JP2010163893A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、複数の伝達部材の連結／分離を切り換えることによりバルブの動作状態を変更する内燃機関の動弁装置であって、複数の伝達部材の連結／分離の切換性を向上させた動弁装置を提供することを目的とする。
【解決手段】リターンスプリング９８の付勢力を、油圧によりアシストする機構を備える。すなわち、第２ローラ８０の第２支軸９０Ｌに、油穴１９１が形成される。油穴１９１は、凹部９５と第２ピン穴９２Ｌにより形成される空間に連通している。油穴１９１は、オイルポンプに接続している。油穴１９１にオイルを供給することにより、第２切換ピン９４Ｌを変位させるための油圧を発生させることができる。
【選択図】図１２

Description

この発明は、内燃機関のバルブを駆動するための動弁装置に関する。

従来、例えば、特開２００７−３２５５６号公報に開示されているように、複数の伝達部材の連結／分離を切り換えることにより、バルブの動作状態を変更可能な動弁装置が知られている。この種の動弁装置は、カムの作用力をバルブに伝達するための伝達部材として、複数のロッカーアームを備えている。これらのロッカーアームの連結／分離を切り換えることにより、バルブの動作状態が変更される。

２つのロッカーアームの連結／分離の切換は、切換機構により行われる。切換機構は、それらのロッカーアームとを連結するための連結部材を備える。上記従来の動弁装置では、切換機構内にばね部材を組み込み、上記の連結部材を、両ロッカーアームを分離する方向に付勢している。電動モータ等のアクチュエータにより、連結部材をばね部材の付勢力に反して変位させて、必要に応じて複数のロッカーアームを連結させている。

特開２００７−３２５５６号公報 特開２００３−８３１４８号公報

上記従来の技術では、ロッカーアーム分離方向へ連結部材を変位させる力を、ばね部材の付勢力により発生させている。ばね部材の付勢力の大きさは、ばね部材の仕様に応じて決まる。一方、製造バラツキや経年劣化等により、連結部材の移動に要する力の大きさが相違することも考えられる。また、連結部材の動作速度（つまり、変位に要する時間）は、バルブの動作状態の変更にかかる時間の長さに直結する。例えば、機関回転数が異なればバルブ動作状態の変更のための許容時間も変わるため、より大きな力で高速に連結部材を動かしたい場合も考えられる。このように、連結部材の変位に必要とされる力の大きさは、状況に応じて相違しうる。上記従来の動弁装置は、このような事情について何らの対策がなく、未だ改善の余地を残していた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の伝達部材の連結／分離を切り換えることによりバルブの動作状態を変更する内燃機関の動弁装置であって、複数の伝達部材の連結／分離の切換性を向上させた動弁装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、
バルブとカムとの間に配置され当該カムの作用力を当該バルブに伝達するための第１および第２伝達部材と、該第１および第２伝達部材の連結／分離を切換可能な切換ピンと、を有し、前記第１、２伝達部材の連結／分離を切り換えることによりバルブ動作状態を変更する内燃機関の動弁装置であって、
前記第１伝達部材が凹部を有し、
前記第２伝達部材が、該第１および第２伝達部材が所定の位置関係にあるときに前記凹部と連通する開口を有し、
前記切換ピンが前記凹部内に進退自在に配置され、該切換ピンが前記凹部と前記開口とを跨いで位置することにより前記第１、２伝達部材が連結され、該切換ピンが前記凹部と前記開口とを跨がずに位置することにより前記第１、２伝達部材が分離され、
さらに、
前記凹部と前記切換ピンとの間に配置され、前記切換ピンを前記凹部の出口側に付勢するばね部材と、
前記第１伝達部材に設けられ、前記凹部内面と前記切換ピンの前記凹部側の面との間に接続し、その内部に流体を流通させることができる流路と、
前記流路を介して、前記凹部内面と前記切換ピンの前記凹部側の面との間に連通するオイル供給手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、オイル供給手段が流路を介してオイルを供給することにより、油圧によって切換ピンを凹部の出口側に押し出すことができる。その結果、バルブの動作状態を変更するための切換ピンの変位を、必要に応じて、ばね部材の付勢力と油圧による力との合力で行うことが可能となる。従って、ばね部材の付勢力のみでは対処が難しい状況下でも、複数の伝達部材の連結／分離の切換を円滑に行うことができる。

本発明の実施の形態１における内燃機関の動弁装置の全体構成を概略的に示す図である。 図１に示す可変機構を、バルブの基端部側から見下ろした図である。 第１ロッカーアームをロッカーシャフトの軸方向（図２中の矢視Ａの方向）から見た図である。 第２ロッカーアームを図３と同じくロッカーシャフトの軸方向（矢視Ａの方向）から見た図である。 図１に示す切換機構の詳細な構成を説明するための図である。 切換機構をカムシャフトの軸方向（図５中の矢視Ｂの方向）から見た図である。 弁稼動状態時（通常のリフト動作時）の制御状態を示す図である。 弁停止動作の開始時の制御状態を示す図である。 スライド動作の完了時の制御状態を示す図である。 スライドピンをロックピンによって保持する保持動作時の制御状態を示す図である。 スライドピンをロックピンによって保持する保持動作時の制御状態を示す図である。 実施の形態１の可変動弁装置３２における油圧アシスト機構の構成を示す斜視図である。 図１２において、第１支軸８４および第２支軸９０Ｌの近傍を拡大した図である。 本発明の実施の形態２の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２の第１変形例を示す図である。 本発明の実施の形態２の第２変形例を示す図である。 本発明の実施の形態３の構成を示す図である。 実施の形態４にかかる動作検出の基本的な内容を説明するための図である。 実施の形態４にかかる動作検出の基本的な内容を説明するための図である。 実施の形態４における、油室への潤滑油の流れを検知するための検知機構を模式的に示す図である。 実施の形態４における、油室への潤滑油の流れを検知するための検知機構を模式的に示す図である。 実施の形態４における、油室への潤滑油の流れを検知するための検知機構を模式的に示す図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１にかかる動弁装置を説明する。本実施形態の動弁装置は、車両用の内燃機関への搭載に好適である。

