JP5516437B2 - 可変動弁装置 - Google Patents

Description

この発明は、可変動弁装置に係り、特に、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変化させることにより、バルブの作用角を変更可能とする可変動弁装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、バルブを駆動する従動カムロブが固定された駆動カム軸を電動モータによって回転駆動する構成を備える内燃機関の可変動弁装置が開示されている。この従来の可変動弁装置は、電動モータの回転速度を制御するモータ制御装置を備えている。このような構成によれば、モータ制御装置によって電動モータの回転速度を変化させることにより、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を増減することができ、バルブの作用角を調整することが可能である。

特開２００５−１８０２３８号公報

上述した従来の動弁装置の構成とは異なり、タイミングチェーンまたはベルトを介して伝達されるクランク軸の回転力（トルク）によって駆動カム軸を駆動する一般的な構成を採用する可変動弁装置において、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変化させることにより、バルブの作用角を変更可能な機械式の可変動弁装置を構成することが考えられる。そのような機械式の可変動弁装置では、内燃機関の気筒間でのバルブの作用角のばらつきを抑制するために、バルブの作用角のばらつきを簡便な構成を用いて調整可能となっていることが望ましい。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、クランク軸の回転力によって駆動カム軸を駆動する構成を用いて、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変化させることによりバルブの作用角を変更可能とする可変動弁装置において、バルブの作用角のばらつきを調整することのできる可変動弁装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、可変動弁装置であって、
クランク軸の回転力を利用して回転駆動される駆動カム軸と、
前記駆動カム軸と同心であって、当該駆動カム軸に回転自在に支持された従動カムロブと、
前記駆動カム軸を覆うように形成された軌道面を有するガイド部材と、
前記駆動カム軸および前記従動カムロブのそれぞれに連結され、前記軌道面と接触する接触部材を有し、前記接触部材の位置変化に伴って前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの回転角度を変化させるリンク機構と、
前記駆動カム軸が一回転する間、前記軌道面と前記接触部材との接触が維持されるようにする接触維持手段と、
前記ガイド部材を、前記駆動カム軸の軸線と直交する平面方向に移動させるアクチュエータと、
前記リンク機構のリンク形状を調整可能とするリンク形状調整機構と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記リンク機構は、
一端が前記駆動カム軸の軸中心を回転中心として当該駆動カム軸に回転自在に連結された第１駆動リンクアームと、
一端が前記第１駆動リンクアームの他端に回転自在に連結された第２駆動リンクアームと、
一端が前記駆動カム軸の軸中心を回転中心として前記従動カムロブと一体的に回転するように当該従動カムロブに連結された第１従動リンクアームと、
一端が前記第１従動リンクアームの他端に回転自在に連結され、他端が前記第２駆動リンクアームの他端と回転自在に連結された第２従動リンクアームと、
を含み、
前記接触部材は、前記第２駆動リンクアームと前記第２従動リンクアームとの連結部に設置されており、
前記リンク形状調整機構は、
軸方向の移動が拘束され、かつ周方向に回転自在な態様で前記駆動カム軸に取り付けられる主軸部と、前記主軸部に対して偏心した円筒状の偏心部と、を有する偏心部材と、
前記駆動カム軸を覆うように形成された前記第１駆動リンクアームのカム軸側軸受部に形成され、前記偏心部が嵌め込まれる穴部と、
前記駆動カム軸の軸方向における前記第１駆動リンクアームの位置を、前記第１駆動リンクアームとの間に調整シムを介在させた状態で規制する位置決め部材と、
前記偏心部材を介して、前記第１駆動リンクアームの前記カム軸側軸受部と前記駆動カム軸とを固定する固定部材と、
を含み、
前記調整シムを厚さの異なるものに交換することにより、前記駆動カム軸の周方向における前記第１駆動リンクアームの位置が調整可能となっていることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記リンク機構は、
一端が前記駆動カム軸の軸中心を回転中心として当該駆動カム軸と一体的に回転するように当該駆動カム軸に連結された第１駆動リンクアームと、
一端が前記第１駆動リンクアームの他端に回転自在に連結された第２駆動リンクアームと、
一端が前記駆動カム軸の軸中心を回転中心として前記従動カムロブと一体的に回転するように当該従動カムロブに連結された第１従動リンクアームと、
一端が前記第１従動リンクアームの他端に回転自在に連結され、他端が前記第２駆動リンクアームの他端と回転自在に連結された第２従動リンクアームと、
を含み、
前記接触部材は、前記第２駆動リンクアームと前記第２従動リンクアームとの連結部に設置されており、
前記第１駆動リンクアームの前記一端側の部位は、先端側の小寸法部と当該小寸法部よりも太い中央側の大寸法部との間に形成される段付き部を有する棒状に形成されており、
前記リンク形状調整機構は、
前記駆動カム軸に形成され、前記小寸法部が嵌め込まれる穴部と、
前記小寸法部が前記穴部に嵌め込まれた状態において、前記駆動カム軸との間に調整シムを介在させた状態にて前記駆動カム軸に押し当てられる前記第１駆動リンクアームの前記段付き部と、
前記段付き部が前記調整シムを介して前記駆動カム軸に押し当てられた状態で、前記第１駆動リンクアームと前記駆動カム軸とを固定する固定部材と、
を含むことを特徴とする。

リンク機構のリンク形状が変化すると、バルブの作用角が変化する。このため、第１の発明によれば、気筒間でバルブの作用角にばらつきが存在する場合であっても、リンク形状調整機構を用いて、そのような作用角のばらつきを調整することができる。

