JP4752949B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、内燃機関の可変動弁装置が開示されている。この従来の可変動弁装置は、吸気弁または排気弁と、低速用カムと、高速用カムと、低速用カムに駆動されうるとともに上記弁を駆動するメインロッカーアームと、高速用カムに駆動されるサブロッカーアームとを備えている。更に、上記可変動弁装置は、サブロッカーアームをメインロッカーアームに連係させない非連係モードと連係させる連係モードとを切り換えうるモード切換手段として、油圧ピストン機構を備えている。

特開平６−３３７１４号公報 特開平１０−１９６３３４号公報 特表２００６−５２０８６９号公報

ところで、アクチュエータが行う動作に伴ってバルブの開弁特性を切り換え可能とする内燃機関の可変動弁装置においてバルブの開弁特性を切り換える際には、アクチュエータにより駆動される部材の慣性が大きかったり、アクチュエータの駆動時に当該部材に生ずる摩擦力が大きかったりすると、上記部材を駆動するために必要なアクチュエータの駆動力が大きくなってしまう。従って、バルブの開弁特性を省動力で切り換えるためには、上記部材の慣性が小さく、かつ、当該部材に生ずる摩擦力が小さくなっていることが望ましい。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、アクチュエータにより駆動される部材の慣性を小さく、かつ、当該部材に生ずる摩擦力を小さくしつつ、アクチュエータが行う動作に伴って少なくとも２気筒に設けられたバルブの開弁特性を良好に切り換えることのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関の可変動弁装置であって、
カムとバルブとの間に配置され、前記カムの作用力を前記バルブに伝達する伝達部材と、
前記カムが取り付けられたカムシャフトと、
前記カムシャフトに取り付けられた円筒部の外周面に設けられたガイドレールと、
前記ガイドレールに係脱自在な係合部を有し、前記カムシャフトの軸方向に変位可能な主変位部材と、
回転自在かつ軸方向の移動を拘束した態様で前記主変位部材と連結され、自身は軸方向の変位可能に支持されている部材連結軸と、
前記係合部を前記ガイドレールに係合させるための駆動力を発するアクチュエータと、を備え、
前記アクチュエータの作動時には、前記主変位部材が前記部材連結軸を中心として回転したうえで前記係合部と前記ガイドレールとが係合し、
前記係合部と当該ガイドレールとの前記係合時に生ずる前記主変位部材および前記部材連結軸の変位に伴って、前記伝達部材の動作状態が変化することで、少なくとも２つの気筒に設けられた前記バルブの開弁特性が切り換わることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記主変位部材、前記ガイドレール、および前記アクチュエータは、前記内燃機関の全気筒ではない少なくとも１つの気筒に備えられており、
前記可変動弁装置は、前記主変位部材が備えられていない残りの気筒に備えられ、前記部材連結軸を介して前記主変位部材と連動して変位する副変位部材を更に備え、
前記係合部と前記ガイドレールとの前記係合時に生ずる前記主変位部材の前記変位に伴って、当該主変位部材が備えられた前記気筒の前記伝達部材の動作状態が変化し、
前記主変位部材の前記変位に連動する前記副変位部材の前記変位に伴って、当該副変位部材が備えられた前記残りの気筒の前記伝達部材の動作状態が変化することを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記伝達部材は、前記少なくとも２つの気筒の中の各気筒に、前記カムと同期して揺動する第１ロッカーアームと、前記バルブを押動可能な第２ロッカーアームと、を含み、
前記可変動弁装置は、前記第１ロッカーアームおよび前記第２ロッカーアームにそれぞれ形成されたピン孔に移動自在に配置された切換ピンを更に備え、
前記主変位部材が備えられている気筒内の前記切換ピンは、当該主変位部材の前記変位に連動して変位し、
前記副変位部材が備えられている気筒内の前記切換ピンは、当該副変位部材の前記変位に連動して変位し、
前記主変位部材が備えられている前記気筒では、前記主変位部材の前記変位に伴って、前記切換ピンを介して前記第１ロッカーアームと前記第２ロッカーアームとが連結した連結状態と、その連結が解除された非連結状態とが切り換わり、
前記副変位部材が備えられている前記気筒では、前記副変位部材の前記変位に伴って、前記切換ピンを介して前記第１ロッカーアームと前記第２ロッカーアームとが連結した連結状態と、その連結が解除された非連結状態とが切り換わることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記部材連結軸は、前記第１ロッカーアームおよび前記第２ロッカーアームを支持するロッカーシャフトの内部に配置されていることを特徴とする。

また、第５の発明は、第３または第４の発明において、
前記第２ロッカーアームは、同一気筒内に備えられた複数の前記バルブに対して共用されていることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記部材連結軸は、外周面に環状もしくは円弧状に形成された溝を有し、かつ、前記主変位部材の内部を貫通しており、
前記可変動弁装置は、前記主変位部材を貫通し、かつ、前記溝に係合するピンを更に備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、主変位部材と部材連結軸とが回転自在な態様で連結されているので、係合部とガイドレールとを係合させるべくアクチュエータが作動した際に、部材連結軸の回転を伴わずに主変位部材が単独で回転するようになる。このため、本発明によれば、アクチュエータにより駆動される部材の慣性を小さくし、かつ、当該部材に生ずる摩擦力を小さくしつつ、アクチュエータが行う動作に伴って少なくとも２気筒に設けられたバルブの開弁特性を良好に切り換えることが可能となる。

