JP3294992B2 - 可変動弁機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の低回転時か
ら高回転時まで、バルブタイミング及びリフト量を連続
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】特公平７−４５８０３号公報には、図２
３に示すように、カムプロフィールが軸方向に変化する
立体カム１００を備えたカムシャフト１０１と、立体カ
ム１００によって往復動することにより一つずつのバル
ブ１０２を開閉する直打式バルブリフタ１０３とを備え
た可変動弁機構が開示されている。直打式バルブリフタ
１０３は、各バルブ１０２の上端部に被さるカップ１０
４と、カップ１０４の上面に取り付けられたサドル１０
５と、該サドル１０５に揺動可能に装着されて立体カム
１００の回転に伴う接触線角度の変化に追従しながら立
体カム１００に接触するシュー１０６とを備えている。

【０００３】また、特公平６−８４７２２号公報には、
同じく立体カム１００を備えたカムシャフト１０１と、
図２３に二点鎖線で示すように、内燃機関の回転数に応
じてカムシャフト１０１を軸方向へ変位させる油圧アク
チュエータ１０７と、一つずつのバルブ１０２を開閉す
る直打式バルブリフタ１０３とを備えた可変動弁機構が
開示されている。

【０００４】これらの可変動弁機構によれば、内燃機関
の低回転時から高回転時まで、バルブタイミング及びリ
フト量を連続的に変化させて、内燃機関の運転状況に応
じた精密な制御を行なうことができるという利点があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年の内燃機関は、一
気筒当り３バルブ、４バルブ又は５バルブといったバル
ブ数の増加（マルチバルブ化）が進み、カムシャフトに
多数のカムを密に形成するようになった。しかし、上記
の立体カムは、軸方向に変位させるために、軸線方向の
長さ（以下、カム巾という。）を一般的なカムより大き
くしたいので、カムシャフトに多数の立体カムを密に形
成するということが難しかった。このため、上記の可変
動弁機構でマルチバルブ化を行うのは難しく、あえて行
う場合には立体カムのカム巾を一般的なカムのカム巾程
度に小さくしなければならない。そうすると、立体カム
におけるカムプロフィールの軸方向の変化率が急になる
とともに、カムシャフトの変位量が小さくなるため、該
変位による連続可変制御が難しくなるという問題があっ
た。

【０００６】そこで、本発明の課題は、立体カムによ
り、内燃機関の低回転時から高回転時まで、バルブタイ
ミング及びリフト量を連続的に又は段階的に変化させ
て、内燃機関の運転状況に応じた精密な制御を行なうこ
とができ、もってトルク、出力、燃費、排気ガスのクリ
ーン性等の諸特性を全回転域にわたって最大限に向上さ
せることができるだけでなく、立体カム及び直打式バル
ブリフタの数をバルブの数の半分以下で済むようにし
て、カム巾の大きい立体カムをカムシャフトに形成でき
るようにすることにある。もって、立体カムにおけるカ
ムプロフィールの軸方向の変化率を緩やかにするととも
に、カムシャフトの変位量を大きくし、該変位による連
続可変制御が容易で、かつマルチバルブ化した内燃機関
にも適用できる可変動弁機構を提供する。

【０００７】

【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、低回転用カムプロフィー
ルから高回転用カムプロフィールまでカムプロフィール
を軸方向に連続的に変化させた立体カムを備えたカムシ
ャフトと、内燃機関の回転数等の運転状況に応じてカム
シャフトを軸方向へ連続的に又は段階的に変位させる変
位装置と、立体カムのカムプロフィールに基づいて往復
動することにより隣り合う二以上のバルブを同時に開閉
する直打式バルブリフタとを備え、直打式バルブリフタ
は、立体カムの回転に伴う接触線角度の変化に追従しな
がら立体カムに接触する追従接触部を含む追従接触機構
と、二以上のバルブの端部を押圧する二以上の押圧部と
を含むことを特徴としている。

【０００８】ここで、低回転用カムプロフィールにおけ
るバルブタイミングの位相、開弁作用角及びリフト量
と、高回転用カムプロフィールにおけるバルブタイミン
グの位相、開弁作用角及びリフト量は、個々の内燃機関
における要求事項に応じて適宜設定することができる。
もっとも、多くの場合、低回転用カムプロフィールは開
弁作用角及びリフト量が小さく、高回転用カムプロフィ
ールは開弁作用角及びリフト量が大きい。

