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JP2007040291A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

内燃機関の可変動弁装置 Download PDF

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JP2007040291A JP2006047658A JP2006047658A JP2007040291A JP 2007040291 A JP2007040291 A JP 2007040291A JP 2006047658 A JP2006047658 A JP 2006047658A JP 2006047658 A JP2006047658 A JP 2006047658A JP 2007040291 A JP2007040291 A JP 2007040291A
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Abstract

【課題】既存のシリンダヘッドの構造を大きく変更させることなく適用可能にしてコストの低減化を図りつつ適正なバルブリフト量を確保し得る可変動弁装置を提供する。
【解決手段】カムシャフト5に設けられた駆動カム5aの回転に伴いリンクアーム21とロッカアーム23及びリンク部材24を介して弁作動部材8を揺動させることによりカム面20aを介して各吸気弁3,3を開閉作動させるようになっている。前記弁作動部材は、カムシャフトの外周を迂回するように湾曲形成された湾曲部位16を有し、上端の枢支部19が制御軸29の同軸部29aを揺動支点として揺動自在に支持されている一方、前記ロッカアームの中央部位が制御軸の制御カム30を揺動支点として揺動自在に支持されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、吸気弁や排気弁である機関弁のバルブリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置に関する。
従来の内燃機関の可変動弁装置としては、以下の特許文献1や2に記載されたものが知られている。
特許文献1に記載された可変動弁装置は、内燃機関のカムシャフトに設けられた駆動カムが旋回レバー(弁作動部材)を揺動させることによって吸気弁をスイングアームを介して開閉作動させると共に、前記弁作動部材に曲線ディスク(偏心カム)を当接させて、この偏心カムを回転させることにより前記弁作動部材の揺動支点を変更させて、前記吸気弁のバルブリフト量を可変制御するようになっている。
一方、特許文献2に記載された可変動弁装置は、本出願人が先にしたもので、外周に駆動偏心カムが設けられた駆動軸と、該駆動軸の外周に回転自在に支持されたカムシャフトに設けられて、吸気弁を開閉作動させる揺動カムと、一端部がリンクアームを介して前記駆動偏心カムに回転自在に連係され、他端部がリンク部材を介して前記揺動カムに回転自在に連係されたロッカアームと、機関前後方向に配設された制御軸に設けられて、前記ロッカアームの揺動支点を変化させる制御カムとを備えている。
そして、機関運転状態に応じてアクチュエータにより前記制御軸を介して制御カムを回転制御することにより、ロッカアームの揺動支点を変化させ、これによって、前記揺動カムが吸気弁のリフト量を変化させるようになっている。
特表2004−521234号公報 特開2005−9330号公報
しかしながら、前者の可変動弁装置にあっては、前記カムシャフトに設けられた駆動カムと吸気弁との間に、前記弁作動部材や偏心カムなどのリフト可変機構を介在させて、前記吸気弁の軸心に対してカムシャフトを十分に離間させた位置に設けている。したがって、前記カムシャフトを、前記リフト可変機構が設けられていないシリンダヘッド上の特定の位置に配置しなければならない。
このため、前記シリンダヘッドとして一般的な既存のシリンダヘッドのレイアウトをそのまま用いることができず、構造上、大幅な変更が余儀なくされる。この結果、可変動弁装置の製造コストが高騰してしまうおそれがある。
一方、後者の可変動弁装置にあっては、リンクアームにより駆動カムから揺動カムに動力が伝達されるようになっているため、カムシャフトの配設位置などのレイアウトは比較的自由度があるものの、ロッカアームと揺動カムの2つの部材がそれぞれ異なった揺動支点を介して揺動するようになっているため、例えば加工誤差や組み付け誤差などに起因して該各揺動支点の位置が正規の位置からずれが生じている場合には、かかる両者の位置ずれがリフト可変機構による吸気弁のバルブリフト量に影響してしまい、所望のバルブリフト量が得られなくなってしまうおそれがある。
本発明は、前記各従来の可変動弁装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項1に記載の発明は、クランクシャフトから回転駆動力が伝達され、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、機関の運転状態に応じて回転制御され、回転軸心と同心の同軸部及び回転軸心から偏心した制御カムとを有する制御軸と、前記駆動カムの回転運動が変換された揺動力によって前記制御カムを揺動支点として揺動する揺動部材と、該揺動部材から伝達された揺動力によって前記同軸部を中心として揺動して機関弁を開閉作動させる弁作動部材と、を備えたことを特徴としている。
この発明によれば、前記揺動部材と弁作動部材とは、同じ制御軸の同軸部と制御カムをそれぞれ揺動支点として揺動運動するため、揺動部材と弁作動部材の各揺動支点の位置ずれの発生を防止できる。このため、機関弁のリフト量に影響を与えることなく、常に所望のリフト量を得ることが可能になる。
請求項2に記載の発明は、基本的な構成は請求項1の発明と同様であり、ことなるところは、前記揺動部材は、前記制御カムに揺動自在に支持されていると共に、前記弁作動部材は、一端側が前記制御軸に揺動自在に支持されて、該揺動部材と弁作動部材とはほぼ同じ揺動支点となり、前記揺動部材の姿勢位置に応じて前記弁作動部材が前記駆動軸の周りを揺動して機関弁のバルブリフト量とバルブタイミングを可変制御することを特徴としている。
したがって、請求項1の発明と同様に、揺動部材と弁作動部材のそれぞれの揺動支点の位置ずれの発生を防止でき、機関弁のバルブリフト量に影響を与えることがなく、所望のバルブリフト量を得ることができると共に、駆動軸自体の配設位置の自由度が向上して、該駆動軸の位置を一般的な内燃機関のシリンダヘッドに対するカムシャフトの取り付け位置とほぼ同じ位置に配設することが可能になる。
請求項3に記載の発明は、基本構成は請求項1の発明と同様であって、異なるところは、弁作動部材と機関弁が当接するカムフォロアと、を少なくとも有し、駆動軸と前記カムフォロアとの離間距離を、制御軸とカムフォロアとの離間距離よりも短く形成したことを特徴としている。
この発明によれば、可変動弁装置を設けたことにより、駆動軸がカムフォロアから乖離しないで済むため、駆動軸を回転させるためのプーリやチェーンなどの位置が大きく変わらず、もって内燃機関の大型化やレイアウト性の悪化を防止できる。
請求項4に記載の発明は、同じく基本構成は請求項1の発明と同様であって、異なるところは、 該揺動部材から伝達された揺動力によって前記同軸部を中心に揺動してカムフォロアを介して機関弁を開閉作動させる弁作動部材と、を少なくとも有し、前記駆動軸と前記カムフォロアとの離間距離を、前記制御軸とカムフォロアとの離間距離よりも短く形成したことを特徴としている。
したがって、この発明も請求項3の発明と同様な作用効果が得られる。
以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態は、一気筒当たり2つの吸気弁を備えた多気筒内燃機関に適用されている。
