JP2005299539A - Ｖ型エンジンの可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、各バンクで共通な単一の可変動弁構造、さらには同じ位相可変量で、各バンクにおいて開弁時期よりも閉弁時期を大きく可変できるＶ型エンジンの可変動弁装置を提供する。
【解決手段】本発明は、各バンク１０８ａ，１０８ｂに搭載される、カムシャフト１０のカム１５によって駆動される吸気バルブ５を開閉するロッカアーム機構１９には、カム１５により駆動される位置をカムシャフト１０の周方向に変位させながら吸気バルブ５の位相を変更する構成を用いる。また一方のバンク１０８ｂのカムシャフト１０の回転方向を他方のバンク１０８ａのカムシャフト１０の回転方向に対して反転させる反転機構９０を設ける構成を用いて、各バンク１０８ａ，１０８ｂ毎、単一な同じ構造の可変動弁装置２０を共用し、さらに各バンク１０８ａ，１０８ｂ毎、開弁時期よりも閉弁時期を大きく変化させた位相の可変ができるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸気あるいは排気バルブの駆動位相を可変可能としたＶ型エンジンの可変動弁装置に関する。

自動車に搭載されるエンジン（内燃機関）の多くは、エンジンの排出ガス対策や燃費低減などの理由から、可変動弁装置を搭載して、自動車の運転状態に応じ、吸・排気バルブの位相（開閉タイミング）を変化させることが行われている。

このような可変動弁装置には、カムシャフトに形成されているカムの位相を、一旦、ベース円区間とリフト区間とが連なる往復式のカムに置き換える往復カム式構造がある。同構造の多くは、往復式カムに置き換えたベース円区間とリフト区間との比率を可変させるロッカアーム機構を採用して、同比率を自動車の運転状態に応じて変化させる構造が用いられている（例えば特許文献１を参照）。
特許第３２４５４９２号公報

エンジンでは、燃費低減のために、ポンピングロスを低減させることが求められている。

ところで、ポンピングロスの低減を考慮した場合、吸気バルブの位相を変化させるときは、開弁時期をほぼ揃えて、位相（開閉タイミング）を可変することが望ましい（ロスなく吸入空気が気筒内へ吸入される状況をつくることによる）。

ところが、特許文献１に示される可変動弁装置は、単にカムシャフトのカム位相を往復式カムに置き換える構造上、得られるカム位相の可変は、最大リフト量となる部分がほぼ揃いながら、開弁時期と閉弁時期とが変化するようになる。

そこで、このような往復式の可変動弁装置を搭載したエンジンでは、別途、これとは方式の異なる可変動弁装置、具体的には油圧力でカム自身を進角方向に変位させる方式の可変動弁装置を併用して、開弁時期をほぼ揃えるように吸気バルブの位相を可変させ、ポンピングロスを低減させている。

しかしながら、このような異なる方式の可変動弁装置の手助けを受けて、バルブの位相を可変したのでは、複数の可変動弁装置を併用するために、両方の可変システムを同時に正しく制御する必要があると共に、位相可変量も大きくする必要があるため、応答性や可変量が不足し、十分な燃費の改善が図れないおそれがあるといった問題がある。

特にこのようなバルブ位相を可変するシステムをＶ型エンジンに適用する場合、Ｖ型エンジンのほとんどは、各バンクのカムシャフトは同じ方向に回転するのに対して、各バンクの動弁系はバンク間を挟んで吸気側と排気側がミラー対称の位置に配置されるという構造上の独特の特徴があるので、たとえ一つの機構で一義的に端側から連続的にバルブ位相が行われる構造が適用されるとしても、各バンクで位相変化の方向が逆向きとなるために、各バンクでバルブ位相の可変量（位相制御量）が大きく異なり、Ｖ型エンジンでは、同可変量の差を補うための、別途、位相可変動弁装置が必要になったり、バンク毎に位相変化量の異なる位相可変動弁装置を用いたりする。このため、結局、構造的に複雑になる問題があったり、さらにはエンジンの応答性が悪くなるなどの問題を引き起こす。

