JP2002357107A - 可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の駆動系を大きく変えることなく、１本
のカムシャフトを回転させて、バルブのリフト量及び作
用角を連続的又は段階的に変化させることができる可変
動弁機構を提供する。 【解決手段】 ロッカアーム１にシーソアーム７を軸着
し、両端に第一ローラ９及び第二ローラ１０を設け、第
一ローラ９を押圧する第一回転カム２０と第二回転カム
２１とを形成したカムシャフト２２を軸支し、介在部材
を変位可能に設けたことで、第二回転カム２１が回転し
て介在部材に作用すると介在部材が変位して第二ローラ
１０に作用するようになっていて、介在部材による第二
ローラ２１の作用量を内燃機関の運転状況に応じ連続的
に又は段階的に変えることでバルブ５のリフト量及び作
用角を変化させる相対角度制御装置を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の運転状
況に応じてバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は
段階的に変化させる可変動弁機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の出力、トルク、燃費、排気ガ
スのクリーン度等の諸特性を両立させるため、内燃機関
の運転状況に応じてバルブのリフト量又は作用角を連続
的に又は段階的に変化させる可変動弁機構が種々考えら
れている。その一つの代表例として、二本のカムシャフ
トを回転させてロッカアームを揺動させるととともに、
二本のカムシャフトの位相を相対的に変えることにより
ロッカアームの揺動角を変えて、バルブのリフト量又は
作用角を連続的に変化させるようにしたものが知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の代表
例のように２本のカムシャフトを回転させるには、１本
のカムシャフトを回転させてきた従来の駆動系を大きく
変えることになるとともに、駆動上難しいという問題が
あった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、従来の駆動系を大きく変えることなく、１本のカム
シャフトを回転させて、バルブのリフト量及び作用角を
連続的又は段階的に変化させることができる可変動弁機
構を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の可変動弁機構は、ロッカアームのカム対応
部にシーソアームをその中央部において揺動可能に軸着
し、シーソアームの一端部及び他端部にそれぞれ第一摺
接部及び第二摺接部を設け、第一摺接部を押圧する第一
回転カムとその隣に位置する第二回転カムとを形成した
１本のカムシャフトを回転可能に軸支するとともに、第
二摺接部の上方に介在部材を変位可能に設けたことによ
り、第二回転カムが回転して介在部材に作用すると介在
部材が変位して第二摺接部に作用するようになってい
て、介在部材による第二摺接部の作用量を内燃機関の運
転状況に応じ連続的に又は段階的に変えることでバルブ
のリフト量及び作用角を変化させる相対角度制御装置を
設けたことを特徴としている。なお、カム対応部とは、
カムにシーソアームを介して対応し押圧される部位とい
う意味である。また、小角度回転とは回転角度が３６０
度に達しない回転をいう。

【０００６】介在部材としては、シーソアームの第二摺
接部を進入させて逃がすように働く凹面が凹設された制
御カムと、第二回転カムにより押圧される介在摺接部を
備えた介在アームとを、相対角度変化可能に結合すると
ともに１本の支持シャフトに小角度回転可能に軸着した
ものを例示できる。

【０００７】介在部材としては、シーソアームの第二摺
接部を押圧する凹面を突設した制御カムと第二回転カム
により押圧される介在摺接部を備えた介在アームとを相
対角度変化可能に結合するとともに１本の支持シャフト
に小角度回転可能に軸着したものを例示できる。

【０００８】介在摺接部は、固定された硬質チップでも
回転可能なローラでもよい。但し、摺動部とカムとの摺
動抵抗や摩耗を考慮すると、介在摺接部は、介在アーム
にローラが回転可能に軸着されたものが好ましい。

【０００９】第一摺接部及び第二摺接部は、固定された
硬質チップでも回転可能なローラでもよい。但し、摺動
部とカムとの摺動抵抗や摩耗を考慮すると、第一摺接部
及び第二摺接部の少なくともいずれか一つ（好ましくは
両方）は、シーソアームにローラが回転可能に軸着され
たものが好ましい。

【００１０】相対角度制御装置は、特に限定されない
が、ヘリカルスプライン機構と、油圧を用いた駆動部
と、マイクロコンピュータ等の制御装置とを備えたもの
を例示できる。

【００１１】ロッカアームとシーソアームとは別の面内
で揺動してもよいが、スペース効率上、ロッカアームと
シーソアームとは同一面内で揺動することが好ましい。

【００１２】ここで、ロッカアームは、次のいずれのタ
イプでもよい。 （１）ロッカアームの一端部に揺動中心部があり、中央
部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタ
イプ。（いわゆるスイングアーム） （２）ロッカアームの中央部に揺動中心部があり、一端
部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタ
イプ。

【００１３】ロッカアームとシーソアームとが同一面内
で揺動する場合、そのシーソアームがロッカアームから
はみ出しにくくスペース効率が良い点で、本発明は上記
（１）のタイプに具体化することが好ましい。すなわ
ち、ロッカアームは、その一端部に揺動中心部があり、
中央部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があ
るタイプであり、該カム対応部に前記シーソアームを軸
着したものが好ましい。

