JP2012251493A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の可変動弁装置において、構造を簡素化しつつ、部品類の寸法誤差によって生じるバルブリフト量のばらつきを容易に調整することにある。
【解決手段】第２伝達アーム（１９Ａ、１９Ｂ）に支持軸（１１）が貫通する円筒部（２９Ａ、２９Ｂ）を形成し、揺動カム（１４Ａ、１４Ｂ）に円筒部（２９Ａ、２９Ｂ）の外周を囲むリング部（３２Ａ、３２Ｂ）を形成し、このリング部（３２Ａ、３２Ｂ）に該リング部（３２Ａ、３２Ｂ）の径方向に貫通するネジ孔（３４Ａ、３４Ｂ）を形成し、このネジ孔（３４Ａ、３４Ｂ）に円筒部（２９Ａ、２９Ｂ）の側へ突出する調整ネジ（３５Ａ、３５Ｂ）を取り付け、円筒部（２９Ａ、２９Ｂ）の外周には調整ネジ（３５Ａ、３５Ｂ）の先端を受け入れるとともに円筒部（２９Ａ、２９Ｂ）の周方向に延びる溝部（３８Ａ、３８Ｂ）を形成している。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の可変動弁装置に係り、特に内燃機関の燃焼室への吸入空気量の状況に応じてバルブリフト量を変更させる内燃機関の可変動弁装置に関する。

車両の内燃機関には、可変動弁装置を搭載したものがある。
この可変動弁装置としては、カムを備えるカム軸と平行に支持軸を配置し、この支持軸にバルブを開閉する揺動カムを揺動自在に支持し、制御アームと入力アームと第１伝達アームと第２伝達アームとによって構成されるリンク機構（四節リンク機構）の形態を、制御アームの回転に伴って変えてバルブリフト量を変更するものがある。

特許第４１５１３５７号公報 特開２００１−１２３８０９号公報

特許文献１に係る内燃機関の可変動弁機構は、入力アームと伝達アームと揺動アームと制御軸（支持軸）とからなる四節リンク機構を備え、この四節リンク機構の姿勢を制御し、回転カムと入力アームの入力部との相対位置を変更して、バルブリフト量を連続的に変更するものである。
特許文献２に係る内燃機関の可変動弁装置は、ロッカアームの一端側をリンクアームに連結し、ロッカアームの他端側をリンクロッドを介して揺動カムに連結し、ロッカアームとリンクロッドとを一方の連結ピンで連結し、リンクロッドと揺動カムとを他方の連結ピンで連結することで、リンクロッドの交換を可能とするものである。

ところが、上記の特許文献１に係る可変動弁機構では、その構成上、複雑な構成の四節リンク機構を有しているため、各バルブのバルブリフト量が均一にならず、各気筒間又は各バルブ間におけるバルブリフト量のばらつきが生じ易くなっている。これは、気筒間の出力変動等を招き、ドライバビリティが損なわれる。このため、可変動弁装置の組付後に、バルブリフト量の初期調整を行う必要があり、改善が望まれていた。
また、上記の特許文献２に係る可変動弁装置では、部品自体を選択勘合することによってバルブリフト量を調整しているが、グレーディングされた調整用部品を予め準備する必要があり、複数種類の部品設定が必要であったり、また、調整用部品を選択勘合することにより作業効率の悪化が懸念されたり、さらに、グレーディングされた調整用部品を工場に保有するためのスペースが必要となり、改善が望まれていた。

そこで、この発明の目的は、構造を簡素化しつつ、部品類の寸法誤差によって生じるバルブリフト量のばらつきを容易に調整できる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。

この発明は、カムを備えるカム軸と平行に支持軸を配置し、この支持軸にバルブを開閉する揺動カムを揺動自在に支持し、前記カム軸の側方には支点を中心に所定角度回転する制御アームを配置し、この制御アームに前記カムと接触する入力部を有する入力アームを揺動自在に連結し、この入力アームに第１伝達アームを揺動可能に連結し、この第１伝達アームに前記揺動カムと連結される第２伝達アームを揺動可能に連結し、前記制御アームと前記入力アームと前記第１伝達アームと前記第２伝達アームとによって構成されるリンク機構の形態を前記制御アームの回転に伴って変えてバルブリフト量を変更する内燃機関の可変動弁装置において、前記第２伝達アームに前記支持軸が貫通する円筒部を形成し、前記揺動カムに前記円筒部の外周を囲むリング部を形成し、このリング部には該リング部を径方向に貫通するネジ孔を形成し、このネジ孔に前記円筒部の側へ突出する調整ネジを取り付け、前記円筒部の外周には前記調整ネジの先端を受け入れるとともに前記円筒部の周方向に延びる溝部を形成したことを特徴とする。

