JP2007154687A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各摺動部材の耐久性を向上させる内燃機関の可変動弁装置を提供する。
【解決手段】カムシャフト９のカム１４が連動する揺動カム２３を介して吸気５又は排気バルブ６を開閉するロッカアーム機構１８を有し、揺動カム２３の従動部材２８と当接するカム面３８は、支持軸１３に枢支される枢支端部３５より延出する揺動延出部３６の揺動端に形成され吸気又は排気バルブ側への押圧力が加わらない又は略一定となるベース区間ａと、吸気又は排気バルブ側への押圧力が変化するリフト区間ｂとが連続して形成され、ベース区間ａのうちリフト区間ｂと連続する所定区間部ａ−１より先の先端部ａ−２における揺動カム移動方向と直交する方向の幅Ｂ１がリフト区間の幅Ｂより狭く形成されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸気あるいは排気バルブの駆動位相およびリフト量を可変可能とした内燃機関の可変動弁装置に関する。

自動車に搭載される内燃機関であるエンジンには、エンジンの排出ガス対策や燃費低減などの理由から、可変動弁装置を搭載して、自動車の運転状態に応じて、吸・排気バルブの駆動位相（開閉タイミング）やリフト量を変化させることが行われている。

このような可変動弁装置には、カムシャフトに形成されている弁カムの位相を、一旦、ベース区間とリフト区間とが揺動カム移動方向に連なる揺動カム面に置き換える揺動カムを備えたものがある。このような可変動弁装置で用いている揺動カムの多くは、併設する支点移動機構の駆動によって、揺動カムの揺動域をずらせることで、揺動端の揺動カム面とロッカアーム側のロッカアームローラとが対向する領域をずらせている。この場合、自動車の運転状態に応じて、揺動カム面をなすベース区間とリフト区間とロッカアームローラが対向する比率をずらせるようにして吸気又は排気バルブの駆動モードである開閉タイミングやリフト量を調整している。

言い換えると、たとえば、可変動弁装置は駆動源によって切換え変動する可変枢支部材と、その可変枢支部材に支点側が枢支され側部が弁カムに当接して揺動する中間レバーと、支持軸に支点側が枢支され近接する中間レバーよりの押圧力を入力点で受けることで揺動し、揺動端の揺動カム面によりロッカアーム側のロッカアームローラを押圧する揺動カムを備える。しかも、揺動カム面はその移動方向に沿ってベース区間とリフト区間を備える。ここで、可変枢支部材の駆動によりこれに枢支された中間レバーの揺動カムにおける入力点が変化することで、揺動カムの入力点と支点端部側との距離に応じたレバー比が変わり、レバー比の変化に応じて、揺動カム面上のベース区間とリフト区間に対するロッカアーム側のロッカアームローラが対向する比率をずらせるようにして、ロッカアームが駆動する吸気又は排気バルブの駆動モードである開閉タイミングやリフト量を調整している。

なお、このように揺動カムの揺動カム面上のベース区間とリフト区間に対するロッカアーム側のロッカアームローラが対向する比率をずらせるようにした可変動弁装置の一例が特開２００３−２３９７１２号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２００３−２３９７１２号公報

ところで、揺動カムの揺動カム面上のベース区間とリフト区間に対するロッカアーム側のロッカアームローラが対向する比率をずらせるようにした特許文献１等の可変動弁装置は、同装置が用いる揺動カムが弁カムより中間レバーを介して押圧力を受けて往動し、戻しバネの弾性力で複動する。このような構成を採る場合、エンジン回転数の増加に応じて揺動カムの往復揺動回数も増加するため、揺動カムの慣性質量が大きくなるほど戻しバネの弾性力を高めないと、回転増に追従できない。そこで、回転数が大きなエンジンほど戻しバネの弾性力が大きくなるように設定されることとなり、これに関連して摺動する摺動部材の面圧が高くなり、磨耗による耐久性の低下の程度が大きい。

更に、この磨耗による耐久性の低下を抑制する対策として各部材の摺接面を拡大させた場合、装置やエンジン本体の大型化を招くこととなり、車両搭載性を損なうこととなる。
更に、戻しバネの弾性力がより大きくなる２弁駆動機構に従来の可変動弁装置を採用することは困難であった。

