以下、本発明の実施形態を図1〜図9を参照して説明する。
図1,図2を参照すると、本発明が適用された可変動弁装置(以下、「可変動弁装置」という。)は頭上カム軸型の動弁装置Vに備えられ、該動弁装置Vは、クランク軸が車幅方向に延びる横置き配置で車両に搭載される多気筒4ストローク内燃機関Eに備えられる。内燃機関Eは、配列方向に直列に配列された複数のシリンダ1a、ここでは4つのシリンダ1aが一体成形されたシリンダブロック1と、シリンダブロック1の上端部に結合されるシリンダヘッド2と、シリンダヘッド2の上端部に結合されるヘッドカバー3とから構成される機関本体を備える。
なお、この明細書において、特に断らない限り、上下方向はシリンダ1aのシリンダ軸線Lcの方向と一致するものとする。
各シリンダ1aには、コンロッドを介してクランク軸に連結されるピストン4が往復動可能に嵌合する。シリンダヘッド2には、各シリンダ1aに対応して、シリンダ軸線方向でピストン4に対向する部分に燃焼室5が形成され、さらに各燃焼室5にそれぞれ開口する1対の吸気口を有する吸気ポート6および1対の排気口を有する排気ポート7が形成される。各燃焼室5に臨む点火栓8は、点火栓8に接続される点火コイルと共にシリンダヘッド2に一体成形された円筒状の保持部2aに保持される収容筒9内に挿入されてシリンダヘッド2に取り付けられる。
シリンダヘッド2には、いずれも弁バネ10により常時閉弁方向に付勢されるポペット弁からなる機関弁としての吸気弁11および排気弁12が往復動可能に設けられる。シリンダ1a毎(または燃焼室5毎)に設けられる1対の吸気弁11および1対の排気弁12は、動弁装置Vにより開閉駆動されて、それぞれ1対の前記吸気口および1対の前記排気口を開閉する。動弁装置Vはシリンダヘッド2とヘッドカバー3とで形成される動弁室13に配置される。
吸気ポート6の入口が開口するシリンダヘッド2の側部2iに取り付けられる内燃機関Eの吸気装置を通って吸入された空気は、シリンダヘッド2に取り付けられた燃料噴射弁14から噴射された燃料と混合し、吸気行程において開弁した吸気弁11を経て吸気ポート6を通って燃焼室5に吸入され、ピストン4が上昇する圧縮行程において燃料と混合した状態で圧縮される。混合気は圧縮行程の終期に点火栓8により点火されて燃焼し、ピストン4が下降する膨張行程において燃焼ガスの圧力により駆動されるピストン4がクランク軸を回転駆動する。燃焼ガスは、ピストン4が上昇する排気行程において開弁した排気弁12を経て、排気ガスとして、燃焼室5から排気ポート7を通った後、排気ポート7の出口が開口するシリンダヘッド2の側部2eに取り付けられる排気装置を通って内燃機関Eの外部に排出される。
シリンダヘッド2に設けられる動弁装置Vは、動弁カムとしての吸気カム15aが設けられる吸気カム軸15を備えると共に吸気弁11を駆動して開閉する吸気側動弁装置Viと、動弁カムとしての排気カム16aが設けられる排気カム軸16を備えると共に排気弁12を駆動して開閉する排気側動弁装置Veとから構成される。そして、この実施形態において、吸気側動弁装置Viは、吸気弁11の最大リフト量を含む弁作動特性を内燃機関Eの運転状態に応じて変更可能な可変動弁装置から構成される。
シリンダ軸線Lcを含むと共に吸気カム軸15の回転中心線Liに平行な中心平面Pcに直交する方向(以下、「直交方向」という。)で中心平面Pcを挟んで配置される両カム軸15,16は、それぞれクランク軸の回転中心線に平行であると共に互いに平行な回転中心線Li,Leを有するように、シリンダヘッド2に一体に設けられるカム軸ホルダを介してシリンダヘッド2に回転可能に支持される。該カム軸ホルダは、シリンダヘッド2に吸気カム軸15の回転中心線Liの方向(シリンダ1aの前記配列方向でもあり、以下「軸線方向」という。)に間隔をおいて設けられる複数の軸受部17を有する。各軸受部17は、シリンダヘッド2に一体成形された下軸受部17aと、下軸受部17aにボルトにより結合される上軸受部とから構成される。そして、前記上軸受部は、後述するホルダ30および制御軸71を支持する吸気側第1上軸受部17bと、吸気カム軸15を支持すると共に第1上軸受部17bを介して下軸受部17aに結合される吸気側第2上軸受部17cと、排気カム軸16を支持する排気側上軸受部17dとからなる。
両カム軸15,16は、クランク軸の軸端部と両カム軸15,16の軸端部とに掛け渡されるチェーンを備える動弁用伝動機構18を介して伝達されるクランク軸の動力によりその1/2の回転速度で回転駆動される。さらに、伝動機構18と吸気カム軸15との間の動力伝達経路にはクランク軸に対する吸気カム軸15の位相を内燃機関Eの運転状態に応じて変更可能な油圧式の位相可変装置19が設けられる。
