(57)【要約】【課題】弁停止機能を備えた内燃機関の動弁機構において、ロッカアーム及びバルブの作動を安定化し、摺動部の磨耗を低減することができる技術を提供する。【解決手段】ピボット２５ｃの位置が固定の状態と移動可能な状態を切替可能とし、そのことによりロッカアーム１２の揺動の支点を変更して、ロッカアーム１２がバルブ２８を開閉動作させるか、バルブ２８を停止させて、逆にピボット２５ｃを往復運動させるかを切替可能とした動弁機構１０において、ロッカアーム１２にローラ１９を設けることによりロッカアーム１２とステム端部２０とを転がり接触させ、ロッカアーム１２とステム端部２０との間の摩擦に起因するスラスト力を低減し、ロッカアーム１２やバルブ２８の作動が該スラスト力により不安定化することを防止し、摺動部の磨耗が増加することを防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに配設され、ロッカアームを支持する支持部材を備え、
前記ロッカアームは、一端に前記支持部材と係合する係合部を有し、他端に前記内燃機関における吸排気弁のステム端部と当接するステム当接部を有するとともに、前記内燃機関の出力軸と連動するカム軸のカムによって押圧されるカム当接部を有し、
前記支持部材は、前記シリンダヘッドに設置された基部と、該基部との間に弾性部材を介して往復運動可能に設けられた可動部とを有し、前記可動部が前記基部に対し前記弾性部材の弾性力に抗して往復運動可能となる状態と、該可動部が前記基部に対して往復運動を禁止される状態とを切替可能であり、
前記吸排気弁の稼動時には、前記支持部材における可動部の往復運動を禁止することにより、前記カムによって前記ロッカアームの前記カム当接部が押圧されたときに前記ロッカアームに前記支持部材との係合部を支点として揺動運動させ、該揺動運動に伴う前記ロッカアームのステム当接部の往復運動によって前記吸排気弁を開閉させ、
前記吸排気弁の停止時には、前記支持部材における可動部の往復運動を可能とすることにより、前記ロッカアームの揺動運動における支点を前記ステム当接部に変更し、該揺動運動に伴う前記ロッカアームの係合部の往復運動によって前記可動部に往復運動させる動弁機構であって、
前記ロッカアームのステム当接部は、前記ステム端部と転がり接触をする転がり接触部からなることを特徴とする内燃機関の動弁機構。
【請求項２】
内燃機関のシリンダヘッドに配設され、ロッカアームを支持する支持部材を備え、
前記ロッカアームは、一端に前記支持部材と係合する係合部を有し、他端に前記内燃機関における吸排気弁のステム端部と当接するステム当接部を有するとともに、前記内燃機関の出力軸と連動するカム軸のカムによって押圧されるカム当接部を有し、
前記支持部材は、前記シリンダヘッドに設置された基部と、該基部との間に弾性部材を介して往復運動可能に設けられた可動部とを有し、前記可動部が前記基部に対し前記弾性部材の弾性力に抗して往復運動可能となる状態と、該可動部が前記基部に対して往復運動を禁止される状態とを切替可能であり、
前記吸排気弁の稼動時には、前記支持部材における可動部の往復運動を禁止することにより、前記カムによって前記ロッカアームの前記カム当接部が押圧されたときに前記ロッカアームに前記支持部材との係合部を支点として揺動運動させ、該揺動運動に伴う前記ロッカアームのステム当接部の往復運動によって前記吸排気弁を開閉させ、
前記吸排気弁の停止時には、前記支持部材における可動部の往復運動を可能とすることにより、前記ロッカアームの揺動運動における支点を前記ステム当接部に変更し、該揺動運動に伴う前記ロッカアームの係合部の往復運動によって前記可動部に往復運動させる動弁機構であって、
前記ロッカアームのステム当接部は、前記ステム端部と該ステム当接部との摩擦抵抗を減少させる摩擦低減部からなることを特徴とする内燃機関の動弁機構。
【請求項３】
前記転がり接触部は、前記ロッカアームの揺動運動における回転軸と平行な軸周りに回転可能なローラからなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関における吸排気弁の開閉動作を行う動弁機構であって、特に吸排気弁の開閉動作を停止させる弁停止機能を備えるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関において、吸気弁及び、排気弁のバルブを稼動させるために、カム駆動を用いた動弁機構が用いられている。かかる機構においては、カムの回転運動をバルブの往復運動に変換する部材として、ロッカアームが広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。このロッカアームの一端は、例えば、内燃機関のシリンダヘッドに設けられたピボットに支持され、他端のパッド部はバルブのステム端部上面に配置される。
【０００３】
この動弁機構において、バルブを開閉動作させる場合、カム駆動によってロッカアームが押圧され、ロッカアームはピボットを支点として揺動運動する。そして、ロッカアームが揺動運動することでバルブのステム端部が前記パッド部で押圧され、バルブが軸方向に往復運動する（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