ところで、上述の問題点を解決するために揺動カムの質量を軽減させることが考えられる。カムの質量軽減方法としては通常カムシャフトに設けられる回転カムにおいて、ベース区間のカム面の幅を狭くしているものが一般的に知られている。しかしながら、上述のような揺動カムを用いたロッカアーム構造の場合、複数のアーム等の力伝達で吸気又は排気バルブを駆動させることと揺動カムの揺動中心からカム面までの距離の精度管理の困難性からロッカアーム構造の組み立て時にバルブクリアランス等のバラツキが生じてしまう。このバラツキは吸気又は排気バルブを開弁状態とすべく押圧力が発生していないベース区間と吸気又は排気バルブ側の部材が当接している位置で調整する必要があるが、単純にベース区間のカム面の幅を狭くした場合、上記当接エリアが狭くなり、その狭いエリアでバルブクリアランス等の調整を行わなければならないという不具合が生じる。

本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、バルブクリアランス等の調整精度を損なわず揺動カムの慣性質量を低減させることで、揺動カムに加わる戻しばねのスプリング荷重を低減して各摺動部材の耐久性を向上させる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置は、内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトと、前記カムシャフトに形成されたカムが連動する揺動カムを介して吸気又は排気バルブを開閉駆動するロッカアーム機構とを有する内燃機関の可変動弁装置において、前記揺動カムのカム面は、前記カムシャフトの近傍に配置された支持軸に枢支端部が枢支され同枢支端部より延出する揺動延出部の揺動端に前記吸気又は排気バルブを閉弁状態とすべく形成され同吸気又は排気バルブ側への押圧力が加わらない又は略一定となるベース区間と、前記吸気又は排気バルブを開弁状態とすべく形成され同吸気又は排気バルブ側への押圧力が変化するリフト区間とが連続して形成され、前記ベース区間のうち、前記リフト区間と連続する所定区間部より先の先端部における揺動カム移動方向と直交する方向の幅がリフト区間より狭く形成されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記ロッカアーム構造は、前記揺動カムのカム面からの押圧力を受けることで支点位置回りに回動して作用端部に当接する吸気又は排気バルブを駆動する第１アームと、前記カムからの押圧力を受けるカム当接部と同カム当接部より所定量離れ同カムからの押圧力を前記揺動カムに伝達する支点端部とを有した第２アームと、前記カムと前記カム当接部との当接位置を同カムの移動方向前後へ変位させるべく駆動源からの切換え操作力を受けることで前記第２アームを変動させる支点移動機構とを備えたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記ベース区間の先端部は、前記所定区間部より徐々に狭く形成されたことを特徴とする。

請求項１又は２の発明によれば、押圧力が加わらない又は略一定となるベース区間の一部を狭く形成するので、揺動カムの慣性質量を抑制して揺動カムに加わる戻しばねのスプリング荷重を低減して揺動カムと連動する摺動部材の耐久性を向上できる。しかも、揺動カムと連動する摺動部材のフリクション低減による燃費向上を図れ、エンジン高回転化が容易化されエンジン出力の向上を図れる。更に、スプリング荷重を低減できるので、２弁駆動機構の採用も可能となり、装置やエンジン本体の小型化による車両搭載性を向上させることもできる。また、ベース区間の所定区間部を狭くしていないため、ロッカアームを組み付ける際にバルブクリアランス等の調整域として適正に利用でき、気筒間のバラツキを抑制できる。

請求項３の発明によれば、ベース区間の先端部は、所定区間部より徐々に狭く形成されるので、揺動カムのカム面と第１アームの従動部材側との間にミスアライメントが生じ、揺動時に揺動カム面のエッジ部側に従動部材側が当接する場合でも、当接部に急激な押圧力を加えることなく、徐々に荷重が増加するよう作動でき、当接部の損傷を防ぐことができる。

図１にはこの発明の一実施形態としての内燃機関の可変動弁装置が適用された４気筒のレシプロ式ガソリンエンジン（以後単にエンジンＥと記す）のシリンダヘッド１が示される。このシリンダヘッド１の下面には不図示のシリンダブロックが重なり相互に締結されており、シリンダヘッド１の長手方向Ｘ（図１において紙面垂直方向）に沿って複数（例えば４つ）の気筒が配列し燃焼室２が順次形成されている。各燃焼室２には、２個づつ（一対）、吸気ポート３および排気ポート４（片側しか図示せず）が設けてある。更に、シリンダヘッド１の上部には、吸気ポート３を開閉する吸気バルブ５、排気ポート４を開閉する排気バルブ６がそれそれ組付けられている。なお、複数の吸気バルブ５、複数の排気バルブ６のいずれも各バルブを閉方向に付勢するバルブスプリング７が装着されている。またシリンダヘッド１の上部には、複数の吸気バルブ５、複数の排気バルブ６を駆動させるＳＯＨＣ式の動弁系８が搭載されている。

