JPH11264307A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブタイミングとバルブリフトを可変制御
しつつ装置の横方向及び高さ方向の大きさを抑制して全
体のコンパクト化を図り、機関への搭載性の向上を図
る。 【解決手段】 駆動カム１５を一体に有するドライブシ
ャフト１３と、該駆動カムの回転により揺動するロッカ
アーム１８と、このロッカアームの揺動運動によりリン
ク部材２０を介して揺動する揺動カム１７とを備え、該
揺動カムの揺動により吸気弁１２，１２を開閉作動させ
ると共に、駆動手段２２によってサポートアーム２１を
上下方向へ回動させることにより、バルブリフトを可変
にする。前記揺動カム１７を駆動カム１５と同軸上にド
ライブシャフト１３に設けると共に、前記サポートアー
ム２１などを機関巾方向へ横倒し状態に配置すると共
に、ロッカアーム１８をドライブシャフト１３の横方向
に配置した。

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
できる内燃機関の動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知にように、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５５−１
３７３０５号公報等に記載されているもの知られてい
る。

【０００３】図１３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。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２
ａ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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】

【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。

【０００７】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。

【０００８】しかも、ロッカアーム５は、カム２ａと揺
動カム８の上方位置に配置されているため、機関の高さ
が必然的に高くなり、この点でも機関への搭載性の悪化
と機関の大型化、重量の増加を招来している。

【０００９】さらに、カムシャフト２の他に支軸９を必
要とするので、部品点数が増加すると共に、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】更に、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／リフト量を比較的大きく設
定することができない、といった種々の問題がある。

【００１１】

【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、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ドライブシャフト
と、該ドライブシャフトに揺動自在に設けられ、機関弁
を開作動させる揺動カムと、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リンク部材を介して揺動カ
ムの端部に連係したロッカアームと、機関の巾方向に沿
ってほぼ横方向に配置され、基端部がドライブシャフト
に回転自在に支持されかつ先端部がロッカアームの揺動
支点位置に連係したサポートアームと、該サポートアー
ムを上下方向へ回動させる駆動手段と、該駆動手段を機
関運転状態に応じて制御する制御手段とを備え、前記駆
動手段によってサポートアームを上下方向へ回動させる
ことにより、ロッカアーム及びリンク部材を介して揺動
カムの揺動位置を制御して機関弁のリフト量を可変制御
することを特徴としている。

【００１２】したがって、請求項１記載の発明によれ
ば、駆動カムと揺動カムの両方をドライブシャフトに同
軸上に設け、つまりドライブシャフトに一緒に設けたた
め、機関巾方向へ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、ロッカアームも小型化でき、装置の
機関への搭載性が向上する。

【００１３】請求項２記載の発明は、前記駆動手段は、
ドライブシャフトと並行に配設された制御軸と、該制御
軸に固定された制御カムと、一端部が制御カムの外周に
回転自在に連係し、他端部が前記サポートアームに連係
した制御リンクと、前記制御軸を所定回転角度範囲で回
転駆動するアクチュエータとから構成したことを特徴と
している。

【００１４】したがって、サポートアームが制御アーム
や制御カムを介して制御軸に支持された形になるため、
駆動カムやリンク部材からロッカアームを介して上下方
向の荷重を受けても前記制御アームなどによる安定化支
持によりガタ付きや打音の発生を防止できる。

【００１５】請求項３記載の発明は、前記サポートアー
ムを、前記駆動カムと、揺動カムとの間に挾持状態に配
置したことを特徴としている。

【００１６】したがって、サポートアームを駆動カムと
揺動カムとの間に挾持状態に配置したため、ロッカアー
ムから伝達されるローリング状の偏荷重を抑制でき、ド
ライブシャフトに対するサポートアームの倒れを規制で
きる。この結果、サポートアームの基部とドライブシャ
フトとの間の肩当たりなどによるフリクションの発生や
偏摩耗等を防止できる。

【００１７】請求項４記載の発明は、前記揺動カムの回
転中心点から前記ロッカアームの揺動中心点の距離が一
定となるよう配置したことを特徴としている。

【００１８】したがって、揺動カムの回転中心点から該
揺動カムとリンク部材の連結中心点を結ぶ直線と該連結
中心点からリンク部材の軸心を通る直線との両直線間を
所定の角度で常時ほぼく字形状に折曲状態となるように
配置することにより、揺動カムとリンク部材との屈伸
時、特に最大伸長時（最大開度時）から屈曲時において
いわゆる突張りがなくなり、屈伸折性が良好となる。

