JPH0612054B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．発明の目的 (1)産業上の利用分野 本発明は、機関の回転に同期して回転駆動されるカムシ
ャフトに、機関弁に対応してカムが一体化され、前記機
関弁を作動させるためのロッカアームが前記カムシャフ
トと平行な軸線まわりに揺動可能にしてカムに当接され
る内燃機関の動弁装置に関する。

(2)従来の技術 かかる内燃機関の動弁装置において、機関の低負荷運転
時に機関弁としての吸気弁あるいは排気弁の一部の作動
を休止することにより、燃費の低減を図るようにしたも
のが、実開昭５７−１９３９０５号公報により開示され
ている。

(3)発明が解決しようとする課題 ところで、上記従来のものは、機関弁に係合するロッカ
アームと、カムにより揺動駆動される自由ロッカアーム
との連結および連結解除をキーの係脱駆動により切換え
るようにしている。而して該キーは、ロッカシャフトに
摺動自在に嵌合された円筒状部材に固定されており、両
ロッカアームは該円筒状部材に揺動可能に支承されてい
るので、両ロッカアームはロッカシャフトに直接支承さ
れるものに比べると大型化せざるを得ず、また前記円筒
状部材も切換作動にかかわらず両ロッカアームを支承す
るために両ロッカアームの幅を合わせた長さよりも大き
な全長を有するように形成されるので、動弁系の慣性重
量が大きくなってしまう。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであ
り、慣性重量を比較的小さくし、かつ応答性に優れた切
換作動を可能として機関弁の作動態様を切換え得るよう
にした内燃機関の動弁装置を提供することを目的とす
る。

Ｂ．発明の構成 (1)課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本発明によれば、カムに
当接して常時揺動するとともに機関弁に対して自由とな
り得る自由ロッカアーム、ならびに機関弁を開閉駆動す
べく該機関弁に係合する駆動ロッカアームに共通な揺動
軸線が、自由ロッカアームの前記カムへの当接位置およ
び駆動ロッカアームの機関弁への係合位置間に配置さ
れ、自由ロッカアームおよび駆動ロッカアーム間には油
圧式連結切換機構が設けられ、該油圧式連結切換機構
は、自由ロッカアームの前記カムへの当接位置および駆
動ロッカアームの前記機関弁への係合位置間で両ロッカ
アームにそれぞれ穿設されるシリンダ孔と、両ロッカア
ームを連結する位置と該連結を解除する位置との間で移
動可能にして前記シリンダ孔に摺動可能に嵌合される切
換ピストンと、油圧の切換に応じて前記切換ピストンを
駆動する油圧力を発揮する油圧室とを備える。

(2)作用 上記構成によれば、油圧室の油圧を切換えることにより
油圧式連結切換機構が切換作動して、自由ロッカアーム
および駆動ロッカアーム間の連結および連結解除が切換
えられる。而して駆動ロッカアームおよび自由ロッカア
ームを特別大型化することなく油圧式連結切換機構を両
ロッカアーム間に配設することが可能であり、また油圧
式連結切換機構を設けたことにより重量が増加すること
はなく、しかも自由ロッカアームのカムへの摺接位置お
よび駆動ロッカアームの機関弁への係合位置間に油圧式
連結切換機構が配置されることにより、油圧式連結切換
機構によってロッカアームの慣性重量が増大することを
回避するとともに、両ロッカアームの相対角変位による
シリンダ孔相互のずれを比較的小さくして油圧式連結切
換機構をコンパクトに構成することができる。

(3)実施例 以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
先ず第１図および第２図において、この内燃機関Ｅは、
多気筒たとえば４気筒のトーチ点火式内燃機関であり、
各気筒のシリンダヘッド１には、主燃焼室２の吸，排気
を司る機関弁としての吸気弁３ａおよび排気弁３ｂと、
副燃焼室（図示せず）への吸気を司る機関弁としての副
燃焼室用吸気弁３ｃとが開閉動作自在にそれぞれ設けら
れる。各弁３ａ，３ｂ，３ｃは、カムシャフト４の回転
動作に応じて強制的に開閉作動されるが、低負荷運転時
には、いくつかの気筒の弁３ａ，３ｂ，３ｃはその作動
を休止せしめられる。たとえば、各気筒の一方から他方
に向けて順に第１〜第４の番号を付けたとすると、第１
および第４気筒の各弁３ａ，３ｂ，３ｃは高負荷運転時
においては個別に対応する強制動弁機構５ａ，５ｂ，５
ｃによって強制的に作動せしめられるが、低負荷運転時
においては個別に対応する油圧式連結切換機構６ａ，６
ｂ，６ｃの切換作動によりその作動を休止せしめられ
る。一方、第２および第３気筒の各弁３ａ，３ｂ，３ｃ
は個別に対応する常時強制動弁機構７ａ，７ｂ，７ｃに
よって負荷の高低に拘らず常時作動せしめられる。

第１および第４気筒の各弁３ａ，３ｂ，３ｃに個別に対
応する強制動弁機構５ａ，５ｂ，５ｃおよび油圧式連結
切換機構６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれ同一の構成を有し
ており、また第２および第３気筒の各弁３ａ，３ｂ，３
ｃに個別に対応する常時強制動弁機構７ａ，７ｂ，７ｃ
も同一の構成を有している。したがって、以下の説明で
は、強制動弁機構５ａ、油圧式連結切換機構６ａ、常時
強制動弁機構７ａおよびそれらに関連する部分について
詳述することにし、他の強制動弁機構５ｂ，５ｃ、油圧
式連結切換機構６ｂ，６ｃ、常時強制動弁機構７ｂ，７
ｃおよびそれらに関連する部分については詳細な説明を
省略する。

