JP2006342794A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロッカアームの作動時における倒れを防止しつつ第１軸受部の取り付け作業性を良好にできる動弁装置を提供する。
【解決手段】駆動軸４から回転駆動力が伝達される駆動カム５と、駆動カムから回転力が伝達されるロッカアーム６と、該ロッカアームの他端部１４ｂ、１４ｂから伝達された揺動力によって各吸気弁３，３を開閉作動させる各揺動カム６，６とを備えている。前記ロッカアームの各他端部は、一端部側及び筒状基部１４ｃの軸方向のほぼ中央から軸方向他端側へ傾斜状に形成されていると共に、それぞれの間に比較的大きな隙間を形成されている。また、駆動軸を回転自在に支持する第１軸受部１２を、各揺動カム間でかつ駆動軸の軸直角方向へ配置して、各ボルト１３ａ，１３ｂを、前記他端部間の空間部Ｃ、Ｃなどを利用してレンチなどの工具により締結、弛緩作業を可能とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の動弁装置に関し、例えば、吸気弁や排気弁のバルブリフト量のばらつきなどを防止することが可能な動弁装置の改良に関する。

従来の内燃機関の動弁装置としては、以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

概略を説明すれば、クランクシャフトの回転に同期して回転する駆動軸の外周に、軸心が駆動軸の軸心から偏心した駆動カムが設けられていると共に、１気筒当たり２つの吸気弁を開閉作動する１気筒当たり２つの揺動カムを有している。前記駆動カムは、前記２つの揺動カムの間に配置されている一方、前記各揺動カムは、前記駆動軸にそれぞれ回転自在に支持されている。

また、前記駆動カムの回転運動を揺動運動に変換させて、前記揺動カムに揺動力を伝達する多節リンク状の動力伝達機構が気筒毎に設けられている。

この動力伝達機構は、前記２つの揺動カムの間の上方位置に配置されて、制御軸に揺動自在に支持されたロッカアームと、該ロッカアームの一端部と駆動カムとを連係するリンクアームと、ロッカアームの二股状の他端部と各揺動カムとを連係するリンクロッドとを備えている。

前記制御軸は、機関前後方向に延設され、シリンダヘッドの上端部に設けられた軸受によって回転自在に支持されていると共に、その外周面には、前記各ロッカアームの揺動支点となる制御カムが各気筒毎にそれぞれ設けられている。

そして、機関運転状態に応じてアクチュエータによって前記制御軸を介して各制御カムの回動位置を変化させることによって各ロッカアームの揺動支点を変化させて、各吸気弁のバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御するようになっている。
特開２００２−３８９１３号公報（図８及び図１０）

しかしながら、前記特許文献１の図１０に記載された装置は、前記駆動カムが２つの揺動カムの間に配置されていると共に、前記ロッカアームも２つの揺動カムの間に配置されている。このため、前記両揺動カムの間のスペースが制約されて、かかる両揺動カムの間に軸受を設けることが困難になる。

したがって、駆動軸での両揺動カムの支持剛性が低下してしまい、各揺動カムの揺動時、特に、各吸気弁を開作動する際に駆動軸に大きな反力荷重が掛かって該駆動軸が変形してしまうおそれがある。

また、特許文献１の図８に示す装置のように、各揺動カムの間に軸受を配置したものも提供されているが、この軸受は前記制御軸をも一緒に軸受けするようになっていることから上方へ大きく延出形成されている。このスペースにロッカアームを配置することができず、したがって、各揺動カムから離れて配置された駆動カムからの動力をロッカアームの軸方向一端側から一方の揺動カムにのみ伝達せざるを得えない。このため、両揺動カムを円筒状のカムシャフトを用いて一体的に連結して他方の揺動カムも一緒に揺動させるようになっている。ところが、ロッカアームの軸方向の一端側から動力が伝達されるのに拘わらず、各バルブスプリングのばね力は両方の揺動カムに均等に作用することから、２つの揺動カムを連結する前記カムシャフトがばね力によって軸方向で僅かながらも傾いてしまう。この結果、各吸気弁のバルブリフト量にばらつきが発生してしまうおそれがある。

本発明は、前記従来の動弁装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、支持軸に揺動自在に支持され、クランク軸から伝達された回転力を揺動運動に変換するロッカアームと、支軸に揺動自在に支持され、前記ロッカアームから伝達された揺動力を介して少なくとも２つの機関弁を開閉作動させる２つの揺動カムと、を備え、前記ロッカアームは、前記２つの揺動カムのうちいずれか一方側に偏倚した位置で前記クランク軸に連係する支持点と、前記支持軸を挟んだ前記一方の支持点と反対側に前記各揺動カムにそれぞれ連係する支持点と、を有することを特徴としている。

この発明によれば、ロッカアームには、軸方向の一端側の支持点にクランク軸からの回転力が伝達され、該ロッカアームの他端側の支持点から前記両方の揺動カムに対してそれぞれ動力を伝達するように構成されていることから、ロッカアームに掛かる力を、支持軸を跨いだ前記３つの支持点で支持することになる。このため、ロッカアームに作用する力が偏倚せずに軸方向で分散された形になる。したがって、ロッカアームの支持軸に対する径方向の倒れを防止することができ、これによって、バルブリフトの制御精度が向上して、極小なリフト量を実現できると共に、該極小リフト制御が可能になる。

