JP2003184520A - 可変バルブタイミング機構を有するエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吸気カムのカムシャフト方向でのカムプロフィ
ールを互いに異ならせてバルブタイミングを変更する際
において、タペット、プッシュロッド、ロッカーアー
ム、および弁座の耐久性を十分に確保し得る可変バルブ
タイミング機構を提供する。 【解決手段】互いに異なる第１および第２のカムプロフ
ィールをカム軸方向に併設し、この第１および第２のカ
ムプロフィールＰ，Ｑに基づいて吸気バルブを開閉作動
させるようにした可変バルブタイミング機構として、第
１および第２のカムプロフィールのノーズ先端部および
ベース円部の形状を互いに一致させている一方、ノーズ
先端部とベース円部との間の形状を互いに異ならせてい
る。第２のカムプロフィールのノーズ先端部とベース円
部との間での形状変化を、第１のカムプロフィールのノ
ーズ先端部とベース円部との間での形状変化よりも緩や
かなものにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンなどの内
燃機関の負荷に応じてバルブタイミングを切り換える可
変バルブタイミング機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、化石燃料の枯渇化が叫ばれてお
り、各界にて省エネルギーに関する研究が盛んに行わ
れ、内燃機関等においても、高出力を確保しつつ、低燃
費で厳しい排気ガス規制対策が求められている。低燃費
を図る方法としては、ミラーサイクルが有効な手段とし
て注目されている。ところが、ミラーサイクルでは、圧
縮比と膨張比とが異なるため、部分負荷では著しい燃費
の低減が得られるものの、充填空気量が減るため原理的
に最大出力が低下するところから、その解決策は常に期
待されているところである。

【０００３】ところで、内燃機関において広範囲の回転
域で高トルクを確保するためには、吸入バルブ開閉時期
を回転速度に比例して変更することが必要となる。これ
を実現する方法として、可変バルブタイミング機構が研
究されている。一方、部分負荷においてミラーサイクル
を行わせるとともに、負荷に応じて吸気バルブの閉弁時
期を変更し、ミラーサイクルの程度を調整することによ
って、低燃費と高トルクとを両立できる可能性がある。

【０００４】このような観点から、ベース円部に対する
ノーズ先端部の高さ（カム軸半径方向の高さ）をカム軸
方向に連続的に変化させた立体カムをカム軸に設け、立
体カムのカム軸方向で異なるカムプロフィールに基づい
て吸・排気バルブを開閉作動させるようにした可変バル
ブタイミング機構が提案されている。この場合、カム軸
自体を軸方向に移動させることによって、立体カムのカ
ム軸方向において互いに異なるカムプロフィールに基づ
いて吸排気バルブのリフト量と開閉弁するバルブタイミ
ングを変更することを可能にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記提案の
ものでは、カムのカム軸方向でのカムプロフィールを互
いに異ならせる上で、カムのノーズ先端部の高さをカム
軸方向に異ならせているため、ノーズ先端部の高さが最
も低い第１のカムプロフィールに対し、ノーズ先端部の
高さが最も高い第２のカムプロフィールでは、クランク
角（時間）変化に対するバルブリフト量（移動量）が大
きくなる。そのため、第２のカムプロフィールに基づい
てバルブを開閉動作する際には、バルブの最も高いリフ
ト量に見合うバルブ機構とする必要があり、バルブ機構
が大きくなる。また、カムの傾斜角も大きくする必要が
ある。

【０００６】さらに、バルブ駆動手段のカム接触部とカ
ムが点接触となるので、これらの耐久性が問題となる。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、カムのカム軸方向で
のカムプロフィールを互いに異ならせてバルブタイミン
グを変更する際において、開閉動作部材および動作受け
部材の耐久性を十分に確保し得る可変バルブタイミング
機構を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係わる発明が講じた解決手段は、互いに
異なる第１および第２のカムプロフィールがカム軸方向
に併設され、この第１および第２のカムプロフィールに
基づいてバルブを開閉作動させるようにした可変バルブ
タイミング機構を有するエンジンを前提とする。そし
て、上記第１および第２のカムプロフィールのノーズ先
端部およびベース円部の形状を互いに一致させている一
方、ノーズ先端部とベース円部との間の形状を互いに異
ならせている。さらに、上記第２のカムプロフィールの
ノーズ先端部とベース円部との間での形状変化を、上記
第１のカムプロフィールのノーズ先端部とベース円部と
の間での形状変化よりも緩やかなものにしている。

