JP2003041915A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動弁装置の小型化、軽量化を図りつつも耐久
性を向上させることを目的とする。 【解決手段】 第一駆動ロッカアーム３１、第二駆動ロ
ッカアーム４１、中間ロッカアーム５１とを有し、ガイ
ド穴３５，４５，５５に挿入した切換ピン４８，５８を
移動させることで三者が連結、非連結する吸気ロッカア
ーム５を備えた動弁装置１であって、第一、第二駆動ロ
ッカアーム３１，４１のガイド穴３５，４５を形成する
案内筒３７，４７は、下側の剛性が相対的に高くなるよ
うな偏肉部３７ａ，４７ａを有し、中間駆動ロッカアー
ム５１のガイド穴５５を形成する案内筒５７は、上側に
剛性が相対的に高くなるような偏肉部５７ａを有する構
成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の内燃機
関の動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の内燃機関（エンジン）は、低
速性能と高速性能の最適化を図るために、燃焼室に燃料
混合気を供給するバルブの開閉タイミングやバルブリフ
ト量を所定の機関回転数で切り替える動弁装置を有する
ものがある。

【０００３】この動弁装置の従来例としては、特許第２
１２２８７７号公報に掲載されている内燃機関の動弁装
置がある。この動弁装置は、エンジンのクランクシャフ
トの回転に伴って回転するカムシャフトと、カムシャフ
トに形成された低速カムにリフトされて揺動し、バルブ
を押し下げる駆動ロッカアームと、高速カムにリフトさ
れて揺動し、エンジンの高速回転時に駆動ロッカアーム
に連結され、駆動ロッカアームの揺動特性を変化させる
補助ロッカアームとを備えている。駆動ロッカアームと
補助ロッカアームとの連結は、両者の間に連通可能に形
成されたガイド穴の一方に挿入した切換ピンに油圧をか
けて、駆動ロッカアームと補助ロッカアームとに跨るよ
うに切換ピンを移動させることにより行われている。こ
れにより、補助ロッカアームの揺動は、切換ピンを介し
て駆動ロッカアームに伝達されるので、駆動ロッカアー
ムの揺動特性を変化させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな動弁装置は、ロッカアームの切換ピン、及び、ガイ
ド穴に非常に大きい荷重が加わるので、充分な強度、耐
磨耗性、及び、剛性を備える必要があった。しかし、必
要な強度等を得るために単にロッカアームを肉厚にする
だけでは慣性重量が増加し、正確なバルブリフトが得ら
れないという問題があった。また、ロッカアームの軽量
化を図るためにロッカアームの本体部分をアルミニウム
合金等の軽量な材料から製造しようとする場合には、ロ
ッカアームよりも高強度な材料から製造されている切換
ピンにより、ロッカアームの変形や、摩耗を生じさせ、
耐久性を損なう可能性があった。従って、本発明は、ロ
ッカアームの重量を増加させることなく、ロッカアーム
に必要とされる剛性を向上させて、動弁装置の小型化、
軽量化を図りつつも、耐久性を向上させることを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する本
発明の請求項１に係る発明は、揺動することで内燃機関
のバルブを押圧する駆動ロッカアームと、内燃機関の回
転数に応じて駆動ロッカアームの揺動特性を変化させる
補助ロッカアームとを含み、駆動ロッカアームと前記補
助ロッカアームに摺動可能に設けられた切換ピンを移動
させることにより選択的に連結、非連結の状態を切り換
える切換機構を備えた内燃機関の動弁装置であって、駆
動ロッカアーム及び補助ロッカアームは、切換ピンを摺
動可能に保持するガイド穴が設けられた案内筒をそれぞ
れ備え、駆動ロッカアームの案内筒は、バルブの押圧方
向に肉厚の偏肉部を有し、補助ロッカアームの案内筒
は、バルブの押圧方向とは反対方向に、押圧方向よりも
肉厚の偏肉部を有する内燃機関の動弁装置とした。

【０００６】このような構成を有する動弁装置は、連結
して、補助ロッカアームの揺動特性で駆動ロッカアーム
を揺動させる際に、駆動ロッカアームは、補助ロッカア
ームから伝達される力を受ける部分、つまり、案内筒の
ガイド穴からみてバルブの押圧方向が、肉厚になってい
ることでガイド穴の強度、耐磨耗性、剛性を確保し、駆
動ロッカアームの重量増加を最小限に止めながらも、そ
の破損を防止している。一方、駆動ロッカアームに力を
及ぼす補助ロッカアームには、その反力を受ける部分、
つまり、案内筒のガイド穴からみてバルブの押圧方向の
部分が、肉厚になっていることで、ガイド穴の強度等を
確保し、補助ロッカアームの重量増加を最小限に止めな
がらも、その破損を防止している。

【０００７】また、本発明の請求項２に係る発明は、請
求項１に記載の内燃機関の動弁装置において、案内筒に
おける各々の偏肉部分の厚さは、駆動ロッカアーム、及
び、補助ロッカアームが独立に揺動する際に駆動ロッカ
アーム、及び、補助ロッカアームに設けられた各々の切
換ピンにおける相対移動量の差よりも厚い構成とした。

【０００８】このような構成を有する動弁装置は、駆動
ロッカアームと、補助ロッカアームとが独立に揺動する
場合に、切換ピンの移動範囲を強度の高い案内筒の偏肉
部の範囲内とすることで、ロッカアームの端面の摩耗を
防止する。

【０００９】そして、本発明の請求項３に係る発明は、
揺動することで内燃機関のバルブを押圧する駆動ロッカ
アームと、内燃機関の回転数に応じて駆動ロッカアーム
の揺動特性を変化させる補助ロッカアームとを含み、駆
動ロッカアームと補助ロッカアームに揺動可能に設けら
れた切換ピンを移動させることにより選択的に連結、非
連結の状態を切り換える切換機構を備えた内燃機関の動
弁装置において、駆動ロッカアーム及び補助ロッカアー
ムは、切換ピンを摺動可能に保持するガイド穴が設けら
れ、駆動ロッカアームは、ガイド穴まわりの領域におい
て、バルブの押圧方向における肉厚をバルブの押圧方向
とは反対側の肉厚よりも厚肉にし、補助ロッカアーム
は、ガイド穴まわりの領域において、バルブの押圧方向
における肉厚より前記バルブの押圧方向とは反対側の肉
厚を厚肉にした内燃機関の動弁装置とした。

