JPWO2005075798A1 - エンジンの可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

エンジンのバルブタイミング調整を迅速に行うことのできる可変動弁装置を提供するもので、エンジンのバルブリフト及びバルブタイミンを調整するための可変動弁装置であって、回転自在なカム軸１９に備えられたカム２１によって揺動される揺動カム２７と、この揺動カム２７を揺動自在に支持する揺動カム支持部材２５と、前記揺動カム２７の揺動によって開閉されるバルブ５と、前記揺動カム２７のレーバー比を変更すべく前記揺動カム支持部材２５を移動して前記揺動カム２７の揺動位置を変更するための揺動位置変更手段３５と、前記バルブ５の開弁期間に前記揺動カム支持部材２５を不動状態に固定自在のロック手段３７と、を備えてなり、前記ロック手段３７は、前記揺動カム支持部材２５を移動可能に支持する支持台部２３と、アクチュエータ３９によって揺動され、先端側が前記揺動カム支持部材２５に当接したときに前記支持台部２３側へ前記揺動カム支持部材２５を押圧する押圧リンク４３を備えている構成である。

Description

本発明は、エンジンに備えた吸気弁、排気弁の開閉タイミング、バルブリフト量を調整可能な可変動弁装置に係り、さらに詳細には前記吸気弁、排気弁等の開弁期間にはバルブタイミング調整が不可能であり、閉弁期間にバルブタイミング調整が可能であるエンジンのバルブリフト及びバルブタイミング調整装置に関する。

従来、エンジンに備えた吸気弁、排気弁の開閉を行なう構成として、回転自在なカム軸に備えたカムによってロッカーアームに揺動運動を与え、このロッカーアームの先端部でもって前記吸気弁、排気弁のバルブタペットを押圧することにより、吸気弁、排気弁の開閉を行う構成が一般的である。そして、エンジンの出力に対応してバルブリフト及びバルブタイミングを調整する構成としては、前記ロッカーアームの支点を移動することによってレバー比を調整する構成が採用されている（例えば特許文献１：特開昭６４−５３００９号公報，特許文献２：特開平６−７４０１１号公報）。

前記特許文献１，２において、バルブリフト及びバルブタイミングの調整を行う構成は、カム軸に備えたカムによって揺動されて吸気弁、排気弁の開閉を行なうためのロッカーアーム、揺動カムの支点を移動してレバー比を変更調整する構成である。しかし、前記吸気弁、排気弁の開動作時には前記支点を固定し、閉動作時に前記支点を移動可能とする構成ではない。

前記吸気弁、排気弁の開動作時には、安定した状態で開動作が行われるように、前記ロッカーアーム、揺動カムの支点を不動状態に固定する必要がある。また、バルブリフト及びバルブタイミング調整の応答性向上を図るために、吸気弁、排気弁が閉作動状態時に前記支点の移動調整を行うことが望ましいものである。

そこで、ソレノイドを用いたリターダを使用して、開弁動作時に揺動カム等の前記支点を不動状態にロックするロック手段を構成することも考えられる。しかし、リターダはロック解除時に脱磁処理を行う必要があり、そのための制御、時間が必要となるものであって、応答性の向上を図る上において問題がある。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、エンジンのバルブリフト及びバルブタイミンを調整するための可変動弁装置であって、回転自在なカム軸に備えられたカムによって揺動される揺動カムと、この揺動カムを揺動自在に支持する揺動カム支持部材と、前記揺動カムの揺動によって開閉されるバルブと、前記揺動カムのレバー比を変更すべく前記揺動カム支持部材を移動して前記揺動カムの揺動位置を変更するための揺動位置変更手段と、前記バルブの開弁期間に前記揺動カム支持部材を不動状態に固定自在のロック手段と、を備えていることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記エンジンの可変動弁装置において、前記ロック手段は、前記揺動カム支持部材を移動可能に支持する支持台部と、アクチュエータによって揺動され、先端側が前記揺動カム支持部材に当接したときに前記支持台部側へ前記揺動カム支持部材を押圧する押圧リンクを備えていることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記エンジンの可変動弁装置において、前記ロック手段は、前記揺動カム支持部材を移動可能に支持する支持台部と、前記揺動カムと一体的に備えたスイッチカムによって揺動され、先端側が前記揺動カム支持部材に当接したときに前記支持台部側へ前記揺動カム支持部材を押圧する押圧リンクを備えていることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記エンジンの可変動弁装置において、前記押圧リンクは、前記揺動カム支持部材に対し垂直状態から僅かに傾斜した状態で前記先端側が前記揺動カム支持部材に当接する構成であることを特徴とするものである。

また、本発明は、エンジンの可変動弁装置において、前記ロック手段は、前記揺動カムの開弁回動に連動して回動自在のロックカムを備え、このロックカムには、所定量回動したときに固定部に対して押し付けられるストッパを備えていることを特徴とするものである。

また、本発明は上記エンジンの可変動弁装置において、前記揺動位置変更手段は、回動自在に設けたコントロールシャフトと、前記揺動カムの揺動位置を変更すべく前記コントロールシャフトの回動により前記揺動カム支持部材を押圧移動して位置決めする押圧移動位置決め部材を備えていることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記エンジンの可変動弁装置において、前記押圧移動位置決め部材は前記コントロールシャフトに回動可能に設けられており、前記コントロールシャフトと前記押圧移動位置決め部材との間に、前記押圧移動位置決め部材を所定位置に保持する付勢手段を備えていることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記エンジンの可変動弁装置において、前記押圧移動位置決め部材と前記揺動カム支持部材との間に、揺動カム支持部材を移動するための蓄勢を行う蓄勢機構を備えていることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記エンジンの可変動弁装置において、前記バルブの数に対応して設けられた複数の押圧移動位置決め部材は、共通のコントロールシャフトに備えられていることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記エンジンの可変動弁装置において、前記コントロールシャフトを回動するための回動手段は手動索又はアクチュエータによりなることを特徴とするものである。

