WO2006025569A1

WO2006025569A1 - 可変動弁装置

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Publication number: WO2006025569A1
Application number: PCT/JP2005/016189
Authority: WO
Inventors: Manabu Tateno; Toshiaki Asada; Shuichi Ezaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2007-02-28
Also published as: JP2006070738A; CN100552192C; US7644689B2; DE112005002054B4; US20080302320A1; JP4103872B2; DE112005002054T5; CN101027464A

Abstract

可変動弁装置に関し、バルブのリフト運動時におけるカム軸からバルブへの駆動力の伝達ロスを低減できるようにする。　駆動カム１２２の回転運動を中間ローラ１７２，１７４を介して揺動部材１４０に伝達する。中間ローラ１７２，１７４は、制御軸１３２に固定された揺動支点１６６に連結部材１６４によって揺動自在に連結する。揺動支点１６６は制御軸１３２の中心から偏心した位置に設け、且つ、制御軸１３２が所定の回転角度にあるときには、制御軸１３２を挟み中間ローラ１７２，１７４とは逆側の位置に揺動支点１６６が配置されるようにする。好ましくは、略同一直線上に揺動支点１６６、制御軸１３２、及び中間ローラ１７２，１７４を配置する。

Description

明細書

可変動弁装置

技術分野

[0001] 本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関し、詳しくは、バルブの開弁特性を機械的に変更可能な可変動弁装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、例えば、特許文献 1に開示されるように、エンジンの運転状況に応じてバルブのリフト量やバルブタイミングを機械的に変更する可変動弁装置が知られている。特許文献 1に記載される可変動弁装置 (以下、従来技術)では、カム軸と平行に設けられた制御軸に制御アームが固定され、この制御アームにフォロワの一方の端部が揺動自在に取り付けられている。また、制御軸には摇動カムが揺動自在に取り付けられ、その揺動カム面にロッカーアームが押し当てられている。フォロワには互いに独立回転可能な第 1ローラと第 2ローラとが同心に取り付けられており、第 1ローラはカム軸の弁カムに当接し、第 2ローラは揺動カムの揺動カム面とは逆側に形成された平面 (当接面）に当接している。 '

[0003] このような構成によれば、制御軸の回転により制御アームの回転位置が変更されることで、フォロワが変位して制御軸から揺動カムと第 2ローラとの当接箇所までの距離が変化し、これによりバルブのリフト量が変更される。また、カム軸の同じ回転角度位置において第 1ローラと当接する弁カムの周方向位置が変化することにより、同時にバルブタイミングも変更される。つまり、特許文献 1に記載の従来技術によれば、モータにより制御軸の回転角を制御することで、バルブのリフト量とバルブタイミングを同時に変更することができる。

特許文献 1 :日本特開 2003— 239712号公報

特許文献 2 :日本特開 2002— 371816号公報

特許文献 3 :日本特開平 7— 63023号公報

特許文献 4 :日本特開 2004— 108302号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0004] 特許文献 1に記載の従来技術では、弁カムからローラを介して摇動カムに駆動力が伝達される。ローラは弁カムの回転に応じてフォロワの支点を中心に揺動し、このローラの揺動運動に連動して制御軸を中心に揺動カムが揺動する。その際、ローラは揺動カムの当接面を押圧すると同時に、当接面上を転がって往復運動する。具体的には、ローラが弁カムのカム基礎円に接しているときには、ローラは揺動カムの当接面の先端側に位置しており、弁カムが回転してローラ力;リフトすると、ローラの揺動カムの当接面上での位置は制御軸側に移動する。このようにローラが当接面上を往復運動することにより、弁カムの回転運動は、揺動カムの摇動運動とローラの当接面上での往復運動とに分散されることになり、カム軸からバルブへの駆動力の伝達効率が低下してしまう。

