JPWO2015093290A1 - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

カムシャフト本体（６）と、このカムシャフト本体（６）に設けられた第１のカム（７）および第２のカム（８）と、ロッカーシャフト（２５）とを備える。ロッカーシャフト（２５）を中心として揺動するロッカーアーム（２１）および制御アーム（２７）と、制御アーム（２７）に揺動自在に支持された補助アーム（２２）とを備える。ロッカーアーム（２１）は、第１のカム（７）と接触可能な受圧部（２３）と、吸気弁または排気弁を押圧する押圧部（２４）とを有している。補助アーム（２２）の揺動端部には押圧部材（３１）が設けられている。押圧部材（３１）は、第２のカム（８）とロッカーアーム（２１）とに挟まれた状態で制御アーム（２７）の揺動に伴って第２のカム（８）の回転方向の一方または他方に移動可能である。バルブ作用角の大きさを制御可能なエンジンの動弁装置を提供することができる。

Description

本発明は、吸気弁または排気弁のバルブ作用角を変えることが可能なエンジンの動弁装置に関するものである。

従来、４サイクルエンジンの吸気弁や排気弁を駆動する動弁装置としては、カム軸の回転を往復運動に変えて吸気弁または排気弁に伝達するロッカーアームを備えたものがある。ロッカーアームは、カム軸と平行なロッカーシャフトに揺動自在に支持されている。

この種の動弁装置においては、例えば特許文献１に記載されているように、カム軸とロッカーアームとの間に介在された押圧部材をロッカーアームの長手方向に移動させることによって、吸気弁や排気弁のバルブリフト量とバルブ開閉時期を連続的に変更できることが知られている。特許文献１に開示されている押圧部材は、ロッカーシャフトにリンク機構を介して連結されている。

このリンク機構は、ロッカーシャフトに揺動可能に支持された制御アームと、この制御アームの揺動端部にロッカーシャフトと平行な軸線を中心として揺動自在に支持された補助アームとによって構成されている。押圧部材は、補助アームの揺動端部に設けられている。制御アームは、アクチュエータによって駆動されて揺動する。

特許文献１に記載されている動弁装置においては、制御アームの揺動に伴って押圧部材がロッカーアームの長手方向に移動する。押圧部材がカム軸の回転方向の前方に向けて移動することにより、バルブ開閉時期が遅角され、カム軸の回転方向の後方に向けて移動することによってバルブ開閉時期が進角される。また、押圧部材がロッカーアームの揺動端側に向けて移動することにより、ロッカーアームのレバー比が小さくなってバルブリフト量が相対的に少なくなる。押圧部材がロッカーアームの基端側、すなわちロッカーシャフト側に移動することにより、ロッカーアームのレバー比が大きくなってバルブリフト量が相対的に多くなる。

特開２００１−１６４９１１号公報

特許文献１に開示された従来の動弁装置では、押圧部材が移動して吸気弁または排気弁の開く時期が例えば早くなった場合、バルブが閉じる時期も早くなる。このため、この動弁装置において、バルブ作用角は、押圧部材が移動したとしても変化することはない。バルブ作用角とは、吸気弁または排気弁が開いている期間に相当するカム軸の回転角である。

バルブ作用角は、エンジンの回転速度が相対的に高いときは、出力増大を図るために、大きいことが望ましい。また、バルブ作用角は、エンジンの回転速度が相対的に低いときは、燃焼が安定するように、小さいことが望ましい。
しかしながら、特許文献１に記載されている従来の動弁装置では、バルブ作用角を変える機能を有していないから、バルブ作用角を運転状態に適合した大きさに制御することはできないという問題があった。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、バルブ作用角の大きさを制御可能なエンジンの動弁装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係るエンジンの動弁装置は、シリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト本体と、前記カムシャフト本体に設けられ、このカムシャフト本体の軸線方向に並ぶ２つのカムと、前記シリンダヘッドに前記カムシャフトと平行に設けられたロッカーシャフトと、前記ロッカーシャフトを中心として揺動自在に構成され、前記２つのカムのうち一方のカムと接触可能な受圧部を有しかつ吸気弁または排気弁を押圧する押圧部を有するロッカーアームと、前記ロッカーシャフトを中心として揺動自在に構成された制御アームと、前記制御アームの揺動端部に前記ロッカーシャフトと平行な軸線を中心として揺動自在に支持された補助アームと、前記補助アームの揺動端部に設けられ、前記２つのカムのうち他方のカムと前記ロッカーアームとの間に位置する押圧部材とを備え、前記押圧部材を、前記他方のカムと前記ロッカーアームとに挟まれた状態で前記制御アームの揺動に伴って前記他方のカムの回転方向の一方または他方に移動可能としたものである。

本発明によれば、ロッカーアームは、カムのベース円部が受圧部と押圧部材とに対向する状態で初期位置に位置付けられる。また、ロッカーアームは、受圧部や押圧部材とカムとの接触点がベース円部からノーズ部に移ることによって、揺動を開始する。吸気弁または排気弁は、このようにロッカーアームが初期位置から揺動を開始することによって開く。また、吸気弁または排気弁は、受圧部や押圧部材とカムとの接触点がカムのノーズ部からベース円部に移ることによって閉じる。

