JPH0348322B2

JPH0348322B2 -

Info

Publication number: JPH0348322B2
Application number: JP59268086A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Matsumoto; Seinosuke Hara; Hiromichi Bito; Kazuyuki Miidokoro
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-12-18
Filing date: 1984-12-18
Publication date: 1991-07-24
Also published as: JPS61145309A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、吸・排気弁のリフト特性を機関運
転条件に応じて可変制御する内燃機関の吸・排気
弁リフト制御装置に関する。

（従来の技術）従来の吸・排気弁リフト制御装置としては、例
えば第８図および第９図に示すようなものがあ
る。（実願昭59−153989号、参照）。

この装置を概略説明すると、第８図において、
１は吸気弁（あるいは排気弁でもよい）を示し、
２は機関出力軸に同期回転するカム軸３に固着さ
れたバルブ駆動カムである。４はロツカアームで
あり、このロツカアーム４は、一端がカムフオロ
ア５を介してバルブ駆動カム２に、他端が吸気弁
１のステムエンドに、それぞれ当接し、さらにそ
の背面４ａは第８図中上方に所定曲率で湾曲して
いる。ロツカアーム４の背面４ａにその下面５ａ
が支点接触するレバー５は、一端がリフト制御カ
ム６に係合し、他端がブラケツト７に保持された
ピボツト８に支持されている。また、ロツカアー
ム４の両側壁から突出するシヤフト９がレバー５
の凹溝５ｂ内に支持部材１０を介して嵌挿されて
いる。前記リフト制御カム６は外周面に吸気弁１
のリフト量を段階的に変える平らな６つのカム面
６ａ〜６ｆを有するとともに、その略中心部には
カム制御軸１１が挿通されている。カム制御軸１
１は、第９図に示すように、コイルスプリング１
２によつてリフト制御カム６に連結されており、
またカム制御軸１１の一端は継手１３を介してス
テツピングモータ１４の駆動軸１４ａに連結され
ている。ステツピングモータ１４は制御回路１５
により機関運転状態に基づいて駆動される。な
お、１６はバルブスプリングである。

したがつて、機関運転状態に応じてステツピン
グモータ１４によりカム制御軸１１およびコイル
スプリング１２を介してリフト制御カム６を回動
させると、カム面６ａ〜６ｆのいずれかがレバー
５に当接して、レバー５の揺動位置を変化させ
る。その結果、レバー５とロツカアーム４との接
触する支点位置Ａを変化させることができるの
で、吸気弁１１のリフト特性を段階的に可変制御
できる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の吸・排気弁リ
フト制御装置にあつては、リフト制御カムのカム
面が複数個の平らな面で形成されていたため、リ
フト制御カムの回転角に対応するレバーの上下動
角は、第１０図の実線Ａに示すような特性を示し
た。すなわち、リフト制御カムが回転するに伴つ
て、レバーの上下動は大きくなるが、各カム面の
各安定位置a₁〜a₅の前後において、同図中Ｂで示
すように、レバーの上下動角が急激に変化する。
したがつて、あるカム面から他のカム面に変化す
るとき、リフト制御カムとレバーとが激しく衝突
して打音が発生し、また、このときレバーを大き
く変位させねばならず、大きな制御トルクを必要
とするという問題点があつた。

（問題点を解決するための手段）この発明は、このような問題点を解決するため
になされたものであつて、吸・排気弁駆動カムと
吸・排気弁のステムエンドとに両端が係合するロ
ツカアームの湾曲形成された背面を、該背面に沿
つて機関本体に揺動自由に取り付けられたレバー
に支点接触させ、該レバーの一端部に係合させた
複数個のカム面を有するリフト制御カムの回動量
を制御してレバーの揺動位置を変化させることに
より、レバーとロツカアームとの接触する支点位
置を変化させて吸・排気弁のリフト特性を可変制
御するようにした内燃機関の吸・排気弁リフト制
御装置において、前記各カム面上に一つのリフト
量設定位置を設け、該各リフト量設定位置におけ
るレバーからカム面に加わる反力の作用線がリフ
ト制御カムの回動中心を通ると共に、前記各リフ
ト量設定位置に近接するカム面の前後面に前緩衝
部および後緩衝部を設け、該前緩衝部および後緩
衝部と前記回動中心の距離を、当該リフト量設定
位置と前記回動中心の距離よりも長くし、かつ前
記前緩衝部および後緩衝部におけるリフト制御カ
ムに対するレバーの揺動位置の変化率が、前記レ
バーが前記前緩衝部および後緩衝部からリフト量
設定位置に向かつて接していくに従い徐々に小さ
くなるように構成する。

