JPH11117721A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アウターカム及びインナーカムによる各リフ
ト量の設定の自由度を高くする。 【解決手段】 高リフト用の一対のアウターカム１３に
より駆動されるリフタ２０の中央に形成された貫通孔内
に、吸排気弁３０の上端面と当接するスライダー２２の
小径部を摺動可能に嵌合し、該小径部の上端を一対のア
ウターカム間に配置される低リフト用のインナーカム１
４に対向してリフタの上端面に突出させ、該小径部の上
端にアウターカムの間にてインナーカムの径方向に延び
る形状を呈し、インナーカムに当接可能なシム５０を取
り付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の低回転
時と高回転時とに吸排気量を調整するために吸排気弁の
リフト量を可変とする可変動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の可変動弁装置としては、
特開平８−１８９３１６号公報に示されるものが知られ
ている。この装置は、一対のアウターカムと、両アウタ
ーカム間に位置され、アウターカムのベース円及びノー
ズよりも小さなベース円及びノーズを有するインナーカ
ムと、軸方向に移動することによって開閉し、閉じる方
向に付勢されている吸排気弁と、アウターカムと当接す
る方向に付勢され内燃機関のシリンダヘッド内に配設さ
れたリフタと、該リフタの中央に軸方向に形成された貫
通孔内に摺動可能に配設され、その下端が吸排気弁の上
端面と常時当接し、その上端がリフタの上端面に突出し
常時インナーカムに当接するスライダーと、吸排気弁の
軸に直交する方向に摺動可能であり、リフタと共に移動
するプレートと、該プレートを吸排気弁の軸に直交する
方向に油圧により移動させる制御手段とを備えている。
制御手段は、内燃機関の回転数、負荷等の内燃機関の運
転状態に応じて、プレートを溝に係合する位置に移動さ
せて、リフタとスライダーの相対移動を規制し、吸排気
弁をアウターカムにより高リフト状態で開閉させる高リ
フトモードと、プレートを溝に係合しない位置に移動さ
せて、リフタとスライダーの相対移動を許容させ、吸排
気弁をインナーカムにより低リフト状態で開閉させる低
リフトモードとを、選択可能としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来装置のリ
フタの上面図を図１０に示す。図１０において、リフタ
１２０の中心にスライダー１２３の上端が突出してお
り、該上端の表面のインナーカム当たり面（ＬＯカム当
たり面）にインナーカムが摺接し、リフタ１２０の上面
のアウターカム当たり面（ＨＩカム当たり面）にアウタ
ーカムが摺接する。ここで、これら当たり面のカムシャ
フトの軸方向に直交する方向の長さ、即ち、両カムの半
径方向の長さ（図１０において上下方向）は、各カムに
よるリフト量に比例する。そのため、上記した従来装置
においては、インナーカムのリフト量を確保するために
スライダー上端の外径を十分な大きさとして該上端面の
インナーカム当たり面（ＬＯカム当たり面）の長さを確
保すると、リフタ上面のアウターカム当たり面（ＨＩカ
ム当たり面）が図１０において左右に押し出され、アウ
ターカム当たり面（ＨＩカム当たり面）の長さがリフタ
外径により制限され、アウターカムのリフト量が制限さ
れてしまうという問題があった。この問題は、リフタの
外径を大きくすることにより解消可能ではあるが、シリ
ンダヘッド内でのスペース上の制約からリフタの外径も
制限されてしまうため、アウターカムのリフト量を十分
に確保するには至っていなかった。

