JP3198772B2

JP3198772B2 - 内燃機関の動弁装置におけるカム切替機構

Info

Publication number: JP3198772B2
Application number: JP543094A
Authority: JP
Inventors: 栄一神山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1994-01-21
Publication date: 2001-08-13
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH07133708A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関の吸排気弁を
カムの回転により開閉させる動弁装置に係り、特に、カ
ムを運転状態に応じて切替える機構に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
開示されている直接駆動式動弁装置としては、例えば特
開平１−１６７４０５号公報に示すものがある。この動
弁装置においては、カムシャフト上に低速用カムと高速
用カムとが並設されているとともに、この高速用カムが
カムシャフトの回転中心線（以下、「回転中心」ともい
う。）方向に直交する半径方向へ低速用カムに対し移動
可能に設けられ、運転状態に応じて高速用カム作動状態
と低速用カム作動状態とに切替え得るようになってい
る。高速用カム作動状態においては、高速用カムに高い
制御油圧力が与えられてそのカムノーズ部が低速用カム
のカムノーズ部から突出するとともに、その高い制御油
圧力がピンにも与えられ、このピンが高速用カムの挿入
孔に係入されて高速用カムの位置が低速用カムに対し保
持される。低速用カム作動状態において制御油圧力が低
くなると、前記ピンがリターンスプリングの反力により
高速用カムの挿入孔から離脱し、高速用カムがスプリン
グの弾性力に抗して移動してそのカムノーズ部が低速用
カムのカムノーズ部に対し合致する。

【０００３】このような動弁装置の高低速切替機構で
は、弁リフト中に切替えが行われると、カムシャフトの
駆動トルクの急変により、機構の破損や騒音の発生とい
う問題が生じる。そのため、リフト中の切替えを避ける
ための切替タイミング制御装置が必要となる。

【０００４】第一に、本発明は所定の切替構造で力学的
設定を行い、特別な切替タイミング制御装置を利用せず
に弁リフト中の切替えを防止することを目的としてい
る。また、吸気弁の閉タイミングを遅らせることにより
混合気を吸気ポート側へ吹き戻して燃費特性の向上を図
るいわゆるアトキンソンサイクルエンジンにおいては、
低負荷状態で特に効果を発揮するが、負荷が大きくなる
ほど混合気の減少による出力低下の原因になる問題があ
った。

【０００５】第二に、本発明は吸気弁の閉タイミングを
遅らせるためのサブインテークカムを運転状態に応じて
切替える手段を設けるとともに、同手段として前記第一
発明の技術的思想を応用することにより、運転状態に応
じて的確な吸気弁の開閉タイミング制御を行い、燃費特
性や出力特性の維持及び向上を図ることを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】第一発明にかか
る内燃機関の動弁装置におけるカム切替機構において
は、クランクシャフトと同期して回転するカムシャフト
上で、カムシャフトの回転中心線方向に直交する半径方
向へ、カムのカムノーズ部が移動可能に設けられ、運転
状態に応じてこのカムのカムノーズ部を移動させる手段
が設けられてこのカム移動手段によりカムシャフトの回
転中心線に対するカムノーズ部の位置を変更した高速作
動状態と低速作動状態とに切替え得るようになってい
る。このカムの回転運動は連動機構により内燃機関の吸
気弁又は排気弁の開閉運動として伝達されるようになっ
ている。

【０００７】前記カムシャフト上でその回転中心線方向
へ往復移動可能にスライダが支持されている。このスラ
イダに対して同スライダをカムシャフトの回転中心線方
向へ往復移動させるためのスライダ移動力を与える切替
駆動手段が設けられている。このスライダにはカム側の
支持部と接触するカム面が設けられ、このカム面はスラ
イダの往復移動に伴いカムのカムノーズ部を支持部を介
してカムシャフトの半径方向へ移動させるようになって
いる。

【０００８】特に、吸気弁又は排気弁を開くために必要
な力よりも前記切替駆動手段によるスライダ移動力が小
さくなるように設定されている。弁リフト中に切替駆動
手段が作動してスライダに対し移動力が与えられても、
実際にはスライダが移動せず、切替えは行われない。そ
して、非リフト状態でのみ、この切替駆動手段によりス
ライダが移動し、そのスライダ移動力がスライダのカム
面及びカム側の支持部を介してカムのカムノーズ部に作
用し、同カムノーズ部がカムシャフトの半径方向へ移動
する。従って、高速作動状態と低速作動状態との間で切
替えが行われる。また、この高速作動状態や低速作動状
態でカムノーズ部に加わる力をカム側の支持部でスライ
ダのカム面が受け、それらの状態が維持される。

【０００９】また、前記基本的構成に加え、前記支持部
を支持ピンとし、カムシャフトの回転中心線とカムのカ
ムノーズ部の頂点とを結ぶ中心線に対し、カム側の前記
支持ピンの軸心方向を、カムシャフトの回転方向へ所定
角度ずらしてもよい。このようにすれば、カム作用角を
大きくして開弁範囲を広げても、カム側の支持ピンの移
動力の最小値（開弁開始の瞬間に発生する力）が小さく
なることはなくなり、この移動力に合わせる必要のある
スライダの移動力も小さくする必要がない。従って、カ
ム切替えタイミングの自己制御性が維持され、カムが確
実に切替わる。

【００１０】一方、第二発明にかかる内燃機関の動弁装
置におけるカム切替機構においては、クランクシャフト
と同期して回転するカムシャフト上で、メインインテー
クカムと同カムよりリフトの小さいサブインテークカム
とが設けられているとともに、カムシャフトの回転中心
線方向に直交する半径方向へ、サブインテークカムのカ
ムノーズ部が移動可能に設けられ、運転状態に応じてこ
のサブインテークカムのカムノーズ部を移動させる手段
が設けられてこのカム移動手段によりカムシャフトの回
転中心線に対するサブインテークカムのカムノーズ部の
位置を変更して切替え得るようになっている。このメイ
ンインテークカム及びサブインテークカムの回転運動は
連動機構により内燃機関の吸気弁の開閉運動として伝達
されるようになっている。

【００１１】前記カムシャフト上でその回転中心線方向
へ往復移動可能にスライダが支持されている。このスラ
イダに対して同スライダをカムシャフトの回転中心線方
向へ往復移動させるためのスライダ移動力を与える切替
駆動手段が設けられている。このスライダにはカム側の
支持部と接触するカム面が設けられ、このカム面はスラ
イダの往復移動に伴いサブインテークカムのカムノーズ
部を支持部を介してカムシャフトの半径方向へ移動させ
るようになっている。

