JPH1018823A - 可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 立体カム及びアームの数をバルブの数の半分
以下で済むようにし、カム巾の大きい立体カムをカムシ
ャフトに形成する。もって、カムシャフトの変位による
連続可変制御が容易で、かつマルチバルブ化した内燃機
関にも適用できる可変動弁機構を提供する。 【解決手段】 可変動弁機構は、カムプロフィールを軸
方向に連続的に変化させた立体カム２を備えたカムシャ
フト１と、カムシャフト１を軸方向へ連続的に変位させ
る変位装置３と、立体カム２のカムプロフィールに基づ
いて揺動して隣り合う二つのバルブ５を同時に開閉する
スイングアーム６又はロッカアームとを備える。アーム
６に、立体カム２の回転に伴う接触線角度の変化に追従
しながら立体カム２に接触する追従接触部付ローラ機構
１１と、二つのバルブ５の端部を押圧する雄ねじ付ピン
８とを設ける。なお、立体カム以外にプロフィールの変
化しないアイドル回転用カムを、カムシャフトに併設し
た場合も上記機構と同一とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の低回転
時から高回転時まで、バルブタイミング及びリフト量を
連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の低回転時と高回転
時とで、バルブタイミング（開弁作用角と位相とを含
む）及びリフト量を二段階に変化させる動弁機構が種々
知られている。これらの可変動弁機構によれば、一般的
な動弁機構に比べて、トルク、出力、燃費、排気ガスの
クリーン度等の諸特性がかなり向上する。図７には、こ
れら従来の可変動弁機構により得られる内燃機関のトル
ク特性を一点鎖線で示し、可変性の無い一般的な動弁機
構により得られる内燃機関のトルク特性を破線で示した
が、前者は後者に対し全回転域にわたってトルクが増加
している。また、設定にもよるが、燃費は最大で８〜１
０％程度向上するといわれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これら従来
の可変動弁機構は、変化がわずか二段階なので、内燃機
関の運転状況に応じた精密な制御が難しく、図７に一点
鎖線で示すようにトルク特性に谷が生じるとか、低回転
時のトルクと高回転時の出力との両立が難しいとか、一
つのバルブに対して二つ〜三つのアーム等が必要になる
ため、構造が複雑になり、コンパクト化が難しいとか、
切替機構としてはピンを高油圧で移動させるタイプが主
流であったため、一回での切替不良や異音や摩耗の発生
があるとかという問題があった。

【０００４】そこで、本発明者は先に、カムプロフィー
ルを連続的に変化させた立体カムを備えたカムシャフト
と、該カムシャフトを軸方向へ連続的に又は段階的に変
位させる変位装置と、該立体カムのカムプロフィールに
基づいて揺動することによりバルブを開閉するアームと
を備えた可変動弁機構を発明した（特願平７−１９２４
３２号，本願出願時において未公開）。同発明によれ
ば、上記の諸問題を解決することができたが、次のよう
な課題が残っていた。

【０００５】近年の内燃機関は、一気筒当り３バルブ、
４バルブ又は５バルブといったバルブ数の増加（マルチ
バルブ化）が進み、カムシャフトに多数のカムを密に形
成するようになった。しかし、上記の立体カムは、軸方
向に変位させるために、軸線方向の長さ（以下、カム巾
という。）を一般的なカムより大きくしたいので、カム
シャフトに多数の立体カムを密に形成するということが
難しかった。このため、上記の可変動弁機構でマルチバ
ルブ化を行うのは難しく、あえて行う場合には立体カム
のカム巾を一般的なカムのカム巾程度に小さくしなけれ
ばならない。そうすると、立体カムにおけるカムプロフ
ィールの軸方向の変化率が急になるとともに、カムシャ
フトの変位量が小さくなるため、該変位による連続可変
制御が難しくなるという問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の目的
は、バルブタイミング及びリフト量を連続的に又は段階
的に変化させることにより、トルク、出力、燃費、排気
ガスのクリーン性等の諸特性を内燃機関の全回転域にわ
たって最大限に向上させることができ、また、前記変化
をスムーズかつ静かに行なわせることができるだけでな
く、立体カム及びアームの数をバルブの数の半分以下で
済むようにして、カム巾の大きい立体カムをカムシャフ
トに形成できるようにすることにある。もって、立体カ
ムにおけるカムプロフィールの軸方向の変化率を緩やか
にするとともに、カムシャフトの変位量を大きくし、該
変位による連続可変制御が容易で、かつマルチバルブ化
した内燃機関にも適用できる可変動弁機構を提供する。

