JPH11141321A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
内燃機関の可変動弁装置Info
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- JPH11141321A JPH11141321A JP9305120A JP30512097A JPH11141321A JP H11141321 A JPH11141321 A JP H11141321A JP 9305120 A JP9305120 A JP 9305120A JP 30512097 A JP30512097 A JP 30512097A JP H11141321 A JPH11141321 A JP H11141321A
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- lift
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
- F01L13/0021—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio
- F01L13/0026—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio by means of an eccentric
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 最小リフト状態では閉弁状態を維持し、燃費
性能を有効に向上しつつ、装置のコンパクト化を図る。 【解決手段】 クランク軸と同期してカムシャフト１３
が回転すると、偏心カム１５，リンクアーム２５，ロッ
カアーム１８，リンク部材２６を介して揺動カム２０が
揺動し、吸気弁１２を開閉作動する。また制御軸１６が
回転すると、ロッカアーム１８を介して揺動カム２０の
回動位置が相対的に変化し、カムリフト特性が変化す
る。ベースサークル区間θ１では揺動カム２０と吸気弁
１２との間に所定のバルブクリアランスが設定されてい
る。また、揺動カム２０のカムリフト量が最小となる最
小リフト状態では、揺動カム２０の最大カムリフト量
が、０より大きく、かつバルブクリアランスより小さく
設定されている。
性能を有効に向上しつつ、装置のコンパクト化を図る。 【解決手段】 クランク軸と同期してカムシャフト１３
が回転すると、偏心カム１５，リンクアーム２５，ロッ
カアーム１８，リンク部材２６を介して揺動カム２０が
揺動し、吸気弁１２を開閉作動する。また制御軸１６が
回転すると、ロッカアーム１８を介して揺動カム２０の
回動位置が相対的に変化し、カムリフト特性が変化す
る。ベースサークル区間θ１では揺動カム２０と吸気弁
１２との間に所定のバルブクリアランスが設定されてい
る。また、揺動カム２０のカムリフト量が最小となる最
小リフト状態では、揺動カム２０の最大カムリフト量
が、０より大きく、かつバルブクリアランスより小さく
設定されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸・排気弁の開閉
時期及びバルブリフト量を機関運転条件に応じて可変に
できる内燃機関の動弁装置に関する。
時期及びバルブリフト量を機関運転条件に応じて可変に
できる内燃機関の動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、機関低速低負荷時におけ
る燃費の改善並びに高速高負荷時における吸気の充填効
率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸気
・排気バルブの開閉時期とバルブリフト量を機関運転条
件に応じて可変制御する動弁装置は従来から種々提案さ
れており、その一例として特開昭５５−１３７３０５号
公報等に記載されているものが知られている。
る燃費の改善並びに高速高負荷時における吸気の充填効
率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸気
・排気バルブの開閉時期とバルブリフト量を機関運転条
件に応じて可変制御する動弁装置は従来から種々提案さ
れており、その一例として特開昭５５−１３７３０５号
公報等に記載されているものが知られている。
【０００３】図１２に基づきその概略を説明すれば、シ
リンダヘッド１のアッパデッキの略中央近傍上方位置に
カムシャフト２が設けられていると共に、カムシャフト
２の外周にカム２ａが一体に設けられている。また、カ
ムシャフト２の側部には、制御シャフト３が平行に配置
されており、この制御シャフト３に偏心カム４を介して
ロッカアーム５が揺動自在に軸支されている。一方、シ
リンダヘッド１に摺動自在に設けられた吸気弁６の上端
部には、バルブリフター７を介して揺動カム８が配置さ
れている。この揺動カム８は、バルブリフター７の上方
にカムシャフト２と並行に配置された支軸９に揺動自在
に軸支され、下端のカム面８ａがバルブリフター７の上
面に当接している。また、ロッカアーム５は、一端部５
ａがカム２ａの外周面に当接していると共に、他端部５
ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接して、カム２ａのリ
フトを揺動カム８及びバルブリフター７を介して吸気弁
６に伝達するようになっている。
リンダヘッド１のアッパデッキの略中央近傍上方位置に
カムシャフト２が設けられていると共に、カムシャフト
２の外周にカム２ａが一体に設けられている。また、カ
ムシャフト２の側部には、制御シャフト３が平行に配置
されており、この制御シャフト３に偏心カム４を介して
ロッカアーム５が揺動自在に軸支されている。一方、シ
リンダヘッド１に摺動自在に設けられた吸気弁６の上端
部には、バルブリフター７を介して揺動カム８が配置さ
れている。この揺動カム８は、バルブリフター７の上方
にカムシャフト２と並行に配置された支軸９に揺動自在
に軸支され、下端のカム面８ａがバルブリフター７の上
面に当接している。また、ロッカアーム５は、一端部５
ａがカム２ａの外周面に当接していると共に、他端部５
ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接して、カム２ａのリ
フトを揺動カム８及びバルブリフター７を介して吸気弁
６に伝達するようになっている。
【０００４】また、制御シャフト３は、図外のアクチュ
エータによって所定角度範囲で回転制御されて、偏心カ
ム４の回動位置を制御し、これによってロッカアーム５
の揺動支点を変化させるようになっている。
エータによって所定角度範囲で回転制御されて、偏心カ
ム４の回動位置を制御し、これによってロッカアーム５
の揺動支点を変化させるようになっている。
【０００５】そして、偏心カム４が正逆の所定回動位置
に制御されると、ロッカアーム５の揺動支点が変化し
て、揺動カム８の上端面８ｂに対する他端部５ｂの当接
位置が図中上下方向に変化し、これによって揺動カム８
のカム面８ａのバルブリフター７上面に対する当接位置
の変化に伴い、揺動カム８の揺動軌跡が変化することに
より吸気弁６の開閉時期（バルブタイミング）とバルブ
リフト量を可変制御するようになっている。なお、図中
１０は、揺動カム８の上端面８ｂを常時ロッカアーム５
の他端部５ｂに弾接付勢するスプリングである。
に制御されると、ロッカアーム５の揺動支点が変化し
て、揺動カム８の上端面８ｂに対する他端部５ｂの当接
位置が図中上下方向に変化し、これによって揺動カム８
のカム面８ａのバルブリフター７上面に対する当接位置
の変化に伴い、揺動カム８の揺動軌跡が変化することに
より吸気弁６の開閉時期（バルブタイミング）とバルブ
リフト量を可変制御するようになっている。なお、図中
１０は、揺動カム８の上端面８ｂを常時ロッカアーム５
の他端部５ｂに弾接付勢するスプリングである。
【０００６】ところで、上記公報には記載されていない
が、アクチュエータによって制御シャフト３が所定の回
転位置に保持されている状態では、吸気弁６のバルブリ
フト量を０に維持し、つまり吸気弁６を閉弁状態に維持
することによって、エンジンの燃費性能等を向上させ得
ることが知られている。例えば、一部の気筒の吸排気弁
を停止して減筒運転を行うことで、ポンピングロスが減
少し、燃費が向上する。又、各気筒に設けられた２つの
吸気弁のうち、一方の吸気弁のみを停止することで、ガ
ス流動が強化され、その燃焼効率が向上する。特に、燃
費性能が要求される低速低負荷域で弁停止を行うこと
で、燃費効果を有効に高めることができる。
が、アクチュエータによって制御シャフト３が所定の回
転位置に保持されている状態では、吸気弁６のバルブリ
フト量を０に維持し、つまり吸気弁６を閉弁状態に維持
することによって、エンジンの燃費性能等を向上させ得
ることが知られている。例えば、一部の気筒の吸排気弁
を停止して減筒運転を行うことで、ポンピングロスが減
少し、燃費が向上する。又、各気筒に設けられた２つの