【００１４】揺動中心部としては、次の二態様を例示で
きる。 （ａ）揺動中心部はピボットに支持された凹球面部であ
る態様。 （ｂ）揺動中心部はシーソアームが回動可能に軸支され
た軸穴部である態様。

【００１５】揺動中心部に各ローラ・カム間に隙間がで
きるのを防止するアジャスタを接続してもよい。アジャ
スタの構造は特に限定されないが、当接及び離間可能に
係合した内側部材とシリンダヘッドに形成された有底孔
と、内側部材及び有底孔を離間方向に付勢するロストモ
ーションスプリングとを含む機械的なアジャスタ（メカ
ニカルアジャスタ）を例示できる。より具体的には、互
いに開口側を対峙して側周壁が内外に係合したカップ状
の内側部材と、シリンダヘッドに形成された有底孔と、
内側部材のカップ内底面と有底孔との間に圧縮状態で設
置されたロストモーションスプリングとしてのコイルス
プリングとを含むものを例示できる。

【００１６】上記（ａ）の態様では、揺動中心部とアジ
ャスタとの間にタペットクリアランス調整機構が設けら
れることが好ましい。例えば、上記（ａ）の態様では、
ピボットに設けた雄ネジをアジャスタに設けた雌ネジに
螺入量調節可能に螺入するようにしたタペットクリアラ
ンス調整機構を例示できる。

【００１７】なお、本発明の可変動弁機構は、吸気バル
ブ又は排気バルブの何れか一方に適用することもできる
が、両方に適用することが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した可変動弁
機構の第一実施形態例について、図１〜図７を参照して
説明する。図１及び図２に示すように、この可変動弁機
構にはスイングアームタイプのロッカアーム１が使用さ
れ、ロッカアーム１の一端部は同部に形成された凹球面
部２がピボット３に支持されてなる揺動中心部となって
いる。ロッカアーム１の他端部は二股状に分かれて、そ
れぞれの先端下部にバルブ押圧部４が凹設され、バルブ
５の基端部をバルブ押圧部４が押圧するようになってい
る。

【００１９】ロッカアーム１の中央部のカム対応部に形
成されたシーソアーム配置穴６には上反り状に形成され
たシーソアーム７の中央部が配され、該シーソアーム７
はアーム側壁と直交する軸の周りに揺動可能に軸着され
ている。従って、ロッカアーム１とシーソアーム７とは
同一面内で揺動する。

【００２０】ピボット３の軸下部に設けられた雄ネジ
は、ピボット支持材８に設けられた雌ネジに螺入量調節
可能に螺入されて、タペットクリアランス調整機構が構
成されている。

【００２１】シーソアーム７の一端側はロッカアーム１
でいうとバルブ押圧部４側へ延び、その一端部に形成さ
れたフォーク内には第一摺接部としての第一ローラ９が
配され、該第一ローラ９はフォーク側壁と直交する軸の
周りに回転可能に軸着されている。シーソアーム７の他
端側はロッカアーム１でいうと揺動中心部側へ延び、そ
の他端部に形成されたフォーク内には第二摺接部として
の第二ローラ１０が配され、該第二ローラ１０はフォー
ク側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されてい
る。

【００２２】第一ローラ９の上方には、第一ローラ９を
押圧する第一回転カム２０とその隣に位置する第二回転
カム２１とを形成した１本のカムシャフト２２がロッカ
アーム１の揺動面と直角方向に延びるように配され、図
示しない軸支部材に回転可能に軸支されている。

【００２３】第一回転カム２０はベース円２０ａと、突
出量が漸増するノーズ漸増部２０ｂと、略同一突出量で
広角度に続くノーズ２０ｃと、突出量が漸減するノーズ
漸減部２０ｄとからなっている。

【００２４】第二回転カム２１はベース円２１ａと、突
出量が漸増するノーズ漸増部２１ｂと、略同一突出量で
広角度に続くノーズ２１ｃと、突出量が漸減するノーズ
漸減部２１ｄとからなっている。

【００２５】第二ローラ１０の上方には、一本の円筒状
の支持シャフト３０がカムシャフト２２と平行に配さ
れ、図示しない軸支部材により回転しないように軸支さ
れている。支持シャフト３０の外周には、介在部材とし
ての制御カム３６と介在アーム３７とが配されて、第二
ローラ１０を押圧する略カップ状の制御カム３６とその
隣に位置する略カップ状の介在アーム３７とが小角度回
転可能に且つ支持シャフト３０の長手方向には動かない
ように軸着され、図示しない部材により介在アーム３７
は図１における左回転方向に付勢されている。介在アー
ム３７と制御カム３６とは、互いのカップ開放端部が相
対回転可能に内外周（図示例では制御カム３６が内周
側）に嵌合することにより相対角度変化可能となってお
り、さらに後述するスライダ３４を介して結合されてい
る。