【０００７】上記目的を達成するために、本発明の可変
動弁機構は、低回転用カムプロフィールから高回転用カ
ムプロフィールまでカムプロフィールを軸方向に連続的
に変化させた立体カムを備えたカムシャフトと、内燃機
関の回転数等の運転状況に応じてカムシャフトを軸方向
へ連続的に又は段階的に変位させる変位装置と、立体カ
ムのカムプロフィールに基づいて揺動することにより隣
り合う二以上（二又は三が好ましい）のバルブを同時に
開閉するアームとを備え、アームは、立体カムの回転に
伴う接触線角度の変化に追従しながら立体カムに接触す
る追従接触部を含む追従接触機構と、二以上のバルブの
端部を押圧する二以上（二又は三が好ましい）の押圧部
とを備えることを特徴としている。

【０００８】ここで、低回転用カムプロフィールにおけ
るバルブタイミングの位相、開弁作用角及びリフト量
と、高回転用カムプロフィールにおけるバルブタイミン
グの位相、開弁作用角及びリフト量は、個々の内燃機関
における要求事項に応じて適宜設定することができる。
もっとも、多くの場合、低回転用カムプロフィールは開
弁作用角及びリフト量が小さく、高回転用カムプロフィ
ールは開弁作用角及びリフト量が大きい。

【０００９】変位装置によりカムシャフトを段階的に変
位させる場合、二段階に変化させてもよいが、その場合
は二段階の変位を調節できるようにすることが好まし
い。さらに好ましくは、カムシャフトを少なくとも三段
階に変位させることである。最も好ましくは、カムシャ
フトを連続的に変位させることである。変位装置は特定
の構造に限定されず、油圧、電磁力等を利用したものを
例示できる。

【００１０】前記アームとしては、次のものを例示でき
る。 １） 一端部がロッカシャフトに揺動可能に軸支され、
他端部にバルブ押圧部を備え、中央部に追従接触部付ロ
ーラ機構を備えたスイングアーム。 ２） 一端部がピボットに揺動可能に支持され、他端部
にバルブ押圧部を備え、中央部に追従接触部付ローラ機
構を備えたスイングアーム。 ３） 一端部に追従接触部付ローラ機構を備え、他端部
にバルブ押圧部を備え、中間部がロッカシャフトに揺動
可能に軸支されたロッカアーム。

【００１１】追従接触機構としては、次の機構（Ａ）
（Ｂ）を例示できる。 （Ａ）アームに設けられた半円筒内面座と、該半円筒内
面座にロール運動可能に嵌合された追従接触部とからな
る機構。 （Ｂ）追従接触部付ローラ機構。この追従接触部付ロー
ラ機構としては、次の（Ｂ１）〜（Ｂ４）を例示でき
る。

【００１２】（Ｂ１）アームに取り付けられた支軸と、
支軸に滑り回動可能に外挿された球面滑り軸受とで構成
され、球面滑り軸受の外レースが追従接触部とされたも
の。 （Ｂ２）アームに取り付けられた支軸と、支軸に滑り回
動可能に外挿された自動調心ころがり軸受とで構成さ
れ、自動調心ころがり軸受の外レースが追従接触部とさ
れたもの。 （Ｂ３）外周面が凸状球面とされアームに取り付けられ
たボール支軸と、内レースの内周面が凹状球面とされボ
ール支軸に滑り回動可能かつ傾動可能に外挿されたころ
がり軸受とで構成され、ころがり軸受の外レースが追従
接触部とされたもの。 （Ｂ４）アームに取り付けられた支軸と、外周面が凸状
球面とされ支軸に滑り回動可能に外挿されたローラとで
構成され、ローラの特に凸状球面が追従接触部とされた
もの。

【００１３】立体カムの低回転用カムプロフィール側の
隣には、カムプロフィールが軸方向に変化しないアイド
ル回転用カムが並設され、追従接触部には、内燃機関の
負荷回転時に立体カムに接触する負荷回転用接触面と、
内燃機関のアイドル回転時にアイドル回転用カムに接触
するアイドル回転用接触面とが並設されることが好まし
い。さらに、立体カムとアイドル回転用カムとの間に
は、追従接触部の負荷回転用接触面とアイドル回転用接
触面との境界部を逃がすための間隙部が設けられること
が好ましい。

