JP2009133289A - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カム軸６の回転により揺動される揺動部材９の動作を、中間ロッカ部材１０を介してロッカアーム１１に伝えるとともに、その中間ロッカ部材１０の位置を変更することでロッカアーム１１の揺動範囲を可変とし、バルブ３の開期間及びリフト量を連続的に調整可能にしたエンジンの動弁装置Ａにおいて、基本機能を損なうことなくバルブクリアランスの調整を容易に行えるようにし、且つ全体をコンパクトに構成できるようにする。
【解決手段】ロッカアーム１１は中間ロッカ部材１０とは独立に支持し、その支持部にはＨＬＡ１４を配設する。ＨＬＡ１４や中間ロッカ部材１０のコントロールシャフト１５は、揺動部材９を挟んでカム軸６と反対側に配置する。コントロールシャフト１５を吸排気カム軸６，７と共通のカムキャップ８によってシリンダヘッド１に対し支承する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バルブの開期間及びリフト量を連続的に制御可能としたエンジンの動弁装置に関する。

従来より、この種の動弁装置は公知であり、例えば特許文献１に記載されるものでは、カム軸によって揺動される揺動部材とロッカアームとの間に中間ロッカ部材を介設して、この中間ロッカ部材が揺動部材の揺動カム面及びロッカアームのロッカ押圧面にそれぞれ当接する部位を変更することにより、バルブの開期間及びリフト量を連続的に変化させるようにしている。

また、このものでは、ロッカアームを支持するロッカ軸の途中に偏心ピン部が形成されて、ここに、中間ロッカローラを支持するアーム部の基端が回動自在に連結されており、このロッカ軸を回動させることによって中間ロッカ部材を移動させて、それが揺動カム面やロッカ押圧面に当接する部位を変化させるようにしている。つまり、中間ロッカ部材の移動機構がロッカアームを支持するロッカ軸と兼用された構造になっている。
ＷＯ２００３−９８０１３

しかしながら、一般に量産エンジンでは、動弁系の部品の寸法に公差の範囲でバラつきがあり、気筒毎の各部品の寸法形状にもバラつきがあるところ、前記従来例の動弁装置では、そのようなバラつきを吸収するための調整機構を備えていないため、気筒毎のバルブクリアランスやバルブリフトにもバラつきを生じてしまい、十分な制御精度を得られないことが懸念される。

特に前記の従来例では、ロッカ押圧面の円弧中心が揺動部材の回転中心と正確に一致しないと、中間ロッカ部材の移動に伴ってバルブクリアランスが変化するという問題があり、そのため、すべての開期間及びリフトにおいてバルブクリアランスのバラつきを小さく保つことは困難である。

斯かる点に鑑みて本発明の目的は、前記のような可変機構を組み込んだ動弁装置の基本機能を損なうことなく、気筒間のバルブクリアランス等のバラつきを容易に調整できるようにするとともに、装置全体をコンパクトに構成して既存のシリンダヘッドへの組み込みも容易にすることにある。

前記の目的を達成するために本発明では、中間ロッカ部材のアーム部をロッカアームとは独立に支持するようにした上で、そのロッカアームの支持部には液圧式のラッシュアジャスタを配設する構成とした。また、そのラッシュアジャスタは、揺動部材を挟んでカム軸とは反対側に配置するようにした。

すなわち、請求項１の発明は、クランク軸からの駆動力によって回転されるカム軸と、このカム軸の動作が伝達されてバルブを開閉駆動するロッカアームと、を備えたエンジンの動弁装置を対象として、前記カム軸のカムによって揺動される揺動部材と、この揺動部材の揺動カム面の動作を前記ロッカアームのロッカ押圧面に伝える中間ロッカ部材と、この中間ロッカ部材の前記揺動カム面及びロッカ押圧面のそれぞれとの当接部位を変化させる中間ロッカ移動機構と、を備え、もって前記バルブの開期間及びリフト量を連続的に調整可能な構成を前提とする。

そして、前記クランク軸の延びる方向に見て、前記揺動部材をバルブの上方に配置し、その揺動部材よりもシリンダヘッドの外側寄りに前記カム軸を配置する一方、前記ロッカアームは、前記揺動部材よりもシリンダヘッドの内側寄りの部位にて液圧式ラッシュアジャスタにより支持する構成とし、さらに、前記中間ロッカ移動機構は、先端側にローラを回転自在に支持するアーム部の基端側を、前記揺動部材よりもシリンダヘッドの内側寄りの部位に配設したアーム駆動部に連結する構成とする。