一方、近年、燃料消費量の低減や混合気の燃焼状態を安定させることを目的として、例えば機関運転状態に応じて稼動気筒数を変更する技術が知られている。ここにおいて稼動気筒数を変更するためには、停止すべき気筒の吸気弁及び排気弁の開閉動作を停止し、閉弁状態を維持する弁停止機能が必要になる。このように、内燃機構の動弁機構において、弁停止機能を備える必要性が高まっている。
【０００５】
この場合、上述した動弁機構において、ロッカアームの一端が支持されているピボットを、ピボットが往復運動可能な状態と、ピボットが固定されている状態とを切り替え可能にする。そして、前記吸気弁及び排気弁のバルブの開閉動作を停止する場合には、該ピポットが往復運動可能な状態にする。
【０００６】
この状態で、カム駆動によってロッカアームが押圧されると、ピポット位置が固定された状態の場合とは逆に、ステム端部と当接しているパッド部を支点にしてロッカアームが揺動し、ピボットがロッカアームによって押圧されて往復運動し、バルブは閉弁状態で停止する。
【０００７】
これは、ピボットはバネなどの弾性力によってロッカアーム側に付勢されており、同じく吸気弁及び排気弁のバルブもバネ力によりロッカアーム側に付勢されているが、ピボットを付勢する弾性力を、バルブを付勢するバネ力よりも弱く設定しているため、ピボットが往復運動可能な状態では、バルブは開閉動作をせず、ピボットが往復運動を行うためである。
【０００８】
しかし、このような機構を採用した場合には、ロッカアームのとりうる傾斜角の範囲が広くなる。すなわち、弁停止時と、弁稼動時でロッカアームが支点をロッカアームの一端に位置するピボットから他端に位置するパッド部に変更して揺動運動を行うので、弁停止機能を備えない動弁機構と比較して、ロッカアームは単純に約２倍の角度範囲をとることになる。この場合、ロッカアームの傾きがあまりに急になると、前記ピボットと係合している部分の係合や、ステム端部とパッド部が当接している部分の当接が不安定になるといった不具合があった。
【０００９】
さらに、ロッカアームが、バルブの開弁時におけるロッカアームの傾き角度（ロッカアームの一端のピボットに支持される部分と、他端のバッド部（ステム端部との接触部）とを結んだ直線の、バルブが開弁時に移動する方向に対する角度、以下同じ）が、大きくなるような角度範囲で揺動する場合、例えばその角度範囲が常に９０度に対して極端に大きくなるような場合は、幾何学的な理由で、バルブのステム端部とパッド部の当接部におけるすべり量が多くなる。このことによるバルブのステム端部とパッド部の磨耗量の増加を抑制するために、バルブの開弁時におけるロッカアームの傾き角度が、９０度に対して極端に大きくなるようにロッカアームの揺動角度範囲を設定することは望ましくない。
【００１０】
従って、弁停止機能を備えたことによりロッカアームの揺動角度が増加した場合、その増加に対応して弁稼動時におけるロッカアームの傾き角度を大きくすることができず、逆に弁停止時のロッカアームの傾き角度を小さくしなければならなかった。すなわち、弁稼動時と弁停止時のロッカアームの傾き角度をバランスさせて設計することができず、弁停止時におけるロッカアームの傾き角度が小さくなってしまう不具合もあった。
【００１１】
また、前記弁停止時におけるロッカアームの傾き角度が小さくなった場合、パッド部とステム端部との当接部は、ステム端部の中心から大きくオフセットする。そして、カムがロッカアームを押圧したときにはパッド部はステム端部を斜め方向に押圧することになるので、吸排気弁のバルブのスラスト方向にかかる力が大きくなり、バルブのスラスト方向の暴れや、バルブのステムの磨耗が大きくなるなどの不具合があった。
【００１２】
また、この場合、ロッカアームにも同様のスラスト荷重がかかるので、ロッカアームが高速で揺動するときの作動を不安定にし、ロッカアームの暴れなどの原因にもなっていた。
【００１３】
【特許文献１】
特開平０５−９８９１１号公報
【特許文献２】
特開２０００−１６１０２５号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的とするところは、弁停止機能を備えた内燃機関の動弁機構において、ロッカアーム及びバルブの作動を安定化するとともに、摺動部の磨耗を低減することができる技術を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、支持部材と係合し、さらに吸排気弁のステム端部と当接したロッカアームを備えており、ロッカアームが前記支持部材との係合部を支点として揺動するか、吸排気弁のステム端との当接部を支点として揺動するかを切替可能とし、そのことによりロッカアームが吸排気弁を開閉動作させるか、吸排気弁を停止させて、逆に支持部材を往復運動させるかを切替可能とした動弁機構において、ロッカアームとステム端部とを転がり接触させることを最大の特徴とする。
【００１６】
より詳しくは、内燃機関のシリンダヘッドに配設され、ロッカアームを支持する支持部材を備え、
前記ロッカアームは、一端に前記支持部材と係合する係合部を有し、他端に前記内燃機関における吸排気弁のステム端部と当接するステム当接部を有するとともに、前記内燃機関の出力軸と連動するカム軸のカムによって押圧されるカム当接部を有し、