【００１２】特に、前記メインインテークカムの変位曲
線部中の弁閉じ側緩和曲線部にのみ、サブインテークカ
ムの変位曲線部中の弁開き側緩和曲線部のみが、カムシ
ャフトの回転方向上でオーバラップされ得るようになっ
ている。そして、そのオーバラップ位置から、サブイン
テークカムの弁開き側緩和曲線部を除く変位曲線部が、
メインインテークカムの変位曲線部に対しカムシャフト
の回転方向へ吸気弁の閉タイミングが遅れるように離れ
て設定されている。

【００１３】サブインテークカムは運転状態に応じて切
替えられ、メインインテークカムの内側に退避する位置
と、その外側へ突出する位置とを取り得る。サブインテ
ークカムの突出状態では、その退避状態の場合よりも、
吸気弁の閉タイミングが遅れ、シリンダ内の混合気が圧
縮工程開始時に吸気ポート側へ吹き戻される。

【００１４】また、サブインテークカムの切替えは緩和
曲線部で行われるので、速度の変化が少なくなり、切替
えによる衝撃が小さくなる。

【００１５】

【第一実施例】以下、本発明の第一実施例にかかる内燃
機関の動弁装置を図１〜図７を参照して説明する。

【００１６】本実施例は４サイクル直列４気筒エンジン
に具体化され、図１に概略的に示す各気筒において、１
はシリンダ、２はピストン、３は燃焼室、４は吸気ポー
ト、５は吸気弁、６は排気ポート、７は排気弁、８は燃
料噴射ノズル、９は点火プラグである。本実施例の動弁
装置１０としては、直接駆動式ＤＯＨＣが採用され、各
気筒において吸気側カムシャフト１１には高速用カム移
動手段を含む一対の吸気側高低速切替カム機構１３が取
り付けられているとともに、排気側カムシャフト１２に
は高速用カム移動手段を含む一対の排気側高低速切替カ
ム機構１４が取り付けられている。前記吸気弁５及び排
気弁７はそれぞれ各気筒において一対ずつ設けられ、一
対の吸気弁５は一対の吸気側高低速切替カム機構１３に
対応しているとともに、一対の排気弁７は一対の排気側
高低速切替カム機構１４に対応している。

【００１７】図２，３（高速作動状態）及び図４，５
（低速作動状態）に示す気筒ユニット１５は各気筒にお
いて吸気側及び排気側それぞれに組み付けられるもので
あり、この気筒ユニット１５についての以下の説明は吸
気側及び排気側に共通する。

【００１８】一対の高低速切替カム機構１３−１３間又
は１４−１４間でカムシャフト１１，１２にジャーナル
１６が設けられ、図示しない軸受部によりこのジャーナ
ル１６が支持されている。カムシャフト１１，１２内に
はその回転中心線（以下、「回転中心」ともいう。）１
１ａ，１２ａ方向へシリンダ１７が貫設され、前記ジャ
ーナル１６に形成された給油孔１８がこのシリンダ１７
に連通している。このシリンダ１７内には一対の高低速
切替カム機構１３，１４に対応してスライダとしてのピ
ストン１９が挿嵌され、この両ピストン１９はシリンダ
１７内でカムシャフト１１，１２の回転中心１１ａ，１
２ａ方向へ移動し得るようになっている。この両ピスト
ン１９の内端面２０はシリンダ１７内で相対向し、この
両ピストン１９の外端面２１はリターンスプリング２２
に当接している。

【００１９】カムシャフト１１，１２の外周にはジャー
ナル１６の両側でそれぞれ一対の低速用カム２３がカム
シャフト１１，１２の回転中心１１ａ，１２ａ方向へ並
設されてこれと一体回転可能になっている。図３に示す
ようにこの低速用カム２３の外周にはベース円部２４と
カムノーズ部２５とが一連に形成されている。この両低
速用カム２３間でカムシャフト１１，１２の外周に筒状
の高速用カム２６が挿嵌されて両低速用カム２３の端面
に接触して並設されている。この高速用カム２６の外周
にもベース円部２７とカムノーズ部２８とが一連に形成
され、高速用カム２６のベース円部２７が低速用カム２
３のベース円部２４に隣接しているとともに、高速用カ
ム２６のカムノーズ部２８が低速用カム２３のカムノー
ズ部２５に隣接している。

【００２０】高速用カム２６のカムノーズ部２８の頂点
Ｃとカムシャフト１１，１２の回転中心１１ａ，１２ａ
とを結ぶ中心線２８ａと、低速用カム２３のカムノーズ
部２５の頂点Ｃとこの回転中心１１ａ，１２ａとを結ぶ
中心線２５ａは、同一平面上にあり、同回転中心１１
ａ，１２ａ回りで両カムノーズ部２５，２８の中心線２
５ａ，２８ａの位相は常に一致している。高速用カム２
６の内周形状はその中心線２８ａに対し線対称であっ
て、この内周の両側にはこの中心線２８ａに対し平行な
平面状のガイド面２９が形成されている。カムシャフト
１１，１２の外周両側にもこの中心線２８ａに対し平行
な平面状のガイド面３０が形成され、この両ガイド面３
０に高速用カム２６の両ガイド面２９が支持されてい
る。従って、高速用カム２６はこれらのガイド面２９，
３０間で摺椄し、低速用カム２３に対しそれらの中心線
２８ａ，２５ａに沿ってカムシャフト１１，１２の回転
中心１１ａ，１２ａ方向に直交する半径方向へ移動し得
るようになっている。

【００２１】前記ピストン１９において、高速用カム２
６のカムノーズ部２８側にカム面３１が形成されている
とともに、その反対側になるベース円部２７側にカム面
３５が形成されている。図６に示すように、一方のカム
面３１は、内端面２０から外端面２１側へ連続する押圧
面３２と傾斜面３３と移動許容面３４とを有している。
押圧面３２はカムシャフト１１，１２の回転中心１１
ａ，１２ａ上のピストン１９の中心線１９ａを中心とす
る半径ｒの円周面上にあり、内端面２０から同中心線１
９ａと平行に外端面２１側へ延設されている。移動許容
面３４はピストン１９の中心線１９ａを含む平面に対し
距離Ｌ₁だけ離れた平行な平面上にあり、傾斜面３３か
ら外端面２１側に延設されている。傾斜面３３は押圧面
３２と移動許容面３４との間にあり、ピストン１９の中
心線１９ａを含む平面からの距離Ｌ ₂（ｒ＞Ｌ₂＞
Ｌ₁）が押圧面３２から移動許容面３４に向かうほど小
さくなるように同中心線１９ａに対し角度αだけ傾斜し
ている。他方のカム面３５も外端面２１から内端面２０
側へ連続する押圧面３６と傾斜面３７と移動許容面３８
とを有し、ピストン１９の中心線１９ａに対するそれら
の位置関係（前記ｒ，Ｌ₁，Ｌ₂，α）は一方のカム面
３１の場合と同様である。従って、一方のカム面３１の
押圧面３２の反対側に他方のカム面３５の移動許容面３
８が対応するとともに、一方のカム面３１の移動許容面
３４の反対側に他方のカム面３５の押圧面３６が対応
し、一方のカム面３１の傾斜面３３と他方のカム面３５
の傾斜面３７とが互いに平行な状態で対応する。

