JP4128086B2

JP4128086B2 - 可変動弁機構

Info

Publication number: JP4128086B2
Application number: JP2003015269A
Authority: JP
Inventors: 憲杉浦
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: JP2004225634A

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９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５８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記載のタイプでは、第一介在アーム５３に軸着されて上方に延びる第二介在アーム５７を、第二介在アーム５７のさらに上側に位置する回転カム５９と制御カム６１とにより駆動するので高さ方向に高くなり、エンジンヘッドが大型化してしまうといった問題があった。また、回転カム５９の回転軸、制御カム６１の回転軸、第二ローラ５５の回転軸、第三ローラ５６の回転軸に相対的に平行でない組み合わせがあると、第二ローラ５５や第三ローラ５６を偏磨耗させてしまう恐れがあった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、高さを低減してエンジンヘッドをコンパクトにすると共に、ローラの偏磨耗を防止することにある。
【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、制御カム側の一部が制御カム摺接部となり、回転カム側の一部が回転カム摺接部となる介在部材をスライド可能に設け、制御カムが制御カム摺接部に当接して介在部材のスライドを規制した状態で、回転カムが回転カム摺接部を押圧することにより、介在部材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、介在部材をスライドさせて制御カム摺接部と制御カムとの当接位置を移動するとともに回転カム摺接部と回転カム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、前記介在部材が、前記スライドの方向と直行する面内で傾き可変に構成され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。
【０００７】
カム対応部は、特に限定されず、固定された硬質チップでも回転可能なローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、カム対応部は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。
【０００８】
介在部材が、スライドの方向と直交する面内で傾き可変に構成されているので、ローラの偏磨耗を防止できる点で好ましい。
【０００９】
回転カム摺接部又は制御カム摺接部は、特に限定されず、介在部材に固定された硬質チップでも、介在部材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、回転カム摺接部又は制御カム摺接部の少なくとも一方（好ましくは両方）は、介在部材に回転可能に軸着されたローラが好ましい。
【００１０】
回転カム摺接部及び制御カム摺接部が共に回転可能なローラである場合、両ローラは同軸上に並設しても平行な別々の軸上に設けてもよい。また、いずれか一方のローラの１つを対称面にして他方のローラを２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レバーにねじれ応力を生じさせないようにしてもよい。
【００１１】
回転カム摺接部及び制御カム摺接部の一方のみが回転可能なローラである場合、他方としては、介在部材に形成されたローラ片持ち支持部や、ローラを両側から支持する介在部材に形成された一対のフォーク片等が例示できる。また、フォーク片間にローラの回転を妨げないようにローラの側周面の少なくとも一部を包み込むローラ包囲部が架設され、該ローラ包囲部を回転カム摺接部及び制御カム摺接部の他方側としてもよい。
【００１２】
ロッカアーム、介在アーム及びローラは、別の面内で揺動又は回転してもよいが、スペース効率上、同一面内で揺動又は回転することが好ましい。
【００１３】
ここで、ロッカアームは、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。
【００１４】
揺動中心部としては、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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レバー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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
【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、図を参照しながら説明する。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
介在アーム２１は、制御シャフト１０に揺動可能に軸着された基端の円筒部２３と、該円筒部２３の軸線方向両端部からロッカアーム１でいう揺動中心部からバルブ押圧部側へ向かって平行に延びる一対のアーム部２５とで構成されている。円筒部２３のアーム部２５側には、円筒部２３の外周面から内周面まで貫通すると共に制御カム１１と介在アーム２１との干渉を防ぐ逃がし穴２６が形成されており、制御カム１１の配向角度に関わらず介在アーム２１がバルブ６をリフトさせるのに十分な揺動量が得られるようになっている。
【００２６】
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。各押圧面２２は、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。
【００２７】
また、アーム部２５のロッカアーム１でいうバルブ押圧部側には、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。
【００２８】
また、介在アーム２１には、制御カム１１と回転カム４２とに挟まれて、制御カム１１側の一部が制御カム摺接部となり、回転カム４２側の一部が回転カム摺接部となる介在部材３０がスライド可能に設けられている。
【００２９】
