JP5189037B2 - 内燃機関の動弁装置及び該動弁装置に用いられるカム - Google Patents

Description

本発明は、例えば、吸気弁のバルブリフト量などの作動状態を機関運転状態に応じて可変制御する可変機構を備えた内燃機関の動弁装置及びこの動弁装置に用いられるカムに関する。

従来の内燃機関の動弁装置としては種々提供されており、その１つとして以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

この動弁装置は、外周に駆動カムが設けられ、クランクシャフトの回転力が伝達される駆動軸と、前記駆動カムから伝達された回転力を揺動運動に変換する伝達機構と、該伝達機構から伝達された揺動力によって揺動して２つのバルブリフターを介して一気筒あたり２つの吸気弁を開閉作動させる２つの揺動カムと、機関駆動状態に応じて前記吸気弁のバルブリフト量や作動角を可変にするリフト可変機構とを備えている。

このリフト可変機構は、駆動機構によって回転制御される制御軸の外周に気筒毎にそれぞれ制御カムが設けられ、該各制御カムを回転制御することによって前記ロッカアームなどの伝達機構の姿勢を変化させることにより、前記各揺動カムを介して各吸気弁のバルブリフト特性を可変制御するようになっている。

前記両揺動カムは、両者間に介装された円筒部材を介して連結されて、前記伝達機構から一方の揺動カムに伝達された揺動力を、前記円筒部材を介して他方の揺動カムに伝達されるようになっている。

そして、各揺動カムのそれぞれの下面に有するベースサークル部とリフト部からなるカム面が前記各バルブリフターの上面にそれぞれ摺動しつつバルブスプリングのばね力に抗して各吸気弁を開作動させるようになっている。

また、前記両揺動カムは、前記リフト可変機構で最小リフトに制御された場合に、それぞれの吸気弁のリフト量に差を生じさせるカムプロフィールに形成され、これによって、小リフト制御時における気筒内でのスワールを発生させて燃焼を改善するようになっている。

特開２００８−１５０９７３号公報

しかしながら、前記従来の動弁装置にあっては、前述のように、小リフト制御時において各吸気弁のリフト量の差を設けるようになっているが、それぞれの揺動カムのカムプロフィールがほぼ同一に形成されていることから、前記伝達機構から直接揺動力が伝達される一方側の揺動カムのカム面がバルブリフターを押圧する際に大きな面圧が発生する。この結果、一方側の揺動カムのカム面とバルブリフターとの間に摩耗が発生するおそれがある。つまり、一方側の揺動カムのカム面とバルブリフターとの間の摩耗は、伝達機構から直接揺動力を受けない他方側の揺動カムと比較して面圧が大きくなることから増大するおそれがある。

本発明は、前記従来の内燃機関の動弁装置の実状に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、軸方向の長さが異なる一気筒当たり２つの吸気弁と、クランクシャフトから回転力が伝達される駆動カムと、前記２つの吸気弁をそれぞれ作動させる２つの揺動カムと、前記駆動カムの回転運動を揺動運動に変換して前記２つの揺動カムに伝達する伝達機構と、を備え、
前記伝達機構から直接揺動力が伝達される前記一方側の揺動カムは、前記吸気弁を閉弁させる円弧状のベースサークル部と該ベースサークル部から連続して形成されて前記吸気弁を開弁リフトさせる円弧状のリフト部のそれぞれの曲率半径が、他方側の揺動カムのベースサークル部とリフト部よりもそれぞれ大きく形成されていることを特徴としている。

この発明によれば、伝達部材から直接的に揺動力が伝達される一方側の揺動カムのベースサークル部とリフト部の曲率半径を、他方側の揺動カムのベースサークル部とリフト部よりも大きく形成したことによって、一方側揺動カムのカム面が摺接するフォロアとしての例えばバルブリフターの上面に対する前記カム面の接触面積が大きくなることから面圧が分散されて該面圧を低減することができる。この結果、両者間の摩耗の発生を抑制することができる。