【００２２】高速用カム２６のカムノーズ部２８の中心
線２８ａ上でカムシャフト１１，１２に一対の支持ピン
３９，４０が同中心線２８ａに沿って移動可能に挿通さ
れ、一方の支持ピン３９がピストン１９の一方のカム面
３１とカムノーズ部２８の内周面との間でそれらに当接
しているとともに、他方の支持ピン４０がピストン１９
の他方のカム面３５とベース円部２７の内周面との間で
それらに当接している。これらのカム面３１，３５に対
する支持ピン３９，４０の接触点Ｂの移動軌跡に平行で
かつカムシャフト１１，１２の回転中心１１ａ，１２ａ
を通る中心線としての軸心３９ｃ，４０ｃは、カムノー
ズ部２５，２８の中心線２５ａ，２８ａと同一平面上に
ある。

【００２３】詳細は図示しないが、シリンダ１のヘッド
にあるリフタボアにバルブリフタ４１が摺動可能に支持
され、このバルブリフタ４１上のシム４１ａが低速用カ
ム２３及び高速用カム２６に接触し得るようになってい
る。シリンダ１のヘッドとバルブリフタ４１との間にバ
ルブスプリング４２が嵌め込まれ、このバルブスプリン
グ４２の弾性力により吸排気弁５，７が吸排気ポート
４，６を閉じるようになっている。なお、このバルブリ
フタ４１とバルブスプリング４２とにより、吸排気弁
５，７の開閉のための直接駆動式連動機構が構成されて
いる。

【００２４】まず、高速用カム２６により吸排気弁５，
７を開閉させる場合について詳述する。高い制御油圧力
が給油孔１８からシリンダ１７に与えられると、図２，
３及び図６（ａ）に示すように、両ピストン１９はその
内端面２０でリターンスプリング２２の弾性力に抗して
押圧され、両内端面２０が互いに離間する方向へ移動す
る。この高速作動状態においては、カムノーズ部２８側
のカム面３１で支持ピン３９の内端部３９ａが押圧面３
２に当接して支持ピン３９の外端部３９ｂによりカムノ
ーズ部２８が外側へ押圧されるとともに、ベース円部２
７側のカム面３５で支持ピン４０の外端部４０ｂがベー
ス円部２７により内側へ押されて支持ピン４０の内端部
４０ａが移動許容面３８に当接し、高速用カム２６のカ
ムノーズ部２８が両低速用カム２３のカムノーズ部２５
から突出する。

【００２５】次に、低速用カム２３により吸排気弁５，
７を開閉させる場合について詳述する。図４，５及び図
６（ｂ）に示すように、シリンダ１７内が低い制御油圧
力になると、リターンスプリング２２の反力により両ピ
ストン１９が移動してそれらの内端面２０が互いに当接
する。この低速作動状態においては、ベース円部２７側
のカム面３５で支持ピン４０の内端部４０ａが押圧面３
６に当接して支持ピン４０の外端部４０ｂによりベース
円部２７が外側へ押圧されるとともに、カムノーズ部２
８側のカム面３１で支持ピン３９の外端部３９ｂがカム
ノーズ部２８により内側へ押されて支持ピン３９の内端
部３９ｂが移動許容面３４に当接し、高速用カム２６の
カムノーズ部２８が両低速用カム２３のカムノーズ部２
５に合致する。

【００２６】次に、このように構成された高低速切替機
構を力学的に考察する。図３及び図５に示すように、バ
ルブリフタ４１のシム４１ａと高速用カム２６又は低速
用カム２３との接点をＰ、バルブリフタ４１のリフト速
度をＶ、カムシャフト１１，１２の回転中心１１ａ，１
２ａを通るバルブリフタ４１の中心線に対する前記接点
Ｐのオフセット量をｅとした時、前記接点Ｐの位置はそ
れらのカム２６，２３の回転に伴い変化し、ｅ＝Ｖ×１
８０／πの関係式で表示できることは設計上公知になっ
ている。

【００２７】次に、ベース円部２４，２７がバルブリフ
タ４１のシム４１ａに接した非リフト状態でのバルブス
プリング４２の取付荷重をＦｓ、リフト中にバルブリフ
タ４１の往復運動により生じる慣性荷重をＦｉ、高速用
カム２６又は低速用カム２３上の前記接点Ｐにおけるカ
ムシャフト１１，１２の回転中心１１ａ，１２ａ回りの
トルクをＴとした時、Ｔ＝ｅ×（Ｆｓ＋Ｆｉ）の関係式
で求められるトルクがカム２６，２３に発生する。

【００２８】次に、高速用カム２６のカムノーズ部２８
の中心線２８ａ上でカムシャフト１１，１２の回転中心
１１ａ，１２ａから外周面までのカムシャフト１１，１
２の半径をＲ、その外周面で同中心線２８ａに対し直交
する方向へ支持ピン３９，４０に与えられる側圧力をＦ
ｐとした時、Ｆｐ＝（Ｆｓ＋Ｆｉ）×ｅ／Ｒ＝Ｔ／Ｒの
関係式が成り立つ。

【００２９】従って、油潤滑された支持ピン３９，４０
がカムノーズ部２８の中心線２８ａに沿って移動する場
合の摩擦係数をμとした時、支持ピン３９，４０はリフ
ト中に摩擦抵抗力Ｆｔ＝μ×Ｆｐを受ける。

【００３０】次に、バルブリフタ４１の中心線に対しカ
ムノーズ部２８の中心線２８ａがなす角度をθ、前記外
力（Ｆｓ＋Ｆｉ）がカムノーズ部２８の中心線２８ａ方
向に与える分力をＦｕとした時、Ｆｕ＝（Ｆｓ＋Ｆｉ）
×cos θの関係式が成り立つ。

【００３１】従って、支持ピン３９，４０がカムノーズ
部２８の中心線２８ａに沿って移動する軸力をＦａとし
た時、Ｆａは前記分力Ｆｕと摩擦抵抗力Ｆｔとの合力と
なり、Ｆａ＝Ｆｕ−｜Ｆｔ｜の関係式が求められる。