【０００９】この特定事項により、カムのカム軸方向で
のカムプロフィールを互いに異ならせた第１または第２
のバルブタイミングに変更する場合、ノーズ先端部とベ
ース円部との間で形状変化している第１のカムプロフィ
ールに基づいてバルブが開閉作動される一方、ノーズ先
端部とベース円部との間において第１のカムプロフィー
ルの形状変化よりも緩やかに形状変化している第２のカ
ムプロフィールに基づいてバルブが開閉作動されること
によって、カムのカム軸方向でのカムプロフィールを互
いに異ならせたバルブタイミングの変更が行われるよう
になっている。

【００１０】その場合、第１および第２のバルブタイミ
ングでのノーズ先端部の形状が互いに一致しているの
で、第１および第２のバルブタイミングのノーズ先端部
での高さが同じ高さとなる。このため、第２のカムプロ
フィールに基づいてバルブを開閉作動させても、最大リ
フトが変化しないため、バルブ機構の他の部分に影響を
与えない。また、バルブを開閉動作させる部材およびそ
の動作を受ける部材に対する加速度が低減され、その開
閉動作部材および動作受け部材の耐久性を十分に確保す
ることが可能となる。

【００１１】特に、請求項２に係わる発明では、第１お
よび第２のカムプロフィールを具体的に示すものとし
て、以下の構成が掲げられる。

【００１２】つまり、第１および第２のカムプロフィー
ルを１つのカムにそれぞれ形成し、そのカムにおける第
１および第２のカムプロフィールの互いに形状変化して
いる部分を、カム軸方向に傾斜する傾斜面によって連結
している。

【００１３】この特定事項により、第１および第２のカ
ムプロフィールは、それぞれ同じカムに形成されて、カ
ムの全周に亘ってカム軸方向に連続しているので、カム
の回転方向におけるバルブの作動状態に制約されること
なくプロフィールを切り換えることが可能となる。ま
た、切換時以外は、カムは常に線接触させることが可能
となる。

【００１４】また、請求項３に係わる発明では、カムと
バルブとの間に、第１および第２のカムプロフィールに
基づいて揺動することによってバルブを開閉作動させる
手段を介装するとともに、その手段のカムとの接触部
に、カムに対し接触するローラを設け、このローラのカ
ム軸方向端部に、第１および第２のカムプロフィールの
互いに形状変化している部分を連結する傾斜面と略一致
する傾斜面を設けている。

【００１５】この特定事項により、バルブを開閉作動さ
せる手段の接触部にカムに対し接触するローラが設けら
れているので、カムに対する接触抵抗がローラによって
低減されることになる。また、ローラのカム軸方向端部
の傾斜面が、カムプロフィールの互いの形状変化部分を
連結する傾斜面と略一致しているので、カムプロフィー
ルの切換時にカムに対しローラが線接触し、カムに対す
るローラの接触面圧が和らげられることになる。

【００１６】そして、請求項４に係わる発明では、第１
および第２のカムプロフィールの互いにカムプロフィー
ルが形状変化している部分での第２のカムプロフィール
のカム軸方向の寸法を、第１のカムプロフィールのカム
軸方向の寸法よりも短く設定している。

【００１７】この特定事項により、緩やかに形状変化し
ている第２のカムプロフィールに基づいてバルブが開閉
作動されることによって、第２のカムプロフィールでは
クランク角変化に対するバルブリフト量の変化が緩やか
のものとなることから、第２のカムプロフィールのカム
軸方向の寸法を短くしてカムに対するローラの接触面積
が小さくなっていても、第２のカムプロフィールでのカ
ムの耐久性を十分に確保することが可能となる。また、
第２のカムプロフィールのカム軸方向の寸法を短くする
ことで、第１および第２のカムプロフィールの互いにカ
ムプロフィールが形状変化している部分を連結する傾斜
面の傾斜を緩やかにすることが可能となる上、カム自体
のカム軸方向への寸法を抑えることも可能となる。

【００１８】更に、請求項５に係わる発明では、カム軸
を油圧によってカム軸方向一側から他側へ変位させる変
位手段と、この変位手段により変位されたカム軸をバネ
力によってカム軸方向他側から一側へ復帰させる復帰手
段とを備え、上記変位手段および復帰手段によって、第
１または第２のカムプロフィールを切り換えるように構
成し、その切り換えられたカムプロフィールに基づいて
バルブの開閉作動を変更させるようにしている。

