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【発明の名称】 内燃機関の可変動弁装置
【発明者】 【氏名】山田 吉彦
【氏名】山田 俊次
【課題】吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を容易に調節することが可能な可変動弁装置を提供する。

【構成】カムシャフト１に、吸気弁または排気弁を操作可能な揺動カム５を設ける。カムシャフト１の外周に設けた駆動カム４にリンクアーム６を回動自在に設ける。コントロールシャフト９の外周に設けた制御カム１０にロッカアーム１１を揺動自在に設ける。ロッカアーム１１の一端側をリンクアーム６に連繋し、他端側をリンクロッド１２を介して揺動カム５に連繋する。ロッカアーム１１とリンクロッド１２とを第２連繋ピン１６によって連繋し、リンクロッド１２と揺動カム５とを第３連繋ピン１７によって連繋する。第２連繋ピン１６及び第３連繋ピン１７を取外し、リンクロッド１２を交換することによって、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を調整可能とした。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトの外周に設けられた駆動カムと、
揺動自在に支持され、吸気弁または排気弁を操作可能な揺動カムと、
前記駆動カムの回転に伴って前記揺動カムを揺動させる伝達機構と、
位置を制御することにより前記揺動カムの揺動角度を変化させて吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を制御するコントロールシャフトと、
該コントロールシャフトの位置を内燃機関の運転状態に基づいて制御する制御装置と、
前記伝達機構の伝達経路を変更することによって吸気弁または排気弁のリフト量を調整した後に、前記吸気弁または排気弁のリフト量が変化しない状態に固定する調整手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
カムシャフトの外周に設けられた駆動カムと、
揺動自在に支持され、吸気弁または排気弁を操作可能な揺動カムと、
前記駆動カムの回転に伴って前記揺動カムを揺動させる伝達機構と、
位置を制御することにより前記揺動カムの揺動角度を変化させて吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を制御するコントロールシャフトと、
該コントロールシャフトの位置を内燃機関の運転状態に基づいて制御する制御装置と、
前記伝達機構の伝達経路を変更することによって吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量の微小な調整が可能な状態と、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が固定される状態とに選択可能な調整手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の運転状態に応じて、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を制御可能な、内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関にあっては、低速回転時の燃費の向上と高速回転時の出力の向上を図るために、運転状態に応じて、吸気弁または排気弁の作動時期（バルブタイミング）及び開度量（バルブリフト量）を制御可能な、可変動弁装置が提案されている。
【０００３】
この種の可変動弁装置は、カムシャフトに揺動自在に支持され、吸気弁または排気弁を操作可能な揺動カムと、前記カムシャフトの外周に設けられた駆動カムと、この駆動カムに回動自在に支持されたリンクアームと、コントロールシャフトの外周に設けられた制御カムと、この制御カムに揺動自在に支持され、一端側がリンクアームに連繋されるロッカアームと、このロッカアームの他端側と揺動カムとを連繋するリンクロッドと、を備え、前記カムシャフトの回転に伴うリンクアームの揺動を、ロッカアーム及びリンクロッドを介して揺動カムに伝達して吸気弁または排気弁を開閉操作するようになっている。
【０００４】
即ち、前記リンクアーム、ロッカアーム、リンクロッド及び揺動カムによってリンク機構が構成されており、このリンク機構によって、カムシャフトが回転することによって揺動カムが揺動することになる。
【０００５】
また、前記コントロールシャフトを所定角度回動させてロッカアームの揺動中心をカムシャフトの軸心に対して偏倚させることによって、揺動カムの揺動角度を変化するようになっており、これによって、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が制御される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記従来例にあっては、前記リンクアーム、ロッカアーム、リンクロッド及び揺動カムによってリンク機構が構成されており、このリンク機構によって、カムシャフトが回転することによって揺動カムが揺動するようになっているから、それぞれの連繋点間の寸法精度によって吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量がばらつく虞がある。