【００１４】なお、本発明の可変動弁機構は、吸気バル
ブ又は排気バルブの何れか一方に適用することもできる
が、両方に適用することが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を吸気バルブ及び排
気バルブの両方に適用した可変動弁機構の実施形態につ
いて、図面を参照して説明する。よって、実施形態にお
いて単にバルブというときは、吸気バルブと排気バルブ
の両方を指す。

【００１６】まず、図１〜図７は第一実施形態の可変動
弁機構を示し、カムシャフト１には、図１において右側
の低回転用カムプロフィールから左側の高回転用カムプ
ロフィールまで、カムプロフィールを軸方向に連続的に
変化させた立体カム２が形成されている。立体カム２は
ベース円部２ａとノーズ部２ｂとからなり、ベース円部
２ａは、低回転用カムプロフィールにおいても高回転用
カムプロフィールにおいても同一半径であるため、傾斜
の無い円柱面である。しかし、ノーズ部２ｂは、低回転
用カムプロフィールにおいては開弁作用角及びリフト量
が小さく、高回転用カムプロフィールにおいては開弁作
用角及びリフト量が大きいため、円錐面のように傾斜し
ている。

【００１７】カムシャフト１の端部には、内燃機関の回
転数等の運転状況に応じてカムシャフト１を軸方向へ連
続的に変位させる変位装置３が設けられている。変位装
置３は、スプラインを用いたカムシャフト１のガイド部
と、油圧を用いたカムシャフト１の駆動部とからなり
（いずれも図示略）、内燃機関の回転センサやアクセル
開度センサ等に基づいて作動するマイクロコンピュータ
等の制御装置（図示略）により制御されるようになって
いる。

【００１８】カムシャフト１の斜め下方に配されたロッ
カシャフト４には、立体カム２のカムプロフィールに基
づいて揺動することにより隣り合う二つのバルブ５を同
時に開閉するスイングアーム６が回動可能に軸着されて
いる。スイングアーム６は、右端部にロッカシャフト４
の挿通孔７を備え、左端部の二股状に分かれた二つの分
岐部６ａには、それぞれバルブ押圧部としての雄ねじ付
ピン８及びその固定ナット９とを備えている。また、中
央部の上下方向に貫設された収容孔１０には、立体カム
２の回転に伴う接触線角度の変化に追従しながら立体カ
ム２に接触する追従接触部付ローラ機構１１を備えてい
る。

【００１９】追従接触部付ローラ機構１１は、収容孔１
０に通されスイングアーム６に対しカシメにより固定さ
れた中空支軸１２と、該中空支軸１２に滑り回動可能に
外挿された球面滑り軸受１３とで構成されている。球面
滑り軸受１３は、外周面が凸状球面とされた内レース１
４と、内周面が凹状球面とされ内レース１４に滑り回動
可能かつ傾動可能に外挿された外レース１５とで構成さ
れ、外レース１５が立体カム２への追従接触部とされて
いる。なお、外レース１５は内レース１４より幅狭に形
成され、内レース１４の両端の溝には外レース１５の外
れを防ぐストッパリング１６が嵌着されている。

【００２０】本実施形態の可変動弁機構は、次のように
作用する。まず、内燃機関の低回転時には、図４に示す
ように、カムシャフト１が変位装置３により左方向へ変
位し、立体カム２のうちの右側の低回転用カムプロフィ
ールが追従接触部付ローラ機構１１に対応する。そし
て、図４（ａ）に示すように、ベース円部２ａが外レー
ス１５に接触するとき、その接触線角度は立体カム２の
軸線に対し平行であるから、外レース１５は内レース１
４に対し傾かないで、ベース円部２ａに接触する。ま
た、図４（ｂ）に示すように、ノーズ部２ｂが外レース
１５に接触するとき、その接触線角度は立体カム２の軸
線に対し所定角度傾くから、外レース１５は内レース１
４に対し所定角度傾動して、ノーズ部２ｂにうまく接触
する。

