JP2007205301A - 内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】可変動弁機構において、コントロールシャフトの細径化を実現する。
【解決手段】コントロールシャフトに揺動可能に設けられた入力アーム及び出力アームからなるアームアッシとスライダギヤとが各気筒毎に配置され、コントロールシャフトに連動するスライダギヤの変位により、アームアッシの入力アームと出力アームとの相対位相差を変更して機関バルブ（吸気バルブ２１）のバルブ特性を変更する可変動弁機構において、コントロールシャフト３２を気筒１２（＃１〜＃４）毎に分割して、当該コントロールシャフトを複数の分割シャフト３２１〜３２４で構成する。このようにコントロールシャフトを分割することにより、各気筒のリフト時にコントロールシャフトにねじり力が発生しなくなるので、各分割シャフト３２１〜３２４の直径を小さくすることができ、コストの低減化をはかることができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、内燃機関の吸気バルブや排気バルブのバルブ特性を連続的に変更する内燃機関の可変動弁機構に関する。

近年、内燃機関（以下、エンジンともいう）の機関バルブ（吸気バルブ・排気バルブ）の最大リフト量を機関運転状態に応じて可変とする可変動弁機構をエンジンに搭載することが提案されている。この技術によれば、例えば低回転低負荷域では、吸気バルブの最大リフト量を小さくして吸入空気量を制御することで、スロットル弁の開度制御によって生ずるポンピングロスを小さくし、燃費の向上をはかることができる。また、高回転高負荷域においては吸気バルブの最大リフト量を大きくし、吸気充填効率の向上により出力の増加を確保することができる。

可変動弁機構の一例として、エンジンに固定された円筒状のロッカシャフト（支持パイプ）と、このロッカシャフト内に軸方向に移動可能な状態で配設されたコントロールシャフトと、ロッカシャフト上に設けられ、機関バルブの作用角及びバルブリフト量を連続的に変更する可変バルブリフト機構とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような可変動弁機構において、可変バルブリフト機構は、エンジンの各気筒ごとに設けられており、コントロールシャフトと連動して移動可能なスライダギヤと、カムシャフトのカムにより駆動される入力アーム及び機関バルブをリフトさせる出力アームを有するアームアッシ（アームアッセンブリ）とを備えている。

スライダギヤには、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のねじれの向きと、出力側ヘリカルスプラインの歯のねじれの向きとは、反対方向に形成されている。一方、入力アームの内周面にはスライダギヤ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、スライダギヤ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。

以上の構成の可変動弁機構では、エンジンのカムシャフトによってアームアッシの入力アームが揺動される。この入力アームの揺動はスライダギヤを介して出力アームに伝達されて出力アームが揺動し、この出力アームの揺動によって機関バルブがバルブスプリングに抗して押下げられる。また、コントロールシャフトが軸方向へ移動されると、その移動に連動してスライダギヤが回動するとともに軸方向へ移動する。これにより入力アームと出力アームと相対位相差がヘリカルスプラインによって変更され、それに伴い機関バルブのバルブ特性が変更される。
特開２００１−２６３０１５号公報

ところで、上述した可変動弁機構では、従来、各気筒のスライダギヤ及びアームアッシを、共通する１本のコントロールシャフトに配置しているので、アームアッシの揺動時の摩擦力（ブッシュ及びスライダギヤ等による摩擦力）によってコントロールシャフトにねじり力が発生する。

例えば図１５に示すように、第１の気筒（＃１）のリフト時（アームアッシの揺動時）に、第１の気筒（＃１）と第２の気筒（＃２）との間においてコントロールシャフト１３２にねじり力が発生する。同様に、第２の気筒（＃２）のリフト時に、第２の気筒（＃２）と第１の気筒（＃１）との間及び第２の気筒（＃２）第３の気筒（＃３）の間においてコントロールシャフト１３２にねじり力が発生する。また、第３の気筒（＃３）のリフト時に、第３の気筒（＃３）と第２の気筒（＃２）との間及び第３の気筒（＃３）第４の気筒（＃４）の間においてコントロールシャフト１３２にねじり力が発生し、さらに、第４の気筒（＃４）のリフト時に、第４の気筒（＃４）と第３の気筒（＃３）との間においてコントロールシャフト１３２にねじり力が発生する。