また、本発明は、エンジンのバルブリフト及びバルブタイミンを調整するための可変動弁装置であって、回転自在なカム軸に備えられたカムによって揺動される揺動カムと、この揺動カムを揺動自在に支持する揺動カム支持部材と、前記揺動カムの揺動によって開閉されるバルブと、前記揺動カム支持部材を移動して前記揺動カムの揺動位置を変更するための揺動位置変更手段と、前記バルブの開弁期間に前記揺動カム支持部材を不動状態に固定自在のロック手段とを備え、前記揺動カム支持部材は、前記揺動位置変更手段に移動可能に備えた可動子と前記揺動位置変更手段に固定的に備えた固定部との間に配置してあり、かつ前記可動子に備えた規制面と前記固定部との間に前記揺動カム支持部材を挟圧固定可能に備えていることを特徴とするものである。

また、上記エンジンの可変動弁装置において、前記揺動カム支持部材は両端側にそれぞれ揺動カムを個別に揺動可能に備え、かつ揺動カム支持部材の中央部分の断面形状は、前記可動子の前記規制面と前記固定部との間隔寸法より小さな小幅部分と前記間隔寸法よりも僅かに大きな大幅部分とを備えた形状であることを特徴とするものである。

また、上記エンジンの可変動弁装置において、前記可動子は前記規制面から離れた位置において前記揺動カム支持部材と当接可能な位置決め部を備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、エンジンに備えた吸気弁、排気弁などのバルブの開弁期間（開動作時）には、カム軸に備えたカムによって揺動されることにより前記バルブの開閉を行う揺動カムを支持した揺動カム支持部材は、ロック手段によって不動状態に固定される。そして、前記バルブの閉動作時には前記ロック手段による揺動カム支持部材の固定が解除されて、移動調節可能な状態となる。

したがって、前記バルブの開動作は、前記揺動カム支持部材の位置によって予め設定された揺動カムのレバー比でもって正確に行われる。そして、前記揺動カム支持部材の位置調節は、バルブの閉動作時に行われることとなり、バルブの開閉のタイミング調整を迅速に行うことができるものである。

また、本発明によれば、ロック手段は、楔的効果あるいはトグルリンク的効果を利用して揺動カム支持部材の固定を行うので、大きな押圧力を発生することができ、確実に固定することができるものである。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る可変動弁装置を概略的、概念的に示した説明図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る可変動弁装置を概略的、概念的に示した説明図である。 図３の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）は、ロック手段の種々の変更態様の構成を示す説明図である。 図４は、第２の実施形態に係る構成を概念的、概略的に示す説明図である。 図５は、第２の実施形態に係る構成を概念的、概略的に示す説明図である。 図６は、第３の実施形態に係る構成を概念的、概略的に示す説明図である。 図７は、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図で主要部分を示してある。 図８の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、第３の実施形態に係るロック装置の作用説明図である。 図９は、第４の実施形態に係る構成を概念的、概略的に示した説明図である。 図１０の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、揺動位置変更手段の別の実施形態を示す説明図である。 図１１の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１０に示した構成の変更形態を示す説明図である。 図１２の（Ａ），（Ｂ）は、蓄勢機構の説明図である。 図１３の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、コントロールシャフトを回動するための機構を示す説明図である。 図１４は、本発明の第５の実施形態に係る可動弁装置を概念的、概略的に示すもので、一部断面して示してある。 図１５は、同上の主要部分を示す説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、エンジンの構成や、カム軸の支持構造、カム軸を回転するための構成などは既に公知であるから、本発明に係る主要部の構成を概略的、概念的に図示して説明することとする。

また、良く知られているように、エンジンのシリンダヘッドには吸気孔、排気口が設けられている。上記吸気孔には、吸気孔の開閉を行うための吸気弁が設けられており、排気孔には排気孔の開閉を行うための排気弁が設けられている。

なお、本明細書においては、以後、前記吸気孔及び排気孔を総称して「吸排気孔」と称し、また前記吸気弁及び排気弁を総称して「バルブ」又は「開閉弁」と称することとする。

さて、図１、図２を参照するに、エンジン（図示省略）のシリンダヘッド１には吸排気孔３が備えられており、この吸排気孔３には、吸排気孔３の開閉を行うバルブ（開閉弁）５が備えられている。上記開閉弁（バルブ）５におけるステム７は、シリンダヘッド１に備えたステムガイド９に上下動自在に案内支持されており、このステム７の上端にはカップ状のリフタ１１が備えられている。

そして、前記開閉弁５は、前記ステムガイド９に備えたスプリング座１３とリフタ１１内に備えたスプリング座１５との間に弾装したバルブスプリング１７によって常に上方向へ、すなわち吸排気孔３を閉じる方向へ付勢されている。

なお、開閉弁５やシリンダヘッド１に対して前記開閉弁５を上下動自在に支持する構成は公知の構成でもよいので、開閉弁５及びその支持構成についてのより詳細な説明は省略する。

さらに、前記シリンダヘッド１には、カム軸１９が回転自在に備えられており、このカム軸１９には、前記開閉弁５の数に対応した複数のカム２１が備えられている。なお、カム軸１９は、吸気弁、排気弁に対応してそれぞれ別個に設けられているものである。

