(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のバルブリフタ上に形成されたガイド溝と、
該ガイド溝内に揺動可能に支持され、軸方向にプロフィールが異なる３次元カムのカム面に対してカム摺動面にて接触することにより前記内燃機関の回転に応じた前記カム面の位置変化を前記バルブリフタに伝達する揺動フォロワと、
を備えた３次元カム用揺動フォロワ機構であって、
前記ガイド溝は一部に拡大溝を有し、前記揺動フォロワは前記拡大溝に対応する位置に拡大部を有し、前記拡大溝に前記拡大部が収納されることにより前記揺動フォロワは揺動軸方向の移動が規制されると共に、
前記拡大部の表面の内、前記３次元カム側に向いた表面が、前記カム摺動面よりも前記バルブリフタ側に位置して形成されていることを特徴とする３次元カム用揺動フォロワ機構。
【請求項２】
内燃機関のバルブリフタ上に形成されたガイド溝と、
該ガイド溝内に揺動可能に支持され、軸方向にプロフィールが異なる３次元カムのカム面に対してカム摺動面にて接触することにより前記内燃機関の回転に応じた前記カム面の位置変化を前記バルブリフタに伝達する揺動フォロワと、
を備えた３次元カム用揺動フォロワ機構であって、
前記ガイド溝は一部に拡大溝を有し、前記揺動フォロワは前記拡大溝に対応する位置に拡大部を有し、前記拡大溝に前記拡大部が収納されることにより前記揺動フォロワは揺動軸方向の移動が規制されると共に、
前記拡大部の表面の内、前記３次元カム側に向いた表面が、該表面の先端が前記バルブリフタ側に傾斜する傾斜面として形成されていることを特徴とする３次元カム用揺動フォロワ機構。
【請求項３】
前記揺動フォロワは半円柱状であって、前記拡大部は前記揺動フォロワの軸方向の中央部に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の３次元カム用揺動フォロワ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の回転に応じた３次元カムのカム面の位置変化をバルブリフタに伝達する３次元カム用揺動フォロワ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の吸気バルブあるいは排気バルブの開閉弁タイミングを内燃機関の運転状態に応じて可変とする可変バルブタイミング機構が知られている。このような可変バルブタイミング機構の一種として、図１０に示すごとく回転軸方向に移動可能な３次元カム１０２を用いてバルブ１０３のリフト量を可変とすることで開閉弁タイミングを調整するもの（特開平１０−１９６３３３号公報等）が知られている。
【０００３】
このような３次元カムを用いた可変バルブタイミング機構では、カム面１０２ａの傾斜角度が回転に応じて変化するので、バルブリフタ１０４の頂面１０４ａに３次元カム１０２の回転方向に平行に伸びるガイド溝１０５を形成して、このガイド溝１０５内にカム面１０２ａの傾斜角度の変化に応じて揺動可能な半円柱状のフォロワ１０６を配置し、３次元カム１０２とバルブリフタ１０４との十分な接触状態を維持して耐久性を向上させていた。
【０００４】
また、このような構成においては、３次元カム１０２のカム面１０２ａは、半円柱状のフォロワ１０６のカム摺動面１０６ａに対して、フォロワ１０６の軸方向に摺動する。このため、図示したごとく、半円柱状のフォロワ１０６の中央部には拡大部１０６ｂが形成されるとともに、ガイド溝１０５内にも拡大溝１０５ａが形成され、拡大部１０６ｂが拡大溝１０５ａに挿入されている。このことにより、拡大部１０６ｂと拡大溝１０５ａとの各スラスト面１０６ｃ，１０５ｂが当接し、カム面１０２ａの摺動に抗してフォロワ１０６の軸方向の移動を規制する構成とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにフォロワ１０６の中央部に拡大部１０６ｂを形成すると、図示したごとく、フォロワ１０６のカム摺動面１０６ａから突出するように、拡大部１０６ｂにも３次元カム１０２とのカム摺動面１０６ｄが形成されることになる。
【０００６】