このように、コントロールシャフトには、アームアッシの入力アーム及び出力アームの揺動によってねじり力が発生するので、そのねじり力に耐えることができるように、シャフト径を太くする必要がある。

本発明はこのような実情を考慮してなされたもので、コントロールシャフトに連動するスライダギヤの変位により、入力アームと出力アームとの相対位相差を変更して機関バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構において、各気筒のリフト時に発生するねじり力の問題を解消してコントロールシャフトの細径化を実現することを目的とする。

本発明は、複数の気筒が配置された内燃機関に適用される可変動弁機構であって、軸方向に移動可能な状態で配設されたコントロールシャフトと、前記内燃機関の各気筒毎に配設されたスライダギヤ及びアームアッシとを備え、前記アームアッシが、前記コントロールシャフトに揺動可能に設けられた入力アーム及び出力アームによって構成されているとともに、それら入力アームと出力アームとの間に前記スライダギヤが配設されており、前記内燃機関のカムシャフトによる前記入力アームの揺動を前記スライダギヤを介して前記出力アームに伝達して機関バルブを駆動するとともに、前記コントロールシャフトに連動する前記スライダギヤの変位により、前記入力アームと前記出力アームとの相対位相差を変更して前記機関バルブのバルブ特性を変更するように構成された可変動弁機構において、前記コントロールシャフトが前記気筒毎に分割され、当該コントロールシャフトが複数の分割シャフトで構成されていることを特徴としている。

以上の構成の可変動弁機構において、カムシャフトのトルクが入力アームに伝達されると、入力アームが揺動され、この入力アームとともに出力アームが揺動される。このようなアームアッシの一体的な揺動によって機関バルブがリフトされる。また、機関バルブの作用角及びバルブリフト量が次のようにして変更される。すなわち、コントロールシャフトの軸方向への移動によってスライダが軸方向に移動されると、スライダに対するアームアッシの相対位置が変化する。これにより、スライダ上の入力アームと出力アームとが相対回転して、両者の相対位相差が変更され、機関バルブの作用角及びバルブリフト量が連続的に変更される。

このようにして機関バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構において、各気筒のスライダギヤ及びアームアッシが１本のコントロールシャフトに配置されている場合、例えば、気筒＃１のリフト時（アームアッシの揺動時）に第１の気筒（＃１）と第２の気筒（＃２）との間においてコントロールシャフトにねじり力が発生する等、各気筒のリフト時にコントロールシャフトにねじり力が発生するが、本発明では、コントロールシャフトを各気筒毎に分割しているので、そのようなねじり力が発生しなくなり、これによってコントロールシャフトの直径を細くすることができる。

ここで、コントロールシャフトを分割して複数の分割シャフトで構成した場合、コントロールシャフトをアクチュエータから離れる側に向けて押す場合は、各分割シャフトが玉突き状態で動くので問題はない。一方、コントロールシャフトをアクチュエータ側に引く場合、アクチュエータに最も近い側の気筒の分割シャフトはアクチュエータの駆動力によって引き戻すことができるが、他の気筒の分割シャフトについてはアクチュエータの駆動力を作用させることができない。このような点を解消するには、コントロールシャフトの各分割シャフトをアクチュエータから離れる側に向けて押したときに、アームアッシの入力アームと出力アームとの相対位相差（機関バルブの作用角）が大きくなるように構成すればよい。このような構成を採用すると、各気筒のバルブスプリングとアームアッシ及びスライダギヤとによって各気筒の分割シャフトに軸方向の反力（アクチュエータ側への作用力）が作用するので（図１４参照）、そのバルブスプリングの反力によって各分割シャフトがアクチュエータの駆動（後退側（図１４のＲ方向）の駆動）に追従して動くようになる。

