JPH08105311A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝達部材（バルブリフター）の上部構造のコ
ンパクト化を図ると共に、該伝達部材の摺動抵抗の増加
を防止しつつ高速用カムと低速用カムの円滑かつ確実な
切り換え作動を得る。 【解決手段】 カムシャフトの外周に設けられた低速用
カムと高速用カムを機関運転状態に応じて切り換えて吸
気弁のバルブリフト特性を可変にする。各バルブリフタ
ー９の上面に、設けられたスライダー１３を摺動させて
各フォロア部１９，２０の上面と各カムとの当接位置を
選択的に切り換える切換手段２２をバルブリフター９の
外部に設ける一方、該切換手段２２の作動タイミングを
制御する規制手段４７をバルブリフター９の外部に設け
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、吸気弁あるいは排
気弁の開閉時期及び開度量を機関運転状態に応じて可変
制御する動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関にあっては、従来から
低中速回転時の燃費と高速回転時の出力トルクの向上を
両立させる目的で、運転状態に応じて吸気弁または排気
弁のリフト特性を異ならせ、これによって吸排気弁の開
閉時期及び開度量を制御可能な動弁装置を備えたものが
知られている（特開平３−６４６０７号公報等参照）。

【０００３】これは、クランク軸によって回転駆動する
カムシャフトの外周に、一対の吸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プロフィールの異なる
低速用カムと高速用カムが一体に設けられていると共
に、前記吸気弁の弁軸上端部に有するガイドブロックに
形成された両ガイド孔に前記低速用カムのリフトを吸気
弁に伝達する直動型の一対の第１，第２バルブリフター
が摺動自在に設けられている。また、該両バルブリフタ
ーの間には、高速用カムのリフトにしたがい摺動する第
３バルブリフターが設けられている。更に、前記第１〜
第３バルブリフターの各上端内部には、カムシャフト軸
方向に形成されたピストン案内孔やガイド窪み及び案内
孔内に摺動自在に有する一対の油圧ピストン等で構成さ
れる連結手段が設けられている。

【０００４】また、前記第１，第２バルブリフターの上
端内部にカムシャフトの軸直角方向から形成されたガイ
ド溝に、タイミング規制部材が摺動自在に設けられてい
る。このタイミング規制部材は、後端部がガイドブロッ
クの内面に形成されたタイミングカムのカム面に摺接し
て全体を前記油圧ピストン方向に進退動すると共に、前
端部には各油圧ピストンの摺動を規制する規制部が設け
られ、かつ該規制部の下面に各油圧ピストンの摺動を許
容する切欠溝が形成されている。

【０００５】そして、機関低回転時には、連結手段の前
記各案内孔の対向する前端部に有する受圧室に油圧が供
給されて、各油圧ピストンによる各バルブリフターの連
結が解除される。したがって、各吸気弁は、第１，第２
バルブリフターを介して低速用カムの小バルブリフト特
性にしたがって開閉作動する。

【０００６】一方、低回転域から高回転域に移行する
と、各受圧室への油圧の供給が遮断されて各油圧ピスト
ンがリターンスプリングによって互いに第３バルブリフ
ターの一対のガイド窪みに摺動挿入し、第３バルブリフ
ターと第１，第２バルブリフターを連結させる。このた
め、各吸気弁は、第３バルブリフターを介して第１，第
２バルブリフターに伝達された高速用カムの大バルブリ
フト特性にしたがって開閉作動する。

【０００７】これによって、機関回転数に応じた燃費の
改善や出力トルクの向上等が図れるようになっている。

【０００８】また、前記低速用カムから高速用カムに切
り換える際には、受圧室への油圧の供給が遮断される
と、カムリフトの終了直後ではタイミング規制部材の一
部が油圧ピストンの肩部に衝接して油圧ピストンの移動
が規制されるが、リフト終了直前になるとタイミング規
制部材がタイミングカムによって押し出されて切欠溝と
油圧ピストンが合致して該油圧ピストンの移動が許容さ
れる。この状態でリフトが完了し各リフタ間に位相差が
なくなった時点で油圧ピストンがリターンスプリングの
ばね力によってガイド窪みに係入して、互いに連結され
る。

【０００９】一方、高速用カムから低速用カムへ切り換
えるには、リフト終了時に受圧室内の油圧を介して油圧
ピストンが両ガイド窪みから互いに離間して連結が解除
されるようになっている。

【００１０】

【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、連結手段やタイミング規制部
材を各バルブリフターの上端部内に形成したため、該バ
ルブリフターの直径方向に形成された内外径の比較的大
きな各案内孔やガイド溝を形成する各バルブリフターの
上端部の構造が上下方向へ必然的に大きくなる。このた
め、該上端部が上方へ拡大された分だけカムシャフトを
上方へ配置せざるを得なくなり、この結果、シリンダヘ
ッド等の大型化が余儀なくされる。

【００１１】また、各バルブリフターの大型化に伴い重
量が増加するため、上下摺動時の慣性力が大きくなり、
高速回転時に円滑な吸気弁の作動が得られなくなる。そ
こで、斯る高速回転に対応するために、バルブスプリン
グのばねセット荷重を増加させると、今度はバルブリフ
ターを介して吸気弁とカムとの間の摺動摩擦抵抗が増加
してしまう。

【００１２】更にまた、タイミング規制部材は、各リフ
ターが下降する際に、後端部がタイミングカムのカム面
に摺接しながらガイド溝の内方へ押圧されつつ移動する
が、前端の規制部には上下方向の慣性力が作用し、ま
た、後端部とタイミングカムとの間に摺動摩擦力が作用
することにより、タイミング規制部材にモーメントが発
生して、ガイドブロック内で倒れやすくなり、該ガイド
孔の内周面に片当たりしてしまう。この結果、タイミン
グ規制部材の円滑な摺動が阻害されるばかりか、タイミ
ングカムのカム面とタイミング規制部材の後端面が摩耗
する惧れがある。したがって、タイミング規制部材によ
る両高低速用カムの正確な切り換えタイミングが得られ
なくなる。

