(57)【要約】【課題】エンジンの回転数に応じて弁のリフト量を変化させることができる動弁機構を提供する。【解決手段】この動弁機構１２は、ポート１１を開閉する弁２０と、加圧部材４０を有する駆動装置２６と、弁ばね５０と、ガスばね５１とを備えている。ガスばね５１はチャンバ２１に収容されている。チャンバ２１に圧力伝達媒体として機能する作動液４１が満たされている。ガスばね５１は、弁２０の軸線Ｘ方向に伸縮可能なベローズユニット６０と、ベローズユニット６０の内部に封入された圧縮ガス６１と、非圧縮性の熱交換媒体の一例である液６２と、熱交換促進部材８０などを含んでいる。ガス６１と液６２との間で、熱の授受が可能である。カム２５によって加圧部材４０が押されると、作動液４１を介してガスばね５１が圧縮される。ガスばね５１の反発荷重によって弁ばね５０が圧縮される。弁ばね５０が圧縮されることにより、弁２０が開弁方向に移動する。【選択図】図１
2008255854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドに形成されたポートを閉じる位置と開ける位置とにわたって移動可能な弁と、
圧縮コイルばねからなり前記弁を閉じる方向に付勢する弁ばねと、
前記エンジンの回転に伴って往復運動する加圧部材を有する駆動装置と、
容積可変の密閉空間を有し該密閉空間に圧縮されたガスが収容されこのガスの圧力が前記弁ばねを圧縮する方向に働くガスばねと、
前記ガスばねの前記密閉空間に収容され前記ガスとの間で熱の授受が可能な非圧縮性の熱交換媒体と、
を具備したことを特徴とするエンジンの動弁機構。
【請求項２】
前記熱交換媒体が液であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項３】
前記ガスと前記液との間に、前記液よりも熱伝導率の高い熱交換促進部材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項４】
前記ガスばねが、金属ベローズからなるベローズユニットと、該ベローズユニットの内部の前記密閉空間に収容された前記ガスおよび前記熱交換媒体とを有することを特徴とする請求項２または３に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項５】
前記ベローズユニットが、内壁ベローズと、該内壁ベローズの外側に該内壁ベローズと同心に設けられた外壁ベローズとを備え、前記内壁ベローズと前記外壁ベローズとの間に前記密閉空間が形成され、かつ、前記内壁ベローズの内側に該ベローズユニットの外部と連通する開放空間が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項６】
前記弁ばねと前記ガスばねとが、前記弁の軸線方向に直列に接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項７】
前記弁ばねと前記ガスばねとの間に圧力伝達媒体として機能する作動液が介在し、前記ガスばねの圧力が前記作動液を介して前記弁ばねを圧縮する方向に加わることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項８】
密閉されたチャンバと、該チャンバ内に収容された圧力伝達媒体として機能する作動液とを備え、該作動液中に前記ガスばねが配置され、前記加圧部材によって前記作動液が加圧されたときに前記作動液を介して前記ガスばねが圧縮されることを特徴とする請求項６または７に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項９】
作動液が収容されるチャンバと、前記チャンバとは独立して配置されかつ前記作動液が収容される副チャンバと、これらチャンバと副チャンバとを互いに連通させる液流通部とを有し、前記副チャンバに前記ガスばねが収容されていることを特徴とする請求項７に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項１０】
