JPH11107726A

JPH11107726A - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JPH11107726A
Application number: JP22391398A
Authority: JP
Inventors: Seinosuke Hara; 誠之助原; Tsutomu Hibi; 勉日比; Yoshihiko Yamada; 吉彦山田; Tsuneyasu Nohara; 常靖野原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 1999-04-20
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: JP3982917B2

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
しつつ装置の省設置スペース化による機関への搭載性の
向上を図ると共に、部品点数の削減を図る。【解決手段】排気側カムシャフト１５に両排気弁１３
を開作動させる駆動カム１８を有する一方、吸気側カム
シャフト１４に両吸気弁１２を開作動させる揺動カム２
２が設けられている。また、排気側カムシャフトには、
偏心カム１９が一体に設けられていると共に、排気側カ
ム軸受２０には、制御軸２５に制御カム２６を介してロ
ッカアーム２７が揺動自在に支持されている。また、偏
心カムとロッカアーム一端部並びに揺動カムとロッカア
ーム他端部とは、リンクアーム２８とリンク部材２９に
よって回動自在に連係されて、制御カムの回動位置に応
じて揺動カムのバルブリフター１６，１６に対する当接
位置を変化させて吸気弁のバルブリフト特性を変化させ
るようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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・排気バルブ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
−１３７３０５号公報等に記載されているものが知られ
ている。

【０００３】図１９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に配置
されている。このため、特に揺動カム８を設置する大き
な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、重量の増加が余儀な
くされている。

【０００８】しかも、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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の可
変動弁装置の課題に鑑みて案出されたもので、請求項１
記載の発明は、一方が機関のクランク軸によって回転駆
動され、他方が非回転状態になっている吸気側カムシャ
フト及び排気側カムシャフトと、回転駆動される一方の
カムシャフトの外周に設けられて、吸気側あるいは排気
側の一方側の機関弁を開作動させる駆動カムと、前記各
カムシャフトに並設された制御軸に制御カムを介して揺
動自在に軸支されたロッカアームと、一方のカムシャフ
トに駆動カムとともに設けられて、前記ロッカアームの
一端部に連係した偏心カムと、前記他方のカムシャフト
に揺動自在に設けられて、ロッカアームの他端部に連係
して他方側の機関弁を開作動させる揺動カムと、前記制
御軸を所定角度範囲で回転させる駆動機構とを備えたこ
とを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の発明は、前記偏心カムとロ
ッカアームの一端部とをリンクアームを介して連係する
一方、前記ロッカアームの他端部と揺動カムとをリンク
部材を介して連係したことを特徴としている。

【００１１】請求項３記載の発明は、前記リンクアーム
の円環状一端部を、該一端部に形成された嵌合孔を介し
て前記偏心カムの外周面に回動自在に連結したことを特
徴としている。

【００１２】請求項４記載の発明は、前記一方のカムシ
ャフトを排気側カムシャフトに設定すると共に、他方の
カムシャフトを吸気側カムシャフトに設定し、前記排気
側カムシャフトのカム軸受の上端部に前記制御軸を軸受
したことを特徴としている。

【００１３】請求項５記載の発明は、前記一方のカムシ
ャフトを排気側カムシャフトに設定すると共に、他方の
カムシャフトを吸気側カムシャフトに設定し、該吸気側
カムシャフトのカム軸受の上端部に前記制御軸を軸受し
たことを特徴としている。

【００１４】請求項６記載の発明は、前記偏心カムを、
一方のカムシャフトをほぼクランク状に折曲して該カム
シャフトと一体に形成すると共に、前記リンクアームの
一端部を半割状に形成して、前記偏心カムに着脱自在に
嵌合連結したことを特徴としている。

【００１５】請求項７記載の発明は、前記リンクアーム
の一端部を円環状一体に形成すると共に、該一端部の内
径を、前記駆動カムのベースサークル側の一端縁からカ
ムノーズ側の他端縁までの長径よりも大きく設定したこ
とを特徴としている。

【００１６】請求項８記載の発明は、前記偏心カムと揺
動カムとを互いにカムシャフト軸方向へオフセット配置
したことを特徴としている。

【００１７】請求項９記載の発明は、前記偏心カムを、
複数の隣接する気筒間に配置したことを特徴としてい
る。

【００１８】請求項１０記載の発明は、前記各１つの気
筒に少なくとも２つの機関弁を有し、該２つの機関弁の
うち一方の機関弁側の揺動カムのプロフィールと他方の
機関弁側の揺動カムのプロフィールを互いに異ならせた
ことを特徴としている。

