JP2007032556A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関低回転時におけるメインロッカアームとサブロッカアームの連結切換機構の作動応答性と切り換えの確実正を確保できる動弁装置を提供する。
【解決手段】カムシャフト２に設けられたプロフィールの異なる第１カム４と第２カム５と、該第１カムに当接して往復運動を行うメインロッカアーム６と、第２カム５に当接してメインロッカアームと相対揺動するサブロッカアーム７と、プランジャ２０の突出状態に応じて両ロッカアームを連結しあるいは連結を解除する連結切換機構８とを備えている。前記プランジャを介してレバー部材１９を揺動させる制御軸２１と制御カム２２を電動モータ２６と減速機構２５によって駆動させるようにした。また、前記プランジャの両端部位２０ａ、２０ｂの間にダンピング作用を行うばね部材２４を設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動車用内燃機関の吸気弁あるいは排気弁のバルブリフト特性を機関運転状態に応じて切り換えるリフト可変機構を備えた内燃機関の動弁装置に関する。

自動車用内燃機関の動弁装置にあっては、従来から低中速運転時の燃費と高速運転時の出力トルクの向上を両立させる目的で、運転状態に応じて吸気弁または排気弁のリフト特性を異ならせ、これによって吸排気量を制御するリフト可変機構を備えたものが以下の特許文献１などに記載されている。

これは、その揺動先端が例えば吸気弁に当接する低速用ロッカアームと、この低速用ロッカアームの片側に隣接して吸気弁との当接部位を持たない高速用ロッカアームとがそれぞれ別個のロッカシャフトに揺動可能に支持されている。また、低速用ロッカアームには低速用カムが、高速用ロッカアームには低速用カムよりも開弁角度または弁リフト量が大きくなるプロフィールを有する高速用カムがそれぞれ摺接している。

さらに、各ロッカアームには、該各ロッカアームを一体に連結あるいは連結を解除するプランジャやガイド孔等からなる連結切換機構が設けられている。

そして、現在の機関運転状態に応じてコントローラからの出力信号に基づいて連結切換機構を機関の油圧によって制御して、機関の低回転時には、各ロッカアームの連結を解除して低速側のバルブリフト特性（小作動角）とし、高回転時には各ロッカアームを一体に連結して高速側のバルブリフト特性（大作動角）に選択的に切り換えるようになっている。

これによって、低回転時には、吸気弁のバルブリフト量を小さくすると共に、閉弁時期を下死点より早くなるように制御して機関のポンプ損失やフリクション等の機械的損失を可及的に小さくして燃費等を向上させる一方、高回転時には、吸気弁のバルブリフト量を大きくかつ開弁時期を早めることによって吸気の充填効率を向上させて十分な出力を確保するようになっている。
特開平５−１７１９０９号公報

しかしながら、前記従来の装置にあっては、前記連結切換機構を機関によって駆動するオイルポンプから吐出された油圧によって制御しているため、機関の始動直後などのおいて前記オイルポンプの吐出油圧が十分に上昇していない状態では、連結切換機構のプランジャを応答性良く作動させることができない。この結果、前記各ロッカアームを確実に連結させることが困難になり、速やかな切り換えができなくなるおそれがある。

本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので、請求項１の発明は、カムシャフトに設けられたそれぞれプロフィールの異なる複数のカムと、前記複数カムのうちの一部のカムに当接して往復運動を行う第１部材と、該第１部材と当接する前記カムとは別異のカムに当接して前記第１部材と相対可動する第２部材と、前記第１部材の往復運動に応じて開閉される機関弁と、前記第１部材と第２部材とを連結しあるいは該連結を解除する連結切換機構と、該連結切換機構を電気によって直接作動させるアクチュエータと、を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、アクチュエータが、油圧ではなく電気によって直接的に駆動するようになっていることから、機関の例えば低回転時などで、オイルポンプの油圧が高くなっていない状態でも、前記連結切換機構を確実に作動させることが可能になる。

請求項２に記載の発明は、カムシャフトに設けられたそれぞれプロフィールの異なる複数のカムと、各気筒にそれぞれ設けられ、前記複数カムのうちの一部のカムに当接してロッカシャフトに揺動自在に支持された第１部材と、該第１部材と当接する前記カムとは別異のカムに当接して前記第１部材と相対可動する第２部材と、前記第１部材の往復運動に応じて開閉される機関弁と、前記ロッカシャフトあるいは該ロッカシャフトと一体的に形成された制御軸の回転状態に応じて前記第１部材と第２部材とを連結しあるいは該連結を解除する連結切換機構と、前記ロッカシャフトあるいは制御軸の回転位置を制御して前記連結切換機構を作動させるアクチュエータと、を備えたことを特徴としている。

この発明も前記請求項１に記載の発明と同じ作用効果が得られる。

請求項３に記載の発明は、カムシャフトに設けられたそれぞれプロフィールの異なる複数のカムと、前記複数カムのうちの一部のカムに当接して往復運動を行う第１部材と、該第１部材と当接する前記カムとは別異のカムに当接して前記第１部材と相対可動する第２部材と、前記第１部材の往復運動に応じて開閉される機関弁と、プランジャの突出状態に応じて前記第１部材と第２部材とを連結しあるいは該連結を解除する連結切換機構と、該連結切換機構を電気によって直接作動させるアクチュエータと、前記プランジャを移動方向へ伸縮可能に保持するダンピング機構と、を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、連結切換機構による前記第１部材と第２部材との連結が不十分な状態で前記機関弁を開作動させると、前記プランジャがバルブスプリングのばね力によって後退方向へ付勢されるが、このとき、その衝撃がダンピング機構によって緩衝される。このため、連結切換機構やアクチュエータへの衝撃伝達が抑制されるので、該連結切換機構などの耐久性の低下を防止できる。