前記支持部材は、前記シリンダヘッドに設置された基部と、該基部との間に弾性部材を介して往復運動可能に設けられた可動部とを有し、前記可動部が前記基部に対し前記弾性部材の弾性力に抗して往復運動可能となる状態と、該可動部が前記基部に対して往復運動を禁止される状態とを切替可能であり、
前記吸排気弁の稼動時には、前記支持部材における可動部の往復運動を禁止することにより、前記カムによって前記ロッカアームの前記カム当接部が押圧されたときに前記ロッカアームに前記支持部材との係合部を支点として揺動運動させ、該揺動運動に伴う前記ロッカアームのステム当接部の往復運動によって前記吸排気弁を開閉させ、
前記吸排気弁の停止時には、前記支持部材における可動部の往復運動を可能とすることにより、前記ロッカアームの揺動運動における支点を前記ステム当接部に変更し、該揺動運動に伴う前記ロッカアームの係合部の往復運動によって前記可動部に往復運動させる動弁機構であって、
前記ロッカアームのステム当接部は、前記ステム端部と転がり接触をする転がり接触部からなることを特徴とする。
【００１７】
すなわち、上記の動弁機構において吸排気弁の稼動と停止を切り替えるときには、ロッカアームの一端を支持する支持部材の可動部が弾性力によりロッカアーム側に付勢されている状態と、完全に固定されている状態とを切り替える。ここで、通常、吸排気弁のバルブもバネの弾性力によって閉弁側に付勢されているため、前記支持部材の可動部を弾性力に抗して移動可能にした場合は、支持部材の可動部及び吸排気弁の両方が弾性力に抗して移動可能な状態となる。しかし、吸排気弁を付勢するバネの弾性力を、支持部材の可動部にかかる弾性力より強くすることにより、ロッカアームのカム当接部がカムによって押圧されたときに、吸排気弁のバルブは移動せず、前記支持部材の可動部の方が先に移動を開始するようになる。この場合、吸排気弁の停止状態において前記支持部材の可動部を弾性力に抗して移動可能にすることにより、ロッカアームはステム端部との当接部を支点として揺動運動する。その結果、支持部材の可動部が往復運動を行い、吸排気弁のバルブは閉弁状態を維持できる。
【００１８】
一方、前記指示部材の可動部の移動を禁止した場合は、ロッカアームのカム当接部がカムによって押圧されたときに、支持部材の可動部の移動ができないために、支持部材の可動部は動かない。しかし、さらにカムがロッカアームのカム受け部を押圧すると、吸排気弁のバルブがバネの弾性力に抗して移動を開始し、結果としてロッカアームは支持部材との係合部を支点として揺動運動する。その結果、吸排気弁のバルブが開閉弁動作を行う。
【００１９】
すなわち、上記のような弁停止機能を備えた動弁機構においては、吸排気弁の停止時と、吸排気弁の稼動時では、ロッカアームが揺動運動の支点を変更するので、弁停止機能を備えない動弁機構と比較するとロッカアームの揺動角度が大きくなる。
【００２０】
しかし、本発明においては、ロッカアームのステム当接部を、ステム端部と転がり接触をする転がり接触部からなることとしたので、ステム当接部とステム端部の間には摩擦力は働かない。よって、ロッカアームとステム端部との間の摩擦力に起因するスラスト力を低減することができる。その結果、ロックアーム及びバルブの作動を安定化することができ、摺動部分の磨耗を防止することができる。また、このことは内燃機関全体としての燃費を向上させることにもつながる。
【００２１】
また、上述したような弁停止機能を備えた動弁機構においては、前述のように弁稼動時におけるロッカアームの傾き角度が、９０度に対して極端に大きい場合には、幾何学的な理由で、バルブのステム端部とロックアームのステム当接部におけるすべり量が多くなる。このことによるバルブのステム端部とステム当接部の磨耗量の増加を抑制するために、弁稼動時のロッカアームの傾き角度を大きく設定することが避けられていた。その結果、弁停止機能を備えたことによりロッカアームの揺動角度が増加した場合、その増加に対応して弁稼動時におけるロッカアームの傾き角度を大きくすることができず、弁停止時のロッカアームの傾き角度を逆に小さくしなければならなかった。すなわち、弁稼動時と弁停止時のロッカアームの傾き角度をバランスさせて設計することができず、弁停止時におけるロッカアームの傾き角度が小さくなってしまっていた。
【００２２】
しかし、本発明においては、ロッカアームのステム当接部を、ステム端部と転がり接触をする転がり接触部からなることとしたので、ロッカアームのステム当接部とステム端部の間には摩擦力は働かない。よって、ロッカアームのステム当接部とステム端部との間の磨耗を大幅に低減することができる。すなわち上述したような弁稼動時のロッカアームの傾き角度についての制限がなくなる。
【００２３】
従って、弁停止機能を備えた動弁機構において、ロッカアームの揺動角度が増加したとしても、その増加に対応して弁稼動時におけるロッカアームの傾き角度を大きくすることができる。すなわち、バルブの運動方向に直角方向を基準に、弁停止時と弁稼動時のロッカアームの傾きをバランスさせて設計することができ、弁停止時のロッカアームの傾き角度が極端に小さくなることを抑えることができる。
【００２４】
