(57)【要約】【課題】  小ストロークの油圧アクチュエータで機関弁のバルブリフトの変更量を大きく確保する。【解決手段】  ロッカーアーム１５を、ロッカーシャフト１８に枢支されて機関弁１１に当接する第１ロッカーアーム１６とロッカーシャフト１８に枢支されて動弁カム１４に当接する第２ロッカーアーム１７とで構成し、第１、第２ロッカーアーム１６，１７の相対角度を油圧アクチュエータ３０で変更するので、ストロークの小さい油圧アクチュエータ３０で機関弁１１のリフト変更量を充分に確保することができる。しかも油圧アクチュエータ３０を、第１ロッカーアーム１６の弁駆動部１６ａよりもロッカーシャフト１８寄りに設けたので、重量物である油圧アクチュエータ３０をロッカーシャフト１８の近傍に配置してロッカーアーム１５の剛性を確保するととともに、ロッカーアーム１５の慣性モーメントを減少させて内燃機関の高速運転を可能にすることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッカーシャフト（１８）に枢支したロッカーアーム（１５）を動弁カム（１４）により揺動させて機関弁（１１）を開閉する内燃機関の動弁装置において、
前記ロッカーシャフト（１８）を中心に揺動して機関弁（１１）に当接する第１ロッカーアーム（１６）と、前記ロッカーシャフト（１８）を中心に揺動して動弁カム（１４）に当接する第２ロッカーアーム（１７）と、前記第１、第２ロッカーアーム（１６，１７）間に設けられ、該第１、第２ロッカーアーム（１６，１７）の相対角度を変更する油圧アクチュエータ（３０）と、前記油圧アクチュエータ（３０）に供給する油圧を制御する油圧制御手段（４６）とを備え、
前記油圧アクチュエータ（３０）は、前記第１ロッカーアーム（１６）が前記機関弁（１１）に当接する点、あるいは前記第２ロッカーアーム（１７）が前記動弁カム（１４）に当接する点よりも前記ロッカーシャフト（１８）寄りに設けられることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
前記油圧制御手段（４６）は前記ロッカーシャフト（１８）の内部に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッカーシャフトに枢支したロッカーアームを動弁カムにより揺動させて機関弁を開閉する内燃機関の動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
長手方向中間部をロッカーシャフトに揺動自在に枢支したロッカーアームの一端部を動弁カムに当接させるとともに、他端部を油圧アクチュエータを介して機関弁のステムエンドに当接させ、前記油圧アクチュエータを伸縮駆動することで機関弁のバルブリフトおよびバルブタイミングを無段階に変更可能としたものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開２００４−４４３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来のものは、機関弁のバルブリフトおよびバルブタイミングを変更するための油圧アクチュエータがロッカーアームの端部に設けられているので、油圧アクチュエータのストロークがそのまま機関弁のリフト変更量に略等しくなってしまい、機関弁のリフト変更量を充分に確保するのが難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、小ストロークの油圧アクチュエータで機関弁のバルブリフトの変更量を大きく確保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に記載された発明によれば、ロッカーシャフトに枢支したロッカーアームを動弁カムにより揺動させて機関弁を開閉する内燃機関の動弁装置において、前記ロッカーシャフトを中心に揺動して機関弁に当接する第１ロッカーアームと、前記ロッカーシャフトを中心に揺動して動弁カムに当接する第２ロッカーアームと、前記第１、第２ロッカーアーム間に設けられ、該第１、第２ロッカーアームの相対角度を変更する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに供給する油圧を制御する油圧制御手段とを備え、前記油圧アクチュエータは、前記第１ロッカーアームが前記機関弁に当接する点、あるいは前記第２ロッカーアームが前記動弁カムに当接する点よりも前記ロッカーシャフト寄りに設けられることを特徴とする内燃機関の動弁装置が提案される。      
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記油圧制御手段は前記ロッカーシャフトの内部に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の動弁装置が提案される。
