JP2000213314A

JP2000213314A - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JP2000213314A
Application number: JP11011301A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakamura; 信中村; Yoshihiko Yamada; 吉彦山田; Seinosuke Hara; 誠之助原; Keisuke Takeda; 敬介武田
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2000-08-02
Anticipated expiration: 2019-01-20
Also published as: JP3953668B2

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動カムとリンクアーム一端部との間の摩擦
抵抗を大巾に低減することにより、駆動カムからリンク
アーム一端部に伝達される押圧力の方向を一定化させて
制御軸のトルク変動を抑制する。【解決手段】外周に駆動カム１５が設けられた駆動軸
１３と、該駆動軸に揺動自在に支持されて吸気弁１２を
バルブリフター１６を介して開閉作動させる揺動カム１
７とを備えている。前記駆動カム１５の回転力をリンク
アーム２４，ロッカアーム２３及びリンクロッド２５を
介して揺動カムに伝達すると共に、制御軸３２外周の制
御カム３３を回転制御してロッカアームの揺動支点を変
化させてバルブリフトを可変にする。そして、カム本体
１５ａの外周面１５ｄとリンクアーム基部２４ａ内周面
２４ｃとの間にニードルベアリング４３を介装して両者
間の摩擦抵抗を低減させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば吸気弁ある
いは排気弁の特に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可変動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の可変動弁装置としては、
本出願人が先に出願した特願平９−２１２８３１号など
に記載されたものがある類似構造を示す図１２に基づい
て概略を説明すれば、この可変動弁装置は、吸気弁側に
適用されたもので、クランク軸の回転に同期して回転す
る駆動軸５１の外周に、軸心Ｙが駆動軸５１の軸心Ｘか
ら偏心した駆動カム５２が設けられていると共に、駆動
カム５２の回転力が多節リンク状の伝達機構を介して伝
達されて、吸気弁５３の上端部に有するバルブリフター
５４の上面をカム面５５が摺接して吸気弁５３を開閉作
動させる揺動カム５６を有している。

【０００３】前記伝達機構は、揺動カム５６の上方に配
置されて制御軸５７に揺動自在に支持されたロッカアー
ム５８と、円環状の基端部５９ａが駆動カム５２の外周
面５２ａに嵌合しかつ他端部５９ｂがロッカアーム５８
の一端部５８ａにピン６０を介して回転自在に連結され
たリンクアーム５９と、一端部６１ａがロッカアーム５
８の他端部５８ｂにピン６２を介して回転自在に連結さ
れ、他端部６１ｂが前記揺動カム５６の端部にピン６３
を介して回転自在に連結されたリンクロッド６１とから
構成されている。

【０００４】また、前記制御軸５７の外周面には、軸心
Ｐ１が制御軸５７の軸心Ｐ２から所定量偏心した制御カ
ム６４が固定されている。この制御カム６４は、ロッカ
アーム５８のほぼ中央に穿設された支持孔５８ｃ内に回
転自在に嵌入保持されて、その回転位置に応じてロッカ
アーム５８の揺動支点を変化させて、揺動カム５６のカ
ム面５５のバルブリフター５４上面に対する転接位置を
変換させて、吸気弁５３のバルブリフトを可変制御する
ようになっている。

【０００５】すなわち、機関運転状態が例えば低回転低
負荷域である場合は、図外のアクチュエータによって制
御軸５７を例えば図中時計方向へ回転させて、制御カム
６４を同方向へ回転させることにより、ロッカアーム５
８の揺動支点位置を図示の位置から左側へ移動させる。
これにより、ロッカアーム５８とリンクアーム５９及び
リンクロッド６１との各枢支点が左側に移動して揺動カ
ム５６のカムノーズ部５６ａ側の端部を引き上げ、これ
によって揺動カム５６のバルブリフター５４上面上の当
接位置がベース部５５ａ側に移動する。したがって、吸
気弁５３は、そのバルブリフト特性が小リフトとなるよ
うに制御される。