なお、本発明における転がり接触部としては、ロッカアームの揺動運動における回転軸と平行な軸周りに回転可能なローラを例示することができる。ローラを用いることにより、簡単な構成で転がり接触部を構成することができる。
【００２５】
ここで、上述したような弁停止機能を備えた動弁機構において、従来からロッカアームのステム当接部は、ロッカアームの揺動運動における回転軸と平行な軸を有する円弧状に形成することが多い。これは、ロッカアームの姿勢にかかわらず、ロッカアームとステム端部とを曲率一定の円筒面で当接させるためである。
【００２６】
この場合のステム当接部の半径Ｒについては可能な限り小さくすることが望ましい。これは、Ｒを小さくした方が、幾何学的に、弁稼動時のロッカアームの最大傾き時における、ロッカアームのステム当接部と、ロッカアームの支持部材との係合部とを結んだ直線の、バルブの開弁時の運動方向に対する角度を直角に近づけるように設計し易くなるからである。このことは、この状態で、ロッカアームのステム当接部及びバルブのステム端部の摩擦に起因するスラスト力を小さくできる点で望ましい。
【００２７】
しかし、製造上の問題から、ロッカアームに一体に形成されたステム当接部の半径Ｒを小さくすることには制限があった。また、半径Ｒを小さくすると、ステム当接部とステム端部との接触面積が小さくなり、接触応力が大きくなるので、ステム当接部及びステム端部に発生する磨耗が大きくなるという理由からも半径Ｒを小さくすることには制限があった。
【００２８】
しかし、本発明において、ロッカアームに、転がり接触部としてのローラを設けた場合、ローラとステム端部とは転がり接触し、すべりは発生しない。従って、ローラの磨耗は考慮する必要がなく、また、ローラはロッカアームとは別部品として形成されるので、半径Ｒを小さくすることに対する製造上の制限もなくなる。結果として、ローラの半径Ｒを小さく設計することができ、弁稼動時のロッカアームの最大傾き時における、ロッカアームのステム当接部と、ロッカアームの支持部材との係合部とを結んだ直線の、バルブの開弁時の運動方向に対する角度を直角に近づけるように設計することができる。
【００２９】
このように、転がり接触部としてのローラのＲを最適化することにより、さらにロッカアームのステム当接部及びステム端部に働くスラスト力を小さくでき、ロッカアーム及びバルブの作動をさらに安定化することができ、バルブの摺動部および、ロッカアームのステム当接部とバルブのステム端部の磨耗も抑制することができる。
【００３０】
なお、本発明における転がり接触部についての、ロッカアームの揺動運動における回転軸と平行な軸周りに回転可能なローラの他の例としては、例えば、ボール及び該ボールを回転可能に保持したホルダから構成されるものや、ロッカアームの揺動運動における回転軸と平行な軸周りに揺動可能な扇状部材から構成されるもの、すなわち、前記ローラの回転軸周りとステム端部との当接部付近のみを残した構成を挙げることができる。
【００３１】
また、本発明においては、ロッカアームのステム当接部は、ステム端部と転がり接触をする転がり接触部からなる代わりに、ステム端部と該ステム当接部との摩擦抵抗を減少させる摩擦低減部からなるようにしてもよい。
【００３２】
ここで、摩擦低減部とは、ロッカアームのステム当接部が、バルブのステム端部と、摺動接触を行い、且つロッカアームのステム当接部と、バルブのステム端部との間に発生する摩擦を減少させた構成をいい、その例としてはロッカアームのステム当接部に、セラミックなどの硬質で耐摩耗性の高い材質を配設する構成や、摺動性、耐摩耗性の優れたフッ素含有樹脂を配設する構成などを挙げることができる。
【００３３】
こうすれば、少ない部品点数で、簡単な構造によって、上述したロッカアームのステム当接部が転がり接触部からなる場合と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、本発明における支持部材としては、シリンダヘッドに固定された円筒状の基部と、この円筒状の基部に対し、コイルバネを介して摺動自在に設けられた略円柱状の可動部とを有し、可動部の先端に半球状のピボットを設けたものを例示することができる。これを用いることにより、支持部材及び、ロッカアームの支持部材との係合部の構造を簡単にすることができる。
【００３５】
また、本発明における支持部材の他の例としては、上記の半球状のピボットの代わりに、支持部材の可動部において、ロッカアームの揺動方向と垂直にシャフトを設けた構成を挙げることができる。また、この場合におけるロッカアームの支持部材との係合部としては、ロッカアームに、前述のシャフトと回動可能に係合する軸受けを設ける構成を例示することができる。これを用いれば、ロッカアームが大きく傾いたときでも、少なくともロッカアームと支持部材との係合が不安定になることを防止できる。
【００３６】
なお、上記した本発明の課題を解決する手段については、可能なかぎり組み合わせて用いることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００３８】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態における動弁機構の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施の形態における動弁機構１０は、ロッカアーム１２を備える。このロッカアーム１２は、アーム本体１４と、アーム本体１４の中央部に設けられたカム受けローラ１６を有する。カム受けローラ１６は、アーム本体１４を貫通する支軸１８を中心に回転可能である。