【００１３】しかも、ガイドブロックの内周面にタイミ
ングカムのカム面が形成され、一方リフター側にはタイ
ミング規制部材が摺動するガイド溝が形成されているた
め、該リフターの外周面とガイドブロックの内周面の一
部が互いに摺接しない形になる。このため、リフター外
周面とガイドブロック内周面との接触面積が小さくな
り、面圧が大きくなってリフターの円滑な摺動がさらに
阻害されるばかりか摩耗が発生し易くなる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の問
題点に鑑みて案出されたもので、請求項１の発明は、機
関のクランク軸により回転駆動するカムシャフトと、該
カムシャフトの外周に設けられて、吸排気弁を開作動さ
せる少なくとも一対の高低速用カムと、機関上壁のガイ
ド孔内に摺動自在に設けられて、前記各カムのリフトを
前記吸排気弁に伝達する伝達部材と、前記伝達部材の上
面と各カムの外周面との間にカムシャフト軸方向へ摺動
自在に設けられ、かつ上面に前記各カムの外周面に相対
的に当接するフォロア部を有する平板状のスライダー
と、該スライダーを機関運転状態に応じて摺動させて前
記高低速用カムの各外周面に対する前記フォロア部の当
接位置を切り換える切換手段と、前記機関上壁に設けら
れて、前記切換手段の切り換え作動を前記フォロア部の
上面に当接する高低速用カムの回転位置に応じて制御す
る規制手段とを備えたことを特徴としている。

【００１５】請求項２の発明は、 前記規制手段がスラ
イダーを一方向へ押圧摺動させる切換手段の押圧機構に
有する一対の第１，第２係止溝に端部が係脱する回動自
在なタイミングレバーと、該タイミングレバーを前記各
係止溝に係合させる方向に回動付勢するばね部材と、前
記タイミングレバーを前記ばね部材のばね力に抗して高
低速用カムの回転位置に応じて回動させて各係止溝との
係合を解除する回動機構とを備えたことを特徴としてい
る。

【００１６】請求項３の発明は、前記回動機構を前記カ
ムシャフトの外周に設けられた制御カムによって構成し
たことを特徴としている。

【００１７】

【作用】本発明によれば、各伝達部材の上面上で平板状
のスライダーをカムシャフト軸方向へ摺動させることに
より、フォロア部の低速用カムと高速用カムに対する相
対的な当接位置を選択的に切り換えることが可能とな
り、高速、低速用カムのいずれか一方のリフトを弁に選
択的に伝達することができる。

【００１８】また、スライダーを、平板状に形成しかつ
該スライダーを摺動させる切換手段や規制手段を、各伝
達部材の内部ではなく外部の機関上壁に形成したため、
伝達部材の上端部を上方へ拡大させる必要がなくなり、
伝達部材の大型化が防止される。

【００１９】しかも、前記低速用カムと高速用カムとを
切換手段によって選択的に切り換える際には、規制手段
によって最適な切り換えタイミングを得ることができ
る。即ち、例えば低回転域から高回転域に移行したと同
時に切換手段が作動しても、カムの最初のベースサーク
ル時には規制手段のタイミングレバーによって該切換手
段の押圧機構の作動が規制され、カムリフト時にタイミ
ングレバーが押圧機構から離間して、両者の係合が解除
される。しかし、この時点ではスライダーが低速用カム
によって伝達部材の上面に押し付けられているため、押
圧機構による切り換えが行われない。そして、次のベー
スサークル領域に入った時点で押圧機構による切り換え
作動が行われる。したがって、低速用カムから高速用カ
ムへの円滑かつ確実な切り換え動作を行うことができ
る。

【００２０】一方、高速用カムから低速用カムへの切り
換え時には、前述と同様に切換手段が作動した最初のベ
ースサークル時にはその作動が規制されるが、次のベー
スサークル時に円滑かつ確実な切り換え動作を行うこと
ができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１〜図３は本発明に係る動弁装
置を多気筒内燃機関の吸気側に適用した第１実施例を示
し、図中１はジャーナル部１ａが図外の機関上壁である
シリンダヘッドの上端部にカムブラケット２を介して軸
受けされ、図外のクランク軸によって回転駆動するカム
シャフト、３，３はシリンダヘッド内の一対の吸気ポー
トの各開口端を開閉する１気筒当り２つの吸気弁であ
る。

【００２２】前記カムシャフト１は、両吸気弁３，３の
バルブステムの略中央に夫々対応する位置に配置された
各１つの低速用カム４，４と、該低速用カム４，４の両
側に配置された一対の高速用カム５，６、５，６が一体
に設けられている。前記低速用カム４は、外周面４ａが
図４のＸで示すように小さなバルブリフト特性となるよ
うなプロフィールに設定されている一方、高速用カム
５，６は、外周面５ａ，６ａが同一のプロフィールに形
成されていると共に、図４のＹで示すように大きなバル
ブリフト特性となるようなプロフィールに設定されてい
る。また、低速用カム４は、その巾寸法Ｗが各高速用カ
ム５，６よりも大きく設定されている。

【００２３】前記両吸気弁３，３は、各ステムエンド部
に固定されたコッタ７，７に弾接されたバルブスプリン
グ８，８のばね力で閉方向に付勢されていると共に、各
ステムエンドに当接した伝達部材たる直動型の第１，第
２バルブリフター９，９を介して前記各低速用，高速用
カム４，５，６によってバルブスプリング８，８のばね
力に抗して開作動させられるようになっている。

【００２４】前記第１，第２バルブリフター９，９は、
略有蓋円筒状に形成され、シリンダヘッドの上端部内側
に一体に有するガイドブロック１０に形成された一対の
ガイド孔１１，１１内に上下直線方向へ互いに独立に摺
動自在にガイドされていると共に、上壁９ａ，９ａの上
面に形成された円形溝内に、案内板たる円板状のガイド
プレート１２，１２が嵌合固定されている。また、この
ガイドプレート１２，１２の上面には、図２にも示すよ
うに後述するスライダー１３をカムシャフト軸方向へ案
内するガイド溝１４，１４がカムシャフト１と平行に形
成されている。このガイド溝１４，１４は、ガイドプレ
ート１２，１２の直径方向に沿って一定巾に形成されて
いる。

