WO2015093265A1

WO2015093265A1 - エンジンの動弁装置

Info

Publication number: WO2015093265A1
Application number: PCT/JP2014/081696
Authority: WO
Inventors: 拓朗神近
Original assignee: ヤマハ発動機株式会社
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2015-06-25
Also published as: JPWO2015093265A1; JP6058817B2

Abstract

　吸気弁駆動用カム（７）を有するカムシャフト（３）と、ロッカーシャフト（２４）と、押圧片（２３）を有する第１のロッカーアーム（２１）とを備える。ロッカーシャフト（２４）を中心として揺動する制御アーム（２５）を備える。カム（７）と押圧片（２３）との間に挟まれた押圧部材（３１）を有し、制御アーム（２５）に揺動自在に支持された第２のロッカーアーム（２２）を備える。制御アーム（２５）の一方への揺動を規制する固定ストッパ（２６）と、制御アーム（２５）の他方への揺動を規制する可動ストッパ（２８）とを備える。可動ストッパ（２８）は、制御アーム（２５）の揺動可能な角度が０になる第１の位置と、制御アーム（２５）の揺動可能となる第２の位置との間で移動可能である。可動ストッパ（２８）の位置が第１の位置以外の状態において、押圧部材（３１）がカム（７）のベース円部（７ａ）に接触している状態で制御アーム（２５）が揺動可能な範囲の一端となる初期位置に揺動する。押圧部材（３１）がカム（７）のノーズ部（７ｂ）に接触している状態で制御アーム（２５）が揺動可能な範囲の他端となる最終位置に揺動する。　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できる。

Description

エンジンの動弁装置

　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、吸気弁駆動用カムまたは排気弁駆動用カムを有し、シリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフトと、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、吸気弁または排気弁をバルブスプリングのばね力に抗して押圧する押圧片が揺動端部に設けられた第１のロッカーアームと、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第２のロッカーアームと、前記第２のロッカーアームの揺動端部に設けられ、前記カムと前記押圧片との間に挟まれた状態で前記カムに沿って移動可能な押圧部材と、前記制御アームの一方への揺動を規制する固定ストッパと、前記制御アームの他方への揺動を規制する可動ストッパとを備え、前記可動ストッパは、前記制御アームの揺動可能な角度が０になる第１の位置と、前記制御アームの揺動可能な角度が予め定めた角度となる第２の位置との間で移動可能に形成され、前記可動ストッパの位置が前記第１の位置以外の状態において、前記押圧部材が前記カムのベース円部に接触している状態でこの押圧部材にカムの回転力が伝達されることによって、前記制御アームが揺動可能な範囲の一端となる初期位置に揺動し、前記押圧部材が前記カムのノーズ部に接触している状態で前記バルブスプリングのばね力により押されることによって、前記制御アームが揺動可能な範囲の他端となる最終位置に揺動するものである。

　本発明によれば、制御アームが初期位置に位置している状態で吸気弁または排気弁が開き、制御アームが最終位置に位置している状態で吸気弁または排気弁が閉じる。吸気弁または排気弁が開く時期と、吸気弁または排気弁が閉じる時期との間隔であるバルブ作用角は、可動ストッパの位置に対応して増減する。
　したがって、本発明によれば、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第１の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第１の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要部を拡大して示す断面図である。図６は、可動ストッパが第１の位置に位置付けられている状態を示す。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、可動ストッパが第２の位置に位置付けられている状態を示す。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、吸気弁が開くときの状態を示す。図１０は、第１の実施の形態によるエンジンの動弁装置の要部を拡大して示す断面図である。図１０は、押圧部材に作用する推力の方向が逆転するときの状態を示す。図１１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１１は、押圧部材が推力によって移動している状態を示す。図１２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１２は、押圧部材の移動が終了した状態を示す。図１３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１３は、吸気弁のバルブリフト量が最大になるときの状態を示す。図１４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１４は、吸気弁が閉じるときの状態を示す。図１５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１５は、制御アームが初期位置に戻るときの状態を示す。図１６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１６は、可動ストッパが第２の位置に位置している状態を示す。図１７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１７は、可動ストッパが第１の位置に位置している状態を示す。図１８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１９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１９は、吸気弁が開くときの状態を示す。図２０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２０は、押圧部材に作用する推力の方向が逆転するときの状態を示す。図２１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２１は、押圧部材が推力によって移動している状態を示す。図２２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２２は、押圧部材の移動が終了した状態を示す。図２３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２３は、吸気弁が閉じるときの状態を示す。

