JP3746786B2 - カム機構 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関エンジンのシリンダバルブ用のカム機構に関する。
カム機構は公知である。従来のカム機構においては、カムシャフトが数個のカムローブを具備し、また、エンジンのシリンダヘッドバルブはそれぞれカムシャフトのカムローブのひとつによって駆動される。このような従来のエンジンでは、シリンダヘッドバルブは、すべてのエンジン回転数および負荷の場合に、ひとつのカムプロファイルだけによって駆動される。これは不利であり、その理由は、高回転数、高負荷作動に最適なカムプロファイルは、低回転数、低負荷作動に対しては適切でなく、また、その逆も同じであるためである。
バルブを、二つの異なるカムプロファイル、すなわち、低エンジン回転数および低負荷では第１カムプロファイルによって、また高エンジン回転数および高負荷では第２カムプロファイルによって駆動可能とするカム機構について、多数の提案が提示されている。こうしたシステムの一例は、ＷＯ−Ａ−９１／１２４１５に開示されている。この公開出願において開示されているカム機構は、第１および第２カムローブを搭載したカムシャフトを備え、第１および第２カムローブはカムシャフトと一緒に回転し、また異なるカムプロファイルを有する。第１および第２フィンガーカムフォロワは、それぞれ第１および第２カムのプロファイルに従うように配置された第１および第２カムフォロワ手段を備える。第１および第２フィンガーカムフォロワは、支点手段の回りに揺動可能であり、支点手段はロッカーシャフトの形式の固定支点および可動支点を備える。第１カムおよび第１フィンガーカムフォロワの第１カムフォロワ手段は、結合して低回転数のエンジン用の第１短限カム機構を形成し、可動支点は低回転数においては第１位置にあり、この場合は第２フィンガーカムフォロワは第２カムと係合していない。高回転数においては、可動支点は所定の位置に移動され、この位置において第２フィンガーカムフォロワによって第２カムフォロワが第２高リフトカムに接し、制御されるバルブが高リフトのカムである第２カムの作用によって動かされる。
先行技術文献のＷＯ−Ａ−９１／１２４１５の一実施形態においては、２個の並べて置かれたバルブがカム機構によって制御され、カム機構は２個のフィンガーカムフォロワを備え、この２個のフィンガーカムフォロワが第３のフィンガーカムフォロワを挟んでいる。２個の外側のフィンガーカムフォロワは、エンジンが低回転数の場合にそれぞれに対応するカムプロファイルと係合し、カムプロファイルは両者とも低リフトプロファイルであるが、プロファイルは互いに異なる。高回転数においては、第３の内側フィンガーカムフォロワが高リフトカムと係合し、高リフトカムは他の２個のカムよりリフトが高いので、両バルブは高リフトカムのリフトによって制御される。
先行技術ＷＯ−Ａ−９１／１２４１５の請求の範囲により、低リフトカムは円形ローブで置換することが可能であり、円形ローブは制御バルブにリフトを全く伝達しないので、バルブは作動されない状態となる。
先行技術のシステムにおいては、各バルブは２個の異なるプロファイル、すなわち、低回転数作動用プロファイルおよび高回転数作動用プロファイルによって制御することしかできない。従来のエンジンではすべてのエンジン回転数および負荷に対してひとつのプロファイルが使用されていたので、これは従来のエンジンの状態についての改善である。しかし、カム機構の２種の作動状態だけでなくさらに多くの状態が可能となり、その結果、バルブの動きがエンジン状態の全範囲にわたりエンジンの要求を一層よく充足できることが好ましい。
ＥＰ−Ａ−０２１３７５８の図７から図９までに、３種の作動状態を有する１対のバルブの制御用カム機構が開示されている。第１作動状態では、ひとつのバルブが低リフトカムと係合するフィンガーカムフォロワによって駆動されるが、他のバルブは作動しない状態のままであり、これはバルブに接するフィンガーカムフォロワが円形の隆起された部分と係合するためである。第２作動状態では、両バルブは低リフトカムによって駆動される。第３作動状態では、両バルブは高リフトカムによって駆動される。このようにして、ひとつのバルブは、３種の作動様式、すなわち、低リフト、高リフト、作動されない状態を有し、他方のバルブは２種の作動様式しか有しない。
ＥＰ−Ａ−０２７６５３３の図１４および図１５に開示されているカム機構では、カムシャフトが低リフトカム、高リフトカムおよび環状隆起部分を有する。１対のシリンダヘッドバルブが、３種の作動状態を有するカム機構によって駆動される。第１作動状態では両バルブは作動されない状態であり、第２作動状態では両バルブは低リフトカムによって駆動され、第３種の作動状態では両バルブは高リフトカムによって駆動される。
ＥＰ−Ａ−０２１３７５８およびＥＰ−Ａ−０２７６５３３の両者においては、３個のフィンガーカムフォロワが具備され、ひとつは円形の隆起部分と係合し、ひとつは低リフトカムと係合し、またひとつは高リフトカムと係合する。相互接続機構によって、２個のフィンガーカムフォロワまたは３個全部のフィンガーカムフォロワが相互に結合可能となり、この方法により作動様式間の切換が実現できる。相互接続機構は、フィンガーカムフォロワ間に伸びる止めピンを備えるので、精密な心合わせおよび正確な整合が必要となる。ひとつの制御されるバルブまたは両方の制御されるバルブが作動されないときは、フィンガーカムフォロワは専用のスプリングによってそれぞれのカムまたは隆起部分と係合された状態に保持され、したがって、バルブが作動されない状態では摩擦損失が発生する。
ハイドロリック・ラッシュアジャスタを、ＥＰ−Ａ−０２３１７５９またはＥＰ−Ａ−０２７６５３３のいずれかのシステムに適合させることは困難である。その理由は、フィンガーカムフォロワに装着されたハイドロリック・ラッシュアジャスタに一定の油圧を供給することが難しいためであり、これが難しいのは油圧の切換にはロッカアームにひとつの穴をあける必要があるためである。
米国特許第５０９９８０６号には、ロッカーシャフト上に３個のフィンガーカムフォロワを有するカム機構が開示されている。この機構では、第１フィンガーカムフォロワはカムシャフトの円形部分と係合し、第２フィンガーカムフォロワは低リフトカムと係合し、第３フィンガーカムフォロワは高リフトカムと係合する。第２および第３フィンガーカムフォロワは、係合手段によって固定され、第１フィンガーカムフォロワと共に移動されることができる。第２および第３フィンガーカムフォロワが第１フィンガーカムフォロワに関して自由に動けるときは、カム機構によって制御されるバルブは作動されない。第２フィンガーカムフォロワが第１フィンガーカムフォロワに固定され、第３カムフォロワが他の２個のフィンガーカムフォロワに関して自由に動けるときは、制御されるバルブは作動し、バルブは低リフトカムによって駆動される。第３フィンガーカムフォロワが第１フィンガーカムフォロワに固定されるときは、バルブは作動し高リフトカムによって駆動される。係合手段は１対の緩み止め部材を備え、緩み止め部材は第２および第３フィンガーカムフォロワのそれぞれに対してひとつ備えられ、ロッカーシャフトの穴の中の油圧の作用によって、スプリングの弾力に逆らってロッカーシャフトの半径方向に伸びることができる。
ハイドロリック・ラッシュアジャスタ装置を米国特許第５０９９８０６号に組み込むことは困難であり、その理由は、フィンガーカムフォロワに装着されたハイドロリック・ラッシュアジャスタに一定の油圧を供給することが難しいためである。一定の油圧供給が難しいのは、フィンガーカムフォロワ圧力選択のためにロッカーシャフトの穴が必要とされるためである。また、摩擦損失が、バルブが作動されない状態で発生し、これは第１、第２、および第３フィンガーカムフォロワが、まだそれぞれのカムローブと接しているためである（これらの摩擦損失はローラカムフォロワの使用によって減少されるが）。その上、係合手段は完全に正確な整合および組立を行い、緩み止め部材と穴の盗みとのアライメントが必要であり、このアライメントを摩耗に抗して保持する必要がある。
米国特許第４４７５４８９号には、各バルブについて低リフトカムおよび高リフトカムを有するカムシャフトを備えるカム機構が開示されている。制御されるシリンダヘッドバルブは、２本のロッカアームによって係合され、ロッカアームはそれぞれ１対の可動支点のひとつに固定される。代案としては、可動支点の代替として、制御されるシリンダヘッドバルブに２種の作動状態を準備することもでき、第１作動状態ではバルブは低リフトカムによって制御され、第２作動状態ではバルブは高リフトカムによって制御される。２個の可動支点は、制御軸上の２個の制御カムによって、伸張した位置と収縮した位置との間を動かされ、２個の制御カムは支点の下面と係合する。制御カムは、制御軸に固定される。多シリンダエンジンの場合に、ひとつの制御軸が使用されると、すべての支点が同時に動かされて、すべてのシリンダがカムの衝撃をバルブで調節するに至り、がたがた音を立てる。この問題を回避するためには、多数の別々の制御軸が必要になる。バルブが作動されない状態は、このシステムでは全く提供されない。
