(57)【要約】【課題】摩擦損失等の機械的損失が低減できる内燃機関の動弁機構を提供する。【解決手段】低回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールまでカム面１４が連続的に変化する３次元カムによって形成された全回転用カム１１と、中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールまでカム面１８が連続的に変化する３次元カムによって形成された高回転用カム１５と、全回転用カム１１及び高回転用カム１５を備えると共に運転条件に応じて軸方向に移動するカムシャフト２と、バルブリフタ２１の頂部に転動可能に支持されて全回転用カムのカム面１４に追従する全回転用ボール２５及び高回転用カム１５のカム面１８に追従する高回転用ボール２６を備える。【選択図】図２
2013238196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムプロフィールが軸方向に変化する３次元カムを運転条件に応じて軸方向に移動してバルブの開閉特性を制御する内燃機関の可変動弁機構において、
低回転用カムプロフィールから中回転用カムプロフィールを介在して高回転用カムプロフィールにカム面が連続的に変化する３次元カムによって形成された全回転用カムと、
該全回転用カムの前記中回転用カムプロフィールから前記高回転用カムプロフィールに連続して変化するカムプロフィールと同様のカムプロフィールを有して中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールにカム面が連続的に変化する３次元カムによって形成された高回転用カムと、
前記全回転用カム及び高回転用カムを軸方向に離間して備え、運転条件に応じて軸方向に移動するカムシャフトと、
前記バルブとカムシャフトの間に配置されてバルブを駆動するバルブリフタと、
該バルブリフタの頂部に支持されて前記全回転用カムのカム面に追従することで前記バルブリフタに駆動力を伝達する全回転用当接部と、
該全回転用当接部に対し前記全回転用カム及び高回転用カムのそれぞれ対応するカムプロフィール間に相当する離間距離を有して前記バルブリフタの頂部に支持されて前記高回転用カムのカム面に追従することで前記バルブリフタに駆動力を伝達する高回転用当接部と、
を備えたこと特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項２】
前記全回転用当接部は、前記バルブリフタの頂部に転動可能に支持された全回転用ボールであり、
前記高回転用当接部は、前記バルブリフタの頂部に転動可能に支持された高回転用ボールである、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機構。
【請求項３】
前記全回転用カムの中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールまでのカム長さと、前記高回転用カムの中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールまでのカム長さが同長であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項４】
前記全回転用カムは低回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールに移行するに従ってカムノーズの高さが漸次連続的に増加し、前記高回転用カムは中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールに移行するに従ってカムノーズの高さが漸次連続的に増加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変動弁機構に関し、特にカムプロフィールが軸方向に変化する３次元カムを運転条件に応じて軸方向に移動してバルブの開閉特性を制御する内燃機関の可変動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関のバルブの開閉特性を運転状態に応じて制御する種々の可変動弁機構が知られている。