本発明によれば、コントロールシャフトに揺動可能に設けられた入力アーム及び出力アームからなるアームアッシとスライダギヤとが各気筒毎に配置され、コントロールシャフトに連動するスライダギヤの変位により、入力アームと出力アームとの相対位相差を変更して機関バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構において、コントロールシャフトを各気筒毎に分割しているので、コントロールシャフトの直径を細くすることが可能となり、コストの低減化をはかることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の可変動弁機構を適用するエンジン（内燃機関）について、図１及び図２を参照しながら説明する。

−エンジン−
この例のエンジン１は、車両に搭載される４気筒ガソリンエンジンであって、シリンダヘッド１１と、４つの気筒（シリンダ）１２を有するシリンダブロック１３とを備えている。各気筒１２内にはピストン１ａが往復運動が可能な状態で収容されている。ピストン１ａはコネクティングロッドを介してクランクシャフト１０に連結されており、ピストン１ａの往復運動がコネクティングロッドによってクランクシャフト１０の回転へと変換される。

エンジン１のシリンダヘッド１１には、各燃焼室１ｂに連通する吸気ポート１５と排気ポート１６とが各気筒１２毎に一対ずつ設けられている。また、エンジン１の燃焼室１ｂには点火プラグ３が各気筒１２毎に配置されている。

シリンダヘッド１１には、各吸気ポート１５を開閉する吸気バルブ２１と、排気ポート１６を開閉する排気バルブ２２とがそれぞれ配置されている。各吸気バルブ２１にはそれぞれバルブスプリング２５が設けられており、そのバルブスプリング２５の弾性力によって各吸気バルブ２１が吸気ポート１５を閉じる方向に付勢されている。また、各排気バルブ２２にも同様にバルブスプリング２５が設けられている。

吸気バルブ２１の上方には、各気筒１２毎に１つの吸気カム２３ａを有する吸気カムシャフト２３が配置されている。吸気カムシャフト２３は、複数の支持壁１７・・１７によって回転自在に支持されている。また、排気バルブ２２の上方に、各気筒１２毎に１つの排気カム２４ａを有する排気カムシャフト２４が配置されている。排気カムシャフト２４は、複数の支持壁１８・・１８によって回転自在に支持されている。これら吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４はタイミングチェーン１４等を介してクランクシャフト１０に駆動連結されている。そして、クランクシャフト１０の回転がタイミングチェーン１４等を介して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４に伝達され、それら吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４の各回転によって、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２がそれぞれ往復運動する。

吸気バルブ２１の上端部と吸気カム２３ａとの間、及び、排気バルブ２２の上端部と排気カム２４ａとの間には、それぞれ、ローラ２６ａを有するロッカアーム２６が揺動自在に配置されている。さらに、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２の各上端部の近傍には、それぞれ、油圧式のラッシュアジャスタ２７が配置されている。ロッカアーム２６には、バルブスプリング２５の圧縮反力とラッシュアジャスタ２７の押し上げ力が伝達され、これらの伝達力によりロッカアーム２６のローラ２６ａがほぼ上方に付勢されている。このような構造のローラ２６ａは、排気カム２４ａに対しては直接接触し、吸気カム２３ａに対しては後述する可変動弁機構３０を介して間接的に接触している。

そして、以上のエンジン１において、吸気ポート１５に吸気通路が接続されており、エンジン１の外部の空気が吸気通路及び吸気ポート１５を通じて燃焼室１ｂ内に取り込まれる。吸気通路には燃料噴射用のインジェクタが配置されている。インジェクタには燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となって各吸気ポート１５を通じてエンジン１の燃焼室１ｂに導入される。燃焼室１ｂに導入された混合気（燃料＋空気）は点火プラグ３にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室１ｂ内での燃焼・爆発によりピストン１ａが往復運動してクランクシャフト１０が回転する。

−可変動弁機構−
以上のようなエンジン１において、吸気カムシャフト２３の近傍に可変動弁機構３０が設けられている。以下、可変動弁機構３０の構成について、図１〜図１０を参照して説明する。

可変動弁機構３０は、吸気バルブ２１の作用角及びバルブリフト量（最大リフト量）を連続的に変更するための機構であって、吸気カムシャフト２３の吸気カム２３ａとロッカアーム２６との間に配設されている。