図1〜図3は請求項1にかかる発明の第1の実施形態を示し、シリンダヘッド1内に形成された一対の吸気ポート2、2を開閉する一気筒当たり2つの吸気弁3,3と、シリンダヘッド1の上端部に軸受部材4を介して機関前後方向に回転自在に支持された駆動軸であるカムシャフト5と、一端側が前記吸気弁3,3の各ステムエンド3a、3aに当接した各スイングアーム6、6と、シリンダヘッド1に保持されて、前記スイングアーム6の他端側が当接する各油圧ラッシアジャスタ7、7と、前記カムシャフト5を迂回するように配置されて、前記各スイングアーム6、6を介して各吸気弁3,3を開閉作動させる一対の弁作動部材8,8と、該弁作動部材8,8を介して前記各吸気弁3,3のバルブリフトを可変にするリフト可変機構9とを備えている。
前記各吸気弁3は、バルブガイド11を介してシリンダヘッド1に摺動自在に保持されていると共に、各ステムエンド3aの近傍に設けられた各スプリングリテーナ12とシリンダヘッド1の内部上面との間に弾接された各バルブスプリング13によって閉方向に付勢されている。
前記カムシャフト5は、シリンダヘッド1の上端面に一体に有する平板ブロック状の軸受部1aの軸受溝と前記軸受部材4の下面に形成された軸受溝との間に回転自在に支持され、外周に1つの駆動カム5aが一体に設けられており、このカムシャフト5の配置構成は汎用性のある一般的な構成になっている。つまり、吸気弁3の軸線Qの延長線の近傍に配置されている。また、前記駆動カム5aは、その軸心Xがカムシャフト5の軸心Yから径方向へ偏心していると共に、外周のカムプロフィールが通常のほぼ円形状に形成されている。
前記各スイングアーム6は、中央に形成された保持孔6a内に設けられたローラ軸14にローラ15がボールベアリングを介して回転自在に支持されていると共に、一端部の下面が各吸気弁3のステムエンド3aに当接し、他端部の円弧状下面が油圧ラッシアジャスタ7のプランジャ7cの球状頭部に当接している。
前記油圧ラッシアジャスタ7は、周知の構造のものであって、シリンダヘッド1の円柱状保持溝内に固定された有底円筒状のボディ7a内に、下部に連通路を有する筒状リテーナ7bが固定されていると共に、該リテーナ7bの上部に前記プランジャ7cが上下摺動自在に設けられている。また、前記リテーナ7bの内部に油圧室7dが形成されていると共に、ボディ7aの底部に前記連通路を開閉するチェック弁7eを介して開閉される高圧室7fが形成されている。また、前記油圧室7dには、シリンダヘッド1内に形成された油通路1bから油圧が供給されるようになっている。
そして、前記プランジャ7cの下降に伴い油圧室7dの作動油がチェック弁7eを押し開いて高圧室7fに油圧が供給されて、プランジャ7cを上昇させることにより、スイングアーム6の一端部と各吸気弁3のステムエンド3aとの隙間を零調整するようになっている。
前記各弁作動部材8は、図1〜図3に示すように、金属プレス材によって側面ほぼL字形状に折曲形成されていると共に、前記駆動カム5aに対して左右対称位置に配置されており、この各弁作動部材8の上下長手方向のほぼ下端近傍の位置に、前記カムシャフト5の外周面を迂回するように湾曲状に折曲された湾曲部位16が形成されている。
また、この各湾曲部位16の上方位置には、連結用孔17がそれぞれ貫通形成されており、この両連結用孔17に、各弁作動部材8を互いに連結する連結軸18の両端部がCリングを介して挿入配置されている。また、各弁作動部材8の最上端位置には、上方に開口したほぼC字形状の枢支部19が一体に設けられている。
この枢支部19は、図4にも示すように、後述する制御軸29の外周面に嵌合して取り付けられるもので、中央に制御軸29の外周面に嵌合する円形状の嵌合孔19aが形成されていると共に、該嵌合孔19a軸心から径方向外側に向かって平行な切欠部19b、19bが形成されている。
前記湾曲部位16は、前述のように、内面16aがカムシャフト5の外周面を迂回するように湾曲状に折曲形成され、下端部に前記スイングアーム6の各ローラ15の上面を転動するカム部20を一体に有している。このカム部20は、細長い平板状のほぼ横く字形状に形成され、下面にほぼ平坦な湾曲状のカム面20aが形成されている。このカム面20aは、湾曲部位16の下端に結合された基端部側が曲率半径の小さな湾曲状に形成されていると共に、凹状のほぼ中央位置から薄肉な先端部側に亘って曲率半径の大きななだらかな曲面状に形成され、前記基端部側がリフト面20bに形成されている一方、先端部側がベースサークル面20cとして形成されている。
前記リフト可変機構9は、前記駆動カム5aと各弁作動部材8との間に設けられて、カムシャフト5の回転力を前記各弁作動部材8に伝達する伝達機構と、該伝達機構の姿勢を機関運転状態に応じて変化させる制御機構とから構成されている。
前記伝達機構は、一端部が駆動カム5aに回転自在に連係するリンクアーム21と、一端部が前記リンクアーム21にピン22を介して回動自在に連結されたロッカアーム23と、該ロッカアーム23の他端部と各弁作動部材8とを前記連結軸18を介して回動自在に連結するリンク部材24とから構成されている。
前記リンクアーム21は、雨滴状に形成されて、一端部に前記駆動カム5aが回転自在に嵌合保持される大径な嵌合孔21aが形成されている一方、他端部には前記ピン22が挿通するピン孔が貫通形成されている。
前記ロッカアーム23は、側面ほぼく字形状に形成され、比較的大径なほぼ中央部に制御機構の後述する制御カム30が回転自在に挿入保持される円形状のカム孔23aが形成されていると共に、一端部に前記ピン22が挿通されるピン挿通孔が形成されている一方、平板状の他端部に後述のアジャスト機構のアジャストボルト26が挿通するボルト挿通孔23bが上下方向に貫通形成されている。
前記リンク部材24は、図1及び図5にも示すように、金属プレス材を折曲形成して横断面ほぼコ字形状に形成されて対向側縁が連結部によって連結された平行な2枚の長板状に形成され、両端部に軸挿通孔24a、24bがそれぞれ貫通形成されている。また、一端部がアジャスト機構を介して前記ロッカアーム23の他端部に連結されていると共に、他端部が前記軸挿通孔24bに挿通した前記連結軸18を介して弁作動部材8のほぼ中央に回転自在に連結されている。
前記アジャスト機構は、図1及び図5に示すように、一端部が前記リンク部材24の軸挿通孔24aに挿通されたピン軸25に連結されたアジャストボルト26と、該アジャストボルト26の頭部26a端面とロッカアーム23の他端部との間に介装されたシム27と、アジャストボルト26の先端部に螺着するナット28とから構成されている。前記アジャストボルト26の頭部26aの下部に前記ピン軸25が挿通されるピン孔26bが穿設されている。また、前記シム27は、ワッシャ状に形成されて、その肉厚の異なるものを適宜選択することによって、前記リンク部材24の長さを調整して吸気弁3のバルブリフト量を微調整できるようになっている。
前記制御機構は、機関の前後方向へカムシャフト5と平行に配設された制御軸29と、該制御軸29の両弁作動部材8,8間に配置された制御カム30と、機関運転状態に応じて前記制御軸29の回転位置を制御する電動アクチュエータ31とを備えている。
前記制御軸29は、内部中空状に形成されて、軸方向の所定部位が前記軸受部材4にカムシャフト1と一緒に回転自在に軸受けされていると共に、前記制御カム30の両側には、制御軸29の回転軸心Pと同心に形成されて前記各嵌合孔19a、19aを介して弁作動部材8の上端部を回転自在に支持する2つの同軸部29a、29aを有している。また、該同軸部29a、29aの軸方向の外側には、前記弁作動部材8の切欠部19b、19bが嵌入する二面幅部29b、29bがそれぞれ形成されている。そして、弁作動部材8の枢支部19を、前記両切欠部19b、19bを介して二面幅部29b、29bを通過させ、ここを通過させた後に、図2及び図3に示すように、嵌合孔19a、19aを介して同軸部29a、29a方向へ移動させることによって、該同軸部29a、29aに揺動自在に支持することになる。
