JP4188260B2 - エンジンの可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの可変動弁装置に関し、特に、軸線まわりの回動に応じて機関弁の作動特性を変更可能なコントロール軸が、その一端部をエンジン本体の側壁外面に取付けられる収納ボックス内に突入させてエンジン本体に回動自在に支承され、前記収納ボックスの外方に配置される電動モータが収納ボックスの外面に取付けられ、前記コントロール軸の軸線と直交する平面に軸線が配置されるねじ軸を含む動力伝達手段が、電動モータの動力を前記コントロール軸に伝達すべく前記収納ボックスに収納されるエンジンの可変動弁装置に関する。

このような可変動弁装置は、特許文献１等で既に知られている。
特開２００３−７４３１８号公報

上記従来の可変動弁装置では、コントロール軸と平行な軸線の出力軸を有する電動モータが収納ボックスに取付けられ、前記コントロール軸および前記出力軸と直交する平面に軸線が配置されるねじ軸に、前記出力軸からベベルギヤ機構を介して回転動力が伝達され、ねじ軸の回転運動がコントロールアームを介してコントロール軸の回動運動に変換されるように構成されている。

このためコントロール軸を回動駆動するための電動モータおよび収納ボックスの全体構造が、コントロール軸の軸線方向に大きくなってしまい、エンジンの大型化につながってしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、コントロール軸を回動駆動するための電動モータおよび収納ボックスを含む全体構造をコントロール軸の軸線方向にコンパクト化したエンジンの可変動弁装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、軸線まわりの回動に応じて機関弁の作動特性を変更可能なコントロール軸が、その一端部をエンジン本体の側壁外面に取付けられる収納ボックス内に突入させてエンジン本体に支承され、前記収納ボックスの外方に配置される電動モータが収納ボックスの外面に取付けられ、前記コントロール軸の軸線と直交する平面に軸線が配置されるねじ軸を含む動力伝達手段が、電動モータの動力を前記コントロール軸に伝達すべく前記収納ボックスに収納されるエンジンの可変動弁装置において、前記電動モータは、前記ねじ軸と平行な軸線の出力軸を有して収納ボックスの外面に取付けられ、前記動力伝達手段は前記出力軸および前記ねじ軸間に設けられる減速ギヤ機構を備えて前記収納ボックスに収納され、前記コントロール軸の一端部は、前記機関弁の開閉駆動用のカムシャフトを回転自在に支承するカムホルダの一部を構成すべく前記エンジン本体に取付けたホルダに回動自在に支承され、そのホルダには、前記コントロール軸を囲繞してエンジン本体側壁を貫通する位置決め部が一体に形成され、その位置決め部は、前記収納ボックスの嵌合孔を嵌合させるべく前記側壁外面より外方に突出した突部を有していることを特徴とし、また請求項２の発明は、請求項１の前記特徴に加えて、前記エンジン本体の一部を構成するシリンダヘッドに同じくエンジン本体の一部を構成するヘッドカバーが着脱可能に結合されると共に、そのシリンダヘッドに前記ホルダが取付けられ、前記シリンダヘッドおよび前記ヘッドカバーの合わせ面間に、前記位置決め部が挟まれることを特徴とする。

本発明によれば、電動モータがその出力軸の軸線をねじ軸の軸線と平行として収納ボックスの外面に取付けられるので、コントロール軸の軸線に沿う方向で、電動モータおよび収納ボックスのエンジン本体からの突出量を抑えることができ、電動モータおよび収納ボックスを含む全体構造をコントロール軸の軸線方向にコンパクト化することが可能であり、エンジンの大型化を抑えることができ、また電動モータの出力軸から出力される回転動力は減速ギヤ機構を介してねじ軸に伝達されるので、電動モータの小型化を図ることができ、より一層コンパクト化を図ることができる。

さらに収納ボックスをエンジン本体の側壁外面に取付ける際に、カムホルダの一部を構成すべくエンジン本体に取付けたホルダと一体の位置決め部の突部に収納ボックスの嵌合孔を嵌合させるので、該ホルダで回動可能に支承したコントロール軸と、収納ボックス内の動力伝達手段との連結精度を容易に高めることが可能であり、収納ボックスのエンジン本体側壁外面への取付け位置に多少の余裕を持たせておくことにより、コントロール軸および動力伝達手段の連結精度を高めた状態で収納ボックスをエンジン本体の側壁外面に取付けることができる。

また特に請求項２の発明によれば、コントロール軸をより低い位置に配置して、機関弁の作動特性を変更するための機構をコンパクト化し、ひいてはエンジンの小型化に寄与することができる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示す本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図１１は本発明の一実施例を示すものであり、図１はエンジンの部分縦断面図であって図２の１−１線断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図１の要部拡大図、図５は吸気側ロッカアームを図４の５矢視方向からみた底面図、図６は図４の６−６線断面図、図７はリフト可変機構の斜視図、図８は図４の８−８線断面図、図９は図２の９−９線断面図、図１０は図２の１０−１０線断面図、図１１は動力伝達手段の一部を示す斜視図である。

先ず図１において、直列多気筒であるエンジンＥのエンジン本体１１は、内部にシリンダボア１２…が設けられたシリンダブロック１３と、シリンダブロック１３の頂面に結合されたシリンダヘッド１４と、シリンダヘッド１４の頂面に結合されるヘッドカバー１５とを備え、各シリンダボア１２…にはピストン１６…が摺動自在に嵌合され、各ピストン１６…の頂部を臨ませる燃焼室１７…がシリンダブロック１３およびシリンダヘッド１４間に形成される。