【０００９】変位装置によりカムシャフトを段階的に変
位させる場合、二段階に変化させてもよいが、その場合
は二段階の変位を調節できるようにすることが好まし
い。さらに好ましくは、カムシャフトを少なくとも三段
階に変位させることである。最も好ましくは、カムシャ
フトを連続的に変位させることである。変位装置は特定
の構造に限定されず、油圧、電磁力等を利用したものを
例示できる。

【００１０】追従接触機構としては、次の機構（Ａ）
（Ｂ）を例示できる。 （Ａ）直打式バルブリフタに設けられた半円筒内面座
と、該半円筒内面座にロール運動可能に嵌合された追従
接触部とからなる機構。 （Ｂ）追従接触部付ローラ機構。この追従接触部付ロー
ラ機構としては、次の（Ｂ１）〜（Ｂ４）を例示でき
る。

【００１１】（Ｂ１）リフタに取り付けられた支軸と、
支軸に滑り回動可能に外挿された球面滑り軸受とで構成
され、球面滑り軸受の外レースが追従接触部とされたも
の。 （Ｂ２）リフタに取り付けられた支軸と、支軸に滑り回
動可能に外挿された自動調心ころがり軸受とで構成さ
れ、自動調心ころがり軸受の外レースが追従接触部とさ
れたもの。 （Ｂ３）外周面が凸状球面とされリフタに取り付けられ
たボール支軸と、内レースの内周面が凹状球面とされボ
ール支軸に滑り回動可能かつ傾動可能に外挿されたころ
がり軸受とで構成され、ころがり軸受の外レースが追従
接触部とされたもの。 （Ｂ４）リフタに取り付けられた支軸と、外周面が凸状
球面とされ支軸に滑り回動可能に外挿されたローラとで
構成され、ローラの特に凸状球面が追従接触部とされた
もの。

【００１２】立体カムの低回転用カムプロフィール側の
隣には、カムプロフィールが軸方向に変化しないアイド
ル回転用カムが並設され、追従接触部には、内燃機関の
負荷回転時に立体カムに接触する負荷回転用接触面と、
内燃機関のアイドル回転時にアイドル回転用カムに接触
するアイドル回転用接触面とが並設されることが好まし
い。さらに、立体カムとアイドル回転用カムとの間に
は、追従接触部の負荷回転用接触面とアイドル回転用接
触面との境界部を逃がすための間隙部が設けられること
が好ましい。

【００１３】直打式バルブリフタは、例えば次のような
構造（Ｅ）（Ｆ）によって往復動可能に支持される。 （Ｅ）シリンダヘッドには二以上の部分円筒内面が分離
形成され、直打式バルブリフタは、部分円筒内面にガイ
ドされて摺動する円筒部分と、バルブ用のリテーナ及び
バルブスプリングを逃がすための凹筒部分とからなる異
形筒状のスカート部を備えた構造。 （Ｆ）直打式バルブリフタのうち二つの押圧部とともに
平面十字配列をなす二位置と、該二位置に対応するシリ
ンダヘッドの二位置とに、ピンと該ピンの摺動をガイド
するスリーブとが相対的に設けられた構造。

【００１４】直打式バルブリフタがバルブの軸線の周り
に回転するのを阻止する回転阻止構造を備えることが好
ましい。この回転阻止構造としては、次の（Ｉ）（Ｊ）
を例示できる。 （Ｉ）直打式バルブリフタの押圧部の近傍に設けられた
掛止部がバルブの端部に掛止する構造。 （Ｊ）直打式バルブリフタとシリンダヘッドとに相対的
に設けられた、二組以上のピンと該ピンの摺動をガイド
するスリーブとの組み合わせ。

【００１５】バルブクリアランス調整を可能とするため
に、例えば次のような構造（Ｍ）（Ｎ）を備えることが
好ましい。 （Ｍ）押圧部とバルブの端部との間にバルブクリアラン
ス調整用のシムが装着された構造。 （Ｎ）追従接触部がバルブクリアランス調整用の取替部
品とされること。

【００１６】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。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を吸気バルブ及び排
気バルブの両方に適用した可変動弁機構の実施形態につ
いて、図面を参照して説明する。よって、実施形態にお
いて単にバルブというときは、吸気バルブと排気バルブ
の両方を指す。

【００１８】まず、図１〜図７は第一実施形態の可変動
弁機構を示し、カムシャフト１には、図１において右側
の低回転用カムプロフィールから左側の高回転用カムプ
ロフィールまで、カムプロフィールを軸方向に連続的に
変化させた立体カム２が形成されている。立体カム２は
ベース円部２ａとノーズ部２ｂとからなり、ベース円部
２ａは、低回転用カムプロフィールにおいても高回転用
カムプロフィールにおいても同一半径であるため、傾斜
の無い円柱面である。しかし、ノーズ部２ｂは、低回転
用カムプロフィールにおいては開弁作用角及びリフト量
が小さく、高回転用カムプロフィールにおいては開弁作
用角及びリフト量が大きいため、円錐面のように傾斜し
ている。

