JP2007077907A - バルブ特性変更機構の支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張によるバルブ特性の変化を抑制することのできるバルブ特性変更機構の支持構造を提供する。
【解決手段】バルブ特性変更機構２０は、コントロールシャフト２２と、その軸方向位置を調整する作動機構２３と、コントロールシャフト２２に対する相対位置に応じて機関バルブのバルブ特性を変更する変更機構本体３０とを備える。作動機構２３はシリンダヘッド１２に固定され、変更機構本体３０はシリンダヘッド１２に支持される。コントロールシャフト２２はシリンダヘッド１２よりも熱膨張係数の小さい材料により形成される。シリンダヘッド１２には上記コントロールシャフト２２の軸方向における変更機構本体３０の移動を制限する支持壁１６が設けられる。支持壁１６と変更機構本体３０との間に、コントロールシャフト２２よりも熱膨張係数の大きい材料により形成された位置調整部材４０が介設される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、変更機構本体に対するコントロールシャフトの軸方向位置の調整を通じて機関バルブのバルブ特性を変更するバルブ特性変更機構の支持構造に関するものである。

従来、バルブ特性変更機構としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
図９に、上記バルブ特性変更機構の構成を示す。同図９に示すようにバルブ特性変更機構５０は、カムシャフト５１のカム５２と機関バルブ５３を直接的に駆動するロッカアーム５４との間に介設された変更機構本体５５を備えて構成されている。この変更機構本体５５は支持パイプ５６に揺動可能に配設されており、支持パイプ５６の内部には軸方向に移動可能にコントロールシャフト５７が挿通されている。

一方、変更機構本体５５は、支持パイプ５６にそれぞれ揺動可能に軸支された揺動アーム５８および入力アーム５９を備えて構成されている。入力アーム５９には、カム５２に当接されるローラ６０が設けられ、揺動アーム５８には、ロッカアーム５４に当接されるノーズ部６１が設けられている。

なお入力アーム５９のローラ６０は、ロストモーションスプリング６２の付勢力によってカム５２に押圧されている。またロッカアーム５４は、機関バルブ５３のバルブスプリング６３によって、揺動アーム５８のノーズ部６１に押圧されている。

図１０に、変更機構本体５５およびその周辺部の断面構造を示す。同図１０に示すように、変更機構本体５５の内部には、スライダギア６４が配設されている。スライダギア６４は、支持パイプ５６に揺動可能かつ軸方向に移動可能に配設されている。またスライダギア６４は、コントロールシャフト５７に接続されており、同コントロールシャフト５７とともに軸方向に移動されるようになっている。こうしたスライダギア６４に対して、変更機構本体５５の揺動アーム５８および入力アーム５９は、それぞれ歯すじの傾斜方向の異なるギアを通じて係合されている。

なお支持パイプ５６は内燃機関のシリンダヘッドに形成された支持壁６５に固定されており、上記変更機構本体５５は二つの支持壁６５の間に配設されている。各支持壁６５と変更機構本体５５との間にはそれぞれシム６６が介設されており、それらにより上記コントロールシャフト５７の軸方向への変更機構本体５５の移動が規制されるようになっている。

そのため、コントロールシャフト５７がスライダギア６４と共に軸方向に移動すると、揺動アーム５８および入力アーム５９とスライダギア６４とが軸方向に相対変位されることになる。このとき、上記のようなギアの歯すじの傾斜方向の差違により、揺動アーム５８と入力アーム５９とは、支持パイプ５６の軸回りにおいて互いに異なる方向に回動されることになる。その結果、図１１に示すように、入力アーム５９のローラ６０と揺動アーム５８のノーズ部６１との挟み角θが拡大／縮小されるようになる。なお、図１１にあって（ａ）は上記挟み角θが小さくされたときの変更機構本体５５の状態を、（ｂ）は同挟み角θが大きくされたときの変更機構本体５５の状態をそれぞれ示している。

ここで変更機構本体５５は、カム５２の押し下げによって一定角度だけ揺動する。このとき、図１１から明らかなように、上記挟み角θが大きい場合には（同図（ｂ））、同挟み角θが小さい場合と比較して（同図（ａ））、ロッカアーム５４とノーズ部６１の下面とが当接するようになる揺動角範囲が大きくなる。そのため、上記挟み角θが大きくされるほど、カム５２の押し下げに対してロッカアーム５４が大きく揺動されるようになり、ひいては機関バルブ５３が大きく開かれるようになる。すなわち機関バルブ５３の最大リフト量や開弁期間が増大されるようになる。

したがってこのバルブ特性変更機構５０では、例えば油圧式や電気式等のアクチュエータを用いてコントロールシャフト５７の軸方向の移動位置を変化させることで、それに連動して機関バルブ５３のバルブ特性を調整することができる。

