JP2007146685A - 可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変動弁装置に関し、バルブのリフト運動時におけるカム軸からバルブへの駆動力の伝達ロスを低減できるようにする。
【解決手段】駆動カム１２２の回転運動を中間ローラ１７２，１７４を介して揺動部材１４０に伝達する。中間ローラ１７２，１７４は、制御軸１３２に固定された揺動支点１６６に連結部材１６４によって揺動自在に連結する。連結部材１６４は、制御軸１３２をバルブ支持部材１１０が位置する側とは逆側に迂回するように配置する。揺動支点１６６は制御軸１３２の中心から偏心した位置に設け、且つ、制御軸１３２が所定の回転角度にあるときには、制御軸１３２を挟み中間ローラ１７２，１７４とは逆側の位置に揺動支点１６６が配置されるようにする。好ましくは、略同一直線上に揺動支点１６６、制御軸１３２、及び中間ローラ１７２，１７４を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関し、詳しくは、バルブの開弁特性を機械的に変更可能な可変動弁装置に関する。

従来、例えば、特許文献１に開示されるように、エンジンの運転状況に応じてバルブのリフト量やバルブタイミングを機械的に変更する可変動弁装置が知られている。特許文献１に記載される可変動弁装置（以下、従来技術）では、カム軸と平行に設けられた制御軸に制御アームが固定され、この制御アームにフォロワの一方の端部が揺動自在に取り付けられている。また、制御軸には揺動カムが揺動自在に取り付けられ、その揺動カム面にロッカーアームが押し当てられている。フォロワには互いに独立回転可能な第１ローラと第２ローラとが同心に取り付けられており、第１ローラはカム軸の弁カムに当接し、第２ローラは揺動カムの揺動カム面とは逆側に形成された平面（当接面）に当接している。

このような構成によれば、制御軸の回転により制御アームの回転位置が変更されることで、フォロワが変位して制御軸から揺動カムと第２ローラとの当接箇所までの距離が変化し、これによりバルブのリフト量が変更される。また、カム軸の同じ回転角度位置において第１ローラと当接する弁カムの周方向位置が変化することにより、同時にバルブタイミングも変更される。つまり、特許文献１に記載の従来技術によれば、モータにより制御軸の回転角を制御することで、バルブのリフト量とバルブタイミングを同時に変更することができる。
特開２００３−２３９７１２号公報 特開２００２−３７１８１６号公報 特開平７−６３０２３号公報 特開２００４−１０８３０２号公報

特許文献１に記載の従来技術では、弁カムからローラを介して揺動カムに駆動力が伝達される。ローラは弁カムの回転に応じてフォロワの支点を中心に揺動し、このローラの揺動運動に連動して制御軸を中心に揺動カムが揺動する。その際、ローラは揺動カムの当接面を押圧すると同時に、当接面上を転がって往復運動する。具体的には、ローラが弁カムのカム基礎円に接しているときには、ローラは揺動カムの当接面の先端側に位置しており、弁カムが回転してローラがリフトすると、ローラの揺動カムの当接面上での位置は制御軸側に移動する。このようにローラが当接面上を往復運動することにより、弁カムの回転運動は、揺動カムの揺動運動とローラの当接面上での往復運動とに分散されることになり、カム軸からバルブへの駆動力の伝達効率が低下してしまう。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、カム軸からバルブへの駆動力の伝達ロスを低減できるようにした可変動弁装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記目的を達成するため、カム軸の回転に対するバルブの開弁特性を機械的に変化させる可変動弁装置であって、
前記カム軸に設けられた駆動カムと、
前記カム軸と平行に設けられ、回転角度を連続的に或いは多段階に変更可能な制御軸と、
前記制御軸に回転可能に取り付けられて前記制御軸を中心として揺動する揺動部材と、
前記揺動部材に形成され、前記バルブを支持するバルブ支持部材に接触して前記バルブをリフト方向に押圧する揺動カム面と、
前記揺動部材に前記駆動カムと対向して形成されたスライド面と、
前記駆動カムと前記揺動部材との間に配置され、前記駆動カムのカム面と前記スライド面の双方に接触する中間ローラと、
前記制御軸に固定され前記制御軸の中心から偏心した位置に揺動支点を有する制御部材と、
前記中間ローラを回転自在に支持するとともに、前記制御軸を前記バルブ支持部材が位置する側とは逆側に迂回して前記中間ローラを前記揺動支点に揺動自在に連結する連結部材とを備え、
前記制御軸が所定の回転角度にあるときには、前記揺動支点は前記制御軸を挟み前記中間ローラとは逆側の位置に配置されることを特徴としている。