【００１９】この特定事項により、油圧の供給によって
カム軸を変位させる変位手段とバネ力によってカム軸を
復帰させる復帰手段とを追加するだけで、第１または第
２のカムプロフィールの切り換えを容易に行うことが可
能となる。

【００２０】さらにまた、第１および第２のカムプロフ
ィールの互いにカムプロフィールが形状変化している部
分を、カム軸回転方向におけるノーズ先端部からベース
円部に至るまでの間に設け、この第１および第２のカム
プロフィールに基づいて開閉作動されるバルブとして、
吸気バルブを適用している。

【００２１】この特定事項により、第２のカムプロフィ
ールに基づいて吸気バルブを開閉作動させることによっ
て、吸気バルブの閉弁時期を遅らせて、低燃費に有効な
ミラーサイクルに切り換えることが可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２３】図１は本発明の実施形態に係わる可変バル
ブタイミング機構を備えたエンジン１を動力源として適
用した場合の室内マルチ式の空気調和装置Ｘの冷媒回路
図を示している。

【００２４】図１において、この室内マルチ式の空気調
和装置Ｘは、１台の室外熱交換器Ｘ１１により複数台の
室内熱交換器Ｘ２１，…（図では４台のみ示す）を作動
させるものであり、室外専用電動膨張弁Ｘ２２と、室外
熱交換器Ｘ２１と、四路切換弁Ｘ３と、圧縮機Ｘ４と、
アキュムレータＸ５と、上記四路切換弁Ｘ３と、各室内
熱交換器Ｘ２１と、各室内専用電動膨張弁Ｘ２２との間
を冷媒配管Ｘ６，…により冷媒循環可能に順次連結して
いる。室外熱交換器Ｘ１１は、室外ファンＸ１３を備
え、室外専用電動膨張弁Ｘ１２と共に、室外機Ｘ１を構
成している。また、室内熱交換器Ｘ２１は、室内ファン
Ｘ２３を備え、室内専用電動膨張弁Ｘ２２と共に、複数
の室内機Ｘ２，…を構成している。各室内熱交換器Ｘ２
１および各室内専用膨張弁Ｘ２２は、室外熱交換器Ｘ１
１（室外専用電動膨張弁Ｘ１２）および四路切換弁Ｘ３
に対しそれぞれ並列に接続されている。そして、圧縮機
Ｘ４は、エンジン１のクランクシャフト１１に対し動力
伝達可能に接続されている。

【００２５】上記構成において、冷房時には、上記四路
切換弁Ｘ３を実線のように切り換えることによって、冷
媒流の経路は、圧縮機Ｘ４→四路切換弁Ｘ３→室外熱交
換器Ｘ１１→室外専用電動膨張弁Ｘ１２→各室内専用電
動膨張弁Ｘ２２→各室内熱交換器Ｘ２１→四路切換弁Ｘ
３→アキュムレータＸ５→圧縮機Ｘ４となる。すなわ
ち、冷媒は実線の矢印のごとく流れる。

【００２６】一方、暖房時には、上記四路切換弁Ｘ３を
破線のように切り換えることによって、冷媒流の経路
は、圧縮機Ｘ４→四路切換弁Ｘ３→各室内熱交換器Ｘ２
１→各室内専用電動膨張弁Ｘ２２→室外専用電動膨張弁
Ｘ１２→室外熱交換器Ｘ１１→四路切換弁Ｘ３→アキュ
ムレータＸ５→圧縮機Ｘ４となる。すなわち、冷媒は破
線の矢印のごとく流れる。

【００２７】次に、エンジン１の構成を図２ないし図４
に基づいて説明する。

【００２８】図２において、１２はシリンダヘッド、１
３はシリンダブロックであって、このシリンダブロック
１３の下面にはオイルパン１４が取り付けられている。
上記シリンダヘッド１２の上面にはシリンダヘッドカバ
ー１８が取り付けられている。上記クランクシャフト１
１は、シリンダブロック１３の下部において前後方向
（図２では手前奥方向）に延びる軸芯回りに回動自在に
支持されている。また、シリンダブロック１３の上部に
はシリンダライナ部１５が設けられ、このシリンダライ
ナ部１５内にはピストン１６が上下方向に摺動自在に支
持されている。そして、上記ピストン１６の下端と上記
クランクシャフト１１のクランクピン（図示せず）との
間にはコネクチングロッド１７が介装され、このコネク
チングロッド１７によって、ピストン１６の上下運動が
クランクシャフト１１の回転運動に変換されるようにな
っている。更に、上記シリンダブロック１３内の略中央
部には、クランクシャフト１１と平行に延びるカムシャ
フト２（カム軸）がその軸芯回りに回動自在に支持され
ている。このカムシャフト２には吸気カム２１および排
気カム２２がそれぞれ回転一体に設けられている。

