JP4518154B2 - 多気筒内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents

Description

本発明は、多気筒内燃機関の各気筒に対応して設けられた複数のバルブリフト可変機構間に掛け渡されたシャフトが内燃機関の支持部に配置される多気筒内燃機関の可変動弁機構に関する。

コントロールシャフトの軸方向移動により、内燃機関のシリンダヘッド上に設けたバルブリフト可変機構を駆動して、吸気バルブや排気バルブのバルブリフト量を調節する可変動弁機構が知られている（例えば特許文献１）。

このような可変動弁機構では、各気筒に配置された複数のバルブリフト可変機構を回動可能に支持するために、内部にコントロールシャフトを配置した支持パイプ（「ロッカーシャフト」とも言う）をバルブリフト可変機構の中心軸位置に挿通している。このことでバルブ駆動時にはバルブリフト可変機構が支持パイプに支持された状態で回動する。

この支持パイプは、バルブリフト可変機構間においてシリンダヘッド側に設けられた立壁部（「支持部」とも言う）により支持される。バルブリフト可変機構同士の位置関係はこの立壁部により軸方向位置が規定されることで設定される。このような立壁部による位置規定によりバルブリフト可変機構同士の位置関係を高精度に設定することで、コントロールシャフトによる各気筒でのバルブリフト量を、気筒間でのばらつきを生じること無く調節することが可能となる。
特開２００１−２６３０１５号公報（第７頁−第８頁、図５−図２０）

近年、内燃機関の軽量化のためにアルミニウムなどの軽合金により、シリンダブロックやシリンダヘッドあるいはカムキャリアが形成されるようになっている。ところが可変動弁機構に用いられるコントロールシャフトなどのシャフト類は、高強度が要求されることからアルミニウムなどの軽合金製にすることは困難であり、鋳鋼、鋳鉄などの鉄系材料が用いられる。

このため両者の熱膨張率が大きく異なることになり、内燃機関の冷間時と暖機後とでは、シリンダヘッドやカムキャリア側に設けられている支持部の間隔に対して、相対的にコントロールシャフトの長さが短くなる。したがってコントロールシャフトの基部側の気筒と先端側の気筒とでは、コントロールシャフトとバルブリフト可変機構との相対的位置関係が異なることとなり、バルブリフト調節量に気筒間でばらつきが生じる。このため全気筒において高精度に燃焼状態を調節することが困難となり、機関振動やエミッションの悪化などの機関運転状態悪化の問題を生じるおそれがある。

更にバルブリフト可変機構を支持するために、前述したごとくコントロールシャフトの外側にロッカーシャフトを配置している。このことによりコントロールシャフトとロッカーシャフトとを組み合わせたシャフトが大径化する。このためこれらのシャフトを中心部に挿通するバルブリフト可変機構自体も自ずと大径化することとなり、可変動弁機構の大型化重量化により内燃機関の小型化軽量化に逆行するおそれがある。

本発明は、上述した熱膨張率差によっても気筒間のバルブリフト調節量のばらつきを生じさせることのない多気筒内燃機関の可変動弁機構の提供を目的とする。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、多気筒内燃機関に設けられる複数の支持部により支持されて各気筒にまたがり配置されるパイプ状シャフトと、このパイプ状シャフトにより支持されて各気筒のそれぞれに対応して配置される複数のバルブリフト可変機構と、前記パイプ状シャフト内においてこのパイプ状シャフトに対して軸方向へ移動することにより前記複数のバルブリフト可変機構を駆動するコントロールシャフトとを備える多気筒内燃機関の可変動弁機構において、軸方向への移動が規制された状態で前記バルブリフト可変機構が前記パイプ状シャフトに取り付けられることにより前記バルブリフト可変機構同士の軸方向の位置関係が固定され、前記支持部と前記パイプ状シャフトとの間に配置されて前記支持部により支持される基部と、この基部の軸方向の端部に設けられて前記バルブリフト可変機構の端部に直接的または間接的に接触するバルブリフト可変機構位置規定部とを含めて構成されるカラーについて、前記パイプ状シャフトに対する軸方向への移動が不能とされた状態でこのカラーが前記パイプ状シャフトに取り付けられることにより、前記バルブリフト可変機構同士の軸方向の位置関係が固定されることを要旨としている。

これにより、バルブリフト可変機構同士の位置関係は支持部の間隔変化の影響を受けないようになるため、シリンダヘッドやカムキャリアの熱膨張率と可変動弁機構の熱膨張率との違いに起因する気筒間のバルブリフト調節量のばらつきを防止し、高精度なバルブリフト量調節を実現することができるようになる。

（２）請求項２に記載の発明は、多気筒内燃機関に設けられる複数の支持部により支持されて各気筒にまたがり配置されるパイプ状シャフトと、このパイプ状シャフトにより支持されて各気筒のそれぞれに対応して配置される複数のバルブリフト可変機構と、前記パイプ状シャフト内においてこのパイプ状シャフトに対して軸方向へ移動することにより前記複数のバルブリフト可変機構を駆動するコントロールシャフトとを備える多気筒内燃機関の可変動弁機構において、前記支持部と前記パイプ状シャフトとの間に配置されて前記支持部により支持される基部と、この基部の軸方向の端部に設けられて前記バルブリフト可変機構の端部に直接的または間接的に接触するバルブリフト可変機構位置規定部とを含めて構成されるカラーについて、前記パイプ状シャフトに対する軸方向への移動が不能とされた状態でこのカラーが前記パイプ状シャフトに取り付けられることにより、一のバルブリフト可変機構とこれに隣り合う他のバルブリフト可変機構との軸方向の位置関係が前記支持部によることなく固定されることを要旨としている。