この発明は、構造を簡素化しつつ、部品類の寸法誤差によって生じるバルブリフト量のばらつきを容易に調整できる。

図１は内燃機関の可変動弁装置の斜視図である。（実施例） 図２は内燃機関の可変動弁装置の正面図である。（実施例） 図３は内燃機関の可変動弁装置の分解斜視図である。（実施例） 図４は調整機構の分解斜視図である。（実施例） 図５は調整機構の断面図である。（実施例） 図６は調整機構に作用する力を説明する図である。（実施例） 図７は調整機構の斜視図である。（変形例） 図８は調整機構の分解斜視図である。（変形例） 図９は調整機構の各方向成分を説明する図である。（変形例）

この発明は、構造を簡素化しつつ、部品類の寸法誤差によって生じるバルブリフト量のばらつきを容易に調整できるようにする目的を、揺動カムのリング部に形成したネジ孔に取り付けた調整ネジと第２伝達アームの円筒部の外周に形成した溝部とによって揺動カムと第２伝達アームとの相対的な位置（位相）を変更できるようにして実現するものである。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。
図１、図２において、１は内燃機関である。以下に、この内燃機関１のクランク軸線方向を前後方向とし、気筒軸線方向を上下方向、クランク軸線及び気筒中心線と直交する方向を左右方向として説明する。
内燃機関１には、シリンダヘッドでカム軸２が軸支されている。
このカム軸２は、タイミングチェーンあるいはタイミングベルトを介してクランク軸と同期して回転するものである。
このカム軸２は、別体に形成されて圧入等の固定手段で嵌着されたカムとして、前方に配置した一側カム３Ａとこの一側カム３Ａに並んで後方に配置した他側カム３Ｂとを備え、前後方向に延びるように配置されている。一側カム３Ａ・他側カム３Ｂは、一つの気筒に対して配置されている。

内燃機関１のシリンダヘッドには、一つの気筒に対して、燃焼室に連通するポートを開閉するバルブとして、前方に配置した一側バルブ４Ａと、この一側バルブ４Ａに並んで後方に配置した他側バルブ４Ｂとが設けられる。一側バルブ４Ａ・他側バルブ４Ｂは、正面視で、軸線が右方へ所定に傾斜し、軸方向へ往復動可能にシリンダヘッドに支持される。
この一側バルブ４Ａ・他側バルブ４Ｂには、図１に示すように、シリンダヘッドに支持された一側バルブスプリング５Ａ・他側バルブスプリング５Ｂが嵌装している。

また、内燃機関１のシリンダヘッドには、一側バルブ４Ａを軸方向（上下方向）移動して開弁・閉弁するように一側ローラ付きロッカアーム（ＲＦＦ）６Ａと、他側バルブ５Ｂを軸方向（上下方向）へ移動して開弁・閉弁する他側ローラ付きロッカアーム（ＲＦＦ）６Ｂとが設けられる。
一側ローラ付きロッカアーム６Ａは、中央部に一側ローラピン７Ａで回転自在に支持された一側ローラ８Ａを備えるとともに、右方の基端部が一側油圧ラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）９Ａによって下方から支持され、また、左方の先端部の下面が一側バルブ４Ａの上端部に当接されている。
他側ローラ付きロッカアーム６Ｂは、中央部に他側ローラピン７Ｂで回転自在に支持された他側ローラ８Ｂを備えるとともに、右方の基端部が他側油圧ラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）９Ｂによって下方から支持され、また、左方の先端部の下面が他側バルブ４Ｂの上端部に当接されている。

カム軸２と一対の一側ローラ付きロッカアーム６Ａ・他側ローラ付きロッカアーム６Ｂとの間には、一側バルブ４Ａ・他側バルブ４Ｂのバルブリフト量を変更する可変動弁装置１０が設けられる。
この可変動弁装置１０は、カム軸２と平行に配置された支持軸（制御軸）１１を備える。この支持軸１１には、アクチュエータ１２が連結されている。このアクチュエータ１２は、制御手段（ＥＣＵ）１３と連絡され、この制御手段１３からの信号によって作動されて、支持軸１１を回転動作する。
支持軸１１には、一側バルブ４Ａ・他側バルブ４Ｂを開閉する揺動カムとして、一側揺動カム１４Ａ・他側揺動カム１４Ｂが揺動自在に支持される。