ＳＯＨＣ式の動弁系８はシリンダヘッド１上であって燃焼室２の頭上にシリンダヘッド１の長手方向（図１において紙面垂直方向）に回転自在にカムシャフト９を配設している。このカムシャフト９の一端には不図示のタイミングプーリが接続され、同タイミングプーリには不図示のエンジンクランク軸の回転が伝達され、これによりカム軸が駆動して吸気カム１４及び排気カム１０が開閉駆動される。

動弁系８のカムシャフト９はこれを挟む上部左右の片側（シリンダヘッドの幅方向の左右片側）にカムシャフト９と平行に回転可能な吸気側のロッカシャフト１１と排気側のロッカシャフト１２が配設される。ロッカシャフト１１とロッカシャフト１２間の上側の領域に、カムシャフト９とほぼ平行に支持シャフト（本願の支持軸に相当）１３が配設される。
図２に示すように、カムシャフト９には、各燃焼室２との対向部位毎に吸気用カム１４と排気用カム１０が形成されている。具体的には、吸気用カム１４は燃焼室２の頭上中央の地点に形成され、排気用カム１０はその吸気用カム１４を挟む両側に形成してある。

このうち排気側のロッカシャフト１２には、排気用カム１０毎に、排気バルブ６を駆動するロッカアーム１７（図１に片側のみ図示）が回動自在に設けられている。吸気側のロッカシャフト１１には吸気用カム１４毎に、複数（一対）の吸気バルブ５を一緒に駆動するロッカアーム機構１８が設けられている。これら排気側と吸気側が単一のカムシャフト９の回転により、所定の燃焼サイクル（吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程の４サイクル）毎に、吸気バルブ５と排気バルブ６を開閉させる可変動弁装置１９が形成されている。
図２には可変動弁装置１９の吸気バルブ５側を駆動するロッカアーム機構１８の平面図が示され、図３にはロッカアーム機構１８を分解した斜視図が示されている。

ロッカアーム機構１８は吸気側のロッカシャフト１１に枢支端であるボス部２８２が揺動自在に支持されるロッカアーム２１（第１アームに相当）と、吸気用カム１４で駆動されるセンタロッカアーム２２（第２アームに相当）と、支持シャフト１３に揺動自在に支持される揺動カム２３と、ロッカシャフト１１に支持されセンタロッカアーム２２の枢支点Ｐ０を設定する凹状の受け部２４に球面状部２５１が嵌合する支点部材であるピン部材２５と、ピン部材２５をロッカシャフト１１を介して揺動させるモータ２６（図３参照）とを備える。

ロッカアーム２１（第１アームに相当）は従動部材を成すロッカアームローラである第１ローラ２７が押圧力を受けることで円筒状のボス部２８２（支点位置）回りに回動し、このボス部２８２より二股形状で延出する一対の作用端部２８１に当接する吸気バルブ５を駆動する。即ち、図２、３に示すように、ロッカアーム２１は所定間隔を介して並行に配置され中央にボス２８２を有する一対のロッカアーム片２８を備えている。一対の各ロッカアーム片２８はボス２８２の一方側に吸気バルブ５の駆動をなす作用端部２８１を延出させ、そこに例えばアジャストスクリュ部２９を備え、他方側より揺動カム２３からの押圧力を受ける入力端部２８３を斜め上方に向けて延出させている。
互いに対向する一対の入力端部２８３は相互に短シャフト３１で一体的に結合され、短シャフト３１には不図示のベアリングモジュールを介しロッカアームローラである第１ローラ２７が外嵌される。

ロッカシャフト１１の端部には、駆動源としての制御用のモータ２６（図３参照）が接続されていて、モータ２６の作動により、ロッカシャフト１１を所望に回動変位できるように形成される。ロッカシャフト１１上であって一対のロッカアーム片２８間の中央と対向する位置には球面状部２５１が下端部に形成された支点部材であるピン部材２５が径方向に貫通状態で螺挿されナット３１で締め付け固定されている。これらはモータ２６の駆動により切換え操作力を受けることで、ピン部材２５をロッカシャフト１１の中心線Ｌｓ回りに揺動させ、ピン部材２５を垂直方向に配置された進角位置Ｓ１の姿勢（図４参照）から、カムシャフト回転方向へほぼ４５°の角度に傾いた遅角位置Ｓ２の姿勢（図５参照）まで回動変位させて、センタロッカアーム２２の支点位置を切換えることができる支点移動機構３４が形成されている。