吸気弁のうち、一方の吸気弁のみを停止することで、ガ
ス流動が強化され、その燃焼効率が向上する。特に、燃
費性能が要求される低速低負荷域で弁停止を行うこと
で、燃費効果を有効に高めることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような弁停止を実現するためには、揺動カムの相対移
動範囲を大きくし、つまり伝達機構のディメンジョンを
アクチュエータにより大きく変化させる必要があり、そ
れにより装置全体が必要とするスペースが大きくなり、
もって機関への搭載性が悪化する傾向にあった。
たような弁停止を実現するためには、揺動カムの相対移
動範囲を大きくし、つまり伝達機構のディメンジョンを
アクチュエータにより大きく変化させる必要があり、そ
れにより装置全体が必要とするスペースが大きくなり、
もって機関への搭載性が悪化する傾向にあった。
【０００８】本発明の一つの目的は、弁停止作動による
燃費性能の向上を行いつつ、装置自体のコンパクト化を
図ることにある。
燃費性能の向上を行いつつ、装置自体のコンパクト化を
図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項１の発明
は、機関のクランク軸によって回転駆動し、外周に回転
カムが固定されたカムシャフトと、伝達機構によって上
記回転カムと機械的に連係され、回転カムの回転に応じ
て所定回転範囲内で軸周りに揺動し、吸排気弁に係合し
てこの吸排気弁を開閉作動させる揺動カムと、上記揺動
カムの吸排気弁に対するカムリフト量を可変制御する制
御手段と、を備え、吸排気弁と、これに対向する所定回
転区間にある揺動カムとの間には所定のバルブクリアラ
ンスが設定されており、かつ、上記制御手段によって揺
動カムのカムリフト量が最小となるように制御された最
小リフト状態では、上記所定範囲内で揺動する揺動カム
の最大カムリフト量が、０より大きく、かつバルブクリ
アランスより小さく設定されていることを特徴としてい
る。
は、機関のクランク軸によって回転駆動し、外周に回転
カムが固定されたカムシャフトと、伝達機構によって上
記回転カムと機械的に連係され、回転カムの回転に応じ
て所定回転範囲内で軸周りに揺動し、吸排気弁に係合し
てこの吸排気弁を開閉作動させる揺動カムと、上記揺動
カムの吸排気弁に対するカムリフト量を可変制御する制
御手段と、を備え、吸排気弁と、これに対向する所定回
転区間にある揺動カムとの間には所定のバルブクリアラ
ンスが設定されており、かつ、上記制御手段によって揺
動カムのカムリフト量が最小となるように制御された最
小リフト状態では、上記所定範囲内で揺動する揺動カム
の最大カムリフト量が、０より大きく、かつバルブクリ
アランスより小さく設定されていることを特徴としてい
る。
【００１０】制御手段によってカムリフト量が最小とな
る最小リフト状態にあるとき、揺動カムの最大カムリフ
ト量がバルブクリアランスより小さくなっているため、
吸排気弁が揺動カムに係合することはなく、吸排気弁は
停止（閉弁）状態に維持される。したがって、上述した
ような燃費向上効果を得ることができる。
る最小リフト状態にあるとき、揺動カムの最大カムリフ
ト量がバルブクリアランスより小さくなっているため、
吸排気弁が揺動カムに係合することはなく、吸排気弁は
停止（閉弁）状態に維持される。したがって、上述した
ような燃費向上効果を得ることができる。
【００１１】加えて、最小リフト状態における最大カム
リフト量が０より大きく設定されているから、制御手段
によるカムリフト量の可変幅を小さく抑えることができ
る。従って、例えば制御手段による揺動カムや伝達機構
のディメンジョン変化を小さくでき、装置全体が必要と
するスペースをコンパクト化することができる。この結
果、レイアウトの自由度が向上するとともに、機関への
搭載性が向上する。
リフト量が０より大きく設定されているから、制御手段
によるカムリフト量の可変幅を小さく抑えることができ
る。従って、例えば制御手段による揺動カムや伝達機構
のディメンジョン変化を小さくでき、装置全体が必要と
するスペースをコンパクト化することができる。この結
果、レイアウトの自由度が向上するとともに、機関への
搭載性が向上する。
【００１２】より具体的には、吸排気弁に対向，係合す
る揺動カムには、その回転角度に応じて、吸排気弁との
間にバルブクリアランスが設定されるベースサークル区
間、緩やかにカムリフト量が変化するカムランプ区間、
及び吸排気弁を昇降させるリフト区間が設定されてい
る。ここで、仮に最小リフト状態における最大カムリフ
ト量が実質的に０の場合、揺動カムの所定揺動範囲はベ
ースサークル区間内に設定される。一方、本発明では、
最小リフト状態における最大カムリフト量が０より大き
いから、その揺動範囲がカムランプ区間をオーバーラッ
プする形となる。この結果、オーバーラップした分、揺
動カムの全回転範囲が短くなり、揺動カム及びこれに連
係する伝達機構の移動量が小さくなるから、装置全体の
寸法が小さくなる。
る揺動カムには、その回転角度に応じて、吸排気弁との
間にバルブクリアランスが設定されるベースサークル区
間、緩やかにカムリフト量が変化するカムランプ区間、
及び吸排気弁を昇降させるリフト区間が設定されてい
る。ここで、仮に最小リフト状態における最大カムリフ
ト量が実質的に０の場合、揺動カムの所定揺動範囲はベ
ースサークル区間内に設定される。一方、本発明では、
最小リフト状態における最大カムリフト量が０より大き
いから、その揺動範囲がカムランプ区間をオーバーラッ
プする形となる。この結果、オーバーラップした分、揺
動カムの全回転範囲が短くなり、揺動カム及びこれに連
係する伝達機構の移動量が小さくなるから、装置全体の
寸法が小さくなる。
【００１３】さらには、最小リフト状態にあるときに
も、揺動カムが微少な昇降動作を伴って揺動するから、
吸排気弁に対して相対的に揺動する揺動カムが、潤滑油
を循環させるポンプとして機能し、揺動カムと吸排気弁
との間の潤滑性を向上することができる。つまり、摩
擦，磨耗が生じやすい揺動カムの潤滑性能を効果的に向
上することができる。
も、揺動カムが微少な昇降動作を伴って揺動するから、
吸排気弁に対して相対的に揺動する揺動カムが、潤滑油
を循環させるポンプとして機能し、揺動カムと吸排気弁
との間の潤滑性を向上することができる。つまり、摩
擦，磨耗が生じやすい揺動カムの潤滑性能を効果的に向
上することができる。
【００１４】また、請求項２の発明は、上記最小リフト
状態における最大カムリフト量が、バルブクリアランス
からバルブクリアランスの設定誤差分を引いた値よりも
小さく設定されていることを特徴としている。
状態における最大カムリフト量が、バルブクリアランス
からバルブクリアランスの設定誤差分を引いた値よりも
小さく設定されていることを特徴としている。
【００１５】この場合、バルブクリアランスに設計誤差
がある場合であっても、最小リフト状態で吸排気弁が閉
弁状態に確実に維持される。
がある場合であっても、最小リフト状態で吸排気弁が閉
弁状態に確実に維持される。
【００１６】請求項３の発明は、上記最小リフト状態に
おける最大カムリフト量が、バルブクリアランスからバ
ルブクリアランスの設定誤差分及び運転条件に応じたバ
ルブクリアランス変化分を引いた値よりも小さく設定さ
れていることを特徴としている。
おける最大カムリフト量が、バルブクリアランスからバ
ルブクリアランスの設定誤差分及び運転条件に応じたバ
ルブクリアランス変化分を引いた値よりも小さく設定さ
れていることを特徴としている。
【００１７】所定の運転条件、例えば暖機運転中では、
吸排気弁が燃焼熱により急速に暖められて膨張する一
方、吸排気弁の周囲にあるシリンダヘッドや伝達機構は
冷えたままとなっており、結果として実際のバルブクリ
アランスは設定値よりも短くなる。このように運転条件
に応じてバルブクリアランスが変化した場合であって
も、この変化分を見越した形で最大カムリフト量が設定
されているから、弁停止状態を確実に維持できる。
吸排気弁が燃焼熱により急速に暖められて膨張する一
方、吸排気弁の周囲にあるシリンダヘッドや伝達機構は
冷えたままとなっており、結果として実際のバルブクリ
アランスは設定値よりも短くなる。このように運転条件
に応じてバルブクリアランスが変化した場合であって
も、この変化分を見越した形で最大カムリフト量が設定
されているから、弁停止状態を確実に維持できる。
【００１８】請求項４の発明は、所定の運転条件では、
制御手段により最小リフト状態とならないように制御さ
れることを特徴としている。
制御手段により最小リフト状態とならないように制御さ
れることを特徴としている。
【００１９】つまり、所定の運転条件では最小リフト状
態とならないから、弁停止誤作動を招く虞がなくなる。
態とならないから、弁停止誤作動を招く虞がなくなる。
【００２０】請求項５の発明は、機関のクランク軸によ
って回転駆動し、外周に回転カムが固定されたカムシャ
フトと、このカムシャフトにほぼ平行に配設された制御
