JP2007071173A - 内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 入力アームと出力アームとの円滑な相対回動を可能にしつつ、効率よくバルブリフトを行うことのできる内燃機関の可変動弁機構を提供する。
【解決手段】 本発明の可変動弁機構３は、コントロールシャフト３２を内挿したロッカシャフト３１上にバルブリフト機構４を配設し、コントロールシャフト３１の変位に連動しうるスライダギア４３と、このスライダギア４３に外装されてカムシャフト１６からの駆動力を受ける入力アーム４１と、入力アーム４１と軸方向隣り合わせにスライダギア４３に外装された出力アーム４２とを備える。入力アーム４１と出力アーム４２とが軸方向に隣り合う端部には、径方向内外で非接触に対向して嵌め合わされる円筒部４１１と小径円筒部４２１とが設けられ、これらの円筒部４１１，４２１における径方向の非接触対向間隔が、ロッカシャフト３１に対するバルブリフト機構４全体の径方向の変位量よりも大きく設定されている。
【選択図】 図９

Description

本発明は、内燃機関の吸気バルブや排気バルブの作動特性を変更可能とするための可変動弁機構に関する。

可変動弁機構は、内燃機関に固定されたロッカシャフトと、軸方向へ移動可能な状態で同シャフト内に配設されたコントロールシャフトと、このロッカシャフト上に設けられて機関バルブのリフト量を変更する複数のバルブリフト機構とを備えて構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

ロッカシャフトは、吸気バルブまたは排気バルブのカムシャフトと平行に設けられている。またロッカシャフト上において、各シリンダと対応した位置にはバルブリフト機構が設けられている。

このバルブリフト機構は、コントロールシャフトの軸方向の変位に連動して移動可能なスライダギアと、スライダギア上に設けられてカムシャフトのカムにより駆動される入力アームと、スライダギア上に設けられてバルブリフト量を変化させる出力アームとを備えて構成されている。

スライダギアには、入力アームと噛み合う入力側ヘリカルスプラインと、出力アームと噛み合う出力側ヘリカルスプラインが形成されている。入力側ヘリカルスプラインの歯すじの傾斜方向と、出力側ヘリカルスプラインの歯すじの傾斜方向とは、反対方向に形成されている。

これに対し、入力アームの内周面にはスライダギアの入力側ヘリカルスプラインに噛み合うヘリカルスプラインが形成されており、出力アームの内周面にも同様に、スライダギアの出力側ヘリカルスプラインに噛み合うヘリカルスプラインが形成されている。

これにより、コントロールシャフトとともにスライダギアが軸方向に変位すると、軸方向におけるスライダギアと、入力アームおよび出力アームとの相対位置が変化し、入力アームと出力アームとに対して互いに逆方向のねじり力が付与されるようになっている。その結果、入力アームと出力アームとが相対回動して、両者の相対位相差が変更され、各シリンダのバルブリフト量を変更することができるように構成されている。
特開２００１−２６３０１５号公報

前記従来の可変動弁機構においてバルブリフト機構は、入力アームと出力アームとが隣り合う端面で接触するように配設されている。この場合、両アームの端面間から両アームのヘリカルスプラインとスライダギアの各ヘリカルスプラインとの噛合部へオイル中の異物が入りやすくなるので、本願発明者らは、入力アームと出力アームのいずれか一方の端面を他方の端面に嵌め合わせるように構成することを考えた。

しかしながら、入力アームと出力アームとは、スライダギアの軸方向変位によって相対回動するので、入力アームおよび出力アームの各端面の嵌め合い隙間を小さく設定していると、ロッカシャフトに対してスライダギアおよび両アームが僅かでも径方向に変位することで、前記嵌め合い隙間が詰まってしまい、入力アームと出力アームとの相対回動にフ
リクションを生じて、その動きが悪くなってしまうという懸念があった。

そこで本発明は、前記のような事情にかんがみてなされたものであり、入力アームと出力アーム、および出力アームとロッカシャフトとの円滑な相対回動を可能にしつつ、効率よくバルブの作動特性を変更することのできる内燃機関の可変動弁機構を提供するものである。