シリンダヘッド１４には、各燃焼室１７…に通じ得る吸気ポート１８…および排気ポート１９…が設けられており、各吸気ポート１８…が一対の機関弁としての吸気弁２０…でそれぞれ開閉され、各排気ポート１９が一対の排気弁２１…でそれぞれ開閉される。吸気弁２０が備えるステム２０ａの上端部に設けられるばねシート２２およびシリンダヘッド１４間には、各吸気弁２０…を閉弁方向に付勢する弁ばね２３が設けられる。また排気弁２１が備えるステム２１ａの上端部に設けられるばねシート２４およびシリンダヘッド１４間には、各排気弁２１…を閉弁方向に付勢する弁ばね２５が設けられる。

各吸気弁２０…を開閉駆動する吸気側動弁装置２８は、本発明に従って構成されるものであり、吸気側動弁カム２９を各気筒毎に有する吸気側カムシャフト３０と、吸気側動弁カム２９に従動して揺動するとともに各気筒毎に一対の吸気弁２０…に共通に連動、連結される吸気側ロッカアーム３１と、吸気弁２０…の作動特性のうち開弁リフト量を変化させ得るリフト可変機構３２とを各気筒毎に備えており、排気弁２１…を開閉駆動する排気側動弁装置３３は、排気側動弁カム３４を各気筒毎に有する排気側カムシャフト３５と、排気側動弁カム３４に従動して揺動するとともに各気筒毎に一対の排気弁２１…に共通に連動、連結される排気側ロッカアーム３６とを各気筒毎に備える。

図２および図３を併せて参照して、シリンダヘッド１４には、各気筒の両側に配置されるようにして上部ホルダ３８…が締結されており、各上部ホルダ３８…には、吸気側カムホルダ４１…および排気側カムホルダ４２…を協働して構成するキャップ３９…，４０…が上方から締結される。而して吸気側カムホルダ４１…を構成する上部ホルダ３８…およびキャップ３９間には吸気側カムシャフト３０が回転自在に支承され、排気側カムホルダ４２…を協働して構成する上部ホルダ３８…およびキャップ４０…間には排気側カムシャフト３５が回転自在に支承される。

排気側ロッカアーム３６の一端部は、排気側カムシャフト３５と平行な軸線を有して上部ホルダ３８で支持された排気側ロッカシャフト４３で揺動可能可能に支承されており、排気側ロッカアーム３６の他端部には、一対の排気弁２１…におけるステム２１ａ…の上端に当接する一対のタペットねじ４４，４４が進退位置を調節可能として螺合される。また排気側ロッカアーム３６の中間部には、排気側ロッカシャフト３６と平行な軸４５が設けられており、排気側動弁カム３４に転がり接触するローラ４７が前記軸４５との間にニードルベアリング４６を介在させて排気側ロッカアーム３６に軸支される。

このような排気側動弁装置３３は、前記排気側ロッカアーム３６の揺動支持部すなわち排気側ロッカシャフト４３を、排気側ロッカアーム３６の排気弁２１…への連動、連結部すなわちタペットねじ４４…よりも外側に配置するようにしてシリンダヘッド１４に配設される。

図４および図５において、吸気側ロッカアーム３１の一端部には、一対の吸気弁２０…におけるステム２０ａ…の上端に上方から当接するタペットねじ４９，４９が進退位置を調節可能として螺合される弁連結部３１ａが設けられる。また吸気側ロッカアーム３１の他端部には、第１支持部３１ｂと、第１支持部３１ｂの下方に配置される第２支持部３１ｃとが相互に連なって設けられ、第１および第２支持部３１ｂ，３１ｃは、吸気弁２０…とは反対側に開いた略Ｕ字状に形成される。

吸気側ロッカアーム３１の第１支持部３１ｂには、吸気側カムシャフト３０の吸気側動弁カム２９に転がり接触するローラ５０が第１連結軸５１およびニードルベアリング５２を介して軸支されるものであり、ローラ５０は略Ｕ字状である第１支持部３１ｂに挟まれるように配置される。

図６を併せて参照して、吸気側ロッカアーム３１は、軽合金の鋳造等によって型成形されるものであり、その弁連結部３１ａにおける上面の中央部にはたとえば略三角形状の肉抜き部５３が形成され、前記上面とは反対側の面である弁連結部３１ａの下面両側には、前記肉抜き部５３とは互い違いに配置されるようにして一対の肉抜き部５４，５４が形成される。

ところで、前記肉抜き部５３，５４，５４は吸気側ロッカアーム３１の型成形時に同時に成形されるものであり、上方の肉抜き部５３の抜き勾配が弁連結部３１ａの上面に向かうにつれて肉抜き部５３の開口面積を広げる方向となるのに対し、下方の肉抜き部５４，５４の抜き勾配は弁連結部３１ａの下面に向かうにつれて肉抜き部５４，５４の開口面積を広げる方向となるので、肉抜き部５３の内側面の傾斜方向と、肉抜き部５４，５４の内側面の傾斜方向とは同一であり、相互に隣接する肉抜き部５３，５４；５３，５４間で弁連結部３１ａに形成される壁部３１ｄ，３１ｄの厚みは略均等になる。

図７および図８を併せて参照して、リフト可変機構３２は、前記吸気側ロッカアーム３１の第１支持部３１ｂに一端部が回動可能に連結されるとともに他端部がエンジン本体１１の固定位置に吸気側ロッカシャフト５７を介して回動可能に支承される第１リンクアーム５８と、前記吸気側ロッカアーム３１の第２支持部３１ｃに一端部が回動可能に連結される第２リンクアーム５９と、第２リンクアーム５９の他端部を回動可能に支承する可動支軸６０と、該可動支軸６０をその軸線と平行な軸線まわりに角変位させることを可能として可動支軸６０に連結されるコントロール軸６１とを備える。

