JP4519104B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気弁や排気弁である機関弁のバルブリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来の内燃機関の可変動弁装置としては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

この可変動弁装置は、内燃機関のカムシャフトに設けられた駆動カムが旋回レバーを揺動させることによって、スイングアームを介して吸気弁を開閉作動させると共に、前記旋回レバーに曲線ディスクを当接させて、制御軸を介して前記曲線ディスクを回転させる。

これによって、前記旋回レバーの揺動支点を変更させて、前記吸気弁のバルブリフト量を可変制御するようになっている。
特表２００４−５２１２３４公報

ところで、前記旋回レバーは、付勢スプリングによって先端側に付勢荷重が付与され、この付勢荷重が駆動カムと中央ローラとの接点を支点として前記旋回レバーに対して反時計方向のモーメントを発生させるようになっている。このモーメントは、旋回レバーの上端部のローラから前記曲線ディスクへの付勢荷重に変換される。したがって、この曲線ディスクが設けられた制御軸を支持する軸受け部にも前記付勢スプリングの付勢力が作用することになる。

この付勢荷重は、前記駆動カムのベースサークル領域、つまり吸気弁の０リフトの場合でも前記軸受け部に作用している。

ここで、制御軸が回転駆動される前の状態を考えると、この状態では前記軸受け部には、十分な油膜が形成されておらず、制御軸の外周面と軸受け部の内周面との間が、いわゆるメタルコンタクト状態になっている可能性がある。このため、軸受け部は、前記付勢スプリングの付勢荷重Ｆに加えて静摩擦係数に近い大きな摩擦係数μ０が作用していることになる。

ここで、前記制御軸を電動モータなどにより回転させてリフト特性を変化させる場合を考えると、大きな摩擦モーメントＦ×ｒ×μ０が作用する。ここでｒは、軸受け部の直径の半分の長さ。

したがって、この摩擦モーメントが制御軸の円滑な回転作動を抑制してしまい、リフト可変制御の切り換え応答性が遅くなる、といった問題がある。特に、制御軸の回転が立ち上がるまでの間は、摺動速度が遅いため、摩擦係数が大きくなって前記応答性に大きな影響を与える。

本発明は、前記各従来の可変動弁装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、クランクシャフトによって回転駆動する駆動カムと、揺動中心軸を支点として揺動運動を行うことによって機関弁を開閉作動させる揺動カムと、前記駆動カムの回転運動を前記揺動カムの揺動運動に変換する伝達機構と、機関運転状態に応じて回転することにより、前記伝達機構の姿勢を変化させて前記機関弁のリフト特性を変化させる制御軸と、前記伝達機構の駆動カム側の端部に設けられたローラ軸に回転自在に支持され、前記駆動カムに当接するローラと、を備え、前記ローラ軸を、該ローラ軸に対し径方向に直接作用する付勢力をもって前記駆動カム方向へ付勢する付勢部材を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、付勢部材の付勢力がローラ軸の径方向へと直接作用してローラを駆動カムの中心側へ向かって押し付ける方向へ働くため、前記付勢部材の付勢力は前記制御軸の軸受け方向には、大きく作用することがなくなる。このため、制御軸の軸受けに作用する摩擦モーメントが低減して制御軸の円滑な回転作用が得られる。この結果、機関弁のリフト特性の切り換え応答性の向上が図れる。

請求項２に記載の発明は、前記伝達機構のローラ軸から前記揺動カムに至る各伝達部材を、確動的に連繋したことを特徴としている。

この発明は、請求項１の発明の作用効果に加えて、付勢部材が揺動カムに対して付勢しなくても、揺動カムの揺動軌跡を所定の揺動範囲内に抑制することができることから、リフト可変機構の挙動を安定化させることができる。すなわち、付勢部材は、ローラ軸を駆動カム側に付勢することによって、該ローラ軸の自由な移動を規制してその軌跡を所定範囲内に抑えることができ、このローラ軸から揺動カムまでの間の各部材の確動的な連繋により、揺動カムの揺動軌跡も所定範囲に抑制できるので、装置の常時安定した作動が得られる。

