JP4003537B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁を機関の運転状態に応じて異なる駆動タイミングで開閉駆動しうる、内燃機関の動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、往復動式内燃機関（以下、エンジンという）に備えられる吸気弁や排気弁（以下、これらを総称して機関弁又は単にバルブともいう）の作動特性（開閉タイミングや開放期間）を、エンジンの負荷状態や速度状態に応じて最適なものになるように切り換えることのできる動弁装置（可変動弁機構ともいう）が開発され実用化されている。
【０００３】
このような動弁装置において作動特性を切り換える機構の一つとして、例えばエンジンの低速回転時に適したカムプロフィルを備えた低速用カムとエンジンの高速回転時に適したカムプロフィルを備えた高速用カムとを、エンジンの回転状態に応じて選択的に用いて機関弁を開閉作動させるようにしたものが開発されている。
【０００４】
例えば、特開昭６３−１７０５１３号公報等に開示されている技術では、基本的には低速用カムにより揺動して機関弁を駆動する駆動ロッカアームと、低速用カムを包含するカムプロフィルを有する高速用カムにより揺動する自由ロッカアームと、駆動ロッカアームと自由ロッカアームとの間に設けられた連結切換機構とをそなえている。そして、連結切換機構を切り離し状態にすると、自由ロッカアームは自由に揺動し、駆動ロッカアームは低速用カムにより揺動して低速用カムのカムプロフィルに応じた特性で機関弁を駆動し、一方、連結切換機構を連結状態にすると、自由ロッカアームと駆動ロッカアームとが一体に揺動し、駆動ロッカアームは高速用カムのカムプロフィルに応じた特性で機関弁を駆動する。
【０００５】
この場合の連結切換機構には、上記公報のものの他に、特許第２５８６１６３号のものなど種々の技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図５，図６は本発明の案出過程で提案された動弁装置の構造を示すものである。図５，図６に示すように、エンジンの各気筒上方のシリンダヘッド１０には、各気筒毎に２つの吸気弁１１，１２と２つの排気弁２１，２２とが備えられており、これらの吸気弁１１，１２、排気弁２１，２２を駆動するために動弁装置３０が装備されている。
【０００７】
この動弁装置３０は、吸気弁１１，１２を駆動する吸気弁駆動系と、排気弁２１，２２を駆動する排気弁駆動系とに分けられる。吸気弁駆動系は、カムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ａ〜３１ｃと、ロッカシャフト３２と、ロッカシャフト３２に揺動自在に軸支され各カム３１ａ〜３１ｃによって揺動するロッカアーム３３〜３５とをそなえている。排気弁駆動系は、吸気系と共用のカムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ｄ，３１ｅと、ロッカシャフト３６と、ロッカシャフト３６に揺動自在に軸支され各カム３１ｄ，３１ｅによって揺動するロッカアーム３７，３８（図６では省略）とをそなえている。
【０００８】
そして、動弁装置３０の吸気弁駆動系の部分に、連結切換機構４１を有する可変動弁機構４０が設けられている。
つまり、吸気弁駆動用のロッカアーム３３〜３５のうちロッカアーム３３，３４は一端のアジャストスクリュ３３ａ，３４ａを吸気弁１１，１２のステム端部に当接させており、吸気弁１１はロッカアーム３３の揺動に応じて開閉し、吸気弁１２はロッカアーム３４の揺動に応じて開閉するようになっている。
【０００９】
ロッカアーム３３は、他端のローラ３３ｂを、エンジンの低速回転時に対応した低速用カムプロフィルに形成された低速用カム３１ａに当接させており、低速用カム３１ａに応じて揺動すると、吸気弁１１を図９（ａ）に一点鎖線で示すような特性で開放するようになっている。ロッカアーム３４は、他端のローラ３４ｂを、エンジンの低速回転時に対応した低速用カムプロフィルに形成された低速用カム３１ｂに当接させており、低速用カム３１ｂに応じて揺動すると、吸気弁１１を図９（ａ）に実線で示すような特性で開放するようになっている。
【００１０】
一方、ロッカアーム３５は、一端の係合突起３５ａがロッカアーム３３，３４に係合可能になっており、他端に設けられたローラ３５ｂは、エンジンの高速回転時に対応した高速用カムプロフィルに形成された高速用カム３１ｃに当接している。
ロッカアーム３３，３４側におけるロッカアーム３５の一端が当接しうる部位には、開口部５３をそなえたシリンダ５０が形成され、このシリンダ５０内にはピストン５１が内蔵されている。
【００１１】
シリンダ５０内には、ロッカシャフト３２側から油路３２ａ，３２ｂを通じて圧油（ここでは潤滑油が兼用される）が供給されるようになっており、シリンダ５０内の油圧が高められると、図７（ｂ）に示すように、ピストン５１が一端に油圧を受けて開口部５３を塞ぐような位置に突出するように駆動される。
また、シリンダ５０内の油圧が弱められると、図７（ａ）に示すように、ピストン５１がリターンスプリング５２の付勢力によって開口部５３から外れた状態に没するように駆動される。
【００１２】
このようなシリンダ５０内のピストン５１と、シリンダ５０内の油圧を調整する油圧調整装置４２とから、ロッカアーム３３，３４とロッカアーム３５との連結状態を切り換える連結切換機構４１が構成され、この連結切換機構４１と吸気弁駆動系とから可変動弁機構４０が構成されている。
なお、油圧調整装置４２は、図８に示すように、エンジン下部のオイルパン（図示略）からシリンダブロック１０にポンプアップされた潤滑油をロッカシャフト３２内の油路３２ａに供給する潤滑油供給路４２ａ〜４２ｃと、潤滑油供給路４２ｃの途中に介装されたオイルコントロールバルブ４２ｄと、このオイルコントロールバルブ４２ｄの開度を制御する図示しないコントローラとから構成されている。
【００１３】
図８はオイルコントロールバルブ４２ｄの潤滑油供給のための小径油路が連通した状態を示し、前述のピストン３３ｅ，３４ｅに油圧を作用させるべき時には、図示しない大径油路が連通するように駆動される。潤滑油供給路４２ａ，４２ｂには、フィルタ４２ｅが介装され、潤滑油を濾過したうえでシリンダ３３ｄ，３４ｄ内へ供給するようになっている。
【００１４】
したがって、油圧調整装置４２によってシリンダ５０内の油圧が弱められるとピストン５１が埋没した非係合状態となり（図７（ａ）参照）、シリンダ５０の開口部５３には空間が形成されて、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこの空間内に出没するが、ロッカアーム３３，３４自体には接触しない。これによって、ロッカアーム３３，３４は各対応カム３１ａ，３１ｂに応じて揺動し、吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００１５】
一方、油圧調整装置４２によってシリンダ５０内の油圧が高められるとピストン５１が突出した係合状態となり（図７（ｂ）参照）、シリンダ５０の開口部５３にはピストン５１が存在するようになって、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこのピストン５１の側面（係合面）５４に当接してピストン５１を介してロッカアーム３３，３４を揺動させる。このとき、ロッカアーム３３，３４は、各対応カム３１ａ，３１ｂに対しては離隔しながら、ロッカアーム３５に駆動されて高速用カム３１ｃに応じて揺動し、吸気弁１１，１２をエンジンの高速回転時に対応させて図９（ｂ）に実線で示すような特性で開放する。
【００１６】
したがって、油圧調整装置４２は、ピストン５１の位置を係合突起３５ａが係合する係合位置と係合突起３５ａが係合しない非係合位置との間で切り換えるピストン位置切換装置として機能する。
ところで、このような動弁装置では、シリンダ５０内のピストン５１は、非係合位置には、図１０（ａ）に示すように、係合突起３５ａが係合する係合面５４の上縁部５４ａが、開口部５３に露出しないように、即ち、開口部５３の下縁を形成するロッカアーム３３，３４の開口縁部３３ｃ、３４ｃよりも下方に埋没し、係合位置には、図１０（ｂ）に示すように、係合面５４が、開口部５３の中央に露出するように突設して係合突起３５ａが係合しうるように設定することになる。
【００１７】
しかしながら、このように構成すると、図１１に示すように、ピストン５１が少しリフトした時点で、係合突起３５ａがピストン５１の係合面５４に局部的に接触すると、接触荷重が過大となり、接触部が塑性変形することがある。このとき、係合面５４の端部がピストン５１の外形よりも膨らむように塑性変形した場合、ピストン５１がシリンダ５０内に没入すべき状態でも、係合面５４の端部がシリンダ５０の開口部５３の縁部に引っ掛かり、シリンダ５０内に完全に没入することができなくなる。また、シリンダ５０内に格納された場合もシリンダ５０とピストン５１とのクリアランスは狭くなっており、燃焼によってフィルタ４２ｅにより濾過しきれないようなものも生成されるため、シリンダ５０が噛み込みやすくなる。
【００１８】
この場合、それ以降のピストンの切り換え応答性が低下する不具合や、さらには、ピストンが固着してピストンの切り換えが困難になってしまうおそれもある。
そこで、係合面５４の変形分を見越して、ピストンの外径をシリンダの内径に対して小さく設定すると、大きくなったピストンクリアランスから切換油圧が漏れてしまい、ピストンの切換応答性が低下してしまう。
ピストンの切換応答性が低下すると、ピストンが少しリフトした時点でピストンの係合面に係合突起が接触する頻度が増大し、上記のメカニズムで磨耗や変形が進んでしまう。
【００１９】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、位置切換可能なピストンとこのピストンと当接して連係動作しうる係合部材とによって機関弁の開閉タイミングの切換を行なう動弁装置において、係合部材との部分接触によってピストンが変形してもピストンの切り換えを適正に行なえるようにした、内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の内燃機関の動弁装置（請求項１）は、先端が吸気弁及び排気弁の一方に連係され、ロッカシャフトに揺動自在に支承されて第１のカムにより駆動される第１のロッカアームと、前記ロッカシャフトに揺動自在に支承されて前記第１のロッカアームに隣接するように配置され、前記第１のカムとカム形状の異なる第２のカムにより駆動される第２のロッカアームと、前記の第１，第２のロッカアームの一方に形成され、開口部を有するシリンダと、前記シリンダ内にシリンダ軸方向に摺動自在に装着され、シリンダ軸中心の回転を規制されたピストンと、前記の第１，第２のロッカアームの他方に突設され、前記開口部を通じて前記シリンダ内の空間に入出し、該空間への進入時に前記ピストンの円筒状の外周面により形成された係合面に係合可能な係合突起と、前記ピストンを、前記係合面が前記開口部を塞ぐように位置し前記係合面に前記係合突起が係合する係合位置と前記係合面が前記開口部を開放するように位置し前記係合面に前記係合突起が係合しない非係合位置との間で切り換えるピストン位置切換装置とをそなえている。
【００２１】
したがって、ピストン位置切換装置によりピストンを係合位置にすれば、第１，第２のロッカアームの他方に突設された係合突起が、開口部を通じてシリンダ内の空間に入出し、該空間への進入時に、ピストンの円筒状の外周面により形成された係合面に係合して、第１のロッカアームと第２のロッカアームとが一体に揺動して、第２のカムのカムプロフィルに応じて吸気弁又は排気弁の一方を開閉駆動する。また、ピストン位置切換装置によりピストンを非係合位置にすれば、第１のロッカアームと第２のロッカアームとが独立して揺動して、第１，第２のロッカアームの一方は、第１のカムのカムプロフィルに応じて吸気弁又は排気弁の一方を開閉駆動する。