本発明の内燃機関の動弁装置の第１実施形態を示す斜視図である。 本実施形態における動弁装置の側断面図である。 本実施形態に供される揺動カム構成体を示す側面図である。 Ａは本実施形態の動弁装置における最小リフト制御時の閉弁作用を示す図１のＡ矢視図、Ｂは同最小リフト制御時の開弁作用を示す図１のＡ矢視図である。 Ａは本実施形態の動弁装置における最大リフト制御時の閉弁作用を示す図１のＡ矢視図、Ｂは同最大リフト制御時の開弁作用を示す図１のＡ矢視図である。 本実施形態の動弁装置における両吸気弁の閉弁状態を示す側断面図である。 Ａは吸気弁閉弁時の第１揺動カム側を示す側面図、Ｂは第２揺動カム側を示す側面図である。 本実施形態の動弁装置における両吸気弁の開弁状態を示す側断面図である。 Ａは吸気弁開弁時の第１揺動カム側を示す側面図、Ｂは第２揺動カム側を示す側面図である。 本実施形態の動弁装置による両吸気弁のバルブリフト特性図である。 第２の実施形態に供される両カムを示す側面図である。

以下、本発明に係る内燃機関の動弁装置及び該動弁装置に用いられるカムの実施形態を図面に基づいて詳述する。

この実施形態では、動弁装置をＶ型６気筒内燃機関の吸気側に適用したもので、本実施形態の図面では片側３気筒に適用した場合を示している。

すなわち、動弁装置は、図１〜図６に示すように、シリンダヘッド１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられて、バルブスプリング８，８によって閉方向に付勢された一気筒当たり２つの吸気弁２，３と、該各吸気弁２，３のバルブリフト量を可変制御する可変機構４と、該可変機構４の作動位置を制御する制御機構５と、該制御機構５を回転駆動する駆動機構６とを備えている。

前記シリンダヘッド１は、内部に前記各吸気弁２，３によって開閉される一対の吸気ポート１ａ、１ｂが形成されており、この両吸気ポート１ａ、１ｂの開口端に前記各吸気弁２，３の傘部２ａ、３ａが離着座するバルブシート１ｃ、１ｄが設けられている。

前記各吸気弁２，２は、それぞれ傘部２ａ、３ａと、該傘部２ａ、３ａに一体に有するバルブステム２ｂ、３ｂとから構成され、それぞれの軸方向の長さが異なっている。すなわち、機関フロント側（Ｆ）の吸気弁２は、バルブステム２ｂの長さが後述する両揺動カム１８、１９の曲率半径の大きさが互いに相違することに対応してリア側（Ｒ）の吸気弁３のバルブステム３ｂの長さよりもα分だけ短く形成されている。また、両吸気弁２，３の各バルブステム２ｂ、３ｂのステムエンドには、フォロアである直動式の２つのバルブリフター１６，１６が配置されている。

前記可変機構４は、機関前後方向に配設された駆動軸１３と、該駆動軸１３に固定用ピンにより固設された一気筒当たり１つの駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面に揺動自在に支持されて、前記各バルブリフター１６，１６の上面に摺接して各吸気弁２，３を開作動させる揺動カム構成体１７と、前記駆動カム１５と揺動カム構成体１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム構成体１７に揺動力として伝達する伝達機構と、を備えている。

前記駆動軸１３は、図１及び図２にも示すように、シリンダヘッド１の上端部に設けられた前記軸受１４に、前記揺動カム構成体１７の後述する円筒部材１８を介して回転自在に支持されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から一方向（矢印方向）の回転力が伝達されている。また、この駆動軸１３は、内部軸方向に図外のメインオイルギャラリーから潤滑油が供給される油通路１３ａが形成されていると共に、周壁には前記油通路１３ａと前記円筒部材１８の油孔と適宜連通する連通孔が径方向に沿って穿設されている。

前記駆動カム１５は、ほぼリング状を呈し、円環状のカム本体と、該カム本体の外端面に一体に設けられた筒状部とからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔が貫通形成されていると共に、カム本体の軸心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この駆動カム１５は、駆動軸１３に対し前記両バルブリフター１６，１６に干渉しない位置に駆動軸挿通孔を介して固定されていると共に、カム本体の外周面が偏心円のカムプロフィールに形成されている。

前記各バルブリフター１６，１６は、一般的な有蓋円筒状に形成されて、前記シリンダヘッド１の上端部に形成されたボス部内の各摺動用孔２１ａ、２１ａにそれぞれ上下摺動自在に保持されている。