また、シリンダ1a毎に、回転中心線Liを有すると共に後述する伝達機構Tの数に等しい1つの吸気カム15aと、回転中心線Leを有すると共に排気弁12の数に等しい数である1対の排気カム16aが、軸線方向で隣接する軸受部17間に配置される。吸気カム15aは、軸線方向で伝達機構Tの中央に配置される。
排気側動弁装置Veは、排気カム軸15および排気弁12を駆動して開閉するための排気カム16aのほかに、シリンダ1a毎に、排気カム16aの弁駆動力を排気弁12に伝達する1対のロッカアーム20を備える。下軸受部17aに支持されるロッカ軸21に揺動可能に支持される各ロッカアーム20は、そのローラ20aにおいて排気カム16aに当接し、その排気弁12を押圧すべく排気弁12に当接する調整ねじを有する押圧部20bを有する。排気カム16aは、ロッカアーム20を揺動させ、該ロッカアーム20を介して排気弁12を開閉する。
併せて図3,図4を参照すると、吸気側動弁装置Viは、吸気カム軸15および吸気弁11を駆動して開閉するための吸気カム15aのほかに、吸気カム15aの弁駆動力を吸気弁11に伝達すると共に吸気弁11の最大リフト量を変更可能な伝達機構Tと、最大リフト量を変更するために伝達機構Tのホルダ30を駆動する制御部材70と、伝達機構Tを吸気カム15aに当接させる付勢力を発生する付勢部材60とを備える。そして、制御部材70は内燃機関Eの運転状態に応じてホルダ30を駆動し、シリンダヘッド2に対して変位するホルダ30の変位量または変位に応じて吸気弁11の弁作動特性である最大リフト量および開閉時期が変更される。
伝達機構Tは、吸気カム軸15の回転中心線Liに平行な変位中心線としての揺動中心線であるホルダ中心線Lhを中心にシリンダヘッド2に対して変位可能、この実施形態では揺動可能に支持されて制御部材70の制御力により駆動されて揺動(すなわち変位)するホルダ30と、揺動中心線Lsを中心に揺動可能にホルダ30に支持されると共に吸気カム15aにより駆動されて揺動する入力側揺動部材としてのサブカム40と、揺動中心線Lrを中心に揺動可能にホルダ30に支持されると共にサブカム40により駆動されて揺動する出力側揺動部材としてのロッカアーム50とを備える。ロッカアーム50は、サブカム40を介して伝達された吸気カム15aの弁駆動力を吸気弁11に作用させる。また、ホルダ中心線Lh、両揺動中心線Ls,Lrおよび制御軸71の回転中心線Ldは、各カム軸15,16の回転中心線Li,Leに平行である。
制御部材70は、シリンダヘッド2に対して回転可能に支持されると共に動弁室13外でシリンダヘッド2に取り付けられるアクチュエータとしての電動モータMにより回転駆動される制御軸71と、シリンダヘッド2に一体成形されて設けられた円筒状の収容部2bに収容される制御用付勢部材72とから構成される。電動モータMにより回転位置が制御される制御軸71には、ホルダ30を揺動または停止させる駆動力をホルダ30に作用させる制御カム71aが設けられる。該制御カム71aはインボリュート形状のカム面を有する。
電動モータMは、機関回転速度や機関負荷などの内燃機関Eの運転状態を検出する運転状態検出手段からの検出信号が入力される電子制御ユニットにより制御されて、運転状態に応じて設定された回転方向および回転数でホルダ30を駆動する。
また、制御用付勢部材72は、連結壁34に当接する押圧部73aを有するロッド状の押圧部材73と、収容部2bに収容されると共に収容部2bと押圧部73aとの間に配置されて押圧部材73を囲む弾発部材である圧縮コイルバネからなるバネ74とにより構成される。収容部2bは保持部2aに連結されているので、収容部2bの剛性が高められ、制御用付勢部材72を安定して保持する。
軸線方向で隣接する軸受部17間で吸気カム15aの下方に、シリンダ1a毎に配置されるホルダ30は、軸線方向(ホルダ中心線Lhまたは各揺動中心線Ls,Lrの方向でもある。)から見て(以下、「側面視」という。)、軸線方向に離隔する1対のアーム部31a,31bと、直交方向での各アーム部31a,31bの両端部を同士をそれぞれ連結する1対の連結壁33,34と、各アーム部31a,31bに設けられて互いに離れる方向に突出する共に軸受部17に枢支される円柱状の1対のホルダ支点部32a,32bと、直交方向でホルダ支点部32a,32bよりもシリンダ軸線Lc寄りに配置されてサブカム40およびロッカアーム50をそれぞれ枢支する支持部としての第1支持軸35および支持部としての第2支持軸であるロッカ軸36と、を有する。ここで、1対のアーム部31a,31b、1対のホルダ支点部32a,32bおよび1対の連結壁33,34は一体成形された単一の部材を構成し、該単一の部材は、1対のアーム部31a,31bおよび1対の連結壁33,34により形成されて、内側にサブカム40およびロッカアーム50が収容される収容空間39を形成する枠状部材である。