軸に制御カムを介して揺動自在に軸支され、一端部に連
係した回転カムの回転により揺動するロッカアームと、
ロッカアームの他端部に連係して吸排気弁を開閉作動さ
せる揺動カムと、制御軸を所定角度範囲で回転させるア
クチュエータと、このアクチュエータを機関運転条件に
応じて駆動制御する制御手段とを備えた内燃機関の可変
動弁装置であって、カムシャフトに固定される回転カム
を、軸心がカムシャフトの軸心からオフセットしたほぼ
リング状の偏心カムとすると共に、揺動カムを、カムシ
ャフトに偏心カムと同軸上に揺動自在に設け、かつ、偏
心カムとロッカアームの一端部とをリンクアームを介し
て回転自在に連係し、このリンクアームの基部に有する
嵌合孔を偏心カムの外周面に回転自在に嵌合して、偏心
カムの偏心回転運動を往復運動に変換してロッカアーム
に伝達するようにしたことを特徴としている。
って回転駆動し、外周に回転カムが固定されたカムシャ
フトと、このカムシャフトにほぼ平行に配設された制御
軸に制御カムを介して揺動自在に軸支され、一端部に連
係した回転カムの回転により揺動するロッカアームと、
ロッカアームの他端部に連係して吸排気弁を開閉作動さ
せる揺動カムと、制御軸を所定角度範囲で回転させるア
クチュエータと、このアクチュエータを機関運転条件に
応じて駆動制御する制御手段とを備えた内燃機関の可変
動弁装置であって、カムシャフトに固定される回転カム
を、軸心がカムシャフトの軸心からオフセットしたほぼ
リング状の偏心カムとすると共に、揺動カムを、カムシ
ャフトに偏心カムと同軸上に揺動自在に設け、かつ、偏
心カムとロッカアームの一端部とをリンクアームを介し
て回転自在に連係し、このリンクアームの基部に有する
嵌合孔を偏心カムの外周面に回転自在に嵌合して、偏心
カムの偏心回転運動を往復運動に変換してロッカアーム
に伝達するようにしたことを特徴としている。
【００２１】この請求項５の発明では、吸排気弁のバル
ブタイミング及びバルブリフト量を弁停止を含めて可変
制御できるのは勿論のこと、偏心カムと揺動カムとをカ
ムシャフトに同軸上に設けたため、機関へ搭載する際の
幅方向の配置スペースを有効に小さくすることができ
る。また、ロッカアームも機関幅方向へ延設する必要が
なくなるため、装置全体のコンパクト化が図れる。この
結果、レイアウトの自由度及び機関への搭載性が効果的
に向上する。
ブタイミング及びバルブリフト量を弁停止を含めて可変
制御できるのは勿論のこと、偏心カムと揺動カムとをカ
ムシャフトに同軸上に設けたため、機関へ搭載する際の
幅方向の配置スペースを有効に小さくすることができ
る。また、ロッカアームも機関幅方向へ延設する必要が
なくなるため、装置全体のコンパクト化が図れる。この
結果、レイアウトの自由度及び機関への搭載性が効果的
に向上する。
【００２２】また、揺動カムを偏心カムとともにカムシ
ャフト同軸上に設けたため、揺動カムを支持する支軸を
別途用意する必要がなく、部品点数の低減が図れると共
に、カムシャフトと揺動カムとの軸心ずれが生じないた
め、バルブタイミングの制御精度を効果的に向上でき
る。
ャフト同軸上に設けたため、揺動カムを支持する支軸を
別途用意する必要がなく、部品点数の低減が図れると共
に、カムシャフトと揺動カムとの軸心ずれが生じないた
め、バルブタイミングの制御精度を効果的に向上でき
る。
【００２３】しかも、円環状の偏心カムは、その全体が
リンクアームに回転自在に嵌合して連結されているた
め、リンクアームとの面圧を効果的に低減できる。した
がって、両者間の摩耗の発生が抑制できると共に、潤滑
も行い易い。
リンクアームに回転自在に嵌合して連結されているた
め、リンクアームとの面圧を効果的に低減できる。した
がって、両者間の摩耗の発生が抑制できると共に、潤滑
も行い易い。
【００２４】さらに、面圧の低下に伴い偏心カムの材料
選択の自由度が向上し、加工と材料の低廉化が図られ
る。
選択の自由度が向上し、加工と材料の低廉化が図られ
る。
【００２５】
【発明の効果】請求項１〜４の発明によれば、最小リフ
ト状態では閉弁状態を維持して燃費性能を有効に向上し
つつ、装置全体が効果的にコンパクト化され、レイアウ
トの自由度及び機関への搭載性を向上することができ
る。
ト状態では閉弁状態を維持して燃費性能を有効に向上し
つつ、装置全体が効果的にコンパクト化され、レイアウ
トの自由度及び機関への搭載性を向上することができ
る。
【００２６】また請求項５の発明によれば、装置全体の
コンパクト化，部品点数低減，バルブタイミングの制御
精度の向上、偏心カムとリンクアームとの摩耗抑制，加
工と材料の低廉化が可能となる。
コンパクト化，部品点数低減，バルブタイミングの制御
精度の向上、偏心カムとリンクアームとの摩耗抑制，加
工と材料の低廉化が可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明に係わる可
変動弁装置を、１気筒あたり２つの吸気弁及び排気弁が
設けられた内燃機関に適用した実施の形態を示してい
る。
変動弁装置を、１気筒あたり２つの吸気弁及び排気弁が
設けられた内燃機関に適用した実施の形態を示してい
る。
【００２８】この可変動弁装置は、シリンダヘッド１１
に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられた一
対の吸気弁１２，１２と、シリンダヘッド１１上部のカ
ム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカムシャフ
ト１３と、カムシャフト１３に、圧入等により固設され
た回転カムである２つの偏心カム１５，１５と、カムシ
ャフト１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に
支持された制御軸１６と、制御軸１６に制御カム１７を
介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，
１８と、各吸気弁１２，１２の上端部に設けられた伝達
部材であるバルブリフター１９，１９の上方に配置され
た一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備え
ている。
に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられた一
対の吸気弁１２，１２と、シリンダヘッド１１上部のカ
ム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカムシャフ
ト１３と、カムシャフト１３に、圧入等により固設され
た回転カムである２つの偏心カム１５，１５と、カムシ
ャフト１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に
支持された制御軸１６と、制御軸１６に制御カム１７を
介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，
１８と、各吸気弁１２，１２の上端部に設けられた伝達
部材であるバルブリフター１９，１９の上方に配置され
た一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備え
ている。
【００２９】偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，
１８とは略円環状のリンクアーム２５，２５によって機
械的に連係されている一方、ロッカアーム１８，１８と
揺動カム２０，２０とは略棒状のリンク部材２６，２６
によって機械的に連係されている。すなわち、リンクア
ーム２５は、偏心カム１５の外周に外嵌し、かつ、ピン
２１を介してロッカアーム１８の一端部１８ｂと相対回
転可能に連結されている。また、リンク部材２６は、そ
の一端部２６ａがロッカアーム１８の他端部１８ｃとピ
ン２８を介して相対回転可能に連結されているととも
に、その他端部２６ｂが揺動カム２０とピン２９を介し
て相対回転可能に連結されている。
１８とは略円環状のリンクアーム２５，２５によって機
械的に連係されている一方、ロッカアーム１８，１８と
揺動カム２０，２０とは略棒状のリンク部材２６，２６
によって機械的に連係されている。すなわち、リンクア
ーム２５は、偏心カム１５の外周に外嵌し、かつ、ピン
２１を介してロッカアーム１８の一端部１８ｂと相対回
転可能に連結されている。また、リンク部材２６は、そ
の一端部２６ａがロッカアーム１８の他端部１８ｃとピ
ン２８を介して相対回転可能に連結されているととも
に、その他端部２６ｂが揺動カム２０とピン２９を介し
て相対回転可能に連結されている。
【００３０】なお、上記各ピン２１，２８，２９には、
図２，３に示すように、リンクアーム２５やリンク部材
２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３
１，３２が取り付けられている。
図２，３に示すように、リンクアーム２５やリンク部材
２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３
