JP4163679B2 - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気弁もしくは排気弁である機関弁のリフト量を無段階に変化させるようにしたエンジンの動弁装置に関する。

機関弁のリフト量を無段階に変化させるために、機関弁に当接する弁当接部を一端側に有するロッカアームの他端部に、プッシュロッドの一端が嵌合され、プッシュロッドの他端および動弁カム間にリンク機構が設けられた動弁装置が、特許文献１で既に知られている。

ところが、上記特許文献１で開示されたものでは、リンク機構およびプッシュロッドを配置するための比較的大きなスペースを動弁カムおよびロッカアーム間に確保する必要があり、動弁装置が大型化する。しかも動弁カムからの駆動力がリンク機構およびプッシュロッドを介してロッカアームに伝達されるので、動弁カムに対するロッカアームの追従性すなわち機関弁の開閉作動追従性が優れているとは言い難い。

そこで本出願人は、ロッカアームに第１および第２リンクアームの一端部が回動可能に連結され、第１リンクアームの他端部がエンジン本体に回動可能に支承され、第２リンクアームの他端部を、駆動手段によって変位させるようにしたエンジンの動弁装置を、特許文献２で既に提案しており、この動弁装置によれば、動弁装置のコンパクト化が可能となるとともに、動弁カムからの動力をロッカアームに直接伝達するようにして動弁カムに対する優れた追従性を確保することが可能である。
特開平８−７４５３４号公報 特開２００４−３６５６０号公報

ところで、上記提案の動弁装置（特開２００４−３６５６０号公報）にあっては、第２リンクアームの他端部は可動支軸で回動可能に支承されており、その可動支軸に連結されるコントロール軸を、可動支軸の軸線と平行な軸線まわりに角変位駆動することにより、可動支軸を変位させるようにしているのであるが、機関弁のリフト量可変制御を精密に行うためにはコントロール軸の支持剛性を高めておく必要がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、機関弁のリフト量を連続的に変化させるようにした上で、開閉作動の追従性を確保しつつコンパクト化を図り、しかもコントロール軸の支持剛性を高めたエンジンの動弁装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、動弁カムに当接するカム当接部を有して機関弁に連動、連結されるロッカアームと、該ロッカアームに一端部が回動可能に連結されるとともに他端部がエンジン本体の固定位置に固定支軸を介して回動可能に支承される第１リンクアームと、前記ロッカアームに一端部が回動可能に連結される第２リンクアームと、第２リンクアームの他端部を回動可能に支承する可動支軸と、クランク形状に構成されて前記可動支軸に連結されるとともに前記可動支軸の軸線と平行な軸線まわりに回動することを可能としてエンジン本体に支承されるコントロール軸と、前記可動支軸を角変位させるべく前記コントロール軸に連結される駆動手段とを備えてなるエンジンの動弁装置であって、前記コントロール軸は、前記ロッカアームの両側に配置される対をなすウエブと、その両ウエブの基端部外面に直角に連なってエンジン本体に回動可能に支承されるジャーナル部と、そのジャーナル部に対しオフセットした位置で前記両ウエブ間を結ぶ連結部とを有してクランク形状に構成されると共に、該連結部の一側において前記両ウエブ間に、その間を結ぶように前記可動支軸が設けられ、前記コントロール軸の回動軸線に沿う方向から見て前記第２リンクアーム及び前記ロッカアームが前記両ウエブの一部と重なるように、前記連結部の一側において該両ウエブ間に第２リンクアーム及びロッカアームの各一部が配置されることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記コントロール軸が、前記ロッカアームの両側でエンジン本体に支承されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、一列に並ぶ複数気筒の前記可動支軸に共通に連結される単一の前記コントロール軸が、エンジン本体に支承されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記コントロール軸のジャーナル部が、エンジン本体のシリンダヘッドに結合される上部ホルダと、上部ホルダに下方から結合される下部ホルダとの間で回動可能に支承されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４に記載の発明の構成に加えて、前記上部ホルダと、該上部ホルダに上方から締結されるキャップとで、前記動弁カムを有するカムシャフトを回転自在に支承するカムホルダが構成されることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明の構成に加えて、前記シリンダヘッドと別体の前記上部ホルダが、前記シリンダヘッドに締結されることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項４〜６の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記上部および下部ホルダと、前記ジャーナル部との間に、半割り可能なローラベアリングが介装されることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項４〜７の何れかに記載の発明の構成に加えて、相互に結合された上部および下部ホルダに、前記ウエブ側に突出するコントロール軸用支持ボス部が形成され、該コントロール軸用支持ボス部を貫通する前記ジャーナル部が上部および下部ホルダ間で回動可能に支承されることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項５に記載の発明の構成に加えて、前記キャップに、前記ロッカアーム側に突出するカムシャフト用支持ボス部が形成され、前記カムシャフトが、前記カムシャフト用支持ボス部を貫通して前記上部ホルダおよびキャップ間に回転可能に支承されることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９に記載の発明の構成に加えて、前記コントロール軸用支持ボス部および前記カムシャフト用支持ボス部間を結ぶリブが前記上部ホルダに突設されることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記コントロール軸が、前記機関弁と、シリンダヘッドに設けられるプラグ筒との間に、前記連結部の外面を前記プラグ筒に対向させるようにして配置され、前記連結部の外面に、プラグ筒との干渉を回避するための逃げ溝が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、コントロール軸を角変位駆動して可動支軸を無段階に変位させることで機関弁のリフト量を無段階に変化させることが可能であり、また第１および第２リンクアームの一端部がロッカアームに回動可能として直接連結されており、両リンクアームを配置するスペースを少なくして動弁装置のコンパクト化を図ることができ、動弁カムからの動力が吸気側ロッカアームのカム当接部に直接伝達されるので動弁カムに対する優れた追従性を確保することができる。また特にコントロール軸は、ロッカアームの両側に配置される対をなすウエブと、その両ウエブの基端部外面に直角に連なってエンジン本体に回動可能に支承されるジャーナル部と、そのジャーナル部に対しオフセットした位置で両ウエブ間を結ぶ連結部とを有してクランク形状に構成されると共に、該連結部の一側において両ウエブ間に、その間を結ぶように可動支軸が設けられるので、コントロール軸への可動支軸の連結強度を高めることができると共に、コンパクト化したコントロール軸の支持剛性を高めて、機関弁のリフト量可変制御を精密に行うことが可能となる。しかもコントロール軸の回動軸線に沿う方向から見て第２リンクアーム及びロッカアームが両ウエブの一部と重なるように、前記連結部の一側において該両ウエブ間に第２リンクアーム及びロッカアームの各一部が配置されるので、機関弁のリフト量を可変とするための機構をコンパクト化することができる。