1対の連結壁33,34は、直交方向で(または側面視で)ホルダ支点部32a,32bを挟む位置に設けられる。1対のホルダ支点部32a,32bにより規定されるホルダ中心線Lhは、吸気弁11の弁ステム11aの延長上に位置する。支持軸35は、各アーム部31a,31bのボス部を貫通するボルト35aと、該ボルト35aに挿入されて支持された円筒状の軸35bとにより構成される(図5も参照)。ロッカ軸36は、各アーム部31a,31bに挿入されて止め輪により抜け止めされた円柱状の軸により構成される。ホルダ30において、両連結壁33,34、サブカム40を支持する支持軸35、およびロッカアーム50を支持するロッカ軸36は、いずれも両アーム部31a,31bを連結する連結部である。そして、両連結壁33,34は、ホルダ30の剛性を高めるために高剛が高い部分であり、支持軸35およびロッカ軸36はそれぞれサブカム40およびロッカアーム50を支持するために剛性が高い部分である。
直交方向で、ホルダ中心線Lhを含み回転中心線Liに平行なホルダ中心平面Ph(図3参照)に対して、一方側(またはシリンダ軸線Lc側)に連結壁34およびロッカ軸36が配置され、その他方側(反シリンダ軸線Lc側)に連結壁33および付勢部材60が配置される。このように、ホルダ中心線Lhを挟んで連結壁34およびロッカ軸36と、連結壁33および付勢部材60とが配置されることで、ホルダ中心線Lhを中心としたときの重量の不均衡が減少するので、制御部材70によるホルダ30の駆動が容易になる。
図5を併せて参照すると、ロッカアーム50の上方に配置されるサブカム40は、軸35bの外周に嵌合して揺動中心線Lsを規定する支持軸35に揺動可能に支持される円筒状の支点部42と、吸気カム15aに当接するカム当接部としてのローラ43と、ローラ43を多数のニードルからなる軸受44を介してその外周に回転可能に支持する支持軸45と、支点部42から突出して支持軸45が摺動可能にかつ回転可能に設けられる1対のアーム部41a,41bと、支点部42から連結壁33に向かって延びている出力部としての駆動カム部46と、付勢部材60に当接する作用部Aと、を有する。
支持軸45に設けられるローラ43は、そのカム当接点43a(図3参照)において吸気カム15aにころがり接触する。支点部42には、上方に向かって開放する油孔80(図4(B)参照)が設けられ、動弁室13内で飛散している潤滑油が、油孔から支持軸35の軸35bと支点部42との摺動部に供給されて、支点部42が潤滑される。
なお、カム当接点43a、後述する付勢当接点45a1,45b1,48a、作用点34a,37aは、点のほかに線状または面状である当接点または作用点を含むものとし、その作用線L1,L2,L3は、当接点または作用点が線状または面状である場合、当接点または作用点に含まれる任意の点を通る直線であるとする。
駆動カム部46は、ローラ43から入力された吸気カム15aの弁駆動力をロッカアーム50を介して1対の吸気弁11に出力する。ロッカアーム50を駆動する駆動カム部46のカム面は、サブカム40が揺動することによりロッカアーム50を揺動させて吸気弁11を開弁状態にする駆動面46aと、サブカム40の揺動とは無関係にロッカアーム50を揺動させることなく吸気弁11を閉弁状態にする非駆動面46bとから構成される。非駆動面46bは揺動中心線Lsを中心とする円柱面から構成される。そして、ロッカアーム50のローラ53が駆動面46aに接触するとき、吸気弁11が開弁状態になり、ローラ53が非駆動面46bに接触するとき、吸気弁11が閉弁状態になる。
図5を参照すると、各アーム部41a,41bの貫通孔41cに挿入されて各アーム部41a,41bに対して摺動可能に、かつ回転可能に嵌合する支持軸45は、一方のアーム部41aの貫通孔41cの周壁に設けられた円環状の装着溝41dと、支持軸45の外周に設けられた環状の装着溝45dとに跨って装着される止め輪47により軸方向(軸線方向でもある。)での移動が規制される。