このような可変動弁機構の一種としてカムプロフィールが軸方向に変化する３次元カムを運転条件に応じて軸方向に移動してバルブの開閉特性を制御する可変動弁機構が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１の可変動弁機構は、図６に示すように、カムプロフィールが軸方向に変化する３次元カム１０２が取り付けられたカムシャフト１０１を運転条件に応じて軸方向に移動する。一方、３次元カム１０２とバルブとの間に介在してバルブを駆動するバルブリフタ１０３の頂部１０３ａに３次元カム１０２の回転方向と平行に延びる断面半円弧状のガイド溝１０４を形成し、ガイド溝１０４に半円弧面状の摺接面１０５ａ及び平面状のカム摺動面１０５ｂを備えた半円柱状のカムフォロア１０５を揺動可能に配置する。バルブリフタ１０３はバルブスプリングによって３次元カム１０２の方向に付勢されている。
【０００４】
これによりカムシャフト１０１が回転すると共に運転条件に応じて軸方向に移動することによりカムフォロア１０５に接触する３次元カム１０２のカム面１０２ａの位置が変化してバルブの開閉特性が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−６４８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１によると、バルブリフタ１０３の頂面１０３ａに形成したガイド溝１０４内にカムフォロワ１０５を配置し、運転条件に応じてカムシャフト１０１を軸方向に移動することでカムフォロア１０５に接触する３次元カム１０２のカム面１０２ａの位置が変化してバルブの開閉特性が変化する。
【０００７】
しかし、３次元カム１０２のカム面１０２ａがカムフォロア１０５のカム摺動面１０５ｂ上を摺動し、かつカムフォロア１０５の摺接面１０５ａがガイド溝１０４内に圧接して揺動することから、その摺動摩擦が大きく摩擦損失等の機械的損失が懸念される。
【０００８】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、摩擦損失等の機械的損失が低減される内燃機関の動弁機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する請求項１に記載の内燃機関の可変動弁機構は、カムプロフィールが軸方向に変化する３次元カムを運転条件に応じて軸方向に移動してバルブの開閉特性を制御する内燃機関の可変動弁機構において、低回転用カムプロフィールから中回転用カムプロフィールを介在して高回転用カムプロフィールにカム面が連続的に変化する３次元カムによって形成された全回転用カムと、該全回転用カムの前記中回転用カムプロフィールから前記高回転用カムプロフィールに連続して変化するカムプロフィールと同様のカムプロフィールを有して中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールにカム面が連続的に変化する３次元カムによって形成された高回転用カムと、前記全回転用カム及び高回転用カムを軸方向に離間して備え、運転条件に応じて軸方向に移動するカムシャフトと、前記バルブとカムシャフトの間に配置されてバルブを駆動するバルブリフタと、該バルブリフタの頂部に支持されて前記全回転用カムのカム面に追従することで前記バルブリフタに駆動力を伝達する全回転用当接部と、該全回転用当接部に対し前記全回転用カム及び高回転用カムのそれぞれ対応するカムプロフィール間に相当する離間距離を有して前記バルブリフタの頂部に支持されて前記高回転用カムのカム面に追従することで前記バルブリフタに駆動力を伝達する高回転用当接部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
これによると、内燃機関の低速回転領域では、全回転用当接部が全回転用カムのカム面に追従して全回転用カムからバルブリフタに駆動力を伝達する一方、高回転用当接部は高回転用カムのカム面に接触することがない。一方、高回転領域に移行すると、全回転用当接部が全回転用カムのカム面に追従して全回転用カムからバルブリフタに駆動力が伝達され、更に高回転用当接部が高回転用カムのカム面に追従して高回転用カムからバルブリフタに駆動力が伝達されてバルブリフタが駆動する。
【００１１】