３次元カム１０２のカム面１０２ａは、軸方向にシャフト１０７を移動することにより、フォロワ１０６のカム摺動面１０６ａとの接触位置を変更して、バルブ１０３のリフト量を変更するものであるため、カム面１０２ａの軸方向における幅Ｃｗは、フォロワ１０６のカム摺動面１０６ａの幅Ｆｗよりも大きくされている。
【０００７】
更に、３次元カム１０２のカム面１０２ａとフォロワ１０６のカム摺動面１０６ａとの摺動位置も、３次元カム１０２の回転に応じて、フォロワ１０６の軸方向（図示矢印Ｚ方向）に絶えず移動する。
【０００８】
このため、３次元カム１０２のカム面１０２ａは、拡大部１０６ｂのカム摺動面１０６ｄが隣接しないカム摺動面１０６ａ部分と、隣接するカム摺動面１０６ａ部分との間を摺動しつつ移動することになる。このような摺動位置の移動があると、３次元カム１０２のカム面１０２ａが、拡大部１０６ｂのスラスト面１０６ｃとカム摺動面１０６ｄとの角部１０６ｅに衝突することになる。
【０００９】
このような衝突が生じると打音が発生するおそれがあり、自動車等では運転環境上好ましくない。
また、このような衝突では、通常の摺動よりも大きな摩耗が、３次元カム１０２のカム面１０２ａや拡大部１０６ｂのカム摺動面１０６ｄに生じる。このため、可変バルブタイミング機構の耐久性上好ましくない。
【００１０】
本発明は、軸方向の移動を阻止するための拡大部を設けたフォロアにおいても、フォロア自身や３次元カムのカム面に過大な摩耗を生じることなく、打音の発生も防止できるフォロアを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の３次元カム用揺動フォロワ機構は、内燃機関のバルブリフタ上に形成されたガイド溝と、該ガイド溝内に揺動可能に支持され、軸方向にプロフィールが異なる３次元カムのカム面に対してカム摺動面にて接触することにより前記内燃機関の回転に応じた前記カム面の位置変化を前記バルブリフタに伝達する揺動フォロワとを備えた３次元カム用揺動フォロワ機構であって、前記ガイド溝は一部に拡大溝を有し、前記揺動フォロワは前記拡大溝に対応する位置に拡大部を有し、前記拡大溝に前記拡大部が収納されることにより前記揺動フォロワは揺動軸方向の移動が規制されると共に、前記拡大部の表面の内、前記３次元カム側に向いた表面が、前記カム摺動面よりも前記バルブリフタ側に位置して形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このように、揺動フォロワの拡大部において、３次元カム側に向いた表面が、カム摺動面よりもバルブリフタ側に位置させるように形成されていることにより、３次元カムのカム面は拡大部の表面に接触することがない。したがって３次元カムのカム面は拡大部の表面やスラスト面との角部等に衝突することがなくなる。このため、３次元カムのカム面や揺動フォロア自身に過大な摩耗を生じることがなく、打音の発生も防止できる。
【００１５】
請求項２記載の３次元カム用揺動フォロワ機構は、内燃機関のバルブリフタ上に形成されたガイド溝と、該ガイド溝内に揺動可能に支持され、軸方向にプロフィールが異なる３次元カムのカム面に対してカム摺動面にて接触することにより前記内燃機関の回転に応じた前記カム面の位置変化を前記バルブリフタに伝達する揺動フォロワとを備えた３次元カム用揺動フォロワ機構であって、前記ガイド溝は一部に拡大溝を有し、前記揺動フォロワは前記拡大溝に対応する位置に拡大部を有し、前記拡大溝に前記拡大部が収納されることにより前記揺動フォロワは揺動軸方向の移動が規制されると共に、前記拡大部の表面の内、前記３次元カム側に向いた表面が、該表面の先端が前記バルブリフタ側に傾斜する傾斜面として形成されていることを特徴とする。
【００１６】
このように、揺動フォロワの拡大部において、３次元カム側に向いた表面が、その先端がバルブリフタ側に傾斜する傾斜面として形成されていても、３次元カムのカム面が拡大部の表面に接触することを防止できる。したがって３次元カムのカム面は、拡大部の表面やスラスト面との角部に衝突することがなくなる。このため、３次元カムのカム面や揺動フォロア自身に過大な摩耗を生じることがなく、打音の発生も防止できる。
