JP3425313B2 - 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
４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の上面に立設された周壁１０９に囲
まれるようにして該上面に置かれたサドル１０５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１
００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２４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】前記立体カム１００は
シュー１０６の上面をその長手方向に摺接していくた
め、シュー１０６の長手方向の移動を規制して、シュー
１０６がサドル１０５から外れないようにする必要があ
る。そこで、従来は、サドル１０５の長手方向両端部に
シュー１０６の長手方向両端面を囲む規制壁１０８を設
けて、シュー１０６の長手方向の移動を規制していた
が、次の問題があった。 【０００６】 バルブ１０２のリフト量は立体カム１
００のノーズ部高さで決まり、立体カム１００のノーズ
部高さはシュー１０６のカム当たり面長さ（シュー１０
６の上面の長手方向長さ）により制限を受ける。従っ
て、シュー１０６のカム当たり面長さを長く取るほど、
立体カム１００のノーズ部高さを高くでき、バルブ１０
２のリフト量を大きく取れる。しかし、シュー１０６の
カム当たり面長さは、その長手方向両端面に両規制壁１
０８と周壁１０９とがある分だけ、直打式バルブリフタ
１０３の外径より小さくせざるを得ないため、バルブ１
０２のリフト量を最大限に取ることができなかった。 【０００７】 サドル１０５にシュー１０６を揺動可
能に受けるための半円筒内面座１１３を精密加工する際
に、規制壁１０８が邪魔になるため、半円筒内面座１１
３の精密加工及び精度確保が難しかった。また、規制壁
１０８の内壁面の精度確保も難しかった。これらの面の
精度が悪くなると、シュー１０６との間の公差ガタによ
って異音が生じるおそれがあった。 【０００８】なお、図２４において、１１０は規制壁１
０８から外周側へ突設された延長部、１１１はシリンダ
ヘッドのリフタガイド穴（図示略）の一部を切り欠いて
形成された雌ねじ穴（図示略）にねじ込まれるねじ、１
１２はねじに形成されたノッチをそれぞれ示している。
延長部１１０がノッチ１１２に滑動可能に挿入されるこ
とにより、立体カム１００に対するサドル１０５及びシ
ュー１０６の回転を阻止している。 【０００９】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、立体カムが当たる追従接触部のカム当
たり面長さを最大限に取ることができ、もってバルブの
リフト量を大きく取れるとともに、追従接触部が嵌合す
る半円筒内面座の精密加工を容易にかつ精度良く行うこ
とができる可変動弁機構を提供することにある。 【００１０】 【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
動することによりバルブを開閉する直打式バルブリフタ
とを備えた可変動弁機構であって、直打式バルブリフタ
は、半円筒内面座と、該半円筒内面座に揺動可能に嵌合
されて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とを含み、追従接
触部の長手方向両端面が現れた状態で追従接触部の長手
方向の移動を規制する追従接触部規制構造が設けられた
ことを特徴としている。 【００１１】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。 【００１２】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。 【００１３】追従接触部規制構造としては、次の（Ａ）
（Ｂ）を例示できる。 （Ａ）半円筒内面座の長手方向略中央部と追従接触部の
長手方向略中央部とに相対的に設けられた係合凹部と係
合凸部とが係合する構造。ここで、「相対的に」とは、
半円筒内面座と追従接触部とのいずれか一方に係合凹部
が設けられ、その他方に係合凸部が設けられればよいこ
とを意味する。好ましくは、半円筒内面座の長手方向略
中央部に同部とは直交して延びるように設けられた内底
面が平ら又は緩い湾曲凹面である係合凹部と、追従接触
部の長手方向略中央部に設けられた扇形の係合凸部とが
係合する構造である。 （Ｂ）追従接触部の長手方向両端部に設けられた係合凸
部が半円筒内面座の長手方向両端面に係合する構造。 【００１４】直打式バルブリフタとしては、次の（Ｃ）
（Ｄ）（Ｅ）を例示できる。 （Ｃ）端壁部を含むリフタ本体を備え、該端壁部に前記
半円筒内面座が形成された直打式バルブリフタ。 （Ｄ）円板状の端壁部と円筒状の側壁部とからなる倒立
カップ状のリフタ本体を備え、該端壁部に相対回転可能
に支持された座部材に前記半円筒内面座が形成された直
打式バルブリフタ。 （Ｅ）隣り合う二以上のバルブの端部を同時に押圧する
