JP2008025411A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の可変動弁装置において、伝達機構を構成する揺動部材に対する付勢部材の当接位置を工夫することにより、揺動部材の小型・軽量化を図ると共に動弁カムに対する揺動部材の追随性の向上を図る。
【解決手段】可変動弁装置は、吸気カム15ａの弁駆動力を吸気弁11に伝達すると共に吸気弁11の最大リフト量を変更可能な伝達機構Ｔと、付勢部材60とを備える。制御部材70により駆動されるホルダ30に揺動可能に支持されるサブカム40は、吸気カム15ａに当接するローラ43と、吸気カム15ａの弁駆動力を吸気弁11に出力する駆動カム部46と、付勢部材60に当接する作用部Ａとを有する。作用部Ａは、付勢当接点45a1，45b1が揺動中心線Ｌｓよりもカム当接点43ａの近くに位置すると共に付勢力の作用線Ｌ１が揺動中心線Ｌｓの方向から見てローラ43と重なるように、ローラ43の近傍に設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関において、機関弁としての吸気弁および排気弁の少なくとも一方の最大リフト量を変更可能な可変動弁装置に関する。

内燃機関の可変動弁装置が、動弁カムの弁駆動力を機関弁に伝達すると共に制御部材により駆動されて機関弁の最大リフト量を変更可能な伝達機構と、伝達機構を構成する揺動部材を動弁カムに当接させる付勢力を発生する付勢部材とを備えるものは知られている（例えば特許文献１参照）。このような可変動弁装置において、揺動部材は、制御部材により駆動されて変位するホルダに揺動可能に支持され、付勢部材は、揺動部材の作用部に付勢力を作用させて、揺動部材のカム当接部を動弁カムに当接させる。
特開２００５−３１５１８２号公報

可変動弁装置の伝達機構を構成する揺動部材において、カム当接部と作用部とが揺動中心線を挟んで設けられるなど、カム当接部の動弁カムとのカム当接点と作用部の付勢部材との付勢当接点とが離れていると、揺動部材が大型になるうえ、揺動部材の剛性を低下させる原因になる。そして、揺動部材の剛性が小さいと、付勢部材の付勢力により揺動部材が変形しやすくなるため、動弁カムに対する揺動部材の追随性が低下し、機関弁の開閉制御の精度が低下する。そこで、肉厚の増加などにより揺動部材の剛性を高めようとすると、揺動部材が大型化し、さらにその重量が増加して、伝達機構の大型化および重量増を招来する。また、揺動部材の慣性質量の増加に起因する追随性の低下を防止するために、付勢部材の付勢力を大きくすると、揺動部材を通じて動弁カムに作用する該付勢力に抗して動弁カムを駆動するための動力が増加して、燃費が悪化する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１〜４記載の発明は、内燃機関の可変動弁装置において、伝達機構を構成する揺動部材に対する付勢部材の当接位置を工夫することにより、揺動部材の小型・軽量化を図ると共に動弁カムに対する揺動部材の追随性の向上を図ることを目的とする。そして、請求項２，３記載の発明は、さらに、揺動中心線方向での揺動部材の小型化を図ると共に作用部の耐久性の向上を図ることを目的とし、請求項３記載の発明は、さらに、支持軸の潤滑性を向上させることを目的とし、請求項４記載の発明は、さらに、揺動部材が当接する作用部を利用することにより、支持軸の移動を規制する止め輪の、アーム部から離脱防止効果を高めることを目的とする。

請求項１記載の発明は、内燃機関の機関弁を駆動するための動弁カムと、前記動弁カムの弁駆動力を前記機関弁に伝達すると共に制御部材により駆動されて前記機関弁の最大リフト量を変更可能な伝達機構と、前記伝達機構を前記動弁カムに当接させる付勢力を発生する付勢部材とを備える内燃機関の可変動弁装置であって、前記伝達機構は、前記制御部材により駆動されるホルダと、前記ホルダに揺動可能に支持される揺動部材とを備え、前記揺動部材は、前記動弁カムにカム当接点で当接するカム当接部と、前記動弁カムから前記カム当接部に入力された前記弁駆動力を前記機関弁に出力する出力部と、前記付勢部材に付勢当接点で当接する作用部とを有する内燃機関の可変動弁装置において、前記作用部は、前記付勢当接点が前記揺動部材の揺動中心線よりも前記カム当接点の近くに位置すると共に前記付勢力の作用線が前記揺動中心線の方向から見て前記カム当接部と重なるように、前記カム当接部の近傍に設けられる内燃機関の可変動弁装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記カム当接部は、前記揺動部材のアーム部に設けられる支持軸に設けられるローラであり、前記作用部は、前記アーム部を挟んで前記ローラとは反対側に突出する前記支持軸の円柱状の軸端部であるものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記カム当接部は、前記揺動部材のアーム部に回転可能に設けられる支持軸に設けられるローラであり、前記作用部は、前記アーム部を挟んで前記ローラとは反対側で前記アーム部から突出する突出部であり、前記突出部は前記アーム部と前記支持軸との摺動部に供給される潤滑油を溜める油溜め部を形成するものである。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記支持軸は、前記アーム部の装着溝に装着される止め輪により軸方向での移動が規制され、前記突出部は前記装着溝が設けられるアーム部に一体成形されているものである。