【００２９】また、図３および図４に示すように、上記
エンジン１は、３気筒エンジンであって、シリンダヘッ
ド１２およびシリンダヘッドカバー１８内には、各気筒
毎の吸気バルブ３および排気バルブ４がそれぞれ上下方
向に往復動可能に設けられている。この吸気バルブ３お
よび排気バルブ４は、ほぼ同一構成となるので、吸気バ
ルブ３についてのみ説明する。

【００３０】吸気バルブ３は、バルブスプリング３１の
付勢力によって上方に付勢され、シリンダヘッド１２の
下面に取り付けられた弁座３２に対し着座するようにな
っている。上記吸気バルブ３のステム上端と上記吸気カ
ム２１との間には、シリンダヘッドカバー１８内に揺動
自在に支持されたアームとしてのロッカーアーム３３が
介設されている。このロッカーアーム３３の一端（図２
では左端）は吸気バルブ３のステム上端に接触している
一方、他端は、上下方向に延びるプッシュロッド３４お
よびタペット３５を介して吸気カム２１に接触してい
る。タペット３５（ロッカーアーム３３）のカム２１と
の接触部には、吸気カム２１に対し接触するローラ３５
ａが設けられており、吸気カム２１のカムプロフィール
に基づいてタペット３５（ローラ３５ａ）およびプッシ
ュロッド３４を介してロッカーアーム３３を揺動させる
ことによって吸気バルブ３を開閉作動させるようになっ
ている。なお、１９はピストン１６上部の燃焼室２０に
臨むように取り付けられた点火プラグである。

【００３１】そして、本発明の特徴部分として、図５な
いし図７に示すように、上記吸気カム２１には、互いに
異なる第１のカムプロフィールＰおよび第２のカムプロ
フィールＱがカムシャフト２方向に併設され、この第１
および第２のカムプロフィールＰ，Ｑに基づいて吸気バ
ルブ３を開閉作動させるようにした可変バルブタイミン
グ機構５が構成されている。上記第１および第２のカム
プロフィールＰ，Ｑは、そのノーズ先端部Ｐａ，Ｑａお
よびベース円部Ｐｂ，Ｑｂの形状が互いに一致している
一方、ノーズ先端部Ｐａ，Ｑａとベース円部Ｐｂ，Ｑｂ
との間の形状が互いに異なっている。この第１および第
２のカムプロフィールＰ，Ｑにおけるノーズ先端部Ｐ
ａ，Ｑａとベース円部Ｐｂ，Ｑｂとの間の形状変化は、
カムシャフト２回転方向（図５および図６に示す矢印方
向）におけるノーズ先端部Ｐａ，Ｑａからベース円部Ｐ
ｂ，Ｑｂに至るまでの間に設けられている。そして、上
記第２のカムプロフィールＱのノーズ先端部Ｑａとベー
ス円部Ｑｂとの間での形状変化は、上記第１のカムプロ
フィールＰのノーズ先端部Ｐａとベース円部Ｐｂとの間
での形状変化よりも膨らみを持たせた緩やかな凸部２４
によって構成されている。これにより、吸気バルブ３
は、図８に示すように、上記第１および第２のカムプロ
フィールＰ，Ｑに基づくリフト量で開閉作動するように
なっている。つまり、第１および第２のカムプロフィー
ルＰ，Ｑに基づいて同一のリフト量で吸気バルブ３が開
放し、互いのカムプロフィールの形状変化の差により、
第２のカムプロフィールＱに基づく吸気バルブ３のリフ
ト量と、第１のカムプロフィールＰに基づく吸気バルブ
３のリフト量との間には、第１のカムプロフィールＰに
基づくリフト量で閉弁した際にリフト差ｋ１を有し、第
２のカムプロフィールＱに基づく吸気バルブ３の遅閉じ
を可能にしている。この場合、第１および第２のカムプ
ロフィールＰ，Ｑに基づく同一のリフト量で吸気バルブ
を開放させる対称ミラーサイクルのカムプロフィールＭ
では、この対称ミラーサイクルのカムプロフィールＭに
基づく吸気バルブ３のリフト量と、第１のカムプロフィ
ールＰに基づく吸気バルブ３のリフト量との間には、第
１のカムプロフィールＰに基づくリフト量で閉弁した際
にリフト差ｋ２（＞ｋ１）を有し、このものでは、クラ
ンク角変化に対する吸気バルブ３のリフト量の差が非常
に大きくなり、カムの斜面角度を大きくするか、斜面長
さを大きくする必要が生じることが判る。