【００１９】カムシャフト１の端部には、内燃機関の回
転数等の運転状況に応じてカムシャフト１を軸方向へ連
続的に変位させる変位装置３が設けられている。変位装
置３は、スプラインを用いたカムシャフト１のガイド部
と、油圧を用いたカムシャフト１の駆動部とからなり
（いずれも図示略）、内燃機関の回転センサやアクセル
開度センサ等に基づいて作動するマイクロコンピュータ
等の制御装置（図示略）により制御されるようになって
いる。

【００２０】カムシャフト１の下方には、立体カム２の
カムプロフィールに基づいて上下方向に往復動すること
により隣り合う二つのバルブ４を同時に開閉する直打式
バルブリフタ１０が配されている。二つのバルブ４は一
つの気筒にダブルで設けられた吸気バルブ（又は排気バ
ルブ）である。

【００２１】直打式バルブリフタ１０は、円板の１８０
度離れた二位置から二つの押圧部１２を突出させてなる
端壁部１１と、該端壁部１１から下方へ延びる円筒部分
１４及び凹筒部分１５からなる異形筒状のスカート部１
３とを備えている。二つの押圧部１２は二つのバルブ４
の端部を押圧するためのもので、各押圧部１２とバルブ
４の端部との間には、バルブクリアランス調整用のシム
９が、バルブ４の端部を被冠するようにして介装されて
いる。なお、各バルブ４の上端近傍に取り付けられたバ
ルブリテーナ５にはバルブスプリング６が当接してい
る。

【００２２】シリンダヘッド７には押圧部１２の往復動
を逃がせるように二以上の部分円筒内面８が分離形成さ
れ、該部分円筒内面８がスカート部１３の円筒部分１４
の上下摺動をガイドしている。また、スカート部１３の
凹筒部分１５は、バルブリテーナ５及びバルブスプリン
グ６を逃がすためのものである。

【００２３】前記部分円筒内面８によるガイドだけで
は、直打式バルブリフタ１０がバルブ４の軸線の周りに
回転してしまうため、その回転阻止構造として、各押圧
部１２の下面にはシム９を掴むことでバルブ４の端部に
掛止する一対の掛止突部１６が設けられている。

【００２４】端壁部１１には次のように構成された追従
接触機構１７が設けられている。端壁部１１の上面中央
部には立体カム２の軸線とは直角方向に長い隆起部１８
が形成され、隆起部１８には同方向に延びる半円筒内面
座１９が凹設され、該座１９の両端は閉壁２０で閉じて
いる。半円筒内面座１９には、該半円筒内面座１９にロ
ール摺動可能に接触する半円柱面２２と、立体カム２に
接触する平らな接触面２３とからなる、半割り円柱状の
追従接触部２１がロール運動可能に嵌合されている。追
従接触部２１は、小角度のロール運動によって、立体カ
ム２の回転に伴う接触線角度の変化に追従しながら、接
触面２３において立体カム２に接触するようになってい
る。２４は押圧部１２から隆起部１８にかけて端壁部１
１を補強する一対のリブである。

【００２５】本実施形態の可変動弁機構は、次のように
作用する。まず、内燃機関の低回転時には、図４に示す
ように、カムシャフト１が変位装置３により左方向へ変
位し、立体カム２のうちの右側の低回転用カムプロフィ
ールが追従接触部２１に対応する。

【００２６】そして、図４（ａ）に示すように、ベース
円部２ａが追従接触部２１の接触面２３に接触すると
き、その接触線角度は立体カム２の軸線に対し平行であ
るから、接触面２３は端壁部１１に対し傾かないで、ベ
ース円部２ａに接触する。しかし、図４（ｂ）に示すよ
うに、ノーズ部２ｂが追従接触部２１の接触面２３に接
触するとき、その接触線角度は立体カム２の軸線に対し
例えば数度〜１０数度程度傾くから、追従接触部２１は
同角度分だけロール運動して、接触面２３がノーズ部２
ｂにうまく接触する。

【００２７】このように、追従接触部２１は立体カム２
の１回転毎に小角度ロール運動して、接触線角度の変化
に追従しながら立体カム２に接触し、ノーズ部２ｂに押
圧される。従って、直打式バルブリフタ１０は低回転用
カムプロフィールに基づいて上下に往復動し、図６の曲
線Ｌに示すように、排気側及び吸気側の二つずつのバル
ブ４を小さい開弁作用角及びリフト量で開閉させ、低速
トルクを高めるとともに、燃費を向上させる。