【００３９】
アーム本体１４には、本実施の形態における転がり接触部を構成するローラ１９が備えられている。ローラ１９は、アーム本体１４の端部を貫通する支軸１９ａを中心に回転可能になっている。シリンダヘッド１のローラ１９側には、バルブステム２１が配置されている。このバルブステム２１は、バルブガイド２６を貫通し、その先端にはバルブ２８を備える。また、バルブステム２１の端部であるステム端部２０が、ローラ１９に当接するように配置されており、ローラ１９のステム端部２０との接触点がステム当接部１４ａを構成している。なお、ここでロッカアーム１２のアーム本体１４、カム受けローラ１６、ローラ１９などは、例えば、炭素鋼を用いて形成されている。
【００４０】
バルブステム２１には、スプリングリテーナ２４が固定されている。また、スプリングリテーナ２４とシリンダヘッド１との間には、バルブスプリング３６が設けられている。バルブスプリング３６は、常にスプリングリテーナ２４を図１におけるロッカアーム１２側に付勢する。このため、スプリングリテーナ２４と一体化したバルブステム２１及びバルブ２８もバルブスプリング３６によりロッカアーム１２側に付勢される。
【００４１】
上記のバルブ２８は、高温、高圧下で作動するため、耐熱鋼で形成されている。また、バルブ２８において、弁座へ着座する部分には、耐磨耗性を向上させるための表面処理が施されている。なお、ロッカアーム１２のアーム本体１４、カム受けローラ１６、ローラ１９やバルブ２８等の材質は、上記例に限らない。例えば、ロッカアーム１２のアーム本体１４、カム受けローラ１６、ローラ１９をアルミ合金などで形成してもよい。
【００４２】
また、アーム本体１４のもう一方の端部には、後述するエンドピボット２５ｃと回転可能に係合するピボット受け部１４ｂが設けられている。このピボット受け部１４ｂは、後述するエンドピボット２５ｃの先端が収納される凹部を有している。また、シリンダヘッド１におけるピボット受け部１４ｂ側には、本実施の形態における支持部材であるピボット部２５が備えられている。このピボット部２５は、シリンダヘッド１に固定された円筒状の基部２５ａを有する。そして基部２５ａの円筒内部には、可動部２５ｂが基部２５ａに対して往復運動可能に備えられている。
【００４３】
この可動部２５ｂの先端には、半球状のエンドピボット２５ｃが設けられている。また、基部２５ａの内部における、可動部２５ｂとシリンダヘッド１との間にはピボットスプリング２５ｄが備えられており、可動部２５ｂをピボット受け部１４ｂ側に付勢している。
【００４４】
なお、ピボット部２５には、図示しない抜け止めが備えられており、可動部２５ｂが基部２５ａから所定量突出した状態において、それ以上突出しないように規制し、可動部２５ｂが基部２５ａから抜け落ちることが防止されている。また、ここで、ピボットスプリング２５ｄが可動部２５ｂを付勢する力は、バルブステム２１側において、バルブスプリング３６がスプリングリテーナ２４及びバルブ２８を付勢する力に比較して弱く設定されている。
【００４５】
また、ピボット部２５には、可動部２５ｂを、所定位置において基部２５ａに固定する可動部固定機構（図示せず）が備えられている。ここで、基部２５ａ及び可動部２５ｂにはそれぞれピン穴３１ａ及び３１ｂが形成されており、可動部固定機構により可動部２５ｂが基部２５ａに固定されるときには、可動部固定機構によってピン３０が、基部２５ａ及び可動部２５ｂのピン穴３１ａ及び３１ｂを貫通する。このように可動部２５ｂを基部２５ａに固定することにより、ロッカアーム１２のピボット受け部１４ｂがピボット部２５側に移動しようとしたときにも、その移動を禁止することができる。
【００４６】
一方、可動部固定機構によってピン３０が、基部２５ａ及び可動部２５ｂのピン穴３１ａ及び３１ｂから抜かれた場合には、可動部２５ｂは基部２５ａに対して移動可能になる。この場合、可動部２５ｂは、ピボットスプリング２５ｄの弾性力によってピボット受け部１４ｂ側に付勢された状態となる。
【００４７】
この状態において、ピボット受け部１４ｂがエンドピボット２５ｃ側に移動して可動部２５ｂを押圧した場合には、可動部２５ｂは、ピボットスプリング２５ｄのバネ力に抗して基部２５ａ内へ収納されるように移動する。一方、ピボット受け部１４ｂが基部２５ａから離れる方向に移動した場合には、可動部２５ｂは基部２５ａからピボットスプリング２５ｄによって押し出されるように移動することになる。
【００４８】
また、カム受けローラ１６の上部には、カム受けローラ１６と当接するようにカム３８が配置されている。このカム３８は、図示しないカムシャフトの周りに設けられたものであり、内燃機関の図示しない出力軸に連動し、該出力軸の１／２の回転速度で回転する。
【００４９】