図1〜図5を参照すると、支持軸45の軸方向でローラ43の両側方に配置される1対の作用部Aは、軸線方向で各アーム部41a,41bを挟んでローラ43とは反対側に軸線方向に突出する支持軸45の円柱状の両軸端部45a,45bから構成される。両軸端部45a,45bには1対の付勢部材60がそれぞれ当接する。
付勢部材60は、軸線方向でローラ43および1対のアーム部41a,41bを挟んでその両側に配置されて連結壁33に保持される。各付勢部材60は、各軸端部45a,45bに付勢力を作用させるべく軸端部45a,45bの付勢当接点45a1,45b1で当接する円板状の押圧部61aおよび該押圧部61aよりも小径の円柱状のロッド61bとからなる押圧部材61と、押圧部61aと連結壁33との間に配置される弾発部材としての圧縮コイルバネからなるバネ62とから構成される。ロッド61bは、連結壁33に圧入されて固定された案内部としての円筒状の案内筒33aに摺動可能に嵌合する。ロッド61bおよび連結壁33からローラ43に向かって突出する案内筒33aは、バネ62により囲まれて形成される内側スペースを利用して、バネ62の内側に配置されるので、付勢部材60を保持する連結壁33の大型化が抑制される。
各軸端部45a,45bは、付勢当接点45a1,45b1が揺動中心線Lsおよび駆動カム部46よりもカム当接点43aの近くに位置する(図3,図5参照)と共に付勢当接点45a1,45b1での付勢力の作用線L1(図3参照)が側面視で(すなわち揺動中心線Lsの方向から見て)ローラ43および吸気カム15aと重なるように、ローラ43の近傍に設けられる。より具体的には、押圧部61aは、側面視でローラ43と重なる位置にあり、軸線方向で1対のアーム部31a,31bの間で軸端部45a,45bに当接する(図5参照)。
作用線L1の方向B1でのその全体が作用線L1と重なる位置にある付勢部材60は、作用線方向B1で、駆動カム部46および支点部42と重なる位置に配置され、さらにはロッカアーム50の各アーム部51、弁押圧部54およびローラ53と重なる位置に配置される。
図2〜4,図6を参照すると、ロッカアーム50は、揺動中心線Lrを規定するロッカ軸36の外周に摺動可能に嵌合して揺動可能に支持される1対の支点部52と、各支点部52からホルダ中心線Lhに向かって延びている1対のアーム部51と、駆動カム部46のカム面に当接する従動当接部としてのローラ53と、各アーム部51の先端部に設けられて1対の吸気弁11の弁ステム11aにそれぞれ当接する1対の弁押圧部54と、を有する。
1対の支点部52は、軸線方向で後述するローラ37を挟んで配置される。駆動カム部46のカム面にころがり接触するローラ53は、両アーム部51に挿入されて設けられる支持軸55に多数のニードルからなる軸受56を介して回転可能に支持される。直交方向でローラ53と両支点部52との間に設けられて両アーム部51を連結する連結壁51cおよび弁押圧部54の両収容部58を連結する連結壁51d(図4(B)参照)により、ロッカアーム50の剛性が高められる。
図6を参照すると、軸線方向に離隔する1対の弁押圧部54は、それぞれ、吸気弁11のバルブクリアランスを調整する油圧式間隙調整部材57と、間隙調整部材57が収容される収容孔58aを形成する収容部58とから構成される。
間隙調整部材57は、吸気弁11に指向して開口する収容孔58aに収容されるいずれも円筒状のインナ57aおよびアウタ57bと、チェック弁57cと、インナ57aおよびアウタ57b間に配置されるバネ57dとを備える。収容部58はインナ57aと協働してロッカアーム50に設けられた油路85に連通する油室57eを形成し、インナ57aと弁ステム11aに当接するアウタ57bとの間に、チェック弁57cおよびバネ57dが収容される油室57fが形成される。両油室57e,57fは、インナ57aに設けられてチェック弁57cにより開閉される油孔57gを通じて連通可能である。そして、油室57f内の潤滑油の油圧によりアウタ57bが押されて弁ステム11aに当接して、バルブクリアランスが零となるように自動的に調整される。
図2,図4,図6を参照すると、ロッカアーム50に設けられる1対の油路85は、それぞれ、各弁押圧部54、各アーム部51および各支点部52に渡って、弁押圧部54側から1回のドリル加工により直線状に形成される。各油路85は、付勢部材60に向けて潤滑油が噴出可能な噴口85aを端部とすると共に支点部52に向かって延びており、支点部52においてロッカ軸36を囲んで設けられる円環状の給油路84に連通する。そして、油路85の延長上に付勢部材60が配置される(図2参照)。