二以上の押圧部を含む直打式バルブリフタ。 【００１５】立体カムに対する少なくとも追従接触部の
回転を阻止する回転阻止構造を備えることが好ましい。 【００１６】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（Ｆ）（Ｇ）を備えることが
好ましい。 （Ｆ）直打式バルブリフタ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。 （Ｇ）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。 【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。 【００１９】まず、図１〜図７は第一実施形態の可変動
弁機構を示している。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。 【００２０】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、例えば、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。 【００２１】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
によりバルブ４を開閉する直打式バルブリフタ１０が配
されている。バルブ４のステム部４ａは、シリンダヘッ
ド７に固定されたバルブガイド２５に挿通されてガイド
されている。 【００２２】直打式バルブリフタ１０は、円板状の端壁
部１１と該端壁部１１から下方へ延びる円筒状の側壁部
１３とからなる倒立カップ状のリフタ本体１４を備えて
いる。側壁部１３はシリンダヘッド７に形成されたリフ
タガイド穴８に上下摺動可能にガイドされている。シリ
ンダヘッド７のリフタガイド穴８の周囲部位には、立体
カム２の回転軌跡を逃がすための逃がし凹部１５が形成
されている。端壁部１１の下面中心部がバルブ４の端部
を押圧するための押圧部１２となっており、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が介装されている。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４をリフタ１
０側へ付勢するためのバルブスプリング６の上端が当接
している。また、リフタガイド穴８の真下のシリンダヘ
ッド７にはバルブスプリング６の下端を抱持するための
スプリング用凹部２６が凹設されている。 【００２３】前記リフタガイド穴８によるガイドだけで
は、後述する追従接触部２１がリフタ本体１４とともに
立体カム２に対して回転してしまうため、その回転阻止
構造として、次のような構造が側壁部１３の内側に設け
られている。 【００２４】側壁部１３の内壁面の下端において、略１
８０度離れた二箇所には所定幅の被ガイド部２７が突設
され、該被ガイド部２７の無い略１８０度離れた二箇所
には所定幅の被進入部２８が設けられている。これら被
ガイド部２７及び被進入部２８は、側壁部１３の開口下
端部の全周を内側に口絞り加工してから、その口絞り部
分の二箇所を切除することにより形成されている。一
方、リフタガイド穴８の真下のシリンダヘッド７には、
例えばステンレスバネ鋼により形成されたリフタガイド
部材３０が配設されている。リフタガイド部材３０は、
その下面部に設けられた円環板状のスプリングシート部
３１がスプリング用凹部２６に嵌入され、該スプリング
シート部３１の内周部から立設された段付き円筒状の固
定部３２がバルブガイド２５の外周に回転不能に圧入
（異形状の嵌合でもよい）されることにより、シリンダ
ヘッド７に対して位置決め固定されている。スプリング
シート部３１はバルブスプリング６の下端を受けるシー
トとして機能する。スプリングシート部３１の外周部の
略１８０度離れた二箇所から立設されることにより、シ
リンダヘッド７側に固定的に設けられた所定幅（被進入
部２８の幅より微小クリアランス分だけ小さい幅）のガ
イド部３３は、側壁部１３の内側に被進入部２８から入
り込んでいる。そして、各ガイド部３３の側端面が各被
ガイド部２７の側端面と摺接可能に係合することによ
り、直打式バルブリフタ１０の往復動を許容しかつ追従
接触部２１及びリフタ本体１４の回転を阻止している。 【００２５】このように、回転阻止構造が側壁部１３の
内側に設けられていることにより、図２４の従来例のよ
うにねじ１１１をねじ込むためにリフタガイド穴の一部
を切り欠く必要が無い。このため、次の効果が得
られる。 リフタガイド穴８の加工が容易で、内径の寸法公差
管理が容易にできる。 側壁部１３が当たるリフタガイド穴８の面積が減少
せず、側壁部１３の偏摩耗が生じない。 リフタガイド穴８の周囲の剛性が低下せず、組付歪
みや熱歪みが生じにくいため、側壁部１３の焼き付きや
偏摩耗が生じない。 【００２６】固定部３２の外周には、バルブオイルシー
ル部材３４がその下部の大径部３５において外嵌される
とともに溶着等により取付けられて一体化され、上部の
小径部３６がバルブ４のステム部４ａの外周に接し、該