【００２５】前記ガイドブロック１０は、図２にも示す
ように、内端側の外側中央に点火プラグ孔１０ａが形成
されていると共に、外端側の両側に前記ガイド孔１１，
１１が形成されている。また、両ガイド孔１１，１１の
間の隔壁上端部及び両外側壁上端部には、前記ガイド溝
１４，１４と連続する摺動溝１５，１５，１５が形成さ
れており、この各摺動溝１５は、各バルブリフター９，
９の上下ストローク量よりも大きな深さに形成されてい
る。

【００２６】前記スライダー１３は、図１及び図２に示
すように平板状を呈し、ガイド溝１４，１４内に保持さ
れた矩形状の本体１６，１６と、該本体１６，１６の両
端部に一体に設けられて前記各摺動溝１５内に保持され
た夫々の一端側の長尺アーム部１７，１７及び他端側の
短尺アーム１８，１８とからなり、対接する長短アーム
部１７，１８の端部から分離されて、互いに独立して上
下動可能になっている。また、各本体１６，１６の上面
両側部には、前記各低高速用カム４，５，６の各外周面
４ａ，５ａ，６ａに適宜当接する第１フォロア部１９と
第２フォロア部２０が一定の隙間２１を介して一体に設
けられている。

【００２７】この両第１フォロア部１９，１９は、両吸
気弁３，３に対応する両低速用カム４，４と同一のスパ
ンをもって配置されている一方、両第２フォロア部２
０，２０は両吸気弁３，３に対応する一方側の両高速用
カム５，５間のスパンと同一のスパンをもって配置され
ており、高回転域では、該第２フォロア部２０，２０が
前記一方側の高速用カム５，５に当接すると共に、第１
フォロア部１９，１９が他方側の高速用カム６，６に当
接するように夫々のスパンが設定されている。また、前
記スライダー１３は、切換手段２２によって前記ガイド
プレート１２，１２の上面上をカムシャフト軸方向に摺
動させられるようになっている。尚、このスライダー１
３は、後述するタイミングレバー４９の他端部４９ｂに
対する回動機構として機能する。

【００２８】前記切換手段２２は、ガイドブロック１０
の点火プラグ孔１０ａの両側部に設けられて、スライダ
ー１３を図１及び図２の右方向へ押圧する押圧機構２３
と、該押圧機構２３に対抗してスライダー１３を図中左
方向へ戻すリターン機構２４とを備えている。

【００２９】前記押圧機構２３は、図２に示すようにガ
イドブロック１０の一側部にねじ２５によって固定され
たベース部２６の内部にシリンダ２７がカムシャフト軸
方向に沿って形成されていると共に、該シリンダ２７の
内部にピストン２８が摺動自在に収納されている。ま
た、ベース部２６の上部には、略く字形に折曲された第
１レバー２９が枢支ピン３０により回動自在に設けられ
ている。この第１レバー２９は、一端部２９ａがピスト
ン２８の前端面に当接し、他端部２９ｂが一方側摺動溝
１５から突出した一方側の長尺アーム１７の先端部に形
成された嵌合溝１７ａ内にクリアランスＣを介して嵌入
して、ピストン２８の進出動に伴いスライダー１３全体
を、図中右方向に押圧するようになっている。また、第
１レバー２９は、枢支ピン３０に巻装された捩りばね４
３によって図２中時計方向へ回動付勢されていると共
に、一端部２９ａの外側面がストッパピン４４に突き当
った位置で最大反時計方向の回転が規制されるようにな
っている。

【００３０】また、前記ピストン２８の外周面前後端に
は、後述する規制手段の一部を構成するタイミングレバ
ー４９の一端部４９ａが係脱する一対の第１，第２係止
溝４５，４６が所定間隔をもって円周方向に沿って形成
されている。

【００３１】更に、前記シリンダ２７の一端部に有する
受圧室２７ａに油圧回路を介して油圧が給排されるよう
になっている。この油圧回路は、図２に示すようにオイ
ルメインギャラリから分岐した油圧通路３１の上流側
に、該油圧通路３１とドレン通路３２とを切換える三方
型の電磁切換弁３３が設けられていると共に、上流端に
は、オイルパン３４内の潤滑油をストレーナ３５を介し
て圧送するオイルポンプ３６が設けられている。また、
前記電磁切換弁３３は、マイクロコンピュータ内蔵のコ
ントローラ３７からの制御信号によって切換作動し、こ
のコントローラ３７は、図外のクランク角センサやエア
フローメータ、スロットル開度センサ、水温センサ等の
各センサ類からの情報信号に基づいて現在の機関運転状
態を検出している。

【００３２】前記リターン機構２４は、図２に示すよう
にガイドブロック１０の他側部にねじ３８によって固定
された長円状の基部３９と、該基部３９の一端上部にピ
ン４１を介して回転自在に設けられ、先端部４０ａが略
Ｌ字形状に折曲された第２レバー４０とを備えている。
この第２レバー４０は、先端部４０ａが摺動溝１５を介
して他方側の短尺アーム１８の先端部に当接配置されて
いると共に、ピン４１に巻装された捩りばね４２によっ
て、他方側の短尺アーム１８を押圧する方向つまりスラ
イダー１３を図中左方向へ押圧するようになっている。
前記捩りばね４２は、一端部４２ａが基部３９の外側面
に、他端部４２ｂが第２レバー４０の外側面に夫々弾接
している。

【００３３】更に、切換手段２２は、規制手段４７によ
ってその切り換え作動のタイミングが最適に制御される
ようになっている。即ち、この規制手段４７は、図２及
び図３に示すように押圧機構２３の側部に設けられてお
り、ベース部２６の内端側上面に一体に突設されたボス
部２６ａに先端部がカムシャフト軸方向から挿通固定さ
れた支持ピン４８と、該支持ピン４８に回動自在に支持
されたタイミングレバー４９と、支持ピン４８に巻装さ
れた捩りスプリング５０とから構成されている。

【００３４】前記タイミングレバー４９は、支持ピン４
８に支持される筒状基部の一端側に有する一端部４９ａ
が前記ピストン２８の上端縁まで延設されている共に、
筒状基部の他端側に有する他端部４９ｂが前記スライダ
ー１３の長尺アーム１７の下面位置まで延設されて、そ
の上端縁が該下面に適宜当接している。