【００２８】また、内燃機関の高回転時には、図５に示
すように、カムシャフト１が変位装置３により右方向へ
変位し、立体カム２のうちの左側の高回転用カムプロフ
ィールが追従接触部２１に対応する。

【００２９】そして、追従接触部２１は、図５（ａ）
（ｂ）に示すように、立体カム２の１回転毎に１回ロー
ル運動して、接触線角度の変化に追従しながら立体カム
２に接触し、ノーズ部２ｂに押圧される。従って、直打
式バルブリフタ１０は高回転用カムプロフィールに基づ
いて上下に往復動し、図６の曲線Ｈに示すように、排気
側及び吸気側の二つずつのバルブ４を大きい開弁作用角
及びリフト量で開閉させ、吸気量を増やし、高速出力を
高める。

【００３０】そして、上記の低回転時から高回転時に至
る途中においても、回転数、アクセル開度等の運転状況
に応じて、カムシャフト１が変位装置３により連続的に
変位し、立体カム２のうちの中間部位のカムプロフィー
ルが追従接触部２１に対応する。従って、直打式バルブ
リフタ１０はそのカムプロフィールに基づいて上下に往
復動し、図６の曲線Ｍに示すように、バルブ４を中間的
な開弁作用角及びリフト量で開閉させ、運転状況に応じ
たトルク及び出力を発生させる。

【００３１】以上のように、本実施形態の可変動弁機構
によれば、内燃機関の低回転時から高回転時まで、バル
ブタイミング及びリフト量を連続的に変化させて、内燃
機関の運転状況に応じた精密な制御を行なうことがで
き、もってトルク、出力、燃費、排気ガスのクリーン性
等の諸特性を全回転域にわたって最大限に向上させるこ
とができる。また、カムシャフト１の変位によって、前
記変化をスムーズかつ静かに行なわせることができる。

【００３２】図７には、本実施形態により得られる内燃
機関のトルク特性を実線で示したが、破線で示したよう
な従来の可変タイプではない一般的な動弁機構や、一点
鎖線で示したような低・高回転で二段階に変化させるタ
イプの可変動弁機構に対し、全回転域にわたってトルク
が増加しており、谷も生じていない。また、設定にもよ
るが、燃費は、二段階変化タイプに対し、最大で１５〜
２０％程度向上すると考えられる。

【００３３】さらに、立体カム２及び直打式バルブリフ
タ１０の数がバルブ４の数の半分で済むので、カム巾の
大きい立体カム２をカムシャフト１に形成することがで
きる。このため、立体カム２におけるカムプロフィール
の軸方向の変化率を緩やかにできるとともに、カムシャ
フトの変位量を大きくとることができる。従って、この
可変動弁機構は、カムシャフト１の変位による連続可変
制御が容易であり、かつマルチバルブ化した内燃機関に
も適用できる。

【００３４】次に、図８〜図１０は第二実施形態の可変
動弁機構を示し、内燃機関のアイドル回転の安定化を図
る構造を加えた点においてのみ、第一実施形態と相違す
るものである。すなわち、第一実施形態では、内燃機関
の負荷を伴わないアイドル回転時に、最低回転数（自動
車では一般に６５０ｒｐｍ前後）となって、図６の曲線
Ｌの状態となり、排気バルブと吸気バルブとのオーバー
ラップ角がＸ0 となるはずである。しかし、立体カム２
の加工精度（一般的なカムの加工精度より低くなりやす
い。）や、カムシャフト１の軸方向位置の制御精度によ
って、オーバーラップ角がばらついて、例えば同図のＸ
1 に増加することがある。そうなると、アイドル回転が
不安定になって乱れるという問題がある。

【００３５】そこで、本実施形態では、立体カム２の低
回転用カムプロフィール側の隣に、カムプロフィールが
軸方向に変化しないアイドル回転用カム２７が並設され
ている。アイドル回転用カム２７のカムプロフィール
（図１０（ａ）の曲線Ｉ）は、立体カム２の最端の低回
転用カムプロフィール（図１０（ｂ）の曲線Ｌ）と同一
である。

【００３６】また、追従接触部２１の上面には、内燃機
関の負荷を伴う負荷回転時（低回転から高回転までを含
む。）に立体カム２に接触する負荷回転用接触面２８
（図８では追従接触部２１の左半分）と、内燃機関の負
荷を伴わないアイドル回転時にアイドル回転用カム２７
に接触するアイドル回転用接触面２９（図８では追従接
触部２１の右半分）とが山形状に並設されている。立体
カム２とアイドル回転用カム２７との間には、負荷回転
用接触面２８とアイドル回転用接触面２９との境界角部
３０を逃がすための間隙部３１が設けられている。