請求項２に記載の発明は、２つの揺動カムの間に、シリンダヘッドと該シリンダヘッドに固定されて軸受ブラケットとの間で前記支軸を軸受けする軸受部を設ける構成としたことから、ロッカアームによる支軸の倒れを抑制すると共に、該支軸の支持剛性を高めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、とりわけ、ロッカアームは、２つの揺動カムのうちいずれか一方側に偏倚した位置で前記クランク軸に連係する支持点と、前記支持軸を挟んだ前記一方の支持点と反対側に前記各揺動カムにそれぞれ連係する支持点とを有することを特徴としていることから、ロッカアームの支持軸に対する軸方向での倒れを防止することができ、これによって、バルブリフトの制御精度が向上して、極小なリフト量を実現できると共に、該極小リフト制御が可能になる。

以下、本発明に係る内燃機関の動弁装置の各実施形態を図面に基づいて詳述する。この各実施形態では、一気筒当たり２つ有する吸気弁側に適用されていると共に、該各吸気弁のバルブリフト量及び作動角を可変にする可変機構を備えている。

すなわち、第１の実施形態に係る動弁装置は、図１〜図４に示すように、シリンダヘッド１に各バルブガイド２、２を介して摺動自在に設けられて、傘部で吸入ポート１ａ、１ａの開口端を開閉する２つの吸気弁３、３と、シリンダヘッド１の上部に配置されて、クランク軸の回転力によって回転駆動する支軸である内部中空状の駆動軸４と、該駆動軸４の軸方向の気筒端部に設けられた１気筒当たり１つ駆動カム５と、該駆動カム５から伝達された回転力により各バルブリフタ７，７を介して前記各吸気弁３，３を開閉作動させる１気筒当たり２つの揺動カム６、６と、該揺動カム６、６を介して各吸気弁３のバルブリフト量及び作動角を可変制御するリフト可変機構８と、を備えている。

前記各吸気弁３，３は、ステムエンドにコッタを介してスプリングリテーナ１０、１０が固定されていると共に、該スプリングリテーナ１０、１０に上端部が弾持されたバルブスプリング１１、１１のばね力によって閉弁方向に付勢されている。

前記駆動軸４は、機関前後方向に沿って配置されて、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや、該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されていると共に、前記両揺動カム６，６の間のシリンダヘッド１の上端部に設けられた第１軸受１２によって一方向（矢印方向）へ回転自在に支持されている。また、駆動軸４の回転中心位置は、図１に示すように、前記両吸気弁３の軸線Ｐの延長線上の上方位置に配置されている。この駆動軸４の内部軸方向には、図外のメインオイルギャラリーと連通する油通路が形成されている。

また、この駆動軸４は、前記各揺動カム６，６が最終的に配置される位置よりも外側の近傍位置に、駆動軸４の直径より幅の狭い２つの狭幅部４ａが形成されている。具体的には、この各狭幅部４ａは、駆動軸４の外周面の両側が接線方向から切り欠かれた平坦な２面幅状に形成されていると共に、該各平坦面が平行になっている。

前記駆動カム５は、比較的肉厚な円盤状に形成されて、中央側の基部が前記駆動軸４に一体的に固定されていると共に、その中心Ｙが駆動軸４の軸心Ｘから所定量だけオフセットして、外周面が偏心円のプロフィールになっている。

前記各揺動カム６は、図１及び図２に示すように、同一形状のほぼ雨滴状を呈し、基端部６ａ側の中心位置に、前記駆動軸４が挿通する挿通孔６ｂが貫通形成され、この挿通孔６ｂを介して駆動軸４に揺動自在に支持されていると共に、基端部６ａの外周側に、前記駆動軸４の各狭幅部４ａ、４ａに嵌入して前記挿通孔６ｂを駆動軸４に嵌合させる嵌入部６ｃ、６ｃが径方向に沿ってそれぞれ切欠形成されている。

また、各揺動カム６は、下面にカム面６ｄがそれぞれ形成されている。このカム面６ｄは、基端部６ａ側の基円面と、該基円面からカムノーズ部側に円弧状に延びるランプ面と、該ランプ面からカムノーズ部の先端側に有する最大リフトの頂面に連なるリフト面とから形成されており、該基円面とランプ面、リフト面及び頂面とが、揺動カム６の揺動位置に応じて各バルブリフタ７の上面所定位置に当接するようになっている。なお、前記各カムノーズ部には、ピン孔６ｅがそれぞれ貫通形成されている。

前記各バルブリフタ７は、図１〜図３に示すように、有蓋円筒状に形成されて、シリンダヘッド１に形成されたボア１ｂ内に上下摺動自在に保持されている。

前記第１軸受１２は、図２〜図４に示すように、シリンダヘッド１の前記各ボア１ｂ、１ｂ間の隔壁１ｃ上面に形成された半円弧状の軸受溝１２ａと、前記隔壁１ｃの上面に固定された第１軸受ブラケット１２ｂとから構成されている。

