JP4771874B2 - 可変動弁機構 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の運転状態に応じてバルブ特性を制御する可変動弁機構に関する。

従来、リンクを用いてバルブのリフト量、作用角および開閉タイミングを制御する可変動弁機構が知られている。例えば、図２５に示す特許文献１の可変動弁機構２００は、内燃機関のクランク軸によって回転されるカムシャフト２０１を備えている。カムシャフト２０１上には、回転カム２０２が一体回転可能に固定されるとともに、バルブリフタ２０３を介してバルブ２１０を駆動する駆動アーム２０４が相対回動可能に支持されている。

カムシャフト２０１と平行なコントロールシャフト２０５上には、揺動アーム２０６が可変カム２０７を介して支持されている。揺動アーム２０６の入力端はリング状リンク２０８を介して回転カム２０２に連結され、揺動アーム２０６の出力端がロッド状リンク２０９を介して駆動アーム２０４に連結されている。そして、コントロールシャフト２０５をアクチュエータで駆動し、可変カム２０７の偏心回転により揺動アーム２０６を変位させ、回転カム２０２に対する駆動アーム２０４の初期位置を変更するようになっている。
特開平１１−３２４６２５号公報

ところが、従来の可変動弁機構２００によると、駆動アーム２０４の初期位置を変更するときに、可変カム２０７が揺動アーム２０６を変位させるので、揺動アーム２０６から回転カム２０２への動力伝達を絶つために双方をリング状リンク２０８で接続する必要があった。このため、可変動弁機構２００の部品点数が増え、構成が複雑化するばかりでなく、組付誤差によってバルブ特性が不安定になるという問題点があった。

本発明の目的は、上記課題を解決し、部品点数が少ない簡単な構成で安定したバルブ特性が得られる可変動弁機構を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の可変動弁機構は、カムシャフト上に設けられた回転カムと、回転カムに接触して揺動する揺動アームと、揺動アームに連動してバルブを直接又は間接的に駆動する駆動アームと、駆動アームを揺動アームの揺動軸線周りで旋回する可変アームと、可変アームをコントロールシャフトを介して駆動するアクチュエータとを備え、可変アームと揺動アームとが共通のコントロールシャフト上に相対回動可能に支持され、揺動アームには駆動アーム側のカム面が設けられ、駆動アームは、基端が可変アームに連結され、揺動アームの前記カム面に揺動アーム側が接触するカムフォロアとしての回転体と、バルブ駆動部とを備え、揺動アームの前記カム面とカムフォロアとしての回転体とで構成されたカム手段が駆動アームの旋回に伴って揺動アームに対する駆動アームの初期位置を変更することを特徴とする。

ここで、駆動アームに関し、次の構成を採用できる。
（１）駆動アームの先端にバルブ駆動部を設け、駆動アームの中間部にカムフォロアとしての回転体を設けたこと。
（２）駆動アームの先端にカムフォロアとしての回転体を設け、カムフォロアとしての回転体のバルブ側は、バルブ駆動部として機能すること。

本明細書において上下は、内燃機関のシリンダの軸線方向（図２０の軸線Ａ参照）を意味し、「下方」とは、シリンダに近づく方向を、「上方」とは、シリンダから離れる方向を意味する。また、可変アームの「側方」とは、コントロールシャフトの下端が可変アームの上端よりも下方に位置し、かつコントロールシャフトの上端が可変アームの下端よりも上方に位置する状態を意味する。可変アームの「下方」とは、コントロールシャフトの上端が可変アームの下端よりも下方に位置する状態を意味し、可変アームの「下方」には、可変アームの真下だけでなく可変アームの側方の下方も含まれる。可変アームの「上方」とは、コントロールシャフトの下端が可変アームの上端よりも上方に位置する状態を意味し、可変アームの「上方」には、可変アームの真上だけでなく可変アームの側方の上方も含まれる。

本発明の可変動弁機構によれば、可変アームと揺動アームとが共通のコントロールシャフト上に相対回動可能に支持されているので、可変アームを駆動するアクチュエータの動力が揺動アームに伝わらず、揺動アームを静止させた状態で、該アームに対する駆動アームの初期位置を的確に変更できる。従って、リンク等の別部材を介さずに、揺動アームを回転カムに直接接触させることができ、可変動弁機構を少ない部品で簡単に構成し、組付誤差を減少させて、バルブ特性を安定させることができる。

