JP2004044449A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の動弁装置に関し、ピストンと当接して連係動作しうる係合部材によって機関弁の開閉タイミングの切換を行なう動弁装置において、十分な動弁特性を長期にわたって維持できるようにする。
【解決手段】ロッカシャフト３２に支承されて第１のカムにより駆動され吸気弁を作動させる第１のロッカアーム３３，３４と、ロッカシャフト３２に支承されて第１のロッカアームに隣接配置され、第２のカムにより駆動される第２のロッカアーム３５と、第１，第２のロッカアームの一方のシリンダ１５０内に装備されリターンスプリング１５２で付勢されたピストン１５１と、第１，第２のロッカアームの他方に設けられピストン１５１に当接して両ロッカアームを連動させる係合突起３５ａとをそなえ、ピストン１５１が円筒状に形成され、係合突起３５ａのピストン１５１との当接面１５８が円筒状曲面に沿って形成される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁を機関の運転状態に応じて異なる駆動タイミングで開閉駆動しうる、内燃機関の動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、往復動式内燃機関（以下、エンジンという）に備えられる吸気弁や排気弁（以下、これらを総称して機関弁又は単にバルブともいう）の作動特性（開閉タイミングや開放期間）を、エンジンの負荷状態や速度状態に応じて最適なものになるように切り換えることのできる動弁装置（可変動弁機構ともいう）が開発され実用化されている。
【０００３】
このような動弁装置において作動特性を切り換える機構の一つとして、例えばエンジンの低速回転時に適したカムプロフィルを備えた低速用カムとエンジンの高速回転時に適したカムプロフィルを備えた高速用カムとを、エンジンの回転状態に応じて選択的に用いて機関弁を開閉作動させるようにしたものが開発されている。
【０００４】
例えば、特開昭６３−１７０５１３号公報等に開示されている技術では、基本的には低速用カムにより揺動して機関弁を駆動する駆動ロッカアームと、低速用カムを包含するカムプロフィルを有する高速用カムにより揺動する自由ロッカアームと、駆動ロッカアームと自由ロッカアームとの間に設けられた連結切換機構とをそなえている。そして、連結切換機構を切り離し状態にすると、自由ロッカアームは自由に揺動し、駆動ロッカアームは低速用カムにより揺動して低速用カムのカムプロフィルに応じた特性で機関弁を駆動し、一方、連結切換機構を連結状態にすると、自由ロッカアームと駆動ロッカアームとが一体に揺動し、駆動ロッカアームは高速用カムのカムプロフィルに応じた特性で機関弁を駆動する。
【０００５】
この場合の連結切換機構には、上記公報のものの他に、特許第２５８６１６３号のものなど種々の技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６，図７は本発明の案出過程で提案された動弁装置の構造を示すものである。図６，図７に示すように、エンジンの各気筒上方のシリンダヘッド１０には、各気筒毎に２つの吸気弁１１，１２と２つの排気弁２１，２２とが備えられており、これらの吸気弁１１，１２、排気弁２１，２２を駆動するために動弁装置３０が装備されている。
【０００７】
この動弁装置３０は、吸気弁１１，１２を駆動する吸気弁駆動系と、排気弁２１，２２を駆動する排気弁駆動系とに分けられる。吸気弁駆動系は、カムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ａ〜３１ｃと、ロッカシャフト３２と、ロッカシャフト３２に揺動自在に軸支され各カム３１ａ〜３１ｃによって揺動するロッカアーム３３〜３５とをそなえている。排気弁駆動系は、吸気系と共用のカムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ｄ，３１ｅと、ロッカシャフト３６と、ロッカシャフト３６に揺動自在に軸支され各カム３１ｄ，３１ｅによって揺動するロッカアーム３７，３８（図７では省略）とをそなえている。
【０００８】
そして、動弁装置３０の吸気弁駆動系の部分に、連結切換機構４１を有する可変動弁機構４０が設けられている。
つまり、吸気弁駆動用のロッカアーム３３〜３５のうちロッカアーム３３，３４は一端のアジャストスクリュ３３ａ，３４ａを吸気弁１１，１２のステム端部に当接させており、吸気弁１１はロッカアーム３３の揺動に応じて開閉し、吸気弁１２はロッカアーム３４の揺動に応じて開閉するようになっている。
【０００９】
ロッカアーム３３は、他端のローラ３３ｂを、エンジンの低速回転時に対応した低速用カムプロフィルに形成された低速用カム３１ａに当接させており、低速用カム３１ａに応じて揺動すると、吸気弁１１を図１０（ａ）に一点鎖線で示すような特性で開放するようになっている。ロッカアーム３４は、他端のローラ３４ｂを、エンジンの低速回転時に対応した低速用カムプロフィルに形成された低速用カム３１ｂに当接させており、低速用カム３１ｂに応じて揺動すると、吸気弁１１を図１０（ａ）に実線で示すような特性で開放するようになっている。
【００１０】
一方、ロッカアーム３５は、一端の係合突起３５ａがロッカアーム３３，３４に係合可能になっており、他端に設けられたローラ３５ｂは、エンジンの高速回転時に対応した高速用カムプロフィルに形成された高速用カム３１ｃに当接している。
ロッカアーム３３，３４側におけるロッカアーム３５の一端が当接しうる部位には、開口部５３をそなえたシリンダ５０が形成され、このシリンダ５０内にはピストン５１が内蔵されている。
【００１１】