【００３５】前記捩りスプリング５０は、一端がタイミ
ングレバー４９の一端部４９ａ上面に弾接して該タイミ
ングレバー４９全体を図３の反時計方向（ピストン２８
側）に付勢していると共に、筒状基部をボス部２６ａ側
に押し付けてタイミングレバー４９のカムシャフト軸方
向への自由移動を規制している。

【００３６】以下、本実施例の作用について説明する。
まず、機関低中回転時には、コントローラ３７から電磁
切換弁３３にＯＦＦ信号が出力され、このため、ドレン
通路３２を開成すると共に、油圧通路３１の上下流の連
通を遮断する。したがって受圧室２７ａ内の作動油がド
レン通路３２から排出されて低圧状態になる。このた
め、第２レバー４０が図２に示すように捩りばね４２の
ばね力によって他方側の短尺アーム１８を押圧してスラ
イダー１３全体をガイド溝１４，１４内を左方向へスラ
イドさせ図１及び図２に示す位置に保持する。このた
め、各第１フォロア部１９，１９の上面が図１にも示す
ように各低速用カム４，４の外周面４ａ，４ａに当接し
て該スライダー１３とともに両バルブリフター９，９を
カムプロフィールにしたがってリフトさせ、これによ
り、吸気弁３，３も図４のＸに示す小バルブリフト特性
にしたがって開閉作動する。

【００３７】この結果、排気弁とのオーバラップが小さ
くなり、燃焼室内の残留ガスを少なくすることが可能に
なるため、燃焼が改善されて燃費の向上が図れる。しか
も、吸気弁３，３の閉じ時期を下死点に近づけることが
できるので吸気充填効率が向上し、出力トルクの増加が
図れる。

【００３８】この時点で低速用カム４，４の外周面４
ａ，４ａが第１フォロア部１９，１９にベースサークル
上で当接している場合は、タイミングレバー４９の一端
部４９ａは図２に示すようにピストン２８の第１係止溝
４５に係合している。また第１レバー２９は、図１，図
２に示すように、捩りばね４３のばね力でピストン２８
をシリンダ２７の一端面まで押し戻し、嵌合溝１７ａの
端部にクリアランスＣを形成する状態になっている。

【００３９】一方、斯かる低回転域から高回転域に移行
した際には、コントローラ３７から電磁切換弁３３にＯ
Ｎ信号が出力されて、油圧通路３１を介して受圧室２７
ａ内に油圧が供給され、ピストン２８に該油圧が作用
し、第１レバー２９を捩りばね４３のばね力に抗して図
２の反時計方向へ回動させようとするが、カムベースサ
ークル時は前記のようにタイミングレバー４９の一端部
４９ａが第１係止溝４５に係合しているため、ピストン
２８は移動が規制されている。その後、低速用カム４，
４が回転してカムリフト領域に入ると、スライダー１３
がガイドプレート１２を介してリフター９，９を押し下
げると共に、タイミングレバー４９の他端部４９ｂを長
尺アーム１７を介して押し下げる。このため、一端部４
９ａが第１係止溝４５から離脱してタイミングレバー４
９によるピストン２８の規制が解除される。

【００４０】したがって、ピストン２８は、受圧室２７
ａの油圧によって進出移動し、第１レバー２９をクリア
ランスＣ分だけ回動させる（図６の破線から実線位置及
び図５参照）。これにより、タイミングレバー４９は、
図６〜図８に示すように一端部４９ａが第１係止溝４５
の位置からずれてピストン２８の外周面に乗り上げた形
になると共に、他端部４９ｂが長尺アーム１７の下面か
ら離間する。このとき、吸気弁３は低速用カム４，４に
よってリフト中であるため、スライダー１３はガイドプ
レート１２に上方向から強く押し付けられてバルブスプ
リング８，８のばね力により移動規制されているので、
第１レバー２９により押圧されても移動できない。

【００４１】その後、低速用カム４，４の回転に伴い再
びベースサークルに入ると、バルブスプリング８，８の
ばね力によるスライダー１３に対する強い押圧力がなく
なるため、該スライダー１３が第１レバー２９の押し出
し力により長尺アーム１７を介して図２の右方向へ速や
かに摺動し、第１，第２フォロア部１９，２０、１９，
２０の上面位置が低速カム４，４から両高速カム５，
６、５，６の外周面５ａ，６ａ、５ａ，６ａに切り換え
られる。

【００４２】したがって、吸気弁３，３は、図４のＹに
示す大バルブリフト特性にしたがって開閉作動する。こ
の結果、吸気充填効率が向上し、トルクが向上するた
め、高出力が得られる。尚、高速用カム５，６に切り換
わった状態では、タイミングレバー４９の一端部４９ａ
が第２係止溝４６内に位置して、リフター９，９の上下
動に伴い一端部４９ａが第２係止溝４６に係入・離脱を
繰り返す。

【００４３】このように、スライダー１３は、カムのベ
ースサークル領域において速やかに移動して、高速用カ
ム５，６に対応する位置に確実に保持されるため、フォ
ロア部１９，２０とカム５，６との損傷や打音等が防止
される。即ち、タイミングレバー４９によるスライダー
１３の移動規制がない場合は、スライダー１３はカムの
ベースサークルの終わり付近から動き始めてフォロア部
１９，２０の上面とカム外周面５ａ，６ａとの確実な整
合が得られず部分的な接触状態となる場合がある。この
結果、両者の接触面圧が異常に高くなり、両者間に異常
摩耗が発生したり、不整合状態時に高速用カム５，６の
リフト途中でカム山によりスライダー１３が押し戻され
て、フォロア部１９が低速用カム４に衝突して打音を発
する等の惧れがあるが、前述のように確実な移動整合に
より、前述の問題を一掃することができるのである。

【００４４】次に、高回転時から低回転域に移行し、高
速用カム５，６、５，６から前述の低速用カム４，４に
切り換えるには以下のような動作がなされる。即ち、高
速用カム５，６の作動状態においてピストン２８に油圧
が作用している場合は、タイミングレバー４９の一端部
４９ａが図９の破線で示すように第２係止溝４６に係合
しており、また第１レバー２９は同図破線で示すように
嵌合溝１７ａの内端面に当接している。この状態でカム
リフト中でかつ電磁切換弁３３がＯＦＦされて前述のよ
うに受圧室２７ａ内が低圧になると、第１レバー２９が
捩りばね４３のばね力で図９の実線位置にクリアランス
Ｃの範囲内で戻されると共に、ピストン２８も実線で示
すようにシリンダ２７内に若干後退する。