【０００４】それゆえ、本発明は当該可変動弁装置にお
いて、アウターカム及びインナーカムによる各リフト量
の設定の自由度を高くすることを、その課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた本発明の技術的手段は、当該内燃機関の可変動
弁装置を、内燃機関のシリンダヘッド上に回転可能に配
設され、一対のアウターカム及び両アウターカム間に位
置され、前記アウターカムのベース円及びノーズより小
さなベース円及びノーズを有するインナーカムを備える
カムシャフトと、前記シリンダヘッドに形成された軸孔
内に配設されると共に前記アウターカムと当接するよう
に付勢され、前記アウターカムにより前記軸孔内を摺動
されるリフタと、該リフタの中央に軸方向に形成された
貫通孔内に摺動可能に配設され、その下端が吸排気弁の
上端面と常時当接し、その上端が前記インナーカムに対
向して前記リフタの上端面に突出されるスライダーと、
前記一対のアウターカムの間にて前記インナーカムの径
方向に延びる形状を呈して、前記インナーカムに当接可
能なように前記スライダーの上端に取り付けられ、前記
スライダーを前記インナーカムにより摺動させる係合部
材と、前記リフタと前記スライダーとの相対移動を規制
可能とする相対移動規制手段とから成る構成としたこと
である。

【０００６】上記手段において、前記スライダーの上端
外周に環状溝が形成され、該環状溝には前記係合部材の
下面に前記インナーカムの径方向に延在して形成される
係止片が係止されるようにしても良い。

【０００７】また、上記した手段において、前記カムシ
ャフトの軸方向における前記係合部材の両側面に、前記
一対のアウターカムの互いに対向する側面に常時摺接す
る摺動部材が設けられていても良い。

【０００８】上記した手段によれば、図５に示すよう
に、スライダー上端に取り付けられる係合部材をインナ
ーカムと摺接するようにしたことにより、スライダー上
端の外径を大きくすることなく、インナーカム当たり面
（ＬＯカム当たり面）のカム半径方向の長さを大きく確
保することができる。そのため、リフタ上面のアウター
カム当たり面（ＨＩカム当たり面）をリフタ中心側に位
置させることができ、それによりアウターカム当たり面
のカム半径方向の長さを同時に確保することが可能とな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従った内燃機関の
可変動弁装置の一実施形態を図面に基づいて、説明す
る。

【００１０】一般に内燃機関には、その１気筒あたりに
少なくとも１つずつ吸気通路及び排気通路が連通してお
り、各通路の気筒側開口端には夫々吸気ポート及び排気
ポートが形成されている。そして、吸気ポートには吸気
弁が、排気ポートには排気弁が取り付けられている。夫
々の弁の構成及び動作は類似しており、以下の実施形態
では吸気弁を例に用いて本発明による可変動弁装置の構
成及び動作を説明する。

【００１１】図１乃至図３において、本発明による内燃
機関の可変動弁装置１０は、内燃機関のシリンダヘッド
１１上に回転可能に配設され、一対のアウターカム（Ｈ
Ｉカム）１３及び両アウターカム１３間に位置され、ア
ウターカム１３のベース円及びノーズより小さなベース
円及びノーズを有するインナーカム（ＬＯカム）１４を
備えるカムシャフト１２と、シリンダヘッド１１に形成
された軸孔１１ａ内に配設されると共にアウターカム１
３と当接するように付勢され、アウターカム１３により
軸孔１１ａ内を摺動されるリフタ２０と、該リフタ２０
の中央に軸方向に形成された貫通孔２０ａ内に摺動可能
に配設され、その下端が吸気弁３０のステム３１の上端
面と常時当接し、その上端がインナーカム１４に対向し
てリフタ２０の上端面に突出されるスライダー２２と、
一対のアウターカム１３の間にてインナーカム１４の径
方向に延びる矩形形状を呈して、インナーカム１４に当
接可能なようにスライダー２２の上端に取り付けられ、
スライダー２２をインナーカム１４により摺動させる係
合部材であるシム５０と、リフタ２０とスライダー２２
との相対移動を規制可能とする相対移動規制手段である
プレート２３等から構成されている。尚、図１に示す状
態は、アウターカム１３及びインナーカム１４とがその
夫々のベース円でリフタ２０とシム５０とに当接してお
り、吸気弁２４が閉じているときの状態である。

