JP5996881B2 - 可変動弁機構 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブの駆動状態を変更する可変動弁機構に関する。

可変動弁機構の中には、図１０（ａ）に示す従来例１（特許文献１）の可変動弁機構１１０のように、駆動カム１１１と、該駆動カム１１１に駆動されて揺動する入力アーム１１３と、該入力アーム１１３の隣に揺動可能に設けられた出力アーム１１４，１１４と、入力アーム１１３に出力アーム１１４，１１４を連結して該出力アーム１１４，１１４でバルブ７，７を駆動する駆動状態とその連結を解除してバルブ７，７の駆動を休止する休止状態との間で切換を行う切換機構（図示略）とを含み構成されたものがある。

特開２００８−２０８７４６号公報 特開２００９−０９１９６９号公報

上記の従来例１では、出力アーム１１４，１１４は、駆動状態の時には入力アーム１１３に連結されるため、ばたつくことはないが、休止状態の時には該入力アーム１１３との連結が解除されるため、エンジンから伝わる振動等によりばたついてしまうおそれがある。

そこで、本発明者等は、図１０（ｂ）に示す従来例２（特許文献２）の可変動弁機構１２０のように、駆動カム１１１のカムシャフト１１２にベース円のみからなる補助カム１２１，１２１を設けるとともに、出力アーム１１４，１１４にパッド１２４，１２４を取り付け、休止状態の時には、該補助カム１２１，１２１にパッド１２４，１２４を摺接させてなる摺接式のホールド機構を考えた。その摺接式のホールド機構によれば、休止状態の時における出力アーム１１４，１１４のばたつきを防止することはできたが、該休止状態の時には、補助カム１２１，１２１は常時パッド１２４，１２４に対して摺動しながら回転するため、その摺動摩擦により摩耗が発生するという問題や燃費が低下するという問題が新たに発生した。

そこで、休止状態の時における出力アームのばたつきを、摺動摩擦を発生させることなく防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の可変動弁機構は、カムシャフトに形成された駆動カムと、該駆動カムに駆動されて揺動する入力アームと、該入力アームの隣に揺動可能に設けられた出力アームと、前記入力アームに前記出力アームを連結して該出力アームでバルブを駆動する駆動状態とその連結を解除して前記バルブの駆動を休止する休止状態との間で切換を行う切換機構と、前記休止状態の時に前記入力アームを押圧して該入力アームが前記駆動カムに追従して揺動するようにするロストモーション機構とを含み構成された可変動弁機構において、前記休止状態の時に前記出力アームに前記バルブ側とは反対側の揺動方向側から摺ることなく当接して該出力アームのばたつきを防止する非摺接式のホールド機構を設け、前記休止状態の時に前記出力アームに前記バルブ側とは反対側の揺動方向側から摺りながら当接して該出力アームのばたつきを防止する摺接式のホールド機構を設けず、前記カムシャフトの軸線方向に直交する一の仮想平面内に、前記駆動カムと、前記ロストモーション機構及びそれに当接する前記入力アームの当接部と、前記ホールド機構及びそれに当接する前記出力アームの当接部とを、該仮想平面の面方向にずらして設置していることを特徴とする。
より具体的には、次の態様を例示する。すなわち、前記ロストモーション機構と前記ホールド機構とは、いずれも筒状のボディを備えている。そして、前記ロストモーション機構のボディの中心線を入力アーム側の反対側に延長した延長線と、前記ホールド機構のボディの中心線を出力アーム側の反対側に延長した延長線とが交わる角度で、前記ロストモーション機構と前記ホールド機構とを設置している。

ここで、前記非摺接式のホールド機構の具体的な態様は、特に限定されないが、次の［ｉ］［ii］の態様を例示する。
［ｉ］前記非摺接式のホールド機構は、前記出力アームに当接するホールドリフタと、該ホールドリフタを前記出力アームに押圧するホールドスプリングとを含み、前記ホールドリフタは、前記駆動状態の時には前記出力アームに追従して動き、前記休止状態の時には静止するように構成された態様。
［ii］前記非摺接式のホールド機構は、前記出力アームに当接するホールド部と、該ホールド部を前記出力アームに遠近する方向に位置調整する位置調整機構とを含み、前記ホールド部は、前記駆動状態の時にも前記休止状態の時にも静止するように構成された態様。