請求項３に記載の発明は、クランクシャフトによって回転駆動する駆動カムと、揺動中心軸を支点として揺動運動を行うことによって機関弁を開閉作動させる揺動カムと、前記駆動カムの回転運動を前記揺動カムの揺動運動に変換する伝達機構と、機関運転状態に応じて回転することにより、前記伝達機構の姿勢を変化させて前記機関弁のリフト特性を変化させる制御軸と、前記伝達機構の駆動カム側の端部に設けられて、前記駆動カムに直接当接するほぼ円弧面状のフォロア部と、前記伝達機構の駆動カム側の端部に設けられた支持部を介して前記フォロア部を前記駆動カム方向へ付勢する付勢部材と、を備え、前記付勢部材の付勢力が直接作用する前記支持部を、前記駆動カムの軸心と前記フォロア部の曲率中心を結ぶ線上に常時位置するように配置したことを特徴としている。

この発明によれば、請求項１の発明と同じく、付勢部材の付勢力が支持部を介してフォロア部を駆動カムの中心側へ向かって押し付ける方向へ働くため、前記付勢部材の付勢力は前記制御軸の軸受け方向には、大きく作用することがなくなる。このため、制御軸の軸受けに作用する摩擦モーメントが低減して制御軸の円滑な回転作用が得られる。この結果、機関弁のリフト特性の切り換え応答性の向上が図れる。

しかも、前記支持部を、前記結線上に常時位置するように配置したことから、駆動カムの前記フォロア部に対する押圧力の方向と付勢部材による付勢力の方向が支持部を介して互いに対向する方向へ作用して、該各押圧力が相殺されることから、前記付勢部材の制御軸に対する付勢力を十分に低減することが可能になる。

以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態は、一気筒当たり２つの吸気弁を備えた動弁装置に適用されている。なお、排気弁側に適用することも可能である。

すなわち、可変動弁装置は、図１〜図３に示すように、シリンダヘッド１内に形成された一対の図外の吸気ポートを開閉する一気筒当たり２つの機関弁である吸気弁２，２と、機関前後方向に配置され、シリンダヘッド１の上端部に設けられた軸受け部８を介して回転自在に支持された駆動軸３と、一端側が前記吸気弁２，２の各ステムエンドに当接した各スイングアーム４，４と、シリンダヘッド１に保持されて、前記スイングアーム４の他端側が当接する各油圧ラッシアジャスタ５、５と、前記各スイングアーム４，４を介して各吸気弁２，２を開閉作動させる一対の揺動カム６，６と、前記駆動軸３の回転力を揺動運動に変換しながら前記揺動カム６，６に動力を伝達する伝達機構７と、機関運転状態に応じて前記伝達機構７の姿勢を変化させる制御機構とを備えている。

前記各吸気弁２は、バルブガイドを介してシリンダヘッド１に摺動自在に保持されていると共に、各ステムエンド２ａの近傍に固定された各スプリングリテーナとシリンダヘッド１の内部上面との間に弾接された各バルブスプリング９によって閉方向に付勢されている。

前記駆動軸３は、外周に１気筒当たり１つの駆動カム１０が一体に設けられ、一端部に設けられた図外の従動スプロケットを介してクランクシャフトからの回転力が伝達されるようになっている。前記各駆動カム１０は、ほぼ繭形状に形成されて、ほぼ円弧状のベースサークル部１０ａと、ほぼ円弧状に突出したリフト部１０ｂとから構成されて、駆動軸３の外周面に一体的に固定されている。

前記軸受け部８は、図１に示すように、シリンダヘッド１の外周部上端上に載置固定された枠状部材８ａとシリンダヘッド１のブラケット部８ｂとの対向面間に形成されたそれぞれ半円弧状の軸受溝間に、前記駆動軸３を回転自在に支持している。また、この軸受け部８は、駆動軸３の上部に配置された後述する制御軸２０をも軸受けしている。すなわち、前記ブラケット部８ｂの上端部にボルト固定されたキャップ部８ｃとの間の対向する半円弧状の軸受溝間に回転自在に支持している。

前記各スイングアーム４は、中央に形成された保持孔内にローラ４ａがローラ軸４ｂを介して回転自在に支持されていると共に、一端部の下面が各吸気弁２のステムエンドに当接し、他端部の円弧状下面が油圧ラッシアジャスタ５のプランジャ５ｂの球状頭部に当接している。

前記油圧ラッシアジャスタ５は、周知の構造のものであって、シリンダヘッド１に形成された円柱状保持溝１ａ内に固定された有底円筒状のボディ５ａ内に、下部に高圧室との連通路を有する前記プランジャ５ｂが上下摺動自在に設けられている。そして、リフト区間では、前記プランジャ５ｂが下降した後、零リフト区間で油圧室の作動油がチェック弁を押し開いて高圧室に油圧が供給されて、プランジャ５ｂを上昇させることにより、スイングアーム４の一端部と各吸気弁２のステムエンドとの隙間を常時零調整するようになっている。