第２アームであるセンタロッカアーム２２は、図１、３に示されるように吸気用カム１４のカム面と転接する中間ローラとしての第２ローラ３２と、同第２ローラ３２を回転自在に支持するＬ形部材であるホルダ部３３（図３参照）とを有する。
具体的には、センタロッカアーム２２はホルダ部３３の中央部を成す枢支部３３０に第２ローラ３２を枢支し、ホルダ部３３の中央部から上方、具体的にはロッカシャフト１１と支持シャフト１３間へ向かって柱状に延びる中継用アーム部３３１と、ホルダ部３３の側部から、一対のロッカアーム片２８間を通過するロッカシャフト１１の下側へ向って延びる平板状の支点用アーム部３３２とを有し、全体はＬ形に形成してある。中継用アーム部３３１の先端（上端部）には、揺動カム２３へ変位を伝える中継部分として、ロッカシャフト１１側が低く、支持シャフト１３側が高くなるよう傾斜した傾斜面ｆｓ１が形成されている。

一方、支点用アーム部３３２の先喘部は、ロッカシャフト１１に支持されているピン部材２５の球面状部２５１が相対変位可能に嵌合する球面状の受け部２４が形成されている。これにより、吸気用カム１４が１回転する際に、吸気用カム１４に第２ローラ３２が当接することでセンタロッカアーム２２が連動し、センタロッカアーム２２の球面状部２５１がロッカシャフト１１に支持された受け部２４に嵌合することで形成された枢支点Ｐ０を中心に、センタロッカアーム２２が上下方向へ１往復揺動するようにしてある。

つまり、支点移動機構３４によりセンタロッカアーム２２のロッカシャフト１１側の枢支点Ｐ０を、同シャフトの軸方向と交差する方向に移動できるようにしている。そして、この移動がもたらすセンタロッカアーム２２の位置ずれを利用して、図４、図５に示されるように第２ローラ３２の吸気用カム１４に対する転接位置を同カムの回転方向前後へ、即ち、進角あるいは遅角方向へ変位できるようにしている。

揺動カム２３は、図１、図３、図６に示されるようにカムシャフト９の上方近傍に配置された支持軸としての支持シャフト１３に回動自在に嵌挿される筒状ボス３５（枢支端部）と、同筒状ボス３５から第１ローラ２７（ロッカアーム２１）へ向って延びるアーム部（揺動延出部）３６と、アーム部３６の延出方向での中間位置の下部に形成され入力点ｑ１をなす変位受け部３７と、アーム部３６の揺動端をなす膨出部３６１に形成され第１ローラ２７への押圧力を付与可能なる揺動カム面３８と、筒状ボス３５（枢支端部）のアーム部３６と反対側面より延出するバネ受け部４１とを有している。なお、バネ受け部４１の突端側には円弧状の下向き押圧面４１１が形成される。下向き押圧面４１１には吸気カム９側に対してセンタロッカアーム２２及び揺動カム２３側を相互に密接させる方向に付勢するための弾性力を付与するプッシャー４２が対設されている。

アーム部３６の下部の変位受け部３７は、図３に示すように、カムシャフト９の直上に位置し、凹陥部３７１が形成され、凹陥部３７１内にはカムシャフト９と同じ向きで、短シャフト３９を回動自在に枢着している。凹陥部３７１の開放部から露出する短シャフト３９の下部には、凹部３９１が形成され、同凹部３９１内に中継用アーム部３３１（センタロッカアーム２２）の先端部が差し込まれ、その傾斜面ｆｓ１が摺動自在に凹部３９１の底面に当接し、入力点ｑ１をなしている。