上記カム軸１９を回転するための駆動系は周知であるから、前記カム軸１９を回転するための駆動系についての詳細の構成や作用等の説明は省略する。また、吸気弁に対応したカム軸と上記吸気弁との関係と、排気弁に対応したカム軸と上記排気弁との関係とはほぼ同一であるから、一方の関係を代表的、概念的、概略的に図示し説明することとする。

前記開閉弁５のバルブリフト及びバルブタイミング（開閉動作のタイミング）を調整するために、前記カム軸１９と前記開閉弁５との間には調整機構が設けられている。すなわち、前記シリンダヘッド１の一部に備えた支持台部２３には、前記カム軸１９に対して接近離反する方向へ移動自在の揺動カム支持部材２５が支持されており、この揺動カム支持部材２５の先端部には、前記カム２１によって揺動される揺動カム２７が揺動自在に支持されている。

より詳細には、前記揺動カム支持部材２５は、前記カム軸１９の中心位置よりも下方位置において、前記開閉弁５の開閉動作方向（図１においては上下方向）に対して直交する方向（水平方向）で、前記カム軸１９に対して接近離反する方向へ移動自在に設けられているものである。そして、前記揺動カム支持部材２５の先端部には、当該揺動カム支持部材２５の移動方向に対して直交する方向の水平な支持軸２９が設けられており、この支持軸２９に前記揺動カム２７が揺動自在（回動自在）に支持されている。

すなわち、前記支持軸２９の中心位置は、前記カム軸１９の軸心と前記リフタ１１の上面との間の高さ位置において、前記カム軸１９に対して接近離反する方向へ位置調節されるものである。

前記揺動カム２７は、前記カム２１に常に接触（当接）したカム接触面３１を備えると共に、前記リフタ１１の上面に常に接触したリフタ接触面３３を備えており、全体として大略ベルクランク状に構成してある。前記カム接触面３１及びリフタ接触面３３はそれぞれ所望のカム面に形成してある。

上記構成により、カム軸１９の回転によりカム２１によって揺動カム２７のカム接触面３１が押圧されて、揺動カム２７が図１において時計回り方向に回動（揺動）されると、リフタ接触面３３がバルブスプリング１７の付勢力に抗してリフタ１１を下方向へ押圧するので、開閉弁５は、図２に示すごとく開作動されることになる。そして、カム軸１９がさらに同方向に回動すると、開閉弁５はバルブスプリング１７の作用によって、図１に示すように閉作動されるものである。すなわち、開閉弁５は、カム軸１９の回転によって開閉されるものである。

ここで、前記揺動カム支持部材２５を、図１において左右方向に移動すると、支持軸２９がカム軸１９に対して接近離反する方向に移動し、揺動カム２７のレバー比を調整して、開閉弁５のリフト量、バルブタイミングを調整できることになる。すなわち、前記揺動カム支持部材２５を、図１において左方向に移動すると、開閉弁のリフト量を大きくすることができ、逆に右方向に移動することにより、開閉弁５のリフト量を小さくすることができるものである。

前記揺動カム支持部材２５を、図１において左右方向へ移動位置決めして前記揺動カム２７の揺動位置、すなわち支持軸２９の位置を変更するための揺動位置変更手段３５が設けられている。上記揺動位置変更手段３５は、例えばリニアモータやサーボモータなどのアクチュエータよりなるものであって、前記揺動カム支持部材２５と連動連結してある。

したがって、前記揺動位置変更手段３５によって前記揺動カム支持部材２５を、図１において左右方向へ移動し位置決めすることができるものである。この揺動位置変更手段３５の駆動により前記支軸２９の位置変更を行う時期は、前記開閉弁５が閉動作状態（閉じた状態）にあるときである。

ところで、前述のごとく、カム２１によって揺動カム２７を揺動して開閉弁５の開閉作動を行うとき、前記揺動カム支持部材２５は、図１において右方向へ押圧される傾向にある。この際、前記揺動カム２７の回動中心位置を、位置決めした位置に正確に保持する必要がある。

そこで、前記揺動位置変更手段３５によって前記揺動カム支持部材２５、支持軸２９の移動位置決めを行った後に、前記揺動カム支持部材２５を不動状態に固定自在のロック手段３７が設けられている。このロック手段３７は、前記開閉弁５の開弁期間（開動作状態にあるとき）に作動して、前記揺動カム支持部材２５を不動状態に固定するものである。

なお、より正確には、前記ロック手段３７が作動する時期は、前記開閉弁５が開作動する直前から開閉弁５が閉じたときまでの期間であることが望ましい。。

前記ロック手段３７は、シリンダヘッド１の適宜位置に装着したロータリーソレノイド等のごとき適宜のロック用アクチュエータ（外力付与手段）３９を備えており、このロック用アクチュエータ３９によって回動される回動軸４１には、前記揺動カム支持部材２５を前記支持台部２３へ押圧固定するための押圧リンク４３の基端部側が固定してある。そして、前記押圧リンク４３の先端部には、前記揺動カム支持部材２５に当接して前記支持台部２３側へ押圧する押圧パッド４５が枢軸４７を介して枢着してある。

なお、前記押圧リンク４３の長さは、前記押圧パッド４５によって前記揺動カム支持部材２５を前記支持台部２３へ押圧固定したとき、垂直に対して前記押圧リンク４３の先端側が前記カム軸１９側に位置するように僅かに傾斜した状態となる長さに設定してある。

上記構成により、外力付与手段の一例としての前記ロック用アクチュエータ３９を作動して、押圧リンク４３を反時計回り方向に回動すると、押圧パッド４５が前記揺動カム支持部材２５の上面に当接して支持台部２３へ押圧し固定することになる（図２参照）。すなわち、揺動カム支持部材２５に外力を付与して揺動カム支持部材２５を固定するものである。