第２の発明によれば、上記第１の発明が備える構成によって、アクチュエータにより駆動される部材の慣性を小さくし、かつ、当該部材に生ずる摩擦力を小さくしつつ、主変位部材の変位およびそれに連動する副変位部材の変位を利用して、各気筒の伝達部材の動作状態を変化することができる。

第３の発明によれば、第１ロッカーアームと第２ロッカーアームとが連結した状態とその連結が解除された非連結状態とを切換ピンの変位を利用して切り換える方式の可変動弁装置において、アクチュエータにより駆動される部材の慣性を小さくし、かつ、当該部材に生ずる摩擦力を小さくしつつ、上記連結状態と上記非連結状態とを切り換えることが可能となる。

第４の発明によれば、ロッカーシャフトから離れて部材連結軸を別体で支持する場合と比べ、内燃機関のシリンダヘッド上にあるスペースを有効利用して、内燃機関への可変動弁装置の搭載性を向上させることができる。

第５の発明によれば、１本の第２ロッカーアームで１本のバルブを駆動する構成を用いる場合と比べ、同一気筒内に備えられた複数のバルブに対する第２ロッカーアームの共用化によって得られた空きスペースを利用して、バルブの動作状態を切り換えるための主変位部材や副変位部材の搭載スペースを確保することができるようになる。

第６の発明によれば、部材連結軸に形成された溝と、主変位部材を貫通するピンとの係合によって、回転自在かつ軸方向の移動を拘束した態様での主変位部材と部材連結軸との連結を好適に実現することができる。

本発明の実施の形態１の内燃機関の可変動弁装置を示す斜視図である。 図１に示すロッカーシャフトの軸線と切換ピンの軸線とを含む平面で、カムシャフトを除く可変動弁装置の要部を切断した断面図である。 図１に示す可変動弁装置の特徴的な構成要素の分解斜視図である。 図１に示す可変動弁装置をカムシャフト（およびロッカーシャフト）の軸方向（より具体的には、図２（Ａ）中の矢視Ａの方向）から見た図である。

実施の形態１．
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
［可変動弁装置の構成］
（可変動弁装置の基本構成）
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１の可変動弁装置１０を示す斜視図である。尚、図１においては、後述するカムシャフト１８の図示が省略されている。また、図１においては、一部の気筒（＃１および＃２）以外の図示が省略されているが、本実施形態の内燃機関１は、一例として、４つの気筒（＃１〜＃４）を有する直列４気筒型エンジンであるものとする。また、内燃機関１の個々の気筒には、２つの吸気バルブと２つの排気バルブとが備わっているものとする。そして、可変動弁装置１０は、各気筒に配設された２つの吸気バルブ、或いは２つの排気バルブを駆動する装置として機能するものとする。

図１に示すように、内燃機関１の各気筒には、第１ロッカーアーム１２と第２ロッカーアーム１４とが１つずつ隣接して備えられている。各気筒のロッカーアーム１２、１４は、１本のロッカーシャフト１６によって回転（揺動）自在に支持されている。

図２は、図１に示すロッカーシャフト１６の軸線と後述する切換ピン３８の軸線とを含む平面で、カムシャフト１８を除く可変動弁装置１０の要部を切断した断面図である。尚、図２（Ａ）は、後述する連結状態にある可変動弁装置１０を示し、図２（Ｂ）は、後述する非連結状態にある可変動弁装置１０を示している。
カムシャフト１８は、図示省略するクランクシャフトに対してタイミングチェーンまたはタイミングベルトによって連結され、クランクシャフトの１／２の速度で回転するように構成されている。図２に示すように、カムシャフト１８には、１気筒当たり１つの主カム２０と１つの副カム２２とが形成されている。また、上記ロッカーシャフト１６は、カムシャフト１８と平行に配置されている。

主カム２０は、カムシャフト１８と同軸の円弧状のベース円部と、当該ベース円の一部を半径方向外側に向かって膨らませるように形成されたノーズ部とを有するカム（リフトカム）として構成されているものとする。また、本実施形態では、副カム２２は、ベース円部のみを有するカム（ゼロリフトカム）として構成されているものとする。

図１、２に示すように、第１ロッカーアーム１２には、主カム２０と接することができる位置に、第１ローラ２４が回転自在に取り付けられている。第１ロッカーアーム１２は、ロッカーシャフト１６に取り付けられたコイルスプリング（図示省略）によって、第１ローラ２４が主カム２０と常に当接するように付勢されている。上記のように構成された第１ロッカーアーム１２は、主カム２０の作用力と上記コイルスプリングの付勢力との協働により、ロッカーシャフト１６を支点として揺動するようになる。

また、第２ロッカーアーム１４には、副カム２２と接することができる位置に、第２ローラ２６が回転自在に取り付けられている。また、第２ロッカーアーム１４におけるロッカーシャフト１６側の端部においては、ロッカーシャフト１６がラッシュアジャスタ（図示省略）を介して内燃機関１の静止部材であるカムキャリア２７（或いはシリンダヘッド等）によって支持されているものとする。第２ロッカーアーム１４に設けられた第２ローラ２６は、上記ラッシュアジャスタから押し上げ力を受けることによって、副カム２２に向けて付勢されている。