［可変動弁装置の全体構成］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０の吸気可変動弁装置３２の全体構成を概略的に示す図である。尚、ここでは、吸気可変動弁装置３２を例にとって説明を行うが、排気バルブを駆動するための動弁装置（「排気可変動弁装置」とも称す）についても、吸気可変動弁装置３２と同様に構成されているものとする。また、本実施形態の内燃機関１０は、４つの気筒（＃１〜＃４）を有し、＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われる直列４気筒型エンジンであるものとする。

本実施形態の可変動弁装置３２は、カムシャフト５２を備えている。カムシャフト５２は、図示省略するクランクシャフトに対してタイミングチェーンまたはタイミングベルトによって連結され、クランクシャフトの１／２の速度で回転するように構成されている。カムシャフト５２には、１気筒当たり１つの主カム５４と２つの副カム５６とが形成されている。主カム５４は、２つの副カム５６の間に配置されている。

主カム５４は、カムシャフト５２と同軸の円弧状のベース円部５４ａ（図３参照）と、当該ベース円の一部を半径方向外側に向かって膨らませるように形成されたノーズ部５４ｂ（図３参照）とを備えている。また、本実施形態では、副カム５６は、ベース円部のみを有するカム（ゼロリフトカム）として構成されている（図４参照）。

各気筒のカム５４、５６と吸気バルブ２８（以下、単に「バルブ２８」と略する）との間には、可変機構６０が介在している。すなわち、カム５４、５６の作用力は、可変機構６０を介して２つのバルブ２８へ伝達されるようになっている。バルブ２８は、カム５４、５６の作用力とバルブスプリング６２の付勢力とを利用して開閉されるようになっている。尚、図１に示す状態は、＃１気筒のバルブ２８が主カム５４の作用力を受けて開弁した状態を表している。

可変機構６０は、主カム５４の作用力をバルブ２８へ伝達する状態と副カム５６の作用力をバルブ２８へ伝達する状態とを切り換えることにより、バルブ２８の開弁特性を変更する機構である。尚、本実施形態においては、副カム５６はゼロリフトカムであるため、副カム５６の作用力がバルブ２８へ伝達される状態とは、バルブ２８が開閉しない状態（バルブ休止状態）を意味するものとする。

また、本実施形態の可変動弁装置３２は、各可変機構６０を駆動して、バルブ２８の動作状態を弁稼動状態と弁停止状態との間で切り換えるための切換機構６４を気筒毎に備えている。切換機構６４は、上述したＥＣＵ４０からの駆動信号に従って駆動されるようになっている。ＥＣＵ４０は、クランク角センサ４２等の出力信号に基づいて切換機構６４を制御する。

（可変機構の構成）
次に、図２乃至図４を参照して、可変機構６０の詳細な構成を説明する。
図２は、図１に示す可変機構６０を、バルブ２８の基端部側から見下ろした図である。
可変機構６０は、カムシャフト５２と平行に配置されたロッカーシャフト７０を備えている。図２に示すように、ロッカーシャフト７０には、１つの第１ロッカーアーム７２と、一対の第２ロッカーアーム７４Ｒ、７４Ｌとが回転自在に取り付けられている。第１ロッカーアーム７２は、２つの第２ロッカーアーム７４Ｒ、７４Ｌの間に配置されている。尚、本明細書では、左右の第２ロッカーアーム７４Ｒ、７４Ｌを特に区別しないときには、単に第２ロッカーアーム７４と表記する場合がある。

図３は、第１ロッカーアーム７２をロッカーシャフト７０の軸方向（図２中の矢視Ａの方向）から見た図であり、図４は、第２ロッカーアーム７４を図３と同じくロッカーシャフト７０の軸方向（矢視Ａの方向）から見た図である。
図３に示すように、第１ロッカーアーム７２におけるロッカーシャフト７０の反対側の端部には、主カム５４と接することができる位置に、第１ローラ７６が回転可能に取り付けられている。第１ロッカーアーム７２は、ロッカーシャフト７０に取り付けられたコイルスプリング７８によって、第１ローラ７６が主カム５４と常に当接するように付勢されている。上記のように構成された第１ロッカーアーム７２は、主カム５４の作用力とコイルスプリング７８の付勢力との協働により、ロッカーシャフト７０を支点として揺動するようになる。

一方、図４に示すように、第２ロッカーアーム７４におけるロッカーシャフト７０の反対側の端部には、バルブ２８の基端部（詳細には、バルブステムの基端部）が当接している。また、第２ロッカーアーム７４の中央部位には、第２ローラ８０が回転可能に取り付けられている。尚、第２ローラ８０の外径は、第１ローラ７６の外径と同等である。

また、第２ロッカーアーム７４の他端においては、ロッカーシャフト７０がラッシュアジャスタ８２を介して内燃機関１０の静止部材であるカムキャリア（或いはシリンダヘッド等）に支持されているものとする。このため、第２ロッカーアーム７４は、ラッシュアジャスタ８２から押し上げ力を受けることによって、副カム５６に向けて付勢されている。

また、第１ローラ７６に対する第２ローラ８０の位置は、第１ローラ７６が主カム５４のベース円部５４ａと当接（図３参照）し、かつ、第２ローラ８０が副カム５６のベース円部と当接（図４参照）している時に、第２ローラ８０の軸心と第１ローラ７６の軸心とが図２に示すように、同一直線Ｌ上に位置するように定められている。

（切換機構の構成）
次に、図５乃至図７を参照して、切換機構６４の詳細な構成を説明する。
切換機構６４は、第１ロッカーアーム７２と第２ロッカーアーム７４との連結／分離を切り換えるための機構であり、これにより、主カム５４の作用力が第２ロッカーアーム７４に伝達される状態と、当該作用力が第２ロッカーアーム７４に伝達されない状態とを切り換えて、バルブ２８の動作状態を弁稼動状態と弁停止状態との間で切り換えることができるようになっている。

図５は、図１に示す切換機構６４の詳細な構成を説明するための図である。尚、図５においては、ローラ７６、８０の軸心位置で切断した断面を用いて可変機構６０を表している。また、説明を分かり易くする観点から、可変機構６０の搭載位置に対するカムシャフト５２の搭載位置を、カムシャフト５２の軸方向位置を除き実際の搭載位置と異ならせた状態で表している。

