JP4872704B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気バルブあるいは排気バルブのバルブ特性を連続的に制御する内燃機関の動弁装置に関する。

自動車に搭載される多気筒のレシプロ式エンジン（内燃機関）の動弁装置では、エンジンの排出ガス対策やポンピングロスの改善による燃費低減を図るために、シリンダヘッドの上面に、吸気バルブ（あるいは排気バルブ）の特性を連続的に可変制御する可変動弁装置を組み込むことが行なわれる。可変動弁装置の多くは、特許文献１に開示されているようにカムシャフトのカムを受けて吸気バルブの特性、例えば吸気バルブの開閉タイミングやバルブリフト量を連続的に変化させる構造が用いられる。

こうした可変動弁装置の組み付けの多くは、エンジンを組み立てるメインライン上において、シリンダブロックにシリンダヘッドを搭載した後、シリンダヘッドの各部に可変動弁装置の各部品を組み付けて、可変動弁装置の全体を組み立てるという手法が用いられる。近時では、メインラインの生産効率を高めるために、特許文献２に示される構造のように、メインライン上では、シリンダヘッドにカムシャフトやバルブまでを組み付ける作業を行ない、メインラインとは別なサブラインを用いて、シリンダヘッドのカムシャフトとバルブ間に配置される可変動弁装置をモジュール化しておく手法が試みられている。具体的には、気筒にならって配置された保持部材に、可変動弁装置の各機構を保持させることが行なわれていた。つまり、組み立てが面倒な可変動弁装置だけをサブラインでモジュール化し、同モジュール化した可変動弁装置を、メインラインへ戻して、シリンダヘッド（カムシャフトやバルブの組み付けを終えた状態）に組み付けようにすることで、メインライン上から、時間のかかる作業工程を抑える措置が試みられていた。

ところで、可変動弁装置は、どのようなエンジンの運転状態でも、設定された性能が発揮されるよう、同じバルブ特性で各気筒のバルブを連続的に制御することが求められる。そのためには、可変動弁装置は、気筒毎、各カムのカムプロフィールに合わせて、バルブ駆動出力を調整して、気筒間ばらつきを解消する調整作業が求められる。

ところが、気筒間ばらつきの調整には、連続的に可変するバルブ特性が適正に発揮するよう、気筒毎、カムと該可変動弁装置のカムを受ける部品との位置関係を揃えるという、面倒で、かなりの時間を費やす細かい調整作業が強いられる。

特に特許文献２は、可変動弁装置の組み立ての手間をメインラインから省くという点では有効であるものの、調整作業に関しては、カムシャフトが付いているシリンダヘッドに、カムを受ける部品の有る可変動弁装置が組み付けてからでないと実施できないため、エンジンを組み立てるメインライン上では、依然、かなり時間を費やす調整作業（気筒間ばらつきの調整）が必要で、メインラインの停滞を誘発させる問題があった。

そこで、特許文献３のようにカムシャフト、可変動弁装置をモジュール化することが試みられている。
特開２００５−２９９５３６号公報 特開２００５−２９９５３８号公報 特開２００５−２４０６１７号公報

ところで、通常、可変動弁装置は、シリンダヘッドの外周部に形成されている周壁（シリンダヘッドの四方を囲むように形成された壁）の上面部分に固定される。

ところが、このシリンダの周壁の上面は、シリンダヘッドのうち、最も高い部分、すなわち最上部となる部分である。しかも、保持部材は、カムシャフトを含めることで高さ寸法が大きくなっているために、モジュール化した構造物をシリンダヘッドに組み付けると、かなりシリンダヘッドの全高寸法が高くなる。このため、エンジンの大形化を伴いやすい（エンジンの全高：大）。

そこで、本発明の目的は、カムシャフトを含んでモジュール化した可変動弁装置を、コンパクトにシリンダヘッドに設置させることができる内燃機関の動弁装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、複数の気筒を有する内燃機関で、シリンダヘッドの気筒側と反対側の面に可変動弁装置を設置して構成される内燃機関の動弁装置において、可変動弁装置は、シリンダヘッド上に、シリンダヘッドの幅方向に延びる複数の保持部材を、複数の気筒の少なくとも最前部と最後部に、気筒の配置にならい設置させ、保持部材を、ホルダ部材とこのホルダ部材の下端部に組み付けられるキャップ部材とから構成し、気筒毎にカムを有するカムシャフトを、ホルダ部材とキャップ部材の間に保持させるとともにホルダ部材の上側にカムを受けバルブ特性を連続的に可変制御する吸気用の可変動弁機構を設け、各保持部材の上部に形成した設置座に、吸気用の可変動弁機構を構成し各保持部材と固定される支持シャフトを沿わせ、かつ保持部材の設置座の下方に形成された保持用孔に、吸気用の可変動弁機構を構成する制御シャフトと排気用のロッカシャフトを挿通させて枠形フレームを形成し、ホルダ部材とロッカシャフトとキャップ部材とを、固定用ボルト部材でシリンダヘッドの上面に対して垂直に突き通すと共に、制御シャフトとホルダ部材とキャップ部材とを、上記固定用ボルト部材と別の固定用ボルト部材で、シリンダヘッドの上面に対して斜めに突き通すことでモジュール化され、更に、モジュール化された可変動弁装置が、シリンダヘッドの気筒側へ凹となる凹部内に配置される構成として内燃機関の動弁装置を構成した。

