JP4462618B2 - 内燃機関におけるバルブリフト可変式動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は，内燃機関における吸気弁及び排気弁のうち一方又は両方を，クランク軸の回転に同期して開閉作動するようにした動弁装置において，前記吸気弁及び排気弁のうち一方又は両方を開き作動するときにおけるバルブリフトを，内燃機関の運転中において任意に変更できるようにした動弁装置に関するものである。

一般に内燃機関の動弁装置においては，その燃費及び出力の向上等を図るために，その吸気弁及び排気弁のうち一方又は両方を開くときにおけるバルブリフトを，例えば，内燃機関における低負荷域では小さく，高負荷域では大きくするというように，内燃機関の運転中において任意に変更できるように構成することが好ましい。

従来におけるバルブリフト可変式動弁装置は，例えば，特許文献１における図５〜図８等に記載されているように，ポペット型吸気弁の上部に，揺動部材を配設し，この揺動部材を，これにクランク軸に同期して回転する開閉用カムを接当することによって，当該揺動部材に対してリフト可変用操作部材が接当する部分を支点にして揺動回動するようにし，この揺動部材の一端に設けたカム面を，前記吸気弁の先端部に接当するロッカアームに，当該揺動部材における揺動回動にて前記吸気弁をそのばねに抗して開くように接当する一方，前記揺動部材における揺動回動の支点を，前記リフト可変用操作部材の操作にて，当該揺動部材における揺動回動の角度を増減変更することによって，前記吸気弁におけるバルブリフトを変更するという構成にしている。
特開平７−６３０２３号公報

しかし，この従来におけるバルブリフト可変式の動弁装置は，前記開閉用カム，揺動部材，リフト可変用操作部材及びロッカアームの全てを，吸気弁と同様にシリンダヘッドに対して組み付けるという構成であることにより，前記吸気弁とロッカアームとの間に所定のバルブクリアランスを確保するように調整するためには，前記した部品の全てをシリンダヘッドに組み付けし，この全体の組み付け状態において，前記バルブクリアランスを確保するための調整を行うようにしなければならないから，前記バルブクリアランスの調整作業が著しく困難であり，これに多大の手数と，熟練とを必要とするいう問題があった。

本発明は，この問題を解消したバルブリフト可変式動弁装置を提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明は，
「揺動部材と，クランク軸に同期して回転する開閉用カムと，前記揺動部材に接当するリフト可変用操作部材とから成り，前記揺動部材の上端を，前記開閉用カムに，当該揺動部材が前記開閉用カムの回転にて前記リフト可変用操作部材への接当点を支点として揺動回動するように接当し，更に，前記揺動部材の下端を，シリンダヘッドにおける吸気弁又は排気弁に接当するロッカアームに，当該揺動部材における揺動回動にて前記吸気弁又は排気弁を開くように接当して成る動弁装置において，
前記シリンダヘッドの上面に，平坦な取付け面を設けて，この取付け面に，ブラケット部材を，これに設けた取付け面において着脱可能に取付け，このブラケット部材には，前記開閉用カム及び前記リフト可変用操作部材を取付けることに加えて，前記ブラケット部材のうち前記開閉用カム及びリフト可変用操作部材より下部の部位に前記ロッカアームを取付け，更に，前記リフト可変用操作部材を，前記開閉用カムの高さ位置に横に並べて軸支した操作軸とこの操作軸に偏心して設けたローラとで構成して，そのローラを，前記揺動部材のうち前記開閉用カムに接当する部分と前記ロッカアームに接当する部分との間における中程部に対して，当該ローラが前記操作軸の回転によって前記揺動部材の長手方向に移動するように接当した。」
ことを特徴としている。

前記した構成において，シリンダヘッドに対して取付ける前におけるブラケット部材に，予め，揺動部材，開閉用カム，リフト可変用操作部材及びロッカアームを組み付け，次いで，この状態で，前記ブラケット部材を，予め吸気弁又は排気弁を組み付けたシリンダヘッドの上面における取付け面に，当該ブラケット部材の下面における取付け面が前記シリンダヘッドの上面における取付け面に密着するようにして取付けることで，前記揺動部材，開閉用カム，リフト可変用操作部材及びロッカアームをシリンダヘッドに対して組み付けることができる。

この場合において，前記シリンダヘッドの上面における取付け面から前記ブラケット部材を取り外した状態で，前記シリンダヘッドの上面における取付け面から前記吸気弁又は排気弁までの高さ寸法，つまり，弁高さ寸法を実測する一方，前記ブラケット部材を前記シリンダヘッドから取り外した状態で，このブラケット部材における取付け面から前記ロッカアームのうち吸気弁又は排気弁に接当する部分までの高さ寸法，つまり，ロッカアーム高さ寸法を実測して，これら比較することにより，吸気弁又は排気弁とロッカアームとの間におけるバルブクリアランスを実測することができる。