このようなコントロールシャフト５７の軸方向の移動位置に応じて機関バルブ５３のバルブ特性を調整するバルブ特性変更機構５０では、内燃機関のシリンダヘッド上でのコントロールシャフト５７の軸方向における変更機構本体５５の組み付け位置に極めて高い精度が必要とされる。これは、そうした組み付け位置の精度が低いと、入力アーム５９や揺動アーム５８とスライダギア６４との軸方向の相対位置関係が所望の関係からずれてしまい、所望のバルブ特性が得られなくなってしまうためである。ちなみに、変更機構本体５５の上記コントロールシャフト５７の軸方向における組み付け位置決めは、変更機構本体５５とシリンダヘッドの支持壁６５との間に挿入される上記シム６６の厚さ調整を通じて行われるようになっている。
特開２００１−２６３０１５号公報

ところで内燃機関のシリンダヘッドがアルミニウム系材料によって形成されることが多いのに対して、バルブ特性変更機構５０のコントロールシャフト５７は鉄系材料によって形成される。アルミニウム系材料の熱膨張係数は鉄系材料の熱膨張係数と比べて大きいために、内燃機関が高温になると、シリンダヘッドの熱膨張量がコントロールシャフト５７の熱膨張量と比較して大きくなる。そのように熱膨張量に差が生じると、これがコントロールシャフト５７に設けられるスライダギア６４とシリンダヘッドに支持される変更機構本体５５（揺動アーム５８や入力アーム５９）との相対位置関係を変化させるようになる。したがってバルブ特性変更機構５０では、たとえ製造時において変更機構本体５５の組み付け位置を十分に高い精度で調整したとしても、機関温度の変化に伴って前記相対位置関係が変化してしまい、所望のバルブ特性が得られなくなると云える。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱膨張によるバルブ特性の変化を抑制することのできるバルブ特性変更機構の支持構造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およびその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、シリンダヘッドよりも熱膨張係数の小さい材料により形成されて同シリンダヘッドに対して軸方向に移動可能に配設されるコントロールシャフトと、前記シリンダヘッドに固定されて前記コントロールシャフトの軸方向における位置を調整する作動機構と、同作動機構と離間した位置において前記シリンダヘッドに支持されて前記コントロールシャフトに対する相対位置に応じて機関バルブのバルブ特性を変更する変更機構本体とを備えるバルブ特性変更機構に適用され、前記変更機構本体の前記軸方向への移動を制限する制限部材が前記変更機構本体の側部と対向するように前記シリンダヘッドに固設されるバルブ特性変更機構の支持構造において、前記変更機構本体と前記制限部材との間に、前記コントロールシャフトよりも熱膨張係数の大きい材料により形成された位置調整部材が介設されることをその要旨とする。

上記構成によれば、機関温度の上昇に伴って変更機構本体とコントロールシャフトとの相対位置関係が変化した場合に、位置調整部材の熱膨張によって同変更機構本体を、シリンダヘッドに対して上記相対位置関係の変化を抑制する方向に相対移動させることが可能になる。したがって、熱膨張量の差に起因する変更機構本体とコントロールシャフトとの相対移動、ひいてはバルブ特性の変化を抑制することができるようになる。

通常、上記構成では、機関温度が上昇した場合、シリンダヘッドの熱膨張に伴って変更機構本体が作動機構の固定位置から離間する方向に移動する一方、コントロールシャフトの熱膨張に伴って同コントロールシャフトが作動機構との接続部分を支点に伸長する。その際、コントロールシャフトの伸長度合いと比較して変更機構本体の移動度合いが大きいために、同変更機構本体が、コントロールシャフトに対して上記接続部分から離間する方向に相対移動するようになる。

こうした支持構造にあっては、請求項２によるように、前記制限部材を、前記コントロールシャフトと前記作動機構との接続部分から遠い側における前記変更機構本体の側部と対向するように設けることにより、同制限部材と変更機構本体との間に設けられた位置調整部材の熱膨張によって同変更機構本体が上記接続部分に近接する方向に移動されるようになる。したがって、その移動分だけ同変更機構本体の上記接続部分から離間する方向への移動量が低減されるようになり、熱膨張量の差に起因する変更機構本体とコントロールシャフトとの相対移動、ひいてはバルブ特性の変化を抑制することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、前記変更機構本体は前記機関バルブのバルブスプリングによって前記制限部材に押し付けられる方向に付勢されることをその要旨とする。

上記構成によれば、シリンダヘッドに対する変更機構本体の相対位置が上記制限部材と変更機構本体との位置関係によって定まる支持構造にあって、同位置関係を上記位置調整部材によって変更することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、当該バルブ特性変更機構は複数の気筒を有する内燃機関に搭載されるものであって、気筒毎に設けられる前記変更機構本体が共通の前記コントロールシャフトおよび前記作動機構によって作動されるものであり、それら変更機構本体に設けられる前記位置調整部材は前記コントロールシャフトと前記作動機構との接続部分からの距離が遠い前記変更機構本体に対応するものほど熱膨張量が大きく設定されることをその要旨とする。

