JPH066885B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、機関弁を作動させるための複数のロッカアー
ムのうち、隣接するロッカアーム間には、両ロッカアー
ムを連結する状態と両ロッカアームの連結を解除する状
態とを切換可能な連結切換機構が設けられる内燃機関の
動弁装置に関する。

(2) 従来の技術 かかる内燃機関の動弁装置において、機関の低速運転時
に機関弁としての吸気弁あるいは排気弁の一部の作動を
休止すべく隣接するロッカアームの連結を解除し、機関
の高速運転時には両ロッカアームを連結することによ
り、燃費の低減を図るとともに出力向上を図るようにし
たものが、実開昭５７−１９３９０５号公報により開示
されている。

(3) 発明が解決しようとする課題 ところで、上記従来のものは、機関弁に係合するロッカ
アームと、カムにより揺動駆動される自由ロッカアーム
との連結および連結解除をキーの係脱駆動により切換え
るようにしている。而して該キーは、ロッカシャフトに
揺動自在に嵌合された円筒状部材に固定されており、両
ロッカアームは該円筒状部材に揺動可能に支承されてい
るので、両ロッカアームはロッカシャフトに直接支承さ
れるものに比べると大型化せざるを得ず、また前記円筒
状部材も切換作動にかかわらず両ロッカアームを支承す
るために両ロッカアームの幅を合わせた長さよりも大き
な全長を有するように形成されるので、動弁系の慣性重
量が大きくなってしまう。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであ
り、慣性重量を比較的小さくし、かつ応答性に優れた切
換作動を可能として機関弁の作動態様を切換え得るよう
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。

Ｂ．発明の構成 (1) 課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本発明によれば、連結切
換機構は、機関弁の閉弁時に同軸となるべくして両ロッ
カアームにそれぞれ穿設されるシリンダ孔と、両ロッカ
アームを連結する位置と該連結を解除する位置との間で
移動可能にして前記シリンダ孔に摺動可能に嵌合される
切換ピストンと、前記切換ピストンを駆動する油圧力を
発揮可能な油圧室とを備え、切換ピストンの連結移動方
向先端周縁部は連結移動方向前方に向かうにつれて小径
となるべく形成される (2) 作用 上記構成によれば、油圧室の油圧を切換えることにより
連結切換機構が切換作動して、自由ロッカアームおよび
駆動ロッカアーム間の連結および連結解除が切換えられ
る。而して駆動ロッカアームおよび自由ロッカアームを
特別大型化することなく連結切換機構を両ロッカアーム
間に配設することが可能であり、しかも連結切換機構を
設けたことにより重量が増加することもなく、また切換
ピストンの連結移動方向先端周縁部が連結移動方向前方
に向かうにつれて小径となっていることから該切換ピス
トンの連結移動時のシリンダ孔への嵌合動作が円滑とな
る。

(3) 実施例 以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
先ず第１図および第２図において、この内燃機関Ｅは、
多気筒たとえば４気筒のトーチ点火式内燃機関であり、
各気筒のシリンダヘッド１には、主燃焼室２への吸，排
気を司る機関弁としての吸気弁３ａおよび排気弁３ｂ
と、副燃焼室（図示せず）への吸気を司る機関弁として
の副燃焼室用吸気弁３ｃとが開閉動作自在にそれぞれ設
けられる。各弁３ａ，３ｂ，３ｃは、カムシャフト４の
回転動作に応じて強制的に開閉作動されるが、低負荷運
転時には、いくつかの気筒の弁３ａ，３ｂ，３ｃはその
作動を休止せしめられる。たとえば、各気筒の一方から
他方に向けて順に第１〜第４の番号を付けたとすると、
第１および第４気筒の各弁３ａ，３ｂ，３ｃは高負荷運
転時においては個別に対応する強制動弁機構５ａ，５
ｂ，５ｃによって強制的に作動せしめられるが、低負荷
運転時においては個別に対応する油圧式連結切換機構６
ａ，６ｂ，６ｃの切換作動によりその作動を休止せしめ
られる。一方、第２および第３気筒の各弁３ａ，３ｂ，
３ｃは個別に対応する常時強制動弁機構７ａ，７ｂ，７
ｃによって負荷の高低に拘らず常時作動せしめられる。

第１および第４気筒の各弁３ａ，３ｂ，３ｃに個別に対
応する強制動弁機構５ａ，５ｂ，５ｃおよび油圧式連結
切換機構６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれ同一の構成を有し
ており、また第２および第３気筒の各弁３ａ，３ｂ，３
ｃに個別に対応する常時強制動弁機構７ａ，７ｂ，７ｃ
も同一の構成を有している。したがって、以下の説明で
は、強制動弁機構５ａ、油圧式連結切換機構６ａ、常時
強制動弁機構７ａおよびそれらに関連する部分について
詳述することにし、他の強制動弁機構５ｂ，５ｃ、油圧
式連結切換機構６ｂ，６ｃ、常時強制動弁機構７ｂ，７
ｃおよびそれらに関連する部分については詳細な説明を
省略する。