押圧部材は、受圧部に対してカムの回転方向の後方に移動することにより、受圧部より先にカムのノーズ部に接触する。この場合、吸気弁または排気弁の開く時期は、押圧部材の位置に基づいて決まり、相対的に早くなる。この場合においては、カムが押圧部材を押す量より、カムがロッカーアームの受圧部を押す量が多くなるカム回転角に達すると、受圧部がカムによって押されて吸気弁または排気弁が動作する状態に変わる。この場合において、吸気弁または排気弁が閉じる時期は、受圧部とカムとの接触点がカムのノーズ部からベース円部に移るときになる。このため、押圧部材がカムの回転方向の後方に移動した場合は、吸気弁または排気弁のバルブ作用角が進角側に拡がる。

一方、押圧部材がカムの回転方向の前方に移動した場合は、受圧部が押圧部材より先にカムのノーズ部に接触して吸気弁または排気弁が開く。また、この場合においては、カムが受圧部を押す量より、カムが押圧部材を押す量が多くなるカム回転角に達すると、押圧部材がカムによって押されて吸気弁または排気弁が動作する状態に変わる。この場合において、吸気弁または排気弁が閉じる時期は、押圧部材とカムの接触点がカムのノーズ部からベース円部に移るときになる。このため、押圧部材がカムの回転方向の前方に移動した場合は、吸気弁または排気弁のバルブ作用角が遅角側に拡がる。
したがって、本発明によれば、押圧部材の位置を変えることによりバルブ作用角の大きさを制御可能なエンジンの動弁装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるエンジンの動弁装置の要部を示す断面図である。 図２は、第１の実施の形態によるエンジンの動弁装置の側面図である。図２においては、図１の破断位置をI−I線によって示し、図４の破断位置をIV−IV線によって示し、図５の破断位置をV−V線によって示してある。 図３は、第１の実施の形態によるエンジンの動弁装置のロッカーアーム部分の分解斜視図である。 図４は、押圧部材のローラとロッカーアームの断面図である。 図５は、押圧部材の連結軸とロッカーアームの断面図である。 図６は、第１の実施の形態によるエンジンの動弁装置のカム回転角とバルブリフト量との関係を示すグラフである。図６は、押圧部材が中立位置に位置している場合のバルブリフト量を示す。 図７は、第１の実施の形態によるエンジンの動弁装置の要部を拡大して示す断面図である。図７は、押圧部材がカムシャフトの回転方向の後方に移動した状態を示す。 図８は、第１の実施の形態によるエンジンの動弁装置のカム回転角とバルブリフト量との関係を示すグラフである。図８は、押圧部材がカムシャフトの回転方向の後方に移動した場合のバルブリフト量を示す。 図９は、第１の実施の形態によるエンジンの動弁装置の要部を拡大して示す断面図である。図９は、押圧部材がカムシャフトの回転方向の前方に移動した状態を示す。 図１０は、第１の実施の形態によるエンジンの動弁装置のカム回転角とバルブリフト量との関係を示すグラフである。図１０は、押圧部材がカムシャフトの回転方向の前方に移動した場合のバルブリフト量を示す。 図１１は、第２の実施の形態によるエンジンの動弁装置の要部を拡大して示す断面図である。図１１は、押圧部材が中立位置に位置している状態を示す。 図１２は、第２の実施の形態によるエンジンの動弁装置のカム回転角とバルブリフト量との関係を示すグラフである。図１２は、押圧部材が中立位置に位置している場合のバルブリフト量を示す。 図１３は、第２の実施の形態によるエンジンの動弁装置のカム回転角とバルブリフト量との関係を示すグラフである。図１３は、押圧部材がカムシャフトの回転方向の前方に移動した場合のバルブリフト量を示す。 図１４は、第２の実施の形態によるエンジンの動弁装置の要部を拡大して示す断面図である。図１４は、押圧部材がカムシャフトの回転方向の後方に移動した状態を示す。 図１５は、第３の実施の形態によるエンジンの動弁装置の要部を拡大して示す断面図である。図１５は、押圧部材が中立位置に位置している状態を示す。 図１６は、第３の実施の形態によるエンジンの動弁装置のカム回転角とバルブリフト量との関係を示すグラフである。図１６は、押圧部材が中立位置に位置している場合のバルブリフト量を示す。 図１７は、第３の実施の形態によるエンジンの動弁装置の要部を拡大して示す断面図である。図１７は、押圧部材がカムシャフトの回転方向の後方に移動した状態を示す。 図１８は、第３の実施の形態によるエンジンの動弁装置のカム回転角とバルブリフト量との関係を示すグラフである。図１８は、押圧部材がカムシャフトの回転方向の後方に移動した場合のバルブリフト量を示す。 図１９は、第３の実施の形態によるエンジンの動弁装置の要部を拡大して示す断面図である。図１９は、押圧部材がカムシャフトの回転方向の前方に移動した状態を示す。 図２０は、第３の実施の形態によるエンジンの動弁装置のカム回転角とバルブリフト量との関係を示すグラフである。図２０は、押圧部材がカムシャフトの回転方向の前方に移動した場合のバルブリフト量を示す。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係るエンジンの動弁装置の一実施の形態を図１〜図１０によって詳細に説明する。
図１に示すエンジンの動弁装置１は、多気筒エンジンのシリンダヘッド２に設けられたカムシャフト３の回転を往復運動に変えて吸気弁４を駆動するものである。本発明に係る動弁装置１は、このような吸気弁４を駆動するものに限定されることはなく、排気弁５を駆動するものとして構成することができる。