また、第２ロッカーアーム１４におけるロッカーシャフト１６と反対側の端部には、２つのバルブ２８に当接する当接部１４ａが設けられている。すなわち、第２ロッカーアーム１４は、これら２つのバルブ２８に対して共用されており、より具体的には、同一気筒内に備えられた２つのバルブ２８の中間に位置するように配置されている。また、バルブ２８は、図１に示すバルブスプリング３０によって閉弁方向に付勢されている。

（切換機構の構成）
可変動弁装置１０は、第１ロッカーアーム１２と第２ロッカーアーム１４とが連結した連結状態（図２（Ａ）参照）と、その連結が解除された非連結状態（図２（Ｂ）参照）とを切り換えるための切換機構３２を備えている。このような切換機構３２を備えることによって、主カム２０の作用力が第１ロッカーアーム１２を介して第２ロッカーアーム１４に伝達される状態（上記連結状態）と、当該作用力が第２ロッカーアーム１４に伝達されない状態（上記非連結状態）とを切り換えて、バルブ２８の開弁特性を切り換えることができるようになっている。

以下、上記図１、２に加え、図３、４を新たに参照して、上記切換機構３２の詳細な構成について説明する。
図２に示すように、第１ローラ２４の支軸３４の内部には、第１ローラ２４と同心の第１ピン孔３４ａが形成されており、第２ローラ２６の支軸３６の内部には、第２ローラ２６と同心の第２ピン孔３６ａが形成されている。

上記のピン孔３４ａ、３６ａの中心は、ロッカーアーム１２、１４の回転中心であるロッカーシャフト１６を中心とする同じ円弧状に配置されている。そして、第１ローラ２４が主カム２０のベース円部と当接し、かつ、第２ローラ２６が副カム２２のベース円部と当接している時に、第１ピン孔３４ａの位置と第２ピン孔３６ａの位置とが一致するようになっている。

更に、上記のピン孔３４ａ、３６ａには、円柱状の切換ピン３８が移動自在に配置されている。また、第１ピン孔３４ａは、第２ロッカーアーム１４と反対側の端部が閉塞され、かつ、第２ロッカーアーム１４側の端部が開口されている。そして、第１ピン孔３４ａの内部には、切換ピン３８を第２ロッカーアーム１４方向（以下、「切換ピンの進出方向」と称する）に向けて付勢するリターンスプリング４０が配置されている。より具体的には、リターンスプリング４０は、実装された状態において、第２ロッカーアーム１４側に向けて切換ピン３８を常時付勢するように構成されている。

また、第２ピン孔３６ａは、貫通孔であり、その内部には、円柱状のピストン４２が移動自在に挿入されている。更に、＃１気筒においては、第２ロッカーアーム１４における第１ロッカーアーム１２の反対側の側面には、ピストン４２と当接するアーム部４４ａを有する第１リンクアーム４４が配置されている。第１リンクアーム４４は、ロッカーシャフト１６に取り付けられている。

一方、＃２気筒においては、第２ロッカーアーム１４における第１ロッカーアーム１２の反対側の側面には、ピストン４２と当接するアーム部４６ａを有する第２リンクアーム４６が配置されている。第２リンクアーム４６は、ロッカーシャフト１６に取り付けられている。

第２リンクアーム４６に対する第１リンクアーム４４の相違点は、次の通りである。すなわち、第１リンクアーム４４のアーム部４４ａの先端には、カムシャフト１８の周面に向けて突出するように突起部４４ｂが設けられている。また、第１リンクアーム４４におけるアーム部４４ａの反対側の端部には、後述する電磁ソレノイド５４により押圧される押圧面４４ｃが設けられている。尚、図示が省略された＃３、４気筒が備えるリンクアームは、＃２気筒と同じ第２リンクアーム４６であるものとする。

図３は、図１に示す可変動弁装置１０の特徴的な構成要素の分解斜視図である。尚、図３においては、ローラ２４、２６、およびそれらの内部に配置される切換ピン３８等の図示が省略されている。また、図４は、図１に示す可変動弁装置１０をカムシャフト１８（およびロッカーシャフト１６）の軸方向（より具体的には、図２（Ａ）中の矢視Ａの方向）から見た図である。

図３、４に示すように、ロッカーシャフト１６は、中空状に形成されている。ロッカーシャフト１６の内部には、リンクシャフト４８がロッカーシャフト１６との間で摺動自在に挿入されている。リンクシャフト４８は、＃１気筒に配置される第１リンクアーム４４および＃２〜＃４気筒に配置される第２リンクアーム４６を、ロッカーシャフト１６の軸方向に同時に変位可能とするために備えられたシャフトである。

リンクシャフト４８には、主に図３に示すように、各気筒のリンクアーム４４、４６の配置部位に対応して、４つの環状溝４８ａが形成されている。また、ロッカーシャフト１６における各環状溝４８ａに対応する周面には、４つの貫通孔１６ａが形成されている。

また、図４に示すように、リンクシャフト４８およびそれが挿入されたロッカーシャフト１６は、リンクアーム４４、４６の内部を貫通している。そして、リンクアーム４４、４６には、図３に示すように、圧入ピン５０の圧入を受ける圧入ピン用孔４４ｄ、４６ｂがそれぞれ形成されている。各圧入ピン５０は、圧入ピン用孔４４ｄ、４６ｂを介してリンクアーム４４、４６を貫通したうえで、図４に示すように、各環状溝４８ａと係合するようになっている。

