JPH10121926A - 内燃機関におけるバルブリフタ支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダヘッドの大型化、バルブ駆動装置の
可動部の質量の増大、及び、バルブリフタの摺動性の低
下を招くことなくリフタボア内における回動を規制す
る。 【解決手段】 吸気側バルブ１８はリフタボア２２内に
支持したバルブリフタ１９を介して吸気側カム１１に駆
動連結する。バルブリフタ１９の上側面１９ｃにはカム
フォロワ２７をカム面１１ａに従って揺動可能に支持す
る。バルブリフタ２２の内周面２２ａには吸気側バルブ
１８の駆動方向に延びる係合溝２３を設け、バルブリフ
タ１９の外周面１９ａには同係合溝２３に係合する凸状
係合部２４を設ける。係合溝２３と凸状係合部２４との
係合によりカムフォロワ２７の揺動方向を吸気側カムシ
ャフト１０の回転軸線方向に位置決めする。このとき、
係合溝２３及び凸状係合部２４は、吸気側カムシャフト
１０の回転軸線方向にある一方の側部と、同方向に直交
する方向にある一方の側部との中間位置に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関における
バルブリフタ支持構造に係り、詳しくはバルブを駆動す
るカム面のカムプロフィールを立体カムを用いて変更す
るバルブ駆動装置を備えた内燃機関におけるバルブリフ
タ支持構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用エンジンのバルブ駆動装
置には、バルブ直動式のＤＯＨＣが広く採用されてい
る。このバルブ駆動装置では、バルブがバルブリフタを
介してカムのカム面に摺接されている。バルブリフタ
は、シリンダヘッドに形成されるリフタボア内にバルブ
の駆動方向に摺動可能に支持されている。

【０００３】このとき、バルブリフタとバルブボアとの
間に作用する摩擦力が大きいと、バルブリフタの摺動性
が低下する。その結果、バルブ駆動装置の可動部の応答
性及び最大速度が低下して、エンジンの応答性及び最高
回転数が悪化する。又、摩耗が促進され、エンジンの耐
久性が低下する。このため、一般的にバルブリフタは摩
擦面積ができるだけ小さくなるように円筒状に形成され
ている。このように円筒状に形成されるバルブリフタは
バルブボア内で回動可能になる。

【０００４】ところで、近年、バルブの開閉タイミング
あるいはリフト量をエンジンの運転状態に応じて変更
し、エンジンの特性をそのときの運転状態に対して最適
に制御するための可変バルブタイミング駆動装置が種々
提案されている。

【０００５】例えば、図６に一部を示す可変バルブタイ
ミング駆動装置４０は、カム４１をそのカムプロフィー
ルが回転軸線方向に変化する立体カムとし、カムシャフ
ト４２を駆動して同カム４１をその回転軸線方向に変位
させる。このカム４１の変位によりバルブ４３を駆動す
るカム面４１ａのカムプロフィールを変化させる。そし
て、エンジンの運転状態に応じて決定されるカムプロフ
ィールでバルブ４３を駆動することにより、バルブ４３
の開閉タイミングあるいはリフト量はそのときの運転状
態に応じた最適な制御量として使用される。

【０００６】このような立体カムでバルブ４３を駆動す
るときには、カム４１の回転に伴って回転軸線方向の傾
斜角が変化するカム面４１ａに追従するカムフォロワ４
５をバルブリフタ４４の上側面に設けている。例えば、
カムフォロワ４５は、図６に示すように、断面が半円状
の柱状に形成され、バルブリフタ４４の上側面に設けら
れるカムフォロワホルダ４６にてその幅方向に揺動可能
に支持されている。従って、このカムフォロワ４５はカ
ム４１に対してその回転軸線方向に揺動するように形成
されている。

