(57)【要約】【課題】閉弁側に付勢される機関弁に連動、連結されるロッカアームをカムシャフトに設けられる動弁カムで揺動駆動し、機関弁の開弁状態を保持することで機関弁の閉弁タイミングを変更するようにしたエンジンの動弁装置において、開弁状態保持解除後にロッカアームが動弁カムに衝突して衝突音が発生することを防止する。【解決手段】開弁保持手段６１による機関弁２１の開弁保持解除後にロッカアーム３０が動弁カム３６に衝突すると衝突判定手段によって判定されたときに、その衝突を回避する位相までカムシャフト２７の回転位相を変化させるようにしてカム位相変更手段の作動が衝突回避制御手段で制御される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉弁付勢手段（２３）で閉弁側に付勢される機関弁（２１）に連動、連結されるロッカアーム（３０）と、該ロッカアーム（３０）を揺動駆動するようにしてカムシャフト（２７）に設けられる動弁カム（３６）と、前記機関弁（２１）の閉弁タイミングを変更するようにして前記機関弁（２１）の開弁状態を保持し得る開弁保持手段（６１）と、該開弁保持手段（６１）による機関弁（２１）の保持解除後に前記閉弁付勢手段（２３）の閉弁付勢力によって機関弁（２１）が弁座（１９）に着座する際の衝撃を緩和する着座緩衝手段（６３）とを備えるエンジンの動弁装置において、前記カムシャフト（２７）の回転位相を変更可能としたカム位相変更手段（１０２）と、前記開弁保持手段（６１）による機関弁（２１）の開弁保持解除後に前記ロッカアーム（３０）が前記動弁カム（３６）に衝突するか否かを判定する衝突判定手段（１２５）と、該衝突判定手段（１２５）によって衝突すると判定されたときにはその衝突を回避する位相まで前記カムシャフト（２７）の回転位相を変化させるようにして前記カム位相変更手段（１０２）の作動を制御する衝突回避制御手段（１２６）とを含むことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項２】
閉弁付勢手段（２３）で閉弁側に付勢される機関弁（２１）に連動、連結されるロッカアーム（３０，３０′）と、該ロッカアーム（３０，３０′）を揺動駆動するようにしてカムシャフト（２７）に設けられる動弁カム（３６）と、前記機関弁（２１）の閉弁タイミングを変更するようにして前記機関弁（２１）の開弁状態を保持し得る開弁保持手段（６１）と、該開弁保持手段（６１）による機関弁（２１）の保持解除後に前記閉弁付勢手段（２３）の閉弁付勢力によって機関弁（２１）が弁座（１９）に着座する際の衝撃を緩和する着座緩衝手段（６３）とを備えるエンジンの動弁装置において、前記カムシャフト（２７）の回転位相を変更可能としたカム位相変更手段（１０２）と、前記開弁保持手段（６１）による機関弁（２１）の開弁保持解除後に前記ロッカアーム（３０，３０′）が前記動弁カム（３６）に衝突するか否かを判定する衝突判定手段（１２５）と、該衝突判定手段（１２５）によって衝突すると判定されたときには前記閉弁付勢手段（２３）の閉弁付勢力によって閉弁作動する機関弁（２１）が描く自由閉弁作動線（ＦＬ）を前記動弁カム（３６）のプロフィルおよび前記カム位相変更手段（１０２）によって定まる機関弁（２１）の閉弁作動曲線（ＣＬ）の少なくとも１箇所に接線方向で重ねるように前記カムシャフト（２７）の回転位相を変化させるべく前記カム位相変更手段（１０２）の作動を制御する衝突回避制御手段（１２６）とを含むことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項３】
前記機関弁（２１）の開弁リフト量を変更可能としたリフト量変更手段（１３０）を含み、前記衝突回避制御手段（１２６）は、前記機関弁（２１）が描く自由閉弁作動線（ＦＬ）を前記カム位相変更手段（１０２）および前記リフト量変更手段（１３０）によって定まる機関弁（２１）の閉弁作動曲線（ＣＬ）の少なくとも１箇所に接線方向で重ねるように、前記カムシャフト（２７）の回転位相および前記機関弁（２１）の開弁リフト量を変化させるべく前記カム位相変更手段（１０２）および前記リフト量変更手段（１３０）の作動を制御することを特徴とする請求項２記載のエンジンの動弁装置。
【請求項４】
閉弁付勢手段（２３）で閉弁側に付勢される機関弁（２１）に連動、連結されるロッカアーム（３０，３０′）と、該ロッカアーム（３０，３０′）を揺動駆動するようにしてカムシャフト（２７）に設けられる動弁カム（３６）と、前記機関弁（２１）の閉弁タイミングを変更するようにして前記機関弁（２１）の開弁状態を保持し得る開弁保持手段（６１）とを備えるエンジンの動弁装置において、前記開弁保持手段（２３）による機関弁（２１）の開弁保持時間に応じて前記カムシャフト（２７）の回転位相を変更するカム位相変更手段（１０２）を含むことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの動弁装置に関し、特に、閉弁付勢手段で閉弁側に付勢される機関弁に連動、連結されるロッカアームをカムシャフトに設けられる動弁カムで揺動駆動し、機関弁の開弁状態を保持することで機関弁の閉弁タイミングを変更するようにしたエンジンの動弁装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気弁や排気弁である機関弁の開弁状態を保持することで、閉弁タイミングを変更するとともに、機関弁の開弁保持状態を解除した後に機関弁が閉弁付勢手段によって弁座に着座する際の着座速度を着座緩衝手段で制御して着座音の発生を回避するようにしたエンジンの動弁装置が、たとえば特許文献１等で既に知られている。