以下、本発明にかかる内燃機関の動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、この実施形態では、動弁装置を吸気側に適用したものであるが、排気側に適用することも可能である。

図１〜図４は第１の実施形態を示し、機関のシリンダヘッドに摺動自在に設けられた一気筒当たり２つの吸気弁１，１と、シリンダヘッドの上端部に図外のカムブラケットを介して回転自在に支持されて、図外のクランクシャフトから駆動回転力が伝達されるカムシャフト２と、前記各気筒毎に配置されて、機関運転状態に応じて前記各吸気弁１，１のバルブリフト量を可変にするリフト可変機構３とを備えている。

前記各吸気弁１，１は、各ステムエンドに設けられたスプリングリテーナ１ａ，１ａにそれぞれ弾持されたバルブスプリング１０，１０によって図外の吸気ポートを閉塞する方向へ付勢されている。

前記リフト可変機構３は、図２〜図５に示すように、前記カムシャフト２の外周に前記各吸気弁１，１に対応して設けられた一対の第１カム４，４及び該両第１カム４，４の間に配置された第２カム５と、前記各吸気弁１，１に対応して設けられて前記第１カム４，４の各外周面に当接する二股状の第１部材であるメインロッカアーム６と、該メインロッカアーム６の間に揺動自在に支持されたサブロッカアーム７と、前記メインロッカアーム６に対する前記サブロッカアーム７の連結あるいは連結を解除する連結解除機構８とを備えている。

前記両第１カム４，４は、機関の極低回転時であるアイドリング回転と通常の回転時において要求される弁リフト特性を満足するように異なる形状（大きさが異なる相似形も含む）に形成されている。一方、第２カム５は、通常走行時における低回転〜中回転域において要求される弁リフト特性を満足するような形状であって、第１カム４，４と比べ、弁リフト量と開弁期間の両方を大きくするプロフィールを有している。

前記メインロッカアーム６は、図１に示すように、平面ほぼコ字形状に形成され、基端部６ａが各気筒に共通な中空状のメインロッカシャフト９を介してシリンダヘッドに揺動自在に支持されていると共に、二股状に分離した平行な一対の各両アーム部６ｂ、６ｂの先端部が前記各吸気弁１，１のステム頂部にそれぞれ当接している。

このメインロッカアーム６は、各アーム部材６ｂのほぼ先端側寄りの位置に、長方形状の開口１１が長手方向に沿ってそれぞれ切欠形成されていると共に、各アーム部６ｂの間には矩形窓１２が形成されている。前記各開口１１には、図外のシャフトにニードルベアリングを介してローラ１３がそれぞれ回転自在に設けられており、前記各ローラ１３には、前記第１カム４，４がそれぞれ転接している。一方、矩形窓１２内には、前記サブロッカアーム７が配置されている。

前記サブロッカアーム７は、図３に示すように、基端部７ａがサブロッカシャフト１４を介してメインロッカアーム６の基端部６ａ側に相対的に揺動自在に支持されていると共に、各吸気弁１，１に当接する部位を有さず、その先端には前記第２カム５に摺接するカムフォロア部１５が円弧状に突出形成されている。また、その下側には、カムフォロア部１５を第２カム５に押し付けるコイル状のロストモーションスプリング１６が配置されている。このロストモーションスプリング１６は、スプリングリテーナ１７を介してメインロッカアーム６の基部６ａ先端に形成された円筒状の凸部１８の上面に弾接している。

また、このサブロッカシャフト１４は、サブロッカアーム７の基端内部に形成された挿通孔に摺動自在に挿通していると共に、その両端部が基端部６ａの矩形窓１２側に突設された支持片６ｄ、６ｄの両対向位置に穿設された圧入用穴に圧入固定されている。

前記連結切換機構８は、図２及び図３に示すように、前記メインロッカアーム６とサブロッカアーム７を連結するレバー部材１９と、前記円筒状凸部１８の内部に有する摺動孔１８ａ内に摺動自在に設けられて、一端側が前記レバー部材１９の下端突部１９ａに当接するプランジャ２０と、前記メインロッカシャフト９の内部に回転自在に設けられた制御軸２１と、該制御軸２１の外周面に一体に形成されて、メインロッカシャフト９の切欠窓９ａを介してプランジャ２０の他端側が当接する制御カム２２とを備えている。

前記レバー部材１９は、ほぼ中央部が前記メインロッカアーム６の矩形窓１２側に一体に有する膨出部６ｄに設けられた支軸３８を介して前記サブロッカアーム７に向かって揺動自在に支持されていると共に、揺動位置に応じて上端面１９ｂが前記カムフォロア部１５の先端下面に有する係合面１５ａに対して係合あるいは係合が解除されるようになっている。

また、このレバー部材１９は、図４に示すように、メインロッカアーム６の前記膨出部６ｄに設けられた付勢機構２３によって前記カムフォロア部１５との係合が解除される方向へ付勢されている。この付勢機構２３は、前記膨出部６ｄの収容孔内に設けられたコイルスプリング２３ａと、該コイルスプリング２３ａの先端に有し、レバー部材１９の上端部側面に一体に設けられた突部１９ｃを前方へ押圧する押圧ピストン２３ｂとから構成されている。

前記プランジャ２０は、軸方向（移動方向）のほぼ中央位置から２分割形成され、一端部位２０ａの下面が前記レバー部材１９の下端突部１９ａに当接している一方、他端部位２０ｂに有する小径円柱部の先端が前記制御カム２２に当接している。