【００３２】実際に生産や市販されているエンジンの設
計における諸元を用いて前記支持ピン３９，４０の軸力
Ｆａを求めた結果を図７に示す。この図７から分かるこ
とは、エンジン回転数が高くなるほどバルブリフタ４１
の前記慣性荷重Ｆｉが大きくなり、支持ピン３９，４０
の前記軸力Ｆａは前記角度θ＝±５０°付近でピークを
持っていることと、逆に、エンジン回転数が低い時には
この慣性荷重Ｆｉが小さくなり、バルブスプリング４２
の前記取付荷重Ｆｓがこの軸力Ｆａを支配し、前記角度
θ＝０すなわちカムノーズ部２８がバルブリフタ４１の
シム４１ａと接している時にこの軸力Ｆａが最大となる
ことである。ここで、いずれのエンジン回転数について
も言えることは、カムノーズ部２８がバルブリフタ４１
のシム４１ａに接していない非リフト状態で、この軸力
Ｆａは零であるが、カムノーズ部２８がシム４１ａに接
してから離れるまでのリフト中に限り、支持ピン３９，
４０には約５０Ｎ以上の軸力Ｆａが働いている点であ
る。実際に使用されている多くのエンジンでは、バルブ
スプリング４２の前記取付荷重Ｆｓや吸排気弁５，７の
重量等の諸元は当然異なっており、支持ピン３９，４０
に働く軸力Ｆａは５０Ｎ以上とは限らない。しかし、本
実施例では支持ピン３９，４０に働く軸力Ｆａを基礎と
して以下の計算を行うので、この軸力Ｆａの値がいくつ
であろうともその値を基礎に設計諸元を決めていけばよ
く、この移動力Ｆａの値により制約を受けるものではな
い。しかし、理解を容易にするために、仮にＦａ＞５０
Ｎ（しきい値）として以下の説明を続ける。

【００３３】まず、切替タイミング制御装置を用い
ることなく、高速作動状態から低速作動状態への切替が
支障なく行われる理由を述べる。切替タイミングは、カ
ム２６，２３の一回転中、以下に示す三つの状態のう
ち、いずれかに必ず当てはまる。

【００３４】（イ）高速用カム２６とバルブリフタ４
１のシム４１ａとの間の接点Ｐがカムノーズ部２８から
ベース円部２７に移る弁閉直後の状態で、低い制御油圧
力となってピストン１９にリターンスプリング２２の反
力のみが作用する場合には、高速用カム２６とシム４１
ａとの間にクリアランスがあり、前記分力Ｆｕが支持ピ
ン３９，４０に作用しない。そして、吸排気弁５，７が
開き始めるタイミングまでまだ十分に時間があることも
あって、高速用カム２６のベース円部２７がシム４１ａ
に面している間に高速用カム２６がそのカムノーズ部２
８の中心線２８ａに沿ってカムシャフト１１，１２の回
転中心１１ａ，１２ａ側に完全に引き込まれ、切替が完
了する。

【００３５】（ロ）高速用カム２６のカムノーズ部２
８がシム４１ａに接しているリフト中に低い制御油圧力
となった場合には、ピストン１９にμ×Ｆａが作用して
いるため、リターンスプリング２２の反力をμ×Ｆａ
（即ちここでの計算例ではμ×Ｆａ＝０．１２×５０Ｎ
＝６Ｎ）以下としておけば、リターンスプリング２２が
ピストン１９を押し戻すことができず、高速用カム２６
によるリフトが継続する。そして、弁閉直後、支持ピン
３９，４０にこの軸力Ｆａが作用しなくなるので、前述
した場合と同様に、次の弁開までに切替が完了する。

【００３６】（ハ）高速用カム２６によるリフト開始
直前に低い制御油圧力となって切替えに十分な時間がな
い場合には、十分に制御油圧力が低くなっていないた
め、ピストン１９が制御油圧力により動き始めて切替え
が開始されるが、支持ピン３９，４０はピストン１９の
カム面３１，３５の傾斜面３３，３７上に接触し始める
ので、この傾斜面３３，３７の傾斜角度αにより、Ｆｅ
＝Ｆａ×tan α（例えばα＝２５°の時Ｆｅ＝５０Ｎ×
tan ２５°≒２３Ｎ）の大きな力が前記摩擦抵抗力Ｆｔ
（６Ｎ）に加わってピストン１９を押し戻す。従って、
高速用カム２６をリフトする力はそのまま高速用カム２
６を引き込む力となり、高速用カム２６によるリフトは
起こらない。

【００３７】即ち、いずれの状態であっても、特別な切
替タイミング制御装置を設けることなく、切替えが円滑
に完了する。次に、低速作動状態から高速作動状態へ切替える場
合にもタイミング制御装置を必要としない理由を述べ
る。

【００３８】切替タイミングは、カム２６，２３の一回
転中、以下の三つの状態のうち、いずれかに必ず当ては
まる。（イ）前記（イ）と同様な弁閉直後に、高い制御油
圧力となった場合には、ピストン１９にリターンスプリ
ング２２の反力のみが作用し、吸排気弁５，７が開き始
めるタイミングまでまだ十分に時間があることもあっ
て、（イ）で述べたように確実に切替えが完了する。
この時、制御油圧力ｆは通常のエンジンで４０Ｎ／cm²
であるので、ピストン１９の内端面２０の面積をＡとす
ると、ｆ×Ａ＝Ｆｇの力がバルブスプリング４２の反力
よりも十分に大きくなるように、Ａを設定すればよい。
ここでの計算例では前記（ロ）で設定したリターンス
プリング２２の反力６Ｎを用いて、４０Ｎ／ｃｍ²×Ａ
ｃｍ²＞６ＮからＡ＝０．１５ｃｍ²が求まる。ピスト
ン１９の内端面２０の面積Ａが相当小さくても良いこと
が分かる。もちろん、このＡの値はこれ以上にある程度
大きくしても支障はない。

【００３９】（ロ）前記（ロ）と同様なリフト中
に、高い制御油圧力となった場合には、リフト中全体に
わたり、支持ピン３９，４０に軸力Ｆａ＞５０Ｎが作用
し、ピストン１９の傾斜面３３，３７の傾斜角度αによ
り、ピストン１９の内端面２０に働く力Ｆｇに応じてリ
ターンスプリング２２に反作用力Ｆｅ＝Ｆａ×tan αが
作用する。この反作用力Ｆｅがリターンスプリング２２
の弾性力Ｆｂに加わって力Ｆｇと対抗する。ここで、Ｆ
ｇ＜Ｆｅ＋Ｆｂ，Ｆｇ＜ｆ×Ａとなるように、力Ｆｇや
面積Ａを求めることができる。従って、前記（イ）で
求めたＡがピストン１９の内端面２０の面積の下限値に
なるとともに、ここで求めたＡが同じく上限値となり、
計算例では０．１５ｃｍ²＜Ａ＜０．７３ｃｍ²にな
る。即ち、ピストン１９の直径は４．５ｍｍ〜９ｍｍと
なり、十分に実用的な範囲で選択可能である。