【０００７】又、カムフォロワホルダ４６にはリフタボ
アの近くに設けられるガイドピン４７のガイド溝４８に
係合するピン４９が設けられている。これは、バルブリ
フタ４４を駆動するにあたってカムフォロワホルダ４６
のピン４９をガイド溝４８に従って上下動させるととも
に、カムフォロワ４５をバルブ４３と連れ回りさせない
ようにして、そのカムフォロワ４５の揺動方向を常にカ
ム４１の回転軸線方向に保持させるためである。

【０００８】しかしながら、このようにシリンダヘッド
にガイドピン４７を設けるとともにカムフォロワホルダ
４６にピン４９を設ける構造では、ガイドピン４７、ピ
ン４９及び同ピン４９を支持するカムフォロワホルダ４
６の強度を十分なものとするために同各部品を大型化し
なければならない。従って、バルブ駆動装置４０の可動
部の質量が大きくなり、エンジンの応答性及び最大回転
数が低下する問題がある。又、大型化したカムフォロワ
ホルダ４６及びガイドピン４９をシリンダヘッド内に設
けなければならないため、シリンダヘッドが大型化する
問題がある。

【０００９】このような問題を解消するため、図７に示
すバルブリフタ５０は、その外周面５０ａに係合溝５１
が設けられ、この係合溝５１がバルブボアの内周面に設
けた図示しない凸状係合部に係合するように構成されて
いる。すなわち、このバルブリフタ５０では、バルブリ
フタ５０自体のリフタボア内における回動を規制するこ
とにより、同バルブリフタ５０に一体的に設けられるカ
ムフォロワホルダ５２を図示しないカムに対して位置決
めする。そして、同カムフォロワホルダ５２に支持する
カムフォロワ５２を同カムの回転軸線方向に揺動させる
ようにしている。

【００１０】このようなバルブリフタ５０によれば、リ
フタボアの外側にバルブリフタ５０の回動を規制する部
材を設ける必要がないため、シリンダヘッドの大型化を
招くことはない。又、可動部に余分な部品を設ける必要
がないため、同可動部の質量が増大することもない。さ
らに、カムフォロワホルダ５２をバルブリフタ５０に一
体的に設けることができるため、可動部が軽量化され
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バルブ
リフタ５０の外周面５０ａに係合溝５３を設け、リフタ
ボアの内周面に凸状係合部を設けると、バルブリフタ５
０とリフタボアとの間の摺動性が低下し、又、摩耗が早
くなる問題がある。

【００１２】すなわち、一般的に、バルブリフタとリフ
タボアとの間には、同バルブリフタの中心からカムシャ
フトの回転軸線方向に直交する方向にある両側部におい
てカムの回転によるバルブコック、すなわち、バルブリ
フタのリフタボア内周面に対する当たり運動が発生す
る。このため、同両側部におけるバルブリフタ及びリフ
タボアの面圧が他の部分の面圧よりも高くなることが知
られている。

【００１３】これに加えて、上記のように立体カムにて
駆動されるバルブリフタ４４，５０では、カムシャフト
４２の回転軸線に対して傾斜したカム面４１ａを有する
カム４１にてバルブリフタ４４，５０が駆動されるた
め、上記のようにカムシャフト４２の回転軸線方向に直
交する方向にある両側部に加えて、バルブリフタ４４，
５０の中心から同カムシャフト４２の回転軸線方向にあ
る両側部における面圧も大きくなることが分かってい
る。

【００１４】従って、上記バルブリフタ５０のように、
カムシャフトの回転軸線方向にある側面に係合溝５３を
設けると、その側面における受圧面積を十分に確保する
ことができなくなる。その結果、その側面における面圧
が一層高くなるため、バルブリフタ５０のリフタボア内
における摺動性が低下し、又、バルブリフタ５０及びリ
フタボアの摩耗が速くなる。従って、エンジンの応答性
及び最高回転数が低下し、又、耐久性が低下する。