また、前記一端部位２０ａと他端部位２０ｂとの対向端面間には、ダンピング機構の付勢部材であるコイルスプリング状のばね部材２４が設けられている。このばね部材２４は、そのばね力が前記コイルスプリング２３のばね力よりも大きく設定されてメインロッカアーム６とサブロッカアーム７の連結作動時における応答性に影響を与えないように形成されている。

前記制御軸２１は、図１に示すように、一端部２１ａが減速機構２５を介して電動アクチュエータであるＤＣ型の電動モータ２６から正逆の回転力が伝達されるようになっている。

前記制御カム２２は、外面がほぼ三日月状に切欠形成されて、最大深さに切り欠かれた部位から漸次浅く形成されており、該制御カム２２が回転して最深部位２２ａに前記プランジャ２０の他端部位２０ｂが後退方向へ摺動して当接すると、前記レバー部材１９は、図３に示すように、時計方向へ回動して上端面１９ｂがカムフォロア部１５の係合面１５ａから離間して係合が解除されるようになっている。また、逆に最浅部位２２ｂにプランジャ２０の他端部位２０ｂが当接して該プランジャ２０を進出方向へ摺動させると、一端部位２０ａが下端突部１９ａを押圧してレバー部材１９を、図６に示すように、反時計方向へ回動させる。これにより、レバー部材１９の上端面１９ｂが係合面１５ａに係合する方向へ移動するようになっている。

また、前記最深部位２２ａの近傍にストッパ部２７が一体に設けられている。このストッパ部２７は、前記最深部位２２ａから径方向へ延びた隔壁状に形成され、制御カム２２の回転をプランジャ２０によって停止させて、該プランジャ２０を最深部位２２ａの位置に保持するようになっている。

前記電動モータ２６は、電子コントローラ２８から出力される制御電流によって回転制御されている。この電子コントローラ２８は、クランク角センサ２９からの機関回転数やエアーフローメータ３０からの機関負荷及びスロットルセンサ３１からのスロットルバルブ開度などの情報信号から現在の機関運転状態を検出して前記電動モータ２６に制御電流を出力している。

したがって、この実施形態によれば、機関始動後のアドリング回転時には、電子コントローラ２８から出力された制御電流によって電動モータ２６が一方向へ回転し、この回転力が減速機構２５を介して制御軸２１に伝達されて、該制御軸２１が一方向へ回転する。これにより、図３及び図５に示すように、前記制御カム２２が回転してストッパ部２７にプランジャ２０の他端部位２０ｂが突き当たってそれ以上の回転が規制されると、前記最深部位２２ａの外面にプランジャ２０の他端部位２０ｂが対向して該プランジャ２０全体が制御カム２２方向へ後退移動する。

したがって、レバー部材１９は、図３〜図５に示すように、前記付勢機構２３のコイルスプリング２３ａのばね力によって時計方向に回動して、上端面１９ｂが前記カムフォロア部１５の係合面１５ａと離間して係合が解除されて、メインロッカアーム６とサブロッカアーム７との連結を解除する。

これによって、メインロッカアーム６は、各ローラ１３を介して第１カム４，４のプロフィールに従って揺動して各吸気弁１を開閉駆動し、弁の開き角度及びリフト量が共に小さくなる。

このとき、サブロッカアーム７は、第２カム５によって揺動されるものの、ロストモーションスプリング１６の付勢力によってロストモーションを繰り返しているだけであるから、メインロッカアーム６の動きを妨げることはない。

一方、車両の通常走行時における機関の通常回転時には、この運転状態を検出した電子コントローラ２８からの制御信号によって電動モータ２６が他方向へ回転駆動して、前記制御軸２１を逆回転させる。これによって制御カム２２は、図６〜図８に示すように、同方向へ速やかに回転して最浅部位２２ｂがプランジャ２０の他端部位２０ｂを押圧して、該プランジャ２０全体をレバー部材１９方向へ進出移動させる。これによってレバー部材１９の下端突部１９ａが押圧されて、このレバー部材１９は、前記コイルスプリング２３ａの付勢力に抗して反時計方向へ回動して上端面１９ｂが係合面１５ａに係合する。このため、前記メインロッカアーム６とサブロッカアーム７が連結状態になり、両ロッカアーム６，７が一体となって揺動する。なお、この係合タイミングは、図７に示す第２カム５のリフト時ではなく、図６に示す第２カム５のベースサークル時である。

ここで、第２カム５は、第１カム４，４に比較して、弁の開き角度およびリフト量が共に大となるように形成されているから、サブロッカアーム７と一体化した揺動時はメインロッカアーム６のローラ１３が第１カム４，４から浮き上がり、各吸気弁１は第２カム５のプロフィールに従って開閉駆動され、弁の開き角度およびリフト量が共に大きくなる。

一方、機関運転状態が通常回転域から再びアイドリング回転域に移行すると、電子コントローラ２８からの制御電流によって電動モータ２６が正回転して制御軸２１と制御カム２２の同方向の回転に伴い最浅部位２２ｂを介してプランジャ２０を後退移動させる。これによって、前述の同じように、レバー部材１９が、図３及び図５に時計方向へ回動して上端面１９ｂと係合面１５ａとの係合を解除し、メインロッカアーム６とサブロッカアーム７との連結を解除する。これにより、第１カム４，４のプロフィールに基づくバルブリフト特性（小作動角）になる。

以上のように、この実施形態によれば、メインロッカアーム６とサブロッカアーム７の連結あるいは連結解除を、従来のような油圧ではなく、電子コントローラ２８からの制御電流により電動モータ２６によって直接的に行うようになっていることから、たとえ機関の極低回転時である前記アイドリング回転時などでも前記連結切換機構８を確実かつ応答性良く作動させることが可能になる。