前記弁ばねと前記ガスばねとが直列に配置され、前記駆動部材によって前記ガスばねが直接圧縮されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のエンジンの動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドの吸気ポートあるいは排気ポートを開閉するための動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの動弁機構は、シリンダヘッドに設けられたポートを開閉する弁と、この弁を閉方向に付勢するための弁ばね（圧縮コイルばね）と、前記弁を開方向に駆動するカム機構などによって構成されている。動弁機構において、エンジンの出力や燃費を改善するために、エンジンの回転数に応じて弁のリフト量を変化させることが望まれている。例えばエンジンが低回転数で運転されている時に弁のリフト量を小さくし、エンジンが高回転数で運転されているときに弁のリフト量を大きくすることが望まれることがある。
【０００３】
特開昭５８−５３６１５号公報（特許文献１）に記載されている動弁機構では、エンジンの運転状態に応じて、圧電式の弁制御装置を作動させ、油圧制御シリンダを駆動することにより、低回転時と高回転時とで弁のリフト量を変化させている。あるいは特開平７−４９０１０号公報（特許文献２）に記載されている動弁機構は、カム側ピストンと、バルブ側ピストンと、切替可能な油路を有する回転可能なスリーブと、スリーブを回転させるためのラック・ピニオン機構などを備えている。特許文献２の動弁機構は、エンジンの運転状態に応じてスリーブを回転させることにより、油圧を変化させてバルブのリフト量を変化させるようにしている。
【特許文献１】特開昭５８−５３６１５号公報
【特許文献２】特開平７−４９０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１の動弁機構では、弁のリフト量を変化させる際に、圧電式の弁制御装置を作動させ、カムと弁との間の油圧を変化させている。このため動弁機構の構造や制御が複雑化するとともに、コストが高くつく。また、弁のリフト量を変化させるための外部動力やエネルギーが必要であり、燃費に悪影響を与える。
【０００５】
前記特許文献２の動弁機構では、油路を切替えるためのスリーブやピストン機構、ラック・ピニオン機構などが必要である。このため特許文献２の動弁機構は、特許文献１と同様に動弁機構の構造が複雑化し、コストが高くつく。また、弁のリフト量を変化させるための外部動力やエネルギーが必要であるなどの問題がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、弁のリフト量を変化させるための外部動力が不要であり、構造が簡単で高効率な動弁機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の動弁機構は、エンジンのシリンダヘッドに形成されたポートを閉じる位置と開ける位置とにわたって移動可能な弁と、圧縮コイルばねからなり前記弁を閉じる方向に付勢する弁ばねと、前記エンジンの回転に伴って往復運動する加圧部材を有する駆動装置と、容積可変の密閉空間を有し該密閉空間に圧縮されたガスが収容されこのガスの圧力が前記弁ばねを圧縮する方向に働くガスばねと、前記ガスばねの前記密閉空間に収容され前記ガスとの間で熱の授受が可能な非圧縮性の熱交換媒体とを具備している。
【０００８】
前記熱交換媒体の一例は液である。前記ガスと前記液との間に、前記液よりも熱伝導率の高い熱交換促進部材が設けられているとよい。前記熱交換媒体が固体であってもよい。前記ガスばねの一例は、金属ベローズからなるベローズユニットと、該ベローズユニットの内部の前記密閉空間に収容された前記ガスおよび前記熱交換媒体とを有している。
【０００９】
前記ベローズユニットの一例は、内壁ベローズと、該内壁ベローズの外側に該内壁ベローズと同心に設けられた外壁ベローズとを備え、前記内壁ベローズと前記外壁ベローズとの間に前記密閉空間が形成され、かつ、前記内壁ベローズの内側に該ベローズユニットの外部と連通する開放空間が形成されている。
