JP2000073710A - ３次元カム用揺動フォロワ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関に用いられる３次元カム用揺動フォ
ロワ機構を、研削加工工程を短縮できて生産性の高いも
のとする。 【解決手段】 カムフォロア２５においてトイシにて研
削しなくてはならない面は、カム摺動面２５ａと揺動用
摺動面２５ｂである。この内、揺動用摺動面２５ｂは２
つのテーパ面のみにて形成されている。このため、最大
でもカム摺動面２５ａでの研削が１工程、および拡大部
２５ｃで分かれた左右の揺動用摺動面２５ｂでの研削が
各１工程なされるので、合計で３工程で研削が完了す
る。したがって、従来のカムフォロアの研削工程が６工
程必要であったものが半減する。また、ガイド溝２４ａ
についても、最大でも拡大溝２４ｂで分かれた左右のガ
イド溝２４ａでの研削が２工程で完了する。したがっ
て、従来のガイド溝の研削工程が５工程必要であったも
のが半減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の回転に
応じた３次元カムのカム面の位置変化をバルブリフタに
伝達する３次元カム用揺動フォロワ機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の吸気バルブあるいは排
気バルブの開閉弁タイミングを内燃機関の運転状態に応
じて可変とする可変バルブタイミング機構が知られてい
る。この可変バルブタイミング機構の一種として、図１
８に示すごとく回転軸方向に移動可能な３次元カム４０
２を用いてバルブのリフト量を可変とすることで開閉弁
タイミングを調整するもの（特開平１０−１９６３３３
号公報等）が知られている。

【０００３】このような３次元カム４０２を用いた可変
バルブタイミング機構では、カム面４０２ａの傾斜角度
が回転に応じて変化するので、図１９の分解斜視図に示
すごとく、バルブリフタ４０４の頂面４０４ａに３次元
カム４０２の回転方向に平行に伸びるガイド溝４０５を
形成して、このガイド溝４０５内に、カム面４０２ａの
傾斜角度の変化に応じて揺動可能な半円柱状の揺動フォ
ロワ４０６を、その揺動用摺動面４０６ａにて接触する
ように配置し、３次元カム４０２とバルブリフタ４０４
との十分な接触状態を維持して耐久性を向上させてい
た。

【０００４】また、このような構成においては、３次元
カム４０２のカム面４０２ａは、揺動フォロワ４０６の
カム摺動面４０６ｂに対して、揺動フォロワ４０６の揺
動軸方向（図示矢印Ｚ方向）に摺動する。このため、図
示したごとく、揺動フォロワ４０６の中央部には拡大部
４０６ｃが形成されるとともに、ガイド溝４０５内にも
拡大溝４０５ａが形成され、拡大部４０６ｃが拡大溝４
０５ａに挿入される。このことにより、拡大部４０６ｃ
と拡大溝４０５ａとの各スラスト面４０６ｄ，４０５ｂ
が当接し、揺動フォロワ４０６が揺動軸方向へ移動する
ことを規制している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで用いられる揺動
フォロワ４０６は、図２０（Ａ）の平面図、（Ｂ）の正
面図、（Ｃ）の左側面図および（Ｄ）の底面図に示すご
とく、面取り部分を除いては、６つの面を研削加工しな
くてはならない。すなわち、拡大部４０６ｃで分割され
た左右各１つの揺動用摺動面４０６ａ、カム摺動面４０
６ｂ、拡大部４０６ｃの左右各１つのスラスト面４０６
ｄおよび拡大部４０６ｃの外周面４０６ｅに、対応する
形状のトイシを押し当てて研削を実行する必要があり、
研削工程が多くなり、生産性が低いという問題点が存在
した。

【０００６】また、図２１に示すごとく、バルブリフタ
４０４のガイド溝４０５についても、左右の各ガイド溝
４０５は同時に１工程または別々に２工程で研削する
が、左右の各スラスト面４０５ｂおよび拡大溝４０５ａ
の底面４０５ｃは、個々に研削しなくてはならないの
で、最大で５工程が必要となり、揺動フォロワ４０６の
場合と同様に、研削工程が多くなり、生産性が低いとい
う問題点が存在した。

【０００７】本発明は、研削加工工程を短縮できて生産
性の高い３次元カム用揺動フォロワ機構の提供を目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の３次元カ
ム用揺動フォロワ機構は、内燃機関のバルブリフタ上に
形成されたガイド溝と、前記ガイド溝内に揺動用摺動面
にて接触することにより揺動可能に支持され、回転軸方
向にプロフィールが異なる３次元カムのカム面に対して
接触することにより前記内燃機関の回転に応じた前記カ
ム面の位置変化を前記バルブリフタに伝達する揺動フォ
ロワとを備えた３次元カム用揺動フォロワ機構であっ
て、前記ガイド溝は拡大溝を有し、前記揺動フォロワは
前記拡大溝に対応する位置に拡大部を有し、前記拡大溝
に前記拡大部が収納されることにより前記揺動フォロワ
は揺動軸方向の移動が規制されると共に、前記揺動フォ
ロワの前記揺動用摺動面における前記揺動軸方向の輪郭
線あるいは該輪郭線の接線は、前記揺動軸に対して９０
°未満に設定され、前記ガイド溝は、前記揺動用摺動面
に対応する形状とされたことを特徴とする。