第１気筒において、吸気弁３ａは、シリンダヘッド１を
上下に貫通して設けられた案内筒８内に移動自在に挿通
されており、その吸気弁３ａの上端には雄ねじ９が刻設
される。雄ねじ９にはリテーナ１０が螺着されるととも
に、リテーナ１０によって下方への移動を規制されて下
側リフタ１１が螺合される。また下側リフタ１１から上
方に間隔をあけた位置で、雄ねじ９には上側リフタ１２
が螺合され、この上側リフタ１２はその上方で雄ねじ９
に螺合されるロックナット１３によって上方への移動を
規制される。下側リフタ１１および上側リフタ１２間に
強制動弁機構５ａが係合されており、この強制動弁機構
５ａの揺動動作によって吸気弁３ａの強制的な上下動、
すなわち強制的な開閉動作が行なわれる。

尚、吸気弁３ａを囲繞してシリンダヘッド１の上部とリ
テーナ１０との間にコイル状ばね１４が介装されてお
り、このばね１４のばね力により吸気弁３ａは閉弁方向
に付勢されているが、ばね１４のばね力は吸気弁３ａの
閉弁状態を保持する程度の弱いものであり、吸気弁３ａ
の開閉動作には殆ど関与しない。

第３図において、強制動弁機構５ａは、シリンダヘッド
１の中央部上方に配置され閉弁用カム１５および開弁用
カム１６を一体的に備えるカムシャフト４と、閉弁用カ
ム１５に当接して揺動する第１自由ロッカアーム１７
と、開弁用カム１６に当接しながら第１自由ロッカアー
ム１７に連動して揺動する第２自由ロッカアーム１８
と、第２自由ロッカアーム１８との連結および連結解除
自在であり吸気弁３ａに連結される駆動ロッカアーム１
９と、各ロッカアーム１７，１８，１９を共通に枢支す
べくカムシャフト４と平行に配置されたロッカシャフト
２０とを備える。

カムシャフト４は、シリンダヘッド１の上部で回転自在
に支承されており、機関の回転に同時して１／２の回転
比で回転駆動される。またロッカシャフト２０は、カム
シャフト４の斜め上方でシリンダヘッド１の上部に固定
的に支持される。第１自由ロッカアーム１７には閉弁用
カム１５に摺接するカムスリッパ２１が一体的に設けら
れ、第２自由ロッカアーム１８には開弁用カム１６に摺
接するカムスリッパ２２が一体的に設けられる。しかも
両カムスリッパ２１，２２は、カムシャフト４およびロ
ッカシャフト２０の中心間を結ぶ仮想直線２３の両側に
配置される。すなわち、第１自由ロッカアーム１７のカ
ムスリッパ２１は、前記仮想直線２３に関して吸気弁３
ａ側で閉弁用カム１５に摺接し、第２自由ロッカアーム
１８のカムスリッパ２２は前記仮想直線２３に関して吸
気弁３ａと反対側で開弁用カム１６に摺接する。また第
１自由ロッカアーム１７の吸気弁３ａ側の上部には、上
方に臨む当接座２４が設けられており、第２自由ロッカ
アーム１８にはその当接座２４の上方に延びる支持部２
５が一体的に設けられる。この支持部２５には当接座２
４に当接するタペットねじ２６が進退可能に螺合されて
おり、緩みを防止するためにタペットねじ２６にはロッ
クナット２７が螺合される。このタペットねじ２６によ
り、第１および第２自由ロッカアーム１７，１８が連動
する。すなわち、閉弁用カム１５により第１自由ロッカ
アーム１７がその当接座２４でタペットねじ２６を押す
方向に回動したときには第２自由ロッカアーム１８が第
１自由ロッカアーム１７と同方向に回動され、開弁用カ
ム１６により第２自由ロッカアーム１８がそのタペット
ねじ２６で当接座２４を押す方向（第１図の時計方向）
に回動したときには第１自由ロッカアーム１７が第２自
由ロッカアーム１８と同方向に回動される。

駆動ロッカアーム１９には吸気弁３ａの方向に延び、し
かも先端部が二股に分岐した係合腕２８が一体的に設け
られており、この係合腕２８の先端が吸気弁３ａを両側
から挟持するようにして下側リフト１１および上側リフ
タ１２間に係合される。したがって第２自由ロッカアー
ム１８および駆動ロッカアーム１９が連結状態にあると
きには、第１自由ロッカアーム１７の閉弁方向への回動
動作が第２自由ロッカアーム１８を介して駆動ロッカア
ーム１９に伝達され、係合腕２８が上方に回動して上側
リフタ１２を上方に押上げることにより吸気弁３ａが閉
弁作動する。また第２自由ロックアーム１８の開弁方向
への回動動作と一体的な駆動ロッカアーム１９の回動動
作により、下側リフタ１１が係合腕２８により下方に押
下げられて、吸気弁３ａが開弁作動する。

第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９
間の連結および連結解除を行うための油圧式連結切換機
構６ａは、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカ
アーム１９間に介設されており、この油圧式連結切換機
構６ａが作動したときに、第２自由ロッカアーム１８お
よび駆動ロッカアーム１９間の連結状態が解除される。
そのように連結状態が解除されると、第１および第２自
由ロッカアーム１７，１８の動作が駆動ロッカアーム１
９に伝達されず、吸気弁３ａはばね１４のばね力により
閉弁されたままとなる。

