(57)【要約】【課題】開弁用カム及び閉弁用カムのそれぞれのバルブリフト曲線間のクリアランスを比較的大きな所定値に保ちながら、吸気バルブ、排気バルブを作動させる従動子と、開弁用カム、閉弁用カムとの衝突を緩和して低騒音化を図る。【解決手段】カム回転角度範囲として、従動子が、開弁用カムから飛び出して閉弁用カムに着地する範囲を含んだ第１移り変わり区間と、閉弁用カムから飛び出して開弁用カムに着地する範囲を含んだ第２移り変わり区間とが設けられた開弁用カムのバルブリフト曲線１０１と閉弁用カムのバルブリフト曲線１１１が設定され、基本バルブ速度曲線における従動子の飛出し速度と着地速度との速度差ΔＶＵよりも、バルブリフト曲線１０１，１１１から求められるバルブ速度曲線１２１における従動子の飛出し速度と着地速度との速度差ΔＶ１が小さくなるようにカムプロフィールが設定されている。【選択図】図３
2008121608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブ及び排気バルブを強制的に開閉する強制開・閉弁用カムにおいて、
グラフの縦軸に前記吸気バルブ及び前記排気バルブのバルブリフト量、横軸にカム回転角度をとったときの、前記開弁用カムの前記カム回転角度と前記バルブリフト量との関係を示す開弁用カムの基本バルブリフト曲線と、前記閉弁用カムの前記カム回転角度と前記バルブリフト量との関係を示す閉弁用カムの基本バルブリフト曲線との間にバルブリフト量差が設定され、
これらの開弁用カムの基本バルブリフト曲線及び閉弁用カムの基本バルブリフト曲線に対し、カム回転角度範囲として、前記吸気バルブ、前記排気バルブを作動させる従動子が、開弁用カムから飛び出して閉弁用カムに着地する範囲を含んだ第１移り変わり区間と、閉弁用カムから飛び出して開弁用カムに着地する範囲を含んだ第２移り変わり区間とが設けられた開弁用カムの最終バルブリフト曲線及び閉弁用カムの最終バルブリフト曲線が設定され、
前記開弁用カムの基本バルブリフト曲線及び前記閉弁用カムの基本バルブリフト曲線から求められる基本バルブ速度曲線における前記従動子の飛出し速度と着地速度との差である基本速度差を求め、
前記開弁用カムの最終バルブリフト曲線及び前記閉弁用カムの最終バルブリフト曲線から求められる最終バルブ速度曲線における前記従動子の飛出し速度と着地速度との差である最終速度差を求め、
前記基本速度差よりも前記最終速度差が小さくなるようにカムプロフィールが設定されていることを特徴とする強制開・閉弁用カム。
【請求項２】
前記第１移り変わり区間及び前記第２移り変わり区間では、前記最終バルブ速度曲線におけるピークのバルブ速度の絶対値を、前記基本バルブ速度曲線のピークのバルブ速度の絶対値よりも小さく設定し、且つ前記基本バルブ速度曲線の着地速度の絶対値に対して前記第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間内の前記最終バルブ速度曲線の着地速度の絶対値を高い位置で一定に維持されるようにカムプロフィールが設定されていることを特徴とする請求項１記載の強制開・閉弁用カム。
【請求項３】
吸気バルブ及び排気バルブを強制的に開閉する強制開・閉弁用カムのカムプロフィール設定方法であって、
前記吸気バルブ又は前記排気バルブが要求される所定のリフト量に基づき基本バルブリフト曲線とこの基本バルブリフト曲線から得られる基本バルブ速度曲線とを作成する第１ステップと、
前記吸気バルブ、前記排気バルブを作動させる従動子が、開弁用カムから飛び出して閉弁用カムに着地する、あるいは、閉弁用カムから飛び出して開弁用カムに着地するときの、前記基本バルブ速度曲線における従動子の飛出し速度と着地速度との差である基本速度差を求め、この基本速度差よりも従動子の飛出し速度と着地速度との差である改良速度差が小さくなるように改良バルブ速度曲線を作成する第２ステップと、
前記改良速度差を維持しながら、前記改良バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値を基本バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値に合わせる作業を行い、最終バルブ速度曲線を得る第３ステップと、
前記最終バルブ速度曲線に基づき最終バルブリフト曲線を作成する第４ステップと、
を含むことを特徴とする強制開・閉弁用カムのカムプロフィール設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強制開・閉弁用カム及び強制開・閉弁用カムのカムプロフィール設定方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、内燃機関には、吸気バルブや排気バルブを、開閉時にカムで直接、あるいはロッカアームを介して強制的に駆動するバルブ強制開閉型の動弁装置を備えたものがある。
バルブ強制開閉型の動弁装置では、バルブを開けるための開弁用カムと、バルブを閉じるための閉弁用カムとの両方が必要で、これらの開弁用カムと閉弁用カムとでバルブを直接、あるいはロッカアームを介して駆動させる場合、バルブ、ロッカアーム、開弁用カム、閉弁用カムのそれぞれの加工精度や組付精度、これらの動弁系部品の熱による膨張収縮などを考慮して開弁用カム、閉弁用カムとバルブ側とにクリアランスが設けられている。
【０００３】
このクリアランスは、開弁用カムのカム回転角度とバルブリフト量との関係を表すバルブリフト曲線と、閉弁用カムのカム回転角度とバルブリフト量との関係を表すバルブリフト曲線とを描いたときに、これら２つのバルブリフト曲線間のバルブリフト量の差で表される。これを以下の図で説明する。
【０００４】
図９は従来の開弁用カム及び閉弁用カムの特性を示すグラフである。グラフの縦軸はバルブリフト量、このバルブリフト量から求められるバルブ速度、及びこのバルブ速度から求められるバルブ加速度、横軸はカム回転角度を表す。
開弁用カムのバルブリフト曲線２０１は、中央部が高い山形とした曲線であり、カム回転角度θ１での変曲点２０２及びカム回転角度θ３での変曲点２０３と、カム回転角度θ２での最大リフト点２０４とを有する。
【０００５】
閉弁用カムのバルブリフト曲線２０６は、バルブリフト曲線２０１と同じ曲線を上方にクリアランスＣＣだけ移動させて形成したものであり、２つの変曲点２０７，２０８と、最大リフト点２０９とを有する。
【０００６】
バルブ速度曲線２１１は、バルブリフト曲線２０１，２０６をそれぞれ微分して求められた曲線であり、バルブリフト曲線２０１，２０６の変曲点２０２，２０７に対応する最大速度点２１２と、バルブリフト曲線２０１，２０６の最大リフト点２０４，２０９に対応する速度ゼロ点２１３と、バルブリフト曲線２０１，２０６の変曲点２０３，２０８に対応する最小速度点２１４とを有する。
【０００７】
上記のバルブ速度曲線は、バルブリフト曲線２０１，２０６毎にそれぞれ得られるが、それらのバルブ速度曲線は同一形状であるため、ここでは、一つのバルブ速度曲線２１１で説明する。図３及び図５についても同様である。
【０００８】
上記の最大速度点２１２は、開弁用カムのカム面から従動子（吸気バルブ又は排気バルブに直接設けられた従動子、あるいはロッカアームに設けられた従動子である。）が離れる点、即ち、飛出し点であり、また、図中に示した着地点２１６は、閉弁用カムのカム面に従動子が着地する点である。最大速度点２１２のバルブ速度をＶＵ、飛出し点（最大速度点）２１２での飛出し速度（バルブ速度）と、着地点２１６での着地速度（バルブ速度）との速度差をΔＶＵとする。上記の着地速度は、ここでは、閉弁用カムのカム面の速度であり、従動子が閉弁用カムのカム面に衝突する衝突速度（即ち、速度差ΔＶＵである。）と区別する。図３及び図５についても同様である。
【０００９】
同様に、上記の最小速度点２１４は、閉弁用カムのカム面から従動子が離れる飛出し点であり、また、図中に示した着地点２１８は、開弁用カムのカム面に従動子が着地する点である。最小速度点２１４のバルブ速度をＶＬ、飛出し点（最小速度点）２１４での飛出し速度と、着地点２１８での着地速度との速度差をΔＶＬとする。上記の着地速度は、ここでは、開弁用カムのカム面の速度であり、従動子が開弁用カムのカム面に衝突する衝突速度（即ち、速度差ΔＶＬである。）と区別する。図３及び図５についても同様である。
