JP2007270741A - 内燃機関におけるバルブリフト可変式動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気バルブ６と，そのカム８との間に，中程部にバルブリフト可変用操作軸１９に設けた支点ローラ２１を接当した揺動アーム１５を配設し，この揺動アームの一端部１５ａを前記カムに，このカムによって揺動アームが揺動回動するように接当する一方，前記揺動アームの他端部１５ｃに，当該揺動アームの揺動回動によって前記バルブを開閉作動するカム面２４を設け，更に，前記支点ローラの前記揺動アームへの接当点２１ａを前記操作軸にて長手方向に移動するようにしたバルブリフト可変式動弁装置において，小型・軽量化を図るとともに，バルブリフト可変の精度を向上する。
【解決手段】前記操作軸１９の外周面に設けた凹み溝３０，３１に，前記支点ローラ２１の一部を嵌め，この支点ローラを，前記操作軸に被嵌装着したリング体３３にて前記凹み溝内に嵌まった状態に保持する。
【選択図】図４

Description

本発明は，内燃機関における吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブを，クランク軸の回転に同期して開閉作動するようにした動弁装置において，前記バルブを開き作動するときにおけるバルブリフトを，内燃機関の運転中において任意に変更できるようにしたバルブリフト可変式の動弁装置に関するものである。

一般に，内燃機関の動弁装置においては，その燃費及び出力の向上等を図るために，その吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブにおけるバルブリフトを，例えば，内燃機関における低負荷域では小さく，高負荷域では大きくするというように，内燃機関の運転中において任意に変更できるように構成することが好ましい。

本発明者は，先の特許出願に係る特許文献１において，バルブリフト可変式の動弁装置を提案した。

すなわち，この先願の動弁装置は，吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブと，クランク軸に連動して回転するカム軸に設けたカムとの間に，長手方向の中程部にバルブリフト可変用操作軸に回転自在に設けた支点ローラを接当して成る揺動アームを配設し，この揺動アームの一端部を前記カムに，当該カムの回転によって揺動アームが前記支点部材への接当点を中心に揺動回動するように接当する一方，前記揺動アームの他端部に，当該揺動アームの揺動回動によって前記バルブを開閉作動するカム面を設け，更に，前記支点ローラにおける前記揺動アームに対する接当点を前記操作軸の回転にて前記揺動アームの長手方向に移動することによって前記バルブにおけるバルブリフトを任意に変更するという構成である。
特開２００５−５４７００号公報

しかし，前記した先願の動弁装置は，前記バルブリフト可変用操作軸における支点ローラを，前記操作軸から半径方向に突出するアームの先端に回転自在に取付けるという構成にしていることにより，前記操作軸の回転中心から前記支点ローラの回転中心までの距離が長くなるから，これだけ大型化するのであり，しかも，前記支点ローラにおける操作軸の単位角度当たりの移動量が大きくなることに加えて，前記操作軸の回転操作に大きな操作力を必要とするから，操作軸の回転操作に対するバルブリフト可変の精度が低いという問題があった。

本発明は，このような問題を解消したバルブリフト可変式の動弁装置を提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は，
「吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブと，クランク軸に連動して回転するカム軸に設けたカムとの間に，長手方向の中程部にバルブリフト可変用操作軸に回転自在に設けた支点ローラを接当して成る揺動アームを配設し，この揺動アームの一端部を前記カムに，当該カムの回転によって揺動アームが前記支点部材への接当点を中心に揺動回動するように接当する一方，前記揺動アームの他端部に，当該揺動アームの揺動回動によって前記バルブを開閉作動するカム面を設け，更に，前記支点ローラにおける前記揺動アームに対する接当点を前記操作軸の回転にて前記揺動アームの長手方向に移動するように構成して成る動弁装置において，
前記バルブリフト可変用操作軸の外周面に，前記支点ローラの一部が回転自在に嵌まる凹み溝を設け，更に，前記操作軸には，ばね材にて円周の一部を切断するようにＣ型に構成して成るリング体を着脱自在に被嵌して，このリング体にて前記支点ローラを前記凹み溝内に嵌まった状態に保持するように構成した。」
ことを特徴としている。

