JP2008064112A - 可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変動弁装置に関し、駆動力の伝達時の摩擦を抑制でき、且つ、コンパクトな構成で高い耐久性を確保できるようにする。
【解決手段】カム軸１２０の駆動カム面１２４に接触する第１ローラ１７０の径を、揺動部材１５０のスライド面１５６に接触する第２ローラ１７２の径よりも大径にする。第１ローラ１７０と第２ローラ１７２とは連結軸１７４によって独立回転可能に連結する。また、スライド面１５６は、揺動部材１５０の揺動中心からの距離が大きくなるほどカム軸１２０の中心からの距離が大きくなるように駆動カム側に湾曲して形成する。バルブ１０４をリフト方向に押圧する揺動カム面１５２ａ，１５２ｂには、揺動部材１５０の揺動中心からの距離が一定の非作用面１５２ａと、先端に向けて揺動部材１５０の揺動中心からの距離が次第に大きくなる作用面１５２ｂとを形成する。
【選択図】図１

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では、カム軸と平行に設けられた制御軸にガイドアームが固定され、このガイド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ガイド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に記載される可変動弁装置によれば、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２００２−３７１８１９号公報 特開２００４−１０８３０２号公報 特開平７−６３０２３号公報 特開２００２−３７１８１６号公報

特許文献１に記載された可変動弁装置では、弁カムから第１ローラ、第２ローラを介して揺動カムに駆動力が伝達される。このように、弁カムに接触する部材と揺動カムに接触する部材とを別部材とし、共にローラを用いることで、駆動力の伝達時の摩擦を低減することができ、内燃機関の燃費を向上させることができる。

しかし、ローラを駆動力の伝達部材として用いる場合、ローラと相手部材との間に発生する接触面圧（ヘルツ応力）に注意する必要がある。特許文献１に記載された可変動弁装置では、弁カムによる駆動時、バルブスプリングやロストモーションスプリングからの反力によって、弁カムと第１ローラとの接触部や第２ローラと揺動カムとの接触部には高い接触面圧が作用する。このため、各部材の材質や形状によっては、十分な耐久性を確保できないおそれがある。接触面圧を低減する最も簡単な方法としては各ローラの径を拡大することが考えられるが、ローラの径を拡大すると、その分、弁カムと揺動カムとの距離をとる必要が生じるために可変動弁装置全体が大型化してしまう。

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、駆動力の伝達時の摩擦を抑制でき、且つ、コンパクトな構成で高い耐久性を確保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、
位置を固定された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部材と、
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、
前記制御軸の回転に連動させて前記中間部材の位置を変化させる連動機構とを備え、
前記中間部材は、前記駆動カムのカム面に接触する大径の第１ローラ、前記第１ローラと同心に配置されて前記スライド面に接触する小径の第２ローラ、及び前記第１ローラと前記第２ローラとを独立回転可能に連結する連結軸とを含み、
前記揺動カム面は、前記揺動部材の揺動中心からの距離を一定に形成された非作用面と、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ように形成された作用面とを有し、
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している。

また、第２の発明は、上記第１の発明において、１つの前記第１ローラの両側に２つの前記第２ローラが配置され、２つの前記第２ローラのそれぞれが前記スライド面に接触して前記スライド面に駆動力を入力していることを特徴としている。

また、第３の発明は、上記第２の発明において、２つの前記第２ローラのそれぞれに対応して前記揺動部材が設けられ、２つの前記揺動部材のそれぞれに対応して前記バルブが設けられていることを特徴としている。

また、第４の発明は、上記第１の発明において、２つの前記第１ローラの間に１つの前記第２ローラが配置され、２つの前記第１ローラのそれぞれが前記駆動カムのカム面に接触して前記駆動カムから駆動力の入力を受けていることを特徴としている。

また、第５の発明は、上記第１乃至第４の何れか１つの発明において、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から第１ローラに伝達され、第１ローラと同軸に配置された第２ローラを介して揺動部材のスライド面に伝達される。このとき、第１ローラと駆動カムのカム面との間、及び、第２ローラとスライド面との間には接触面圧が発生するが、第１ローラと駆動カムのカム面との間の接触面圧は、第２ローラよりも大径のローラが第１ローラとして用いられることで低減される。第２ローラとスライド面との間の接触面圧は、スライド面が駆動カム面側に湾曲して形成されることで低減される。また、スライド面に接する第２ローラを第１ローラよりも小径とすることで、スライド面と駆動カムのカム面との距離の拡大が抑制される。したがって、第１の発明によれば、接触面圧の低減により高い耐久性を確保することができると同時に、可変動弁装置全体をコンパクトに構成することもできる。さらに、第１の発明によれば、揺動カム面の形状とスライド面の形状との関係によりバルブの最小リフト量と最大リフト量との差を大きくとることが可能であり、高出力化を図ることもできる。

