(57)【要約】【課題】本発明は、カムシャフトにおいては、リフト量が変化してもスムーズなバルブ開閉を実現し、カムシャフトの製造方法においては、気筒間のばらつきがなく、精度が高く硬い三次元カムを製造し、しかもエンジンの動弁装置においては、小リフトになるほどバルブタイミングを早め、エンジン性能を高めることを可能にすることを目的としている。【解決手段】このため、三次元カムはリフト部とベースサークル部とランプ部を有し、リフト部の大リフト部のリフト領域は小リフト部よりもリフト時間が長くなるように形成され、ベースサークル部は軸方向から見て真円の円筒形状を備え、かつ大、小リフト開始点と一方の端部中心とを通る断面は楕円形状に形成され、ランプ部は一定幅で形成される。また、三次元カムを、楕円形状の回転体を備えた研削砥石により研削している。更に、可変バルブタイミング装置は小リフトになるほどバルブタイミングを早くしている。【選択図】図１
2005282474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムを備えたカムシャフトにおいて、前記三次元カムは、リフト部とベースサークル部とランプ部とから構成され、前記リフト部は、一方の端部に形成された大リフト部と、他方の端部に形成された小リフト部とを備え、大リフト部のリフト領域は、小リフト部のリフト領域よりもリフト時間が長くなるように形成され、前記ベースサークル部は、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ大リフト開始点と小リフト開始点と一方の端部中心とを通る断面は楕円形状に形成され、前記ランプ部は、前記三次元カムの軸方向における一方の端部から他方の端部まで一定幅で形成されていることを特徴とする三次元カムを備えたカムシャフト。
【請求項２】
三次元カムを研削する三次元カムを備えたカムシャフトの製造方法において、カムプロフィールを軸方向に変化させ、かつベースサークル部は、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ大リフト開始点と小リフト開始点と一方の端部中心とを通る断面は楕円形状で形成された三次元カムを、前記楕円形状を有した回転体を備えた研削砥石により研削していることを特徴とする三次元カムを備えたカムシャフトの製造方法。
【請求項３】
前記研削砥石は、研削砥石の軸線がカムシャフトの軸方向に対して傾斜した状態で少なくとも三次元カムのランプ部とリフト部とを研削し、前記研削砥石の三次元カムに対する傾斜角は、バルブ開放側プロフィールとバルブ閉じ側プロフィールとで反転するように設定され、傾斜角が反転する位置は、三次元カムのベースサークル部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の三次元カムを備えたカムシャフトの製造方法。
【請求項４】
カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムを備えたカムシャフトを設けたエンジンの動弁装置において、リフト部は、一方の端部に形成された大リフト部と、他方の端部に形成された小リフト部とを備え、大リフト部のリフト領域は、小リフト部のリフト領域よりもリフト時間が長く、前記三次元カムのリフトタイミングを変更制御する可変バルブタイミング装置を備え、この可変バルブタイミング装置は、小リフトになるほどバルブタイミングを早くしていることを特徴とする三次元カムを備えたカムシャフトを設けたエンジンの動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は三次元カムを備えたカムシャフト、三次元カムを備えたカムシャフトの製造方法、三次元カムを備えたカムシャフトを設けたエンジンの動弁装置に係り、特にカムシャフトにおいては、ベースサークル部を真円に保ちながら作用角をリフト量によって変化させることが可能であるとともに、リフト量が変化してもスムーズなバルブ開閉を実現し、カムシャフトの製造方法においては、気筒間のばらつきがなく、精度が高く、硬い三次元カムを製造し、しかもエンジンの動弁装置においては、小リフトになるほどバルブタイミングを早め、エンジン性能を高めることを可能にする三次元カムを備えたカムシャフト、三次元カムを備えたカムシャフトの製造方法、三次元カムを備えたカムシャフトを設けたエンジンの動弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンには、バルブスプリングによってバルブロの閉鎖方向へ常時付勢される吸気バルブ若しくは排気バルブからなるバルブを設け、このバルブをカムシャフトに設けたカムにより開閉動作する動弁装置を設けている。
【０００３】
従来、エンジンには、カムプロフィールをカムシャフトの軸方向に変化させたカム（「三次元カム」ともいう。）を用いて、カムとフォロワとを相対的にスライドさせ、吸気バルブ若しくは排気バルブからなるバルブのバルブタイミング（開閉タイミング）及びバルブリフト量（「バルブリフトカーブ」ともいう。）とを連続可変とする可変動弁装置を設けたものがある。
【０００４】
【特許文献１】特公平１−４３８０３号公報
【特許文献２】特開昭５５−８１２１２号公報
【特許文献３】特開平５−７９３０８号公報