尚、環状溝４８ａの幅は、圧入ピン５０の径と同等となるように設定されている。また、ロッカーシャフト１６の各貫通孔１６ａは、後述する電磁ソレノイド５４の動作に伴って第１リンクアーム４４が回転する際に、圧入ピン５０と干渉して第１リンクアーム４４の当該回転を妨げることがないように、余裕を持った大きさで形成されている。更に、各貫通孔１６ａは、当該電磁ソレノイド５４の動作に伴ってリンクシャフト４８がその軸方向に移動する際に、圧入ピン５０と干渉してリンクシャフト４８の当該移動を妨げることがないように長穴上に形成されている。

以上のような構成を採用することにより、第１リンクアーム４４は、回転自在かつ軸方向の移動を拘束した態様でリンクシャフト４８と連結されている。また、同様に、第２リンクアーム４６についても、回転自在かつ軸方向の移動を拘束した態様でリンクシャフト４８と連結されている。

また、図２、４に示すように、カムシャフト１８において、第１リンクアーム４４のアーム部４４ａに設けられた突起部４４ｂと対向する外周面には、円筒状に形成された円筒部１８ａが形成されている。円筒部１８ａの外周面には、周方向に延びる螺旋状のガイドレール５２が形成されている。ここでは、ガイドレール５２は、螺旋状の溝として形成されている。

また、切換機構３２は、突起部４４ｂをガイドレール５２に係合（挿入）させるための駆動力を発するアクチュエータとして、電磁ソレノイド５４を備えている。電磁ソレノイド５４は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５６からの指令に基づいてデューティ制御されるようになっている。ＥＣＵ５６は、内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニットである。

また、電磁ソレノイド５４は、その駆動軸５４ａが第１リンクアーム４４の押圧面４４ｃをガイドレール５２に向けて押圧可能な位置において、カムキャリア２７等の静止部材に固定されているものとする。

また、ガイドレール５２における螺旋の向きは、その内部に突起部４４ｂが挿入された状態でカムシャフト１８が図４に示す所定の回転方向に回転する場合に、第１リンクアーム４４、当該第１リンクアーム４４に連動するリンクシャフト４８、および、当該リンクシャフト４８により駆動される第２リンクアーム４６を、図２における左方向に変位させられるように設定されている。より具体的には、この図２における左方向とは、第１リンクアーム４４および第２リンクアーム４６のそれぞれが切換ピン３８をリターンスプリング４０の付勢力に抗してその退出方向（上記切換ピンの進出方向の逆方向）に押し退けて、第１リンクアーム４４および第２リンクアーム４６がロッカーアーム１２、１４に近づくようになる方向である。

ここで、図２（Ａ）における第１リンクアーム４４の位置、すなわち、リターンスプリング４０の付勢力によって切換ピン３８が第１ピン孔３４ａおよび第２ピン孔３６ａの双方に挿入された状態となっている時の第１リンクアーム４４の位置を、「変位端Ｐｍａｘ１」と称する。この変位端Ｐｍａｘ１に第１リンクアーム４４が位置している時には、第１ロッカーアーム１２と第２ロッカーアーム１４とが上記連結状態となる。そして、図２（Ｂ）における第１リンクアーム４４の位置、すなわち、切換ピン３８がリンクアーム４４、４６からカムシャフト１８の回転力を利用した力を受けることによって、切換ピン３８およびピストン４２がそれぞれ第１ピン孔３４ａおよび第２ピン孔３６ａのみに挿入された状態となっている時の第１リンクアーム４４の位置を、「変位端Ｐｍａｘ２」と称する。すなわち、この変位端Ｐｍａｘ２に第１リンクアーム４４が位置している時には、第１ロッカーアーム１２と第２ロッカーアーム１４とが上記非連結状態となる。

本実施形態では、カムシャフト１８の軸方向におけるガイドレール５２の始端５２ａの位置は、第１リンクアーム４４が上記変位端Ｐｍａｘ１に位置する時の突起部４４ｂの位置と一致するように設定されている。そして、カムシャフト１８の軸方向におけるガイドレール５２の終端５２ｂの位置は、第１リンクアーム４４が上記変位端Ｐｍａｘ２に位置する時の突起部４４ｂの位置と一致するように設定されている。つまり、本実施形態では、ガイドレール５２によって突起部４４ｂが案内される範囲内で、第１リンクアーム４４が変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２の間で変位可能となるように構成されている。

更に、ガイドレール５２には、図４に示すように、第１リンクアーム４４が変位端Ｐｍａｘ２に達した後における終端５２ｂ側の所定区間として、カムシャフト１８の回転に伴ってガイドレール５２が徐々に浅くなる浅底部５２ｃが設けられている。尚、ガイドレール５２における浅底部５２ｃ以外の部位の深さは一定である。

また、第１リンクアーム４４には、押圧面４４ｃの一部を切り欠いて凹状に形成された切欠部４４ｅが設けられている。押圧面４４ｃは、第１リンクアーム４４が変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２に変位する間、駆動軸５４ａと当接した状態が維持されるように設けられている。そして、切欠部４４ｅは、第１リンクアーム４４が上記変位端Ｐｍａｘ２に位置している状態において、上記浅底部５２ｃの作用によって突起部４４ｂが円筒部１８ａの表面に取り出された時に、駆動軸５４ａと係合可能な部位に設けられている。