【特許文献１】特開昭６３−２９５８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、機関弁の開弁状態を保持しているときにはロッカアームが動弁カムから浮いた状態となっているのであるが、開弁状態の保持解除後に閉弁付勢手段の閉弁付勢力で機関弁が閉弁作動する際に、前記着座緩衝手段による着座緩衝前にロッカアームが動弁カムに接触することがあり、その際、ロッカアームが動弁カムの表面にその接線方向で接触するのであれば衝突音が発生することはないが、それ以外のときには、ロッカアームが動弁カムに衝突して衝突音が発生してしまう。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、開弁状態保持解除後に機関弁が閉弁付勢手段の閉弁付勢力で閉弁作動する際に、ロッカアームが動弁カムに衝突して衝突音が発生することを防止したエンジンの動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、閉弁付勢手段で閉弁側に付勢される機関弁に連動、連結されるロッカアームと、該ロッカアームを揺動駆動するようにしてカムシャフトに設けられる動弁カムと、前記機関弁の閉弁タイミングを変更するようにして前記機関弁の開弁状態を保持し得る開弁保持手段と、該開弁保持手段による機関弁の保持解除後に前記閉弁付勢手段の閉弁付勢力によって機関弁が弁座に着座する際の衝撃を緩和する着座緩衝手段とを備えるエンジンの動弁装置において、前記カムシャフトの回転位相を変更可能としたカム位相変更手段と、前記開弁保持手段による機関弁の開弁保持解除後に前記ロッカアームが前記動弁カムに衝突するか否かを判定する衝突判定手段と、該衝突判定手段によって衝突すると判定されたときにはその衝突を回避する位相まで前記カムシャフトの回転位相を変化させるようにして前記カム位相変更手段の作動を制御する衝突回避制御手段とを含むことを特徴とする。
【０００６】
また請求項２記載の発明は、閉弁付勢手段で閉弁側に付勢される機関弁に連動、連結されるロッカアームと、該ロッカアームを揺動駆動するようにしてカムシャフトに設けられる動弁カムと、前記機関弁の閉弁タイミングを変更するようにして前記機関弁の開弁状態を保持し得る開弁保持手段と、該開弁保持手段による機関弁の保持解除後に前記閉弁付勢手段の閉弁付勢力によって機関弁が弁座に着座する際の衝撃を緩和する着座緩衝手段とを備えるエンジンの動弁装置において、前記カムシャフトの回転位相を変更可能としたカム位相変更手段と、前記開弁保持手段による機関弁の開弁保持解除後に前記ロッカアームが前記動弁カムに衝突するか否かを判定する衝突判定手段と、該衝突判定手段によって衝突すると判定されたときには前記閉弁付勢手段の閉弁付勢力によって閉弁作動する機関弁が描く自由閉弁作動線を前記動弁カムのプロフィルおよび前記カム位相変更手段によって定まる機関弁の閉弁作動曲線の少なくとも１箇所に接線方向で重ねるように前記カムシャフトの回転位相を変化させるべく前記カム位相変更手段の作動を制御する衝突回避制御手段とを含むことを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、前記機関弁の開弁リフト量を変更可能としたリフト量変更手段を含み、前記衝突回避制御手段は、前記機関弁が描く自由閉弁作動線を前記位相変更手段および前記リフト量変更手段によって定まる機関弁の閉弁作動曲線の少なくとも１箇所に接線方向で重ねるように、前記カムシャフトの回転位相および前記機関弁の開弁リフト量を変化させるべく前記カム位相変更手段および前記リフト量変更手段の作動を制御することを特徴とする。
【０００８】
さらに請求項４記載の発明は、閉弁付勢手段で閉弁側に付勢される機関弁に連動、連結されるロッカアームと、該ロッカアームを揺動駆動するようにしてカムシャフトに設けられる動弁カムと、前記機関弁の閉弁タイミングを変更するようにして前記機関弁の開弁状態を保持し得る開弁保持手段とを備えるエンジンの動弁装置において、前記開弁保持手段による機関弁の開弁保持時間に応じて前記カムシャフトの回転位相を変更するカム位相変更手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記請求項１記載の発明によれば、開弁保持手段による開弁保持解除後に、機関弁が閉弁付勢手段の閉弁付勢力で閉弁作動する際にロッカアームが動弁カムに衝突すると判定したときには、カムシャフトの回転位相が、衝突を回避する位相まで変化することにより、ロッカアームの動弁カムへの衝突が回避されることになり、ロッカアームが動弁カムに衝突することによる衝突音の発生を防止することができる。また機関弁の着座直前には着座緩衝手段の働きにより機関弁の着座速度が制御され、着座音の発生も抑えられる。
【００１０】
また上記請求項２記載の発明によれば、開弁保持手段による開弁保持解除後に、機関弁が閉弁付勢手段の閉弁付勢力で閉弁作動する際にロッカアームが動弁カムに衝突すると判定したときには、閉弁付勢手段の閉弁付勢力によって閉弁作動する機関弁が描く自由閉弁作動線を動弁カムのプロフィルおよびカム位相変更手段によって定まる機関弁の閉弁作動曲線の少なくとも１箇所に接線方向で重ねるようにカムシャフトの回転位相を変化し、ロッカアームが動弁カムに接線方向で接触するので、動弁カムへのロッカアームの衝突による衝突音の発生を防止することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、カムシャフトの回転位相および機関弁の開弁リフト量を変化させるので、ロッカアームが動弁カムに接線方向で接触するように制御するのがより容易となり、動弁カムへのロッカアームの衝突による衝突音の発生をより容易に防止することができる。
【００１２】