小径部３６を締付リング３７が外周から締め付けること
により、ステム部４ａの外周をオイルシールしている。
従って、ステム部４ａの上部に付着したエンジンオイル
は、バルブオイルシール部材３４で遮断されて、バルブ
ガイド２５の内部には入らないため、燃焼室（図示略）
に入って消耗するおそれがない。 【００２７】上記のように、バルブオイルシール部材３
４が一体化されたリフタガイド部材３０は、バルブガイ
ド２５を介してのシリンダヘッド７への位置決め固定機
能、追従接触部２１及びリフタ本体１４の回転阻止機
能、バルブスプリング６のシート機能、及びステム部４
ａのオイルシール機能を一部品で発揮するため、部品点
数の削減、構造の簡単化、軽量化等を図ることができ、
これまで以上の高回転運転を可能にする。 【００２８】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
が一体的に形成され、隆起部１８には同方向に延びる半
円筒内面座１９が凹設されている。半円筒内面座１９の
両端は突き抜けるように開放されており、図２４の従来
例の規制壁１０８のような邪魔物が無いため、半円筒内
面座１９の精密加工を容易にかつ精度良く行うことがで
きる。また、半円筒内面座１９の長手方向略中央部には
係合凹部２０が設けられている。係合凹部２０の内底面
は平らであるため、係合凹部２０の加工を容易に行うこ
とができるとともに、係合凹部２０の両内側面の研磨加
工を容易にかつ精度良く行うことができる。半円筒内面
座１９には、該半円筒内面座１９に揺動（ロール運動）
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とを含む、半割り円柱状の追従接触部
２１が揺動可能に嵌合されている。半円柱面２２の長手
方向略中央部には扇形の係合凸部２４が一体的に設けら
れ、該係合凸部２４が係合凹部２０に係合して揺動可能
に挟まれている。この係合構造が、追従接触部２１の長
手方向両端面が現れた状態で追従接触部２１の長手方向
の移動を規制する追従接触部規制構造を構成している。 【００２９】そして、追従接触部２１は、小角度の揺動
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。このとき、立体カム２は追従接触
部２１の接触面２３をその長手方向に摺接していくが、
前記の通り追従接触部２１の長手方向の移動を規制して
いるので、追従接触部２１が半円筒内面座１９から外れ
ることはない。また、追従接触部２１の長手方向両端面
が現れた状態で、追従接触部２１の長手方向の移動を規
制していることにより、該長手方向両端面に図２４の従
来例のような規制壁１０８を設ける必要が無い。このた
め、追従接触部２１のカム当たり面長さ（接触面２３の
長手方向長さ）を直打式バルブリフタ１０の外径と略等
しい長さまで最大限にとることができ、もって立体カム
２のノーズ部２ｂ高さを高くして、バルブ４のリフト量
を最大限に取ることができる。 【００３０】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。 【００３１】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
同角度分だけ揺動して、接触面２３がノーズ部２ｂにう
まく接触する。 【００３２】このように、追従接触部２１は立体カム２
の１回転毎に小角度揺動して、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。 【００３３】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。 【００３４】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回揺動
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。 【００３５】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。 【００３６】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。 【００３７】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。 【００３８】次に、図８は第二実施形態の可変動弁機構
を示している。本実施形態は、内燃機関の構造上、バル
ブオイルシール部材３４の位置が高い場合に、バルブオ
イルシール部材３４をリフタガイド部材３０とは別体に
構成し、バルブガイド２５の上端部に固定した点におい
てのみ第一実施形態と相違するものであり、その他は第
一実施形態と同様である。 【００３９】次に、図９及び図１０は第三実施形態の可
変動弁機構を示している。本実施形態は、前記被ガイド
部２７に代えて、側壁部１３の内壁面の下端から中間高
さ（好ましくは高さ１０ｍｍ以上）まで又は下端から上
端まで垂直に延びる４本の突条よりなる被ガイド部２９
が設けられた点においてのみ、第一実施形態と相違する
ものであり、その他は第一実施形態と同様である。各ガ