ここで、吸気バルブ２１の作用角とは、図１３に示すように、吸気バルブ２１の開弁時期ＩＶＯから閉弁時期ＩＶＣまでの角度範囲（図１３ではクランク角で表現）である。また、バルブリフト量（最大リフト量）は、吸気バルブ２１が開弁時において稼動範囲の最も下方まで移動（リフト）したときのバルブ移動量である。これらの作用角及びバルブリフト量は、可変動弁機構３０によって互いに同期して変化する。例えば、作用角が小さくなるほどバルブリフト量も小さくなる。また、作用角が小さくなるに従って吸気バルブ２１の開弁時期ＩＶＯと閉弁時期ＩＶＣとが互いに近寄り、開弁期間が短くなって１気筒当りの吸入空気量が少なくなる。

可変動弁機構３０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、及び、可変バルブリフト機構４０を備えている。

ロッカシャフト３１は、吸気カムシャフト２３と平行な方向（気筒配列方向、図２の矢印で示すＦ−Ｒ方向）に沿って延びる円筒状の部材であり、シリンダヘッド１１に一定間隔ごとに設けられた複数の支持壁１７・・１７に、軸方向及び周方向への移動が規制された状態で取り付けられている。なお、ロッカシャフト３１が延びる方向を「軸方向」という。

コントロールシャフト３２は、図２及び図１０に示すように、各気筒１２（＃１〜＃４）毎に分割した４本の分割シャフト３２１、３２２、３２３、３２４によって構成されている。各分割シャフト３２１〜３２４は、それぞれ、ロッカシャフト３１内に軸方向の移動が可能な状態で挿入されている。

これらコントロールシャフト３２を構成する分割シャフト３２１〜３２４のうち、アクチュエータ３３に最も近い側の気筒１２（＃４）に配置された分割シャフト３２４がアクチュエータ３３に連結されており、そのアクチュエータ３３の駆動によって分割シャフト３２４が軸方向（図２〜図４及び図１０に示すＦ方向）に向けて前進・後退され、これに追随して、他の３本の分割シャフト３２３，３２２，３２１が移動する。その各分割シャフト３２１〜３２４の動きについては後述する。

可変バルブリフト機構４０は、気筒数と同数設けられており、ロッカシャフト３１に対して各気筒１２と対応するように外装されている。各可変バルブリフト機構４０は、スライダギヤ４３と、このスライダギヤ４３上に設けられるアームアッシ（アームアッセンブリ）Ａとを備えている。

アームアッシＡは、吸気カムシャフト２３の吸気カム２３ａにより駆動されるカム被打部材としての入力アーム４１と、吸気バルブ２１をリフトさせるバルブ打部材としての出力アーム４２とで構成されている。この例では、アームアッシＡは、入力アーム４１と、この入力アーム４１の軸方向両側に配置される一対の出力アーム４２、４２によって構成されている。アームアッシＡは、軸方向への移動が規制された状態でロッカシャフト３１を支持する互いに隣り合う一対の支持壁１７，１７間に配設されている。

アームアッシＡの入力アーム４１は円筒形のハウジング４１ａを備えている。ハウジング４１ａの内周面には、後述するスライダギヤ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支持片４１ｃ，４１ｃが設けられており、この一対の支持片４１ｃ，４１ｃの間にローラ４１ｅが配置されている。ローラ４１ｅは、ロッカシャフト３１と平行な回転軸４１ｄによって回転自在に支持されている。

入力アーム４１の軸方向の両側にはそれぞれ円筒形状の出力アーム４２，４２が配置されている。各出力アーム４２は円筒形のハウジング４２ａを備えている。ハウジング４２ａの内周面には、スライダギヤ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、略三角形状に加工されており、その一辺が凹状に湾曲するカム面４２ｄとなっている。

これらの入力アーム４１及び２つの出力アーム４２，４２によって区画された内部空間には、スライダギヤ４３が配設されている。このスライダギヤ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。