第２の発明は、上記第１の発明において、前記揺動支点、前記制御軸、及び前記中間ローラは、略同一直線上に配置されることを特徴としている。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、前記所定の回転角度とは、前記バルブに最大リフトを与えるときの回転角度であることを特徴としている。

第４の発明は、上記第１又は第２の発明において、前記所定の回転角度とは、最も頻繁に用いられる回転角度であることを特徴としている。

第１の発明においてカム軸が回転すると、その回転運動は駆動カムのカム面から中間ローラを介して揺動部材のスライド面に伝達され、揺動部材の揺動運動に変換される。その際、揺動支点と制御軸とのずれに伴って揺動支点を中心とする中間ローラの回転軌跡と制御軸を中心とするスライド面の回転軌跡とにずれが生じ、スライド面上では中間ローラの往復運動が生じる。第１の発明によれば、制御軸が所定の回転角度にあるときには、揺動支点が制御軸を挟み中間ローラとは逆側の位置に配置されることにより、中間ローラの回転軌跡とスライド面の回転軌跡とのずれは抑えられ、スライド面上での中間ローラの往復運動は抑制される。したがって、カム軸からバルブへの駆動力の伝達ロスを低減して、効率良くバルブをリフト運動させることができる。

また、中間ローラが駆動カムから受ける荷重の一部は、連結部材を介して揺動支点に入力される。揺動支点に入力される荷重の方向によっては、制御軸にトルクが作用する。中間ローラが駆動カムから受ける力は駆動カムの回転に応じて変動するため、制御軸にトルクが作用する場合、そのトルクの大きさも駆動カムの回転に応じて変動する。制御軸に作用するトルクが変動すると制御軸が捩れて回転角度に変動が生じてしまい、制御精度の低下を招いてしまう可能性がある。この点に関し、第１の発明によれば、制御軸が所定の回転角度にあるときには、揺動支点が制御軸を挟み中間ローラとは逆側の位置に配置されることによって制御軸に作用するトルク自体が抑えられるため、トルク変動による制御軸の回転角度の変動は抑制される。したがって、第１の発明によれば、バルブの開弁特性を高い精度で可変制御することができる。

また、中間ローラを揺動支点に連結する連結部材は、制御軸をバルブ支持部材が位置する側とは逆側に迂回しているので、バルブ支持部材の存在によって連結部材の位置や形状が制約を受けることがない。したがって、第１の発明によれば、バルブ支持部材の周囲に余裕スペースの少ない小型の内燃機関への適用も可能である。

第２の発明によれば、揺動支点、制御軸、及び中間ローラが略同一直線上に配置されることで、揺動支点を中心とする中間ローラの回転軌跡と制御軸を中心とするスライド面の回転軌跡とのずれは最小限に抑えられる。したがって、スライド面上での中間ローラの往復運動を最小限に抑え、高い効率でバルブをリフト運動させることができる。また、トルク変動による制御軸の回転角度の変動を最小限に抑えることもできる。

第３の発明によれば、バルブに最大リフトを与えるときの回転角度において揺動支点が制御軸を挟み中間ローラとは逆側の位置に配置されることで、最大荷重の発生時にカム軸からバルブへの駆動力の伝達効率を最大にすることができる。また、制御軸に作用するトルクは最小に抑えられているので、最大荷重の発生時であってもトルク変動による制御軸の回転角度の変動は抑制される。

第４の発明によれば、最も頻繁に用いられる回転角度において揺動支点が制御軸を挟み中間ローラとは逆側の位置に配置されることで、最も頻度の高い状況においてカム軸からバルブへの駆動力の伝達効率を最大にすることができる。また、最も頻度の高い状況においてトルク変動による制御軸の回転角度の変動を最小限に抑えることができる。