【００１０】このような構成を有する動弁装置は、連結
して、補助ロッカアームの揺動特性で駆動ロッカアーム
を揺動させる際に、駆動ロッカアームは、補助ロッカア
ームから伝達される力を受ける部分、つまり、ガイド穴
からみてバルブの押圧方向に肉厚部を有することでガイ
ド穴の強度、耐磨耗性、剛性を確保し、駆動ロッカアー
ムの重量増加を最小限に止めながらも、その破損を防止
している。一方、駆動ロッカアームに力を及ぼす補助ロ
ッカアームには、その反力を受ける部分、つまり、ガイ
ド穴からみてバルブの押圧方向の部分に肉厚部を有する
ことで、ガイド穴の強度等を確保し、補助ロッカアーム
の重量増加を最小限に止めながらも、その破損を防止し
ている。

【００１１】

【発明の実施の形態】（第一の実施形態）本発明の実施
形態を第一の実施形態を図面を参照して詳細に説明す
る。初めに、図１に示す内燃機関であるエンジン１０に
ついて説明する。図１の内燃機関の一部拡大断面図に示
すように、エンジン１０は、シリンダブロック１１と、
シリンダヘッド１２とを有し、燃料混合気を燃焼させる
燃焼室１３や、燃焼室１３に燃料混合気を供給するため
の吸気バルブＶ１，Ｖ２や、燃焼後の排ガスを排出する
ための排気バルブＶ３，Ｖ４や、各バルブＶ１〜Ｖ４の
開閉タイミングやバルブリフト量を制御するための動弁
装置１を含んで構成されている。

【００１２】シリンダブロック１１は、シリンダ１１ａ
を有し、シリンダ１１ａにはピストン１１ｂが上下方向
に摺動可能に内挿されている。一方、シリンダヘッド１
２には、燃焼室１３に燃料混合気を供給するための吸気
ポート１２ａと、燃焼後の燃焼ガスを燃焼室１３から排
気するための排気ポート１２ｂとを有している。

【００１３】吸気バルブＶ２は、吸気ポート１２ａと燃
焼室１３の境界をなす吸気孔１８を開閉するための弁で
ある。吸気バルブＶ２は、弁バネ１４により吸気孔１８
を閉塞する方向に付勢されている。この状態において吸
気バルブＶ２は、吸気孔１８に設けられたバルブシート
１５に当接することで吸気ポート１２ａと燃料室１３と
の間の気密を保っている。なお、図１には示さない吸気
バルブＶ１は、吸気バルブＶ２と同様の構成を有し、吸
気バルブＶ２と並列に配設されている。

【００１４】また、排気バルブＶ４は、排気ポート１２
ｂと燃焼室１３の境界をなす排気孔１９を開閉するため
の弁である。排気バルブＶ４は、弁バネ１６により排気
孔１９を閉塞する方向に付勢されている。この状態にお
いて排気バルブＶ４は、排気孔１９に設けられたバルブ
シート１７に当接することで排気ポート１２ｂと燃焼室
１３との間の気密を保っている。なお、図１には示さな
い排気バルブＶ３は、排気バルブＶ４と同様の構成を有
し、排気バルブＶ４と平行に配設されている。

【００１５】動弁装置１は、図示しないクランクシャフ
トの回転に伴って回転するカムシャフト２と、カムシャ
フト２に設けられたカム２２，２３にリフトされて揺動
することで、吸気バルブＶ１，Ｖ２を開方向に押し下げ
る吸気ロッカアーム３、及び、排気バルブＶ３，Ｖ４を
開方向に押し下げる排気ロッカアーム４、並びに、吸気
ロッカアーム３の揺動軸であるロッカシャフト５、排気
ロッカアーム４の揺動軸であるロッカシャフト６とを含
んで構成されている。なお、カムシャフト２はホルダ７
に軸支され、ロッカシャフト５，６はホルダ７に固定さ
れている。

【００１６】以下に、動弁装置１を構成する吸気ロッカ
アーム３について図１から図５を用いて詳細に説明す
る。なお、図２は吸気ロッカアームの分解斜視図であ
り、図３（ａ），（ｂ）は吸気ロッカアームの平面図で
ある。また、図４（ａ）は第一駆動ロッカアームの側面
図、図４（ｂ）は中間駆動ロッカアームの側面図であ
る。さらに、図５は、第一駆動ロッカアームと中間駆動
ロッカアームとが独立に揺動する場合を説明する拡大一
部断面図である。

【００１７】図２及び図３（ａ）に示すように、吸気ロ
ッカアーム３は、吸気バルブＶ１に対応して設けられて
いる第一駆動ロッカアーム３１と、吸気バルブＶ２に対
応して設けられている第二駆動ロッカアーム４１と、高
速運転時に第一駆動ロッカアーム３１及び第二駆動ロッ
カアーム４１を連結させるための補助ロッカアームであ
る中間駆動ロッカアーム５１とを有している。

【００１８】まず、第一駆動ロッカアーム３１について
説明する。第一駆動ロッカアーム３１は、ロッカシャフ
ト５（図３（ａ）参照）を挿通させる貫通穴３２ａを備
えた細長形状の本体部３２と、本体部３２の一端部３２
ｂ側に連なり、タペットねじ３３が進退自在に螺入され
るバルブ当接部３４とを有している。本実施形態におい
て本体部３２及びバルブ当接部３４は軽金属からなる合
金で製造されている。