図５に示すように、第１ローラの第１支軸８４の内部には、その軸方向に貫通するように第１ピン孔８６が形成されており、第１ピン孔８６の両端は、第１ロッカーアーム７２の両側面に開口している。第１ピン孔８６には、円柱状の第１切換ピン８８が摺動自在に挿入されている。第１切換ピン８８の外径は、第１ピン孔８６の内径と略同等であり、第１切換ピン８８の軸方向の長さは、第１ピン孔８６の長さと略同等である。

一方、第２ロッカーアーム７４Ｌ側の第２ローラ８０の第２支軸９０Ｌの内部には、第１ロッカーアーム７２と反対側の端部が閉塞され、かつ、第１ロッカーアーム７２側の端部が開口された第２ピン孔９２Ｌが形成されている。また、第２ロッカーアーム７４Ｒ側の第２ローラ８０の第２支軸９０Ｒの内部には、その軸方向に貫通するように第２ピン孔９２Ｒが形成されており、第２ピン孔９２Ｒの両端は、第２ロッカーアーム７４Ｒの両側面に開口している。第２ピン孔９２Ｒ、９２Ｌの内径は、第１ピン孔８６の内径と同等である。

第２ピン孔９２Ｌには、円柱状の第２切換ピン９４Ｌが摺動自在に挿入されている。また、第２ピン孔９２Ｌの内部には、第２切換ピン９４Ｌを第１ロッカーアーム７２方向（以下、「切換ピンの進出方向」と称する）に向けて付勢するリターンスプリング９６が配置されている。第２切換ピン９４Ｌの外径は、第２ピン孔９２Ｌの内径と略同等である。また、第２切換ピン９４Ｌの軸方向の長さは、第２ピン孔９２Ｌより短くされており、第２切換ピン９４Ｌが第２ピン孔９２Ｌ内に向けて押された状態で、第２切換ピン９４Ｌの先端が第２ロッカーアーム７４Ｌの側面から僅かに突出するように調整されている。また、リターンスプリング９６は、実装された状態において、第１ロッカーアーム７２に向けて第２切換ピン９４Ｌを常時付勢するように構成されているものとする。

第２ピン孔９２Ｒには、円柱状の第２切換ピン９４Ｒが摺動自在に挿入されている。第２切換ピン９４Ｒの外径は、第２ピン孔９２Ｒの内径と略同等であり、第２切換ピン９４Ｒの軸方向の長さは、第２ピン孔９２Ｒの長さと略同等である。

以上の３つのピン孔８６、９２Ｌ、９２Ｒの相対位置は、第１ローラ７６が主カム５４のベース円部５４ａと当接（図３参照）し、かつ、第２ローラ８０が副カム５６のベース円部と当接（図４参照）している時に、３つのピン孔８６、９２Ｌ、９２Ｒの軸心が同一直線上に位置するように決定されている。

ここで、上記図５とともに新たに図６を参照して、切換機構６４の説明を継続する。図６は、切換機構６４をカムシャフト５２の軸方向（図５中の矢視Ｂの方向）から見た図である。尚、図６以降の図においては、ロックピン１１０とソレノイド１０８との関係を簡略化して図示する場合がある。
切換機構６４は、カムの回転力を利用して、切換ピン８８、９４Ｌ、９４Ｒを第２ロッカーアーム７４Ｌ側に向けて（切換ピンの退出方向に）変位させるためのスライドピン９８を備えている。スライドピン９８は、図５に示すように、第２切換ピン９４Ｒの端面と当接する端面を有する円柱部９８ａを備えている。円柱部９８ａは、カムキャリアに固定された支持部材１００によって、軸方向に進退自在であって、周方向に回転自在に支持されている。

第２切換ピン９４Ｌの先端は、リターンスプリング９６の付勢力（反力）によって第１切換ピン８８の一端に押し付けられることになる。それに応じて、上記３つのピン孔８６、９２Ｌ、９２Ｒの軸心が同一直線上に位置している状況下では、第１切換ピン８８の他端が第２切換ピン９４Ｒの一端に押し付けられることになる。そして、更に、第２切換ピン９４Ｒの他端がスライドピン９８の円柱部９８ａの端面に押し付けられるようになる。このように、上記特定の状況下では、スライドピン９８には、リターンスプリング９６の付勢力が作用するようになっている。尚、第２ロッカーアーム７４Ｒが主カム５４からの作用力を受けて揺動する際に、第２切換ピン９４Ｒと円柱部９８ａとの当接が途切れないように各構成要素の形状や寸法が設定されている。

また、円柱部９８ａにおける第２切換ピン９４Ｒと反対側の端部には、当該円柱部９８ａの半径方向外側に向けて突出するように、棒状のアーム部９８ｂが設けられている。すなわち、当該アーム部９８ｂは、当該円柱部９８ａの軸心を中心として回転自在に構成されている。アーム部９８ｂの先端部は、図６に示すように、カムシャフト５２の周面と対向する位置まで延びるように構成されている。また、アーム部９８ｂの先端部には、カムシャフト５２の周面に向けて突出するように突起部９８ｃが設けられている。

カムシャフト５２における突起部９８ｃと対向する外周面には、当該カムシャフト５２よりも大きな外径を有する大径部１０２が形成されている。大径部１０２の周面には、周方向に延びる螺旋状溝１０４が形成されている。螺旋状溝１０４の幅は、突起部９８ｃの外径より若干大きく形成されている。

また、切換機構６４は、突起部９８ｃを螺旋状溝１０４に挿入させるためのアクチュエータ１０６を備えている。より具体的には、アクチュエータ１０６は、ＥＣＵ４０からの指令に基づいてデューティ制御されるソレノイド１０８と、当該ソレノイド１０８の駆動軸１０８ａと当接するロックピン１１０とを備えている。ロックピン１１０は、円筒状に形成されている。

ロックピン１１０には、ソレノイド１０８の推力に抗する付勢力を発するスプリング１１２の一端が掛け留められており、当該スプリング１１２の他端は、静止部材であるカムキャリアに固定された支持部材１１４に掛け留められている。このような構成によれば、ＥＣＵ４０からの指令に基づくソレノイド１０８の駆動時には、ソレノイド１０８の推力がスプリング１１２の付勢力に打ち勝つことで、ロックピン１１０を進出させることができ、一方、ソレノイド１０８の駆動が停止されると、スプリング１１２の付勢力によってロックピン１１０および駆動軸１０８ａを速やかに所定位置に退出させられるようになる。また、ロックピン１１０は、支持部材１１４によってその半径方向への移動が拘束されている。このため、ロックピン１１０がその半径方向から力を受けることがあっても、ロックピン１１０が当該方向に移動しないようにすることができる。

