JP4084671B2

JP4084671B2 - 可変動弁機構

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Publication number: JP4084671B2
Application number: JP2003015268A
Authority: JP
Inventors: 仁柘植; 憲杉浦; 公彦東藤
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: JP2004225633A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の可変動弁機構としては、二本のカムシャフトを回転させてロッカアームを揺動させると共に２本のカムシャフトの位相を相対的に変えることによりロッカアームの揺動角を変えて、バルブのリフト量又は作用角を連続的に変化させるようにしたものがある（例えば、非特許文献１参照。）。ところが、このタイプでは、二本の回転カムの位相を変えて回転させることが必要であるが駆動が難しいという問題があった。
そこで、本出願人は先に、図１０に示すような可変動弁機構を提案した（特願２００２−１０９０４２、本願出願時において未公開）。その可変動弁機構は、揺動することによりロッカアーム５１の第一ローラ５２を押圧してバルブ５８をリフトさせる第一介在アーム５３に、回転カム５９と制御カム６１との間に延びて回転カム５９と制御カム６１とにそれぞれ摺接する第二ローラ５５と第三ローラ５６とを先端に備えた第二介在アーム５７の基端部を揺動可能に軸着したもので、バルブのリフト量又は作用角を連続的に変化させられる機能をそのままに、回転カム５９のシャフトを一本に減らすことを可能にした。
【０００３】
【非特許文献１】
「自動車工学・１９９９年１２月号」株式会社鉄道日本社、平成１１年、第８６−８７頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特願２００２−１０９０４２に記載のタイプでは、第二介在アーム５７が第一介在アーム５３に軸着されてリンク構造を形成しているために、部品点数が多くなるという問題があった。また、リンク構造は、ロッカアーム５１に対して回転カム５９の位置が上がるため、エンジンヘッドが大型化してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、リンク構造をなくして部品点数を減らすと共に、ロッカアームに対する回転カムの位置を下げてエンジンヘッドをコンパクトにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可変動弁機構は、ロッカアームのカム対応部の近傍に小角度回転可能に設けた制御シャフトに制御カムを形成し、カム対応部を押圧する押圧面を備えた介在アームを、制御シャフトを中心にその周りを制御カムの小角度回転とは独立して揺動可能に設け、介在アームを介してロッカアームを押圧しバルブをリフトさせる回転カムを回転可能に設け、介在アームに、制御カムと回転カムとに挟まれて、外周面の一部が制御カム摺接部となり、制御カム摺接部の略反対側の外周面の一部が回転カム摺接部となる偏心ローラを、偏心した状態で小角度回動可能に軸着し、制御カムが制御カム摺接部に当接して偏心ローラの小角度回動を規制した状態で、回転カムが回転カム摺接部を押圧することにより、偏心ローラが制御カムのカムプロフィールに沿って変位し、制御カムを小角度回転させて制御カムの配向角を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変えることにより、偏心ローラを小角度回動させて制御カムと制御カム摺接部との当接位置を移動するとともに、回転カムと回転カム摺接部との当接位置を移動して介在アームの揺動開始角を変え、もってカム対応部に対する介在アームの押圧面の当接位置を介在アームの長さ方向に変えることにより、回転カムによるバルブのリフト量及び作用角を変化させるリフト制御装置を設けたことを特徴としている。なお、カム対応部とは、回転カムにレバー及び介在アームを介して対応し押圧される部位という意味である。また、小角度回転とは、１回転以内の範囲での回転という意味である。さらに、小角度回動とは、１回転以内の範囲での回動という意味である。
【０００７】
回転カム摺接部としては、特に限定されないが、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、偏心ローラの軸心を中心に回転可能に設けられたサブローラの外周面の一部であることが好ましい。また、その場合、制御カム摺接部は、特に限定されないが、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、偏心ローラの軸心を中心にサブローラとは独立回転可能に設けられた別のサブローラの外周面の一部であることが好ましい。両サブローラの位置関係は、特に限定されず、同軸上に並設してもよいし、平行な別々の軸上に設けてもよい。
【０００８】
回転カム摺接部及び制御カム摺接部の数と位置関係は、両方とも特に限定されず、回転カム摺接部と制御カム摺接部とを一つずつ隣り合わせに設けてもよいし、回転カム摺接部又は制御カム摺接部のいずれか一方を対称面にして他方を二つ配するようにし、回転カム及び制御カムから受ける力がローラにねじれ応力を生じさせないようにしてもよい。
