(57)【要約】【課題】カム軸に設けたカムにより吸気弁又は排気弁のバルブをリフトさせる内燃機関の可変動弁装置において、カムの動作を高精度で実施できると共に、カム自体の耐久性を維持したまま、省スペースで、コストダウンを図ることができる内燃機関の可変動弁装置を提供する。【解決手段】内燃機関の可変動弁装置１０において、２つの低リフト用カム１５ａ、１５ｂの間に配設した高リフト用カムヘッド１５ｃを、低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａよりも引き込んだ状態では、低リフト用カム１５ａ、１５ｂにより直接又は間接にバルブを低リフト量でリフトさせ、高リフト用カムヘッド１５ｃを低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａよりも突出させた状態では、高リフト用カムヘッド１５ｃにより直接又は間接にバルブを高リフト量でリフトさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸に設けたカムにより直接又は間接に吸気弁又は排気弁のバルブをリフトさせる内燃機関の可変動弁装置において、
前記カムを２つの低リフト用カムの間に高リフト用カムヘッドを配設して構成すると共に、
該高リフト用カムヘッドを前記低リフト用カムのカムヘッドよりも引き込んだ状態では、前記低リフト用カムにより直接又は間接に前記バルブをリフトさせて、低リフト量で開閉弁し、
前記高リフト用カムヘッドを前記低リフト用カムのカムヘッドよりも突出させた状態では、前記高リフト用カムヘッドにより直接又は間接に前記バルブをリフトさせて、高リフト量で開閉弁するように構成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】
前記カム軸の軸方向と垂直な方向の挿入孔に前記高リフト用カムヘッドの摺動部を挿入すると共に、前記高リフト用カムヘッドを前記カム軸の中心方向に付勢する弾性体を備え、前記挿入孔に供給する油圧を低くすることで、前記弾性体の付勢力により前記高リフト用カムヘッドを隣接する前記低リフト用カムのカムヘッドよりも引き込んだ状態とし、前記挿入孔に供給する油圧を高くすることで、この油圧により前記高リフト用カムヘッドを前記低リフト用カムのカムヘッドよりも突出した状態にすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記挿入孔にブッシュを嵌合し、該ブッシュに前記高リフト用カムヘッドの前記摺動部を挿入したことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記挿入孔に連通する第１油供給通路を、前記カム軸の内部に軸方向に延在して形成し、前記第１油供給通路に第１連通路を介して連通する第２油供給通路を、カムジャーナルとカムキャップに設けた溝部で形成し、前記第２油供給通路をシリンダヘッド内のオイル通路である第３油供給通路に連通させる第２連通路を設け、この第３油供給通路とオイルギャラリを接続する第４油供給通路を設けると共に該第４油供給通路に開閉弁を設けて構成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
前記開閉弁を制御する制御装置が、内燃機関の低回転運転時には、前記開閉弁を閉弁して、前記高リフト用カムヘッドを隣接する前記低リフト用カムのカムヘッドよりも引き込んだ状態にして低リフトで前記バルブをリフトし、内燃機関の高回転運転時には、前記開閉弁を開弁して、前記高リフト用カムヘッドを隣接する前記低リフト用カムのカムヘッドよりも突出した状態にして、高リフトで前記バルブをリフトする制御を行うように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム軸に設けたカムにより吸気弁又は排気弁のバルブをリフトさせる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カム軸に設けたカムによりロッカーアームを介したりして吸気弁又は排気弁のバルブをリフトさせる内燃機関の可変動弁装置は、エンジンの燃焼サイクルに応じて、吸気弁及び排気弁を開閉させると共に、エンジンの運転状態に応じて、そのバルブリフト量を変更させてエンジンの出力を最適化している。例えば、エンジンが高回転している時には、吸気弁及び排気弁のバルブリフト量を変化させて、エンジンの低回転時より大きくすることにより、エンジンの出力の増加による、気筒内に導入される空気量と気筒内から排出される排気ガス量の増加に対応している。
【０００３】
