JPH11280416A - 可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 規制部材に対して圧力を十分に供給し、イン
ナーボデーとアウターボデーとの相対移動を規制する規
制部材の摺動スペースを十分確保する。 【解決手段】 カムシャフト１２に同期するアウターボ
デー２２と、アウターボデー２２に対し摺動可能であり
弁を駆動するインナーボデー２３と、アウターボデー内
に摺動可能に配設され両ボデー２２，２３との相対移動
を規制する規制部材２６と、両ボデー２２，２３間に配
設されて規制部材２６をガイドする中間ボデー３７と、
規制部材２６に圧力を供給する圧力供給手段４０，４
１，４２とを有する可変動弁装置１０において、中間ボ
デー３７は規制部材２６をガイドする対のガイド部３７
ａｄと両ガイド部を支持する軸方向に延びた支持部３７
ａｅとを備えた第１中間ボデー３７ａと、ガイド部３７
ａｄと支持部３７ａｅの間に規制部材２６が摺動可能な
第２中間ボデー３７ｂを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カムシャフトの駆
動カムと弁軸との間に配設されたリフタによって吸排気
バルブの開閉、あるいはリフト量を変更する可変動弁装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンのカムシャフトの動きに
同期して駆動される円筒状のアウターボデーと、アウタ
ーボデーの内部に配設されたインナーボデーと、インナ
ーボデー内に摺動可能に配設され弁軸を駆動させるイン
ナーリフタと、インナーリフタに設けられた環状溝に係
合して弁の動きを規制すると共にその規制を解除するプ
レート（規制部材）とを備えている。この装置は、弁軸
と直交して摺動を行う規制部材の動きを外部に設けられ
る圧力源により制御し、圧力源の供給により規制部材を
動作させて弁を高リフト状態で開閉させるモードと、規
制部材を外周溝から離脱する位置に摺動させて弁を低リ
フト状態で開閉させるモードとを、選択的に切り換える
装置が、例えば、特開平８−１５８８３４号公報、特開
平８−１８９３１６号公報等に開示されている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
に示されるような装置においては、図８の（ａ）に示さ
れるように、孔径の部分でインナーボデーの溝部と係合
してリフト状態を規制する略矩形状の規制部材をガイド
する対のガイド部を有し、両ガイド部を湾曲状支持部で
つないだ第１中間ボデーを備え、更に規制部材の軸方向
両面で２つの中間ボデーにより挟み込んだ、３面合わせ
構造を採用しており、このような構造では、規制部材の
板厚により湾曲支持部の肉厚が決まる。このため、湾曲
支持部の大きさにより規制部材を移動させる流体圧が供
給される側孔の大きさが決まるので、孔径により規制部
材の移動に供給される流体量が左右される。

【０００４】また、この構成においては湾曲支持部があ
るため、規制部材および規制部材を非圧力状態へと付勢
する付勢部材の配設スペースが小さくなる。このため、
インナーボデーとアウターボデーとの相対移動を規制す
る規制量が小さくなってしまう。

【０００５】よって、本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたものであり、規制部材に対して圧力を十分に供給
可能な構成とすると共に、インナーボデーとアウターボ
デーとの相対移動を規制する規制部材のスペースを十分
確保し、インナーボデーとの規制量を大きくすることを
技術的課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに講じた技術的手段は、側孔を有し、カムシャフトに
同期して駆動される円筒状のアウターボデーと、アウタ
ーボデーに対し摺動可能であり、吸排気を行う弁を駆動
するインナーボデーと、アウターボデー内に摺動可能に
配設され、アウターボデーとインナーボデーとの相対移
動をインナーボデーとの係合状態により規制する規制部
材と、アウターボデーとインナーボデー間に配設され、
規制部材をガイドする中間ボデーと、側孔を介して規制
部材に圧力を供給する圧力供給手段とを有する可変動弁
装置において、中間ボデーはアウターボデーの内径で摺
動する規制部材をガイドする対のガイド部と両ガイド部
を支持する軸方向に延びた支持部とを備えた第１中間ボ
デーと、ガイド部と支持部の間に規制部材が摺動可能な
第２中間ボデーを備えたことである。

