JP2000213315A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関巾方向の配置スペースを小さくすると共
に、装置全体のコンパクト化を図りつつ、始動時の起動
トルクの低減化とアイドル運転時の燃費の向上を図る。 【解決手段】 駆動軸１３に固定された駆動カム１５
と、駆動軸１３に回動自在に嵌挿したカムシャフト１４
に設けられた第１，第２揺動カム１７，２７とをロッカ
アーム１８によって機械的に連係すると共に、ロッカア
ームの揺動支点を機関運転状態に応じて可変にして、２
つの吸気弁１２，１２にバルブタイミング等を可変にす
る可変機構２１が設けられている。カムシャフトの一端
側に第１揺動カムを一体に固定する一方、他端側に第２
揺動カムを揺動自在に支持させている。そして、カムシ
ャフトと第２揺動カムを連結切換機構３７によって機関
始動時などには連結解除して、片弁停止状態とし、定常
運転時には互いに連結して両吸気弁を開閉作動させるよ
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
できる内燃機関の可変動弁装置に関する。

【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可変動弁装置は従
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が知られ
ている。

【０００３】図１８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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】

【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。

【０００８】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。

【０００９】さらに、カムシャフト２と支軸９とは、互
いに異なる箇所に配置されているため、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。

【００１０】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／リフト量を大きく設定する
ことができない。

【００１１】また、上記従来装置を１気筒当たり２つの
吸気又は排気弁を有する機関に適用して、例えば一方の
吸気弁の作動を停止してアイドル運転中のスワール効果
を狙うといった片弁停止の制御について何ら考察されて
いなかった。

【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駆動軸と、該駆動軸の外周
に相対的に摺動自在に設けられたカムシャフトと、該カ
ムシャフトに設けられて、１気筒当たり２つの機関弁を
それぞれ開閉作動させる一対の揺動カムと、一端部が前
記駆動カムに回転自在に連係しかつ他端部が前記少なく
とも一方側の揺動カムに機械的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を
機関運転状態に応じて制御する制御機構とを備えた可変
動弁装置であって、前記カムシャフトに対して一方側の
揺動カムを固定すると共に、他方側の揺動カムを揺動自
在に設け、かつ該他方側の揺動カムを機関運転状態に応
じてカムシャフトに連結するかあるいは連結を解除する
連結切換機構を設けたことを特徴としている。

【００１３】請求項２記載の発明は、前記連結切換機構
は、他方側揺動カムの内周部にカムシャフト軸直角方向
に穿設された作動用穴と、前記作動用穴に対向するカム
シャフトの外周部に穿設された摺動用穴と、前記作動用
穴に摺動自在に収納され、第１押圧手段によって作動用
穴と摺動用穴に跨った位置に進出摺動して、他方側揺動
カムとカムシャフトとを連結する連結ピストンと、該連
結ピストンを作動用穴内に後退摺動させる第２押圧手段
とを備えたことを特徴としている。

【００１４】請求項３記載の発明は、前記第１押圧手段
を、ばね部材によって構成する一方、第２押圧手段を油
圧回路によって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、前記連結切換機構
は、カムシャフトの外周面から軸直角方向へ延出した係
合突部と、他方側揺動カムの上端部に支軸を介して揺動
自在に設けられて、一端部が前記係合突部に係合可能な
レバーと、該レバーの他端部側に設けられて、レバーの
一端部を係合突部へ係合させる方向に押圧付勢する第１
押圧手段と、他方側揺動カムのレバー一端部側の外周部
に設けられて、レバーの他端部を第１押圧手段の押圧力
に抗して他方向へ押し上げて係合突部との係合を解除す
る第２押圧手段とを備えたことを特徴としている。

【００１６】請求項５記載の発明は、前記両揺動カムの
連結解除時に、他方側揺動カムを一方側揺動カムの揺動
範囲外の自由な揺動を規制する規制手段を設けたことを
特徴としている。

【００１７】したがって、この発明にあっては、駆動カ
ムと揺動カムとを駆動軸上に一緒に設けたため、装置の
コンパクト化が図れることは勿論のこと、とりわけ連結
切換機構によって機関運転状態に応じて例えば一方側の
吸気弁の作動を停止させることができる。