【００１９】図２に示すように第一駆動ロッカアーム３
１の本体部３２は、一端部３２ｂ側に、挿入穴３５が形
成される。この挿入穴３５には、ガイド穴３６を備えた
案内筒３７が圧入される。さらに、案内筒３７のガイド
穴３６には高強度の材料から製造された有底円筒状の規
制ピン３８が摺動可能に挿入される。また、本体部３２
の他端部３２ｃ側にはカム２１に当接するローラユニッ
ト３９の軸部材３９ａを嵌合させるための嵌合穴４０が
形成されている。このような本体部３２においては、一
端部３２ｂ側から他端部３２ｃ側に向かってガイド穴３
６、貫通穴３２ａ、嵌合穴４０が順番に配置されてい
る。

【００２０】本体部３２に設けられた挿入穴３５は、断
面が真円形状をなしており、中間駆動ロッカアーム５１
に当接する側面３２ｄとは反対側の側面３２ｅ側が小径
の開放孔３５ａを残して閉塞されている。このような挿
入穴３５に挿入される案内筒３７は、外径が挿入穴３５
にほぼ等しい真円形状を有し、内径が偏心した位置に中
心を有する円形状のガイド穴３６を有している。この案
内筒３７は本体部３２に比べて充分な引張強さなどの強
度や、硬さなどの耐磨耗性、及び、高いヤング率を有す
る材料から製造されている。また、図２に示すようにガ
イド穴３６には、開放孔３５ａ側からみてリターンスプ
リング６１、規制ピン３８が順番に挿入されている。

【００２１】嵌合穴４０は、本体部３２の側面３２ｄか
ら側面３２ｅを貫通しており、嵌合穴４０の形成位置に
おいて本体部３２には、嵌合穴４０に直交するようにス
リット３２ｆが形成されており、このスリット３２ｆ
に、ベアリング３９ｂ（図３（ａ）参照）に軸支されて
カム２１に当接するローラ３９ｃが配置されている。

【００２２】図４（ａ）に示すように、第一駆動ロッカ
アーム３１は、カム２１のプロフィルにリフトされるこ
とで、ロッカシャフト５を揺動中心として、矢印に示す
ように揺動する。前記した案内筒３７は、ガイド穴３６
に対して偏心することにより肉厚が他の部分よりも厚く
なっている偏肉部３７ａが、吸気バルブＶ１を押圧する
方向に位置している。

【００２３】次に、第二駆動ロッカアーム４１について
説明する。第二駆動ロッカアーム４１は、ロッカシャフ
ト５（図３（ａ）参照）を挿通させる貫通穴４２ａを備
えた細長形状の本体部４２と、本体部４２の一端部４２
ｂ側に連なり、タペットねじ４３が進退自在に螺入され
るバルブ当接部４４とを有している。本実施形態におい
て本体部４２及びバルブ当接部４４は軽金属からなる合
金で製造されている。

【００２４】第二駆動ロッカアーム４１の本体部４２
は、一端部４２ｂ側に、挿入穴４５が形成されている。
この挿入穴４５には、ガイド穴４６を備えた案内筒４７
が圧入される。さらに、案内筒４７のガイド穴４６には
高強度の材料から製造された切換ピン４８が摺動可能に
挿入される。また、本体部４２の他端部４２ｃ側にはカ
ム２２に当接するローラユニット４９の軸部材４９ａを
嵌合させるための嵌合穴５０が形成されている。このよ
うな本体部４２においては、一端部４２ｂ側から他端部
４２ｃ側に向かってガイド穴４６、貫通穴４２ａ、嵌合
穴５０が順番に配置されている。

【００２５】本体部４２に設けられた挿入穴４５は、断
面が真円形状をなしており、中間駆動ロッカアーム５１
に当接する側面４２ｅとは反対側の側面４２ｄ側が閉塞
されている。また、図３（ａ）に示すように、貫通穴４
２ａと挿入穴４５とは連通路６２で連通されており、挿
入穴４５に切換ピン４８が挿入された後に残る空間が油
圧室６３を形成している。このような挿入穴４５に挿入
される案内筒４７は、外径が挿入穴４５にほぼ等しい真
円形状を有し、内径が偏心した位置に中心を有する真円
形状のガイド穴４６を有している。この案内筒４７は本
体部４２に比べて充分な強度、耐摩耗性、及び、高いヤ
ング率を有する材料から製造されている。

【００２６】嵌合穴５０は、本体部４２の側面４２ｄか
ら側面４２ｅを貫通しており、嵌合穴５０の形成位置に
おいて本体部４２には、嵌合穴５０に直交するようにス
リット４２ｆが形成されており、このスリット４２ｆ
に、ベアリング４９ｂ（図３（ａ）参照）に軸支されて
カム２２に当接するローラ４９ｃが配置されている。

【００２７】第二駆動ロッカアーム４１は、図１に示す
カム２２のプロフィルにリフトされることで、ロッカシ
ャフト５を揺動中心として揺動する。前記した断面が真
円形状を有する案内筒４７は、ガイド穴４６に対して偏
心することにより肉厚が他の部分よりも厚くなっている
偏肉部４７ａが、吸気バルブＶ２を押圧する方向に位置
している。

【００２８】さらに、中間駆動ロッカアーム５１につい
て説明する。中間駆動ロッカアーム５１は、ロッカシャ
フト５を挿通させる貫通穴５２ａを備えた細長形状の本
体部５２を有しており、軽金属からなる合金で製造され
ている。中間駆動ロッカアーム５１の本体部５２は、一
端部５２ｂ側に、挿入穴５５が形成される。この挿入穴
５５には、ガイド穴５６を備えた案内筒５７が圧入され
る。さらに、案内筒５７のガイド穴５６には高強度の材
料から製造された切換ピン５８が摺動可能に挿入されて
いる。また、本体部５２の他端部５２ｃ側にはカム２３
に当接するローラユニット５９の軸部材５９ａを嵌合さ
せるための嵌合穴６０が形成されている。このような本
体部５２においては、一端部５２ｂ側から他端部５２ｃ
側に向かってガイド穴５６、貫通穴５２ａ、嵌合穴６０
が順番に配置されている。