（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１５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に設けられた吸気弁駆動用カム７とを備えている。

　このカム７は、ベース円部７ａとノーズ部７ｂとを含み、吸気弁４毎に設けられている。ベース円部７ａは、吸気弁４が閉じているときに使用され、ノーズ部７ｂは、吸気弁４を開閉するときに使用される。ベース円部７ａ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は、ベース円部７ａから径方向の外側へ断面山形状に突出す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のバルブ作用角と、開閉時期およびバルブリフト量などを変えることができるもので、２つのアーム部材（第１のロッカーアーム２１と第２のロッカーアーム２２）を吸気弁４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。

　第１のロッカーアーム２１は、吸気弁４を押すための押圧片２３を有し、その基部のボス部２３ａを介して後述するロッカーシャフト２４を中心として揺動自在に構成されている。ロッカーシャフト２４は、シリンダヘッド２にカムシャフト３と平行に設けられている。この実施の形態による第１のロッカーアーム２１は、ロッカーシャフト２４からシリンダヘッド２の外側方｛ロッカーシャフト２４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２４に揺動自在に支持されている。押圧片２３は、第１のロッカーアーム２１の揺動端部に設けられている。すなわち、この第１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、押圧片２３がバルブスプリング１４のばね力に抗して吸気弁４を押す。

　ロッカーシャフト２４は、第１のロッカーアーム２１の他に制御アーム２５を揺動自在に支持している。制御アーム２５は、ロッカーシャフト２４からカムシャフト３に向けて延びる形状に形成されており、ロッカーシャフト２４を中心として揺動自在に構成されている。
　この実施の形態による制御アーム２５は、ロッカーシャフト２４に揺動自在に支持されている。この制御アーム２５におけるロッカーシャフト２４に支持される基部には、後述する固定ストッパ２６に当接する第１の当接面２７と、後述する可動ストッパ２８に当接する第２の当接面２９とが形成されている。

　制御アーム２５の揺動端部（先端部）には、支軸３０を介して第２のロッカーアーム２２が揺動自在に支持されている。支軸３０は、ロッカーシャフト２４と平行に制御アーム２５に設けられている。すなわち、第２のロッカーアーム２２は、制御アーム２５の揺動端部にロッカーシャフト２４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第２のロッカーアーム２２は、図２および図３に示すように、制御アーム２５の両側にそれぞれ設けられている。第２のロッカーアーム２２の揺動端部には、カムシャフト３のカム７と第１のロッカーアーム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、一対の第２のロッカーアーム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、カム７に接触して回転する。
　連結軸３２の両端は、第２のロッカーアーム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、第２のロッカーアーム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、第１のロッカーアーム２１の押圧片２３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、押圧片２３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の両端部が押圧片２３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４記載の発明でいう「押圧片における押圧部材が接触する部位」が構成されている。

　押圧片２３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が押圧片２３に接触することを防ぐためのものである。この凹溝３５は、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。押圧片２３におけるレール３４を挟んで凹溝３５とは反対側には、第２のロッカーアーム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がカム７のベース円部７ａ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の円弧状である。このため、押圧部材３１は、ローラ３３がベース円部７ａに接触する状態において、カム７と押圧片２３との間に挟まれた状態でカム７に沿って移動可能である。
　この押圧部材３１がロッカーシャフト２４から離間する方向に移動することにより、第１のロッカーアーム２１のレバー比が小さくなる。また、押圧部材３１がロッカーシャフト２４に接近する方向に移動することにより、第１のロッカーアーム２１のレバー比が大きくなる。