カムシャフト３は、図示していないクランクシャフトの回転が伝動機構を介して伝達されることにより回転する。この実施の形態によるカムシャフト３は、図１において時計方向に回転する。カムシャフト３は、シリンダヘッド２に回転自在に支持されたカムシャフト本体６と、このカムシャフト本体６に設けられた二つの吸気弁駆動用カム７，８（図２参照）とを備えている。

二つのカム７，８は、カムシャフト本体６の軸線方向に所定の間隔をおいて離間する状態で並べられている。以下においては、これらのカム７，８のうち、図２において右側に位置する一方のカムを第１のカム７といい、他方のカムを第２のカム８という。これらの第１のカム７と第２のカム８は、図１に示すように、それぞれベース円部７ａ，８ａとノーズ部７ｂ，８ｂとを有し、気筒毎に設けられている。

ベース円部７ａ，８ａは、吸気弁４が閉じているときに使用され、ノーズ部７ｂ，８ｂは、吸気弁４を開閉するときに使用される。ベース円部７ａ，８ｂは、カムシャフト本体６と同一軸線上に位置する円柱の一部となる形状に形成されている。ノーズ部７ｂ，８ｂは、ベース円部７ａ，８ａから径方向の外側へ断面山形状に予め定めた突出量だけ突出する形状に形成されている。第１のカム７のノーズ部７ｂの頂点と、第２のカム８のノーズ部８ｂの頂点とは、カムシャフト３の回転方向において互いに一致している。
この実施の形態による第１のカム７のノーズ部７ｂは、第２のカム８のノーズ部８ｂより突出量が多くなる形状に形成されている。

吸気弁４は、１気筒当たり２本設けられている。これらの吸気弁４は、シリンダヘッド２の吸気ポート１１を開閉する弁体４ａと、この弁体４ａからシリンダヘッド２の動弁室１２内に延びるバルブステム４ｂとによって構成されている。バルブステム４ｂは、シリンダヘッド２にバルブステムガイド１３によって移動自在に支持されている。バルブステム４ｂの先端部とシリンダヘッド２との間には、吸気弁４を閉じる方向に付勢するバルブスプリング１４が設けられている。バルブステム４ｂの先端部には、キャップ状のシム４ｃが設けられている。

吸気ポート１１は、シリンダヘッド２の内部で二又状に分岐する形状に形成されている。この吸気ポート１１の上流端は、シリンダヘッド２の側部に開口し、吸気ポート１１の下流端は、それぞれ燃焼室１５に開口している。燃焼室１５の中央部には点火プラグ１６が設けられている。

動弁装置１は、吸気弁４のバルブ作用角を変えることができるもので、２つのアーム部材（ロッカーアーム２１と補助アーム２２）を気筒毎に備えている。バルブ作用角とは、吸気弁４が開いてから閉じるまでのカムシャフト３の回転角である。
ロッカーアーム２１は、図２および図３に示すように、２つの吸気弁４が並ぶ方向に長く形成されている。このロッカーアームの長手方向の一端側には、２つのカムのうち一方の第１のカム７と接触可能な受圧部２３が形成されている。また、このロッカーアーム２１の両端部には、２本の吸気弁４をそれぞれ押圧する押圧部２４が形成されている。これらの受圧部２３と押圧部２４とは、一体成形により一体に形成されている。

このロッカーアーム２１は、後述するロッカーシャフト２５（図１参照）が回動自在に嵌合するボス部２１ａを有しており、ロッカーシャフト２５を中心としてロッカーシャフト２５回りに揺動自在に支持されている。
ロッカーシャフト２５は、シリンダヘッド２にカムシャフト３と平行に延びる状態で回動自在に支持されている。このロッカーシャフト２５は、全ての気筒のロッカーアーム２１を相対回動自在に支持している。また、このロッカーシャフト２５の一端部には、アクチュエータ２６（図２参照）が接続されている。アクチュエータ２６は、例えば油圧や電力によってロッカーシャフト２５を駆動するものを用いることができる。アクチュエータ２６は、詳細は後述するが、エンジンの負荷と回転速度とに基づいてロッカーシャフト２５を所定の角度だけ図１において時計方向または反時計方向に回す。