【０００６】一方、高回転高負荷域に移行した場合は、
アクチュエータが制御軸５７を介して制御カム６４を図
示の位置に回転制御するため、ロッカアーム５８の揺動
支点が逆方向に移動する。これにより、揺動カム５６
は、リンクロッド６１などによって端部５６ａが押し下
げられて、バルブリフター５４上面との当接位置がリフ
ト頂面５５ｄ側に移動するため、吸気弁５３のバルブリ
フトが大リフトとなるように制御される。

【０００７】したがって、機関運転状態に応じて燃費の
改善や出力の向上など機関性能を十分に発揮させること
ができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の可変動弁装置にあっては、制御カム６４の回転位置
に応じてロッカアーム５８の揺動支点を変化させること
によりバルブリフト特性を大小可変にすることができる
ものの、かかる制御カム６４の回転制御、つまり制御軸
５７の回転中における制御軸５７に作用するトルクの安
定化については何ら考慮されていない。

【０００９】すなわち、吸気弁１３の開作動中には、図
外のバルブスプリングのばね力がバルブリフター５４を
介して揺動カム５６にＦｓとして作用し、それにより図
１２の矢印方向のモーメントＭ₁が加わる。このＭ₁によ
りリンクロッド６１には、リンクロッド両端部６１ａ，
６１ｂの両ピン６２，６３の軸心を結ぶ方向の反力Ｆ₁
がピン６３を介して作用して、ロッカアーム５８の一端
部には、このＦ₁がピン６２を介して作用する。そし
て、ロッカアーム５８は、このＦ₁により、揺動支点中
心に反時計回りのモーメントを受けるが、ロッカアーム
５８の他端にはＦ₂'がピン６０を介して作用し、このモ
ーメントと均り合うことになる。

【００１０】次に、このＦ₂'の方向について考察する
と、駆動カム５２の外周面５２ａとリンクアーム５９の
一端部５９ａの内周面５９ｃとの間に、比較的大きな摺
動摩擦係数μが存在しており、この摩擦係数があるため
駆動カム５２の外周面５２ａとリンクアーム５９の内周
面５９ｃとの間の押圧点は、駆動カム５２が例えば図１
２の矢印方向（反時計方向）に回転している場合には、
駆動カム５２の中心Ｙとピン６０の中心６０ａとを結ぶ
直線Ｑから外れた回転方向と逆のＰ点に位置することに
なる。駆動カム５２からの押圧力は、Ｐ点から垂直抗力
Ｎと摩擦力μＮとに分力されて、Ｐ点とピン６０の軸心
６０ａを結ぶ直線Ｑ１方向の力Ｆ₂'となり、リンクアー
ム５９，ピン６０を介してこのＦ₂'がロッカアーム他端
部に作用する。ここで、μが０である場合を想定する
と、Ｆ₂'の向きは直線Ｑ方向となりＦＸで示されるが、
μの存在によりＦ₂'の方向は、直線Ｑから△θの角度で
ずれてＱ１方向となってしまう。

【００１１】このため、前記ピン６２及びピン６０に作
用する両反力Ｆ₁，Ｆ₂'を受けた制御カム６４の反力Ｆ
ｃ'の方向がＦｃｘからＦ₂'側寄りに変化して、該制御
カム６４から制御軸５７の軸心Ｐ２に作用する力の方向
はＱ₂から△ψ分だけずれが発生する。この結果、制御
軸５７の中心Ｐ₂に対するモーメントの腕も△ｔ分だけ
増加し、これによって制御軸５７のトルク変動が発生し
易くなる。