１，３２が取り付けられている。
【００３１】カムシャフト１３は、機関前後方向に沿っ
て配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従
動スプロケットや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回転力が
伝達される。
て配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従
動スプロケットや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回転力が
伝達される。
【００３２】カム軸受１４は、シリンダヘッド１１の上
端部に設けられてカムシャフト１３の上部を支持するメ
インブラケット１４ａと、メインブラケット１４ａの上
端部に設けられて制御軸１６を回転自在に支持するサブ
ブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４
ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締
め固定されている。
端部に設けられてカムシャフト１３の上部を支持するメ
インブラケット１４ａと、メインブラケット１４ａの上
端部に設けられて制御軸１６を回転自在に支持するサブ
ブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４
ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締
め固定されている。
【００３３】各偏心カム１５は、図４にも示すように、
ほぼリング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、カム本
体１５ａの軸方向外側部分の外周側から一体的に張り出
したフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカムシ
ャフト挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム
本体１５ａの軸心Ｘ（図１）が、そのカムシャフト挿通
孔１５ｃ及びこれを挿通するカムシャフト１３の軸心Ｙ
（図１〜４）から径方向へ所定量だけオフセットしてい
る。また、各偏心カム１５は、バルブリフター１９に干
渉しないように、軸方向外側位置でカムシャフト１３に
カムシャフト挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている
と共に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５
ｄ，１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されてい
る。
ほぼリング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、カム本
体１５ａの軸方向外側部分の外周側から一体的に張り出
したフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカムシ
ャフト挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム
本体１５ａの軸心Ｘ（図１）が、そのカムシャフト挿通
孔１５ｃ及びこれを挿通するカムシャフト１３の軸心Ｙ
（図１〜４）から径方向へ所定量だけオフセットしてい
る。また、各偏心カム１５は、バルブリフター１９に干
渉しないように、軸方向外側位置でカムシャフト１３に
カムシャフト挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている
と共に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５
ｄ，１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されてい
る。
【００３４】制御軸１６は、その一端部に設けられた図
外の電磁アクチュエータによって、所定の回転角度範囲
内で回転駆動され、この電磁アクチュエータは、図外の
コントローラからの制御信号に基づいて駆動制御されて
いる。コントローラは、クランク角センサやエアーフロ
ーメータ，水温センサ等の各種のセンサから検出された
機関の運転条件を示す検出信号に基づいて、現在の機関
運転条件を演算等により算出し、その結果に基づいて電
磁アクチュエータに制御信号を出力している。
外の電磁アクチュエータによって、所定の回転角度範囲
内で回転駆動され、この電磁アクチュエータは、図外の
コントローラからの制御信号に基づいて駆動制御されて
いる。コントローラは、クランク角センサやエアーフロ
ーメータ，水温センサ等の各種のセンサから検出された
機関の運転条件を示す検出信号に基づいて、現在の機関
運転条件を演算等により算出し、その結果に基づいて電
磁アクチュエータに制御信号を出力している。
【００３５】各制御カム１７は、それぞれ円筒状を呈
し、図１に示すように制御軸１６の外周に固定されてお
り、その軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２から所定
距離αだけ偏心している。
し、図１に示すように制御軸１６の外周に固定されてお
り、その軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２から所定
距離αだけ偏心している。
【００３６】各ロッカアーム１８は、図３に示すように
ほぼクランク状に折曲形成され、中央に有する基部１８
ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。各基部
１８ａの外側部から外周側へ一体的に突設された一端部
１８ｂには、ピン２１が圧入するピン孔１８ｄが貫通形
成されている一方、各筒状基部１８ａの各内側部から外
周側へ一体的に突設された他端部１８ｃには、ピン２８
が圧入するピン孔１８ｅが形成されている。
ほぼクランク状に折曲形成され、中央に有する基部１８
ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。各基部
１８ａの外側部から外周側へ一体的に突設された一端部
１８ｂには、ピン２１が圧入するピン孔１８ｄが貫通形
成されている一方、各筒状基部１８ａの各内側部から外
周側へ一体的に突設された他端部１８ｃには、ピン２８
が圧入するピン孔１８ｅが形成されている。
【００３７】リンクアーム２５は、比較的大径な円環状
の基部２５ａと、基部２５ａから外周側へ一体的に突設
された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置に
は、偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面１５ｄに回
転自在に嵌合する嵌合孔２５ｃが形成されている一方、
突出端２５ｂには、ピン２１が回転自在に挿通するピン
孔２５ｄが貫通形成されている。
の基部２５ａと、基部２５ａから外周側へ一体的に突設
された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置に
は、偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面１５ｄに回
転自在に嵌合する嵌合孔２５ｃが形成されている一方、
突出端２５ｂには、ピン２１が回転自在に挿通するピン
孔２５ｄが貫通形成されている。
【００３８】また、リンク部材２６は、図１にも示すよ
うに、滑らかに湾曲するアーム状に形成され、その一端
部２６ａにはピン２８が回転自在に挿通するピン挿通孔
２６ｃが貫通形成されているとともに、他端部２６ｂに
はピン２９が挿通するピン挿通孔２６ｄが貫通形成され
ている。
うに、滑らかに湾曲するアーム状に形成され、その一端
部２６ａにはピン２８が回転自在に挿通するピン挿通孔
２６ｃが貫通形成されているとともに、他端部２６ｂに
はピン２９が挿通するピン挿通孔２６ｄが貫通形成され
ている。
【００３９】揺動カム２０は、ほぼ円環状の基部２２
と、この基部２２から外周側へ一体的に凸状に張り出し
たカムノーズ２３とを有し、基部２２に貫通形成された
支持孔２２ａを挿通するカムシャフト１３によって回転
自在に支持されている。また、カムノーズ２３にはピン
２９が挿通するピン孔２３ａが貫通形成されている。
と、この基部２２から外周側へ一体的に凸状に張り出し
たカムノーズ２３とを有し、基部２２に貫通形成された
支持孔２２ａを挿通するカムシャフト１３によって回転
自在に支持されている。また、カムノーズ２３にはピン
２９が挿通するピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００４０】バルブリフター１９の上面１９ａに対向す
