JP4220922B2

JP4220922B2 - 可変動弁機構

Info

Publication number: JP4220922B2
Application number: JP2004066685A
Authority: JP
Inventors: 鎮夫石川; 憲杉浦; 学立野; 俊昭浅田; 修一江崎
Original assignee: Toyota Motor Corp; Otics Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Otics Corp
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: JP2005256653A

Description

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、作用角及びタイミング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。

特許文献１には、カムのストロークがロッカーレバーとスイングアームとからなる伝達部材を介して吸気バルブに伝達されるように構成し、該ロッカーレバーの支持点を角度可変の偏心軸により移動させることにより、同じカムのストロークでも吸気バルブのリフト量が変わるようにした可変動弁機構が記載されている。さらに同文献には、内燃機関の気筒毎に少なくとも２つの吸気バルブを設けるとともに、各吸気バルブに前記伝達機構及び偏心軸を設け、但し偏心軸には吸気バルブ間で形状の異なるものを用いることにより、２つの吸気バルブの作用角を互いに異ならせることが記載されている。
特開平７−６３０２３号公報

しかし、上記特許文献１に記載された可変動弁機構を複数の気筒に実装する際には、可変動弁機構の構成部品の製造精度や組付精度に起因してバルブのリフト量、作用角及びタイミングが気筒間でばらつくという問題がある。この気筒間ばらつきを抑制するためには、構成部品の製造精度や組付精度を相当に高める必要があるが、それには非常にコストがかかる。さらに、許容できない気筒間ばらつきが生じた場合のメンテナンス時には、可変動弁機構のほぼ全体のアッシー交換を余儀なくされるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、可変動弁機構を複数の気筒に実装する際に、バルブのリフト量、作用角及びタイミングの気筒間ばらつきを、構成部品の製造精度や組付精度に頼らずに、また、アッシー交換によることなく、簡単な構成で容易且つ迅速に調整することができるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明の可変動弁機構は、ロッカアームの上方に配置された制御シャフトと、制御シャフトの側方に制御シャフトと平行に配置されたカムシャフトと、制御シャフトに回転自在に軸支され、ロッカアームを押動する第一介在アームと、制御シャフトに固定され、制御シャフトに連動して回動する制御回転板と、第一介在アームに回動自在に軸支された基端部、制御回転板上を転動自在なローラが設けられた先端部、及びカムシャフトに設けられた回転カムに当接する中間部を有する第二介在アームと、制御シャフトを回転させて制御回転板の角度を変更することにより、第一介在アームの揺動タイミング及び揺動範囲を変更する制御手段とを備え、制御シャフトに対する制御回転板の取付け角度を調整することによりバルブの作用角を調整する作用角調整機構を設けたことを特徴とする。

ここで、制御回転板は、制御シャフトが挿嵌される環状部と環状部に突設された断面弓形の板部とを備え、作用角調整機構は、制御シャフトを貫通するネジ孔と、環状部の周壁を径方向に貫通する孔であってネジ孔より大きな径を有する貫通孔と、その先端部が貫通孔を貫通して板部に当接するようにネジ孔に螺合される調整ボルトとを具備し、調整ボルトは、前記調整ボルトの先端部の突出量を変更する突出量調整手段を備え、突出量調整手段により制御シャフトに対する制御回転板の取付け角度を変更するように構成された機構を例示できる。また、ロッカアームの上方に制御シャフトが配置され、制御シャフトの側方にカムシャフトが配置されることが可変動弁機構を高さ方向にコンパクト化できる。

また、ネジ孔の形状と突出量調整手段は、特に限定されないが、（１）（２）を例示できる。
（１）ネジ孔は制御シャフトの径方向に形成され、突出量調整手段は調整ボルトが該ネジ孔を螺入螺退することにより構成される。
（２）ネジ孔は、途中部で調整ボルトの突出方向に向けて縮径し、制御シャフトの径方向に形成され、突出量調整手段は長さの異なる調整ボルトを選択して該途中部に係止することにより構成される。この場合、調整ボルトは、途中部に係止できるように縮径した軸部を持ち軸部の長さが異なる係止部材と螺刻されているボルト部材とに分かれていてもよい。

本発明においては、第二介在アームが上下変位制御されることにより、第二介在アームと回転カムとの接点が上下に変わるとともに、第一介在アームの揺動開始位置が変わり、もって第一介在アームに形成された押圧面におけるロッカアームの被押圧部の当接位置が押圧面の長さ方向に変わることにより、バルブのリフト量、作用角及びタイミングが変化することが好ましい。なお、ここで「上下」とは内燃機関のシリンダの軸線方向（図５、図６に例示するシリンダＣの軸線Ａ方向を参照）を意味し、「上方」とはシリンダから離れる方向を意味する。また、第二介在アームの「側方」に回転カムが配置されるとは、最上位置にある時の第二介在アームの上端よりも回転カムの回転中心が上にならないようにして回転カムが配置されることを意味する。