　上述した固定ストッパ２６は、制御アーム２５の第１の当接面２７と対向する位置に位置付けられ、シリンダヘッド２に移動できないように設けられている。固定ストッパ２６は、シリンダヘッド２とは別体の部材によって形成することができるし、シリンダヘッド２の一部によって形成することもできる。
　この固定ストッパ２６は、図１において反時計方向となる制御アーム２５の一方への揺動を規制する。すなわち、固定ストッパ２６は、第１のロッカーアーム２１のレバー比が大きくなる方向への制御アーム２５の揺動を規制する。

　この実施の形態による動弁装置１においては、固定ストッパ２６によって制御アーム２５の一方への揺動が規制された状態で第１のロッカーアーム２１のレバー比が最大になる。このように第１のロッカーアーム２１のレバー比が最大になる制御アーム２５の位置をこの実施の形態においては「初期位置」という。制御アーム２５は、図１に示す状態において、揺動可能な範囲の一端である初期位置に移動する。図１に示す状態とは、回転しているカム７のベース円部７ａに押圧部材３１が接触し、この押圧部材３１にカム７の回転力が伝達されて制御アーム２５が第２のロッカーアーム２２によって図１の左方へ押される状態である。

　可動ストッパ２８は、図示していないアクチュエータに支持された状態で制御アーム２５の第２の当接面２９と対向する位置に配置されており、制御アーム２５の他方への揺動を規制する。すなわち、可動ストッパ２８は、第１のロッカーアーム２１のレバー比が小さくなる方向への制御アーム２５の揺動を規制する。
　アクチュエータは、例えば油圧や電力によって可動ストッパ２８を駆動するものを用いることができる。この実施の形態による可動ストッパ２８は、アクチュエータによって駆動されることにより、図６に示す第１の位置と、図１および図７に示す第２の位置との間で任意の位置に移動する。

　第１の位置は、制御アーム２５の揺動可能な角度が０になる位置である。第２の位置は、制御アーム２５の揺動可能な角度が予め定めた角度θ（図７参照）となる位置である。この実施の形態による動弁装置１においては、第２の位置に移動した可動ストッパ２８によって制御アーム２５の他方への揺動が規制される状態で第１のロッカーアーム２１のレバー比が最小になる。
　このように第１のロッカーアーム２１のレバー比が最小になる制御アーム２５の位置をこの実施の形態においては「最終位置」という。

　この実施の形態による可動ストッパ２８は、図１、図６および図７に示すように、制御アーム２５と対向する部分にボール３７を備えている。このボール３７は、可動ストッパ２８の穴３８に圧縮コイルばね３９とともに挿入されている。穴３８は、可動ストッパ２８における制御アーム２５と対向する端面に形成されている。圧縮コイルばね３９は、ボール３７を穴３８から出る方向に付勢している。すなわち、ボール３７は、圧縮コイルばね３９のばね力で制御アーム２５の第２の当接面２９に押し付けられ、制御アーム２５を揺動方向の一方に付勢している。

　制御アーム２５が圧縮コイルばね３９のばね力で付勢される方向は、第１の当接面２７が固定ストッパ２６に当接する方向である。この実施の形態によるボール３７は、図７に示すように、可動ストッパ２８が第２の位置に移動した状態であっても制御アーム２５の第２の当接面２９を押している。このため、制御アーム２５は、図１および図７に示すように、押圧部材３１がカム７のベース円部７ａに接触する状態において、押圧部材３１と第２のロッカーアーム２２がカム７の回転から受ける図の左方への力と、圧縮コイルばね３９のばね力とによって押されて初期位置に揺動する。この実施の形態においては、これらのボール３７と圧縮コイルばね３９とによって、請求項３記載の発明でいう「ばね部材」が構成されている。

　このように構成された動弁装置１において、吸気弁４のバルブリフト量は、図８に示すように変化する。図８に示す実線は、可動ストッパ２８が第１の位置に移動して制御アーム２５が初期位置に固定されている場合（図６）のバルブリフト量の変化を示す。図８に示す破線は、可動ストッパ２８を第２の位置に位置付けるとともに、制御アーム２５を最終位置に仮に固定した場合（図１２）のバルブリフト量の変化を示す。図８に示す一点鎖線は、可動ストッパ２８を第１の位置と第２の位置との間の中間位置に位置付けるとともに、制御アーム２５を最終位置に仮に固定した場合のバルブリフト量の変化を示す。