また，本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記リング体における切断箇所を，当該切断箇所の切断寸法を，前記支点ローラの直径よりも小さくして，前記支点ローラの箇所に位置する。」ことを特徴としている。

前記請求項１に記載した構成にすることにより，操作軸の回転中心から支点ローラの回転中心までの距離を大幅に短縮できるから，前記特許文献１に比べて大幅な小型化を達成できるのであり，しかも，操作軸の回転中心から支点ローラの回転中心までの距離を大幅に短縮できることで，前記支点ローラにおける操作軸の単位角度当たりの移動量が小さくなることに加えて，前記操作軸の回転操作に必要な操作力が小さくなるから，操作軸の回転操作に対するバルブリフト可変の精度を確実に向上できる。

しかも，前記支点ローラを前記操作軸に，当該操作軸に被嵌したリング体にて装着するという構成であることにより，前記特許文献１のように，前記支点ローラを操作軸から突出するアームに取付ける場合よりも軽量化することができるとともに，前記支点ローラの部品交換が，前記リング体の着脱にて至極簡単に迅速にできる。

特に，請求項２に記載した構成にすることにより，前記支点ローラの操作軸に対する着脱を，前記リング体を操作軸に被嵌装着した状態のままで，このリング体をそのばね力に抗して開くことによって行うことができるから，その着脱を，一層に，簡単且つ迅速化できる。

以下，本発明の実施の形態を，吸気バルブに対して適用した場合を示す図面について説明する。

この図において，符号１は，シリンダ２を備えたシリンダブロックを，符号３は，前記シリンダブロック１の上面に前記シリンダ２の頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッドを各々示し，前記シリンダヘッド３には，前記シリンダ２内への吸気ポート４が設けられ，前記吸気ポート４の前記シリンダ２内への開口部には，ばね５にて常時閉に保持されたポペット型の吸気バルブ６が設けられている。

この場合，前記吸気バルブ６における軸線６ａは，図示しないクランク軸の方向から見た図１において，前記シリンダ２における軸線２ａに対して，各々外向きに適宜角度θだけ傾斜している。

一方，前記シリンダヘッド３の上面には，平坦な取付け面３ａが設けられ，この取付け面３ａに，下面を平坦な取付け面７ａに形成したブラケット部材７が，図示しない複数本のボルトによる締結にて着脱可能に取付けられている。

このブラケット部材７には，前記吸気バルブ６を開閉作動するカム８を備えた吸気バルブ用カム軸９が，前記ブラケット部材７にボルト締結される軸受けキャップ体１０にて回転自在に軸支されており，これらカム軸９は，内燃機関におけるクランク軸（図示せず）に同期して回転駆動されている。

前記カム軸９の軸支に際しては，このカム軸９に，その軸受けメタルを兼ねるスリーブ体１１を回転自在に被嵌し，このスリーブ体１１を，前記軸受けキャップ体１０にて前記ブラケット部材７に対して，当該スリーブ体１１における両端が突出するように固着するというように構成しており，別の実施の形態においては，前記スリーブ体１１を，前記ブラケット部材７及び軸受けキャップ体１０の左右両側から一体的に突出する構成にしても良い。

前記ブラケット部材７の下面には，前記カム軸９と平行に延びるロッカ軸１２が，ブラケット部材７にボルト締結される軸受けキャップ体１３にて回転自在に軸支され，このロッカ軸１２には，ロッカアーム１４を設け，このロッカアーム１４の先端における接当パッド部１４ａを，前記吸気バルブ６の上端に，当該ロッカアーム１４の下向きに回動により前記吸気バルブ６をそのばね５に抗して押し開くように接当するという構成にしている。

