(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに配置されて、吸気通路および排気通路の少なくとも一方の燃焼室への開口を開閉する機関弁と、該機関弁を弾発力により閉弁方向に付勢する弁スプリングと、該弁スプリングの一端を支持するスプリングシートと、内燃機関の動力により回転駆動されて、前記弾発力に抗して前記機関弁を開弁駆動するカムとを備えた内燃機関の動弁装置において、
前記スプリングシートは、互いに相対移動自在とされた支持シートと基礎シートとを備え、
前記弁スプリングの前記一端は前記支持シートに支持され、
前記支持シートおよび前記基礎シートには、前記相対移動を前記弁スプリングの伸縮方向への前記支持シートの移動に変換する方向変換機構が設けられ、
前記スプリングシートの外部には、前記内燃機関の運転状態に応じた駆動力を発生するアクチュエータと該アクチュエータに連結された操作機構とが設けられ、
前記支持シートおよび前記基礎シートの少なくともいずれか一方は、前記操作機構に係合する駆動シートを構成し、
該駆動シートは、前記操作機構を介して伝達される駆動力により所定量の前記相対移動が生じるように駆動されて、前記弁スプリングのセット荷重が変更され、
前記アクチュエータの駆動力は、前記機関弁が閉弁状態にあるときにのみ、前記駆動シートを駆動して前記所定量の相対移動を生じさせる大きさに設定され、
前記操作機構は、前記アクチュエータが発生する駆動力を蓄える弾性変形部材を有し、該弾性変形部材を介して前記駆動シートに駆動力を伝達することを特徴とする内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置。
【請求項２】
前記操作機構は前記アクチュエータに結合されたロッドを備え、
該ロッドに設けられた係合部と前記駆動シートに設けられた被係合部との係合により、該駆動シートが前記操作機構に係合することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置。
【請求項３】
前記シリンダヘッドには、前記燃焼室に臨む点火栓または燃料噴射弁が挿入される挿入孔が設けられ、
前記ロッドは、前記機関弁と前記挿入孔との間に配置されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置。
【請求項４】
複数の前記機関弁にそれぞれ対応する複数の前記スプリングシートの前記駆動シートが、一つの前記操作機構に係合することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置。
【請求項５】
一つの前記支持シートが、複数の前記機関弁にそれぞれ対応する複数の前記弁スプリングの前記一端を支持することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置。
【請求項６】
前記支持シートは、前記弁スプリングの前記セット荷重が第１設定値に設定される第１位置と、前記所定量の相対移動により前記弁スプリングが縮む方向へ移動することで、前記セット荷重が前記第１設定値よりも大きな第２設定値に設定される第２位置とを占め、
該第２位置において、前記基礎シートと前記支持シートとは、弾発力の作用線と直交する平面上にある接触面で接触していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、内燃機関の動弁装置に関し、詳細には、内燃機関における吸気通路および排気通路の少なくとも一方の燃焼室への開口を開閉する機関弁、代表的には吸気弁および排気弁の弁スプリングのセット荷重を、内燃機関の運転状態に応じて変更する内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の吸気弁や排気弁からなる機関弁の弁スプリングのセット荷重は、内燃機関の最高回転数時における動弁系の慣性力によっても、機関弁にジャンピングやバウンスが発生することがないように、最高回転数時の動弁系の慣性力を基準にして設定されている。この慣性力は、回転数の２乗に比例して増大するため、弁スプリングのセット荷重も回転数の２乗に比例した値とされる。そのため、内燃機関の低・中回転域では、弁スプリングのセット荷重は、必要以上に大きなものとなり、機関出力に対するフリクションの増大による出力損失の割合が増大することになる。
【０００３】
そのため、内燃機関の回転数に応じて弁スプリングのセット荷重を変更する種々の技術が提案されている。例えば、特開平１０−２９９４３５号公報に開示された内燃機関の動弁用弁ばね荷重変更装置では、吸気弁や排気弁である動弁を閉弁方向に付勢するバルブスプリングのスプリングシートが、該バルブスプリングの一端面を支持するアッパシートと、ロアシートとから構成される。アッパシートの下面およびロアシートの上面には、それぞれテーパ面および受圧面が形成され、両シートは、テーパ面を互いに密接させて相対回転可能な状態で、シリンダヘッドに凹設されたばね受け座に配置されたシートケース内に収納される。そして、両シートがシートケースに収納された状態で、アッパシートのテーパ面および受圧面と、ロアシートのテーパ面および受圧面は、シートケースと共働して、油圧アクチュエータの油圧室を形成する。
【０００４】
内燃機関の低回転域で、油圧室内の作動油が低圧のときは、両者の受圧面が当接した状態でアッパシートは下限位置を占め、高回転域で、油圧室の作動油の油圧が所定値以上の高圧のときは、両シートは、そのテーパ面同士が密接した状態で摺動して相対回転し、同時にアッパシートが下限位置からバルブスプリングの伸縮方向に上昇して、油圧に応じた平衡停止位置でその位置が保持されるため、回転数の増大に比例してバルブスプリングのばね荷重が増大する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術では、スプリングシートをその構成要素とする油圧アクチュエータが、スプリングシートを収納するシートケース内に形成され、しかもシリンダヘッドには、該シートケースを収容する凹部からなるばね受け座を形成する所定の高さの周壁が必要となるため、スプリングシートの周囲全周に渡って比較的広い領域がこのシートケースおよびばね受け座により占められ、しかもその領域では、ばね受け座によって高さ方向の寸法も大きくなるうえ、吸気弁や排気弁毎にこの油圧アクチュエータおよびばね受け座が必要となることから、スプリングシートの周囲のシリンダヘッド部分が大きくなって、シリンダヘッド全体が大型化すると共に重量が増大し、また１気筒当たり複数個設けられる吸気弁や排気弁の配置の自由度が制約を受ける難点があった。
【０００６】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１ないし請求項６記載の発明は、内燃機関の動弁装置において、シリンダヘッドの大型化および重量増を抑制でき、また機関弁の配置に対する制約が少ない弁スプリングのセット荷重変更装置を提供することを目的とし、さらに、安定した、かつ確実なセット荷重の変更および内燃機関のコスト削減を図ることを目的とする。そして、請求項６記載の発明は、さらに、設定されたセット荷重を安定して維持することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本願の請求項１記載の発明は、シリンダヘッドに配置されて、吸気通路および排気通路の少なくとも一方の燃焼室への開口を開閉する機関弁と、該機関弁を弾発力により閉弁方向に付勢する弁スプリングと、該弁スプリングの一端を支持するスプリングシートと、内燃機関の動力により回転駆動されて、前記弾発力に抗して前記機関弁を開弁駆動するカムとを備えた内燃機関の動弁装置において、前記スプリングシートは、互いに相対移動自在とされた支持シートと基礎シートとを備え、前記弁スプリングの前記一端は前記支持シートに支持され、前記支持シートおよび前記基礎シートには、前記相対移動を前記弁スプリングの伸縮方向への前記支持シートの移動に変換する方向変換機構が設けられ、前記スプリングシートの外部には、前記内燃機関の運転状態に応じた駆動力を発生するアクチュエータと該アクチュエータに連結された操作機構とが設けられ、前記支持シートおよび前記基礎シートの少なくともいずれか一方は、前記操作機構に係合する駆動シートを構成し、該駆動シートは、前記操作機構を介して伝達される駆動力により所定量の前記相対移動が生じるように駆動されて、前記弁スプリングのセット荷重が変更され、前記アクチュエータの駆動力は、前記機関弁が閉弁状態にあるときにのみ、前記駆動シートを駆動して前記所定量の相対移動を生じさせる大きさに設定され、前記操作機構は、前記アクチュエータが発生する駆動力を蓄える弾性変形部材を有し、該弾性変形部材を介して前記駆動シートに駆動力を伝達する内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置である。