また、ソレノイド１０８は、ロックピン１１０がスライドピン９８のアーム部９８ｂの先端部の押圧面（突起部９８ｃが設けられた面と反対側の面）９８ｄを螺旋状溝１０４に向けて押圧可能な位置において、カムキャリア等の静止部材に固定されているものとする。言い換えれば、押圧面９８ｄは、ロックピン１１０によって突起部９８ｃが螺旋状溝１０４に向けて押されることができるような形状および位置に設けられている。

スライドピン９８のアーム部９８ｂは、カムシャフト５２側の大径部１０２とストッパー１１６とによって拘束された範囲内で、円柱部９８ａの軸心を中心として回転可能に設定されている。そして、アーム部９８ｂが当該範囲内にあり、かつ、スライドピン９８の軸方向位置が後述する変位端Ｐｍａｘ１にある場合には、ソレノイド１０８により駆動されるロックピン１１０がアーム部９８ｂの押圧面９８ｄに確実に当接できるように、各構成要素の位置関係が設定されている。また、アーム部９８ｂには、当該アーム部９８ｂをストッパー１１６に向けて付勢するスプリング１１８が取り付けられている。尚、このようなスプリング１１８は、ソレノイド１０８の非駆動時にスライドピン９８の自重によってアーム部９８ｂが螺旋状溝１０４に嵌まり込むことが想定されない場合等には、必ずしも備えていなくてもよい。

カムシャフト５２の螺旋状溝１０４における螺旋の向きは、その内部に突起部９８ｃが挿入された状態でカムシャフト５２が図６に示す所定の回転方向に回転する場合に、スライドピン９８がリターンスプリング９６の付勢力に抗して切換ピン８８、９４Ｌ、９４Ｒをその退出方向に押し退けてロッカーアーム７２、７４に近づく方向に変位するように、設定されている。

ここで、リターンスプリング９６の付勢力によって、第２切換ピン９４Ｌが第２ピン孔９２Ｌおよび第１ピン孔８６の双方に挿入された状態となり、かつ、第１切換ピン８８が第１ピン孔８６および第２ピン孔９２Ｒの双方に挿入された状態となっている時のスライドピン９８の位置を、「変位端Ｐｍａｘ１」と称する。この変位端Ｐｍａｘ１にスライドピン９８が位置している時には、第１ロッカーアーム７２と第２ロッカーアーム７４Ｒ、７４Ｌとがすべて連結された状態となる。そして、切換ピン８８等がスライドピン９８からの力を受けることによって、第２切換ピン９４Ｌ、第１切換ピン８８、および第２切換ピン９４Ｒがそれぞれ第２ピン孔９２Ｌ、第１ピン孔８６、および第２ピン孔９２Ｒのみに挿入された状態となっている時のスライドピン９８の位置を、「変位端Ｐｍａｘ２」と称する。すなわち、この変位端Ｐｍａｘ２にスライドピン９８が位置している時には、第１ロッカーアーム７２と第２ロッカーアーム７４Ｒ、７４Ｌとがすべて分離された状態となる。

本実施形態では、カムシャフト５２の軸方向における螺旋状溝１０４の基端１０４ａの位置は、スライドピン９８が上記変位端Ｐｍａｘ１に位置する時の突起部９８ｃの位置と一致するように設定されている。そして、カムシャフト５２の軸方向における螺旋状溝１０４の終端１０４ｂの位置は、スライドピン９８が上記変位端Ｐｍａｘ２に位置する時の突起部９８ｃの位置と一致するように設定されている。つまり、本実施形態では、螺旋状溝１０４によって突起部９８ｃが案内される範囲内で、スライドピン９８が変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２の間で変位可能となるように構成されている。

更に、本実施形態の螺旋状溝１０４には、図６に示すように、スライドピン９８が変位端Ｐｍａｘ２に達した後における終端１０４ｂ側の所定区間として、カムシャフト５２の回転に伴って螺旋状溝１０４が徐々に浅くなる浅溝部１０４ｃが設けられている。尚、螺旋状溝１０４における浅溝部１０４ｃ以外の部位の深さは一定である。

また、本実施形態のアーム部９８ｂには、押圧面９８ｄの一部を切り欠いて凹状に形成された切欠部９８ｅが設けられている。押圧面９８ｄは、スライドピン９８が変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２に変位する間、ロックピン１１０と当接した状態が維持されるように設けられている。そして、切欠部９８ｅは、スライドピン９８が上記変位端Ｐｍａｘ２に位置している状態において、上記浅溝部１０４ｃの作用によって突起部９８ｃが大径部１０２の表面に取り出された時に、ロックピン１１０と係合可能な部位に設けられている。

また、切欠部９８ｅは、突起部９８ｃが螺旋状溝１０４に挿入される方向にアーム部９８ｂが回転するのを規制可能であって、スライドピン９８が切換ピンの進出方向に移動するのを規制可能な態様で、ロックピン１１０と係合するように形成されている。より具体的には、切欠部９８ｅには、ロックピン１１０が当該切欠部９８ｅ内に入り込んでいくにつれ、スライドピン９８が大径部１０２から離れるように案内する案内面９８ｆが備えられている。

［本実施形態の動弁装置の動作］
次に、図７乃至図１１を参照して、可変動弁装置３２の動作について説明する。
（弁稼動状態時）
図７は、弁稼動状態時（通常のリフト動作時）の制御状態を示す図である。
この場合には、図７（Ｂ）に示すように、ソレノイド１０８の駆動がＯＦＦとされており、これにより、スライドピン９８は、カムシャフト５２から離れた状態で、リターンスプリング９６の付勢力を受けて、変位端Ｐｍａｘ１に位置している。この状態では、図７（Ａ）に示すように、第１ロッカーアーム７２と２つの第２ロッカーアーム７４とが切換ピン８８、９４Ｌを介して連結されている。その結果、主カム５４の作用力が第１ロッカーアーム７２から左右の第２ロッカーアーム７４Ｒ、７４Ｌを介して双方のバルブ２８に伝達されるようになる。このため、主カム５４のプロフィールに従って、通常のバルブ２８のリフト動作が行われるようになる。

