JP2013164030A5

JP2013164030A5 -

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Publication number: JP2013164030A5
Application number: JP2012027685A
Authority: JP
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2014-07-17

Description

エンジンのバルブ制御機構

本発明は、エンジンのバルブ制御機構に関し、詳しくは、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方のリフト量を調節する技術に関する。

上記のように構成されたエンジンのバルブ制御機構として特許文献１には、中高速用ロッカアームがロッカシャフトに対してエキセントリック大径部に嵌装され、ロッカシャフトを回転駆動する油圧シリンダを備えた構成が示されている。この構成ではエキセントリック大径部としてロッカシャフトに偏芯ブッシュを介して中高速用ロッカアームが支持され、ロッカシャフトの回転駆動により中高速用ロッカアームを全体的にシフトさせてカムリフト量を変更し、結果として、バルブリフト量とバルブタイミングとの設定変更を実現する。

特開平５‐１７９９１２号公報

特許文献１に記載されるように、ロッカアームの端部をバルブの突出端に当接させ押圧力の作用によりバルブを開放する作動形態では、ロッカアームの端部がバルブの突出端に当接した際に当接音が発生する。このように当接音が発生する構成ではエンジン音を増大させることになり改善の余地がある。

また、特許文献１では、ロッカアームを全体的にシフトさせるため、ロッカシャフトに偏芯ブッシュを備え、これにロッカアームの基端部分を外嵌する構成であるが、この構成においてロッカアームを大きくシフトさせるためには、偏芯ブッシュが大径化し、この偏芯ブッシュに外嵌するリング状の支持部も大径化するものとなり、この点にも改善の余地がある。

本発明の目的は、作動時の騒音を抑制しながらバルブを必要とする量だけリフトさせエンジンを最適に制御し得るバルブ制御機構を合理的に構成する点にある。

本発明の特徴は、駆動回転するカムシャフトと、前記カムシャフトの回転に応じて基端部の揺動軸芯を中心にして揺動するロッカアームと、前記ロッカアームを長手方向にシフトさせるシフトユニットと、当該ロッカアームの他方の端部に当接して、前記ロッカアームからの押圧力をバルブに伝達するラッシュアジャスタと、前記シフトユニットが、前記揺動軸芯と平行する制御軸芯を中心にして回動自在に支持され、且つ、前記制御軸芯から偏芯する偏芯支持部に対して前記ロッカアームの基端部を揺動自在に支持する制御部材が備えられ、この制御部材を、前記制御軸芯を中心に回動させるアクチュエータを備えて構成されている点にある。

この構成によると、カムシャフトの回転に伴いロッカアームが基端部の揺動軸芯を中心にして揺動し、このロッカアームの揺動端からの押圧力がラッシュアジャスタからバルブに伝達され、この押圧力によりバルブの開放操作が行われる。ラッシュアジャスタはロッカアームからの衝撃を抑制するため騒音が低減する。また、シフトユニットの制御部材をアクチュエータの駆動力で回動させることでロッカアームの基端部の揺動軸芯の位置を変位させる形態でロッカアームを長手方向にシフトさせる。これによりロッカアームにおいてカムシャフトのカム部が当接する位置と揺動軸芯の位置との距離を変更しロッカアームの揺動量を変更してバルブのリフト量の変更が可能となる。特に、この構成によるとカムシャフトからバルブに押圧力が作用するタイミングを変化させてバルブの開閉タイミングを変更も可能となる。
この構成では、制御部材がロッカアームの基端部を、揺動軸芯を中心にして支持する構成であるため、例えば、この制御部材を偏芯部材に構成し、この偏芯部材に外嵌するリング状に支持構造をロッカアームに形成する構成と比較すると、シフトユニットの小型化が実現する。
従って、作動時の騒音を抑制しながらバルブを必要とする量だけリフトさせエンジンを最適に制御し得るバルブ制御機構が小型に構成された。特に、この構成によるとバルブのリフト量の変更と連動してバルブの開閉タイミングの変更も可能となり、吸気タイミングや排気タイミングを最適に設定できる。

本発明は、前記バルブが、エンジンの吸気バルブとして構成され、アクセル操作具が増速方向に操作された場合には、操作量の増大に伴い前記吸気バルブによる吸気量を増大させる方向に前記アクチュエータを作動させて前記ロッカアームのシフトを行う制御部を備えても良い。

これによると、アクセル操作具が増速方向に操作された場合には、制御部がアクチュエータを制御することで吸気バルブによる吸気量を増大させる方向にロッカアームをシフトさせる。これにより、エンジンを増速させない場合には吸気量を少なくし、増速する場合には吸気量を増大させることが可能となり、吸気系に備えられるスロットルバルブで吸気量を調節しなくとも、吸気バルブのリフト量の調節により吸気量を調節してエンジンの回転速度の調節も実現する。また、スロットルバルブでの吸気抵抗を小さくし、結果としてポンピングロスを小さくして燃費の向上も実現する。