【０００７】
尚、実施例の制御弁４６は本発明の油圧制御手段に対応する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の構成によれば、ロッカーシャフトに枢支されて機関弁に当接する第１ロッカーアームとロッカーシャフトに枢支されて動弁カムに当接する第２ロッカーアームとを設け、第１、第２ロッカーアーム間に設けた油圧アクチュエータを油圧制御手段で伸縮させて該第１、第２ロッカーアームの相対角度を変更するので、ストロークの小さい油圧アクチュエータで機関弁のバルブリフトの変更量を充分に確保することができる。しかも油圧アクチュエータを第１ロッカーアームが機関弁に当接する点、あるい第２ロッカーアームが動弁カムに当接する点よりもロッカーシャフト寄りに設けたので、重量物である油圧アクチュエータをロッカーシャフトの近傍に配置してロッカーアームの剛性を確保するととともに、ロッカーアームの慣性モーメントを減少させて内燃機関の高速運転を可能にすることができる。
【０００９】
請求項２の構成によれば、油圧制御手段をロッカーシャフトの内部に設けたので、油圧制御手段を油圧アクチュエータに接続する油路を効果的に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１〜図９は本発明の一実施例を示すもので、図１は動弁機構の平面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４は図３の４−４線断面図、図５は  ロッカーアームおよびロッカーシャフトの斜視図、図６は油圧アクチュエータを駆動する油圧回路図、図７は図２に対応する作用説明図、図８は図２に対応する作用説明図、図９はバルブリフトおよびバルブタイミングの可変特性を示す図である。
【００１２】
図１〜図３は内燃機関の機関弁１１（吸気弁あるいは排気弁）を開閉駆動する動弁機構１２を示すもので、共通の気筒の２個の機関弁１１，１１がカムシャフト１３に設けた２個の動弁カム１４，１４により、それぞれロッカーアーム１５，１５を介して開閉駆動される。２個の機関弁１１，１１の動弁機構１２は同一構造であるため、以下その一方の構造について説明する。
【００１３】
図１〜図５から明らかなように、ロッカーアーム１５は第１ロッカーアーム１６および第２ロッカーアーム１７から構成されるもので、第１ロッカーアーム１６はロッカーシャフト１８に圧入され、第２ロッカーアーム１７はその二股部が第１ロッカーアーム１６の軸方向両側でロッカーシャフト１８に揺動自在に支持される。ロッカーシャフト１８は各々のロッカーアーム１５毎に設けられるもので、気筒の２個の機関弁１１，１１に対応する２個のロッカーシャフト１８が、同軸上に隣接して配置される。即ち、シリンダヘッド１９の上面に第１ホルダ２０および第１キャップ２１が重ね合わされて３本のボルト２２…で固定され、その軸方向両側で第２ホルダ２３，２３および第２キャップ２４，２４が重ね合わされて各々２本のボルト２５，２５で固定される。そして一方のロッカーシャフト１８は第１ホルダ２０および第１キャップ２１と一方の第２ホルダ２３および第２キャップ２４との間に架設され、他方のロッカーシャフト１８は第１ホルダ２０および第１キャップ２１と他方の第２ホルダ２３および第２キャップ２４との間に架設される。このとき各ロッカーシャフト１８の両端は、第１ホルダ２０および第１キャップ２１間と、第２ホルダ２３および第２キャップ２４間とに上下から挟まれて回転自在に支持される。
【００１４】
第１ロッカーアーム１６は弁ばね２６で閉弁方向に付勢された機関弁１１のステムエンド１１ａに当接する弁駆動部１６ａと、一端が解放したアクチュエータシリンダ１６ｂとを備えており、アクチュエータシリンダ１６ｂに摺動自在に嵌合するアクチュエータピストン２７が、その背部の作動室２８に配置されたリターンスプリング２９で前進方向に付勢される。アクチュエータシリンダ１６ｂ、アクチュエータピストン２７、作動室２８およびリターンスプリング２９は、第１、第２ロッカーアーム１６，１７の相対的な角度を変化させる油圧アクチュエータ３０を構成する。一方、第２ロッカーアーム１７はピン３１で回転自在に軸支されたローラ３２と、アクチュエータピストン２７の端面に当接するピストン当接部１７ａとを備える。アクチュエータシリンダ１６ｂに対するアクチュエータピストン２７の位置が変化すると、第２ロッカーアーム１７が第１ロッカーアーム１６に対してロッカーシャフト１８回りに相対的に揺動することで、第１ロッカーアーム１６の弁駆動部１６ａと第２ロッカーアーム１７のローラ３２との距離が変化する。
【００１５】
エンジンのクランクシャフトに接続されて駆動されるカムシャフト１３は、シリンダヘッド１９の上面に第１ホルダ２０および第１キャップ２１により回転自在に支持されており、カムシャフト１３に設けられた動弁カム１４が、第２ロッカーアーム１７のローラ３２に当接する。従って、カムシャフト１３が回転すると、動弁カム１４にローラ３２を案内された第２ロッカーアーム１７と共に第１ロッカーアーム１６がロッカーシャフト１８を中心として揺動し、第１ロッカーアーム１６の弁駆動部１６ａが機関弁１１を開閉駆動する。
