內燃機的可變氣門閥裝置的製作方法
2023-06-03 01:02:26 2
專利名稱：內燃機的可變氣門閥裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機(以下稱為發動機)的可變氣門閥裝置。
背景技術：
為了實現與運轉區域對應的最佳的發動機輸出特性，已有各種具有進行吸排氣閥的開閥時間和提升量的切換等的可變氣門閥裝置的發動機得到提案(比如日本專利特開2001-14017號公報、特開平2-223613號公報、特開2003-343225號公報、特開平7-102921號公報、特開平10-18826號公報、特許第2700691號說明書)。
在日本專利特開2001-14017號公報所記載的發動機的可變氣門閥裝置中，如圖17的俯視圖所示，將通過滾子102a由凸輪軸101的低速凸輪101a進行擺動的低速搖臂102和通過滾子103a由高速凸輪101b進行擺動的高速搖臂103支承在搖臂軸104上，與低速搖臂102的擺動連動地對吸氣閥105進行開閉驅動。在低速搖臂102上設置有利用油壓進行滑動的活塞106，對應活塞位置使設於高速搖臂103上的連動臂部107的前端相對於低速搖臂102的活塞106進行連接·解除。
在由活塞106對低速和高速搖臂102、103的連接被解除時，一邊使高速搖臂103進行空擺動，一邊由低速搖臂102模仿低速凸輪101a的形狀對吸氣閥105進行開閉驅動，在低速和高速搖臂102、103的連接時，與高速搖臂103一體地使低速搖臂102進行擺動，模仿高速凸輪101b的形狀對吸氣閥105進行開閉驅動。
在日本專利特開平2-223613號公報所記載的發動機的可變氣門閥裝置中，如圖19的俯視圖所示，將由凸輪軸201的低速凸輪201a進行擺動的低速搖臂202和由高速凸輪201b進行擺動的高速搖臂203支承在搖臂軸204上，與低速搖臂202的擺動連動地對吸氣閥205進行開閉驅動。在低速搖臂軸202上，搖臂軸204的軸向上設置有利用油壓進行滑動的隔離體206，另一方面，在高速搖臂203上設置有調節螺栓207，該調節螺栓207隨著其擺動可對低速搖臂202的隔離體206進行推壓操作，根據隔離體206的滑動位置，使調節螺栓207相對於隔離體206進行連接·解除。
在由隔離體206使低速和高速搖臂202、203的連接解除時，一邊使高速搖臂203進行空擺動，一邊由低速搖臂202模仿低速凸輪201a的形狀對吸氣閥205進行開閉驅動，在低速和高速搖臂202、203被連接時，與高速搖臂203一體地使低速搖臂202進行擺動，模仿高速凸輪201b的形狀對吸氣閥205進行開閉驅動。
又，日本專利特開2003-343225號公報中記載的可變氣門閥裝置中，在將由高速凸輪進行擺動的高速搖臂支承在搖臂軸上的同時，在該高速搖臂的兩側分別支承著由低速凸輪進行擺動的一對低速搖臂，隨著各自的低速搖臂的擺動使一對吸氣閥進行開閉驅動。在兩低速搖臂上設置有利用油壓可進行滑動的活塞，並且，在高速搖臂的兩側一體形成有連動臂部，形成與這些活塞對應的形態。
高速搖臂的連動臂部，根據活塞位置對低速搖臂的活塞進行連接·解除，低速和高速搖臂的連接被解除時，一邊使高速搖臂進行空擺動，一邊通過低速搖臂模仿低速凸輪的形狀對吸氣閥進行開閉驅動，連接時與高速搖臂一體地使低速搖臂進行擺動，模仿高速凸輪的形狀對吸氣閥進行開閉驅動。
另一方面，如上所述，還有一種不是分別單個地由低速搖臂對一對吸氣閥進行開閉驅動、而是由共用的低速搖臂進行開閉驅動那樣結構的可變氣門閥裝置的提案。在比如圖20所示的可變氣門閥裝置中，將通過滾子301a由凸輪軸307的低速凸輪進行擺動的低速搖臂301和通過滾子302a由高速凸輪進行擺動的高速搖臂302支承在搖臂軸303上，從低速搖臂301的凸起部301b成為分叉狀地延設著一對閥臂部301c，與吸氣閥304連接。在高速搖臂302上設置有與上述的可變氣門閥裝置同樣的活塞305，並且，在低速搖臂301上與活塞305對應地一體形成有連動臂部306，在根據活塞位置解除連接時，模仿低速凸輪的形狀來開閉吸氣閥，連接時模仿高速凸輪的形狀，對吸氣閥進行開閉。
又，如圖21、圖22所示，日本專利特開2003-343225號公報中記載的可變氣門閥裝置中，在將通過滾子402a由凸輪軸401的高速凸輪401a進行擺動的高速搖臂402支承在吸氣搖臂軸403上的同時，在該高速搖臂402的兩側分別支承著通過滾子404a由凸輪軸401的低速凸輪401b進行擺動的一對低速搖臂404，隨著各自的低速搖臂404的擺動使一對吸氣閥405進行開閉驅動。在兩低速搖臂404上設置有利用油壓可進行滑動的活塞406，並且，在高速搖臂402的兩側一體形成有連動臂部407，形成與這些活塞406對應的形態。
高速搖臂402的連動臂部407，根據活塞位置對活塞406進行連接·解除，在通常的迴轉區域執行的低速模式中，將連動臂部407與活塞406的連接解除，一邊使高速搖臂402進行空擺動，一邊通過低速搖臂404模仿低速凸輪401b的形狀對吸氣閥405進行開閉驅動，在高迴轉區域執行的高速模式中，將連動臂部407與活塞406連接，與高速搖臂402一體地使低速搖臂404進行擺動，模仿高速凸輪401a的形狀使吸氣閥405進行開閉驅動。
另一方面，在將凸輪軸401夾持狀地設置於吸氣搖臂軸403反向側的排氣搖臂軸408上，支承著一對的排氣搖臂409，這些排氣搖臂409通過所述凸輪軸401的排氣凸輪401c始終能進行擺動，分別使排氣閥410進行開閉驅動。
又，在日本專利特開平7-102921號公報、特開平10-18826號公報所記載的發動機中，將由低速凸輪進行擺動的低速搖臂和由高速凸輪進行擺動的高速搖臂支承在搖臂軸上，在低速搖臂上一體狀地設置有T型杆，使一對吸氣閥進行開閉驅動。相對於低速搖臂，高速搖臂根據切換銷的切換進行連接·解除，當由切換銷將連接解除時，一邊使高速搖臂進行空擺動一邊通過低速搖臂，模仿低速凸輪的形狀對吸氣閥進行開閉驅動，當由切換銷進行連接時，與高速搖臂一體地使低速搖臂進行擺動，模仿高速凸輪的形狀對吸氣閥進行開閉驅動。
又，在日本專利特許第2700691號說明書所記載的發動機中，不使用切換銷而是利用搖臂軸的偏心，對低速搖臂與高速搖臂進行連接·解除。即，由低速凸輪使低速搖臂擺動，使一對吸氣閥進行開閉驅動，同時在將高速搖臂相對搖臂軸的軸心偏心狀支承的基礎上，使高速搖臂的一側與低速搖臂上抵接。根據搖臂軸的轉動角度對高速搖臂的上下位置進行調整，在下方位置上使高速搖臂從高速凸輪離開進行空擺動，如上所述，模仿低速凸輪的形狀使吸氣閥進行開閉驅動，而在上方位置上，由高速凸輪與高速搖臂一起使低速搖臂進行擺動，模仿高速凸輪的形狀使吸氣閥進行開閉驅動。
另一方面，在將日本專利特開平7-102921號公報、特開平10-18826號公報或特許第2700691號說明書所記載的可變氣門閥裝置適用於4閥式的SOHC型發動機的場合，比如，低速和高速搖臂可布局成圖23、圖24所示的形態。即，將凸輪軸501夾持狀地配置有吸氣側和排氣側的搖臂軸502、503，在吸氣搖臂軸502上擺動自如地支承著吸氣高速搖臂504，在吸氣高速搖臂504的兩側擺動自如地支承著一對吸氣低速搖臂505。兩吸氣低速搖臂505的外端側分別與吸氣閥513a連接，並且，設置於各搖臂504、505內端側的滾子504a、505a與凸輪軸501上的吸氣高速凸輪506和吸氣低速凸輪507抵接後進行擺動操作。另外，512是火花塞。
在排氣搖臂軸503上擺動自如地支承著一對的排氣低速搖臂508，在兩排氣低速搖臂508的兩側擺動自如地支承著一對的排氣高速搖臂509。兩排氣低速搖臂508的外端側分別與排氣閥513b連接，並且，設置於各搖臂508、509內端側的滾子508a、509a與凸輪軸501上的排氣低速凸輪510和排氣高速凸輪511抵接後進行擺動操作。
在吸氣低速搖臂505與吸氣高速搖臂504之間以及排氣低速搖臂508與排氣高速搖臂509之間，分別設置有未圖示的切換機構。比如，切換機構由日本專利特開平-102921號公報、特開平10-18826號公報的切換銷等構成，與這些專利文獻一樣，對吸排氣的低速搖臂505、508與高速搖臂504、509的連接與否進行切換，模仿低速凸輪507、510或高速凸輪506、511的形狀使吸排氣閥513a、513b進行開閉驅動。
在上述日本專利特開2001-14017號公報所記載的可變氣門閥機構中，由活塞106將低速和高速搖臂102、103連接時的高速搖臂103，一邊如圖17的粗線箭頭所示將來自高速凸輪101b的驅動力傳遞給滾子103a，一邊隨著擺動由連動臂部107對低速搖臂102的活塞106進行推壓操作。在此，因連動臂部107的前端相對滾子103a偏置於搖臂軸104的軸向，故每次滾子103a接受來自高速凸輪101b的驅動力時，在高速搖臂103上會發生微小的傾倒現象，結果是如圖18所示，在高速凸輪101b與滾子103a之間發生不一致，對滾子103a產生偏負荷的作用。
由於滾子103a的偏負荷是產生滾子103a和高速凸輪101b的偏磨損以及滾子軸承部的耐久性降低的主要因素，因此作為其對策，必需要擴大滾子寬度，引起高速搖臂103的慣性質量增大，特別是存在著會惡化高迴轉區域中的氣門閥系統的開閉特性的問題。另外，該問題在使用了滾子的搖臂中特別明顯，在不用滾子而改用滑塊的搖臂上也會發生同樣的問題。
在上述日本專利特開平2-223613號公報所記載的可變氣門閥機構中，為了能利用高速搖臂203上的調節螺栓207進行推壓操作，將低速搖臂202的隔離體206伸出狀地設置於高速搖臂203側。這樣，連接時由調節螺栓207對隔離體206進行推壓操作的位置(以下稱為驅動力傳遞點208)相對於低速搖臂202與吸氣閥205連接的連接部位209，在搖臂軸204的軸向上形成了大的偏置量A41。
其結果，通過驅動力傳遞點208傳遞至低速搖臂202的驅動力產生分力，分力不能有效利用於吸氣閥205的開閥，在低速搖臂202相對於搖臂軸204的軸承部分上會發生偏負荷。軸承部分的偏負荷成為了增大磨損和摩擦的主要因素，進而產生可變氣門閥裝置的耐久性和可靠性降低的問題。又，分力因在低速搖臂202的驅動力傳遞點208附近、即從調節螺栓207接受驅動力的隔離體206的周邊部位等發生彎曲和扭曲而被消耗。因此，每次從高速搖臂203側傳遞驅動力時，在低速搖臂202上會周期性地產生驅動力傳遞點208附近的不正常的彎曲和扭曲，結果是存在著惡化高迴轉區域等中的吸氣閥開閉特性的問題。
另一方面，在上述圖20所示的可變氣門閥裝置中的低速搖臂301的閥臂部301c，要求具有充分的強度和剛性，以能克服閥簧的施力來進行吸氣閥304的開閥。但如上所述，在從凸起部301a的1點延設有分叉狀的閥臂部301c的場合，不僅臂的長度大，而且因閥簧的反力會使閥臂部301c彎曲而發生扭曲，不利於強度和剛性方面。因此，存在著為了確保強度和剛性而不必要地增大閥臂部301c的重量、特別是在高迴轉區域中因引起閥的跳動和振動而造成氣門閥系統的開閉特性惡化的問題。