即ち、二つのロッカアーム１の間であって、円筒部２３の下部には、丸棒状のガイドシャフト２７が、制御シャフト１０側から回転カム４２側に向かって延びるように支持され、該ガイドシャフト２７には、ガイドシャフト２７の長さ方向と直交する面内で傾くことを許容されつつ、ガイドシャフト２７の長さ方向に摺動可能に支持された介在部材３０が設けられている。
【００３０】
介在部材３０は、ガイドシャフト２７に摺回動可能に支持された基端部から上方に延びており、その先端に形成されたフォーク内には、周面の一部が回転カム摺接部となる第二ローラ３３が配され、該フォークの両外側には周面の一部が制御カム摺接部となる二つの第三ローラ３４が配されている。第二ローラ３３と第三ローラ３４とは、第二ローラ３３を対称面にして二つの第三ローラ３４が両脇に配され、フォークの内側壁と直交する同軸上に並設されると共に、その軸の周りにそれぞれ独立して回転可能に軸着されている。なお、第二ローラ３３と第三ローラ３４とは外径が同一であるが、異なっていてもよい。
【００３１】
また、制御カム１１が第三ローラ３４に当接して、介在部材３０のスライドが規制されるようになっていて、その状態で回転カム４２が第二ローラ３３を押圧することにより、介在部材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。
【００３２】
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、介在部材３０をスライドさせて第三ローラ３４と制御カム１１との当接位置を移動するとともに、第二ローラ３３と回転カム４２と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が第二ローラ３３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と第三ローラ３４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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、介在アーム２１には、アーム部２５が第一ローラ８から遠ざかる方向に常に付勢すると同時に、介在部材３０を回転カム４２と制御カム１１との間に深く進入するように付勢することにより、回転カム４２と制御カム１１とに第二ローラ３３と第三ローラ３４とがそれぞれ常に摺接するように介在アーム２１を付勢する付勢手段（図示略）が設けられている。
【００３５】
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になっており、アーム部２５が第一ローラ８から遠ざかる方向に介在アーム２１を常に付勢するようになっている。
【００３６】
上記の構成により、制御カム１１が二つの第三ローラ３４に当接して、介在部材３０がロッカアーム１のバルブ押圧部側から揺動中心部側に向かう方向にスライドするのを規制された状態で、回転カム４２が第二ローラ３３を介して介在部材３０を、ロッカアーム１のバルブ押圧部側から揺動中心部に向かう方向にスライドさせる向きに斜め下方（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、第三ローラ３４及び介在部材３０が制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方に変位する。このときの介在部材３０の変位の方向に対して、介在部材３０のスライド方向（ガイドシャフト２７の延びる方向）が異なるようにガイドシャフト２７が設けられているので、介在部材３０の変位により介在アーム２１はガイドシャフト２７を介して下方に押圧されて揺動する。すると、介在アーム２１は押圧面２２により第一ローラ８を押圧してロッカアーム１を揺動させるのでバルブ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により第二ローラ３３を押圧された介在部材３０は、第三ローラ３４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、介在部材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。
【００３７】
またこのとき、制御カム１１の配向角を変えると、介在部材３０がガイドシャフト２７に沿ってスライドして、第三ローラ３４と制御カム１１との当接位置がベース円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から第二ローラ３３までの距離が変化して、第二ローラ３３と回転カム４２との当接位置が移動して介在アーム２１の揺動開始角も変わることになる。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。
【００３８】
さらに、介在部材３０が、ガイドシャフト２７に回動可能に支持されていることから、第三ローラ３４と第二ローラ３３とに制御カム１１と回転カム４２とがそれぞれ略均等に当接するように、介在部材３０がガイドシャフト２７に対して回動するようになっている。例えば、図３に一点鎖線で示す制御シャフト１０に直交する面に対して図３に実線で示すカムシャフト４１に直交する面がやや傾いた状態で組み立てられたとしても、介在部材３０がガイドシャフト２７の周りを自ら回動して、回転カム４２と制御カム１１とに第二ローラ３３と第三ローラ３４とが略均等に当たるようになっている。
【００３９】
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の第二ローラ３３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の大突出部付近が第三ローラ３４に当接するように配向制御される。このとき、第三ローラ３４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、第三ローラ３４を備えた介在部材３０はガイドシャフト２７の先端寄りの位置にスライドする。すると、そのスライドに伴って制御シャフト１０から第二ローラ３３までの距離が長くなり、回転カム４２のベース円４２ａに当接している第二ローラ３３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介在部材３０は下方へ変位する。この介在部材３０の変位に伴って、ガイドシャフト２７が押し下げられて介在アーム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。
【００４０】