【００１０】
前記弁ばねと前記ガスばねとが、前記弁の軸線方向に直列に接続されていてもよい。あるいは、前記弁ばねと前記ガスばねとの間に圧力伝達媒体として機能する作動液が介在し、前記ガスばねの圧力が前記作動液を介して前記弁ばねを圧縮する方向に加わるようにしてもよい。
【００１１】
本発明の１つの形態では、密閉されたチャンバと、該チャンバ内に収容された圧力伝達媒体として機能する作動液とを備え、該作動液中に前記ガスばねが配置され、前記加圧部材によって前記作動液が加圧されたときに、前記作動液を介して前記ガスばねが圧縮される。
【００１２】
本発明の他の形態では、作動液が収容されるチャンバと、前記チャンバとは独立して配置されかつ前記作動液が収容される副チャンバと、これらチャンバと副チャンバとを互いに連通させる液流通部とを有し、前記副チャンバに前記ガスばねが収容されている。  
さらに本発明の別の形態では、前記弁ばねと前記ガスばねとが直列に配置され、前記駆動部材によって前記ガスばねが直接圧縮される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エンジンの回転数に応じて弁のリフト量を変化させることができ、リフト量を変化させるための電磁切換弁や配管類が不要で構造が簡単であり、リフト量を変化させるための外部動力や特別なエネルギーも不要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の第１の実施形態に係るエンジンの動弁機構について、図１と図２を参照して説明する。  
図１は、エンジン（内燃機関）のシリンダヘッド１０の一部を示している。シリンダヘッド１０に、吸気ポート１１と、排気ポート（図示せず）と、これらのポートを所定のタイミングで開閉する動弁機構１２が設けられている。排気ポート（図示せず）を開閉する動弁機構は吸気ポート１１を開閉する動弁機構１２とほぼ同様に構成されているため、これ以降は吸気ポート１１を開閉する動弁機構１２を代表して説明する。
【００１５】
動弁機構１２は、吸気ポート１１に設けられた弁（吸気弁）２０と、シリンダヘッド１０に形成されたチャンバ２１と、チャンバ２１に収容されたばねアセンブリ２２と、カム２５を有する駆動装置２６などを備えている。カム２５は駆動部材の一例である。
【００１６】
弁２０は、軸線Ｘを有する軸部３０と、軸部３０の下端に設けられた弁体３１と、軸部３０の上端に取付けられたリテーナ３２を備えている。軸部３０は、シリンダヘッド１０に設けられた筒形のバルブガイド３３に挿入され、軸線Ｘ方向に延びている。この弁２０は、図１に実線で示す閉弁位置（ポート１１を閉じる位置）と、２点鎖線で示す開弁位置（ポート１１を開ける位置）とにわたって往復移動することができる。
【００１７】
チャンバ２１の上部に、カム２５によって駆動されるピストン状の加圧部材４０が配置されている。加圧部材４０によってチャンバ２１が密閉されている。加圧部材４０は、弁２０の軸線Ｘ方向に往復移動することができる。加圧部材４０は駆動装置２６の一部をなし、エンジンの回転数に応じた周波数で、前記軸線Ｘ方向に往復運動するようになっている。すなわちエンジンが低回転数で運転されているときには、単位時間当たりに加圧部材４０が往復する回数が少なく、エンジンの回転数が大きくなるほど、単位時間当たりに加圧部材４０が往復する回数が多くなる。
【００１８】
加圧部材４０の内面とチャンバ２１の内面とによって囲まれる密閉空間に、作動液４１が満たされている。この作動液４１は、加圧部材４０の動きをガスばね５１に伝えるための圧力伝達媒体として機能する。チャンバ２１に液流路４２が連通している。液流路４２に、逆止弁などの流通制御部４３を備えた液補充装置４４が接続されている。液補充装置４４は、チャンバ２１内の作動液４１の漏れ分を補充する機能を有している。
【００１９】