ここで、図６に示すように、傾斜面ｆｓ１が凹部３９１の底面と当接する入力点ｑ１は、支点移動機構３４によりセンタロッカアーム２２の第２ローラ３２が吸気用カム１４の回転方向ｃの前後へ、進角あるいは遅角方向された際に同時に変位できるように形成されている。即ち、センタロッカアーム２２の遅角移動（図６で右移動）で入力点ｑ１も遅角位置＋ｑ１側に移動し、この際、バルブリフト量Ｒｖを増加修正でき（図９参照）、逆に、センタロッカアーム２２の進角移動（図６で左移動）で入力点ｑ１も進角位置−ｑ１側に移動し、この際、バルブリフト量Ｒｖを低減修正できる（図９参照）。
こうしたロッカアーム機構１８を用いることで、吸気用カム１４の変位が一対のロッカアーム片２８から、各吸気バルブ５へ伝わるようにしている。

次に、揺動カム２３はそのアーム部３６の揺動端をなす膨出部３６１に揺動カム面３８が形成され、この揺動カム面３８には従動部材であるロッカアーム２１側の第１ローラ２７が当接するように形成される。ここで揺動カム面３８は支持シャフト１３の中心である枢支点ｅ０からの距離ｄ（揺動半径）が増減変化するように形成されている。図６に示すように、揺動カム面３８はその上部側をベース区間ａ（図６中の２点鎖線で矢示する領域）、下部側をリフト区間ｂ（図６中の２点鎖線で矢示する領域）として連続形成される。
ここで、ベース区間ａは支持シャフト１３の軸心と一致する枢支点ｅ０からの距離ｄ（揺動半径）が一定の円弧面で形成される。リフト区間ｂはベース区間ａの円弧に連続した上で枢支点ｅ０からの距離ｄ（揺動半径）が徐々に増加する円弧面として形成される。

ここでセンタロッカアーム２２の枢支点Ｐ０が変位することで、センタロッカアーム２２上の第２ローラ３２が吸気用カム１４の所定位置から進角方向へ変位し、これに連動して第１ローラ２７が接する揺動カム面３８の領域、詳しくは第１ローラ２７が行き交うベース区間ａとリフト区間ｂの比率が変化することとなる。この進角方向の変化を伴いながら行われるベース区間ａとリフト区間ｂの比率の変化により、図９に示すように、吸気バルブ５の開閉タイミング（開弁時期Ｔｎ）が連続的に可変され、同時に吸気バルブ５のバルブリフト量Ｒｖが連続的に可変されるようにしている。

ところで、図７（ａ），（ｂ）に示すように、揺動カム２３のアーム部３６と揺動端をなす膨出部３６１の中央部とはその回転中心線Ｌｃに沿う方向の幅Ｂがほぼ同一に形成される。更に、膨出部３６１の中央部及び揺動カム面３８の中央部及びリフト区間ｂとベース区間ａのリフト区間と連続する所定区間部ａ−１はほぼ同様の幅Ｂで形成される。これに対し、所定区間部ａ−１より先の先端部ａ−２及び同部と対向する膨出部３６１の部位がその両側縁側を所定量切除されて、リフト区間ｂの幅Ｂより狭めた幅Ｂ１で形成されている。

ここで、揺動カム面３８のうちのベース区間ａ（所定区間部ａ−１及び先端部ａ−２）はエンジン駆動時において、エンジン回転数の増減に関係なく、第１ローラ２７に対して押圧力が加わらない又は低い状態で略一定となる領域であり、たとえ、他の部位より揺動カム面３８の幅が低減されても耐久性に問題を生じることのない領域である。このため、ここでは揺動カム面３８のベース区間ａの内の先端部ａ−２における揺動カム移動方向と直交する方向の幅がリフト区間の幅Ｂより狭められた幅Ｂ１て形成されることとしても、この部位の耐久性が低下することがなく、揺動カム２３のアーム部３６および膨出部３６１の慣性質量の低減を図ることができ、高速運転時においてアーム部３６および膨出部３６１の慣性中心Ｇが上下に大きく揺動しても、揺動カム２３の過度の慣性質量増を抑制できる。更に、この慣性質量の低減を図ることができるので、プッシャー４２の戻しバネ力を低減でき、結果として揺動カム２３と連動する摺動部材（短シャフト３９、センタロッカアーム２２、第２ローラ３２、吸気用カム１４）の摺接面を狭めることが可能となり、装置やエンジン本体の小型化による車両搭載性を向上させることができる。