（作用）このような構成を有するこの発明にあつては、
リフト制御カムが回転するとき、そのカム面の各
リフト量設定位置に近接するカム面の前後面に前
緩衝部および後緩衝部を設けているため、前緩衝
部および後緩衝部においてレバーの上下動は極め
てわずかとなる。したがつて、リフト制御カムに
リフト量設定位置で回転モーメントが生じること
がないので、回転モーメントによる回動を妨げる
必要がなくなり、リフト制御カムを安定してレバ
ーに当接させることが可能になり、アクチユエー
タを小型化して装置全体の重量およびコストを低
減することが可能となる。また、リフト制御カム
に外部から力が加わつても、前緩衝部および後緩
衝部によつて前後方向の外部からの力による回動
が防止され、リフト制御カムをリフト量設定位置
で安定させることが可能になる。さらに、リフト
制御カムのスムーズな回動が可能となり、カム面
の切換時に生じる打音を大巾に低減することが可
能となる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。第１図〜第７図はこの発明の一実施例を示
した図である。まず、構成を説明すると、第１図
において、機関回転に同期して回転する吸・排気
弁駆動カム（以下、駆動カム）２１と、吸・排気
弁（以下、吸気弁）２２のステムエンドと、に両
端を当接させてロツカアーム２３が設けられ、該
ロツカアーム２３の湾曲形成された背面２３を支
点接触させると共に、ロツカアーム２３の両側壁
から突出するシヤフト２３ｂを保持部材２４を介
して凹溝２５ａ内に保持するレバー２５が設けら
れる。レバー２５に形成されたスプリングシート
２５ｂと保持部材２４の間には、ロツカアーム２
３を図中下方向に付勢するバネ定数小のスプリン
グ２６が介装される。

また、シリンダヘツド２７の固設されたブラケ
ツト２８に嵌挿保持された油圧ピボツト２９の球
状の下端面が、レバー２５の吸気弁２２のステム
エンド側の他端部頂壁に形成された凹陥部２５Ｃ
に嵌合して、該嵌合部を中心としてレバー２５を
揺動自由に支持すると共に、ブラケツト２８に対
して後述する如く回転自由に取り付けられたリフ
ト制御カム３０がレバー２５の駆動カム２１側の
端部頂壁に当接してレバー２５の揺動位置を規制
している。

前記油圧ピボツト２９は下端面が前記レバー２
５の凹陥部２５ｃに嵌合すると共に、周面がブラ
ケツト２８に形成した取付孔２８ａ内に摺動自由
に嵌挿された外筒２９ａと、該外筒２９ａ内に嵌
挿される内筒２９ｂとを備え、かつ、両者の間に
形成された油圧室２９ｃにチエツクバルブ２９ｄ
を備えて形成される。そして、ブラケツト２８内
部に形成された油圧供給通路２８ｂから内筒２９
ｂ内部及びチエツクバルブ２９ｄを介して油圧を
油圧室２９ｃに供給してバルブクリアランスを一
定に保つようになつている。

前記リフト制御カム３０は、外周面に吸気弁２
２のリフト量を段階的に変えるように後述する５
つのカム面３０ａ〜３０ｅを有すると共に、軸心
部にカム制御軸３３を挿通する孔３０ｆを有す
る。また、リフト制御カム３０の両側から突出し
て形成された円筒部３０ｇの外周面は、第２図に
示すように、ブラケツト２８と、ブラケツト２８
上にボルト３１で締結された一対のキヤツプ３２
と、の間に回動自由に保持される。

そして、気筒数個設けたリフト制御カム３０の
中心部を貫通して形成された孔３０ｆに一本のカ
ム制御軸３３を通し、該カム制御軸３３の各リフ
ト制御カム３０両側部分にそれぞれ嵌挿したコイ
ルスプリング３４の一端をカム制御軸３３外壁に
ねじ込んだ止め螺子３３ａに係止すると共に、該
コイルスプリング３４の他端をリフト制御カム３
０の円筒部３０ｇ側壁に形成した孔に乾燥して係
止する。