　図８から判るように、可動ストッパ２８が第１の位置に移動することによって、実線で示すように、バルブリフト量が最大になる。また、可動ストッパ２８が第２の位置に移動した状態で、制御アーム２５を可動ストッパ２８に接触する最終位置に固定した場合は、破線で示すように、バルブリフト量が最小になるとともに、バルブ開閉時期が実線で示す場合と比べて早くなる。

　次に、この実施の形態による動弁装置１の動作を図７、図９～図１５によって説明する。
　この動弁装置１において、制御アーム２５の揺動可能な範囲は、可動ストッパ２８の位置に応じて変化する。制御アーム２５は、可動ストッパ２８が第１の位置にあるときは、固定ストッパ２６と可動ストッパ２８とによって揺動が規制されて固定される。この場合のバルブリフト量は、図８中に実線で示すように変化する。すなわち、カム回転角が図８に示す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。

　制御アーム２５は、可動ストッパ２８が第１の位置から第２の位置側に移動することにより、揺動可能になる。このように揺動可能な状態にある制御アーム２５は、図７に示すように、押圧部材３１がカム７のベース円部７ａに接触しているときに、カム７の回転力によって図７において左方に押される。この場合の制御アーム２５は、固定ストッパ２６によって揺動が規制されるまで揺動し、揺動可能な範囲の一端となる初期位置に移動する。

　制御アーム２５が初期位置に位置している状態でカム７が回転することにより、図９に示すように、押圧部材３１とカム７との接触点Ｐ１がベース円部７ａからノーズ部７ｂ側に移る。このとき、押圧部材３１は、バルブスプリング１４のばね力で押されている第１のロッカーアーム２１と、カム７とに挟まれている。図９において、接触点Ｐ１を通る接線Ｌ１は、連結軸３２と第１のロッカーアーム２１との接触点Ｐ２を通る接線Ｌ２に対して傾斜している。これらの接線Ｌ１と接線Ｌ２との間隔は、連結軸３２からロッカーシャフト２４に向かうにしたがって次第に広くなっている。このため、押圧部材３１には、カム７と第１のロッカーアーム２１とによって挟まれることにより生じる推力Ｆが作用する。このときの推力Ｆは、図９中に矢印で示すように、押圧部材３１をロッカーシャフト２４に接近する方向へ押す力である。

　しかし、このときは、制御アーム２５の揺動が固定ストッパ２６によって規制されているために、押圧部材３１は、推力Ｆが加えられているにもかかわらず、移動することができない。
　この状態になると、押圧部材３１が第１のロッカーアーム２１をバルブスプリング１４のばね力に抗して押し、吸気弁４が開く。このとき、吸気弁４は、制御アーム２５が初期位置に位置している状態で開く。このため、この場合の吸気弁４が開くときのカム回転角は、図８に示すＡ°である。
　このように吸気弁４が開いた後、カム回転角が図８中の予め定めたＣ°に達するまでの間、すなわちノーズ部７ｂの先端部分がローラ３３を押す状態になるまでの間は、バルブリフト量が図８中の実線からなるバルブリフトカーブに示すように増大する。

　カム回転角がＣ°に達したときとは、図１０に示すように、カム７のノーズ部７ｂの先端部分がローラ３３を押すときであって、接線Ｌ２に対する接線Ｌ１の傾斜方向がそれまでとは逆方向になるときである。図１０に示す接線Ｌ１と接線Ｌ２との間隔は、連結軸３２からロッカーシャフト２４に向かうにしたがって次第に狭くなっている。このため、押圧部材３１をロッカーシャフト２４から離間する方向へ押す推力Ｆが発生する。すなわち、カム回転角がＣ°に達することにより、押圧部材３１に作用する推力Ｆの方向が逆転する。