【００３２】また、上記吸気カム２１上における第１お
よび第２のカムプロフィールＰ，Ｑの互いに形状変化し
ている部分（両カムプロフィールＰ，Ｑのノーズ先端部
Ｐａ，Ｑａとベース円部Ｐｂ，Ｑｂとの間で形状変化し
ている部分）は、カムシャフト２方向に傾斜するカム傾
斜面２３（傾斜面）によって連結されている。このカム
傾斜面２３は、カム面（両カムプロフィールＰ，Ｑを構
成する面）に対し１５°の傾斜角に設定されている。ま
た、上記タペット３５のローラ３５ａのカムシャフト２
方向両端部には、両カムプロフィールＰ，Ｑの互いに形
状変化している部分を連結するカム傾斜面２３と略一致
する角度（傾斜角）の傾斜面３５ｂ，３５ｂが設けられ
ている。そして、両カムプロフィールＰ，Ｑの互いにカ
ムプロフィールが形状変化している部分での第２のカム
プロフィールＱのカムシャフト２方向の寸法Ｌ２は、第
１のカムプロフィールＰのカムシャフト２方向の寸法Ｌ
１よりも短く設定されている。

【００３３】更に、図３および図４に示すように、上記
カムシャフト２は、シリンダブロック１３内においてカ
ムシャフト２の軸線方向にスライド移動可能に支持され
ている。そして、上記可変バルブタイミング機構５は、
上記第１および第２のカムプロフィールＰ，Ｑを備えた
吸気カム２１と、カムシャフト２をオイルの供給によっ
てカムシャフト２方向一側（図３および図４では左側）
の第１のカムプロフィールＰに基づいて吸気バルブ３を
開閉作動させる通常サイクル位置（図３に示す位置）か
ら、他側（図３および図４では右側）の第２のカムプロ
フィールＱに基づいて吸気バルブ３を開閉作動させるミ
ラーサイクル位置（図４に示す位置）へ変位させる変位
手段５１と、この変位手段５１によりミラーサイクル位
置に変換されたカムシャフト２を油圧の排出に伴うバネ
力によってカムシャフト２方向他側のミラーサイクル位
置から一側の通常サイクル位置へ復帰させる復帰手段５
２とを備えている。

【００３４】上記変位手段５１は、カムシャフト２の一
側端（図３および図４では左端）を摺動自在に包みこむ
ように支持する、シリンダブロック１３に設けられた内
部にチャンバ５１ｂを有するオイル作動室５１ａと、こ
のオイル作動室５１ａに対しオイル供給源（図示せず）
からオイルの給排を行うオイル給排手段（図示せず）と
を備えている。また、復帰手段５２は、カムシャフト２
の一側端部（オイル作動室５１ａよりも他側）とオイル
作動室５１ａとの間に縮装されたコイルスプリング５２
ａを備えている。そして、上記変位手段５１および復帰
手段５２によってカムシャフト２をミラーサイクル位置
と通常サイクル位置とに変換することで、第１のカムプ
ロフィールＰまたは第２のカムプロフィールＱの切り換
えが行われ、これによって、その切り換えられたカムプ
ロフィールに基づいて吸気バルブ３の開閉作動が変更さ
れるようになっている。

【００３５】従って、本実施形態では、吸気カム２１の
カムシャフト２方向でのカムプロフィールを互いに異な
らせた第１または第２のバルブタイミングＰ，Ｑに変更
する場合、吸気カム２１上におけるノーズ先端部Ｐａ，
Ｑａとベース円部Ｐｂ，Ｑｂとの間で形状変化している
第１のカムプロフィールＰに基づいて吸気バルブ３が開
閉作動される一方、ノーズ先端部Ｐａ，Ｑａとベース円
部Ｐｂ，Ｑｂとの間において凸部２４により第１のカム
プロフィールＰの形状変化よりも膨らみを持たせて緩や
かに形状変化している第２のカムプロフィールＱに基づ
いて吸気バルブ３が開閉作動されることによって、吸気
カム２１のカムシャフト２方向でのカムプロフィールを
互いに異ならせたバルブタイミングの変更が行われるよ
うになっている。