請求項１記載の発明によれば、伝達機構の揺動部材において、カム当接部を動弁カムに押し付ける付勢部材が当接する作用部がカム当接部の近傍に設けられるので、さらに具体的には、カム当接部は付勢当接点での付勢力の作用線と重なる位置にあることにより、カム当接点と付勢当接点との距離を短くすることができるので、揺動部材が小型・軽量化され、しかもカム当接点と付勢当接点との間での揺動部材の変形が抑制される結果、動弁カムに対する揺動部材の追随性が向上して、機関弁の開閉制御の精度が向上する。
請求項２記載の事項によれば、作用部をカム当接部であるローラの近傍に容易に設けることができるうえ、軸端部はアーム部を挟んでローラとは反対側に位置するため、アーム部を揺動中心線方向でローラに近接させることができるので、アーム部を揺動中心線方向で小型化できて、揺動部材が軽量化される。
請求項３記載の事項によれば、作用部をカム当接部であるローラの近傍に容易に設けることができるうえ、突出部はアーム部を挟んでローラとは反対側に位置するため、アーム部を揺動中心線方向でローラに近接させることができるので、アーム部を揺動中心線方向で小型化できて、揺動部材が軽量化される。さらに、突出部により形成される油溜め部に溜まった潤滑油がアーム部と支持軸との摺動部に供給されるので、支持軸の潤滑性が向上する。また、支持軸をアーム部に組み付ける際に、突出部を支持軸の案内部として利用できるので、支持軸の組付性が向上する。
請求項４記載の事項によれば、止め輪の装着溝が設けられるアーム部の剛性が突出部により高められるため、ローラおよび支持軸を通じてアーム部に作用する弁駆動力によるアーム部の変形が抑制されるので、付勢部材が当接する作用部を利用することにより、アーム部からの止め輪の離脱防止効果が高められる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図９を参照して説明する。
図１，図２を参照すると、本発明が適用された可変動弁装置（以下、「可変動弁装置」という。）は頭上カム軸型の動弁装置Ｖに備えられ、該動弁装置Ｖは、クランク軸が車幅方向に延びる横置き配置で車両に搭載される多気筒４ストローク内燃機関Ｅに備えられる。内燃機関Ｅは、配列方向に直列に配列された複数のシリンダ１ａ、ここでは４つのシリンダ１ａが一体成形されたシリンダブロック１と、シリンダブロック１の上端部に結合されるシリンダヘッド２と、シリンダヘッド２の上端部に結合されるヘッドカバー３とから構成される機関本体を備える。
なお、この明細書において、特に断らない限り、上下方向はシリンダ１ａのシリンダ軸線Ｌｃの方向と一致するものとする。

各シリンダ１ａには、コンロッドを介してクランク軸に連結されるピストン４が往復動可能に嵌合する。シリンダヘッド２には、各シリンダ１ａに対応して、シリンダ軸線方向でピストン４に対向する部分に燃焼室５が形成され、さらに各燃焼室５にそれぞれ開口する１対の吸気口を有する吸気ポート６および１対の排気口を有する排気ポート７が形成される。各燃焼室５に臨む点火栓８は、点火栓８に接続される点火コイルと共にシリンダヘッド２に一体成形された円筒状の保持部２ａに保持される収容筒９内に挿入されてシリンダヘッド２に取り付けられる。

シリンダヘッド２には、いずれも弁バネ10により常時閉弁方向に付勢されるポペット弁からなる機関弁としての吸気弁11および排気弁12が往復動可能に設けられる。シリンダ１ａ毎（または燃焼室５毎）に設けられる１対の吸気弁11および１対の排気弁12は、動弁装置Ｖにより開閉駆動されて、それぞれ１対の前記吸気口および１対の前記排気口を開閉する。動弁装置Ｖはシリンダヘッド２とヘッドカバー３とで形成される動弁室13に配置される。

吸気ポート６の入口が開口するシリンダヘッド２の側部２ｉに取り付けられる内燃機関Ｅの吸気装置を通って吸入された空気は、シリンダヘッド２に取り付けられた燃料噴射弁14から噴射された燃料と混合し、吸気行程において開弁した吸気弁11を経て吸気ポート６を通って燃焼室５に吸入され、ピストン４が上昇する圧縮行程において燃料と混合した状態で圧縮される。混合気は圧縮行程の終期に点火栓８により点火されて燃焼し、ピストン４が下降する膨張行程において燃焼ガスの圧力により駆動されるピストン４がクランク軸を回転駆動する。燃焼ガスは、ピストン４が上昇する排気行程において開弁した排気弁12を経て、排気ガスとして、燃焼室５から排気ポート７を通った後、排気ポート７の出口が開口するシリンダヘッド２の側部２ｅに取り付けられる排気装置を通って内燃機関Ｅの外部に排出される。

シリンダヘッド２に設けられる動弁装置Ｖは、動弁カムとしての吸気カム15ａが設けられる吸気カム軸15を備えると共に吸気弁11を駆動して開閉する吸気側動弁装置Ｖｉと、動弁カムとしての排気カム16ａが設けられる排気カム軸16を備えると共に排気弁12を駆動して開閉する排気側動弁装置Ｖｅとから構成される。そして、この実施形態において、吸気側動弁装置Ｖｉは、吸気弁11の最大リフト量を含む弁作動特性を内燃機関Ｅの運転状態に応じて変更可能な可変動弁装置から構成される。

シリンダ軸線Ｌｃを含むと共に吸気カム軸15の回転中心線Ｌｉに平行な中心平面Ｐｃに直交する方向（以下、「直交方向」という。）で中心平面Ｐｃを挟んで配置される両カム軸15，16は、それぞれクランク軸の回転中心線に平行であると共に互いに平行な回転中心線Ｌｉ，Ｌｅを有するように、シリンダヘッド２に一体に設けられるカム軸ホルダを介してシリンダヘッド２に回転可能に支持される。該カム軸ホルダは、シリンダヘッド２に吸気カム軸15の回転中心線Ｌｉの方向（シリンダ１ａの前記配列方向でもあり、以下「軸線方向」という。）に間隔をおいて設けられる複数の軸受部17を有する。各軸受部17は、シリンダヘッド２に一体成形された下軸受部17ａと、下軸受部17ａにボルトにより結合される上軸受部とから構成される。そして、前記上軸受部は、後述するホルダ30および制御軸71を支持する吸気側第１上軸受部17ｂと、吸気カム軸15を支持すると共に第１上軸受部17ｂを介して下軸受部17ａに結合される吸気側第２上軸受部17ｃと、排気カム軸16を支持する排気側上軸受部17ｄとからなる。

両カム軸15，16は、クランク軸の軸端部と両カム軸15，16の軸端部とに掛け渡されるチェーンを備える動弁用伝動機構18を介して伝達されるクランク軸の動力によりその１／２の回転速度で回転駆動される。さらに、伝動機構18と吸気カム軸15との間の動力伝達経路にはクランク軸に対する吸気カム軸15の位相を内燃機関Ｅの運転状態に応じて変更可能な油圧式の位相可変装置19が設けられる。
また、シリンダ１ａ毎に、回転中心線Ｌｉを有すると共に後述する伝達機構Ｔの数に等しい１つの吸気カム15ａと、回転中心線Ｌｅを有すると共に排気弁12の数に等しい数である１対の排気カム16ａが、軸線方向で隣接する軸受部17間に配置される。吸気カム15ａは、軸線方向で伝達機構Ｔの中央に配置される。