そして、上記切欠部４４ｅは、突起部４４ｂがガイドレール５２に挿入される方向に第１リンクアーム４４が回転するのを規制可能であって、第１リンクアーム４４が切換ピンの進出方向に移動するのを規制可能な態様で、駆動軸５４ａと係合するように形成されている。

以上説明したように、切換ピン３８、リターンスプリング４０、ピストン４２、第１リンクアーム４４、第２リンクアーム４６、リンクシャフト４８、圧入ピン５０、ガイドレール５２、および、ＥＣＵ５６により通電が制御される電磁ソレノイド５４によって、上記切換機構３２が構成されている。

［可変動弁装置の動作］
（弁稼動状態時）
弁稼働状態時には、電磁ソレノイド５４の駆動がＯＦＦとされており、これにより、第１リンクアーム４４は、カムシャフト１８から離れた状態で、リターンスプリング４０の付勢力を受けて、変位端Ｐｍａｘ１に位置している。この状態では、図２（Ａ）に示すように、第１ロッカーアーム１２と第２ロッカーアーム１４とが切換ピン３８を介して連結されている（上記連結状態）。その結果、主カム２０の作用力が第１ロッカーアーム１２から第２ロッカーアーム１４を介して双方のバルブ２８に伝達されるようになる。このため、主カム２０のプロフィールに従って、通常のバルブ２８のリフト動作が行われるようになる。

（弁停止制御時）
弁停止動作は、例えば、内燃機関１のフューエルカット要求等の所定の弁停止動作の実行要求がＥＣＵ５６によって検知された際に行われる。先ず、所定のタイミングで電磁ソレノイド５４への通電が開始される。その結果、図４における時計回りに第１リンクアーム４４がロッカーシャフト１６（リンクシャフト４８）を中心として回転する。既述したように、第１リンクアーム４４は、リンクシャフト４８に対して回転自在な態様で連結されている。このため、リンクシャフト４８は、第１リンクアーム４４の上記回転に伴って回転しないようになっている。

上記のように第１リンクアーム４４が回転すると、突起部４４ｂがガイドレール５２と係合する。その結果、突起部４４ｂがガイドレール５２によって案内されることでカムシャフト１８の回転力を利用して、第１リンクアーム４４が変位端Ｐｍａｘ２に向けて移動するようになる。そして、ガイドレール５２からの第１リンクアーム４４の駆動力が圧入ピン５０およびリンクシャフト４８を介して各第２リンクアーム４６に伝達されることで、第１リンクアーム４４に連結されたリンクシャフト４８、更には、リンクシャフト４８に連結された各第２リンクアーム４６が第１リンクアーム４４に連動して変位するようになる。

第１リンクアーム４４が変位端Ｐｍａｘ２に達すると、切換ピン３８が第１ピン孔３４ａ内に戻されるので、第１ロッカーアーム１２と第２ロッカーアーム１４とが非連結状態となる。その結果、主カム２０の作用力が第１ロッカーアーム１２から第２ロッカーアーム１４に伝達されなくなる。また、第２ローラ２６が当接する副カム２２はゼロリフトカムである。このため、主カム２０の作用力が伝達されなくなった第２ロッカーアーム１４には、バルブ２８を駆動するための力が与えられなくなる。その結果、主カム２０の回転に関係なく、第２ロッカーアーム１４が静止状態となるので、バルブ２８のリフト動作が閉弁位置で停止状態となる。

（弁停止状態を保持するための動作）
また、第１リンクアーム４４が変位端Ｐｍａｘ２に達すると、ガイドレール５２の浅底部５２ｃの作用によって、第１リンクアーム４４がカムシャフト１８（ガイドレール５２）から離れる方向に回転させられるようになる。そして、電磁ソレノイド５４によって駆動され続けている駆動軸５４ａが切欠部４４ｅに一致するようになるまで第１リンクアーム４４が更に回転すると、駆動軸５４ａと当接する第１リンクアーム４４側の部位が押圧面４４ｃから切欠部４４ｅへと切り替わる。その結果、駆動軸５４ａが切欠部４４ｅと係合することで、第１リンクアーム４４は、突起部４４ｂがカムシャフト１８から離れた状態で、かつ、駆動軸５４ａによってリターンスプリング４０の付勢力を受け止めている状態で保持されるようになる。これにより、第１ロッカーアーム１２と第２ロッカーアーム１４とが非連結とされた状態、すなわち、弁停止状態が維持されるようになる。また、このような切欠部４４ｅを利用した駆動軸５４ａによる第１リンクアーム４４の保持動作によれば、回転するカムシャフト１８と駆動軸５４ａとの摺動に伴うフリクションや駆動軸５４ａの摩耗の発生を回避しつつ、弁停止状態を維持できるようになる。

（弁復帰動作時）
弁停止状態から弁稼動状態に戻すための弁復帰動作は、例えば、フューエルカットからの復帰要求等の所定の弁復帰動作の実行要求がＥＣＵ５６によって検知された際に行われる。このような弁復帰動作は、所定のタイミングで電磁ソレノイド５４への通電をＯＦＦとすることで開始される。電磁ソレノイド５４への通電がＯＦＦとされると、第１リンクアーム４４の切欠部４４ｅと駆動軸５４ａとの係合が解かれることになる。その結果、リターンスプリング４０の付勢力に抗して切換ピン３８を第１ピン孔３４ａ内に留めておく力が消滅することになる。これにより、リターンスプリング４０の付勢力によって、切換ピン３８がその進出方向に移動し、第１ロッカーアーム１２と第２ロッカーアーム１４とが切換ピン３８を介して連結された状態、すなわち、主カム２０の作用力によってバルブ２８のリフト動作が可能な状態に復帰することになる。また、リターンスプリング４０の付勢力によって切換ピン３８がその進出方向に移動するのに伴って、ピストン４２を介して、第１リンクアーム４４（並びにそれに連動するリンクシャフト４８および第２リンクアーム４６）が変位端Ｐｍａｘ２から変位端Ｐｍａｘ１に戻されるようになる。