米国特許第４４７５４８９号のシステムにハイドロリック・ラッシュアジャスタを備えることは困難であり、その理由は油圧用流体の必要な場所への供給を準備することが困難であるためである。
本発明によって、内燃のシリンダヘッドバルブ手段の運動を制御するためのカム機構が提供され、カム機構は、
第１および第２カムを有するカムシャフトであって、第１および第２カムがカムシャフトと共に回転し互いに異なるカムプロファイルを有するカムシャフトと、
第１または第２カムから制御されるシリンダヘッドバルブ手段に駆動を伝達することができる駆動機構であって、それぞれ第１および第２カムと係合可能な第１および第２カムフォロワ手段ならびに第１および第２カムフォロワ手段をそれぞれのカムと係合させるための係合手段を備える駆動機構と、
を具備し、
駆動機構は３種の作動状態を有し、
第１作動状態においては、第１カムフォロワ手段が第１カムと係合し、バルブ手段が第１カムによって駆動され、
第２作動状態においては、第２カムフォロワ手段が第１カムと係合し、バルブ手段が第２カムによって駆動され、
第３作動状態においては、第１および第２カムフォロワ手段の両者が第１および第２カムと係合しない状態である。
このように、本発明によって、２個のカムのみを使用して３種の作動状態が提供される。
シリンダヘッドバルブ手段は、第３作動状態においては作動されないことが好ましい。
バルブが作動されない状態では、カムフォロワと摩擦表面との係合によって生じる摩擦損失は低いかまたは全くない。
好ましくは、第１カムフォロワ手段は第１フィンガーカムフォロワを備え、
第２カムフォロワ手段は第２フィンガーカムフォロワを備え、
係合手段は、第１および第２可動支点手段を備え、第１および第２可動支点手段上において第１および第２フィンガーカムフォロワがそれぞれ揺動可能であるカム機構であって、
第１支点手段が、第１カムフォロワ手段が第１カムと係合する第１位置と第１カムフォロワ手段が第１カムと係合しない第２位置との間で可動であり、また第２支点手段が、第２カムフォロワ手段が第２カムと係合する第１位置と第２カムフォロワ手段が第２カムと係合しない第２位置との間で可動であり、さらに、
駆動機構が第１作動状態である間は、第１支点手段はその第１位置にあり、第２支点手段はその第２位置にあり、
駆動機構が第２作動状態にある間は、第２支点手段はその第１位置にあり、また
駆動機構が第３作動状態にある間は、第１および第２支点手段の両者が、それぞれその第２位置にあることを特徴とするカム機構である。
駆動手段が第２作動状態にある間は、第１支点手段はその第１位置にあることが好ましい。
第１実施形態においては、第１および第２フィンガーカムフォロワが、スライダ部材にそれぞれのフィンガーカムフォロワの一端において枢動可能に固定され、スライダ部材は正しい位置に固定された部材上または部材中に、エンジンシリンダヘッドに関して滑動可能に取り付けられて使用される。スライダは、エンジンシリンダヘッドに取り付けられたポストに接して滑動可能である。これは、緻密に実装できる利点がある。代案としては、スライダを、直接またはロッカーカバーを経由してシリンダヘッドに結合された管状部材によって形成されるスライダ中に取り付けることができる。
シリンダヘッドバルブ手段は、第１および第２シリンダヘッドバルブを備えることが好ましい。第１および第２シリンダヘッドバルブは、第１作動状態においては両者とも第１カムによって駆動され、第２作動状態においては両者とも第２カムによって駆動され、第３作動状態においては両者とも作動されないことが好ましい。２個の異なるカムのうち選択された１個のカムによって２個のバルブ（１個ではなく）を駆動することにより、設置の大きさおよび補助器具が減少する。
第１実施形態の変形においては、第１フィンガーカムフォロワは、第１スライダ部材に第１フィンガーカムフォロワの一端において枢動可能に取り付けられ、第２フィンガーカムフォロワは、第２スライダ部材に第２指形部材の一端において枢動可能に取り付けられる。第１および第２スライダ部材はポストに接して滑動可能であり、第１スライダ部材はポストに接して第２スライダ部材の真下に位置する。このことによって、第２カムフォロワ手段が第２カム部材と係合するときに、第２スライダ部材が第１スライダ部材の頂部と接し、２個のスライダ部材が共に動かされる。
シリンダヘッドバルブ手段が第１および第２シリンダヘッドバルブを備える場合は、カム機構が第１作動状態にあるときは第１シリンダヘッドバルブが第１カムによって駆動され、また第２シリンダヘッドバルブは作動されないことが好ましい。カム機構が第２作動状態にあるときは両シリンダヘッドバルブが第２カムによって駆動されることが好ましく、また、カム機構が第３作動状態にあるときは両シリンダヘッドバルブが作動されないことが好ましい。
第１実施形態においては、前記スライダ部材すなわち各スライダ部材が遊び調整手段を備え、遊び調整手段によってスライダ部材が制御されるシリンダヘッドバルブと結合されることが好ましい。前記スライダ部材すなわち各スライダ部材は、その中に閉じられた穴を有し、ラッシュアジャスタが閉じられた穴の中にあり、ハイドロリック・ラッシュアジャスタはシリンダヘッドバルブ手段の弁棒の頂部に接する部分を有することが好ましい。
第２実施形態においては、第１および第２カムフォロワはフレーム部材に枢動可能に取り付けられ、フレーム部材は軸に枢動可能に取り付けられ、遊び調整手段を有し、遊び調整手段がシリンダヘッドバルブと係合する。
第２実施形態においては、フレーム部材は、フレーム部材の第１端において軸に枢動可能に結合され、また第１端より間隔をおいたフレーム部材の第２端においてフィンガーカムフォロワに枢動可能に結合され、フィンガーカムフォロワはフレーム部材の第２端から第１端に向かって伸びる。
第２実施形態においては、フレーム部材は、フレーム部材を貫通する開口を備え、フィンガーカムフォロワはフレームに枢動可能に結合され、開口内で枢動運動をすることが好ましい。
フレーム部材は、カムシャフトの、第１および第２カムから間隔を置いた部分に係合可能であり、カム機構が第３作動状態にあるときにフレーム部材がカムシャフトの前前記分と係合することが好ましい。
第３作動状態においてフレーム部材によって係合されるカムシャフトの部分は、円形の軸断面とすることが可能であり、このために第３作動状態においてはバルブ手段が作動されない。代案として、第３作動状態においてフレーム部材によって係合されるカムシャフトの部分は、低リフトカムプロファイルを有することができる。
第２実施形態の変形においては、第１フィンガーカムフォロワは、第１フレーム部材に枢動可能に取り付けられ、また第２フィンガーカムフォロワは、第２フレーム部材に枢動可能に取り付けられる。第１および第２フレーム部材が軸に枢動可能に取り付けられ、第１フレーム部材は第２フレーム部材に比較して軸の回りを枢動可能である。第１フレーム部材はシリンダヘッドバルブ手段の第１シリンダヘッドバルブと係合し、第２フレーム部材はシリンダヘッドバルブ手段の第２シリンダヘッドバルブと係合する。
第１フレーム部材は、第１および第２カムから間隔を置いた、カムシャフトの第１部分と係合可能であり、第２フレーム部材は、前記第１部分から間隔を置き、また第１および第２カムから間隔をおいた、カムシャフトの部分と係合可能であることが好ましい。第３作動状態においては、第１および第２フレーム部材はそれぞれカムシャフトの第１および第２部分と係合することが好ましい。
第３実施形態においては、第１および第２フィンガーカムフォロワは、Ｉ字型フレーム部材に枢動可能に取り付けられ、Ｉ字型フレーム部材の伸長した中央部分の両側にそれぞれ１個のフィンガーカムフォロワが備えられる。Ｉ字型フレーム部材はその第１端において軸に枢動可能に取り付けられ、２個の独立した遊び調整手段をその他端に収容し、２個のシリンダヘッドバルブと係合する。
第１および第２可動支点手段は、それぞれフィンガーカムフォロワと接するための隣接部材、および隣接部材を動かすためのアクチュエータ手段を備え、アクチュエータ手段は各支点手段を他の支点手段と独立に動かすことができる。各隣接部材は、エンジンのシリンダヘッドまたはシリンダヘッドに付属するハウジングに備えられた穴の中を可動なピストンを備え、ピストンは穴の中に室を形成し、またピストンは室内の圧力の変化に対応して可動であることが好ましい。カム機構は、油圧流体を室に供給するための供給手段を備え、供給手段は室内の油圧流体の圧力を第１レベルとそれより高い第２レベルとの間で切り換えるための切換手段を含むことが好ましい。