この内燃機関の可変動弁装置の従来技術の一例を図７、図８に示す。図７は吸気弁又は排気弁のバルブリフト量が低量である場合（低リフト）を示し、図８はバルブリフト量が高量である場合（高リフト）を示している。図７、図８に示すように、この内燃機関の可変動弁装置１０Ｘは、カム軸１４、カム１５、センターロッカーアーム１８Ｘ、ロッカーアーム１６、このロッカーアーム１６の制御軸１６ａを駆動するモータ（図示しない）、スイングカム１９Ｘ、バルブ１２等を備えた構造である。
【０００４】
低リフト時では、カム軸１４が回転すると、カム１５のカム山の動きが、センターロッカーアーム１８Ｘ、ロッカーアーム１６、バルブ１２へと伝達されて、バルブ１２がリフトする。一方、高リフト時では、モータにより制御軸１６ａを回転させて、センターロッカーアーム１８Ｘの支点１８Ｘａの位置をＡ点（図７）からＢ点（図８）に移動させる。これにより、センターロッカーアーム１８Ｘの回転量が大きくなり、バルブ１２のバルブリフト量が高くなる。なお、スイングカム１９Ｘは、センターロッカーアーム１８Ｘの動きを規制している。
【０００５】
しかし、このような内燃機関の可変動弁装置１０Ｘにおいては、バルブリフト量が一定の動弁装置に対して、スイングカム１９Ｘ、センターロッカーアーム１８Ｘ等の部品が追加で必要となり、これらの部品はカム軸１４の上方に配置する必要があるため、スペースを取るという問題がある。
【０００６】
この問題に関連して、エンジンのカムシャフトにおいて、カムのノーズ部をカムのベースサークル部より分離可能に形成し、両者の境界にオイル溜まり室を設け、カムノーズ部の作動域においてオイル溜まり室とカムシャフトジャーナル部とが連通し、カムノーズ部を油圧によりカムシャフトの径方向に移動させてカムノーズ突出量を変化させ、バルブリフト量を可変とするように構成された可変バルブリフト機構付きカムシャフトが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、この可変バルブリフト機構付きカムシャフトでは、カムをノーズ部とベースサークル部に分離可能に形成し、カムノーズ部をベースサイクル部に付勢する引張ばねであるカムノーズスプリングで保持しているのみで、また、伸び縮みするカムノーズ部をガイドする部分もカムノーズ部の根元部分にしかないため、先端が振れてカムノーズ部の動きの精度が悪化し易く、また、耐久性の面で問題が生じるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−４２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、カム軸に設けたカムにより吸気弁又は排気弁のバルブをリフトさせる内燃機関の可変動弁装置において、カムの動作を高精度で安定して実施できると共に、カム自体の耐久性を維持したまま、省スペースで、コストダウンを図ることができる内燃機関の可変動弁装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の可変動弁装置は、カム軸に設けたカムにより直接又は間接に吸気弁又は排気弁のバルブをリフトさせる内燃機関の可変動弁装置において、前記カムを２つの低リフト用カムの間に高リフト用カムヘッドを配設して構成すると共に、該高リフト用カムヘッドを前記低リフト用カムのカムヘッドよりも引き込んだ状態では、前記低リフト用カムにより直接又は間接に前記バルブをリフトさせて、低リフト量で開閉弁し、前記高リフト用カムヘッドを前記低リフト用カムのカムヘッドよりも突出させた状態では、前記高リフト用カムヘッドにより直接又は間接に前記バルブをリフトさせて、高リフト量で開閉弁するように構成される。
【００１１】
この構成によれば、高リフト用カムヘッドがカム軸の軸方向と垂直な方向に移動するときに、両側の低リフト用カムが両側からガイドするので、高リフト用カムヘッドが頭を振ることなく、高リフト用カムヘッドの動きを一方向に円滑に移動できるので、高リフト用カムヘッドの動作を高精度で実施できる。
【００１２】
また、高リフト用カムヘッドを従来の低リフト用カムの間に配設するため、高リフト用カムヘッドのためのスペースを改めて用意する必要がない。更に、低リフト用カムをガイドにしているので、部品点数を少なくすることができコストダウンを図ることができる。
【００１３】
上記の内燃機関の可変動弁装置において、前記カム軸の軸方向と垂直な方向の挿入孔に前記高リフト用カムヘッドの摺動部を挿入すると共に、前記高リフト用カムヘッドを前記カム軸の中心方向に付勢する弾性体を備え、前記挿入孔に供給する油圧を低くすることで、前記弾性体の付勢力により前記高リフト用カムヘッドを隣接する前記低リフト用カムのカムヘッドよりも引き込んだ状態とし、前記挿入孔に供給する油圧を高くすることで、この油圧により前記高リフト用カムヘッドを前記低リフト用カムのカムヘッドよりも突出した状態にするように構成される。
【００１４】