ばねアセンブリ２２は、圧縮コイルばねからなる弁ばね５０と、弁２０のリテーナ３２に取付けられたガスばね５１とを有している。弁ばね５０とガスばね５１は、弁２０の軸線Ｘ方向に直列に接続されている。弁ばね５０は、チャンバ２１の底壁２１ａとリテーナ３２との間に圧縮された状態で設けられ、弁２０を閉じる方向に付勢している。弁ばね５０とガスばね５１とは、チャンバ２１に満たされた作動液４１の中に収容されている。
【００２０】
ガスばね５１は、図２に示すベローズユニット６０と、ベローズユニット６０の内部に封入されたガス６１と、非圧縮性の熱交換媒体の一例である液６２などを含んでいる。ベローズユニット６０は、金属製の内壁ベローズ６５と、金属製の外壁ベローズ６６と、第１のベローズキャップ６７と、第２のベローズキャップ６８とを有し、軸線Ｘ方向に伸縮自在である。
【００２１】
外壁ベローズ６６は、内壁ベローズ６５の外側に内壁ベローズ６５と同心に設けられている。内壁ベローズ６５の内側に、ベローズユニット６０の外部に連通する開放空間Ｓ１が形成されている。第１のベローズキャップ６７にはこの開放空間Ｓ１に連通する孔６９が形成されている。内壁ベローズ６５と外壁ベローズ６６の一例はそれぞれ円筒形であるが、円筒以外（軸線Ｘと直角な断面が楕円や多角形の筒）であってもかまわない。
【００２２】
ベローズユニット６０の内部に密閉空間Ｓ２が形成されている。密閉空間Ｓ２は、内壁ベローズ６５と、外壁ベローズ６６と、ベローズキャップ６７，６８とによって囲まれている。この密閉空間Ｓ２の内部に、圧縮性の流体の一例であるガス６１が圧縮された状態で封入されている。ガス６１の圧力によって、ベローズユニット６０が軸線Ｘ方向に伸張するようになっている。ガス６１は、窒素等の不活性なガスが好ましいが、場合によっては空気が使用されてもよい。
【００２３】
ベローズユニット６０の前記密閉空間Ｓ２に、ガス６１との間で熱の授受が可能な熱交換媒体としての液６２が収容されている。液６２の量に応じて、密閉空間Ｓ２のガスばね容積を調整することができる。すなわちこの液６２は、ばね定数調整用としても機能することができる。液６２の一例は水であるが、油、アルコール等であってもよい。
【００２４】
ガス６１と液６２との間に、液６２よりも熱伝導率の高い熱交換促進部材８０が設けられている。熱交換促進部材８０は、ガス６１と液６２との熱交換を促進するために、例えば金属細線の集合体や金属製のフィン、あるいはヒートパイプが使用される。
【００２５】
一般にガスの熱伝導率は、液の熱伝導率に比べてきわめて小さい。例えば常温（３００Ｋ）での水の熱伝導率が０．６１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるのに対し、空気の熱伝導率は０．０２６１Ｗ／（ｍ・Ｋ）と小さい値である。
【００２６】
このためガス６１と液６２との間では一般に熱が伝わりにくいが、本実施形態の場合には、ガス６１と液６２との熱交換が熱交換促進部材８０によって促進されるため、ガス６１と液６２との間で熱伝導が効率良く行なわれる。熱交換促進部材８０が金属の場合、例えば銅の熱伝導率は３９８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、ガス６１および液６２と比較して格段に大きい。熱交換促進部材８０にヒートパイプを用いれば熱伝導率をさらに高めることが可能である。
【００２７】
駆動装置２６は、エンジンのクランクシャフト（図示せず）に連動して回転するカムシャフト９０と、カムシャフト９０に取付けられた前記カム２５などを有している。駆動部材として機能するカム２５は、エンジンのクランクシャフトの回転に伴って、カムシャフト９０を中心として、図１に矢印Ａで示す方向に回転する。
【００２８】
カム２５が矢印Ａ方向に回転すると、カム２５の凸部２５ａによって加圧部材４０が矢印Ｂで示す方向（リフト方向）に移動する。凸部２５ａの高さはリフト量を左右する。なお、駆動装置２６の他の形態として、カムによって駆動されるロッカアーム（図示せず）を備え、ロッカアームによって加圧部材４０を矢印Ａ方向に駆動する構成でもよい。その場合にはロッカアームが駆動部材として機能する。