る揺動カム２０の下面２４は、反円弧状の基部２２外周
面からなる同一径方向長さの基円面２４ａと、この基円
面２４ａから径方向長さが長くなるように、基円面２４
ａからカムノーズ２３の頂部に向かって円弧状に滑らか
に延びるカム面２４ｂとを有している。そして、基円面
２４ａがバルブリフター１９上面１９ａに最も近接する
所定角度範囲θ１がベースサークル区間となり、カム面
２４ｂのベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２
がいわゆるランプ区間となり、さらにカム面２４ｂのラ
ンプ区間θ２からカムノーズ２３頂部側へ延びる所定角
度範囲θ３がリフト区間となるように設定されている。
る揺動カム２０の下面２４は、反円弧状の基部２２外周
面からなる同一径方向長さの基円面２４ａと、この基円
面２４ａから径方向長さが長くなるように、基円面２４
ａからカムノーズ２３の頂部に向かって円弧状に滑らか
に延びるカム面２４ｂとを有している。そして、基円面
２４ａがバルブリフター１９上面１９ａに最も近接する
所定角度範囲θ１がベースサークル区間となり、カム面
２４ｂのベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２
がいわゆるランプ区間となり、さらにカム面２４ｂのラ
ンプ区間θ２からカムノーズ２３頂部側へ延びる所定角
度範囲θ３がリフト区間となるように設定されている。
【００４１】以上のような構成により、カムシャフト１
３が軸周りに回転すると、リンクアーム２５，ロッカア
ーム１８，及びリンク部材２６等からなる伝達機構を介
して揺動カム２０が所定範囲内で揺動し、吸気弁１２に
対する揺動カム２０のカムリフト量が変化する。そし
て、揺動カム２０のカム面２４ｂがバルブリフター上面
１９ａを押圧することにより、吸気弁１２が図外のバル
ブスプリングの反力に抗してリフト方向に沿って昇降
し、開閉作動する。
３が軸周りに回転すると、リンクアーム２５，ロッカア
ーム１８，及びリンク部材２６等からなる伝達機構を介
して揺動カム２０が所定範囲内で揺動し、吸気弁１２に
対する揺動カム２０のカムリフト量が変化する。そし
て、揺動カム２０のカム面２４ｂがバルブリフター上面
１９ａを押圧することにより、吸気弁１２が図外のバル
ブスプリングの反力に抗してリフト方向に沿って昇降
し、開閉作動する。
【００４２】また、電磁アクチュエータによって制御軸
１６を軸周りに適宜に回転することで、伝達機構のディ
メンジョンが変化し、揺動カム２０のカムリフト特性が
可変制御される。
１６を軸周りに適宜に回転することで、伝達機構のディ
メンジョンが変化し、揺動カム２０のカムリフト特性が
可変制御される。
【００４３】図５は、制御軸１６が最も反時計方向に回
転移動されている状態で、例えば機関高速高負荷時のよ
うな最大リフト状態を示す透視図である。また図６は、
制御軸１６が最も時計方向に回転移動された状態で、例
えば機関低速低負荷時のような最小リフト状態を示す透
視図である。なお、図５，６において、（Ａ）はカムシ
ャフト１３が初期回転位置にある状態を、また（Ｂ）は
カムシャフト１３が初期回転位置から１８０度回転した
状態を示している。
転移動されている状態で、例えば機関高速高負荷時のよ
うな最大リフト状態を示す透視図である。また図６は、
制御軸１６が最も時計方向に回転移動された状態で、例
えば機関低速低負荷時のような最小リフト状態を示す透
視図である。なお、図５，６において、（Ａ）はカムシ
ャフト１３が初期回転位置にある状態を、また（Ｂ）は
カムシャフト１３が初期回転位置から１８０度回転した
状態を示している。
【００４４】例えば図５（Ａ）に示すようにカムシャフ
ト１３が初期回転位置にある状態では、揺動カム２０
は、その基円面２４ａが対向するバルブリフター１９の
上面１９ａに最も近接した姿勢となっている。このよう
に、ベースサークル区間θ１内の基円面２４ａがバルブ
リフター上面１９ａと対向している状態では、基円面２
４ａとバルブリフター上面１９ａとの間に、吸気弁１２
の膨張等を考慮して、所定のバルブクリアランスＶcl
（図８）が設定されている（図５（Ａ）では当接してい
るように見えるが、実際には離れている）。したがっ
て、吸気弁１２は、図外のバルブスプリングにより最も
上方位置に保持され、閉弁状態にある。
ト１３が初期回転位置にある状態では、揺動カム２０
は、その基円面２４ａが対向するバルブリフター１９の
上面１９ａに最も近接した姿勢となっている。このよう
に、ベースサークル区間θ１内の基円面２４ａがバルブ
リフター上面１９ａと対向している状態では、基円面２
４ａとバルブリフター上面１９ａとの間に、吸気弁１２
の膨張等を考慮して、所定のバルブクリアランスＶcl
（図８）が設定されている（図５（Ａ）では当接してい
るように見えるが、実際には離れている）。したがっ
て、吸気弁１２は、図外のバルブスプリングにより最も
上方位置に保持され、閉弁状態にある。
【００４５】この状態からカムシャフト１３が回転する
と、偏心カム１５の相対位置変化に伴って、この偏心カ
ム１５に外嵌するリンクアーム２５がピン２１を介して
ロッカアーム１８の一端部１８ｂを押し上げる。つま
り、偏心カム１５の偏心回転運動が往復運動に変換され
てロッカアーム１８に伝達される。これによりロッカア
ーム１８が制御軸１６を軸心として反時計方向に揺動
し、このロッカアーム１８の他端部１８ｃにピン２８，
リンク部材２６及びピン２９を介して連結された揺動カ
ム２０が、所定回転範囲内でカムシャフト１３周りを反
時計方向に揺動する（図５（Ｂ）参照）。
と、偏心カム１５の相対位置変化に伴って、この偏心カ
ム１５に外嵌するリンクアーム２５がピン２１を介して
ロッカアーム１８の一端部１８ｂを押し上げる。つま
り、偏心カム１５の偏心回転運動が往復運動に変換され
てロッカアーム１８に伝達される。これによりロッカア
ーム１８が制御軸１６を軸心として反時計方向に揺動
し、このロッカアーム１８の他端部１８ｃにピン２８，
リンク部材２６及びピン２９を介して連結された揺動カ
ム２０が、所定回転範囲内でカムシャフト１３周りを反
時計方向に揺動する（図５（Ｂ）参照）。
【００４６】この揺動動作に対応して、バルブリフター
上面１９ａに対向する揺動カム２０の下面２４位置が、
相対的にカムノーズ２３頂部側（ランプ区間θ２及びリ
フト区間θ３側）へとシフトする。この結果、揺動カム
２０のカム面２４ｂがバルブリフター上面１９ａに当
接，係合して吸気弁１２を図において下方へ押圧し、吸
気弁１２がリフト方向に沿って開弁作動する。
上面１９ａに対向する揺動カム２０の下面２４位置が、
相対的にカムノーズ２３頂部側（ランプ区間θ２及びリ
フト区間θ３側）へとシフトする。この結果、揺動カム
２０のカム面２４ｂがバルブリフター上面１９ａに当
接，係合して吸気弁１２を図において下方へ押圧し、吸
気弁１２がリフト方向に沿って開弁作動する。
【００４７】図５（Ｂ）はカムシャフト１３が初期回転
位置から１８０度回転した状態を示しており、この状態
から更にカムシャフト１３が回転すると、偏心カム１５
の位置に応じて、今度はロッカアーム１８及び揺動カム
２０が反対方向すなわち時計周りの方向に揺動する。こ
の結果、バルブリフター１９の上面１９ａに対向，当接
する下面２４の位置がカム面２４ｂ側から基円面２４ａ
側へとシフトし、これに伴って吸気弁１２が上昇する。
そして、カムシャフト１３が３６０度回転して初期回転
位置に戻されたとき、再び図５（Ａ）に示す状態とな
る。
位置から１８０度回転した状態を示しており、この状態
から更にカムシャフト１３が回転すると、偏心カム１５
の位置に応じて、今度はロッカアーム１８及び揺動カム
２０が反対方向すなわち時計周りの方向に揺動する。こ
の結果、バルブリフター１９の上面１９ａに対向，当接
する下面２４の位置がカム面２４ｂ側から基円面２４ａ
側へとシフトし、これに伴って吸気弁１２が上昇する。
そして、カムシャフト１３が３６０度回転して初期回転
位置に戻されたとき、再び図５（Ａ）に示す状態とな
る。
【００４８】このように、カムシャフト１３の回転に応
じて揺動カム２０が所定の回転範囲内を揺動して、吸気
弁１２に対するカムリフト量が変化し、このカムリフト
量に応じて吸気弁１２のバルブリフト量が変化する。
じて揺動カム２０が所定の回転範囲内を揺動して、吸気
弁１２に対するカムリフト量が変化し、このカムリフト
量に応じて吸気弁１２のバルブリフト量が変化する。
【００４９】ここで、揺動カム２０のカムリフト量と
は、図５（Ａ）に示すように揺動カム２０の基円面２４
ａがバルブリフター上面１９ａに最も近接している状態
での基円面２４ａのリフト方向位置を基準位置とし、こ
の基準位置からバルブリフター上面１９ａへ対向する揺
動カム下面２４までのリフト方向距離で表される。例え
ば図５（Ｂ）に示す状態では、基準位置からバルブリフ
ター上面１９ａに当接するカム面２４ｂまでのリフト方
向長さがカムリフト量となる。一方、バルブリフト量と
は、図５（Ａ）に示す閉弁状態を基準位置とし、この基
準位置からのストローク量で表される。