従って，本発明によると，前記バルブクリアランスの調整を，予め揺動部材，開閉用カム，リフト可変用操作部材及びロッカアームを組み付けたブラケット部材を，シリンダヘッドに対して取付ける前の状態，換言すると，シリンダヘッドから取り外した状態において行うことができるから，前記バルブクリアランスの調整を，至極容易に，且つ，迅速にしかも，正確に行うことができる。

以下，本発明の実施の形態を，吸気弁に対して適用した場合を示す図１〜図３の図面について説明する。

この図において，符号１は，シリンダ２を備えたシリンダブロックを，符号３は，前記シリンダブロック１の上面に前記シリンダ２の頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッドを各々示し，前記シリンダヘッド３には，前記シリンダ２内への吸気ポート４及びシリンダ２内からの排気ポート５が設けられ，前記吸気ポート４の前記シリンダ２内への開口部には，ばね６にて常時閉に保持されたポペット型の吸気弁７が，前記排気ポート５の前記シリンダ２内への開口部には，ばね８にて常時閉に保持されたポペット型の排気弁９が各々設けられている。

この場合，前記吸気弁７における軸線７ａ及び排気弁９における軸線９ａは，図示しないクランク軸の方向から見た図１において，前記シリンダ２における軸線２ａに対して，各々外向きに適宜角度だけ傾斜している。

一方，前記シリンダヘッド３の上面には，平坦な取付け面３ａが設けられ，この取付け面３ａには，下面を平坦な取付け面１０ａに形成したブラケット部材１０が，当該ブラケット部材１０に設けた平坦な取付け面１０ａが前記シリンダヘッド３の上面における平坦な取付け面３ａに密着するように，図示しない複数本のボルトによる締結にて着脱可能に取付けられている。

このブラケット部材１０には，前記吸気弁７を開閉作動するカム１１を備えた吸気弁用カム軸１２と，前記排気弁９を開閉作動するカム１３を備えた排気弁用カム軸１４とが，前記ブラケット部材１０にボルト締結される軸受けキャップ体１５，１６にて回転自在に軸支されており，これら両カム軸１２，１４は，内燃機関におけるクランク軸（図示せず）に同期して回転駆動されている。

また，前記ブラケット部材１０のうち前記吸気弁用カム軸１２より低い部位には，ロッカ軸１７が，ブラケット部材１０にボルト締結される軸受けキャップ体１８にて回転自在に軸支され，このロッカ軸１７には，ロッカアーム１９を設け，このロッカアーム１９の先端における接当パッド部１９ａを，前記ブラケット部材１０の下面における取付け面１０ａから下方に突出して，この接当パッド部１９ａを前記吸気弁７の上端に着脱自在に被嵌したキャップ状のシム体２０の上面に接当するように構成している。

符号２１は，前記吸気弁７の上部に配設した揺動部材を示し，この揺動部材２１は，前記吸気弁７の軸線７ａ上，又は，これに近接した部位に上端２１ａを有し，この上端２１ａから下方に向かって内向きに延びるように構成され，その上端２１ａには，ピン軸２２が回転自在に軸支され，このピン軸２２には，前記吸気弁用カム軸１２におけるカム１１に接当するカム接当部であるところのコロ体２３が設けられ，更に，前記ピン軸２２の両端は，後述するリフト可変用操作軸２６に対する軸受けキャップ体２８に一体のガイド部材２４に前記軸線７ａを横切るように設けたガイド溝２５内に摺動自在に嵌っている。

更にまた，ブラケット部材１０には，リフト可変用操作部材としての操作軸２６が，ブラケット部材１０にボルト締結される軸受けキャップ体２８にて回転自在に軸支されている。この操作軸２６は，前記吸気弁用カム軸１２の横にこれと同じ高さに位置して設けられており，この操作軸２６には，軸線を当該操作軸２６の軸線と平行にしたローラ２７が，当該ローラ２７における外周面の一部のみが操作軸２６の外周面から突出するように偏心して，換言すると，当該ローラ２７における一部が操作軸２６に設けた凹所２６ａ内に嵌まり込むように偏心して回転自在に軸支されている。
一方，前記揺動部材２１は，前記吸気弁用カム軸１２，前記操作軸２６及び前記ロッカアーム１９の三者で囲まれた部位に配設され，この揺動部材２１のうち上端２１ａにおけるコロ体２３の部分と後述する下端におけるカム面３１の部分との間における中程部の側面２１ｂには，前記操作軸２６におけるローラ２７が，当該揺動部材２１の長手方向に移動し得るように接当しており，更に，前記ローラ２７における前記揺動部材２１の側面２１ｂに対する接当点を，前記操作軸２６の回転操作によって，揺動部材２１の長手方向に移動するように構成している。