具体的には、請求項３に記載されるように、前記揺動フォロワが半円柱状であって、前記拡大部が前記揺動フォロワの軸方向の中央部に形成されているといった態様を採用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は実施の形態１としての３次元カム用揺動フォロワ機構を適用したバルブ駆動機構を示し、図２は、図１の構成が適用された車両用ガソリンエンジン（以下、エンジンと称する）１の概略構成を示している。このエンジン１のバルブ駆動方式はＤＯＨＣ４バルブタイプである。
【００１８】
エンジン１を構成するシリンダブロック２には複数のシリンダ３が設けられ、各シリンダ３にはピストン４が配置されている。各ピストン４はクランクケース５に支持されるクランクシャフト６に対しそれぞれコンロッド７にて連結されている。またクランクシャフト６の一端にはクランクシャフトタイミングプーリ８が設けられている。
【００１９】
シリンダブロック２の上側に設けられるシリンダヘッド９には、吸気側カムシャフト１０が複数のジャーナル軸受２２にて回転可能にかつ回転軸方向（図１図示矢印方向）に移動可能に支持されている。この吸気側カムシャフト１０には各シリンダ３に２つずつの吸気側カム１１が一体的に設けられている。更に、シリンダヘッド９には複数のジャーナル軸受にて排気側カムシャフト１２が回転可能にかつ回転軸方向に移動不可能に支持されている。この排気側カムシャフト１２には各シリンダ３に２つずつの排気側カム１３が一体的に設けられている。
【００２０】
吸気側カムシャフト１０の一端にはカムシャフトタイミングプーリ１４およびシャフト駆動機構１５が一体的に設けられている。一方、排気側カムシャフト１２の一端には、カムシャフトタイミングプーリ１６が設けられている。各カムシャフトタイミングプーリ１４，１６は前記クランクシャフトタイミングプーリ８にタイミングベルト１７で連結されている。このような構成により、クランクシャフト６が回転すると吸気側カムシャフト１０および排気側カムシャフト１２が回転駆動されるようになっている。
【００２１】
各シリンダ３には、吸気バルブ１８が２個ずつ配設されている。この吸気バルブ１８は、吸気側カム１１に対してバルブリフタ１９を介してそれぞれ駆動連結されている。各バルブリフタ１９は、シリンダヘッド９に設けられている図示しないリフタボア内に回転不能かつ摺動可能に支持されている。
【００２２】
更に、各シリンダ３には、排気バルブ２０が２個ずつ配設されている。この排気バルブ２０は、排気側カム１３に対してバルブリフタ２１を介してそれぞれ駆動連結されている。各バルブリフタ２１は、シリンダヘッド９に設けられている図示しないリフタボア内に摺動可能に支持されている。
【００２３】
吸気側カムシャフト１０に支持されている吸気側カム１１は３次元カムであり、そのカム面１１ａのカムノーズ高さがその回転軸方向に連続無段階に変化するように形成されている。一方、排気側カムシャフト１２に支持されている排気側カム１３はカムノーズ高さがその回転軸方向に変化しない通常のカムである。
【００２４】
図３の拡大斜視図に示すように、バルブリフタ１９は円筒状に形成され、その側面１９ａには案内部材１９ｂが突出状態で設けられている。この案内部材１９ｂは、シリンダヘッド９のリフタボア内周面に設けられた案内溝（図示していない）に挿入されることにより、バルブリフタ１９をリフタボア内で回動不能にかつ中心軸方向に摺動可能にガイドしている。
【００２５】
バルブリフタ１９の上面１９ｃにはカムフォロアホルダ２４が一体的に形成され、同カムフォロアホルダ２４にはカムフォロア２５（揺動フォロワに相当する）がその幅方向に揺動可能に支持されている。バルブリフタ１９はシリンダヘッド９との間に圧縮状態で配置しているバネ１８ａにより吸気側カム１１側へ付勢されているので、カムフォロア２５のカム摺動面２５ａは、吸気側カム１１のカム面１１ａ側へ押圧されて、カム面１１ａに対して接触して摺動状態にされるとともに、カムフォロア２５はカム面１１ａに従って揺動する。
【００２６】