【０００７】上記の構成により、規制部材はアウターボ
デーの内径でガイド部に沿って摺動することにより、イ
ンナーボデーとアウターボデーとの相対移動を規制する
規制部材のスペースを十分に確保し得る。つまり、上記
の構成によれば、規制部材の摺動を規制する従来に示す
ような湾曲支持部がなるため、摺動スペースを広くとれ
る。その結果、アウターボデーに設けられる側孔の径
は、規制部材の板厚に対して決める必要はなく、径を大
きくすることが可能となり、側孔を大きくして規制部材
に対し十分な圧力を供給することが可能となる。また、
規制部材の摺動範囲が従来に比べ大きくなり、インナー
ボデーと規制部材との規制量（係合部分）を大きくとる
ことも可能となる。

【０００８】また、ガイド部と支持部の間に規制部材が
摺動する第２中間ボデーを備えたので、第２中間ボデー
により規制部材にかかる圧力を確実にシールすることが
可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の可変動弁装置を図面を参
照して説明する。

【００１０】図１においてカムシャフト１２は、車両エ
ンジンのシリンダヘッド１１に回転可能に支持され、カ
ムシャフト１２には一つの低速用カム１３とその両側に
高速用カム１４，１５が配設されている。

【００１１】この低速用カム１３および高速用カム１
４，１５と、吸排気弁の弁軸２４との間に介装されるリ
フタ２０はシリンダヘッド１１に形成された孔２１内に
は弁軸方向において摺動可能に配設された上底筒状のア
ウターボデー２２と、アウタボデー２２内に弁軸方向に
摺動可能なインナーボデー２３を備えている。アウター
ボデー２２は高速用カム１４，１５によって駆動され、
インナーボデー２３は低速用カム１３によって駆動され
る。弁軸２４のステム端面２４ａ（弁軸端面）は、シム
２５を介してインナーボデー２３の下面に当接され、こ
の部分で低速用カム１３の駆動力を受ける。

【００１２】インナーボデー２３は圧縮バネ２７によっ
て弁軸上部に設けられた溝部に嵌め込まれたコッタを介
して固定されたリテーナ５２により、圧縮バネ２７の付
勢力を受け、低速用カム１３側に付勢されている。ま
た、アウターボデー２２はアウターボデー２２の下側に
配設されたリテーナ５１により、圧縮バネ２８の付勢力
を受け、高速用カム１４，１５側に付勢されている。

【００１３】アウターボデー２２とインナーボデー２３
との間に形成される環状の空間には１つまたは複数の部
材（ここでは、３つの部材３７ａ，３７ｂ，３７ｃ）に
より構成される中間ボデー３７が挿入されている。中間
ボデー３７ａはアウターボデー２２の内径に嵌まり、内
径距離を摺動するプレート２６をガイドする対のガイド
部３７ａｄと、ガイド部３７ａｄを支持する軸方向に延
びた半円形状の支持部３７ａｅを備え、ガイド部３７ａ
ｄと支持部３７ａｅにより中間ボデー３７ａの下側には
段部３７ａｃが形成されている。図７に示す片側のガイ
ド部３７ａｄには中間ボデー自体が周方向にずれないよ
うに回転防止のピンが挿通される孔３７ａｂが設けら
れ、支持部３７ａｅの中央には流体が通る連通孔３７ａ
ａが設けられている。

【００１４】一方、中間ボデー３７ｂは、インナーボデ
ー２３の下端部２３Ｂが摺動可能な状態で挿通される中
央孔３７ｂａが内部に設けられている。また、外径形状
は中間ボデー３７ａと同径であり、円周部３７ｂｃと直
線部３７ｂｂをもつ。このような２つの部材３７ａ，３
７ｂを組付ける際には、中間ボデー３７ｂの直線部３７
ｂｂを中間ボデー３７ａの段部３７ａｃに当接させ、段
部３７ａｃにより位置決めした状態で中間ボデー３７ｂ
は中間ボデー３７ａの下側に配設される。この状態で、
インナーボデー２３の規制を行う略矩形状のプレート２
６がガイド部内に配設され、プレート２６のガイド面２
６ｅが中間ボデー３７ａのプレート２６が当接する対の
ガイド部３７のガイド面３７ｃａに沿って中間ボデー３
７ｂの上部を摺動する。