第４図を併せて参照して、油圧式連結切換機構６ａは、
第２自由ロッカアーム１８の開弁用カム１６への摺接位
置および駆動ロッカアーム１９の吸気弁３ａへの係合位
置間、たとえば第２自由ロッカアーム１８の開弁用カム
１６への摺接位置およびロッカシャフト２０間で第２自
由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９間に設
けられるものであり、ロッカシャフト２０の軸線と平行
な軸線に沿って第２自由ロッカアーム１８に穿設される
シリンダ孔３６と、吸気弁３ａの閉弁時に該シリンダ孔
３６と同軸になるべくして駆動ロッカアーム１９にロッ
カシャフト２０の軸線と平行に穿設されるシリンダ孔３
３と、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアー
ム１９を連結する位置およびその連結を解除する位置間
で移動可能にしてシリンダ孔３３，３６に摺動可能に嵌
合される切換ピストン２９と、シリンダ孔３６に摺動可
能に嵌合されるタイミングピストン３０と、油圧の作用
時には切換ピストン２９をその連結解除位置側に移動せ
しめる油圧力を発揮すべくタイミングピストン３０およ
び第２自由ロッカアーム１８間に画成される油圧室４０
と、切換ピストン２９をその連結位置側に向けて付勢す
るためのばね３１と、タイミングピストン３０の作動を
規制するトリガ板３２とを備える。

駆動ロッカアーム１９には、第２自由ロッカアーム１８
側に向けて開放するとともにロッカシャフト２０の軸線
と平行な有底のシリンダ孔３３が穿設されており、該シ
リンダ孔３３の第２自由ロッカアーム１８とは反対側の
端部は駆動ロッカアーム１９に穿設された空気抜き孔３
４を介して外部に連通される。切換ピストン２９は底部
に透孔３５を有して中空の有底円筒状に形成されてお
り、その開放端を前記空気抜き孔３４側に向けてシリン
ダ孔３３に摺動自在に嵌合され、該シリンダ孔３３の閉
塞端部と切換ピストン２９との間にばね３１が介装され
る。したがって、切換ピストン２９は、ばね３１のばね
力により、シリンダ孔３３から突出する方向、すなわち
第２自由ロッカアーム１８側に向けて付勢される。

一方、第２自由ロッカアーム１８には、前記シリンダ孔
３３に対応してロッカシャフト２０の軸線と平行なシリ
ンダ孔３６が穿設されており、このシリンダ孔３６の駆
動ロッカアーム１９とは反対側の端部はプラグ３７によ
って閉塞される。シリンダ孔３６は、その駆動ロッカア
ーム１９側から順に、シリンダ孔３３と同径の第１ピス
トン摺合部３８と、該摺合部３８よりも小径の第２ピス
トン摺合部３９と、第２ピストン摺合部３９よりも大径
の油圧室４０とが形成されて成り、第１および第２ピス
トン摺合部３８，３９間には駆動ロッカアーム１９側に
臨む規制段部４１が形成される。切換ピストン２９は第
１ピストン摺合部３８に摺合可能であり、規制段部４１
に当接してその第２自由ロッカアーム１８側への移動を
規制され、その状態で第２自由ロッカアーム１８および
駆動ロッカアーム１９が切換ピストン２９を介して連結
される。

タイミングピストン３０は、有底円筒体４２と、円筒体
４３とが相互に摺動自在に嵌合されて成る。有底円筒体
４２は、その開放端を駆動ロッカアーム１９側に向けて
第２ピストン摺合部３９に摺合される。円筒体４３は、
第２ピストン摺合部３９に摺合する押圧鍔４４を一端に
有して有底円筒体４２に摺合される。有底円筒体４２の
底部および円筒体４３の一端部間にはばね４５が介装さ
れており、円筒体４３はばね４５のばね力により駆動ロ
ッカアーム１９側に向けて付勢される。しかも円筒体４
３における一端部には透孔４６が穿設されており、前記
切換ピストン２９の透孔３５およびシリンダ孔３３の空
気抜き孔３４を介して、タイミングピストン３０の内部
は外部に連通される。したがって、円筒体４３および有
底円筒体４２の軸方向相対運動は、タイミングピストン
３０内の空気の加圧あるいは減圧による抵抗なしに自由
に行われる。

有底円筒体４２および円筒体４３の長さは、有底円筒体
４２の底部がプラグ３７に当接し、かつ規制段部４１に
当接している切換ピストン２９に円筒体４３の押圧鍔４
４が当接したときに、押圧鍔４４および有底円筒体４２
の端部間に、トリガ板３２を嵌合し得る嵌合溝４７が形
成されるように設定される。また、有底円筒体４２の外
周にもトリガ板３２の嵌合可能な嵌合溝４８が穿設され
ており、この嵌合溝４８の位置は、油圧室４０に油圧が
作用してタイミングピストン３０が切換ピストン２９を
押圧し、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカア
ーム１９の連結状態が解除されたときに、トリガ板３２
が嵌合するように設定される。

第２自由ロッカアーム１８には、トリガ板３２を揺動自
在に摺合する溝４９が穿設されており、溝４９に摺合さ
れたトリガ板３２はロッカシャフト２０の軸線と平行な
ピン５０により第２自由ロッカアーム１８に枢支され
る。ピン５０の両端にはＥ型止め輪５１，５２がそれぞ
れ嵌着される。