請求項２の発明によれば、コントロール軸が、ロッカアームの両側でエンジン本体に支承されることによるコントロール軸の両持ち支持によってコントロール軸の支持剛性をより高めることができる。

請求項３の発明によれば、複数気筒に共通な単一のコントロール軸を用いることにより、部品点数の増大を回避してエンジンのコンパクト化を図ることができる。

請求項４の発明によれば、エンジン本体のシリンダヘッドへの組付け性向上を図ることができる。

請求項５の発明によれば、カムシャフトを支持するための部品点数を最小限に抑えつつ、カムシャフトのシリンダヘッドへの組付け性向上を図ることができる。

請求項６の発明によれば、コントロール軸を支持するにあたってのシリンダヘッドの設計自由度を増大することができる。

請求項７の発明によれば、コントロール軸の支持部での摩擦損失を低減しつつ、コントロール軸の組付け性を高めることができる。

請求項８の発明によれば、コントロール軸の支持剛性をより一層高めることができる。

請求項９の発明によれば、カムシャフトの支持剛性を高めることができる。

請求項１０の発明によれば、コントロール軸およびカムシャフトの支持剛性をさらに高めることができる。

さらに請求項１１の発明によれば、プラグ筒を動弁装置側により近接させて配置することを可能とし、エンジンのコンパクト化が可能となる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示す本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図１０は本発明の一実施例を示すものであり、図１はエンジンの部分縦断面図であって図２の１−１線断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図１の要部拡大図、図５は吸気側ロッカアームを図４の５矢視方向からみた底面図、図６は図４の６−６線断面図、図７はリフト可変機構の斜視図、図８は図４の８−８線断面図、図９は図２の９−９線矢視図、図１０は図９の１０矢視方向から見た斜視図である。

先ず図１において、直列多気筒であるエンジンＥのエンジン本体１１は、内部にシリンダボア１２…が設けられたシリンダブロック１３と、シリンダブロック１３の頂面に結合されたシリンダヘッド１４と、シリンダヘッド１４の頂面に結合されるヘッドカバー１５とを備え、各シリンダボア１２…にはピストン１６…が摺動自在に嵌合され、各ピストン１６…の頂部を臨ませる燃焼室１７…がシリンダブロック１３およびシリンダヘッド１４間に形成される。

シリンダヘッド１４には、各燃焼室１７…に通じ得る吸気ポート１８…および排気ポート１９…が設けられており、各吸気ポート１８…が一対の機関弁である吸気弁２０…でそれぞれ開閉され、各排気ポート１９が一対の排気弁２１…でそれぞれ開閉される。吸気弁２０が備えるステム２０ａの上端部に設けられるばねシート２２およびシリンダヘッド１４間には、各吸気弁２０…を閉弁方向に付勢する弁ばね２３が設けられる。また排気弁２１が備えるステム２１ａの上端部に設けられるばねシート２４およびシリンダヘッド１４間には、各排気弁２１…を閉弁方向に付勢する弁ばね２５が設けられる。

各吸気弁２０…を開閉駆動する吸気側動弁装置２８は、本発明に従って構成されるものであり、吸気側動弁カム２９を各気筒毎に有する吸気側カムシャフト３０と、吸気側動弁カム２９に従動して揺動するとともに各気筒毎に一対の吸気弁２０…に共通に連動、連結される吸気側ロッカアーム３１と、リフト可変機構３２とを各気筒毎に備えており、排気弁２１…を開閉駆動する排気側動弁装置３３は、排気側動弁カム３４を各気筒毎に有する排気側カムシャフト３５と、排気側動弁カム３４に従動して揺動するとともに各気筒毎に一対の排気弁２１…に共通に連動、連結される排気側ロッカアーム３６とを各気筒毎に備える。

図２および図３を併せて参照して、シリンダヘッド１４には、各気筒の両側に配置されるようにして上部ホルダ３８…が締結されており、各上部ホルダ３８…には、吸気側カムホルダ４１…および排気側カムホルダ４２…を協働して構成するキャップ３９…，４０…が上方から締結される。而して吸気側カムホルダ３９…を構成する上部ホルダ３８…およびキャップ３９間には吸気側カムシャフト３０が回転自在に支承され、排気側カムホルダ４２…を協働して構成する上部ホルダ３８…およびキャップ４０…間には排気側カムシャフト３５が回転自在に支承される。