以下、図１乃至図６を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

［本実施形態の可変動弁装置の構成］
図１乃至図３を用いて本発明の実施の形態にかかる可変動弁装置１００の構成について説明する。図１は可変動弁装置１００の斜視図であり、図２は可変動弁装置１００を図１のＡ−Ａ方向に見た側面視図である。図３は後述する制御軸１３２の回転角度を変化させたときの可変動弁装置１００の状態を示す斜視図である。本実施形態では、可変動弁装置１００は吸気バルブ１０４に適用されているものとする。ただし、この可変動弁装置１００は排気バルブにも適用可能である。

吸気バルブ１０４はバルブ支持部材としてのロッカーアーム１１０によって支持されている。カム軸１２０に設けられた駆動カム１２２とロッカーアーム１１０との間には、駆動カム１２２の回転運動にロッカーアーム１１０の揺動運動を連動させる可変機構１３０が配置されている。可変機構１３０は、駆動カム１２２の回転運動とロッカーアーム１１０の揺動運動との連動状態を連続的に変化させることができる機構である。

可変機構１３０は、カム軸１２０に平行に配置された制御軸１３２を含んでいる。可変機構１３０は、この制御軸１３２の回転角度を変化させることで、駆動カム１２２の回転運動とロッカーアーム１１０の揺動運動とを連動状態を変化させ、ひいてはバルブタイミング、作用角、リフト量といった吸気バルブ１０４の開弁特性を変化させることができる。制御軸１３２の回転角度は図示しないアクチュエータ（例えばモータ等）によって任意の回転角度に制御することができる。

なお、何れの図でも省略しているが、内燃機関には気筒毎に可変動弁装置１００が備えられている。例えば、直列４気筒エンジンの場合であれば、４つの可変動弁装置１００がカム軸１２０に沿って直列に配置されることになる。制御軸１３２はカム軸１２０に平行に一本のみ配置され、各気筒の可変動弁装置１００はこの一本の制御軸１３２を共用している。これにより、一つの制御軸１３２の回転角度を制御することで、４気筒全ての可変動弁装置１００を同時に制御して、全吸気バルブ１０４の開弁特性を同時に変更できるようになっている。

制御軸１３２には制御アーム１６２が固定されている。制御アーム１６２は制御軸１３２の径方向に突出した突出部を有しており、その突出部の両側には弧状のリンクアーム１６４がピン１６６を介して取り付けられている。リンクアーム１６４は、その一方の端部をピン１６６によって制御アーム１６２に回転自在に連結されている。ピン１６６の位置は制御軸１３２の中心から偏心しており、このピン１６６がリンクアーム１６４の揺動支点となる。リンクアーム１６４は、揺動支点を基点として、制御軸１３２をロッカーアーム１１０が位置する側と反対側に迂回するように延びている。

また、制御軸１３２には、揺動カムアーム１５０が揺動可能に支持されている。この揺動カムアーム１５０は、制御アーム１６２を挟むようにして一対配置されている。本実施形態にかかる内燃機関は、個々の気筒に２つの吸気バルブ１０４を備えている。このため、可変動弁装置１００は２つの吸気バルブ１０４を駆動するように構成され、各吸気バルブ１０４に対応して揺動カムアーム１５０が設けられている。

揺動カムアーム１５０は、その先端を駆動カム１２２の回転方向の上流側に向けて配置されている。本実施形態では、図２中に矢印で示すようにカム軸１２０は時計周り方向に回転している。揺動カムアーム１５０の駆動カム１２２に対向する側には、後述する第２ローラ１７４に接触するスライド面１５６が形成されている。スライド面１５６は駆動カム１２２側に緩やかに湾曲するとともに、揺動中心である制御軸１３２の中心から遠くなるほど駆動カム１２２の中心からの距離が大きくなるように形成されている。

揺動カムアーム１５０のスライド面１５６とは逆の側には、揺動カム面１５２（１５２ａ，１５２ｂ）が形成されている。揺動カム面１５２はプロフィールの異なる非作用面１５２ａと作用面１５２ｂから構成されている。そのうち非作用面１５２ａはカム基礎円の周面であり、制御軸１３２の中心からの距離を一定に形成されている。他方の面である作用面１５２ｂは揺動カムアーム１５０の先端側に設けられ、非作用面１５２ａに滑らかに連続するように接続されるとともに、揺動カムアーム１５０の先端に向けて制御軸１３２の中心からの距離（すなわち、カム高さ）が次第に大きくなるよう形成されている。本明細書では、非作用面１５２ａと作用面１５２ｂの双方を区別しないときには、単に揺動カム面１５２と表記する。