　押圧部材３１がこの推力Ｆによって押されると、図１０～図１２に示すような一連の動きで、制御アーム２５が圧縮コイルばね３９のばね力に抗して揺動する。このときに制御アーム２５が揺動する方向は、図１０～図１２において時計方向である。この制御アーム２５は、第２の当接面２９が可動ストッパ２８に当接するまで揺動する。制御アーム２５の揺動が可動ストッパ２８によって規制されることにより、制御アーム２５が最終位置に位置付けられる。（図１２）
　すなわち、この実施の形態による動弁装置１は、押圧部材３１がカム７のノーズ部７ｂの先端部分に接触している状態でバルブスプリング１４のばね力により押されることによって、制御アーム２５が揺動可能な範囲の他端（最終位置）に揺動するものである。制御アーム２５は、吸気弁４が開いている状態で、初期位置から最終位置に揺動する。

　このように制御アーム２５が最終位置に揺動することによって、押圧部材３１がカム７に対してカム７の回転方向の後方に移動する。すなわち、カムの回転位相が実質的に進むことになる。カム回転角が図８においてＣ°に達した後のバルブリフト量は、図８中の破線からなるバルブリフトカーブに示すように変化する。
　制御アーム２５は、ローラ３３がカム７のノーズ部７ｂによって押されている間はバルブスプリング１４のばね力で最終位置に保持される。すなわち、制御アーム２５は、カム７が更に回転し、カム７のノーズ部７ｂの頂点がローラ３３を押す状態（図１３参照）を経て、ローラ３３がベース円部７ａに接触する状態（図１４参照）になるまで最終位置に保持される。

　ローラ３３とカム７との接触点Ｐ１がノーズ部７ｂとベース円部７ａとの境界に達することによって、吸気弁４が閉じる。吸気弁４は、制御アーム２５が最終位置に位置している状態で閉じる。すなわち、吸気弁４は、図８においてカム回転角がＤ°であるときに閉じる。カム回転角Ｄ°は、制御アーム２５が初期位置に固定されている状態で吸気弁４が閉じるときのカム回転角Ｂ°より小さい。
　ローラ３３がベース円部７ａに接触する状態になると、上述したようにカム７の回転力でローラ３３が押され、図１５に示すように、制御アーム２５が同図において反時計方向に揺動し、図７に示す初期位置に戻る。

　この実施の形態による動弁装置１においては、制御アーム２５が初期位置に位置している状態で吸気弁４が開き、制御アーム２５が最終位置に位置している状態で吸気弁４が閉じる。制御アーム２５の最終位置は、可動ストッパ２８の位置に対応して変化する。このため、吸気弁４が開く時期と、吸気弁４が閉じる時期との間隔であるバルブ作用角は、可動ストッパ２８の位置に対応して増減する。

　この実施の形態において、可動ストッパ２８が第１の位置に位置している状態のバルブ作用角α１は、図８に示すように、可動ストッパ２８が第２の位置に位置している状態のバルブ作用角α２より大きくなる。また、可動ストッパ２８が第１の位置と第２の位置との中間に位置している状態のバルブ作用角α３は、バルブ作用角α２より大きく、バルブ作用角α１より小さくなる。
　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固定ストッパ２６は、上述したように、第１のロッカーアーム２１のレバー比が大きくなる方向への制御アーム２５の揺動を、レバー比が予め定めた最大値となる位置で規制するものである。可動ストッパ２８は、第１のロッカーアーム２１のレバー比が小さくなる方向への制御アーム２５の揺動を規制するものである。この可動ストッパ２８が移動する第２の位置は、第１のロッカーアーム２１のレバー比が予め定めた最小値となる位置である。

　この実施の形態においては、カム７のベース円部７ａに押圧部材３１が接触する状態で第１のロッカーアーム２１のレバー比が大きくなる方向に押圧部材３１が押され、制御アーム２５が初期位置に位置付けられる。この場合、吸気弁４は、制御アーム２５が初期位置に位置している状態で開き始める。すなわち、吸気弁４が開く時期は、可動ストッパ２８の位置とは無関係に一定になる。

