JP2002013404A - 内燃機関のカム駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カムノーズ部が最大に進出した状態における
カムシャフトに対する可動カムの両支持面間に、ガタ付
きが発生して打音が発生すると共に、片当りによる偏摩
耗が発生して、耐久性が低下している。 【解決手段】 カムシャフト１３の回転力により吸気弁
１２を開作動させる可動カム１７を、前記カムシャフト
に対して摺動用長孔２６を介して径方向に移動可能に設
けて、カムノーズ部２４をバルブリフター１６に対して
進退動自在に形成した。前記カムシャフトの取付部位２
０の一端部外周面２０ｃを、円弧面に形成する一方、該
外周面に支持される可動カムの一端部内周面２６ａも円
弧面に形成した。また、機関運転状態に応じて前記カム
シャフトに可動カムを連結固定あるいは連結固定を解除
する連結解除機構１９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用内
燃機関の機関弁である吸気弁や排気弁を、バルブスプリ
ングのばね力に抗して開作動させるカム、とりわけカム
シャフトに対して径方向へ摺動可能な可動カムのカム駆
動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関のカム駆動制御装置とし
ては、１気筒当り２つの吸気弁を備えた例えば実開平１
−１５７２１１号公報等に記載されているものが知られ
ている。

【０００３】図１７に基づいて概略を説明すれば、クラ
ンク軸と同期回転するカムシャフト１と、該カムシャフ
ト１の外周に設けられて、一方の吸気弁や排気弁をバル
ブリフター３を介して開作動させる雨滴状の可動カム２
とを備え、前記カムシャフト１は、可動カム２の取付部
位１ａが横断面が矩形状に形成されている。一方、可動
カム２は、中央部にカムシャフト１の取付部位１ａに対
応して横断面長方形状の摺動用孔４が貫通形成されて、
この摺動用孔４を介してカムシャフト１に対して径方向
へ摺動自在に支持されており、この摺動に伴ってカムノ
ーズ部２ａがバルブリフター３方向へ進退自在になって
いる。

【０００４】また、前記可動カム２のカムノーズ部２ａ
には、該カムノーズ部２ａを側部の固定カム５を介して
カムシャフト１に支持させる支持機構６が設けられてい
る。さらに、前記取付部位１ａの一端部と摺動用孔４の
カムノーズ部２ａ側の端部との間に、カムノーズ部２ａ
を進出する方向に押出す押圧機構７が設けられていると
共に、取付部位位１ａの他端部と摺動用孔４のベースサ
ークル２ｂ側の端部との間に、カムノーズ部２ａを後退
動させる付勢機構８が設けられている。

【０００５】そして、機関低回転低負荷時には、前記押
圧機構７、支持機構６は作動しておらず可動カム２はカ
ムシャフト１との回転に伴い同期回転しつつカムノーズ
部２ａがバルブリフター３の上面に対して後退動して、
吸気弁を固定カム５と共に、バルブリフトを低リフトに
制御する。

【０００６】一方、機関高回転高負荷域に移行した場合
は、押圧機構７及び支持機構６によって可動カム２がカ
ムノーズ部２ａの最大進出位置でカムシャフトに固定さ
れる。このため、吸気弁のバルブリフトが高リフト制御
されて、吸気の充填効率が向上して機関の高出力化が図
れるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
カム駆動制御装置にあっては、可動カム２が、カムシャ
フト１の取付部位１ａの両側２面１ｂ，１ｃと摺動用孔
４の対向する両側面４ａ，４ｂとの摺接を得ながら進退
動するようになっているが、各面は直線状になっている
ため、それぞれの面加工精度を高くすることが困難であ
り、この結果、カムシャフト取付部位１ａの両側２面１
ｂ，１ｃ間の巾寸法を摺動用孔４の対向する両側面４
ａ，４ｂとの巾寸法に対してある程度小さくせざるを得
ず、カムシャフト取付部位１ａと摺動用孔４との間で回
転方向のガタ付きが発生し易くなり、打音が発生し易く
なる。

【０００８】また、特に、カムノーズ部２ａの最大進出
状態で、可動カム２が図中位置からさらに時計方向へ回
転してバルブリフター３上面を押し下げながら回転する
と、図外のバルブスプリングの反力によって摺動用孔４
の一方側面４ａの先端部と、該面４ａと対向する取付部
位１ａの一方側面１ｂの先端部とか、あるいは他方側側
面４ｂの後端部付近と取付部位１ａの他方側面１ｃの後
端部付近とが所謂片当りして、経時的に摩耗が発生し易
くなり、この結果、耐久性が低下するといった技術的課
題を招いている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来装置
の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載
の発明は、カムシャフトの回転力によって機関弁を開作
動させる可動カムに摺動用長孔を形成すると共に、該可
動カムのカムノーズ部が前記摺動用長孔を介して機関弁
方向へ進退動するように前記可動カムをカムシャフトに
対して径方向へ移動可能に設け、かつ前記可動カムを機
関運転状態に応じて進出位置に保持され、あるいは進退
可能な位置に切り換えて機関弁のバルブリフト制御する
内燃機関のカム駆動制御装置において、前記カムノーズ
部が進出位置に保持された位置においてカムシャフトに
嵌合支持される前記摺動用長孔の一端側内周面を、カム
シャフトの円弧状外周面形状に沿って円弧状に形成する
と共に、前記カムノーズ部の最大進出位置で可動カムを
カムシャフトに連結あるいは解除する連結解除機構を設
けると共に、前記カムノーズ部を進出方向へ付勢する付
勢手段を設けたことを特徴としている。

