JPH09209727A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は三次元カムとリフタとの間にシムが介
装された構成を有する内燃機関の動弁装置に関し、シム
とシリンダヘッド間の干渉発生を防止すると共にリフタ
とシム間における耐摩耗性を向上させることを課題とす
る。 【解決手段】カム部25にカム軸方向に傾斜した傾斜面27
を形成すると共にカム軸方向に移動可能な構成とされた
三次元カム21と、シリンダヘッド28に摺動自在に嵌装さ
れ三次元カム21からバルブ22へ動力を伝達するリフタ23
と、三次元カム21とリフタ23との間に変位可能な構成で
介装されるシム24とを具備する内燃機関の動弁装置にお
いて、前記リフタ23の頂面に下に凸の球面形状とした球
面状凹部32を形成すると共に、シム24に球面状凹部32と
対応した下に凸の球面形状を有した球面状凸部34を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の動弁装置
に係り、特に三次元カムとリフタとの間にシムが介装さ
れた構成を有する内燃機関の動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関（エンジン）の運転状
態（回転数，負荷等）に応じてバルブタイミングやバル
ブリフト量を変化させる可変バルブタイミング機構（Ｖ
ＶＴ）が知られている。この可変バルブタイミング機構
を搭載することにより、エンジン出力や燃費の向上及び
排気エミッションの低減が可能となる。

【０００３】この可変バルブタイミング機構を有したエ
ンジンにおける動弁装置は、カム部にカム軸方向に傾斜
した傾斜面を形成すると共にカム軸方向に移動可能な構
成とされた三次元カムを有している。そして、この三次
元カムのカム軸方向への移動量を制御することにより、
バルブタイミングやバルブリフト量を最適化する構成と
なっている。

【０００４】この種の動弁装置として、例えば実開平３
−４２００１号公報に開示されたものが知られている。
図６は同公報に開示された動弁装置を示している。同図
に示されるように、動弁装置１は大略すると三次元カム
２，バルブ３，リフタ４，及びシム５等により構成され
ている。

【０００５】三次元カム２はカム部６とカム軸７とによ
り構成されており、カム部６にはカム軸方向に傾斜する
傾斜面８（傾斜角度をαで示す）が形成されている。こ
の三次元カム２は、図示しないアクチュエータにより矢
印Ｘ１，Ｘ２方向に移動可能な構成とされている。

【０００６】また、バルブ３はエンジンのシリンダヘッ
ド１０に設けられた吸気ポート或いは排出ポートに配設
される弁であり、三次元カム２の回転動作に伴い上下移
動し、吸気ポート或いは排出ポートを開閉する。このバ
ルブ３の上部にはリテーナ９が配設されており、このリ
テーナ９はバルブスプリング１４により上方向に弾性付
勢されている。従って、バルブ３はバルブスプリング１
４により常時上方向に付勢された構成とされている。
尚、図６及び図７において、矢印Ｚ１方向を上方向、ま
た矢印Ｚ２方向を下方向と定義する。

【０００７】リフタ４はバルブ３の上部に配設されてお
り、この頂面は上に凸の球面形状とされた凸球面部１１
を形成している。このリフタ４は三次元カム２の動力を
バルブ３に伝達する機能を有し、シリンダヘッド１０に
形成されたバルブ孔１０ａに案内され上下動しうる構成
とされている。

【０００８】また、シム５は三次元カム２とリフタ４と
の間に介装されるものであり、上部に三次元カム２と当
接する平坦面部１２を形成すると共に、下部にリフタ４
に形成された凸球面部１１と係合する凹球面部１３を形
成している。この凸球面部１１と凹球面部１３は略同一
曲率を有した構成とされており、よってシム５はリフタ
４に形成された凸球面部１１に沿って回転移動可能な構
成となっている。

【０００９】上記構成において、カム軸７がアクチュエ
ータ（図示せず）によりＸ１，Ｘ２方向に移動すると、
三次元カム２はカム軸方向に傾斜する傾斜面８を有して
いるためバルブタイミングやバルブリフト量を可変する
ことができる。また、三次元カム２の移動に伴いシム５
はリフタ４上で回転移動するため、三次元カム２が移動
してもリフタ４とシム５との接触面積を大きく維持でき
るため耐摩耗性を向上することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかるに上記した動弁
装置は、リフタ４上でシム５が回転変位した際、この回
転によりシム５がシリンダヘッド１０に干渉するおそれ
があるという問題点があった。以下、この理由について
図７を用いて説明する。