また、駆動アームの先端にバルブ駆動部を設け、駆動アームの中間部にカムフォロアとしての回転体を設けた場合には、駆動アームの初期位置を低速側に調整するほど、駆動アームのアーム比が増大する。このため、比較的短い開弁期間に大きなバルブリフト量が得られ、低速運転時の希薄燃焼が安定するという効果もある。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この実施形態の可変動弁機構１は、カムシャフト２上に設けられた回転カム４と、回転カム４に接触して揺動する揺動アーム１２と、揺動アーム１２に連動してバルブ５を駆動する駆動アーム１９と、駆動アーム１９を揺動アーム１２の揺動軸線周りで旋回する可変アーム１３と、可変アーム１３を駆動するアクチュエータ１１と、揺動アーム１２と駆動アーム１９との間に設けられたカム手段とを備えている。

揺動アーム１２および可変アーム１３は、共通のコントロールシャフト１０上に相対回動可能に支持されている。駆動アーム１９は、基端が可変アーム１３に連結され、先端にロッカアーム６を駆動する駆動部２０を備えている。カム手段は、揺動アーム１２に形成されたカム面１５と、駆動アーム１９の中間部に支持されたカムフォロア２２とを含み、駆動アーム１９の旋回に伴って揺動アーム１２に対する駆動アーム１９の初期位置を変更するように構成されている。

図１〜図６は本発明の実施例１を示す。この可変動弁機構１は自動車用ガソリンエンジンの吸気系に用いられている。ただし、同じ機構をガソリンエンジンの排気系に適用することもできる。図１〜図３に示すように、可変動弁機構１のカムシャフト２は、シリンダヘッド３の上方に設けられ、エンジンのクランク軸（図示略）によって回転される。カムシャフト２上には回転カム４が固定され、カムシャフト２の下側にバルブ（吸気バルブ）５を開閉するロッカアーム６が配設されている。

回転カム４には、所定の角度範囲でバルブ５のリフト量をゼロに保つベース部４ａと、残りの角度範囲でバルブリフト量を増大させるノーズ部４ｂとが設けられている。ロッカアーム６は基端側のピボット７で上下に揺動可能に支持され、先端にバルブ５の上端を押圧する押圧部８が設けられ、中間部にローラ９が支持されている。なお、この実施例の可変動弁機構１は、一つのシリンダにつき、一つの回転カム４が二本のロッカアーム６を駆動して二本のバルブ５を開閉するように構成されている。

ロッカアーム６の上方にはコントロールシャフト１０がカムシャフト２と平行に設けられている。コントロールシャフト１０は油圧又は電動のアクチュエータ１１により回動され、アクチュエータ１１が制御装置（図示略）によりエンジンの運転状態に応じて制御される。コントロールシャフト１０上には一本の揺動アーム１２が揺動可能に支持され、揺動アーム１２上に回転カム４と接触する入力ローラ１４と、下向きのカム面１５とが設けられている。カム面１５には、コントロールシャフト１０の軸心を中心とする等半径部１５ａと、等半径部１５ａより下側に迫り出すリフト部１５ｂとが形成されている。

揺動アーム１２の両側において、コントロールシャフト１０上には二本の可変アーム１３がキー１７で固定され、コントロールシャフト１０と一体に揺動アーム１２に対して回動可能に支持されている。両可変アーム１３の先端部はロッド１８で結合され、ロッド１８の両端に駆動アーム１９が回動可能に支持されている。二本の駆動アーム１９の基端はロッド１８で可変アーム１３に連結され、駆動アーム１９の先端にロッカアーム６のローラ９に上方から係合するバルブ駆動部２０が形成されている。両方の駆動アーム１９の中間部は連結軸２１で連結され、連結軸２１上に揺動アーム１２のカム面１５に接触するカムフォロア２２が支持されている。

そして、駆動アーム１９が可変アーム１３によってコントロールシャフト１０の軸線周りで旋回され、駆動アーム１９の旋回に伴い、カム面１５とカムフォロア２２とが接点位置を変化させて、揺動アーム１２に対する駆動アーム１９の初期位置を変更するようになっている。なお、駆動アーム１９のバルブ駆動部２０はカム面１５の等半径部１５ａと同心の円筒面に含まれている。図１、図２には、一本の揺動アーム１２を二本の駆動アーム１９に組み付けた構成を示したが、二本の揺動アーム１２を二本の駆動アーム１９に別々に組み付けることもできる。

次に、可変動弁機構１の作用を図４〜図６に従って説明する。図４はバルブ５を最小のリフト量で開閉するときの状態を示す。このとき、図４（ａ）に示すように、カムフォロア２２は、揺動アーム１２のカム面１５において、等半径部１５ａの始端側に接触している（Ｐは初期接点位置を示す）。この状態で、カムシャフト２が駆動されると、回転カム４のベース部４ａが揺動アーム１２の入力ローラ１４に係合している期間中は、等半径部１５ａのカム作用によって、揺動アーム１２、駆動アーム１９およびロッカアーム６がそれぞれ静止し、バルブ５が閉鎖位置に保持される。