スライダギヤ４３は軸孔４３ｃを有する略円筒形状に加工されている。スライダギヤ４３の軸方向の中央部には、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が加工されている。また、スライダギヤ４３の軸方向の両端部には、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がそれぞれ加工されている。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。また、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、歯のねじれの向きが互いに逆向きとなるように加工されている。

そして、入力アーム４１のローラ４１ｅは、シリンダヘッド１１に圧縮状態で配設されたロストモーションスプリング５０の弾性力によって、常に吸気カム２３ａへ押し付けられている。一方、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には、吸気バルブ２１のバルブスプリング２５によってロッカアーム２６のローラ２６ａが圧接されている。これにより、吸気カム２３ａ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、ロッカアーム２６を介して吸気バルブ２１がリフトされるようになっている。

次に、スライダギヤ４３と、ロッカシャフト３１と、コントロールシャフト３２の各分割シャフト３２１〜３２４との結合形態について説明する。

まず、各気筒１２（＃１〜＃４）に配置されるスライダギヤ４３の軸孔４３ｃの軸方向中間（入力側ヘリカルスプライン４３ａの形成されている箇所）には、それぞれ、周溝４３ｄが形成されている。周溝４３ｄには断面円弧状のブッシュ４５が配設されている。さらに、スライダギヤ４３には、周溝４３ｄ内に連通する貫通孔４３ｅ（コネクトピン貫通用の孔）が形成されている。ロッカシャフト３１には、スライダギヤ４３の周溝４３ｄと対応する位置に、軸方向へ延びる長孔３１ａが形成されている。なお、ロッカシャフト３１の長孔３１ａは、図１０に示すように、各気筒１２（＃１〜＃４）に対応する４箇所に設けられている。また、コントロールシャフト３２を構成する分割シャフト３２１〜３２４には、図１０に示すように、ロッカシャフト３１の長孔３１ａに対応する位置にピン挿入孔３２ａがそれぞれ形成されている。

そして、以上の構成において、第１の気筒１２（＃１）の分割シャフト３２１のピン挿入孔３２ａに、コネクトピン４４が、ブッシュ４５のピン挿入孔４５ａ及びロッカシャフト３１の長孔３１ａを通じて挿入されており、このコネクトピン４４及びブッシュ４５を介してスライダギヤ４３と分割シャフト３２１とが連結されている。また、第２の気筒１２（＃２）〜第４の気筒１２（＃４）の分割シャフト３２２〜３２４についても、同様にして、その各気筒１２（＃２〜＃４）に配置されたスライダギヤ４３にコネクトピン４４及びブッシュ４５を介して連結されている。

このように組付けられたスライダギヤ４３は、次のように動作する。

まず、コントロールシャフト３２の分割シャフト３２１〜３２４は、ロッカシャフト３１の各長孔３１ａの軸方向の長さの範囲内で、ロッカシャフト３１に対し軸方向に移動可能である。また、各気筒１２（＃１〜＃４）に配置されたスライダギヤ４３は、それぞれコネクトピン４４が挿入されたブッシュ４５と周溝４３ｄとの係合により、分割シャフト３２１に連結されているので、アクチュエータ３３の駆動に追従してコントロールシャフト３２の全体（分割シャフト３２１〜３２４）が軸方向に移動すると、これに連動して各スライダギヤ４３が軸方向に移動する。なお、アクチュエータ３３の駆動に追従するコントロールシャフト３２の全体の動き（分割シャフト３２１〜３２４の動き）については後述する。

一方、各気筒１２（＃１〜＃４）のスライダギヤ４３は、ロッカシャフト３１の各長孔３１ａの周方向の長さの範囲内で、それぞれ、各分割シャフト３２１〜３２４に対し回転可能であるので、入力アーム４１に吸気カムシャフト２３のトルクが伝達されると、スライダギヤ４３は、各分割シャフト３２１〜３２４の回りを揺動する。

このような可変バルブリフト機構４０において、スライダギヤ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。また同様に、スライダギヤ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とは、互いに噛み合わされて支持されている。