【特許文献４】特開平１１−１６５２４８号公報
【特許文献５】特開２０００−１７０８８１号公報
【特許文献６】特開２００１−９０８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の三次元カムを備えたカムシャフト、三次元カムを備えたカムシャフトの製造方法、三次元カムを備えたカムシャフトを設けたエンジンの動弁装置においては、バルブリフト量をカム軸方向に徐変させたカム（以下「三次元カム」という。）を用いて、三次元カムとバルブ軸とを相対的にスライドさせて、バルブリフトカーブを連続的に可変とするシステムがある。
【０００６】
このシステムは、従来から考案され、既に公知である。
【０００７】
前記三次元カムの製造方法例としては、特許文献２や特許文献６に開示されるものがある。
【０００８】
この特許文献２のものは、三次元カムのカム部を焼結により成型し、シャフトと組み合わせている。
【０００９】
また、特許文献６のものは、特許文献２のものと同様に、焼結成型であるが、焼結密度を規定して表面を硬化させ、耐久性を向上させようとしている。
【００１０】
しかし、三次元カムを利用した動弁系では、一般的にカム幅が通常の動弁系よりも狭くなる傾向にある。従って、三次元カムには高いヘルツ応力がかかるので、通常のカムよりも高い表面硬さや、精密な表面性状が要求される。その点で、焼結が上記の要求を満たさない可能性がある。
【００１１】
更に、三次元カムによる可変リフトシステムは、バルブリフト量で吸入空気量の制御を行う。従って、多気筒エンジンの場合に、バルブリフトの精度がないと、気筒間で吸入空気量がばらつき、所定の性能が得られないという不都合がある。
【００１２】
更にまた、焼結成型は、ある程度の精度を確保することはできるものの、従来のカムに施されているカム研削ほどの精度を得ることができないという不都合がある。
【００１３】
ここで、三次元カム研機による三次元カムの生成例１について説明する。
【００１４】
なお、三次元カム研機とは、通常のカム研機の砥石軸が平行移動するのみに対し、砥石軸が自由に角度変更できるものをいう。
【００１５】
先ず、前記三次元カム研機の砥石１５６は、図２２に示す如く、円筒形である。三次元カム１００Ｃ（図２０参照）のベースサークル部１５２では、砥石１５６はカム軸に対して平行である。三次元カム１００Ｃのリフトの始まり部では、大リフトと小リフトとの差に応じた傾き角θ（図２２（ｃ）参照）だけ傾き、最大リフト部で傾き角θは最大になる。
【００１６】
この生成例１においては、リフトの始まりがどの場合でも同じになる。その結果、バルブリフト量は可変になるが、作用角は常に一定になってしまう。
【００１７】
次に、リフト量及び作用角を可変にする三次元カム研機による三次元カムの生成例２について説明する。
【００１８】
この三次元カム研機の砥石２５６は、図２５に示す如く、円筒形である。
【００１９】
そして、大リフトは開始されるが、小リフトの開始されない箇所は、砥石２５６をｘ軸回りにある角度だけ傾けて研削する。しかし、半径Ｒのカムロブベースサークルを円筒形の砥石を斜めにして研削するので、図２６に示す如く、途中のリフトカーブは三次元カム２００Ｃ（図２３参照）のベースサークル部２５２より凹んでしまい、カムとして成立しないという不都合がある。
【００２０】
よって、この発明は、楕円曲線の集合でカムプロファイルを形成し、どの場所でも楕円曲線の形状の一定な、すなわちこの楕円曲線を持った砥石で研磨するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムを備えたカムシャフトにおいて、前記三次元カムは、リフト部とベースサークル部とランプ部とから構成され、前記リフト部は、一方の端部に形成された大リフト部と、他方の端部に形成された小リフト部とを備え、大リフト部のリフト領域は、小リフト部のリフト領域よりもリフト時間が長くなるように形成され、前記ベースサークル部は、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ大リフト開始点と小リフト開始点と一方の端部中心とを通る断面は楕円形状に形成され、前記ランプ部は、前記三次元カムの軸方向における一方の端部から他方の端部まで一定幅で形成されていることを特徴とする。
【００２２】
また、三次元カムを研削する三次元カムを備えたカムシャフトの製造方法において、カムプロフィールを軸方向に変化させ、かつベースサークル部は、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ大リフト開始点と小リフト開始点と一方の端部中心とを通る断面は楕円形状で形成された三次元カムを、前記楕円形状を有した回転体を備えた研削砥石により研削していることを特徴とする。
【００２３】