そして、前記カム２１によって前記揺動カム２７が押圧されて回動するとき、前記揺動カム支持部材２５が図２において右方向へ移動される傾向にあると、前記押圧パッド４５が前記揺動カム支持部材２５と一体的に移動し、押圧リンク４３がより垂直になる傾向にあるので、楔的効果あるいはトグルリンク的効果を生じる。したがって、前記押圧パッド４５が前記揺動カム支持部材２５を支持台部２３へ押圧する力がより強力になり、前記揺動カム支持部材２５をより確実に不動状態に固定することができるものである。

その後、前記ロック用アクチュエータ３９の作動によって前記押圧リンク４３を時計回り方向に僅かに回動すると、前記押圧パッド４５による押圧固定が解除されて（図１参照）、前記揺動カム支持部材２５を図１において左右方向へ移動位置決め可能な状態となり、前記揺動位置変更手段３５によって揺動カム支持部材２５を移動し位置決めすることができるものである。

ところで、前記揺動位置変更手段３５及び前記ロック用アクチュエータ３９の作動を制御するために、前記開閉弁５の開閉状態を知る必要がある。そこで、前記カム軸１９には、基準位置（原点位置）からのカム軸１９の回転位置を検出するために、例えばロータリーエンコーダ等のごとき回転位置検出手段（図示省略）が設けられていると共に、基準位置に対する前記支持軸２９の移動位置を検出するために、前記揺動カム支持部材２５の移動位置を検出するための例えばリニア位置センサ等のごとき適宜の位置検出手段（図示省略）が設けられている。さらに、前記回転位置検出手段の検出値と前記位置検出手段の検出値及び前記揺動カム２７におけるカム接触面３１、リフタ接触面３３の形状に基づいて前記開閉弁５のリフト量を演算する演算手段（図示省略）が設けられている。

したがって、カム軸１９の回転位置を検出し、かつ支持軸２９の位置を検出することにより、開閉弁５の開閉動作状態を知ることができ、開閉弁５が開動作時には前記ロック手段３７によって揺動カム支持部材２５を不動状態に固定し、開閉弁５が閉動作時には前記ロック手段３７による固定を解除して、揺動位置変更手段３５の作動の下に、前記支持軸２９の移動位置決めを行うことができるものである。

既に理解されるように、前記構成によれば、揺動カム支持部材２５の固定を機械的に行うことができ、かつ強力に固定することができると共に、ロック用アクチュエータ３９の小型化を図ることができるものである。また、揺動カム支持部材２５を強力に固定することができることにより、位置決めした支持軸２９の位置を設定した位置に正確に保持することができ、開閉弁５のリフト量が安定した状態で正確に制御されるものである。

また、押圧パッド４５を揺動カム支持部材２５の上面から僅かに持上げて離すことができるので、揺動カム支持部材２５を移動するときの粘性抵抗の影響を低減でき、揺動カム支持部材２５をより迅速に移動することができるものである。

図３は、前記ロック手段３７の種々の変更形態を示すものである。なお、前述した実施形態における構成要素と同一の機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして、重複した説明は省略する。

図３（Ａ）は、前記押圧リンク４３と平行な平行リンク４３Ａを設けて、平行リンク機構によって前記押圧パッド４５を支持した実施形態を示すものである。この実施形態によれば、前述した実施形態と同様の効果を奏し得ると共に、前記押圧パッド４５は常に水平を保持して上下動されることとなり、押圧パッド４５の姿勢が安定するものである。

図３（Ｂ）は、トーションスプリング等の付勢手段４９を設けて、前記揺動カム支持部材２５から前記押圧パッド４５を離反するように、前記押圧リンク４３を付勢した実施形態を示すものである。この実施形態によれば、ロック解除時には、付勢手段４９の作用によって、揺動カム支持部材２５から押圧パッド４５を離反した状態に保持することができるので、ロック用アクチュエータ３９の消費電力をより少なくすることができるものである。

図３（Ｃ）は、ロック用アクチュエータをリニアモーション型のロック用アクチュエータ５１とし、かつ押圧リンク４３を、枢軸５３を中心として回動自在に構成し、さらに上記押圧リンク４３の上端側に備えた長孔と前記ロック用アクチュエータ５１に往復動自在に備えた作動杆５１Ｒの先端部とを枢支連結した実施形態を示すものである。この構成においては、前記ロック用アクチュエータ５１の発生荷重、応答性等に合わせて、押圧リンク４３のアーム長比Ｌ２／Ｌ１を最適化することができるのである。

図３（Ｄ）は、前記押圧パッド４５を省略して前記押圧リンク４３の先端部を適宜のカム面に形成し、このカム面が揺動カム支持部材２５の上面に直接接触する実施形態を示すものである。この構成によれば、構成の簡素化をはかることができるものである。

図４、図５は本発明の第２の実施形態を示すもので、前述した実施形態の構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして、重複した説明は省略する。

この第２の実施形態においては、前記揺動カム２７にスイッチカム５５を一体的に設け、かつ前記押圧リンク４３を一体的に備えたベルクランク状の揺動アーム５７を、シリンダヘッドの一部に備えたブラケット５９に枢軸６１を介して揺動自在に支持した構成である。そして、前記枢軸６１の部分にはトーションスプリング等のごとき付勢手段６３が設けてあり、前記揺動アーム５７は、図４、図５において、常に反時計回り方向に付勢されている。

したがって、前記揺動アーム５７は、ほぼ水平状に支持されて、前記スイッチカム５５のカム面に常に摺接してある。前記スイッチカム５５は、前記揺動アーム５７の揺動を制御して、前記押圧パッド４５による前記揺動カム支持部材２５の固定、解除を行うべく構成してある。