従って、コントロールシャフト３２の各分割シャフト３２１〜３２４の前進・後退により各気筒１２（＃１〜＃４）のスライダギヤ４３を軸方向に移動させて、各気筒１２（＃１〜＃４）のスライダギヤ４３とアームアッシＡとの軸方向における相対位置を変化させることにより、入力アーム４１と出力アーム４２とに互いに逆向き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とが互いに相対回転し、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、全ての気筒１２（＃１〜＃４）の吸気バルブ２１の作用角及びバルブリフト量が同時に変更される。

そして、相対位相差が最も小さいとき（可変バルブリフト機構４０の周方向において、ローラ４１ｅとノーズ４２ｃとが最も接近した状態にあるとき）、全ての気筒１２（＃１〜＃４）の吸気バルブ２１の作用角及びバルブリフト量は最も小さくなる。逆に、相対位相差が最も大きいとき（可変バルブリフト機構４０の周方向において、ローラ４１ｅとノーズ４２ｃとが最も離れた状態にあるとき）、全ての気筒１２（＃１〜＃４）の吸気バルブ２１の作用角及びバルブリフト量は最も大きくなる。

次に、可変動弁機構３０の動作について図１１及び図１２を参照しながら説明する。

図１１は、入力アーム４１と出力アーム４２との相対位相差を最大にする場合の動作説明図であって、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ閉弁状態及び開弁状態を示している。図１２は、入力アーム４１と出力アーム４２との相対位相差を最小にする場合の動作説明図であって、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ閉弁状態及び開弁状態を示している。なお、図１１及び図１２には１つの気筒のみを示している。

まず、図１１を参照して、コントロールシャフト３２（分割シャフト３２１〜３２４）を最大限までアクチュエータ３３から離れる方向（図２〜図４及び図１０の矢印Ｆ方向）へ移動させた場合の可変動弁機構３０の動作について説明する。

図１１（ａ）に示すように、吸気カム２３ａ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、ロッカアーム２６のローラ２６ａ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２１はバルブリフト量が「０」の状態（エンジン１の吸気ポート１５を閉じた状態）に維持される。

そして、吸気カムシャフト２３の時計方向への回転に伴って入力アーム４１のローラ４１ｅが吸気カム２３ａ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、反時計回り方向（図１１（ａ）の矢印方向）に回動する。また、これに伴って、出力アーム４２及びスライダギヤ４３が一体となって揺動する。

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、ロッカアーム２６のローラ２６ａに当接し、カム面４２ｄの押圧によってローラ２６ａが押し下げられる。

一方、図１１（ｂ）に示すように、ロッカアーム２６のローラ２６ａがカム面４２ｄにより押圧されているとき、ロッカアーム２６がラッシュアジャスタ２７との当接部を中心として揺動し、吸気バルブ２１が開弁される。

以上のように、コントロールシャフト３２の各分割シャフト３２１〜３２４がアクチュエータ３３から離れる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２３ａがローラ４１ｅを最大限に押し下げたとき、ロッカアーム２６の揺動量（揺動範囲）が最も大きくなり、吸気バルブ２１は最大の作用角及びバルブリフト量で開閉される。

次に、図１２を参照して、コントロールシャフト３２（分割シャフト３２１〜３２４）を最大限までアクチュエータ３３に近づける方向（図２〜図４及び図１０の矢印Ｒ方向）へ移動させた場合の可変動弁機構３０の動作について説明する。

図１２（ａ）に示すように、吸気カム２３ａ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４１ｅ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２３の回転によって入力アーム４１のローラ４１ｅが吸気カム２３ａ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４１ｅ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によるロッカアーム２６のローラ２６ａの押し下げが開始されるまでの出力アーム４２の回転量が、図１１に示す場合と比べて大きくなる。また、吸気カム２３ａのリフト部分により入力アーム４１のローラ４１ｅが押し下げられた際、ローラ４１ｅ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２３ａのリフト部分によるローラ４１ｅの押し下げに応じたロッカアーム２６の揺動量（揺動範囲）は小さくなる。