【００１８】すなわち、例えば機関始動時やアイドル運
転時には、第２押圧手段によって連結ピン全体を作動用
穴内に収納保持させる。このため、両揺動アームは連結
されずに互いにフリーな状態になっており、駆動カムと
連係した一方側揺動カムは該駆動カムの偏心回転によ
り、ロッカアームを介して揺動して機関弁の一方側を開
閉作動させる。一方、他方側の揺動カムは揺動停止状態
となり、したがって他方側の機関弁の開閉作動を停止さ
せている。この結果、始動時におけるクランクシャフト
による起動トルクが低減されて、始動性が良好になると
共に、アイドル運転中の燃費の向上が図れる。

【００１９】尚、揺動停止状態にある他方側の揺動カム
は、一方側の揺動カムの揺動に伴ってカムシャフトとの
摺動抵抗により連れ回りを起こし、自由に揺動するが、
規制機構によってその揺動範囲が一方側揺動カムの揺動
軌跡の範囲内に規制されるため、後述する連結作用に支
障を来すことがない。

【００２０】また、機関が例えば定常運転及び高回転高
負荷域に移行した場合は、第１押圧手段の押圧力が第２
押圧手段の押圧力に打ち勝って連結ピンを押圧して作動
用穴と摺動用穴との間の跨った位置に保持する。これに
より、両揺動カムがカムシャフトを介して一体的に連結
される。このため、駆動カムの偏心回転力が一方側の揺
動カムからカムシャフトを伝って他方側の揺動カムに伝
達されて、両揺動カムが一体的に揺動する。したがっ
て、他方側の機関弁も開閉作動され、この結果、吸気充
填効率の向上により出力の向上が図れる。

【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
機関弁である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上に機関前後方向に沿って配置された中空状の駆動軸
１３と、該駆動軸１３の外周面に圧入等により固設され
た１つの駆動カム１５と、前記駆動軸１３の外周に相対
摺動自在に嵌挿された中空状のカムシャフト１４と、該
カムシャフト１４の両端部に設けられて、各吸気弁１
２，１２をバルブリフター１６，１６を介して押圧開動
させる一対の揺動カム１７，２７と、前記駆動軸１３の
上方に配置されて、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が一対
のリンク部材２０を介して前記第１揺動カム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
から主として構成されている。

【００２３】前記駆動軸１３は、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】前記カムシャフト１４は、円筒状を呈し、
図２及び図３に示すように気筒間に有する前記各駆動カ
ム１５，１５の間に駆動軸１３の外周に回動自在に配置
され、中央部位１４ａが軸受２２によって軸受けされ
て、内部に形成された軸方向孔の内周面１４ｂによって
駆動軸１３を軸受けするようになっている。

【００２５】また、中央部位１４ａの一端１４ｄは、後
述する第２揺動カム２７のスラスト方向の傾倒を防止た
めに第２揺動カム２７の一側面を当接支持するようにな
っている。

【００２６】前記軸受２２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１４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，２２
ｂ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。

【００２７】前記駆動カム１５は、図１及び図３にも示
すように、本体１５ａがほぼリング状を呈し、内部軸方
向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、
軸心Ｘが駆動軸１３の軸心Ｙから径方向へ所定量だけ偏
心している。また、本体１５ａの側部には駆動軸１３の
外周に固定支持される筒状部１５ｂが一体に設けられて
いる。この筒状部１５ｂは、第２揺動カム２７の他側面
を当接支持し、前記カムシャフト１４の一端１４ｄと共
働して第２揺動カム２７の傾倒を防止している。さら
に、駆動カム１５は、駆動軸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配置されてい
る。

【００２８】前記各バルブリフター１６は、図２，図３
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湾曲状
の頂壁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。

【００２９】前記各揺動カム１７，２７は、図１及び図
６〜図１１に示すようにそれぞれほぼ横Ｕ字形状を呈
し、一方側の第１揺動カム１７は、図３にも示すように
カムシャフト１４の一端部側に一体に固定されている一
方、他方側の第２揺動カム２７は、カムシャフト１４の
他端部側に支持孔２７ｂを介して揺動自在に支持されて
いる。

【００３０】また、第２揺動カム２７は、図７に示すよ
うに支持孔２７ｂの内周面中央に該第２揺動カム２７と
カムシャフト１４との間の良好な潤滑性を確保する円環
状の油溝２７ｃが形成されていると共に、上面には後述
するストッパ機構５６の押圧プランジャ５６ｂが係入す
るストッパ溝２７ｄが形成されている。また、第１揺動
カム１７の先端側のカムノーズ部１７ａには、ピン孔１
７ｂが貫通形成されている。さらに、各揺動カム１７，
２７の下面には、同一のカムフェース２５が形成されて
いる。