【００１０】この発明によれば、摺動用孔の一端部内周
面とこれに対向するカムシャフトの外周面が、高い加工
精度が可能な円弧面としたため、可動カムのカムノーズ
部が最大に進出した位置で連結解除機構によりカムシャ
フトと連結された状態では、可動カムの回転中において
摺動用孔の一端部内周面とカムシャフトの外周面が互い
に円弧面同士の接触によってカムシャフトに対する可動
カムの自由な相対回転を規制することができる。したが
って、従来例のような矩形直線状の面によるガタ付きの
発生あるいは片当り現象を抑制することができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、前記カムシャフト
の外周面と可動カムの摺動用長孔との間に、可動カムの
カムノーズ部が機関弁の上端部を押圧した際に、該可動
カムをカムシャフト回転方向と逆方向へ該カムシャフト
に対して所定量回動を許容する隙間部を形成したことを
特徴としている。

【００１２】請求項３記載の発明は、前記可動カムのカ
ムシャフト回転方向への該カムシャフトに対する所定以
上の回動を規制する規制手段を設けたことを特徴として
いる。

【００１３】請求項４記載の発明は、前記摺動用長孔の
カムノーズ部側の端部に、前記付勢手段のプランジャを
介して可動カムをカムシャフトの回転方向へ付勢する傾
斜面を形成し、該傾斜面と前記規制手段とによって可動
カムのカムシャフト回転方向への回転位置を位置決めす
ることを特徴としている。

【００１４】請求項５記載の発明は、前記可動カムが規
制手段によって規制された位置で、前記連結解除機構に
より可動カムをカムシャフトに連結可能にしたことを特
徴としている。

【００１５】請求項６記載の発明は、前記可動カムのカ
ムシャフト軸方向の側部に、該可動カムの最大カムリフ
トよりも小さなリフト部を有する固定カムを設けたこと
を特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１〜図４は本発明に係る内燃機
関のカム駆動制御装置の第１の実施形態を示し、図２に
示すように、シリンダヘッド１０に１気筒あたり２つの
吸気弁１１、１２を備えた内燃機関に適用され、一方の
吸気弁１１は、カムシャフト１３に固定された通常の固
定カム１４によってバルブリフター１５を介して開作動
されているのに対して、他方の吸気弁１２側は、カム駆
動制御装置により開作動されるようになっている。

【００１７】具体的に説明すれば、このカム駆動制御装
置は、シリンダヘッド１０の上部に機関前後方向に沿っ
て配設され、クランク軸から伝達された回転力によって
回転駆動するカムシャフト１３と、該カムシャフト１３
の外周にほぼカムシャフト径方向へ移動可能に設けられ
て、有蓋円筒状の直動型バルブリフター１６を介して前
記吸気弁１２をバルブスプリング１２ａと共働して開閉
作動させる可動カム１７と、前記カムシャフト１３の外
周に設けられて、可動カム１７を軸方向に支持する支持
機構１８と、機関運転状態に応じてカムシャフト１３に
対して可動カム１７を連結固定あるいは連結固定を解除
する連結解除機構１９と、前記可動カム１７をカムノー
ズ部２４が進出する方向に付勢する付勢手段２７とを備
えている。

【００１８】前記カムシャフト１３は、シリンダヘッド
１０の上端部に設けられた軸受５０によって図１中、時
計方向（矢印方向）へ回転自在に支持されていると共
に、内部軸心方向に後述する油圧回路から油圧が供給さ
れる油通路２１が形成されている。また、カムシャフト
１３は、可動カム１７が位置する取付部位２０が横断面
ほぼＵ字形状に形成されて、一端部２０ａの外周面２０
ｃが円弧状に形成されている。一方、他端部２０ｂ側の
回転方向前方の一側面２０ｄが一端部外周面２０ｃの後
述するプランジャ軸線Ｙ方向の接線よりも内方に折曲し
た傾斜面に形成されていると共に、回転方向後方の他側
面２０ｅが円弧状外周面２０ｃのプランジャ軸線Ｙ方向
の接線を延長したほぼ直線状に形成されている。

【００１９】前記可動カム１７は、プロフィールが雨滴
状に形成されて、ほぼ円形状のベースサークル部２３
と、該ベースサークル部２３の反対側に山形状に突設さ
れたカムノーズ部２４と、該ベースサークル部２３とカ
ムノーズ部２４との間に形成されたフランク部２５とか
ら構成されて、これらがバルブリフター１６の上面を回
転摺接するようになっている。また、このカムプロフィ
ール全体の特性は図１２に示すようになっている。さら
に、可動カム１７の中央内部には、前記カムシャフト１
３の取付部位２０に係合する摺動用長孔２６が貫通形成
されている。