第１リンクアーム５８の一端部は、吸気側ロッカアーム３１の第１支持部３１ｂを両側から挟むように略Ｕ字状に形成されており、ローラ５０を吸気側ロッカアーム３１に軸支する第１連結軸５１を介して第１支持部３１ｂに回動可能に連結される。また第１リンクアーム５８の他端部を回動可能に支承する吸気側ロッカシャフト５７は、シリンダヘッド１４に締結される上部ホルダ３８…で支持される。

第１リンクアーム５８の下方に配置される第２リンクアーム５９の一端部は、吸気側ロッカアーム３１の第２支持部３１ｃに挟まれるように配置され、第２連結軸６３を介して第２支持部３１ｃに回動可能に連結される。

第１リンクアーム５８の他端部の両側で上部ホルダ３８，３８には、吸気側ロッカシャフト５７を支持するようにして支持ボス６４，６４が一体に突設され、これらの支持ボス６４…で第１リンクアーム５８の他端部の前記吸気側ロッカシャフト５７の軸線に沿う方向での移動が規制される。

ところで、両吸気弁２０…は弁ばね２３…で閉弁方向にばね付勢されるものであり、閉弁方向にばね付勢されている両吸気弁２０…を吸気側ロッカアーム３１で開弁方向に駆動しているときに吸気側ロッカアーム３１のローラ５０は、弁ばね２３…の働きによって吸気側動弁カム２９に接触しているのであるが、吸気弁２０…の閉弁状態では、弁ばね２３…のばね力は吸気側ロッカアーム３１に作用することはなく、ローラ５０が吸気側動弁カム２９から離れてしまい、吸気弁２０…の微小開弁時における弁リフト量の制御精度が低下してしまう可能性がある。そこで、弁ばね２３…とは別のロッカアーム付勢ばね６５…により、前記ローラ５０を吸気側動弁カム２９に当接させる方向に吸気側ロッカアーム３１が付勢される。

前記ロッカアーム付勢ばね６５…は、前記支持ボス６４…を囲繞するコイル状のねじりばねであり、エンジン本体１１および吸気側ロッカアーム３１間に設けられる。すなわちロッカアーム付勢ばね６５…の一端は前記支持ボス６４…に係合され、ロッカアーム付勢ばね６５…の他端は、吸気側ロッカアーム３１と一体に作動する中空の第１連結軸５１内に挿入、係合される。

第１リンクアーム５８の他端部は、コイル状に巻かれている前記ロッカアーム付勢ばね６５…の外周よりも側面視では内方に外周が配置されるようにして円筒状に形成されるものであり、第１リンクアーム５８の他端部における軸方向両端には、ロッカアーム付勢ばね６５…が第１リンクアーム５８側に倒れるのを阻止する複数たとえば一対の突部６６，６７が、周方向に間隔をあけてそれぞれ突設される。したがって第１リンクアーム５８の他端部が大型化することを回避しつつ、ロッカアーム付勢ばね６５…の前記倒れを防止し、第１リンクアーム５８の他端部の支持剛性を高めることができる。

しかも前記突部６６，６７は、第２リンクアーム５９の作動範囲を避けて配置されるものであり、突部６６，６７…が第１リンクアーム５８の他端部に設けられるにもかかわらず、第２リンクアーム５９の作動範囲を充分に確保することができる。

エンジン本体１１に設けられた吸気側カムホルダ４１…におけるキャップ３９…には、吸気側ロッカアーム３１の他端側上部に向けてオイルを供給するオイルジェット６８…が取付けられる。

ところで、複数の上部ホルダ３８…の１つには、図示しないオイルポンプからのオイルを導く通路６９が設けられる。また吸気側カムシャフト３０の下半部に対向して各上部ホルダ３８…の上部には円弧状の凹部７０…が設けられており、前記通路６９は、各凹部７０…の１つに連通する。一方、吸気側カムシャフト３０には、オイル通路７１が同軸に設けられており、各吸気側カムホルダ４１…に対応する部分で吸気側カムシャフト３０には、内端をオイル通路７１に通じさせる連通孔７２…がその外端を吸気側カムシャフト３０の外面に開口させるようにして設けられる。これにより各吸気側カムホルダ４１…および吸気側カムシャフト３０間には、前記連通孔７２…を介して潤滑用のオイルが供給されることになる。

また上部ホルダ３８…とともに吸気側カムホルダ４１…を構成するキャップ３９…の下面には、前記凹部７０…に通じる通路を上部ホルダ３８…の上面との間に形成する凹部７３…が設けられ、凹部７３…に通じてキャップ３９…に設けられる通路７４…に連なるようにしてオイルジェット６８…がキャップ３９…に取付けられる。

このように吸気側カムシャフト３０を回転自在に支承するようにしてエンジン本体１１に設けられる吸気カムホルダ４６…のキャップ３９…にオイルジェット６８…が取付けられるので、吸気側カムシャフト３０および吸気側カムホルダ４１…間を潤滑するための油路を利用して、充分に高圧かつ充分な量のオイルをオイルジェット６８…から供給することができる。

また第１および第２リンクアーム５８，５９の一端部を吸気側ロッカアーム３１に連結する第１および第２連結軸５１，６３のうち上方の第１連結軸５１側に向けてオイルジェット６８からオイルが供給されるので、第１リンクアーム５８および吸気側ロッカアーム３１間を潤滑したオイルが下方の第２リンクアーム５９側に流下することになる。