第１および第２フィンガーカムフォロワは、それぞれ湾曲した下側外面を有し、この外面が支点手段と接することが好ましい。
第１および第２フィンガーカムフォロワは、スプリング手段によって、支点手段と係合されることが好ましい。
本発明の第２の態様においては、内燃エンジンのシリンダヘッドバルブの運動を制御するためのカム機構が提供され、カム機構は、
カムを有するカムシャフトであって、カムはカムシャフト上に取り付けられカムシャフトと共に回転するカムシャフトと、
カムから制御されるシリンダヘッドバルブ手段に駆動を伝達することができる駆動手段であって、カムと係合可能なカムフォロワ手段およびカムフォロワ手段をカムと係合させるための係合手段を備える駆動機構と、
を具備し、
シリンダヘッドバルブ手段は、カムフォロワ手段が係合手段によってカムと係合されたときに作動され、シリンダヘッドバルブ手段はカムによって駆動され、また
シリンダヘッドバルブ手段は、カムフォロワ手段が係合手段によってカムと係合しない状態とされまた駆動機構がカムシャフトのいかなる部分とも全く接しないときは、作動されない。
カムフォロワ手段はフィンガーカムフォロワ手段を備え、また係合手段は可動支点手段を備え、可動支点手段上でフィンガーカムフォロワは揺動可能であり、揺動可能な支点手段はフィンガーカムフォロワがカムと係合する第１位置とフィンガーカムフォロワがカムと係合しない第２位置との間で可動であることが好ましい。
フィンガーカムフォロワはスライダ部材に枢動可能に取り付けられ、スライダ部材はシリンダヘッドに関して正しい位置に固定された部材上または部材中に滑動可能に取り付けられ、フィンガーカムフォロワがカムと係合するときにスライダ部材は正しい位置に固定された部材に関して滑動することが好ましい。
次に、本発明の好適な実施形態を、下記の図面を参照して説明する。
図１は、本発明によるカム機構の第１実施形態の立面図であり、作動して第１作動状態と呼ばれる状態にあるカム機構を示す図である。
図２は、図１に示したカム機構の第１実施形態の立面図であり、作動して第２作動状態と呼ばれる状態にあるカム機構を示す図である。
図３は、図１および図２に示したカム機構の第１の好適な実施形態の断面立面図であり、作動して第３作動状態と呼ばれる状態にあるカム機構を示す図である。
図４は、図１ないし図３に示したカム機構の第１実施形態の部分断面平面図である。
図５ａ、図６ａ、図７ａは、それぞれカム機構の第１、第２、および第３作動状態における第１の制御されるバルブの運動を示すグラフであり、図５ｂ、図６ｂ、図７ｂは、それぞれカム機構の第１、第２、および第３作動状態における第２の制御されるバルブの運動を示すグラフである。
図８は、本発明によるカム機構の第２実施形態を示す部分断面平面図である。
図９は、本発明によるカム機構の第３実施形態を示す部分断面平面図である。
図１０は、本発明によるカム機構の第４実施形態を示す立面図であり、図１ないし図４に示したカム機構の実施形態の変形を示す図である。
図１１および図１２は、図１０の実施形態の構成要素の部分断面平面図である。
図１３ａ、図１４ａ、図１５ａは、それぞれ図１０のカム機構の第１、第２、および第３作動状態における第１の制御されるバルブの運動を示すグラフであり、図１３ｂ、図１４ｂ、図１５ｂは、それぞれ図１０のカム機構の第１、第２、および第３作動状態における第２の制御されるバルブの運動を示すグラフである。
図１６は、本発明によるカム機構の第５実施形態を示す平面図であり、図８に示したカム機構の実施形態の変形を示す図である。
図１７は、本発明によるカム機構の第６実施形態を示す平面図であり、図９に示したカム機構の実施形態の変形を示す図である。
図１８ａ、図１９ａ、図２０ａは、それぞれ図１６または図１７のカム機構の第１、第２、および第３作動状態における第１の制御されるバルブの運動を示すグラフであり、図１８ｂ、図１９ｂ、図２０ｂは、それぞれ図１６または図１７のカム機構の第１、第２、および第３作動状態における第２の制御されるバルブの運動を示すグラフである。
図２１は、本発明によるカム機構の第７実施形態を示す部分断面立面図であり、カム機構は第３作動状態と呼ばれる状態にあり、図２２のＢ−Ｂ′に沿った断面を示す図である。
図２２は、図２１の実施形態の断面平面図であり、図２１のＡ−Ａ′に沿った断面を示す図である。
図２３は、本発明によるカム機構の第８実施形態を示す部分断面図であり、カム機構は第３作動状態と呼ばれる状態にあり、図２４のＤ−Ｄ′に沿った断面を示す図である。
図２４は、図２３の実施形態の断面平面図であり、図２３のＣ−Ｃ′に沿った断面を示す図である。
図３に戻ると、図３にはカムシャフト１０が示してあり、カムシャフト１０には２個のカムローブ１１および１２が取り付けられている。カムシャフト１０は、適切なベルトまたはプーリ手段によってエンジンの作動クランク軸に結合されるので、カムシャフトはクランク軸の回転と時間関係の定まった関係で回転する。
図３には、シリンダヘッドバルブ１３が示してあり、シリンダヘッドバルブは内燃エンジンの吸気弁または排気弁である。エンジンのシリンダヘッド１４は、図３には断面で示される。
ポスト１５が、シリンダヘッド１４の穴に固定して取り付けられる。ポスト１５に接する滑動可能な補助具は、スライダ手段１６である。スライダ手段１６は、図４の平面図にも示してある。シリンダヘッドバルブ１３の弁棒の頂部は、スライダ１６の穴に備えられたハイドロリック・ラッシュアジャスタ１８のバケット部材１７と接する。シリンダヘッドバルブ１３は、スプリング１９によって、ハイドロリック・ラッシュアジャスタ１８のバケット部材１７と接する状態に保持される。スプリング１９は、シリンダヘッド１４とバルブ１３の弁棒に取り付けられたスプリング保持器２０との間で作用する。止め輪４０が、ポスト１５に備えられ、スライダ部材１６の上方への運動を制約する。止め輪４０は、フィンガーカムフォロワ２３またはフィンガーカムフォロワ２４がカムの基礎円部分と係合するときのスライダ部材１６の位置を規定する位置に設けられている。この止め輪４０は、バルブの不作動時（後述）において、ラッシュアジャスタ１８のバルブ１３端への当接による反力を受ける。
本発明のカム機構は、同時に２個のシリンダヘッドバルブを作動させるように設計される。これを図４に示す。図４によって、ハイドロリック・ラッシュアジャスタ１８が、やはりスライダ１６の穴に備えられた対応する調整器２１を有することが分かる。
２個のハイドロリック・ラッシュアジャスタ１８および２１の間に軸２２が位置し、軸２２はスライダ１６内に保持される。
２個のフィンガーカムフォロワ２３および２４は、軸２２の回りを回転できる。
２個のフィンガーカムフォロワ２３および２４は、互いに鏡像の関係にあるので、以後、図３および図４の両者で見ることのできるフィンガーカムフォロワ２４についてだけ詳細に述べる。
フィンガーカムフォロワ２４は、貫通する穴を有する第１端部を備え、軸２２がこの穴を通る。フィンガーカムフォロワ２４は、別の端にＵ字型部を備え、軸２５がフィンガーカムフォロワ２４のＵ字型部の２個のアームの間に伸び、またローラカムフォロワ２６が軸２５に取り付けられる。フィンガーカムフォロワ２４のＵ字型部の下部は湾曲した外面２７を具備する。フィンガーカムフォロワ２４の外面は、上向きの溝２８も具備する。
シリンダブロック１４の頂部に、ハウジング２９が備えられ、ハウジング２９内でピストン３０は穴の中で伸長した上限位置と収縮した下限位置との間を移動できる。フィンガーカムフォロワ２４は、ピストン３０と係合し、フィンガーカムフォロワ２４の湾曲した下側外面２７がピストン３０の頂部と接する。スプリング３１が、適切なナット３２によってハウジング２９に固着される。スプリング３１は、フィンガーカムフォロワ２４の溝２８と係合し、フィンガーカムフォロワ２４とハウジング２９との間で作用し、フィンガーカムフォロワ２４をピストン３０の頂部面と係合した状態に保持する。
第２ピストンが、ハウジング２９内のピストン３０から間隔を置いた位置に備えられる。第２ピストンは、フィンガーカムフォロワ２３の下部面によって係合される。第２ピストンも、伸長した上限位置と収縮した下限位置との間を移動できる。
ピストン３０は、フィンガーカムフォロワ２４に対する第１支点装置の一部であり、第２ピストン（図示せず）はフィンガーカムフォロワ２３に対する第２支点装置の一部である。それぞれの支点装置は、ラッチ装置を有し、これによりそれぞれピストンをその上限位置に保持する。ラッチ装置は、図を明瞭にするために、図には示してない。適切なラッチ装置は、ＰＣＴ特許公開ＷＯ９１／１２４１５および英国特許出願ＧＢ−Ａ−２２７２０２２に開示されている。