【００１５】このプレート２６の一つの側壁には圧縮バ
ネ３２の一端が係止されている。また、プレート２６の
摺動により圧縮バネ３２が縮んだ場合でも圧縮バネ３２
を位置方向にガイドする溝３７ａｆが支持部３７ａｅに
設けられており、プレート２６が摺動した場合であって
も、流体の通る孔３７ａａは完全には閉じた状態になら
ないようになっている（図３参照）。

【００１６】更に、中間ボデー３７ａの上部には図１に
示されるように、中間ボデー３７ｃが配設される。中間
ボデー３７ｃは中間ボデー３７ａと同径のもので、中央
にはインナーボデー２３と後述するタイミング部材３６
が摺動可能に配設され、しかも連通孔３７ａａに通じる
孔が開けられている。

【００１７】この中間ボデー３７内に配設されるプレー
ト２６によってプレート２６の摺動する方向に圧力を受
ける室（圧力室）３０と圧力を通常では受けない室３１
が区画されている。圧力室３０にはシリンダブロック１
１に設けられた流体路１１ａよりアウターボデー２２の
側孔２２ａを介して流体（オイル）が導入されるように
なっており、室３１にはプレート２６を図１に示す左方
向に付勢する圧縮バネ３２がプレート２６の側壁に設け
られた段部に挟まれた状態で、プレート２６とアウター
ボデー２２の内壁の間に配設されている。

【００１８】中間ボデー３７の下方には弁軸２４を支持
しインナーボデー２３を上方へ付勢する圧縮バネ２７の
付勢力を受けるリテーナ５２と、リテーナ５１の外周面
を支持しアウターボデー２２を上方へ付勢する圧縮バネ
２８の付勢力を受けるリテーナ５１が設けられている。
このリテーナ５１，５２と中間ボデー３７の間には、リ
フタ２０のタイミング部材３６が慣性力を受けた場合に
移動する移動空間２９に溜まった流体が中間ボデー３７
に設けられた連通孔３７ａａを介して排出される室５３
が形成されている。

【００１９】流体路１１ａにはオイルポンプ４０から吐
出される流体が流体給排気弁４１を介して供給されるよ
うになっており、流体給排気弁４１は、例えば、図示し
ないコントローラによりエンジン回転数に応じて、ポン
プ４０からの吐出流体（オイル）を流体路１１ａに供給
し、オイルパン４２とポンプ４０及び流体路１１ａとの
間を遮断する第１位置と、ポンプ４０からの吐出流体の
流体路１１ａへの供給を遮断し、流体路１１ａとオイル
パン４２とを連通させる第２位置とに切換制御される。

【００２０】プレート２６は、図２および図３に示され
るように、圧力室３０の流体圧と室３１の圧縮バネ２２
の反発力によって弁軸２４と直交する方向に摺動可能に
構成されている。図２はプレート２６の中央孔２６Ｃの
中心がインナーボデー２３の軸部２３Ｃの軸心より左方
向にずれた状態を示し、図３はプレート２６の中央孔２
６Ｃの中心がインナーボデー２３の軸心と一致した状態
を示している。

【００２１】インナーボデー２３は図１に示すように、
低速用カム１３と当接する円盤状の上端部２３Ａ、シム
２５に当接する円盤状の下端部２３Ｂ、これらを連接し
た軸部２３Ｃを備えたものであり、下端部２３Ｂは上端
部２３Ａより外径が小さく、軸部２３Ｃは下端部２３Ｂ
より更に外径が小さい。

【００２２】プレート２６の中央孔２６Ｃは、インナー
ボデー２３の下端部２３Ｂより内径が大きい。従って、
図３のように中央孔２６Ｃの中心がインナーボデー２３
の軸心と一致した状態では、インナーボデー２３の下端
部２３Ｂがプレート２６の中央孔２６Ｃに入り込むこと
ができ、プレート２６は軸部２３Ｃにおいてインナーボ
デー２３の動きをアウターボデー２２に対して規制する
規制部材となる。

