JPH11107725A

JPH11107725A - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JPH11107725A
Application number: JP22249598A
Authority: JP
Inventors: Seinosuke Hara; 誠之助原; Yoshihiko Yamada; 吉彦山田; Keisuke Takeda; 敬介武田; Tsutomu Hibi; 勉日比; Akira Onuki; 彰大貫; Makoto Nakamura; 信中村; Shunichi Aoyama; 俊一青山; Shinichi Takemura; 信一竹村; Tetsuaki Goto; 徹朗後藤; Katsuya Mogi; 克也茂木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 1999-04-20
Anticipated expiration: 2018-08-06
Also published as: JP3881783B2

Abstract

(57)【要約】【課題】バルブタイミングとバルブリフトを可変制御
しつつ装置のコンパクト化による機関への搭載性の向上
を図ると共に、部品点数の削減を図る。【解決手段】外周にリング状の駆動カム１５を一体に
有するドライブシャフト１３と、一端部１８ｂが駆動カ
ムに、他端部１８ｃが揺動カム２０にリンクアーム２５
とリンク部材２６を介して連係するほぼヘ字形のロッカ
アーム１８と、駆動カムの回転により伝達された該ロッ
カアームの押圧力をバルブリフター１９を介して吸気弁
１２に伝達する前記揺動カムとを備えている。この揺動
カムを、ドライブシャフトに、駆動カムと同軸上に揺動
自在に配置すると共に、前記駆動カム１５の外周面にリ
ンクアーム２５の基部２５ａに有する嵌合孔２５ｃを回
転自在に嵌合させて、駆動カムの偏心回転力を直線運動
に変換してロッカアーム，リンク部材を介して吸気弁に
伝達するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【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状態に応じて可変に
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
る燃費の改善や安定した運転性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
ト量を機関運転状態に応じて可変制御する動弁装置は従
来から種々提供されており、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知られて
いる。

【０００３】図１５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、該カムシャフ
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、前記ロッカアーム５は、一
端部５ａがカム２ａの外周面に当接していると共に、他
端部５ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接して、カム２
ａ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、前記制御シャフト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。

【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、
他端部５ｂの揺動カム８の上端面８ｂに対する当接位置
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。また、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に弾接付勢して揺動カム８の所定以上の揺動を
規制するスプリングである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の動弁装置にあっては、カム２ａと揺動カム８がそれ
ぞれカムシャフト２と支軸９に設けられて、両者２ａ，
８は、機関の巾方向へ大きく離間した位置に別個に配置
されている。このため、これらカム２ａや揺動カム８の
大きな配置スペースが要求される。

【０００７】また、カム２ａと揺動カム８が機関巾方向
へ大きく離れているため、ロッカアーム５の両端部５
ａ，５ｂを必然的に機関巾方向へほぼへ字形状に延出さ
せなければならない。したがって、配置スペースの増加
と相俟ってロッカアーム５の大型化により、動弁装置の
機関への搭載性が悪化すると共に、重量の増加が余儀な
くされている。

【０００８】しかも、カムシャフト２の他に支軸９を必
要とするので、部品点数が増加すると共に、カムシャフ
ト２と支軸９との互いの軸心のずれが生じ易くなり、こ
れによってバルブタイミングの制御精度が低下するおそ
れがある。

【０００９】更に、ロッカアーム５の端部５ｂが、揺動
カム８を押圧することによって揺動カム８の揺動を得る
構成のため、ロッカアーム５の押圧点（当接位置）が揺
動カム８から離脱するおそれがある。したがって、ロッ
カアーム５の揺動支点位置に制約が生じ、揺動カム８の
揺動軌跡、ひいては吸気弁６のバルブタイミング／リフ
ト量を比較的大きく設定することができない。