【００２１】このように、外レース１５は立体カム２の
１回転毎に１回傾動して、接触線角度の変化に追従しな
がら立体カム２に接触し、ノーズ部２ｂに押圧される。
従って、スイングアーム６は低回転用カムプロフィール
に基づいて揺動し、図６の曲線Ｌに示すように、排気側
及び吸気側の二つずつのバルブ５を小さい開弁作用角及
びリフト量で開閉させ、低速トルクを高めるとともに、
燃費を向上させる。

【００２２】また、内燃機関の高回転時には、図５に示
すように、カムシャフト１が変位装置３により右方向へ
変位し、立体カム２のうちの左側の高回転用カムプロフ
ィールが追従接触部付ローラ機構１１に対応する。そし
て、外レース１５は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、
立体カム２の１回転毎に１回傾動して、接触線角度の変
化に追従しながら立体カム２に接触し、ノーズ部２ｂに
押圧される。従って、スイングアーム６は高回転用カム
プロフィールに基づいて揺動し、図６の曲線Ｈに示すよ
うに、排気側及び吸気側の二つずつのバルブ５を大きい
開弁作用角及びリフト量で開閉させ、吸気量を増やし、
高速出力を高める。

【００２３】そして、上記の低回転時から高回転時に至
る途中においても、回転数、アクセル開度等の運転状況
に応じて、カムシャフト１が変位装置３により連続的に
変位し、立体カム２のうちの中間部位のカムプロフィー
ルが追従接触部付ローラ機構１１に対応する。従って、
スイングアーム６はそのカムプロフィールに基づいて揺
動し、図６の曲線Ｍに示すように、排気側及び吸気側の
二つずつのバルブ５を中間的な開弁作用角及びリフト量
で開閉させ、運転状況に応じたトルク及び出力を発生さ
せる。

【００２４】以上のように、本実施形態の可変動弁機構
によれば、内燃機関の低回転時から高回転時まで、バル
ブタイミング及びリフト量を連続的に変化させて、内燃
機関の運転状況に応じた精密な制御を行なうことがで
き、もってトルク、出力、燃費、排気ガスのクリーン性
等の諸特性を全回転域にわたって最大限に向上させるこ
とができる。図７には、本実施形態により得られる内燃
機関のトルク特性を実線で示したが、前述の一点鎖線で
示した従来の可変動弁機構に対し、全回転域にわたって
トルクが増加しており、谷も生じていない。また、設定
にもよるが、燃費は最大で１５〜２０％程度向上させら
れると考えられる。

【００２５】また、カムシャフト１の変位によって、前
記変化をスムーズかつ静かに行なわせることができる。

【００２６】さらに、立体カム２及びスイングアーム６
の数がバルブ５の数の半分で済むので、カム巾の大きい
立体カム２をカムシャフト１に形成することができる。
このため、立体カム２におけるカムプロフィールの軸方
向の変化率を緩やかにできるとともに、カムシャフトの
変位量を大きくとることができる。従って、この可変動
弁機構は、カムシャフト１の変位による連続可変制御が
容易であり、かつマルチバルブ化した内燃機関にも適用
できる。

【００２７】次に、図８及び図９は第二実施形態の可変
動弁機構を示し、スイングアーム６の右端部が油圧アジ
ャスタ１８付のピボット１９に揺動可能に支持された点
においてのみ、第一実施形態と相違するものである。

【００２８】次に、図１０及び図１１は第三実施形態の
可変動弁機構を示し、スイングアームに変えてロッカア
ーム２０を使用した点においてのみ、第一実施形態と相
違するものである。このロッカアーム２０は、右端部に
追従接触部付ローラ機構１１を備え、左端部の二つの分
岐部６ａにそれぞれバルブ押圧部としての雄ねじ付ピン
８及びその固定ナット９を備え、中間部にロッカシャフ
ト４の挿通孔７を備えている。カムシャフト１及びその
立体カム２は追従接触部付ローラ機構１１の下方に位置
する。そして、ロッカアーム２０はスイングアームと異
なりシーソー的な揺動をするが、それ以外は第一実施形
態と同様の作用を奏する。

【００２９】次に、図１２、図１３、図１４並びに図１
５はそれぞれ第四、第五、第六及び第七実施形態の可変
動弁機構を示し、追従接触部付ローラ機構１１の具体的
構成においてのみ、第一実施形態と相違するものであ
る。

【００３０】図１２に示す第四実施形態の追従接触部付
ローラ機構１１は、外レース１５を二つに分割形成して
内レース１４に外挿しやすくするとともに、両外レース
１５が離れないようその外周にカバーリング２１をカシ
メにより取り付けたものである。