前記制御カム30は、制御軸29に一体に有し、各気筒毎に1つ設けられていると共に、外形がほぼ円形状に形成されてその軸心P1が前記制御軸29の回転軸心Pよりも僅かに偏心した位置に配置されている。また、この制御カム30は、外径が前記ロッカアーム23のカム孔23aの内径よりも僅かに小さく設定されて、ロッカアーム23の揺動支点になっている。
そして、前記カムシャフト5の軸心Xから前記スイングアーム6のローラ15のローラ軸14の軸心との離間距離は、前記制御軸の軸心Pから前記ローラ軸14の軸心までの距離よりも十分に短くなっている。
なお、前記軸受部材4は、両端部が2本のボルト4a、4aによってシリンダヘッド1の前記軸受部1aに上方から共締め固定されている。
また、電動アクチュエータ31は、図外の電動モータと減速機とから構成されて、機関運転状態に応じて前記制御軸29を正逆回転制御して所定の回転位置に保持するようになっており、前記電動モータは電子コントローラ32によって回転駆動制御されている。
前記電子コントローラ32は、クランク角センサやスロットル開度センサ、水温センサ、エアーフローメータなどの各種のセンサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を演算などにより検出し、この検出信号を介して前記電動モータに制御電流を出力するようになっている。
以下、本実施形態の作用について説明する。まず、各吸気弁3,3の開閉動作について説明すれば、図外のクランクシャフトからカムシャフト5に伝達された回転力は、駆動カム5aに伝達されて、この駆動カム5aが偏心回転すると、かかる偏心回転をリンクアーム21が往復運動に変換してロッカアーム23に伝達する。
ロッカアーム23は、前記往復運動によって前記制御カム30を中心に揺動し、この揺動力がアジャスト機構を介してリンク部材24に伝達され、このリンク部材24に伝達された揺動力が連結軸18を介して両方の弁作動部材8にそれぞれ同期して伝達される。
この各弁作動部材8,8は、前記枢支部19の嵌合孔19aを介して同軸部29aを中心に揺動すると、この反対側のカム部20のカム面20aが前記スイングアーム6のローラ15をバルブスプリング13のばね力に抗して下方へ押圧しながら該ローラ15上を基端部と先端部間を転動する。これによって、各吸気弁3を開閉作動させる。
次に、リフト可変機構9の動作を説明すると、まず、機関のアイドリング運転時などの低回転低負荷運転域では、この運転状態を検出した電子コントローラ32によって電動アクチュエータ31が回転駆動して前記制御軸29を所定の回転位置に制御する。これにより、前記制御カム30は、図1及び図6に示すように、軸心P1が制御軸29の軸心Pより上方となる位置に回転して該制御カム30の肉厚部30aが図中左上方位置に回転保持される。これによって、ロッカアーム23の姿勢位置が、前記肉厚部30aの移動位置側に移動して弁作動部材8から離れる位置になる。
このため、弁作動部材8は、同軸部29aを中心に図示のように反時計方向へ僅かに回動して、カムシャフト5から離間する方向へ回動する。これによって、前記カム部20のカム面20aのローラ15に対する当接位置が、該カム面20aのほぼ中央からベースサークル面20c寄りに移動する。
したがって、前記各吸気弁3,3は、そのリフト量が小さく制御され、これによって燃費の向上と機関回転の安定化が図れる。
一方、機関高回転高負荷領域に移行すると、この運転状態を検出した電子コントローラ32によって電動アクチュエータ31が回転駆動して前記制御軸29を例えば右方向へ回転させる。これにより、前記制御カム30は、図7に示すように、その軸心P1が制御軸29の軸心Pより下方位置に移動して制御カム30の肉厚部30aが図中右下方位置に回転保持される。これによって、ロッカアーム23の姿勢位置が、前記肉厚部30aの移動位置側に移動して弁作動部材8側寄りの位置になる。
このため、各弁作動部材8は、同軸部29aを中心に今度は図示のように時計方向へ僅かに回動しカムシャフト5に近接する方向へ回動する。このとき、湾曲部位16の円弧状内面16aで移動が吸収された状態になり、カムシャフト5との干渉が確実に回避される。これによって、前記カム部20のカム面20aのローラ15に対する当接位置が、該カム面20aのほぼ中央からリフト面20b寄りに移動する。
したがって、前記各吸気弁3,3は、そのリフト量が大きく制御され、これによって出力の向上が図れる。
また、この実施形態では、前記ロッカアーム23と弁作動部材8とは、同じ制御軸29の各同軸部29aと制御カム30とをそれぞれ揺動支点として揺動運動するため、ロッカアーム23と弁作動部材8の各揺動支点の位置ずれの発生を防止できる。このため、吸気弁3,3のリフト量に影響を与えることなく、常に所望のリフト量を得ることが可能になる。
さらに、この実施形態では、前述のように、弁作動部材8の湾曲部位16によって前記カムシャフト5を迂回した形で取り付けることが可能になるため、シリンダヘッド1に対するカムシャフト5を一般的な配置構成と変わりない位置に配置することができる。
すなわち、前記弁作動部材8が湾曲部位16を介してカムシャフト5を避けて迂回した形で湾曲状に折曲されつつ各吸気弁3,3のステムエンド3a、3aに当接していることから、前記カムシャフト5の配設位置を一般のシリンダヘッドに対して大きく変更する必要がなく、前記弁作動部材8とリフト可変機構9をカムシャフト5付近に配置するだけでリフト量を可変にすることができる。この結果、製造作業が容易になると共に、製造コストの大幅な低減化が図れる。
また、前記弁作動部材8とリフト可変機構9は、カムシャフト5のほぼ上方にコンパクト配置できるので、一般のシリンダヘッドにみられるスパークプラグや、近年高性能化のためにハイポート化している吸排気ポートに対して干渉しにくくなり、特に吸気ポートをハイポート化して内燃機関の出力向上に効果的である。
すなわち、弁作動部材8とリフト可変機構9とを、駆動軸5の上方に配置するためには、駆動軸5に対して制御軸29が上方に配置されたレイアウトがより好ましいのである。つまり、前述したように、図1や図13の左側に配置されるスパークプラグと図中右側下部に記載された吸気ポート2がハイポート化して垂直に近い角度で立ち上がった内燃機関になると、自ずとシリンダヘッド1の上方の空間領域は狭くなる。この空間領域になるべく既存のレイアウトを変更しないように効率良く弁作動部材8やリフト可変機構9を配置するには、本実施形態のように、制御軸29を駆動軸5よりも上方に配置することによってはじめて達成することが可能になるのである。
これによって、シリンダヘッド1の構造を大きく変更したり、複雑にすることがなく、既存のシリンダヘッドを用いることが可能になることから、製造コストの低減化がさらに促進できる。
さらに、内燃機関の種類によっては、駆動軸5に設けられる図外のスプロケットや該スプロケット内に設けられたバルブタイミング制御装置が設けられているが、これらスプロケットなどの径方向の大きさを考えると、制御軸29よりも駆動軸5の方が上方に位置していると、これらの部材の径方向の大きさによって内燃機関の高さが嵩張ってしまうおそれがある。
そこで、本実施形態では、前述のように、制御軸29を駆動軸5の上方位置に配置したことによって、内燃機関の高さを可及的に低く抑えることが可能になるのである。
すなわち、前述のように、前記カムシャフト5の軸心Xから前記スイングアーム6のローラ15のローラ軸14の軸心との離間距離は、前記制御軸29の軸心Pから前記ローラ軸14の軸心までの距離よりも十分に短くなっているため、カムシャフト5がスイングアーム6のローラ15から乖離しないで済むため、カムシャフト5を回転させるためのプーリやチェーンなどの位置が既存のもと比較して大きく変わることがない。もって内燃機関の大型化やレイアウト性の悪化を防止できる。