【００１０】
バルブ加速度曲線２２１は、バルブ速度曲線２１１を微分して求められた曲線であり、バルブ速度曲線２１１の最大速度点２１２に対応する加速度ゼロ点２２２と、バルブ速度曲線２１１の速度ゼロ点２１３に対応する最小加速度点２２３と、バルブ速度曲線２１１の最小速度点２１４に対応する加速度ゼロ点２２４とを有する。
【００１１】
上記のバルブ加速度曲線は、バルブリフト曲線２０１，２０６毎に求められたバルブ速度曲線からそれぞれ得られるが、それらのバルブ加速度曲線は同一形状であるため、ここでは、一つのバルブ加速度曲線２２１で説明した。図３及び図５についても同様である。
【００１２】
上記したように、バルブリフト曲線２０１，２０６間にはクリアランスＣＣがある、即ち、バルブを直接駆動する場合には、開弁用カム、閉弁用カムと吸気バルブ、排気バルブとの間にはクリアランスがあるため、このクリアランスによって、吸気バルブ、排気バルブが一旦開弁用カム、閉弁用カムから離れてから開弁用カム、閉弁用カムに衝突し、あるいは、バルブをロッカアームを介して駆動する場合には、開弁用カム、閉弁用カムとロッカアームとの間にはクリアランスがあるため、このクリアランスによって、ロッカアームが一旦開弁用カム、閉弁用カムから離れてから開弁用カム、閉弁用カムに衝突して、撃力が発生（現象として騒音が発生）することになる。
【００１３】
このような騒音を防止するためのバルブ強制開閉型とした従来の強制開・閉弁用カム、内燃機関の動弁装置及びカムプロフィール設定方法として、開弁用カムのバルブリフト曲線と、閉弁用カムのバルブリフト曲線とのクリアランスを部分的に狭くしたものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開昭６０−１０８５１３号公報
【特許文献２】特開平６−２２１１１９号公報
【００１４】
特許文献１の第５図を以下の図１０で説明する。なお、符号は振り直した。
図１０は従来の内燃機関の動弁装置におけるバルブリフト量とカム回転角との関係を示すグラフである。
図中のＡは開弁用カムのカム曲線、Ｂは開弁用カムのカム曲線Ａに対して一定のクリアランスが設けられた閉弁用カムのカム曲線、Ｄは閉弁用カムのカム曲線Ｂに対して一部のクリアランスが修正された閉弁用カムのカム曲線である。
【００１５】
即ち、カム曲線Ｄは、カム曲線Ｂの最大リフト点ＰＥと、閉弁用カムによって駆動されるロッカアームのスリッパーが閉弁用カムのカム面から開弁用カムのカム面へジャンプするときのジャンプ開始点ＰＤとの間の範囲ニの部分の曲率を、カム曲線Ａに対するクリアランスが、カム曲線Ａとカム曲線Ｂとのクリアランスよりも大きくなるように湾曲させて設定したものである。
【００１６】
カム曲線Ｄでは、ジャンプ開始点ＰＤを、カム曲線Ｂの変曲点ＰＢより回転方向手前側、即ちカム曲線Ｂの最大リフト点ＰＥ側に寄せ、ロッカアームのスリッパーがジャンプ開始点ＰＤからジャンプしてカム曲線Ａに移行する点を、カム曲線Ａの変曲点ＰＡ２より最大リフト点ＰＦ側に寄せ、しかもカム曲線Ｂの変曲点ＰＢから最大リフト点ＰＥまでの間のカム回転角度を４等分したうちの変曲点ＰＢから数えて１番目の範囲ホ内に設定してある。ＰＡ１はカム曲線Ｂからスリッパーがジャンプした場合にカム曲線Ａに移行する点である。
【００１７】
従って、ロッカアームのスリッパーが閉弁用カムのカム面（カム曲線Ｄ）から開弁用カムのカム面（カム曲線Ａ）に移行する部分が急勾配となり、ジャンプ開始点ＰＤからジャンプしたスリッパーがカム面に衝突するときに衝撃は小さくなる。
【００１８】
特許文献２の図１を以下の図１１で説明する。なお、符号は振り直した。
図１１は従来の内燃機関の動弁装置におけるバルブリフト量及び動弁系慣性力とカム回転角との関係を示すグラフであり、縦軸はバルブリフト量及び動弁系慣性力、横軸はカム回転角を表す。
【００１９】
図中のＥは開弁用カムのバルブリフト曲線、Ｆはバルブリフト曲線Ｅに対して一定のクリアランスを有する閉弁用カムのバルブリフト曲線、Ｇはバルブリフト曲線Ｆの一部を修正した閉弁用カムのバルブリフト曲線、Ｈは動弁系慣性力を示す曲線、Ｃは開弁用カムと閉弁用カムとのベースサークル径の差である。
【００２０】
バルブリフト曲線Ｅとバルブリフト曲線Ｇとは、閉弁状態ではクリアランスがＣ０（例えば吸気バルブではＣ０＝０．２５ｍｍ、排気バルブではＣ０＝０．３５ｍｍ）であり、また、動弁系慣性力の方向が変化するカム回転角ＪではクリアランスＣ１（例えば、Ｃ１はほぼ０．０５ｍｍ）であり、最大リフト時では同様のクリアランスＣ２（＝Ｃ１）である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
図１０に示された特許文献１において、カム曲線Ｄの範囲ホでは、カム曲線Ａとのクリアランスがカム回転角が大きくなるにつれて小さくなっているが、このクリアランスが小さいと、開弁用カムや閉弁用カム、ロッカアーム及びバルブの加工精度、組立精度を高めなければならないため、コストアップを招くことになる。
【００２２】
図１１に示された特許文献２において、最大リフト時から動弁系慣性力の方向が変化するカム回転角Ｊまでの範囲ではクリアランスを小さくしてできるだけ０に近づけているため、特許文献１と同様に、開弁用カム、閉弁用カム、ロッカアーム、吸気バルブ、排気バルブ等の動弁系の部品を高精度で加工、組立しなければならない。
【００２３】
本発明の目的は、開弁用カム及び閉弁用カムのそれぞれのバルブリフト曲線間のクリアランスを比較的大きな所定値に保ちながら、吸気バルブ及び排気バルブ側、あるいはロッカアーム側に設けられた従動子と、開弁用カム、閉弁用カムとの衝突を緩和してバルブ強制開閉型の動弁装置の低騒音化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
請求項１に係る発明は、吸気バルブ及び排気バルブを強制的に開閉する強制開・閉弁用カムにおいて、グラフの縦軸に吸気バルブ及び排気バルブのバルブリフト量、横軸にカム回転角度をとったときの、開弁用カムのカム回転角度とバルブリフト量との関係を示す開弁用カムの基本バルブリフト曲線と、閉弁用カムのカム回転角度とバルブリフト量との関係を示す閉弁用カムの基本バルブリフト曲線との間にバルブリフト量差が設定され、これらの開弁用カムの基本バルブリフト曲線及び閉弁用カムの基本バルブリフト曲線に対し、カム回転角度範囲として、吸気バルブ、排気バルブを作動させる従動子が、開弁用カムから飛び出して閉弁用カムに着地する範囲を含んだ第１移り変わり区間と、閉弁用カムから飛び出して開弁用カムに着地する範囲を含んだ第２移り変わり区間とが設けられた開弁用カムの最終バルブリフト曲線及び閉弁用カムの最終バルブリフト曲線が設定され、開弁用カムの基本バルブリフト曲線及び閉弁用カムの基本バルブリフト曲線から求められる基本バルブ速度曲線における従動子の飛出し速度と着地速度との差である基本速度差を求め、開弁用カムの最終バルブリフト曲線及び閉弁用カムの最終バルブリフト曲線から求められる最終バルブ速度曲線における従動子の飛出し速度と着地速度との差である最終速度差を求め、基本速度差よりも最終速度差が小さくなるようにカムプロフィールが設定されていることを特徴とする。
【００２５】
作用として、開弁用カムの最終バルブリフト曲線及び閉弁用カムの最終バルブリフト曲線に第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間が設けられる。
第１移り変わり区間では、従動子が、開弁用カムのカム面から飛出し、閉弁用カムのカム面に着地する。第２移り変わり区間では、従動子が、閉弁用カムのカム面から飛出し、開弁用カムのカム面に着地する。
【００２６】
開弁用カムの基本バルブリフト曲線及び閉弁用カムの基本バルブリフト曲線から基本バルブ速度曲線が求められる。そして、基本バルブ速度曲線における従動子の飛出し速度と着地速度との差である基本速度差が求められる。
【００２７】
また、開弁用カムの最終バルブリフト曲線及び閉弁用カムの最終バルブリフト曲線から最終バルブ速度曲線が求められ、最終バルブ速度曲線における従動子の飛出し速度と着地速度との差である最終速度差を求めるときに、最終速度差が、基本速度差よりも小さくなるように従動子の飛出し速度及び着地速度が設定される。