そこで、本発明の目的は、各バンクで共通な単一の可変動弁装置構造、さらには同じ位相可変量で、各バンクにおいて開弁時期よりも閉弁時期を大きく可変できるＶ型エンジンの可変動弁装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、各バンクに搭載される、カムシャフトのカムによって駆動される吸気又は排気バルブを開閉するロッカアーム機構には、カムにより駆動される位置をカムシャフトの周方向に変位させながら吸気又は排気バルブの位相を変更する構成を採用したうえで、一方のバンクのカムシャフトの回転方向を他方のバンクのカムシャフトの回転方向に対して反転させる反転機構を設ける構成を採用して、Ｖ型エンジンの搭載に適する可変動弁装置を得るようにした。

請求項２に記載の発明は、さらに上記目的に加え、反転機構がＶ型エンジンにコンパクトに搭載されるよう、反転機構は、気筒がずれるように配置されたバンクのオフセットで生ずるオフセットスペース内に設けられるようにした。

請求項３に記載の発明は、さらに上記目的に加え、カムにより駆動される位置をカムシャフトの周方向に変位させながらバルブの位相を変更するロッカアーム機構が簡単に実現されるよう、ロッカアーム機構には、カムシャフトと並行に配置されて各バンクに設けられたロッカシャフトと、ロッカシャフトに揺動自在に支持され吸気又は排気バルブを駆動可能な第１アームと、カムと当接して該カムにより駆動されロッカシャフト側を支点として揺動する第２アームと、ロッカシャフトの近傍に配置された支持軸に揺動自在に設けられ、第２アームの変位を受け、第２アームの支点移動がもたらす該第２アームの姿勢変化にしたがい、カムの位相を可変させて第１アームを駆動する第３アームと、第２アームのロッカシャフト側の前記支点を変位させて、カムにより駆動される地点をカムシャフトの周方向に変位させる可変機構とを有した構成を採用した。

請求項１に記載の発明によれば、カムシャフトの回転方向の反転を利用して、各バンク毎、単一な同じ構造の可変動弁装置を共用しながら、各バンク毎、同じカム位相可変量で、開弁時期よりも閉弁時期を大きく可変することにより、ポンピングロスの低減に優れた効果が得られる。

請求項２に記載の発明によれば、追加される反転機構は、各バンクの配置がもたらすオフセットスペース内に配置されるので、コンパクトにＶ型エンジンに搭載することができる。

請求項３に記載の発明によれば、第１〜第３アームを組み合わせた簡単な単一のロッカアーム機構で、開弁時期よりも閉弁時期を大きい可変ができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明を図１〜図１２に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。

図１はＶ型エンジン、例えばＶ型６気筒のレシプロ式ガソリンエンジン（以下、単にＶ型エンジンという）の平面図、図２は同エンジンの正面図、図３は右バンクの断面図、図４は同異なる地点の断面図、図７は左バンクの断面図をそれぞれ示している。

図１および図２中１００は、Ｖ型エンジンのエンジン本体を示している。このエンジン本体１００は、例えばＶ字状のシリンダブロック、例えば下部に共通なクランクケース部１０１を有し、上部に６個の気筒１０２を例えば３個づつ並ぶ気筒列に振り分けたＶ字状のデッキシリンダ部１０３を有してなるシリンダブロック１０４、各デッキシリンダ部１０３毎にその頭部に搭載されたシリンダヘッド１、クランクケース部１０１の下部開口を覆うように装着されたオイルパン１０７などといった部品を組み合わせて構成してある。そして、各デッキシリンダ部１０３、シリンダヘッド１などの組み合わせから、Ｖの字に突き出る左右のバンク１０８ａ，１０８ｂを構成している。なお、各バンク部１０８ａ，１０８ｂは、気筒１０２に往復動可能に収めたピストン（図示しない）から延びるコンロッド（図示しない）が、クランクシャフト１０６の軸線上に並ぶよう、互いの気筒１０２をずらして配置してある（バンクオフセット）。