次に、図４（ａ）から図４（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２の第二ローラ３３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、第二ローラ３３が回転カム４２により左下方に押圧を受け、介在部材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、介在部材３０が支持された介在アーム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、第三ローラ３４の制御カム１１に対する当接位置が、ノーズ漸増部１１ｂの下方のより突出量の大きい側へ移動するので、介在部材３０はガイドシャフト２７の更に先端側にスライドし始める。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側に変位させ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が第二ローラ３３に摺接する時（いわゆるノーズ時）、介在部材３０は第三ローラ３４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、ガイドシャフト２７の最先端位置までスライド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。この介在部材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最大揺動し、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を下方へ最大に揺動させるので、バルブ６のリフト量は発生・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。
【００４２】
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の第二ローラ３３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の小突出部付近が第三ローラ３４に当接するように配向制御される。このとき、第三ローラ３４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、介在部材３０は図４（ａ）の時よりもガイドシャフト２７の基端側（詳しくはガイドシャフト２７の中間部）にスライドする。この介在部材３０のスライドに伴って、制御シャフト１０から第二ローラ３３までの距離が短くなり、回転カム４２のベース円４２ａに当接している第二ローラ３３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させ、介在部材３０は上方へ変位する。この介在部材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、下方へ僅かに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。
【００４３】
次に、図５（ａ）から図５（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２の第二ローラ３３に対する当接位置がベース円４２ａからノーズ漸増部４２ｂに変位するときには、第二ローラ３３が回転カム４２により左下方に押圧を受け、介在部材３０が制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方に変位するとともに介在部材３０を支持した介在アーム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、第三ローラ３４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、介在部材３０はガイドシャフト２７の先端側にスライドし始める。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。
【００４４】
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が第二ローラ３３に摺接するとき（いわゆるノーズ時）、介在部材３０は第三ローラ３４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、介在部材３０は図５（ａ）の状態よりガイドシャフト２７の先端側にスライド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。この介在部材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。
【００４５】
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。
【００４６】
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の第二ローラ３３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の微小突出部付近が第三ローラ３４に当接するように配向制御される。このとき、第三ローラ３４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、介在部材３０は図５（ａ）の時よりもガイドシャフト２７の基端側に向かってスライドする。この介在部材３０のスライドに伴って、制御シャフト１０から第二ローラ３３までの距離が最も短くなり、回転カム４２のベース円４２ａに当接している第二ローラ３３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）の時よりも左上方へ移動して介在部材３０は最も上方へ変位する。この介在部材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に傾いて、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。
【００４７】
次に、図６（ａ）から図６（ｂ）までの間、すなわち回転カム４２の第二ローラ３３に対する当接位置がベース円４２ａからノーズ漸増部４２ｂに変位するときには、第二ローラ３３は回転カム４２により左下方に押圧を受け、介在部材３０が制御カム１１のカムプロフィールに沿って下方に変位するとともに介在部材３０が支持された介在アーム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、第三ローラ３４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、介在部材３０はガイドシャフト２７の先端側に向かってスライドし始める。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。
【００４８】