【００４５】これによって、タイミングレバー４９は、
図８〜図１０に示すように一端部４９ａがピストン２８
の外周面に乗り上げた状態となり、他端部４９ｂが長尺
アーム１７の下面から離間して、第２係止溝４６との係
合が解除される。ここまでの作動はカムリフト中に行わ
れるため、スライダー１３は高速用カム５，６によって
ガイドプレート１２に上方から押し付けられており、し
たがって、第２レバー４０によって移動することがな
い。

【００４６】その後、高速用カム５，６の回動に伴い再
びベースサークルになると、捩りばね４２のばね力を介
して第２レバー４０によりスライダー１３が図１の位置
に速やかに押し戻されて、フォロア部１９の上面位置が
高速用カム６，６の外周面６ａ，６ａから低速用カム
４，４の外周面４ａ，４ａに移動して確実に切り換えら
れる。

【００４７】このように、高速用カム５，６から低速用
カム４への切り換えもタイミングレバー４９によって確
実かつ円滑に行えるため、前述と同様に耐久性の向上
と、誤作動による燃費，排気エミッション性能の悪化を
防止できる。

【００４８】尚、各スライダ本体１６，１６は、第１レ
バー２９と第２レバー４０の相対的な押圧により連動す
ることは云うまでもない。

【００４９】また、本実施例では、切換手段２２や規制
手段４７をバルブリフター９，９の外部に設け、かつス
ライダー１３を平板状に形成したため、バルブリフター
９，９の上部構造を上下方向へ拡大する必要がなく、十
分に小さくすることができる。このため、カムシャフト
１を上方へ大きく移動配置させる必要もなくなり、シリ
ンダヘッドの小型化が図れる。したがって、この装置を
バルブリフター９，９を有しない機関に適用することも
容易になる。例えば、カムが吸排気弁をロッカアームを
介して駆動させる内燃機関ではカムがロッカアームに当
接する面上にスライダ１３をカムシャフト１の軸方向に
摺動可能に設けると共に、切換手段２２や規制手段２４
をロッカアームとは別体に設けることができる。

【００５０】また、バルブリフター９，９のコンパクト
化により、軽量化が図れ、高速回転にも十分に対応する
ことが可能になる。

【００５１】更に、バルブリフター９，９の軽量化に伴
いバルブスプリング８，８のばね力も小さくすることが
できるため、高低速の夫々のカム４，５，６，とスライ
ダー１３との間のフリクション及び吸気弁３，３とのフ
リクションの低減化が図れる。

【００５２】また、低中速カムリフト時は、バルブリフ
ター９，９の中心に低速用カム４，４が位置し、高速カ
ムリフト時は、バルブリフター９，９の中心に対して左
右対称位置に高速用カム５，６、５，６の荷重が作用す
るため、バルブリフター９，９のカムシャフト側への傾
きが発生せずバルブリフター９，９の外周面がガイド孔
１１，１１の内周面に対して片当りすることがなくなり
偏摩耗や大きなフリクションの発生が防止される。ま
た、スライダー１３は、各本体１６，１６が一方側の突
出した各長尺アーム１７，１７によって回り止めされて
いるため、自由な回転が阻止される。

【００５３】しかも、スライダー１３は、各フォロア部
１９，２０と各カム４，５，６との間のカムベースサー
クル間におけるバルブクリアランスを利用してカムシャ
フト軸方向へ移動することができるため、従来のような
リフター間の連結のためのピストンやガイド孔等の高精
度な加工精度が要求されない。したがって、加工コスト
の低廉化が図れる。

【００５４】また、全体のカム山の中央に低速用カム４
を配置し、その両側に高速用カム５，６を配置したた
め、スライダー１３は中央の低速用カム４の巾Ｗに相当
するストローク分を移動させずとも高速用カム５，６に
切り換えることができる。この場合は、実用域の低速用
カム４の耐摩耗性を重視して低速用カム４の巾を大きく
設定した場合に有効である。なぜなら、図４に示すよう
に、低速用カム４は高速用カム５，６のバルブリフトに
一般的に含まれるから低速用カム４の外周面４ａと第１
フォロア部１９の上面が重合しても干渉することがな
い。この結果、スライダー１３の作動ストローク量が可
及的に小さくすることができ、その分、スライダー１３
をコンパクト化できると共に、その作動応答性も良好に
なる。

【００５５】さらに、バルブリフター９，９の上面とス
ライダー１３との間にガイドプレート１２，１２を介装
したことにより、バルブリフター９，９自体をガイド孔
１１，１１内で自由に回転させることができるため、局
部的な摩耗の発生を防止できる。また、バルブリフター
９，９は、スライダー１３やガイドプレート１２，１２
に比較して耐摩耗性は要求されないので、アルミ合金等
の軽材料で形成することが可能になる。

【００５６】さらにまた、比較的簡単な形状であるガイ
ドプレート１２，１２の肉厚を適宜変更することにより
バルブクリアランスの調整を低コストで簡単に行なうこ
とができる。また、ガイドプレート１２，１２を低摩擦
部材で形成すれば、スライダー１３を円滑に摺動させる
ことができ、これによって、装置の切換応答性が向上す
る。

【００５７】また、スライダー１３の各長尺アーム１
７，１７，１８を上下方向にもガイドする摺動溝１５，
１５，１５を、バルブリフター９，９の各カム４，５，
６によるサイドフォースが作用しないカムシャフト方向
に形成した。このため、ガイド孔１１，１１のサイドフ
ォースが作用する内周面に摺動溝１５，１５，１５が位
置しないのでバルブリフター９，９の側面とガイド孔１
１，１１とのサイドフォースによる接触面積が減少せ
ず、バルブリフター９，９側面のサイドフォースによる
接触面圧が上昇しない。したがって、バルブリフター
９，９の側面とそのガイド孔１１，１１の内周面との間
の摩耗やバルブリフター９，９の摺動時におけるフリク
ションの増加が防止できる。