【０００９】揺動フォロワの揺動用摺動面においては、
揺動軸方向の輪郭線あるいはこの輪郭線の接線は揺動軸
に対して９０°未満に設定されているため、揺動軸に直
交する面（従来例で示したスラスト面４０６ｄ）が存在
せず、揺動軸に直交する方向から研削トイシにて研削圧
力をかけて研削できる面のみとなる。このため、隣接す
る面を一つのトイシにて研削できるので、各面毎に研削
加工する必要が無くなり工程を短縮できる。この揺動フ
ォロワに対応するガイド溝も同様に揺動軸方向の輪郭線
あるいはこの輪郭線の接線は揺動軸に対して９０°未満
に設定されることとなるため、揺動軸に直交する面（従
来例で示したスラスト面４０５ｂ）が存在せず、同様な
理由から各面毎に研削加工する必要が無くなり工程を短
縮できる。このようにして、３次元カム用揺動フォロワ
機構の生産性を高めることができる。

【００１０】請求項２記載の３次元カム用揺動フォロワ
機構は、請求項１記載の構成に対して、前記揺動フォロ
ワの前記揺動用摺動面は、前記揺動軸方向の中央部が両
端部より突出することで前記拡大部を形成していること
を特徴とする。

【００１１】より具体的な形状としては、このように中
央部が突出することで拡大部を形成しているものであっ
てもよく、前述したごとく、揺動フォロワにおいてもガ
イド溝においても各面毎に研削加工する必要が無くなり
工程を短縮でき、３次元カム用揺動フォロワ機構の生産
性を高めることができる。

【００１２】更に、この拡大部においては揺動軸に直交
する面が存在しないので、何らかの理由で、ガイド溝か
ら拡大部が浮いた場合に、拡大部とガイド溝との間に揺
動軸方向に隙間が生じる。このため揺動フォロワが傾く
ことができ、拡大部とガイド溝との間で傷付け合うこと
が無く、拡大部の付け根にも曲げ応力がかかることがな
い。このため、３次元カム用揺動フォロワ機構の耐久性
が高まる。

【００１３】請求項３記載の３次元カム用揺動フォロワ
機構は、請求項１記載の構成に対して、前記揺動フォロ
ワの前記揺動用摺動面は、前記揺動軸方向の両端部が半
円柱状であり、中央部がテーパ状の揺動用摺動面を有す
る前記拡大部を形成していることを特徴とする。

【００１４】より具体的には、揺動軸方向の両端部が半
円柱状で、中央部がテーパ状の揺動用摺動面を有する拡
大部を形成したものとして、揺動フォロワの揺動用摺動
面を形成することにより、前述した請求項２と同じ作用
効果を生じさせることができる。

【００１５】請求項４記載の３次元カム用揺動フォロワ
機構は、請求項１記載の構成に対して、前記揺動フォロ
ワの前記揺動用摺動面は、前記揺動軸方向の両端部が中
央部より突出することで前記拡大部を形成していること
を特徴とする。

【００１６】より具体的な形状としては、このように両
端部が突出することで拡大部を形成しているものとして
もよく、前述したごとく、揺動フォロワにおいてもガイ
ド溝においても各面毎に研削加工する必要が無くなり工
程を短縮でき、３次元カム用揺動フォロワ機構の生産性
を高めることができる。

【００１７】更に、この拡大部においては揺動軸に直交
する面が存在しないので、何らかの理由で、ガイド溝か
ら拡大部が浮いた場合に、拡大部とガイド溝との間に揺
動軸方向に隙間が生じる。このため揺動フォロワが傾く
ことができ、拡大部とガイド溝との間で傷付け合うこと
が無く、拡大部の付け根にも曲げ応力がかかることがな
い。このため、３次元カム用揺動フォロワ機構の耐久性
が高まる。

【００１８】請求項５記載の３次元カム用揺動フォロワ
機構は、請求項１記載の構成に対して、前記揺動フォロ
ワの前記揺動用摺動面は、前記揺動軸方向の中央部が半
円柱状であり、両端部がテーパ状の揺動用摺動面を有す
る前記拡大部を形成していることを特徴とする。

【００１９】より具体的には、揺動軸方向の中央部が半
円柱状で、両端部がテーパ状の揺動用摺動面を有する拡
大部を形成したものとして、揺動フォロワの揺動用摺動
面を形成することにより、前述した請求項４と同じ作用
効果を生じさせることができる。

【００２０】請求項６記載の３次元カム用揺動フォロワ
機構は、請求項３または５記載の構成に対して、前記拡
大部は、テーパ面のみで形成されていることを特徴とす
る。このように拡大部がテーパ面のみにて形成されてい
ることにより、拡大部の最大径部分に揺動軸と平行な先
端周面（図２０の従来例では外周面４０６ｅに相当）を
設け無くても済む。このため、その先端周面の研削加工
を省略できるので、より一層、工程を短縮でき、３次元
カム用揺動フォロワ機構の生産性を高めることができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は実施の形
態１としての３次元カム用揺動フォロワ機構を適用した
バルブ駆動機構を示し、図２は、図１の構成が適用され
た車両用ガソリンエンジン（以下、エンジンと称する）
１の概略構成を示している。このエンジン１のバルブ駆
動方式はＤＯＨＣ４バルブタイプである。

【００２２】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。またクランクシャフ
ト６の一端にはクランクシャフトタイミングプーリ８が
設けられている。