【００２９】
カム２５の凸部２５ａによって加圧部材４０が矢印Ｂ方向に駆動され、ガスばね５１が圧縮されると、ガスばね５１の圧縮量に応じてガスばね５１のばね荷重（反発荷重）が上昇する。ガスばね５１の反発荷重が弁ばね５０の反発荷重を上回ると、弁ばね５０が軸線Ｘ方向に圧縮されるとともに、弁２０が開弁方向に移動する。従ってガスばね５１のばね定数が大きいほど、弁２０のリフト量が大きくなる。逆にガスばね５１のばね定数が小さくなると、弁２０のリフト量が小さくなる。
【００３０】
以下に本実施形態の動弁機構１２の作用について説明する。  
エンジンが運転されると、エンジンのクランクシャフトの回転に連動してカム２５が図１に矢印Ａで示す方向に回転する。カム２５が矢印Ａ方向に移動し、カム２５の凸部２５ａが加圧部材４０を矢印Ｂで示す方向に押すと、チャンバ２１内の作動液４１が加圧されることにより、ガスばね５１が圧縮される。ガスばね５１の反発荷重が弁ばね５０の反発荷重を上回ると、弁ばね５０が圧縮されながら、弁２０が開弁方向に移動する。これにより、ポート１１が開口する。
【００３１】
カム２５が矢印Ａ方向にさらに回転し、カム２５によって加圧部材４０が押される量が少なくなると、弁ばね５０とガスばね５１の反発荷重によって、弁２０が閉弁位置に移動するとともに、加圧部材４０が元の位置に復帰する。以上の動作を繰り返すことにより、カム２５の回転に伴って、弁２０が所定のタイミングでポート１１を開閉する。
【００３２】
エンジンが低回転数で運転されているときには、ガスばね５１の内部のガス６１の圧縮と膨張のサイクルが遅く、しかも熱交換促進部材８０によって熱交換が促進されるため、ガス６１と液６２との間で熱交換が有効に行なわれる。このためガス６１が等温変化を繰返し、ガスばね５１のばね定数は実質的に上昇することがない。
【００３３】
これに対しエンジンが高回転数で運転されているとき、すなわちガスばね５１の内部のガス６１の圧縮と膨張のサイクルが早くなった場合には、ガスばね５１の内部でのガス６１と液６２との熱交換が間に合わなくなり、ガス６１が断熱変化し、ガスばね５１のばね定数が上昇する。このため、エンジンが低回転数のときには弁２０のリフト量が小さく、エンジンが高回転数域に移ると弁２０のリフト量が大きくなる。しかも弁２０のリフト量が小から大へと連続的に変化する。
【００３４】
本実施形態のばねアセンブリ２２を備えた動弁機構１２であれば、ガスばね５１に封入されたガス６１の状態変化を利用してガスばね荷重を変化させることができる。すなわちガスばね荷重を調整するための電磁切換弁や配管類および外部動力が不要なため構造が簡単である。しかも弁のリフト量を変化させるための特別なエネルギーも不要であるから高効率でありエンジンの燃費向上にも好ましいものである。
【００３５】
図３は本発明の第２の実施形態に係る動弁機構１２を示している。この動弁機構１２は、加圧部材４０とリテーナ３２との間に、金属ベローズからなる流体ケース１００が配置されている。流体ケース１００の内部に、前記第１の実施形態と同様の作動液４１とガスばね５１が収容されている。それ以外の構成について、第２の実施形態の動弁機構１２は第１の実施形態と共通であるため、両者に共通の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
この第２の実施形態（図３）の動弁機構１２も、第１の実施形態と同様に、カム２５の凸部２５ａによって加圧部材４０が矢印Ｂ方向に押されたときに、作動液４１が加圧されることにより、ガスばね５１が圧縮される。ガスばね５１の反発荷重が弁ばね５０の反発荷重を上回ると、弁ばね５０が圧縮されながら、弁２０が開弁方向に移動する。このため第１の実施形態と同様の原理により、エンジンの回転数に応じてガスばね５１のばね定数が変化し、弁２０のリフト量を変化させることができる。
【００３７】