又，這種可變氣門閥裝置與傳統型相比需要有寬大的設置空間，特別是吸排氣雙方均設置成將單一的凸輪軸夾持的圖20所示的可變氣門閥裝置的場合，燃燒室的正上方附近的空間被這些可變氣門閥裝置所佔據，難以確保火花塞的配置場所，存在著有關火花塞等的布局受到限制的問題。
另外，在圖20的可變氣門閥裝置中，使設置於各搖臂301、302上的滾子301a、302a在對應的凸輪上滾動以模仿凸輪的形狀進行擺動，但在模仿高速凸輪進行擺動時，低速搖臂301側的滾子301a不起任何作用，作為慣性質量對防礙搖臂301擺動的方向起作用，結果是在低速搖臂301的凸起部301b上，每次擺動時發生正反向的扭曲，由此成為了使根據高速凸輪的所需的吸氣閥的開閉特性、特別是使由從高速搖臂302離開一側的閥臂部301c進行開閉驅動的吸氣閥304的開閉特性發生變動，這一點也成為了高迴轉區域中的氣門閥系統的開閉特性惡化的的主要因素。
又，上述圖21、圖22所示的可變氣門閥裝置，在由低速凸輪401b直接使低速搖臂404擺動的低速模式中，利用低速搖臂404相對於低速凸輪401b及吸氣閥405的位置關係來決定閥門間隙，而在由高速凸輪401a間接使低速搖臂404通過高速搖臂402進行擺動的高速模式中，反而會因受到低速搖臂404與高速搖臂402的組合影響而形成不同的閥門間隙的可能性。
由此，即使使用設於吸氣閥405的調節螺栓411將低速凸輪側調整至正規的閥門間隙，也不能確保在高速凸輪側得到同等的閥門間隙。為此，在為了實現搖臂402、404等的各個構件的精度提高、並在假定了各構件組合狀態下的偏差的情況下，對高速凸輪401a的形狀進行設計(比如採取了在高速凸輪401a上設定充分的斜面部，以緩和對滾子402a的衝撞等的對策)，以此來保證發動機組裝後的高速凸輪側的閥門間隙。
作為對上述高速凸輪側的閥門間隙造成影響的主要因素，除了搖臂402、404本身的形狀之外，還可列舉吸氣搖臂軸403的不一致。即，如圖22所示，一旦在吸氣搖臂軸403的軸心Lr上產生上下方向的角度誤差α，則因低速和高速搖臂404、402的擺動中心在上下方向上發生相對變位，故使低速凸輪側與高速凸輪側的閥門間隙的關係發生變動。又，因凸輪軸401的不一致，即使軸心Lc上產生了上下方向的角度誤差α也是同樣的結果。
並且，當這些不一致時，因搖臂軸403與凸輪軸401的角度誤差α直接影響到閥門間隙的誤差，故與其它因素相比影響會更大，在上述對策中，不能指望得到充分的解決。其結果，比如在與低速模式時對應地作了閥門間隙調整的場合，存在的問題是高速模式時不能實現合適的閥門間隙而發生打擊聲，並且在閥門間隙方面，在每個發動機上出現個體誤差，不能維持均一的產品質量。
又，在上述圖23、圖24所示的可變氣門閥裝置中，在1個汽缸上，吸氣側需要有3個搖臂504、505，排氣側需要有4個搖臂508、509，並且，為了使各搖臂504、505、508、509進行擺動操作，在凸輪軸501上合計需要有7個凸輪506、507、510、511，因此存在著構件數和加工工時增加以及製造成本高的問題。並且，隨著凸輪數的增加，在每個汽缸的凸輪軸的長度方面需要有大的空間，必然會成為汽缸間隔增大而使發動機大型化的主要因素。
發明內容
本發明的目的在於，提供如下的內燃機的可變氣門閥裝置，即在接受來自凸輪側的驅動力時能防止高速搖臂的傾倒，避免因操作部(與凸輪的滑接部)的偏負荷引起的各種不良現象，並且不需要擴大操作部的寬度，可減輕高速搖臂的慣性重量，由此可實現正確的吸排氣閥的開閉特性。
本發明的內燃機的可變氣門閥裝置，其特徵在於，包括擺動自如地支承在搖臂軸上、將設置於一端側的操作部抵接在凸輪軸的第1凸輪上並將另一端側與吸氣閥或排氣閥進行連接的第1搖臂；與所述第1搖臂鄰接狀地並擺動自如地支承在所述搖臂軸上、將設置於一端側的操作部抵接在所述凸輪軸的與所述第1凸輪的凸輪形狀不同的第2凸輪上的第2搖臂；以及設置於所述第1和第2搖臂之間、對兩搖臂的連接與否進行切換的切換機構，使設置於所述第2搖臂側的切換機構部分的中心與所述第2搖臂的操作部的寬度的中心基本上一致。
由此，在內燃機的運轉中，隨著凸輪軸的迴轉，第1和第2搖臂通過操作部由對應的凸輪進行擺動操作。在此，在設於第1搖臂與第2搖臂之間的切換機構未卡合時，可解除兩搖臂的連接，一邊使第2搖臂單獨地進行空擺動，一邊使第1搖臂模仿第1凸輪的形狀進行擺動，使吸氣閥或排氣閥進行開閉驅動。又，在此狀態下，一旦將切換機構卡合，則將兩搖臂連接，第1搖臂與第2搖臂一起模仿第2凸輪的形狀進行擺動，使吸氣閥或排氣閥進行開閉驅動。
在第1和第2搖臂連接時，第2搖臂一邊將來自第2凸輪的驅動力傳遞給操作部，一邊隨著擺動對第1搖臂側的切換機構部分(比如卡合凸起和活塞)進行推壓操作。並且，由於將接受來自第2凸輪的驅動力的操作部和推壓操作第1搖臂側的切換機構的第2搖臂側的切換機構部分(活塞和卡合凸起)一起設置在第2搖臂上，並處於搖臂軸的軸向上的近接位置，故第2搖臂在不發生傾倒的情況下進行擺動。
由此，可減輕因第2搖臂的傾倒而發生的第2凸輪與操作部的不一致，操作部相對於第2凸輪保持成正規抵接的狀態，在長度方向上承受大致均勻的負荷。其結果，作為一項避免操作部及第2凸輪的偏磨損和操作部的耐久性降低等用的對策，不需要擴大操作部的寬度，可減輕第2搖臂的慣性質量。
如上所述，採用本發明的內燃機的可變氣門閥裝置，在接受來自第2凸輪側的驅動力時能防止第2搖臂的傾倒，避免因操作部的偏負荷引起的各種不良現象，並且不需要擴大操作部的寬度，可減輕第2搖臂的慣性質量，由此可實現正確的吸排氣閥的開閉特性。
本發明，從作為以下示例所記載的詳細說明及其附圖中可以得到明確。
圖1為表示第1實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中的吸氣側的1個汽缸部分的俯視圖。
圖2為表示搖臂連接解除時的切換機構的、相當於圖1、圖5、圖7的B-B線的剖視圖。
圖3為表示搖臂連接時的切換機構的、相當於圖1、圖5、圖7的B-B線的剖視圖。
圖4為表示第1實施形態的可變氣門閥裝置的滾子對高速凸輪的負荷分布的視圖。
圖5為表示第2實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中的吸氣側的1個汽缸部分的俯視圖。
圖6為表示第2實施形態的可變氣門閥裝置的吸氣側的1個汽缸部分的主視圖。
圖7為表示第3實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中的吸氣側的1個汽缸部分的俯視圖。
圖8為表示第3實施形態的可變氣門閥裝置的吸氣側的1個汽缸部分的主視圖。
圖9為表示第4實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中的1個汽缸部分的俯視圖。
圖10為表示第4實施形態的可變氣門閥裝置的1個汽缸部分的主視圖。
圖11為表示第5實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中的1個汽缸部分的俯視圖。
圖12為表示第5實施形態的可變氣門閥裝置的凸輪軸與滾子關係的圖11的C向視圖。
圖13為表示搖臂連接解除時的切換機構的、相當於圖11、圖15的D-D線的剖視圖。
圖14為表示搖臂連接時的切換機構的、相當於圖11、圖15的D-D線的剖視圖。
圖15為表示第6實施形態的發動機的可變氣門閥裝置的1個汽缸部分的俯視圖。
圖16為表示第6實施形態的可變氣門閥裝置的凸輪軸與滾子關係的圖15的E向視圖。
圖17為表示第1傳統技術的可變氣門閥裝置中的吸氣側的1個汽缸部分的俯視圖。
圖18為表示第1傳統技術的可變氣門閥裝置的滾子對高速凸輪的負荷分布的視圖。
圖19為表示第2傳統技術的可變氣門閥裝置中的吸氣閥的連接部位與驅動力傳遞點的位置關係的俯視圖。
圖20為表示第3傳統技術的發動機的可變氣門閥裝置中的1個汽缸部分的吸氣側的俯視圖。
圖21為表示第4傳統技術的發動機的可變氣門閥裝置的1個汽缸部分的俯視圖。
圖22為表示同上的第4傳統技術的可變氣門閥裝置的凸輪軸與滾子關係的圖21的F向視圖。
圖23為表示第5傳統技術的發動機的可變氣門閥裝置中的1個汽缸部分的俯視圖。
圖24為表示同上的第5傳統技術的可變氣門閥裝置的凸輪軸與滾子關係的圖23的G向視圖。
圖25為表示第1實施形態的變形例的發動機的可變氣門閥裝置的吸氣側的1個汽缸部分的俯視圖。
具體實施例方式
下面對將本發明具體化的發動機的可變氣門閥裝置的第1實施形態進行說明。
本實施形態的發動機是每個汽缸具有2個閥的SOHC型的串聯式4汽缸汽油發動機的結構，在對應通常的迴轉區域中的輸出特性的低速模式和特別對應高迴轉區域中的輸出特性的高速模式之間可以進行運轉模式的切換。為此，在各汽缸的氣門閥裝置的吸氣側設有切換模式用的切換機構，下面對於特定汽缸，說明氣門閥裝置的結構，其它汽缸的結構也完全相同。
圖1為表示本實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中的吸氣側的1個汽缸部分的俯視圖。圖1中，左方相當於發動機的前側，右方相當於發動機的後側，上方相當於發動機的右側，下方相當於發動機的左側，以下以發動機作為基準進行說明。另外，發動機配置不限定於這種縱置式發動機，也可以是橫置式發動機。
在未圖示的汽缸蓋上，支承著沿發動機前後方向延伸的1個凸輪軸1，凸輪軸1通過未圖示的曲軸同步地進行迴轉驅動。在凸輪軸1的右側設置有吸氣搖臂軸2，吸氣搖臂軸2相對於凸輪軸1，以平行的姿勢受未圖示構架的支持。在凸輪軸1上，相互鄰接狀地形成前側的低速凸輪3(第1凸輪)和後側的高速凸輪4(第2凸輪)，在吸氣搖臂軸2上，以相互鄰接狀態分別擺動自如地支承著低速搖臂5(第1搖臂)和高速搖臂6(第2搖臂)，形成與這些低速凸輪3和高速凸輪4相對應的形態。
從低速搖臂5的凸起部5a向圖1中的上方、即發動機的右方(另一端側)延設著1個閥臂部5d(臂部)，閥臂部5d的前端與汽缸蓋上的吸氣閥7連接，隨著低速搖臂5的擺動對吸氣閥7進行開閉驅動。從低速搖臂5和高速搖臂6的凸起部5a、6a向發動機的左方(一端側)分別延設著滾子支持部5b、6b，滾子5c、6c(操作部)被支持在各滾子支持部5b、6b上。低速搖臂5的滾子5c與凸輪軸1上的低速凸輪3對應，接受未圖示的吸氣閥7的閥簧的施力，始終與低速凸輪3上進行抵接，高速搖臂6的滾子6c與凸輪軸1上的高速凸輪4對應，接受未圖示的返回簧的施力，始終抵接在高速凸輪4上。