[0005] 本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、カム軸力バルブへの駆動力の伝達ロスを低減できるようにした可変動弁装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] 第 1の発明は、上記目的を達成するため、カム軸の回転に対するバルブの開弁特性を機械的に変化させる可変動弁装置であって、

前記カム軸に設けられた駆動カムと、

前記カム軸と平行に設けられ、回転角度を連続的に或いは多段階に変更可能な制御軸と、

前記制御軸に回転可能に取り付けられて前記制御軸を中心として揺動する揺動部材と、

前記揺動部材に形成され、前記バルブを支持するバルブ支持部材に接触して前記バルブをリフト方向に押圧する揺動カム面と、

前記揺動部材に前記駆動カムと対向して形成されたスライド面と、

前記駆動カムと前記揺動部材との間に配置され、前記駆動カムのカム面と前記スライド面の双方に接触する中間ローラと、

前記制御軸に固定され前記制御軸の中心から偏心した位置に揺動支点を有する制御部材と、

前記中間ローラを回転自在に支持するとともに、前記中間ローラを前記揺動支点に揺動自在に連結する連結部材とを備え、

前記制御軸が所定の回転角度にあるときには、前記揺動支点は前記制御軸を挟み前記中間ローラとは逆側の位置に配置されることを特徴としている。

[0007] 第 2の発明は、上記第 1の発明において、前記揺動支点、前記制御軸、及び前記中間ローラは、略同一直線上に配置されることを特徴としている。

[0008] 第 3の発明は、上記第 1又は第 2の発明において、前記所定の回転角度とは、前記バルブに最大リフトを与えるときの回転角度であることを特徴としている。

[0009] 第 4の発明は、上記第 1又は第 2の発明において、前記所定の回転角度とは、最も頻繁に用レ、られる回転角度であることを特徴としてレ、る。

発明の効果

[0010] 第 1の発明においてカム軸が回転すると、その回転運動は駆動カムのカム面から中間ローラを介して揺動部材のスライド面に伝達され、揺動部材の揺動運動に変換される。その際、摇動支点と制御軸とのずれに伴って摇動支点を中心とする中間ローラの回転軌跡と制御軸を中心とするスライド面の回転軌跡とにずれが生じ、スライド面上では中間ローラの往復運動が生じる。第 1の発明によれば、制御軸が所定の回転角度にあるときには、揺動支点が制御軸を挟み中間ローラとは逆側の位置に配置されることにより、中間ローラの回転軌跡とスライド面の回転軌跡とのずれは抑えられ、スライド面上での中間ローラの往復運動は抑制される。したがって、カム軸からバノレブへの駆動力の伝達ロスを低減して、効率良くバルブをリフト運動させることができる

[0011] また、中間ローラが駆動カムから受ける荷重の一部は、連結部材を介して揺動支点に入力される。揺動支点に入力される荷重の方向によっては、制御軸にトノレクが作用する。中間ローラが駆動カムから受ける力は駆動カムの回転に応じて変動するため、制御軸にトノレクが作用する場合、そのトノレクの大きさも駆動カムの回転に応じて変動する。制御軸に作用するトノレクが変動すると制御軸が捩れて回転角度に変動が生じてしまい、制御精度の低下を招いてしまう可能性がある。この点に関し、第 1の発明によれば、制御軸が所定の回転角度にあるときには、揺動支点が制御軸を挟み中間口一ラとは逆側の位置に配置されることによって制御軸に作用するトルク自体が抑えられるため、トルク変動による制御軸の回転角度の変動は抑制される。したがって、第 1 の発明によれば、バルブの開弁特性を高い精度で可変制御することができる。

[0012] 第 2の発明によれば、揺動支点、制御軸、及び中間ローラが略同一直線上に配置されることで、揺動支点を中心とする中間ローラの回転軌跡と制御軸を中心とするスライド面の回転軌跡とのずれは最小限に抑えられる。したがって、スライド面上での中間ローラの往復運動を最小限に抑え、高い効率でバルブをリフト運動させることができる。また、トルク変動による制御軸の回転角度の変動を最小限に抑えることもできる