前記各揺動カム６は、図１にも示すように、ほぼＣ字形状に折曲形成され、中央に前記駆動軸３の外周に回転自在に摺動支持される支持溝６ａが形成されていると共に、下端部の下面にカム面６ｂが形成されている。また、外側部には、ピン孔が形成されたボス部６ｃを有している。

前記支持溝６ａは、ほぼＵ字形状に形成され、中央部が前記駆動軸３の外周面に回転摺動自在になっていると共に、先端側の開口部を形成する平行な両対向面間が前記駆動軸３の外周面所定位置に形成された２面幅部３ａに係入しつつ揺動カム６を軸方向へ移動させることによって駆動軸３の外周面に嵌合するようになっている。

前記カム面６ｂは、前記先端部側の面がベースサークル面６ｄであり、また前記ボス部６ｃ側の面がリフト面６ｅに形成されている。

前記伝達機構７は、後述する制御カムに揺動自在に支持されたロッカアーム１１と、該ロッカアーム１１の一端部１２に設けられて、前記駆動カム１０の外周面に当接するローラ１４と、ロッカアーム１１の二股状の他端部１３、１３と前記各揺動カム６，６とを連結する一対のリンク部材１５、１５とから主として構成されている。

前記ロッカアーム１１は、側面ほぼ円弧状に折曲形成され、中央に前記制御カム２１に支持孔１６ａ（軸受け部）を介して揺動自在に嵌合した筒状基部１６を有していると共に、該筒状基部１６の一端側から下方へ円弧状に折曲して突出した前記一端部１２には、平行な薄肉な支持壁１２ａ、１２ａが一体に突設されている。この各支持壁１２ａ、１２ａには、軸挿通孔がそれぞれ貫通形成されている。また、前記筒状基部１６の他端側から下方へほぼ円弧状に折曲して突出した他端部１３，１３は、バランスを確保するために、筒状基部１６の軸方向のほぼ中心位置を中心線として左右対称位置に配置されていると共に、その各先端部側にピン挿通孔が貫通形成されている。

前記ローラ１４は、図１及び図３に示すように、前記一端部１２の各支持壁１２ａ、１２ａの間に配置されて、該両支持壁１２ａ、１２ａに形成された各軸挿通孔に跨って挿通されたローラ軸１７の外周に例えばニードルベアリングあるいはプレーンベアリングを介して回転自在に支持されている。前記ローラ軸１７は、両端部１７ａ、１７ｂが前記両支持壁１２ａ、１２ａの各ピン孔に圧入によって固定されていると共に、該各ピン孔から所定長さで外方に突出している。

前記各リンクロッド１５は、軽量化と成形作業の容易性からそれぞれプレス成形によって横断面ほぼコ字形状に形成され、二股状の上端部１５ａが前記ロッカアーム１１の各他端部１３，１３を挟持した状態で、該各他端部１３，１３にそれぞれのピン孔に挿通されたピン１８、１８を介して回動自在に連結されている。また、同じく二股状の下端部１５ｂは、前記各揺動カム６の各ボス部６ｃを挟持した状態で、該各ボス部６ｃにそれぞれのピン孔に挿通されたピン１９、１９を介して回動自在に連結されており、このピン１９，１９は、前記各揺動カム６へ力を伝える伝達支点として機能している。

したがって、かかる伝達機構７は、ローラ軸１７からロッカアーム１１、各リンクロッド１５及び各揺動カム６までが確動的（デスモ）に連繋されている。すなわち、各揺動カム６は、左右いずれの揺動方向も伝達機構７によって強制的に揺動される。

前記制御機構は、前記駆動軸３と平行に配置された前記制御軸２０と、該制御軸２０の外周面所定位置に一体的に設けられた１気筒当たり１つの制御カム２１と、前記制御軸２０を機関運転状態に応じて正逆回転制御する図外のアクチュエータと、該アクチュエータを駆動制御する図外の電子コントローラとから構成されている。

前記制御軸２０は、機関の前後方向に延設されて、前述したように同じ軸受け部８の上部側にジャーナル部２０ａを介して回転自在に支持されていると共に、一端部が前記アクチュエータの駆動シャフトに連結されている。