なお、前記カムシャフト5からスイングアーム6までの距離と、制御軸29からスイングアーム15までの距離を比較するには、必ずしも、前記カムシャフト軸心Xなどからローラ軸15の軸心までにする必要はなく、例えば、カムシャフト5の外周面からローラ14の外周面との距離と、制御軸29の外周面からローラ14の外周面までの距離などのように任意の位置を比較することも可能である。
また、前述のように、カム部20の剛性の低い先端部側(ベースサークル面20c側)が最小リフトになるように形成し、かつ、剛性の高い基端部(リフト面20b側)で大バルブリフトとなるように形成したため、吸気弁3,3のバルブリフトに応じて増加するばね荷重を受けやすい構成になっている。この結果、弁作動部材8の軽量化が図れると共に、摩耗の発生を防止でき、耐久性の向上が図れる。
さらに、この実施形態では、各吸気弁3,3の開弁作動中、つまりカム部20のカム面20aがリフト面20b側でスイングアーム6を押し下げた際に、バルブスプリング13のばね反力が、弁作動部材8から枢支部19を介して制御軸29に斜め上方からピン22方向へ作用するが、一方、駆動カム5aのカムリフト力が、リンクアーム21とロッカアーム23を介して制御軸29に対し前記バルブスプリング13のばね反力とほぼ反対側の下方から斜め上方へ作用する。
このため、制御軸29で受ける両方の荷重が互いに相殺されて、該制御軸29に対する過大な荷重の伝達を回避することが可能になる。
これにより、制御軸29に作用する荷重が低減するため、該制御軸29の曲げモーメントも小さくなるので、該制御軸29の小径化や軽量化が図れると共に、電動アクチュエータ31の小型化も図ることができる。
また、1気筒当たり2つの弁作動部材8、8を、前記一つの駆動カム5aによって揺動させるようにしたため、構造の簡素化が図れる。
前記各弁作動部材8,8は、前記駆動カム5aに対して左右対称位置に配置したため、各吸気弁3,3を介してバルブスプリング13のばね力が前記各弁作動部材8,8に均等に作用することから装置の傾きを防止することが可能になる。この結果、各吸気弁3,3のリフト量のばらつきを防止できる。
前記制御軸29に、前記弁作動部材8,8の各枢支部19,19を下方から支持させるようにしたため、制御軸29に対する各弁作動部材8,8を外側の下方から容易に組み付けることが可能になる。
また、各弁作動部材8に作用するバルブスプリング13などの荷重は各枢支部19,19を介して制御軸29で支持するようにしたため、簡単な構造で各嵌合孔19aの内面(支持面)の面圧を下げることができ、該支持面の摩耗を軽減できる。
さらに、各弁作動部材8は、制御軸29を中心に揺動運動をするため、カム面20aは円弧を描くことになり、ベースサークル面20c側で零バルブリフトの正確なベースサークルを形成でき、油圧ラッシアジャスタ7の高さを安定して規制することができる。
前記各弁作動部材8を、前記各枢支部19を介して油圧ラッシアジャスタ7により前記制御軸29の方向へ押圧するため、制御軸29に対する各弁作動部材8の組み付け作業が容易になる。
さらに、前記アジャスト機構のシム27の肉厚を適宜変更することによって、各カム面20aによる各吸気弁3のリフト量を微調整することができるため、1気筒内の両吸気弁3及び各気筒間の各吸気弁3のリフトのばらつきの発生を防止することが可能になる。これによって、機関回転の安定化や燃焼効率の向上を図ることができる。
図8及び図9は前記各スイングアーム6や油圧ラッシアジャスタ7を廃止して直動式のバルブリフター33を設けたものである。このバルブリフター33は、頂面にほぼ三角形状の一対の支持ブラケット33a、33aが一体に形成されていると共に、該各支持ブラケット33aに両端部が支持されたローラ軸34にニードルベアリングを介してローラ35が回転自在に設けられている。このローラ35の外周面には、前記弁作動部材8のカム面20aが転接自在に当接している。
したがって、先の実施形態よりも構造が簡素化されて、製造コストの低減化などが図れる。
図10及び図11は第2の実施形態を示し、前記連結軸18を廃止して、ロッカアーム23の他端部側を二股状に形成し、該各両他端部23c、23cにそれぞれ2つのアジャスト機構とリンク部材24,24を介して弁作動部材8,8に回転自在に連結したものである。
前記各リンク部材24は、二股状の下端部が前記各弁作動部材8のほぼ中央位置を挟持状態に配置されて、短尺なピン36,36を介して弁作動部材8に回転自在に連結されている。他の構成は第1の実施形態と同様である。
したがって、この実施形態によれば、単一な制御カム30などによって全体の構造の簡素化が図れるなど第1の実施形態と同様な作用効果が得られるが、特に各弁作動部材8,8を連結軸ではなく各アジャスト機構及びリンク部材24,24を介してそれぞれ連結したため、各吸気弁3,3のバルブリフトを各アジャスト機構によって個々に微調整することができる。この結果、バルブリフトのばらつきをさらに効果的に低減することが可能になる。
図12は第3の実施形態を示し、カムシャフト5に対して一気筒当たり左右2つの駆動カム5a、5aが設けられており、この各駆動カム5a、5aに2つのリンクアーム21、21が連結され、さらにこのリンクアーム21,21に2つのロッカアーム23、23がピン22,22を介してそれぞれ回転自在に連結されている。
前記各ロッカアーム23,23は、各カム孔23a、23aが形成された中央部から延びる他端部23c、23cの先端側が互いに近接するように傾斜状に形成されている。また、該各ロッカアーム23、23の他端部23c、23cは、第2の実施形態と同じく各アジャスト機構やリンク部材24,24を介して各弁作動部材8,8に連結されている。
また、前記各ロッカアーム23,23が分離されていることから、該ロッカアーム23,23の間に、前記カムシャフト5と制御軸29を一緒に軸受けする一つの軸受部材4が設けられている。他の構成は第2の実施形態と同様である。
したがって、この実施形態によれば、各吸気弁3,3のバルブリフトを各アジャスト機構によって個別的に微調整できることなど、第2の実施形態と同様な作用効果が得られることは勿論のこと、各駆動カム5a、5aを個々に設けたため、それぞれのカムプロフィールを任意に設定して各吸気弁3,3のバルブリフト特性を個別に設定することが可能になる。
また、前記各ロッカアーム23,23の各他端部23c、23cを、それぞれの中央部に対して平面傾斜状となるようにオフセット状態に形成しているが、該ロッカアーム23,23の各他端部23c、23cの斜め反対側に位置する各一端部に各駆動カム5a、5aから各リンクアーム21,21を介して揺動荷重が伝達されても、軸方向幅を有するロッカアーム23,23の中央部で支持することができるため、該各ロッカアーム23,23の軸方向への倒れを防止することが可能になる。
また、前記軸受部材4を、各ロッカアーム23,23間のほぼ中央位置に配置したため、制御軸29に対する支持剛性が高くなって、各ロッカアーム23,23に伝達される駆動カム5a、5aからの揺動荷重やバルブスプリング13,13からのばね力による制御軸29の撓み変形や振動の発生を十分に防止できる。これによって、各制御軸29の撓み変形などによる各吸気弁3,3のバルブリフト特性の歪みを抑制できる。
図13〜図15は請求項3にかかる実施形態を示し、カムシャフト5の外周面に、吸気弁3毎にそれぞれ2つの駆動カム5a、5aが一体に設けられ、該各駆動カム5aは、そのカムプロフィールがそれぞれ同一の一般的な雨滴状に形成されている。
また、制御軸29には、各吸気弁3,3に対してそれぞれ一対の制御カム30が軸方向に所定間隔をもって一体に設けられていると共に、該各一対の制御カム30の間に、制御軸29と同心の同軸部29aがそれぞれ形成されている。