[0013] 第 3の発明によれば、バルブに最大リフトを与えるときの回転角度において揺動支点が制御軸を挟み中間ローラとは逆側の位置に配置されることで、最大荷重の発生時にカム軸からバルブへの駆動力の伝達効率を最大にすることができる。また、制御軸に作用するトルクは最小に抑えられてレ、るので、最大荷重の発生時であってもトノレク変動による制御軸の回転角度の変動は抑制される。

[0014] 第 4の発明によれば、最も頻繁に用いられる回転角度において揺動支点が制御軸を挟み中間ローラとは逆側の位置に配置されることで、最も頻度の高い状況においてカム軸からバルブへの駆動力の伝達効率を最大にすることができる。また、最も頻度の高い状況においてトノレク変動による制御軸の回転角度の変動を最小限に抑えること力できる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]本発明の実施の形態にかかる可変動弁装置の構成を示す側面視図である。

[図 2]大リフト時の可変動弁装置の動作を示す図であり、（A)はバルブの閉弁時、（B )はバルブの開弁時を示してレ、る。

[図 3]小リフト時の可変動弁装置の動作を示す図であり、（A)はバルブの閉弁時、（B )はバルブの開弁時を示してレ、る。

[図 4]ロッカーローラの揺動カム面上での位置とバルブのリフト量との関係を示す図である。 [図 5]バルブタイミングとリフト量との関係を示す図である。

符号の説明

[0016] 100 可変動弁装置

104 ノくノレブ

110 ロッカーアーム

112 ロッカーローラ

120 カム軸

122 駆動カム

124 (l24a, 124b) 駆動カム面

130 可変機構

132 制御軸

150 揺動カムァ一ム

152 (152a, 152b) 揺動カム面

156 スライド面

162 制御アーム

164 リンクアーム

166 ピン

172 第 1ローラ

174 第 2ローラ

P1 第 1ローラの駆動カム面上での接触位置

P2 第 2ローラのスライド面上での接触位置

Ρ3Ϊ ロッカーローラの揺動カム面上での初期接触位置

P3f ロッカーローラの摇動カム面上での最終接触位置

CO 制御軸の軸心位置

C1 リンクアームの摇動支点位置

C2 ローラの軸心位置

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、図 1乃至図 5を参照して、本発明の実施の形態について説明する, [0018] [本実施形態の可変動弁装置の構成]

図 1は、本発明の実施の形態にかかる可変動弁装置 100の構成を示す側面視図である。本可変動弁装置 100はロッカーアーム方式の機械式動弁機構を有し、カム軸 120の回転運動がカム軸 120に設けられた駆動カム 122によってロッカーアーム（バルブ支持部材） 110の揺動運動に変換され、ロッ力一アーム 110に支持されるバルブ 104の上下方向へのリフト運動に変換される。駆動カム 122はプロフィールの異なる 2つのカム面 124a, 124bを有している。一方のカム面である非作用面 124aは , • カム基礎円の周面であり、カム軸 120の中心からの距離を一定に形成されている。他方のカム面である作用面 124bはカム軸 120の中心からの距離が次第に大きくなり、頂部を越えた後に次第に小さくなるように形成されている。本明細書では、非作用面 124aと作用面 124bの双方を区別しないときには、単に駆動カム面 124と表記する。

[0019] 本可変動弁装置 100では、駆動カム 122によって直接、ロッカーアーム 110を駆動するのではなぐ駆動カム 122とロッカーアーム 110との間に可変機構 130を介在させている。可変機構 130は、駆動カム 122の回転運動とロッカーアーム 110の揺動運動との連動状態を連続的に変化させることができる機構である。本可変動弁装置 1 00は、この可変機構 130を可変制御することによりロッカーアーム 110の揺動量や揺動タイミングを変化させて、バルブ 104のリフト量やバルブタイミングを連続的に変更できるようになっている。