（３）請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、前記複数の支持部のそれぞれに配置される複数のカラーについて、そのうちの１つは前記支持部に対する軸方向への移動が不能とされ、その他のカラーは前記支持部に対する軸方向への移動が許容されることを要旨としている。

（４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、前記軸方向への移動が不能とされるカラーは、前記複数のカラーのうち前記パイプ状シャフトの軸方向において最も外側に配置されるものであることを要旨としている。

（５）請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、前記軸方向への移動が不能とされるカラーは、前記コントロールシャフトの一方の端部に接続されるアクチュエータについて、これに最も近いところにある支持部により支持されるものであることを要旨としている。

（６）請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、前記その他のカラーは、前記多気筒内燃機関の熱膨張にともない前記支持部に対して軸方向へ移動することが許容されることを要旨としている。

（７）請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、前記複数の支持部の全てと前記パイプ状シャフトとの間に前記カラーが設けられ、前記複数の支持部のうち最も外側にある一の支持部においてはこの支持部に前記カラーが固定され、前記一の支持部を除いたその他の支持部においては前記多気筒内燃機関の熱膨張にともなう同支持部に対する前記カラーの軸方向への移動が許容されることを要旨としている。

（８）請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、前記カラーは、自身のバルブリフト可変機構位置規定部と前記支持部との間に一定の隙間が形成された状態で前記支持部により支持されることを要旨としている。

（９）請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、前記パイプ状シャフト及び前記コントロールシャフト及び前記カラーは同一または近似の熱膨張率を有することを要旨としている。

（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、前記パイプ状シャフト及び前記コントロールシャフト及び前記カラーは前記多気筒内燃機関の本体とは異なる熱膨張率を有することを要旨としている。

（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、前記バルブリフト可変機構は、カムシャフトのカムから駆動力が入力される入力部と、各気筒のバルブ側に駆動力を出力する出力部と、前記入力部から前記出力部への駆動力の伝達を仲介するスライダギアとを含めて構成されるものであって、このスライダギアは、ねじれ角の異なる２種類のスプラインを介して前記入力部及び前記出力部のそれぞれに噛み合うことにより前記コントロールシャフトの軸方向への移動にともない前記入力部と前記出力部とを相対回転させるものであることを要旨としている。

（実施の形態１）
図１は、上述した発明が適用された多気筒内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２における可変動弁機構の構成を示している。尚、図１は１つの気筒における縦断面を表している。又、図２はエンジン２の上部構成の内、主としてカムキャリア１５０を説明する平面図である。

エンジン２は車両走行駆動用として車両に搭載されているものである。このエンジン２は、シリンダブロック４、ピストン６及びシリンダブロック４上に取り付けられたシリンダヘッド８を備えている。これらの内で、シリンダブロック４及びシリンダヘッド８はアルミニウム合金材料にて形成されている。

シリンダブロック４には、複数の気筒、本実施の形態では４つの気筒２ａが形成され、各気筒２ａには、シリンダブロック４、ピストン６及びシリンダヘッド８にて区画された燃焼室１０が形成されている。各気筒２ａには、それぞれ２つの吸気バルブ１２及び２つの排気バルブ１６の４バルブが配置されている。吸気バルブ１２は吸気ポート１４を、排気バルブ１６は排気ポート１８を開閉する。

各気筒２ａの吸気ポート１４は吸気マニホールド内に形成された吸気通路を介してサージタンクに接続され、サージタンクから空気を各気筒２ａに供給している。尚、各気筒２ａの吸気ポート１４に燃料を噴射するように各吸気通路にはそれぞれフューエルインジェクタが配置されている。尚、このように吸気バルブ１２の上流側にて燃料噴射する構成以外に、直接、各燃焼室１０内に燃料を噴射する筒内噴射型ガソリンエンジンを用いることもできる。

本実施の形態では、吸気バルブ１２のバルブリフト量の変化により吸入空気量を調節しているので、サージタンク上流側の吸気通路にはスロットルバルブは配置されていない。ただし補助的なスロットルバルブを配置しても良い。このような補助用スロットルバルブを配置した場合には、例えば、エンジン２の始動時に補助用スロットルバルブを全開にし、エンジン２の停止時に補助用スロットルバルブを全閉にする制御を行う。そして後述する仲介駆動機構１２０によるバルブリフト量の調節が不可能となった場合には補助用スロットルバルブの開度制御により吸入空気量を制御するようにしても良い。

吸気バルブ１２のリフト駆動は、シリンダヘッド８に配置された仲介駆動機構１２０及びローラロッカーアーム５２を介して、吸気カムシャフト４５に設けられた吸気カム４５ａのバルブ駆動力が伝達されることにより可能となっている。このバルブ駆動力伝達において、スライドアクチュエータ１００の機能により仲介駆動機構１２０による伝達状態が調節されることによりバルブリフト量が調節される。尚、吸気カムシャフト４５は、一端に配置されたバルブタイミング可変機構１４０に設けられたタイミングスプロケットと、タイミングチェーン４７とを介してエンジン２のクランクシャフト４９の回転と連動している。

各気筒２ａの排気バルブ１６は、エンジン２の回転に連動して回転する排気カムシャフト４６に設けられた排気カム４６ａにより、ローラロッカーアーム５４を介して一定のバルブリフト量で開閉されている。そして各気筒２ａの各排気ポート１８は排気マニホールドに連結され、排気を浄化用触媒コンバータを介して外部に排出している。

上述した吸気カムシャフト４５、排気カムシャフト４６、スライドアクチュエータ１００、仲介駆動機構１２０及びバルブタイミング可変機構１４０は、カムキャリア１５０に一体に組み込まれている。図３にカムキャリア１５０及びカムキャリア１５０上に配置した構成を示している。尚、図３においては図２に示したカムキャップ１５２は取り外した状態で示している。