一方、各ロッカアーム23は、プレス成形によって横断面ほぼコ字形状に折曲形成されていると共に、側面ほぼ円弧状に形成された両側壁が一端部側から他端部側に渡って漸次幅広状に形成されている。また、一端部の外側に前記各駆動カム5a、5aの外周面に転動する各左右一対のローラ40、40がローラ軸41、41を介して回転自在に設けられていると共に、他端部に前記各2つの制御カム30にそれぞれ嵌合する比較的大径な円形状のそれぞれ2つの支持孔42が形成されており、この各支持孔42を介して前記制御カム30を中心に揺動自在に支持されている。
前記各ロッカアーム23,23の長手方向のほぼ中央位置には、支持孔43、43が幅方向に沿ってそれぞれ貫通形成されていると共に、該支持孔43,43に連結軸44,44が挿通配置されている。また、この連結軸44,44には、図16にも示すように、中央外周に環状の凹溝を有する支持ローラ45、45が回転自在に支持されている。
各弁作動部材8は、ほぼ中央部位がカムシャフト1を迂回する各湾曲部位16が形成されているなど、前記各実施形態の構造とほぼ同一であるが、上端部の枢支部19に切欠部などがなく円弧状の嵌合溝19aが形成され、該嵌合溝19aの内面が摺接する前記各同軸部29a、29aを中心に揺動自在に支持されている。また、この各弁作動部材8の長手方向のほぼ中央位置にそれぞれ第2連結ピン47が挿通されるピン孔46がそれぞれ貫通形成されている。
そして、前記ロッカアーム23,23と各弁作動部材8,8とは、リンク部材24、24によってそれぞれの内側で連結されている。すなわち、前記各リンク部材24,24は、プレス成形によって横断面ほぼコ字形状に形成され、両端部には、前記第1連結ピン44,44と第2連結ピン47,47がそれぞれ挿通するピン孔24a、24a、24b、24bが穿設され、前記各連結ピン44,47を介して各リンク部材24によって各ロッカアーム23と各弁作動部材8のそれぞれのほぼ中央部が内側から回転自在に連結されている。
また、前記ロッカアーム23,23は、各一端部側、つまり各ローラ40,40が捩りばね48、48のばね力によって前記各駆動カム5aの外周面方向へ付勢されている。
具体的に説明すれば、前記各捩りばね48は、一端部48aが軸受部材4を構成するシリンダヘッド1上に載置固定された枠状ブラケット4bの上部に係止固定されていると共に、他端部48bが前記各支持ローラ45の凹溝内に弾持させて、ロッカアーム23の各ローラ40を、図13の矢印で示すように駆動カム5aの外周面に強制的に押し付けるようになっている。また、前記各捩りばね48は、そのばね分力がさらに前記支持ローラ45を介して前記各リンク部材24を、図13の矢印に示すようにほぼ軸線から上方向へ押圧するようになっていると共に、各ロッカアーム23を各制御カム30方向へ押圧するようになっている。
また、前記制御軸29は、電子コントローラ32からの制御電流によって電動アクチュエータ31によって回転制御されるようになっていることは、前記各実施形態と同様である。
したがって、この実施形態によれば、各吸気弁3の開閉動作は、カムシャフト1の回転駆動に伴って各駆動カム5aが回転すると、このリフト力が前記捩りばね48のばね力を介して各ロッカアーム23のローラ40に伝達されて該各ロッカアーム23を、各制御カム30を中心に揺動させる。この揺動力が各リンク部材24に伝達されて各弁作動部材8を、前記同軸部29aを中心に揺動させる。
ここで、図13のリンク部材24は、ロッカアーム23と弁作動部材8とをこれらの部材で囲まれた内側に配置して連結しているが、内側に限らず、外側から配置する形状としても良く、いずれにしてもロッカアーム23と弁作動部材8とを連結していれば良い。
これによって、各弁作動部材8のカム面20aがスイングアーム6のローラ15の外周面を転接して各吸気弁3を開閉作動させる。
ここで、図14では、駆動軸5に設けられた駆動カム5aが、弁作動部材8とは同軸上で分離された配置関係にあるが、弁作動部材8が駆動カム5に対して迂回した形状、例えば、湾曲した部位を有している、または湾曲した形状に形成した場合には、この湾曲された領域に駆動カム5aを配置することも可能である。この場合には、例えば駆動カム5aの側面と弁作動部材8の側面とがほぼ同一平面上に配置された位置関係となる場合もあり、弁作動部材8を駆動カム5aに対して駆動軸5の軸線方向に異なった位置に配置するだけでなく、軸線方向の同じ位置に配置することも可能である。つまり、駆動カム5aと弁作動部材8が軸上でオフセットされた位置関係にない場合も成立する。
また、リフト可変機構9による各吸気弁3のバルブリフト量を可変にする動作は、前記各実施形態とほぼ同様であって、機関が例えば低回転低負荷域の場合は、図13及び図17に示すように、電動アクチュエータ31によって制御軸29を介して制御カム30が所定回転位置に保持されて、肉厚部30aが図中右下方位置になる。これにより、ロッカアーム23は、他端部側の支持孔42を介して僅かに時計方向へ回動した姿勢になり、各リンク部材24が各弁作動部材8を反時計方向へ回動させる。これによって、ローラ15に対するカム面20aの当接位置がベースサークル面20c側に移動して、各吸気弁3のバルブリフト特性が小リフトとなるように制御される。
一方、機関が例えば高回転高負荷域に移行すると、図18に示すように、制御カム30の肉厚部30aが上方に回転移動して各ロッカアーム23を僅かに反時計方向へ回動させる。これによって、各弁作動部材8が、各リンク部材24を介して時計方向へ僅かに回動してローラ15に対するカム面20aの当接位置がリフト面20b側に移動する。したがって、各吸気弁3のバルブリフト特性が大リフトとなるように制御される。
また、この実施形態によれば、前記各弁作動部材8の湾曲部位16によってカムシャフト3を迂回した形になることから、前記各実施形態と同様な作用効果が得られ、特に、一般的なシリンダヘッド1の構造を変更することなく本実施形態を適用することが可能になるため、製造コストの高騰を抑制することが可能になる。
また、各捩りばね48によって、それぞれのロッカアーム23の各ローラ40を駆動カム5aの外周面に弾接させることができるため、駆動カム5aの回転力の伝達効率が向上する。
しかも、前述したように、捩りばね48のばね力が、支持ローラ45を介してロッカアーム23のほぼ中間位置に作用して、ロッカアーム23の一端側を駆動カム5aの外周面に付勢していることから、吸気弁3の開閉作動時に発生する弁作動部材8の慣性力によってロッカアーム23のローラ15が駆動カム5aの外周面から離間しようとする力を直接的に抑制することが可能になる。
この結果、前記制御カム30は、バルブリフトを小さくする方向に付勢されて、該制御カム30に作用する交番トルクの負のトルクを小さくすることができる。つまり、捩りばね48のばね力が、前記矢印で示したように、ローラ40から駆動カム5a方向と、支持ローラ45からリンク部材24方向、及びロッカアーム23の支持孔42を介して制御軸29から弁作動部材8の軸方向へ分力されるので、前記制御軸29に対する捩りばね48全体のばね荷重の発生を抑制できる。これにより、該制御軸29を回転制御する前記電動アクチュエータ31の振動や振動騒音の発生を低減させることができる。
また、捩りばね48の他端部48bを前記支持ローラ45の円環状凹溝に弾接させたため、弁作動部材8の姿勢が変化しても捩りばね48の摺動を支持ローラ45で受けることができるため、捩りばね48のフリクションや摩耗を低減でき、また、該捩りばね48の付勢力を常に安定化させることができる。
また、前記リンク部材24の一端部とロッカアーム23との連結箇所に第1の実施形態と同じ構造のアジャスト機構を設けることも可能である。このアジャスト機構は、頭部26bのピン孔にピン軸43が挿通されるアジャストボルト26と、ワッシャ状のシム27と、ナット28とから構成されて、肉厚の異なる前記シム27を交換することによって、前記リンク部材24の長さを変更して、カム部20とローラ15を介して各吸気弁3のリフト量を微調整できるようになっている。
