JP4583229B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、機関弁に対して自由となり得る一対の自由ロッカアームと、機関弁に連動、連結されて両自由ロッカアーム間に挟まれる駆動ロッカアームとが、前記両自由ロッカアームおよび前記駆動ロッカアームに共通なロッカアームシャフトで揺動可能に支承され、前記ロッカアームシャフトと平行な軸線まわりに回転するカムシャフトには、カムプロフィルを相互に異ならせて前記両自由ロッカアームに個別に対応したカムを含む複数のカムが設けられ、前記駆動ロッカアームおよび前記両自由ロッカアームには、前記駆動ロッカアームの前記両自由ロッカアームへの連結および連結解除を切換えて前記機関弁の作動特性を変更可能な弁作動特性変更手段が設けられる内燃機関の動弁装置に関する。

機関弁に連動、連結される駆動ロッカアームが機関弁に対して自由となり得る一対の自由ロッカアーム間に挟まれるように配置され、駆動ロッカアームおよび一方の自由ロッカアーム間、ならびに駆動ロッカアームおよび自由ロッカアーム間に、駆動ロッカアームおよび自由ロッカアームの連結および連結解除を連結ピンの作動によって切換え可能とした油圧式の連結切換手段がそれぞれ設けられるようにした内燃機関の動弁装置が、たとえば特許文献１で知られている。
特開昭６３−２８５２０７号公報

ところが上記特許文献１で開示された動弁装置では、駆動ロッカアームを一方の自由ロッカアームとともに揺動作動させている状態から駆動ロッカアームを他方の自由ロッカアームとともに揺動させる状態に切換える際に、一対の連結切換手段の連結解除および連結作動をほぼ同時に行うことは油圧回路の制御上困難であり、油圧切換信号のばらつき等で双方とも連結解除状態または連結状態となる不具合が発生したり、連結ピンにかかる摩擦力の増大等に起因して両連結切換手段の連結ピンが切換信号にかかわらず同時に同一作動状態となる不具合が発生する可能性があり、そのような事態が生じると所望の弁作動特性が得られないことになる。

そこで、前記両連結切換手段を順次切換え作動せしめるようにすると、一方の連結切換手段の作動完了を確認してから他方の連結切換手段の作動を開始しなければならないので、切換時間に遅れが生じてしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、機関弁の作動特性を応答性よく確実に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。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、機関弁に対して自由となり得る一対の自由ロッカアームと、機関弁に連動、連結されて両自由ロッカアーム間に挟まれる駆動ロッカアームとが、前記両自由ロッカアームおよび前記駆動ロッカアームに共通なロッカアームシャフトで揺動可能に支承され、前記ロッカアームシャフトと平行な軸線まわりに回転するカムシャフトには、カムプロフィルを相互に異ならせて前記両自由ロッカアームに個別に対応したカムを含む複数のカムが設けられ、前記駆動ロッカアームおよび前記両自由ロッカアームには、前記駆動ロッカアームの前記両自由ロッカアームへの連結および連結解除を切換えて前記機関弁の作動特性を変更可能な弁作動特性変更手段が設けられる内燃機関の動弁装置において、前記弁作動特性変更手段は、前記駆動ロッカアームの前記両自由ロッカアームへの択一的な連結状態ならびに前記両自由ロッカアームに対する前記駆動ロッカアームの連結解除状態を切換え可能として前記駆動ロッカアームおよび前記両自由ロッカアームに共通に設けられる連結作動部材と、前記両自由ロッカアームに対する前記駆動ロッカアームの連結解除状態で前記駆動ロッカアームの揺動位置に関係なく常に前記連結作動部材に係合して連結作動部材の位置を保持する状態ならびに前記連結作動部材との係合を解除して連結作動部材の作動を許容する状態を切換える作動規制機構とを備えることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記駆動ロッカアームには、両端を前記両自由ロッカアーム側に開放するとともにピンである前記連結作動部材を摺動可能に嵌合せしめる収納孔が、前記ロッカアームシャフトおよび前記カムシャフトと平行に設けられ、前記連結作動部材の両端をそれぞれ係合させ得る係合孔が、前記機関弁が閉弁状態にあるとともに両自由ロッカアームが対応するカムのベース円部に当接している状態で前記収納孔と同軸となるようにして前記両自由ロッカアームに設けられることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成に加えて、前記両自由ロッカアームに、相互に対向する方向の軸方向作動力を前記連結作動部材に及ぼし得る作動力発揮部がそれぞれ設けられることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、前記両作動力発揮部が、油圧力を発揮するように構成されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、一方の前記作動力発揮部が油圧力を発揮するように構成され、他方の作動力発揮部がばね力を発揮するように構成されることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項２〜５のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記連結作動部材および前記収納孔の軸方向長さが同一に設定されることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記カムシャフトに、前記駆動ロッカアームに対応したカムが設けられることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明の構成に加えて、前記駆動ロッカアームに対応したカムが、前記駆動ロッカアームの両自由ロッカアームへの連結解除状態で前記機関弁を閉弁休止状態とするように形成されることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項７記載の発明の構成に加えて、前記駆動ロッカアームに対応したカムのベース円部からの高さが、前記両自由ロッカアームに個別に対応したカムのベース円部からの高さよりも同一クランク角では小さく設定されることを特徴とする。