【００３１】このカムフェース２５は、図６に示すよう
に、基円面２５ａと該基円面２５ａからカムノーズ部１
７ａ，２７ａ側に円弧状に延びるカム面２５ｂと、該カ
ム面２５ｂの先端側、つまりカムノーズ部１７ａ，２７
ａ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２
５ｃが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフ
ター１６の上面所定位置に転接するようになっている。
すなわち、基円面２５ａ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。

【００３２】前記ロッカアーム１８は、図１に示すよう
に、ほぼへ字形に一体に折曲形成されて、駆動軸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２４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。

【００３３】前記各リンクアーム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
に突設された前記突出端１９ｂとを備えている。前記基
部１９ａの中央位置には、前記駆動カム１５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、ロッカアーム１８の一端部１８
ａに連結するピン２３が回転自在に挿通するピン孔１９
ｄが貫通形成されている。

【００３４】前記各リンク部材２０は、ロッカアーム１
８の他端部１８ｂ両側に配置され、図１にも示すように
それぞれ所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部
２０ａ，２０ｂは前記ロッカアーム１８の他端部１８ｂ
と揺動カム１７にピン２４，２６を介して回転自在に連
結している。尚、各ピン２３，２４，２６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。

【００３５】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
受けされた前記制御軸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１
８ｄ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。

【００３６】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Ｐ２からα分だけ偏倚している。

【００３７】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。

【００３８】そして、前記カムシャフト１３と第２揺動
カム２７との間には、該両者１３，２７を適宜連結ある
いは連結を解除する連結切換機構３７が設けられてい
る。この連結切換機構３７は、図３，図６〜図１１に示
すように前記第２揺動カム２７の上端部にカムシャフト
１３の軸直角方向に沿って穿設された作動用穴３８と、
カムシャフト１３の外周部に作動用穴３８と所定揺動位
置で対向する位置に穿設された摺動用穴である連結用穴
３９と、前記作動用穴３８の内部に摺動自在に収容され
て、先端部４０ａが連結用穴３９内に進出可能な連結ピ
ストン４０とから主として構成されている。

【００３９】前記連結ピストン４０は、作動用穴３８の
底部に弾装された第１押圧手段であるコイルスプリング
４１のばね力によって先端部４０ａが連結用穴３９内に
進出する方向へ付勢されていると共に、連結用穴３９の
底部側に形成された受圧室４２内に油圧回路４３を介し
て供給された油圧によって全体が作動用穴３８内に後退
動するようになっている。また、この連結ピストン４０
の先端部４０ａ外周縁と連結用穴３９の孔縁は、該連結
ピストン４０の連結用穴３９への良好な挿入性を確保す
るために、互いにテーパ状に形成されている。尚、作動
用穴３８の底壁部３５には、連結ピストン４０の良好な
摺動性を確保するための空気孔４４が穿設されている。

【００４０】前記油圧回路４３は、図５に示すように一
端部がストレーナ４６を介してオイルパン４７内に臨む
油圧供給通路４８と、一端が油圧供給通路４８の下流側
に連通し、他端が受圧室４３に連通する給排通路４９
と、油圧供給通路４８の途中に設けられたオイルポンプ
５０と、給排通路４９の途中に設けられて、該給排通路
４９とドレン通路５１とを切り換える３ポート２位置型
の電磁切換弁５２とを備えている。前記給排通路４９
は、図７，図８Ａ，Ｂに示すように駆動軸１３の内部軸
方向に形成された軸方向孔４９ａと、該駆動軸１３とカ
ムシャフト１４の径方向に沿って穿設された径方向孔４
９ｂ，４９ｃとから構成されている。

【００４１】この電磁切換弁５２は、機関運転状態を検
出する前述のコントローラ５３からの制御信号に基づい
て切り換え作動するようになっている。また、オイルポ
ンプ５０と電磁切換弁５２との間の油圧供給通路４８に
は、受圧室４２へ供給される油圧を調整するパイロット
型の調圧弁５４が設けられている。