従って、低負荷となる低回転領域では低回転用カムのカム面によるバルブリフタの必要駆動力が比較的小さく設定されることからカム面と全回転用当接部との摺動摩擦が極めて小さく、動弁機構の摩擦損失等の機械的損失が抑制される。一方、高負荷となる高回転領域ではバルブリフタの駆動力が全回転用当接部及び高回転用当接部に分散されて全回転用当接部及び高回転用当接部に付与される駆動力が比較的小さくなり全回転用当接部及び高回転用当接部の摺動摩擦は極めて小さくなり、動弁機構の摩擦損失等の機械的損失が低減される。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１の内燃機関の可変動弁機構において、請求項１の内燃機関の可変動弁機構において、前記全回転用当接部は、前記バルブリフタの頂部に転動可能に支持された全回転用ボールであり、前記高回転用当接部は、前記バルブリフタの頂部に転動可能に支持された高回転用ボールであることを特徴とする。
【００１３】
これによると、全回転用当接部をバルブリフタの頂部に転動可能に支持された全回転用ボールにより構成し、高回転用当接部をバルブリフタの頂部に転動可能に支持された高回転用ボールにより構成することで、低回転領域では全回転用カムのカム面と転動する全回転用ボールとの摺動摩擦が極めて小さく、かつ高回転領域ではバルブリフタの駆動力が全回転用ボール及び高回転用ボールに分散されて全回転用カムのカム面と全回転用ボール及び高回転用カムのカム面と高回転用ボールの摺動摩擦が極めて小さくなり動弁機構の摩擦損失等の機械的損失が小さくなる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の内燃機関の可変動弁機構において、前記全回転用カムの中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールまでのカム長さと、前記高回転用カムの中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールまでのカム長さが同長であることを特徴とする。
【００１５】
これは、全回転用カムと高回転用カムの具体的例を示すもので、全回転用カムの中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールまでのカム長さと、高回転用カムの中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールまでのカム長さを同長とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の内燃機関の可変動弁機構において、前記全回転用カムは低回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールに移行するに従ってカムノーズの高さが漸次連続的に増加し、前記高回転用カムは中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールに移行するに従ってカムノーズの高さが漸次連続的に増加することを特徴とする。
【００１７】
これは、バルブの開閉特性の一例を示すもので、全回転用カムは低回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールに移行するに従ってカムノーズの高さが漸次連続的に増加し、高回転用カムは中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィールに移行するに従ってカムノーズの高さが漸次連続的に増加することでバルブリフト量が増加するバルブの開閉特性が得られる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、低回転領域では全回転用当接部との摺動摩擦が極めて小さく動弁機構の摩擦損失等の機械的損失が極めて小さくなる一方、高回転領域ではバルブリフタの駆動力が全回転用当接部及び高回転用当接部に分散されて全回転用当接部及び高回転用当接部の摺動摩擦は極めて小さくなり、動弁機構の摩擦損失等の機械的損失が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態における内燃機関の可変動弁機構の概要説明図である。
【図２】図１のＩＩ部拡大図である。
【図３】カムの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図４】作動説明図であり、（ａ）は低回転時の作動状態、（ｂ）は中回転時の作動状態、（ｃ）は高回転時の作動状態を示す。