【００４０】（ハ）前記（ハ）と同様な弁開直前
に、高い制御油圧力となった場合には、高速用カム２６
のカムノーズ部２８が突出途中でバルブリフタ４１のシ
ム４１ａと接するが、その瞬間から前記反作用力Ｆｅが
発生するので、前記（ロ）によりＦｇ＜Ｆｅ＋Ｆｂと
なるように諸元が設定されていることから、高速用カム
２６がカムシャフト１１，１２の回転中心１１ａ，１２
ａ側に押し戻され、低速用カム２３のカムノーズ部２５
によりリフトが行われる。そして、リフト終了後、前記
（イ）で述べたように、円滑に切替えが行われて、次
のサイクルから高速用カム２６によるリフトが行われ
る。

【００４１】以上述べたことをまとめると、本実施例の
主旨は、切替制御油圧力ｆやバルブスプリング４２の取
付荷重Ｆｓやカム２６，２３の形状を従来の設計方法に
よりそのまま設定した後、それに応じて適切なピストン
１９の内端面２０の面積Ａや同じくピストン１９の傾斜
面３３，３７の傾斜角度αやリターンスプリング２２の
弾性力Ｆｂを選択すれば、特別な切替タイミング制御装
置を用いることなく、いかなる条件のもとでも円滑に切
替えを行い得ることにあり、そのための諸元決定方法を
以上詳述したのである。

【００４２】ただし、油の粘性は各部の運動の抵抗とな
るが、通常の油粘度では一般的なクリアランス設定のも
とでその抵抗力もなんら支障になることはないことも確
認されている。ここでは説明の煩雑化を恐れて記載しな
かった。また、通常ではあり得ない極寒冷時には支障が
発生することも考えられるが、ある一定の油温以下では
高速用カム２６への切替えを行わないようにする等の制
御も必要に応じて追加可能である。

【００４３】

【第二実施例】次に、第二実施例を図８〜図１１を参照
して説明する。前述したように、第一実施例では、各支
持ピン３９，４０の軸心３９ｃ，４０ｃの方向がカムノ
ーズ部２５，２８の中心線２５ａ，２８ａの方向と一致
している。そして、図８（ａ）に示すように、各支持ピ
ン３９，４０の軸力Ｆａが弁リフト中全体にわたり前記
しきい値５０Ｎ以上となり、このしきい値５０Ｎと、軸
力Ｆａの最小値（開弁開始又は開弁終了の瞬間に発生す
る軸力）との差Ｆ_Z1，Ｆ _Z2が余裕となって、弁リフト中
の切替えを防止している。

【００４４】しかし、高速性能向上要求などからカム作
用角を大きくして開弁範囲を広げた場合、図８（ｂ）に
示すように、前記差Ｆ_Z1，Ｆ_Z2がしきい値５０Ｎ以下と
なり、カム切替えタイミングの自己制御性が低下して切
替えが起こり得る。それを避けるため、このしきい値を
例えば３０Ｎに下げると、これに合わせて制御油圧力ｆ
やリターンスプリング２２の弾性力Ｆｂなども小さくす
る必要があり、信頼性が低下する。

【００４５】そこで、この第二実施例では、図９及び図
１０に示すように、前記カムノーズ部２５，２８の中心
線２５ａ，２８ａに対し前記支持ピン３９，４０の軸心
３９ｃ，４０ｃをカムシャフト１１，１２の回転方向へ
角度βだけずらしている。

【００４６】従って、前述したＦｕ＝（Ｆｓ＋Ｆｉ）×
ｃｏｓθの関係式において、θがこのずらし角度βだけ
第一実施例の場合よりも小さくなってｃｏｓθの値が大
きくなり、Ｆｕも大きくなる。その結果、Ｆａ＝Ｆｕ−
｜Ｆｔ｜の関係式において、軸力Ｆａも大きくなる。そ
の軸力Ｆａを図１１（ａ）に示す。この図１１（ａ）と
図８（ａ）とを比較すると、前記差Ｆ_Z1が大きくなるこ
とが分かる。結局、この差Ｆ_Z1を同一にした場合、弁リ
フト中のカム切替えを確実に防止できるばかりではな
く、カム作用角も大きくなるのである。この点は図１１
（ｂ）に示すようにエンジン回転数が変わっても同様で
ある。

【００４７】ただし、図１１（ａ），（ｂ）から分かる
ように、開弁終了時における差Ｆ_Z2はずらし角度βの設
定上逆にしきい値５０Ｎ以下になってしまう。しかし、
カム２３，２６のベース円部２４，２７がバルブリフタ
４１に接する非リフト状態でカム切替えを行うため、こ
のＦ_Z2の低下は実際のカム切替えの支障にならない。

【００４８】

【第三実施例】次に、第三実施例にかかるカム切替え機
構を前記第一実施例との相違点を中心に図１２〜図１５
を参照して説明する。

【００４９】第一実施例は動弁装置の高低速切替えに関
するものであったが、この第三実施例は第一実施例の基
本的構成を応用しているものの、カム切替え目的を異に
し、第一実施例の低速用カム２３及び高速用カム２６を
変更している点で異なる。ちなみに、構造上は低速用カ
ム２３をメインインテークカムと、高速用カム２６をサ
ブインテークカムと考え、両実施例共に共通の符号を付
す。なお、第一実施例の図２，４は第三実施例にも共用
できるが、カム２３のカムノーズ部の符号２５は省略す
る。

【００５０】サブインテークカム２６については、その
カムノーズ部２８の中心線２８ａの方向と支持ピン３
９，４０の軸心３９ｃ，４０ｃの方向とが互いに一致
し、メインインテークカム２３のリフトＨ₁よりも小さ
いリフトＨ₂を有している。メイインテークカム２３の
カムノーズ部２５の中心線２５ａの方向に対し、サブイ
ンテークカム２６のカムノーズ部２８の中心線２８ａの
方向が、カムシャフト１１，１２の回転方向と逆の方向
へずれている。サブインテークカム２６は、そのカムノ
ーズ部２８が図１２に示すようにメインインテークカム
２３のベース円部２４からリフトＨ₂だけ突出する位置
と、図１３に示すように同ベース円部２４の内側へ退避
する位置とを取り得る。

【００５１】なお、図示しないが、エキゾーストカムは
前記メインインテークカム２３と同様である。このエキ
ゾーストカム及びメインインテークカム２３のリフトは
クランク角の変化に伴い図１４の実線で示すように変化
する。また、サブインテークカム２６のリフトは、前記
突出位置にある場合、クランク角の変化に伴い図１４の
破線で示すように変化する。メインインテークカム２３
の変位曲線部４３中の弁閉じ側緩和曲線部４３ａにの
み、サブインテークカム２６の変位曲線部４４の弁開き
側緩和曲線部４４ａのみが、カムシャフト１１，１２の
回転方向上でオーバラップされる。そのオーバラップ位
置Ｑから、サブインテークカム２６の弁開き側緩和曲線
部４４ａを除く変位曲線部４４がメインインテークカム
２３の変位曲線部４３に対し離れている。従って、サブ
インテークカム２６の退避状態での開弁範囲はＥ₁にな
り、その突出状態での開弁範囲はＥ₂（＞Ｅ₁）にな
る。