第１気筒において、吸気弁３ａは、シリンダヘッド１を
上下に貫通して設けられた案内筒８内に移動自在に挿通
されており、その吸気弁３ａの上端には雄ねじ９が刻設
される。雄ねじ９にはリテーナ１０が螺着されるととも
に、リテーナ１０によって下方への移動を規制されて下
側リフタ１１が螺合される。また下側リフタ１１から上
方に間隔をあけた位置で、雄ねじ９には上側リフタ１２
が螺合され、この上側リフタ１２はその上方で雄ねじ９
に螺合されるロックナット１３によって上方への移動を
規制される。下側リフタ１１および上側リフタ１２間に
強制動弁機構５ａが係合されており、この強制動弁機構
５ａの揺動動作によって吸気弁３ａの強制的な上下動、
すなわち強制的な開閉動作が行われる。

尚、吸気弁３ａを囲繞してシリンダヘッド１の上部とリ
テーナ１０との間にコイル状ばね１４が介装されてお
り、このばね１４のばね力により吸気弁３ａは閉弁方向
に付勢されているが、ばね１４のばね力は吸気弁の閉弁
状態を保持する程度の弱いものであり、吸気弁３ａの開
閉動作には殆ど関与しない。

第３図において、強制動弁機構５ａは、シリンダヘッド
１の中央部上方に配置され閉弁用カム１５および開弁用
カム１６を一体的に備えるカムシャフト４と、閉弁用カ
ム１５に当接して揺動する第１自由ロッカアーム１７
と、開弁用カム１６に当接しながら第１自由ロッカアー
ム１７に連動して揺動する第２自由ロッカアーム１８
と、第２自由ロッカアーム１８との連結および連結解除
自在であり吸気弁３ａに連結される駆動ロッカアーム１
９と、各ロッカアーム１７，１８，１９を共通に枢支す
べくカムシャフト４と平行に配置されたロッカシャフト
２０とを備える。

カムシャフト４は、シリンダヘッド１の上部で回転自在
に支承されており、機関の回転に同期して１／２の回転
比で回転駆動される。またロッカシャフト２０は、カム
シャフト４の斜め上方でシリンダヘッド１の上部に固定
的に支持される。第１自由ロッカアーム１７には閉弁用
カム１５に摺接するカムスリッパ２１が一体的に設けら
れ、第２自由ロッカアーム１８には開弁用カム１６に摺
接するカムスリッパ２２が一体的に設けられる。しかも
両カムスリッパ２１，２２は、カムシャフト４およびロ
ッカシャフト２０の中心間を結ぶ仮想直線２３の両側に
配置される。すなわち、第１自由ロッカアーム１７のカ
ムスリッパ２１は、前記仮想直線２３に関して吸気弁３
ａ側で閉弁用カム１５に摺接し、第２自由ロッカアーム
１８のカムスリッパ２２は前記仮想直線２３に関して吸
気弁３ａと反対側で開弁用カム１６に摺接する。また第
１自由ロッカアーム１７の吸気弁３ａ側の上部には、上
方に臨む当接座２４が設けられており、第２自由ロッカ
アーム１８にはその当接座２４の上方に延びる支持部２
５が一体的に設けられる。この支持部２５には当接座２
４に当接するタペットねじ２６が進退可能に螺合されて
おり、緩みを防止するためにタペットねじ２６にはロッ
クナット２７が螺合される。このタペットねじ２６によ
り、第１および第２自由ロッカアーム１７，１８が連動
する。すなわち、閉弁用カム１５により第１自由ロッカ
アーム１７がその当接座２４でタペットねじ２６を押す
方向に回動したときには第２自由ロッカアーム１８が第
１自由ロッカアーム１７と同方向に回動され、開弁用カ
ム１６により第２自由ロッカアーム１８がそのタペット
ねじ２６で当接座２４を押す方向（第１図の時計方向）
に回動したときには第１自由ロッカアーム１７が第２自
由ロッカアーム１８と同方向に回動される。

駆動ロッカアーム１９には吸気弁３ａの方向に延び、し
かも先端部が二股に分岐した係合腕２８が一体的に設け
られており、この係合腕２８の先端が吸気弁３ａを両側
から挟持するようにして下側リフタ１１および上側リフ
タ１２間に係合される。したがって第２自由ロッカアー
ム１８および駆動ロッカアーム１９が連結状態にあると
きには、第１自由ロッカアーム１７の閉弁方向への回動
動作が第２自由ロッカアーム１８を介して駆動ロッカア
ーム１９に伝達され、係合腕２８が上方に回動して上側
リフタ１２を上方に押上げることにより吸気弁３ａが閉
弁作動する。また第２自由ロッカアーム１８の開弁方向
への回動動作と一体的な駆動ロッカアーム１９の回動動
作により、下側リフタ１１が係合腕２８により下方に押
下げられて、吸気弁３ａが開弁作動する。

第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９
間の連結および連結解除を行うための油圧式連結切換機
構６ａは、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカ
アーム１９間に介設されており、この油圧式連結切換機
構６ａが作動したときに、第２自由ロッカアーム１８お
よび駆動ロッカアーム１９間の連結状態が解除される。
そのように連結状態が解除されると、第１および第２自
由ロッカアーム１７，１８の動作が駆動ロッカアーム１
９に伝達されず、吸気弁３ａはばね１４のばね力により
閉弁されたままとなる。

