JP2007113435A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【目的】機関運転状態に応じてメインロッカアームからサブロッカアームへの連結切換時におけるレバー部材の弾かれない領域での切換を行って異音や摩耗の発生を防止し得る可変動弁装置を提供する。
【構成】ステップ１でフラグＦが０になっており、ステップ２で高回転域であると判断した場合は、ステップ３で、フラグが１か０になっているかを判断し、０である場合は低速用カムの状態になっているので、ステップ４でカムの回転角と機関運転状態との関係で、レバー部材が係合面で弾かれる角度になっているか否かを判断する。ここで、弾かれないカム回転角であると判断した場合は、ステップ５においてレバー部材を回動させて、係合面に係合させる処理を行う。これによって、レバー部材は、係合面によって弾かれることなく、低速用カムから高速用カムへ速やかに切り換えることが可能になる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、例えば自動車用内燃機関の機関弁である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可変動弁装置の改良技術に関する。

自動車用内燃機関の動弁装置としては、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あり、その１つとして本出願人が先に出願した以下の特許文献１などに記載されてものが知られている。

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油圧プランジャやレバー部材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、前記両ロッカアームの連結を解除して低速用カムによる小バルブリフト特性（小作動角）としている。一方、高回転時には、前記レバー部材を油圧によって回動させて先端部を高速用ロッカアームの下部に有する係合部に係合させることにより両各ロッカアームを一体に連結して高速用カムによる大バルブリフト特性（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、前記従来の可動弁装置にあっては、前述のように、機関の回転変化に伴い、低速用カムから高速用カムに切り換える際には、前記連結切換機構のレバー部材の先端部が対向する高速用ロッカアームの係合部に係合して両ロッカアームを連結するようになっているが、この連結タイミングとして各ロッカアームの相対的なリフト開始直前に行うようになっているため、かかるレバー部材が高速用ロッカアームの係合部に係合しようとすると、その係合状態が不完全になりやすく、僅かに引っ掛かった状態になることから、高速用カムの押圧力によってレバー部材の先端部が前記係合部から外側に弾かれてしてしまうおそれがある。

すなわち、４気筒内燃機関であれば、カムの１回転時におけるリフト特性を示す図１３に示すように、カムの各ベースサークル領域から各リフト領域に入る直前の斜線部、つまり第１気筒であればカムの回転角が０°直前、第２気筒であれば回転角２７０°直前、第３気筒であれば回転角９０°直前、さらに第４気筒であれば回転角１８０°の直前においてそれぞれレバー部材が弾かれ易くなる。

したがって、図１４に示すように、高速用カムから高速用ロッカアームのカムフォロアに荷重Ｐが入力されてレバー部材が弾かれた瞬間に高速用カムから低速用カムに戻されてしまう。

このため、かかるレバー部材の弾かれ時に、高速用カムと高速用ロッカアームのカムフォロアとの間などで異音（弾かれ音）が発生すると共に、レバー部材の先端部と前記係合部との間に摩耗が発生するおそれがある。

本発明は、前記従来の可変動弁装置の問題点に鑑みて案出されたもので、請求項１の発明は、それぞれプロフィールの異なる複数のカムと、少なくとも前記カムの１つが当接するメインカムフォロアを有すると共に、機関弁に当接するロッカアームと、前記ロッカアームを介して前記機関弁を閉弁する方向へ付勢力を付与する付勢部材と、前記ロッカアームに対して相対運動可能に設けられ、前記メインカムフォロアに当接する前記カム以外のカムが当接する少なくとも１つのサブカムフォロアと、前記サブカムフォロアに前記カムを押圧する方向へ付勢力を与えるロストモーションスプリングと、前記ロッカアーム及び／又は前記サブカムフォロアに設けられ、相手側へ移動することによって前記ロッカアームとサブカムフォロアを一体的に連結し、逆側へ移動することによって前記連結状態を解除する移動部材と、該移動部材を駆動させる駆動機構と、前記カムの回転角度を検出するカム角検出手段と、前記駆動機構を前記カム角検出手段の検出結果を含む機関の運転状態に応じて制御するコントローラと、を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、例えば機関の低回転域から高回転域へ移行しようとした際に、前記コントローラによって駆動機構を駆動させて移動部材を相手側に移動させてロッカアームとサブカムフォロアとを一体的に連結して低速用カムから高速用カムに切り換えようする際に、現在のカムの回転角度をカム角検出手段によって検出する。このカム角検出手段からの情報信号を入力した前記コントローラは、前記切り換え時において前記移動部材が弾かれる所定のカム角度を予め記憶されていることから、かかるカム角度位置では前記切り換え制御を行わないように前記駆動機構へ制御信号を出力する。