請求項２に記載の発明は、さらに可変動弁装置が、カムシャフトがシリンダヘッド側に位置し、且つ凹部内に位置するように設置されるようにした。

請求項１に記載の発明によれば、可変動弁装置をモジュール化したので、組付けが容易となる。可変動弁装置を、シリンダヘッドの気筒側に凹んだ凹部に設置可能となる。また、モジュール化するために必要な箇所にのみ保持部材を備えているため、枠形フレームが大型化することなく重量も最小限に抑えることができる。

カムシャフトを含んでモジュール化された可変動弁装置は、高さ寸法を抑えながら、シリンダヘッドに設置させることができる。つまり、コンパクトにシリンダヘッドに据え付けることができ、内燃機関のコンパクト化を図ることができる。
カムシャフトをホルダ部材とキャップ部材とで挟み込む構造により、カムシャフトのジャーナル軸受部は、カムの外形より小さい径寸法ですむから、保持部材の高さ寸法は抑えられ、一層、カムシャフトを含む可変動弁装置をシリンダヘッドにコンパクトに据え付けることができる。
各保持部材を支持シャフトを用いて簡易に、かつ確実に固定できる。

請求項２に記載の発明によれば、可変動弁機構に比べ幅が狭くなるカムシャフトをシリンダヘッド側に配置したため、シリンダヘッドに形成される凹部に収納しやすくなり、また、可変動弁機構が凹部の外側に位置するため、可変動弁装置をシリンダヘッドに設置後も可変動弁機構の調整が容易にできる。

以下、本発明を図１〜図７に示す一実施形態にもとづいて説明する。

図１は、多気筒の内燃機関、例えば直列４気筒レシプロ式ガソリンエンジンのエンジン本体の頭部の斜視図を示し、図２は同頭部を分解した斜視図、図３は同頭部に搭載される動弁系を分解した斜視図、図４〜図８は頭部の各部（図１中のＡ〜，Ｂ〜，Ｃ〜、図２中のＤ−Ｄ，Ｅ−Ｅ）の断面図をそれぞれ示している。

図１中１は、シリンダブロック２（図５のみ二点鎖線で図示）の頭部に搭載されたシリンダヘッド、３はシリンダヘッド１の上方を覆うロッカカバー、４はシリンダヘッド２とロッカカバー３との間に収められた、ＳＯＨＣ式の動弁装置で構成される可変動弁装置を示している。

シリンダヘッド１には、図１、図２および図５〜図８に示されるように狭幅で、気筒側と反対側となる上部の四方を外周部に形成した周壁１ａで囲んで、周壁１ａを最も上部となる部分（シリンダヘッド下面から最も離れた地点）としたヘッド本体１ｘが用いられている。つまり、シリンダヘッド本体１ｘの上面１ｙは、周壁１ａに囲まれた凹部１ｚの底面となる。なお、周壁１ａの上端面は、ロッカカバー取付座１ｂとしてある。このヘッド本体１ｘの下面には、シリンダブロック２に形成されている４つの気筒６（図５のみ二点鎖線で図示）にならってそれぞれ燃焼室７（図５、図８に図示）が形成されている。またヘッド本体１ｘの両側部（幅方向）には燃焼室７から延びる一対の吸気ポート８、一対の排気ポート９（いずれも図５、図８の一部に図示）が形成してある。このうちの吸気ポート８には、常閉式の一対の吸気バルブ８ａが組み付けてあり、排気ポート９には常閉式の一対の排気バルブ９ａが組み付けてある。そして、それぞれ各バルブ８ａ，９ａのステム端がヘッド本体１ｘの上面１ｙ両側から上方へ突き出ている。なお、例えば燃焼室７毎に点火プラグが組み付いたり、気筒毎にインジェクターが組み付いたりする（いずれも図示せず）。但し、図中１０（図５のみ図示）は、気筒６内に往復動可能に収められたピストンを示す。