【００３１】図１３に示す第五実施形態の追従接触部付
ローラ機構１１は、中空支軸１２と、中空支軸１２に滑
り回動可能に外挿された自動調心ころがり軸受２２とで
構成されたもので、自動調心ころがり軸受２２は内レー
ス２３とローラ２４（又はボール）と内周面が凹状球面
とされた外レース２５とからなり、外レース２５が追従
接触部となっている。

【００３２】図１４に示す第六実施形態の追従接触部付
ローラ機構１１は、外周面が凸状球面とされ、スイング
アーム６に取り付けられたボール支軸２６と、ボール支
軸２６に滑り回動可能かつ傾動可能に外挿されたころが
り軸受２７とで構成され、ころがり軸受２７は内周面が
凹状球面とされた内レース２８とローラ２９（又はボー
ル）と外レース３０とからなり、外レース３０が追従接
触部となっている。

【００３３】図１５に示す第七実施形態の追従接触部付
ローラ機構１１は、中空支軸１２と、外周面が凸状球面
とされ、中空支軸１２に滑り回動可能に外挿されたロー
ラ３１とで構成され、ローラ３１の凸状球面３２が追従
接触部となっている。ベース円部２ａが凸状球面３２に
接触するとき、その接触線角度は立体カム２の軸線に対
し平行であるから、凸状球面３２の頂部がベース円部２
ａに接触する。また、ノーズ部２ｂが凸状球面３２に接
触するとき、その接触線角度は立体カム２の軸線に対し
傾くから、凸状球面３２の頂部から少し下った部位がノ
ーズ部２ｂにうまく接触する。

【００３４】次に、図１６〜図１８は第八実施形態の可
変動弁機構を示し、内燃機関のアイドル回転の安定化を
図る構造を加えた点においてのみ、第一実施形態と相違
するものである。すなわち、第一実施形態では、内燃機
関の負荷を伴わないアイドル回転時に、最低回転数（自
動車では一般に６５０ｒｐｍ前後）となって、図６の曲
線Ｌの状態となり、排気バルブと吸気バルブとのオーバ
ーラップ角がＸ0 となるはずである。しかし、立体カム
２の加工精度（一般的なカムの加工精度より低くなりや
すい。）や、カムシャフト１の軸方向位置の制御精度に
よって、オーバーラップ角がばらついて、例えば同図の
Ｘ1 に増加することがある。そうなると、アイドル回転
が不安定になって乱れるという問題がある。

【００３５】そこで、本実施形態では、立体カム２の低
回転用カムプロフィール側の隣に、カムプロフィールが
軸方向に変化しないアイドル回転用カム３５が並設され
ている。アイドル回転用カム３５のカムプロフィール
（図１８（ａ）の曲線Ｉ）は、立体カム２の最端の低回
転用カムプロフィール（図１８（ｂ）の曲線Ｌ）と同一
である。

【００３６】また、外レース１５の外周面には、内燃機
関の負荷を伴う負荷回転時（低回転から高回転までを含
む。）に立体カム２に接触する負荷回転用接触面３６
（図１６では外レース１５の左半分）と、内燃機関の負
荷を伴わないアイドル回転時にアイドル回転用カム３５
に接触するアイドル回転用接触面３７（図１６では外レ
ース１５の右半分）とが山形状に並設されている。立体
カム２とアイドル回転用カム３５との間には、負荷回転
用接触面３６とアイドル回転用接触面３７との境界角部
３８を逃がすための間隙部３９が設けられている。

【００３７】本実施形態の可変動弁機構は、次のように
作用する。まず、内燃機関のアイドリング回転時には、
図１６に示すように、カムシャフト１が左方向へ変位し
切り、アイドル回転用カム３５が外レース１５のアイド
ル回転用接触面３７に対応する。

【００３８】そして、図１６（ａ）に示すように、アイ
ドル回転用カム３５のベース円部３５ａがアイドル回転
用接触面３７に接触するとき、その接触線角度は水平で
あり、負荷回転用接触面３６は立体カム２のベース円部
２ａから離れる。また、図１６（ｂ）に示すように、ア
イドル回転用カム３５のノーズ部３５ｂがアイドル回転
用接触面３７に接触するときも、その接触線角度は水平
であり、負荷回転用接触面３６は立体カム２のノーズ部
２ｂに形式的に接触する。