イド部３３の側端面が２本の被ガイド部２９の側端面と
摺接可能に係合することにより、直打式バルブリフタ１
０の往復動を許容しかつ前記回転を阻止している。 【００４０】次に、図１１〜図１５は第四実施形態の可
変動弁機構を示している。本実施形態は、直打式バルブ
リフタの形状及び構造、並びに回転阻止構造において、
第一実施形態と相違するものであり、その他は第一実施
形態と同様である。 【００４１】本実施形態の直打式バルブリフタ４０は、
円板状の端壁部１１と該端壁部１１から下方へ延びる円
筒状の側壁部１３とからなる倒立カップ状のリフタ本体
１４と、リフタ本体１４とは別体に形成されて半円筒内
面座１９が設けられた略円板状の座部材４１と、該半円
筒内面座１９にロール運動可能に嵌合された第一実施形
態と同様の追従接触部２１とを含んでいる。座部材４１
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４２が一体的に形成され、隆起部４２には同方向
に延びる第一実施形態と同様の半円筒内面座１９が凹設
されている。半円筒内面座１９の長手方向略中央部に設
けられた係合凹部２０と、半円柱面２２の長手方向略中
央部に設けられた係合凸部２４との係合構造が、追従接
触部２１の長手方向両端面が現れた状態で追従接触部２
１の長手方向の移動を規制する追従接触部規制構造を構
成している点は、第一実施形態と同様である。係合凹部
２０の内底面は平らでもよいが、ここでは緩い湾曲凹面
となっている。 【００４２】リフタ本体１４と座部材４１とは、端壁部
１１の上面中心部に設けられた係合凹部４３と座部材４
１の下面中心部に設けられた係合凸部４４とが回転可能
に係合することにより、座部材４１の外周面が現われた
状態で相対回転可能に結合されている。このように、座
部材４１の外周面が現われた状態で結合されていること
により、追従接触部２１の長手方向両端面に図２４の従
来例のような周壁１０９が位置しない。このため、第一
実施形態と同様に、追従接触部２１のカム当たり面長さ
を最大限にとることができ、もって立体カム２のノーズ
部２ｂ高さを高くして、バルブ１０２のリフト量を最大
限に取ることができる。 【００４３】上記のようにリフタ本体１４と座部材４１
とを相対回転可能に結合したのは、リフタ本体１４をリ
フタガイド穴８の中で受動的に回転できるようにする一
方、立体カム２に対して追従接触部２１が座部材４１と
ともに回転するのを阻止するためである。その回転阻止
構造として、次のような構造が座部材４１とシリンダヘ
ッド７との間に設けられている。 【００４４】座部材４１の一箇所には隆起部４２の一端
が延長する形でリフタ本体１４より外周側へはみ出す延
出部４５が一体的に形成されており、延出部４５は下方
へ折曲してリフタ本体１４の端壁部１１及び側壁部１３
の外周側に位置するようになっている。また、シリンダ
ヘッド７のリフタガイド穴８の一部には穴長方向に延び
るキー溝状のガイド溝４６が形成され、延出部４５がガ
イド溝４６に摺接可能に挿入されることにより、直打式
バルブリフタ４０の往復動を許容しかつ追従接触部２１
及び座部材４１の回転を阻止している。 【００４５】なお、半円筒内面座１９は延出部４５の上
面にも連続して形成されており、もって半円筒内面座１
９の両端は突き抜けるように開放されているため、第一
実施形態と同様に、半円筒内面座１９の精密加工を容易
にかつ精度良く行うことができる。ただし、追従接触部
２１は、直打式バルブリフタ１０の外径と略等しい長さ
に収められており、延出部４５の上面にはかからないよ
うになっている。 【００４６】次に、図１６は第五実施形態の可変動弁機
構の主要部を示している。本実施形態は、座部材４１の
うち隆起部４２の無い部分の外縁部４７を切除して軽量
化を図った点においてのみ第四実施形態と相違するもの
であり、その他は第四実施形態と同様である。 【００４７】次に、図１７及び図１８は第六実施形態の
可変動弁機構の主要部を示している。本実施形態は、端
壁部１１の上面中心部に設けられた係合凸部４４と座部
材４１の下面中心部に設けられた係合凹部４３（本例で
は穴）とが回転可能に係合している点においてのみ第四
実施形態と相違するものであり、その他は第四実施形態
と同様である。 【００４８】次に、図１９〜図２３は第七実施形態の可
変動弁機構を示している。本実施形態は、直打式バルブ
リフタの形状及び構造、回転阻止構造、並びに追従接触
部規制構造において、第一実施形態と相違するものであ
り、その他は第一実施形態と同様である。 【００４９】本実施形態の直打式バルブリフタ５０は、
平面略平行四辺形状の端壁部５１と、該端壁部５１の中
心に対して対称位置にありかつ互いに最も離れた二端部
から下方へ延びる円管状のスリーブ５３とからなる、ブ
リッジ状のリフタ本体５４を備えている。両スリーブ５
３にシリンダヘッド７から立設された２本のピン５５が
上下摺動可能に挿通されることにより、直打式バルブリ
フタ５０は往復動可能にガイドされている。このよう
に、二組のスリーブ５３とピン５５との挿通によってガ
イドされているので、各スリーブ５３とピン５５とに偏