シリンダ５０内には、ロッカシャフト３２側から油路３２ａ，３２ｂを通じて圧油（ここでは潤滑油が兼用される）が供給されるようになっており、シリンダ５０内の油圧が高められると、図８（ｂ）に示すように、ピストン５１が一端に油圧を受けて開口部５３を塞ぐような位置に突出するように駆動される。
また、シリンダ５０内の油圧が弱められると、図８（ａ）に示すように、ピストン５１がリターンスプリング５２の付勢力によって開口部５３から外れた状態に没するように駆動される。
【００１２】
このようなシリンダ５０内のピストン５１と、シリンダ５０内の油圧を調整する油圧調整装置４２とから、ロッカアーム３３，３４とロッカアーム３５との連結状態を切り換える連結切換機構４１が構成され、この連結切換機構４１と吸気弁駆動系とから可変動弁機構４０が構成されている。
なお、油圧調整装置４２は、図９に示すように、エンジン下部のオイルパン（図示略）からシリンダブロック１０にポンプアップされた潤滑油をロッカシャフト３２内の油路３２ａに供給する潤滑油供給路４２ａ〜４２ｃと、潤滑油供給路４２ｃの途中に介装されたオイルコントロールバルブ４２ｄと、このオイルコントロールバルブ４２ｄの開度を制御する図示しないコントローラとから構成されている。潤滑油供給路４２ａ，４２ｂには、フィルタ４２ｅが介装され、潤滑油を濾過したうえでシリンダ３３ｄ，３４ｄ内へ供給するようになっている。
【００１３】
したがって、油圧調整装置４２によってシリンダ５０内の油圧が弱められるとピストン５１が埋没した非係合状態となり（図８（ａ）参照）、シリンダ５０の開口部５３には空間が形成されて、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこの空間内に出没するが、ロッカアーム３３，３４自体には接触しない。これによって、ロッカアーム３３，３４は各対応カム３１ａ，３１ｂに応じて揺動し、吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００１４】
一方、油圧調整装置４２によってシリンダ５０内の油圧が高められるとピストン５１が突出した係合状態となり（図８（ｂ）参照）、シリンダ５０の開口部５３にはピストン５１が存在するようになって、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこのピストン５１の側面（係合面）５４に当接してピストン５１を介してロッカアーム３３，３４を揺動させる。このとき、ロッカアーム３３，３４は、各対応カム３１ａ，３１ｂに対しては離隔しながら、ロッカアーム３５に駆動されて高速用カム３１ｃに応じて揺動し、吸気弁１１，１２をエンジンの高速回転時に対応させて図１０（ｂ）に実線で示すような特性で開放する。
【００１５】
したがって、油圧調整装置４２は、ピストン５１の位置を係合突起３５ａが係合する係合位置と係合突起３５ａが係合しない非係合位置との間で切り換えるピストン位置切換装置として機能する。
ところで、このような動弁装置では、係合位置にあるピストン５１の係合面５４に係合突起３５ａが適切に当接しなくては、ロッカアーム３５を介してロッカアーム３３，３４を高速カム３１ｃのカムプロフィルに応じて作動させることができない。
【００１６】
図６，図７に示すような動弁装置に限らず、動弁装置には、このような当接部分（係合部分）を通じて弁駆動力を伝達する構造の部位が種々存在し、当接部分の構造も種々提案されている。
例えば、特公平０２−２２３６１３号公報及び特開平０６−２５１８号公報には、図１１に示すように、ピストン３５１の係合面３５４を円筒面で構成し、係合面３５４に当接する係合突起の当接部を略球面の当接端を有するアジャスタねじ３５８で構成して、係合突起をピストン３５１の係合面３５４に点接触させる構成が提案されている。
【００１７】
しかしながら、このように当接部分を点接触させる構造では、当接部分の面圧が高くなるため、当接部分の磨耗が激しくなるという課題や、面圧が高いため当接部分における弾性変形が大きくなり、ロッカアーム剛性が低下して十分な動弁特性が得られないという課題が発生する。
そこで、当接部分の荷重を低減する手法として、ロッカアームのレバー比（ロッカ比，ロッカアーム３５の揺動中心から係合突起の当接部分までの長さ）を大きくすることが考えられるが、この場合には、ロッカアームの重量が増大してしまい、やはり、十分な動弁特性を得られなくなるため、採用できない。
【００１８】
そこで、特開２００１−０４１０１７号公報には、図１２に示すように、ピストン２５１の係合面２５４と係合突起２５８先端の当接部２５８ａとを共に平面によって構成し、両者が面当たりする構成が提案されている。
しかしながら、平面対平面で当接するように構成しても、部品精度や取り付け精度のばらつきによって、係合面２５４と係合突起２５８先端の当接部２５８ａとが相対的に方向がずれると、図１３に示すように線接触になったり、図１４に示すように点接触になったりして、多くの場合面当たりを実現できない。さらには、係合面２５４と係合突起２５８先端の当接部２５８ａとが相対的に位置ずれすると、図１５に示すように、ピストン２５１が係合突起２５８先端の当接部２５８ａに引っ掛かって、ピストン２５１の位置切換が不可能となってしまうおそれもある。