カムキャリア１５０は、前方側壁１５４、後方側壁１５６、及び２つの横側壁１５８，１６０を備え、シリンダヘッド８の上面外周形状に対応して矩形に一体成形されている。そしてこれら側壁１５４，１５６，１５８，１６０内には、横側壁１５８，１６０間を連絡するように４本の軸受１６２が平行に配置され、側壁１５４〜１６０と共に一体成形されている。尚、前方側壁１５４は軸受も兼ねている。このカムキャリア１５０は、全体がシリンダブロック４及びシリンダヘッド８と同様にアルミニウム合金材料にて一体に形成されている。

軸受１６２及び前方側壁１５４には、吸気カムシャフト４５及び排気カムシャフト４６が平行に回転可能に支持されている。更に吸気カムシャフト４５と横側壁１５８との間には、各気筒毎に設けられた４つの仲介駆動機構１２０と、この仲介駆動機構１２０の両側に配置された２種類のカラー１６４，１６６が配置されている。そして４つの仲介駆動機構１２０に共通する１本のロッカーシャフト１３０がこれらカラー１６４，１６６の内部を貫通することで支持されている。

ここでカラー１６４，１６６の構成を図４，５に示す。図４，５において（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は斜視図である。図４は中間部のカラー１６４であり、円筒状の基部１６４ａと、この両端に鍔状に形成されている２つのリング状縁部１６４ｂとから構成されている。そして基部１６４ａにはピン孔１６４ｃが内部空間１６４ｄまで貫通している。図５は両端部のカラー１６６であり、円筒状の基部１６６ａと一端に鍔状に形成されているリング状縁部１６６ｂとから構成されている。そして基部１６６ａにはピン孔１６６ｃが内部空間１６６ｄまで貫通している。

これらのカラー１６４，１６６は鉄系材料にて一体に形成されている。
次に仲介駆動機構１２０について説明する。図６は仲介駆動機構１２０の斜視図を、図７は部分破断斜視図を示している。尚、図７の（Ａ）は正面側の部分破断斜視図、図７の（Ｂ）は背面側の部分破断斜視図である。又、図８は分解斜視図、図９は図７に対応する仲介駆動機構１２０の外側部分の構成を示す破断斜視図である。

仲介駆動機構１２０は、図示中央に設けられた入力部１２２、入力部１２２の一端側に設けられた第１揺動カム１２４（出力部に相当）、第１揺動カム１２４とは反対側に設けられた第２揺動カム１２６（出力部に相当）及び内部に配置されたスライダギア１２８（図７，８）を備えている。

入力部１２２のハウジング１２２ａは内部に軸方向に空間を形成し、この空間の内周面には軸方向に右ネジの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン１２２ｂ（図９）を形成している。又、ハウジング１２２ａの外周面からは平行な２つのアーム１２２ｃ，１２２ｄが突出して形成されている。これらアーム１２２ｃ，１２２ｄの先端には、ハウジング１２２ａの軸方向と平行なシャフト１２２ｅが掛け渡され、ローラ１２２ｆが回転可能に取り付けられている。尚、図１に示したごとく、スプリングなどにより付勢力がアーム１２２ｃ，１２２ｄあるいはハウジング１２２ａに与えられていることにより、ローラ１２２ｆは吸気カム４５ａ側に常に接触するようにされている。このようなスプリングは、例えば入力部１２２とシリンダヘッド８あるいはロッカーシャフト１３０との間に設けられている。

第１揺動カム１２４のハウジング１２４ａは、内部に軸方向に空間を形成し、この内部空間の内周面には軸方向に左ネジの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン１２４ｂ（図９）を形成している。又、このハウジング１２４ａの内部空間は径の小さい中心孔を有するリング状の軸受部１２４ｃにて一端が覆われている。また外周面からは略三角形状のノーズ１２４ｄが突出して形成されている。このノーズ１２４ｄの一辺は凹状に湾曲するカム面１２４ｅを形成している。

第２揺動カム１２６のハウジング１２６ａは、内部に軸方向に空間を形成し、この内部空間の内周面には軸方向に左ネジの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン１２６ｂ（図９）を形成している。又、このハウジング１２６ａの内部空間は径の小さい中心孔を有するリング状の軸受部１２６ｃにて一端が覆われている。また外周面からは略三角形状のノーズ１２６ｄが突出して形成されている。このノーズ１２６ｄの一辺は凹状に湾曲するカム面１２６ｅを形成している。

これらの第１揺動カム１２４および第２揺動カム１２６は、図８に示したごとく、入力部１２２に対して両側から各端面を同軸上で接触させるように配置され、全体が図６に示したごとく内部空間を有する略円柱状となる。

入力部１２２及び２つの揺動カム１２４，１２６から構成される内部空間に配置されているスライダギア１２８の詳細を図１０〜１２に示す。図１０の（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は右側面図である。図１１は斜視図、図１２は軸に沿って垂直に破断した場合の破断斜視図を示している。

スライダギア１２８は略円柱状をなし、外周面中央には右ネジの螺旋状に形成された入力用ヘリカルスプライン１２８ａが形成されている。この入力用ヘリカルスプライン１２８ａの一端側には小径部１２８ｂを挟んで左ネジの螺旋状に形成された第１出力用ヘリカルスプライン１２８ｃが形成されている。第１出力用ヘリカルスプライン１２８ｃとは反対側には小径部１２８ｄを挟んで左ネジの螺旋状に形成された第２出力用ヘリカルスプライン１２８ｅが形成されている。尚、これら出力用ヘリカルスプライン１２８ｃ，１２８ｅは入力用ヘリカルスプライン１２８ａに対して外径が小さく形成されている。