しかも可動支軸６０および第２連結軸６３の一部を中間部に臨ませるオイル導入孔７５，７６が、可動支軸６０および第２連結軸６３の軸線を結ぶ直線と直交する方向で第２リンクアーム５９に設けられており、各オイル導入孔７５，７６の一端は第１連結軸５１側に向けて開口している。したがって第１リンクアーム５８から下方に流下したオイルが、第２リンクアーム５９と、可動支軸６０および第２連結軸６３との間に効果的に導かれることになり、簡単かつ部品点数を少なくした潤滑構造で、吸気側ロッカアーム３１と、第１および第２リンクアーム５８，５９との連結部、ならびに第２リンクアーム５９および可動支軸６０間をともに潤滑して円滑な動弁作動を保証することができる。

コントロール軸６１は、一列に並ぶ複数気筒に共通にエンジン本体１１に支承される単一のものであり、吸気側ロッカアーム３１の両側に配置されるウエブ６１ａ，６１ａと、両ウエブ６１ａ，６１ａの基端部外面に直角に連なってエンジン本体１１に回動可能に支承されるジャーナル部６１ｂ，６１ｂと、両ウエブ６１ａ，６１ａ間を結ぶ連結部６１ｃとを各気筒毎に有して一体のクランク形状に構成され、可動支軸６０は、両ウエブ６１ａ，６１ａ間を結ぶようにしてコントロール軸６１に連結される。

コントロール軸６１の各ジャーナル部６１ｂ…は、エンジン本体１１のシリンダヘッド１４に結合される上部ホルダ３８…と、上部ホルダ３８に下方から結合される下部ホルダ７７…との間で回動可能に支承される。下部ホルダ７７…は、上部ホルダ３８…に締結されるようにしてシリンダヘッド１４とは別体に形成されており、シリンダヘッド１４の上面には、下部ホルダ７７…を配置するための凹部７８…が設けられる。

しかも上部および下部ホルダ３８…，７７…と、ジャーナル部６１ｂ…との間にはニードルベアリング７９…が介装されるものであり、このニードルベアリング７９…は、複数のウエブ６１ａ，６１ａ…および連結部６１ｃ…を有して複数気筒に共通なコントロール軸６１のジャーナル部６１ｂ…と、上部および下部ホルダ３８…，７７…との間に介装するために半割り可能とされる。

ところで、上部および下部ホルダ３８…，７７…には、コントロール軸６１のウエブ６１ａ…側に突出するコントロール軸用支持ボス部８０…が、前記ジャーナル部６１ａを貫通せしめるべく形成される。一方、吸気側カムホルダ４１…を協働して構成すべく相互に結合された上部ホルダ３８…およびキャップ３９…には、吸気側カムシャフト３０を貫通せしめるカムシャフト用支持ボス部８１…が吸気側ロッカアーム３１…に向けて突出するようにして形成されており、上部ホルダ３８…には、コントロール軸用支持ボス部８０…およびカムシャフト用支持ボス部８１…間を結ぶリブ８２…が一体に突設される。

前記リブ８２…内には、ニードルベアリング７９…側にオイルを導く通路８３…が、上部ホルダ３８…の上面の凹部７０…に通じるようにして設けられる。

ところで、排気側動弁装置３３が排気側ロッカアーム３６の揺動支持部を、排気側ロッカアーム３６の排気弁２１…への連動、連結部よりも外側に配置するようにしてシリンダヘッド１４に配設されるのに対し、上記吸気側動弁装置２８は、その吸気側ロッカシャフト５７および可動支軸６０…を、吸気側ロッカアーム３１…の吸気弁２０…への連動、連結部よりも内側に配置するようにしてシリンダヘッド１４に配設される。

しかも吸気側および排気側動弁装置２８，３３間でシリンダヘッド１４には、燃焼室１７に臨むようにしてシリンダヘッド１４に取付けられる点火プラグ８６を挿入せしめるプラグ筒８７が取付けられるのであるが、このプラグ筒８７は、上方に向かうにつれて排気側動弁装置３３に近接するように傾斜して配置される。

而して吸気側動弁装置２８におけるコントロール軸６１は、吸気弁２０…と、前記プラグ筒８７…との間で、連結部６１ｃ…外面を前記プラグ筒８７…に対向させるようにして配置されることになるが、連結部６１ｃ…の外面には、プラグ筒８７…との干渉を回避するための逃げ溝８８…が形成される。

ところで吸気弁２０…が閉弁状態にあるときに第２リンクアーム５９を吸気側ロッカアーム３１に連結する第２連結軸６３は、コントロール軸６１のジャーナル部６１ｂ…と同軸上にあり、コントロール軸６１がジャーナル部６１ｂ…の軸線まわりに揺動すると、可動支軸６０はジャーナル部６１ｂ…の軸線を中心とする円弧上を移動することになる。

可動支軸６０が下降する方向にコントロール軸６１が回動し、吸気側カムシャフト３０の吸気側動弁カム２９でローラ５０が押圧されると、吸気側ロッカシャフト５７、第１連結軸５１、第２連結軸６３および可動支軸６０を結ぶ四節リンクが変形して吸気側ロッカアーム３１が下方に揺動し、タペットねじ４９，４９が吸気弁２０のステム２０ａ…を押圧し、吸気弁２０…を低リフトで開弁する。

また可動支軸６０が上昇する方向にコントロール軸６１が回動し、吸気カムシャフト３０の吸気側動弁カム２９でローラ５０が押圧されると、前記四節リンクが変形して吸気側ロッカアーム３１が下方に揺動し、タペットねじ４９，４９が吸気弁２０…のステム２０ａを押圧し、吸気弁２０…が高リフトで開弁する。