また、揺動カム２３は通常のカムシャフトに設けられる回転カムと異なり、回転加工ができないため揺動中心からカム面までの距離ｄの精度を出すためにはコストがかかる。また、複数の部材を用いて吸気又は排気バルブを駆動させているためロッカアーム機構１８としてのバラツキも生じる可能性がある。このため、上記バラツキを抑制するために各気筒毎にバルブクリアランス等の調整が必要となる。このとき、吸気又は排気バルブ５，６を開弁状態とするための押圧力が第１ローラ２７に発生していないリフト区間ｂ直前のベース区間ａ側である所定区間部ａ−１で行うことが好ましい。この所定区間部ａ−１でバルブクリアランス等の調整を行えば、各気筒のリフト量を合わせ吸入空気量を均一化できる。ここで、仮に、所定区間部ａ−１の幅が狭くなる場合、従動部材側の第１ローラ２７との当接面幅が狭くなり、揺動カム面３８と第１ローラ２７の回転軸Ｌｓ’（図８参照）とを平行に調整する作業が困難になる。

更に、仮に、所定区間部ａ−１を設けないまま幅の狭いベース区間ａが直接リフト区間ｂに連結されるとすると（図７（ｂ）、（ｃ）の２点鎖線参照）、図８に示すように、第１ローラ２７の回転軸Ｌｓ’が揺動カム面３８に対し傾いたミスアライメント状態となっている場合、その状態のまま直接リフト区間ｂと対向するエッジ部ｅｃ１に達し、接触時においてエッジ部ｅｃ１に過大な荷重が掛かり、接触面の破損や偏磨耗が生じてしまう。これに対してリフト区間ｂに達する前の所定区間部ａ−１（ベース区間内）では揺動カム面３８に第１ローラ２７が大荷重を持って当接することがないため、その状態で予め揺動カム面３８に対し傾いた第１ローラ２７の傾きを修正し、リフト区間ｂに達するようにでき、エッジ部ｅｃ１に過大な荷重が掛かり、接触面の破損や偏磨耗が生じることを防止できる。
このようにバルブクリアランス等の調整作業を容易化する点とベース区間ａのエッジ部ｅｃへの第１ローラ２７の当接過重を緩和する点とを考慮し、ここでの所定区間部ａ−１はリフト区間ｂと同一の幅Ｂとしてある。

また、図７（ｂ）に示すように、所定区間部ａ−１の幅Ｂから先端部ａ−２の幅Ｂ１に向けて狭く形成する際にその幅変化部分にアール面ｒｅを形成して、徐々に狭くしてあるため、万が一、揺動カム２３と第１ローラ２７との間にミスアライメントが生じ、両者間が平行でなくなり、先端部ａ−２のエッジ部ｅｃと第１ローラ２７のクリアランスがマイナスとなった場合でも、幅Ｂ１から幅Ｂ間のクリアランスが０となる点から接触するため、スムーズに吸気又は排気弁をリフトさせることができ、揺動カム２３と第１ローラ２７とによる過大な荷重発生を防ぎ打音が発生することがない。なお、所定区間部ａ−１の幅Ｂから先端部ａ−２の幅Ｂ１に向けてアール面ｒｅを形成して幅変化させるのに代えて、図７（ｃ）に示すように、傾斜面ｓｅを形成しても良く、この場合もアール面ｒｅと同様の効果が得られる。
更に第１ローラ２７もしくは揺動カム面にクラウニングを設け、ミスアライメント量を低減させることもできる。

つぎに、このように構成された可変動弁装置１９の作用を説明する。
まず、カムシャフト９及び吸気用カム１４が回転し、同カムのカムプロフィールにならいセンタロッカアーム２２の第２ローラ３２が駆動される。すると、センタロッカアーム２２はロッカシャフト１１側のピポットである球面状部２５１の枢支点Ｐ０を支点として上下方向へ揺動される。この揺動変位はセンタロッカアーム２２の直上にある揺動カム２３へ伝わる。

図３、４に示すように、支持シャフト１３に揺動自在に支持される揺動カム２３は、その揺動カム面３８がロッカアーム２１の第１ローラ２７に転接されている。この状態において、短シャフト３９の凹部３９１の底面に中継用アーム部３３１の先端の傾斜面ｆｓ１が当接している。そのため、揺動カム２３の揺動カム面３８は、傾斜面ｆｓ１と凹部３９１の底面との間で摺動しながら押し上げられ、プッシャー４２の戻しバネ力で下降したりといった挙動を繰り返しながら、上下方向へ揺動する。