【００１２】特に、機関始動時などにおいて、駆動カム
５２の外周面５２ａとリンクアーム５９の一端部５９ａ
内周面５９ｃとの間に十分な潤滑油が供給されない場
合、また潤滑油の温度が過上昇した場合などには、両者
５２ａ，５９ｃ間の潤滑性能が低下して摩擦係数μがば
らつき易くなるため、直線Ｑ１の傾斜角度が変動し易く
なる。この結果、制御軸５７のトルク特性が図１２の実
線と破線の間で大きくばらつき、もって、制御軸５７を
回転駆動させるモータなどのアクチュエータの応答特性
ばらつきが発生して制御カム６４の回転位置制御が不安
定になる。このため、機関運転状態に応じたバルブリフ
ト制御が不安定となり、機関性能を効果的に発揮し得な
いおそれがある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記先願に係
る可変動弁装置の実情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同期して回転
し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、所定の支軸
に揺動自在に支持されて、機関弁を開閉作動させる揺動
カムと、環状の一端部が駆動カムの外周に摺動自在に嵌
合したリンクアームと、前記駆動軸とほぼ平行に配設さ
れた制御軸に揺動自在に設けられて、一端部が前記リン
クアームの他端部に回転自在に連係し他端部が前記揺動
カムに連係するロッカアームと、前記制御軸の外周に軸
心が偏心状態に固定されて、制御軸の回転位置に応じて
ロッカアームの揺動支点を変化させる制御カムとを備
え、前記ロッカアームの揺動支点の変化に応じて、揺動
カムのカム面の機関弁に対する当接位置を変化させて機
関弁のバルブリフトを可変にする内燃機関の可変動弁装
置において、前記駆動カムの外周面とリンクアームの一
端部内周面との間に転がり軸受部材を介装したことを特
徴としている。

【００１４】したがって、本発明によれば、駆動カムと
リンクアーム一端部との間に介装された転がり軸受部材
によって、前記両者間の摩擦抵抗が大巾に低減し、駆動
カムの常時円滑な回転が得られることは勿論のこと、制
御軸トルク特性のばらつきを大巾に低減でき、もって、
制御軸の安定した回転位置制御が可能になる。

【００１５】請求項２記載の発明は、前記転がり軸受部
材を、ほぼ円環状の保持器と該保持器に保持されて駆動
カムの外周面とリンクアーム一端部の内周面に直接転接
する複数のニードルとから構成したことを特徴としてい
る。

【００１６】本発明によれば、各ニードルローラの内周
側が駆動カムの外周面に直接転接し、各ニードルローラ
の外周側がリンクアームの一端部内周面に直接転接する
ようにして保持したため、アウタレースなどを設ける必
要がなくなる。したがって、リンクアーム一端部の外径
を大きくする必要がない。したがって、リンクアーム一
端部の大型化を防止でき、制御軸との干渉等も回避し易
い。

【００１７】請求項３記載の発明は、前記駆動軸と駆動
カムとを別体に形成し、該駆動カムを駆動軸に固定する
と共に、駆動カムを耐摩耗材で形成したことを特徴とし
ている。

【００１８】この発明によれば、軸部の強度を確保しつ
つ駆動カムを別体の耐摩耗材で形成したことにより、ニ
ードルローラとの転接面である外周面の摩耗の発生も抑
制されて、全体的な耐久性の向上が図れる。

【００１９】請求項４記載の発明は、前記ロッカアーム
の他端部と揺動カムとをリンクロッドによって機械的に
連係したことを特徴としている。

【００２０】この発明によれば、リンクロッドにより機
関高回転時における揺動カムの過度な揺動を機械的に規
制することが可能になり、該揺動カムのロッカアームへ
の衝突が防止でき、その結果、ロッカアームを介して制
御軸に衝撃入力が作用するのを防止でき、したがって、
高回転域での制御軸トルク特性も安定化できる。

【００２１】請求項５記載の発明は、前記駆動カムの外
周面に、前記転がり軸受部材を嵌合保持すると共に、駆
動カムに形成された一側面と共働して転がり軸受部材の
保持器を挾持する保持部材を設けたことを特徴としてい
る。

【００２２】したがって、転がり軸受部材の保持器を保
持部材と駆動カムに形成された一側面とによって挾持し
たため、転がり軸受部材の軸方向の位置決めが容易にな
る。

【００２３】請求項６記載の発生は、前記ロッカアーム
のほぼ中央に有する保持孔と該保持孔内に回転自在に保
持された前記制御カムとの間に第２の転がり軸受部材を
設けたことを特徴としている。