この結果、閉弁用カム又は開弁用カムに衝突する従動子の衝突速度が小さくなり、衝突時の撃力が緩和される。
【００２８】
請求項２に係る発明は、第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間では、改良バルブ速度曲線におけるピークのバルブ速度の絶対値を、基本バルブ速度曲線のピークのバルブ速度の絶対値よりも小さく設定し、且つ基本バルブ速度曲線の着地速度の絶対値に対して第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間内の最終バルブ速度曲線の着地速度の絶対値を高い位置で一定に維持されるようにカムプロフィールが設定されていることを特徴とする。
【００２９】
作用として、基本バルブ速度曲線のピークは基本バルブリフト曲線の変曲点に対応するから、この変曲点は、従動子が開弁用カム又は閉弁用カムから飛び出す飛出し点となる。
同様に、最終バルブ速度曲線のピークは最終バルブリフト曲線の変曲点に対応するから、この変曲点は、従動子が開弁用カム又は閉弁用カムから飛び出す飛出し点となる。
【００３０】
第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間で、最終バルブ速度曲線におけるピークのバルブ速度の絶対値を、基本バルブ速度曲線のピークのバルブ速度の絶対値よりも小さく設定することで、最終バルブ速度曲線での飛出し速度が抑えられ、更に基本バルブ速度曲線の着地速度の絶対値に対して第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間内の最終バルブ速度曲線の着地速度の絶対値を高い位置で一定に維持されることで、最終バルブ速度曲線での着地速度が高められ、飛出し速度と着地速度との差である最終速度差が小さくなる。この結果、従動子の閉弁用カム又は開弁用カムへの衝突速度が小さくなり、衝突時の撃力が緩和される。                                                        
【００３１】
請求項３に係る発明は、吸気バルブ及び排気バルブを強制的に開閉する強制開・閉弁用カムのカムプロフィール設定方法であって、吸気バルブ又は排気バルブが要求される所定のリフト量に基づき基本バルブリフト曲線とこの基本バルブリフト曲線から得られる基本バルブ速度曲線とを作成する第１ステップと、吸気バルブ、排気バルブを作動させる従動子が、開弁用カムから飛び出して閉弁用カムに着地する、あるいは、閉弁用カムから飛び出して開弁用カムに着地するときの、基本バルブ速度曲線における従動子の飛出し速度と着地速度との差である基本速度差を求め、この基本速度差よりも従動子の飛出し速度と着地速度との差である改良速度差が小さくなるように改良バルブ速度曲線を作成する第２ステップと、改良速度差を維持しながら、改良バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値を基本バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値に合わせる作業を行い、最終バルブ速度曲線を得る第３ステップと、最終バルブ速度曲線に基づき最終バルブリフト曲線を作成する第４ステップと、を含むことを特徴とする。
【００３２】
第２ステップで、基本速度差よりも改良速度差が小さくなるように改良バルブ速度曲線を作成することで、開弁用カム又は閉弁用カムのカム面に衝突する従動子の衝突速度が抑えられ、衝突時の撃力が緩和される。
【００３３】
第３ステップで、改良速度差を維持しながら、改良バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値を基本バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値に合わせる作業を行い、従動子が、開弁用カムから飛び出して閉弁用カムに着地する、あるいは、閉弁用カムから飛び出して開弁用カムに着地する範囲を含んだ区間を除いて、最終バルブリフト曲線の形状を基本バルブリフト曲線の形状に合致させる、又は近づける。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１に係る発明では、グラフの縦軸に吸気バルブ及び排気バルブのバルブリフト量、横軸にカム回転角度をとったときの、開弁用カムのカム回転角度とバルブリフト量との関係を示す開弁用カムの基本バルブリフト曲線と、閉弁用カムのカム回転角度とバルブリフト量との関係を示す閉弁用カムの基本バルブリフト曲線との間にバルブリフト量差が設定され、これらの開弁用カムの基本バルブリフト曲線及び閉弁用カムの基本バルブリフト曲線に対し、カム回転角度範囲として、吸気バルブ、排気バルブを作動させる従動子が、開弁用カムから飛び出して閉弁用カムに着地する範囲を含んだ第１移り変わり区間と、閉弁用カムから飛び出して開弁用カムに着地する範囲を含んだ第２移り変わり区間とが設けられた開弁用カムの最終バルブリフト曲線及び閉弁用カムの最終バルブリフト曲線が設定され、開弁用カムの基本バルブリフト曲線及び閉弁用カムの基本バルブリフト曲線から求められる基本バルブ速度曲線における従動子の飛出し速度と着地速度との差である基本速度差を求め、開弁用カムの最終バルブリフト曲線及び閉弁用カムの最終バルブリフト曲線から求められる最終バルブ速度曲線における従動子の飛出し速度と着地速度との差である最終速度差を求め、基本速度差よりも最終速度差が小さくなるようにカムプロフィールが設定されているので、開弁用カムの最終バルブリフト曲線と閉弁用カムの最終バルブリフト曲線とのクリアランスを比較的大きくしても、第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間で、従動子が開弁用カム又は閉弁用カムに衝突するときの衝突速度を抑えることができ、衝突時の撃力が緩和されるため、コストを低減しつつ騒音の発生を抑えることができる。
【００３５】
請求項２に係る発明では、第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間では、最終バルブ速度曲線におけるピークのバルブ速度の絶対値を、基本バルブ速度曲線のピークのバルブ速度の絶対値よりも小さく設定し、且つ基本バルブ速度曲線の着地速度の絶対値に対して第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間内の最終バルブ速度曲線の着地速度の絶対値を高い位置で一定に維持されるようにカムプロフィールが設定されているので、最終バルブ速度曲線での従動子の飛出し速度が抑えられ、更に最終バルブ速度曲線での従動子の着地速度が高められて、飛出し速度と着地速度との差である最終速度差を小さくすることができ、従動子の閉弁用カム又は開弁用カムへの衝突速度が小さくすることができて、衝突時の撃力を緩和することができる。
【００３６】
請求項３に係る発明では、吸気バルブ又は排気バルブが要求される所定のリフト量に基づき基本バルブリフト曲線とこの基本バルブリフト曲線から得られる基本バルブ速度曲線とを作成する第１ステップと、吸気バルブ、排気バルブを作動させる従動子が、開弁用カムから飛び出して閉弁用カムに着地する、あるいは、閉弁用カムから飛び出して開弁用カムに着地するときの、基本バルブ速度曲線における従動子の飛出し速度と着地速度との差である基本速度差を求め、この基本速度差よりも従動子の飛出し速度と着地速度との差である改良速度差が小さくなるように改良バルブ速度曲線を作成する第２ステップと、改良速度差を維持しながら、改良バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値を基本バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値に合わせる作業を行い、最終バルブ速度曲線を得る第３ステップと、最終バルブ速度曲線に基づき最終バルブリフト曲線を作成する第４ステップと、を含むので、第２ステップで、開弁用カム又は閉弁用カムのカム面に衝突する従動子の衝突速度を抑えることができて、衝突時の撃力を緩和することができ、第３ステップで、改良速度差を維持しながら、改良バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値を基本バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値に合わせる作業を行い、従動子が、開弁用カムから飛び出して閉弁用カムに着地する、あるいは、閉弁用カムから飛び出して開弁用カムに着地する範囲を含んだ区間を除いて、最終バルブリフト曲線の形状を基本バルブリフト曲線の形状に合致させる、又は近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る内燃機関の動弁装置の第１実施形態を示す断面図であり、内燃機関１０は、シリンダヘッド１１を備え、このシリンダヘッド１１は、吸気バルブ１２及び排気バルブ１３を強制的に駆動して開閉するバルブ強制開閉型の動弁装置１５を設けたものである。