可変動弁装置４には、例えば図２に示されるように枠形フレーム１１の下側（シリンダヘッド側）にカムシャフト１５を組み付け、同カムシャフト１５の上側に、制御シャフト１４で制御される揺動カム式の吸気用可変動弁機構１３、排気側のロッカアーム機構１７（図５に一部だけ図示）を組み付けて、モジュール化させた構造が用いられている。

各部の構造を説明すると、１１ａ〜１１ｃは、枠形フレーム１１を構成する複数（４つ）の保持部材である。保持部材１１ａ〜１１ｃは、図１および図２に示されるように気筒６（４つ）の配置にならって分割され、気筒列の最前部、気筒間、最後部の各位置に並行に配置される。つまり、保持部材１１ａ〜１１ｃは、少なくともカムシャフト１５の両端を軸支するように複数に分割させてある。これら保持部材１１ａ〜１１ｃは、いずれも図３にも示されるようにシリンダヘッド１の幅方向（気筒列方向とは直行する方向）に延びる壁形のホルダ部材１８ａと、同ホルダ部材１８ａの下端部に組み合わさるキャップ部材１８ｂとの２ピース構造と、ホルダ部材１８ａおよびキャップ部材１８ｂに貫通するように組み付く複数の固定用ボルト部材１８ｃとを組み合わせた構造が用いられる。ホルダ部材１８ａには、いずれも同じ構造が用いられている。具体的には、ホルダ部材１８ａは、図３および図６に示されるように中段の両側に所定の間隔で横方向に並ぶ（並行）吸・排気ロッカシャフト保持用孔２０ａ，２０ｂが形成されている。またホルダ部材１８ａの上面には、吸・排気ロッカシャフト保持用孔２０ａ，２０ｂ間で、排気側の孔２０ｂ寄りの地点に、円弧形の設置座２１が形成されている。ホルダ部材１８ａの下面には、吸・排気ロッカシャフト保持用孔２０ａ，２０ｂ間で、排気側の孔２０ｂ寄りの地点に、半円形状のジャーナル軸受面２２が形成されている。この軸受面２２を除くホルダ部材１８ａの下面全体をキャップ取付座２３としている。キャップ部材１８ｂには、例えば中央部が円弧形に凹んだプレート状部材が用いられ、上面中央に半円形状のジャーナル軸受面２５を形成し、同軸受面２２を除く上面全体をキャップ取付面２６としている。なお、キャップ部材１８ｂの下面の、ジャーナル軸受面２２を挟んだ両側の平坦な下面部分は、モジュール据付用の座面２７としている。最前部のホルダ部材１８ａとキャップ部材１８ｂは、他の部材とは異なり、別途、両側に張り出る一対の脚部２９が形成してある。一対の脚部２９にも、ジャーナル軸受面２２、キャップ取付座２３、ジャーナル軸受面２５、キャップ取付面２６、座面２７が形成してある。なお、脚部２９には、それぞれヘッドボルト（図示しない）が挿通される通孔２８が形成してある。また最後部に配置されるホルダ部材１８ａには、センサ取付部３０が形成されている。なお、センサ取付部３０には、図４にも示されるように吸気ロッカシャフト保持孔２０ａから最後方へ向かって延びる筒部３１ａを形成し、該筒部３１ａの先端に扇形状のセンサ取付用ボス部３１ｂを形成する構造が用いてある。

各吸気ロッカシャフト保持用孔２０ａには、図２および図３に示されるように最前部の保持部材１１ａから最後部の保持部材１１ｃに渡り、吸気用の可変動弁機構１３を構成する制御シャフト１４（中空部材よりなる）が回動可能に挿通される。各排気ロッカシャフト保持用孔２０ｂには、最前部の保持部材１１ａから最後部の保持部材１１ｃに渡り、排気側のロッカアーム機構１７を構成するロッカシャフト３４（中空部材よりなる）が挿通される。最上部となる各設置座２１には、最前部の保持部材１１ａから最後部の保持部材１１ｃに渡り、吸気用の可変動弁機構１３を構成する支持シャフト３５（中空部材よりなる）が沿わせてある。これより、保持部材１１ａ〜１１ｃを脚とし、制御シャフト１４、ロッカシャフト３４および支持シャフト３５を、脚間をむすぶ固定アームとした、枠形フレーム１１を構成している。ジャーナル軸受面２２とジャーナル軸受面２５間には、最前部の保持部材１１ａから最後部の保持部材１１ｃに渡り、カムシャフト１５が挿通されている。そして、ジャーナル軸受面２２とジャーナル軸受面２５間で、カムシャフト１５の軸部に形成された複数のジャーナル部３７（図３および図６に図示）を受け、カムシャフト１５を回転自在に支持させてある。これで、カムシャフト３４を枠形部材１１に組み付けている。各ジャーナル部３７間（保持部材間）のカムシャフト１５部分には、図３および図４に示されるように中央に吸気用カム３８ａを有し、その両側にそれぞれ排気用カム３８ｂ（２つ）を有したカム群が形成してある。