【００１９】請求項５記載の発明は、前記機関弁の大リ
フト域から小リフト域への変換時における前記サポート
アームの回動方向を、前記ドライブシャフトの回転方向
と同方向に設定したことを特徴としている。

【００２０】したがって、ドライブシャフトの回転によ
り駆動カムが回転して、ロッカアーム，リンク部材を介
して揺動カムが回動することにより、機関弁が開閉作動
するわけであるが、機関弁の大リフト域から小リフト域
に切換え制御される際に、サポートアームがドライブシ
ャフトの回転方向と同方向へ傾動すると、駆動カムによ
るロッカアームの揺動開始時期が若干遅れる。この結
果、揺動カムによる機関弁のリフト開始時期が若干遅く
なる。

【００２１】請求項６記載の発明は、前記機関弁の大リ
フト域から小リフト域への変換時に前記サポートアーム
の回動方向を、前記ドライブシャフトの回転方向と逆方
向に設定したことを特徴としている。

【００２２】したがって、請求項５記載の発明とは逆
に、サポートアームの大リフト域が小リフト域への回動
方向がドライブシャフトの回転方向とは逆になっている
ため、大から小リフトへの切換え制御時に、駆動カムに
よるロッカアームの揺動開始時が若干早くなり、したが
って、揺動カムによる機関弁のリフト開始時期が早くな
る。したがって、エンジン仕様などに応じた特異なバル
ブタイミング制御が得られる。

【００２３】請求項７記載の発明は、機関弁のリフト立
上り時における揺動カムの回動方向に対して、機関弁の
大リフト域から小リフト域への変換時のサポーアームの
回動方向を逆方向に設定したことを特徴としている。

【００２４】したがって、大リフト域から小リフト域へ
の切り換え時には、まずサポートアームが駆動手段によ
って上方向へ回動すると共に、ロッカアームもそれに伴
って上動するが、駆動カムは逆方向に回転しているた
め、ロッカアームの揺動タイミングが一時的に早くな
る。したがって、揺動カムは、リフト立上り方向の回動
が早くなり、吸気弁のリフト特性が結果的に開弁開始時
期が早くなる一方、閉弁時期が遅くなる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１〜図５は、本発明の第１の実
施形態を示し、１気筒あたり２つの吸気弁を有する内燃
機関に適用したものを示している。

【００２６】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上部の図外のカム軸受に回転自在に支持された中空状
のドライブシャフト１３と、該ドライブシャフト１３
に、圧入等により固設された駆動カム１５と、前記シャ
フト１３に駆動カム１５と同軸上に軸受１４に軸受けさ
れつつ設けられて、各吸気弁１２，１２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１
７，１７と、一端部１８ａが前記駆動カム１５にリンク
アーム１９を介して連係し、他端部１８ｂがリンク部材
２０を介して前記揺動カム１７，１７に連係したロッカ
アーム１８と、基端部２１ａがドライブシャフト１３に
回転自在に支持され、先端部２１ｂがロッカアーム１８
の揺動支点に連結されたサポートアーム２１と、該サポ
ートアーム２１を所定角度範囲で傾動させる駆動手段２
２と、該駆動手段２２を機関運転状態に応じて制御する
制御手段とを備えている。

【００２７】前記ドライブシャフト１３は、機関前後方
向に沿って配置されていると共に、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。

【００２８】前記駆動カム１５は、図４にも示すよう
に、ほぼリング状を呈し、大径なカム本体１５ａと、該
カム本体１５ａの外端面に一体に設けられた筒状部１５
ｂとからなり、内部軸方向にドライブシャフト挿通孔１
５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸
心Ｘがドライブシャフト１３の軸心Ｙから径方向へ所定
量だけオフセットしている。また、この駆動カム１５
は、ドライブシャフト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ドライブシャフト挿通
孔１５ｃを介して圧入固定されている。

【００２９】また、前記リンクアーム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
位置に突設された突出端１９ｂとを備え、基部１９ａの
中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体１５ａ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、前記ピン２３が回転自在に
挿通するピン孔１９ｄが貫通形成されている。また、リ
ンクアーム１９は、機関の巾方向に沿って横倒し状態に
配置されている。