この構成によれば、カム軸に形成された挿入孔に、高リフト用カムヘッドの摺動部を挿入しているので、高リフト用カムヘッドを安定した状態でカム軸に支持でき、また、摺動部を高リフト用カムヘッドの姿勢が安定した状態のまま挿入孔内で移動させることができるので、バルブリフト制御を精度よく行うことができる。
【００１５】
また、上記の内燃機関の可変動弁装置において、前記挿入孔にブッシュを嵌合し、該ブッシュに前記高リフト用カムヘッドの前記摺動部を挿入するように構成すると、ブッシュという単純な構成の安価な部品で高リフト用カムヘッドの摺動部を、円滑に摺動するように支持することができる。
【００１６】
また、上記の内燃機関の可変動弁装置において、前記挿入孔に連通する第１油供給通路を、前記カム軸の内部に軸方向に延在して形成し、前記第１油供給通路に第１連通路を介して連通する第２油供給通路を、カムジャーナルとカムキャップに設けた溝部で形成し、前記第２油供給通路をシリンダヘッド内のオイル通路である第３油供給通路に連通させる第２連通路を設け、この第３油供給通路とオイルギャラリを接続する第４油供給通路を設けると共に該第４油供給通路に開閉弁を設けて構成すると、これらの構成の内、第１油供給通路、第１連通路、第２油供給通路、第２連通路、第３油供給通路は、カム軸、カムジャーナル、カムキャップ、シリンダヘッドの内部に設けられるので、省スペースで油圧回路を形成できて、高リフトでのバルブ操作ができるようになる。また、開閉弁の動作のみによって高リフト用カムヘッドの引込と突出を制御するので、カム軸、カムジャーナル、カムキャップ、シリンダの内部の油圧回路を連通したままとしてよいので、油圧回路の構造が比較的簡単になる。
【００１７】
また、上記の内燃機関の可変動弁装置において、前記開閉弁を制御する制御装置が、内燃機関の低回転運転時には、前記開閉弁を閉弁して、前記高リフト用カムヘッドを隣接する前記低リフト用カムのカムヘッドよりも引き込んだ状態にして低リフトで前記バルブをリフトし、内燃機関の高回転運転時には、前記開閉弁を開弁して、前記高リフト用カムヘッドを隣接する前記低リフト用カムのカムヘッドよりも突出した状態にして、高リフトで前記バルブをリフトする制御を行うように構成されると、バルブリフト量が小さくて済む低回転時には低リフトで、バルブリフト量を大きくすることが求められる高回転時には高リフトで吸気弁又は排気弁のバルブをリフトさせることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の内燃機関の可変動弁装置によれば、高リフト用カムヘッドがカム軸の軸方向と垂直な方向に移動するときに、両側の低リフト用カムが両側からガイドするので、高リフト用カムヘッドが頭を振ることなく、高リフト用カムヘッドの動きを一方向に円滑に移動できるので、高リフト用カムヘッドの動作を高精度で実施できる。
【００１９】
また、高リフト用カムヘッドを従来の低リフト用カムの間に配設するため、高リフト用カムヘッドのためのスペースを改めて用意する必要がない。更に、低リフト用カムをガイドにしているので、部品点数を少なくすることができコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る実施の形態の内燃機関の可変動弁装置のカム部分の構成を模式的に示す図である。
【図２】高リフト用カムヘッドの引込時を示す図１のＸ１−Ｘ１断面図である。
【図３】高リフト用カムヘッドの突出時を示す図１のＸ１−Ｘ１断面図に相当する図である。
【図４】高リフト用カムヘッドを突出させるための油圧の供給経路を示す図である。
【図５】オイルギャラリから第１油供給通路までの油の供給経路を示す図である。
【図６】吸気弁を低リフト用カムでリフトさせた場合のバルブリフトカーブと高リフト用カムヘッドでリフトさせた場合のバルブリフトカーブの比較を示す図である。
【図７】従来技術に係る内燃機関の可変動弁装置で、吸気弁又は排気弁のバルブリフト量が低い状態（低リフト）を示す図である。
【図８】従来技術に係る内燃機関の可変動弁装置で、吸気弁又は排気弁のバルブリフト量が高い状態（高リフト）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の可変動弁装置について図面を参照しながら説明する。なお、ここでは、ＯＨＣ式の動弁機構を基に説明するが、本発明は、これに限定されずに、ＯＨＶ式の動弁機構等でも適用可能である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の実施の形態の内燃機関の可変動弁装置１０は、カム軸１４に設けたカム１５により、直接又は間接に吸気弁又は排気弁のバルブ（図示しない）をリフトさせる内燃機関の可変動弁装置であり、カム１５を２つの低リフト用カム１５ａ、１５ｂの間に高リフト用カムヘッド１５ｃを配設して構成する。