このホルダ部材１８ａ間の支持シャフト３５部分ならびに制御シャフト１４部分に、可変動弁機構１３（吸気側）が組み付き、同じく排気ロッカシャフト３４部分に、ロッカアーム機構１７（排気側）が組み付いている（気筒毎）。

ここで、各機構について説明すると、可変動弁機構１３には、図３、図５および図８にも示されるように例えばロッカアーム４０、スイングカム５０、センタロッカアーム６０を組み合わせた機構が用いられている。

これらを説明すると、ロッカアーム４０には、二股アーム形状が用いられている。具体的にはロッカアーム４０は、一端部間にニードルローラ４１が回転自在に介装され、他端部にそれぞれバルブ駆動部となるアジャストスクリュ部４２が設けられた一対のＬ形のロッカアーム片４３から形成される。そして、各ロッカアーム片４３の中間部に形成された一対の支持孔４４が、ホルダ部材１８ａ間の制御シャフト１４部分に揺動可能に挿通され、ニードルローラ４１を支持シャフト３５側に配置させ、一対のアジャストスクリュ部４２を支持シャフト３５とは反対側に配置させている。

スイングカム５０には、図３、図５および図８にも示されるようにアーム部５１の一端部に、筒状の支持用ボス５２を有し、他端部に上下方向に延びるカム面５３を有し、アーム部５１の下部に、外周面が下側から露出するように滑りローラ５４を回動可能に埋め込んだ構造が用いられる。なお、５４ａは滑りローラ５４を支持する軸部材である。そして、支持用ボス５２は、ホルダ部材１８ａ間の支持シャフト３５部分に嵌まり、スイングカム３５を同支持シャフト３４を支点に揺動自在に支持させている。この支持により、アーム部５１先端のカム面５３をニードルローラ４１に転接させる。また支持用ボス部５２の上部からはプッシャ受け用のリブ５６が突き出ている。このリブ５６の下側には、例えばピストン構造のプッシャ５７が斜めの向きで組み合わさる。このプッシャ５７は、側部に形成したＣ字形の脚部５８を排気側ロッカシャフト３４部分に嵌め合わせることによって支持させてある。なお、プッシャ５７の下部には設置座５９が形成してある。