【００３８】
動弁装置１５は、シリンダヘッド本体１７に回転自在に取付けられたカムシャフト１８と、シリンダヘッド本体１７に取付けられたロッカシャフト２１と、このロッカシャフト２１にスイング自在に取付けられるとともにカムシャフト１８で駆動されるロッカアーム２２と、このロッカアーム２２の端部に連結機構２３を介して連結されてシリンダヘッド本体１７の吸気ポート２４を開閉する吸気バルブ１２と、図示せぬロッカシャフトにスイング自在に取付けられたロッカアーム（不図示）の端部に連結されてシリンダヘッド本体１７の排気ポート２６を開閉する排気バルブ１３とを備える。なお、３１は吸気ポート２４及び排気ポート２６に連通する燃焼室、３２は燃焼室３１に突出する点火プラグである。
【００３９】
カムシャフト１８は、軸線に直交するように形成された円板部４１を備え、この円板部４１の側面４１ａにカム溝４２が形成されている。
カム溝４２は、ロッカアーム２２の先端に形成された従動子２２ａが挿入された部分であり、吸気バルブ１２を開くための開弁用カム４４と、吸気バルブ１２を閉じるための閉弁用カム４５とを備え、これらの開弁用カム４４及び閉弁用カム４５が前述の従動子２２ａと摺動する。なお、４７，４８はバルブガイドである。
【００４０】
図２は本発明に係る内燃機関の動弁装置の第２実施形態を示す断面図であり、内燃機関６０は、シリンダヘッド６１を備え、このシリンダヘッド６１は、吸気バルブ６２を強制的に駆動して開閉するバルブ強制開閉型の動弁装置６５を設けたものである。
【００４１】
動弁装置６５は、シリンダヘッド本体６１ａに回転自在に取付けられたカムシャフト６７と、シリンダヘッド本体６１ａに取付けられたロッカシャフト７１，７２と、これらのロッカシャフト７１，７２にスイング自在に取付けられるとともにカムシャフト６７で駆動される開弁用ロッカアーム７３及び閉弁用ロッカアーム７４と、これらの開弁用ロッカアーム７３及び閉弁用ロッカアーム７４で駆動されて吸気ポート７６を開閉する吸気バルブ６２とからなる。なお、７８は吸気バルブ６２が開いたときに吸気ポート７６に連通する燃焼室である。
【００４２】
カムシャフト６７は、開弁用ロッカアーム７３を駆動する開弁用カム８１と、閉弁用ロッカアーム７４を駆動する閉弁用カム８２とを備える。なお、８１ａは開弁用ロッカアーム７３と摺動する開弁用カム面、８２ａは閉弁用ロッカアーム７４と摺動する閉弁用カム面である。
【００４３】
開弁用ロッカアーム７３は、開弁用カム８１と摺動するカム側摺動面７３ａと、吸気バルブ６２の端部６２Ａと摺動するバルブ側摺動面７３ｂとを備える。
閉弁用ロッカアーム７４は、閉弁用カム８２と摺動するカム側摺動面７４ａと、吸気バルブ６２の端部６２Ａと摺動するバルブ側摺動面７４ｂとを備える。
吸気バルブ６２の端部６２Ａは、開弁用ロッカアーム７３のバルブ側摺動面７３ｂと摺動する開弁側摺動面６２ａと、閉弁用ロッカアーム７４のバルブ側摺動面７４ｂと摺動する閉弁側摺動面６２ｂとを備える。
この実施形態では、吸気バルブ６２の端部６２Ａが図１に示された実施形態の従動子２２ａに相当する。
【００４４】
図３は本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムに関するバルブリフト量、バルブ速度及びバルブ加速度を示すグラフであり、例えば、図１に示された開弁用カム４４及び閉弁用カム４５で吸気バルブ１２を開閉する場合のものである。
【００４５】
図９に示された実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。グラフの縦軸はバルブリフト量、このバルブリフト量から算出されるバルブ速度、及びこのバルブ速度から算出されるバルブ加速度、横軸はカム回転角度を表す。
【００４６】
開弁用カムのバルブリフト曲線１０１は、図９に示されたバルブリフト曲線２０１に対してカム回転角度がα１〜α２の範囲及びα４〜α５の範囲で変更されたものであり、これらの範囲で傾斜した直線部１０１Ａ，１０１Ｂを備えている。これらの直線部１０１Ａ，１０１Ｂの両端は変曲点１０３，１０４、変曲点１０６，１０７である。
【００４７】
閉弁用カムのバルブリフト曲線１１１は、図９に示されたバルブリフト曲線２０６に対してカム回転角度がα１〜α２の範囲及びα４〜α５の範囲で変更したものであり、これらの範囲で傾斜した直線部１１１Ａ，１１１Ｂを備えている。これらの直線部１１１Ａ，１１１Ｂの両端は変曲点１１３，１１４、変曲点１１６，１１７である。
【００４８】
上記したバルブリフト曲線１０１，１１１におけるカム回転角度がα１〜α２の範囲を、後に詳述する第１移り変わり区間、カム回転角度がα４〜α５の範囲を、後に詳述する第２移り変わり区間とする。
上記した直線部１０１Ａと直線部１１１Ａとは平行で、同様に、直線部１０１Ｂと直線部１１１Ｂとは平行である。
【００４９】
バルブリフト曲線１０１，１１１間のバルブリフト量差、即ち、クリアランスＣＣは、例えば０．１ｍｍであり、第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間でもこの値である。このように、本実施形態では、第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間でのバルブリフト曲線１０１，１１１間のクリアランスＣＣを、例えば、図１０に示された従来技術のものよりも大きくして、動弁装置の各部品の加工精度、組付精度を低くしている。これにより、内燃機関のコスト低減することが可能になる。また、従動子が開弁用カムや閉弁用カムと摺動するときの潤滑油の粘性抵抗、撹拌抵抗が小さくなり、内燃機関の出力の損失を低減することも可能になる。
【００５０】
上記のカム回転角度α１〜α２の範囲は、図９に示されたバルブリフト曲線２０１，２０６の変曲点２０２，２０７が存在する範囲であり、カム回転角度α４〜α５の範囲は、図９に示されたバルブリフト曲線２０１，２０６の変曲点２０３，２０８が存在する範囲である。
【００５１】
バルブリフト曲線１０１，１１１を微分して得られるバルブ速度曲線１２１におけるカム回転角度α１〜α２の範囲は、水平な直線部１２１Ａとなり、バルブ速度曲線１２１におけるカム回転角度α４〜α５の範囲は、水平な直線部１２１Ｂとなる。
【００５２】
直線部１２１Ａは、バルブ速度が、バルブ速度曲線１２１のピーク、即ち、バルブ速度曲線２１１（図９参照）のピークである最大速度点２１２よりも低下している部分であり、バルブ速度が一定に維持される部分でもある。
【００５３】
直線部１２１Ｂは、バルブ速度の絶対値が、バルブ速度曲線１２１の負側のピーク、即ち、バルブ速度曲線２１１（図９参照）の負側のピークである最小速度点２１４のバルブ速度の絶対値よりも低下している部分であり、バルブ速度の絶対値が一定に維持される部分でもある。
【００５４】
図中の１２３は開弁用カムのカム面から従動子（即ち、従動子２２ａ（図１参照）、端部６２Ａ（図２参照）である。）が離れる飛出し点であり、バルブ速度曲線１２１上のカム回転角度α１に位置し、バルブ速度曲線１２１の正側でバルブ速度（＝Ｖ１）が最大となるピークである。１２４は閉弁用のカム面に従動子が着地する着地点であり、直線部１２１Ａ上に位置する。これらの飛出し点１２３及び着地点１２４については、図４で詳述する。