【００２０】この摺動用長孔２６は、図１に示すよう
に、カムシャフト１３の径方向、つまり取付部位２０の
Ｕ字形状に沿ってほぼ長円状に形成されて、ベースサー
クル部２３側の一端部内周面２６ａが前記カムシャフト
取付部位２０の円弧状の一端部外周面２０ｃに沿ったほ
ぼ円弧状に形成されていると共に、前記カムノーズ部２
４の先端部側に位置する他端部内周面２６ｂの可動カム
１７の回転方向前方位置からカムノーズ部２４先端側に
亙って下り傾斜状に形成された傾斜面２６ｅになってい
る。また、前記両端部の各内周面２６ａ，２６ｂの間の
両側面２６ｃ、２６ｄは、平行なほぼ直線状に形成され
ている。

【００２１】また、可動カム１７は、傾斜面２６ｅより
プランジャ２９からの付勢力をうけ、カムシャフト１３
回転方向へ回動している。

【００２２】したがって、回転方向の一側面２６ｃと前
記取付部位２０の傾斜状の一側面２０ｄとの間に、β角
の三角形隙間部Ｃが形成されており、この隙間部Ｃによ
って可動カム１７が取付部位２０に対してカムシャフト
１３の回転方向と反対方向への回転が許容されていると
共に、この回転量は前記一側面２０ｄに摺動用穴２６の
前記一側面２６ｃに当接した時点でそれ以上の回転が規
制されるようになっている。また、前記取付部位２０の
他側面２０ｅと摺動用穴２６の他側面２６ｄとによっ
て、可動カム１７のカムシャフト１３の回転方向と同方
向の所定以上の回転を規制する規制手段が構成されてい
る。

【００２３】また、この可動カム１７は、前記摺動用長
孔２６を介して付勢手段２７によりカムノーズ部２４側
が突出（進出）方向に移動可能に設けられている。すな
わち、前記付勢手段２７は、図１に示すように、カムシ
ャフト取付部位２０の他端部２０ｂ中央から一端部２０
ａ方向に沿って穿設されたプランジャ穴２８と、該プラ
ンジャ穴２８内に摺動自在に設けられたプランジャ２９
と、該プランジャ２９を前記摺動用長孔２６の他端部内
周面２６ｂ方向へ付勢するリターンスプリング３０とか
ら構成されている。

【００２４】前記プランジャ２９は、有蓋円筒状に形成
され、前記プランジャ穴２８を進退動自在に摺動して、
先端部２９ａの球面状先端面が摺動用長孔２６の前記他
端部側の傾斜面２６ｅに当接している。また、リターン
スプリング３０は、一端部が前記プランジャ穴２８の底
部に弾持されていると共に、他端部がプランジャ２９の
内部空洞底面に弾持されている。

【００２５】前記支持機構１８は、図３、図４に示すよ
うに、可動カム１７の両側面１７ａ，１７ａ側に配置さ
れた一対の第１、第２フランジ部３２、３３と、該各フ
ランジ部３２、３３の内部直径方向及びカムシャフト１
３の直径方向に貫通して各フランジ部３２、３３をカム
シャフト１３に固定する固定用ピン３１とによって構成
されている。

【００２６】前記両フランジ部３２、３３は、ほぼ円環
状に形成されて中央に前記カムシャフト１３に嵌装する
嵌合孔３２ｃ，３３ｃが形成されていると共に、外径が
可動カム１７のベースサークル部２３の外径とほぼ同一
に設定されている。また、対向する各内側面３２ａ，３
３ａが可動カム１７の両側面に摺接している。さらに、
両フランジ部３２，３３の外周面は、可動カム１７のカ
ムノーズ部２４が後退動した際に、可動カム１７を挟ん
でバルブリフター１６の上面両側に微小なクリアランス
をもって対向している。

【００２７】前記連結解除機構１９は、図１及び図３に
示すように前記第１フランジ部３２の外端面に向かって
内端面３２ａから内部軸方向に穿設された有底状の収容
穴３５と、該収容穴３５内から内端面側に摺動自在に設
けられた連結ピストン３６と、可動カム１７のベースサ
ークル部２３の中心からカムノーズ部２４の先端中心を
結ぶ中心線Ｘ上のベースサークル部２３側に軸方向に貫
通形成されて、可動カム１７のベースサークル部２３側
で前記収容穴３５と対向合致する連結穴３７と、該連結
穴３７内に摺動自在に設けられて一端面が前記連結ピス
トン３６の一端面と適宜対接する押圧ピストン３８と、
第２フランジ部３３の外端部に向かって前記収容穴３５
とほぼ対象位置に形成された有底状の保持穴３９と、こ
の内部からスプリング部材４０のばね力で前記押圧ピス
トン３８を介して連結ピストン３６を後退動させる付勢
ピストン４１と、前記収容穴３５の底部に対して油圧を
選択的に給排する油圧回路４３とから構成されている。