【００４２】さらに、前記第２揺動カム２７は、図６に
示すようにロッカカバー３６などに設けられたストッパ
機構５６によって所定以上の上方向の揺動が規制され
て、カムシャフト１４の正逆回動範囲内に規制され、第
１揺動カム１７の揺動（摺動）に伴うカムシャフト１４
との摺動摩擦抵抗による連れ回りによる作動用穴３８と
連結用穴３９との大きなずれを防止するようになってい
る。前記ストッパ機構５６は、ロッカカバー３６下部内
の摺動穴５６ａ内を摺動する押圧プランジャ５６ｂと、
該押圧プランジャ５６ｂを下方へ付勢するコイルばね５
６ｃとから構成されており、この押圧プランジャ５６ｂ
の先端部が前記ストッパ溝２７ｄ内に係合して第２揺動
カム２７の自由な揺動を規制するようになっている。

【００４３】以下、本実施形態の作用を説明すれば、ま
ず、機関開始時及びアイドリング運転時には、コントロ
ーラ５３からの制御信号によって電磁切換弁５２が油圧
供給通路４８と給排通路４９を連通させる。このため、
受圧室４２内に油圧が供給されて高圧になる。したがっ
て、連結ピストン４０は、図６及び図９に示すように受
圧室４２内の高油圧により全体が作動用孔３８内に収納
保持される。

【００４４】このため、第２揺動カム２７は、カムシャ
フト１４との連結が解除されて、自由揺動状態になり、
ほぼ揺動停止状態になる。したがって、第２揺動カム２
７による第２バルブリフター１６の押圧作用はなく、一
方の吸気弁１２は、開閉作動が停止される。

【００４５】一方、第１揺動カム１７は、駆動カム１５
の偏心回転によってロッカアーム１８が揺動してリンク
部材２０を介して揺動することにより、カムフェース２
５によりバルブリフター１６を押圧して他方の吸気弁１
２を開閉作動させている。

【００４６】したがって、一方側の吸気弁１２の作動停
止により、始動時におけるクランクシャフトによる起動
トルク（クランキングトルク）が低減されて、始動性が
良好になると共に、吸気スワールが強くなってアイドル
運転中の燃焼が改善されると共に、機械的な駆動損失の
低減により燃費の向上が図れる。また、片弁停止により
機関騒音の低減化も図れる。

【００４７】その後、車両を発進させて低回転低負荷及
び中回転中負荷の定常運転に移行した場合は、電磁切換
弁５２の切換作動により油圧供給通路４８と給排通路４
９との連通が遮断されると共に、給排通路４９とドレン
通路５１が連通されるため、受圧室４２の油圧がオイル
パン４７内に戻されて低圧になる。したがって、連結ピ
ストン４０は、図３，図１０，図１１に示すように第１
揺動カム１７の揺動軌跡中における揺動カム１７のベー
スサークル域において、作動用穴３８と連結用穴３９が
合致した位置で、コイルスプリング４１のばね力に抗し
て進出動し、先端部４０ａが連結用穴３９の底部側へ押
圧すると共に、該連結用穴３９の底部にまで進出して両
穴３８，３９間を跨ぐ位置に保持される。これによっ
て、両揺動カム１７，２７はカムシャフト１４を介して
互いに一体的に連結される。

【００４８】このため、駆動カム１５の偏心回転力を受
けてロッカアーム１８が揺動すると、第２揺動カム２７
も揺動して、一方の吸気弁１２も開閉作動させる。した
がって、２つの吸気弁１２，１２の開閉作動により、吸
気充填効率の向上により出力の向上が図れる。

【００４９】また、機関高回転高負荷時にも、低中回転
低中負荷域と同じく両揺動カム１７，２７の連結状態が
維持されるため、出力の向上が図れる。

【００５０】さらに、前記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１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が駆動軸１３から上方向に離間
移動する。したがって、他方のロッカアーム１８は、全
体が駆動軸１３に対して下方向へ移動して、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、第１揺動カム１７は、一端部２４が強制的に若干
引き上げられる一方、第２揺動カム２７もカムシャフト
１４を介し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。

【００５１】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、その揺動力がリンク部材
２０を介して各揺動カム１７，２７に伝達される。そし
て、揺動カム１７，２７は、基円面２５ａ及びカム面２
５ｂ，カムリフト部２５ｃがバルブリフター１６，１６
の頂面１６ｃ，１６ｃ上を転接しながら押圧あるいは押
圧を解除して両吸気弁１２を開閉作動させるが、そのリ
フト量は比較的小さくなる。