排気側動弁装置Ｖｅは、排気カム軸15および排気弁12を駆動して開閉するための排気カム16ａのほかに、シリンダ１ａ毎に、排気カム16ａの弁駆動力を排気弁12に伝達する１対のロッカアーム20を備える。下軸受部17ａに支持されるロッカ軸21に揺動可能に支持される各ロッカアーム20は、そのローラ20ａにおいて排気カム16ａに当接し、その排気弁12を押圧すべく排気弁12に当接する調整ねじを有する押圧部20ｂを有する。排気カム16ａは、ロッカアーム20を揺動させ、該ロッカアーム20を介して排気弁12を開閉する。

併せて図３，図４を参照すると、吸気側動弁装置Ｖｉは、吸気カム軸15および吸気弁11を駆動して開閉するための吸気カム15ａのほかに、吸気カム15ａの弁駆動力を吸気弁11に伝達すると共に吸気弁11の最大リフト量を変更可能な伝達機構Ｔと、最大リフト量を変更するために伝達機構Ｔのホルダ30を駆動する制御部材70と、伝達機構Ｔを吸気カム15ａに当接させる付勢力を発生する付勢部材60とを備える。そして、制御部材70は内燃機関Ｅの運転状態に応じてホルダ30を駆動し、シリンダヘッド２に対して変位するホルダ30の変位量または変位に応じて吸気弁11の弁作動特性である最大リフト量および開閉時期が変更される。

伝達機構Ｔは、吸気カム軸15の回転中心線Ｌｉに平行な変位中心線としての揺動中心線であるホルダ中心線Ｌｈを中心にシリンダヘッド２に対して変位可能、この実施形態では揺動可能に支持されて制御部材70の制御力により駆動されて揺動（すなわち変位）するホルダ30と、揺動中心線Ｌｓを中心に揺動可能にホルダ30に支持されると共に吸気カム15ａにより駆動されて揺動する入力側揺動部材としてのサブカム40と、揺動中心線Ｌｒを中心に揺動可能にホルダ30に支持されると共にサブカム40により駆動されて揺動する出力側揺動部材としてのロッカアーム50とを備える。ロッカアーム50は、サブカム40を介して伝達された吸気カム15ａの弁駆動力を吸気弁11に作用させる。また、ホルダ中心線Ｌｈ、両揺動中心線Ｌｓ，Ｌｒおよび制御軸71の回転中心線Ｌｄは、各カム軸15，16の回転中心線Ｌｉ，Ｌｅに平行である。

制御部材70は、シリンダヘッド２に対して回転可能に支持されると共に動弁室13外でシリンダヘッド２に取り付けられるアクチュエータとしての電動モータＭにより回転駆動される制御軸71と、シリンダヘッド２に一体成形されて設けられた円筒状の収容部２ｂに収容される制御用付勢部材72とから構成される。電動モータＭにより回転位置が制御される制御軸71には、ホルダ30を揺動または停止させる駆動力をホルダ30に作用させる制御カム71ａが設けられる。該制御カム71ａはインボリュート形状のカム面を有する。
電動モータＭは、機関回転速度や機関負荷などの内燃機関Ｅの運転状態を検出する運転状態検出手段からの検出信号が入力される電子制御ユニットにより制御されて、運転状態に応じて設定された回転方向および回転数でホルダ30を駆動する。
また、制御用付勢部材72は、連結壁34に当接する押圧部73ａを有するロッド状の押圧部材73と、収容部２ｂに収容されると共に収容部２ｂと押圧部73ａとの間に配置されて押圧部材73を囲む弾発部材である圧縮コイルバネからなるバネ74とにより構成される。収容部２ｂは保持部２ａに連結されているので、収容部２ｂの剛性が高められ、制御用付勢部材72を安定して保持する。

軸線方向で隣接する軸受部17間で吸気カム15ａの下方に、シリンダ１ａ毎に配置されるホルダ30は、軸線方向（ホルダ中心線Ｌｈまたは各揺動中心線Ｌｓ，Ｌｒの方向でもある。）から見て（以下、「側面視」という。）、軸線方向に離隔する１対のアーム部31ａ，31ｂと、直交方向での各アーム部31ａ，31ｂの両端部を同士をそれぞれ連結する１対の連結壁33，34と、各アーム部31ａ，31ｂに設けられて互いに離れる方向に突出する共に軸受部17に枢支される円柱状の１対のホルダ支点部32ａ，32ｂと、直交方向でホルダ支点部32ａ，32ｂよりもシリンダ軸線Ｌｃ寄りに配置されてサブカム40およびロッカアーム50をそれぞれ枢支する支持部としての第１支持軸35および支持部としての第２支持軸であるロッカ軸36と、を有する。ここで、１対のアーム部31ａ，31ｂ、１対のホルダ支点部32ａ，32ｂおよび１対の連結壁33，34は一体成形された単一の部材を構成し、該単一の部材は、１対のアーム部31ａ，31ｂおよび１対の連結壁33，34により形成されて、内側にサブカム40およびロッカアーム50が収容される収容空間39を形成する枠状部材である。

１対の連結壁33，34は、直交方向で（または側面視で）ホルダ支点部32ａ，32ｂを挟む位置に設けられる。１対のホルダ支点部32ａ，32ｂにより規定されるホルダ中心線Ｌｈは、吸気弁11の弁ステム11ａの延長上に位置する。支持軸35は、各アーム部31ａ，31ｂのボス部を貫通するボルト35ａと、該ボルト35ａに挿入されて支持された円筒状の軸35ｂとにより構成される（図５も参照）。ロッカ軸36は、各アーム部31ａ，31ｂに挿入されて止め輪により抜け止めされた円柱状の軸により構成される。ホルダ30において、両連結壁33，34、サブカム40を支持する支持軸35、およびロッカアーム50を支持するロッカ軸36は、いずれも両アーム部31ａ，31ｂを連結する連結部である。そして、両連結壁33，34は、ホルダ30の剛性を高めるために高剛が高い部分であり、支持軸35およびロッカ軸36はそれぞれサブカム40およびロッカアーム50を支持するために剛性が高い部分である。