ここで複数の気筒を有する内燃機関に搭載されて、気筒毎に設けられる変更機構本体が共通のコントロールシャフトおよび作動機構によって作動される構成にあっては、機関温度が上昇した場合に、コントロールシャフトに対する変更機構本体の相対移動量が前記接続部分からの距離が遠い気筒に対応する変更機構本体ほど大きくなるため、気筒間においてバルブ特性にばらつきが生じてしまう。この点、上記構成によれば、熱膨張量の異なる位置調整部材によって、前記接続部分からの距離が遠い気筒に対応する変更機構本体ほど上記相対移動量を低減することができるようになり、気筒間におけるバルブ特性のばらつきを好適に抑制することができるようになる。

なお上記構成は、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体にのみ位置調整部材が設けられる、といった構成を含む。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、前記位置調整部材は、全てのものが同一の材料により形成されて、前記軸方向における断面形状が楔形状をなし、前記接続部分からの距離が遠い前記変更機構本体に対応するものほど同変更機構本体に対する当接面と前記コントロールシャフトの軸心とのなす角度が大きく設定されることをその要旨とする。

前記軸方向における断面形状が楔形状に形成される位置調整部材では、上記制限部材と変更機構本体とに挟まれる部分の厚さが同一であっても、同部分の熱膨張量は、位置調整部材の上記変更機構本体に対する当接面とコントロールシャフトの軸心とのなす角度によって異なる。この熱膨張量は具体的には、上記角度が直角である場合に最も大きく、同角度が小さくなるほど小さくなる。

上記構成によれば、そうした上記角度の異なる位置調整部材を設けることにより、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体に対応する位置調整部材ほど熱膨張量を大きく設定することができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、前記変更機構本体は、前記位置調整部材との当接部分の前記軸方向における断面形状が曲線をなすように形成されることをその要旨とする。

上記構成によれば、前記角度の異なる位置調整部材が設けられる支持構造にあって、位置調整部材の形状に合わせて各変更機構本体の当接部分の形状を各別に変更せずとも、位置調整部材に対して変更機構本体の角部が当接することを回避することができる。したがって、当接部分に過度に大きい力が作用することによるバルブ特性変更機構の耐久性低下を抑制しつつ、各気筒に同一形状の変更機構本体を設けることが可能になる。

前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体に対応する位置調整部材ほど熱膨張量を大きく設定することは、請求項７によるように、位置調整部材を、全てのものを同一の材料により形成し、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体に対応するものほど同変更機構本体と作動機構とに挟まれる部分を厚く形成する、ことにより実現することができる。

また請求項８によるように、位置調整部材を、全てのものを同一の材料によって平板形状に形成し、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体に対応するものほど厚く形成する、ことによっても、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体に対応する位置調整部材ほど熱膨張量を大きく設定することができる。

なお請求項１〜８のいずれか一項に記載の発明は、請求項９によるように、変更機構本体およびシリンダヘッドの間に、位置調整部材とは別に、変更機構本体の組み付け位置を調整するための調整シムが介設されてなるバルブ特性変更機構の支持構造に適用することができる。

以下、本発明にかかるバルブ特性変更機構の支持構造を具体化した一実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態にかかるバルブ特性変更機構が搭載される内燃機関の平面構造を示す。

同図１に示すように、内燃機関１０は、複数（本実施の形態では４つ）の気筒１１を備えている。内燃機関１０のシリンダヘッド１２には、機関バルブ１３が気筒１１毎に設けられている。シリンダヘッド１２の機関バルブ１３近傍には、カムシャフト１４が設けられている。このカムシャフト１４には、各気筒１１と対応する位置にカム１５が設けられている。

カムシャフト１４は、上記シリンダヘッド１２における各気筒１１を挟む位置にそれぞれ形成された複数の支持壁１６に回転可能な状態で支持されている。カムシャフト１４は、タイミングチェーン１７を介してクランクシャフト（図示略）に駆動連結されている。シリンダヘッド１２の上記カムシャフト１４近傍には、各機関バルブ１３のバルブ特性（最大リフト量および開弁期間）を連続的に変更するバルブ特性変更機構２０が設けられている。

このバルブ特性変更機構２０は、カムシャフト１４のトルクを通じて機関バルブ１３をリフトさせる変更機構本体３０を気筒１１毎に備えている。各変更機構本体３０は隣り合う支持壁１６間にそれぞれ配置されている。