在低速搖臂5與高速搖臂6之間設置有切換運轉模式用的切換機構M。圖2為表示搖臂連接解除時的切換機構M的、相當於圖1的B-B線的剖視圖，圖3為表示同上的搖臂連接時的切換機構M的、相當於圖1的B-B線的剖視圖。如這些圖所示，在高速搖臂6的凸起部6a上一體形成有圓筒狀的汽缸部16，形成於汽缸部16內的汽缸17的上端被閉塞，汽缸17的下端朝向吸氣搖臂軸2的外周面開口。在汽缸17內配置有活塞18，在由未圖示的限制銷對以汽缸17的軸線為中心的迴轉作出限制的狀態下，活塞18可在汽缸17內沿上下方向進行滑動。
在汽缸部16的上壁及活塞18的上表面上，形成有相互對置狀的凹部17a、18a，在凹部17a、18a之間夾裝著壓縮彈簧19。利用壓縮彈簧19的施力對活塞18始終施加向下方的力，將其下表面保持在與吸氣搖臂軸2的外周面抵接的圖2所示的下方位置，一旦克服壓縮彈簧19的施力使活塞18在汽缸17內向上方滑動，則活塞18被切換到上表面與汽缸部16的上壁抵接的圖3所示的上方位置。
汽缸部16的右側面形成有操作窗20，在圖2所示的活塞18的下方位置，汽缸17的內部通過操作窗20向外方露出，在圖3所示的活塞18的上方位置，活塞18的外周面通過操作窗20向外方露出。如圖1和圖2所示，從低速搖臂5上的一側向後方延設著連動臂部21(卡合凸起)，連動臂部21的前端彎曲成L字狀，與高速搖臂6的汽缸部16的操作窗20對應。在低速和高速凸輪3、4的基座圓形區間(低速和高速搖臂5、6的提升量均為0的區間)，如圖2中的雙點劃線所示，按照使連動臂部21的前端從操作窗20即將要插入汽缸17內的形態來設定汽缸部16與連動臂部21相互的位置關係。
從圖1所示的假設線L可以看出，高速搖臂6的活塞18與高速搖臂6的滾子6c在吸氣搖臂軸2的軸向上對應，活塞18的軸心18c位於滾子寬度W的中央。
如圖2、圖3所示，在吸氣搖臂軸2上沿軸向形成有油通路22，油通路22在各汽缸的高速搖臂6的汽缸部16的部位，通過分配通路23與汽缸17內連通。雖未圖示，吸氣搖臂軸2的油通路22與OCV(油控制閥)連接，根據該OCV的切換，切換機構M用的工作油從發動機中所配設的潤滑用油泵向油通路22內供給。
另一方面，排氣側的氣門閥裝置通常是不具備切換機構M，由單一的搖臂構成，雖未圖示，由凸輪軸1的排氣凸輪使支承於排氣搖臂軸上的排氣搖臂擺動，對排氣閥進行開閉驅動。
下面說明上述結構的發動機的可變氣門閥裝置的工作狀況。
OCV的切換控制由未圖示的ECU(發動機控制單元)執行，根據該OCV的切換，使發動機的運轉模式在低速模式與高速模式之間進行切換。
比如，當發動機轉速Ne小於臨界值Ne0時，在向發動機發出的輸出要求不太高的的迴轉區域中，ECU將應執行低速模式的OCV切換到閉閥側，中止向油通路22供油。其結果，在吸氣側的各汽缸的高速搖臂6上，如圖2所示，利用壓縮彈簧19的施力將活塞18保持在下方位置，通過操作窗20使汽缸17的內部向外方露出。
另一方面，當發動機運轉中，隨著凸輪軸1的迴轉，吸氣側的低速和高速搖臂5、6一邊使滾子5c、6c在對應的凸輪3、4上進行轉動，一邊模仿各自的凸輪形狀進行擺動。在此，由於高速凸輪4相對於低速凸輪3動作角度廣且提升量大，因此與低速搖臂5相比，高速搖臂6擺動的幅度大，但如上所述，因活塞18位於下方，高速搖臂6一邊通過操作窗20將低速搖臂5的連動臂部21的前端插脫於汽缸17內，一邊單獨進行空擺動。即，此時，低速搖臂5與高速搖臂6的連接被解除，低速搖臂5模仿低速凸輪3的形狀進行擺動，對吸氣閥7進行開閉驅動。
又，當發動機轉速Ne大於臨界值Ne0時，尤其在向發動機發出的輸出要求高的的迴轉區域中，ECU將應執行高速模式的OCV切換到開閥側，向油通路22供給工作油。其結果，在吸氣側的各汽缸的高速搖臂6上，如圖3所示，克服壓縮彈簧19的施力利用油壓將活塞18切換至上方位置，通過操作窗20使活塞18的外周面露出。隨著高速搖臂6的擺動，通過操作窗20由活塞18的外周面對低速搖臂5的連動臂部21的前端進行推壓，由此，低速搖臂5相對於高速搖臂6連動地與高速搖臂6一起進行擺動，模仿高速凸輪4的形狀對吸氣閥7進行開閉驅動。
並且，如上所述，由於高速搖臂6的活塞18的軸心18c位於吸氣搖臂軸2的軸向上的滾子寬度W的中央，因此，滾子6c接受來自高速凸輪4的驅動力的部位和活塞18推壓操作低速搖臂5的連動臂部21的部位，在吸氣搖臂軸2的軸向上一致，高速搖臂6在不傾倒的狀態下進行擺動。
因此，可預防因高速搖臂6的傾倒引起的高速凸輪4與滾子6c的不一致，如圖4所示，滾子6c相對於高速凸輪4被保持成正規的抵接狀態，在長度方向上承受大致均勻的負荷。其結果，作為一項用於避免滾子6c和高速凸輪4的偏磨損以及滾子軸承部的耐久性降低等的對策，不需要擴大滾子寬度W，可減輕高速搖臂6的慣性質量，由此可避免因高速搖臂6的慣性質量增大引起的閥跳動和振動，可實現模仿高速凸輪4形狀的正確的吸氣閥7的開閉特性。
下面對將本發明具體化的發動機的可變氣門閥裝置的第2實施形態進行說明。
本實施形態的發動機與第1實施形態的發動機一樣，是每個汽缸具有2個閥的SOHC型的串聯式4汽缸汽油發動機的結構，在與通常的迴轉區域中的輸出特性對應的低速模式和與特別是高迴轉區域中的輸出特性對應的高速模式之間可以進行運轉模式的切換。為此，在各汽缸的氣門閥裝置的吸氣側設有切換模式用的切換機構，下面對於特定汽缸，說明氣門閥裝置的結構，其它汽缸的結構也完全相同。另外，切換機構M的結構與第1實施形態相同，故對不同之處作為重點進行說明，在相同的部位上標記同一符號，省略對其的重複說明。
圖5為表示本實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中的吸氣側的1個汽缸部分的俯視圖，圖6為表示同上的可變氣門閥裝置的吸氣側的1個汽缸部分的主視圖。
圖5中，上方相當於發動機的前側，下方相當於發動機的後側，右方相當於發動機的右側，左方相當於發動機的左側，以下以發動機作為基準進行說明。另外，發動機配置不限定於這種縱置式發動機，也可以是橫置式發動機。
如圖5所示，從低速搖臂5上的一側向前方延設著連動臂部21(卡合凸起)，連動臂部21的前端彎曲成L字狀，與高速搖臂6的汽缸部16的操作窗20對應，可與上方位置的活塞18的外周面抵接，以下將此時的抵接位置作為驅動力傳遞點28(卡合部位)。
在低速和高速凸輪3、4的基座圓形區間(低速和高速搖臂5、6的提升量均為0的區間)，如圖2中的雙點劃線所示，按照使連動臂部21的前端從操作窗20即將要插入汽缸17內的形態來設定汽缸部16與連動臂部21相互的位置關係。
從圖5中可以看出，由於低速搖臂5的連動臂部21是將前端與活塞18可抵接地延設於高速搖臂6側，因此，驅動力傳遞點28使低速搖臂5對吸氣閥7連接的連接部位27，在吸氣搖臂軸2的軸向上形成有偏置量A11。在此，因在圖5所示的氣門閥裝置的前後兩側配置有鄰接汽缸的氣門閥裝置等，故低速搖臂和高速搖臂5、6的凸起部5a、6a的前後寬度W11、W12受汽缸間距等因素的限制，但在該範圍內，低速搖臂5的凸起部5a儘可能地向後方(高速搖臂6的反向側)延設，結果是可將低速搖臂5側的凸起部5a的寬度W11設定成比高速搖臂6側的凸起部6a的寬度W12寬。
高速模式時的低速搖臂5，通過驅動力傳遞點28將驅動力從高速搖臂6側的活塞18傳遞給連動臂部21，一邊擺動一邊將驅動力通過連接部位27傳遞至吸氣閥7。如上所述，由於驅動力傳遞點28對吸氣閥7的連接部位27被偏置在吸氣搖臂軸2的軸向上，故傳遞至低速搖臂5的驅動力產生分力，利用分力使低速搖臂5相對吸氣搖臂軸2的軸承部分發生偏負荷。
即，與高速搖臂6側相比，低速搖臂5的軸承部分作為軸承具有更為嚴格的要求，但如上所述，由於在低速搖臂5側被分配有更寬的凸起部5a的寬度W11，換言之，分配有相對於吸氣搖臂軸2的軸承部分的長度，因此可減輕低速搖臂5的軸承部分產生的偏負荷的影響。由此可抑制因偏負荷引起的軸承部分的磨損和摩擦，可提高可變氣門閥裝置的耐久性和可靠性。
另一方面，在高速模式中，低速搖臂5的滾子5c不起任何作用，作為慣性質量對防礙低速搖臂5擺動的方向起作用，故在低速搖臂5的凸起部5a上，每次擺動時發生正反向的扭曲，成為了使根據高速凸輪4的所需的吸氣閥7的開閉特性發生變動的主要因素。滾子5c的慣性質量的影響，是滾子5c與驅動力傳遞點28在凸起部5a的軸向上離得越遠則越大，但如上所述，由於滾子5c與高速搖臂6近接配置，因此對於驅動力傳遞點28也必然近接，可抑制凸起部5a的扭曲，可實現正確的吸氣閥7的開閉特性。
下面對將本發明具體化的發動機的可變氣門閥裝置的第3實施形態進行說明。
本實施形態的發動機與第1實施形態的發動機一樣，是每個汽缸具有2個閥的SOHC型的串聯式4汽缸汽油發動機的結構，在與通常的迴轉區域中的輸出特性對應的低速模式和與特別是高迴轉區域中的輸出特性對應的高速模式之間可以進行運轉模式的切換。為此，在各汽缸的氣門閥裝置的吸氣側設有切換模式用的切換機構，下面對於特定汽缸，說明氣門閥裝置的結構，其它汽缸的結構也完全相同。另外，切換機構M的結構與第1實施形態相同，故對不同之處作為重點進行說明，在相同的部位上標記同一符號，省略對其的重複說明。
圖7為表示本實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中的吸氣側的1個汽缸部分的俯視圖，圖8為表示同上的可變氣門閥裝置的吸氣側的1個汽缸部分的主視圖。
圖7中，上方相當於發動機的前側，下方相當於發動機的後側，右方相當於發動機的右側，左方相當於發動機的左側，以下以發動機作為基準進行說明。另外，發動機配置不限定於這種縱置式發動機，也可以是橫置式發動機。
從低速搖臂5和高速搖臂6的凸起部5a、6a向左方(一端側)分別凸設著滾子支持部5b、6b，在各滾子支持部5b、6b上支持著滾子5c、6c(操作部)。低速搖臂5的滾子5c與凸輪軸1上的低速凸輪3對應，高速搖臂6的滾子6c與凸輪軸1上的高速凸輪4對應。
吸氣閥7被設置在汽缸蓋上的與高速搖臂6對應的前後位置。從低速搖臂5的凸起部5a朝右方(另一端側)延設著1個閥臂部5d(臂部)，該閥臂部5d在避開與高速搖臂6發生幹擾的基礎上，在高速搖臂6側彎曲成曲柄狀，其前端與吸氣閥7連接，受到設於吸氣閥7上的未圖示的閥簧的施力，低速搖臂5將滾子5c始終與低速凸輪3上抵接，模仿低速凸輪3的形狀擺動，對吸氣閥7進行開閉驅動。又，雖未圖示，高速搖臂6連接著返回簧，受到該返回簧的施力，將滾子6c始終與高速凸輪4上抵接。
如圖7、圖8所示，在低速搖臂5的閥臂部5d上一體形成有肋26，肋26模仿閥臂部5d彎曲成曲柄狀，將相對於吸氣閥7的連接部位27與凸起部5a連接。在從肋26對吸氣閥7的連接部位27呈一直線狀向右方(高速搖臂6側)延伸的部位上，一體形成有連動臂部21(卡合凸起)，連動臂部21從肋26向上方分支，再向右方延伸成圓弧狀。連動臂部21的前端與高速搖臂6的汽缸部16的操作窗20對應，可與上方位置的活塞18的外周面抵接，以下將此時的抵接位置作為驅動力傳遞點28(卡合部位)。