図９および図１０を併せて参照して、気筒配列方向に沿うコントロール軸６１の一端部、すなわちコントロール軸６１が備える複数のジャーナル部６１ｂ…のうち前記気筒配列方向に沿う一端側のジャーナル部６１ｂは、エンジン本体１１におけるシリンダヘッド１４の側壁外面に取付けられる収納ボックス９０内に突入されるものであり、コントロール軸６１におけるジャーナル部６１ｂ…の外周の少なくとも一部を支承してエンジン本体１１に取付けられるホルダ、この実施例では前記ジャーナル部６１ｂ…の外周の上半部を支承してシリンダヘッド１４に取付けられる複数の上部ホルダ３８…のうち前記気筒配列方向に沿う一端側の上部ホルダ３８には、前記気筒配列方向に沿う一端側のジャーナル部６１ｂを囲繞しつつ、エンジン本体１１におけるシリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５の側壁外面から一部を突出せしめる位置決め部９１が一体に設けられる。

ところでシリンダヘッド１４のヘッドカバー１５への合わせ面９２は平坦に形成されるのに対し、ヘッドカバー１５のシリンダヘッド１４への合わせ面９３のうち前記位置決め部９１に対応する部分には下方に開いた凹部９３ａが形成されており、シリンダヘッド１４の前記合わせ面９２のうち前記凹部９３ａに対応する部分には円弧状に凹んだ凹部９４が外側にも開放するようにして設けられる。しかもシリンダヘッド１４の側壁内面には上下に延びる突条１４ａが一体に設けられており、この突条１４ａの上面は、前記凹部９４を囲む略Ｕ字状にして前記合わせ面９２に面一に連なる平坦なシール面９５を形成する。

前記位置決め部９１は、シリンダヘッド１４の合わせ面９２およびヘッドカバー１５の合わせ面９３の凹部９３ａ間に挟まれるようにして略台形状に形成される被挟持部９１ａと、被挟持部９１ａおよび上部ホルダ３８間を結ぶ連結部９１ｂと、シリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５の側壁外面から一部を突出するようにして前記被挟持部９１ａの下部に連なる円筒状の突部９１ｃとを一体に備える。

この位置決め部９１には、コントロール軸９１の前記ジャーナル部９１ｂを挿通せしめる貫通孔９６が設けられており、該貫通孔９６の外端側内面および前記ジャーナル部９１ｂ間にニードルベアリング９７が介装される。

シリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５の合わせ面９２，９３間に介装されるシール部材９８は、ヘッドカバー１５の合わせ面９３に装着されるものであり、このシール部材９８は、合わせ面９３における凹部９３ａの内面および前記位置決め部９１の被挟持部９１ａ間にも介在するように形成される。また位置決め部９１において突部９１ｃの下部は合わせ面９２の凹部９４に嵌合されるのであるが、その突部９１ｃを除く部分の下面は、シリンダヘッド１４の合わせ面９２およびシール面９５に対応した平坦なシール面９９として形成されており、シリンダヘッド１４の合わせ面９２およびシール面９５と、シール面９９との間には、前記突部９１ｃを囲むようにして略Ｕ字状に形成されるシール部材１００が、前記シール部材９８に両端部を連接させるようにして介装される。

収納ボックス９０は、ボックス主体１０１と、該ボックス主体１０１に締結される椀状のケース１０２と、ボックス主体１０１に締結される蓋部材１０３とで構成される。

ボックス主体１０１は、シリンダヘッド１４とは反対側を開放した箱形に形成されるケース部１０１ａと、該ケース部１０１ａの一側側壁に連なって下方に延びる支持壁部１０１ｂとを一体に備え、複数のボルト１０４…でシリンダヘッド１４の側壁外面に取付けられる。また前記ケース１０２は前記ケース１０１ａの一側側壁および支持壁部１０１ｂを外側方から覆うようにしてボックス主体１０１に複数のボルト１０５…で締結され、前記蓋部材１０３は、前記シリンダヘッド１４とは反対側から前記ケース部１０１ａを覆うようにして前記複数のボルト１０４…のうちケース部１０１ａを締結する複数のボルト１０４…の共締めによりケース部１０１ａに締結される。

前記収納ボックス９０のボックス主体１０１においてシリンダヘッド１４の側壁外面に当接する端壁には、前記位置決め部９１のうちシリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５の側壁外面から突出する突部９１ｃを嵌合せしめる嵌合孔１０６が設けられ、突部９１ｃの外周に弾発的に接触する環状のシール部材１０７が嵌合孔１０６の内面に装着されている。

収納ボックス９０には該収納ボックス９０の外方に配置される電動モータ１１０が取付けられ、収納ボックス９０内には、電動モータ１１０の回転動力をコントロール軸９１の一端部であるジャーナル部９１ｂに伝達するための動力伝達手段１１１が収納される。

図１１を併せて参照して、動力伝達手段１１１は、収納ボックス９０内に突入されたジャーナル部６１ｂの一端部にキー１１２を介して基端部が個体されるコントロールアーム１１３と、ジャーナル部６１ｂの軸線と直交する平面に軸線が配置されるねじ軸１１４と、ねじ軸１１４に螺合するナット部材１１５と、該ナット部材１１５にピン１１６で一端が連結されるとともに他端がピン１１７，１１７を介してコントロールアーム１１３に連結される連結リンク１１８と、ねじ軸１１４および電動モータ１１０間に設けられる減速ギヤ機構１１９とを備える。

コントロールアーム１１３は収納ボックス９０におけるボックス本体１０１のケース部１０１ａに収納されており、横方向に延びる軸線を有するねじ軸１１４の大部分は、前記ジャーナル部６１ｂの下方でケース部１０１ａに大部分が収納され、ケース部１０１ａの側壁でねじ軸１１４の両端部が回転自在に支承される。しかもねじ軸１１４の一端部はケース部材１０２内に突入される。