符号１５は，前記吸気バルブ７の上部に配設した揺動アームを示し，この揺動アーム１５は，前記吸気バルブ６における軸線６ａの延長線上又はこれに近接した部位に一端部１５ａを有し，この一端部１５ａから下方の吸気バルブ６に向かって内向きに延びるように構成され，その一端部１５ａには，前記カム軸９と平行に延びるピン軸１６が回転自在に軸支され，このピン軸１６には，前記カム軸９におけるカム８に接当するカム接当部であるところのコロ体１７が回転自在に被嵌して設けられ，更に，前記ピン軸１６の両端は，前記揺動アーム１５の左右両側面から外向きに突出して，この両突出部には，詳しくは後述する支持ガイド部材２５におけるガイド片２５ａに対して接当するコロ体１８が回転自在に被嵌されている。

前記ブラケット部材１０の下面には，前記カム軸９と平行に延びるバルブリフト可変用操作軸１９が，ブラケット部材１０にボルト締結される前記軸受けキャップ体２０にて回転自在に軸支され，この操作軸１９には，前記揺動アーム１５における中程部に対して接当する支点部材としての支点ローラ２１が，その軸線を前記操作軸１９の軸線とを平行にして回転自在に取付けられている。

前記支点部材としての支点ローラ２１は，前記揺動アーム１５のうち長手方向の中程部における制御側面１５ｂに対して揺動アーム１５の長手方向に移動自在に接当しており，更に，この支点ローラ２１における前記揺動アーム１５の制御側面１５ｂに対する接当点２１ａを，前記操作軸１９の回転操作によって，揺動アーム１５の長手方向に移動するように構成している。

なお，前記揺動アーム１５における制御側面１５ｂは，前記操作軸１９を中心とする円弧面に構成されている。

一方，前記揺動アーム１５の一端部１５ａにおけるコロ体１７を，当該揺動アーム１５の一端部１５ａと前記軸受けキャップ体１０との間に設けた圧縮ばね２２の反発力にて前記カム８の外周面に対して押圧付勢することにより，前記カム８の回転により，前記揺動アーム１５が，前記操作軸１９における支点部材としての支点ローラ２１の接当点２１ａを回転中心の支点として左右方向に揺動回動するように構成している。

前記揺動アーム１５の他端部１５ｃに，前記ロッカアーム１４に回転自在に設けたコロ２３に接当するカム面２４を設けることにより，前記揺動アーム１５における左右方向への揺動回動によって，前記ロッカアーム１４を介して前記吸気バルブ６を，そのばね５に抗して開き作動するように構成している。

符号２５は，支持ガイド部材を示し，この支持ガイド部材２５は，前記カム軸９に被嵌するスリーブ体１１の外側に，前記カム軸９を中心として自在に回転するように被嵌しており，この支持ガイド部材２５には，前記揺動アーム１５における揺動回動の方向に延びるガイド片２５ａを一体に備え，このガイド片２５ａの下面に，前記揺動アーム１５の一端部１５ａにおけるピン軸１６上のコロ体１８を，当該揺動シーム１５における自在な揺動回動を許容するように接当することにより，当該揺動アーム１５が上向きの方向，つまり，その他端部１５ｃにおけるカム面２４がロッカアーム１４から離れる方向に移動するのを阻止するように構成している。

そして，前記ブラケット部材１０の上面における軸受けキャップ体１０に，先端が前記支持ガイド部材２５におけるガイド片２５ａの上面に接当する調節ねじ２６を螺合して成るナット部材２７を取付けることにより，前記支持ガイド部材２５を，回動調節してその回動位置に回動不能に固定するようにした回動調節機構２８を構成する。

なお，前記支持ガイド部材２５は，図２に示すように，前記カム軸９におけるカム８を挟む両側において，前記スリーブ体１１に回転自在に被嵌しており，前記揺動アーム１５の一端部１５ａにおけるピン軸１６の両コロ体１８が同時に接当する左右一対のガイド片２５ａを一体に備え，更に，この両ガイド片２５ａの各々に調節ねじ２６が接当するように構成されている。

また，前記支持ガイド部材２５は，図３に示すように，上半分の部分２５′と下半分の部分２５″とに分割して，この両者を互いにボルト２５ｂにて締結することにより，前記スリーブ体１１に対して回転自在に被嵌しての取付けが容易にできるように構成されている。

