JPH11229837A

JPH11229837A - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JPH11229837A
Application number: JP3068198A
Authority: JP
Inventors: Seinosuke Hara; 誠之助原; Makoto Nakamura; 信中村; Yoshihiko Yamada; 吉彦山田; 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: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-08-24
Anticipated expiration: 2018-02-13
Also published as: JP3933288B2

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
しつつ装置の横方向の大きさを抑制して全体のコンパク
ト化を図ると共に、バルブリフト量を大きくすることの
できる装置を提供できる。【解決手段】駆動カム１５の回転によりリンクアーム
１９を介して揺動するロッカアーム１８と、このロッカ
アームの揺動運動によりリンク部材２０を介して揺動し
て吸気弁１２を開閉作動させる揺動カム１７とを備え、
可変機構２１によってロッカアームを介して揺動カムの
カムフェース２５がバルブリフター１６の頂面１６ｃに
対して当接する位置を変化させてバルブリフトを可変に
する。ドライブシャフトに揺動カムと駆動カムとを同軸
上に設けると共に、バルブリフターの頂面を、揺動カム
のカムリフト部２５ｃ側が低位となるように形成して、
揺動カムのトラベル領域を水平面のものに比較して大き
く取れるようにした。

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】周知にように、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・排気弁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５５−１
３７３０５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。尚、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】

【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独立に
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、機関の大型化と重量
の増加が余儀なくされている。

【０００８】さらに、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】また、ロッカアーム５の端部５ｂが、揺動
カム８の上端面８ｂを直接押圧することによって該揺動
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の上端面８ｂ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】

【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、該ド
ライブシャフトに前記駆動カムと同軸上に揺動自在に設
けられ、機関弁をバルブリフターを介して開閉作動させ
る揺動カムと、一端部がリンクアームを介して前記駆動
カムに回転自在に連係しかつ他端部がリンク部材を介し
て揺動カムの端部に連係したロッカアームと、該ロッカ
アームの揺動支点を可変にする可変機構と、該可変機構
を機関運転状態に応じて作動制御する制御手段とを備
え、前記ロッカアームの揺動支点を可変制御することに
よって揺動カムの前記バルブリフターの頂面に対する揺
動位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制御する可
変動弁装置であって、前記揺動カムのカムフェースが摺
接するバルブリフターの頂面を、前記揺動カムのカムリ
フト側を下方へ傾斜させて形成したことを特徴としてい
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、前記バルブリフタ
ーの頂面に、前記揺動カムのカムフェースが摺接するほ
ぼ円板状のシムを設けると共に、前記揺動カムのカムフ
ェースの巾方向の中心線を前記シムの中心からオフセッ
ト配置したことを特徴としている。

【００１２】請求項３記載の発明は、前記揺動カムのカ
ムフェースの巾方向の中心線を、前記バルブリフター頂
面のほぼ中央に配置し、前記シムの中心を前記バルブリ
フター頂面の中心から前記揺動カムのカムフェースの巾
方向にオフセット配置したことを特徴としている。

【００１３】請求項４記載の発明は、前記バルブリフタ
ーの頂面に、前記揺動カムのカムフェースが摺接するほ
ぼ円板状のシムを設けると共に、該シムの中心をバルブ
リフター頂面の中心から前記揺動カムのカムリフト側に
オフセット配置したことを特徴としている。

【００１４】請求項５記載の発明は、前記バルブリフタ
ーの頂面と前記シムとの間に弾性部材を介装し、シムを
前記揺動カムのカムフェースに常時弾接したことを特徴
としている。

【００１５】本発明によれば、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。

【００１６】また、バルブリフターの頂面を、揺動カム
のカムリフト側が下方へ傾斜したテーパ状に形成したた
め、バルブリフターの頂面における揺動カムのカムフェ
ースが摺動する領域、つまりトラベル領域が大きくな
る。このため、揺動カムの揺動角や該揺動カムの外径を
大きくしなくても、機関弁のリフト量を大きくすること
が可能になる。

【００１７】請求項２記載の発明によれば、揺動カムの
揺動に伴いバルブリフターが作動すると、カムフェース
の巾方向中心とシムの中心とのオフセット配置に起因し
て該シムの自由な回転を促進できる。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、揺動カムの
カムフェースの巾方向の中心線が、バルブリフターの中
心を通るように配置したので、バルブリフターにその中
心まわりの回転モーメントが発生しない。したがって、
バルブリフターは揺動カムのカムフェースにて安定的に
保持されて、カムフェースとバルブリフターとの片当た
りを防止できる。