【００１９】本発明によれば、駆動カムを例えば一方の
カムシャフトである排気側カムシャフトに設けて排気弁
の開作動用に供する一方、揺動カムを他方のカムシャフ
トである吸気側カムシャフトに設けて吸気弁の開作動用
に供し、さらに、ロッカアームを揺動させる偏心カムを
駆動カムとともに排気側カムシャフトに設けることによ
って偏心カムを回転駆動させるための独自のカムシャフ
トが不要となり、部品点数の増加の抑制と機関巾方向の
省スペース化が図れ、装置の機関への搭載性が向上す
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明の可変動弁
装置の第１の実施形態を示しており、この可変動弁装置
は、図５に示すような所定のバンク角を有するＶ型内燃
機関１１に適用したものである。具体的に説明すれば、
可変動弁装置は、シリンダブロック１１ａ上部に設けら
れた一対のシリンダヘッド１１ｂ，１１ｂに装着され
て、このシリンダヘッド１１ｂ，１１ｂの上部に設けら
れたロッカカバー１１ｃ，１１ｃに被われている。すな
わち、図１及び図３に示すように、各シリンダヘッド１
１ｂ，１１ｂの両側部に図外のバルブガイドを介して摺
動自在に設けられた夫々一対の吸気弁１２，１２と排気
弁１３，１３と、シリンダヘッド１１ｂ，１１ｂの上部
両側に機関前後方向に沿って並設された各１本の吸気側
カムシャフト１４及び排気側カムシャフト１５とを備え
ている。

【００２１】前記吸気弁１２，１２と排気弁１３，１３
は、図外の傘部と一体のバルブステムの上端部に有蓋円
筒状の直動型バルブリフター１６，１６、１７，１７が
設けられており、このバルブリフター１６，１６，１
７，１７はシリンダヘッド１１ｂ，１１ｂの円柱状の保
持孔１１ｄ，１１ｄ内に摺動自在に設けられている。

【００２２】前記排気側カムシャフト１５は、各排気弁
１３，１３に対応する位置に該排気弁１３，１３を開作
動させる駆動カム１８，１８を一体に有していると共
に、該駆動カム１８側部の隣接する気筒間の位置に偏心
カム１９が設けられている。また、排気側カムシャフト
１５は、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや
タイミングチェーン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と共に、シリンダヘッド１１ｂの上
端部に設けられた排気側カム軸受２０に回転自在に軸支
されている。前記各駆動カム１８，１８は、一般的な雨
滴状に形成されて、夫々同一のカムプロフィールに形成
されている。

【００２３】前記偏心カム１９は、排気側カムシャフト
１５をクランク状に折曲して形成されて、排気側カムシ
ャフト１５と一体になっており、隣接する気筒間の位置
でかつ前記排気側バルブリフター１７から軸方向へ離間
した位置に配置されている。また、偏心カム１９の軸心
Ｘ１は、図１に示すように排気側カムシャフト１５の軸
心Ｘからε分だけオフセットしている。

【００２４】また、前記排気側カム軸受２０は、シリン
ダヘッド１１ｂ上面に有する円弧状支持面と共働して排
気側カムシャフト１５を軸支するメインブラケット２０
ａと、該メインブラケット２０ａの上端部に設けられ
て、該メインブラケット２０ａ上面の円弧状支持面と共
働して後述する制御軸２５を回転自在に支持するサブブ
ラケット２０ｂと、該両ブラケット２０ａ，２０ｂを共
締め固定する一対のボルト２０ｃ，２０ｃとから構成さ
れている。

【００２５】前記吸気側カムシャフト１４は、内部中空
状に形成され、両端部１４ａがボルト２１によってシリ
ンダヘッド１１ｂ上に固定されて非回転状態になってい
ると共に、各吸気弁１２，１２に対応する位置にそれぞ
れ吸気弁１２，１２を開作動させる各一対の揺動カム２
２，２２が揺動自在に支持されている。

【００２６】前記一対の揺動カム２２，２２は、図１〜
図３に示すように筒状の基端部２２ａを介して一体に連
結されていると共に、夫々がほぼ横Ｕ字形状を呈してい
る。また、前記基端部２２ａの内部には、吸気側カムシ
ャフト１８，１８が回転自在に挿通する支持孔２２ｂが
貫通形成されていると共に、該基端部２２ａの外周面の
両側フランジ部２２ｃ，２２ｃ間がシリンダヘッド１１
ｂ上面の円弧面とカムブラケット２３の内面とによって
回転自在に軸受されている。また、前記基端部２２ａか
ら斜め上方向に延びる上端部２２ｄには、ピン孔２２ｅ
が貫通形成されている。