第２の発明によれば、偏心部材の回転位置に応じて、駆動カム軸上における第１駆動リンクアームの軸方向および周方向位置が変化する。そのうえで、調整シムを介して位置決め部材によって第１駆動リンクアームの軸方向位置が規制されることによって、第１駆動リンクアームの周方向位置が規定されることになる。そして、調整シムの厚さを選択することにより、駆動カム軸上における第１駆動リンクアームの周方向位置を調整することができ、その結果、リンク機構のリンク形状を変更することができる。本発明によれば、このような簡便な構成を用いてリンク機構のリンク形状を変更することによって、バルブの作用角を調整することが可能となる。

第３の発明によれば、調整シムの厚さを選択することにより、第１駆動リンクアームの長さを調整することができ、その結果、リンク機構のリンク形状を変更することができる。本発明によれば、このような簡便な構成を用いてリンク機構のリンク形状を変更することによって、バルブの作用角を調整することが可能となる。

本発明の実施の形態１における可変動弁装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す可変動弁装置が備える駆動カム軸周りの構成を説明するための図である。 可変動弁装置を、図１に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図１における矢視Ｂ方向から可変動弁装置を見た斜視図である。 図１に示すアクチュエータの具体的な構成を説明するための図である。 ガイド部材の変位に伴う可変動弁装置の動作を説明するための模式図である。 ガイド部材の変位に伴うバルブの作用角の変化、および、ガイド部材の変位に伴う（基準状態時の値に対する）駆動カム軸と従動カムロブとの回転角度θの差（変化）を表した図である。 本発明の実施の形態１におけるリンク形状調整機構の具体的な構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１におけるリンク形状調整機構の具体的な構成を説明するための図である。 図６と同方向から見た可変動弁装置の主たる構成要素の模式図である。 本発明の実施の形態２における可変動弁装置が備えるリンク形状調整機構の具体的な構成を説明するための図である。 図６と同方向から見た可変動弁装置の主たる構成要素の模式図である。

実施の形態１．
［可変動弁装置の基本構成］
図１は、本発明の実施の形態１における可変動弁装置１０の全体構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す可変動弁装置１０が備える駆動カム軸１２周りの構成を説明するための図である。

本実施形態の可変動弁装置１０は、内燃機関に搭載され、吸気弁または排気弁を駆動する装置として機能するものである。ここでは、可変動弁装置１０は、一例として、４つの気筒（＃１〜＃４）を有する直列４気筒型の内燃機関に適用されているものとする。

図１、２に示すように、可変動弁装置１０は、駆動カム軸１２を備えている。駆動カム軸１２は、タイミングプーリー１４およびタイミングチェーン等（図示省略）を介してクランク軸（図示省略）と連結され、クランク軸の１／２の速度で回転するように構成されている。図２に示すように、駆動カム軸１２とタイミングプーリー１４との間には、クランク軸の回転に対する駆動カム軸１２の回転位相を変更可能とする可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構１６が介在している。

図２に示すように、駆動カム軸１２には、気筒毎にカムピース１８が取り付けられている。カムピース１８は、駆動カム軸１２と同心であって当該駆動カム軸１２によって回転自在に支持されている。カムピース１８には、図示省略する吸気弁または排気弁（以下、単に「バルブ」と称する）を駆動するための従動カムロブ１８ａが２つ形成されている。

また、駆動カム軸１２には、気筒毎に、第１駆動リンクアーム２０の一端が連結されている。第１駆動リンクアーム２０は、駆動カム軸１２の径方向外側に突出した駆動アーム部２０ａと、駆動カム軸１２を覆うように形成されたカム軸側軸受部２０ｂとを備えている。駆動カム軸１２上における第１駆動リンクアーム２０の軸方向および周方向位置は、図８および図９を参照して後述するリンク形状調整機構５６によって規定される。更に、カムピース１８には、同一気筒のための第１駆動リンクアーム２０に近い方の従動カムロブ１８ａの近傍に、駆動カム軸１２の径方向外側に突出した第１従動リンクアーム１８ｂが一体的に形成されている。

図３および図４を新たに加えて説明を継続する。
図３は、可変動弁装置１０を、図１に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。図４は、図１における矢視Ｂ方向から可変動弁装置１０を見た斜視図である。尚、図３においては、リンクプレート３４の一部の図示を省略しており、図４においては、ガイド部材３６の図示を省略している。

図３、４に示すように、第１駆動リンクアーム２０の他端、すなわち、駆動アーム部２０ａの先端部には、カム軸側回転軸２２を介して、第２駆動リンクアーム２４の一端が回転自在に連結されている。また、第１従動リンクアーム１８ｂの他端（先端部）には、カムロブ側回転軸２６を介して、第２従動リンクアーム２８の一端が回転自在に連結されている。以下、カム軸側回転軸２２の中心点を、「カム軸側回転支点」と称し、カムロブ側回転軸２６の中心点を、「カムロブ側回転支点」と称する。

第２駆動リンクアーム２４の他端と第２従動リンクアーム２８の他端とは、制御ローラ側回転軸３０を介して、連結されている。制御ローラ側回転軸３０上における第２駆動リンクアーム２４と第２従動リンクアーム２８との間の部位には、制御ローラ側回転軸３０の中心を回転中心とする制御ローラ３２と、リンクプレート３４とが介在している。以下、第２駆動リンクアーム２４と第２従動リンクアーム２８との連結部である制御ローラ側回転軸３０の中心点を、「制御回転支点」と称する。