図２に本実施の形態にかかるバルブ特性変更機構２０の支持態様を示す。
同図２に示すように、シリンダヘッド１２（詳しくは、上記支持壁１６）には、中空円筒状の支持パイプ２１が固定されている。支持パイプ２１の内部には、軸方向に移動可能にコントロールシャフト２２が挿通されている。コントロールシャフト２２の一端は作動機構２３に接続されており、同作動機構２３はシリンダヘッド１２の端部に固定されている。なお作動機構２３はアクチュエータや、同アクチュエータとコントロールシャフト２２とを連結するギア機構などにより構成される。そして、この作動機構２３の作動制御を通じてコントロールシャフト２２の軸方向における位置が調整されるようになっている。なお上記シリンダヘッド１２はアルミニウム系の材料によって形成されており、上記コントロールシャフト２２は鉄系材料によって形成されている。

一方、支持パイプ２１には、気筒１１毎に、それぞれ二つの支持壁１６に挟まれるように変更機構本体３０が配設されている。変更機構本体３０は、支持パイプ２１に揺動可能に軸支されている。変更機構本体３０とこれを挟持する二つの支持壁１６との間には、コントロールシャフト２２の軸方向における同変更機構本体３０の組み付け位置を調整するための調整シム１８がそれぞれ介設されている。

次に図３を併せ参照して、変更機構本体３０の構成を説明する。
同図３に示すように変更機構本体３０は、入力アーム３１、その両側にそれぞれ設けられた二つの揺動アーム３２、それら入力アーム３１および揺動アーム３２の内部に配設されたスライダギア３３を備えて構成されている。

スライダギア３３は、揺動可能かつ軸方向に移動可能に上記支持パイプ２１に軸支されている。またスライダギア３３は、ピン３４を介して上記コントロールシャフト２２に接続されており、コントロールシャフト２２と共に軸方向に移動されるようになっている。スライダギア３３の中央部分の外周にはヘリカルスプライン３５が形成されている。またスライダギア３３の両側部分の外周には、上記ヘリカルスプライン３５とは歯すじの傾斜方向の異なるヘリカルスプライン３６がそれぞれ形成されている（同図３にはそのうちの片方のみを示す）。

入力アーム３１は、スライダギア３３の中央部分の外周に形成されたヘリカルスプライン３５に外挿されている。入力アーム３１の内周にはヘリカルスプライン３７が形成されており、上記スライダギア３３の中央部分のヘリカルスプライン３５に噛み合わされている。また入力アーム３１には、前記カムシャフト１４のカム１５（図１参照）と当接されるローラ３８が設けられている。

二つの揺動アーム３２は、スライダギア３３の両側部分の外周に形成されたヘリカルスプライン３６にそれぞれ外挿されている。各揺動アーム３２の内周にはヘリカルスプライン３９が形成されており、上記スライダギア３３の両側部分のヘリカルスプライン３６にそれぞれ噛み合わされている。また各揺動アーム３２には、その外方に向けてノーズ部３２ａが突出形成されている。このノーズ部３２ａの下面は、機関バルブ１３を直接的に駆動させるロッカアームに当接されるようになっている。

これら入力アーム３１、両揺動アーム３２およびスライダギア３３は、各ヘリカルスプライン３５，３６，３７，３９の噛み合いを通じて、一体となって揺動するようになっている。ちなみに入力アーム３１は、ロストモーションスプリング（図示略）によって前記カム１５に常時押圧されるようになっており、またロッカアームは、機関バルブ１３を閉弁側に付勢するバルブスプリング（図示略）によって上記揺動アーム３２のノーズ部３２ａの下面に常時押圧されるようになっている。

なお各変更機構本体３０は、上記バルブスプリングの付勢力によって、変更機構本体３０に対応する二つの支持壁１６のうちの一方の支持壁１６（本実施の形態では、コントロールシャフト２２（図１参照）および作動機構２３の接続部分から遠い側の支持壁１６）に押し付けられる方向に付勢されている。

次に、こうしたバルブ特性変更機構２０の作動態様を説明する。
カムシャフト１４の回転に応じたカム１５の押圧により、入力アーム３１のローラ３８が押し下げられると、変更機構本体３０を構成する入力アーム３１、両揺動アーム３２およびスライダギア３３は一体となって下方へと揺動されるようになる。この下方への揺動に応じて揺動アーム３２のノーズ部３２ａは、ロッカアームを押圧してこれを押し下げることで、機関バルブ１３を開かせる。一方、カム１５の押圧が無くなると、ロストモーションスプリングの付勢力により、ローラ３８とカム１５との当接を保持するように、入力アーム３１、両揺動アーム３２およびスライダギア３３は一体となって上方に揺動されるようになる。これにより、ノーズ部３２ａのロッカアームへの押圧も無くなり、機関バルブ１３はバルブスプリングの付勢力により、閉じられるようになる。