さらに請求項４記載の発明によれば、ロッカアームが動弁カムに衝突するか否かは開弁保持手段による機関弁の開弁保持時間によって決まるものであり、開弁保持手段による機関弁を開弁保持時間に応じてカムシャフトの回転位相を変更することにより、動弁カムへのロッカアームの衝突を回避し、衝突音の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図９は本発明の第１実施例を示すもので、図１はエンジンの要部縦断面図、図２は図１の２矢示部拡大図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図１の４矢示部拡大図、図５は吸気弁の閉弁タイミングを遅延させたときの弁リフト曲線を示す図、図６はカム位相変更手段の縦断面図、図７は図６の７−７線断面図、図８は衝突判定手段による判定手法を説明するための図、図９は衝突回避のためにカム位相を進角させたときの弁リフト曲線を示す図である。
【００１５】
先ず図１において、このエンジンＥは、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上面に結合されたシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド１２の上面に結合されたカムシャフトホルダ１３とを備えており、シリンダブロック１１が備えるシリンダボア１４にピストン１５が摺動自在に嵌合される。
【００１６】
シリンダヘッド１２には、吸気ポート１６および排気ポート１７が設けられており、ピストン１５の頂部を臨ませるようにしてシリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２間に形成される燃焼室１８および吸気ポート１６間の連通・遮断を切換える機関弁としての吸気弁２１が吸気ポート１６の燃焼室１８側端部に配設される弁座１９に着座可能としてシリンダヘッド１２に配設され、前記燃焼室１８および排気ポート１７間の連通・遮断を切換える排気弁２４が排気ポート１７の燃焼室１８側端部に配設される弁座２０に着座可能としてシリンダヘッド１２に配設される。
【００１７】
吸気弁２１の弁軸２１ａはシリンダヘッド１２に設けられたガイド筒２２に摺動自在に嵌合され、閉弁付勢手段である吸気弁ばね２３で閉弁方向に付勢される。また排気弁２４の弁軸２４ａはシリンダヘッド１２に設けられたガイド筒２５に摺動自在に嵌合され、排気弁ばね２６で閉弁方向に付勢される。
【００１８】
シリンダヘッド１２の上面とカムシャフトホルダ１３の下面との間に吸気弁２１および排気弁２４に共通である単一のカムシャフト２７が回転自在に支承され、該カムシャフト２７には図示しないクランクシャフトからの回転動力が１／２の減速比で伝達される。
【００１９】
カムシャフト２７の上方で前記カムシャフトホルダ１３には吸気側ロッカシャフト２８および排気側ロッカシャフト２９が支持されており、吸気側ロッカシャフト２８に吸気側ロッカアーム３０の中間部が揺動可能に支承され、排気側ロッカシャフト２９には排気側ロッカアーム３２の中間部が揺動可能に支承される。
【００２０】
吸気側ロッカアーム３０の一端部には吸気弁２１の弁軸２１ａに当接するアジャストボルト３４と、球状の上面を有する保持ロッド受け部材３５とが設けられ、また吸気側ロッカアーム３０の他端部には、カムシャフト２７に設けられる吸気側動弁カム３６に転がり接触するローラ３７が軸支される。排気側ロッカアーム３３の一端部には、カムシャフト２７に設けられる排気側動弁カム４８に転がり接触するローラ４６が軸支され、排気側ロッカアーム３３の他端部には、排気弁２４の弁軸２４ａに当接するアジャストボルト５０が設けられる。また排気側ロッカアーム３３の側方には、点火プラグ（図示せず）を挿入するようにしてシリンダヘッド１２に取付けられるプラグ挿入筒５２が配置される。
【００２１】
カムシャフトホルダ１３には、吸気弁２１の閉弁タイミングを変更するようにして吸気弁２１の開弁状態を保持し得る開弁保持手段としての電磁アクチュエータ６１が設けられる。
【００２２】
図２および図３を併せて参照して、電磁アクチュエータ６１は、相互に離間して配置される第１および第２端板６５，６６と、両端板６５，６６間で積層された多数の第１および第２積層板６８…，６９…から成る２個のヨーク７０，７０とを備える。
【００２３】
ヨーク７０，７０の第１積層板６８…および第２積層板６９…は左右対称な形状を有しており、それぞれ上面に開放するコイル収納溝６８ａ，６９ａを備える。また第１および第２端板６５，６６は、前記コイル収納溝６８ａ，６９ａに連なるコイル収納溝６５ｂ，６６ｂを備えており、ボビンに巻き付けられたコイル７１が、コイル収納溝６８ａ，６９ａ，６５ａ，６６ａに上方から嵌合し、磁束の成長を促進するためのレアショート板７２が、コイル７１と略同一形状にしてコイル７１上に配置される。
【００２４】
概略長方形の枠状に形成されたレアショート板７２は、その一部に形成されたスリット７２ａで切断されており、その上面が第１、第２端板６５，６６の上面および第１および第２積層板６８…，６９…の上面と面一になるように固定される。コイル７１はコイル収納溝６５ａ，６６ａ，６８ａ，６９ａに嵌合して樹脂で固着されるが、レアショート板７２もコイル７１と共に樹脂で固着される。左右のヨーク７０，７０間には、第１、第２端板６５，６６および第１、第２積層板６８…，６９…の上面に対向する概略長方形のアーマチュア７３を上端に備える保持ロッド７４が摺動自在に支持され、この保持ロッド７４は吸気側ロッカアーム３０の保持ロッド受け部材３５に上方から当接可能である。
【００２５】
ヨーク７０，７０の両端部にはそれぞれ上下一対の締結シャフト７５…が配置されており、これら４本の締結シャフト７５…が貫通することで第１、第２端板６５，６６および第１、第２積層板６８…，６９…が一体に締結される。第１および第２積層板６８…，６９…の上面の両側部、すなわち締結シャフト７５…の上方に位置する部分で第１および第２積層板６８…，６９…には切欠き６８ｂ，６９ｂが形成される。