前記の如く構成された動弁装置において、回転するカム軸により揺動部材が揺動されると、これにより中間ロッカ部材を介してロッカアームが揺動されて、バルブを開閉駆動するようになる。そして、中間ロッカ移動機構により前記中間ロッカ部材の揺動カム面及びロッカ押圧面との各当接部位が変更されることで、バルブの開期間及び最大リフト量が調整される。

そうして中間ロッカ部材を移動させるための移動機構が、ローラを支持するアーム部をアーム駆動部に連結してなるシンプルな構造であり、このアーム駆動部が、揺動部材よりもシリンダヘッドの内側寄りに、即ち該揺動部材を挟んでカム軸と反対側に配置されているので、それらが干渉する虞れはなく、コンパクトに構成することができる。

また、バルブを駆動するロッカアームが液圧式ラッシュアジャスタにより支持されているため、バルブクリアランスは自動的に調整され、気筒間のバラつきが吸収される。このラッシュアジャスタも前記のアーム駆動部と同様に揺動部材を挟んでカム軸と反対側に配置されているので、カム軸との干渉の虞れはなく、コンパクト化に有利になる。

ここで、前記中間ロッカ移動機構の具体例としては、そのアーム駆動部を偏心軸により構成して、軸芯から偏心したピン部に中間ロッカ部材のアーム部の基端部を連結する構成とすればよい。こうすれば、偏心軸を回動させることにより中間ロッカ部材を揺動カム面及びロッカ押圧面に沿って連続的に移動させることができ、非常に簡単な構造によりバルブの開期間及びリフト量を連続的に変更することができる。

その場合に、前記偏心軸を前記カム軸と平行に、且つそれらの軸芯が互いに同じ略高さ位置で同一平面上になるように配置して、それら偏心軸及びカム軸を共通の半割りキャップにてシリンダヘッドに対し支承する構造とすれば、偏心軸のカム軸に対する相対的な位置決め精度を高める上で非常に好ましく、バルブクリアランス等の気筒間バラつきをなくすのに有利な構造となる。

前記揺動部材、中間ロッカ部材及び中間ロッカ移動機構は、エンジンの吸気バルブを開閉駆動する吸気側の動弁系に配設するのが好ましく、一方でエンジンの排気側の動弁系は、カム軸の動作が直接、ロッカアームに伝達されるように構成することができる。これはバルブの開期間やリフト量を可変とすることの効果が吸気側の動弁系において大きいからである。

その場合により好ましいのは、排気側のカム軸もその軸芯が前記偏心軸及び吸気側カム軸の軸芯と略同じ高さ位置で同一平面上になるように配置することであり、こうすれば、シリンダヘッド上の加工面を一つにできて生産性が向上する。また、三つの軸を全て共通の半割りキャップにて支承する構造とすれば、部品点数の削減が可能になる。さらに、吸気側のカム軸の位置を、排気側の動弁系と同じくカム軸の動作が直接、ロッカアームに伝達されるように構成する場合と同じ位置にすることができ、可変動弁機構を備えないエンジンとの間でシリンダヘッドの共用が可能になる。

以上、説明したように、本発明に係るエンジンの動弁装置によると、カム軸により揺動される揺動部材の動作を、中間ロッカ部材を介してロッカアームに伝えるとともに、その中間ロッカ部材の位置を変更することでロッカアームの揺動範囲を可変として、バルブの開期間及びリフト量を連続的に調整可能としたものにおいて、前記ロッカアームを中間ロッカ部材とは独立に支持するようにし、その支持部には液圧式のラッシュアジャスタを配設したことで、そうして可変機構を組み込んだ動弁装置の基本機能を損なうことなく、気筒間のバルブクリアランス等のバラつきを自動で調整することができる。また、ラッシュアジャスタや中間ロッカ部材の移動機構は、いずれも揺動部材を挟んでカム軸とは反対側に配置することで、装置全体をコンパクトに構成でき、既存のシリンダヘッドへの組み込みを容易に行える。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１〜４は、本発明の実施形態に係るエンジンの動弁装置Ａの要部の構造を示す。図示は省略するが、この実施形態のエンジンは、一例として４つの気筒がクランク軸の延びるエンジン前後方向（各図の紙面に直交する方向）に並んだ直列４気筒エンジンであり、各図にはいずれかの気筒に対応するシリンダヘッド１の断面を示している。