排気側ロッカアーム３６の一端部は、排気側カムシャフト３５と平行な軸線を有して上部ホルダ３８で支持された排気側ロッカシャフト４３で揺動可能可能に支承されており、排気側ロッカアーム３６の他端部には、一対の排気弁２１…におけるステム２１ａ…の上端に当接する一対のタペットねじ４４，４４が進退位置を調節可能として螺合される。また排気側ロッカアーム３６の中間部には、排気側ロッカシャフト３６と平行な軸４５が設けられており、排気側動弁カム３４に転がり接触するローラ４７が前記軸４５との間にローラベアリング４６を介在させて排気側ロッカアーム３６に軸支される。

このような排気側動弁装置３３は、前記排気側ロッカアーム３６の揺動支持部すなわち排気側ロッカシャフト４３を、排気側ロッカアーム３６の排気弁２１…への連動、連結部すなわちタペットねじ４４…よりも外側に配置するようにしてシリンダヘッド１４に配設される。

図４および図５において、吸気側ロッカアーム３１の一端部には、一対の吸気弁２０…におけるステム２０ａ…の上端に上方から当接するタペットねじ４９，４９が進退位置を調節可能として螺合される弁連結部３１ａが設けられる。また吸気側ロッカアーム３１の他端部には、第１支持部３１ｂと、第１支持部３１ｂの下方に配置される第２支持部３１ｃとが相互に連なって設けられ、第１および第２支持部３１ｂ，３１ｃは、吸気弁２０…とは反対側に開いた略Ｕ字状に形成される。

吸気側ロッカアーム３１の第１支持部３１ｂには、吸気側カムシャフト３０の吸気側動弁カム２９に転がり接触するカム当接部としてのローラ５０が第１連結軸５１およびローラベアリング５２を介して軸支されるものであり、ローラ５０は略Ｕ字状である第１支持部３１ｂに挟まれるように配置される。

図６を併せて参照して、吸気側ロッカアーム３１は、軽合金の鋳造等によって型成形されるものであり、その弁連結部３１ａにおける上面の中央部にはたとえば略三角形状の肉抜き部５３が形成され、前記上面とは反対側の面である弁連結部３１ａの下面両側には、前記肉抜き部５３とは互い違いに配置されるようにして一対の肉抜き部５４，５４が形成される。

ところで、前記肉抜き部５３，５４，５４は吸気側ロッカアーム３１の型成形時に同時に成形されるものであり、上方の肉抜き部５３の抜き勾配が弁連結部３１ａの上面に向かうにつれて肉抜き部５３の開口面積を広げる方向となるのに対し、下方の肉抜き部５４，５４の抜き勾配は弁連結部３１ａの下面に向かうにつれて肉抜き部５４，５４の開口面積を広げる方向となるので、肉抜き部５３の内側面の傾斜方向と、肉抜き部５４，５４の内側面の傾斜方向とは同一であり、相互に隣接する肉抜き部５３，５４；５３，５４間で弁連結部３１ａに形成される壁部３１ｄ，３１ｄの厚みは略均等になる。

図７および図８を併せて参照して、リフト可変機構３２は、前記吸気側ロッカアーム３１の第１支持部３１ｂに一端部が回動可能に連結されるとともに他端部がエンジン本体１１の固定位置に固定支軸としての吸気側ロッカシャフト５７を介して回動可能に支承される第１リンクアーム５８と、前記吸気側ロッカアーム３１の第２支持部３１ｃに一端部が回動可能に連結される第２リンクアーム５９と、第２リンクアーム５９の他端部を回動可能に支承する可動支軸６０と、該可動支軸６０をその軸線と平行な軸線まわりに角変位させることを可能として可動支軸６０に連結されるコントロール軸６１と、可動支軸６０を角変位させるべくコントロール軸６１に連結される駆動手段としてのアクチュエータモータ６２とを備える。

第１リンクアーム５８の一端部は、吸気側ロッカアーム３１の第１支持部３１ｂを両側から挟むように略Ｕ字状に形成されており、ローラ５０を吸気側ロッカアーム３１に軸支する第１連結軸５１を介して第１支持部３１ｂに回動可能に連結される。また第１リンクアーム５８の他端部を回動可能に支承する吸気側ロッカシャフト５７は、シリンダヘッド１４に締結される上部ホルダ３８…で支持される。

第１リンクアーム５８の下方に配置される第２リンクアーム５９の一端部は、吸気側ロッカアーム３１の第２支持部３１ｃに挟まれるように配置され、第２連結軸６３を介して第２支持部３１ｃに回動可能に連結される。

第１リンクアーム５８の他端部の両側で上部ホルダ３８，３８には、吸気側ロッカシャフト５７を支持するようにして支持ボス６４，６４が一体に突設され、これらの支持ボス６４…で第１リンクアーム５８の他端部の前記吸気側ロッカシャフト５７の軸線に沿う方向での移動が規制される。