【００１１】図７は、三次元カム２が移動することによ
りリフタ４上で回転移動したシム５を示している。尚、
図示の便宜上、図７ではシム５がシリンダヘッド１０内
に食い込んだ状態で図示しているが、実際はシム５はシ
リンダヘッド１０と衝突する位置までしか回転しない。

【００１２】従来の動弁装置は、上記したようにリフタ
４の頂面に上に凸の球面形状とされた凸球面部１１を形
成し、この凸球面部１１と係合する凹球面部１３が形成
されたシム５をリフタ４に係合させる構成とされてい
た。このため、シム５の回転中心はシム５よりも下方
（Ｚ２方向）にある図中点Ｏ₁ で示す位置となる。従っ
て、シム５は回転中心Ｏ₁ を中心として図中Ａ１，Ａ２
で示す円弧に沿って移動することとなる。

【００１３】しかるに、シム５よりも下方に位置する回
転中心Ｏ₁ を中心とするシム５の回転移動はシリンダヘ
ッド１０に近づく移動となる。このため、従来の動弁装
置は、リフタ４上でシム５が回転変位した際に、シム５
がシリンダヘッド１０に干渉するおそれがあるという問
題点があった。

【００１４】また、この問題点を回避するためにはシム
５の形状を小さくする必要が生じる。即ち、シム５の形
状を、図７においてシム５がシリンダヘッド１０内に食
い込んだ状態に図示されている部分を除去した形状とす
る必要が生じる。しかるに、シム５の形状を小さくする
と必然的にリフタ４とシム５との接触面積も小さくな
り、リフタ４とシム５との間における面圧が高くなり、
耐摩耗性が低下してしまうという新たな問題点が生じ
る。

【００１５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、シムを動力伝達部材の球面状凹部に対応する球面
状凸部で形成したことにより、シムとシリンダヘッドと
の間における干渉の発生を防止すると共にリフタとシム
との間における耐摩耗性を向上させた内燃機関の動弁装
置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、下記の手段を講じたことを特徴とするも
のである。請求項１記載の発明では、カム部にカム軸方
向に傾斜した傾斜面を形成すると共に、前記カム軸方向
に移動可能な構成とされた三次元カムと、前記三次元カ
ムからバルブへ動力を伝達する動力伝達部材と、前記動
力伝達部材と前記三次元カムとの間に変位可能な構成で
介装されるシムとを具備する内燃機関の動弁装置におい
て、前記動力伝達部材に前記シムを介装する部位を球面
状凹部で形成し、前記シムを前記動力伝達部材の球面状
凹部に対応する球面状凸部で形成したことを特徴とする
ものである。

【００１７】また、請求項２記載の発明では、前記請求
項１記載の内燃機関の動弁装置において、前記三次元カ
ムのカム幅を前記シムのシム幅よりも小さい構成とした
ことを特徴とするものである。

【００１８】更に、請求項３記載の発明では、前記請求
項１または２記載の内燃機関の動弁装置において、前記
シムのシム高さを前記シムの球面状凸部の曲率半径より
小さくしたことを特徴とするものである。

【００１９】上記の各手段は次のように作用する。請求
項１記載の発明によれば、カムが回転し、カムの傾斜面
に沿うようにシムがカムの傾斜面とリフタとの間を移動
する際、シムと動力伝達部材との接触面が下に凸の球面
（球面半径中心が上方向にある）であるため、シムはシ
リンダヘッドから離間する方向（上方）に変位し、シリ
ンダヘッドとの干渉を防止することができる。

【００２０】これに伴い、シムと動力伝達部材との接触
面積を大きくすることが可能となり、シムと動力伝達部
材との間における面圧を低くすることができ、よって耐
摩耗性を向上させることができる。また、動力伝達部材
に設けられた球面状凹部は、シムの潤滑を行なうための
潤滑油を溜めやすい形状であるため、動力伝達部材とシ
ムとの潤滑が良好となり、フリクションロスは低減し、
接触面の耐摩耗性が向上する。