【図５】バルブの開閉特性の一例を示す説明図である。
【図６】従来の３次元カムを用いた可変動弁機構の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。図１は可変動弁機構の概要説明図、図２は図１のＩＩ部拡大図、図３はカムの説明図、図４は作動説明図である。
【００２１】
図１に示すように、シリンダヘッド１内にカムシャフト２が図示しないベアリング等によって回転可能でかつ軸方向に移動可能に支持される。カムシャフト２の基端に固定したカムスプロケット３とクランクシャフトに固定したクランクスプロケットとの間にタイミングチェーンが架け渡される。カムシャフト２はクランクシャフトに駆動され、かつ運転条件に応じてシャフト駆動機構４によって高回転方向Ａ及び低回転方向Ｂの軸方向に移動する。なお、シャフト駆動機構４は、ネジ送り機構や油圧送り機構等の既存の構成であり、本発明と直接的な関係がないので具体的な説明を省略する。
【００２２】
カムシャフト２に、シリンダヘッド１内に設けられた複数のバルブ、本実施の形態では吸気バルブ３０と軸方向に対応してカム１０が配置される。カム１０は、図３（ａ）に斜視図を示し、（ｂ）に側面図を示すように、カムシャフト２の回転方向に同位相の３次元カムによって形成される全回転用カム１１と高回転用カム１５を備える。
【００２３】
全回転用カム１１は、カムシャフト２の先端側のカム側面１２と基端側のカム側面１３及びカム幅Ｌ１のカム面１４を有する。カム面１４は予め設定されるバルブの開閉特性に倣ってカム側面１２側の低回転用カムプロフィールからカム側面１３側の高回転用カムプロフィールに移行するに従ってカムノーズ１４ａの高さがＨ１からＨ３まで漸次連続的に増加するカムプロフィールを有する。
【００２４】
高回転用カム１５は、全回転用カム１１のカム側面１３と間隔を有して対向するカム側面１６と基端側のカム側面１７及び全回転用カム１１のカム幅Ｌ１より小さなカム幅Ｌ２のカム面１８を有する。カム面１８は予め設定されたバルブ開閉特性に倣ってカム側面１６側の中回転用カムプロフィールからカム側面１７側の高回転用カムプロフィールに移行するに従ってカムノーズ１８ａの高さがＨ２からＨ３まで漸次連続的に増加するカムプロフィールを有する。
【００２５】
高回転用カム１５におけるカム側面１６側の中回転用カムプロフィールからカム側面１７側の高回転用カムプロフィールに漸次連続的に変化するカムプロフィールは、全回転用カム１１のカム側面１３からカム側面１２側に高回転用カム１５のカム幅Ｌ２に相当する寸法Ｌ２だけ移行した中回転用カムプロフィールからカム側面１３側の高回転用カムプロフィールまで漸次連続的に変化するカムプロフィールと同様に形成される。
【００２６】
全回転用カム１１のカム側面１３と高回転用カム１５のカム側面１６との間が軸長Ｌ３の軸部１９によって連結され、かつ全回転用カム１１と高回転用カム１５との間に環状の間隙２０が形成される。
【００２７】
カム１０と吸気バルブ３０のバルブステム３１との間に配設されてバルブを駆動するバルブリフタ２１は円筒状であって、上端を閉塞する頂部２２を有する。頂部２２の上面にカムシャフト２の軸方向に全回転用カム１１の中回転用プロフィールと高回転用カム１５の中回転用カムプロフィールとなるカム側面１７との離間距離に略相当する距離を隔てて全回転用当接部である全回転用ボール２５及び高回転用当接部である高回転用ボール２６がホルダ２３、２４によって回動可能に支持される。換言すると、全回転用ボール２５と高回転用ボール２６との離間距離は、それぞれ全回転用カム１１及び高回転用カム１５の対応するカムプロフィールの離間距離に設定される。この全回転用ボール２５と高回転用ボール２６及びホルダ２３と２４はそれぞれ同一形状に構成される。
【００２８】
頂部２２の下面中央には、吸気バルブ３０のバルブステム３１の端部が当接する図示しないボス部が突設される。このバルブステム３１の端部に円錐台形のコッタ３２が環装する。コッタ３２の外周にスプリングリテーナ３３が配置され、スプリングリテーナ３３とシリンダヘッド１との間にバルブスプリング３５が圧縮状態で配置される。バルブスプリング３５はスプリングリテーナ３３を介して吸気バルブ２０を閉弁方向に付勢すると共に、バルブリフタ２１をカムシャフト２側へ付勢する。
【００２９】