【００２６】
図１で明示するように、カムシャフトホルダ１３にはステー８８を介してセンサ８９が支持されており、このセンサ８９でアーマチュア７３の上下位置が検出される。
【００２７】
ところで、電磁アクチュエータ６１による吸気弁２１の保持解除後に吸気弁ばね２３のばね力によって吸気弁２１が弁座１９に着座する際の衝撃は着座緩衝手段６３により緩和されるものであり、この着座緩衝手段６３の構造について図４を併せて参照しつつ説明する。
【００２８】
着座緩衝手段６３はカムシャフトホルダ１３の上面の厚肉部の内部に収納されるものであり、保持ロッド７４と同軸にしてカムシャフトホルダ１３に設けられて下端を開放したシリンダ９１と、このシリンダ９１に摺動自在に嵌合するカップ状のピストン９２と、シリンダ９１およびピストン９２によって区画された油室９３とを備えており、電磁アクチュエータ６１の保持ロッド７４がピストン９２を貫通して固定される。シリンダ９１の内壁面には複数のオリフィス９４…が形成され、またピストン９２にも、それを貫通するように複数のオリフィス９２ａ…が形成される。ピストン９２の上方に形成された油室９３には油圧源からチェック弁（図示せず）を介してオイルが供給され、油室９３からオリフィス９４…を介して排出されたオイルはチェック弁（図示せず）を介してオイルタンクに戻される。
【００２９】
油室９３の上方において、保持ロッド７４の外周を囲む保持ロッド挿通孔９５がカムシャフトホルダ１３の上面まで延びており、この保持ロッド挿通孔９５と保持ロッド７４との間にエア抜き用の空間が形成される。
【００３０】
また電磁アクチュエータ６１の非作動時には、一対のアーマチュア固定機構６４，６４によってアーマチュア７３を上昇位置に保持することが可能であり、これらのアーマチュア固定機構６４，６４は、着座緩衝手段６３を挟むようにしてカムシャフトホルダ１３の上面の厚肉部の内部に配設される。
【００３１】
両アーマチュア固定機構６４…は、カムシャフトホルダ１３に形成されたシリンダ９６…と、そのシリンダ９６…に摺動自在に嵌合するピストン９７…と、ピストン９７…を上向きに付勢する戻しばね９８…と、ピストン９７…の上面に形成された油室９９…と、ピストン９７…の上面から上向きに突出してアーマチュア７３が両側に備える突起７３ａ…の下面に当接可能なアーマチュア係止部材１００…とを備え、アーマチュア係止部材１００…はカムシャフトホルダ１３を貫通して上方に突出する。
【００３２】
電磁アクチュエータ６１の非作動時に、図１および図４に示すようにアーマチュア固定機構６４…の油室９９…の油圧は抜かれており、戻しばね９８…の弾発力でアーマチュア係止部材１００…が上昇してアーマチュア７３の突起７３ａ…を押し上げた位置に保持するため、吸気側ロッカアーム３０の揺動に伴って保持ロッド７４がアーマチュア７３と共に不要な上下動をするのが防止される。
【００３３】
これにより、保持ロッド７４およびアーマチュア７３の慣性重量や摺動抵抗が吸気側ロッカアーム３０のスムーズな揺動を阻害することが防止され、また吸気側ロッカアーム３０の揺動に保持ロッド７４の昇降が追従できないエンジンＥの高速運転時に、保持ロッド７４の下端が吸気側ロッカアーム３０の保持ロッド受け部材３５から離反したり衝突したりして騒音の発生や耐久性の低下の原因となることが防止される。特に、エンジンＥの高速運転時には、吸気側ロッカアーム３０の揺動に保持ロッド７４の昇降が追従できず、保持ロッド７４の下端が吸気側ロッカアーム３０の保持ロッド受け部材３５から離反したり衝突したりする状況となり、騒音の発生や耐久性の低下の原因となる可能性があるが、かかるエンジンＥの高速運転時に戻しばね９８…の弾発力でアーマチュア係止部材１００…を上昇させてアーマチュア７３を上昇位置に保持すれば、上記騒音の発生や耐久性の低下を確実に防止することができる。
【００３４】
一方、電磁アクチュエータ６１の作動時には、アーマチュア固定機構６４…の油室９９…に油圧が供給され、戻しばね９８…の弾発力に抗してアーマチュア係止部材１００…が下降する。その結果、アーマチュア係止部材１００…がアーマチュア７３から下方に離反し、アーマチュア７３および保持ロッド７４は自由に昇降できる状態となる。
【００３５】
また吸気側ロッカーアーム３０が吸気弁２１の弁軸２１ａを押し下げて該吸気弁２１のリフト量が最大になるのにタイミングを合わせて電磁アクチュエータ６１のコイル７１を励磁すると、ヨーク７０，７０にアーマチュア７３が吸引されることで保持ロッド７４が下降し、その下端が保持ロッド受け部材３５を下方に押圧する。それにより吸気側ロッカアーム３０が揺動し、その一端側のアジャストボルト３４が吸気弁２１の弁軸２１ａを押圧し、図５で示すように、吸気側動弁カム３６のプロフィルによって定まる吸気弁２１の閉弁作動曲線ＣＬから離れて、吸気弁２１が開弁したままの状態となる。このとき吸気側ロッカアーム３０の他端側のローラ３７はカムシャフト２７の吸気側動弁カム３６から浮いた状態にあって空転する。
【００３６】
所定時間の経過後にコイル７１を消磁すると、図５で示すように、吸気弁ばね２３の閉弁付勢力で吸気弁２１が直線である自由閉弁作動線ＦＬを描きつつ閉弁作動し、吸気側ロッカアーム３０が逆方向に揺動してローラ３７が吸気側動弁カム３６に接触するとともに、保持ロッド受け部材３５に下端を押し上げられた保持ロッド７４とともにアーマチュア７３が上昇してヨーク７０，７０の上面から離反する。このように、電磁アクチュエータ６１のコイル７１を所定のタイミングで励磁および消磁することにより、吸気弁２１の閉弁時期を任意の長さだけ遅延させることができ、ポンピングロスの低減による燃料消費の低減を図ることができる。