図４は本発明の第３の実施形態に係る動弁機構１２を示している。この動弁機構１２は密閉された副チャンバ１１０を有している。副チャンバ１１０は、チャンバ２１とは独立して配置されている。チャンバ２１と副チャンバ１１０とは、互いに液流通部１１１を介して連通している。チャンバ２１と副チャンバ１１０にそれぞれ作動液４１が収容されている。また副チャンバ１１０の内部に、第１の実施形態と同様に構成されたガスばね５１が収容されている。それ以外の構成について、第３の実施形態の動弁機構１２は第１の実施形態と共通であるため、両者に共通の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
この第３の実施形態（図４）の動弁機構１２は、カム２５の凸部２５ａによって加圧部材４０が矢印Ｂ方向に押されたときに、チャンバ２１内の作動液４１の一部が副チャンバ１１０に流入することにより、ガスばね５１が圧縮される。ガスばね５１の反発荷重が弁ばね５０の反発荷重を上回ると、弁ばね５０が圧縮されながら、弁２０が開弁方向に移動する。このため第１の実施形態と同様の原理により、エンジンの回転数に応じてガスばね５１のばね定数が変化し、弁２０のリフト量を変化させることができる。
【００３９】
前記第３の実施形態（図４）の動弁機構１２は、液流通部１１１が絞り流路として機能する。このためチャンバ２１と副チャンバ１１０との間を作動液４１が出入りする際に、ヘルムホルツ共鳴器（Helmholtz resonator）として知られている現象も起こる。つまり共振周波数以上の高回転数域では、作動液４１の脈動に対して副チャンバ１１０内のガスばね５１が圧縮されなくなる。すなわちエンジンが高回転数域になるとガスばね５１が応答しなくなり、弁２０の駆動に関与するチャンバ２１内の作動液４１の変化が大きくなることにより、弁２０のリフト量が増大する。共振周波数以下ではガスばね５１が有効に働き、カム２５のリフト量に対応する作動液４１の変動の一部をガスばね５１が吸収する。このためエンジンが低回転数域にあるときに、弁のリフト量を減少させることができる。
【００４０】
前記共振周波数は以下の式で表される。  
ｆ＝｛（ｎ・Ｐ・Ａ）／（１０・ρ・Ｌ・Ｖｇ）｝０．５／（２０・π） 
ここで、  
ｎ：ポリトロープ指数（ｎ＝１．４）  
Ｐ：作動液４１の圧力（Ｍｐａ）  
Ａ：液流通部１１１の断面積（ｍｍ２）  
ρ：作動液４１の密度（Ｎ・ｍｍ−４・ｓ２）  
Ｌ：液流通部１１１の長さ（ｍｍ）  
Ｖｇ：ガスばね５１のガス体積（ｃｍ３）
図５は本発明の第４の実施形態に係る動弁機構１２を示している。この動弁機構１２は、チャンバ２１に形成された隔壁１２０と、隔壁１２０に形成された貫通孔１２１と、貫通孔１２１に挿入されたプランジャ部材１２２を備えている。プランジャ部材１２２は、貫通孔１２１の軸線方向に移動することができる。プランジャ部材１２２の径方向の断面積は、チャンバ２１の径方向の断面積よりも小さい。このためカム２５によって加圧部材４０が矢印Ｂ方向に押されたときに、加圧部材４０の移動距離よりもプランジャ部材１２２の移動距離、すなわち弁２０の移動ストロークを大きくすることができる。それ以外の構成と作用は第３の実施形態の動弁機構１２（図４）と共通である。
【００４１】
図６は本発明の第５の実施形態に係る動弁機構１２を示している。この動弁機構１２もヘルムホルツ共鳴器の現象を利用するものであり、副チャンバ１１０の内部にピストン部材１３０と、ピストン部材１３０を液流通部１１１に向けて付勢するコイルばね等のばね１３１を備えている。ピストン部材１３０とばね１３１は金属製である。ピストン部材１３０と副チャンバ１１０の内面とで囲まれる密閉空間に、ガス６１とばね１３１が収容されている。それ以外の構成は第４の実施形態（図５）と共通である。
【００４２】
この第５の実施形態（図６）の動弁機構１２も、液流通部１１１が絞り流路として機能するため、ヘルムホルツ共鳴器として知られている現象が起こる。つまり、共振周波数以上の高回転数域では、作動液４１の脈動に対して副チャンバ１１０内のガス６１とばね１３１が圧縮されなくなる。このためエンジンが高回転数域になると、ガス６１とばね１３１が応答しなくなり、弁２０の駆動に関与するチャンバ２１内の作動液４１の変化が大きくなることにより、弁２０のリフト量が増大する。共振周波数以下では、ガス６１とばね１３１が有効に働き、カム２５のリフト量に対応する作動液４１の変動の一部をガス６１とばね１３１が吸収する。このためエンジンが低回転数域にあるときに、弁のリフト量を減少させることができる。