　押圧部材３１は、カム７のノーズ部７ｂに接触してバルブスプリング１４のばね力によって押されている状態において、上述した推力Ｆの方向が逆転したとき（図８に示すカム回転角Ｃ°のとき）に、ロッカーシャフト２４とは反対側へ移動する。この移動は、制御アーム２５の揺動が可動ストッパ２８によって規制されるまで行われる。押圧部材３１がこのように移動することにより、吸気弁４が閉じる時期が早くなるとともに、第１のロッカーアーム２１のレバー比が小さくなってバルブリフト量が減少する。

　すなわち、この実施の形態によれば、可動ストッパ２８が第１の位置に向けて移動して制御アーム２５の揺動可能な範囲が狭くなることにより、第１のロッカーアーム２１のレバー比が大きくなるとともに、バルブ作用角が大きくなる。レバー比が大きくなることは、バルブリフト量が多くなることを意味する。このため、エンジンの運転域が高速運転域にあるときに制御アーム２５の揺動可能な範囲を狭くすることによって、エンジンの更なる出力向上が図られる。また、エンジンの運転域が低速運転域にあるときに制御アーム２５の揺動可能な範囲が広くなることによって、燃焼が安定する。
　したがって、この実施の形態によれば、低速運転時の安定性の向上と、高速運転時の出力向上とを両立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エンジンの動弁装置１は、制御アーム２５を揺動方向の一方に付勢するためのボール３７と圧縮コイルばね３９とをさらに備えている。このため、押圧部材３１がカム７のベース円部７ａに接触しているときに制御アーム２５が不必要に揺動することがない。すなわち、吸気弁４が開くときに制御アーム２５が固定ストッパ２６に衝突して当打音が発生することがない。また、初期位置に位置する制御アーム２５と、固定ストッパ２６との接触部分が不必要に接触、離間を繰り返すことを防ぐことができ、この接触部分が過度に摩耗することを防ぐことができる。したがって、この実施の形態によれば、長期間にわたって品質が高い状態を維持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エンジンの動弁装置１において、第１のロッカーアーム２１の押圧片２３における押圧部材３１が接触する部位は、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、この実施の形態によれば、押圧部材３１がカム７のベース円部７ａ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が閉じた後に制御アーム２５が最終位置から初期位置に速やかに戻るから、エンジンの回転速度が高い場合であっても動作が安定する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エンジンの動弁装置１において、吸気弁４は、１気筒当たり２本設けられている。第１のロッカーアーム２１と、第２のロッカーアーム２２と、制御アーム２５とは、それぞれ吸気弁４毎に設けられている。押圧部材３１は、吸気弁４毎の一対の第２のロッカーアーム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とを含んでいる。連結軸３２の両端部が押圧片２３に接触し、ローラ３３がカム７に接触して回転する。

　この実施の形態によるエンジンの動弁装置１によれば、押圧部材３１がカム７に沿って移動するときは、連結軸３２が第１のロッカーアーム２１のレール３４に接触しながら滑る。このため、バルブスプリング１４のばね力で移動可能な押圧部材３１を簡単な構造で実現でき、高い精度で形成することができる。
　したがって、押圧部材３１と第１のロッカーアーム２１とが吸気弁４毎に設けられているにもかかわらず、１気筒当たり２本ある吸気弁４を高い精度で同期させて駆動することが可能になる。この結果、この実施の形態によれば、動作の信頼性が高い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）
　本発明に係るエンジンの動弁装置は、図１６～図２３に示すように構成することができる。これらの図において、前記図１～図１５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。
　この実施の形態によるエンジンの動弁装置４１は、第１の実施の形態で示したエンジンの動弁装置１と一部の構成が異なっているだけで、その他の構成は同一である。第１の実施の形態で示したエンジンの動弁装置１と相違する構成は、カムシャフト３の回転方向が逆方向であることと、ボール３７と圧縮コイルばね３９とからなるばね部材が固定ストッパ２６に設けられていることである。