【００３７】
図６および図７において、カムシャフト２７の軸端と、クランクシャフトからの動力を伝達するタイミングチェーンが巻き掛けられる被動スプロケット１０１との間には、カムシャフト２７の回転位相を変更可能としたカム位相変更手段１０２が設けられる。
【００３８】
このカム位相変更手段１０２は、カムシャフト２７の軸端に相対回転不能に結合される略円筒状のボス部材１０３と、前記被動スプロケット１０１に固定されるハウジング１０４と、前記ボス部材１０３から放射状に延びるようにしてボス部材１０３に一体に設けられた複数個たとえば４個のベーン１０５…とを備える。
【００３９】
前記ボス部材１０３の中心に設けられた有底の支持穴１０３ａにカムシャフト２７の軸端が同軸に嵌合され、ピン１０６およびボルト１０７…により、ボス部材１０３がカムシャフト２７に相対回転不能に結合される。また被動スプロケット１０１は円形の凹部１０１ａを有して略カップ状に形成されており、前記凹部１０１ａに嵌合するリング状のハウジング１０４と、該ハウジング１０４の軸方向外端に当接するプレート１０８とが、それら１０４，１０８に挿通されるボルト１０９…で被動スプロケット１０１に締結される。すなわちカムシャフト２７に固定されたボス部材１０３は、被動スプロケット１０１、ハウジング１０４およびプレート１０８で囲まれた空間に相対回転可能に収納される。
【００４０】
ボス部材１０３には、カムシャフト２７と平行に延びるピン孔１１０が設けられており、このピン孔１１０にはロックピン１１１が摺動可能に嵌合される。一方、被動スプロケット１０１には、前記ロックピン１１１の一端を係合させ得る係合凹部１０１ｂが設けられており、プレート１０８およびロックピン１１１間には、該ロックピン１１１の一端を係合凹部１０１ｂに係合させる方向にロックピン１１１をばね付勢するばね１１２が縮設される。
【００４１】
ハウジング１０４の内周には、カムシャフト２７の軸線を中心とする扇状の凹部１０４ａ…が周方向に等間隔をあけて４箇所に設けられており、ボス部１０４から放射状に延びるベーン１０５…が、ハウジング１０４すなわち被動スプロケット１０１に対して所定の角度範囲たとえば３０度の中心角範囲で相対角変位し得るようにして、前記各凹部１０４ａ…に嵌合する。しかも各ベーン１０５…の先端部の装着されたシール部材１１３…が凹部１０４ａ…の内周壁に弾発的に摺接し、またハウジング１０４の内周に装着されたシール部材１１４…がボス部材１０３の外周に弾発的に摺接することにより、ボス部材１０３およびハウジング１０４間で各ベーン１０５…の両側に進角室１１５…および遅角室１１６…が形成される。
【００４２】
カムシャフト２７には、進角用油路１１７および遅角用油路１１８が設けられており、進角用油路１１７はボス部材１０３をその半径方向に貫通する油路１１９…を介して各進角室１１５…に連通され、遅角用油路１１８はボス部材１０３をその半径方向に貫通する油路１２０…を介して各遅角室１１６…に連通される。またロックピン１１１の一端を嵌合させ得る被動スプロケット１０１の嵌合凹部１０１ｂは、図示しない油路を介していずれかの進角室１１５に連通する。
【００４３】
このようなカム位相変更手段１０２において、進角室１１５…に油圧が作用していない状態では、ロックピン１１１の一端部がばね１１２のばね力で被動スプロケット１０１の嵌合凹部１０１ｂに嵌合しており、図７で示すように、被動スプロケット１０１およびカムシャフト２７の相対位相が遅角室１１６…の容積を最大とした状態、すなわち最遅角状態にある。この状態かた進角室１１５…に作用せしめる油圧を高めていくと、いずれかの進角室１１５からの油圧によりロックピン１１１がばね１１２のばね力に抗して嵌合凹部１０１ｂから離脱し、進角室１１５…および遅角室１１６…の油圧差で各ベーン１１５…が図７の時計方向に押され、カムシャフト２７の位相が進角側に変化することになる。
【００４４】
而して進角室１１５…および遅角室１１６…に作用せしめる油圧を制御することにより、カムシャフト２７の回転位相を無段階に変化させることが可能となる。
【００４５】
図８において、エンジンＥのオイルパン１２１から作動油をくみ上げるオイルポンプ１２２は油圧制御弁１２３に接続されており、この油圧制御弁１２３により、前記進角室１１５…および遅角室１１６…に作用する油圧がそれぞれ無段階に制御される。
【００４６】
前記油圧制御弁１２３の作動すなわちカム位相変更手段１０２の作動は制御ユニット１２４が備える衝突回避制御手段１２６によって制御されるものであり、前記制御ユニット１２４は、電磁アクチュエータ６１による吸気弁２１の開弁保持解除後に吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６に衝突するか否かを判定する衝突判定手段１２５と、該衝突判定手段１２５によって衝突すると判定されたときにはその衝突を回避する位相までカムシャフト２７の回転位相を変化させるようにしてカム位相変更手段１０２の作動を制御する前記衝突回避制御手段１２６とを備える。
【００４７】
ところで、吸気弁２１の開弁状態を電磁アクチュエータ６１で保持しているときには吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６から浮いた状態となっているのであるが、開弁状態の保持解除後に吸気弁ばね２３の閉弁付勢力で吸気弁２１が閉弁作動する際に、着座緩衝手段６３による着座緩衝前に吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６に接触することがあり、その際、吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６の表面にその接線方向で接触するのであれば衝突音が発生することはないが、それ以外のときには吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６に衝突して衝突音が発生してしまうのである。