【０００８】
この請求項１記載の発明によれば、アクチュエータが発生する駆動力が、駆動シートに係合する操作機構を介して駆動シートに伝達されると、支持シートと基礎シートとの間に相対移動が生じ、この相対移動が、方向変換機構により、支持シートの、弁スプリングの伸縮方向への移動を生じさせ、所定量の相対移動がなされたとき、弁スプリングのセット荷重が変更される。そして、この変更をもたらす駆動シートの駆動は、スプリングシートの外部に設けられたアクチュエータと操作機構を通じてなされるため、支持シートと基礎シートとの相対移動を生じさせるために、スプリングシートの周囲の一部に、駆動シートと係合する操作機構のみを配すればよく、また操作機構と駆動シートとが係合する位置は、スプリングシートの周囲の一部であればよいので、機関弁の配置を制約することが少ない箇所とすることができる。
【０００９】
その結果、スプリングシートの周囲の一部に、シリンダヘッドとは別体の操作機構を配すればよいので、スプリングシートの周囲のシリンダヘッド部分が大きくなることはなく、シリンダヘッド全体の大型化および重量増を抑制できる。また、スプリングシートの周囲をシリンダヘッド部分が囲む必要がないうえ、操作機構と駆動シートとが係合する位置は、スプリングシートの周囲の一部であればよいので、スプリングシートの周囲での駆動シートと操作機構との配置の自由度が大きく、セット荷重変更装置による機関弁の配置に対する制約が少なくなる。
また、機関弁が閉弁状態にあって、弁スプリングが伸長して、弁スプリングの弾発力が最小のときに、駆動シートに操作機構を介してアクチュエータの駆動力が作用すると、駆動シートは支持シートと基礎シートとの間に所定量の相対移動を生じさせて、方向変換機構を通じて支持シートを弁スプリングの伸縮方向に移動させ、これによって、弁スプリングのセット荷重が変更される。また、機関弁が開弁状態にあって、弁スプリングが、閉弁状態にあるときよりも圧縮された状態で、弁スプリングの弾発力が閉弁時に比べてより大きくなっているときに、アクチュエータが駆動力を発生すると、アクチュエータの駆動力は弾性変形部材を介して駆動シートに作用するものの、弁スプリングの弾発力は、機関弁の閉弁時よりも大きくなっているため、この駆動力では、駆動シートは所定量の相対移動ができない。そのため、該駆動力は弾性変形部材を変形させて、該弾性変形部材に駆動力が蓄えられる。そして、その後のカムの回転により、機関弁が閉弁状態になると、前述のように弾発力が最小となるので、弾性変形部材に蓄えられた駆動力が、駆動シートを駆動して、支持シートと基礎シートとの間に前記所定量の相対移動を生じさせ、弁スプリングのセット荷重が変更される。さらに、複数の機関弁の駆動シートを共通の操作機構で駆動するときは、各機関弁が閉弁状態となったときに、順次、弁スプリングのセット荷重が変更される。
その結果、アクチュエータの駆動力を、機関弁が閉弁状態にあるときに駆動シートを駆動できる所定値に予め設定しておくことにより、機関弁の開閉作動の状態に拘わらず、常に、機関弁の閉弁時という特定の時期に安定して、かつ確実にセット荷重の変更が行われる。しかも、駆動力は前記所定値に設定するだけでよいうえに、駆動力発生の時期を調整する必要もないため、アクチュエータの制御系が簡単になり、内燃機関のコスト削減ができる。さらに、複数の駆動シートを共通の操作機構で駆動する場合にも、それぞれの機関弁について駆動力発生の時期を調整することは不要であり、この点でもアクチュエータの制御系が簡単になり、内燃機関のコスト削減ができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置において、前記操作機構は前記アクチュエータに結合されたロッドを備え、該ロッドに設けられた係合部と前記駆動シートに設けられた被係合部との係合により、該駆動シートが前記操作機構に係合するものである。
【００１１】
この請求項２記載の発明によれば、操作機構による駆動シートの駆動は、アクチュエータに結合されたロッドを介してなされるので、アクチュエータはスプリングシートから離れた箇所に、例えばシリンダヘッドの一端部に配置できる。その結果、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、ロッドを利用することで、アクチュエータの配置の自由度が大きくなり、セット荷重変更装置による機関弁の配置に対する制約を少なくすることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置において、前記シリンダヘッドには、前記燃焼室に臨む点火栓または燃料噴射弁が挿入される挿入孔が設けられ、前記ロッドは、前記機関弁と前記挿入孔との間に配置されるものである。
【００１３】
この請求項３記載の発明によれば、ロッドは、機関弁と点火栓または燃料噴射弁の挿入孔との間の、比較的狭い空間を利用して配置される。その結果、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、操作機構をシリンダヘッド内でコンパクトに配置することができ、また、シリンダヘッドの大型化を抑制できる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置において、複数の前記機関弁にそれぞれ対応する複数の前記スプリングシートの前記駆動シートが、一つの前記操作機構に係合するものである。
【００１５】
この請求項４記載の発明によれば、複数の機関弁にそれぞれ対応する複数の駆動シートが、一つの操作機構で駆動される。その結果、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、複数の機関弁に対して、一つの操作機構を共用できるので、部品点数が削減されて組立性が向上し、またシリンダヘッドの大型化および重量増を抑制できる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置において、一つの前記支持シートが、複数の前記機関弁にそれぞれ対応する複数の前記弁スプリングの前記一端を支持するものである。
【００１７】
この請求項５記載の発明によれば、複数の弁スプリングの一端が共通の支持シートにより支持される。その結果、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、部品点数が削減されると共に、アクチュエータおよび操作機構の数も削減されて、組立性が向上し、またそれらセット荷重変更装置の周囲に配置される部材に対する配置上の制約が少なくなる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の内燃機関の動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置において、前記支持シートは、前記弁スプリングの前記セット荷重が第１設定値に設定される第１位置と、前記所定量の相対移動により前記弁スプリングが縮む方向へ移動することで、前記セット荷重が前記第１設定値よりも大きな第２設定値に設定される第２位置とを占め、該第２位置において、前記基礎シートと前記支持シートとは、弾発力の作用線と直交する平面上にある接触面で接触しているものである。
【００２２】
この請求項６記載の発明によれば、セット荷重が大きくなる第２位置では、支持シートと基礎シートとが、弾発力の作用方向と直交する平面上の接触面で接触しているため、機関弁の開弁状態のときに、支持シート、さらには基礎シートに大きな弾発力が作用しても、基礎シートと支持シートとの間で相対的なずれを発生させる方向の分力が発生することが防止されて、セット荷重の変動を防止できる。
【００２３】
その結果、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、支持シートが第２位置にあることで、弁スプリングの大きな弾発力が作用するときにも、基礎シートと支持シートとの相対移動が防止されて、内燃機関の運転状態に応じて設定されたセット荷重を安定して維持することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施例を図１ないし図１０を参照して説明する。