【００２２】
そして、前記ピストンの前記係合面の端部が、前記ピストンが非係合位置にあるときに前記シリンダの前記開口部の縁面から前記開口部に突出するように配置されているので、係合突起がピストンの係合面の端部に局部的に接触して、ピストンの係合面の端部がピストンの外形よりも膨らむように変形した場合にも、この変形部位は開口部の縁面から開口部側に突出しているため、係合面の端部がシリンダの開口部の縁部に引っ掛かるようなことはない。
【００２３】
前記ピストンには、前記ピストンが非係合位置にあるときに前記係合突起の揺動軌跡上に位置する部位に凹所が設けられていることが好ましい。これによって、ピストンが非係合位置にあるときには、係合突起がピストンの凹所内まで深く進入してもピストンに干渉することはなく、係合突起の可動範囲を大きく設定することができる（請求項２）。
また、前記係合突起が前記ピストンの前記係合面の端部に局部的に接触して、前記係合面の端部が前記ピストンの外形よりも膨らむように塑性変形した場合にも、該変形部位が前記開口部の縁面から前記開口部側に突出するように、前記係合面の端部の前記開口部の縁面からの突出量が設定されていることが好ましい（請求項３）。
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の内燃機関の動弁装置。
さらに、前記係合面の端部の前記開口部の縁面からの突出量は、前記ピストンが非係合位置にある場合に前記係合面の端部が前記開口部内に進入する前記係合突起と干渉しないように設定されていることが好ましい（請求項４）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
図１，図２は本発明の第１実施形態としての内燃機関の動弁装置を示すもので、図１はその要部（ピストン位置切換装置）を示す模式的な断面図であり、図２はそのシリンダヘッド内の模式的な側面図である。なお、図１，図２において、図５〜図８と同符号は同様のものを示す。また、一部については図５，図7，図８を参照して説明する。
【００２５】
この動弁装置は、ピストン位置切換装置に特徴があり、この部分を除いては、すでに図５〜図８を参照して説明した本発明の案出過程で創案されたものと同様に構成されている。
つまり、図５，図２に示すように、エンジンの各気筒上方のシリンダヘッド１０には、各気筒毎に２つの吸気弁１１，１２と２つの排気弁２１，２２とが備えられており、これらの吸気弁１１，１２、排気弁２１，２２を駆動するために動弁装置３０が装備されている。
【００２６】
この動弁装置３０は、吸気弁１１，１２を駆動する吸気弁駆動系と、排気弁２１，２２を駆動する排気弁駆動系とに分けられる。
吸気弁駆動系は、カムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ａ〜３１ｃと、吸気用ロッカシャフト（第１のロッカシャフト）３２と、このロッカシャフト３２に揺動自在に軸支され各カム３１ａ〜３１ｃによって揺動するロッカアーム３３〜３５とをそなえている。
【００２７】
排気弁駆動系は、吸気系と共用のカムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ｄ，３１ｅと、排気用ロッカシャフト３６（第２のロッカシャフト）と、このロッカシャフト３６に揺動自在に軸支され各カム３１ｄ，３１ｅによって揺動するロッカアーム３７，３８（図１では省略）とをそなえている。そして、動弁装置３０の吸気弁駆動系の部分に、連結切換機構４１を有する可変動弁機構４０が設けられている。
【００２８】
つまり、吸気弁駆動用のロッカアーム３３〜３５のうちロッカアーム（第１のロッカアーム）３３，３４は一端のアジャストスクリュ３３ａ，３４ａを吸気弁１１，１２のステム端部に当接させており、吸気弁１１はロッカアーム３３の揺動に応じて開閉し、吸気弁１２はロッカアーム３４の揺動に応じて開閉するようになっている。
【００２９】
ロッカアーム３３は、他端のローラ３３ｂを、エンジンの低速回転時に対応した低速用カムプロフィルに形成された低速用カム（第１のカム）３１ａに当接させており、低速用カム３１ａに応じて揺動すると、吸気弁１１を図９（ａ）に一点鎖線で示すような特性で開放するようになっている。ロッカアーム３４は、他端のローラ３４ｂを、エンジンの低速回転時に対応した低速用カムプロフィルに形成された低速用カム（第１のカム）３１ｂに当接させており、低速用カム３１ｂに応じて揺動すると、吸気弁１１を図９（ａ）に実線で示すような特性で開放するようになっている。なお、図９（ａ）では、２つの低速カム３１ａ，３１ｂのバルブリフト位相をずらせて記載しているが、これは一例であって、両低速カム３１ａ，３１ｂの位相は一致するものとしてもよい。
【００３０】
一方、ロッカアーム（第２のロッカアーム）３５は、一端に突設された係合突起３５ａがロッカアーム３３，３４に係合可能になっており、他端に設けられたローラ３５ｂは、エンジンの高速回転時に対応した高速用カムプロフィルに形成された高速用カム（第２のカム）３１ｃに当接している。
ロッカアーム３３，３４側におけるロッカアーム３５の一端が当接しうる部位には、図１(ａ)〜（ｃ）に示すように、開口部１５３をそなえたシリンダ１５０が形成され、このシリンダ１５０内にはピストン１５１が内蔵されている。
【００３１】
また、シリンダ１５０には、ロッカシャフト３２側から油路３２ａ，３２ｂを通じて作動油（ここでは潤滑油が兼用される）が供給されるようになっており、シリンダ１５０内の油圧が高められると、図７（ｂ）に示すように、ピストン１５１が一端に油圧を受けて開口部１５３を塞ぐような位置に突出するように駆動される。
【００３２】
また、シリンダ１５０内の油圧が弱められると、図７（ａ）に示すように、ピストン１５１がリターンスプリング１５２の付勢力によって開口部１５３から外れた状態に没するように駆動される。
このようなシリンダ１５０内のピストン１５１と、シリンダ１５０内の油圧を調整する油圧調整装置４２とから、ロッカアーム３３，３４とロッカアーム３５との連結状態を切り換える連結切換機構４１が構成され、この連結切換機構４１と吸気弁駆動系とから可変動弁機構４０が構成されている。
【００３３】
なお、油圧調整装置４２は、図８に示すように、エンジン下部のオイルパン（図示略）からシリンダブロック１０にポンプアップされた潤滑油をロッカシャフト３２内の油路３２ａに供給する潤滑油供給路４２ａ〜４２ｃと、潤滑油供給路４２ｃの途中に介装されたオイルコントロールバルブ４２ｄと、このオイルコントロールバルブ４２ｄの開度を制御する図示しないコントローラとから構成されている。潤滑油供給路４２ａ，４２ｂには、フィルタ４２ｅが介装され、潤滑油を濾過したうえでシリンダ１５０内へ供給するようになっている。
【００３４】
したがって、油圧調整装置４２によってシリンダ１５０内の油圧が弱められるとピストン１５１が埋没状態となり（図７（ａ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３には空間が形成されて、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこの空間内に出没するが、ロッカアーム３３，３４自体には接触しない。これによって、ロッカアーム３３，３４は各対応カム３１ａ，３１ｂに応じて揺動し、吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００３５】
一方、油圧調整装置４２によってシリンダ１５０内の油圧が高められるとピストン１５１が突出状態となり（図７（ｂ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３にはピストン１５１が存在するようになって、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこのピストン１５１に当接してピストン１５１を介してロッカアーム３３，３４を揺動させる。このとき、ロッカアーム３３，３４は、各対応カム３１ａ，３１ｂに対しては離隔しながら、ロッカアーム３５に駆動されて高速用カム３１ｃに応じて揺動し、吸気弁１１，１２をエンジンの高速回転時に対応させて図９（ｂ）に実線で示すような特性で開放する。
【００３６】
したがって、油圧調整装置４２は、ピストン１５１の位置を係合突起３５ａが係合する係合位置と係合突起３５ａが係合しない非係合位置との間で切り換えるピストン位置切換装置として機能する。
ところで、本動弁装置では、図１（ａ）に示すように、ピストン１５１が非係合位置にあるときに、ピストン１５１の係合面１５４の端部１５４ａが、シリンダ１５０の開口部１５３を形成する縁面１５３ａから開口部１５３側に微小量だけ突出するように配置されている。
【００３７】
また、図１（ａ）に示すように、ピストン１５１係合面１５４の上方には、係合面１５４の上端部に隣接して、切り欠き部（凹所）１５７が設けられており、ピストン１５１が非係合位置にあるときには切り欠き部１５７が開口部１５３に位置して、係合突起３５ａがこの切り欠き部１５７の奥深くまでピストン１５１に干渉することなく進入できるようになっている。
【００３８】
さらに、本動弁装置では、ピストン１５１を非係止位置に付勢するコイル状のリターンスプリング１５２が、ピストン１５１及びシリンダ１５０に対して係合突起３５ａから離れる方向に偏心して配置されている。
つまり、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ピストン１５１には、その一端側（ここでは上面）に、リターンスプリング１５２の一端（ここでは下端）を収容する正面視円形の凹所１５１ａが形成され、シリンダ１５０の一端側（ここでは上部の下向き面）に、リターンスプリング１５２の他端（ここでは上端）を収容する正面視円形の凹所１５０ａが形成されているが、これらの凹所１５１ａ，１５０ａは、ピストン１５１及びシリンダ１５０の軸心線に対して係合突起３５ａから離れる方向に偏心して形成されている。したがって、これらの凹所１５１ａ，１５０ａに両端を係止されるリターンスプリング１５２も、係合突起３５ａから離れる方向に偏心して配置されている。
【００３９】
この偏心配置によって、ピストン１５１の凹所１５１ａ周りの側面のうちピストン１５１の係合突起３５ａが係合する側の部分（係合面）１５４においては、肉厚が大きく形成されており、ピストン１５１が係合位置にあるときに、この肉厚が大きい係合面１５４がシリンダ１５０の開口部１５３に位置して、この係合面１５４に係合突起３５ａが当接するようになっている。なお、ピストン１５１が非係合位置にあるときには、ピストン１５１が後退（埋没）し、この肉厚の係合面１５４はシリンダ１５０の開口部１５３から外れる。
【００４０】
また、ピストン１５１における係合突起３５ａ側の側面のうち係合面１５４よりも先端側の切り欠き部１５７には、スプリングガード部１５５が設けられている。このスプリングガード部１５５は、ピストン１５１が非係合位置にあるときには、係合突起３５ａの移動軌跡の延長線上、即ち、シリンダ１５０の開口部１５３に位置し、通常は係合突起３５ａと接触しないが、連結切換機構４１の不作動時に、ロッカアーム３３，３４又はロッカアーム３５のいずれかが、対応するカム３１ａ，３１ｂ，３１ｃにそれぞれ追従して駆動されない異常な状態となり、係合突起３５ａとピストン１５１との相対位置関係が変化して係合突起３５ａがピストン１５１内のリターンスプリング１５２側に進入してくる場合も考えられる。このような際には、スプリングガード部１５５がリターンスプリング１５２を保護するため、係合突起３５ａがリターンスプリング１５２に接触するようなことはなく、かかる接触によるリターンスプリング１５２の損傷を回避することができるようになっている。
