JP2007278089A - 内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の可変動弁機構において、作用角の変更時における周溝内でのブッシュの移動に起因して発生する打音の低減を図る。
【解決手段】コネクトピン４４およびブッシュ４６を介してコントロールシャフト３２の動作がスライダ４３に伝えられることで、スライダ４３がコントロールシャフト３２に連動して軸方向に駆動されるようにした内燃機関の可変動弁機構において、コネクトピン４４およびブッシュ４６の両者には、当該コネクトピン４４の先端部４４ａがブッシュ４６側に移動する際にコネクトピン４４でブッシュ４６を押し上げるようにテーパー４４ａ１、４６ａ１が設けられ、さらに、ブッシュ４６がスライダ４３の周溝４３ｄ底壁側に移動するにしたがってブッシュ４６と周溝４３ｄ側壁との隙間が狭くなるように当該周溝４３ｄ側壁にテーパー４３ｄ１が設けられている。
【選択図】図７

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可変動弁機構に関する。

内燃機関（エンジン）の可変動弁機構として、機関バルブ（吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブ）の作用角やリフト量のようなバルブ特性を、エンジンの運転状態に応じて連続的に変更可能とする技術が知られている。このような可変動弁機構の一例に、エンジンのシリンダヘッドに固定され、機関バルブのカムシャフトと平行に設けられた円筒状のロッカシャフトと、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配設される複数の可変バルブリフト機構とを備えて構成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。

そして、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アと、カムシャフトのカムにより駆動される入力アームと、機関バルブをリフトさせる出力アームとを備えて構成されている。入力アームおよび出力アームは、スライダギア上に設けられ、軸方向に移動不能な状態でロッカシャフト（コントロールシャフト）を支持する支持部間に配設されている。

スライダギアには、コントロールシャフトが挿入される軸挿入孔が形成されている。また、スライダギアには、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。これに対し、入力アームの内周面にはスライダギア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、スライダギア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。

上記構成の内燃機関の可変動弁機構では、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、この入力アームと一体的に揺動する出力アームによって機関バルブがリフトされるようになっている。そして、機関バルブの作用角や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連動してスライダギアが軸方向に移動されると、スライダギアと入力アームおよび出力アームとの軸方向における相対位置が変化する。これにより、スライダギア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やリフト量が連続的に変更されるようになっている。
特開２００１−２６３０１５号公報

ところで、上述のような内燃機関の可変動弁機構においては、コントロールシャフトの軸方向への移動に連動してスライダギアが移動されるが、その際、コネクトピンおよびブッシュを介して、コントロールシャフトの動作がスライダギアに伝えられるように構成される場合がある。これについて、図１３を用いて説明する。

コントロールシャフト１０２が挿入されるスライダギア１０３の軸挿入孔１０３ｃの内周面に、周溝１０３ｄが形成されており、この周溝１０３ｄ内にブッシュ１０６が配設されている。ブッシュ１０６は、コネクトピン１０４を介してコントロールシャフト１０２に連結されている。具体的には、コネクトピン１０４がブッシュ１０６に形成されたピン挿入孔１０６ａとコントロールシャフト１０２に形成されたピン挿入孔１０２ａとに挿入されることで、ブッシュ１０６のコントロールシャフト１０２への連結が行われている。なお、コネクトピン１０４は、ロッカシャフト１０１の長孔１０１ａにも挿入されている。

しかしながら、コントロールシャフト１０２の軸方向への移動に伴う例えば吸気バルブの作用角の変更時においては、周溝１０３ｄ内でのブッシュ１０６の移動による両者の衝突により打音を発生させるという問題があった。具体的には、ブッシュ１０６と周溝１０３ｄ側壁との間の隙間がどの部位でも同じであるために、上記作用角の変更時においてブッシュ１０６が周溝１０３ｄ側壁に当たって発生する打音は常に同じレベルで発生することになる。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、コネクトピンおよびブッシュを介してコントロールシャフトの動作がスライダに伝えられるような内燃機関の可変動弁機構において、作用角の変更時における周溝内でのブッシュの移動に起因して発生する打音の低減を図ることを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。