更に、カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムを備えたカムシャフトを設けたエンジンの動弁装置において、リフト部は、一方の端部に形成された大リフト部と、他方の端部に形成された小リフト部とを備え、大リフト部のリフト領域は、小リフト部のリフト領域よりもリフト時間が長く、前記三次元カムのリフトタイミングを変更制御する可変バルブタイミング装置を備え、この可変バルブタイミング装置は、小リフトになるほどバルブタイミングを早くしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムを備えたカムシャフトにおいて、三次元カムは、リフト部とベースサークル部とランプ部とから構成され、リフト部は、一方の端部に形成された大リフト部と、他方の端部に形成された小リフト部とを備え、大リフト部のリフト領域は、小リフト部のリフト領域よりもリフト時間が長くなるように形成され、ベースサークル部は、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ大リフト開始点と小リフト開始点と一方の端部中心とを通る断面は楕円形状に形成され、ランプ部は、三次元カムの軸方向における一方の端部から他方の端部まで一定幅で形成されていることにより、前記ベースサークル部を真円に保ちながら作用角をリフト量によって変化させることが可能であるとともに、リフト量が変化してもスムーズなバルブ開閉を行うことが可能である。
【００２５】
また、三次元カムを研削する三次元カムを備えたカムシャフトの製造方法において、カムプロフィールを軸方向に変化させ、かつベースサークル部は、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ大リフト開始点と小リフト開始点と一方の端部中心とを通る断面は楕円形状で形成された三次元カムを、楕円形状を有した回転体を備えた研削砥石により研削していることにより、浸炭等表面処理を行った後に、三次元カム研機を通常の方法で使用することにより研磨できるので、多気筒エンジンのように複数のカムからなるカムシャフトを製造する場合においても、気筒間のばらつきがなく、精度が高く、硬い三次元カムを製造することが可能である。
【００２６】
更に、カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムを備えたカムシャフトを設けたエンジンの動弁装置において、リフト部は、一方の端部に形成された大リフト部と、他方の端部に形成された小リフト部とを備え、大リフト部のリフト領域は、小リフト部のリフト領域よりもリフト時間が長く、三次元カムのリフトタイミングを変更制御する可変バルブタイミング装置を備え、可変バルブタイミング装置は、小リフトになるほどバルブタイミングを早くしていることにより、小リフトになるほど、バルブタイミングを早めることができ、エンジン性能を高めることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
上述の如く発明したことにより、カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムを備えたカムシャフトにおいては、三次元カムを、リフト部とベースサークル部とランプ部とから構成し、リフト部に、一方の端部に形成された大リフト部と、他方の端部に形成された小リフト部とを備え、大リフト部のリフト領域を、小リフト部のリフト領域よりもリフト時間が長くなるように形成し、ベースサークル部に、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ大リフト開始点と小リフト開始点と一方の端部中心とを通る断面を楕円形状に形成し、ランプ部を、三次元カムの軸方向における一方の端部から他方の端部まで一定幅で形成し、ベースサークル部を真円に保ちながら作用角をリフト量によって変化させるとともに、リフト量が変化してもスムーズなバルブ開閉を行うことを可能にしている。
【００２８】
また、三次元カムを研削する三次元カムを備えたカムシャフトの製造方法においては、カムプロフィールを軸方向に変化させ、かつベースサークル部は、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ大リフト開始点と小リフト開始点と一方の端部中心とを通る断面は楕円形状で形成された三次元カムを、楕円形状を有した回転体を備えた研削砥石により研削し、浸炭等表面処理を行った後に、三次元カム研機を通常の方法で使用することにより研磨し、多気筒エンジンのように複数のカムからなるカムシャフトを製造する場合においても、気筒間のばらつきがなく、精度が高く、硬い三次元カムＣを製造することを可能にしている。
【００２９】
更に、カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムを備えたカムシャフトを設けたエンジンの動弁装置において、リフト部に、一方の端部に形成された大リフト部と、他方の端部に形成された小リフト部とを備え、大リフト部のリフト領域を、小リフト部のリフト領域よりもリフト時間が長くし、三次元カムのリフトタイミングを変更制御する可変バルブタイミング装置を備え、可変バルブタイミング装置は、小リフトになるほど、バルブタイミングを早め、エンジン性能を高めることを可能にしている。
【実施例】
【００３０】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００３１】
図１〜図１８はこの発明の実施例を示すものである。図２〜図５において、２は車両（図示せず）に搭載されるエンジンである。
【００３２】