本発明は、前記ロッカアームの中間部分で、前記カムシャフトのカム部が当接可能な位置に前記揺動軸芯と平行する軸芯を中心にして回転自在に中間ローラを備えても良い。

これによると、ロッカアームの中間部分の中間ローラに対してカムシャフトのカム部が当接するので、この当接時には中間ローラが回転することにより円滑な当接が実現し、摩耗を抑制できる。

本発明は、前記ラッシュアジャスタが、前記ロッカアームからの押圧力を受けて作動する受圧作動体と、受圧作動体からの作動力を前記バルブに伝える中継作動体とを相対移動自在に備え、前記受圧作動体と前記中継作動体とを離間する方向に付勢する中間スプリングを備えると共に、前記受圧作動体が前記中継作動体に接近する方向に変位した際に、前記受圧作動体と前記中継作動体とが互いに嵌め込まれる挿嵌部分に形成される受圧側ダンパ空間から流体の流出を抑制するオリフィス部が備えられても良い。

これによると、中間スプリングの付勢力により受圧作動体と中継作動体とが離間する方向に相対移動することになり、受圧作動体を突出させロッカアームやカム等の駆動機構と受圧作動体とを接触させる状態を維持できる。また、受圧作動体に対してロッカアームやカム等の駆動機構から押圧力が作用した場合には、受圧作動体に作用する押圧力が受圧側ダンパ空間の流体を介して中継作動体に作用し、この中継作動体からバルブを開放する方向に作用する。この中継作動体からバルブに押圧力が作用する際には受圧側ダンパ空間の内部の流体がオリフィス部から流れ出ることにより受圧作動体から中継作動体に作用する押圧力の一部を逃がし衝撃を吸収する。
本発明において、前記中間ローラは常に前記カム部と接触しても良い。
本発明において、前記ロッカアームの当接体は常に前記受圧作動体に設けられた受圧ローラと接触しても良い。

エンジンのバルブ制御機構の構成を示す図である。偏芯支持部がｍｉｎ位置にある状態で閉じ状態のバルブとラッシュアジャスタとを示す断面図である。偏芯支持部がｍｉｎ位置にある状態で開放作動が開始された際のバルブとラッシュアジャスタとを示す断面図である。偏芯支持部がｍｉｎ位置にある状態で開放状態に達した際のバルブとラッシュアジャスタとを示す断面図である。偏芯支持部がｍｉｎ位置にある状態で開放状態から閉じ状態に復帰した際のバルブとラッシュアジャスタとを示す断面図である。偏芯支持部がｍａｘ位置にある状態で閉じ状態のバルブとラッシュアジャスタとを示す断面図である。偏芯支持部がｍａｘ位置にある状態で開放状態に達した際のバルブとラッシュアジャスタとを示す断面図である。受圧作動体に押圧力作用した直後を示すラッシュアジャスタの断面図である。第２ダンパ空間がダンパ機能を奏する状態のラッシュアジャスタの断面図である。受圧作動体から中継作動体に直接的に押圧力が伝わる状態のラッシュアジャスタの断面図である。中継作動体がバルブスプリングの付勢力により突出作動を開始した直後のラッシュアジャスタの断面図である。中継作動体が突出作動を行う際のラッシュアジャスタの断面図である。偏芯支持部をｍｉｎ位置からｍａｘ位置に変化させた際のバルブのリフト量の変化を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（基本構成）
図１には４サイクル型のエンジンＥの吸気バルブ１０と、カムシャフト２０と、シフトユニット３０と、ロッカアーム４０と、ラッシュアジャスタ５０と、吸気バルブ１０のリフト量を制御する制御部（ＥＣＵ）としてのエンジン制御ユニット６０とを備えたエンジンＥのバルブ制御機構を示している。

バルブ制御機構は、カムシャフト２０のカム部２２がロッカアーム４０の長手方向の中間位置の中間ローラ４３に当接することにより、ロッカアーム４０が揺動軸芯Ｔを中心に揺動するように構成されている。バルブ制御機構は、ロッカアーム４０の揺動端の当接体４４がラッシュアジャスタ５０に近接配置され、ロッカアーム４０の揺動に伴い当接体４４からの押圧力の作用時に衝撃を吸収しつつラッシュアジャスタ５０から吸気バルブ１０に伝えることにより吸気バルブ１０を開放する作動が行われる。

このバルブ制御機構では、シフトユニット３０の制御部材３２が制御軸芯Ｑを中心にして回動自在に支持され、この制御軸芯Ｑと偏芯する偏芯支持部３３に揺動軸芯Ｔを中心にして揺動自在にロッカアーム４０の基端部が支持されている。バルブ制御機構は、アクチュエータＡの駆動により制御部材３２が回動することでロッカアーム４０を長手方向にシフトさせ、吸気バルブ１０のリフト量を連続的に調節し、この調節に連動して吸気タイミングも変更する。

具体的な作動形態は後述するが、カムシャフト２０が１回転する際に、このカムシャフト２０から吸気バルブ１０に作用する作動ストロークの変更によりリフト量を変更し、カムシャフト２０から吸気バルブ１０に押圧力が作用する領域（作用角）の変更により吸気バルブ１０の開放タイミングと開放継続時間とを変更する。また、作用角は、吸気バルブ１０が開放状態にある際のカムシャフト２０の回転角の領域であり、この作用角の変更により必然的にリフト量が最大となるタイミング（カムシャフト２０の回転角）も変更される。尚、カムシャフト２０のカム軸芯Ｐと、制御軸芯Ｑと、揺動軸芯Ｔとは互いに平行姿勢に設定されている。