すなわち、本発明は、 軸方向へ移動可能に設けられたコントロールシャフトと、コントロールシャフト上に配設される可変バルブリフト機構とを備え、可変バルブリフト機構には、コントロールシャフトが挿入される軸挿入孔が形成されているスライダと、そのスライダの外周面に形成されたヘリカルスプラインと係合し、カムシャフトからの力を受ける入力アームと、そのスライダの外周面に、入力アームと係合するヘリカルスプラインとは異なる方向に形成されたヘリカルスプラインと係合し、内燃機関の機関バルブをリフトさせる出力アームとが設けられており、スライダの軸挿入孔の内周面には周溝が形成され、この周溝内にはブッシュが配設されており、ブッシュに形成されたピン挿入孔とコントロールシャフトに形成された貫通孔とにコネクトピンが挿入されることで、ブッシュがコネクトピンを介してコントロールシャフトに連結されており、コネクトピンおよびブッシュを介してコントロールシャフトの動作がスライダに伝えられることで、スライダがコントロールシャフトに連動して軸方向に駆動されるようにした内燃機関の可変動弁機構において、前記コネクトピンおよびブッシュの両者には、当該コネクトピンの先端部がブッシュ側に移動する際にコネクトピンでブッシュを押し上げるようにテーパーが設けられ、さらに、ブッシュがスライダの周溝底壁側に移動するにしたがってブッシュと周溝側壁との隙間が狭くなるように当該周溝側壁にテーパーが設けられていることを特徴としている。

このような内燃機関の可変動弁機構では、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、この入力アームと一体的に揺動する出力アーム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や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が軸方向に移動されると、その動作がコネクトピンおよびブッシュを介してスライダに伝えられ、スライダが軸方向に移動される。このスライダの移動によって、スライダと入力アームおよび出力アームとの軸方向における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やリフト量が連続的に変更される。

そして、上記の構成によれば、コネクトピンおよびブッシュの両者に、当該コネクトピンの先端がブッシュ側に移動する際にコネクトピンでブッシュを押し上げるようにテーパーを設け、さらに、ブッシュがスライダの周溝底壁側に移動するにしたがってブッシュと周溝側壁との隙間が狭くなるように当該周溝側壁にテーパーを設けているので、コネクトピンによりブッシュをスライダの周溝底壁側に移動させてブッシュと周溝側壁とに生じている隙間を減少させることにより打音の低減を図ることができる。

また、本発明の内燃機関の可変動弁機構においては、前記スライダの周溝側壁のテーパーが前記コントロールシャフトの軸方向の荷重付加が作用する側の壁面のみに設けられたことを特徴としており、また、前記コントロールシャフトの軸方向の荷重付加が作用する側となるブッシュの側面が、クラウニング形状又は面取り形状になされていることを特徴としている。

本発明によれば、コネクトピンおよびブッシュの両者に、当該コネクトピンの先端がブッシュ側に移動する際にコネクトピンでブッシュを押し上げるようにテーパーを設け、さらにブッシュがスライダの周溝底壁側に移動するにしたがってブッシュと周溝側壁との隙間が狭くなるように当該周溝側壁にテーパーを設けているので、コネクトピンによりブッシュをスライダの周溝底壁側に移動させてブッシュと周溝側壁とに生じている隙間を減少させることにより打音の低減を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

以下では、本発明の可変動弁機構を車両に搭載されるエンジン（内燃機関）に適用した例を挙げて説明する。そして、以下の例では、可変動弁機構を吸気バルブについて適用した場合について述べる。ただし、排気バルブに対しても、吸気バルブの場合と同様に適用することが可能である。

まず、エンジンの概略構成について、図１、図２を用いて説明する。

この例のエンジン１０は、車両に搭載される直列４気筒ガソリンエンジンであって、４つの気筒（シリンダ：＃１〜＃４）１２を有するシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に取り付けられるシリンダヘッド１４とを備えている。各気筒１２内には、ピストン１３が往復運動可能な状態で収容されている。ピストン１３は、コネクティングロッドを介してクランクシャフト３４に連結されており、ピストン１３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３４の回転運動に変換される。

エンジン１０のシリンダヘッド１４には、各燃焼室１５に連通する吸気ポート１７と排気ポート１８とが各気筒１２ごとに一対ずつ設けられている。燃焼室１５には、点火プラグ１６が各気筒１２ごとに配置されている。

シリンダヘッド１４には、各吸気ポート１７を開閉する吸気バルブ２１と、各排気ポート１８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、バルブスプリング２１ａがそれぞれ設けられており、バルブスプリング２１ａの弾性力によって各吸気バルブ２１が吸気ポート１７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２２ａが設けられている。