【００２１】また、請求項２記載の発明によれば、三次
元カムのカム幅がシムのシム幅よりも小さくなるよう構
成したことにより、三次元カムが移動した際にカム部と
シムの接触中心（カム側接触中心という）と、シムと動
力伝達部材の接触中心（動力伝達部材側接触中心とい
う）とがずれる構成とすることができる。

【００２２】このようにカム側接触中心と動力伝達部材
側接触中心とが偏心した状態となることにより、シムに
はバルブの中心軸を中心とする回転力が発生する。ま
た、請求項１に記載したように、シムと動力伝達部材は
球面接触であるため、上記回転力によりシムにはバルブ
の中心軸を中心として回転する。このため、カム部とシ
ムとの接触位置はシムの回転により相対的に移動し、常
に一定の場所で接触することを防止することができ、よ
ってシムに偏摩耗が発生することを防止することができ
る。

【００２３】更に、請求項３記載の発明によれば、シム
高さを大きくすることなくシムと動力伝達部材との間の
接触面積を大きくすることができるため、シム高さを単
に大きくすることで接触面積を拡大するものに対して動
弁系の慣性質量を低減することができ、機関の高速運転
域での動弁系の追従性を向上することができる。また、
シムのシム高さと比べシムの球面の曲率半径を大きくす
ることにより、動力伝達部材とシムとの間の面圧の局所
的な偏差を小さくすることができるため、接触面の局所
摩耗の発生を防止することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面と共に説明する。図１は本発明の第１実施例である
内燃機関（エンジン）の動弁装置２０を示しており、図
１（Ａ）は動弁装置２０の側面を示し、また図１（Ｂ）
は動弁装置２０の正面を夫々示している。本実施例に係
る動弁装置２０は直打式の動弁装置であり、大略すると
三次元カム２１，バルブ２２，リフタ２３，及びシム２
４等により構成されている。

【００２５】三次元カム２１はカム部２５とカム軸２６
とにより構成されている。カム部２５は、基礎円部２５
ａから突出した部位であるカムノース２５ｂの先端面
に、カム軸方向に傾斜する傾斜面２７（図１（Ｂ）に傾
斜角度をαで示す）が形成されている。

【００２６】またカム軸２６は図示しないタイミングギ
ヤ，タイミングベルト等によりエンジンのクランクシャ
フトに接続されており、クランクシャフトの回転に同期
して回転する構成とされている。更に、カム軸２６の端
部にはアクチュエータ（図示せず）が配設されており、
このアクチュエータに駆動されて三次元カム２１は図中
矢印Ｘ１，Ｘ２方向に移動可能な構成とされている。

【００２７】また、バルブ２２はエンジンのシリンダヘ
ッド２８に設けられた吸気ポート或いは排出ポートを開
閉する弁であり、三次元カム２１の回転動作に伴いカム
部２５に付勢されて上下移動し、その下端（本実施例で
は図中矢印Ｚ１方向を上方、矢印Ｚ２方向を下方とす
る）に配設されたバルブヘッド２２ａが吸気ポート或い
は排出ポートを開弁或いは閉弁する構成とされている。

【００２８】このバルブ２２の上端部にはバルブスプリ
ング２９を保持するリテーナ３０が配設されている。バ
ルブスプリング２９の上端部はリテーナ３０に当接して
おり、またバルブスプリング２９の下端はバルブシート
３１を介してシリンダヘッド２８と当接した構成となっ
ている。このバルブスプリング２９は、リテーナ３０を
介してバルブ２２を図中矢印Ｚ１方向に弾性付勢してお
り、従ってバルブ２２はバルブスプリング２９により常
時上方向（開弁方向）に付勢された構成とされている。

【００２９】リフタ２３（動力伝達部材）はバルブ２２
の上部に配設された有底筒状の部材であり、本実施例で
はこのリフタ２３の頂面に形成されたリフタ頂面３２を
下に凸の半球面形状としたことを第１の特徴とするもの
である（以下、リフタ頂面３２を球面状凹部３２とい
う）。このリフタ２３は三次元カム２１の動力をバルブ
２２に伝達する機能を有し、シリンダヘッド２８に形成
されたバルブ孔２８ａに案内され上下動する構成とされ
ている。