【００１０】また、この従来の動弁装置は、前述のよう
に揺動カム８の上端面８ｂを、スプリング１０のばね力
によってロッカアーム５の他端部５ｂに常時弾接させ
て、揺動カム８の所定以上の揺動を規制するようになっ
ているが、機関高回転時には、揺動カム８の揺動速度も
極めて高くなると共に、自身の慣性質量が作用してスプ
リング１０のばね力では規制できずに、図中反時計方向
へ過度に揺動してしまうおそれがある。このため、ロッ
カアーム５の他端部５ｂから一時的に離接して打音が発
生したり、吸気弁６がジャンプなどの踊り現象を発生し
て、バルブタイミングの制御精度が低下して、機関性能
を十分に発揮することができなくなるといった問題を招
来する。

【００１１】また、スプリング１０のばね力によって、
上端面８ｂがロッカアーム他端部５ｂに常時弾接しかつ
カム面８ａもバルブスプリングのばね力との相対圧でバ
ルブリフター７上面に常時圧接しているため、該各面８
ａ，８ｂや他端部５ｂ，バルブリフター上面との間に比
較的大きなフリクションが発生すると共に、摩耗が発生
し易くなる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の可
変動弁装置の課題に鑑みて案出されたもので、請求項１
記載の発明は、機関のクランク軸によって回転駆動し、
外周に駆動カムが固定されたドライブシャフトと、一端
部に連係した前記駆動カムの回転により揺動するロッカ
アームと、前記ロッカアームの他端部に連係して機関弁
を開作動させる揺動カムと、前記ロッカアームの揺動支
点を変化させるアクチュエータと、該アクチュエータを
機関運転状態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、前記駆動カムを、軸
心が前記ドライブシャフトの軸心からオフセットした偏
心リング状に形成すると共に、前記駆動カムとロッカア
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、該リンクアームの基部に有する嵌合孔を駆動カムの
外周面に回転自在に嵌合して、駆動カムの偏心回転力を
直線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。

【００１３】請求項２記載の発明は、前記ロッカアーム
の他端部と揺動カムとを連係機構によって連係すると共
に、該揺動カムの最大揺動範囲を、連係機構を介してロ
ッカアームの揺動範囲内に規制することを特徴としてい
る。

【００１４】請求項３記載の発明は、前記連係機構を、
ロッカアームの他端部と揺動カムの端部とにそれぞれ設
けられたピン孔内に挿通したピンと、両端部が前記両ピ
ンに回転自在に連結されたリンク部材とから構成したこ
とを特徴としている。

【００１５】請求項４記載の発明は、前記リンク部材
を、前記ドライブシャフトの軸心から径方向へ離間する
ように湾曲状に折曲形成したことを特徴としている。

【００１６】請求項５記載の発明は、前記連係機構を、
ロッカアームの他端部に該他端部の外端縁から長手方向
に沿って折曲形成された係合溝と、揺動カムの端部に設
けられて、前記係合溝内に係合摺動する摺動ピンとから
構成したことを特徴としている。

【００１７】請求項６記載の発明は、前記リンクアーム
の基部の外周面に突設された突出端を、ピンを介してロ
ッカアームの一端部に回転自在に連結したことを特徴と
している。

【００１８】請求項７記載の発明は、前記揺動カムを、
前記ドライブシャフトに同軸上に揺動自在に設けたこと
を特徴としている。

【００１９】請求項８記載の発明は、１気筒あたり２つ
の機関弁を有し、該各機関弁のそれぞれに対応して揺動
カムを配置したことを特徴としている。

【００２０】請求項９記載の発明は、前記各々２つの機
関弁のうち一方の機関弁側の揺動カムのプロフィールと
他方の機関弁側の揺動カムのプロフィールを互いに異な
らせたことを特徴としている。

【００２１】請求項１０記載の発明は、前記各々２つの
機関弁のうち一方の機関弁側の駆動カムのプロフィール
と他方の機関弁側の駆動カムのプロフィールを互いに異
ならせたことを特徴としている。。

【００２２】請求項１１記載の発明は、前記ロッカアー
ムを、前記各揺動カムに対応して個々に設けて、前記揺
動カムを互いに独立に揺動させるようにしたことを特徴
としている。

