JP2007198387A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交番トルクのロッカアームから制御軸への伝達性を低下させて減速歯車機構の各歯車間の衝突打音の発生を抑制する。
【解決手段】外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、一端部２３ａが前記駆動カムに連係する一方、他端部２３ｂが前記揺動カムに連係したロッカアーム２３と、ロッカアームを、偏心制御カム３３を介して揺動自在に支承する制御軸３２と、制御軸を回転駆動させるアクチュエータと、を備えている。前記制御カムが挿通支持するロッカアームの支持孔２３ｄの前記駆動軸側の内周面に、油溝５０を形成して、ロッカアームから制御軸に伝達される交番トルクを低減させる。
【選択図】図１３

Description

本発明は、例えば吸気弁あるいは排気弁のバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置に関する。

この種の従来の可変動弁装置としては、本出願人が先に出願した以下の特許文献１などに記載されたものがある。

図１６に基づいて概略を説明すれば、この可変動弁装置は、吸気弁側に適用されたもので、クランク軸の回転に同期して回転する駆動軸５１の外周に、軸心Ｙが駆動軸５１の軸心Ｘから偏心した駆動カム５２が設けられていると共に、駆動カム５２の回転力が多節リンク状の伝達機構を介して伝達されて、吸気弁５３の上端部に有するバルブリフター５４の上面をカム面５５が摺接して吸気弁５３をバルブスプリング６５のばね力に抗して開作動させる揺動カム５６を有している。

前記伝達機構は、揺動カム５６の上方に配置されて制御軸５７に揺動自在に支持されたロッカアーム５８と、円環状の一端部５９ａが駆動カム５２の外周面に嵌合しかつ他端部５９ｂがロッカアーム５８の一端部５８ａにピン６０を介して回転自在に連結されたリンクアーム５９と、一端部６１ａがロッカアーム５８の他端部５８ｂにピン６２を介して回転自在に連結され、他端部６１ｂが前記揺動カム５６のカムノーズ部５６ａにピン６３を介して回転自在に連結されたリンクロッド６１とから構成されている。

また、前記制御軸５７は、図外の電動アクチュエータによって減速歯車機構を介して回転駆動されており、その外周面には、軸心Ｐ１が制御軸５７の軸心Ｐ２から所定量αだけ偏心した制御カム６４が固定されている。この制御カム６４は、ロッカアーム５８のほぼ中央に穿設された支持孔５８ｃ内に回転自在に嵌入保持されて、その回転位置に応じてロッカアーム５８の揺動支点を変化させて、揺動カム５６のカム面５５のバルブリフター５４上面に対する転接位置を変化させて、吸気弁５３のバルブリフト量を可変制御するようになっている。

すなわち、機関運転状態が、低回転低負荷域の場合は、図１６に示すように、前記電動アクチュエータが減速歯車機構を介して制御軸５７を他方向へ回転させて、制御カム６４も同方向へ回転させることにより、ロッカアーム５８の揺動支点位置を駆動軸５１より離れる方向へ移動させる。これにより、ロッカアーム５８とリンクロッド６１との枢支点が上方に移動して揺動カム５６のカムノーズ部５６ａを引き上げ、これによって揺動カム５６のバルブリフター５４上面に対する当接位置がリフト部５５ｃから離れる方向に移動する。したがって、吸気弁５３は、そのバルブリフト量が最小となるように制御される。

したがって、機関運転状態に応じて機関性能を十分に発揮させる、つまり燃費や出力の向上などを図ることができる。

一方、中回転中負荷域から高回転高負荷域へ移行した場合は、電動アクチュエータにより減速歯車機構を介して制御軸５７が破線矢印方向（反時計方向）へ回転して、制御カム６４を同方向へ回転させるため、図示のように、ロッカアーム５８の揺動支点が駆動軸５１に近づく方向に移動する。これにより、揺動カム５６は、リンクロッド６１などによって端部５６ａが押し下げられて、バルブリフター５４上面の当接位置がリフト部５５ｃ側に移動するため、吸気弁５３のバルブリフト量が増加するように制御される。
特開２０００−１２０４１７号公報（特願平１０−２９７７１１号）