更にまた，前記操作軸１９に対して前記支点部材としての支点ローラ２１を回転自在に取付けるに際しては，図４〜図６に示すように構成している。

すなわち，前記支点ローラ２１の左右両端には，小径の支持軸２９を一体に設ける一方，前記操作軸１９の外周面には，前記支点ローラ２１における外周の一部が回転自在に嵌まる凹み溝３０と，前記両支持軸２９における外周の一部が回転自在に嵌まる軸受け用の凹み溝３１とを設けるとともに，当該外周面のうち前記両軸受け用の凹み溝３１の箇所に，円周方向に延びる環状溝３２を設けて，この両環状溝３２内に，ばね材にて円周の一部を切断するようにＣ型に構成して成るリング体３３を，着脱自在に嵌めることにより，この両リング体３３にて，前記支点ローラ２１における両支持軸２９が操作軸１９における軸受け用凹み溝３１内に回転自在に嵌まった状態に保持するという構成にしている。

この構成により，前記操作軸１９における回転中心から前記支点ローラ２１における回転中心までの距離Ｌを，前記支点ローラ２１を，前記操作軸１９から外向きに突出したアームの先端に軸支するように構成する場合に比べて大幅に短縮できるとともに，前記両リング体３３の着脱によって，前記支点ローラ２１の着脱を行うことができる。

なお，前記両リング体３３は，前記支点ローラ２１の支持軸２９の外周面に円周方向に延びるように環状溝２９ａにも着脱自在に嵌まることにより，前記支点ローラ２１のスラスト方向への移動を阻止するように構成している。

この場合，図５に示すように，前記両リング体３３における切断箇所の切断寸法Ｗを，前記支点ローラ２１における両支持軸２９のうち環状溝２９ａ内の部分における直径Ｄよりも適宜寸法だけ小さくして，前記両リング体３３における切断箇所を，前記支点ローラ２１における両支持軸２９の箇所に位置するように構成している。

これにより，前記操作軸１９に対する前記支点ローラ２１の着脱を，前記操作軸１９に前記リング体３３を被嵌装着したままの状態で，当該リング体３３の切断箇所をそのばね力に開くことによって行うことができる。

また，前記両リング体３３における切断箇所の両端に，当該リング体３３をそのばね力に抗して開くための操作片３３ａを，互いに外向きに傾斜するように一体に設けるという構成にすることにより，前記リング体３３をのばね力に抗して開くことが容易にできるとともに，前記支点ローラ２１の操作軸１９に対する取付けが，操作軸１９に前記両リング体３３を装着した状態で，この両リング体３３における両操作片３３ａの間から前記支点ローラ２１を，図５に矢印Ａで示すように，押し込むことで容易にできる。

更にまた，前記両リング体３３は，図４に示すように，操作軸１９に設けた環状溝３２に嵌まった状態で，前記揺動アーム１５の左右両側に位置していることから，この両リング体３３によって，前記揺動アーム１５における左右方向，つまり，前記操作軸１９の軸線方向へのスラスト移動を，当該揺動アーム１５における揺動回動の中心の部分において確実に，且つ，的確に規制するように構成することができる。

この構成において，揺動アーム１５が，その一端部１５ａにおけるコロ体１７が接当するカム８の回転により，リフト可変用操作軸１９における支点ローラ２１の接当点２１ａを回転中心の支点として，当該揺動アーム１５における上向き方向への移動，つまり，吸気バルブ６から離れる方向への移動が支持ガイド部材２５にて阻止された状態のもとで左右方向に揺動回動することにより，この揺動シーム１５の下端部１５ｃにおけるカム面２４にて，ロッカアーム１４を介して吸気バルブ６をそのばね５に抗して下向きに押し下げて，開き作動する。

そして，前記リフト可変用操作軸１９における支点ローラ２１を，操作軸１９の回転操作にて，前記揺動アーム１５における一端部１５ａ側に移動することにより，前記揺動アーム１５のうちその制御側面１５ｂに対する前記支点ローラ２１の接当点２１ａから一端部１５ａの前記コロ体１７がカム８に対して接当する力点までの力点長さが短くなることで，前記揺動アーム１５における揺動角度が大きくなるから，前記吸気バルブ６が開くときにおけるバルブリフトが大きくなる。