この実施の形態によるロッカーアーム２１は、図１に示すように、ロッカーシャフト２５からシリンダヘッド２の外側方｛ロッカーシャフト２５の軸線およびシリンダの軸線ＣＬ（図１参照）と直交する方向｝に延びており、ロッカーシャフト２５に揺動自在に支持されている。押圧部２４は、ロッカーアーム２１の揺動端部に設けられている。すなわち、このロッカーアーム２１が図１において時計方向に揺動することにより、押圧部２４がバルブスプリング１４のばね力に抗して２本の吸気弁４を押す。

ロッカーシャフト２５は、ロッカーアーム２１の他に制御アーム２７を支持している。制御アーム２７は、ロッカーアーム２１のボス部２１ａに形成された切欠き２１ｂ（図３参照）の中に挿入されており、ロッカーシャフト２５を中心としてロッカーアーム２１に対して揺動可能に構成されている。
この実施の形態による制御アーム２７は、ロッカーシャフト２５が貫通する状態でロッカーシャフト２５に支持されている。制御アーム２７におけるロッカーシャフト２５が貫通する部分には、図４に示すように、連結用ピン２８が挿入されている。この連結用ピン２８は、制御アーム２７とロッカーシャフト２５とを一体に回動する状態に連結している。

すなわち、この実施の形態による制御アーム２７は、ロッカーシャフト２５が回動することによりロッカーシャフト２５を中心として揺動する。この実施の形態による制御アーム２７は、ロッカーシャフト２５がアクチュエータ２６によって図１において時計方向に予め定めた角度だけ回ることにより、図７に示す前進位置に揺動する。また、制御アーム２７は、ロッカーシャフト２５がアクチュエータ２６によって図１において反時計方向に所定角度だけ回ることにより、図９に示す後退位置に揺動する。

制御アーム２７の揺動端部（先端部）には、支軸２９を介して補助アーム２２が揺動自在に支持されている。支軸２９は、ロッカーシャフト２５と平行に制御アーム２７に設けられている。すなわち、補助アーム２２は、制御アーム２７の揺動端部にロッカーシャフト２５と平行な軸線を中心として揺動自在に支持されている。
この実施の形態による補助アーム２２は、図２および図３に示すように、制御アーム２７の両側にそれぞれ設けられている。補助アーム２２の揺動端部には、カムシャフト３の第２のカム８とロッカーアーム２１との間に挟まれて押圧力を伝達する押圧部材３１が設けられている。

この実施の形態による押圧部材３１は、図２および図３に示すように、一対の補助アーム２２，２２どうしの間に架け渡された連結軸３２と、この連結軸３２の中央部に回転自在に支持されたローラ３３とを含んでいる。このローラ３３は、第２のカム８に接触して回転する。
連結軸３２の両端は、補助アーム２２に固着されている。また、この連結軸３２は、図２に示すように、補助アーム２２とローラ３３との間で一部が露出部３２ａとして露出する長さに形成されている。

この露出部３２ａは、ロッカーアーム２１に形成されているレール３４に接触する。この露出部３２ａは、ローラ３３を挟む位置にそれぞれあるために、ロッカーアーム２１には２つのレール３４が設けられている。すなわち、連結軸３２の両端部がロッカーアーム２１に接触する。この実施の形態においては、これらのレール３４によって、請求項２記載の発明でいう「ロッカーアームにおける押圧部材が接触する部位」が構成されている。

ロッカーアーム２１における２つのレール３４の間には、図２および図３に示すように、凹溝３５が形成されている。この凹溝３５は、図４に示すように、ローラ３３がロッカーアーム２１に接触することを防ぐためのもので、連結軸３２（露出部３２ａ）がレール３４に接触する状態でローラ３３との間に隙間が形成される形状に形成されている。ロッカーアーム２１におけるレール３４を挟んで凹溝３５とは反対側には、補助アーム２２との干渉を避けるための凹溝３６が形成されている。

上述したレール３４における連結軸３２が接触する部分の形状は、図５に示すように、断面円弧状である。すなわち、レール３４の断面形状は、カムシャフト３の軸線方向から見て、ローラ３３が第２のカム８のベース円部８ａに接触する状態（吸気弁４のリフト量が０になる状態）において、カムシャフト３の軸心Ｃを中心とする半径Ｒの円弧状に形成されている。このため、押圧部材３１は、ローラ３３がベース円部８ａに接触する状態において、第２のカム８と押圧部２４との間に挟まれた状態で第２のカム８に沿って移動可能である。

すなわち、押圧部材３１は、図１に示す位置から同図において右方（ロッカーシャフト２５から離間する方向であって、カムシャフト３の回転方向の後方）または左方に移動することができる。以下においては、図１に示す位置を中立位置という。この中立位置とは、受圧部２３と第１のカム７のベース円部７ａとの接触点Ｐ１と、押圧部材３１と第２のカム８のベース円部８ａとの接触点Ｐ２とがカムシャフト３の回転方向において一致する位置である。