【０００９】
カム対応部は、特に限定されず、ロッカアームに固定された硬質チップでもロッカアームに回転可能に軸着されたローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、ロッカアームに回転可能に軸着されたローラが好ましい。
【００１０】
ロッカアーム、介在アーム及び偏心ローラは、別の面内で揺動、小角度回転又は偏心揺動してもよいが、スペース効率上、同一面内で揺動、小角度回転又は偏心揺動することが好ましい。
【００１１】
ここで、ロッカアームは、特に限定されず、次のいずれのタイプでもよい。
（ａ）ロッカアームの一端部に揺動中心部があり、中央部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ。（いわゆるスイングアーム）
（ｂ）ロッカアームの中央部に揺動中心部があり、一端部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ。
【００１２】
揺動中心部としては、特に限定されないが、次の二態様を例示できる。
（ｉ）揺動中心部はピボットに支持された凹球面部である態様。
（ｉｉ）揺動中心部はシーソアームが回動可能に軸支された軸穴部である態様。
【００１３】
上記（ｉ）の態様では、揺動中心部にタペットクリアランス調整機構が設けられることが好ましい。例えば、ピボットに設けた雄ネジをピボット支持材に設けた雌ネジに螺入量調節可能に螺入するようにしたタペットクリアランス調整機構や、ピボットをピボット支持材に対して摺動可能に設けて、油圧でタペットクリアランスを自動調整するようにしたもの等を例示できる。
【００１４】
回転カムと制御カムとに回転カム摺接部と制御カム摺接部とがそれぞれ常に摺接するように介在アームを付勢する付勢手段を設けることが好ましい。付勢手段としては、特に限定されないが、介在アームをその揺動方向に沿って付勢することでローラの回転カム摺接部と制御カム摺接部とが回転カムと制御カムとから離間しないように介在アームを付勢するバネ部材が好ましい。
具体的には、介在アームのアーム部又はアーム部とは別に設けられた突起とシリンダヘッドとの間に押し縮めたバネ部材を設けたもの等を例示できる。
【００１５】
リフト制御装置としては、特に限定されないが、ヘリカルスプライン機構と、油圧を用いた駆動部と、マイクロコンピュータ等の制御装置とを備えたものを例示できる。
【００１６】
なお、本発明の可変動弁機構は、吸気バルブ又は排気バルブの何れか一方に適用することもできるが、両方に適用することが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した可変動弁機構の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
まず、図１〜図７は第一実施形態の可変動弁機構を示している。この可変動弁機構にはスイングアームタイプのロッカアーム１が二つ使用され、各ロッカアーム１の一端部は同部に形成された凹球面部２がピボット３に支持されてなる揺動中心部となっている。各ピボット３はネジによるタペットクリアランス調整機構を内蔵している。各ロッカアーム１の他端下部には、バルブ押圧部５が凹設され、バルブ６の基端部をバルブ押圧部５が押圧するようになっている。
【００１９】
各ロッカアーム１の中央部に形成されたローラ配置穴７には、カム対応部としての第一ローラ８が、ロッカアーム１の上面からやや突出するように配され、該第一ローラ８はアーム側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。
【００２０】
ピボット３の軸下部に設けられた雄ネジは、ピボット支持材４に設けられた雌ネジに螺入量調節可能に螺入されて、タペットクリアランス調整機構が構成されている。なお、タペットクリアランス調整機構は、ピボット３をピボット支持材４に対して摺動可能な構成にして、油圧でタペットクリアランスが自動調整されるものに変更してもよい。
【００２１】
第一ローラ８の上方近傍には、制御シャフト１０が小角度回転可能に設けられるとともに、該制御シャフト１０には制御カム１１が形成されている。制御カム１１は、制御シャフト１０の外周面であるベース円１１ａと、ベース円１１ａから滑らかに繋がって突出量が漸増するノーズ漸増部１１ｂとを備えており、同一形状の一対の制御カム１１が制御シャフト１０の長さ方向に所定間隔をおいて形成されている。
【００２２】
また、第一ローラ８を押圧する押圧面２２を備えた介在アーム２１が、制御シャフト１０を中心にその周りを制御カム１１の小角度回転とは独立して揺動可能に設けられている。
【００２３】
介在アーム２１は、二つの制御カム１１を両側から挟むようにして、制御シャフト１０に軸着された一対の円筒部２３と、両円筒部２３からロッカアーム１のバルブ押圧部側へ向かって略水平に延びる一対のアーム部２５とを備えている。各アーム部２５の下面には、第一ローラ８を押圧するための押圧面２２がそれぞれ形成されている。
【００２４】
各押圧面２２は、円筒部２３の外周面から滑らかに繋がると共に第一ローラ８の半径よりも大きい曲率半径の凹曲面に形成され、後述するように第一ローラ８に対する押圧面２２の当接位置が介在アーム２１の長さ方向に変わっても、押圧面２２はその略垂線方向に第一ローラ８を押圧するようになっている。