前記カム制御軸３３の一端は、継手３５を介し
てステツピングモータ３６の駆動軸３６ａに連結
されている。ステツピングモータ３６は制御回路
３７により、機関回転数、絞り弁開度、冷却水温
度、吸入空気流量、吸入負圧通の機関運転条件に
基づいて駆動され、カム制御軸３３を回転させる
ようになつている。３８はバルブスプリングであ
る。

次に、第３図はリフト制御カム３０の回転角と
レバー２５の上下動角との関係を示したグラフで
ある。すなわち、第３図中の実線Ｃは、リフト制
御カム３０がカム制御軸３３の中心Ｏを中心とし
て第４図中矢印θで示すように反時計回り方向に
回転するとき、そのカム面３０ａ〜３０ｅに当接
するレバー２５がその揺動中心O′を中心として
同図中矢印Ｈで示すように上下動した場合の回転
角と上下動角との関係を示している。第３図中横
軸に示すa₁〜a₅はリフト制御カム３０の各カム面
３０ａ〜３０ｅのリフト量設定位置（各カム３０
ａ〜３０ｅのうち、回転中心Ｏから最短距離の各
部分で、面に加わる反力の作用線がリフト制御カ
ム３０の回動中心を通つて一致する部分）をそれ
ぞれ示し、これらの安定位置a₁〜a₅に対応してレ
バー２５のリフト量設定位置b₁〜b₅がそれぞれ定
められている。なお、ここではリフト量設定位置
a₁〜a₅を５段階に区分しているが、これに限定さ
れるものではなく、必要なリフト量に応じて多く
ても、また少なくても良い。カム面３０ａ〜３０
ｅに対応したリフト量設定位置a₁〜a₅の前後（回
転方向の前後）においては、これらに対応するレ
バー２５のリフト量設定位置b₁〜b₅がほとんど変
化しないようにしてある。また、リフト量設定位
置a₁〜a₅の前後同士を結ぶレバー２５の上下動角
はなめらかな曲線を描くように設定されている。
そこで、このような曲線Ｃで示す特性に基づい
て、リフト制御カム３０の回転角に対応してレバ
ー２５の上下動角位置を表示していくと、第５図
に示すようなリフト制御カム３０のカム面３０ａ
〜３０ｅのプロフイルが得られる。すなわち、リ
フト制御カム３０をカム制御軸３３の中心点Ｏを
中心として回転させたときの回転角に対応するレ
バー２５の上下動角に対応した半径距離biを順次
プロツトし、これらのプロツト点Biを結ぶこと
により、所定のカム面３０ａ〜３０ｅが得られ
る。したがつて、各カム面３０ａ〜３０ｅの各リ
フト量設定位置a₁〜a₅に接する各接線L₁〜L₅上に
おいて、各リフト量設定位置a₁〜a₅の前後には、
前記半径距離biが略等しくなるような緩曲線から
なる前緩衝部３０１，３０３，３０５，３０７，
３０９および後緩衝部３０２，３０４，３０６，
３０８，３１０が、カム面３０ａ〜３０ｅの前後
面（リフト量設定位置からカム回動方向に位置す
るカム面３０ａ〜３０ｅの前後箇所）にそれぞれ
形成される。

すなわち、本実施例では、カム面３０ａ〜３０
ｅ上に一つのリフト量設定位置を設け、リフト量
設定位置におけるレバー２５から各カム面３０ａ
〜３０ｅに加わる反力の作用線がリフト制御カム
３０の回動中心Ｏを通ると共に、各リフト量設定
位置に近接する各カム面３０ａ〜３０ｅの前後面
に前緩衝部３０１，３０３，３０５，３０７，３
０９および後緩衝部３０２，３０４，３０６，３
０８，３１０を設け、該前緩衝部３０１，３０
３，３０５，３０７，３０９および後緩衝部３０
２，３０４，３０６，３０８，３１０とリフト制
御カム３０の回動中心Ｏの距離を、リフト量設定
位置と回動中心Ｏの距離よりを長くし、かつ前緩
衝部３０１，３０３，３０５，３０７，３０９お
よび後緩衝部３０２，３０４，３０６，３０８，
３１０におけるリフト制御カム３０に対するレバ
ー２５揺動位置の変化率が、レバー２５が前記前
緩衝部３０１，３０３，３０５，３０７，３０９
および後緩衝部３０２，３０４，３０６，３０
８，３１０からリフト量設定位置に向かつて接し
ていくに従い徐々に小さくなるように構成してい
る。