この第１軸受部１２は、前記両揺動カム６，６の間に配置されて、前記第１軸受ブラケット１２ｂが２本のボルト１３ａ，１３ｂによってシリンダヘッド１に形成された図外のボルト雌ねじ孔を介して該シリンダヘッド１の上面に固定れていると共に、一方のボルト１３ａを、前記ロッカアーム１４の両他端部１４ｂ、１４ｂの中間位置に配置すると共に、他方のボルト１３ｂを、前記駆動軸４を中心とした前記一方のボルト１３ａと対称位置に配置してある。

また、この第１軸受ブラケット１２ｂは、ほぼ中央に前記軸受溝１２ａと共同して前記駆動軸４のジャーナル部４ｂを回転自在に支持する半円弧状の軸受溝１２ｃが形成されていると共に、両端部に前記各ボルト１３ａ、１３ｂが挿通するボルト挿通孔１２ｄ、１２ｄが貫通形成されている。また、前記軸受ブラケット１２ｂは、その軸方向の幅Ｗが前記隔壁１ｃの前記ボア１ｂ、１ｂが形成された幅よりも大きく形成されている。

そして、前記各ボルト１３ａ，１３ｂの上方には、後述するロッカアーム１４の他端部１４ｂ、１４ｂの特異な形状などによってレンチ３２などの工具を挿入できる空間部Ｃ、Ｃがそれぞれ形成されている（図４参照）。

前記リフト可変機構８は、前記駆動カム５の回転力を揺動カム６に伝達する動力伝達機構９と、該動力伝達機構９の作動姿勢を機関運転状態に応じて制御する制御機構とを備えている。

前記動力伝達機構９は、駆動軸４の上方に配置されたロッカアーム１４と、該ロッカアーム１４の一端部１４ａと前記駆動カム５とを連係するリンクアーム１５と、ロッカアーム１４の二股状の他端部１４ｂ、１４ｂと両揺動カム６，６とを連係する一対のリンクロッド１６、１６とを備えている。

前記ロッカアーム１４は、中央の筒状基部１４ｃの内部に支持孔１４ｄが横方向から貫通形成され、この支持孔１４ｄを介して後述する制御カムに揺動自在に支持されている。また、前記一端部１４ａは、図４に示すように、筒状基部１４ｃのほぼ中央から軸方向の一端側（駆動カム５）方向へ突設されていると共に、前記リンクアーム１５の一端部と連結するピン１７が挿通されるピン孔が貫通形成されている。

そして、図４に示すように、ロッカアーム１４の一端側とリンクアーム１５との連結部分である該リンクアーム１５のピン孔１５ｂとピン１７がロッカアーム１４の一端部１４ａの第１の支持点になっている。また、前記各リンクロッド１６，１６と連結するロッカアーム１４に設けられたピン孔１４ｂとピン１９及びリンクロッド１６，１６の一端側のピン孔１６ａとからロッカアーム１４の第２の支持点が構成され、この第２の支持点は、ロッカアーム１４の二つの他端部１４ｂ、１４ｂに有することから二つ有している。前記一つ第１の支持点と二つの支持点とは、駆動軸４を挟んで対向する領域に設けられる位置関係となっているか、あるいはこのような位置関係となるロッカアーム１４とすることで、駆動軸４の偏心や倒れを高い精度で抑制することが可能になる。

前記二股状の他端部１４ｂ、１４ｂは、図４にも示すように、一方側が筒状基部１４ｃの一端側から中心寄りに突設されて長手方向のほぼ中央位置からほぼく字形状に折曲形成され、つまり基端部側が筒状基部１４ｃから中央側方向へ傾斜状に突出し、さらに自由端部側がほぼ中央位置から筒状基部１４ｃの軸直角方向へ突出している。一方、他方側は、筒状基部１４ｃのほぼ中心位置から軸方向の他端側へ突設されて長手方向のほぼ中央位置からほぼく字形状に折曲形成されている。つまり、基端部側が筒状基部１４ｃの他端部方向へ傾斜状に設けられ、さらに自由端部がほぼ中央位置から筒状基部１４ｃの軸直角方向へ折曲形成されて、両他端部１４ｂ、１４ｂが平行に配設されており、両他端部１４ｂ、１４ｂの各自由端部間が比較的大きな距離Ｌをもって離間している。

また、該各他端部１４ｂ、１４ｂの自由端部側には、リンクロッド１６，１６と連結される各ピン１８，１９が挿通されるピン孔が貫通形成されている。

前記リンクアーム１５は、一端側の比較的大径な円環部と、該円環部の外周面所定位置に突設された他端側の突出端とを備え、円環部の中央位置には、前記駆動カム５の外周面が回転自在に嵌合する嵌合孔１５ａが形成されていると共に、該円環部の軸方向の肉厚が前記駆動カム５の肉厚よりも若干大きく設定されて、該駆動カム５を嵌合孔１５ａの内側で保持するようになっている。一方、突出端は、前記ロッカアーム１４の一端部１４ａのピン孔に圧入固定されたピン１７が挿通するピン孔１５ｂが貫通形成されている。