【００２３】プレート２６には、プレート２６の摺動量
だけずれた範囲を直径とする中央孔２６Ｃが弁軸方向に
設けられている。中央孔２６Ｃの中心は弁軸２４と同軸
となっており、図２および図３に示されるように軸対称
の位置関係で、外側に第１円周溝２６Ａと内側に第２円
周溝２６Ｂとが形成されている。この第１円周溝２６Ａ
および第２円周溝２６Ｂはインナーボデー２３の軸部２
３Ｃ上に保持されたタイミング部材３６の突起３６ａが
選択的に係合する溝となっている。

【００２４】タイミング部材３６は、第１円周溝２６
Ａ、第２円周溝２６Ｂに係合可能な突起３６ａを下側に
もつ環状のものであり、プレート２６とインナーボデー
２３の上端部２３Ａの内側に形成された移動空間２９の
間を軸方向に移動できるようになっている。この場合、
タイミング部材３６のもつ突起３６ａは、第１円周溝２
６Ａおよび第２円周溝２６Ｂにそれぞれ嵌合可能な形状
であれば良い。

【００２５】次に、可変動弁装置１０の動作を説明す
る。

【００２６】この可変動弁装置は、図４に示すように高
速用カム１４，１５、低速用カム１３のベース円領域
（カム径が変化しない領域）でアウターボデー２２とイ
ンナーボデー２３が相対移動可能な低リフト状態とアウ
ターボデー２２とインナーボデー２３が相対移動不能な
高リフト状態を相互に切り換えるものである。切り換え
前の高リフト状態では図１に示されるように、インナー
ボデー２３の下端部２３Ｂが常にプレート２６より低い
位置にあり、インナーボデー２３とアウターボデー２２
とはその各上端面が一致し、互いに相対移動しないリフ
トを行う。この状態においてはインナーボデー２３の軸
部２３Ｃにプレート２６が係合し、タイミング部材３６
の突起３６ａはプレート２６の第１円周溝２６Ａと嵌合
している。

【００２７】高リフト状態より低リフト状態に切り換え
る場合、流体給排気弁４１を第１位置に切り換え、オイ
ルポンプ４０の吐出流体（オイル）を流体路１１ａに供
給する。ここで、図５の符号４５で示される曲線は高リ
フト状態時の弁リフト状態を示している。この図におい
てＳ１とＳ２はそれぞれ弁が閉じきった状態のベース円
状態であり、Ｓ３は弁が開ききった状態の最大リフト状
態である。最大リフト状態のときは高速用カム１４，１
５および低速用カム１３はそれぞれのカムのノーズ領域
（カム径が大きくなっている領域）の先端でアウターボ
デー２２およびインナーボデー２３と当接している。ま
た、符号４６で示される曲線はカム加速度を示してお
り、カム加速度はリフタ２０の加速度と一致する。即
ち、リフタ２０はカムシャフト１２が図６に示す右回転
の状態で弁が開き始めと閉じる直前において上向きの加
速度が発生し、最大リフト状態の近傍では下向きの加速
度が発生する。この場合、タイミング部材３６の突起３
６ａが第１円周溝２６Ａに係合する。

【００２８】一方、リフタ２０の最大リフト状態からベ
ース円へ移行する上移動においては、高速用カム１４，
１５および低速用カム１３のベース円領域の前半がリフ
タ２０と当接するようになると、タイミング部材３６は
軸方向に形成された移動空間２９内で慣性力が作用する
ことにより移動する。タイミング部材３６はプレート２
６から離脱してプレート２６と非係合の状態となり、図
１に示す右側にプレート２６は摺動可能となる。このと
き、圧力室３０には吐出流体圧が作用しており、プレー
ト２６はインナーボデー２３の下端部２３Ｂに干渉する
ことなく、右側に摺動する。プレート摺動後、タイミン
グ部材３６は自重によりプレート上に落ち、カムがベー
ス円領域になったところでタイミング部材３６の突起３
６ａは溝２６Ｂに係合する。