【００２４】第２の転がり軸受部材によって、制御カム
とロッカアームとの間の摩擦抵抗も大巾に低減できるた
め、制御カムがロッカアームから受ける連れ回り交番ト
ルクも大巾に低減し、制御カム及び制御軸の回転位置制
御をさらに安定化させることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の可変動弁装置の実
施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態の可変
動弁装置は、１気筒あたり２つの吸気弁を備えかつ吸気
弁のバルリフト量を機関運転状態に応じて可変にする可
変機構を備えている。

【００２６】すなわち、この可変動弁装置は、図１，図
２に示すようにシリンダヘッド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１２，１
２と、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自在に
支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に連結
ピン４０により固設された偏心回転カムである１つの駆
動カム１５と、駆動軸１３の外周面１３ａに揺動自在に
支持されて、各吸気弁１２，１２の上端部に配設された
バルブリフター１６，１６に摺接して各吸気弁１２，１
２を開作動させる揺動カム１７，１７と、駆動カム１５
と揺動カム１７，１７との間に連係されて、駆動カム１
５の回転力を揺動カム１７，１７の揺動力として伝達す
る伝達機構１８と、該伝達機構１８の作動位置を可変に
する可変機構１９とを備えている。

【００２７】前記駆動軸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
伝達されており、この回転方向は図１中反時計方向に設
定されている。なお、駆動軸１５は、高強度材で形成さ
れている。

【００２８】前記軸受１４は、シリンダヘッド１１の上
端部に設けられて駆動軸１３の上部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３２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。

【００２９】前記駆動カム１５は、耐摩耗材によって一
体に形成され、図３にも示すように、ほぼリング状を呈
し、円環状のカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外
端面に一体に設けられた筒状部１５ｂとからなり、内部
軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共
に、カム本体１５ａの軸心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘ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、駆動軸１３に対し駆動軸挿通孔１５ｃを
介して挿通されて前記連結ピン４０により連結固定され
ていると共に、筒状部１５ｂのカム本体１５ａ側一側面
には、三ケ月形の平面部が形成されている。さらに、こ
の駆動カム１５は、図１に示すように駆動軸１３の回転
に伴って図中反時計方向（矢印方向）へ回転するように
なっている。

【００３０】前記バルブリフター１６，１６は、有蓋円
筒状に形成され、シリンダヘッド１１の保持孔内に摺動
自在に保持されていると共に、揺動カム１７，１７が摺
接する上面１６ａ，１６ａが平坦状に形成されている。

【００３１】前記揺動カム１７，１７は、図１及び図
７，図８に示すようにほぼ雨滴状を呈し、ほぼ円筒状の
基端部２０に駆動軸１３が嵌挿されて回転自在に支持さ
れる支持孔２０ａが貫通形成されていると共に、一方の
一端部のカムノーズ部２１側にピン孔２１ａが貫通形成
されている。また、揺動カム１７の下面には、カム面２
２が形成されており、このカム面２２は、基端部２０側
の基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノーズ部２１
側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ面２２ｂ
からカムノーズ部２１の先端側に有する最大リフトの頂
面２２ｄに連なるリフト面２２ｃとが形成されており、
該基円面２２ａとランプ面２２ｂ，リフト面２２ｃ及び
頂面２２ｄ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１６ａ所定位置に当接するよう
になっている。

【００３２】すなわち、図５に示すバルブリフト特性か
らみると、基円面２２ａの所定角度範囲θ１がベースサ
ークル区間になり、ランプ面２２ｂ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、さらにランプ面２２ｂのランプ区間θ２から頂
面２２ｃまでの所定角度範囲θ３がリフト区間になるよ
うに設定されている。また、この揺動カム１７の基端部
２０一端面と駆動カム１５との間には、円環状の保持部
材４２が設けられている。この保持部材４２は、駆動カ
ム１５の筒状部１５ｂの外径とほぼ同径の外径に形成さ
れ、中央孔４２ａを介して駆動軸１３に嵌装保持されて
いる。

【００３３】前記伝達機構１８は、駆動軸１３の上方に
配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の
一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム
２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１
７とを連係するリンクロッド２５とを備えている。