【００２５】
アーム部２５の先端の近傍には、介在アーム２１を介してロッカアーム１を押圧しバルブ６をリフトさせる回転カム４２が回転可能に設けられている。回転カム４２は、ベース円４２ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部４２ｂと、最大突出量となるノーズ４２ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部４２ｄとからなり、回転可能に支持されたカムシャフト４１に形成されている。
【００２６】
一対のアーム部２５の先端間には、シャフト２６が架設されている。シャフト２６は、制御カム１１と回転カム４２との間に位置し、その両端は各アーム部２５にそれぞれ固定されることで、二つのアーム部２５を一体化する役割も果たしている。なお、円筒部２３を二つに分けずに連続した形状としてもよい。
【００２７】
また、シャフト２６には、制御カム１１と回転カム４２とに挟まれて、外周面の一部が制御カム摺接部となり、制御カム摺接部の略反対側の外周面の一部が回転カム摺接部となる偏心ローラ３０が、偏心した状態で小角度回動可能に軸着されている。
【００２８】
即ち、シャフト２６には、軸心からずれた位置に貫設された丸穴がシャフト２６に外挿されることにより、シャフト２６の周りを偏心した状態で小角度回動する偏心ローラ本体３１と、偏心ローラ本体３１の軸線方向中央部に回転可能に軸着されたサブローラ３４とからなる偏心ローラ３０が設けられている。従って、偏心ローラ本体３１の軸線方向両端部であって制御カム１１側の一部は、制御カム１１が当接して制御カム摺接部となり、サブローラ３４の回転カム４２側の一部は、回転カム４２が当接して回転カム摺接部となるようになっている。なお、偏心ローラ本体３１の軸線方向中央部に、サブローラ３４を回転可能に軸着させる環状凹部を設けて、サブローラ３４の外径を偏心ローラ本体３１の外径またはそれ以下の外径に変更してもよい。
【００２９】
また、制御カム１１が偏心ローラ本体３１に当接して、偏心ローラ３０は制御カム１１により小角度回動を規制されるようになっており、その状態で回転カム４２がサブローラ３４を押圧することにより、偏心ローラ３０が制御カム１１のカムプロフィールに沿って変位するようになっている。
【００３０】
制御シャフト１０には、制御カム１１を小角度回転させて制御カム１１の配向角を１回転以内の範囲で内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的（好ましくは三段階以上、さらに好ましくは四段階以上の多段階）に変えることにより、偏心ローラ３０を小角度回動させて制御カム１１と偏心ローラ本体３１との当接位置を移動するとともに回転カム４２とサブローラ３４の当接位置を移動して介在アーム２１の揺動開始角（回転カム４２のベース円４２ａがサブローラ３４に当接しているときの介在アーム２１の角度であって、制御カム１１と偏心ローラ本体３１との当接位置によって変化する）を変え、もって第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置を介在アーム２１の長さ方向に変えることにより、回転カム４２によるバルブ６のリフト量及び作用角を変化させるリフト制御装置（図示略）が接続されている。
【００３１】
リフト制御装置は、例えば、ヘリカルスプラインを設けたピストンが油圧により所定角の回転を伴いながら軸方向に移動し、該回転が制御シャフトを回転させることにより制御カム１１の配向角を１回転以内の範囲で変える構造となっており、内燃機関の回転センサやアクセル開度センサ等からの検知値に基づいてマイクロコンピュータ等の制御装置により制御されるようになっている。
【００３２】
また、介在アーム２１には、サブローラ３４と偏心ローラ本体３１とが回転カム４２と制御カム１１とにそれぞれ常に摺接するように、介在アーム２１をその揺動方向に沿って付勢する付勢手段（図示略）が設けられている。
【００３３】
付勢手段は、例えば、介在アーム２１のアーム部２５又はアーム部２５とは別に設けられた突起とシリンダヘッドとの間に押し縮めたバネ部材を設けた構造となっており、偏心ローラ３０が制御カム１１と回転カム４２との間に深く進入する方向（図４（ａ）における左回転方向）に介在アーム２１を付勢するようになっている。
【００３４】
上記の構成により、制御カム１１が偏心ローラ本体３１に当接して偏心ローラ３０が左方向に小角度回動するのを規制した状態で、回転カム４２がサブローラ３４を介して偏心ローラ３０を左方向に小角度回動させる向きにサブローラ３４を斜め下方（ロッカアーム１でいうバルブ押圧部側から揺動中心部側に向かいながら下方へ）へ押圧することにより、偏心ローラ本体３１が制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方へ変位する。このとき、介在アーム２１が偏心ローラ３０を介して下方に揺動させられて、ロッカアーム１が押圧されることによりバルブ６がリフトされるようになっている。このとき、回転カム４２によりサブローラ３４を押圧された偏心ローラ３０は偏心ローラ本体３１と制御カム１１との当接位置を突出量の大きい側に移動させながら下方へ変位し、偏心ローラ３０を介して下方へ押圧された介在アーム２１は所定の角度範囲で揺動する。