【００２９】本体部５２に設けられた挿入穴５５は、断
面が真円形状をなしており、第二駆動ロッカアーム４１
に当接する側面５２ｄから、反対側の第一駆動ロッカア
ーム３１に当接する側面５２ｅまで貫通している。この
ような挿入穴５５に挿入される案内筒５７は、外径が挿
入穴５５にほぼ等しい真円形状を有し、内径が偏心した
位置に中心を有する真円形状のガイド穴５６を有してい
る。この案内筒５７は本体部５２に比べて充分な強度や
耐摩耗性、高いヤング率を有する材料から製造されてい
る。

【００３０】嵌合穴６０は、本体部５２の側面５２ｄか
ら側面５２ｅを貫通しており、嵌合穴６０の形成位置に
おいて本体部５２には、嵌合穴６０に直交するようにス
リット５２ｆが形成されており、このスリット５２ｆ
に、ベアリング５９ｂ（図３（ａ）参照）に軸支されて
カム２３に当接するローラ５９ｃが配置されている。

【００３１】図４（ｂ）に示すように、中間駆動ロッカ
アーム５１は、カム２３のプロフィルにリフトされるこ
とで、ロッカシャフト５を揺動中心として、矢印に示す
ように揺動する。案内筒５７は、その中心に対して偏心
した位置にガイド穴５６が形成されている。従って、案
内筒５７は、他の部分よりも肉厚が厚くなっている偏肉
部５７ａが、ガイド穴５６からみて、第一駆動ロッカア
ーム３１の偏肉部３７ａ（図４（ａ）参照）や、第二駆
動ロッカアーム４１の偏肉部４７ａ（図１参照）とは反
対側に位置している。

【００３２】前記のような構成を有する第一駆動ロッカ
アーム３１、第二駆動ロッカアーム４１、及び、中間駆
動ロッカアーム５１は、図３（ａ）に示すようにロッカ
シャフト５に互いが接触するように組み付けられてお
り、吸気バルブＶ１，Ｖ２を押し下げていない状態にお
いて、それぞれのガイド穴３６，４６，５６の開口中心
が同一直線上に並んでいる。また、このときの切換ピン
４８、切換ピン５８、及び、規制ピン３８は、長手方向
の中心軸が同一直線上に配置されている。なお、切換ピ
ン４８と切換ピン５８の外径、切換ピン５８と規制ピン
３８の外径は、それぞれ同じである。

【００３３】次に、このような構成を有する動弁装置１
の動作について吸気ロッカアーム３の動作を中心に図
１、図３（ａ），（ｂ）、及び、図４（ａ），（ｂ）を
用いて説明する。まず、図１に示すエンジン１０が低速
回転している場合は、第一駆動ロッカアーム３１、中間
駆動ロッカアーム５１、第二駆動ロッカアーム４１は、
それぞれ、低速カム２１、高速カム２３、低速カム２２
にリフトされることにより、独立に揺動する。これによ
り、第二駆動ロッカアーム４１は、バルブ当接部４４に
螺入されているタペットねじ４３でバルブＶ２を押圧す
る。また、図４（ａ）に示すように第一駆動ロッカアー
ム３１は、バルブ当接部３４に螺入されているタペット
ねじ３３でバルブＶ１を押圧する。なお、中間駆動ロッ
カアーム５１は、図４（ｂ）に示す一端部５２ｂ側の突
出部５４が図示しないロストモーション機構に当接しな
がら揺動する。

【００３４】このようにして低速回転しているエンジン
１０の回転数が上がって、高速回転領域に移行する場合
は、低速カム２１，２２及び高速カム２３が共に隆起し
ていないベース円部分にローラ３９ｃ，４９ｃ，５９ｃ
が当接している間に、図示しない油圧制御装置が駆動し
て、ロッカシャフト５内の給油路５ａから連通路６２を
経て第二駆動ロッカアーム４１の油圧室６３に油圧をか
ける。すると、油圧室６３内に発生した圧力に押される
ようにして切換ピン４８が、図３（ｂ）に示すように案
内筒４７内を中間駆動ロッカアーム５１に向けて移動
し、中間駆動ロッカアーム５１の切換ピン５８を押し
て、その一部が中間駆動ロッカアーム５１のガイド穴５
６内に進入する。切換ピン４８が中間駆動ロッカアーム
５１内に進入することで、中間駆動ロッカアーム５１内
に収容されていた切換ピン５８は、その一部が第一駆動
ロッカアーム３１の規制ピン３８を押しながら、ガイド
穴３６内に進入する。

【００３５】これにより、切換ピン４８が移動すること
で、第二駆動ロッカアーム４１と中間駆動ロッカアーム
５１とが連結され、切換ピン５８が移動することで中間
駆動ロッカアーム５１と第一駆動ロッカアーム３１とが
連結されることになり、第一駆動ロッカアーム３１、中
間駆動ロッカアーム５１、第二駆動ロッカアーム４１
は、一体となり、プロフィルが最も大きい高速カム２３
により揺動させられる。なお、高速カム２３のプロフィ
ルは、低速カム２１，２２よりも大きいため、吸気バル
ブＶ１，Ｖ２の開時間が長くなると共に、バルブリフト
量も大きくなり、大量の燃料混合気が燃焼室１３に供給
されることになる。なお、図３に示す規制ピン３８、切
換ピン４８，５８、ガイド穴３６，４６，５６、連通路
６２、リターンスプリング６１等が、切換機構に相当す
る。

【００３６】エンジン１０が高速回転から低速回転に切
り替わる際には、低速カム２１，２２及び高速カム２３
が隆起していないベース円部分にローラ３９ｃ，４９
ｃ，５９ｃが当接している間に油圧室６３にかけられて
いた油圧が除かれる。油圧が除かれることで、各ピン３
８，４８，５８の長手方向にかけられていた力のバラン
スがくずれ、規制ピン３８がリターンスプリング６１に
付勢されることにより、切換ピン５８及び切換ピン４８
を初期位置まで押し戻す。これにより、第一駆動ロッカ
アーム３１、中間駆動ロッカアーム５１、第二駆動ロッ
カアーム４１が非連結状態になり、吸気バルブＶ１，Ｖ
２は、低速カム２１，２２による第一駆動ロッカアーム
３１、及び、第二駆動ロッカアーム４１の揺動に伴って
開閉する。なお、動弁装置１は、図１のカムにより排気
ロッカアーム４も揺動して、燃焼室１３内で形成された
燃焼ガスを排気孔、排気ポート１２ｂを通じて排出させ
ている。