【００２６】制御カム３６の外周面は円筒面部３６ａと
その一部に凹面部３６ｃが凹設され、円筒面部３６ａと
凹面部３６ｃとの境界の一部は滑らかな曲面を備えた境
界部３６ｂとなっている。制御カム３６が小角度回転し
たとき、制御カム３６の第二ローラ１０に対する当接位
置は円筒面部３６ａから境界部３６ｂを経て凹面部３６
ｃへと滑らかに移動可能で、逆方向にも滑らかに移動で
きるようになっている。円筒面部３６ａは第二ローラ１
０を押圧するように働くが、凹面部３６ｃはむしろ第二
ローラ１０を進入させて逃がすように働くのでバルブ５
のリフト量を減ずる方向に作用する。

【００２７】介在アーム３７の外周面には第二回転カム
２１側へ延びる一対のローラ支持部４０が突設されてい
る。ローラ支持部４０内には第二回転カム２１により押
圧される介在摺接部としての介在ローラ４１が配され、
該介在ローラ４１はローラ支持部４０の側壁と直交する
軸の周りに回転可能に軸着されている。従って、第二回
転カム２１が回転して介在摺接部である介在ローラ４１
を押圧すると介在アーム３７と共に制御カム３６が小角
度回転し、第二ローラ１０に対する制御カム３６の当接
位置が変わることによって第二ローラ１０の押下量が変
化するようになっている。また、介在アーム３７の上面
には第二回転カム２１の当接を逃がして干渉を防ぐ逃が
し溝４２が形成されている。

【００２８】支持シャフト３０の外周であって介在アー
ム３７及び制御カム３６のカップ内には、図２に示すよ
うに略円筒状のスライダ３４が支持シャフト３０の長さ
方向に小角度回転可能に挿着されている。介在アーム３
７の内径が制御カム３６の内径よりも大きいことに対応
して、スライダ３４の介在アーム３７に対応する部分の
外径が制御カム３６に対応する部分の外径よりも大きく
なっている。

【００２９】スライダ３４の内周面には環状溝３５が形
成され、該環状溝３５には次に述べるコネクトピン３３
が係合している。すなわち、支持シャフト３０の内部に
は円柱状のコントロールシャフト３２が摺動可能に挿通
され、コントロールシャフト３２の一箇所には半径方向
に突出するコネクトピン３３が螺着されている。コント
ロールシャフト３２の摺動によるコネクトピン３３の変
位を許容するために、支持シャフト３０の一箇所には長
さ方向に延びてコネクトピン３３を挿通させる長孔３１
が貫設されている。長孔３１を挿通したコネクトピン３
３の先端部が前記環状溝３５に係合することにより、ス
ライダ３４はコントロールシャフト３２と共に長さ方向
に摺動可能になっているとともに、回転方向にはコント
ロールシャフト３２と無関係に回転可能となっている。
この回転が介在アーム３７及び制御カム３６の小角度回
転を許容する。

【００３０】スライダ３４の外周面の介在アーム３７に
対応する部分と介在アーム３７の内周面とには、互いに
係合するストレートスプライン３８，３９が切られてい
る。また、スライダ３４の外周面の制御カム３６に対応
する部分と制御カム３６の内周面とには、互いに係合す
るヘリカルスプライン４３，４４が切られている。図示
簡略化のため、図２にはヘリカルスプライン４３，４４
もストレートのように描いているが、実際はヘリカルで
ある。このようにスライダ３４がスプラインを介して介
在アーム３７及び制御カム３６の両者に係合しているこ
とで、介在アーム３７と制御カム３６とは前記の通り相
対角度変化可能に結合されている。

【００３１】コントロールシャフト３２は図示しない油
圧機構により長さ方向に移動するようになっている。こ
れらの油圧機構、コントロールシャフト３２、コネクト
ピン３３、スライダ３４、ヘリカルスプライン４３，４
４が、介在アーム３７に対する制御カム３６の相対角度
を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的（好ま
しくは三段階以上、さらに好ましくは四段階以上の多段
階）に変えてバルブ５のリフト量及び作用角を変化させ
る相対角度制御装置を構成している。すなわち、コント
ロールシャフト３２が長さ方向に移動すると、コネクト
ピン３３を介してスライダ３４が移動し、このときスト
レートスプライン３８，３９により介在アーム３７は回
転しないのに対して、ヘリカルスプライン４３，４４に
より制御カム３６は小角度回転するため、介在アーム３
７に対する制御カム３６の相対角度をずらすことができ
る。相対角度変化は、内燃機関の回転センサやアクセル
開度センサ等からの検知値に基づいてマイクロコンピュ
ータ等の制御装置により制御されるようになっている。