センタロッカアーム６０は、図３、図５および図８にも示されるように吸気用カム３８ａ、滑りローラ５４、制御シャフト１４部分で囲まれる部位に配設されるＬ形の部品から構成される。同センタロッカアーム６０は、上方の滑りローラ５４へ向かって延びる中継用アーム部６１と、側方の制御シャフト１４部分の直下へ向かって延びる支点用アーム部６２とを有する。中継用アーム部材６１の先端面には、スイングカム５０の動きを制御するための傾斜面、具体的には制御シャフト側を低、支持シャフト側を高とした平面状の傾斜面６５が形成されている。また両アーム部６１，６２が交わる中間部分には、滑りローラ６３が吸気用カム３８ａと同じ向きで回転自在に支持されている。そして、吸気用カム３８ａとスイングカム５０との間に介在される中継用アーム部６１のうち、滑りローラ６３は、吸気用カム３８ａのカム面と転接し、中継用アーム部６１の先端の傾斜面６５は、スイングカム５０の滑りローラ５４の外周面と突き当る。これにより、吸気用カム３８ａのカム変位が、中継用アーム部６１を通じて、スイングアーム５０へ伝達される構造にしている。また支点用アーム部６２には、支持ピン部６６がピン６７で屈曲自在に支持してある。この支持ピン部６６の先端部が、制御シャフト１４の下側に形成した軸方向と直交する向きの通孔６８に回動自在に差し込まれ、制御シャフト１４にセンタロッカアーム６０を支持させている。この支持により、制御シャフト１４が回動変位すると、ピン６７（支持ピン部６６端）を支点に揺動するロッカアーム６０が、センタ吸気用カム３８ａとの転接位置を変更しながら、カムシャフト１５と交差する方向（進角方向や遅角方向）へ変位できるようにしている。この変位により、吸気バルブ８ａの開閉タイミングやバルブリフト量が同時に連続的に可変されるようにしている。すなわち、カム面５３は、上部側がベース円区間（例えば支持シャフト３５の軸心を中心とした円弧面で形成）とし、下部側がベース円区間に連続したリフト区間（例えば吸気用カム３８ａのリフト域のカム形状と同じような円弧面で形成）としてあり、センタロッカアーム６０の滑りローラ６３が吸気用カム３８ａの進角方向あるいは遅角方向へ変位すると、スイングカム５０の姿勢が変化して、ニードルローラ４１が行き交うカム面５３の領域が変化する。つまり、ニードルローラ４１が行き交うベース区間とリフト区間の比率が変わる。この進角方向の位相変化、遅角方向の位相変化を伴うベース区間、リフト区間の比率の変化から、吸気バルブ８ａの開閉タイミングが、開弁時期よりも閉弁時期を大きく可変させながら、同時に吸気バルブ８ａのバルブリフト量が連続的に可変される。これがロッカアーム４０からバルブ駆動出力として出力される。このとき、滑りローラ５４と傾斜面６５間のアライメントがずれないよう、図３および図５に示されるように滑りローラ５４の両側（幅方向）を囲う両側の壁部５１ａには、同壁部５１ａから、突き当たる中継用アーム部６１の先端部両側まで延びる一対のガイド壁部５１ｂが形成してある。具体的には、ガイド壁部５１ｂは、揺動中のスイングカム５０の滑りローラ５４とセンタロッカアーム６０の傾斜面６５との接触点を覆うように設けられ、センタロッカアーム６０が支持ピン部６６を支点にぶれるのを防いでいる。

支持ピン部３３が差し込まれた制御シャフト１４部分には、図３、図５および図８に示されるように調整機構７０が組み付けられている。調整機構７０には、例えば制御シャフト１４部分に、通孔６８と連続して上部に開口するねじ孔７１を形成し、同ねじ孔７１の上部開口から、例えば頭部にねじ回し用の溝部７２をもつねじ部材７３を進退可能に螺挿する構造が用いられている。つまり、調整機構７０は、ねじ部材７３の回転操作により、支持ピン部６６の突き出し量を変化させ、当該変化から滑りローラ６３の転接位置を変更させる構造となっている。そして、滑りローラ６３の転接位置の変更から、センタロッカアーム６０の姿勢、スイングカム５０の姿勢を変化させ、バルブ開閉時期やバルブリフト量（いずれもバルブ特性）が調整されるようにしてある。ねじ部材７３は、ロックナット７４でロックされる。なお、７５は同ロックナット７４の座面を形成する切欠きを示す。

最前部のホルダ部材１８ａから突き出る制御シャフト１４の端部には、図２および図３に示されるように制御シャフト１４の直径方向、ここでは上側へ張り出すアーム部材７８が、例えばねじ部材７９で固定（ねじ止め）され、アーム部材７８端から、バルブ特性の連続的な制御に求められる回動変位が入力されるようにしている。７７は、アーム部材７８の基部を固定するねじ部材を示す。

ロッカアーム機構１７（排気側）は、図３および図５に示されるようにプッシャ５７の脚部５８の両側のロッカシャフト３４部分に一対のロッカアーム８０を回動可能に組み付ける構造が用いられる。具体的には、ロッカアーム８０は、いずれも中間部に支持孔８１を有し、一端部に当接子となるローラ部材８２を有し、他端部にバルブ駆動部となるアジャストスクリュ部８３を有している。そして、ロッカアーム８０の支持孔８１が、ホルダ部材１８ａと脚部５８（プッシャ５７）との間のロッカシャフト３４部分に挿通され、ロッカアーム８０を揺動自在に支持している。この支持により、ローラ部材８２を排気用カム３８ｂ側に配置させ、アジャストスクリュ部８３を反対側に配置させてある。つまり、各ロッカアーム８０は、排気バルブ９ａと組み合わせ可能な状態にしてある。