【００３６】その場合、吸気カム２１上における第１お
よび第２のバルブタイミングＰ，Ｑでのノーズ先端部Ｐ
ａ，Ｑａの形状が互いに一致しているので、第１および
第２のバルブタイミングＰ，Ｑのノーズ先端部Ｐａ，Ｑ
ａでの高さが同じ高さとなる。このため、第２のカムプ
ロフィールＱに基づいて吸気バルブ３を開閉作動させて
も、最大リフトは変わらず、バルブ機構の他の部分を変
更する必要がない。また、図８に示すように、クランク
角（時間）変化に対する吸気バルブ３のリフト量（移動
量）の変化が小さなものとなり、吸気バルブ３を開閉動
作させるタペット３５（ローラ３５ａ）、プッシュロッ
ド３４およびロッカーアーム３３、並びにその動作を受
ける弁座３２に対する加速度が低減され、そのタペット
３５（ローラ３５ａ）、プッシュロッド３４、ロッカー
アーム３３、および弁座３２の耐久性を十分に確保する
ことができる。しかも、第２のカムプロフィールＱに基
づいて吸気バルブ３を開閉作動させることで、第１のカ
ムプロフィールＰに基づいて吸気バルブ３を開閉作動さ
せる場合と比べて吸気バルブ３の閉弁時期が遅れて、低
燃費に有効なミラーサイクルに切り換えることができ
る。

【００３７】また、第１および第２のカムプロフィール
Ｐ，Ｑは、それぞれ同じ吸気カム２１上に形成されて、
吸気カム２１の全周に亘ってカムシャフト２方向に連続
しているので、吸気カム２１の回転方向における吸気バ
ルブ３の作動状態に制約されることなくプロフィールを
切り換えることができる。

【００３８】そして、吸気バルブ３を開閉作動させるタ
ペット３５の接触部に吸気カム２１に対し接触するロー
ラ３５ａが設けられているので、吸気カム２１に対する
接触抵抗をローラ３５ａによって低減させることができ
る。また、ローラ３５ａのカムシャフト２方向両端部の
傾斜面３５ｂ，３５ｂが、両カムプロフィールＰ，Ｑの
互いに形状変化している部分を連結するカム傾斜面２３
と略一致する角度（傾斜角）に設定されているので、カ
ムプロフィールの切換時に吸気カム２１に対しローラ３
５ａが線接触し、吸気カム２１に対するローラ３５ａの
接触面圧を和らげることができる。

【００３９】しかも、膨らみを持たせて緩やかに形状変
化している第２のカムプロフィールＱに基づいて吸気バ
ルブ３が開閉作動されることによって、第２のカムプロ
フィールＱではクランク角変化に対する吸気バルブ３の
リフト量の変化が緩やかのものとなることから、第２の
カムプロフィールＱのカムシャフト２方向の寸法Ｌ２を
第１のカムプロフィールＰのカムシャフト２方向の寸法
Ｌ１よりも短くして吸気カム２１に対するローラ３５ａ
の接触面積が小さくなっていても、第２のカムプロフィ
ールＱでの吸気カム２１の耐久性を十分に確保すること
ができる。また、第２のカムプロフィールＱのカムシャ
フト２方向の寸法Ｌ２を短くすることで、第１および第
２のカムプロフィールＰ，Ｑの互いにカムプロフィール
が形状変化している部分を連結するカム傾斜面２３の傾
斜を緩やかにすることができる上、吸気カム２１自体の
カムシャフト２方向への寸法を抑えることもできる。ま
た、リフト段差のない部分では、第１と第２のカムプロ
フィールを共有するので、ノーズ部での接触幅を同じに
できる。よって、バルブ機構の耐久性を十分に確保する
ことができる。

【００４０】更に、可変バルブタイミング機構５は、オ
イル作動室５１ａへのオイルの供給によって、第１のカ
ムプロフィールＰに基づいて吸気バルブ３を開閉作動さ
せる通常サイクル位置（図３に示す位置）から、第２の
カムプロフィールＱに基づいて吸気バルブ３を開閉作動
させるミラーサイクル位置（図４に示す位置）へ変位さ
せる変位手段５１と、この変位手段５１によりミラーサ
イクル位置に変換されたカムシャフト２を油圧の排出に
伴うコイルスプリング５２ａのバネ力によってミラーサ
イクル位置から通常サイクル位置へ復帰させる復帰手段
５２とを追加するだけで構成され、第１または第２のカ
ムプロフィールＰ，Ｑの切り換えを容易に行うことがで
きる。