【００３７】本実施例の可変動弁機構は、次のように作
用する。まず、内燃機関のアイドリング回転時には、図
８に示すように、カムシャフト１が左方向へ変位し切
り、アイドル回転用カム２７が追従接触部２１のアイド
ル回転用接触面２９に対応する。

【００３８】そして、図８（ａ）に示すように、アイド
ル回転用カム２７のベース円部２７ａがアイドル回転用
接触面２９に接触するとき、その接触線角度は水平であ
り、負荷回転用接触面２８は立体カム２のベース円部２
ａから離れる。また、図８（ｂ）に示すように、アイド
ル回転用カム２７のノーズ部２７ｂがアイドル回転用接
触面２９に接触するときも、その接触線角度は水平であ
り、負荷回転用接触面２８は立体カム２のノーズ部２ｂ
に形式的に接触する。

【００３９】従って、直打式バルブリフタ１０はアイド
ル回転用カム２７のカムプロフィールに基づいて上下に
往復動し、図１０（ａ）の曲線Ｉに示すように、排気側
及び吸気側の二つずつのバルブ４を小さい開弁作用角及
びリフト量で開閉させる。このアイドル回転用カム２７
のカムプロフィールは軸方向に変化せず、カムシャフト
１の軸方向位置の制御精度には影響されない。また、ア
イドル回転用カム２７は高い加工精度が期待できる。こ
のため、排気バルブと吸気バルブとのオーバーラップ角
はＸ0 に決まり、アイドル回転が安定する。

【００４０】また、内燃機関の負荷回転時には、図９に
示すように、カムシャフト１が右方向へ変位し、アイド
ル回転用カム２７が追従接触部２１のアイドル回転用接
触面２９から外れ、立体カム２の低回転カムプロフィー
ルないし高回転カムプロフィールが追従接触部２１の負
荷回転用接触面２８に対応する。この接触面２９、２８
の切替に伴って追従接触部２１は小角度傾くが、間隙部
３１は境界角部３０を逃がすので、スムーズに切り替わ
る。

【００４１】そして、追従接触部２１は、図９（ａ）
（ｂ）に示すように、立体カム２の１回転毎に小角度ロ
ール運動して、接触線角度の変化に追従しながら立体カ
ム２に接触し、ノーズ部２ｂに押圧される。従って、直
打式バルブリフタ１０は、第一実施形態の図４及び図５
と同様に、低回転カムプロフィールないし高回転用カム
プロフィールに基づいて上下に往復動し、図１０（ｂ）
の曲線Ｌ〜Ｍ〜Ｈに示すように、排気側及び吸気側の二
つずつのバルブ４を最適な開弁作用角及びリフト量で開
閉させる。

【００４２】次に、図１１〜１３は第三実施形態の可変
動弁機構を示し、直打式バルブリフタ１０の回転阻止構
造を、端壁部１１から下方へ延びる二つのピン３３と、
シリンダヘッド７に設けられて各ピンの上下摺動をガイ
ドする二つのスリーブ３４とで構成した点においての
み、第一実施形態と相違するものである。また、図１４
は第三実施形態の変更例を示し、シリンダヘッド７側に
ピン３３を設け、端壁部１１側にスリーブ３４を設けた
ものである。

【００４３】本実施形態によれば、第一実施形態におけ
る掛止突部１６が不要になり、さらにスカート部１３も
不要になる。

【００４４】次に、図１５は第四実施形態の可変動弁機
構を示し、バルブクリアランス調整においてのみ、第一
実施形態と相違するものである。本実施形態では、追従
接触部２１として厚さの少しずつ異なるもの２１’，２
１”…が用意され、バルブクリアランス調整用の取替部
品とされている。

【００４５】本実施形態によれば、第一実施形態では必
要な押圧部とバルブ端部との間のシムが不要になる。但
し、直打式バルブリフタ１０の回転を阻止するために、
押圧部１２の下面に掛止部としての掛止凹所３５が設け
られ、バルブ４の端部が嵌入している。３６はバルブ４
の端部に潤滑油を供給するための油孔である。また、図
１６は第四実施形態の変更例を示し、押圧部１２の下面
に掛止部としての掛止環状壁３７を設けたものである。

【００４６】次に、図１７及び図１８は、第五実施形態
の可変動弁機構を示し、追従接触機構として追従接触部
付ローラ機構を使用した点においてのみ、第一実施形態
と相違するものである。