一方、前記制御カム２１は、制御軸２０の外周に一体的に設けられて、前記筒状基部１６の支持孔１６ａ内に収容配置されていると共に、その軸心Ｐ１が制御軸２０の軸心Ｐより所定長さαだけ偏心している。

アクチュエータは、例えば電動式であって、電動モータや減速機などから構成され、機関運転状態に応じて前記制御軸２０を、正逆回転制御して所定の回転位置に保持するようになっており、前記電動モータは、前記電子コントローラによって回転駆動制御されている。

前記電子コントローラは、クランク角センサやスロットル開度センサ、水温センサ、エアーフローメータなどの各種のセンサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を演算などにより検出し、この検出信号を介して前記電動モータに出力する電流を制御するようになっている。

そして、この実施形態では、前記図１〜図３に示すように、前記ローラ１４を駆動カム１０方向へ付勢する付勢部材である捩りばね２２が設けられている。

この捩りばね２２は、平面ほぼコ字形状に形成されて、コ字形状に折曲形成された基端部２２ａがロッカカバー２３などにブラケット２４を介して２本のボルト２５によって固定されていると共に、該基端部２２ａの下方に位置する左右捩り部２２ｂ、２２ｂからほぼ横方向に延出した各先端部２２ｃ、２２ｃが前記ローラ軸１７の両端部１７ａ、１７ｂの上面に弾接しつつ下方へ付勢している。つまり、この両先端部２２ｃ、２２ｃの付勢力ＦＳは、図１の実線矢印で示すように、ローラ軸１７の直径方向に沿って、つまりローラ１４の直径方向に沿って作用し、ローラ１４を駆動カム１０に押し付けるように作用する。

以下、本実施形態の作用について説明する。まず、各吸気弁２，２の開閉動作について説明すれば、クランクシャフトから駆動軸３に伝達された回転力は、各駆動カム１０に伝達されて、この各駆動カム１０が回転すると、かかる回転力がローラ１４に伝達されて、ロッカアーム１１が制御カム２１を中心に揺動して往復運動に変換する。かかる往復運動に伴って、各リンクロッド１５が各揺動カム６を、ボス部６ｃを介して揺動させる。

これによって、カム面６ｂ、つまりベースサークル面６ｄとリフト面６ｅがスイングアーム４のローラ４ａ上を移動し、該スイングアーム４が、油圧ラッシアジャスタ５のプランジャ５ｂを枢支点として揺動運動しながら各吸気弁２をバルブスプリング９のばね力などに抗して開閉作動させる。

次に、リフト可変の動作を説明すると、まず、機関のアイドリング運転時などの低回転低負荷運転域では、この運転状態を検出した電子コントローラによってアクチュエータが回転駆動して前記制御軸２０を所定の回転位置に制御する。これにより、前記制御カム２１は、図４及び図５に示すように、軸心Ｐ１が制御軸２０の軸心Ｐより図中、右方向位置に回転移動して、該制御カム２１の肉厚部が右方向位置に回転保持される。

したがって、ロッカアーム１１は、その姿勢が図示のように制御カム２１の薄肉部に押圧されて僅かに時計方向へ回動する。

このため、揺動カム６は、ピン１９を介して図示のように同じく時計方向へ僅かに回動することから、前記カム面６ｂのローラ４ａに対する当接位置が、ほぼ中央からベースサークル面６ｄ寄りに移動する。

したがって、前記各駆動カム１０の回転に伴う各揺動カム６の揺動運動によって開閉作動する前記各吸気弁２，２は、そのリフト量Ｌ１が図５に示すように、微小に制御される。これによって、混合気の流速が早くなって乱流などが発生し易くなって燃焼が良好になり、この結果、燃費の向上と機関回転の安定化が図れる。

一方、例えば、機関高回転高負荷領域に移行すると、この運転状態を検出した電子コントローラによってアクチュエータが回転駆動して前記制御軸２０を例えば右方向へ回転させる。これにより、前記制御カム２１は、図６、図７に示すように、その軸心Ｐ１が制御軸２０の軸心Ｐの下方側位置に移動して制御カム２１の肉厚部が右下方向の位置に回転保持される。

したがって、ロッカアーム１１は、前記制御カム２１によって支持孔１６ａを介して制御カム２１を中心として反時計方向へ僅かに回動する。

このため、揺動カム６は、図示のように揺動支点であるピン１９の位置が反時計方向へ移動して、スイングアーム６に近接した位置に保持される。これによって、前記カム面６ｂのローラ４ａに対する当接位置が、該カム面４ａのほぼ中央からリフト面６ｅ寄りに移動する。