この結果、制御切換時にける移動部材の弾かれ現象を確実に防止することが可能になり、かかる、弾かれ異音の発生や駆動機構やロッカアームなどの摩耗の発生を防止できる。

請求項２に記載の発明は、基本構成は請求項１に記載の発明とほぼ同様であって、コントローラの制御パラメータなどを具体的にしたものであって、とりわけ、該コントローラは、ロッカアームとサブカムフォロアが連結される条件または連結されている条件の下で、カム角検出手段によって検出されたカムの回転角度が、前記カムの押圧力によって前記連結状態が解除されてしまう角度である場合には、駆動機構の制御を行わないようにすることを特徴としている。

この発明は、ロッカアームとサブカムフォロアとの連結に適さないカム角度である場合、つまりカムの押圧力で移動部材が弾かれてしまうような条件下では、コントローラが駆動機構を制御しないで移動部材を作動させないようにしたため、前記請求項１の発明と同様な作用効果が得られる。

請求項３に記載の発明は、同じく基本構成は請求項１の発明とほぼ同様であって、コントローラの制御を具体化したもので、該コントローラは、前記カム角検出手段によって検出された前記カムの回転角度と、前記駆動機構及び移動部材の作動応答性とから、前記ロッカアームとサブカムフォロアの連結が不十分な状態で前記カムの押圧力が作用すると判断した場合は、前記駆動機構の制御を行わないことを特徴としている。

前記駆動機構や移動部材の作動応答性とは、駆動機構の例えば油圧の立ち上がりから移動部材が作動するまでの時間を予め実験によって得て、この制御マップを予め創成しておく。したがって、前記カム回転角度と制御マップから、ロッカアームとサブカムフォロアの連結に適さない状態であると判断した場合は、コントローラが駆動機構の制御を行わないため、前記請求項１の発明と同様な作用効果が得られる。

以下、本発明にかかる内燃機関の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態では、４気筒内燃機関の吸気側の動弁装置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、４気筒内燃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にそれぞれ弾持された付勢部材であるバルブスプリング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。

前記カムシャフト２は、その外周面に各吸気弁１，１に対応した一対の低速用カム４，４と、該両低速用カム４，４の間に配置された一つの高速用カム５がそれぞれ設けられていると共に、一端部側には該カムシャフト２の回転角を検出するカム角検出手段であるカム角センサ３２が設けられている。このカム角センサ３２は、カムシャフト２の一端部に固定された円板状に被検出部３２ａと、該被検出部３２ａの外周側にエアギャップをもって配置された電磁ピックアップ式の検出部３２ｂとから構成されて、この検出部３２ｂから検出されたカム角を後述する電子コントローラ２８に出力するようになっている。

前記リフト可変機構３は、図１〜図５にも示すように、前記一対の低速用カム４，４及び一つの高速用カム５と、前記各吸気弁１，１に対応して設けられて、前記低速用カム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。

前記両低速用カム４，４は、機関の極低回転時であるアイドリング回転及び／または低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な形状に形成されている。なお、本実施形態では、低速用カム４，４の双方が同じプロフィールとしているが、これ以外にプロフィールが異なる組み合わせにおいては、低速用カム４，４は要求される弁リフト特性を満足するように異なる形状または大きさが異なる形状（相似形も含む）に形成することも可能である。一方、高速用カム５は、通常走行時における中回転〜高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、低速用カム４，４と比べ、弁リフト量と開弁期間（作動角）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１は、各アーム部材６ｂの長手方向に長方形状の開口１１が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メインカムフォロアであるローラ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、前記各低速用カム４，４がそれぞれ転接している。