【００３５】
またこのとき、制御カム１１の配向角を変えると、偏心ローラ３０が小角度回動して姿勢が変化し、偏心ローラ本体３１に当接する位置がベース円１１ａ又はノーズ漸増部１１ｂの各所に移動するとともに、制御シャフト１０からサブローラ３４（の重心）までの距離が変化して、回転カム４２とサブローラ３４との当接位置が移動して介在アーム２１の揺動開始角が変わることになる。すると、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置が介在アーム２１の長さ方向に変わり、具体的には、介在アーム２１の揺動開始角が高いときには押圧面２２の当接位置はアーム部２５基端側（又は円筒部２３）となり、介在アーム２１の揺動開始角が低いときには押圧面２２の当接位置はアーム部２５先端側となる。
【００３６】
以上のように構成された可変動弁機構は、次のように作用する。
まず、図４は、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下における制御カム１１の配向角度とそれによる作用を示している。
図４（ａ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下で、回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、制御カム１１はノーズ漸増部１１ｂの大突出部付近が偏心ローラ本体３１に当接するように配向制御される。このとき、偏心ローラ本体３１が当接している制御カム１１の当接位置がベース円１１ａに比べて大きな突出量を持っているので、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して右方向に小角度回動している。この偏心ローラ３０の小角度回動に伴って偏心ローラ３０の姿勢が変わり、制御シャフト１０からサブローラ３４（の重心）までの距離が長くなり、回転カム４２のベース円４２ａに当接しているサブローラ３４は、ベース円４２ａに沿って回転カム４２の下側にやや潜り込んで偏心ローラ３０は下方へ変位する。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１が下方へやや傾き、その位置が最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動開始角となる。このときの介在アーム２１の揺動開始角は、下方へやや傾いた所といっても依然として高いため、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、アーム部２５基端側（詳しくは、円筒部２３の押圧面２２寄りの位置）であり、まだバルブ６のリフトは発生しない。
【００３７】
次に、図４（ａ）から図４（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａからノーズ漸増部４２ｂに移動するときには、サブローラ３４が回転カム４２により左下方に押圧を受け、偏心ローラ３０が制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方へ変位するとともに、偏心ローラ３０が軸着された介在アーム２１は、付勢手段による付勢に抗して下方に傾きを増してゆく。このとき、偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置が、制御カム１１の下方のより突出量の大きい側へ移動するので、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して相対的に右方向に小角度回動を始める。介在アーム２１の二つの押圧面２２は、二つの第一ローラ８に対する当接位置を円筒部２３から押圧面２２側に変えながら二つの第一ローラ８を下方へ押圧し始める。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ８がそれぞれ押圧され始めるのに対応して各ピボット３を中心として下方へ揺動を開始し、バルブ押圧部５が二つのバルブ６を下方に押圧して各バルブ６がリフトされ始める。
【００３８】
次に、図４（ｂ）に示すように、回転カム４２のノーズ漸増部４２ｂを経てノーズ４２ｃがサブローラ３４に摺接するとき（いわゆるノーズ時）、偏心ローラ３０は偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置をノーズ漸増部１１ｂの最大突出部付近に移動させ、右方向に最大限小角度回動するとともに制御カム１１のカムプロフィールに沿って最も下方に変位した状態になる。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１は付勢手段による付勢に抗して下方へ最大に揺動し、その位置が最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動終了角となる。すると、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置はアーム部２５の先端側に変わり、介在アーム２１はロッカアーム１を下方へ最大揺動させるので、バルブ６のリフト量Ｌは発生・増加して最大値Ｌｍａｘに達する。