在低速和高速凸輪3、4的基座圓形區間(低速和高速搖臂5、6的提升量均為0的區間)，如圖3中的雙點劃線所示，按照使連動臂部21的前端從操作窗20即將要插入汽缸17內的形態來設定汽缸部16與連動臂部21相互的位置關係。並且，從圖7所示的假設線L可以看出，低速搖臂5對吸氣閥7的連接部位27、連動臂部21、高速搖臂6的活塞18在吸氣搖臂軸2的軸向上保持一致，驅動力傳遞點28對吸氣閥7的連接部位27，必然地在吸氣搖臂軸2的軸向上完全相對。
高速模式時的低速搖臂5，通過驅動力傳遞點28從高速搖臂6側的活塞18將驅動力傳遞給連動臂部21，一邊擺動一邊將驅動力通過連接部位27傳遞至吸氣閥7。如上所述，由於吸氣閥7的連接部位27和驅動力傳遞點28在與吸氣搖臂軸2的軸線正交的方向上完全相對，因此，通過驅動力傳遞點28傳遞至低速搖臂5的驅動力不會產生不必要的分力，可有效地利用於吸氣閥7的開閥。由此，可抑制因分力引起的低速搖臂5的驅動力傳遞點28附近、即從活塞18接受驅動力的連動臂部21附近所發生的不正常的彎曲及扭曲現象，可實現模仿高速凸輪4的形狀的正確的吸氣閥7的開閉特性。
並且，在低速搖臂5上，來自活塞18側的驅動力從連動臂部21通過閥臂部5d傳遞給吸氣閥7的連接部位27，但如上所述，由於通過閥臂部5d上的肋26將連動臂部21與吸氣閥7的連接部位27直接進行連接，因此，驅動力不僅通過閥臂部5d而且也通過肋26進行傳遞。由此可抑制閥臂部5d的撓曲，故在這一點上也能對正確的吸氣閥7的開閉特性作出貢獻。
另一方面，在抑制作用於低速搖臂5的不正常的彎曲和扭曲方面，因有利於減輕支承該低速搖臂5的吸氣搖臂軸2的負擔，具體是減小軸承部分的磨損和摩擦，故可進一步提高可變氣門閥裝置的耐久性和可靠性。
下面對將本發明具體化的另一發動機的可變氣門閥裝置的第4實施形態進行說明。
本實施形態的發動機是每個汽缸具有4個閥的SOHC型的串聯式4汽缸汽油發動機的結構，吸排氣都設置有切換運轉模式用的切換機構M，下面對於特定汽缸，說明氣門閥裝置的結構，其它汽缸的結構也完全相同。
圖9為表示本實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中的1個汽缸部分的俯視圖，圖10為表示同上的可變氣門閥裝置的1個汽缸部分的主視圖。
在未圖示的汽缸蓋上，支承著沿發動機前後方向延伸的1個凸輪軸31，在凸輪軸31的左側設有吸氣搖臂軸32，右側設有排氣搖臂軸33，兩者分別受未圖示構架的支持。在凸輪軸31上，從前側開始，相互鄰接狀地形成有吸氣高速凸輪34(第2吸氣凸輪)、吸氣低速凸輪35(第1吸氣凸輪)、排氣低速凸輪36(第1吸氣凸輪)、排氣高速凸輪37(第2吸氣凸輪)。
吸氣高速搖臂38(第2吸氣搖臂)的凸起部38a被支承於吸氣搖臂軸32的前側，吸氣低速搖臂39(第1吸氣搖臂)的凸起部39a被支承於吸氣搖臂軸32的後側，兩者以相互鄰接的狀態各自可自如地進行擺動。吸氣高速搖臂38的凸起部38a在前後方向上與吸氣高速凸輪34對應，吸氣低速搖臂39的凸起部39a在前後方向上與吸氣低速凸輪35、排氣低速凸輪36、排氣高速凸輪37對應，其結果，吸氣低速搖臂39的凸起部39a的寬度W21可設定成大大寬於吸氣高速搖臂38的凸起部38a的寬度W22。
從吸氣高速搖臂38的凸起部38a和吸氣低速搖臂39的凸起部39a向右方(一端側)凸設著支持滾子38c、39c(操作部)的滾子支持部38b、39b，吸氣高速搖臂38的的滾子38c與凸輪軸31上的吸氣高速凸輪34對應，吸氣低速搖臂39的的滾子39c與吸氣低速凸輪35對應。
一對的吸氣閥40a、40b沿前後方向離間狀地設置在汽缸蓋上，前側的吸氣閥40a在前後方向上，處於離兩搖臂38、39邊界的略微靠近吸氣高速搖臂38的位置，後側的吸氣閥40b在前後方向上，處於吸氣低速搖臂39的凸起部39a的後部位置。從吸氣低速搖臂39的凸起部39a朝向左方(另一端側)延設著2個閥臂部39d(臂部)，這些閥臂部39d的前端分別與吸氣閥40a、40b連接。
後側的閥臂部39d，在與後側的吸氣閥40b對應的前後位置上，從凸起部39a朝向吸氣閥40b延設成直線狀，前側的閥臂部39d，從凸起部39a的前端向吸氣高速搖臂38側稍許彎曲後，朝向前側的吸氣閥40a延設成直線狀。即，兩閥臂部39d是將基端(凸起部39a側)相互離開地、在確保大致平行的狀態下沿與凸起部39a的軸心正交的方向延伸，與吸氣閥40a、40b連接，在兩閥臂部39d之間形成的間隙中配置火花塞41。
吸氣低速搖臂39接受設於吸氣閥40a、40b上的未圖示的閥簧的施力，使凸設於右方(一端側)的滾子支持部39b的滾子39c始終與吸氣低速凸輪35上進行抵接，模仿低速凸輪35的形狀擺動，對吸氣閥40a、40b進行開閉驅動。又，吸氣高速搖臂38接受未圖示的返回簧的施力，使凸設於右方(一端側)的滾子支持部38b的滾子38c始終與吸氣高速凸輪34上進行抵接。
在吸氣高速搖臂38與吸氣低速搖臂39之間設置有切換運轉模式用的切換機構M。該切換機構M的結構與圖3、圖4所示的第1實施形態相同，故標記同一的構件符號，省略詳細的說明。吸氣高速搖臂38的設於汽缸部16內的活塞18根據OCV的切換，在圖3的下方位置與圖4的上方位置之間進行切換，根據活塞位置對吸氣低速搖臂39的連動臂部21(卡合凸起)與活塞18的卡合與否進行切換，可將兩搖臂38、39進行連接·解除。
本實施形態中，在吸氣低速搖臂39上形成有以下的切換機構M的連動臂部21。即，在吸氣低速搖臂39前側的閥臂部39d上一體形成有第1肋42，第1肋42模仿閥臂部39d彎曲，將對前側的吸氣閥40a的連接部位44a與凸起部39a連接。連動臂部21是在從第1肋42對吸氣閥40a的連接部位44a呈一直線狀向右方(吸氣高速搖臂38側)延伸的部位上一體形成，從第1肋42向上方分支，向右方稍許的前方延伸成圓弧狀。連動臂部21的前端與吸氣高速搖臂38的汽缸部16的操作窗20對應，可與上方位置的活塞18的外周面抵接，將該抵接位置作為驅動力傳遞點45(卡合部位)。
在吸氣低速搖臂39後側的閥臂部39d上一體形成有第2肋43，該第2肋43與第1肋42一樣，將對後側的吸氣閥40b的連接部位44b與凸起部39a進行連接，同時在凸起部39a上向前方延設，與第1肋42及連動臂部21的基端連接。由此，連動臂部21通過第1肋42與前側的吸氣閥40a的連接部位44a連接，同時通過第2肋43與後側的吸氣閥40b的連接部位44b進行連接。
從圖9中可以看出，由於吸氣低速搖臂39的連動臂部21是將前端與活塞18可抵接地延設於吸氣高速搖臂38側，因此，驅動力傳遞點45使吸氣低速搖臂39對前側的吸氣閥40a連接的連接部位44a，在吸氣搖臂軸32的軸向上形成有偏置量A21，對後側的吸氣閥40b的連接部位44b，驅動力傳遞點45也必然地形成有偏置量A22。
由此，對前側的吸氣閥40a的閥臂部39d的連接部位44a與連動臂部21及活塞18(即、驅動力傳遞點45)，在與吸氣搖臂軸32的軸線正交的方向上大致相對，兩者的偏置量A21極小，後側的吸氣閥40b的連接部位44b與驅動力傳遞點45的偏置量A22也必然減小。
另一方面，相對於上述的吸氣側的結構，排氣側的氣門閥裝置，整體上只是進行了前後·左右對稱狀的配置，其結構本身大致相同。簡單地說，支承於排氣搖臂軸33前側的排氣低速搖臂51(第1排氣搖臂)通過凸輪軸31的排氣低速凸輪36進行擺動，支承於排氣搖臂軸33後側的排氣高速搖臂52(第2排氣搖臂)通過排氣高速凸輪37進行擺動，在兩搖臂51、52之間設置有與吸氣側相同結構的切換機構M。
由於排氣低速搖臂51的基本形狀與吸氣低速搖臂39大致相同，因此，閥臂部51d(臂部)對排氣閥53a、53b的連接部位54a、54b與驅動力傳遞點55之間的偏置量A31、A32和第1及第2肋56、57的形狀等大致與吸氣側的結構相同。又，排氣低速搖臂51的凸起部51a在前後方向上與吸氣低速凸輪35及排氣低速凸輪36對應，其寬度W31雖然略小於吸氣低速搖臂39的凸起部39a的寬度W21，但可設定成大大寬於排氣高速搖臂52的凸起部52a的寬度W32。
在上述結構的發動機的可變氣門閥裝置中，根據第1實施形態中已說明的運轉模式的吸氣側的氣門閥裝置的切換，在吸排氣雙方均可實施，低速模式時，通過將吸排氣的低速搖臂39、51與高速搖臂38、52的連接解除，模仿低速凸輪35、36的形狀對吸排氣閥40a、40b、53a、53b進行開閉驅動，高速模式時，通過將兩搖臂39、51、38、52連接，模仿高速凸輪34、37的形狀對吸排氣閥40a、40b、53a、53b進行開閉驅動。
高速模式時，吸排氣的低速搖臂39、51通過驅動力傳遞點45、55，從高速搖臂38、52側的活塞18將驅動力傳遞給連動臂部21，一邊擺動一邊將驅動力通過連接部位44a、44b、54a、54b傳遞至吸氣閥40a、40b和排氣閥53a、53b。由於吸排氣雙方均是將低速搖臂39、51的連動臂部21延設於高速搖臂38、52側，形成可與活塞18卡合的狀態，因此，驅動力傳遞點45、55對前後的吸排氣閥40a、40b、53a、53b的連接部位44a、44b、54a、54b被偏置在搖臂軸32、33的軸向上，故傳遞至低速搖臂39、51的驅動力產生分力，利用分力使低速搖臂39、51相對搖臂軸32、33的軸承部分發生偏負荷。
如上所述，吸排氣雙方均是低速搖臂39、51的凸起部39a、51a具有比高速搖臂38、52的凸起部38a、52a的寬度W22、W32大的前後寬度W21、W31。即，比如以吸氣側為例進行說明，隨著一對的吸氣閥40a、40b的開閥產生的反力，如圖9中的假設線L所示，由於在兩吸氣閥40a、40b的前後中間位置上作用於吸氣低速搖臂39的凸起部39a，因此，從兩吸氣閥40a、40b均等的開閉驅動的觀點出發，只要將閥臂部39d從凸起部39a上的該中間位置附近延設成分叉狀地與吸氣閥40a、40b連接即可，不需要考慮凸起部39a的上述中間位置附近的後側。
對於這種結構，本實施形態是將吸氣低速搖臂39的凸起部39a延設於後方。即，吸氣低速搖臂39和吸氣高速搖臂38上可設定的凸起部39a、38a的寬度W21、W22雖然受到汽缸間距等因素的限制，但在有限的範圍內，由於在因上述偏置引起的偏負荷、對作為軸承具有更為嚴格條件要求的吸氣低速搖臂39側，被分配有更寬的凸起部39a的寬度W21，換言之，分配有相對於吸氣低速搖臂軸39的軸承部分的長度，因此可減輕吸氣低速搖臂軸39的軸承部分產生的偏負荷的影響。這一點也與排氣低速搖臂51完全相同，通過將排氣低速搖臂51的凸起部51a延設於前方，可減輕因上述偏置引起的排氣低速搖臂51的軸承部分產生的偏負荷的影響。
由此，採用本實施形態的發動機的可變氣門閥裝置，可抑制因偏負荷引起的軸承部分的磨損和摩擦，可提高其耐久性和可靠性。