一方、前記矩形窓１２内には、前記サブロッカアーム７が配置されている。この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、その先端には上面が前記高速用カム５に摺接するサブカムフォロアであるカムフォロア部１５が円弧状に突出形成されている。

また、カムフォロア部１５の下側には、カムフォロア部１５を高速用カム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。

前記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。

前記連結切換手段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とを連結する移動部材であるレバー部材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が減速ギア機構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が、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、さらには、前記カム角センサ３２の検出部３２ｂからのカム回転角などの情報信号に基づいて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。

また、この電子コントローラ２８は、現在の機関運転状態と前記カム角センサ３２からのカムの回転角度に基づいて、前記低速用カム４，４から高速用カム５へ切り換える際に、前記レバー部材１９の上端面１９ｂが係合面１５ａで弾かれる切換タイミングである場合には、前記電動モータ２６の駆動を停止させる制御回路を備えている。

前記制御軸２１や制御カム２２、減速ギア機構２５，電動モータ２６などによって駆動機構が構成されている。

したがって、実施形態によれば、機関始動後のアドリング回転時や低回転時には、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、この回転力が減速ギア機構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を介して低速用カム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、弁の作動角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、高速用カム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、機関の中回転及び高回転時には、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の下端突部１９ａ方向へ進出移動させる。

これによって、該下端突部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。この係合タイミングは、以下にも説明するが、基本的に図７に示す高速用カム５のリフト時ではなく、図６に示す高速用カム５のベースサークル時である。

ここで、高速用カム５は、低速用カム４，４に比較して、弁の作動角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が低速用カム４，４から浮き上がり、各吸気弁１は高速用カム５のプロフィールに従って開閉駆動され、弁の作動角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、低速用カム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。

そして、前記低回転域から中、高回転域に移行して、メインロッカアーム６からサブロッカアーム７への切換時、つまり低速用カム４，４から高速用カム５に切り換えられる際には、電子コントローラ２８の制御回路が図９のフローチャートに示す制御を行う。

すなわち、まず、ステップ１では、機関アイドリングや低回転運転域においてはフラグＦが０になっており、次に、ステップ２では、前記クランク角センサ２９やエアーフローメータ３０などの各種センサ類からの情報信号に基づいて現在の機関運転状態が低回転域か高回転域かを判断する。

ここで、高回転域であると判断した場合は、ステップ３に進み、ここでは、フラグがＦ＝１かＦ＝０になっているかを判断する。つまり、高速用フラグ１か低速用フラグ０かを判断する。

ここで、Ｆ＝１であれば、既に高速用カム５に切り換えられているからステップ２に戻るが、Ｆ＝０である場合は低速用カム４，４の状態になっているので、ステップ４に進む。

このステップ４では、前記カム角センサ３２で検出したカムの回転角が前記機関運転状態との関係で、高速用ロッカアーム１５に対する高速用カム５の押圧力によってレバー部材１９の上端面１９ｂが係合面１５ａで弾かれる角度になっているか否かを判断する。つまり、制御回路には、高速用カム５のベースサークル領域からリフト領域までの間における、レバー部材１９が弾かれる所定のカム回転角度が予め記憶されており、このカム回転角に基づいて判断する。

ここで、弾かれないカム回転角であると判断した場合は、ステップ５において前記電動モータ２６に制御電流を出力してレバー部材１９の下端突部１９ａを押し出して、前記上端面１９ｂを係合面１５ａに係合させる処理を行う。これによって、レバー部材１９は、係合面１５ａによって弾かれることなく、低速用カム４，４から高速用カム５へ速やかに切り換えることが可能になる。

その後、ステップ６においてフラグをＦ＝１に設定して例えばステップ２に戻る。

一方、前記ステップ４で、弾かれるカム回転角であると判断した場合は、ステップ７において電動モータ２６に制御電流を供給せずにそのままの状態を維持させる処理を行う。これによって、係合面１５ａに対するレバー部材１９の係合が行われずに低速用カム４，４が選択された状態になる。