【００４１】
すなわち、ロッカアーム３３，３４，３５がカム３１ａ，３１ｂ，３１ｃにそれぞれ追従して駆動される正常な状態において、ピストン１５１が非係合位置にあるときには、ピストン１５１やその内部のリターンスプリング１５２は、係合突起３５ａと干渉しないように設定されている。本実施形態では、ピストン１５１内部のリターンスプリング１５２を保護するためにスプリングガード部１５５を設けているので、上記の異常な状態になってもリターンスプリング１５２の損傷を回避することができるのである。
【００４２】
なお、係合面１５４を含んだピストン１５１の外周は、図１（ｃ）に示すように、このスプリングガード部１５５を除いて円筒面で構成されており、スプリングガード部１５５自体の表面もピストン１５１の軸心とは偏心した凸面状の部分円筒面で構成されている。
また、ピストン１５１がシリンダ１５０内で回転しないように回り止めピン１５６がピストン１５１とシリンダ１５０との間に介装されている。つまり、ピストン１５１とシリンダ１５０との一方に回り止めピン１５６が突設され、他方に回り止めピン１５６が係合する係合溝が穿設され、ピストン１５１の軸方向移動（ピストン１５１及びシリンダ１５０の軸心線方向への移動）を許容しながらピストン１５１がシリンダ１５０内で回転（ピストン１５１及びシリンダ１５０の軸心線回りの回転）しないように規制する。
【００４３】
一方、凸面状の円筒面で構成された係合面１５４と当接する係合突起３５ａは、係合面１５４に接触する先端面を係合面１５４と対応するような（ただし、係合面１５４よりもやや大径な）凹面状の円筒面により構成され、係合面１５４と確実に線接触しうるように構成されている。
ところで、ロッカアーム（第１のロッカアーム）３３，３４は吸気弁１１，１２にそれぞれそなえられたリターンスプリング（図示略）によって各対応するカム３１ａ，３１ｂから離隔しないように付勢されているが、ロッカアーム（第２のロッカアーム）３５には、このような付勢力は作用していないので、図１に示すように、ロッカアーム３５をカム３１ｃから離隔しないようにする付勢部材としてアームスプリング４３が設置されている。
【００４４】
なお、アームスプリング４３はスプリング本体４３ａとスプリング本体４３ａを内蔵するケーシング４３ｂとからなり、スプリング本体４３ａの付勢力がケーシング４３ｂを介してロッカアーム３５に伝達されるようになっている。
アームスプリング４３は、ホルダ１４４の一端部に形成された凹所１４４ａ内に装着され、ホルダ１４４によって支持されている。このホルダ１４４は、中間部に形成された軸穴１４４ｂに排気用ロッカアーム３７，３８を支持するロッカシャフト３６を挿通され、このロッカシャフト３６に回転自在に支持されており、他端１４４ｃをシリンダヘッド１０から上方に立設された支持部材としてのリブ１４５に当接させている。
【００４５】
つまり、ホルダ１４４は、ロッカシャフト３６に回転自在に支持されているため、このままではアームスプリング４３を支持しようとすると回転してしまうが、リブ１４５とリブ１４５に当接するホルダ１４４の他端１４４ｃとから、ホルダ１４４のロッカシャフト３６周りの回転を止める係止構造１４６が構成され、この係止構造１４６により、アームスプリング４３を支持しうるようにホルダ１４４の回転が規制される。
【００４６】
本発明の第１実施形態としての内燃機関の動弁装置は、上述のように構成されているので、油圧調整装置（ピストン位置切換装置）４２によってシリンダ１５０内の油圧を高めピストン１５１を突出状態（係合位置）とすると（図１（ｂ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３にはピストン１５１の係合面１５４が位置するようになって、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこのピストン１５１の係合面１５４に当接してピストン５１を介してロッカアーム３３，３４を揺動させるようになる。すなわち、連結切換機構４１が連結状態となって、吸気用のロッカアーム３３，３４がロッカアーム３５と一体に揺動して、高速カム３１ｃのカムプロフィルに応じて吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００４７】
油圧調整装置（ピストン位置切換装置）４２によってシリンダ１５０内の油圧を弱めピストン１５１を埋没状態（非係合位置）とすると（図１（ａ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３に空間が形成されて、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこの空間内に出没して、ロッカアーム３３，３４自体には接触しない。これによって、連結切換機構４１は切り離し状態となって、吸気用のロッカアーム３３，３４はロッカアーム３５に影響されることなく揺動して、低速カム３１ａ又は低速カム３１ｂのカムプロフィルに応じて吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００４８】
特に、本装置では、図１（ａ）に示すように、ピストン１５１が非係合位置にあるときに、ピストン１５１の係合面１５４の端部１５４ａが、シリンダ１５０の開口部１５３を形成する縁面（縁部）１５３ａから開口部１５３側に微小量だけ突出するので次のような効果を奏する。
つまり、図１１に示すように、ピストン５１が少しリフトした時点で、係合突起３５ａがピストン５１の係合面５４に局部的に接触して、過大な接触荷重が加わって、この接触した係合面１５４の端部１５４ａがピストン１５１の外形よりも膨らむように塑性変形した場合にも、この塑性変形した端部１５４ａは、シリンダ１５０の開口部１５３側に突出しシリンダ１５０内に進入しないため、係合面１５４の端部１５４ａがシリンダ１５０の開口部１５３の縁面１５３ａに引っ掛かることはない。
【００４９】
したがって、それ以降のピストンの切り換え応答性が低下する不具合を回避でき、勿論、ピストンが固着してピストンの切り換えが困難になってしまう事態も防止でき、油圧調整装置（ピストン位置切換装置）４２の切換性能、即ち、連結切換機構４１の切換性能を良好に維持することができる。
しかも、ピストンの外径をシリンダの内径に対して小さく設定した場合のように、大きくなったピストンクリアランスから切換油圧が漏れてしまい、ピストンの切換応答性が低下してしまうような不具合も生じることがなく、ピストンの切換応答性の低下に起因したピストン１５１や係合突起３５ａの磨耗や変形を防止することができる。
【００５０】
もちろん、係合面１５４の端部１５４ａの、開口部１５３の縁面（縁部）１５３ａから開口部１５３側への突出は微小量だけなので、ピストン１５１が非係合位置にある場合に端部１５４ａが開口部１５３内に進入する係合突起３５ａと干渉するおそれもない。逆に言えば、係合面１５４の端部１５４ａの突出量は、ピストン１５１が非係合位置にある場合に端部１５４ａが開口部１５３内に進入する係合突起３５ａと干渉しないように設定することが必要である。
【００５１】
また、図１（ａ）に示すように、ピストン１５１係合面１５４の上方には、係合面１５４の上端部に隣接して、切り欠き部（凹所）１５７が設けられているので、ピストン１５１が非係合位置にあるときには、係合突起３５ａがこの切り欠き部１５７の奥深くまでピストン１５１に干渉することなく進入でき、これにより、係合突起３５ａの可動範囲を大きく設定することができる。したがって、ロッカアーム３５を通じてロッカアーム３３，３４を高速カム３１ｃに応じて作動させる際にバルブリフト量を十分に確保することができるようになる。
【００５２】
さらに、本装置では、ピストン１５１内のリターンスプリング１５２が係合突起３５ａ側から離れるように偏倚した位置に配置されているので、この点からも、リターンスプリング１５２と干渉しない係合突起３５ａの可動範囲を大きく取れ、ロッカアーム３５を通じてロッカアーム３３，３４を高速カム３１ｃに応じて作動させる際にバルブリフト量を十分に確保することができるようになる。
【００５３】
また、リターンスプリング１５２の偏心配置によって、ロッカアーム３５の係合突起３５ａが当接するピストン１５１の係合面１５４の肉厚が大きく形成されているので、係合突起３５ａに押圧されてこの係合面１５４にバルブリフト荷重が働いた場合にも、この係合面１５４が変形しにくく、動弁系の動力伝達部位の剛性を十分に確保できるようになる。したがって、カムプロフィルのとおりにバルブを駆動することができ、動弁装置本来の性能を確実に発揮することができる。
【００５４】
また、ピストン１５１を非係合位置に付勢するリターンスプリング１５２としてトーションスプリングを用いることもできるが、トーションスプリングを用いる場合、トーションスプリングがロッカアーム側と接触して磨耗損傷を招くおそれがある。この点、本実施形態のように、リターンスプリング１５２をコイル状のスプリングにより構成すれば、スプリングの磨耗損傷の発生を未然に防ぐことができる。
【００５５】
さらに、万一、係合突起３５ａがピストン１５１内のリターンスプリング１５２側に進入してきた場合も、スプリングガード部１５５がリターンスプリング１５２を保護するので、係合突起３５ａがリターンスプリング１５２に接触することがなくターンスプリング１５２の損傷が防止される。
また、ピストン１５１外周の係合面１５４は凸面状の円筒面で構成され、係合面１５４と当接する係合突起３５ａの先端面は、係合面１５４と対応し且つ係合面１５４よりもやや小径な凹面状円筒面により構成されているので、係合突起３５ａの係合面１５４への当接が確実に線接触で行なえるようになり、ロッカアーム３３，３４のロッカアーム３５との連動を確実且つ適正に行なえるようになる。
【００５６】
また、スプリングガード部１５５表面も凸面状の円筒面で構成されているので、係合突起３５ａの可動範囲が拡大する利点がある。また、ピストン１５１の係合面の肉厚が増大されるので変形がしにくくなり、シリンダ１５０とのクリアランス変化を防ぐことができ、切換性能が悪化しない利点もある。
【００５７】
［第２実施形態］
図３は本発明の第２実施形態としての内燃機関の動弁装置を示す模式的な展開断面図（図２に対応する図）である。なお、図３において、図１，図２，図５〜図８と同符号は同様のものを示す。
【００５８】
この実施形態では、吸気弁側と排気弁側との両方が、いずれも可変動弁機構として構成されている。
つまり、吸気用のロッカシャフト３２には、低速カム３１ｂによって揺動するロッカアーム（第１のロッカアーム）１３３と、高速カム３１ｃによって揺動するロッカアーム（第２のロッカアーム）１３５とが、揺動自在に軸支されている。ロッカアーム１３３とロッカアーム１３５との間には、第１実施形態と同様の第１の連結切換機構４１ａが介装されている。
【００５９】
ロッカアーム１３３の一端側は二股に分かれており、各端部がそれぞれ吸気弁１１，１２を駆動するようになっている。第１の連結切換機構４１ａが切り離し状態の場合には、ロッカアーム１３３は、ロッカアーム１３５の動きに影響されることなく、低速カム３１ｂのカムプロフィルに対応して揺動し、吸気弁１１，１２を図９（ａ）に実線で示すように低速対応で開閉する。連結切換機構４１ａが連結状態の場合には、ロッカアーム１３５の係合突起１３５ａを通じて、ロッカアーム１３３は、ロッカアーム１３５と一体に高速カム３１ｃのカムプロフィルに対応して揺動し、吸気弁１１，１２を図９（ｂ）に実線で示すように高速対応で開閉する。