【００２８】なお、前記保持穴３９の底壁には付勢ピス
トン４１の自由な摺動を確保するための小径な空気抜き
孔４４が穿設されている。

【００２９】また、前記連結ピストン３６や押圧ピスト
ン３８の軸方向の長さは、対応する収容穴３５や連結穴
３７の軸方向長さとほぼ同一に設定されているが、前記
付勢ピストン４１の軸方向の長さは、保持穴３９の軸方
向の長さよりも短く設定されている。さらに、前記連結
穴３７の形成位置を、前記カムノーズ部２４が最大に後
退動した際にも、前記押圧ピストン３８の前後端部が前
記両フランジ部３２、３３の対向内側面３２ａ，３３ａ
に対向する位置となるように構成した。

【００３０】前記油圧回路４３は、図３に示すように、
カムシャフト１３の内部径方向に穿設されて、前記収容
穴３５底部と油通路２１とを連通する油孔４５と、一端
部が前記油通路２１に連通し他端部がオイルポンプ４６
と連通する油圧給排通路４７と、前記オイルポンプ４６
と油圧給排通路４７との間に設けられた２方向型の電磁
切換弁４８と、該電磁切換弁４８をバイパスしたバイパ
ス通路４９に設けられたオリフィス５０とから構成され
ている。

【００３１】また、前記電磁切換弁４８は、ドレン通路
５１にも接続されていると共に、コンピュータを内蔵し
たコントローラ５２によって前記給排通路４７とオイル
ポンプあるいはドレン通路５１とに接続切換え作動する
ようになっている。前記コントローラ５２は、図外のク
ランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、ス
ロットルバルブ開度センサなどの各種センサによって検
出した機関運転状態に応じて前記電磁切換弁４８に制御
信号を出力するようになっている。

【００３２】以下、本実施形態の作用について説明すれ
ば、まず、例えば機関低回転低負荷時には、コントロー
ラ５２からの制御信号によって電磁切換弁４８が油圧給
排通路４７の上流側を遮断すると共に、該油圧給排通路
４７とドレン通路５１とを連通し、したがって、前記収
容穴３５にオイルポンプ油圧は直接供給されず、オリフ
ィス５０で減圧された油圧がバイパス通路４９から僅か
に供給されるだけで、ほとんど油圧は発生しない。

【００３３】このため、連結ピストン３６や押圧ピスト
ン３８及び付勢ピストン４１は、図３に示すように、可
動カム１７のベースサークル部２３の領域では、各収容
穴３５と連結穴３７及び保持穴３９が互いに合致はする
ものの、それぞれの収容穴３５や連結穴３７及び保持穴
３９内にそれぞれ収容保持された状態になり、カムシャ
フト１３と可動カム１７との連結が解除された状態にな
っている。

【００３４】ここで、前述のように、ベースサークル部
２３の領域で前記各穴３５、３７、３９が合致する理由
は、前記プランジャ２９の摺動用穴２６に対する当接方
向が、図１に示すようにプランジャ２９軸線Ｙに対し
て、角度αｏだけカムシャフト１３の回転方向に傾いて
いるため、可動カム１７が、プランジャ２９によってカ
ムシャフト１３の回転方向にモーメントを受ける。この
結果、前記規制手段である摺動用穴２６の他側面２６ｄ
が、取付部位２０の他側面２０ｅに当接してカムシャフ
ト１３回転方向の回転が規制され、この位置で各穴３
５、３７、３９が合致するように予め設定されているか
らである。

【００３５】しかし、可動カム１７は、摺動用穴２６が
取付部位２０に係合していることから、図１と図５〜図
８に示すようにカムシャフト１３と時計方向へ同期回転
している。

【００３６】そして、時計方向へ回転した可動カム１７
の外周面がバルブリフター１６の上面を摺接して、ベー
スサークル部２３を経てフランク部２５がバルブリフタ
ー１６上面に達して、当接位置ｅがバルブリフター１６
の中心位置０から、図５に示すようにｅ１に移動する
と、カムノーズ部２４にバルブスプリング１２ａのばね
力（Ｆ）が作用し、これによって、可動カム１７にはカ
ムシャフト１３の回転方向と反対方向のモーメントＭ１
（＝Ｆ×ｅ）が作用する。これによって、可動カム１７
は、カムシャフト（位相θ₁）に対し相対的にカムシャ
フト回転方向と反対方向に回転し始める。

【００３７】また、このモーメントＭ１によってプラン
ジャ２９の先端部２９ａに荷重ｆ（＝Ｍ１／ｌ）が作用
する。このとき、プランジャ２９軸方向Ｙと荷重ｆ方向
（当接方向）は比較的小さな角度α１しかずれていない
ため、プランジャ２９を容易に押し戻すことができる
が、荷重ｆの絶対値が小さいため、この押し戻し速度は
小さい。