これによって、レバー部材１９の弾かれ現象が確実に防止されると共に、レバー部材１９の上端面１９ｂと係合面１５ａなどの間の摩耗の発生を防止できる。

その後、ステップ８においてフラグをＦ＝０に設定してステップ２あるいはステップ４に戻る。

また、前記ステップ２において、機関が低回転域であると判断した場合は、ステップ９に移行し、ここではＦ値が０か１かを判断し、Ｆ＝０である場合、つまりいまだ低回転域であり低速用カム４，４に切り換わっているから高速用カム５に切り換える必要がないのでステップ２に戻る。

一方、ステップ９でＦ値がＦ＝１であると判断した場合、つまり既に高速用カム５に切り換わっている場合は、ステップ１０に進み、ここでは現在の機関運転状態においてカム回転角が、レバー部材１９の弾かれが発生する角度になっているか否かを判断する。

ここで、弾かれが発生しない角度であると判断した場合は、ステップ１１において低速用カム４，４に切り換えて、ステップ１２においてフラグをＦ＝０に設定してステップ２に戻る。

一方、弾かれが発生する角度であると判断した場合は、ステップ１３において高速用カム５の状態を維持し、ステップ１４においてフラグをＦ＝１に設定してステップ２に戻るか、あるいはステップ１０に戻る。

したがって、この場合もレバー部材１９の弾かれる可能性があるカム回転角であれば、切り換え制御を行わないので、弾かれ現象が防止されて、該弾かれ異音の発生やレバー部材１９と係合面１５ａなどの摩耗の発生を防止することができる。

この第１の実施形態において、レバー部材１９が弾かれてしまう条件を、カム回転角のみだけではなく、電動モータ２６やレバー部材１９の作動応答性、つまり、電動モータ２６に電子コントローラ２８から通電されたときから減速ギア機構２５を介して制御カム２２が回転してレバー部材１９を押圧するまでの作動応答性をも含めることも可能であり、この作動応答性は予め実験などで求めてこれをマップ化しておく。これをも制御条件とすれば、レバー部材１９の弾かれを回避する制御の精度がさらに向上する。

また、電動モータ２６を用いていることから、油粘性や油圧などの影響を受けないで、どのような条件下でも常に一定の作動応答性が得られる。したがって、種々のセンサー類からの情報を用いて作動応答性を求める必要がなくなるので、コストの高騰を抑制できる。

しかも、この実施形態では、前記リフト可変機構３は、各気筒毎に設けられ、電子コントローラ２８による各レバー部材１９の弾き防止制御も各気筒毎に個別に行われることから、全気筒のすべてが弾きによる異音の発生や摩耗の発生を防止できる。

また、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、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和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、連結への切り換え作動応答性がばね部材２４に全く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及び減速ギア機構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１０及び図１１は第２の実施形態を示し、連結切換機構８を電気式に代えて油圧式にしたものであって、第１の実施形態と異なる構成について説明する。

すなわち、前記円筒状凸部１８の内部に有する摺動孔１８ａ内にほぼ円柱状のプランジャ２０が摺動自在に設けられ、このプランジャ２０の一端側が前記レバー部材１９の下端突部１９ａに当接している。

また、前記メインロッカシャフト９の内部に、図外のオイルメインギャラリーと連通する油圧通路３３が形成されており、この油圧通路３３は、図外のオイルポンプから流路切換バルブを介して油圧が供給されていると共に、前記メインロッカシャフト９の径方向に貫通形成された油孔９ａを介して前記摺動孔１８ａに連通し、該摺動孔１８ａに供給された油圧によって前記レバー部材１９の下端突部１９ａを押圧して回動させることにより、上端面１９ｂが高速用カムフォロア１５の係合面１５ａに係合するようになっている。

前記流路切換バルブは、第１の実施形態と同じく電子コントローラ２８によって切換制御されて、前記油圧通路３３と油孔９ａを介して前記摺動孔１８ａ内に油圧を給排制御するようになっている。