【００４１】＜他の実施の形態＞本発明は、上記実施形
態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包
含している。例えば、上記実施形態では、吸気カム２１
上の第１および第２のカムプロフィールＰ，Ｑに基づい
て吸気バルブ３を開閉作動させる可変バルブタイミング
機構５に適用したが、排気カム上に設けた第１および第
２のカムプロフィールに基づいて排気バルブを開閉作動
させる可変バルブタイミング機構に適用されていてもよ
い。

【００４２】また、上記実施形態では、圧縮機Ｘ４を稼
働するエンジン１に用いた可変バルブタイミング機構５
について述べたが、この可変バルブタイミング機構が自
動車用エンジンや、発電機用エンジン、または船舶用エ
ンジンなどに適用されていてもよいのはもちろんであ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上の如く、本発明の請求項１における
可変バルブタイミング機構を有するエンジンによれば、
第２のカムプロフィールのノーズ先端部とベース円部と
の間での形状変化を第１の形状変化よりも緩やかなもの
にし、第１および第２のバルブタイミングでのノーズ先
端部の形状を互いに一致させることで、第２のカムプロ
フィールに基づいてバルブを開閉作動させた際のクラン
ク角変化に対するバルブリフト量の変化を小さくし、バ
ルブの開閉動作部材および動作受け部材の耐久性を十分
に確保することができる。

【００４４】本発明の請求項２における可変バルブタイ
ミング機構を有するエンジンによれば、第１および第２
のカムプロフィールを、それぞれ同じカムに形成してカ
ムの全周に亘ってカム軸方向に連続させることで、カム
の回転方向におけるバルブの作動状態に制約させずにプ
ロフィールを切り換えることができる。

【００４５】本発明の請求項３における可変バルブタイ
ミング機構を有するエンジンによれば、バルブを開閉作
動させる手段の接触部にカムに対し接触するローラを設
けることで、カムに対する接触抵抗をローラによって低
減させることができる。また、ローラのカム軸方向端部
の傾斜面を、カムプロフィールの互いの形状変化部分を
連結する傾斜面と略一致させることで、カムプロフィー
ルの切換時にカムに対しローラを線接触させて、カムに
対するローラの接触面圧を和らげることができる。

【００４６】本発明の請求項４における可変バルブタイ
ミング機構を有するエンジンによれば、第２のカムプロ
フィールのカム軸方向の寸法を第１のカムプロフィール
のカム軸方向の寸法よりも短く設定することで、第２の
カムプロフィールのカム軸方向の寸法を短くしてカムに
対するローラの接触面積を小さくしているにもかかわら
ず、第２のカムプロフィールでのカムの耐久性を十分に
確保することができる。しかも、第２のカムプロフィー
ルのカム軸方向の寸法を短くすることで、第１および第
２のカムプロフィールを連結する傾斜面の傾斜を緩やか
にすることができる上、カム自体のカム軸方向への寸法
を抑えることもできる。

【００４７】本発明の請求項５における可変バルブタイ
ミング機構を有するエンジンによれば、カム軸を油圧に
よってカム軸方向一側から他側へ変位させる変位手段
と、カム軸をバネ力によってカム軸方向他側から一側へ
復帰させる復帰手段とを追加するだけで、第１または第
２のカムプロフィールの切り換えを容易に行うことがで
きる。

【００４８】更に、本発明の請求項６における可変バル
ブタイミング機構を有するエンジンによれば、両カムプ
ロフィールの互いに形状変化している部分をカム軸回転
方向におけるノーズ先端部からベース円部に至るまでの
間に設け、第２のカムプロフィールに基づいて吸気バル
ブを開閉作動させることで、吸気バルブの閉弁時期を遅
らせて低燃費に有効なミラーサイクルに切り換えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係わる可変バルブタイミン
グ機構を備えたエンジンを動力源とする室内マルチ式の
空気調和装置の冷媒回路図である。

【図２】エンジンの縦断正面図である。

【図３】カムシャフトをミラーサイクル位置に変換させ
た状態でのエンジンの縦断側面図である。

【図４】カムシャフトを通常サイクル位置に復帰させた
状態でのエンジンの縦断側面図である。

【図５】吸気カムをカムシャフト方向から見た図であ
る。

【図６】吸気カムの斜視図である。

【図７】吸気カムおよびローラの形状を示す説明図であ
る。

【図８】クランク角に対する第１および第２のカムプロ
フィールでの吸気バルブのリフト量の特性を対称ミラー
サイクルのカムプロフィールでの吸気バルブのリフト量
の特性と比較して示す特性図である。