前記揺動カム構成体１７は、図１〜図３にも示すように、前記鋼材によって一体に形成されて、前記駆動軸１３の外周面に回転自在に嵌挿配置された円筒部材１８と、該円筒部材１８の軸方向両端部の左右対称位置に所定間隔を置いて一体に設けられた一対の第１、第２揺動カム１９，２０と、から構成されている。

前記円筒部材１８は、内部に前記駆動軸１３が挿通される挿通孔１８ａが貫通形成されていると共に、外周面のほぼ中央位置には円筒状のジャーナル部１８ｂが一体に形成されている。さらに、このジャーナル部１８ｂの軸方向の中央位置には、前記連通孔と適宜連通する油孔が径方向に沿って貫通形成されている。

前記第１，第２揺動カム１９、２０は、それぞれ雨滴状に形成されて、先端に延びるカムノーズ部１９ａ，２０ａを有し、各下面にはカム面１９ｂ、２０ｂがそれぞれ形成されている。

前記カム面１９ｂ、２０ｂは、図３、図４に示すように、円筒部材１８側の円弧状ベースサークル部１９ｃ、２０ｃと、該ベースサークル部１９ｃ、２０ｃからカムノーズ部１９ａ、２０ａ側へ連続して円弧状に延びるリフト部１９ｄ、２０ｄと、を備え、このリフト部１９ｄ、２０ｄは、ベースサークル部１９ｃ、２０ｃ側のランプ部と該ランプ部からカムノーズ部１９ａ、２０ａの先端側に有する最大リフトの頂面に連なる揚程部とによって構成されている。また、このカム面１９ｂ、２０ｂは、高硬度を確保するために全体に高周波焼き入れが施されていると共に、各揺動カム１９、２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１６、１６の上面に摺接するようになっている。

さらに、前記フロント（Ｆ）側の第１揺動カム１９は、前記カム面１９ｂのベースサークル部１９ｃとリフト部１９ｄの曲率半径ｄ１、ｄ２が第２揺動カム２０のカム面２０ｂのベースサークル部２０ｃとリフト部２０ｄのそれぞれ曲率半径ｄ３，ｄ４よりも大きく形成されている。

図３に基づいて具体的に説明すれば、前記第１揺動カム１９のベースサークル部１９ｃの曲率半径ｄ１は、第２揺動カム２０のベースサークル部２０ｃの曲率半径ｄ３よりもＳ分だけ大きく設定され、また、第１揺動カム１９のリフト部１９ｄの曲率半径ｄ２も、第２揺動カム２０のリフト部２０ｄの曲率半径ｄ４よりもＳ分だけ大きく設定されている。つまり、各ベースサークル部１９ｃ、２０ｃと各リフト部１９ｄ、２０ｄの全体がＳ分だけ大きく設定されている。なお、図中一点鎖線は、従来の第１揺動カム１９’を参考に示したものである。

換言すれば、第１揺動カム１９は、円筒部材１８の軸方向側面の投影面積が第２揺動カム２０の軸方向側面の投影面積よりもＳ分だけ大きく形成されている。

また、前記第１、第２揺動カム１９、２０の各カム面１９ｂ、２０ｂ中、両ベースサークル部１９ｃ、２０ｃは相似形状に配置形成されているが、第１揺動カム１９のリフト部１９ｄが第２揺動カム２０のリフト部２０ｄよりも所定角度βをもって下方へ傾斜状に配置されている。

さらに、前記各揺動カム１９，２０は、それぞれのベースサークル部１９ｃ、２０ｃ側の肉厚が各リフト部１９ｄ、２０ｄよりも薄肉に形成されて軽量化を図り慣性モーメントを低減している。

また、前記第１揺動カム１９のカムノーズ部１９ａには、ピン孔１９ｅが幅方向へ貫通形成されている。

前記伝達機構は、図１、図４及び図５に示すように、駆動軸１３の上方に各気筒毎に１つずつ配置されたロッカアーム２３と、該各ロッカアーム２３の各一端部２３ａと前記各駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１９とを連係するリンクロッド２５とを備えている。

前記ロッカアーム２３は、中央に有する筒状基部の内部に形成された支持孔２３ｃを介して後述する制御カム３３に回転自在に支持されている。また、筒状基部から一方向に突設された前記一端部２３ａには、ピン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、筒状基部の他方向に突設された前記他端部２３ｂには、リンクロッド２５の一端部と連結するピン２７が嵌入するピン孔が形成されている。