【００６０】
一方、排気用のロッカシャフト３６には、エンジンの低速時に応じた低速カム３１ｆによって揺動するロッカアーム１３７と、高速カム３１ｇによって揺動するロッカアーム１３９とが、揺動自在に軸支されている。ロッカアーム１３７とロッカアーム１３９との間には、第１実施形態と同様の第２の連結切換機構４１ｂが介装されている。
【００６１】
ロッカアーム１３７の一端側は二股に分かれており、各端部がそれぞれ排気弁２１，２２を駆動するようになっている。第２の連結切換機構４１ｂが切り離し状態の場合には、ロッカアーム１３７は、ロッカアーム１３９の動きに影響されることなく、低速カム３１ｆのカムプロフィルに対応して揺動し、排気弁２１，２２をエンジンの低速運転に対応させて開閉する。連結切換機構４１ｂが連結状態の場合には、ロッカアーム１３９の係合突起１３９ａを通じて、ロッカアーム１３７は、ロッカアーム１３９と一体に高速カム３１ｇのカムプロフィルに対応して揺動し、排気弁２１，２２をエンジンの高速運転に対応させて開閉する。
【００６２】
そして、ロッカアーム（第２のロッカアーム）１３５及びロッカアーム１３９には、図３に示すように、ロッカアーム１３５，１３９をカム３１ｃ、３１ｇから離隔しないようにする第１，第２の付勢部材としてアームスプリング４３Ａ，４３Ｂがそれぞれ設置されている。
なお、本実施形態の動弁装置でも、図１（ａ）に示すように、ピストン１５１が非係合位置にあるときに、ピストン１５１の係合面１５４の端部１５４ａが、シリンダ１５０の開口部１５３を形成する縁面１５３ａから開口部１５３側に微小量だけ突出するように配置されている。また、ピストン１５１係合面１５４の上方には、係合面１５４の上端部に隣接して、切り欠き部（凹所）１５７が設けられている。
【００６３】
また、各連結切換機構４１ａ，４１ｂの油圧調整装置（ピストン位置切換装置）４２においては、第１実施形態のものと同様に、ピストン１５１を非係止位置に付勢するリターンスプリング１５２が、ピストン１５１及びシリンダ１５０に対して係合突起３５ａから離れる方向に偏心して配置され、ピストン１５１の係合面１５４は肉厚に形成され、スプリングガード部１５５は係合面１５４よりも大きく窪んで薄肉に形成されている。
【００６４】
本発明の第２実施形態としての内燃機関の動弁装置は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様に、係合面１５４の端部１５４ａがピストン１５１の外形よりも膨らむように塑性変形した場合にも、この塑性変形した端部１５４ａは、シリンダ１５０の開口部１５３側に突出しシリンダ１５０内に進入しないため、係合面１５４の端部１５４ａがシリンダ１５０の開口部１５３の縁面１５３ａに引っ掛かることはなく、それ以降のピストンの切り換え応答性が低下する不具合を回避でき、勿論、ピストンが固着してピストンの切り換えが困難になってしまう事態も防止できる。
【００６５】
［第３実施形態］
図４は本発明の第２実施形態としての内燃機関の動弁装置の要部（ピストン位置切換装置）を示す模式的な断面図（図１に対応する図）である。なお、図４において、図１０，図１１と同符号は同様のものを示す。
本実施形態では、本動弁装置では、リターンスプリング５２がピストン５１やシリンダ５０の軸心線に対して偏心していない点が第１実施形態のものと異なっているが、図４（ａ）に示すように、ピストン５１が非係合位置にあるときに、ピストン５１の係合面５４の端部５４ａが、シリンダ５０の開口部５３を形成する縁面５３ａから開口部５３側に微小量だけ突出するように配置されている点では、第１実施形態のものと同様に構成されている。
【００６６】
また、図４（ａ）に示すように、ピストン５１の係合面５４の上方には、係合面５４の上端部に隣接して、切り欠き部（凹所）５７が設けられており、ピストン５１が非係合位置にあるときには切り欠き部５７が開口部５３に位置して、係合突起３５ａがこの切り欠き部５７の奥深くまでピストン５１に干渉することなく進入できるようになっている点も、第１実施形態のものと同様である。
【００６７】
本発明の第３実施形態としての内燃機関の動弁装置は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様に、係合面５４の端部５４ａがピストン５１の外形よりも膨らむように塑性変形した場合にも、この塑性変形した端部５４ａは、シリンダ５０の開口部５３側に突出しシリンダ５０内に進入しないため、係合面５４の端部５４ａがシリンダ５０の開口部５３の縁面５３ａに引っ掛かることはなく、それ以降のピストンの切り換え応答性が低下する不具合を回避でき、勿論、ピストンが固着してピストンの切り換えが困難になってしまう事態も防止できる。
【００６８】
［その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記第１〜３実施形態においては、低速カムによって駆動されるロッカアーム３３，３４，１３３にシリンダ，ピストン及び開口部を設け、高速カムによって駆動されるロッカアーム３５，１３５に係合突起を設けているが、これとは逆に、ロッカアーム３３，３４，１３３に係合突起を設け、ロッカアーム３５，１３５にシリンダ，ピストン及び開口部を設けているが、シリンダ，ピストン及び開口部を設けるように構成してもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関の動弁装置によれば、ピストンの係合面の端部が、ピストンが非係合位置にあるときにシリンダの開口部を形成する縁面から突出するように配置されているので、係合突起がピストンの円筒状の外周面により形成された係合面の端部に局部的に接触して、ピストンの係合面の端部がピストンの外形よりも膨らむように塑性変形した場合にも、この変形部位は開口部の縁面から開口部側に突出しているため、係合面の端部がシリンダの開口部の縁部に引っ掛かるようなことはなく、ピストンの切り換え応答性が低下する不具合や、さらには、ピストンが固着してピストンの切り換えが困難になってしまうおそれを回避することができる（請求項１）。
【００７０】
また、ピストンの係合面の上端部に隣接して、凹所が設けられているので、ピストンが非係合位置にあるときには、係合突起がこの切り欠き部の奥深くまでピストンに干渉することなく進入でき、これにより、係合突起の可動範囲を大きく設定することができるため、第２のロッカアームを通じて第１のロッカアームを第２の高速カムに応じて作動させる際にバルブリフト量を十分に確保することができるようになる（請求項２）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の動弁装置の要部（ピストン位置切換装置）を示す模式的な断面図であり、（ａ）はピストンが非係合位置にある時の縦断面図、（ｂ）はピストンが係合位置にある時の縦断面図、（ｃ）はピストンが係合位置にある時の横断面図（図１（ｂ）におけるＡ−Ａ矢視断面図）である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な側面図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な展開断面図（図５と対応する図）である。
【図４】本発明の第３実施形態にかかる内燃機関の動弁装置におけるピストン位置切換装置を示す模式的な断面図であり、（ａ）はピストンが非係合位置にある時の縦断面図、（ｂ）はピストンが係合位置にある時の縦断面図、（ｃ）はピストンが係合位置にある時の横断面図（図４（ｂ）におけるＣ−Ｃ矢視断面図）である。
【図５】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置及び本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な展開断面図（図６のＢ−Ｂ矢視断面図）である。
【図６】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な側面図である。
【図７】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置におけるピストン位置切換装置を示す模式的な断面図であって、（ａ）は非連結状態を示し、（ｂ）は連結状態を示す。
【図８】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置及び本発明の各実施形態にかかる内燃機関の動弁装置における連結切換機構の油圧調整機構を示す模式的な断面図である。
【図９】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置及び本発明の各実施形態にかかる内燃機関の動弁装置における動弁特性を示すグラフであって、（ａ）は低速時の特性を示し、（ｂ）は高速時の特性を示す。
【図１０】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置におけるピストン位置切換装置を示す模式的な断面図であり、（ａ）はピストンが非係合位置にある時の縦断面図、（ｂ）はピストンが係合位置にある時の縦断面図である。
【図１１】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置における課題を説明する図であって、ピストンが非係合位置から係合位置に移動する途中での係合突起のピストンへの係合状態を示すピストン位置切換装置の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１１，１２ 吸気弁
２１，２２ 排気弁
３１ａ，３１ｂ 低速カム（第１のカム）
３１ｃ 高速カム（第２のカム）
３１ｆ 低速カム
３１ｇ 高速カム
３２ 吸気側ロッカシャフト（第１のロッカシャフト）
３３，３４，１３３ 第１のロッカアーム
３５，１３５ 第２のロッカアーム
３５ａ，１３５ａ，１３９ａ 係合突起
３６ 吸気側ロッカシャフト（第２のロッカシャフト）
４１ 連結切換機構
４１ａ 第１の連結切換機構
４１ｂ 第２の連結切換機構
４２ 油圧調整装置（ピストン位置切換装置）
５０，１５０ シリンダ
５１，１５１ ピストン
５２，１５２ リターンスプリング
５３，１５３ 開口部
５３ａ，１５３ａ 開口部５３，１５３の縁面（縁部）
５４，１５４ ピストン１５１の側面（係合部）
５４ａ，１５４ａ 係合面５４，１５４の端部
５５，１５５ スプリングガード部
１５６ 回り止めピン
１５７ 切り欠き部（凹所）
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁を機関の運転状態に応じて異なる駆動タイミングで開閉駆動しうる、内燃機関の動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、往復動式内燃機関（以下、エンジンという）に備えられる吸気弁や排気弁（以下、これらを総称して機関弁又は単にバルブともいう）の作動特性（開閉タイミングや開放期間）を、エンジンの負荷状態や速度状態に応じて最適なものになるように切り換えることのできる動弁装置（可変動弁機構ともいう）が開発され実用化されている。
【０００３】
このような動弁装置において作動特性を切り換える機構の一つとして、例えばエンジンの低速回転時に適したカムプロフィルを備えた低速用カムとエンジンの高速回転時に適したカムプロフィルを備えた高速用カムとを、エンジンの回転状態に応じて選択的に用いて機関弁を開閉作動させるようにしたものが開発されている。
【０００４】