前記各リンクロッド１６は、プレス成形によって横断面ほぼコ字形状に折曲形成されており、両端部１６ａ，１６ｂ付近は二枚板となり、この各端部１６ａ，１６ｂによってロッカアーム１４の各他端部１４ｂ、１４ｂや各揺動カム６，６のカムノーズ部を挟み込むように配置され、該各両端部１６ａ、１６ｂに、前記他端部１４ｂ、１４ｂと回転自在に連結する前記ピン１８，１９と、前記カムノーズ部側と回動自在に連結するピン２０、２１が挿通されるピン孔がそれぞれ貫通形成されている。

以上のような動力伝達機構９による構成をデスモ機構と称し、これは、後述する他の実施形態に記載されているノンデスモ機構とは異なる機構であるが、本発明はどちらの機構にも適用できるものである。

前記制御機構は、シリンダヘッド１上部の前記ロッカアーム１４の両側に配置された第２軸受２２、２３に回転自在に支持された支持軸である制御軸２４と、該制御軸２４の外周に一体に固定されてロッカアーム１４の揺動支点となる制御カム２５とを備えている。

前記第２軸受２２，２３は、前記第１軸受部１２から軸方向へ離れた前記駆動カム５の外側及びロッカアーム１４の一端部１４ａから最も離れた他端部１４ｂの外側に配置されており、シリンダヘッド１の上端部にボルト２６，２６によって固定され、上面中央に半円状の軸受溝２７ａ有する枠体状のキャリアブラケット２７と、該キャリアブラケット２７の上部に前記ボルト２６、２６により共締め固定されて、下面中央に前記軸受溝２７ａと共同して前記制御軸２４を回転自在に支持する半円状の軸受溝２８ａを有する第２軸受ブラケット２８とから構成されている。なお、前記キャリアブラケット２７の下面中央位置には、前記駆動軸４を避ける円弧状の逃げ溝２７ｂが形成されている。また、該キャリアブラケット２７の上端にヘッドカバー２９が取り付けられている。

前記制御軸２４は、駆動軸４と並行に機関前後方向に配設されていると共に、一端部に設けられた電動アクチュエータ３０により減速歯車機構を介して所定回転角度範囲内で正逆回転制御されるようになっている。一方、前記制御カム２５は、軽量化を図るために軸方向で２分割形成され、それぞれ円筒状を呈し、軸心Ｐ２位置が肉厚部の分だけ制御軸２４の軸心Ｐ１から所定分だけ偏倚している。

また、電動アクチュエータ３０は、機関の運転状態を検出する電子コントローラ３１からの制御信号によって駆動するようになっており、この電子コントローラ３１は、マイクロコンピュターが内蔵され、図外のクランク角センサやエアーフローメータ，水温センサ及び制御軸２４の回転位置を検出するポテンションメータ等の各種センサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出して、前記電動アクチュエータ３０に制御信号を出力しており、この電動アクチュエータ３０を介して機関運転状態に応じて前記吸気弁２，２のバルブリフト量を零から最大リフトまで連続的に制御できるようになっている。

以下、本実施形態の作動を簡単に説明すれば、小リフト制御時には、電子コントローラ３１からの制御信号によって電動アクチュエータ３０を介して制御軸２４が一方向へ回転駆動される。このため、制御カム２５は、肉厚部が制御軸２４に対して図１の状態から右方向へ回動して、かかる回動角度位置に保持される。これにより、ロッカアーム１４の各他端部１４ｂ、１４ｂ側が上方向へ回動する。このため、各揺動カム６は、各リンクロッド１６を介してカムノーズ部側が強制的に引き上げられて全体が反時計方向の回動位置に移行する。

したがって、駆動カム５が回転してリンクアーム１５がロッカアーム１４の一端部１４ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド１６を介して各
揺動カム６及び各バルブリフタ７に伝達されるが、そのリフト量は十分小さくなる。

よって、各吸気弁２，２のバルブリフト量が小さくなると共に、開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、例えば低負荷域の燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。

一方、大リフト制御時は、電子コントローラ３１からの制御信号によって電動アクチュエータ３０により制御軸２４が他方向へ回転駆動される。したがって、制御軸２４が、図１に示すように、制御カム２５を所定回転角度位置まで回転させ、肉厚部を下方向へ移動させる。このため、ロッカアーム１４の各他端部１４ｂ、１４ｂ側が下方へ移動して各揺動カム６のカムノーズ部を、各リンクロッド１６を介して下方へ押圧して該揺動カム６全体が時計方向の回動位置に移行する。

したがって、駆動カム５が回転してロッカアーム１４の一端部１４ａを、リンクアーム１５を介して押し上げると、各バルブリフタ７に対するそのリフト量は大きくなる。

よって、各吸気弁２、２のバルブリフト量が大きくなって、開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、例えば、高負荷域における吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。