【００３０】また、シム２４は三次元カム２１とリフタ
２３との間に介装されるものであり、上部には三次元カ
ム２１と当接する平坦面部３３が形成されている。本実
施例では、シム２４の下部に球面状凸部３４を形成した
ことを第２の特徴とする。このシム２４の下部に形成さ
れた球面状凸部３４は、リフタ２３に形成された球面状
凹部３２と対応するよう構成されている。即ち、球面状
凹部３２及び球面状凸部３４は同一位置を曲率中心Ｏ₂
としており、かつこの曲率中心Ｏ₂ はバルブ２２の中心
軸線（図中、矢印Ｂで示す一点鎖線）上に位置するよう
構成されている。また、シム２４の球面状凸部３４の頂
部から三次元カム２１と当接する平坦面部３３までの高
さをシム高さＨとした場合（図４（Ｂ）参照）、本実施
例ではこのシム高さＨをシム２４の球面状凸部３４の曲
率半径Ｒより小さくしたことを特徴としている。

【００３１】上記構成とすることにより、球面状凹部３
２と球面状凸部３４とが係合した状態で、シム２４に形
成された球面状凸部３４はリフタ２３に形成された球面
状凹部３２に沿って回転自在の構成となる。ところで、
動弁装置２０には潤滑装置から潤滑油が供給され、従っ
て三次元カム３１とシム２４との当接位置及び球面状凹
部３２と球面状凸部３４との係合位置等にも潤滑油が供
給される構成とされている。この潤滑油が供給される
際、本実施例のようにリフタ２３に設けられた球面状凹
部３２は、下に凸の球面形状であり潤滑油を溜めやすい
形状である。このため、リフタ２３とシム２４との間に
おける潤滑を良好とすることができ、よってフリクショ
ンロスは低減し接触面における耐摩耗性を向上させるこ
とができる。

【００３２】また、シム２４に形成された球面状凸部３
４とリフタ２３に形成された球面状凹部３２との摺接面
積は、互いに球面同士の接触であるため広くなってい
る。このように、シム２４と動力伝達部材となるリフタ
２３との接触面積が大きくなることにより、シム２４と
リフタ２３との間における面圧を低くすることができ、
よって耐摩耗性を向上させることができる。

【００３３】一方、上記したリフタ２３の球面状凹部３
２の上端部には外方に若干量延出する延出部３５が形成
されている。また、シム２４の上部に位置する平坦面部
３３の外周部分には、球面状凸部３４の上縁部より外方
に延出した鍔部３６が形成されている。この鍔部３５
は、後述するようにシム２４がリフタ２３上で回転移動
した際、リフタ２３に形成された延出部３５と当接し、
シム２４がリフタ２３から離脱するのを防止する機能を
奏している。

【００３４】更に、本実施例に係る動弁装置２０では、
シム２４の平坦面部３３の径寸法Ｌ１（以下、シム幅と
いう）は、三次元カム２１のカム部２５のカム幅Ｌ２に
対して大きくなるよう構成されている（Ｌ１＞Ｌ２）。
続いて、上記構成とされた動弁装置２０の動作につい
て、図１に加えて図２及び図３を用いて以下説明する。
尚、図２はシム２４がカム部２５の基礎円部２５ａと当
接した状態を示しており、図３はシム２４がカム部２５
のカムノース２５ｂと当接した状態を示している。ま
た、図２及び図３において、バルブスプリング２９，リ
テーナ３０，及びバルブシート３１の図示は省略してい
る。

【００３５】前記したように、三次元カム２１はクラン
クシャフトに同期して回転する構成とされている。よっ
て図２に示す状態より、三次元カム２１が回転してカム
部２５がシム２４を押圧すると、この押圧力はシム２４
を介してリフタ２３に伝達されてバルブ２２にリフト作
用を及ぼす。これにより、バルブ２２はＺ２方向に移動
を開始する。

【００３６】また、カム部２５の頂面（カムノース２５
ｂの頂面）にはカム軸方向に傾斜する傾斜面２７が形成
されており、かつ、シム２４に形成された球面状凸部３
４はリフタ２３に形成された球面状凹部３２に沿って回
転自在の構成となっている。このため、三次元カム２１
の回転に伴い傾斜面２７が平坦面部３３に係合すると、
図３に示されるようにシム２４は傾斜面２７に沿うよう
リフタ２３上で回転する。