また、前記ストッパ部２７によって、プランジャ２０を制御カム２２の最深部位２２ａの位置に確実に規制することができるので、メインロッカアーム６とサブロッカアーム７との連結解除位置を確実に維持させることが可能になる。

さらに、前記プランジャ２０の一端部位２０ａと他端部位２０ｂとの間に、ダンピング機構としてのばね部材２４を設けたことから、連結切換機構８による確実な切り換え作動が行えなかった場合におけるバルブスプリング１０のばね力による連結切換機構８などに対する衝撃を緩衝させることができる。

すなわち、前記連結切換機構８による前記メインロッカアーム６とサブロッカアーム７との連結が不十分な状態で前記各吸気弁１を開作動させると、前記プランジャ２０はカムフォロア部１５とレバー部材１９を介してバルブスプリング１０のばね力により後退方向（制御カム２２方向）へ付勢されるが、このとき、その衝撃がダンピング機構のばね部材２４のばね力によって緩衝される。このため、連結切換機構８や制御カム２２及び電動モータ２６などへの衝撃伝達が抑制されるので、該連結切換機構８などの耐久性の低下を防止できる。

また、前記ばね部材２４のばね力が、前記付勢機構２３のコイルスプリング２３ａのばね力よりも大きく設定されていることから、前記メインロッカアーム６とサブロッカアーム７との連結への切換時に、レバー部材１９が前記コイルスプリング２３ａのばね力によって時計方向へ回転することがなく、つまり、ばね部材２４が圧縮変形してプランジャ２０の各部位２０ａ、２０ｂが互いに近接移動することがない。したがって、連結切換機構８の作動応答性の低下が防止される。

換言すれば、連結切換機構８の正常な作動中は、前記ばね部材２４が圧縮変形することがないので、該ばね部材２４のばね力によって連結への切り換え作動応答性が影響を受けることはない。

また、本実施形態では、一つの電動モータ２６及び減速機構２５によって各気筒のそれぞれの連結切換機構８を一緒に切り換え制御するようにしたため、個々に設ける場合に比して、製造、組立作業能率が向上すると共に、コストの大幅な低減化が図れる。

図９〜図１１は第２の実施形態を示し、一気筒当たり１つの吸気弁１が設けられている動弁装置に適用され、カムシャフト２に各気筒毎にアイドリング用の単一の第１カム４と通常回転用の単一の第２カム５が一体に設けられていると共に、該各カム４，５の上方に位置にロッカシャフト９に揺動自在に支持されたメインロッカアーム６が設けられている。このメインロッカアーム６は、一端部６ａに前記第１カム４に上方から当接して転動するローラ１３ａが設けられている一方、他端部６ｂの下面がラッシアジャスト機構３２を介して吸気弁１のステム上端に当接している。

また、前記メインロッカアーム６の側部に有するＬ字形の空間部１２には、サブロッカアーム７が同じくロッカシャフト９に揺動自在に支持されている。このサブロッカアーム７は、図９に示すように、側面ほぼく字形状に形成され、前記ロッカシャフト９に揺動自在に支持された基部７ａから傾斜状に延出した先端部７ｂに前記第２カム５に上方から当接して転動するローラ１３ｂが設けられている。前記基部７ａの上部には、ほぼ逆Ｌ字形状の立上がり壁７ｃが一体に形成されており、この立上がり壁７ｃと前記メインロッカアーム６のほぼ中央の屈曲部６ｃとの間に連結切換機構８が設けられている。

この連結切換機構８は、前記メインロッカアーム６の屈曲部６ｃのサブロッカアーム７側に形成されたほぼ円弧状の係合面３３と、前記立上がり壁７ｃの内部上下方向に沿って形成された収容孔３４に摺動自在に設けられて、側面が前記係合面３３に係脱するプランジャ３５と、前記立ち上がり壁７ｃの内部上方位置に設けられて、前記プランジャ３５を係合面３３から離間させる下方向へ付勢するコイルスプリング３６と、前記ロッカシャフト９の内部に回転自在に設けられた制御軸２１と、該制御軸２１の外周面に一体に形成された制御カム２２と、を備えている。

前記プランジャ３５は、軸方向（移動方向）のほぼ中央から２分割されて、前記収容孔３４内を摺動しながら前記係合面３３に係脱する上側の大径部３５ａと、該大径部３５ａ下部内に相対的に摺動自在に設けられて、底面がロッカシャフト９の切欠窓９ａを介して前記制御カム２２の外面に当接する小径部３５ｂとから構成されている。また、前記大径部３５ａと小径部３５ｂとの間には、ダンピング機構の付勢部材であるコイルスプリング状のばね部材３７が設けられている。

このばね部材３７は、そのばね力が前記コイルスプリング３６のばね力よりも大きく設定されてメインロッカアーム６とサブロッカアーム７の連結作動時における応答性に影響を与えないように形成されている。

前記制御軸２１や制御カム２２及びストッパ部２７の構成や、前記制御軸２１を回転駆動させる減速機構や電動モータ及び電子コントローラは、第１の実施形態のものと同様であるから、具体的な説明は省略する。

この実施形態によれば、機関のアイドリング回転時には、電子コントローラから出力された制御電流によって電動モータが一方向へ回転し、この回転力が減速機構を介して制御軸２１に伝達されて、該制御軸２１が一方向へ回転する。これにより、図９に示すように、前記制御カム２２が回転してストッパ部２７にプランジャ３５の小径部３５ｂの外側縁が突き当たってそれ以上の回転が規制されると、前記最深部位２２ａの外面にプランジャ３５の小径部３５ｂの底面が対向して該プランジャ３５全体がコイルスプリング３６のばね力で制御カム２２方向へ後退移動する。