この押圧部材３１が図１の中立位置からカムシャフト３の回転方向の後方に移動することにより（図７参照）、実質的に第２のカム８の回転位相が第１のカム７に対して進む。すなわち、受圧部２３が第１のカム７のノーズ部７ｂに接触する以前に押圧部材３１が第２のカム８のノーズ部８ｂに接触する。この場合は、吸気弁４の開く時期が押圧部材３１の位置に基づいて決まり、受圧部２３が第１のカム７に押されて吸気弁４が開く場合と比べると、吸気弁４の開く時期が早くなる。また、この場合は、ロッカーアーム２１のレバー比が小さくなる。

一方、押圧部材３１がカムシャフト３の回転方向の前方に移動した場合（図９参照）は、実質的に第２のカム８の回転位相が第１のカム７に対して遅れる。すなわち、受圧部２３が第１のカム７のノーズ部７ｂに接触した後に押圧部材３１が第２のカム８のノーズ部８ｂに接触する。この場合は、吸気弁４の閉じる時期が押圧部材３１の位置に基づいて決まり、受圧部２３が第１のカム７に押された状態で吸気弁４が閉じる場合と比べると、吸気弁４の閉じる時期が遅くなる。この場合は、ロッカーアーム２１のレバー比が大きくなる。

このように構成された動弁装置において、エンジンの運転状態が予め定めた低負荷、低速運転状態である場合は、アクチュエータ２６がロッカーシャフト２５を駆動することにより、押圧部材３１が図１に示す中立位置に位置付けられる。ここでいう低負荷、低速運転状態とは、エンジンの負荷が予め定めた負荷閾値より低い状態と、エンジンの回転速度が予め定めた速度閾値より低い状態とのうち少なくともいずれか一方の状態であることをいう。

押圧部材３１が中立位置に位置している場合は、吸気弁４のバルブリフト量が図６に示すように変化する。図６に示す実線は、第１のカム７のバルブリフトカーブを示す。すなわち、この実線は、第２のカム８が設けられていないと仮定して第１のカム７のみがロッカーアーム２１を押す場合のバルブリフト量の変化を示す。図６に示す破線は、第２のカム８のバルブリフトカーブを示す。すなわち、この破線は、第１のカム７が設けられていないと仮定して第２のカム８が押圧部材３１を押す場合のバルブリフト量の変化を示す。

押圧部材３１が中立位置に位置している状態においては、図６中に実線で示すように、第１のカム７がロッカーアーム２１の受圧部２３を押し、押圧部２４が吸気弁４を押す状態で吸気弁４が開閉する。この吸気弁４は、カム回転角が図６に示すＡ°であるときに開き、カム回転角がＢ°であるときに閉じる。この場合のバルブ作用角は、カム回転角Ｂ°からカム回転角Ａ°を差し引いた角度で、図６中にα１で示す角度になる。この場合、第２のカム８から押圧部材３１を介してロッカーアーム２１に押圧力が伝達されることはない。

エンジンの負荷が上述した負荷閾値を越えた場合や、エンジンの回転速度が上述した速度閾値を越えると、アクチュエータ２６がロッカーシャフト２５を駆動し、制御アーム２７が前進位置または後退位置に向けて揺動する。このときの制御アーム２７の揺動方向は、エンジンの点火時期、排気弁の開閉時期などの基本的な構成や、そのときの運転状態などに基づいて決めることができる。

制御アーム２７が図７に示すように前進位置に位置付けられると、押圧部材３１が中立位置から第２のカム８の回転方向の後方に移動する。この場合の吸気弁４のバルブリフト量は、図８中に太線で示すように変化する。この場合は、受圧部２３が第１のカム７のノーズ部７ｂによって押される以前に押圧部材３１が第２のカム８のノーズ部８ｂによって押される。このため、吸気弁４は、第１のカム７によりロッカーアーム２１が押されることによって開くときのカム回転角Ａ°より小さいカム回転角Ｃ°のときに開く。すなわち、吸気弁４は、カム回転角Ａ°からカム回転角Ｃ°を差し引いた角度だけ進角して開く。

吸気弁４が開いた直後は、第２のカム８がロッカーアーム２１を押す状態である。このときの吸気弁４のバルブリフト量は、第２のカム８のバルブリフトカーブに示すように増大する。しかし、カム回転角がＤ°に達すると、第１のカム７がロッカーアーム２１を押す状態に変わる。このため、カム回転角がＤ°を越えた後は、第１のカム７のバルブリフトカーブに示すように吸気弁４のバルブリフト量が変化する。この場合、吸気弁４は、カム回転角がＢ°のときに閉じる。この場合のバルブ作用角α２は、上述したバルブ作用角α１と比べると、カム回転角Ａ°からカム回転角Ｃ°を差し引いた角度だけ進角側に拡がる。