また、ベース時に第一ローラ８が円筒部２３の押圧面２２寄りの位置に当接しており、介在アーム２１の揺動開始角付近から揺動終了角までの広い範囲で二つのバルブ６がリフトされるようになっていることから作用角も最大となる。
なお、前記の通り、前記当接位置が変わっても、凹曲面に形成された押圧面２２はその略垂線方向に第一ローラ８を押圧するので、介在アーム２１にその長さ方向の応力成分がほとんど生じず、円筒部２３と制御シャフト１０との間に負担がかからない。
【００３９】
次に、図５は、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における制御カム１１の配向角度とそれによる作用を示している。
図５（ａ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下で、回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、制御カム１１はノーズ漸増部１１ｂの中間突出部付近が偏心ローラ本体３１に当接するように配向制御される。このとき、偏心ローラ本体３１が当接している制御カム１１の当接位置が図４（ａ）の時より突出量が小さくなるため、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して図４（ａ）の時よりも左方向に小角度回動する。この偏心ローラ３０の小角度回動に伴って偏心ローラ３０の姿勢が変わり、制御シャフト１０からサブローラ３４（の重心）までの距離が短くなり、回転カム４２のベース円４２ａに当接しているサブローラ３４は、ベース円４２ａに沿って回転カム４２との当接位置を図４（ａ）の時よりも左上方へ移動して偏心ローラ３０は上方へ変位する。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１が図４（ａ）の時よりも上方へ傾き、その位置が微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動開始角となる。このときの介在アーム２１の揺動開始角は、図４（ａ）の時よりも高くなり、第一ローラ８に対する押圧面２２の当接位置は、介在アーム２１の基端（詳しくは、円筒部２３の押圧面２２からやや遠ざかった位置）であり、まだバルブ６のリフトは発生しない。
【００４０】
次に、図５（ａ）から図５（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａからノーズ漸増部４２ｂに移動するときには、サブローラ３４が回転カム４２により下方に押圧を受け、偏心ローラ３０が制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方へ変位するとともに、偏心ローラ３０が軸着された介在アーム２１は、付勢手段による付勢に抗して下方に傾きを増してゆく。このとき、偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置が、制御カム１１の下方の図５（ａ）の時よりも突出量の大きい側へ移動するので、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して相対的に右方向に小角度回動を始める。介在アーム２１の二つの押圧面２２は、二つの第一ローラ８に対する当接位置を円筒部２３から押圧面２２側に変えながら二つの第一ローラ８を下方へ押圧し始める。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ８がそれぞれ押圧され始めるのに対応して各ピボット３を中心として下方へ揺動を開始し、バルブ押圧部５が二つのバルブ６を下方に押圧して各バルブ６がリフトされ始める。
【００４１】
次に、図５（ｂ）に示すように、回転カム４２のノーズ漸増部４２ｂを経てノーズ４２ｃがサブローラ３４に摺接するとき（いわゆるノーズ時）、偏心ローラ３０は偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置を図５（ａ）の時よりもやや下側のノーズ漸増部１１ｂの中間突出部付近に移動させ、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して相対的に図５（ａ）の状態より右方向に小角度回動するとともに、制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方に変位した状態になる。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１は付勢手段による付勢に抗して下方に揺動し、その位置が微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動終了角となる。しかし、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、介在アーム２１の基端（詳しくは、押圧面２２の基端部）に留まるので、介在アーム２１はロッカアーム１を下方へ僅かに揺動させ、バルブ６のリフト量Ｌは微小となる。また、介在アーム２１の揺動開始角が図４（ａ）の時よりも上方に傾いた所であり、バルブ６がリフトされるのが揺動終了角付近に限られるので作用角も微小となる。
【００４２】