図１ないし図９は、本願発明の第１実施例を示すもので、本願発明の弁スプリングのセット荷重変更装置が適用される内燃機関１は、車両に搭載されるＤＯＨＣ型の４気筒４サイクル内燃機関である。図１および図２を参照すると、シリンダブロック２の上面にシリンダヘッド３が、さらにシリンダヘッド３の上面にシリンダヘッドカバー４がそれぞれ組み付けられる。各シリンダ５に往復動自在に嵌合されたピストン６は、コンロッド（図示されず）を介してクランク軸（図示されず）に連結され、該クランク軸に同期して１／２の減速比で回転駆動される吸気カム軸7iおよび排気カム軸7eが、シリンダヘッド３に対してシリンダ配列方向に配置され、ボルトにより固定される複数のカムホルダ８に回転自在に支持される。なお、便宜上、この明細書において、上下方向は、図１における上下を意味するものとする。
【００２５】
各ピストン６との間に燃焼室９を形成するシリンダヘッド３には、シリンダ５毎に、各燃焼室９に開口する一つの吸気口11iを有する吸気ポート10iおよび一つの排気口11eを有する排気ポート10eが設けられ、それら吸気ポート10iおよび排気ポート10eは、それぞれ、可燃混合気が流通する吸気通路および既燃ガスが流通する排気通路を形成する。そして、吸気口11iおよび排気口11eをそれぞれ開閉するポペット弁からなる吸気弁12iおよび排気弁12eがシリンダヘッド３に摺動自在に設けられ、それぞれ、シリンダヘッド３に載置されたスプリングシート13i，13eに一端が支持され、その他端が弁ステム26i，26eの上端部に設けられたリテーナ14i，14eとの間に圧縮状態で装着された円筒状のコイルスプリングからなる弁スプリング15i，15eの弾発力によって、吸気弁12iおよび排気弁12eは閉弁方向に付勢される。ここで、吸気弁12iおよび排気弁12eはそれぞれ機関弁を構成するものである。さらに、シリンダヘッド３に螺着されて各燃焼室９内に臨む点火栓16が、シリンダヘッド３に設けられた孔3aおよびシリンダヘッド３に固定されたパイプ17により形成される挿入孔18に挿入される。この挿入孔18は、シリンダ５の中心軸線Lcを通り両カム軸7i，7eに平行な平面上に、その中心軸線が略位置するように配置される。
【００２６】
吸気カム軸7iおよび排気カム軸7eに、各シリンダ５に対応してそれぞれ一体に設けられた吸気カム18iおよび排気カム18eは、それぞれ、各カム軸7i，7eの径方向に所定の突出量で、その周方向に所定の作動角に渡って突出した高位部と、ベース円部とから構成されるカムプロフィルを有する。
【００２７】
吸気カム軸7iよりも下方において、カムホルダ８に固定された吸気ロッカ軸19iには、シリンダ５毎に吸気ロッカアーム20iが揺動自在に枢支される。各吸気ロッカアーム20iの基端部は吸気ロッカ軸19iに枢着され、その先端部に螺着されて調整自在とされたタペットねじ21i，21eが、吸気弁12iの弁ステム26iの上面に当接する。各吸気ロッカアーム20iには、ローラ22iが設けられており、吸気ロッカアーム20iは、吸気カム18iに摺接するこのローラ22iを介して、吸気カム18iに従動する。
【００２８】
同様に、排気カム軸7eよりも下方において、カムホルダ８に固定された排気ロッカ軸19eには、シリンダ５毎に排気ロッカアーム20eが揺動自在に枢支される。各排気ロッカアーム20eの基端部は排気ロッカ軸19eに枢着され、その先端部に螺着されて調整自在とされたタペットねじ21i，21eが、排気弁12eの弁ステム26eの上面に当接する。各排気ロッカアーム20eには、ローラ22eが設けられており、排気ロッカアーム20eは、排気カム18eに摺接するこのローラ22eを介して、排気カム18eに従動する。
【００２９】
それゆえ、吸気弁12iは、内燃機関１の動力で回転駆動される吸気カム18iにより揺動される吸気ロッカアーム20iを介して、吸気カム18iの高位部で設定されるリフト量および作動角で、弁スプリング15i，15eの弾発力に抗して開弁駆動され、排気弁12eは、内燃機関１の動力で回転駆動される排気カム18eにより揺動される排気ロッカアーム20eを介して、排気カム18eの高位部で設定されるリフト量および作動角で、弁スプリング15i，15eの弾発力に抗して開弁駆動される。
【００３０】
吸気弁12iおよび排気弁12e、吸気弁12iおよび排気弁12eに付属する各弁スプリング15i，15eや各スプリングシート13i，13e等の部品、吸気カム軸7iおよび排気カム軸7e、吸気ロッカ軸19iおよび排気ロッカ軸19e、吸気カム18iおよび排気カム18e、吸気ロッカアーム20iおよび排気ロッカアーム20eは、動弁装置Ｖを構成し、この動弁装置Ｖは、シリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー４との間に形成された動弁室23に動弁装置Ｖが収納される。
【００３１】
次に、吸気弁12iの構造について、さらに説明するが、排気弁12eも基本的に同様の構造となっているため、便宜上、排気弁12eに関する構造または符号を括弧内に記載する。
【００３２】
図１に図示されるように、吸気カム18i（排気カム18e）により開弁駆動される吸気弁12i（排気弁12e）は、吸気カム18i（排気カム18e）の高位部にローラ22i（22e）が摺接する開弁時には、その傘部24i(24e)が燃焼室９内に突出し、吸気カム18i（排気カム18e）のベース円部にローラ22i（22e）が摺接する閉弁時には、傘部24i(24e)の弁フェースが吸気口11i（排気口11e）に周縁に設けられた弁シート25i，25eに着座する。吸気弁12i（排気弁12e）の弁ステム26i（26e）は、シリンダヘッド３に固定された円筒状の弁ガイド27i（27e）を摺動自在に貫通していて、弁ステム26i（26e）はこの弁ガイド27i（27e）内で往復動する。なお、弁ガイド27i（27e）の上端部には、弁ステム26i（26e）が摺動自在に貫通するオイルシール28i（28e）が装着されて、動弁室23内のオイルが、弁ガイド27i（27e）と弁ステム26i（26e）との摺動部分から吸気通路（排気通路）に漏れることを防止している。
【００３３】
そして、シリンダヘッド３に設けられた平面状の受け座29i(29e）に載置されたスプリングシート13i(13e)は、図２にも図示されるように、弁ガイド27i（27e）が貫通する円孔からなる下部挿通孔32i(32e)を有する円板状の基礎シート30i(30e)と、弁ガイド27i（27e）が貫通する円孔からなる上部挿通孔33i(33e)を有する円板状の支持シート31i(31e)とを備え、両シート30i(30e)，30i(30e)は互いに弁ステム26i（26e）の軸線である吸気弁12i（排気弁12e）の軸線Li(Le）を中心に相対回動自在とされる。すなわち、基礎シート30i(30e)は、受け座29i(29e）に載置されると共に、基礎シート30i(30e)に設けられた係止部（図示されないが、基礎シート30i(30e)の下面または外周面に設けられる）により受け座29i(29e）に対して回動不能とされる。一方、支持シート31i(31e)は、基礎シート30i(30e)の上方に配置されて、吸気弁12i（排気弁12e）の軸線Li(Le）を中心に回動自在とされると共に、支持面である上面で弁スプリング15i（15e）の伸縮方向での一端を支持する。
【００３４】
図１ないし図４を参照すると、基礎シート30i(30e)の、支持シート31i(31e)との対向面である上面には、吸気弁12i（排気弁12e）の軸線Li(Le）と直交する直交平面（以下、単に「直交平面」という）上にある平面からなる第１接触面35i(35e)を有する底部34i(34e)と、直交平面上にある平面からなる第２接触面37i(37e)を有する突部36i(36e)とが、周方向に交互に等間隔に３個ずつ形成され、第１接触面35i(35e)の周方向端部と第２接触面37i(37e)の周方向端部とは、突部36i(36e)に設けられた平面からるテーパ面38i(38e)を介して接続され、これら第１，第２接触面35i(35e)，37i(37e)およびテーパ面38i(38e)により下部カム面39i(39e)が形成される。
【００３５】
一方、支持シート31i(31e)の、基礎シート30i(30e)との対向面である下面には、基礎シート30i(30e)の下部カム面39i(39e)と同様に、直交平面上にある平面からなる第１接触面41i(41e)を有する底部40i(40e)と、直交平面上にある平面からなる第２接触面43i(43e)を有する突部42i(42e)とが、周方向に交互に等間隔に３個ずつ形成され、第１接触面41i(41e)の周方向端部と第２接触面43i(43e)の周方向端部とは、突部42i(42e)に設けられた平面からるテーパ面44i(44e)を介して接続され、これら第１，第２接触面41i(41e)，43i(43e)およびテーパ面44i(44e)により上部カム面45i(45e)が形成される。さらに、支持シート31i(31e)には、後述する操作機構Mi(Me)に係合する被係合部としての円柱状の突片46i(46e)が、その外周から、下方に向かって延びて設けられる。