【００３４】前記ロッカアーム２３は、図１に示すよう
に中央に有する筒状基部が支持孔２３ｃを介して後述す
る制御カム３３に回転自在に支持されている。また、筒
状基部の外端部に突設された一端部２３ａには、ピン２
６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、基部の
内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂには、リンク
ロッド２５の一端部２５ａと連結するピン２７が嵌入す
るピン孔が形成されている。

【００３５】また、前記リンクアーム２４は、比較的大
径な円環状の一端部である基端部２４ａと、該基端部２
４ａの外周面所定位置に突設された他端部である突出端
２４ｂとを備え、基端部２４ａの中央位置には、前記駆
動カム１５のカム本体１５ａの外周面にニードルベアリ
ング４３を介して回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形
成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が
回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。この
ピン２６の軸心２６ａがロッカアーム２３の一端部２３
ａとの枢支点になっている。

【００３６】さらに、前記リンクロッド２５は、図１に
も示すようにロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状
に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアー
ム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２
１の各ピン孔に圧入した各ピン２７，２８の端部が回転
自在に挿通するピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが貫通形成さ
れている。

【００３７】尚、各ピン２６，２７，２８の一端部に
は、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移
動を規制する図外のスナップリングが設けられている。

【００３８】そして、前記駆動カム１５のカム本体１５
ａと該カム本体１５ａの外周面１５ｄに嵌合するリンク
アーム２４の基端部２４ａの内周面２４ｃとの間に、転
がり軸受部材であるニードルベアリング４３が介装され
ている。このニードルベアリング４３は、図６に示すよ
うに円環状の保持器４４と、該保持器４４に回転自在に
保持された複数のニードルローラ４５とから構成されて
いる。図６は、理解し易いように、ニードルベアリング
４３の約半周分のみを記載しているが、実際は円環状に
形成されている。

【００３９】前記保持器４４は、平板円環状を呈し、巾
方向に沿って細長い矩形状の保持孔４４ａが周方向へ等
間隔に複数形成されている。一方、各ニードルローラ４
５は、各保持孔４４ａ内に回転自在に保持され、各内周
縁がカム本体１５ａの外周面１５ｄに転動自在に直接接
触していると共に、各外周縁が基端部２４ａの内周面２
４ｃに転動自在に直接接触している。

【００４０】また、このニードルベアリング４３は、図
４に示すようにその全体がカム本体１５ａの外周面によ
って保持されており、保持器４４の両端縁が駆動カム一
側面４１ａと保持部材４２の一側面４２ａとによって駆
動軸１３方向に挾持されている。ここで、駆動カム１５
も保持部材４２も耐摩耗材で形成されているため、保持
器４４と摺動しても摩耗の発生が抑制される。

【００４１】前記可変機構１９は、駆動軸１３の上方位
置に同じ軸受１４に回転自在に支持された制御軸３２
と、該制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３
の揺動支点となる制御カム３３とを備えている。

【００４２】前記制御軸３２は、図２に示すように駆動
軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、
一端部に設けられた図外の電動アクチュエータ２９によ
って所定回転角度範囲内で回転するようになっている。

【００４３】また、前記制御カム３３は、円筒状を呈
し、図に示すように軸心Ｐ１位置が肉厚部３３ａの分だ
け制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。

【００４４】さらに、前記制御軸３２を回転制御する電
動アクチュエータ２９は、機関の運転状態を検出するコ
ントローラ３０からの制御信号によって駆動するように
なっている。このコントローラ３０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
により検出すると共に、制御軸３２の回転位置を検出す
るポテンショメータ３１からの検出信号により前記電動
アクチュエータ２９に制御信号を出力している。

【００４５】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３０からの制
御信号によって電磁アクチュエータを介して制御軸３２
が時計方向に回転駆動される。このため、制御カム３３
は、軸心Ｐ１が図７に示すように制御軸３２の軸心Ｐ２
から左上方の回動角度位置に保持され、肉厚部３３ａが
駆動軸１３から上方向に離間移動する。このため、ロッ
カアーム２３は、全体が駆動軸１３に対して上方向へ移
動し、このため、各揺動カム１７は、リンクロッド２５
を介してカムノーズ部２１側を強制的に若干引き上げら
れて全体が反時計方向へ回動する。