【００５２】さて、図１５の一点鎖線左側の運転領域Ｓ
₁（一般に低中速高負荷運転時）では、閉弁タイミング
を早めて出力トルクを増大させるために、サブインテー
クカム２６を図１３に示すように退避位置にする。

【００５３】また、図１５の一点鎖線右側の運転領域Ｓ
₂（一般に低中速低負荷運転時や高速運転時）では、サ
ブインテークカム２６を図１２に示すように突出位置に
する。従って、吸気弁５の閉タイミングが遅れ、低中速
低負荷時にはシリンダ１内の排気ガスを含む混合気が圧
縮行程開始時に吸気ポート４側へ吹き戻されて燃費特性
及び排気エミッション改善効果の向上を図ることができ
る。すなわち、吸気行程を見かけ上膨張行程より短くし
ていわゆるアトキンソンサイクルエンジンとして作動さ
せることができる。低中速低負荷運転時には出力トルク
をそれほど必要としないため、燃費向上及び排気エミッ
ション改善効果を重視したのである。また、高速運転時
には吸気弁５の閉タイミング遅れにより吸気脈動効果を
よりうまく利用して出力性能を向上させることもでき
る。ただし、特に高速高負荷運転時では、出力向上効果
が得られる反面、排気エミッション改善効果はさほど大
きくない。

【００５４】この第三実施例では、前述したように運転
状態に応じてサブインテークカム２６を切替え得るの
で、各運転状態で求められる性能を維持及び向上させる
ことができる。しかも、その切替機構として第一実施例
のものを応用しているので、確実な切替え動作も期待で
きる。

【００５５】さらに、前述したように、メインインテー
クカム２３の弁閉じ側緩和曲線部４３ａとサブインテー
クカム２６の弁開き側緩和曲線部４４ａとでのみオーバ
ラップしている点にも特徴がある。この緩和曲線部４３
ａ，４４ａでは、その他の部分と異なり、速度の変化が
少ないので、切替えによる衝撃が小さくなる。

【００５６】なお、複数のインテークバルブを有する場
合には、一部のものにサブインテークカムを付設しても
よい。その場合には、シリンダ内のスワールが強化され
るため、低負荷時の燃焼が改善されて燃費を向上するこ
とができる。

【００５７】

【第四実施例】次に、第四実施例にかかるカム切替え機
構を前記第一実施例との相違点を中心に図１６〜１９を
参照して説明する。

【００５８】図２，４に示すように、第一実施例では、
カムシャフト１１，１２上のジャーナル１６を支持する
軸受部について詳述していない。この第四実施例では、
図１６，１７に示すように、シリンダヘッド１ａの軸受
部４５についての改良構造を、第一実施例の説明に加え
て述べる。

【００５９】図１８，１９に示すように、シリンダヘッ
ド１ａにおいては、各気筒ごとに、吸気側及び排気側で
それぞれ一対のバルブリフタホール４６が形成され、こ
の各ホール４６に前記各バルブリフタ４１が移動可能に
挿嵌されている。この両ホール４６間でシリンダヘッド
１ａ上に吸気側及び排気側の軸受部４５が設けられてい
る。なお、この両軸受部４５間でシリンダヘッド１ａ上
にはプラグホール４７が形成され、このホール４７に前
記点火プラグ９が挿着されている。

【００６０】軸受部４５においては、シリンダヘッド１
ａ上にスタンド４８が形成されているとともに、キャッ
プ４９がボルト５０により固定され、このスタンド４８
及びキャップ４９に上下一対のブシュ５１，５２が嵌着
されている。この両ブシュ５１，５２内に前記カムシャ
フト１１，１２が回転可能に支持される。各バルブリフ
タ４１は設計的要求からできるだけ大きくしたい場合も
ある。しかし、シリンダボア（図示せず）の制約から両
バルブリフタホール４６の間隔を広げることが難しい。
そのため、スタンド４８において両ホール４６に面する
両側中央部には同ホール４６に沿う凹み４８ａができ
る。従って、この両凹み４８ａ間の幅は狭くなる。その
幅よりも前記両ブシュ５１，５２の幅（一定）は広くな
っている。

【００６１】前記カムシャフト１１，１２においては、
その外周で給油孔としてのオイル溝５３が両ブシュ５
１，５２内に面して周方向へ延設され、このオイル溝５
３と前記シリンダ１７との間で給油孔としてのオイルホ
ール５４が半径方向へ延設されてそれらを連通してい
る。また、前記下側ブシュ５２にはオイルホール５５が
オイル溝５３に連通するように形成されている。さら
に、前記スタンド４８にはオイルホール５６がカムシャ
フト１１，１２の半径方向へ延びるように形成されてい
る。このオイルホール５６はシリンダヘッド１ａ内のオ
イルホール５７に連通している。

【００６２】カムシャフト１１，１２外では、エンジン
オイルパン５８から油がオイルポンプ５９によりメイン
路６０上の切換弁６１と、同メイン路６０よりも細いバ
イパス路６２とに供給される。このバイパス路６２は前
記シリンダヘッド１ａ内のオイルホール５７に直接連通
している。切換弁６１はチェックバルブ６３を介して同
オイルホール５７に連通している。切換弁６１はエンジ
ンコントロールコンピュータ６４により開閉制御され
る。前記両ブシュ５１，５２はカムシャフト１１，１２
とほぼ同じ膨張係数を有する材質により形成されてい
る。従って、鉄系材質のカムシャフト１１，１２とアル
ミ系材質のシリンダヘッド１ａとを有する通常のエンジ
ンにおいては、同じ鉄系材質である両ブシュ５１，５２
とカムシャフト１１，１２との間にクリアランスが生じ
にくくなり、油漏れを防止する。また、キャップ４９を
鉄系材質により形成してもよい。この場合には、上側ブ
シュ５１が不要であり、この同じ鉄系材質である下側ブ
シュ５２とキャップ４９との間でカムシャフト１１，１
２を支持する。一方、鉄系材質である両ブシュ５１，５
２の内周にアルミ等をコーティングして軸受機能を向上
させるようにしてもよい。

【００６３】さて、切換弁６１はエンジン低回転時に閉
状態に制御されている。従って、油は細いバイパス路６
２のみを通り、各オイルホール５７，５６，５５とオイ
ル溝５３とオイルホール５４を経てシリンダ１７に至
る。すなわち、第一実施例で言う低い制御油圧力にな
る。その場合、図１７に示すように、高速用カム２６の
カムノーズ部２８が両低速用カム２３のカムノーズ部２
５に合致する。この油はカムシャフト１１，１２の潤滑
機能も果たす。