なお、上記において、ロッカアーム１２は、図１における上下方向については、ピボットスプリング２５ｄにより付勢されたエンドピボット２５ｃ及び、バルブスプリング３６により付勢されたステム端２０によって、ピボット受け部１４ｂ及びステム当接部１４ａをそれぞれ押圧され、一方、カム受けローラ１６が、カム３８のベース円部分に当接することによって位置規制される。また、図１における左右方向および、紙面に対して前後方向については、所定の遊びを確保したうえで、図示しない規制部材によって位置規制されている。
【００５０】
次に、図２を用いて、内燃機関の運転時のバルブ２８の開閉動作について説明する。図２は、本実施の形態における動弁機構１０において、バルブ２８を開閉動作させる場合の動きを示す図であり、特にバルブ２８が全開した状態を示している。この場合は前述した可動部固定機構のピン３０がピボット部２５の可動部２５ｂ及び基部２５ａに設けられたピン穴３１ｂ及び３１ａを貫通することにより、エンドピボット２５ｃの移動は禁止され、固定される。
【００５１】
このとき、カムシャフトの回転に伴ってカム３８が回転し、カム受けローラ１６を押圧すると、ロッカアーム１２は、シリンダヘッド１の方向に移動しようとする。しかし、ピボット部２５における可動部２５ｂの移動が禁止されているため、ピボット受け部１４ｂも移動を禁止される。従って、ロッカアーム１２は、ピボット受け部１４ｂを支点としてカム３８の回転に同期した揺動運動を行なう。
【００５２】
上述したロッカアーム１２の揺動運動中、ロッカアーム１２のステム当接部１４ａがシリンダヘッド１の方向に運動するときは、ステム当接部１４ａを形成しているローラ１９がバルブスプリング３６の弾性力に抗してステム端部２０をシリンダヘッド１の方向に押圧し、移動させる。この時、バルブ２８が弁座から離座して開弁状態となる。一方、ロッカアーム１２のステム接触部１４ａが上向きに移動する時は、バルブスプリング３６の弾性力によりバルブステム２１も上方向に移動する。そして、バルブステム２１が所定量移動すると、バルブ２８が弁座に密着して閉弁状態となる。この繰り返しによりバルブ２８は開閉動作を行う。
【００５３】
ここにおいて、バルブ２８が全開した状態では、図２に示すようにロッカアーム１２が傾く。そして、このことによってステム当接部１４ａの図２における水平方向の位置は、ステム端部２０の中心からずれている。
【００５４】
しかし、本実施の形態においては、ロッカアーム１２にはローラ１９が設けられているので、ステム当接部１４ａとステム端部２０との間に摩擦は殆ど発生しない。よって、ロッカアーム１２のステム当接部１４ａとステム端部２０との間に摩擦力に起因するスラスト力は略零となり、この状態でロッカアーム１２が高速で揺動運動を行っても、作動が不安定になることがない。結果としてロッカアーム１２の暴れなどをより確実に防止することができる。
【００５５】
また、図２に示すように、バルブ２８が全開した状態では、ロッカアーム１２は大きく傾いている。ここで、ステム当接部１４ａはピボット受け部１４ｂを中心に揺動運動し、それに伴ってバルブ２８が図中上下方向に直進運動するため、ロッカアーム１２が大きく傾いた状態では、ステム当接部１４ａと、ステム端部２０の運動方向が大きく異なる。従って、ロッカアーム１２が揺動運動する際の、図２における両者の水平方向の相対位置の変化が大きくなる。
【００５６】
しかし、本実施の形態においてはロッカアーム１２にローラ１９を設け、ローラ１９がステム当接部１４ａを形成しているので、ステム当接部１４ａとステム端部２０との間に摩擦は殆ど発生しない。よって、図２に示すような両者の相対位置の変化が大きい状況においても、ロッカアーム１２のステム当接部１４ａ及びステム端部２０の磨耗を抑制することができる。
【００５７】
また、本実施の形態においては、ローラ１９がステム当接部１４ａを形成しているので、ステム当接部１４ａとステム端部２０との摩擦に起因するスラスト力が発生しない。従って、バルブステム２１とステムガイド２６との間にも、バルブ２８の運動方向と垂直な方向の動きが発生せず、バルブステム２１及びステムガイド２６の磨耗も抑制することができる。
【００５８】
次に、図３を用いて、内燃機関の運転時にバルブ２８を停止させる際の動作について説明する。図３は、本実施の形態における動弁機構１０において、バルブ２８の開閉動作を停止させる場合の動きを示す図であり、特にピボット部２５の可動部２５ｂが、基部２５ａの中に最も深くまで収納された状態を示している。ここでは、可動部固定機構によって、可動部２５ｂ及び基部２５ａのピン穴３１ａ及び３１ｂを貫通しているピン３０が抜き去られることにより可動部２５ｂが往復運動可能となっている。
【００５９】
可動部固定機構によって、ピン３０が抜き去られた状態でカム３８が回転し、カム受けローラ１６を押圧すると、ロッカアーム１２がシリンダヘッド１側に移動しようとする。この際、バルブスプリング３６がスプリングリテーナ２４及びバルブ２８をロッカアーム１２側に付勢する力より、ピボットスプリング２５ｄが可動部２５ｂをロッカアーム１２側に付勢する力の方が弱いので、バルブ２８は往復運動せず、ピボット部２５の可動部２５ｂが往復運動を行う。
【００６０】
このことにより、ロッカアーム１２は、弁稼動時とは異なり、ローラ１９とステム端部２０とが当接しているステム当接部１４ａを支点として揺動運動を行う。この動作で、カム３８の回転に同期して、ピボット部２５の可動部２５ｂが往復運動をする一方、バルブ２８の開閉動作を停止し閉弁状態を維持させることができる。