バルブリフタ２１の頂部２２に配置された全回転用ボール２５は全回転用カム１１のカム面１４に摺接して追従することで転動し、回転する高回転用ボール２６は高回転用カム１５のカム面１８に摺接して追従することで転動する。全回転用カム１１のカム面１４及び高回転用カム１５のカム面１８に全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６が追従することでバルブリフタ２１が全回転用カム１１のカム面１４及び高回転用カム１５のカム面１８に倣って駆動される。
【００３０】
また、カムシャフト２を、低回転方向Ｂの移動端である低回転位置に移動すると、図４（ａ）に示すように全回転用カム１１の低回転用カムプロフィールにおけるカム面１４が全回転用ボール２５に対向する一方、高回転用ボール２６が全回転用カム１１と高回転用カム１５との間の間隙２０に対応して保持される。
【００３１】
カムシャフト２を低回転位置から高回転方向Ａに移動して全回転用カム１１の中回転用カムプロフィールが全回転用ボール２５に対向する中回転位置に移動すると、図４（ｂ）のように高回転用カム１５のカム側面１６の中回転用カムプロフィールが高回転用ボール２６に対向する。即ち、低負荷である全回転用ボール２５が全回転用カム１１の低回転用カムプロフィールと中回転用カムプロフィールとの間におけるカム面１４に追従する低回転領域において高回転用ボール２６が高回転用カム１５のカム面１８に接触することはない。
【００３２】
更に、カムシャフト２１を高回転方向Ａの移動端である高回転位置側に移動すると、図４（ｃ）に示すように全回転用カム１１のカム面１４における高回転用カムプロフィールが全回転用ボール２５に対向する一方、高回転用カム１５の高回転用カムプロフィールにおけるカム面１８が高回転用ボール２６に対向する。即ち、高負荷となる全回転用ボール２５が全回転用カム１１の中回転用カムプロフィールと高回転用カムプロフィールとの間におけるカム面１４に追従する高回転領域において、高回転用ボール２６が高回転用カム１５の中回転用カムプロフィールと高回転カムプロフィールとの間におけるカム面１８に追従する。
【００３３】
このように構成される可変動弁機構の作用を図４の作動説明図及び図５のバルブの開閉特性の一例を示す説明図を参照して説明する。
【００３４】
内燃機関の低速回転時には、シャフト駆動機構４によりカムシャフト２を低速回転位置となる先端方向へ移動する。この低負荷である低速回転位置においては、図４（ａ）に示すように、全回転用カム１１の低回転用カムプロフィールにおけるカム面１４が全回転用ボール２５に対向してカム面１４に追従する一方、高回転用ボール２６が全回転用カム１１と高回転用カム１５との間の間隙２０に保持される。従って、回転する全回転用カム１１の低回転用カムプロフィールにおけるカム面１４に全回転用ボール２５が追従してバルブリフタ２１が低回転用カムプロフィールに倣って駆動される。
【００３５】
低回転用カムプロフィールにおけるカム面１４のカムノーズ１４ａの高さＨ１は比較的小さく、バルブリフト量ＶＬは、例えば図５にＶＬ１で示すように比較的小さく、バルブスプリング３５による抗力が比較的小さく設定されて全回転用ボール２５に付与される全回転用カム１１のカム面１４による駆動力が比較的小さくなる。一方、全回転用ボール２５が全回転用カム１１のカム面１４に圧接して転動しつつカム面１１に追従することから、カム面１４と全回転用ボール２５との摺動摩擦が極めて小さく、かつ全回転用ボール２５とホルダ２３との摺動摩擦が小さく動弁機構の摩擦損失等の機械的損失が極めて小さくなる。
【００３６】
また、内燃機関の回転の増加に伴い、シャフト駆動機構４によりカムシャフト２が低速回転位置から徐々に高回転方向Ａに移動すると、全回転用ボール２５が追従するカム面１４の位置が低回転用カムプロフィール側から中回転用カムプロフィール側に漸次変化してカムノーズ１４ａの高さが漸次増加するに従ってバルブリフト量ＶＬが漸次増加する。このバルブリフト量ＶＬの増加に伴ってバルブスプリング３５による抗力が次第に増加してカム面１４によるバルブリフタ２１に対する必要駆動力が増加するが、全回転用ボール２５が回動してカム面１４に追従にすることからカム面１４と全回転用ボール２５との摺動摩擦は極めて小さく、摩擦損失等の機械的損失を伴うことなく中回転用カムプロフィール側に円滑に移行する。
【００３７】