吸気バルブ２１の上方には、各気筒１２ごとに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２５によって回転自在に支持されている。なお、支持壁２５は、シリンダヘッド１４に一体的に設けられたカムハウジングと、このカムハウジングにボルト締結等により脱着可能に取り付けられたカムキャップとで構成されている。

また、排気バルブ２２の上方に、各気筒１２ごとに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２６によって回転自在に支持されている。なお、支持壁２６は、シリンダヘッド１４に一体的に設けられたカムハウジングと、このカムハウジングにボルト締結等により脱着可能に取り付けられたカムキャップとで構成されている。

これら吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２４は、タイミングチェーン３５等を介してクランクシャフト３４に駆動連結されている。そして、クランクシャフト３４の回転がタイミングチェーン３５等を介して吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２４に伝達され、各カムシャフト２３、２４の回転によって、吸気バルブ２１および排気バルブ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、および、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２７ａを有するロッカアーム２７が揺動自在に配置されている。さらに、吸気バルブ２１および排気バルブ２２の各上端部の近傍には、油圧式のラッシュアジャスタ２８がそれぞれ配置されている。ロッカアーム２７には、バルブスプリング２１ａ（２２ａ）の圧縮反力とラッシュアジャスタ２８の押し上げ力とが伝達されている。これにより、ロッカアーム２７のローラ２７ａがほぼ上方に付勢されている。そして、この例では、ローラ２７ａは、各排気カム２４ａに対しては直接的に接触されている一方で、各吸気カム２３ａに対しては以下に述べるような可変動弁機構３０を介して間接的に接触されている。なお、ロッカアームとして、ローラを備えないものを用いてもよい。

上述のようなエンジン１０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８を用いて詳しく説明する。なお、図３の矢印Ｆは、アクチュエータ３３から離れる方向を示し、矢印Ｒは、アクチュエータ３３に近づく方向を示す。

可変動弁機構３０は、吸気バルブ２１の作用角およびリフト量（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２７との間に配設されている。なお、ロッカアーム２７は、一端がラッシュアジャスタ２８に支持され、他端が吸気バルブ２１上端のタペット２１ｂに当接している。

ここで、吸気バルブ２１の作用角とは、図１０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１０ではクランク角で表現している）である。また、リフト量（最大リフト量）は、吸気バルブ２１が開弁時において可動範囲の最も下方まで移動（リフト）したときの吸気バルブ２１の移動量である。これらの作用角およびリフト量は、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気筒当た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、および、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３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１４に設けられた複数の支持壁２５に、軸方向およ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」と称する。

ロッカシャフト３１には、隣り合う支持壁２５、２５によって挟まれた箇所に軸方向に延びる長孔（貫通孔）３１ａが形成されている。この長孔３１ａには、後述するコネクトピン４４が挿通されている。また、ロッカシャフト３１には、その中心軸まわりで長孔３１ａの反対側の箇所にコネクトピン４４を外部から挿入するための挿入用孔（貫通孔）３１ｂが形成されている（図７）。挿入用孔３１ｂは、組み付け状態では、図７に示すように、コントロールシャフト３２の貫通孔３２ａとは軸方向の位置が異なるような位置に設けられている。

コントロールシャフト３２は、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。コントロールシャフト３２は、アクチュエータ３３によって軸方向（Ｆ方向またはＲ方向）に前進・後退される。コントロールシャフト３２には、コントロールシャフト３２の内部を径方向に貫通する貫通孔３２ａが形成されている。この貫通孔３２ａには、後述するコネクトピン４４が挿入されている。

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、コントロールシャフト３２と連動して移動可能なスライダギア４３と、吸気カムシャフト２３の吸気カム２３ａにより駆動される入力アーム（カム被打部材）４１と、吸気バルブ２１をリフトさせる出力アーム（バルブ打部材）４２とを備えている。入力アーム４１および出力アーム４２は、スライダギア４３上に設けられ、軸方向に移動不能な状態でロッカシャフト３１（コントロールシャフト３２）を支持する一対の支持壁２５、２５間に配設されている。なお、出力アーム４２と支持壁２５との間には、スライダギア４３に対する入力アーム４１および出力アーム４２の軸方向における初期相対位置を調整するための板状のシム４５が介装されている。

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ア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の軸方向両側には、一対の出力アーム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、スライダギア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。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および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、スライダギア４３が配設されている。スライダギア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。