スライダギア１２８の内部には中心軸方向に貫通孔１２８ｆが形成されている。そして入力用ヘリカルスプライン１２８ａの位置で、貫通孔１２８ｆの内周面には周方向に周溝１２８ｇが形成されている。この周溝１２８ｇには一カ所にて径方向に外部に貫通するピン挿入孔１２８ｈが形成されている。

スライダギア１２８の貫通孔１２８ｆ内には、図１３の（Ａ）の斜視図に一部分を示しているロッカーシャフト１３０が周方向に摺動可能に配置される。図３に示したごとく、このロッカーシャフト１３０は４つの仲介駆動機構１２０に共通の１本が設けられている。ロッカーシャフト１３０には各仲介駆動機構１２０に対応する位置に軸方向に長く形成された長孔１３０ａが開口している。

更にロッカーシャフト１３０の内部空間１３０ｂには、図１３の（Ｂ）の斜視図に一部分を示しているコントロールシャフト１３２が、図１３の（Ｃ）に示すごとく軸方向に摺動可能に貫通して配置されている。

コントロールシャフト１３２は丸棒状に形成されたものであるが、各仲介駆動機構１２０に対応する位置には、図１３の（Ｂ）に示したごとく軸直角方向の支持穴１３２ｂが設けられている。この支持穴１３２ｂにはそれぞれコントロールピン１３２ａの基端部が挿入されることにより、コントロールピン１３２ａが軸直角方向に突出するように支持されている。

そしてコントロールシャフト１３２がロッカーシャフト１３０の内部に配置されている状態では、各コントロールピン１３２ａの先端はロッカーシャフト１３０に形成されている長孔１３０ａを貫通し、図１４の部分破断図に示すごとくスライダギア１２８の内周面に形成されている周溝１２８ｇに挿入されている。

これらロッカーシャフト１３０、コントロールシャフト１３２及びコントロールピン１３２ａは高強度を必要とするため、鉄系材料から構成されている。
コントロールシャフト１３２の一端側は、スライドアクチュエータ１００にて駆動されるボールネジシャフトを形成している。このことにより軸方向での駆動力をスライドアクチュエータ１００から受ける。

上述したロッカーシャフト１３０内にコントロールシャフト１３２を挿通し、上述した仲介駆動機構１２０とカラー１６４，１６６とを図１５に示すごとく交互にロッカーシャフト１３０上に配置する。そしてコントロールピン１３２ａを図８に示したごとくスライダギア１２８のピン挿入孔１２８ｈ及びロッカーシャフト１３０の長孔１３０ａを通して、コントロールシャフト１３２の支持穴１３２ｂに挿入する。そして図１５に示したごとく固定ピン１６８をカラー１６４，１６６のピン孔１６４ｃ，１６６ｃに通し、ロッカーシャフト１３０のピン孔１３０ｃ（図１３）に挿入する。このことによりカラー１６４，１６６はロッカーシャフト１３０に固定される。尚、スライドアクチュエータ１００側の１つのカラー１６６のみは、カムキャップ１５２の固定時に、カムキャップ固定用のボルト１７０の先端が、カラー１６６のピン孔１６６ｃを通して、ロッカーシャフト１３０のピン孔１３０ｃに挿入されることにより固定される。

このようにして図１６に示すごとく仲介駆動機構１２０、ロッカーシャフト１３０、コントロールシャフト１３２、及びカラー１６４，１６６が一体化される。尚、このような組み立てにおいては、各仲介駆動機構１２０の位置を調節するために、必要に応じて間隙調整用の鉄系材料からなるシム１７２が仲介駆動機構１２０とカラー１６４，１６６との間に配置される。このようにカラー１６４，１６６はリング状縁部１６４ｂ，１６６ｂにて直接又はシム１７２を介して間接に仲介駆動機構１２０の端部に当接していることになる。

したがって図１６に示した構成は全て鉄系材料にて構成され、この構成が図２に示したごとくカムキャリア１５０にカムキャップ１５２にて取り付けられていることになる。このことにより図１６に示した構成は、カムキャリア１５０上では、カムキャップ固定用のボルト１７０部分にて軸方向での移動が阻止される。他のカムキャップ１５２ではカラー１６４，１６６の軸方向での移動は阻止されていない。

尚、カラー１６４，１６６の基部１６４ａ，１６６ａの軸方向長さは図２，３に示したごとく前方側壁１５４、軸受１６２及びカムキャップ１５２の幅よりも大きい。このため図１７の部分縦断面図に示すごとく、リング状縁部１６４ｂ，１６６ｂと前方側壁１５４、軸受１６２及びカムキャップ１５２との間にはクリアランスが形成されている。したがってカムキャリア１５０と図１６の構成とは、熱膨張率差によって伸縮量に差が生じても、カムキャップ固定用のボルト１７０以外のカムキャップ１５２の部分で軸方向に摺動して伸縮量の差を吸収できる。

このような構成において、スライドアクチュエータ１００によりボールネジ機構２１０（図２，３）を駆動して、コントロールシャフト１３２に一体に形成されたボールネジシャフト１７４を軸方向に移動させることで、仲介駆動機構１２０内部のスライダギア１２８の軸方向位置を調節することができる。

図１４に示したごとく、スライダギア１２８は周溝１２８ｇにてコントロールピン１３２ａに係止されているので、軸周りについてはコントロールピン１３２ａの位置に関わらず揺動可能となっている。

そしてスライダギア１２８においては、入力用ヘリカルスプライン１２８ａは入力部１２２内部のヘリカルスプライン１２２ｂに噛み合わされている。更に第１出力用ヘリカルスプライン１２８ｃは第１揺動カム１２４内部のヘリカルスプライン１２４ｂに噛み合わされ、第２出力用ヘリカルスプライン１２８ｅは第２揺動カム１２６内部のヘリカルスプライン１２６ｂに噛み合わされている。ここで入力側のスプライン１２２ｂ，１２８ａと、出力側のスプライン１２４ｂ，１２８ｃ，１２６ｂ，１２８ｅとは、ねじれ方向が異なるので、ねじれ角は異なるものとなっている。