揺動カムアーム１５０のスライド面１５６とカム１２２の表面との間には、本発明にかかる中間ローラとしての第１ローラ１７２及び第２ローラ１７４が配置されている。第１ローラ１７２と第２ローラ１７４は、ともに前述のリンクアーム１６４の先端部に固定された連結軸１７６によって回転自在に支持されている。リンクアーム１６４は、本発明にかかる連結部材に相当しており、制御軸１３２をロッカーアーム１１０が位置する側と反対側に迂回してピン１６６にローラ１７２，１７４を連結している。第２ローラ１７４は揺動カムアーム１５０毎に設けられ、第１ローラ１７２はこれら一対の第２ローラ１７４の間に配置されている。第１ローラ１７２は駆動カム１２２に接触し、第２ローラ１７４は対応する揺動カムアーム１５０のスライド面１５６に接触している。リンクアーム１６４はピン１６６を支点として揺動できるので、これらローラ１７２，１７４もピン１６６から一定距離を保ちながらスライド面１５６及びカム１２２の表面に沿って揺動することができる。

また、揺動カムアーム１５０にはバネ座１５８が形成されている。このバネ座１５８には、他端を内燃機関の静止部位に固定されたロストモーションスプリング１６８が掛けられている（図１及び図３では省略している）。本実施形態にかかるロストモーションスプリング１６８は圧縮バネであり、ロストモーションスプリング１６８からの付勢力は、スライド面１５６を第２ローラ１７４に押し当てる付勢力として作用し、さらに、第２ローラ１７４と同軸一体の第１ローラ１７２を駆動カム１２２に押し当てる付勢力として作用する。これにより、第１ローラ１７２及び第２ローラ１７４は、スライド面１５６と駆動カム１２２とに両側から挟みこまれて位置決めされている。

揺動カムアーム１５０の下方には、前述のロッカーアーム１１０が配置されている。ロッカーアーム１１０には、揺動カム面１５２に対向するようにロッカーローラ１１２が配置されている。ロッカーローラ１１２はロッカーアーム１１０の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム１１０の一端には吸気バルブ１０４を支持するバルブシャフト１０２が取り付けられ、ロッカーアーム１１０の他端は油圧ラッシャアジャスタ１０６によって回動自在に支持されている。バルブシャフト１０２は図示しないバルブスプリングによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム１１０を押し上げる方向に付勢されており、この付勢力と油圧ラッシャアジャスタ１０６によってロッカーローラ１１２は揺動カムアーム１５０の揺動カム面１５２に押し当てられている。

なお、図１及び図２は制御軸１３２が基本回転角度にあるときの可変動弁装置１００の状態を示している。本実施形態では、吸気バルブ１０４に最大リフトを与えるときの制御軸１３２の回転角度を基本回転角度としている。制御軸１３２は、内燃機関の運転状態に応じて、この基本回転角度からより小さいリフトを与えるときの回転角度へ制御されるようになっている。図１中に矢印で示す制御軸１３２の回転方向は、吸気バルブ１０４のリフト量を小リフト側に変更する場合の回転方向である。図３は、吸気バルブ１０４に最小リフトを与えるときの回転角度まで制御軸１３２を回転させたときの可変動弁装置１００の状態を示している。図３中に矢印で示す制御軸１３２の回転方向は、吸気バルブ１０４のリフト量を大リフト側に変更する場合の回転方向である。

制御軸１３２が基本回転角度にあるときには、図２に示すように、揺動支点であるピン１６６は、制御軸１３２を挟んでローラ１７２，１７４の反対側に配置されるようになっている。このとき、ピン１６６、ローラ１７２，１７４、及び制御軸１３２の軸心は、略同一直線上に位置するようになっている。