第４図を併せて参照して，油圧式連結切換機構６ａは、
ロッカシャフト２０の軸線と平行な軸線に沿って第２自
由ロッカアーム１８に穿設されるシリンダ孔３６と、吸
気弁３ａの閉弁時に該シリンダ孔３６と同軸になるべく
して駆動ロッカアーム１９にロッカシャフト２０の軸線
と平行に穿設されるシリンダ孔３３と、第２自由ロッカ
アーム１８および駆動ロッカアーム１９を連結する位置
およびその連結を解除する位置間で移動可能にしてシリ
ンダ孔３３，３６に摺動可能に嵌合される切換ピストン
２９と、シリンダ孔３６に摺動可能に嵌合されるタイミ
ングピストン３０と、油圧の作用時には切換ピストン２
９をその連結解除位置側に移動せしめる油圧力を発揮す
べくタイミングピストン３０および第２自由ロッカアー
ム１８間に画成される油圧室４０と、切換ピストン２９
をその連結位置側に向けて付勢するためのばね３１と、
タイミングピストン３０の作動を規制するトリガ板３２
とを備える。

駆動ロッカアーム１９には、第２自由ロッカアーム１８
側に向けて開放するとともにロッカシャフト２０の軸線
と平行な有底のシリンダ孔３３が穿設されており、該シ
リンダ孔３３の第２自由ロッカアーム１８とは反対側の
端部は駆動ロッカアーム１９に穿設された空気抜き孔３
４を介して外部に連通される。切換ピストン２９は底部
に透孔３５を有して中空の有底円筒状に形成されてお
り、その開放端を前記空気抜き孔３４側に向けてシリン
ダ孔３３に摺動自在に嵌合され、該シリンダ孔３３の閉
塞端部と切換ピストン２９との間にばね３１が介装され
る。したがって、切換ピストン２９は、ばね３１のばね
力により、シリンダ孔３３から突出する方向、すなわち
第２自由ロッカアーム１８側に向けて付勢される。

一方、第２自由ロッカアーム１８には、前記シリンダ孔
３３に対応してロッカシャフト２０の軸線と平行なシリ
ンダ孔３６が穿設されており、このシリンダ孔３６の駆
動ロッカアーム１９とは反対側の端部はプラグ３７によ
って閉塞される。シリンダ孔３６は、その駆動ロッカア
ーム１９側から順に、ガイド穴３３と同径のピン摺合部
３８と、該摺合部３８よりも小径のピストン摺合部３９
と、ピストン摺合部３９よりも大径の油圧室４０とが形
成されて成り、ピン摺合部３８およびピストン摺合部３
９間には駆動ロッカアーム１９側に臨む規制段部４１が
形成される。切換ピストン２９はピン摺合部３８に摺合
可能であり、規制段部４１に当接してその第２自由ロッ
カアーム１８側への移動を規制され、その状態で第２自
由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９が切換
ピストン２９を介して連結される。

タイミングピストン３０は、有底円筒体４２と、円筒体
４３とが相互に摺動自在に嵌合されて成る。有底円筒体
４２は、その開放端を駆動ロッカアーム１９側に向けて
ピストン摺合部３９に摺合される。円筒体４３は、ピス
トン摺合部３９に摺合する押圧鍔４４を一端に有して有
底円筒体４２に摺合される。有底円筒体４２の底部およ
び円筒体４３の一端部間にはばね４５が介装されてお
り、円筒体４３はばね４５のばね力により駆動ロッカア
ーム１９側に向けて付勢される。しかも円筒体４３にお
ける一端部には透孔４６が穿設されており、前記切換ピ
ストン２９の透孔３５およびシリンダ孔３３の空気抜き
孔３４を介して、タイミングピストン３０の内部は外部
に連通される。したがって、円筒体４３および有底円筒
体４２の軸方向相対運動は、タイミングピストン３０内
の空気の加圧あるいは減圧による抵抗なしに自在に行わ
れる。

有底円筒体４２および円筒体４３の長さは、有底円筒体
４２の底部がプラグ３７に当接し、かつ規制段部４１に
当接している切換ピストン２９に円筒体４３の押圧鍔４
４が当接したときに、押圧鍔４４および有底円筒体４２
の端部間に、トリガ板３２を嵌合し得る嵌合溝４７が形
成されるように設定される。また、有底円筒体４２の外
周にもトリガ板３２の嵌合可能な嵌合溝４８が穿設され
ており、この嵌合溝４８の位置は、油圧室４０に油圧が
作用してタイミングピストン３０が切換ピストン２９を
押圧し、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカア
ーム１９の連結状態が解除されたときに、トリガ板３２
が嵌合するように設定される。

第２自由ロッカアーム１８には、トリガ板３２を揺動自
在に摺合する溝４９が穿設されており、溝４９に摺合さ
れたトリガ板３２はロッカシャフト２０の軸線と平行な
ピン５０により第２自由ロッカアーム１８に枢支され
る。ピン５０の両端にはＥ型止め輪５１，５２がそれぞ
れ嵌着される。