前記電子コントローラ２８は、前述と同じく各種センサ類２９〜３２などからの情報信号に基づいて機関運転状態や機関温度（油温）や機関回転数（油圧）による検出すると共に、制御回路によって図１２に示すフローチャートによる制御を行っている。

したがって、この実施形態では、まず、機関のアイドリング運転などの低回転域では、電子コントローラ２８から流路切換弁への制御電流が供給されず、油圧通路３３、つまり摺動孔１８ａ内への油圧の供給が停止される。これにより、レバー部材１９は、図１０に示すように、下端突部１９ａがプランジャ２０に押圧されることなく、付勢機構２３のコイルスプリング２３ａのばね圧によって右方向に回動して上端面１９ｂと高速用カムフォロア１５の係合面１５ａとの係合が解除された状態になる。したがって、各吸気弁１，１は、低速用カム４，４のカムプロフィールにしたがったバルブリフト特性（小リフトかつ小作動角）で開閉作動する。

一方、機関が中回転や高回転域に移行した場合は、電子コントローラ２８からの制御電流によって流路切換弁が作動して、図１１に示すように、油圧通路３３内に油圧が供給されて、摺動孔１８ａ内に油圧が供給されることから、プランジャ２０によってレバー部材１９の下端突部１９ａが押圧されて図示のように左方向へ回動して、高速用カム５のベースサークルの所定域において上端面１９ｂが係合面１５ａに係合する。これによって、各吸気弁１，１は、高速用カム５のカムプロフィールにしたがったバルブリフト特性（高リフト、高作動角）で開閉作動する。

そして、前記低速用カム４，４と高速用カム５との切換時における前記制御回路による具体的な制御は、図１２に示すようなフローチャートにしたがって行われる。

すなわち、まず、ステップ２１では、機関アイドリングや低回転運転域においてはフラグＦが０になっており、次に、ステップ２２では、前記クランク角センサ２９やエアーフローメータ３０などの各種センサ類からの情報信号に基づいて現在の機関運転状態が低回転域か高回転域かを判断する。

ここで、高回転域であると判断した場合は、ステップ２３に進み、ここでは、フラグがＦ＝１かＦ＝０になっているかを判断する。つまり、高速用フラグ１か低速用フラグ０かを判断する。

ここで、Ｆ＝１であれば、既に高速用カム５に切り換えられているからステップ２２に戻るが、Ｆ＝０である場合は低速用カム４，４の状態になっているので、ステップ２４に進む。

このステップ２４では、前記カム角センサ３２からの現在のカム回転角や、クランク角センサ２９による機関回転数から求められる現在の油圧及び油温センサから検出された現在の潤滑油の粘度によって前記油圧通路３３に供給される油の状態などの関係で、高速用ロッカアーム１５に対する高速用カム５の押圧力によってレバー部材１９の上端面１９ｂが係合面１５ａで弾かれる状態になっているか否かを判断する。

ここで、弾かれないカム回転角や油状態であると判断した場合は、ステップ２５において前記流路切換弁に制御電流を出力してレバー部材１９の下端突部１９ａを押し出して、前記上端面１９ｂを係合面１５ａに係合させる処理を行う。これによって、レバー部材１９は、係合面１５ａによって弾かれることなく、低速用カム４，４から高速用カム５へ速やかに切り換えることが可能になる。

その後、ステップ２６においてフラグをＦ＝１に設定して例えばステップ２２に戻る。

一方、前記ステップ２４で、弾かれるカム回転角であると判断した場合は、ステップ２７において流路制御弁に制御電流を供給せずにそのままの状態を維持させる処理を行う。これによって、係合面１５ａに対するレバー部材１９の係合が行われずに低速用カム４，４が選択された状態になる。

これによって、レバー部材１９の弾かれ現象が確実に防止されると共に、レバー部材１９の上端面１９ｂと係合面１５ａなどの間の摩耗の発生を防止できる。

その後、ステップ２８においてフラグをＦ＝０に設定してステップ２２またはステップ２４に戻る。

また、前記ステップ２２において、機関が低回転域であると判断した場合は、ステップ２９に移行し、ここではＦ値が０か１かを判断し、Ｆ＝０である場合、つまり、いまだ低回転域であり低速用カム４，４に切り換わっているから高速用カム５に切り換える必要がないのでステップ２２に戻る。