【００１５】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、立体カムを回転軸線
方向に変位させることによりバルブリフタを介して駆動
するバルブの開閉タイミングあるいはリフト量を制御す
るバルブ駆動装置を備えた内燃機関におけるバルブリフ
タ支持構造において、シリンダヘッドの大型化、バルブ
駆動装置の可動部の質量の増大、及び、バルブリフタの
摺動性の低下を招くことなくバルブリフタのリフタボア
内における回動を規制することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、シリンダヘッドに支持さ
れバルブを駆動するカムシャフトに対して回転不能に支
持され、カム面のカムプロフィールがその回転軸線方向
に変化するように形成されるカムと、前記シリンダヘッ
ドに形成されるリフタボアと、前記カムにて駆動され、
バルブの駆動方向に摺動可能に前記リフタボアにて支持
されるとともに、前記カム面に摺接するカムフォロワを
同カム面に従って揺動可能に支持するバルブリフタと、
前記カムを前記回転軸線方向に変位させるカム変位手段
と、前記リフタボアの内周面に設けた第１係合部と、前
記バルブリフタの外周面に設けられ、前記第１の係合部
に係合し、同バルブリフタを前記リフタボア内で回動不
能にかつ前記バルブの駆動方向に移動可能に係止する第
２係合部とを備え、前記第１係合部と第２係合部との係
合により、前記カムフォロワの揺動方向を前記カムシャ
フトの回転軸線方向に位置決めした内燃機関におけるバ
ルブリフタ支持構造において、前記第１及び第２係合部
は、リフタボアの内周面及びバルブリフタの外周面にお
いて同リフタボア及びバルブリフタの中心から前記カム
シャフトの回転軸線方向にある一方の側部、及び、同回
転軸線方向に直交する方向にある一方の側部との間に設
けた。

【００１７】請求項１に記載の発明によれば、シリンダ
ヘッドに対して支持されるカムシャフトが回転駆動され
ると、同カムシャフトに支持されるカムが回転する。カ
ムのカム面には、バルブリフタの上側面においてカム面
に従って揺動可能に支持されるカムフォロワが摺接す
る。そして、リフタボア内でバルブの駆動方向に摺動可
能に支持されるバルブリフタがカム面に従ってバルブを
駆動する。カム変位手段がカムを回転軸線方向に変位さ
せると、カムフォロワが摺接するカム面のカムプロフィ
ールが変化する。このため、バルブの開閉タイミングあ
るいは最大リフト量が変化する。

【００１８】ここで、リフタボアの内周面に設けられる
第１係合部がバルブリフタの外周面に設けられる第２係
合部に係合することにより、バルブリフタのリフタボア
内での回動が規制されカムフォロワの揺動方向がカムシ
ャフトの回転軸線方向に位置決めされる。このとき、バ
ルブリフタの外周面とリフタボアの内周面との間の面圧
は、カムの回転により、バルブリフタの中心からカムシ
ャフトの回転軸線方向に直交する方向にある両側部が高
くなる。又、同回転軸線方向に対して傾斜したカム面か
らの力により、同じくカムシャフトの回転軸線方向にあ
る両側部が高くなる。ここで、第１係合部及び第２係合
部が、リフタボア及びバルブリフタにおいてその中心か
らカムシャフトの回転軸線方向にある一方の側部、及
び、同方向に直交する方向にある一方の側部との間の位
置に設けられるため、同各両側部における受圧面積が十
分に確保される。このため、同各両側部における面圧が
過度に高くならない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図１〜図５に従って説明する。図２は、車両用
エンジン（以下、エンジン）１のバルブ駆動機構を示し
ている。エンジン１を構成するシリンダブロック２には
複数のシリンダ３が設けられ、各シリンダ３にはピスト
ン４が配置されている。各ピストン４はクランクケース
５に支持されるクランクシャフト６に対しそれぞれコン
ロッド７にて連結されている。クランクシャフト６には
クランクシャフトタイミングプーリ８が固着されてい
る。