【００２３】請求項１２記載の発明は、前記各２つの機
関弁に対応して配置された２つの揺動カムを一体に連結
したことを特徴としている。

【００２４】本発明によれば、ドライブシャフトに固定
された駆動カムをリング状の偏心カムとし、この駆動カ
ムにリンクアームを回転自在に連結したため、駆動カム
とリンクアームとの面圧を低減でき、摩耗等の発生を防
止できる。

【００２５】また、ロッカアームと揺動カムとを連係機
構により連係するので、ロッカアームと揺動カムとが離
脱することなく、バルブタイミング／リフト量を比較的
大きく設定することができる。

【００２６】しかも、ロッカアームの他端部と揺動カム
の端部とを連係機構によって連係して、ロッカアームの
揺動範囲内で揺動カムの揺動を規制するため、従来のよ
うなスプリングが不要になることは勿論のこと、高回転
時にも揺動カムの過度な揺動が防止できると共に、揺動
カムなどの各摺動部の摩耗の発生も防止できる。

【００２７】また、駆動カムと揺動カムの両方をドライ
ブシャフトに同軸上に設け、つまりドライブシャフトに
一緒に設けたため、機関巾方向への配置スペースを十分
に小さくすることができると共に、ロッカアームも小型
化でき、装置の機関への搭載性が向上する。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
に基づいて詳述する。この各実施形態では１気筒あたり
２つの吸気弁を有する機関に適用したものを示し、図１
〜図３は第１の実施形態を示している。

【００２９】すなわち、この可変動弁装置では、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
のドライブシャフト１３と、該ドライブシャフト１３
に、圧入等により固設された２つの駆動カム１５，１５
と、該ドライブシャフト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、該制御軸１
６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
部に伝達部材であるバルブリフター１９，１９を介して
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。また、前記駆動カム１５，１５とロッ
カアーム１８，１８とはリンクアーム２５，２５によっ
て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、リンク部材２６，２６によって連
係されている。

【００３０】前記ドライブシャフト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該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ている。

【００３１】前記カム軸受１４は、シリンダヘッド１１
の上端部に設けられてドライブシャフト１３の上部を支
持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット
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１
４ａ，１４ｂ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。

【００３２】前記両駆動カム１５は、図４にも示すよう
に、偏心リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該
カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部
１５ｂとからなり、内部軸方向にドライブシャフト挿通
孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａ
の軸心Ｘがドライブシャフト１３の軸心Ｙから径方向へ
所定量だけオフセットしている。また、この各駆動カム
１５は、ドライブシャフト１３に対し前記両バルブリフ
ター１９，１９に干渉しない両外側にドライブシャフト
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１５ｄ，１５ｄが同
一のカムプロフィールに形成されている。

【００３３】前記各ロッカアーム１８は、図３に示すよ
うに平面からみてほぼクランク状に折曲形成され、中央
に有する基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持さ
れている。また、各基部１８ａの各外端部に突設された
一端部１８ｂには、前記ピン２１が圧入するピン孔１８
ｄが貫通形成されている一方、各筒状基部１８ａの各内
端部に夫々突設された他端部１８ｃには、各リンク部材
２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入
するピン孔１８ｅが形成されている。

【００３４】前記各制御カム１７は、夫々円筒状を呈
し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図１に示
すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からα分
だけ偏倚している。

【００３５】前記揺動カム２０は、図１及び図６，図７
に示すようにほぼ横Ｕ字形状を呈し、ほぼ円環状の基端
部２２にドライブシャフト１３が嵌挿されて回転自在に
支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、
ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置するカムノー
ズ側の端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面
２４ａと、該基円面２４ａからカムノーズの先端縁側に
円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基
円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位
置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接
するようになっている。すなわち、図５に示すバルブリ
フト特性からみると、図１に示すように基円面２４ａの
所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面
２４ｂの前記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から所定角度範囲θ３がリフト区間に
なるように設定されている。

【００３６】また、前記リンクアーム２５は、比較的大
径な円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定
位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの
中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体１５ａの外
周面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、前記ピン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。