【００１９】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、位置切換可能なピストンとこのピストンと当接して連係動作しうる係合部材とによって機関弁の開閉タイミングの切換を行なう動弁装置において、ピストンと係合部材との当接部分を磨耗や変形が少なく、且つ、精度のばらつきがあってもピストンの切換不良を生じることなく適切に当接できるようにして、十分な動弁特性を長期にわたって維持することができるようにした、内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の内燃機関の動弁装置（請求項１）は、先端が吸気弁又は排気弁の一方に連係され、ロッカシャフトに揺動自在に支承されて第１のカムにより駆動される第１のロッカアームと、前記ロッカシャフトに揺動自在に支承されて前記第１のロッカアームに隣接するように配置され、前記第１のカムとカム形状の異なる第２のカムにより駆動される第２のロッカアームと、前記の第１，第２のロッカアームの一方に形成されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に装着されたピストンと、前記の第１，第２のロッカアームの他方に突設され前記ピストンに形成された係合面に係合可能な係合突起と、前記ピストンを前記係合突起が係合する係合位置と前記係合突起が係合しない非係合位置との間で切り換えるピストン位置切換装置とをそなえている。
【００２１】
したがって、ピストン位置切換装置によりピストンを係合位置にすれば、第１，第２のロッカアームの他方に突設された係合突起が、開口部からシリンダ部分に進入してピストンに形成された係合面に係合して、第１のロッカアームと第２のロッカアームとが一体に揺動して、第２のカムのカムプロフィルに応じて吸気弁又は排気弁の一方を開閉駆動する。また、ピストン位置切換装置によりピストンを非係合位置にすれば、第１のロッカアームと第２のロッカアームとが独立して揺動して、第１，第２のロッカアームの一方は、第１のカムのカムプロフィルに応じて吸気弁又は排気弁の一方を開閉駆動する。
【００２２】
そして、前記ピストンが円筒状に形成され該円筒状曲面を前記係合面とするとともに、前記係合突起の前記係合面との当接面が前記係合面に沿う円筒状凹面に形成されているので、ピストンが周方向にずれるなど、部品精度や組み付け精度のばらつきがあっても、ピストン側の係合面と係合突起側の当接面との接触を面接触にしやすくなり、ピストンの作動不良も招きにくくなる。
【００２３】
前記係合突起の前記円筒状凹面の曲率半径が、前記ピストンの前記円筒状曲面の曲率半径よりも大きく設定されていることが好ましい（請求項２）。
さらに、前記係合突起の前記円筒状凹面は、前記ピストンの移動方向においては中央部が前記係合面側に隆起した凸面状に形成されていることが好ましい。（請求項３）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
図１〜図４は本発明の第１実施形態としての内燃機関の動弁装置を示すもので、図１はそのピストン位置切換装置の要部を示す模式的平面図及び側面図であり、図２はそのピストン位置切換装置を示す模式的な断面図であり、図３はそのシリンダヘッド内の模式的な側面図、図４はシリンダヘッド内の模式的な展開断面図である。なお、図１〜図４において、図６〜図９と同符号は同様のものを示す。また、一部については図８，図９を参照して説明する。
【００２５】
つまり、図３，図４に示すように、エンジンの各気筒上方のシリンダヘッド１０には、各気筒毎に２つの吸気弁１１，１２と２つの排気弁２１，２２とが備えられており、これらの吸気弁１１，１２、排気弁２１，２２を駆動するために動弁装置３０が装備されている。
この動弁装置３０は、吸気弁１１，１２を駆動する吸気弁駆動系と、排気弁２１，２２を駆動する排気弁駆動系とに分けられる。
【００２６】
吸気弁駆動系は、カムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ａ〜３１ｃと、吸気用ロッカシャフト（第１のロッカシャフト）３２と、このロッカシャフト３２に揺動自在に軸支され各カム３１ａ〜３１ｃによって揺動するロッカアーム３３〜３５とをそなえている。
排気弁駆動系は、吸気系と共用のカムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ｄ，３１ｅと、排気用ロッカシャフト３６（第２のロッカシャフト）と、このロッカシャフト３６に揺動自在に軸支され各カム３１ｄ，３１ｅによって揺動するロッカアーム３７，３８（図３では省略）とをそなえている。
【００２７】
そして、動弁装置３０の吸気弁駆動系の部分に、連結切換機構４１を有する可変動弁機構４０が設けられている。
つまり、吸気弁駆動用のロッカアーム３３〜３５のうちロッカアーム（第１のロッカアーム）３３，３４は一端のアジャストスクリュ３３ａ，３４ａを吸気弁１１，１２のステム端部に当接させており、吸気弁１１はロッカアーム３３の揺動に応じて開閉し、吸気弁１２はロッカアーム３４の揺動に応じて開閉するようになっている。
【００２８】
ロッカアーム３３は、他端のローラ３３ｂを、エンジンの極低速回転時に対応した極低速用カムプロフィルに形成された極低速用カム（第１のカム）３１ａに当接させており、極低速用カム３１ａに応じて揺動すると、吸気弁１１を図１０（ａ）に一点鎖線で示すような特性で開放するようになっている。ロッカアーム３４は、他端のローラ３４ｂを、エンジンの低速回転時に対応した低速用カムプロフィルに形成された低速用カム（第１のカム）３１ｂに当接させており、低速用カム３１ｂに応じて揺動すると、吸気弁１１を図１０（ａ）に実線で示すような特性で開放するようになっている。
【００２９】
一方、ロッカアーム（第２のロッカアーム）３５は、一端に突設された係合突起３５ａがロッカアーム３３，３４に係合可能になっており、他端に設けられたローラ３５ｂは、エンジンの高速回転時に対応した高速用カムプロフィルに形成された高速用カム（第２のカム）３１ｃに当接している。