すなわち、図５に示すように、前記開閉弁５が閉作動状態にあるときには、前記付勢手段６３の付勢力に抗して揺動アーム５７を反時計回り方向に回動して、前記押圧パッド４５を揺動カム支持部材２５から僅かに持上げた状態（ロックを解除した状態）に保持するための第１のカム面５５Ａが前記スイッチカム５５に形成してあると共に、前記開閉弁５が開作動状態にあるときには、前記付勢手段６３の付勢力によって前記押圧パッド４５が揺動カム支持部材２５を押圧固定したロック状態に保持するための第２のカム面５５Ｂが前記スイッチカム５５に形成してある。

前記スイッチカム５５の第１のカム面５５Ａは、前記開閉弁５が閉作動状態にあるときに前記揺動アーム５７と対応するものであって、前記支持軸２９の軸心から一定の半径の円弧状に形成してある。そして、前記第２のカム面５５Ｂは、前記開閉弁５が開作動状態にあるときに前記揺動アーム５７と対応するものであって、前記第１のカム面５５Ａの端部から離れるに従って曲率半径が次第に小さくなる曲面に形成してある。

上記構成により、カム軸１９の回転によりカム２１によって揺動カム２７が支持軸２９を中心として回動（揺動）されると、前述したようにリフタ１１が上下動して開閉弁５の開閉動作が行われるものである。そして、前記開閉弁５が閉動作状態になると、前記揺動カム２７と一体的に回動されるスイッチカム５５の第１のカム面５５Ａが揺動アーム５７と対応し、図５に示すように、押圧パッド４５による揺動カム支持部材２５の押圧固定が解除される。また、開閉弁５が開動作状態になり、前記スイッチカム５５の第２のカム面５５Ｂが揺動アーム５７と対応すると、揺動アーム５７は、図５に示す状態から僅かに反時計回り方向に回動し、図４に示されるように、前記押圧パッド４５によって揺動カム支持部材２５が押圧固定されるものである。

上記説明より理解されるように、第２の実施形態においては、前述したロック用アクチュエータ３９を省略して、揺動カム２７の回動に連動して機械的に揺動カム支持部材２５の固定、解除を行う構成としたものである。この第２の実施形態によれば、前述した第１の実施形態と同様の効果を奏し得ると共に、ロック用アクチュエータを省略できることにより、構成をより簡素化することができるものである。

図６、図７は、本発明の第３の実施形態を示すもので、前述した実施形態の構成要素と同一の機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして、重複した説明は省略する。

この第３の実施形態においては、前記揺動カム支持部材２５と前記揺動カム２７との間にスプリング等のごとき弾性部材６５を弾装して、前記揺動カム２７を、図７において反時計回り方向に付勢して設けると共に、前記支持軸２９にロックカム６７を回動可能に設けた構成である。

前記ロックカム６７は、シリンダヘッド１に形成した上下の固定壁部１Ｕ，１Ｌの間に配置してあり、このロックカム６７には、前記下側の固定壁部１Ｌの上面へ当接固定可能な先端部を適宜カム面に形成したストッパ６９が突出して設けられている。そして、前記揺動カム支持部材２５と前記ロックカム６７との間には、図７においてロックカム６７を時計回り方向に付勢するトーションスプリング等のごとき弾性部材７１が設けられている。

前記揺動カム２７には、常態においては前記ロックカム６７のストッパ６９に当接してロックカム６７の時計回り方向への回動を規制自在の規制ピン７３が設けられている。そして、図７において揺動カム２７を反時計回り方向へ付勢する弾性部材６５の付勢力は、前記ロックカム６７を時計回り方向へ付勢する前記弾性部材７１の付勢力よりも強力に設定してある。

したがって、カム軸１９に備えたカム２１（図８には図示省略）が前記揺動カム２７におけるカム接触面３１を押圧していない状態、すなわち開閉弁５が閉状態にあるときは、図８（Ａ）に示すように、弾性部材６５の作用によって揺動カム２７が反時計回り方向に回動され、揺動カム２７に備えた規制ピン７３を介して、ロックカム６７は弾性部材７１の付勢力に抗して反時計回り方向に回動された状態にある。すなわち、ロックカム６７のストッパ６９は下側固定壁部１Ｌの上面から離れた状態にあり、揺動カム支持部材２５は、図８（Ａ）において左右方向へ移動自在な状態にある。

そして、前記カム軸１９の回転によりカム２１が揺動カム２７のカム接触面３１を押圧し、揺動カム２７が弾性部材６５の付勢力に抗して時計回り方向に回動されて、前述したように、開閉弁５の開作動が開始されると、前記規制ピン７３がロックカム６７のストッパ６９から離れるので、前記弾性部材７１の付勢力によりロックカム６７が時計回り方向に回動されて、ロックカム６７に備えたストッパ６９の先端部が下側固定壁部１Ｌの上面に当接する（図８（Ｂ）参照）。

したがって、前記ロックカム６７が上下の固定壁部１Ｕ，１Ｌの間に挾持される態様となり、不動状態に固定されることになる。すなわち、揺動カム支持部材２５、支持軸２９は前述した実施形態と同様に不動状態に固定されることになるものである。

その後、前記カム２１によって前記揺動カム２７がさらに時計回り方向に回動されるときには、前記ロックカム６７のストッパ６９から規制ピン７３が大きく離れるものであり（図８（Ｃ）参照）、揺動カム支持部材２５、支持軸２９の固定状態が維持されるものである。

そして、カム軸１９の回転がさらに進行してカム２１による揺動カム２７の押圧が解除されると、弾性部材６５の蓄勢力の作用により、揺動カム２７は反時計回り方向に回動されて、図８（Ａ）に示した状態に戻るものである。