【００３７】このような吸気ロッカアーム３が一体とし
て揺動している際に、第一駆動ロッカアーム３１及び第
二駆動ロッカアーム４１により吸気バルブＶ１，Ｖ２を
押圧させるためには、中間駆動ロッカアーム５１は、切
換ピン４８及び切換ピン５８を介して第一駆動ロッカア
ーム３１及び第二駆動ロッカアーム４１を押し下げなけ
ればならない。従って、中間駆動ロッカアーム５１の案
内筒５７には、第一駆動ロッカアーム３１及び第二駆動
ロッカアーム４１を押し下げようとする押圧力の反力と
して上向きの力がかかる。一方、第一駆動ロッカアーム
３１の案内筒３７、及び、第二駆動ロッカアーム４１の
案内筒４７は、それぞれ切換ピン４８、切換ピン５８の
押圧力を受けるので下向きの力がかかる。なお、この場
合における上向き、下向きとは、図１に示すエンジン１
０の搭載方向における上方向、下方向に相当する。

【００３８】そこで、図４（ａ）に示すように、第一駆
動ロッカアーム３１は、切換ピン５８からの荷重を受け
る案内筒５７の下側に肉厚な偏肉部３７ａを配してい
る。偏肉部３７ａは案内筒３７の他の部分に比べて肉厚
が大きいため、その分だけ強度が大きい。従って、ガイ
ド穴３６まわりの領域にかかる荷重を考えた場合に、最
も大きい荷重がかかる吸気バルブＶ１の押圧方向、つま
り、下側に偏肉部３７ａがあることで第一駆動ロッカア
ーム３１の剛性、強度、及び、耐摩耗性（以下、剛性等
という）を保っている。なお、ガイド穴３６まわりの他
の領域にかかる荷重は、下側にかかる荷重に比べて小さ
いので、案内筒３７の肉厚が薄くても第一駆動ロッカア
ーム３１の剛性等は充分に保てる。

【００３９】また、図４（ｂ）に示すように、中間駆動
ロッカアーム５１は、切換ピン４８，５８にかかる力を
受ける案内筒５７の上側に肉厚な偏肉部５７ａを配して
いる。偏肉部５７ａは案内筒５７の他の部分に比べて肉
厚が大きいため、その分だけ強度が大きい。従って、ガ
イド穴５６まわりの領域にかかる荷重を考えた場合に、
最も大きい荷重がかかる吸気バルブＶ１の押圧方向と反
対側、つまり、上側に偏肉部５７ａがあることで中間駆
動ロッカアーム５１の剛性等を保っている。なお、ガイ
ド穴５６まわりの他の領域にかかる荷重は、上側にかか
る荷重に比べて小さいので、案内筒５７の肉厚が薄くて
も中間駆動ロッカアーム５１の剛性等は充分に保てる。

【００４０】さらに、第二駆動ロッカアーム４１も前記
した第一駆動ロッカアーム３１と同様に、図１に示すガ
イド穴４６まわりの領域において、最も大きい荷重がか
かる吸気バルブＶ２の押圧方向、つまり、下側に偏肉部
４７ａがあることで第二駆動ロッカアーム４１の剛性等
を保っている。なお、ガイド穴４６まわりの他の領域に
かかる荷重は、下側にかかる荷重に比べて小さいので、
案内筒４７の肉厚が薄くても第二駆動ロッカアーム４１
の剛性等は充分に保てる。

【００４１】このようにして、強度、耐磨耗性、及び、
ヤング率の高い材料から製造されている案内筒３７，４
７，５７が、切換ピン４８，５８からの力を受けるそれ
ぞれの方向に偏肉部３７ａ，４７ａ，５７ａを有するこ
とで、高速運転時の吸気ロッカアーム３の剛性等を確保
しているので、他の部分を相対的に低強度な材料から製
造したり、肉薄に製造したりすることが可能になる。

【００４２】一方、第一駆動ロッカアーム３１、中間駆
動ロッカアーム５１、第二駆動ロッカアーム４１が独立
に揺動する場合には、低速カム２１，２２と、高速カム
２３のプロフィルが異なるために、第一駆動ロッカアー
ム３１、第二駆動ロッカアーム４１よりも、中間駆動ロ
ッカアーム５１が大きい角度で揺動するので、第一駆動
ロッカアーム３１、第二駆動ロッカアーム４１の移動量
と、中間駆動ロッカアーム５１の移動量との間に差（相
対移動量の差）が生じる。この場合において、高強度の
材料から製造された規制ピン３８、切換ピン４８，５８
の端面が、相対的に強度の低い材料から製造されている
第一駆動ロッカアーム３１の側面３２ｄ、中間駆動ロッ
カアーム５１の側面５２ｄ，５２ｅ、第二駆動ロッカア
ーム４１の側面４２ｅを摺動することで、これらの面を
摩耗させてしまう可能性がある。そこで、本実施形態に
おいては、案内筒３７，４７，５７の偏肉部３７ａ，４
７ａ，５７ａの厚さを最適化することにより、摩耗を防
止し、吸気ロッカアーム３の耐久性、すなわち、動弁装
置１の耐久性を向上させている。

【００４３】まず、図５に示すように、第一駆動ロッカ
アーム３１の案内筒３７の偏肉部３７ａは、第一駆動ロ
ッカアーム３１と中間駆動ロッカアーム５１との移動量
の差が最大となるときであっても、中間駆動ロッカアー
ム５１に収容された切換ピン５８が、第一駆動ロッカア
ーム３１の側面３２ｄを摺動する領域をカバーして、そ
の摩耗を防止するのに充分な肉厚を有している。