第２の発明によれば、駆動カムから第１ローラに入力される駆動力と、揺動部材のスライド面から両側の第２ローラに入力される反力とが連結軸の中央において釣り合うので、連結軸の軸曲がりを抑制することができる。特に、第３の発明によれば、２つのバルブに均等に駆動力を伝達することができる。

第４の発明によれば、駆動カムのカム面から両側の第１ローラに入力される駆動力と、スライド面から中央の第２ローラに入力される反力とが連結軸の中央において釣り合うので、連結軸の軸曲がりを抑制することができる。

第５の発明によれば、揺動部材の揺動にあわせてラッシャアジャスタを支点としてバルブ支持部材を揺動させることができる。

以下、図１乃至図７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の上下方向への往復運動に変換される。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、駆動カム１２２の回転運動にロッカーアーム１１０の揺動運動を連動させる可変機構１３０を介在させている。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で駆動カム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、これ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、揺動カムアーム（揺動部材）１５０、制御アーム（制御部材）１６０、制御リンク（リンク部材）１６４、第１ローラ１７０、第２ローラ１７２、及び、第１ローラ１７０と第２ローラ１７２を連結する連結軸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に平行な軸であって、ロッカーアーム１１０よりもカム軸１２０の回転方向の下流側にカム軸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の外周面には制御軸１３２と同心の第１ギヤ１３４が配置され、制御軸１３２に固定されている。また、制御軸１３２には図示しないアクチュエータ（例えばモータ）が接続されており、内燃機関のＥＣＵはアクチュエータを制御することによって制御軸１３２の回転角度を任意の角度に調整することができる。

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、後述する第２ローラ１７２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は駆動カム面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。

一方、揺動カムアーム１５０のスライド面１５６とは逆側の面には、揺動カム面１５２（１５２ａ，１５２ｂ）が形成されている。揺動カム面１５２は揺動カムアーム１５０の揺動中心をカム中心とするカム面であり、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は非作用面１５２ａから見て揺動カムアーム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。

本可変動弁装置１００は、１つの駆動カム１２２によって２つのバルブ１０４を駆動する１カム２弁駆動構造を採用している。このため、揺動カムアーム１５０は、図３の正面視図（概略図）に示すように、駆動カム１２２の両側に一対配置されている。そして、揺動カムアーム１５０毎にロッカーアーム１１０が配置されている。揺動カムアーム１５０の揺動カム面１５２は、ロッカーアーム１１０のロッカーローラ１１２に接触している。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によって揺動カム面１５２にロッカーローラ１１２が押し当てられている。

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を掛けるためのバネ座面１５８が形成されている。バネ座面１５８は、非作用面１５２ａに関し作用面１５６ｂとは逆側に形成されている。ロストモーションスプリングは圧縮バネであり、図示しない静止部材に他方の端部を固定されている。揺動カムアーム１５０は、ロストモーションスプリングからバネ座面１５８に作用するバネ力によってスライド面１５６側に回転するよう付勢されている。

制御アーム１６０はカム軸１２０に回転可能に支持されている。制御アーム１６０には制御アーム１６０の回転中心、すなわち、カム軸１２０と同心の円弧に沿って形成された扇状の第２ギヤ１６２が設けられている。制御アーム１６０は第２ギヤ１６２が第１ギヤ１３４と同一面内に位置するようにカム軸１２０上の位置を調整され、また、第２ギヤ１６２が第１ギヤ１３４に対向するように回転位相を調整されている。第２ギヤ１６２は第１ギヤ１３４に噛み合わされ、制御軸１３２の回転が第１ギヤ１３４及び第２ギヤ１６２を介して制御アーム１６０に入力されるようになっている。つまり、第１ギヤ１３４と第２ギヤ１６２により、制御アーム１６０の回転を制御軸１３２の回転に連動させる回転連動機構が構成されている。また、第２ギヤ１６２の径は第１ギヤ１３４の径よりも大径に設定されており、第１ギヤ１３４と第２ギヤ１６２により、制御軸１３２の回転を減速して制御アーム１６０に伝達する減速機構が構成されてもいる。