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が第二ローラ３３に摺接するとき、介在部材３０は第三ローラ３４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の小突出部付近に移動させ、介在部材３０は図６（ａ）の状態よりガイドシャフト２７の先端寄りの位置にスライド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。この介在部材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。
【００４９】
以上のような可変動弁機構によれば、介在部材３０を介在アーム２１にスライド可能に設けて、介在アーム２１、介在部材３０及び回転カム４２を横方向に並べられるようにしたことにより、回転カム４２の位置を低くしてエンジンヘッドをコンパクトにすることが可能となる。また、介在部材３０がガイドシャフト２７に直交する面内で傾き可変となっていることから、カムシャフト４１、介在アーム２１又は制御シャフト１０のうちいずれか二つ以上の平行度が悪化しても、介在部材３０がガイドシャフト２７の周りを自ら回動して回転カム４２と制御カム１１とに第二ローラ３３と第三ローラ３４とが略均等に当接するようになるので、第二ローラ３３又は第三ローラ３４が偏磨耗するのを防止することができる。
【００５０】
次に、可変動弁機構の参考実施形態について、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、介在部材の構成及び支持形態と制御カムの形態とにおいてのみ第一実施形態と相違するものである。
【００５１】
本実施形態の介在アーム２１には、ガイドシャフト２７の代わりに、後述する介在部材３１をアーム部２５の長さ方向にスライド可能に支持する一対の長孔２４が設けられている。各長孔２４は、各アーム部２５に制御シャフト１０と平行に延びるように形成されるとともに、互いに平行且つ同一形状に形成されている。
【００５２】
両方の長孔２４の間には、第二ローラ３３と、第二ローラ３３を挟んだ二つの第三ローラ３４と、第二ローラ３３と第三ローラ３４とを同軸上に支持するスライドシャフト３５とからなる前述した介在部材３１が設けられている。
【００５３】
第三ローラ３４は、第二ローラ３３よりもやや大きい外径に形成され、第二ローラ３３とともにそれらの中心部に形成された軸穴にスライドシャフト３５が挿通されて、各ローラはスライドシャフト３５の周りを独立回転可能に軸着されている。
【００５４】
また、スライドシャフト３５の両端は、一対のアーム部２５に形成された長孔２４に支持されて、介在部材３１はアーム部２５の長さ方向に傾くことを許容されつつアーム部２５の長さ方向にスライド可能となっている。
【００５５】
即ち、長孔２４は各アーム部２５の中央部から先端寄りの位置まで直線状に延びており、各長孔２４は互いに平行且つ同一形状に設けられており、スライドシャフト３５の両端は、両長孔２４に該長孔２４の幅方向にはガタつくことなく、長孔２４の長さ方向には滑らかにスライドできるようになっている。また、両方の長孔２４が直線状且つ互いに平行に設けられていることにより、スライドシャフト３５はアーム部２５の長さ方向に対して傾くことができるようになっている。
【００５６】
また、第一実施形態では一対となっていた制御カム１１を本実施形態では連続形状に変更しているが、第二ローラ３３を第三ローラ３４よりも小さい外径に形成することにより、第二ローラ３３が制御カム１１に接触するのを防いでいる。なお、第一実施形態と同様に一対の制御カム１１を用いてもよい。
【００５７】
本実施形態の可変動弁機構は、介在部材の構成及び支持形態と制御カムの形態とにおいて第一実施形態と異なるものの、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、第一実施形態と同様の効果が得られる。
【００５８】
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）第一実施形態において、第三ローラ３４と制御カム１１とを一つずつ設け、第三ローラ３４の両脇に第二ローラ３３を一つずつ設け、第二ローラ３３を押圧する回転カム４２を二つ設けること。
（４）付勢手段の構成を適宜変更すること。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１、４又は５記載の可変動弁機構によれば、高さを低減してエンジンヘッドをコンパクトにすることができる。さらに、請求項２又は３記載の可変動弁機構によれば、上記の効果に加えてローラが偏磨耗しないよう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】同機構の介在部材を取り外した状態を示す斜視図である。
【図３】同機構による偏磨耗防止の作用を示す正面図である。
【図４】同機構の最大リフト量・作用角が必要なときの作用を示す側面図である。
【図５】同機構の微小リフト量・作用角が必要なときの作用を示す断面図である。
【図６】同機構のリフト休止が必要なときの作用を示す断面図である。
【図７】同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】参考実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図９】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
３０介在部材
３３回転カム摺接部としての第二ローラ
３４制御カム摺接部としての第三ローラ
２２押圧面
４２回転カム

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、前記制御カム側の一部が制御カム摺接部となり、前記回転カム側の一部が回転カム摺接部となる介在部材をスライド可能に設け、
前記制御カムが前記制御カム摺接部に当接して前記介在部材のスライドを規制した状態で、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、前記介在部材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、前記介在部材をスライドさせて前記制御カム摺接部と前記制御カムとの当接位置を移動するとともに、前記回転カム摺接部と前記回転カム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、
前記介在部材が、前記スライドの方向と直交する面内で傾き可変に構成された可変動弁機構。
前記制御カム摺接部又は前記回転カム摺接部の少なくともいずれか一方が、前記介在部材に回転可能に軸着されたローラの外周面の一部となる請求項１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。