スライダギア４３は、中心に軸挿入孔４３ｃを有する略円筒形状に加工されている。スライダギア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、スライダギア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。

スライダギア４３の内壁の軸方向中央部には、周方向に延びる周溝４３ｄが形成されている。また、この周溝４３ｄは、貫通孔４３ｅによってスライダギア４３の外部に連通されている（図８）。

そして、入力アーム４１のローラ４１ｅは、シリンダヘッド１４に圧縮状態で配設されたロストモーションスプリング２９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２１ａによってロッカアーム２７のローラ２７ａ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２７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、スライダギア４３と、ロッカシャフト３１およびコントロールシャフト３２との結合形態について、図７、図８を用いて説明する。

ロッカシャフト３１の外側のスライダギア４３を、ロッカシャフト３１内のコントロールシャフト３２に動力伝達可能に連結するために、スライダギア４３の周溝４３ｄ内には、縦断面円弧状のブッシュ４６が配設されている。ブッシュ４６には、周方向中間にピン挿入孔（貫通孔）４６ａが形成されている。

ブッシュ４６は、コネクトピン４４を介してコントロールシャフト３２に連結されている。具体的には、コネクトピン４４の先端部４４ａがブッシュ４６のピン挿入孔４６ａに挿入されており、コネクトピン４４の末端部４４ｂがコントロールシャフト３２の貫通孔３２ａに挿入されている。また、コネクトピン４４の中間部４４ｃがロッカシャフト３１の長孔３１ａに挿入されている。コネクトピン４４は、ロッカシャフト３１の内壁によって、挿入方向の反対側への移動が規制されている。

コネクトピン４４およびブッシュ４６の組み付けは次のようにして行われる。まず、ブッシュ４６をスライダギア４３の軸挿入孔４３ｃから周溝４３ｄ内に挿入する。そして、コントロールシャフト３２を挿入した状態のロッカシャフト３１をスライダギア４３の軸挿入孔４３ｃに挿入する。次に、コネクトピン４４をスライダギア４３の貫通孔４３ｅから周溝４３ｄ内に挿入する。このとき、スライダギア４３の貫通孔４３ｅと、ロッカシャフト３１の挿入用孔３１ｂと、コントロールシャフト３２の貫通孔３２ａと、ブッシュ４６のピン挿入孔４６ａとの位置合わせを行った状態で、コネクトピン４４をスライダギア４３の貫通孔４３ｅ側から挿入する。そして、コネクトピン４４を、その末端４４ｅがロッカシャフト３１の挿入用孔３１ｂから抜け出るまで挿入する。その後、ロッカシャフト３１を、挿入用孔３１ｂが図７に示す位置に移動するまで軸方向に動かして、コネクトピン４４が挿入用孔３１ｂ内へ抜け落ちないようにする。

上述のように組み付けられたスライダギア４３は、次のように動作する。

コントロールシャフト３２は、ロッカシャフト３１の長孔３１ａの軸方向の長さの範囲内で、ロッカシャフト３１に対して軸方向に移動可能となっている。また、スライダギア４３は、周溝４３ｄとブッシュ４６との係合により、コントロールシャフト３２に対する軸方向の位置が固定されているので、アクチュエータ３３の駆動によりコントロールシャフト３２が軸方向に移動されると、その動作がコネクトピン４４およびブッシュ４６を介してスライダギア４３に伝えられる。これにより、コントロールシャフト３２に連動してスライダギア４３が軸方向に移動する。加えて、ブッシュ４６がスライダギア４３の周溝４３ｄ内を周方向に移動可能となっているので、その範囲内で、スライダギア４３がコントロールシャフト３２に対し回動可能となっている。これにより、コントロールシャフト３２が軸方向に移動されると、スライダギア４３は、軸方向に移動しながら、コントロールシャフト３２に対して回動する。

また、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、そのトルクが入力アーム４１からスライダギア４３を介して出力アーム４２に伝達されるが、このとき、スライダギア４３は、ロッカシャフト３１（コントロールシャフト３２）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、スライダギア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、スライダギア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。

したがって、コントロールシャフト３２の前進・後退によりスライダギア４３を軸方向に移動させて、スライダギア４３と、入力アーム４１および出力アーム４２、４２との軸方向における相対位置を変化させることによって、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るようになっている。