さらに請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記両自由ロッカアームに個別に対応したカムが、それらのカムのベース円部からの高さがクランク角の変化に応じて一方が高くなる部分と他方が高くなる部分とを有するように形成されることを特徴とする。

請求項１〜１０のいずれかに記載の発明によれば、駆動ロッカアームの前記両自由ロッカアームへの択一的な連結状態ならびに両自由ロッカアームに対する駆動ロッカアームの連結解除状態を、駆動ロッカアームおよび自由ロッカアームに共通な連結作動部材の作動によって切換えると共に、作動規制機構が、両自由ロッカアームに対する駆動ロッカアームの連結解除状態で駆動ロッカアームの揺動位置に関係なく常に連結作動部材に係合して連結作動部材の位置を保持する状態ならびに連結作動部材との係合を解除して連結作動部材の作動を許容する状態を切換えるので、駆動ロッカアームが両自由ロッカアームに択一的に連結される状態ならびに駆動ロッカアームの両自由ロッカアームへの連結を解除する状態の３つの状態を確実に切換えることが可能であり、しかも連結作動部材の作動を確認する必要がないので切換時間に遅れが生じることもない。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図８は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は吸気弁用動弁装置の縦断側面図であって図２の１−１線に沿う断面図、図２は駆動ロッカアームおよび両自由ロッカアームの連結を解除した状態での図１の２−２線断面図、図３は図２の３−３線で示す断面を閉弁状態（ａ）および開弁リフト最大の状態（ｂ）に分けて示す図、図４は弁作動特性を示す図、図５は図２の５−５線断面図、図６は図２の６−６線断面図、図７は駆動ロッカアームを一方の自由ロッカアームに連結した状態での図３に対応した断面図、図８は駆動ロッカアームを他方の自由ロッカアームに連結した状態での図３に対応した断面図である。

先ず図１において、内燃機関のシリンダヘッド１５には気筒毎に一対の吸気弁口１６…が設けられ，両吸気弁口１６…は、機関弁としての吸気弁１７…により個別に開閉されるものであり、それらの吸気弁１７…のステム１７ａ…は、シリンダヘッド１５にそれぞれ設けられたガイド筒１８…に摺動可能に嵌合される。各ガイド筒１８…から上方に突出したステム１７ａ…の上端部に設けられるリテーナ１９…とシリンダヘッド１５との間には各ステム１７ａ…を囲繞する弁ばね２０…が設けられ、それらの弁ばね２０…のばね力により吸気弁１７…は吸気弁口１６…を閉じる方向に付勢される。

図２および図３を併せて参照して、両吸気弁１７…を開閉駆動する動弁装置は、図示しないクランクシャフトに１／２の減速比で連動、連結されるカムシャフト２１と、両吸気弁１７…に対して自由となり得る一対の第１および第２自由ロッカアーム２２，２３と、両吸気弁１７…に連動、連結されて第１および第２自由ロッカアーム２２，２３間に挟まれる駆動ロッカアーム２４と、カムシャフト２１と平行な軸線を有して前記各ロッカアーム２２〜２４を共通にかつ揺動可能に支持するロッカアームシャフト２５と、駆動ロッカアーム２４の第１および第２自由ロッカアームへの連結および連結解除を切換えて吸気弁１７…の作動特性を変更し得るようにして前記駆動ロッカアーム２４ならびに第１および第２自由ロッカアーム２２，２３に設けられる弁作動特性変更手段２６とを備える。

カムシャフト２１は、シリンダヘッド１５に設けられるカムホルダ２７と、該カムホルダ２７に締結されるキャップ２８とで回転自在に支承されるものであり、このカムシャフト２１には、第１および第２自由ロッカアーム２２，２３に個別に対応した第１および第２カム２９，３０と、駆動ロッカアーム２４に対応した第３カム３１とが設けられる。

駆動ロッカアーム２４と、該駆動ロッカアーム２４を相互間に挟む第１および第２自由ロッカアーム２２，２３とは、相互に摺接しつつ前記カムホルダ２７で支持されるロッカアームシャフト２５で揺動可能に支承されるようにして一対のカムホルダ２７，２７間に配置される。

第１自由ロッカアーム２２は、ロッカアームシャフト２５で揺動可能に支承される円筒状の第１支持部２２ａと、第１支持部２２ａの内端部すなわち駆動ロッカアーム２４側の端部から一方の吸気弁１７側に延びるとともに駆動ロッカアーム２４の一面に外側面を摺接させる第１内側支持壁２２ｂと、第１支持部２２ａの軸方向中間部から一方の吸気弁１７側に延びる第１外側支持壁２２ｃとを一体に備えるものであり、第１支持部２２ａの外端はカムホルダ２７に摺接される。

第１内側支持壁２２ｂにはロッカアームシャフト２５と平行な第１支持孔３２が両端を開放するようにして設けられ、第１外側支持壁２２ｃには、第１支持孔３２と同軸かつ同径である有底の第２支持孔３３が駆動ロッカアーム２４と反対側を閉塞端とするようにして設けられる。