そして全ての仲介駆動機構１２０は、図１６に示したごとくロッカーシャフト１３０に固定されたカラー１６４，１６６が両側に配置されているため、仲介駆動機構１２０の入力部１２２及び揺動カム１２４，１２６は、ロッカーシャフト１３０に対して軸方向の位置が固定されている。このことによりコントロールシャフト１３２がスライダギア１２８を軸方向に移動させても、入力部１２２及び揺動カム１２４，１２６は軸方向に移動することはない。

このため仲介駆動機構１２０の内部空間内でスライダギア１２８の軸方向移動量を調節することにより、ヘリカルスプライン１２８ａ，１２２ｂ，１２８ｃ，１２４ｂ，１２８ｅ，１２６ｂの機能により、入力部１２２と揺動カム１２４，１２６とを相対回転できる。このことにより、ローラ１２２ｆとノーズ１２４ｄ，１２６ｄとの位置関係を変更することができ、吸気バルブ１２のバルブリフト量を調節できる。

ここで図１８は、スライドアクチュエータ１００の駆動力を調節して、コントロールシャフト１３２を最大限Ｌ方向（図１６の矢印）へ移動させた場合の仲介駆動機構１２０の状態を示している。図１８の（Ａ）が吸気バルブ１２の閉弁時、図１８の（Ｂ）が開弁時である。この場合には入力部１２２のローラ１２２ｆと揺動カム１２４，１２６のノーズ１２４ｄ，１２６ｄとの相対的位置関係が最も近い状態となる。このため、図１８の（Ｂ）に示すごとく吸気カム４５ａが最大限に入力部１２２のローラ１２２ｆを押し下げても、ノーズ１２４ｄ，１２６ｄのカム面１２４ｅ，１２６ｅによるロッカーローラ５２ａの押し下げ量は最小となり、吸気バルブ１２のバルブリフト量は最小となる。したがって吸気ポート１４から燃焼室１０内への吸入空気量も最小限の状態となる。

図１９は、スライドアクチュエータ１００の駆動力を調節して、コントロールシャフト１３２を最大限Ｈ方向（図１６の矢印）へ移動させた場合の仲介駆動機構１２０の状態を示している。図１９の（Ａ）が吸気バルブ１２の閉弁時、図１９の（Ｂ）が開弁時である。この場合には入力部１２２のローラ１２２ｆと揺動カム１２４，１２６のノーズ１２４ｄ，１２６ｄとの相対的位置関係が最も遠い状態となる。このため、図１９の（Ｂ）に示すごとく吸気カム４５ａが最大限に入力部１２２のローラ１２２ｆを押し下げた時には、ノーズ１２４ｄ，１２６ｄのカム面１２４ｅ，１２６ｅによるロッカーローラ５２ａの押し下げ量は最大となり、吸気バルブ１２のバルブリフト量は最大となる。したがって吸気ポート１４から燃焼室１０内への吸入空気量も最大限の状態となる。

図１８の状態と図１９の状態との間で連続的にコントロールシャフト１３２の軸方向位置を調節することで、吸気バルブ１２のバルブリフト量を連続的に調節できる。すなわち本実施の形態ではスロットルバルブによることなく、吸入空気量の無段階の調節が可能となる。

尚、前記図１８の（Ｂ）に示したごとく吸気バルブ１２のバルブリフト量の最小状態は或る程度の開度が存在したが、バルブリフト量「０」すなわち吸気バルブ１２を完全に閉じたままにしても良く、この場合には吸入空気量は「０」となる。

上述した構成において、請求項との関係は、仲介駆動機構１２０がバルブリフト可変機構に、ロッカーシャフト１３０がシャフト（パイプ状シャフト）に、カムキャリア１５０の前方側壁１５４及び軸受１６２が支持部に、リング状縁部１６４ｂ，１６６ｂがバルブリフト可変機構位置規定部に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．カラー１６４，１６６のリング状縁部１６４ｂ，１６６ｂが仲介駆動機構１２０の端部である揺動カム１２４，１２６の端部に直接、又はシム１７２を介して間接に当接することで、仲介駆動機構１２０同士の軸方向での位置関係を規定している。しかもリング状縁部１６４ｂ，１６６ｂと前方側壁１５４、軸受１６２及びカムキャップ１５２との間にはクリアランスが形成されている。

したがってカムキャリア１５０の前方側壁１５４及び軸受１６２の間隔変化が仲介駆動機構１２０同士の位置関係に影響することはない。このため、カムキャリア１５０とコントロールシャフト１３２との間に熱膨張率差が存在したとしても、仲介駆動機構１２０同士の位置関係は、カムキャリア１５０の熱膨張に影響されることはなく、常に、カラー１６４，１６６、入力部１２２及び揺動カム１２４，１２６の熱膨張に影響されることになる。

カラー１６４，１６６、入力部１２２及び揺動カム１２４，１２６は、コントロールシャフト１３２と同一の又は近似の熱膨張率の鉄系材料から構成されている。したがって温度変化が生じても、コントロールシャフト１３２にて位置関係が規定されているスライダギア１２８の位置関係と、入力部１２２及び揺動カム１２４，１２６の位置関係とは、ほぼ同じ変化を示して、各気筒の吸気バルブ１２において同一のリフト調節量とすることができる。このため温度変化が生じてもリフト調節量の気筒間のばらつきを防止でき、高精度なバルブリフト量調節が可能となる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、前記実施の形態１と異なりロッカーシャフトを用いずに可変動弁機構を構成している。ここでは図２０に示すごとくカラー３６４が仲介駆動機構３２０の回動軸の機能を果たしている。尚、図２０は実施の形態１の図３に対応するものであり、カムキャリア３５０とカムキャリア３５０上に配置した構成とをカムキャップを取り外した状態で示している。又、本実施の形態では、シリンダブロック、シリンダヘッド及びカムキャリア３５０は鉄系材料により形成されている。