このエンジン２は、図示しないシリンダブロックと、このシリンダブロックの上面に装着されるシリンダヘッド４と、このシリンダヘッド４の上部を覆うヘッドカバー（図示せず）と、前記シリンダブロックの下面に装着されるオイルパン（図示せず）とを有している。
【００３３】
そして、前記シリンダヘッド４の上部には、図２〜図５に示す如く、シリンダヘッド４の長手方向に延びる平行な２本の吸気側カムシャフト６及び排気側カムシャフト８を夫々設ける。
【００３４】
このとき、吸気カムシャフト６及び排気カムシャフト８は、軸方向に移動せず、回転運動のみを行う構成とされる。
【００３５】
なお、前記吸気カムシャフト６や排気カムシャフト８の端部部位には、吸気カムスプロケット及び排気カムスプロケットが夫々取り付けられ、これらの吸気カムスプロケット及び排気カムスプロケットに巻き掛けたタイミングチェーン（図示せず）を介して前記エンジン２のクランクシャフト（図示せず）の回転と同期して回転されるものである。
【００３６】
そして、前記吸気カムシャフト６に、複数個、例えば個数を気筒数に合致させ、かつカムプロフィールを軸方向に変化させた４個の吸気側三次元カム１０−１、１０−２、１０−３、１０−４を設ける。
【００３７】
前記排気カムシャフト８にも、複数個、例えば個数を気筒数に合致させ、かつカムプロフィールを軸方向に変化させた４個の排気側三次元カム１２−１、１２−２、１２−３、１２−４を設ける。
【００３８】
また、前記吸気カムシャフト６及び排気カムシャフト８の下方、かつ吸気カムシャフト６と排気カムシャフト８との間部位に、これらの吸気カムシャフト６及び排気カムシャフト８に対して平行に吸気側ロッカシャフト１４と排気側ロッカシャフト１６とを夫々設ける。
【００３９】
前記シリンダヘッド４において、図２に示す如く、前記吸気側カムシャフト６よりも外側部位に吸気マニホルド用取付フランジ１８を形成し、前記吸気側カムシャフト６の端部、つまり図２において吸気側カムシャフト６の右側端部を図示しないチェーンケースにて包囲する。
【００４０】
前記吸気側ロッカシャフト１４及び排気側ロッカシャフト１６の端部には、これらの吸気側ロッカシャフト１４及び排気側ロッカシャフト１６を前記エンジン２の運転条件に応じて軸方向に変位させるべく駆動する吸気側及び排気側のロッカシャフト駆動手段（図示せず）を設ける。
【００４１】
これらの吸気側及び排気側のロッカシャフト駆動手段は、例えばモータを有し、前記吸気カムシャフト６及び排気カムシャフト８と後述する吸気側第２ロッカアーム３２及び排気側第２ロッカアーム４０に取り付けられた吸気側及び排気側ローラ３０、３８との軸方向の相対位置によって、バルブリフト量を可変とするものであり、後述する前記三次元カムＣのリフトタイミングを変更制御する可変バルブタイミング装置と言い換えることもできる。
【００４２】
そして、図３に示す如く、吸気側ロッカシャフト１４及び排気側ロッカシャフト１６の端部に設けられた吸気側及び排気側ギヤ２０、２２のモータによるネジ運動により、吸気側ロッカシャフト１４及び排気側ロッカシャフト１６を軸方向に変位させる。つまり、吸気側ロッカシャフト１４及び排気側ロッカシャフト１６を軸方向に変位させることによって、これらの吸気側ロッカシャフト１４及び排気側ロッカシャフト１６に取り付けられる後述するバルブリフト量変更手段２４の後述する吸気側第２ロッカアーム３２及び排気側第２ロッカアーム４０を移動させるものである。
【００４３】
前記吸気側及び排気側のロッカシャフト駆動手段による吸気側ロッカシャフト１４及び排気側ロッカシャフト１６の変位量に応じて、バルブリフト量を変化させるバルブリフト量変更手段２４を設ける。
【００４４】
このとき、バルブリフト量変更手段２４を、前記吸気側ロッカシャフト１４に回転自在に支持され、かつ複数の吸気バルブ２６と常時接している吸気側第１ロッカアーム２８と、前記吸気側ロッカシャフト１４に固定され、かつ前記吸気側三次元カム１０−１、１０−２、１０−３、１０−４と夫々接している吸気側ローラ３０を回転自在に支持している吸気側第２ロッカアーム３２とから構成するとともに、前記排気側ロッカシャフト１６に回転自在に支持され、かつ複数の排気バルブ３４と常時接している排気側第１ロッカアーム３６と、前記排気側ロッカシャフト１６に固定され、かつ前記排気側三次元カム１２−１、１２−２、１２−３、１２−４と夫々接している排気側ローラ３８を回転自在に支持している排気側第２ロッカアーム４０とから構成する。
【００４５】
つまり、前記バルブリフト量変更手段２４を、吸気側第１ロッカアーム２８と吸気側第２ロッカアーム３２、及び排気側第１ロッカアーム３６と排気側第２ロッカアーム４０との複合構造とする。
【００４６】
前記吸気バルブ２６は、複数、例えば２個を１組とした吸気バルブ２６からなり、図４には第１番目の一方の吸気バルブ２６ａ−１が開示されているとともに、図１には第１番目の吸気バルブ２６ａ−１、２６ｂ−１が開示されている。
【００４７】
また、前記吸気側第１ロッカアーム２８は、２個を１組とした第１〜第４番目の吸気バルブ２６と常時接するものであり、これらの第１〜第４番目の吸気バルブ２６と常時接する４個の吸気側第１ロッカアーム２８−１、２８−２、２８−３、２８−４からなるとともに、図１及び図６に示す如く、Ｃ字状に形成される。
【００４８】