なお、図４と図５との中間的なリフト量・作用角が必要な運転状況下では、図４と図５との中間的な制御カム１１の配向角度をリフト制御装置により連続的に又は段階的に作ることで、図７に示すように中間的なリフト量・作用角が連続的に又は段階的に得られる。
【００４３】
次に、図６は、リフト休止が必要な運転状況下における制御カム１１の配向角度とそれによる作用を示している。
図６（ａ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下で、回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、制御カム１１はノーズ漸増部１１ｂの小突出部付近が偏心ローラ本体３１に当接するように配向制御される。このとき、偏心ローラ本体３１が当接している制御カム１１の当接位置が図５（ａ）の時より突出量が小さくなるため、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して図５（ａ）の時よりも左方向に小角度回動する。この偏心ローラ３０の小角度回動に伴って偏心ローラ３０の姿勢が変わり、制御シャフト１０からサブローラ３４（の重心）までの距離が最も短くなり、回転カム４２のベース円４２ａのベース円４２ａに当接しているサブローラ３４は、ベース円４２ａに沿って回転カム４２との当接位置を図５（ａ）の時よりも上方へ移動して偏心ローラ３０は最も上方へ変位する。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１が図５（ａ）の時よりも更に上方へ傾いてアーム部２５が略水平となり、その位置がリフト休止が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動開始角となる。このときの介在アーム２１の揺動開始角は高いため、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、介在アーム２１の基端（詳しくは、円筒部２３の図５（ａ）よりも押圧面２２から遠ざかった位置）であり、バルブ６のリフトは発生しない。
【００４４】
次に、図６（ａ）から図６（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２のサブローラ３４に対する当接位置がベース円４２ａからノーズ漸増部４２ｂに移動するときには、サブローラ３４が回転カム４２により下方に押圧を受け、偏心ローラ３０が制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方へ変位するとともに、偏心ローラ３０が軸着された介在アーム２１は、付勢手段による付勢に抗して下方に傾きを増してゆく。このとき、偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置が、制御カム１１の下方の図６（ａ）の時よりも突出量の大きい側へ移動するので、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して相対的に右方向に小角度回動を始める。介在アーム２１の二つの押圧面２２は、二つの第一ローラ８に対する当接位置を円筒部２３から押圧面２２側に向かって変えるが、当接位置が介在アーム２１の基端（詳しくは、円筒部２３内）に留まるため、二つの第一ローラ８は押圧されず、各バルブ６はリフトを開始しない。
【００４５】
次に、図６（ｂ）に示すように、回転カム４２のノーズ漸増部４２ｂを経てノーズ４２ｃがサブローラ３４に摺接するとき（いわゆるノーズ時）、偏心ローラ３０は偏心ローラ本体３１の制御カム１１に対する当接位置を図６（ａ）の時よりもやや下側のノーズ漸増部１１ｂの中間突出部付近に移動させ、偏心ローラ３０は介在アーム２１に対して相対的に図６（ａ）の状態より右方向に小角度回動するとともに、制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方に変位した状態になる。この偏心ローラ３０の変位に伴って、介在アーム２１は付勢手段による付勢に抗して下方に揺動し、その位置がリフト休止が必要な運転状況下における介在アーム２１の揺動終了角となる。しかし、第一ローラ８に対する介在アーム２１の押圧面２２の当接位置は、介在アーム２１の基端（詳しくは、円筒部２３内）に留まるので、介在アーム２１はロッカアーム１を揺動させず、バルブ６はリフト休止状態となる。
【００４６】
以上のような可変動弁機構によれば、偏心ローラ３０を用いたことにより従来のリンク構造が不要となるので、部品点数を減らすことができる。また、偏心ローラ３０を押圧する回転カム４２の位置を介在アーム２１と同レベルまで下げることができるので、エンジンヘッドをコンパクトにしてエンジンを小型化することができる。
【００４７】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第二実施形態について、図８を参照して第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、偏心ローラ３０の構成においてのみ第一実施形態と相違するものである。
【００４８】
すなわち、本実施形態の偏心ローラ３０は、サブローラ３４の他に、偏心ローラ本体３１の軸心を中心にサブローラ３４とは独立回転可能なサブローラ３５が設けられ、該サブローラ３５の外周面の一部が制御カム摺接部となっている。