制御アーム２７が図９に示すように後退位置に位置付けられると、押圧部材３１が中立位置から第２のカム８の回転方向の前方に移動する。この場合の吸気弁４のバルブリフト量は、図１０中に太線で示すように変化する。この場合は、押圧部材３１が第２のカム８のノーズ部８ｂによって押される以前にロッカーアーム２１の受圧部２３が第１のカム７のノーズ部によって押される。このため、吸気弁４は、第１のカム７によりロッカーアーム２１が押されることによってカム回転角Ａ°のときに開く。

吸気弁４が開いた後、カム回転角がＥ°に達するまでは、第１のカム７がロッカーアーム２１を押す状態となる。このときの吸気弁４のバルブリフト量は、第１のカム７のバルブリフトカーブに示すように変化する。
カム回転角がＥ°を越えると、第２のカム８がロッカーアーム２１を押す状態に変わる。このため、カム回転角がＥ°を越えた後は、第２のカム８のバルブリフトカーブに示すように吸気弁４のバルブリフト量が変化する。カム回転角Ｅ°のときの第２のカム８のバルブリフト量Ｌ１は、ロッカーアーム２１のレバー比が大きくなっているために、図８に示すカム回転角Ｄ°のときのバルブリフト量より多い。しかし、このバルブリフト量Ｌ１は、第１のカム７の最大バルブリフト量Ｌ２より少ない。

すなわち、この実施の形態による第２のカム８のノーズ部８ｂは、図９に示すように、ロッカーアーム２１のレバー比が最大になる位置に押圧部材３１が移動した状態において、最大バルブリフト量が第１のカム７の最大バルブリフト量Ｌ２より少なくなる形状に形成されている。
カム回転角Ｅ°を越えた後、吸気弁４のバルブリフト量が第２のカム８のバルブリフトカーブに示すように減少すると、吸気弁４は、カム回転角がＢ°より大きいＦ°のときに閉じる。この場合のバルブ作用角α３は、上述したバルブ作用角α１と比べると、カム回転角Ｆ°からカム回転角Ｂ°を差し引いた角度だけ遅角側に拡がる。

このため、この実施の形態による動弁装置１においては、押圧部材３１がカムシャフト３の回転方向の後方に移動することによって、バルブ作用角が進角側に拡がる。（図８）また、押圧部材３１がカムシャフト３の回転方向の前方に移動することによって、バルブ作用角が遅角側に拡がる。（図１０）
したがって、この実施の形態によれば、押圧部材３１の位置を変えることによりバルブ作用角の大きさを制御可能なエンジンの動弁装置を提供することができる。

この実施の形態によるロッカーアーム２１のレール３４は、吸気弁４のリフト量が０になる状態において、カムシャフト３の軸心Ｃを中心とする断面円弧状に形成されている。
このため、押圧部材３１が第２のカム８のベース円部８ａに接触する状態を保ちながら円滑に移動する。したがって、吸気弁４が閉じている状態で制御アーム２７を速やかに揺動させることができるから、エンジンの回転速度が高い場合であってもバルブ作用角を変えることが可能なエンジンの動弁装置を提供することができる。

この実施の形態による補助アーム２２は、制御アーム２７を軸線方向の両側から挟む位置にそれぞれ設けられている。押圧部材３１は、２つの補助アーム２２どうしの間に架け渡された連結軸３２と、この連結軸３２の中央部に回転自在に支持されたローラ３３とを含む。連結軸３２の両端部がロッカーアーム２１に接触し、ローラ３３が第２のカム８に接触して回転する。
このため、この実施の形態によれば、押圧部材３１が第２のカム８のベース円部８ａに接触する状態を保ちながらより一層円滑に移動する。したがって、この実施の形態によれば、バルブ作用角の大きさをエンジン運転中に応答性よく制御可能なエンジンの動弁装置を提供することができる。

この実施の形態による第１、第２のカム７，８は、それぞれバルブリフト量が０になるベース円部７ａ，８ａと、このベース円部７ａ，８ａから径方向の外側に予め定めた突出量だけ突出するノーズ部７ｂ，８ｂとを有している。第２のカム８のノーズ部８ｂは、ロッカーアーム２１のレバー比が最大になる位置に押圧部材３１が移動した状態で最大バルブリフト量が第１のカム７の最大バルブリフト量より少なくなる形状に形成されている。
このため、押圧部材３１の位置とは無関係に、第１のカム７がロッカーアーム２１の受圧部２３を押すことによって、吸気弁４のバルブリフト量が最大になる。したがって、この実施の形態によれば、最大バルブリフト量を一定としてバルブ作用角の大きさを制御可能なエンジンの動弁装置を提供することができる。

（第２の実施の形態）
上述した実施の形態においては、カムシャフトが図１において時計方向に回転する例を示した。しかし、カムシャフトの回転方向は、図１において反時計方向とすることができる。この場合の実施の形態を図１１〜図１４によって詳細に説明する。これらの図において、前記図１〜図１０によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