第５図において、トリガ板３２にはピン５０の位置から
タイミングピストン３０側に延びる規制部５３と、ピン
５０の位置からロッカシャフト２０側に延びる当接部５
４とがそれぞれ設けられており、規制部５３は前記タイ
ミングピストン３０の嵌合溝４７，４８に嵌合可能であ
る。また、当接部５４はロッカシャフト２０の外周に切
込んで設けられたカム面５５に当接する。さらに基本的
には略Ｕ字状に形成され、ピン５０の両端に枢支される
ばね５６の途中が規制部５３の上部に当接され、ばね５
６の両端は第２自由ロッカアーム１８のロッカシャフト
２０側の側面に当接される。このばね５６のばね力によ
り、トリガ板３２は規制部５３がタイミングピストン３
０側に近接する方向、すなわちピン５０のまわりに第５
図の時計方向に回動する方向に付勢される。一方、カム
面５５は、第２自由ロッカアーム１８が開弁方向、すな
わち第２自由ロッカアーム１８およびピン５０がロッカ
シャフト２０のまわりに第５図の反時計方向に回動する
のに応じて、ピン５０およびロッカシャフト２０の中心
間を結ぶ直線上でのカム面５５およびピン５０の中心間
の距離Ｌ_１が次第に小さくなるようにして、ロッカシャ
フト２０の一直径線と平行な平坦面状に形成される。ま
た当接部５４の形状は、上述のようにカム面５５および
ピン５０の中心間の距離Ｌ_１が次第に小さくなるのに応
じてトリガ板３２をピン５０のまわりに第５図の反時計
方向に回動せしめるべく、カム面５５に摺接する当接部
５４の外周面からピン５０の中心までの距離Ｌ_２がピン
５０のまわりに第５図の時計方向に進むにつれて小さく
なるように形成される。これにより、第２自由ロッカア
ーム１８が開弁方向に回動したときに、トリガ板３２は
第２自由ロッカアーム１８とともにロッカシャフト２０
のまわりに第５図の反時計方向に回動しつつばね５６の
付勢力に抗してピン５０のまわりに第５図の反時計方向
に回動し、規制部５３がタイミングピストン３０の嵌合
溝４７あるいは４８から離脱せしめられることになる。

このような油圧式連結切換機構６ａにおいて、油圧室４
０に油圧が作用していない状態では、切換ピストン２９
がばね３１のばね力によりシリンダ孔３６の第１ピスト
ン摺合部３８に摺合して、第２自由ロッカアーム１８お
よび駆動ロッカアーム１９を連結する。したがって駆動
ロッカアーム１９は、第２自由ロッカアーム１８と一体
的に揺動し、係合腕２８を介して吸気弁３ａが開閉作動
される。

一方，油圧室４０に油圧が作用すると、タイミングピス
トン３０の有底円筒体４２が駆動ロッカアーム１９側に
作動するが、吸気弁３ａが閉弁作動しているときには、
トリガ板３２の規制部５３が嵌合溝４７に嵌合している
ので、有底円筒体４２の動作は阻止される。吸気弁３ａ
が開弁作動している途中では、トリガ板３２の規制部５
３が嵌合溝４７から離脱するので、有底円筒体４２の動
作が許容され、有底円筒体４２は円筒体４３の押圧鍔４
４に当接し、該押圧鍔４４を介して切換ピストン２９を
押圧する。このとき、第２自由ロッカアーム１８および
駆動ロッカアーム１９が作動している状態では切換ピス
トン２９と第１ピストン摺合部３８との間の摺動抵抗が
比較的大きいので切換ピストン２９はシリンダ孔３３内
に押込まれることはないが、吸気弁３ａが着座する頃、
すなわち第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカア
ーム１９がほぼ静止状態となる頃には切換ピストン２９
および第１ピストン摺合部３８間の摺動抵抗が小さくな
るので、切換ピストン２９はシリンダ孔３６の第１ピス
トン摺合部３８から離脱してシリンダ孔３３内に押し込
まれる。したがって第２自由ロッカアーム１８および駆
動ロッカアーム１９の連結状態が解除され、駆動ロッカ
アーム１９は、第２自由ロッカアーム１８の動作に拘ら
ず、吸気弁３ａを閉弁状態に保つ姿勢を維持する。

第６図において、切換ピストン２９の直径は、第２自由
ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９の連結状
態が解除された状態で、第２自由ロッカアーム１８の揺
動動作に拘らず、タイミングピストン３０が常に摺接し
ているように設定される。すなわち、角度αの範囲内で
第２自由ロッカアーム１８がロッカシャフト２０を支点
として揺動運動する際に、第６図の実線で示すようにタ
イミングピストン３０と切換ピストン２９との軸線が一
致している状態から、タイミングピストン３０が鎖線で
示す位置まで角変位しても、斜線で示す部分でタイミン
グピストン３０と切換ピストン２９とが摺接しているよ
うに、切換ピストン２９の直径が設定される。なおタイ
ミングピストン３０の直径を、第２自由ロッカアーム１
８および駆動ロッカアーム１９の連結状態が解除された
状態で切換ピストン２９が常時摺接しているように、大
きく設定してもよい。

第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９
を再び連結する際には、油圧室４０の油圧が解放され
る。これにより、切換ピストン２９がばね３１のばね力
により、第２自由ロッカアーム１８側に向けて押圧され
るが、この際にも第２自由ロッカアーム１８が閉弁動作
しているときには、トリガ板３２が嵌合溝４８に嵌合し
ているので、タイミングピストン３０の動作が規制され
ており、切換ピストン２９の移動は阻止される。第２自
由ロッカアーム１８が開弁動作に移ると、トリガ板３２
が嵌合溝４８から離脱するので、タイミングピストン３
０における有底円筒体４２の移動が可能となり、該有底
円筒体４２はばね４５のばね力によりプラグ３７に当接
するまで後退移動する。次いで第２自由ロッカアーム１
８が静止状態となり、シリンダ孔３３，３６の軸線がほ
ぼ一致すると切換ピストン２９はタイミングピストン３
０の円筒体４３を押圧しながらシリンダ孔３６の第１ピ
ストン摺合部３８に摺合する。これにより、第２自由ロ
ッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９が再び連結
され、駆動ロッカアーム１９が第２自由ロッカアーム１
８とともに揺動して、吸気弁３ａが開弁作動される。