【００２３】
それと共に、図２に示すように、この高リフト用カムヘッド１５ｃを低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａよりも引き込んだ状態では、低リフト用カム１５ａ、１５ｂにより直接又は間接にバルブをリフトさせて、低リフト量で開閉弁し、図３に示すように、高リフト用カムヘッド１５ｃを低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａよりも突出させた状態では、高リフト用カムヘッド１５ｃにより直接又は間接にバルブをリフトさせて、高リフト量で開閉弁するように構成する。
【００２４】
より詳細には、図１〜図３に示すように、高リフト用カムヘッド１５ｃの摺動部１５ｃａをカム軸１４の軸方向（Ｘ方向）と垂直な方向（Ｒ方向）の挿入孔１４ｅに挿入すると共に、高リフト用カムヘッド１５ｃをカム軸１４の中心方向に付勢するスプリング（弾性体）１５ｃｃを備えて構成される。
【００２５】
そして、ブッシュ１４ａで囲まれた挿入孔１４ｅに供給する油圧Ｐｏを遮断又は低くすることで、図２に示すように、スプリング１５ｃｃの付勢力Ｆよりも受圧面１５ｃｂに作用する力Ｐを小さくして、高リフト用カムヘッド１５ｃを隣接する低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａよりも引き込んだ状態とし、挿入孔１４ｅに供給する油圧Ｐｏを供給又は高くすることで、図３に示すように、スプリング１５ｃｃの付勢力Ｆよりも受圧面１５ｃｂに作用する力Ｐを大きくして、高リフト用カムヘッド１５ｃを低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａよりよりも突出した状態にする．
この構成により、カム軸１４に形成された挿入孔１４ｅに、高リフト用カムヘッド１５ｃの摺動部１５ｃａを挿入しているので、高リフト用カムヘッド１５ｃを安定した状態でカム軸１４に支持でき、また、摺動部１５ｃａを高リフト用カムヘッド１５ｃの姿勢が安定した状態のまま挿入孔１４ｅ内で移動させることができるので、バルブリフト制御を精度よく行うことができる。
【００２６】
また、挿入孔１４ｅにブッシュ１４ａを嵌合し、このブッシュ１４ａに高リフト用カムヘッド１５ｃの摺動部１５ｃａを挿入するように構成する。これにより、ブッシュ１４ａという単純な構成の安価な部品で高リフト用カムヘッド１５ｃの摺動部１５ｃａを、円滑に摺動するように支持することができる。
【００２７】
そして、高リフト用カムヘッド１５ｃの摺動部１５ｃａが挿入されている挿入孔１４ｅに油圧Ｐｏを伝達するために、図１〜図３に示すように、第１油供給通路３１を、カム軸１４の内部に軸方向（Ｘ方向）に延在して形成する。また、図４及び図５に示すように、この第１油供給通路３１に第１連通路３１ａを介して連通する第２油供給通路３２を、カムジャーナル１４ｂとカムキャップ１４ｃに設けた溝部で形成する。この溝部は、カム軸１４の周囲に沿って設けられるので、カム軸１４とカムジャーナル１４ｂとカムキャップ１４ｃの間の潤滑にも寄与することになる。
【００２８】
さらに、この第２油供給通路３２をシリンダヘッド１１内のオイル通路である第３油供給通路３３に連通させる第２連通路３２ａを設ける。また、この第３油供給通路３３とオイルギャラリ３５を接続する第４油供給通路３４を設け、この第４油供給通路３４に開閉弁３６を設けて構成する。
【００２９】
このように構成することで、第１油供給通路３１、第１連通路３１ａ、第２油供給通路３２、第２連通路３２ａ、第３油供給通路３３は、カム軸１４、カムジャーナル１４ｂ、カムキャップ１４ｃ、シリンダヘッド１１内に設けられるので、省スペースで油圧回路を形成できる。また、開閉弁３６の動作のみによって高リフト用カムヘッド１５ｃの引込と突出を制御するので、カム軸１４、カムジャーナル１４ｂ、カムキャップ１４ｃ、シリンダヘッド１１の内部の油圧回路を連通したままとしてよいので、油圧回路の構造が比較的簡単になる。
【００３０】
また、図５に示すように、内燃機関の可変動弁装置１０を制御する制御装置４１を備えて構成する。この制御装置４１は、クランク角センサ（図示しない）等の各種センサの情報に基づいて決定されるエンジンの運転状態に応じて、開閉弁３６の開閉を制御することで、高リフト用カムヘッド１５ｃの受圧面１５ｃｂに加わる油圧Ｐｏを制御する装置である。この制御装置４１は、エンジンの全般の制御を行う全体システム制御装置（ＥＣＵ）４０に組み込んでもよいし、独立して設けてもよい。
【００３１】