【００４３】
なお前記第５の実施形態（図６）において、副チャンバ１１０内のコイルばね等のばね１３１のみによって、ピストン部材１３０を液流通部１１１に向けて付勢するようにしてもよい。すなわち副チャンバ１１０内の空間がガスばね作用を伴わないようにし、ばね１３１と前記ヘルムホルツ共鳴器の作用を組合わせることにより、共振周波数以下では、ばね１３１が撓む作用により作動液４１の変動の一部をばね１３１によって吸収させて弁２０のリフト量を小さくし、共振周波数を越える高回転域のときには、ばね１３１が応答しなくなることにより、弁２０のリフト量を大きくすることができる。
【００４４】
図７は本発明の第６の実施形態に係る動弁機構１２を示している。この動弁機構１２もヘルムホルツ共鳴器の現象を利用するものであり、副チャンバ１１０の内部にセルガスユニット１４０が収容されている。セルガスユニット１４０は、移動可能な受圧部材１４１と、ガスが封入された多数のカプセル状のセルガス体１４２とを備えている。セルガスユニット１４０の内部に受圧液１４３が満たされている。セルガス体１４２は受圧液１４３中に収容されている。カム２５の凸部２５ａによって加圧部材４０が押されたときに、チャンバ２１内の作動液４１の一部が副チャンバ１１０に流入する。副チャンバ１１０内の作動液４１の圧力が高まると、受圧部材１４１がセルガス体１４２を圧縮する方向に移動する。このためセルガス体１４２がガスばねとして機能する。それ以外の構成と作用は第４の実施形態（図５）と共通である。
【００４５】
図８は本発明の第７の実施形態に係る動弁機構１２を示している。この動弁機構１２は、ガスばね５１のベローズユニット６０の内側に形成された開放空間Ｓ１に、弁ばね５０が配置されている。ガスばね５１は、前記第１の実施形態と同様のベローズユニット６０と、ベローズユニット６０の密閉空間Ｓ２に収容された圧縮ガス６１と、熱交換媒体としての液６２と、熱交換促進部材８０などを備えている。ベローズユニット６０は、内壁ベローズ６５と、外壁ベローズ６６と、ベローズキャップ６７，６８などによって構成されている。内壁ベローズ６５と外壁ベローズ６６との間に密閉空間Ｓ２が形成されている。
【００４６】
この第７の実施形態の動弁機構１２は、弁ばね５０の一部がガスばね５１の内側に入り込んでいるため、動弁機構１２の軸線方向の長さを第１の実施形態（図１）の動弁機構１２よりも短くすることが可能である。それ以外の構成と作用は第１の実施形態の動弁機構１２と共通であるため、両者に共通の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図９は本発明の第８の実施形態に係る動弁機構１２を示している。この動弁機構１２は、弁ばね５０とガスばね５１が弁２０の軸線方向に直列に接続され、しかもカム２５によってガスばね５１が直接加圧（圧縮）されるように構成されている。ガスばね５１とカム２５との間に、カム２５によって駆動される加圧部材１５０が配置されている。加圧部材１５０は駆動装置２６の一部をなし、エンジンの回転数に応じて往復運動する。ガスばね５１は、前記第１の実施形態と同様に構成されたベローズユニット６０と、ベローズユニット６０の内部に収容された圧縮ガス６１と、熱交換媒体としての液６２と、熱交換促進部材８０などを備えている。
【００４８】
この第８の実施形態（図９）の動弁機構１２は、カム２５によってガスばね５１が直接加圧（圧縮）される。エンジンが低回転数で運転されているときには、ガスばね５１の内部のガス６１の圧縮と膨張のサイクルが遅く、しかも熱交換促進部材８０によって熱交換が促進されるため、ガス６１と液６２との間で熱交換が有効に行なわれる。このためガス６１が等温変化を繰返し、ガスばね５１のばね定数は実質的に上昇することがない。