第二介在アームが上下変位制御されるための構造としては、特に限定されないが、第二介在アームがその基端部において第一介在アームに回動自在に軸支され、制御シャフトが内燃機関の運転状況に応じて小角度回動制御されて制御回転板の角度を変更することにより、第二介在アームの先端部が上下変位制御される態様を例示できる。この例示において制御シャフトを小角度回動制御する装置としては、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。

また、この例示における第二介在アームとしては、特に限定されないが、次の態様（１）（２）を例示できる。
（１）第二介在アームが、その基端部から下方へ延び、その中間部に回転カムに押圧されるカム摺接部を備え、その下端部に制御回転板に当接する当接部を備えた態様。
（２）第二介在アームが、その基端部から上方へ延び、その中間部に回転カムに押圧されるカム摺接部を備え、その上端部に制御回転板に当接する当接部を備えた態様。

上記態様（１）においては、第一介在アームがロッカアームより幅広に形成され、第一介在アームのうちロッカアームの真上部位に押圧面が形成され、第一介在アームのうちロッカアームの真上部位から外れた部位に制御回転板が形成されることが好ましい。制御回転板の位置をどのように決めてもロッカアームと干渉しないからである。これにより、例えば、制御回転板の位置を押圧面より低くすることができる。

第一介在アームは、制御シャフトに前記小角度回動とは独立して回転自在に軸支されたものでもよいし、制御シャフトとは別のシャフトに回転自在に軸支されたものでもよい。

被押動部を押動部に常に当接させるように第一介在アームを付勢する付勢手段が設けられることが好ましい。付勢手段としては、内燃機関のシリンダヘッドに設けたコイルバネを第一介在アームに当接させる構造を例示できる。

ロッカアームは、その揺動中心部がアーム長方向の中央部にあるものでも、一端部にあるもの（いわゆるスイングアーム）でもよい。その揺動中心部は軸着でもピボット支持でもよい。また、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。

ロッカアームの第一介在アームの押圧面に押動される被押圧部は、固定面でも回転可能なローラでもよい。第二介在アームの回転カム摺接部も、固定面でも回転可能なローラでもよい。いずれも、コストの観点では固定面が好ましく、摺動抵抗や摩耗の観点では回転可能なローラが好ましい。

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。

本発明によれば、可変動弁機構を複数の気筒に実装する際に、バルブリフトのリフト量、作用角及びタイミングの気筒間のばらつきを、構成部品の製造精度や組付精度に頼らずに、また、アッシー交換によることなく、簡単な構成で容易かつ迅速に調整することができる。

可変動弁機構は、ロッカアームの上方に配置された制御シャフトと、制御シャフトの側方に制御シャフトと平行に配置されたカムシャフトと、制御シャフトに回転自在に軸支され、ロッカアームを押動する第一介在アームと、制御シャフトに固定され、制御シャフトに連動して回動する制御回転板と、第一介在アームに回動自在に軸支された基端部、制御回転板上を転動自在なローラが設けられた先端部、及びに前記カムシャフトに設けられた回転カムに当接する中間部を有する第二介在アームと、制御シャフトを回転させて制御回転板の角度を変更することにより、第一介在アームの揺動タイミング及び揺動範囲を変更する制御手段とを備える。この制御シャフトに対する制御回転板の取付け角度を調整することによりバルブの作用角を調整する作用角調整機構を設ける。この場合、第二介在アームが上下スライド制御されることにより、第二介在アームと回転カムとの接点が上下に変わるとともに、第一介在アームの揺動開始位置が変わり、もって押圧面における被押圧部の当接位置が押圧面の長さ方向に変わることにより、バルブのリフト量、作用角及びタイミングが変化する。
制御回転板は、制御シャフトが挿嵌される環状部と環状部に突設された断面弓形の板部とを備え、作用角調整機構は、制御シャフトを貫通するネジ孔と、環状部の周壁を径方向に貫通する孔であってネジ孔より大きな径を有する貫通孔と、その先端部が貫通孔を貫通して板部に当接するようにネジ孔に螺合される調整ボルトとを具備し、調整ボルトは、調整ボルトの先端部の突出量を変更する突出量調整手段を備え、突出量調整手段により制御シャフトに対する制御回転板の取付け角度を変更するように構成された機構を例示できる。ネジ孔の形状と突出量調整手段の構成は、ネジ孔が制御シャフトの径方向に形成され、突出量調整手段は調整ボルトが該ネジ孔を螺入螺退することと、ネジ孔は、途中部で調整ボルトの突出方向に向けて縮径し、制御シャフトの径方向に形成され、突出量調整手段は長さの異なる調整ボルトを選択して該途中部に係止することを例示できる。