【００２０】シリンダブロック２の上側に設けられるシ
リンダヘッド９には、カムシャフトとしての吸気側カム
シャフト１０が図示しない複数のジャーナル軸受にて回
転可能にかつ回転軸線方向に移動可能に支持されてい
る。該吸気側カムシャフト１０には前記各シリンダ３毎
に２個ずつのカムとしての吸気側カム１１が一体的に設
けられている。一方、シリンダヘッド９には同じく複数
のジャーナル軸受にて排気側カムシャフト１２が回転可
能に支持されている。該排気側カムシャフト１２には各
シリンダ３毎に２個ずつの排気側カム１３が一体的に設
けられている。

【００２１】吸気側カムシャフト１０の端部にはカムシ
ャフトタイミングプーリ１４及びカム変位手段としての
シャフト駆動機構１５が一体的に設けられている。排気
側カムシャフト１２には、カムシャフトタイミングプー
リ１６が固着されている。各カムシャフトタイミングプ
ーリ１４，１６は前記クランクシャフトタイミングプー
リ８にタイミングベルト１７で連結されている。そし
て、クランクシャフト６の回転により、吸気側カムシャ
フト１０及び排気側カムシャフト１２が回転駆動され
る。

【００２２】前記シャフト駆動機構１５は公知の機構で
あり、図示しない油圧回路にて駆動され吸気側カムシャ
フト１０をシリンダヘッド９に対してその回転軸線方向
に移動させることにより吸気側カム１０を同回転軸線方
向に変位させる。

【００２３】前記各シリンダ３には、バルブとしての吸
気側バルブ１８が２個ずつ配設されている。該吸気側バ
ルブ１８は、バルブリフタ１９を介して前記吸気側カム
１１のカム面１１ａに当接されている。又、各シリンダ
３には、排気側バルブ２０が２個ずつ配設されている。
該排気側バルブ２０は、バルブリフタ２１を介して前記
排気側カム１３のカム面に当接されている。

【００２４】図１及び図３は、１つの吸気側バルブ１８
を含むバルブ駆動機構の一部を示している。前記バルブ
リフタ１９は、シリンダヘッド９に形成される円筒状の
リフタボア２２の内部において吸気側バルブ１８の駆動
方向に摺動可能に支持されている。図３及び図４に示す
ように、リフタボア２２の内周面２２ａにおいて、同リ
フタボア２２の中心から前記吸気側カムシャフト１０の
回転軸線方向にある一方の側部と、同じく同方向に直交
する方向にある一方の側部との中間位置にある側部に
は、吸気側バルブ１８の駆動方向に延びる第１係合部と
しての係合溝２３が形成されている。

【００２５】図１に示すように、バルブリフタ１９は円
筒状に形成されている。バルブリフタ１９の外周面１９
ａには、前記係合溝２３に係合して同バルブリフタ１９
をリフタボア２２の内部で回動不能にかつ吸気側バルブ
１８の駆動方向に摺動可能に支持する第２係合部として
の凸状係合部２４が設けられている。尚、図５に示すよ
うに、前記凸状係合部２４は、バルブリフタ１９の外周
面１９ａに設けた凹部１９ｂに係合片２５を圧入又は溶
接することにより形成されている。つまり、バルブリフ
タ１９は、リフタボア２２内で回動不能にかつ吸気側バ
ルブ１８の駆動方向に移動可能に支持されている。

【００２６】又、バルブリフタ１９の上側面１９ｃに
は、カムフォロワホルダ２６が同バルブリフタ１９に一
体的に形成されている。同カムフォロワホルダ２６は断
面円弧状に形成された凹部であって、その凹部に断面半
円の柱状に形成されるカムフォロワ２７がその幅方向に
揺動可能に支持されている。カムフォロワ２７の上側面
２７ａは吸気側カム１１のカム面１１ａに摺接され、同
カムフォロア２７は同カム面１１ａに従って揺動する。
このとき、カムフォロワ２７は、その揺動方向が吸気側
カムシャフト１０の回転軸線方向、すなわち、吸気側カ
ム１１の回転軸線方向に一致するように配置されてい
る。