直交方向で、ホルダ中心線Ｌｈを含み回転中心線Ｌｉに平行なホルダ中心平面Ｐｈ（図３参照）に対して、一方側（またはシリンダ軸線Ｌｃ側）に連結壁34およびロッカ軸36が配置され、その他方側（反シリンダ軸線Ｌｃ側）に連結壁33および付勢部材60が配置される。このように、ホルダ中心線Ｌｈを挟んで連結壁34およびロッカ軸36と、連結壁33および付勢部材60とが配置されることで、ホルダ中心線Ｌｈを中心としたときの重量の不均衡が減少するので、制御部材70によるホルダ30の駆動が容易になる。

図５を併せて参照すると、ロッカアーム50の上方に配置されるサブカム40は、軸35ｂの外周に嵌合して揺動中心線Ｌｓを規定する支持軸35に揺動可能に支持される円筒状の支点部42と、吸気カム15ａに当接するカム当接部としてのローラ43と、ローラ43を多数のニードルからなる軸受44を介してその外周に回転可能に支持する支持軸45と、支点部42から突出して支持軸45が摺動可能にかつ回転可能に設けられる１対のアーム部41ａ，41ｂと、支点部42から連結壁33に向かって延びている出力部としての駆動カム部46と、付勢部材60に当接する作用部Ａと、を有する。

支持軸45に設けられるローラ43は、そのカム当接点43ａ（図３参照）において吸気カム15ａにころがり接触する。支点部42には、上方に向かって開放する油孔80（図４（Ｂ）参照）が設けられ、動弁室13内で飛散している潤滑油が、油孔から支持軸35の軸35ｂと支点部42との摺動部に供給されて、支点部42が潤滑される。
なお、カム当接点43ａ、後述する付勢当接点45a1，45b1，48ａ、作用点34ａ，37ａは、点のほかに線状または面状である当接点または作用点を含むものとし、その作用線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、当接点または作用点が線状または面状である場合、当接点または作用点に含まれる任意の点を通る直線であるとする。

駆動カム部46は、ローラ43から入力された吸気カム15ａの弁駆動力をロッカアーム50を介して１対の吸気弁11に出力する。ロッカアーム50を駆動する駆動カム部46のカム面は、サブカム40が揺動することによりロッカアーム50を揺動させて吸気弁11を開弁状態にする駆動面46ａと、サブカム40の揺動とは無関係にロッカアーム50を揺動させることなく吸気弁11を閉弁状態にする非駆動面46ｂとから構成される。非駆動面46ｂは揺動中心線Ｌｓを中心とする円柱面から構成される。そして、ロッカアーム50のローラ53が駆動面46ａに接触するとき、吸気弁11が開弁状態になり、ローラ53が非駆動面46ｂに接触するとき、吸気弁11が閉弁状態になる。
図５を参照すると、各アーム部41ａ，41ｂの貫通孔41ｃに挿入されて各アーム部41ａ，41ｂに対して摺動可能に、かつ回転可能に嵌合する支持軸45は、一方のアーム部41ａの貫通孔41ｃの周壁に設けられた円環状の装着溝41ｄと、支持軸45の外周に設けられた環状の装着溝45ｄとに跨って装着される止め輪47により軸方向（軸線方向でもある。）での移動が規制される。

図１〜図５を参照すると、支持軸45の軸方向でローラ43の両側方に配置される１対の作用部Ａは、軸線方向で各アーム部41ａ，41ｂを挟んでローラ43とは反対側に軸線方向に突出する支持軸45の円柱状の両軸端部45ａ，45ｂから構成される。両軸端部45ａ，45ｂには１対の付勢部材60がそれぞれ当接する。

付勢部材60は、軸線方向でローラ43および１対のアーム部41ａ，41ｂを挟んでその両側に配置されて連結壁33に保持される。各付勢部材60は、各軸端部45ａ，45ｂに付勢力を作用させるべく軸端部45ａ，45ｂの付勢当接点45a1，45b1で当接する円板状の押圧部61ａおよび該押圧部61ａよりも小径の円柱状のロッド61ｂとからなる押圧部材61と、押圧部61ａと連結壁33との間に配置される弾発部材としての圧縮コイルバネからなるバネ62とから構成される。ロッド61ｂは、連結壁33に圧入されて固定された案内部としての円筒状の案内筒33ａに摺動可能に嵌合する。ロッド61ｂおよび連結壁33からローラ43に向かって突出する案内筒33ａは、バネ62により囲まれて形成される内側スペースを利用して、バネ62の内側に配置されるので、付勢部材60を保持する連結壁33の大型化が抑制される。

各軸端部45ａ，45ｂは、付勢当接点45a1，45b1が揺動中心線Ｌｓおよび駆動カム部46よりもカム当接点43ａの近くに位置する（図３，図５参照）と共に付勢当接点45a1，45b1での付勢力の作用線Ｌ１（図３参照）が側面視で（すなわち揺動中心線Ｌｓの方向から見て）ローラ43および吸気カム15ａと重なるように、ローラ43の近傍に設けられる。より具体的には、押圧部61ａは、側面視でローラ43と重なる位置にあり、軸線方向で１対のアーム部31ａ，31ｂの間で軸端部45ａ，45ｂに当接する（図５参照）。
作用線Ｌ１の方向Ｂ１でのその全体が作用線Ｌ１と重なる位置にある付勢部材60は、作用線方向Ｂ１で、駆動カム部46および支点部42と重なる位置に配置され、さらにはロッカアーム50の各アーム部51、弁押圧部54およびローラ53と重なる位置に配置される。