【００３６】
そして、弁スプリング15i（15e）の伸縮方向（この第１実施例では、伸縮方向は、弁スプリング15i（15e）の弾発力の作用線の方向でもあり、吸気弁12i（排気弁12e）の軸線Li(Le）方向でもある）において、基礎シート30i(30e)に対して支持シート31i(31e)が第１位置を占めるとき、図３に図示されるように、基礎シート30i(30e)の底部34i(34e)および突部36i(36e)が、支持シート31i(31e)の突部42i(42e)および底部40i(40e)にそれぞれ対向し、第１接触面35i(35e)と第２接触面43i(43e)とが略全面で面接触し、第２接触面37i(37e)と第１接触面41i(41e)とが略全面で面接触すると共に、下部カム面39i(39e)のテーパ面38i(38e)と上部カム面45i(45e)のテーパ面44i(44e)との間には、外部空間に開放した僅かな間隙が形成される。それゆえ、この第１位置において、基礎シート30i(30e)と支持シート31i(31e)とは、弁スプリング15i（15e）の弾発力の作用線と直交する平面上にある、第１接触面35i(35e)と第２接触面43i(43e)とで、そして第２接触面37i(37e)と第１接触面41i(41e)とで、それぞれ接触している。そして、この第１位置で、弁スプリング15i（15e）は、吸気弁12i（排気弁12e）の閉弁状態において、最も伸長した状態にあり、吸気弁12i（排気弁12e）の閉弁状態における弁スプリング15i（15e）の弾発力、すなわち弁スプリング15i（15e）のセット荷重が第１設定値に設定される。
【００３７】
また、弁スプリング15i（15e）の伸縮方向において、基礎シート30i(30e)に対して支持シート31i(31e)が、予め設定された所定量だけ回動して第２位置を占めるとき、図４に図示されるように、基礎シート30i(30e)の底部34i(34e)および突部36i(36e)が、支持シート31i(31e)の底部40i(40e)および突部42i(42e)にそれぞれ対向し、第２接触面37i(37e)と第２接触面43i(43e)とが略全面で面接触し、第１接触面35i(35e)と第１接触面41i(41e)との間、およびテーパ面38i(38e)とテーパ面44i(44e)との間には、外部空間に開放した間隙が形成される。それゆえ、この第２位置において、基礎シート30i(30e)と支持シート31i(31e)とは、弁スプリング15i（15e）の弾発力の作用線と直交する平面上にある第２接触面37i(37e)と第２接触面43i(43e)とで接触している。そして、この第２位置で、弁スプリング15i（15e）は、吸気弁12i（排気弁12e）の閉弁状態において、最も縮んだ状態にあり、そのセット荷重が、前記第１設定値よりも大きな第２設定値に設定される。
【００３８】
ここで、前記第１設定値は、内燃機関１の回転域を低回転域と高回転域とに分けたときの、低回転域での最高回転数である所定回転数における動弁系の慣性力に基づいて設定され、前記第２設定値は、同様に、高回転域での最高回転数における動弁系の慣性力に基づいて設定される。
【００３９】
また、下部カム面39i(39e)および上部カム面45i(45e)の各テーパ面38i(38e)，44i(44e)は、後述するアクチュエータ51i(51e)の駆動力により駆動された支持シート31i(31e)が、回動して前記第１位置から前記第２位置へ、および前記第２位置から前記第１位置へ移行する際に、テーパ面38i(38e)，44i(44e)同士が接触して、基礎シート30i(30e)のテーパ面38i(38e)上を支持シート31i(31e)のテーパ面44i(44e)が摺動することで、その移行を容易にするための案内面を形成する。そのため、各テーパ面38i(38e)，44i(44e)の角度は、アクチュエータ51i(51e)の駆動力により、支持シート31i(31e)の前記第１位置および前記第２位置間のスムーズな移行が可能となるように、適宜設定される。
【００４０】
このように、下部カム面39i(39e)および上部カム面45i(45e)は、基礎シート30i(30e)に対する支持シート31i(31e)の相対回動を、弁スプリング15i（15e）の伸縮方向への支持シート31i(31e)の移動に変換する方向変換機構を構成する。
【００４１】
図１を参照すると、シリンダヘッド３には、スプリングシート13i(13e)の外部の下方で、かつスプリングシート13i(13e)の周囲の一部であるシリンダ５の中心軸線Lc寄りに、吸気弁12i（排気弁12e）と挿入孔18と間の比較的狭い空間に、セット荷重変更装置Di(De)の構成要素である操作機構Mi(Me)の真っ直ぐな円管からなるロッド50i(50e)が、吸気カム軸7i（排気カム軸7e）と平行にシリンダ配列方向に向かって延びて配置されている。
【００４２】
図５および図６を併せて参照すると、吸気側および排気側に１つずつ設けられるセット荷重変更装置Di(De)は、それぞれ、前述のスプリングシート13i(13e)と、アクチュエータ51i(51e)と、該アクチュエータ51i(51e)に連結された操作機構Mi(Me)とを備える。
【００４３】
アクチュエータ51i(51e)は、油圧式アクチュエータであり、シリンダ配列方向のシリンダヘッド３の一端部に一体成形された円柱状の孔を有する凹部で形成される油圧シリンダ52i(52e)と、該油圧シリンダ52i(52e)に摺動自在に嵌合して往復動する駆動ピストン53i(53e)と、油圧シリンダ52i(52e)と駆動ピストン53i(53e)とにより形成される油圧室54i(54e)と、油圧室54i(54e)の作動油の油圧が低油圧となったときに、駆動ピストン53i(53e)を油圧シリンダ52i(52e)の底面に押し付ける戻しスプリング55i(55e)とを備える。そして、油圧室54i(54e)の底面には油路56i(56e)が開口しており、内燃機関１のクランク軸の動力で駆動されるオイルポンプから吐出されるオイルの一部である作動油が、油圧制御弁（図示されず）でその油圧が低油圧または高油圧に制御された後、この油路56i(56e)を介して油圧室54i(54e)に供給される。前記油圧制御弁は、内燃機関１の運転状態を検出するセンサとして、機関回転数を検出する回転数センサ（図示されず）からの検出信号が入力される制御装置（図示されず）により、その作動が制御される。
【００４４】
そして、前記回転数センサが、前記所定回転数以下の低回転域の回転数を検出しているときは、油圧室54i(54e)は低油圧となり、アクチュエータ51i(51e)は、駆動ピストン53i(53e)が戻しスプリング55i(55e)の弾発力により底面に押し付けられる後退位置を占める第１状態となる。また、前記回転数センサが、前記所定回転数を越える高回転域の回転数を検出しているときは、油圧室54i(54e)は高油圧となり、アクチュエータ51i(51e)は、油圧室54i(54e)の高油圧が作用する駆動ピストン53i(53e)が戻しスプリング55i(55e)の弾発力に抗して戻しスプリング55i(55e)を圧縮する進出位置を占める第２状態となる。
【００４５】
また、操作機構Mi(Me)は、一端部が駆動ピストン53i(53e)に結合されて一体となり、他端部がシリンダヘッド３に軸方向に摺動自在に支持された前記ロッド50i(50e)と、ロッド50i(50e)の内部に配置され、支持シート31i(31e)の数に対応した組数、この第１実施例の内燃機関１では４本の吸気弁12iおよび４本の排気弁12eを備えるため、吸気側および排気側でそれぞれ４組の、１対の係合ピン57i(57e)，58i(58e)および１対の弾性変形部材である駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)とを備える。ロッド50i(50e)は、吸気側および排気側で１本ずつ設けられ、ロッド50i(50e)の両端の間には、支持シート31i(31e)の突片46i(46e)がロッド50i(50e)の軸方向に移動自在に嵌入する長孔61i(61e)が、各突片46i(46e)に対応して４つ設けられ、さらに各駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)の一端の受け座を形成する絞り部62i(62e)が、駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)毎に設けられる。
【００４６】
各駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)の他端は、ロッド50i(50e)の内部で摺動自在に嵌合して往復動する円柱状の係合ピン57i(57e)，58i(58e)の一側面である受け面に当接し、該係合ピン57i(57e)，58i(58e)の他側面は、長孔61i(61e)に嵌入された突片46i(46e)の外周面に当接する。そして、突片46i(46e)は、それぞれ１対の駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)により押圧される１対の係合ピン57i(57e)，58i(58e)により挟持された状態で係合し、これら１対の係合ピン57i(57e)，58i(58e)により突片46i(46e)との係合部が構成される。
【００４７】
なお、長孔61i(61e)の中央部分に設けられたロッド50i(50e)の内径に略等しい径方向幅を有する幅広部63i(63e)が、ロッド50i(50e)の軸方向に係合ピン57i(57e)，58i(58e)の長さおよび圧縮状態にある駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)の長さよりも長い長さに渡って設けられ、この幅広部63i(63e)を通して、係合ピン57i(57e)，58i(58e)と駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)は、予め所定間隔で絞り部62i(62e)が形成されたロッド50i(50e)の内部に挿入される。さらに、長孔61i(61e)のこの幅広部63i(63e)の両側に、幅広部63i(63e)の径方向幅よりも小さな径方向幅を有する抜止め部64i(64e)が設けられ、これら抜止め部64i(64e)により、往復動する係合ピン57i(57e)，58i(58e)および駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)の長孔61i(61e)からの抜け止めがなされる。
【００４８】
アクチュエータ51i(51e)およびロッド50i(50e)がシリンダヘッド３に取り付けられた状態で、支持シート31i(31e)の突片46i(46e)は、スプリングシート13i(13e)の外方であって、スプリングシート13i(13e)の周囲の一部であるシリンダ５の中心軸線Lc寄りの位置において、受け座29i(29e）のやや下方で、１対の係合ピン57i(57e)，58i(58e)に係合しており、該突片46i(46e)には、ロッド50i(50e)、さらには駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)および係合ピン57i(57e)，58i(58e)を介して、アクチュエータ51i(51e)の駆動力が伝達され、該駆動力により支持シート31i(31e)が基礎シート30i(30e)に対して回動する。したがって、この第１実施例では、支持シート31i(31e)は駆動力により駆動される駆動シートとなっている。
【００４９】
そして、油圧室54i(54e)が低油圧となってアクチュエータ51i(51e)が第１状態にあるとき、係合ピン57i(57e)，58i(58e)に係合する突片46i(46e)を有する支持シート31i(31e)は前記第１位置を占め、油圧室54i(54e)が高油圧となってアクチュエータ51i(51e)が第２状態にあるとき、支持シート31i(31e)は前記第２位置を占めるようにされる。
【００５０】
また、高油圧の作動油および戻しスプリング55i(55e)により発生するアクチュエータ51i(51e)の駆動力は、支持シート31i(31e)が前記第２位置を占めていて、吸気ロッカアーム20i（排気ロッカアーム20e）のローラ22i（22e）が吸気カム18i（排気カム18e）のベース円部に摺接し、吸気弁12i（排気弁12e）が閉弁状態にあるときにのみ、そのときの弁スプリング15i（15e）の弾発力によって、すなわち前記第２設定値のセット荷重によって生じる支持シート31i(31e)と基礎シート30i(30e)との間の摩擦力に打ち勝って、支持シート31i(31e)を回動させることができる大きさの所定値に設定される。
【００５１】
次に、前述のように構成された第１実施例の作用について、図６ないし図９を参照して説明する。
内燃機関１が運転されると、オイルポンプからは、アクチュエータ51i(51e)の作動に必要な油圧を有する作動油が吐出される。そして、この運転域では、内燃機関１の回転数は前記所定回転数以下であるため、前記油圧制御弁による作動油の油圧制御によって、アクチュエータ51i(51e)の油圧室54i(54e)の作動油は低油圧となり、図６に図示されるように、アクチュエータ51i(51e)は前記第１状態にあって駆動力を発生しておらず、各シリンダ５の支持シート31i(31e)は、１対の駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)により等しい押圧力で側方から押圧された１対の係合ピン57i(57e)，58i(58e)により、前記第１位置を占めている。そのため、弁スプリング15i（15e）のセット荷重は、より小さな前記第１設定値に設定されて、フリクションが低減され、しかもこの運転域でジャンピングやバウンスが発生することはない。
【００５２】
その後、内燃機関１の回転数が上昇して、前記所定回転数を越えた時点で、回転数センサからの検出信号により、油圧制御弁による作動油の油圧制御によって、アクチュエータ51i(51e)の油圧室54i(54e)の作動油は高油圧となり、アクチュエータ51i(51e)は高油圧による駆動力を発生する第２状態になり、該駆動力が、ロッド50i(50e)、駆動スプリング59i(59e)および係合ピン57i(57e)を介して伝達されて、支持シート31i(31e)の突片46i(46e)に作用する。
【００５３】
この駆動力は前述の所定値に設定されているため、吸気弁12i（排気弁12e）が閉弁状態にあるときは、支持シート31i(31e)は直ちに正方向に回動されて、前記第１位置から上部カム面45i(45e)のテーパ面44i(44e)が下部カム面39i(39e)のテーパ面38i(38e)を摺動しながら前記所定量だけ回動して、下部カム面39i(39e)の第２接触面37i(37e)と上部カム面45i(45e)の第２接触面43i(43e)とが接触する前記第２位置を占め、駆動ピストン53i(53e)、ロッド50i(50e)、駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)、係合ピン57i(57e)，58i(58e)および突片46i(46e)は、図８に図示される位置を占める。
【００５４】
また、内燃機関１の回転数が前記所定回転数を越えた時点で、吸気弁12i（排気弁12e）が開弁状態であっても、そのとき弁スプリング15i（15e）の弾発力が第２設定値のセット荷重よりも小さいときは、ロッド50i(50e)、駆動スプリング59i(59e)および係合ピン57i(57e)を介して突片46i(46e)に作用するアクチュエータ51i(51e)の駆動力により、支持シート31i(31e)は、直ちに正方向に回動を開始して、前記第１位置から上部カム面45i(45e)のテーパ面44i(44e)が下部カム面39i(39e)のテーパ面38i(38e)を摺動しながら回動するものの、吸気弁12i（排気弁12e）が開弁している間は、テーパ面38i(38e)，44i(44e)同士が接触した状態を保ち、その後の吸気カム18i（排気カム18e）の回転により、吸気弁12i（排気弁12e）が閉弁状態になったときに、さらに正方向に回動して、前記第１位置から前記所定量だけ正方向に回動したとき前記第２位置を占め、駆動ピストン53i(53e)、ロッド50i(50e)、駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)、係合ピン57i(57e)，58i(58e)および突片46i(46e)は、図８に図示される位置を占める。
【００５５】
さらに、内燃機関１の回転数が前記所定回転数を越えた時点で、吸気弁12i（排気弁12e）が開弁状態にあって、弁スプリング15i（15e）の弾発力が第２設定値のセット荷重以上であるときは、図７に図示されるように、駆動ピストン53i(53e)からロッド50i(50e)を介して伝達される駆動力は、駆動スプリング59i(59e)を圧縮して、該駆動力が一旦駆動スプリング59i(59e)に蓄えられ、その後の吸気カム18i（排気カム18e）の回転により、開弁状態での弁スプリング15i（15e）の弾発力が、前記第２設定値よりも小さくなった時点で、駆動スプリング59i(59e)に蓄えられていた駆動力が係合ピン57i(57e)を介して突片46i(46e)に作用し、支持シート31i(31e)が正方向に回動を開始し、吸気弁12i（排気弁12e）が閉弁状態になったときに、さらに正方向に回動して、前記第１位置から前記所定量だけ回動したとき前記第２位置を占める。以後、高回転域ではこの状態が維持される。