前記吸気側ローラ３０は、前記吸気側三次元カム１４−１、１４−２、１４−３、１４−４と夫々接する４個の吸気側ローラ３０−１、３０−２（図示せず）、３０−３（図示せず）、３０−４（図示せず）からなる。
【００４９】
前記吸気側第２ロッカアーム３２は、４個の吸気側ローラ３０−１、３０−２、３０−３、３０−４を回転自在に支持する４個の吸気側第２ロッカアーム３２−１、３２−２（図示せず）、３２−３（図示せず）、３２−４（図示せず）からなる。
【００５０】
そして、前記排気バルブ３４は、吸気バルブ２６と同様に、複数、例えば２個を１組とした排気バルブ３４からなり、図４には第１番目の一方の排気バルブ３４ａ−１が開示されている。
【００５１】
更に、前記排気側第１ロッカアーム３６は、２個を１組とした第１〜第４番目の排気バルブ３４と常時接するものであり、これらの第１〜第４番目の排気バルブ３４と常時接する４個の排気側第１ロッカアーム３６−１、３６−２、３６−３、３６−４からなるとともに、図６に示す如く、Ｃ字状に形成される。
【００５２】
前記排気側ローラ３８は、前記排気側三次元カム１６−１、１６−２、１６−３、１６−４と夫々接する４個の排気側ローラ３８−１、３８−２（図示せず）、３８−３（図示せず）、３８−４（図示せず）からなる。
【００５３】
前記排気側第２ロッカアーム４０は、４個の排気側ローラ３８−１、３８−２（図示せず）、３８−３（図示せず）、３８−４（図示せず）を回転自在に支持する４個の排気側第２ロッカアーム４０−１、４０−２（図示せず）、４０−３（図示せず）、４０−４（図示せず）からなる。
【００５４】
バルブリフト量の可変は、前記吸気カムシャフト６や排気カムシャフト８に取り付けられた吸気側三次元カム１０−１、１０−２、１０−３、１０−４及び排気側三次元カム１２−１、１２−２、１２−３、１２−４と、吸気側第２ロッカアーム３２に取り付けられる吸気側ローラ３０及び排気側第２ロッカアーム４０に取り付けられる排気側ローラ３８との軸方向の相対位置によるものである。
【００５５】
このとき、前記吸気側第２ロッカアーム３２を、例えば２つの部材により形成し、一方の部材は、板状部と、この板状部の一側に、他方の部材側に突出する筒状部材の一部を切除して形成したＵ字型の開放型の円弧状係合部と、前記板状部の他側に、他方の部材側に突出する筒状部材により形成した軸受用筒部とを有する構成する。
【００５６】
前記吸気側第２ロッカアーム３２の他方の部材は、板状部と、この板状部の一側の一部を切除して形成したＵ字型の開放型の円弧状係合部と、前記板状部の他側に、一方の部材の軸受用筒部に対して同心に形成した貫通孔部とを有する構成とする。
【００５７】
そして、図６及び図７に示す如く、前記吸気側第２ロッカアーム３２の一方の部材の軸受用筒部に吸気側ローラ３０を係合させ、吸気側第２ロッカアーム３２の一方の部材と他方の部材との間に吸気側ローラ３０を位置させた状態で、一方の部材の円弧状係合部と他方の部材の円弧状係合部とを、前記吸気側第１ロッカアーム２８のロッカシャフト用第１軸受部２８ａ、２８ｂ間で吸気側ロッカシャフト１４に係合させるとともに、吸気側第２ロッカアーム３２の一方の部材の軸受用筒部と吸気側ローラ３０と他方の部材の貫通孔部とを、前記吸気側第１ロッカアーム２８のシャフト用第２軸受部２８ｃ、２８ｄ間に位置させ、一方の部材の軸受用筒部と吸気側ローラ３０と他方の部材の貫通孔部とに吸気側用シャフト４１を貫通させ、この吸気側用シャフト４１の両端にＣ字状リング４２を係合させて一方の部材と他方の部材とで前記吸気側ローラ３０を回転自在に支持する。
【００５８】
また、排気側においても、上述した吸気側のものと同様に、図６及び図７に示す如く、前記排気側第１ロッカアーム３６のロッカシャフト用第１軸受部３６ａ、３６ｂ間で排気側ロッカシャフト１６に係合させるとともに、排気側第２ロッカアーム４０の一方の部材の軸受用筒部と排気側ローラ３８と他方の部材の貫通孔部とを、前記排気側第１ロッカアーム３６のシャフト用第２軸受部３６ｃ、３６ｄ間に位置させ、一方の部材の軸受用筒部と排気側ローラ３８と他方の部材の貫通孔部とに排気側用シャフト４４を貫通させ、この排気側用シャフト４４の両端にＣ字状リング４６を係合させて一方の部材と他方の部材とで前記排気側ローラ３８を回転自在に支持する。
【００５９】
なお、符号４８は前記シリンダヘッド４に形成される点火プラグである。
【００６０】
ここで、前記バルブリフト量変更手段２４の構成は、吸気側の４個において、夫々同一な構成を有しているとともに、吸気側と排気側とにおいては、夫々対称あるいは同一な構成を有していることにより、１組の構成を詳細に開示すれば、他の構成も同様であるため、主として吸気側、かつ図面に開示される部分を説明し、重複する部分の構成の説明は省略する。
【００６１】
前記三次元カムによる可変リフトシステムは、三次元カムとフォロワ（この場合は吸気側及び排気側ローラ３０、３８）が点接触することとなる。他の例を見ても、スペース上、三次元カムとフォロワとの接触幅を大きくとることができない。その結果、三次元カムとフォロワとには多大なヘルツ応力が生じ、耐久性を損なう可能性がある。
【００６２】
また、三次元カムによる可変リフトシステムは、バルブリフト量を可変にすることによって、吸入空気量を制御している。従って、多気筒エンジンの場合、各気筒のバルブリフトを正確に一致させないと、吸入空気量がばらつき、所定の性能が得られない。