図３、図６および図７に示されるように各ホルダ部材１８ａの上部となるロッカシャフト３４直上の上面部分に形成された座面９０からは、固定用ボルト部材１８ｃが挿入されている。この固定用ボルト部材１８ｃで、ロッカシャフト３４の直径方向中央部分、カムシャフト１５と隣り合う支持シャフト３５側（カムシャフト１５を挟んだ片側）の壁部分、同じくキャップ部材１８ｂのロッカシャフト３４側のキャップ部分を一直線状に突き通している（串刺し）。と共に最も高い地点に配置される支持シャフト３５からは、同支持シャフト部分の上側の外周部に形成された各座面２１ａ（最上部）からは、図３、図４、図６および図７に示されるように固定用ボルト１８ｃが斜めに挿入されている。この斜めの挿入された固定用ボルト１８ｃで、支持シャフト３５の直径方向中央部分、ロッカシャフト３４と制御シャフト１４間の壁部分ならびにカムシャフト１５と制御シャフト１４間の壁部分、さらにはキャップ部材１８ｂの制御シャフト１４側のキャップ部分を斜め一直線状に突き通している（串刺し）。但し、９２，９３は、ホルダ部材１８ａ、キャップ部材１８ｂに形成された直線状、斜め直線状のボルト挿通孔を示す。なお、斜めに挿通する固定用ボルト部材１８ｃは、最前部および最後部に配置されるホルダ部材１８ａやキャップ部材１８ｂに対しては１本で、当該部分よりも荷重が多く作用する気筒間に配置されるホルダ部材１８ａやキャップ部材１８ｂに対しては２本としてある（両側から可変動弁に伴う荷重が作用するため）。むろん、２本以上でもよい。

また最後部のホルダ部材１８ａに有るセンサ取付用ボス部３１ｂには、制御シャフト１４の回動変位を検出するシャフト変位検出センサ１６が着脱可能、例えばねじ止めによりに取り付けられている。なお、シャフト変位検出センサ１６には、図４に示されるように可変動弁装置４がシリンダヘッド１とロッカカバー３間に収まると、センサ全体が外部へ露出する構造が用いてある。

こうしたモジュール化により、可変動弁装置４は、単独で、気筒間ばらつきの調整が可能と構造物となる。つまり、可変動弁装置４は、シリンダヘッド１に組み付く前に気筒間ばらつきの調整を可能としている。これにより、可変動弁装置４は、シリンダヘッド１に組み付ける前に、気筒間ばらつきを調整してから、図２、図７および図８に示されるようにシリンダヘッド１へ組み付かせられるようにしている。

この点を具体的に説明すると、シリンダヘッド１に組み付く前のモジュール化した可変動弁装置４は、エンジンを組み立てるメインラインとは、別なサブラインで、エンジンのシリンダヘッドを模擬した模擬システムを用いて、気筒間ばらつきの調整を行なえばよい。例えば模擬シリンダヘッドに、モジュール化された可変動弁装置４を組み付け、アーム部材７８やカムシャフト１５を模擬駆動装置（図示しない）に組み付け、シャフト変位検出センサ１６の信号の検出が行なえる状態にしてから、シャフト変位検出センサ１６で検出される回動位置にしたがい、気筒間の開閉タイミングやバルブリフト量が揃うよう、気筒毎の調整機構７０のねじ部材７３を進めたり退避させたりする作業を行なえばよい。

この調整ずみの可変動弁装置４を、治具や搬送装置（いずれも図示しない）などで、ずらさず、そのままの状態を保ちながら搬送して、エンジンの組み立てるメインライン上における実際のシリンダヘッド１（既にシリンダブロックの組み付けは終えている）の凹部１Ｚ内の定位置、例えば既に上面１ｙ（凹部の底面）に形成してあるモジュール設置座９４，９５（座面２７を受ける座面：図５〜図８に図示）に設置する。具体的には、モジュール設置座９４，９５にキャップ部材１８ｂの両側部（脚部２９を含む）を載せ、カムシャフト１５の両側近くから突き出る両側の各固定用ボルト部材１８ｃのねじ部１８ｄ（先端側だけに有る）をモジュール設置座９４，９５に形成してあるねじ孔１８ｅ（図７のみ図示）へねじ込む。これにより、調整ずみの可変動弁装置４は、メインライン上のシリンダヘッド１の上面１ｙ（凹部の底面）に固定される。なお、吸気側ロッカアーム４０の各アジャストスクリュ部４２は、吸気バルブ８ａのステム端に配置され、排気側ロッカアーム８０のアジャストスクリュ部８３は排気バルブ９ａのステム端に配置される。また設置座５９はシリンダブロック１の周壁１ａ内面に形成した据付座１ｃ（図１、図５に図示）に突き当たり、プッシャ５７全体を脚部５８を支点として変位させ、スイングカム５０の先端を押し下げる方向へ付勢する。