このような第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカ
アーム１９の再連結時に、切換ピストン２９の軸線とシ
リンダ孔３６の軸線とが多少ずれていても、切換ピスト
ン２９の第１のピストン摺合部３８への摺合が円滑に行
われるようにするために、第７図で示すように、シリン
ダ孔３６の開口端縁３６ａと、切換ピストン２９の端部
周縁２９ａとは、滑らかに彎曲加工される。すなわち第
２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９の
連結が解除されている状態にあるときに、駆動ロッカア
ーム１９は上側リフタ１２および下側リフタ１１間で係
合腕２８の先端が上下動するだけのわずかな角度で揺動
可能であり、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッ
カアーム１９の再連結時に切換ピストン２９の軸線とタ
イミングピストン３０の軸線とがわずかにずれる可能性
がある。そのような場合でも、切換ピストン２９の第１
ピストン摺合部３８への摺合が自動的かつ円滑に行われ
るように、切換ピストン２９の端部周縁２９ａの彎曲曲
率半径Ｒ_１と、シリンダ孔３６の開口端縁３６ａの彎曲
曲率半径Ｒ_２とが設定される。

ここで、油圧式連結切換機構６ａに油圧を供給するため
の構成について説明すると、再び第３図を参照して、油
圧供給源５７は油圧ポンプ５８とアキュムレータ５９と
から成る。油圧ポンプ５８は、シリンダ６０内のプラン
ジャ６１を駆動棒６２で往復駆動して、吸入弁６３から
作動油を吸入するとともに吐出弁６４から作動油を吐出
するように構成されており、駆動棒６２はカムシャフト
４に一体的に設けられた駆動カム６５により駆動され
る。またプランジャ６１は駆動棒６２に常に当接するよ
うに、ばね６６により付勢される。吐出弁６４に通じる
吐出油路６７の途中にはアキュムレータ５９が接続され
ており、吐出油路６７はさらに電磁切換弁６８に接続さ
れる。

電磁切換弁６８は、前記吐出油路６７を油路６９に接続
する第１の切換態様と、油路６９を解放油路７０に接続
する第２の切換態様とを切換可能であり、ソレノイド７
１が励磁されたときに第１切換態様となり、ソレノイド
７１が消磁されたときには第２の切換態様となる。

油路６９はロッカシャフト２０内に同心に形成された油
路７２に接続される。しかもロッカシャフト２０には、
第２自由ロッカアーム１８の油圧室４０に対応した側壁
に連通孔７３が穿設されており、この連通孔７３は、第
２自由ロッカアーム１８に穿設された油路７４を介して
油圧室４０に連通される。したがって、ソレノイド７１
を励磁して電磁切換弁６８を第１の切換態様としたとき
に、油圧ポンプ５８からの作動油が油圧室４０に供給さ
れ、ソレノイド７１を消磁して電磁切換弁６８を第２の
切換態様としたときに、油圧室４０の油圧が解放され
る。

次に第８図によって常時強制動弁機構７ａについて説明
すると、この常時強制動弁機構７ａは閉弁用カム１５に
当接して揺動する第１ロッカアーム７５と、開弁用カム
１６に当接し第１ロッカアーム７５に連動して揺動する
第２ロッカアーム７６とを有し、第２ロッカアーム７６
には吸気弁３ａに係合する係合腕７８が一体的に設けら
れる。すなわち、この常時強制動弁機構７ａでは、係合
腕７８が第２ロッカアーム７６に一体的に設けられてい
るので、第１および第２ロッカアーム７５，７６の揺動
に応じて係合腕７８が常時上下動し、吸気弁３ａはカム
シャフト４の回転動作中、すなわち機関の運転中、負荷
の高低に拘らず、常に開閉作動される。なお、この第８
図において、前述の強制動弁機構５ａに対応する部分に
は同一の参照符を付す。

次にこの実施例の作用について説明すると、内燃機関Ｅ
が高負荷で運転されている状態にあっては、油圧式連結
切換機構６ａ〜６ｃの各油圧室４０に油圧は作用してお
らず、したがって強制動弁機構５ａ〜５ｃにおいては第
２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９が
切換ピストン２９を介して連結されている。このため、
第１および第４気筒においては、閉弁用カム１５に当接
して揺動する第１自由ロッカアーム１７と、開弁用カム
１６に当接し第１自由ロッカアーム１７に連動して揺動
する第２自由ロッカアーム１８とによって駆動ロッカア
ーム１９が揺動し、各弁３ａ〜３ｃが強制的に開閉作動
せしめられる。また第２および第３気筒においては、閉
弁用カム１５に当接して揺動する第１ロッカアーム７５
と、開弁用カム１６に当接し第１ロッカアーム７５に連
動して揺動する第２ロッカアーム７６とによって各弁３
ａ〜３ｃが強制的に開閉作動せしめられる。このよう
に、各弁３ａ〜３ｃを強制駆動することにより、各閉弁
用カム１５および開弁用カム１６のカムプロフィルを理
想的な形状にして吸，排気効率を向上させることができ
る。しかも、ばね１４のばね力を、各弁３ａ〜３ｃの閉
弁状態を維持する程度の弱い値に設定して、各弁３ａ〜
３ｃの作動には殆ど無関係とすることができる。したが
って開弁作動時のばね１４の反発力が小さくなり、動弁
負荷が低減されるので、燃費を低減することが可能とな
る。