［本実施形態の可変動弁装置の動作］
次に、本可変動弁装置１００の動作について図４乃至図６を参照して説明する。

（１）可変動弁装置のリフト動作
以下では、図４を参照して可変動弁装置１００のバルブ１０４のリフト動作について説明する。図４は、制御軸１３２が基本回転角度にあるときの可変動弁装置１００のリフト動作を示しており、図４の（Ａ）はリフト動作の過程で吸気バルブ１０４が閉弁しているときの可変動弁装置１００の状態を、また、（Ｂ）はリフト動作の過程で吸気バルブ１０４が開弁しているときの可変動弁装置１００の状態を、それぞれ表している。

図４の（Ａ）に示すように、ロッカーローラ１１２が揺動カムアーム１５０の非作用面１５２ａに接触している場合には、非作用面１５２ａは制御軸１３２の中心からの距離が一定であるので、その接触位置Ｐ３にかかわらずロッカーローラ１１２の空間内での位置は変化しない。したがって、ロッカーアーム１１０は揺動することがなく、吸気バルブ１０４は一定位置に保持される。可変動弁装置１００では、ロッカーローラ１１２が揺動カムアーム１５０非作用面１５２ａに接触しているとき、吸気バルブ１０４が閉弁状態になるように各部位の位置関係が調整されている。

可変動弁装置１００では、駆動カム１２２の回転運動は、先ず、駆動カム１２２に接触する第１ローラ１７２に入力される。第１ローラ１７２は同軸一体に設けられた第２ローラ１７４とともにピン１６６を中心に揺動し、その運動は第２ローラ１７４を支持している揺動カムアーム１５０のスライド面１５６に入力される。このとき、駆動カム１２２とスライド面１５６との間には速度差があるが、２つのローラ１７２，１７４は独立回転可能であるので、駆動力の伝達時の摩擦損失は低減されている。スライド面１５６はロストモーションスプリングの付勢力によって常に第２ローラ１７４に押し当てられているので、揺動カムアーム１５０は第２ローラ１７４を介して伝達されるカム１２２の回転に応じて制御軸１３２を中心にして揺動する。

具体的には、図４の（Ａ）に示す状態からカム軸１２０が回転すると、図４の（Ｂ）に示すように、第１ローラ１７２の駆動カム１２２上での接触位置Ｐ１は、駆動カム１２２の頂部へと近づいていく。相対的に第１ローラ１７２は駆動カム１２２によって押し下げられ、揺動カムアーム１５０はそのスライド面１５６を第１ローラ１７２と一体の第２ローラ１７４によって押し下げられる。これにより、揺動カムアーム１５０は制御軸１３２を中心にして図中、時計回り方向に回動する。

揺動カムアーム１５０の回動によりロッカーローラ１１２の揺動カム面１５２上での接触位置Ｐ３が非作用面１５２ａから作用面１５２ｂに切り換わると、ロッカーアーム１１０は作用面１５２ｂの制御軸１３２の中心からの距離に応じて押し下げられ、油圧ラッシャアジャスタ１０６による支持点を中心に時計回り方向へ揺動する。これにより、吸気バルブ１０４はロッカーアーム１１０によって押し下げられ、開弁する。そして、図４の（Ｂ）に示すように、第１ローラ１７２の駆動カム１２２上での接触位置Ｐ１がカム１２２の頂部に達したとき、揺動カムアーム１５０の回動量は最大になり、吸気バルブ１０４のリフト量も最大になる。

カム軸１２０がさらに回転し、第１ローラ１７２の駆動カム１２２上での接触位置Ｐ１が駆動カム１２２の頂部を過ぎると、今度はロストモーションスプリングとバルブスプリングによる付勢力によって、揺動カムアーム１５０は制御軸１３２を中心にして図中、反時計回り方向に回動する。揺動カムアーム１５０が反時計回り方向に回動することで、ロッカーローラ１１２の揺動カム面１５２上での接触位置Ｐ３は非作用面１５２ａ側へ移動する。これにより、吸気バルブ１０４のリフト量は減少していき、やがて、図４の（Ａ）に示すように、ロッカーローラ１１２の揺動カム面１５２上での接触位置Ｐ３が作用面１５２ｂから非作用面１５２ａに切り換わったところで、吸気バルブ１０４のリフト量はゼロとなる。つまり、吸気バルブ１０４は閉弁する。