このように、本実施形態の可変動弁装置１０は、駆動カム軸１２の軸中心を共通の回転中心とする駆動アーム部２０ａおよび第１従動リンクアーム１８ｂと、第２駆動リンクアーム２４と第２従動リンクアーム２８とによって、図３に示すようにパンタグラフ状（菱形状）に連結された四節リンクであるリンク機構３５を備えている。また、図３に示すように、本実施形態では、第２従動リンクアーム２８は、第２駆動リンクアーム２４との間に制御ローラ３２を介在させた状態で当該第２駆動リンクアーム２４よりも駆動カム軸１２の回転方向前方側に配置されている。

リンクプレート３４は、図４に示すように、環状に形成された２つのプレート部が同心となるように折り曲げられることにより成形されている。そして、リンクプレート３４は、その内部に駆動カム軸１２が貫通され、かつ、制御ローラ３２を外側から挟み込むようにした状態で、制御ローラ側回転軸３０上に配置されている。

リンクプレート３４の外周側には、図３に示すように、駆動カム軸１２が内部を貫通するリンクプレート３４を更に覆うように、ガイド部材３６の軌道面３６ａ１が配置されている。本実施形態の軌道面３６ａ１は、より具体的には円周面によって構成されている。また、上記制御ローラ３２は、駆動カム軸１２の回転と連動して軌道面３６ａ１上を転動できるように、軌道面３６ａ１と接する位置で制御ローラ側回転軸３０によって回転自在に支持されている。

更に、図３に示すように、リンクプレート３４には、制御ローラ３２以外にも、軌道面３６ａ１と接する位置に、２つの保持ローラ３８が保持用回転軸４０を介して回転自在に取り付けられている。より具体的には、制御ローラ３２に加えて２つの保持ローラ３８を含めた３つのローラ３２、３８間の配置が駆動カム軸１２を中心として等角度間隔となるように、これらの３つのローラ３２、３８がリンクプレート３４に取り付けられている。このような構成によって、リンクプレート３４に取り付けられた制御ローラ３２の軌道面３６ａ１に対する位置が規定されている。このため、制御ローラ３２は、駆動カム軸１２の回転に伴い、軌道面３６ａ１に常に接した状態で当該軌道面３６ａ１上を転動するようになる。そして、制御ローラ３２の位置が規定された結果、第２駆動リンクアーム２４および第２従動リンクアーム２８を介して、駆動カム軸１２の回転角度に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θ（ここでは、図３中において、駆動カム軸１２の中心点とカム軸側回転支点とを結ぶ線と、駆動カム軸１２の中心点とカムロブ側回転支点とを結ぶ線とのなす角度として規定）も特定されることになる。

ガイド部材３６は、図１、３に示すように、気筒毎に、上記軌道面３６ａ１を有する環状部３６ａを備えている。各気筒の環状部３６ａは、図１に示すように、架橋部３６ｂを介して橋渡しされることによって一体的に連結されている。ガイド部材３６は、図３における上下方向（すなわち、気筒の上下方向）への移動自在な態様であって、図３における左右方向および駆動カム軸１２の軸方向への移動が拘束される態様で、所定の支持部材（図示省略）を介してシリンダヘッドもしくはカムキャリアによって支持されている。

図５は、図１に示すアクチュエータ４２の具体的な構成を説明するための図である。より具体的には、図５（Ａ）は、アクチュエータ４２を、図１における矢視Ｃの方向から見た図であり、図５（Ｂ）および（Ｃ）は、アクチュエータ４２を、図５（Ａ）における矢視Ｄの方向から見た図である。尚、図１、図５（Ｂ）および（Ｃ）では、モータ４４およびウォームギヤ４６の図示を省略している。

本実施形態の可変動弁装置１０は、上記ガイド部材３６を、図３中に示す移動方向（本実施形態では、内燃機関の気筒の軸線方向と一致しているものとする）に所定の移動範囲内で駆動するためのアクチュエータ４２を備えている。より具体的には、アクチュエータ４２は、駆動カム軸１２の軸方向から見て、円周面である軌道面３６ａ１の中心点と駆動カム軸１２の中心点とが一致した状態を基準状態として、軌道面３６ａ１の中心点が駆動カム軸１２の軸線の法線方向かつ気筒の軸線方向に沿って移動するように（すなわち、図３における上下方向に）ガイド部材３６を移動させるものである。

アクチュエータ４２は、図５（Ａ）に示すように、電動モータ（以下、単に「モータ」）４４と、当該モータ４４の出力軸に固定されたウォームギヤ４６と、当該ウォームギヤ４６と噛み合わされたウォームホイール４８とを備えている。モータ４４は、図示省略するＥＣＵの指令に基づいて駆動される。そして、図５（Ｂ）に示すように、ウォームホイール４８には、当該ウォームホイール４８と同心の制御軸５０が固定されている。制御軸５０には、ガイド部材３６の並行する２つの架橋部３６ｂに対応して、２つの作用角可変カム５２が固定されている。更に、制御軸５０の近傍には、制御軸５０の回転角度を検出することによりバルブの作用角を取得するための作用角センサ５４が配置されている。作用角センサ５４は、上記ＥＣＵに接続されている。