【００３８】結果的に、主として可動カム１７のカムシ
ャフト１３回転方向と反対方向の相対回転により、可動
カム１７のリフトが吸収されて、バルブリフター１６及
び吸気弁１２は零リフトを維持しつつ、可動カム１７や
プランジャ２９の円滑な作動が得られるのである。

【００３９】その後、カムシャフト１３がさらに回転す
ると（位相θ₂）、図６に示すように、可動カム１７
は、カムノーズ部２４で接するようになり、バルブリフ
ター１６からの押圧反力によって隙間部Ｃの隙間がなく
なる状態、すなわち摺動用穴２６の一側面２６ｃが取付
部位２０の一側面２０ｄに当接して規制されるまで反転
する。これによって、可動カム１７は、カムシャフト１
３に対してほぼβ角度分だけカムシャフト１３に対して
回転方向の位相が遅れるとともに、連結穴３７も収容穴
３５に対してほぼβ角度分だけ回転方向位相が遅れる。

【００４０】また、このとき可動カム１７は、摺動用穴
２６を介して△分だけ僅かに押し戻されており、カムノ
ーズ部２４のバルブリフター１６上面に対する当接位置
も先端部側に移動してｅ２の比較的大きな値になってい
る。したがって、可動カム１７に作用するモーメントＭ
２が比較的大きくなるが、そのモーメントＭ２は、両一
側面２０ｄ，２６ｃの当接規制によって受け止められ
て、プランジャ２９には比較的大きな荷重ｆが作用す
る。そして、プランジャ２９の軸方向Ｙと荷重ｆの方向
はさらに小さな角度α２になっていることと、荷重ｆの
値が大きいことにより、プランジャ２９はリターンスプ
リング３０のばね力に抗して円滑にかつ速い速度で押し
戻される。

【００４１】この結果、可動カム１７のリフトがプラン
ジャ２９の良好な押し戻し作用によって効果的に吸収さ
れるため、吸気弁１２のバルブリフトは零に維持され
る。

【００４２】また、カムシャフト１３がさらに回転する
と（位相θ₃）、図７に示すようにプランジャ２９の押
し戻しに伴い、可動カム１７が各一側面２０ｄ，２６ｃ
の規制面によって押し戻される。このとき、プランジャ
２９の軸方向Ｙと荷重ｆの方向（当接）は小さな角度
（α３）になっているため、プランジャ２９は円滑かつ
高速度で押し戻される。また、可動カム１７は、摺動用
穴２６を介して大きなＳの分だけ押し戻され、図７に示
す位置においても可動カム１７のリフトが吸収されてバ
ルブリフトは零に維持される。

【００４３】なお、このように可動カム１７が大きく押
し戻された場合でも、収容穴３５，保持穴３９は、図７
Ｚに示すように、その一部が可動カム１７の対向側面に
位置しているため、連結ピストン３６や付勢ピストン４
１が抜け出すおそれはない。

【００４４】また、カムシャフト１３がさらに回転して
（位相θ₄）、図８に示すように可動カム１７のカムノ
ーズ部２４の先端部がバルブリフター１６上面を超える
と、該可動カム１７は、カムノーズ部２４の反対側の側
面でバルブリフター１６上面に当接するようになり、可
動カム１７のリフトはフランク区間へと移動する。ここ
で、可動カム１７とバルブリフター１６の間に、クリッ
ク現象によってクリアランスが発生してプランジャ２９
が突出しようとするが、この際、可動カム１７のバルブ
リフター１６との接点がバルブリフター１６の中心に対
して逆方向ｅ４のポイントに移動していることにより、
可動カム１７は時計方向、つまりカムシャフト１３の回
転方向に位相がずらされて、両一側面２０ｄ，２６ｃ間
にδ角の隙間部Ｃが生じ始める。

【００４５】そして、さらに可動カム１７が回転してい
くと、可動カム１７のリフト区間を終了して、ベースサ
ークル区間に移行し、最終的には図１の状態に戻るが、
プランジャ２９の当接方向αｏは、プランジャ２９軸方
向Ｙに対してカムシャフト１３の回転方向にずれている
ため、可動カム１７は取付部位２０の他側面２０ｅに摺
動用穴２６の他側面２６ｄが安定的に当接して規制さ
れ、各ピストン３６、３８、４１の軸心が合致する。

【００４６】このように、かかる機関運転領域では、可
動カム１７は、カムシャフト１３と同期回転している
が、常時両フランジ部３２、３３と共に零リフト状態で
バルブリフター１６の上面に摺接して、他方の吸気弁１
２に対するリフト作用を行なわない。したがって、一方
の吸気弁１１のみが固定カム１４によりリフトされて開
閉作動され、他方の吸気弁１２は、バルブスプリング１
２ａのばね力による閉弁状態になり、いわゆる弁停止状
態になる。

【００４７】この結果、気筒内に流入する吸気に強いス
ワールを生成して燃焼を促進させて、燃費の向上を図る
ことが可能になる。

【００４８】一方、例えば、機関高回転高負荷域になる
と、今度はコントローラ５２から出力された制御信号に
基づいて電磁切換弁４８が切換え作動して、ドレン通路
５１を遮断すると共に、油圧給排通路４７の上下流を連
通する。このため、オイルポンプ４６から吐出された高
油圧は、該油圧給排通路４７を通って油通路２１及び油
孔４５からピストン収容穴３５に供給される。