図３に、油孔３３を示す。油孔３３によって、油がピストン３０の底面に供給される。また、図３には油孔３４も示してあるが、これによってフィンガーカムフォロワ２３に接するピストン３０の底面に給油される。
スライダ１６のハイドロリック・ラッシュアジャスタ１８および２１には、それぞれスライダ部材１６内の油流路３５および３６を経由して給油され、次に、スライダ部材１６がポスト１５の軸方向に伸びる油流路によって給油され、またポスト１５はシリンダヘッド１４内の油孔３７によって給油される。
油孔３３および３４中の油圧は、電気機械バルブ（図示せず）によって制御され、電気機械バルブは電子制御装置によって制御される。電気機械バルブは、油孔３３および３４のそれぞれの油圧を、低油圧と高油圧との間で、独立に切り換えることができる。
図３に、本発明のカム機構の第３作動状態を示す。この作動状態では、油孔３３および３４の両者の油圧は低く保持される。油圧は、ピストン３０をスプリング３１の弾力に抗して上方に強制的に動かすには不十分である。同様に、油孔３４の油圧は、フィンガーカムフォロワ２３に接するピストンを強制的に上方に動かすには不十分である。
第３作動状態においては、第１フィンガーカムフォロワ２４のローラカムフォロワ２６は、第１カム１１と係合しない。また、フィンガーカムフォロワ２３の第２ローラカムフォロワ３８は、第２カム１２と係合しない。カム１１および１２のいずれもフィンガーカムフォロワによって係合されないので、カム機構によってリフトは全く伝達されず、バルブ１３は作動されないままである。第３作動状態は、図７ａおよび図７ｂに示した。
図７ａに、カム機構が第３作動状態にあるときは、バルブ１３にはリフトが全く適用されないことを示す。同様に、図７ｂに、カム機構が第３作動状態にあるときには、制御される対のバルブのうちの別のバルブに対してリフトが全く適用されないことを示す。
第３作動状態では、スライダ部材１６は止め輪４０と接する状態に保持される。
油孔３３の油圧が高油圧に切り換えられ、一方、油孔３４の油圧が低く保持されると、カム機構は図１に示す第１作動状態をとる。図１においては、フィンガーカムフォロワ２３は、明らかにスプリング３９が押し込んでいる高さにある。スプリング３９は、ハウジング２９とフィンガーカムフォロワ２３との間に作用し、フィンガーカムフォロワ２３をピストン３０に対応するピストン（図示せず）の頂部面と係合する状態に保持する。
油孔３３の油圧は十分であり、ピストン３０を隆起した位置にスプリング３１の弾力に逆らって移動させ、この位置でローラカムフォロワ２６はカム１１のプロファイルと係合する。ピストン３０は、この位置でラッチ機構（図示せず）によって固定される。フィンガーカムフォロワ２４が、軸２２の回りで実際に枢動し、ローラカムフォロワ２６がカム１１と係合する位置となっていることが分かる。
図１に示す第１作動状態において、フィンガーカムフォロワ２４がカム１１の作用によってピストン３０回りを枢動する。これは、第１フィンガーカムフォロワ２４の下部外面２７の湾曲した特性によって可能となる。カム１１の制御下におけるフィンガーカムフォロワ２４の枢動によって、スライダ１６がスプリング１９の弾力に逆らってポスト１５に接して上下に往復運動する。次に、これによって、バルブ１３の運動が引き起こされ、バルブが作動される。バルブ１３は、この作動状態では低リフトカム１１のプロファイルに従う。
図５ａに、カム機構が第２作動状態にあるときに、バルブ１３に適用される低い短限リフトを示す。図５ｂに、同じリフトが、対のバルブの他方に適用される場合を示す。
本発明によるカム機構の第１実施形態の第２作動状態を、図２に示す。図２の作動状態においては、油孔３３および３４の両者の油圧は高く保持されるので、ローラカムフォロワ３８に対する支点手段はラッチ手段によって支点手段の上限位置に置かれる。ローラカムフォロワ３８がカム１２と係合し、一方、ローラカムフォロワ２６は今まで通りカム１１と係合する。フィンガーカムフォロワ２４がピストン３０の回りを枢動し、またフィンガーカムフォロワ２３がフィンガーカムフォロワ２３と係合するピストンの回りを枢動する。
図２の作動状態においては、スライダ１６は、カム１２の作用によって、ポスト１５に接して上下する往復運動をさせられる。カム１２は高リフトカムであり、またカム１２のプロファイルはカム１１のプロファイルを完全に含むので、スライダ１６の運動、したがってバルブ１３の運動は高リフトカム１２によって制御される。
図６ａに、カム機構が第２作動状態にあるときにバルブ１３に適用される高い長期間リフトを示す。図６ｂに、同じリフトが対のバルブの他方に適用された場合を示す。
本発明によるカム機構は、シリンダ当たり４個のシリンダヘッドバルブを有するエンジンの２個のバルブに対して使用することができると考えられる。
シリンダ当たり４バルブのエンジンの場合は、ひとつのカム機構がひとつのシリンダの両方の吸入弁を制御することが可能であり、また別のカム機構がシリンダの両方の排気弁を制御することが可能である。
カム機構が作動されないときは、両吸気弁、両排気弁の少なくとも一方が、作動されない。これによって、空気または燃料のいかなる流れも阻止されるので、シリンダが作動されない。これは、たとえば、４シリンダエンジンの２シリンダ、あるいは６または８シリンダエンジンの４シリンダに対して、低負荷、低回転数の状態において実施できる。この目的は、残りの作動シリンダをさらに高度に、したがってさらに効率的に作動させ、その結果、総合的エンジン効率を改善することである。
エンジンの中程度範囲状態においては、すなわち、中程度の回転数および負荷の場合は、カム機構は図１に示す作動状態をとる。この作動状態においては、カム１１のプロファイルによって、対のバルブが作動され、また制御される。カム１１はエンジンの低回転数、低負荷作動の少なくとも一方に適しているカムである。
エンジン回転数、負荷の少なくとも一方が増加すると、電子制御装置によってカム機構が図２に示す状態とされ、この状態ではカム１２のプロファイルによって、対のバルブが作動され、また制御される。カム１２は、高リフトプロファイルを備え、またエンジンの高回転数、高負荷作動の少なくとも一方に適したカムである。
第１実施形態が、フィンガーカムフォロワ２３および２４の形式の２個のアームを必要とするだけであり、また実装が小型で経済的であるので、本質的に非常に小型で経済的であることは、高く評価される。小型で経済的な実装を実現することは重要であり、これはいかなるエンジンのシリンダヘッドにおいても空間が限定されているためである。また、小型で経済的な実装によって、弁機構の質量が節約され、損失が削減されることになる。
本発明によるカム機構の第２実施形態を、図８に示す。図８において、フィンガーカムフォロワ５０および５１はフィンガーカムフォロワ２３および２４と同じであり、フィンガーカムフォロワ５０および５１はそれぞれローラカムフォロワ５２および５３を備える。
フィンガーカムフォロワ５０および５１の両者は、第１実施形態と同様な方法で、軸５４の回りを回転可能である。しかし、軸５４はスライダ内には位置せず、Ｄ字型フレーム部材５５内に位置し、Ｄ字型フレーム部材５５は軸５６に枢動可能に取り付けられる。フィンガーカムフォロワ５０、５１およびローラカムフォロワ５２、５３は、Ｄ字型フレーム部材５５に関して、フレーム部材５５の開口部を通して枢動する。２個のハイドロリック・ラッシュアジャスタ５７および５８が、フレーム部材５５の穴に備えられ、それぞれシリンダヘッドバルブの弁棒の頂部に接する。Ｄ字型フレーム部材５５は、２カ所の間隔を置いた点において、フレーム部材５５の上方に位置するカムシャフトの円形断面部分と接する。
カム機構の第２実施形態は、前記の第１実施形態と同じ方法で作動する。フィンガーカムフォロワ５０および５１は、それぞれ２個の可動支点のうちのひとつと接し、カム機構の３種の作動位置が可能である。両支点が低位置にあるときは、ローラカムフォロワ５２および５３はその上に位置するカムシャフトのカムと係合しない状態で保持される。フレーム部材５５は、カムの円形部分と接するが、カムの円形部分はバルブに対してリフトを全く伝えないので、制御バルブは作動されないままである。ハイドロリック・ラッシュアジャスタ５７および５８が拡大しすぎることはないが、これはバルブが作動されないときはフレーム部材５５がカムシャフトの円形部分と係合しているためである。バルブが作動されない状態のときは、摩擦損失は大きくなく、これは回転するカムシャフトに逆らってフレーム部材に作用を強制する力は、ハイドロリック・ラッシュアジャスタの弱いスプリングの弾力だけであるためである。シム形式の機械的遊び調整が使用されるときは、摩擦損失はほとんどゼロとなる。