【００１９】請求項４記載の発明によれば、シムをバル
ブリフター中心に対して揺動カムのカムリフト側にオフ
セット配置したので、揺動カムとシムとの摺動領域（ト
ラベル領域）を可及的に大きくすることができる。

【００２０】請求項５記載の発明によれば、弾性部材に
よってシムが揺動カムのカムフェースに常時当接した状
態になっているため、揺動カムのベースサークル時にお
けるカムフェースとシムとの間のクリアランスの発生を
防止できる。したがって、このベースサークル域におけ
る機関振動によるバルブリフターの自由な回転を抑制で
き、もって、バルブリフターは揺動カムのカムフェース
にて安定的に保持されて、カムフェースとバルブリフタ
ーとの片当たりを防止できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１〜図４は、本発明に係る可変
動弁装置の第１の実施形態を示し、１気筒あたり２つの
吸気弁を有する内燃機関に適用したものを示している。

【００２２】すなわち、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１
１上部の図外の軸受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の外周
面に、圧入等により固設された駆動カム１５と、前記ド
ライブシャフト１３に駆動カム１５と同軸上に回動自在
に設けられて、各吸気弁１２，１２をバルブリフター１
６，１６を介して押圧開動させる一対の揺動カム１７，
１７と、前記ドライブシャフト１３にほぼ平行に配設さ
れた制御軸２８に制御カム２９を介して揺動自在に軸支
され、一端部１８ａがリンクアーム１９を介して前記駆
動カム１５に連係し、他端部１８ｂがリンク部材２０を
介して前記揺動カム１７，１７に連係したロッカアーム
１８と、前記ロッカアーム１８の揺動支点位置を可変に
する可変機構２１と、該可変機構２１を機関運転状態に
応じて作動制御する図外の制御手段とから構成されてい
る。

【００２３】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。

【００２４】前記駆動カム１５は、図４にも示すよう
に、ほぼリング状を呈し、大径なカム本体１５ａと、該
カム本体１５ａの側端面に一体に設けられた筒状部１５
ｂとからなり、内部軸方向にドライブシャフト挿通孔１
５ｃ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
１６，１６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。

【００２５】前記各バルブリフター１６は、図１〜図４
に示すように有蓋円筒状を呈し、筒状のスカート部１６
ａと該スカート部１６ａの上端部に一体に有する円板状
の上壁１６ｂとからなり、スカート部１６ａがシリンダ
ヘッド１１に形成された保持孔１１ａ，１１ａ内に摺動
自在に保持されている一方、上壁１６ｂの頂面１６ｃが
傾斜状に形成されている。すなわち、頂面１６ｃは、前
記揺動カム１７の後述するカムフェース２５に沿って傾
斜し、揺動カム１７のカムリフト部２５ｃ側が下り傾斜
状に形成され、その傾斜角度θは約１０°に設定されて
いる。また、前記保持孔１１ａのバルブリフター１６の
頂面１６ｃ最高位置側の内面には、バルブリフター１６
との間に潤滑油を供給する供給通路３０が形成されてい
る。

【００２６】また、前記リンクアーム１９は、比較的大
径な円環状の基部１９ａと、該基部１９ａの外周面所定
位置に突設された突出端１９ｂとを備え、基部１９ａ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１９ｃが形成されてい
る一方、突出端１９ｂには、ピン２３が回転自在に挿通
するピン孔１９ｄが貫通形成されている。また、リンク
アーム１９は、機関の巾方向に沿って横倒し状態に配置
されている。

【００２７】前記各揺動カム１７は、図１及び図４に示
すようにほぼ横Ｕ字形状を呈し、両者１７，１７間に有
する筒状の基部１７ａの内部にドライブシャフト１３が
相対的に回転自在に嵌挿された支持孔１７ｂが貫通形成
されていると共に、筒状基部１７ａの外周が軸受２２に
よって軸受けされている。また、ロッカアーム１８他端
部１８ｂ側に位置する一方の揺動カム１７の一端部２４
には、ピン孔２４ａが貫通形成されている。また、各揺
動カム１７，１７の下面には、カムフェース２５が形成
されている。このカムフェース２５は、筒状基部１７ａ
側の基円面２５ａと該基円面２５ａからカムリフト部２
５ｃ側である一端部２４端縁側に円弧状に延びるカム面
２５ｂと、該カム面２５ｂの先端側に有するカムリフト
部２５ｃとから構成されており、該基円面２５ａとカム
面２５ｂ及びカムリフト部２５ｃが、揺動カム１７の揺
動位置に応じて各バルブリフター１６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２５
ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カ
ム面２５ｂの所定角度範囲θ２がいわゆるランプ区間と
なり、さらにカム面２５ｂからカムリフト部２５ｃまで
の所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定され
ている。