荷重がかからず、両部５３，５５間のこじれや摩耗を防
止することができる。二つのスリーブ５３は、前記対称
位置にあることが好ましいが、非対称位置にあっても前
記効果を奏する。同時に、この二組のスリーブ５３とピ
ン５５との挿通構造は、後述する追従接触部２１がリフ
タ本体５４とともに立体カム２に対して回転するのを阻
止する回転阻止構造も構成しているので、別途、回転阻
止構造を設ける必要が無く、構造が簡単になる。 【００５０】端壁部５１の下面中心部がバルブ４の端部
を押圧するための押圧部５２となっており、押圧部５２
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４を
リフタ１０側へ付勢するためのバルブスプリング６の上
端が当接している。 【００５１】端壁部５１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５１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
が一体的に形成され、隆起部１８には同方向に延びる半
円筒内面座１９が凹設されている。半円筒内面座１９の
両端は突き抜けるように開放されており、図２４の従来
例の規制壁１０８のような邪魔物が無いため、半円筒内
面座１９の精密加工を容易にかつ精度良く行うことがで
きる。また、半円筒内面座１９の長手方向両端面１９ａ
の研磨加工も容易にかつ精度良く行うことができる。半
円筒内面座１９には、該半円筒内面座１９に揺動（ロー
ル運動）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とを含む、半割り円柱状の追
従接触部２１が揺動可能に嵌合されている。半円柱面２
２の長手方向両端部には扇形の係合凸部２４が一体的に
設けられ、両係合凸部２４が半円筒内面座１９の長手方
向両端面１９ａに跨るようにして係合している。この係
合構造が、追従接触部２１の長手方向両端面が現れた状
態で追従接触部２１の長手方向の移動を規制する追従接
触部規制構造を構成している。 【００５２】そして、追従接触部２１は、小角度の揺動
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。このとき、立体カム２は追従接触
部２１の接触面２３をその長手方向に摺接していくが、
前記の通り追従接触部２１の長手方向の移動を規制して
いるので、追従接触部２１が半円筒内面座１９から外れ
ることはない。また、追従接触部２１の長手方向両端面
が現れた状態で、追従接触部２１の長手方向の移動を規
制していることにより、該長手方向両端面に図２４の従
来例のような規制壁１０８を設ける必要が無い。このた
め、追従接触部２１のカム当たり面長さ（接触面２３の
長手方向長さ）を最大限にとることができ、もって立体
カム２のノーズ部２ｂ高さを高くして、バルブ４のリフ
ト量を最大限に取ることができる。 【００５３】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２２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。図２２（ａ）
（ｂ）の各状態は、第一実施形態の図４（ａ）（ｂ）の
各状態に相当するので、該状態については図４（ａ）
（ｂ）に関する前記説明を援用する。そして、図６の曲
線Ｌに示すように、排気側及び吸気側のバルブ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。 【００５４】また、内燃機関の高回転時には、図２３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。図２３（ａ）
（ｂ）の各状態は、第一実施形態の図５（ａ）（ｂ）の
各状態に相当するので、該状態については図５（ａ）
（ｂ）に関する前記説明を援用する。そして、図６の曲
線Ｈに示すように、排気側及び吸気側のバルブ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。 【００５５】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、第一実施形態と同様、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。 【００５６】従って、本実施形態の可変動弁機構によっ
ても、第一実施形態と同様の効果が得られる（図７参
照）。なお、シリンダヘッド７側にスリーブを設け、端
壁部５１側にピンを設けることもできる。また、リフタ
本体５４に二つのバルブを同時に押圧するための二つの
押圧部５２を設けることもできる。この場合、追従接触
部２１並びに二組のスリーブ５３及びピン５５は、二つ
のバルブ４の中間に位置させることが好ましい。 【００５７】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）前記各実施形態においては、押圧部１２，５２と
バルブ４の端部との間にバルブクリアランス調整用のシ
ム９が介装されているが、このシム９を省略すること。