そして、この実施形態によれば、ロッカアーム１４の一端部１４ａが、筒状基部１４ｃの軸方向の一端側に形成され、各他端部１４ｂ、１４ｂが、軸方向一端側（一端部１４ａ）側から、該一端部１４ａの近傍及び軸方向の他端側へ傾斜状に形成されているため、前記駆動カム５から一端部１４ａに伝達された揺動力が各他端部１４ｂ、１４ｂから両方の揺動カム６，６に対してそれぞれ伝達された際に、その各他端部１４ｂ、１４ｂに掛かる揺動押圧荷重や各バルブスプリング１１，１１からのばね荷重が該両者１４ｂ、１４ｂにほぼ均一に作用する。

このため、作動中におけるロッカアーム１４の軸方向前後での倒れを十分に防止することができる。この結果、前記リフト可変機構８による各吸気弁２，２の小バルブリフト量制御時の各吸気弁２，２のバルブリフト量のばらつきを十分に抑制することが可能になる。

図５及び図６は、本発明の第２の実施形態を示し、第１の実施形態と共通の構成には同一の符番を付して、詳述は省略する。

本実施形態の動弁装置は、第１の実施形態に示した駆動カム５とロッカアーム１４とをリンクアーム１５によって連結する構造に代えて、卵形の駆動カム４０とロッカアーム１４の一端部１４ａに設けられて、前記駆動カム４０の外周面に当接するローラ４１と、前記ロッカアーム１４の一端部１４ａ側をローラ４１方向へ付勢するリターンスプリング４２とによって動力伝達機構９を構成したものである。なお、これらの構造は、ノンデスモ構造と称されている。

具体的に説明すれば、図５及び図６に示すように、前記駆動カム４０は、一般的な卵形に形成されて、ベースサークル領域とリフト領域を有し、中央の貫通孔を介して駆動軸４の外周面に固定されている。

前記ローラ４１は、ロッカアーム１４の一端部１４ａの先端側に幅方向に沿って設けられたローラ軸４１ａに回転自在に設けられている。一方、前記リターンスプリング４２は、一端部が第２軸受部２３に係止され、他端部がロッカアーム１４の一端部１４ａの背面に弾持して、そのばね力によって該一端部１４ａのローラ４１を駆動カム４０の外周面に常時弾接するようになっている。

そして、前記ローラ４１によって第１の支持点が構成され、また、前記リンクロッド１６，１６の一端部と連結するロッカアーム１４の他端部１４ｂ、１４ｂに設けられたピン１８、１９と各リンクロッド１６のピン孔１６ａ、１６ａとによって第２の支持点が構成されており、前記第１の支持点と第２の支持点は、駆動軸４を挟んで対向する配置関係になっている。あるいは、このような配置関係となるロッカアーム１４とすることによって揺動カム６の偏心や倒れを高い精度で抑制することが可能になる。

つまり、ロッカアーム１４は、駆動カム５の回転力が軸方向の一端部１４ａ側からローラ４１を介して伝達されて、この一端部１４ａ側が第１の支持点を有し、また、駆動軸４または制御軸２４を挟んで反対側の各他端部１４ｂ、１４ｂ側においてロッカアーム１４と各揺動カム６とを連結する第２の支持点を有する構造になっている。

この実施形態によれば、第１の支持点と二つの第２の支持点を有する比較的大型のロッカアーム１４は、バルブリフトされるときにのみ卵形の駆動カム４０により揺動される構成になっているので、駆動カム４０のベースサークル時はロッカアーム１４は休止した状態になる。このような構成とすることで、ロッカアーム１４の揺動角を小さくできるので、駆動カム４０を含めた動力伝達機構９の構造全体がコンパクト化されて、シリンダヘッド１への搭載性が向上する。

このように、本実施形態では、駆動カム４０周りの動力伝達機構９の小型化が図れることから、ロッカアーム１４の第１の支持点も含めて気筒間のデッドスペースに容易に配置することが可能になる。

また、ロッカアーム１４が大型化しても、ノンデスモ構造では駆動カム４０の周りがコンパクト化されることから、駆動カム４０やローラ４１などの比較的小さな構成部材を十分に組み付けることが可能になり、さらに、シリンダヘッド１への搭載性が一層良好になるという利点を有する。

以下、本実施形態の作動を簡単に説明すれば、小リフト制御時には、電子コントローラ３１からの制御信号によって電動アクチュエータ３０を介して制御軸２４が一方向へ回転駆動される。このため、制御カム２５は、肉厚部が制御軸２４に対して図５の状態から右方向へ回動して、かかる回動角度位置に保持される。これにより、ロッカアーム１４の各他端部１４ｂ、１４ｂ側が上方向へ回動する。このため、各揺動カム６は、各リンクロッド１６を介してカムノーズ部側が強制的に引き上げられて全体が反時計方向の回動位置に移行する。

したがって、駆動カム４０が回転してリフト域でローラ４１をリターンスプリングリン４２のばね力に抗して押し上げて、ロッカアーム１４の一端部１４ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド１６を介して各揺動カム６及び各バルブリフタ７に伝達されるが、そのリフト量は十分小さくなる。

よって、各吸気弁２，２のバルブリフト量が小さくなると共に、開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、例えば低負荷域の燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。