【００４９】
サブローラ３５は、サブローラ３４と略同一外径に形成され、サブローラ３４を対称面としてその両脇の偏心ローラ本体３１に、一つずつ回転可能に軸着されている。二つのサブローラ３５は、サブローラ３４の回転とは独立して回転できるようになっていて、二つの制御カム１１に均等にそれぞれ当接するようになっている。なお、サブローラ３４とサブローラ３５の外径は異なっていてもよいし、いずれか一方が他方に比べて大きい外径に形成されていてもよい。
【００５０】
本実施形態の可変動弁機構は、偏心ローラ３０の構成が異なるものの、基本的には第一実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、第一実施形態よりも部品点数がやや増えるものの、第一実施形態と略同等の効果が得られるのに加え、第一実施形態より制御カム１１と偏心ローラ３０との間で生じる摺動抵抗や磨耗を低減することができる。
【００５１】
なお、本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば次のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で変更して具体化することもできる。
（１）リフト制御装置の構成や制御の仕方を適宜変更すること。
（２）中央部に揺動中心部があるロッカアームとすること。
（３）図９に示すように、サブローラ３５を偏心ローラ本体３１の軸線方向全長にわたって延びるような形状に変更し、サブローラ３４をサブローラ３５の軸線方向中央部に回転可能に軸着すること。
（４）付勢手段の構成を適宜変更すること。
（５）押圧面の形状を適宜変更すること。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の可変動弁機構は、上記の通り構成されているので、リンク構造をなくして部品点数を減らせると共に、ロッカアームに対する回転カムの位置を下げてエンジンヘッドをコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図２】同機構の介在アームを取り外した状態を示す斜視図である。
【図３】同機構を示す断面図である。
【図４】図１の最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。
【図５】図１の微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。
【図６】図１のリフト休止が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。
【図７】本実施形態に係る可変動弁機構により得られるバルブのリフト量及び作用角を示すグラフである。
【図８】本発明の第二実施形態に係る可変動弁機構を示す断面図である。
【図９】本発明に係る可変動弁機構の変更例を示す断面図である。
【図１０】従来の可変動弁機構を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ロッカアーム
６バルブ
８カム対応部としての第一ローラ
１０制御シャフト
１１制御カム
２１介在アーム
４２回転カム
３０偏心ローラ
３１制御カム摺接部としての偏心ローラ本体
３４回転カム摺接部としてのサブローラ

Claims

ロッカアームのカム対応部の近傍に小角度回転可能に設けた制御シャフトに制御カムを形成し、
前記カム対応部を押圧する押圧面を備えた介在アームを、前記制御シャフトを中心にその周りを前記制御カムの小角度回転とは独立して揺動可能に設け、
前記介在アームを介して前記ロッカアームを押圧しバルブをリフトさせる回転カムを回転可能に設け、
前記介在アームに、前記制御カムと前記回転カムとに挟まれて、外周面の一部が制御カム摺接部となり、前記制御カム摺接部の略反対側の外周面の一部が回転カム摺接部となる偏心ローラを、偏心した状態で小角度回動可能に軸着し、
前記制御カムが前記制御カム摺接部に当接して前記偏心ローラの小角度回動を規制した状態で、前記回転カムが前記回転カム摺接部を押圧することにより、前記偏心ローラが前記制御カムのカムプロフィールに沿って変位し、
前記制御カムを小角度回転させて前記制御カムの配向角を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変えることにより、前記偏心ローラを小角度回動させて前記制御カムと前記制御カム摺接部との当接位置を移動するとともに、前記回転カムと前記回転カム摺接部との当接位置を移動して前記介在アームの揺動開始角を変え、もって前記カム対応部に対する前記介在アームの押圧面の当接位置を前記介在アームの長さ方向に変えることにより、前記回転カムによる前記バルブのリフト量及び作用角を変化させるリフト制御装置を設けた可変動弁機構。
前記回転カム摺接部が、前記偏心ローラの軸心を中心に回転可能に設けられたサブローラの外周面の一部である請求項１記載の可変動弁機構。
前記制御カム摺接部が、前記偏心ローラの軸心を中心に前記サブローラとは独立回転可能に設けられた別のサブローラの外周面の一部である請求項２記載の可変動弁機構。
前記回転カムと制御カムとに前記回転カム摺接部と制御カム摺接部とがそれぞれ常に摺接するように前記介在アームを付勢する付勢手段が設けられた請求項１又は２記載の可変動弁機構。