JP4507997B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気バルブあるいは排気バルブの位相を可変する内燃機関の可変動弁装置に関する。

自動車に搭載されるレシプロ式エンジン（内燃機関）の多くは、エンジンの排出ガス対策や燃費低減などの理由から、吸気バルブや排気バルブの位相を変化させる可変動弁装置を搭載することが行われている。

このような可変動弁装置の多くは、カムシャフトに形成されているカムの位相を、ベース円区間とリフト区間とが連なる揺動カムに置き換える構造が用いられる。具体的には、この揺動カムの揺動範囲を変化させることによって、ロッカアームで駆動される吸気バルブや排気バルブの開弁期間、バルブリフト量を連続的に可変させる構造が用いられている。また近時では、特許文献１にも開示されているようにポンピングロスの改善を図るために、カムと揺動カムとの間に、伝達カムを介在させ、同伝達カムを制御シャフトに揺動自在に支持させる構造を用いて、制御シャフトの回動変位で伝達アームを移動させて、該伝達アームとカムとの当接位置の変更を伴いながら、カム変位を揺動カムへ伝達させてバルブ特性を制御、具体的にはバルブの開閉タイミング、開弁期間、バルブリフト量の連続的な可変を行なうようにした技術が提案されている。
特開２００３−２３９７１２号公報

こうした可変動弁装置では、高バルブリフトから低バルブリフトまでの可変範囲の拡大が望まれている。

しかし、バルブ特性の可変範囲を拡大するのは難しい。特に伝達アームを移動させる可変動弁装置は、伝達アームを移動させる範囲が、伝達アームの支持構造上、限界であったり、周囲に配置される機器や部品などで規制されたりする関係で、簡単には可変範囲を拡げることは難しい。

そこで、本発明の目的は、簡単な構造で、バルブ特性の可変範囲の拡大が可能な内燃機関の可変動弁装置を提供する。

請求項１に記載の発明において、上記目的を達成するために、伝達アームは、カムと伝達アームとの接点から伝達アームの揺動支点までを結ぶ距離をＡとし、伝達アームの揺動支点から伝達アームの作用点までを結ぶ距離をＢとしてＢ／Ａ値を定めたとき、吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を大きくした高バルブリフト制御時のときのＢ／Ａ値なるα１と、高バルブリフト制御時よりもリフト量を小さくした低バルブリフト制御時のときのＢ／Ａ値なるα２とが、α１＞α２となる関係にレイアウトした。また、低バルブリフト制御時の揺動カムの揺動角度よりも高バルブリフト制御時の前記揺動カムの揺動角度の方が大きくなる関係に、揺動カムをレイアウトした。

請求項２に記載の発明は、上記目的に加え、上記関係が容易に確保されるよう、揺動カムとの間ですべりを伴いながら、カムの変位が揺動カムに伝わる構成を採用して、揺動カムの入力点を一定とした。

請求項３に記載の発明は、上記目的に加え、高バルブリフト制御時で、より高いバルブリフト量が確保されるよう、α１＞１となるように設定した。

請求項１に記載の発明によれば、伝達アームは、高バルブリフト制御時〜低バルブリフト制御時にしたがい変化するてこ比（レバー比）を利用して、可変範囲の高バルブリフト側では、カムプロフィールに依存するだけのときよりも揺動カムの揺動角度を大きくできる。また可変範囲の低バルブリフト側では、カムのカムプロフィールに依存するときよりも揺動角度を小さくできる。つまり、伝達アームの移動範囲は、そのままでありながら、高バルブリフト側では、より高いバブルリフト量が確保でき、低バルブリフト側では、より小さいバルブリフト量が確保できる。

それ故、カムを変更したり、伝達アームの移動範囲を変更したりせずに、伝達アームのレイアウトを設定するだけの簡単な構造で、バルブ特性の可変範囲を拡大させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、容易に、上記効果をもたらす「α１＞α２」なる伝達アームのレイアウトができる。

請求項３に記載の発明によれば、カムプロフィールだけに依存するときよりも、揺動カムの揺動角度を大きくできるので、高バルブリフト制御時では、より高いバルブリフト量を確保できる。

［第１の実施形態］
以下、本発明を図１〜図９に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。

図１は、多気筒の内燃機関、例えば気筒１ａが直列に並ぶ４気筒のレシプロ式ガソリンエンジンのシリンダヘッド１の全体平面図、図２は同シリンダヘッド１のII−II線に沿う詳細な側断面図を示し、図３は同シリンダヘッド１の一部を拡大して示す平面図、図４は同シリンダヘッド１に搭載された可変動弁装置２０の分解図を示している。