すなわち、この第３の実施形態においては、揺動カム２７の回動に連動してロックカム６７が回動され、開閉弁５の開作動時には揺動カム支持部材２５、支持軸２９が不動状態に固定される。そして、前記開閉弁５の閉作動時には上記固定が解除されて移動自在な状態となるものであり、前述した実施形態と同様の効果を奏し得るものである。

図９は、本発明の第４の実施形態を示すもので、前述した実施形態の構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして、重複した説明は省略する。

この第４の実施形態においては、前記揺動位置変更手段３５の別の実施形態を示すもので、前述した第１の実施形態において、前記揺動カム支持部材２５の一部とシリンダヘッド１の一部との間に、前記揺動カム支持部材２５をカム軸１９から離反する方向（図９において右方向）へ付勢するスプリングのごとき弾性部材７５を設けると共に、前記揺動カム支持部材２５の移動位置決めを行う揺動位置変更手段として、回転自在なコントロールシャフト７７と、このコントロールシャフト７７の回動により前記揺動カム支持部材２５を押圧自在なカム状の押圧移動位置決め部材７９を備えた構成である。

前記コントロールシャフト７７は、例えばサーボモータ等のごときアクチュエータ（図示省略）によって回動制御されるもので、所望の回動角に位置決めされるものである。前記押圧移動位置決め部材７９は、前記揺動カム支持部材２５の基端部側を押圧する押圧面７９Ａを適宜形状のカム面に形成したカムよりなるものであって、前記コントロールシャフト７７に一体的に固定してある。

上記構成により、前記押圧パッド４５による揺動カム支持部材２５の固定が解除された状態にあるとき、前記コントロールシャフト７７を、図９において反時計回り方向に回動すると、揺動カム支持部材２５は押圧移動位置決め部材７９の押圧面７９Ａにより、弾性部材７５の付勢力に抗して左方向、すなわちカム軸１９に近接する方向へ移動されることになる。

逆に、前記コントロールシャフト７７を、図９において時計回り方向に回動すると、前記押圧移動位置決め部材７９が揺動カム支持部材２５から離反するので、前記弾性部材７５の付勢力により、前記揺動カム支持部材２５は、図９において右方向に移動され、右方向への移動停止位置は前記押圧移動位置決め部材７９によって規制されるものである。

したがって、前記コントロールシャフト７７の回転を制御することにより、前記揺動カム支持部材２５、支持軸２９の左右方向の位置決めを行うことができ、前述したように、開閉弁５のリフト量、バルブタイミングを調整することができるものである。

図１０は、前記揺動カム支持部材２５の移動位置決めを行う前記揺動位置変更手段３５の別の実施形態を示すもので、前述したコントロールシャフト７７に対して前記押圧移動位置決め部材７９が回動可能に設けてある。そして、この押圧移動位置決め部材７９に備えたストッパ８１と当接自在のストッパ８３Ａを先端部に備えたストッパアーム８３が前記コントロールシャフト７７に一体的に取付けてある。

さらに、前記コントロールシャフト７７には、前記コントロールシャフト７７に対して前記押圧移動位置決め部材７９を相対的に回動して前記両ストッパ８１，８３Ａを当接するように付勢したトーションスプリング等のごとき弾性部材８５が装着してある。なお、上記弾性部材８５は、前記コントロールシャフト７７に対して、前記押圧移動位置決め部材７９を、図１０（Ａ），（Ｂ）において相対的に反時計回り方向へ回動するように付勢してある。

上記構成により、図１０（Ａ）に示すように、揺動カム支持部材２５が押圧パッド４５によって押圧固定された状態にあるとき、前記コントロールシャフト７７を反時計回り方向に回動して押圧移動位置決め部材７９の回動位置決めを行なおうとすると、前記押圧移動位置決め部材７９は揺動カム支持部材２５の基端部側に当接した状態にあり、回動不能である。

したがって、コントロールシャフト７７に一体的に備えたストッパアーム８３が前記押圧移動位置決め部材７９に備えたストッパ８１から離れるように相対的に回動し、前記弾性部材８５の蓄勢を行うことになる。その後、前記押圧パッド４５による揺動カム支持部材２５の押圧固定が解除されると、前記弾性部材８５の蓄勢力によって前記押圧移動位置決め部材７９が、図１０（Ａ）において反時計回り方向に回動されて、揺動カム支持部材２５を左方向へ移動し位置決めすることになる。

すなわち、前記構成によれば、コントロールシャフト７７の回転位置決めを、開閉弁５の開作動時に行うことができると共に、揺動カム支持部材２５の移動を迅速に行うことができ、開閉弁５のバルブリフト及びバルブタイミング調整の応答性向上を図ることができるものである。

図１１は、上述した構成の変更形態を示すものである。この実施形態においては、コントロールシャフト７７に相対的に回転自在に支持された押圧移動位置決め部材８７の先端側に備えた長手方向の長孔８７Ｈに、揺動カム支持部材２５の基端部側に備えた連結ピン８９を挿入係合した構成である。

そして、前記コントロールシャフト７７に一体的に備えたストッパアーム８３は、前記押圧移動位置決め部材８７に備えたストッパ８７Ｓの内側の位置を通過して、時計回り方向、反時計回り方向へ相対的に回動可能に構成してある。そして、前記コントロールシャフト７７に装着したトーションスプリングのごとき弾性部材８５の両端部８５Ａ，８５Ｂは、前記ストッパ８７Ｓ及びストッパアーム８３のストッパ８３Ａを両側から挟み込んだ構成にある。