は、図５（Ａ）に示すように揺動カム２０の基円面２４
ａがバルブリフター上面１９ａに最も近接している状態
での基円面２４ａのリフト方向位置を基準位置とし、こ
の基準位置からバルブリフター上面１９ａへ対向する揺
動カム下面２４までのリフト方向距離で表される。例え
ば図５（Ｂ）に示す状態では、基準位置からバルブリフ
ター上面１９ａに当接するカム面２４ｂまでのリフト方
向長さがカムリフト量となる。一方、バルブリフト量と
は、図５（Ａ）に示す閉弁状態を基準位置とし、この基
準位置からのストローク量で表される。
【００５０】ところで、例えば図５（Ａ）に示す状態か
ら制御軸１６を時計方向に回転駆動すると、制御カム１
７の軸心Ｐ１が時計方向に回転変位し、制御カム１７の
肉厚部１７ａがカムシャフト１３から離れるように上方
向へ移動する。このため、ロッカアーム１８の一端部１
８ｂに連結するリンクアーム２５の突出端２５ｂが押し
下げられるとともに、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ
に連結するリンク部材２６が押し上げられる形となり、
図６（Ａ）に示すように、揺動カム２０が時計方向に相
対回転した状態となる。
ら制御軸１６を時計方向に回転駆動すると、制御カム１
７の軸心Ｐ１が時計方向に回転変位し、制御カム１７の
肉厚部１７ａがカムシャフト１３から離れるように上方
向へ移動する。このため、ロッカアーム１８の一端部１
８ｂに連結するリンクアーム２５の突出端２５ｂが押し
下げられるとともに、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ
に連結するリンク部材２６が押し上げられる形となり、
図６（Ａ）に示すように、揺動カム２０が時計方向に相
対回転した状態となる。
【００５１】従って、図６（Ａ），（Ｂ）に示すような
最小リフト状態においては、カムシャフト１３の回転に
応じて揺動カム２０が上述した図５の場合と同じように
所定の回転範囲内で揺動するものの、バルブリフター上
面１９ａに対向，係合する揺動カム２０の下面２４の位
置が基円面２４ａ側へとシフトしているから、揺動カム
２０のカムリフト量及びリフト範囲は小さくなる。
最小リフト状態においては、カムシャフト１３の回転に
応じて揺動カム２０が上述した図５の場合と同じように
所定の回転範囲内で揺動するものの、バルブリフター上
面１９ａに対向，係合する揺動カム２０の下面２４の位
置が基円面２４ａ側へとシフトしているから、揺動カム
２０のカムリフト量及びリフト範囲は小さくなる。
【００５２】なお、図６（Ａ）に示す状態から制御軸１
６を反時計方向に回転駆動すると、揺動カム２０が反時
計方向に回転し、図５（Ａ）に示す状態へと戻される。
６を反時計方向に回転駆動すると、揺動カム２０が反時
計方向に回転し、図５（Ａ）に示す状態へと戻される。
【００５３】図７は、揺動カム２０の回転角度とカムリ
フト量との関係を示す特性図で、図８はカムシャフト１
３の回転角度とカムリフト量との関係を示す特性図であ
る。なお、バルブリフト量は、カム面２４ｂがバルブリ
フター上面１９ａに当接した状態ではカムリフト量と比
例するから、図８に示すように、実質的にカムリフト量
からバルブクリアランスＶclを引いた値で表される。
フト量との関係を示す特性図で、図８はカムシャフト１
３の回転角度とカムリフト量との関係を示す特性図であ
る。なお、バルブリフト量は、カム面２４ｂがバルブリ
フター上面１９ａに当接した状態ではカムリフト量と比
例するから、図８に示すように、実質的にカムリフト量
からバルブクリアランスＶclを引いた値で表される。
【００５４】図５に示す高速高負荷域の最大リフト状態
では、揺動カム２０は図７の揺動範囲Ｓ１内を揺動し、
そのカムリフト特性は図８の曲線（イ）となる。このと
き、カムリフト量及びバルブリフト量が最も大きく、か
つ各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅
くなっており、この結果、吸気弁充填効率が向上し、十
分な出力が確保できる。なお、最大リフト状態における
揺動カム２０の初期角度Ｋ１min（図７）は、例えばカ
ムシャフト１３の角度に対する開弁期間等を考慮して設
定される。
では、揺動カム２０は図７の揺動範囲Ｓ１内を揺動し、
そのカムリフト特性は図８の曲線（イ）となる。このと
き、カムリフト量及びバルブリフト量が最も大きく、か
つ各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅
くなっており、この結果、吸気弁充填効率が向上し、十
分な出力が確保できる。なお、最大リフト状態における
揺動カム２０の初期角度Ｋ１min（図７）は、例えばカ
ムシャフト１３の角度に対する開弁期間等を考慮して設
定される。
【００５５】この状態から制御軸１６を時計方向に回動
すると、図７に示すように揺動カム２０の揺動範囲Ｓ１
がベースサークル区間θ１側へと移行し、図８に示すよ
うに、そのバルブリフト量が徐々に小さくなるととも
に、弁開閉期間が徐々に短くなる。そして、図６に示す
最小リフト状態においては、揺動カム２０が図７の揺動
範囲Ｓ２内を揺動し、図８の曲線（ロ）で示すカムリフ
ト特性となる。
すると、図７に示すように揺動カム２０の揺動範囲Ｓ１
がベースサークル区間θ１側へと移行し、図８に示すよ
うに、そのバルブリフト量が徐々に小さくなるととも
に、弁開閉期間が徐々に短くなる。そして、図６に示す
最小リフト状態においては、揺動カム２０が図７の揺動
範囲Ｓ２内を揺動し、図８の曲線（ロ）で示すカムリフ
ト特性となる。
【００５６】ここで本実施形態では、最小リフト状態に
おける揺動カム２０の最大カムリフト量Ｌc（図８）
が、０より大きく、かつ、バルブクリアランスＶclより
小さく設定されている。この結果、最小リフト状態で
は、揺動する揺動カム２０がバルブクリアランスＶclの
範囲内で昇降するものの、吸気弁１２は弁停止（閉弁）
状態に保持され、上述したような燃費向上効果を得るこ
とができる。
おける揺動カム２０の最大カムリフト量Ｌc（図８）
が、０より大きく、かつ、バルブクリアランスＶclより
小さく設定されている。この結果、最小リフト状態で
は、揺動する揺動カム２０がバルブクリアランスＶclの
範囲内で昇降するものの、吸気弁１２は弁停止（閉弁）
状態に保持され、上述したような燃費向上効果を得るこ
とができる。
【００５７】ところで、仮に最小リフト状態における揺
動カム２０の揺動範囲を、図７のＳ３に示すように、ラ
ンプ区間θ２の境目からベースサークル区間θ１内に設
定した場合、揺動カム２０の全回転範囲がθt′分だけ
大きくなり、伝達機構のディメンジョン変化も大きくな
る。特にランプ区間θ２ではカムリフト特性の傾斜が緩
やかであるから、θt′はかなり大きな値になる。この
結果、揺動カム２０が図７の回転位置Ｋ３minにある状
態では、図９（Ａ）に示すように、揺動カム２０、リン
ク部材２６及びロッカアーム１８が大きく上方へ跳ね上
がった状態となり、高さ方向寸法が大きくなるから、機
関への搭載性が悪化する。また、カムノーズ２３とロッ
カアーム１８との干渉（図の斜線を施した領域Ｒ）を回
避する必要があり、レイアウト上の自由度が制限され
る。なお、図９では干渉を回避するためにロッカアーム
１８の一部を切り欠いているが、その分製造工数が増加
してしまう。
動カム２０の揺動範囲を、図７のＳ３に示すように、ラ
ンプ区間θ２の境目からベースサークル区間θ１内に設
定した場合、揺動カム２０の全回転範囲がθt′分だけ
大きくなり、伝達機構のディメンジョン変化も大きくな
る。特にランプ区間θ２ではカムリフト特性の傾斜が緩
やかであるから、θt′はかなり大きな値になる。この
結果、揺動カム２０が図７の回転位置Ｋ３minにある状
態では、図９（Ａ）に示すように、揺動カム２０、リン
ク部材２６及びロッカアーム１８が大きく上方へ跳ね上
がった状態となり、高さ方向寸法が大きくなるから、機
関への搭載性が悪化する。また、カムノーズ２３とロッ
カアーム１８との干渉（図の斜線を施した領域Ｒ）を回
避する必要があり、レイアウト上の自由度が制限され
る。なお、図９では干渉を回避するためにロッカアーム
１８の一部を切り欠いているが、その分製造工数が増加
してしまう。
【００５８】これに対し、本実施形態のように、揺動カ
ムの最大カムリフト量Ｌcが、０より大きく、且つバル
ブクリアランスＶclより小さく設定されていると、揺動
カム２０の回転範囲Ｓ２がランプ区間θ２をオーバーラ
ップする形となり、オーバーラップしている範囲θt′
の分、Ｓ１からＳ２に切り換える際における揺動カム２
０の相対回転角度θtを小さく抑えることができる。つ
まり、揺動カム２０の全回転範囲がθt′分だけ小さく
なり、図６（Ａ）に示すように、揺動カム２０、リンク
部材２６及びロッカアーム１８の跳ね上がりが有効に減
少されるから、装置全体の高さ方向寸法が小さくなり、
装置全体が有効にコンパクト化される。この結果、機関
への搭載性が向上するとともに、レイアウトの自由度が