また、前記捩りばね48は、その位置を任意に設定することが可能であり、例えば、図20に示すように、捩りばね48の他端部48bをロッカアーム23の一端部のローラ軸41に設けられた支持ローラ49に弾接させて、駆動カム5a方向へ付勢することもできる。
このように、捩りばね48を支持ローラ49に弾接させることによって、該捩りばね48の付勢力が前記制御カム30に対して殆ど作用しなくなる。このため、制御軸29の駆動(回転)エネルギーを捩りばね48のばね力によって減少されることがなくなるので、該駆動エネルギーを可及的に小さくすることが可能になる。
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明を排気弁側に適用することも可能である。また、前記付勢手段として捩りばねに代えてコイルスプリングを用いることも可能であり、この場合はコイルスプリングの一端部をロッカアーム23の一端部側の上面側から弾接させるように配置する。
また、本実施例の制御カム30は、制御軸29の外径よりも大径のものを示したが、制御軸29の外径よりも小径のいわゆるクランクカムとすることも可能である。
前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
請求項(1)前記駆動軸を、前記機関弁の軸線近傍に配置し、該弁作動部材の所定部位を、前記駆動軸を迂回するように湾曲状に形成したことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
請求項(2)前記弁作動部材を、前記駆動カムに対して前記駆動軸の軸線方向へ異なった位置に配置したことを特徴とする請求項(1)に記載の内燃機関の可変動弁装置。
前記請求項(1)及び(2)に記載の発明によれば、弁作動部材の湾曲部位によって、該弁作動部材を駆動軸から避けた状態に配置できるため、該駆動軸の配設位置の自由度が向上して、該駆動軸の位置を一般的な内燃機関のシリンダヘッドにおけるカムシャフトの位置とほぼ同じ位置に配設することが可能になる。この結果、この発明を適用するに当たり、既存のシリンダヘッドのレイアウトを利用することができるので、製造作業が容易になると共に、製造コストの高騰を抑制することができる。
請求項(3)クランクシャフトから回転駆動力が伝達され、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
機関の運転状態に応じて回転制御され、回転軸心と同心の同軸部及び回転軸心から偏心した制御カムとを有する制御軸と、
一端側が前記駆動カムの外周面に当接して回転運動が伝達され、他端側が前記制御カムを揺動支点として揺動する揺動部材と、
該揺動部材から内側のリンクを介して伝達された揺動力によって前記同軸部を中心として揺動して機関弁を開閉作動する弁作動部材と、
前記揺動部材の一端側を駆動カムの外周面方向へ付勢する付勢手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
この発明も、請求項1の発明と同様な作用効果が得られると共に、揺動部材の一端側が付勢手段によって駆動カム側に付勢するようになっているため、機関弁の開閉作動時に発生する弁作動部材の慣性力による揺動部材の一端側と駆動カムの外周面との離間しようとする力を直接的に抑制することが可能になる。
この結果、前記制御カムは、バルブリフトを小さくする方向に付勢されて、該制御カムに作用する交番トルクの負のトルクを小さくすることができるので、制御軸を回転制御するアクチュエータの振動を低減させることができる。
請求項(4)前記弁作動部材は、所定部位が前記駆動軸を迂回するように湾曲状に形成され、該湾曲部位を介して前記駆動軸の周りを揺動して機関弁のバルブリフト量とバルブタイミングを可変制御することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の可変動弁装置。
この発明も前記請求項2に記載の発明と同様な作用効果が得られる。
請求項(5)機関運転状態に応じて機関弁のバルブリフト量とバルブタイミングとを制御する可変動弁装置であって、
クランク軸の回転駆動力が伝達され、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
機関運転状態に応じて回転制御され、回転中心と同心上の同軸部及び回転中心から偏心した制御カムとを有する制御軸と、
前記駆動カムの回転運動が変換された揺動力によって前記制御カムを揺動支点として揺動する揺動部材と、
該揺動部材から伝達された揺動力によって前記同軸部を中心に揺動して機関弁を開閉作動させる弁作動部材と、を有し、
前記揺動部材と弁作動部材が前記制御軸上に保持されていると共に、前記駆動軸を前記制御軸よりも機関弁側の下方に配置したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
この発明によれば、前記揺動部材と弁作動部材とは、同じ制御軸の各同軸部と制御カムとをそれぞれ揺動支点として揺動運動し、しかも、制御軸は、駆動軸からほぼ鉛直方向の上側に配置されていることから、揺動部材と弁作動部材の各揺動支点の位置ずれの発生を防止できる。このため、機関弁のリフト量に影響を与えることなく、常に所望のリフト量を得ることが可能になる。
また、駆動軸が制御軸の下方に位置していることから、駆動軸に設けられる他の装置である例えばスプロケットなどを装置全体の高さ内に納めることが可能になる。
請求項(6)前記弁作動部材は、前記駆動軸の周りを揺動するように一部を湾曲状に形成し、または駆動軸の周りを迂回するように揺動する形状に形成したことを特徴とする請求項3または(5)に記載の内燃機関の可変動弁装置。
この発明によれば、弁作動部材が駆動軸の周りを迂回した形で湾曲していることから、装置の上下方向や幅方向の大きさを可及的に小さくすることが可能になる。
請求項(7)前記弁作動部材の一端側に、前記制御軸の同軸部に対して外周側ほぼ径方向から取り付け可能な取付部を設けると共に、前記制御カムを制御軸に一体に設けたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
弁作動部材の一端側を、取付部を介して制御軸の同軸部に外周側の径方向から取り付けることができるため、制御カムを予め制御軸に一体に成形することが可能になる。つまり、弁作動部材の一端側を制御軸の軸方向の端部側から挿入させて取り付ける場合は、予め制御軸に一体に設けられている制御カムが邪魔になって軸方向へ移動できないが、この発明の場合は径方向から取り付けられるので、制御カムを一体に設けても何ら障害にならない。
請求項(8)前記弁作動部材の前記制御軸が挿通される挿通孔の周壁に、前記制御軸の同軸部に対して径方向から係入可能な切欠部を形成したことを特徴とする請求項(7)に記載の内燃機関の可変動弁装置。
請求項(9)前記駆動カムを前記駆動軸の軸心から偏心した外周面が円形状に形成すると共に、該駆動カムが摺動自在に嵌合したリンクアームを、前記揺動部材の一端側に揺動自在に連結したことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
請求項(10)前記揺動部材の他端側と弁作動部材とを揺動自在に連結するリンク部材を備えたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
請求項(11)前記弁作動部材の一端側に、揺動自在に設けられたスイングアームに当接するカム部を有すると共に、前記スイングアームの揺動部に前記機関弁を当接させたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