【００２７】以上のように構成されたバルブ駆動機構を
備えたエンジン１では、シャフト駆動機構１５にて吸気
側カムシャフト１０が回転軸線方向に変位すると、吸気
側バルブ１８を駆動する吸気側カム１１のカム面１１ａ
のカムプロフィールが変化する。その結果、吸気側バル
ブ１８の開閉タイミングあるいはリフト量が変更され
る。

【００２８】次に、以上のように構成された内燃機関に
おけるバルブリフタ支持構造の効果を記載する。 （ａ） リフタボア２２の内周面２２ｂにおいて、吸気
側カムシャフト１０の回転軸線方向にある両側部の一方
と、同方向に直交する方向にある両側部の一方との中間
位置にある側部に係合溝２３を設けた。一方、バルブリ
フタ１９の外周面１９ａには、カムフォロワ２７の揺動
方向が吸気側カムシャフト１０の回転軸線方向に一致す
る状態で前記係合溝２３に係合して、同バルブリフタ１
９をリフタボア２２内で回動不能にかつ吸気側バルブ１
８の駆動方向に摺動可能とする凸状係合部２４を設け
た。

【００２９】すなわち、リフタボア２２の内周面２２ａ
及びバルブリフタ１９の外周面１９ａにおいて、吸気側
カムシャフト１０の回転軸線方向にあって面圧が高くな
る両側部、及び、同方向に直交する方向にあって同様に
面圧が高くなる両側部には前記凸状係合部２４及び係合
溝２３が設けられない。このため、同各側部における受
圧面積が減少しないので、同各側部における面圧が過度
に高くなることがない。

【００３０】又、本実施の形態では、リフタボア２２の
内周面２２ａに係合溝２３を設け、バルブリフタ１９の
外周面１９ａに同係合溝２３に係合する凸状係合部２４
を設けるだけであるため、図６に示す従来例のように、
バルブ駆動装置の可動部の質量を増大させたり、シリン
ダヘッド９を大型化する必要がない。従って、シリンダ
ヘッド９の大型化、バルブ駆動装置の可動部の質量の増
大、及び、バルブリフタ１９の摺動性の低下を招くこと
なくバルブリフタ１９のリフタボア２２内における回動
を規制することができる。

【００３１】（ｂ） バルブリフタ１９の外周面１９ａ
に設けた凹部１９ｂに係合片２５を圧入または溶接して
凸状係合部２４を形成するようにしたので、凸状係合部
２４を容易に形成することができる。

【００３２】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、以下のように構成することもできる。 （１） 上記実施の形態では、吸気側カム１１を吸気側
カムシャフト１０に一体的に設け、同吸気側カムシャフ
ト１０をその回転軸線方向に変位させるようにしたバル
ブ駆動装置を備えたエンジン１に実施した。これを、吸
気側カムシャフト１０は回転軸線方向に移動させず、吸
気側カム１１のみを同方向に変位させる方式のバルブ駆
動装置を備えたエンジンに実施してもよい。この場合に
おいても、上記効果を得ることができる。

【００３３】（２） バルブリフタ１９の外周面１９ａ
に係合溝を設け、リフタボア２２の内周面２２ａに同係
合溝に係合する凸状係合部を設けてもよい。この場合に
は、上記実施の形態の効果に加えて、バルブリフタ１９
の体積が減少するためその質量を軽減することができ
る。

【００３４】（３） 吸気側のバルブ駆動機構に限ら
ず、排気側のバルブ駆動機構、あるいは、両方のバルブ
駆動機構に実施してもよい。いずれの側であっても、上
記効果を得ることができる。

【００３５】（４） １シリンダ当たりの吸気側バルブ
１８あるいは排気側バルブ２０の数は、２個に限らず、
１個、３個等であってもよい。この場合、バルブ１８，
２０の数が多くなるほど上記効果が大きくなる。