図４（ｂ）に示すように、ノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ１４に係合すると、揺動アーム１２が下方へ揺動し、カム面１５のリフト部１５ｂがカムフォロア２２を介して駆動アーム１９を回動し、駆動アーム１９のバルブ駆動部２０がロッカアーム６のローラ９を押し下げる。しかし、初期接点位置Ｐが等半径部１５ａの始端側に設定されているので、リフト部１５ｂの作用範囲が限られ、ロッカアーム６が最小の角度で揺動する。従って、図６の曲線（イ）に示すように、バルブリフト量と作用角が共に最小化され、吸気バルブ５の開放タイミングが遅く閉鎖タイミングが早く制御される。なお、図６の曲線（ホ）は排気バルブのリフト量と作用角を示す。

図５はバルブ５を最大のリフト量で開閉するときの状態を示す。図５（ａ）に示すように、可変アーム１３は、駆動アーム１９を揺動アーム１２の揺動軸線周り（コントロールシャフト１０の軸心周り）で旋回し、カムフォロア２２を等半径部１５ａの終端側に接触させている。このとき、駆動アーム１９のバルブ駆動部２０が等半径部１５ａと同心に形成されているので、駆動アーム１９の旋回に伴ってロッカアーム６の初期位相に変化が生じない。このため、ベース部４ａが入力ローラ１４に係合する期間中は、揺動アーム１２とロッカアーム６が共に静止し、バルブ５が閉鎖位置に保持される。

図５（ｂ）に示すように、ノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ１４に係合すると、揺動アーム１２が下方へ揺動し、リフト部１５ｂがカムフォロア２２に接触し、バルブ駆動部２０がローラ９を介してロッカアーム６を押し下げる。このときは、初期接点位置Ｐが等半径部１５ａの終端側に変更されているので、リフト部１５ｂの作用範囲が拡張し、ロッカアーム６が最大の角度で揺動する。このため、図６の曲線（ロ）に示すように、バルブリフト量と作用角が共に最大化され、吸気バルブ５の開放タイミングが早く閉鎖タイミングが遅く制御される。従って、可変アーム１３で駆動アーム１９を旋回して、カム面１５とカムフォロア２２との初期接点位置Ｐを変えることで、図６の曲線（ハ），（ニ）に示すように、バルブ特性を任意の中間値に制御することができる。

ところで、実施例１の可変動弁機構１によれば、揺動アーム１２と可変アーム１３をコントロールシャフト１０上に相対回動可能に支持したので、初期接点位置Ｐを変更する際に、アクチュエータ１１の動力が揺動アーム１２に伝わらない。このため、揺動アーム１２を静止させた状態で、駆動アーム１９を可変アーム１３によって揺動アーム１２の揺動軸線周りで旋回できる。従って、従来のようなリンク部材を介さずに、揺動アーム１２を回転カム４に直接接触させることができ、可変動弁機構１を少ない部品で簡単に構成し、組付誤差を減少させて、バルブ特性を常時安定した精度で変更することができる。

また、この可変動弁機構１では、駆動アーム１９がバルブ駆動部２０よりも基端側にカムフォロア２２を備えているので、初期接点位置Ｐを等半径部１５ａの始端側（低速側）に調整するほど、駆動アーム１９のアーム比が増大する（図４ａのＬ１／Ｌ２＞図５ａのＬ３／Ｌ４）。このため、低速回転時のバルブ特性（図６の曲線＜イ＞）において、バルブリフト量／作用角の値を従来（曲線＜ヘ＞）と比較し高くすることができる。従って、比較的短い開弁期間（作用角幅）にバルブ５を大きく開いて、低速運転時の希薄燃焼を安定させることができる。

図７〜図９は本発明の実施例２を示す。この可変動弁機構３１は、駆動アーム１９がバルブ５を直接的に駆動するように構成されている。駆動アーム１９は、基端が可変アーム１３のロッド１８に連結され、中間部に揺動アーム１２のカム面１５に接触するカムフォロア２２を備えている。駆動アーム１９の先端には、バルブ５の上端面に当接するバルブ駆動部２０がカム面１５の等半径部１５ａと同心の円筒面に含まれるように形成されている。

そして、バルブ５を最小のリフト量で開閉するときには、図８（ａ）に示すように、カムフォロア２２が等半径部１５ａの始端側に接触し、回転カム４のベース部４ａが入力ローラ１４に係合している期間中は、揺動アーム１２と駆動アーム１９が共に静止し、バルブ５が閉鎖位置に保持される。図８（ｂ）に示すように、ノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ１４に係合すると、揺動アーム１２が下方へ揺動し、リフト部１５ｂがカムフォロア２２を介して駆動アーム１９を回動し、バルブ駆動部２０がバルブ５を最小のリフト量で押し下げる。