前記リンクアーム２４は、比較的大径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体が回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。

前記リンクロッド２５は、ロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成されている共に、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂや前記カムノーズ部１９ａのピン孔１９ｅに挿入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔が貫通形成されている。

なお、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制する図外のスナップリングがそれぞれ設けられている。

前記制御機構５は、前記駆動軸１３の上方に配置された制御軸３２と、該制御軸３２の外周面に一体に設けられ、ロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３とを備えている。

前記制御軸３２は、図２に示すように、駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、所定位置のジャーナル部３２ａが図外の軸受に回転自在に軸受されている。

前記制御カム３３は、気筒毎、つまり前記ロッカアーム２３毎に設けられ、ほぼ偏心円環状に形成されていると共に、軸心Ｐ１位置が前記制御軸３２の軸心Ｐから所定分だけ偏倚している。

前記駆動機構６は、図１に示すように、シリンダヘッド１の後端部に固定された図外のハウジングと、該ハウジングの一端部に固定された電動モータ３５と、ハウジングの内部に設けられて電動モータ３５の回転駆動力を前記制御軸３２に伝達するボール螺子伝達機構３６と、から構成されている。

前記電動モ−タ３５は、正逆回転可能な比例型のＤＣモータによって構成され、ほぼ円筒状のモータケーシングの矩形状先端部が前記ハウジングの一端開口部を封止する状態で固定されている。また、電動モータ３５は、機関の駆動状態を検出するコントロールユニット３８からの制御信号によって駆動するようになっている。

このコントロールユニット３８は、クランク角センサやエアーフローメータ、水温センサや、前記制御軸３２の回転位置を検出するポテンショメータ３９等の各種センサからの検出信号をフィードバックして現在の機関運転状態を演算などにより検出して、前記電動モータ３６に制御電流を出力するようになっている。

前記ボール螺子伝達機構３７は、前記ハウジング内に電動モータ３５の駆動シャフトと同軸上に配置されたボール螺子軸４０と、該ボール螺子軸４０の外周に螺合する移動ナットであるボールナット４１と、前記制御軸３２の一端部に直径方向に沿って連結された連係アームと、該連係アームと前記ボールナット４１とを連係するリンク部材４２とから主として構成されている。

そして、各ボールを介してボール螺子軸４０が回転すると、ボールナット４１に対して直線運動に変換しつつ軸方向の移動力を付与するようになっている。

以下、本実施形態の作用を説明すれば、例えば、機関のアイドリング運転時を含む低回転運転領域には、コントロールユニット３８からの制御電流によって電動モータ３５に伝達された回転トルクによってボール螺子軸４３が回転すると、この回転に伴って各ボールがボール循環溝とガイド溝との間を転動しながらボールナット４１を一方向へ直線状に移動させる。

したがって、前記制御軸３２が、図４に示すように、リンク部材４２と連係アームとによって時計方向に回転駆動される。これにより、制御カム３３は、軸心Ｐ１が図４Ａ、Ｂに示すように、制御軸３２の軸心Ｐの回りを同一半径で回転して、肉厚部が駆動軸１３から上方向へ離間移動する。このため、前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂとリンクロッド２５の枢支点が駆動軸１３に対して上方向へ移動し、各揺動カム１９、２０は、リンクロッド２５を介してカムノーズ部１９ａ側が強制的に引き上げられて全体が時計方向へ回動する。

よって、前記駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのリフト力がリンクロッド２５を介して各揺動カム１９、２０及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は図４Ｂに示すように充分小さくなる。

したがって、両吸気弁２，３は、そのバルブリフト量Ｌ１、Ｌ１’は、図１０に示すように十分に小さくなる。この結果、燃費の向上や機関回転の安定化などが図れる。

また、機関高回転領域に移行した場合は、コントロールユニット３８からの制御信号によって電動モータ３６が逆回転し、この回転トルクによってボール螺子軸４０が回転すると、この回転に伴ってボールナット４１が各ボールを介して他方向へ直線移動する。