本発明によれば、非摺接式のホールド機構を設け、摺接式のホールド機構を設けないことによって、休止状態の時における出力アームのばたつきを、摺動摩擦を発生させることなく防止することができる。

実施例１の可変動弁機構を示す側面断面図である。 実施例１の可変動弁機構を示す斜視図である。 実施例１の可変動弁機構を示す分解斜視図である。 （ａ）は、実施例１の可変動弁機構の駆動状態の時の様子を示す正面断面図であり、（ｂ）は、実施例１の可変動弁機構の休止状態の時の様子を示す正面断面図である。 実施例１の可変動弁機構の駆動状態の時の様子を示す側面断面図である。 実施例１の可変動弁機構の休止状態の時の様子を示す側面断面図である。 実施例２の可変動弁機構を示す側面断面図である。 実施例２の可変動弁機構の駆動状態の時の様子を示す側面断面図である。 実施例２の可変動弁機構の休止状態の時の様子を示す側面断面図である。 （ａ）は、従来例１の可変動弁機構を示す斜視図であり、（ｂ）は、従来例２の可変動弁機構を示す斜視図である。

図１〜図６に示す本実施例１の可変動弁機構９は、シリンダヘッド（図示略）に取り付けられた１本のバルブ７をバルブスプリング８の復元力に抗して押圧して該バルブ７を駆動する機構である。この可変動弁機構９は、次に示す、駆動カム１０と、ロッカシャフト２０と、入力アーム３０と、出力アーム４０と、連結機構５０と、油圧機構６０と、ロストモーション機構７０と、ホールド機構８０とを含み構成されている。そして、連結機構５０と油圧機構６０とが、入力アーム３０に出力アーム４０を連結して該出力アーム４０でバルブ７を駆動する駆動状態とその連結を解除してバルブ７の駆動を休止する休止状態との間で切換を行う切換機構を構成している。なお、以下ではロッカシャフト２０の軸線方向の一方を右といい、軸線方向の他方を左というが、右と左とが反対であってもよい。

［駆動カム１０］
駆動カム１０は、バルブ７を駆動するための部材であって、内燃機関の回転とともに回転するカムシャフト１５に一体的に形成されている。この駆動カム１０は、断面形状が真円形のベース円１１と、該ベース円１１から突出したカムノーズ１２とを含み構成されている。

［ロッカシャフト２０］
ロッカシャフト２０は、入力アーム３０と出力アーム４０とを揺動可能に軸支するための左右方向に延びるパイプ状のシャフトであって、そのパイプの内側はシャフト油路２１となっている。そして、該ロッカシャフト２０の入力アーム３０を支持する部分の外周面には、シャフト油路２１にまで連通した油圧孔２３が貫設されており、出力アーム４０を支持する部分の外周面には、シャフト油路２１にまで連通した潤滑孔２４が貫設されている。

［入力アーム３０］
入力アーム３０は、左右方向に間隔をおいて並設された左右一対のアウタアーム部３１，３１と、その左右一対のアウタアーム部３１，３１の後端部どうしを繋いだローラ軸３３と、上端部どうしを繋いだ上側連結部３５と、下端部どうしを繋いだ下側連結部３７とを含み構成されている。そして、左右一対のアウタアーム部３１，３１の先端部には、ロッカシャフト２０を挿通させるための揺動中心孔３２，３２がそれぞれ左右方向に貫設されている。また、後端部のローラ軸３３には、駆動カム１０に当接する入力ローラ３４が回転可能に軸支されている。また、上側連結部３５には、ロストモーション機構７０に当接するロストモーション当接突起３６が突設されている。

［出力アーム４０］
出力アーム４０は、左右一対のアウタアーム部３１，３１の相互間に設けられたインナアームであって、その後端部にはロッカシャフト２０を挿通させるための揺動中心孔４２が貫設され、先端部にはバルブ７に当接する出力部４３が設けられている。その出力部４３は、出力アーム４０の先端部に上下方向に貫設された取付孔４５に取り付けられて下方に突出した出力軸４４と、該出力軸４４の側面視で円形の下端部にその円周方向に回動可能に取り付けられた出力リフタ４６とからなり、出力リフタ４６の下面にバルブ７に当接する出力面４７が形成されている。また、該出力アーム４０の内部には、ロッカシャフト２０の潤滑孔２４から出力部４３にまでオイルを送るための潤滑油路４８が設けられている。また、該出力アーム４０の上端部には、ホールド機構８０に当接するホールド当接突起４９が突設されている。