左右バンク１０８ａ，１０８ｂの各シリンダヘッド１の下面には、図３および図７に示されるように気筒の配列にならって燃焼室２がそれぞれ形成されている。これら燃焼室２毎に、例えば２個づつ（一対）、吸気ポート３および排気ポート４（片側しか図示せず）が設けてある。さらにシリンダヘッド１の上部には、吸気ポート３を開閉する吸気バルブ５（往復バルブで構成される）、排気ポート４を開閉する排気バルブ６（往復バルブで構成される）がそれぞれ組付けられている。これら吸・排気ポート３，４、吸・排気バルブ５，６は、いずれもバンク１０８ａ，１０８ｂ間を挟んで、バンク内側に吸気ポート３および吸気バルブ５（吸気側）が配置され、バンク外側に排気ポート４および排気バルブ６（排気側）が配置され、Ｖ字状のデッキ形状を利用して、合理的に吸・排気が行える構造（バック内側から吸入空気を供給し、バンク外側から排気ガスを排出する構造）をしている。なお、吸気バルブ５、排気バルブ６には、いずれもバルブスプリング７で閉方向に付勢される常閉式が用いてある。

左右バンク１０８ａ，１０８ｂの各シリンダヘッド１には、それぞれ動弁系、例えばＳＯＨＣ式の動弁系８が搭載されている。各バンク１０８ａ，１０８ｂの動弁系８は、吸・排気バルブ５，６の配置にならって、吸気側と排気側とが対称の位置に配置される勝手反対のレイアウト（バンク１０８ａ，１０８ｂ間を中心とした線対称（ミラー対称）のレイアウト）で搭載されている。バンク１０８ａ，１０８ｂ毎の動弁系８は、部品が勝手反対に配置されるだけで、いずれも同じ部品、構造が用いられている。図５にはこのうちの右バンク１０８ａの動弁系８の一気筒当たり部分の平面図が示され、図６には同構造を分解した斜視図が示されている。

この右バンク１０８ａの動弁系８について説明すると、図３〜図６中１０は、燃焼室２の頭上にシリンダヘッド１の長手方向に回転自在に配設されたカムシャフト、１１は、このカムシャフト１０を挟むバンク内側（シリンダヘッド幅方向内側）に上記カムシャフト１０とほぼ平行に配設された回動可能な吸気側のロッカシャフト、１２は、その反対側（バンク外側）に上記カムシャフト１０とほぼ平行に配設（固定）された排気側のロッカシャフト、１３は、例えばロッカシャフト１１とロッカシャフト１２間の上側の地点に、上記カムシャフト１０とほぼ平行に配設（固定）された支持シャフト（本願の支持軸に相当）である。カムシャフト１０は、図３中の矢印方向に沿って回転駆動される部品である。このカムシャフト１０には、燃焼室２毎、吸気用カム１５（例えば１つ）と排気用カム１６（例えば２つ）が形成されている。具体的には、吸気用カム１５は燃焼室２の頭上中央となるシャフト部分に形成され、排気用カム１６はその吸気用カム１５を挟む両側の部分にそれぞれ形成してある（図５に図示）。

このうち排気側のロッカシャフト１２には、排気用カム１６毎（排気バルブ６毎）、排気バルブ６駆動用の一対のロッカアーム１８（片側しか図示せず）がそれぞれ回動自在に設けられている。これらロッカアーム１８は、いずれも図４ないし図６に示されるようにロッカシャフト１２で回動自在に支持される部分、例えばロッカシャフト支持用ボス２２を有し、同支持用ボス２２を挟んだカムシャフト１０側の端部（一端部）に、当接子となるローラ部材２３を回転自在に有し、反対側の端部（他端部）に、排気バルブ５の駆動をなす駆動部分、例えばアジャストスクリュ部２４を有した構造が用いられている。そして、各ロッカアーム１８のローラ部材２３がそれぞれ排気用カム１６のカム面と転接し、反対側のアジャストスクリュ部２７がそれぞれシリンダヘッド１の上部から突き出ている排気バルブ６の上部端（バルブステム端）に配置されている。

また吸気側のロッカシャフト１１には、吸気用カム１５毎に、複数（一対）の吸気バルブ５を一緒に駆動するロッカアーム機構１９が設けられている。このロッカアーム機構１９、さらには上記一対のロッカアーム１８により、各吸気用カム１５、排気用カム１６が回転されると、所定の燃焼サイクル（例えば吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程の４サイクル）が得られるよう、吸気バルブ５、排気バルブ６が開閉されるようにしてある。