図１〜図７は実施例１の可変動弁機構を示している。可変動弁機構は内燃機関の複数の気筒毎に設けられ、図１には２気筒分の２つの可変動弁機構が示されている。各可変動弁機構において、スイングアームタイプの二つのロッカアーム１が間隔をおいて並ぶように配され、各ロッカアーム１の基端部は同部に形成された凹球面部２がピボット３０に支持されてなる揺動中心部となっている。ピボット３０の下部の雄ネジがピボット支持部材３１の雌ネジに螺入量調節可能に螺入されることにより、手動によるタペットクリアランス調整が可能となっている（これは油圧等による自動調整機構に変更することもできる。）。ロッカアーム１の先端部にはバルブ９の基端部を押圧するバルブ押圧部３が設けられている。ロッカアーム１の長さ方向の中央部には被押圧部としての被押圧ローラ４が回転可能に軸着されている。以下の説明において、便宜上、ロッカアーム１の先端方向（図１〜図３、図５、図６において右方向）を「前」あるいは必要に応じて前方又は前側といい、基端方向（同じく左方向）を「後」あるいは必要に応じて後方又は後側ということにする。

本実施例では、ロッカアーム１の上方に、制御シャフト２７と、被押圧ローラ４を押圧し押動する押圧面１７を備え、制御シャフト２７に回転自在に軸支された第一介在アーム１０と、第一介在アーム１０の前側方で上下に延びて制御シャフト２７により上下変位制御される第二介在アーム２０とが配置されているとともに、第二介在アーム２０の前側方に制御シャフト２７と平行にカムシャフト６が配置されている。以下、これらを詳述する。

第一介在アーム１０は、二つのロッカアーム１に対応して間隔をおいて並んだ二つのアーム本体１１と、両アーム本体１１を連結する連結部１２と、各アーム本体１１の前上部から前方へ延びる軸支部１３と、連結部１２の後部から延びる突起部１４とからなる。各アーム本体１１は、後述する制御シャフト２７に回転自在に挿通され軸支されることにより第一介在アーム１０を揺動可能にする円筒形のボス部１５と、各ボス部１５の下側に設けられてさらに前方へ延びるアーム部１６とからなる。アーム部１６の下面は被押圧ローラ４を押圧する押圧面１７であり、図示例の押圧面１７は、その後半部が第一介在アーム１０の揺動中心に対して距離が略等しい凸円弧面状の非作用面部１７ａであり、その前半部が第一介在アーム１０の揺動中心に対して前側ほど距離が離れる作用面部１７ｂとなっている。そして、第一介在アーム１０の揺動中心は被押圧ローラ４の真上よりやや後側にあり、押圧面１７は被押圧ローラ４の真上より後側からロッカアーム１の先端付近の上方まで延びている。

連結部１２は、第二介在アーム２０と後述する制御回転板２８とを逃がすために円筒の上部から前回りに後部までが除去されて開口部１２ａとなった部分円筒形に形成されており、両ボス部１５を連結している。言い換えると、第一介在アーム１０は連結部１２の分だけロッカアーム１より幅広に形成され、第一介在アーム１０のうちロッカアーム１の真上部位に押圧面１７が形成され、第一介在アーム１０のうちロッカアーム１の真上部位から外れた部位に第二介在アーム２０が逃がされるように配置される。従って、第二介在アーム２０の後述する当接ローラ２２及び制御回転板２８は、その上下位置に拘わらず、ロッカアーム１と干渉しない。突起部１４は連結部１２の後部から後方へ延びており、その上面にはシリンダヘッドに設けられたコイルバネ１８により付勢される圧子１９が当接しており、後述するカム摺接ローラ２１を回転カム７に常に当接させるようにしている。

制御シャフト２７は、図示しない支持機構により小角度回動可能に軸支されている。制御シャフト２７には、二つのロッカアーム１間の上方位置に円筒形状の環状部２８ａと、環状部２８ａに突設された断面弓形の板部２８ｂとを備えた制御回転板２８が調整ボルト３５で固定されている。この板部２８ｂの板面４５は、環状部２８ａの前から下方へ延びて先端側ほど後斜め下方へ回り込んだ凸円弧面であり、制御シャフト２７とは偏心しているため、制御シャフト２７の軸心に対しては環状部２８ａ側より先端側ほど距離が離れている。

この調整ボルト３５が螺合するネジ孔３４は、制御シャフト２７の径方向に貫通形成されており、上部３４ｂと相対的に縮径した下部３４ａとからなり、下部３４ａに螺刻されている。また、連結部１２の上部には連結部１２を上下方向に貫通する穴であってネジ孔３４より大きな径を有する押し穴３２が形成されている。環状部２８ａには、環状部２８ａの周壁を径方向に貫通する孔であって、押し穴３２と略同等の径であってネジ孔３４より大きな径を有し、制御シャフト２７の回転角度によっては押し穴３２と連通する貫通孔３３が、環状部２８ａの回動中心を挟んで上下２箇所に形成されている。