【００２８】前記軸受２２は、シリンダヘッド１１の上
端部に設けられて筒状基部１７ａを支持するメインブラ
ケット２２ａと、該メインブラケット２２ａの上端部に
設けられて後述する制御軸を回転自在に支持するサブブ
ラケット２２ｂとを有し、両ブラケット２２ａ，２２ｂ
が一対のボルト２２ｃ，２２ｃによってシリンダヘッド
１１に上方から共締め固定されている。

【００２９】前記ロッカアーム１８は、図１及び図４に
示すように、ほぼく字形に折曲形成されて、ドライブシ
ャフト１３の上方位置に機関巾方向に沿って配置されて
おり、中央に有する基部１８ｃが後述する制御軸２８に
揺動自在に支持されていると共に、一端部１８ａが前記
ピン２３を介してリンクアーム１９の突出端１９ｂに回
転自在に連結されている一方、他端部１８ｂがピン２６
を介してリンク部材２０の一端部２０ａに回転自在に連
結されている。

【００３０】前記リンク部材２０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２０
ａ，２０ｂは前記ロッカアーム１８の他端部１８ｂと揺
動カム１７の一端部２４にピン２６，２７を介して回転
自在に連結している。

【００３１】尚、各ピン２３，２６，２７の端部には、
リンクアーム１９やリンク部材２０の軸方向の移動を規
制するスナップリング３１が夫々設けられている。

【００３２】前記可変機構２１は、前記軸受２２のメイ
ンブラケット２２ａとサブブラケット２２ｂとの間に軸
受けされた制御軸２８と、該制御軸２８に圧入固定さ
れ、ロッカアーム１８の基部１８ｃに有するカム孔１８
ｄ内に回転自在に嵌挿された制御カム２９とから構成さ
れている。

【００３３】前記制御カム２９は、ほぼ円筒状を呈し、
内部軸方向に制御軸２８に嵌挿して圧入固定される挿通
孔２９ａが貫通形成されていると共に、その軸心Ｐ１が
制御軸２８の軸心Ｐからα分だけ偏倚している。

【００３４】前記制御軸２８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制御手段である図外の
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。

【００３５】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、
これに伴い、制御軸２８も同方向へ所定量回動して、制
御カム２９を図６Ａ，Ｂに示すように軸心Ｐ１が制御軸
２８の軸心Ｐから左上方向の回動位置に保持され、厚肉
部２９ｂがドライブシャフト１３から上方向に離間移動
する。したがって、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て、他端部１８
ｂによってリンク部材２０を上方向へ引き上げる。この
ため、揺動カム１７，１７は、一端部２４が強制的に若
干引き上げられて全体が図示のように反時計方向へ回動
位置に保持される。

【００３６】したがって、駆動カム１５の回転によりリ
ンクアーム１９を介してロッカアーム１８の一端部１８
ａを上下方向へ作動させると、該ロッカアーム１８が制
御カム２９を揺動支点として揺動し、他端部１８ｂから
その揺動力がリンク部材２０を介して揺動カム１７，１
７に伝達される。揺動カム１７，１７は、基円面２５ａ
及びカム面２５ｂ，カムリフト部２５ｃがバルブリフタ
ー１６の頂面１６ｃ上を摺接しながら押圧あるいは押圧
を解除して各吸気弁１２を開閉作動させるが、そのリフ
ト量Ｌ１は図６Ｂに示すように比較的小さくなる。

【００３７】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。

【００３８】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２８が、時計方向（図中矢印
方向）へ所定量回動して制御カム２９を図６Ａ，Ｂに示
す位置から反時計方向へ所定量回動させ、軸心Ｐ１（厚
肉部２９ｂ）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
へ移動して、他端部１８ｂがリンク部材２０を介して揺
動カム１７，１７の一端部２４を下方向へ押圧して、揺
動カム１７，１７全体を所定量だけ時計方向へ回動させ
る。

【００３９】したがって、各揺動カム１７のバルブリフ
ター１６上面に対する当接位置が図７Ａ，Ｂに示すよう
に一端部２４側の右方向位置に移動する。このため、駆
動カム１５が回転してロッカアーム１８を揺動させて揺
動カム１７，１７を所定範囲で揺動させると、バルブリ
フター１６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。