しかしながら、前記従来の可変動弁装置にあっては、制御軸５７による制御カム６４の回転位置に応じてロッカアーム５８の揺動支点を変化させることによりバルブリフト量を大小可変にすることができるものの、駆動カム５２の回転による揺動カム５６の揺動に伴いバルブスプリング６５のばね力に起因した交番トルクが伝達機構を介して制御軸５７に伝達されて、減速歯車機構における各歯車間のバックラッシ隙間による各歯側面で衝突打音が発生し易くなる。

すなわち、図１６に示すように、バルブスプリング６５のばね反力がバルブリフター５４から揺動カム５６のカムノーズ部５６ａ側に矢印Ｆ_Sとしての力が作用し、このＦ_Sによってロッカアーム５８の他端部５８ｂには、ピン６３とリンクロッド６１及びピン６２を介して各ピン６２、６３の軸心Ｚ１，Ｚ３を結ぶ直線方向に矢印Ｆ_Rとしての力が作用する一方、ロッカアーム５８の一端部５８ａには、駆動カム５２の偏心回転力による押圧力がリンクアーム５９とピン６０を介して駆動軸５１の軸心Ｘとピン６０の軸心（枢支点Ｚ２）とを結ぶ直線（Ｑ）方向に矢印Ｆａの力として作用する。したがって、制御カム６４には、前記Ｆ_RとＦａの合力（Ｆｃ）が作用する。このＦ_Cが制御軸５７を軸心Ｐ２回りに時計方向に回そうとする。しかし、リフトが最大になるポイント付近では、ロッカアーム５８や制御カム６４に作用する負の慣性の影響で、Ｆ_R，Ｆａ，Ｆｃの向きが逆になる。

このとき、Ｆｃにより制御軸５７をＰ２回りに反時計方向に回そうとする。このため、この合力Ｆ_Cは、駆動軸５１の一回転の間に右回りと左回りの交番トルク、つまり制御カム６４を図中時計方向あるいは反時計方向に回転させる交番トルクとして作用する。このため、制御軸５７にも同じく時計方向あるいは反時計方向へ交番トルクが発生する。

この交番トルクは、制御軸５７の回転位置及びバルブリフトの変化に応じてその大きさも変化し、例えばこの交番トルク中、一方の反時計方向のトルクを正とした場合のトルク変化を、図１２Ａに示す。この図によると、制御軸５７には、かかる小バルブリフト制御の回転位置から最大バルブリフトまでに比較的大きな交番トルク変動が伝達されている。

この結果、かかる交番トルクにより制御軸５７と図外のアクチュエータとの連係部に存する隙間、つまり、両者間に有する例えば減速歯車機構の各ギアはバックラッシにより歯側面が互いに衝突して比較的大きな衝突打音が発生するおそれがある。

本発明は、前記従来の可変動弁装置の実情に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、一端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動カムに連係したロッカアームと、該ロッカアームを制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、該制御軸を回転駆動させるアクチュエータとを備え、機関運転状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置において、前記制御カムが挿通支持するロッカアームの支持孔の前記駆動軸側内周面に、油溝を形成したことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、前記ロッカアームの前記制御カムが挿通支持する支持孔が形成された前記駆動軸側の部位を、高剛性に形成したことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、制御カムの外周面と該制御カムが挿通支持するロッカアームの支持孔の内周面との間で、かつ前記ロッカアームが前記制御カムの外周面を介してバルブリフト方向に揺動する側の位置に、潤滑油を供給したことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、制御カムと該制御カムが挿通支持する前記ロッカアームの支持孔との間の摩擦係数を、前記制御軸と軸受との間の摩擦係数よりも小さくしたことを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、制御カムの外周面に低摩擦材を形成して、該制御カムと前記ロッカアームの支持孔との摩擦係数を、前記制御軸と軸受との間の摩擦係数よりも小さくしたことを特徴としている。