更に、内燃機関の回転増加により、カムシャフト２が更に高回転方向Ａに移動して全回転用カム１１の中回転用プロフィールが全回転用ボール２５に対向する中回転位置に達すると、図４（ｂ）に示すように、全回転用カム１１の中回転用カムプロフィールにおけるカム面１４に沿って全回転用ボール２５が追従する。一方、高回転用カム１５のカム側面１６側の中回転用カムプロフィールにおけるカム面１８が高回転用ボール２６に対向し、高回転用ボール２６が高回転用カム１５のカム面１８に摺接して追従可能になる。
【００３８】
全回転用カム１１の中回転用カムプロフィールにおけるカムノーズ１４ａの高さＨ２及び高回転用カム１５の中回転用カムプロフィールにおけるカムノーズ１８ａの高さＨ２によるバルブリフト量ＶＬは、図５にＶＬ２で示すように増加し、バルブリフト量ＶＬの増加に倣ってカム面１４及びカム面１８によるバルブリフタ２１の必要駆動力が増加する。
【００３９】
この増加したバルブリフタ２１の駆動力は、全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６に分散されて全回転用カム１１のカム面１４と高回転用カム１５のカム面１８によって受け止められ、全回転用ボール２５に付与される全回転用カム１１のカム面１４による駆動力及び高回転用ボール２６に付与される高回転用カム１５のカム面１８による駆動力が比較的小さく設定される。全回転用カム１１のカム面１４が全回転用ボール２５に圧接して全回転用ボール２５が回動し、高回転用カム１５のカム面１８が高回転用ボール２６に圧接して高回転用ボール２６が回動することから、そのカム面１４及び１８からバルブリフタ２１の駆動に伴う摺動摩擦は極めて小さく設定される。
【００４０】
また、バルブスプリング３５によるバルブリフタ２１に作用する抗力が増大するものの、全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６を介して全回転用カム１１及び高回転用カム１５により均衡を保持した安定状態で保持されて、バルブリフタ２１の不要な挙動が抑制されてバルブリフタ２１の安定した作動が確保できる。
【００４１】
更に、シャフト駆動機構４によりカムシャフト２を高回転方向Ａに移動すると、全回転用ボール２５が追従する全回転用カム１１のカム面１４が中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィール側に次第に変化する。一方、高回転用ボール２６が追従する高回転用カム１５のカム面１８も中回転用カムプロフィールから高回転用カムプロフィール側に変化する。従って、全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６が追従するカム面１４及びカム面１８のカムプロフィールの変化に従ってバルブリフト量ＶＬが漸次増加してバルブスプリング３５の抗力が増加する。
【００４２】
このバルブリフト量ＶＬの増加に伴ってカム面１４及びカム面１８によるバルブリフタ２１の必要駆動力が増加する。この増加したバルブリフタ２１の必要駆動力は、全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６に分散されて全回転用カム１１のカム面１４と高回転用カム１５のカム面１８によって受け止められ、全回転用ボール２５に付与される全回転カム１１のカム面１４による駆動力及び高回転用ボール２６に付与される高回転用カム１５のカム面１８による駆動力が比較的小さく設定される。
【００４３】
従って、全回転用カム１１のカム面１４が全回転用ボール２５に圧接して全回転用ボール２５が回動しつつ追従し、かつ高回転用カム１５のカム面１８が高回転用ボール２６に圧接して高回転用ボール２６が回動しつつ追従することから、カム面１４及びカム面１８からバルブリフタ２１の駆動に伴う摺動摩擦は極めて小さく設定される。
【００４４】
また、バルブスプリング３５によるバルブリフタ２１に作用する抗力が増大するものの全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６を介して全回転用カム１１及び高回転用カム１５によりバルブリフタ２１が保持されて、バルブリフタ２１の不要な揺動が抑制されてバルブリフタ２１の安定した作動が確保できる。
【００４５】