ロッカアーム３３，３４側におけるロッカアーム３５の一端が当接しうる部位には、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、開口部１５３をそなえたシリンダ１５０が形成され、このシリンダ１５０内にはピストン１５１が内蔵されている。さらに、ピストン１５１に一端側（ここでは上面側）には、リターンスプリング１５２の一端（ここでは下端）を収容する正面視円形の凹所１５１ａが形成され、一方、シリンダ１５０の一端面（ここでは上部端面）にも、リターンスプリング１５２の他端（ここでは上端）を収容する正面視円形の凹所１５０ａが凹所１５１ａと対応して形成されている。リターンスプリング１５２は、このようなピストン１５１及びシリンダ１５０の各凹所１５１ａ，１５０ａに係止されて介装されている。
また、シリンダ１５０には、ロッカシャフト３２側から油路３２ａ，３２ｂを通じて圧油（ここでは潤滑油が兼用される）が供給されるようになっており、シリンダ１５０内の油圧が高められると、図８（ｂ）に示すように、ピストン１５１が一端に油圧を受けて開口部１５３を塞ぐような位置に突出するように駆動される。
【００３０】
また、シリンダ１５０内の油圧が弱められると、図８（ａ）に示すように、ピストン１５１がリターンスプリング１５２の付勢力によって開口部１５３から外れた状態に没するように駆動される。
このようなシリンダ１５０内のピストン１５１と、シリンダ１５０内の油圧を調整する油圧調整装置４２とから、ロッカアーム３３，３４とロッカアーム３５との連結状態を切り換える連結切換機構４１が構成され、この連結切換機構４１と吸気弁駆動系とから可変動弁機構４０が構成されている。
【００３１】
なお、油圧調整装置４２は、図９に示すように、エンジン下部のオイルパン（図示略）からシリンダブロック１０にポンプアップされた潤滑油をロッカシャフト３２内の油路３２ａに供給する潤滑油供給路４２ａ〜４２ｃと、潤滑油供給路４２ｃの途中に介装されたオイルコントロールバルブ４２ｄと、このオイルコントロールバルブ４２ｄの開度を制御する図示しないコントローラとから構成されている。潤滑油供給路４２ａ，４２ｂには、フィルタ４２ｅが介装され、潤滑油を濾過したうえでシリンダ１５０内へ供給するようになっている。
【００３２】
したがって、油圧調整装置４２によってシリンダ１５０内の油圧が弱められるとピストン１５１が埋没状態となり（図８（ａ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３には空間が形成されて、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこの空間内に出没するが、ロッカアーム３３，３４自体には接触しない。これによって、ロッカアーム３３，３４は各対応カム３１ａ，３１ｂに応じて揺動し、吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００３３】
一方、油圧調整装置４２によってシリンダ１５０内の油圧が高められるとピストン１５１が突出状態となり（図８（ｂ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３にはピストン１５１が存在するようになって、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこのピストン１５１に当接してピストン１５１を介してロッカアーム３３，３４を揺動させる。このとき、ロッカアーム３３，３４は、各対応カム３１ａ，３１ｂに対しては離隔しながら、ロッカアーム３５に駆動されて高速用カム３１ｃに応じて揺動し、吸気弁１１，１２をエンジンの高速回転時に対応させて図１０（ｂ）に実線で示すような特性で開放する。
【００３４】
したがって、油圧調整装置４２は、ピストン１５１の位置を係合突起３５ａが係合する係合位置と係合突起３５ａが係合しない非係合位置との間で切り換えるピストン位置切換装置として機能する。
ところで、本動弁装置では、図１（ａ）に示すように、ピストン１５１が円筒状に形成されてこの円筒状曲面の一部が係合面１５４として用いられている。一方、この係合面１５４に当接する係合突起３５ａの当接面１５８は、係合面１５４に沿う円筒状凹面に形成されている。つまり、当接面１５８は、円筒状の係合面１５４の曲率半径に近い曲率半径を有する円筒状凹面に形成されている。
【００３５】
特に、本実施形態では、図１（ｃ）に示すように、係合突起３５ａの当接面１５８の円筒状凹面の曲率半径Ｒ２は、ピストン１５１の係合面１５４の円筒状凸面の曲率半径Ｒ１よりも微小量だけ大きく設定されている。なお、図１（ｃ）では、係合突起３５ａの当接面１５８の曲率中心Ｏ_２をピストン１５１の係合面１５４の曲率中心Ｏ_１から大きく離隔しているが、これは中心位置の相違をわかり易くするためであり、実際にはわずかだけ離隔している。
【００３６】
これは、係合突起３５ａの当接面１５８のエッジ部分１５８ａ，１５８ｂが係合面１５４に片当たりすることのないように配慮したものである。係合突起３５ａの当接面１５８の曲率半径Ｒ２をピストン１５１の係合面１５４の曲率半径Ｒ１よりもどの程度大きくするかは、想定される部品の精度や組み付け精度を考慮して設定すればよく、部品の製造誤差や組み付け誤差が発生したとしても、係合突起３５ａの当接面１５８の左右のエッジ部分１５８ａ，１５８ｂが係合面１５４に片当たりすることのないように、設定すればよい。
【００３７】
また、図１（ｂ）に示すように、係合突起３５ａの当接面１５８は、ピストン１５１の移動方向（軸方向，図１（ｂ）中の上下方向）においてはその中央部が係合面側に隆起するように微小に凸面状に形成されている（いわゆる、クラウニングされている）。
つまり、係合突起３５ａの当接面１５８は、ピストン１５１の周方向に対応した方向には凹面状で且つピストン１５１の移動方向に対応した方向には凸面状に形成されているのである。
【００３８】