【００４８】
而して、図５で示すように、吸気側動弁カム３６のプロフィルによって定まる吸気弁２１の閉弁作動曲線ＣＬと、吸気弁ばね２３の閉弁付勢力で閉弁作動する吸気弁２１が描く自由閉弁作動線ＦＬが相互に重ならないようにすれば、吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６に衝突して衝突音が発生してしまうことはないのであり、そのようになるためには、吸気弁２１の電磁アクチュエータ６１による保持時間が図５で示す最小時間ＴＳ以上であればよい。
【００４９】
そこで、前記衝突判定手段１２５は、電磁アクチュエータ６１による吸気弁２１の保持時間Ｔ１が、図９で示すように、前記最小時間ＴＳ未満であるときに、吸気弁２１の開弁保持解除後に吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６に衝突すると判定する。しかも前記最小時間ＴＳはエンジン回転数に応じて変化するものであり、衝突判定手段１２５は、電磁アクチュエータ６１による吸気弁２１の保持時間がエンジン回転数に応じた前記最小時間ＴＳ未満であるときに、吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６に衝突すると判定する。
【００５０】
一方、衝突回避制御手段１２６は、カムシャフト２７すなわち吸気側動弁カム３６の回転位相を、図９の破線で示す位置から図９の実線で示す位置まで進角するように変化させることで最小時間ＴＳを満足するようにして、吸気側ロッカアーム３０の吸気側動弁カム３６への衝突を回避するようにカム位相変更手段１０２の作動を制御するものである。
【００５１】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、電磁アクチュエータ６１による吸気弁２１の開弁保持解除後に、吸気弁２１が吸気弁ばね２３の閉弁付勢力で閉弁作動する際に吸気側ロッカアーム３０が吸気側ロッカアーム３６に衝突すると判定したときには、カムシャフト２７の回転位相が、衝突回避制御手段１２６によるカム位相変更手段１０２の作動制御によって衝突を回避する位相まで変化することになり、吸気側ロッカアーム３０の吸気側動弁カム３６への衝突が回避されることになる。したがって吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６に衝突することによる衝突音の発生を防止することができる。
【００５２】
また吸気弁２１の着座直前には着座緩衝手段６３の働きにより吸気弁２１の着座速度が制御され、着座音の発生も抑えられる。
【００５３】
本発明の第２実施例として、前記衝突回避制御手段１２６が、衝突判定手段１２５によって吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６に衝突すると判定されたときには、吸気弁ばね２３の閉弁付勢力によって閉弁作動する吸気弁２１が描く自由閉弁作動線ＦＬを、吸気側動弁カム３６のプロフィルおよび位相変更手段１０２によって定まる吸気弁２１の閉弁作動曲線ＣＬの少なくとも１箇所に接線方向で重ねるように、カムシャフト２７の回転位相を変化させるべく，カム位相変更手段１０２の作動を制御するようにしてもよい。
【００５４】
すなわち、図１０で示すように、電磁アクチュエータ６１による吸気弁２１の開弁保持時間Ｔ２が最小保持時間ＴＳよりも短く、吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６に衝突すると判定されたときには、カムシャフト２７すなわち吸気側動弁カム３６の回転位相を、図１０の破線で示す位置から図１０の実線で示す位置までたとえば進角するように変化させることで、吸気弁２１が描く自由閉弁作動線ＦＬを、吸気側動弁カム３６のプロフィルおよび位相変更手段１０２によって定まる吸気弁２１の閉弁作動曲線ＣＬの少なくとも１箇所に接線方向で重ねるようにカムシャフト２７の回転位相を変化させる。
【００５５】
これにより電磁アクチュエータ６１による吸気弁２１の開弁保持解除後に、吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６に接線方向で接触することになり、吸気側動弁カム３６への吸気側ロッカアーム３０の衝突による衝突音の発生を防止することができる。
【００５６】
本発明の第３実施例として、電磁アクチュエータ６１によって吸気弁２１を開弁保持したときには、吸気側ロッカアーム３０の吸気側動弁カム３６への衝突判断をすることなく、吸気弁ばね２３の閉弁付勢力によって閉弁作動する吸気弁２１が描く自由閉弁作動線ＦＬを、吸気側動弁カム３６のプロフィルおよび位相変更手段１０２によって定まる吸気弁２１の閉弁作動曲線ＣＬの少なくとも１箇所に接線方向で重ねるようにカムシャフト２７の回転位相を変化させるべく，カム位相変更手段１０２の作動を制御するようにしてもよい。
【００５７】
すなわち、図１１で示すように、電磁アクチュエータ６１による吸気弁２１の開弁保持時間Ｔ３の長短にかかわらず、カムシャフト２７すなわち吸気側動弁カム３６の回転位相を、図１１の破線で示す位置から図１１の実線で示す位置までたとえば遅角するように変化させることで、吸気弁２１が描く自由閉弁作動線ＦＬを、吸気側動弁カム３６のプロフィルおよび位相変更手段１０２によって定まる吸気弁２１の閉弁作動曲線ＣＬの少なくとも１箇所に接線方向で重ねるようにカムシャフト２７の回転位相を変化させる。