さて作動機構２３の作動によってコントロールシャフト２２が軸方向に移動されると、各気筒１１に対応する変更機構本体３０のスライダギア３３がコントロールシャフト２２と共に軸方向に移動されるようになる。このとき、入力アーム３１および両揺動アーム３２は、それらの両側に配設された支持壁１６および調整シム１８によって上記コントロールシャフト２２の軸方向への移動が制限されていることから、各ヘリカルスプライン３５，３６，３７，３９の噛み合いを通じて支持パイプ２１の軸回りに回動されることとなる。そしてこのときの入力アーム３１は、ヘリカルスプライン３５，３７とヘリカルスプライン３６，３９との歯すじの傾斜方向の違いのため、両揺動アーム３２とは反対方向に回動されることになる。これにより上記カム１５に当接されるローラ３８とロッカアームに当接されるノーズ部３２ａとの、支持パイプ２１の軸回りにおける挟み角が変化するようになる。

こうしてローラ３８とノーズ部３２ａとの間の挟み角が変化すると、上記ロッカアームとノーズ部３２ａの下面とが当接するようになる揺動角範囲が変化して、ノーズ部３２ａによるロッカアームの押し下げ態様（押し下げ量や押し下げ期間）が変化し、ひいては機関バルブ１３のバルブ特性（最大リフト量や開弁期間）が変化することになる。このように本実施形態のバルブ特性変更機構２０は、コントロールシャフト２２に対する変更機構本体３０の相対位置に応じて機関バルブ１３のバルブ特性を調整するように構成されている。

ここで内燃機関１０の運転に伴ってその温度が上昇すると、変更機構本体３０が、シリンダヘッド１２の熱膨張に伴って作動機構２３の固定位置から離間する方向に移動するようになる。その一方で、コントロールシャフト２２が、その熱膨張に伴って作動機構２３との接続部分を支点に伸長するようになる。

本実施の形態にあっては、変更機構本体３０がシリンダヘッド１２の上記作動機構２３と離間した位置に固定されており、同シリンダヘッド１２が上記コントロールシャフト２２の形成材料（鉄系材料）よりも熱膨張係数の大きい材料（アルミニウム系材料）によって形成されている。そのため機関温度が上昇した際に、コントロールシャフト２２の伸長度合いと比較して変更機構本体３０の移動度合いが大きくなり、同変更機構本体３０が、コントロールシャフト２２に対して上記接続部分から離間する方向に相対移動するようになる。そして、このようにコントロールシャフト２２と変更機構本体３０との相対位置関係が変化すると、機関バルブ１３のバルブ特性が不要に変化し、所望のバルブ特性が得られなくなってしまう。

この点をふまえ、本実施の形態にかかるバルブ特性変更機構２０にあっては、その変更機構本体３０を挟み込むように設けられる二つの支持壁１６のうち、コントロールシャフト２２および作動機構２３の接続部分から遠い側の支持壁１６と変更機構本体３０との間に、位置調整部材４０を介設するようにしている。なお同接続部分から遠い側の支持壁１６は、前述のように、バルブスプリングの付勢力によって変更機構本体３０が押し付けられる側の支持壁１６である。また本実施の形態では、上記接続部分から遠い側の支持壁１６が、変更機構本体の側部と対向するようにシリンダヘッドに固設されて同変更機構本体の前記軸方向への移動を制限する制限部材として機能する。

上記位置調整部材４０は、コントロールシャフト２２よりも熱膨張係数の大きい材料（具体的には、アルミニウム系材料）により形成されている。
また上記位置調整部材４０は、図４（ａ）に示すように円環形状に形成され、さらには図４（ｂ）に示すように径方向外方に向けて徐々に薄くなる形状、言い換えれば、上記コントロールシャフト２２の軸方向における断面が楔形状となる形状に形成されている。そして位置調整部材４０は、図５に示すように、その径方向外方の頂角が調整シム１８と変更機構本体３０との間隙に対して上記コントロールシャフト２２側から、いわゆる楔として打ち込まれるように配設されている。なお図５では、理解を容易にするために、支持パイプ２１と揺動アーム３２との間隙を誇張して示している。

こうした位置調整部材４０を設けることにより、機関温度が上昇した際に、同位置調整部材４０の熱膨張によって変更機構本体３０が上記接続部分に近接する方向に移動されるようになるために、その移動分だけ変更機構本体３０の上記接続部分から離間する方向への移動量が低減されるようになる。そして、これによって熱膨張量の差に起因するコントロールシャフト２２と変更機構本体３０との相対移動が抑制されるようになる。

ちなみにバルブ特性変更機構２０にあっては、入力アーム３１や揺動アーム３２を円滑に揺動させるために、調整シム１８と揺動アーム３２との間や、入力アーム３１と揺動アーム３２との間に、若干の間隙が設けられている。また本実施の形態では、変更機構本体３０がバルブスプリングの付勢力によって調整シム１８に押圧されているために、シリンダヘッド１２に対する変更機構本体３０の相対位置が上記接続部分から遠い側の支持壁１６と変更機構本体３０との位置関係によって定まる構造になっている。そして各変更機構本体３０は、位置調整部材４０の熱膨張に伴って、上記各間隙（主に上記接続部分に近い側の支持壁１６に対応する調整シム１８と揺動アーム３２との間隙）を狭くするように移動される。