一方、図１〜図３に示されるようにシリンダヘッド１の最前部には、可変動弁機構１３を駆動する駆動源装置、例えば電動アクチュエータ装置９５が据え付けられる。電動アクチュエータ装置９５は、シリンダヘッド１の周壁１ａ外に配置される横向き形のモータ部９６と、モータ部９６の前部に接続された減速機部９７（モータ出力の減速）と、同減速機部９７の出力部に、ユニバーサルジョイント９８（自在継手）を介して連結されたねじ軸９９とを有して、１部品とした駆動ユニットが用いてある。この電動アクチュータ装置９５は、減速機部９７のケーシング９７ａに形成した脚部９７ｂをシリンダヘッド１の上面１ｙにボルト止めすることにより、軸心が可変動弁装置４と交差する向きで、シリンダヘッド１に組み付けられる。これで、モータ部９６をシリンダヘッド１外に張り出させ、ねじ軸９９を反対側となるアーム部材７８端側へ延出させている。なお、周壁１ａを貫通する部分は扇形にしてある。このねじ軸９９には、ナット部材１００が進退可能に螺挿されている。同ナット部材１００は、一端部にフランジ部１００ｃを有し、軸部分に直径方向に貫通するねじ孔１００ａを有するピン形の部材からなり、同部材のねじ孔１００ａがねじ軸９９に進退可能に螺挿してある。このナット部材１００がアーム部材７８の先端部に取り付けられ、電動アクチュエータ装置９５で制御シャフト１４を駆動できるようにしている。すなわち、ナット部材１００は、アーム部材７８（可変動弁装置４）の先端部に形成された支持筒７８ａ内に回動自在に嵌挿し、先端部を例えばＣ形のクリップ部材１００ｂで抜け止めすることによって、アーム部材７８に組み込まれる。ナット部材１００前後のねじ軸部分は、支持筒７８ａの周壁の両側に形成した周方向に延びる一対の細長の通孔７８ｂを貫通していて、モータ部９６が作動すると、ねじ軸９９が回転し、揺動自在なねじ軸９９上をナット部材１００が移動し、アーム部材７８を前方や後方へ押し引きして、制御シャフト１４を回動させるようにしてある。つまり、電動アクチュエータ装置９５の駆動により、吸気バルブ８ａの開閉タイミングやバルブリフト量が連続的に制御されるようにしてある。

ロッカカバー３は、図２に示されるようにシリンダヘッド１の形状にならい箱形に形成される。またシャフト変位検出センサ１６やモータ部９６ａの貫通部分と対応する周縁部分には、それぞれ貫通部分を密閉しながら貫通させる貫通用の扇形の切欠き部３ａ（図４にセンサ用だけ図示）が形成してある。このロッカカバー３が、図１および図４に示されるようにシリンダヘッド１の周縁部のロッカカバー取付座１ｂに据え付けられ、シリンダヘッド１に搭載される機器のうちシャフト変位検出センサ１６やモータ部９６ａを、ロッカカバー３外に露出させながら、可変動弁装置４、電動アクチュエータ装置９５を、シリンダヘッド１とロッカカバー３との間の密閉空間に収める。

このように可変動弁装置４を、保持部材１１ａ〜１１ｃを介して、シリンダヘッド１の気筒側へ凹となる凹部１ｚに設置する構造にすると、カムシャフト１５を含みモジュール化された可変動弁装置４は、凹部１ｚ内に入り込むので、カムシャフト１５により高さ寸法が高くなる傾向にあっても、高さ寸法を抑えながらシリンダヘッド１に設置できる。

それ故、エンジンの全高寸法が抑えられ、エンジンのコンパクト化を図ることができる。

特に上記モジュール化された可変動弁装置４は、シリンダヘッド１側からカムシャフト１５、可変動弁機構１３の順に配置される構成を用い、カムシャフト１５がシリンダヘッド１の凹部１ｚ内に位置するよう設置したので、凹部１ｚ（周壁１ａで囲まれた部分）に収納しやすくなる。すなわち、モジュール化された構造物は、図８に示されるように可変動弁機構１３に比べ幅が狭くなるカムシャフト１５をシリンダヘッド１側に配置した構造によって、シリンダヘッド１に形成されている凹部１ｚに収納しやすくできる。それだけでなく、可変動弁機構１３が凹部１ｚ（周壁１ａで囲まれた部分）の外側に位置するため、可変動弁装置１５をシリンダヘッド１に設置した後も、可変動弁機構１３の調整が容易にできる。