第１および第２支持孔３２，３３には、円筒状である第１支軸３４が第２支持孔３３の閉塞端に当接するまで嵌合され、第１支軸３４の駆動ロッカアーム２４側の端面は第１内側支持壁２２ｂの外側面と面一になる。しかも第１支軸３４の第１および第２支持孔３２，３３からの離脱を阻止するためのスナップリング３５が第１支持孔３２の内面に係合すべく第１支軸３４の外周面に装着される。

第１内側支持壁２２ｂおよび第１外側支持壁２２ｃ間には、第１支軸３４にニードルベアリング３６を介して回転自在に支承される第１ローラ３７が配置され、この第１ローラ３７は、カムシャフト２１の第１カム２９に転がり接触する。

また第２自由ロッカアーム２３は、ロッカアームシャフト２５で揺動可能に支承される円筒状の第２支持部２３ａと、第２支持部２３ａの内端部すなわち駆動ロッカアーム２４側の端部から他方の吸気弁１７側に延びるとともに駆動ロッカアーム２４の他面に外側面を摺接させる第２内側支持壁２３ｂと、第２支持部２３ａの軸方向中間部から他方の吸気弁１７側に延びる第２外側支持壁２３ｃとを一体に備えるものであり、第２支持部２３ａの外端はカムホルダ２７に摺接される。

第２内側支持壁２３ｂにはロッカアームシャフト２５と平行な第３支持孔４０が両端を開放するようにして設けられ、第２外側支持壁２３ｃには、第３支持孔４０と同軸かつ同径である有底の第４支持孔４１が駆動ロッカアーム２４と反対側を閉塞端とするようにして設けられる。

第３および第４支持孔４０，４１には、円筒状である第２支軸４２が第４支持孔４１の閉塞端に当接するまで嵌合され、第２支軸４２の駆動ロッカアーム２４側の端面は第２内側支持壁２３ｂの外側面と面一になる。しかも第２支軸４２の第３および第４支持孔４０，４１からの離脱を阻止するためのスナップリング４３が第３支持孔４０の内面に係合すべく第２支軸４２の外周面に装着される。

第２内側支持壁２３ｂおよび第２外側支持壁２３ｃ間には、第２支軸４２にニードルベアリング４４を介して回転自在に支承される第２ローラ４５が配置され、この第２ローラ４５は、カムシャフト２１の第２カム３０に転がり接触する。

また第１自由ロッカアーム２２における第１支持部２２ａの軸方向中間部よりも外端側は第１ねじりばね４６で囲繞されており、第１ねじりばね４６の一端はカムホルダ２７に係合され、第１ねじりばね４６の他端は第１自由ロッカアーム２２に係合される。この第１ねじりばね４６が発揮するばね力により第１自由ロッカアーム２２は、第１ローラ３７を第１カム２９に接触させる側に回動付勢される。

第２自由ロッカアーム２３における第２支持部２３ａの軸方向中間部よりも外端側は第２ねじりばね４７で囲繞されており、第２ねじりばね４７の一端はカムホルダ２７に係合され、第２ねじりばね４７の他端は第２自由ロッカアーム２３に係合される。この第２ねじりばね４７が発揮するばね力により第２自由ロッカアーム２３は、第２ローラ４５を第２カム３０に接触させる側に回動付勢される。

駆動ロッカアーム２４は、第１および第２自由ロッカアーム２２，２３側に延びる一対の腕部２４ａ，２４ｂを有して平面視では略Ｔ字状となるように形成されており、それらの腕部２４ａ，２４ｂの先端部には、両吸気弁１７…におけるステム１７ａ…の上端に当接するタペットねじ４８，４８が進退位置を調節可能として螺合される。しかも駆動ロッカアーム２４には、第３カム３１に摺接し得るカムスリッパ４９が設けられる。

弁作動特性変更手段２６は、駆動ロッカアーム２４を第１および第２自由ロッカアーム２２，２３のいずれにも連結せず第３カム３１に従動する駆動ロッカアーム２４の揺動によって両吸気弁１７…を開閉駆動する状態、駆動ロッカアーム２４を第１自由ロッカアーム２２に連結することで第１カム２９に従動する第１自由ロッカアーム２２とともに揺動する駆動ロッカアーム２４によって両吸気弁１７…を開閉駆動する状態、ならびに駆動ロッカアーム２４を第２自由ロッカアーム２３に連結することで第２カム３０に従動する第２自由ロッカアーム２３とともに揺動する駆動ロッカアーム２４によって両吸気弁１７…を開閉駆動する状態の３つの状態を切換えるものであり、第１〜第３カム２９〜３１による両吸気弁１７…の開弁リフト特性は図４で示される。

図４において、曲線Ａは第１カム２９による吸気弁１７…の開弁作動特性を示し、曲線Ｂは第２カム３０による吸気弁１７…の開弁作動特性を示し、曲線Ｃは第３カム３１による吸気弁１７…の開弁作動特性を示すものである。

ところで第１〜第３カム２９〜３１は、カムシャフト２１の軸線を中心とした円弧状のベース円部２９ａ，３０ａ，３１ａと、該ベース円部２９ａ〜３１ａから半径方向外方に張出す高位部２９ｂ，３０ｂ，３１ｂとをそれぞれ有してカムプロフィルを相互に異ならせるように形成されるものであり、各ベース円部２９ａ〜３１ａの半径は同一に設定される。