【００５８】
これにより電磁アクチュエータ６１による吸気弁２１の開弁保持解除後には吸気側ロッカアーム３０が吸気側動弁カム３６に接線方向で接触することになり、吸気側動弁カム３６への吸気側ロッカアーム３０の衝突による衝突音の発生を防止することができる。しかも吸気側動弁カム３６に吸気側ロッカアーム３０が接触した後には、吸気弁２１は吸気側動弁カム３６のプロフィルに応じて閉弁するので、着座音が発生することはなく、上記第１および第２実施例では必要であった専用の着座緩衝手段６３を設けることが不要となる。
【００５９】
図１２〜図１５は本発明の第４実施例を示すものであり、図１２は開弁リフト量を小とした状態での閉弁作動時の動弁装置を示すエンジンの一部縦断面図、図１３は開弁リフト量を大とした状態での開弁作動時の図１２に対応した断面図、図１４は開弁リフト量を小とした状態での開弁作動時の図１２に対応した断面図、図１５は弁リフト曲線を示す図である。
【００６０】
先ず図１２において、吸気弁２１を開閉駆動する動弁装置は、吸気側ロッカアーム３０′と、吸気弁２１の開弁リフト量を無段階に変化させ得るリフト量変更手段１３０を構成するようにして前記吸気側ロッカアーム３０′に連結される第１および第２リンクアーム１３１，１３２とを備える。
【００６１】
吸気側ロッカアーム３０′の一端部には吸気弁２１の弁軸２１ａに当接するアジャストボルト３４が螺合されるとともに保持ロッド受け部材３５が設けられ、吸気弁２１が設定リフト量たとえば最大リフト量で開弁した状態を保持する機能を果たす電磁アクチュエータ６１の保持ロッド７４が前記保持ロッド受け部材３５に当接可能である。
【００６２】
吸気側動弁カム３６に転がり接触するローラ１３３は、吸気側動弁カム３６の回転軸線すなわちカムシャフト２７の軸線と平行な軸線を有して吸気側ロッカアーム３０′の他端部に設けられた円筒状の支持筒１３４で、回転可能に支承される。
【００６３】
第１および第２リンクアーム１３１，１３２の一端部には、前記カムシャフト２７と平行な軸線を有する支軸１３５，１３６がそれぞれ設けられており、両支軸１３５，１３６はシリンダヘッド１２に回動可能に連結される。すなわち第１および第２リンクアーム１３１，１３２の一端部は吸気側動弁カム３６の回転軸線と平行な軸線まわりに揺動することを可能としてシリンダヘッド１２に支承される。
【００６４】
また第１リンクアーム１３１の他端部は吸気側動弁カム３６の回転軸線と平行な軸線まわりの相対回動を可能として吸気側ロッカアーム３０′の他端部に直接連結され、第１リンクアーム１３１の上方に配置された第２リンクアーム１３２の他端部は、第１リンクアーム１３１の他端部に上方で並列するようにして吸気側ロッカアーム３０′の他端部に吸気側動弁カム３６の回転軸線と平行な軸線まわりの相対回動を可能として直接連結される。すなわち第１リンクアーム１３１の他端部は前記支持筒１３４に連結され、第２リンクアーム１３２の他端部は、ローラ１３３と平行な連結軸１３７を介して前記ローラ１３３よりも上方で吸気側ロッカアーム３０′の他端部に連結される。
【００６５】
ところで、第１および第２リンクアーム１３１，１３２のうち吸気側動弁カム３６に近い側である第１リンクアーム１３１の一端部に設けられる支軸１３５が固定位置でシリンダヘッド１２に揺動可能に支承されるのに対し、第１および第２リンクアーム１３１，１３２のうち吸気側動弁カム３６から遠い側である第２リンクアーム１３２の一端部に設けられる支軸１３６は、吸気側動弁カム３６の回転軸線すなわちカムシャフト２７の軸線に直交する平面内での無段階の移動を可能としてシリンダヘッド１２に揺動可能に支承されるものであり、電動モータ、電磁アクチュエータおよび油圧機構等により駆動される。
【００６６】
またローラ１３３を吸気側動弁カム３６に常時摺接させるために、たとえば第１リンクアーム１３１の一端部に設けられる支軸１３５を囲繞する捩じりばね１３８が、第１リンクアーム１３１およびシリンダヘッド１２間に設けられる。
【００６７】
このようなリフト量変更手段１３０において、吸気弁２１のリフト量を最大とするときには、第２リンクアーム１３２の支軸１３６を図１２の鎖線で示す位置に配置するのに対し、たとえば最大リフト量の２０％程度に吸気弁２１のリフト量を小さくするとときには、第２リンクアーム１３２の支軸１３６を図１２の実線で示すように鎖線で示す位置から下方に移動せしめる。
【００６８】
而して吸気側ロッカアーム３６の瞬間中心Ｃは、支軸１３５および支持筒１３４に軸線を結ぶ直線ならびに支軸１３６および連結軸１３７の軸線を結ぶ直線の交点であり、支軸１３６が図１で示す位置にあるときの吸気側ロッカアーム３６の瞬間中心Ｃに対して、支軸１３６が図２で示す位置に移動したときの吸気側ロッカアーム３６の瞬間中心Ｃは吸気弁２１に近接した位置に変位することになる。これにより、アジャストボルト３４の吸気弁２１への接触点および瞬間中心Ｃ間の距離Ａと、ローラ１３３の吸気側動弁カム３６への接触点および瞬間中心Ｃ間の距離Ｂとの比であるレバー比（＝Ａ／Ｂ）が変化することになる。
【００６９】
このようなレバー比の変化により、支軸１３６が図１２の鎖線で示す位置にあるときに、ローラ１３３すなわち吸気側ロッカアーム３６の他端部が吸気側動弁カム３６で押し上げられると、図１３で示すように、吸気弁２１の開弁リフト量Ｌ１が最大となるのに対し、支軸１３６が図１２の実線で示す位置にあるときに、ローラ１３３すなわち吸気側ロッカアーム３６の他端部が吸気側動弁カム３６で押し上げられると、図１４で示すように、吸気弁２１の開弁リフト量Ｌ２が最大リフト量Ｌ１のたとえば２０％程度となる。
【００７０】
しかも支軸１３６の位置は無段階に変更可能であり、その支軸１３６の無段階の変化によってレバー比を無段階に変化させることができ、それにより吸気弁２１の開弁リフト量を無段階に変化させることができる。