【００５６】
このように、支持シート31i(31e)が前記第２位置を占めることで、弁スプリング15i（15e）のセット荷重が、第１設定値よりも大きな第２設定値に設定されるため、最高回転数を含む高回転域において吸気弁12i（排気弁12e）のジャンピングやバウンスの発生を防止できる。
【００５７】
その後、内燃機関１の回転数が低下して、前記所定回転数以下となった時点で、前記油圧制御弁による作動油の油圧制御によって、アクチュエータ51i(51e)の油圧室54i(54e)の作動油は低油圧となるため、戻しスプリング55i(55e)により発生する駆動力が、ロッド50i(50e)、駆動スプリング60i(60e)および係合ピン58i(58e)を介して前記第２位置にある支持シート31i(31e)の突片46i(46e)に作用する。
【００５８】
このとき、吸気弁12i（排気弁12e）が閉弁状態にあるときは、ロッド50i(50e)、駆動スプリング60i(60e)および係合ピン58i(58e)を介して突片46i(46e)に作用するアクチュエータ51i(51e)の駆動力により、支持シート31i(31e)は直ちに逆方向に回動されて、前記第２位置から上部カム面45i(45e)のテーパ面44i(44e)が下部カム面39i(39e)のテーパ面38i(38e)を摺動しながら前記所定量だけ逆方向に回動して、下部カム面39i(39e)の第１接触面35i(35e)と上部カム面45i(45e)の第２接触面43i(43e)とが接触し、下部カム面39i(39e)の第２接触面37i(37e)と上部カム面45i(45e)の第１接触面41i(41e)とが接触する前記第１位置を占め、駆動ピストン53i(53e)、ロッド50i(50e)、駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)、係合ピン57i(57e)，58i(58e)および突片46i(46e)は、図６に図示される位置を占める。
【００５９】
また、内燃機関１の回転数が前記所定回転数以下となった時点で、吸気弁12i（排気弁12e）が開弁状態にあるときは、弁スプリング15i（15e）の弾発力が第２設定値のセット荷重よりも大きいため、図９に図示されるように、駆動ピストン53i(53e)からロッド50i(50e)を介して伝達される駆動力は、駆動スプリング60i(60e)を圧縮して、該駆動力が一旦駆動スプリング60i(60e)に蓄えられ、その後の吸気カム18i（排気カム18e）の回転により、開弁状態での弁スプリング15i（15e）の弾発力が、前記第２設定値よりも小さくなった時点で、駆動スプリング60i(60e)に蓄えられていた駆動力が係合ピン58i(58e)を介して突片46i(46e)に作用し、支持シート31i(31e)が逆方向に回動されて、前記所定量だけ回動して前記第１位置を占める。以後、低回転域ではこの状態が維持される。
【００６０】
このようにして、内燃機関１の４個の吸気弁12iの支持シート31i(31e)および４個の排気弁12eの支持シート31i(31e)が、それぞれ、アクチュエータ51i(51e)および操作機構Mi(Me)により、順次駆動されて回動され、それら弁12i，12eの弁スプリング15i（15e）のセット荷重が変更される。
【００６１】
以下、前述のように構成された第１実施例の効果について説明する。
内燃機関１の回転数が所定回転数を越えた時点または所定回転数以下となった時点で、アクチュエータ51i(51e)が発生する駆動力が、支持シート31i(31e)に係合する操作機構Mi(Me)を介して該支持シート31i(31e)に伝達されると、支持シート31i(31e)が基礎シート30i(30e)に対して回動し、この支持シート31i(31e)と基礎シート30i(30e)との間に生じた相対回動が、下部カム面39i(39e)および上部カム面45i(45e)からなる方向変換機構により、支持シート31i(31e)の、弁スプリング15i（15e）の伸縮方向への移動を生じさせ、所定量の相対回動がなされたとき、弁スプリング15i（15e）のセット荷重が前記第１設定値または前記第２設定値に変更される。そして、この変更をもたらす支持シート31i(31e)の駆動は、スプリングシート13i(13e)の外部に設けられたアクチュエータ51i(51e)と操作機構Mi(Me)を通じてなされるため、支持シート31i(31e)と基礎シート30i(30e)との相対回動を生じさせるために、スプリングシート13i（13e）の周囲の一部に、駆動シートである支持シート31i(31e)と係合する操作機構Mi(Me)のみを配すればよく、また操作機構Mi(Me)と支持シート31i(31e)とが係合する位置は、スプリングシート13i（13e）の周囲の一部であればよいので、機関弁の配置を制約することが少ない箇所とすることができる。
【００６２】
その結果、スプリングシート13i（13e）の周囲の一部に、シリンダヘッド３とは別体の操作機構Mi(Me)を配すればよいので、スプリングシート13i（13e）の周囲のシリンダヘッド３部分が大きくなることはなく、シリンダヘッド３全体の大型化および重量増を抑制できる。また、スプリングシート13i(13e)の周囲をシリンダヘッド３部分が囲む必要がないうえ、操作機構Mi(Me)と支持シート31i(31e)とが係合する位置は、スプリングシート13i（13e）の周囲の一部であればよいので、スプリングシート13i(13e)の周囲での支持シート31i(31e)と操作機構Mi(Me)との配置の自由度が大きく、セット荷重変更装置Di(De)による吸気弁12iおよび排気弁12eの配置に対する制約が少なくなる。
【００６３】
操作機構Mi(Me)による支持シート31i(31e)の駆動は、アクチュエータ51i(51e)に結合されたロッド50i(50e)を介してなされるので、アクチュエータ51i(51e)はスプリングシート13i（13e）から離れた箇所であるシリンダヘッド３の一端部に配置される。その結果、ロッド50i(50e)を利用することで、アクチュエータ51i(51e)の配置の自由度が大きくなり、セット荷重変更装置Di(De)による吸気弁12iおよび排気弁12eの配置に対する制約を少なくすることができる。
【００６４】
ロッド50i(50e)は、吸気弁12iおよび排気弁12eと点火栓16の挿入孔18との間の、比較的狭い空間を利用して配置されるので、操作機構Mi(Me)をシリンダヘッド３内でコンパクトに配置することができ、また、シリンダヘッド３の大型化を抑制できる。
【００６５】
４気筒内燃機関１の吸気弁12iの４つの支持シート31iが一つの操作機構Mi(Me)で駆動され、排気弁12eの４つの支持シート31eが一つの操作機構Mi(Me)で駆動されるため、複数の吸気弁12iまたは複数の排気弁12eに対して、一つの操作機構Mi(Me)を共用できるので、部品点数が削減されて組立性が向上し、またシリンダヘッド３の大型化および重量増を抑制できる。しかも、ロッド50i(50e)が、吸気カム軸7i（排気カム軸7e）と平行にシリンダ配列方向に向かって延びて配置されているので、シリンダヘッド３の大型化を一層抑制できる。
【００６６】
吸気弁12iおよび排気弁12eが閉弁状態にあって、弁スプリング15i(15e)が伸長して、弁スプリング15i(15e)の弾発力が最小のときに、支持シート31i(31e)に操作機構Mi(Me)を介してアクチュエータ51i(51e)の駆動力が作用すると、支持シート31i(31e)と基礎シート30i(30e)との間に所定量の相対移動が生じて、方向変換機構を通じて支持シート31i(31e)を弁スプリング15i(15e)の伸縮方向に移動させ、これによって、弁スプリング15i(15e)のセット荷重が変更される。また、吸気弁12iおよび排気弁12eが開弁状態にあって、弁スプリング15i(15e)が、閉弁状態にあるときよりも圧縮された状態で、弁スプリング15i(15e)の弾発力が閉弁時に比べてより大きくなっているときに、アクチュエータ51i(51e)が駆動力を発生すると、アクチュエータ51i(51e)の駆動力は駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)を介して支持シート31i(31e)に作用するものの、弁スプリング15i(15e)の弾発力は、吸気弁12iおよび排気弁12eの閉弁時よりも大きくなっているため、この駆動力では、支持シート31i(31e)は所定量の回動ができない。そのため、該駆動力は駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)を弾性変形させて、該駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)に駆動力が蓄えられる。そして、その後の吸気カム18iおよび排気カム18eの回転により、吸気弁12iおよび排気弁12eが閉弁状態になると、前述のように弾発力が最小となるので、駆動スプリング59i(59e)，60i(60e)に蓄えられた駆動力が、支持シート31i(31e)を駆動して、支持シート31i(31e)と基礎シート30i(30e)との間に前記所定量の相対移動を生じさせ、弁スプリング15i(15e)のセット荷重が変更される。さらに、複数の吸気弁12iおよび排気弁12eの支持シート31i(31e)を、それぞれ共通の操作機構Mi(Me)で駆動するときは、各吸気弁12iまたは各排気弁12eが閉弁状態となったときに、順次、弁スプリング15i(15e)のセット荷重が変更される。