制御アーム１６０には、その回動中心であるカム軸１２０の中心から偏心した位置に制御リンク１６４が回転自在に取り付けられている。制御リンク１６４はその支点側の両端部（図２では片側のみ見えている）に接続ピン１６６を備えており、この接続ピン１６６を制御アーム１６０に回転自在に支持されている。制御アーム１６０上での接続ピン１６６の位置は、制御アーム１６０の回動中心に関し第２ギヤ１６２のほぼ反対側となっている。制御リンク１６４は、接続ピン１６６を支点として先端を制御軸１３２に向けて配置されている。なお、図１では省略しているが、制御アーム１６０は駆動カム１２２の両側に一対設けられ、左右の制御アーム１６０によって制御リンク１６４が支持されている。

制御リンク１６４は図２の分解図に示すように左右一対のアーム１６８を有しており、左右のアーム１６８によって連結軸１７４を支持している。連結軸１７４とアーム１６８とは圧入、かしめ等によって固定されている。この連結軸１７４上には、１つの第１ローラ１７０と、その両側に２つの第２ローラ１７２が回転自在に支持されている。第１ローラ１７０と各第２ローラ１７２との間には、回転速度の異なる両ローラ１７０，１７２を直接接触させないようにワッシャ１７８が挟まれている。第１ローラ１７０と第２ローラ１７２とを比較すると、第１ローラ１７０のほうが大径であって、且つ、軸方向長さが長くなっている。

制御リンク１６４は、揺動カムアーム１５０の延伸方向に対向するように先端を制御軸１３２の方向に向けて配置され、両ローラ１７０，１７２は駆動カム面１２４とスライド面１５６に挟まれるように配置されている。図３の正面視図（概略図）に示すように、駆動カム面１２４には第１ローラ１７０が接触し、各揺動カムアーム１５０のスライド面１５６には第２ローラ１７２が接触している。揺動カムアーム１５０がロストモーションスプリングから受ける付勢力により、第２ローラ１７２はスライド面１５６によって押し上げられ、第２ローラ１７２と同軸一体の第１ローラ１７０は駆動カム面１２４に押し付けられている。

［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４乃至図７を参照して説明する。なお、図４及び図５では、ローラ１７０，１７２の動きがよく分かるように、手前側の制御アーム１６０と第１ギヤ１３４の図示は省略されている。

（１）可変動弁装置のリフト動作
まず、図４を参照して可変動弁装置１００のリフト動作について説明する。図中、（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。

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１７０に入力される。第１ローラ１７０は同軸一体に設けられた第２ローラ１７２とともに接続ピン１６６を中心に回動し、その運動は第２ローラ１７２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。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１７２に押し当てられているので、揺動カムアーム１５０は駆動カム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４の（Ａ）に示す状態からカム軸１２０が回転すると、図４の（Ｂ）に示すように、第１ローラ１７０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１７０は駆動カム１２２によって押し下げられ、同軸一体の第２ローラ１７２とともに制御リンク１６４によって規定された軌跡に沿って回動する。これにより、揺動カムアーム１５０はそのスライド面１５６を第２ローラ１７２によって押し下げられ、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１７０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。

このように揺動カムアーム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４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、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。

そして、図４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、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はロッカーアーム１１０によって押し下げられ、開弁する。

（２）可変動弁装置のリフト量変更動作
次に、図４乃至図７を参照して可変動弁装置１００のリフト量変更動作について説明する。ここで、図５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。一方、前掲の図４は可変動弁装置１００がバルブ１０４に対して大き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。各図中、（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４に示すリフト量から図５に示すリフト量にリフト量を変更する場合、図４の（Ａ）に示す状態において制御軸１３２をカム軸１２０の回転方向と同方向（図中、時計回り方向）に回転駆動し、図５の（Ａ）に示す回転角度に制御アーム１６０を回転させる。制御アーム１６０の回転量は、制御軸１３２の回転量と、第１ギヤ１３４（図１参照）と第２ギヤ１６２のギヤ比によって決まる。両ローラ１７０，１７２は制御リンク１６４によって制御アーム１６０に連結されているので、制御アーム１６０の回転に伴い、第１ローラ１７０は駆動カム面１２４に沿ってカム軸１２０の回転方向の上流側に移動し、第２ローラ１７２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する。

第２ローラ１７２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１７２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から振動の入力点である接触位置Ｐ２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１７０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６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、前述の揺動カムアーム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５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をカム軸１２０の回転方向と同方向に回転させると、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６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１７０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１７０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７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］
駆動カム１２２から揺動カムアーム１５０への駆動力の伝達の際、駆動カム面１２４と第１ローラ１７０との間、スライド面１５６と第２ローラ１７２との間には、それぞれ接触面圧（ヘルツ応力）が発生する。本実施形態の可変動弁装置１００では、第１ローラ１７０を第２ローラ１７２よりも大径とすることで、駆動カム面１２４と第１ローラ１７０との間の接触面圧（ヘルツ応力）は低減されている。また、駆動カム面１２４に第２ローラ１７２が接触することがないので、第１ローラ１７０の全体に駆動カム面１２４を接触させることができ、この接触長の拡大によっても接触面圧は低減されている。一方、第２ローラ１７２とスライド面１５６との間の接触面圧に関しては、スライド面１５６が駆動カム面１２４側に湾曲した凹曲面として形成されることで、その低減が図られている。したがって、本実施形態の可変動弁装置１００によれば、高い耐久性を確保することができる。