【００２３】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、吸気側カムシャフト１０が複数の
ジャーナル軸受２２にて回転可能にかつ回転軸方向（図
１図示矢印方向）に移動可能に支持されている。この吸
気側カムシャフト１０には各シリンダ３に２つずつの吸
気側カム１１が一体的に設けられている。更に、シリン
ダヘッド９には複数のジャーナル軸受にて排気側カムシ
ャフト１２が回転可能にかつ回転軸方向に移動不可能に
支持されている。この排気側カムシャフト１２には各シ
リンダ３に２つずつの排気側カム１３が一体的に設けら
れている。

【００２４】吸気側カムシャフト１０の一端にはカムシ
ャフトタイミングプーリ１４およびシャフト駆動機構１
５が一体的に設けられている。一方、排気側カムシャフ
ト１２の一端には、カムシャフトタイミングプーリ１６
が設けられている。各カムシャフトタイミングプーリ１
４，１６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。このような構
成により、クランクシャフト６が回転すると吸気側カム
シャフト１０および排気側カムシャフト１２が回転駆動
されるようになっている。

【００２５】各シリンダ３には、吸気バルブ１８が２個
ずつ配設されている。この吸気バルブ１８は、吸気側カ
ム１１に対してバルブリフタ１９を介してそれぞれ駆動
連結されている。各バルブリフタ１９は、シリンダヘッ
ド９に設けられている図示しないリフタボア内に回転不
能かつ摺動可能に支持されている。

【００２６】更に、各シリンダ３には、排気バルブ２０
が２個ずつ配設されている。この排気バルブ２０は、排
気側カム１３に対してバルブリフタ２１を介してそれぞ
れ駆動連結されている。各バルブリフタ２１は、シリン
ダヘッド９に設けられている図示しないリフタボア内に
摺動可能に支持されている。

【００２７】吸気側カムシャフト１０に支持されている
吸気側カム１１は３次元カムであり、そのカム面１１ａ
のプロフィールがその回転軸方向に連続無段階に変化す
るように形成されている。一方、排気側カムシャフト１
２に支持されている排気側カム１３はプロフィールがそ
の回転軸方向に変化しない通常のカムである。

【００２８】図３の拡大斜視図および図４の分解斜視図
に示すように、バルブリフタ１９は円筒状に形成され、
その側面１９ａには案内部材１９ｂが突出状態で設けら
れている。この案内部材１９ｂは、シリンダヘッド９の
リフタボア内周面に設けられた案内溝（図示していな
い）に挿入されることにより、バルブリフタ１９をリフ
タボア内で回転不能にかつ軸方向に摺動可能にガイドし
ている。

【００２９】バルブリフタ１９の上面１９ｃにはカムフ
ォロアホルダ２４が一体的に形成され、同カムフォロア
ホルダ２４にはカムフォロア２５（揺動フォロワに相当
する）がその幅方向に揺動可能に支持されている。バル
ブリフタ１９はシリンダヘッド９との間に圧縮状態で配
置されているバネ１８ａ（図１）により吸気側カム１１
側へ付勢されているので、カムフォロア２５のカム摺動
面２５ａは、吸気側カム１１のカム面１１ａ側へ押圧さ
れて、カム面１１ａに対して摺動状態に接触されるとと
もに、カムフォロア２５はカム面１１ａの角度変化に従
って揺動する。

【００３０】カムフォロア２５は、図４の分解斜視図お
よび図５（Ａ）の平面図、（Ｂ）の正面図、（Ｃ）の左
側面図、および（Ｄ）の底面図に示すごとく、半円錐台
の底面同士を接続した形状をなしている。そして、上側
に存在する横に長い六角形状の平面がカム摺動面２５ａ
とされる。また、下側の半円錐台周面が揺動用摺動面２
５ｂとされる。したがって、揺動用摺動面２５ｂは全体
が左右対称なテーパ状の面を形成し、その中央部が他の
部分より大径の拡大部２５ｃを形成している。

【００３１】また、図６にバルブリフタ１９の縦断面図
を示すごとく、ガイド溝２４ａは、カムフォロア２５の
揺動用摺動面２５ｂに対応した形状に形成されて、カム
フォロア２５を幅方向に揺動可能に支持する。このガイ
ド溝２４ａは中央部が一番深くなって拡大溝２４ｂを形
成している。

【００３２】上述した形状のカムフォロア２５を、バル
ブリフタ１９のガイド溝２４ａ内に配置して、その揺動
用摺動面２５ｂをガイド溝２４ａの内周面に密着させ、
図３に示したごとく吸気側カム１１をそのカム面１１ａ
にてカム摺動面２５ａに当接すると、大径の拡大部２５
ｃは拡大溝２４ｂに配置された状態で最も安定している
ことから、カムフォロア２５は矢印Ｂにて示す揺動軸方
向へ移動することを阻止できる。すなわち、カムフォロ
アホルダ２４に配置されたカムフォロア２５は、揺動軸
周りに揺動可能であるが、揺動軸方向へは移動が不能と
される。

【００３３】以上説明した本実施の形態１によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．揺動用摺動面２５ｂのすべてがテーパ面で形成
されて揺動軸に平行な面が存在しないため、カムフォロ
ア２５においてトイシにて研削しなくてはならない面
は、カム摺動面２５ａと揺動用摺動面２５ｂである。こ
のため、最大でもカム摺動面２５ａでの研削が１工程、
および拡大部２５ｃで分かれた左右の揺動用摺動面２５
ｂでの研削が各１工程なされるので、合計で３工程で研
削が完了する。したがって、従来のカムフォロアの研削
工程が６工程必要であったものが半減する。