【００４７】追従接触部付ローラ機構４１は、端壁部１
１に立設された一対の支持壁４０にカシメにより固定さ
れた中空支軸４２と、該中空支軸４２に滑り回動可能に
外挿された球面滑り軸受４３とで構成されている。球面
滑り軸受４３は、外周面が凸状球面とされた内レース４
４と、内周面が凹状球面とされ内レース４４に滑り回動
可能かつ傾動可能に外挿された外レース４５とで構成さ
れ、外レース４５が立体カム２への追従接触部とされて
いる。なお、外レース４５は内レース４４より幅狭に形
成され、内レース４４の両端の溝には外レース４５の外
れを防ぐストッパリング４６が嵌着されている。

【００４８】本実施例の可変動弁機構は、次のように作
用する。まず、内燃機関の低回転時には、図１７に示す
ように、カムシャフト１が左方向へ変位し、立体カム２
のうちの右側の低回転用カムプロフィールが追従接触部
付ローラ機構４１に対応する。

【００４９】そして、図１７（ａ）に示すように、ベー
ス円部２ａが外レース４５に接触するとき、その接触線
角度は立体カム２の軸線に対し平行であるから、外レー
ス４５は内レース４４に対し傾かないで、ベース円部２
ａに接触する。しかし、図１７（ｂ）に示すように、ノ
ーズ部２ｂが外レース４５に接触するとき、その接触線
角度は立体カム２の軸線に対し傾くから、外レース４５
は内レース４４に対し傾動して、ノーズ部２ｂにうまく
接触する。

【００５０】このように、外レース４５は立体カム２の
１回転毎に１回傾動して、接触線角度の変化に追従しな
がら立体カム２に接触し、ノーズ部２ｂに押圧される。
従って、直打式バルブリフタ１０は低回転用カムプロフ
ィールに基づいて上下に往復動し、バルブ４を小さい開
弁作用角及びリフト量で開閉させる。

【００５１】また、内燃機関の高回転時には、図１８に
示すように、カムシャフト１が右方向へ変位し、立体カ
ム２のうちの左側の高回転用カムプロフィールが追従接
触部付ローラ機構４１に対応する。

【００５２】そして、外レース４５は、図１８（ａ）
（ｂ）に示すように、立体カム２の１回転毎に１回傾動
して、接触線角度の変化に追従しながら立体カム２に接
触し、ノーズ部２ｂに押圧される。従って、直打式バル
ブリフタ１０は高回転用カムプロフィールに基づいて上
下に往復動し、バルブ４を大きい開弁作用角及びリフト
量で開閉させる。

【００５３】そして、上記の低回転時から高回転時に至
る途中においても、カムシャフト１が連続的に変位し、
立体カム２のうちの中間部位のカムプロフィールが追従
接触部付ローラ機構４１に対応する。従って、直打式バ
ルブリフタ１０はそのカムプロフィールに基づいて揺動
し、バルブ４を中間的な開弁作用角及びリフト量で開閉
させる。

【００５４】次に、図１９、図２０、図２１並びに図２
２はそれぞれ第六、第七、第八及び第九実施形態の可変
動弁機構を示し、追従接触部付ローラ機構４１の具体的
構成においてのみ、第五実施形態と相違するものであ
る。

【００５５】図１９に示す第六実施形態の追従接触部付
ローラ機構４１は、外レース４５を二つに分割形成して
内レース４４に外挿しやすくするとともに、両外レース
４５が離れないようその外周にカバーリング４７をカシ
メにより取り付けたものである。

【００５６】図２０に示す第七実施形態の追従接触部付
ローラ機構４１は、中空支軸４２と、中空支軸４２に滑
り回動可能に外挿された自動調心ころがり軸受４８とで
構成されたもので、自動調心ころがり軸受４８は内レー
ス４９とローラ５０（又はボール）と内周面が凹状球面
とされた外レース５１とからなり、外レース５１が追従
接触部となっている。

【００５７】図２１に示す第八実施形態の追従接触部付
ローラ機構４１は、外周面が凸状球面とされ、一対の支
持壁４０に取り付けられたボール支軸５２と、ボール支
軸５２に滑り回動可能かつ傾動可能に外挿されたころが
り軸受５３とで構成され、ころがり軸受５３は内周面が
凹状球面とされた内レース５４とローラ５５（又はボー
ル）と外レース５６とからなり、外レース５６が追従接
触部となっている。