係合突起３５ａの当接面１５８をピストン１５１の移動方向に対応した方向に凸面状にクラウニングしているのは、部品の製造誤差や組み付け誤差に起因して、係合突起３５ａの当接面１５８の上下方向のエッジ部分（下側エッジ部分）１５８ｃがピストン１５１の係合面１５４に当たってピストン１５１の移動を妨げることのないように配慮したものである。この場合も、係合突起３５ａの当接面１５８のピストン移動方向への曲率半径Ｒ３をどの程度にするかは、想定される部品の精度や組み付け精度を考慮し且つ当接面の面圧を考慮して設定すればよく、部品の製造誤差や組み付け誤差が発生したとしても、係合突起３５ａの当接面１５８のエッジ部分１５８ｃがピストン１５１の係合面１５４に当たることのないように、設定すればよい。
【００３９】
また、図２（ｃ）に示すように、ピストン１５１がシリンダ１５０内で回転しないように回り止めピン１５６がピストン１５１とシリンダ１５０との間に介装されている。つまり、ピストン１５１とシリンダ１５０との一方に回り止めピン１５６が突設され、他方に回り止めピン１５６が係合する係合溝が穿設され、ピストン１５１の軸方向移動を許容しながらピストン１５１がシリンダ１５０内で回転しないように規制する。なお、回り止め設定時においても、ピストン１５１と係合突起３５ａの当接面１５８とが面接触しているため、回転方向の精度向上の必要がなく、回り止めピン１５６を低コストで追加できる。
【００４０】
一方、凸面状の円筒面で構成された係合面１５４と当接する係合突起３５ａは、係合面１５４に接触する先端面を係合面１５４と対応するような（ただし、係合面１５４よりもやや大径な）凹面状の円筒面により構成され、係合面１５４と確実に線接触しうるように構成されている。
さらに、ロッカアーム（第１のロッカアーム）３３，３４は吸気弁１１，１２にそれぞれそなえられたリターンスプリング（図示略）によって各対応するカム３１ａ，３１ｂから離隔しないように付勢されているが、ロッカアーム（第２のロッカアーム）３５には、このような付勢力は作用していないので、図１に示すように、ロッカアーム３５をカム３１ｃから離隔しないようにする付勢部材としてアームスプリング４３が設置されている。
【００４１】
なお、アームスプリング４３はスプリング本体４３ａとスプリング本体４３ａを内蔵するケーシング４３ｂとからなり、スプリング本体４３ａの付勢力がケーシング４３ｂを介してロッカアーム３５に伝達されるようになっている。
アームスプリング４３は、ホルダ１４４の一端部に形成された凹所１４４ａ内に装着され、ホルダ１４４によって支持されている。このホルダ１４４は、中間部に形成された軸穴１４４ｂに排気用ロッカアーム（第３のロッカアーム）３７，３８を支持するロッカシャフト（支持軸）３６を挿通され、このロッカシャフト３６に回転自在に支持されており、他端１４４ｃをシリンダヘッド１０から上方に立設された支持部材としてのリブ（支柱）１４５に当接させている。
【００４２】
つまり、ホルダ１４４は、ロッカシャフト３６に回転自在に支持されているため、このままではアームスプリング４３を支持しようとすると回転してしまうが、リブ１４５とリブ１４５に当接するホルダ１４４の他端（当接部）１４４ｃとから、ホルダ１４４のロッカシャフト３６周りの回転を止める係止構造１４６が構成され、この係止構造１４６により、アームスプリング４３を支持しうるようにホルダ１４４の回転が規制される。
【００４３】
本発明の第１実施形態としての内燃機関の動弁装置は、上述のように構成されているので、油圧調整装置（ピストン位置切換装置）４２によってシリンダ１５０内の油圧を高めピストン１５１を突出状態（係合位置）とすると（図２（ｂ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３にはピストン１５１の係合面１５４が位置するようになって、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこのピストン１５１の係合面１５４に当接してピストン５１を介してロッカアーム３３，３４を揺動させるようになる。すなわち、連結切換機構４１が連結状態となって、吸気用のロッカアーム３３，３４がロッカアーム３５と一体に揺動して、高速カム３１ｃのカムプロフィルに応じて吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００４４】
油圧調整装置（ピストン位置切換装置）４２によってシリンダ１５０内の油圧を弱めピストン１５１を埋没状態（非係合位置）とすると（図２（ａ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３に空間が形成されて、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこの空間内に出没して、ロッカアーム３３，３４自体には接触しない。これによって、連結切換機構４１は切り離し状態となって、吸気用のロッカアーム３３，３４はロッカアーム３５に影響されることなく揺動して、極低速カム３１ａ又は低速カム３１ｂのカムプロフィルに応じて吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００４５】
特に、本装置では、図１（ｃ）に示すように、係合突起３５ａの当接面１５８の円筒状凹面の曲率半径Ｒ２は、ピストン１５１の係合面１５４の円筒状凸面の曲率半径Ｒ１よりも微小量だけ大きく設定されているので、部品の製造誤差や組み付け誤差が発生したとしても、係合突起３５ａの当接面１５８のエッジ部分１５８ａ，１５８ｂが係合面１５４に片当たりすることがなく、当接面１５８のエッジ部分１５８ａ，１５８ｂの係合面１５４への片当たりに起因したエッジ部分１５８ａ，１５８ｂの磨耗やロッカアーム系統の剛性低下を招くことを防止することができ、十分な動弁特性を長期にわたって維持することができるようになる。また、係合突起の凹面の加工精度を必要とせずコストの低減を図ることができる。