【００６３】
以上より三次元カムは表面硬度が高く、しかもカムファイルが正確でなければならない。それを実現するためには、三次元カムの表面を浸炭処理等で硬化させ、研磨するのが有効である。
【００６４】
更に、三次元カムによる可変リフトシステムを有効利用しようとしたとき、エンジン低負荷時は、リフト量が小さくして吸入空気量を絞ると同時に、バルブ作用角を小さくして吸入ポンプロスを低減させたい。
【００６５】
よって、この発明の実施例においては、図示しない三次元カム研機を用いて、表面硬度が高く、正確なカムプロファイルを実現するとともに、作用角の変化をも実現するものである。
【００６６】
なお、三次元カム研機とは、通常のカム研機の砥石軸が平行移動するのみに対して、砥石軸が自由に角度変更できるものである。
【００６７】
以下の説明においては、４個の吸気側三次元カム１０−１、１０−２、１０−３、１０−４及び４個の排気側三次元カム１２−１、１２−２、１２−３、１２−４に関する説明であるが、全ての三次元カムが夫々同一な構成を有していることにより、吸気側及び排気側を総括し、単に三次元カムとして説明するとともに、符号は「Ｃ」を使用し、「三次元カムＣ」と記載する。
【００６８】
前記三次元カムＣは、図８及び図１４に示す如く、リフト部５０とベースサークル部５２とランプ部５４とから構成される。
【００６９】
そして、前記リフト部５０は、図１５に示す如く、一方の端部に形成された大リフト部５０−１と、他方の端部に形成された小リフト部５０−２とを備え、大リフト部５０−１のリフト領域は、小リフト部５０−２のリフト領域よりもリフト時間が長くなるように形成される。
【００７０】
前記ベースサークル部５２は、図１２に示す如く、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ図８に示す如く、大リフト開始点ａと小リフト開始点ｂと一方の端部中心ｏとを通る断面は楕円形状に形成される。
【００７１】
前記ランプ部５４は、図１５に示す如く、前記三次元カムＣの軸方向における一方の端部から他方の端部まで一定幅で形成される。
【００７２】
また、三次元カムＣを研削する三次元カムＣを備えたカムシャフトの製造方法においては、カムプロフィールを軸方向に変化させ、かつベースサークル部５２は、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ大リフト開始点ａと小リフト開始点ｂと一方の端部中心ｏとを通る断面は楕円形状で形成された三次元カムＣを、前記楕円形状を有した回転体を備えた研削砥石５６により研削する（図９〜図１１参照）。
【００７３】
この研削砥石５６は、研削砥石５６の軸線５６ｃがカムシャフトの軸方向に対して傾斜した状態で少なくとも三次元カムＣのランプ部５４とリフト部５０とを研削し、前記研削砥石５６の三次元カムＣに対する傾斜角ｍは、バルブ開放側プロフィールとバルブ閉じ側プロフィールとで反転するように設定され、傾斜角ｍが反転する位置は、三次元カムＣのベースサークル部５２に設けられる。
【００７４】
更に、カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムＣを備えたカムシャフトを設けたエンジンの動弁装置において、リフト部５０は、一方の端部に形成された大リフト部５０−１と、他方の端部に形成された小リフト部５０−２とを備え、大リフト部５０−１のリフト領域は、小リフト部５０−２のリフト領域よりもリフト時間が長く、前記三次元カムＣのリフトタイミングを変更制御する吸気側及び排気側のロッカシャフト駆動手段である可変バルブタイミング装置を備え、この可変バルブタイミング装置は、小リフトになるほどバルブタイミングを早くしている。
【００７５】
ここで、楕円曲線の決定方策について説明すると、図８に示す如く、大リフト開始点をａ、小リフト開始点をｂ、前記三次元カムＣの一方の端部中心をｏとした際に、点ｏ、ａ、ｂを通る平面でカムベース円筒を切断すると、その相貫線は楕円形状となり、この楕円形状の回転体で砥石５６をつくる。
【００７６】
前記ベースサークル部５２は、この楕円形状をカム軸中心に回転させながら、形成する。
【００７７】
前記ランプ部５４は、どのリフトでも一定形状にしたいので、この楕円形状を平行移動して形成する。この傾いた楕円形状はランプ部５４の通過後、図１３及び図１７に示す如く、徐々に傾きｍが緩和され、頂点リフト部で傾きｍが「０（ゼロ）」になる。頂点リフト部を過ぎると、傾きｍがマイナスになる。閉じ側ランプが終わると、傾きは−ｍになる。
【００７８】
このような手法によれば、前記ベースサークル部５２を真円に保つことができ、前記ランプ部５４を一定に確保でき、作用角をリフト量によって変化させることができる。しかも、三次元カム研機の利用が可能になるので、浸炭等、硬化処理後研磨加工を実施でき、硬く、精度のよい三次元カムＣを作成することができる。
【００７９】
また、この手法のカムロブはその手法上、図１７に示す如く、頂点部を対称面とする対称リフトになる。そして、エンジンの性能追求上、小リフトになるほどリフトのタイミングを早めた方が好ましく、この場合は図示しないＶＶＴ機構（「可変バルブ機構」ともいう。）を付加すれば、図１８に示す如きリフトが実現されるものである。