よって、前記各駆動カム１０の回転に伴い各揺動カム６の揺動運動によって開閉作動する前記各吸気弁２，２は、図７に示すように、そのリフト量Ｌ２が大きく制御される。これによって、機関の出力の向上が図れる。

次に、この実施形態における前記捩りばね２２の付勢力と制御軸２０に対する前記付勢力の関係などについて図８及び図９に基づいて説明する。

まず、前記小リフト制御時の非リフト位置（図４参照）でのロッカアーム１１に掛かる荷重を図８に基づいて説明すると、この時点では、各リンクロッド１５からロッカアーム１１に作用する荷重であるが、非リフト区間であり、各揺動カム６とスイングアーム４のローラ４ａとの接点はベースサークル区間であるので、各揺動カム６にはバルブスプリング９から回転モーメントが掛からず、したがって、リンクロッド１５からロッカアーム１１へは殆ど荷重が作用しない。

次に、捩りばね２２からの荷重について考察すると、前述したように、捩りばね２２の各先端部２２ｃからローラ軸１７の両端部１７ａ、１７ｂに付勢荷重ＦＳが作用する。この荷重ＦＳは、ローラ軸１７の軸心に向かって作用するので、図８に示すようにローラ軸１７の軸心から荷重ベクトルＦＳを描いてある。

この荷重ＦＳを受けて、この反作用として駆動カム１０の外周面よりローラ１４に反作用荷重ＦＣが作用する。この荷重ＦＣは、駆動軸３に軸心に向かって作用するので、図８に示すように、ローラ軸１７の軸心から荷重ベクトルＦＣを描いている。

この荷重ＦＳとＦＣの合力ベクトルＦＴは、ＦＳの値に対して十分に小さな値となっている。これは、ＦＳとＦＣが丁度ローラ軸１７を挟み込むように作用しており、ＦＳとＦＣの荷重方向がほぼ逆向きで、かつ大きさが同一レベルであるためである。

前記制御カム２１に作用する荷重ＦＴ’は、釣り合いの関係から、前記ＦＳとＦＣの合力ベクトルＦＴと等価になる。つまり、制御カム２１に掛かる荷重ＦＴ’も十分に小さなものとなり、制御軸２０のジャーナル部２０ａに作用する荷重も十分に小さくなる。

続いて、前記大リフト制御時の非リフト位置（図６参照）でのロッカアーム１１に掛かる荷重を図９に基づいて説明すると、この時点では、制御カム２１に作用する荷重ＦＴ’も小トルク制御時と同様に十分に小さくなる。この荷重ＦＴ’は、小リフト制御時と同様に制御軸２０の制御カム２１、つまり支持孔１６ａでの軸受け荷重としても働くが、同様に十分に小さな荷重になる。そして、同様に制御軸２０のジャーナル部２０ａに作用する荷重も十分に小さくなる。

このように、本実施形態では、非リフト区間ではリフトの大小に拘わらず、制御カム２１に働く軸受け荷重や、制御軸２０のジャーナル部２０ａに働く軸受荷重は十分に小さい。なお、制御カム２１に掛かる荷重をＦＴ’とすれば、制御軸２０のジャーナル部２０に作用する荷重は、２軸で受けることになるので、ＦＴ’／２となる。

また、リフト区間では、バルブスプリング９のばね力が揺動カム６にモーメントを与え、これによって、制御カム２１及び制御軸２０のジャーナル部２０ａに荷重が掛かっているが、この区間でも捩りばね２２による制御軸２０のジャーナル部２０ａに対する荷重が十分に小さくなっている。

以上のように、非リフト区間やリフト区間を問わず、制御軸２０の軸受け部に対する荷重が小さくなっていることから、前記大小リフト制御の切り換え応答性が良好になり、従来技術の改善効果が得られる。

かかる作用をさらに具体的に説明すると、制御軸２０が回転し始める瞬間の応答性は、制御軸２０の軸受け部８の荷重の小さな非リフト区間の影響が大きい。つまり、制御軸２０のジャーナル部２０ａの軸受け部８に作用する荷重が小さい傾向にある非リフト区間で優先的に動き出すのである。