【００２９】プレート２６が右側に摺動した（図６参
照）状態では、インナーボデー２３はアウターボデー２
２より軸方向においてプレート２６との係合が外れるこ
とから、アウターボデー２２の上端面より上位置に摺動
可能となる。従って、高速用カム１４，１５および低速
用カム１３の回転により、インナーボデー２３とアウタ
ーボデー２２とは相対位置が一致した状態と相対位置が
ずれた状態を繰り返す低リフト状態となる。

【００３０】次に、低リフト状態から高リフト状態に切
り換える場合、先ず吐出流体圧の供給を停止する。圧力
室３０に吐出流体圧がかからなくなると、室３１の圧縮
バネ３２の付勢力がプレート２６を左方向に押圧するも
のとなる。低リフト状態では高速用カム１４，１５およ
び低速用カム１３のノーズ領域がリフタ２０に当接する
とき、インナーボデー２３とアウターボデー２２との相
対位置がずれる。この場合、タイミング部材３６に上方
向の加速度が作用すると、その慣性力により移動空間２
９内で軸方向に移動してプレート２６から離れるものと
なる。リフタ２０に高速用カム１４，１５及び低速用カ
ム１３のベース円領域が当接すると、インナーボデー２
３はアウターボデー２２と一致したリフト位置となり、
インナーボデー２３の下端部２３Ｂがプレート２６の中
央孔２６Ｃから離脱してプレート２６は左方向に摺動可
能となる。この時、圧縮バネ３２によってプレート２６
は左方向に摺動される。カムのベース円領域になるとプ
レート２６が左位置に摺動し、タイミング部材３６はプ
レート２６の溝２６Ａに係合（図１の状態）して、イン
ナーボデー２３とアウターボデー２２の相対移動が阻止
された高リフト状態に切り換わる。

【００３１】このようなことから、この装置において
は、低リフト状態から高リフト状態への切り換えは、イ
ンナーボデー２３とアウターボデー２３とが一致する時
期を狙ってプレート２６を摺動させるのではなく、タイ
ミング部材３６とプレート２６の係合を外し、プレート
２６を移動させ、タイミング部材３６の突部３６ａとプ
レート２６の溝が再係合しない状態とする。これによ
り、インナーボデー２３とアウターボデー２３とが一致
する前の状態よりプレート２６を予め付勢しておくこと
ができ、プレート２６はベース領域で駆動されるインナ
ーボデー２３とアウターボデー２３が一致した瞬間に摺
動されることから、インナーボデー２３に干渉すること
なく、インナーボデー２３とアウターボデー２２を規制
することができる。

【００３２】また、慣性力によりタイミング部材３６が
リフト動作時にプレート２６から離れベース円領域にな
ると同時に高リフト状態から低リフト状態、あるいは低
リフト状態から高リフト状態に切り換えるものであり、
吐出流体圧をかける時期に関係なくリフトモードの切り
換え時期を規定することができ、適切な弁のタイミング
制御が可能となる。

【００３３】更に、プレート２６はアウターボデー２２
の内径の距離でガイド部３７ａｄに沿って摺動すること
により、インナーボデー２３とアウターボデー２２との
相対移動を規制するプレート２６が配設されるスペース
を十分に確保できる。つまり、プレート２６の摺動を規
制する従来に示すような湾曲支持部がなるため、摺動ス
ペースを広くとれる。その結果、アウターボデー２２に
設けられる側孔２２ａの径は、径を大きくとれ、側孔２
２ａを大きくしてプレート２６に対し十分な圧力を供給
することができる。この場合には、プレート２６の摺動
範囲が従来に比べ大きくなり、インナーボデー２３とプ
レート２６との規制量（係合部分）を大きくとることも
できる。

【００３４】更にその上、ガイド部３７ａｄと支持部３
７ａｃの間にプレート２６が摺動する中間ボデー３７ｂ
を備えたので、中間ボデー３７ｂによりプレート２６に
かかる圧力を確実にシールすることができる。