ところで、駆動カム１２２の回転に伴い第２ローラ１７４がスライド面１５６を押し下げる際、ピン１６６が制御軸１３２から偏心していることに伴い、ピン１６６を中心とする第２ローラ１７４の回転軌跡と、制御軸１３２を中心とするスライド面１５６の回転軌跡とにはずれが生じる。この回転軌跡のずれに伴い、第２ローラ１７４の揺動運動に応じて、第２ローラ１７４のスライド面１５６上での接触位置Ｐ２はスライド面１５６上を移動する。この移動量が大きいほど、カム軸１２０から吸気バルブ１０４への駆動力の伝達ロスが大きくなってしまう。

しかし、本実施形態の可変動弁装置１００では、図４の（Ａ）に示すように、制御軸１３２が基本回転角度にあるときの吸気バルブ１０４の閉弁時には、揺動支点であるピン１６６の軸位置Ｃ１と、制御軸１３２の軸位置Ｃ０と、第２ローラ１７４の軸位置Ｃ２は略同一直線上に位置するようになっている。このため、吸気バルブ１０４のリフト時において、ピン１６６を中心とする第２ローラ１７４の回転軌跡と、制御軸１３２を中心とするスライド面１５６の回転軌跡とのずれは最小限に抑えられ、図４の（Ｂ）に示すように、第２ローラ１７４のスライド面１５６上での接触位置Ｐ２には殆ど変化が生じない。制御軸１３２が基本回転角度にあるとき、吸気バルブ１０４のリフト量は最大になる。このため、駆動カム１２２からローラ１７２，１７４に伝達される駆動力も最大になる。本実施形態の可変動弁装置１００によれば、このような最大駆動力の発生時において第２ローラ１７４とスライド面１５６との間での駆動力の伝達ロスを最小限に抑えることができる。

また、駆動カム１２２からローラ１７２，１７４に伝達される駆動力は、その一部がリンクアーム１６４を介してピン１６６に入力される。ピン１６６に入力される荷重の方向によっては、制御軸１３２にトルクが作用する。駆動カム１２２からローラ１７２，１７４に伝達される駆動力は駆動カム１２２の回転に応じて変動するため、制御軸１３２にトルクが作用する場合、そのトルクの大きさも駆動カム１２２の回転に応じて変動することになる。制御軸１３２に作用するトルクが変動すると制御軸１３２の回転角度にずれが生じてしまうため、高い精度で吸気バルブ１０４の開弁特性を制御できなくなってしまう。

しかし、本実施形態の可変動弁装置１００では、上述のように、制御軸１３２が基本回転角度にあるときのバルブ１０４の閉弁時には、揺動支点であるピン１６６の軸位置Ｃ１と、制御軸１３２の軸位置Ｃ０と、第２ローラ１７４の軸位置Ｃ２は略同一直線上に位置するようになっている。制御軸１３２が基本回転角度にあるとき、吸気バルブ１０４のリフト量が最大になるためにピン１６６に入力される荷重も最大になるが、本実施形態の可変動弁装置１００によれば、荷重の作用線（ピン１６６の軸位置Ｃ１と第２ローラ１７４の軸位置Ｃ２とを結ぶ線）が制御軸１３２の軸位置Ｃ０を通るために制御軸１３２には殆どトルクは作用しない。したがって、トルク変動による制御軸１３２の回転角度の変動は最小限に抑えられる。

（２）可変動弁装置のリフト量変更動作
次に、図４及び図５を参照して可変動弁装置１００の吸気バルブ１０４のリフト量変更動作について説明する。ここで、図５は可変動弁装置１００がバルブ１０４に対して小さなリフトを与えるように動作している様子を示している。図５中、（Ａ）はリフト動作の過程で吸気バルブ１０４が閉弁しているときの可変動弁装置１００の状態を、また、（Ｂ）はリフト動作の過程で吸気バルブ１０４が開弁しているときの可変動弁装置１００の状態を、それぞれ表している。なお、図５の（Ａ）に示す可変動弁装置１００の状態は、図３に示す状態に対応している。