ところで、両吸気弁２０…は弁ばね２３…で閉弁方向にばね付勢されるものであり、閉弁方向にばね付勢されている両吸気弁２０…を吸気側ロッカアーム３１で開弁方向に駆動しているときに吸気側ロッカアーム３１のローラ５０は、弁ばね２３…の働きによって吸気側動弁カム２９に接触しているのであるが、吸気弁２０…の閉弁状態では、弁ばね２３…のばね力は吸気側ロッカアーム３１に作用することはなく、ローラ５０が吸気側動弁カム２９から離れてしまい、吸気弁２０…の微小開弁時における弁リフト量の制御精度が低下してしまう可能性がある。そこで、弁ばね２３…とは別のロッカアーム付勢ばね６５…により、前記ローラ５０を吸気側動弁カム２９に当接させる方向に吸気側ロッカアーム３１が付勢される。

前記ロッカアーム付勢ばね６５…は、前記支持ボス６４…を囲繞するコイル状のねじりばねであり、エンジン本体１１および吸気側ロッカアーム３１間に設けられる。すなわちロッカアーム付勢ばね６５…の一端は前記支持ボス６４…に係合され、ロッカアーム付勢ばね６５…の他端は、吸気側ロッカアーム３１と一体に作動する中空の第１連結軸５１内に挿入、係合される。

第１リンクアーム５８の他端部は、コイル状に巻かれている前記ロッカアーム付勢ばね６５…の外周よりも側面視では内方に外周が配置されるようにして円筒状に形成されるものであり、第１リンクアーム５８の他端部における軸方向両端には、ロッカアーム付勢ばね６５…が第１リンクアーム５８側に倒れるのを阻止する複数たとえば一対の突部６６，６７が、周方向に間隔をあけてそれぞれ突設される。したがって第１リンクアーム５８の他端部が大型化することを回避しつつ、ロッカアーム付勢ばね６５…の前記倒れを防止し、第１リンクアーム５８の他端部の支持剛性を高めることができる。

しかも前記突部６６，６７は、第２リンクアーム５９の作動範囲を避けて配置されるものであり、突部６６，６７…が第１リンクアーム５８の他端部に設けられるにもかかわらず、第２リンクアーム５９の作動範囲を充分に確保することができる。

エンジン本体１１に設けられた吸気カムホルダ４１…におけるキャップ３９…には、吸気側ロッカアーム３１の他端側上部に向けてオイルを供給するオイルジェット６８…が取付けられる。

ところで、複数の上部ホルダ３８…の１つには、図示しないオイルポンプからのオイルを導く通路６９が設けられる。また吸気側カムシャフト３０の下半部に対向して各上部ホルダ３８…の上部には円弧状の凹部７０…が設けられており、前記通路６９は、各凹部７０…の１つに連通する。一方、吸気側カムシャフト３０には、オイル通路７１が同軸に設けられており、各吸気側カムホルダ４１…に対応する部分で吸気側カムシャフト３０には、内端をオイル通路７１に通じさせる連通孔７２…がその外端を吸気側カムシャフト３０の外面に開口させるようにして設けられており、各吸気側カムホルダ４１…および吸気側カムシャフト３０間には、前記連通孔７２…を介して潤滑用のオイルが供給される。

また上部ホルダ３８…とともに吸気側カムホルダ４１…を構成するキャップ３９…の下面には、前記凹部７０…に通じる通路を上部ホルダ３８…の上面との間に形成する凹部７３…が設けられ、凹部７３…に通じてキャップ３９…に設けられる通路７４…に連なるようにしてオイルジェット６８…がキャップ３９…に取付けられる。

このように吸気側カムシャフト３０を回転自在に支承するようにしてエンジン本体１１に設けられる吸気カムホルダ４６…のキャップ３９…にオイルジェット６８…が取付けられるので、吸気側カムシャフト３０および吸気側カムホルダ４１…間を潤滑するための油路を利用して、充分に高圧かつ充分な量のオイルをオイルジェット６８…から供給することができる。

また第１および第２リンクアーム５８，５９の一端部を吸気側ロッカアーム３１に連結する第１および第２連結軸５１，６３のうち上方の第１連結軸５１側に向けてオイルジェット６８からオイルが供給されるので、第１リンクアーム５８および吸気側ロッカアーム３１間を潤滑したオイルが下方の第２リンクアーム５９側に流下することになる。

しかも可動支軸６０および第２連結軸６３の一部を中間部に臨ませるオイル導入孔７５，７６が、可動支軸６０および第２連結軸６３の軸線を結ぶ直線と直交する方向で第２リンクアーム５９に設けられており、各オイル導入孔７５，７６の一端は第１連結軸５１側に向けて開口している。したがって第１リンクアーム５８から下方に流下したオイルが、第２リンクアーム５９と、可動支軸６０および第２連結軸６３との間に効果的に導かれることになり、簡単かつ部品点数を少なくした潤滑構造で、吸気側ロッカアーム３１と、第１および第２リンクアーム５８，５９との連結部、ならびに第２リンクアーム５９および可動支軸６０間をともに潤滑して円滑な動弁作動を保証することができる。

コントロール軸６１は、一列に並ぶ複数気筒に共通にエンジン本体１１に支承される単一のものであり、吸気側ロッカアーム３１の両側に配置されるウエブ６１ａ，６１ａと、両ウエブ６１ａ，６１ａの基端部外面に直角に連なってエンジン本体１１に回動可能に支承されるジャーナル部６１ｂ，６１ｂと、両ウエブ６１ａ，６１ａ間を結ぶ連結部６１ｃとを各気筒毎に有してクランク形状に構成される。