【００４４】一方、中間駆動ロッカアーム５１の案内筒
５７の偏肉部５７ａは、第一駆動ロッカアーム３１と中
間駆動ロッカアーム５１との移動量の差が最大となると
きであっても、第一駆動ロッカアーム３１に収容された
規制ピン３８が、中間駆動ロッカアーム５１の側面５２
ｄを摺動する領域をカバーして、その摩耗を防止するの
に充分な肉厚を有している。

【００４５】また、同様に、第二駆動ロッカアーム４１
の案内筒４７の偏肉部４７ａと、中間駆動ロッカアーム
５１の案内筒５７の偏肉部５７ａについても同様になっ
ており、第二駆動ロッカアーム４１と中間駆動ロッカア
ーム５１との移動量の差が最大となるときであっても、
第二駆動ロッカアーム４１の切換ピン４８による中間駆
動ロッカアーム５１の側面５２ｄの摩耗を防止するよう
な肉厚を案内筒５７の偏肉部５７ａは有しており、中間
駆動ロッカアーム５１の切換ピン５８による第二駆動ロ
ッカアーム４１の側面４２ｅの摩耗を防止するような肉
厚を案内筒４７の偏肉部４７ａは有している。

【００４６】なお、本体部３２，４２，５２は軽合金か
ら製造し、案内筒３７，４７，５７は高強度の材料から
製造したものとして説明したが、両者を同一の材料から
製造しても前記の効果を得ることが可能である。これ
は、案内筒３７，４７，５７が挿入穴３５，４５，５５
に圧入、又は、カシメ固定されることによる加工硬化に
より、案内筒３７，４７，５７の強度や、耐摩耗性を相
対的に向上させることができるからである。

【００４７】また、図６（ａ）に示すように、案内筒３
７に位置決めのための突部３７ｂを設けると共に、これ
を受ける第一駆動ロッカアーム３１の本体部３２の挿入
穴３５に凹部３５ｂを設けても良い。この凹部３５ｂ
は、吸気バルブＶ１の押圧方向の反対側に設けられてお
り、凹部３５ｂに突部３７ｂをあわせるようにして案内
筒３７を挿入することで、第一駆動ロッカアーム３１に
おける偏肉部３７ａの位置決めを行うことができる。

【００４８】同様に、図６（ｂ）に示すように、案内筒
５７に位置決めのための突部５７ｂを設けると共に、こ
れを受ける中間駆動ロッカアーム５１の本体部５２の挿
入穴５５に凹部５５ｂを設けても良い。この凹部５５ｂ
は、前記した第一駆動ロッカアーム３１の凹部３５ｂと
は反対側に形成されており、凹部５５ｂに突部５７ｂを
あわせるようにして案内筒５７を挿入することで、中間
駆動ロッカアーム５１における偏肉部５７ａの位置決め
を行うことができる。

【００４９】この突部３７ｂ，５７ｂは、案内筒３７，
４７の位置決めのために用いられるものであるために、
偏肉部３７ａ，５７ａよりも薄肉であって良い。図６
（ａ），（ｂ）において、突部３７ｂ，５７ｂを荷重の
かかる方向とは反対の方向に設けることで第一駆動ロッ
カアーム３１，中間駆動ロッカアーム５１の強度、剛性
に及ぼす影響を小さくしているが、突部を第一駆動ロッ
カアーム３１の本体部３２側や、中間駆動ロッカアーム
５１の本体部５２側に設けることも可能である。さら
に、図示しないが、第二駆動ロッカアーム４１にも、案
内筒４７に位置決めのための突部４７ｂを設けると共
に、本体部４２の挿入穴４５において、吸気バルブＶ２
の押圧方向の反対側に凹部４５ｂを設けることができ
る。

【００５０】（第二の実施形態）次に、本発明の第二の
実施形態について図７（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照し
ながら詳細に説明する。なお、前記の第一の実施形態と
同一の要素については同一の符号を付して、その詳細な
説明は省略する。

【００５１】本実施形態における吸気ロッカアームは、
鉄鋼材料等の強度の高い材料から製造されており、図７
（ａ）の側面図に示すよう第一駆動ロッカアーム７１
と、図７（ｂ）の側面図に示す中間駆動ロッカアーム９
１、及び、図７（ｃ）に示す第二駆動ロッカアーム８１
からなり、それぞれ断面が真円形状のガイド穴７６、ガ
イド穴９６、ガイド８６がそれぞれ形成されており、ガ
イド穴７６，８６，９６に挿入された切換ピン４８，５
８を油圧や、第一駆動ロッカアーム７１のスプリング
（不図示）により移動させることで第一駆動ロッカアー
ム７１、中間駆動ロッカアーム９１、第二駆動ロッカア
ーム８１を連結させたり、独立に揺動させたりしてい
る。

【００５２】このような吸気ロッカアームにおいて、図
７（ａ）に示すように第一駆動ロッカアーム７１の本体
部７２は、中間駆動ロッカアーム９１に連結して揺動す
る際に切換ピン５８による押圧力を受けるために、切換
ピン５８からの荷重を受ける下側に肉厚部７２ａを有し
ており、荷重が小さい上側が相対的に肉薄な肉薄部７２
ｂを有している。また、図７（ｂ）に示すように中間駆
動ロッカアーム９１の本体部９２は、連結して揺動する
時に切換ピン４８及び切換ピン５８の押圧力の反力を受
けるために、荷重を受ける上側に肉厚部９２ａを有して
おり、荷重が小さい下側が相対的に肉薄な肉薄部９２ｂ
を有している。一方、図７（ｃ）に示すように第二駆動
ロッカアーム８１の本体部８２は、連結して揺動する時
に切換ピンによる押圧力を受けるために、切換ピン４８
からの荷重を受ける下側に肉厚部８２ａを有しており、
荷重が小さい上側が相対的に肉薄な肉薄部８２ｂを有し
ている。