前記した課題を解決するため、本発明では、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの作動特性を変更可能とする可変動弁機構において、吸気バルブまたは排気バルブとカムシャフトとの間にはバルブリフト機構が配置され、このバルブリフト機構は、コントロールシャフトを軸方向に変位可能に内挿したロッカシャフト上に配設されてコントロールシャフトの変位に連動しうるスライダギアと、このスライダギアに外装されてカムシャフトからの駆動力を受ける入力アームと、スライダギアに入力アームと軸方向隣り合わせに外装されて前記バルブをリフトする出力アームとを備え、コントロールシャフトの軸方向変位により入力アームに対し出力アームを所定角度回動させて、バルブの作動特性を変更するように構成され、これらの入力アームと出力アームとにおいて軸方向で隣り合う端部には、径方向内外で非接触に対向するように嵌め合わされる筒部がそれぞれ設けられており、入力アームと出力アームの両筒部における径方向の対向間隔が、ロッカシャフトに対するバルブリフト機構全体の径方向の変位許容量よりも大きく設定されていることを特徴としている。

この構成では、要するに、入力アームの軸方向両端部とその両側の出力アームの軸方向内端部とは、いわゆるインロー嵌合とし、入力アームと出力アームとの軸方向対向間を径方向内外で塞ぐような形態とされている。これにより、両アームの外側に存在するオイル中の異物を、両アームの内側に入りにくくするのを可能にしている。また、かかる入力アームと出力アームとの嵌合部分は、径方向内外で非接触に対向して互いに干渉しない形態のルーズフィットとされている。これによって、両アームの相対回動時の動きを円滑にしている。

また、本発明は前記構成の可変動弁機構において、出力アームにおける反入力アーム側の端部の内周面は、ロッカシャフトの外周面に対し非接触に対向されていて、この非接触対向間隔は、ロッカシャフトに対するバルブリフト機構全体の径方向の変位量よりも大きく設定されていることを特徴としている。

この構成では、回動する出力アームと、その内側のロッカシャフトとの間が非接触に対向して径方向に干渉しない形態とされるので、出力アームの回動時におけるロッカアームに対するフリクションを大幅に低減して、円滑な回動を可能にしている。

また本発明は上記構成において、スライダギアの外周に、歯すじの傾斜方向が反対となる入力側ヘリカルスプラインと出力側ヘリカルスプラインとが設けられ、入力アームの内周面にはスライダギアの入力側ヘリカルスプラインに噛み合うヘリカルスプラインが設けられるとともに、出力アームの内周面にはスライダギアの出力側ヘリカルスプラインに噛み合うヘリカルスプラインが設けられて、これらの各ヘリカルスプラインが互いに噛み合わされることによって、入力アームおよび出力アームがスライダギアに対して支持されていることを特徴としている。

このような構成では、スライダギアに外装される入力アームおよび出力アームは、スライダギアの入力側ヘリカルスプラインまたは出力側ヘリカルスプラインの噛合部において両アームの荷重を負担するようになっており、両アームの筒部での径方向の干渉を抑制ま
たは防止することを可能にして、円滑な相対回動を可能としている。

ここで、ロッカシャフトとスライダギアとの嵌め合い隙間寸法をΔｈ₁、スライダギア
に対する出力アームの径方向変位許容寸法をΔｈ₂としたとき、入力アームの筒部と出力
アームの筒部との径方向の対向間隔Δｈ₃は次式、
Δｈ₃＞Δｈ₁＋Δｈ₂
を満たすことが好ましい。

さらに、ロッカシャフトとスライダギアとの嵌め合い隙間寸法をΔｈ₁、スライダギア
に対する出力アームの径方向変位許容寸法をΔｈ₂としたとき、出力アームの端部内周面
とロッカシャフトの外周面との非接触対向間隔Δｈ₄は次式、
Δｈ₄＞Δｈ₁＋Δｈ₂
を満たすように構成されることが好ましい。

このような構成によれば、入力アームと出力アームの両筒部における径方向の対向間隔、および出力アームとロッカシャフトとの非接触対向間隔を、ロッカシャフトに対するバルブリフト機構全体の径方向の変位量よりも大きく設定することができ、これらの間にフリクションを生じることなく、バルブリフト機構を効率よく作動させることを可能にしている。