第５図において、トリガ板３２にはピン５０の位置から
タイミングピストン３０側に延びる規制部５３と、ピン
５０の位置からロッカシャフト２０側に延びる当接部５
４とがそれぞれ設けられており、規制部５３は前記タイ
ミングピストン３０の嵌合溝４７，４８に嵌合可能であ
る。また、当接部５４はロッカシャフト２０の外周に切
込んで設けられたカム面５５に当接する。さらに基本的
には略Ｕ字状に形成され、ピン５０の両端に枢支される
ばね５６の途中が規制部５３の上部に当接され、ばね５
６の両端は第２自由ロッカアーム１８のロッカシャフト
２０側の側面に当接される。このばね５６のばね力によ
り、トリガ板３２は規制部５３がタイミングピストン３
０側に近接する方向、すなわちピン５０のまわりに第５
図の時計方向に回動する方向に付勢される。一方、カム
面５５は、第２自由ロッカアーム１８が開弁方向、すな
わち第２自由ロッカアーム１８およびピン５０がロッカ
シャフト２０のまわりに第５図の反時計方向に回動する
のに応じて、ピン５０およびロッカシャフト２０の中心
間を結ぶ直線上でのカム面５５およびピン５０の中心間
の距離Ｌ_１が次第に小さくなるようにして、ロッカシャ
フト２０の一直径線と平行な平坦面状に形成される。ま
た当接部５４の形状は、上述のようにカム面５５および
ピン５０の中心間の距離Ｌ_１が次第に小さくなるのに応
じてトリガ板３２をピン５０のまわりに第５図の反時計
方向に回動せしめるべく、カム面５５に摺接する当接部
５４の外周面からピン５０の中心までの距離Ｌ_２がピン
５０のまわりに第５図の時計方向に進むにつれて小さく
なるように形成される。これにより、第２自由ロッカア
ーム１８が開弁方向に回動したときに、トリガ板３２は
第２自由ロッカアーム１８とともにロッカシャフト２０
のまわりに第５図の反時計方向に回動しつつばね５６の
付勢力に抗してピン５０のまわりに第５図の反時計方向
に回動し、規制部５３がタイミングピストン３０の嵌合
溝４７あるいは４８から離脱せしめられることになる。

このような油圧式連結切換機構６ａにおいて、油圧室４
０に油圧が作用していない状態では、切換ピストン２９
がばね３１のばね力によりシリンダ孔３６のピン摺合部
３８に摺合して、第２自由ロッカアーム１８および駆動
ロッカアーム１９を連結する。したがって駆動ロッカア
ーム１９は、第２自由ロッカアーム１８と一体的に揺動
し、係合腕２８を介して吸気弁３ａが開閉作動される。

一方，油圧室４０に油圧が作用すると、タイミングピス
トン３０の有底円筒体４２が駆動ロッカアーム１９側に
作動するが、吸気弁３ａが閉弁作動しているときには、
トリガ板３２の規制部５３が嵌合溝４７に嵌合している
ので、有底円筒体４２の動作は阻止される。吸気弁３ａ
が開弁作動している途中では、トリガ板３２の規制部５
３が嵌合溝４７から離脱するので、有底円筒体４２の動
作が許容され、有底円筒体４２は円筒体４３の押圧鍔４
４に当接し、該押圧鍔４４を介して切換ピストン２９を
押圧する。このとき、吸気弁３ａの開弁動作が終了する
頃になると、切換ピストン２９とピン摺合部３８との間
の摺動抵抗が小さくなるので、切換ピストン２９はシリ
ンダ孔３６のピン摺合部３８から離脱してシリンダ孔３
３内に押し込まれる。したがって第２自由ロッカアーム
１８および駆動ロッカアーム１９の連結状態が解除さ
れ、駆動ロッカアーム１９は、第２自由ロッカアーム１
８の動作に拘らず、吸気弁３ａを閉弁状態に保つ姿勢を
維持する。

第６図において、切換ピストン２９の直径は、第２自由
ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９の連結状
態が解除された状態で、第２自由ロッカアーム１８の揺
動動作に拘らず、タイミングピストン３０が常に摺接し
ているように設定される。すなわち、角度αの範囲内で
第２自由ロッカアーム１８がロッカシャフト２０を支点
として揺動運動する際に、第６図の実線で示すようにタ
イミングピストン３０と切換ピストン２９との軸線が一
致している状態から、タイミングピストン３０が鎖線で
示す位置まで角変位しても、斜線で示す部分でタイミン
グピストン３０と切換ピストン２９とが摺接しているよ
うに、切換ピストン２９の直径が設定される。なおタイ
ミングピストン３０の直径を上述と同様に大きく設定し
てもよい。

第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９
を再び連結する際には、油圧室４０の油圧が解放され
る。これにより、切換ピストン２９がばね３１のばね力
により、第２自由ロッカアーム１８側に向けて押圧され
るが、この際にも第２自由ロッカアーム１８が閉弁動作
しているときには、トリガ板３２が嵌合溝４８に嵌合し
ているので、タイミングピストン３０の動作が規制され
ており、切換ピストン２９の移動は阻止される。第２自
由ロッカアーム１８が開弁動作に移ると、トリガ板３２
が嵌合溝４８から離脱するので、タイミングピストン３
０の移動が可能となり、切換ピストン２９はタイミング
ピストン３０を押圧しながらシリンダ孔３１、ピン摺合
部３８に摺合する。これにより、第２自由ロッカアーム
１８および駆動ロッカアーム１９が再び連結され、駆動
ロッカアーム１９が第２自由ロッカアーム１８とともに
揺動して、吸気弁３ａが開弁作動される。