【００３９】従って、スイングアーム６はアイドル回転
用カム３５のカムプロフィールに基づいて揺動し、図１
８（ａ）の曲線Ｉに示すように、排気側及び吸気側の二
つずつのバルブ５を小さい開弁作用角及びリフト量で開
閉させる。このアイドル回転用カム３５のカムプロフィ
ールは軸方向に変化せず、カムシャフト１の軸方向位置
の制御精度には影響されない。また、アイドル回転用カ
ム３５は高い加工精度が期待できる。このため、排気バ
ルブと吸気バルブとのオーバーラップ角はＸ0に決ま
り、アイドル回転が安定する。

【００４０】また、内燃機関の負荷回転時には、図１７
に示すように、カムシャフト１が右方向へ変位し、アイ
ドル回転用カム３５が外レース１５のアイドル回転用接
触面３７から外れ、立体カム２の低回転カムプロフィー
ルないし高回転カムプロフィールが外レース１５の負荷
回転用接触面３６に対応する。この接触面３７、３６の
切替に伴って外レース１５は小角度傾くが、間隙部３９
は境界角部３８を逃がすので、スムーズに切り替わる。

【００４１】そして、外レース１５は、図１７（ａ）
（ｂ）に示すように、立体カム２の１回転毎に１回傾動
して、接触線角度の変化に追従しながら立体カム２に接
触し、ノーズ部２ｂに押圧される。従って、スイングア
ーム６は、第一実施形態の図４及び図５と同様に、低回
転カムプロフィールないし高回転用カムプロフィールに
基づいて揺動し、図１８（ｂ）の曲線Ｌ〜Ｍ〜Ｈに示す
ように、排気側及び吸気側の二つずつのバルブ５を最適
な開弁作用角及びリフト量で開閉させる。

【００４２】次に、図１９〜図２３は第九実施形態の可
変動弁機構を示し、前記追従接触部付ローラ機構１１に
代えて、次のように構成された追従接触機構４０を使用
した点においてのみ、第一実施形態と相違するものであ
る。

【００４３】スイングアーム６の中央部上面には立体カ
ム２の軸線とは直角方向に長い隆起部４１が形成され、
隆起部４１には同方向に延びる半円筒内面座４２が凹設
され、該座４２の両端は閉壁４３で閉じている。半円筒
内面座４２には、該半円筒内面座４２にロール摺動可能
に接触する半円柱面４５と、立体カム２に接触する平ら
な接触面４６とからなる、半割り円柱状の追従接触部４
４がロール運動可能に嵌合されている。追従接触部４４
は、小角度のロール運動によって、立体カム２の回転に
伴う接触線角度の変化に追従しながら、接触面４６にお
いて立体カム２に接触するようになっている。

【００４４】本実施形態の可変動弁機構は、次のように
作用する。まず、内燃機関の低回転時には、図２２に示
すように、カムシャフト１が変位装置３により左方向へ
変位し、立体カム２のうちの右側の低回転用カムプロフ
ィールが追従接触部４４に対応する。そして、図２２
（ａ）に示すように、ベース円部２ａが追従接触部４４
の接触面４６に接触するとき、その接触線角度は立体カ
ム２の軸線に対し平行であるから、接触面４６はスイン
グアーム６の上面に対し傾かないで、ベース円部２ａに
接触する。また、図２２（ｂ）に示すように、ノーズ部
２ｂが追従接触部４４の接触面４６に接触するとき、そ
の接触線角度は立体カム２の軸線に対し所定角度傾くか
ら、追従接触部４４は同角度分だけロール運動して、接
触面４６がノーズ部２ｂにうまく接触する。

【００４５】このように、追従接触部４４は立体カム２
の１回転毎に小角度ロール運動して、接触線角度の変化
に追従しながら立体カム２に接触し、ノーズ部２ｂに押
圧される。従って、スイングアーム６は低回転用カムプ
ロフィールに基づいて揺動し、第一実施形態と同様に、
排気側及び吸気側の二つずつのバルブ５を小さい開弁作
用角及びリフト量で開閉させ、低速トルクを高めるとと
もに、燃費を向上させる。