【００３０】前記揺動カム１７，１７は、図１及び図４
に示すようにほぼ横Ｕ字形状を呈し、両者１７，１７間
のほぼ円筒状の基部１７ａにドライブシャフト１３が嵌
挿されて回転自在に支持される支持孔１７ｂが貫通形成
されていると共に、ロッカアーム１８他端部１８ｂ側に
位置する端部２４にピン孔２４ａが貫通形成されてい
る。また、各揺動カム１７，１７の下面（カムフェー
ス）には、基部１７ａ側の基円面２５ａと該基円面２５
ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２５ｂと
が形成されており、該基円面２５ａとカム面２５ｂと
が、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター
１６の上面所定位置に当接するようになっている。すな
わち、図５に示すバルブリフト特性からみると、図１に
示すように基円面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の前記ベースサークル
区間θ１から所定角度範囲θ２がいわゆるランプ区間と
なり、さらにカム面２５ｂのランプ区間θ２から所定角
度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
また、揺動カム１７，１７は、基端円２５ａからカム面
２５ｂの端縁までのリフト立ち上がり時における回動方
向がドライブシャフト１３の回転方向と逆方向に設定さ
れている。

【００３１】前記軸受１４は、シリンダヘッド１１の上
端部に設けられて揺動カム１７，１７間の基部１７ａを
支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケッ
ト１４ａ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１４ｂとを有し、両ブラケ
ット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによ
って上方から共締め固定されている。

【００３２】前記ロッカアーム１８は、図１に示すよう
に、ほぼく字形に折曲形成されて、シリンダヘッド１１
の上方内側にほぼ上下方向に沿って配置されており、中
央に有する基部１８ｃにサポートアーム２１の先端部２
１ｂがピン２６を介して回転自在に連結していると共
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２７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】前記リンク部材２０は、図１にも示すよう
に所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２０
ａ，２０ｂは前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺
動カム１７の端部２４にピン２７，２８を介して回転自
在に連結している。

【００３４】そして、図１に示すように揺動カム１７の
回転中心点から該揺動カム１７とリンク部材２０の連結
中心点を結ぶ直線Ｚ１と、該連結中心点からリンク部材
２０の軸心を通る直線Ｚ２とを所定の角度θで常時ほぼ
く字形状に折曲状態となるように配置している。尚、各
ピン２３，２６，２７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各スナップリ
ング２９が設けられている。

【００３５】前記サポートアーム２１は、図１及び図４
に示すようにほぼ直線状の平板状を呈し、前記リンクア
ーム１９やリンク部材２０と同様に機関の巾方向に沿っ
て横倒し状態に配置され、筒状の基端部２１ａが該基端
部２１ａ内に形成されたドライブシャフト挿通孔２１ｃ
を介してドライブシャフト１３の外周面に回転自在に支
持されていると共に、先端部２１ｂが前述のようにピン
２６を介してロッカアーム１８の基部１８ｃのピン孔１
８ｄに揺動支点となるように連結されている。また、こ
のサポートアーム２１は、基端部２１ａが駆動カム１５
と揺動カム１７との間に挾持された形で配置されてい
る。さらに、このサポートアーム２１は、駆動手段２２
によって上下方向へ回動して吸気弁１２，１２のリフト
量を可変にするが、大リフト域から小リフト域への制御
切換時における回動方向がドライブシャフト１３の回転
方向（矢印）と同一方向の下方へ回動するように設定さ
れている。

【００３６】前記駆動手段２２は、前記軸受１４のメイ
ンブラケット１４ａとサブブラケット１４ｂとの間に軸
受された制御軸３０と、該制御軸３０の外周に一体に固
定された制御カム３１と、該制御カム３１とサポートア
ーム２１とを連係した制御リンク３２と、前記制御軸３
０を回転制御する図外の電磁アクチュエータとから構成
されている。

【００３７】前記各制御カム３１は、円筒状を呈し、制
御軸３０外周に固定されていると共に、図１に示すよう
に軸心Ｐ１位置が制御軸３０の軸心Ｐからα分だけ偏倚
している。

【００３８】また、制御リンク３２は、大径円環状に形
成された一端部３２ａが円形孔３２ｃを介して制御カム
３１の外周面に回転自在に支持されていると共に、小径
円環状の他端部３２ｂがピン３３を介してサポートアー
ム２１の長手方向のほぼ中央位置に回転自在に連結され
ている。