【００５８】図２２に示す第九実施形態の追従接触部付
ローラ機構４１は、中空支軸４２と、外周面が凸状球面
とされ、中空支軸４２に滑り回動可能に外挿されたロー
ラ５７とで構成され、ローラ５７の凸状球面５８が追従
接触部となっている。ベース円部２ａが凸状球面５８に
接触するとき、その接触線角度は立体カム２の軸線に対
し平行であるから、凸状球面５８の頂部がベース円部２
ａに接触する。また、ノーズ部２ｂが凸状球面５８に接
触するとき、その接触線角度は立体カム２の軸線に対し
傾くから、凸状球面５８の頂部から少し下った部位がノ
ーズ部２ｂにうまく接触する。

【００５９】これらの第六〜第九実施形態の可変動弁機
構によっても、第五実施形態と同様の効果が得られる。

【００６０】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）カムシャフト１を段階的に変位させるようにする
こと。 （２）変位装置３の構成や制御の仕方を適宜変更するこ
と。 （３）第二実施形態のアイドル回転用カム及びアイドル
回転用接触面を、第三〜第九実施形態に適用すること。

【００６１】

【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、立体カムにより、内燃機関の低回転
時から高回転時まで、バルブタイミング及びリフト量を
連続的に又は段階的に変化させて、内燃機関の運転状況
に応じた精密な制御を行なうことができ、もってトル
ク、出力、燃費、排気ガスのクリーン性等の諸特性を全
回転域にわたって最大限に向上させることができるだけ
でなく、立体カム及び直打式バルブリフタの数がバルブ
の数の半分以下で済み、カム巾の大きい立体カムをカム
シャフトに形成できる、という優れた効果を奏する。も
って、立体カムにおけるカムプロフィールの軸方向の変
化率を緩やかにできるとともに、カムシャフトの変位量
を大きくできるので、該変位による連続可変制御が容易
で、かつマルチバルブ化した内燃機関にも適用できる可
変動弁機構を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第一実施形態の可変動弁機
構を示す斜視図である。

【図２】同可変動弁機構の側面図である。

【図３】同可変動弁機構の平面図である。

【図４】同可変動弁機構を内燃機関の低回転時において
示す一部破断正面図である。

【図５】同可変動弁機構を内燃機関の高回転時において
示す一部破断正面図である。

【図６】同可変動弁機構によるバルブタイミング及びリ
フト量を示すグラフである。

【図７】同可変動弁機構により得られる内燃機関のトル
ク特性を従来例と比較して示すグラフである。

【図８】第二実施形態の可変動弁機構を内燃機関のアイ
ドル回転時において示す一部破断正面図である。

【図９】同可変動弁機構を内燃機関の負荷回転時におい
て示す一部破断正面図である。

【図１０】同可変動弁機構によるバルブタイミング及び
リフト量を示すグラフである。

【図１１】第三実施形態の可変動弁機構を示す側断面図
である。

【図１２】同可変動弁機構の平面図である。

【図１３】同可変動弁機構の一部破断正面図である。

【図１４】同可変動弁機構の変更例を示す一部破断正面
図である。

【図１５】第四実施形態の可変動弁機構を示す一部破断
正面図である。

【図１６】同可変動弁機構の変更例を示す一部破断正面
図である。

【図１７】第五実施形態の可変動弁機構を内燃機関の低
回転時において示す一部破断正面図である。

【図１８】同可変動弁機構を内燃機関の高回転時におい
て示す一部破断正面図である。

【図１９】第六実施形態の可変動弁機構を示す一部破断
正面図である。

【図２０】第七実施形態の可変動弁機構を示す一部破断
正面図である。

【図２１】第八実施形態の可変動弁機構を内燃機関の低
回転時において示す一部破断正面図である。

【図２２】第九実施形態の可変動弁機構を内燃機関の低
回転時において示す一部破断正面図である。

【図２３】従来の可変動弁機構を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ カムシャフト ２ 立体カム ３ 変位装置 ４ バルブ ６ バルブスプリング ７ シリンダヘッド ８ 部分円筒内面 ９ シム １０ 直打式バルブリフタ １１ 端壁部 １２ 押圧部 １２ 各押圧部 １３ スカート部 １４ 円筒部分 １５ 凹筒部分 １６ 掛止突部 １７ 追従接触機構 １９ 半円筒内面座 ２１ 追従接触部 ２２ 半円柱面 ２３ 接触面 ２７ アイドル回転用カム ２８ 負荷回転用接触面 ２９ アイドル回転用接触面 ３０ 境界角部 ３１ 間隙部 ３３ ピン ３４ スリーブ ３５ 掛止凹所 ３７ 掛止環状壁 ４１ 追従接触部付ローラ機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−179116（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−18221（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−332045（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−90711（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−267512（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−79308（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−162202（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 13/00 301 F01L 1/14 F01L 1/26