したがって、プランジャ大径部３５ａの外側面が前記メインロッカアーム６の係合面３３と上下方向へ離間して係合が解除され、メインロッカアーム６とサブロッカアーム７との連結が解除される。

これによって、メインロッカアーム６は、ローラ１３ａを介して第１カム４のプロフィールに従って揺動して吸気弁１を開閉駆動し、弁の開き角度及びリフト量が共に小さくなる。

このとき、サブロッカアーム７は、第２カム５によって揺動されるものの、コイルスプリング３９の付勢力によりロストモーションを繰り返しているだけであるから、メインロッカアーム６の動きを妨げることはない。

一方、車両の通常走行時における機関の通常回転時には、この運転状態を検出した電子コントローラからの制御信号によって電動モータが他方向へ回転駆動して、前記制御軸２１を逆回転させる。これによって制御カム２２は、図１１に示すように、同方向へ速やかに回転して最浅部位２２ｂがプランジャ３５の小径部３５ｂの底面を押圧して、該プランジャ３５全体を上方へ進出移動させる。これによって大径部３５ａの外側面が前記係合面３３に下方向から当接して９ａ係合する。このため、前記メインロッカアーム６とサブロッカアーム７が連結状態になり、両ロッカアーム６，７が第２カム５のプロフィールにしたがって一体となって揺動する。なお、この係合タイミングは、図７に示す第２カム５のリフト時ではなく、図６に示す第２カム５のベースサークル時である。

ここで、第２カム５は、前述のように、弁の開き角度およびリフト量が共に大となるように形成されているから、サブロッカアーム７と一体化した揺動時はメインロッカアーム６のローラ１３ａが第１カム４から浮き上がり、吸気弁１は第２カム５のプロフィールに従って開閉駆動され、弁の開き角度およびリフト量が共に大きくなる。

一方、機関運転状態が通常回転域から再びアイドリング回転域に移行すると、電子コントローラからの制御電流によって電動モータが正回転して制御軸２１と制御カム２２の同方向の回転に伴い最浅部位２２ｂを介してプランジャ３５を後退移動させる。これによって、前述の同じように、大径部３５ａが、図９に示すように、係合面３３から下方へ離間して係合を解除し、メインロッカアーム６とサブロッカアーム７との連結を解除する。これにより、第１カム４のプロフィールに基づくバルブリフト特性（小作動角）になる。

このように、本実施形態も、連結切換機構８を電動モータなどの電気機器によって切り換え作動させるようにしたため、第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。

その他、ストッパ部２７やダンピング機構であるばね部材３７などの存在によってこれらに基づく前記第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。

図１２〜図１４は第３の実施形態を示し、第１の実施形態と同様に一気筒当たり２つの吸気弁１，１を備えた動弁装置に適用され、リフト可変機構３の構造と連結切換機構８の構造の一部を変更したものである。

すなわち、カムシャフト２に各吸気弁１，１に対応して設けられた一対の低速用の第１カム４，４と、この間に設けられた一つの高速用の第２カム５と、を備えていることは第１の実施形態と同様であるが、前記各カム４，４、５にそれぞれ互いに独立して摺接する一対の外側の第１ロッカアーム４１，４１と、該第１ロッカアーム４１，４１の間に揺動自在に配置された一つの第２ロッカアーム４２とが設けられている。なお、各吸気弁１，１には、図外のスプリングリテーナに弾持されたバルブスプリングによって閉方向に付勢されていることは第１の実施形態と同様である。

前記各ロッカアーム４１，４１，４２は、一端部の内部幅方向に貫通して形成された支持孔４１ａ、４１ａ、４２ａを介して、シリンダヘッドＳに両端部が固定されたロッカシャフト４０にそれぞれ独立して揺動自在に支持されている。また、前記各ロッカアーム４１，４１，４２の先端部側に形成された空間部内には、第１〜第３ローラ軸４３ａ、４３ｂ、４３ｃに各ニードルベアリング４４を介して回転自在に支持された各ローラ４５がそれぞれ配置され、該各ローラ４５の外周面が前記各カム４，４、５の外周面に転接するようになっている。

前記ローラ軸４３ａ〜４３ｃは、それぞれ内部中空状の円筒状に形成されて、前記各ロッカアーム４１，４１，４２の先端部側の内部幅方向に貫通形成された同径の各保持孔内に圧入固定されていると共に、内部には、それぞれの均一内径のピン孔が形成されている。また、図１４の右側に位置する第３ローラ軸４３ｃは、一端部が底壁によって閉塞された有底円筒状になっている。

なお、前記第１ロッカアーム４１，４１の一端側の外側部には、軸方向の位置決めを行う円環状のスペーサ４６，４６が設けられている
さらに、前記第２ロッカアーム４２は、シリンダヘッドＳとの間に設けられたロストモーション機構によって各第１ロッカアーム４１、４１との連結が解除された際にロストモーションするようになっている。このロストモーション機構は、第２ロッカアーム４２のほぼ中央下端部に突設された底面円弧状の突起部４７と、シリンダヘッドＳの内部に形成された摺動用孔４８に摺動自在に設けられて、先端部４９ａが前記突起部４７の下面に当接するプランジャ４９と、前記摺動用孔４８内に設けられて、前記プランジャ４９を突起部４７方向へ付勢するロストモーションスプリング５０とから構成されている。