一方、図１２（ｂ）に示すように、ロッカアーム２６の揺動量が小さいことにより、吸気バルブ２１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の各分割シャフト３２１〜３２４がアクチュエータ３３に近づく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２３ａがローラ４１ｅを最大限に押し下げたときに、ローラ４１ｅの変位量は最も小さくなり、吸気バルブ２１が最小の作用角及びバルブリフト量で開閉されるようになる。

ここで、この例では、上記したように、コントロールシャフト３２を、各気筒１２（＃１〜＃４）毎に分割した４本の分割シャフト３２１、３２２、３２３、３２４によって構成している点に特徴があり、このような特徴的構成を採用することにより、以下のような効果を達成することができる。

まず、吸気バルブの作用角及びバルブリフト量を可変とする可変動弁機構において、各気筒に配置したスライダギヤ及びアームアッシを、共通する１本のコントロールシャフトに配置している場合、上述したように、アームアッシの揺動時の摩擦力によってコントロールシャフトにねじり力が発生する。例えば、図１５に示すように、第１の気筒（＃１）のリフト時（アームアッシの揺動時）に、第１の気筒（＃１）と第２の気筒（＃２）との間においてコントロールシャフト１３２にねじり力が発生する等、各気筒のリフト時に各気筒間においてコントロールシャフト１３２にねじり力が発生するため、そのねじり力に耐えることができるように、シャフト径を太くする必要がある。

これに対し、この例では、コントロールシャフト３２を、各気筒１２（＃１〜＃４）毎に分割した４本の分割シャフト３２１〜３２４によって構成しているので、例えば第１の気筒１２（＃１）のリフト時に発生する力が第２の気筒１２（＃２）に作用することが無くなる等、各気筒１２（＃１〜＃４）の分割シャフト３２１〜３２４が、他の気筒からの応力を受けることがなくなり、各気筒１２（＃１〜＃４）のリフト時にねじり力が発生しなくなる。これによって各分割シャフト３２１〜３２４の直径を小さくすることができ、コストの低減化をはかることができる。

次に、コントロールシャフト３２を構成する分割シャフト３２１〜３２４の動きについて図１４を参照して説明する。

この例のように、コントロールシャフト３２を分割して複数の分割シャフト３２１〜３２４で構成した場合、アクチュエータ３３をコントロールシャフト３２を押す側（アクチュエータ３３から離れる側（Ｆ方向））に向けて駆動する際には、まずは、アクチュエータ３３に最も近い側の気筒１２（＃４）の分割シャフト３２４がＦ方向に押され、次いで各分割シャフト３２３，３２２，３２１が玉突き状態でＦ方向に順次押されていくので、アクチュエータ３３の駆動に追従して各分割シャフト３２１〜３２４がＦ方向に向かって動く。

一方、アクチュエータ３３を、コントロールシャフト３２を引く側（Ｒ方向）に駆動する場合、アクチュエータ３３に最も近い側の気筒１２（＃４）の分割シャフト３２４はアクチュエータ３３の駆動力によってＲ方向に引き戻すことができるが、他の気筒の分割シャフト３２１，３２２，３２３についてはアクチュエータ３３の駆動力を作用させることができない。しかし、この例では、コントロールシャフト３２の各分割シャフト３２１〜３２４をアクチュエータ３３から離れる側（Ｆ方向）に向けて押したときに、アームアッシＡの入力アーム４１と出力アーム４２の相対位相差（吸気バルブ２１の作用角）が大きくなるように構成しているので、図１４に示すように、各気筒１２（＃１〜＃４）のバルブスプリング２５とアームアッシＡ及びスライダギヤ４３とによって、各気筒１２（＃１〜＃４）の分割シャフト３２１〜３２４にそれぞれ軸方向の反力（アクチュエータ３３側への作用力）が作用するようになる。

従って、アクチュエータ３３にてコントロールシャフト３２の全体をアクチュエータ３３から離れる側（Ｆ方向）に向けて押した状態から、アクチュエータ３３に最も近い側の気筒１２（＃４）の分割シャフト３２４をアクチュエータ３３に近づける方向（Ｒ方向）に移動させたときには、他の３つの気筒１２（＃３，＃２，＃１）の各分割シャフト３２３，３２２，３２１がバルブスプリング２５の反力によってアクチュエータ３３側（Ｒ方向）に向けて押され、これによって各分割シャフト３２３，３２２，３２１がアクチュエータ３３の駆動に追従して動くようになる。