一方、大リフト制御時は、電子コントローラ３１からの制御信号によって電動アクチュエータ３０により制御軸２４が他方向へ回転駆動される。したがって、制御軸２４が、図５に示すように、制御カム２５を所定回転角度位置まで回転させ、肉厚部を下方向へ移動させる。このため、ロッカアーム１４の各他端部１４ｂ、１４ｂ側が下方へ移動して各揺動カム６のカムノーズ部を、各リンクロッド１６を介して下方へ押圧して該揺動カム６全体が時計方向の回動位置に移行する。

したがって、駆動カム４０が回転してロッカアーム１４の一端部１４ａを、リターンスプリング４２のばね力に抗して押し上げると、各バルブリフタ７に対するそのリフト量は大きくなる。

よって、各吸気弁２、２のバルブリフト量が大きくなって、開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、例えば、高負荷域における吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。

ここで、リターンスプリング４２は、駆動カム４０がリフト領域でローラ４１を押し上げた際に、ロッカアーム１４を図５の左回りに戻して常時ローラ４１を駆動カム４０の外周面に弾接させることから、ローラ４１が駆動カム４０からジャンピングして、打音の発生や衝突による破損などを防止できる。また、このリターンスプリング４２のばね力によって各揺動カム６を確実に揺動させることができる。なお、リターンスプリング４２のロッカアーム１４の押圧点をローラ４１の近傍とすることによって、このばね力が制御カム２５に対して作用しにくくなることから、制御カム２５を回転させるための回転トルクを十分に小さくできるので、アクチュエータの小型化が図れる。

そして、この実施形態によれば、ロッカアーム１４の一端部１４ａが、筒状基部１４ｃの軸方向の一端側に形成され、各他端部１４ｂ、１４ｂが、軸方向一端側（一端部１４ａ）側から、該一端部１４ａの近傍及び軸方向の他端側へ傾斜状に形成されているため、前記駆動カム４０から一端部１４ａに伝達された揺動力が各他端部１４ｂ、１４ｂから両方の揺動カム６，６に対してそれぞれ伝達された際に、その各他端部１４ｂ、１４ｂに掛かる揺動押圧荷重や各バルブスプリング１１，１１からのばね荷重が該両者１４ｂ、１４ｂにほぼ均一に作用する。

このため、作動中におけるロッカアーム１４の軸方向前後での倒れを十分に防止することができる。この結果、前記リフト可変機構８による各吸気弁２，２の小バルブリフト量制御時の各吸気弁２，２のバルブリフト量のばらつきを十分に抑制することが可能になる。

また、前記第１，第２の実施形態に共通する効果としては、前記ロッカアーム１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂ、１４ｂを、前述のような特異な構成にしたことから、前記第１軸受部１２を前記各揺動カム６，６の間に配置することができると共に、前記各ボルト１３ａ，１３ｂの上方向が開放状態、つまり比較的大きな空間部Ｃ、Ｃを形成することが可能になる。これによって、図１及び図５に示すように各構成部品を組み付ける際に、前記各空間部Ｃ、Ｃを利用してスパナ等の工具３２を上方から差し込んで締結、弛緩作業を容易に行うことが可能になるので、第１軸受部１２などの取り付け作業が容易になる。前記第１軸受部１２が、両揺動カム６，６間の駆動軸４を軸受けするため、かかる両揺動カム６，６の支持剛性が高くなり、駆動軸４に、たとえ各揺動カム６，６を介して大きな荷重が作用しても、撓み変形することがなくなる。

また、前記第１軸受ブラケット１２ｂの軸方向の幅を、前記シリンダヘッド１の前記２つのボア１ｂ、１ｂ間の隔壁１ｃの幅よりも大きく設定したため、２つのバルブリフタ７，７を近接配置したとしても、つまり隔壁１ｃの幅を十分に狭く形成しても、第１軸受部１２によって駆動軸４を安定かつ確実に支持することが可能になる。この結果、機関の前後方向の長さを短く形成できるので、機関の小型化が図れる。

また、前記駆動軸４に各揺動カム６を組み付ける際に、該各揺動カム６を前記各嵌入部６ｃ、６ｃを介して狭幅部４ａ、４ａから前記駆動軸４に嵌入させ、その後、互いに近接させるように軸方向へ移動させて前記各挿通孔４ｂを駆動軸４の軸方向の一般部外周面に配置する。これによって、駆動軸４に対して各揺動カム６、６を揺動自在に支持ことができる。したがって、前記各揺動カム６、６を駆動軸４に対して容易に取り付けることが可能になる。

さらに、第１の実施形態では、前記駆動カム４０を駆動軸４に一体に形成することができるので、組立方式によって、一つひとつの部品を組み立てる場合に比較して、駆動カム４０の取り付け強度が向上する。この結果、径寸法を小さくできるので、装置全体のコンパクト化が図れると共に、部品点数の削減や駆動カム４０の回転位相の精度の向上が図れる。

また、前記各揺動カム６を、それぞれ例えば平板状の独立した形状に形成できるので、該揺動カム６のカム面などの加工作業が容易になり、高精度な加工機械が不要になることから、コストの面で有利になる。