一方，前記揺動部材２１の上端におけるコロ体２３を，当該揺動部材２１と前記ブラケット部材１０との間に設けた復帰用ばね２９にて前記カム１１に対して押圧付勢することにより，前記カム１１の回転により，前記揺動部材２１を，前記操作軸２６におけるローラ２７が接当する箇所を回転中心の支点として左右方向に揺動回動するように構成している。

前記揺動部材２１の下端に，前記ロッカアーム１９に回転自在に設けたコロ３０に接当するカム面３１を設けることにより，前記揺動部材２１における左右方向への揺動回動によって，前記ロッカアーム１９を介して前記吸気弁７を，そのばね６に抗して開き作動するように構成している。

なお，前記揺動部材２１のうち前記操作軸２６におけるローラ２７が接当する側面２１ｂは，前記操作軸２６を中心とする半径の円弧面に形成され，前記ローラ２７を揺動部材２１における上端側に移動した状態と，前記ローラ２７を揺動部材２１における下端側に移動した状態とで，前記揺動部材２１が横方向にずれ変位することが少ないように構成している。

この構成において，揺動部材２１が，その上端におけるコロ体２３が接当するカム１１の回転により，リフト可変用操作軸２６におけるローラ２７が接当する箇所を回転中心の支点として，当該揺動部材２１の上端２１ａにおけるピン２２がブラケット部材１０側におけるガイド溝２５内を往復動するようにガイドされた状態で左右方向に揺動回動することにより，この揺動部材２１の下端部におけるカム面３１にて，ロッカアーム１９を介して吸気弁７をそのばね６に抗して下向きに押し下げて，開き作動する。

そして，前記リフト可変用操作軸２６におけるローラ２７を，操作軸２６の回転操作にて，図１に示すように，前記揺動部材２１における下端側に移動することにより，前記揺動部材２１のうちその側面２１ｂに前記ローラ２７が接当する支点から上端の前記コロ体２３がカム１１に対して接当する力点までの力点長さが長くなることで，前記揺動部材２１における揺動角度が小さくなるから，前記吸気弁７が開くときにおけるバルブリフトが小さくなる。

また，前記操作軸２６におけるローラ２７を，操作軸２６の回転操作にて，前記揺動部材２１における上端側に移動することにより，力点長さが短くなることで，前記揺動部材２１における揺動角度が大きくなるから，前記吸気弁７が開くときにおけるバルブリフトが大きくなるというように，前記リフト可変用操作軸２６における回転操作によって，前記吸気弁７におけるバルブリフトを，内燃機関の運転中において任意に変更することができる。

そこで，前記リフト可変用操作軸２６を，内燃機関における負荷に関連するアクチェータ（図示せず）により，内燃機関における負荷が増大すると，そのローラ２７が前記揺動部材２１における上端側に移動し，負荷が低下すると，そのローラ２７が前記揺動部材２１における下端側に移動するように構成することにより，吸気弁７を開き作動するときにおけるバルブリフトを，内燃機関の負荷に応じて，高負荷のときに大きく，低負荷のときに小さくするように自動的に制御することができる。

この場合において，前記シリンダヘッド３に平坦な取付け面３ａを設け，この取付け面３ａに，ブラケット部材１０を着脱可能に取付け，このブラケット部材１０に，前記吸気弁７及び排気弁９に対する動弁装置を構成する部品，つまり，吸気弁用カム軸１２，排気弁用カム軸１４，ロッカアーム１９，揺動部材２１及びリフト可変用操作軸２６を取付けるという構成であることにより，前記ブラケット部材１０に，図3 に示すように，予め，前記動弁装置を構成する部品，つまり，吸気弁用カム軸１２，排気弁用カム軸１４，ロッカアーム１９，揺動部材２１及びリフト可変用操作軸２６を組み付け，この状態で，前記ブラケット部材１０を，予め，吸気弁７及び排気弁９を組み付けたシリンダヘッド３に対して取付けることができる。

この組み付けにより，前記ロッカアーム１９における接当パッド部１９ａが，吸気弁７の先端におけるキャップ状シム体２０に接当すると同時に，排気弁用カム軸１４におけるカム１３が，前記排気弁９におけるタペット３２に接当する。

そこで，図３に示すように，前記シリンダヘッド３の上面における取付け面３ａから前記吸気弁７の上端におけるキャップ状シム体２０までの高さ寸法，つまり，弁高さ寸法Ｈ１を実測する。

一方，前記ブラケット部材１０の下面，つまり，前記シリンダヘッド３に対する取付け面１０ａから前記ロッカアーム１９のうち吸気弁７への接当部であるところの接当パッド部１９ａまでの高さ寸法，つまり，ロッカアーム高さ寸法Ｈ２を実測する。