【００３７】さらに、前記リンク部材２６は、図１にも
示すように所定長さの直線状に形成され、円形状の両端
部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１
８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３
ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通
するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。
尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、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３０，３１，３２が設けられている。そし
て、前記リンク部材２６と各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧
入したピン２８，２９とによって連係機構が構成されて
いる。

【００３８】前記制御軸１６は、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回転角度範囲内で
回転するように制御されており、前記電磁アクチュエー
タは、機関の運転状態を検出する図外のコントローラか
らの制御信号によって駆動するようになっている。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の検出信号に基づいて
現在の機関運転状態を演算等により検出して、前記電磁
アクチュエータに制御信号を出力している。

【００３９】以下、本実施形態の作用を説明すれば、ま
ず、機関低速低負荷時には、コントローラからの制御信
号によって電磁アクチュエータが一方に回転駆動され
る。このため、制御カム１７は、軸心Ｐ１が図６Ａ，Ｂ
に示すように制御軸１６の軸心Ｐ２から左上方の回動位
置に保持され、厚肉部１７ａがドライブシャフト１３か
ら上方向に離間移動する。このため、ロッカアーム１８
は、全体がドライブシャフト１３に対して上方向へ移動
し、このため、各揺動カム２０は、リンク部材２６を介
して端部２３が強制的に若干引き上げられて全体が左方
向へ回動する。

【００４０】したがって、図６Ａ，Ｂに示すように駆動
カム１５が回転してリンクアーム２５を介してロッカア
ーム１８の一端部１８ｂを押し上げると、そのリフト量
がリンク部材２６を介して揺動カム２０及びバルブリフ
ター１９に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は図６Ｂに
示すように比較的小さくなる。

【００４１】よって、かかる低速低負荷域では、図８の
破線で示すようにバルブリフト量が小さくなると共に、
各吸気弁１２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオ
ーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関
の安定した回転が得られる。

【００４２】一方、機関高速高負荷時に移行した場合
は、コントローラからの制御信号によって電磁アクチュ
エータが反対方向に回転駆動される。したがって、図７
Ａ，Ｂに示すように制御軸１６が、制御カム１７を図６
に示す位置から時計方向に回転させ、軸心Ｐ１（厚肉部
１７ａ）を下方向へ移動させる。このため、ロッカアー
ム１８は、今度は全体がドライブシャフト１３方向（下
方向）に移動して他端部１８ｃが揺動カム２０の上端部
２３をリンク部材２６を介して下方へ押圧して該揺動カ
ム２０全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。

【００４３】したがって、揺動カム２０のバルブリフタ
ー１９上面に対する下面の当接位置が図７Ａ，Ｂに示す
ように左方向位置に移動する。このため、図７に示すよ
うに駆動カム１５が回転してロッカアーム１８の一端部
１８ｂをリンクアーム２５を介して押し上げると、バル
ブリフター１９に対するそのリフト量Ｌ２は図７Ｂに示
すように大きくなる。

【００４４】よって、かかる高速高負荷域では、カムリ
フト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図８に
実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、
各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅く
なる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が
確保できる。

【００４５】このように、本実施形態では、各吸気弁１
２の開閉時期やバルブリフト量を可変にできることは勿
論のこと、ドライブシャフト１３に、各駆動カム１５と
各揺動カム２０とを同軸上に設けたため、機関巾方向の
配置スペースを十分に小さくすることができる。また、
各ロッカアーム１８も機関巾方向へ延設する必要がなく
ドライブシャフトの直上位置にヘ字形の小型な形状に形
成できるため、装置全体のコンパクト化が図れる。この
結果、装置の機関への搭載性が向上する。また、ドライ
ブシャフト１３の配置を変更することなく、現行のドラ
イブシャフト１３の配置によって装置を装着できるた
め、この点でも機関への搭載性が良好になる。