【００３４】また、ガイド溝２４ａについても、最大で
も拡大溝２４ｂで分かれた左右のガイド溝２４ａでの研
削が２工程で完了する。したがって、従来のガイド溝の
研削工程が５工程必要であったものが半減する。

【００３５】このことにより、３次元カム用揺動フォロ
ワ機構の生産性を高めることができる。 （ロ）．図５に示したごとく、カムフォロア２５の揺動
用摺動面２５ｂにおいては、揺動軸方向（矢印Ｂ方向）
の輪郭線は揺動軸に対する角度θ１１，θ１２は９０°
未満（例えば、１０°〜３５°）に設定されている。こ
のため、揺動軸に直交する面が揺動用摺動面２５ｂ内に
は存在しない。したがって、揺動軸に直交する方向から
研削トイシにて研削圧力をかけて研削できる面のみとな
る。このため、隣接する面、ここでは拡大部２５ｃで分
かれた左右の揺動用摺動面２５ｂを一つのトイシにて研
削できるので、各面毎に研削加工する必要が無くなり１
工程を短縮でき、２工程でカムフォロア２５の研削がで
きる。

【００３６】また、このカムフォロア２５に対応するガ
イド溝２４ａも同様に揺動軸方向の輪郭線は揺動軸に対
する角度が９０°未満（θ１１，θ１２と同じ）に設定
されることとなる。このため、カムフォロア２５の場合
と同様な理由から各面毎に研削加工する必要が無くなり
工程を１工程に短縮できる。

【００３７】このようにして、３次元カム用揺動フォロ
ワ機構の生産性を一層高めることができる。 （ハ）．拡大部２５ｃを含む揺動用摺動面２５ｂにおい
ては、揺動軸に直交する面が存在しないので、バウンス
等の理由で、図７に示すごとくガイド溝２４ａから揺動
用摺動面２５ｂが浮いた場合に、拡大部２５ｃと拡大溝
２４ｂとが完全に離れて隙間が生じる。このため吸気側
カム１１からの衝撃力があっても、図示するごとくカム
フォロア２５が傾くことができ、拡大部２５ｃがガイド
溝２４ａを傷付けることが無く、曲げ応力も生じない。
このため、３次元カム用揺動フォロワ機構の耐久性が高
まる。

【００３８】従来の３次元カム用揺動フォロワ機構で
は、図１８〜２１に示したごとく、拡大部４０６ｃと拡
大溝４０５ａとには、揺動軸に直交する面（スラスト面
４０６ｄ，４０５ｂ：揺動軸方向の輪郭線が揺動軸に対
して９０°の面）が存在するので、図２２に示すごと
く、バウンス等の理由で、ガイド溝４０５から揺動フォ
ロワ４０６が浮いた場合には、拡大部４０６ｃのスラス
ト面４０６ｄと拡大溝４０５ａのスラスト面４０５ｂと
の間は密着したままである。このため３次元カム４０２
からの衝撃力Ｇが拡大部４０６ｃから外れた位置にかか
っても、揺動フォロワ４０６が傾くことができず、拡大
部４０６ｃの角や拡大溝４０５ａの縁がスラスト面４０
５ｂ，４０６ｄを傷付けたり、拡大部４０６ｃの付け根
Ｒに大きな曲げ応力がかかってクラック等を生じて耐久
性を低下させるおそれがある。

【００３９】本実施の形態１ではこのようなことがな
い。 ［実施の形態２］図８の斜視図に実施の形態２としての
３次元カム用揺動フォロワ機構を示す。本実施の形態２
が前記実施の形態１と異なるのは、カムフォロア１２５
とカムフォロアホルダ１２４との構造が異なるのみであ
り他の構成は実施の形態１と同じである。

【００４０】カムフォロア１２５は、図９の分解斜視図
および図１０（Ａ）の平面図、（Ｂ）の正面図、（Ｃ）
の左側面図、および（Ｄ）の底面図に示すごとく、半円
柱状の本体１２５ｄと、この本体１２５ｄにおける揺動
軸方向（図８矢印Ｃ方向）の中央部に本体１２５ｄより
も大径に形成された拡大部１２５ｃとを有している。こ
の本体１２５ｄの半円柱状外周面が、図８に示したごと
く、バルブリフタ１１９のカムフォロアホルダ１２４に
配置された場合、カムフォロア１２５の揺動時に、カム
フォロアホルダ１２４に形成された断面半円形のガイド
溝１２４ａに対して摺動する揺動用摺動面１２５ｅとな
る。

【００４１】また、カムフォロア１２５の軸方向中央部
に設けられている拡大部１２５ｃは、２つのテーパ状の
揺動用摺動面１２５ｆにて外形が形成され、半円錐台の
底面を合わせた形状をなしている。この拡大部１２５ｃ
に対応した形状にて、図１１の縦断面図に示すごとく、
ガイド溝１２４ａの揺動軸方向中央部には拡大溝１２４
ｂが形成されている。

【００４２】したがって、ガイド溝１２４ａ内にカムフ
ォロア１２５が配置されると、カムフォロア１２５の揺
動用摺動面１２５ｅはガイド溝１２４ａ内に密着し、拡
大部１２５ｃの揺動用摺動面１２５ｆと拡大溝１２４ｂ
のテーパ状揺動用摺動面１２４ｃとが密着する。このこ
とにより、カムフォロア１２５が矢印Ｃにて示す揺動軸
方向へ移動することを阻止できる。すなわち、バルブリ
フタ１１９のカムフォロアホルダ１２４に配置されたカ
ムフォロア１２５は、揺動軸周りに揺動可能であるが、
揺動軸方向へは移動が不能とされる。