【００４６】したがって、図７Ａ，Ｂに示すように駆動
カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカア
ーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのリフト量
がリンクロッド２５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７Ａ
に示すように十分小さくなる。

【００４７】よって、かかる低速低負荷域では、図９に
示すようにバルブリフト量が十分に小さくなり、フリク
ションが低減すると共に、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。

【００４８】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
エータにより制御軸３２が反時計方向に回転駆動され
る。したがって、図８Ａ，Ｂに示すように制御軸３２
が、制御カム３３を図７に示す位置から反時計方向へ回
転させ、軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）を下方向へ移動させ
る。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動
軸１３方向（下方向）に移動して他端部２３ｂが揺動カ
ム１７のカムノーズ部２１をリンクロッド２５を介して
下方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。

【００４９】したがって、揺動カム１７のバルブリフタ
ー１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が図８
Ａ，Ｂに示すように右方向位置（リフト部２２ｄ側）に
移動する。このため、図８Ａに示すように駆動カム１５
が回転してロッカアーム２３の一端部２３ａをリンクア
ーム２４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８Ａに示すように大きくな
る。

【００５０】よって、かかる高速高負荷域では、カムリ
フト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図９に
示すように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と共に、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。

【００５１】そして、本実施形態によれば、駆動カム１
５とリンクアーム２４の基端部２４ａとの間にニードル
ベアリング４３を介装したため、カム本体１５ａの外周
面１５ｄと、基部２４ａ内周面２４ｃとの間の摩擦係数
μが充分小さくなる。図１１は、μを変えた時の制御軸
に作用するトルクを、横軸駆動軸角度として計算したも
のであって、ニードルベアリングを用いない場合は、摩
擦係数μのばらつきが大きくなり、μοの実線，μ最大
の破線の範囲で大きくばらつく。ニードルベアリングを
用いれば摩擦係数μが十分小さくなるため、実線と一点
鎖線の範囲でしかばらつかない。このため、駆動カム１
５の常時円滑な回転が得られることは勿論のこと、制御
軸のトルク特性のばらつきの発生が防止される。

【００５２】すなわち、例えば図１に示すように吸気弁
１２，１２の前記最大リフト域の開作動時において、バ
ルブスプリングのばね力はバルブリフター１６を介して
揺動カム１７にＦｓとして作用し、それにより反時計方
向のモーメントＭ₁が加わる。このＭ₁によりリンクロッ
ド２５にはリンクロッド２５両端部２５ａ，２５ｂの両
ピン２７，２８の軸心２７ａ，２８ａを結ぶ方向の反力
Ｆ₁がピン２８を介して作用して、ロッカアーム２３の
一端部２３ａにはこのＦ₁がピン２７を介して作用す
る。したがって、ロッカアーム２３は、このＦ₁により
ロッカアーム２３の揺動支点中心に反時計回りのモーメ
ントを受けるが、ロッカアーム２３の他端部２３ｂには
Ｆ₂がピン２６を介して作用し、このモーメントと均り
合うことになる。

【００５３】次に、このＦ₂の方向について考察する
と、このＦ₂は、前述のようにニードルベアリング４３
による摩擦係数μの大巾な低減により、図１に示すよう
に駆動カム１５の中心Ｙ及びリンクアーム２４の突出端
２４ｂとロッカアーム２３とを連係するピン２６の軸心
２６ａ（枢支点）を通る直線Ｑにほぼ沿った方向に作用
する。また、リンクアーム押圧点Ｐもほぼこの直線上に
位置する。この結果、前記力Ｆ₁と押圧力Ｆ₂とを受けて
制御カム３３軸心Ｐ１に作用する反力Ｆｃの方向（矢
印）が変動することなくほぼ一定になり、反力Ｆｃの制
御軸中心Ｐ₂に対するモーメントの腕ｔが常にほぼ一定
となる。このため、制御軸３２のトルク特性が、図１１
の実線μ＝０と一点鎖線（μ：転がり軸受の最大値例え
ば０.０１）の間でばらつくだけである。なお、図１で
は駆動軸１３軸心Ｘと駆動カム中心Ｙを結ぶ直線が前記
直線Ｑと一致する最大リフトの瞬間における図で説明し
たが、別の駆動軸位相でも効果は同様である。