これらの飛出し点１２３での従動子の飛出し速度（バルブ速度）と、着地点１２４での従動子の着地速度（バルブ速度）との速度差をΔＶ１とする。
【００５５】
本実施形態では、飛出し点１２３のバルブ速度Ｖ１を、飛出し点２１２（図９も参照）のバルブ速度よりも低下させ、着地点１２４のバルブ速度を、着地点２１６（図９も参照）のバルブ速度よりも高くすることで、速度差ΔＶ１を速度差ΔＶＵよりも小さくしている。
【００５６】
同様に、図中の１２７は閉弁用カムのカム面から従動子が離れる飛出し点であり、バルブ速度曲線１２１上のカム回転角度α４に位置し、バルブ速度曲線１２１の負側でバルブ速度（＝Ｖ２）の絶対値が最大となるピークである。１２８は開弁用のカム面に従動子が着地する着地点であり、直線部１２１Ｂ上に位置する。これらの飛出し点１２７及び着地点１２８については、図４で詳述する。
これらの飛出し点１２７での従動子の飛出し速度と、着地点１２８での従動子の着地速度との速度差をΔＶ２とする。
【００５７】
本実施形態では、飛出し点１２７のバルブ速度Ｖ２の絶対値を、飛出し点２１４（図９も参照）のバルブ速度の絶対値よりも小さくし、着地点１２８のバルブ速度の絶対値を、着地点２１８（図９も参照）のバルブ速度の絶対値よりも大きくすることで、速度差ΔＶ２を速度差ΔＶＬよりも小さくしている。
【００５８】
バルブ速度曲線１２１を微分して得られるバルブ加速度曲線１２５は、バルブ速度曲線１２１の直線部１２１Ａに対応してカム回転角度α１〜α２の範囲にバルブ加速度が一定でゼロとなる直線部１２５Ａと、バルブ速度曲線１２１の直線部１２１Ｂに対応してカム回転角度α４〜α５の範囲にバルブ加速度が一定でゼロとなる直線部１２５Ｂとを備える。
【００５９】
図４（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムに関するバルブリフト曲線の作用を示す作用図であり、（ａ），（ｃ）の実施例は図３に示されたバルブリフト曲線１０１，１１１のカム回転角度α１〜α２の範囲及びカム回転角度α４〜α５の範囲を拡大したものであり、（ｂ），（ｄ）の比較例は図９に示されたバルブリフト曲線２０１，２０６のカム回転角度θ１及びカム回転角度θ３を中心とした部分を拡大したものである。
【００６０】
（ａ）の実施例において、バルブリフト曲線１０１，１１１を図１に示されたカム溝４２に見立て、バルブリフト曲線１０１を開弁用カム４４、バルブリフト曲線１１１を閉弁用カム４５とし、図１に示されたロッカアーム２２の従動子２２ａをハッチングを施した丸印とする。また、従動子２２ａは実際にはカム溝４２の動きに伴ってカム溝４２のほぼ法線方向（図の上下方向）に移動するが、ここでは、説明の都合上、バルブリフト曲線１０１，１１１側を静止させ、従動子２２ａがバルブリフト曲線１０１，１１１間を移動するようにした。
【００６１】
まず、従動子２２ａが、矢印で示すように、開弁用カム４４のバルブリフト曲線１０１と摺動しながら変曲点１０３に至ると、変曲点１０３から先は、変曲点１０３から飛出し速度Ｖ１（図３参照）で離れ、慣性力によって変曲点１０３での接線１０１Ｔに沿って移動し、バルブリフト曲線１１１の直線部１１１Ａに着地する。図中の１１１Ｌは直線部１１１Ａ上の着地点である。
【００６２】
（ｂ）の比較例においても、バルブリフト曲線２０１，２０６をカム溝に見立て、バルブリフト曲線２０１をカム溝の開弁用カム、バルブリフト曲線２０６をカム溝の閉弁用カムとし、バルブリフト曲線２０１，２０６間を従動子２２ａが移動するものとする。
【００６３】
まず、従動子２２ａが、矢印で示すように、開弁用カムのバルブリフト曲線２０１と摺動しながら変曲点２０２に至ると、変曲点２０２から先は、変曲点２０２から飛出し速度ＶＵ（図９参照）で離れ、慣性力によって変曲点２０２での接線２０１Ｔに沿って移動し、バルブリフト曲線２０６に着地する。図中の２０６Ｌはバルブリフト曲線２０６上の着地点である。
【００６４】
（ｃ）の実施例において、従動子２２ａが、矢印で示すように、閉弁用カム４５のバルブリフト曲線１１１と摺動しながら変曲点１１６に至ると、変曲点１１６から先は、変曲点１１６から飛出し速度Ｖ２（図３参照）で離れ、慣性力によって変曲点１１６の接線１１１Ｔに沿って移動し、バルブリフト曲線１０１の直線部１０１Ｂに着地する。図中の１０１Ｌは直線部１０１Ｂ上の着地点である。
【００６５】
（ｄ）の比較例において、従動子２２ａが、矢印で示すように、閉弁用カムのバルブリフト曲線２０６と摺動しながら変曲点２０８に至ると、変曲点２０８から先は、変曲点２０８から飛出し速度ＶＬ（図９参照）で離れ、慣性力によって変曲点２０８での接線２０６Ｔに沿って移動し、バルブリフト曲線２０１に着地する。図中の２０１Ｌはバルブリフト曲線２０１上の着地点である。
【００６６】
以上の（ａ），（ｂ）において、（ｂ）の比較例では、従動子２２ａが、変曲点２０２でバルブリフト曲線２０１から離れるため、図９に示したように、バルブ速度が最大の位置で離れることになるため、従動子２２ａの飛出し速度ＶＵは最大となり、この飛出し速度ＶＵをほとんど維持したまま、バルブリフト曲線２０６に着地するが、従動子２２ａがバルブリフト曲線２０１から飛出してバルブリフト曲線２０６に着地する間は、実際には、バルブリフト曲線２０６（即ち、閉弁用カム）の速度（即ち、バルブ速度）が次第に小さくなり、従動子２２ａがカム回転角度α２よりも角度が進んだ位置でバルブリフト曲線２０６に着地するときには、図９に示したように、従動子２２ａの着地速度は飛出し速度ＶＵよりも大幅に小さくなるので、上記の飛出し速度と着地速度との速度差ΔＶＵ、即ち、従動子２２ａのバルブリフト曲線２０６への衝突速度は大きくなり、衝突時の撃力は大きくなる。
【００６７】
更に、従動子２２ａの着地時のバルブリフト曲線２０６への入射角θｉ１１が大きくなるため、衝突面に対して直交する向きの従動子２２ａのバルブ速度成分が大きくなり、このことからも、撃力は大きくなる。
【００６８】
これに対して、（ａ）の実施例では、比較例の変曲点２０２（（ｂ）参照）よりもカム回転角度が手前の位置にある変曲点１０３で従動子２２ａがバルブリフト曲線１０１から離れるため、図３に示したように、従動子２２ａの飛出し速度Ｖ１（図３参照）は、比較例に対して小さくなる。この飛出し速度Ｖ１は、従動子２２ａの移動中はほとんど維持されて直線部１１１Ａに着地するが、従動子２２ａがバルブリフト曲線１０１から飛出してバルブリフト曲線１１１に着地する間に、実際には、バルブリフト曲線１１１（即ち、閉弁用カム４５）の速度（即ち、バルブ速度）が変化し、従動子２２ａがカム回転角度α２よりも手前の位置で直線部１１１Ａに着地するときには、図３に示したように、従動子２２ａの着地速度は飛出し速度よりもやや小さくなるだけで、上記の飛出し速度と着地速度との速度差ΔＶ１、即ち、従動子２２ａの直線部１１１Ａへの衝突速度は、比較例の場合よりも小さくなり、衝突時の撃力は小さくなる。即ち、騒音が抑えられる。
【００６９】
更に、従動子２２ａの着地時の直線部１１１Ａへの入射角θｉ１は（ｂ）の比較例の入射角θｉ１１よりも小さくなるため、衝突面に対して直交する向きの従動子２２ａのバルブ速度成分は小さくなり、このことからも、撃力は比較例に比べて小さくなる。
【００７０】
上記したカム回転角度がα１〜α２の範囲は、実施例において、従動子２２ａがバルブリフト曲線１０１からバルブリフト曲線１１１へ移り変わるので、第１移り変わり区間と呼ぶ。
【００７１】
以上の（ｃ），（ｄ）においても同様に、（ｄ）の比較例では、従動子２２ａが、変曲点２０８でバルブリフト曲線２０６から離れるため、図９に示したように、バルブ速度の絶対値が最大の位置で離れることになるため、従動子２２ａの飛出し速度ＶＬの絶対値は最大となり、この飛出し速度ＶＬをほとんど維持したまま、バルブリフト曲線２０１に着地するが、従動子２２ａがバルブリフト曲線２０６から飛出してバルブリフト曲線２０１に着地する間は、実際には、バルブリフト曲線２０１（即ち、開弁用カム）の速度（即ち、バルブ速度）の絶対値が次第に小さくなり、従動子２２ａがカム回転角度α５よりも角度が進んだ位置でバルブリフト曲線２０１に着地するときには、図９に示したように、従動子２２ａの着地速度の絶対値は飛出し速度ＶＬの絶対値よりも大幅に小さくなるので、上記の飛出し速度ＶＬの絶対値と着地速度の絶対値との速度差ΔＶＬ、即ち、従動子２２ａのバルブリフト曲線２０１への衝突速度は大きくなり、衝突時の撃力は大きくなる。