エンジン制御ユニット６０は、車両のアクセルペダル６１（アクセル操作具の一例）の踏み込み操作量をペダルセンサ６２で検出し、この検出値に基づいてアクチュエータＡを制御することでロッカアーム４０を長手方向にシフトさせ、カムシャフト２０のカム部２２が中間ローラ４３に当接した際のロッカアーム４０の揺動量を調節する。この調節により吸気バルブ１０のリフト量を目標とする値に設定すると同時に、吸気タイミングを設定することでエンジンＥの燃焼室３の吸気量と吸気タイミングとを制御し、結果としてエンジンＥの回転速度の制御を実現する。

バルブ制御機構は、前述した吸気バルブ１０の他に排気バルブに備えても良く、吸気バルブと排気バルブとの夫々に備えても良い。このバルブ制御機構の詳細を以下に説明する。

〔吸気バルブ〕
吸気バルブ１０は、下端側で傘状に拡がるバルブヘッド１１と、これに連なる軸状のバルブステム１２とを一体的形成した形状を有している。シリンダヘッド１に備えたバルブガイド１３に対してバルブステム１２をスライド移動自在に挿通する形態で吸気バルブ１０が支持されている。

バルブステム１２の上端のストッパ１４とシリンダヘッド１との間に圧縮コイル型のバルブスプリング１５を備え、このバルブスプリング１５の付勢力により吸気経路２と燃焼室３との境界位置のバルブシート１６にバルブヘッド１１が当接することで、吸気バルブ１０が閉じ状態に維持される。

〔カムシャフトとシフトユニット〕
カムシャフト２０は、カムシャフト部２１と、この外周から突出するカム部２２とを備えている。カムシャフト部２１は、クランクシャフト（図示せず）からタイミングチェーン（図示せず）によって伝えられる駆動力によりカム軸芯Ｐを中心に回転するようにシリンダヘッド１に支持されている。

また、このバルブ制御機構では、タイミングチェーンとカムシャフト２０との伝動系に対し、カム部２２の相対回転位相を変更する可変バルブタイミングシステムを備えても良い。この可変バルブタイミングシステムの一例を挙げると、タイミングチェーンが巻回するスプロケットと一体回転する駆動側回転部材と、カムシャフト２０と一体回転する従動側回転部材と、これらの相対回転角を変更するアクチュエータとを備えて構成される。

この可変バルブタイミングシステムは、エンジンＥの回転速度やエンジンＥに作用する負荷等に基づいて吸気タイミングを最適に設定することが可能となり、例えば、低速時のトルクを高め、エンジンＥの始動性を向上させることが可能となる。尚、可変バルブタイミングシステムは、排気用のカムシャフトに備えても良く、アクチュエータとして油圧式のものでも電動式のものでも使用が可能である。

シフトユニット３０は、シリンダヘッド１に支持した軸体３１の軸芯（制御軸芯Ｑ）を中心にして回動自在に円盤状の制御部材３２を支持し、この制御部材３２の外周部において制御軸芯Ｑと平行姿勢の軸状となる偏芯支持部３３を備えている。このシフトユニット３０は、軸体３１に対して制御部材３２を回動させる電動モータ型のアクチュエータＡを備えており、軸体３１に対する制御部材３２の回動量を検出する角度センサ３４を備えている。

尚、シフトユニット３０のアクチュエータＡとして油圧式のものを用いて良く、この油圧式のものを用いる場合には、油圧式の可変バルブタイミングシステムに用いられるアクチュエータと同一の構成を利用できる。

〔ロッカアーム〕
ロッカアーム４０は、基端部に偏芯支持部３３に遊嵌するリング状の遊嵌部４１を備え、長手方向の中間位置には、カム軸芯Ｐと平行姿勢の支軸４２を中心に回転自在に中間ローラ４３を支持し、基端部と反対側の揺動端側には当接体４４が備えられている。

このロッカアーム４０の遊嵌部４１をシフトユニット３０の偏芯支持部３３に対して回転支持することにより、このロッカアーム４０が揺動軸芯Ｔを中心にして支持される。そして、カムシャフト２０のカム部２２が、中間ローラ４３に当接することにより、当接体４４が下方に変位するように揺動する。この揺動に伴い、当接体４４からの押圧力がラッシュアジャスタ５０に伝えられ、更に、吸気バルブ１０に伝えられ、この吸気バルブ１０が開放する。

当接体４４は下方に緩やかに突出する円弧状の当接面を有しており、このロッカアーム４０が長手方向にシフトした場合にもラッシュアジャスタ５０との当接位置を上下に変動させないように構成されている。