【００２７】さらに、両揺動カム２２の下面には、図１
に示すように基端部２２ａ側の基円面２４ａを該基円面
２４ａから先端部２４ｃの端縁側に円弧状に延びるカム
面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面
２４とが両揺動カム２２とも同一のプロフィールに形成
されていると共に、揺動カム２２の揺動位置に応じて各
バルブリフター１６，１６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４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２４ａの所定角
度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂ
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２４ｂのラン
プ区間θ２から先端部（カムノーズ部）２４ｃ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。

【００２８】また、前記排気側カム軸受２０の上部に軸
受けされた制御軸２５には、制御カム２６を介してロッ
カアーム２７が揺動自在に支持されており、このロッカ
アーム２７の一端部２７ａがリンクアーム２８を介して
前記偏心カム１９に連係していると共に、他端部２７ｂ
がリンク部材２９を介して前記一方の揺動カム２２に連
係している。

【００２９】前記制御カム２６は、円環状を呈し、制御
軸２５の外周に配置されていると共に、図１に示すよう
に軸心Ｐ１が制御軸２５の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚し
ている。

【００３０】前記ロッカアーム２７は、図１に示すよう
に機関巾方向へ沿ってほぼく字形状に折曲形成され、そ
の長さは排気側カム軸受２０の巾長さ程度の比較的短く
設定されていると共に、中央の基部に有するカム孔２７
ｃを介して制御カム２６に揺動自在に支持されている。
ロッカアーム２７の一端部２７ａには、前記リンクアー
ム２８と連結するピン３０の先端部が回転自在に挿通支
持されるピン挿通孔２７ｄが貫通形成されている一方、
他端部２７ｂには、リンク部材２９と連結するピン３１
が圧入されるピン孔２７ｅが貫通形成されている。

【００３１】前記リンクアーム２８は、比較的大径な円
環状の基部２８ａと、該基部２８ａの外周面所定位置か
ら突出した突出端２８ｂとを備えている。前記基部２８
ａは、半割状に形成されて、分割された半円形状のブラ
ケット２８ｃの両側部が基端部２８ａの一方側分割端部
にボルト３６，３６により固定されていると共に、対向
する内面に偏心カム１９の外周面に外側から回転自在に
嵌合する夫々半円形の嵌合溝２８ｄ，２８ｅが形成され
ている。一方、突出端２８ｂには、前記ピン３０の基端
部が圧入固定されるピン孔２８ｆが貫通形成されてい
る。

【００３２】さらに、前記リンク部材２９は、図１にも
示すように機関巾方向へ沿った所定長さの直線状に形成
され、円形状の両端部２９ａ，２９ｂにはロッカアーム
２７の他端部２７ｂに圧入したピン３１の先端部が回転
自在に挿通するピン挿通孔２９ｃと、前記揺動カム上端
部２２ｄのピン孔２２ｅに圧入したピン３２の先端部が
回転自在に挿通するピン挿通孔２９ｄが夫々貫通形成さ
れている。

【００３３】尚、各ピン３０，３１，３２の先端部に
は、各ピン挿通孔２７ｄ，２９ｃ，２９ｄからの抜け出
しを防止するスナップリング３３，３４，３５が嵌着さ
れている。また、シリンダヘッド１１ｂ，１１ｂの巾方
向の中央位置には、プラグポスト３７が設けられてい
る。

【００３４】前記制御軸２５は、一端部に設けられた図
外の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。

【００３５】以下、本実施形態の作用を説明すれば、各
排気弁１３は、機関運転状態の変化に拘わらず、各駆動
カム１８のカムプロフィールによって図８に示すような
同一かつ固定的なバルブリフト特性（破線）を示す一
方、各吸気弁１２は機関運転状態の変化に応じてバルブ
リフト特性が変化する。すなわち、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２６は、軸心Ｐ１が図６Ａ，Ｂに示すように制御軸
２５の軸心Ｐ２から左上方の回動位置に保持され、厚肉
部２６ａが排気側カムシャフト１５から上方向に離間移
動する。このため、ロッカアーム２７は、全体が排気側
カムシャフト１５に対して上方向へ移動し、これによっ
て各揺動カム２２の上端部２２ｄがリンク部材２９を介
して強制的に若干引き上げられて全体が図中左方向へ回
動して、バルブリフター１６，１６の上面に対する下面
の当接位置が基円部２４ａの端縁側寄りになる。