（弁停止動作開始時（スライド動作の開始時））
図８は、弁停止動作の開始時の制御状態を示す図である。
弁停止動作は、例えば、内燃機関１０のフューエルカット要求等の所定の弁停止動作の実行要求がＥＣＵ４０によって検知された際に行われる。このような弁停止動作は、カムシャフト５２の回転力を利用してスライドピン９８によって切換ピン８８、９４Ｌ、９４Ｒをその退出方向に変位させる動作であるため、これらの切換ピン８８、９４Ｌ、９４Ｒの軸心が同一直線状に位置する時、すなわち、第１ロッカーアーム７２が揺動していない時に行われる必要がある。

本実施形態では、切換ピンの退出方向にスライドピン９８がスライド動作を行う区間が主カム５４のベース円区間内と対応するように、螺旋状溝１０４が設定されている。このため、ＥＣＵ４０が所定の弁停止動作の実行要求を検知した場合において、最初にベース円区間が到来する気筒から順にソレノイド１０８を駆動することによって、図８（Ｂ）に示すように、突起部９８ｃが螺旋状溝１０４に挿入され、各気筒の弁停止動作が順に開始するようになる。そして、螺旋状溝１０４に挿入された突起部９８ｃが当該螺旋状溝１０４によって案内されることで、カムシャフト５２の回転力を利用して、図８（Ａ）に示すように、変位端Ｐｍａｘ２側に向けて、スライドピン９８のスライド動作が開始するようになる。

（スライド動作の完了時）
図９は、スライド動作の完了時の制御状態を示す図である。
スライド動作の実行中には、螺旋状溝１０４の側面に突起部９８ｃが当接することによって、リターンスプリング９６の付勢力が受け止められた状態で、スライドピン９８が変位端Ｐｍａｘ２に向けて移動していく。図９（Ａ）は、スライドピン９８が変位端Ｐｍａｘ２に到達して弁停止要求時のスライド動作が完了したタイミング、すなわち、第１切換ピン８８および第２切換ピン９４Ｌがそれぞれ第１ピン孔８６および第２ピン孔９２Ｌ内に収まるようになったことで、第１ロッカーアーム７２と第２ロッカーアーム７４Ｒ、７４Ｌとの連結が解除されたタイミングを示している。また、このタイミングでは、図９（Ｂ）に示すように、螺旋状溝１０４内における突起部９８ｃの位置は、未だ浅溝部１０４ｃに達していない。

上記のようにスライド動作が完了し、第１ロッカーアーム７２と第２ロッカーアーム７４Ｒ、７４Ｌとが分離された状態になると、主カム５４の回転に伴って、コイルスプリング７８によって主カム５４に向けて付勢された第１ロッカーアーム７２が単独で揺動することになる。このため、２つの第２ロッカーアーム７４には、主カム５４の作用力が伝達されなくなる。また、第２ロッカーアーム７４が当接する副カム５６は、ゼロリフトカムであるため、主カム５４の作用力が伝達されなくなった第２ロッカーアーム７４には、バルブ２８を駆動するための力が与えられなくなる。その結果、主カム５４の回転に関係なく、第２ロッカーアーム７４が静止状態となるので、バルブ２８のリフト動作が停止状態となる。

尚、第１ロッカーアーム７２のみが揺動する場合には、第１切換ピン８８と第２切換ピン９４Ｌ、９４Ｒとの軸心がずれることになる。第１ロッカーアーム７２と第２ロッカーアーム７４との円滑な動作を確保するためには、そのようなずれが生ずる際に、第１切換ピン８８の端面の一部と第２切換ピン９４Ｌ、９４Ｒの端面の一部とが互いに当接している必要がある。このため、本実施形態では、第１切換ピン８８および第２切換ピン９４Ｌ、９４Ｒの端面の形状や寸法は、上記条件を満たすように定められている。

（変位部材の保持動作時）
図１０および図１１は、スライドピン９８をロックピン１１０によって保持する保持動作時の制御状態を示す図である。より具体的には、図１０は、第１ロッカーアーム７２が揺動動作（リフト動作）を行っていない場合の状態を示しており、図１１は、当該第１ロッカーアーム７２が揺動動作（リフト動作）を行っている場合の状態を示している。

上記図９に示すスライド動作完了時から更にカムシャフト５２が回転すると、突起部９８ｃは、溝が徐々に浅くなる浅溝部１０４ｃに差し掛かる。その結果、浅溝部１０４ｃの作用によって、スライドピン９８がカムシャフト５２から離れる方向に回転させられるようになる。そして、浅溝部１０４ｃによって溝が浅くなるにつれ、ロックピン１１０がその退出方向に少し変位する。その後、ソレノイド１０８によって駆動され続けているロックピン１１０が切欠部９８ｅに一致するようになるまでスライドピン９８が更に回転すると、ロックピン１１０と当接するスライドピン９８側の部位が押圧面９８ｄから切欠部９８ｅへと切り替わる。

その結果、ロックピン１１０が切欠部９８ｅに係合するようになる。これにより、図１０（Ｂ）および図１１（Ｂ）に示すように、スライドピン９８は、突起部９８ｃがカムシャフト５２から離れた状態で、かつ、ロックピン１１０によってリターンスプリング９６の付勢力を受け止める状態で保持されるようになる。このため、この保持動作中において、図１０（Ａ）および図１１（Ａ）に示すように、第１ロッカーアーム７２と第２ロッカーアーム７４とが分離された状態、すなわち、弁停止状態が維持されるようになる。

（弁復帰動作時）
弁停止状態から通常のリフト動作が行われる弁稼動状態に戻すための弁復帰動作は、例えば、フューエルカットからの復帰要求等の所定の弁復帰動作の実行要求がＥＣＵ４０によって検知された際に行われる。このような弁復帰動作は、図１０、１２に示す制御状態において、ＥＣＵ４０が所定のタイミング（切換ピン８８等が移動可能となるベース円区間の開始タイミングよりもソレノイド１０８の動作に要する所定時間分だけ早いタイミング）でソレノイド１０８への通電をＯＦＦとすることが開始される。ソレノイド１０８への通電がＯＦＦとされると、スライドピン９８の切欠部９８ｅとロックピン１１０との係合が解かれることになる。その結果、リターンスプリング９６の付勢力に抗して第１切換ピン８８および第２切換ピン９４Ｌをそれぞれ第１ピン孔８６および第２ピン孔９２Ｌに留めておく力が消滅することになる。