請求項(12)前記スイングアームの前記弁作動部材のカム部に当接する当接部にローラを設けたことを特徴とする請求項(11)に記載の内燃機関の可変動弁装置。
請求項(13)前記弁作動部材を、前記駆動軸とスイングアームとの間を揺動しながら摺動するように配置したことを特徴とする請求項(11)に記載の内燃機関の可変動弁装置。
請求項(14)前記駆動軸を、前記機関弁の軸線近傍に配置する一方、
前記弁作動部材を、前記駆動カムに対して前記駆動軸の軸線方向に異なった位置に配置すると共に、該弁作動部材の所定部位を、前記駆動軸を迂回するように湾曲状に形成したことを特徴とする請求項(3)に記載の内燃機関の可変動弁装置。
請求項(15)前記リンクの一端側を前記揺動部材の長手方向のほぼ中央に枢支する一方、他端側を前記弁作動部材の長手方向のほぼ中央位置に枢支し、前記付勢手段を前記揺動部材の一端側からほぼ軸方向に沿って付勢させたことを特徴とする請求項(3)または請求項(14)に記載の内燃機関の可変動弁装置。
請求項(16)前記駆動カムと当接する揺動部材の一端側に支持ローラを設けると共に、前記付勢手段を前記支持ローラに弾接させて駆動カム方向に付勢したことを特徴とする請求項(15)に記載の内燃機関の可変動弁装置。
この発明によれば、付勢手段をローラに直接弾接させることによって、該付勢手段の付勢力が前記制御カムに対して殆ど作用しなくなる。このため、制御軸の駆動エネルギーを付勢手段によって減少されることがなくなるので、該駆動エネルギーを可及的に小さくすることが可能になる。
本発明に係る可変動弁装置の第1の実施形態を一部断面して示す側面図である。 本実施形態の正面図である。 本実施形態の要部平面図である。 本実施形態に供される制御軸と弁作動部材との要部分解斜視図である。 本実施形態に供されるアジャスト機構の分解斜視図である。 本実施形態の最小バルブリフト制御時の作用説明図である。 本実施形態の最大バルブリフト制御時の作用説明図である。 他の実施形態に供されるバルブリフターを示す斜視図である。 同バルブリフターに弁作動部材のカム部が当接した状態を示す要部断面図である。 第2の実施形態を一部断面して示す正面図である。 同第2の実施形態の要部平面図である。 第3の実施形態を一部断面して示す正面図である。 請求項3に対応する実施形態を一部断面して示す側面図である。 本実施形態を一部断面して示す正面図である。 本実施形態の各構成部品の分解斜視図である。 本実施形態に供される捩りばねとローラとの弾接状態を示す要部正面図である。 本実施形態の最小バルブリフト制御時の作用説明図である。 本実施形態の最大バルブリフト制御時の作用説明図である。 本実施形態にアジャスト機構を設けた状態を示す要部側面図である。 本実施形態において捩りばねの他端部の異なる弾接位置を示す要部側面図である。
符号の説明
1…シリンダヘッド
3…吸気弁(機関弁)
5…カムシャフト
5a…駆動カム
8…弁作動部材
9…リフト可変機構
16…湾曲部位
19…円弧部
21…リンクアーム
23…ロッカアーム(揺動部材)
24…リンク部材
29…制御軸(揺動支点)
30…制御カム(揺動支点)

Claims (4)

  1. クランクシャフトから回転駆動力が伝達され、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
    機関の運転状態に応じて回転制御され、回転軸心と同心の同軸部及び回転軸心から偏心した制御カムとを有する制御軸と、
    前記駆動カムの回転運動が変換された揺動力によって前記制御カムを揺動支点として揺動する揺動部材と、
    該揺動部材から伝達された揺動力によって前記同軸部を中心として揺動して機関弁を開閉作動させる弁作動部材と、
    を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
  2. クランクシャフトから回転駆動力が伝達される駆動軸に設けられた駆動カムと、
    機関の運転状態に応じて回転が制御される制御軸に該制御軸の回転中心から偏心した位置に設けられた制御カムと、
    前記駆動カムの回転運動が変換された揺動力によって前記制御カムを揺動支点として揺動する揺動部材と、
    該揺動部材から伝達された揺動力を介して機関弁を開閉作動させる弁作動部材と、を備え、
    前記揺動部材は、前記制御カムに揺動自在に支持されていると共に、前記弁作動部材は、一端側が前記制御軸に揺動自在に支持されて、該揺動部材と弁作動部材とはほぼ同じ揺動支点となり、前記揺動部材の姿勢位置に応じて前記弁作動部材が前記駆動軸の周りを揺動して機関弁のバルブリフト量とバルブタイミングを可変制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
  3. 機関運転状態に応じて機関弁のバルブリフト量とバルブタイミングとを制御する可変動弁装置であって、
    クランク軸の回転駆動力が伝達され、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
    機関運転状態に応じて回転制御され、回転中心と同心上の同軸部及び回転中心から偏心した制御カムとを有する制御軸と、
    前記駆動カムの回転運動が変換された揺動力によって前記制御カムを揺動支点として揺動する揺動部材と、
    該揺動部材から伝達された揺動力によって前記同軸部を中心に揺動する弁作動部材と、
    該弁作動部材に当接し、前記機関弁を開閉作動させるカムフォロアと、を少なくとも有し、
    前記駆動軸と前記カムフォロアとの離間距離を、前記制御軸とカムフォロアとの離間距離よりも短く形成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
  4. 機関運転状態に応じて機関弁のバルブリフト量とバルブタイミングとを制御する可変動弁装置であって、
    クランク軸の回転駆動力が伝達され、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
    機関運転状態に応じて回転制御され、回転中心と同心上の同軸部及び回転中心から偏心した制御カムとを有する制御軸と、
    前記駆動カムの回転運動が変換された揺動力によって前記制御カムを揺動支点として揺動する揺動部材と、
    該揺動部材から伝達された揺動力によって前記同軸部を中心に揺動してカムフォロアを介して機関弁を開閉作動させる弁作動部材と、を少なくとも有し、
    前記駆動軸と前記カムフォロアとの離間距離を、前記制御軸とカムフォロアとの離間距離よりも短く形成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009287551A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Hyundai Motor Co Ltd 可変バルブリフト装置
JP2010019179A (ja) * 2008-07-11 2010-01-28 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関の可変動弁装置
US7836861B2 (en) 2007-02-22 2010-11-23 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Variable valve mechanism for internal combustion engine
JP2011052643A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Otics Corp 可変動弁機構
US8079332B2 (en) 2008-01-22 2011-12-20 Hyundai Motor Company Continuous variable valve lift apparatus