【００３６】したがって、図６Ａ，Ｂに示すように排気
側カムシャフト１５の回転に伴い偏心カム１９が回転し
てリンクアーム２８を介してロッカアーム２７の一端部
２７ａを押し上げると、そのリフト量がリンク部材２９
を介して揺動カム２２及び各バルブリフター１６に伝達
されるが、そのリフト量Ｌ１は図６Ｂに示すように比較
的小さくなる。

【００３７】よって、かかる低速低負荷域では、図８の
一点鎖線で示すように各吸気弁１２，１２のバルブリフ
ト量が小さくなると共に、開時期が遅くなり、各排気弁
１３，１３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。

【００３８】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１
及び図７に示すように制御軸２５が、制御カム２６を図
６に示す位置から時計方向に回転させ、軸心Ｐ１（厚肉
部２６ａ）を下方向へ移動させる。このため、ロッカア
ーム２７は、今度は全体が排気側カムシャフト１５方向
（下方向）に移動して他端部２７ｂが揺動カム２２の上
端部２２ｄをリンク部材２９を介して下方へ押圧して該
揺動カム２２全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。

【００３９】したがって、揺動カム２２のバルブリフタ
ー１６，１６上面に対する下面当接位置が図１，図７に
示すように図中右側位置に移動する。このため、偏心カ
ム２６が回転してロッカアーム２７の一端部２７ａをリ
ンクアーム２８を介して押し上げると、バルブリフター
１６，１６に対するそのリフト量Ｌ２は図１に示すよう
に大きくなる。

【００４０】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８に
実線で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。

【００４１】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、排気側カムシャフト１５に、偏心カム１９を
一体に設け、つまり偏心カム１９の回転駆動を従来のよ
うな独自のカムシャフトではなく既存の排気側カムシャ
フト１５によって行うため、機関巾方向の省スペース化
が可能となると共に、部品点数の増加を抑制できる。こ
の結果、製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる
と共に、装置の機関への搭載性が向上する。

【００４２】また、偏心カム１９を、揺動カム２２に対
して軸方向へ偏倚させた位置に配置したため、偏心カム
１９やロッカアーム２７及びリンクアーム２８などを隣
接する気筒間のデッドスペースに配置することができ、
該デッドスペースの有効利用が図れる。しかも、偏心カ
ム１９を、図２に示すように隣接する気筒間の各バルブ
リフター１７と１７との間に配置したため、各バルブリ
フター１７に駆動カム１８やリンクアーム２８等が干渉
しないので、該偏心カム１９の偏心量εを大きく設定す
ることができる。

【００４３】また、偏心カム１９とロッカアーム２７並
びにロッカアーム２７と揺動カム２２とをリンクアーム
２８とリンク部材２９によって連係したことにより、全
体がいわゆる６リンク式となるため、ロッカアーム２７
のロッカ比を大きく取ることが可能になり、これによっ
て偏心カム１９の排気側カムシャフト１５に対するオフ
セット量を大きく設定しなくても、つまり偏心カム１９
の外径を大きく設定しなくても、偏心量を大きくするこ
とができ、揺動カム２２の大きな揺動角が得られる。こ
の結果、大きなバルブリフト特性が得られると共に装置
全体のコンパクト化が図れる。

【００４４】また、偏心カム１９を排気側カムシャフト
１５と一体化したため、別体とした場合における最小肉
厚部を考慮する必要がないので、偏心カム１９の外径を
大きくしなくても偏心量を大きくすることが可能にな
る。したがって、この点でも揺動カム２２の大きな揺動
角が得られる。

【００４５】このように、揺動カム２２の大きな揺動角
が得られることにより、揺動カム２２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１６と揺動カム２２の衝突速度を緩和でき、
この結果、駆動騒音の発生を抑制することが可能にな
る。

【００４６】さらに、揺動カム２２は、ロッカアーム２
７によりリンク部材２９を介して強制的に左右に揺動さ
せられるため、従来のようなリターンスプリングが不要
になり、これによってスプリング反力によるフリクショ
ンの発生を防止できる。

【００４７】さらにＶバンク内燃機関１１の外側である
排気側に偏心カム２６やロッカアーム２７及び制御軸２
５等を配置したため、内側の吸気側バルブトレインの高
さを低くできるため、図５に示すように各ロッカカバー
１１ｃ，１１ｃの全体の高さを可及的に低く形成するこ
とが可能になる。