【０００７】
そこで、前記吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が所期する範囲内にない場合には、可変動弁装置全体を分解して、再組立しなければならず、作動時期及び開度量を所定の範囲内に調節するために、工数が嵩む虞がある。
【０００８】
本発明は前記従来の実情に鑑みて案出されたもので、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を容易に調節することが可能な可変動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、請求項１に記載の発明は、カムシャフトの外周に設けられた駆動カムと、揺動自在に支持され、吸気弁または排気弁を操作可能な揺動カムと、前記駆動カムの回転に伴って前記揺動カムを揺動させる伝達機構と、位置を制御することにより前記揺動カムの揺動角度を変化させて吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を制御するコントロールシャフトと、該コントロールシャフトの位置を内燃機関の運転状態に基づいて制御する制御装置と、前記伝達機構の伝達経路を変更することによって吸気弁または排気弁のリフト量を調整した後に、前記吸気弁または排気弁のリフト量が変化しない状態に固定する調整手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、カムシャフトの外周に設けられた駆動カムと、揺動自在に支持され、吸気弁または排気弁を操作可能な揺動カムと、前記駆動カムの回転に伴って前記揺動カムを揺動させる伝達機構と、位置を制御することにより前記揺動カムの揺動角度を変化させて吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を制御するコントロールシャフトと、該コントロールシャフトの位置を内燃機関の運転状態に基づいて制御する制御装置と、前記伝達機構の伝達経路を変更することによって吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量の微小な調整が可能な状態と、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が固定される状態と、に選択可能な調整手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
前記請求項１の記載の発明にあっては、前記第２連繋ピンが挿入される連繋点と第３連繋ピンが挿入される連繋点との間の寸法が異なる複数種類のリンクロッドを予め準備しておき、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が所定の範囲内にない場合には、第２連繋ピン及び第３連繋ピンを取外して、リンクロッドを所定寸法のものと交換する。
【００１２】
これによって、前記第２連繋ピンによる連繋点と第３連繋ピンによる連繋点との間の寸法が調節されるから、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が所期する範囲内に調整されることになる。
【００１３】
したがって、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を容易に調節することが可能な可変動弁装置が得られる。
【００１４】
加えて、前記リンクアームまたは駆動カムの所定位置には、第３連繋ピンの着脱時に、この第３連繋ピンが干渉することを防止する逃げ部が形成されてなるから、第３連繋ピンの着脱作業を容易に行うことができる。
【００１５】
また、請求項２及び請求項３に記載の発明にあっては、前記吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が所定の範囲内にない場合には、リンクアームの基部から放射方向に突出する連繋部の突出寸法を変更して、駆動カムの中心とロッカアームへの連繋点との間の寸法を変更する。
【００１６】
これによって、前記駆動カムに回動自在に支持されたリンクアームにおける駆動カムの中心とロッカアームへの連繋点との間の寸法が調節されるから、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が所期する範囲内に調整される。
【００１７】
したがって、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を容易に調節することが可能な動弁装置が得られる。
【発明の効果】
【００１８】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を容易に調節することが可能な動弁装置が得られる。