カラー３６４の構成を図２１に示す。図２１において（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は斜視図である。カラー３６４は円筒状の基部３６４ａ、両端に鍔状に形成されている２つのリング状縁部３６４ｂ及び更に両側に突出している２つの回動軸部３６４ｃから構成されて、軸部分に中心孔３６４ｄが貫通している。このカラー３６４は鉄系材料にて形成されている。

カラー３６４は図２２に示すごとくコントロールシャフト３３２にて中心孔３６４ｄが直接貫通されている。そして仲介駆動機構３２０は、ロッカーシャフトの代わりに、図２３に示すごとく仲介駆動機構３２０の両側に配置されたカラー３６４の回動軸部３６４ｃにより端部が係合されて、すなわち各揺動カム３２４，３２６部分で係合されて回動可能に支持されている。そしてカラー３６４の中心孔３６４ｄを貫通するコントロールシャフト３３２が、図２４に示すごとくコントロールピン３３２ａによりスライダギア３２８に係合してスライダギア３２８を軸方向に移動可能としている。このようにロッカーシャフトが仲介駆動機構３２０全体を貫通した構成ではないので、仲介駆動機構３２０全体の径は、前記実施の形態１の場合に比較してロッカーシャフト分、小さくされている。

そして、図２５に示すごとく、必要に応じてシム３７２を介在させて、全気筒の仲介駆動機構３２０をカラー３６４にて支持した構成が、図２０に示したごとくカムキャリア３５０上に配置されている。尚、各カラー３６４においてリング状縁部３６４ｂの間隔は、カムキャリア３５０の前方側壁３５４及び軸受３６２の幅と同じであり、図２０のごとく配置されると、各カラー３６４は前方側壁３５４及び軸受３６２に回転可能に嵌合して軸方向位置が固定される。このことにより各仲介駆動機構３２０（特に入力部３２２、揺動カム３２４，３２６）の軸方向位置も固定される。

上述した構成において、請求項との関係は、コントロールシャフト３３２がシャフトに、回動軸部３６４ｃがバルブリフト可変機構位置規定部に相当する。
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。

（イ）．回動軸部３６４ｃを備えたカラー３６４を用いることで、この回動軸部３６４ｃが仲介駆動機構３２０の端部に係合して、ロッカーシャフトにて仲介駆動機構３２０の全体を貫かなくても、仲介駆動機構３２０の回動軸として機能できる。このため、仲介駆動機構３２０を大径化させることがなく、可変動弁機構全体としても大型化重量化を抑制できる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、図２６に示すごとく、各カラー５６４の基本的な構成は前記実施の形態２と同じである。異なるのは、各カラー５６４においてリング状縁部５６４ｂの間隔が、カムキャリア５５０の前方側壁５５４及び軸受５６２の幅よりも大きく、前記実施の形態１の場合と同じく、各カラー５６４は前方側壁５５４及び軸受５６２に対して軸方向において摺動可能となっている。尚、図２６は実施の形態１の図３に対応するものであり、カムキャリア５５０とカムキャリア５５０上に配置した構成とをカムキャップを取り外した状態で示している。

このような構成により、仲介駆動機構５２０はロッカーシャフトを用いずにカラー５６４の回動軸部５６４ｃにより回動可能とされている。尚、スライドアクチュエータ５００とは反対側の末端のカラー５６４は前方側壁５５４にピン５６５にて軸方向移動が阻止されている。そして仲介駆動機構５２０とカラー５６４との直接、あるいはシム５７２を介して間接の当接状態を維持するために、スライドアクチュエータ５００側の末端のカラー５６４はバネ５６７により仲介駆動機構５２０側に付勢されている。

本実施の形態では、シリンダブロック、シリンダヘッド及びカムキャリア５５０はアルミニウム合金材料により形成されている。仲介駆動機構５２０、カラー５６４及びシム５７２は鉄系材料にて形成されている。

上述した構成において、請求項との関係は、コントロールシャフト５３２がシャフトに、リング状縁部５６４ｂ及び回動軸部５６４ｃがバルブリフト可変機構位置規定部に相当する。

以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．カラー５６４のリング状縁部５６４ｂが仲介駆動機構５２０の端部である揺動カム５２４，５２６の端部に直接、又はシム５７２を介して間接に当接することで、仲介駆動機構５２０同士の軸方向での位置関係を規定している。そしてリング状縁部５６４ｂと軸受５６２及びカムキャップとの間にはクリアランスが形成されている。したがって仲介駆動機構５２０同士の位置関係は常に、カラー５６４、入力部５２２及び揺動カム５２４，５２６の熱膨張のみに影響されることになる。

カラー５６４、入力部５２２及び揺動カム５２４，５２６は、コントロールシャフト５３２と同一の又は近似の熱膨張率の鉄系材料から構成されている。したがって温度変化が生じても、コントロールシャフト５３２にて位置が規定されている仲介駆動機構５２０内部のスライダギアの位置関係と、入力部５２２及び揺動カム５２４，５２６の位置関係とは同じ変化を示して、各気筒の吸気バルブにおいて同一のリフト調節量とすることができる。このようにして温度変化が生じてもリフト調節量の気筒間のばらつきを防止して、高精度なバルブリフト量調節が可能となる。