【００３９】前記制御軸３０は、一端部に設けられた前
記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。

【００４０】以下、本実施形態の作用を説明すれば、ま
ず、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
る。このため、制御カム３１は、軸心Ｐ１が図１及び図
６に示すように制御軸１６の軸心Ｐ２から左下方の回動
位置に保持され、厚肉部３１ａがドライブシャフト１３
方向へ接近するように移動する。このため、サポートア
ーム２１は、図示のように基端部２１ａを中心として下
方へ回動してほぼ水平状態位置に保持される。したがっ
て、ロッカアーム１８は、全体が下方向へ移動し、この
ため、各揺動カム１７は、リンク部材２０を介して端部
２４が強制的に若干引き上げられて全体が左方向（反時
計方向）へ回動する。

【００４１】したがって、駆動カム１５の回転によりリ
ンクアーム１９を介してロッカアーム１８の一端部１８
ｂを押し上げあるいは押し下げるとロッカアーム１８が
サポートアーム２１の先端部２１ｂを支点として揺動
し、他端部１８ｂからその揺動力がリンク部材２０を介
して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達される
が、そのリフト量Ｌ１は図６に示すように比較的小さく
なる。

【００４２】よって、かかる低速低負荷域では、図８の
破線で示すように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、燃費の向上と機関
の安定した回転が得られる。

【００４３】一方、機関高速高負荷時に移行した場合
は、コントローラからの制御信号によって電磁アクチュ
エータが反対方向に回転駆動される。したがって、図７
Ａ，Ｂに示すように制御軸３０が、制御カム３１を図１
及び６に示す位置から時計方向に約１８０°回転させ、
軸心Ｐ１（厚肉部３１ａ）を上方向へ移動させる。この
ため、サポートアーム２１は基端部２１ａを中心に上方
へ回動して所定角度の回動位置に保持される。したがっ
て、ロッカアーム１８は、今度は全体が上方向に移動し
て他端部１８ｂが揺動カム１７の上端部２４をリンク部
材２０を介して図中右方向へ押圧して該揺動カム１７全
体を所定量だけ時計方向へ回動させる。

【００４４】したがって、図７Ａに示すように、揺動カ
ム１７のカム面２５ｂはバルブリフター１６上面に接近
した状態になる。このため、駆動カム１７が回転してロ
ッカアーム１８の一端部１８ａをリンクアーム１９を介
して押し上げると、バルブリフター１６に対するそのリ
フト量Ｌ２は図７Ｂに示すように大きくなる。

【００４５】よって、かかる高速高負荷域では、図８の
実線で示すように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。

【００４６】このように、本実施形態では、各吸気弁１
２の開閉時期やバルブリフト量を可変にできることは勿
論のこと、ドライブシャフト１３に、駆動カム１５と各
揺動カム１７とを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。

【００４７】しかも、サポートアーム２１やリンクアー
ム１９，リンク部材２０の全体を横倒し状態に配置し、
したがって、ロッカアーム１８もドライブシャフト１３
の側部側に配置したため、機関上下方向の配置スペース
も十分に小さくすることができる。特に、前述のように
最大リフト状態におけるロッカアーム１８の揺動もサブ
ブラケット１４ｂの高さよりも低い位置で行われるの
で、図外のロッカカバー高さつまり機関の高さを十分に
低くすることが可能になり、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。
また、ドライブシャフト１３の配置を変更することな
く、現行のドライブシャフト１３の配置によって装置を
設けることができるため、この点でも機関への搭載性が
良好になる。

【００４８】さらに、駆動カム１５と揺動カム１７とを
ドライブシャフト１３に同軸上に設けることにより、従
来のような揺動カム１７を支持する支軸が不要となり、
この分、部品点数の削減が図れ、また、ドライブシャフ
ト１３と揺動カム１７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。

【００４９】しかも、各駆動カム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、各駆動カム１５の外形を大きくとることがで
き、外周面１５ｄの設計の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。

【００５０】さらに、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１
９ｃ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１５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。

【００５１】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のド
ライブシャフト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。

【００５２】また、ロッカアーム１８と揺動カム１７と
がリンク部材２０介して連係しているため、ロッカアー
ム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、揺動カム１７の大きな揺動角が得られるこ
とにより、揺動カム１７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１
６と揺動カム１７の衝突速度が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。