また、可変動弁装置１０は、リンク機構（四節リンク機構）１５を備える。
このリンク機構１５は、制御アーム１６と、入力アーム１７と、第１伝達アーム１８と、そして、第２伝達アームとして、一対の第２一側伝達アーム１９Ａ・第２他側伝達アーム１９Ｂとによって構成される。
制御アーム１６は、固定側部２０と連結側部２１とを有し、固定側部２０が支点としてカム軸２の側方に配置される支持軸１１に連結されるとともに支持軸１１を中心に所定角度回転する。なお、支持軸１１とは別の軸を制御アーム１６の支点とすることも可能である。
制御アーム１６の連結側部２１には、入力アーム１７が揺動自在に連結される。
入力アーム１７は、一端部に制御アーム１６の連結側部２１に連結用軸２２で連結される入力側連結部２３を有し、他端部にカム軸２の一側カム３Ａ・他側カム３Ｂと接触するように入力側軸２４に支持された一対の一側入力部２５Ａ・他側入力部２５Ｂを有する。入力側軸２４には、図２に示すように、一側入力部２５Ａ・他側入力部２５Ｂを一側カム３Ａ・他側カム３Ｂに付勢する付勢用スプリング２６が設けられる。
入力アーム１７には、第１伝達アーム１８が揺動可能に連結されている。
この第１伝達アーム１８は、入力アーム１７に設けられる一側入力部２５Ａと他側入力部２５Ｂとの間で入力側軸２４に連結される一側取付部２７と、この一側取付部２７に連設した他側取付部２８とからなる。
第１伝達アーム１８の他側取付部２８には、一側揺動カム１４Ａと連結される第２一側伝達アーム１９Ａを揺動可能に連結している。
この第２一側伝達アーム１９Ａは、支持軸１１が貫通する一側円筒部２９Ａと、この一側円筒部２９Ａから半径方向に延びる一側アーム部３０Ａと、この一側アーム部３０Ａの外側端部に支持軸１１と平行に配置される一側アーム連結軸３１Ａとからなる。
第２他側伝達アーム１９Ｂは、支持軸１１が貫通する他側円筒部２９Ｂと、この他側円筒部２９Ｂから半径方向に延びる他側アーム部３０Ｂと、この他側アーム部３０Ｂの外側端部に第２一側伝達アーム１９Ａのアーム連結軸３１Ａが貫通する他側アーム連結部３１Ｂとからなる。

図１、図４、図５に示すように、一側揺動カム１４Ａには、第２一側伝達アーム１９Ａに形成される一側円筒部２９Ａの外周を囲む一側リング部３２Ａが形成される。
この一側リング部３２Ａには、一側調整機構３３Ａが設けられる。この一側調整機構３３Ａは、一側リング部３２Ａに径方向に貫通して形成された一側ネジ孔（雌ネジ）３４Ａと、この一側ネジ孔３４Ａに取り付けられて一側円筒部２９Ａの側へ突出する一側調整ネジ（雄ネジ）３５Ａとを備える。一側ネジ孔３４Ａから突出した一側調整ネジ３５Ａの外周には、径方向で外方から一側調整ナット３６Ａが螺着される。この一側調整ナット３６Ａは、その端面が一側リング部３２Ａの外周に形成した一側座面３７Ａに接する位置に保持され、一側調整ネジ３５Ａの緩みを防止する。
一側円筒部２９Ａの外周には、一側調整ネジ３５Ａの先端を受け入れるとともに、一側円筒部２９Ａの周方向に延びる一側溝部３８Ａが形成される。
また、他側揺動カム１４Ｂには、第２他側伝達アーム１９Ｂに形成される他側円筒部２９Ｂの外周を囲む他側リング部３２Ｂが形成される。
この他側リング部３２Ｂには、他側調整機構３３Ｂが設けられる。この他側調整機構３３Ｂは、他側リング部３２Ｂに径方向に貫通して形成された他側ネジ孔３４Ｂと、この他側ネジ孔３４Ｂに取り付けられて他側円筒部２９Ｂの側へ突出する他側調整ネジ３５Ｂとを備える。この他側ネジ孔３４Ｂから突出した他側調整ネジ３５Ｂの外周には、径方向で外方から他側調整ナット３６Ｂが螺着される。この他側調整ナット３６Ｂは、その端面が他側リング部３２Ｂの外周に形成した他側座面３７Ｂに接する位置に保持され、他側調整ネジ３５Ｂの緩みを防止する。
他側円筒部２９Ｂの外周には、他側調整ネジ３５Ｂの先端を受け入れるとともに、他側円筒部２９Ｂの周方向に延びる他側溝部３８Ｂが形成される。