一方、ステップ２９でＦ値がＦ＝１であると判断した場合、つまり既に高速用カム５に切り換わっている場合は、ステップ３０に進み、ここでは前述と同じく、現在のカム回転角や油粘度、油圧などの油の状態において、レバー部材１９の弾かれが発生する角度になっているか否かを判断する。

ここで、弾かれが発生しない状態であると判断した場合は、ステップ３１において低速用カム４，４に切り換えて、ステップ３２においてフラグをＦ＝０に設定してステップ２２に戻る。

一方、弾かれが発生する状態であると判断した場合は、ステップ３３において高速用カム５の状態を維持し、ステップ３４においてフラグをＦ＝１に設定してステップ２２に戻るか、あるいはステップ３０に戻る。

したがって、この場合もレバー部材１９の弾かれる可能性がある状態であれば、切り換え制御を行わないので、弾かれ現象が防止されて、該弾かれ異音の発生やレバー部材１９と係合面１５ａなどの摩耗の発生を防止することができる。

さらに、この第２の実施形態において、油温や油圧に基づいてレバー部材１９の作動応答性を実験などで求めておき、これをマップ化しておいて、かかる作動応答性も制御条件に加えれば、レバー部材１９の弾かれを回避する制御の精度をさらに向上させ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、例えば移動部材として回動する前記レバー部材１９以外にピン状に直線運動するものなども含まれる。また、カム回転角検出手段としては、電磁ピックアップ式のもの以外に、前記クランク角センサによって直接クランクシャフトの回転角を検出して、カムシャフトの回転角に置き換えることも可能である。

前記低速用カム４，４のプロフィールとしては、吸気弁１，１の開リフトを零にするプロフィールを含むのである。また、各カムフォロアとしては、スリッパ状の接触面など以外にローラによる接触も含む。

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）前記駆動機構は、電動アクチュエータの動力を機械的に前記移動部材に作用させると共に、前記コントローラにおける前記駆動機構及び移動部材の作動応答性は、前記電動アクチュエータへの通電から駆動機構及び移動部材の作動までの所定の値を用いて制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。

この発明によれば、駆動機構として電動アクチュエータを用いているため、機関の温度や機関回転数などの影響を受けないので、どのような条件下でも常に一定の作動応答性が得られる。したがって、各種のセンサ類から情報を得て作動応答性を求める必要がない。

請求項（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、
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可変動弁装置。

請求項（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、
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可変動弁装置。

請求項（４） 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可変動弁装置。

請求項（５） 前記駆動機構は、油圧による動力を前記移動部材に作用させると共に、少なくとも機関の温度と回転数に基づいて算出された作動応答性によってコントローラによって制御されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。

既存の油圧を用いた駆動機構であっても、油の粘性変化や油圧変化に応じた応答性を求めることが可能である。したがって、既存の油圧システムを大きく変更することなく作動応答性を求めることが可能になり、コストの高騰も抑制できる。

請求項（６）前記機関を複数気筒によって構成すると共に、前記ロッカアームとサブカムフォロア及び移動部材を前記各気筒毎に設け、前記カムの回転角度がそれぞれの気筒の連結作用を阻害する角度のときに前記コントローラによって駆動機構の制御を行わない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可変動弁装置。

この発明によれば、コントローラの前記制御によって、機関の複数気筒であっても全部の移動部材のはじかれ現象を確実に防止することが可能になる。

本発明の内燃機関の可変動弁装置の第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。 本実施形態における電子コントローラの制御フローチャート図である。 第２の実施形態のリフト可変機構を示す断面図である。 本実施形態のリフト可変機構の作用を示す断面図である。 本実施形態における電子コントローラの制御フローチャート図である。 従来の各気筒でのリフト可変機構のメインロッカアームからサブロッカアームへの切換時におけるレバー部材の弾かれカム角度を示す特性図である。 メインロッカアームからサブロッカアームへの切換時におけるレバー部材の弾かれ状態を示すリフト特性図である。