これによって、制御軸３２は、制御カム３３を図４に示す位置から時計方向へ回転させて、図５Ａ、Ｂに示すように軸心Ｐ１を下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３方向寄りに移動して他端部２３ｂが揺動カム１９のカムノーズ部１９ａを、リンクロッド２５を介して下方へ押圧して該各揺動カム１９全体を所定量だけ反時計方向へ回動させる。

よって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのリフト力がリンクロッド２５を介して揺動カム１９及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は図５Ｂに示すように大きくなる。

よって、かかる高回転領域では、各吸気弁２、３は、そのバルブリフト量が図１０のＬ５、Ｌ５’に示すように、最大に大きくなり、該各吸気弁２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上して十分な出力が得られる。

図６及び図７Ａ、Ｂは本実施形態における、各揺動カム１９，２０による各吸気弁２，３の閉弁状態を示しており、かかる各吸気弁２，３の傘部２ａ、３ａがバルブシート１ｃ、１ｄに着座している状態では、前述のように、第１揺動カム１９のベースサークル部１９ｃの曲率半径ｄ１が、第２揺動カム２０のベースサークル部２０ｃの曲率半径ｄ３よりもＳ分だけ大きく形成され、このＳ差分を第１揺動カム１９側の吸気弁２のバルブステム２ｂの長さを第２揺動カム２０側の吸気弁３のバルブステム３ｂの長さよりα分だけ短くすることによって対応している。したがって、両吸気弁２，３の傘部２ａ、３ａは、バルブシート１ｃ、１ｄにそれぞれ密着シールした状態となり、燃焼室からの漏れが十分に抑制されている。

なお、かかる両吸気弁２，３の閉弁時には、第１、第２揺動カム１９，２０のカム面１９ｂ、２０ｂとバルブリフター１６，１６の上面との間に僅かなクリアランスが形成されている。

また図８及び図９Ａ、Ｂは各吸気弁２，３の開弁状態を示しており、第１揺動カム１９のリフト部１９ｄの外径(曲率半径)が、第２揺動カム２０のリフト部２０ｂよりも大きく形成されていることから、そのＳ分だけ第１揺動カム１９側の吸気弁２のバルブリフト量が第２揺動カム２０側の吸気弁３よりも大きくなって、以下に説明するように互いにリフト差(偏差値Ｑ)が生じている。

以下、機関運転状態に応じて変化する両吸気弁２，３のバルブリフト量とバルブリフト量の偏差について説明する。

すなわち、前記機関の低回転領域では、各吸気弁２，３のバルブリフト量が、図１０のＬ１、Ｌ１’に示すように最も小さくなるが、両バルブリフト量Ｌ１、Ｌ１’のリフト差が大きくなっている。すなわち、前記第１揺動カム１９側の吸気弁２のバルブリフト量Ｌ１は、第２揺動カム２０側の吸気弁３のバルブリフト量Ｌ１’よりも大きくなっており、これは、前述したように、第１揺動カム１９のリフト部１９ｄが、第２揺動カム２０のリフト部２０ｄよりもβ分だけ下方に傾斜状に形成されているからである。

かかる両吸気弁２，３のバルブリフト量の差は、図１０に示すように、最小リフト領域Ｌ１、Ｌ１’から最大リフト領域Ｌ５、Ｌ５’まで形成されるが、その偏差値Ｑは最小リフトＬ１、Ｌ１’(Ｑ１)から中リフト領域Ｌ３、Ｌ３’(Ｑ３)までが大きく、特にＬ３、Ｌ３’で最も大きくなる。また、最大リフトに近い中リフトＬ４，Ｌ４’(Ｑ４)から最大リフトＬ５、Ｌ５’(Ｑ５)までは漸次小さくなって、最大リフトＬ５、Ｌ５’では第１揺動カム１９側の吸気弁２と第２揺動カム２０側の吸気弁３のリフト差が逆になって吸気弁３のリフト量Ｌ５’が吸気弁２のリフト量Ｌ５よりも僅かに大きくなると共に、僅かな偏差値(Ｑ５)になる。

したがって、前記最小リフトＬ１、Ｌ１’〜中リフトＬ３，Ｌ３’領域では、偏差値Ｑが大きくなることから、気筒内でのスワールを発生させて燃焼を改善することができる。この結果、さらなる燃費の向上と機関回転の安定化を図ることが可能になる。