【００４９】
これに対しエンジンが高回転数で運転されているとき、すなわちガスばね５１の内部のガス６１の圧縮と膨張のサイクルが早くなった場合には、ガスばね５１の内部でのガス６１と液６２との熱交換が間に合わなくなり、ガス６１が断熱変化し、ガスばね５１のばね定数が上昇する。このため、エンジンが低回転数のときには弁２０のリフト量が小さく、エンジンが高回転数域に移ると弁２０のリフト量が大きくなる。しかも弁２０のリフト量が小から大へと連続的に変化する。
【００５０】
図１０は本発明の第９の実施形態に係る動弁機構１２を示している。この動弁機構１２は、ガスばね５１のベローズユニット６０の内側に形成された開放空間Ｓ１に、リテーナ３２と、弁ばね５０の一部が配置されている。リテーナ３２の外周部に、ガスばね５１を支持する受け座１５１が設けられている。このようにリテーナ３２と弁ばね５０の一部がガスばね５１の内側の開放空間Ｓ１に入り込んでいるため、動弁機構１２の軸線方向の長さを第８の実施形態（図９）の動弁機構１２よりも短くすることが可能である。それ以外の構成と作用は第８の実施形態の動弁機構１２と共通であるため、両者に共通の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
なお前記第１の実施形態から第４の実施形態（図１〜図５）と第８の実施形態（図９）に使用されているベローズユニット６０は、内壁ベローズ６５と外壁ベローズ６６とを備えているが、このようなベローズユニット６０以外にも、例えば内壁ベローズ６５を有しない外壁ベローズ６６のみからなるベローズユニットが使用されてもよい。
【００５２】
また本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明を実施するに当たって発明の構成要素（例えば弁や弁ばね、ガスばね等）を適宜に変形して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る動弁機構の断面図。
【図２】図１に示された動弁機構に使われるガスばねのベローズユニットの斜視図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る動弁機構の断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る動弁機構の断面図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る動弁機構の断面図。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る動弁機構の断面図。
【図７】本発明の第６の実施形態に係る動弁機構の断面図。
【図８】本発明の第７の実施形態に係る動弁機構の断面図。
【図９】本発明の第８の実施形態に係る動弁機構の断面図。
【図１０】本発明の第９の実施形態に係る動弁機構の断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１０…シリンダヘッド
１１…ポート
１２…動弁機構
２０…弁
２１…チャンバ
２２…ばねアセンブリ
４０…加圧部材
４１…作動液
５０…弁ばね
５１…ガスばね
６０…ベローズユニット
６１…ガス
６２…液（熱交換媒体）
６５…内壁ベローズ
６６…外壁ベローズ
８０…熱交換促進部材
１１０…副チャンバ
【図１】
2008255854.tif 000003
【図２】
2008255854.tif 000004
【図３】
2008255854.tif 000005
【図４】
2008255854.tif 000006
【図５】
2008255854.tif 000007
【図６】
2008255854.tif 000008
【図７】
2008255854.tif 000009
【図８】
2008255854.tif 000010
【図９】
2008255854.tif 000011
【図１０】
2008255854.tif 000012