【発明の実施の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態を示す可変動弁装置の正面図、図２は図１の側面図である。尚、図２においては、軸受けを除いて、各部材の重なり合いを無視して、実際には他の部材で隠れる部分も実線で示してある。
【００２１】
図において、１はカムシャフトで、このカムシャフト１は軸受け２に軸受けされた状態で、シリンダヘッド３に取付けられる。前記カムシャフト１の外周には、このカムシャフト１の軸心から偏心した軸心を持つ駆動カム４が設けられている。
【００２２】
５は前記カムシャフト１に揺動自在に支持された揺動カムで、この揺動カム５は、図外の吸気弁または排気弁を開閉操作可能である。
【００２３】
６は前記駆動カム４に回動自在に支持されたリンクアームである。前記リンクアーム６は駆動カム４に回動自在に支持される基部７と、この基部７から放射方向に突出した連繋部８とを備えている。
【００２４】
９は前記カムシャフト１に対して略平行に配置されたコントロールシャフトで、このコントロールシャフト９の外周には、このコントロールシャフト９の軸心から偏心した軸心をもつ制御カム１０が設けられている。
【００２５】
１１は前記制御カム１０に揺動自在に支持されたロッカアームである。前記ロッカアーム１１は一端側がリンクアーム６の連繋部８に連繋され、他端側がリンクロッド１２を介して揺動カム５に連繋されている。つまり、前記リンクロッド１２はロッカアーム１１の他端側と揺動カム５とを連繋している。
【００２６】
前記リンクアーム６の連繋部８とロッカアーム１１の一端側とは、第１連繋ピン１５によって連繋され、ロッカアーム１１の他端側とリンクロッド１２の一端側とは第２連繋ピン１６によって連繋され、リンクロッド１２の他端側と揺動カムと５は第３連繋ピン１７によって連繋されている。
【００２７】
詳しくは、前記第１連繋ピン１５は、リンクアーム６の連繋部８に形成された貫通孔１８とロッカアーム１１の一端側に形成された貫通孔１９内に挿通されている。また、前記第２連繋ピン１６は、ロッカアーム１１の他端側に形成された貫通孔２１とリンクロッド１２の一端側に形成された貫通孔２２内に挿通され、その両端に設けた止め輪２３によって抜脱が防止されている。また、前記第３連繋ピン１７は、リンクロッド１２の他端側に形成された貫通孔２４と揺動カム５に形成された貫通孔２５内に挿通され、その両端に設けた止め輪２６によって抜脱が防止されている。
【００２８】
２９は前記リンクアーム６の基部７の外周側に形成された逃げ部である。前記逃げ部２９は、可変動弁装置を組立てた状態において、最大リフト時に第３連繋ピン１７を着脱するとき、この第３連繋ピン１７が干渉することを防止する位置に形成してある。つまり、前記第３連繋ピン１７はカムシャフト１の軸心に比較的近い位置に配置されるから、可変動弁装置が組立てられた状態においては駆動カム４やリンクアーム６と干渉して着脱操作が困難となるところ、リンクアーム６の前記位置に逃げ部２９が形成してあることによって、可変動弁装置を組立てた状態での第３連繋ピン１７の着脱が容易に可能になると共に、逃げ部２９に作用する力が最小になる。また、最大リフト位置は誤差の影響が最大に現われるので、測定位置として最適であり、交換位置で測定することによって、作業生が向上する。
【００２９】
尚、前記第２連繋ピン１６はカムシャフト１の軸心及びコントロールシャフト９の軸心から比較的離れた位置に配置されるから、着脱は容易となっている。
【００３０】
斯かる構成になる可変動弁装置は、前記カムシャフト１の回転に伴うリンクアーム６の揺動を、ロッカアーム１１及びリンクロッド１２を介して揺動カム５に伝達して、図外の吸気弁または排気弁を開閉操作する。
【００３１】
即ち、前記リンクアーム６、ロッカアーム１１、リンクロッド１２及び揺動カム５によってリンク機構が構成されており、このリンク機構によって、カムシャフト１が回転することによって揺動カム５が揺動することになる。
【００３２】
また、前記コントロールシャフト９を所定角度回動させてロッカアーム１１の揺動中心をカムシャフト１の軸心に対して偏倚させることによって、揺動カム５の揺動角度を変化させ、これによって、図外の吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が制御される。尚、前記コントロールシャフト９の回動は、内燃機関の運転状態が入力される図外の制御装置によって制御可能である。
【００３３】
ここで、前記可変動弁装置の組立て初期等において、図外の吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が所定の範囲内にない場合には、第２連繋ピン１６が挿入される連繋点と第３連繋ピン１７が挿入される連繋点との間の寸法（ｌ）が異なる複数種類のリンクロッド１２を予め準備しておき、第２連繋ピン１６及び第３連繋ピン１７を取外して、リンクロッド１２を所定寸法のものと交換する。
【００３４】