【００４０】よって、かかる高速高負荷域では、図８の
実線で示すようにカムリフト特性が低速低負荷域に比較
して大きくなって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一方、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。以上のように、機関運転状態に応じて各吸気
弁１２の開閉時期やバルブリフト量を可変にすることが
できる。

【００４１】ところで、バルブリフター１６，１６の外
径は機関の仕様によって定まっているものであり、その
頂面１６ｃ，１６ｃの面積も一定に設定されているが、
本実施形態ではバルブリフター１６，１６の頂面１６
ｃ，１６ｃを傾斜状に形成したため、該頂面１６ｃ，１
６ｃを水平に形成した場合に比較して、該頂面１６ｃ，
１６ｃ上における揺動カム１７，１７のトラベル領域が
大きくなり、前述のバルブリフト量を大きくすることが
可能になる。

【００４２】すなわち、バルブリフター１６の頂面１６
ｃが水平面なもの（図９参照）と本願発明の傾斜面のも
の（図１０参照）を、カムフェース２５が同一の揺動カ
ム１７を用いた場合を比較すると、まず最大リフト時に
おけるカムリフト部２５ｃによる各頂面１６ｃの垂直方
向の単位リフト量ｄｌ，ｄＬ１は、以下の式で求められ
る。

【００４３】バルブリフター１６の頂面１６ｃが水平面
なものでは、ｌｄθ＝ｄｌの式が求められる。（ここ
で、ｌはドライブシャフトの軸心からカムリフト部と頂
面との当接点までの長さ、θは揺動カムの揺動角であ
る。）

【００４４】

【数１】

【００４５】（ここで、Ｓはカムリフト部と頂面との当
接点の傾斜面に直交する線に対してドライブシャフトの
軸心から直角に延びた線の長さ、αは傾斜面の傾斜角
度、Ｌはリフト量，ｄＬは前記直交する線における単位
リフト量、ｒはベースサークル長さである。）

【００４６】

【数２】

【００４７】この式によって、水平面と傾斜面のバルブ
リフト量の比が求められる。具体的には、例えばｌ＝１
７mm，ｒ＝１４mm，Ｌ＝９mm，α＝１０°とすると、ｄ
Ｌ１／ｄｌ＝１.２７となり、水平面の場合に比較して
傾斜面では１.２７倍のバルブリフト量となり、揺動カ
ムの同じ揺動角θであっても傾斜面の方がバルブリフト
量を増加させることができることが明らかである。これ
は、カムフェース２５の頂面１６ｃに対するトラベル領
域が増加したためである。

【００４８】このように、本実施形態では、バルブリフ
ター１６の頂面１６ｃを傾斜状に形成することによって
バルブリフト量を大きくすることが可能になる。この結
果、水平面と同じバルブリフト量とするならば、揺動カ
ム１７の揺動角θを小さくすることが可能になり、した
がって、リンク部材２０やリンクアーム１９等の各リン
ク機構を小型化することができ、ひいては装置全体のコ
ンパクト化が図れる。

【００４９】また、この装置によれば、ドライブシャフ
ト１３に駆動カム１５と各揺動カム１７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。

【００５０】さらに、駆動カム１５と揺動カム１７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１７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１７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。

【００５１】しかも、駆動カム１５を、各バルブリフタ
ー１６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、駆動カム１５の外形を大きくとることができ、
駆動カム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１７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。

【００５２】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１９ａの嵌合孔１９
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
１９ｃ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。

【００５３】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１７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。

【００５４】また、ロッカアーム１８と揺動カム１７と
がリンク部材２０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１７との連係状態が常に保たれ
る。したがって、揺動カム１７の大きな揺動角が得られ
ることにより、揺動カム１７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１６と揺動カム１７の衝突速度を緩和することがで
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。

【００５５】さらに、本装置は、２つの吸気弁１２，１
２の間に設けられたカム軸受２２に制御軸２８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。

【００５６】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。

【００５７】さらに、バルブリフター１６は、保持孔１
１ａ内に供給通路３０から強制的に供給された潤滑油に
よって外周面と保持孔１１ａ内周面との間が潤滑される
ため、揺動カム１７の押圧荷重によるバルブリフター１
６の倒れによる保持孔１１ａの内周面との摩擦抵抗が低
減されて円滑な摺動性が得られる。