カムフォロア２５は、図４の分解斜視図および図５（Ａ）の平面図および図５（Ｂ）の正面図に示すごとく、半円柱状の本体２５ｂと、この本体２５ｂの中央部に本体２５ｂよりも大径に形成された拡大部２５ｃとを有している。この本体２５ｂの円柱状外周面が、図６に示すごとく、バルブリフタ１９のカムフォロアホルダ２４に配置した場合、カムフォロア２５の揺動時に、カムフォロアホルダ２４に形成された断面半円形のガイド溝２４ａに対して摺動する摺動面２５ｄとなる。
【００２７】
また、カムフォロア２５の拡大部２５ｃは、この拡大部２５ｃに対応してガイド溝２４ａの中央部に形成された拡大溝２４ｂに収納されている。このことにより、拡大部２５ｃのスラスト面２５ｅと、拡大溝２４ｂのスラスト面２４ｃとが当接することになり、カムフォロア２５が矢印Ｂにて示す軸方向へ移動することを阻止できる。すなわち、バルブリフタ１９のカムフォロアホルダ２４に配置されたカムフォロア２５は、軸周りに揺動可能であるが、軸方向へは移動が不能とされている。
【００２８】
カムフォロア２５の拡大部２５ｃの内、吸気側カム１１側に向いている両端面２５ｆは、図５（Ｂ）の正面図に示したごとくカム摺動面２５ａの位置に達しておらず、この両端面２５ｆはカム摺動面２５ａ側から先端に行くほどバルブリフタ１９側に傾斜する傾斜面を形成している。この傾斜角度θは、例えば、１０°〜３０°に設定される。
【００２９】
このように、拡大部２５ｃが形成されていることにより、図３に示した状態から図示矢印Ｃのごとく吸気側カムシャフト１０が回転して吸気側カム１１がそのカム面１１ａにてカムフォロア２５のカム摺動面２５ａ上を摺動することで、図７に示す状態に移る。この図３から図７への過程において、吸気側カム１１のカムノーズ１１ｂ周辺のカム面１１ａが、カムフォロア２５の軸方向に、カム摺動面２５ａの中央部分を、図示の手前側から向こう側へ摺動しつつ移動することになる。
【００３０】
この移動において、カム面１１ａは、拡大部２５ｃが隣接するカム摺動面２５ａの中央部を通過するが、拡大部２５ｃの両端面２５ｆは傾斜することによりカム摺動面２５ａよりも下方位置に後退した配置となっているので、図８に示すごとく、カムノーズ１１ｂがカム摺動面２５ａの中央部に摺動してきても、吸気側カム１１のカム面１１ａは、摺動の途中で拡大部２５ｃの両端面２５ｆに接触することはない。
【００３１】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．上述したごとく、カムフォロア２５の拡大部２５ｃは、吸気側カム１１のカム面１１ａに接触することがない位置に形成されているので、吸気側カム１１のカム面１１ａが、拡大部２５ｃのスラスト面２５ｅと端面２５ｆとの角部２５ｇに衝突することがなく、直接端面２５ｆに当たることもない。このため、吸気側カム１１のカム面１１ａやカムフォロア２５自身に過大な摩耗を生じることがなく、打音の発生も防止できる。このため、自動車の乗り心地が良好に維持される。
【００３２】
［実施の形態２］
図９（Ａ）に実施の形態２として用いられるバルブ駆動機構のカムフォロア７５の斜視図、図９（Ｂ）にその正面図を示す。他の構成は実施の形態１と同じである。
【００３３】
ここで前記実施の形態１と異なるのは、カムフォロア７５における拡大部７５ｃの両端面７５ｆが、カム摺動面７５ａより下方に平行移動した状態に後退している点である。この後退による段差Ｄは、例えば約０．１ｍｍあれば十分である。
【００３４】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の（イ）と同じ効果が生じる。
（ロ）．実施の形態１においてはカムフォロア２５の両端面２５ｆにおいて、カム摺動面２５ａ側の縁はカム摺動面２５ａに接しているため、バルブリフタ１９を吸気側カム１１方向に付勢するバネ１８ａの圧力によっては、両端面２５ｆの縁部分において吸気側カム１１のカム面１１ａがわずかに角部２５ｇに接触するおそれもあるが、実施の形態２のごとく完全に段差Ｄを設けることにより、このようなおそれも全くなくなる。
【００３５】
［その他の実施の形態］