フィンガーカムフォロワ５１が支点機構によって持ち上げられると、支点機構によって、ローラカムフォロワ５３が低リフトカムと係合され、低リフトカムの運動がローラカムフォロワ５３およびフィンガーカムフォロワ５１を経由してフレーム５５に伝達され、次に両方の制御されるエンジンバルブに伝達される。
フィンガーカムフォロワ５１およびフィンガーカムフォロワ５０の両者が、真下の可動支点によって持ち上げられると、ローラカムフォロワ５２が高リフトカムと係合する。高リフトカムのプロファイルは低リフトカムのプロファイルを含むので、フレーム５５が高リフトカムの運動に基づいて動かされ、２個の制御されるシリンダヘッドバルブの運動を引き起こす。
図８に示す第２実施形態は、前記の第１実施形態ほど小型で経済的ではなく、またシリンダヘッドには取り付け用の相対的に大きい室が必要である。また、カム機構の質量は第１実施形態の質量より大きく、これは短所である。しかし、第２実施形態は、ある環境においては第１実施形態に優先して使用され、それはスライダと結合されたポスト１５の取り付けが不可能な場合である。
図９に、本発明によるカム機構の第３実施形態を示す。図８の実施形態と同様に、図９の実施形態では、カム機構は軸６１の回りに回転可能なフレーム６０を備える。フレームは２個の穴６２および６３を有し、ハイドロリック・ラッシュアジャスタがこれらの穴に収容されて使用され、次に油圧調整器が２個のシリンダヘッドエンジンバルブの弁棒の頂部と係合する。
図９のフレーム６０は、通常はＩ字型である。図９に示す実施形態のフィンガーカムフォロワ６４およひ６５は、前記の実施形態のように隣り合って配置されておらず、離れて間隔をおいている。フィンガーカムフォロワ６４および６５は、軸６８の外側の端に取り付けられ、軸６８はフレーム部材６０貫通して伸びる。Ｉ字型フレーム６０の中央部は、フレームの上方に固定されたカムシャフト（図示せず）の円形部分と係合可能である。
フィンガーカムフォロワ６４および６５は、それぞれローラカムフォロワ６６および６７を備える。各フィンガーカムフォロワ６４および６５は、２個の可動支点（図示せず）のうちのひとつに取り付けられる。
両方の可動支点が可動支点の低い位置にあるときは、ローラカムフォロワ６６またはローラカムフォロワ６７のいずれもカムシャフトのカムと係合しない。フレーム６０はカムシャフトの円形断面部分と係合した状態であり、円形断面部分はフレーム６０にリフトを全く伝えないので、２個の制御されるシリンダヘッドエンジンバルブに運動は全く伝達されない。したがって、バルブは作動されない。
フィンガーカムフォロワ６５が真下の支点によって持ち上げられると、ローラカムフォロワ６７がカムシャフトの低リフトカム（図示せず）と係合するようになる。次に、低リフトカムシャフトの運動がローラカムフォロワ６７およびフィンガーカムフォロワ６５を経由して軸６８、また次いでフレーム６０に伝達される。次に、運動は、穴６２および６３の中にあるハイドロリック・ラッシュアジャスタを通して２個のシリンダヘッドエンジンバルブに中継され、シリンダヘッドエンジンバルブがローラカムフォロワ６７と係合している低リフトカムのプロファイルによって制御される。
次に、フィンガーカムフォロワ６４の下の支点が持ち上げられると、ローラカムフォロワ６６が高リフトカムと係合し、高リフトカムの運動がローラカムフォロワ６６、フィンガーカムフォロワ６４、軸６８、およびフレーム６０を経由して２個の制御されるエンジンバルブに伝達される。高リフトカムのプロファイルは低リフトカムのプロファイルを完全に含むように選択されるので、その結果、両支点が持ち上げられたときは、２個の制御されるシリンダヘッドバルブの運動は高リフトカムだけによって制御される。
図９の実施形態は、カムシャフト上のカムが図１から８までの実施形態の場合よりも更に間隔をおいて配置されるときに使用される。しかし、この配置は、図１から４までの実施形態のように小型で経済的ではなく、質量が相対的に大きい。
第３実施形態のカム機構がバルブが作動されない作動状態にあるときは、フィンガーカムフォロワ６４がカムと係合されないので、摩擦損失は最小にまで減少される。いくらかの摩擦損失は、フレーム部材６０がカムシャフトと係合するために生じるが、バルブが作動されない状態では、フレーム部材の唯一の弾力はハイドロリック・ラッシュアジャスタのスプリングにより加えられる小さなばね力に起因するものである（シムを使用して機械遊び調整を実施するときは、この力さえも存在しない）。バルブが作動されない状態においてフレーム部材６０がカムシャフトと接することは、ハイドロリック・ラッシュアジャスタの過剰拡大を防止するために必要である。
図１０に、図１から図４までに示した実施形態を変形して、一層大きな柔軟性を与えることのできる方法を示す。図１０においては、大部分の構成要素は、図１から図４までに前述した構成要素と同一であるので、同じ参照番号を使用する。
図１０に示す実施形態と図１ないし図４の実施形態との相違点は、図１０の実施形態では、２個のスライダ部材７０および７１を備えるのに対して、図１ないし図４の実施形態では１個のスライダ部材を備える点である。
２個のスライダ部材７０および７１は、両方とも同一のポスト１５に接して滑動可能であり、心合わせされた貫通孔を備える。スライダ部材７０の部分断面平面図を図１１に示す。図１１によって、フィンガーカムフォロワ２３は軸７２によりスライダ部材７０に枢動可能に結合されることが分かる。フィンガーカムフォロワ２３は、スライダ部材７０だけに結合され、他のスライダ部材７１にはいかなる方法でも枢動可能に結合されない。
スライダ部材７０は、ハイドロリック・ラッシュアジャスタ７３を備え、これにより対のシリンダヘッドバルブの第１の制御されるシリンダヘッドバルブの頂部と接する。ハイドロリック・ラッシュアジャスタには、油流路７４を経由して給油される。
図１２に、下側スライダ部材７１の部分断面平面図を示す。図１２によって、フィンガーカムフォロワ２４は下側スライダ部材７１に枢動可能に結合され、上側スライダ部材７０にはいかなる方法によっても枢動可能に結合されないことが分かる。フィンガーカムフォロワ２４は、下側スライダ部材７１に軸７５によって結合される。ハイドロリック・ラッシュアジャスタ７６が、スライダ部材７１に備えられ、ハイドロリック・ラッシュアジャスタは油流路７７によって給油される。ハイドロリック・ラッシュアジャスタ７６は、対のシリンダヘッドバルブのうちの第２シリンダヘッドバルブの弁棒と接する。
実施形態では２個のスライダ部材を備えるので、機構の作動様式は図１ないし図４に示した実施形態とは異なる。作動様式は、図１３ａ、図１３ｂ，図１４ａ、図１４ｂ，図１５ａ、および図１５ｂに示す。
最初に、図１３ａおよび図１３ｂについて述べると、これらの図は図１０に示した作動状態を示す。図１０においては、可動支点３０が持ち上げられ、これによってローラカムフォロワ２６がカム表面１１と係合する。こうして、スライダ部材７１は、カム１１の制御下に、ポスト１５に接して往復運動する。カム１１は、低リフトカムである。この作動状態において、スライダ部材７１によって制御されるバルブの運動は、図１３ａによって分かる。
また図１０の作動状態においては、他方の支点は、その支点の最も低い位置に保持されるので、運動はカム１２からスライダ部材７０に全く伝達されない。その結果として、スライダ部材７０によって制御されるバルブは、図１３ｂに見られるように、作動されない状態のままである。
フィンガーカムフォロワ２３に取り付けられたローラカムフォロワ３８は、真下に位置する可動支点手段によって、カム１１と係合させられ、スライダ部材７０はカム１２の作用によって動かされる。スライダ部材７０はスライダ部材７１より上に位置するので、スライダ部材７０もスライダ部材７１の運動によって移動される。高リフトカム１２のリフトは、低リフトカム１１より大きく、また完全にそれを含むので、両方のスライダ７０および７１は高リフトカム１２のプロファイルに従い、その結果、両方の制御されるシリンダヘッドバルブは高リフトを与えられる。これは、両バルブのバルブ運動を示す図１４ａおよび図１４ｂより明らかである。
ローラカムフォロワ２６および３８の両者が、それぞれのカムと接しないようになると、いずれの制御されるバルブにも運動は全く伝達されず、この状態は図１５ａおよび図１５ｂに示す。
図８の実施形態の変形を図１６に示す。大部分の構成要素は、両実施形態において同じであるので、図１６の説明は詳細には述べない。