【００３５】

【効果】本発明によれば、側孔を有し、カムシャフトに
同期して駆動される円筒状のアウターボデーと、アウタ
ーボデーに対し摺動可能であり、吸排気を行う弁を駆動
するインナーボデーと、アウターボデー内に摺動可能に
配設され、アウターボデーとインナーボデーとの相対移
動をインナーボデーとの係合状態により規制する規制部
材と、アウターボデーとインナーボデー間に配設され、
規制部材をガイドする中間ボデーと、側孔を介して規制
部材に圧力を供給する圧力供給手段とを有する可変動弁
装置において、中間ボデーはアウターボデーの内径で摺
動する規制部材をガイドする対のガイド部と両ガイド部
を支持する軸方向に延びた支持部とを備えた第１中間ボ
デーと、ガイド部と支持部の間に規制部材が摺動可能な
第２中間ボデーを備えたことにより、規制部材はアウタ
ーボデーの内径でガイド部に沿って摺動することによ
り、インナーボデーとアウターボデーとの相対移動を規
制する規制部材のスペースを十分に確保し得る。つま
り、規制部材の摺動を規制する従来に示すような湾曲支
持部がなるため、摺動スペースを広くとれる。その結
果、アウターボデーに設けられる側孔の径は、規制部材
の板厚に対して決める必要はなく、径を大きくすること
が可能となり、側孔を大きくして規制部材に対し十分な
圧力を供給することができる。この場合には、規制部材
の摺動範囲が従来に比べ大きくなり、インナーボデーと
規制部材との規制量（係合部分）を大きくとることもで
きる。

【００３６】また、ガイド部と支持部の間に規制部材が
摺動する第２中間ボデーを備えたので、第２中間ボデー
により規制部材にかかる圧力を確実にシールすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態におけるエンジンの可変
動弁装置を示す断面図である。

【図２】 図１に示すリフタのＡ−Ａ断面図である。

【図３】 図２に示す規制部材が圧力を受けて移動した
場合のリフタの断面図である。

【図４】 本発明の一実施形態における可変動弁装置の
切り換え時期とカムの軌道との関係を示す図である。

【図５】 本発明の一実施形態における可変動弁装置の
リフト量と時間の関係およびカム加速度と時間の関係を
示す図である。

【図６】 図１に示す弁がリフトにより開いた状態を示
す断面図である。

【図７】 図１に示す規制部材と中間ボデーの形状を示
した分解斜視図である。

【図８】 従来例の規制部材と中間ボデーの形状を示し
た分解斜視図であり、（ａ）は径方向断面図、（ｂ）は
軸方向断面図である。

【符号の説明】

１０ 可変動弁装置 １２ カムシャフト ２０ リフタ ２２ アウターボデー ２２ａ 側孔 ２３ インナーボデー ２４ 弁軸（弁） ２６ プレート（規制部材） ２６Ａ 第１円周溝（溝） ２６Ｂ 第２円周溝（溝） ２９ 移動空間（空間） ３６ タイミング部材 ３７ 中間ボデー ３７ａ 中間ボデー（第１中間ボデー） ３７ａｄ ガイド部 ３７ａｅ 支持部 ３７ｂ 中間ボデー（第２中間ボデー） ３７ｃ 中間ボデー（第３中間ボデー） ３７ａｄ ガイド部 ３７ａｅ 支持部 ４０ ポンプ（圧力供給手段） ４１ 流体給排気弁（圧力供給手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側孔を有し、カムシャフトに同期して駆
   動される円筒状のアウターボデーと、 該アウターボデーに対し摺動可能であり、吸排気を行う
   弁を駆動するインナーボデーと、 前記アウターボデー内に摺動可能に配設され、前記アウ
   ターボデーと前記インナーボデーとの相対移動を前記イ
   ンナーボデーとの係合状態により規制する規制部材と、 前記アウターボデーと前記インナーボデー間に配設さ
   れ、前記規制部材をガイドする中間ボデーと、 前記側孔を介して前記規制部材に圧力を供給する圧力供
   給手段とを有する可変動弁装置において、 前記中間ボデーは前記アウターボデーの内径で摺動する
   規制部材をガイドする対のガイド部と両ガイド部を支持
   する軸方向に延びた支持部とを備えた第１中間ボデー
   と、前記ガイド部と前記支持部の間に前記規制部材が摺
   動可能な第２中間ボデーを備えたことを特徴とする可変
   動弁装置。