以上のように構成された本実施形態の可変動弁装置１０によれば、電磁ソレノイド５４への通電のＯＮ、ＯＦＦとカムシャフト１８の回転力とリターンスプリング４０の付勢力とを利用して、第１リンクアーム４４の軸方向位置を変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２の間で移動させることで、第１リンクアーム４４が搭載された＃１気筒において弁稼動状態と弁停止状態との間でバルブ２８の動作状態を切り換えることが可能となり、更に、第１リンクアーム４４と連動するリンクシャフト４８および第２リンクアーム４６を介して、残りの気筒（＃２〜＃４）においても弁稼働状態と弁停止状態との間でバルブ２８の動作状態を切り換えることが可能となる。このように、可変動弁装置１０によれば、１つの電磁ソレノイド５４を用いて、内燃機関１が有する４つの気筒に配置されたバルブ２８の動作状態を切り換えることができる。また、以上説明した構成を有する可変動弁装置１０によれば、カムシャフト１８の回転力を利用して、カムシャフト１８が一回転する間に、高応答に弁停止状態とすることができる。

また、以上説明した可変動弁装置１０では、第１リンクアーム４４は、回転自在かつ軸方向の移動を拘束した態様でリンクシャフト４８と連結されている。このような連結方法によれば、電磁ソレノイド５４が第１リンクアーム４４を押圧した際に、リンクシャフト４８の回転を伴わずに第１リンクアーム４４が単独で回転するようになる。このような構成とは異なり、第１リンクアームがリンクシャフトに固定されていると、電磁ソレノイドの通電に伴う第１リンクアームの回転時に、リンクシャフトが連動して回転することとなる。その結果、突起部をガイドレールに係合させる際に、電磁ソレノイドにより駆動される部材の慣性がリンクシャフト分だけ大きくなり、かつ、電磁ソレノイドの駆動時に部材に生ずる摩擦力がリンクシャフトの回転時に生ずるロッカーシャフトとの摺動分だけ大きくなってしまう。このため、電磁ソレノイドの必要推力が大きくなり、大型の電磁ソレノイドが必要となってしまう。

これに対し、本実施形態では、第１リンクアーム４４とリンクシャフト４８とが回転自在に構成されているので、突起部４４ｂをガイドレール５２に係合させる際に、電磁ソレノイド５４により駆動される部材の慣性を小さくし、かつ、当該部材に生ずる摩擦力を小さくすることができる。これにより、電磁ソレノイド５４の必要推力を良好に低減することができ、電磁ソレノイド５４の小型化を図ることができる。

また、上記可変動弁装置１０では、ロッカーアーム１２、１４の支持軸として機能するロッカーシャフト１６に、リンクアーム４４、４６を搭載するようにしている。また、同一気筒内の２つのバルブ２８は、両者に当接する当接部１４ａを有する第２ロッカーアーム１４によって同時駆動されるようになっている。このような構成によれば、１本の第２ロッカーアームで１本のバルブを駆動する構成を用いる場合と比べ、第２ロッカーアーム１４の共用化によって得られた空きスペースを利用して、バルブ２８の動作状態を切り換えるためのリンクアーム４４、４６を搭載することができるようになる。これにより、内燃機関１のシリンダヘッド上にあるスペースを有効利用して、内燃機関１への可変動弁装置１０の搭載性を向上させることができる。

また、上記可変動弁装置１０では、ロッカーシャフト１６内に、ガイドレール５２からの第１リンクアーム４４の駆動力を残りの気筒の各第２リンクアーム４６に伝達するためのリンクシャフト４８が配置されている。このような構成によれば、ロッカーシャフトから離れてリンクシャフトを別体で支持する場合と比べ、内燃機関１のシリンダヘッド上にあるスペースを有効利用して、内燃機関１への可変動弁装置１０の搭載性を向上させることができ、また、リンクシャフトの支持に要する部品を不要とすることができる。また、本実施形態の構成とは異なり、リンクシャフトによってロッカーアームを直接的に支持するようにしている場合には、リンクシャフトがその軸方向に変位する際に、カムの作用力の作用力を受けるロッカーアームとの間でリンクシャフトに摩擦力が生ずることとなる。これに対し、本実施形態の構成によれば、リンクシャフト４８がロッカーシャフト１６内に配置されているので、ロッカーアーム１２、１４を介して主カム２０の作用力がリンクシャフト４８に直接的に作用することがなく、リンクシャフト４８の軸方向変位時に生ずる摩擦力の低減を図ることができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、第１リンクアーム４４の突起部４４ｂとガイドレール５２との係合時に生ずる第１リンクアーム４４およびリンクシャフト４８の変位（更にそれに伴う第２リンクアーム４６の変位）に伴って、切換ピン３８が変位するようになっている。そして、変位する切換ピン３８を介して第１ロッカーアーム１２と第２ロッカーアーム１４とが連結状態と非連結状態との間で切り換わることで、各気筒のバルブ２８の開弁特性が弁稼動状態と弁停止状態との間で切り換わるようになっている。しかしながら、本発明における可変動弁装置は、係合部とガイドレールとの係合時に生ずる主変位部材および部材連結軸の変位に伴って伝達部材の動作状態が切り換わることで、少なくとも２気筒に設けられたバルブの開弁特性が切り換わるものであれば、上記の構成に限定されるものではない。