本実施形態では、その非リフト区間でさらに大幅に制御軸２０の軸受け荷重が低下するので、回転の動きだしが速くなる。なぜならば、前記従来技術の駆動軸１回転のサイクルを通じて常時大きな軸受け荷重が継続するのに対して、本実施形態では、非リフト区間で大幅に軸受け荷重が低下する。そうすると、供給油圧の影響もあって、この間で、制御軸２０のジャーナル部２０ａの外周面と軸受け部８の軸受け面との間、及び制御カム２１の外周面と支持孔１６ａの内周面間に油膜が形成されやすいのである。特に、前記制御軸２０のジャーナル部２０ａと軸受け部８の摩擦係数は、摺動が小さいので、静摩擦係数μ０に近い値をとりがちだが、本実施形態では、軸受荷重が十分に小さいのと供給油圧の影響で動摩擦係数に近い小さなμＤとなっている。

制御軸２０を電動モータなどによって回転させリフト特性を変化させる場合の摩擦モーメントＭＦは、制御軸２０の軸受け荷重をＦＪ’／２、軸受けの半径をｒとした場合に、ＭＦ＝（ＦＪ’／２）×ｒ×μＤとなる。

ここで、本実施形態ではＦＪ’／２が十分小さくなるのに加えて、μＤが動摩擦に近い小さな値となることもあり、制御軸２０の回転が円滑に立ち上がるのである。すなわち、制御軸２０の軸受け部に作用する摩擦モーメントが低減し、制御軸２０の円滑な作動が可能になる。これによって、リフト特性の切り換え応答性が向上する。

また、本実施形態では、捩りばね２２が、各揺動カム６自体を押し上げるのではないので、揺動カム６を非リフト域でロッカアーム１１側に引き上げて部品間のセパレーションを防止する必要があるが、この実施形態では、両端を軸受けされたリンクロッド１５により揺動カム６の揺動軌跡を所定の範囲内に抑えることができるので、セパレーションなどの発生がなく、機構の挙動が安定する。

すなわち、捩りばね２２は、ローラ軸１７を駆動カム１０側に付勢することによってローラ軸１７の移動軌跡をセパレーションのない所定範囲に抑え、このローラ軸１７から揺動カム６に至る間が揺動カム６の揺動方向と反揺動方向の両方向とも確動的に連結されているので、揺動カム６の軌跡もセパレーションのない所定範囲内に抑制することができるのである。

ここで、確動とは、ローラ軸１７がロッカアーム１１の一端部１２に固定されていて、ロッカアーム１１とリンクロッド１５とはピン１８を介してリンクロッド１５の引っ張り側も圧縮側も連結されており、リンクロッド１５と揺動カム６はピン１９を介して揺動カム６の下方揺動方向も上方反揺動方向も連結されていることをいう。したがって、揺動カム６に捩りばね２２のばね力を作用させなくとも、非リフト域においても揺動カム６が確動的に作動して、部品間セパレーションなどが発生せず、装置の挙動を常時安定化することができる。

また、本実施形態によれば、ロッカアーム１１の一端部１２に設けた両支持壁１２ａ、１２ａの間に前記ローラ軸１７の両端部１７ａ、１７ｂを支持したため、の両端部１７ａ、１７ｂを容易かつ確実に支持することができ、ローラ１４の組付作業を簡単に行うことができる。

また、捩りばね２２の各先端部２２ｃ、２２ｃを、前記両支持壁１２ａ、１２ａよりも外側に延出した前記ローラ軸１７の両端部１７ａ、１７ｂに当接して付勢力を付与したため、捩りばね２２の付勢力作用点がローラ軸１７の各外端部側になるので、捩りばね２２の取付の自由度が向上する。

図１０は本発明の第２の実施形態を示し、ロッカアーム１１の一端部１２の両支持壁１２ａ、１２ａの軸挿通孔に挿通固定されたローラ軸１７の小径な両端部１７ａ、１７ｂに、それぞれ環状スリーブ３０、３０が回転自在に設けられている。この各環状スリーブ３０，３０は外周面に前記捩りばね２２の各先端部２２ｃ、２２ｃが嵌合保持される横断面ほぼＵ字形状の環状の嵌合溝３０ａ、３０ａが形成されている。

なお、ローラ軸１７の外周面とローラ１４の内周面との間には、前述のローラベアリング３１が設けられている。また、他の構成は第１の実施形態と同様である。

したがって、この実施形態によれば、第１の実施形態の作用効果が奏せられることは勿論のこと、捩りばね２２の各先端部２２ｃ、２２ｃが各環状スリーブ３０の嵌合溝３０ａ内に配置されていることから、該各先端部２２ｃ、２２ｃの安定した支持が得られると共に、各環状スリーブ３０の自由な回転によって各先端部２２ｃ、２２ｃとの摺動摩擦抵抗の低減化が図れ、これによって、制御軸２０の軸受け部に作用する荷重をさらに低減できると共に、ロッカアーム１１の良好な揺動作用が得られる。