【００７２】
更に、従動子２２ａの着地時のバルブリフト曲線２０１への入射角θｉ１２が大きくなるため、衝突面に対して直交する向きの従動子２２ａのバルブ速度成分が大きくなり、このことからも、撃力は大きくなる。
【００７３】
これに対して、（ｃ）の実施例では、比較例の変曲点２０８（（ｂ）参照）よりもカム回転角度が手前の位置にある変曲点１１６で従動子２２ａがバルブリフト曲線１１１から離れるため、図３に示したように、従動子２２ａの飛出し速度Ｖ２の絶対値は、比較例の飛出し速度の絶対値に対して小さくなる。この飛出し速度Ｖ２は、従動子２２ａの移動中はほとんど維持されて直線部１０１Ｂに着地するが、従動子２２ａがバルブリフト曲線１１１から飛出してバルブリフト曲線１０１に着地する間に、実際には、バルブリフト曲線１０１（即ち、開弁用カム４４）の速度（即ち、バルブ速度）が変化し、従動子２２ａがカム回転角度α５よりも手前の位置で直線部１０１Ｂに着地するときには、図３に示したように、従動子２２ａの着地速度は飛出し速度よりもやや小さくなるだけで、上記の飛出し速度と着地速度との速度差ΔＶ２、即ち、従動子２２ａの直線部１０１Ｂへの衝突速度は、比較例の場合よりも小さくなり、衝突時の撃力は小さくなる。即ち、騒音が抑えられる。
【００７４】
更に、従動子２２ａの着地時の直線部１０１Ｂへの入射角θｉ２は（ｄ）の比較例の入射角θｉ１２よりも小さくなるため、衝突面に対して直交する向きの従動子２２ａのバルブ速度成分は小さくなり、このことからも、撃力は比較例に比べて小さくなる。
【００７５】
上記したカム回転角度がα４〜α５の範囲は、実施例において、従動子２２ａがバルブリフト曲線１１１からバルブリフト曲線１０１へ移り変わるので、第２移り変わり区間と呼ぶ。
【００７６】
図５は本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムに関するバルブリフト量、バルブ速度及びバルブ加速度の別実施形態を示すグラフであり、例えば、図１に示された開弁用カム４４及び閉弁用カム４５で吸気バルブ１２を開閉する場合のものである。
【００７７】
図９に示した実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。グラフの縦軸はバルブリフト量、このバルブリフト量から求められるバルブ速度、及びこのバルブ速度から求められるバルブ加速度、横軸はカム回転角度を表す。
【００７８】
開弁用カムのバルブリフト曲線１３１は、図９に示したバルブリフト曲線２０１に対してカム回転角度がα１〜α２の範囲（即ち、第１移り変わり区間）及びα４〜α５の範囲（第２移り変わり区間）で変更したものであり、これらの範囲で二次曲線部１３１Ａ，１３１Ｂを備えている。これらの二次曲線部１３１Ａ，１３１Ｂの両端は変曲点１３３，１３４、変曲点１３６，１３７である。
【００７９】
閉弁用カムのバルブリフト曲線１４１は、図９に示されたバルブリフト曲線２０６に対してカム回転角度がα１〜α２の範囲及びα４〜α５の範囲で変更したものであり、これらの範囲で二次曲線部１４１Ａ，１４１Ｂを備えている。これらの二次曲線部１４１Ａ，１４１Ｂの両端は変曲点１４３，１４４、変曲点１４６，１４７である。
【００８０】
上記した二次曲線部１３１Ａと二次曲線部１４１Ａとは平行で、同様に、二次曲線部１３１Ｂと二次曲線部１４１Ｂとは平行である。
【００８１】
上記のカム回転角度α１〜カム回転角度α２の範囲は、図９に示されたバルブリフト曲線２０１，２０６の変曲点２０２，２０７が存在する範囲であり、カム回転角度α４〜カム回転角度α５の範囲は、図９に示されたバルブリフト曲線２０１，２０６の変曲点２０３，２０８が存在する範囲である。
【００８２】
バルブリフト曲線１３１，１４１を微分して得られるバルブ速度曲線１５１におけるカム回転角度α１〜α２の範囲は、傾斜した直線部１５１Ａとなり、バルブ速度曲線１５１におけるカム回転角度α４〜α５の範囲は、傾斜した直線部１５１Ｂとなる。
【００８３】
直線部１５１Ａは、バルブ速度が、バルブ速度曲線１５１のピーク、即ち、バルブ速度曲線２１１（図９参照）のピークである最大速度点２１２よりも低下している部分であり、バルブ速度が一定の割合で低下する部分でもある。
【００８４】
直線部１５１Ｂは、バルブ速度の絶対値が、バルブ速度曲線１５１の負側のピーク、即ち、バルブ速度曲線２１１（図９参照）の負側のピークである最小速度点２１４のバルブ速度の絶対値よりも低下している部分であり、バルブ速度の絶対値が一定の割合で低下する部分でもある。
【００８５】
図中の１５３は開弁用カムのカム面から従動子（即ち、従動子２２ａ（図１参照）、端部６２Ａ（図２参照）である。）が離れる飛出し点であり、バルブ速度曲線１５１上のカム回転角度α１に位置し、バルブ速度曲線１５１の正側でバルブ速度（＝Ｖ３）が最大となるピークである。１５４は閉弁用のカム面に従動子が着地する着地点であり、直線部１５１Ａ上に位置する。これらの飛出し点１５３及び着地点１５４については、図６で詳述する。
これらの飛出し点１５３での従動子の飛出し速度（バルブ速度）と、着地点１５４での従動子の着地速度（バルブ速度）との速度差をΔＶ３とする。
【００８６】
本実施形態では、飛出し点１５３のバルブ速度を、飛出し点２１２（図９も参照）のバルブ速度よりも小さくし、着地点１５４のバルブ速度を、着地点２１６（図９も参照）のバルブ速度よりも大きくすることで、速度差ΔＶ３を速度差ΔＶＵよりも小さくしている。
【００８７】
同様に、図中の１５７は閉弁用カムのカム面から従動子が離れる飛出し点であり、バルブ速度曲線１５１上のカム回転角度α４に位置し、バルブ速度曲線１５１の負側でバルブ速度（＝Ｖ４）の絶対値が最大となるピークである。１５８は開弁用のカム面に従動子が着地する着地点であり、直線部１５１Ｂ上に位置する。これらの飛出し点１５７及び着地点１５８については、図６で詳述する。
これらの飛出し点１５７での従動子の飛出し速度と、着地点１５８での従動子の着地速度との速度差をΔＶ４とする。
【００８８】
本実施形態では、飛出し点１５７のバルブ速度の絶対値を、飛出し点２１４（図９も参照）のバルブ速度の絶対値よりも小さくし、着地点１５８のバルブ速度の絶対値を、着地点２１８（図９も参照）のバルブ速度の絶対値よりも大きくすることで、速度差ΔＶ４を速度差ΔＶＬよりも小さくしている。
【００８９】
バルブ速度曲線１５１を微分して得られるバルブ加速度曲線１５５は、バルブ速度曲線１５１の直線部１５１Ａに対応してカム回転角度α１〜α２の範囲にバルブ加速度が一定で負となる直線部１５５Ａと、バルブ速度曲線１５１の直線部１５１Ｂに対応してカム回転角度α４〜α５の範囲にバルブ加速度が一定で正となる直線部１５５Ｂとを備える。
【００９０】
図６（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムに関するバルブリフト曲線の別実施形態の作用を示す作用図であり、（ａ），（ｃ）の実施例は図５に示されたバルブリフト曲線１３１，１４１のカム回転角度α１〜α２の範囲及びカム回転角度α４〜α５の範囲を拡大したものであり、（ｂ），（ｄ）の比較例は図９に示されたバルブリフト曲線２０１，２０６のカム回転角度θ１及びカム回転角度θ３を中心とした部分を拡大したものである。
【００９１】
（ａ）の実施例において、バルブリフト曲線１３１，１４１を図１に示されたカム溝４２に見立て、バルブリフト曲線１３１を開弁用カム４４、バルブリフト曲線１４１を閉弁用カム４５とし、図１に示されたロッカアーム２２の従動子２２ａをハッチングを施した丸印とする。また、従動子２２ａは実際にはカム溝４２の動きに伴ってカム溝４２のほぼ法線方向（図１の上下方向）に移動するが、ここでは、説明の都合上、バルブリフト曲線１３１，１４１側を静止させ、従動子２２ａがバルブリフト曲線１３１，１４１間を移動するようにした。
【００９２】