【００３７】また、前記したようにカム軸２６は、図示
しないアクチュエータによりＸ１，Ｘ２方向に移動でき
る構成とされており、またカムノース２５ｂの頂面には
上記のように傾斜面２７が形成されている。このため、
カム軸２６が図中矢印Ｘ１方向或いはＸ２方向に移動す
ることにより、バルブ２２の移動量を制御することが可
能となる。

【００３８】具体的には、カム軸２６が図中矢印Ｘ１方
向に移動することによりバルブ２２の移動量は小さくな
り低速時に適応したバルブ開閉状態となり、またカム軸
２６が図中矢印Ｘ２方向に移動することによりバルブ２
２の移動量は大きくなり高速時に適応したバルブ開閉状
態となる。

【００３９】ここで、三次元カム２１の回転に伴い傾斜
面２７が平坦面部３３に係合することにより生じるシム
２４のリフタ２３上における回転移動に注目して以下説
明する。前記したように、リフタ２３に形成された球面
状凹部３２及びシム２４に形成された球面状凸部３４は
同一位置を曲率中心Ｏ₂ としており、かつこの曲率中心
Ｏ₂ はバルブ２２の中心軸線（図中、矢印Ｂで示す一点
鎖線）上に位置するよう構成されている。この構成とす
ることにより、シム２４に形成された球面状凸部３４は
リフタ２３に形成された球面状凹部３２に沿って自在に
回転することが可能となり、図３に示されるように傾斜
面２７に沿うようシム２４を回転させることができる。

【００４０】この際、本実施例ではリフタ２３に形成さ
れた球面状凹部３２及びシム２４に形成された球面状凸
部３４は共に下に凸の球面形状とされているため、各球
面部３２，３４の曲率中心（回転中心）Ｏ₂ はシム２４
の配設位置よりも上方位置となる。このように、各球面
部３２，３４の曲率中心Ｏ₂ がシム２４の配設位置より
も上方に位置するよう構成することにより、シム２４の
回転動作は曲率中心Ｏ ₂ を中心として図３（Ｂ）に矢印
Ｃ１，Ｃ２で示す動作となる。

【００４１】このシム２４の矢印Ｃ１，Ｃ２で示す回転
動作は、シム２４がシリンダヘッド２８から離間する方
向の移動動作である。このため、リフタ２３に球面状凹
部３２を形成すると共にシム２４にこれと係合する球面
状凸部３４を形成することにより、シム２４とシリンダ
ヘッド２８との干渉（衝突）の発生を防止することが可
能となる。

【００４２】またシム２４が回転移動してもシム２４と
シリンダヘッド２８との干渉を防止できるため、シム２
４とリフタ２３との接触面積を大きくすることが可能と
なる。これにより、リフタ２３とシム２４との間におけ
る面圧を低くすることができ、よって両者２３，２４間
における耐摩耗性は向上し、動弁装置２０の信頼性を向
上させることができる。

【００４３】続いて、本実施例に係る動弁装置２０にお
いて、シム幅Ｌ１をカム幅Ｌ２に対して大きくなるよう
構成（Ｌ１＞Ｌ２）したことによる作用について説明す
る。上記のようにシム幅Ｌ１をカム幅Ｌ２に対して大き
くなるよう構成することにより、カム部２５はシム２４
の平坦面３３上をＸ１，Ｘ２方向に移動することが可能
となる。具体的には、カム部２５は平坦面３３上を距離
（Ｌ１−Ｌ２）の範囲でＸ１，Ｘ２方向に移動すること
が可能となる。

【００４４】これに対し、仮にシム幅Ｌ１がカム幅Ｌ２
よりも小さい構成を想定すると、カム部はその全面が常
にシムの平坦面に接触した構成となり、シムに発生する
回転力は図３（Ｂ）に矢印Ｃ１，Ｃ２で示す方向のみと
なる。これに対し、シム幅Ｌ１をカム幅Ｌ２に対して大
きく設定した構成では、三次元カム２１をＸ１，Ｘ２方
向に移動することにより、カム部２５とシム２４との接
触中心線（図３（Ｂ）に矢印Ｄで示す一点鎖線。以下、
カム側接触中心線という）と、シム２４とリフタ２３の
接触中心線（バルブ２２の中心軸線Ｂと同じ。以下、リ
フタ側接触中心線という）とをずらすことが可能とな
る。図３（Ｂ）に示す例では、カム側接触中心線Ｄとリ
フタ側接触中心線ＢはΔＬだけずれて偏心した状態とな
っている。