【００１２】リフタ２０は、円板状の上部端壁と円筒状
の側壁とからなり、シリンダヘッド１１に吸気弁３０の
軸方向に形成された軸孔１１ａ内に摺動可能に、且つ吸
気弁３０の軸を中心に回転可能に嵌入されている。リフ
タ２０の上部端壁の中心には貫通孔２０ａが形成されて
おり、リフタ２０の円筒状側壁の内孔内には、インナー
ボデー２１がリフタ２０と一体移動可能に嵌合されてい
る。軸孔１１ａの底面とインナーボデー２１との間に
は、リテーナ３６、３８を介してスプリング４０が配設
され、該スプリング４０によりインナーボデー２１及び
リフタ２０は常時図示上方に付勢されており、これによ
りリフタ２０の上端面はアウターカム１３と常時摺接す
るようになっている。尚、図１において、３９はインナ
ーボデー２１の軸方向移動をリテーナ３８を介して規制
するスナップリングである。インナーボデー２１は、リ
フタ２０の貫通孔２０ａと同心で大径の貫通孔２１ａを
有すると共に、該貫通孔２１ａに直交するボデー孔２１
ｂを有する。また、ボデー孔２１ｂの一端側には、ボデ
ー孔２１ｂの軸方向幅よりも大きな径を有する大径孔２
１ｃが形成されている。尚、リフタ２０の円筒状側壁の
外周面には環状の溝２０ｂが形成されており、ボデー孔
２１ｂの他端側はこの環状の溝２０ｂにリフタ２０の円
筒状側壁に形成された連通孔２０ｃを介して連通されて
いる。

【００１３】リフタ２０の貫通孔２０ａ及びインナーボ
デー２１の貫通孔２１ａには、段付状のスライダー２２
が摺動可能に嵌合されている。貫通孔２１ａに嵌合され
るスライダー２２の大径部の下面はインナーシム３２を
介して吸気弁３０のステム３１の上端部と常時当接して
おり、貫通孔２０ａに嵌合されるスライダー２２の小径
部はその上端がリフタ２０の上端面から上方に突出して
いる。吸気弁３０のステム３１の上端部にはコッタを介
してリテーナ３５が配設され、該リテーナ３５と軸孔２
０ａの底部のリテーナ３６との間には弁スプリング３７
が吸気弁３０を閉じる側への付勢力を有して配設されて
いる。吸気弁３０のステム３１の外周には、シリンダヘ
ッド１１の孔内に固設されたガイド３３が嵌合されてお
り、吸気弁３０のステム３１はガイド３３の孔内を上下
摺動するようになっている。シリンダヘッド１１には、
吸気通路４１が形成されており、その気筒側開口端には
吸気弁３０が着座可能な着座面を備えた吸気ポートが形
成されている。

【００１４】ボデー孔２１ｂ内には、図４に示すよう
に、ボデー孔２１ｂの軸方向幅とほぼ同一の厚さを有す
るプレート２３が摺動可能に配設されている。このプレ
ート２３には、吸気弁３０の軸方向に貫通する貫通孔２
３ａが形成され、該貫通孔２３ａの内径はスライダー２
２の大径部の外径とほぼ同一とされ、該貫通孔２３ａ内
をスライダー２２の大径部が摺動可能とされている。プ
レート２３は、貫通孔２３ａの軸心とスライダー２２の
軸心が一致せず、貫通孔２３ａの内周面がスライダー２
２の小径部の外周面に当接する図４に実線で示す第１位
置と、ボデー孔２１ｂの一端側のプレート２３の端部に
形成されるストッパ部がリフタ２０の円筒状側壁に当接
して貫通孔２３ａの軸心とスライダー２２の軸心が一致
し、貫通孔２３ａ内をスライダー２２の大径部が摺動可
能な図４に鎖線で示す第２位置との間で移動可能とされ
ている。第１位置では、貫通孔２３ａ内をスライダー２
２の大径部が移動不能であるため、リフタ２０とスライ
ダー２２とは相対移動不能でありリフタ２０の図１にお
ける下方の摺動時に一体となって移動し、第２位置で
は、リフタ２０とスライダー２２とは相対移動可能とな
る。