図２〜４，図６を参照すると、ロッカアーム50は、揺動中心線Ｌｒを規定するロッカ軸36の外周に摺動可能に嵌合して揺動可能に支持される１対の支点部52と、各支点部52からホルダ中心線Ｌｈに向かって延びている１対のアーム部51と、駆動カム部46のカム面に当接する従動当接部としてのローラ53と、各アーム部51の先端部に設けられて１対の吸気弁11の弁ステム11ａにそれぞれ当接する１対の弁押圧部54と、を有する。
１対の支点部52は、軸線方向で後述するローラ37を挟んで配置される。駆動カム部46のカム面にころがり接触するローラ53は、両アーム部51に挿入されて設けられる支持軸55に多数のニードルからなる軸受56を介して回転可能に支持される。直交方向でローラ53と両支点部52との間に設けられて両アーム部51を連結する連結壁51ｃおよび弁押圧部54の両収容部58を連結する連結壁51ｄ（図４（Ｂ）参照）により、ロッカアーム50の剛性が高められる。

図６を参照すると、軸線方向に離隔する１対の弁押圧部54は、それぞれ、吸気弁11のバルブクリアランスを調整する油圧式間隙調整部材57と、間隙調整部材57が収容される収容孔58ａを形成する収容部58とから構成される。
間隙調整部材57は、吸気弁11に指向して開口する収容孔58ａに収容されるいずれも円筒状のインナ57ａおよびアウタ57ｂと、チェック弁57ｃと、インナ57ａおよびアウタ57ｂ間に配置されるバネ57ｄとを備える。収容部58はインナ57ａと協働してロッカアーム50に設けられた油路85に連通する油室57ｅを形成し、インナ57ａと弁ステム11ａに当接するアウタ57ｂとの間に、チェック弁57ｃおよびバネ57ｄが収容される油室57ｆが形成される。両油室57ｅ，57ｆは、インナ57ａに設けられてチェック弁57ｃにより開閉される油孔57ｇを通じて連通可能である。そして、油室57ｆ内の潤滑油の油圧によりアウタ57ｂが押されて弁ステム11ａに当接して、バルブクリアランスが零となるように自動的に調整される。

図２，図４，図６を参照すると、ロッカアーム50に設けられる１対の油路85は、それぞれ、各弁押圧部54、各アーム部51および各支点部52に渡って、弁押圧部54側から１回のドリル加工により直線状に形成される。各油路85は、付勢部材60に向けて潤滑油が噴出可能な噴口85ａを端部とすると共に支点部52に向かって延びており、支点部52においてロッカ軸36を囲んで設けられる円環状の給油路84に連通する。そして、油路85の延長上に付勢部材60が配置される（図２参照）。
給油路84には、オイルポンプから吐出されてシリンダヘッド２に導かれた潤滑油が、下軸受部17ａに設けられた油路81から、一方のホルダ支点部32ａおよび一方のアーム部31ａに設けられてホルダ支点部32ａにおいて油路81に連通する油路82および、ロッカ軸36に設けられて各支点部52において給油路84に連通する油路83を経て供給される。また、ロッカ軸36には、ローラ37とロッカ軸36の摺動部に油路83の潤滑油を供給する油路86が設けられる。
油路85は油室57ｅの最上部に連通しており、その噴口85ａは、油室57ｅ内の溜まった空気を放出するエア抜き孔を兼ねる。そして、噴口85ａには、油室57ｅ内に所定値以上の油圧を確保すると共に潤滑油を噴流の形態で付勢部材60に噴射するためのオリフィス87が圧入されている。

図１〜図３を参照すると、制御カム71ａと制御用付勢部材72とは、制御用付勢部材72の押圧部材73が当接する連結壁34における作用点34ａでの付勢力の作用線Ｌ３の方向で、揺動中心線Ｌｒまたはロッカ軸36を挟んで配置される。制御カム71ａは、第１当接部としてのローラ37にその作用点37ａで当接して制御カム71ａの駆動力を作用させ、制御用付勢部材72の押圧部73ａは、第２当接部としての連結壁34に、より具体的には該連結壁34に設けられた隆起部34ｂに作用点34ａで当接して制御付勢力を作用させる。ここで、駆動力および制御用付勢力は制御部材70の制御力を構成し、ローラ37および連結壁34は制御部材70の制御力が作用する制御用作用部を構成する。

そして、駆動力の作用点37ａと揺動中心線Ｌｒとの距離ｄ２および制御用付勢力の作用点34ａと揺動中心線Ｌｒとの距離ｄ３は、ホルダ中心線Ｌｈと揺動中心線Ｌｒとの距離ｄ１よりも小さい。そして、駆動力の作用線Ｌ２および制御用付勢力の作用線Ｌ３は、側面視でロッカ軸36と重なり、この実施形態ではロッカ軸36と交差する。また、両作用点37ａ，34ａは、軸線方向でホルダ30の中央部に、または平面視で軸線方向でのホルダ30の中心線と重なるように位置する。
押圧部73ａは、揺動中心線Ｌｒの近傍で隆起部34ｂに当接する。より具体的には、距離ｄ２は、距離ｄ３のほぼ２倍または２倍以下に設定され、距離ｄ２は距離ｄ１のほぼ１／４以下である。

ローラ37は、１対の弁押圧部54の配列方向（軸線方向でもある。）でローラ37を挟んで両側に配置される１対の支点部52により形成される収容空間59に収容される。
さらに、図１に示されるように、制御カム71ａと制御用付勢部材72とローラ37とは、シリンダ軸線Ｌｃおよび吸気カム15ａの回転中心線Ｌｉに平行な１つの平面Ｐｄと交差する位置に配置される。
また、連結壁34には上下方向または作用線Ｌ３の方向Ｂ３で押圧部73ａに指向する貫通孔からなる油路88が形成され、連結壁34の上面に付着した潤滑油が油路88を通って押圧部73ａと隆起部34ｂとの摺動部である作用点34ａに供給されて、作用点34ａ、およびバネ74と収容部２ｂとの摺動部が潤滑される。