まず、従動子２２ａが、矢印で示すように、開弁用カム４４のバルブリフト曲線１３１と摺動しながら変曲点１３３に至ると、変曲点１３３から先は、変曲点１３３から飛出し速度Ｖ３（図５参照）で離れ、慣性力によって変曲点１３３での接線１３１Ｔに沿って移動し、バルブリフト曲線１４１の直線部１４１Ａに着地する。図中の１４１Ｌは直線部１４１Ａ上の着地点、１４１Ｓは着地点１４１Ｌでの接線である。
【００９３】
（ｂ）の比較例において、従動子２２ａは、矢印で示すように、開弁用カムのバルブリフト曲線２０１と摺動しながら変曲点２０２に至ると、変曲点２０２から先は、変曲点２０２での接線２０１Ｔに沿って移動し、バルブリフト曲線２０６の着地点２０６Ｌに着地する。
【００９４】
（ｃ）の実施例において、従動子２２ａが、矢印で示すように、閉弁用カム４５のバルブリフト曲線１４１と摺動しながら変曲点１４６に至ると、変曲点１４６から先は、変曲点１４６から飛出し速度Ｖ４（図５参照）で離れ、慣性力によって変曲点１４６の接線１４１Ｔに沿って移動し、バルブリフト曲線１３１の二次曲線部１３１Ｂに着地する。図中の１３１Ｌは二次曲線部１３１Ｂ上の着地点、１３１Ｓは着地点１３１Ｌでの接線である。
【００９５】
（ｄ）の比較例において、従動子２２ａが、矢印で示すように、閉弁用カムのバルブリフト曲線２０６と摺動しながら変曲点２０８に至ると、変曲点２０８から先は、変曲点２０８での接線２０６Ｔに沿って移動し、バルブリフト曲線２０１の着地点２０１Ｌに着地する。
【００９６】
以上の（ａ），（ｂ）において、（ｂ）の比較例では、従動子２２ａの変曲点２０２での飛出し速度と着地点２０６Ｌでの着地速度との速度差ＶＵが大きく、バルブリフト曲線２０６に衝突したときの撃力は大きくなり、更に、従動子２２ａの着地時のバルブリフト曲線２０６への入射角θｉ１１が大きくなるために衝突面に対して直交する向きの従動子２２ａのバルブ速度成分が大きくなり、このことからも、撃力は大きくなる。
【００９７】
これに対して、（ａ）の実施例では、比較例の変曲点２０２（（ｂ）参照）よりもカム回転角度が手前の位置にある変曲点１３３で従動子２２ａがバルブリフト曲線１３１から離れるため、図５に示したように、従動子２２ａの飛出し速度Ｖ３（図５参照）は、比較例に対して小さくなる。この飛出し速度Ｖ３は、従動子２２ａの移動中はほとんど維持されて二次曲線部１４１Ａに着地するが、従動子２２ａがバルブリフト曲線１３１から飛出してバルブリフト曲線１４１に着地する間に、実際には、バルブリフト曲線１４１（即ち、閉弁用カム４５）の速度（即ち、バルブ速度）が変化し、従動子２２ａがカム回転角度α２よりも手前の位置で二次曲線部１４１Ａに着地するときには、図５に示したように、従動子２２ａの着地速度は飛出し速度よりもやや小さくなるだけで、上記の飛出し速度と着地速度との速度差ΔＶ３、即ち、従動子２２ａの二次曲線部１４１Ａへの衝突速度は、比較例の場合よりも小さくなり、撃力は小さくなる。即ち、騒音が抑えられる。
【００９８】
更に、従動子２２ａの着地時の二次曲線部１４１Ａへの入射角θｉ３は（ｂ）の比較例の入射角θｉ１１よりも小さくなるため、衝突面に対して直交する向きの従動子２２ａのバルブ速度成分は小さくなり、このことからも、撃力は比較例に比べて小さくなる。
【００９９】
以上の（ｃ），（ｄ）においても同様に、（ｄ）の比較例では、従動子２２ａの飛出し速度の絶対値と着地速度の絶対値との速度差ΔＶＬが大きく、この速度差ΔＶＬで従動子２２ａのバルブリフト曲線２０１に衝突したときの撃力は大きくなり、更に、従動子２２ａの着地時のバルブリフト曲線２０１への入射角θｉ１２が大きくなるために衝突面に対して直交する向きの従動子２２ａのバルブ速度成分が大きくなり、このことからも、撃力は大きくなる。
【０１００】
これに対して、（ｃ）の実施例では、比較例の変曲点２０８（（ｂ）参照）よりもカム回転角度が手前の位置にある変曲点１４６で従動子２２ａがバルブリフト曲線１４１から離れるため、図５に示したように、従動子２２ａの飛出し速度Ｖ４は、比較例に対して小さくなる。この飛出し速度Ｖ４は、従動子２２ａの移動中はほとんど維持されて二次曲線部１４１Ｂに着地するが、従動子２２ａがバルブリフト曲線１４１から飛出してバルブリフト曲線１３１に着地する間に、実際には、バルブリフト曲線１３１（即ち、開弁用カム４４）の速度（即ち、バルブ速度）が変化し、従動子２２ａがカム回転角度α５よりも手前の位置で二次曲線部１３１Ｂに着地するときには、図５に示したように、従動子２２ａの着地速度は飛出し速度よりもやや小さくなるだけで、上記の飛出し速度と着地速度との速度差ΔＶ４、即ち、従動子２２ａの直線部１０１Ｂへの衝突速度は、比較例の場合よりも小さくなり、撃力は小さくなる。即ち、騒音が抑えられる。
【０１０１】
更に、従動子２２ａの着地時の二次曲線部１３１Ｂへの入射角θｉ４は（ｄ）の比較例の入射角θｉ１２よりも小さくなるため、衝突面に対して直交する向きの従動子２２ａのバルブ速度成分は小さくなり、このことからも、撃力は比較例に比べて小さくなる。
【０１０２】
図７（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムのカムプロフィールの設定手順（前半）を示す説明図である。
（ａ）の第１ステップでは、エンジンの基本仕様に基づき、基本バルブリフト曲線２０１と、この基本バルブリフト曲線２０１を微分して求められる基本バルブ速度曲線２１１を作成する。バルブが開いているカム回転角度範囲を基本カム開角とする。
【０１０３】
（ｂ）の第２ステップでは、基本バルブ速度曲線２０１における速度差ΔＶＵ（（ａ）参照）よりも小さな速度差ΔＶ１となる部分を含む任意のバルブ速度曲線（改良バルブ速度曲線である。）として、例えば、改良バルブ速度曲線２３１Ａ、改良バルブ速度曲線２３１Ｂを作成する。
改良バルブ速度曲線２３１Ａでのバルブが開いているカム回転角度範囲をカム開角Ａ、改良バルブ速度曲線２３１Ｂでのバルブが開いているカム回転角度範囲をカム開角Ｂとする。
【０１０４】
（ｃ）の第３ステップでは、改良バルブ速度曲線（改良バルブ速度曲線２３１Ａ、改良バルブ速度曲線２３１Ｂ）のバルブ速度の積分値が基本バルブ速度曲線２１１のバルブ速度の積分値に合致する又は近づくように、改良バルブ速度曲線２３１Ａ，２３１Ｂのバルブ速度の積分値を基本バルブ速度曲線２１１のバルブ速度の積分値に合わせる作業を行い、最終バルブ速度曲線１２１を作成する。このステップでは、カム開角Ａ，Ｂを基本カム開角に合わせる作業も行う。
【０１０５】
ここで、改良バルブ速度曲線２３１Ａ，２３１Ｂのバルブ速度の積分値が基本バルブ速度曲線２１１のバルブ速度の積分値に合致する、又は近づくとは、基本バルブ速度曲線２１１のバルブ速度の積分値と改良バルブ速度曲線２３１Ａ，２３１Ｂのバルブ速度の積分値との差が、基本バルブ速度曲線２１１のバルブ速度の積分値に対して０〜１０％の範囲にあることをいう。
【０１０６】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムのカムプロフィールの設定手順（後半）を示す説明図である。
（ａ）の第４ステップでは、最終バルブ速度曲線を積分して、例えば、開弁用カムの最終バルブリフト曲線を作成する。なお、閉弁用カムの最終バルブリフト曲線については、開弁用カムの最終バルブリフト曲線にバルブリフト量差を加味して作成する。
（ｂ）の第５ステップでは、最終バルブリフト曲線にロッカアーム仕様を加味した上で、開弁用カム４４，８１及び閉弁用カム４５，８２のプロフィールを決定する。
【０１０７】