次に作用を説明する。

第１図において、リフト制御カム３０が最もリ
フト量の大きいカム面３０ａでレバー２５に当接
している状態ではレバー２５が駆動カム２１側に
最も押し下げられた状態となる。このため、ロツ
カアーム２３の背面２３ａに支点接触されるレバ
ー２５の下面も下がり、支点接触点Ａが駆動カム
２１側に移動しつつリフトが吸気弁２２に伝達さ
れ、第６図の曲線Ｘに示すようにリフト量が大き
く、かつ、開弁時期が早く閉弁時期が遅い特性と
なる。

一方、リフト制御カム３０が回転し、例えば、
リフト量が最も小さいカム面３０ｅでレバー２５
に当接するようにすると、レバー２５の駆動カム
２１側の端部は凹陥部２５ｃを支点とした揺動に
よつて上昇し、レバー２５の下面を上方に後退す
る。

レバー２５の下面はロツカアーム２３が駆動カ
ム２１のリフトを吸気弁２２に伝えるための支点
となるが、駆動カム２１がベースサークルでロツ
カアーム２３に当接している状態の支点の初期位
置が、前記リフト量大のカム面３０ａでレバー２
５が当接している時に比べて第１図で右側、即
ち、リフト後に支点が移動する方向から遠ざかる
側に移動する。この結果、第６図の曲線Ｙに示す
ように、リフト量が小さく、かつ、開弁時期が遅
れ、閉弁時期が早まる特性となる。

このようにして、リフト制御カム３０を回動し
てカム面３０ａ〜３０ｅのいずれかをレバー２５
に当接させることにより、吸気弁２２のリフト特
性を段階的に変化させることができる。

なお、前記リフト制御カム３０の回動は、ステ
ツピングモータ３６の駆動によりカム制御軸３８
及びコイルスプリング３４を介して行われる。即
ち、前記制御回路３７は、機関運転状態に応じた
信号に基づいて設定した駆動パルスをステツピン
グモータ３６に出力する。この駆動パルスは、ス
テツピングモータ３６の駆動軸３６ａを予め設定
した角度だけ回動させ、継手３５を介してカム制
御軸３３も回動する。

ここで、リフト制御カム３０の回転するとき、
カム面３０ａ〜３０ｅのリフト量設定位置a₁〜a₅
の前後ではレバー２５の上下動を極めて小さくな
るようにしたため（リフト量設定位置a₁〜a₅の前
後に前緩衝部３０１，３０３，３０５，３０７，
３０９および後緩衝部３０２，３０４，３０６，
３０８，３１０を設けてあるため）、例えばリフ
ト量制定位置a₃から次の安定位置a₄または前のリ
フト量設定位置a₂に移行する際に、リフト制御カ
ム３０とレバー２５とが衝突したとき発する打音
を大巾に低減することができる。また、リフト制
御カム３０を回転させるためには、バルブスプリ
ング３８の力に打勝つ駆動トルクを加えなければ
ならず、特にリフト制御カム３０の回動を開始す
る初期には、バルブスプリング３８の力に加えて
静止摩擦力が加わるため、大きな駆動トルクを必
要とする。この場合、この実施例では、リフト量
設定位置a₁〜a₅の前後に前緩衝部３０１，３０
３，３０５，３０７，３０９および後緩衝部３０
２，３０４，３０６，３０８，３１０を設けてリ
フト制御カム３０を回動させる初期にはレバー２
５の上下動をほとんど変化させないようにしてあ
るため、大きな制御トルクを必要とすることなく
リフト制御カム３０をスムーズに回動することが
できる。

したがつて、本実施例によれば、リフト制御カ
ム３０にリフト量設定位置a₁〜a₅で回転モーメン
トが生じることがないので、回転モーメントによ
る回動を妨げる必要がなくなり、リフト制御カム
３０をリフト量設定位置a₁〜a₅で安定してレバー
２５に当接することができ、ステツピングモータ
３６、あるいはアクチユエータを小型化すること
ができ、この結果、車両への搭載が容易になるだ
けでなく装置全体の重量およびコストを低減する
ことができる。また、リフト制御カム３０に外部
から力が加わつても、前緩衝部３０１，３０３，
３０５，３０７，３０９および後緩衝部３０２，
３０４，３０６，３０８，３１０によつて前後方
向の外部からの力による回動が防止され、リフト
制御カム３０をリフト量設定位置a₁〜a₅で安定さ
せることができる。さらに、リフト制御カム３０
のスムーズな回動が可能となり、各カム面３０ａ
〜３０ｅの切換時に生じる打音を大巾に低減する
ことができ、リフト制御カム３０の回動を開始す
るときの制御トルクを大巾に低減することができ
る。