更に、内燃機関の回転増加につれてカムシャフト２が高回転方向Ａに移動すると、全回転用カム１１のカム面１４のカムノーズ１４ａ及び高回転用カム１５のカム面１８のカムノーズ１８ａの高さの漸次増加によりバルブリフト量ＶＬが増加し、カム面１４及びカム面１８によるバルブリフタ２１の必要駆動力が増加する。この増加した必要駆動力は、全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６に分散されて全回転用カム１１のカム面１４と高回転用カム１５のカム面１８によって受け止められ、全回転用ボール２５に付与される全回転用カム１１のカム面１４による押圧力及び高回転用ボール２６に付与される高回転用カム１５のカム面１８が比較的小さく設定される。
【００４６】
全回転用カム１１のカム面１４が全回転用ボール２５に圧接して全回転用ボール２５が回動し、かつ高回転用カム１５のカム面１８が高回転用ボール２６に圧接して高回転用ボール２６が回動して追従することから、そのカム面１４及び１８からバルブリフタ２１の駆動に伴う摺動摩擦は極めて小さく設定され、摩擦損失等の機械的損失を伴うことなく円滑に高回転用カムプロフィール側に移行する。
【００４７】
更に、内燃機関の回転増加により、カムシャフト２が高回転方向Ａに移動して高回転位置に達すると、図４（ｃ）に示すように、全回転用カム１１の高回転用カムプロフィールにおけるカム面１４が全回転用ボール２５に対向する一方、高回転用カム１５の高回転用カムプロフィールにおけるカム面１８が高回転用ボール２６に対向する。
【００４８】
全回転用カム１１の高回転用カムプロフィールにおけるカム面１４のカムノーズ１４ａ及び高回転用カム１５の高回転用カムプロフィールにおけるカム面１８のカムノーズ１８ａの高さＨ３によるバルブリフト量ＶＬは、図５にＶＬ３で示すように増加し、バルブリフト量ＶＬ３の増加に倣ってカム面１４及びカム面１８によるバルブリフタ２１の必要駆動力が増加する。この増加したバルブリフタ２１の駆動力は、全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６に分散されて全回転用ボール２５に付与される全回転用カム１１のカム面１４による駆動力及び高回転用ボール２６に付与される高回転用カム１５のカム面１８による駆動力が小さく設定される。
【００４９】
ここで、全回転用カム１１のカム面１４が全回転用ボール２５に圧接して全回転用ボール２５が回動して追従し、かつ高回転用カム１５のカム面１８が高回転用ボール２６に圧接して高回転用ボール２６が回動して追従することで、カム面１４及び１８からバルブリフタ２１の押動に伴う摺動摩擦は極めて小さく設定され、動弁機構の摩擦損失等の機械的損失によるエンジンの出力低下は極めて小さくなる。
【００５０】
また、バルブスプリング３５によるバルブリフタ２１に作用する抗力が増大するものの全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６を介して全回転用カム１１及び高回転用カム１５によりバルブリフタ２１が保持されて、バルブリフタ２１の不要な挙動が抑制されてバルブリフタ２１の安定した作動が確保できる。
【００５１】
一方、高回転位置から、カムシャフト２を低回転方向Ｂに移動して低回転位置側に移動すると、全回転用ボール２５に当接する全回転用カム１１の高回転用カムプロフィールにおけるカム面１４から中回転用カムプロフィール方向に次第に変化する一方、高回転用ボール２６に当接する高回転用カム１５のカム面１８も高回転用カムプロフィールから中回転用カムプロフィール方向に変化してバルブリフト量ＶＬが漸次減少する。
【００５２】
このバルブリフト量の減少に伴ってカム面１４及びカム面１８によるバルブリフタ２１の必要駆動力が減少する。この減少するバルブリフタ２１の必要駆動力は、全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６に分散されて全回転用カム１１のカム面１４と高回転用カム１５のカム面１８によって受け止められ、全回転用ボール２５に付与される全回転用カム１１のカム面１４による駆動力及び高回転用ボール２６に付与される高回転用カム１５のカム面１８による駆動力が比較的小さく設定され円滑移行する。
【００５３】
更に、内燃機関の回転減少により、カムシャフト２が低回転方向Ｂに移動して中回転位置に達すると、図４（ｂ）に示すように、全回転用カム１１の中回転用カムプロフィールにおけるカム面１４が全回転用ボール２５に対向する。一方、高回転用カム１５の中回転用カムプロフィールにおけるカム面１８が高回転用ボール２６に対向し、更にカムシャフト２を低回転方向Ｂに移動すると高回転カム１５のカム面１８が高回転用ボール２６に当接しない状態になる。