給油路84には、オイルポンプから吐出されてシリンダヘッド2に導かれた潤滑油が、下軸受部17aに設けられた油路81から、一方のホルダ支点部32aおよび一方のアーム部31aに設けられてホルダ支点部32aにおいて油路81に連通する油路82および、ロッカ軸36に設けられて各支点部52において給油路84に連通する油路83を経て供給される。また、ロッカ軸36には、ローラ37とロッカ軸36の摺動部に油路83の潤滑油を供給する油路86が設けられる。
油路85は油室57eの最上部に連通しており、その噴口85aは、油室57e内の溜まった空気を放出するエア抜き孔を兼ねる。そして、噴口85aには、油室57e内に所定値以上の油圧を確保すると共に潤滑油を噴流の形態で付勢部材60に噴射するためのオリフィス87が圧入されている。
図1〜図3を参照すると、制御カム71aと制御用付勢部材72とは、制御用付勢部材72の押圧部材73が当接する連結壁34における作用点34aでの付勢力の作用線L3の方向で、揺動中心線Lrまたはロッカ軸36を挟んで配置される。制御カム71aは、第1当接部としてのローラ37にその作用点37aで当接して制御カム71aの駆動力を作用させ、制御用付勢部材72の押圧部73aは、第2当接部としての連結壁34に、より具体的には該連結壁34に設けられた隆起部34bに作用点34aで当接して制御付勢力を作用させる。ここで、駆動力および制御用付勢力は制御部材70の制御力を構成し、ローラ37および連結壁34は制御部材70の制御力が作用する制御用作用部を構成する。
そして、駆動力の作用点37aと揺動中心線Lrとの距離d2および制御用付勢力の作用点34aと揺動中心線Lrとの距離d3は、ホルダ中心線Lhと揺動中心線Lrとの距離d1よりも小さい。そして、駆動力の作用線L2および制御用付勢力の作用線L3は、側面視でロッカ軸36と重なり、この実施形態ではロッカ軸36と交差する。また、両作用点37a,34aは、軸線方向でホルダ30の中央部に、または平面視で軸線方向でのホルダ30の中心線と重なるように位置する。
押圧部73aは、揺動中心線Lrの近傍で隆起部34bに当接する。より具体的には、距離d2は、距離d3のほぼ2倍または2倍以下に設定され、距離d2は距離d1のほぼ1/4以下である。
ローラ37は、1対の弁押圧部54の配列方向(軸線方向でもある。)でローラ37を挟んで両側に配置される1対の支点部52により形成される収容空間59に収容される。
さらに、図1に示されるように、制御カム71aと制御用付勢部材72とローラ37とは、シリンダ軸線Lcおよび吸気カム15aの回転中心線Liに平行な1つの平面Pdと交差する位置に配置される。
また、連結壁34には上下方向または作用線L3の方向B3で押圧部73aに指向する貫通孔からなる油路88が形成され、連結壁34の上面に付着した潤滑油が油路88を通って押圧部73aと隆起部34bとの摺動部である作用点34aに供給されて、作用点34a、およびバネ74と収容部2bとの摺動部が潤滑される。
次に、図3,図7を参照して、吸気側動弁装置Viの動作について説明する。
例えば内燃機関Eが高速回転領域または高負荷領域で運転されるとき、ホルダ30が図3に示される最大リフト位置を占める。このとき、制御カム71aは、その回転範囲においてカム山の高さが最大となる位置でローラ37に当接する。そして、回転する吸気カム15aにより駆動されて時計方向に回転するサブカム40は、駆動カム部46の駆動面46aによりロッカアーム50を時計方向に回転させて、吸気弁11は、吸気カム15aがそのカム山の頂点でローラ43に当接するとき、伝達機構Tにより変更され得る最大リフト量の変更範囲において、最大値となる最大リフト量で開弁する。図3には、このときの吸気カム15a、サブカム40、ロッカアーム50、付勢部材60および吸気弁11が二点鎖線で示され、ローラ43が吸気カム15aのベース円に当接し、かつローラ53が非駆動面46bに当接していて、吸気弁11が閉弁状態にあるときの吸気カム15a、サブカム40、ロッカアーム50および付勢部材60が実線で示されている。