以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、油溝内に供給された潤滑油によってロッカアーム支持孔の内周面と制御カムの外周面との間に常時油膜が形成されて、両者間を流体潤滑状態にすることできる。このため、両者間のフリクションを大幅に低減することが可能になり、ロッカアームに伝達された前述の交番トルクの制御カムに対する伝達、つまりロッカアームの揺動による制御カム３３の連れ回りが防止される。

この結果、制御軸から減速歯車機構への交番トルクの伝達が抑制されて、各歯間の打音の発生を防止できると共に、制御軸の駆動負荷を低減できる。

請求項２に記載の発明によれば、バルブリフト上昇方向への揺動に伴うロッカアームに作用する入力荷重とその入力荷重に対する制御カムの反力とによって発生し易い支持孔の駆動軸側の部位の変形が抑制される。

この結果、支持孔の変形による制御カムの外周面と支持孔の内周面との部分的な圧接によるフリクションの増加が抑制されて、ロッカアームから制御軸への交番トルクの伝達を抑制できる。

請求項３に記載の発明によれば、最小リフト制御位置から最大リフト制御までの途中において、バルブリフト上昇方向にロッカアームが揺動すると、制御カムの外周面と支持孔内周面との大きな圧接荷重位置が所定部位の上端側から下端側へ移行するが、このとき、油孔が順次所定部位の上端側から下端側に移動して所定部位側へ常に潤滑油を積極的に供給する。

このため、両者間に油膜が形成されて、潤滑性が向上する。この結果、ロッカアームの揺動に伴う制御軸の連れ回りが防止され、ロッカアームからの交番トルク伝達が抑制される。

請求項４，５に記載の発明によれば、支持孔と制御カムとの間のフリクションを、該両者間に低摩擦材などを設けることによって、制御軸と軸受間のフリクションよりも小さく設定したため、ロッカアームの揺動による制御カムの連れ回りが抑制されるとともに、軸受側のフリクションによって制御軸の挙動の不安定化を抑制できる。

以下、本発明の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態では、１気筒あたり２つの吸気弁を備えた吸気側に適用され、前記吸気弁のバルリフト量を機関運転状態に応じて可変にする可変機構を備えている。

すなわち、図１〜図４は本実施の形態に供される可変動弁装置の前提構成であって、参考例として後述するバイアス機構４０を適用したものを示している。

すなわち、シリンダヘッド１１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられて、バルブスプリング１０，１０によって閉方向に付勢された一対の吸気弁１２，１２と、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に圧入等により固設された駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面１３ａに揺動自在に支持されて、各吸気弁１２，１２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６に摺接して各吸気弁１２，１２を開作動させる２つの揺動カム１７，１７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７の揺動力として伝達する伝達機構１８と、該伝達機構１８の作動位置を可変にする可変機構１９と、該可変機構１９にバイアス力を付与するバイアス機構４０とを備えている。

前記駆動軸１３は、機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されており、この回転方向は図１中反時計方向に設定されている。

前記軸受１４は、シリンダヘッド１１の上端部に設けられて駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて後述する制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締め固定されている。

前記駆動カム１５は、図５にも示すように、ほぼリング状を呈し、円環状のカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられた筒状部１５ｂとからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この各駆動カム１５は、駆動軸１３に対し前記両バルブリフター１６，１６に干渉しない両外側に駆動軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共に、カム本体１５ａの外周面１５ｄが偏心円のカムプロフィールに形成されている。

前記バルブリフター１６，１６は、有蓋円筒状に形成され、シリンダヘッド１１の保持孔内に摺動自在に保持されていると共に、揺動カム１７，１７が摺接する上面１６ａ，１６ａが平坦状に形成されている。