この場合に、前記第２連繋ピン１６の両端側に設けた止め輪２３の一方または両方が取外され、第２連繋ピン１６が取外される。また、前記第３連繋ピン１７の両端側に設けた止め輪２６の一方または両方が取外され、第３連繋ピン１７が取り外される。前記リンクロッド１２が所定寸法のものと交換された後、第２連繋ピン１６及び止め輪２３並びに第３連繋ピン及び止め輪２６は再び取付けられる。
【００３５】
これによって、前記第２連繋ピン１６による連繋点と第３連繋ピン１７による連繋点との間の寸法（ｌ）が調節されるから、図外の吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が所期する範囲内に調整されることになる。
【００３６】
したがって、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を容易に調節することが可能な可変動弁装置が得られる。
【００３７】
加えて、前記リンクアーム６の所定位置には、第３連繋ピン１７の着脱時に、この第３連繋ピン１７が干渉することを防止する逃げ部２９が形成されているから、第３連繋ピン１７の着脱作業を容易に行うことができる。
【００３８】
図３乃至図９は本発明の別の実施の形態を示す図面で、以下、これらの実施の形態について順次説明する。尚、説明に際して、前記実施の形態と同一構成部分には同一符号を付し、その重複する説明を省略する。
【００３９】
先ず、図３に示す実施の形態は、前記実施の形態の逃げ部２９に変えて、第３連繋ピン１７が干渉することを防止する逃げ部３０を、駆動カム４に形成してある。
【００４０】
即ち、前記カムシャフト１の外周に設けた駆動カム４の最小リフト時に、前記第３連繋ピン１７が対向する位置に、この駆動カム４を貫通して逃げ部３０が形成してある。前記逃げ部３０はカムシャフト１の軸心を中心として円弧状に形成してある。
【００４１】
斯かる構成においては、前記駆動カム４に設けた逃げ部３０によって、可変動弁装置を組立てた状態において第３連繋ピン１７の着脱作業がシリンダヘッドに取り付けたままで容易に可能であるから、リンクロッド１２を所定寸法のものと容易に交換でき、第２連繋ピン１６と第３連繋ピン１７による連繋点との間の寸法（ｌ）が容易に調節される。
【００４２】
したがって、この実施の形態においても、前記実施の形態と同様に、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を容易に調節することが可能な可変動弁装置が得られる。
【００４３】
加えて、前記駆動カム４の所定位置には、第３連繋ピン１７の着脱時に、この第３連繋ピン１７が干渉することを防止する逃げ部３０が形成されてなるから、第３連繋ピン１７の着脱作業を容易に行うことができる。
【００４４】
次に、図５乃至図７に示す実施の形態は、前記ロッカアーム１１とリンクロッド１２とを連繋する第２連繋ピン１６を、偏心軸を有する構成として、この第２連繋ピン１６を所定角度回転させ、連繋点間の寸法を変更することによって、図外の吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を調整可能としてある。
【００４５】
即ち、前記ロッカアーム１１（の他端側）とリンクロッド１２（の一端側）とを連繋する第２連繋ピン１６が、軸方向の略中央部分に、両端側の軸心から偏心した偏心軸３３を有しており、この偏心軸３３がリンクロッド１２に形成した貫通孔２２内に挿通され、偏心軸３３の両端側がロッカアーム１１に形成した貫通孔２１内に挿通されている。
【００４６】
また、前記第２連繋ピン１６の一端側には半径方向のフランジ３４が形成されていると共に、このフランジ３４には貫通孔３５が形成してある。前記貫通孔３５は第２連繋ピン１６の軸心を中心として円弧状に形成してある。前記フランジ３４の貫通孔３５にはボルト３６が挿通可能となっており、このボルト３６はロッカアーム６に螺合される。これによって、前記フランジ３４は、連繋ピン１６が連繋する一方の部材、即ちロッカアーム６に固定可能となっている。
【００４７】
斯かる構成にあっては、前記揺動カム５によって駆動される図外の吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が所定の範囲内にない場合には、偏心軸３３を備えた第２連繋ピン１６を所定角度回転させ、連繋点間の寸法を変更する。この場合に、前記第２連繋ピン１６の回転は、ボルト３６を緩めて、円弧状の貫通孔３５の形成範囲内で行われる。前記第２連繋ピン１６を所定角度回転させた後、ボルト３６を締付けてフランジ３４をロッカアーム１１に再び固定する。
【００４８】
これによって、前記偏心軸３３を備えた第２連繋ピン１６による連繋点と他の連繋ピンによる連繋点との間の寸法が調節されるから、図外の吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が所期する範囲内に調整されることになる。
【００４９】
したがって、この実施の形態においても、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を容易に調節することが可能な動弁装置が得られる。