【００５８】また、従来のものは機関低回転時に受圧室
に油圧を供給して低速用カムのプロフィールにしたがっ
て作動させるようになっているため、油圧の供給のない
機関始動時には各リフターが連結されて高速用カムのプ
ロフィールにしたがって作動する。したがって、弁駆動
トルクが増大してクランキング速度が低下し、始動性が
悪化する惧れがあるが、本実施例の場合は前述のように
機関始動時には低速用カム４に切換らえれており、油圧
が不要になるため、弁駆動トルクの増加が抑制されて始
動性の悪化を防止できる。

【００５９】図１１〜図１３は本発明の第２実施例を示
し、タイミングレバー４９をカムシャフト１の外周に設
けられた回転機構であるタイミングカム５１によって回
動制御するものである。即ち、タイミングカム５１は、
プロフィールが低速用カム４よりも小さなカムリフト量
に設定されている一方、タイミングレバー４９は、略く
字状に折曲形成された他端部４９ｂの先端縁が捩りスプ
リング５０のばね力によってタイミングカム５１の外周
面５１ａに弾接している。

【００６０】したがって、この実施例によれば、タイミ
ングレバー４９は、タイミングカム５１によって回動し
て一端部４９ｂと各係止溝４５，４６との係合、解除が
行われるため、スムーズな係合、解除作用が得られるこ
とは勿論のこと、スライダー１３はタイミングレバー４
９を捩りスプリング５０のばね力に抗して押し下げる力
が不要になるので、モーメントの発生が防止され、各カ
ム４，５，６の外周面４ａ、５ａ，６ａとの安定した当
接状態を得ることができる。尚、他の構成は第１実施例
と同様である。

【００６１】図１４〜図１７は本発明の第３実施例を示
し、スライダー１３の移動規制を前記ピストン２８の各
係止溝４５，４６で行うのではなく、スライダー１３の
長尺アーム１７の上面に形成された第１，第２係止溝５
２，５３によって行うようにしたものである。

【００６２】即ち、タイミングレバー４９は、短尺な一
端部４９ａが上方へ傾斜状に突設されている一方、他端
部４９ｂが長尺アーム１７の上面側に配置されている。
また、支持ピン４８に巻装された捩りスプリング５０の
ばね力によって、他端部４９ｂの先端が長尺アーム１７
の上面に弾接されるようになっていると共に、筒状基部
がボス部２６ａ側に付勢されている。また、ボス部２６
ａの外側面に突設されたストッパピン５７により他端部
４９ｂの所定以上の下方向への回動が規制されている。

【００６３】更に、ボス部２６ａの上端内部には、図１
７にも示すように制御シリンダ５４がカムシャフト軸方
向に沿って形成されていると共に、該制御シリンダ５４
内に前端面がタイミングレバー４９の一端部４９ａ端面
に当接したプランジャ５５が摺動自在に設けられてい
る。前記制御シリンダ５４は、内端部の油圧室５４ａが
連通孔５６を介して受圧室２７ａに連通しており、この
油圧室５４ａ内の油圧によってプランジャ５５を押し出
して、タイミングレバー４９を捩りスプリング５０のば
ね力に抗して支持ピン４８の頭部４８ａ側へ移動させる
ようになっている。 一方、長尺アーム１７の上面に
は、タイミングレバー４９の捩りスプリング５０のばね
力による最大一方向移動位置とプランジャ５５による最
大他方向移動位置で他端部４９ｂの先端が適宜係止する
第１，第２係止溝５２，５３が所定間隔をもって形成さ
れている。

【００６４】尚、第１レバー２９は、その他端部２９ｂ
がピストン２８との相対的な位置に応じてスライダー１
３の長尺アーム１７の先端縁に当接している。

【００６５】以下、まず低速用カム４，４から高速用カ
ム５，６、５，６への切り換え作用を説明すれば、図１
４に示すように機関低回転時において、該低速用カム
４，４の外周面４ａ，４ａが各フォロア部１９にベース
サークル上で当接している場合は、タイミングレバー４
９の他端部４９ｂが、図１４，図１５に示すように捩り
スプリング５０のばね力によってボス部２６ａ側に位置
しているので、長尺アーム１７の第１係止溝５２に係止
している。この状態で電磁切換弁３３を介して受圧室２
７ａ内に油圧が供給され、ピストン２８に油圧が作用す
ると、第１レバー２９が長尺アーム１７を押圧するが、
タイミングレバーの他端部４９ｂが前記のように第１係
止溝５２に係止しているため、第１レバー２９の回動つ
まりスライダー１３の摺動が規制される。

【００６６】その後、低速用カム４，４が回転してカム
リフト領域に入ると、スライダー１３はガイドプレート
１２に押し付けられるためその移動が規制される一方、
タイミングレバー４９は他端部４９ｂがストッパピン５
７でスライダー１３との同期下降が阻止されて互いに離
間する。同時に、この時点では油圧室５４ａにも油圧が
供給されているため、プランジャ５５が他端部４９ｂを
介してタイミングレバー４９全体を捩りスプリング５０
のばね力に抗して支持ピン４８の頭部４８ａ側に押し出
す。

【００６７】したがって、再びベースサークル域になる
と、図１８に示すように他端部４９ｂが第１係止溝５２
から位置ずれして長尺アーム１７の上面に乗り上げ、係
止状態が解除される。このため、スライダー１３は、ベ
ースサークル中に第１レバー２９に押圧されて、第２レ
バー４０の捩りばね４２のばね力に抗して図１８の右方
向に速やかに摺動し、両フォロア部１９，２０の上面位
置が高速カム５，６、５，６の外周面５ａ，６ａ、５
ａ，６ａに切り換えられる（図１９参照）。この時点で
タイミングレバー４９の他端部４９ｂは、第２係止溝５
５の形成位置に位置し、高速用カム５，６の回転に伴い
第２係止溝５３に対し係入・離脱を繰り返している。

【００６８】一方、高速用カム５，６から低速用カム４
に切り換えるには、前述の状態から電磁切換弁３３にＯ
ＦＦ信号が出力されて受圧室２７ａ内の油圧が排出され
て低圧となり、第１レバー２９がフリーになるため、捩
りばね４２のばね力で第２レバー４０がスライダー１３
を左方向へ押圧するが、最初のベースサークル時は他端
部４９ｂが第２係止溝５３に係止し、またカムリフト時
には高速用カム５，６によってガイドプレート１２に押
し付られているため、スライダー１３はその移動が規制
される。