　この実施の形態によるカムシャフト３は、図１６において反時計方向に回転する。このため、押圧部材３１は、カム７のベース円部７ａに接触している状態において、カム７の回転力によってロッカーシャフト２４とは反対側に押される。また、この実施の形態による制御アーム２５は、押圧部材３１がカム７のベース円部７ａに接触する状態において、第２の当接面２９が可動ストッパ２８に当接することにより揺動が規制され、初期位置に位置付けられる。

　可動ストッパ２８が第２の位置に位置している状態で制御アーム２５が初期位置に仮に固定されている場合、吸気弁４のバルブリフト量は、図１８中に実線で示すように変化する。また、可動ストッパ２８が図１７に示すように第１の位置に位置付けられて制御アーム２５の揺動が固定ストッパ２６と可動ストッパ２８とによって規制される場合、吸気弁４のバルブリフト量は図１８中の破線で示すように変化する。
　可動ストッパ２８が第１の位置と第２の位置との間の中間位置に位置している状態で制御アーム２５が初期位置に仮に固定されている場合、吸気弁４のバルブリフト量は図１８中に一点鎖線で示すように変化する。

　この実施の形態による動弁装置１において、吸気弁４が開く時期は、可動ストッパ２８の位置に応じて変わる。可動ストッパ２８が図１７に示すように第１の位置に位置している場合は、図１８においてカム回転角がａ°であるときに吸気弁４が開き始める。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。
　可動ストッパ２８が図１６に示すように第２の位置に位置している場合は、図１８においてカム回転角がａ°より遅いｃ°であるときに吸気弁４が開く。カム回転角がｃ°から後述するｄ°に達するまでの間は、図１９に示すように、押圧部材３１にロッカーシャフト２４から離間する方向に推力Ｆが作用している。

　しかし、制御アーム２５は可動ストッパ２８によって揺動が規制されているために、推力Ｆによって押圧部材３１が移動することはできない。この結果、カム７の回転に伴って押圧部材３１がバルブスプリング１４のばね力に抗して第１のロッカーシャフト２４を押す。このため、吸気弁４が開いた後、カム回転角が図１８中の予め定めたｄ°に達するまでの間、すなわち吸気弁４のバルブリフト量が最大になる状態を経て吸気弁４が閉じ始める状態になるまでの間は、バルブリフト量が図１８中の実線からなる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ｄ°に達すると、図２０に示すように、押圧部材３１に加えられる推力Ｆの方向が逆転し、押圧部材３１が推力Ｆによってロッカーシャフト２４に接近する方向へ押される。このため、図２０～図２２に示すような一連の動きで、制御アーム２５が圧縮コイルばね３９のばね力に抗して揺動する。このときに制御アーム２５が揺動する方向は、図２０～図２２において反時計方向である。この制御アーム２５は、第１の当接面２７が固定ストッパ２６に当接するまで揺動する。制御アーム２５の揺動が固定ストッパ２６によって規制されることにより、制御アーム２５が最終位置に位置付けられる。

　このように制御アーム２５が最終位置に揺動することによって、押圧部材３１がカム７に対してカム７の回転方向の後方に移動する。このため、制御アーム２５が最終位置に位置している状態で吸気弁４が閉じる時期は、制御アーム２５が初期位置に位置している場合と比べて早くなる。すなわち、カム回転角が図１８においてｄ°に達した後のバルブリフト量は、図１８中の破線からなるバルブリフトカーブに示すように変化する。
　制御アーム２５は、ローラ３３がカム７のノーズ部７ｂによって押されている間はバルブスプリング１４のばね力で最終位置に保持される。すなわち、制御アーム２５は、カム７が更に回転し、ローラ３３がベース円部７ａに接触する状態（図２３参照）になるまで最終位置に保持される。

　ローラ３３とカム７との接触点Ｐ１がノーズ部７ｂとベース円部７ａとの境界に達することによって、吸気弁４が閉じる。吸気弁４は、制御アーム２５が最終位置に位置している状態で閉じる。すなわち、吸気弁４は、図１８においてカム回転角がｂ°であるときに閉じる。カム回転角ｂ°は、制御アーム２５が初期位置に固定されている状態（バルブリフトカーブが図１８の実線となる状態）で吸気弁４が閉じるときのカム回転角ｅ°より小さい。
　ローラ３３がベース円部７ａに接触する状態になると、カム７の回転力でローラ３３が押され、制御アーム２５が図１６に示す初期位置に戻る。