本発明によれば、入力アームおよび出力アームの内側に外部のオイル中の異物が入るのを抑制または防止することが可能であり、しかも、入力アームと出力アームとを円滑に相対回動させることが可能になる。

以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、本発明の可変動弁機構を直列４気筒型ＤＯＨＣエンジンに適用した例を挙げている。

図１〜図８は本発明に係る内燃機関の可変動弁機構を示し、図１は可変動弁機構を模式的に示す平面図、図２は図１におけるＤ１−Ｄ１線断面の矢視図、図３は図１の可変動弁機構の斜視図である。また、図４は図３のバルブリフト機構の分解斜視図、図５は図３のバルブリフト機構のスライダギアとロッカシャフトとの関係を示す分解斜視図、図６は図３のバルブリフト機構４の上半分を破断して示す斜視図である。また、図７は図１の入力アームと出力アームとの相対位相差を最大にした場合の動作説明図であり、図８はその相対位相差を最小にした場合の動作説明図である。図７，８において（ａ）は閉弁状態、（ｂ）は開弁状態を示している。

内燃機関１は、シリンダブロック１１、およびシリンダブロック１１上に取り付けられたシリンダヘッド１２等を備えている。

シリンダブロック１１には、複数のシリンダ１３が設けられている。例示の形態では、４つのシリンダ１３が設けられ、各シリンダ１３には、吸気ポートを開閉する吸気バルブ１４と、排気ポートを開閉する排気バルブ１５とがそれぞれ配置されている。

各シリンダ１３において吸気バルブ１４の近傍には、吸気カム１７を備えた吸気カムシャフト１６が設けられ、排気バルブ１５の近傍には排気カム１９を備えた排気カムシャフト１８が設けられている。

吸気カムシャフト１６および排気カムシャフト１８は、内燃機関１の出力軸であるタイミングチェーン２３を介してクランクシャフトにより回転駆動されて、この回転を通じて、吸気バルブ１４および排気バルブ１５がそれぞれリフトされる。

これらのバルブ１４，１５のうち吸気バルブ１６は、複数の隔壁２１に回転可能に支持された吸気カムシャフト１６の回転によってリフトされるとともに、可変動弁機構３によってバルブリフト量や作動角を連続的に変更することができるように構成されている。

可変動弁機構３は、吸気カムシャフト１６の吸気カム１７と、ローラロッカーアーム２４との間に配設されている。なお、ローラロッカーアーム２４は、一端がラッシュアジャスタ２５に支持され、他端は吸気バルブ１４上端のタペット１４ａに当接されている。

この可変動弁機構３は、ロッカシャフト３１、コントロールシャフト３２、アクチュエータ３３、およびバルブリフト機構４を備えている。

ロッカシャフト３１は、シリンダヘッド１２に一定間隔ごとに設けられた多数の隔壁２１に、軸方向および円周方向に不動となるように取り付けられて、吸気カムシャフト１６と平行、すなわち気筒配列方向（図３における矢符Ｆ，Ｒ方向）に沿って配置されている。なお、図３において、矢符Ｆはアクチュエータ３３から離れる方向を示し、矢符Ｒはアクチュエータ３３に近づく方向を示している。

ロッカシャフト３１には、コントロールシャフト３２が軸方向に変位しうる摺動可能な状態で内挿されている。このコントロールシャフト３２は、アクチュエータ３３によって軸方向に進退駆動されるようになっている。

このロッカシャフト３１上には、各シリンダ１３と対応する位置にバルブリフト機構４が設けられている。各バルブリフト機構４は、入力アーム４１、出力アーム４２、およびスライダギア４３を備えて構成されている。

入力アーム４１は円筒形のハウジング４１ａを有し、その内周面には、スライダギア４３の入力側ヘリカルスプライン４３ａに噛み合うヘリカルスプライン４１ｂが形成されている。また、ハウジング４１ａの外周には、径方向外向きに突出する一対のフォーク４１ｃＬ，４１ｃＲが設けられており、この一対のフォーク４１ｃＬ，４１ｃＲの間にロッカシャフト３１と平行な支軸４１ｄを介して、ローラ４１ｅが回転自在に支持されている。