可変動弁装置１０においては、リンク機構１５の形態を制御アーム１６の回転に伴って変えてバルブリフト量を変更する。
具体的には、カム３Ａ、３Ｂの回転運動を入力部２５Ａ、２５Ｂで受け、制御アーム１６に軸支された入力アーム１７及び第一伝達アーム１８を介して、支持軸１１に揺動可能に軸支された第二伝達アーム１９Ａ、１９Ｂを揺動運動させ、この第二伝達アーム１９Ａ、１９Ｂに固定された揺動カム１４Ａ、１４Ｂを揺動運動させる。そして、この揺動カム１４Ａ、１４Ｂの揺動運動が油圧ラッシュアジャスタ９Ａ、９Ｂに支持されたローラ付きロッカアーム６Ａ、６Ｂを介してバルブ４Ａ、４Ｂを作動し、バルブリフトを発生させる。
そして、図４に示すように、支持軸１１に同軸支持された揺動カム１４Ａ、１４Ｂと第二伝達アーム１９Ａ、１９Ｂとの位相（姿勢）を調整機構３３Ａ、３３Ｂによって調整することにより、バルブリフトの初期調整を行うことができる。つまり、調整機構３３Ａ、３３Ｂにおいては、揺動カム１４Ａ、１４Ｂと第二伝達アーム１９Ａ、１９Ｂとの位相（姿勢）を調整する際に、調整ネジ３５Ａ、３５Ｂ及び調整ナット３６Ａ、３６Ｂを緩め、溝部３８Ａ、３８Ｂに沿って調整ネジ３５Ａ、３５Ｂの先端をスライドさせ、位相の調整を行う。この位相の調整後は、調整ネジ３５Ａ、３５Ｂを締め込み、さらに、調整ナット３６Ａ、３６Ｂを締め込むことにより、調整ネジ３５Ａ、３５Ｂの緩みを防止する。

上記のような構造により、溝部３８Ａ、３８Ｂと調整ネジ３５Ａ、３５Ｂとによって第２伝達アーム１９Ａ、１９Ｂと揺動カム１４Ａ、１４Ｂを相対的な位置を変更することで、部品類の寸法誤差によって生じるバルブリフト量のばらつきを調整できる。
そのため、バルブリフト量のばらつきを調整する際に、構成部品を交換する必要をなくし、バルブリフト量の調整作業を容易にすることができる。
また、第２伝達アーム１９Ａ、１９Ｂに溝部３８Ａ、３８Ｂを設けることによって、調整ネジ３５Ａ、３５Ｂの先端を溝部３８Ａ、３８Ｂに挿入するだけで、揺動カム１４Ａ、１４Ｂを第２伝達アーム１９Ａ、１９Ｂに対して仮固定できる。

また、図４、図５に示すように、一側調整機構３３Ａにおいて、一側溝部３８Ａは、一側調整ネジ３５Ａの外周に沿う一側壁３９Ａを備える。この一側壁３９Ａ及び一側溝部３８Ａの中心線Ｃ２は、支持軸１１の中心線Ｃ１と直交する方向に対して傾斜されている。
一側バルブ４Ａをリフトさせる場合、図６に示すように、一側バルブスプリング５Ａの反力によって一側揺動カム１４Ａには反力Ｆ１が作用する。そして、一側揺動カム１４Ａに装着された一側調整ネジ３５Ａには、この一側調整ネジ３５Ａを第２一側伝達アーム１９Ａに対して相対的に回転させようとする荷重（反力）Ｆ２が作用する。
この実施例では、一側溝部３８Ａの中心線Ｃ２を支持軸１１の中心線Ｃ１と直交する方向に対して傾斜させたため、図６に示すように、一側調整ネジ３５Ａに作用する荷重Ｆ２を一側溝部３８Ａの一側壁３９Ａに垂直な分力Ｆ３と一側壁３９Ａに沿う分力Ｆ４とに分けることができる。そして、分力Ｆ３を一側溝部３８Ａの一側壁３９Ａによって受け止めることができる。
このため、一側揺動カム１４Ａと第２一側伝達アーム１９Ａとの相対回転を防止するために必要となる一側調整ネジ３５Ａの軸力を低く設定でき、一側調整ネジ３５Ａの締付性を向上させることができる。
なお、他側調整機構３３Ｂにおいても、一側調整機構３３Ａと同様な構成なので、ここでは、その説明を省略する。