調整ボルト３５は、相対的に小径に形成されて一方の貫通孔３３に遊挿通するとともにネジ孔３４の下部３４ａに螺合する軸部３６と、軸部３６の上部の縮径した周面が螺刻された頭部３７とを備えたものである。また、調整ボルト３５は、ネジ孔３４に螺合し、軸部３６の先端部がネジ孔３４の下部３４ａの下端である制御シャフト２７の周面より突出し、下方の貫通孔３３を貫通して遊挿通するとともに、制御回転板２８の板面４５の裏側である凹円弧面状の面４６に当接する。この調節ボルト３５の先端部の突出量は、調整ボルト３５がネジ孔３４を螺入螺退することにより変更することができ、それにより、突出量調整手段を構成している。調整ボルト３５に螺合させるナット３８は、相対的に小径に形成されて貫通孔３３に遊挿通するとともにネジ孔３４の上部３４ｂに当接して、頭部３７に螺合し締付するように構成されている。調整ボルト３５の締付前には、制御回転板２８は制御シャフト２７を軸として揺動可能である。
後述するとおり、突出量調整手段により、ナット３８と貫通孔３３との径差範囲で調整ボルト３５の突出量を調整して、制御シャフト２７に対する制御回転板２８の取付け角度を調整した後に、ナット３８により制御シャフト２７に調整ボルト３５を締付する

制御シャフト２７に対する制御回転板２８の固定の方法は、まず、環状部２８ａを第一介在アーム１０の開口部１２ａから連結部１２に当てはめた状態で、制御シャフト２７をボス部１５と環状部２８ａとに挿嵌する。これにより、制御回転板２８は制御シャフト２７に回転自在に軸支される。次に、調整ボルト３５を、押し穴３２、上方の貫通孔３３、次いでネジ孔３４の上部３４ｂの順に遊挿通させ、ネジ孔３４の下部３４ａに螺入させて、下方の貫通孔３３を遊挿通させ、環状部２８ａより下方に突出させて、制御回転板２８に当接させる。これにより、制御回転板２８の制御シャフト２７を軸として下方へ回り込む方向への動きを止めることができる。

すなわち、本実施例では以上の調整ボルト３５の突出量調整手段により制御シャフト２７に対する調整ボルト３５の長さ方向の相対位置を連続的に調整できることから、制御シャフト２７に対する制御回転板２８の取付け角度を連続的に調整することができ、バルブの作用角を調整する作用角調整機構を構成している。こうして調整されて制御シャフト２７に固定された制御回転板２８は、制御シャフト２７と連動して小角度回動するようになっている。なお、前記第一介在アーム１０はこの小角度回動とは独立して回転自在である。

第二介在アーム２０は基端部（本例では上端部）において基端軸２３にて二つの軸支部１３に回動自在に軸支され、該基端部から下方へ延びている。第二介在アーム２０の中間部には、回転カム７に押圧されるカム摺接部としてのカム摺接ローラ２１が転動自在に軸支されている。第二介在アーム２０の先端部（本例では下端部）には、制御回転板２８に当接する当接部としての当接ローラ２２が転動自在に軸支されている。そして、制御シャフト２７が内燃機関の運転状況に応じて小角度回動制御されることにより、制御シャフト２７に連動する制御回転板２８が当接ローラ２２を斜め上方から上下させるので、第二介在アーム２０が制御シャフト２７と回転カム７との間で上下変位制御される。第二介在アーム２０の幅は二つのロッカアーム１間の間隔よりも狭く形成されている。このため、当接ローラ２２と制御回転板２８との当接位置はこの間隔に非接触で入り込みうる。本例では、第二介在アーム２０の基端部と中間部のカム摺接部（カム摺接ローラ２１）と先端部の当接部（当接ローラ２２）とは、カム摺接部が回転カム７側に張り出した「く」字配置（側面視）になっている。そして、回転カム７と制御回転板２８と間に介在する第二介在アーム２０は、上下変位すると、回転カム７と制御回転板２８との距離を変えることができるように設計されている。

カムシャフト６は回転自在に軸支され、カムシャフト６には、第二介在アーム２０に当接するように回転カム７が形成され、この回転カム７がカム摺接ローラ２１を側方に押圧することで、第二介在アーム２０及び第一介在アーム１０をその順に介してロッカアーム１を押圧することによりバルブ９をリフトさせる。回転カム７は、ベース円７ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部７ｂと、最大突出量となるノーズ７ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部７ｄとからなっている。回転カム７の回転方向は、ノーズ７ｃがカム摺接ローラ２１に上方から接近する方向（図示例では反時計回り）である。そして、最上位置にある時（図７）の第二介在アーム２０の上端よりも回転カム７の回転中心（カムシャフト６の軸線）が上にならないようにして、第二介在アーム２０の側方に回転カム７が配置されている。