出力アーム４２は、入力アーム４１の軸方向両側にそれぞれ備えられて円筒形のハウジング４２ａを有し、その内周面には、スライダギア４３の出力側ヘリカルスプライン４３ｂに噛み合うヘリカルスプライン４２ｂが形成されている。また、ハウジング４２ａの外周には、径方向外向きに突出するノーズ４２ｃが設けられている。このノーズ４２ｃは、側面視で略三角形状に形成され、その一辺が凹状に湾曲するカム面４２ｄとなされている。また、各出力アーム４２のハウジング４２ａは、隣り合う入力アーム４１とは軸方向反対側となる端部に、ロッカシャフト３１を挿通させ、ロッカシャフト３１の外周面と非接触に対向し、径方向内向きに延出する内鍔部４２２がそれぞれ形成されている。

これらの入力アーム４１および二つの出力アーム４２によって区画された内部空間には、スライダギア４３が配設されている。このスライダギア４３は、ロッカシャフト３１上にコントロールシャフト３２と連動して軸方向に移動可能に外装されている。

スライダギア４３は、中心に貫通孔４３ｃを有する円筒形状に形成されており、その外周における軸方向中間には、入力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂに噛み合う入力
側ヘリカルスプライン４３ａが、また、外周における軸方向両側には、出力アーム４２のヘリカルスプライン４２ｂに噛み合う出力側ヘリカルスプライン４３ｂが形成されている。出力側ヘリカルスプライン４３ｂは、入力側ヘリカルスプライン４３ａに対して外径が小さく形成されている。入力側ヘリカルスプライン４３ａと出力側ヘリカルスプライン４３ｂとは、歯すじの傾斜方向が反対となるように形成されている。

そして、入力アーム４１のローラ４１ｅは、シリンダヘッド２に圧縮状態で配設されたロストモーションスプリング２６によって、常に吸気カム１７ａへ押しつけられるように付勢されている。出力アーム４２のハウジング４２ａのベース円部分、またはノーズ４２ｃのカム面４２ｄのいずれかに、吸気バルブ１４の弁ばね１４ｂによってローラロッカーアーム２４のローラ２４ａが圧接されている。このような関係により、吸気カム１７ａの回転によって入力アーム４１が揺動され、この入力アーム４１と一体的に揺動する出力アーム４２によって、ローラロッカーアーム２４を介して吸気バルブ１４がリフトされるようになっている。

ここで、スライダギア４３について、ロッカシャフト３１およびコントロールシャフト３２との結合形態について説明する。

スライダギア４３において、入力側ヘリカルスプライン４３ａと一方の出力側ヘリカルスプライン４３ｂとの間には、径方向内外に貫通するとともに周方向に延びる長孔４３ｄが設けられている。また、ロッカシャフト３１において、スライダギア４３の長孔４３ｄと対応する箇所には、径方向内外に貫通するとともに軸方向へ伸びる長孔３１ａが形成されている。このロッカシャフト３１の長孔３１ａに対応するコントロールシャフト３２の箇所には、挿通孔３２ａが形成されている。

そして、ロッカシャフト３１をスライダギア４３の貫通孔４３ｃへ挿入し、スライダギア４３の長孔４３ｄとロッカシャフト３１の長孔３１ａとが交差した箇所に、係止ピン４４を挿入し、この係止ピン４４の一端を、コントロールシャフト３２内に挿入したコントロールシャフト３２の挿通孔３２ａに固定している。

このように組み付けられたスライダギア４３は次のように動作する。
（ａ）係止ピン４４は、ロッカシャフト３１の長孔３１ａに沿って移動することができる。このため、コントロールシャフト３２を軸方向に移動させると、スライダギア４３がコントロールシャフト３２と連動して軸方向に移動する。
（ｂ）係止ピン４４がスライダギア４３の長孔４３ｄへ挿入されているので、入力アーム４１に吸気カムシャフト１６のトルクが伝達されると、スライダギア４３がロッカシャフト３１の周りを揺動する。

このように、スライダギア４３は、コントロールシャフト３２上における軸方向の位置が固定される一方で、ロッカシャフト３１上において軸方向へ移動することが可能となっている。また、スライダギア４３は、ロッカシャフト３１（コントロールシャフト３２）を支点として、揺動することが可能となっている。