特に、前記スワールの効果的な生成作用によって、いわゆる直噴タイプの内燃機関に適用した場合には、低回転域における点火プラグ周りへの混合気の集結を促進できるので、燃焼が改善されて燃費を一層向上させることが可能になる。

また、最大リフトＬ５、Ｌ５’領域では、前述のように、両吸気弁２，３の大きなバルブリフト量によって吸気の充填効率が向上して、機関の十分な出力が得られると共に、僅かながらも偏差値(Ｑ５)を有していることから、燃焼室内でスワールが発生して燃焼性を向上させることができる。

なお、前記各吸気弁２，３の最大リフト領域で、両者のバルブリフト量Ｌ５、Ｌ５’がほぼ同一となるように第１、第２揺動カム１９，２０のカムプロフィールを設定し、これによって前記偏差値Ｑ５を無くすことも可能であり、この場合も吸気充填効率の向上によって機関出力が十分に得られる。

さらに、本実施形態によれば、前記第１揺動カム１９のベースサークル部１９ｃとリフト部１９ｄの曲率半径ｄ１、ｄ２が、第２揺動カム２０のベースサークル部２０ｃとリフト部２０ｄの曲率半径ｄ３，ｄ４よりも大きく設定されていることから、吸気弁２の開弁時、特に大リフト制御時において、第１リンクロッド２５から揺動力を直接受ける第１揺動カム１９のカム面１９ｂのバルブリフター１６の上面に対する接触面積が大きくなって面圧が分散して十分に小さくなる。

このため、前記第１揺動カム１９のカム面１９ｂのバルブリフター１６の上面に対する摩擦力が低減して両者１９，１６間の摩耗の発生を抑制することができる。この結果、第１揺動カム１９やバルブリフター１６の耐久性の向上が図れる。

また、第１揺動カム１９のベースサークル部１９ｃの外径を大きくすることによって、カムノーズ部１９ａに形成された前記ピン孔１９ｅ側の肉厚を大きくすることができるので、強度を高くすることができると共に、可変機構４のジオメトリー設計の自由度を向上させることができる。

前記第２揺動カム２０のベースサークル部２０ｃの外径(曲率半径ｄ３)を、最小限必要な大きさに設定することができため、揺動カム構成体１７全体の慣性モーメントを低減することが可能になり、前記機関高回転域において吸気弁３のバルブ運動の点で有利になる。

(第２の実施形態)
図１１は第２の実施形態を示し、前記可変機構４を廃止して通常の動弁装置とし、カムの構造も揺動カムに代えて一般的な卵型のカムとしたものである。

すなわち、本実施形態の動弁装置は、一気筒当たり２つの吸気弁を備えていると共に、クランクシャフトによって回転駆動されるカムシャフト５０の外周に、前記各吸気弁をバルブスプリングのばね力を介して開閉作動させる２つの第１，第２カム５１、５２が設けられている。

前記両カム５１，５２は、それぞれバルブリフターの上面を摺接しつつ各吸気弁に開弁力を付与するようになっており、機関フロント側の第１カム５１は、ベースサークル部５１ａの曲率半径Ｄ１が、第２カム５２のベースサークル部５２ａの曲率半径Ｄ２よりもＳ分だけ大きく形成されている。また、前記ベースサークル部５１ａと連続する第１カム５１の凸状リフト部５１ｂの外形が、第２カム５２のリフト部５２ｂの外形よりもその幅が前記曲率半径の差Ｓ分だけ大きく形成されている。

なお、前記第１カム５１側の吸気弁のバルブステムの長さが、第２カム５２側の吸気弁のバルブステムの長さよりも前記Ｓの長さ分だけ短く形成されている。

また、図中一点鎖線は、従来の第１カム５１’のカムプロフィールを示している。

したがって、この実施形態では、各吸気弁の閉弁時は、第１の実施形態の場合と同じく各吸気弁の傘部がぞれぞれのバルブシートに着座して各吸気ポートの開口端をシールするが、各吸気弁のバルブリフト量が最小リフトから中リフトまでは比較的大きなリフト差が生じて、吸気スワールを発生させて燃焼の改善が図れる。また、最大リフト域ではリフト差が殆ど無くなって吸気充填効率を高められて、機関出力を向上させることができる。