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…低速用カム
５…高速用カム
６…メインロッカアーム
７…サブロッカアーム
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（移動部材）
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（駆動機構）
２８…電子コントローラ

Claims (3)

1. それぞれプロフィールの異なる複数のカムと、
   少なくとも前記カムの１つが当接するメインカムフォロアを有すると共に、機関弁に当接するロッカアームと、
   前記ロッカアームを介して前記機関弁を閉弁する方向へ付勢力を付与する付勢部材と、
   前記ロッカアームに対して相対運動可能に設けられ、前記メインカムフォロアに当接する前記カム以外のカムが当接する少なくとも１つのサブカムフォロアと、
   該サブカムフォロアを前記カムに押圧する方向へ付勢力を与えるロストモーションスプリングと、
   前記ロッカアーム及び／又は前記サブカムフォロアに設けられ、相手側へ移動することによって前記ロッカアームとサブカムフォロアを一体的に連結し、逆側へ移動することによって前記連結状態を解除する移動部材と、
   該移動部材を駆動させる駆動機構と、
   前記カムの回転角度を検出するカム角検出手段と、
   前記駆動機構を前記カム角検出手段の検出結果を含む機関の運転状態に応じて制御するコントローラと、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. それぞれプロフィールの異なる複数のカムと、
   少なくとも前記カムの１つが当接するメインカムフォロアを有すると共に、機関弁に当接するロッカアームと、
   前記ロッカアームを介して前記機関弁を閉弁する方向へ付勢力を付与する付勢部材と、
   前記ロッカアームに対して相対運動可能に設けられ、前記メインカムフォロアに当接する前記カム以外のカムが当接する少なくとも１つのサブカムフォロアと、
   該サブカムフォロアを前記カムに押圧する方向へ付勢力を与えるロストモーションスプリングと、
   前記ロッカアーム及び／又は前記サブカムフォロアに設けられ、相手側へ移動することによって前記ロッカアームとサブカムフォロアを一体的に連結し、逆側へ移動することによって前記連結状態を解除する移動部材と、
   該移動部材を駆動させる駆動機構と、
   前記カムの回転角度を検出するカム角検出手段と、
   前記駆動機構を機関運転状態に応じて制御するコントローラと、を備え、
   該コントローラは、前記ロッカアームとサブカムフォロアが連結される条件または連結を解除される条件の下で、前記カム角検出手段によって検出された前記カムの回転角度が、前記カムの押圧力によって前記連結状態が解除されてしまう角度である場合には、前記駆動機構の制御を行わないようにすることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
3. それぞれプロフィールの異なる複数のカムと、
   少なくとも前記カムの１つが当接するメインカムフォロアを有すると共に、機関弁に当接するロッカアームと、
   前記ロッカアームを介して前記機関弁を閉弁する方向へ付勢力を付与する付勢部材と、
   前記ロッカアームに対して相対運動可能に設けられ、前記メインカムフォロアに当接する前記カム以外のカムが当接する少なくとも１つのサブカムフォロアと、
   前記サブカムフォロアを前記カムに押圧する方向へ付勢力を与えるロストモーションスプリングと、
   前記ロッカアーム及び／又は前記サブカムフォロアに設けられ、相手側へ移動することによって前記ロッカアームとサブカムフォロアを一体的に連結し、逆側へ移動することによって前記連結状態を解除する移動部材と、
   該移動部材を駆動させる駆動機構と、
   前記カムの回転角度を検出するカム角検出手段と、
   前記駆動機構を機関運転状態に応じて制御するコントローラと、を備え、
   該コントローラは、前記カム角検出手段によって検出された前記カムの回転角度と、前記駆動機構及び移動部材の作動応答性とから、前記ロッカアームとサブカムフォロアの連結が不十分な状態で前記カムの押圧力が作用すると判断した場合は、前記駆動機構の制御を行わないことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。