内燃機関Ｅが低負荷で運転されるときには、電磁切換弁
６８を励磁して油路６９，７２、連通孔７３および油路
７４から、第１および第４気筒における各油圧式連結切
換機構６ａ〜６ｃの油圧室４０に油圧を供給する。これ
により、各タイミングピストン３０が駆動ロッカアーム
１９側に向けて押圧駆動され、各切換ピストン２９がば
ね３１のばね力に抗してシリンダ孔３３内に押し戻され
る。この際、第２自由ロッカアーム１８が閉弁作動して
いるときには、トリガ板３２が嵌合溝４７に嵌合してい
るのでタインミングピストン３０の移動は規制されてお
り、第２自由ロッカアーム１８が開弁作動している際に
トリガ板３２が嵌合溝４７から離脱したときにタイミン
グピストン３０の移動が許容される。これにより、第２
自由ロッカアーム１８の開弁作動に応じてタイミングピ
ストン３０の有底円筒体４２が円筒体４３の押圧鍔４４
に当接するまで前進するが、第２自由ロッカアーム１８
および駆動ロッカアーム１９がともに作動しているとき
には切換ピストン２９と第１ピストン摺合部３８との間
の摺動抵抗が比較的大きいので切換ピストン２９の第１
ピストン摺合部３８からの離脱が避けられ、第２自由ロ
ッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９がともにほ
ぼ静止状態となって前記摺動抵抗が小さくなったとき
に、切換ピストン２９がシリンダ孔３６に引っ掛かるこ
となく、シリンダ孔３３に円滑に押し戻される。

切換ピストン２９がシリンダ孔３３内に押し戻されるこ
とにより、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカ
アーム１９の連結状態が解除され、駆動ロッカアーム１
９は、第２自由ロッカアーム１８の動作とは無関係に、
ばね１４によりその閉弁状態を維持する。

この際、切換ピストン２９の直径は第６図に関連して説
明したように大きく設定されているので第２自由ロッカ
アーム１８の揺動運動に拘らず、タイミングピストン３
０は切換ピストン２９に常に摺接しており、切換ピスト
ン２９が第２自由ロッカアーム１８側に突出することは
ない。また、タイミングピストン３０における有底円筒
体４２の嵌合溝４８はトリガ板３２に対応する位置にあ
り、第２自由ロッカアーム１８が閉弁作動しているとき
には、トリガ板３２が嵌合溝４８に嵌合する。

このようにして、内燃機関Ｅの低負荷運転時には、第１
および第４気筒における各弁３ａ〜３ｃの作動は休止さ
れており、第２および第３気筒の各弁３ａ〜３ｃのみが
常時強制動弁機構７ａ〜７ｃによって強制的に作動せし
められる。従って低負荷運転時の燃費が大幅に低減され
る。

次に内燃機関Ｅが低負荷運転から高負荷運転に復帰する
場合を想定する。この場合には、電磁切換弁６８のソレ
ノイド７１が消磁され、第１および第４気筒における各
油圧室４０の油圧が解放される。これに応じて、各油圧
式連結切換機構６ａ〜６ｃでは、切換ピストン２９がば
ね３１のばね力により、タイミングピストン３０を押圧
しながらシリンダ孔３６の第１ピストン摺合部３８に摺
合する。ただし、第２自由ロッカアーム１８が閉弁作動
しているときには、トリガ板３２が嵌合溝４８に嵌合し
ているのでタイミングピストン３０および切換ピストン
２９の移動は阻止されており、第２自由ロッカアーム１
８が開弁作動しているときにトリガ板３２が嵌合溝４８
から離脱することにより、タイミングピストン３０およ
び切換ピストン２９の移動が許容される。したがって、
第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１９
の連結解除時と同様に、第２自由ロッカアーム１８およ
び駆動ロッカアーム１９がほぼ静止状態となったとき
に、切換ピストン２９がシリンダ孔３６の第１ピストン
摺合部３８に円滑に摺合される。

しかも、切換ピストン２９の端部周縁２９ａの曲率半径
Ｒ_１と、シリンダ孔３６の開口端縁３６ａの曲率半径Ｒ
_２とは、切換ピストン２９の第１ピストン摺合部３８へ
の摺合が自動的且つ円滑に行われるように設定されてい
るので、切換ピストン２９の軸線とシリンダ孔３６の軸
線とが多少ずれていたとしても、切換ピストン２９はシ
リンダ孔３６の第１ピストン摺合部３８に円滑に摺合さ
れる。

切換ピストン２９の第１ピストン摺合部３８への摺合に
より、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアー
ム１９は再び連結され、第１および第４気筒においては
強制動弁機構５ａ〜５ｃにより各弁３ａ〜３ｃの開閉作
動が再開される。この際、第２および第３気筒において
は、常時強制動弁機構７ａ〜７ｃによる各弁３ａ〜３ｃ
の開閉作動が継続されているので、結局、全気筒の各弁
３ａ〜３ｃが強制的に開閉作動されることになり、内燃
機関Ｅの高負荷運転が達成される。

ところで、油圧式連結切換機構６ａは、第２自由ロッカ
アーム１８および駆動ロッカアーム１９に設けられるシ
リンダ孔３３，３６に切換ピストン２９およびタイミン
グピストン３０を摺動自在に嵌合して構成されるもので
あり、該油圧式連結切換機構６ａを配設することによっ
て第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアーム１
９が大型化することはなく、しかも第２自由ロッカアー
ム１８および駆動ロッカアーム１９はロッカシャフト２
０に直接支承されるものであり、慣性重量が増加するよ
うな部品が不必要であるので、慣性重量の増加を抑える
ことができ、また油圧室４０の油圧切換により速やかに
切換作動を生じせしめることができるので、応答性を向
上することができる。しかも油圧式連結切換機構６ａに
おいて、切換ピストン２９およびタイミングピストン３
０は中空状に形成されるものであり、これにより前記慣
性重量をより一層低減することができる。しかも油圧式
連結切換機構６ａは、第２自由ロッカアーム１８の開弁
用カム１６への摺接位置および駆動ロッカアーム１９の
吸気弁３ａへの係合位置間で両ロッカアーム１８，１９
間に配設されるものであり、油圧式連結切換機構６ａが
ロッカシャフト２０に比較的近接した位置にあることに
より両ロッカアーム１８，１９の慣性重量低減に寄与す
ることができる。さらに第２自由ロッカアーム１８およ
び駆動ロッカアーム１９の相対角変位によるシリンダ孔
３３，３６のずれは比較的小さく抑えられ、したがって
シリンダ孔３３，３６の内径すなわち切換ピストン２９
およびタイミングピストン３０の外径を比較的小さく設
定することが可能であり、油圧式連結切換機構６ａをコ
ンパクトに構成することが可能である。