このような第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカ
アーム１９の再連結時に、切換ピストン２９の軸線とシ
リンダ孔３６の軸線とが多少ずれていても、切換ピスト
ン２９のピン摺合部３８への摺合が円滑に行われるよう
にするために、第７図で示すように、切換ピストン２９
の連結移動方向先端周縁部２９ａは、連結移動方向前方
に向かうにつれて小径となるべく図示のように彎曲加工
あるいは面取り加工が施されるものであり、シリンダ孔
３６の開口端縁３６ａもそれに対応してたとえば滑らか
に彎曲加工される。すなわち第２自由ロッカアーム１８
および駆動ロッカアーム１８の連結が解除されている状
態にあるときに、駆動ロッカアーム１９は上側リフタ１
２および下側リフタ１１間で係合腕２８の先端が上下動
するだけのわずかな角度で揺動可能であり、第２自由ロ
ッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９の再連結時
に切換ピストン２９の軸線とタイミングピストン３０の
軸線とがわずかにずれる可能性がある。そのような場合
でも、切換ピストン２９のピン摺合部３８への摺合が自
動的かつ円滑に行われるように、切換ピストン２９の端
部周縁部２９ａの彎曲曲率半径Ｒ_１と、シリンダ孔３６
の開口端縁３６ａの彎曲曲率半径Ｒ_２とが設定される。

ここで、油圧式連結切換機構６ａに油圧を供給するため
の構成について説明すると、再び第３図を参照して、油
圧供給源５７は油圧ポンプ５８とアキュムレータ５９と
から成る。油圧ポンプ５８は、シリンダ６０内のプラン
ジャ６１を駆動棒６２で往復駆動して、吸入弁６３から
作動油を吸入するとともに吐出弁６４から作動油を吐出
するように構成されており、駆動棒６２はカムシャフト
４に一体的に設けられた駆動カム６５により駆動され
る。またプランジャ６１は駆動棒６２に常に当接するよ
うに、ばね６６により付勢される。吐出弁６４に通じる
吐出油路６７の途中にはアキュムレータ５９が接続され
ており、吐出油路６７はさらに電磁切換弁６８に接続さ
れる。

電磁切換弁６８は、前記吐出油路６７を油路６９に接続
する第１の切換態様と、油路６９を開放油路７０に接続
する第２の切換態様とを切換可能であり、ソレノイド７
１が励磁されたときに第１切換態様となり、ソレノイド
７１が消磁されたときには第２の切換態様となる。

油路６９はロッカシャフト２０内に同心に形成された油
路７２に接続される。しかもロッカシャフト２０には、
第２自由ロッカアーム１８の油圧室４０に対応した側壁
に連通孔７３が穿設されており、この連結孔７３は、第
２自由ロッカアーム１８に穿設された油路７４を介して
油圧室４０に連通される。したがって、ソレノイド７１
を励磁して電磁切換弁６８を第１の切換態様としたとき
に、油圧ポンプ５８からの作動油が油圧室４０に供給さ
れ、ソレノイド７１を消磁して電磁切換弁６８を第２の
切換態様としたときに、油圧室４０の油圧が開放され
る。

次に第８図によって常時強制動弁機構７ａについて説明
すると、この常時強制動弁機構７ａは閉弁用カム１５に
当接して揺動する第１ロッカアーム７５と、開弁用カム
１６に当接し第１ロッカアーム７５に連動して揺動する
第２ロッカアーム７６とを有し、第２ロッカアーム７６
には吸気弁３ａに係合する係合腕７８が一体的に設けら
れる。すなわち、この常時強制動弁機構７ａでは、係合
腕７８が第２ロッカアーム７６に一体的に設けられてい
るので、第１および第２ロッカアーム７５，７６の揺動
に応じて係合腕７８が常時上下動し、吸気弁３ａはカム
シャフト４の回転動作中、すなわち機関の運転中、負荷
の高低に拘らず、常に開閉作動される。なお、この第８
図において、前述の強制動弁機構５ａに対応する部分に
は同一の参照符を付す。

次にこの実施例の作用について説明すると、内燃機関Ｅ
が高負荷で運転されている状態にあっては、油圧式連結
切換機構６ａ〜６ｃの各油圧室４０に油圧は作用してお
らず、したがって強制動弁機構５ａ〜５ｃにおいては第
２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９が
切換ピストン２９を介して連結されている。このため、
第１および第４気筒においては、閉弁用カム１５に当接
して揺動する第１自由ロッカアーム１７と、開弁用カム
１６に当接し第１自由ロッカアーム１７に連動して揺動
する第２自由ロッカアーム１８とによって駆動ロッカア
ーム１９が揺動し、各弁３ａ〜３ｃが強制的に開閉作動
せしめられる。また第２および第３気筒においては、閉
弁用カム１５に当接して揺動する第１ロッカアーム７５
と、開弁用カム１６に当接し第１ロッカアーム７５に連
動して揺動する第２ロッカアーム７６とによって各弁３
ａ〜３ｃが強制的に開閉作動せしめられる。このよう
に、各弁３ａ〜３ｃを強制駆動することにより、各閉弁
用カム１５および開弁用カム１６のカムプロフィルを理
想的な形状にして吸，排気効率を向上させることができ
る。しかも、ばね１４のばね力を、各弁３ａ〜３ｃの閉
弁状態を維持する程度の弱い値に設定して、各弁３ａ〜
３ｃの作動には殆ど無関係とすることができる。したが
って開弁作動時のばね１４の反発力が小さくなり、動弁
負荷が低減されるので、燃費を低減することが可能とな
る。