〔ラッシュアジャスタ〕
図８に示すように、ラッシュアジャスタ５０は、固定系としてのシリンダヘッド１に嵌め込み固定されたスリーブ部材５１の内部に受圧作動体５２と、中継作動体５３とが摺動する状態で相対移動自在に内挿した構成を有している。スリーブ部材５１と受圧作動体５２と中継作動体５３とは吸気バルブ１０のバルブステム１２のバルブ軸芯Ｒと同軸芯上に配置され、受圧作動体５２と中継作動体５３とはバルブ軸芯Ｒに沿って往復自在に支持される。流体空間Ｓ１と、受圧側ダンパ空間Ｓ２と、復帰側ダンパ空間Ｓ３が形成されている。また、ラッシュアジャスタ５０は、前述した空間に対して作動流体としてのオイルの給排を行う油路系を備えている。このラッシュアジャスタ５０は姿勢に拘わらず機能するものであるが、図８に示す姿勢に準じて位置関係や構成等を説明する。

スリーブ部材５１は、全体がリング状であり外周部分の一部を小径化することによりオイルを貯留する貯留空間５１Ａが外周部分に形成されている。この貯留空間５１Ａに油圧ポンプ（図示せず）からオイルを供給する油路１Ａがシリンダヘッド１に形成されている。スリーブ部材５１の内側の上部側（吸気バルブ１０と反対側）に小径部５１Ｂが形成され、この下部側に大径部５１Ｃが形成されている。スリーブ部材５１には、受圧作動体５２と中継作動体５３とオイルを供給する供給油路として貯留空間５１Ａから小径部５１Ｂに連通する第１給排経路５１Ｄが形成され、貯留空間５１Ａから大径部５１Ｃに連通する第２給排経路５１Ｅが形成されている。尚、オイルポンプはエンジンＥで駆動されるものを想定しているが、電動モータで駆動されるものであっても良い。

受圧作動体５２は、筒状の外周面を有し、上端位置にロッカアーム４０の当接体４４の圧力を受ける受圧ローラ５２Ｒが回転自在に支持されている。上部外面５２Ａより小径となる下部外面５２Ｂを形成し、この下部外面５２Ｂを上下に２分する制御体５２Ｃが下部外面５２Ｂから外方に突出形成されている。内部にはバネ収容空間５２Ｄが形成され、これに圧縮コイル型の中間スプリング５４が収容される。この中間スプリング５４は受圧作動体５２と中継作動体５３との間に介装され、受圧作動体５２を上方に突出させる付勢力を作用させる。この受圧作動体５２の下端には当接部５２Ｅが形成されている。

受圧作動体５２の上部外面５２Ａの外径をスリーブ部材５１の小径部５１Ｂの内径より僅かに小さい値に設定することで、この受圧作動体５２は、バルブ軸芯Ｒに沿う方向に移動自在に支持される。

中継作動体５３は、筒状部５３Ａと下部の底壁部５３Ｂとを備えることで有底筒状に形成され、筒状部５３Ａの上端（吸気バルブ１０と反対側）の内周には受圧作動体５２の制御体５２Ｃの入り込みが可能な段状部５３Ｃが形成されている。中継作動体５３の底壁部５３Ｂの上面と受圧作動体５２の上壁との間に中間スプリング５４が配置され、この中継作動体５３は、底壁部５３Ｂの底面に吸気バルブ１０のバルブステム１２の上端が当接する位置に配置されている。

中間スプリング５４として、バルブスプリング１５と比較して小さい付勢力のもの（バネ定数が小さいもの）が使用されている。

中継作動体５３の筒状部５３Ａの外径をスリーブ部材５１の大径部５１Ｃの内径より僅かに小さい値に設定し、筒状部５３Ａの内径を受圧作動体５２の下部外面５２Ｂの外径より僅かに大きい値に設定している。これにより、中継作動体５３はスリーブ部材５１と受圧作動体５２とに対してバルブ軸芯Ｒに沿う方向に相対移動自在となる。

受圧作動体５２の下部外面５２Ｂのうち、制御体５２Ｃより上側の領域を流体空間Ｓ１と称しており、制御体５２Ｃより下側の領域を受圧側ダンパ空間Ｓ２と称している。尚、受圧側ダンパ空間Ｓ２は受圧作動体５２が中継作動体５３との挿嵌部分に形成される。また、スリーブ部材５１の小径部５１Ｂと大径部５１Ｃとの境界の段状面５１Ｓと、中継作動体５３の上端外周の上端面５３Ｓとで挟まれる領域に復帰側ダンパ空間Ｓ３が形成される。

このラッシュアジャスタ５０では、受圧ローラ５２Ｒにロッカアーム４０の当接体４４から圧力が作用しない状態では、中間スプリング５４の付勢力により受圧作動体５２が上方に突出して受圧ローラ５２Ｒをロッカアーム４０の当接体４４に当接する状態が維持される。このように突出する際に流体空間Ｓ１に対して第１給排経路５１Ｄが連通する位置関係にある場合には、オイルからの圧力も作用する状態で受圧作動体５２が上方に突出する。次に、受圧ローラ５２Ｒにロッカアーム４０の当接体４４から圧力が作用して受圧作動体５２が中継作動体５３に接近した場合には、受圧作動体５２の外周面が第１給排経路５１Ｄを閉塞して流体空間Ｓ１に対するオイルの出入りが遮断される。この後、受圧作動体５２が中継作動体５３に対して更に接近した場合には、復帰側ダンパ空間Ｓ３が第２給排経路５１Ｅに連通する状態に切り換わる。このように第１給排経路５１Ｄのオイルの流れを制御する受圧作動体５２と、第２給排経路５１Ｅのオイルの流れを制御する中継作動体５３とで流体制御部が構成されている。