この開閉弁３６を制御する制御装置４１は、エンジンの低回転運転時には、開閉弁３６を閉弁して、高リフト用カムヘッド１５ｃを隣接する低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａよりも引き込んだ状態にして低リフトでバルブをリフトし、エンジンの高回転運転時には、開閉弁３６を開弁して、高リフト用カムヘッド１５ｃを隣接する低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａよりも突出した状態にして、高リフトでバルブをリフトする制御を行うように構成される。
【００３２】
つまり、エンジンの低回転運転時に開閉弁３６を閉弁すると、オイルギャラリ３５の油圧Ｐｇが遮断されて、カム軸１４の挿入孔１４ｅに供給されている油の油圧Ｐｏが低下して、スプリング１５ｃｃの付勢力Ｆにより、高リフト用カムヘッド１５ｃが引き込まれて、高リフト用カムヘッド１５ｃを隣接する低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａよりも引き込んだ状態になるので、この低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａによりバルブリフトを制御することになる。
【００３３】
一方、エンジンの高回転運転時に開閉弁３６を開弁すると、オイルギャラリ３５の油圧Ｐｇが、第４油供給通路３４、第３油供給通路３３、第２連通路３２ａ、第２油供給通路３２、第１連通路３１ａ、第１油供給通路３１経由で供給されて、カム軸１４の挿入孔１４ｅに供給されている油の油圧Ｐｏが高くなり、高リフト用カムヘッド１５ｃの受圧面１５ｃｂを推す力Ｐがスプリング１５ｃｃの付勢力Ｆよりも大きくなるので、高リフト用カムヘッド１５ｃを突出し、高リフト用カムヘッド１５ｃを隣接する低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａよりも突出させた状態になるので、この高リフト用カムヘッド１５ｃによりバルブリフトを制御することになる。
【００３４】
これにより、バルブリフト量が小さくて済む低回転時には低リフトで、バルブリフト量を大きくすることが求められる高回転時には高リフトで吸気弁又は排気弁のバルブをリフトさせる。
【００３５】
次に、バルブリフト量の変化について、図６を参照しながら説明する。図６は、吸気弁を低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａでリフトさせた場合の吸気弁のバルブリフトカーブ（細線）と、高リフト用カムヘッド１５ｃでリフトさせた場合の吸気弁のバルブリフトカーブ（太線）を比較した図である。図６に示すように、低リフト用カム１５ａ、１５ｂのカムヘッド１５ａａ、１５ｂａでリフトさせた場合のバルブリフトカーブ（細線）より、高リフト用カムヘッド１５ｃでリフトさせた場合のバルブリフトカーブ（太線）の方が大きくなっていることが分かる。
【００３６】
上記の構成の内燃機関の可変動弁装置１０によれば、高リフト用カムヘッド１５ｃがカム軸１４の軸方向Ｘと垂直な方向Ｒに移動するときに、両側の低リフト用カム１５ａ、１５ｂが両側からガイドするので、高リフト用カムヘッド１５ｃが頭を振ることなく、高リフト用カムヘッド１５ｃの動きを一方向Ｒに円滑に移動できるので、高リフト用カムヘッド１５ｃの動作を高精度で実施できる。
【００３７】
また、高リフト用カムヘッド１５ｃを低リフト用カム１５ａ、１５ｂの間に配設するため、高リフト用カムヘッド１５ｃのためのスペースを改めて用意する必要がない。更に、低リフト用カム１５ａ、１５ｂをガイドにしているので、部品点数を少なくすることができコストダウンを図ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１０Ｘ  内燃機関の可変動弁装置
１１  シリンダヘッド
１２  バルブ
１４  カム軸
１４ａ  ブッシュ
１４ｂ  カムジャーナル
１４ｃ  カムキャップ
１４ｅ  挿入孔
１５  カム
１５ａ、１５ｂ  低リフト用カム
１５ａａ、１５ｂａ  低リフト用カムのカムヘッド
１５ｃ  高リフト用カムヘッド
１５ｃａ  摺動部
１５ｃｂ  受圧面
１５ｃｃ  スプリング（弾性部材）
３１  第１油供給通路
３１ａ  第１油連通路
３２  第２油供給通路
３２ａ  第２油連通路
３３  第３油供給通路
３４  第４油供給通路
３５  オイルギャラリ
３６  開閉弁
４０  全体システム制御装置
４１  制御装置
Ｆ  スプリングの付勢力
Ｐ  高リフト用カムヘッドの受圧面に作用する力
Ｐｇ  オイルギャラリの油圧
Ｐｏ  挿入孔に供給する油圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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