電動モータ１１０は、前記ねじ軸１１４の軸線と平行な出力軸１２０を有しており、ねじ軸１１４の下方で収納ボックス９０の外方に配置されるものであり、収納ボックス９０のボックス主体１０１におけるケース部１０１ａの下方に配置される電動モータ１１０は、その出力軸１２０の一端部をケース部材１０２内に突入させるようにして、前記ボックス主体１０１における支持壁部１０１ｂに複数のボルト１２１…により取付けられる。

減速ギヤ機構１１９は、電動モータ１１０の出力軸１２０およびねじ軸１１４間に設けられてケース部材１０２内に収納されるものであり、出力軸１２０に固定される駆動ギヤ１２２と、該駆動ギヤ１２２に噛合してねじ軸１１４の一端部に固定される被動ギヤ１２３とから成る。

ところで、コントロールアーム１１３の基端部には、コントロール軸６１におけるジャーナル部６１ｂの軸線を中心とする仮想円弧上に配置されるようにして一対の被検出部１２４，１２４が突設されており、収納ボックス９０において前記ジャーナル部６１ｂの一端部に対向する壁部である蓋部材１０３に、前記両被検出部１２４，１２４を検出することでコントロール軸６１の回動量を検出するようにして、コントロール軸６１と同軸のセンサ１２５たとえばロータリーエンコーダが取付けられる。

次にこの実施例の作用について説明すると、吸気弁２０…の開弁リフト量を連続的に変化させるためのリフト可変機構３２において、第１および第２リンクアーム５８，５９の一端部は、一対の吸気弁２０…に連動、連結される弁連結部３１ａを有する吸気側ロッカアーム３１に並列して相対回動可能に連結され、第１リンクアーム５８の他端部がエンジン本体１１に支持される吸気側ロッカシャフト５７で回動可能に支承され、第２リンクアーム５９の他端部は変位可能な可動支軸６０で回動可能に支承されている。

したがって可動支軸６０を無段階に変位させることで吸気弁２０…のリフト量を無段階に変化させることが可能であり、スロットル弁を不要として吸気量を制御することが可能である。しかも第１および第２リンクアーム５８，５９の一端部が吸気側ロッカアーム３１に回動可能として直接連結されており、両リンクアーム５８，５９を配置するスペースを少なくして動弁装置のコンパクト化を図ることができ、吸気側動弁カム２９からの動力が吸気側ロッカアーム３１のローラ５０に直接伝達されるので吸気側動弁カム２９に対する優れた追従性を確保することができる。また吸気側カムシャフト３０の軸線に沿う方向での吸気側ロッカアーム３１、第１および第２リンクアーム５８，５９の位置をほぼ同一位置に配置することができ、吸気側カムシャフト３１の軸線に沿う方向での吸気側動弁装置２８のコンパクト化を図ることができる。

また第１リンクアーム５８の一端部は第１連結軸５１を介して吸気側ロッカアーム３１に回動可能に連結され、ローラ５０が第１連結軸５１を介して吸気側ロッカアーム３１に軸支されるので、第１リンクアーム５８の一端部の吸気側ロッカアーム３１への回動可能な連結、ならびに前記ローラ５０の吸気側ロッカアーム３１への軸支を共通の第１連結軸５１で達成するようにして、部品点数の低減化を図るとともに吸気側動弁装置２８をよりコンパクト化することができる。

吸気側および排気側動弁装置２８，３３のうちリンク可変機構３２を備える吸気側動弁装置２８では、吸気側ロッカシャフト５７および可動支軸６０が、吸気側ロッカアーム３１の吸気弁２０…への連動、連結部よりも内側に配置され、排気側動弁装置３３が備える排気側ロッカアーム３６の揺動支持部が、排気側ロッカアーム３６および排気弁２１…の連動、連結部よりも外側に配置されているので、燃焼室１７をコンパクト化して良好な燃焼を得るべく吸気弁２０…および排気弁２１…の挟み角α（図１参照）を小さく設定しても、シリンダヘッド１４の大型化を回避しつつ吸気側および排気側動弁装置２８，３３の相互干渉を回避することができる。

また排気側動弁装置３３は、排気側動弁カム３４を有する排気側カムシャフト３５と、排気側動弁カム３５に従動して揺動すべく排気側ロッカシャフト４３を介してエンジン本体１１に揺動可能に支承されるとともに排気弁２１…に連動、連結される排気側ロッカアーム３６とを備え、吸気側および排気側動弁装置２８，３３間に配置されるプラグ筒６８が、上方に向かうにつれて排気側動弁装置３３に近接するように傾斜してシリンダヘッド１４に取付けられているので、プラグ筒６８を吸気側および排気側動弁装置２８，３３との干渉を回避するように配置して、シリンダヘッド１４全体のより一層のコンパクト化に寄与することができる。

ところで吸気側動弁装置２８のリンク可変機構３２が備えるコントロール軸６１は、可動支軸６０をその軸線と平行な軸線まわりに角変位させることを可能として可動支軸６０に連結されるとともに吸気側ロッカアーム３１の両側でエンジン本体１１に支承されるものであり、両持ち支持によりコントロール軸６１の支持剛性を高め、吸気弁２０…のリフト量可変制御を精密に行うことが可能となる。

また単一の前記コントロール軸６１が、一列に並ぶ複数気筒に共通にしてエンジン本体１１に支承されるので、部品点数の増大を回避してエンジンＥのコンパクト化を図ることができる。