図示のようにシリンダヘッド１には、気筒内に形成される燃焼室２の天井部となる凹部１ａが形成されていて、その略中央部から図の左右両側に向かって延びる二つの傾斜面にそれぞれ吸気ポート１ｂ及び排気ポート１ｃが二つずつ開口しており（図には一つずつ示す）、その各ポート開口には各々吸気バルブ３及び排気バルブ４が配設されている。図の右側に示す吸気ポート１ｂは、燃焼室２から斜め上方に延びてシリンダヘッド１の一側面に開口している。一方、図の左側に示す排気ポート１ｃは、気筒毎の二つが合流しつつ略水平に延びてエンジンの他側面に開口している。

吸気バルブ３及び排気バルブ４はいずれもポペット弁からなり、吸気バルブ３について説明すると、吸気ポート１ｂを開閉する傘部３ａの上部に軸部３ｂが連繋し、その上端部には軸方向には移動不能にリテーナ３ｃが装着されている。このリテーナ３ｃとシリンダヘッド１の座面に載置されたばね座３ｄとの間に、吸気バルブ３の軸部３ｂと同軸状に弁ばね５が配設され、これにより吸気バルブ３が閉方向（図の上向き）に付勢されている。尚、各図には仮想線Ｌで点火プラグの収容孔を示している。

この実施形態の動弁装置Ａは、吸気バルブ３及び排気バルブ４をそれぞれ別々のカム軸６，７によって駆動する所謂ＤＯＨＣタイプのものであり、シリンダヘッド１の上部には吸気側及び排気側の２本のカム軸６，７が回転自在に配設されている。２本のカム軸６，７は各々クランク軸と平行に配置され、シリンダヘッド１に形成されたカムジャーナル部１ｄと、その上合面に装着された半割状のカムキャップ８とによって、回転自在に支承されている。

すなわち、吸気カム軸６及び排気カム軸７は、その軸芯ｘ１、ｘ２が同じ高さ位置になるように配置されて、共通の半割りキャップ８によりシリンダヘッド１に対し支承されている。そして、２本のカム軸６，７は、図示しないが、プーリ及びタイミングベルト若しくはスプロケット及びチェーンによってクランク軸に駆動連結されており、そのクランク軸の回転に同期して回転されるようになっている。なお、軸芯ｘ１、ｘ２の高さが多少、異なっていても、それを斜めの同一平面上に配置できればよいことは言うまでもない。

また、本発明の特徴として吸気側の動弁系には、吸気バルブ３の開期間及びリフト量を連続的に調整可能な可変機構が組み込まれている。すなわち、吸気カム軸６が回転されると、そのカム６ａにより揺動部材９が揺動され、これにより中間ロッカ部材１０を介してロッカアーム１１が揺動されて、吸気バルブ３が進退されるようになっている。そして、以下に述べるように中間ロッカ部材１０の位置が変更されることによって、揺動部材９の揺動によるロッカアーム１１の揺動範囲が変化して、吸気バルブ３の開期間及びリフト量が変更される。尚、排気側の動弁系には可変機構は組み込まれておらず、カム軸７が回転すると、そのカム７ａの動作は直接、ロッカアーム１２に伝達されるようになる。

−可変機構の構造−
以下に吸気側の可変機構の構造について詳細に説明する。まず、吸気カム軸６は、図示のようにエンジン前後方向に見て明らかなように、シリンダヘッド１の幅方向（図の左右方向）について吸気バルブ３よりも外側寄りに配置されている。この吸気カム軸６にはエンジンの各気筒に対応して、揺動部材９を動作させるためのカム６ａ，…が一体に形成されている。