【００５３】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１４に制御軸３０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、ドライブシャフト１３も従来と同様のカムシ
ャフト近傍位置とすることができるので、この点でもシ
リンダヘッドの形状変更が不要になる。

【００５４】また、サポートアーム２１は、制御リンク
３２や制御カム３１を介して制御軸３０に支持された形
になるため、駆動カム１５やリンク部材２０からロッカ
アーム１８を介して上下方向の荷重を受けても、前記制
御リンク３２などによる安定した支持により上下のガタ
付きや打音の発生を防止できる。

【００５５】また、図１を参照してみると、サポートア
ーム２１はドライブシャフト１３に回動自在に保持され
るので、駆動カム１５やリンク部材２０あるいはロッカ
アームに作用する荷重のうち、サポートアーム２１の長
手方向成分Ｆｘ（先端部２１ｂ方向）は、サポートアー
ム２１によって支持されるので、制御カム３１は制御リ
ンク３２を介してサポートアーム２１の回動力を支えれ
ばよく、制御カム３１に作用する荷重が軽減する。した
がって、制御カム３１の駆動が容易となり、制御応答性
の向上が図れるとともにアクチュエータのコンパクト化
が図れる。ちなみに、従来例はロッカアームに作用する
荷重はすべて制御カムで保持する構成であり、大きな制
御トルクを必要としている。

【００５６】さらに、前述のように直線Ｚ１と直線Ｚ２
が所定の角度θで常時ほぼく字形状に折曲状態となるよ
うに配置されているため、揺動カム１７とリンク部材２
０との屈曲時、特に図７Ａに示す大リフト制御時におけ
る最大伸長時から図１に示す小リフト制御時における最
大伸長時まで、直線Ｚ１と直線Ｚ２のなす角度θは略一
定となり、いわゆる突張り現象がなくなって屈伸性が良
好になる。したがって、吸気弁１２，１２の常時円滑な
開閉作動得られる。何故なら、図１に示すように小リフ
ト制御のために、揺動カム１７を、反時計方向へ回動さ
せるのにドライブシャフト１３の中心からロッカアーム
１８の揺動中心を遠ざけるのではなく、両中心間の距離
を一定に保ったままロッカアーム１８の揺動中心をドラ
イブシャフト１３を支点として反時計方向に回動させる
ため、ロッカアーム１８とリンク部材２０と揺動カム１
７の相対位置関係をほぼ一定に保てるからである。

【００５７】また、サポートアーム２１は、駆動カム１
５と揺動カム１７との間に挾持状態に配置されているた
め、ロッカアーム１８からサポートアーム２１に伝達さ
れるローリング状の偏荷重すなわち、サポートアーム２
１をドライブシャフト１３の長手方向に倒そうとするモ
ーメントの発生が少なく、該サポートアーム２１の基端
部２１ａのドライブシャフト挿通孔２１ｃ内周面とドラ
イブシャフト１３の外周面との間の肩当たりなどによる
フリクションの発生や偏摩耗等を防止でき、常時安定か
つスムーズな回動（回動）が得られる。

【００５８】さらに、本実施形態によれば、機関高回転
高負荷域から低回転低負荷域への移行時には、サポート
アーム２１が図７Ａ，Ｂに示す上方回動位置（大リフト
量）から図１，図６に示す水平回動位置（小リフト量）
へ回動するわけであるが、この回動方向が、ドライブシ
ャフト１３（駆動カム）の回転方向と同一であり、かつ
揺動カム１７のリフト立上り時の回動方向とは逆回転方
向になっているため、吸気弁１２，１２の開時期が図８
に示すように遅くなり、リフトピーク点が遅れ側にずれ
る特性となる。すなわち、この大リフト状態から小リフ
トへ移行する際には、前述のようにまず制御カム３１の
下方回動に伴いサポートアーム２１が下方向へ回動する
が、このとき駆動カム１５も同方向に回転しているた
め、上死点後からリフト開始（立上り）までの時間的な
長さが長くなり、ロッカアーム１８の揺動開始時期も一
時的に遅くなる。一方、かかるサポートアーム２１の回
動方向とリフト立上り時の揺動カム１７の回動方向が逆
になっているので、ロッカアーム１８の揺動開始時期の
遅れに起因して揺動カム１７のリフト立上り時期にも遅
れが生じる。したがって、図８に示すように大リフト域
から小リフト域への移行時の開弁時期が遅れる。