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低回転用カムプロフィールから高回転用
   カムプロフィールまでカムプロフィールを軸方向に連続
   的に変化させた立体カム（２）と、 前記立体カム（２）を軸方向へ変位させる変位装置
   （３）と、 前記立体カム（２）のカムプロフィールに基づいて往復
   動することにより隣り合う二以上のバルブ（４）を同時
   に開閉する直打式バルブリフタ（１０）とを備え、 前記直打式バルブリフタ（１０）は、前記立体カム
   （２）の回転に伴う接触線角度の変化に追従しながら前
   記立体カム（２）に接触する追従接触部（２１，４５，
   ５１，５６，５８）を含む追従接触機構（１７，４１）
   と、前記二以上のバルブ（４）の端部を押圧する二以上
   の押圧部（１２）とを含み、 シリンダヘッド（７）には二以上の部分円筒内面（８）
   が分離形成され、 前記直打式バルブリフタ（１０）は、前記部分円筒内面
   （８）にガイドされて摺動する円筒部分（１４）と、前
   記バルブ（４）用のリテーナ（５）及びバルブスプリン
   グ（６）を逃がすための凹筒部分（１５）とからなる異
   形筒状のスカート部（１３）を備えたことを特徴とする
   可変動弁機構。
2. 【請求項２】 低回転用カムプロフィールから高回転用
   カムプロフィールまでカムプロフィールを軸方向に連続
   的に変化させた立体カム（２）と、 前記立体カム（２）を軸方向へ変位させる変位装置
   （３）と、 前記立体カム（２）のカムプロフィールに基づいて往復
   動することにより隣り合う二つバルブ（４）を同時に開
   閉する直打式バルブリフタ（１０）とを備え、 前記直打式バルブリフタ（１０）は、前記立体カム
   （２）の回転に伴う接触線角度の変化に追従しながら前
   記立体カム（２）に接触する追従接触部（２１，４５，
   ５１，５６，５８）を含む追従接触機構（１７，４１）
   と、前記二つのバルブ（４）の端部を押圧する二つの押
   圧部（１２）とを含み、 前記直打式バルブリフタ（１０）のうち前記二つの押圧
   部（１２）とともに平面十字配列をなす二位置と、該二
   位置に対応するシリンダヘッド（７）の二位置とに、ピ
   ン（３３）と該ピンの摺動をガイドするスリーブ（３
   ４）とが相対的に設けられたことを特徴とする可変動弁
   機構。
3. 【請求項３】 前記追従接触機構は、前記直打式バルブ
   リフタに設けられた半円筒内面座と、該半円筒内面座に
   ロール運動可能に嵌合された追従接触部とからなる請求
   項１又は２記載の可変動弁機構。
4. 【請求項４】 前記追従接触機構は、追従接触部付ロー
   ラ機構である請求項１又は２記載の可変動弁機構。
5. 【請求項５】 前記立体カムの低回転用カムプロフィー
   ル側の隣には、カムプロフィールが軸方向に変化しない
   アイドル回転用カムが並設され、前記追従接触部には、
   内燃機関の負荷回転時に前記立体カムに接触する負荷回
   転用接触面と、内燃機関のアイドル回転時に前記アイド
   ル回転用カムに接触するアイドル回転用接触面とが並設
   された請求項１又は２記載の可変動弁機構。
6. 【請求項６】 前記立体カムとアイドル回転用カムとの
   間には、前記追従接触部の負荷回転用接触面とアイドル
   回転用接触面との境界部を逃がすための間隙部が設けら
   れた請求項５記載の可変動弁機構。
7. 【請求項７】 前記直打式バルブリフタが前記バルブの
   軸線の周りに回転するのを阻止する回転阻止構造を備え
   た請求項１記載の可変動弁機構。
8. 【請求項８】 前記回転阻止構造は、前記直打式バルブ
   リフタの押圧部の近傍に設けられた掛止部が前記バルブ
   の端部に掛止する構造である請求項７記載の可変動弁機
   構。
9. 【請求項９】 前記押圧部と前記バルブの端部との間に
   バルブクリアランス調整用のシムが装着された請求項１
   又は２記載の可変動弁機構。
10. 【請求項１０】 前記追従接触部がバルブクリアランス
    調整用の取替部品とされた請求項１又は２記載の可変動
    弁機構。
11. 【請求項１１】 前記追従接触部として厚さの少しずつ
    異なるものが用意された請求項１０記載の可変動弁機
    構。