具体的には、係合部とガイドレールとの係合時に生ずる主変位部材および部材連結軸の変位に伴って伝達部材の動作状態を切り換えるべく変位する部材は、上記切換ピン３８に限らない。すなわち、例えば、伝達部材に相当するロッカーアームをロッカーシャフトによって回転自在に支持させる構成において、上記主変位部材および部材連結軸の移動に伴って、ロッカーシャフト上においてロッカーアームがロッカーシャフトの軸方向に変位し、これにより、ロッカーアームに当接するカムが切り換わることでロッカーアームの動作状態が切り換わるものであってもよい。或いは、例えば、カムに当接するローラを有するロッカーアームを備える構成において、上記主変位部材および部材連結軸の変位に伴って、ロッカーアーム上においてローラがその支軸の軸方向に変位し、これにより、ローラに当接するカムが切り換わることでロッカーアーム（伝達部材）の動作状態が切り換わるものであってもよい。或いは、例えば、伝達部材に相当するロッカーアームをロッカーシャフトによって回転自在に支持させる構成において、上記主変位部材および部材連結軸の変位に伴ってロッカーシャフト自身がその軸方向に変位し、これにより、ロッカーアームに当接するカムが切り換わることでロッカーアームの動作状態が切り換わるものであってもよい。更には、例えば、２種類のカムを備える部材をカムシャフトに軸方向の移動自在に取り付けた構成において、上記主変位部材および部材連結軸の変位に伴って上記２種類のカムを備える部材がカムシャフトの軸方向に変位し、これにより、伝達部材に当接するカムが切り換わることで伝達部材の動作状態が切り換わるものであってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、４つの気筒を有する内燃機関１の各気筒に配置された２つのバルブ２８を駆動する可変動弁装置１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における可変動弁装置は、少なくとも２気筒に設けられたバルブの開弁特性を切り換えるものであれば、上記構成に限定されるものではない。すなわち、例えば、２気筒以上を有する内燃機関の全気筒のバルブを駆動する装置として、或いは、３気筒以上を有する内燃機関の少なくとも２気筒からなる一部気筒のバルブを駆動する装置として構成されたものであればよい。

また、上述した実施の形態１においては、＃１気筒にのみ、ガイドレール５２を備える円筒部１８ａ、電磁ソレノイド５４、および第１リンクアームを備えるようにしている。しかしながら、本発明においてこれらに対応する要素を備える気筒は、これに限定されるものではなく、全気筒ではない少なくとも１つの任意の気筒であればよい。或いは、上記要素を任意の気筒とは切り離して設けるようにし、各気筒には、突起部４４ｂを有しない第２リンクアーム４６のような副変位部材を備えるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、ロッカーアーム１２、１４を支持するためのロッカーシャフト１６を利用して、リンクアーム４４、４６を回転自在に支持するようにしている。しかしながら、本発明における主変位部材や副変位部材を支持する部材は、ロッカーシャフトに限られない。すなわち、例えば、ロッカーシャフトとは別に備えられた軸であってもよい。或いは、本発明における主変位部材や副変位部材は、本発明の部材連結軸として機能する部材（例えば、リンクシャフト４８）のみに支持されるようになっていてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、ロッカーシャフト１６の内部にリンクシャフト４８が配置されている。しかしながら、本発明における部材連結軸の配置手法は、これに限定されるものではなく、例えば、部材連結軸として機能する軸がロッカーシャフトの外周側に設けられていてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、第１リンクアーム４４（更には第２リンクアーム４６）をリンクシャフト４８に対して回転自在かつ軸方向の移動を拘束した態様で連結するために、リンクシャフト４８側に圧入ピン５０に係合する環状溝４８ａを備えるようにしている。しかしながら、本発明において主変位部材を回転自在かつ軸方向の移動を拘束した態様で連結させる機能を実現するために備える要素は、環状溝４８ａでなくてもよい。すなわち、例えば、本実施形態の構成と同様に第１リンクアームに圧入ピンを圧入させる構成を備え、かつ、リンクシャフト側に圧入ピンが係合する溝を備える場合において、当該溝は、電磁ソレノイドにより第１リンクアームが回転駆動される際の圧入ピンがリンクシャフトを回転させずに動作できるように配慮された溝になっていれば、必ずしも環状に形成されたものでなくてもよく、円弧上の溝であってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、副カム２２がゼロリフトカムとして構成されている例について説明を行ったが、本発明における副カムは、ゼロリフトカムに限られない。すなわち、例えば上記可変動弁装置１０の構成の場合には、主カム２０よりも小さなリフトが得られるようにするノーズ部を備える副カムであってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、突起部４４ｂをガイドレール５２に係合させるための駆動力を発するアクチュエータとして、電磁ソレノイド５４を備えるようにしている。これにより、応答性に優れたアクチュエータを利用して、バルブ２８の開弁特性を切り換えることができる。しかしながら、本発明におけるアクチュエータは、これに限定されるものではなく、例えば、油圧駆動式のアクチュエータであってもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、主カム２０が前記第１の発明における「カム」に、第１ロッカーアーム１２および第２ロッカーアーム１４が前記第１の発明における「伝達部材」に、突起部４４ｂが前記第１の発明における「係合部」に、第１リンクアーム４４が前記第１の発明における「主変位部材」に、リンクシャフト４８が前記第１の発明における「部材連結軸」に、電磁ソレノイド５４が前記第１の発明における「アクチュエータ」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態１においては、第２リンクアーム４６が前記第２の発明における「副変位部材」に相当している。
また、上述した実施の形態１においては、環状溝４８ａが前記第６の発明における「溝」に、圧入ピン５０が前記第６の発明における「ピン」に、それぞれ相当している。