また本実施の形態にかかるバルブ特性変更機構２０にあっては、気筒１１毎に設けられる変更機構本体３０が共通のコントロールシャフト２２および作動機構２３によって作動される。そのため機関温度が上昇した場合に、前記接続部分からの距離が遠い気筒１１に対応する変更機構本体３０ほどコントロールシャフト２２に対する同変更機構本体３０の相対移動量が大きくなり、これに起因して気筒１１間において機関バルブ１３のバルブ特性にばらつきが生じてしまう。

こうした実情をふまえ、本実施の形態では、各変更機構本体３０に形状の異なる位置調整部材４０を設けるようにしている。
具体的には図６に示すように、位置調整部材４０として、変更機構本体３０に対する当接面４０ａと内周面４０ｂ（詳しくは、コントロールシャフト２２の軸心）とのなす角度の異なる四種類のもの（（イ），（ロ），（ハ），（ニ））が用いられる。また、それら位置調整部材４０としては、その温度が比較的低いとき（例えば常温であるとき、或いは機関低負荷運転時の温度に相当する温度になったとき）における変更機構本体３０と調整シム１８とに挟まれる部分の厚さの等しいものが用いられる。そして図７に示すように、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体３０ほど、上記角度の大きい位置調整部材４０が設けられる。なお図７では、理解を容易にするために、支持パイプ２１と揺動アーム３２との間隙を誇張して示している。

ここで、各位置調整部材４０の上記調整シム１８と変更機構本体３０とに挟まれる部分の厚さが同一であっても、同部分の熱膨張量は、位置調整部材４０の当接面４０ａとコントロールシャフト２２の軸心とのなす角度に応じて異なったものとなる。同熱膨張量は具体的には、上記角度が直角である場合に最も大きく、同角度が小さいものほど小さい。

本実施の形態では、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体３０に対応する位置調整部材４０ほど、上記角度の大きい位置調整部材４０が設けられているため、上記支持壁１６（詳しくは調整シム１８）と同変更機構本体３０とに挟まれる部分の熱膨張量が大きくなる。そのため前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体３０ほど、すなわち上記コントロールシャフト２２に対する相対移動量が大きい変更機構本体３０ほど同相対移動量が大きく低減されるようになり、気筒１１間における機関バルブ１３のバルブ特性のばらつきが抑制されるようになる。

また本実施の形態では、各位置調整部材４０として、その温度が比較的低いときにおける上記調整シム１８と変更機構本体３０とに挟まれる部分の厚さの等しいものが設けられる。そのため各気筒１１に対応する変更機構本体３０と調整シム１８との間隙は、機関温度が低いときにはほぼ等しくなる。したがって変更機構本体３０毎に形状の異なる位置調整部材４０が設けられるとはいえ、それら変更機構本体３０や調整シム１８として共通のものを用いることができ、また支持壁１６の間隔を同一にすることができる。

一方、図７に示すように、各変更機構本体３０は、その上記位置調整部材４０との当接部分における断面であって上記コントロールシャフト２２の軸方向における断面が曲線になる形状に形成されている。

これにより、位置調整部材４０として前記角度の異なる四種類のものが設けられるとはいえ、それら位置調整部材４０の形状に合わせて各変更機構本体３０の当接部分の形状を各別に変更せずとも、各変更機構本体３０の角部が位置調整部材４０に当接することがなくなる。したがって変更機構本体３０と位置調整部材４０との当接部分に過度に大きい力が作用することが抑制されて、バルブ特性変更機構２０の耐久性低下が抑制されるようになる。しかも、そうした効果を確保しつつ、各気筒１１に同一形状の変更機構本体３０を設けることができるようになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）変更機構本体３０を挟み込むように設けられる二つの支持壁１６のうち、コントロールシャフト２２および作動機構２３の接続部分から遠い側の支持壁１６と変更機構本体３０との間に、コントロールシャフト２２よりも熱膨張係数の大きい材料によって形成された位置調整部材４０を介設するようにした。そのため、位置調整部材４０の熱膨張によって変更機構本体３０が上記接続部分に近接する方向に移動されるようになり、その移動分だけ同変更機構本体３０の上記接続部分から離間する方向への移動量が低減されるようになる。したがって、熱膨張量の差に起因するコントロールシャフト２２と変更機構本体３０との相対移動、ひいては機関バルブ１３のバルブ特性の変化を抑制することができるようになる。

（２）また上記接続部分から遠い側の支持壁１６は前記バルブスプリングによって変更機構本体３０が押し付けられている側の支持壁１６である。そのため、シリンダヘッド１２に対する変更機構本体３０の相対位置が上記接続部分から遠い側の支持壁１６と変更機構本体３０との位置関係によって定まる構造にあって、同位置関係を位置調整部材４０によって変更することができるようになる。