【００４６】また、内燃機関の高回転時には、図２３に
示すように、カムシャフト１が変位装置３により右方向
へ変位し、立体カム２のうちの左側の高回転用カムプロ
フィールが追従接触部４４に対応する。そして、追従接
触部４４は、図２３（ａ）（ｂ）に示すように、立体カ
ム２の１回転毎に１回ロール運動して、接触線角度の変
化に追従しながら立体カム２に接触し、ノーズ部２ｂに
押圧される。従って、スイングアーム６は高回転用カム
プロフィールに基づいて揺動し、第一実施形態と同様
に、排気側及び吸気側の二つずつのバルブ５を大きい開
弁作用角及びリフト量で開閉させ、吸気量を増やし、高
速出力を高める。

【００４７】そして、上記の低回転時から高回転時に至
る途中においても、回転数、アクセル開度等の運転状況
に応じて、カムシャフト１が変位装置３により連続的に
変位し、立体カム２のうちの中間部位のカムプロフィー
ルが追従接触部４４に対応する。従って、スイングアー
ム６はそのカムプロフィールに基づいて揺動し、第一実
施形態と同様に、排気側及び吸気側の二つずつのバルブ
５を中間的な開弁作用角及びリフト量で開閉させ、運転
状況に応じたトルク及び出力を発生させる。

【００４８】次に、図２４及び図２５は第十実施形態の
可変動弁機構を示し、第八実施形態のアイドル回転安定
化構造を第九実施形態の追従接触機構４０に組み合わせ
たものである。すなわち、第八実施形態と同様に、立体
カム２の低回転用カムプロフィール側の隣にはアイドル
回転用カム３５が並設され、追従接触部４４の上面には
負荷回転用接触面４７とアイドル回転用接触面４８とが
山形状に並設されている。

【００４９】従って、本実施形態の可変動弁機構は、次
のように作用する。まず、内燃機関のアイドリング回転
時には、図２４（ａ）（ｂ）に示すように、アイドル回
転用カム３５がアイドル回転用接触面４８に接触するた
め、スイングアーム６はアイドル回転用カム３５のカム
プロフィールに基づいて揺動し、第八実施形態と同様
に、排気側及び吸気側の二つずつのバルブ５を小さい開
弁作用角及びリフト量で開閉させ、アイドル回転を安定
させる。

【００５０】次に、内燃機関の負荷回転時には、図２５
（ａ）（ｂ）に示すように、立体カム２が負荷回転用接
触面４７に接触するため、スイングアーム６は最適のカ
ムプロフィールに基づいて揺動し、第八実施形態と同様
に、排気側及び吸気側の二つずつのバルブ５を最適の開
弁作用角及びリフト量で開閉させる。

【００５１】これらの第二〜第十実施形態の可変動弁機
構によっても、第一実施形態と同様の効果が得られる。
また、第四、第五、第六、第七又は第八実施形態の追従
接触部付ローラ機構１１や、第九又は第十実施形態の追
従接触機構４０を、第二又は第三実施形態に適用するこ
ともできる。

【００５２】なお、本発明は前記実施形態の構成に限定
されるものではなく、例えば次のように、発明の趣旨か
ら逸脱しない範囲で変更して具体化することもできる。 （１）カムシャフト１を段階的に変位させるようにする
こと。 （２）変位装置３の構成や制御の仕方を適宜変更するこ
と。

【００５３】

【発明の効果】本発明の可変動弁機構は、上記の通り構
成されているので、バルブタイミング及びリフト量を連
続的に又は段階的に変化させることにより、トルク、出
力、燃費、排気ガスのクリーン性等の諸特性を内燃機関
の全回転域にわたって最大限に向上させることができ、
また、前記変化をスムーズかつ静かに行なわせることが
できるだけでなく、立体カム及びアームの数をバルブの
数の半分以下で済むようにして、カム巾の大きい立体カ
ムをカムシャフトに形成できる、という優れた効果を奏
する。もって、立体カムにおけるカムプロフィールの軸
方向の変化率を緩やかにできるとともに、カムシャフト
の変位量を大きくできるので、該変位による連続可変制
御が容易で、かつマルチバルブ化した内燃機関にも適用
できる可変動弁機構を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第一実施形態の可変動弁機
構を示す斜視図である。