例えば、特開昭６３−１７０５１３号公報等に開示されている技術では、基本的には低速用カムにより揺動して機関弁を駆動する駆動ロッカアームと、低速用カムを包含するカムプロフィルを有する高速用カムにより揺動する自由ロッカアームと、駆動ロッカアームと自由ロッカアームとの間に設けられた連結切換機構とをそなえている。そして、連結切換機構を切り離し状態にすると、自由ロッカアームは自由に揺動し、駆動ロッカアームは低速用カムにより揺動して低速用カムのカムプロフィルに応じた特性で機関弁を駆動し、一方、連結切換機構を連結状態にすると、自由ロッカアームと駆動ロッカアームとが一体に揺動し、駆動ロッカアームは高速用カムのカムプロフィルに応じた特性で機関弁を駆動する。
【０００５】
この場合の連結切換機構には、上記公報のものの他に、特許第２５８６１６３号のものなど種々の技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図５，図６は本発明の案出過程で提案された動弁装置の構造を示すものである。図５，図６に示すように、エンジンの各気筒上方のシリンダヘッド１０には、各気筒毎に２つの吸気弁１１，１２と２つの排気弁２１，２２とが備えられており、これらの吸気弁１１，１２、排気弁２１，２２を駆動するために動弁装置３０が装備されている。
【０００７】
この動弁装置３０は、吸気弁１１，１２を駆動する吸気弁駆動系と、排気弁２１，２２を駆動する排気弁駆動系とに分けられる。吸気弁駆動系は、カムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ａ〜３１ｃと、ロッカシャフト３２と、ロッカシャフト３２に揺動自在に軸支され各カム３１ａ〜３１ｃによって揺動するロッカアーム３３〜３５とをそなえている。排気弁駆動系は、吸気系と共用のカムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ｄ，３１ｅと、ロッカシャフト３６と、ロッカシャフト３６に揺動自在に軸支され各カム３１ｄ，３１ｅによって揺動するロッカアーム３７，３８（図６では省略）とをそなえている。
【０００８】
そして、動弁装置３０の吸気弁駆動系の部分に、連結切換機構４１を有する可変動弁機構４０が設けられている。
つまり、吸気弁駆動用のロッカアーム３３〜３５のうちロッカアーム３３，３４は一端のアジャストスクリュ３３ａ，３４ａを吸気弁１１，１２のステム端部に当接させており、吸気弁１１はロッカアーム３３の揺動に応じて開閉し、吸気弁１２はロッカアーム３４の揺動に応じて開閉するようになっている。
【０００９】
ロッカアーム３３は、他端のローラ３３ｂを、エンジンの低速回転時に対応した低速用カムプロフィルに形成された低速用カム３１ａに当接させており、低速用カム３１ａに応じて揺動すると、吸気弁１１を図９（ａ）に一点鎖線で示すような特性で開放するようになっている。ロッカアーム３４は、他端のローラ３４ｂを、エンジンの低速回転時に対応した低速用カムプロフィルに形成された低速用カム３１ｂに当接させており、低速用カム３１ｂに応じて揺動すると、吸気弁１１を図９（ａ）に実線で示すような特性で開放するようになっている。
【００１０】
一方、ロッカアーム３５は、一端の係合突起３５ａがロッカアーム３３，３４に係合可能になっており、他端に設けられたローラ３５ｂは、エンジンの高速回転時に対応した高速用カムプロフィルに形成された高速用カム３１ｃに当接している。
ロッカアーム３３，３４側におけるロッカアーム３５の一端が当接しうる部位には、開口部５３をそなえたシリンダ５０が形成され、このシリンダ５０内にはピストン５１が内蔵されている。
【００１１】
シリンダ５０内には、ロッカシャフト３２側から油路３２ａ，３２ｂを通じて圧油（ここでは潤滑油が兼用される）が供給されるようになっており、シリンダ５０内の油圧が高められると、図７（ｂ）に示すように、ピストン５１が一端に油圧を受けて開口部５３を塞ぐような位置に突出するように駆動される。
また、シリンダ５０内の油圧が弱められると、図７（ａ）に示すように、ピストン５１がリターンスプリング５２の付勢力によって開口部５３から外れた状態に没するように駆動される。
【００１２】
このようなシリンダ５０内のピストン５１と、シリンダ５０内の油圧を調整する油圧調整装置４２とから、ロッカアーム３３，３４とロッカアーム３５との連結状態を切り換える連結切換機構４１が構成され、この連結切換機構４１と吸気弁駆動系とから可変動弁機構４０が構成されている。
なお、油圧調整装置４２は、図８に示すように、エンジン下部のオイルパン（図示略）からシリンダブロック１０にポンプアップされた潤滑油をロッカシャフト３２内の油路３２ａに供給する潤滑油供給路４２ａ〜４２ｃと、潤滑油供給路４２ｃの途中に介装されたオイルコントロールバルブ４２ｄと、このオイルコントロールバルブ４２ｄの開度を制御する図示しないコントローラとから構成されている。
【００１３】
図８はオイルコントロールバルブ４２ｄの潤滑油供給のための小径油路が連通した状態を示し、前述のピストン３３ｅ，３４ｅに油圧を作用させるべき時には、図示しない大径油路が連通するように駆動される。潤滑油供給路４２ａ，４２ｂには、フィルタ４２ｅが介装され、潤滑油を濾過したうえでシリンダ３３ｄ，３４ｄ内へ供給するようになっている。
【００１４】
したがって、油圧調整装置４２によってシリンダ５０内の油圧が弱められるとピストン５１が埋没した非係合状態となり（図７（ａ）参照）、シリンダ５０の開口部５３には空間が形成されて、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこの空間内に出没するが、ロッカアーム３３，３４自体には接触しない。これによって、ロッカアーム３３，３４は各対応カム３１ａ，３１ｂに応じて揺動し、吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００１５】
一方、油圧調整装置４２によってシリンダ５０内の油圧が高められるとピストン５１が突出した係合状態となり（図７（ｂ）参照）、シリンダ５０の開口部５３にはピストン５１が存在するようになって、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこのピストン５１の側面（係合面）５４に当接してピストン５１を介してロッカアーム３３，３４を揺動させる。このとき、ロッカアーム３３，３４は、各対応カム３１ａ，３１ｂに対しては離隔しながら、ロッカアーム３５に駆動されて高速用カム３１ｃに応じて揺動し、吸気弁１１，１２をエンジンの高速回転時に対応させて図９（ｂ）に実線で示すような特性で開放する。
【００１６】
したがって、油圧調整装置４２は、ピストン５１の位置を係合突起３５ａが係合する係合位置と係合突起３５ａが係合しない非係合位置との間で切り換えるピストン位置切換装置として機能する。
ところで、このような動弁装置では、シリンダ５０内のピストン５１は、非係合位置には、図１０（ａ）に示すように、係合突起３５ａが係合する係合面５４の上縁部５４ａが、開口部５３に露出しないように、即ち、開口部５３の下縁を形成するロッカアーム３３，３４の開口縁部３３ｃ、３４ｃよりも下方に埋没し、係合位置には、図１０（ｂ）に示すように、係合面５４が、開口部５３の中央に露出するように突設して係合突起３５ａが係合しうるように設定することになる。
【００１７】
しかしながら、このように構成すると、図１１に示すように、ピストン５１が少しリフトした時点で、係合突起３５ａがピストン５１の係合面５４に局部的に接触すると、接触荷重が過大となり、接触部が塑性変形することがある。このとき、係合面５４の端部がピストン５１の外形よりも膨らむように塑性変形した場合、ピストン５１がシリンダ５０内に没入すべき状態でも、係合面５４の端部がシリンダ５０の開口部５３の縁部に引っ掛かり、シリンダ５０内に完全に没入することができなくなる。また、シリンダ５０内に格納された場合もシリンダ５０とピストン５１とのクリアランスは狭くなっており、燃焼によってフィルタ４２ｅにより濾過しきれないようなものも生成されるため、シリンダ５０が噛み込みやすくなる。
【００１８】
この場合、それ以降のピストンの切り換え応答性が低下する不具合や、さらには、ピストンが固着してピストンの切り換えが困難になってしまうおそれもある。
そこで、係合面５４の変形分を見越して、ピストンの外径をシリンダの内径に対して小さく設定すると、大きくなったピストンクリアランスから切換油圧が漏れてしまい、ピストンの切換応答性が低下してしまう。
ピストンの切換応答性が低下すると、ピストンが少しリフトした時点でピストンの係合面に係合突起が接触する頻度が増大し、上記のメカニズムで磨耗や変形が進んでしまう。
【００１９】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、位置切換可能なピストンとこのピストンと当接して連係動作しうる係合部材とによって機関弁の開閉タイミングの切換を行なう動弁装置において、係合部材との部分接触によってピストンが変形してもピストンの切り換えを適正に行なえるようにした、内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の内燃機関の動弁装置（請求項１）は、先端が吸気弁及び排気弁の一方に連係され、ロッカシャフトに揺動自在に支承されて第１のカムにより駆動される第１のロッカアームと、前記ロッカシャフトに揺動自在に支承されて前記第１のロッカアームに隣接するように配置され、前記第１のカムとカム形状の異なる第２のカムにより駆動される第２のロッカアームと、前記の第１，第２のロッカアームの一方に形成され、開口部を有するシリンダと、前記シリンダ内にシリンダ軸方向に摺動自在に装着され、シリンダ軸中心の回転を規制されたピストンと、前記の第１，第２のロッカアームの他方に突設され、前記開口部を通じて前記シリンダ内の空間に入出し、該空間への進入時に前記ピストンの円筒状の外周面により形成された係合面に係合可能な係合突起と、前記ピストンを、前記係合面が前記開口部を塞ぐように位置し前記係合面に前記係合突起が係合する係合位置と前記係合面が前記開口部を開放するように位置し前記係合面に前記係合突起が係合しない非係合位置との間で切り換えるピストン位置切換装置とをそなえている。
【００２１】
したがって、ピストン位置切換装置によりピストンを係合位置にすれば、第１，第２のロッカアームの他方に突設された係合突起が、開口部を通じてシリンダ内の空間に入出し、該空間への進入時に、ピストンの円筒状の外周面により形成された係合面に係合して、第１のロッカアームと第２のロッカアームとが一体に揺動して、第２のカムのカムプロフィルに応じて吸気弁又は排気弁の一方を開閉駆動する。また、ピストン位置切換装置によりピストンを非係合位置にすれば、第１のロッカアームと第２のロッカアームとが独立して揺動して、第１，第２のロッカアームの一方は、第１のカムのカムプロフィルに応じて吸気弁又は排気弁の一方を開閉駆動する。
【００２２】
そして、前記ピストンの前記係合面の端部が、前記ピストンが非係合位置にあるときに前記シリンダの前記開口部の縁面から前記開口部に突出するように配置されているので、係合突起がピストンの係合面の端部に局部的に接触して、ピストンの係合面の端部がピストンの外形よりも膨らむように変形した場合にも、この変形部位は開口部の縁面から開口部側に突出しているため、係合面の端部がシリンダの開口部の縁部に引っ掛かるようなことはない。
【００２３】
前記ピストンには、前記ピストンが非係合位置にあるときに前記係合突起の揺動軌跡上に位置する部位に凹所が設けられていることが好ましい。これによって、ピストンが非係合位置にあるときには、係合突起がピストンの凹所内まで深く進入してもピストンに干渉することはなく、係合突起の可動範囲を大きく設定することができる（請求項２）。