【００４６】さらに、駆動カム１５と揺動カム２０とを
ドライブシャフト１３に同軸上に設けることにより、従
来のような揺動カム２０を支持する支軸が不要となり、
この分、部品点数の削減が図れ、また、ドライブシャフ
ト１３と揺動カム２０の互いの軸心のずれが生じないた
め、バルブタイミングの制御精度の低下を防止できる。

【００４７】しかも、各駆動カム１５を、各バルブリフ
ター１９とオフセット配置し互いに干渉しない位置に配
したため、各カム１５の外形を大きくとることができ、
カム１５の外周面１５ａの設計自由度を向上させること
が可能となり、これによって揺動カム２０の揺動量を確
保するためのリフト量を十分に確保できると共に、駆動
カム１５の駆動面圧を低減するためのカム幅を十分に確
保できる。

【００４８】特に、駆動カム１５は、リング状に形成さ
れ、外周面全体がリンクアーム基部２５ａの嵌合孔２５
ｃの内周面全体に摺接するため、外周面の面圧が分散さ
れて、該面圧を十分に低減できる。したがって、嵌合孔
２５ｃの内周面間との摩耗の発生が抑制できると共に、
潤滑も行い易い。さらに、面圧の低下に伴い駆動カム１
５の材料選択の自由度が向上し、加工し易くかつ低コス
トの材料を選択できる。

【００４９】また、本装置は、ロッカアーム１８の他端
部１８ｃと揺動カム２０の端部２３とを連係機構である
リンク部材２６などによって機械的に連係することによ
って、揺動カム２０の最大揺動範囲をロッカアーム１８
の揺動範囲内に規制することができる。つまり、揺動カ
ム２０は、リンク部材２６により連係されていることに
よりロッカアーム他端部１８ｂの押下げ，引上げ力を直
接的に伝達されると共に、ロッカアーム１８の揺動範囲
以上の揺動が規制される。このため、たとえ、機関高回
転時にも、自身の慣性質量などによって過度な揺動が確
実に防止されて、ロッカアーム１８などとの打音の発生
が防止できると共に、バルブタイミング制御精度の低下
が防止できる。

【００５０】また、揺動カム２０は、従来のようにスプ
リングのばね力によってロッカアーム１８やバルブリフ
ター１９に圧接することがないため、バルブリフター１
９などの摩耗の発生が防止できる。

【００５１】また、このようにロッカアーム１８と揺動
カム２０とがリンク部材２６を介して連係しているた
め、ロッカアーム１８のロッカ比を比較的大きく設定し
ても、ロッカアーム１８と揺動カム２０との連係状態が
常に保たれる。したがって、揺動カム２０の大きな揺動
角が得られることにより、バルブタイミング／リフト量
を比較的大きく設定することは勿論のこと、揺動カム２
０の前記ランプ区間θ２を大きくすることが可能にな
り、これによってバルブリフター１９と揺動カム２０の
衝突速度が緩和することができ、この結果、駆動騒音の
発生を抑制することが可能になる。

【００５２】また、本装置は、全体がいわゆる６リンク
方式となるため、ロッカアーム１８のロッカ比を大きく
とることが可能となり、これによって駆動カム１５のド
ライブシャフト１３に対するオフセット量を大きく設定
しなくても、つまり駆動カム１５の外径を大きく設定し
なくても、揺動カム２０の大きな揺動角が得られる。こ
の結果、装置全体のコンパクト化がさらに助長できる。

【００５３】さらに、本装置は、２つの吸気弁１２，１
２の間に設けられたドライブシャフト１３を軸受けする
カム軸受１４に制御軸１６も一緒に軸受けすることがで
きるので、従来の内燃機関にそのまま搭載することが可
能となり、この結果、シリンダヘッドの形状変更を要さ
ず、製造コストの高騰を防止できる。また、ドライブシ
ャフト１３も従来と同様の位置とすることができるの
で、この点でもシリンダの形状変更が不要になる。

【００５４】また、本装置は、ドライブシャフト１３の
上方位置にロッカアーム１８を配置するだけであるか
ら、全高を十分に低くすることが可能になる。

【００５５】図９〜図１２は、本発明の第２の実施形態
を示し、各吸気弁１２に対応する各揺動カム２０，２０
を一体に連結し、これによって駆動カム１５とロッカア
ーム１８を単一として共用化を図ったものである。