【００５９】このため、吸入行程でピストンが該行程の
半分近くまで下降しても吸気弁は閉じたままとなり、そ
の後、吸気弁が開くので気筒内に発生した負圧により、
急激に吸入が行われて燃焼室内の混合ガスの流動が強く
なって燃焼を改善できる。特に、冷機始動直後や低温時
の低速低負荷時の燃焼改善が図れる。

【００６０】図９は本発明の第２の実施形態を示し、基
本構造は、第１の実施形態と全く同一であるが、ドライ
ブシャフト１３の回転方向に対して、大リフト域から小
リフト域への切換時におけるサポートアーム２１の回動
方向を逆方向に設定するとともに、揺動カム１７を逆向
きに配置し、リフト立上り時の揺動カム１７の回動方向
を、ドライブシャフト１３の回転方向（駆動カムの回転
方向）同方向となるように設定したものである。即ち、
リフト立上り時の揺動カム１７の回動方法は、サポート
アーム２１の回動方向と逆方向となるように設定したも
のである。

【００６１】したがって、大リフト域から小リフト域へ
の切り換え時には、まずサポートアーム２１が駆動手段
２２によって上方向へ回動すると共に、ロッカアーム１
８もそれに伴って上動するが、駆動カム１５は逆方向に
回転しているため、ロッカアーム１８の揺動タイミング
が一時的に早くなる。したがって、揺動カム１７は、リ
フト立上り方向の回動が早くなり、吸気弁１２，１２の
リフト特性が結果的に図１０に示すように開弁開始時期
が早くなる一方、閉弁時期が遅くなる。

【００６２】このように、吸気弁１２，１２の閉弁時期
を大きく変化させることができるので、吸入行程の有効
な行程長さを減じることにより、燃焼室内への吸気流量
を規制できる。したがって、その分、スロットルバルブ
の絞り度合いを小さくすることが可能となり、結果とし
て、ポンプ損失を低減できるのである。

【００６３】要するに、ドライブシャフト１３とサポー
トアーム２１の回動方向を同一あるいは逆方向に設定し
たことにより、揺動カム１７の配置を変えれば、大リフ
ト域から小リフト域への切り換え時における開弁時期あ
るいは閉弁時期を進遅制御できるので、最適なリフト特
性が得られることは勿論のこと、機関の仕様に応じた最
適なバルブタイミング制御が得られる。

【００６４】図１１及び図１２は、本発明の第３の実施
形態を示し、駆動手段２２の制御カムの構造を変更した
もので、制御カム３４を制御軸３０に対してクランク状
に折曲すると共に、該制御カム３４に制御リンク３２の
一端部３２ａを軸受ブラケット３５を介してボルト３６
により回転自在に連結したものである。

【００６５】したがって、第１の実施形態の制御カム３
１のように大径な偏心円弧カムとする必要がなくなり、
コンパクトな形状で偏心量を大きく取れる。この結果、
駆動手段２２の小型化により、機関の高さをさらに低く
することが可能になる。

【００６６】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、例えば両揺動カム１７，１７の外形状
を異ならせて２つの吸気弁１２，１２にリフト差を与え
るようにすれば、１つの気筒内で吸気スワール効果が大
きくなり、燃焼性が良好となるといった効果が得られ
る。

【００６７】前記各実施態様では、装置を吸気弁１２側
に適用した場合を示したが、排気弁側あるいは吸気・排
気弁の両方に適用することも可能であり、さらに１気筒
あたり２弁ではなく、１弁のものに適用することも可能
である。

【００６８】

【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
ムとをドライブシャフト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。

【００６９】しかも、揺動カムを偏心カムと一緒にドラ
イブシャフトに設けることにより、従来のような支軸が
不要になるため、部品点数の削減が図れると共に、ドラ
イブシャフト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。

【００７０】また、特に本発明は、ロッカアームをサポ
ートアーム等を介してドライブシャフト上方位置ではな
く、横方向へ配置したため、上下方向の揺動スペースが
不要になり、機関の高さを十分に低くすることが可能に
なる。この結果、前記横巾方向の省配置スペース化と相
俟って装置の機関への搭載性が一層向上する。

【００７１】さらに、請求項２記載の発明によれば、サ
ポートアームが制御リンクや制御カムを介して制御軸に
安定に支持されているため、駆動カムなどからロッカア
ームを介して上下方向の荷重を受けても、ガタ付きや打
音の発生が防止される。