このようなバルブリフト機構４において、スライダギア４３の入力側ヘリカルスプライン４３ａと、入力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂとは、互いに噛み合わされることによって支持されている。また、スライダギア４３の出力側ヘリカルスプライン４３ｂと、出力アーム４２のヘリカルスプライン４２ｂも、互いに噛み合わされて支持されている。

したがって、コントロールシャフト３２とともにスライダギア４３を軸方向に移動させ
て、スライダギア４３と入力アーム４１および出力アーム４２との軸方向における相対位置を変更することにより、入力アーム４１と出力アーム４２とに互いに逆方向のねじり力が付与されることになる。これにより、入力アーム４１と出力アーム４２とが相対回動し、入力アーム４１（ローラ４１ｅ）と出力アーム４２（ノーズ４２ｃ）との相対位相差が変更されるようになる。

なお、前記可変動弁機構３においては、共通する１本のコントロールシャフト３２にシリンダ１３ごとのスライダギア４３…がそれぞれ固定されているので、コントロールシャフト３２の軸方向の変位にともなって全シリンダ１３の吸気バルブ１４のリフト量が同時に変更されるようになる。

次に、動作を説明する。

図７（ａ）に示すように、吸気カム１７のベース円部分が入力アーム４１のローラ４１ｅに当接しているとき、ローラロッカーアーム２４のローラ２４ａは、出力アーム４２のハウジング４２ａのベース円部分と当接した状態にある。このため、吸気バルブ１４はリフト量が「０」の状態（内燃機関１の吸気ポート１４Ｐを閉じた状態）に維持される。

そして、吸気カムシャフト１６の時計方向の回転にともない、入力アーム４１のローラ４１ｅが吸気カム１７のリフト部分を通じて押し下げられると、入力アーム４１がロッカシャフト３１に対して、図７（ａ）の反時計回り方向（矢符Ａ方向）に回動する。また、これにともなって、出力アーム４２およびスライダギア４３が一体となって回動する。

これにより、出力アーム４２のノーズ４２ｃに形成されたカム面４２ｄが、ローラロッカーアーム２４のローラ２４ａに当接し、カム面４２ｄの押圧によってローラ２４ａが押し下げられる。

図７（ｂ）に示すように、ローラロッカーアーム２４のローラ２４ａがカム面４２ｄにより押圧されているとき、ローラロッカーアーム２４がラッシュアジャスタ２５との当接部を中心として揺動し、吸気バルブ１４が開弁される。

コントロールシャフト３２がアクチュエータ３３から離れる方向（図３における矢符Ｆ方向）に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト３１の軸心回りにおける入力アーム４１のローラ４１ｅと、出力アーム４２のノーズ４２ｃとの相対位相差が最大となる。

これにより、吸気カム１７がローラ４１ｅを最大限に押し下げたとき、ローラロッカーアーム２４のローラ２４ａの変位差が最も大きくなり、吸気バルブ１４は最大のバルブリフト量および作用角で開閉される。

図８（ａ）に示すように、吸気カム１７のベース円部分が入力アーム４１のローラ４１ｅに当接しているときには、出力アーム４２とローラ２４ａとの当接位置は、カム面４２ｄから最大限まで離れた位置にある。そして、吸気カムシャフト１６の回転によって、入力アーム４１のローラ４１ｅが吸気カム１７のリフト部分により押し下げられると、入力アーム４１と出力アーム４２とが一体となって回動する。

ただし、この場合、出力アーム４２とローラ２４ａとの当接位置は、カム面４２ｄから最大限離れているので、カム面４２ｄによるローラロッカーアーム２４のローラ２４ａの押し下げが開始されるまでの出力アーム４３の回動量が、図７に示した作動状態に比べて大きくなる。また、吸気カム１７のリフト部分を通じて入力アーム４１のローラ４１ｅが押し下げられた際、ローラ２４ａと当接するカム面４２ｄの範囲が、ノーズ４２ｃの基端
側の一部のみに縮小される。このため、吸気カム１７のリフト部分によるローラ４１ｅの押し下げに応じたローラロッカーアーム２４の揺動量は小さくなる。

