配置するとともに、カラー３４の内周面における上記軸方向両端部にそれぞれ支持案内部３２を挿入してもよい。ここで、立壁部４５は強度よりも軽量であることを重視した材質を選択することが多く、バルブリフト可変機構１４の駆動時に出力アーム１８の揺動により支持案内部３２が回動し、その外周面が孔３１の内周面に対し摺動すると、そのときの摩擦によって孔３１の摩耗が大となる傾向がある。しかし、上記のようにカラー３４を配設することで、バルブリフト可変機構１４の駆動時には、支持案内部３２の外周面が立壁部４５よりも高強度の材料からなるカラー３４の内周面に対して摺動するようになる。従って、支持案内部３２の外周面が孔３１の内周面に対し摺動することはなく、そのときの摩擦によって孔３１の内周面が摩耗するのを抑制することができる。なお、上記カラー３４としては、図７（ｂ）に示されるように、二つに分割可能なものを採用することが、孔３１内への配設を容易に行う上で好ましい。

・上記カラー３４を設ける場合、同カラー３４は立壁部４５よりも高強度の材質であればよく、必ずしもコントロールシャフト１６と同一の材質である必要はない。
・図８に示されるように、カラー３４をシム３３と同一の材料によって形成するとともに、上記カラー３４の内周面における上記軸方向両端に挿入された支持案内部３２間に対応する部分を孔３１の中心に向けて突出させ、この部分でシム３３を兼ねるようにしてもよい。なお、こうした構成では、カラー３４を上記部分の上記軸方向長さの異なるものに適宜交換することで、バルブリフト可変機構１４の上記軸方向についての位置決めがなされる。この場合、カラー３４がシム３３を兼ねるため、可変動弁装置の部品点数を少なく抑えることができる。

・図９に示されるように、支持案内部３２の外径を出力アーム１８（バルブリフト可変機構１４）の外径と同じにしてもよい。この場合、立壁部４５の孔３１の径が大きくなり、小さい孔３１を形成する場合に比べて孔３１の形成を容易に行うことができる。ただし、こうした構成では、孔３１の内径がバルブリフト可変機構１４（出力アーム１８等）の外形とほぼ同じになり、同機構１４が孔３１に没入してしまうおそれがある。このことを回避するため、立壁部４５に近いアーム（この場合は出力アーム１８）に孔３１よりも大径となる大径部３５が形成される。これにより、バルブリフト可変機構１４が立壁部４５が変位しようとしても、大径部３５が立壁部４５の壁面に引っ掛かり、同機構１４が上記変位によって孔３１に没入してしまうのを回避することができる。また、この構成では、大径部３５と立壁部４５の壁面との間に、バルブリフト可変機構１４の上記軸方向についての位置決めを行うためのシム３６が配設される。そして、このシム３６を厚さの異なるものに適宜交換することで、バルブリフト可変機構１４の上記軸方向についての位置決めが実現される。

・図９に示される支持案内部３２においては、その上記軸方向長さがバルブリフト可変機構１４を立壁部４５に支持することの可能な値まで長くされ、それに合わせて支持案内部３２の内周面の上記軸方向長さも長くなる。支持案内部３２の内周面はコントロールシャフト１６の軸方向変位を案内するものであり、それを実現するのに当該内周面の上記軸方向長さをある程度確保する必要はある。しかし、支持案内部３２を上記のように長くした場合、支持案内部３２の内周面の上記軸線方向長さは、上記コントロールシャフト１６の案内を実現する上で必要以上に長い値になる。そして、このように支持案内部３２の内周面を上記軸方向に長くすることによって、支持案内部３２の径方向についての肉厚が無駄に大きくなり、バルブリフト可変機構１４（出力アーム１８）の重量増加を招くという弊害が生じる。

こうしたことに対処するため、図１０に示されるように、支持案内部３２の内周面を形成してもよい。すなわち、この場合の支持案内部３２の内周面については、その一部（この場合は入力アーム１７側）のみがコントロールシャフト１６の外径と同径に形成され、それ以外の部分（支持案内部３２の先端側）はコントロールシャフト１６の外径よりも大径となるように形成される。この構成によれば、支持案内部３２の内周面の一部によってコントロールシャフト１６の上記軸方向変位の案内を図りつつ、当該内周面における同シャフト１６の外径よりも大径となる部分では支持案内部３２の径方向についての肉厚を小とすることができる。これにより、支持案内部３２の径方向についての肉厚が無駄に大きくなり、バルブリフト可変機構１４の重量増加を招くのを抑制することができる。