このため、切換ピン８８、９４Ｌ、９４Ｒの位置が一致するベース円区間が到来すると、リターンスプリング９６の付勢力によって、切換ピン８８、９４Ｌが進出方向に移動し、第１ロッカーアーム７２と２つの第２ロッカーアーム７４とが切換ピン８８、９４Ｌを介して連結された状態、すなわち、主カム５４の作用力によってバルブ２８のリフト動作が可能な状態に復帰することになる。また、リターンスプリング９６の付勢力によって切換ピン８８、９４Ｌが進出方向に移動するのに伴って、第２切換ピン９４Ｒを介して、スライドピン９８が変位端Ｐｍａｘ２から変位端Ｐｍａｘ１に戻されるようになる。

（まとめ）
以上のように構成された本実施形態の可変動弁装置３２によれば、ソレノイド１０８の通電のＯＮ、ＯＦＦとカムシャフト５２の回転力とリターンスプリング９６の付勢力とを利用して、スライドピン９８の軸方向位置を変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２の間で移動させることで、弁稼動状態と弁停止状態との間でバルブ２８の動作状態を切り換えることが可能となる。

［油圧アシスト機構の構成］
以下、実施の形態１にかかる特徴的構成を説明する。実施の形態１では、上述した可変動弁装置に、更に下記の構成が備えられている。下記に述べる構成により、油圧によって切換ピンの動作を補助することができる。便宜上、油圧によって切換ピンの動作を補助するための下記の構成を、「油圧アシスト機構」とも称す。

図１２は、実施の形態１の可変動弁装置３２における油圧アシスト機構の構成を示す斜視図である。図１２は、図５において破線Ｘで囲った領域の拡大図に相当する。但し、図１２では、便宜上、図５を左右反転させた上で破線Ｘの領域を図示しており、例えば、第２切換ピン９４Ｌ、９４Ｒなどの「Ｒ、Ｌ」の表記が左右逆になっている。図１３は、図１２において、第１支軸８４および第２支軸９０Ｌの近傍を拡大した図である。

上述した全体構成の説明で述べたように、第２ロッカーアーム７４Ｌの第２ローラ８０は、第２支軸９０Ｌを備えている。この第２支軸９０Ｌは、内部に、第２ピン孔９２Ｌを備えている。第２ピン孔９２Ｌには、リターンスプリング９６とともに、第２切換ピン９４Ｌが摺動自在に挿入されている。図５〜図１３で図示しているように、第２切換ピン９４Ｌは、凹部９５を備えている。リターンスプリング９６は、凹部９５の底面と第２ピン穴９２Ｌの底面とにそれぞれ接触し、これら２つの底面の距離に応じて伸縮する。

実施の形態１では、第２ローラ８０の第２支軸９０Ｌに、油穴１９１が形成される。油穴１９１は、第２ローラ８０の外表面から、第２ピン穴９２Ｌの内部まで貫通している。図１２および図１３は断面図なので厳密には油穴１９１を図示できないが、便宜上、図１３に油穴１９１の位置を示している。図１３に示すように、油穴１９１は、凹部９５と第２ピン穴９２Ｌにより形成される空間に連通している。以下、この空間を「油室」とも称す。

なお、実施の形態１では、図１３に示すように、第１切換ピン８８の内部に、第１切換ピン８８の軸方向に貫通して延びる貫通穴１８８が設けられている。実施の形態１では、同様に、第２切換ピン９４Ｌ、９４Ｒが、それぞれ、軸方向に内部を貫通する貫通穴１９４Ｌ、１９４Ｒを有する。貫通穴１８８、１９４Ｌ、１９４Ｒは、第１切換ピン８８および第２切換ピン９４Ｌ、９４Ｒが同軸に並んだ時に連通する。また、実施の形態１では、スライドピン９８の円柱部９８ａに、貫通穴１９８が設けられている。これらの構成については、実施の形態２で述べる。

実施の形態１の動弁装置は、図示しないオイルポンプを備えている。このオイルポンプが油穴１９１に接続している。弁復帰時には、ＥＣＵ４０からの制御信号に従ってオイルポンプが制御され、油室内にオイルを流入させる。その結果、第２切換ピン９４Ｌを図１３の矢印方向へと（紙面左側へと）押すような油圧を発生させることができる。つまり、このオイルポンプは、第２切換ピン９４Ｌを移動させることができる程度の油圧を発生するように、油室内にオイルを供給可能である。なお、このオイルポンプの具体的構成に限定はない。例えば、内燃機関１０のエンジン用オイルポンプ（不図示）によってこのオイルポンプを兼ねてもよいし、個別にオイルポンプを準備しても良い。なお、油穴１９１と油圧系との連通／遮断は、例えば油穴１９１とオイルポンプとの間に弁を設けるなどして、切り換えればよい。

オイルポンプが油穴１９１を介してオイル（潤滑油）を供給することにより、油圧によって第２切換ピン９４Ｌを押し出すことができる。これにより、リターンスプリング９６の付勢力を油圧によって補助することができる。その結果、バルブの動作状態を変更するための第２切換ピン９４Ｌの変位を、迅速かつ確実に行うことが可能となる。

また、弁停止／弁復帰の切換動作が、１サイクル毎に求められる場合がある。具体的には、機関回転数が高回転域にあるときには、弁停止切換動作のクライテリアが高く、切換動作の高速化が要求される。また、製品バラツキによるの第１ピン孔８６および第２ピン孔９２Ｌ、９２Ｒの軸心ズレ（スリーブ軸心ズレ）や、経年劣化等による切換ピン表面荒れ（面粗度悪化）などがあれば、切換ピンの変位に必要な力の大きさは相違する。この点、実施の形態１によれば、切換ピンの復帰力をリターンスプリング９８のみに頼るのではなく、油圧で補助することができる。従って、弁復帰切換制御の高速化、および外乱影響（例えば、スリーブ軸心ずれ、面粗度悪化）も許容可能な推力を確保できる。従って、弁停止／弁復帰の切換動作の高い応答性を保証できる。