【００３２】上記の構成により、第一回転カム２０が回
転して第一ローラ９を押圧するという入力と、第二回転
カム２１が回転して介在ローラ４１を押圧すると介在ア
ーム３７と共に制御カム３６が小角度回転して第二ロー
ラ１０を押圧するという入力との２つの入力により、シ
ーソアーム７が押圧されロッカアーム１が揺動するよう
になっている。介在アーム３７は図示しない部材により
左回転方向に付勢されているので、常に第二回転カム２
１に介在ローラ４１を摺接させるようになっている。従
って、介在ローラ４１が第二回転カム２１のベース円２
１ａに摺接しているときは、介在アーム３７は小角度回
転開始位置に停滞している。しかし、介在ローラ４１が
ノーズ漸増部２１ｂに当接し始めると、介在アーム３７
は右回転方向に小角度回転を開始し、当接位置が進むに
つれて介在アーム３７の小角度回転が継続する。その
後、介在ローラ４１の制御カム３６に対する当接位置が
ノーズ２１ｃに移行すると、介在アーム３７の小角度回
転は停止して介在アーム３７は小角度回転終了位置に停
滞する。さらに第二回転カム２１の回転が進み介在ロー
ラ４１の当接位置がノーズ漸減部２１ｄに至ると、介在
アーム３７は左回転を開始して、介在ローラ４１の当接
位置がベース円２１ａに戻るときには介在アーム３７は
小角度回転開始位置に復帰するようになっている。即
ち、介在アーム３７は小角度回転開始位置から小角度回
転終了位置までの往復を繰り返し、制御カム３６も介在
アーム３７と共に往復を繰り返すことになる。

【００３３】相対角度制御装置によって介在アーム３７
に対する制御カム３６の相対角度をずらすと、制御カム
３６の小角度回転開始位置及び小角度回転終了位置も同
角度分だけ同方向にずれる。これは小角度回転開始位置
にある制御カム３６の位置から、第二ローラ１０を境界
部３６ｂに摺接させ始める制御カム３６の位置までの角
度差を変えることになる。この角度差を小さくするほ
ど、介在アーム３７が小角度回転し始めてから第二ロー
ラ１０が境界部３６ｂに摺接し始めるまでの時間が短い
ことを意味し、角度差を負にすると小角度回転開始位置
の境界部３６ｂ又は凹面部３６ｃに第二ローラ１０が既
に摺接し始めていることになる。即ち、介在アーム３７
に対する制御カム３６の相対角度をずらすことにより、
第一回転カム２０が第一ローラ９を押圧するのと並行し
て、第二ローラ１０の制御カム３６に対する当接位置を
変化させて第二ローラ１０の押圧量を変えてロッカアー
ム１の押圧量及び作用角を変えることができるようにな
っている。即ち、１本のカムシャフト２２しか回転させ
ていないにも拘わらず、バルブ５のリフト量及び作用角
を連続的に変化させることができる。

【００３４】以上のように構成された可変動弁機構は、
次のように作用する。まず、図３（ａ）→（ｂ）→図４
（ａ）→（ｂ）は、最大リフト量・最大作用角が必要な
運転状況下における介在アーム３７及び制御カム３６の
相対角度とそれによる作用を示している。図３（ａ）に
示すように、第一回転カム２０がベース円２０ａとノー
ズ漸増部２０ｂとの境界で第一ローラ９に摺接すると
き、介在ローラ４１には第二回転カム２１のベース円２
１ａの後半部が摺接しており、介在アーム３７及び制御
カム３６は小角度回転開始位置に停滞している。このと
き第二ローラ１０は、制御カム３６の円筒面部３６ａに
押圧されて最大押下位置にあるが、第一ローラ９が最上
位置にあるためロッカアーム１も最上位置に停滞してバ
ルブ５のリフト量は０になる。図３（ｂ）に示すよう
に、ノーズ２０ｃの前半部が第一ローラ９を押圧するよ
うになると第一ローラ９は最大押下位置に到達する。介
在ローラ４１はノーズ漸増部２１ｂによる押圧が進み、
介在アーム３７及び制御カム３６の右回転方向への小角
度回転が進行する。このとき第二ローラ１０が、円筒面
部３６ａと境界部３６ｂとの境界に摺接し第二ローラ１
０も最大押下位置にあるため、バルブ５のリフト量Ｌは
発生・増加して最大値Ｌｍａｘに達し、作用角も最大と
なる。図４（ａ）に示すように、第一ローラ９がノーズ
２０ｃの後半部により押圧されるようになると、介在ロ
ーラ４１のノーズ漸増部２１ｂによる押圧がさらに進
み、介在アーム３７及び制御カム３６が右回転方向に小
角度回転を続け、ノーズ２１ｃが介在ローラ４１に摺接
するようになる。そのとき介在ローラ４１はノーズ２１
ｃにより最大押圧を受け、介在アーム３７及び制御カム
３６はそれぞれの小角度回転終了位置に停滞する。この
とき第二ローラ１０の制御カム３６に対する当接位置は
境界部３６ｂから凹面部３６ｃに移動するため、制御カ
ム３６は第二ローラ１０を凹面部３６ｃに進入させて逃
がすように働く。これに伴い、第一ローラ９は最大押下
位置に達しているにも関わらず第二ローラ１０の上昇に
よりロッカアーム１も上昇してバルブ５のリフト量Ｌは
減少して０となる。図４（ｂ）に示すように、カムシャ
フト２２の回転が進み介在ローラ４１に対する第二回転
カム２１の当接位置がノーズ２１ｃからノーズ漸減部２
１ｄを経てベース円２１ａへと移行するとき（第一回転
カム２０、第二回転カム２１、シーソアーム７、第一ロ
ーラ９、第二ローラ１０及び制御カム３６の形状、寸法
及び配置位相等によっては第一回転カム２０と第一ロー
ラ９とが、又は制御カム３６と第二ローラ１０とが、又
はその両方が離れてしまう場合があるが、後述する第二
実施形態では摺接する。）、介在アーム３７は図示しな
い部材により左回転方向に付勢されているため、制御カ
ム３６と共に左回転方向に小角度回転する。それに伴っ
て第二ローラ１０の制御カム３６に対する当接位置は凹
面部３６ｃから境界部３６ｂを経て円筒面部３６ａに移
行し、第二ローラ１０は最大押下位置に戻る。このとき
第一ローラ９の第一回転カム２０に対する当接位置がノ
ーズ２０ｃからノーズ漸減部２０ｄを経てベース円２０
ａへと移行することから、バルブ５のリフト量は０を維
持する。