また、バルブ５を最大のリフト量で開閉するときには、図９（ａ）に示すように、可変アーム１３が駆動アーム１９をコントロールシャフト１０の軸線周りで旋回し、カムフォロア２２を等半径部１５ａの終端側に接触させる。このとき、駆動アーム１９のバルブ駆動部２０が等半径部１５ａと同心に形成されているので、ベース部４ａが入力ローラ１４に係合する期間中は、駆動アーム１９が旋回しても、バルブ５は閉鎖位置に保持される。図９（ｂ）に示すように、ノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ１４に係合すると、リフト部１５ｂが駆動アーム１９を大きな角度で下方へ回動し、バルブ駆動部２０がバルブ５を最大のリフト量で押し下げる。

従って、実施例２の可変動弁機構３１によっても、実施例１と同様、揺動アーム１２を静止させた状態で、駆動アーム１９の初期位置を的確に変更することができる。また、初期接点位置Ｐを等半径部１５ａの始端側に調整するほど、駆動アーム１９のアーム比が増大するため（図８ａのＬ５／Ｌ６＞図９ａのＬ７／Ｌ８）、低速運転時の安定燃焼に有利なバルブ特性が得られる。しかも、駆動アーム１９がバルブ５を直接駆動するので、実施例１と比較し、動弁系部品の数がより少なくなるという特有の効果もある。

図１０〜図１２は本発明の実施例３を示す。この可変動弁機構４１では、実施例１と同様、駆動アーム４２がロッカアーム６を介してバルブ５を間接的に駆動する。しかし、実施例１とは異なり、カムフォロア４３が駆動アーム４２の先端に設けられている。すなわち、カムフォロア４３は、揺動アーム１２のカム面１５と接触するカム手段を構成するとともに、ロッカアーム６の曲面４４に接触するバルブ駆動部として機能する。ロッカアーム６の上面４４は、初期位置においてカム面１５の等半径部１５ａと同心の円筒面に含まれるように凹形に形成されている。

そして、バルブ５を最小のリフト量で開閉するときには、図１１（ａ）に示すように、カムフォロア４３が等半径部１５ａの始端側に接触し、回転カム４のベース部４ａが入力ローラ１４に係合している期間中は、揺動アーム１２、駆動アーム４２およびロッカアーム６がそれぞれ静止し、バルブ５が閉鎖位置に保持される。図１１（ｂ）に示すように、ノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ１４に係合すると、揺動アーム１２が下方へ揺動し、リフト部１５ｂの始端側をカムフォロア４３に接触させて駆動アーム４２を回動し、駆動アーム４２がカムフォロア４３を曲面４４上で転動させてロッカアーム６を僅かに押し下げ、バルブ５が最小のリフト量で駆動される。

また、バルブ５を最大のリフト量で開閉するときには、図１２（ａ）に示すように、可変アーム１３が駆動アーム４２を揺動アーム１２の揺動軸線周りで旋回し、カムフォロア４３を等半径部１５ａの終端側に接触させる。このとき、ロッカアーム６の曲面４４が等半径部１５ａと同心の凹形に形成されているので、ベース部４ａが入力ローラ１４に係合する期間中は、駆動アーム４２が旋回しても、ロッカアーム６は静止し、バルブ５が閉鎖位置に保持される。図１２（ｂ）に示すように、ノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ１４に係合すると、揺動アーム１２がリフト部１５ｂの終端側をカムフォロア４３に接触させて駆動アーム４２を回動し、駆動アーム４２がカムフォロア４３によりロッカアーム６を大きな角度で押し下げ、バルブ５が最大のリフト量で駆動される。

従って、実施例３の可変動弁機構４１によっても、実施例１と同様、揺動アーム１２を静止させた状態で、駆動アーム４２の初期位置を的確に変更することができる。また、回転体であるカムフォロア４３をバルブ駆動部として機能させるので、ロッカアーム６からローラを省略し、高速時におけるロッカアーム６の応答性能を高めることができる。

以下の実施例４〜実施例８でいう「本発明」は参考発明である。
図１３〜図１５は本発明の実施例４を示す。この可変動弁機構５１は、揺動アーム５２と駆動アーム５３との構成において前記各実施例と相違する。揺動アーム５２は略三角形に形成され、頂点部がコントロールシャフト１０に支持され、底辺部に入力ローラ５４とカムフォロア５５とを備えている。駆動アーム５３は嘴状に形成され、基端が可変アーム１３のロッド１８に連結され、先端側にカムフォロア５５と接触する上向きのカム面５６が設けられ、中間部にロッカアーム６のローラ９に係合する下向きのバルブ駆動部５７が形成されている。カム面５６には、コントロールシャフト１０の軸心を中心とする等半径部５６ａと、等半径部５６ａよりコントロールシャフト１０側へ迫り出すリフト部５６ｂとが設けられている。