[0020] 可変機構 130は、以下に説明するように、制御軸 132、制御アーム 162、リンクァーム 164、揺動カムアーム 150、第 1ローラ 172、及び第 2ローラ 174を主たる構成部材として構成されている。制御軸 132はカム軸 120に平行に、カム軸 120に対する相対位置を固定して配置されている。制御軸 132の回転角度は図示しないァクチユエ一タ（例えばモータ等）によって任意の角度に制御することができる。

[0021] 制御アーム 162は制御軸 132に一体的に固定されている。制御アーム 162は制御軸 132の径方向に突出しており、その突出部に弧状のリンクアーム 164が取り付けられている。リンクアーム 164の後端部はピン 166によって制御アーム 162に回転自在に連結されている。ピン 166の位置は制御軸 132の中心力、ら偏心しており、このピン 166がリンクアーム 164の揺動支点となる。 [0022] 揺動カムアーム 150は、制御軸 132に揺動可能に支持され、その先端を駆動カム 1 22の回転方向の上流側に向けて配置されている。揺動カムアーム 150の駆動カム 1 22に対向する側には、第 2ローラ 174に接触するスライド面 156が形成されている。スライド面 156は駆動カム 122側に緩やかに湾曲するとともに、揺動中心である制御軸 132の中心力も遠くなるほど駆動カム 122のカム基礎円（非作用面 124a)との距離が大きくなるように形成されている。

[0023] 揺動カムアーム 150のスライド面 156とは逆の側には、揺動カム面 152 (152a, 15 2b)が形成されている。摇動カム面 152はプロフィールの異なる非作用面 152aと作用面 152bから構成されている。そのうち非作用面 152aはカム基礎円の周面であり、制御軸 132の中心力の距離を一定に形成されている。他方の面である作用面 152 bは揺動カムアーム 150の先端側に設けられ、非作用面 152aに滑らかに連続するように接続されるとともに、揺動カムアーム 150の先端に向けて制御軸 132の中心からの距離（すなわち、カム高さ）が次第に大きくなるよう形成されている。本明細書では、非作用面 152aと作用面 152bの双方を区別しないときには、単に揺動カム面 152と

3¾ qC ^る。

[0024] 揺動カムアーム 150のスライド面 156と駆動カム 122の駆動カム面 124との間には、第 1ローラ 172と第 2ローラ 174が配置されている。第 1ローラ 172と第 2ローラ 174 は、ともに前述のリンクアーム 164の先端部に固定された連結軸 176によって回転自在に支持されている。リンクアーム 164はピン 166を支点として揺動できるので、これらローラ 172, 174もピン 166から一定距離を保ちながらスライド面 156及び駆動カム面 124に沿って揺動することができる。駆動カム 122と揺動カムアーム 150とは軸方向に位置がずれており、第 1ローラ 172は駆動カム面 124に接触し、第 2ローラ 174 はスライド面 156に接触している。

[0025] また、揺動カムアーム 150には、図示しないロストモーションスプリングが掛けられている。ロストモーションスプリングは圧縮バネであり、ロストモーションスプリングからの付勢力は、スライド面 156を第 2ローラ 174に押し当てる付勢力として作用し、さらに、第 2ローラ 174と同軸一体の第 1ローラ 172を駆動カム面 124に押し当てる付勢力として作用する。これにより、第 1ローラ 172及び第 2ローラ 174は、スライド面 156と駆動カム面 124とに両側力挟みこまれて位置決めされる。

[0026] 揺動カムアーム 150の下方には、ロッカーアーム 110が配置されている。ロッカーァーム 110には、揺動カム面 152に対向するようにロッカーローラ 112が配置されている。ロッカーローラ 112はロッカーアーム 110の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム 110の一端にはバルブ 104を支持するバルブシャフト 102が取り付けられ、ロッカーアーム 110の他端は油圧ラッシャアジヤスタ 106によって回動自在に支持されている。バルブシャフト 102は図示しないバルブスプリングによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム 110を押し上げる方向に付勢されており、この付勢力と油圧ラッシャアジヤスタ 106によってロッカーローラ 112は摇動カムアーム 150の摇動カム面 152に押し当てられている。