また、このラッシュアジャスタ５０は、制御体５２Ｃが受圧側ダンパ空間Ｓ２を閉じる方向に変位した場合には、制御体５２Ｃと受圧側ダンパ空間Ｓ２の内壁との間に隙間状のオリフィス部５５が形成される。受圧作動体５２が更に下方に変位した場合には、下端の当接部５２Ｅが中継作動体５３に当接する状態に達し、当接体４４からの押圧力を直接的に吸気バルブ１０のバルブステム１２に伝える状態となる。

〔ラッシュアジャスタの作動形態〕
ラッシュアジャスタ５０は、ロッカアーム４０の当接体４４から受圧作動体５２に押圧力が作用しない非押圧状態では、バルブスプリング１５の付勢力によりバルブステム１２が上限に達している。この状態で受圧作動体５２は中間スプリング５４の付勢力により突出しており、第２給排経路５１Ｅはオイルの流れが遮断される遮断状態にある。尚、流体空間Ｓ１に対して第１給排経路５１Ｄが連通する位置関係にある場合には、オイルからの圧力も作用する状態で受圧作動体５２が上方に突出する。従って、この非押圧状態では、中間スプリング５４の付勢力により受圧作動体５２がスリーブ部材５１から上方に突出して受圧ローラ５２Ｒがロッカアーム４０の当接体４４に当接する位置関係となる。また、受圧作動体５２の下端の当接部５２Ｅが中継作動体５３から離間する位置関係となる。

図８にはロッカアーム４０の揺動により当接体４４から受圧作動体５２に押圧力が作用して受圧作動体５２が下降を開始した直後のラッシュアジャスタ５０の断面を示している。このように受圧作動体５２が下降を開始した状態では、第１給排経路５１Ｄと第２給排経路５１Ｅとが遮断状態となり、流体空間Ｓ１と受圧側ダンパ空間Ｓ２と復帰側ダンパ空間Ｓ３とが連通状態となる。このように当接体４４からの押圧力の作用が継続する状態では、流体空間Ｓ１と受圧側ダンパ空間Ｓ２と復帰側ダンパ空間Ｓ３との容積変化が伴わない状態で受圧作動体５２が中間スプリング５４の付勢力に抗して中継作動体５３に接近する作動が行われる。

この作動が行われることにより、図９に示すように受圧作動体５２の制御体５２Ｃが受圧側ダンパ空間Ｓ２に接近し、受圧側ダンパ空間Ｓ２にオイルが封入されると共に、制御体５２Ｃと受圧側ダンパ空間Ｓ２の内壁との間にオリフィス部５５が形成される。これにより、受圧側ダンパ空間Ｓ２の体積が縮小し、この受圧側ダンパ空間Ｓ２に封入されたオイルをオリフィス部５５から流体空間Ｓ１と復帰側ダンパ空間Ｓ３との内部に漏出させる状態に達し、受圧作動体５２の作動が抑制される。この状態に達することにより受圧作動体５２の下降に伴い流体空間Ｓ１と受圧側ダンパ空間Ｓ２と復帰側ダンパ空間Ｓ３とに封入されたオイルを介して押圧力が受圧作動体５２に伝えられ、受圧作動体５２の下降が行われる。

また、受圧側ダンパ空間Ｓ２の内部の圧力が上昇することにより受圧作動体５２から中継作動体５３に下降方向に押圧力が作用し、受圧作動体５２の当接部５２Ｅが中継作動体５３の底壁部５３Ｂに接近する作動が行われる。この作動により、吸気バルブ１０に対して中継作動体５３から開放方向への押圧力が作用し、吸気バルブ１０は開放方向への作動を開始する。

そして、中継作動体５３の下降により第２給排経路５１Ｅが復帰側ダンパ空間Ｓ３に連通する位置に達することで、図１０に示すように受圧側ダンパ空間Ｓ２に封入されたオイルの圧力だけが受圧作動体５２に作用する状態で受圧作動体５２の当接部５２Ｅが中継作動体５３の底壁部５３Ｂに当接する状態に達する。これにより受圧側ダンパ空間Ｓ２が機能して受圧作動体５２の当接時の下降速度が抑制され、当接時の衝撃を吸収する緩衝作動を実現する。当接状態に達することでロッカアーム４０の揺動力が受圧作動体５２から中継作動体５３に伝えられ、吸気バルブ１０を開放方向に作動させる。