また駆動ロッカアーム２４に対応した第３カム３１は、機関の低速運転域で両吸気弁１７…を開閉作動せしめるカムプロフィルを有するものであり、第３カム３１のベース円部３１ａからの高位部３１ｂの高さは、第１および第２自由ロッカアーム２２，２３に個別に対応した第１および第２カム２９，３０のベース円部２９ａ，３０ａからの高位部２９ｂ，３０ｂの高さよりも同一クランク角では小さく設定されている
さらに第１および第２カム２９，３０は、それらのカム２９，３０のベース円部２９ａ，３０ａからの高位部２９ｂ，３０ｂの高さがクランク角の変化に応じて一方が高くなる部分と他方が高くなる部分とを有するように形成されており、第１カム２９は機関の高速運転域で両吸気弁１７…を開閉作動せしめるカムプロフィルを有し、第２カム３０はアトキンソンサイクルで両吸気弁１７…を開閉作動せしめるカムプロフィルを有する。

而してアトキンソンサイクルは、通常のオットーサイクルでは圧縮比＝膨張比となるののは異なり、圧縮比＜膨張比となるサイクルであり、圧縮比および膨張比を別々に設定し得ることを特徴とするものであり、第２カム３０は、吸気弁１７…の閉弁タイミングを第１カム２９による閉弁タイミングよりも遅くすることで圧縮開始時期を遅くし、それによって実効圧縮比を膨張比よりも低く設定するようにしている。このようなアトキンソンサイクルの運転によれば、熱効率を支配している膨張比を高く設定することにより、膨張圧力を余すことなく運動エネルギーに変換して熱効率を高めることができ、実効圧縮比を低く設定することによりノッキングを改善することができる。

再び図２において、弁作動特性変更手段２６は、駆動ロッカアーム２４の第１および第２自由ロッカアーム２２，２３への択一的な連結状態ならびに第１および第２自由ロッカアーム２２，２３に対する駆動ロッカアーム２４の連結解除状態を切換え可能として駆動ロッカアーム２４および両自由ロッカアーム２２，２３に共通に設けられる単一の連結作動部材としてのピン５０と、第１および第２自由ロッカアーム２２，２３に対する駆動ロッカアーム２４の連結解除状態で駆動ロッカアーム２４の揺動位置に関係なく常に前記ピン５０に係合して該ピン５０の位置を保持する状態ならびに前記ピン５０との係合を解除してピン５０の作動を許容する作動規制機構５１とを備える。

駆動ロッカアーム２４には、両端を第１および第２自由ロッカアーム２２，２３側に開放した収納孔５２がロッカアームシャフト２５およびカムシャフト２１と平行に設けられ、収納孔５２には前記ピン５０が摺動可能に嵌合される。しかもピン５０の軸方向長さは収納孔５２の軸方向長さと同一に設定されており、ピン５０が第１および第２自由ロッカアーム２２，２３のいずれにも係合していない状態でピン５０の両端面は駆動ロッカアーム２４の両側面と面一となる。

また第１自由ロッカアーム２２の第１支軸３４には、前記ピン５０の一端を挿入、係合せしめることを可能として第１支軸３４の駆動ロッカアーム２４側の端面に開口する第１係合孔５３が収納孔５２と同径を有して設けられており、この第１係合孔５３は、両吸気弁１７…が閉弁状態にあるとともに第１自由ロッカアーム２２が第１カム２９のベース円部２９ａに当接している状態で前記収納孔５２と同軸となるようにして第１自由ロッカアーム２２に設けられる。

第２自由ロッカアーム２３の第２支軸４２には、前記ピン５０の他端を挿入、係合せしめることを可能として第２支軸４２の駆動ロッカアーム２４側の端面に開口する第２係合孔５４が収納孔５２と同径を有して設けられており、この第２係合孔５４は、両吸気弁１７…が閉弁状態にあるとともに第２自由ロッカアーム２３が第２カム３０のベース円部３０ａに当接している状態で前記収納孔５２と同軸となるようにして第２自由ロッカアーム２３に設けられる。

第１自由ロッカアーム２２には、前記ピン５０を第２自由ロッカアーム２３側に駆動するための軸方向作動力をピン５０に及ぼし得る第１作動力発揮部５５が設けられ、第２自由ロッカアーム２３には、前記ピン５０を第１作動力発揮部５５による軸方向作動力に対向して第１自由ロッカアーム２２側に駆動するための軸方向作動力をピン５０に及ぼし得る第２作動力発揮部５６が設けられる。

第１作動力発揮部５５は、ピン５０の一端を臨ませる第１油圧室５７が第１支軸３４内に形成されて成り、前記ピン５０を第２自由ロッカアーム２３側に駆動する油圧力を発揮するものである。而して第１支軸３４には、第１係合孔５３とともに第１油圧室５７を形成するようにして第１係合孔５３よりも大径に形成される油圧室形成孔５８が、第１係合孔５３との間に駆動ロッカアーム２４側に臨む環状の段部５９を形成しつつ第１係合孔５３に同軸に連なって設けられるとともに、油圧室形成孔５８よりも小径である油孔６０が前記油圧室形成孔５８に同軸に連なって設けられ、油孔６０は第１支軸３４の駆動ロッカアーム２４とは反対側の端面に開口する。