次いで，前記弁高さ寸法Ｈ１及び前記ロッカアーム高さ寸法Ｈ２のうちいずれか一方又は両方を増減することにより，前記吸気弁７と，前記ロッカアーム１９との間に，所定のバルブクリアランスを確保するように調整するのである。

この場合，前記弁高さ寸法Ｈ１の増減は，吸気弁７の先端に着脱自在に被嵌したキャップ状シム体２０を，その軸線方向の厚さ寸法Ｔを代えたものに交換することによって行う一方，前記ロッカアーム高さ寸法Ｈ２の増減は，ロッカアーム１９を，その先端における接当パッド部１９ａの突出高さ寸法を代えたものに交換することによって行う。

なお，本実施の形態の場合，前記揺動部材２１のうち上端の前記コロ体２３がカム１１に対して接当する力点から前記リフト可変用操作軸２６におけるローラ２７が接当する支点までの力点長さは，当該揺動部材２１の下端におけるカム面３１がロッカアーム１９におけるコロ３０に接当する作用点から前記支点までの作用長さに近づくことになり，力点長さが作用長さよりも大幅に長くなることを回避できるから，前記カム１１を回転することに要する動力を確実に低減できる。

また，前記揺動部材２１における吸気弁用カム軸１２，ロッカアーム１９及びリフト可変用操作軸２６に対する横方向の寸法バラツキ調整は，前記揺動部材２１，その下端のカム面３１における形状を代えたものと交換することによって行うようにする。

つまり，具体的には，ブラケット部材１０に各閉動弁機構を組み込んだ状態で，揺動部材２１の横方法における揺動支点のバラツキ調整を，前記揺動部材２１の下端部のカム面３１における形状を代えたものに前記揺動部材２１を交換することにより行うもので，これにより，前記高さ方向の調整とともに揺動バラツキも調整できるので，リフトのバラツキを低減できる。

更にまた，前記実施の形態は，吸気弁７に対して適用した場合であったが，本発明は，吸気弁に限らず，吸気弁に代えて排気弁に適用したり，或いは，吸気弁と排気弁との両方に適用したりすることができることはいうまでもなく，これに加えて，前記揺動部材２１における上端２１ａを，ガイド溝２５にて左右方向に往復動するようにガイドすることに代えて，その他のガイド手段にて左右方向に往復動するようにガイドする構成にしても良いのである。

本発明における実施の形態を示す図である。 図１のII−II視拡大断面図である。 シリンダヘッドに対して組み付ける状態を示す断面図である。

符号の説明

１ シリンダブロック
２ シリンダ
２ａ シリンダの軸線
３ シリンダヘッド
３ａ シリンダヘッドにおける取付け面
４ 吸気ポート
５ 排気ポート
７ 吸気弁
９ 排気弁
１０ ブラケット部材
１０ａ ブラケット部材における取付け面
１１ 開閉用カム
１２ 吸気弁用カム軸
１７ ロッカ軸
１９ ロッカアーム
１９ａ 接当パッド部
２０ キャップ状シム体
２１ 揺動部材
２３ コロ
２５ ガイド溝
２６ リフト可変用操作軸
２７ ローラ
３０ コロ
３１ カム面

Claims (1)

1. 揺動部材と，クランク軸に同期して回転する開閉用カムと，前記揺動部材に接当するリフト可変用操作部材とから成り，前記揺動部材の上端を，前記開閉用カムに，当該揺動部材が前記開閉用カムの回転にて前記リフト可変用操作部材への接当点を支点として揺動回動するように接当し，更に，前記揺動部材の下端を，シリンダヘッドにおける吸気弁又は排気弁に接当するロッカアームに，当該揺動部材における揺動回動にて前記吸気弁又は排気弁を開くように接当して成る動弁装置において，
   前記シリンダヘッドの上面に，平坦な取付け面を設けて，この取付け面に，ブラケット部材を，これに設けた取付け面において着脱可能に取付け，このブラケット部材には，前記開閉用カム及び前記リフト可変用操作部材を取付けることに加えて，前記ブラケット部材のうち前記開閉用カム及びリフト可変用操作部材より下部の部位に前記ロッカアームを取付け，更に，前記リフト可変用操作部材を，前記開閉用カムの高さ位置に横に並べて軸支した操作軸とこの操作軸に偏心して設けたローラとで構成して，そのローラを，前記揺動部材のうち前記開閉用カムに接当する部分と前記ロッカアームに接当する部分との間における中程部に対して，当該ローラが前記操作軸の回転によって前記揺動部材の長手方向に移動するように接当したことを特徴とする内燃機関におけるバルブリフト可変式動弁装置。

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