【００４６】
また、図１（ｂ）に示すように、係合突起３５ａの当接面１５８は、ピストン１５１の移動方向（軸方向，図１（ｂ）中の上下方向）においてはその中央部が係合面側に隆起するように凸面状にクラウニングされているので、部品の製造誤差や組み付け誤差に起因して、係合突起３５ａの当接面１５８のエッジ部分１５８ｃがピストン１５１の係合面１５４に当たることがなく、この点でも、当接面１５８のエッジ部分１５８ａ，１５８ｂの係合面１５４への片当たりに起因したエッジ部分１５８ａ，１５８ｂの磨耗やロッカアーム系統の剛性低下を招くことを防止することができ、十分な動弁特性を長期にわたって維持することができるようになる。
【００４７】
また、上記の係合突起３５ａの当接面１５８の円筒状凹面の曲率半径Ｒ２のピストン１５１の係合面１５４の円筒状凸面の曲率半径Ｒ１との差やクラウニングによる凸面状の突起量は、部品の製造誤差や組み付け誤差を許容できる範囲で可能なかぎり小さく設定されるので、当接面１５８が係合面１５４に当接する際の面圧がある程度高ければ、当接部分における弾性変形が微小であっても、その面圧に応じた面積で両者１５８，１５４は面接触することになり、当接部分の磨耗を低減できるとともに、ロッカアーム剛性の低下を抑制して十分な動弁特性が得られるようになる。また、当接部の円筒状凸面とこれに沿う円筒状凹面との組み合わせは、これ自体で、ピストン１５１が係合突起３５ａ先端の当接部１５８に引っ掛かって、ピストン１５１の位置切換が不可能となってしまうおそれも低く、ピストンの作動不良を招きにくくなる。
【００４８】
［第２実施形態］
図５は本発明の第２実施形態としての内燃機関の動弁装置を示す模式的な展開断面図（図２に対応する図）である。なお、図５において、図１〜図４，図６〜図９と同符号は同様のものを示す。
この実施形態では、吸気弁側と排気弁側との両方が、いずれも可変動弁機構として構成されている。
【００４９】
つまり、吸気用のロッカシャフト３２には、低速カム３１ｂによって揺動するロッカアーム（第１のロッカアーム）１３３と、高速カム３１ｃによって揺動するロッカアーム（第２のロッカアーム）１３５とが、揺動自在に軸支されている。ロッカアーム１３３とロッカアーム１３５との間には、第１実施形態と同様の第１の連結切換機構４１ａが介装されている。
【００５０】
ロッカアーム１３３の一端側は二股に分かれており、各端部がそれぞれ吸気弁１１，１２を駆動するようになっている。第１の連結切換機構４１ａが切り離し状態の場合には、ロッカアーム１３３は、ロッカアーム１３５の動きに影響されることなく、低速カム３１ｂのカムプロフィルに対応して揺動し、吸気弁１１，１２を図９（ａ）に実線で示すように低速対応で開閉する。連結切換機構４１ａが連結状態の場合には、ロッカアーム１３５の係合突起１３５ａを通じて、ロッカアーム１３３は、ロッカアーム１３５と一体に高速カム３１ｃのカムプロフィルに対応して揺動し、吸気弁１１，１２を図１０（ｂ）に実線で示すように高速対応で開閉する。
【００５１】
一方、排気用のロッカシャフト３６には、エンジンの低速時に応じた低速カム（第３のカム）３１ｆによって揺動するロッカアーム（第３のロッカアーム）１３７と、高速カム（第４のカム）３１ｇによって揺動するロッカアーム（第４のロッカアーム）１３９とが、揺動自在に軸支されている。ロッカアーム１３７とロッカアーム１３９との間には、第１実施形態と同様の第２の連結切換機構４１ｂが介装されている。
【００５２】
ロッカアーム１３７の一端側は二股に分かれており、各端部がそれぞれ排気弁２１，２２を駆動するようになっている。第２の連結切換機構４１ｂが切り離し状態の場合には、ロッカアーム１３７は、ロッカアーム１３９の動きに影響されることなく、低速カム３１ｆのカムプロフィルに対応して揺動し、排気弁２１，２２をエンジンの低速運転に対応させて開閉する。連結切換機構４１ｂが連結状態の場合には、ロッカアーム１３９の係合突起１３９ａを通じて、ロッカアーム１３７は、ロッカアーム１３９と一体に高速カム３１ｇのカムプロフィルに対応して揺動し、排気弁２１，２２をエンジンの高速運転に対応させて開閉する。
【００５３】
そして、ロッカアーム（第２のロッカアーム）１３５及びロッカアーム（第４のロッカアーム）１３９には、図３に示すように、ロッカアーム１３５，１３９をカム３１ｃ、３１ｇから離隔しないようにする第１，第２の付勢部材としてアームスプリング４３Ａ，４３Ｂがそれぞれ設置されている。
なお、本実施形態の動弁装置でも、第１実施形態と同様に、ピストン１５１が円筒状に形成されてこの円筒状曲面の一部が係合面１５４として用いられ、この係合面１５４に当接する係合突起３５ａの当接面１５８は、係合面１５４に沿うように、円筒状の係合面１５４の曲率半径に近い曲率半径を有する円筒状凹面に形成されている（図１（ａ）参照）。
【００５４】
さらに、係合突起３５ａの当接面１５８の円筒状凹面の曲率半径Ｒ２は、ピストン１５１の係合面１５４の円筒状凸面の曲率半径Ｒ１よりも微小量だけ大きく設定されている（図１（ｃ）参照）。また、係合突起３５ａの当接面１５８は、ピストン１５１の移動方向においてはその中央部が係合面側に隆起するように凸面状にクラウニングされている（図１（ｂ）参照）。
【００５５】
本発明の第２実施形態としての内燃機関の動弁装置は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様に、係合突起の凹面の加工精度を必要とせずコストの低減を図りながら、係合突起３５ａの当接面１５８のエッジ部分１５８ａ，１５８ｂが係合面１５４に片当たりすることを防止でき、当接面１５８のエッジ部分１５８ａ，１５８ｂの係合面１５４への片当たりに起因したエッジ部分１５８ａ，１５８ｂの磨耗やロッカアーム系統の剛性低下を招くことを防止することができる。したがって、十分な動弁特性を長期にわたって維持することができるようになる。