前記揺動カム６のカムノーズ部側で各バルブリフタ７，７を介して前記各吸気弁２，２をリフトさせると、各バルブスプリング１１、１１のばね反力が揺動カム６、６に作用するものの、前記嵌入部６ｃはカム面６ｄ以外の箇所に形成されていることから、前記ばね反力による大きな荷重が嵌入部６ｃに作用することがない。

したがって、嵌入部６ｃでの応力集中による摩耗の発生や駆動軸４からの脱落などを十分に回避することができる。この結果、各揺動カム６の耐久性の向上が図れる。

さらに、前記各揺動カム６が前記嵌入部６ｃなどを介して前記駆動軸４の正規の位置に組み付けた後は、前記狭幅部４ａからは離れた位置で各リンクロッド１６によってその正規位置に保持されることから、各揺動カム６が前記狭幅部４ａ側へ位置ずれするのを確実に防止できる。この結果、前記各揺動カム６の駆動軸４からの不用意な脱落を未然に防止できる。

また、前記ロッカアーム１４は、制御軸２４の回転に伴って制御カム２５によってその揺動支点位置が変更されて、両方の他端部１４ｂ、１４ｂを画一的に同期揺動させることができるので、各吸気弁２，２の小バルブリフト量制御時におけるリフト量のばらつきを防止できる。

また、前記駆動軸４を、各揺動カム６，６の支軸として兼用させるようにしたため、別に支軸を設ける場合に比較して部品点数の増加を抑制できると共に、装置のコンパクト化が図れる。これによって、コストの低減化を促進できる。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、吸気弁側の他に排気弁側あるいは両方の弁側に適用することが可能であり、また、リフト可変機構８を備えていない動弁装置に適用することも可能である。

さらに、本発明は、バルブリフタの代わりにアームを用いてバルブを駆動する動弁装置にも適用することができる。

さらに、本発明は、バルブリフタの代わりに例えばスイングアームを用いて機関弁を開閉作動させる動弁装置にも適用することが可能である。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
（１）クランク軸から回転力が伝達され、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
支持軸に揺動自在に支持されて、前記駆動カムの回転力が軸方向の一端側から伝達されて、該回転運動を揺動運動に変換するロッカアームと、
支軸に揺動自在に支持されて、前記ロッカアームにおける軸方向の異なった２つの位置から揺動力がそれぞれに伝達されて機関弁を開閉作動させる２つの揺動カムと、
該両揺動カムの間の前記支軸の軸線に直交する方向に配置されて、シリンダヘッドと該シリンダヘッドに固定された第１軸受ブラケットとの間に前記支軸を軸受けする第１軸受部と、
該第１軸受部と軸方向に異なった位置に設けられ、前記シリンダヘッドに固定されたキャリアブラケットと該キャリアブラケットに固定された第２軸受ブラケットとの間に前記支持軸を軸受けする第２軸受部とを有することを特徴とする内燃機関の動弁装置。

この発明によれば、ロッカアームには、軸方向の一端側に駆動カムから動力が伝達され、該ロッカアームから両方の揺動カムに対してそれぞれに動力を伝達するようにロッカアームが構成されているので、揺動カムの間に第１軸受部を配置することが可能になる。これによって、支軸の支持剛性を高くすることができる。

また、前記支持軸の第２軸受部が、前記第１軸受部と軸方向に異なった位置に配置されるので、該第１軸受部の軸受ブラケットをロッカアームと支軸との間に配置してシリンダヘッドに固定することが可能になる。
（２）前記第１軸受ブラケットを、両端側に挿通した２つのボルトによってシリンダヘッドに固定すると共に、一方のボルトを、前記ロッカアームの前記両揺動カムに揺動力を伝達する２つの部位の中間位置に配置すると共に、他方のボルトを、前記支持軸を中心とした前記一方のボルトと対称位置に配置したことを特徴とする（１）に記載の内燃機関の動弁装置。

この発明によれば、前記軸受ブラケットをシリンダヘッドに固定する２つのボルトは、支持軸を中心とした径方向へずれた位置に配置されていると共に、一方のボルトが前記ロッカアームの２つの部位の中間位置に配置されていることから、前記各ボルトの上方向が開放状態になっている。

したがって、各構成部品の組付時には、各ボルトを直上の開放されたスペースから作業工具を差し込んで締結、弛緩作業を容易に行うことが可能になる。
（３）前記揺動カムの所定部位に、前記駆動軸に径方向からほぼコ字形状の嵌入部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
（４）前記２つの揺動カムは、シリンダヘッド内に摺動自在に設けられた２つのバルブリフタを介して機関弁を開閉作動するように構成されていると共に、前記第１軸受ブラケットの軸方向の幅を、前記シリンダヘッドの前記２つのバルブリフタ間の隔壁幅よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。

この発明によれば、第１軸受部の軸方向の幅を大きく設定したため、２つのバルブリフタを近接配置したとしても、第１軸受部によって支軸を安定かつ確実に支持することが可能になる。この結果、機関の小型化が図れる。
（５）前記支持軸である制御軸を回転制御することによって前記ロッカアームの揺動中心を変更して機関弁のバルブリフト量を可変にするリフト可変機構を設けたことを特徴とする請求項１または（１）、（２）のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。