また、前記第１カム５１のベースサークル部５１ａやリフト部５１ｂの外形を第２カム５２よりも大きく形成したことによって、第１の実施形態と同じくバルブリフターに対する面圧が低減して、両者間の摩耗の発生を抑制することが可能になる。

なお、前記各実施形態では、フォロアとしてバルブリフターであるバケットタイプの例を示したが、スイングアームタイプのものにも適用することが可能である。また、一方側がバケットタイプで、他方側がスイングアームタイプの動弁装置に適用することができる。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
(ａ)請求項１に記載の内燃機関の動弁装置において、
前記伝達機構は、前記駆動カムの回転に応じて揺動運動を行うロッカアームと、該ロッカアームの揺動運動を前記揺動カムに伝達するロッドと、を備え、
前記２つの揺動カムは、一体的に揺動するように構成されていると共に、
前記ロッドは、前記一方の揺動カムのみに揺動運動を伝達するように構成されていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
(ｂ)請求項２に記載の内燃機関の動弁装置において、
前記ロッドは、前記一方の揺動カムのカムノーズ部側に形成された連結孔を介して前記一方の揺動カムに連結されていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
(ｃ)前記(ｂ)に記載の内燃機関の動弁装置において、
前記他方の揺動カムのリフト部の範囲の側面における投影面積は、前記連結孔の形成位置よりも大きく設定されていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
(ｄ)請求項１に記載の内燃機関の動弁装置において、
前記伝達機構の姿勢を変化させることによって前記一対の吸気弁のリフト量を変化させる可変機構を備えていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
(ｅ)前記(ｄ)に記載の内燃機関の動弁装置において、
前記伝達機構は、前記駆動カムの回転に応じて揺動運動を行うロッカアームと、該ロッカアームの揺動運動を前記揺動カムに伝達するロッドと、を備え、
前記可変機構は、前記ロッカアームの揺動支点を変化させることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
(ｆ)前記(ｄ)に記載の内燃機関の動弁装置において、
前記一対の揺動カムは、前記可変機構によって吸気弁のバルブリフトを小リフト側に制御した状態でリフト量に差が生じ、大リフト側に制御した状態でリフト量の差が減少するカムプロフィールに形成されていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
(ｇ)前記(ｆ)に記載の内燃機関の動弁装置において、
前記一対の揺動カムは、前記可変機構によって吸気弁を最小リフト側に制御した状態でリフト量に差が生じ、最大リフト側に制御した状態でリフト量がほぼ同一となるカムプロフィールに形成されていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
(ｈ)請求項１に記載の内燃機関の動弁装置において、
前記一対の吸気弁のバルブステムの長さを異ならせることによって、前記一対の吸気弁の軸方向の長さを異ならせたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
(ｉ)請求項２に記載の内燃機関の動弁装置において、
前記カムを回転カムによって構成したことを特徴とする内燃機関の動弁装置。

１…シリンダヘッド
２…吸気弁
４…可変機構
５…制御機構
６…駆動機構
１３…駆動軸
１５…駆動カム
１７…揺動カム構成体
１８…円筒部材
１９・２０…第１・第２揺動カム
１９ａ・２０ａ…カムノーズ部
１９ｂ・２０ｂ…カム面
１９ｃ・２０ｃ…ベースサークル部
１９ｄ・２０ｄ…リフト部
５１・５２…第１・第２カム
５１ａ・５２ａ…ベースサークル部
５１ｂ・５２ｂ…リフト部

Claims (1)

1. 軸方向の長さが異なる一気筒あたり２つの吸気弁と、
   クランクシャフトから回転力が伝達される駆動カムと、
   前記２つの吸気弁をそれぞれ作動させる２つの揺動カムと、
   前記駆動カムの回転運動を揺動運動に変換して前記２つの揺動カムに伝達する伝達機構と、を備え、
   前記伝達機構から直接揺動力が伝達される前記一方側の揺動カムは、前記吸気弁を閉弁させる円弧状のベースサークル部と該ベースサークル部から連続して形成されて前記吸気弁を開弁リフトさせる円弧状のリフト部のそれぞれの曲率半径が、他方側の揺動カムのベースサークル部とリフト部よりもそれぞれ大きく形成されていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。

Images