図１ないし図３を参照してシリンダヘッド１について説明すると、シリンダヘッド１の下面には、シリンダブロック１ｃに形成された４つ気筒１ａ（直列に並んでいる）にならって、それぞれ燃焼室２(図２に図示)が形成されている。これら燃焼室２には、それぞれ例えば２個ずつ（一対）、吸気ポート３および排気ポート４（図２だけに図示せず）が形成されている。シリンダヘッド１の上部には、吸気ポート３を開閉する吸気バルブ５、排気ポート４を開閉する排気バルブ６がそれぞれ組み付けてある。吸気バルブ５、排気バルブ６には、いずれもバルブスプリング７で閉方向に付勢される常閉式の往復バルブが用いてある。なお、気筒１ａ内にはピストン１ｂが往復動可能に収めてある（図２だけに二点鎖線で図示）。

図１および図２中８は、シリンダヘッド１の上部に搭載された例えばＳＯＨＣ式の動弁系（一本のカムシャフト１０で吸気バルブ５、排気バルブ６を駆動するもの）を示している。動弁系８について説明すると、１０は、燃焼室２の頭上にシリンダヘッド１の長手方向に回転自在に配設されたカムシャフト、１１はこのカムシャフト１０を挟んだ片側（吸気ポート側）に回動可能に配設された吸気側のロッカシャフト（制御シャフトを兼ねる）、１２はその反対側（排気ポート側）に配設（固定）された排気側のロッカシャフト、１３は例えばロッカシャフト１１とロッカシャフト１２間の上側の地点（ロッカシャフト１２寄り）に配設された支持シャフトを示す。ロッカシャフト１１，１２および支持シャフト１３は、いずれもカムシャフト１０と平行（並行）に配置された軸部材から構成されている。

カムシャフト１０は、エンジンのクランクシャフト（図示しない）からの出力により、図２中の矢印方向に沿って回転駆動される部品である。このカムシャフト１０の各部には、図３に示されるように燃焼室２毎（気筒毎）に、吸気用カム１５（１つ：本願のカムに相当）と排気用カム１６（２つ）が形成されている。吸気用カム１５は燃焼室２の頭上中央に配置され、排気用カム１６，１６はその吸気用カム１５の両側にそれぞれ配置されている。

排気側のロッカシャフト１２には、図１および図２に示されるように排気用カム１６毎（排気バルブ６毎）に、排気バルブ用のロッカアーム１８がそれぞれ回動自在に支持されている。また吸気側のロッカシャフト１１には、一対の吸気用カム１５毎（一対の吸気バルブ毎）に、可変動弁装置２０が組み込まれている。ロッカアーム１８は、排気用カム１６の変位を排気バルブ６へ伝える部品で、可変動弁装置２０は、吸気用カム１５の変位を吸気バルブ５，５へ伝える装置で、これらが各カム１５，１６で駆動されることによって、ピストン１ｂの動き（往復動）と連動して、気筒１ａ内で、所定の燃焼サイクル（例えば吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程の４サイクル）が形成されるようにしている。なお、図２中８７は、燃焼室２内の混合気を点火するための点火プラグを示す。

可変動弁装置２０を説明すると、同装置２０は、図１〜図４に示されるようにロッカシャフト１１に揺動自在に支持された吸気バルブ用のロッカアーム２５（本願のロッカアームに相当）と、同ロッカアーム２５と組み合うスイングカム４５（本願の揺動カムに相当）と、吸気用カム１５の変位をスイングカム４５へ伝達するセンタロッカアーム（本願の伝達アームに相当）３５と、センタロッカアーム３５をロッカアーム１１に揺動自在に支持する支持機構７０とを有して構成される。

このうちロッカアーム２５には、例えば図３および図４に示されるような二股形状の構造が用いられている。具体的にはロッカアーム２５は、中央に筒状のロッカシャフト支持用ボス２６が形成され、一端側に吸気バルブ５の駆動をなす駆動部分、例えばアジャストスクリュ部２７が組み付けられた一対の並行なロッカアーム片２９と、これらロッカアーム片２９の他端部間に挟み込まれた回転自在なローラ部材３０（当接部を形成するもの）とを有して構成してある。なお、３２は、ローラ部材３０をロッカアーム片２９に回転自在に枢支させるための短シャフトを示す。そして、ロッカシャフト支持用ボス２６，２６はロッカシャフト１１に揺動自在にそれぞれ嵌挿され、ローラ部材３０を支持シャフト１３側（シリンダヘッド１の中央側）に配置させている。残るアジャストスクリュ部２７は、それぞれ吸気バルブ５，５の上部端（バルブステム端）に配置させてある。つまり、ロッカアーム２５は、ロッカシャフト１１を支点に揺動すると、吸気バルブ５，５が駆動されるようになっている。