【００３５】次に、図５（ａ）→（ｂ）→（ｃ）は、微
小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における介
在アーム３７及び制御カム３６の相対角度とそれによる
作用を示している。図５（ａ）に示すように、第一回転
カム２０がベース円２０ａとノーズ漸増部２０ｂとの境
界で第一ローラ９に摺接するとき、ベース円２１ａの後
半部が介在ローラ４１に摺接しており、図３（ａ）と同
様に介在アーム３７及び制御カム３６は小角度回転開始
位置に停滞している。しかしこのとき、介在アーム３７
に対する制御カム３６の相対角度が、相対角度制御装置
により微小リフト量・微小作用角を実現するように制御
されているので、小角度回転開始位置における制御カム
３６の配向角、具体的には円筒面部３６ａ、境界部３６
ｂ及び凹面部３６ｃの配向角が図３（ａ）に比べて図５
（ａ）の方がより右回転方向にずれている。第二ローラ
１０は境界部３６ｂに近接しており（後述する第二実施
形態では摺接する。）最大押下位置付近に達している
が、第一ローラ９が最上位置にあるためバルブ５のリフ
トは発生していない。図５（ｂ）に示すように、ノーズ
漸増部２０ｂが第一ローラ９を押圧してバルブ５のリフ
ト量を増加させようとするとき、ノーズ漸増部２１ｂが
介在ローラ４１を押圧して介在アーム３７及び制御カム
３６を右回転方向に小角度回転させ始め、それに伴って
第二ローラ１０の制御カム３６に対する配向（又は当
接）位置は境界部３６ｂから凹面部３６ｃに移動してゆ
く。このとき第一ローラ９は更に押下される状況にある
が第二ローラ１０が上昇に向かうのでバルブ５のリフト
量Ｌ及び作用角はともに微小となる（図７参照）。図５
（ｃ）に示すように、第一ローラ９がノーズ２０ｃの後
半部により押圧されるようになると、介在ローラ４１は
ノーズ２１ｃにより最大押圧を受けるようになり、介在
アーム３７及び制御カム３６は小角度回転終了位置に停
滞する。そのとき第二ローラ１０は境界部３６ｂから凹
面部３６ｃに移行するため、第二ローラ１０は大きく上
昇する。このとき第一ローラ９は最大押下位置に達して
いるが、シーソアーム７の第二ローラ１０側が大きく上
昇するのでロッカアーム１は上方向に揺動しバルブ５の
リフト量は減少して０となる。

【００３６】なお、図３と図５との中間的なリフト量・
作用角が必要な運転状況下では、図３と図５との中間的
な介在アーム３７及び制御カム３６の相対角度が相対角
度制御装置により連続的に又は多段階的に作られ、図７
に示すように中間的なリフト量・作用角が連続的に又は
多段階的に得られる。

【００３７】次に、図６（ａ）→（ｂ）→（ｃ）は、リ
フト休止が必要な運転状況下における介在アーム３７及
び制御カム３６の相対角度とそれによる作用を示してい
る。図６（ａ）に示すように、第一回転カム２０がベー
ス円２０ａとノーズ漸増部２０ｂとの境界で第一ローラ
９に摺接するとき、ベース円２１ａの後半部が介在ロー
ラ４１に摺接しており、図３（ａ）及び図５（ａ）と同
様に介在アーム３７及び制御カム３６は小角度回転開始
位置に停滞している。しかしこのとき、介在アーム３７
に対する制御カム３６の相対角度が、相対角度制御装置
によりリフト休止を実現するように制御されているの
で、小角度回転開始位置における制御カム３６の配向
角、すなわち円筒面部３６ａ、境界部３６ｂ及び凹面部
３６ｃの配向角が図５（ａ）に比べて図６（ａ）の方が
さらに右回転方向にずれている。このとき、第二ローラ
１０は凹面部３６ｃに配向して（後述する第二実施形態
では摺接する。）第一ローラ９は最上位置にあるためバ
ルブ５のリフトは発生していない。図６（ｂ）に示すよ
うに、ノーズ漸増部２０ｂによる第一ローラ９の押圧が
進んでも、ノーズ漸増部２１ｂによる介在ローラ４１の
押圧が始まり介在アーム３７及び制御カム３６が右回転
方向に小角度回転を開始して、第二ローラ１０が凹面部
３６ｃに摺接し始める。このときバルブ５のリフト量Ｌ
及び作用角はともに０のままを維持し、リフト休止とな
る。図６（ｃ）に示すように、ノーズ２０ｃが第一ロー
ラ９を最大押下位置に押圧しても、ノーズ漸増部２１ｂ
ないしはノーズ２１ｃが介在ローラ４１を押圧して介在
アーム３７及び制御カム３６を小角度回転終了位置まで
小角度回転させるので、第二ローラ１０が凹面部３６ｃ
の中央部に摺接して大きく上昇することを許容されるの
でバルブ５はリフトしない。