前記連結切換機構８は、図１４〜図１６に示すように、前記各ローラ軸４３ａ〜４３ｃのピン孔内にそれぞれ軸方向へ摺動自在に設けられた第１〜第３係合ピン５１、５２，５３と、前記ローラ軸４３ｃの内底部側に設けられて、第３係合ピン５３を介して各係合ピン５１，５２を図中左方向へ付勢するリターンスプリング５４と、前記第１係合ピン５１を介して各係合ピンをリターンスプリング５４のばね力に抗して図中右方向へ押圧移動させる電動式の駆動部とから構成されている。

前記第１係合ピン５１は、その軸方向の長さが対応する前記ローラ軸４３ａのピン孔４３ｄの軸方向の長さよりも僅かに長く設定されているが、前記第２係合ピン５２は、対応する前記ローラ軸４３ｂのピン孔４３ｅの軸方向の長さとほぼ同一に設定されている。また、第３係合ピン５３は、対応するローラ軸４３ｃのピン孔４３ｆの軸方向の長さよりも僅かに短く設定されている。さらに、第１，第２係合ピン５１，５２は、内部中実に形成されているが、第３係合ピン５３は、第２係合ピン５２側に底部を有する有底円筒状に形成されている。なお、前記ピン５１〜５３の軸方向の移動量は約２〜３ｍｍに設定されている。

前記駆動部は、前記シリンダヘッドＳの前記第１ロッカアーム４１の側部に有する突部Ｓ１内に形成された移動用孔５５内に摺動自在に設けられて、前記第１係合ピン５１の端面を押圧する押圧ピン５６と、該押圧ピン５６を軸方向へ押圧あるいは押圧を解除する移動ロッド５７と、該移動ロッド５７を軸方向(右方向)へ移動させるソレノイド式の電磁アクチュエータ５８と、該電磁アクチュエータ５８を機関運転状態に応じて駆動制御するコントローラ６１とから構成されている。

前記突部Ｓ１の先端面と前記第１ロッカアーム４１の対向側面との間には、図１４〜図１６に示すように、所定の長さ(約２〜３ｍｍ)の隙間Ｃが形成されている。

前記移動用孔５５は、その内径が前記第１ローラ軸４３ａのピン孔４３ｄの内径と所定の揺動位置で常に相対するように設定されていると共に、前記突部Ｓ１は、その先端面に前記第１ロッカアーム４１の側面から突出した第１係合ピン５１の端面が、押圧ピン５６による押圧を解除され、リターンスプリング５４により図中左方向へ付勢している状態において、摺接可能に設定されている。

前記押圧ピン５６は、軸方向のほぼ中央で前後に２分割形成され、この両分割部の対向面間に該各分割部を離間方向へ付勢するダンピング機構であるスプリング５９が弾装されており、通常はこのスプリング５９によって前記両分割部が互いに僅かな隙間をもって離間した状態に配置されている。

前記移動ロッド５７は、電磁アクチュエータ５８に軸方向から連結されたメインロッド５７ａと、該メインロッド５７ａに軸直角方向から結合されたサブロッド５７ｂとから構成されている。該サブロッド５７ｂは、シリンダヘッドＳ内に形成された横断面長孔状の第２移動用孔６０内を図１４中、左右方向へ移動可能に形成されていると共に、先端部５７ｃの側面が前記押圧ピン５６の他方の分割部の端面に当接配置されている。また、前記移動ロッド５７は、その最大左右方向の進退移動量が前記隙間Ｃの幅と同じく約２〜３ｍｍ程度に設定されている。

したがって、前記移動ロッド５７が、最大左方向位置に位置している場合、つまり、図１４に示すように、サブロッド５７ｂが第２移動用孔６０内を最大左方向位置へ移動している場合には、前記押圧ピン５６が移動用孔５５内に収容されて第１係合ピン５１側の先端面が移動用孔５５の開口端から微小量だけ突出している。また、この状態では第１係合ピン５１は、ピン孔４３ｄから突出したその先端面が前記押圧ピン５６の先端面に常時摺動自在になっている一方、第２、第３係合ピン５２，５３は、それぞれのピン孔４３ｅ、４３ｆ内で軸方向にずれることなく収容された状態になっている。

前記電磁アクチュエータ５８は、内部に電磁コイルへの通電、非通電によって消励磁される固定コアや、該固定コアによって軸方向へ移動する可動コア、及び可動コアを後退方向へ付勢する付勢ばねなどによって構成され、該可動コアに結合された駆動軸５８ａに前記メインロッド５７ａの一端部が軸方向から結合されている。

前記コントローラ６１は、前記第１実施形態のコントローラ２８と同様な構成であって、機関運転状態に応じて前記電磁コイルにオン−オフの電流を出力するようになっている。

したがって、この実施形態によれば、機関低回転時には、コントローラ６１から電磁コイルへ非通電(オフ)されて、図１４に示すように、移動ロッド５７が電磁アクチュエータ５８の付勢ばねによって最大左方向の位置に保持される。このため、各係合ピン４３ａ〜４３ｃは、リターンスプリング５４のばね力によって全体が各ローラ軸４３ａ〜４３ｃのピン孔４３ｄ〜４３ｆ内に収容保持される。

したがって、各ロッカアーム４１，４１，４２は、連結状態が解除された状態になって互いに独立して揺動可能になり、それぞれに対応する第１、第２カム４，４、５のカムプロフィールにしたがって揺動する。すなわち、高速用の第２ロッカアーム４２は、第２カム５のカムプロフィールにしたがって揺動して前記ロストモーション機構によってロストモーション（空打ち）状態で揺動する一方、第１ロッカアーム４１，４１は第１カム４，４のカムプロフィールにしたがって揺動する。したがって、各吸気弁１，１は、第１ロッカアーム４１，４１の揺動力によってバルブリフト量が低リフト状態で開閉作動する。