このように受圧作動体５２が中継作動体５３の底壁部５３Ｂに当接して吸気バルブ１０を開放操作した後に、ロッカアーム４０の当接体４４の当接力が解除され、吸気バルブ１０が閉じ方向へ作動を開始する場合には、図１１に示すように、流体空間Ｓ１と受圧側ダンパ空間Ｓ２と復帰側ダンパ空間Ｓ３とにオイルが封入される状態に達するが、受圧作動体５２の上昇方向へ変化する際には、これらの空間の容積変化を伴わないので、受圧作動体５２が中間スプリング５４の付勢力により突出作動が行われる。

中間スプリング５４の付勢力により受圧作動体５２が上昇方向に作動することにより、受圧ローラ５２Ｒを当接体４４に当接する状態が維持される。また、この受圧作動体５２の作動により、図１２に示すように受圧側ダンパ空間Ｓ２と復帰側ダンパ空間Ｓ３とが閉じた状態に達する。この状態ではバルブスプリング１５の付勢力が中継作動体５３を上昇させる方向に作用するが、スリーブ部材５１の段状面５１Ｓと中継作動体５３の上端外周の上端面５３Ｓとで挟まれる復帰側ダンパ空間Ｓ３にオイルが封入される状態となるため、中継作動体５３の上昇速度が抑制される。これにより、バルブスプリング１５の付勢力が作用する状況であっても、復帰側ダンパ空間Ｓ３からのオイルの流出が抑制されるため中継作動体５３の上昇速度が抑制され、吸気バルブ１０のバルブヘッド１１がバルブシート１６に当接する際の衝撃が吸収される。

〔制御構成・制御形態〕
図１に示すように、エンジン制御ユニット６０は、ペダルセンサ６２の検出信号と、角度センサ３４の検出信号とからの検出信号とを取得する入力系を備えると共に、アクチュエータＡに制御出力する出力系を備えている。このエンジン制御ユニット６０は、ペダルセンサ６２で取得した検出値に対応して制御部材３２の揺動量を目標値に設定するテーブルデータ等を備え、このテーブルデータ等に基づいてアクチュエータＡを作動させるプログラムを備えている。

このような構成から、アクセルペダル６１の操作に基づいて吸気量の制御を行う際に、ペダルセンサ６２の検出結果からアクセルペダル６１が非操作状態にあることを判定した場合には、エンジン制御ユニット６０がペダルセンサ６２の検出値に基づいてアイドリング回転に対応した目標値を設定すると共に、この目標値に合致する検出値を角度センサ３４で検出するようにアクチュエータＡの制御を実行する。

アイドリング状態に設定する場合には、図１〜図５に示す如く偏芯支持部３３をｍｉｎ位置に設定するように目標値が設定され、この制御によりロッカアーム４０が変位し、当接体４４が受圧ローラ５２Ｒとの当接位置から制御軸芯Ｑまでの距離を最短にする。この制御により、図４に示すようにカムシャフト２０のカム部２２が中間ローラ４３に当接してロッカアーム４０が揺動した際の吸気バルブ１０のリフト量が最小（最小リフト量Ｌｍｉｎ）となる。

次に、ペダルセンサ６２の検出結果からアクセルペダル６１が踏み込み操作されたことを判定した場合には、エンジン制御ユニット６０がペダルセンサ６２の検出値に対応した目標値を設定すると共に、この目標値に合致する検出値を角度センサ３４で検出するようにアクチュエータＡの制御を実行する。

この制御において、例えば、最高速位置まで踏み込み操作された場合には、図６、図７に示すように、偏芯支持部３３をｍａｘ位置に設定するように目標値が設定され、この制御によりロッカアーム４０が変位し、当接体４４が受圧ローラ５２Ｒとの当接位置から揺動軸芯Ｔまでの距離を最長にする。この制御により、図７に示すように、カムシャフト２０のカム部２２が中間ローラ４３に当接してロッカアーム４０が揺動した際の吸気バルブ１０のリフト量が最大（最大リフト量Ｌｍａｘ）となる。

〔偏芯支持部の設定に基づく作動形態〕
このエンジンＥのバルブ制御機構では、偏芯支持部３３をｍａｘ位置に設定した場合には、カムシャフト２０のカム部２２の円周部分（ベースサークル）にロッカアーム４０の中間ローラ４３が接触する状態で、図６に示す如く受圧作動体５２の下端の当接部５２Ｅが中継作動体５３に当接する。これに対して、偏芯支持部３３をｍｉｎ位置に設定した場合には、カムシャフト２０のカム部２２の円周部分（ベースサークル）にロッカアーム４０の中間ローラ４３が接触する状態で図２に示す如く、受圧作動体５２の下端の当接部５２Ｅが中継作動体５３から離間する。

図１３には、カムシャフト２０の回転角を横軸にとり、偏芯支持部３３の設定位置を変化させた場合のバルブリフト量（吸気バルブ１０の開放量）を縦軸にとったグラフを示している。同図に示すように、偏芯支持部３３をｍａｘ位置に設定した場合には、吸気バルブ１０は、カムシャフト２０のカム部２２のプロフィールを反映した基準軌跡に従う開閉作動を行い、吸気バルブ１０は最大リフト量Ｌｍａｘだけ開放する。また、偏芯支持部３３をｍａｘ位置から徐々にｍｉｎ位置に変更した場合に吸気バルブ１０は、基準軌跡を下方にシフトさせた形態の軌跡（上部のみの軌跡）に従う作動を行う。そして、偏芯支持部３３をｍｉｎ位置に設定した場合には、吸気バルブ１０は、基準軌跡を大きく下方にシフトさせた形態の規制に従う作動を行い、吸気バルブ１０は最小リフト量Ｌｍｉｎだけ開放する。