そのカム６ａによって揺動される揺動部材９は、吸気カム軸６よりもシリンダヘッド１の内側寄り（中央寄り）に配置されており、該吸気カム軸６の斜め上方に平行に配置された揺動軸１３により揺動自在に支持されている。揺動部材９は、揺動軸１３が上端部を揺動自在に貫通する一対の揺動アーム部９ａ，９ａと、これらの下端同士を連結するように形成された揺動カム部９ｂと、前記揺動アーム部９ａ，９ａの途中に揺動軸１３と平行に、且つ対をなす揺動アーム部９ａ，９ａ同士を繋ぐように配置されたローラ軸９ｃと、このローラ軸９ｃにより回転自在に支持された揺動ローラ９ｄとを備えている。

前記揺動軸１３は、カムキャップ８の上部に突設された台状の突出部８ａを貫通する状態で当該カムキャップ８に固定されている。また、揺動軸１３には図示しないがバランスばねが装着され、その一端が揺動部材９に、また他端がカムキャップ８に係止されていて、揺動部材９をその揺動ローラ９ｄが吸気カム軸６の外周に当接する向きに付勢している。これにより、揺動部材９の重量が弁ばね５には作用しないようになるので、弁ばね５のばね荷重をあまり大きくしなくても、高速回転時のバルブ動作への追従性を確保できるようになり、弁ばね５による駆動ロスの軽減が図られている。

また、前記揺動カム部９ｂは、その下面（揺動カム面）にベース円部９ｅとリフト部９ｆとが連続して形成された湾曲板状のものであり、図示の如くベース円部９ｅが、シリンダヘッド１の幅方向について相対的に内側寄りに、また、リフト部９ｆは相対的に外側寄りに位置している。ベース円部９ｅは揺動軸１３の軸芯ｘ３を中心とする円弧面状とされていて、このベース円部９ｅが中間ロッカ部材に当接している間は、揺動部材９の揺動によってもロッカアーム１１が押し下げられることはなく、吸気バルブ３は全閉状態に維持される。

一方、リフト部９ｆは、前記ベース円部９ｅから離れるに連れて徐々に揺動軸１３の軸芯ｘ３から遠ざかるような形状とされており、このリフト部９ｆが中間ロッカ部材１０に当接するようになると、揺動部材９の揺動に伴い中間ロッカ部材１０を介してロッカアーム１１が押し下げられ、吸気バルブ３をリフトさせるようになる。尚、この実施形態ではリフト部９ｆは、速度一定のランプ区間と、速度が変化する加速区間と、略一定速度のリフト区間とを有している。

ロッカアーム１１は、この例では各吸気バルブ３毎にシリンダヘッド１の幅方向に延びるように配設されており、湾曲板状のアーム本体部１１ａの基端部（図の左端部）には上凸ドーム状の支持部１１ｂが形成され、球面ピボット構造を介して液圧式のラッシュアジャスタ１４（ＨＬＡ）により揺動自在に支持されている。一方、アーム本体部１１ａの先端（図の右端）下部にはバルブ押圧部１１ｃが形成され、吸気バルブ３の軸部３ｂの上端を押圧するようになっている。

また、アーム本体部１１ａの上面は、吸気バルブ３の全閉状態では揺動部材９の揺動中心、即ち揺動軸１３の軸芯ｘ３を中心とする円弧面となるように形成されていて、後述する中間ロッカ部材１０のアーム部（中間アーム部１０ａ）により押圧されるロッカ押圧面１１ｄとされている。尚、アーム本体部１１ａの一側縁に沿ってその長手方向に延びるように補強リブが形成されている。

そして、前記揺動部材９の揺動カム面９ｅ，９ｆの動作をロッカアーム１１のロッカ押圧面１１ｄへ伝える中間ロッカ部材１０は、一対の中間アーム部１０ａの先端部同士をロッカピン１０ｂで連結し、該ロッカピン１０ｂによりロッカローラ１０ｃを回転自在に支持したものである。このロッカローラ１０ｃが揺動カム面９ｅ，９ｆに転動自在に当接する一方、中間アーム部１０ａの先端下面がロッカ押圧面１１ｄに摺接している。尚、中間アーム部１０ａの先端はロッカピン１０ｂを囲む円筒状に形成されていて、その下面の曲率半径は比較的大きくされているため、ロッカ押圧面１１ｄとの接触応力はあまり大きくはならない。