スイングカム４５は、図２〜図４に示されるように支持シャフト１３に回動自在に嵌挿された筒状のボス部４６と、同ボス部４６からローラ部材３０（ロッカアーム２５）へ向って延びるアーム部４７と、同アーム部４７の下部に形成した受け部４８とを有して形成される。このうちアーム部４７の先端面には、ロッカアーム２５へ変位を伝えるカム面、例えば上下方向に延びるカム面４９が形成されている。このカム面４９がロッカアーム２５のローラ部材３０の外周面に転接させてある。このカム面４９についての詳細は後述する。また受け部４８には、例えば図３および図４に示されるようにアーム部４７の下部のうち、カムシャフト１０の直上となる下面部分に凹陥部５１を形成し、同凹陥部５１内に、カムシャフト１０と同じ向きで、短シャフト５２を回転自在に支持させた構造が用いられる。なお、５３は、凹陥部５１内の短シャフト５２部分の外周部に形成された、平面な底面をもつ凹部を示す。

センタロッカアーム３５には、例えば図２および図４に示されるように吸気用カム１５のカム面と転接する転接子、例えばカムフォロア３６と、同カムフォロア３６を回転自在に支持する例えば枠形のホルダ部３７とをもつ、ほぼＬ形部材が用いられている。具体的には、センタロッカアーム３５は、カムフォロア３６を中心として、ホルダ部３７から、上方のロッカシャフト１１と支持シャフト１３間へ向かって延びる柱状の中継用アーム部３８と、ホルダ部３７の側部から、一対のロッカアーム片２９間から露出するロッカシャフト１１のシャフト部分１１ｃ（図５〜図８に図示）の下側へ延びる支点用アーム部３９とを有して、Ｌ形に形成してある。なお、支点用アーム部３９は例えば二股状に分けてある。また中継用アーム部３８の先端（上端面）には、駆動面として、ロッカシャフト１１側が低く、支持シャフト１３側が高くなるよう傾斜させた傾斜面４０が形成してある。この中継用アーム部３８の先端が、上記スイングカム４５の凹部５３内へ差し込まれている。これで、吸気用カム１５とスイングカム４５との間にセンタロッカアーム３５を介在させている。そして、アーム部３８の傾斜面４０は、凹部５３の底面で形成された受け面５３ａ（被駆動面）にスライド自在に突き当てられて、面接触している。これで、吸気用カム１５のカム変位が、中継用アーム部３８から、すべりを伴いながら、スイングカム４５へ伝達されるようにしてある。

支持機構７０には、例えば図２および図４に示されるような、制御アーム７２を用いてセンタロッカアーム３５を揺動自在に支持する支持部７７と、同センタロッカアーム３５の位置を調整可能とした調整部８０とを組み合わせた構造が用いられている。このうち支持部７７について説明すると、シャフト部分１１ｃの下部周壁には、シャフト部分１１ｃの軸心と直交する向きで、通孔７３が形成されている。制御アーム７２は、円形断面をもつ軸部７４と、同軸部７４の一端に形成された円板状のピン結合片７５と、同ピン結合片７５に形成された支持孔７５ａ（図４だけに図示）とを有して形成されている。この軸７４の端部がシャフト部分１１ｃの下部から通孔７３へ差し込まれている（挿入）。なお、差し込まれた軸部７４は、軸方向および周方向に対して移動自在である。この軸部７４の端が、後述する調整部８０の部品に突き当たっている。ピン結合片７５は、二股に分かれた支点用アーム部３９内に挿入される。そして、アーム部３９および支持孔７５ａには、ピン４２が挿通され、支点用アーム部３９の先端部と、シャフト部分１１ｃから突き出た制御アーム７２の端部との相互を吸気用カム１５の起伏方向（カムシャフト１０の軸心と直交する方向）に回動自在に結合させている。この結合により、センタロッカアーム３５は、吸気用カム１５が回転すると、ピン４２を支点として揺動（上下）されるようにしている（揺動支持）。そして、このセンタロッカアーム３５の動きに連動して、スイングカム４５が、支持シャフト１３を支点とし、短シャフト５２を作用点（センタロッカアーム３５からの荷重が作用する点）とし、カム面４９を力点（ロッカアーム２５を駆動させる点）として、周期的に揺動されるようにしている。なお、ロッカアーム２５、センタロッカアーム３５およびスイングカム４５の相互間は、付勢手段、例えばプッシャ８６（スプリング内蔵の部品）によって、スイングアーム４５から、吸気用カム１６へ押し付ける方向（密接する方向）に付勢させてある。プッシャ８６を用いる理由は、吸気用カム１５のベース円とカムフォロア３６とが転接しているときは（スイングカム４５が揺動していないとき）、バルブスプリング７のスプリング力が作用していないので、それを補うためによる。