このとき、揺動カム面３８は第１ローラ２７と転接しているから、第１ローラ２７を周期的に押圧する。この押圧により、ロッカアーム２１の一対のロッカアーム片２８がロッカシャフト１１の中心線Ｌｓ回りに駆動して、一対の吸気バルブ５を同時に開閉させることとなる。
こうした運転中、制御モータ２６によりロッカシャフト１１を介しピン部材２５を回転させて、図４に示すように、高リフト側となる遅角位置Ｓ１にセンタロッカアーム２２の支点位置を位置決めする。

すると、揺動カム面３８は、図４に示されるように、高リフトをもたらす姿勢、すなわち第１ローラ２７が行き交う領域でベース区間ａｒが最も狭く、リフト区間ｂｒが最も長い（比率ａｒ／ｂｒが小さい）ように設定される。これにより、図９中のＡｌの線図に示されるように吸気バルブ５はロッカアーム片２８を介して、狭いベース区間ａｒと最も長いリフト区間ｂｒとがなす揺動カム面３８の部分で駆動され、高リフトでの最大のバルブリフト量Ｒｖ１、さらには進角側での開閉タイミングＴｒ１で開閉される。

更に、吸気用カム１４の位相を可変するとする。この場合、制御モータ２６の作動によりピン部材２５を時計方向へ回動させて、センタロッカアーム２２の枢支点Ｐ０をカムシャフト９側へ変位させて、図５に示すように、低リフト側となる進角位置Ｓ２に位置決めする。すると揺動カム面３８は、図５に示されるように、低リフトをもたらす姿勢、すなわち第１ローラ２７が行き交う領域でベース区間ａｓが最も大きく、リフト区間ｂｓが最も小さい（比率ａｓ／ｂｓが大きい）ように設定される。これにより、図９中のＡ７の線図に示されるように吸気バルブ５はロッカアーム片２８を介して、最も大きいベース区間ａｓと最も小さいリフト区間ｂｓとがなす揺動カム面３８の部分で駆動され、低リフトでの最大のバルブリフト量Ｒｖ７、さらには遅角側での開閉タイミングＴｓ７で開閉される。

このようにカム位相およびリフト量を可変させる図１の内燃機関の可変動弁装置では、複数の吸気バルブ５を駆動するにもかかわらず、バルブ駆動用の一対のロッカアーム片２８間（図２や図３中の矢印Ｘ〜Ｘ間）に、センタロッカアーム２２、揺動カム２３を介在させるという簡素な１系統のロッカアーム機構１８で実現でき、可変動弁装置１９のコンパクト化が図れる。特に、エンジンが高回転域で駆動する場合であっても、揺動カム面３８のベース区間ａが比較的狭めた幅Ｂ１で形成されたので、揺動する揺動カム２３の慣性質量が比較的低減され、これに伴いプッシャー４２の戻しバネ力が比較的低減されるので、揺動カム２３と連動する摺動部材（中継用アーム部３３１、凹部３９１、ホルダ部３３、第２ローラ３２、ロッカアーム２１、吸気用カム１４、）の耐久性を向上させることができる。

更に、揺動カム２３に加わるスプリング荷重が低減し、戻しバネの荷重余裕ができるので、２つの吸気バルブ５を駆動する機構を本可変動弁装置に容易に採用することができる。しかも、多弁駆動機構を採用できるので、部品点数低減によるコスト低減やコンパクト化を図れ、調整箇所が減りメンテナンス容易化を図れる。
更に、複数の吸気バルブ５に加わる荷重は、ロッカアーム片２８の第１ローラ２７を通じて、各ロッカアーム片２８に均等に伝わるから、可変したカム位相を損なわせる偏荷重の発生は防止され、複数の吸気バルブ５の開閉タイミングを高い精度で可変させることができる。

更に、プッシャー４２の戻しバネ力が比較的低減されるので、摺動部材の摺接面を確実に狭めることが可能となり、装置やエンジン本体の小型化による車両搭載性を向上させることができ、特に、内燃機関の可変動弁装置が単一の吸気バルブを駆動するという構成をとるような場合にはその効果が顕著となる。
更に、揺動カム２３は、センタロッカアーム２２の支点位置の変位により、ベース区間ａとリフト区間ｂとの比率を変化させて、ロッカアーム片２８へ伝わるカム位相（開閉タイミングＴｎ）および最大バルブリフト量Ｒｖを共に連続的に変化させることができる。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。
例えば、本発明に別途に位相可変装置を併用してもよく、この場合、位相可変量は小さくて済むため、可変する応答遅れが生じず、十分な燃費の改善を図ることができる。