【００４９】このため、連結ピストン３６は、可動カム
１７が回転して、前述のように、ベースサークル部２３
がバルブリフター１６上面に対向した時点において、図
９に示すように収容穴３５と連結穴３７及び保持穴３９
の三者が合致するため、連結ピストン３６の先端部が収
容穴３５内の高油圧によりスプリング部材４０のばね力
に抗して進出して押圧ピストン３８と付勢ピストン４１
とを押し戻しながら連結穴３７内に係入すると共に、押
圧ピストン３８の他端部も保持穴３９内に係入する。よ
って、可動カム１７は、カムノーズ部２４が最大に進出
した状態で両フランジ部３２、３３に連結固定されて、
カムシャフト１３と一体的に連結されることになる。な
お、前述の高油圧は、プランジャ２９に押圧力を付加
し、可動カム１７が慣性力であばれるのを防止し、前述
の収容穴３５と連結穴３７及び保持穴３９の三者が合致
するのをより安定なものとしている。

【００５０】したがって、可動カム１７は、固定カム１
４と同様にカムシャフト１３の回転に伴いカムリフト機
能を発揮させて他方の吸気弁１２を図１２に示すような
高バルブリフト（リフトＬ１）させることが可能にな
る。

【００５１】この結果、両方の吸気弁１１、１２の開閉
作動によって吸気の充填効率が向上して、機関の出力を
増大させることが可能になる。

【００５２】そして、かかる可動カム１７が、カムシャ
フト１３に連結された状態では、取付部位一端部２０ａ
の円弧状外周面２０ｃに摺動用穴２６の円弧状一端部内
周面２６ａが当接支持されるため、両面間のガタ付きの
発生が抑制される。すなわち、この時点での可動カム１
７の回転方向の規制は、加工精度を高くできる円弧状の
内外周面２０ｃ，２６ａの接触によって行われるため、
両者間でのガタの発生を十分に抑制でき、打音の発生を
抑制できると共に、両者間での片当りの発生も抑制でき
る。

【００５３】ここで、かかる可動カム１７に対する支持
作用を、図１０に基づいてさらに具体的に説明すると、
前記円弧状の内外周面２０ｃ，２６ａの当接点Ｐ１は可
動カム１７の時計方向の回転を規制し、当接点Ｐ２は可
動カム１７の反時計方向の回転を規制している。そし
て、カムシャフト１３の軸心をＯとし、連結ピストン３
６の軸心をＪとしたとき、Ｏ−Ｐ１−Ｊの成す角度と、
Ｏ−Ｐ２−Ｊの成す角度はそれぞれほぼ９０°になって
いる。したがって、カムシャフト１３が回転すると、可
動カム１７はカムシャフト１３に固定されているので、
図１１に示すように可動カム１７のもつ高リフトＬ１で
バルブリフター１６及び吸気弁１２がリフトする。その
際、前述のように可動カム１７の回転方向の規制は、精
度の高い円弧状の内外周面２０ｃ，２６ａ同士の接触で
あるため、両者間のガタの発生を低減でき該接触面間で
の打音の発生を抑制できると共に、片当りの発生も抑制
できる。この結果、局部面圧が高くなるのを防止し、接
触面の耐久性を向上させ偏摩耗等の発生を防止すること
が可能になる。

【００５４】また、ここで、連結ピストン３６の軸心Ｊ
が、摺動用穴２６の長手方向の投影範囲中に位置してい
るため、可動カム１７の時計方向の回転と反時計方向の
回転の両方を前記両内外周面２０ｃ，２６ａで有効に規
制することができる。軸心Ｊが可動カム１７の側部側に
配置されている場合に較べ両方の回転方向に対する規制
が有効に行われるのである。

【００５５】また、前述のように、取付部位２０の他側
面２０ｅに対して摺動用穴２６の他側面２６ｄが当接し
て可動カム１７の時計方向の回転を規制した位置で、各
穴３５、３７、３９を合致させるようにしたため、カム
シャフト１３に対する可動カム１７の速やかかつ確実な
連結解除作用が得られる。

【００５６】しかも、連結解除手段１９の連結作動、つ
まり連結ピストン３６及び押圧ピストン３８の各連結穴
３７や保持穴３９への係入作動を、前述のカムシャフト
１３と可動カム１７の相対回転中に行なうだけではな
く、該可動カム１７のベースサークル域、すなわち相対
回転のない状態において行なうようにしたため、連結可
能時間を十分に確保できるので、高回転時においても安
定かつより確実な連結作用が得られる。

【００５７】また、この実施形態によれば、付勢手段２
７を可動カム１７のカムノーズ部２４が進出する方向に
設けたため、該カムノーズ部２４がバルブスプリング１
２ａのばね力によって押圧された際に、該カムノーズ部
２４を介して可動カム１７全体を後退動させることが容
易になる。