前記揺動カム１７は、図３に示すようにほぼ雨滴状を呈し、ほぼ円環状の基端部２０に駆動軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２０ａが貫通形成されていると共に、一端部のカムノーズ部２１側にピン孔２１ａが貫通形成されている。また、揺動カム１７の下面には、カム面２２が形成され、基端部２０側の基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノーズ部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ面２２ｂからカムノーズ部２１の先端側に有する最大リフトの頂面２２ｄに連なるリフト面２２ｃとが形成されており、該基円面２２ａとランプ面２２ｂ、リフト面２２ｃ及び頂面２２ｄとが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター１６の上面１６ａ所定位置に当接するようになっている。

すなわち、図６に示すバルブリフト特性からみると、図３に示すように基円面２２ａの所定角度範囲がベースサークル区間θ１になり、ランプ面２２ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲がいわゆるランプ区間θ２となり、さらにランプ面２２ｂのランプ区間θ２から頂面２２ｃまでの所定角度範囲がリフト区間θ３になるように設定されている。

前記伝達機構１８は、駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係するリンク部材であるリンクロッド２５とを備えている。

前記各ロッカアーム２３は、図３に示すように、中央に有する筒状基部２３ｃが支持孔２３ｄを介して後述する制御カム３３に回転自在に支持されている。また、各筒状基部２３ｃの各外端に外端部に突設された前記一端部２３ａには、ピン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、各基部の各内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂには、各リンクロッド２５の一端部２５ａと連結するピン２７が嵌入するピン孔が形成されている。

また、前記リンクアーム２４は、比較的大径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に挿通するピン孔２４ｄが貫通形成されている。

さらに、前記リンクロッド２５は、図３にも示すようにロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２１の各ピン孔に圧入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが貫通形成されており、前記ピン２８の軸心が揺動カム１７の枢支点になっている。

尚、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制するスナップリング２９，３０，３１，が設けられている。

前記可変機構１９は、駆動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在に支持された制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３支持孔２３ｄに摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３と、前記制御軸３２を減速歯車機構３８を介して回転位置を制御する電動アクチュエータ３４と、該電動アクチュエータ３４の駆動を機関運転状態に応じて制御するコントローラ３５とを備えている。

前記制御軸３２は、図４に示すように駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、一端部３２ａ側に設けられた前記減速歯車機構３８を介して電動アクチュエータ３４によって最小−最大バルブリフト制御の回転範囲内で回転制御されるようになっている。

前記制御カム３３は、円筒状を呈し、図２に示すように軸心Ｐ１位置が肉厚部３３ａの分だけ制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。

前記減速歯車機構３８は、電動アクチュエータ３４の駆動ロッド３４ａに固定された小径な第１平歯車３８ａと、前記制御軸３２の一端部３２ａに固定されて、第１平歯車３８ａに噛合した大径な第２平歯車３８ｂとから構成されている。

前記電動アクチュエータ３４は、ステップモータが採用され、前記コントローラ３５からの制御信号によって正逆回転駆動するようになっている。このコントローラ３５は、クランク角センサやエアーフローメータ，水温センサや制御軸３２の回転位置検出センサ３６等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出して、前記電磁アクチュエータ３４に制御信号を出力している。

そして、前記バイアス機構４０は、図１〜図２及び図４に示すように、制御軸３２の他端部３２ｂに軸方向から一体に延設されて、軸受１４の外端面から外方へ突出した突出部４１と、該突出部４１をほぼ軸直角方向から押圧付勢する付勢手段とから構成されている。

前記突出部４１は、図１、図２、図４に示すように横断面円形状の丸棒状を呈し、その軸心Ｐ３（垂直線Ｅ）が制御軸３２の軸心Ｐ２を通る垂直な直径線Ｈから図１中右側に偏倚している。