【００３６】前記実施の形態から把握できる請求項以外
の技術的思想について、以下にその効果とともに記載す
る。 （１） カムフォロワ２７を一方向に揺動可能に支持す
るためのカムフォロワホルダ２６を上側面１９ｃに備
え、リフタボア２２の内周面２２ａに設けられる第１の
係合部２３に係合し、同リフタボア２２内での回動を規
制しバルブ１８の駆動方向の摺動を許容する第２の係合
部２４を外周面１９ａに備えたバルブリフタであって、
前記第２の係合部２４は、前記カムフォロワ２７の揺動
方向にある一方の側部と、同揺動方向に直交する方向に
ある一方の側部との間の位置に設ける。このような構成
によれば、リフタボア２２との間における面圧が相対的
に低い側部に第１及び第２係合部２３，２４を設けるこ
とができる。

【００３７】（２） 請求項１に記載の内燃機関におけ
るバルブリフタ支持構造を備えたエンジン１。このよう
な構成によれば、シリンダヘッド９の大型化を招かず、
応答性及び最高回転数を低下させず、又、耐久性の低下
を招くことなくバルブリフタ１９の回動を規制すること
ができる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、立体カムを回転軸線方向に変位させるこ
とによりバルブリフタを介して駆動するバルブの開閉タ
イミングあるいはリフト量を制御するバルブ駆動装置を
備えた内燃機関におけるバルブリフタ支持構造におい
て、シリンダヘッドの大型化、バルブ駆動装置の可動部
の質量の増大、及び、バルブリフタの摺動性の低下を招
くことなくバルブリフタのリフタボア内における回動を
規制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 バルブ駆動装置のバルブリフタを示す要部斜
視図。

【図２】 バルブ駆動装置を備えたエンジンを示す斜視
図。

【図３】 バルブ駆動装置のリフタボアを示す要部斜視
図。

【図４】 バルブリフタの平面図。

【図５】 同じく斜視図。

【図６】 従来例のバルブ駆動装置のバルブリフタを示
す要部分解斜視図。

【図７】 バルブリフタを示す分解斜視図。

【符号の簡単な説明】

９…シリンダヘッド、１０…カムシャフトとしての吸気
側カムシャフト、１１…カムとしての吸気側カム、１１
ａ…カム面、１５…カム変位手段としてのシャフト駆動
機構、１８…バルブとしての吸気側バルブ、１９…バル
ブリフタ、１９ａ…外周面、１９ｃ…上側面、２２…リ
フタボア、２２ａ…内周面、２３…第１係合部としての
係合溝、２４…第２係合部としての凸状係合部、２７…
カムフォロア。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドに支持されバルブを駆動
   するカムシャフトに対して回転不能に支持され、カム面
   のカムプロフィールがその回転軸線方向に変化するよう
   に形成されるカムと、 前記シリンダヘッドに形成されるリフタボアと、 前記カムにて駆動され、前記バルブの駆動方向に摺動可
   能に前記リフタボアにて支持されるとともに、前記カム
   面に摺接するカムフォロワを同カム面に従って揺動可能
   に支持するバルブリフタと、 前記カムを前記回転軸線方向に変位させるカム変位手段
   と、 前記リフタボアの内周面に設けた第１係合部と、 前記バルブリフタの外周面に設けられ、前記第１係合部
   に係合し、同バルブリフタを前記リフタボア内で回動不
   能にかつ前記バルブの駆動方向に移動可能に係止する第
   ２係合部とを備え、 前記第１係合部と第２係合部との係合により、前記カム
   フォロワの揺動方向を前記カムシャフトの回転軸線方向
   に位置決めした内燃機関におけるバルブリフタ支持構造
   において、 前記第１及び第２係合部は、リフタボアの内周面及びバ
   ルブリフタの外周面において同リフタボア及びバルブリ
   フタの中心から前記カムシャフトの回転軸線方向にある
   一方の側部、及び、同回転軸線方向に直交する方向にあ
   る一方の側部との間にある位置に設けた内燃機関におけ
   るバルブリフタ支持構造。