したがって、前記押圧移動位置決め部材８７に対してコントロールシャフト７７を相対的に反時計回り方向に回動すると、図１１（Ｂ）に示すように、弾性部材８５の端部８５Ｂがストッパアーム８３のストッパ８３Ａによって押圧され、押圧移動位置決め部材８７を反時計回り方向へ回動するように蓄勢されることになる。

逆に、コントロールシャフト７７を相対的に時計回り方向に回動すると、図１１（Ｃ）に示すように、前記弾性部材８５の端部８５Ａがストッパアーム８３によって時計回り方向に回動されて、前記押圧位置決め部材８７を時計回り方向へ回動するように蓄勢されることになる。

上記説明より理解されるように、この実施形態においては、揺動カム支持部材２５が固定された状態にあるときにコントロールシャフト７７を回動位置決めして、弾性部材８５に付勢力を蓄勢することができ、前記開閉弁５のバルブリフト及びバルブタイミング調整の応答性向上を図ることができるものである。

図１２は、前記揺動カム支持部材２５が固定された状態にあり、前記コントロールシャフト７７が回動されたときに、前記揺動カム支持部材２５を移動するための蓄勢が行われる蓄勢機構を前記揺動カム支持部材２５に備えた実施形態を示すものである。

図１２（Ａ）に示す構成は、揺動カム支持部材２５の端部側に備えたカップ２５Ａに、端部部材２５Ｅに備えたカップ２５Ｂを摺動自在に嵌合し、このカップ２５Ａ，２５Ｂ内にコイルスプリングのごとき弾性部材９１を弾装した構成である。

上記構成によれば、揺動カム支持部材２５が固定された状態にあるときに、押圧移動位置決め部材７９が反時計回り方向に回動されると、前記弾性部材９１が圧縮されて、揺動カム支持部材２５を左方向へ移動するための付勢力が蓄勢されるものである。

図１２（Ｂ）に示す構成は、揺動カム支持部材２５の端部に備えたフランジ２５Ｆと端部部材２５Ｅに備えたカップ２５Ｂとの間に、互に反対方向に付勢されたコイルスプリングのごとき弾性部材９３Ａ，９３Ｂが対向して弾装してある。

上記構成においては、揺動カム支持部材２５が固定状態にあるとき、押圧移動位置決め部材７９が時計回り方向に回動すると、弾性部材９３Ａが圧縮されて、揺動カム支持部材２５を右方向へ移動する付勢力が蓄勢され、逆に反時計回り方向に回動すると、弾性部材９３Ｂが圧縮されて、揺動カム支持部材２５を左方向へ移動する付勢力が蓄勢されることになる。

したがって、前記構成によれば、揺動カム支持部材２５を迅速に移動することができ、開閉弁５のバルブリフト及びバルブタイミング調整の応答性の向上を図ることができるものである。

図１３は、前記コントロールシャフト７７を回動するための構成を示すもので、図１３（Ａ）は、コントロールシャフト７７の端部に備えたプーリ９５と、アクセルペダル９７によって回動操作されるプーリ９９とに、アクセルワイヤ等の手動索１０１が掛回してある。したがって、前記アクセルペダル９７を操作することにより、前記コントロールシャフト７７が回動操作されることになる。

図１３（Ｂ）は、前記プーリ９５を、サーボモータ等のごときアクチュエータ１０３によって回動する場合を例示し、図１３（Ｃ）に示す構成は、図１３（Ｂ）の構成において、コントロールシャフト７７の端部に設けたレバー１０５の両側にそれぞれスプリングのごとき弾性部材１０７Ａ，１０７Ｂを設けて、前記レバー１０５を中立位置に付勢するように構成してある。

したがって、上記構成によれば、例えば断線等の故障が生じて、アクチュエータ１０３によってコントロールシャフト７７を回動操作することができないようなときには、弾性部材１０７Ａ，１０７Ｂの作用によってコントロールシャフト７７を中立位置に保持することができ、安全性の確保を行うことができるものである。

図１４は第５の実施形態を示すもので前述した実施形態における構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。

この第５の実施形態に係る可変動弁装置は、エンジンのシリンダヘッドに装着されるもので、シリンダヘッドにエンジンクランクの回転を伝達するカム軸１９に備えられたカム２１によって揺動される揺動カム１２１を備えている。

この揺動カム１２１は前記カム２１に常に接触したカム接触面１２３とリフタ１１の上面に常に接触したリフタ接触面１２５を備え、前記カム接触面１２３並びにリフタ接触面１２５には、揺動カム１２１が揺動したときにそれぞれ所望の特性を得るためのカムプロフィールが形成してある。

リニアアクチュエータ１２９の両側で前記揺動カム１２１が所定の角度でストッパに当たるまで回転自在に支持された揺動カム支持部材１２７は、リニアアクチュエータベースハウジング１３７にローラを介して往復自在に備えた可動子１３１と、前記リニアアクチュエータ１２９に一体的に備えた固定部１３３との間に形成される平行空間１３９内に移動可能に装着される。前記揺動カム支持部材１２７は図１５に示すようなスプラグ形状をしている。

図１５には前記可動子１３１に前記揺動カム支持部材１２７に押し当てるレバー１５５が一体で形成されている。

前記リニアアクチュエータ１２９は前記揺動カム支持部材１２７を移動させ前記揺動カム１２１の揺動位置を変更するための揺動位置変更手段であって、通電することで、前記可動子１３１に連結された前記レバー１５５が前記揺動カム支持部材１２７を押し出し位置を変更し任意の位置で停止する。そこに前記カム２１の揺動により前記揺動カム１２１が揺動を開始するが、前記揺動カム支持部材１２７はレバー１５５により位置を固定されているので揺動カム１２１は所定の角度になり前記揺動カム支持部材１２７と一体となって揺動カム１２１に発生した横荷重を受け時計方向に回転したスプラグは平行空間１３９の上下の壁に挟まれロック状態となる。