【００５８】図１３は第２の実施形態を示し、可動カム
１７の両側あるいは片側に配置されたフランジ部３２を
低速用のカムとして利用したものである。つまり、可動
カム１７のカムノーズ部２４の高さ（Ｌ１）をさらに高
く形成してカムプロフィールを高速用に設定する一方、
フランジ部３２の外周に、前記第１のカムノーズ部２４
よりも低い第２のカムノーズ部６４を形成してカムプロ
フィールを低速用に設定したものである。

【００５９】したがって、機関低回転低負荷時には、可
動カム１７が自由に揺動しているため、第１カムノーズ
部２４はバルブリフター１６上面に達すると、フランジ
部３２の第２カムノーズ部６４と同一の高さまで後退動
する。したがって、この運転領域では、他方の吸気弁１
２は、弁停止されることなく、第２カムノーズ部６４の
リフト特性にしたがって開閉作動し、つまり図１４の一
点鎖線で示すようなリフト量Ｌ２の低バルブリフト特性
になる。これによって、弁停止状態による燃費の向上は
得られないが、気筒内でのある程度のスワールの生成に
よる燃焼改善と機関回転の安定化及び低回転域における
高トルクを得ることができる。一方、高回転高負荷域に
移行すると、連結解除手段１９によって今度はカムシャ
フト１３と可動カム１７が一体的に連結されることか
ら、吸気弁１２は第１のカムノーズ部２４のリフト特性
にしたがって開閉作動し、図１４の実線で示すようなリ
フト量Ｌ１の高バルブリフト特性になり、機関の高出力
化が図れる。

【００６０】図１５は第３の実施形態を示し、可動カム
１７のカムシャフト１３回転方向の規制手段を、プラン
ジャ２９と摺動用穴２６とによって構成したものであ
る。

【００６１】すなわち、取付部位２０の他側面２０ｅを
一側面２０ｄと同じく内方へ傾斜状に形成すると共に、
摺動用穴２６の他側面２６ｄをほぼ中央側から先端側に
亙って前記他側面２０ｅと所定の間隙を維持しつつ内方
へ傾斜状に形成した。

【００６２】したがって、図示のようにカムノーズ部２
４が上方に位置している際に、可動カム１７が時計方向
へ回転しようとしてしても、付勢されたプランジャ２９
の先端部２９ａ端縁に、傾斜状の他側面２６ｄのほぼ上
側縁が当接して回転を規制するため、各穴３５、３７、
３９を精度良く合致させることが可能になることは勿論
のこと、取付部位２０に規制面を形成する必要がなくな
るため、カムシャフト１３の加工が容易になる。

【００６３】図１６は第４の実施形態を示し、規制手段
としてプランジャ２９と摺動用穴２６の他端部２６ｂ側
とによって構成したもので、他端部２６ｂの可動カム１
７中心線Ｘからカムシャフト１３の回転方向と反対側の
面を、中心線Ｘ方向へ上り傾斜状に形成して規制面２６
ｆとし、この規制面２６ｆがプランジャ２９の先端部２
９ａの端縁に当接して可動カム１７のカムシャフト１３
回転方向の回転を規制するようになっている。そして、
この規制角度αｏ′は、反対側の規制角度αｏにほぼ等
しく設定されている。

【００６４】したがって、この実施形態によれば、プラ
ンジャ２９のサイドフォースが相殺されて、該プランジ
ャ２９の倒れが減少するため、可動カム１７の位置決め
精度が向上すると共に、連結解除機構１９の切り換え作
動性が良好になる。

【００６５】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、例えば可動カム１７のバルブリフト
下り側のカムノーズ部２４あるいはフランク部２５の形
状をさらに変更して可動カム１７のリフト終了直後にお
けるバルブリフター１６との衝突を低減することも可能
である。また、本装置を両方の吸気弁に適用して、気筒
停止制御なども行なうことができる。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る内燃機関のカム駆動制御装置によれば、可動カムの
カムノーズ部が最大に進出した位置で連結解除機構によ
りカムシャフトと連結された状態において、可動カム
は、摺動用孔の一端部内周面がカムシャフトの外周面に
互いに円弧面同士の接触によって自由な相対回転が規制
される、つまり、両内外周面が加工精度を高くできる互
いの円弧面の接触によって回転を規制できるため、両内
外周面間のガタの発生が抑制されて、打音の発生も防止
できる。

【００６７】さらに、両内外周面間の片当りも抑制され
て偏摩耗の発生も防止されるため、耐久性の向上が図れ
る。

【００６８】請求項２記載の発明によれば、可動カムの
カムノーズ部が進退自在な状態において、可動カムのリ
フト初期に該可動カムが隙間部によってカムシャフトの
回転方向と反対方向へ位相を変化させてリフトを吸収で
きるため、可動カムの円滑な後退動が得られると共に、
カムノーズ部による機関弁の不用意なバルブリフトを防
止できる。