更に、図１の内燃機関の可変動弁装置ではＳＯＨＣ式動弁系（１本のカムシャフトで吸気バルブ５と排気バルブ６を駆動する構造）のエンジンＥに本発明を適用していたが、これに限らず、ＤＯＨＣ式動弁系（カムシャフトが吸気側と排気側とに専用にある構造）のエンジンに本発明を適用してもよい。
更に、上述した一実施形態は、本発明を吸気バルブ５のロッカアーム機構に適用した例を挙げたが、これに限らず、排気バルブのロッカアーム機構に適用してもよい。

本発明の一実施形態としての内燃機関の可変動弁装置を有するエンジンのシリンダヘッドの側断面図である。 図１の内燃機関の可変動弁装置で用いるのロッカアーム機構の平面図である。 図１の内燃機関の可変動弁装置で用いるのロッカアーム機構の分解斜視図である。 同可変動弁装置の最大バルブリフト制御時におけるカム面のべ一ス区間およびリフト区間にロッカアームの当接部があるときの状態を示す断面図である。 同可変動弁装置の最小バルブリフト制御時におけるカム面のべ一ス区間およびリフト区間にロッカアームの当接部があるときの状態を示す断面図。 同可変動弁装置の揺動カム面を有するスイングカムと第１ローラとの当接部回りの機能説明図である。 同可変動弁装置で用いるスイングカムの斜視図を示し、（ａ）は図１のスイングカムを、（ｂ）は同スイングカムのカム面正面図を、（ｃ）は変形例のスイングカム面正面図を示す。 同可変動弁装置の揺動カム面とロッカアームローラ（第１ローラ）の相対的な傾きの説明図である。 同可変動弁装置に駆動される吸気弁の開閉タイミング−バルブリフト量の特性線図である。

符号の説明

１ シリンダヘッド
９ カムシャフト
５ 吸気バルブ
６ 排気バルブ
９ カムシャフト
１３ 支持軸
１８ ロッカアーム機構
２１ ロッカアーム（従動部材）
２２ センタロッカアーム
２３ 揺動カム
２５ ピン部材（支点部材）
２６ モータ（駆動源）
２７ 第１ローラ（ロッカアームローラ）
３２ 第２ローラ（中間ローラ）
３３ ホルダ部
３３０ 枢支部
３３２ 支点端部
３４ 支点移動機構
３５ 筒状ボス（枢支端部）
３６ アーム部（揺動延出部）
３８ 揺動カム面
ａ ベース区間
ａ−１ 所定区間部
ａ−２ 先端部
ｂ リフト区間
Ｐ０ 枢支点（支点位置）
Ｂ 揺動カム移動方向と直交する方向の幅
Ｂ１ 所定区間部の揺動カム移動方向と直交する方向の幅
Ｏ 支点位置

Claims (3)

1. 内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトと、前記カムシャフトに形成されたカムが連動する揺動カムを介して吸気又は排気バルブを開閉駆動するロッカアーム機構とを有する内燃機関の可変動弁装置において、
   前記揺動カムのカム面は、
   前記カムシャフトの近傍に配置された支持軸に枢支端部が枢支され同枢支端部より延出する揺動延出部の揺動端に前記吸気又は排気バルブを閉弁状態とすべく形成され同吸気又は排気バルブ側への押圧力が加わらない又は略一定となるベース区間と、前記吸気又は排気バルブを開弁状態とすべく形成され同吸気又は排気バルブ側への押圧力が変化するリフト区間とが連続して形成され、
   前記ベース区間のうち、前記リフト区間と連続する所定区間部より先の先端部における揺動カム移動方向と直交する方向の幅がリフト区間より狭く形成されたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記ロッカアーム構造は、
   前記揺動カムのカム面からの押圧力を受けることで支点位置回りに回動して作用端部に当接する吸気又は排気バルブを駆動する第１アームと、
   前記カムからの押圧力を受けるカム当接部と同カム当接部より所定量離れ同カムからの押圧力を前記揺動カムに伝達する支点端部とを有した第２アームと、
   前記カムと前記カム当接部との当接位置を同カムの移動方向前後へ変位させるべく駆動源からの切換え操作力を受けることで前記第２アームを変動させる支点移動機構とを備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
3. 請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記ベース区間の先端部は、前記所定区間部より徐々に狭く形成されたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
   

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