［連結機構５０］
連結機構５０は、入力アーム３０と出力アーム４０とを連結解除可能に連結するための機構である。この連結機構５０は、右側のアウタアーム部３１と出力アーム４０との間を跨ぐ左側の連結位置と跨がない右側の非連結位置との間で変位可能に設けられた第一連結ピン５１と、出力アーム４０と左側のアウタアーム部３１との間を跨ぐ左側の連結位置と跨がない右側の非連結位置との間で変位可能に設けられた第二連結ピン５２と、それら第一連結ピン５１および第二連結ピン５２を左側の連結位置側に押圧するリターンスプリング５６とを含み構成されている。

詳しくは、第一連結ピン５１は、右側のアウタアーム部３１に貫設された第一連結穴５３に挿入されている。そして、該第一連結穴５３と出力アーム４０に貫設された第二連結穴５４との間を跨ぐ左側の連結位置と跨がない右側の非連結位置との間で変位可能となっている。また、第二連結ピン５２は、前述の第二連結穴５４に挿入されており、該第二連結穴５４と左側のアウタアーム部３１に凹設された第三連結穴５５との間を跨ぐ左側の連結位置と跨がない右側の非連結位置との間で変位可能となっている。また、第一連結穴５３の右側（出力アーム４０側とは反対側）の開口部にはリテーナ５７が取り付けられており、リターンスプリング５６は、該リテーナ５７と第一連結ピン５１の右側の端面との間に取り付けられている。

［油圧機構６０］
油圧機構６０は、第一連結ピン５１および第二連結ピン５２をそれぞれの左側の連結位置と右側の非連結位置との間で駆動するための機構である。この油圧機構６０は、第三連結穴５５の右側の開口が油圧ピン６２によって閉塞されてなる油圧室６１と、ロッカシャフト２０の油圧孔２３から該油圧室６１にまで油圧を送るための左側のアウタアーム部３１の内部に設けられた油圧路６３とを含み構成されている。

［ロストモーション機構７０］
ロストモーション機構７０は、入力アーム３０と出力アーム４０との連結が解除される休止状態の時にも該入力アーム３０が駆動カム１０に追従して揺動するようにするための機構である。このロストモーション機構７０は、シリンダヘッド（図示略）に取付部７２を介して固着された筒状のボディ７１と、該ボディ７１の上端部に取り付けられたリテーナ７３と、該リテーナ７３によって上端部が保持されたロストモーションスプリング７５と、該ロストモーションスプリング７５の下端部に取り付けらて入力アーム３０のロストモーション当接突起３６に当接するロストモーションリフタ７６とを含み構成されている。

［ホールド機構８０］
ホールド機構８０は、入力アーム３０と出力アーム４０との連結が解除される休止状態の時に該出力アーム４０がばたつくのを防止するための機構である。このホールド機構８０は、シリンダヘッド（図示略）に取付部８２を介して固着された筒状のボディ８１と、該ボディ８１の上端部に取り付けられたリテーナ８３と、該リテーナ８３によって上端部が保持されたホールドスプリング８５と、該ホールドスプリング８５の下端部に取り付けらて出力アーム４０のホールド当接突起４９に当接するホールドリフタ８６とを含み構成されている。

以上に示した可変動弁機構９の様子を、｛１｝入力アーム３０と出力アーム４０とを連結してバルブ７を駆動する駆動状態の時（連結時）と、｛２｝その連結を解除してバルブ７の駆動を休止する休止状態の時（非連結時）とに分けて以下に説明する。

｛１｝駆動状態の時（連結時）
バルブ７を駆動する駆動状態の時には、図４（ａ）に示すように、油圧室６１の油圧が下がることによってリターンスプリング５６の復元力で第一連結ピン５１と第二連結ピン５２とが左側のそれぞれの連結位置に駆動される。それにより、入力アーム３０と出力アーム４０とが連結されて、図５に示すように、出力アーム４０が入力アーム３０と共に揺動してバルブ７を駆動する。このとき、ホールド機構８０のホールドリフタ８６は、出力アーム４０とホールドスプリング８５とにより押圧されることによって、出力アーム４０に追従して動く。