なお、切換ピンをより素早く変位させるために、リターンスプリング９８を大きな付勢力を有するスプリングにすることが考えられる。しかし、付勢力の大きなスプリングを使用した場合、付勢力に抗して切換ピンを移動させるために、アクチュエータ（実施の形態１ではアクチュエータ１０６）がより大きな力を発揮する必要がある。これにより、例えばアクチュエータの消費電力増大などの不都合を招くおそれがある。この点、本実施形態によれば、アクチュエータが切換ピンに間接的または直接的に作用する際には油圧による補助を停止することにより、上記のような問題を抑制できる。

尚、上述した実施の形態１では、第２支軸９０Ｌを備えた第２ロッカーアーム７４Ｌが、前記本発明における「第１伝達部材」に、第１支軸８４を備えた第１ロッカーアーム７２が、前記本発明における「第２伝達部材」に、第２切換ピン９４Ｌが、前記本発明における「切換ピン」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態１では、第２ピン孔９２Ｌが、前記本発明における「凹部」に、第１ピン孔８６が、前記本発明における「開口」に、リターンスプリング９６が、前記本発明における「ばね部材」に、第２支軸９０Ｌに設けられた油穴１９１が、前記本発明における「流路」に、図示しないオイルポンプが、前記本発明における「オイル供給手段」に、それぞれ相当している。

なお、実施の形態１では、下記の実施の形態２で述べるように、貫通穴１８８、１９４Ｌ、１９４Ｒおよび１９８を用いたオイル排出を行う。しかしながら、本発明はこれに限られず、変形例として例えばオイルポンプと油穴１９１をつなぐオイル流路に弁を設けるなどして、適宜にオイルの流入と排出とを切り換えることもできる。

実施の形態２．
図１４および１５は、実施の形態２の構成を示す図である。以下、特に明記する点を除き、実施の形態２は実施の形態１と同様の構成を備えるものとする。図１５は、図１４において矢印Ｃに従ってスライドピン９８側を見た図である。弁停止動作時には、スライドピン９８が螺旋状溝１０４に挿入される。そして、スライドピン９８がスライドし、第２切換ピン９４Ｌがその付勢力に抗する方向に押し戻される。ここで、実施の形態１の油圧アシスト機構により油圧が発生していると、この油圧がスライドピン９８と螺旋状溝１０４とが勘合する部分の接触面圧を増大させる。この面圧増大が、スライドピン９８と螺旋状溝１０４との摺動による磨耗・破壊を促進するおそれがある。

実施の形態２では、図１５に示すように、スライドピン９８が螺旋状溝１０４に挿入（嵌合）されたときに、貫通穴１９８が貫通穴１９４Ｒと連通する。これにより、貫通穴１８８、１９４Ｌ、１９４Ｒおよび１９８が連通する。上述したように、スライドピン９８が螺旋状溝１０４に挿入されたとき（すなわち弁停止動作時）には、スライドピン９８が図１４の矢印（紙面右向き矢印）に示す方向にスライドし、結果的に切換ピンの群も紙面右側に押し込まれる。その際、油室内の潤滑油が、貫通穴１８８、１９４Ｌ、１９４Ｒおよび１９８を介して、スライドピン９８外へと流出する。つまり、貫通穴１８８、１９４Ｌ、１９４Ｒおよび１９８をオイル排出路として機能させることができる。これによりオイルを逃がしつつ切換ピンの群を押し込むことができるので、スライドピン９８と螺旋状溝１０４とが勘合する部分の接触面圧が過大になるのを抑制できる。

図１６は、実施の形態２の第１変形例を示す。この変形例では、第２支軸９０Ｌおよび第２切換ピン９４Ｌに代えて、第２支軸１９０Ｌおよび第２切換ピン２９４Ｌを用いる。第２支軸１９０Ｌは油路１９２を備え、第２切換ピン２９４Ｌは図１６（ｂ）に示すように段部１９５を備える。図１６に示すように、第２支軸１９０Ｌに対して第２切換ピン２９４Ｌが所定量だけ押し込まれたとき、段部１９５と油路１９２が連通する。段部１９５と油路１９２が連通することにより、油室内の潤滑油を外部に排出できる。

図１７は、実施の形態２の第２変形例を示す。この変形例では、第２支軸９０Ｌに代えて、第２支軸２９０Ｌを用いる。第２支軸２９０Ｌは、紙面右側の側面に、油穴２９２および弁２９１を備える。弁２９１は、油室内への油圧程度では閉じるように、且つ、弁停止切換動作時のスライドピン９８のスライドによる油室内の油圧上昇時には開くように、設計される。弁２９１が開くことにより、油室内の潤滑油を外部に排出できる。

なお、オイル排出用の構成は、択一的に用いても良く、また、２以上の構成を組み合わせても良い。つまり、図１６や図１７において、貫通穴１８８、１９４Ｌ、１９４Ｒおよび１９８は必ずしも必須ではない。

実施の形態３．
図１８は、実施の形態３の構成を示す。実施の形態３は、上述した実施の形態１の構成を前提としつつ、第２切換ピン９４Ｌの外表面により油穴１９１の開閉を行うものである。実施の形態３では、図１８に示すように、弁停止中（つまり第２切換ピン９４Ｌが第１支軸８４に架からない時）に油穴１９１が閉じられるように、第２切換ピン９４Ｌと油穴１９１の位置関係が定められる。これにより、弁停止を保持したいときには、油室への潤滑油の供給が遮断される。実施の形態３によれば、第２切換ピン９４Ｌが油穴１９１の開閉弁を兼ねるので、専用の弁が不要となり構成が簡素化される。

また、実施の形態１の油圧によるアシストが行われると、弁停止時に、スライドピン９８がロックピン１１０に対して与える横方向の力が大きくなる。この力により、ロックピン１１０とスライドピン９８との接触面圧が大きくなり、結果的に摩擦力も大きくなる。このため、ロックピン１１０とスライドピン９８との係合を解除したいとき、ロックピン１１０の速やかな動作が阻害されてしまう。また、ロックピン１１０の磨耗も進み易い。この点、実施の形態３によれば、前述した実施の形態２で述べたように、貫通穴１８８、１９４Ｌおよび図示しない貫通穴１９４Ｒ、１９８をオイル排出路として機能させることができる。これによりオイルを排出でき、ロックピン１１０の動作の阻害や磨耗の進行を抑制できる。