【００５０】
加えて、前記偏心軸３３を備えた第２連繋ピン１６の一端側には半径方向のフランジ３４が形成されてなり、このフランジ３４を、第２連繋ピン１６が連繋する一方の部材即ちロッカアーム１１に固定してなるから、この第２連繋ピン１６の不用意な回転を防止して、連繋点間の寸法を安定して得ることができる。
【００５１】
尚、前記第２連繋ピン１６に偏心軸３３を設けた実施の形態について述べたが、第１連繋ピン１５及び／または第３連繋ピン１７に偏心軸を設ける構成としてもよいものである。
【００５２】
次に、図８及び図９に示す実施の形態は、前記リンクアーム６の連繋部８を基部７から放射方向に伸縮可能として、この連繋部８の放射方向への突出寸法を変更することによって、図外の吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を調整可能とした構成にしてある。
【００５３】
即ち、前記リンクアーム６が、駆動カム４に回動自在に支持される基部７と、この基部７から放射方向に突出してロッカアーム１１に連繋される連繋部８とを備え、連繋部８が基部７から放射方向に伸縮可能に突出している。
【００５４】
詳しくは、前記リンクアーム６の連繋部８は基部７にねじ部３６を介して連結されている。即ち、前記連繋部８は基部７にねじ込み固定されており、この連繋部８に、ロッカアーム１１に連繋するための第１連繋ピン１５が挿通される貫通孔１８が形成されている。尚、３７は前記連繋部８のねじ部３６に螺合されて連繋部８の緩みを防止するロックナットである。
【００５５】
斯かる構成にあっては、前記揺動カム５によって駆動される図外の吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が所定の範囲内にない場合には、リンクアーム６の基部７から放射方向に突出する連繋部８の突出寸法を変更して、駆動カム４の中心とロッカアーム１１への連繋点との間の寸法（ｍ）を変更する。この場合に、前記連繋部８はロックナット３７を緩めて、基部７へのねじ込み量を変更することによって放射方向に移動される。前記連繋部８を移動させた後、この連繋部８はロックナット３７によって再び固定される。
【００５６】
これによって、前記駆動カム４に回動自在に支持されたリンクアーム６における駆動カム４の中心とロッカアーム１１への連繋点との間の寸法（ｍ）が調節されるから、図外の吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量が所期する範囲内に調整されることになる。
【００５７】
したがって、この実施の形態においても、吸気弁または排気弁の作動時期及び開度量を容易に調節することが可能な動弁装置が得られる。
【００５８】
加えて、前記リンクアーム６の基部７と連繋部８とはねじ部３６を介して連結されてなり、このねじ部３６にはロックナット３７が付属してなるから、ねじ部の３６ピッチを小さくすることによって微小な調節が可能となると共に、ロックナット３７によって連繋部８の不用意な伸縮移動を防止して、駆動カム４の中心とロッカアーム１１への連繋点との間の寸法を安定して得ることができる。
【００５９】
以上、実施の形態を図面に基づいて説明したが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態を示す可変動弁装置の正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明の別の実施の形態を示す、図２と同様な図面である。
【図４】本発明の別の実施の形態を示す可変動弁装置の正面図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】図５の要部を拡大して示す図面である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】本発明の別の実施の形態を示す、図２と同様な図面である。
【図９】図８に示すリンクアームを、一部断面して示す正面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ カムシャフト
４ 駆動カム
５ 揺動カム
６ リンクアーム
９ コントロールシャフト
１０ 制御カム
１１ ロッカアーム
１２ リンクロッド
１５ 第１連繋ピン
１６ 第２連繋ピン
１７ 第３連繋ピン

特許の図
【出願人】 【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【出願日】 平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【代理人】 【識別番号】１０００９６４５９
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 剛
【公開番号】 特開２００８−３２０２３（Ｐ２００８−３２０２３Ａ）
【公開日】 平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【出願番号】 特願２００７−２７０８４４（Ｐ２００７−２７０８４４）