また、前記係合突起が前記ピストンの前記係合面の端部に局部的に接触して、前記係合面の端部が前記ピストンの外形よりも膨らむように塑性変形した場合にも、該変形部位が前記開口部の縁面から前記開口部側に突出するように、前記係合面の端部の前記開口部の縁面からの突出量が設定されていることが好ましい（請求項３）。
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の内燃機関の動弁装置。
さらに、前記係合面の端部の前記開口部の縁面からの突出量は、前記ピストンが非係合位置にある場合に前記係合面の端部が前記開口部内に進入する前記係合突起と干渉しないように設定されていることが好ましい（請求項４）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
図１，図２は本発明の第１実施形態としての内燃機関の動弁装置を示すもので、図１はその要部（ピストン位置切換装置）を示す模式的な断面図であり、図２はそのシリンダヘッド内の模式的な側面図である。なお、図１，図２において、図５〜図８と同符号は同様のものを示す。また、一部については図５，図7，図８を参照して説明する。
【００２５】
この動弁装置は、ピストン位置切換装置に特徴があり、この部分を除いては、すでに図５〜図８を参照して説明した本発明の案出過程で創案されたものと同様に構成されている。
つまり、図５，図２に示すように、エンジンの各気筒上方のシリンダヘッド１０には、各気筒毎に２つの吸気弁１１，１２と２つの排気弁２１，２２とが備えられており、これらの吸気弁１１，１２、排気弁２１，２２を駆動するために動弁装置３０が装備されている。
【００２６】
この動弁装置３０は、吸気弁１１，１２を駆動する吸気弁駆動系と、排気弁２１，２２を駆動する排気弁駆動系とに分けられる。
吸気弁駆動系は、カムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ａ〜３１ｃと、吸気用ロッカシャフト（第１のロッカシャフト）３２と、このロッカシャフト３２に揺動自在に軸支され各カム３１ａ〜３１ｃによって揺動するロッカアーム３３〜３５とをそなえている。
【００２７】
排気弁駆動系は、吸気系と共用のカムシャフト３１と、カムシャフト３１に固設されたカム３１ｄ，３１ｅと、排気用ロッカシャフト３６（第２のロッカシャフト）と、このロッカシャフト３６に揺動自在に軸支され各カム３１ｄ，３１ｅによって揺動するロッカアーム３７，３８（図１では省略）とをそなえている。そして、動弁装置３０の吸気弁駆動系の部分に、連結切換機構４１を有する可変動弁機構４０が設けられている。
【００２８】
つまり、吸気弁駆動用のロッカアーム３３〜３５のうちロッカアーム（第１のロッカアーム）３３，３４は一端のアジャストスクリュ３３ａ，３４ａを吸気弁１１，１２のステム端部に当接させており、吸気弁１１はロッカアーム３３の揺動に応じて開閉し、吸気弁１２はロッカアーム３４の揺動に応じて開閉するようになっている。
【００２９】
ロッカアーム３３は、他端のローラ３３ｂを、エンジンの低速回転時に対応した低速用カムプロフィルに形成された低速用カム（第１のカム）３１ａに当接させており、低速用カム３１ａに応じて揺動すると、吸気弁１１を図９（ａ）に一点鎖線で示すような特性で開放するようになっている。ロッカアーム３４は、他端のローラ３４ｂを、エンジンの低速回転時に対応した低速用カムプロフィルに形成された低速用カム（第１のカム）３１ｂに当接させており、低速用カム３１ｂに応じて揺動すると、吸気弁１１を図９（ａ）に実線で示すような特性で開放するようになっている。なお、図９（ａ）では、２つの低速カム３１ａ，３１ｂのバルブリフト位相をずらせて記載しているが、これは一例であって、両低速カム３１ａ，３１ｂの位相は一致するものとしてもよい。
【００３０】
一方、ロッカアーム（第２のロッカアーム）３５は、一端に突設された係合突起３５ａがロッカアーム３３，３４に係合可能になっており、他端に設けられたローラ３５ｂは、エンジンの高速回転時に対応した高速用カムプロフィルに形成された高速用カム（第２のカム）３１ｃに当接している。
ロッカアーム３３，３４側におけるロッカアーム３５の一端が当接しうる部位には、図１(ａ)〜（ｃ）に示すように、開口部１５３をそなえたシリンダ１５０が形成され、このシリンダ１５０内にはピストン１５１が内蔵されている。
【００３１】
また、シリンダ１５０には、ロッカシャフト３２側から油路３２ａ，３２ｂを通じて作動油（ここでは潤滑油が兼用される）が供給されるようになっており、シリンダ１５０内の油圧が高められると、図７（ｂ）に示すように、ピストン１５１が一端に油圧を受けて開口部１５３を塞ぐような位置に突出するように駆動される。
【００３２】
また、シリンダ１５０内の油圧が弱められると、図７（ａ）に示すように、ピストン１５１がリターンスプリング１５２の付勢力によって開口部１５３から外れた状態に没するように駆動される。
このようなシリンダ１５０内のピストン１５１と、シリンダ１５０内の油圧を調整する油圧調整装置４２とから、ロッカアーム３３，３４とロッカアーム３５との連結状態を切り換える連結切換機構４１が構成され、この連結切換機構４１と吸気弁駆動系とから可変動弁機構４０が構成されている。
【００３３】
なお、油圧調整装置４２は、図８に示すように、エンジン下部のオイルパン（図示略）からシリンダブロック１０にポンプアップされた潤滑油をロッカシャフト３２内の油路３２ａに供給する潤滑油供給路４２ａ〜４２ｃと、潤滑油供給路４２ｃの途中に介装されたオイルコントロールバルブ４２ｄと、このオイルコントロールバルブ４２ｄの開度を制御する図示しないコントローラとから構成されている。潤滑油供給路４２ａ，４２ｂには、フィルタ４２ｅが介装され、潤滑油を濾過したうえでシリンダ１５０内へ供給するようになっている。
【００３４】
したがって、油圧調整装置４２によってシリンダ１５０内の油圧が弱められるとピストン１５１が埋没状態となり（図７（ａ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３には空間が形成されて、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこの空間内に出没するが、ロッカアーム３３，３４自体には接触しない。これによって、ロッカアーム３３，３４は各対応カム３１ａ，３１ｂに応じて揺動し、吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００３５】
一方、油圧調整装置４２によってシリンダ１５０内の油圧が高められるとピストン１５１が突出状態となり（図７（ｂ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３にはピストン１５１が存在するようになって、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこのピストン１５１に当接してピストン１５１を介してロッカアーム３３，３４を揺動させる。このとき、ロッカアーム３３，３４は、各対応カム３１ａ，３１ｂに対しては離隔しながら、ロッカアーム３５に駆動されて高速用カム３１ｃに応じて揺動し、吸気弁１１，１２をエンジンの高速回転時に対応させて図９（ｂ）に実線で示すような特性で開放する。
【００３６】
したがって、油圧調整装置４２は、ピストン１５１の位置を係合突起３５ａが係合する係合位置と係合突起３５ａが係合しない非係合位置との間で切り換えるピストン位置切換装置として機能する。
ところで、本動弁装置では、図１（ａ）に示すように、ピストン１５１が非係合位置にあるときに、ピストン１５１の係合面１５４の端部１５４ａが、シリンダ１５０の開口部１５３を形成する縁面１５３ａから開口部１５３側に微小量だけ突出するように配置されている。
【００３７】
また、図１（ａ）に示すように、ピストン１５１係合面１５４の上方には、係合面１５４の上端部に隣接して、切り欠き部（凹所）１５７が設けられており、ピストン１５１が非係合位置にあるときには切り欠き部１５７が開口部１５３に位置して、係合突起３５ａがこの切り欠き部１５７の奥深くまでピストン１５１に干渉することなく進入できるようになっている。
【００３８】
さらに、本動弁装置では、ピストン１５１を非係止位置に付勢するコイル状のリターンスプリング１５２が、ピストン１５１及びシリンダ１５０に対して係合突起３５ａから離れる方向に偏心して配置されている。
つまり、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ピストン１５１には、その一端側（ここでは上面）に、リターンスプリング１５２の一端（ここでは下端）を収容する正面視円形の凹所１５１ａが形成され、シリンダ１５０の一端側（ここでは上部の下向き面）に、リターンスプリング１５２の他端（ここでは上端）を収容する正面視円形の凹所１５０ａが形成されているが、これらの凹所１５１ａ，１５０ａは、ピストン１５１及びシリンダ１５０の軸心線に対して係合突起３５ａから離れる方向に偏心して形成されている。したがって、これらの凹所１５１ａ，１５０ａに両端を係止されるリターンスプリング１５２も、係合突起３５ａから離れる方向に偏心して配置されている。
【００３９】
この偏心配置によって、ピストン１５１の凹所１５１ａ周りの側面のうちピストン１５１の係合突起３５ａが係合する側の部分（係合面）１５４においては、肉厚が大きく形成されており、ピストン１５１が係合位置にあるときに、この肉厚が大きい係合面１５４がシリンダ１５０の開口部１５３に位置して、この係合面１５４に係合突起３５ａが当接するようになっている。なお、ピストン１５１が非係合位置にあるときには、ピストン１５１が後退（埋没）し、この肉厚の係合面１５４はシリンダ１５０の開口部１５３から外れる。
【００４０】
また、ピストン１５１における係合突起３５ａ側の側面のうち係合面１５４よりも先端側の切り欠き部１５７には、スプリングガード部１５５が設けられている。このスプリングガード部１５５は、ピストン１５１が非係合位置にあるときには、係合突起３５ａの移動軌跡の延長線上、即ち、シリンダ１５０の開口部１５３に位置し、通常は係合突起３５ａと接触しないが、連結切換機構４１の不作動時に、ロッカアーム３３，３４又はロッカアーム３５のいずれかが、対応するカム３１ａ，３１ｂ，３１ｃにそれぞれ追従して駆動されない異常な状態となり、係合突起３５ａとピストン１５１との相対位置関係が変化して係合突起３５ａがピストン１５１内のリターンスプリング１５２側に進入してくる場合も考えられる。このような際には、スプリングガード部１５５がリターンスプリング１５２を保護するため、係合突起３５ａがリターンスプリング１５２に接触するようなことはなく、かかる接触によるリターンスプリング１５２の損傷を回避することができるようになっている。
【００４１】
すなわち、ロッカアーム３３，３４，３５がカム３１ａ，３１ｂ，３１ｃにそれぞれ追従して駆動される正常な状態において、ピストン１５１が非係合位置にあるときには、ピストン１５１やその内部のリターンスプリング１５２は、係合突起３５ａと干渉しないように設定されている。本実施形態では、ピストン１５１内部のリターンスプリング１５２を保護するためにスプリングガード部１５５を設けているので、上記の異常な状態になってもリターンスプリング１５２の損傷を回避することができるのである。
【００４２】
なお、係合面１５４を含んだピストン１５１の外周は、図１（ｃ）に示すように、このスプリングガード部１５５を除いて円筒面で構成されており、スプリングガード部１５５自体の表面もピストン１５１の軸心とは偏心した凸面状の部分円筒面で構成されている。