【００１５】ボデー孔２１ｂの他端側のプレート２３の
端面とリフタ２０の円筒状側壁との間には油圧室２５が
形成されている。該油圧室２５は、上記したようにリフ
タ２０の円筒状側壁に形成された連通孔２０ｃを介して
円筒状側壁外周の環状溝２０ｂに常時連通されている。
この環状溝２０ｂには、オイルパン４４から作動油を吸
込み吐出する油圧ポンプ４２からの圧油が電磁切替弁４
３及びシリンダヘッド１１に形成される通路１１ｂを介
して供給されるようになっている。電磁切替弁４３は、
内燃機関の回転数、負荷等の内燃機関のその時々の運転
状態が入力される制御装置（図示しない）に電気的に接
続され、内燃機関の運転状態に応じて制御装置からの信
号に応じて油圧ポンプ４２からの圧油を油圧室２５に供
給する第１切替位置と油圧室２５をオイルパン４４に連
通させる第２切替位置とに選択的に切替えられる。即
ち、プレート２３は電磁切替弁４３が第１切替位置にあ
るときに油圧室２５に供給される圧油（油圧）により第
１位置から第２位置へ移動されるようになっている。

【００１６】ボデー孔２１ｂの一端側に形成される大径
孔２１ｃ内には、スプリング２４が配設されており、該
スプリング２４はプレート２３をボデー孔２１ｂの他端
側、即ち第１位置に向けて常時付勢している。スプリン
グ２４の付勢力は、油圧室２５の油圧によりプレート２
３をボデー孔２１ｂの一端側に付勢する力よりも小さく
なるように設定されており、油圧室２５に油圧が作用し
ていないときには、スプリング２４の付勢力によりプレ
ート２３は図１に示す第１位置に維持される。

【００１７】リフタ２０の上端面にインナーカム１３に
対向して突出するスライダー２２の小径部の上端の外周
面には、環状溝２２ａが形成されている。該環状溝２２
ａには、図６及び図７に示すシム５０の下面にその長手
方向に平行に延在して形成される一対の係止片５０ａが
係止されている。シム５０は、インナーカム１４の半径
方向に延びる矩形形状を呈し、カムシャフト１２の軸方
向の幅はインナーカムの幅＋α程度とされており、カム
シャフト１２及びリフタ２０等をシリンダヘッド１１に
組み付けた後に、クリアランス調整し係止片５０ａを環
状溝２２ａに係止してスライダー２２の小径部の上端と
インナーカム１４との間にカムの半径方向に挿入するこ
とにより取り付けられる。係止片５０ａ間のシム５０の
下面には、長手方向の中心に向かうに従い、その自由端
がリフタ２０の上端面側に突出する一対の抜け止め用板
ばね５２の固定端が固定されている。これにより、これ
ら板ばね５２の一方の自由端を撓ませながらシム５０が
挿入されて、両板ばね５２の自由端の間にスライダー２
２の小径部の上端が位置すると、図３に示すように板ば
ね５２の一方の自由端が弾性で戻り、スライダー２２の
小径部の上端に両板ばね５２の自由端が係合可能とされ
ることによって、シム５０の長手方向の抜け出しが防止
される。また、シム５０のカムシャフト１２の軸方向両
側面には、夫々板ばね５１の一端が固定されており、自
由端とされるこれら板ばね５１の他端は図２及び図３に
示すようにシム５０のカムシャフト１２の軸方向両側面
に対向するアウターカム１３の側面に摺接するようにな
っている。これにより、シム５０とアウターカム１３と
が衝接して異音が発生するのが防止される。

【００１８】以上の構成から成る本実施形態の作用を以
下、説明する。

【００１９】最初に、内燃機関の低回転時或いは低負荷
の場合について、即ち、吸気弁３０を低リフト状態で開
閉動作させる場合について説明する。

【００２０】内燃機関の低回転時或いは低負荷時には、
電磁切替弁４３は第１切替位置にあり、油圧ポンプ４２
からの圧油が通路１１ｂを介して油圧室２５に供給され
る。このため、図４に示すように、スプリング２４の付
勢力に抗してプレート２３がそのストッパ部をリフタ２
０の円筒状側壁の内周面に当接し、貫通孔２３ａの軸心
とスライダー２２の軸心が一致する第２位置に位置され
る。この第２位置においては、プレート２３の貫通孔２
３ａ内をスライダー２２の大径部が移動可能であり、リ
フタ２０とスライダー２２とが相対移動可能とされる。