次に、図３，図７を参照して、吸気側動弁装置Ｖｉの動作について説明する。
例えば内燃機関Ｅが高速回転領域または高負荷領域で運転されるとき、ホルダ30が図３に示される最大リフト位置を占める。このとき、制御カム71ａは、その回転範囲においてカム山の高さが最大となる位置でローラ37に当接する。そして、回転する吸気カム15ａにより駆動されて時計方向に回転するサブカム40は、駆動カム部46の駆動面46ａによりロッカアーム50を時計方向に回転させて、吸気弁11は、吸気カム15ａがそのカム山の頂点でローラ43に当接するとき、伝達機構Ｔにより変更され得る最大リフト量の変更範囲において、最大値となる最大リフト量で開弁する。図３には、このときの吸気カム15ａ、サブカム40、ロッカアーム50、付勢部材60および吸気弁11が二点鎖線で示され、ローラ43が吸気カム15ａのベース円に当接し、かつローラ53が非駆動面46ｂに当接していて、吸気弁11が閉弁状態にあるときの吸気カム15ａ、サブカム40、ロッカアーム50および付勢部材60が実線で示されている。

そして、内燃機関Ｅがより低速の回転領域またはより小さい負荷領域に移行するとき、制御軸71が電動モータＭ（図２参照）により駆動されて反時計方向に回転するにつれて、制御用付勢部材72により付勢されているホルダ30は、ローラ37が制御カム71ａのカム山の高さがより低い部分に当接することにより、ホルダ中心線Ｌｈを中心に時計方向に回転する。ホルダ30のこの回転により、揺動中心線Ｌｒが時計方向に回転し、同時に、軸端部45ａ，45ｂに当接する付勢部材60によりローラ43が揺動中心線Ｌｓを中心に反時計方向に回転して、ローラ53は、駆動カム部46において駆動面46ａ側から非駆動面46ｂ側に移動した位置で接触する。このため、駆動面46ａによりロッカアーム50が駆動されたとき、吸気弁11の最大リフト量は連続的に小さくなる。このとき、位相可変装置19（図２参照）が位相制御を行わない場合には、吸気弁11の開時期が連続的に遅角すると共に、閉時期が連続的に進角して開弁期間が連続的に短くなり、さらに最大リフト量となる時期が連続的に進角する。

制御軸71がさらに反時計方向に回転して、ホルダ30が図７に示される最小リフト位置を占める。このとき、制御カム71ａは、その回転範囲においてカム山の高さが最小となる位置でローラ37に当接する。そして、サブカム40は回転する吸気カム15ａにより駆動されて時計方向に回転するものの、ローラ53は駆動カム部46の非駆動面46ｂのみと接触するため、ロッカアーム50は揺動中心線Ｌｒを中心に回転することなく、吸気弁11は、吸気カム15ａがそのカム山の頂点でローラ43に当接するときにも閉弁状態を維持する。図７には、このときの吸気カム15ａ、サブカム40および付勢部材60が二点鎖線で示され、ローラ43が吸気カム15ａのベース円に当接して吸気弁11が閉弁状態にあるときの吸気カム15ａ、サブカム40、ロッカアーム50および付勢部材60が実線で示されている。したがって、最小リフト位置では、最大リフト量が零となって、吸気弁を休止状態とすることが可能になる。

また、制御軸71が時計方向に回転して、ホルダ30が、図７に示される最小リフト位置を占める状態から、図３に示される最大リフト位置に向かって回転するときは、伝達機構Ｔが前述とは逆の動作をして、吸気弁11の最大リフト量が連続的に大きくなる。

次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
サブカム40の作用部Ａである各軸端部45ａ，45ｂは、付勢当接点45a1，45b1が揺動中心線Ｌｓよりもローラ43の近くに位置すると共に付勢力の作用線Ｌ１が側面視でローラ43と重なるように、サブカム40の近傍に設けられることにより、ローラ43と付勢当接点45a1，45b1との距離を短くすることができるので、サブカム40が小型・軽量化され、しかもローラ43と付勢当接点45a1，45b1との間でのサブカム40の変形が抑制される結果、吸気カム15ａに対するサブカム40の追随性が向上して、吸気弁11の開閉制御の精度が向上する。

カム当接部がサブカム40のアーム部41ａ，41ｂに回転可能に設けられる支持軸45に設けられるローラ43であり、作用部Ａがアーム部41ａ，41ｂを挟んでローラ43とは反対側に突出する円柱状の軸端部45ａ，45ｂであることにより、作用部Ａをカム当接部であるローラ43の近傍に容易に設けることができるうえ、軸端部45ａ，45ｂはアーム部41ａ，41ｂを挟んでローラ43とは反対側に位置するため、アーム部41ａ，41ｂを軸線方向でローラ43に近接させることができるので、アーム部41ａ，41ｂを軸線方向で小型化できて、サブカム40が軽量化される。また、軸端部45ａ，45ｂは回転可能であるので、付勢部材60との当接による軸端部45ａ，45ｂの偏摩耗の発生が防止され、作用部Ａの耐久性が向上する。

ホルダ30は、サブカム40を支持すると共に軸線方向に離隔する１対のアーム部31ａ，31ｂと、１対のアーム部31ａ，31ｂを連結する連結壁33を有し、付勢部材60は軸線方向でローラ43の両側に配置されて連結壁33に保持されることにより、付勢当接点45a1，45b1をローラ43のカム当接点43ａに近づけて配置することができるので、サブカム40が小型・軽量化され、しかもカム当接点43ａと付勢当接点45a1，45b1との間でのサブカム40の変形が抑制される結果、吸気カム15ａに対するサブカム40の追随性が向上して、吸気弁11の開閉制御の精度が向上する。また、付勢部材60はローラ43を挟んで配置されるので、ローラ43を安定した状態で吸気カム15ａに当接させることができること、また各付勢部材60がホルダ30において剛性が高い連結壁33に保持されることにより、吸気弁11の開閉制御の精度向上に寄与する。

付勢部材60は付勢力の作用線方向Ｂ１で、収容空間39内に収容される駆動カム部46、支点部42、各アーム部51、弁押圧部54およびローラ53と重なる位置に配置されることにより、駆動カム部46、支点部42、各アーム部51、弁押圧部54およびローラ53を配置するために伝達機構Ｔに形成されるスペースを利用して付勢部材60が配置されるので、可変動弁装置を小型化することができる。

ロッカアーム50は、吸気弁11のバルブクリアランスを調整する油圧式間隙調整部材57と、間隙調整部材57を収容すると共に間隙調整部材57と協働して油室57ｅを形成する収容部58とを有し、収容部58には、油室57ｅ内の空気を放出するエア抜き孔となる噴口85ａが付勢部材60を指向して設けられることにより、間隙調整部材57の油室57ｅのエア抜き孔を利用して付勢部材60に潤滑油を供給できるので、伝達機構Ｔのロッカアーム50を利用することにより、付勢部材60に潤滑油を供給する油路を別途形成することなく、付勢部材60の潤滑性を向上させることができる。