第２作動力発揮部５６は、ピン５０の他端を臨ませる第２油圧室６１が第２支軸４２内に形成されて成り、前記ピン５０を第１自由ロッカアーム２２側に駆動する油圧力を発揮するものである。而して第２支軸４２には、第２係合孔５４とともに第２油圧室６１を形成するようにして第２係合孔５４よりも大径に形成される油圧室形成孔６２が、第２係合孔５４との間に駆動ロッカアーム２４側に臨む環状の段部６３を形成しつつ第２係合孔５４に同軸に連なって設けられるとともに、油圧室形成孔６２よりも小径である油孔６４が前記油圧室形成孔６２に同軸に連なって設けられ、油孔６４は第２支軸４２の駆動ロッカアーム２４とは反対側の端面に開口する。

図５において、作動規制機構５１は、ピン５０の軸方向中央部外周に設けられる環状の係止溝６７と、該係止溝６７に係脱可能に係合するようにして駆動ロッカアーム２４にスライド可能に配設される係合ピン６８と、前記係止溝６７との係合を解除する側に前記係合ピン６８を付勢するばね力を発揮して駆動ロッカアーム２４および係合ピン６８間に縮設される戻しばね６９とを備える。

駆動ロッカアーム２４には、収納孔５２の軸方向中央部に一端を開口する摺動孔７０と、該摺動孔７０よりも小径にして一端が摺動孔７０の他端に同軸に連なるばね収容孔７１と、ばね収容孔７１よりも大径にして一端がばね収容孔７１の他端に同軸に連なる油圧室形成孔７２とが、ロッカアームシャフト２５および収納孔５２の軸線を結ぶ直線上に軸線を配置するようにして収納孔５２側から順に設けられており、油室形成孔７２の他端は、ロッカアームシャフト２５を囲むようにして駆動ロッカアーム２４に設けられる環状凹部７３に開口する。

一方、係合ピン６８は、前記係止溝６７に一端を係合可能として摺動孔７０に摺動可能に嵌合される係合軸部６８ａの他端に、前記油室形成孔７２に摺動可能に嵌合される円盤状の受圧部６８ｂの一端面中央部が同軸にかつ一体に連設されて成り、受圧部６８ｂの他端面を臨ませる第３油圧室７４が油圧室形成孔７２内に形成される。またコイル状である戻しばね６９は、摺動孔７０およびばね収容孔７１間に形成される環状の段部７５と係合ピン６８の受圧部６８ｂとの間に、係合軸部６８ａを囲繞するようにして縮設される。さらに油圧室形成孔７２の他端部には、係合ピン６８の受圧部６８ｂに当接することで係合ピン６８の環状凹部７３側への離脱を阻止する止め輪７６が装着される。

図６を併せて参照して、ロッカアームシャフト２５内には、横断面形状が略扇形と成るように成形された３本の筒状の油路形成部材７８，７９，８０が、全体外周がほぼ円形となるようにしてまとめられて嵌入、固定されており、各油路形成部材７８〜８０内には、図示しない制御弁を介してオイル供給源が接続される第１、第２および第３油路８１，８２，８３が形成され、油圧の作用・解放が各油路８１〜８３毎に制御される。

第１自由ロッカアーム２２において第１外側支持壁２２ｃに対応する部分で第１支持部２２ａの内周にはロッカアームシャフト２５を囲繞する環状凹部８４が設けられ、第２自由ロッカアーム２３において第２外側支持壁２３ｃに対応する部分で第２支持部２３ａの内周にはロッカアームシャフト２５を囲繞する環状凹部８５が設けられる。また第１自由ロッカアーム２２の第１外側支持壁２２ｃには前記環状凹部８４を油孔６０に連通させる連通路８６が設けられ、第２自由ロッカアーム２３の第２外側支持壁２３ｃには前記環状凹部８５を油孔６４に連通させる連通路８７が設けられる。而して連通路８６，８７は、油まわり性の向上を図るためにロッカアームシャフト２５の軸線に沿う方向では幅を狭く、ロッカアームシャフト２５の軸線に直交する平面では上下に幅を広くした形状に形成されるものであり、第１および第２自由ロッカアーム２２，２３の鋳造成形時に鋳造中子を用いて形成される。

また環状凹部８４に対応する部分でロッカアームシャフト２５および通路形成部材７８には第１油路８１を環状凹部８４に連通させる連通孔８８が設けられ、環状凹部８５に対応する部分でロッカアームシャフト２５および通路形成部材７９には第２油路８２を環状凹部８５に連通させる連通孔８９が設けられ、環状凹部７３に対応する部分でロッカアームシャフト２５および通路形成部材８０には第３油路８３を環状凹部７３に連通させる連通孔９０が設けられる。すなわち第１作動力発揮部５５の第１油圧室５７に第１油路８１が連通し、第２作動力発揮部５６の第２油圧室６１に第２油路８２が連通し、作動規制機構５１の第３油圧室７４に第３油路８３が連通する。

さらに駆動ロッカアーム２４の両側面には、該駆動ロッカアーム２４および第１自由ロッカアーム２２の相対回動にもかかわらず収納孔５２および第１係合孔５３全体を囲むように配置される無端状のシール９１と、駆動ロッカアーム２４および第２自由ロッカアーム２３の相対回動にもかかわらず収納孔５２および第２係合孔５４全体を囲むように配置される無端状のシール９２とが装着される。