【００２１】この状態で、図９に示されるように、アウ
ターカム１３及びインナーカム１４の各ノーズが夫々リ
フタ２０及びシム５０に作用しはじめると、インナーカ
ム１４のリフト量は、弁スプリング３７の付勢力に抗し
て、スライダー２２、吸気弁３０へと伝達される。一
方、アウターカム１３のリフト量は、スプリング４０を
圧縮してリフタ２０及びインナーボデー２１をスライダ
ー２２の外周上を摺動させながら押し下げていく。つま
り、アウターカム１３の作用力は吸気弁３０の移動には
関係せず、吸気弁３０のリフト量及び開閉タイミングは
インナーカム１４のノーズによって決定される。そし
て、アウターカム１３及びインナーカム１４のリフト量
が減少するにつれて、弁スプリング３７及びスプリング
４０の付勢力によって、スライダー２２及びリフタ２０
が夫々押し上げられていき、図１に示す閉弁状態に戻
る。

【００２２】内燃機関の回転数が高回転になると、又は
内燃機関が高負荷になると、図示しない制御装置からの
信号によって、電磁切替弁４３が第２切替位置に切替え
られ、油圧室２５がオイルパン４４に連通される。これ
により、スプリング２４によってプレート２３は図４に
示す第１位置に移動され、貫通孔２３ａの軸心がスライ
ダー２２の軸心と不一致となり、貫通孔２３ａの内周面
がスライダー２２の小径部の外周面に当接する。これに
より、リフタ２０とスライダー２２との相対移動が阻止
される。

【００２３】この状態で、図８に示すように、アウター
カム１３及びインナーカム１４の各ノーズが夫々リフタ
２０及びシム５０に作用しはじめると、アウターカム１
３のリフト量は、スプリング４０及び弁スプリング３７
の付勢力に抗して、リフタ２０、プレート２３、スライ
ダー２２、そして吸気弁３０へと伝達される。一方、イ
ンナーカム１４のノーズはアウターカム１３のノーズよ
りも小さく設定されているので、インナーカム１４のリ
フト量はアウターカム１３のリフト量より小さく、イン
ナーカム１４は、アウターカム１３によってスライダー
２２と共に押し下げられていくシム５０の上端面から次
第に離間していく。つまり、インナーカム１４の作用力
は吸気弁３０の移動には関係せず、吸気弁３０のリフト
量及び開閉タイミングはアウターカム１３のノーズによ
って決定される。そして、アウターカム１３及びインナ
ーカム１４のリフト量が減少するにつれて、弁スプリン
グ３７及びスプリング４０の付勢力によって、スライダ
ー２２及びリフタ２０が夫々押し上げられていき、図１
に示す閉弁状態に戻る。