制御シャフト２７には、制御シャフト２７を内燃機関の運転状況に応じて小角度回動制御して、制御回転板２８の配向角を１回転以内の範囲で連続的に又は段階的（少なくとも二段階、好ましくは三段階、さらに好ましくは四段階以上の多段階）に変えるリフト制御装置（図示略）が設けられている。制御シャフト２７の回動に連動する制御回転板２８を介して、第二介在アーム２０が上下変位制御されると、カム摺接ローラ２１と回転カム７との接点が上下に変わると同時に、第二介在アーム２０を軸支した第一介在アーム１０の揺動開始位置が変わる。もって押圧面１７における被押圧ローラ４の当接位置Ｐが第一介在アーム１０の長さ方向に変わることにより、バルブ９のリフト量、作用角及びタイミングが変化する。

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２７を回転させることにより制御回転板２８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。リフト制御装置は、例えばステップモータ等の電動機を用いたものであってもよい。

本実施例の可変動弁機構は、内燃機関への実装時に次のように作用する。複数の気筒に実装する際には、前記従来例と同じく、気筒間における部品寸法公差等のバラツキにより可変動弁機構の作用角を調整する必要がある。すなわち、図３に示すように、回転カム７のベース円７ａがカム摺接ローラ２１に接するときに、当接ローラ２２と制御回転板２８との間の隙間（実際には、コイルバネ１８によって第一介在アーム１０が付勢されるので、押圧面１７と被押圧ローラ４との間の隙間ということになる。）が設計値（０又は所定クリアランス）に管理される。しかし、ある気筒で隙間が設計値に適合しても、他の気筒では前記バラツキにより隙間が設計値に不適合となってバルブの作用角が変わってしまうことがあるので、隙間を調整して作用角を調整する必要がある。

本実施例では、この調整を前記の作用角調整機構により行う。すなわち、図３（ａ）（ｂ）及び図４（ａ）（ｂ）に示すように、調整ボルト３５の突出量調整手段により制御シャフト２７に対する調整ボルト３５の相対位置を制御シャフト２７の径方向に変更することにより、調整ボルト３５と貫通孔３３との径差範囲で制御シャフト２７に対する制御回転板２８の取付け角度を制御シャフト２７の回転方向に変更する。
例えば、図３（ａ）のように調整ボルト３５の先端の貫通孔３３からの突出量を減少するように変更することにより、調整ボルト３５の先端が制御回転板２８に当接する位置が上昇する。それにより、制御回転板２８の環状部２８ａが制御シャフト２７周りを僅かに回動するので、図４（ａ）のようにネジ孔３４に対して貫通孔３３が前方へ偏移するように調整ボルト３５の位置が変更し、当接ローラ２２と板面４５との隙間が増加する方向に調整できる。また、図３（ｂ）のように調整ボルト３５の先端の環状部２８ａの貫通孔３３からの突出量を増加するように変更することにより、調整ボルト３５の先端が制御回転板２８に当接する位置が下降する。それにより、制御回転板２８の環状部２８ａが制御シャフト２７周りを僅かに回動するので、図４（ｂ）のようにネジ孔３４に対して貫通孔３３が後方へ偏移するように調整ボルト３５の位置が変更し、前記隙間が減少する方向に調整できる。なお、図３（ｂ）は当接ローラ２２が制御回転板２８の板面４５に食い込んで前記隙間がマイナスになる仮想状態を塗り潰しで表した仮想図である。従って、前記気筒間のバラツキによって生じた前記隙間の程度に応じて、調整ボルト３５の突出量を適宜変更すれば、前記隙間が設計値となるように調整することができる。その調整作業は調整ボルト３５の螺合により、制御シャフト２７に対する調整ボルト３５の相対位置を変更するという単純作業だけで行うことができ、前記従来例のように構成部品の製造精度や組付精度に頼ったりアッシー交換したりすることもなく、作業性が良く、簡単な構成で容易且つ迅速に調整することができる。この変更後には、前記のとおり制御シャフト２７に調整ボルト３５を締付して突出量を固定し、制御シャフト２７に対する制御回転板２８の相対位置がずれないようにする。