またロッカシャフト１１の端部には、アクチュエータとして、例えば制御用モータ４３（図１および図４だけに図示）が接続されている。これで、ロッカシャフト１１が軸心回りに駆動（回動）される構造にしている。このロッカシャフト１１の回動により、制御アーム７２が、例えば図５および図６に示される略垂直となる姿勢から、例えば図７および図８に示されるカムシャフト回転方向に大きく傾いた姿勢まで可変できるようにしている。この制御アーム７２の姿勢の変化から、センタロッカアーム３５を、シャフト部分１１ｃの軸方向と交差する方向に移動（変位）できるようにしている。つまり、図５〜図８に示されるようにカムフォロア３６の吸気用カム１５に対する転接位置が変更（進角方向や遅角方向）できるようにしている。この転接位置の可変により、スイングカム４５のカム面４９の姿勢を変化させて、吸気バルブ５の開閉タイミングや開弁期間やバルブリフト量が、同時に連続的に可変される構造にしている。具体的には、カム面４９には、例えば支持シャフト１３の中心からの距離が変化する曲面が用いられている。これには、例えば図２中に示されるようにカム面４９の上部側をベース円区間α、すなわち図２中に示されるように支持シャフト１３の軸心を中心とした円弧面で形成された区間とし、下部側をリフト区間β、すなわち上記円弧に連続した反対向きの円弧面及びそれに続く反対向きの円弧面、具体的には例えば吸気用カム１５のリフト域のカム形状と同じような円弧面で形成される区間としてある。このカム面４９により、カムフォロア３６が吸気用カム１５の進角方向あるいは遅角方向へ変位すると、スイングカム４５の揺動範囲が変化して、ローラ部材３０が接するカム面４９の領域が変化するようにしてある。つまり、吸気用カム１５の位相が進角方向あるいは遅角方向へずれながら、ローラ部材３０が行き交うベース円区間αとリフト区間βの比率が変わるようにしてある。

調整部８０には、例えば図２〜図４に示されるようにねじ部材８２で、差し込まれた制御アーム端を支持する構造が用いられている。具体的には、ねじ部材８２は、通孔７３とは反対側となるシャフト部分１１ｃの地点（上部周壁）から、進退可能に螺挿されている。このねじ部材８２の挿入端が、通路７３内の途中で、制御アーム７２の端と突き当たり、制御アーム７２を支持させている。これにより、ねじ部材８２を回転操作すると、シャフト部材１１ｃから突き出る軸部７４の突出量が可変され、吸気用カム１５の転接位置の変更から、吸気バルブ５の開弁時期や閉弁時期が調整されるようにしている。但し、８３は、ねじ部材８１を回転操作するための、ねじ部材８１の上端面に形成した例えば十字形の溝部、８４は、ねじ部材８１の端部にねじ込まれたロックナット、８４ａは同ロックナット８４の座面を形成する切欠きを示す。

一方、センタロッカアーム３５には、吸気バルブ５のバルブ特性の可変範囲を拡大させる工夫が施されている。同工夫には、センタロッカアーム３５のてこ比（レバー比）が、高バルブリフト側、低バルブリフト側で変化するように、センタロッカアーム３５を配置させた構造が用いられている。これには、図２に示されるように吸気用カム１５とセンタロッカアーム３５のカムフォロア３６との接点Ｓ１からセンタロッカアーム３５の揺動支点Ｓ２（ピン４２の中心）を結ぶ距離をＡとし、センタロッカアーム３５の揺動支点Ｓ２からセンタロッカアーム３５の作用点Ｓ３（スイングカム４５へカム変位に伝える点）を結ぶ距離をＢとしたときのＢ／Ａ値を定め、この値が低バルブリフト制御時より高バルブリフト制御時で大きくなるように、センタロッカアーム３５をレイアウトさせた構造が用いられる。例えばセンタロッカアーム３５は、図５に示されるような高バルブリフト制御時において、そのときの接点Ｓ１から揺動支点Ｓ２を結ぶ距離をＡ１とし、揺動支点Ｓ２から作用点Ｓ３を結ぶ距離をＢとしたときのＢ１／Ａ１の値をα１をとし、例えば図７に示されるような低バルブリフト制御時において、そのときの接点Ｓ１から揺動支点Ｓ２を結ぶ距離をＡ２とし、揺動支点Ｓ２から作用点Ｓ３を結ぶ距離をＢ２としたときのＢ２／Ａ２の値をα２としたとき、α１＞α２（Ｂ１／Ａ１値＞Ｂ２／Ａ２値）なる関係が成立するように配置させてある。なお、ここではＡ（Ａ１，Ａ２）、Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）は、Ａ（Ａ１，Ａ２）＜Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）なる関係にある。