図５（Ｂ）は、制御軸５０に対してガイド部材３６の架橋部３６ｂが最も離れるように作用角可変カム５２がモータ４４により回転駆動された状態を示している。この状態では、ガイド部材３６が上記移動範囲内において、図３における上方向（すなわち、内燃機関の気筒の上方向）に最も変位することになる。一方、図５（Ｃ）は、制御軸５０に対してガイド部材３６の架橋部３６ｂが最も近づくように作用角可変カム５２がモータ４４により回転駆動された状態を示している。この状態では、ガイド部材３６が上記移動範囲内において、図３における下方向（すなわち、内燃機関の気筒の下方向）に最も変位することになる。

上記の構成を有するアクチュエータ４２によれば、モータ４４によって作用角可変カム５２の回転角度を制御することにより、ガイド部材３６の位置を上記移動範囲内において任意の位置に調整することができる。

［可変動弁装置の基本動作］
次に、図６および図７を参照して、本実施形態の可変動弁装置１０の基本動作について説明する。
（ガイド部材の位置調整に応じた回転角度θの変化について）
図６は、ガイド部材３６の変位に伴う可変動弁装置１０の動作を説明するための模式図である。尚、図６の各図は、上記図３とは逆方向から見て、可変動弁装置１０の主たる構成要素を模式的に表した図である。また、図７は、ガイド部材３６の変位に伴うバルブの作用角の変化、および、ガイド部材３６の変位に伴う（上記基準状態時の値に対する）駆動カム軸１２と従動カムロブ１８ａとの回転角度θの差（変化）を表した図である。

図６中に示す駆動カム軸１２の回転方向に駆動カム軸１２が回転すると、駆動カム軸１２の回転力が、駆動カム軸１２に一体的に固定された駆動アーム部２０ａを介して、第２駆動リンクアーム２４に伝達される。第２駆動リンクアーム２４に伝達された駆動カム軸１２の回転力は、制御ローラ側回転軸３０および第２従動リンクアーム２８を介して、第１従動リンクアーム１８ｂと一体的に形成された従動カムロブ１８ａに伝達される。このように、駆動カム軸１２の回転力は、リンク機構３５を介して従動カムロブ１８ａに伝達されることになる。

その結果、駆動カム軸１２の回転と同期して、リンク機構３５の各要素および従動カムロブ１８ａが駆動カム軸１２と同一方向に回転することになる。この際、既述したように、制御ローラ３２は、軌道面３６ａ１に常に接した状態で当該軌道面３６ａ１上を転動することになる。

図６（Ｂ）に示す状態は、駆動カム軸１２の中心点と軌道面３６ａ１の中心点とが一致している状態（上記基準状態）であり、また、本実施形態の軌道面３６ａ１は、円周面である。このため、駆動カム軸１２の回転に伴って制御ローラ３２が軌道面３６ａ１上を一回転する間に、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心との距離に変化はなく、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θに変化はない。従って、図６（Ｂ）に示す基準状態時には、従動カムロブ１８ａは、駆動カム軸１２と等速で一回転することになる。

次に、図６（Ａ）に示す状態は、図６（Ｂ）に示す基準状態時と比べて、軌道面３６ａ１が図６における上方向（気筒の上方向）に上記移動範囲内で最も移動した状態を示している。この状態では、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の下半分側に位置している時に、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心との距離が上記基準状態の時よりも狭められることになる。この下半分の区間において上記距離が狭められると、上記基準状態時に比べて、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θが拡大することになる。駆動カム軸１２の回転方向は、図６における時計回りである。従って、この下半分の区間において回転角度θが拡大すると、上記基準状態時と比べ、従動カムロブ１８ａの回転位置が駆動カム軸１２に対して駆動カム軸１２の回転方向の前方側に進められることになる。以下、上記基準状態時よりも上記回転角度θが拡大することにより、このような作用の生ずる区間のことを、「増速区間」と称する場合がある。

一方、図６（Ｃ）に示す状態は、図６（Ｂ）に示す基準状態時と比べて、軌道面３６ａ１が図６における下方向（気筒の下方向）に上記移動範囲内で最も移動した状態を示している。この状態では、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の下半分側に位置している時に、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心との距離が上記基準状態の時よりも広げられることになる。この下半分の区間において上記距離が広げられると、上記基準状態時に比べて、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θが減少することになる。その結果、上記基準状態時と比べ、従動カムロブ１８ａの回転位置が駆動カム軸１２に対して駆動カム軸１２の回転方向の後方側に遅らされることになる。以下、上記基準状態時よりも上記回転角度θが減少することにより、このような作用の生ずる区間のことを、「減速区間」と称する場合がある。

（ガイド部材の位置調整に応じたバルブの作用角の変化について）
本実施形態の可変動弁装置１０では、図６（Ａ）に示すように軌道面３６ａ１が上方向に移動した時の増速区間が、従動カムロブ１８ａのリフト区間と重なるように設定されている。ここで、図６（Ａ）および図６（Ｃ）に示すガイド部材３６の制御状態において、図６中における駆動カム軸１２の中心点を通る水平線と軌道面３６ａ１とが交わる点付近を制御ローラ３２が通過する際に、駆動カム軸１２の中心点と制御ローラ３２の中心点との距離が上記基準状態時の値と等しくなり、これにより、上記回転角度θが上記基準状態時の値と等しくなるタイミング（以下、このようなタイミングのことを、「等回転角度タイミング」と称する）が存在する。本実施形態では、図６に示すように、アクチュエータ４２によってガイド部材３６を上記移動範囲内において上方向に移動させた場合に減速区間から増速区間に切り換わる方（すなわち、図６における右側）の等回転角度タイミングと、バルブの開き時期とが（ほぼ）一致するように、軌道面３６ａ１に対する制御ローラ３２の位置が設定されている。