[0027] なお、図 1は制御軸 132が基本回転角度にあるときの可変動弁装置 100の状態を示している。本実施形態では、バルブ 104に最大リフトを与えるときの制御軸 132の回転角度を基本回転角度としている。制御軸 132は、内燃機関の運転状態に応じて、この基本回転角度からより小さいリフトを与えるときの回転角度へ制御されるようになっている。制御軸 132が基本回転角度にあるときには、図 1に示すように、揺動支点であるピン 166は、制御軸 132を挟んでローラ 172, 174の反対側に配置され、口ーラ 172, 174と、制御軸 132の軸心とともに略同一直線上に並べられる。

[0028] [本実施形態の可変動弁装置の動作]

次に、本可変動弁装置 100の動作について図 2乃至図 5を参照して説明する。

[0029] (1)可変動弁装置のリフト動作

以下では、図 2を参照して可変動弁装置 100のバルブ 104のリフト動作について説明する。図 2は、制御軸 132が基本回転角度にあるときの可変動弁装置 100のリフト動作を示しており、図 2の（A)はリフト動作の過程でバルブ 104 (図 2中では省略）が閉弁してレ、るときの可変動弁装置 100の状態を、また、（B)はリフト動作の過程でバルブ 104が開弁しているときの可変動弁装置 100の状態を、それぞれ表している。

[0030] 本可変動弁装置 100では、駆動カム 122の回転運動は、先ず、駆動カム面 124に接触する第 1ローラ 172に入力される。第 1ローラ 172は同軸一体に設けられた第 2口ーラ 174とともにピン 166を中心に揺動し、その運動は第 2ローラ 174を支持している揺動カムアーム 150のスライド面 156に入力される。このとき、駆動カム面 124とスライド面 156との間には速度差がある力二つのローラ 172， 174は独立回転可能であるので、駆動力の伝達時の摩擦損失は低減されている。スライド面 156はロストモーシヨンスプリング（図示略）の付勢力によって常に第 2ローラ 174に押し当てられてレ、るので、摇動カムアーム 150は第 2口一ラ 174を介して伝達される駆動カム 122の回転に応じて制御軸 132を中心にして揺動する。

[0031] 具体的には、図 2の（A)に示す状態力カム軸 120が回転すると、図 2の（B)に示すように、第 1口一ラ 172の駆動カム面 124上での接触位置 P1は非作用面 124aから作用面 124bへと移っていく。相対的に第 1ローラ 172は駆動カム 122によって押し下げられていき、摇動カムアーム 150はそのスライド面 156を第 1ローラ 172と一体の第 2ローラ 174によって押し下げられる。これにより、揺動カムアーム 150は制御軸 13 2を中心にして図中、時計回り方向に回動する。カム軸 120がさらに回転し、第 1口一ラ 172の駆動カム面 124上での接触位置 P1が作用面 124bの頂部を過ぎると、今度はロストモーションスプリング及びバルブスプリングによる付勢力によって、揺動カムァーム 150は制御軸 132を中心にして図中、反時計回り方向に回動する。

[0032] 揺動カムアーム 150が制御軸 132を中心にして回動することで、ロッカーローラ 11 2の揺動カム面 152上での接触位置 P3が変化することになる。なお、図中では、ロッカーロ一ラ 112の揺動カム面 152上での接触位置を P3i， P3fとして表記している力これは後述する初期接触位置 P3iと最終接触位置 P3fとを区別するためである。本明細書では、単にロッカーローラ 112の揺動カム面 152上での接触位置を指す場合には、接触位置 P3と表記するものとする。 .