つぎに、図５〜図８を参照して、こうしたセンタロッカアーム３５のレイアウトがもたらす作用を、可変動弁装置２０の作用と共に説明する。

今、図２中の矢印方向に示されるようにエンジンの運転にしたがい、カムシャフト１０が回転しているとする。

このとき、センタロッカアーム３５のカムフォロア３６は、吸気用カム１５を受けていて、同カム１５のカムプロフィールにならい駆動される。これにより、センタロッカアーム３５は、ピン４２（揺動支点）を支点として、上下方向へ揺動する。

スイングカム４５の受け面５３ａは、傾斜面４０から、センタロッカアーム３５の揺動変位を受けている。ここで、受け面５３ａと傾斜面４０とはスライド可能であるから、スイングカム４５は、傾斜面４０をすべりながら、該傾斜面４０で押し上げられたり下降したりするといった揺動運動を繰り返す。このスイングカム４５の揺動により、スイングカム４５のカム面４９は上下方向へ往復動する。

このとき、カム面４９は、ロッカアーム２５のローラ部材３０と転接しているから、カム面４９でローラ部材３０を周期的に押圧する。この押圧を受けてロッカアーム２５は、ロッカシャフト１１を支点に駆動（揺動）され、吸気バルブ５（一対）を開閉させる。

ここで、アクセルペダル（図示しない）の踏操作により、エンジンが高回転運転されるとする。すると、モータ４３（アクチュエータ）は、そのアクセル信号を受けて、ロッカシャフト１１を回動させ、制御アーム７２を、高バルブリフトが確保される地点、例えば図５および図６に示されるような垂直姿勢となる地点まで移動（回動）させる。この高バルブリフト制御により、センタロッカアーム３５は、制御アーム７２の回動変位を受けて、吸気用カム１５上を回転方向に沿って変位する。これにより、センタロッカアーム３５と吸気用カム１５との転接位置は、吸気用カム１５上を例えば遅角方向に沿ってずれ、図５および図６に示されるようにスイングカム４５のカム面４９を垂直に近い角度となる姿勢に位置決める。

このカム面４９の姿勢により、図５および図６に示されるようにカム面４９のローラ部材３０が行き交う領域（比率）は、高バルブリフトをもたらす領域、すなわち短いベース円区間αと長いリフト区間βとに設定される。つまり、ロッカアーム２５は、狭いベース円区間αと長いリフト区間βとがなすカム面部分にしたがって駆動される。

ここで、センタロッカアーム３５は、図５に示されるようにＢ１／Ａ１値（α１）は、低バルブリフト制御時のそれより（Ｂ２／Ａ２値）も大きくなる値に設定してある。

このとき、センタロッカアーム３５のカムフォロア３６は、吸気用カム１５の転接位置が変わることにより、接点Ｓ１〜揺動支点Ｓ２までの距離Ａが長くなるものの、センタロッカアーム３５の移動により、揺動支点Ｓ２〜作用点Ｓ３までの距離Ｂはそれ以上の変化で長くなる挙動を示す。そして、最大のバルブリフト量となる地点で最も大きなてこ比（レバー比）、ここではＢ１／Ａ１＞１となる。このため、スイングカム４５の揺動角度は、吸気用カム１５のカムプロフィールだけに依存するときよりも、大きい角度で揺動する。つまり、吸気バルブ５は、カムプロフィールで規定されていたときよりも、より高いバルブリフト量が確保される。

また、アクセルペダル（図示しない）を戻して、例えば低回転運転を行なうと、制御モータ４３の駆動により、ロッカシャフト１１が回動して、図７および図８に示されるようにピン４２を吸気用カム１５へ接近する方向に回動変位させる。すると、センタロッカアーム３５は、この制御アーム７２の回動を受けて、吸気用カム１５上を回転方向前側へ移動する。これにより、センタロッカアーム３５と吸気用カム１５との転接位置（当接位置）は、図７および図８に示されるように吸気用カム１５上を進角する方向へずれる。この転接位置の変更により、カム位相の開弁時期が早まる。また傾斜面４０も、センタロッカアーム３５の移動を受けて、受け面５３ａ上を進角方向へスライドする。

このセンタロッカアーム３５の移動により、スイングカム４５は、図７および図８に示されるようにカム面４９が下側へ傾く姿勢に変わる。傾きが大きくなるにしたがい、ローラ部材３０が行き交うカム面４９の領域は、ベース円区間αが次第に長く、リフト区間βが次第に短くなる比率に変わる。この可変したカム面４９のカムプロフィールがローラ部材３０へ伝達されるにしたがい、ロッカアーム２５は、開弁時期を早めながら揺動駆動される。