１ 内燃機関
１０ 可変動弁装置
１２ 第１ロッカーアーム
１４ 第２ロッカーアーム
１４ａ 当接部
１６ ロッカーシャフト
１６ａ 貫通孔
１８ カムシャフト
１８ａ 円筒部
２０ 主カム
２２ 副カム
２４ 第１ローラ
２６ 第２ローラ
２７ カムキャリア
２８ バルブ
３２ 切換機構
３４ａ 第１ピン孔
３６ａ 第２ピン孔
３８ 切換ピン
４０ リターンスプリング
４２ ピストン
４４ 第１リンクアーム
４４ａ アーム部
４４ｂ 突起部
４４ｃ 押圧面
４４ｄ 圧入ピン用孔
４４ｅ 切欠部
４６ 第２リンクアーム
４６ａ アーム部
４６ｂ 圧入ピン用孔
４８ リンクシャフト
４８ａ 環状溝
５０ 圧入ピン
５２ ガイドレール
５２ａ 始端
５２ｂ 終端
５２ｃ 浅底部
５４ 電磁ソレノイド
５４ａ 駆動軸
５６ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
Ｐｍａｘ１、Ｐｍａｘ２ 変位端

Claims (6)

1. カムとバルブとの間に配置され、前記カムの作用力を前記バルブに伝達する伝達部材と、
   前記カムが取り付けられたカムシャフトと、
   前記カムシャフトに取り付けられた円筒部の外周面に設けられたガイドレールと、
   前記ガイドレールに係脱自在な係合部を有し、前記カムシャフトの軸方向に変位可能な主変位部材と、
   回転自在かつ軸方向の移動を拘束した態様で前記主変位部材と連結され、自身は軸方向の変位可能に支持されている部材連結軸と、
   前記係合部を前記ガイドレールに係合させるための駆動力を発するアクチュエータと、を備え、
   前記アクチュエータの作動時には、前記主変位部材が前記部材連結軸を中心として回転したうえで前記係合部と前記ガイドレールとが係合し、
   前記係合部と当該ガイドレールとの前記係合時に生ずる前記主変位部材および前記部材連結軸の変位に伴って、前記伝達部材の動作状態が変化することで、少なくとも２つの気筒に設けられた前記バルブの開弁特性が切り換わることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記主変位部材、前記ガイドレール、および前記アクチュエータは、前記内燃機関の全気筒ではない少なくとも１つの気筒に備えられており、
   前記可変動弁装置は、前記主変位部材が備えられていない残りの気筒に備えられ、前記部材連結軸を介して前記主変位部材と連動して変位する副変位部材を更に備え、
   前記係合部と前記ガイドレールとの前記係合時に生ずる前記主変位部材の前記変位に伴って、当該主変位部材が備えられた前記気筒の前記伝達部材の動作状態が変化し、
   前記主変位部材の前記変位に連動する前記副変位部材の前記変位に伴って、当該副変位部材が備えられた前記残りの気筒の前記伝達部材の動作状態が変化することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記伝達部材は、前記少なくとも２つの気筒の中の各気筒に、前記カムと同期して揺動する第１ロッカーアームと、前記バルブを押動可能な第２ロッカーアームと、を含み、
   前記可変動弁装置は、前記第１ロッカーアームおよび前記第２ロッカーアームにそれぞれ形成されたピン孔に移動自在に配置された切換ピンを更に備え、
   前記主変位部材が備えられている気筒内の前記切換ピンは、当該主変位部材の前記変位に連動して変位し、
   前記副変位部材が備えられている気筒内の前記切換ピンは、当該副変位部材の前記変位に連動して変位し、
   前記主変位部材が備えられている前記気筒では、前記主変位部材の前記変位に伴って、前記切換ピンを介して前記第１ロッカーアームと前記第２ロッカーアームとが連結した連結状態と、その連結が解除された非連結状態とが切り換わり、
   前記副変位部材が備えられている前記気筒では、前記副変位部材の前記変位に伴って、前記切換ピンを介して前記第１ロッカーアームと前記第２ロッカーアームとが連結した連結状態と、その連結が解除された非連結状態とが切り換わることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記部材連結軸は、前記第１ロッカーアームおよび前記第２ロッカーアームを支持するロッカーシャフトの内部に配置されていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記第２ロッカーアームは、同一気筒内に備えられた複数の前記バルブに対して共用されていることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 前記部材連結軸は、外周面に環状もしくは円弧状に形成された溝を有し、かつ、前記主変位部材の内部を貫通しており、
   前記可変動弁装置は、前記主変位部材を貫通し、かつ、前記溝に係合するピンを更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の可変動弁装置。

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