このような動弁装置において、機関の低速運転域では、両端面を駆動ロッカアーム２４の両側面と面一としたピン５０の係止溝６７に係合ピン６８を係合させて第３油圧室７４に油圧を作用せしめることで、作動規制機構５１によりピン５０の移動を規制しておき、駆動ロッカアーム２４の第１および第２自由ロッカアーム２２，２３への連結解除状態を維持する。この状態では第１および第２カム２９，３０に第１および第２ローラ３７，４５を接触させた第１および第２自由ロッカアーム２２，２３とは独立して、駆動ロッカアーム２４が第３カム３１に従動することにより、図３（ａ）で示す閉弁位置と、図３（ｂ）で示す開弁位置との間で揺動し、一対の吸気弁１７…が第３カム３１のカムプロフィルで定まるリフト量および開閉タイミングで開閉作動することになる。

また機関の低速運転域から高速運転域への移行時には、第３油圧室７４の油圧を解放するとともに第２油圧室６１に油圧を作用する。そうするとピン５０の係止溝６７から離脱する側に係合ピン６８が付勢されているので、係合ピン６８の係止溝６７との係合が解除され、作動規制機構５１はピン５０の移動を許容するようになる。一方、ピン５０は第２作動力発揮部５６が発揮する油圧力によって第１自由ロッカアーム２２側に付勢されることになり、駆動ロッカアーム２４のカムスリッパ４９が第３カム３１のベース円部３１ａに摺接し、第１自由ロッカアーム２２の第１ローラ３７が第１カム２９のベース円部２９ａに接触することで収納孔５２および第１係合孔５３が同軸となったときに、ピン５０の一端部が第１係合孔５３に段部５９に当接するまで挿入、係合される。

これにより駆動ロッカアーム２４は第１自由ロッカアーム２２に係合、連結されることになり、第１カム２９に従動する第１自由ロッカアーム２２とともに駆動ロッカアーム２４が、図７（ａ）で示す閉弁位置と、図７（ｂ）で示す開弁位置との間で揺動し、一対の吸気弁１７…が第１カム２９のカムプロフィルで定まるリフト量および開閉タイミングで開閉作動することになる。

機関の高速運転域からアトキンソンサイクル運転域への移行時には、第２油圧室６１の油圧を解放するとともに第１油圧室５７に油圧を作用する。そうするとピン５０は第１作動力発揮部５５が発揮する油圧力によって第２自由ロッカアーム２２側に付勢されることになり、第１および第２自由ロッカアーム２２，２３の第１および第２ローラ３７，４５が第１および第２カム２９，３０のベース円部２９ａ，３０ａに接触することで収納孔５２および第２係合孔５４が同軸となったときに、ピン５０の他端部が第２係合孔５４に段部６３に当接するまで挿入、係合される。

これにより駆動ロッカアーム２４は第２自由ロッカアーム２３に係合、連結されることになり、第２カム３０に従動する第２自由ロッカアーム２３とともに駆動ロッカアーム２４が、図８（ａ）で示す閉弁位置と、図８（ｂ）で示す開弁位置との間で揺動し、一対の吸気弁１７…が第２カム３０のカムプロフィルで定まるリフト量および開閉タイミングで開閉作動することになる。

また機関の高速運転域またはアトキンソンサイクル運転域から低速運転域への移行時には、第３油圧室７４に油圧作用せしめ、第１および第２油圧室５７，６１の一方に油圧を作用せしめるとともに他方の油圧を解放する。そうするとピン５０が第１係合孔５３または第２係合孔５４から収納孔５２側に移動することになり、ピン５０の両端面が駆動ロッカアーム２４の両側面と面一となったときに、係合ピン６８が係止溝６７に係合し、ピン５０の位置が駆動ロッカアーム２４内に維持される。

このようにして、駆動ロッカアーム２４の第１および第２自由ロッカアーム２２，２３への択一的な連結状態ならびに両自由ロッカアーム２２，２３に対する駆動ロッカアーム２４の連結解除状態を、駆動ロッカアーム２４および両自由ロッカアーム２２，２３に共通な単一のピン５０の作動によって切換えられ、作動規制機構５１により両自由ロッカアーム２２，２３に対する駆動ロッカアーム２４の連結解除状態を維持するようにピン５０の位置を保持する状態ならびにピン５０の作動を許容する状態が切換えられる。

したがって駆動ロッカアーム２４が両自由ロッカアーム２２，２３に択一的に連結される状態ならびに駆動ロッカアーム２４の両自由ロッカアーム２２，２３への連結を解除する状態の３つの状態を確実に切換えることが可能であり、しかもピン５０の作動を確認する必要がないので切換時間に遅れが生じることもない。

上記第１実施例では、駆動ロッカアーム２４に対応する第３カム３１が低速運転域に対応したカムプロフィルを有するものであったが、一対の吸気弁１７…を閉弁休止させるものであってもよく、そのような吸気弁１７…の閉弁休止は、複数気筒のうちの一部の気筒を休止させる場合に有効である。