【００６９】また、このカムリフト時のタイミングレバ
ー４９は、他端部４９ｂがストッパピン５７を介して第
２係合溝５３から離間した時点で捩りスプリング５０の
ばね力によってボス部２６ａ側に移動するため、再びベ
ースサークルになると他端部４９ｂが図１９に示すよう
に長尺アーム１７の上面に乗り上げ第２係止溝５２との
係止状態が解除される。したがって、スライダー１３
は、この時点で第２レバー４０によって図１５に示す左
方向の位置へ速やかに摺動して、両フォロア部１９，１
９の上面位置が低速用カム４，４の外周面４ａ，４ａ位
置に切り換えられる。尚、この時点では、他端部４９ｂ
が第１係止溝５２に対応した位置に移動している。

【００７０】このように、本実施例も、スライダー１３
は、カムベースサークル時に速やかに移動して各カム
４，４、５，６、５，６に対応する位置に確実に保持さ
れるため、フォロア部１９，２０と各カム４，４、５，
６、５，６との損傷や打音等の発生が防止される。

【００７１】図２０及び図２１は本発明の第４実施例を
示し、前記第１実施例を基本構成としてピストン２８の
構造等を変更したものである。

【００７２】即ち、ピストン２８は、図２１のＡ〜Ｄに
示すように前端部の内部に小径なシリンダ孔６０が軸方
向に沿って形成されていると共に、このシリンダ孔６０
内にサブピストン６１が摺動自在に保持されている。こ
のサブピストン６１は、有蓋円筒状を呈し、前端壁６１
ａとシリンダ孔６０の底面との間に弾装されたコイルス
プリング６２のばね力によって前端壁６１ａが第１レバ
ー２９の一端部２９ａに常時弾接するようになってい
る。また、サブピストン６１の後端縁とシリンダ孔６０
の底面との間には、小さなクリアランスＣ１が形成され
ている。

【００７３】また、第１レバー２９は、他端部２９ｂが
長尺アーム１７の嵌合溝１７ａ内に第１実施例のような
比較的大きなクリアランスではなく、摺動可能な程度の
微小なクリアランスをもって嵌入している。さらに、こ
の第１レバー２９は、ストッパピン６３に最大時計方向
の回動位置が規制されるようになっている。

【００７４】したがって、機関低中回転時には、コント
ローラ３７から電磁切換弁３３にＯＦＦ信号が出力さ
れ、受圧室２７ａ内の作動油がドレーン通路３２から排
出されて低圧状態になっている。このため、第１レバー
２９と第２レバー４０が、図２０に示すように捩りばね
４２，４３のばね力によって短尺アーム１８と一方側の
長尺アーム１７を押圧してスライダー１３全体を左方向
へスライドさせて、第１レバー２９が図２１ａに示すよ
うにストッパピン６３に当接する位置に保持する。

【００７５】一方、斯かる低回転域から高回転域に移行
した際には、コントローラ３７から電磁切換弁３３にＯ
Ｎ信号が出力されて、油圧通路３１を介して受圧室２７
ａ内に油圧が供給され、ピストン２８に該油圧が作用す
るが、ベースサークル領域ではタイミングレバー４９の
一端部４９ａが第１係止溝４５に係合しているため、ピ
ストン２８は移動が規制されている。その後、低速用カ
ム４，４が回転してカムリフト領域になると、タイミン
グレバーの一端部４９ａが第１係止溝４５から離脱して
ピストン２８の移動規制が解除される。

【００７６】したがって、ピストン２８は、図２１ｂに
示すように受圧室２７ａの油圧によって、コイルスプリ
ング６２に抗してサブピストン６１に当接する位置まで
クリアランスＣ１を介して進出移動する。また、タイミ
ングレバー４９は、一端部４９ａが第１係止溝４５の位
置からずれてピストン２８の外周面に乗り上げた形にな
る。その後、低速用カム４，４の回転に伴い再びベース
サークルに入ると、ピストン２８がさらに進出して第１
レバー２９をサブピストン６１を介して反時計方向へ回
動させるため、スライダー１３は第１レバー２９の押し
出し力により長尺アーム１７を介して図２０の右方向へ
速やかに摺動し、第１，第２フォロア部１９，２０，１
９，２０の上面位置が低速カム４，４から両高速カム
５，６，５，６の外周面５ａ，６ａ，５ａ，６ａに切り
換えられる。

【００７７】尚、高速用カム５，６に切り換わった状態
では、ピストン２８が図２１ｃに示すように最大進出位
置つまり第１レバー２９がストッパピン４４で規制され
た位置に保持されるため、タイミングレバー４９の一端
部４９ａが第２係止溝４６内に位置して、リフター９，
９の上下動に伴い一端部４９ａが第２係止溝４６に係入
・離脱を繰り返す。

【００７８】次に、高回転域から低回転域に移行し、高
速用カム５，６，５，６から低速用カム４，４に切り換
えるには、以下のような動作がなされる。

【００７９】電磁切換弁３３がＯＦＦされて受圧室２７
ａが低圧になり、かつカムリフト中にてタイミングレバ
ー４９の一端部４９ａが第２係止溝４６から離脱してピ
ストン２８の規制が解除されると、図２１ｄに示すよう
にピストン２８はスプリング６２のばね力によって図中
右方向へ移動する。

【００８０】その後、高速用カム５，６の回動に伴い再
びベースサークルになると、捩りばね４２，４３のばね
力を介して第１レバー２９と第２レバー４０によりスラ
イダー１３が図２０の位置に速やかに押し戻される。し
たがって、フォロア部１９の上面位置が、高速用カム
６，６の外周面６ａ，６ａから低速用カム４，４の外周
面４ａ，４ａに移動して確実に切り換えられる。