ロッカアーム50はホルダ30に揺動可能に支持される支点部52を有し、ロッカアーム50には、付勢部材60に向けて潤滑油が噴出可能な噴口85ａを端部とすると共に支点部52に向かう直線状の油路85が形成され、油路85の延長上に付勢部材60が配置されることにより、ロッカアーム50に形成される油路85を通じて付勢部材60に潤滑油が供給されるので、伝達機構Ｔのロッカアーム50を利用して設けられた油路85により、付勢部材60の潤滑性を向上させることができると共に、直線状の油路85を１回のドリル加工により形成できるので、油路85の形成が容易になる。

ロッカアーム50は、ホルダ30のアーム部31ａ，31ｂに揺動可能に支持され、制御部材70がホルダ30に作用させる制御力である駆動力と制御用付勢力の作用点37ａ，34ａとロッカアーム50の揺動中心線Ｌｒとの距離ｄ２，ｄ３は、ホルダ中心線Ｌｈと揺動中心線Ｌｒとの距離ｄ１よりも小さいこと、または、駆動力と制御用付勢力の作用線Ｌ２，Ｌ３は、側面視でロッカ軸36と重なることにより、制御部材70の制御力は、ホルダ30においてロッカアーム50を支持するために剛性が高い揺動中心線Ｌｒに近い位置に作用するので、ホルダ30の大型化・重量増を抑制しながら、制御力や弁駆動力などの荷重によるホルダ30の変形が抑制されて、制御部材70により駆動されるホルダ30の移動応答性が向上し、吸気弁11の開閉制御の精度が向上する。

制御部材70は、ホルダ30のローラ37に当接して駆動力を作用させる制御軸71と、ホルダ30の連結壁34に当接すると共にローラ37を制御軸71の制御カム71ａに対して付勢する制御用付勢力を発生する制御用付勢部材72とから構成され、制御用付勢部材72は、揺動中心線Ｌｒの近傍で、連結壁34に当接することにより、制御用付勢部材72はロッカ軸36の近傍で連結壁34に当接するので、制御用付勢力によるホルダ30の変形が抑制されて、制御軸71に対するローラ37の追随性が向上して、吸気弁11の開閉制御の精度向上に寄与する。

制御カム71ａはロッカ軸36に回転可能に支持されるローラ37に当接することにより、制御カム71ａからの駆動力が作用するローラ37がロッカアーム50を支持するロッカ軸36を利用して支持されるので、部品点数が削減され、コストが削減される。

ロッカアーム50は、１対の吸気弁11をそれぞれ押圧する１対の弁押圧部54と、ローラ37が収容される収容空間59を形成すると共に１対の弁押圧部54の配列方向でローラ37を挟んで両側に配置される１対の支点部52を有することにより、１対の弁押圧部54を有するロッカアーム50は、１対の支点部52でロッカ軸36に支持されるので、ロッカアーム50の傾きが防止されて、安定して支持されるうえ、ローラ37は１対の支点部52の間に形成される収容空間59に配置されるので、可変動弁装置を小型化することができる。

制御カム71ａと制御用付勢部材72とローラ37とは、シリンダ軸線Ｌｃおよび回転中心線Ｌｉに平行な１つの平面Ｐｄと交差する位置に配置されることにより、平面Ｐｄ上に制御カム71ａ、ローラ37および制御用付勢部材72が並んで配置されるので、駆動力と制御用付勢力によるホルダ30の変形が抑制されてホルダ30への駆動力と制御用付勢力の伝達効率が向上し、さらに制御用付勢力に基づく制御カム71ａに対するローラ37の追随性も向上して、吸気弁11の開閉制御の精度が向上する。

制御用付勢部材72は、ロッカ軸36の近傍で１対のアーム部31ａ，31ｂを連結する連結壁34に当接することにより、ホルダ30の剛性を高めるために剛性が高い連結壁34に制御用付勢部材72の制御用付勢力が作用するので、吸気弁11の開閉制御の精度向上に寄与する。さらに、連結壁34には、制御用付勢部材72が当接する隆起部34ｂが設けられているので、連結壁34の剛性が一層高められる。

以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
図８，図９を参照して、サブカム40の作用部Ａの変形例を説明する。
この変形例において、作用部Ａは、軸線方向で各アーム部41ａ，41ｂを挟んでローラ43とは反対側で各アーム部41ａ，41ｂから軸線方向に突出する１対の突出部48から構成される。各アーム部41ａ，41ｂに一体成形される突出部48は、アーム部41ａ，41ｂと支持軸45との摺動部Ｓに供給される潤滑油を溜める油溜め部49となる凹部48ｂを形成する部分円筒状の部分である。突出部48の円柱面からなる外周面48ｃの付勢当接点48ａにおいて、付勢部材60の押圧部61ａが当接する。鉛直方向で上方に開放する凹部48ｂの円柱面からなる内周面48ｄの径は、支持軸45の外径よりも小さくないように設定され、この実施形態では支持軸45の外径よりも僅かに大きい。ここで、突出部48は支持軸45と同軸であり、外周面48ｃおよび内周面48ｄは、支持軸45の中心軸線に一致する中心軸線を有する。そして、油溜め部49には、動弁室13内で飛散している潤滑油が落下して内周面48ｄで受け止められて貯留し、溜まった潤滑油の一部が、摺動部Ｓに供給され、さらに止め輪47が装着される装着溝41ｄが設けられているアーム部41ａにおいては、止め輪47とアーム部41ａおよび支持軸45との摺動部にも供給される。また、突出部48は支持軸45がアーム部41ａ，41ｂに挿入されるときに、貫通孔41ｃに支持軸45を案内する案内部として機能する。
それゆえ、この変形例によれば、カム当接部はアーム部41ａ，41ｂに回転可能に設けられる支持軸45に設けられるローラ43であり、作用部Ａは各アーム部41ａ，41ｂを挟んでローラ43とは反対側でアーム部41ａ，41ｂから突出する突出部48であり、突出部48はアーム部41ａ，41ｂと支持軸45との摺動部Ｓに供給される潤滑油を溜める油溜め部49を形成することにより、作用部Ａをローラ43の近傍に容易に設けることができるうえ、突出部48はアーム部41ａ，41ｂを挟んでローラ43とは反対側に位置するため、アーム部41ａ，41ｂを軸線方向でローラ43に近接させることができるので、アーム部41ａ，41ｂを軸線方向で小型化できて、サブカム40が軽量化される。さらに、突出部48により形成される油溜め部49に溜まった潤滑油が摺動部Ｓに供給されるので、支持軸45の潤滑性が向上する。また、支持軸45をアーム部41ａ，41ｂに組み付ける際に、突出部48を支持軸45の案内部として利用できるので、支持軸45の組付性が向上する。
また、支持軸45は、アーム部41ａ，41ｂの装着溝41ｄに装着される止め輪47により軸方向での移動が規制され、突出部48は止め輪47の装着溝41ｄが設けられるアーム部41ａに一体成形されていることにより、装着溝41ｄが設けられるアーム部41ａの剛性が突出部48により高められるため、ローラ43および支持軸45を通じてアーム部41ａに作用する弁駆動力によるアーム部41ａの変形が抑制されるので、付勢部材60が当接する突出部48を利用することにより、アーム部41ａからの止め輪47の離脱防止効果が高められる。