【００６４】一方、切換弁６１はエンジン高回転時に開
状態に制御される。従って、油はメイン路６０とバイパ
ス路６２とを通り、同様にシリンダ１７に至る。すなわ
ち、第一実施例で言う高い制御油圧力になる。その場
合、図１６に示すように、高速用カム２６のカムノーズ
部２８が両低速用カム２３のカムノーズ部２５から突出
する。なお、低温始動時等では、油粘度が高くなるた
め、切換弁６１が開状態になってもカムシャフト１１，
１２内のピストン１９が十分に作動しないおそれがあ
る。このようにピストン１９の動きが悪い場合に生じる
打音をチェックバルブ６３が防止する。この油はカムシ
ャフト１１，１２の潤滑機能も果たす。

【００６５】この第四実施例の軸受部４５では、前述し
たように凹み４８ａのために狭くなっているスタンド４
８上に幅広のブシュ５１，５２をキャップ４９により嵌
着したり、ブシュ５１，５２やキャップ４９の材質等を
改良してそれらとカムシャフト１１，１２との間の熱膨
張差によるクリアランスの発生を低減したりして、油漏
れをできる限り防止している。従って、給油量が低減で
き、油圧系の大型化やコストアップを防止できる。ま
た、少量の油によりカムシャフト１１，１２内のピスト
ン１９を確実に作動でき、エンジン高回転時のカム切替
えを行い易くなる。一方、ピストン１９の作動用油圧回
路とカムシャフト１１，１２の潤滑用油圧回路とを各オ
イルホール５４，５５，５６，５７及びオイル溝５３で
一本にまとめているので、油圧回路が簡素化され、シリ
ンダヘッド１ａの軽量化やコスト低減に有利である。

【００６６】上記各実施例以外にも下記のような応用例
が考えられる。（イ）前記各実施例の連動機構（バルブリフタ４１及び
バルブスプリング４２等）は直接駆動式のものである
が、第四実施例を除く他の実施例はスイングアーム式や
ロッカアーム式や突棒式などの他の連動機構に応用する
ことができる。これらにも第一実施例と同様なバルブス
プリングや、バルブリフタ４１に該当するカムへの連動
体がある。

【００６７】（ロ）前記第一及び第二実施例において
は、両低速用カム２３に対し高速用カム２６が移動する
が、カムシャフト１１，１２とともに回転するカムにあ
ってそのカムノーズ部のみがカムシャフト１１，１２の
回転中心１１ａ，１２ａに対し移動する形式のものにも
応用することができる。

【００６８】特許請求の範囲に記載された技術的思想
は、前記各実施例から考慮すると、さらに下記のような
概念として把握できる。そして、これらの構成により、
円滑な切替えが行われて実用性が高められる。

【００６９】（イ）請求項１におけるカムは低速用カム
２３と高速用カム２６とからなり、この高速用カム２６
が低速用カム２３に対し移動してそのカムノーズ部２８
の位置がカムシャフト１１，１２の回転中心１１ａ，１
２ａに対し変化する。高速用カム２６は両低速用カム２
３間で移動する。

【００７０】（ロ）請求項１における切替駆動手段は、
カムシャフト１１，１２内にあって給油孔１８を有する
シリンダ１７と、このシリンダ１７内で移動するスライ
ダとしてのピストン１９と、このシリンダ１７でピスト
ン１９に与えられる油圧力に対抗するようにピストン１
９に当接するリターンスプリング２２とを備えている。
この点は請求項３における切替駆動手段についても同様
である。

【００７１】（ハ）請求項１におけるカム側の支持部
は、スライダとしてのピストン１９にあるカム面３１，
３５に当接して高速用カム２６を支える支持ピン３９，
４０である。このカム面３１，３５は高速用カム２６の
カムノーズ部２８側とベース円部２７側とに対応して一
対あり、この支持ピン３９，４０もこの両カム面３１，
３５に対応して一対ある。この点は、請求項３における
サブインテークカム２６（第三実施例）についても同様
である。

【００７２】（ニ）請求項１におけるカム面３１，３５
は、高速用カム２６のカムノーズ部２８を高速作動状態
にするときに支持ピン３９，４０に当接する面３２，３
８と、同カムノーズ部２８を低速作動状態にするときに
支持ピン３９，４０に当接する面３４，３７と、この面
３２，３８と面３４，３７との間で連続してカムシャフ
ト１１，１２の回転中心１１ａ，１２ａに対し傾斜する
面３３，３７とからなる。この点は請求項３におけるカ
ム面についても同様である。

【００７３】

【発明の効果】第一発明にかかる内燃機関の動弁装置に
よれば、切替駆動手段によりスライダをカムシャフト上
でその回転中心方向へ往復移動させてスライダのカム面
によりカムのカムノーズ部をカムシャフトの半径方向へ
移動させる形式の高低速切替機構にあって、力学的設定
により、弁リフト中には切替えを行えず、非リフト状態
でのみ切替え可能にしたので、特別な切替タイミング制
御装置を利用せずに弁リフト中の切替えを防止すること
ができる。

【００７４】また、カムのカムノーズ部の中心線に対し
カム側の支持部の中心線をカムシャフトの回転方向側へ
所定角度ずらせば、カム作用角を大きくして開弁範囲を
広げても、カム切替えタイミングの自己制御性を維持し
てカムを確実に切替えることができる。

【００７５】一方、第二発明にかかる内燃機関の動弁装
置によれば、運転状態に応じたサブインテークカムの切
替えにより、吸気弁の閉タイミングが遅れて混合気が吸
気ポート側へ吹き戻され、燃費特性や出力特性の維持及
び向上を図ることができる。また、切替えによる衝撃が
小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例にかかる内燃機関の動弁装置を示す
概略正面図である。

【図２】この動弁装置の吸気側及び排気側の気筒ユニッ
トにおいて高速作動状態を示す部分断面図である。

【図３】（ａ）は図２の高速作動状態でベース円部がバ
ルブリフタに接している非リフト状態を示す部分断面図
であり、（ｂ）は同じくカムノーズ部がバルブリフタに
接したリフト開始状態を示す部分断面図である。

【図４】この動弁装置の吸気側及び排気側の気筒ユニッ
トにおいて低速作動状態を示す部分断面図である。

【図５】（ａ）は図４の低速作動状態でベース円部がバ
ルブリフタに接している非リフト状態を示す部分断面図
であり、（ｂ）は同じくカムノーズ部がバルブリフタに
接したリフト開始状態を示す部分断面図である。

【図６】（ａ）は図２の高速作動状態においてピストン
と支持ピンとの間の位置関係を示す作用説明図であり、
（ｂ）は図４の低速作動状態において同じく位置関係を
示す作用説明図であり、（ｃ）は高低速切替途中におけ
る位置関係を示す作用説明図である。