【００５６】すなわち、両揺動カム２０，２０の各基端
部２２，２２が一体に連結されていると共に、ロッカア
ーム１８や駆動カム１５は一方側のみとなっており、そ
の形状は第１の実施形態のものとほぼ同一になっている
が、一方側の揺動カム２０に対してリンク部材２６が連
結している。つまり、リンク部材２６は各一端部２６ａ
がロッカアーム１８の他端部１８ｃにピン３３を介して
連結されている一方、各他端部２６ｂが揺動カム２０に
ピン３４を介して回転自在に連結されている。

【００５７】このように、駆動カム１５やロッカアーム
１８を単一化できるため、部品点数の大巾な減少が図れ
ると共に、小型化と重量の軽減化が図れる。

【００５８】また、揺動カム２０，２０が一体に連結さ
れているから、ドライブシャフト１３に支承される揺動
カム２０，２０の支承部間Ｌを比較的長く設定すること
ができる。したがって、リンク部材２６から揺動カム２
０，２０への駆動力の作用点Ｆが、前記支承部間Ｌの範
囲内に位置するから、揺動カム２０，２０とドライブシ
ャフト１３との間の空隙に起因する揺動カム２０，２０
の傾倒を防止できる。したがって、揺動カム２０，２０
とバルブリフター１９，１９との片当たりを防止するこ
とができる。

【００５９】なお、図中左右の揺動カム２０，２０かあ
るいはカム１５，１５の少なくともいずれか一方の外形
状を異ならせても良い、したがって、２つの吸気弁１
２，１２にリフト差を与えるようになる。このため、か
かるリフト差によって１つの気筒内での吸気スワール効
果が大きくなり、燃焼性が良好になる効果が得られる。

【００６０】図１３は、本発明の第３の実施形態を示
し、リンク部材２６のほぼ中央位置を、ドライブシャフ
ト１３の軸心から径方向へ離間するようにく字形状に折
曲形成したものである。これによって図示のように吸気
弁１２の最小リフト制御時に、リンク部材２６がドライ
ブシャフト１３の外周面に接触することが回避される。
したがって、揺動カム２０の十分な揺動角度を確保しつ
つ装置の機関巾方向の寸法を小さくすることができ、装
置の小型化が図れる。

【００６１】図１４は本発明の第４の実施形態を示し、
連係機構の構成を変更したものである。すなわち、ロッ
カアーム１８は、他端部１８ｃが長手方向に沿って延設
されていると共に、該他端部１８ｃの外端縁ほぼ中央か
ら基部１８ａ方向へ二面巾状の係合溝３５が切欠形成さ
れている。一方、揺動カム２０は、カムノーズ側の端部
２３上端縁にほぼ逆Ｕ字形の突起部３６が一体に形成さ
れていると共に、該突起部３６に形成されたピン孔３７
には、一端部が前記係合溝３５内に係合摺動する摺動ピ
ン３８の基端部が圧入固定されている。したがって、ロ
ッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０とは、係
合溝３５と摺動ピン３８とによって連係されている。

【００６２】したがって、第１〜３の実施形態のよう
な、リンク部材２６を廃止できるため、装置全体のコン
パクト化が図れると共に、慣性質量を十分に低減でき
る。尚、他の構成は第１実施形態などと同様であるから
同一の作用効果が得られることは勿論である。

【００６３】前記各実施態様では、装置を吸気弁１２側
に適用した場合を示したが、排気弁側あるいは吸気・排
気弁の両方に適用することも可能であり、さらに１気筒
あたり２弁ではなく、１弁のものに適用することも可能
である。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、機関弁のバルブタイミング及びバルブリフト量
を可変制御できることは勿論のこと、偏心リング状の駆
動カムは、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、該リンクアームとの面圧を十分
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。また、面圧の低下に伴
い駆動カムの材料選択の自由度が向上し、加工と材料の
低廉化が図れる。