付勢部材60は、作用部Ａの付勢当接点が揺動中心線Ｌｓよりもカム当接点43ａの近くに位置するとの条件の下に、ローラ43に対して、軸線方向での側方以外の位置で作用部Ａに当接してもよい。付勢部材60は１つであってもよく、３以上であってもよい。
カム当接部は、ローラ43ではなく、スリッパなど、摺動面を有する部分または部材により構成されてもよい。従動当接部は、ローラ53ではなく、スリッパなど、摺動面を有する部分または部材により構成されてもよい。ローラ43は支持軸45と一体成形されてもよい。
吸気側動弁装置の代わりに排気側動弁装置が可変動弁装置により構成されてもよく、また吸気側動弁装置および排気側動弁装置が可変動弁装置により構成されてもよい。また、動弁装置は、吸気カムおよび排気カムが設けられる１つのカム軸を備えるものであってもよい。シリンダ毎の吸気弁または排気弁は、１つ、または３つ以上の複数であってもよい。
制御部材70は、リンク機構や歯車機構を備えるものであってもよく、さらに制御用付勢部材72を備えないものであってもよい。
内燃機関は、前記実施形態では車両に使用されるものであったが、鉛直方向を指向するクランク軸を備える船外機等の船舶推進装置に使用されるものであってもよい。内燃機関は、４気筒以外の多気筒内燃機関、または単気筒内燃機関であってもよい。

本発明が適用された可変動弁装置を備える内燃機関の要部断面図であり、シリンダヘッドについては図２の概略Ｉ−Ｉ線断面図であり、動弁装置の一部の側面図である。 図１の内燃機関のヘッドカバーを外した状態での要部平面図であり、一部の可変動弁装置を断面で示す図である。 可変動弁装置の伝達機構のホルダが最大リフト位置を占めるときの、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、一部がサブカムの側面図である。 （Ａ）は、図１の可変動弁装置の伝達機構の側面図であり、（Ｂ）は、（Ｃ）のｂ−ｂ線での伝達機構の要部断面図であり、（Ｃ）は、伝達機構のホルダの平面図であり、（Ｄ）は、（Ｃ）のｄ−ｄ線でのホルダおよび制御用付勢機構の要部断面図である。 図３のＶ−Ｖ線での要部断面図である。 図１の可変動弁装置の伝達機構のロッカアームの一部を断面で示す側面図である。 ホルダが最小リフト位置を占めるときの図３に相当する図である。 図１の可変動弁装置の伝動機構のサブカムの変形例を示し、図３に相当する要部の図である。 図８のサブカムの変形例において、図５に相当する要部の図である。

符号の説明

11…吸気弁、12…排気弁、15，16…カム軸、30…ホルダ、33，34…連結壁、37…ローラ、40…サブカム、43…ローラ、46…駆動カム部、50…ロッカアーム、60…付勢部材、70…制御部材、71…制御軸、72…制御用付勢部材、
Ｅ…内燃機関、Ｖ…動弁装置、Ｔ…伝達機構。

Claims (4)

1. 内燃機関の機関弁を駆動するための動弁カムと、前記動弁カムの弁駆動力を前記機関弁に伝達すると共に制御部材により駆動されて前記機関弁の最大リフト量を変更可能な伝達機構と、前記伝達機構を前記動弁カムに当接させる付勢力を発生する付勢部材とを備える内燃機関の可変動弁装置であって、前記伝達機構は、前記制御部材により駆動されるホルダと、前記ホルダに揺動可能に支持される揺動部材とを備え、前記揺動部材は、前記動弁カムにカム当接点で当接するカム当接部と、前記動弁カムから前記カム当接部に入力された前記弁駆動力を前記機関弁に出力する出力部と、前記付勢部材に付勢当接点で当接する作用部とを有する内燃機関の可変動弁装置において、
   前記作用部は、前記付勢当接点が前記揺動部材の揺動中心線よりも前記カム当接点の近くに位置すると共に前記付勢力の作用線が前記揺動中心線の方向から見て前記カム当接部と重なるように、前記カム当接部の近傍に設けられることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記カム当接部は、前記揺動部材のアーム部に設けられる支持軸に設けられるローラであり、前記作用部は、前記アーム部を挟んで前記ローラとは反対側に突出する前記支持軸の円柱状の軸端部であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記カム当接部は、前記揺動部材のアーム部に回転可能に設けられる支持軸に設けられるローラであり、前記作用部は、前記アーム部を挟んで前記ローラとは反対側で前記アーム部から突出する突出部であり、前記突出部は前記アーム部と前記支持軸との摺動部に供給される潤滑油を溜める油溜め部を形成することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記支持軸は、前記アーム部の装着溝に装着される止め輪により軸方向での移動が規制され、前記突出部は前記装着溝が設けられるアーム部に一体成形されていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置。
   
   

Images