図９は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

ロッカアームシャフト２５には、一対の第１および第２自由ロッカアーム２２，２３′と、両吸気弁１７…に連動、連結されて第１および第２自由ロッカアーム２２，２３′間に挟まれる駆動ロッカアーム２４とが揺動可能に支承され、駆動ロッカアーム２４ならびに第１および第２自由ロッカアーム２２，２３には、駆動ロッカアーム２４の第１および第２自由ロッカアームへの連結および連結解除を切換えて吸気弁１７…の作動特性を変更し得るようにして前記弁作動特性変更手段２６′が設けられる。

第１自由ロッカアーム２２には第１支軸３４およびニードルベアリング３６を介して第１ローラ３７が軸支されており、この第１ローラ３７を第１カム２９に転がり接触させる側に第１自由ロッカアーム２２が第１ねじりばね４６で付勢される。

第２自由ロッカアーム２３′には、駆動ロッカアーム２４とは反対側の端部を第２自由ロッカアーム２３′から突出させるようにして第２支軸４２′が嵌合、固定されており、この第２支軸４２′およびニードルベアリング４４を介して第２自由ロッカアーム２３に第２ローラ４５が軸支され、第２自由ロッカアーム２３′は、第２ローラ４５を第２カム３０に転がり接触させる側に第２ねじりばね４７により付勢される。

弁作動特性変更手段２６′は、駆動ロッカアーム２４を第１および第２自由ロッカアーム２２，２３′のいずれにも連結せず第３カム３１に従動する駆動ロッカアーム２４の揺動によって両吸気弁１７…を開閉駆動する状態、駆動ロッカアーム２４を第１自由ロッカアーム２２に連結することで第１カム２９に従動する第１自由ロッカアーム２２とともに揺動する駆動ロッカアーム２４によって両吸気弁１７…を開閉駆動する状態、ならびに駆動ロッカアーム２４を第２自由ロッカアーム２３′に連結することで第２カム３０に従動する第２自由ロッカアーム２３′とともに揺動する駆動ロッカアーム２４によって両吸気弁１７…を開閉駆動する状態の３つの状態を切換えるものである。

弁作動特性変更手段２６′は、駆動ロッカアーム２４の第１および第２自由ロッカアーム２２，２３′への択一的な連結状態ならびに第１および第２自由ロッカアーム２２，２３′に対する駆動ロッカアーム２４の連結解除状態を切換え可能として駆動ロッカアーム２４および両自由ロッカアーム２２，２３′に共通に設けられる単一の連結作動部材としてのピン５０と、第１および第２自由ロッカアーム２２，２３′に対する駆動ロッカアーム２４の連結解除状態で駆動ロッカアーム２４の揺動位置に関係なく常に前記ピン５０に係合して該ピン５０の位置を保持する状態ならびに前記ピン５０との係合を解除してピン５０の作動を許容する作動規制機構５１とを備える。

また第１自由ロッカアーム２２の第１支軸３４には、前記ピン５０の一端を挿入、係合せしめることを可能とした第１係合孔５３が設けられる。また第２自由ロッカアーム２３′の第２支軸４２′には、前記ピン５０の他端を挿入、係合せしめることを可能とした第２係合孔５４が設けられる。

第１自由ロッカアーム２２には、ピン５０を第２自由ロッカアーム２３′側に駆動するための軸方向作動力をピン５０に及ぼし得る第１作動力発揮部５５が設けられ、第２自由ロッカアーム２３′には、前記ピン５０を第１作動力発揮部５５による軸方向作動力に対向して第１自由ロッカアーム２２側に駆動するための軸方向作動力をピン５０に及ぼし得る第２作動力発揮部５６′が設けられる。

第２作動力発揮部５６′は、ピン５０の他端面に一端部を摺接させるスライド部材９４と、該スライド部材９４および第２支軸４２′間に縮設されるばね９５とで構成されるものであり、ピン５０を第１自由ロッカアーム２２側に駆動するばね力を発揮するものである。

而して第２支軸４２′には、第２係合孔５４と、第２係合孔５４よりも小径に形成されて第２係合孔５４に同軸に連なるばね収容孔９６と、ばね収容孔９６よりも小径に形成されてばね収容孔９６に同軸に連なる摺動孔９７とが設けられる。またスライド部材９４は、一端を前記ピン５０の他端に当接させるとともに他端側を前記摺動孔９７に摺動自在に嵌合せしめた軸部９４ａと、軸部９４ａから半径方向外方に張り出して第２係合孔５４に摺動自在に嵌合される円盤状の鍔部９４ｂとを一体に有するものであり、ばね９５は、前記ばね収容孔９６および摺動孔９７間に形成される環状の段部９８と前記鍔部９４ｂとの間に縮設される。

しかも鍔部９４ｂは、ピン５０の一端が第１自由ロッカアーム２２の第１係合孔５３に挿入、係合された状態でも駆動ロッカアーム２４の収納孔５２内には挿入されない位置で軸部９４ａから半径方向外方に張り出すように形成される。

ロッカアームシャフト２５内には、該ロッカアームシャフト２５の軸方向に延びる仕切り部材９９で相互に区画された油路１００，１０１が形成されており、一方の油路１００は、第１自由ロッカアーム２２に設けられた環状凹部８４にロッカアームシャフト２５に設けられた連通孔１０２を介して連通し、他方の油路１００は、駆動ロッカアーム２４に設けられた環状凹部７３にロッカアームシャフト２５に設けられた連通孔１０３を介して連通する。