なお、支持案内部３２の内周面について、コントロールシャフト１６の外径と同径になる部分と、その外径よりも大径になる部分との位置関係を、図１０に示される関係と逆にすることも可能である。この場合も上記と同等の効果が得られるようになる。

・図９及び図１０に示される立壁部４５の孔３１の内周面に、当該立壁部４５よりも高強度の材料からなる円筒状のカラーを配設し、そのカラーにおける上記軸方向両端に支持案内部３２を挿入するようにしてもよい。この場合、出力アーム１８の揺動時、支持案内部３２の摺動によって孔３１の内周面が摩耗するのを、上記カラーによって抑制することができる。

・図９及び図１０に示される例では、バルブリフト可変機構１４が孔３１に没入しないよう大径部３５を設けたが、この大径部３５を省略することを意図して孔３１の内周面を図１１に示されるような形状に形成することもできる。すなわち、孔３１の内周面において、上記軸方向中央部を孔３１の中心に向けて突出させ、孔３１の上記軸方向両端部であって支持案内部３２が挿入される部分を他の部分（中央部）よりも大径となる拡径部３７とする。この場合、孔３１における支持案内部３２が挿入される部分とそれ以外の部分との境界に段差３８が形成される。このため、バルブリフト可変機構１４が立壁部４５側に変位しようとすると、支持案内部３２の先端が上記段差３８に突き当たるため、同機構１４が上記変位によって孔３１に没入してしまうのを抑制することができる。以上により、バルブリフト可変機構１４に図９及び図１０に示されるような大径部３５を形成する必要がなくなり、その大径部３５を形成することに伴うバルブリフト可変機構１４の大型化及び重量増加を抑制することができるようになる。また、この構成では、支持案内部３２の先端と上記段差３８との間に、バルブリフト可変機構１４の上記軸方向についての位置決めを行うためのシム３９が配設される。そして、このシム３９を厚さの異なるものに適宜交換することで、バルブリフト可変機構１４の上記軸方向についての位置決めが実現される。

・図１１に示される孔３１の拡径部３７に、立壁部４５よりも高強度の材料からなる円筒状のカラーを配設し、そのカラーの内周面に支持案内部３２を挿入するようにしてもよい。この場合、出力アーム１８の揺動時に支持案内部３２の摺動によって孔３１の内周面が摩耗するのを、上記カラーによって抑制することができる。また、このカラーにおける段差３８側の端部を孔３１の中心側に突出させ、この部分で上記シム３９を兼ねるようにしてもよい。なお、こうした構成では、カラーを上記部分の上記軸方向長さの異なるものに適宜交換することで、バルブリフト可変機構１４の上記軸方向についての位置決めがなされる。この場合、上記カラーがシム３９を兼ねるため、可変動弁装置の部品点数を少なく抑えることができる。

・上記各実施形態では、立壁部４５に出力アーム１８が隣接するバルブリフト可変機構１４に本発明を適用したが、出力アーム１８と入力アーム１７との位置関係を逆にしたバルブリフト可変機構、すなわち入力アーム１７が立壁部４５に隣接するバルブリフト可変機構に本発明を適用してもよい。この場合、入力アーム１７に上述した支持案内部３２や大径部３５が形成されることとなる。

・排気バルブ１０の最大リフト量、及び、排気カム１２ａの排気バルブ１０に対する作用角といった排気バルブ１０のバルブ特性を可変とするバルブリフト可変機構を備えた可変動弁装置に本発明を適用してもよい。

本実施形態の可変動弁装置が適用されるエンジンのシリンダヘッド周りの構造を示す拡大断面図。 バルブリフト可変機構の内部構造を示す破断斜視図。 入力アーム及び出力アームの内部構造を示す破断斜視図。 バルブリフト可変機構の内部構造を示す分解斜視図。 シリンダヘッドのカムキャリアを示す平面図。 バルブリフト可変機構の立壁部での支持構造を示す拡大図。 （ａ）は立壁部の内部構造の他の例を示す断面図であり、（ｂ）はカラーの径方向断面図である。 立壁部の内部構造の他の例を示す断面図。 支持案内部及び立壁部の内部構造の他の例を示す断面図。 支持案内部及び立壁部の内部構造の他の例を示す断面図。 支持案内部及び立壁部の内部構造の他の例を示す断面図。 バルブリフト可変機構の立壁部での支持構造の従来例を示す略図。