前記付勢手段は、前記軸受１４のメインブラケット１４ａの外端面に一体に設けられた矩形状のボス部４２と、該ボス部４２の内部に形成されて上端側が突出部４１方向に下側から開口した円柱状のシリンダ４３と、該シリンダ４３の内部に摺動自在に設けられて、先端頭部４４ａが前記突出部４１のほぼ軸直角方向に指向した有蓋円筒状のプランジャ４４と、シリンダ４３内に弾装されて、前記プランジャ４４を突出部４１方向へ付勢するバイアススプリング４５とから構成されている。

以下、可変動弁装置の基本的な作用について説明すれば、まず、機関低速低負荷時には、コントローラ３５からの制御信号によって電磁アクチュエータ３６を介して制御軸３２が図７Ａ，Ｂの回転位置に駆動される。このため、制御カム３３は、軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）が同図に示すように、制御軸３２の軸心Ｐ２から左側の回動角度位置に保持される。これにより、ロッカアーム他端部２３ｂとリンクロッドの枢支点は、駆動軸１３に対して左上方向へ移動し、このため、各揺動カム１７は、リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側が強制的に引き上げられて全体が反時計方向へ回動する。

したがって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は充分小さくなる。

よって、かかる低速低負荷域では、図９の破線で示すようにバルブリフト量が小さくなることにより、各吸気弁１２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。

そして、制御軸３２が前述の回転位置に保持されると、突出部４１は、図７Ａ，Ｂの一点鎖線で示す位置、つまり、軸心Ｐ３が制御軸３２の軸心Ｐ２よりも下方の位置に偏心回動する。したがって、突出部４１には、プランジャ４４と摺動体４６を介してバイアススプリング４５のばね力が下方から垂直上方向（直径方向）に作用し、これにより、制御軸３２には、突出部４１を介して図１及び図７Ａの破線矢印で示すように、反時計方向への回転付勢力、つまりバイアストルクが作用する。これによって、第２平歯車３８ｂも、図４の矢印で示すように一方に回転付勢されて、各歯側面が第１平歯車３８ａの対向する各歯側面に弾接してバックラッシ隙間を消失させる。

一方、低速低回転域から機関高速高負荷時に移行した場合は、コントローラ３５からの制御信号によって電動アクチュエータ３４により制御軸３２が回転して制御カム３３を図７Ａ，Ｂに示す位置から反時計方向へ回転させて軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）を図８Ａ，Ｂに示す下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３に近づく方向に移動して他端部２３ｂが揺動カム１７のカムノーズ部２１を、リンクロッド２５を介して下方へ押圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。

したがって、揺動カム１７のバルブリフター１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が、図８Ａ，Ｂに示すように右方向位置に移動する。このため、吸気弁１２の開作動時に図８Ａに示すように駆動カム１５が回転してロッカアーム２３の一端部２３ａを、リンクアーム２４を介して押し上げると、バルブリフター１６に対するそのリフト量Ｌ２は図８Ａに示すように大きくなる。

よって、かかる高速高負荷域では、図９の実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。

そして、かかる制御軸３２が最小バルブリフト制御の回転位置から最大バルブリフト制御へリフト増加させる方向へ回転（反時計方向への回転）するに伴い、突出部４１も図７Ａ，Ｂに示す位置から反時計方向へ回動して図２及び図８Ａ，Ｂに示す回動位置、つまり制御軸３２よりも上方位置に回動する。これに伴いプランジャ４４の先端頭部４４ａが、前記突出部４１を図２破線矢印に示すように図１と同じく反時計方向に押圧付勢し続ける。

かかるバイアストルク機構４０のバイアストルクＦｂは、それを単独でみた場合は、図１２ＢのＶ１に示すように、前記小バルブリフト制御時から大リフト制御までほぼ一定のトルクが発生する。

一方、制御軸３２に作用する交番トルクは、図１２ＣのＧ１に示すように、バイアストルクＦｂと、該バイアストルクが掛からない図１２Ａに示す最小トルク（ＭＩＮ）が互いに打ち消すように作用するため、全体的に小さくなる。