図１１は第３の実施形態を示し、前記両支持壁１２ａ、１２ａの間の隙間を若干拡大して、ローラ軸１７の両端部を両支持壁１２ａ、１２ａの外方に突出させることなく、各外面よりも内側に挿通固定してある。また、ローラ軸１７の軸方向のほぼ中央位置に前記ローラ１４を、ローラベアリング３１を介して回転自在に配置すると共に、該ローラ１４の両側縁と各支持壁１２ａ、１２ａの対向内側面との間に、各環状スリーブ３０を回転自在に配置したものである。

したがって、この実施形態によれば、ローラ軸１７を両支持壁１２ａ、１２ａの外側まで延ばす必要がなくなるので、コンパクト化が図れる。

また、各環状スリーブ３０を、各支持壁１２ａ、１２ａとローラ１４の両側縁によってスラスト方向の自由な移動を規制することができる。

図１２は請求項３に対応する実施形態を示し、ロッカアーム１１の一端部１２の両支持壁やローラを廃止して、該一端部１２の先端に、前記駆動カム１０の外周面に当接する円弧面状のフォロア部３２が一体的に形成されている。また、一端部１２のボス部に形成されたピン孔に、支持部である支持ピン３３が圧入固定されている。

前記フォロア部３２は、その幅長さが前記駆動カム１０の幅長さとほぼ同一に設定されていると共に、先端の円弧面３２ａが前記駆動カム１０の外周面に線接触状態で当接している。

前記支持ピン３３は、両端部が前記一端部１２の両側面から外方に突出されており、この両端部の上端縁に前記捩りばね２２の各先端部２２ｃ、２２ｃが直接弾接していると共に、その固定位置が、前記駆動軸３の軸心Ｘと前記フォロア部３２の曲率中心Ｚを結ぶ線Ｑ上に配置されている。ここで、結線Ｑは、駆動カム１０のベース円からフォロア部３２に作用するＦＣの荷重方向と一致する。

したがって、この発明によれば、前記各実施形態と同じく、捩りばね２２の付勢力が支持ピン３３を介してフォロア部３２を駆動カム１０に押し付ける方向へ働くため（荷重ＦＳ）、前記捩りばね２２の付勢力は前記制御軸２０の軸受け部８には、大きく作用することがなくなる。このため、制御軸２０の軸受けに作用する摩擦モーメントが低減して制御軸２０の円滑な回転作用が得られる。この結果、吸気弁２，２のリフト特性の切り換え応答性の向上が図れる。

特に、前記支持ピン３３を、前記結線Ｑ上に配置したことから、駆動カム１０の前記フォロア部３２に対する押圧力ＦＣの方向と捩りばね２２による付勢力ＦＳの方向が支持ピン３３を介して互いに対向する方向へ作用して、該各押圧力が相殺されることから、前記捩りばね２２の制御軸２０に対する付勢力を十分に低減することが可能になる。

また、ローラなどを廃しして構造を簡素化したことから、製造作業が容易になると共に、組付作業も容易になり、コストの高騰を抑制できる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、付勢部材としては、捩りばねの他にコイルスプリングなどを用いることも可能である。また、前記制御カム２１の径を小さくして、制御軸２０をクランク形状に形成することも可能である。さらに、駆動カム１０を、偏心円のカム形状に形成することもできる。

また、前記アクチュエータとして、電動式に代えて油圧式のものを適用することも可能である。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
（イ）前記伝達機構は、前記制御軸の外周に設けられた制御カムの外周面に揺動自在に支持されたロッカアームを有し、該ロッカアームの前記駆動カム側の端部に、前記ローラ軸とローラを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置。

したがって、前記請求項１、２の各発明の作用効果に加えて、制御軸の回転位相、つまり制御カムの回転位置を変化させることによって、ロッカアームの姿勢を変化させることができるので、機関弁のリフト特性を容易に変化させることが可能になる。
（ロ）前記ロッカアームの駆動カム側の端部に左右一対の側壁を設け、該両側壁の間に前記ローラ軸を支持すると共に、該ローラ軸に前記ローラを回転自在に支持したことを特徴とする（イ）に記載の内燃機関の可変動弁装置。