【図２】同可変動弁機構の正面図である。

【図３】同可変動弁機構の平面図である。

【図４】内燃機関の低回転時における図２のＩＶ−ＩＶ
線断面図である。

【図５】内燃機関の高回転時における図２のＩＶ−ＩＶ
線断面図である。

【図６】同可変動弁機構によるバルブタイミング及びリ
フト量を示すグラフである。

【図７】同可変動弁機構により得られる内燃機関のトル
ク特性を従来例と比較して示すグラフである。

【図８】第二実施形態の可変動弁機構を示す正面図であ
る。

【図９】図８の平面図である。

【図１０】第三実施形態の可変動弁機構を示す正面図で
ある。

【図１１】図１０の平面図である。

【図１２】第四実施形態の要部断面図である。

【図１３】第五実施形態の要部断面図である。

【図１４】第六実施形態の要部断面図である。

【図１５】第七実施形態の可変動弁機構を示す斜視図で
ある。

【図１６】第八実施形態の可変動弁機構を内燃機関のア
イドル回転時において示す断面図である。

【図１７】同可変動弁機構を内燃機関の負荷回転時にお
いて示す断面図である。

【図１８】同可変動弁機構によるバルブタイミング及び
リフト量を示すグラフである。

【図１９】第九実施形態の可変動弁機構を示す斜視図で
ある。

【図２０】同可変動弁機構の正面図である。

【図２１】同可変動弁機構の平面図である。

【図２２】内燃機関の低回転時における図２０のＸＸＩ
Ｉ−ＸＸＩＩ線断面図である。

【図２３】内燃機関の高回転時における図２０のＸＸＩ
Ｉ−ＸＸＩＩ線断面図である。

【図２４】第十実施形態の可変動弁機構を内燃機関のア
イドル回転時において示す断面図である。

【図２５】同可変動弁機構を内燃機関の負荷回転時にお
いて示す断面図である。

【符号の説明】

１ カムシャフト ２ 立体カム ３ 変位装置 ４ ロッカシャフト ５ バルブ ６ スイングアーム ６ａ 分岐部 ８ 雄ねじ付ピン ９ 固定ナット １１ 追従接触部付ローラ機構 １５ 外レース ２０ ロッカアーム ２１ カバーリング ２５ 外レース ３０ 外レース ３２ 凸状球面 ３５ アイドル回転用カム ３６ 負荷回転用接触面 ３７ アイドル回転用接触面 ３８ 境界角部 ３９ 間隙部 ４０ 追従接触機構 ４２ 半円筒内面座 ４４ 追従接触部 ４５ 半円柱面 ４６ 接触面 ４７ 負荷回転用接触面 ４８ アイドル回転用接触面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｌ 1/26 Ｆ０１Ｌ 1/26 Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低回転用カムプロフィールから高回転用
   カムプロフィールまでカムプロフィールを軸方向に連続
   的に変化させた立体カムを備えたカムシャフトと、 内燃機関の回転数等の運転状況に応じて前記カムシャフ
   トを軸方向へ連続的に又は段階的に変位させる変位装置
   と、 前記立体カムのカムプロフィールに基づいて揺動するこ
   とにより隣り合う二以上のバルブを同時に開閉するアー
   ムとを備え、 前記アームは、前記立体カムの回転に伴う接触線角度の
   変化に追従しながら前記立体カムに接触する追従接触部
   を含む追従接触機構と、前記二以上のバルブの端部を押
   圧する二以上の押圧部とを備えることを特徴とする可変
   動弁機構。
2. 【請求項２】 前記追従接触機構は、前記アームに設け
   られた半円筒内面座と、該半円筒内面座にロール運動可
   能に嵌合された追従接触部とからなる請求項１記載の可
   変動弁機構。
3. 【請求項３】 前記追従接触機構は、追従接触部付ロー
   ラ機構である請求項１記載の可変動弁機構。
4. 【請求項４】 前記立体カムの低回転用カムプロフィー
   ル側の隣には、カムプロフィールが軸方向に変化しない
   アイドル回転用カムが並設され、前記追従接触部には、
   内燃機関の負荷回転時に前記立体カムに接触する負荷回
   転用接触面と、内燃機関のアイドル回転時に前記アイド
   ル回転用カムに接触するアイドル回転用接触面とが並設
   された請求項１、２又は３記載の可変動弁機構。
5. 【請求項５】 前記立体カムとアイドル回転用カムとの
   間には、前記追従接触部の負荷回転用接触面とアイドル
   回転用接触面との境界部を逃がすための間隙部が設けら
   れた請求項４記載の可変動弁機構。