ここで、前記中間ロッカ部材１０のローラ１０ｃが揺動カム面のベース円部９ｅに当接している間は、上述したように揺動部材９の揺動がロッカアーム１１に伝えられず、所謂無効揺動範囲になる。そして、揺動カム面９ｅ，９ｆにおいてロッカローラ１０ｃの位置が相対的にベース円部９ｅ寄り（図の左寄り）になるほど無効揺動範囲は大きくなり、吸気バルブ３の開期間及びリフト量は小さくなる。反対にロッカローラ１０ｃの位置がリフト部９ｆ寄り（図の右寄り）になるほど、吸気バルブ３の開期間及びリフト量は大きくなる。

一方で、中間アーム部１０ａの先端下面がロッカ押圧面１１ｄを押圧する部位は、ロッカアーム１１のレバー比に影響を与え、それがロッカアーム１１の基端寄り（図の左寄り）であるほどレバー比は大きくなるので、その分は吸気バルブ３のリフト量が大きめになる。反対に、中間アーム部１０ａによってロッカ押圧面１１ｄが押圧される部位がロッカアーム１１の先端寄り（図の右寄り）になれば、レバー比は小さくなってリフト量が小さめになる。

そこで、そのように中間ロッカ部材１０の揺動カム面９ｅ，９ｆやロッカ押圧面１１ｄとの当接部位を変化させるために、当該中間ロッカ部材１０のアーム部１０ａの基端部がコントロールシャフト１５（アーム可動部）に連結されて、中間ロッカ移動機構が構成されている。このコントロールシャフト１５は偏心軸からなり、図示のようにシリンダヘッド１の幅方向について揺動部材９よりも内側寄りに配置されていて、その軸芯ｘ４から偏心した偏心ピン部１５ａには、中間アーム部１０ａの基端部（図の左端部）が揺動自在に連結されている。

また、コントロールシャフト１５は、図示しない電動モータ等によりその軸芯ｘ４の周りに回動されるようになっており、この回動によって偏心ピン部１５ａの位置が変化することで、これに連結された中間アーム部１０ａが移動し、その先端部及びロッカローラ１０ｃが、揺動部材９の揺動カム面９ｅ，９ｆ、及びロッカアーム１１のロッカ押圧面１１ｄに沿って連続的に変位するようになる。

図の例ではコントロールシャフト１５は、吸排気のカム軸６，７と平行に配置され、その軸芯ｘ４が両カム軸６，７の軸芯ｘ１，ｘ２と同じ高さに位置づけられて、それら吸排気カム軸６，７と共通のカムキャップ８にてシリンダヘッド１のカムジャーナル部１ｄとの間に支承されている。カムジャーナル部１ｄの上合面には切削加工が施されており、コントロールシャフト１５を吸気カム軸６に対し高精度に位置決めできる。このことは、バルブクリアランス等のバラつきを小さくする上で非常に重要である。

また、図の例では中間アーム部１０ａの基端部が二股状に形成されて、偏心ピン部１５ａに装着され、この偏心ピン部１５ａを挟むように係止ピン１０ｄが二股部分に貫通挿着されるようになっているが、その二股状の部分が斜め下向きに開放しているので、アーム部１０ａを揺動部材９の後から組み付けることができる。すなわち、揺動部材９をシリンダヘッド１に組み付けた後に、その揺動カム部９ｂとコントロールシャフト１５の偏心ピン部１５ａの中心との間の間隔（図１に例示する間隔α）を実測し、これに応じて選択した長さの中間アーム部１０ａを気筒毎に選択組み付けすることができる。こうすれば、バルブクリアランス等の気筒間バラつきを一層、小さくすることができる。

−可変機構の動作−
次に、上述した可変機構の動作と、これによる吸気バルブ３のリフト特性の変化とについて説明する。この実施形態のように吸気側の動弁系に可変機構を備えたエンジンでは、前記したように揺動部材９の無効揺動範囲を変化させることにより、吸気バルブ３の開角度及びリフト量を連続的に変化させて、エンジンの出力を制御することができる。例えばアクセルペダルの開操作に応じて、その開度が大きいほど吸気バルブ３の開角度及びリフト量が大きくなるようにすればよい。