【００５２】よって、かかる低速低負荷域では、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、さらに燃費の向上と機関の安定した回転
が得られる。

【００５３】一方、機関高速高負荷域に移行した場合
は、コントローラからの制御信号によって電磁アクチュ
エータが他方向に回転駆動される。したがって、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１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、今度は全体が駆動
軸１３から離れた方向へ移動して、リンク部材２０を介
して第１揺動カム１７のカムノーズ１７ａを下方向へ押
圧して、両揺動カム１７，２７全体を所定量だけ時計方
向へ回動させる。

【００５４】したがって、両揺動カム１７，２７のバル
ブリフター１６，１６上面に対する転接位置がカムノー
ズ部１７ａ，２７ａ側の右方向端縁位置に移動する。こ
のため、駆動カム１５が回転して各ロッカアーム１８，
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１６，１６に対するそのリフ
ト量は大きくなる。

【００５５】よって、かかる高回転高負荷域では、カム
リフト特性が低速低負荷域に比較して大きくなってバル
ブリフト量も大きくなると共に、各吸気弁１２，１２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。

【００５６】また、この装置によれば、駆動軸１３に駆
動カム１５と各揺動カム１７とをカムシャフト１４を介
して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。

【００５７】さらに、駆動カム１５と第１，第２揺動カ
ム１７，２７とを駆動軸１３に同軸上に設けることによ
り、駆動軸１３と揺動カム１７，２７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。

【００５８】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１７，２７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。

【００５９】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。

【００６０】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
駆動軸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。

【００６１】また、ロッカアーム１８と第１揺動カム１
７とがリンク部材２０，２０を介して連係しているた
め、ロッカアーム１８，１８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、両揺動カム１７，２
７の大きな揺動角が得られることにより、揺動カム１
７，２７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１６，１６と揺動
カム１７，２７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。

【００６２】さらに、本装置は、２つの吸気弁１２，１
２の間に設けられた軸受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１
１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、駆動軸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。

【００６３】また、本装置は、駆動軸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。

【００６４】図１２〜図１７は本発明の第２の実施形態
を示し、連結切換機構３７の構造を変更したものであ
る。

【００６５】すなわち、連結切換機構３７は、図１２，
図１３に示すようにカムシャフト１４の第２揺動カム２
７側部の外周面にカムシャフト１４の軸方向に沿って延
設された長板状の突起部５８と、第２揺動カム２７の上
端両側に立設された一対のブラケット５９，５９と、該
両ブラケット５９，５９に軸支された支軸６０に揺動自
在に支持されたレバー６１と、第２揺動カム２７のレバ
ー６１の一端部６１ａ側に設けられて、該レバー６１を
一方向へ傾動させる第１押圧手段であるロストモーショ
ン機構６２と、第２揺動カム２７のレバー６１の他端部
６１ｂ側に上下方向に沿って穿設された摺動用穴６３内
に設けられて、レバー６１の他端部６１ｂ下面をロスト
モーション機構６２の押圧力及び摺動用穴６３に環状リ
テーナ６６を介して弾装されたコイルスプリング６５の
ばね力に抗して押上げて他方向へ傾動させる第２押圧手
段であるプランジャ６４と、摺動用穴６３の内部に形成
された受圧室６３ａに油圧を供給してプランジャ６４を
ロストモーション機構６２のリターンスプリング６２ｃ
のばね力に抗して進出動させる油圧回路４３とを備えて
いる。

【００６６】前記レバー６１は、側面ほぼ三角形状を呈
し、中央部にカムシャフト１４軸方向に沿って貫通形成
された支持孔６１ｃに前記支軸６０が挿通して揺動自在
に支持されていると共に、一端部６１ａの平坦な下面に
前記ロストモーション機構６２のピストン６２ｂが弾接
している一方、他端部６１ｂの平坦な下面にプランジャ
６４の頭部６４ａが当接している。

【００６７】また、このレバー６１は、図１４Ａ〜Ｃに
示すように一側部に細長いプレートを円弧状に折曲形成
した係合片６７が一体に設けられており、この係合片６
７の一端部６７ａ下面には前記突起部５８と適宜係合す
る係合溝６７ｂが形成されている。