【００５３】このような吸気ロッカアームは、連結時に
大きい荷重がかかる各本体部７２，８２，９２のガイド
穴７６，８６，９６まわりの領域において、荷重のかか
る方向に肉厚部７２ａ，８２ａ，９２ａを形成すること
で、必要とされる剛性等を確保すると共に、力がほとん
どかからない部分を相対的に肉薄な肉薄部７２ｂ，８２
ｂ，９２ｂにすることで吸気ロッカアームを構成する第
一駆動ロッカアーム７１、第二駆動ロッカアーム８１、
中間駆動ロッカアーム９１のそれぞれを小型化、軽量化
している。

【００５４】（第三実施形態）さらに、本発明の第三の
実施形態について図８を参照しながら詳細に説明する。
なお、前記の第一の実施形態と同一の要素については同
一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。本実施
形態における動弁装置は、吸気ロッカアームと、排気ロ
ッカアームとを別々のカムシャフトで揺動させる構成を
有しており、このような動弁装置における吸気ロッカア
ーム１０１は、図８に示すように、第一駆動ロッカアー
ム１１１、第二駆動ロッカアーム１２１、及び、中間駆
動ロッカアーム１３１を備え、カムシャフト２に当接す
るローラ３９ｃ，４９ｃ，５９ｃ、及び、吸気バルブＶ
１，Ｖ２を押圧するバルブ当接部３４，４４とがロッカ
シャフト５からみて同じ方向に配設されている構成を有
している。

【００５５】吸気ロッカアーム１０１を構成する第一駆
動ロッカアーム１１１は、本体部１１２を有し、バルブ
当接部３４が設けられている一端部側に案内筒３７及び
規制ピン３８並びにスプリング６１が配設される挿入穴
３５を有し、他端部側にはロッカシャフト５が挿通され
る貫通穴１１２ａを有している。さらに、挿入穴３５と
貫通穴１１２ａとの間にはローラ３９ｃを軸支するロー
ラユニット３９を嵌合させる嵌合穴１１２ｂを有してい
る。

【００５６】また、第二駆動ロッカアーム１２１の本体
部１２２は、バルブ当接部４４が設けられている一端部
側に案内筒４７及び切換ピン４８が配設される挿入穴４
５を有し、他端部側にはロッカシャフト５が挿通される
貫通穴１２２ａを有している。さらに、挿入穴４５と貫
通穴１２２ａとの間にはローラ４９ｃを軸支するローラ
ユニット４９を嵌合させる嵌合穴１２２ｂを有してい
る。

【００５７】さらに、中間駆動ロッカアーム１３１の本
体部１３２は、一端部側に案内筒５７及び切換ピン５８
が配設される挿入穴５５を有し、他端部側にはロッカシ
ャフト５が挿通される貫通穴１３２ａを有している。さ
らに、挿入穴５５と貫通穴１３２ａとの間にはローラ５
９ｃを軸支するローラユニット５９を嵌合させる嵌合穴
１３２ｂを有している。

【００５８】このような構成を有する吸気ロッカアーム
１０１は、カムシャフト２のカム部に、それぞれのロー
ラ３９ｃ，４９ｃ，５９ｃがリフトされることにより、
各本体部１１２，１２２，１３２の他端側に挿通された
ロッカシャフト５を揺動軸として揺動する。エンジンの
高速回転時には、第二駆動ロッカアーム１２２の油圧室
６３に油圧をかけて切換ピン４８及び切換ピン５８を移
動させて第一駆動ロッカアーム１１１、中間駆動ロッカ
アーム１３１、第二駆動ロッカアーム１２１を連結させ
ることで、中間駆動ロッカアーム１３１の揺動特性に合
わせて第一駆動ロッカアーム１１１及び第二駆動ロッカ
アーム１２１を揺動させることができる。

【００５９】ここで、本実施形態における第一駆動ロッ
カアーム１１１、第二駆動ロッカアーム１２１、中間駆
動ロッカアーム１３１のガイド穴３６，４６，５６の近
傍の剛性等は、第一の実施形態と同様に、案内筒３７，
４７，５７の肉厚部分である偏肉部３７ａ，４７ａ，５
７ａにより確保されている。なお、第二の実施形態と同
様に、各本体部１１２，１２２，１３２自体の肉厚によ
り剛性等を確保することも可能である。

【００６０】なお、本発明は前記の各実施形態に限定さ
れずに広く応用することが可能である。例えば、第一駆
動ロッカアームと中間駆動ロッカアームのみから吸気ロ
ッカアームを構成することも可能である。また、第三の
実施形態において、ロッカシャフトを揺動軸とする吸気
ロッカアームとする替わりに、いわゆるピボットタイプ
の吸気ロッカアームとすることも可能である。この場合
は、本体部の他端部に貫通穴の替わりに球状凹部を設
け、この球状凹部をシリンダヘッドに固定された球状凸
部に嵌合させる構成を有し、吸気ロッカアームは、嵌合
部分を基点として揺動する。

【００６１】さらに、第一、第三の実施形態において、
案内筒３７，４７，５７の外形は、偏肉部３７ａ，４７
ａ，５７ａが形成される形状であれば真円形状に限定さ
れずに、楕円形状等、任意の形状とすることができる。
また、吸気ロッカアーム３は、低速カム２１，２２や、
高速カム２３にリフトされるローラ３９ｃ，４９ｃ，５
９ｃを有する替わりに、スリッパを有する構成とするこ
ともできる。