このコントロール軸６１は、その回動軸線すなわちジャーナル部６１ｂ…の軸線に沿う方向から見てその少なくとも一部、この実施例ではウエブ６１ａ…の一部が第２リンクアーム５９と重ねるように配置されるものであり、可動支軸６０は、両ウエブ６１ａ，６１ａ間を結ぶようにしてコントロール軸６１に連結される。

コントロール軸６１の各ジャーナル部６１ｂ…は、エンジン本体１１のシリンダヘッド１４に結合される上部ホルダ３８…と、上部ホルダ３８に下方から結合される下部ホルダ７７…との間で回動可能に支承される。下部ホルダ７７…は、上部ホルダ３８…に締結されるようにしてシリンダヘッド１４とは別体に形成されており、シリンダヘッド１４の上面には、下部ホルダ７７…を配置するための凹部７８…が設けられる。

しかも上部および下部ホルダ３８…，７７…と、ジャーナル部６１ｂ…との間にはローラベアリング７９…が介装されるものであり、このローラベアリング７９…は、複数のウエブ６１ａ，６１ａ…および連結部６１ｃ…を有して複数気筒に共通なコントロール軸６１のジャーナル部６１ｂ…と、上部および下部ホルダ３８…，７７…との間に介装するために半割り可能とされる。

ところで、上部および下部ホルダ３８…，７７…には、コントロール軸６１のウエブ６１ａ…側に突出するコントロール軸用支持ボス部８０…が、前記ジャーナル部６１ａを貫通せしめるべく形成される。一方、吸気側カムホルダ４１…を協働して構成すべく相互に結合された上部ホルダ３８…およびキャップ３９…には、吸気側カムシャフト３０を貫通せしめるカムシャフト用支持ボス部８１…が吸気側ロッカアーム３１…に向けて突出するようにして形成されており、上部ホルダ３８…には、コントロール軸用支持ボス部８０…およびカムシャフト用支持ボス部８１…間を結ぶリブ８２…が一体に突設される。

前記リブ８２…内には、ローラベアリング７９…側にオイルを導く通路８３…が、上部ホルダ３８…の上面の凹部７０…に通じるようにして設けられる。

ところで、排気側動弁装置３３が排気側ロッカアーム３６の揺動支持部を、排気側ロッカアーム３６の排気弁２１…への連動、連結部よりも外側に配置するようにしてシリンダヘッド１４に配設されるのに対し、上記吸気側動弁装置２８は、その吸気側ロッカシャフト５７および可動支軸６０…を、吸気側ロッカアーム３１…の吸気弁２０…への連動、連結部よりも内側に配置するようにしてシリンダヘッド１４に配設される。

しかも吸気側および排気側動弁装置２８，３３間でシリンダヘッド１４には、燃焼室１７に臨むようにしてシリンダヘッド１４に取付けられる点火プラグ８６を挿入せしめるプラグ筒８７が取付けられるのであるが、このプラグ筒８７は、上方に向かうにつれて排気側動弁装置３３に近接するように傾斜して配置される。

而して吸気側動弁装置２８におけるコントロール軸６１は、吸気弁２０…と、前記プラグ筒８７…との間で、連結部６１ｃ…外面を前記プラグ筒８７…に対向させるようにして配置されることになるが、連結部６１ｃ…の外面には、プラグ筒８７…との干渉を回避するための逃げ溝８８…が形成される。

ところで吸気弁２０…が閉弁状態にあるときに第２リンクアーム５９を吸気側ロッカアーム３１に連結する第２連結軸６３は、コントロール軸６１のジャーナル部６１ｂ…と同軸上にあり、コントロール軸６１がジャーナル部６１ｂ…の軸線まわりに揺動すると、可動支軸６０はジャーナル部６１ｂ…の軸線を中心とする円弧上を移動することになる。

図９および図１０において、コントロール軸６１が備えるジャーナル部６１ｂ…の１つは、ヘッドカバー１５に設けられた支持孔８９から突出するものであり、このジャーナル部６１ｂの先端にコントロールアーム９１が固定され、該コントロールアーム９１がシリンダヘッド１４の外壁に取付けられたアクチュエータモータ６２によって駆動される。すなわちアクチュエータモータ６２により回転するねじ軸９２にナット部材９３が噛み合っており、ナット部材９３にピン９４で一端を枢支された連結リンク９５の他端が、ピン９６，９６を介してコントロールアーム９１に連結される。したがってアクチュエータモータ６２を作動せしめると、回転するねじ軸９２に沿ってナット部材９３が移動し、ナット部材９３に連結リンク９５を介して連結されたコントロールアーム９１によってジャーナル部６１ｂ…まわりにコントロール軸６１が揺動することで、可動支軸６０が変位することになる。

ヘッドカバー１５の外壁面に、例えばロータリエンコーダのような回転角センサ９７が設けられており、そのセンサ軸９７ａの先端にセンサアーム９８の一端が固定される。コントロールアーム９１には、その長手方向に沿って直線状に延びるガイド溝９９が形成されており、そのガイド溝９９にセンサアーム９８の他端に設けた連結軸１００が摺動自在に嵌合する。

ねじ軸９２、ナット部材９３、ピン９４、連結リンク９５、ピン９６，９６、コントロールアーム９１、回転角センサ９７、センサアーム９８および連結軸１００は、シリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５の側面にボルト１０２…で取付けられるケース１０１内に収納され、ケース１０１の開放端面を覆うカバー１０３がねじ部材１０４…でケース１０１に取付けられる。