（ロ）．カラー５６４の回動軸部５６４ｃが仲介駆動機構５２０の端部に係合して、ロッカーシャフトにて仲介駆動機構５２０の全体を貫かなくても、仲介駆動機構５２０の回動軸として機能できる。このため、仲介駆動機構５２０を大径化させることがなく、可変動弁機構全体としても大型化重量化を抑制できる。

（その他の実施の形態）
（ａ）．前記各実施の形態においては、カムキャリアを用いたエンジンの例であったが、直接、シリンダヘッドに仲介駆動機構やカムシャフトを配置するエンジンにも適用できる。

又、エンジンもガソリンエンジンばかりでなく、ディーゼルエンジンにも適用できる。更に、車両走行駆動用ばかりでなく他の用途のエンジンにも適用できる。更に、吸気バルブのバルブリフト量調節のみでなく、排気バルブについても適用でき、吸気バルブと排気バルブとの両方のバルブリフト量調節に適用しても良い。

（ｂ）．前記各実施の形態では、カムキャリアやシリンダヘッドにおける軸受に配置されるカラーの例を示した。これ以外に、前記実施の形態１のごとくコントロールシャフトの外側を覆うパイプ状シャフト（ロッカーシャフト）を用いる場合には、前述したカラーでなく、ロッカーシャフトに設けたピンなどにより仲介駆動機構が軸方向に移動するのを阻止しても良い。このことにより仲介駆動機構同士の軸方向での位置関係が、仲介駆動機構間に掛け渡されたロッカーシャフトにより固定されることになり、カムキャリアやシリンダヘッド側の軸受の間隔が仲介駆動機構同士の位置関係に影響させないようにできる。

このため、シリンダヘッドやカムキャリア側を軽合金などで形成したとしても、これらの熱膨張に影響されずに、強度の観点などの他の観点から材質を選択して可変動弁機構を形成できる。このため温度変化が生じてもバルブリフト調節量のばらつきを防止して、高精度なバルブリフト量調節が可能となる。

実施の形態１のエンジン及び可変動弁機構の縦断面。 上記エンジンの上部構成を示す平面図。 実施の形態１のカムキャリア及びカムキャリア上に配置した構成を示す平面図。 実施の形態１のカラーの構成説明図。 実施の形態１のカラーの構成説明図。 実施の形態１の可変動弁機構に用いられている仲介駆動機構の斜視図。 実施の形態１の仲介駆動機構の部分破断斜視図。 実施の形態１の仲介駆動機構の分解斜視図。 実施の形態１の仲介駆動機構の外側部分の破断斜視図。 実施の形態１の仲介駆動機構内に配置されるスライダギアの構成説明図。 実施の形態１のスライダギアの斜視図。 実施の形態１のスライダギアの垂直破断斜視図。 実施の形態１のロッカーシャフト及びコントロールシャフトについての構成説明図。 実施の形態１の仲介駆動機構の部分破断図。 実施の形態１の仲介駆動機構及びカラーの配置状態説明図。 実施の形態１の仲介駆動機構及びカラーの組み立て状態説明図。 実施の形態１のカラーとカムキャリア側とのクリアランス状態を説明する部分縦断面図。 実施の形態１の仲介駆動機構の動作説明図。 実施の形態１の仲介駆動機構の動作説明図。 実施の形態２のカムキャリア及びカムキャリア上に配置した構成を示す平面図。 実施の形態２のカラーの構成説明図。 実施の形態２のカラーの配置状態説明図。 実施の形態２の仲介駆動機構の支持状態説明図。 実施の形態２の仲介駆動機構の部分破断図。 実施の形態２の仲介駆動機構及びカラーの組み立て状態説明図。 実施の形態３のカムキャリア及びカムキャリア上に配置した構成を示す平面図。

符号の説明

２…エンジン、２ａ…気筒、４…シリンダブロック、６…ピストン、８…シリンダヘッド、１０…燃焼室、１２…吸気バルブ、１４…吸気ポート、１６…排気バルブ、１８…排気ポート、４５…吸気カムシャフト、４５ａ…吸気カム、４６…排気カムシャフト、４６ａ…排気カム、４７…タイミングチェーン、４９…クランクシャフト、５２…ローラロッカーアーム、５２ａ…ロッカーローラ、５４…ローラロッカーアーム、１００…スライドアクチュエータ、１２０…仲介駆動機構、１２２…入力部、１２２ａ…ハウジング、１２２ｂ…ヘリカルスプライン、１２２ｃ，１２２ｄ…アーム、１２２ｅ…シャフト、１２２ｆ…ローラ、１２４…第１揺動カム、１２４ａ…ハウジング、１２４ｂ…ヘリカルスプライン、１２４ｃ…軸受部、１２４ｄ…ノーズ、１２４ｅ…カム面、１２６…第２揺動カム、１２６ａ…ハウジング、１２６ｂ…ヘリカルスプライン、１２６ｃ…軸受部、１２６ｄ…ノーズ、１２６ｅ…カム面、１２８…スライダギア、１２８ａ…入力用ヘリカルスプライン、１２８ｂ…小径部、１２８ｃ…第１出力用ヘリカルスプライン、１２８ｄ…小径部、１２８ｅ…第２出力用ヘリカルスプライン、１２８ｆ…貫通孔、１２８ｇ…周溝、１２８ｈ…ピン挿入孔、１３０…ロッカーシャフト、１３０ａ…長孔、１３０ｂ…内部空間、１３０ｃ…ピン孔、１３２…コントロールシャフト、１３２ａ…コントロールピン、１３２ｂ…支持穴、１４０…バルブタイミング可変機構、１５０…カムキャリア、１５２…カムキャップ、１５４…前方側壁、１５６…後方側壁、１５８，１６０…横側壁、１６２…軸受、１６４，１６６…カラー、１６４ａ，１６６ａ…基部、１６４ｂ，１６６ｂ…リング状縁部、１６４ｃ，１６６ｃ…ピン孔、１６４ｄ，１６６ｄ…内部空間、１６８…固定ピン、１７０…ボルト、１７２…シム、１７４…ボールネジシャフト、２１０…ボールネジ機構、３２０…仲介駆動機構、３２２…入力部、３２４，３２６…揺動カム、３２８…スライダギア、３３２…コントロールシャフト、３３２ａ…コントロールピン、３５０…カムキャリア、３５４…前方側壁、３６２…軸受、３６４…カラー、３６４ａ…基部、３６４ｂ…リング状縁部、３６４ｃ…回動軸部、３６４ｄ…中心孔、３７２…シム、５００…スライドアクチュエータ、５２０…仲介駆動機構、５２２…入力部、５２４，５２６…揺動カム、５３２…コントロールシャフト、５５０…カムキャリア、５５４…前方側壁、５６２…軸受、５６４…カラー、５６４ｂ…リング状縁部、５６４ｃ…回動軸部、５６５…ピン、５６７…バネ、５７２…シム。