【００６７】
その結果、アクチュエータ51i(51e)の駆動力を、吸気弁12iおよび排気弁12eが閉弁状態にあるときに支持シート31i(31e)を駆動できる前記所定値に予め設定しておくことにより、吸気弁12iおよび排気弁12eの開閉作動の状態に拘わらず、常に、吸気弁12iおよび排気弁12eの閉弁時という特定の時期に安定して、かつ確実にセット荷重の変更が行われる。しかも、駆動力は前記所定値に設定するだけでよいうえに、駆動力発生の時期を調整する必要もないため、アクチュエータ51i(51e)の制御系が簡単になり、内燃機関１のコスト削減ができる。さらに、複数の支持シート31i(31e)シートを共通の操作機構Mi(Me)で駆動するにも拘わらず、それぞれの吸気弁12iおよび排気弁12eについて駆動力発生の時期を調整することは不要であり、この点でもアクチュエータ51i(51e)の制御系が簡単になり、内燃機関１のコスト削減ができる。
【００６８】
弁スプリング15i(15e)のセット荷重がより大きな前記第２設定値に設定される第２位置では、支持シート31i(31e)と基礎シート30i(30e)とが、弁スプリング15i(15e)の弾発力の作用方向と直交する平面上の第２接触面37i(37e)と第２接触面43i(43e)とで接触しているため、吸気弁12iおよび排気弁12eの開弁状態のときに、支持シート31i(31e)、さらには基礎シート30i(30e)に大きな弾発力が作用しても、基礎シート30i(30e)と支持シート31i(31e)との間で相対的なずれを発生させる方向の分力が発生することが防止されて、セット荷重の変動を防止できる。
【００６９】
その結果、支持シート31i(31e)が前記第２位置にあることで、弁スプリング15i(15e)の大きな弾発力が作用するときにも、基礎シート30i(30e)と支持シート31i(31e)との相対回動が防止されて、内燃機関１の回転数に応じて設定されたセット荷重を安定して維持することができる。
【００７０】
次に、本願発明の第２実施例を説明する。この第２実施例は、第１実施例とは、主として、弁スプリングのセット荷重変更装置Di(De)が適用される４気筒内燃機関が、１シリンダ当たり２個の吸気弁および２個の排気弁を有する４気筒内燃機関であること、およびスプリングシートの構造が相違するのもで、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の構成に関する説明を省略し、主としてスプリングシートについて説明する。なお、第１実施例と同一の部材または対応する部材については、同一の用語を使用した。
【００７１】
図１０を参照すると、シリンダヘッドに設けられた受け座に載置されるスプリングシート70i(70e)は、シリンダ毎に設けられ、各シリンダに設けられる１対の吸気弁（排気弁）に対応して、その弁ガイドがそれぞれ貫通する円孔からなる２個の下部挿通孔72i(72e)を有する長方形板状の基礎シート71i(71e)と、該下部挿通孔72i(72e)にそれぞれ重なり、前記弁ガイドがそれぞれ貫通する長孔からなる２個の上部挿通孔74i(74e)を有する長方形板状の支持シート73i(73e)とを備え、両シート73i(73e)，73i(73e)は互いに吸気弁（排気弁）の配列方向である吸気カム軸（排気カム軸）の軸線方向と平行な方向に、相対的に並進移動自在とされる。すなわち、基礎シート71i(71e)は、該基礎シート71i(71e)の外周に合致した長方形の内周壁面をその一部に有すると共に、平面状の底面を有する凹部からなる受け座に載置されて、受け座に対して並進移動不能にかつ回動不能に嵌合される。一方、支持シート73i(73e)は、基礎シート71i(71e)の上方に配置されて、吸気カム軸（排気カム軸）の軸線と平行な方向に並進移動自在とされると共に、支持面である上面で弁スプリングの伸縮方向での一端を支持する。
【００７２】
基礎シート71i(71e)の、支持シート73i(73e)との対向面である上面には、直交平面上にある平面からなる第１接触面76i(76e)を有する底部75i(75e)と、直交平面上にある平面からなる第２接触面78i(78e)を有する突部77i(77e)とが、並進移動方向に交互に２個ずつ形成され、第１接触面76i(76e)の並進移動方向端部と第２接触面78i(78e)の並進移動方向端部とは、突部77i(77e)に設けられた平面からなるテーパ面79i(79e)を介して接続され、これら第１，第２接触面76i(76e)，78i(78e)およびテーパ面79i(79e)により下部カム面80i(80e)が形成される。さらに、両下部挿通孔72i(72e)は、両突部77i(77e)にそれぞれ設けられる。
【００７３】
一方、支持シート73i(73e)の、基礎シート71i(71e)との対向面である下面には、基礎シート71i(71e)の下部カム面80i(80e)と同様に、直交平面上にある平面からなる第１接触面82i(82e)を有する底部81i(81e)と、直交平面上にある平面からなる第２接触面84i(84e)を有する突部83i(83e)とが、並進移動方向に交互に２個ずつ形成され、第１接触面82i(82e)の並進移動方向端部と第２接触面84i(84e)の並進移動方向端部とは、突部83i(83e)に設けられた平面からなるテーパ面85i(85e)を介して接続され、これら第１，第２接触面82i(82e)，84i(84e)およびテーパ面85i(85e)により上部カム面86i(86e)が形成される。さらに、支持シート73i(73e)には、操作機構の１対の係合ピンに係合する被係合部としての円柱状の突片86i(86e)が、その長辺部分から、下方に向かって延びて設けられ、突片86i(86e)に、第１実施例のアクチュエータ51i(51e)および操作機構Mi(Me)と同様の構造を有するアクチュエータおよび操作機構により、アクチュエータの駆動力が、ロッド、１対の駆動スプリングおよび１対の係合ピンを介して作用する。そして、上部挿通孔74i(74e)の長径方向の長さは、基礎シート71i(71e)に対して支持シート73i(73e)が並進移動したときに、弁ガイドが当接することでその移動が阻害されないように適宜設定される。したがって、この第２実施例では、支持シート73i(73e)は駆動力により駆動される駆動シートとなっている。なお、第２実施例における駆動力は、吸気弁（排気弁）の弁スプリングの数が２倍になっていることから、第１実施例のアクチュエータの駆動力よりも大きく設定される。
【００７４】
そして、弁スプリングの伸縮方向において、基礎シート71i(71e)に対して支持シート73i(73e)が第１位置を占めるとき、基礎シート71i(71e)の底部75i(75e)および突部77i(77e)が、支持シート73i(73e)の突部83i(83e)および底部81i(81e)に対向し、第１接触面76i(76e)と第２接触面84i(84e)とが略全面で面接触し、第２接触面78i(78e)と第１接触面82i(82e)とが略全面で面接触すると共に、下部カム面80i(80e)のテーパ面79i(79e)と上部カム面86i(86e)のテーパ面85i(85e)との間には、外部空間に開放した僅かな間隙が形成される。それゆえ、この第１位置において、基礎シート71i(71e)と支持シート73i(73e)とは、弾発力の作用線と直交する平面上にある、第１接触面76i(76e)と第２接触面84i(84e)とで、そして第２接触面78i(78e)と第１接触面82i(82e)とで、それぞれ接触している。そして、この第１位置で、弁スプリングのセット荷重が第１設定値に設定される。
【００７５】