図７〜図９は、この発明の変形例を示すものである。
この変形例では、一側調整機構３３Ａと他側調整機構３３Ｂとが同一の構成なので、一側調整機構３３Ａについてのみ説明する。
図７、図８に示すように、一側円筒部２９Ａは、一側リング部３２Ａの端面から突出する一側延長部４０Ａを備える。この一側延長部４０Ａは、図９に示すように、一側調整ネジ３５Ａから一側溝部３８Ａの一側壁３９Ａに一側バルブスプリング５Ａの反力Ｆ２が作用した場合、一側壁３９Ａに沿う分力Ｆ４が一側揺動カム１４Ａを動かそうとする方向Ｘに配置されている。
この一側延長部４０Ａの外周には、一側雄ネジ部４１Ａが形成される。この一側雄ネジ部４１Ａには、一側雌ネジ部４２Ａを備える一側ナット４３Ａが装着される。この一側ナット４３Ａの軸方向端部は、一側リング部３２Ａの端面と接触する。
このような構造により、図９に示すように、一側調整ネジ３５Ａから一側溝部３８Ａの一側壁３９Ａに一側バルブスプリング５Ａの反力Ｆ２が作用した場合、一側壁３９Ａに沿う分力Ｆ４を一側延長部４０Ａに装着した一側ナット４３Ａによって打ち消して、一側揺動カム１４Ａが軸方向へ移動することを阻止できる。つまり、一側ナット４３Ａを締め込むことにより、分力Ｆ４を相殺することができ、一側揺動カム１４Ａの位置決めをより確実にする。

この発明に係る可変動弁装置のリンク機構は、四節リンク機構に限らず、バルブリフト調整を必要とする各種装置に適用可能である。

１ 内燃機関
２ カム軸
３Ａ 一側カム
３Ｂ 他側カム
４Ａ 一側バルブ
４Ｂ 他側バルブ
５Ａ 一側バルブスプリング
５Ｂ 他側バルブスプリング
１０ 可変動弁装置
１１ 支持軸
１４Ａ 一側揺動カム
１４Ｂ 他側揺動カム
１５ リンク機構
１６ 制御アーム
１７ 入力アーム
１８ 第１伝達アーム
１９Ａ 第２一側伝達アーム
１９Ｂ 第２他側伝達アーム
２５Ａ 一側入力部
２５Ｂ 他側入力部
２９Ａ 一側円筒部
２９Ｂ 他側円筒部
３２Ａ 一側リング部
３２Ｂ 他側リング部
３３Ａ 一側調整機構
３３Ｂ 他側調整機構
３４Ａ 一側ネジ孔
３４Ｂ 他側ネジ孔
３５Ａ 一側調整ネジ
３５Ｂ 他側調整ネジ
３６Ａ 一側調整ナット
３６Ｂ 他側調整ナット
３８Ａ 一側溝部
３８Ｂ 他側溝部
３９Ａ 一側側壁
４０Ａ 一側延長部
４１Ａ 一側雄ネジ部
４２Ａ 一側雌ネジ部
４３Ａ 一側ナット

Claims (3)

1. カムを備えるカム軸と平行に支持軸を配置し、この支持軸にバルブを開閉する揺動カムを揺動自在に支持し、前記カム軸の側方には支点を中心に所定角度回転する制御アームを配置し、この制御アームに前記カムと接触する入力部を有する入力アームを揺動自在に連結し、この入力アームに第１伝達アームを揺動可能に連結し、この第１伝達アームに前記揺動カムと連結される第２伝達アームを揺動可能に連結し、前記制御アームと前記入力アームと前記第１伝達アームと前記第２伝達アームとによって構成されるリンク機構の形態を前記制御アームの回転に伴って変えてバルブリフト量を変更する内燃機関の可変動弁装置において、前記第２伝達アームに前記支持軸が貫通する円筒部を形成し、前記揺動カムに前記円筒部の外周を囲むリング部を形成し、このリング部には該リング部を径方向に貫通するネジ孔を形成し、このネジ孔に前記円筒部の側へ突出する調整ネジを取り付け、前記円筒部の外周には前記調整ネジの先端を受け入れるとともに前記円筒部の周方向に延びる溝部を形成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記溝部は前記調整ネジの外周に沿う側壁を備え、この側壁を前記支持軸の中心線と直交する方向に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記円筒部は前記リング部の端面から突出する延長部を備え、前記調整ネジから前記溝部の前記側壁にバルブスプリングの反力が作用した場合、前記側壁に沿う分力が前記揺動カムを動かそうとする方向に前記延長部を配置し、前記延長部の外周に雄ネジ部を形成し、この雄ネジ部には軸方向端部が前記リング部の端面と接触するナットを装着したことを特徴と請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。

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