また，前記操作軸１９における支点ローラ２１を，操作軸１９の回転操作にて，前記揺動アーム１５における他端部１５ｃ側に移動することにより，前記力点長さが長くなることで，前記揺動アーム１５における揺動角度が小さくなるから，前記吸気バルブ６が開くときにおけるバルブリフトが小さくなるというように，前記リフト可変用操作軸１９における回転操作によって，前記吸気バルブ６におけるバルブリフトを，内燃機関の運転中において任意に変更することができる。

そこで，前記リフト可変用操作軸１９を，内燃機関における負荷に関連するアクチェータ（図示せず）により，内燃機関における負荷が増大すると，その支点ローラ２１が前記揺動アーム１５における一端部１５ａ側に移動し，負荷が低下すると，その支点ローラ２１が前記揺動アーム１５における他端部１５ｃ側に移動するように構成することにより，吸気バルブ６を開き作動するときにおけるバルブリフトを，内燃機関の負荷に応じて，高負荷のときに大きく，低負荷のときに小さくするというように自動的に制御することができる。

この場合において，前記操作軸１９における回転中心から前記支点ローラ２１における回転中心までの距離Ｌが短縮されていることにより，前記支点ローラにおける操作軸の単位角度当たりの移動量が小さくなることに加えて，前記操作軸の回転操作に必要な操作力が小さくなる。

なお，前記した実施の形態は，吸気バルブ６に対して適用した場合であったが，本発明は，吸気バルブに限らず，吸気バルブに代えて排気バルブに適用したり，或いは，吸気バルブと排気バルブとの両方に適用したりすることができることはいうまでもない。

本発明における実施の形態を示す図である。 図１のII−II視拡大断面図である。 図２のIII −III 視断面図である。 図１のIV−IV視拡大断面図である。 図４のＶ−Ｖ視断面図である。 図４の斜視図である。

符号の説明

１ シリンダブロック
２ シリンダ
２ａ シリンダの軸線
３ シリンダヘッド
４ 吸気ポート
６ 吸気バルブ
７ ブラケット部材
８ 吸気バルブ用カム
９ カム軸
１０ 軸受けキャップ
１１ スリーブ体
１５ 揺動アーム
１５ａ 揺動アームの一端部
１５ｂ 揺動アームの制御側面
１５ｃ 揺動アームの他端部
１９ バルブリフト可変用操作軸
２１ 支点ローラ
２４ カム面
３０，３１ 凹み溝
３２，３４ 環状溝
３３ リング体

Claims (2)

1. 吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブと，クランク軸に連動して回転するカム軸に設けたカムとの間に，長手方向の中程部にバルブリフト可変用操作軸に回転自在に設けた支点ローラを接当して成る揺動アームを配設し，この揺動アームの一端部を前記カムに，当該カムの回転によって揺動アームが前記支点部材への接当点を中心に揺動回動するように接当する一方，前記揺動アームの他端部に，当該揺動アームの揺動回動によって前記バルブを開閉作動するカム面を設け，更に，前記支点ローラにおける前記揺動アームに対する接当点を前記操作軸の回転にて前記揺動アームの長手方向に移動するように構成して成る動弁装置において，
   前記バルブリフト可変用操作軸の外周面に，前記支点ローラの一部が回転自在に嵌まる凹み溝を設け，更に，前記操作軸には，ばね材にて円周の一部を切断するようにＣ型に構成して成るリング体を着脱自在に被嵌して，このリング体にて前記支点ローラを前記凹み溝内に嵌まった状態に保持するように構成したことを特徴とする内燃機関におけるバルブリフト可変式動弁装置。
2. 前記請求項１の記載において，前記リング体における切断箇所を，当該切断箇所の切断寸法を，前記支点ローラの直径よりも小さくして，前記支点ローラの箇所に位置することを特徴とする内燃機関におけるバルブリフト可変式動弁装置。

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