図４に示すリフト量から図５に示すリフト量に吸気バルブ１０４のリフト量を変更する場合、図４の（Ａ）に示す基本回転角度から時計回り方向に制御軸１３２を回転駆動し、図５の（Ａ）に示す位置にピン１６６の位置Ｃ１を回転移動させる。第１ローラ１７２及び第２ローラ１７４は、リンクアーム１６４によってピン１６６の位置Ｃ１から一定距離に保持されている。このため、ピン１６６の位置Ｃ１の移動に伴い、図４の（Ａ）に示す位置から図５の（Ａ）に示す位置に、第２ローラ１７４はスライド面１５６に沿って制御軸１３２から遠ざかる方向に移動し、同時に、第１ローラ１７２は駆動カム面１２４に沿ってその回転方向の上流側に移動する。

第２ローラ１７４が制御軸１３２から遠ざかる方向に移動することで、揺動カムアーム１５０の揺動中心Ｃ０から第２ローラ１７４のスライド面１５６上での接触位置Ｐ２までの距離が長くなり、揺動カムアーム１５０の揺動角幅は減少する。揺動カムアーム１５０の揺動角幅は揺動中心Ｃ０から振動の入力点である接触位置Ｐ２までの距離に反比例するからである。

揺動カムアーム１５０の揺動角幅が減少する結果、ロッカーローラ１１２が到達できる最終接触位置Ｐ３は作用面１５２ｂ上を非作用面１５２ａ側に移動することになり、吸気バルブ１０４のリフト量は減少する。また、ロッカーローラ１１２が作用面１５２ｂ上に位置している期間（角度）が、吸気バルブ１０４の作用角となるが、最終接触位置Ｐ３が非作用面１５２ａ側に移動することで、吸気バルブ１０４の作用角も減少する。

さらに、第１ローラ１７２が駆動カム１２２に沿ってその回転方向の上流側に移動することで、カム軸１２０が同一回転角度にあるときの第１ローラ１７２の接触位置Ｐ１は、駆動カム１２２の進角側に移動する。これにより、駆動カム１２２の位相に対する揺動カムアーム１５０の揺動タイミングは進角され、その結果、バルブタイミング（最大リフトタイミング）は進角されることになる。

図６は可変動弁装置１００により実現される吸気バルブ１０４のリフト量とバルブタイミングとの関係を示すグラフである。この図に示すように、可変動弁装置１００によれば、吸気バルブ１０４のリフト量の増大に連動して作用角を増大させるとともにバルブタイミングを遅角することができ、逆に、吸気バルブ１０４のリフト量の減少に連動して作用角を減少させるとともにバルブタイミングを進角することができる。したがって、ＶＶＴ等のバルブタイミング制御機構を用いることなく、吸気バルブ１０４の開きタイミングをほぼ一定とするように開弁特性を可変制御することも可能になる。

［本実施形態の可変動弁装置の利点］
以上説明した通り、本実施形態の可変動弁装置１００によれば、制御軸１３２を回転駆動して制御カム１３４の回転角度を変化させることにより、第２ローラ１７４のスライド面上での接触位置Ｐ２と第１ローラ１７２の駆動カム１２２上での接触位置Ｐ１を変化させ、その結果として吸気バルブ１０４のリフト量、作用角、及びバルブタイミングを連動して変化させることができる。

しかも、制御軸１３２が基本回転角度にあるとき、揺動支点であるピン１６６の軸位置Ｃ１と、制御軸１３２の軸位置Ｃ０と、第２ローラ１７４の軸位置Ｃ２は略同一直線上に位置するようになっているので、駆動カム１２２の回転に伴うスライド面１５６上での第２ローラ１７４の往復運動を抑制することができ、カム軸１２０から吸気バルブ１０４への駆動力の伝達ロスを低減して効率良く吸気バルブ１０４をリフト運動させることができる。また、制御軸１３２に作用するトルクの変動によって制御軸１３２の回転角度に変動が生じることも抑制できるので、吸気バルブ１０４の開弁特性を高い精度で可変制御することができる。