具体的には、まず図１、２に示すように、コントロールシャフト１５をその偏心ピン部１５ａが揺動部材９から最も離れるように位置づけると、ロッカローラ１０ｃの揺動カム面９ｅ，９ｆとの当接部位はリフト部９ｆから最も遠くなり、図の例ではロッカローラ１０ｃは、揺動部材９が揺動しても殆どそのベース円部９ｅにのみ当接し、リフト部９ｆには少ししか当接しないようになる。このため、吸気バルブ３はその開期間及びリフト量が最も小さな小開度状態になり、図５に一点鎖線のリフトカーブＣ１で示すような特性を示す（バルブリフト量が非常に小さいので図２ではリフトしていないように見える）。

その小開度状態からコントロールシャフト１５を回動させて、ロッカローラ１０ｃの揺動カム面９ｅ，９ｆとの接点をリフト部９ｆ寄りに移動させていくと、これに伴い該ロッカローラ１０ｃがリフト部９ｆに当接する範囲が広くなってゆき、図５に破線のリフトカーブＣ２で示すように吸気バルブ３の開期間及び最大リフト量が連続的に増大する。一方で、ロッカレバー比は徐々に小さくなってゆく。

この際、前記リフトカーブＣ２で示すように比較的開期間及び最大リフト量の小さな状態では、ロッカアーム１１のレバー比が比較的大きいことからその分はリフト量が大きめになり、開期間が狭い割には最大リフト量を確保しやすい。このことは、エンジンの吸気ポンピングロスを低減し、燃焼改善を図る上で有利であり、また、ランプ速度の低下を防止して、バルブ作動の制御性を向上するためにも好ましい。また、リフトカーブの形状は図示の曲線Ｃ１，Ｃ２から後述の曲線Ｃ３まで連続的に変化することになるが、この際、リフトカーブの位相には変化がないので、汎用性が高い。即ち、例えばＶ型エンジンの左右バンクに共通の機構及び共通の部品を用いることができる。

そして、コントロールシャフト１５をさらに回動させて、図３、４に示すようにそれが前記小開度状態から略１８０度回動すると、偏心ピン部１５ａが揺動部材９に最も近づき、ロッカローラ１０ｃの揺動カム面９ｅ，９ｆとの接点Ｃがベース円９ｅから最も遠ざかって、揺動部材９の揺動に伴いリフト部９ｆの略全体に当接するようになる。このとき、吸気バルブ３はその開期間及び最大リフト量が最大の大開度状態になる。

この大開度状態では、前記したが、中間ロッカ部材１０のアーム部１０ａがロッカ押圧面１１ｄを押圧する点は、ロッカアーム１１の揺動支点（支持部１１ｂ）から最も遠くなり、レバー比が最小になるので、図５にリフトカーブＣ３として示すように、吸気バルブ３のリフト特性は、開期間の大きい割にはリフト量が低めの特性になる。つまり、最大リフトは高いが比較的緩やかに立ち上がる特性である。

尚、図示のリフトカーブＣ１〜Ｃ３において、バルブ開期間の外側部分はバルブクリアランスに対応するリフト高さを有するランプ区間を表しており、運転状態にかかわらず、開き側のランプ区間の最後にラッシュアジャスタは液圧弁が閉じて固定状態になるので、バルブクリアランスがバラついても開期間とリフトは一定に保たれる。通常の動弁機構では、ラッシュアジャスタの沈み込みを考慮して、開き側のランプはほとんど設けず、閉じ側に小さなランプを設けるが、この場合は機構的に開き側と閉じ側のランプは同じになるので、両側に小さなランプを設けている。

以上、説明したように、この実施形態に係るエンジンの動弁装置Ａにおいては吸気側の動弁系に所謂揺動カム方式の可変機構が設けられており、吸気カム軸６の回転に伴って揺動部材９が図１〜４の時計回りの向きに回動するときには、その揺動カム面のリフト部９ｆがロッカローラ１０ｃを押圧し、中間アーム部１０ａを介してロッカアーム１１が押し下げられて、これが弁ばね５を押し縮めながら吸気バルブ３をリフトさせるようになる。一方、揺動部材９が各図の反時計回りの向きに回動するときには、その揺動カム面９ｅ，９ｆに沿ってロッカローラ１０ｃが上昇するようになり、前記のように圧縮された弁ばね５の反力によってリテーナ３ｃが押し上げられて、吸気バルブ３が引き上げられる。こうして吸気バルブ３が開閉駆動される。