内燃機関Ｅが低負荷で運転されるときには、電磁切換弁
６８を励磁して油路６９，７２、連通孔７３および油路
７４から、第１および第４気筒における各油圧式連結切
換機構６ａ〜６ｃの油圧室４０に油圧を供給する。これ
により、各タイミングピストン３０が駆動ロッカアーム
１９側に向けて押圧駆動され，各切換ピストン２９がば
ね３１のばね力に抗してシリンダ孔３３内に押し戻され
る。この際、第２自由ロッカアーム１８が閉弁作動して
いるときには、トリガ板３２が嵌合溝４７に嵌合してい
るのでタイミングピストン３０の移動は規制されてお
り、第２自由ロッカアーム１８が開弁作動している際に
トリガ板３２が嵌合溝４７から離脱したときにタイミン
グピストン３０の移動が許容される。これにより、第２
自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９がと
もに作動しているときの切換ピストン２９のピン摺合部
３８からの離脱が避けられ、したがって切換ピストン２
９はシリンダ孔３６に引っ掛かることなく、シリンダ孔
３３に円滑に押し戻される。

切換ピストン２９がシリンダ孔３３内に押し戻されるこ
とにより、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカ
アーム１９の連結状態が解除され、駆動ロッカアーム１
９は、第２自由ロッカアーム１８の動作とは無関係に、
ばね１４によりその閉弁状態を維持する。

この際、切換ピストン２９の直径は第６図に関連して説
明したように大きく設定されているので第２自由ロッカ
アーム１８の揺動運動に拘らず、タイミングピストン３
０は切換ピストン２９に常に摺接しており、切換ピスト
ン２９が第２自由ロッカアーム１８側に突出することは
ない。また、タイミングピストン３０における有底円筒
体４２の嵌合溝４８はトリガ板３２に対応する位置にあ
り、第２自由ロッカアーム１８が閉弁作動しているとき
には、トリガ板３２が嵌合溝４８に嵌合する。

このようにして、内燃機関Ｅの低負荷運転時には、第１
および第４気筒における各弁３ａ〜３ｃの作動は休止さ
れており、第２および第３気筒の各弁３ａ〜３ｃのみが
常時強制動弁機構７ａ〜７ｃによって強制的に作動せし
められる。従って低負荷運転時の燃費が大幅に低減され
る。

次に内燃機関Ｅが低負荷運転から高負荷運転に復帰する
場合を想定する。この場合には、電磁切換弁６８のソレ
ノイド７１が消磁され、第１および第４気筒における各
油圧室４０の油圧が解放される。これに応じて、各油圧
式連結切換機構６ａ〜６ｃでは、切換ピストン２９がば
ね３１のばね力により、タイミングピストン３０を押圧
しながらシリンダ孔３６のピン摺合部３８に摺合する。
ただし、第２自由ロッカアーム１８が閉弁作動している
ときには、トリガ板３２が嵌合溝４８に嵌合しているの
でタイミングピストン３０および切換ピストン２９の移
動は阻止されており、第２自由ロッカアーム１８が開弁
作動しているときにトリガ板３２が嵌合溝４８から離脱
することにより、タイミングピストン３０および切換ピ
ストン２９の移動が許容される。したがって、第２自由
ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９の連結解
除時と同様に、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロ
ッカアーム１９が静止しているときに、切換ピストン２
９がシリンダ孔３６のピン摺合部３８に円滑に摺合され
る。

しかも、切換ピストン２９の連結移動方向先端周縁部２
９ａの曲率半径Ｒ_１と、シリンダ孔３６の開口端縁３６
ａの曲率半径Ｒ_２とは、切換ピストン２９のピン摺合部
３８への摺合が自動的且つ円滑に行われるように設定さ
れているので、切換ピストン２９の軸線とシリンダ孔３
６の軸線とが多少ずれていたとしても、切換ピストン２
９はシリンダ孔３６のピン摺合部３８に円滑に摺合され
る。

切換ピストン２９のピン摺合部３８への摺合により、第
２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９は
再び連結され、第１および第４気筒においては強制動弁
機構５ａ〜５ｃにより各弁３ａ〜３ｃの開閉作動が再開
される。この際、第２および第３気筒においては、常時
強制動弁機構７ａ〜７ｃによる各弁３ａ〜３ｃの開閉作
動が継続されているので、結局、全気筒の各弁３ａ〜３
ｃが強制的に開閉作動されることになり、内燃機関Ｅの
高負荷運転が達成される。