以上のようにして、入力アーム４１のローラ４１ｅと出力アーム４２のノーズ４２ｃとの相対位相差が変更されると、吸気バルブ２１の作用角およびリフト量が変更される。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）、吸気バルブ２１の作用角および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）、吸気バルブ２１の作用角およびリフト量は最も大きくなる。

そして、この例の可変動弁機構３０においては、共通する１本のコントロールシャフト３２に各気筒１２ごとのスライダギア４３がそれぞれ配置されているので、コントロールシャフト３２の軸方向の前進・後退に応じて、全ての気筒１２の吸気バルブ２１の作用角およびリフト量が同時に変更されるようになっている。

次に、可変動弁機構３０の動作について、図１１、図１２を用いて説明する。

まず、図１１を参照して、コントロールシャフト３２を最大限までアクチュエータ３３から離れる方向（図３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２７のローラ２７ａ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はリフト量が「０」の状態（エンジン１０の吸気ポート１７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ともない、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およびスライダギア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２７のローラ２７ａに当接し、カム面４２ｄの押圧によってローラ２７ａが押し下げられる。

図１１（ｂ）に示すように、ロッカアーム２７のローラ２７ａがカム面４２ｄにより押圧されているとき、ロッカアーム２７がラッシュアジャスタ２８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２７の揺動量（揺動範囲）が最も大きくなり、吸気バルブ２１は最大の作用角および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を最大限までアクチュエータ３３に近づける方向（図３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２７ａ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２７ａ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２７のローラ２７ａ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２７ａ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２７の揺動量（揺動範囲）は小さくなる。

図１２（ｂ）に示すように、ロッカアーム２７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のローラ２７ａの変位量は最も小さくなり、吸気バルブ２１が最小の作用角および最大リフト量で開閉されるようになる。なお、図１２では、吸気バルブ２１の最大リフト量が「０」となる場合を示しているため、吸気カム２３ａがローラ４１ｅを最大限に押し下げた場合でも、図１２（ｂ）に示すように、吸気バルブ２１のリフト量が「０」の状態に維持される。ただし、吸気バルブ２１の最小の最大リフト量は、「０」だけに限られず、例えば、図１２（ｂ）の想像線で示すように、Ｌｍｉｎであってもよい。

以上述べたように、可変動弁機構３０では、コントロールシャフト３２が軸方向に移動されると、その動作がコネクトピン４４およびブッシュ４６を介してスライダギア４３に伝えられ、スライダギア４３が軸方向に移動される。このスライダギア４３の移動によって、各可変バルブリフト機構４０において、スライダギア４３と、入力アーム４１および出力アーム４２、４２との軸方向における相対位置が変化する。これにより、スライダギア４３上の入力アーム４１と出力アーム４２とが相対回転して、両者の相対位相差が変更され、吸気バルブ２１の作用角およびリフト量が連続的に変更されるようになっている。

ところで、本発明の主要部である前記スライダギア４３の周溝４３ｄ、コネクトピン４４およびブッシュ４６は主に図９に示すように形成されており、以下詳説する。

まず、コネクトピン４４の先端部４４ａとブッシュ４６のピン挿入孔４６ａとにはテーパーが形成されている。具体的には、先端部４４ａには先細となるようにテーパー４４ａ１が形成されるとともに、ピン挿入孔４６ａには上記テーパー４４ａ１に対応してコネクトピン４４の挿入側から周溝４３ｄ底壁側にかけて縮径されたテーパー４６ａ１が形成されている。これらテーパー４４ａ１とテーパー４６ａ１とは、テーパー４４ａ１の角度αがテーパー４６ａ１の角度α′と同じか若干小さくなる（α≦α′）ように設定されており、このようなテーパーの形状によってコネクトピン４４の先端部４４ａがブッシュ４６側に移動する際にこのコネクトピン４４でブッシュ４６を周溝４３ｄ底壁側に押し上げるようにしている。

また、周溝４３ｄの側壁にもテーパー面４３ｄ１が形成されるとともに、このテーパー４３ｄ１の角度βがα、α′よりも大きくなる［α（α′）＜β］ように設定されており、ブッシュ４６が周溝４３ｄ底壁側に移動するにしたがってブッシュ４６の側面と周溝４３ｄ側壁との隙間が狭くなるようにしている。

このように各テーパーの角度を［α（α′）＜β］に設定することで、ブッシュ４６のの周溝４３ｄ底壁側への移動に伴って上記隙間を効率良く小さくすることができ、この隙間の減少に見合うだけの打音の低減を図ることができる。