このように、制御軸３２に作用する交番トルクが最小バルブリフトから最大バルブリフト制御までの間で小さく抑制されるとともに、制御軸３２は、前述のようにバイアストルクによって常時反時計向へ回転付勢されているため、減速歯車機構３８の第２平歯車３８ｂが同方向へ回転付勢されて、該第２平歯車３８ｂの各歯側面が第１平歯車３８ａの対向する歯側面に常時所定トルクで弾接している。このため、前記両平歯車３８ａ，３８ｂ間のバックラッシ隙間が消失する。したがって、制御軸３２に伝達された交番トルクによる各平歯車３８ａ，３８ｂの衝突が回避されて、該衝突打音の発生を確実に抑制できる。

図１０及び図１１は本発明の第２の参考例を示し、バイアス機構４０の付勢手段はほぼ同一であるが、突出部の構造をカム型に変更したものである。すなわち、制御軸３２の他端部３２ｂに一体に設けられたカム型の突出部４６は、全体がほぼ雨滴状を呈し、ベースサークルを構成する基部４６ａが制御軸３２の前端縁に一体に固定されており、この基部４６ａの中心Ｐ３（垂線Ｅ）は制御軸３２の軸心Ｐ２（垂線Ｈ）よりも図示のように僅かに右側に偏倚している。また、該基部４６ａから制御軸３２径方向へ延出した先端部４６ｂが制御軸３２の外径よりも大きく延出していると共に、両側には湾曲状のカム面４７ａ，４７ｂが形成されている。

一方、付勢手段は、ボス部４２と、シリンダ４３、プランジャ４４及びバイアススプリング４５の基本構成は第１実施形態と同様であるあり、プランジャ４４の頭部上面４４ｂがバイアススプリング４５のばね力によって突出部４６の一方側カム面４７ａに常時弾接して、該突出部４６を図中反時計方向に回転付勢している。

そして、このバイアストルクは、突出部４６が細長いカム型に形成されていることから、単独でみると図１２ＢのＶ２に示すように最小から中リフト域まではカム面４７ａのベースサークルからランプ領域になるため、比較的小さなトルクになるが、最大リフト領域になると大きなバイアストルクになる。したがって、この突出部４６によるバイアストルクを制御軸３２に作用させると、最小交番トルク（ＭＩＮ）が抑制されて、その合成トルクは図１２ＣのＧ２に示すように第１実施形態の場合よりも全体に効果的に低減される。この結果、電動アクチュエータ３４の駆動負荷を小さくすることが可能になる。

また、このバイアストルクによって制御軸３２を介して両平歯車３８ａ，３８ｂ間のバックラッシ隙間を消失できるため、各歯側面間の衝突の発生を抑制できる。

以下、本発明の実施形態を説明する。この各実施形態では前述のようなバイアス機構を備えずに、主として制御カム３３と支持孔２３ｄ間のフリクションの低減による交番トルクの伝達抑制を図っている。

図１３は請求項１の発明に対応する実施形態を示し、可変動弁装置の基本構造は前述の参考例と同じであって、この特徴的構成は、前記ロッカアーム２３の筒状基部２３ｃ内に貫通形成された前記支持孔２３ｄの内周面に、油溝５０を形成したものである。

すなわち、この油溝５０は、支持孔２３ｄの内周面の駆動軸１３側内周面に円弧状に切欠形成されている。また、この油溝５０には、前記制御軸３２の内部軸心方向に形成された油通路５１及び制御軸３２と制御カム３３の直径方向に連続して形成された油孔５２から潤滑油が供給されるようになっている。

したがって、この実施形態によれば、油溝５０内に供給された潤滑油によってロッカアーム２３の支持孔２３の内周面と制御カム３３の外周面との間に常時油膜が形成されて、両者２３、３３間を流体潤滑状態にすることできる。このため、両者２３、３３間のフリクションを大幅に低減することが可能になり、ロッカアーム２３に伝達された前述の交番トルクの制御カム３３に対する伝達、つまりロッカアーム２３の揺動による制御カム３３の連れ回りが防止される。