しかも、保持部材１１ａ〜１１ｃには、いずれもホルダ部材１８ａとキャップ部材１８ｂでカムシャフト１５を挟み込む構造を用いたので、カムシャフト１５のジャーナル部３７は、カム外形より小さい径寸法ですみ、その分、保持部材１１ａ〜１１ｃの高さ寸法が抑えられるから、さらにカムシャフト１５を含む可変動弁装置４を低く据付けることができる。つまり、一層、カムシャフト１５を含む可変動弁装置４をシリンダヘッド１にコンパクトに据え付けることができる。

そのうえ、保持部材１１ａ〜１１ｃには、少なくともカムシャフト１５の両端を軸支するように複数に分割され、それぞれがカムシャフト１５により接続される構成を用いると、可変動弁装置４はモジュール化するために必要な箇所のみ保持部材を備えた構造となるので、保持部材１１ａ〜１１ｃの大型化が抑えられ、重量も最小限に抑えることができる。

加えて、排気側のロッカアーム機構１７を含めて一緒に可変動弁機構１４をモジュール化しても、図８に示されるように下部側の幅方向の寸法は、大きく変動しないから、幅寸法が狭いＳＯＨＣ式エンジンのシリンダヘッド１に、カムシャフト１５およびロッカアーム機構１７を含め可変動弁装置１４をモジュール化した構造には有効である。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱し
ない範囲内で種々可変して実施しても構わない。

本発明の一実施形態に係る内燃機関のシリンダヘッドを、同シリンダヘッドに搭載された動弁装置と共に示す一部切欠した斜視図。 モジュール化した可変動弁装置を、周辺の機器と共に示す分解斜視図。 同可変動弁装置の各部の構造を説明するための分解斜視図。 図１中の矢視Ａに沿う断面図。 図１中の矢視Ｂに沿う断面図。 図１中の矢視Ｃに沿う断面図。 図２中のＤ−Ｄ線に沿う断面図。 図２中のＥ−Ｅ線に沿う断面図。

符号の説明

１…シリンダヘッド、１ａ…周壁、１ｙ…上面、１ｚ…凹部、３…ロッカカバー、４…可変動弁装置、８ａ…吸気バルブ、１１ａ〜１１ｃ…保持部材、１３…可変動弁機構、１４…制御シャフト、１５…カムシャフト、１７…排気用のロッカアーム機構、１８ａ…ホルダ部材、１８ｂ…キャップ部材、１８ｃ…固定用ボルト部材、３４…排気用のロッカシャフト、３５…支持シャフト、３８ａ…吸気用カム、４０…ロッカアーム、５０…スイングカム、６０…センタロッカアーム、７０…調整機構、８０…排気用ロッカアーム、９４，９５…モジュール設置座。

Claims (2)

1. 複数の気筒を有する内燃機関で、シリンダヘッドの前記気筒側と反対側の面に可変動弁装置を設置して構成される内燃機関の動弁装置において、
   前記可変動弁装置は、
   前記シリンダヘッド上に、前記シリンダヘッドの幅方向に延びる複数の保持部材を、前記複数の気筒の少なくとも最前部と最後部に、該気筒の配置にならい設置させ、
   前記保持部材を、ホルダ部材と該ホルダ部材の下端部に組み付けられるキャップ部材とから構成し、前記気筒毎にカムを有するカムシャフトを、前記ホルダ部材と前記キャップ部材の間に保持させるとともに前記ホルダ部材の上側に前記カムを受けバルブ特性を連続的に可変制御する吸気用の可変動弁機構を設け、
   前記各保持部材の上部に形成した設置座に、前記吸気用の可変動弁機構を構成し各保持部材と固定される支持シャフトを沿わせ、かつ前記保持部材の前記設置座の下方に形成された保持用孔に、前記吸気用の可変動弁機構を構成する制御シャフトと排気用のロッカシャフトを挿通させて枠形フレームを形成し、
   前記ホルダ部材と前記ロッカシャフトと前記キャップ部材とを、固定用ボルト部材で前記シリンダヘッドの上面に対して垂直に突き通すと共に、前記制御シャフトと前記ホルダ部材と前記キャップ部材とを、前記固定用ボルト部材と別の固定用ボルト部材で、前記シリンダヘッドの上面に対して斜めに突き通すことでモジュール化され、
   更に、前記モジュール化された可変動弁装置が、前記シリンダヘッドの前記気筒側へ凹となる凹部内に配置される構成としたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. 前記可変動弁装置は、前記シリンダヘッド側から前記カムシャフト、前記可変動弁機構の順に配置され、前記カムシャフトが前記凹部内に位置するように設置される構成としてあることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。

Images