そして、内燃機関Eがより低速の回転領域またはより小さい負荷領域に移行するとき、制御軸71が電動モータM(図2参照)により駆動されて反時計方向に回転するにつれて、制御用付勢部材72により付勢されているホルダ30は、ローラ37が制御カム71aのカム山の高さがより低い部分に当接することにより、ホルダ中心線Lhを中心に時計方向に回転する。ホルダ30のこの回転により、揺動中心線Lrが時計方向に回転し、同時に、軸端部45a,45bに当接する付勢部材60によりローラ43が揺動中心線Lsを中心に反時計方向に回転して、ローラ53は、駆動カム部46において駆動面46a側から非駆動面46b側に移動した位置で接触する。このため、駆動面46aによりロッカアーム50が駆動されたとき、吸気弁11の最大リフト量は連続的に小さくなる。このとき、位相可変装置19(図2参照)が位相制御を行わない場合には、吸気弁11の開時期が連続的に遅角すると共に、閉時期が連続的に進角して開弁期間が連続的に短くなり、さらに最大リフト量となる時期が連続的に進角する。
制御軸71がさらに反時計方向に回転して、ホルダ30が図7に示される最小リフト位置を占める。このとき、制御カム71aは、その回転範囲においてカム山の高さが最小となる位置でローラ37に当接する。そして、サブカム40は回転する吸気カム15aにより駆動されて時計方向に回転するものの、ローラ53は駆動カム部46の非駆動面46bのみと接触するため、ロッカアーム50は揺動中心線Lrを中心に回転することなく、吸気弁11は、吸気カム15aがそのカム山の頂点でローラ43に当接するときにも閉弁状態を維持する。図7には、このときの吸気カム15a、サブカム40および付勢部材60が二点鎖線で示され、ローラ43が吸気カム15aのベース円に当接して吸気弁11が閉弁状態にあるときの吸気カム15a、サブカム40、ロッカアーム50および付勢部材60が実線で示されている。したがって、最小リフト位置では、最大リフト量が零となって、吸気弁を休止状態とすることが可能になる。
また、制御軸71が時計方向に回転して、ホルダ30が、図7に示される最小リフト位置を占める状態から、図3に示される最大リフト位置に向かって回転するときは、伝達機構Tが前述とは逆の動作をして、吸気弁11の最大リフト量が連続的に大きくなる。
次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
サブカム40の作用部Aである各軸端部45a,45bは、付勢当接点45a1,45b1が揺動中心線Lsよりもローラ43の近くに位置すると共に付勢力の作用線L1が側面視でローラ43と重なるように、サブカム40の近傍に設けられることにより、ローラ43と付勢当接点45a1,45b1との距離を短くすることができるので、サブカム40が小型・軽量化され、しかもローラ43と付勢当接点45a1,45b1との間でのサブカム40の変形が抑制される結果、吸気カム15aに対するサブカム40の追随性が向上して、吸気弁11の開閉制御の精度が向上する。
カム当接部がサブカム40のアーム部41a,41bに回転可能に設けられる支持軸45に設けられるローラ43であり、作用部Aがアーム部41a,41bを挟んでローラ43とは反対側に突出する円柱状の軸端部45a,45bであることにより、作用部Aをカム当接部であるローラ43の近傍に容易に設けることができるうえ、軸端部45a,45bはアーム部41a,41bを挟んでローラ43とは反対側に位置するため、アーム部41a,41bを軸線方向でローラ43に近接させることができるので、アーム部41a,41bを軸線方向で小型化できて、サブカム40が軽量化される。また、軸端部45a,45bは回転可能であるので、付勢部材60との当接による軸端部45a,45bの偏摩耗の発生が防止され、作用部Aの耐久性が向上する。
ホルダ30は、サブカム40を支持すると共に軸線方向に離隔する1対のアーム部31a,31bと、1対のアーム部31a,31bを連結する連結壁33を有し、付勢部材60は軸線方向でローラ43の両側に配置されて連結壁33に保持されることにより、付勢当接点45a1,45b1をローラ43のカム当接点43aに近づけて配置することができるので、サブカム40が小型・軽量化され、しかもカム当接点43aと付勢当接点45a1,45b1との間でのサブカム40の変形が抑制される結果、吸気カム15aに対するサブカム40の追随性が向上して、吸気弁11の開閉制御の精度が向上する。また、付勢部材60はローラ43を挟んで配置されるので、ローラ43を安定した状態で吸気カム15aに当接させることができること、また各付勢部材60がホルダ30において剛性が高い連結壁33に保持されることにより、吸気弁11の開閉制御の精度向上に寄与する。
付勢部材60は付勢力の作用線方向B1で、収容空間39内に収容される駆動カム部46、支点部42、各アーム部51、弁押圧部54およびローラ53と重なる位置に配置されることにより、駆動カム部46、支点部42、各アーム部51、弁押圧部54およびローラ53を配置するために伝達機構Tに形成されるスペースを利用して付勢部材60が配置されるので、可変動弁装置を小型化することができる。