そして、コントロールシャフト１５の回動により中間ロッカ部材１０を移動させると、中間ロッカローラ１０ｃが揺動カム面９ｅ，９ｆに沿って連続的に移動するとともに、中間アーム部１０ａのロッカ押圧面１１ｄとの摺接部位が該ロッカ押圧面１１ｄに沿って連続的に移動するようになり、これにより前記揺動部材９の無効揺動範囲とロッカアーム１１のレバー比とがそれぞれ連続的に変化して、吸気バルブ３の開期間及び最大リフト量が連続的に変更される。

そうして中間ロッカ部材１０を移動させるための機構は、偏心軸からなるコントロールシャフト１５の回動動作を利用する非常にシンプルな構造となり、そのコントロールシャフト１５を吸気カム軸６と共通のカムキャップ８によって支承することで、両者間の相対的な位置決め精度が高くなる。また、この実施形態では揺動部材９の揺動軸１３もカムキャップ８に支持しているため、この揺動部材９の前記吸気カム軸６やコントロールシャフト１５に対する位置決め精度も高くなる。

その一方で、ロッカアーム１１の揺動支点である支持部１１ｂは、コントロールシャフト１５の揺動軸１３とは独立にＨＬＡ１４を介してシリンダヘッド１に支持されているため、気筒毎に吸気バルブ３のクリアランスは自動で調整されるようになる。つまり、吸気側の同弁系に組み込んだ可変機構の構成部品相互の位置決め精度を十分に高くした上で、各構成部品の寸法公差によるバラつきは、ＨＬＡ１４によって吸収することで、バルブクリアランスの気筒間バラつきを極めて容易に解消でき、バルブの制御性を確保することができる。

さらに、図１〜４のようにエンジン前後方向に見て明らかなように、コントロールシャフト１５やＨＬＡ１４は揺動部材９よりもシリンダヘッド１の内側寄りに、即ち揺動部材９を挟んでカム軸６とは反対側に配置されているので、可変機構の組み込みに伴い新たに追加するコントロールシャフト１５等のカム軸６との干渉を気にしなくて済み、動弁装置Ａ全体をコンパクトに構成する上で有利になる。

特に、この実施形態では吸気カム軸６を排気カム軸７と同じ高さに配置して、排気側と同様のロッカアーム１２を用いれば、これを直接、駆動できるように位置づけている。すなわち、吸気カム軸６の位置が、動弁装置Ａに可変機構を組み込まず、且つラッシュアジャスタを外側に配した動弁機構における吸気カム軸の位置と同じであるから、可変同弁装置を備えないノーマルタイプのエンジンとの間でシリンダヘッド１を基本的に共用可能であり、これによりコストの低減が図られる。

−他の実施形態−
本発明に係る動弁装置の構成は、上述した実施形態のものには限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。すなわち、上述した実施形態の動弁装置Ａでは、バルブの開期間やリフト量を可変とすることの効果が高い吸気側の動弁系にのみ、可変機構を組み込んでいるが、これに限らず、排気側の動弁系にも可変機構を組み込むことができる。

また、上述の実施形態では、中間ロッカ部材１０のローラ１０ｃを揺動部材９のカム面９ｅ，９ｆに当接させる一方、そのアーム部１０ａの先端下面をロッカアーム１１のロッカ押圧面１１ｄに摺接させるようにしているが、これに限らず、ローラ１０ｃをロッカ押圧面１１ｄに当接させ、アーム部１０ａをカム面９ｅ，９ｆに摺接させるようにしてもよいし、両者共にローラを介して接触させるようにすることも、また、摺接させるようにすることもできる。

また、一例を図６に示すように、吸気カム軸６と揺動部材９とをリンク１８によって連結した強制開閉機構（デスモドロミック機構）とすることもできる。リンク１８の大端部はカム６ａ（この場合は偏心カム）に外嵌めして回転自在に連結する一方、小端部は揺動部材９のローラ軸９ｃに回動自在に連結する。こうすると、吸気カム軸６の回転に伴い偏心カム６ａの周りをリンク１８の大端部が回転して、その小端部が揺動部材９を揺動させるようになるから、バランスばねがなくても揺動部材９をより確実に追従性良く揺動させることができる。