図８（ｂ）に示すように、ローラロッカーアーム２４の揺動量が小さいことにより、吸気バルブ１４は、より小さいバルブリフト量にて開弁されるようになる。

また、コントロールシャフト３２がアクチュエータ３３に近づく方向（図３における矢符Ｒ方向）に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト３１の中心軸３０回りにおけるローラ４１ｅとノーズ４２ｃとの相対位相差が最小となる。

これにより、吸気カム１７がローラ４１ｅを最大限に押し下げたときのローラ２４ａの変位量は最も小さくなり、吸気バルブ１４が最小のバルブリフト量および作用角で開閉されるようになる。

次に本実施形態の特徴的な構成部分であるバルブリフト機構の嵌め合いについて説明する。図９は、図１のＤ２−Ｄ２線断面を示す矢視図、図１０は図９のバルブリフト機構４の一部を拡大して示す説明図である。

前記のように、バルブリフト機構４において、隔壁２１，２１の間には入力アーム４１と出力アーム４２とが、気筒間調整用のシム２７を介して配置されている。そして、これらの入力アーム４１と出力アーム４２とが軸方向で隣り合う端部は、互いに嵌め合わせることができるように構成されている。

この実施形態でのバルブリフト機構４は、入力アーム４１の軸方向両端部とその両側の出力アーム４２の軸方向内端部とを、いわゆるインロー嵌合としたうえで、その嵌合部分を径方向で干渉しないようにルーズフィットとしている。

まず、入力アーム４１の円筒形ハウジング４１ａにおける軸方向両端には、軸方向外向きに延出する円筒部４１１，４１１が設けられている。

これら両円筒部４１１の外径は、円筒形ハウジング４１ａの外径と同一に設定されていて、それにより円筒部４１１の外周面と円筒形ハウジング４１ａの外周面とが軸方向で面一となっている。また、両円筒部４１１の内径は、円筒形ハウジング４１ａの内周に設けてあるヘリカルスプライン４１ｂの歯先それぞれを結ぶ内接円径よりも大きく設定されており、この円筒部４１１の大径内周面によってヘリカルスプライン４１ｂの歯先それぞれを結ぶ内接円との間に段差ができている。

次いで、出力アーム４２の円筒形ハウジング４２ａにおける軸方向内端部つまり入力アーム４１と軸方向で対向する端部には、外径が円筒形ハウジング４２ａの外径より小さな段付き形状の小径円筒部４２１が設けられている。

そして、入力アーム４１の円筒部４１１の内周に、出力アーム４２の小径円筒部４２１が非接触に嵌入されていて、入力アーム４１と出力アーム４２との軸方向対向間が径方向内外で塞がれたようになっている。これにより、両アーム４１，４２の外側に存在するオイル中の異物が両アーム４１，４２の内側に入りにくくなっている。

但し、入力アーム４１の円筒部４１１と出力アーム４２の小径円筒部４２１との径方向の対向間隔は、入力アーム４１と出力アーム４２とが相対回動する際に互いに径方向で干渉しないように比較的大きく設定されている。

具体的には、これらの入力アーム４１の円筒部４１１と、出力アーム４２の小径円筒部４２１とは、径方向に、所定寸法より大きくなるように設定された対向間隔を有するものとなっている。

図１０に示すように、スライダギア４３の貫通孔４３ｃと、その内側に挿入されたロッカシャフト３１との間には、嵌め合い隙間Ｈ₁₁，Ｈ₁₂が設けられている。ここで、これらの嵌め合い隙間Ｈ₁₁，Ｈ₁₂を合わせた寸法を、スライダギア４３とロッカシャフト３１との嵌め合い隙間寸法Δｈ₁とする。

また、スライダギア４３の出力側ヘリカルスプライン４３ｂと、これに噛み合った出力アーム４２のヘリカルスプライン４２ｂとの間には、噛み合い隙間Ｈ₂₁，Ｈ₂₂を有する。ここで、これらの噛み合い隙間Ｈ₂₁，Ｈ₂₂を合わせた寸法を、スライダギア４３と出力アーム４２との径方向変位許容寸法Δｈ₂とする。

前記したように、スライダギア４３はコントロールシャフト３２上に軸方向の位置が固定されるが、ロッカシャフト３１上では相対的に軸方向へ移動することが可能であるとともに、ロッカシャフト３１を支点として回動する。また、これにより出力アーム４２が入力アーム４１に対してロッカシャフト３１上に所定角度回動する。