以上の設定を有する本実施形態の可変動弁装置１０によれば、軌道面３６ａ１が図６（Ａ）に示すように上方向に移動した場合には、バルブの開き側のリフト区間では、駆動カム軸１２に対して前方に進みながら従動カムロブ１８ａが回転することになる。このため、駆動カム軸１２に対する相対的な従動カムロブ１８ａの回転速度が図６（Ｂ）に示す基準状態時（等速時）と比べて増加することになる。このため、この場合には、図７（Ａ）中に「増速時リフト（小作用角）」と付して示すように、上記基準状態時の「等速時リフト」と比べて、バルブのリフト量が最大リフト量に早く到達するようになる。また、この場合には、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置を通過した後（バルブの開弁後にカム角度で９０°、クランク角度で１８０°ＣＡを経過した後）は、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転速度が減少し始める。従って、作用角が１８０°ＣＡを越える一般的な設定の吸気弁の場合には、バルブの閉じ時期付近では、「等速時リフト」と比べて、バルブの加速度（負の値）が小さくなる。しかしながら、バルブの開弁後に制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置に到達するまでの区間において従動カムロブ１８ａの回転速度が高められている影響が大きいため、バルブの閉じ時期についても「等速時リフト」時と比べて早くなる。これにより、バルブの作用角を等速時リフトと比べて小さくすることができる。

また、本実施形態における可変動弁装置１０によれば、軌道面３６ａ１が図６（Ｃ）に示すように下方向に移動した場合には、バルブの開き側のリフト区間では、駆動カム軸１２に対して後方に遅れながら従動カムロブ１８ａが回転することになる。このため、駆動カム軸１２に対する相対的な従動カムロブ１８ａの回転速度が図６（Ｂ）に示す基準状態時（等速時）と比べて減少することになる。このため、この場合には、図７（Ａ）中に「減速時リフト（大作用角）」と付して示すように、上記基準状態時の「等速時リフト」と比べて、バルブのリフト量が最大リフト量に到達するタイミングが遅くなる。また、上記「増速時リフト」に対して上述したものとは逆の理由により、バルブの閉じ時期についても「等速時リフト」時と比べて遅くなる。これにより、バルブの作用角を等速時リフトと比べて大きくすることができる。

また、本実施形態における可変動弁装置１０では、上記のように、図６における右側の等回転角度タイミングと、バルブの開き時期とが一致するように、軌道面３６ａ１に対する制御ローラ３２の位置が設定されている。このような設定によれば、アクチュエータ４２により制御される軌道面３６ａ１の位置にかかわらず、バルブの開き時期における従動カムロブ１８ａの上記回転角度θを（ほぼ）一定に揃えることができる。これにより、図７（Ａ）に示すように、バルブの開き時期を一定（もしくは実質的に一定）としつつ作用角を変更すること（すなわち、位相連成）が可能となる。

以上説明したように、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、アクチュエータ４２によって作用角可変カム５２を回転駆動して軌道面３６ａ１を気筒の軸線方向に沿って上下に移動させることにより、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心との距離が変化し、駆動カム軸１２と従動カムロブ１８ａとの回転角度θが変化する。また、軌道面３６ａ１の移動量（駆動カム軸１２の回転中心に対する軌道面３６ａ１の偏心量）が大きいほど、上記回転角度θの変化量が大きくなる。その結果、アクチュエータ４２による作用角可変カム５２の回転位置（ガイド部材３６の軌道面３６ａ１の制御位置）に応じて、駆動カム軸１２が一回転する間の従動カムロブ１８ａの回転速度を連続的に増減することができる。これにより、作用角可変カム５２の回転位置（軌道面３６ａ１の制御位置）に応じて、バルブの作用角を連続的に可変することができるようになる。

［実施の形態１におけるリンク形状調整機構の構成］
ところで、駆動カム軸１２への第１駆動リンクアーム２０の固定手法として、両者に圧入される圧入ピンを用いる手法が考えられる。しかしながら、そのような手法では、寸法公差範囲内での圧入位置のばらつきによって、駆動カム軸１２上における第１駆動リンクアーム２０の周方向位置にばらつきが生じ、その結果、パンタグラフ状に連結されたリンク機構３５のリンク形状にばらつきが生ずることになる。上述した構成を有する可変動弁装置１０では、パンタグラフ状のリンク形状が変化すると、ガイド部材３６の変位に伴うバルブの作用角の可変幅が変化する。従って、気筒間で圧入ピンの圧入位置のばらつきが生ずると、気筒間でバルブの作用角（の可変幅）がばらつくこととなる。そこで、本実施形態では、リンク機構３５の形状を調整可能とするリンク形状調整機構を備えるようにしている。

図８および図９は、本発明の実施の形態１におけるリンク形状調整機構５６の具体的な構成を説明するための図である。より具体的には、図８（Ａ）は、偏心ピン５８の軸線方向からリンク形状調整機構５６を見た図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）中に示すＥ−Ｅ線でリンク形状調整機構５６および駆動カム軸１２を切断して示す一部断面図である。また、図９は、図８（Ｂ）に示すＥリング６２の正面図である。