ここで、センタロッカアーム３５は、図７に示されるようにＢ２／Ａ２値（α２）は、高バルブリフト制御時のそれより（Ｂ１／Ａ１値）も小さくなる値に設定してある。

このとき、センタロッカアーム３５のカムフォロア３６は、吸気用カム１５の転接位置が変わることにより、接点Ｓ１〜揺動支点Ｓ２までの距離Ａが短くなるものの、センタロッカアーム３５の移動により、揺動支点Ｓ２〜作用点Ｓ３までの距離Ｂはそれ以上の変化で短くなる挙動を示す。そして、最小のバルブリフト量となる地点で最も小さなてこ比（レバー比）、ここではＢ２／Ａ２となる。このため、スイングカム４５の揺動角度は、吸気用カム１５のカムプロフィールだけに依存するときよりも、小さい角度で揺動する。つまり、吸気バルブ５は、カムプロフィールで規定されていたときよりも、より低いバルブリフト量が確保される。

これにより、可変動弁装置２０は、例えば図９中の線図Ａ１〜Ａ６に示されるように吸気バルブ５の開閉タイミングとバルブリフト量とが、エンジンの高回転運転から低回転運転まで、最大バルブリフト時とほぼ同じ開弁時期から開弁するタイミングを保ち、かつ閉弁時期を大きく変化させながら連続的に可変されるだけでなく、センタロッカアーム３５の移動範囲（量）は変わらずに、図９中の矢印方向のように、可変動弁装置２０の可変範囲Ａ１〜Ａ６が、高バルブリフトＡ１側および低バルブリフトＡ６側の双方共、より拡大される。これで、カムプロフィールだけのときよりも、より高いバブルリフト量が確保、さらには、より小さいバルブリフト量が確保できる。

したがって、吸気用カム１５を変更したり、センタロッカアーム３５の移動範囲を変更したりせずに、センタロッカアーム３５のレイアウトを設定するだけの容易な構造で、吸気バルブ５の可変範囲を、高・低バルブリフト側の双方で拡大させることができる。しかも、低バルブリフト制御時は、バルブリフトしていない間のスイングカム４５の揺動はプッシャ８６のスプリング荷重により付勢するためスイングカム４５の揺動角度が小さくなることで、スイングカム４５のイナーシャは小さく抑えられるから、プッシャ８６のスプリング荷重は小さく設定でき、フリクションの低減（燃費向上）に加え、スプリングサイズのコンパクト化（省スペース）を図ることができる。

特にセンタロッカアーム３５からスイングカム４５へカム変位を伝える構造には、センタロッカアーム３５とスイングカム４５との間ですべりを伴いながら、センタロッカアーム３５からのカムの変位をスイングカム４５に伝わる構成を用いたので、スイングカム４５の入力点（Ｓ３）は一定位置に定められる。これにより、図５および図７に示されるようにスイングカム４５の揺動支点Ｓ４からスイングカム４５の入力点（Ｓ３）までの距離Ｌは、どのような可変制御の状態でも一定にできるので、センタロッカアーム３５のレイアウト（Ｂ１／Ａ１値（α１）＞Ｂ２／Ａ２値（α２）なる設定）がしやすい。

しかも、高バルブリフト制御時のときのＢ１／Ａ１値（α１）は、α＞１としてあるので、カム１５のカムプロフィールだけに依存するときよりも、スイングカム４５の揺動角度が大きくでき、高バルブリフト制御時では、より高いバルブリフト量が確保できる。

［第２の実施形態］
図１０〜図１３は、本発明の第２の実施形態を示す。

本実施形態は、例えばＤＯＨＣ式の動弁系（カムシャフトが吸気側と排気側とに専用にある構造）に適した可変動弁装置２０に本発明を適用したものである。

ＤＯＨＣ式の動弁装置に採用した可変動弁装置２０は、第１の実施形態とは各部品のレイアウトが異なるだけで、構造は、実質的に第１の実施形態と同じである。

すなわち、図１０〜図１３に示される可変動弁装置２０は、吸気用カム１５をもつカムシャフト１０の側方に、センタロッカアーム３５を配置する構造、同センタロッカアーム３５のカムフォロア３６を側方から吸気用カム１５に転接させる構造、同センタロッカアーム３５の側方にロッカシャフト１１を配置させる構造、同ロッカシャフト１１に、制御アーム７２、ねじ部材８２およびロックナット８４でセンタロッカアーム３５を揺動自在に支持する構造、ロッカシャフト１１に、カム面４９を下側へ向けてスイングカム４５を揺動自在に支持する構造、スイングカム４５のカム面４９の下方に、吸気バルブ５を駆動するロッカアーム２５を配置する構造、カム面４９をロッカアーム２５のローラ部材３０に転接させる構造、センタロッカアーム３５の側部に形成した傾斜面４０をスイングカム４５の短シャフト５２の受け面５３ａに突き当ててセンタロッカアーム３５からのカムの変位をすべらせながらスイングカム４５へ伝える構造が用いてある。なお、９０はラッシュアジャスタ（例えばハイドロ式）を示す。