そこで、このときのバルブリフト機構４のコントロールシャフト３２に対する径方向の変位量、すなわちΔｈ₁＋Δｈ₂は、入力アーム４１の円筒部４１１と、出力アーム４２の小径円筒部４２１との径方向の対向間隔をΔｈ₃（＝Ｈ₃₁＋Ｈ₃₂）とすれば、（１）式を
満たすように構成されている。

Δｈ₃＞Δｈ₁＋Δｈ₂ …（１）
これにより、バルブリフト機構４がコントロールシャフト３２に対して径方向に変位しても、入力アーム４１と出力アーム４２との対向間隔Δｈ₃に余裕があり、径方向の変位
量を許容するので、入力アーム４１の円筒部４１１と出力アーム４２の小径円筒部４２１とが径方向で干渉しなくなり、両アーム４１，４２の相対回動時の動きを円滑にすることが可能になる。

なお、両アーム４１，４２と、スライダギア４３とは、各ヘリカルスプラインの噛合部で荷重が負担されているので、入力アーム４１の円筒部４１１と出力アーム４２の小径円筒部４２１とを、このような寸法の対向間隔に設定することによって、径方向の干渉を抑制または防止することが可能になり、円滑な相対回動が可能になる。

また、出力アーム４２の円筒形ハウジング４２ａにおける軸方向外端部つまり反入力アーム４１側の端部には、径方向内向きに延出する内鍔部４２２が設けられている。この内鍔部４２２の内径は、円筒形ハウジング４２ａの内周に設られたヘリカルスプライン４２ｂの歯先それぞれを結ぶ内接円径よりも小さく設定されている。

この出力アーム４２の内鍔部４２２は、ロッカシャフト３１の外周面に対して径方向で所定間隔を隔てて対向されているが、この径方向対向間隔は、非回転のロッカシャフト３１に対して出力アーム４２が回動する際に干渉しないように比較的大きく設定されている。

具体的には、図１０に示すように、この内鍔部４２２と、ロッカシャフト３１の外周面との間には、径方向に対向間隔Ｈ₄₁，Ｈ₄₂が設けられている。

ここで、これらの対向間隔Ｈ₄₁，Ｈ₄₂を合わせた寸法を、出力アーム４２の内鍔部４２
２とロッカシャフト３１との径方向の非接触対向間隔Δｈ₄とすると、この非接触対向間
隔Δｈ₄（＝Ｈ₄₁＋Ｈ₄₂）は（２）式を満たすように構成されている。

Δｈ₄＞Δｈ₁＋Δｈ₂…（２）
これにより、バルブリフト機構４がコントロールシャフト３２に対して径方向に変位しても、出力アーム４２とロッカシャフト３１との非接触対向間隔Δｈ₄により許容される
ので、出力アーム４２がロッカシャフト３１上を回動する際に干渉せず、円滑に動くことが可能となっている。

したがって、バルブリフト機構４の入力アーム４１および出力アーム４２は、ロッカシャフト３１上において、相対回動時のフリクションが大幅に低減されてスムーズに回動し、効率よく吸気バルブ１４の作動特性を変更することが可能になる。

なお、入力アーム４１と出力アーム４２の筒部の構成は、前記のように円筒部４１１と小径円筒部４２１の形態に限定されるものではなく、出力アーム４２に円筒部が形成されて、入力アームに小径円筒部が設けられて、径方向に互いに干渉しないルーズフィットとする構成であってもよい。いずれの構成においても、入力アーム４１と出力アーム４２とに非接触に対向する筒部を設けることで、オイル中の異物が両アーム４１，４２の内側に入らないようにしつつ、円滑な相対回動を可能にするものとなる。

本発明に係る内燃機関の可変動弁機構を模式的に示す平面図である。 図１におけるＤ１−Ｄ１線断面の矢視図である。 図１の可変動弁機構の斜視図である。 図３のバルブリフト機構の分解斜視図である。 図３のバルブリフト機構のスライダギアとロッカシャフトとの関係を示す分解斜視図である。 図３のバルブリフト機構４の上半分を破断して示す斜視図である。 図１の入力アームと出力アームとの相対位相差を最大にした場合の動作説明図である。 図１の入力アームと出力アームとの相対位相差を最小にした場合の動作説明図である。 図１のＤ２−Ｄ２線断面を示す矢視図である。 図９のバルブリフト機構４を部分的に拡大して示す説明図である。