【００６８】ロストモーション機構６２は、図１６及び
図１７に示すようにレバー６１の一端部６１ａ側の第２
揺動カム２７上部に上下方向に沿って穿設された作動用
穴６２ａと、該作動用穴６２ａから上方向へ進出して、
レバー６１の一端部６１ａの下面を押し上げるピストン
６２ｂと、該ピストン６２ｂを上方向へ付勢するリター
ンスプリング６２ｃとから構成されている。

【００６９】前記プランジャ６４は、球状の頭部６４ａ
上端面がロストモーション機構６２との相対圧によって
レバー６１の他端部６１ｂ下面に常時当接していると共
に、下端部６４ｂが受圧室６５内の油圧を受ける受圧部
として機能するようになっている。

【００７０】また、第２揺動カム２７は、カムシャフト
１４の中央部１４ａと大径な支持孔２７ｂとの間に挿通
されたスラスト規制用ブッシュ７０によりスラスト方向
の傾倒が防止されており、このブッシュ７０は、カムシ
ャフト１４の一端１４ｄに形成された矩形孔１４ｅ内に
圧入された板状の規制部材７１に中央のスリット７０ａ
が係合して自由な回転が規制されている。

【００７１】また、油圧回路４４は、第１実施形態のも
のとほぼ同一であり、給排通路４９が駆動軸１３の内部
軸方向に穿設された軸方向孔４９ａと、該駆動軸１３と
カムシャフト１４の径方向へ連続的に形成された通路孔
４９ｂとから構成されている。

【００７２】したがって、この実施形態によれば、機関
始動時やアイドル運転時には、図外の電流切換弁によっ
て油圧供給通路４８と給排通路４９が連通されて受圧室
６３ａ内に油圧が供給され、したがって、プランジャ６
４は、図１６に示すように摺動用穴６３の上方向へ進出
動する。このため、レバー６１及び係合片６７は、ロス
トモーション機構６２のリターンスプリング６２ｃのば
ね力に抗して一端部６１ａ，６７ａ側が押し上げられて
該一端部６７ａと突起部５８との係合が解除されて、カ
ムシャフト１４と第２揺動カム２７は連結されることな
く、互いに自由な状態になっている。このとき、第２揺
動カム２７は、ストッパ機構５６によって所定以上の揺
動が規制されていることは勿論である。

【００７３】したがって、始動性の向上や燃費が改善さ
れるといった第１実施形態と同様な作用が得られる。

【００７４】一方、機関定常運転や高回転高負荷域に移
行した場合は、電磁切換弁の作動によって給排通路４６
とドレン通路が連通して受圧室６５内の油圧が排出され
て低圧になる。したがって、プランジャ６４は、図１７
に示すようにロストモーション機構６２のリターンスプ
リング６２ｃのばね力によってレバー６１の他端部６１
ｂを押し上げて、例えば揺動カム１７のベースサークル
時において、係合片６７の一端部６７ａと突起部５８が
合致することにより互いに係合して、カムシャフト１４
と第２揺動カム２７が一体的に連結されることになる。
これによって、両吸気弁１２，１２が開閉作動して機関
の出力を向上させることがきるなど第１実施形態と同様
な作用効果が得られる。

【００７５】尚、運転状態に応じて可変機構２１によ
り、ロッカアーム１８の揺動支点を変化させることによ
り、バルブタイミング及びバルブリフトを可変制御でき
ることは第１実施形態と同じである。

【００７６】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、例えば連結切換機構をさらに異なる
構成とすることも可能であり、また、ストッパ機構も構
成を変更することが可能である。また、本装置は、１気
筒当たり２つの機関弁ばかりか、１つの機関弁にも適用
可能であり、さらに吸気弁の他に排気弁側にも適用でき
る。

【００７７】

【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
ムとをカムシャフトを介して駆動軸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。

【００７８】また、揺動カムを駆動カムと一緒に駆動軸
に同軸上に設けることにより、駆動軸と揺動カムの互い
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。

【００７９】しかも、本発明によれば、機関運転状態に
応じて、揺動カムを連結切換機構によって連結あるいは
連結を解除することにより、機関弁を作動させ、あるい
は作動を停止させることができるため、始動時における
起動トルクの低減化が図れると共に、アイドル運転時の
燃費の大巾な向上などが図れる。

【００８０】また、片弁停止の他に、１気筒当たり１弁
型の場合は、間引き状態に各気筒のいずれかの機関弁の
停止などの制御も可能になるため、ポンピングロスの低
減化が図れ駆動損失を抑制でき、始動性や燃費の大巾な
改善が図れる。