図８（Ｂ）に示すように、リンク形状調整機構５６は、主軸部５８ａと偏心部５８ｂとネジ部５８ｃとを有する偏心ピン５８を備えている。円筒状に形成された主軸部５８ａの周面上には、ネジが切られている。駆動カム軸１２には、主軸部５８ａの軸線が駆動カム軸１２の軸線と直交するという位置関係で主軸部５８ａを取り付けるためのネジ穴１２ａが形成されている。

偏心部５８ｂは、主軸部５８ａに隣接する部位として、主軸部５８ａに対して偏心した円筒状に形成されている。第１駆動リンクアーム２０のカム軸側軸受部２０ｂには、偏心部５８ｂと実質的に同じ径に形成され、当該偏心部５８ｂが嵌め込まれるピン穴部２０ｂ１が形成されている。

ネジ部５８ｃは、主軸部５８ａと反対側において偏心部５８ｂに隣接する部位として、偏心部５８ｂと同心の円筒状に形成され、かつ当該円筒状の周面上にネジが切られている。ネジ部５８ｃには、駆動カム軸１２上における第１駆動リンクアーム２０の位置を固定するためのロックナット６０が噛み合わされる。

また、第１駆動リンクアーム２０のカム軸側軸受部２０ｂの一方の端部の近傍に位置する駆動カム軸１２の外周面には、Ｅリング６２を取り付けるための環状溝１２ｂが形成されている。Ｅリング６２は、駆動カム軸１２上における第１駆動リンクアーム２０の軸方向位置を決定する役割と、当該第１駆動リンクアーム２０の軸方向の押さえとしての役割とを有している。更に、Ｅリング６２とカム軸側軸受部２０ｂとの間には、調整シム６４が配置されるようになっている。

以上のように、本実施形態では、偏心ピン５８、駆動カム軸１２に形成されたネジ穴１２ａおよび環状溝１２ｂ、カム軸側軸受部２０ｂに形成されたピン穴部２０ｂ１、ロックナット６０、Ｅリング６２および調整シム６４によって、上記リンク形状調整機構５６が構成されている。

以上説明したリンク形状調整機構５６によれば、主軸部５８ａがネジ穴１２ａに噛み合わされ、かつ、偏心部５８ｂがピン穴部２０ｂ１に嵌め込まれた状態で、主軸部５８ａを中心として偏心部５８ｂを回転させることによって、図８（Ａ）中に規定する偏心量が変化し、駆動カム軸１２上の第１駆動リンクアーム２０の軸方向および周方向位置が変化することになる。そこで、以下のような手順によってリンク形状調整機構５６を調整することにより、駆動カム軸１２上の第１駆動リンクアーム２０の周方向位置を調整することができる。

すなわち、先ず、偏心ピン５８をピン穴部２０ｂ１に通しつつ、偏心ピン５８の主軸部５８ａを駆動カム軸１２のネジ穴１２ａに噛み合わせるようにする。この際、主軸部５８ａを中心として偏心部５８ｂが図８（Ａ）における右方向に回転した際にカム軸側軸受部２０ｂが調整シム６４の方向に移動する状態となるように、駆動カム軸１２上の偏心ピン５８の回転位置を調整する。そのうえで、ロックナット６０を図８（Ａ）における右方向（ロックナット６０の締結方向）に回転させる。これにより、ロックナット６０の回転とともに偏心ピン５８が回転し、やがて、カム軸側軸受部２０ｂが調整シム６４に突き当たるようになる。

その結果、駆動カム軸１２上における第１駆動リンクアーム２０の軸方向の移動が規制されるので、第１駆動リンクアーム２０の周方向位置が定まるようになる。この状態で、カム軸側軸受部２０ｂに押し当たる位置までロックナット６０を更に締め込むことにより、偏心ピン５８とロックナット６０とで発生する軸力によって、駆動カム軸１２に対して第１駆動リンクアーム２０を確実に固定することができる。

そして、本実施形態のリンク形状調整機構５６によれば、調整シム６４を厚さの異なるものに変更することにより、偏心ピン５８を回転させた際にカム軸側軸受部２０ｂが調整シム６４に突き当たる位置が変化するようになる。このため、調整シム６４の厚さを選択することにより、駆動カム軸１２上における第１駆動リンクアーム２０の周方向位置を調整することが可能となる。