また、本実施例の可変動弁機構は、内燃機関の運転時に次のように作用する。
まず、図５は最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下においてノーズ７ｃがカム摺接ローラ２１に当接するとき（いわゆるノーズ時）を示しており、同図の（ａ）と（ｂ）とは断面の切断位置が異なる。この運転状況下では、制御シャフト２７の小角度回動制御により制御回転板２８がその先端側を当接ローラ２２に近付けるように配向して、当接ローラ２２を斜め上方から押し下げるため、第二介在アーム２０は最下位置に変位制御される。
すると、前記図３のようにベース円７ａがカム摺接ローラ２１に当接するとき（いわゆるベース時）には、前記変位制御によりカム摺接ローラ２１と回転カム７との接点は（後述する微小リフト時（図５）との比較で）下側にあるとともに、第二介在アーム２０の上端の軸着部は第一介在アーム１０の軸支部１３を引き下げている。このため、アーム部１６は前下方へ傾いた位置にあり、これが同運転状況下における第一介在アーム１０の揺動開始位置である。このとき、被押圧ローラ４の当接位置は非作用面部１７ａの前端部にあり、バルブ９のリフトは発生しない。そして、図５のノーズ時には、回転カム７がカム摺接ローラ２１を最大に押圧し、第二介在アーム２０が後方へ最大に揺動して、当接ローラ２２が当接部を前下方へ最大に変位する。このため、第一介在アーム１０は前下方へ最大に揺動し、被押圧ローラ４は作用面部１７ｂに当接し、ロッカアーム１は前下方へ最大に揺動するため、バルブ９のリフト量Ｌは最大値Ｌｍａｘに達する。また、ベース時に当接位置Ｐは非作用面部１７ａの前端部にあり、第一介在アーム１０が揺動し始めてから最大に揺動するまでの広い範囲でバルブ９がリフトされることから、作用角は最大となる。また、ノーズ７ｃがカム摺接ローラ２１に上方から接近するのに対して、カム摺接ローラ２１と回転カム７との接点が下側にあることから、リフトのピークが訪れるタイミングは最も遅角となる（図７参照）。

続いて、図６は微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下においてノーズ時を示しており、同図の（ａ）と（ｂ）とは断面の切断位置が異なる。この運転状況下では、制御シャフト２７の小角度回動制御により、制御回転板２８がその基端側を当接ローラ２２に近付けるように配向して、当接ローラ２２の上昇が許容されるため、第二介在アーム２０はコイルバネ１８の付勢力により引き上げられて図５の時よりも上側の位置に変位制御される。
すると、ベース時（図示略）には、前記変位制御によりカム摺接ローラ２１と回転カム７との接点は上方へ移動するとともに、第二介在アーム２０の上端の軸着部は第一介在アーム１０の軸支部１３とともに図３の時よりも上側の位置にある。このため、アーム部１６は図３の時よりも上側に位置し、これが同運転状況下における第一介在アーム１０の揺動開始位置である。このとき、被押圧ローラ４の当接位置は非作用面部１７ａの途中部にあり、バルブ９のリフトは発生しない。そして、図６のノーズ時には、回転カム７がカム摺接ローラ２１を押圧し、第二介在アーム２０が軸支部１３を引き下げて、当接ローラ２２が制御回転板２８に沿って下降する。よって、第一介在アーム１０は前下方へ揺動するが、高い揺動開始位置からの揺動なので、図５の時よりも上側までしか揺動しない。このため、被押圧ローラ４の当接位置Ｐは作用面部１７ｂにかかり始めたところまでしか前進しない。よって、ロッカアーム１は前下方へ僅かに揺動するにすぎず、バルブ９のリフト量は微小となる。また、ベース時に当接位置Ｐは非作用面部１７ａの途中部にあり、第一介在アーム１０がある程度まで揺動してからでないとバルブ９がリフトされないことから、作用角は微小となる。また、ノーズ７ｃがカム摺接ローラ２１に上方から接近するのに対して、カム摺接ローラ２１と回転カム７との接点が上側にあることから、リフトのピークが訪れるタイミングは最も進角となる（図７参照）。

図５と図６との中間的なリフト量・作用角が必要な運転状況下では、制御シャフト２７の小角度回動制御により制御回転板２８を図５と図６との中間的な取付け角度にし、第二介在アーム２０を図５と図６との中間的な位置に連続的に又は段階的に上下変位制御することにより、図７に示すように中間的なリフト量・作用角・タイミングが連続的に又は段階的に得られる。

また、リフト休止が必要な運転状況下では、制御シャフト２７の小角度回動制御により制御回転板２８を図６の時よりもさらに基端側を当接ローラ２２に近付けるように配向して、当接ローラ２２の上昇が許容されるため、第二介在アーム２０を図５及び図６の時よりもさらに上側の位置に変位制御することにより、バルブ９のリフト量を０にできる。