【００６５】請求項２及び３記載の発明によれば、バル
ブタイミング／リフト量を比較的大きく設定することは
勿論のこと、連係機構によって揺動カムの最大揺動範囲
をロッカアームの揺動範囲内に規制することができるた
め、たとえ機関高回転時にも、過度な揺動や揺動カムの
ジャンプなどのいわゆる踊り現象が確実に防止される。
このため、揺動カムとロッカアームとの離接による衝突
が回避されて打音の発生が防止されると共に、バルブタ
イミングの制御精度の低下が防止される。

【００６６】また、従来のようなスプリングのばね力に
よる揺動カムとロッカアームなどの摺接部の圧接がなく
なるため、かかる摺接部の摩耗の発生も防止できる。ま
た、スプリングが不要になるため、各構成部品のレイア
ウトの自由度が向上する。

【００６７】請求項４記載の発明によれば、リンク部材
の湾曲状態によって機関弁の最小リフト制御時における
リンク部材とドライブシャフトとの接触が回避できるた
め、揺動カムの十分な揺動角度を確保しつつ装置の機関
巾方向の寸法を小さくすることができる。

【００６８】請求項５記載の発明によれば、揺動カムの
過度な揺動が規制されることは勿論のこと、リンク部材
を廃止したため、部品点数の削減による装置の小型化と
軽量化が図れると共に、製造作業と組立作業能率の向上
が図れる。

【００６９】また、請求項６記載の発明によれば、装置
全体が６リンク方式となるため、ロッカアームのロッカ
比を大きくとることが可能になり、これによって、駆動
カムの外径を大きくしなくとも揺動カムの大きな揺動角
を得ることができる。この結果、装置全体のコンパクト
化がさらに助長できる。

【００７０】さらに、ドライブシャフトの配置を変更す
ることなく、現行のドライブシャフトの配置をそのまま
利用できるため、この点でも装置の機関への搭載性が向
上する。

【００７１】請求項７記載の発明によれば、駆動カムと
揺動カムとをドライブシャフトに同軸上に設けたため、
機関巾方向の配置スペースを十分に小さくすることがで
きると共に、ロッカアームも機関巾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、装置の機関への搭載性が向上する。

【００７２】しかも、揺動カムを駆動カムと一緒にドラ
イブシャフトに設けることにより、従来のような支軸が
不要になるため、部品点数の削減が図れると共に、ドラ
イブシャフトと揺動カムの互いの軸心のずれが生じない
ため、バルブタイミングの制御精度の低下を防止でき
る。

【００７３】請求項９や請求項１０記載の発明によれ
ば、両揺動カムやドライブシャフトの両カムのプロフィ
ールを異ならしめることにより、気筒内でのスワール効
果が大きくなり、燃焼性が良好になる。

【００７４】請求項１１記載の発明によれば、揺動カム
を互いに独立としたことにより、両弁の開閉時期を自由
に設定でき、前記請求項９，１０記載の発明と同様にス
ワール効果が得られると共に、機関運転状態に応じた最
適な吸排気制御が可能になる。

【００７５】請求項１２記載の発明によれば、両揺動カ
ムを連結することによって、駆動カムやロッカアームの
共用化が図れるので、この点でも部品点数の削減と小型
化や重量の低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施態様を示す図２のＡ−Ａ線
断面図。