【００８０】
更に、この手法によると、カムプロファイルの開き側と閉じ側とで砥石の傾きｍが反転する（図１６参照）。カムの研磨時に砥石を反転させると研磨が不連続となり、段差等が生じる可能性があるが、反転箇所を前記ベースサークル部５２にもってくれば、多少の研磨段差は性能に影響を及ぼさない。
【００８１】
次に作用を説明する。
【００８２】
前記三次元カムＣを作成する際には、カムプロフィールを軸方向に変化させるとともに、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備えるベースサークル部５２を有し、かつ、大リフト開始点ａと小リフト開始点ｂと一方の端部中心ｏとを通る断面は楕円形状で形成された三次元カムＣを、楕円形状を有した回転体を備えた研削砥石５６により研削する。
【００８３】
これにより、前記三次元カムＣを、リフト部５０とベースサークル部５２とランプ部５４とから構成し、前記リフト部５０に、一方の端部に形成された大リフト部５０−１と、他方の端部に形成された小リフト部５０−２とを備え、大リフト部５０−１のリフト領域を、小リフト部５０−２のリフト領域よりもリフト時間が長くなるように形成し、前記ベースサークル部５２に、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ大リフト開始点ａと小リフト開始点ｂと一方の端部中心ｏとを通る断面を楕円形状に形成し、前記ランプ部５４を、前記三次元カムＣの軸方向における一方の端部から他方の端部まで一定幅で形成したことによって、前記ベースサークル部５２を真円に保ちながら作用角をリフト量によって変化させることが可能であるとともに、リフト量が変化してもスムーズなバルブ開閉を行うことが可能である。
【００８４】
また、三次元カムＣを研削する三次元カムＣを備えたカムシャフトの製造方法においては、カムプロフィールを軸方向に変化させ、かつベースサークル部５２は、軸方向から見て真円に形成された円筒形状を備え、かつ大リフト開始点ａと小リフト開始点ｂと一方の端部中心ｏとを通る断面は楕円形状で形成された三次元カムＣを、前記楕円形状を有した回転体を備えた研削砥石５６により研削することによって、浸炭等表面処理を行った後に、三次元カム研機を通常の方法で使用することにより研磨できるので、多気筒エンジンのように複数のカムからなるカムシャフトを製造する場合においても、気筒間のばらつきがなく、精度が高く、硬い三次元カムＣを製造することが可能である。
【００８５】
更に、前記研削砥石５６は、研削砥石５６の軸線５６ｃがカムシャフトの軸方向に対して傾斜した状態で少なくとも三次元カムＣのランプ部５４とリフト部５０とを研削し、前記研削砥石５６の三次元カムＣに対する傾斜角ｍは、バルブ開放側プロフィールとバルブ閉じ側プロフィールとで反転するように設定され、傾斜角ｍが反転する位置は、三次元カムＣのベースサークル部５２に設けられることにより、砥石５６を反転することによる研磨の不連続線をベースサークル部５２に設けることができ、エンジン性能に悪影響を与えることがなく、実用上有利である。
【００８６】
更にまた、カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムＣを備えたカムシャフトを設けたエンジンの動弁装置において、リフト部５０に、一方の端部に形成された大リフト部５０−１と、他方の端部に形成された小リフト部５０−２とを備え、大リフト部５０−１のリフト領域を、小リフト部５０−２のリフト領域よりもリフト時間が長くし、前記三次元カムＣのリフトタイミングを変更制御する吸気側及び排気側のロッカシャフト駆動手段である可変バルブタイミング装置を備え、この可変バルブタイミング装置は、小リフトになるほどバルブタイミングを早くしていることにより、小リフトになるほど、バルブタイミングを早めることができ、エンジン性能を高めることが可能である。
【００８７】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００８８】
例えば、この発明の実施例においては、砥石５６の外周部位に楕円曲線を現出させ、三次元カムＣを、楕円形状を有した回転体を備えた研削砥石５６により研削する構成としたが、三次元カムＣ−１の外周部位に楕円曲線を現出させる構成とすることも可能である。
【００８９】
すなわち、図１９に示す如く、砥石６２の外周部位に楕円曲線を現出させず、三次元カムＣ−１の外周部位に楕円曲線を現出させるべく三次元カムＣ−１を作成するものである。
【００９０】
さすれば、この発明の実施例と同様な以下の効果を奏することが可能である。
（１）三次元カムＣ−１によって、リフト量が変化してもスムーズなバルブ開閉を行うことが可能である。
（２）三次元カムＣ−１を研削する三次元カムＣ−１を備えたカムシャフトの製造方法においては、多気筒エンジンのように複数のカムからなるカムシャフトを製造する場合においても、気筒間のばらつきがなく、精度が高く、硬い三次元カムＣ−１を製造することが可能である。
（３）砥石を反転することによる研磨の不連続線をベースサークル部に設けることができ、エンジン性能に悪影響を与えることがなく、実用上有利である。