【００５８】さらに、図１４に示すように、揺動カム１
７がバルブリフター１６を押し下げる力Ｆがバルブリフ
ター方向の分力ＦＶと水平分力Ｆｒとに分けられるか
ら、バルブリフター１６とその保持孔１１ａとの当接力
Ｆｓが低減され、よって、バルブリフター１６の側面の
摩耗や摩擦力を低減することができる。

【００５９】図１１は本発明の第２の実施形態を示し、
バルブリフター１６の頂面１６ｃに円板状の嵌合溝３２
を形成すると共に、該嵌合溝３２内に揺動カム１７のカ
ムフェース２５が摺接する円板状の低摩耗材のシム３３
を回転自在に嵌合した。また、前記揺動カム１７を、自
身のカムフェース２５の巾方向の中心線Ｓ１をシム３３
の径方向中心線Ｓ２から径方向へ所定量だけオフセット
させて配置した。

【００６０】したがって、各揺動カム１７が各シム３３
上面３３ａを摺動すると、その摺動位置がシム３３の中
心から外れた位置になるため、揺動カム１７からの偏荷
重によってシム３３の自由な回転が促進されて、シム３
３の上面３３ａの一部の摩耗が防止されて、全体の均一
な摩耗が得られ、したがって、全体として摩耗の発生を
抑制できる。この場合、シム３３として平坦なシムを用
いると、バルブリフター１６の頂面の加工が容易である
ことは言うまでもない。

【００６１】また、シム３３の中心をバルブリフター１
６の中心に対して揺動カム１７のカムフェース２５のカ
ムリフト側にオフセット配置させた。このため、揺動カ
ム１７のカムフェース２５とシム３３との摺動領域（ト
ラベル領域）が大きくなり、バルブリフト量を増大させ
ることができる。

【００６２】図１２は、本発明の第３の実施形態を示
し、バルブリフター１６に対して揺動カム１７を偏倚さ
せるのではなく、嵌合溝３２を頂面１６ｃの中心線Ｓ３
に対して、一方側へ偏倚させてシム３３の中心線Ｓ２を
揺動カム１７の中心線Ｓ１から偏倚させたものである。

【００６３】したがって、この場合も揺動カム１７の摺
接に伴いシム３３の自由な回転が促進されて、第２実施
形態と同様な作用効果が得られる。

【００６４】この場合、揺動カム１７の中心線Ｓ１とバ
ルブリフター１６の中心線Ｓ３が一致していることか
ら、バルブリフター１６は揺動カム１７の揺動によって
回動せず、シム３３のみ回転する。したがって、揺動カ
ム１７のカムフェース２５がバルブリフター１６の傾斜
状の頂面１６ｃと片当たりすることがない。

【００６５】図１３は本発明の第４の実施形態を示し、
嵌合溝３２の底面３２ａ中央に小径溝３２ｂを形成し、
この小径溝３２ｂの底面とシム３３との間にテーパ状の
ばね３４を弾装させて、シム３３の上面３３ａを揺動カ
ム１７のカムフェース２５に常時弾接させるようにした
ものである。

【００６６】したがって、揺動カム１７の揺動に伴って
シム３３は自由回転するがバルブリフター１６の自由回
転を阻止することができる。すなわち、揺動カム１７と
シム３３が当接しているカムリフト時にはバルブリフタ
ー１６の自由な回転はないが、ベースサークル時には、
カムフェース２５とシム３３との間にクリアランスが発
生して、バルブリフター１６はこの時点で機関の振動な
どにより保持孔１１ａ内を自由に回転するおそれがある
が、この実施形態のように、ばね３４によって両者１
７，３３が常に当接した状態になるため、バルブリフタ
ー１６は自由な回転が規制される。したがって、揺動カ
ムフェースとシムとの間では常時円滑な摺動性が得ら
れ、片当たりや摩耗の発生が防止される。尚、ばね３４
は、テーパ状のばねに限定されるものではなく、板ばね
や通常のコイルばねであってもよく、また、ゴムなどの
弾性を有する素材を用いてもよい。

【００６７】本発明は、前記各実施形態の構成に限定さ
れるものではなく、例えば本装置を排気弁あるいは吸気
・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。

【００６８】

【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、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。

【００６９】また、揺動カムを偏心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。

【００７０】しかも、本発明は、バルブリフターの頂面
を、揺動カムのカムリフト側が下方へ傾斜したテーパ状
に形成したため、揺動カムのバルブリフター頂面に対す
るトラベル領域が頂面を水平面とした場合に比較して十
分に大きくなる。したがって、揺動カムによるバルブリ
フター、つまり機関弁のバルブリフト量を大きくするこ
とが可能となる。この結果、運転状態に応じた機関性能
を十分に発揮できると共に、逆に同じバルブリフト量で
あれば、揺動カムの揺動角を小さくすることができるた
め、リンク機構を小型化でき、したがって、装置全体の
コンパクト化が図れる。

