JP4103872B2 - 可変動弁装置 - Google Patents

Description

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。

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、制御軸には揺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。

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。
特開２００３−２３９７１２号公報 特開２００２−３７１８１６号公報 特開平７−６３０２３号公報 特開２００４−１０８３０２号公報

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揺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がリフトすると、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、揺動カムの揺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。

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、カム軸から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。

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。

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。

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。

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、最も頻繁に用いられる回転角度であることを特徴としている。

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、揺動支点と制御軸とのずれに伴って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、カム軸からバル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。

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、制御軸にトルクが作用する。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、制御軸にトルクが作用する場合、そのトル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ル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ロー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。

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。

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いるので、最大荷重の発生時であっても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。

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ができる。

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。

［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、ロッカーアーム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。

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く、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１００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。

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、リンクアーム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アクチュエータ（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。

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の中心から偏心しており、このピン１６６がリンクアーム１６４の揺動支点となる。

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１２２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１２２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の中心から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。

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，１５２ｂ）が形成されている。揺動カム面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の中心からの距離を一定に形成されている。他方の面である作用面１５２ｂ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と表記する。

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。

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とに両側から挟みこまれて位置決めされる。

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。ロッカーアーム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ャスタ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ャスタ１０６によってロッカーローラ１１２は揺動カムアーム１５０の揺動カム面１５２に押し当てられている。

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、ローラ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。

［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。

（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）が閉弁してい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。

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ローラ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が、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はロストモーションスプリング（図示略）の付勢力によって常に第２ローラ１７４に押し当てられているので、揺動カムアーム１５０は第２ローラ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。

具体的には、図２の（Ａ）に示す状態からカム軸１２０が回転すると、図２の（Ｂ）に示すように、第１ローラ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、揺動カムアーム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１３２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ローラ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、揺動カムアーム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。

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１１２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、ロッカーローラ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が、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。

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の中心から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い。したがって、第１ロッカーアーム１１０は揺動することがなく、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。

図２の（Ｂ）に示すように、ロッカーローラ１１２の揺動カム面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、油圧ラッシャアジャスタ１０６による支持点を中心に時計回り方向へ揺動する。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。

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い、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ってしまう。

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Ｃ０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い。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からローラ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。

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っては、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に作用するトル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。

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Ｃ０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が、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Ｃ０を通るために制御軸１２０には殆どトルクは作用しない。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。

（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が閉弁してい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。

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の移動に伴い、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から遠ざかる方向に移動し、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。

第２ローラ１７４が制御軸１３２から遠ざかる方向に移動することで、揺動カムアーム１５０の揺動中心Ｃ０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、揺動カムアーム１５０の揺動角幅は減少する。揺動カムアーム１５０の揺動角幅は揺動中心Ｃ０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の駆動カム面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ーローラ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。

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Ｃ０からの距離が大きいほど駆動カム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Ｃ０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、ロッカーローラ１１２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。

上記のように、制御軸１３２を基本回転角度から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から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が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１５２ａ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がカム軸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の揺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。

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、バルブ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１０４が吸気バルブである場合、ＶＶＴ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。

［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。

しかも、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Ｃ０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ローラ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。

［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く、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が、直動式等の他の形式の動弁装置にも適用可能である。

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１３２の基本回転角度としているが、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。

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。 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いる。 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いる。 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。 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

１００ 可変動弁装置
１０４ バルブ
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（１２４ａ，１２４ｂ） 駆動カム面
１３０ 可変機構
１３２ 制御軸
１５０ 揺動カムアーム
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
Ｐ３ｉ ロッカーローラの揺動カム面上での初期接触位置
Ｐ３ｆ ロッカーローラの揺動カム面上での最終接触位置
Ｃ０ 制御軸の軸心位置
Ｃ１ リンクアームの揺動支点位置
Ｃ２ ローラの軸心位置

Claims (8)

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たカム面であって、前記揺動部材の揺動中心からの距離が一定の非作用面と、前記非作用面と連続して設けられ先端に向けて前記揺動部材の揺動中心からの距離が次第に大きくなる作用面とからなる揺動カム面と、
   前記バルブを支持する支持部材であって、前記揺動カム面に接触し前記揺動部材の揺動角に応じて前記揺動カム面上の接触位置が変化するように配置されたバルブ支持部材と、
   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する可変動弁装置。
2. 前記制御部材は前記制御軸の周面から前記制御軸の径方向に突き出して設けられ、その突設部分に前記揺動支点が配置されていることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
3. 前記制御軸が前記バルブに大リフトを与える回転角度に固定されているときは、前記制御軸が前記バルブに小リフトを与える回転角度に固定されているときに比較して、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より近付けられて配置され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. 前記制御軸が所定の回転角度にあるときには、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乃至３の何れか１項に記載の可変動弁装置。
5. 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４記載の可変動弁装置。
6. 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４記載の可変動弁装置。
7. 前記スライド面は、前記揺動部材の揺動中心からの距離が大きくなるほど前記カム軸の中心からの距離が大きくなるように前記駆動カム側に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の可変動弁装置。
8. 前記バルブ支持部材は一方の端部で前記バルブを支持しており、他方の端部をラッシャアジャスタによって回動可能に支持されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の可変動弁装置。

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