ところで、油圧式連結切換機構６ａは、第２自由ロッカ
アーム１８および駆動ロッカアーム１９に設けられるシ
リンダ孔３３，３６に切換ピストン２９およびタイミン
グピストン３０を摺動自在に嵌合して構成されるもので
あり、該油圧式連結切換機構６ａを配設することによっ
て第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１
９が大型化することはなく、しかも第２自由ロッカアー
ム１８および駆動ロッカアーム１９はロッカシャフト２
０に直接支承されるものであり、慣性重量が増加するよ
うな部品が不必要であるので、慣性重量の増加を抑える
ことができ、また油圧室４０の油圧切換により速やかに
切換作動を生じせしめることができるので、応答性を向
上することができる。しかも油圧式連結切換機構６ａに
おいて、切換ピストン２９およびタイミングピストン３
０は中空状に形成されるものであり、これにより前記慣
性重量をより一層低減することができる。

さらに、油圧式連結切換機構６ａは、油圧室４０の油圧
を解放することにより連結作動するものであるので、油
圧室４０に通じる油圧供給系で故障があったとしても、
吸気弁３ａが休止した状態のままとなることが防止さ
れ、機関の高速運転時に吸気弁３ａが作動休止状態とな
ることが防止される。

ここで、吸気弁３ａおよび排気弁３ｂにそれぞれ対応す
る油圧式連結切換機構６ａ，６ｂの作動順序、すなわ
ち、吸気弁３ａおよび排気弁３ｂの作動休止順序につい
て検討してみると、排気弁３ｂを吸気弁３ａよりも先に
休止した場合には、第９図で示すように吸気系への吹き
返し現象が生じる。第９図において、（ａ）は吸気弁３
ａのリフト、（ｂ）は排気弁３ｂのリフト、（ｃ）は気
筒内圧力を示し、参照符ｉは点火時期、Ｐは大気圧を示
すものである。第９図で明らかなように、排気弁３ｂが
作動休止、すなわち閉弁しているときに吸気弁３ａが開
弁しているので、斜線で示す範囲において吸気系への吹
き返し現象が生じる。これは、吸気弁３ａおよび排気弁
３ｂの作動休止後、作動復帰させるときに、吸気弁３ａ
を排気弁３ｂよりも先に作動復帰させたときにも、同様
である。

このような吸気系への吹き返し現象が生じると、気化器
の詰り、騒音、エンジンストールなどが生じて不都合で
ある。

これに対して、作動休止のときには吸気弁３ａを排気弁
３ｂよりも先に作動休止させ、作動復帰時には排気弁３
ｂを吸気弁３ａよりも先にあるいは同時に作動させるよ
うにしたときには、第１０図（ａ），（ｂ），（ｃ）で
示すようになる。すなわち第１０図（ｂ）で示すように
排気弁３ｂが開弁しているときに、第１０図（ａ）で示
すように吸気弁３ａが閉弁していると、第１０図（ｃ）
の斜線で示す範囲で気筒内圧力が加圧状態にあっても、
吹き返し現象は生じ得ない。

そこで、上述のように作動休止時には吸気弁３ａを先に
休止させ、作動復帰時には吸気弁３ａおよび排気弁３ｂ
を同時に作動させるようにして、吹き返し現象の生じる
ことを防止するようにした実施例について次に説明す
る。

第１１図は本発明の他の実施例を示すものであり、吸気
弁３ａの油圧式連結切換機構７９ａと、排気弁３ｂの油
圧式連結切換機構７９ｂとが、一対のチェック弁８０，
８１を介して連結される。すなわち、両油圧式連結切換
機構７９ａ，７９ｂにおいて、油圧室８２は、タイミン
グピストン８５によって後部室８３と、先部室８４とに
仕切られており、タイミングピストン８５は、後部室８
３に油圧が作用していないときにばね８６により移動せ
しめられる作動位置と、後部室８３に油圧が作用したと
きにばね８６，８７のばね力に抗して切換ピストン８８
をシリンダ孔８９内に押し戻す作動休止位置との間で移
動可能に設けられる。しかも、吸気弁３ａ側の第２自由
ロッカアーム１８には、タイミングピストン８５が前記
作動位置にあるときに先部室８４に連通しかつタイミン
グピストン８５が作動休止位置にあるときにタイミング
ピストン８５で閉塞される油路９０，９１と、タイミン
グピストン８５が作動位置にあるときにタイミングピス
トン８５で閉塞されしかもタイミングピストン８５が作
動休止位置にあるときに後部室８４に連通する油路２９
と、後部室８３に常時連通する油路９３とが設けられ
る。また排気弁３ｂ側の第２自由ロッカアーム１８に
は、後部室８３に常時連通する油路９４と、タイミング
ピストン８５が作動位置にあるときに後部室８３に連通
しかつタイミングピストン８５が作動休止位置にあると
きには閉塞される油路９５とが設けられる。

油路９３には電磁切換弁６８（第３図参照）からの油圧
を供給する油路９６が接続される。また油路９２と油路
９４とは油路９７を介して接続され、この油路９７の途
中には油路９２側から油路９４側への圧油の流通のみを
強要するチェック弁８０が介装される。また油路９７に
おいてチェック弁８０と排気弁３ｂ側の油路９４との間
で、前記油路９７から分岐した油路９８が吸気弁３ａ側
の油路９０に接続されており、この油路９８の途中には
油路９０側への圧油流通のみを許容するチェック弁８１
が介装される。さらに、吸気弁３ａ側の油路９１および
排気弁３ｂ側の油路９５は、オイルパン（図示せず）に
開放される。