さらに、油圧式連結切換機構６ａは、油圧室４０の油圧
を解放することにより連結作動するものであるので、油
圧室４０に通じる油圧供給系で故障があったとしても、
吸気弁３ａが休止した状態のままとなることが防止され
る。

ここで、吸気弁３ａおよび排気弁３ｂにそれぞれ対応す
る油圧式連結切換機構６ａ，６ｂの作動順序、すなわ
ち、吸気弁３ａおよび排気弁３ｂの作動休止順序につい
て検討してみると、排気弁３ｂを吸気弁３ａよりも先に
休止した場合には、第９図で示すように吸気系への吹き
返し現象が生じる。第９図において、（ａ）は吸気弁３
ａのリフト、（ｂ）は排気弁３ｂのリフト、（ｃ）は気
筒内圧力を示し、参照符ｉは点火時期、Ｐは大気圧を示
すものである。第９図で明らかなように、排気弁３ｂが
作動休止、すなわち閉弁しているときに吸気弁３ａが開
弁しているので、斜線で示す範囲において吸気系への吹
き返し現象が生じる。これは、吸気弁３ａおよび排気弁
３ｂの作動休止後、作動復帰させるときに、吸気弁３ａ
を排気弁３ｂよりも先に作動復帰させたときにも、同様
である。

このような吸気系への吹き返し現象が生じると、気化器
の詰り、騒音、エンジンストールなどが生じて不都合で
ある。

これに対して、作動休止のときには吸気弁３ａを排気弁
３ｂよりも先に作動休止させ、作動復帰時には排気弁３
ｂを吸気弁３ａよりも先にあるいは同時に作動させるよ
うにしたときには、第１０図（ａ），（ｂ），（ｃ）で
示すようになる。すなわち第１０図（ｂ）で示すように
排気弁３ｂが開弁しているときに、第１０図（ａ）で示
すように吸気弁３ａが閉弁していると、第１０図（ｃ）
の斜線で示す範囲で気筒内圧力が加圧状態にあっても、
吹き返し現象は生じ得ない。

そこで、上述のように作動休止時には吸気弁３ａを先に
休止させ、作動復帰時には吸気弁３ａおよび排気弁３ｂ
を同時に作動させるようにして、吹き返し現象の生じる
ことを防止するようにした実施例について次に説明す
る。

第１１図は本発明の他の実施例を示すものであり、吸気
弁３ａの油圧式連結切換機構７９ａと、排気弁３ｂの油
圧式連結切換機構７９ｂとが、一対のチェック弁８０，
８１を介して連結される。すなわち、両油圧式連結切換
機構７９ａ，７９ｂにおいて、油圧室８２は、タイミン
グピストン８５によって後部室８３と、先部室８４とに
仕切られており、タイミングピストン８５は、後部室８
３に油圧が作用していないときにばね８６により移動せ
しめられる作動位置と、後部室８３に油圧が作用したと
きにばね８６，８７のばね力に抗して切換ピストン８８
をシリンダ孔８９内に押し戻す作動休止位置との間で移
動可能に設けられる。しかも、吸気弁３ａ側の第２自由
ロッカアーム１８には、タイミングピストン８５が前記
作動位置にあるときに先部室８４に連通しかつタイミン
グピストン８５が作動休止位置にあるときにタイミング
ピストン８５で閉塞される油路９０，９１と、タイミン
グピストン８５が作動位置にあるときにタイミングピス
トン８５で閉塞されしかもタイミングピストン８５が作
動休止位置にあるときに後部室８４に連通する油路９２
と、後部室８３に常時連通する油路９３とが設けられ
る。また排気弁３ｂ側の第２自由ロッカアーム１８に
は、後部室８３に常時連通する油路９４と、タイミング
ピストン８５が作動位置にあるときに後部室８３に連通
しかつタイミングピストン８５が作動休止位置にあると
きには閉塞される油路９５とが設けられる。

油路９３には電磁切換弁６８（第３図参照）からの油圧
を供給する油路９６が接続される。また油路９２と油路
９４とは油路９７を介して接続され、この油路９７の途
中には油路９２側から油路９４側への圧油の流通のみを
強要するチェック弁８０か介装される。また油路９７に
おいてチェック弁８０と排気弁３ｂ側の油路９４との間
で、前記油路９７から分岐した油路９８が吸気弁３ａ側
の油路９０に接続されており、この油路９８の途中には
油路９０側への圧油流通のみを許容するチェック弁が介
装される。さらに、吸気弁３ａ側の油路９１および排気
弁３ｂ側の油路９５は、オイルパン（図示せず）に開放
される。

次にこの実施例の作用について説明すると、吸気弁３ａ
および排気弁３ｂの作動を休止する際には、油路９６か
ら油路９３を介して、油圧式連結切換機構７９ａにおけ
る油圧室８２の後部室８３に油圧を供給する。これによ
り油圧式連結切換機構７９ａのタイミングピストン８５
が作動して切換ピストン８８をシリンダ孔８９に押し込
んで、第２自由ロッカアーム１８および駆動ロッカアー
ム１９の連結が外れ、吸気弁３ａの作動が休止する。こ
のタイミングピストン８５の作動休止位置への移動によ
り、油路９２が後部室８３に連通し、チェック弁８０を
介して油圧式連結切換機構７９ｂの後部室８３に油圧が
供給される。このため、油圧式連結切換機構７９ｂにお
いて、タイミングピストン８５が作動して切換ピストン
８８をシリンダ孔８９内に押し込んで、排気弁３ｂの作
動が休止される。このようにして作動休止時には、吸気
弁３ａが先に作動休止した後に、排気弁３ｂが作動を休
止する。