另一方面，在高速模式中，吸排氣雙方均是低速搖臂38、39的滾子38c、39c起著作為慣性質量的作用，與上述實施形態1一樣，由於滾子38c、39c與高速搖臂38、39近接配置，因此對於驅動力傳遞點45、55也必然近接，結果是可抑制凸起部38a、39b的扭曲，可實現正確的吸排氣閥40a、40b、53a、53b的開閉特性。
另一方面，吸排氣雙方均是擴大了低速搖臂39、51的凸起部39a、51a的前後寬度W21、W31，因此利用該寬度大的凸起部39a、51a，如上所述可將一對的閥臂部39d、51d的基端相互離開狀配置，由此，兩閥臂部39d、51d在保持著大致平行的狀態下朝與凸起部39a、51a的軸心正交的方向延伸，凸起部39a、51a與吸氣閥40a、40b及排氣閥53a、53b以大致最短距離進行連接，故可縮短臂的長度，並且，在克服閥簧的施力將吸氣閥40a、40b和排氣閥53a、53b開閥時，可抑制兩閥臂部39d、51d的扭曲，通過這些因素，有利於閥臂部39d、51d的強度和剛性方面，結果是可進一步使吸排氣閥40a、40b、53a、53b的開閉特性正確化。
在吸氣側，由於前側的吸氣閥40a的連接部位44a和驅動力傳遞點45在與吸氣搖臂軸32的軸線正交的方向上大致相對，同時後側的吸氣閥40b與驅動力傳遞點45的偏置量A22也得以減小，因此，可減輕驅動力通過驅動力傳遞點45傳遞至吸氣低速搖臂39時所產生的分力。
排氣側也是同樣，後側的吸氣閥53a的連接部位54a和驅動力傳遞點55在與排氣搖臂軸33的軸線正交的方向上大致相對，同時前側的排氣閥53b的連接部位54b與驅動力傳遞點55的偏置量A32也得以減小，因此，可減輕驅動力通過驅動力傳遞點55傳遞至排氣低速搖臂51時所產生的分力。
由此，可抑制因分力引起的吸排氣的低速搖臂39、51的驅動力傳遞點45、55附近、即從活塞18接受驅動力的連動臂部21附近所發生的不正常的彎曲及扭曲現象，可實現模仿高速凸輪34、37的形狀的正確的吸排氣閥40a、40b、53a、53b的開閉特性。
並且，在吸排氣的低速搖臂39、51上，來自活塞18側的驅動力從連動臂部21通過閥臂部39d、51d傳遞給吸排氣閥40a、40b、53a、53b的連接部位44a、44b、54a、54b，但如上所述，由於在吸氣側通過第1肋42將連動臂部21與前側的吸氣閥40a直接進行連接，在排氣側通過第1肋56將連動臂部21與後側的排氣閥53a直接進行連接，同時通過第2肋57與前側的排氣閥53b直接進行連接，因此，驅動力不僅通過閥臂部39d、51d而且也通過第1和第2肋42、43、56、57進行傳遞。由此可抑制閥臂部39d、51d的撓曲，故在這一點上也能對正確的吸排氣閥的開閉特性作出貢獻。
另一方面，通過抑制作用於吸排氣的低速搖臂39、51的不正常的彎曲和扭曲，可減少搖臂軸32、33的軸承部分的磨損和摩擦，故可進一步提高可變氣門閥裝置的耐久性和可靠性。
象本實施形態的可變氣門閥裝置那樣，在夾持單一的凸輪軸31地將吸排氣的各搖臂38、39、51、52相對配置的場合，汽缸蓋上的燃燒室正上方附近的空間被可變氣門閥裝置所佔據，難以確保有火花塞41的配置場所，但本實施形態中，利用了吸氣低速搖臂39的兩閥臂部39d間形成的間隙，可將火花塞41配置於燃燒室正上方附近，結果是可擴大火花塞41布局的自由度。
下面對將本發明具體化的另一發動機的可變氣門閥裝置的第5實施形態進行說明。
本實施形態的發動機是每個汽缸具有4個閥的SOHC型的串聯式4汽缸汽油發動機的結構，在與通常的迴轉區域中的輸出特性對應的低速模式和與特別是高迴轉區域中的輸出特性對應的高速模式之間可以進行運轉模式的切換。為此，在各汽缸的氣門閥裝置中設有切換模式用的切換機構，下面對於特定汽缸，說明氣門閥裝置的結構，其它汽缸的結構也完全相同。
圖11為表示本實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中的1個汽缸部分的俯視圖，圖12為表示同上的可變氣門閥裝置的凸輪軸與滾子關係的圖11的C向視圖。圖11中，左方相當於發動機的前側，右方相當於發動機的後側，上方相當於發動機的右側，下方相當於發動機的左側，以下以發動機作為基準進行說明。另外，發動機配置不限定於這種縱置式發動機，也可以是橫置式發動機。
在未圖示的汽缸蓋上，支承著沿發動機前後方向延伸的1個凸輪軸1，凸輪軸1通過未圖示的曲軸同步地進行迴轉驅動。在凸輪軸1的右側設置有吸氣搖臂軸32，在凸輪軸1的左側設置有排氣搖臂軸33，這些搖臂軸32、33相對於凸輪軸1，以平行的姿勢受未圖示構架的支持。
在凸輪軸1的鄰接的一對軸頸1a之間，從前側開始按照排氣高速凸輪37(第2凸輪、第2排氣凸輪)、排氣低速凸輪36(第1凸輪、第1排氣凸輪)、吸氣低速凸輪35(第1凸輪、第1吸氣凸輪)、吸氣高速凸輪34(第2凸輪、第2吸氣凸輪)的順序，相互鄰接狀地形成1個汽缸部分的凸輪。在吸氣搖臂軸32上可擺動地支承著吸氣低速搖臂39(第1搖臂、第1吸氣搖臂)的凸起部8a，在排氣搖臂軸33上可擺動地支承著排氣低速搖臂51(第1搖臂、第1排氣搖臂)的凸起部9a。兩搖臂39、51在前後方向上具有與吸氣低速凸輪35和排氣低速凸輪36的合計寬度相等的寬度，夾持凸輪軸1狀地相對。
從吸氣低速搖臂39的凸起部8a朝外側端(右側)延設著一對的閥臂部8d(臂部)，各閥臂部8d的前端與汽缸蓋上的一對吸氣閥10a分別連接，隨著吸氣低速搖臂39的擺動使各吸氣閥10a進行開閉驅動。同樣，從排氣低速搖臂51的凸起部9a朝外側端(左側)延設著一對的閥臂部9d(臂部)，各閥臂部9d的前端與汽缸蓋上的一對排氣閥10b分別連接，隨著排氣低速搖臂51的擺動，對各排氣閥10b進行開閉驅動。另外，8e、9e是吸排氣閥10a、10b的閥門間隙調整用的調節螺栓，11是火花塞。
在此，吸氣低速搖臂39的兩閥臂部8d的基端，以相當於兩吸氣閥10a的間距量進行離開狀配置，結果是兩閥臂部8d在保持著大致平行的狀態下朝與凸起部8a的軸心正交的方向延設，以大致最短距離將凸起部8a與吸氣閥10a進行連接。由此，在兩閥臂部8d之間形成有間隙，該間隙中配置有火花塞11。同樣，排氣低速搖臂51的兩閥臂部9d的基端，以相當於兩排氣閥10b的間距量進行離開狀配置，結果是兩閥臂部9d在保持著大致平行的狀態下朝與凸起部9a的軸心正交的方向延設，凸起部9a與排氣閥10b以大致最短距離進行連接。
在吸氣低速搖臂39的內端側(左側)的後半部和排氣低速搖臂51的內端側(右側)的前半部，分別凸設有滾子支持部8b、9b，在這些滾子支持部8b、9b上支持著滾子8c、9c(操作部)。即，從圖11所示的俯視圖看，兩搖臂39、51的滾子8c、9c互為不同地配設，吸氣低速搖臂39的滾子8c與凸輪軸1上的吸氣低速凸輪35對應，排氣低速搖臂51的滾子9c與凸輪軸1上的排氣低速凸輪36對應，分別接受閥簧的施力，始終與對應的凸輪35、36上進行抵接。
在吸氣低速搖臂39的後側，鄰接狀地配置有吸氣高速搖臂38(第2搖臂、第2吸氣搖臂)，該吸氣高速搖臂38的凸起部12a擺動自如地支承在吸氣搖臂軸32上。在吸氣高速搖臂38的內端側形成有滾子支持部12b，支持於滾子支持部12b上的滾子12c(操作部)與凸輪軸1的吸氣高速凸輪34對應，接受未圖示的彈簧的施力始終與該吸氣高速凸輪34上進行抵接。
又，在排氣低速搖臂51的前側，鄰接狀地配置有排氣高速搖臂52(第2搖臂、第2排氣搖臂)，該排氣高速搖臂52的凸起部13a擺動自如地支承在排氣搖臂軸33上。在排氣高速搖臂52的內端側形成有滾子支持部13b，支持於滾子支持部13b上的滾子13c(操作部)與凸輪軸1的排氣高速凸輪37對應，接受未圖示的彈簧的施力始終與該吸氣高速凸輪37上進行抵接。
即，吸氣側的低速和高速搖臂39、38和排氣側的低速和高速搖臂51、52以同樣的位置關係、夾持凸輪軸1狀地進行配置。如上所述，因在吸氣低速搖臂39的後半部設置有滾子支持部8b，故滾子8c必然地與吸氣高速搖臂38近接配置，因在排氣低速搖臂51的前半部設置有滾子支持部9b，故滾子9c必然地與排氣高速搖臂52近接配置。
在吸氣低速搖臂39與吸氣高速搖臂38之間設置有切換低速模式和高速模式用的切換機構M1(吸氣側切換機構)，同樣，在排氣低速搖臂51與排氣高速搖臂52之間也設置有切換機構M2(排氣側切換機構)。吸氣側和排氣側的切換機構M1、M2是同一結構，下面對吸氣側的切換機構M1的結構進行說明。
圖13為表示搖臂39、38連接解除時的切換機構M1的、相當於圖11的D-D線的剖視圖，圖14為表示同上的搖臂39、38連接時的切換機構M1的、相當於圖11的D-D線的剖視圖。如這些圖所示，在吸氣高速搖臂38上一體形成有圓筒狀的汽缸部16，形成於汽缸部16內的汽缸17的上端被閉塞，汽缸17的下端朝向吸氣搖臂軸32的外周面開口。在汽缸17內配設有活塞18，在由未圖示的限制銷對以汽缸17的軸線為中心的迴轉作出限制的狀態下，活塞18可在汽缸17內沿上下方向進行滑動。
在汽缸部16的上壁及活塞18的上面，形成有相互對置狀的凹部17a、18a，在凹部17a、18a之間夾裝著壓縮彈簧19。利用壓縮彈簧19的施力對活塞18始終施加向下方的力，將其下面保持在與吸氣搖臂軸32的外周面抵接的圖13所示的下方位置，一旦克服壓縮彈簧19的施力使活塞18在汽缸17內向上方滑動，則活塞18被切換到上面與汽缸部16的上壁抵接的圖14所示的上方位置。
汽缸部16的右側面形成有操作窗20，在圖13所示的活塞18的下方位置，汽缸17的內部通過操作窗20向外方露出，在圖14所示的活塞18的上方位置，活塞18的外周面通過操作窗20向外方露出。從吸氣低速搖臂39上的一側向後方延設著連動臂部21，連動臂部21的前端彎曲成L字狀，與吸氣高速搖臂38的汽缸部16的操作窗20對應。在低速和高速凸輪35、34的基座圓形區間(低速和高速搖臂8、38的提升量均為0的區間)，如圖13中的雙點劃線所示，按照使連動臂部21的前端從操作窗20即將要插入汽缸17內的形態來設定汽缸部16與連動臂部21相互的位置關係。
如圖13、圖14所示，在吸氣搖臂軸32上沿軸向形成有油通路22，油通路22在各汽缸的吸氣高速搖臂38的汽缸部16的部位，通過分配通路23與汽缸17內連通。由此構成了吸氣側的切換機構M1，如上所述，排氣側的切換機構M2也是完全相同的結構，故省略重複的說明。
雖未圖示，吸氣和排氣搖臂軸32、33的油通路22與共用的OCV(油控制閥)連接，根據該OCV的切換，切換機構M1、M2用的工作油從發動機中所配設的潤滑用油泵向油通路22內供給。
下面說明上述結構的發動機的可變氣門閥裝置的工作狀況。
OCV的切換控制由未圖示的ECU(發動機控制單元)執行，根據該OCV的切換，使發動機的運轉模式在低速模式與高速模式之間進行切換。
比如，當發動機轉速Ne小於臨界值Ne0時，在向發動機發出的輸出要求不太高的的迴轉區域中，ECU將應執行低速模式的OCV切換到閉閥側，中止向吸氣側和排氣側的油通路22供油。其結果，在吸氣側和排氣側的各汽缸的高速搖臂38、52上，如圖13所示，利用壓縮彈簧19的施力將活塞18保持在下方位置，通過操作窗20使汽缸17的內部向外方露出。