【図７】（ａ）〜（ｄ）はバルブリフタの中心線に対し
カムの中心線がなす角度とピストン上の支持ピンの軸力
との間の関係を各エンジン回転数ごとに表した線図であ
る。

【図８】（ａ）は図７（ａ）に相当する線図であり、
（ｂ）は（ａ）の場合よりもカム作用角を大きくした場
合の同様な線図である。

【図９】（ａ）は第二実施例にかかる内燃機関の動弁装
置において図３（ａ）に相当する部分断面図であり、
（ｂ）は同じく図３（ｂ）に相当する部分断面図であ
る。

【図１０】（ａ）は同じく図５（ａ）に相当する部分断
面図であり、（ｂ）は同じく図５（ｂ）に相当する部分
断面図である。

【図１１】（ａ）及び（ｂ）はこの第二実施例において
図７（ａ）及び（ｃ）に相当する線図である。

【図１２】（ａ）は第三実施例にかかる内燃機関の動弁
装置においてサブインテークカムの突出状態でメインイ
ンテークカムのカムノーズ部による開弁状態を示す部分
断面図であり、（ｂ）は同じくサブインテークカムの突
出状態でそのカムノーズ部による開弁状態を示す部分断
面図である。

【図１３】（ａ）は同じくサブインテークカムの退避状
態でメインインテークカムのカムノーズ部による開弁状
態を示す部分断面図であり、（ｂ）は同じくサブインテ
ークカムの退避状態でメインインテークカムのベース円
部による閉弁状態を示す部分断面図である。

【図１４】図１２又は図１３の状態においてクランク角
に対するカムリフトの関係を示す線図である。

【図１５】第三実施例においてエンジン回転数と出力ト
ルクとサブインテークカムの切替えとの関係を示す線図
である。

【図１６】第四実施例における前記図２相当図である。

【図１７】第四実施例における前記図４相当図である。

【図１８】図１６，１７における軸受部のみを示す分解
部分斜視図である。

【図１９】図１８に示す軸受部の組付部分断面図であ
る。

【符号の説明】

５…吸気弁、７…排気弁、１０…動弁装置、１１…吸気
側カムシャフト、１１ａ…回転中心、１２…排気側カム
シャフト、１３…吸気側高低速切替カム機構、１４…排
気側高低速切替カム機構、１９…スライダとしてのピス
トン、２２…リターンスプリング、２３…低速用カム
又はメインインテークカム、２４…ベース円部、２５…
カムノーズ部、２５ａ…中心線、２６…高速用カム又は
サブインテークカム、２７…ベース円部、２８…カムノ
ーズ部、２８ａ…中心線、３１…カム面、３２…押圧
面、３３…傾斜面、３４…移動許容面、３５…カム面、
３６…押圧面、３７…傾斜面、３８…移動許容面、３９
…支持ピン、３９ｃ…中心線としての軸心、４０…支持
ピン、４０ｃ…中心線としての軸心、４１…バルブリフ
タ、４２…バルブスプリング、４３…変位曲線部、４３
ａ…弁閉じ側緩和曲線部、４４…変位曲線部、４４ａ…
弁開き側緩和曲線部、Ｃ…頂点、Ｂ…接触点、β…ずら
し角度、Ｑ…オーバラップ位置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 13/00 301 F01L 1/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】クランクシャフトと同期して回転するカ
ムシャフト上で、カムシャフトの回転中心線方向に直交
する半径方向へ、カムのカムノーズ部を移動可能に設
け、運転状態に応じてこのカムのカムノーズ部を移動さ
せる手段を設けてこのカム移動手段によりカムシャフト
の回転中心線に対するカムノーズ部の位置を変更した高
速作動状態と低速作動状態とに切替え可能にし、このカムの回転運動を内燃機関の吸気弁又は排気弁の開
閉運動として伝達する連動機構を設けた内燃機関の動弁
装置において、前記カムシャフト上でその回転中心線方向へ往復移動可
能に支持したスライダと、このスライダに対して同スラ
イダをカムシャフトの回転中心線方向へ往復移動させる
ためのスライダ移動力を与える切替駆動手段とを備え、
このスライダにはカムシャフトの回転中心線方向への往
復移動に伴いカム側の支持部と接触してカムのカムノー
ズ部をカムシャフトの半径方向へ移動させるカム面を設
け、前記吸気弁又は排気弁を開くために必要な力よりも
前記切替駆動手段によるスライダ移動力を小さく設定
し、弁リフト中には切替えを行えず、非リフト状態での
み切替え可能にしたことを特徴とする内燃機関の動弁装
置におけるカム切替機構。
【請求項２】前記支持部は支持ピンであって、カムシ
ャフトの回転中心線とカムのカムノーズ部の頂点とを結
ぶ中心線に対し、カム側の前記支持ピンの軸心方向を、
カムシャフトの回転方向へ所定角度ずらしたことを特徴
とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置におけるカ
ム切替機構。
【請求項３】クランクシャフトと同期して回転するカ
ムシャフト上で、メインインテークカムと同カムよりリ
フトの小さいサブインテークカムとを設けるとともに、
カムシャフトの回転中心線方向に直交する半径方向へ、
サブインテークカムのカムノーズ部を移動可能に設け、
運転状態に応じてこのサブインテークカムのカムノーズ
部を移動させる手段を設けてこのカム移動手段によりカ
ムシャフトの回転中心線に対するサブインテークカムの
カムノーズ部の位置を変更して切替え可能にし、このメ
インインテークカム及びサブインテークカムの回転運動
を内燃機関の吸気弁の開閉運動として伝達する連動機構
を設けた内燃機関の動弁装置において、前記カムシャフ
ト上でその回転中心線方向へ往復移動可能に支持したス
ライダと、このスライダに対して同スライダをカムシャ
フトの回転中心線方向へ往復移動させるためのスライダ
移動力を与える切替駆動手段とを備え、このスライダに
はカムシャフトの回転中心線方向への往復移動に伴いサ
ブインテークカム側の支持部と接触してサブインテーク
カムのカムノーズ部をカムシャフトの半径方向へ移動さ
せるカム面を設け、前記メインインテークカムの変位曲
線部中の弁閉じ側緩和曲線部にのみ、サブインテークカ
ムの変位曲線部中の弁開き側緩和曲線部のみを、カムシ
ャフトの回転方向上でオーバラップさせ得るようにし、
そのオーバラップ位置から、サブインテークカムの弁開
き側緩和曲線部を除く変位曲線部をメインインテークカ
ムの変位曲線部に対しカムシャフトの回転方向へ吸気弁
の閉タイミングが遅れるように離して設定したことを特
徴とする内燃機関の動弁装置におけるカム切替機構。