次に、機関高回転域になると、コントローラ６１から電磁コイルに通電(オン)されて可動コアが付勢ばねのばね力に抗して右方向へ移動する。これにともなって、移動ロッド５７は、図１５に示すように、付勢ばねのばね力に抗して最大右方向に移動し、サブロッド５７ｂの先端部５７ｃがリターンスプリング５４のばね力に抗して押圧ピン５６を介して各係合ピン５１〜５３を図中右方向へ押圧する。そして、各カム４，４，５のベースサークル域において移動用孔５５と各ローラ軸４３ａ〜４３ｃのピン孔４３ｄ〜４３ｆとが合致した時点で、各ピン５１〜５３、５６が右方向に移動して、第３係合ピン５３の後端縁がローラ軸４３ｃの底面に突き当たるまで最大に移動する。これによって、同図に示すように、押圧ピン５６の先端部が前記隙間Ｃ内に位置すると共に、第１、第２係合ピン５１，５２の各後端部がそれぞれ隣接する第２、第３ローラ軸４３ｂ、４３ｃのピン孔４３ｅ、４３ｆ内に挿入移動する。

これによって、低速用の第１ロッカアーム４１，４１と高速用の第２ロッカアーム４２が連結される。このため、各ロッカアーム４１、４１，４２は、第２カム５のカムプロフィールにしたがって揺動して、各吸気弁１，１がバルブリフト量を高リフト状態で開閉作動する。なお、このとき、第３係合ピン５３は、ローラ軸４３ｃのピン孔４３ｆ内に完全に収容された状態になっている共に、押圧ピン５６の先端面と第１係合ピン５１の対向先端面が各ロッカアーム４１，４１，４２の揺動に伴って互いに摺接する状態になる。

以上のように、この実施形態も、機関運転状態に応じて吸気弁１，１のバルブリフト量を可変にできるので、機関性能を十分に発揮できると共に、連結切換機構８を電磁アクチュエータ５８などの電気機器によって切り換え作動させるようにしたため、前記各実施形態と同様な作用効果が得られる。

また、前述のように、各ピン５１、５２が各ローラ軸４３ｂ、４３ｃのピン孔４３ｅ、４３ｆに挿入移動する際に、移動用孔５５と各ピン孔４３ｄ〜４３ｆの合致するタイミングがずれて各ピン５１，５２の先端縁が、隣接するローラ軸４３ｂ、４３ｃのピン孔４３ｅ、４３ｆの孔縁に干渉し、その衝撃により各ピン５１，５２が、図１６に示すように、左方向へ戻された場合は、前記ダンピング機構のスプリング５９が圧縮変形することによって、前記各係合ピン５１、５２などに対する衝撃を緩和することができる。

さらに、この実施形態では、各ピン５１，５２によって各ロッカアーム４１，４１，４２の連結切換を行うようになっていることから、ピン孔の位置を設定するためにこれらの高い加工精度が要求されるが、各ピンを用いた連結切換機構８であるから、前記第１の実施形態などのように、レバー部材１９を用いる場合に比較して構造が簡素化されると共に、部品点数の増加を抑制できる。また、前記各ピン５１〜５３、５６の軸方向の軸方向の移動量は、約２〜３ｍｍ程度に設定してあるから、装置の小型化が図れる。

また、前記低速用の第１ロッカアーム４１，４１は、それぞれ独立して揺動するため、一方の第１カム４，４のカムプロフィールを変更して吸気弁１，１のバルブリフト量や開閉時期をさらに細かに制御することも可能である。

また、図１７に示すように、前記電磁アクチュエータ５８の位置を、前記各ピン５１〜５３、５６の軸方向に配置して、移動ロッド５７を廃止して駆動軸５８ａの先端部を前記押圧ピン５６の右側分割部に結合することによって、各ピン５１〜５３を直接的に移動させることも可能である。これによって、連結切換機構８の構造の簡素化が図れると共に、ピンの移動精度を高くすることが可能になる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、一部の気筒では、第１カム４にリフト領域を設けずに、サブロッカアーム７と連結されていない状態では前記メインロッカアーム６が当接する第１カム４が吸気弁１をリフトさせないようにする、つまり弁停止状態とするように構成することも可能である。

また、前記各実施形態では第１カム４をアイドル回転用とし、第２カム５を通常回転用としたが、それぞれのカムプロフィールを変更して、第１カム４を例えば１，５００ｒｐｍ〜４，０００ｒｐｍの低回転〜中回転用とし、第２カム５を例えば４，０００ｒｐｍ以上の高回転用に設定することも可能であり、さらに異なる回転領域に適用することも可能である。

さらに、前記プランジャ２０を移動させる制御軸２１に代えてロッカシャフト９を回転自在に形成し、このロッカシャフト９に制御カム２２を形成することも可能である。

また、前記リフト可変機構の構造がさらに異なるものに適用することも可能である。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１）前記連結切換機構は、前記制御軸に一体的に設けられた制御カムと、該制御カムの回転位置に応じて進退動する前記プランジャとを備え、該プランジャの進退動位置によって前記第１部材と第２部材との連結と連結を解除を切り換えるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の動弁装置。

請求項（２）前記ダンピング機構は、前記プランジャを移動方向から分割形成し、該分割部材間に配置されて該各分割部材を互いに離間する方向へ付勢する付勢部材によって構成されたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の動弁装置。

請求項（３）前記連結切換機構は、
前記第１部材に移動自在に設けられ、前記アクチュエータによって移動するプランジャと、
前記第１部材に揺動自在に設けられ、前記プランジャの移動に伴い揺動して前記第２部材に当接して前記第１部材と第２部材とを連結するレバー部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。