本実施形態は、このような可変動弁装置２０において、例えばセンタロッカアーム３５は、図１２に示されるような高バルブリフト制御時において、そのときの接点Ｓ１から揺動支点Ｓ２を結ぶ距離をＡ３とし、揺動支点Ｓ２から作用点Ｓ３を結ぶ距離をＢ３としたときのＢ３／Ａ３の値をα１をとし（＞１）、図１３に示されるような低バルブリフト制御時において、そのときの接点Ｓ１から揺動支点Ｓ２を結ぶ距離をＡ４とし、揺動支点Ｓ２から作用点Ｓ３を結ぶ距離をＢ４としたときのＢ４／Ａ４の値をα２としたとき、α１＞α２（Ｂ３／Ａ３値＞Ｂ４／Ａ４値）なる関係が成立するように配置させてある。

このように設定しても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。特に本実施形態のようにＡ３＜Ｂ３、Ａ４＞Ｂ４なる関係にすると、可変範囲（特に低バルブリフト側）が拡げやすい。

但し、第２の実施形態において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。上述した実施形態では、吸気側のロッカシャフトを制御シャフトとして兼用させた構造を採用したが、別途、制御シャフトを用いた構造でも構わない。また上述した実施形態では、本発明を吸気バルブ側に適用したが、これに限らず、排気バルブ側に本発明を適用してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る可変動弁装置を搭載したシリンダヘッドの平面図。 図１中のII−II線に沿う可変動弁装置およびシリンダヘッドの断面図。 同可変動弁装置の平面図。 同可変動弁装置の分解斜視図。 同可変動弁装置の高バルブリフト制御時におけるカム面のベース円区間にセンタロッカアームが当接しているときの状態を示す断面図。 同じくカム面のリフト区間にロッカアームが当接しているときの状態を示す断面図。 同可変動弁装置の低バルブリフト制御時におけるカム面のベース円区間にロッカアームが当接しているときの状態を示す断面図。 同じくカム面のリフト区間にロッカアームが当接しているときの状態を示す断面図。 同可変動弁装置の性能を示す線図。 本発明の第２の実施形態の要部となる可変動弁装置の外観を示す斜視図。 同可変動弁装置の分解斜視図。 同可変動弁装置の高バルブリフト制御時におけるカム面のベース円区間にロッカアームが当接しているときの状態を示す断面図。 同可変動弁装置の低バルブリフト制御時におけるカム面のベース円区間にロッカアームが当接しているときの状態を示す断面図。

符号の説明

５…吸気バルブ、６…排気バルブ、１０…カムシャフト、１１…吸気側のロッカシャフト（制御シャフト）、１３…支持シャフト、１５…吸気用カム（カム）、２０…可変動弁装置、２５…吸気用のロッカアーム（ロッカアーム）、３５…センタロッカアーム（伝達アーム）、４０…傾斜面、４２…ピン、４５…スイングカム（揺動カム）、４９…カム面、５３ａ…受け面、Ｓ１…カムとセンタロッカアームとの接点、Ｓ２…センタロッカアームの揺動支点、Ｓ３…センタロッカアームの作用点。

Claims (4)