また、ピストン１５１がシリンダ１５０内で回転しないように回り止めピン１５６がピストン１５１とシリンダ１５０との間に介装されている。つまり、ピストン１５１とシリンダ１５０との一方に回り止めピン１５６が突設され、他方に回り止めピン１５６が係合する係合溝が穿設され、ピストン１５１の軸方向移動（ピストン１５１及びシリンダ１５０の軸心線方向への移動）を許容しながらピストン１５１がシリンダ１５０内で回転（ピストン１５１及びシリンダ１５０の軸心線回りの回転）しないように規制する。
【００４３】
一方、凸面状の円筒面で構成された係合面１５４と当接する係合突起３５ａは、係合面１５４に接触する先端面を係合面１５４と対応するような（ただし、係合面１５４よりもやや大径な）凹面状の円筒面により構成され、係合面１５４と確実に線接触しうるように構成されている。
ところで、ロッカアーム（第１のロッカアーム）３３，３４は吸気弁１１，１２にそれぞれそなえられたリターンスプリング（図示略）によって各対応するカム３１ａ，３１ｂから離隔しないように付勢されているが、ロッカアーム（第２のロッカアーム）３５には、このような付勢力は作用していないので、図１に示すように、ロッカアーム３５をカム３１ｃから離隔しないようにする付勢部材としてアームスプリング４３が設置されている。
【００４４】
なお、アームスプリング４３はスプリング本体４３ａとスプリング本体４３ａを内蔵するケーシング４３ｂとからなり、スプリング本体４３ａの付勢力がケーシング４３ｂを介してロッカアーム３５に伝達されるようになっている。
アームスプリング４３は、ホルダ１４４の一端部に形成された凹所１４４ａ内に装着され、ホルダ１４４によって支持されている。このホルダ１４４は、中間部に形成された軸穴１４４ｂに排気用ロッカアーム３７，３８を支持するロッカシャフト３６を挿通され、このロッカシャフト３６に回転自在に支持されており、他端１４４ｃをシリンダヘッド１０から上方に立設された支持部材としてのリブ１４５に当接させている。
【００４５】
つまり、ホルダ１４４は、ロッカシャフト３６に回転自在に支持されているため、このままではアームスプリング４３を支持しようとすると回転してしまうが、リブ１４５とリブ１４５に当接するホルダ１４４の他端１４４ｃとから、ホルダ１４４のロッカシャフト３６周りの回転を止める係止構造１４６が構成され、この係止構造１４６により、アームスプリング４３を支持しうるようにホルダ１４４の回転が規制される。
【００４６】
本発明の第１実施形態としての内燃機関の動弁装置は、上述のように構成されているので、油圧調整装置（ピストン位置切換装置）４２によってシリンダ１５０内の油圧を高めピストン１５１を突出状態（係合位置）とすると（図１（ｂ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３にはピストン１５１の係合面１５４が位置するようになって、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこのピストン１５１の係合面１５４に当接してピストン５１を介してロッカアーム３３，３４を揺動させるようになる。すなわち、連結切換機構４１が連結状態となって、吸気用のロッカアーム３３，３４がロッカアーム３５と一体に揺動して、高速カム３１ｃのカムプロフィルに応じて吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００４７】
油圧調整装置（ピストン位置切換装置）４２によってシリンダ１５０内の油圧を弱めピストン１５１を埋没状態（非係合位置）とすると（図１（ａ）参照）、シリンダ１５０の開口部１５３に空間が形成されて、ロッカアーム３５の揺動時には、ロッカアーム３５の一端の係合突起３５ａはこの空間内に出没して、ロッカアーム３３，３４自体には接触しない。これによって、連結切換機構４１は切り離し状態となって、吸気用のロッカアーム３３，３４はロッカアーム３５に影響されることなく揺動して、低速カム３１ａ又は低速カム３１ｂのカムプロフィルに応じて吸気弁１１，１２を開閉駆動する。
【００４８】
特に、本装置では、図１（ａ）に示すように、ピストン１５１が非係合位置にあるときに、ピストン１５１の係合面１５４の端部１５４ａが、シリンダ１５０の開口部１５３を形成する縁面（縁部）１５３ａから開口部１５３側に微小量だけ突出するので次のような効果を奏する。
つまり、図１１に示すように、ピストン５１が少しリフトした時点で、係合突起３５ａがピストン５１の係合面５４に局部的に接触して、過大な接触荷重が加わって、この接触した係合面１５４の端部１５４ａがピストン１５１の外形よりも膨らむように塑性変形した場合にも、この塑性変形した端部１５４ａは、シリンダ１５０の開口部１５３側に突出しシリンダ１５０内に進入しないため、係合面１５４の端部１５４ａがシリンダ１５０の開口部１５３の縁面１５３ａに引っ掛かることはない。
【００４９】
したがって、それ以降のピストンの切り換え応答性が低下する不具合を回避でき、勿論、ピストンが固着してピストンの切り換えが困難になってしまう事態も防止でき、油圧調整装置（ピストン位置切換装置）４２の切換性能、即ち、連結切換機構４１の切換性能を良好に維持することができる。
しかも、ピストンの外径をシリンダの内径に対して小さく設定した場合のように、大きくなったピストンクリアランスから切換油圧が漏れてしまい、ピストンの切換応答性が低下してしまうような不具合も生じることがなく、ピストンの切換応答性の低下に起因したピストン１５１や係合突起３５ａの磨耗や変形を防止することができる。
【００５０】
もちろん、係合面１５４の端部１５４ａの、開口部１５３の縁面（縁部）１５３ａから開口部１５３側への突出は微小量だけなので、ピストン１５１が非係合位置にある場合に端部１５４ａが開口部１５３内に進入する係合突起３５ａと干渉するおそれもない。逆に言えば、係合面１５４の端部１５４ａの突出量は、ピストン１５１が非係合位置にある場合に端部１５４ａが開口部１５３内に進入する係合突起３５ａと干渉しないように設定することが必要である。
【００５１】
また、図１（ａ）に示すように、ピストン１５１係合面１５４の上方には、係合面１５４の上端部に隣接して、切り欠き部（凹所）１５７が設けられているので、ピストン１５１が非係合位置にあるときには、係合突起３５ａがこの切り欠き部１５７の奥深くまでピストン１５１に干渉することなく進入でき、これにより、係合突起３５ａの可動範囲を大きく設定することができる。したがって、ロッカアーム３５を通じてロッカアーム３３，３４を高速カム３１ｃに応じて作動させる際にバルブリフト量を十分に確保することができるようになる。
【００５２】
さらに、本装置では、ピストン１５１内のリターンスプリング１５２が係合突起３５ａ側から離れるように偏倚した位置に配置されているので、この点からも、リターンスプリング１５２と干渉しない係合突起３５ａの可動範囲を大きく取れ、ロッカアーム３５を通じてロッカアーム３３，３４を高速カム３１ｃに応じて作動させる際にバルブリフト量を十分に確保することができるようになる。
【００５３】
また、リターンスプリング１５２の偏心配置によって、ロッカアーム３５の係合突起３５ａが当接するピストン１５１の係合面１５４の肉厚が大きく形成されているので、係合突起３５ａに押圧されてこの係合面１５４にバルブリフト荷重が働いた場合にも、この係合面１５４が変形しにくく、動弁系の動力伝達部位の剛性を十分に確保できるようになる。したがって、カムプロフィルのとおりにバルブを駆動することができ、動弁装置本来の性能を確実に発揮することができる。
【００５４】
また、ピストン１５１を非係合位置に付勢するリターンスプリング１５２としてトーションスプリングを用いることもできるが、トーションスプリングを用いる場合、トーションスプリングがロッカアーム側と接触して磨耗損傷を招くおそれがある。この点、本実施形態のように、リターンスプリング１５２をコイル状のスプリングにより構成すれば、スプリングの磨耗損傷の発生を未然に防ぐことができる。
【００５５】
さらに、万一、係合突起３５ａがピストン１５１内のリターンスプリング１５２側に進入してきた場合も、スプリングガード部１５５がリターンスプリング１５２を保護するので、係合突起３５ａがリターンスプリング１５２に接触することがなくターンスプリング１５２の損傷が防止される。
また、ピストン１５１外周の係合面１５４は凸面状の円筒面で構成され、係合面１５４と当接する係合突起３５ａの先端面は、係合面１５４と対応し且つ係合面１５４よりもやや小径な凹面状円筒面により構成されているので、係合突起３５ａの係合面１５４への当接が確実に線接触で行なえるようになり、ロッカアーム３３，３４のロッカアーム３５との連動を確実且つ適正に行なえるようになる。
【００５６】
また、スプリングガード部１５５表面も凸面状の円筒面で構成されているので、係合突起３５ａの可動範囲が拡大する利点がある。また、ピストン１５１の係合面の肉厚が増大されるので変形がしにくくなり、シリンダ１５０とのクリアランス変化を防ぐことができ、切換性能が悪化しない利点もある。
【００５７】
［第２実施形態］
図３は本発明の第２実施形態としての内燃機関の動弁装置を示す模式的な展開断面図（図２に対応する図）である。なお、図３において、図１，図２，図５〜図８と同符号は同様のものを示す。
【００５８】
この実施形態では、吸気弁側と排気弁側との両方が、いずれも可変動弁機構として構成されている。
つまり、吸気用のロッカシャフト３２には、低速カム３１ｂによって揺動するロッカアーム（第１のロッカアーム）１３３と、高速カム３１ｃによって揺動するロッカアーム（第２のロッカアーム）１３５とが、揺動自在に軸支されている。ロッカアーム１３３とロッカアーム１３５との間には、第１実施形態と同様の第１の連結切換機構４１ａが介装されている。
【００５９】
ロッカアーム１３３の一端側は二股に分かれており、各端部がそれぞれ吸気弁１１，１２を駆動するようになっている。第１の連結切換機構４１ａが切り離し状態の場合には、ロッカアーム１３３は、ロッカアーム１３５の動きに影響されることなく、低速カム３１ｂのカムプロフィルに対応して揺動し、吸気弁１１，１２を図９（ａ）に実線で示すように低速対応で開閉する。連結切換機構４１ａが連結状態の場合には、ロッカアーム１３５の係合突起１３５ａを通じて、ロッカアーム１３３は、ロッカアーム１３５と一体に高速カム３１ｃのカムプロフィルに対応して揺動し、吸気弁１１，１２を図９（ｂ）に実線で示すように高速対応で開閉する。
【００６０】
一方、排気用のロッカシャフト３６には、エンジンの低速時に応じた低速カム３１ｆによって揺動するロッカアーム１３７と、高速カム３１ｇによって揺動するロッカアーム１３９とが、揺動自在に軸支されている。ロッカアーム１３７とロッカアーム１３９との間には、第１実施形態と同様の第２の連結切換機構４１ｂが介装されている。
【００６１】
ロッカアーム１３７の一端側は二股に分かれており、各端部がそれぞれ排気弁２１，２２を駆動するようになっている。第２の連結切換機構４１ｂが切り離し状態の場合には、ロッカアーム１３７は、ロッカアーム１３９の動きに影響されることなく、低速カム３１ｆのカムプロフィルに対応して揺動し、排気弁２１，２２をエンジンの低速運転に対応させて開閉する。連結切換機構４１ｂが連結状態の場合には、ロッカアーム１３９の係合突起１３９ａを通じて、ロッカアーム１３７は、ロッカアーム１３９と一体に高速カム３１ｇのカムプロフィルに対応して揺動し、排気弁２１，２２をエンジンの高速運転に対応させて開閉する。
【００６２】
そして、ロッカアーム（第２のロッカアーム）１３５及びロッカアーム１３９には、図３に示すように、ロッカアーム１３５，１３９をカム３１ｃ、３１ｇから離隔しないようにする第１，第２の付勢部材としてアームスプリング４３Ａ，４３Ｂがそれぞれ設置されている。