｛２｝休止状態の時（非連結時）
バルブ７の駆動を休止する休止状態の時には、図４（ｂ）に示すように、油圧室６１の油圧が上がることによってその油圧で第一連結ピン５１と第二連結ピン５２とがリターンスプリング５６の復元力に抗して右側のそれぞれの非連結位置に駆動される。それにより、入力アーム３０と出力アーム４０との連結が解除されて、図６に示すように、出力アーム４０は静止し、入力アーム３０のみが駆動カム１０とロストモーション機構７０とにより押圧されて空振りする。このとき、ホールド機構８０のホールドリフタ８６は、ホールドスプリング８５の復元力で出力アーム４０に押し付けられることにより、静止した状態で出力アーム４０に摺べることなく当接するとともに、該出力アーム４０をバルブ７のステムエンドに押し付けて該出力アーム４０のばたつきを防止する。

本実施例１によれば、次の［ア］〜［ウ］の効果を得ることができる。

［ア］休止状態の時には、ホールドリフタ８６が出力アーム４０にバルブ７側とは反対側の揺動方向側から摺ることなく当接するため、休止状態の時における出力アーム４０のばたつきを、摺動摩擦を発生させることなく防止することができる。そのため、摺りながら当接する摺接式のホールド機構を設けた場合（従来例２）に比べて、フリクション低減による燃費の向上、摩耗低減、コスト低減等の利点を得ることができる。

［イ］ホールドスプリング８５の荷重は、出力アーム４０がバルブ７を駆動する側の方向に進むに従い小さくなるので、出力アーム４０のばたつきを防止する必要のない駆動状態の時には、ホールドスプリング８５による荷重を小さく抑えることができる。

［ウ］本実施例１のカムシャフト１５に、従来例２の場合のようにベース円のみからなる補助カムを設けて、該補助カムで出力アーム４０のばたつきを防止した場合には、該補助カムの径の大きさによって出力アーム４０の非連結時（休止状態の時）における静止位置が決まるが、該静止位置がずれた場合には、入力アーム３０（左右一対のアウタアーム３１，３１）の第一連結穴５３および第三連結穴５５に出力アーム４０の第二連結穴５４が合わさらなくなるため、該補助カムの径の大きさの精度は重要になる。しかし、本実施例１では、バルブスプリング８よりも弱いホールドスプリング８５の押圧力で出力アーム４０をバルブ７のステムエンドに押え付けているため、ホールド機構８０により出力アーム４０の静止位置が決まることはなく、そのため、ホールド機構８０の高精度の調整が不要となる。

図７〜図９に示す本実施例２の可変動弁機構８９は、ホールド機構９０のみが実施例１のホールド機構８０と相違し、その他の部分については実施例１と同様である。

そのホールド機構９０は、シリンダヘッド（図示略）に取付部９２を介して固着された筒状のボディ９１と、該ボディ９１の上端部に取り付けられて雌ネジ状の雌ネジ孔９４を備えたリテーナ９３と、該リテーナ９３の雌ネジ孔９４に螺着された雄ネジ状の雄ネジ部材９５と、該雄ネジ部材９５の下端部に設けられた傘状のホールド部９６とを含み構成され、該ホールド部９６の下端部が出力アーム４０のホールド当接突起４９に当接している。そして、雌ネジ孔９４と雄ネジ部材９５とが、ホールド部９６を上下方向（出力アーム４０に遠近する方向）に位置調整するための位置調整機構を構成している。

以上に示した可変動弁機構８９の様子を、｛１｝入力アーム３０と出力アーム４０とを連結してバルブ７を駆動する駆動状態の時（連結時）と｛２｝その連結を解除してバルブ７の駆動を休止する休止状態の時（非連結時）とに分けて以下に説明する。

｛１｝駆動状態の時（連結時）
バルブ７を駆動する駆動状態の時には、油圧室６１の油圧が下がることによってリターンスプリング５６の復元力で第一連結ピン５１と第二連結ピン５２とが左側のそれぞれの連結位置に駆動される。それにより、入力アーム３０と出力アーム４０とが連結されて、図８に示すように、出力アーム４０が入力アーム３０と共に揺動してバルブ７を駆動する。このとき、ホールド機構９０のホールド部９６は、静止してバルブ７のリフト量が零になるときにのみ出力アーム４０のホールド当接突起４９に当接する。