そして、バルブ５を最小のリフト量で開閉するときには、図１４（ａ）に示すように、カムフォロア５５が等半径部５６ａの始端側に接触し、回転カム４のベース部４ａが入力ローラ５４に係合している期間中は、揺動アーム５２、駆動アーム５３およびロッカアーム６がそれぞれ静止し、バルブ５が閉鎖位置に保持される。図１４（ｂ）に示すように、ノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ５４に係合すると、揺動アーム５２が時計回り方向へ揺動し、カムフォロア５５がリフト部５６ｂに接触して駆動アーム５３を回動し、バルブ駆動部５７がローラ９を介してロッカアーム６を小さな角度で押し下げ、バルブ５が最小のリフト量で駆動される。

また、バルブ５を最大のリフト量で開閉するときには、図１５（ａ）に示すように、可変アーム１３が駆動アーム５３をコントロールシャフト１０の軸線周りで旋回し、等半径部５６ａの終端側をカムフォロア５５に接触させる。バルブ駆動部５７は等半径部５６ａと同心に形成され、ベース部４ａが入力ローラ５４に係合する期間中、バルブ５を閉鎖位置に保持する。図１５（ｂ）に示すように、ノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ５４に係合すると、カムフォロア５５がリフト部５６ｂに接触し、バルブ駆動部５７がロッカアーム６を介してバルブ５を最大のリフト量で駆動する。

従って、この可変動弁機構５１によっても、揺動アーム５２を静止させた状態で、駆動アーム５３の初期位置を的確に変更することができる。また、揺動アーム５２の揺動に伴って、カムフォロア５５が駆動アーム５３の先端側から基端側へ大きくシフトするので、特に、高速回転時（図１５ｂ参照）における駆動アーム５３のアーム比を大きくし、バルブリフト量を増加させて、高出力を得られるという効果もある。

図１６〜図１９は本発明の実施例５を示す。この可変動弁機構６１は、複数気筒の自動車用ガソリンエンジンにおいて、シリンダヘッド３の上方にハウジング６２を備えている。ハウジング６２には、カムシャフト２と支持軸６３とコントロールシャフト６４とが平行に支持されている。支持軸６３上には、一気筒あたり一本の揺動アーム６５と左右二本の可変アーム６６とが共通の軸線周りで相対回動可能に支持されている。揺動アーム６５の先端には、回転カム４に係合する入力ローラ６７と左右一対のカムフォロア６８とが共通の軸６９により回転可能に支持されている。

可変アーム６６の先端には、嘴状の駆動アーム７０が基端にて連結軸７１により上下に揺動可能に連結されている。駆動アーム７０の先端側には、カムフォロア６８と接触する上向きのカム面７２が設けられ、駆動アーム７０の中間部に、ロッカアーム６のローラ９に係合する下向きのバルブ駆動部７３が形成されている。そして、カム面７２に、支持軸６３の軸心を中心とする等半径部７２ａと、等半径部７２ａより支持軸６３側へ迫り出すリフト部７２ｂとが設けられている。また、バルブ駆動部７３は等半径部７２ａと同心の円筒面に含まれるように形成されている。

コントロールシャフト６４上には、可変アーム６６を駆動する制御カム７４が一気筒につき二つ配設されている。制御カム７４は、コントロールシャフト６４の軸心から偏倚したカム面７４ａを備え、アクチュエータ１１（図１参照）によってコントロールシャフト６４と一体に回動される。可変アーム６６には、カム面７４ａと相対する面に凹溝７５が形成され、凹溝７５にシム７６が可変アーム６６と制御カム７４との間に介在するように装着されている。なお、シム７６には、図１７（ａ）に示すような角柱状シムのほか、半割円柱状のシムも使用可能である。

上記構成の可変動弁機構６１において、バルブ５を最小のリフト量で開閉するときには、図１８（ａ）に示すように、揺動アーム６５と駆動アーム７０との初期接点位置Ｐが制御カム７４によって等半径部７２ａの始端側に調整される。回転カム４のベース部４ａが入力ローラ６７に係合する期間中は、揺動アーム６５、駆動アーム７０、ロッカアーム６が共に静止し、バルブ５が閉鎖位置に保持される。図１８（ｂ）に示すように、ノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ６７に係合すると、揺動アーム６５が矢印方向へ揺動し、カムフォロア６８がリフト部７２ｂに浅く接触し、駆動アーム７０が下方へ僅かに揺動してロッカアーム６を小さな角度で押し下げ、バルブ５が最小のリフト量で開閉される。