つまり、偏芯支持部３３をｍａｘ位置からｍｉｎ位置に変化させた場合には、カム部２２の凸面（カムノーズ）の近傍の形状を反映する作動を行うため、偏芯支持部３３をｍｉｎ位置の近傍に設定するほど、基準軌跡を下方にシフトさせた軌跡（軌跡の上部領域）に従って吸気バルブ１０が作動する形態が現れるのである。

従って、偏芯支持部３３をｍｉｎ位置に設定した状態では、カムシャフト２０の回転に伴い、カムシャフト２０のカム部２２の円周部分（ベースサークル）に中間ローラ４３が接触するタイミングで図２に示す如く、受圧作動体５２の下端の当接部５２Ｅが中継作動体５３から離間し、吸気バルブ１０は閉じ状態を維持する（図１３（II））。また、このタイミングで、ラッシュアジャスタ５０は、流体空間Ｓ１に供給されるオイルの圧力と、中間スプリング５４の付勢力とにより受圧作動体５２が上方に突出してロッカアーム４０の当接体４４に当接する位置関係を作り出す。

次に、カム部２２の凸部に中間ローラ４３が当接して押圧力が受圧作動体５２に作用するタイミングでは、図３に示す如く、吸気バルブ１０の開放作動が開始される（図１３（III））。このように押圧力が作用する際には、ラッシュアジャスタ５０は前述したよう
に図８〜図１０に示す一連の作動を行うことにより受圧作動体５２の当接部５２Ｅが中継作動体５３の底壁部５３Ｂに当接する際の衝撃を低減する。つまり、前述したように流体空間Ｓ１と受圧側ダンパ空間Ｓ２と復帰側ダンパ空間Ｓ３とにオイルを封入する形態で押圧力を中継作動体５３から吸気バルブ１０に伝える作動を行うと共に、受圧側ダンパ空間Ｓ２の体積の縮小に伴い、この受圧側ダンパ空間Ｓ２に封入されたオイルをオリフィス部５５から漏出させる緩衝作動を行うことで衝撃を低減する。

このように衝撃を低減するため吸気バルブ１０が開放を開始する際の開放開始曲線Ｃは、基準曲線と異なり、緩速での開放作動を示す。

この後に、当接部５２Ｅが底壁部５３Ｂに当接した状態で受圧作動体５２からの押圧力が中継作動体５３から吸気バルブ１０に伝えられることで、図４に示す如く、吸気バルブ１０は最小リフト量Ｌｍｉｎだけ開放する（図１３（IV））。そして、カム部２２の凸部から中間ローラ４３に作用する押圧力が解除されるタイミングでは、図５に示す如く、受圧作動体５２の下端の当接部５２Ｅが中継作動体５３から離間し、吸気バルブ１０は閉じ状態に復帰する（図１３（Ｖ））。また、このように押圧力が解除される場合には、図１１に示すように復帰側ダンパ空間Ｓ３に封入されるオイルにより吸気バルブ１０の閉じ作動時において、バルブヘッド１１がバルブシート１６に当接する際の衝撃が低減される。

このように衝撃を低減するため吸気バルブ１０の閉じ作動時の開放終了曲線Ｄは、基準曲線と異なり、緩速での閉塞作動を示す。

これと同様に、偏芯支持部３３をｍａｘ位置に設定した状態では、カムシャフト２０のカム部２２の円周部分（ベースサークル）に中間ローラ４３が接触するタイミングで図６に示す如く、受圧作動体５２の下端の当接部５２Ｅが中継作動体５３に当接した状態で吸気バルブ１０は閉じ状態を維持する（図１３（VI））。また、このタイミングで、ラッシュアジャスタ５０は、流体空間Ｓ１に供給されるオイルの圧力と、中間スプリング５４の付勢力とにより受圧作動体５２が上方に突出してロッカアーム４０の当接体４４に当接する位置関係を作り出す。

次に、カムシャフト２０の回転に伴い、中間ローラ４３が円周部分からカム部２２の凸面（カムノーズ）の境界部分に達した時点から中間ローラ４３に押圧力を作用させ滑らかに吸気バルブ１０の開放作動が開始する。これに続いて、図７に示す如く凸面のカム形状を反映した特性で開放作動が行われる（図１３（VII））。

このように、偏芯支持部３３をｍａｘ位置に設定した状態では、開放作動時には受圧作動体５２の下端の当接部５２Ｅが中継作動体５３に当接する状態を維持しながら円滑な開放作動が行われるためラッシュアジャスタ５０での緩衝作動を必要とするものではなく、この緩衝作動は行われない。