【００４５】このようにカム側接触中心線Ｄとリフタ側
接触中心線Ｂとが偏心した状態となることにより、シム
２４にはリフタ側接触中心線Ｂ（即ち、バルブ２２の中
心軸）を中心とする回転力が発生する。この回転力は、
シム２４を図３（Ｂ）に矢印Ｅで示す方向に回転付勢す
る力となる。

【００４６】また、前記したようにシム２４とリフタ２
３とは球面接触した構成であり、いかなる方向にも回転
可能な構成となっている。このため、カム側接触中心線
Ｄとリフタ側接触中心線Ｂとを偏心させることにより発
生する回転力により、シム２４はリフタ側接触中心線Ｂ
を中心として矢印Ｅ方向に回転する。

【００４７】従って、上記構成とすることによりカム部
２５とシム２４との接触位置はシムの回転により変化
し、常に一定の場所で接触することを防止することがで
きる。よって、シム２４に偏摩耗が発生することを防止
することができ、動弁装置２０の信頼性を更に向上させ
ることができる。また、シム２４は前記した矢印Ｃ１，
Ｃ２方向の回転に加え矢印Ｅ方向の移動が生じるため、
凹曲面部３３と凸曲面部３４との間における偏摩耗の発
生も防止することができる。

【００４８】尚、上記のように半球状のシム２４がリフ
タ２３の上部で自在に回転することにより、シム２４が
リフタ２３より離脱することが考えられるが、上記した
ようにリフタ２３の球面状凹部３２の上端部には延出部
３５が形成されており、シム２４の上部には鍔部３６が
形成されている。

【００４９】この鍔部３６は、図３（Ｂ）に示されるよ
うにシム２４がリフタ２３上で過剰に回転移動した時に
リフタ２３に形成された延出部３５と当接するよう構成
されている。よって、延出部３５及び鍔部３６を設ける
ことにより、シム２４がリフタ２３から離脱するのを防
止することができ、これによっても動弁装置２０の信頼
性を向上させることができる。

【００５０】続いて、シム高さＨをシム２４の球面状凸
部３４の曲率半径Ｒより小さくしたことによる作用につ
いて図４を用いて説明する。図４（Ａ）はシム高さＨを
シム２４の球面状凸部３４の曲率半径ｒと略等しく設定
した第２実施例に係る構成（Ｈ≒ｒ）における面圧及び
その分布を示しており、また図４（Ｂ）はシム高さＨを
シム２４の球面状凸部３４の曲率半径Ｒより小さくした
第１実施例に係る構成（Ｈ＜Ｒ）における面圧及びその
分布を示している。

【００５１】先ず、面圧の求め方について説明する。球
面状凹部３２と球面状凸部３４との間における面圧は、
軸受けにおける軸受け圧力を求める方法を用いて求める
ことができる。即ち、軸受けにおける軸受け圧力Ｐは、
軸受けに印加される荷重Ｆを軸受けの投影面積Ｓで除算
することにより求められる（Ｐ＝Ｆ／Ｓ）が、これを適
用することにより球面状凹部３２と球面状凸部３４との
間における面圧Ｐは、三次元カム２１からシム２４に印
加される荷重Ｆを球面状凸部３４の投影面積Ｓで除算す
ることにより求められる（Ｐ＝Ｆ／Ｓ）。

【００５２】そこで、図４（Ａ）に示されるシム高さＨ
を曲率半径ｒと略等しく設定した構成（Ｈ≒ｒ）におけ
る面圧分布に注目する。この時の球面状凸部３４の投影
面積Ｓ１を求めると、Ｓ＝π×ｒ² として求められる。
従って、この場合における球面状凹部３２と球面状凸部
３４との間における面圧Ｐ１は、三次元カム２１からシ
ム２４に印加される荷重Ｆとした場合、 Ｐ１＝Ｆ／（π×ｒ² ） ……（１） として求められる。