符号の説明

１ 内燃機関
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１３ シリンダ
１４ 吸気バルブ
１５ 排気バルブ
１６ 吸気カムシャフト
１７ 吸気カム
１８ 排気カムシャフト
１９ 排気カム
２１ 隔壁
２３ タイミングチェーン
２４ ローラロッカーアーム
２４ａ ローラ
２５ ラッシュアジャスタ
２６ ロストモーションスプリング
２７ シム
３ 可変動弁機構
３０ 中心軸
３１ ロッカシャフト
３１ａ 長孔
３２ コントロールシャフト
３２ａ 挿通孔
３３ アクチュエータ
４ バルブリフト機構
４１ 入力アーム
４１ａ ハウジング
４１ｂ ヘリカルスプライン
４１ｃＬ，４１ｃＲ フォーク
４１ｄ 支軸
４１ｅ ローラ
４１１ 円筒部
４２ 出力アーム
４２ａ ハウジング
４２ｂ ヘリカルスプライン
４２ｃ ノーズ
４２ｄ カム面
４２１ 小径円筒部
４２２ 内鍔部
４３ スライダギア
４３ａ 入力側ヘリカルスプライン
４３ｂ 出力側ヘリカルスプライン
４３ｃ 貫通孔
４３ｄ 長孔
４４ 係止ピン

Claims (5)

1. 内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの作動特性を変更可能とする可変動弁機構において、
   吸気バルブまたは排気バルブとカムシャフトとの間にはバルブリフト機構が配置され、
   このバルブリフト機構は、コントロールシャフトを軸方向に変位可能に内挿したロッカシャフト上に配設されてコントロールシャフトの変位に連動しうるスライダギアと、このスライダギアに外装されてカムシャフトからの駆動力を受ける入力アームと、スライダギアに入力アームと軸方向隣り合わせに外装されて前記バルブをリフトする出力アームとを備え、コントロールシャフトの軸方向変位により入力アームに対し出力アームを所定角度回動させて、バルブの作動特性を変更するように構成され、
   これらの入力アームと出力アームとにおいて軸方向で隣り合う端部には、径方向内外で非接触に対向するように嵌め合わされる筒部がそれぞれ設けられており、
   入力アームと出力アームの両筒部における径方向の対向間隔が、ロッカシャフトに対するバルブリフト機構全体の径方向の変位許容量よりも大きく設定されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
2. 出力アームにおける反入力アーム側の端部の内周面は、ロッカシャフトの外周面に対し非接触に対向されていて、
   この非接触対向間隔は、ロッカシャフトに対するバルブリフト機構全体の径方向の変位量よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁機構。
3. スライダギアの外周には、歯すじの傾斜方向が反対となる入力側ヘリカルスプラインと出力側ヘリカルスプラインとが設けられ、
   入力アームの内周面にはスライダギアの入力側ヘリカルスプラインに噛み合うヘリカルスプラインが設けられるとともに、出力アームの内周面にはスライダギアの出力側ヘリカルスプラインに噛み合うヘリカルスプラインが設けられて、
   これらの各ヘリカルスプラインが互いに噛み合わされることによって、入力アームおよび出力アームがスライダギアに対して支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁機構。
4. ロッカシャフトとスライダギアとの嵌め合い隙間寸法をΔｈ₁、スライダギアに対する
   出力アームの径方向変位許容寸法をΔｈ₂としたとき、入力アームの筒部と出力アームの
   筒部との径方向の対向間隔Δｈ₃は次式、
   Δｈ₃＞Δｈ₁＋Δｈ₂
   を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁機構。
5. ロッカシャフトとスライダギアとの嵌め合い隙間寸法をΔｈ₁、スライダギアに対する
   出力アームの径方向変位許容寸法をΔｈ₂としたとき、出力アームの端部内周面とロッカ
   シャフトの外周面との非接触対向間隔Δｈ₄は次式、
   Δｈ₄＞Δｈ₁＋Δｈ₂
   を満たすことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁機構。

Images