【００４８】さらに、制御軸２５を、排気側カム軸受２
０に排気側カムシャフト１５と一緒に軸支するようにし
たため、この点でも部品点数の増加の抑制と装置のコン
パクト化が図れる。しかも、カム軸受２０の共用化によ
り、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１１ｂの形状変更を要さ
ない。

【００４９】図９〜図１３は本発明の第２の実施形態を
示し、Ｖ型内燃機関に代えて、図１４に示すような車両
ＣのエンジンルームＲ内に車体巾方向に横置きされた直
列型内燃機関４１に適用したものであって、制御軸２５
を第１の実施形態とは逆に吸気側カムシャフト１４のカ
ム軸受２３の上端部に軸受したのもである。

【００５０】すなわち、排気側カムシャフト１５は、シ
リンダヘッド４１ｂの上端部にボルト２０ｄ，２０ｄに
よって固定された低位な排気側カム軸受２０に回転自在
に軸支されていると共に、各排気弁１３，１３を開閉作
動させる駆動カム１８，１８が一体に設けられている。
また、該駆動カム１８側部の隣接する気筒間の位置に、
軸心Ｘ１が排気側カムシャフト１５の軸心Ｘからε分だ
けオフセットした偏心カム１９が固定されている。この
偏心カム１９は、その外径ｄ１が図１１にも示すように
前記駆動カム１８，１８のベースサークル側の一端縁か
らカムノーズ部側の他端縁までの長径ｄ２よりも大きく
設定されている。

【００５１】前記吸気側カムシャフト１４は、第１の実
施形態では排気側カムシャフト１５を軸支していたもの
と同様な構造で、吸気側カム軸受２３によってシリンダ
ヘッド４１ｂ上に非回転状態に軸支されていると共に、
吸気弁１２，１２を開閉作動させる一対の揺動カム２
２，２２が揺動自在に支持されている。

【００５２】前記揺動カム２２，２２は、ほぼ雨滴状を
呈し、不使用な上端部が軽量化を考慮して水平方向から
切欠形成されている。

【００５３】前記吸気側カム軸受２３は、メインブラケ
ット２３ａ上にサブブラケット２３ｂと共働して制御軸
２５を回転自在に支持しており、この両ブラケット２３
ａ，２３ｂは一対のボルト２３ｃ，２３ｃによってシリ
ンダヘッド４１ｂに共締め固定されている。

【００５４】また、制御軸２５には、制御カム２６を介
してロッカアーム２７が揺動自在に支持されており、こ
のロッカアーム２７の一端部２７ａがリンクアーム２８
を介して偏心カム１９に連係していると共に、他端部２
７ｂがリンク部材２９を介して前記一方の揺動カム２２
に連係している。

【００５５】前記ロッカアーム２７は、第１の実施形態
のものとほぼ同一の形状に形成されているが、リンクア
ーム２８は、一端部の基部２８ａが２分割されることな
く、円環状一体に形成されている。また、この基部２８
ａは、内径ｄ１が偏心カム１９の外径ｄ１とほぼ等しく
形成されて両者の内外周面が回転摺動自在に嵌合してい
ると共に、駆動カム１８，１８の長径ｄ２よりも大きく
設定されている。また、突出端２８ｂは、機関巾方向へ
延設されて、先端部２８ｃがピン３０を介してロッカア
ーム２７の一端部２７ａに回転自在に連結されている。

【００５６】前記リンク部材２９は、第１の実施形態の
ものよりも十分に短尺化され、かつ機関上下方向に沿っ
て配置されていると共に、直線状ではなく、ほぼく字形
状に折曲形成されている。また、両端部２９ａ，２９ｂ
がピン３１，３２を介してロッカアーム２７の他端部２
７ｂ及び揺動カム２２のカムノーズ部２２ｅに回転自在
に連結されている。

【００５７】その後、制御軸２５の配置や回転制御など
の構成は第１の実施形態のものと同様である。

【００５８】また、この第２の実施形態に係る装置の動
作については、基本的に第１の実施形態と同じであり、
機関低速低負荷時には、図１２及び図１３の各破線で示
すように、一方向へ回転制御された制御軸２５によって
制御カム２６の回動位置が図示のように右上方位置に保
持されて厚肉部２６ａが上方向に移動する。これによっ
て、各揺動カム２２のカムノーズ部２２ｅが強制的に引
き上げられて、バルブリフター１６，１６の上面に対す
る下面の当接位置が基円部２４ａの端縁側寄りになる。