【００５３】一方、図４（Ｂ）に示される構成では、球
面状凹部３２と球面状凸部３４との間における面圧Ｐ２
は次のように求められる。但し、図４（Ａ）との比較を
容易とするため、三次元カム２１からシム２４に印加さ
れる荷重Ｆ、及びシム高さＨは同一値とする。いま、球
面状凸部３４の投影面積をＳ２とすると、投影面積Ｓ２
はＳ２＝π×Ｒ² として求められる。よって、球面状凹
部３２と球面状凸部３４との間における面圧Ｐ２は、 Ｐ２＝Ｆ／（π×Ｒ² ） ……（２） として求められる。

【００５４】ここで、図４（Ａ）に示される構成におけ
る面圧Ｐ１と、図４（Ｂ）に示される構成の面圧Ｐ２と
を比較する。前記したように、シム高さＨをシム２４の
球面状凸部３４の曲率半径Ｒより小さくした構成（Ｈ＜
Ｒ）しているため、図４（Ａ）の構成と（Ｂ）の構成と
でシム高さＨが等しいとするとｒ＜Ｒが成立し、よって
投影面積Ｓ１，Ｓ２を比較すると、Ｓ１＜Ｓ２が成立す
る。従って、（１）式及び（２）式にこの条件を適用す
ることにより、Ｐ１＞Ｐ２が成立する。

【００５５】上述したように、図４（Ｂ）のようにシム
高さＨをシム２４の球面状凸部３４の曲率半径Ｒより小
さく設定することにより、図４（Ａ）の構成における面
圧Ｐ１に比べ、図４（Ｂ）の構成では面圧Ｐ２を小さく
することができ、よって摩耗の発生を小さく抑えること
ができる。

【００５６】また、シム高さＨを大きくすることなくシ
ム２４とリフタ２３との間の接触面積Ｓ２を大きくする
ことができるため、シム高さＨを単に大きくすることで
接触面積Ｓ２を拡大する構成に比べ動弁系の慣性質量を
低減することができ、よってエンジンの高速運転域にお
ける動弁装置２０の追従性を向上することができる。

【００５７】続いて、面圧の分布に注目して説明する。
図４（Ａ）に示す構成における面圧分布は、中央部分が
非常に大きな面圧となっており、これに対し球面状凹部
３２の周縁近傍部分においては小さな面圧となってい
る。即ち、図４（Ａ）の構成の動弁装置では面圧分布の
偏差が大きくなっている。

【００５８】これに対し、図４（Ｂ）に示す構成におけ
る面圧分布は、図４（Ａ）に示される構成における面圧
分布に比べ、中央部分における面圧と球面状凹部３２の
周縁近傍部分における面圧との差が小さく、従って面圧
分布の偏差が小さくなっている。

【００５９】このように、シム２４のシム高さＨに比べ
シム２４の球面状凸部３４の曲率半径Ｒを大きくするこ
とにより、リフタ２３とシム２４との間の面圧の局所的
な偏差を小さくすることができ、よって球面状凹部３２
と球面状凸部３４との接触面の局所摩耗の発生を防止す
ることができる。

【００６０】続いて、本発明の第３実施例について説明
する。図５は本発明の第３実施例である動弁装置２０Ａ
を示している。本実施例に係る動弁装置２０Ａは、三次
元カム２１からバルブ２２へ動力を伝達する動力伝達部
材としてロッカーアーム４０を設けたことを特徴とする
ものである。尚、図５において、図１乃至図４を用いて
説明した第１実施例に係る動弁装置２０と同一構成につ
いては同一符号を付してその説明を省略する。

【００６１】ロッカーアーム４０は、一端をロッカーシ
ャフト４１に回転可能に軸承されると共に、他端部に形
成された操作部４３がバルブ２２の上端部に当接した構
成とされている。また、ロッカーアーム４０のロッカー
シャフト４１から操作部４３に至る途中位置に球面状凹
部４２が一体的に形成され、この球面状凹部４２にシム
２４が配設された構成とされている。