以上の図１、図３及び図９に示したように、本発明は第１に、吸気バルブ１２及び排気バルブ１３を強制的に開閉する強制開・閉弁用カム４４，４５において、グラフの縦軸に吸気バルブ１２及び排気バルブ１３のバルブリフト量、横軸にカム回転角度をとったときの、開弁用カム４４のカム回転角度とバルブリフト量との関係を示す開弁用カム４４の基本バルブリフト曲線としてのバルブリフト曲線２０１と、閉弁用カム４５のカム回転角度とバルブリフト量との関係を示す閉弁用カム４５の基本バルブリフト曲線としてのバルブリフト曲線２０６との間にバルブリフト量差としてのクリアランスＣＣが設定され、これらの開弁用カム４４のバルブリフト曲線２０１及び閉弁用カム４５のバルブリフト曲線２０６に対し、カム回転角度範囲として、吸気バルブ１２、排気バルブ１３を作動させる従動子２２ａが、開弁用カム４４から飛び出して閉弁用カム４５に着地する範囲を含んだ第１移り変わり区間と、閉弁用カム４５から飛び出して開弁用カム４４に着地する範囲を含んだ第２移り変わり区間とが設けられた開弁用カム４４の最終バルブリフト曲線としてのバルブリフト曲線１０１及び閉弁用カム４５の最終バルブリフト曲線としてのバルブリフト曲線１１１が設定され、開弁用カム４４のバルブリフト曲線２０１及び閉弁用カム４５のバルブリフト曲線２０６から求められる基本バルブ速度曲線としてのバルブ速度曲線２１１における従動子２２ａの飛出し速度と着地速度との差である基本速度差としての速度差ΔＶＵを求め、開弁用カム４４のバルブリフト曲線１０１及び閉弁用カム４５のバルブリフト曲線１１１から求められる最終バルブ速度曲線としてのバルブ速度曲線１２１における従動子２２ａの飛出し速度と着地速度との差である最終速度差としての速度差ΔＶ１を求め、速度差ΔＶＵよりも速度差ΔＶ１が小さくなるようにカムプロフィールが設定されていることを特徴とする。
【０１０８】
これにより、開弁用カム４４のバルブリフト曲線１０１と閉弁用カム４５のバルブリフト曲線１１１とのクリアランスを比較的大きくしても、第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間で、従動子２２ａが開弁用カム４４又は閉弁用カム４５に衝突するときの衝突速度を抑えることができ、衝突時の撃力が緩和されるため、コストを低減しつつ騒音の発生を抑えることができる。
【０１０９】
本発明は第２に、第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間では、バルブ速度曲線１２１におけるピークとしての飛出し点１２３のバルブ速度の絶対値を、バルブ速度曲線２１１のピークとしての最大速度点２１２のバルブ速度の絶対値よりも小さく設定し、且つ
バルブ速度曲線２１１の着地速度の絶対値に対して第１移り変わり区間及び第２移り変わり区間内のバルブ速度曲線１２１の着地速度の絶対値を高い位置で一定に維持されるようにカムプロフィールが設定されていることを特徴とする。
【０１１０】
これにより、バルブ速度曲線１２１での従動子２２ａの飛出し速度Ｖ１が抑えられ、更にバルブ速度曲線１２１での従動子２２ａの着地速度が高められて、飛出し速度Ｖ１と着地速度との差である速度差ΔＶ１を小さくすることができ、従動子２２ａの閉弁用カム４５又は開弁用カム４４への衝突速度が小さくすることができて、衝突時の撃力を緩和することができる。
【０１１１】
本発明は第３に、図１、図３、図７、図８、図９に示したように、吸気バルブ１２及び排気バルブ１３を強制的に開閉する強制開・閉弁用カム４４，４５のカムプロフィール設定方法であって、吸気バルブ１２又は排気バルブ１３が要求される所定のリフト量に基づきバルブリフト曲線２０１，２０６とこれらのバルブリフト曲線２０１，２０６から得られるバルブ速度曲線２１１とを作成する第１ステップと、吸気バルブ１２、排気バルブ１３を作動させる従動子２２ａが、開弁用カム４４から飛び出して閉弁用カム４５に着地する、あるいは、閉弁用カム４５から飛び出して開弁用カム４４に着地するときの、バルブ速度曲線２１１における従動子２２ａの飛出し速度ＶＵと着地速度との差である速度差ΔＶＵを求め、この速度差ΔＶＵよりも従動子２２ａの飛出し速度Ｖ１と着地速度との差である速度差ΔＶ１が小さくなるように改良バルブ速度曲線２３１Ａ，２３１Ｂを作成する第２ステップと、速度差ΔＶ１を維持しながら、バルブ速度曲線２３１Ａ，２３１Ｂのバルブ速度の積分値をバルブ速度曲線２１１のバルブ速度の積分値に合わせる作業を行い、バルブ速度曲線１２１を得る第３ステップと、バルブ速度曲線１２１に基づきバルブリフト曲線１０１，１１１を作成する第４ステップと、を含むことを特徴とする。
【０１１２】
これにより、第２ステップで、開弁用カム４４又は閉弁用カム４５のカム面に衝突する従動子２２ａの衝突速度を抑えることができて、衝突時の撃力を緩和することができ、第３ステップで、速度差ΔＶ１を維持しながら、バルブ速度曲線２３１Ａ，２３１Ｂのバルブ速度の積分値をバルブ速度曲線２１１のバルブ速度の積分値に合わせる作業を行い、従動子２２ａが、開弁用カム４４から飛び出して閉弁用カム４５に着地する、あるいは、閉弁用カム４５から飛び出して開弁用カム４４に着地する範囲を含んだ区間を除いて、バルブリフト曲線１０１の形状をバルブリフト曲線２０１の形状に合致させる、又は近づけることができる。
【０１１３】
尚、図１に示された実施形態では、カムシャフト１８のカム溝４２で従動子２２ａを介してロッカアーム２２を駆動し、ロッカアーム２２で吸気バルブ１２を開閉し、図２に示された実施形態では、カムシャフト６７の開弁用カム８１及び閉弁用カム８２で開弁用ロッカアーム７３及び閉弁用ロッカアーム７４を介して吸気バルブ６２を開閉する構造としたが、これに限らず、図２に示された吸気バルブ６２の端部６２Ａを従動子として図１に示されたカム溝４２内で摺動させて、カム溝４２で直接に図２に示された吸気バルブ６２を開閉する構造にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の内燃機関の動弁装置及び同カムプロフィール設定方法は、バルブ強制開閉型に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明に係る内燃機関の動弁装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の動弁装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムに関するバルブリフト量、バルブ速度及びバルブ加速度を示すグラフである。
【図４】本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムに関するバルブリフト曲線の作用を示す作用図である。
【図５】本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムに関するバルブリフト量、バルブ速度及びバルブ加速度の別実施形態を示すグラフである。
【図６】本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムに関するバルブリフト曲線の別実施形態の作用を示す作用図である。
【図７】本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムのカムプロフィールの設定手順（前半）を示す説明図である。
【図８】本発明に係る開弁用カム及び閉弁用カムのカムプロフィールの設定手順（後半）を示す説明図である。
【図９】従来の開弁用カム及び閉弁用カムのカム回転角度とバルブリフト量との関係を示すグラフである。
【図１０】従来の内燃機関の動弁装置におけるバルブリフト量とカム回転角との関係を示すグラフである。
【図１１】従来の内燃機関の動弁装置におけるバルブリフト量及び動弁系慣性力とカム回転角との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１６】
１２，６２…吸気バルブ、１３…排気バルブ、２２，７３，７４…ロッカアーム、２２ａ，６２Ａ…従動子、４４，８１…開弁用カム、４５，８２…閉弁用カム、１０１，１１１，１３１，１４１…最終バルブリフト曲線（バルブリフト曲線）、１２１…最終バルブ速度曲線（バルブ速度曲線）、１２３，１２７…ピーク（飛出し速度）、１５１…最終バルブ速度曲線（バルブ速度曲線）、２０１，２０６…基本バルブリフト曲線（バルブリフト曲線）、２１１…基本バルブリフト曲線（バルブリフト曲線）、２１２，２１４…ピーク（最大速度点、最小速度点）、２３１Ａ，２３１Ｂ…改良バルブ速度曲線、ＣＣ…バルブリフト量差（クリアランス）、Ｖ１〜Ｖ４…飛出し速度、ＶＬ，ＶＵ…バルブ速度、ΔＶ１〜ΔＶ４…改良速度差（速度差）、ΔＶＬ，ΔＶＵ…基本速度差（速度差）。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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