【００５９】したがって、各吸気弁１２のリフト量は比
較的小さくなり、この小リフト領域で揺動カム２２を介
して吸気弁１２，１２の開閉作動が行われる。

【００６０】一方、高速高負荷域に移行した場合は、図
１２及び図１３の各実線で示すように、他方向へ回転制
御された制御軸２５によって制御カム２６の回動位置が
図示のように厚肉部２６ａを下方向に移動するように制
御される。これによって、各揺動カム２２のカムノーズ
部２２ｅが押し下げられて、バルブリフター１６，１６
の上面に対する下面の当接位置がカムノーズ部２２ｅ側
に移動する。

【００６１】したがって、各吸気弁１２，１２のリフト
量Ｌ２は図１３に示すように大きくなり、この大きなリ
フト領域で揺動カム２２，２２を介して吸気弁１２，１
２の開閉作動が行われる。

【００６２】依って、本実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な作用効果が得られることは勿論のこと、特
に、ロッカアーム２７等を吸気弁１２側に配置したた
め、排気弁１３側の高さを十分に低くすることができ
る。つまり、図１４に示すように、シリンダヘッド４１
ｂの上端部に固定されるロッカカバー４２の排気側を低
くすることができる。このため、エンジンルームＲへ横
置タイプでかつ排気側が車両Ｃのフロント側に存する直
列型内燃機関でもエンジンフード４３と干渉することな
く、搭載することが可能になる。

【００６３】また、リンクアーム２８の基部２８ａの内
径ｄ１を駆動カム１８の長径ｄ２よりも大径化したこと
により、図１１に示すように装置の組立て時において、
該基部２８ａを偏心カム１９に嵌合する際に、各駆動カ
ム１８，１８に対して基部２８ａの内部を自由に通過さ
せることができる。したがって、該リンクアーム２８を
排気側カムシャフト１５の軸端から順次組み付けること
が可能になる。このため、第１の実施形態のように基部
２８ａを２分割形成する必要がなくなり、部品点数の削
減により製造作業能率と組立作業能率の向上が図れると
共に、コストの低廉化が図れる図１５〜図１７は、本発明の第３の実施形態を示し、こ
の実施形態では、偏心カム１９の大径化に伴い、該偏心
カム１９の中心Ｘ１と排気側カムシャフト１５の軸心Ｘ
までのオフセット量εの大小によって制御カム２６の軸
心Ｐ１からロッカアーム一端部２７ａ側のピン３０の軸
心３０ａまでの長さＬ３、及びロッカアーム他端部２７
ｂ側のピン３１軸心３１ａまでの長さＬ４の比率割合の
相違によるリンクアーム２８の軸方向の入力荷重の変化
に着目して、ロッカアーム２７の他端部２７ｂの長さを
一端部２７ａよりも短く設定することにより長さＬ３よ
りも長さＬ４を小さく設定したのである。

【００６４】すなわち、図１８に示すようにリンクアー
ム２８入力荷重解析結果に基づいて説明すれば、長さε
が小さい場合と大きい場合の比率を３：５とすると、長
さεが小さい（比率３）場合は、長さＬ３とＬ４の比率
割合は４：５となる。これに対し、長さεが大きい場合
（比率５）の場合は、長さＬ３とＬ４の比率割合を５：
３と、Ｌ４を十分に小さくすることができる。そして、
長さＬ３よりも長さＬ４を小さくすることができること
により、図１７に示すように揺動カム２２，２２からリ
ンク部材２８及びロッカアーム２７からリンクアーム２
８を経て偏心カム１９に入力される荷重Ｆが大巾に小さ
くなっている。これは、長さＬ３よりも長さＬ４の短尺
化により、リンク部材２９からロッカアーム２７への回
転モーメントが十分に小さくなるからである。

【００６５】したがって、リンクアーム２８から偏心カ
ム１９への入力荷重や排気側カムシャフト１５周辺への
入力荷重及び入力トルクなどの全てが低減されることに
なる。この結果、ロッカアーム２７や偏心カム１９の機
械的剛性を高くする必要がなくなり、薄肉化が可能にな
るため、装置の軽量化や材料コストの低減化が図れる。

【００６６】また、ロッカアーム２７や偏心カム１９な
どへの入力荷重の低下により装置全体の耐久性が向上す
る。

【００６７】また、本実施形態における装置の動作につ
いては、図１６，図１７に記載したように、第２の実施
形態と同様であるから具体的な説明は省略する。

【００６８】尚、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、例えば各揺動カム２２，２２のプ
ロフィールを異ならせて、２つの吸気弁１６，１６にリ
フト差を与えることも可能である。これによって１つの
気筒内での吸気スワール効果が大きくなり、燃焼性が良
好になる効果が得られる。また、一方側のカムシャフト
を吸気側カムシャフトに設定すると共に、他方側のカム
シャフトを排気側カムシャフトに設定することも可能で
ある。