【００３８】次に、本発明を実施した可変動弁機構の第
二実施形態例について、図８を参照して第一実施形態と
異なる部分についてのみ説明する。図８は第一実施形態
の可変動弁機構にアジャスタとしてメカニカルアジャス
タ５０を追加したものである。

【００３９】メカニカルアジャスタ５０は、互いに開口
側を対峙させて当接及び離間可能に側周壁が内外に係合
したカップ状の内側部材５１及びシリンダヘッド５２に
形成された有底孔５３と、内側部材５１のカップ内底面
と有底孔５３の内底面との間に圧縮状態で設置されて有
底孔５３から内側部材５１を離間方向に付勢するロスト
モーションスプリング５４としてのコイルスプリングと
からなり、内側部材５１はシリンダヘッド５２の有底孔
５３の内側にガイドされて摺動するようになっている。

【００４０】第一実施形態では前記の通りローラ・カム
間に隙間ができるときがあるが、本実施形態ではメカニ
カルアジャスタ５０を追加したことにより、図８のよう
にロストモーションスプリング５４が内側部材５１及び
有底孔５３を離間させてピボット３を上昇させるので各
部に隙間ができるのを防止し、ひいてはロッカアーム１
の落下を防止する。

【００４１】次に、本発明を実施した可変動弁機構の第
三実施形態例について、図９〜図１５を参照して第一実
施形態及び第二実施形態と異なる部分についてのみ説明
する。図９は第一実施形態の可変動弁機構に凹面を突設
した制御カム３６を使用したものである。

【００４２】本実施形態における制御カム３６の外周面
は円筒面部３６ａから接線方向に延びる突出部３６ｄを
備えている。突出部３６ｄの下面は円筒面部３６ａから
滑らかにつながる凹面が形成され、第二ローラ１０の半
径よりも大きな曲率半径の凹面部３６ｅとなっていて、
支持シャフト３０から遠ざかる方向に湾曲している。従
って、制御カム３６が小角度回転すると、第二ローラ１
０に対する制御カム３６の当接位置は円筒面部３６ａか
ら凹面部３６ｅに滑らかに移動することができるように
なっていて、当接位置が凹面部３６ｅの先端に移行する
にしたがって制御カム３６による第二ローラ１０の押圧
量が増大するようになっている。

【００４３】第一回転カム２０の形状は最大突出量とな
るノーズ２０ｃが第一実施形態よりも本実施形態のほう
が狭くなっている。これは本実施形態では第一回転カム
２０の形状がバルブ５のリフト量のグラフに強く反映さ
れるので、最大リフト状態を短くするための変更となっ
ている。

【００４４】第二回転カム２１は第一実施形態に比べて
ノーズの突出量が大幅に縮小されている。これは本実施
形態は第一実施形態に比べて介在アーム３７及び制御カ
ム３６の小角度回転量を小さくしても第一実施形態と同
様の効果を実現できるためであリ、これにより機構をコ
ンパクトにすることができる。

【００４５】第一実施形態における逃がし溝４２は、第
二回転カム２１のノーズが第一実施形態に比べて本実施
形態では縮小されて介在アーム３７の円筒面部３６ａに
干渉しなくなるので不要となる。

【００４６】介在アーム３７及びカムシャフト２２の長
さは第一実施形態よりも本実施形態の方が短くなってい
る。これは介在アーム３７の内部の相対角度制御装置に
干渉しないよう形成する必要があった逃がし溝４２と、
制御カム３６の内部の相対角度制御装置に干渉しないよ
うに形成する必要があった凹面部３６ｃとが不要になる
ためで、これにより機構全体をコンパクトにすることが
できる。

【００４７】上記の構成により、第一実施形態では制御
カム３６に形成された凹面部３６ｃに第二ローラ１０が
進入してバルブ５のリフト量を減ずる方向に作用した
が、本実施形態では制御カム３６に突設された突出部３
６ｄに形成された凹面部３６ｅが第二ローラ１０を押下
してバルブ５のリフト量を増加させる方向に作用する。
従って、本実施形態では第一回転カム２０と第二回転カ
ム２１は両方共にバルブ５のリフト量を増加させる方向
に作用する。