【００１６】
図３、図４および図６から明らかなように、ロッカーシャフト１８の内部には第１シリンダ孔１８ａおよび第２シリンダ孔１８ｂが隔壁１８ｃを挟んで形成されており、この隔壁１８ｃには第１シリンダ孔１８ａおよび第２シリンダ孔１８ｂを連通させる連通孔１８ｄが貫通し、第１シリンダ孔１８ａはロッカーシャフト１８の一端側に開放し、第２シリンダ孔１８ｂがロッカーシャフト１８の他端側に開放する開口は盲栓４１により封止される。
【００１７】
ロッカーシャフト１８の第１シリンダ孔１８ａに配置されるアキュムレータ４２は、第１シリンダ孔１８ａに摺動自在に嵌合するアキュムレータピストン４３と、このアキュムレータピストン４３を前記隔壁１８ｃに向けて付勢するアキュムレータスプリング４４と、アキュムレータピストン４３の前面に形成されたアキュムレータ室４５とで構成される。アキュムレータスプリング４４およびアキュムレータ室４５は、並設された２個のアキュムレータ４２，４２に対して共用される。
【００１８】
ロッカーシャフト１８の第２シリンダ孔１８ｂに配置される制御弁４６は、第２シリンダ孔１８ｂに摺動自在に嵌合するピストン状の弁体４７と、盲栓４１との間に縮設されて弁体４７を隔壁１８ｃに向けて付勢するリターンスプリング４８と、弁体４７および隔壁１８ｃ間に区画された弁室４９と、弁体４７の背部の背室５０とで構成される。弁室４９はロッカーシャフト１８を径方向に貫通する油孔１８ｅと、第１ロッカーアーム１６の内部に形成した油路１６ｃとを介してアクチュエータシリンダ１６ｂに連通する。また弁体４７にはその内外を連通させるオリフィス４７ａが形成される。
【００１９】
油圧アクチュエータ３０の作動室２８と制御弁４６の背室５０とは弁体４７に形成したオリフィス４７ａにより連通しているため、両室２８，５０間のオイルの流通を実質的に阻止しながら、両室２８，５０の圧力を一致させることができる。
【００２０】
開度を無段階に制御可能な電磁弁５１が第２キャップ２４の上面に設けられる。電磁弁５１は第２キャップ２４の油路２４ａおよびロッカーシャフト１８の油路１８ｆとを介して制御弁４６の背室５０に連通しており、電磁弁５１を開弁すると背室５０がシリンダヘッド１９内の空間に開放される。この電磁弁５１は、前記背室５０の油圧を測定する油圧センサ５２が接続された電子制御ユニット５３により制御される。
【００２１】
ロッカーシャフト１８の制御弁４６の両側部に第１チェック弁５４および第２チェック弁５５が設けられており、これら第１、第２チェック弁５４，５５の入口側は第２ホルダ２３に形成した油路（図示せず）と、第２キャップ２４に形成した油路２３ｂ，２４ｃと、ロッカーシャフト１８に形成した油路１８ｇ，１８ｈとを介して油圧ポンプ５６に接続される。また第１チェック弁５４の出口側は制御弁４６の背室５０に接続され、第２チェック弁５５の出口側はロッカーシャフト１８油孔１８ｅに接続される。
【００２２】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。
【００２３】
図２において、機関弁１１は弁ばね２６の弾発力で閉弁方向に付勢されているため、機関弁１１のステムエンド１１ａに弁駆動部１６ａを押圧されたロッカーアーム１５はロッカーシャフト１８まわりに反時計方向に付勢され、ローラ３２が動弁カム１４に当接する。このとき、アクチュエータピストン２７は第２ロッカーアーム１７のピストン当接部１７ａに押圧されてアクチュエータシリンダ１６ｂ内に押し込まれるため、作動室２８に発生する油圧と弁ばね２６の弾発力とが釣り合う位置にアクチュエータピストン２７が停止する。作動室２８に発生する油圧は、電磁弁５１を開閉制御することで制御される。
【００２４】
電磁弁５１が閉弁した状態では、油圧アクチュエータ３０作動室２８と制御弁４６の背室５０とは弁体４７のオリフィス４７ａを介して連通しており、第１、第２ロッカーアーム１６，１７の成す角度が最大角度αに保たれた状態でアクチュエータピストン２７がロックされている。この状態でカムシャフト１３が回転して動弁カム１４が第２ロッカーアーム１７のローラ３２を押すと、油圧アクチュエータ３０がロックされていることから第１、第２ロッカーアーム１６，１７は一体のまま揺動し、第１ロッカーアーム１６の弁駆動部１６ａがステムエンド１１ａを押し下げることで機関弁１１を開弁駆動する。このように、電磁弁５１を閉弁状態に維持すれば、機関弁１１は最大のリフトかつ最大の開弁期間で駆動される（図７および図９の実線参照）。
【００２５】