〔実施形態の作用・効果〕
このように本発明のバルブ制御機構では、アクセルペダル６１の踏み込み操作に基づいてアクチュエータＡを制御することによりロッカアーム４０の長手方向のシフト量を設定し、吸気バルブ１０のリフト量を連続的に変更し、この変更と連動して吸気バルブ１０による吸気タイミングの変更も可能となる。特に、スロットルバルブで吸気量の調節を行わずとも吸気バルブ１０のリフト量の変更により吸気量の調節が可能であるため、スロットルバルブでの吸気抵抗を小さくし、結果としてポンピングロスを小さくして燃費の向上を実現する。

本発明の構成では、制御部材３２に形成した偏芯支持部３３にロッカアーム４０の基端部を支持する構成と、制御部材３２を回動させるアクチュエータＡと、回転角度を検出する角度センサ３４を備える程度で吸気バルブ１０のリフト量の変更を実現できるので、バルブ制御機構の部品点数を少なくできる。

また、ロッカアーム４０の長手方向の中間位置に中間ローラ４３を備えているので、中間ローラ４３に対してカムシャフト２０のカム部２２が当接する際に、中間ローラ４３が回転することで円滑な当接を実現し、摩耗も抑制される。

この構成によると、ロッカアーム４０の当接体４４が高速で受圧作動体５２の受圧ローラ５２Ｒに当接する作動形態となるが、この当接時には受圧ローラ５２Ｒが回転し、ラッシュアジャスタ５０がロッカアーム４０の当接体４４の当接時の衝撃を抑制し、衝撃音の低減化も実現する。これと同様に、当接体４４が受圧ローラ５２Ｒから離間する方向に作動し吸気バルブ１０が閉じ方向に作動する際の衝撃もラッシュアジャスタ５０が抑制し、衝撃音の低減も実現する。これによりエンジン音を低減して静粛性を高めることになる。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。

（ａ）シフトユニット３０に備えられるアクチュエータＡとして油圧により作動する構成のものを使用する。このように構成することでエンジンＥで駆動される油圧ポンプからの作動油を利用して制御を実現できる。

（ｂ）実施形態にも説明した通り本発明のバルブ制御機構で排気バルブを制御するように構成する。このように排気バルブを制御する場合にも、リフト速度と、リフト量と、リフトタイミングとを任意に設定できるため、ポンピングロスを低減し、最適なタイミングでの排気を実現する。

本発明は、カムシャフトのカム部と当接するロッカアームを備えたエンジンのバルブ制御装置に利用することができる。

１０バルブ・吸気バルブ
２０カムシャフト
３０シフトユニット
３２制御部材
３３偏芯支持部
４０ロッカアーム
４３中間ローラ
５０ラッシュアジャスタ
５２受圧作動体
５２Ｒ受圧ローラ
５３中継作動体
５４中間スプリング
５５オリフィス部
６１アクセル操作具（アクセルペダル）
６０制御部（エンジン制御ユニット）
Ａアクチュエータ
Ｅエンジン
Ｑ制御軸芯
Ｓ２受圧側ダンパ空間
Ｔ揺動軸芯

Claims

駆動回転するカムシャフトと、
前記カムシャフトの回転に応じて基端部の揺動軸芯を中心にして揺動するロッカアームと、
前記ロッカアームを長手方向にシフトさせるシフトユニットと、
当該ロッカアームの他方の端部に当接して、前記ロッカアームからの押圧力をバルブに伝達するラッシュアジャスタと、
前記シフトユニットが、前記揺動軸芯と平行する制御軸芯を中心にして回動自在に支持され、且つ、前記制御軸芯から偏芯する偏芯支持部に対して前記ロッカアームの基端部を揺動自在に支持する制御部材が備えられ、この制御部材を、前記制御軸芯を中心に回動させるアクチュエータを備えて構成されているエンジンのバルブ制御機構。
前記バルブが、エンジンの吸気バルブとして構成され、アクセル操作具が増速方向に操作された場合には、操作量の増大に伴い前記吸気バルブによる吸気量を増大させる方向に前記アクチュエータを作動させて前記ロッカアームのシフトを行う制御部を備えている請求項１記載のエンジンのバルブ制御機構。
前記ロッカアームの中間部分で、前記カムシャフトのカム部が当接可能な位置に前記揺動軸芯と平行する軸芯を中心にして回転自在に中間ローラを備えている請求項１又は２記載のエンジンのバルブ制御機構。
前記ラッシュアジャスタが、前記ロッカアームからの押圧力を受けて作動する受圧作動体と、受圧作動体からの作動力を前記バルブに伝える中継作動体とを相対移動自在に備え、前記受圧作動体と前記中継作動体とを離間する方向に付勢する中間スプリングを備えると共に、
前記受圧作動体が前記中継作動体に接近する方向に変位した際に、前記受圧作動体と前記中継作動体とが互いに嵌め込まれる挿嵌部分に形成される受圧側ダンパ空間から流体の流出を抑制するオリフィス部が備えられている請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンのバルブ制御機構。
前記中間ローラは常に前記カム部と接触している請求項３に記載のエンジンのバルブ制御機構。
前記ロッカアームの当接体は常に前記受圧作動体に設けられた受圧ローラと接触している請求項４に記載のエンジンのバルブ制御機構。