Claims (11)

1. 多気筒内燃機関に設けられる複数の支持部により支持されて各気筒にまたがり配置されるパイプ状シャフトと、このパイプ状シャフトにより支持されて各気筒のそれぞれに対応して配置される複数のバルブリフト可変機構と、前記パイプ状シャフト内においてこのパイプ状シャフトに対して軸方向へ移動することにより前記複数のバルブリフト可変機構を駆動するコントロールシャフトとを備える多気筒内燃機関の可変動弁機構において、
   軸方向への移動が規制された状態で前記バルブリフト可変機構が前記パイプ状シャフトに取り付けられることにより前記バルブリフト可変機構同士の軸方向の位置関係が固定され、
   前記支持部と前記パイプ状シャフトとの間に配置されて前記支持部により支持される基部と、この基部の軸方向の端部に設けられて前記バルブリフト可変機構の端部に直接的または間接的に接触するバルブリフト可変機構位置規定部とを含めて構成されるカラーについて、前記パイプ状シャフトに対する軸方向への移動が不能とされた状態でこのカラーが前記パイプ状シャフトに取り付けられることにより、前記バルブリフト可変機構同士の軸方向の位置関係が固定される
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁機構。
2. 多気筒内燃機関に設けられる複数の支持部により支持されて各気筒にまたがり配置されるパイプ状シャフトと、このパイプ状シャフトにより支持されて各気筒のそれぞれに対応して配置される複数のバルブリフト可変機構と、前記パイプ状シャフト内においてこのパイプ状シャフトに対して軸方向へ移動することにより前記複数のバルブリフト可変機構を駆動するコントロールシャフトとを備える多気筒内燃機関の可変動弁機構において、
   前記支持部と前記パイプ状シャフトとの間に配置されて前記支持部により支持される基部と、この基部の軸方向の端部に設けられて前記バルブリフト可変機構の端部に直接的または間接的に接触するバルブリフト可変機構位置規定部とを含めて構成されるカラーについて、前記パイプ状シャフトに対する軸方向への移動が不能とされた状態でこのカラーが前記パイプ状シャフトに取り付けられることにより、一のバルブリフト可変機構とこれに隣り合う他のバルブリフト可変機構との軸方向の位置関係が前記支持部によることなく固定される
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁機構。
3. 請求項１または２に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、
   前記複数の支持部のそれぞれに配置される複数のカラーについて、そのうちの１つは前記支持部に対する軸方向への移動が不能とされ、その他のカラーは前記支持部に対する軸方向への移動が許容される
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁機構。
4. 請求項３に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、
   前記軸方向への移動が不能とされるカラーは、前記複数のカラーのうち前記パイプ状シャフトの軸方向において最も外側に配置されるものである
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁機構。
5. 請求項４に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、
   前記軸方向への移動が不能とされるカラーは、前記コントロールシャフトの一方の端部に接続されるアクチュエータについて、これに最も近いところにある支持部により支持されるものである
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁機構。
6. 請求項３〜５のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、
   前記その他のカラーは、前記多気筒内燃機関の熱膨張にともない前記支持部に対して軸方向へ移動することが許容される
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁機構。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、
   前記複数の支持部の全てと前記パイプ状シャフトとの間に前記カラーが設けられ、前記複数の支持部のうち最も外側にある一の支持部においてはこの支持部に前記カラーが固定され、前記一の支持部を除いたその他の支持部においては前記多気筒内燃機関の熱膨張にともなう同支持部に対する前記カラーの軸方向への移動が許容される
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁機構。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、
   前記カラーは、自身のバルブリフト可変機構位置規定部と前記支持部との間に一定の隙間が形成された状態で前記支持部により支持される
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁機構。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、
   前記パイプ状シャフト及び前記コントロールシャフト及び前記カラーは同一または近似の熱膨張率を有する
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁機構。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、
    前記パイプ状シャフト及び前記コントロールシャフト及び前記カラーは前記多気筒内燃機関の本体とは異なる熱膨張率を有する
    ことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁機構。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の可変動弁機構において、
    前記バルブリフト可変機構は、カムシャフトのカムから駆動力が入力される入力部と、各気筒のバルブ側に駆動力を出力する出力部と、前記入力部から前記出力部への駆動力の伝達を仲介するスライダギアとを含めて構成されるものであって、
    このスライダギアは、ねじれ角の異なる２種類のスプラインを介して前記入力部及び前記出力部のそれぞれに噛み合うことにより前記コントロールシャフトの軸方向への移動にともない前記入力部と前記出力部とを相対回転させるものである
    ことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁機構。

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