【図２】本実施態様を一部断面して示す側面図。

【図３】同実施態様の平面図。

【図４】同実施形態に供される駆動カムを示す斜視図。

【図５】揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリ
フト特性図。

【図６】Ａ，Ｂは低速低負荷時の作用を示す図２のＢ−
Ｂ線断面図。

【図７】Ａ，Ｂは高速高負荷時の作用を示す図２のＢ−
Ｂ線断面図。

【図８】本実施態様のバルブタイミングとバルブリフト
の特性図。

【図９】本発明の第２の実施態様を一部断面して示す側
面図。

【図１０】同実施態様の平面図。

【図１１】図９のＣ−Ｃ線断面図。

【図１２】図９のＤ−Ｄ線断面図。

【図１３】本発明の第３の実施形態を示す断面図。

【図１４】本発明の第４の実施形態を示す断面図。

【図１５】従来の動弁装置を示す断面図。

【符号の説明】

１１…シリンダヘッド１２…吸気弁１３…ドライブシャフト１５…駆動カム１６…制御軸１７…制御カム１７ａ…厚肉部１８…ロッカアーム１８ｂ…一端部１８ｃ…他端部１９…バルブリフター（伝達部材）２０…揺動カム２３…端部２４ａ…基円面２４ｂ…カム面２５…リンクアーム２５ａ…基部２５ｂ…突出端２５ｃ…嵌合孔２６…リンク部材２６ａ，２６ｂ…両端部２１，２８，２９…ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武田敬介神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内 (72)発明者日比勉神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内 (72)発明者大貫彰神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内 (72)発明者中村信神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内 (72)発明者青山俊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 (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 (72)発明者後藤徹朗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 (72)発明者茂木克也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

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関のクランク軸によって回転駆動し、
外周に駆動カムが固定されたドライブシャフトと、一端
部に連係した前記駆動カムの回転により揺動するロッカ
アームと、前記ロッカアームの他端部に連係して機関弁
を開作動させる揺動カムと、前記ロッカアームの揺動支
点を変化させるアクチュエータと、該アクチュエータを
機関運転状態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、前記駆動カムを、軸心が前記ドライブシャフトの軸心か
らオフセットした偏心リング状に形成すると共に、前記
駆動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、該リンクアームの基部に有する
嵌合孔を駆動カムの外周面に回転自在に嵌合して、駆動
カムの偏心回転力を直線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。
【請求項２】前記ロッカアームの他端部と揺動カムと
を連係機構によって連係すると共に、該揺動カムの最大
揺動範囲を、連係機構を介してロッカアームの揺動範囲
内に規制することを特徴とする請求項１記載の内燃機関
の可変動弁装置。
【請求項３】前記連係機構を、ロッカアームの他端部
と揺動カムの端部とにそれぞれ設けられたピン孔内に挿
通したピンと、両端部が前記両ピンに回転自在に連結さ
れたリンク部材とから構成したことを特徴とする請求項
２記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】前記リンク部材を、前記ドライブシャフ
トの軸心から径方向へ離間するように湾曲状に折曲形成
したことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の可変動
弁装置。
【請求項５】前記連係機構を、ロッカアームの他端部
に該他端部の外端縁から長手方向に沿って折曲形成され
た係合溝と、揺動カムの端部に設けられて、前記係合溝
内に係合摺動する摺動ピンとから構成したことを特徴と
する請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】前記リンクアームの基部の外周面に突設
された突出端を、ピンを介してロッカアームの一端部に
回転自在に連結したことを特徴とする請求項１〜５のい
ずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】前記揺動カムを、前記ドライブシャフト
に同軸上に揺動自在に設けたことを特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】１気筒あたり２つの機関弁を有し、該各
機関弁のそれぞれに対応して揺動カムを配置したことを
特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の
可変動弁装置。
【請求項９】前記各々２つの機関弁のうち一方の機関
弁側の揺動カムのプロフィールと他方の機関弁側の揺動
カムのプロフィールを互いに異ならせたことを特徴とす
る請求項８記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１０】前記各々２つの機関弁のうち一方の機
関弁側の駆動カムのプロフィールと他方の機関弁側の駆
動カムのプロフィールを互いに異ならせたことを特徴と
する請求項８または９記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１１】前記ロッカアームを、前記各揺動カム
に対応して個々に設けて、前記揺動カムを互いに独立に
揺動させるようにしたことを特徴とする請求項８，９，
１０のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１２】前記各２つの機関弁に対応して配置さ
れた２つの揺動カムを一体に連結したことを特徴とする
請求項８記載の内燃機関の可変動弁装置。