また、第２ローラ１７２を第１ローラ１７０よりも小径とすることで、駆動カム面１２４とスライド面１５６との距離が抑えられている。さらに、駆動カム面１２４に第２ローラ１７２が接触することがないので、第２ローラ１７２を第１ローラ１７０に近接させて装置の軸長方向の長さを抑えることもできる。したがって、本実施形態の可変動弁装置１００によれば、上記のように接触面圧の低減により高い耐久性を確保することができると同時に、装置全体をコンパクトに構成することもできる。

さらに、第１ローラ１７０の両側に第２ローラ１７２が配置されることで、駆動カム面１２４から第１ローラ１７０に入力される駆動力と、スライド面１５６から両側の第２ローラ１７２に入力される反力とが連結軸１７４の中央において釣り合うようになる。これにより、連結軸１７４の軸曲がりを抑制して剛性を向上させることができ、２つのバルブ１０４に均等に駆動力を伝達することができる。

［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、次のように変形して実施してもよい。

上記実施の形態では、本発明を１カム２弁駆動構造の可変動弁装置に採用しているが、１カム１弁駆動構造の可変動弁装置に本発明を適用することもできる。図８は本発明が適用された１カム１弁駆動構造の可変動弁装置の正面視図（概略図）である。図８に示すように、１カム１弁駆動構造では、小径の第２ローラ１７２を中央にしてその両側に大径の第１ローラ１７０を配置する。そして、駆動カム面１２４からの駆動力を２つの第１ローラ１７０で受けて、中央の第２ローラ１７２からスライド面１５６に駆動力を伝達するようにする。このような構成によれば、駆動カム面１２４から両側の第１ローラ１７０に入力される駆動力と、スライド面１５６から中央の第２ローラ１７２に入力される反力とが連結軸１７４の中央において釣り合うので、連結軸１７４の軸曲がりを抑制することができ、剛性を向上させることができる。

また、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。

また、本発明が適用される可変動弁装置の可変機構は、上記実施の形態のような構成の可変機構１３０には限定されない。駆動カムの回転運動を中間部材を介して揺動部材に伝達する形式の可変機構を有する可変動弁装置であれば、広く適用することができる。

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。 ローラの支持構造を分解して示す分解図である。 可変動弁装置の構成を示す正面視図（概略図）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。 本発明の他の実施の形態にかかる可変動弁装置の構成を示す正面視図（概略図）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
１３４ 第１ギヤ
１５０ 揺動カムアーム
１５２（１５２ａ，１５２ｂ） 揺動カム面
１５６ スライド面
１６０ 制御アーム
１６２ 第２ギヤ
１６４ 制御リンク
１６６ 接続ピン
１７０ 第１ローラ
１７２ 第２ローラ
１７４ 連結軸
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

Claims (5)

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、
   位置を固定された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部材と、
   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、
   前記制御軸の回転に連動させて前記中間部材の位置を変化させる連動機構とを備え、
   前記中間部材は、前記駆動カムのカム面に接触する大径の第１ローラ、前記第１ローラと同心に配置されて前記スライド面に接触する小径の第２ローラ、及び前記第１ローラと前記第２ローラとを独立回転可能に連結する連結軸とを含み、
   前記揺動カム面は、前記揺動部材の揺動中心からの距離を一定に形成された非作用面と、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ように形成された作用面とを有し、
   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可変動弁装置。
2. １つの前記第１ローラの両側に２つの前記第２ローラが配置され、２つの前記第２ローラのそれぞれが前記スライド面に接触して前記スライド面に駆動力を入力し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. ２つの前記第２ローラのそれぞれに対応して前記揺動部材が設けられ、２つの前記揺動部材のそれぞれに対応して前記バルブが設けられていることを特徴とする請求項２記載の可変動弁装置。
4. ２つの前記第１ローラの間に１つの前記第２ローラが配置され、２つの前記第１ローラのそれぞれが前記駆動カムのカム面に接触して前記駆動カムから駆動力の入力を受けていることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
5. 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４の何れか１項に記載の可変動弁装置。

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