[0033] 図 2の (A)に示すように、ロッカーローラ 112が非作用面 152aに接触している場合には、非作用面 152aは制御軸 132の中心力もの距離が一定であるので、その接触位置にかかわらずロッカーローラ 112の空間内での位置は変化しなレ、。したがって、第 1ロッカーアーム 110は摇動することがなぐバルブ 104は一定位置に保持される。本可変動弁装置 100では、ロッカーローラ 112が非作用面 152aに接触しているとき、バルブ 104が閉弁状態になるように各部位の位置関係が調整されている。

[0034] 図 2の（B)に示すように、ロッカーローラ 112の摇動カム面 152上での接触位置 P3 が非作用面 152aから作用面 152bに切り換わると、第 1ロッカーアーム 110は作用面 152bの制御軸 132の中心からの距離に応じて押し下げられ、油圧ラッシャアジヤスタ 106による支持点を中心に時計回り方向へ摇動する。これにより、バルブ 104は第 1ロッカーアーム 110によって押し下げられ、開弁する。

[0035] ところで、駆動カム 122の回転に伴い第 2ローラ 174がスライド面 156を押し下げる際、ピン 166が制御軸 132から偏心していることに伴レ、、ピン 166を中心とする第 2口 —ラ 174の回転軌跡と、制御軸 132を中心とするスライド面 156の回転軌跡とにはずれが生じる。この回転軌跡のずれに伴い、第 2ローラ 174の揺動運動に応じて、第 2 ローラ 174のスライド面 156上での接触位置 P2はスライド面 156上を移動する。この移動量が大きいほど、カム軸 120からバルブ 104への駆動力の伝達ロスが大きくなつてしまう。

[0036] しかし、本実施形態の可変動弁装置 100では、図 2 (A)に示すように、制御軸 132 が基本回転角度にあるときのバルブ 104の閉弁時には、揺動支点であるピン 166の軸位置 C1と、制御軸 132の軸位置 COと、第 2ローラ 174の軸位置 C2は略同一直線上に位置するようになっている。このため、バルブ 104のリフト時において、ピン 166 を中心とする第 2ローラ 174の回転軌跡と、制御軸 132を中心とするスライド面 156の回転軌跡とのずれは最小限に抑えられ、図 2 (B)に示すように、第 2ローラ 174のスライド面 156上での接触位置 P2には殆ど変化が生じなレ、。制御軸 132が基本回転角度にあるとき、バルブ 104のリフト量は最大になる。このため、駆動カム 122力、らローラ 170, 172に伝達される駆動力も最大になる。本実施形態の可変動弁装置 100によれば、このような最大駆動力の発生時において第 2ローラ 174とスライド面 156との間での駆動力の伝達ロスを最小限に抑えることができる。

[0037] また、駆動カム 122からローラ 170， 172に伝達される駆動力は、その一部がリンクアーム 164を介してピン 166に入力される。ピン 166に入力される荷重の方向によつては、制御軸 132にトルクが作用する。駆動カム 122からローラ 170， 172に伝達さ . れる駆動力は駆動カム 122の回転に応じて変動するため、制御軸 132にトルクが作用する場合、そのトルクの大きさも駆動カム 122の回転に応じて変動することになる。制御軸 122に作用するトノレクが変動すると制御軸 122の回転角度にずれが生じてしまうため、高い精度でバルブ 104の開弁特性を制御できなくなってしまう。

[0038] しかし、本実施形態の可変動弁装置 100では、上述のように、制御軸 132が基本回転角度にあるときのバルブ 104の閉弁時には、揺動支点であるピン 166の軸位置 C1と、制御軸 132の軸位置 COと、第 2ローラ 174の軸位置 C2は略同一直線上に位置するようになっている。制御軸 132が基本回転角度にあるとき、バルブ 104のリフト量が最大になるためにピン 166に入力される荷重も最大になる力本実施形態の可変動弁装置 100によれば、荷重の作用線（ピン 166の軸位置 C1と第 2ローラ 174の軸位置 C2とを結ぶ線）が制御軸 132の軸位置 COを通るために制御軸 120には殆どトルクは作用しなレ、。したがって、トルク変動による制御軸 120の回転角度の変動は最小限に抑えられる。