【００６２】このシム２４の上部には三次元カム２１が
配設されており、カム軸２６の回転に伴い三次元カム２
１も回転し、シム２４を押圧付勢する。この際、シム２
４はロッカーシャフト４１で変位するが、ロッカーアー
ム４０に形成されている球面状凹部４２は、前記した第
１実施例に設けられていた球面状凹部３２と同一構成と
されている。従って、本実施例においても第１実施例で
得られる作用効果を得ることができ、シム２４とロッカ
ーアーム４０との間における偏摩耗の抑制等を図ること
ができる。

【００６３】尚、上記した各実施例では、いわゆる直動
式動弁装置及びロッカーアーム式動弁装置を例に挙げて
説明したが、本発明の適用はこれらに限定されるもので
はなく、例えばスイングアーム式動弁装置に適用するこ
とができ、更に内燃機関の動弁装置以外のカムを用いた
動弁装置に対しても適用することができるものであるこ
とは勿論である。

【００６４】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、下記の効果
を実現することができる。請求項１記載の発明によれ
ば、シムとシリンダヘッドとの干渉の発生を防止するこ
とができ、これに伴いシムとリフタとの接触面積を大き
くすることが可能となる。このため、リフタとシムとの
間における面圧は低くなり、よって耐摩耗性を向上させ
ることができる。

【００６５】また、請求項２記載の発明によれば、カム
部とシムとの接触位置はシムの回転により相対的に移動
して常に一定の場所で接触することを防止することがで
きるため、シムに偏摩耗が発生することを防止すること
ができる。更に、請求項３記載の発明によれば、シム高
さを大きくすることなくシムと動力伝達部材との間の接
触面積を大きくすることができるため、シム高さを単に
大きくすることで接触面積を拡大するものに対して動弁
系の慣性質量を低減することができ、機関の高速運転域
での動弁系の追従性を向上することができる。

【００６６】また、シムのシム高さと比べシムの球面の
曲率半径を大きくすることにより、動力伝達部材とシム
との間の面圧の局所的な偏差を小さくすることができる
ため、接触面の局所摩耗の発生を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である内燃機関の動弁装置
を示す図であり、（Ａ）は動弁装置の側面図、（Ｂ）は
動弁装置の正面図である。

【図２】本発明の第１実施例である内燃機関の動弁装置
の動作を示す図であり、（Ａ）は動弁装置の側面図、
（Ｂ）は動弁装置の正面図である。

【図３】本発明の第１実施例である内燃機関の動弁装置
の動作を示す図であり、（Ａ）は動弁装置の側面図、
（Ｂ）は動弁装置の正面図である。

【図４】シム高さを球面曲率半径より小さくした構成を
説明するための図であり、（Ａ）は本発明の第２実施例
である動弁装置の動作を示し、（Ｂ）は本発明の第１実
施例である動弁装置の動作を示している。

【図５】本発明の第３実施例である内燃機関の動弁装置
を示す図であり、（Ａ）は動弁装置の側面図、（Ｂ）は
動弁装置の正面図である。

【図６】従来の内燃機関の動弁装置の一例を示す図であ
る。

【図７】従来の内燃機関の動弁装置の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

２０，２０Ａ 動弁装置 ２１ 三次元カム ２２ バルブ ２３ リフタ ２４ シム ２５ カム部 ２６ カム軸 ２７ 傾斜面 ２８ シリンダヘッド ３２，４２ 球面状凹部 ３３ 平坦面部 ３４ 球面状凸部 ３５ 延出部 ３６ 鍔部 ４０ ロッカーアーム ４１ ロッカーシャフト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カム部にカム軸方向に傾斜した傾斜面を
   形成すると共に、前記カム軸方向に移動可能な構成とさ
   れた三次元カムと、 前記三次元カムからバルブへ動力を伝達する動力伝達部
   材と、 前記動力伝達部材と前記三次元カムとの間に変位可能な
   構成で介装されるシムとを具備する内燃機関の動弁装置
   において、 前記動力伝達部材に前記シムを介装する部位を球面状凹
   部で形成し、 前記シムを前記動力伝達部材の球面状凹部に対応する球
   面状凸部で形成したことを特徴とする内燃機関の動弁装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の内燃機関の動弁装置にお
   いて、 前記三次元カムのカム幅を前記シムのシム幅よりも小さ
   い構成としたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の内燃機関の動弁
   装置において、 前記シムのシム高さを前記シムの球面状凸部の曲率半径
   より小さくしたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。