図１１に示すカムシャフト３の回転方向は、同図において反時計方向である。押圧部材３１が図１１に示すように中立位置に位置している場合は、カムシャフト３の回転方向とは無関係に第１のカム７によって吸気弁４が開閉される。すなわち、この場合は、図１２に示すように、カム回転角がａ°であるときに吸気弁４が開き、カム回転角がｂ°であるときに吸気弁４が閉じる。この場合のバルブ作用角は、カム回転角ｂ°とカム回転角ａ°との差であるβ１となる。

図１１に示す制御アーム２７が前進位置に位置付けられ押圧部材３１がロッカーシャフト２５から離間する方向に移動し、カムシャフト３の回転方向の前方に位置している場合は、図１３に示すように、カム回転角がａ°であるときに第１のカム７がロッカーアーム２１を押すことによって吸気弁４が開く。その後、カム回転角がｃ°に達するまでは、第１のカム７がロッカーアーム２１を押す状態を保つために、第１のカム７のバルブリフトカーブに示すように吸気弁４のバルブリフト量が変化する。

カム回転角がｃ°に達した後は、第２のカム８がロッカーアーム２１を押す状態に変わるために、吸気弁４のバルブリフト量は第２のカム８のバルブリフトカーブに示すように減少する。この場合、吸気弁４は、カム回転角がｄ°であるときに閉じる。この場合のバルブ作用角β２は、上述したバルブ作用角β１と比べて、カム回転角ｄ°とカム回転角ｂ°との差に相当する角度だけ遅角側に広くなる。

図１１に示す制御アーム２７が後退位置に位置付けられ押圧部材３１がロッカーシャフト２５に接近する方向に移動し、カムシャフト３の回転方向の後方に位置している場合は、図１４に示すように、カム回転角がｅ°であるときに第２のカム８が押圧部材３１を介してロッカーアーム２１を押すことによって吸気弁４が開く。その後、カム回転角がｆ°に達するまでは、第２のカム８がロッカーアーム２１を押す状態を保つために、第２のカム８のバルブリフトカーブに示すように吸気弁４のバルブリフト量が変化する。

カム回転角がｆ°に達した後は、第１のカム７がロッカーアーム２１を押す状態に変わるために、吸気弁４は第２のカムのバルブリフトカーブに示すように動作する。この場合、吸気弁４は、カム回転角がｂ°であるときに閉じる。この場合のバルブ作用角β３は、上述したバルブ作用角β１と比べて、カム回転角ａ°とカム回転角ｅ°との差に相当する角度だけ進角側に広くなる。
したがって、カムシャフト３の回転方向に依存することなくバルブ作用角の大きさを制御可能なエンジンの動弁装置を提供することができる。

（第３の実施の形態）
上述した実施の形態においては、最大バルブリフト量が異なる第１のカムおよび第２のカムを使用する例を示したが、第１のカムと第２のカムは、図１５〜図２０に示すように、同一形状のものを使用することができる。図１５〜図２０において、前記図１〜図１４によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

図１５、図１７および図１９に示すカムシャフト３の第１のカム７と第２のカム８は、同一の形状に形成されている。カムシャフト３の回転方向は、これらの図において時計方向である。
この実施の形態による動弁装置１において、押圧部材３１が図１５に示す中立位置に位置している場合は、受圧部２３と第１のカム７のベース円部７ａとの接触点Ｐ１と、押圧部材３１と第２のカム８のベース円部８ａとの接触点Ｐ２とがカムシャフト３の回転方向において常に一致する。この場合は、図１６に示すバルブリフトカーブに示すように吸気弁４が開閉する。すなわち、吸気弁４は、カム回転角がＡ°であるときに開き、カム回転角がＢ°であるときに閉じる。この場合のバルブ作用角はα１である。

制御アーム２７が図１７に示すように前進位置に揺動し、押圧部材３１がカムシャフト３の回転方向の後方に移動すると、吸気弁４は第２のカム８が押圧部材３１を介してロッカーアーム２１を押すことによって開く。吸気弁４は、図１８に示すように、カム回転角がＣ°のときに開く。この場合、押圧部材３１が中立位置に位置しているときと比べてロッカーアーム２１のレバー比が小さくなる。このため、第２のカム８のバルブリフト量が相対的に少なくなり、カム回転角がＤ°のときに、第１のカム７がロッカーアーム２１を押し始める。

カム回転角がＤ°を越えた後は、吸気弁４が第１のカム７のバルブリフトカーブに示すように動作する。吸気弁４のバルブリフト量は、第１のカム７がロッカーアーム２１を押す状態で最大になる。この場合、吸気弁４は、カム回転角がＢ°のときに閉じる。この場合のバルブ作用角α２は、押圧部材３１が中立位置に位置している場合と比べると、カム回転角Ａ°とカム回転角Ｃ°との差分だけ進角側に拡がる。
図１７に示す状態においては、第２のカム８と押圧部材３１との接触点Ｐ２が、カムシャフト本体６の軸線方向から見て、第１のカム７とロッカーアーム２１（受圧部２３）との接触点Ｐ１よりロッカーアーム２１のレバー比が小さくなる方向に偏って位置している。この状態においては、２つのカム７，８の形状が同一であるにもかかわらず、最大バルブリフト量が一定になる状態（図１６の最大バルブリフト量と同一）でバルブ作用角の大きさを制御することができる。