バルブ５を最大のリフト量で開閉するときには、図１９（ａ）に示すように、揺動アーム６５と駆動アーム７０との初期接点位置Ｐが制御カム７４によって等半径部７２ａの終端側に調整される。このとき、バルブ駆動部７３が等半径部７２ａと同心に形成されているので、ベース部４ａが入力ローラ６７に係合する期間中は、初期接点位置Ｐの変化に関わりなく、バルブ５が閉鎖位置に保持される。一方、図１９（ｂ）に示すように、ノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ６７に係合すると、カムフォロア６８がリフト部７２ｂに深く接触し、駆動アーム７０が下方へ大きく揺動してロッカアーム６を大きな角度で押し下げ、バルブ５が最大のリフト量で開閉される。

従って、この可変動弁機構６１によれば、揺動アーム６５と可変アーム６６を共通の支持軸６３上に相対回動可能に支持したので、前記実施例と同様、揺動アーム６５を静止させた状態で、揺動アーム６５と駆動アーム７０との初期接点位置Ｐを的確に変更できる。また、可変アーム６６と制御カム７４との間にシム７６を介装したので、図１７（ａ）に示すように、シム７６の厚さ（ｔ２＜ｔ１＜ｔ３）を変えることにより、揺動アーム６５に対する可変アーム６６及び駆動アーム７０の位置を微調整することができる。このため、複数気筒のガソリンエンジンにおいて、動弁系部品の寸法精度や組付精度を厳格に管理しなくても、気筒間のバルブ特性のバラツキを簡単に抑制でき、燃費、エミッション、エンジン振動等に関して好ましい効果を期待できる。

さらに、図１６に示したように、本実施例の可変動弁機構６１は、バルブ５を最小のリフト量で開閉するときの可変アーム６６の先端が支持軸６３より下方にあり、可変アーム６６の全体が先端に向かって傾斜しており、カム面７４ａと相対する先端に向かって下っている斜面を有することで可変アーム６６の側方にコントロールシャフト６４が設けられ、内燃機関の全高を下げることができ、内燃機関全体のコンパクト化が図られる。

図２０〜２２は本発明の実施例６を示す。この可変動弁機構１１１は、可変アーム１１４における駆動アーム７０の連結位置及びバルブ５を最小のリフト量で開閉するときの可変アーム１１４の支持状態において実施例５と相違する。可変アーム１１４の長手方向中央部には、嘴状の駆動アーム７０が基端にて連結軸７１により上下に揺動可能に連結されている。バルブ５を最小のリフト量で開閉するときの可変アーム１１４は上面１１７がほぼ水平になるよう支持されている。可変アーム１１４の先端付近には後述するカム面１１３ａと相対する先端に向かって下っている斜面１１８があり、斜面１１８には凹溝１１５が形成され、凹溝１１５にシム１１６が可変アーム１１４と制御カム１１３との間に介在するように装着されている。カムシャフト２と平行なコントロールシャフト１１２は、可変アーム１１４の側方に設けられている。コントロールシャフト１１２上には、可変アーム１１４を駆動する制御カム１１３が一気筒につき二つ配設されている。制御カム１１３は、コントロールシャフト１１２の軸心から偏倚したカム面１１３ａを備え、アクチュエータ１１（図１参照）によってコントロールシャフト１１２と一体に回動される。なお、シム１１６には、図２０に示すような角柱状シムのほか、半割円柱状のシムも使用可能である。

上記構成の可変動弁機構１１１において、バルブ５を最小のリフト量で開閉するときには、図２１（ａ）に示すように、揺動アーム６５と駆動アーム７０との初期接点位置Ｐが制御カム１１３によって等半径部７２ａの始端側に調整される。回転カム４のベース部４ａが入力ローラ６７に係合する期間中は、揺動アーム６５、駆動アーム７０、ロッカアーム６が共に静止し、バルブ５が閉鎖位置に保持される。図２１（ｂ）に示すように、回転カム４のノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ６７に係合すると、揺動アーム６５が揺動し、カムフォロア６８がリフト部７２ｂに浅く接触し、駆動アーム７０が下方へ僅かに揺動してロッカアーム６を小さな角度で押し下げ、バルブ５が最小のリフト量で開閉される。