図１０は、図６と同方向から見た可変動弁装置１０の主たる構成要素の模式図である。
上述したリンク形状調整機構５６によって、図１０中に破線と実線とで示すように、駆動カム軸１２上における第１駆動リンクアーム２０の周方向位置を調整することで、第１駆動リンクアーム２０と第２駆動リンクアーム２４との連結部の回転中心であるカム軸側回転支点の位置を調整することができる。このように、リンク形状調整機構５６によれば、簡便な構成を用いて、リンク機構３５のリンク形状を調整することができ、その結果として、バルブの作用角（の可変幅）を調整できるようになる。これにより、気筒間のバルブの作用角のばらつきを抑制することができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、駆動カム軸１２上における第１駆動リンクアーム２０の周方向位置を調整することによってリンク形状を調整可能とするリンク形状調整機構５６について説明した。しかしながら、本発明におけるリンク形状調整機構は、上記構成に限定されるものではない。すなわち、例えば、駆動カム軸１２と第１駆動リンクアーム２０とに対して備えたリンク形状調整機構５６と同様の構成を、従動カムロブ１８ａと第１従動リンクアーム１８ｂとに対して備えるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、偏心ピン５８の主軸部５８ａを駆動カム軸１２のネジ穴１２ａに噛み合わせるようにした構成について説明した。しかしながら、本発明において、軸方向の移動が拘束され、かつ周方向に回転自在な態様で駆動カム軸に取り付けられる主軸部は、上記構成に限定されるものではない。すなわち、例えば、駆動カム軸に主軸部が貫通する貫通穴を形成するようにしたうえで、当該貫通穴を貫通して駆動カム軸から抜け出た主軸部の先端において例えばロックナットを用いて主軸部と駆動カム軸とを固定するようにしたものであってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、偏心ピン５８のネジ部５８ｃに形成されたおねじに対して噛み合わされるロックナット６０を用いて、駆動カム軸１２と第１駆動リンクアーム２０とを固定する構成について説明した。しかしながら、本発明における固定部材は、上記ロックナットに限定されるものではなく、例えば、偏心部材側のネジ部をめねじで構成したうえで、当該ネジ部に噛み合わされるボルトであってもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、リンクプレート３４および保持ローラ３８が前記第１の発明における「接触維持手段」に相当している。
また、上述した実施の形態１においては、偏心ピン５８が前記第２の発明における「偏心部材」に、ピン穴部２０ｂ１が前記第２の発明における「穴部」に、Ｅリング６２が前記第２の発明における「位置決め部材」に、ロックナット６０が前記第２の発明における「固定部材」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
次に、図１１および図１２を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
［実施の形態２におけるリンク形状調整機構の構成］
図１１は、本発明の実施の形態２における可変動弁装置７０が備えるリンク形状調整機構７２の具体的な構成を説明するための図である。尚、本実施形態の可変動弁装置７０は、リンク形状調整機構７２に関係する構成が異なる点を除き、上述した実施の形態１における可変動弁装置１０と同様に構成されているものとする。

図１１に示すように、本実施形態の第１駆動リンクアーム７６の駆動カム軸７４側の部位は、先端側の小寸法部７６ａと当該小寸法部７６ａよりも太い中央側の大寸法部７６ｂとの間に形成される段付き部７６ｃを有する棒状に形成されている。駆動カム軸７４には、駆動カム軸７４の軸線と直交する方向に貫通する貫通穴７４ａが形成されている。尚、図１１に示す例では、小寸法部７６ａおよび大寸法部７６ｂは、それぞれ円形断面であるものとするが、これらの断面形状は、必ずしも円形に限定されるものではない。

第１駆動リンクアーム７６の小寸法部７６ａは、調整シム７８を介して段付き部７６ｃが駆動カム軸７４の外周面に押し当てられた状態で、駆動カム軸７４の貫通穴７４ａに挿入されている。また、駆動カム軸７４を貫通して駆動カム軸７４から抜け出した小寸法部７６ａの先端の周面上には、ネジが切られており、２重のロックナット（ダブルロックナット）８０が噛み合わされている。このような構成によって、ダブルロックナット８０を用いて、第１駆動リンクアーム７６が駆動カム軸７４に固定されている。

以上のように、本実施形態では、第１駆動リンクアーム７６の段付き部７６ｃ、駆動カム軸７４に形成された貫通穴７４ａ、ダブルロックナット８０および調整シム７８によって、上記リンク形状調整機構７２が構成されている。

以上説明したリンク形状調整機構７２によれば、調整シム７８を厚さの異なるものに変更することにより、第１駆動リンクアーム７６の長さ（駆動カム軸７４の回転中心からカム軸側回転支点までの距離）を調整することができるようになる。

図１２は、図６と同方向から見た可変動弁装置７０の主たる構成要素の模式図である。
上述したリンク形状調整機構７２によって、図１２に示すように、第１駆動リンクアーム７６の長さを調整することで、第１駆動リンクアーム７６と第２駆動リンクアーム２４との連結部であるカム軸側回転支点の位置を調整することができる。より具体的には、図１２中に破線と実線で示すように、制御ローラ３２の回転中心（すなわち、第２駆動リンクアーム２４と第２従動リンクアーム２８との連結部の回転中心である制御回転支点）に対する第２駆動リンクアーム２４の回転角度を調整することができる。このようにして、リンク形状調整機構７２によれば、簡便な構成を用いて、リンク機構８２のリンク形状を調整することができ、その結果として、バルブの作用角（の可変幅）を調整できるようになる。これにより、気筒間のバルブの作用角のばらつきを抑制することができる。

尚、上述した実施の形態２においては、貫通穴７４ａが前記第３の発明における「穴部」に、ダブルロックナット８０が前記第３の発明における「固定部材」に、それぞれ相当している。

ところで、上述した実施の形態１および２においては、駆動カム軸１２の軸方向から見て、円周面である軌道面３６ａ１の中心点と駆動カム軸１２の中心点とが一致した状態を基準位置として、軌道面３６ａ１の中心点が駆動カム軸１２の軸線の法線方向かつ気筒の軸線方向に沿って移動するように（図６等における上下方向に）ガイド部材３６を移動させるアクチュエータ４２を備えるようにしている。しかしながら、本発明において駆動カム軸に対する従動カムロブの回転角度を変化させるためのガイド部材の移動方向は、上記に限定されるものではなく、駆動カム軸の軸線と直交する平面方向であればよい。