符号の説明

１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…シリンダブロック、５…ピストン、６…燃焼室、７…吸気通路、８…排気通路、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カムシャフト、１１ａ…吸気カム、１２…排気カムシャフト、１２ａ…排気カム、１４…バルブリフト可変機構、１６…コントロールシャフト、１７…入力アーム、１８…出力アーム、１９…ローラ、２０…コイルスプリング、２１…ロッカアーム、２２…ラッシュアジャスタ、２３…ローラ、２４…バルブスプリング、２６…スライダ、２７…ヘリカルスプライン、２７ａ…入力ギヤ、２８…ヘリカルスプライン、２８ａ…内歯ギヤ、２９…ヘリカルスプライン、２９ａ…出力ギヤ、３０…ヘリカルスプライン、３０ａ…内歯ギヤ、３１…孔、３２…支持案内部、３３…シム、３４…カラー、３５…大径部、３６…シム、３７…拡径部、３８…段差、３９…シム、４１…カムキャリア、４５…立壁部、４７…スライドアクチュエータ、５１…ピン。

Claims (8)

1. 内燃機関の機関バルブのリフト特性を可変とするバルブリフト可変機構と、そのバルブリフト可変機構に隣接して同機構を支持する立壁部とを備え、前記立壁部に形成された孔を貫通するとともに前記バルブリフト可変機構を貫通するコントロールシャフトを軸方向に変位させることで、前記バルブリフト可変機構の駆動を行う内燃機関の可変動弁装置において、
   前記バルブリフト可変機構における前記立壁部側の端部には、同立壁部の孔に挿入されるとともに同孔に挿入された前記コントロールシャフトの軸方向変位を案内する支持案内部が形成されている
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記支持案内部における前記軸方向の長さは、同支持案内部によって前記バルブリフト可変機構を前記立壁部に支持するのに必要な値に設定され、
   前記支持案内部の内周面については、その一部が前記コントロールシャフトの外径と同径となるように、且つ、それ以外の部分がコントロールシャフトの外径よりも大径となるように形成されている
   請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記バルブリフト可変機構には、前記立壁部の孔よりも大径となる大径部が形成されている
   請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記立壁部の孔における前記支持案内部が挿入される部分には、それ以外の部分よりも大径となる拡径部が形成されている
   請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記バルブリフト可変機構は、内燃機関の各気筒に対応して設けられるとともに、同じく各気筒に対応して設けられた前記立壁部に挟まれるものであって、
   前記立壁部の孔内には、同立壁部における前記軸方向の両側に位置する前記バルブリフト可変機構の支持案内部がそれぞれ前記孔の長さ方向両端に挿入された状態にあるとき、それら支持案内部の間に挟まれるシムが設けられ、
   前記シムは、前記コントロールシャフトと同一または近似の熱膨張率を有する材料によって形成されている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記立壁部の孔の内周面には当該立壁部よりも高強度の材料によって形成されるカラーが配設され、このカラーの内周面における前記軸方向の両端にそれぞれ前記支持案内部が挿入される
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
7. 前記カラーは、前記コントロールシャフトと同一または近似の熱膨張率を有する材料によって形成され、同カラーの内周面における前記軸方向両端に挿入された前記支持案内部の間に対応する部分が前記孔の中心側に突出して前記シムを兼ねるものとなっている
   請求項６記載の内燃機関の可変動弁装置。
8. 前記バルブリフト可変機構は、回転するカムに押されて前記コントロールシャフトの軸線を中心に揺動する入力アームと、前記入力アームの揺動に基づき前記軸線を中心に揺動して機関バルブをリフトさせる出力アームと、前記入力アーム及び前記出力アームに対し互いに歯すじの傾斜方向の異なるギヤを介して連結されるとともに前記コントロールシャフトによって軸方向に往復移動させられるスライダとを備え、前記アームに前記支持案内部が形成されている
   請求項４、６、７のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。

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