バルブ５を最大のリフト量で開閉するときには、図２２（ａ）に示すように、揺動アーム６５と駆動アーム７０との初期接点位置Ｐが制御カム１１３によって等半径部７２ａの終端側に調整される。このとき、バルブ駆動部７３が等半径部７２ａと同心に形成されているので、回転カム４のベース部４ａが入力ローラ６７に係合する期間中は、初期接点位置Ｐの変化に関わりなく、バルブ５が閉鎖位置に保持される。一方、図２２（ｂ）に示すように、ノーズ部４ｂの頂点が入力ローラ６７に係合すると、カムフォロア６８がリフト部７２ｂに深く接触し、駆動アーム７０が下方へ大きく揺動してロッカアーム６を大きな角度で押し下げ、バルブ５が最大のリフト量で開閉される。

可変アーム１１４の側方にコントロールシャフト１１２が設けられることで、内燃機関の全高を下げることができ、内燃機関全体のコンパクト化が図られる。

制御カム１１３とシム１１６を介して可変アーム１１４とが接触する位置が、可変アーム１１４の揺動中心から離れることで、接触部の圧力を低減できる。

図２３は本発明の実施例７を示す。この可変動弁機構１２１は、コントロールシャフト１２２の設置位置及び制御カム１２３と可変アーム１２４とが連結ピン１２８によって係合している点において実施例６と相違する。カムシャフト２と平行なコントロールシャフト１２２は、可変アーム１２４の下方に設けられている。コントロールシャフト１２２上には、可変アーム１２４を駆動する制御カム１２３が一つの可変アーム１２４につき二つ、よって一気筒につき四つ配設されている。制御カム１２３は、コントロールシャフト１２２の軸心から偏倚したカム溝１２３ａを備え、アクチュエータ１１（図１参照）によってコントロールシャフト１２２と一体に回動される。可変アーム１２４の下部には、連結ピン１２８が可変アーム１２４と制御カム１２３とを係合している。

上記構成の可変動弁機構１２１において、バルブ５を最小のリフト量で開閉するときには、図２３（ａ）に示すように、揺動アーム６５と駆動アーム７０との初期接点位置Ｐが制御カム１２３によって等半径部７２ａの始端側に調整される。

バルブ５を最大のリフト量で開閉するときには、図２３（ｂ）に示すように、揺動アーム６５と駆動アーム７０との初期接点位置Ｐが制御カム１２３によって等半径部７２ａの終端側に調整される。

可変アーム１２４の下方にコントロールシャフト１２２が設けられることで、エンジンの全高を大幅に下げることができ、エンジン全体のコンパクト化が図られる。

図２４は本発明の実施例８を示す。この可変動弁機構１３１は、可変アーム１３４と制御カム１３３との間にシム１３６を介装する点において実施例７と相違する。カムシャフト２と平行なコントロールシャフト１３２は、可変アーム１３４の下方に設けられている。コントロールシャフト１３２上には、可変アーム１３４を駆動する制御カム１３３が一気筒につき二つ配設されている。制御カム１３３は、コントロールシャフト１３２の軸心から偏倚したカム溝１３３ａを備え、アクチュエータ１１（図１参照）によってコントロールシャフト１３２と一体に回動される。可変アーム１３４の上面には凹溝１３５が形成され、凹溝１３５にシム１３６が装着されている。可変アーム１３４と伝達部材１３７との間にはシム１３６が介装されている。伝達部材１３７の耳部１３９には、連結ピン１３８が伝達部材１３７と制御カム１３３とを係合している。

上記構成の可変動弁機構１３１において、バルブ５を最小のリフト量で開閉するときには、図２４（ａ）に示すように、揺動アーム６５と駆動アーム７０との初期接点位置Ｐが制御カム１３３によって等半径部７２ａの始端側に調整される。

バルブ５を最大のリフト量で開閉するときには、図２４（ｂ）に示すように、揺動アーム６５と駆動アーム７０との初期接点位置Ｐが制御カム１３３によって等半径部７２ａの終端側に調整される。

可変アーム１３４の下方にコントロールシャフト１３２が設けられることで、エンジンの全高を大幅に下げることができ、エンジン全体のコンパクト化が図られる。

可変アーム１３４と伝達部材１３７を介して制御カム１３３との間にシム１３６を介装させることで、シム１３６の調整により、容易に揺動アーム６５に対する可変アーム１３４及び駆動アーム７０の位置を微調整することができる。このため、複数気筒のガソリンエンジンにおいて、動弁系部品の寸法精度や組付精度を厳格に管理しなくても、気筒間のバルブ特性のバラツキを簡単に抑制でき、燃費、エミッション、エンジン振動等に関して好ましい効果を期待できる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で実施することができる。