【００６９】

【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、既存の吸気側あるいは排気側の
カムシャフトに、駆動カムとともに偏心カムを設けたた
め、偏心カム独自のカムシャフトが不要になる。この結
果、機関巾方向の省スペース化が可能になると共に、部
品点数の増加が抑制され、製造作業能率の向上とコスト
の低廉化が図れると共に、装置の機関への搭載性が良好
となる。

【００７０】また、請求項２記載の発明によれば、装置
全体が６リンク方式となるため、ロッカアームのロッカ
比を大きく取ることが可能になり、これによって偏心カ
ムの外径を大きくしなくても揺動カムの大きな揺動角を
得ることができる。この結果、大きなバルブリフト特性
が得られると共に、装置全体のコンパクト化が図れる。

【００７１】請求項３記載の発明によれば、偏心カムの
外周面にリンクアームの円環状一端部を嵌合孔を介して
連結したため、リンクアームとの面圧を十分に低減でき
る。したがって、両者間の摩耗の発生が抑制できると共
に、潤滑も行い易くなる。また、面圧の低下に伴い偏心
カムの材料選択の自由度が向上し、加工と材料の低廉化
が図れる。

【００７２】請求項４記載の発明によれば、装置の吸気
側バルブトレインの高さを低くすることができるため、
例えばＶ型内燃機関に適用すれば、機関の低位化が図
れ、エンジンルーム内への搭載性が良好になる。

【００７３】請求項５記載の発明によれば、逆に排気側
バルブトレインの高さを低くすることができるため、直
列型横置きタイプの内燃機関に適用すれば、エンジンル
ーム内への搭載性が良好となり、請求項４記載の発明と
共に、適宜機関の形態に応じた変更により、機関への搭
載性が向上する。

【００７４】また、請求項４および５記載の発明によれ
ば、吸気側あるいは排気側カムシャフトのカム軸受を制
御軸の軸受としても利用したため、別異の軸受を設ける
必要がなく、部品点数の増加を抑制できると共に、設置
スペースを省略できる。

【００７５】請求項６記載の発明によれば、偏心カムと
カムシャフトとを一体化したため、偏心カムの外径を大
きくしなくとも、偏心量を大きくすることが可能にな
る。したがって、限られたレイアウト内でのロッカアー
ムや揺動カムの大きな揺動角が得られ、その分大きなバ
ルブリフト特性が得られる。また、揺動カムのランプ区
間（角度）を大きく取れるので、機関弁のランプ速度を
小さくでき、機関弁の着座音を低減できる。

【００７６】しかも、リンクアームの一端部を半割状と
して偏心カムに対して着脱自在としたため、偏心カムへ
の連結作業が容易になる。

【００７７】請求項７記載の発明によれば、リンクアー
ムの一端部の大径化により、該一端部を駆動カムを挿通
させながら偏心カムに嵌合させることができるため、該
偏心カムに対する組付作業がきわめて容易になると共
に、該リンクアーム一端部を２分割することなく一体化
することができるため、該リンクアームの製造作業能率
の向上とコストの低廉化が図れる。

【００７８】さらに、リンクアームの一端部の大径化に
伴い、制御カムの軸心からロッカアーム一端部の枢支点
までの長さよりも、ロッカアーム他端部の枢支点までの
長さ割合を小さくすることができるため、揺動カムから
リンク部材及びロッカアームを介してリンクアームに入
力される荷重を十分に小さくすることができる。この結
果、ロッカアーム等の小型化，薄肉化が可能になり、軽
量化や材料コストの低廉化が可能になる。また、偏心カ
ムなどへの入力荷重の低減により装置全体の耐久性の向
上が図れる。

【００７９】請求項８記載の発明によれば、駆動カムや
ロッカアーム，リンクアームなどを気筒間のデッドスペ
ースに配置できるため、該デッドスペースの有効利用が
図れる。

【００８０】請求項９記載の発明によれば、機関弁の上
部に設けられたバルブリフターに対して偏心カムやリン
クアーム等の干渉が回避され、この結果、偏心カムを十
分に大きく形成できるので、カムシャフトとの偏心量を
大きく設定することができる。

【００８１】請求項１０記載の発明によれば、例えば両
吸気弁のバルブリフト特性を異ならしめることが可能に
なるため、気筒内での吸気スワール効果によって燃焼性
が良好となり、燃費の向上が図れる。