この結果、制御軸３２から減速歯車機構３８への交番トルクの伝達が抑制されて、各歯３８ａ，３８ｂ間の打音の発生を防止できると共に、制御軸３２の駆動負荷を低減できる。

特に、油溝５０を支持孔２３ｄ内周面の駆動軸１３側に形成したため、バルブスプリング１０のばね反力がロッカアーム２３から制御カム３３に作用する図８に示す最大リフト制御時におけるロッカアーム２３の揺動によるバルブリフト上昇時の両者２３、３３間のフリクションを効果的に低減させることが可能になる。

また、図１４は請求項２の発明に対応する実施形態を示し、ロッカアーム２３の支持孔２３ｄが形成された基部２３ｃの駆動軸１３側の部位２３ｅを肉厚に形成して、かかる部位２３ｅの剛性を高くしたものである。

このため、例えば、最小リフトから最大リフト制御に移行する際に、バルブリフト上昇方向への揺動に伴うロッカアーム２３の両端部２３ａ，ｂ（Ｚ１，Ｚ２）に作用する入力荷重Ｆａ，Ｆ_Rとその制御カム３３の反力（大矢印）とによって発生し易い基部２３ｃ（支持孔２３ｄ）の駆動軸１３側の部位２３ｅの変形が抑制される。この結果、支持孔２３ｄの変形による制御カム３３の外周面と支持孔２３ｄの内周面との部分的な圧接によるフリクションの増加が抑制されて、ロッカアーム２３から制御カム３３及び制御軸３２への交番トルクの伝達を抑制できる。

図１５は請求項３の発明に対応する実施形態を示し、制御カム３３の外周面と支持孔２３ｄの内周面との間の所定部位６０に潤滑油を供給するようにしたものである。すなわち、所定部位６０とは、図示するようにロッカアーム２３が前記制御カム３３の外周面を介してバルブリフト方向に揺動する側の位置であり、この部位６０には、請求項１の実施形態と同じく制御軸３２の内部軸心方向に形成された油通路６１と該制御軸３２と制御カム３３のほぼ径方向に穿設された油孔６２から潤滑油が常時供給されるようになっている。

したがって、この実施形態によれば、制御軸３２の回転による例えば最小リフト制御位置から最大リフト制御までの途中において、バルブリフト上昇方向にロッカアーム２３が揺動する（矢印方向）と、制御カム３３の外周面と支持孔２３ｄ内周面との大きな圧接荷重位置が所定部位６０の上端側から下端側へ移行するが、この時、油孔６２の外側開口端６２ａが順次所定部位６０の上端側から下端側に移動して所定部位６０側へ常に潤滑油を積極的に供給する。このため、両者２３ｄ，３３間に油膜が形成されて、潤滑性が向上する。この結果、ロッカアーム２３の揺動に伴う制御軸３２の連れ回りが防止され、ロッカアーム２３からの交番トルク伝達が抑制される。

また、請求項４に対応した実施形態としては、ロッカアーム２３の支持孔２３ｄの内周面と該内周面に摺接する制御カム３３の外周面との間の摩擦係数（表面粗さ）を、前記制御軸３２を軸支する軸受１４の軸受孔内周面と制御軸３２の外周面との間の摩擦係数（表面粗さ）よりも小さく設定した。

前述のように、前記支持孔２３ｄの内周面と制御カム３２の外周面との間には、所定係数のフリクションが発生している一方、前記制御軸３２も、該制御軸３２を回転自在に支持する軸受１４との間に、当然のことながらフリクションが発生している。

したがって、前記支持孔２３ｄと制御カム３３との間のフリクションを、前記両者１４、３２間のフリクションよりも小さく設定したことにより、ロッカアーム２３の揺動による制御カム３３の連れ回りが抑制されるとともに、軸受１４側のフリクションによって制御軸３２の挙動の不安定化を抑制できる。この結果、減速歯車機構３８の打音の発生を防止できる。