　この実施の形態による動弁装置１においては、制御アーム２５が可動ストッパ２８の位置に対応した初期位置に位置している状態で吸気弁４が開く。吸気弁４は、制御アーム２５の揺動が固定ストッパ２６によって規制されて制御アーム２５が最終位置に位置している状態で閉じる。このため、吸気弁４が閉じる時期は、可動ストッパ２８の位置に影響を受けることはなく、常に一定になる。

　この実施の形態による動弁装置１においても、バルブ作用角は、可動ストッパ２８の位置に対応して増減する。この実施の形態においては、可動ストッパ２８が第１の位置に位置している状態のバルブ作用角α１は、図１８に示すように、可動ストッパ２８が第２の位置に位置している状態のバルブ作用角α２より大きくなる。また、可動ストッパ２８が第１の位置と第２の位置との中間に位置している状態のバルブ作用角α３は、バルブ作用角α２より大きく、バルブ作用角α１より小さくなる。
　したがって、この実施の形態においても、第１の実施の形態を採るときと同等の効果が得られる。

　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、７…吸気弁駆動用カム、１４…バルブスプリング、２１…第１のロッカーアーム、２２…第２のロッカーアーム、２３…押圧片、２４…ロッカーシャフト、２５…制御アーム、２６…固定ストッパ、２８…可動ストッパ、３１…押圧部材。

Claims

　吸気弁駆動用カムまたは排気弁駆動用カムを有し、シリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフトと、
　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、吸気弁または排気弁をバルブスプリングのばね力に抗して押圧する押圧片が揺動端部に設けられた第１のロッカーアームと、
　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第２のロッカーアームと、
　前記第２のロッカーアームの揺動端部に設けられ、前記カムと前記押圧片との間に挟まれた状態で前記カムに沿って移動可能な押圧部材と、
　前記制御アームの一方への揺動を規制する固定ストッパと、
　前記制御アームの他方への揺動を規制する可動ストッパとを備え、
　前記可動ストッパは、前記制御アームの揺動可能な角度が０になる第１の位置と、前記制御アームの揺動可能な角度が予め定めた角度となる第２の位置との間で移動可能に形成され、
　前記可動ストッパの位置が前記第１の位置以外の状態において、
　前記押圧部材が前記カムのベース円部に接触している状態でこの押圧部材にカムの回転力が伝達されることによって、前記制御アームが揺動可能な範囲の一端となる初期位置に揺動し、
　前記押圧部材が前記カムのノーズ部に接触している状態で前記バルブスプリングのばね力により押されることによって、前記制御アームが揺動可能な範囲の他端となる最終位置に揺動するエンジンの動弁装置。
　請求項１記載のエンジンの動弁装置において、
　前記固定ストッパは、前記第１のロッカーアームのレバー比が大きくなる方向への制御アームの揺動を、前記レバー比が予め定めた最大値となる位置で規制するものであり、
　前記可動ストッパは、前記レバー比が小さくなる方向への前記制御アームの揺動を規制するものであり、
　前記可動ストッパが移動する前記第２の位置は、前記レバー比が予め定めた最小値となる位置であることを特徴とするエンジンの動弁装置。
　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、
　前記制御アームを揺動方向の一方に付勢するばね部材をさらに備えたことを特徴とするエンジンの動弁装置。
　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、
　前記押圧片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。
　請求項１ないし請求項４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、
　前記吸気弁または排気弁は、１気筒当たり２本設けられ、
　前記第１のロッカーアームと、前記制御アームと、前記第２のロッカーアームは、それぞれ吸気弁毎または排気弁毎に設けられ、
　前記押圧部材は、前記吸気弁毎または排気弁毎に設けられている一対の第２のロッカー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押圧片に接触し、
　前記ローラが前記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。