【００５４】この制御軸３２のトルクが安定化する結
果、電動アクチュエータ２９による制御軸３２の回転位
置制御の安定化が図れ、例えばかかる最大リフト域から
最小リフト域までのリフト制御の安定化が図れる。した
がって、機関運転状態に応じて可変機構１９の円滑かつ
安定した作動によるバルブリフト制御が得られ、機関性
能を十分に発揮させることが可能になる。

【００５５】また、ニードルベアリング４３は、各ニー
ドルローラ４５が保持器４４のみによって保持されて、
内外周縁が駆動カムのカム本体１５ａの外周面１５ｄと
リンクアーム２４の基端部２４ａの内周面２４ｃに直接
転接するようになっているため、アウタレース等の別異
の部材が不要になり、この結果、部品点数の増加が抑制
できると共に、リンクアーム基端部２４ａの外径を大き
くする必要がなく、リンクアーム２４と制御軸３２等と
の干渉を防止しつつ装置全体のコンパクト化が図れる。

【００５６】しかも、ニードルベアリング４３は、駆動
カム１５などへの組み付け時に、保持器４４が駆動カム
の一側面４１ａと保持部材４２の一側面４２ａとに挾持
されるため、軸方向の位置決めが容易になる。

【００５７】図１０は本発明の第２の実施形態を示し、
第１の実施形態の構成を前提として、ロッカアーム２３
の支持孔２３ｃの内周面と制御カム３３の外周面との間
に、別異の転がり軸受部材である第２のニードルベアリ
ング４６が介装されている。この第２のニードルベアリ
ング４６は、基本構造は前述した第１のニードルベアリ
ング４３と同様に保持器４７とニードルローラ４８とか
ら構成されているが、軸方向（スラスト方向）の自由移
動は図外の規制部材によって規制されている。

【００５８】したがって、この実施形態によれば、ロッ
カアーム２３の筒状基部と制御カム３３との間の摩擦抵
抗も大巾に低減できるため、制御カム３３とロッカアー
ム２３との相対回動が常時円滑になることは勿論のこ
と、制御カム３３の外周がロッカアーム２３から受ける
連れ回り交番トルクも大巾に低減できる。したがって、
制御軸３２のトルク変動の発生をさらに防止することが
可能になり、制御軸３２の回転位置制御の安定化がさら
に助長される。

【００５９】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、例えば揺動カム１７が揺動する
所定の支軸を、駆動軸とは別のものとしてもよいが、本
実施形態のように、駆動軸が兼ねる様に構成すれば、部
品点数が減り、コンパクトにできることはいうまでもな
い。

【００６０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、転がり軸受部材によって駆動カム
とリンクアーム一端部内周面との摩擦抵抗が大巾に低減
するため、駆動カムの常時円滑な回転が得られることは
勿論のこと、制御軸トルク特性のばらつきを大巾に低減
でき、もって、該制御軸の安定した回転位置制御が可能
になる。このため、バルブリフト制御の安定化が図れ、
運転状態に応じた機関性能を十分に発揮させることがで
きる。

【００６１】請求項２記載の発明によれば、保持器によ
って保持されたニードルローラの内外周縁を駆動カムの
外周面とリンクアーム一端部内周面とに直接転接させる
ようにしたため、アウタレースなどが不要になり、部品
点数の増加の抑制とリンクアーム一端部の内径を大きく
する必要がなく、制御軸との干渉等を回避しつつコンパ
クト化が図れる。

【００６２】請求項３記載の発明によれば、駆動カムの
外周面の摩耗の発生も防止されて、耐久性の向上が図れ
る。

【００６３】請求項４記載の発明によれば、リンクロッ
ドにより、機関高回転時における揺動カムの過度な揺動
を機械的に抑制することができ、揺動カムのロッカアー
ムへの衝突などが防止でき、高回転域での制御軸のトル
ク特性も安定化できる。