次いで、弁作動復帰の場合には、油路９６から油圧を解
放する。これにより、油圧式連結切換機構７９ａのタイ
ミングピストン８５はばね８６，８７のばね力により後
退し、切換ピストン８８による第２自由ロッカアーム１
８および駆動ロッカアーム１９の連結が行われる。とこ
ろが、これと同時に、油路９０が先部室８４に連通され
るので、チェック弁８１を介して、油圧式連結切換機構
７９ｂにおける後部室８３の油圧が解放される。したが
って、両油圧式連結切換機構７９ａ，７９ｂの各タイミ
ングピストン８５が同時に後退して第２自由ロッカアー
ム１８および駆動ロッカアーム１９の連結が行われる。

以上の実施例では、閉弁用カム１５および開弁用カム１
６にそれぞれ当接する第１および第２自由ロッカアーム
１７，１８によって弁を強制的に開閉駆動するようにし
た多気筒内燃機関について述べたが、本発明は、各弁に
関して単一のカムを配置し該カムの回転動作に応じてロ
ッカアームを揺動させるようにした多気筒内燃機関に関
連しても実施することができる。

Ｃ．発明の効果 以上のように本発明によれば、以上のように本発明によ
れば、カムに当接して常時揺動するとともに機関弁に対
して自由となり得る自由ロッカアーム、ならびに機関弁
を開閉駆動すべく該機関弁に係合する駆動ロッカアーム
に共通な揺動軸線が、自由ロッカアームの前記カムへの
当接位置および駆動ロッカアームの機関弁への係合位置
間に配置され、自由ロッカアームおよび駆動ロッカアー
ム間には油圧式連結切換機構が設けられ、該油圧式連結
切換機構は、自由ロッカアームの前記カムへの当接位置
および駆動ロッカアームの前記機関弁への係合位置間で
両ロッカアームにそれぞれ穿設されるシリンダ孔と、両
ロッカアームを連結する位置と該連結を解除する位置と
の間で移動可能にして前記シリンダ孔に摺動可能に嵌合
される切換ピストンと、油圧の切換に応じて前記切換ピ
ストンを駆動する油圧力を発揮する油圧室とを備えるの
で、重量増大を回避しながら油圧式連結切換機構を自由
ロッカアームおよび駆動ロッカアーム間にコンパクトに
配設することができ、しかも両ロッカアームの大型化を
回避することが可能であり、慣性重量の低減を図ること
ができ、油圧の切換による応答性の優れた切換作動を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の一実施例を示すものであり、
第１図は縦断面図、第２図は第１図の一部を省略して示
す平面図、第３図は強制動弁機構、油圧式連結切換機構
および油圧供給機構を示す分解斜視図、第４図は油圧式
連結切換機構の内部を示す断面図、第５図はトリガ板の
ロッカシャフトおよびタイミングピストンとの対応配置
を示す断面図、第６図はタイミングピストンと切換ピス
トンとの相対位置を示す簡略図、第７図は切換ピストン
の端部とシリンダ孔の端部を拡大して示す断面図、第８
図は常時強制動弁機構の分解斜視図、第９図および第１
０図は吸気弁および排気弁の連結切換順序による気筒内
圧力の変化を示す図であり、（ａ）は吸気弁リフト、
（ｂ）は排気弁リフト、（ｃ）は気筒内圧力を示すもの
であり、第１１図は本発明の他の実施例の断面図であ
る。 ３ａ……機関弁としての吸気弁、３ｂ……機関弁として
の排気弁、３ｃ……機関弁としての副燃焼室用吸気弁、
４……カムシャフト、６ａ，６ｂ，６ｃ，７９ａ，７９
ｂ……油圧式連結切換機構、１５，１６……カム、１８
……自由ロッカアーム、１９……駆動ロッカアーム、２
９……切換ピストン、３３，３６，８９……シリンダ
孔、４０，８２……油圧室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の回転に同期して回転駆動されるカム
   シャフトに、機関弁に対応してカムが一体化され、前記
   機関弁を作動させるためのロッカアームが前記カムシャ
   フトと平行な軸線まわりに揺動可能にしてカムに当接さ
   れる内燃機関の動弁装置において、前記カムに当接して
   常時揺動するとともに機関弁に対して自由となり得る自
   由ロッカアーム、ならびに機関弁を開閉駆動すべく該機
   関弁に係合する駆動ロッカアームに共通な揺動軸線が、
   自由ロッカアームの前記カムへの当接位置および駆動ロ
   ッカアームの機関弁への係合位置間に配置され、自由ロ
   ッカアームおよび駆動ロッカアーム間には油圧式連結切
   換機構が設けられ、該油圧式連結切換機構は、自由ロッ
   カアームの前記カムへの当接位置および駆動ロッカアー
   ムの前記機関弁への係合位置間で両ロッカアームにそれ
   ぞれ穿設されるシリンダ孔と、両ロッカアームを連結す
   る位置と該連結を解除する位置との間で移動可能にして
   前記シリンダ孔に摺動可能に嵌合される切換ピストン
   と、油圧の切換に応じて前記切換ピストンを駆動する油
   圧力を発揮する油圧室とを備えることを特徴とする内燃
   機関の動弁装置。