この発明によれば、左右一対の側壁によって前記ローラ軸の両端部を容易かつ確実に支持することができ、ローラの組付作業を簡単に行うことができる。
（ハ）前記付勢部材を、前記少なくとも一方の側壁よりも外側に延出した前記ローラ軸の外端部に当接して付勢力を付与することを特徴とする（ロ）に記載の内燃機関の可変動弁装置。

この発明によれば、付勢部材の付勢力作用点がローラ軸の外端部側になるので、付勢部材の取付の自由度が向上する。
（ニ）前記付勢部材を、前記少なくとも一対の側壁と該側壁側の前記ローラの端縁との間に位置する前記ローラ軸の端部に当接させて付勢力を付与するようにしたことを特徴とする（ロ）に記載の内燃機関の可変動弁装置。

この発明によれば、ローラ軸を両側壁の外側まで延ばす必要がなくなるので、コンパクト化が図れる。
（ホ）前記付勢部材は、前記ローラ軸に介装された円環状のスリーブを介してローラ軸に付勢力を作用させることを特徴とする請求項１〜（ニ）のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。

この発明によれば、付勢部材の付勢力によってローラ軸の周方向に作用する僅かな摩擦荷重も低減することが可能になることから、制御軸の軸受けに作用する付勢力をさらに低減化することができる。
（ヘ）前記駆動カムを転がり軸受によって回転自在に支持したことを特徴とする請求項１〜（ホ）に記載の内燃機関の可変動弁装置。

本発明に係る可変動弁装置の第１の実施形態を示す側面図である。 本実施形態の可変動弁装置の斜視図である。 本実施形態の可変動弁装置の斜視図である。 本実施形態の最小バルブリフト制御時における非リフト時の作用説明図である。 本実施形態の最小バルブリフト制御時におけるリフト時の作用説明図である。 本実施形態の最大バルブリフト制御時における非リフト時の作用説明図である。 本実施形態の最大バルブリフト制御時におけるリフト時の作用説明図である。 本実施形態の最小バルブリフト制御時における非リフト時のばね付勢力などの作用説明図である。 本実施形態の最大バルブリフト制御時における非リフト時のばね付勢力などの作用説明図である。 第２の実施形態の要部断面図である。 第３の実施形態の要部断面図である。 請求項２に対応する実施形態を示す要部側面図である。

符号の説明

１…シリンダヘッド
２…吸気弁（機関弁）
３…駆動軸
６…揺動カム
６ｂ…カム面
７…伝達機構
８…軸受け部
９…バルブスプリング
１０…駆動カム
１１…ロッカアーム
１４…ローラ
１６ａ…支持孔（軸受け部）
１７…ローラ軸
１７ａ・１７ｂ…両端部
２０…制御軸
２１…制御カム
２２…捩りばね(付勢部材)
２２ｃ…先端部

Claims (3)

1. クランクシャフトによって回転駆動する駆動カムと、
   揺動中心軸を支点として揺動運動を行うことによって機関弁を開閉作動させる揺動カムと、
   前記駆動カムの回転運動を前記揺動カムの揺動運動に変換する伝達機構と、
   機関運転状態に応じて回転することにより、前記伝達機構の姿勢を変化させて前記機関弁のリフト特性を変化させる制御軸と、
   前記伝達機構の駆動カム側の端部に設けられたローラ軸に回転自在に支持され、前記駆動カムに当接するローラと、を備え、
   前記ローラ軸を、該ローラ軸に対し径方向に直接作用する付勢力をもって前記駆動カム方向へ付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記伝達機構のローラ軸から前記揺動カムに至る各伝達部材を、確動的に連繋したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. クランクシャフトによって回転駆動する駆動カムと、
   揺動中心軸を支点として揺動運動を行うことによって機関弁を開閉作動させる揺動カムと、
   前記駆動カムの回転運動を前記揺動カムの揺動運動に変換する伝達機構と、
   機関運転状態に応じて回転することにより、前記伝達機構の姿勢を変化させて前記機関弁のリフト特性を変化させる制御軸と、
   前記伝達機構の駆動カム側の端部に設けられて、前記駆動カムに直接当接するほぼ円弧面状のフォロア部と、
   前記伝達機構の駆動カム側の端部に設けられた支持部を介して前記フォロア部を前記駆動カム方向へ付勢する付勢部材と、を備え、
   前記付勢部材の付勢力が直接作用する前記支持部を、前記駆動カムの軸心と前記フォロア部の曲率中心を結ぶ線上に常時位置するように配置したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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