【００２４】このようにして、制御装置からの信号に応
じて、可変動弁装置１０の動作状態を低リフト状態と高
リフト状態とに切換えることができるが、本実施形態に
よれば、スライダー２２を矩形形状シム５０を介してイ
ンナーカム１４により移動させる構成としたことによっ
て、低リフト状態と高リフト状態における夫々のリフト
量を十分な大きさに確保することができる。即ち、スラ
イダー２２の小径部の上端をリフタ２０の貫通孔２０ａ
より突出させ、該上端にインナーカム１４に摺接するシ
ム５０を取り付けたことにより、図５に示すように、イ
ンナーカム１４の当たり面（ＬＯカム当たり面）のカム
シャフト軸方向に直交する方向の長さを長く確保しつ
つ、アウターカム１３の当たり面（ＨＩカム当たり面）
をリフタ２０のより中心側に位置させることができ、よ
ってアウターカム１３の当たり面（ＨＩカム当たり面）
のカムシャフト軸方向に直交する方向の長さを長く確保
することができる。これら当たり面の長さはリフト量に
比例するので、インナーカム１４の当たり面（ＬＯカム
当たり面）及びアウターカム１３の当たり面（ＨＩカム
当たり面）の各長さを長く確保することにより、低リフ
ト状態と高リフト状態における夫々のリフト量を十分な
大きさに確保される。従って、従来のように、高リフト
状態におけるリフト量を確保するためにリフタ２０の外
径を大きくする必要もなくなるため、リフタ２０の小型
化をも図ることができ、シリンダヘッドの設計自由度を
高くすることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、スライダ
ー上端に取り付けられる係合部材をインナーカムと摺接
するようにしたことにより、スライダー上端の外径を大
きくすることなく、インナーカム当たり面（ＬＯカム当
たり面）のカム半径方向の長さを大きく確保することが
可能となり、そのため、リフタ上面のアウターカム当た
り面（ＨＩカム当たり面）をリフタ中心側に位置させる
ことができて、アウターカム当たり面のカム半径方向の
長さを同時に確保することができる。よって、リフタ外
径を大きくすることなく、インナーカム当たり面（ＬＯ
カム当たり面）及びアウターカム当たり面（ＨＩカム当
たり面）のカム半径方向の長さに夫々比例する低リフト
状態と高リフト状態における各リフト量を十分な大きさ
に確保でき、アウターカム及びインナーカムによる各リ
フト量の設定の自由度を高くすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った内燃機関の動弁装置の一実施形
態を示す断面図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】図２のカムシャフトを横断面とした断面図であ
る。

【図４】図１の実施形態におけるプレートとスライダー
の関係を示す断面図である。

【図５】図１の実施形態におけるリフタの上面図であ
る。

【図６】図１の実施形態におけるシムの斜視図である。

【図７】図１の実施形態におけるシムの斜視図である。

【図８】図１の実施形態におけるアウターカムによるリ
フト状態を示す断面図である。

【図９】図１の実施形態におけるインナーカムによるリ
フト状態を示す断面図である。

【図１０】従来の装置のリフタの上面図である。

【符号の説明】

１０ 可変動弁装置 １１ シリンダヘッド １２ カムシャフト １３ アウターカム １４ インナーカム ２０ リフタ ２０ａ 貫通孔 ２２ スライダー ２２ａ 環状溝 ２３ プレート（相対移動規制手段） ２４ スプリング（相対移動規制手段） ３０ 吸気弁 ３７ 弁スプリング ４０ スプリング ４２ 油圧ポンプ（相対移動規制手段） ４３ 電磁切替弁（相対移動規制手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のシリンダヘッド上に回転可能
   に配設され、一対のアウターカム及び両アウターカム間
   に位置され、前記アウターカムのベース円及びノーズよ
   り小さなベース円及びノーズを有するインナーカムを備
   えるカムシャフトと、前記シリンダヘッドに形成された
   軸孔内に配設されると共に前記アウターカムと当接する
   ように付勢され、前記アウターカムにより前記軸孔内を
   摺動されるリフタと、該リフタの中央に軸方向に形成さ
   れた貫通孔内に摺動可能に配設され、その下端が吸排気
   弁の上端面と常時当接し、その上端が前記インナーカム
   に対向して前記リフタの上端面に突出されるスライダー
   と、前記一対のアウターカムの間にて前記インナーカム
   の径方向に延びる形状を呈して、前記インナーカムに当
   接可能なように前記スライダーの上端に取り付けられ、
   前記スライダーを前記インナーカムにより摺動させる係
   合部材と、前記リフタと前記スライダーとの相対移動を
   規制可能とする相対移動規制手段とから成る内燃機関の
   可変動弁装置。
2. 【請求項２】 前記スライダーの上端外周に環状溝が形
   成され、該環状溝には前記係合部材の下面に前記インナ
   ーカムの径方向に延在して形成される係止片が係止され
   ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動
   弁装置。
3. 【請求項３】 前記カムシャフトの軸方向における前記
   係合部材の両側面に、前記一対のアウターカムの互いに
   対向する側面に常時摺接する摺動部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁
   装置。