図１６の実施形態と図８の実施形態との重要な相違点は、図１６の実施形態では、２個のフレームの半分１５５ａおよび１５５ｂを備えるフレーム部材を具備することである。また、図８の実施形態の軸５４は、２個の軸１５４ａおよび１５４ｂによって置き換えられる。この方法によって、フレームの半分１５５ｂはフレームの半分１５５ａと独立に運動できるので、対の制御されるバルブのそれぞれのバルブが互いに異なる運動を実施できる。しかし、架橋部材１７０がフレームの半分１５５ａに固着され、架橋部材１７０はフレームの半分１５５ｂの頂部面と接触できる。このようにして、フレームの半分１５５ａがカムによってフレームの半分１５５ｂより下方に移動させられると、架橋部材１７０がフレーム部材の半分１５５ｂと接し、フレームの半分１５５ａおよびフレームの半分１５５ｂの両者が一緒に移動する。
類似の方法によって、図９の実施形態の変形を図１７に示す。この変形においては、図９の実施形態のＩ字型フレーム６０が２個のフレームの半分１６０ａおよび１６０ｂを備える分割フレームによって置き換えられる。軸６８は、２個の軸１６８ａおよび１６８ｂによって置き換えられる。この方法によって、フレームの半分１６０ｂは、フレームの半分１６０ａと独立に運動可能となるので、制御される対のバルブのそれぞれが、互いに異なる運動を実施できる。しかし、架橋部分１６９がフレームの半分１６０ａに固着され、架橋部分１６９はフレームの半分１６０ｂに接することができるので、フレームの半分１６０ａがフレームの半分１６０ｂより大きく転置されるときは、２個のフレームの半分は一緒に移動する。
フレームの半分１５５ａおよび１５５ｂは、カムシャフトの別々の部分と係合する。両可動支点が可動支点の最も低い位置にあり、さらにローラカムフォロワ１５２および１５３がそれぞれのカムと係合していないときは、ラッシュアジャスタ１５７と接するシリンダヘッドバルブは、カムシャフトの、フレームの半分１５５ａが接する部分によって制御される。同時に、ハイドロリック・ラッシュアジャスタ１５８と接するシリンダヘッドバルブは、カムシャフトの、フレーム部分１５５ｂが接触する部分によって制御される。同様な方法によって、フレーム部分１６０ａおよび１６０ｂもカムシャフトの異なる２部分と接するので、制御されるバルブは、カムシャフトの、２個のフレームの半分１６０ａおよび１６０ｂと接する部分のプロファイルに従って制御される。
フレーム部材が接触するカムシャフト部分は、事実上、円形といえるので、制御されるバルブはリフトを全く与えられない（前述の通り）。代案として、カムシャフトの、フレームの半分と接する部分がいくらかのリフトを有することができ、また実際に互いに異なるリフトを有することができる。
図１８ａ、図１８ｂ、図１９ａ、図１９ｂ、図２０ａ、および図２０ｂに、図１６または図１７のいずれかの実施形態のフレームの半分が異なるリフトを有するカムシャフトの部分と接するときのその実施形態のバルブの運動を示す。
図１８ａおよび図１８ｂに、低リフトカムが係合され（実施形態により、ローラカムフォロワ１５３またはローラカムフォロワ１６７のいずれかによって）、一方、他のローラカムフォロワ（１５２または１６６のいずれか）は高リフトカムと係合しないまま保持されるときの作動状態を示す。図１８ａから、ひとつの制御されるバルブは低リフトカムのプロファイルに従うことが分かる。図１８ｂから、他方の制御されるバルブは、カムシャフトの、フレーム部材１５５ａまたは１６０ａが接する部分のリフトプロファイルによって制御されることが分かる。
図１９ａおよび図１９ｂに、高リフトカムが接触される状態を示す（ローラカムフォロワ１５２またはローラカムフォロワ１６６のいずれかによって）。この場合は、両方の制御されるバルブが高リフトカムプロファイルに従い、バルブの半分１５５ａが架橋部材１７０によってバルブの半分１５５ｂと係合、またはフレームの半分１６０ａが架橋部材１６９によってフレーム部材１６０ｂと係合する。
図２０ａおよび図２０ｂの作動状態においては、両支点が低い位置に降りて、いずれのローラカムフォロワも、カムシャフトに備えられた低リフトカムおよび高リフトカムと係合せず、また２個のフレームの半分はカムシャフトに接して作動し続ける。ひとつのバルブは、カムシャフトの、フレーム部材１５５ｂおよび１６０ｂが接触する部分のプロファイルによって制御され（図２０ａに示すように）、一方、他の制御されるバルブは、カムシャフトの、フレーム部材１５５ａまたは１６０ａが接触する部分のプロファイルによって制御される（図２０ｂに示すように）。
さらに、図２１および図２２に、本発明によるカム機構の実施形態を示す。機構の作動の原則は、前記の実施形態についての前述と同じであるが、実装が異なる。多数の構成要素も前記の構成要素と同じであり、同じ参照番号を付けられる。図２１および図２２の実施形態と前記実施形態との相違点に集中して述べる。
図２１においては、フィンガーカムフォロワ３００および３０１がフィンガーカムフォロワ２３および２４と類似である点は、穴を有し、この穴を軸３０２が貫通し、それぞれがＵ字型部分を備えることである。フィンガーカムフォロワ３００のＵ字型部分のアームの間で、ローラカムフォロワ３０３が軸３０４に取り付けられ、軸３０４はアームに固定される。フィンガーカムフォロワ３０１のＵ字型部分のアームの間で、ローラカムフォロワ３０５が軸３０６に取り付けられ、軸３０６はアームに固定される。フィンガーカムフォロワ３００は、湾曲した下部面３００ａを備え、下部面３００ａはピストン３０の頂部と接し、またフィンガーカムフォロワ３０１は類似の面（図示せず）を備え、この面は別のピストン３１０の頂部と接する。スプリング３１はフィンガーカムフォロワ３００の頂部の溝３２２の中に位置し、類似のスプリング（図示せず）がフィンガーカムフォロワ３０１の頂部の溝３２０中に位置する。スプリングはフィンガーカムフォロワ３００および３０１をピストン３０および３１０と接するように保持する。
２個のフィンガーカムフォロワ３００および３０１は、対向する側に沿って接するが、互いに自由に運動する。軸３０４および３０６は結合されていない。
図２１および図２２の実施形態と図１ないし図４の実施形態との主な相違点を次に示す。図２１および図２２の実施形態においては、フィンガーカムフォロワ３００および３０１が軸３０２において枢動可能に取り付けられ、軸３０２はスライダ部材３０７および３０８の間に架かる。スライダ部材３０７および３０８はエンジンのシリンダヘッドにおいて管状部材３０９および３１０によって形成される２個のシリンダ内部を滑動可能である。管状部材３０９および３１０は、たとえば、エンジンのロッカーカバーの一部として形成され、または好ましくはシリンダヘッドと統合して形成される。管状部材３０９および３１０は、それぞれひとつの端を部分的に閉鎖され出口通路（図示せず）を有するシリンダを形成する。この通路によって、流体固着の形成を防止するために、各シリンダは管状部材３０９および３１０の外部と連絡できる（代案としては、管状部材がそれぞれ、管状部材を貫通して伸び、止め輪を有する開口を備え、止め輪はスライダ部材を穴内に保つ止め具として作用する）。それぞれのシリンダには、スライダ部材３０７または３０８のうちひとつが配置される。各スライダ部材３０７および３０８は、閉鎖孔を有し、その中に１８などのハイドロリック・ラッシュアジャスタが位置する（図２１参照）。各ハイドロリック・ラッシュアジャスタは制御されるバルブの弁棒の頂部と接する（たとえば、ラッシュアジャスタ１８はバルブ１３の頂部と接する）。ハイドロリック・ラッシュアジャスタは、スライダ部材３０７または３０８内の油流路ならびに管状部材３０９および３１０内の油流路を経由して給油される。たとえば、ラッシュアジャスタ１８は、スライダ部材３０７内の油流路３１１を経由して給油され、次に、スライダ部材３０７は管状部材３０９内の油孔３１２によって給油される。
図２１および図２２の実施形態は、図１ないし図４の実施形態と同じ方法で作動する。ローラカムフォロワ３０３および３０５の両方がカム１１および１２と接していないときは、２個の制御されるバルブ（１３だけ図示してある）は作動されないままである。ローラカムフォロワ３０３がカム１１と接し、一方、ローラカムフォロワ３０５が接しない状態であるときは、両方の制御されるバルブがカム１１からローラカムフォロワ３０３、フィンガーカムフォロワ３００、軸３０２、ならびにスライダ部材３０７および３０８（それぞれのラッシュアジャスタを有する）経由で低リフトをによって制御される。２個のローラカムフォロワ３０３および３０５が両方の制御されるバルブよりも持ち上げられた位置にあるときは、両方の制御されるバルブはカム１２の高リフトによって制御される。この場合は、カム１２から、ローラカムフォロワ３０５、フィンガーカムフォロワ３０１、ならびにスライダ部材３０７および３０８（それぞれのラッシュアジャスタを有する）経由で高リフトが伝達される。管状部材３０９および３１０内の部分的に端を閉じたシリンダがスライダ部材３０７および３０８に対する端部止め具を形成し、作用を開始する基準をラッシュアジャスタに与える（代案としては、開口の止め輪を基準とすることができる）。