次にこの実施例の作用について説明すると、吸気弁３ａ
および排気弁３ｂの作動を休止する際には、油路９６か
ら油路９３を介して、油圧式連結切換機構７９ａにおけ
る油圧室８２の後部室８３に油圧を供給する。これによ
り油圧式連結切換機構７９ａのタイミングピストン８５
が作動して切換ピストン８８をシリンダ孔８９に押し込
んで、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアー
ム１９の連結が外れ、吸気弁３ａの作動が休止する。こ
のタイミングピストン８５の作動休止位置への移動によ
り、油路９２が後部室８３に連通し、チェック弁８０を
介して油圧式連結切換機構７９ｂの後部室８３に油圧が
供給される。このため、油圧式連結切換機構７９ｂにお
いて、タイミングピストン８５が作動して切換ピストン
８８をシリンダ孔８９内に押し込んで、排気弁３ｂの作
動が休止される。このようにして作動休止時には、吸気
弁３ａが先に作動休止した後に、排気弁３ｂが作動を休
止する。

次いで、弁作動復帰の場合には、油路９６から油圧を解
放する。これにより、油圧式連結切換機構７９ａのタイ
ミングピストン８５はばね８６，８７のばね力により後
退し、切換ピストン８８による第２自由ロッカアーム１
８および駆動ロッカアーム１９の連結が行われる。とこ
ろが、これと同時に、油路９０が先部室８４に連通され
るので、チェック弁８１を介して、油圧式連結切換機構
７９ｂにおける後部室８３の油圧が解放される。したが
って、両油圧式連結切換機構７９ａ，７９ｂの各タイミ
ングピストン８５が同時に後退して第２自由ロッカアー
ム１８および駆動ロッカアーム１９の連結が行われる。

以上の実施例では、閉弁用カム１５および開弁用カム１
６にそれぞれ当接する第１および第２自由ロッカアーム
１７，１８によって弁を強制的に開閉駆動するようにし
た多気筒内燃機関について述べたが、本発明は、各弁に
関して単一のカムを配置し該カムの回転動作に応じてロ
ッカアームを揺動させるようにした多気筒内燃機関に関
連しても実施することができる。

Ｃ．発明の効果 以上のように本発明によれば、連結切換機構は、機関弁
の閉弁時に同軸となるべくして両ロッカアームにそれぞ
れ穿設されるシリンダ孔と、両ロッカアームを連結する
位置と該連結を解除する位置との間で移動可能にして前
記シリンダ孔に摺動可能に嵌合される切換ピストンと、
前記切換ピストンを駆動する油圧力を発揮可能な油圧室
とを備え、切換ピストンの連結移動方向先端周縁部は連
結移動方向前方に向かうにつれて小径となるべく形成さ
れるので、重量増大を回避しながら連結切換機構を両ロ
ッカアーム間に配設して両ロッカアームの大型化を回避
することが可能であり、油圧の切換による応答性の優れ
た切換作動を実現することができる。しかも切換ピスト
ンの連結移動時のシリンダ孔への嵌合動作を円滑にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の一実施例を示すものであり、
第１図は縦断面図，第２図は第１図の一部を省略して示
す平面図、第３図は強制動弁機構、油圧式連結切換機構
および油圧供給機構を示す分解斜視図、第４図は油圧式
連結切換機構の内部を示す断面図、第５図はトリガ板の
ロッカシャフトおよびタイミングピストンとの対応配置
を示す断面図、第６図はタイミングピストンと切換ピス
トンとの相対位置を示す簡略図、第７図は切換ピストン
の端部とシリンダ孔の端部を拡大して示す断面図、第８
図は常時強制動弁機構の分解斜視図、第９図および第１
０図は吸気弁および排気弁の油圧式連結切換順序による
気筒内圧力の変化を示す図であり、（ａ）は吸気弁リフ
ト、（ｂ）は排気弁リフト、（ｃ）は気筒内圧力を示す
ものであり、第１１図は本発明の他の実施例の断面図で
ある。 ３ａ…機関弁としての吸気弁、３ｂ…機関弁としての排
気弁、３ｃ…機関弁としての副燃焼室用吸気弁、６ａ，
６ｂ，６ｃ，７９ａ，７９ｂ…連結切換機構、１７，１
８，１９…ロッカアーム、２９，８８…切換ピストン、
２９ａ…連結移動方向先端周縁部、３３，３６，８９…
シリンダ孔、４０，８２…油圧室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関弁を作動させるための複数のロッカア
   ームのうち、隣接するロッカアーム間には、両ロッカア
   ームを連結する状態と両ロッカアームの連結を解除する
   状態とを切換可能な連結切換機構が設けられる内燃機関
   の動弁装置において、前記連結切換機構は、機関弁の閉
   弁時に同軸となるべくして両ロッカアームにそれぞれ穿
   設されるシリンダ孔と、両ロッカアームを連結する位置
   と該連結を解除する位置との間で移動可能にして前記シ
   リンダ孔に摺動可能に嵌合される切換ピストンと、前記
   切換ピストンを駆動する油圧力を発揮可能な油圧室とを
   備え、切換ピストンの連結移動方向先端周縁部は連結移
   動方向前方に向かうにつれて小径となるべく形成される
   ことを特徴とする内燃機関の動弁装置。