請求項（４）前記連結切換機構は、前記第１部材に移動自在に設けられ、前記アクチュエータにより移動するプランジャと、
前記第２部材に設けられ、前記プランジャが移動した際に前記プランジャを挿入させて前記第１部材と第２部材とを連結する収容孔とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。

請求項（５）前記制御カムに、前記プランジャを前記第１部材と第２部材を非連結状態とする位置に停止させるストッパ部を形成したことを特徴とする請求項（１）に記載の内燃機関の動弁装置。

この発明によれば、ストッパ部に前記プランジャが当接することによって第１部材と第２部材とを非連結状態とするため、確実に非連結状態とすることが可能になる。

請求項（６）前記第１部材が当接する前記カムを、機関の極低回転時に用いられる低リフトカムとする一方、第２部材が当接する前記カムを、車両の通常走行時に用いられる通常リフトカムとしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。

この発明では、第１、第２部材は、機関の低回転時において連結切換機構によって連結されることになるが、前記連結切換機構のアクチュエータは電気によって駆動することから、前記低回転時においても確実な切り換えが可能になる。

請求項（７）前記複数の気筒のうち、一部の気筒では前記第１部材が当接する前記カムが機関弁をリフトさせないように構成すると共に、前記第２部材が当接する前記カムが車両の通常走行時に用いられる通常リフトカムとして構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。

請求項（８）前記プランジャに対して前記第１部材と第２部材とを非連結状態する方向に付勢力を付与する付勢機構を設けると共に、該付勢機構の付勢力を前記付勢部材の付勢力よりも小さく設定したことを特徴とする請求項（２）に記載の内燃機関の動弁装置。

この発明によれば、前記ダンピング機構の付勢部材の方が、付勢機構の付勢力よりも大きいことから、第１部材と第２部材の連結切換時に前記付勢部材が圧縮変形することはない。したがって、連結切換機構の作動応答性の低下を防止できる。

請求項（９）前記付勢部材の付勢力を、前記プランジャが第１部材と第２部材とを連結させるまで圧縮変形しないような大きさに設定したことを特徴とする請求項（８）に記載の内燃機関の動弁装置。

前記連結切換機構の作動中は、前記ダンピング機構の付勢手段が圧縮変形しないため、連結切換機構の作動応答性にダンピング機構の作動には全く影響がない。

請求項（１０）前記複数気筒間にそれぞれ設けられた各連結切換機構を、単一のアクチュエータによって作動させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。

本発明の内燃機関の動弁装置の第１の実施形態を示す全体構成図である。 本実施形態のリフト可変機構を示す要部側面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図。 本実施形態の係合解除状態を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態の係合状態を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態の係合解除状態から係合状態に移行する作用を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態の係合状態を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。 第２の実施形態のリフト可変機構を示す図１０のＣ−Ｃ線断面図である。 本実施形態のリフト可変機構の平面図である。 本実施形態の係合状態を示す図１０のＣ−Ｃ線断面図である。 第３の実施形態を示す要部断面図である。 本実施形態の要部平面図である。 本実施形態の作用を示す要部断面図である。 本実施形態の作用を示す要部断面図である。 本実施形態の作用を示す要部断面図である。 電磁アクチュエータの配置を変更した他例を示す要部断面図である。

符号の説明

１…吸気弁
２…カムシャフト
３…リフト可変機構
４…第１カム
５…第２カム
６…メインロッカアーム（第１部材）
７…サブロッカアーム（第２部材）
８…連結切換機構
９…ロッカシャフト
１５…カムフォロア部
１９…レバー部材
２０…プランジャ
２１…制御軸
２２…制御カム
２３…付勢機構
２４…ばね部材（ダンピング機構）
２６…電動モータ（電動アクチュエータ）
２８…電子コントローラ

Claims (3)

1. カムシャフトに設けられたそれぞれプロフィールの異なる複数のカムと、
   前記複数カムのうちの一部のカムに当接して往復運動を行う第１部材と、
   該第１部材と当接する前記カムとは別異のカムに当接して前記第１部材と相対可動する第２部材と、
   前記第１部材の往復運動に応じて開閉される機関弁と、
   前記第１部材と第２部材とを連結しあるいは連結を解除する連結切換機構と、
   該連結切換機構を電気によって直接作動させるアクチュエータと、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. カムシャフトに設けられたそれぞれプロフィールの異なる複数のカムと、
   各気筒にそれぞれ設けられ、前記複数カムのうちの一部のカムに当接してロッカシャフトに揺動自在に支持された第１部材と、
   該第１部材と当接する前記カムとは別異のカムに当接して前記第１部材と相対可動する第２部材と、
   前記第１部材の往復運動に応じて開閉される機関弁と、
   前記ロッカシャフトあるいは該ロッカシャフトと一体的に形成された制御軸の回転状態に応じて前記第１部材と第２部材とを連結しあるいは該連結を解除する連結切換機構と、
   前記ロッカシャフトあるいは制御軸の回転位置を制御して前記連結切換機構を作動させるアクチュエータと、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
3. カムシャフトに設けられたそれぞれプロフィールの異なる複数のカムと、
   前記複数カムのうちの一部のカムに当接して往復運動を行う第１部材と、
   該第１部材と当接する前記カムとは別異のカムに当接して前記第１部材と相対可動する第２部材と、
   前記第１部材の往復運動に応じて開閉される機関弁と、
   プランジャの突出状態に応じて前記第１部材と第２部材とを連結しあるいは該連結を解除する連結切換機構と、
   該連結切換機構を電気によって直接作動させるアクチュエータと、
   前記プランジャを移動方向へ伸縮可能に保持するダンピング機構と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
   

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