このようにコントロールシャフト３２を各気筒１２（＃１〜＃４）毎に分割しても、アクチュエータ３３の前進側（Ｆ方向）及び後退側（Ｒ方向）への駆動に追従して、各気筒１２（＃１〜＃４）の分割シャフト３２１〜３２４が動くので、全ての気筒１２（＃１〜＃４）の吸気バルブ２１の作用角及びバルブリフト量を同時に変更することができる。

−他の実施形態−
以上の例では、可変動弁機構３０を吸気バルブ２１のみに設けた例を示しているが、これに限られることなく、可変動弁機構３０を吸気バルブ２１及び排気バルブ２２の双方のバルブに設けたエンジンにも適用可能である。また、可変動弁機構３０に加えて可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構を設けたエンジンにも適用可能である。

以上の例では、４気筒ガソリンエンジンの可変動弁機構に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば６気筒などの他の任意の気筒数のガソリンエンジンの可変動弁機構にも適用することができる。さらに、ガソリンエンジンに限られることなく、ディーゼルエンジンの可変動弁機構にも本発明を適用することができる。

本発明を適用するエンジンの一例を示す概略構成図である。 図１のエンジンのシリンダヘッドの平面図である。 可変動弁機構の要部構成を示す斜視図である。 可変動弁機構の要部構成を示す分解斜視図である。 可変動弁機構のスライダギヤ、ロッカシャフト、コントロールシャフト等を抽出して示す分解斜視図である。 可変動弁機構の要部構成を示す斜視図である。 可変動弁機構の要部構成を示す斜視図である。 可変動弁機構のスライダギヤ、ロッカシャフト、コントロールシャフト等を抽出して示す縦断面図である。 図８のＸ−Ｘ断面図である。 各気筒毎に分割されたコントロールシャフトの構成を模式的に示す図である。 可変動弁機構の動作説明図である。 可変動弁機構の動作説明図である。 可変動弁機構により可変とされる吸気バルブの作用角及びバルブリフト量を示す図である。 コントロールシャフトの各分割シャフトに作用するバルブスプリングの反力を模式的に示す図である。 可変動弁機構において各気筒のスライダギヤ及びアームアッシが１本のコントロールシャフトに配置されている場合に、コントロールシャフトに発生するねじり力を模式的に示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２１ 吸気バルブ
２２ 排気バルブ
２３ 吸気カムシャフト
２３ａ 吸気カム
２４ 排気カムシャフト
２４ａ 排気カム
２５ バルブスプリング
３０ 可変動弁機構
３１ ロッカシャフト
３２ コントロールシャフト
３２１〜３２４ 分割シャフト
３３ アクチュエータ
４０ 可変バルブリフト機構
４１ 入力アーム
４２ 出力アーム
４３ スライダギヤ
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

Claims (1)

1. 複数の気筒が配置された内燃機関に適用される可変動弁機構であって、
   軸方向に移動可能な状態で配設されたコントロールシャフトと、前記内燃機関の各気筒毎に配設されたスライダギヤ及びアームアッシとを備え、前記アームアッシが、前記コントロールシャフトに揺動可能に設けられた入力アーム及び出力アームによって構成されているとともに、それら入力アームと出力アームとの間に前記スライダギヤが配設されており、前記内燃機関のカムシャフトによる前記入力アームの揺動を前記スライダギヤを介して前記出力アームに伝達して機関バルブを駆動するとともに、前記コントロールシャフトに連動する前記スライダギヤの変位により、前記入力アームと前記出力アームとの相対位相差を変更して前記機関バルブのバルブ特性を変更するように構成された可変動弁機構において、
   前記コントロールシャフトが前記気筒毎に分割され、当該コントロールシャフトが複数の分割シャフトで構成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。

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