【００７１】
このように吸気弁２１の開弁リフト量を無段階に変化させ得るリフト量変更手段１３０を備えるとともに、吸気弁２１の開弁状態を保持し得る電磁アクチュエータ６１を備える動弁装置にあって、電磁アクチュエータ６１により吸気弁２１の開弁保持解除後に、衝突判定手段１２５によって吸気側ロッカアーム３０′が吸気側動弁カム３６に衝突すると判定されたときには、吸気弁ばね２３の閉弁付勢力によって閉弁作動する吸気弁２１が描く自由閉弁作動線ＦＬを、吸気側動弁カム３６のプロフィルおよび位相変更手段１０２によって定まる吸気弁２１の閉弁作動曲線ＣＬの少なくとも１箇所に接線方向で重ねるように、吸気弁２１のリフト量およびカムシャフト２７の回転位相を変化させるべく，カム位相変更手段１０２およびリフト量変更手段１３０の作動が衝突回避制御手段１２６で制御される。
【００７２】
すなわち図１５で示すように、電磁アクチュエータ６１による吸気弁２１の開弁保持時間Ｔ４が最小保持時間ＴＳよりも短く、吸気側ロッカアーム３０′が吸気側動弁カム３６に衝突すると判定されたときには、カムシャフト２７すなわち吸気側動弁カム３６の回転位相を、図１５の破線で示す位置から図１５の実線で示す位置までたとえば遅角するように変化させるとともに吸気弁２１の開弁リフト量を小さく変化させることで、吸気弁２１が描く自由閉弁作動線ＦＬを、吸気側動弁カム３６のプロフィルおよび位相変更手段１０２によって定まる吸気弁２１の閉弁作動曲線ＣＬの少なくとも１箇所に接線方向で重ねるようにカムシャフト２７の回転位相を変化させる。
【００７３】
これにより電磁アクチュエータ６１による吸気弁２１の開弁保持解除後に、吸気側ロッカアーム３０′が吸気側動弁カム３６に接線方向で接触することになり、吸気側動弁カム３６への吸気側ロッカアーム３０′の衝突による衝突音の発生を防止することができる。しかもカムシャフト２７の回転位相および吸気弁２１の開弁リフト量をともに変化させるので、吸気側ロッカアーム３０′が吸気側動弁カム３６に接線方向で接触するように制御するのがより容易となり、吸気側動弁カム３６への吸気側ロッカアーム３０′の衝突による衝突音の発生をより容易に防止することができる。
【００７４】
本発明のさらに他の実施例として、電磁アクチュエータ６１によって吸気弁２１を開弁保持したときには、吸気側ロッカアーム３０′の吸気側動弁カム３６への衝突判断をすることなく、吸気弁ばね２３の閉弁付勢力によって閉弁作動する吸気弁２１が描く自由閉弁作動線ＦＬを、吸気側動弁カム３６のプロフィルおよび位相変更手段１０２によって定まる吸気弁２１の閉弁作動曲線ＣＬの少なくとも１箇所に接線方向で重ねるようにカムシャフト２７の回転位相および吸気弁２１の開弁リフト量を変化させるべく，カム位相変更手段１０２およびリフト量変更手段１３０の作動を制御する。
【００７５】
そうすれば、吸気側動弁カム３６への吸気側ロッカアーム３０′の衝突による衝突音の発生をより容易に防止することができるだけでなく、専用の着座緩衝手段を設けることが不要となる。
【００７６】
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。
【００７７】
たとえば上記実施例では吸気弁２１を閉弁方向に付勢する閉弁付勢手段として吸気弁ばね２３を用いたが、空気圧や油圧で吸気弁２１を閉弁方向に付勢するようにしてもよく、その場合、吸気弁２１の着座直前に空気圧や油圧を低下させることにより、着座緩衝手段としての機能を閉弁付勢手段に持たせることができる。しかも吸気弁２１が閉弁付勢手段によって閉弁作動する際に描く自由閉弁作動線ＦＬが、直線ではなく曲線となるようにしてもよい。
【００７８】
また機関弁である排気弁に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１実施例のエンジンの要部縦断面図である。
【図２】図１の２矢示部拡大図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図１の４矢示部拡大図である。
【図５】吸気弁の閉弁タイミングを遅延させたときの弁リフト曲線を示す図である。
【図６】カム位相変更手段の縦断面図である。
【図７】図６の７−７線断面図である。
【図８】衝突判定手段による判定手法を説明するための図である。
【図９】衝突回避のためにカム位相を進角させたときの弁リフト曲線を示す図である。
【図１０】第２実施例の弁リフト曲線を示す図である。
【図１１】第３実施例の弁リフト曲線を示す図である。
【図１２】第４実施例を示すものであって開弁リフト量を小とした状態での閉弁作動時の動弁装置を示すエンジンの一部縦断面図である。
【図１３】開弁リフト量を大とした状態での開弁作動時の図１２に対応した断面図である。
【図１４】開弁リフト量を小とした状態での開弁作動時の図１２に対応した断面図である。
【図１５】弁リフト曲線を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１９・・・弁座
２１・・・機関弁としての吸気弁
２３・・・閉弁付勢手段としての吸気弁ばね
２７・・・カムシャフト
３０，３０′・・・吸気側ロッカアーム
３６・・・吸気側動弁カム
６１・・・開弁保持手段としての電磁アクチュエータ
６３・・・着座緩衝手段
１０２・・・カム位相変更手段
１２５・・・衝突判定手段
１２６・・・衝突回避制御手段
１３０・・・リフト量変更手段
ＣＬ・・・閉弁作動曲線
ＦＬ・・・自由閉弁作動線
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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