【００４３】以上説明した本実施の形態２によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．実施の形態２のカムフォロア１２５においてト
イシにて研削しなくてはならない面は、半円筒状の２つ
の揺動用摺動面１２５ｅおよびテーパ状の２つの揺動用
摺動面１２５ｆである。このため、最大でも研削は４工
程で完了する。したがって、従来のカムフォロアの研削
工程が６工程必要であったものが減少する。

【００４４】また、カムフォロアホルダ１２４について
も、研削が必要なのは左右に分かれたガイド溝１２４ａ
および２つの揺動用摺動面１２４ｃであり、最大でも４
工程で完了する。したがって、従来のガイド溝の研削工
程が５工程必要であったものが減少する。

【００４５】このことにより、３次元カム用揺動フォロ
ワ機構の生産性を高めることができる。 （ロ）．図１０に示したごとく、カムフォロア１２５の
２種類の揺動用摺動面１２５ｅ，１２５ｆの内、半円筒
状揺動用摺動面１２５ｅについては揺動軸方向（矢印Ｃ
方向）の輪郭線は揺動軸に対して０°であり、テーパ状
揺動用摺動面１２５ｆについては揺動軸方向（矢印Ｃ方
向）の輪郭線の揺動軸に対する角度θ２１，θ２２は９
０°未満（例えば、１０°〜７０°）に設定されてい
る。

【００４６】このため、揺動軸に直交する面が揺動用摺
動面１２５ｅ，１２５ｆ内には存在しない。したがっ
て、揺動軸に直交する方向から研削トイシにて研削圧力
をかけて研削できる面のみとなる。このため、隣接する
面、ここでは２つのテーパ状揺動用摺動面１２５ｆの組
み合わせ、隣接する半円筒状揺動用摺動面１２５ｅとテ
ーパ状揺動用摺動面１２５ｆとの組み合わせ、あるいは
全ての揺動用摺動面１２５ｅ，１２５ｆの組み合わせに
対して、一つのトイシにて研削できるので、各面毎に研
削加工する必要が無くなり、更に工程を短縮できる。

【００４７】また、このカムフォロア１２５に対応する
ガイド溝１２４ａおよび揺動用摺動面１２４ｃも同様に
揺動軸方向の輪郭線は揺動軸に対する角度が９０°未満
（θ２１，θ２２と同じ）に設定されることとなる。こ
のため、カムフォロア１２５の場合と同様な理由から各
面毎に研削加工する必要が無くなり工程を短縮できる。

【００４８】このようにして、３次元カム用揺動フォロ
ワ機構の生産性を一層高めることができる。 （ハ）．カムフォロア１２５の揺動用摺動面１２５ｅ，
１２５ｆにおいては、揺動軸に直交する面が存在しない
ので、バウンス等の理由で、図１２に示すごとくガイド
溝１２４ａおよび拡大溝１２４ｂから揺動用摺動面１２
５ｅ，１２５ｆが浮いた場合に、拡大部１２５ｃと拡大
溝１２４ｂとが完全に離れて隙間が生じる。このため吸
気側カム１１１からカム摺動面１２５ａへ衝撃が与えら
れても、図示するごとくカムフォロア１２５が傾くこと
ができ、拡大部１２５ｃがガイド溝１２４ａを傷付ける
ことが無く、曲げ応力も生じない。このため、３次元カ
ム用揺動フォロワ機構の耐久性が高まる。

【００４９】［実施の形態３］図１３の斜視図に実施の
形態３としての３次元カム用揺動フォロワ機構を示す。
本実施の形態３が前記実施の形態１と異なるのは、カム
フォロア２２５とカムフォロアホルダ２２４との構造が
異なるのみであり他の構成は実施の形態１と同じであ
る。

【００５０】カムフォロア２２５は、図１４の分解斜視
図および図１５（Ａ）の平面図、（Ｂ）の正面図、
（Ｃ）の左側面図、および（Ｄ）の底面図に示すごと
く、半円柱状の本体２２５ｄと、この本体２２５ｄにお
ける揺動軸方向（図示矢印Ｄ方向）の両端部に本体２２
５ｄよりも大径に形成された２つの拡大部２２５ｃとを
有している。この本体２２５ｄの半円柱状外周面が、図
１３に示したごとく、バルブリフタ２１９のカムフォロ
アホルダ２２４に配置した場合、カムフォロア２２５の
揺動時に、カムフォロアホルダ２２４に形成された断面
半円形のガイド溝２２４ａに対して摺動する揺動用摺動
面２２５ｅとなる。

【００５１】また、カムフォロア２２５の軸方向両端部
に設けられている２つの拡大部２２５ｃは、それぞれ揺
動用摺動面２２５ｅから連続して拡がるテーパ状の揺動
用摺動面２２５ｆにて外形が形成され、半円錐台形状を
なしている。この拡大部２２５ｃに対応した形状にて、
図１６の縦断面図に示すごとく、ガイド溝２２４ａの揺
動軸方向両端部には拡大溝２２４ｂが形成されている。