【００６９】請求項３記載の発明によれば、可動カムの
進退自在な状態において、該可動カムのカムシャフト回
転方向への過度な回転を規制することができるため、連
結解除機構による連結作動時におけるカムシャフトと可
動カムとの正確な位置決めが可能になり、この結果、連
結解除機構による連結、解除作動を安定的に行なうこと
ができる。

【００７０】請求項４記載の発明によれば、可動カムの
進退自在な状態において、可動カムのベースサークル領
域で傾斜面と規制手段との共働作用によって可動カムの
カムシャフトに対する位置決めが安定し、この結果、前
記連結解除機構による連結、解除作動をさらに安定的に
行なうことができる。

【００７１】請求項５記載の発明によれば、規制手段に
よる可動カムの位置規制によって、前記連結解除機構に
よる連結、解除作動を速やかにかつ確実に行うことがで
きる。

【００７２】請求項６記載に発明によれば、１つの機関
弁に対して、低リフトの固定カムと高リフトの可動カム
を任意に切り換えて可変リフトさせることができるた
め、機関の低回転領域から高回転域までの燃費や出力ト
ルクなどの機関性能を向上させることが可能になる。

【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】本実施形態の側面図。

【図３】本実施形態の要部断面図。

【図４】図２のＢ矢示図。

【図５】本実施形態における可動カムの進退動自在な状
態の作用説明図。

【図６】本実施形態における可動カムの作用説明図。

【図７】本実施形態における可動カムの作用説明図。

【図８】本実施形態における可動カムの作用説明図。

【図９】本実施形態の連結解除手段による連結状態を示
す作用説明図。

【図１０】連結された可動カムの支持状態を示す説明
図。

【図１１】可動カムのリフト状態を示す説明図。

【図１２】本実施形態の可動カムによるバルブリフト特
性図。

【図１３】本発明の第２の実施形態を示す断面図。

【図１４】第２の実施形態におけるバルブリフト特性
図。

【図１５】本発明の第３の実施形態を示す断面図。

【図１６】本発明の第４の実施形態を示す断面図。

【図１７】従来のカム駆動制御装置を示す断面図。

【符号の説明】

１０…シリンダヘッド １１、１２…吸気弁 １３…カムシャフト １７…可動カム １８…支持機構 １９…連結解除機構 ２０…取付部位 ２０ｄ…一側面（規制面） ２０ｅ…他側面（規制手段） ２３…ベースサークル部 ２４…カムノーズ部 ２６…摺動用長孔 ２６ａ，２６ｂ…端部内周面 ２６ｄ…他側面（規制手段） ２７…付勢手段 ２９…プランジャ

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Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カムシャフトの回転力によって機関弁を
   開作動させる可動カムに摺動用長孔を形成すると共に、
   該可動カムのカムノーズ部が前記摺動用長孔を介して機
   関弁方向へ進退動するように前記可動カムをカムシャフ
   トに対して径方向へ移動可能に設け、かつ前記可動カム
   を機関運転状態に応じて進出位置に保持され、あるいは
   進退可能な位置に切り換えて機関弁のバルブリフト制御
   する内燃機関のカム駆動制御装置において、 前記カムノーズ部が進出位置に保持された位置において
   カムシャフトに嵌合支持される前記摺動用長孔の一端側
   内周面を、カムシャフトの円弧状外周面形状に沿って円
   弧状に形成すると共に、前記カムノーズ部の最大進出位
   置で可動カムをカムシャフトに連結あるいは解除する連
   結解除機構を設けると共に、前記カムノーズ部を進出方
   向へ付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする内燃機
   関のカム駆動制御装置。
2. 【請求項２】 前記カムシャフトの外周面と可動カムの
   摺動用長孔との間に、可動カムのカムノーズ部が機関弁
   の上端部を押圧した際に、該可動カムをカムシャフト回
   転方向と逆方向へ該カムシャフトに対して所定量回動を
   許容する隙間部を形成したことを特徴とする請求項１記
   載の内燃機関のカム駆動制御装置。
3. 【請求項３】 前記可動カムのカムシャフト回転方向へ
   の該カムシャフトに対する所定以上の自由回転を規制す
   る規制手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に
   記載の内燃機関のカム駆動制御装置。
4. 【請求項４】 前記摺動用長孔のカムノーズ部側の端部
   に、前記付勢手段のプランジャを介して可動カムをカム
   シャフトの回転方向へ付勢する傾斜面を形成し、該傾斜
   面と前記規制手段とによって可動カムのカムシャフト回
   転方向への回転位置を位置決めすることを特徴とする請
   求項３に記載の内燃機関のカム駆動制御装置。
5. 【請求項５】 前記可動カムが規制手段によって規制さ
   れた位置で、前記連結解除機構により可動カムをカムシ
   ャフトに連結可能にしたことを特徴とする請求項３〜４
   のいずれかに記載の内燃機関のカム駆動制御装置。
6. 【請求項６】 前記可動カムのカムシャフト軸方向の側
   部に、該可動カムの最大カムリフトよりも小さなリフト
   部を有する固定カムを設け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カム駆動制御装置。