｛２｝休止状態の時（非連結時）
バルブ７の駆動を休止する休止状態の時には、油圧室６１の油圧が上がることによってその油圧で第一連結ピン５１と第二連結ピン５２とがリターンスプリング５６の復元力に抗して右側のそれぞれの非連結位置に駆動される。それにより、入力アーム３０と出力アーム４０との連結が解除されて、図９に示すように、出力アーム４０は静止し、入力アーム３０のみが駆動カム１０とロストモーション機構７０とにより押圧されて空振りする。このとき、ホールド機構９０のホールド部９６は、静止した状態で出力アーム４０に当接することにより、該出力アーム４０のばたつきを防止する。

本実施例２によれば、実施例１で示した［ア］の効果を得られるのに加え、次の［エ］の効果も得ることができる。

［エ］実施例１では、ホールドスプリング８５の押圧力（復元力）でホールドリフタ８６を出力アーム４０に押圧するため、それにより駆動状態の時には若干の摩擦や抵抗が発生するが、本実施例２では、そのような押圧力も完全になくなるため、より摩擦や抵抗を少なくすることができる。

なお、本発明は前記実施例の構成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変更して具体化することもできる。

７ バルブ
９ 可変動弁機構
１０ 駆動カム
３０ 入力アーム
４０ 出力アーム
５０ 連結機構（切換機構の一部）
６０ 油圧機構（切換機構の一部）
８０ ホールド機構（非摺接式）
８５ ホールドスプリング
８６ ホールドリフタ
８９ 可変動弁機構
９０ ホールド機構
９４ 雌ネジ孔（調整機構の一部）
９５ 雄ネジ部（調整機構の一部）
９６ ホールド部

Claims (4)

1. カムシャフト（１５）に形成された駆動カム（１０）と、該駆動カムに駆動されて揺動する入力アーム（３０）と、該入力アームの隣に揺動可能に設けられた出力アーム（４０）と、前記入力アーム（３０）に前記出力アーム（４０）を連結して該出力アームでバルブ（７）を駆動する駆動状態とその連結を解除して前記バルブ（７）の駆動を休止する休止状態との間で切換を行う切換機構（５０，６０）と、前記休止状態の時に前記入力アーム（３０）を押圧して該入力アーム（３０）が前記駆動カム（１０）に追従して揺動するようにするロストモーション機構（７０）とを含み構成された可変動弁機構において、
   前記休止状態の時に前記出力アーム（４０）に前記バルブ（７）側とは反対側の揺動方向側から摺ることなく当接して該出力アーム（４０）のばたつきを防止する非摺接式のホールド機構（８０，９０）を設け、
   前記休止状態の時に前記出力アーム（４０）に前記バルブ（７）側とは反対側の揺動方向側から摺りながら当接して該出力アーム（４０）のばたつきを防止する摺接式のホールド機構を設けず、
   前記カムシャフト（１５）の軸線方向に直交する一の仮想平面内に、前記駆動カム（１０）と、前記ロストモーション機構（７０）及びそれに当接する前記入力アームの当接部（３６）と、前記ホールド機構（８０，９０）及びそれに当接する前記出力アームの当接部（４９）とを、該仮想平面の面方向にずらして設置していることを特徴とする可変動弁機構。
2. 前記ロストモーション機構（７０）と前記ホールド機構（８０，９０）とは、いずれも筒状のボディ（７１，８１，９１）を備え、
   前記ロストモーション機構（７０）のボディ（７１）の中心線を入力アーム（２０）側の反対側に延長した延長線と、前記ホールド機構（８０，９０）のボディ（８１，９１）の中心線を出力アーム（４０）側の反対側に延長した延長線とが交わる角度で、前記ロストモーション機構（７０）と前記ホールド機構（８０，９０）とを設置している請求項１記載の可変動弁機構。
3. 前記非摺接式のホールド機構（８０）は、前記出力アーム（４０）に当接するホールドリフタ（８６）と、該ホールドリフタ（８６）を前記出力アーム（４０）に押圧するホールドスプリング（８５）とを含み、
   前記ホールドリフタ（８６）は、前記駆動状態の時には前記出力アーム（４０）に追従して動き、前記休止状態の時には静止するように構成された請求項１又は２記載の可変動弁機構。
4. 前記非摺接式のホールド機構（９０）は、前記出力アーム（４０）に当接するホールド部（９６）と、該ホールド部（９６）を前記出力アーム（４０）に遠近する方向に位置調整する位置調整機構（９４，９５）とを含み、
   前記ホールド部（９６）は、前記駆動状態の時にも前記休止状態の時にも静止するように構成された請求項１又は２記載の可変動弁機構。

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