しかもコントロール軸６１は、吸気側ロッカアーム３１の両側に配置されるウエブ６１ａ，６１ａと、両ウエブ６１ａ，６１ａの基端部外面に直角に連なってエンジン本体１１に回動可能に支承されるジャーナル部６１ｂ，６１ｂと、両ウエブ６１ａ、６１ａ間を結ぶ連結部６１ｃとを有してクランク形状に構成され、可動支軸６０が、両ウエブ６１ａ，６１ａ間を結ぶようにしてコントロール軸６１に連結されるので、角変位駆動されるコントロール軸６１の剛性増大を図ることができる。

前記コントロール軸６１のジャーナル部６１ｂ…は、エンジン本体１１のシリンダヘッド１４に結合される上部ホルダ３８…と、上部ホルダ３８…に下方から結合される下部ホルダ７７…との間で回動可能に支承されるものであり、コントロール軸６１のエンジン本体１１への組付け性向上を図ることができ、しかもシリンダヘッド１４とは別体である下部ホルダ７７…が、上部ホルダ３８…に締結されるので、コントロール軸６１を支持するにあたってのシリンダヘッド１４の設計自由度を増大することができる。

また上部および下部ホルダ３８…，７７…と、ジャーナル部６１ｂ…との間に、半割り可能なローラベアリング７９…が介装されるので、コントロール軸６１の支持部での摩擦損失を低減しつつ、コントロール軸６１の組付け性を高めることができる。

また相互に結合された上部および下部ホルダ３８…，７７…には、コントロール軸６１のウエブ６１ａ…側に突出するコントロール軸用支持ボス部８０…が形成され、コントロール軸用支持ボス部８０…を貫通するジャーナル部６１ｂ…が上部および下部ホルダ３８…，７７…間で回動可能に支承されるので、コントロール軸６１の支持剛性をより一層高めることができる。

また上部ホルダ３８…と、上部ホルダ３８…に上方から結合されるキャップ３９…に、吸気側ロッカアーム３１に向けて突出するカムシャフト用支持ボス部８１…が形成されており、吸気側カムシャフト３０が、カムシャフト用支持ボス部８１…を貫通して上部ホルダ３８…およびキャップ３９…間に回転可能に支承されるので、吸気側カムシャフト３０を支持するための部品点数を最小限に抑えつつ、吸気側カムシャフト３０の支持剛性を高めることができる。

さらにコントロール軸用支持ボス部８０…およびカムシャフト用支持ボス部８１…間を結ぶリブ８２…が上部ホルダ３８…に突設されているので、コントロール軸６１および吸気側カムシャフト３０の支持剛性をさらに高めることができる。

ところで、コントロール軸６１は、吸気弁２０…と、シリンダヘッド１４に設けられるプラグ筒８７との間に、連結部６１ｃの外面をプラグ筒８７に対向させるようにして配置されており、前記連結部６１ｃの外面に、プラグ筒８７との干渉を回避するための逃げ溝８８が形成されるので、プラグ筒８７を吸気側動弁装置２８側により近接させて配置することを可能とし、エンジンＥのコンパクト化が可能となる。

吸気側動弁装置２８の吸気側ロッカアーム３１では、その弁連結部６１ａの相互に反対側の面に、互い違いとなる肉抜き部５３，５４，５４が形成されるので、吸気側ロッカアーム３１の軽量化を図ることが可能である。

しかも吸気側ロッカアーム３１の型成形時に各肉抜き部５３，５４，５４も形成されるのであるが、相互に隣接する肉抜き部５３，５４；５３，５４の抜き勾配が相互に逆方向であることから相互に隣接する肉抜き部５３，５４；５３，５４の内側面は同一方向に傾斜することになり、したがって相互に隣接する肉抜き部５３，５４；５３，５４間で吸気側ロッカアーム３１に形成される壁部３１ｄ，３１ｄの厚みは略均等となるものであり、略均等な厚みの壁部３１ｄ，３１ｄによって吸気側ロッカアーム３１の剛性を維持することができる。

また吸気側動弁装置２８は、吸気弁２０…のリフト量を無段階に可変とするリフト可変機構３２を備えるので、部品点数が比較的多くなり、吸気側動弁装置２８の重量増大の原因ともなりがちなリフト可変機構３２を有する吸気側動弁装置２８にあっても、吸気側ロッカアーム３１の軽量化を図ることで吸気側動弁装置２８の軽量化を可能とし、限界回転数の増大を図ることができる。

しかもコントロール軸６１の一端部のジャーナル部６１ｂの一部は、エンジン本体１１の側壁外面に取付けられる収納ボックス９０内に突入され、収納ボックス９０の外方に配置される電動モータ１１０が収納ボックス９０の外面に取付けられ、コントロール軸６１の軸線と直交する平面に軸線が配置されるねじ軸１１４を含む動力伝達手段１１１が、電動モータ１１０の動力をコントロール軸６１に伝達すべく収納ボックス９０に収納されており、電動モータ１１０は、ねじ軸１１４と平行な軸線の出力軸１２０を有して収納ボックス９０の外面に取付けられ、動力伝達手段１１１は出力軸１２０およびねじ軸１１４間に設けられる減速ギヤ機構１１９を備えて収納ボックス９０に収納される。

したがってコントロール軸６１の軸線に沿う方向での電動モータ１２０および収納ボックス９０のエンジン本体１１からの突出量を抑えることができ、また電動モータ１１０の出力軸１２０から出力される回転動力は減速ギヤ機構１１９を介してねじ軸１１４に伝達されるので、電動モータ１１０の小型化を図ることができ、より一層コンパクト化を図ることができる。