【００５４】
カムシャフト２を更に低回転方向Ｂへ移動すると、全回転用ボール２５に当接するカム面１４が中回転用カムプロフィールから低回転用カムプロフィール方向に次第に変化してカムノーズ１４ａの高さが漸次減少するカムプロフィールの変化に従ってバルブリフト量ＶＬが漸次減少する。バルブリフト量ＶＬの減少に伴って、バルブスプリング３５の抗力が減少してカム面１４によるバルブリフタ２１の必要駆動力が減少してカム面１４と全回転用ボール２５との摺動摩擦は極めて小さくなり、摩擦損失等の機械的損失を伴うことなく円滑に低回転用プロフィール側に移行する。
【００５５】
従って、本実施の形態の動弁機構によると、運転条件に応じて軸方向移動するカムシャフト２に３次元カムによって形成された全回転用カム１１及び高回転用カム１５を備え、バルブリフタ２１に全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６を転動可能に支持することで、内燃機関の低負荷となる低速回転領域では全回転用ボール２５が全回転用カム１１のカム面１４に追従して転動してバルブリフタ２１に駆動力が伝達される。この低回転領域では全回転用カム１１のカム面１４によるバルブリフタ２１の必要駆動力が比較的小さく全回転用ボール２５に付与される全回転用カム１１のカム面１４による駆動力が比較的小さく設定され、カム面１４と全回転用ボール２５との摺動摩擦は極めて小さく、かつ全回転ボール２５の摺動摩擦が小さく動弁機構の摩擦損失等の機械的損失が極めて小さくなる。
【００５６】
一方、内燃機関の高負荷となる高回転領域に移行すると、全回転用ボール２５が全回転用カム１１のカム面１４に追従してバルブリフタ２１に駆動力が伝達され、かつ高回転用ボール２６が高回転用カム１５のカム面１８に追従してバルブリフタ２１に駆動力が伝達されてバルブリフタ２１が全回転用カム１１のカム面１４及び高回転用カム１５のカム面１８に倣って駆動される。
【００５７】
この高回転領域では全回転用カム１１のカムプロフィールの変化に伴ってバルブリフタ２１の必要駆動力が増大するが、この必要駆動力が全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６に分散され、全回転用ボール２５に付与される全回転用カム１１のカム面１４による駆動力及び高回転用ボール２６に付与される高回転用カム１５のカム面１８による駆動力が比較的小さく設定される。これにより、全回転用ボール２５及び高回転用ボール２６の摺動摩擦は極めて小さくなり、動弁機構の摩擦損失等の機械的損失が極めて小さくなる。
【００５８】
また、低回転領域から高回転領域に亘り機械的損失の低減が得られ、各部の負荷が軽減されて耐久性の向上が得られる。
【００５９】
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では全回転用当接部及び高回転用当接部をバルブリフタ２１の頂部２２に回動可能に支持された全回転用ボール及び高回転用ボールによって構成したが、頂部が球面状にバルブリフタの頂部から頂部が球面状に突出する突部によって形成することもできる。また、全回転用カム及び高回転用カムのカムプロフィールはバルブ開閉特性に応じて種々変更することができる。
【００６０】
更に、上記実施の形態ではバルブが吸気バルブの場合を例に説明したが、排気バルブにおいても同様に構成することができる。
【符号の説明】
【００６１】
２        カムシャフト
４        シャフト駆動機構
１０      カム
Ｌ１      カム幅
１１      全回転用カム
１４      カム面
１４ａ    カムノーズ
１５      高回転用カム
１８      カム面
１８ａ    カムノーズ
２０      間隙
２１      バルブリフタ
２２      頂部
２５      全回転用ボール（全回転用当接部）
２６      高回転用ボール（高回転用当接部）
３０      吸気バルブ（バルブ）
【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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