（３）各位置調整部材４０として、コントロールシャフト２２の軸方向における断面形状が楔形状をなすものであって、変更機構本体３０に対する当接面４０ａと同コントロールシャフト２２の軸心とのなす角度が異なる四種類のものを用い、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体３０ほど上記角度の大きい位置調整部材４０を設けるようにした。そのため、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体３０ほど、コントロールシャフト２２に対する同変更機構本体３０の相対移動量を低減することができるようになり、気筒１１間におけるバルブ特性のばらつきを好適に抑制することができるようになる。

（４）各変更機構本体３０を、その上記位置調整部材４０との当接部分における断面であってコントロールシャフト２２の軸方向における断面が曲線になる形状に形成するようにした。そのため、変更機構本体３０と位置調整部材４０との当接部分に過度に大きい力が作用することによるバルブ特性変更機構２０の耐久性低下を回避しつつ、各気筒１１に同一形状の変更機構本体３０を設けることができるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・変更機構本体３０および位置調整部材４０の当接部分に過度に大きい力が作用することがないのであれば、各変更機構本体３０を、上記位置調整部材４０との当接部分における断面であってコントロールシャフト２２の軸方向における断面が曲線になる形状に形成する必要はない。

・各位置調整部材４０として、調整シム１８と変更機構本体３０とに挟まれる部分の厚さの異なるものを設けるようにしてもよい。同構成によれば、前記角度のみ異なる位置調整部材が設けられる構成と比べて、機関温度が上昇した場合における各変更機構本体３０の移動量を高い自由度をもって調整することができるようになる。

・位置調整部材４０に代えて、調整シム１８と変更機構本体３０とに挟まれる部分の厚さが異なるものであって前記角度が同一であるものを設けるようにしてもよい。また位置調整部材４０に代えて、図８に示すように、平板形状に形成された位置調整部材４０’を設けるようにしてもよい。同構成にあっては、位置調整部材４０’として、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体３０ほど厚く形成されたものを設けるようにすればよい。これら構成にあっても、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体３０に対応する位置調整部材ほど、上記調整シム１８と変更機構本体３０とに挟まれる部分の熱膨張量を大きく設定することができる。

・各位置調整部材を同一の材料によって形成することに限らず、熱膨張係数の異なる二種類以上の材料によって形成するようにしてもよい。同構成によれば、前記角度や厚さを異ならせることに加えて、形成材料を異ならせることによっても、位置調整部材の熱膨張量を調整することができるようになり、より高い自由度をもって各変更機構本体３０の移動量を調整することができるようになる。

また同構成にあっては、各位置調整部材として、前記角度や厚さの異なるものを設ける必要はない。例えば各位置調整部材として、熱膨張係数の異なる材料によって同一形状に形成された四種類のものを設けることなども可能である。

要は、上記角度や厚さ、並びに形成材料を適宜変更することによって形成された熱膨張量の異なる二種類以上の位置調整部材を用い、前記接続部分からの距離が遠い変更機構本体３０に対応する位置調整部材ほど熱膨張量の大きいものを設けるようにすればよい。

・前記接続部分からの距離が最も近い変更機構本体３０に対応する位置調整部材を省略して、或いは接続部分からの距離が近い側の複数の変更機構本体３０に対応する位置調整部材を省略して、接続部分からの距離が遠い変更機構本体３０にのみ位置調整部材を設けるようにしてもよい。同構成によっても、各変更機構本体３０のうちの位置調整部材が設けられたものについてはその上記コントロールシャフト２２に対する相対移動量を低減することができる。また、複数の気筒１１に対応する変更機構本体３０の中でも前記相対移動量の大きい変更機構本体３０の相対移動量を低減することができるため、気筒１１間におけるバルブ特性のばらつきについてもその低減を図ることができる。

・前記各ヘリカルスプライン３５，３６，３７，３９の設定態様によっては、機関温度の上昇に伴って変更機構本体３０がシリンダヘッド１２に対して前記接続部分に近づく側に相対移動するようにもなる。そうした構成にあっては、位置調整部材４０を、前記続部分に近い側の支持壁１６と変更機構本体３０との間に介設するようにしてもよい。また機関温度の上昇時において変更機構本体３０が相対移動する側の支持壁１６とバルブスプリングによって変更機構本体３０が押し付けられる側の支持壁１６とが一致しない構成にあっては、同押し付けられる側の支持壁１６と変更機構本体との間に位置調整部材４０を設ける必要はない。要は、機関温度の上昇に伴って変更機構本体３０とコントロールシャフト２２との相対位置関係が変化する場合に、その変化を抑制する方向に変更機構本体３０を相対移動させることができるように、変更機構本体３０に対応する両支持壁１６のうちの一方と同変更機構本体３０との間に位置調整部材４０を介設するようにすればよい。