【００５２】したがって、ガイド溝２２４ａ内にカムフ
ォロア２２５が配置されると、カムフォロア２２５の揺
動用摺動面２２５ｅはガイド溝２２４ａ内に密着し、２
つの拡大部２２５ｃの各揺動用摺動面２２５ｆと拡大溝
２２４ｂのテーパ状揺動用摺動面２２４ｃとが密着す
る。このことにより、カムフォロア２２５が矢印Ｄにて
示す揺動軸方向へ移動することを阻止できる。すなわ
ち、バルブリフタ２１９のカムフォロアホルダ２２４に
配置されたカムフォロア２２５は、揺動軸周りに揺動可
能であるが、揺動軸方向へは移動が不能とされる。

【００５３】以上説明した本実施の形態３によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．実施の形態３のカムフォロア２２５においてト
イシにて研削しなくてはならない面は、半円筒状の１つ
の揺動用摺動面２２５ｅおよびテーパ状の２つの揺動用
摺動面２２５ｆである。このため、最大でも研削は３工
程で完了する。したがって、従来のカムフォロアの研削
工程が６工程必要であったものが半減する。

【００５４】また、カムフォロアホルダ２２４について
も、研削が必要なのは１つのガイド溝２２４ａおよび２
つの揺動用摺動面２２４ｃであり、最大でも３工程で完
了する。したがって、従来のガイド溝の研削工程が５工
程必要であったものが減少する。

【００５５】このことにより、３次元カム用揺動フォロ
ワ機構の生産性を高めることができる。 （ロ）．図１５に示したごとく、カムフォロア２２５の
２種類の揺動用摺動面２２５ｅ，２２５ｆの内、半円筒
状揺動用摺動面２２５ｅについては揺動軸方向（矢印Ｄ
方向）の輪郭線は揺動軸に対して０°であり、テーパ状
揺動用摺動面２２５ｆについては揺動軸方向（矢印Ｄ方
向）の輪郭線の揺動軸に対する角度θ３，θ４は９０°
未満（例えば、１０°〜７０°）に設定されている。

【００５６】このため、揺動軸に直交する面が揺動用摺
動面２２５ｅ，２２５ｆ内には存在しない。したがっ
て、揺動軸に直交する方向から研削トイシにて研削圧力
をかけて研削できる面のみとなる。このため、隣接する
面、ここでは、隣接する半円筒状揺動用摺動面２２５ｅ
とテーパ状揺動用摺動面２２５ｆとの組み合わせ、ある
いは全ての揺動用摺動面２２５ｅ，２２５ｆの組み合わ
せに対して、一つのトイシにて研削できるので、各面毎
に研削加工する必要が無くなり、更に工程を短縮でき
る。

【００５７】また、このカムフォロア２２５に対応する
ガイド溝２２４ａおよび揺動用摺動面２２４ｃも同様に
揺動軸方向の輪郭線は揺動軸に対する角度が９０°未満
（θ３，θ４と同じ）に設定されることとなる。このた
め、カムフォロア２２５の場合と同様な理由から各面毎
に研削加工する必要が無くなり工程を短縮できる。

【００５８】このようにして、３次元カム用揺動フォロ
ワ機構の生産性を一層高めることができる。 （ハ）．カムフォロア２２５の揺動用摺動面２２５ｅ，
２２５ｆにおいては、揺動軸に直交する面が存在しない
ので、バウンス等の理由で、図１７に示すごとくガイド
溝２２４ａおよび拡大溝２２４ｂから揺動用摺動面２２
５ｅ，２２５ｆが浮いた場合に、拡大部２２５ｃと拡大
溝２２４ｂとが完全に離れて隙間が生じる。このため吸
気側カム２１１からカム摺動面２２５ａへ衝撃が与えら
れても、図示するごとくカムフォロア２２５が傾くこと
ができ、拡大部２２５ｃがガイド溝２２４ａを傷付ける
ことが無く、曲げ応力も生じない。このため、３次元カ
ム用揺動フォロワ機構の耐久性が高まる。

【００５９】［その他の実施の形態］ ・前記実施の形態１〜３においては、拡大部２５ｃ，１
２５ｃ，２２５ｃについては、先端部分には角が形成さ
れていたが面取りして角を落としてもよい。

【００６０】・また、前記実施の形態１〜３の拡大部２
５ｃ，１２５ｃ，２２５ｃは半円錐台あるいは半円錐台
を重ねた形状であったが、実施の形態１，２の場合は、
揺動軸を中心とする半球体状あるいは半楕円体状に、実
施の形態３の場合は１／４球体状あるいは１／４楕円体
状に形成してもよい。この場合は、カムフォロアの揺動
軸方向の輪郭線の接線が揺動軸に対して９０°未満に設
定されていればよい。

【００６１】・前記実施の形態１のカムフォロア２５
は、半円錐台の底面同士を接合した形状であったが、半
円錐台の頂面同士を接合した形状であってもよい。 ・前記実施の形態１〜３では、吸気側カムを３次元カム
として形成して、対応するバルブリフタにカムフォロア
を設けていたが、排気側カムを３次元カムとして各実施
の形態にて述べたと同じ構成としてもよい。この場合、
シャフト駆動機構１５と同じシャフト駆動機構が排気側
カムシャフト側にも設けられ、排気側カムシャフトは軸
方向にも移動可能とされる。

【００６２】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明の実施の形態には、特許請求の範囲に記載
した技術的事項以外に次のような各種の技術的事項の実
施形態を有するものであることを付記しておく。

【００６３】（１）．前記揺動フォロワの前記揺動用摺
動面における前記揺動軸方向の輪郭線あるいは該輪郭線
の接線は、前記揺動軸に対して１０°〜３５°に設定さ
れていることを特徴とする請求項１，２または４記載の
３次元カム用揺動フォロワ機構。