【００７２】請求項３記載の発明によれば、ロッカアー
ムからサポートアームに伝達されるローリング状の偏荷
重が抑制されて、ドライブシャフトに対するサポートア
ームの倒れが規制できる。この結果、サポートアームの
基部とドライブシャフト外周面との間の肩当たりなどに
よるフリクションの発生や偏摩耗等を防止できる。

【００７３】請求項４記載の発明によれば、揺動カムと
リンク部材との屈伸時におけるいわゆる突張り現象が回
避されて常時円滑な屈伸運動が得られ、この結果、機関
弁の開閉作動が良好になる。

【００７４】請求項５〜７記載の発明によれば、機関弁
の開閉時期特性を機関の仕様などに応じて変えることが
できるので、優れた機関性能を引き出すことができる。

【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−Ａ線
断面図。

【図２】本実施形態を一部断面して示す側面図。

【図３】同実施形態の平面図。

【図４】同実施形態に供される各構成部品の分解斜視
図。

【図５】揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリ
フト特性図。

【図６】低速低負荷時の作用を示す図２のＢ−Ｂ線断面
図。

【図７】Ａ，Ｂは高速高負荷時の作用を示す図２のＢ−
Ｂ線断面図。

【図８】本実施形態のバルブタイミングとバルブリフト
の特性図。

【図９】本発明の第２の実施形態を示す断面図。

【図１０】本実施形態のバルブタイミングとバルブリフ
トの特性図。

【図１１】本発明の第３の実施形態を示す部分図。

【図１２】同実施形態の図１１のＣ矢視図。

【図１３】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…ドライブシャフト １５…駆動カム １７…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 １９ａ…基部 １９ｂ…突出端 ２０…リンク部材 ２１…サポートアーム ２１ａ…基端部 ２１ｂ…先端部 ２２…駆動手段 ２５ａ…基円面 ２５ｂ…カム面 ３０…制御軸 ３１…制御カム ３２…制御リンク Ｚ１，Ｚ２…直線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 吉彦 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 武田 敬介 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 (7)

【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ドライブシャフトと、該ド
   ライブシャフトに揺動自在に設けられ、機関弁を開作動
   させる揺動カムと、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リンク部材を介して揺動カムの端部
   に連係したロッカアームと、機関の巾方向に沿ってほぼ
   横方向に配置され、基端部がドライブシャフトに回転自
   在に支持されかつ先端部がロッカアームの揺動支点位置
   に連係したサポートアームと、該サポートアームを上下
   方向へ回動させる駆動手段と、該駆動手段を機関運転状
   態に応じて制御する制御手段とを備え、前記駆動手段に
   よってサポートアームを上下方向へ回動させることによ
   り、ロッカアーム及びリンク部材を介して揺動カムの揺
   動位置を制御して機関弁のリフト量を可変制御すること
   を特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は、ドライブシャフトと並
   行に配設された制御軸と、該制御軸に固定された制御カ
   ムと、一端部が制御カムの外周に回転自在に連係し、他
   端部が前記サポートアームに連係した制御リンクと、前
   記制御軸を所定回転角度範囲で回転駆動するアクチュエ
   ータとから構成し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】 前記サポートアームを、前記駆動カム
   と、揺動カムとの間に挾持状態に配置したことを特徴と
   する請求項１または２記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 【請求項４】 前記揺動カムの回転中心点から前記ロッ
   カアームの揺動中心点の距離が一定となるよう配置した
   ことを特徴とする請求項１，２または３記載の内燃機関
   の可変動弁装置。
5. 【請求項５】 前記機関弁の大リフト域から小リフト域
   への変換時における前記サポートアームの回動方向を、
   前記ドライブシャフトの回転方向と同方向に設定したこ
   とを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の内燃機関
   の可変動弁装置。
6. 【請求項６】 前記機関弁の大リフト域から小リフト域
   への変換時に前記サポートアームの回動方向を、前記ド
   ライブシャフトの回転方向と逆方向に設定したことを特
   徴とする請求項１〜４いずれかに記載の内燃機関の可変
   動弁装置。
7. 【請求項７】 機関弁のリフト立上り時における揺動カ
   ムの回動方向に対して、機関弁の大リフト域から小リフ
   ト域への変換時のサポーアームの回動方向を逆方向に設
   定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
   の内燃機関の可変動弁装置。