【００４８】相対角度制御装置により制御カム３６が介
在アーム３７に対して相対角度制御を受けると、第一実
施形態では制御カム３６に凹設された凹面部３６ｃの小
角度回転開始位置が変化したが、本実施形態では突出部
３６ｄに形成された凹面部３６ｅの小角度回転開始位置
が変化して、第二ローラの押圧量が変えられるようにな
っている。

【００４９】以上のように構成された可変動弁機構は、
次のように作用する。まず、図１２（ａ）→（ｂ）は、
最大リフトが必要な運転状況下における介在アーム３７
及び制御カム３６の相対角度とそれによる作用を示して
いる。図１２（ａ）に示すように、第一ローラ９に第一
回転カム２０のベース円２０ａが摺接し、介在ローラ４
１に第二回転カム２１のベース円２１ａが摺接している
とき、介在アーム３７及び制御カム３６は小角度回転開
始位置に停滞し、第一ローラ９は最上位置にある。介在
アーム３７と制御カム３６とが最大リフトを実現するよ
うに相対角度制御されているため、第二ローラ１０に凹
面部３６ｅが近接（第二実施形態のメカニカルアジャス
タを適用することで摺接）する。これは介在アーム３７
が小角度回転を開始すると、すぐに凹面部３６ｅが第二
ローラ１０を押圧し始めてバルブ５のリフトを開始する
のでリフト作用角は最大となる。このとき第一ローラ９
と同様に第二ローラ１０も最上位置にあるのでバルブ５
のリフト量は０になる。図１２（ｂ）に示すように、第
一ローラ９がノーズ２０ｃにより最大押圧を受けるよう
になると、介在ローラ４１もノーズ２１ｃにより最大押
圧を受けるようになり、介在アーム３７及び制御カム３
６は小角度回転終了位置に達する。このとき凹面部３６
ｅは最も低い位置に達して第二ローラ１０の上昇を最大
規制するので、シーソアーム７は最大押下位置に達しバ
ルブ５のリフト量Ｌは発生・増加して最大リフト量Ｌｍ
ａｘに達し、リフトの作用角も前述のとおり最大とな
る。

【００５０】次に、図１３（ａ）→（ｂ）は、微小リフ
トが必な運転状況下における介在アーム３７及び制御カ
ム３６の相対角度とそれによる作用を示している。図１
３（ａ）に示すように、第一ローラ９にベース円２０ａ
が摺接し、介在ローラ４１にベース円２１ａが摺接して
いるとき、介在アーム３７及び制御カム３６は小角度回
転開始位置に停滞し、第一ローラ９は最上位置にある。
介在アーム３７と制御カム３６とが微小リフトを実現す
るように相対角度制御されているため、凹面部３６ｅが
第二ローラ１０から大きく離間し、円筒面部３６ａに対
しても第二ローラ１０は離間（第二実施形態のメカニカ
ルアジャスタを適用することで摺接）する。このとき介
在アーム３７が小角度回転終了位置付近まで変位しない
と凹面部３６ｅが第二ローラ１０を押圧し始めないので
バルブ５のリフト作用角は微小となる。このとき第一ロ
ーラ９と同様に第二ローラ１０も最上位置にあるのでバ
ルブ５のリフト量は０になる。図１３（ｂ）に示すよう
に、第一ローラ９がノーズ２０ｃにより最大押圧を受け
るようになると、介在ローラ４１もノーズ２１ｃにより
最大押圧を受けるようになり、介在アーム３７及び制御
カム３６は小角度回転終了位置に達する。このとき凹面
部３６ｅは図１２（ｂ）と比べて高い位置にあるので第
二ローラ１０の上昇規制は僅かとなるので、バルブ５の
リフト量Ｌは発生・増加してリフト量Ｌに達し、リフト
の作用角も前述のとおり微小となる。

【００５１】なお、図１２と図１３との中間的なリフト
量・作用角が必要な運転状況下では、図１２と図１３と
の中間的な介在アーム３７及び制御カム３６の相対角度
が相対角度制御装置により連続的に又は段階的に作ら
れ、図１５に示すように中間的なリフト量・作用角が連
続的に又は段階的に得られる。

【００５２】次に、図１４（ａ）→（ｂ）は、リフト休
止が必要な運転状況下における介在アーム３７及び制御
カム３６の相対角度とそれによる作用を示している。図
１４（ａ）に示すように、第一ローラ９に第一回転カム
２０のベース円２０ａが摺接し、介在ローラ４１にベー
ス円２１ａが摺接しているとき、介在アーム３７及び制
御カム３６は小角度回転開始位置に停滞し、第一ローラ
９は最上位置にある。介在アーム３７と制御カム３６と
がリフト休止を実現するように相対角度制御されている
ため、凹面部３６ｅが第二ローラ１０から最大離間し、
円筒面部３６ａに対しても第二ローラ１０は離間（同
上）する。このとき第一ローラ９と同様に第二ローラ１
０も最上位置にあるのでバルブ５のリフト量は０にな
る。図１４（ｂ）に示すように、第一ローラ９がノーズ
２０ｃにより最大押圧を受けるようになると、介在ロー
ラ４１もノーズ２１ｃにより最大押圧を受けるようにな
り、介在アーム３７及び制御カム３６は小角度回転終了
位置に達する。このとき凹面部３６ｅの小角度回転終了
位置は最高位置に達し、第二ローラ１０は最大上昇して
凹面部３６ｅによる規制を受けず円筒面部３６ａに当接
するので、シーソアーム７の押下量は０となりバルブ５
はリフト休止となる。