スプラグがロックした後は回転自在な揺動カム１２１はカム２１の揺動特性に沿った揺動運動をリフタ１１に伝え開弁する。

スプラグがロック状態になればリニアアクチュエータ１２９は非通電にしてもスプラグのくさび効果でロックは持続される。揺動カム１２１の揺動運動（開弁）が終了するとスプラグに作用していた横荷重もなくなりローラーに支持された可動子１３１はフリクションの影響を受けることなくスプラグを反時計方向に回転可能としてロックを解除する。

Claims (19)

1. エンジンのバルブリフト及びバルブタイミンを調整するための可変動弁装置であって、回転自在なカム軸に備えられたカムによって揺動される揺動カムと、この揺動カムを揺動自在に支持する揺動カム支持部材と、前記揺動カムの揺動によって開閉されるバルブと、前記揺動カム支持部材を移動して前記揺動カムの揺動位置を変更するための揺動位置変更手段と、前記バルブの開弁期間に前記揺動カム支持部材を不動状態に固定自在のロック手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記ロック手段は、前記揺動カム支持部材を移動可能に支持する支持台部と、前記揺動カム支持部材に外力を付与する外力付与手段と、この外力付与手段により前記揺動カム支持部材に外力が付与されているときに当該揺動カム支持部材を前記支持台部に一体的に保持するための固定保持手段とを備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
3. 請求項１に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記ロック手段は、前記揺動カム支持部材を移動可能に支持する支持台部と、アクチュエータによって揺動され、先端側が前記揺動カム支持部材に当接したときに前記支持台部側へ前記揺動カム支持部材を押圧する押圧リンクを備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
4. 請求項１に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記ロック手段は、前記揺動カム支持部材を移動可能に支持する支持台部と、前記揺動カムと一体的に備えたスイッチカムによって揺動され、先端側が前記揺動カム支持部材に当接したときに前記支持台部側へ前記揺動カム支持部材を押圧する押圧リンクを備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
5. 請求項３に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記押圧リンクは、前記揺動カム支持部材に対し垂直状態から僅かに傾斜した状態で前記先端側が前記揺動カム支持部材に当接する構成であることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
6. 請求項４に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記押圧リンクは、前記揺動カム支持部材に対し垂直状態から僅かに傾斜した状態で前記先端側が前記揺動カム支持部材に当接する構成であることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
7. 請求項１に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記ロック手段は、前記揺動カムの開弁回動に連動して回動自在のロックカムを備え、このロックカムには、所定量回動したときに固定部に対して押し付けられるストッパを備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンの可変動弁装置において、前記揺動位置変更手段は、回動自在に設けたコントロールシャフトと、前記揺動カムの揺動位置を変更すべく前記コントロールシャフトの回動により前記揺動カム支持部材を押圧移動して位置決めする押圧移動位置決め部材を備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
9. 請求項８に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記押圧移動位置決め部材は前記コントロールシャフトに回動可能に設けられており、前記コントロールシャフトと前記押圧移動位置決め部材との間に、前記押圧移動位置決め部材を所定位置に保持する付勢手段を備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
10. 請求項８に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記押圧移動位置決め部材と前記揺動カム支持部材との間に、揺動カム支持部材を移動するための蓄勢を行う蓄勢機構を備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
11. 請求項８に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記バルブの数に対応して設けられた複数の押圧移動位置決め部材は、共通のコントロールシャフトに備えられていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
12. 請求項９に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記バルブの数に対応して設けられた複数の押圧移動位置決め部材は、共通のコントロールシャフトに備えられていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
13. 請求項１０に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記バルブの数に対応して設けられた複数の押圧移動位置決め部材は、共通のコントロールシャフトに備えられていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
14. 請求項１１に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記コントロールシャフトを回動するための回動手段は手動索又はアクチュエータによりなることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
15. 請求項１２に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記コントロールシャフトを回動するための回動手段は手動索又はアクチュエータによりなることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
16. 請求項１３に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記コントロールシャフトを回動するための回動手段は手動索又はアクチュエータによりなることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
17. エンジンのバルブリフト及びバルブタイミンを調整するための可変動弁装置であって、回転自在なカム軸に備えられたカムによって揺動される揺動カムと、この揺動カムを揺動自在に支持する揺動カム支持部材と、前記揺動カムの揺動によって開閉されるバルブと、前記揺動カム支持部材を移動して前記揺動カムの揺動位置を変更するための揺動位置変更手段と、前記バルブの開弁期間に前記揺動カム支持部材を不動状態に固定自在のロック手段とを備え、前記揺動カム支持部材は、前記揺動位置変更手段に移動可能に備えた可動子と前記揺動位置変更手段に固定的に備えた支持ベース部との間に配置してあり、かつ前記可動子に備えた規制面と前記支持ベースとの間に前記揺動カム支持部材を挟圧固定可能に備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
18. 請求項１７に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記揺動カム支持部材は両端側にそれぞれ揺動カムを個別に揺動可能に備え、かつ揺動カム支持部材の中央部分の断面形状は、前記可動子の前記規制面と前記支持ベース部との間隔寸法より小さな小幅部分と前記間隔寸法よりも僅かに大きな大幅部分とを備えた形状であることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
19. 請求項１８に記載のエンジンの可変動弁装置において、前記可動子は前記規制面から離れた位置において前記揺動カム支持部材と当接可能な位置決め部を備えていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。

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