１０、７０ 可変動弁装置
１２、７４ 駆動カム軸
１２ａ 駆動カム軸のネジ穴
１２ｂ 駆動カム軸の環状溝
１４ タイミングプーリー
１８ カムピース
１８ａ 従動カムロブ
１８ｂ 第１従動リンクアーム
２０、７６ 第１駆動リンクアーム
２０ａ 駆動アーム部
２０ｂ カム軸側軸受部
２０ｂ１ ピン穴部
２２ カム軸側回転軸
２４ 第２駆動リンクアーム
２６ カムロブ側回転軸
２８ 第２従動リンクアーム
３０ 制御ローラ側回転軸
３２ 制御ローラ
３４ リンクプレート
３５、８２ リンク機構
３６ ガイド部材
３６ａ ガイド部材の環状部
３６ａ１ ガイド部材の軌道面
３６ｂ ガイド部材の架橋部
３８ 保持ローラ
４０ 保持用回転軸
４２ アクチュエータ
４４ 電動モータ
４６ ウォームギヤ
４８ ウォームホイール
５０ 制御軸
５２ 作用角可変カム
５４ 作用角センサ
５６、７２ リンク形状調整機構
５８ 偏心ピン
５８ａ 偏心ピンの主軸部
５８ｂ 偏心ピンの偏心部
５８ｃ 偏心ピンのネジ部
６０ ロックナット
６２ Ｅリング
６４、７８ 調整シム
７４ａ 駆動カム軸の貫通穴
７６ａ 第１駆動リンクアームの小寸法部
７６ｂ 第１駆動リンクアームの大寸法部
７６ｃ 第１駆動リンクアームの段付き部
８０ ダブルロックナット

Claims (3)

1. クランク軸の回転力を利用して回転駆動される駆動カム軸と、
   前記駆動カム軸と同心であって、当該駆動カム軸に回転自在に支持された従動カムロブと、
   前記駆動カム軸を覆うように形成された軌道面を有するガイド部材と、
   前記駆動カム軸および前記従動カムロブのそれぞれに連結され、前記軌道面と接触する接触部材を有し、前記接触部材の位置変化に伴って前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの回転角度を変化させるリンク機構と、
   前記駆動カム軸が一回転する間、前記軌道面と前記接触部材との接触が維持されるようにする接触維持手段と、
   前記ガイド部材を、前記駆動カム軸の軸線と直交する平面方向に移動させるアクチュエータと、
   前記リンク機構のリンク形状を調整可能とするリンク形状調整機構と、
   を備えることを特徴とする可変動弁装置。
2. 前記リンク機構は、
   一端が前記駆動カム軸の軸中心を回転中心として当該駆動カム軸に回転自在に連結された第１駆動リンクアームと、
   一端が前記第１駆動リンクアームの他端に回転自在に連結された第２駆動リンクアームと、
   一端が前記駆動カム軸の軸中心を回転中心として前記従動カムロブと一体的に回転するように当該従動カムロブに連結された第１従動リンクアームと、
   一端が前記第１従動リンクアームの他端に回転自在に連結され、他端が前記第２駆動リンクアームの他端と回転自在に連結された第２従動リンクアームと、
   を含み、
   前記接触部材は、前記第２駆動リンクアームと前記第２従動リンクアームとの連結部に設置されており、
   前記リンク形状調整機構は、
   軸方向の移動が拘束され、かつ周方向に回転自在な態様で前記駆動カム軸に取り付けられる主軸部と、前記主軸部に対して偏心した円筒状の偏心部と、を有する偏心部材と、
   前記駆動カム軸を覆うように形成された前記第１駆動リンクアームのカム軸側軸受部に形成され、前記偏心部が嵌め込まれる穴部と、
   前記駆動カム軸の軸方向における前記第１駆動リンクアームの位置を、前記第１駆動リンクアームとの間に調整シムを介在させた状態で規制する位置決め部材と、
   前記偏心部材を介して、前記第１駆動リンクアームの前記カム軸側軸受部と前記駆動カム軸とを固定する固定部材と、
   を含み、
   前記調整シムを厚さの異なるものに交換することにより、前記駆動カム軸の周方向における前記第１駆動リンクアームの位置が調整可能となっていることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
3. 前記リンク機構は、
   一端が前記駆動カム軸の軸中心を回転中心として当該駆動カム軸と一体的に回転するように当該駆動カム軸に連結された第１駆動リンクアームと、
   一端が前記第１駆動リンクアームの他端に回転自在に連結された第２駆動リンクアームと、
   一端が前記駆動カム軸の軸中心を回転中心として前記従動カムロブと一体的に回転するように当該従動カムロブに連結された第１従動リンクアームと、
   一端が前記第１従動リンクアームの他端に回転自在に連結され、他端が前記第２駆動リンクアームの他端と回転自在に連結された第２従動リンクアームと、
   を含み、
   前記接触部材は、前記第２駆動リンクアームと前記第２従動リンクアームとの連結部に設置されており、
   前記第１駆動リンクアームの前記一端側の部位は、先端側の小寸法部と当該小寸法部よりも太い中央側の大寸法部との間に形成される段付き部を有する棒状に形成されており、
   前記リンク形状調整機構は、
   前記駆動カム軸に形成され、前記小寸法部が嵌め込まれる穴部と、
   前記小寸法部が前記穴部に嵌め込まれた状態において、前記駆動カム軸との間に調整シムを介在させた状態にて前記駆動カム軸に押し当てられる前記第１駆動リンクアームの前記段付き部と、
   前記段付き部が前記調整シムを介して前記駆動カム軸に押し当てられた状態で、前記第１駆動リンクアームと前記駆動カム軸とを固定する固定部材と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。

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