図２３および図２４の実施形態は、多くの点で前記の実施形態と類似であり、同じ構成要素は同じ参照番号を与えられる。
図２３および図２４の実施形態のフィンガーカムフォロワ４００および４０１は、いずれも同じであり、いずれもＵ字型である。フィンガーカムフォロワ４００および４０１は、両方とも、Ｕ字型のフレーム４０３に枢動可能に取り付けられる。フレーム４０３は軸４０２に枢動可能に取り付けられ、軸４０２から制御されるバルブ（たとえば、１３）に向かって伸びるＵ字型フレームのアームを備える。Ｕ字型フレーム４０３は、軸４０２に対して直角の方向に対照的に分割され、２個の半分の部分４０３Ａおよび４０３Ｂとなり、それぞれの半分の部分は互いに独立に軸４０２の回りを枢動可能である。Ｕ字型フレーム４０３のひとつのアーム４０４がフィンガーカムフォロワ４００の２個のアームの間に挿入され、また他方のアーム４０５がフィンガーカムフォロワ４０１のアームの間に挿入される。軸４０６が、Ｕ字型部材のアーム４０４およびフィンガーカムフォロワ４００の２個のアームを貫通して伸び、これらすべてを結合して一体とする。軸４０７は、Ｕ字型部材のアーム４０５およびフィンガーカムフォロワ４０１の２個のアームを貫通して伸び、これらすべてを結合して一体とする。
ローラカムフォロワ４０８および４０９は、フィンガーカムフォロワ４００の外側面で、フィンガーカムフォロワ４００に枢動可能に取り付けられ、２個の半分の軸４１０および４１１がフィンガーカムフォロワ４００のそれぞれのアームにひとつずつ回転可能に取り付けられ、外側に伸びる。類似な様式で２個のローラカムフォロワ４４２および４４３が、フィンガーカムフォロワ４０１の外側面で、フィンガーカムフォロワ４０１に回転可能に取り付けられ、２個の半分の軸４４４および４４５がフィンガーカムフォロワ４０１のそれぞれのアームにひとつずつ回転可能に取り付けられ、外側に伸びる。
Ｕ字型フレーム４０３のアーム４０４および４０５は、それぞれ中央の切り取り部を備え、切り取り部内でローラカムフォロワがアームを貫通する軸に取り付けられる（ローラカムフォロワ４１２はアーム４０４の軸４１４に取り付けられ、またローラカムフォロワ４３３はアーム４０５の軸４１５に取り付けられる）。
アーム４０４は、軸４０２から最も離れているアームの端において、軸４１６の回りを枢動可能である。軸４１６は、管状部材４１８の開かれた穴の中でスライダ部材４１７に滑動可能に取り付けられ、管状部材４１８はロッカーカバーの一部または好ましくはシリンダヘッドの一部である。スライダ部材４１７には、ラッシュアジャスタ１８が備えられ、ラッシュアジャスタ１８は制御されるバルブ１３の頂部と接する。軸４１６は、アーム４０４に備えられた溝穴４７０に滑動可能に取り付けられる。溝穴４７０は、アーム４０４が軸４０２の回りを枢動するときに、アーム４０４および軸４１６の相対的な運動を可能とするために必要である。
アーム４０５は、軸４０２から最も離れているアーム４０４の端において、軸４１９の回りを枢動可能である。軸４１９はスライダ部材４２０に取り付けられ、スライダ部材４２０は、管状部材４２１の中に形成される開かれた穴の中で滑動可能である。管状部材４２１はロッカーカバーの一部または好ましくはシリンダヘッドの一部である。スライダ部材４２０内には、ラッシュアジャスタ（図示せず）が備えられ、ラッシュアジャスタは制御されるバルブ（図示せず）の弁棒の頂部と接する。軸４１９は、アーム４０５に備えられた溝穴４７１（図２４参照）に滑動可能に取り付けられる。溝穴４７１は、アーム４０５が軸４０２の回りを枢動するときに、アーム４０５および軸４１９の相対的な運動を可能とするために必要である。
フィンガーカムフォロワ４００は、湾曲した下側面４２２を備え、下側面４２２はピストン３０の頂部と接し、また下側面４２２によってフィンガーカムフォロワ４００がピストン３０の頂部回りで枢動することが可能となる。フィンガーカムフォロワ４００は、スプリング３１によってピストン３０と接する状態に保持され、スプリング３１はフィンガーカムフォロワ４００の上部面の溝４２３と係合する。類似の様式で、別のフィンガーカムフォロワ４０１は湾曲した最も低い面（図示せず）を備え、この面はピストン（図示せず）の頂部と接し、また、フィンガーカムフォロワ４０１はスプリング（図示せず）によって別のピストンと係合する状態に保持され、このスプリングはフィンガーカムフォロワ４０１の頂部面の溝（図示せず）と係合する。
シリンダヘッドの両方のピストンが最も低い位置にあるときは、フィンガーカムフォロワ４００のローラカムフォロワ４０８および４０９ならびにフィンガーカムフォロワ４０１のローラカムフォロワ４４３および４４２は、すべてカムシャフト１０のカムと係合していない。フレーム４０３のアーム４０４および４０５に取り付けられたローラカムフォロワ４１２および４３３は、カムシャフト１０と係合する。ローラカムフォロワ４１２および４３３がカムシャフト１０の円形部分と係合するときは、スライダ部材４１７および４２０はそのまま保持され、制御されるバルブ（たとえば、１３）は作動されない。しかし、ローラカムフォロワ４１２および４３３がカムシャフト１０のカムと係合するときは、アーム４０４および４０５は運動をスライダ部材４１７および４２０に中継し、スライダ部材が滑動し、バルブに運動を起こさせる。Ｕ字型フレーム４０３は２個の半分の部分（４０３Ａおよび４０３Ｂ）に分割されるので、アーム４０４がアーム４０５が係合するカムと異なるリフトのカムと係合可能であり、このようにして、アーム４０４はアーム４０５に対して相対的に運動することが可能であり、その結果、アーム４０４および４０５は異なるリフトを２個の制御されるバルブに伝達できる。
ピストン３０が持ち上げているときは、フィンガーカムフォロワ４００のローラカムフォロワ４０８および４０９はカムシャフト１０の同一のプロファイルと係合した状態とされる。別のピストンが低い位置のままであるときは、バルブ１３はローラカムフォロワ４４２および４４３によって係合されたカムのリフトによって制御される。一方、ピストンによって制御されるバルブはローラカムフォロワ４３３の制御下に留まり、ローラカムフォロワ４３３はカムシャフト１０の円形位置または低リフトカムに従う。
ピストン３０が持ち上げられ、また別のピストンが持ち上げられているときは、さらに別の様式の作動が惹起される。かみ合いクラッチ４７３が架橋装置として備えられ、この装置はフレーム部材４０３の２個の半分の部分４０３Ａおよび４０３Ｂの間で、２個の半分の部分が軸４０２と接する点において、作用してアーム４０５がアーム４０４よりさらに下方に動くことを阻止する。。代案として、架橋は、アーム４０５から４０５と交差して伸びてアーム４０４の頂部面と接するバーによって準備することもできる。アーム４０５のローラカムフォロワ４４２および４４３が、アーム４０４のローラカムフォロワ４０８および４０９によって係合されたカムより高リフトのカムと係合するときは、制御されるバルブは両方とも、同じリフトが与えられる。このリフトは、ローラカムフォロワ４４２および４４３が係合する高リフトカムによって決定されるリフトである。
ラッシュアジャスタ１８および別のラッシュアジャスタ（図示せず）は、両方とも、管状部材４１８および４２１ならびにスライダ部材４１７および４２０を経由して給油される。ラッシュアジャスタは、調整の基準としてローラカムフォロワ４１２および４３３とカムシャフト１０とが接することを使用する。
ポストではなく（図１ないし図４参照）、シリンダ内部を滑動するスライダ部材（図２１ないし図２４参照）を使用することは、往復装置の軽量化の可能性がさらに高められるという利点がある。また、シリンダを形成するための穴の機械加工は、比較的簡単な機械加工作業であり、バルブ用の穴がシリンダヘッドに機械加工されるときに、スライダと制御されるバルブとの即時心合わせを実施できる。
前記のすべての実施形態には、非常に重要な利点がある。それは、３種の作動状態が２個の可動支点だけを使用して提供されること、およびバルブが作動されない作動状態においては、いずれのローラカムフォロワもそれぞれのカムと接しないことである。したがって、バルブトレーンの摩擦は全く発生せず、これによってエンジン損失が減少する。

Claims (20)

1. 内燃エンジンのシリンダヘッドバルブ手段の運動の制御用のカム機構であって、前記カム機構は、