なお、上述した周溝４３ｄ側壁のテーパー４３ｄ１は、コントロールシャフト３２の軸方向の移動に伴う作用角の変更時に荷重付加が作用する側の壁面のみに設ければよく（例えば図９における左側の壁面）、また必要であれば両壁面に設けてもよい。

さらに、前記コントロールシャフト３２の軸方向の移動に伴う作用角の変更時に荷重付加が作用する側となるブッシュ４６の側面を、図９に破線で示すクラウニング形状４６ｃ、又は面取り形状に施してもよい。これによりブッシュ４６が周溝４３ｄ側壁のテーパー４３ｄ１に角当たりすることを防止でき、この角当たりによる両者の損傷などを防止することができる。

本発明を適用するエンジンの可変動弁機構の一実施形態を示す断面図である。 エンジンのシリンダヘッドを示す平面図である。 可変動弁機構の入力アーム、出力アーム等を示す斜視図である。 可変動弁機構のスライダギア、入力アーム、出力アーム等を示す分解斜視図である。 可変動弁機構のスライダギア、ロッカシャフト、コントロールシャフト等を示す斜視図である。 可変動弁機構のスライダギア、入力アーム、出力アーム等を示す水平破断斜視図である。 可変動弁機構のスライダギア、ロッカシャフト、コントロールシャフト、ブッシュ、コネクトピンの組み付けを示す断面図である。 図７のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 スライダギアの周溝、コネクトピンおよびブッシュの具体的な形状を示す断面図である。 可変動弁機構により変更される吸気バルブの作用角およびリフト量を示す図である。 入力アームと出力アームとの相対位相差を最大にした場合の可変動弁機構の動作説明に用いる側面図である。 入力アームと出力アームとの相対位相差を最小にした場合の可変動弁機構の動作説明に用いる側面図である。 従来の可変動弁機構のスライダギア、ロッカシャフト、コントロールシャフト、ブッシュ、コネクトピンの組み付けを示す断面図である。

符号の説明

１０ エンジン
３０ 可変動弁機構
３２ コントロールシャフト
３２ａ 貫通孔
４０ 可変バルブリフト機構
４１ 入力アーム
４２ 出力アーム
４３ スライダギア
４３ｃ 軸挿入孔
４３ｄ 周溝
４３ｄ１ テーパー
４４ コネクトピン
４４ａ 先端部
４４ａ１ テーパー
４６ ブッシュ
４６ａ ピン挿入孔
４６ａ１ テーパー

Claims (3)

1. 軸方向へ移動可能に設けられたコントロールシャフトと、
   コントロールシャフト上に配設される可変バルブリフト機構とを備え、
   可変バルブリフト機構には、コントロールシャフトが挿入される軸挿入孔が形成されているスライダと、そのスライダの外周面に形成されたヘリカルスプラインと係合し、カムシャフトからの力を受ける入力アームと、そのスライダの外周面に、入力アームと係合するヘリカルスプラインとは異なる方向に形成されたヘリカルスプラインと係合し、内燃機関の機関バルブをリフトさせる出力アームとが設けられており、
   スライダの軸挿入孔の内周面には周溝が形成され、この周溝内にはブッシュが配設されており、
   ブッシュに形成されたピン挿入孔とコントロールシャフトに形成された貫通孔とにコネクトピンが挿入されることで、ブッシュがコネクトピンを介してコントロールシャフトに連結されており、
   コネクトピンおよびブッシュを介してコントロールシャフトの動作がスライダに伝えられることで、スライダがコントロールシャフトに連動して軸方向に駆動されるようにした内燃機関の可変動弁機構において、
   前記コネクトピンおよびブッシュの両者には、当該コネクトピンの先端部がブッシュ側に移動する際にコネクトピンでブッシュを押し上げるようにテーパーが設けられ、さらに、ブッシュがスライダの周溝底壁側に移動するにしたがってブッシュと周溝側壁との隙間が狭くなるように当該周溝側壁にテーパーが設けられていることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
2. 前記スライダの周溝側壁のテーパーは、前記コントロールシャフトの軸方向の荷重付加が作用する側の壁面のみに設けられたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁機構。
3. 前記コントロールシャフトの軸方向の荷重付加が作用する側となるブッシュの側面が、クラウニング形状又は面取り形状になされていることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁機構。

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