さらに、請求項４の発明の異なる実施形態としては、前記制御カム３３の外周面に、例えばフッソ樹脂などの低摩擦材を形成して、前記制御軸３２と軸受１４との間の摩擦係数よりも小さく設定した。したがって、先の実施の形態と同じ作用効果が得られる。

本発明に係る可変動弁装置の参考例を示す図４のＡ矢視図である。 同可変動弁装置の作用を示す図４のＡ矢視図である。 同可変動弁装置を示す図４のＢ−Ｂ線断面図である。 同可変動弁装置の要部側面図である。 同可変動弁装置に供される駆動カムの斜視図である。 同可変動弁装置に供される揺動カムのカム面のリフト特性図である。 Ａは最小バルブリフト制御時の閉弁状態を示す作用説明図、Ｂは開弁状態の作用説明図である。 Ａは最大バルブリフト制御時の開弁状態を示す作用説明図。Ｂは閉弁状態の作用説明図である。 可変動弁装置のバルブリフト特性図である。 第２の参考例に供されるバイアス機構の正面図である。 同バイアス機構の作用説明図である。 Ａはバイアス機構を有しない制御軸に発生する偏荷重トルク特性図、Ｂはバイアス機構によるバイアストルク特性図、Ｃは前記ＡとＢの合成力による制御軸に発生する荷重トルク特性図である。 本願の請求項１に対応した実施形態の要部を示す概略図である。 本願の請求項２に対応した実施形態の要部を示す概略図である。 本願の請求項３に対応した実施形態の要部を示す概略図である。 先願に係る可変動弁装置の要部断面図。

符号の説明

１０…バルブスプリング
１１…シリンダヘッド
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１４…軸受
１５…駆動カム
１７…揺動カム
１８…伝達機構
１９…可変機構
２３…ロッカアーム
２３ａ，２３ｂ…端部
２３ｄ…支持孔
２３ｅ…肉厚部位
３２…制御軸
３３…制御カム
３８…減速歯車機構
５０…油溝
５２・６２…油孔
６０…所定部位

Claims (5)

1. 機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
   バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、
   一端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動カムに連係したロッカアームと、
   該ロッカアームを、偏心制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、
   該制御軸を回転駆動させるアクチュエータと、を備え、
   機関運転状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置であって、
   前記制御カムが挿通支持するロッカアームの支持孔の前記駆動軸側内周面に、油溝を形成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
   バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、
   一端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動カムに連係したロッカアームと、
   該ロッカアームを、制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、
   該制御軸を回転駆動させるアクチュエータと、を備え、
   機関運転状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置であって、
   前記ロッカアームの前記制御カムが挿通支持する支持孔が形成された前記駆動軸側の部位を、高剛性に形成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
3. 機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
   バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、
   一端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動カムに連係したロッカアームと、
   該ロッカアームを、制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、
   該制御軸を回転駆動させるアクチュエータと、を備え、
   機関運転状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置であって、
   前記制御カムの外周面と該制御カムが挿通支持するロッカアームの支持孔の内周面との間で、かつ前記ロッカアームが前記制御カムの外周面を介してバルブリフト方向に揺動する側の位置に、潤滑油を供給したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
4. 機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
   バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、
   一端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動カムに連係したロッカアームと、
   シリンダヘッド上に軸受を介して回転自在に支持され、前記ロッカアームを、制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、
   該制御軸を回転駆動させるアクチュエータと、を備え、
   機関運転状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置であって、
   前記制御カムと該制御カムが挿通支持する前記ロッカアームの支持孔との間の摩擦係数を、前記制御軸と軸受との間の摩擦係数よりも小さくしたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記制御カムの外周面に低摩擦材を形成して、該制御カムと前記ロッカアーム支持孔との摩擦係数を、前記制御軸と軸受との間の摩擦係数よりも小さくしたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置。

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