さらに、上述の実施形態では、気筒毎に二つの吸気バルブ３のそれぞれに対応して揺動部材９や中間ロッカ部材１０を設けているが、これに限らず、気筒毎に一つの揺動部材及び中間ロッカ部材を設けて、これにより二つの吸気バルブ３を開閉駆動するようにしてもよい。或いは、そもそもエンジンの気筒毎の吸気バルブ３の数が一つずつであってもよく、三つであってもよいし、所謂ＤＯＨＣタイプに限らず、ＳＯＨＣタイプの動弁装置を備えたエンジンにも本発明は適用可能である。

以上、説明したように、本発明は、エンジンの動弁装置にリフト等の可変機構を組み込んだ場合でも、バルブクリアランス等の気筒間バラつきを容易に抑えることができ、しかも、既存のシリンダヘッドへの組み込みも容易なものであるから、量産される自動車用のエンジンに適用して極めて有用である。

本発明の実施形態に係る動弁装置の要部の構造を示す断面図である。 吸気バルブの小開度状態を示す図１相当図である。 大開度状態における非リフト状態を示す図１相当図である。 同大開度状態におけるリフト状態を示す図１相当図である。 吸気バルブのリフトカーブで示すカム角−リフト特性図である。 デスモドロミック機構とした他の実施形態に係る図４相当図である。

符号の説明

Ａ エンジンの動弁装置
１ シリンダヘッド
３ 吸気バルブ
４ 排気バルブ
６ 吸気カム軸
６ａ カム
７ 排気カム軸
８ カムキャップ（半割キャップ）
９ 揺動部材
９ｅ 揺動カム面のベース円部
９ｆ 揺動カム面のリフト部
１０ 中間ロッカ部材
１０ａ 中間アーム部
１０ｃ 中間ロッカローラ
１１ 吸気側のロッカアーム
１１ｄ ロッカ押圧面
１２ 排気側のロッカアーム
１４ ＨＬＡ（液圧式ラッシュアジャスタ）
１５ コントロールシャフト（偏心軸からなるアーム駆動部）
１５ａ 偏心ピン部
ｘ１ 吸気カム軸の軸芯
ｘ２ 排気カム軸の軸芯
ｘ４ コントロールシャフトの軸芯

Claims (4)

1. クランク軸からの駆動力によって回転されるカム軸と、このカム軸の動作が伝達されてバルブを開閉駆動するロッカアームと、を備えたエンジンの動弁装置であって、
   前記カム軸のカムによって揺動される揺動部材と、
   前記揺動部材の揺動カム面の動作を前記ロッカアームのロッカ押圧面に伝える中間ロッカ部材と、
   前記中間ロッカ部材の前記揺動カム面及びロッカ押圧面のそれぞれとの当接部位を変化させる中間ロッカ移動機構と、を備え、もって前記バルブの開期間及びリフト量を連続的に調整可能に構成され、
   前記クランク軸の延びる方向に見て、前記揺動部材がバルブの上方に配置され、その揺動部材よりもシリンダヘッドの外側寄りに前記カム軸が配置されている一方、
   前記ロッカアームが、前記揺動部材よりもシリンダヘッドの内側寄りの部位にて液圧式ラッシュアジャスタにより支持されるとともに、
   前記中間ロッカ移動機構は、先端側にローラを回転自在に支持するアーム部の基端側が、前記揺動部材よりもシリンダヘッドの内側寄りの部位に配設されたアーム駆動部に連結されてなる、
   ことを特徴とするエンジンの動弁装置。
2. 前記中間ロッカ移動機構のアーム駆動部が偏心軸により構成され、その軸芯から偏心した偏心ピン部に前記アーム部の基端部が揺動可能に連結されているとともに、
   前記偏心軸が前記カム軸と平行に、且つそれらの軸芯が互いに同じ略高さ位置で同一平面上になるように配置されている、請求項１に記載の動弁装置。
3. 前記揺動部材、中間ロッカ部材及び中間ロッカ移動機構が、エンジンの吸気バルブを開閉駆動する吸気側の動弁系に配設される一方、
   エンジンの排気側の動弁系は、カム軸の動作が直接、ロッカアームに伝達されるように構成されている、請求項１又は２のいずれかに記載の動弁装置。
4. 前記排気側のカム軸が、その軸芯を前記偏心軸及び吸気側カム軸の軸芯と同じ略高さ位置で同一平面上になるように配置されている、請求項３に記載の動弁装置。

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