【００６４】請求項５記載の発明によれば、保持器の両
端縁を駆動カムに形成された一側面と保持部材の一側面
とによって挾持したため、転がり軸受部材の軸方向の位
置決めが容易になる。

【００６５】請求項６記載の発明によれば、第２の転が
り軸受部材によって制御カムとロッカアームとの間の摩
擦抵抗も大巾に低減できるため、制御カムの外周がロッ
カアームから受ける連れ回り交番トルクも大巾に低減
し、制御カム及び制御軸の回転位置制御をさらに安定化
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施態様を示す図２のＡ矢視
図。

【図２】本実施態様の要部斜視図。

【図３】本実施形態に供される駆動カムの斜視図。

【図４】本実施形態の部分断面図。

【図５】同揺動カムのカム面のプロフィール特性図。

【図６】本実施形態に供されるニードルベアリングを示
す部分斜視図。

【図７】Ａは最小リフト時の開弁状態を示す作用説明
図。Ｂは最小リフト時の閉弁状態を示す作用説明図。

【図８】Ａは最大リフト時の開弁状態を示す作用説明
図。Ｂは最大リフト時の閉弁状態を示す作用説明図。

【図９】本実施形態のバルブリフト特性図。

【図１０】本実施形態の第２の実施形態を示す断面図。

【図１１】第１実施形態と先願に係る可変動弁装置の駆
動カムとリンクアームとの間の摩擦抵抗を比較して示す
特性図。

【図１２】従来の可変動弁装置を示す断面図。

【符号の説明】

１２…吸気弁１３…駆動軸１５…駆動カム１５ａ…カム本体１５ｄ…外周面１７…揺動カム２２…カム面２３…ロッカアーム２４…リンクアーム２４ａ…基部２４ｃ…内周面２５…リンクロッド２６…ピン３２…制御軸３３…制御カム４３…ニードルベアリング４６…第２ニードルベアリング

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関のクランク軸に同期して回転し、外
周に駆動カムが設けられた駆動軸と、所定の支軸に揺動
自在に支持されて、機関弁を開閉作動させる揺動カム
と、環状の一端部が駆動カムの外周に摺動自在に嵌合し
たリンクアームと、前記駆動軸とほぼ平行に配設された
制御軸に揺動自在に設けられて、一端部が前記リンクア
ームの他端部に回転自在に連係し他端部が前記揺動カム
に連係するロッカアームと、前記制御軸の外周に軸心が
偏心状態に固定されて、制御軸の回転位置に応じてロッ
カアームの揺動支点を変化させる制御カムとを備え、前
記ロッカアームの揺動支点の変化に応じて、揺動カムの
カム面の機関弁に対する当接位置を変化させて機関弁の
バルブリフトを可変にする内燃機関の可変動弁装置にお
いて、前記駆動カムの外周面とリンクアームの一端部内周面と
の間に転がり軸受部材を介装したことを特徴とする内燃
機関の可変動弁装置。
【請求項２】前記転がり軸受部材を、ほぼ円環状の保
持器と該保持器に保持されて駆動カムの外周面とリンク
アーム一端部の内周面に直接転接する複数のニードルと
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。
【請求項３】前記駆動軸と駆動カムとを別体に形成
し、該駆動カムを駆動軸に固定すると共に、駆動カムを
耐摩耗材で形成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。
【請求項４】前記ロッカアームの他端部と揺動カムと
をリンクロッドによって機械的に連係したことを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動
弁装置。
【請求項５】前記駆動カムの外周面に、前記転がり軸
受部材を嵌合保持すると共に、駆動カムに形成された一
側面と共働して転がり軸受部材の保持器を駆動軸方向に
挾持する保持部材を設けたことを特徴とする請求項２〜
４のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】前記ロッカアームのほぼ中央に有する保
持孔と該保持孔内に回転自在に保持された前記制御カム
との間に第２の転がり軸受部材を設けたことを特徴とす
る請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁
装置。