【００８１】このように、本実施例ではサブピストン６
１とシリンダ孔６０の底面との間にクリアランスＣ１を
設けて、第１実施例のような長尺アーム１７の嵌合溝１
７ａと第１レバー２９の他端部２９ｂとの間のクリアラ
ンスＣを廃止したため、ピストン２８の各係止溝４５，
４６とタイミングレバー４９との係合，解除作用が確実
になる。即ち、第１実施例のクリアランスＣ形成位置で
は、スライダー１３が低速側つまり左方向への移動が過
大になってクリアランスＣが消失してしまうと、高回転
域に移行した際に受圧室２７ａ内に油圧が供給されてピ
ストン２８がクリアランス分だけ進出しようとしても進
出できずにロックされた状態になるので、タイミングレ
バー４９の一端部４９ａがカムリフト時にピストン２８
の外周面に乗り上げることができなくなり、第１係止溝
４５内に再び係入してしまう。

【００８２】これに対し、本実施例では、クリアランス
Ｃ１を前述の位置に設け、ストッパピン６３によって第
１レバー２９の時計方向の回動位置を規制してクリアラ
ンスＣ１が必ず確保されるようになっているため、第１
実施例のような問題を生じることなく、常時円滑な切り
換え作用が得られる。

【００８３】本発明は、１気筒当たり単一の吸気弁ある
いは単一の排気弁にも適用することも可能であり、また
伝達部材を油圧を利用した所謂ゼロラッシュアジャスタ
のバルブリフターで構成することも可能である。更に、
切換手段２２の第１レバー２９を電磁アクチュエータに
よって回動させることも可能である。

【００８４】

【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、切換手段のスライダーを平板状に形成すると共
に、規制手段を伝達部材の外部に設けたため、該伝達部
材の上部構造のコンパクト化が可能になる。したがっ
て、シリンダヘッドの大型化が防止され、機関のエンジ
ンルーム内へのレイアウトの自由度が向上する。

【００８５】また、伝達部材の小型化により、慣性力が
小さくなり、高速回転に十分対応することができる。さ
らに、バルブスプリングのばね力も小さくできるので、
弁とカムとの間の摺動摩擦抵抗を低下させることができ
る。

【００８６】更に、従来のように伝達部材のガイドブロ
ックに形成されたタイミングカムにタイミング規制部材
を圧接させて移動させることにより規制・解除を行うの
ではなく、外部に設けられたタイミングレバーによりス
ライダーの移動を規制・解除するようにしたため、タイ
ミング規制部材の円滑な作動が得られる。また、伝達部
材とガイドブロックの接触面積が減少することなく、常
時円滑な摺動作用が得られると共に、摩耗等の発生が防
止される。

【００８７】しかも、規制手段によって低速用カムから
高速用カムへの切り換えばかりか高速用カムから低速用
カムへの切り換えも円滑かつ確実に行うことができる。
この結果、フォロア部と各カム間の摩耗や打音の発生を
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図２のＡ−Ａ線断面
図。

【図２】本実施例の要部平面図。

【図３】本実施例の側部断面図。

【図４】本実施例の高速用カムと低速用カムのバルブリ
フト特性図。

【図５】本実施例の作用を示す説明図。

【図６】本実施例の作用を示す説明図。

【図７】本実施例の作用を示す説明図。

【図８】本実施例の作用を示す説明図。

【図９】本実施例の作用を示す説明図。

【図１０】本実施例の作用を示す説明図。

【図１１】本発明の第２実施例を示す図１２のＢ−Ｂ線
断面図。

【図１２】本実施例の要部平面図。

【図１３】本実施例の側部断面図。

【図１４】本発明の第３実施例を示す図１５のＣ−Ｃ線
断面図。

【図１５】本実施例の要部平面図。

【図１６】本実施例の側部断面図。

【図１７】本実施例の要部を示す平断面図。

【図１８】本実施例の作用を示す説明図。

【図１９】本実施例の作用を示す説明図。

【図２０】本発明の第４実施例を示す要部平面図。

【図２１】ａは本実施例の低回転時における各ピストン
の位置を示す作用説明図、ｂは切り換え時における各ピ
ストンの位置を示す作用説明図、ｃは高回転時における
各ピストンの位置を示す作用説明図、ｄは切り換え直後
における各ピストンの作用説明図。

【符号の説明】

１…カムシャフト ３…吸気弁 ４…低速用カム ５，６…高速用カム ９…バルブリフター（伝達部材） １９，２０…フォロア部 ２２…切換手段 ２３…押圧機構 ４５，５２…第１係止溝 ４６，５３…第２係止溝 ４７…規制手段 ４９…タイミングレバー ４９ａ…一端部 ４９ｂ…他端部 ５０…捩りスプリング（ばね部材） ５１…タイミングカム（制御カム）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関のクランク軸により回転駆動するカ
   ムシャフトと、 該カムシャフトの外周に設けられて、吸排気弁を開作動
   させる少なくとも一対の高低速用カムと、 機関上壁のガイド孔内に摺動自在に設けられて、前記各
   カムのリフトを前記吸排気弁に伝達する伝達部材と、 前記伝達部材の上面と各カムの外周面との間にカムシャ
   フト軸方向へ摺動自在に設けられ、かつ上面に前記各カ
   ムの外周面に相対的に当接するフォロア部を有する平板
   状のスライダーと、 該スライダーを機関運転状態に応じて摺動させて前記高
   低速用カムの各外周面に対する前記フォロア部の当接位
   置を切り換える切換手段と、 前記機関上壁に設けられて、前記切換手段の切り換え作
   動を前記フォロア部の上面に当接する高低速用カムの回
   転位置に応じて制御する規制手段とを備えたことを特徴
   とする内燃機関の動弁装置。
2. 【請求項２】 前記規制手段は、スライダーを一方向へ
   押圧摺動させる切換手段の押圧機構に有する一対の第
   １，第２係止溝に端部が係脱する回動自在なタイミング
   レバーと、該タイミングレバーを前記各係止溝に係合さ
   せる方向に回動付勢するばね部材と、前記タイミングレ
   バーを前記ばね部材のばね力に抗して高低速用カムの回
   転位置に応じて回動させて各係止溝との係合を解除する
   回動機構とを備えたことを特徴とする請求項１記載の内
   燃機関の動弁装置。
3. 【請求項３】 前記回動機構を前記カムシャフトの外周
   に設けられた制御カムによって構成したことを特徴とす
   る請求項２記載の内燃機関の動弁装置。