また、弁スプリングの伸縮方向において、基礎シート71i(71e)に対して支持シート73i(73e)が、予め設定された所定量だけ並進移動して第２位置を占めるとき、基礎シート71i(71e)の底部75i(75e)および突部77i(77e)が、支持シート73i(73e)の底部81i(81e)および突部83i(83e)にそれぞれ対向し、第２接触面78i(78e)と第２接触面84i(84e)とが略全面で面接触し、第１接触面76i(76e)と第１接触面82i(82e)との間、およびテーパ面79i(79e)とテーパ面85i(85e)との間には、外部空間に開放した間隙が形成される。それゆえ、この第２位置において、基礎シート71i(71e)と支持シート73i(73e)とは、弾発力の作用線と直交する平面上にある第２接触面78i(78e)と第２接触面84i(84e)とで接触している。そして、この第２位置で、弁スプリングのセット荷重が、第１設定値よりも大きな第２設定値に設定される。
【００７６】
前述のように構成された第２実施例の作用は、１つの支持シート73i(73e)が、１つのシリンダに属する２個の吸気弁（排気弁）をそれぞれ閉弁方向に付勢する２個の弁スプリングを支持する点、基礎シート71i(71e)と支持シート73i(73e)との間の相対移動の方向が、並進方向である点、および支持シート73i(73e)の並進移動時に、弁ガイドが上部挿通孔74i(74e)の長径方向に沿って移動する点を除いて、第１実施例のそれと基本的に同様であり、アクチュエータおよび操作機構により、スプリングシート70i(70e)の移動が、内燃機関の回転数に応じて同様の形態で行われる。
【００７７】
このように構成された第２実施例によれば、第１実施例と同様の効果を奏するほか、次の効果を奏する。
すなわち、１シリンダ当たり、２個の吸気弁（排気弁）の弁スプリングの一端が共通の支持シート73i(73e)により支持される。その結果、部品点数が削減されると共に、アクチュエータおよび操作機構の数も削減されて、組立性が向上し、またそれらセット荷重変更装置の周囲に配置される部材に対する配置上の制約が少なくなる。
【００７８】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
前記各実施例の内燃機関では、可燃混合気は吸気通路を通って燃焼室に供給されたが、燃料噴射弁を燃焼室に臨んでシリンダヘッドに装着して、燃焼室内に直接燃料を供給することもでき、その場合には、燃料噴射弁が、前記各実施例において点火栓が挿入された挿入孔に、点火栓の代わりに挿入され、点火栓はその側方でシリンダヘッドに設けられる別の挿入孔に挿入される。そして、弁スプリングの操作機構を構成するロッドは、燃料噴射弁が挿入される挿入孔と吸気弁および排気弁との間の比較的狭い空間に設けられる。
【００７９】
前記各実施例では、弁スプリングのセット荷重は二段階に変更されたが、高さが異なる突部を複数個設けることにより、三段階以上の変更を行うこともできる。また、アクチュエータは、駆動ピストンの一端面が油圧作用面となる単動シリンダ型の油圧式アクチュエータであったが、駆動ピストンの両端面が油圧作用面となる複動シリンダ型の駆動ピストンを備えた油圧式アクチュエータであってもよく、その場合に、駆動ピストンの両油圧室に供給される作動油の油圧を、単一のリニアソレノイド弁で制御するようにしてもよい。また、アクチュエータの油圧シリンダは、シリンダヘッドとは別体の油圧シリンダ形成部材で形成されてもよく、この場合には、アクチュエータの組付が容易となり、その組付性が向上する。
【００８０】
前記各実施例では、内燃機関には、吸気弁用および排気弁用にそれぞれ１個のアクチュエータおよび操作機構が設けられたが、必要に応じて、吸気弁用および排気弁用に、それぞれ複数のアクチュエータおよび操作機構が設けられてもよい。
【００８１】
前記各実施例では、駆動シートは、支持シートであったが、駆動シートを、基礎シートとすること、または基礎シートおよび支持シートの両シートとすることもでき、基礎シートおよび支持シートを駆動シートとする場合は、複数のアクチュエータおよび操作機構により、それぞれ駆動される。また、前記第１，第２実施例では、基礎シートはシリンダヘッドとは別部材として形成されたが、基礎シートをシリンダヘッドに一体成形することもできる。
【００８２】
第１実施例では、方向変換機構を構成する下部カム面および上部カム面は、それぞれ３個の突部および底部を有するものであったが、２または４個以上の突部および底部を有するものであってもよく、例えば４個以上の突部および底部を有すものであれば、より小さい回動角度で所定量の相対移動を実現でき、円板状のスプリングシートを使用したセット荷重変更装置を、１シリンダ当たり２個の吸気弁および２個の排気弁を有する内燃機関にも容易に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施例を示し、動弁装置における弁スプリングのセット荷重変更装置が適用される内燃機関の要部縦断面図である。
【図２】図１のセット荷重変更装置を構成するスプリングシートの斜視図であり、（Ａ）は、基礎シートの上方斜視図であり、（Ｂ）は、支持シートの下方斜視図である。
【図３】図１の吸気弁のスプリングシートの支持シートが第１位置を占めたときの側面図である。
【図４】図１の吸気弁のスプリングシートの支持シートが第２位置を占めたときの側面図である。
【図５】図１のセット荷重変更装置の要部斜視図である。
【図６】図１のセット荷重変更装置の作動説明図であり、支持シートが第１位置を占めたときのものである。
【図７】図１のセット荷重変更装置の作動説明図であり、支持シートが第１位置を占めたままで、アクチュエータの駆動力が一方の駆動スプリングに蓄えられたときのものである。
【図８】図１のセット荷重変更装置の作動説明図であり、支持シートが第２位置を占めたときのものである。
【図９】図１のセット荷重変更装置の作動説明図であり、支持シートが第２位置を占めたままで、アクチュエータの駆動力が他方の駆動スプリングに蓄えられたときのものである。
【図１０】本願発明の第２実施例を示すもので、セット荷重変更装置を構成するスプリングシートの斜視図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、４…シリンダヘッドカバー、５…シリンダ、６…ピストン、7i，7e…カム軸、８…カムホルダ、９…燃焼室、10i…吸気ポート、10e…排気ポート、11i…吸気口、11e…排気口、12i…吸気弁、12e…排気弁、13i，13e…スプリングシート、14i，14e…リテーナ、15i，15e…弁スプリング、16…点火栓、17…パイプ、18i，18e…カム、19i，19e…ロッカ軸、20i，20e…ロッカアーム、21i，21e…タペットねじ、22i，22e…ローラ、23…動弁室、24i，24e…傘部、25i，25e…弁シート、26i，26e…弁ステム、27i，27e…弁ガイド、28i，28e…オイルシール、29i，29e…受け座、30i，30e…基礎シート、31i，31e…支持シート、32i，32e，33i，33e…挿通孔、34i，34e…底部、35i，35e…接触面、36i，36e…突部、37i，37e…接触面、38i，38e…テーパ面、39i，39e…下部カム面、40i，40e…底部、41i，41e…接触面、42i，42e…突部、43i，43e…接触面、44i，44e…テーパ面、45i，45e…上部カム面、46i，46e…突片、
50i，50e…ロッド、51i，51e…アクチュエータ、52i，52e…油圧シリンダ、53i，53e…駆動ピストン、54i，54e…油圧室、55i，55e…戻しスプリング、56i，56e…油路、57i，57e，58i，58e…係合ピン、59i，59e，60i，60e…駆動スプリング、61i，61e…長孔、62i，62e…絞り部、63i，63e…幅広部、64，64e…抜止め部、
70i，70e…スプリングシート、71i，71e…基礎シート、72i，72e…挿通孔、73i，73e…支持シート、74i，74e…挿通孔、75i，75e…底部、76i，76e…接触面、77i，77e…突部、78i，78e…接触面、79i，79e…テーパ面、80i，80e…下部カム面、81i，81e…底部、82i，82e…接触面、83i，83e…突部、84i，84e…接触面、85i，85e…テーパ面、86i，86e…上部カム面、87i，87e…突片、
Di，De…セット荷重変更装置、Lc…中心軸線、Li，Le…軸線、Mi，Me…操作機構、Ｖ…動弁装置。
【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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