本實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中，夾持凸輪軸1狀地將連接吸氣閥10a或排氣閥10b的吸排氣的低速搖臂39、51相對配置，雙方的低速搖臂39、51的滾子8c、9c相互為不同地進行配置，分別與吸排氣的低速凸輪35、36對應，將高速搖臂38、52鄰接配置在相對這些低速搖臂39、51的相互反向位置(吸氣為後側、排氣為前側)上，該滾子12c、13c分別與吸排氣的高速凸輪37、34對應，並且，可將這些高速搖臂38、52相對於低速搖臂39、51通過切換機構M1、M2進行連接·解除。
另一方面，當發動機運轉中，隨著凸輪軸1的迴轉，吸排氣的各搖臂39、51、38、52一邊使滾子8c、9c、12c、13c在對應的凸輪34～37上進行轉動，一邊模仿各自的凸輪形狀進行擺動。在此，由於高速凸輪37、34相對於低速凸輪35、36的動作角度寬且提升量大，因此與低速搖臂39、51相比，高速搖臂38、52擺動的幅度大，但如上所述，因活塞18位於下方，高速搖臂38、52一邊通過操作窗20將低速搖臂39、51的連動臂部21的前端插脫於汽缸17內，一邊單獨進行空擺動。即，此時，低速搖臂39、51與高速搖臂38、52的連接被解除，低速搖臂39、51模仿低速凸輪35、36的形狀進行擺動，對吸氣閥10a和排氣閥10b進行開閉驅動。
又，當發動機轉速Ne大於臨界值Ne0時，尤其在向發動機發出的輸出要求高的的迴轉區域中，ECU將應執行高速模式的OCV切換到開閥側，向吸氣側和排氣側的油通路22供給工作油。其結果，在吸氣側和排氣側的各汽缸的高速搖臂38、52上，如圖14所示，克服壓縮彈簧19的施力，利用油壓將活塞18切換至上方位置，活塞18的外周面通過操作窗20露出。隨著高速搖臂38、52的擺動，通過操作窗20由活塞18的外周面對低速搖臂39、51的連動臂部21的前端進行推壓，由此，低速搖臂39、51相對於高速搖臂38、52連動地與高速搖臂38、52一起進行擺動，模仿高速凸輪37、34的形狀對吸氣閥10a和排氣閥10b進行開閉驅動。
另一方面，本實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中，如上所述，由於將吸排氣的低速搖臂39、51的滾子8c、9c與對應的高速搖臂38、52近接配置，故可取得以下優點。
即，在使低速搖臂39、51與吸排氣的高速搖臂38、52一起進行擺動的高速模式時，隨著凸輪軸1的迴轉由高速凸輪37、34產生的驅動力，按照高速搖臂38、52的滾子12c、13c；高速搖臂38、52；切換機構M1、M2；低速搖臂39、51的順序進行傳遞，可利用於吸氣閥10a或排氣閥10b的開閉驅動。此時的低速搖臂39、51的滾子8c、9c不起任何作用，作為慣性質量對防礙低速搖臂39、51擺動的方向起作用，故在低速搖臂39、51的凸起部8a、9a上，每次擺動時發生正反向的扭曲，成為了使根據高速凸輪37、34的所需的吸排氣閥10a、10b的開閉特性、特別是由從切換機構M1、M2離開一側的閥臂部8d、9d進行開閉操作的吸排氣閥10a、10b的開閉特性發生變動的主要因素。
滾子8c、9c的慣性質量的影響，是滾子8c、9c與切換機構M1、M2(更具體地說，是將來自高速搖臂38、52的驅動力傳遞給凸起部8a、9a的連動臂部21的基端)在凸起部8a、9a的軸向上離得越遠則越大，但如上所述，由於滾子8c、9c與高速搖臂38、52近接配置，因此對於切換機構M1、M2也必然近接，從圖11中可以看出，滾子8c、9c與連動臂部21的基端在凸起部8a、9a的軸向上大體一致。因此，可抑制凸起部8a、9a的扭曲，可實現正確的吸排氣閥10a、10b的開閉特性，與後述的第6實施形態相比，可得到增大高速模式中的發動機輸出的優點。
另一方面，在吸排氣的低速搖臂39、51上，通過將兩閥臂部8d、9d的基端離開狀配置，使兩閥臂部8d、9d相對凸起部8a、9a的軸心形成正交，因此，在克服閥簧的施力進行吸氣閥10a和排氣閥10b的開閥時，可抑制兩閥臂部8d、9d的扭曲。又，由於兩閥臂部8d、9d以最短距離將凸起部8a、9a與吸氣閥10a及排氣閥10b連結，故可縮短臂的長度。
通過這些因素，有利於閥臂部8d、9d的強度和剛性方面，結果是在確保強度和剛性的基礎上減輕閥臂部8d、9d的重量，可事先避免因重量增大引起的閥跳動和振動，改善氣門閥系統的開閉特性。並且，因減輕了閥臂部8d、9d的重量，可將閥簧負荷設定得更小，還具有可減小氣門閥系統發生的摩擦的優點。
象本實施形態的可變氣門閥裝置那樣，在夾持單一的凸輪軸1地將吸排氣的各搖臂39、51、38、52相對配置的場合，汽缸蓋上的燃燒室正上方附近的空間被可變氣門閥裝置所佔據，難以確保有火花塞11的配置場所，但本實施形態中，利用了吸氣低速搖臂39的兩閥臂部8d間形成的間隙，可將火花塞11配置於燃燒室正上方附近，結果是可擴大火花塞11布局的自由度。
本實施形態的發動機的可變氣門閥裝置中，在吸氣側和排氣側，低速凸輪35、36與高速凸輪37、34相互鄰接狀地與對應的搖臂39、51、38、52的滾子8c、9c、12c、13c抵接，故可得到以下的優點。
首先，在說明之前對低速模式和高速模式中的閥門間隙的發生狀況作一說明。另外，以下的說明中，吸排氣全部通用。在由低速凸輪35、36直接使低速搖臂39、51擺動的低速模式中，在將低速搖臂39、51與吸排氣閥10a、10b的間隙作為0的基礎上，低速搖臂39、51的滾子8c、9c與低速凸輪35、36之間形成的間隙成為了閥門間隙。
對此，在由高速凸輪37、34通過高速搖臂38、52間接使低速搖臂39、51擺動的高速模式中，在將低速搖臂39、51與吸排氣閥10a、10b的間隙作為0、並將切換成上方位置的活塞18與連動臂部21的間隙作為0的基礎上，高速搖臂38、52的滾子12c、13c與高速凸輪37、34之間形成的間隙成為了閥門間隙。
在此，將低速和高速搖臂39、51、38、52組裝在單體的搖臂軸32、33上，在將活塞18與連動臂部21的間隙置於0的狀態下，將低速搖臂39、51的滾子8c、9c與高速搖臂38、52的滾子12c、13c在上下方向(滾子8c、9c、12c、13c相對於凸輪34～37的離接方向)上形成規定的位置關係，下面將該時的兩滾子間(8c與12c之間或9c與13c之間)形成的上下方向的階梯差定義為滾子階梯差。另外，滾子階梯差根據低速凸輪35、36與高速凸輪37、34的基座圓度來決定，當雙方的基座圓度同一時，滾子階梯差為0，基座圓度不同時是根據級差的值。
在形成了根據基座圓度的所需的滾子階梯差的場合，可看作是低速和高速搖臂39、51、38、52處於正規的組合狀態。由此，在該組合狀態下，將搖臂軸2、33組裝在汽缸蓋上，若通過調節螺栓8e、9e實施閥門間隙的調整，則可將低速凸輪側和高速凸輪側的閥門間隙一起調整成正規的值。
但是，此時的搖臂39、51、38、52的組合狀態是將搖臂軸32、33作為基準的，假設如圖12所示，當因搖臂軸32、33或凸輪軸1的不一致引起了某一的軸心Lr、Lc上產生角度誤差α的場合，比如即使形成了所需的滾子階梯差，低速凸輪側和高速凸輪側雙方的閥門間隙也不能同時兼顧。即，若搖臂軸側產生了角度誤差α，則低速和高速搖臂39、51、38、52的擺動中心在上下方向上相對變位，若凸輪軸側產生了角度誤差α，則低速凸輪35、36和高速凸輪37、34在上下方向上相對變位，由此，無論哪一種場合都會使低速凸輪側和高速凸輪側的閥門間隙的關係變動，即使通過調節螺栓8e、9e的調整可對一方的閥門間隙進行調整，另一方的閥門間隙中也會出現上述變動部分的誤差。
這裡，在本實施形態中，由於低速凸輪35、36與高速凸輪37、34相互鄰接，因此，與比如象圖21、圖22所示的傳統技術那樣，在低速凸輪101b與高速凸輪101a之間夾裝有排氣凸輪101c的場合相比，可將低速凸輪35、36及低速搖臂39、51的滾子8c、9c的抵接部位與高速凸輪37、34及高速搖臂38、52的滾子12c、13c的抵接部位的間距P減小到最低限度。這樣，若使雙方的抵接部位的間距P變小，則即使是因不一致產生了同一的角度誤差α的場合，角度誤差α對閥門間隙的影響與圖21、圖22的傳統技術相比要輕微得多，可將因角度誤差α引起的低速凸輪側和高速凸輪側的閥門間隙的關係中產生的變動、即、即使實施了調節螺栓8e、9e的調整而在任一閥門間隙中產生的誤差抑制在最小限度。
由此，若採用本實施形態的發動機的可變氣門閥裝置，則可減輕吸排氣的任一方中的搖臂軸32、33和凸輪軸1的不一致所引起的閥門間隙的影響，因此，在低速模式和高速模式中均能實現合適的閥門間隙，能可靠地防止擊打聲，同時可抑制閥門間隙中的各個發動機的個體誤差，實現均一的品質。
又，吸氣側的低速和高速搖臂39、38和排氣側的低速和高速搖臂51、52也包含有切換機構M1、M2，並被配設成同樣的位置關係。因此，低速搖臂39、51和高速搖臂38、52或切換機構M1、M2的活塞18等的構件在吸排氣中屬於共用，可進一步減少製造成本。即使是因吸排氣的閥的配置不同等引起的在吸排氣之間使搖臂形狀的一部分不同時，在大部分的共用形狀的部位上可以適用同一加工設備和加工工序，由此，與在吸排氣中搖臂39、51、38、52的形狀完全不同的場合相比，可減少製造成本。
另一方面，從圖11中可以看出，吸氣側的低速和高速搖臂39、38和排氣側的低速和高速搖臂51、52也包含有切換機構M1、M2，並被配設成同樣的位置關係。因此，低速搖臂39、51和高速搖臂38、52或切換機構M1、M2的活塞18等的構件在吸排氣中屬於共用，可進一步減少製造成本。即使是因吸排氣的閥的配置不同等引起的在吸排氣之間使搖臂形狀的一部分不同時，在大部分的共用形狀的部位上可以適用同一加工設備和加工工序，由此，與在吸排氣中搖臂39、51、38、52的形狀完全不同的場合相比，可減少製造成本，並且，本實施形態中，因將吸排氣的低速搖臂39、51的滾子8c、9c與對應的高速搖臂38、52近接配置，故可得到以下的優點。
即，在使吸排氣的低速搖臂39、51與高速搖臂38、52一起進行擺動的高速模式時，隨著凸輪軸1的迴轉由高速凸輪37、34產生的驅動力，按照高速搖臂38、52的滾子12c、13c；高速搖臂38、52；切換機構M1、M2；低速搖臂39、51的順序進行傳遞，可利用於吸氣閥10a或排氣閥10b的開閉驅動。此時的低速搖臂39、51的滾子8c、9c不起任何作用，作為慣性質量對防礙低速搖臂39、51擺動的方向起作用，故在低速搖臂39、51的凸起部8a、9a上，每次擺動時發生正反向的扭曲，成為了使根據高速凸輪37、34的所需的吸排氣閥10a、10b的開閉特性發生變動的主要因素。