リフト可変機構を備えた動弁装置にあっては、一般にバルブリフト量を小さく制御すると、各機関弁のバルブリフト量の誤差が大きくなりやすいが、この発明では、支持軸(制御軸)の回転によってロッカアームの揺動支点を画一的に制御できるので、小バルブリフト量制御時における各機関弁のバルブリフト量のばらつきを抑制できる。
（６）前記支持軸に前記ロッカアームの揺動支点となる制御カムを設けると共に、該制御カムを前記支持軸を介してアクチュエータによって回転制御したことを特徴とする（１）に記載の内燃機関の動弁装置。
（７）前記リフト可変機構によって前記機関弁のバルブリフト量を零になるまで可変可能としたことを特徴とする（１）又は（２）に記載の内燃機関の動弁装置。
（８）前記支軸を前記駆動軸によって兼用させたことを特徴とする（１）に記載の内燃機関の動弁装置。

この発明によれば、部品点数の削減と装置全体のコンパクト化が図れる。これにより、コストの低減化を図ることができる。
（９）前記各揺動カムを、前記駆動軸に径方向から装着可能に形成したことを特徴とする（１）に記載の内燃機関の動弁装置。

この発明によれば、駆動軸に予め前記駆動カムが一体的固定されているとしても、前記各揺動カムを駆動軸に径方向から装着できるので、かかる揺動カムの装着作業が極めて容易になる。
（１０）前記リフト可変機構は、
機関のクランクシャフトに同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
支軸に揺動自在に支持されて、カム面がバルブリフター上面を摺接して機関弁を開閉作動させる揺動カムと、
一端部が前記駆動カムに機械的に連係し、他端部がリンクロッドを介して揺動カムに連係したロッカアームとを備え、
機関運転状態に応じて前記ロッカアームの揺動支点を変化させることにより、揺動カムのカム面のバルブリフター上面に対する当接位置を変化させて機関弁のバルブリフトを可変にするように構成されたことを特徴とする（５）又は（６）に記載の内燃機関の動弁装置。
(１１)駆動カムに弾接するローラを一端部に有し、支持軸を挟んで反対側の支持点でリンクロッドを介して揺動カムを駆動して機関弁を開閉作動させる内燃機関の動弁装置において、
前記ローラを駆動カムに弾接させる付勢部材を、前記ローラの近傍に設けたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。

本発明の第１の実施形態における動弁装置を示す断面図である。 本実施形態の動弁装置の分解斜視図である。 本実施形態の動弁装置の側面図である。 本実施形態の動弁装置の平面図ある。 本発明の第２の実施形態にかかる動弁装置を示す断面図である。 本実施形態の動弁装置の平面図ある。

符号の説明

１…シリンダヘッド
３…吸気弁（機関弁）
４…駆動軸（支軸）
５・４０…駆動カム
６…揺動カム
７…バルブリフタ
８…リフト可変機構
９…動力伝達機構
１２…第１軸受部
１２ａ…軸受溝
１２ｂ…第１軸受ブラケット
１２ｃ…軸受溝
１４…ロッカアーム
１４ａ…一端部
１４ｂ、１４ｂ…他端部
１５…リンクアーム
１６、１６…リンクロッド
２２，２３…第２軸受部
２４…制御軸（支持軸）
２５…制御カム
２７…キャリアブラケット
４１…ローラ
４１…リターンスプリング

Claims (3)

1. 支持軸に揺動自在に支持され、クランク軸から伝達された回転力を揺動運動に変換するロッカアームと、
   支軸に揺動自在に支持され、前記ロッカアームから伝達された揺動力を介して少なくとも２つの機関弁を開閉作動させる２つの揺動カムと、を備え、
   前記ロッカアームは、前記２つの揺動カムのうちいずれか一方側に偏倚した位置で前記クランク軸に連係する支持点と、前記支持軸を挟んだ前記一方の支持点と反対側に前記各揺動カムにそれぞれ連係する支持点と、を有することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. 支持軸に揺動自在に支持され、クランク軸から伝達された回転力を揺動運動に変換するロッカアームと、
   支軸に揺動自在に支持され、前記ロッカアームから伝達された揺動力を介して少なくとも２つの機関弁を開閉作動させる２つの揺動カムと、を備え、
   前記２つの揺動カムの間に、シリンダヘッドと該シリンダヘッドに固定されて軸受ブラケットとの間で前記支軸を軸受けする軸受部を設けたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
3. 制御軸に制御カムを介して揺動自在に支持され、クランク軸から駆動軸を介して伝達された回転力を揺動運動に変換するロッカアームと、
   支軸に揺動自在に支持され、前記ロッカアームから伝達された揺動力を介して少なくとも２つの機関弁を開閉作動させる２つの揺動カムと、を備え、
   前記支軸は、前記駆動軸と同一または前記制御軸と同一の軸によって構成され、あるいは前記駆動軸と制御軸とは独立した別異に軸によって構成され、
   前記ロッカアームは、前記２つの揺動カムのうちいずれか一方側に偏倚した位置で前記クランク軸に連係する支持点と、前記支持軸を挟んだ前記一方の支持点と反対側に前記各揺動カムにそれぞれ連係する支持点とを有することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
   

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