次に、第７図はこの発明の他の実施例を示した
図である。

この実施例においては、リフト制御カム３０の
カム面３０ａ〜３０ｅのリフト量設定位置a₁〜a₅
の前後にレバー２５を上下動させない不感帯Δθ
を設けている。したがつて、リフト制御カム３０
をレバー２５に当接して取付けるとき、レバー２
５に対する取付け角度に角度誤差が生ずる場合に
は、これらの不感帯Δθによりこの角度誤差を吸
収できる。その結果、リフト制御カム３０とレバ
ー２５との接触面に偏摩耗が発生するのを未然に
防止することができる。その他の構成および作用
は前記実施例と同様である。

（効果）以上説明してきたように、この発明によれば、
リフト量設定位置でのレバーからカム面に加わる
反力の作用線がリフト制御カムの回動中心を通る
ようにしたので、アクチユエータを小型化でき、
装置全体の重量およびコストを低減することがで
きる。また、各リフト量設定位置の前後面に位置
する前緩衝部および後緩衝部と回動中心の距離
を、リフト量設定位置と回動中心の距離よりも長
くしたので、リフト制御カムをリフト量設定位置
で安定させることができる。さらに、リフト制御
カムに対するレバーの揺動位置の変化率が、レバ
ーが前緩衝部および後緩衝部からリフト量設定位
置に向かつて接していくに従い徐々に小さくなる
ようにしたので、カム面の切換時に生じる打音を
大巾に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明に係る内燃機関の
吸・排気弁リフト制御装置を示す図であり、第１
図はその縦断面図、第２図はその要部平面図、第
３図はリフト制御カムの回転角とレバーの上下動
角との関係を示すグラフ、第４図は動作を説明す
るための装置の概略図、第５図はリフト制御カム
のカムプロフイルを示す図、第６図はバルブリフ
ト特性を示すグラフ、第７図はこの発明の他の実
施例を示すものでリフト制御カムの回転角とレバ
ーの上下動角との関係を示すグラフ、第８図およ
び第９図は従来の内燃機関の吸・排気弁リフト制
御装置を示す図であり、第８図はその縦断面図、
第９図はその要部平面図、第１０図は従来例の問
題点を説明するための、リフト制御カムの回転角
とレバーの上下動角との関係を示すグラフであ
る。２１……駆動カム、２２……吸・排気弁、２３
……ロツカアーム、２３ａ……背面、２５……レ
バー、２７……機関本体（シリンダヘツド）、３
０……リフト制御カム、３０ａ〜３０ｅ……カム
面、a₁〜a₅……リフト量設定位置、３０１，３０
３，３０５，３０７，３０９……前緩衝部、３０
２，３０４，３０６，３０８，３１０……後緩衝
部。

Claims

【特許請求の範囲】

１吸・排気弁駆動カムと吸・排気弁のステムエ
ンドとに両端が係合するロツカーアームの湾曲形
成された背面を、該背面に沿つて機関本体に揺動
自在に取り付けられたレバーに支点接触させ、該
レバーの一端部に係合させた複数個のカム面を有
するリフト制御カムの回動量を制御してレバーの
揺動位置を変化させることにより、レバーとロツ
カーアームとの接触する支点位置を変化させて排
気弁のリフト特性を可変制御するようにした内燃
機関の吸・排気弁リフト制御装置において、前記
各カム面上に一つのリフト量設定位置を設け、該
各リフト量設定位置におけるレバーからカム面に
加わる反力の作用線がリフト制御カムの回動中心
を通ると共に、前記各リフト量設定位置に近接す
るカム面の前後面に前緩衝部および後緩衝部を設
け、該前緩衝部および後緩衝部と前記回動中心の
距離を、当該リフト量設定位置と前記回動中心の
距離よりも長くし、かつ前記前緩衝部および後緩
衝部におけるリフト制御カムに対するレバーの揺
動位置の変化率が、前記レバーが前記前緩衝部お
よび後緩衝部からリフト量設定位置に向かつて接
していくに従い徐々に小さくなるようにしたこと
を特徴とする内燃機関の吸・排気弁リフト制御装
置。