ロッカアーム50は、吸気弁11のバルブクリアランスを調整する油圧式間隙調整部材57と、間隙調整部材57を収容すると共に間隙調整部材57と協働して油室57eを形成する収容部58とを有し、収容部58には、油室57e内の空気を放出するエア抜き孔となる噴口85aが付勢部材60を指向して設けられることにより、間隙調整部材57の油室57eのエア抜き孔を利用して付勢部材60に潤滑油を供給できるので、伝達機構Tのロッカアーム50を利用することにより、付勢部材60に潤滑油を供給する油路を別途形成することなく、付勢部材60の潤滑性を向上させることができる。
ロッカアーム50はホルダ30に揺動可能に支持される支点部52を有し、ロッカアーム50には、付勢部材60に向けて潤滑油が噴出可能な噴口85aを端部とすると共に支点部52に向かう直線状の油路85が形成され、油路85の延長上に付勢部材60が配置されることにより、ロッカアーム50に形成される油路85を通じて付勢部材60に潤滑油が供給されるので、伝達機構Tのロッカアーム50を利用して設けられた油路85により、付勢部材60の潤滑性を向上させることができると共に、直線状の油路85を1回のドリル加工により形成できるので、油路85の形成が容易になる。
ロッカアーム50は、ホルダ30のアーム部31a,31bに揺動可能に支持され、制御部材70がホルダ30に作用させる制御力である駆動力と制御用付勢力の作用点37a,34aとロッカアーム50の揺動中心線Lrとの距離d2,d3は、ホルダ中心線Lhと揺動中心線Lrとの距離d1よりも小さいこと、または、駆動力と制御用付勢力の作用線L2,L3は、側面視でロッカ軸36と重なることにより、制御部材70の制御力は、ホルダ30においてロッカアーム50を支持するために剛性が高い揺動中心線Lrに近い位置に作用するので、ホルダ30の大型化・重量増を抑制しながら、制御力や弁駆動力などの荷重によるホルダ30の変形が抑制されて、制御部材70により駆動されるホルダ30の移動応答性が向上し、吸気弁11の開閉制御の精度が向上する。
制御部材70は、ホルダ30のローラ37に当接して駆動力を作用させる制御軸71と、ホルダ30の連結壁34に当接すると共にローラ37を制御軸71の制御カム71aに対して付勢する制御用付勢力を発生する制御用付勢部材72とから構成され、制御用付勢部材72は、揺動中心線Lrの近傍で、連結壁34に当接することにより、制御用付勢部材72はロッカ軸36の近傍で連結壁34に当接するので、制御用付勢力によるホルダ30の変形が抑制されて、制御軸71に対するローラ37の追随性が向上して、吸気弁11の開閉制御の精度向上に寄与する。
制御カム71aはロッカ軸36に回転可能に支持されるローラ37に当接することにより、制御カム71aからの駆動力が作用するローラ37がロッカアーム50を支持するロッカ軸36を利用して支持されるので、部品点数が削減され、コストが削減される。
ロッカアーム50は、1対の吸気弁11をそれぞれ押圧する1対の弁押圧部54と、ローラ37が収容される収容空間59を形成すると共に1対の弁押圧部54の配列方向でローラ37を挟んで両側に配置される1対の支点部52を有することにより、1対の弁押圧部54を有するロッカアーム50は、1対の支点部52でロッカ軸36に支持されるので、ロッカアーム50の傾きが防止されて、安定して支持されるうえ、ローラ37は1対の支点部52の間に形成される収容空間59に配置されるので、可変動弁装置を小型化することができる。
制御カム71aと制御用付勢部材72とローラ37とは、シリンダ軸線Lcおよび回転中心線Liに平行な1つの平面Pdと交差する位置に配置されることにより、平面Pd上に制御カム71a、ローラ37および制御用付勢部材72が並んで配置されるので、駆動力と制御用付勢力によるホルダ30の変形が抑制されてホルダ30への駆動力と制御用付勢力の伝達効率が向上し、さらに制御用付勢力に基づく制御カム71aに対するローラ37の追随性も向上して、吸気弁11の開閉制御の精度が向上する。
制御用付勢部材72は、ロッカ軸36の近傍で1対のアーム部31a,31bを連結する連結壁34に当接することにより、ホルダ30の剛性を高めるために剛性が高い連結壁34に制御用付勢部材72の制御用付勢力が作用するので、吸気弁11の開閉制御の精度向上に寄与する。さらに、連結壁34には、制御用付勢部材72が当接する隆起部34bが設けられているので、連結壁34の剛性が一層高められる。