本発明の実施例１を示す可変動弁機構の斜視図である。 実施例１の可変動弁機構の要部を分解して示す斜視図である。 実施例１の可変動弁機構を図１の左方から見た断面図である。 実施例１の可変動弁機構においてバルブリフト量を最小化するときの作用を示す機構図である。 実施例１の可変動弁機構においてバルブリフト量を最大化するときの作用を示す機構図である。 バルブリフト量と作用角の関係を示す特性図である。 本発明の実施例２を示す可変動弁機構の断面図である。 実施例２の可変動弁機構においてバルブリフト量を最小化するときの作用を示す機構図である。 実施例２の可変動弁機構においてバルブリフト量を最大化するときの作用を示す機構図である。 本発明の実施例３を示す可変動弁機構の断面図である。 実施例３の可変動弁機構においてバルブリフト量を最小化するときの作用を示す機構図である。 実施例３の可変動弁機構においてバルブリフト量を最大化するときの作用を示す機構図である。 本発明の実施例４を示す可変動弁機構の断面図である。 実施例４の可変動弁機構においてバルブリフト量を最小化するときの作用を示す機構図である。 実施例４の可変動弁機構においてバルブリフト量を最大化するときの作用を示す機構図である。 本発明の実施例５を示す可変動弁機構の断面図である。 複数気筒のガソリンエンジンにおける実施例５の可変動弁機構の配置図である。 実施例５の可変動弁機構においてバルブリフト量を最小化するときの作用を示す機構図である。 実施例５の可変動弁機構においてバルブリフト量を最大化するときの作用を示す機構図である。 本発明の実施例６を示す可変動弁機構の断面図である。 実施例６の可変動弁機構においてバルブリフト量を最小化するときの作用を示す機構図である。 実施例６の可変動弁機構においてバルブリフト量を最大化するときの作用を示す機構図である。 実施例７の可変動弁機構の機構図である。 実施例８の可変動弁機構の機構図である。 従来の可変動弁機構を示す断面図である。

符号の説明

１ 可変動弁機構（実施例１）
２ カムシャフト
４ 回転カム
５ バルブ
６ ロッカアーム
１０ コントロールシャフト
１１ アクチュエータ
１２ 揺動アーム
１３ 可変アーム
１５ カム面
１９ 駆動アーム
２０ バルブ駆動部
２２ カムフォロア
３１ 可変動弁機構（実施例２）
４１ 可変動弁機構（実施例３）
４２ 駆動アーム
４３ カムフォロア
５１ 可変動弁機構（実施例４）
５２ 揺動アーム
５３ 駆動アーム
５５ カムフォロア
５６ カム面
５７ バルブ駆動部
６１ 可変動弁機構（実施例５）
６３ 支持軸
６４ コントロールシャフト
６５ 揺動アーム
６６ 可変アーム
６８ カムフォロア
７０ 駆動アーム
７２ カム面
７４ 制御カム
７６ シム
１１１ 可変動弁機構（実施例６）
１１２ コントロールシャフト
１１３ 制御カム
１１４ 可変アーム
１２１ 可変動弁機構（実施例７）
１２２ コントロールシャフト
１２３ 制御カム
１２４ 可変アーム
１３１ 可変動弁機構（実施例８）
１３２ コントロールシャフト
１３３ 制御カム
１３４ 可変アーム

Claims (3)

1. カムシャフト（２）上に設けられた回転カム（４）と、回転カム（４）に接触して揺動する揺動アーム（１２）と、揺動アーム（１２）に連動してバルブ（５）を駆動する駆動アーム（１９、４２）と、駆動アーム（１９、４２）を揺動アーム（１２）の揺動軸線周りで旋回する可変アーム（１３）と、可変アーム（１３）をコントロールシャフト（１０）を介して駆動するアクチュエータ（１１）とを備え、
   可変アーム（１３）と揺動アーム（１２）とが共通のコントロールシャフト（１０）上に相対回動可能に支持され、
   揺動アーム（１２）には駆動アーム側のカム面（１５）が設けられ、
   駆動アーム（１９、４２）は、基端が可変アーム（１３）に連結され、揺動アーム（１２）の前記カム面（１５）に揺動アーム側が接触するカムフォロアとしての回転体（２２、４３）と、バルブ駆動部（２０、４３）とを備え、
   揺動アーム（１２）の前記カム面（１５）とカムフォロアとしての回転体（２２、４３）とで構成されたカム手段が駆動アーム（１９、４２）の旋回に伴って揺動アーム（１２）に対する駆動アーム（１９、４２）の初期位置を変更することを特徴とする可変動弁機構。
2. 駆動アーム（１９）の先端にバルブ駆動部（２０）を設け、駆動アーム（１９）の中間部にカムフォロアとしての回転体（２２）を設けた請求項１記載の可変動弁機構。
3. 駆動アーム（４２）の先端にカムフォロアとしての回転体（４３）を設け、
   カムフォロアとしての回転体（４３）のバルブ側は、バルブ駆動部として機能する請求項１記載の可変動弁機構。

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