前記リフト可変機構３２において、アクチュエータモータ６２でコントロールアーム９１が図９で示す位置から反時計方向に回動すると、コントロールアーム９１に連結されたコントロール軸６１も反時計方向に回動し、可動支軸６０が下降する。この状態で吸気側カムシャフト３０の吸気側動弁カム２９でローラ５０が押圧されると、吸気側ロッカシャフト５７、第１連結軸５１、第２連結軸６３および可動支軸６０を結ぶ四節リンクが変形して吸気側ロッカアーム３１が下方に揺動し、タペットねじ４９，４９が吸気弁２０のステム２０ａ…を押圧し、吸気弁２０…を低リフトで開弁する。

アクチュエータモータ６２でコントロールアーム９１が図９の実線位置に回動すると、コントロールアーム９１に連結されたコントロール軸６１が時計方向に回動し、可動支軸６０が上昇する。この状態では吸気カムシャフト３０の吸気側動弁カム２９でローラ５０が押圧されると、前記四節リンクが変形して吸気側ロッカアーム３１が下方に揺動し、タペットねじ４９，４９が吸気弁２０…のステム２０ａを押圧し、吸気弁２０…が高リフトで開弁する。

次にこの実施例の作用について説明すると、吸気弁２０…の開弁リフト量を連続的に変化させるためのリフト可変機構３２において、第１および第２リンクアーム５８，５９の一端部は、一対の吸気弁２０…に連動、連結される弁連結部３１ａを有する吸気側ロッカアーム３１に並列して相対回動可能に連結され、第１リンクアーム５８の他端部がエンジン本体１１に支持される吸気側ロッカシャフト５７で回動可能に支承され、第２リンクアーム５９の他端部は変位可能な可動支軸６０で回動可能に支承されている。

したがって可動支軸６０を無段階に変位させることで吸気弁２０…のリフト量を無段階に変化させることが可能であり、スロットル弁を不要として吸気量を制御することが可能である。しかも第１および第２リンクアーム５８，５９の一端部が吸気側ロッカアーム３１に回動可能として直接連結されており、両リンクアーム５８，５９を配置するスペースを少なくして動弁装置のコンパクト化を図ることができ、吸気側動弁カム２９からの動力が吸気側ロッカアーム３１のローラ５０に直接伝達されるので吸気側動弁カム２９に対する優れた追従性を確保することができる。また吸気側カムシャフト３０の軸線に沿う方向での吸気側ロッカアーム３１、第１および第２リンクアーム５８，５９の位置をほぼ同一位置に配置することができ、吸気側カムシャフト３１の軸線に沿う方向での吸気側動弁装置２８のコンパクト化を図ることができる。

また第１リンクアーム５８の一端部は第１連結軸５１を介して吸気側ロッカアーム３１に回動可能に連結され、ローラ５０が第１連結軸５１を介して吸気側ロッカアーム３１に軸支されるので、第１リンクアーム５８の一端部の吸気側ロッカアーム３１への回動可能な連結、ならびに前記ローラ５０の吸気側ロッカアーム３１への軸支を共通の第１連結軸５１で達成するようにして、部品点数の低減化を図るとともに吸気側動弁装置２８をよりコンパクト化することができる。

吸気側および排気側動弁装置２８，３３のうちリンク可変機構３２を備える吸気側動弁装置２８では、吸気側ロッカシャフト５７および可動支軸６０が、吸気側ロッカアーム３１の吸気弁２０…への連動、連結部よりも内側に配置され、排気側動弁装置３３が備える排気側ロッカアーム３６の揺動支持部が、排気側ロッカアーム３６および排気弁２１…の連動、連結部よりも外側に配置されているので、燃焼室１７をコンパクト化して良好な燃焼を得るべく吸気弁２０…および排気弁２１…の挟み角α（図１参照）を小さく設定しても、シリンダヘッド１４の大型化を回避しつつ吸気側および排気側動弁装置２８，３３の相互干渉を回避することができる。

また排気側動弁装置３３は、排気側動弁カム３４を有する排気側カムシャフト３５と、排気側動弁カム３５に従動して揺動すべく排気側ロッカシャフト４３を介してエンジン本体１１に揺動可能に支承されるとともに排気弁２１…に連動、連結される排気側ロッカアーム３６とを備え、吸気側および排気側動弁装置２８，３３間に配置されるプラグ筒６８が、上方に向かうにつれて排気側動弁装置３３に近接するように傾斜してシリンダヘッド１４に取付けられているので、プラグ筒６８を吸気側および排気側動弁装置２８，３３との干渉を回避するように配置して、シリンダヘッド１４全体のより一層のコンパクト化に寄与することができる。

ところで吸気側動弁装置２８のリンク可変機構３２において、可動支軸６０が連結されるコントロール軸６１は、クランク形状に構成されるものであり、コントロール軸６１をコンパクト化した上で該コントロール軸６１の支持剛性を高め、吸気弁２０…のリフト量可変制御を精密に行うことが可能となる。しかもコントロール軸６１は、吸気側ロッカアーム３１の両側に配置されるウエブ６１ａ，６１ａと、両ウエブ６１ａ，６１ａの基端部外面に直角に連なってエンジン本体１１に回動可能に支承されるジャーナル部６１ｂ，６１ｂと、両ウエブ６１ａ、６１ａ間を結ぶ連結部６１ｃとを有してクランク形状に構成され、可動支軸６０が、両ウエブ６１ａ，６１ａ間を結ぶようにしてコントロール軸６１に連結されるので、コントロール軸６１への可動支軸６０の連結強度を高めることができる。またコントロール軸６１は、吸気側ロッカアーム３１の両側でエンジン本体１１に支承されるものであり、両持ち支持によりコントロール軸６１の支持剛性をより高め、吸気弁２０…のリフト量可変制御をより精密に行うことが可能となる。