【００８１】特に、可変機構によるバルブタイミング及
びバルブリフトの可変も合わせて行うことができるの
で、機関性能の大巾な向上と始動性や燃費を一層改善す
ることができる。

【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矢視
図。

【図２】本実施形態の要部側面図。

【図３】同実施形態の要部断面図。

【図４】本実施形態の平面図。

【図５】本実施形態の油圧回路を示す概略図。

【図６】カムシャフトと第２揺動カムの連結を解除した
状態を示す断面図。

【図７】カムシャフトと第２揺動カムの分解斜視図

【図８】Ａは図７のＡ矢視図、ＢはＡのＢ−Ｂ線断面
図。

【図９】カムシャフトと第２揺動カムの連結を解除した
状態を示す断面図。

【図１０】カムシャフトと第２揺動カムを連結した状態
を示す断面図。

【図１１】カムシャフトと第２揺動カムを連結した状態
を示す断面図。

【図１２】本発明における第２実施形態を一部断面して
示す平面図。

【図１３】駆動軸とカムシャフト及び第２揺動カムの分
解斜視図。

【図１４】Ａはレバーの斜視図、Ｂはレバーの正面図、
Ｃはレバーの底面図。

【図１５】同第２の実施形態の要部断面図。

【図１６】同第２の実施形態のカムシャフトと第２揺動
カムの連結を解除した状態を示す断面図。

【図１７】同第２の実施形態のカムシャフトと第２揺動
カムを連結した状態を示す断面図。

【図１８】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…駆動軸 １４…カムシャフト １５…駆動カム １６…バルブリフター １７…第１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 ２７…第２揺動カム ３７…連結切換機構 ３８…作動用穴 ３９…連結用穴 ４０…連結ピストン ４１…コイルスプリング ４２…受圧室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 誠之助 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 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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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駆動軸と、 該駆動軸の外周に相対的に摺動自在に設けられたカムシ
   ャフトと、 該カムシャフトに設けられて、１気筒当たり２つの機関
   弁をそれぞれ開閉作動させる一対の揺動カムと、 一端部が前記駆動カムに回転自在に連係しかつ他端部が
   前記少なくとも一方側の揺動カムに機械的に連係したロ
   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を機関
   運転状態に応じて制御する制御機構とを備えた可変動弁
   装置であって、 前記カムシャフトに対して一方側の揺動カムを固定する
   と共に、他方側の揺動カムを揺動自在に設け、かつ該他
   方側の揺動カムを機関運転状態に応じてカムシャフトに
   連結するかあるいは連結を解除する連結切換機構を設け
   たことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 【請求項２】 前記連結切換機構は、他方側揺動カムの
   内周部にカムシャフト軸直角方向に穿設された作動用穴
   と、 前記作動用穴に対向するカムシャフトの外周部に穿設さ
   れた摺動用穴と、 前記作動用穴に摺動自在に収納され、第１押圧手段によ
   って作動用穴と摺動用穴に跨った位置に進出摺動して、
   他方側揺動カムとカムシャフトとを連結する連結ピスト
   ンと、該連結ピストンを作動用穴内に後退摺動させる第
   ２押圧手段とを備え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。
3. 【請求項３】 前記第１押圧手段を、ばね部材によって
   構成する一方、第２押圧手段を油圧回路によって構成し
   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。
4. 【請求項４】 前記連結切換機構は、カムシャフトの外
   周面から軸直角方向へ延出した係合突部と、他方側揺動
   カムの上端部に支軸を介して揺動自在に設けられて、一
   端部が前記係合突部に係合可能なレバーと、該レバーの
   他端部側に設けられて、レバーの一端部を係合突部へ係
   合させる方向に押圧付勢する第１押圧手段と、他方側揺
   動カムのレバー一端部側の外周部に設けられて、レバー
   の他端部を第１押圧手段の押圧力に抗して他方向へ押し
   上げて係合突部との係合を解除する第２押圧手段とを備
   え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。
5. 【請求項５】 前記両揺動カムの連結解除時に、他方側
   揺動カムを一方側揺動カムの揺動範囲外の自由な揺動を
   規制する規制手段を設けたことを特徴とする請求項１，
   ２，３または４記載の内燃機関の可変動弁装置。