制御アーム２７が図１９に示すように後退位置に揺動し、押圧部材３１がカムシャフト３の回転方向の前方に移動すると、吸気弁４は第１のカム７がロッカーアーム２１を押すことによって開く。吸気弁４は、図２０に示すように、カム回転角がＡ°のときに開く。この場合、押圧部材３１が中立位置に位置しているときと比べてロッカーアーム２１のレバー比が大きくなる。このため、第２のカム８のバルブリフト量が相対的に多くなり、カム回転角がＥ°のときに、第２のカム８が押圧部材３１を押し始める。

カム回転角がＥ°を越えた後は、吸気弁４が第２のカム８のバルブリフトカーブに示すように動作する。この場合の吸気弁４のバルブリフト量は、第２のカム８がロッカーアーム２１を押す状態で最大になる。この場合、吸気弁４は、カム回転角がＦ°のときに閉じる。この場合のバルブ作用角α３は、押圧部材３１が中立位置に位置している場合と比べると、カム回転角Ｆ°とカム回転角Ｂ°との差分だけ遅角側に拡がる。このため、ロッカーアーム２１のレバー比が大きくなる方向に押圧部材３１が移動する場合であっても、バルブ作用角の大きさを制御することができる。

１…動弁装置、２…シリンダヘッド、３…カムシャフト、４…吸気弁、５…排気弁、６…カムシャフト本体、７…第１のカム、７ａ，８ａ…ベース円部、７ｂ，８ｂ…ノーズ部、８…第２のカム、２１…ロッカーアーム、２２…補助アーム、２３…受圧部、２４…押圧部、２５…ロッカーシャフト、２７…制御アーム、３１…押圧部材、３２…連結軸、３３…ローラ、３４…レール。

Claims (6)

1. シリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト本体と、
   前記カムシャフト本体に設けられ、このカムシャフト本体の軸線方向に並ぶ２つのカムと、
   前記シリンダヘッドに前記カムシャフトと平行に設けられたロッカーシャフトと、
   前記ロッカーシャフトを中心として揺動自在に構成され、前記２つのカムのうち一方のカムと接触可能な受圧部を有しかつ吸気弁または排気弁を押圧する押圧部を有するロッカーアームと、
   前記ロッカーシャフトを中心として揺動自在に構成された制御アームと、
   前記制御アームの揺動端部に前記ロッカーシャフトと平行な軸線を中心として揺動自在に支持された補助アームと、
   前記補助アームの揺動端部に設けられ、前記２つのカムのうち他方のカムと前記ロッカーアームとの間に位置する押圧部材とを備え、
   前記押圧部材は、前記他方のカムと前記ロッカーアームとに挟まれた状態で前記制御アームの揺動に伴って前記他方のカムの回転方向の一方または他方に移動可能であることを特徴とするエンジンの動弁装置。
2. 請求項１記載のエンジンの動弁装置において、
   前記ロッカーアームにおける前記押圧部材が接触する部位は、吸気弁または排気弁のリフト量が０になる状態において、前記カムシャフトの軸心を中心とする断面円弧状に形成されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。
3. 請求項１または請求項２記載のエンジンの動弁装置において、
   前記補助アームは、前記制御アームを前記軸線方向の両側から挟む位置にそれぞれ設けられ、
   前記押圧部材は、前記２つの補助アームどうしの間に架け渡された連結軸と、この連結軸の中央部に回転自在に支持されたローラとを含み、
   前記連結軸の両端部が前記ロッカーアームに接触し、
   前記ローラが前記他方のカムに接触して回転するものであることを特徴とするエンジンの動弁装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちいずれか１つに記載のエンジンの動弁装置において、
   前記２つのカムは、それぞれバルブリフト量が０になるベース円部と、このベース円部から径方向の外側に予め定めた突出量だけ突出するノーズ部とを有し、
   前記他方のカムのノーズ部は、前記ロッカーアームのレバー比が最大になる位置に前記押圧部材が移動した状態で最大バルブリフト量が前記一方のカムの最大バルブリフト量より少なくなる形状に形成されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。
5. 請求項１ないし請求項３のうちいずれか１つに記載のエンジンの動弁装置において、
   前記２つのカムは、同一形状に形成され、
   前記他方のカムと前記押圧部材との接触点は、前記カムシャフト本体の軸線方向から見て、前記ロッカーアームと前記一方のカムとの接触点よりロッカーアームのレバー比が小さくなる方向に偏る位置で移動することを特徴とするエンジンの動弁装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちいずれか１つに記載のエンジンの動弁装置において、
   さらに、前記ロッカーシャフトを回動させるアクチュエータを備え、
   前記制御アームは、前記ロッカーシャフトと連結され、前記ロッカーシャフトを前記アクチュエータが駆動することにより揺動することを特徴とするエンジンの動弁装置。

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