【００５３】なお、本発明は前記実施形態の構成に限定
されるものではなく、例えば次のように、発明の趣旨か
ら逸脱しない範囲で変更して具体化することもできる。 （１）相対角度制御装置の構成や制御の仕方を適宜変更
すること。 （２）中央部に揺動中心部のあるロッカアームとするこ
と。 （３）制御カムの形状を適宜変更すること。

【００５４】

【発明の効果】本発明の可変動弁機構は、上記の通り構
成されているので、従来の駆動系を大きく変えることな
く、１本のカムシャフトを回転させて、バルブのリフト
量及び作用角を連続的又は段階的に変化させることがで
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態に係る可変動弁機構を示
す斜視図である。

【図２】同機構における相対角度制御装置の主要部を示
す断面図である。

【図３】最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の
作用を示す断面図である。

【図４】図３に続いて作用を示す断面図である。

【図５】微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の
作用を示す断面図である。

【図６】リフト休止が必要なときの同機構の作用を示す
断面図である。

【図７】同機構により得られるバルブのリフト量及び作
用角を示すグラフである。

【図８】本発明の第二実施形態に係る可変動弁機構を示
す断面図である。

【図９】本発明の第三実施形態に係る可変動弁機構を示
す斜視図である。

【図１０】図９の角度を変えて描写した斜視図である。

【図１１】同機構における相対角度制御装置の主要部を
示す断面図である。

【図１２】最大リフト量・作用角が必要なときの同機構
の作用を示す断面図である。

【図１３】微小リフト量・作用角が必要なときの同機構
の作用を示す断面図である。

【図１４】リフト休止が必要なときの同機構の作用を示
す断面図である。

【図１５】同機構により得られるバルブのリフト量及び
作用角を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ロッカアーム ５ バルブ ７ シーソアーム ９ 第一摺接部としての第一ローラ １０ 第二摺接部としての第二ローラ ２０ 第一回転カム ２１ 第二回転カム ２２ カムシャフト ３０ 支持シャフト ３６ 制御カム ３６ｃ 凹面部 ３６ｅ 凹面部 ３７ 介在アーム ４１ 介在摺接部としての介在ローラ ４３ ヘリカルスプライン ４４ ヘリカルスプライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 真之 愛知県西尾市中畑町浜田下10番地 株式会 社オティックス内 (72)発明者 平野 富保 愛知県西尾市中畑町浜田下10番地 株式会 社オティックス内 (72)発明者 清水 弘一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 吉原 裕二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 立野 学 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G016 AA19 BA03 BA27 BA34 BA36 BB12 BB18 BB19 BB22 BB23 BB24 CA08 CA25 CA29 CA52 DA08 DA13 3G018 AB04 BA11 CA06 DA04 DA10 DA13 DA15 DA29 EA02 EA11 EA35 FA01 FA02 FA06 FA07 FA08 GA14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロッカアームのカム対応部にシーソアー
   ムをその中央部において揺動可能に軸着し、 前記シーソアームの一端部及び他端部にそれぞれ第一摺
   接部及び第二摺接部を設け、 前記第一摺接部を押圧する第一回転カムとその隣に位置
   する第二回転カムとを形成した１本のカムシャフトを回
   転可能に軸支するとともに、前記第二摺接部の上方に介
   在部材を変位可能に設けたことにより、前記第二回転カ
   ムが回転して介在部材に作用すると介在部材が変位して
   第二摺接部に作用するようになっていて、 前記介在部材による第二摺接部の作用量を内燃機関の運
   転状況に応じ連続的に又は段階的に変えることでバルブ
   のリフト量及び作用角を変化させる相対角度制御装置を
   設けた可変動弁機構。
2. 【請求項２】 前記介在部材が、シーソアームの第二摺
   接部を進入させて逃がすように働く凹面が凹設された制
   御カムと、前記第二回転カムにより押圧される介在摺接
   部を備えた介在アームとを、相対角度変化可能に結合す
   るとともに１本の支持シャフトに小角度回転可能に軸着
   したものである請求項１記載の可変動弁機構。
3. 【請求項３】 前記介在部材が、シーソアームの第二摺
   接部を押圧する凹面を突設した制御カムと前記第二回転
   カムにより押圧される介在摺接部を備えた介在アームと
   を相対角度変化可能に結合するとともに１本の支持シャ
   フトに小角度回転可能に軸着したものである請求項１記
   載の可変動弁機構。
4. 【請求項４】 前記介在摺接部が、前記介在アームに回
   転可能に軸着されたローラである請求項２又は３記載の
   可変動弁機構。
5. 【請求項５】 前記第一摺接部、又は第二摺接部の少な
   くともいずれか一つは、前記シーソアームに回転可能に
   軸着されたローラである請求項１から４記載の可変動弁
   機構。