1. 内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトと、
   前記カムシャフトに形成されたカムと、
   前記内燃機関に揺動自在に設けられた、吸気バルブ又は排気バルブを駆動するカム面を有する揺動カムと、
   前記内燃機関に揺動自在に支持され、前記揺動カムと前記カムとの間に介在し、前記カムと当接する位置の変更により前記吸気バルブ又は排気バルブのリフト量および開弁時期を含めたバルブリフト特性を制御して前記カムの変位を前記揺動カムに伝達する伝達アームとを有し、
   前記カムと該伝達アームとの接点から該伝達アームの揺動支点までを結ぶ距離をＡとし、該伝達アームの揺動支点から前記伝達アームの作用点までを結ぶ距離をＢとしてＢ／Ａ値を定めたとき、前記リフト量を大きくした高バルブリフト制御時のときのＢ／Ａ値なるα１と、前記高バルブリフト制御時よりも前記リフト量を小さくした低バルブリフト制御時のときのＢ／Ａ値なるα２とが、α１＞α２を成立させる関係に、前記伝達アームがレイアウトされ、
   前記低バルブリフト制御時の前記揺動カムの揺動角度よりも前記高バルブリフト制御時の前記揺動カムの揺動角度の方が大きくなる関係に、前記揺動カムがレイアウトされており、
   前記揺動カムは、前記カムシャフトと平行に配置された支持シャフトによって揺動自在に支持され、この支持シャフトから半径方向に離れた一定位置に前記伝達アームから前記カムの変位が伝えられる入力点を備え、
   前記伝達アームは、前記カムのカム面に転接するカムフォロアと、前記揺動支点を有する支点用アーム部と、前記入力点に当接されて前記作用点となる駆動面を有する中継用アーム部と、を備え、前記高バルブリフト制御時に前記入力点と接する前記駆動面の部位が、前記低バルブリフト制御時に前記入力点と接する前記駆動面の部位よりも前記揺動支点から遠い位置となるよう構成されている
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトと、
   前記カムシャフトに形成されたカムと、
   前記内燃機関に揺動自在に設けられた、吸気バルブ又は排気バルブを駆動するカム面を有する揺動カムと、
   前記内燃機関に揺動自在に支持され、前記揺動カムと前記カムとの間に介在し、前記カムと当接する位置の変更により前記吸気バルブ又は排気バルブのリフト量および開弁時期を含めたバルブリフト特性を制御して前記カムの変位を前記揺動カムに伝達する伝達アームとを有し、
   前記カムと該伝達アームとの接点から該伝達アームの揺動支点までを結ぶ距離をＡとし、該伝達アームの揺動支点から前記伝達アームの作用点までを結ぶ距離をＢとしてＢ／Ａ値を定めたとき、前記リフト量を大きくした高バルブリフト制御時のときのＢ／Ａ値なるα１と、前記高バルブリフト制御時よりも前記リフト量を小さくした低バルブリフト制御時のときのＢ／Ａ値なるα２とが、α１＞α２を成立させる関係に、前記伝達アームがレイアウトされ、
   前記低バルブリフト制御時の前記揺動カムの揺動角度よりも前記高バルブリフト制御時の前記揺動カムの揺動角度の方が大きくなる関係に、前記揺動カムがレイアウトされており、
   前記伝達アームは、前記揺動カムの入力点を一定にすべく、前記揺動カムとの間ですべりを伴いながら、前記カムの変位を前記揺動カムに伝わるようにしてあることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
3. 高バルブリフト制御時のときのＢ／Ａ値となる前記α１は、α１＞１となることを特徴等する請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 内燃機関に回転自在に設けられたカムシャフトと、
   前記カムシャフトに形成されたカムと、
   前記内燃機関に揺動自在に設けられた、吸気バルブ又は排気バルブを駆動するカム面を有する揺動カムと、
   前記内燃機関に揺動自在に支持され、前記揺動カムと前記カムとの間に介在し、前記カムと当接する位置の変更により前記吸気バルブ又は排気バルブのリフト量および開弁時期を含めたバルブリフト特性を制御して前記カムの変位を前記揺動カムに伝達する伝達アームとを有し、
   前記カムと該伝達アームとの接点から該伝達アームの揺動支点までを結ぶ距離をＡとし、該伝達アームの揺動支点から前記伝達アームの作用点までを結ぶ距離をＢとしてＢ／Ａ値を定めたとき、前記リフト量を大きくした高バルブリフト制御時のときのＢ／Ａ値なるα１と、前記高バルブリフト制御時よりも前記リフト量を小さくした低バルブリフト制御時のときのＢ／Ａ値なるα２とが、α１＞α２を成立させる関係に、前記伝達アームがレイアウトされ、
   前記低バルブリフト制御時の前記揺動カムの揺動角度よりも前記高バルブリフト制御時の前記揺動カムの揺動角度の方が大きくなる関係に、前記揺動カムがレイアウトされており、
   前記カムシャフトと平行に配置されて前記揺動カムを揺動自在に支持する支持シャフトと、
   前記揺動カムと組み合い前記吸気バルブ又は前記排気バルブを駆動するロッカアームと、
   前記カムシャフトと平行に配置されて前記ロッカアームを揺動自在に支持するロッカシャフトと
   をさらに備え、
   前記伝達アームは、前記接点から前記支持シャフトと前記ロッカシャフトとの間に向かって延びる中継用アーム部と、この中継用アーム部の先端に設けられて前記ロッカシャフト側が低く前記支持シャフト側が高く傾斜し前記作用点となる駆動面と、前記接点から前記カムシャフトと前記ロッカシャフトとの間に向かって延びて前記ロッカシャフトから半径方向に延びた制御アームに連結され前記揺動支点となる支点用アームと、を有し、
   前記揺動カムは、前記カムシャフトに面した部分に形成された凹陥部と、前記支持シャフトから一定の距離で平行に配置されて前記凹陥部に回転自在に支持された短シャフトと、この短シャフトの外周部に平面に形成されて前記駆動面がスライド自在に突き当てられる被駆動面と、を有する
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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