【００６４】（２）．前記揺動フォロワの前記揺動用摺
動面における前記揺動軸方向の輪郭線あるいは該輪郭線
の接線は、前記揺動軸に対して１０°〜７０°に設定さ
れていることを特徴とする請求項３，５または６記載の
３次元カム用揺動フォロワ機構。

【００６５】

【発明の効果】請求項１記載の３次元カム用揺動フォロ
ワ機構は、その揺動フォロワの揺動用摺動面において
は、揺動軸方向の輪郭線あるいはこの輪郭線の接線は揺
動軸に対して９０°未満に設定されている。このため、
揺動軸に直交する面が存在せず、揺動軸に直交する方向
から研削トイシにて研削圧力をかけて研削できる面のみ
となる。このため、隣接する面を一つのトイシにて研削
できるので、各面毎に研削加工する必要が無くなり工程
を短縮できる。この揺動フォロワに対応するガイド溝も
同様に揺動軸方向の輪郭線あるいはこの輪郭線の接線は
揺動軸に対して９０°未満に設定されることとなるた
め、揺動軸に直交する面が存在せず、同様な理由から各
面毎に研削加工する必要が無くなり工程を短縮できる。
このようにして、３次元カム用揺動フォロワ機構の生産
性を高めることができる。

【００６６】請求項２記載の３次元カム用揺動フォロワ
機構においては、請求項１記載の構成に対して、前記揺
動フォロワの前記揺動用摺動面は、前記揺動軸方向の中
央部が両端部より突出することで前記拡大部を形成して
いる。このようにしても、前述したごとく、揺動フォロ
ワにおいてもガイド溝においても各面毎に研削加工する
必要が無くなり工程を短縮でき、３次元カム用揺動フォ
ロワ機構の生産性を高めることができる。更に、この拡
大部においては揺動軸に直交する面が存在しないので、
何らかの理由で、ガイド溝から拡大部が浮いた場合に、
拡大部とガイド溝との間に揺動軸方向に隙間が生じる。
このため揺動フォロワが傾くことができ、拡大部とガイ
ド溝との間で傷付け合うことが無く、拡大部の付け根に
も曲げ応力がかかることがない。このため、３次元カム
用揺動フォロワ機構の耐久性が高まる。

【００６７】請求項３記載の３次元カム用揺動フォロワ
機構においては、請求項１記載の構成に対して、前記揺
動フォロワの前記揺動用摺動面は、前記揺動軸方向の両
端部が半円柱状であり、中央部がテーパ状の揺動用摺動
面を有する前記拡大部を形成している。このようにして
も、前述した請求項２と同じ作用効果を生じさせること
ができる。

【００６８】請求項４記載の３次元カム用揺動フォロワ
機構においては、請求項１記載の構成に対して、前記揺
動フォロワの前記揺動用摺動面は、前記揺動軸方向の両
端部が中央部より突出することで前記拡大部を形成して
いる。このようにしても、前述したごとく、揺動フォロ
ワにおいてもガイド溝においても各面毎に研削加工する
必要が無くなり工程を短縮でき、３次元カム用揺動フォ
ロワ機構の生産性を高めることができる。更に、この拡
大部においては揺動軸に直交する面が存在しないので、
何らかの理由で、ガイド溝から拡大部が浮いた場合に、
拡大部とガイド溝との間に揺動軸方向に隙間が生じる。
このため揺動フォロワが傾くことができ、拡大部とガイ
ド溝との間で傷付け合うことが無く、拡大部の付け根に
も曲げ応力がかかることがない。このため、３次元カム
用揺動フォロワ機構の耐久性が高まる。

【００６９】請求項５記載の３次元カム用揺動フォロワ
機構においては、請求項１記載の構成に対して、前記揺
動フォロワの前記揺動用摺動面は、前記揺動軸方向の中
央部が半円柱状であり、両端部がテーパ状の揺動用摺動
面を有する前記拡大部を形成している。このようにして
も、前述した請求項４と同じ作用効果を生じさせること
ができる。

【００７０】請求項６記載の３次元カム用揺動フォロワ
機構においては、請求項３または５記載の構成に対し
て、前記拡大部は、テーパ面のみで形成されている。こ
のように拡大部がテーパ面のみにて形成されていること
により、拡大部の最大径部分に揺動軸と平行な先端周面
を設け無くても済む。このため、その先端周面の研削加
工を省略できるので、より一層、工程を短縮でき、３次
元カム用揺動フォロワ機構の生産性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１におけるバルブ駆動機構の構成
説明図。