この場合、追従接触部２１として厚さの少しずつ異なる
ものを用意し、これを適宜選択して取替えることによ
り、バルブクリアランス調整をすることが好ましい。 【００５８】 【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、立体カムが当たる追従接触部のカム当たり面長
さを最大限に取ることができ、もってバルブのリフト量
を大きく取れるとともに、追従接触部が嵌合する半円筒
内面座の精密加工を容易にかつ精度良く行うことができ
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】同可変動弁機構の主要部材の分解斜視図であ
る。 【図３】同可変動弁機構の断面図である。 【図４】同可変動弁機構を内燃機関の低回転時において
示す断面図である。 【図５】同可変動弁機構を内燃機関の高回転時において
示す断面図である。 【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示す断面図であ
る。 【図９】第三実施形態の可変動弁機構を示す断面図であ
る。 【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。 【図１１】第四実施形態の可変動弁機構を示す斜視図で
ある。 【図１２】同可変動弁機構の主要部材の分解斜視図であ
る。 【図１３】同可変動弁機構の平面図である。 【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。 【図１５】図１３のＸＶ−ＸＶ線断面図である。 【図１６】第五実施形態の可変動弁機構の主要部材を示
す斜視図である。 【図１７】第六実施形態の可変動弁機構の主要部材を示
す断面図である。 【図１８】同可変動弁機構を別の位置で切断した断面図
である。 【図１９】第七実施形態の可変動弁機構を示す斜視図で
ある。 【図２０】同可変動弁機構の主要部材の分解斜視図であ
る。 【図２１】同可変動弁機構の平面図である。 【図２２】同可変動弁機構を内燃機関の低回転時におい
て示す断面図である。 【図２３】同可変動弁機構を内燃機関の高回転時におい
て示す断面図である。 【図２４】従来例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 ４ａ ステム部 ６ バルブスプリング ７ シリンダヘッド ８ リフタガイド穴 ９ シム １０ 直打式バルブリフタ １１ 端壁部 １２ 押圧部 １３ 側壁部 １４ リフタ本体 １７ 追従接触機構 １８ 隆起部 １９ 半円筒内面座 １９ａ 長手方向両端面 ２０ 係合凹部 ２１ 追従接触部 ２２ 半円柱面 ２３ 接触面 ２４ 係合凸部 ２５ バルブガイド ２６ スプリング用凹部 ２７ 被ガイド部 ２８ 被進入部 ２９ 被ガイド部 ３０ リフタガイド部材 ３１ スプリングシート部 ３２ 固定部 ３３ ガイド部 ３４ バルブオイルシール部材 ３７ 締付リング ４０ 直打式バルブリフタ ４１ 座部材 ４２ 隆起部 ４３ 係合凹部 ４４ 係合凸部 ４５ 延出部 ４６ ガイド溝 ５０ 直打式バルブリフタ ５１ 端壁部 ５２ 押圧部 ５３ スリーブ ５４ リフタ本体 ５５ ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−179116（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−118106（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−42509（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−45803（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 13/00 301 F01L 1/14 F01L 1/20

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【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前記カムシャフ
   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、 前記立体カムのカムプロフィールに基づいて往復動する
   ことによりバルブを開閉する直打式バルブリフタとを備
   えた可変動弁機構であって、 前記直打式バルブリフタは、半円筒内面座と、該半円筒
   内面座に揺動可能に嵌合されて前記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前記立体カムに接触
   する追従接触部とを含み、 前記追従接触部の長手方向両端面が現れた状態で前記追
   従接触部の長手方向の移動を規制する追従接触部規制構
   造が設けられ、 前記追従接触部規制構造は、前記追従接触部の長手方向
   両端部に設けられた係合凸部が前記半円筒内面座の長手
   方向両端面に係合する構造であることを特徴とする可変
   動弁機構。