[0039] (2)可変動弁装置のリフト量変更動作

次に、図 2及び図 3を参照して可変動弁装置 100のバルブ 104 (図 1参照、図中では省略）のリフト量変更動作について説明する。ここで、図 3は可変動弁装置 100がバルブ 104に対して小さなリフトを与えるように動作している様子を示している。図 3 中、（A)はリフト動作の過程でバルブ 104が閉弁してレ、るときの可変動弁装置 100の状態を、また、（B)はリフト動作の過程でバルブ 104が開弁しているときの可変動弁装置 100の状態を、それぞれ表している。

[0040] 図 2に示すリフト量から図 3に示すリフト量にリフト量を変更する場合、図 2の (A)に示す基本回転角度から所定の方向に制御軸 132を回転駆動し、図 3の (A)に示す位置にピン 166の位置 C1を回転移動させる。第 1ローラ 172及び第 2ローラ 174は、リンクアーム 164によってピン 166の位置 C1から一定距離に保持されている。このため、ピン 166の位置 C1の移動に伴レ、、図 2の（A)に示す位置から図 3の（A)に示す位置に、第 2ローラ 174はスライド面 156に沿って制御軸 132から遠ざカ^)方向に移動し、同時に、第 1ローラ 172は駆動カム面 124に沿ってその回転方向の上流側に移動する。

[0041] 第 2ローラ 174が制御軸 132から遠ざ力る方向に移動することで、揺動カムアーム 1 50の揺動中心 COから第 2ローラ 174のスライド面 156上での接触位置 P2までの距離が長くなり、摇動カムアーム 150の摇動角幅は減少する。揺動カムアーム 150の揺動角幅は揺動中心 COから振動の入力点までの距離に反比例するからである。バルブ 104のリフトは、各図の（B)に示すように、第 1ローラ 172の ϋ動カム面 124上での接触位置 P1が作用面 124bの頂部にあるときに最大となり、その時点におけるロッカ —ローラ 112の揺動カム面 152上での接触位置 P3f (以下、最終接触位置）によってバルブ 104のリフト量が決まる。図 4は、ロッカーローラ 112の揺動カム面 152上での位置とバルブリフトとの関係を示す図である。この図に示すように、最終接触位置 P3f は、揺動カムアーム 150の揺動角幅と、各図の（A)に示すロッカーローラ 112の揺動カム面 152上での接触位置 P3i (以下、初期接触位置）とによって決まる。

[0042] 本実施形態の可変動弁装置 100では、スライド面 156は、その揺動中心 COからの距離が大きレ、ほど駆動カム 122のカム基礎円（非作用面 124a)との距離が大きくなるように形成されている。このため、上記の接触位置 P2が揺動カムアーム 150の揺動中心 COから遠ざかるほど、揺動カムアーム 150はスライド面 156が駆動カム面 124に近づく方向に傾斜することになる。図では、揺動カムアーム 150は制御軸 132を中心にして反時計回り方向に回動することになる。これにより、図 3の（A)に示すように、口ッカーローラ 1 12の揺動カム面 152上での初期接触位置 P3iは作用面 152bから遠ざかる方向に移動する。