大きくなり、例えば図９に示すようにカムノーズ２３と
ロッカアーム１８とが干渉する虞はない。
ムの最大カムリフト量Ｌcが、０より大きく、且つバル
ブクリアランスＶclより小さく設定されていると、揺動
カム２０の回転範囲Ｓ２がランプ区間θ２をオーバーラ
ップする形となり、オーバーラップしている範囲θt′
の分、Ｓ１からＳ２に切り換える際における揺動カム２
０の相対回転角度θtを小さく抑えることができる。つ
まり、揺動カム２０の全回転範囲がθt′分だけ小さく
なり、図６（Ａ）に示すように、揺動カム２０、リンク
部材２６及びロッカアーム１８の跳ね上がりが有効に減
少されるから、装置全体の高さ方向寸法が小さくなり、
装置全体が有効にコンパクト化される。この結果、機関
への搭載性が向上するとともに、レイアウトの自由度が
大きくなり、例えば図９に示すようにカムノーズ２３と
ロッカアーム１８とが干渉する虞はない。
【００５９】ところで、一般的に、揺動カム２０とバル
ブリフター１９との間の潤滑特性は良くない。この理由
としては、揺動カム２０とバルブリフター１９は相対的
に揺動する機構となっているが、図５（Ｂ），図６
（Ｂ）に示すように、両者の相対運動が無くなるとき、
オイルのくさび膜効果が得られなくなり、この状態が、
荷重の大きな最大リフト位置と一致しているからであ
る。
ブリフター１９との間の潤滑特性は良くない。この理由
としては、揺動カム２０とバルブリフター１９は相対的
に揺動する機構となっているが、図５（Ｂ），図６
（Ｂ）に示すように、両者の相対運動が無くなるとき、
オイルのくさび膜効果が得られなくなり、この状態が、
荷重の大きな最大リフト位置と一致しているからであ
る。
【００６０】本実施形態によれば、図１０に示すよう
に、閉弁状態に維持される最小リフト状態において、揺
動カム２０が、所定量Ｌcのリフト動作を伴ってバルブ
リフター上面１９ａに対して揺動するから、そのポンピ
ング作用により、揺動カム下面２４とバルブリフター上
面１９ａとの間に潤滑油が効果的に導かれ、この部分の
潤滑性能の悪化を有効に改善できる。
に、閉弁状態に維持される最小リフト状態において、揺
動カム２０が、所定量Ｌcのリフト動作を伴ってバルブ
リフター上面１９ａに対して揺動するから、そのポンピ
ング作用により、揺動カム下面２４とバルブリフター上
面１９ａとの間に潤滑油が効果的に導かれ、この部分の
潤滑性能の悪化を有効に改善できる。
【００６１】加えて本実施形態では、吸気弁１２のバル
ブタイミング及びバルブリフト量を弁停止状態を含めて
可変制御できることは勿論のこと、偏心カム１５と揺動
カム２０とをカムシャフト１３に同軸上に設けたため、
機関へ搭載する際の幅方向の配置スペースを有効に小さ
くすることができると共に、ロッカアーム１８も機関幅
方向へ延設する必要がなくなるため、装置全体のコンパ
クト化が図れる。この結果、機関への搭載性がさらに向
上する。
ブタイミング及びバルブリフト量を弁停止状態を含めて
可変制御できることは勿論のこと、偏心カム１５と揺動
カム２０とをカムシャフト１３に同軸上に設けたため、
機関へ搭載する際の幅方向の配置スペースを有効に小さ
くすることができると共に、ロッカアーム１８も機関幅
方向へ延設する必要がなくなるため、装置全体のコンパ
クト化が図れる。この結果、機関への搭載性がさらに向
上する。
【００６２】しかも、揺動カム２０を偏心カム１５とと
もにカムシャフト１３と同一軸線上に配置したため、揺
動カム２０を別途支持する支軸等の部品が不要になり、
部品点数の低減が図れると共に、カムシャフト１３と揺
動カム２０との軸心ずれが生じないため、バルブタイミ
ングの制御精度を効果的に向上することができる。
もにカムシャフト１３と同一軸線上に配置したため、揺
動カム２０を別途支持する支軸等の部品が不要になり、
部品点数の低減が図れると共に、カムシャフト１３と揺
動カム２０との軸心ずれが生じないため、バルブタイミ
ングの制御精度を効果的に向上することができる。
【００６３】また、円環状の偏心カム１５は、その全体
がリンクアーム２５に回転自在に嵌合して連結されてい
るため、リンクアーム２５との面圧を効果的に低減でき
る。したがって、両者間の摩耗の発生が抑制できると共
に、潤滑も行い易い。
がリンクアーム２５に回転自在に嵌合して連結されてい
るため、リンクアーム２５との面圧を効果的に低減でき
る。したがって、両者間の摩耗の発生が抑制できると共
に、潤滑も行い易い。
【００６４】さらに、上記面圧の低下に伴い偏心カム１
５の材料選択の自由度が向上し、加工と材料の低廉化が
図られる。
５の材料選択の自由度が向上し、加工と材料の低廉化が
図られる。
【００６５】ところで、上記実施形態では詳述していな
いが、図１１（ａ）に示すように、バルブクリアランス
は、例えば工場等では所定の規定値（Ｖcl0）に設定さ
れるが、実際には所定の設定誤差±Δ１の範囲でばらつ
きがある。このようなばらつきを想定して、好ましくは
最小リフト状態における最大カムリフト量は、０より大
きく、かつ、予め設定されたバルブクリアランスＶcl0
から設定誤差分Δ１を引いた値に設定される。つまり、
揺動カム２０とバルブリフター１９との間隙Δ（図８）
の最小値Δｍｉｎは、Ｖcl0−Δ１−Ｌcとなり、これが
０より大きく設定される。この結果、仮に設定誤差があ
っても最小リフト状態での弁停止（閉弁）状態を確実に
維持できる。
いが、図１１（ａ）に示すように、バルブクリアランス
は、例えば工場等では所定の規定値（Ｖcl0）に設定さ
れるが、実際には所定の設定誤差±Δ１の範囲でばらつ
きがある。このようなばらつきを想定して、好ましくは
最小リフト状態における最大カムリフト量は、０より大
きく、かつ、予め設定されたバルブクリアランスＶcl0
から設定誤差分Δ１を引いた値に設定される。つまり、
揺動カム２０とバルブリフター１９との間隙Δ（図８）
の最小値Δｍｉｎは、Ｖcl0−Δ１−Ｌcとなり、これが
０より大きく設定される。この結果、仮に設定誤差があ
っても最小リフト状態での弁停止（閉弁）状態を確実に
維持できる。
【００６６】また、図１１（ｂ）に示すように、実際の
バルブクリアランスは、機関の運転条件に応じて変化す
ることがある。例えば暖機運転中では、吸気弁１２が燃
焼熱によって急激に暖められて膨張する一方、伝達機構
等の他部位は冷えたままであるから、実際のバルブクリ
アランスは例えばΔｔだけ短くなる。このような場合を
想定し、好ましくは最小リフト状態における最大カムリ
フト量Ｌcは、０より大きく、かつ予め設定されたバル
ブクリアランスＶcl0から設定誤差分Δ１及び変位分Δ
ｔを差し引いた値に設定される。つまり、予想される最
小の間隙Δｍｉｎ＝Ｖcl0−Δ１−Δｔ−Ｌcが０より大
きく設定される。この結果、バルブクリアランスに設定
誤差の範囲でばらつきがあったり、運転条件に応じて実
際のバルブクリアランスが変化した場合であっても、最
小リフト状態における弁停止作動を確実に保証できる。
バルブクリアランスは、機関の運転条件に応じて変化す
ることがある。例えば暖機運転中では、吸気弁１２が燃
焼熱によって急激に暖められて膨張する一方、伝達機構
等の他部位は冷えたままであるから、実際のバルブクリ
アランスは例えばΔｔだけ短くなる。このような場合を
想定し、好ましくは最小リフト状態における最大カムリ
フト量Ｌcは、０より大きく、かつ予め設定されたバル
ブクリアランスＶcl0から設定誤差分Δ１及び変位分Δ
ｔを差し引いた値に設定される。つまり、予想される最
小の間隙Δｍｉｎ＝Ｖcl0−Δ１−Δｔ−Ｌcが０より大
きく設定される。この結果、バルブクリアランスに設定
誤差の範囲でばらつきがあったり、運転条件に応じて実
際のバルブクリアランスが変化した場合であっても、最
小リフト状態における弁停止作動を確実に保証できる。
【００６７】さらに、上記暖機運転中のような運転条件
では、コントローラ及び電磁アクチュエータによって制
御軸１６の回転位置を制御して、弁停止を伴う最小リフ
ト状態とならないようにしてもよい。この場合でも、弁
停止の誤作動を確実に防止することができる。
では、コントローラ及び電磁アクチュエータによって制
御軸１６の回転位置を制御して、弁停止を伴う最小リフ
ト状態とならないようにしてもよい。この場合でも、弁
停止の誤作動を確実に防止することができる。
【００６８】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、例えば排気弁側にも同じように適用
することができる。
れるものではなく、例えば排気弁側にも同じように適用
することができる。
【図１】本発明に係わる可変動弁装置を内燃機関に適用
した実施形態を示す図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
した実施形態を示す図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図２】図１の内燃機関の側面図。
【図３】図１の内燃機関の上面図。
【図４】図１の偏心カムを単体で示す斜視図。