なお、本実施形態の動弁装置でも、図１（ａ）に示すように、ピストン１５１が非係合位置にあるときに、ピストン１５１の係合面１５４の端部１５４ａが、シリンダ１５０の開口部１５３を形成する縁面１５３ａから開口部１５３側に微小量だけ突出するように配置されている。また、ピストン１５１係合面１５４の上方には、係合面１５４の上端部に隣接して、切り欠き部（凹所）１５７が設けられている。
【００６３】
また、各連結切換機構４１ａ，４１ｂの油圧調整装置（ピストン位置切換装置）４２においては、第１実施形態のものと同様に、ピストン１５１を非係止位置に付勢するリターンスプリング１５２が、ピストン１５１及びシリンダ１５０に対して係合突起３５ａから離れる方向に偏心して配置され、ピストン１５１の係合面１５４は肉厚に形成され、スプリングガード部１５５は係合面１５４よりも大きく窪んで薄肉に形成されている。
【００６４】
本発明の第２実施形態としての内燃機関の動弁装置は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様に、係合面１５４の端部１５４ａがピストン１５１の外形よりも膨らむように塑性変形した場合にも、この塑性変形した端部１５４ａは、シリンダ１５０の開口部１５３側に突出しシリンダ１５０内に進入しないため、係合面１５４の端部１５４ａがシリンダ１５０の開口部１５３の縁面１５３ａに引っ掛かることはなく、それ以降のピストンの切り換え応答性が低下する不具合を回避でき、勿論、ピストンが固着してピストンの切り換えが困難になってしまう事態も防止できる。
【００６５】
［第３実施形態］
図４は本発明の第２実施形態としての内燃機関の動弁装置の要部（ピストン位置切換装置）を示す模式的な断面図（図１に対応する図）である。なお、図４において、図１０，図１１と同符号は同様のものを示す。
本実施形態では、本動弁装置では、リターンスプリング５２がピストン５１やシリンダ５０の軸心線に対して偏心していない点が第１実施形態のものと異なっているが、図４（ａ）に示すように、ピストン５１が非係合位置にあるときに、ピストン５１の係合面５４の端部５４ａが、シリンダ５０の開口部５３を形成する縁面５３ａから開口部５３側に微小量だけ突出するように配置されている点では、第１実施形態のものと同様に構成されている。
【００６６】
また、図４（ａ）に示すように、ピストン５１の係合面５４の上方には、係合面５４の上端部に隣接して、切り欠き部（凹所）５７が設けられており、ピストン５１が非係合位置にあるときには切り欠き部５７が開口部５３に位置して、係合突起３５ａがこの切り欠き部５７の奥深くまでピストン５１に干渉することなく進入できるようになっている点も、第１実施形態のものと同様である。
【００６７】
本発明の第３実施形態としての内燃機関の動弁装置は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様に、係合面５４の端部５４ａがピストン５１の外形よりも膨らむように塑性変形した場合にも、この塑性変形した端部５４ａは、シリンダ５０の開口部５３側に突出しシリンダ５０内に進入しないため、係合面５４の端部５４ａがシリンダ５０の開口部５３の縁面５３ａに引っ掛かることはなく、それ以降のピストンの切り換え応答性が低下する不具合を回避でき、勿論、ピストンが固着してピストンの切り換えが困難になってしまう事態も防止できる。
【００６８】
［その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記第１〜３実施形態においては、低速カムによって駆動されるロッカアーム３３，３４，１３３にシリンダ，ピストン及び開口部を設け、高速カムによって駆動されるロッカアーム３５，１３５に係合突起を設けているが、これとは逆に、ロッカアーム３３，３４，１３３に係合突起を設け、ロッカアーム３５，１３５にシリンダ，ピストン及び開口部を設けているが、シリンダ，ピストン及び開口部を設けるように構成してもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関の動弁装置によれば、ピストンの係合面の端部が、ピストンが非係合位置にあるときにシリンダの開口部を形成する縁面から突出するように配置されているので、係合突起がピストンの円筒状の外周面により形成された係合面の端部に局部的に接触して、ピストンの係合面の端部がピストンの外形よりも膨らむように塑性変形した場合にも、この変形部位は開口部の縁面から開口部側に突出しているため、係合面の端部がシリンダの開口部の縁部に引っ掛かるようなことはなく、ピストンの切り換え応答性が低下する不具合や、さらには、ピストンが固着してピストンの切り換えが困難になってしまうおそれを回避することができる（請求項１）。
【００７０】
また、ピストンの係合面の上端部に隣接して、凹所が設けられているので、ピストンが非係合位置にあるときには、係合突起がこの切り欠き部の奥深くまでピストンに干渉することなく進入でき、これにより、係合突起の可動範囲を大きく設定することができるため、第２のロッカアームを通じて第１のロッカアームを第２の高速カムに応じて作動させる際にバルブリフト量を十分に確保することができるようになる（請求項２）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の動弁装置の要部（ピストン位置切換装置）を示す模式的な断面図であり、（ａ）はピストンが非係合位置にある時の縦断面図、（ｂ）はピストンが係合位置にある時の縦断面図、（ｃ）はピストンが係合位置にある時の横断面図（図１（ｂ）におけるＡ−Ａ矢視断面図）である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な側面図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な展開断面図（図５と対応する図）である。
【図４】本発明の第３実施形態にかかる内燃機関の動弁装置におけるピストン位置切換装置を示す模式的な断面図であり、（ａ）はピストンが非係合位置にある時の縦断面図、（ｂ）はピストンが係合位置にある時の縦断面図、（ｃ）はピストンが係合位置にある時の横断面図（図４（ｂ）におけるＣ−Ｃ矢視断面図）である。
【図５】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置及び本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な展開断面図（図６のＢ−Ｂ矢視断面図）である。
【図６】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置を示すシリンダヘッド内の模式的な側面図である。
【図７】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置におけるピストン位置切換装置を示す模式的な断面図であって、（ａ）は非連結状態を示し、（ｂ）は連結状態を示す。
【図８】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置及び本発明の各実施形態にかかる内燃機関の動弁装置における連結切換機構の油圧調整機構を示す模式的な断面図である。
【図９】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置及び本発明の各実施形態にかかる内燃機関の動弁装置における動弁特性を示すグラフであって、（ａ）は低速時の特性を示し、（ｂ）は高速時の特性を示す。
【図１０】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置におけるピストン位置切換装置を示す模式的な断面図であり、（ａ）はピストンが非係合位置にある時の縦断面図、（ｂ）はピストンが係合位置にある時の縦断面図である。
【図１１】本発明の案出過程で創案された内燃機関の動弁装置における課題を説明する図であって、ピストンが非係合位置から係合位置に移動する途中での係合突起のピストンへの係合状態を示すピストン位置切換装置の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１１，１２ 吸気弁
２１，２２ 排気弁
３１ａ，３１ｂ 低速カム（第１のカム）
３１ｃ 高速カム（第２のカム）
３１ｆ 低速カム
３１ｇ 高速カム
３２ 吸気側ロッカシャフト（第１のロッカシャフト）
３３，３４，１３３ 第１のロッカアーム
３５，１３５ 第２のロッカアーム
３５ａ，１３５ａ，１３９ａ 係合突起
３６ 吸気側ロッカシャフト（第２のロッカシャフト）
４１ 連結切換機構
４１ａ 第１の連結切換機構
４１ｂ 第２の連結切換機構
４２ 油圧調整装置（ピストン位置切換装置）
５０，１５０ シリンダ
５１，１５１ ピストン
５２，１５２ リターンスプリング
５３，１５３ 開口部
５３ａ，１５３ａ 開口部５３，１５３の縁面（縁部）
５４，１５４ ピストン１５１の側面（係合部）
５４ａ，１５４ａ 係合面５４，１５４の端部
５５，１５５ スプリングガード部
１５６ 回り止めピン
１５７ 切り欠き部（凹所）
Claims (4)
- 先端が吸気弁及び排気弁の一方に連係され、ロッカシャフトに揺動自在に支承されて第１のカムにより駆動される第１のロッカアームと、
前記ロッカシャフトに揺動自在に支承されて前記第１のロッカアームに隣接するように配置され、前記第１のカムとカム形状の異なる第２のカムにより駆動される第２のロッカアームと、
前記の第１，第２のロッカアームの一方に形成され、開口部を有するシリンダと、
前記シリンダ内にシリンダ軸方向に摺動自在に装着され、シリンダ軸中心の回転を規制されたピストンと、
前記の第１，第２のロッカアームの他方に突設され、前記開口部を通じて前記シリンダ内の空間に入出し、該空間への進入時に前記ピストンの円筒状の外周面により形成された係合面に係合可能な係合突起と、
前記ピストンを、前記係合面が前記開口部を塞ぐように位置し前記係合面に前記係合突起が係合する係合位置と前記係合面が前記開口部を開放するように位置し前記係合面に前記係合突起が係合しない非係合位置との間で切り換えるピストン位置切換装置とをそなえ、
前記係合面の端部が、前記ピストンが非係合位置にあるときに前記シリンダの前記開口部の縁面から前記開口部に突出するように配置されている
ことを特徴とする、内燃機関の動弁装置。 - 前記ピストンには、前記ピストンが非係合位置にあるときに前記係合突起の揺動軌跡上に位置する部位に凹所が設けられている
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の動弁装置。 - 前記係合突起が前記ピストンの前記係合面の端部に局部的に接触して、前記係合面の端部が前記ピストンの外形よりも膨らむように塑性変形した場合にも、該変形部位が前記開口部の縁面から前記開口部側に突出するように、前記係合面の端部の前記開口部の縁面からの突出量が設定されている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の内燃機関の動弁装置。 - 前記係合面の端部の前記開口部の縁面からの突出量は、前記ピストンが非係合位置にある場合に前記係合面の端部が前記開口部内に進入する前記係合突起と干渉しないように設定されている
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の内燃機関の動弁装置。
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