【００７１】また、請求項２及び３記載の発明によれ
ば、シムの自由な回転を促進できるため、該シムの部分
的な摩耗の発生が防止されて、シムの耐久性の向上が図
れる。 ◆「追加クレーム」の効果について追記して下さい。 ◆ 請求項５記載の発明によれば、バルブリフターの自由な
回転を阻止できるため、揺動カムフェースとシムの片当
たりを防止して、常時円滑な摺動性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す図２のＡ−Ａ線
断面図。

【図２】本実施形態を一部断面して示す側面図。

【図３】同実施形態の平面図。

【図４】同実施形態に供される各構成部品の分解斜視
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】本実施形態のバルブタイミングとバルブリフト
の特性図。

【図９】本発明におけるバルブリフターの作用原理説明
図。

【図１０】バルブリフターの頂面を水平面とした場合の
作用原理説明図。

【図１１】本発明の第２の実施形態を示す平面図。

【図１２】本発明の第３の実施形態を示す平面図。

【図１３】本発明の第４の実施形態を示す縦断面図。

【図１４】本発明における揺動カムの押圧力の分力特性
を示す図。

【図１５】従来の可変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…バルブリフター１６ｃ…頂面１７…揺動カム１８…ロッカアーム１８ａ…一端部１８ｂ…他端部１９…リンクアーム２０…リンク部材２１…可変機構２５…カムフェース２５ｃ…カムリフト部

【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】また、前記リンクアーム１９は、比較的大
径な円環状の基部１９ａと、該基部１９ａの外周面所定
位置に突設された突出端１９ｂとを備え、基部１９ａ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１９ｃが形成されてい
る一方、突出端１９ｂには、ピン２３が回転自在に挿通
するピン孔１９ｄが貫通形成されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７１】また、請求項２及び３記載の発明によれ
ば、シムの自由な回転を促進できるため、該シムの部分
的な摩耗の発生が防止されて、シムの耐久性の向上が図
れる。請求項４記載の発明によれば、シムをバルブリフ
ター中心に対して揺動カムのカムリフト側にオフセット
配置したため、揺動カムのシムに対するトラベル領域を
可及的に大きくすることができる。請求項５記載の発明
によれば、バルブリフターの自由な回転を阻止できるた
め、揺動カムフェースとシムの片当たりを防止して、常
時円滑な摺動性が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田吉彦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、該ド
ライブシャフトに前記駆動カムと同軸上に揺動自在に設
けられ、機関弁をバルブリフターを介して開閉作動させ
る揺動カムと、一端部がリンクアームを介して前記駆動
カムに回転自在に連係しかつ他端部がリンク部材を介し
て揺動カムの端部に連係したロッカアームと、該ロッカ
アームの揺動支点を可変にする可変機構と、該可変機構
を機関運転状態に応じて作動制御する制御手段とを備
え、前記ロッカアームの揺動支点を可変制御することに
よって揺動カムの前記バルブリフターの頂面に対する揺
動位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制御する可
変動弁装置であって、前記揺動カムのカムフェースが摺接するバルブリフター
の頂面を、前記揺動カムのカムリフト側を下方へ傾斜さ
せて形成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】前記バルブリフターの頂面に、前記揺動
カムのカムフェースが摺接するほぼ円板状のシムを設け
ると共に、前記揺動カムのカムフェースの巾方向の中心
線を前記シムの中心からオフセット配置したことを特徴
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】前記揺動カムのカムフェースの巾方向の
中心線を、前記バルブリフター頂面のほぼ中央に配置
し、前記シムの中心を前記バルブリフター頂面の中心か
ら前記揺動カムのカムフェースの巾方向にオフセット配
置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】前記バルブリフターの頂面に、前記揺動
カムのカムフェースが摺接するほぼ円板状のシムを設け
ると共に、該シムの中心をバルブリフター頂面の中心か
ら前記揺動カムのカムリフト側にオフセット配置したこ
とを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の可変
動弁装置。
【請求項５】前記バルブリフターの頂面と前記シムと
の間に弾性部材を介装し、シムを前記揺動カムのカムフ
ェースに常時弾接したことを特徴とする請求項２または
３記載の内燃機関の可変動弁装置。