【００５６】
また、部品の製造誤差や組み付け誤差に起因して、係合突起３５ａの当接面１５８のエッジ部分１５８ｃがピストン１５１の係合面１５４に当たることがなく、これに起因してピストン１５１の移動を妨げることもない。
そして、上記の係合突起３５ａの当接面１５８の円筒状凹面の曲率半径Ｒ２のピストン１５１の係合面１５４の円筒状凸面の曲率半径Ｒ１との差やクラウニングによる凸面状の突起量は、部品の製造誤差や組み付け誤差を許容できる範囲で可能なかぎり小さく設定されるので、当接面１５８が係合面１５４に当接する際の面圧がある程度高ければ、当接部分における弾性変形が微小であっても、その面圧に応じた面積で両者１５８，１５４は面接触することになり、当接部分の磨耗を低減できるとともに、ロッカアーム剛性の低下を抑制して十分な動弁特性が得られるようになる。また、ピストンの作動不良を招きにくくなる。
［その他］
【００５７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、部品精度や組み付け精度が高ければ、上記の係合突起３５ａの当接面１５８の円筒状凹面の曲率半径Ｒ２をピストン１５１の係合面１５４の円筒状凸面の曲率半径Ｒ１と略同様に設定してもよく、クラウニングによる凸面状の突起も設けないように構成してもよい。この場合も、係合突起３５ａの当接面１５８を、円筒状凸面の係合面１５４に沿うように、円筒状凹面で構成すれば、当接面１５８が係合面１５４に当接する際に、この当接部分における弾性変形を微小に抑えながら、面圧に応じた面積で両者１５８，１５４を面接触させることができ、当接部分の磨耗を低減できるとともに、ロッカアーム剛性の低下を抑制して十分な動弁特性が得られるようになる。
【００５８】
さらに、上記第１，第２実施形態においては、極低速カム又は低速カムによって駆動されるロッカアーム３３，３４，１３３にシリンダ，ピストン及び開口部を設け、高速カムによって駆動されるロッカアーム３５，１３５に係合突起を設けているが、これとは逆に、ロッカアーム３３，３４，１３３に係合突起を設け、ロッカアーム３５，１３５にシリンダ，ピストン及び開口部を設けているが、シリンダ，ピストン及び開口部を設けるように構成してもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関の動弁装置（請求項１）によれば、ピストンが円筒状に形成され該円筒状曲面を係合面とするとともに、係合突起の係合面との当接面が係合面に沿う円筒状凹面に形成されているので、ピストンが周方向にずれるなど、部品精度や組み付け精度のばらつきがあっても、ピストン側の係合面と係合突起側の当接面との接触を面接触にしやすくなり、当接部分の磨耗を低減できるとともに、ロッカアーム剛性の低下を抑制して十分な動弁特性が得られるようになり、したがって、十分な動弁特性を長期にわたって維持することができるようになる。また、ピストンの作動不良も招きにくくなる。
【００６０】
前記係合突起の前記円筒状凹面の曲率半径が、前記ピストンの前記円筒状曲面の曲率半径よりも大きく設定されていれば、係合突起の凹面の加工精度を必要とせずコストの低減を図りながら、係合突起の当接面のエッジ部分が係合面に片当たりすることを防止で気、当接面のエッジ部分の係合面への片当たりに起因したエッジ部分の磨耗やロッカアーム系統の剛性低下を招くことを防止することができる（請求項２）。
【００６１】
さらに、前記係合突起の前記円筒状凹面は、前記ピストンの移動方向においては中央部が前記係合面側に隆起した凸面状に形成されることにより、部品の製造誤差や組み付け誤差に起因して、係合突起の当接面のエッジ部分がピストンの端面に当たることがなく、これに起因してピストンの移動を妨げることも回避できる。また、ピストン側の係合面と係合突起側の当接面との接触を面接触にしやすくなり、当接部分の磨耗を低減できるとともに、ロッカアーム剛性の低下を抑制して十分な動弁特性が得られるようになる（請求項３）。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の動弁装置のピストン位置切換装置の要部を示す模式図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図（図１（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図）、（ｃ）は（ａ）の拡大図である。
【図２】
本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の動弁装置のピストン位置切換装置を示す模式的な断面図であり、（ａ）はピストンが非係合位置にある時の縦断面図、（ｂ）はピストンが係合位置にある時の縦断面図、（ｃ）はピストンが係合位置にある時の横断面図（図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図）である。
【図３】
本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な側面図である。
【図４】
本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な展開断面図（図６と対応する図）である。
【図５】
本発明の第２実施形態にかかる内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な展開断面図（図４と対応する図）である。
【図６】