以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
図8,図9を参照して、サブカム40の作用部Aの変形例を説明する。
この変形例において、作用部Aは、軸線方向で各アーム部41a,41bを挟んでローラ43とは反対側で各アーム部41a,41bから軸線方向に突出する1対の突出部48から構成される。各アーム部41a,41bに一体成形される突出部48は、アーム部41a,41bと支持軸45との摺動部Sに供給される潤滑油を溜める油溜め部49となる凹部48bを形成する部分円筒状の部分である。突出部48の円柱面からなる外周面48cの付勢当接点48aにおいて、付勢部材60の押圧部61aが当接する。鉛直方向で上方に開放する凹部48bの円柱面からなる内周面48dの径は、支持軸45の外径よりも小さくないように設定され、この実施形態では支持軸45の外径よりも僅かに大きい。ここで、突出部48は支持軸45と同軸であり、外周面48cおよび内周面48dは、支持軸45の中心軸線に一致する中心軸線を有する。そして、油溜め部49には、動弁室13内で飛散している潤滑油が落下して内周面48dで受け止められて貯留し、溜まった潤滑油の一部が、摺動部Sに供給され、さらに止め輪47が装着される装着溝41dが設けられているアーム部41aにおいては、止め輪47とアーム部41aおよび支持軸45との摺動部にも供給される。また、突出部48は支持軸45がアーム部41a,41bに挿入されるときに、貫通孔41cに支持軸45を案内する案内部として機能する。
それゆえ、この変形例によれば、カム当接部はアーム部41a,41bに回転可能に設けられる支持軸45に設けられるローラ43であり、作用部Aは各アーム部41a,41bを挟んでローラ43とは反対側でアーム部41a,41bから突出する突出部48であり、突出部48はアーム部41a,41bと支持軸45との摺動部Sに供給される潤滑油を溜める油溜め部49を形成することにより、作用部Aをローラ43の近傍に容易に設けることができるうえ、突出部48はアーム部41a,41bを挟んでローラ43とは反対側に位置するため、アーム部41a,41bを軸線方向でローラ43に近接させることができるので、アーム部41a,41bを軸線方向で小型化できて、サブカム40が軽量化される。さらに、突出部48により形成される油溜め部49に溜まった潤滑油が摺動部Sに供給されるので、支持軸45の潤滑性が向上する。また、支持軸45をアーム部41a,41bに組み付ける際に、突出部48を支持軸45の案内部として利用できるので、支持軸45の組付性が向上する。
また、支持軸45は、アーム部41a,41bの装着溝41dに装着される止め輪47により軸方向での移動が規制され、突出部48は止め輪47の装着溝41dが設けられるアーム部41aに一体成形されていることにより、装着溝41dが設けられるアーム部41aの剛性が突出部48により高められるため、ローラ43および支持軸45を通じてアーム部41aに作用する弁駆動力によるアーム部41aの変形が抑制されるので、付勢部材60が当接する突出部48を利用することにより、アーム部41aからの止め輪47の離脱防止効果が高められる。
付勢部材60は、作用部Aの付勢当接点が揺動中心線Lsよりもカム当接点43aの近くに位置するとの条件の下に、ローラ43に対して、軸線方向での側方以外の位置で作用部Aに当接してもよい。付勢部材60は1つであってもよく、3以上であってもよい。
カム当接部は、ローラ43ではなく、スリッパなど、摺動面を有する部分または部材により構成されてもよい。従動当接部は、ローラ53ではなく、スリッパなど、摺動面を有する部分または部材により構成されてもよい。ローラ43は支持軸45と一体成形されてもよい。
吸気側動弁装置の代わりに排気側動弁装置が可変動弁装置により構成されてもよく、また吸気側動弁装置および排気側動弁装置が可変動弁装置により構成されてもよい。また、動弁装置は、吸気カムおよび排気カムが設けられる1つのカム軸を備えるものであってもよい。シリンダ毎の吸気弁または排気弁は、1つ、または3つ以上の複数であってもよい。
制御部材70は、リンク機構や歯車機構を備えるものであってもよく、さらに制御用付勢部材72を備えないものであってもよい。
内燃機関は、前記実施形態では車両に使用されるものであったが、鉛直方向を指向するクランク軸を備える船外機等の船舶推進装置に使用されるものであってもよい。内燃機関は、4気筒以外の多気筒内燃機関、または単気筒内燃機関であってもよい。