またコントロール軸６１の一端部に同軸に対向するようにセンサ１２５が配置されており、コントロール軸６１の回動量を高精度に検出することができ、しかも電動モータ１１０および収納ボックス９０がコントロール軸６１の軸線に沿う方向で比較的薄く構成されるので、電動モータ１１０、収納ボックス９０およびセンサ１２５を含む全体構造をコントロール軸６１の軸線方向にコンパクト化することが可能であり、エンジンＥの大型化を抑えることができる。

さらにコントロール軸６１におけるジャーナル部６１ｂ…の一端側外周の少なくとも一部（この実施例では上半部）を回動自在に支承してエンジン本体１１のシリンダヘッド１４に取付けられる上部ホルダ３８に、コントロール軸６１の前記ジャーナル部６１ｂを囲繞してエンジン本体１１の側壁から一部を突出せしめる位置決め部９１が一体に設けられており、エンジン本体１１におけるシリンダヘッド１４の側壁外面に取付けられる収納ボックス９０に、位置決め部９１の前記側壁からの突出部である突部９１ｃを嵌合せしめる嵌合孔１０６を有するので、収納ボックス９０をシリンダヘッド１４の側壁外面に取付ける際に、シリンダヘッド１４に取付けられる上部ホルダ３８の位置決め部９１を収納ボックス９０の嵌合孔１０６に嵌合させることにより、上部ホルダ３８で外周の少なくとも一部が回動可能に支承されるコントロール軸６１と、収納ボックス９０内の動力伝達手段１１１との連結精度を容易に高めることが可能であり、収納ボックス９０のシリンダヘッド１４への取付け位置に多少の余裕を持たせておくことで、コントロール軸６１および動力伝達手段１１１の連結精度を高めた状態で収納ボックス９０をシリンダヘッド１４の側壁外面に取付けることができる。

またエンジン本体１１の一部をヘッドカバー１５とともに構成するシリンダヘッド１４に上部ホルダ３８が取付けられ、シリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５の合わせ面９２，９３間に、位置決め部９１の一部である被挟持部９１ａが挟まれるので、コントロール軸６１をより低い位置に配置して、吸気弁２０の開弁リフト量を変更するためのリフト可変機構３２をコンパクト化し、ひいてはエンジンＥの小型化に寄与することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上記実施例では、機関弁である吸気弁２０の開弁リフト量を変化させ得る吸気側動弁装置２８に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、機関弁の作動特性をコントロール軸の回動によって変化させ得るようにした動弁装置に関連して広く実施することができる。

エンジンの部分縦断面図であって図２の１−１線断面図である。 図１の２−２線断面図である。 図２の３−３線断面図である。 図１の要部拡大図である。 吸気側ロッカアームを図４の５矢視方向からみた底面図である。 図４の６−６線断面図である。 リフト可変機構の斜視図である。 図４の８−８線断面図である。 図２の９−９線断面図である。 図２の１０−１０線断面図である。 動力伝達手段の一部を示す斜視図である。

符号の説明

１１・・・エンジン本体
１４・・・シリンダヘッド
１５・・・ヘッドカバー
２０・・・機関弁としての吸気弁
３０・・・カムシャフト
３８・・・ホルダ
４１・・・カムホルダ
６１・・・コントロール軸
９０・・・収納ボックス
９１・・・位置決め部
９１ｃ・・突部
９２，９３・・合わせ面
１０６・・嵌合孔
１１０・・電動モータ
１１１・・動力伝達手段
１１４・・ねじ軸
１１９・・減速ギヤ機構
１２０・・出力軸

Claims (2)

1. 軸線まわりの回動に応じて機関弁（２０）の作動特性を変更可能なコントロール軸（６１）が、その一端部をエンジン本体（１１）の側壁外面に取付けられる収納ボックス（９０）内に突入させてエンジン本体（１１）に支承され、前記収納ボックス（９０）の外方に配置される電動モータ（１１０）が収納ボックス（９０）の外面に取付けられ、前記コントロール軸（６１）の軸線と直交する平面に軸線が配置されるねじ軸（１１４）を含む動力伝達手段（１１１）が、電動モータ（１１０）の動力を前記コントロール軸（６１）に伝達すべく前記収納ボックス（９０）に収納されるエンジンの可変動弁装置において、 前記電動モータ（１１０）は、前記ねじ軸（１１４）と平行な軸線の出力軸（１２０）を有して収納ボックス（９０）の外面に取付けられ、前記動力伝達手段（１１１）は前記出力軸（１２０）および前記ねじ軸（１１４）間に設けられる減速ギヤ機構（１１９）を備えて前記収納ボックス（９０）に収納され、前記コントロール軸（６１）の一端部は、前記機関弁（２０）の開閉駆動用のカムシャフト（３０）を回転自在に支承するカムホルダ（４１）の一部を構成すべく前記エンジン本体（１１）に取付けたホルダ（３８）に回動自在に支承され、そのホルダ（３８）には、前記コントロール軸（６１）を囲繞してエンジン本体（１１）側壁を貫通する位置決め部（９１）が一体に形成され、その位置決め部（９１）は、前記側壁外面より外方に突出した突部（９１ｃ）を有していて、該突部（９１ｃ）に前記収納ボックス（９０）の嵌合孔（１０６）が嵌合されることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
2. 前記エンジン本体（１１）の一部を構成するシリンダヘッド（１４）に同じくエンジン本体（１１）の一部を構成するヘッドカバー（１５）が着脱可能に結合されると共に、そのシリンダヘッド（１４）に前記ホルダ（３８）が取付けられ、前記シリンダヘッド（１４）および前記ヘッドカバー（１５）の合わせ面（９２，９３）間に、前記位置決め部（９１）が挟まれることを特徴とする、請求項１記載のエンジンの可変動弁装置。

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