・前記実施の形態１，２を組み合わせて、カムフォロアの両端面を傾斜面でかつ段差を有するものとしてもよい。
【００３６】
・前記実施の形態１，２では、吸気側カム１１を３次元カムとして形成して、対応するバルブリフタ１９にカムフォロア２５を設けていたが、排気側カム１３を３次元カムとしてバルブリフタ２１に同様なカムフォロアを用いるものとしてもよい。この場合、シャフト駆動機構１５と同じシャフト駆動機構が排気側カムシャフト１２側にも設けられ、排気側カムシャフト１２は軸方向にも移動可能とされる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１記載の３次元カム用揺動フォロワ機構においては、揺動フォロワの拡大部において、３次元カム側に向いた表面が、カム摺動面よりもバルブリフタ側に位置させるように形成されている。このことにより、３次元カムのカム面は拡大部の表面に接触することがない。したがって３次元カムのカム面は拡大部の表面やスラスト面との角部等に衝突することがなくなる。このため、３次元カムのカム面や揺動フォロア自身に過大な摩耗を生じることがなく、打音の発生も防止できる。
【００３８】
請求項２記載の３次元カム用揺動フォロワ機構においては、揺動フォロワの拡大部において、３次元カム側に向いた表面が、その先端がバルブリフタ側に傾斜する傾斜面として形成されている。このことによって、３次元カムのカム面が拡大部の表面に接触することを防止できる。したがって３次元カムのカム面は、拡大部の表面やスラスト面との角部に衝突することがなくなる。このため、３次元カムのカム面や揺動フォロア自身に過大な摩耗を生じることがなく、打音の発生も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１におけるバルブ駆動機構の構成説明図。
【図２】  図１の構成が組み込まれている車両用ガソリンエンジンの概略構成図。
【図３】  実施の形態１としての３次元カム用揺動フォロワ機構の斜視図。
【図４】  実施の形態１の３次元カム用揺動フォロワ機構の分解斜視図。
【図５】  実施の形態１のカムフォロアの構成説明図。
【図６】  実施の形態１におけるカムフォロアホルダへのカムフォロアの配置状態説明図。
【図７】  実施の形態１の３次元カム用揺動フォロワ機構の動作説明図。
【図８】  実施の形態１の３次元カム用揺動フォロワ機構の動作説明図。
【図９】  実施の形態２のカムフォロアの構成説明図。
【図１０】  従来の３次元カム用揺動フォロワ機構の構成説明図。
【符号の説明】
１…エンジン、２…シリンダブロック、３…シリンダ、４…ピストン、５…クランクケース、６…クランクシャフト、７…コンロッド、８…クランクシャフトタイミングプーリ、９…シリンダヘッド、１０…吸気側カムシャフト、１１…吸気側カム、１１ａ…カム面、１１ｂ… カムノーズ、１２…排気側カムシャフト、１３…排気側カム、１４…カムシャフトタイミングプーリ、１５…シャフト駆動機構、１６…カムシャフトタイミングプーリ、１７…タイミングベルト、１８…吸気バルブ、１８ａ…バネ、１９…バルブリフタ、１９ａ…側面、１９ｂ…案内部材、１９ｃ…上面、２０…排気バルブ、２１…バルブリフタ、２２…ジャーナル軸受、２４…カムフォロアホルダ、２４ａ…ガイド溝、２４ｂ… 拡大溝、２４ｃ…スラスト面、２５…カムフォロア、２５ａ…カム摺動面、２５ｂ…本体、２５ｃ…拡大部、２５ｄ…摺動面、２５ｅ…スラスト面、２５ｆ…端面、２５ｇ…角部、７５…カムフォロア、７５ａ…カム摺動面、７５ｃ…拡大部、７５ｆ…両端面。
【図１】
0003690130.tif 000002
【図２】
0003690130.tif 000003
【図３】
0003690130.tif 000004
【図４】
0003690130.tif 000005
【図５】
0003690130.tif 000006
【図６】
0003690130.tif 000007
【図７】
0003690130.tif 000008
【図８】
0003690130.tif 000009
【図９】
0003690130.tif 000010
【図１０】
0003690130.tif 000011