【００６１】
ここで、ロッカアーム１２が、ピボット部２５の可動部２５ｂを最も深くまで基部２５ａに収納させた場合、図３に示すように、ロッカアーム１２が傾く。そして、このことによって、ステム当接部１４ａの図３における水平方向の位置は、ステム端部２０の中心からずれている。しかし、本実施の形態においては、ロッカアーム１２にローラ１９を備え、このローラ１９がステム当接部１４ａを形成しているので、ステム当接部１４ａとステム端部２０との間の摩擦に起因するスラスト力は発生せず、ロッカアーム１２が高速で揺動運動する場合でも作動が不安定になることがなく、ロッカアーム１２の暴れなどをより確実に防止することができる。
【００６２】
また、図３においても、ロッカアーム１２が大きく傾いている状態であるので、ロッカアーム１２の揺動運動に伴うステム当接部１４ａと、ステム端部２０との間の水平方向の相対位置の変化が大きくなるが、本実施の形態においてはステム当接部１４ａはローラ１９によって形成されているので、ロッカアーム１２のステム当接部１４ａ若しくはステム端部２０の磨耗を抑制することができる。同時に、バルブ２８の摺動性が悪化し、バルブステム２１及びステムガイド２６の磨耗が増加することも抑制することができる。
【００６３】
なお、本実施の形態においては、図１に示すとおり、カム３８のベース円がカム受けローラ１６に接している状態では、ロッカアーム１２は概略水平に姿勢が保たれている。一方、カム３８のカム面がカム受けローラ１６を押圧した状態では、弁稼動時においては図２に示すようにロッカアーム１２の傾き角度が９０度より若干大きくなっており、弁停止時においては図３に示すとおり、ロッカアーム１２の傾き角度が９０度に対して若干小さくなっている。そしてそれぞれの場合のロッカアーム１２の傾き角度と９０度との差は同程度である。すなわち、本実施の形態における動弁機構では、ロッカアーム１２の揺動角度範囲は、バルブ２８の移動方向に対して直角方向を中心にして両側に略均等に設定されている。
【００６４】
ここで、ロッカアーム１２にローラ１９が備えられていない場合は、ロッカアーム１２の揺動角度範囲を上記のように設定することは困難となる。この理由について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、図２に示すようなバルブ２８の全開状態におけるロッカアーム１２のアーム本体１４、ピボット受け部１４ｂ、ステム当接部１４ａ、ステム端部２０の関係を模式的に示した図である。一方、同図（ｂ）は、ロッカアーム１２の傾き角度が、図３に示すバルブ２８の停止状態と同様の傾き角度であると仮定した場合における同様の図である。なお、ここにおいては、ステム当接部１４ａは、アーム本体１４の端部の円弧状部分から形成されているが、ローラ１９は備えられていないとする。
【００６５】
図４（ａ）において、アーム本体１４がピボット受け部１４ｂを支点にして、矢印Ｘ方向に揺動運動している場合を考える。このときは、ステム当接部１４ａを形成する円弧の中心もＸ方向に揺動運動する。また、ステム当接部１４ａを形成する円弧は、この揺動運動に伴って移動すると同時に、該円弧自体も、揺動運動に伴って、揺動した角度だけ中心の周りをＹ方向に回動する。すなわち、弁稼動時において、ロッカアーム１２の傾きが図４（ａ）に示すような角度の場合、アーム本体１４のピボット受け部１４ｂ周りの揺動と、ステム当接部１４ａを形成する円弧の中心周りの回動が同じ方向となる。従って、この場合、ステム当接部１４ａとステム端部２０との間のすべりが大きくなる状態となる。
【００６６】
これに対して、図４（ｂ）に示すようなアーム本体１４の姿勢について考えると、アーム本体１４のピボット受け部１４ｂ周りの揺動と、ステム当接部１４ａの円弧の中心周りの回動が互いにうち消すため、ステム当接部１４ａとステム端部２０の間のすべりは小さくなる。
【００６７】
ロッカアーム１２のステム当接部１４ａがローラ１９により形成されていない場合は、４図（ａ）のような状態でバルブ２８の開閉動作を続けると、ステム端部２０及びステム当接部１４ａの磨耗が大きくなる。従って、バルブ２８の開弁状態においても４図（ｂ）のような状態でバルブ２８の開閉動作を続けることが望ましい。その結果、ロッカアーム１２のステム当接部１４ａがローラ１９により形成されていない場合は、図２に示したバルブ２８の稼動時において、図２に示したような姿勢ではなく、図４（ｂ）に示したような姿勢でバルブ２８を開閉動作させることが望ましい。すなわち、図２に示した状態に比較し、ロッカアーム１２の姿勢は、反時計回りに傾いた状態でバルブ２８を開閉動作させなければならない。
【００６８】
そうすると、図３に示す、弁停止時におけるロッカアーム１２の傾きも半時計回りにさらに傾けなければならず、結果として、図３に示す弁停止時において、ロッカアーム１２の作動が不安定になる。それに対して本実施の形態では、ロッカアーム１２のステム当接部１４ａをローラ１９で形成することにより、ステム当接部１４ａと、ステム端部２０との間の相対位置の変化が大きくても、両者の間に磨耗は発生しない。従って、上述したような、ステム当接部１４ａとステム端部２０の間の磨耗を低減させるための上記ロッカアーム１２の傾き角度についての制限がなくなる。