（４）カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムＣ−１を備えたカムシャフトを設けたエンジンの動弁装置において、小リフトになるほど、バルブタイミングを早めることができ、エンジン性能を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】この発明の実施例を示すエンジンの動弁装置の概略拡大斜視図である。
【図２】シリンダヘッドの平面図である。
【図３】ロッカシャフト軸による断面平面図である。
【図４】バルブ軸による断面図である。
【図５】シリンダ軸による図である。
【図６】動弁装置の概略拡大平面図である。
【図７】動弁装置の概略拡大正面図である。
【図８】三次元カムの概略拡大図である。
【図９】三次元カムと砥石との関係を示し、（ａ）は図１２の１−１方向（ｙ方向）から見た状態の砥石が三次元カムのベースサークル部を研削しているときの位置関係を示した概略図、（ｂ）は図１２の１−２方向（ｘ方向）から見た状態の砥石が三次元カムのベースサークル部を研削しているときの位置関係を示した概略図、（ｃ）は図１２の２−１方向から見た状態の砥石が三次元カムのランプ部付近を研削しているときの位置関係を示した概略図、（ｄ）は図１２の２−２方向から見た状態の砥石が三次元カムのランプ部付近を研削しているときの位置関係を示した概略図、（ｅ）は図１２の３−１方向（ｘ方向）から見た状態の砥石が三次元カムのリフト部頂点を研削しているときの位置関係を示した概略図、（ｆ）は図１２の３−２方向（ｙ方向）から見た状態の砥石が三次元カムのリフト部頂点を研削しているときの位置関係を示した概略図である。
【図１０】図９（ａ）の概略拡大図である。
【図１１】図９（ｂ）の概略拡大図である。
【図１２】三次元カムの見る方向を示す概略図である。
【図１３】三次元カムの大リフト側のリフト開始点や小リフト側のリフト開始点、大リフト側の三次元カムの中心点を夫々示す説明図である。
【図１４】三次元カムの斜視図である。
【図１５】図１４の矢印ＸＶから見た状態の平面図である。
【図１６】三次元カムの作図状態を示す図である。
【図１７】頂点部を対称面とした対称リフト状態のカムロブを示す図である。
【図１８】図１７のものにＶＶＴ機構を付加したリフト状態のカムロブを示す図である。
【図１９】この発明の他の第１の実施例を示すｙ方向から見た状態の概略拡大図である。
【図２０】この発明の第１の従来技術を示す基本的な三次元カムの概略斜視図である。
【図２１】カムロブを示す図である。
【図２２】三次元カムと砥石との関係を示し、（ａ）は図２０の矢印２２−１方向から見た際の平面図、（ｂ）は図２０の矢印２２−１方向から見た際の側面図、（ｃ）は図２０の矢印２２−２方向から見た際の平面図、（ｄ）は図２０の矢印２２−２方向から見た際の側面図、（ｅ）は図２０の矢印２２−３方向から見た際の平面図、（ｆ）は図２０の矢印２２−３方向から見た際の側面図である。
【図２３】この発明の第２の従来技術を示すリフト量及び作用角ほ可変とする三次元カムの概略斜視図である。
【図２４】カムロブを示す図である。
【図２５】三次元カムと砥石との関係を示し、（ａ）は図２３の矢印２５−１方向から見た際の平面図、（ｂ）は図２３の矢印２５−１方向から見た際の側面図、（ｃ）は図２３の矢印２５−２方向から見た際の平面図、（ｄ）は図２３の矢印２５−２方向から見た際の側面図、（ｅ）は図２３の矢印２５−３方向から見た際の平面図、（ｆ）は図２３の矢印２５−３方向から見た際の側面図である。
【図２６】図２３のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線による拡大断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
２  エンジン
４  シリンダヘッド
６  吸気側カムシャフト
８  排気側カムシャフト
１０−１、１０−２、１０−３、１０−４  吸気側三次元カム
１２−１、１２−２、１２−３、１２−４  排気側三次元カム
１４  吸気側ロッカシャフト
１６  排気側ロッカシャフト
１８  吸気マニホルド用取付フランジ
２０  吸気側ギヤ
２２  排気側ギヤ
２４  バルブリフト量変更手段
２６  吸気バルブ
２８  吸気側第１ロッカアーム
３０  吸気側ローラ
３２  吸気側第２ロッカアーム
３４  排気バルブ
３６  排気側第１ロッカアーム
３８  排気側ローラ
４０  排気側第２ロッカアーム
４１  吸気側用シャフト
４２  Ｃ字状リング
４４  排気側用シャフト
４６  Ｃ字状リング
４８  点火プラグ
Ｃ  三次元カム
５０  リフト部
５０−１  大リフト部
５０−２  小リフト部
５２  ベースサークル部
５４  ランプ部
５６  砥石
ａ  大リフト開始点
ｂ  小リフト開始点
ｏ  一方の端部中心
【図１】
2005282474.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2005282474.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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