滾子8c、9c的慣性質量的影響，是滾子8c、9c與切換機構M1、M2在凸起部8a、9a的軸向上離得越遠則越大，但與第1實施形態相比，本實施形態是將滾子8c、9c與切換機構M1、M2靠得很近(從圖1中可以看出是大體一致)，因此可抑制凸起部8a、9a的扭曲，可實現正確的吸排氣閥10a、10b的開閉特性，與後述的第6實施形態相比，可得到增大高速模式中的發動機輸出的優點。
下面對將本發明具體化的另一發動機的可變氣門閥裝置的第6實施形態進行說明。
與第5實施形態的結構相比，本實施形態的可變氣門閥裝置是一種將吸排氣的低速搖臂39、51相互不同配置的滾子8c、9c的位置以及與這些滾子8c、9c對應的低速凸輪35、36的位置分別形成反轉的結構，其它的高速搖臂38、52和切換機構M1、M2等的結構相同。故對不同之處作為重點進行說明，在相同的部位上標記同一符號，省略對其的重複說明。
圖15為表示本實施形態的發動機的可變氣門閥裝置的1個汽缸部分的俯視圖，圖16為表示同上的可變氣門閥裝置的凸輪軸1與滾子8c、9c、12c、13c關係的圖15的E向視圖。如這些圖所示，吸氣低速搖臂39和排氣低速搖臂51的內端側相對，吸氣低速搖臂39的滾子支持部8b形成於內端側的前半部，排氣低速搖臂51的滾子支持部9b形成於內端側的後半部。又，凸輪軸1的吸氣低速凸輪35和排氣吸氣搖臂軸36的位置與滾子位置對應地進行反轉。
即，吸氣低速搖臂39和排氣低速搖臂51的滾子8c、9c配設成相互不同，與對應的凸輪35、36上抵接的這一點與第5實施形態相同，這樣，通過使滾子8c、9c的位置反轉，吸排氣的低速搖臂39、51的滾子8c、9c被配設在相對於對應的高速搖臂38、52更遠的離開位置上。
由此，與第5實施形態一樣，在1個汽缸部分上構成了由4個凸輪34～37和搖臂39、51、38、52所組成的可切換運轉模式的氣門閥裝置，可減少凸輪和搖臂等的製造成本以及實現發動機的小型化等。
以上結束了實施形態的說明，本發明不限定於上述實施形態，比如在上述第1實施形態中，採用滾子作為了操作部，但也可不使用滾子，而是採用在搖臂的與凸輪的滑接面上設置有滑塊的滑塊式的搖臂。又，上述第1實施形態是將切換機構M(活塞、汽缸)設置在了高速搖臂上，但不限定於此，如第1實施形態的變形例的圖25所示，也可適用於如下一種結構的發動機中、即在低速搖臂上設置汽缸和活塞，形成活塞可朝搖臂軸的軸向凸出的形狀，將與該凸出的活塞卡合的凸起設置在高速搖臂上。但是，該場合必須使卡合的凸起的中心與操作部的寬度中心大體保持一致，這是不言而喻的。
上述第1～第3實施形態適用於雙閥式的SOHC型發動機，在該吸氣側設置了運轉模式的切換機構M，第4實施形態適用於4閥式的SOHC型發動機，在其吸氣側和排氣側設置了切換機構M，但不限定於此，比如也可適用於由凸輪軸分別單個地驅動吸排氣閥的所謂DOHC型發動機，或者適用於4閥式的SOHC型發動機，在吸排氣的任一方設置切換機構M。
又，在上述1～4的實施形態中，活塞18在低速搖臂5、39、51的汽缸部16內沿上下方向進行滑動，但也可比如傳統技術中已作說明的日本專利特開平2-223613號公報所示，使活塞18在搖臂軸2、32、33的軸向上進行滑動，根據該活塞的位置來對與連動臂部21的卡合與否進行切換。
又，上述第5、第6實施形態中，根據設於高速搖臂38、52的活塞18的上下位置，對與低速搖臂39、51的連動臂部21間的卡合狀態進行切換，由此來對低速和高速搖臂39、51、38、52的連接與否進行切換，但切換機構M1、M2的結構不限定於此，比如也可將利用油壓使其在軸向上滑動的切換銷內裝在低速搖臂39、51或高速搖臂38、52中，根據該切換銷的切換來對搖臂間的連接與否進行切換。
又，上述第5、第6實施形態中，一邊使滾子8c、9c、12c、13c在凸輪軸1的凸輪34～37上轉動，一邊使搖臂39、51、38、52進行擺動，但各搖臂39、51、38、52的形式不限定於此，比如也可設置滑塊來取代滾子8c、9c、12c、13c，使該滑塊一邊與對應的凸輪34～37上滑接，一邊使搖臂39、51、38、52進行擺動。該場合也是通過使各滑塊與鄰接的低速凸輪35、36及高速凸輪37、34上抵接，與上述各實施形態一樣可減輕因不一致造成的對閥門間隙的影響。
又，上述第5、第6實施形態是通過調節螺栓8e、9e來調整閥門間隙的，但也可採用由HLA(液壓·空隙·調節器)的結構取而代之。該場合也是若低速凸輪側與高速凸輪側的閥門間隙不同，則在每次運轉模式切換時進行HLA的調整，有可能產生過渡性的擊打聲，但採用本發明，因兩模式都實現了合適的閥門間隙，故可預防這種不良的現象。
並且，上述第5、第6實施形態是利用吸氣低速搖臂39的閥臂部8d的間隙來配置火花塞11的，但也可取代吸氣側，在排氣低速搖臂51的閥臂部9d的間隙中配置火花塞11。又，不限定於火花塞11，比如在適用於柴油發動機以及將燃料直接向燃燒室內噴射的缸內噴射型汽油發動機的場合，也可利用閥臀部8d、9d的間隙來配置燃料噴射閥。
另一方面，上述第5、第6實施形態是在吸排氣方面都設置了可變氣門閥裝置，但也可只在吸氣側或排氣側的某一方設置可變氣門閥裝置，另一方採用通常的氣門閥裝置的結構。
本發明可作出各種變形，可以說，在不脫離本發明的宗旨及其範圍，這樣的變形例可以歸納在以下的權利項範圍內。
權利要求
1.一種內燃機的可變氣門閥裝置，其特徵在於，包括擺動自如地支承在搖臂軸上、使設置於一端側的操作部抵接在凸輪軸的第1凸輪上並使另一端側與吸氣閥或排氣閥進行連接的第1搖臂；與所述第1搖臂鄰接並擺動自如地支承在所述搖臂軸上、使設置於一端側的操作部抵接在所述凸輪軸的與所述第1凸輪的凸輪形狀不同的第2凸輪上的第2搖臂；以及設置於所述第1和第2搖臂之間、對兩搖臂的連接與否進行切換的切換機構，使設置於所述第2搖臂側的切換機構部分的中心與所述第2搖臂的操作部寬度的中心基本上一致。
2.如權利要求1所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述切換機構是滑動自如地配置在設於所述第2搖臂的汽缸部上的活塞；以及從所述第1搖臂向所述第2搖臂側延設、可根據活塞位置對前端與所述活塞的卡合與否進行切換的卡合凸起。
3.如權利要求2所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述第2搖臂的活塞的軸心位於該第2搖臂的操作部的寬度內。
4.如權利要求1所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述操作部是滾子。
5.如權利要求2所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述第1搖臂通過凸起部擺動自如地支承在搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有所述第1搖臂的操作部，在該凸起部的另一端側延設著與吸氣閥或排氣閥連接的臂部，所述第2搖臂通過凸起部擺動自如地支承在搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有所述第2搖臂的操作部，將所述第1搖臂的凸起部的寬度設定成比所述第2搖臂的凸起部的寬度大，並將該第1搖臂的操作部與所述第2搖臂近接狀配置。
6.如權利要求2所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述搖臂軸是吸氣搖臂軸和排氣搖臂軸，所述第1搖臂是第1吸氣搖臂和第1排氣搖臂，所述第2搖臂是第2吸氣搖臂和第2排氣搖臂，所述第1凸輪是第1吸氣凸輪和第1排氣凸輪，所述第2凸輪是第2吸氣凸輪和第2排氣凸輪，所述第1吸氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在吸氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第1吸氣凸輪進行抵接的所述第1吸氣搖臂的操作部，在該凸起部的另一端側延設著與吸氣閥連接的臂部，所述第2吸氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在吸氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第2吸氣凸輪進行抵接的第2吸氣搖臂的操作部，所述活塞，包含滑動自如地配置在設於所述第2吸氣搖臂的汽缸部上的活塞，所述卡合凸起，包含從所述第1吸氣搖臂向所述第2吸氣搖臂側延設、可根據活塞位置對前端與所述活塞的卡合與否進行切換的卡合凸起，所述第1排氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在排氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第1排氣凸輪抵接的所述第1排氣搖臂的操作部，在該凸起部的另一端側延設著與排氣閥連接的臂部，所述第2排氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在排氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第2排氣凸輪抵接的所述第2排氣搖臂的操作部，所述活塞，包含滑動自如地配置在設於所述第2排氣搖臂的汽缸部上的活塞，所述卡合凸起，包含從所述第1排氣搖臂向所述第2排氣搖臂側延設、可根據活塞位置對前端與所述活塞的卡合與否進行切換的卡合凸起，將所述第1吸氣搖臂的凸起部的寬度設定成比所述第2吸氣搖臂的凸起部的寬度大，將該第1吸氣搖臂的操作部與所述第2吸氣搖臂近接狀配置，並將所述第1排氣搖臂的凸起部的寬度設定成比所述第2排氣搖臂的凸起部的寬度大，且將該第1排氣搖臂的操作部與所述第2排氣搖臂近接狀配置。
7.如權利要求5所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述第1搖臂具有與一對的吸氣閥或排氣閥連接的一對臂部，兩臂部的基端相互離開狀配置。
8.如權利要求6所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述第1吸氣搖臂或所述第1排氣搖臂的至少一方具有與一對的吸氣閥或排氣閥進行連接的一對臂部，兩臂部的基端相互離開狀配置。
9.如權利要求2所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述第1搖臂的卡合凸起與所述第2搖臂的活塞的卡合部位、以及所述第1搖臂對吸氣閥或排氣閥的連接部位，在與所述搖臂軸的軸線正交的方向上大致相對。