   第１および第２カムを有するカムシャフトであって、前記第１および第２カムは前記カムシャフトとともに回転し、前記第１カムが第１のリフトを与えるカムプロファイルを有し、前記第２カムが前記第１のリフトよりも高い第２のリフトを与えるカムプロファイルを有する、カムシャフトと、
   前記第１または第２カムから制御されるシリンダヘッドバルブ手段まで駆動を中継することができる駆動機構であって、前記第１カムおよび前記第２カムとそれぞれ係合可能な第１および第２カムフォロワ手段、ならびに前記第１および第２カムフォロワ手段を対応するそれぞれのカムと係合させるための係合手段を備える駆動機構と、を具備し、
   前記シリンダヘッドバルブ手段は、第１および第２シリンダヘッドバルブを有し、
   前記駆動機構は、第１作動状態を有し、前記第１作動状態においては、前記第１カムフォロワ手段が前記第１カムと係合され、また前記第１シリンダヘッドバルブが前記第１カムによって駆動され、
   前記駆動機構は、第２作動状態を有し、前記第２作動状態においては、前記第２カムフォロワ手段が前記第２カムと係合され、また前記第１および第２シリンダヘッドバルブの両方が前記第２カムによって駆動され、前記第１作動状態においては、前記第１シリンダヘッドバルブが、前記第２シリンダヘッドバルブが受けるリフトとは異なるリフトを受け、また
   前記駆動機構は、第３作動状態を有し、前記第３作動状態においては、前記第１および第２カムフォロワ手段が、両者とも前記第１および第２カムと係合されず、
   さらに、
   前記第１カムフォロワ手段が第１フィンガーカムフォロワを備え、
   前記第２カムフォロワ手段が第２フィンガーカムフォロワを備え、
   前記係合手段が第１および第２可動支点手段を備え、前記第１および第２可動支点上で前記第１および第２フィンガーカムフォロワがそれぞれ揺動可能であり、そこにおいて
   前記第１支点手段は、前記第１カムフォロワ手段が前記第１カムと係合される第１位置と前記第１カムフォロワ手段が前記第１カムと係合されない第２位置との間を移動可能であり、また、前記第２支点手段は、前記第２カムフォロワ手段が前記第２カムと係合される第１位置と前記第２カムフォロワ手段が前記第２カムと係合されない第２位置との間を移動可能であり、またそこにおいて
   前記駆動機構が前記第１作動状態にある間は、前記第１支点手段は前記第１支点手段の第１位置にあり、また前記第２支点手段は前記第２支点手段の第２位置にあり、
   前記駆動機構が前記第２作動状態にある間は、前記第２支点手段は前記第２支点手段の第１位置にあり、また
   前記駆動機構が第３作動状態にある間は、前記第１および第２支点手段の両方がそれぞれの第２位置にある、
   カム機構。
2. 請求の範囲１に記載のカム機構であって、前記第１および第２シリンダヘッドバルブの両方が、前記第３作動状態において作動されないことを特徴とするカム機構。
3. 請求の範囲１または請求の範囲２に記載のカム機構であって、前記第２シリンダヘッドバルブが、前記第１作動状態において作動されないことを特徴とするカム機構。
4. 請求の範囲１から３のいずれかひとつに記載のカム機構であって、前記駆動機構が前記第２作動状態にある間は、前記第１支点手段が前記第１支点手段の第１位置にあることを特徴とするカム機構。
5. 請求の範囲１から４のいずれかひとつに記載のカム機構であって、前記第１および第２フィンガーカムフォロワの各々がそれぞれの一端において第１および第２スライダにそれぞれ枢動可能に取り付けられ、前記第１および第２スライダはエンジンシリンダヘッドに関して正しい位置に固定された部材上または部材中に滑動可能に取り付けて使用されることを特徴とするカム機構。
6. 請求の範囲５に記載のカム機構であって、前記第一および第二スライダ部材の両方が、それぞれ前記シリンダヘッドに固定されたポストに接して滑動可能であることを特徴とするカム機構。
7. 請求の範囲５に記載のカム機構であって、各スライダ部材が前記シリンダヘッドに結合される管状部材内に形成されるシリンダ内で滑動可能であることを特徴とするカム機構。
8. 請求の範囲６に記載のカム機構であって、前記第１スライダ部材がポストに接して前記第２スライダ部材の真下に位置し、それによって前記第２カムフォロワ手段が前記第２カムと係合しているときは前記第２スライダ部材が前記第１スライダ部材の頂部と接し前記の２個のスライダ部材を共に移動させることを特徴とするカム機構。
9. 請求の範囲５から８のいずれかひとつに記載のカム機構であって、各スライダが遊び調整手段を備え、前記遊び調整手段によって前記スライダ部材が前記第１および第２シリンダヘッドバルブの一つに結合されることを特徴とするカム機構。
10. 請求の範囲９に記載のカム機構であって、各スライダが前記スライダ内に閉じられた穴を備え、またラッシュアジャスタが前記閉じられた穴内に位置するハイドロリック・ラッシュアジャスタを備え、前記油圧調整器が前記第１及び第２シリンダヘッドバルブの一つの弁棒の頂部と接する部分を有することを特徴とするカム機構。
11. 請求の範囲１から４のいずれかひとつに記載のカム機構であって、前記第１フィンガーカムフォロワが第１フレーム部材に枢動可能に取り付けられ、前記第２フィンガーカムフォロワが第２フレーム部材に枢動可能に取り付けられ、前記第１および第２フレーム部材が軸に枢動可能に取り付けられ、前記第１フレーム部材は前記第２フレーム部材に対して前記軸によって枢動でき、前記第１フレーム部材が前記第１シリンダヘッドバルブに係合し、前記第２フレーム部材が前記第２シリンダヘッドバルブに係合することを特徴とするカム機構。
12. 請求の範囲１１に記載のカム機構であって、前記第１フレーム部材が前記カムシャフトの前記第１および第２カムから間隔をおいた第１部分と係合可能であり、前記第２フレーム部材が前記カムシャフトの前記第１部分および前記第１および第２カムから間隔をおいた第２部分と係合可能であり、前記第３作動状態においては、前記第１および第２フレーム部材がそれぞれ前記カムシャフトの前記第１および第２部分と係合することを特徴とするカム機構。
13. 請求の範囲１２に記載のカム機構であって、前記カムシャフトの前記第１および第２部分の軸方向断面が円形であり、前記第３作動状態においては前記第１および第２シリンダヘッドバルブが作動されないことを特徴とするカム機構。
14. 請求の範囲１２に記載のカム機構であって、前記カムシャフトの前記第１部分が、前記第１および第２カムによって与えられる前記リフトよりも小さなリフトを与えるカムプロファイルを有し、前記第３作動状態においては、前記第１フレーム部材と前記カムシャフトとの接触によって、前記第１シリンダヘッドバルブが駆動されることを特徴とするカム機構。
15. 請求の範囲１３または請求の範囲１４に記載のカム機構であって、前記カムシャフトの前記第２部分が、前記第１および第２カムによって与えられる前記リフトよりも小さなリフトを与えるカムプロファイルを有し、前記第３作動状態および前記第１作動状態においては、前記第２フレーム部材と前記カムシャフトとの接触によって、前記第２シリンダヘッドバルブが駆動されることを特徴とするカム機構。
16. 請求の範囲１から１５までのいずれかひとつに記載のカム機構であって、前記第１および第２可動支点手段がそれぞれフィンガーカムフォロワと接するための隣接部材および前記隣接部材を動かすためのアクチュエータ手段とを備え、前記アクチュエータ手段が各支点手段を他の支点手段とは独立に移動させることが可能であることを特徴とするカム機構。
17. 請求の範囲１６に記載のカム機構であって、各隣接部材がエンジンのシリンダヘッドまたはシリンダヘッドに固定されたハウジング内に作られた穴の中で可動なピストンを備え、前記ピストンが前記の穴の中で室を形成し、また前記ピストンが前記室内の圧力の変化に対応して可動であることを特徴とするカム機構。
18. 請求の範囲１７に記載のカム機構であって、油圧用流体を前記室に供給するための供給手段を備え、前記供給手段は前記室内の前記油圧流体の圧力を第１レベルとそれより高い第２レベルとの間で切り換えるための切換手段を備えることを特徴とするカム機構。
19. 請求の範囲１から１８までのいずれかひとつに記載のカム機構であって、前記第１および第２フィンガーカムフォロワがそれぞれ支点手段と接する湾曲した下側面を有することを特徴とするカム機構。
20. 請求の範囲１から１９までのいずれかひとつに記載のカム機構であって、前記第１および第２フィンガーカムフォロワがスプリング手段によって前記支点手段と係合した状態に保持されることを特徴とするカム機構。

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