【００６２】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る発明によれば、
切換ピンをガイドするガイド穴を設けた案内筒を備え、
切換ピンにより駆動ロッカアーム及び補助ロッカアーム
の硬度等が低い材料を用いて、駆動ロッカアームと補助
ロッカアームとを連結して揺動させる場合に、切換ピン
から受ける荷重の大きい側にそれぞれ偏肉部を有する構
成にすることで、駆動ロッカアーム及び補助ロッカアー
ムを軽量な材料から構成することが可能となる共に、大
きい荷重がかかる側を肉厚にし、荷重が小さくかかる側
を荷重が大きくかかる側に対して肉薄にできるので、剛
性を維持しながら動弁装置の小型化や、軽量化を図るこ
とができる。また、本発明の請求項２に係る発明によれ
ば、案内筒における各々の偏肉部分の厚さを、駆動ロッ
カアーム及び補助ロッカアームが独立に揺動する際に駆
動ロッカアーム及び補助ロッカアームに設けられた各々
の切換ピンにおける相対移動量の差よりも厚くすること
で、各々の切換ピンが駆動ロッカアーム及び補助ロッカ
アームに当接することがなく、駆動ロッカアーム及び補
助ロッカアームの端面の摩耗を抑制することができる。
そして、本発明の請求項３に係る発明によれば、切換ピ
ンをガイドするガイド穴が設けられた駆動ロッカアーム
と補助ロッカアームを連結して揺動させる場合に、駆動
ロッカアーム及び補助ロッカアームの切換ピンから受け
る荷重が大きい側を、受ける荷重が小さい側よりも厚肉
に設ける構成にすることで、荷重の大きい側を肉厚に
し、荷重の小さい側を荷重の高い側に対して肉薄にでき
るので、剛性を維持しながら動弁装置の小型化や、軽量
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における内燃機関の一部拡大
断面図である。

【図２】動弁装置の吸気ロッカアームの分解斜視図であ
る。

【図３】（ａ）吸気ロッカアームが非連結状態で揺動す
る場合の切換ピンの配置を説明するための一部断面図、
（ｂ）吸気ロッカアームが一体として揺動する場合の切
換ピンの配置を説明する一部断面図である。

【図４】（ａ）第一駆動ロッカアームの側面図、（ｂ）
中間駆動ロッカアームの側面図である。

【図５】第一駆動ロッカアームと中間駆動ロッカアーム
とが独立に揺動している状態を示す拡大一部断面図であ
る。

【図６】案内筒の位置決めのための突部と凹部とを備え
た（ａ）第一駆動ロッカアームの側面図、（ｂ）中間駆
動ロッカアームの側面図である。

【図７】本発明の実施形態における動弁装置の吸気ロッ
カアームの（ａ）第一駆動ロッカアームの側面図、
（ｂ）中間駆動ロッカアームの側面図、（ｃ）第二駆動
ロッカアームの側面図である。

【図８】本発明の実施形態における動弁装置の吸気ロッ
カアームの平面断面図である。

【符号の説明】

１ 動弁装置 １０ 内燃機関 ３１，７１，１１１ 第一駆動ロッカアーム ４１，８１，１２１ 第二駆動ロッカアーム ５１，９１，１３１ 中間駆動ロッカアーム ４８，５８ 切換ピン ３６，４６，５６，７６，８６，９６ ガイド穴 ３７，４７，５７ 案内筒 ３７ａ，４７ａ，５７ａ 偏肉部 ７２ａ，８２ａ，９２ａ 肉厚部 Ｖ１，Ｖ２ 吸気バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩本 純一 栃木県芳賀郡芳賀町芳賀台143 株式会社 ピーエスジー内 Ｆターム(参考） 3G016 AA06 AA07 AA19 BA03 BA06 BA18 BA27 BB13 BB19 BB22 BB25 CA12 CA15 CA21 CA25 CA28 CA29 CA32 CA34 CA41 CA42 CA47 CA52 DA01 DA08 DA22 FA36 GA01 GA02 3G018 AB03 AB05 AB16 AB18 BA14 BA15 BA17 BA36 CA19 CB01 CB02 CB06 DA14 DA18 DA19 DA28 DA51 FA01 FA06 FA07 FA11 GA14 GA22 GA23 GA27

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揺動することで内燃機関のバルブを押圧
   する駆動ロッカアームと、前記内燃機関の回転数に応じ
   て前記駆動ロッカアームの揺動特性を変化させる補助ロ
   ッカアームとを含み、前記駆動ロッカアームと前記補助
   ロッカアームに摺動可能に設けられた切換ピンを移動さ
   せることにより選択的に連結、非連結の状態を切り換え
   る切換機構を備えた内燃機関の動弁装置であって、 前記駆動ロッカアーム及び前記補助ロッカアームは、前
   記切換ピンを摺動可能に保持するガイド穴が設けられた
   案内筒をそれぞれ備え、前記駆動ロッカアームの前記案
   内筒は、前記バルブの押圧方向に肉厚の偏肉部を有し、
   前記補助ロッカアームの前記案内筒は、前記バルブの押
   圧方向とは反対方向に、前記押圧方向よりも肉厚の偏肉
   部を有することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. 【請求項２】 前記案内筒における各々の偏肉部分の厚
   さは、前記駆動ロッカアーム、及び、前記補助ロッカア
   ームが独立に揺動する際に前記駆動ロッカアーム、及
   び、前記補助ロッカアームに設けられた各々の前記切換
   ピンにおける相対移動量の差よりも厚いことを特徴とす
   る請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
3. 【請求項３】 揺動することで内燃機関のバルブを押圧
   する駆動ロッカアームと、前記内燃機関の回転数に応じ
   て前記駆動ロッカアームの揺動特性を変化させる補助ロ
   ッカアームとを含み、前記駆動ロッカアームと前記補助
   ロッカアームに揺動可能に設けられた切換ピンを移動さ
   せることにより選択的に連結、非連結の状態を切り換え
   る切換機構を備えた内燃機関の動弁装置において、 前記駆動ロッカアーム及び前記補助ロッカアームは、前
   記切換ピンを摺動可能に保持するガイド穴が設けられ、 前記駆動ロッカアームは、前記ガイド穴まわりの領域に
   おいて、前記バルブの押圧方向における肉厚を前記バル
   ブの押圧方向とは反対側の肉厚よりも厚肉にし、前記補
   助ロッカアームは、前記ガイド穴まわりの領域におい
   て、前記バルブの押圧方向における肉厚より前記バルブ
   の押圧方向とは反対側の肉厚を厚肉にしたことを特徴と
   する内燃機関の動弁装置。