【符号の説明】

２ カムシャフト（カム軸） ２１ 吸気カム（カム） ２３ カム傾斜面（傾斜面） ３ 吸気バルブ（バルブ） ３３ ロッカーアーム（アーム） ３５ａ ローラ ３５ｂ 傾斜面 ５ 可変バルブタイミング機構 ５１ 変位手段 ５２ 復帰手段 Ｌ１ 第１のカムプロフィールのカムシャフト
方向の寸法 Ｌ２ 第２のカムプロフィールのカムシャフト
方向の寸法 Ｐ 第１のカムプロフィール Ｑ 第２のカムプロフィール Ｐａ，Ｑａ ノーズ先端部 Ｐｂ，Ｑｂ ベース円部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G016 AA05 BA18 BA35 BB03 BB06 CA08 GA02 3G018 AB06 AB19 BA04 DA03 DA17 DA85 GA27

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに異なる第１および第２のカムプロ
   フィールがカム軸方向に併設され、この第１および第２
   のカムプロフィールに基づいてバルブを開閉作動させる
   ようにした可変バルブタイミング機構を有するエンジン
   であって、 上記第１および第２のカムプロフィールは、そのノーズ
   先端部およびベース円部の形状が互いに一致している一
   方、ノーズ先端部とベース円部との間の形状が互いに異
   なっており、 上記第２のカムプロフィールのノーズ先端部とベース円
   部との間での形状変化は、上記第１のカムプロフィール
   のノーズ先端部とベース円部との間での形状変化よりも
   緩やかなものとなっていることを特徴とする可変バルブ
   タイミング機構を有するエンジン。
2. 【請求項２】 上記請求項１に記載の可変バルブタイミ
   ング機構を有するエンジンにおいて、 第１および第２のカムプロフィールは、１つのカムにそ
   れぞれ形成され、 そのカムにおける第１および第２のカムプロフィールの
   互いに形状変化している部分は、カム軸方向に傾斜する
   傾斜面によって連結されていることを特徴とする可変バ
   ルブタイミング機構を有するエンジン。
3. 【請求項３】 上記請求項２に記載の可変バルブタイミ
   ング機構を有するエンジンにおいて、 カムとバルブとの間には、第１および第２のカムプロフ
   ィールに基づいて揺動することによってバルブを開閉作
   動させる手段が介装されているとともに、 その手段のカムとの接触部には、カムに対し接触するロ
   ーラが設けられており、 このローラのカム軸方向端部には、第１および第２のカ
   ムプロフィールの互いに形状変化している部分を連結す
   る傾斜面と略一致する傾斜面が設けられていることを特
   徴とする可変バルブタイミング機構を有するエンジン。
4. 【請求項４】 上記請求項３に記載の可変バルブタイミ
   ング機構を有するエンジンにおいて、 第１および第２のカムプロフィールの互いにカムプロフ
   ィールが形状変化している部分での第２のカムプロフィ
   ールのカム軸方向の寸法は、第１のカムプロフィールの
   カム軸方向の寸法よりも短く設定されていることを特徴
   とする可変バルブタイミング機構を有するエンジン。
5. 【請求項５】 上記請求項４に記載の可変バルブタイミ
   ング機構を有するエンジンにおいて、 カム軸を油圧によってカム軸方向一側から他側へ変位さ
   せる変位手段と、 この変位手段により変位されたカム軸をバネ力によって
   カム軸方向他側から一側へ復帰させる復帰手段とを備
   え、 上記変位手段および復帰手段によって、第１または第２
   のカムプロフィールが切り換えられるようになってい
   て、 その切り換えられたカムプロフィールに基づいてバルブ
   の開閉作動が変更されるようになっていることを特徴と
   する可変バルブタイミング機構を有するエンジン。
6. 【請求項６】 上記請求項４または請求項５に記載の可
   変バルブタイミング機構を有するエンジンにおいて、 第１および第２のカムプロフィールの互いにカムプロフ
   ィールが形状変化している部分は、カム軸回転方向にお
   けるノーズ先端部からベース円部に至るまでの間に設け
   られ、 この第１および第２のカムプロフィールに基づいて開閉
   作動されるバルブとしては、吸気バルブが適用されてい
   ることを特徴とする可変バルブタイミング機構を有する
   エンジン。