・本発明は、複数の気筒を備えた内燃機関に限らず、単気筒の内燃機関に適用することもできる。

本発明を具体化した一実施の形態にかかるバルブ特性変更機構が搭載される内燃機関の平面構造を示す平面図。 同バルブ特性変更機構およびその周辺の平面構造を示す平面図。 同バルブ特性変更機構に採用される変更機構本体の斜視断面図。 （ａ），（ｂ）同変更機構本体に設けられる位置調整部材の側面構造および平面断面構造を示す側面図および平面断面図。 同位置調整部材およびその周辺の断面構造を示す平面断面図。 各位置調整部材の断面構造を併せ示す平面断面図。 各位置調整部材の配設態様を併せ示す平面断面図。 （ａ），（ｂ）本発明を具体化した他の実施の形態にかかる位置調整部材の側面構造および平面断面構造を示す側面図および平面断面図。 従来のバルブ特性変更機構およびその周辺の側面構造を示す側面図。 同バルブ特性変更機構に採用される変更機構本体およびその周辺の断面構造を示す断面図。 （ａ），（ｂ）同バルブ特性変更機構の作動態様を示す側面図。

符号の説明

１０…内燃機関、１１…気筒、１２…シリンダヘッド、１３…機関バルブ、１４…カムシャフト、１５…カム、１６…支持壁、１７…タイミングチェーン、１８…調整シム、２０，５０…バルブ特性変更機構、２１…支持パイプ、２２…コントロールシャフト、２３…作動機構、３０…変更機構本体、３１…入力アーム、３２…揺動アーム、３２ａ…ノーズ部、３３…スライダギア、３４…ピン、３５，３６，３７，３９…ヘリカルスプライン、３８…ローラ、４０…位置調整部材、４０ａ…当接面、４０ｂ…内周面。

Claims (9)

1. シリンダヘッドよりも熱膨張係数の小さい材料により形成されて同シリンダヘッドに対して軸方向に移動可能に配設されるコントロールシャフトと、前記シリンダヘッドに固定されて前記コントロールシャフトの軸方向における位置を調整する作動機構と、同作動機構と離間した位置において前記シリンダヘッドに支持されて前記コントロールシャフトに対する相対位置に応じて機関バルブのバルブ特性を変更する変更機構本体とを備えるバルブ特性変更機構に適用され、前記変更機構本体の前記軸方向への移動を制限する制限部材が前記変更機構本体の側部と対向するように前記シリンダヘッドに固設されるバルブ特性変更機構の支持構造において、
   前記変更機構本体と前記制限部材との間に、前記コントロールシャフトよりも熱膨張係数の大きい材料により形成された位置調整部材が介設される
   ことを特徴とするバルブ特性変更機構の支持構造。
2. 請求項１に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、
   前記制限部材は、前記コントロールシャフトと前記作動機構との接続部分から遠い側における前記変更機構本体の側部と対向するように設けられる
   ことを特徴とするバルブ特性変更機構の支持構造。
3. 請求項１または２に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、
   前記変更機構本体は前記機関バルブのバルブスプリングによって前記制限部材に押し付けられる方向に付勢される
   ことを特徴とするバルブ特性変更機構の支持構造。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、
   当該バルブ特性変更機構は複数の気筒を有する内燃機関に搭載されるものであって、気筒毎に設けられる前記変更機構本体が共通の前記コントロールシャフトおよび前記作動機構によって作動されるものであり、それら変更機構本体に設けられる前記位置調整部材は前記コントロールシャフトと前記作動機構との接続部分からの距離が遠い前記変更機構本体に対応するものほど熱膨張量が大きく設定される
   ことを特徴とするバルブ特性変更機構の支持構造。
5. 請求項４に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、
   前記位置調整部材は、全てのものが同一の材料により形成されて、前記軸方向における断面形状が楔形状をなし、前記接続部分からの距離が遠い前記変更機構本体に対応するものほど同変更機構本体に対する当接面と前記コントロールシャフトの軸心とのなす角度が大きく設定される
   ことを特徴とするバルブ特性変更機構の支持構造。
6. 請求項５に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、
   前記変更機構本体は、前記位置調整部材との当接部分の前記軸方向における断面形状が曲線をなすように形成される
   ことを特徴とするバルブ特性変更機構の支持構造。
7. 請求項４に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、
   前記位置調整部材は、全てのものが同一の材料により形成され、前記接続部分からの距離が遠い前記変更機構本体に対応するものほど同変更機構本体と作動機構とに挟まれる部分が厚く形成される
   ことを特徴とするバルブ特性変更機構の支持構造。
8. 請求項７に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、
   前記位置調整部材は、平板形状に形成され、前記接続部分からの距離が遠い前記変更機構本体に対応するものほど厚く形成される
   ことを特徴とするバルブ特性変更機構の支持構造。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のバルブ特性変更機構の支持構造において、
   前記変更機構本体と前記制限部材との間に、前記位置調整部材とは別に、前記変更機構本体の組み付け位置を調整するための調整シムが介設されてなる
   ことを特徴とするバルブ特性変更機構の支持構造。

Images