また単一の前記コントロール軸６１が、一列に並ぶ複数気筒に共通にしてエンジン本体１１に支承されるので、部品点数の増大を回避してエンジンＥのコンパクト化を図ることができる。しかも第２リンクアーム５９およびコントロール軸６１は、コントロール軸６１の回動軸線に沿う方向から見てその少なくとも一部を重ねるように配置されるので、吸気弁２０…のリフト量を可変とするためのリフト可変機構３２をコンパクト化することができる。

前記コントロール軸６１のジャーナル部６１ｂ…は、エンジン本体１１のシリンダヘッド１４に結合される上部ホルダ３８…と、上部ホルダ３８…に下方から結合される下部ホルダ７７…との間で回動可能に支承されるものであり、コントロール軸６１のエンジン本体１１への組付け性向上を図ることができ、またシリンダヘッド１４とは別体である下部ホルダ７７…が、上部ホルダ３８…に締結されるので、コントロール軸６１を支持するにあたってのシリンダヘッド１４の設計自由度を増大することができる。

また上部および下部ホルダ３８…，７７…と、ジャーナル部６１ｂ…との間に、半割り可能なローラベアリング７９…が介装されるので、コントロール軸６１の支持部での摩擦損失を低減しつつ、コントロール軸６１の組付け性を高めることができる。

また相互に結合された上部および下部ホルダ３８…，７７…には、コントロール軸６１のウエブ６１ａ…側に突出するコントロール軸用支持ボス部８０…が形成され、コントロール軸用支持ボス部８０…を貫通するジャーナル部６１ｂ…が上部および下部ホルダ３８…，７７…間で回動可能に支承されるので、コントロール軸６１の支持剛性をより一層高めることができる。

また上部ホルダ３８…と、上部ホルダ３８…に上方から結合されるキャップ３９…に、吸気側ロッカアーム３１に向けて突出するカムシャフト用支持ボス部８１…が形成されており、吸気側カムシャフト３０が、カムシャフト用支持ボス部８１…を貫通して上部ホルダ３８…およびキャップ３９…間に回転可能に支承されるので、吸気側カムシャフト３０を支持するための部品点数を最小限に抑えつつ、吸気側カムシャフト３０のシリンダヘッド１４への組付け性向上を図ることができるとともに吸気側カムシャフト３０の支持剛性を高めることができる。

さらにコントロール軸用支持ボス部８０…およびカムシャフト用支持ボス部８１…間を結ぶリブ８２…が上部ホルダ３８…に突設されているので、コントロール軸６１および吸気側カムシャフト３０の支持剛性をさらに高めることができる。

ところで、コントロール軸６１は、吸気弁２０…と、シリンダヘッド１４に設けられるプラグ筒８７との間に、連結部６１ｃの外面をプラグ筒８７に対向させるようにして配置されており、前記連結部６１ｃの外面に、プラグ筒８７との干渉を回避するための逃げ溝８８が形成されるので、プラグ筒８７を吸気側動弁装置２８側により近接させて配置することを可能とし、エンジンＥのコンパクト化が可能となる。

吸気側動弁装置２８の吸気側ロッカアーム３１では、その弁連結部６１ａの相互に反対側の面に、互い違いとなる肉抜き部５３，５４，５４が形成されるので、吸気側ロッカアーム３１の軽量化を図ることが可能である。

しかも吸気側ロッカアーム３１の型成形時に各肉抜き部５３，５４，５４も形成されるのであるが、相互に隣接する肉抜き部５３，５４；５３，５４の抜き勾配が相互に逆方向であることから相互に隣接する肉抜き部５３，５４；５３，５４の内側面は同一方向に傾斜することになり、したがって相互に隣接する肉抜き部５３，５４；５３，５４間で吸気側ロッカアーム３１に形成される壁部３１ｄ，３１ｄの厚みは略均等となるものであり、略均等な厚みの壁部３１ｄ，３１ｄによって吸気側ロッカアーム３１の剛性を維持することができる。

また吸気側動弁装置２８は、吸気弁２０…のリフト量を無段階に可変とするリフト可変機構３２を備えるので、部品点数が比較的多くなり、吸気側動弁装置２８の重量増大の原因ともなりがちなリフト可変機構３２を有する吸気側動弁装置２８にあっても、吸気側ロッカアーム３１の軽量化を図ることで吸気側動弁装置２８の軽量化を可能とし、限界回転数の増大を図ることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

エンジンの部分縦断面図であって図２の１−１線断面図である。 図１の２−２線断面図である。 図２の３−３線断面図である。 図１の要部拡大図である。 吸気側ロッカアームを図４の５矢視方向からみた底面図である。 図４の６−６線断面図である。 リフト可変機構の斜視図である。 図４の８−８線断面図である。 図２の９−９線矢視図である。 図９の１０矢視方向から見た斜視図である。