【００６９】
従って、本実施の形態においては、弁稼動時及び弁停止時におけるロッカアーム１２の傾き角度を、９０度を中心にして両側に略均等な角度に収めることができる。このことからも、ロッカアーム１２が高速で揺動運動する場合でも作動が不安定になることがなく、ロッカアーム１２の暴れなどをより確実に防止することができる。
【００７０】
以上、説明したように、本実施の形態においては、図１から図３に示すように、ロッカアーム１２の揺動運動の支点を変更して、バルブ２８の開閉動作状態と、バルブ２８の停止状態とを切替可能な内燃機関の動弁機構１０において、ステム当接部１４ａとステム端部２０との間の摩擦及び、摩擦に起因するスラスト力の発生を抑制することができ、ステム当接部１４ａ及び、ステム端部２０及び、バルブステム２１、ステムガイド２６の磨耗を抑制することができる。
【００７１】
また、同様に、ロッカアーム１２が傾斜した状態でロッカアーム１２にかかるスラスト力を低減し、さらに、弁停止時におけるロッカアーム１２の傾きを抑えることができるので、ロッカアーム１２が高速で揺動運動する場合でも作動が不安定になることがなく、ロッカアーム１２の暴れなどをより確実に防止することができる。
【００７２】
さらに、動弁機構１０全体としての摺動摩擦を低減することにより、燃費が向上するという効果もある。
【００７３】
加えて、本実施の形態においては、ステム接触点１４ａにおけるローラ１９の磨耗は考慮する必要がなく、また、ローラ１９はアーム本体１４とは別部品として形成されるので、そのＲを小さくすることに対する製造上の制限もなくなる。結果として、ローラ１９の半径Ｒを小さく設計することができ、閉弁状態におけるステム当接部１４ａと、ロッカアーム１２のピボット受け部１４ｂを結んだ直線の、バルブ２８の移動方向に対する角度を直角に近づけるように設計することができる。
【００７４】
このことにより、ロッカアーム１２のステム当接部１４ａ及びステム端部２０に働くスラスト力をさらに小さくでき、ロッカアーム１２及びバルブ２８の作動をさらに安定化することができ、バルブ２８の摺動部および、ステム当接部１４ａとステム端部２０の磨耗も抑制することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態においては、ステム当接部１４ａはローラ１９によって形成されたが、ローラ１９のように、ステム端部２０と転がり接触するのではなく、セラミックや摺動性樹脂など、摺動性が良く、耐摩耗性の高い材料でステム当接部１４ａを形成し、ステム端部２０とは摺動接触したうえでステム当接部１４ａとステム端部２０との間の摩擦抵抗を減少させてもよい。図５には、ステム当接部１４ａをセラミックで形成した場合のロッカアーム１２の構成例を図示する。ここで、セラミック４０は、ロッカアーム１２とは別に成形されたのち、接着などの方法によってロッカアーム１２に取り付けられている。そして、セラミック４０の外面は、ロッカアーム１２の揺動運動における回転軸と平行な軸に対してローラ１９と略同じＲを有している。
【００７６】
こうすれば、少ない部品点数で、簡単な構造によって、上述したロッカアーム１２のステム当接部１４ａがローラ１９で形成される場合と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
【発明の効果】
上述のように本発明にあっては、弁停止機能を備えた内燃機関の動弁機構において、ロッカアーム及びバルブの作動を安定化し、摺動部の磨耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施の形態における動弁機構の構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本実施の形態における動弁機構において、バルブを開閉動作させる場合のロッカアームの傾きを示す図である。
【図３】図３は、本実施の形態における動弁機構において、バルブの開閉動作を停止させた場合のロッカアームの傾きを示す図である。
【図４】図４（ａ）は、バルブの全開状態におけるロッカアームのアーム本体、ピボット受け部、ステム当接部、ステム端部の関係を模式的に示した図である。同図（ｂ）はロッカアームの傾き角度が、バルブの停止状態と同様の傾き角度であると仮定した場合における同様の図である。
【図５】図５は、ステム当接部をセラミックで形成した場合のロッカアームの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド
１０…動弁機構
１２…ロッカアーム
１４…アーム本体
１４ａ…ステム当接部
１４ｂ…ピボット受け部
１６…カム受けローラ
１８…支軸
１９…ローラ
２０…ステム端部
２１…バルブステム
２４…スプリングリテーナ
２５…ピボット部
２５ａ…基部
２５ｂ…可動部
２５ｃ…エンドピボット
２５ｄ…ピボットスプリング
２６…ステムガイド
２８…バルブ
３０…ピン
３１ａ…ピン穴
３１ｂ…ピン穴
３６…バルブスプリング
４０…セラミック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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