【図２】 図１の構成が組み込まれている車両用ガソリ
ンエンジンの概略構成図。

【図３】 実施の形態１の３次元カム用揺動フォロワ機
構の斜視図。

【図４】 実施の形態１の３次元カム用揺動フォロワ機
構の分解斜視図。

【図５】 実施の形態１のカムフォロアの構成説明図。

【図６】 実施の形態１のカムフォロアホルダの構成説
明図。

【図７】 実施の形態１の３次元カム用揺動フォロワ機
構の動作説明図。

【図８】 実施の形態２の３次元カム用揺動フォロワ機
構の斜視図。

【図９】 実施の形態２の３次元カム用揺動フォロワ機
構の分解斜視図。

【図１０】 実施の形態２のカムフォロアの構成説明
図。

【図１１】 実施の形態２のカムフォロアホルダの構成
説明図。

【図１２】 実施の形態２の３次元カム用揺動フォロワ
機構の動作説明図。

【図１３】 実施の形態３の３次元カム用揺動フォロワ
機構の斜視図。

【図１４】 実施の形態３の３次元カム用揺動フォロワ
機構の分解斜視図。

【図１５】 実施の形態３のカムフォロアの構成説明
図。

【図１６】 実施の形態３のカムフォロアホルダの構成
説明図。

【図１７】 実施の形態３の３次元カム用揺動フォロワ
機構の動作説明図。

【図１８】 従来例の３次元カム用揺動フォロワ機構の
斜視図。

【図１９】 従来例の３次元カム用揺動フォロワ機構の
分解斜視図。

【図２０】 従来例のカムフォロアの構成説明図。

【図２１】 従来例のカムフォロアホルダの構成説明
図。

【図２２】 従来例の３次元カム用揺動フォロワ機構の
動作説明図。

【符号の説明】

１…エンジン、２…シリンダブロック、３…シリンダ、
４…ピストン、５…クランクケース、６…クランクシャ
フト、７…コンロッド、８…クランクシャフトタイミン
グプーリ、９…シリンダヘッド、１０…吸気側カムシャ
フト、１１…吸気側カム、１１ａ…カム面、１２…排気
側カムシャフト、１３…排気側カム、１４…カムシャフ
トタイミングプーリ、１５…シャフト駆動機構、１６…
カムシャフトタイミングプーリ、１７…タイミングベル
ト、１８…吸気バルブ、１８ａ…バネ、１９…バルブリ
フタ、１９ａ…側面、１９ｂ…案内部材、１９ｃ…上
面、２０…排気バルブ、２１… バルブリフタ、２２…
ジャーナル軸受、２４…カムフォロアホルダ、２４ａ…
ガイド溝、２４ｂ…拡大溝、２５…カムフォロア、２５
ａ…カム摺動面、２５ｂ…揺動用摺動面、２５ｃ… 拡
大部、１１１…吸気側カム、１１９…バルブリフタ、１
２４…カムフォロアホルダ、１２４ａ…ガイド溝、１２
４ｂ…拡大溝、１２４ｃ…揺動用摺動面、１２５…カム
フォロア、１２５ａ…カム摺動面，１２５ｃ…拡大部、
１２５ｄ…本体、１２５ｅ，１２５ｆ…揺動用摺動面、
２１１…吸気側カム、２１９…バルブリフタ、２２４…
カムフォロアホルダ、２２４ａ…ガイド溝、２２４ｂ…
拡大溝、２２４ｃ…揺動用摺動面、２２５…カムフォロ
ア、２２５ａ…カム摺動面，２２５ｃ…拡大部、２２５
ｄ…本体、２２５ｅ，２２５ｆ…揺動用摺動面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永長 秀男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 菊岡 振一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G016 AA08 AA19 BA22 BA25 BA38 BB05 BB06 CA01 CA04 CA13 CA16 CA27 CA41 CA45 CA46 DA01 FA13 GA00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のバルブリフタ上に形成された
   ガイド溝と、 前記ガイド溝内に揺動用摺動面にて接触することにより
   揺動可能に支持され、回転軸方向にプロフィールが異な
   る３次元カムのカム面に対して接触することにより前記
   内燃機関の回転に応じた前記カム面の位置変化を前記バ
   ルブリフタに伝達する揺動フォロワと、 を備えた３次元カム用揺動フォロワ機構であって、 前記ガイド溝は拡大溝を有し、前記揺動フォロワは前記
   拡大溝に対応する位置に拡大部を有し、前記拡大溝に前
   記拡大部が収納されることにより前記揺動フォロワは揺
   動軸方向の移動が規制されると共に、 前記揺動フォロワの前記揺動用摺動面における前記揺動
   軸方向の輪郭線あるいは該輪郭線の接線は、前記揺動軸
   に対して９０°未満に設定され、 前記ガイド溝は、前記揺動用摺動面に対応する形状とさ
   れたことを特徴とする３次元カム用揺動フォロワ機構。
2. 【請求項２】 前記揺動フォロワの前記揺動用摺動面
   は、前記揺動軸方向の中央部が両端部より突出すること
   で前記拡大部を形成していることを特徴とする請求項１
   記載の３次元カム用揺動フォロワ機構。
3. 【請求項３】 前記揺動フォロワの前記揺動用摺動面
   は、前記揺動軸方向の両端部が半円柱状であり、中央部
   がテーパ状の揺動用摺動面を有する前記拡大部を形成し
   ていることを特徴とする請求項１記載の３次元カム用揺
   動フォロワ機構。
4. 【請求項４】 前記揺動フォロワの前記揺動用摺動面
   は、前記揺動軸方向の両端部が中央部より突出すること
   で前記拡大部を形成していることを特徴とする請求項１
   記載の３次元カム用揺動フォロワ機構。
5. 【請求項５】 前記揺動フォロワの前記揺動用摺動面
   は、前記揺動軸方向の中央部が半円柱状であり、両端部
   がテーパ状の揺動用摺動面を有する前記拡大部を形成し
   ていることを特徴とする請求項１記載の３次元カム用揺
   動フォロワ機構。
6. 【請求項６】 前記拡大部は、テーパ面のみで形成され
   ていることを特徴とする請求項３または５記載の３次元
   カム用揺動フォロワ機構。