[0043] 上記のように、制御軸 132を基本回転角度力所定の方向に回転させることで、揺動カムアーム 150の揺動角幅が減少するとともに、初期接触位置 P3iが作用面 152b 力遠ざかる方向に移動する。その結果、図 4に示すように、ロッカーローラ 112力到達できる最終接触位置 P3fは非作用面 152a側に移動することになり、バルブ 104のリフト量は減少する。また、ロッカーローラ 112が作用面 152a上に位置している期間（クランク角度）が、バルブ 104の作用角となるが、最終接触位置 P3fが非作用面 152 a側に移動することで、バルブ 104の作用角も減少する。さらに、第 1ローラ 172が力ム軸 120の回転方向の上流側に移動することで、カム軸 120が同一回転角度にあるときの第 1ローラ 172の駆動カム面 124上での接触位置 P1は、駆動カム 122の進角側に移動する。これにより、カム軸 120の位相に対する揺動カムアーム 150の摇動タイミングは進角され、その結果、バルブタイミング (最大リフトタイミング）は進角されることになる。 [0044] 図 5は可変動弁装置 100により実現されるバルブ 104のリフト量とバルブタイミングとの関係を示すグラフである。この図に示すように、可変動弁装置 100によれば、パルブ 104のリフト量の増大に連動して作用角を増大させるとともにバルブタイミングを遅角することができ、逆に、バルブ 104のリフト量の減少に連動して作用角を減少させるとともにバルブタイミングを進角することができる。したがって、例えば、バルブ 10 4が吸気バルブである場合、 WT等のバルブタイミング制御機構を用いることなく、バルブ 104の開きタイミングをほぼ一定とするように開弁特性を可変制御することも可能になる。

[0045] [本実施形態の可変動弁装置の利点]

以上説明した通り、本実施形態の可変動弁装置 100によれば、制御軸 132を回転駆動して制御カム 134の回転角度を変化させることにより、第 2ローラ 174のスライド面上での接触位置 P2と第 1ローラ 172の駆動カム面 124上での接触位置 P1を変化させ、その結果としてバルブ 104のリフト量、作用角、及びバルブタイミングを連動して変化させることができる。

[0046] し力も、制御軸 132が基本回転角度にあるとき、揺動支点であるピン 166の軸位置 C1と、制御軸 132の軸位置 COと、第 2ローラ 174の軸位置 C2は略同一直線上に位置するようになっているので、駆動カム 122の回転に伴うスライド面 156上での第 2口ーラ 174の往復運動を抑制することができ、カム軸 120からバルブ 104への駆動力の伝達ロスを低減して効率良くバルブ 104をリフト運動させることができる。また、制御軸 132に作用するトルクの変動によって制御軸 132の回転角度に変動が生じることも抑制できるので、バルブ 104の開弁特性を高い精度で可変制御することができる。

[0047] [その他]

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、本発明をロッカーアーム方式の動弁装置に適用している力、直動式等の他の形式の動弁装置にも適用可能である。

[0048] 上記実施の形態では、バルブ 104に最大リフトを与えるときの回転角度を制御軸 1 32の基本回転角度としている力最小リフトを与えるときの回転角度を基本回転角度としてもよく、中間の回転角度を基本回転角度としてもよい。また、最も頻繁に用いられる回転角度を基本回転角度としてもよい。これによれば、最も頻度の高い状況においてカム軸 120からバルブ 104への駆動力の伝達効率を最大にすることができ、また、最も頻度の高い状況においてトルク変動による制御軸 132の回転角度の変動を最小限に抑えることができる。

Claims

請求の範囲

[1] カム軸の回転に対するバルブの開弁特性を機械的に変化させる可変動弁装置であって、

前記カム軸に設けられた駆動カムと、

前記制御軸が所定の回転角度にあるときには、前記摇動支点は前記制御軸を挟み前記中間ローラとは逆側の位置に配置されることを特徴とする可変動弁装置。

[2] 前記揺動支点、前記制御軸、及び前記中間ローラは、略同一直線上に配置されることを特徴とする請求項 1記載の可変動弁装置。

[3] 前記所定の回転角度とは、前記バルブに最大リフトを与えるときの回転角度であることを特徴とする請求項 1又は 2記載の可変動弁装置。

[4] 前記所定の回転角度とは、最も頻繁に用いられる回転角度であることを特徴とする請求項 1又は 2記載の可変動弁装置。