符号の説明

１１・・・エンジン本体
１４・・・シリンダヘッド
２０・・・機関弁としての吸気弁
２９・・・動弁カム
３０・・・カムシャフト
３１・・・ロッカアーム
３８・・・上部ホルダ
３９・・・キャップ
５０・・・カム当接部としてのローラ
５７・・・固定支軸としての吸気側ロッカシャフト
５８・・・第１リンクアーム
５９・・・第２リンクアーム
６０・・・可動支軸
６１・・・コントロール軸
６１ａ・・・ウエブ
６１ｂ・・・ジャーナル部
６１ｃ・・・連結部
６２・・・駆動手段としてのアクチュエータモータ
７７・・・下部ホルダ
７９・・・ローラベアリング
８０・・・コントロール軸用支持ボス部
８１・・・カムシャフト用支持ボス部
８２・・・リブ
８７・・・プラグ筒
８８・・・逃げ溝

Claims (11)

1. 動弁カム（２９）に当接するカム当接部（５０）を有して機関弁（２０）に連動、連結されるロッカアーム（３１）と、該ロッカアーム（３１）に一端部が回動可能に連結されるとともに他端部がエンジン本体（１１）の固定位置に固定支軸（５７）を介して回動可能に支承される第１リンクアーム（５８）と、前記ロッカアーム（３１）に一端部が回動可能に連結される第２リンクアーム（５９）と、第２リンクアーム（５９）の他端部を回動可能に支承する可動支軸（６０）と、クランク形状に構成されて前記可動支軸（６０）に連結されるとともに前記可動支軸（６０）の軸線と平行な軸線まわりに回動することを可能としてエンジン本体（１１）に支承されるコントロール軸（６１）と、前記可動支軸（６０）を角変位させるべく前記コントロール軸（６１）に連結される駆動手段（６２）とを備えてなるエンジンの動弁装置であって、
   前記コントロール軸（６１）は、前記ロッカアーム（３１）の両側に配置される対をなすウエブ（６１ａ）と、その両ウエブ（６１ａ）の基端部外面に直角に連なってエンジン本体（１１）に回動可能に支承されるジャーナル部（６１ｂ）と、そのジャーナル部（６１ｂ）に対しオフセットした位置で前記両ウエブ（６１ａ）間を結ぶ連結部（６１ｃ）とを有してクランク形状に構成されると共に、該連結部（６１ｃ）の一側において前記両ウエブ（６１ａ）間に、その間を結ぶように前記可動支軸（６０）が設けられ、
   前記コントロール軸（６１）の回動軸線に沿う方向から見て前記第２リンクアーム（５９）及び前記ロッカアーム（３１）が前記両ウエブ（６１ａ）の一部と重なるように、前記連結部（６１ｃ）の一側において該両ウエブ（６１ａ）間に第２リンクアーム（５９）及びロッカアーム（３１）の各一部が配置されることを特徴とする、エンジンの動弁装置。
2. 前記コントロール軸（６１）が、前記ロッカアーム（３１）の両側でエンジン本体（１１）に支承されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁装置。
3. 一列に並ぶ複数気筒の前記可動支軸（６０）に共通に連結される単一の前記コントロール軸（６１）が、エンジン本体（１１）に支承されることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの動弁装置。
4. 前記コントロール軸（６１）のジャーナル部（６１ｂ）が、エンジン本体（１１）のシリンダヘッド（１４）に結合される上部ホルダ（３８）と、上部ホルダ（３８）に下方から結合される下部ホルダ（７７）との間で回動可能に支承されることを特徴とする請求項１記載のエンジンの動弁装置。
5. 前記上部ホルダ（３８）と、該上部ホルダ（３８）に上方から締結されるキャップ（３９）とで、前記動弁カム（２９）を有するカムシャフト（３０）を回転自在に支承するカムホルダ（４１）が構成されることを特徴とする請求項４記載のエンジンの動弁装置。
6. 前記シリンダヘッド（１４）と別体の前記上部ホルダ（３８）が、前記シリンダヘッド（１４）に締結されることを特徴とする請求項５記載のエンジンの動弁装置。
7. 前記上部および下部ホルダ（３８，７７）と、前記ジャーナル部（６１ｂ）との間に、半割り可能なローラベアリング（７９）が介装されることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のエンジンの動弁装置。
8. 相互に結合された上部および下部ホルダ（３８，７７）に、前記ウエブ（６１ａ）側に突出するコントロール軸用支持ボス部（８０）が形成され、該コントロール軸用支持ボス部（８０）を貫通する前記ジャーナル部（６１ｂ）が上部および下部ホルダ（３８，７７）間で回動可能に支承されることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のエンジンの動弁装置。
9. 前記キャップ（３９）に、前記ロッカアーム（３１）側に突出するカムシャフト用支持ボス部（８１）が形成され、前記カムシャフト（３０）が、前記カムシャフト用支持ボス部（８１）を貫通して前記上部ホルダ（３８）およびキャップ（３９）間に回転可能に支承されることを特徴とする請求項５記載のエンジンの動弁装置。
10. 前記コントロール軸用支持ボス部（８０）および前記カムシャフト用支持ボス部（８１）間を結ぶリブ（８２）が前記上部ホルダ（３８）に突設されることを特徴とする請求項９記載のエンジンの動弁装置。
11. 前記コントロール軸（６１）が、前記機関弁（２０）と、シリンダヘッド（１４）に設けられるプラグ筒（８７）との間に、前記連結部（６１ｃ）の外面を前記プラグ筒（８７）に対向させるようにして配置され、前記連結部（６１ｃ）の外面に、プラグ筒（８７）との干渉を回避するための逃げ溝（８８）が形成されることを特徴とする請求項１記載のエンジンの動弁装置。

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