【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３のＡ−Ａ線
断面図。

【図２】本実施形態を示す要部平面図。

【図３】同実施形態の平面図。

【図４】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５】本実施形態が適用されるＶ型内燃機関の正面図

【図６】Ａ，Ｂは低速低負荷時における吸気弁閉弁時と
開弁時の作用を示す図２のＢ−Ｂ線断面図。

【図７】高速高負荷時における吸気弁閉弁時の作用を示
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の実施形態を示す図１０のＣ−Ｃ
線断面図。

【図１０】本実施形態の平面図。

【図１１】本実施形態の要部斜視図。

【図１２】本実施形態の作用を示す説明図。

【図１３】本実施形態の作用を示す説明図。

【図１４】本実施形態が適用される車両のフロント側断
面図。

【図１５】本発明の第３の実施形態を示す要部断面図。

【図１６】本実施形態の作用説明図。

【図１７】本実施形態の作用説明図。

【図１８】リンクアーム入力荷重解析結果を示す特性
図。

【図１９】従来の可変動弁装置を示す断面図。

【符号の説明】

１１…Ｖ型内燃機関１１ｂ…シリンダヘッド１１ｃ…ロッカカバー１２…吸気弁１３…排気弁１４…吸気側カムシャフト１５…排気側カムシャフト１８…駆動カム１９…偏心カム２０…排気側カム軸受２２…揺動カム２５…制御軸２６…制御カム２７…ロッカアーム２７ａ…一端部２７ｂ…他端部２８…リンクアーム２８ａ…基端部（一端部）２８ｂ…突出端（他端部）２９…リンク部材２９ａ…一端部２９ｂ…他端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０１Ｌ 1/18 Ｆ０１Ｌ 1/18 Ｆ (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)発明者野原常靖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

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方が機関のクランク軸によって回転駆
動され、他方が非回転状態になっている吸気側カムシャ
フト及び排気側カムシャフトと、前記回転駆動される一
方のカムシャフトの外周に設けられて、前記吸気側ある
いは排気側の一方側の機関弁を開作動させる駆動カム
と、前記各カムシャフトに並設された制御軸に制御カム
を介して揺動自在に軸支されたロッカアームと、一方の
カムシャフトに前記駆動カムとともに設けられて、前記
ロッカアームの一端部に連係した偏心カムと、前記他方
のカムシャフトに揺動自在に設けられて、ロッカアーム
の他端部に連係して他方側の機関弁を開作動させる揺動
カムと、前記制御軸を所定角度範囲で回転させる駆動機
構とを備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装
置。
【請求項２】前記偏心カムとロッカアームの一端部と
をリンクアームを介して連係する一方、前記ロッカアー
ムの他端部と揺動カムとをリンク部材を介して連係した
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】前記リンクアームの円環状の一端部を、
該一端部に形成された嵌合孔を介して偏心カムに回動自
在に連結したことを特徴とする請求項２記載の内燃機関
の可変動弁装置。
【請求項４】前記一方のカムシャフトを排気側カムシ
ャフトに設定すると共に、他方のカムシャフトを吸気側
カムシャフトに設定し、前記排気側カムシャフトのカム
軸受の上端部に前記制御軸を軸受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】前記一方のカムシャフトを排気側カムシ
ャフトに設定すると共に、他方のカムシャフトを吸気側
カムシャフトに設定し、該吸気側カムシャフトのカム軸
受の上端部に前記制御軸を軸受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６】前記偏心カムを、一方のカムシャフトを
ほぼクランク状に折曲して該カムシャフトと一体に形成
すると共に、前記リンクアームの一端部を半割状に形成
して、前記偏心カムに着脱自在に嵌合連結したことを特
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。
【請求項７】前記リンクアームの一端部を円環状一体
に形成すると共に、該一端部の内径を、前記駆動カムの
ベースサークル側の一端縁からカムノーズ側の他端縁ま
での長径よりも大きく設定し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。
【請求項８】前記偏心カムと揺動カムとを互いにカム
シャフト軸方向へオフセット配置したことを特徴とする
請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装
置。
【請求項９】前記偏心カムを、複数の隣接する気筒間
に配置したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに
記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１０】前記各１つの気筒に少なくとも２つの
機関弁を有し、該２つの機関弁のうち一方の機関弁側の
揺動カムのプロフィールと他方の機関弁側の揺動カムの
プロフィールを互いに異ならせたことを特徴とする請求
項８〜９のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。