10.如權利要求2所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述搖臂軸是吸氣搖臂軸和排氣搖臂軸，所述第1搖臂是第1吸氣搖臂和第1排氣搖臂，所述第2搖臂是第2吸氣搖臂和第2排氣搖臂，所述第1凸輪是第1吸氣凸輪和第1排氣凸輪，所述第2凸輪是第2吸氣凸輪和第2排氣凸輪，所述第1吸氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在吸氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第1吸氣凸輪進行抵接的所述第1吸氣搖臂的操作部，在該凸起部的另一端側延設著與吸氣閥連接的臂部，所述第2吸氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在吸氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第2吸氣凸輪進行抵接的所述第2吸氣搖臂的操作部，所述活塞，包含滑動自如地配置在設於所述第2吸氣搖臂的汽缸部上的活塞所述卡合凸起，包含從所述第1吸氣搖臂向所述第2吸氣搖臂側延設、可根據活塞位置對前端與所述活塞的卡合與否進行切換的卡合凸起，所述第1排氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在排氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第1排氣凸輪進行抵接的所述第1排氣搖臂的操作部，在該凸起部的另一端側延設著與排氣閥連接的臂部，所述第2排氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在排氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第2排氣凸輪進行抵接的所述第2排氣搖臂的操作部，所述活塞，包含滑動自如地配置在設於所述第2排氣搖臂的汽缸部上的活塞，所述卡合凸起，包含從所述第1排氣搖臂向所述第2排氣搖臂側延設、可根據活塞位置對前端與所述活塞的卡合與否進行切換的卡合凸起，所述第1吸氣搖臂的卡合凸起與所述第2吸氣搖臂的活塞的卡合部位、以及所述第1吸氣搖臂對吸氣閥的連接部位，在與所述吸氣搖臂軸的軸線正交的方向上大致相對，且所述第1排氣搖臂的卡合凸起與所述第2排氣搖臂的活塞的卡合部位、以及所述第1排氣搖臂對排氣閥的連接部位，在與所述排氣搖臂軸的軸線正交的方向上大致相對。
11.如權利要求9所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述第1搖臂形成有肋，該肋將所述臂部對吸氣閥或排氣閥的連接部位與所述卡合凸起進行連接。
12.如權利要求10所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述第1吸氣搖臂或所述第1排氣搖臂的至少一方形成有肋，該肋將所述臂部對吸氣閥或排氣閥的連接部位與所述卡合凸起進行連接。
13.如權利要求9所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述第1搖臂具有與一對的吸氣閥或排氣閥連接的一對臂部，形成有將近接於所述卡合凸起一側的臂部的連接部位與所述卡合凸起進行連接的第1肋，並形成有將從所述卡合凸起離開的一側的臂部的連接部位與所述卡合凸起進行連接的第2肋。
14.如權利要求10所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述第1吸氣搖臂或所述第1排氣搖臂的至少一方具有與一對的吸氣閥或排氣閥連接的一對臂部，形成有將近接於所述卡合凸起一側的臂部的連接部位與所述卡合凸起進行連接的第1肋，並形成有將從所述卡合凸起離開的一側的臂部的連接部位與所述卡合凸起進行連接的第2肋。
15.如權利要求1所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述第1搖臂通過凸起部擺動自如地支承在搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有所述第1搖臂的操作部，在該凸起部的另一端側設置有將其前端分別與吸氣閥或排氣閥連接的一對臂部，所述第2搖臂通過凸起部擺動自如地支承在搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有所述第2搖臂的操作部，將所述第1搖臂的操作部與所述第2搖臂近接狀配置，所述第1搖臂的兩臂部的基端相互離開狀配置。
16.如權利要求1所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述搖臂軸是吸氣搖臂軸和排氣搖臂軸，所述第1搖臂是第1吸氣搖臂和第1排氣搖臂，所述第2搖臂是第2吸氣搖臂和第2排氣搖臂，所述第1凸輪是第1吸氣凸輪和第1排氣凸輪，所述第2凸輪是第2吸氣凸輪和第2排氣凸輪，所述第1吸氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在吸氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第1吸氣凸輪進行抵接的所述第1吸氣搖臂的操作部，在該凸起部的另一端側延設著將其前端分別與吸氣閥進行連接的一對臂部，與所述第1吸氣搖臂一側鄰接狀配置的所述第2吸氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在吸氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第2吸氣凸輪進行抵接的所述第2吸氣搖臂的操作部，所述切換機構，包含設置於所述第1和第2吸氣搖臂之間、對兩吸氣搖臂的連接與否進行切換的吸氣側切換機構，所述第1排氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在排氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第1排氣凸輪進行抵接的所述第1排氣搖臂的操作部，在該凸起部的另一端側，延設著其前端分別與排氣閥連接的一對臂部，與所述第1排氣搖臂一側鄰接狀配置的所述第2排氣搖臂通過凸起部擺動自如地支承在排氣搖臂軸上，在該凸起部的一端側設置有與所述第2排氣凸輪進行抵接的所述第2排氣搖臂的操作部，所述切換機構，包含設置於所述第1和第2排氣搖臂之間、對兩排氣搖臂的連接與否進行切換的排氣側切換機構，將所述第1吸氣搖臂的操作部與所述第2吸氣搖臂近接狀配置，並將所述第1排氣搖臂的操作部與所述第2排氣搖臂近接狀配置，在所述第1吸氣搖臂或所述第1排氣搖臂的至少一方，將兩臂部的基端相互離開狀配置。
17.如權利要求16所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，將所述第1和第2吸氣搖臂與所述第1和第2排氣搖臂進行相對配置，形成將單一的凸輪軸夾持的狀態，將所述第1和第2吸氣搖臂與所述第1和第2排氣搖臂各自的操作部與該凸輪軸上形成的凸輪上進行抵接，並在所述第1吸氣搖臂和所述第1排氣搖臂的兩臂部的基端相互離開狀配置。
18.如權利要求1所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，在所述凸輪軸上，所述第1凸輪與所述第2凸輪相互鄰接狀形成。
19.如權利要求1所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述搖臂軸是吸氣搖臂軸和排氣搖臂軸，所述第1搖臂是第1吸氣搖臂和第1排氣搖臂，所述第2搖臂是第2吸氣搖臂和第2排氣搖臂，所述第1凸輪是第1吸氣凸輪和第1排氣凸輪，所述第2凸輪是第2吸氣凸輪和第2排氣凸輪，所述第1吸氣搖臂擺動自如地支承在所述吸氣搖臂軸上，內端側設置有與所述第1吸氣凸輪進行抵接的所述第1吸氣搖臂的操作部，外端側與吸氣閥連接，所述第2吸氣搖臂擺動自如地支承在所述吸氣搖臂軸上，內端側設置有與所述第2吸氣凸輪進行抵接的所述第2吸氣搖臂的操作部，所述切換機構，包含設置於所述第1和第2吸氣搖臂之間、對兩吸氣搖臂的連接與否進行切換的吸氣側切換機構，所述第1排氣搖臂擺動自如地支承在所述排氣搖臂軸上，內端側設置有與所述第1排氣凸輪進行抵接的所述第1排氣搖臂的操作部，外端側與排氣閥連接，所述第2排氣搖臂利用凸起部擺動自如地支承在所述排氣搖臂軸上，該凸起部的一端側設置有與所述第2排氣凸輪抵接的所述第2排氣搖臂的操作部，所述切換機構，包含設置於所述第1和第2排氣搖臂之間、對兩排氣搖臂的連接與否進行切換的排氣側切換機構，在所述凸輪軸上，所述第1吸氣凸輪與所述第2吸氣凸輪相互鄰接狀形成，並在所述凸輪軸上，所述第1排氣凸輪與所述第2排氣凸輪相互鄰接狀形成。
20.如權利要求1所述的可變氣門閥裝置，其特徵在於，所述搖臂軸是吸氣搖臂軸和排氣搖臂軸，所述第1搖臂是第1吸氣搖臂和第1排氣搖臂，所述第2搖臂是第2吸氣搖臂和第2排氣搖臂，所述第1凸輪是第1吸氣凸輪和第1排氣凸輪，所述第2凸輪是第2吸氣凸輪和第2排氣凸輪，所述第1吸氣搖臂擺動自如地支承在所述吸氣搖臂軸上，外端側與一對的吸氣閥連接，且設置於內端側的操作部與所述凸輪軸的所述第1吸氣凸輪上進行抵接，所述第1排氣搖臂擺動自如地支承在所述排氣搖臂軸上，夾持所述凸輪軸狀地與所述第1吸氣搖臂大致相對，外端側與一對的排氣閥連接，且將內端側相對於所述第1吸氣搖臂的所述操作部配置成互為不同的操作部，與所述凸輪軸的所述第1排氣凸輪上進行抵接，所述第2吸氣搖臂與所述第1吸氣搖臂的一側鄰接，擺動自如地支承在所述吸氣搖臂軸上，將設置於內端側的操作部與所述凸輪軸的所述第2吸氣凸輪上進行抵接，所述第2排氣搖臂與所述第1排氣搖臂鄰接，形成位於所述第2吸氣搖臂相對於所述第1吸氣搖臂的鄰接方向相反的位置，擺動自如地支承在所述排氣搖臂軸上，將設置於內端側的操作部與所述第2排氣凸輪上進行抵接，所述切換機構，包含設置於所述第1和第2吸氣搖臂之間、對兩吸氣搖臂的連接與否進行切換的吸氣側切換機構；以及設置於所述第1和第2排氣搖臂之間、對兩排氣搖臂的連接與否進行切換的排氣側切換機構。
全文摘要
本發明的可變氣門閥裝置，在低速模式時，通過滾子或滑塊由低速凸輪使低速搖臂擺動，對吸氣閥進行開閉，在高速模式時，通過滾子或滑塊由高速凸輪使高速搖臂進行擺動，同時，由高速搖臂側的切換機構部分對低速搖臂側的切換機構部分進行推壓操作，使低速搖臂與高速搖臂一體擺動，對吸氣閥進行開閉。使切換機構部分的軸心處於搖臂軸的軸向上的滾子寬度或滑塊寬度的中央位置，以防止高速搖臂的傾倒。
文檔編號F01L1/26GK1614201SQ200410092540
公開日2005年5月11日 申請日期2004年11月5日 優先權日2003年11月6日
發明者橫山友, 村田真一 申請人:三菱自動車工業株式會社