【図５】最大リフト状態を示す図１の透視対応図。
【図６】最小リフト状態を示す図１の透視対応図。
【図７】揺動カムの回転角度とカムリフト量との関係を
示す特性図。
示す特性図。
【図８】カムシャフトの回転角度とカムリフト量との関
係を示す特性図。
係を示す特性図。
【図９】揺動カムが図７の揺動範囲Ｓ３を揺動する状態
を示す図１の透視対応図。
を示す図１の透視対応図。
【図１０】最小リフト状態における揺動カムとバルブリ
フターとを拡大して示す断面図。
フターとを拡大して示す断面図。
【図１１】最小リフト状態における最大カムリフト量と
バルブクリアランスとの関係を示す特性図。
バルブクリアランスとの関係を示す特性図。
【図１２】従来の動弁装置を示す断面図。
１２…吸気弁 １３…カムシャフト １５…偏心カム（回転カム） １６…制御軸 １７…制御カム １８…ロッカアーム １９…バルブリフター ２０…揺動カム ２５…リンクアーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹村 信一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 機関のクランク軸によって回転駆動し、
外周に回転カムが固定されたカムシャフトと、 伝達機構によって上記回転カムと機械的に連係され、回
転カムの回転に応じて所定回転範囲内で軸周りに揺動
し、吸排気弁に係合してこの吸排気弁を開閉作動させる
揺動カムと、 上記揺動カムの吸排気弁に対するカムリフト量を可変制
御する制御手段と、を備え、 吸排気弁と、これに対向する所定回転区間にある揺動カ
ムとの間には所定のバルブクリアランスが設定されてお
り、 かつ、上記制御手段によって揺動カムのカムリフト量が
最小となるように制御された最小リフト状態では、上記
所定範囲内で揺動する揺動カムの最大カムリフト量が、
０より大きく、かつバルブクリアランスより小さく設定
されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項２】 さらに、上記最小リフト状態における最
大カムリフト量が、バルブクリアランスからバルブクリ
アランスの設定誤差分を引いた値よりも小さく設定され
ていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可
変動弁装置。 - 【請求項３】 さらに、上記最小リフト状態における最
大カムリフト量が、バルブクリアランスからバルブクリ
アランスの設定誤差分及び運転条件に応じたバルブクリ
アランス変化分を引いた値よりも小さく設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁
装置。 - 【請求項４】 所定の運転条件では、制御手段により最
小リフト状態とならないように制御されることを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の可
変動弁装置。 - 【請求項５】 機関のクランク軸によって回転駆動し、
外周に回転カムが固定されたカムシャフトと、 このカムシャフトにほぼ平行に配設された制御軸に制御
カムを介して揺動自在に軸支され、一端部に連係した回
転カムの回転により揺動するロッカアームと、 ロッカアームの他端部に連係して吸排気弁を開閉作動さ
せる揺動カムと、 制御軸を所定角度範囲で回転させるアクチュエータと、 このアクチュエータを機関運転条件に応じて駆動制御す
る制御手段とを備えた内燃機関の可変動弁装置であっ
て、 カムシャフトに固定される回転カムを、軸心がカムシャ
フトの軸心からオフセットしたほぼリング状の偏心カム
とすると共に、揺動カムを、カムシャフトに偏心カムと
同軸上に揺動自在に設け、かつ、偏心カムとロッカアー
ムの一端部とをリンクアームを介して回転自在に連係
し、このリンクアームの基部に有する嵌合孔を偏心カム
の外周面に回転自在に嵌合して、偏心カムの偏心回転運
動を往復運動に変換してロッカアームに伝達するように
したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30512097A JP3893202B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 内燃機関の可変動弁装置 |
| US09/179,420 US6029618A (en) | 1997-11-07 | 1998-10-27 | Variable valve actuation apparatus |
| DE19851045A DE19851045B4 (de) | 1997-11-07 | 1998-11-05 | Variable Ventilbetätigungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30512097A JP3893202B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 内燃機関の可変動弁装置 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006287371A Division JP4177866B2 (ja) | 2006-10-23 | 2006-10-23 | 内燃機関の可変動弁装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11141321A true JPH11141321A (ja) | 1999-05-25 |
| JP3893202B2 JP3893202B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=17941352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30512097A Expired - Fee Related JP3893202B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 内燃機関の可変動弁装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3893202B2 (ja) |
| DE (1) | DE19851045B4 (ja) |
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| US6390041B2 (en) | 1999-12-21 | 2002-05-21 | Unisia Jecs Corporation | Variable-valve-actuation apparatus for internal combustion engine |
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| JP3958503B2 (ja) | 2000-07-21 | 2007-08-15 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関の可変動弁装置 |
| JP3807274B2 (ja) * | 2001-01-31 | 2006-08-09 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の動弁装置 |
| JP3933404B2 (ja) | 2001-02-28 | 2007-06-20 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関の可変動弁装置 |
| JP4373028B2 (ja) | 2001-05-09 | 2009-11-25 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の可変動弁装置及びその制御方法 |
| GR20010100295A (el) | 2001-06-18 | 2003-02-27 | Εμμανουηλ Παττακος | Μεταβλητο συστημα βαλβιδων |
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| US10920679B2 (en) | 2015-12-11 | 2021-02-16 | Hyundai Motor Company | Method for controlling of valve timing of continuous variable valve duration engine |
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- 1998-10-27 US US09/179,420 patent/US6029618A/en not_active Expired - Lifetime
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