図６を参照すると明らかなように、動弁カム１４が第２ロッカーアーム１７のローラ３２を押圧し、第２ロッカーアーム１７のピストン当接部１７ａが第１ロッカーアーム１７のアクチュエータピストン２７を押圧して機関弁１１がリフトする過程で電磁弁５１を開弁すると、制御弁４６の背室５０が開放されて圧力が低下するため、アキュムレータ室４５から押し出されたオイルにより制御弁４６の弁体４７が後退し、作動室２８と背室５０との連通が遮断されて作動室２８とアキュムレータ室４５とが連通する。その結果、第２ロッカーアーム１７のピストン当接部１７ａに押圧されたアクチュエータピストン２７が後退しながら作動室２８のオイルがアキュムレータ室４５に流入し、油圧アクチュエータ３０が収縮する。これにより、第１、第２ロッカーアーム１６，１７の成す角度が前記αからβに減少するため（図８参照）、第１ロッカーアーム１６は機関弁１１をそれ以上リフトさせることができず、その分だけ機関弁１１のリフトを遅らせてバルブリフトを減少させることができる。
【００２６】
動弁カム１４がローラ３２を押圧する過程で電磁弁５１を閉弁すると、油圧ポンプ５６から第１チェック弁５４を介して背室５０に供給されるオイルで制御弁４６の弁体４７が前進し、油圧アクチュエータ３０およびアキュムレータ４２の連通が遮断されることで、油圧アクチュエータ３０は実質的に伸縮不能にロックされる。その結果、第１、第２ロッカーアーム１６，１７が一体化されて機関弁１１がリフトを開始する。
【００２７】
動弁カム１４の頂点がローラ３２を乗り越えると第２ロッカーアーム１７のピストン当接部１７ａがアクチュエータピストン２７を押圧しなくなるため、リターンスプリング２９の弾発力でアクチュエータピストン２７が元の位置に前進することで第１、第２ロッカーアーム１６，１７の成す角度が次第に増加し、動弁カム１４およびローラ３２間の接触が確保される。
【００２８】
しかして、電磁弁５１の開度を無段階に制御することでアクチュエータピストン２７の位置を無段階に制御し、図９に破線あるいは鎖線で示すように、機関弁１１のバルブタイミングおよびバルブリフトを任意に制御することができる。尚、電磁弁５１の開弁中に弁体４７のオリフィス４７ａおよび背室５０を経て漏出したオイルは、油圧ポンプ５６から第２チェック弁５５を介して補給される。
【００２９】
以上のように、ロッカーアーム１５を第１、第２ロッカーアーム１６，１７に分割し、第１、第２ロッカーアーム１６，１７の成す角度を油圧アクチュエータ３０で変化させることで、動弁カム１４に当接するローラ３２と機関弁１１のステムエンド１１ａに当接する弁駆動部１６ａとの相対的な位置関係を変更するので、油圧アクチュエータ３０のストロークを小さく設定しても、機関弁１１のバルブリフトの変更量を大きく確保することができる。
【００３０】
また機関弁１１のステムエンド１１ａに当接するロッカーアーム１５の先端（弁駆動部１６ａ）に油圧アクチュエータ３０を設ける場合に比べて、重量物である油圧アクチュエータ３０をロッカーシャフト１８に近接して配置できるので、ロッカーアーム１５の剛性を確保するとともに、ロッカーアーム１５の慣性モーメントを小さく抑えて内燃機関の高速運転を可能にすることができる。
【００３１】
しかも油圧アクチュエータ３０の油圧を制御する制御弁４６やアキュムレータ４２をロッカーシャフト１８の内部に設けたので、それら制御弁４６やアキュムレータ４２を油圧アクチュエータ３０に接続する油路１６ｃを短縮し、特に低温時におけるオイルの粘性の影響を排除して応答性を高めることができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、実施例では第１ロッカーアーム１６側に油圧アクチュエータ３０を設けているが、それを第２ロッカーアーム１７側に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】動弁機構の平面図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図１の３−３線断面図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】ロッカーアームおよびロッカーシャフトの斜視図
【図６】油圧アクチュエータを駆動する油圧回路図
【図７】図２に対応する作用説明図
【図８】図２に対応する作用説明図
【図９】バルブリフトおよびバルブタイミングの可変特性を示す図
【符号の説明】
【００３５】
１１      機関弁
１４      動弁カム
１５      ロッカーアーム
１６      第１ロッカーアーム
１７      第２ロッカーアーム
１８      ロッカーシャフト
３０      油圧アクチュエータ
４６      制御弁（油圧制御手段）
【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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