以上のように構成された本実施例の可変動弁機構によれば、従来の駆動系を大きく変えることなく、１本のカムシャフト６を回転させるだけで、バルブ９のリフト量、作用角及びタイミングを連続的又は段階的に変化させることができる。また、ロッカアーム１の上方に第一介在アーム１０と上下に延びる第二介在アーム２０とが配置されているとともに、第二介在アーム２０の側方に回転カム７が配置されていることにより、高さを抑えたコンパクトな可変動弁機構を形成することができる。このため、可変動弁機構の車両搭載性を向上させることができる。特に本実施例では、当接ローラ２２が二つのロッカアーム１間に進入できるようにしたことから、上下に延びる第二介在アーム２０をより低く配置することができ、回転カム７もより低く配置しやすい。

次に、図８は実施例２の可変動弁機構を示している。本実施例の可変動弁機構の特徴も、ロッカアーム１の上方に、被押圧ローラ４を押圧する押圧面１７を備えた揺動可能な第一介在アーム１０と、制御シャフト２７と、基端部において第一介在アーム１０に回動自在に軸支されるとともに第一介在アーム１０の側方で上下に延びて内燃機関の運転状況に応じて上下変位制御される第二介在アーム２０とが配置されているとともに、第二介在アーム２０の前側方に回転カム７が配置されていることにある。しかし、調整ボルト３５突出量調整手段においてのみ実施例１と相違しており、以下に述べる。

制御シャフト２７には、実施例１のネジ孔３４の代わりに、孔４０が制御シャフト２７の径方向に形成されている。この孔４０は上部４０ｂと挿入する調整ボルトの突出方向に向けて相対的に縮径した下部４０ａとからなり、上部４０ｂの内側は螺刻されている。

調整ボルトは、相対的に小径に形成されて一方の貫通孔３３に遊挿通するとともに、孔４０の上部４０ｂと下部４０ａとの縮径部位に係止する頭４３と軸４２とを備えた係止部材４１と、螺刻されたボルト部材４４とを備えたものである。実施例１と同様に、係止部材４１は、軸４２の先端が孔４０の下端である制御シャフト２７の周面からから突出し、他方の貫通孔３３に遊挿通するとともに、制御回転板２８の板面４５の裏側である凹円弧面状の面４６に当接し、制御回転板２８を支持する。係止部材４１の突出は異なった軸４２長の係止部材４１を選択して用いることにより調節でき、それにより突出量調整手段を構成している。ボルト部材４４は、相対的に小径に形成されて貫通孔３３に遊挿通するとともに孔４０の上部４０ｂに螺合し、係止部材４１の頭４３に当接させて締付する。

すなわち、本実施例では以上の係止部材４１とボルト部材４４と分かれた調整ボルトの突出量調整手段により、制御シャフト２７の周面からの調整ボルトの突出量を段階的に変更することができることから、制御シャフト２７に対する制御回転板２８の取付け角度を段階的に調整することができ、作用角調整機構を構成している。

本実施例の可変動弁機構は、内燃機関への実装時に次のように作用する。複数の気筒に実装する際には、実施例１と同様に、隙間を調整して作用角を調整する必要がある。

本実施例では、この調整を前記の作用角調整機構により行う。すなわち、図９（ａ）（ｂ）に示すように、軸４２長の異なった係止部材４１を用いることで制御シャフト２７から係止部材４１の先端が突出する突出量を変更することにより、係止部材４１と貫通孔３３との径差範囲で制御シャフト２７に対する制御回転板２８の取付け角度が制御シャフト２７の回転方向に変更する。
例えば、図９（ａ）のように、係止部材４１の先端の突出量が減少するように短い係止部材５０に変更することにより、係止部材５０の先端が制御回転板２８に当接する位置が上昇する。それにより、制御回転板２８の環状部２８ａが制御シャフト２７周りを僅かに回動するので、孔４０に対して貫通孔３３が前方へ偏移するように係止部材５０の位置が変更し、当接ローラ２２と板面４５との隙間が増加する方向に調整できる。また、図９（ｂ）のように、制御シャフト２７に対して係止部材４１を用いた場合より先端が環状部２８ａの貫通孔３３からの突出量が増加する長い係止部材５１に変更することにより、係止部材５１の先端が制御回転板２８に当接する位置が下降する。それにより、制御回転板２８の環状部２８ａが制御シャフト２７周りを僅かに回動するので、孔４０に対して貫通孔３３が後方へ偏移するように係止部材５１の位置が変更し、前記隙間が減少する方向に調整できる。なお、図９（ｂ）は実施例１と同様に、当接ローラ２２が制御回転板２８の板面４５に食い込んで前記隙間がマイナスになる仮想状態を塗り潰しで表した仮想図である。従って、前記気筒間のバラツキによって生じた前記隙間の程度に応じて、軸４２長さの異なった係止部材４１，５０，５１を用いて突出量を適宜変更すれば、前記隙間が設計値となるように調整することができる。その調整作業は、全体を分解することなく押し穴３２より用いる係止部材４１を取り替えるという単純作業だけで行うことができ、前記従来例のように構成部品の製造精度や組付精度に頼ったりアッシー交換したりすることもなく、作業性が良く、簡単な構成で容易且つ迅速に調整することができる。この変更後には、前記のとおり制御シャフト２７にボルト部材４４を締付して係止部材４１，５０，５１を固定し、制御シャフト２７に対する制御回転板２８の取付け角度がずれないようにする。