本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置及び本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な展開断面図（図７のＣ−Ｃ矢視断面図）である。
【図７】
本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な側面図である。
【図８】
本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置におけるピストン位置切換装置を示す模式的な断面図であって、（ａ）は非連結状態を示し、（ｂ）は連結状態を示す。
【図９】
本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置及び本発明の各実施形態にかかる内燃機関の動弁装置における連結切換機構の油圧調整機構を示す模式的な断面図である。
【図１０】
本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置及び本発明の各実施形態にかかる内燃機関の動弁装置における動弁特性を示すグラフであって、（ａ）は低速時の特性を示し、（ｂ）は高速時の特性を示す。
【図１１】
本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置におけるピストン位置切換装置の要部を示す模式図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図（図１１（ａ）におけるＤ−Ｄ矢視断面図）である。
【図１２】
本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置における課題を説明するピストン位置切換装置の要部を示す模式図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図（図１２（ａ）におけるＥ−Ｅ矢視断面図）である。
【図１３】
本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置における課題を説明するピストン位置切換装置の要部を示す模式図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図（図１３（ａ）におけるＦ−Ｆ矢視断面図）である。
【図１４】
本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置における課題を説明するピストン位置切換装置の要部を示す模式図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図（図１４（ａ）におけるＧ−Ｇ矢視断面図）である。
【図１５】
本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置における課題を説明するピストン位置切換装置の要部を示す模式図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図（図１５（ａ）におけるＨ−Ｈ矢視断面図）である。
【符号の説明】
１１，１２　吸気弁
２１，２２　排気弁
３１ａ　超低速カム（第１のカム）
３１ｂ　低速カム（第１のカム）
３１ｃ　高速カム（第２のカム）
３１ｆ　低速カム（第３のカム）
３１ｇ　高速カム（第４のカム）
３２　吸気側ロッカシャフト（第１のロッカシャフト）
３３，３４，１３３　第１のロッカアーム
３５，１３５　第２のロッカアーム
３５ａ，１３５ａ，１３９ａ　係合突起
３６　吸気側ロッカシャフト（第２のロッカシャフト）
４１　連結切換機構
４１ａ　第１の連結切換機構
４１ｂ　第２の連結切換機構
４２　油圧調整装置（ピストン位置切換装置）
１５０　シリンダ
１５１　ピストン
１５２　リターンスプリング
１５４　ピストン１５１の側面（係合部）
１５６　回り止めピン
１５１ａ　ピストン１５１の端面
１５８　係合突起３５ａの当接面
１５８ａ，１５８ｂ，１５８ｃ，１５８ｄ　当接面１５８のエッジ部分

Claims (3)

1. 先端が吸気弁又は排気弁の一方に連係され、ロッカシャフトに揺動自在に支承されて第１のカムにより駆動される第１のロッカアームと、
   前記ロッカシャフトに揺動自在に支承されて前記第１のロッカアームに隣接するように配置され、前記第１のカムとカム形状の異なる第２のカムにより駆動される第２のロッカアームと、
   前記の第１，第２のロッカアームの一方に形成されたシリンダと、
   前記シリンダ内に摺動自在に装着されたピストンと、
   前記の第１，第２のロッカアームの他方に突設され前記ピストンに形成された係合面に係合可能な係合突起と、
   前記ピストンを前記係合突起が係合する係合位置と前記係合突起が係合しない非係合位置との間で切り換えるピストン位置切換装置とをそなえ、
   前記ピストンが円筒状に形成され該円筒状曲面を前記係合面とするとともに、前記係合突起の前記係合面との当接面が前記係合面に沿う円筒状凹面に形成されている
   ことを特徴とする、内燃機関の動弁装置。
2. 前記係合突起の前記円筒状凹面の曲率半径が、前記ピストンの前記円筒状曲面の曲率半径よりも大きく設定されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の動弁装置。
3. 前記係合突起の前記円筒状凹面は、前記ピストンの移動方向においては中央部が前記係合面側に隆起した凸面状に形成されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の内燃機関の動弁装置。

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