この第２実施例によっても上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上記実施例では機関弁として吸気弁１７を取り上げて説明したが、排気弁に関連して本発明を実施することも可能である。

第１実施例の吸気弁用動弁装置の縦断側面図であって図２の１−１線に沿う断面図である。 駆動ロッカアームおよび両自由ロッカアームの連結を解除した状態での図１の２−２線断面図である。 図２の３−３線で示す断面を閉弁状態（ａ）および開弁リフト最大の状態（ｂ）に分けて示す図である。 弁作動特性を示す図である。 図２の５−５線断面図である。 図２の６−６線断面図である。 駆動ロッカアームを一方の自由ロッカアームに連結した状態での図３に対応した断面図である。 駆動ロッカアームを他方の自由ロッカアームに連結した状態での図３に対応した断面図である。 第２実施例の図２に対応した断面図である。

１７・・・機関弁である吸気弁
２１・・・カムシャフト
２２，２３，２３′・・・自由ロッカアーム
２４・・・駆動ロッカアーム
２５・・・ロッカアームシャフト
２６，２６′・・・弁作動特性変更手段
２９，３０，３１・・・カム
２９ａ，３０ａ，３１ａ・・・ベース円部
５０・・・連結作動部材であるピン
５１・・・作動規制機構
５２・・・収納孔
５３，５４・・・係合孔
５５，５６，５６′・・・作動力発揮部

Claims (10)

1. 機関弁（１７）に対して自由となり得る一対の自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）と、機関弁（１７）に連動、連結されて両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）間に挟まれる駆動ロッカアーム（２４）とが、前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）および前記駆動ロッカアーム（２４）に共通なロッカアームシャフト（２５）で揺動可能に支承され、前記ロッカアームシャフト（２５）と平行な軸線まわりに回転するカムシャフト（２１）には、カムプロフィルを相互に異ならせて前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）に個別に対応したカム（２９，３０）を含む複数のカム（２９，３０，３１）が設けられ、前記駆動ロッカアーム（２４）および前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）には、前記駆動ロッカアーム（２４）の前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）への連結および連結解除を切換えて前記機関弁（１７）の作動特性を変更可能な弁作動特性変更手段（２６，２６′）が設けられる内燃機関の動弁装置において、
   前記弁作動特性変更手段（２６，２６′）は、前記駆動ロッカアーム（２４）の前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）への択一的な連結状態ならびに前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）に対する前記駆動ロッカアーム（２４）の連結解除状態を切換え可能として前記駆動ロッカアーム（２４）および前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）に共通に設けられる連結作動部材（５０）と、前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）に対する前記駆動ロッカアーム（２４）の連結解除状態で前記駆動ロッカアーム（２４）の揺動位置に関係なく常に前記連結作動部材（５０）に係合して連結作動部材（５０）の位置を保持する状態ならびに前記連結作動部材（５０）との係合を解除して連結作動部材（５０）の作動を許容する状態を切換える作動規制機構（５１）とを備えることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. 前記駆動ロッカアーム（２４）には、両端を前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）側に開放するとともにピンである前記連結作動部材（５０）を摺動可能に嵌合せしめる収納孔（５２）が、前記ロッカアームシャフト（２５）および前記カムシャフト（２１）と平行に設けられ、前記連結作動部材（５０）の両端をそれぞれ係合させ得る係合孔（５３，５４）が、前記機関弁（１７）が閉弁状態にあるとともに両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）が対応するカム（２９，３０）のベース円部（２９ａ，３０ａ）に当接している状態で前記収納孔（５２）と同軸となるようにして前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）に設けられることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁装置。
3. 前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）に、相互に対向する方向の軸方向作動力を前記連結作動部材（５０）に及ぼし得る作動力発揮部（５５；５６，５６′）がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の動弁装置。
4. 前記両作動力発揮部（５５，５６）が、油圧力を発揮するように構成されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の動弁装置。
5. 一方の前記作動力発揮部（５５）が油圧力を発揮するように構成され、他方の作動力発揮部（５６′）がばね力を発揮するように構成されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の動弁装置。
6. 前記連結作動部材（５０）および前記収納孔（５２）の軸方向長さが同一に設定されることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
7. 前記カムシャフト（２１）に、前記駆動ロッカアーム（２４）に対応したカム（３１）が設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
8. 前記駆動ロッカアーム（２４）に対応したカム（３１）が、前記駆動ロッカアーム（２４）の両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）への連結解除状態で前記機関弁（１７）を閉弁休止状態とするように形成されることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の動弁装置。
9. 前記駆動ロッカアーム（２４）に対応したカム（３１）のベース円部（３１ａ）からの高さが、前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）に個別に対応したカム（２９，３０）のベース円部（２９ａ，３０ａ）からの高さよりも同一クランク角では小さく設定されることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の動弁装置。
10. 前記両自由ロッカアーム（２２，２３；２２，２３′）に個別に対応したカム（２９，３０）が、それらのカム（２９，３０）のベース円部（２９ａ，３０ａ）からの高さがクランク角の変化に応じて一方が高くなる部分と他方が高くなる部分とを有するように形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。

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