KR101209723B1 (ko) * 2010-06-25 2012-12-07 현대자동차주식회사 연속 가변 밸브 리프트 장치
WO2013057804A1 (ja) * 2011-10-19 2013-04-25 日鍛バルブ株式会社 連続可変バルブリフト装置

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4907416B2 (ja) * 2007-04-23 2012-03-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の可変動弁装置
US8001936B2 (en) * 2007-07-04 2011-08-23 Hitachi, Ltd. Control apparatus for internal combustion engine and control method therefor
JP2009074414A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Hitachi Ltd 内燃機関の可変動弁システム及び可変動弁装置
KR100957153B1 (ko) * 2008-03-27 2010-05-11 현대자동차주식회사 가변 밸브 리프트 장치
KR100969074B1 (ko) * 2008-04-14 2010-07-09 현대자동차주식회사 연속 가변 밸브 리프트 장치
US20100071649A1 (en) 2008-09-23 2010-03-25 Eaton Corporation Ball plunger for use in a hydraulic lash adjuster and method of making same
JP5313644B2 (ja) * 2008-11-26 2013-10-09 株式会社オティックス 可変動弁機構
JP5119233B2 (ja) * 2009-12-16 2013-01-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の可変動弁装置
US8555842B2 (en) 2010-05-11 2013-10-15 Eaton Corporation Cold-formed flat top plunger for use in a hydraulic lash adjuster and method of making same
JP5801747B2 (ja) * 2012-04-10 2015-10-28 株式会社オティックス 可変動弁機構
US9133735B2 (en) 2013-03-15 2015-09-15 Kohler Co. Variable valve timing apparatus and internal combustion engine incorporating the same
DE102014100748B4 (de) * 2014-01-23 2017-04-27 Pierburg Gmbh Übertragungsanordnung für einen mechanisch steuerbaren Ventiltrieb sowie mechanisch steuerbarer Ventiltrieb
JP6428715B2 (ja) * 2016-07-06 2018-11-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0693816A (ja) * 1992-09-16 1994-04-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の動弁機構
JPH1136833A (ja) * 1997-07-22 1999-02-09 Otix:Kk 可変動弁機構

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10123186A1 (de) 2001-05-12 2002-11-14 Bayerische Motoren Werke Ag Ventiltrieb-Vorrichtung zur variablen Hubverstellung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine
JP2003172113A (ja) * 2001-12-04 2003-06-20 Hitachi Unisia Automotive Ltd 内燃機関の動弁装置
JP2005009330A (ja) 2003-06-17 2005-01-13 Hitachi Unisia Automotive Ltd 内燃機関の可変動弁装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0693816A (ja) * 1992-09-16 1994-04-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の動弁機構
JPH1136833A (ja) * 1997-07-22 1999-02-09 Otix:Kk 可変動弁機構

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7836861B2 (en) 2007-02-22 2010-11-23 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Variable valve mechanism for internal combustion engine
US8079332B2 (en) 2008-01-22 2011-12-20 Hyundai Motor Company Continuous variable valve lift apparatus
JP2009287551A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Hyundai Motor Co Ltd 可変バルブリフト装置
JP2010019179A (ja) * 2008-07-11 2010-01-28 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関の可変動弁装置
JP2011052643A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Otics Corp 可変動弁機構
KR101209723B1 (ko) * 2010-06-25 2012-12-07 현대자동차주식회사 연속 가변 밸브 리프트 장치
US8485149B2 (en) 2010-06-25 2013-07-16 Hyundai Motor Company Continuous variable valve lift apparatus
WO2013057804A1 (ja) * 2011-10-19 2013-04-25 日鍛バルブ株式会社 連続可変バルブリフト装置
KR101391663B1 (ko) 2011-10-19 2014-05-07 니탄 밸브 가부시키가이샤 연속 가변 밸브 리프트 장치
JP5518265B2 (ja) * 2011-10-19 2014-06-11 蔚山大学校産学協力団 連続可変バルブリフト装置
US9027518B2 (en) 2011-10-19 2015-05-12 University Of Ulsan Foundation For Industry Cooperation Continuously variable valve lift device

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