実施の形態４．
弁停止や弁復帰は、燃料噴射と同期して行われる。従って、それらのバルブ動作の切換と、燃料噴射との同期が的確に行われない場合には、例えば、排気触媒への新気の流入などの好ましくない事態が発生する。そこで、実施の形態４では、上記の油圧アシスト機構を活用して、弁停止／弁復帰制御中の切換機構６４の動作を検出することとした。

図１９、２０は、実施の形態４にかかる動作検出の基本的な内容を説明するための図である。実施の形態１〜３では、弁停止時や弁復帰時に潤滑油が油室に供給される。このとき、弁停止又は弁復帰の制御指令（図中の指令ＯＮ）から、時間の経過に応じて、油圧は図１９のように、流速（流量）は図２０のようにそれぞれ変化する。つまり、油圧は、指令ＯＮの後、実際に切換ピンが移動を開始すると低下し、切換ピンの移動完了後には増加に転ずる。また、流速は、指令ＯＮの後、実際に切換ピンが移動を開始すると上昇し、その後減少に転じて、切換ピンの移動完了とともに下限値に落ち着く。

そこで、本実施形態では、油圧および流速（流量）をそれぞれセンサにより検知する。そして、指令ＯＮから切換開始までの時間（以下「切換開始時間」とも称す）と、切換開始から切換完了までの時間（以下、「切換動作時間」とも称す）を、それぞれ計測する。そして、計測した切換開始時間および切動作時間と、設計値との比較を行い、切換動作の不良を検出する。これにより、バルブ動作切換の異常の有無を検出できるので、バルブ動作切換と燃料噴射との同期が的確に行われない事態を抑制できる。なお、例えば、切換開始時間や切換動作時間の計測値を利用して、バルブ動作切換と燃料噴射との同期が外れないようにそれらの制御を行っても良い。

図２１〜２３は、実施の形態４における、油室への潤滑油の流れを検知するための検知機構を模式的に示す。図２１および２２は、第１の例として挙げる、誘導起電力を利用する例を示す。符号３００はコイル、符号３０２は磁石、符号３０４はスプリングである。図２１に示すようにオイル流れに対してコイル３００が未だ移動しない状態では、コイル３００を介して検知される電圧は図２１の下方のように平坦である。図２２に示すようにオイル流れにより磁石３０２が変位するのに応じて、図２２の下方に示すように誘導起電力により電圧が変化し、スプリング３０４の抗力と釣り合った状態で電圧が一定値に落ち着く。このような電圧挙動に基づいて、油室内の潤滑油の流れを検知できる。図２３は、第２の例として挙げる、スロットルバルブの開度検出を模した例を示す。図２３（ａ）から（ｂ）のように、潤滑油の流れに応じて開閉する弁を設け、その弁の開閉を電気的、磁気的に検出する。これにより、油室内の潤滑油の流れを検知できる。なお、図２１〜２３に示した検知機構以外にも、例えば従来公知の各種の圧力センサ、流速センサ、流量センサを用いることができる。

１０ 内燃機関 ２８ 吸気バルブ
３２ 吸気可変動弁装置 ４２ クランク角センサ
５２ カムシャフト ５４ 主カム
５４ａ ベース円部 ５４ｂ ノーズ部
５６ 副カム ６０ 可変機構
６２ バルブスプリング ６４ 切換機構
７０ ロッカーシャフト ７２ 第１ロッカーアーム
７４ 第２ロッカーアーム ７４Ｌ、７４Ｒ 第２ロッカーアーム
７６ 第１ローラ ７８ コイルスプリング
８０ 第２ローラ ８２ ラッシュアジャスタ
８４ 第１支軸 ８６ 第１ピン孔
８８ 第１切換ピン ９０Ｌ、９０Ｒ 第２支軸
９２Ｌ、９２Ｒ 第２ピン孔
９４Ｌ、９４Ｒ 第２切換ピン
９５ 凹部
９６ リターンスプリング ９８ スライドピン
９８ａ 円柱部 ９８ｂ アーム部
９８ｃ 突起部 ９８ｄ 押圧面
９８ｅ 切欠部 ９８ｆ 案内面
１００ 支持部材 １０２ 大径部
１０４ 螺旋状溝 １０４ａ 基端
１０４ｂ 終端 １０４ｃ 浅溝部
１０６ アクチュエータ １０８ ソレノイド
１０８ａ 駆動軸 １１０ ロックピン
１１２ スプリング １１４ 支持部材
１１６ ストッパー １１８ スプリング
１８８ 貫通穴 １９０Ｌ 支軸
１９１ 油穴 １９２ 油路
１９４Ｌ、１９４Ｒ 貫通穴 １９５ 段部
１９８ 貫通穴 ２９０Ｌ 第２支軸
２９１ 弁 ２９２ 油穴
２９４Ｌ 第２切換ピン ３００ 符号
３００ コイル ３０２ 磁石
３０４ スプリング

Claims (1)

1. バルブとカムとの間に配置され当該カムの作用力を当該バルブに伝達するための第１および第２伝達部材と、該第１および第２伝達部材の連結／分離を切り換えるための切換ピンと、を有し、前記第１、２伝達部材の連結／分離を切り換えることによりバルブ動作状態を変更する内燃機関の動弁装置であって、
   前記第１伝達部材が凹部を有し、
   前記第２伝達部材が、該第１および第２伝達部材が所定の位置関係にあるときに前記凹部と連通する開口を有し、
   前記切換ピンが前記凹部内に進退自在に配置され、該切換ピンが前記凹部と前記開口とを跨いで位置することにより前記第１、２伝達部材が連結され、該切換ピンが前記凹部と前記開口とを跨がずに位置することにより前記第１、２伝達部材が分離され、
   さらに、
   前記凹部と前記切換ピンとの間に配置され、前記切換ピンを前記凹部の出口側に付勢するばね部材と、
   前記第１伝達部材に設けられ、前記凹部内面と前記切換ピンの前記凹部側の面との間に接続し、その内部に流体を流通させることができる流路と、
   前記流路を介して、前記凹部内面と前記切換ピンの前記凹部側の面との間に連通するオイル供給手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の動弁装置。

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