また、本実施形態の可変動弁装置１００では、ローラ１７２，１７４とピン１６６とを連結するリンクアーム１６４は、制御軸１３２をロッカーアーム１１０が位置する側とは逆側に迂回するように制御軸１３２の上方に配置されているので、ロッカーアーム１１０の存在によってリンクアーム１６４の位置や形状が制約を受けることがない。したがって、本実施形態の可変動弁装置１００は、バルブ１０４の設置間隔が狭くロッカーアーム１１０の周囲に余裕スペースの少ない小型の内燃機関にも問題なく適応することができる。

［その他］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、本発明をロッカーアーム方式の動弁装置に適用しているが、直動式等の他の形式の動弁装置にも適用可能である。

上記実施の形態では、吸気バルブ１０４に最大リフトを与えるときの回転角度を制御軸１３２の基本回転角度としているが、最小リフトを与えるときの回転角度を基本回転角度としてもよく、中間の回転角度を基本回転角度としてもよい。また、最も頻繁に用いられる回転角度を基本回転角度としてもよい。これによれば、最も頻度の高い状況においてカム軸１２０から吸気バルブ１０４への駆動力の伝達効率を最大にすることができ、また、最も頻度の高い状況においてトルク変動による制御軸１３２の回転角度の変動を最小限に抑えることができる。

本発明の実施の形態にかかる可変動弁装置の構成を示す斜視図である。 可変動弁装置を図１のＡ−Ａ方向に見た側面視図である。 制御軸の回転角度を変化させたときの可変動弁装置の状態を示す斜視図である。 大リフト時の可変動弁装置の動作を示す図であり、（Ａ）は吸気バルブの閉弁時、（Ｂ）は吸気バルブの開弁時を示している。 小リフト時の可変動弁装置の動作を示す図であり、（Ａ）は吸気バルブの閉弁時、（Ｂ）は吸気バルブの開弁時を示している。 バルブタイミングとリフト量との関係を示す図である。

符号の説明

１００ 可変動弁装置
１０４ 吸気バルブ
１１０ ロッカーアーム
１１２ ロッカーローラ
１２０ カム軸
１２２ 駆動カム
１３０ 可変機構
１３２ 制御軸
１５０ 揺動カムアーム
１５２（１５２ａ，１５２ｂ） 揺動カム面
１５６ スライド面
１６２ 制御アーム
１６４ リンクアーム
１６６ ピン
１７２ 第１ローラ
１７４ 第２ローラ
Ｐ１ 第１ローラの駆動カム上での接触位置
Ｐ２ 第２ローラのスライド面上での接触位置
Ｐ３ ロッカーローラの揺動カム面上での接触位置
Ｃ０ 制御軸の軸心位置
Ｃ１ リンクアームの揺動支点位置
Ｃ２ ローラの軸心位置

Claims (4)

1. カム軸の回転に対するバルブの開弁特性を機械的に変化させる可変動弁装置であって、
   前記カム軸に設けられた駆動カムと、
   前記カム軸と平行に設けられ、回転角度を連続的に或いは多段階に変更可能な制御軸と、
   前記制御軸に回転可能に取り付けられて前記制御軸を中心として揺動する揺動部材と、
   前記揺動部材に形成され、前記バルブを支持するバルブ支持部材に接触して前記バルブをリフト方向に押圧する揺動カム面と、
   前記揺動部材に前記駆動カムと対向して形成されたスライド面と、
   前記駆動カムと前記揺動部材との間に配置され、前記駆動カムのカム面と前記スライド面の双方に接触する中間ローラと、
   前記制御軸に固定され前記制御軸の中心から偏心した位置に揺動支点を有する制御部材と、
   前記中間ローラを回転自在に支持するとともに、前記制御軸を前記バルブ支持部材が位置する側とは逆側に迂回して前記中間ローラを前記揺動支点に揺動自在に連結する連結部材とを備え、
   前記制御軸が所定の回転角度にあるときには、前記揺動支点は前記制御軸を挟み前記中間ローラとは逆側の位置に配置されることを特徴とする可変動弁装置。
2. 前記揺動支点、前記制御軸、及び前記中間ローラは、略同一直線上に配置されることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
3. 前記所定の回転角度とは、前記バルブに最大リフトを与えるときの回転角度であることを特徴とする請求項１又は２記載の可変動弁装置。
4. 前記所定の回転角度とは、最も頻繁に用いられる回転角度であることを特徴とする請求項１又は２記載の可変動弁装置。
   

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