以上のように構成された本実施例の可変動弁機構によれば、内燃機関の運転時の作用及び効果は実施例１と同様である。

なお、本発明は前記実施例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）第二介在アーム２０の形状を適宜変更すること。
（４）押圧面１７の形状を適宜変更すること。
（５）第二介在アーム２０において、カム摺接ローラ２１に代えてカム摺接チップとし、当接ローラ２２に代えて当接チップとすること。

本発明の実施例１に係る可変動弁機構を示す斜視図である。同機構の要部を分解した状態を示す斜視図である。同機構における作用角調整機構を示し、（ａ）は当接ローラと板面との隙間が増加する方向に調整するときの説明図、（ｂ）は該隙間が減少する方向に調整するときの説明図である。（ａ）は図３のＩＶａ−ＩＶａ断面図、（ｂ）は図３のＩＶｂ−ＩＶｂ断面図である。同機構の最大リフト量・最大作用角が必要なときの作用を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。同機構の微小リフト量・微小作用角が必要なときの作用を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。本実施例に係る可変動弁機構により得られるバルブのリフト量、作用角及びタイミングを示すグラフである。本発明の実施例２に係る可変動弁機構の要部を分解した状態を示す斜視図である。同機構における作用角調整機構を示し、（ａ）は当接ローラと板面との隙間が増加する方向に調整するときの説明図、（ｂ）は該隙間が減少する方向に調整するときの説明図である。

符号の説明

１ロッカアーム
７回転カム
１０第一介在アーム
１１アーム本体
１２連結部
２０第二介在アーム
２２当接ローラ
２７制御シャフト
２８制御回転板
３２押し穴
３３貫通孔
３４ネジ孔
３５調節ボルト
３８ナット
４０孔
４１、５０、５１係止部材
４４ボルト部材
４５板面

Claims

ロッカアームの上方に配置された制御シャフトと、前記制御シャフトの側方に前記制御シャフトと平行に配置されたカムシャフトと、前記制御シャフトに回転自在に軸支され、前記ロッカアームを押動する第一介在アームと、前記制御シャフトに固定され、前記制御シャフトに連動して回動する制御回転板と、前記第一介在アームに回動自在に軸支された基端部、前記制御回転板上を転動自在なローラが設けられた先端部、及び前記カムシャフトに設けられた回転カムに当接する中間部を有する第二介在アームと、前記制御シャフトを回転させて前記制御回転板の角度を変更することにより、前記第一介在アームの揺動タイミング及び揺動範囲を変更する制御手段とを備え、
前記制御シャフトに対する前記制御回転板の取付け角度を調整することによりバルブの作用角を調整する作用角調整機構を設けたことを特徴とする可変動弁機構。
前記制御回転板は、前記制御シャフトが挿嵌される環状部と該環状部に突設された断面弓形の板部とを備え、前記作用角調整機構は、前記制御シャフトを貫通するネジ孔と、前記環状部の周壁を径方向に貫通する孔であって前記ネジ孔より大きな径を有する貫通孔と、その先端部が前記貫通孔を貫通して前記板部に当接するように前記ネジ孔に螺合される調整ボルトとを具備し、前記調整ボルトは、前記調整ボルトの先端部の突出量を変更する突出量調整手段を備え、前記突出量調整手段により前記制御シャフトに対する前記制御回転板の取付け角度を変更する請求項１記載の可変動弁機構。
前記ネジ孔は前記制御シャフトの径方向に形成され、前記突出量調整手段は前記調整ボルトが該ネジ孔を螺入螺退することにより構成された請求項２記載の可変動弁機構。
前記ネジ孔は、途中部で前記調整ボルトの突出方向に向けて縮径し、前記制御シャフトの径方向に形成され、前記突出量調整手段は長さの異なる前記調整ボルトを選択して該途中部に係止することにより構成された請求項２記載の可変動弁機構。
前記第二介在アームが上下変位制御されることにより、前記第二介在アームと前記回転カムとの接点が上下に変わるとともに、前記第一介在アームの揺動開始位置が変わり、もって前記第一介在アームに形成された押圧面における前記ロッカアームの被押圧部の当接位置が前記押圧面の長さ方向に変わることにより、バルブのリフト量、作用角及びタイミングが変化する請求項１〜４のいずれか一項に記載の可変動弁機構。