この吸気側のロッカアーム機構１９に、吸気バルブ５のバルブ位相、リフト、開弁期間を一義的に可変する可変動弁装置２０が組み付けられている。同可変動弁装置２０を説明すると、同装置２０を構成するロッカアーム機構１９には、図３〜図６に示されるようにロッカシャフト１１に揺動自在に支持されるロッカアーム２５（第１アームに相当）と、吸気用カム１５で駆動されるセンタロッカアーム３５（第２アームに相当）と、支持シャフト１３に揺動自在に支持されるスイングカム４５（第３アームに相当）とを組み合わせた構造が用いられている。

このうちロッカアーム２５には、例えば図６に示されるような複数（一対）の吸気バルブ５へ変位を伝える部分を二股形状にした構造が採用されている。例えばロッカアーム２５は、中央に筒状のロッカシャフト支持用ボス２６を有し、そのボス２６を挟んだ一端側に、吸気バルブ５の駆動をなす部分、例えばアジャストスクリュ部２７を有する一対のロッカアーム片２９を並行に配置し、これらロッカアーム片２９の他端部間に、当接子となるローラ部材３０を回転自在に挟み込んだ構造が用いられている。なお、３２はローラ部材３０を回転自在に枢支するための短シャフトを示す。そして、図３および図５に示されるように、組み上げられたロッカアーム２５の各ロッカシャフト支持用ボス２６がロッカシャフト１１に揺動自在に嵌挿され、ローラ部材３０をシリンダヘッド１の中央側に向け、残るアジャストスクリュ部２７をそれぞれシリンダヘッド１の上部から突き出ている吸気バルブ５の上部端（バルブステム端）に配置させている。

またセンタロッカアーム３５には、図３および図６に示されるように吸気用カム１５のカム面と転接する転接子、例えばカムフォロア３６と、同カムフォロア３６を回転自在に支持する枠形のホルダ部３７とをもつ、ほぼＬ形部材が用いられている。具体的には、センタロッカアーム３５は、カムフォロア３６を中心として、ホルダ部３７から上方、具体的にはロッカシャフト１１と支持シャフト１３間へ向かって柱状に延びる中継用アーム部３８と、ホルダ部３７の側部から、一対のロッカアーム片２９間に露出するロッカシャフト部分１１ａ（図４に図示）の下側へ延びる平板状の支点用アーム部３９とを有して、Ｌ形に形成してある。そして、中継用アーム部３８の先端（上端面）には、スイングカム４５へ変位を伝える中継面として、例えばロッカシャフト１１側が低く、支持シャフト１３側が高くなるよう傾斜させた傾斜面４０が形成してある。残る支点用アーム部３９の先端部は、ロッカシャフト部分１１ａに支持されている。この支持には、例えば図３、図４、図６、図８〜図１１に示されるようにロッカシャフト部分１１ａに、支点用アーム部３９と組み合うピン部材４１を直径方向（径方向）に組付けた構造が用いられている。すなわち、ピン部材４１には、下端部に球面状部４１ａが形成され、外周面におねじ部４１ｃが形成された部品が用いられている。このピン部材４１は、ロッカシャフト部分１１ａの上側に形成された据付座１１ｂ（例えば切欠部よりなる）から下側（径方向）へ貫通するよう、支点用アーム部３９の先端部に向って進退可能に螺挿、さらには据付座１１ｂ上から突き出た端部をロック用ナット４１ｂで締め付けることによって、ロッカシャフト部分１１ａに固定してある。なお、図示はしないが、ロッカシャフト部分１１ｃのピン部材４１が貫通する通孔はねじ孔で形成されている。そして、ロッカシャフト部分１１ａの下端部から突き出たピン端部は、支点用アーム部３９に支持させてある。具体的には、支点用アーム部３９の先端部上面には、ロッカシャフト部分１１ａから突き出た球面状部４１ａと回動（可動）可能に嵌まり合う半球面状の受け部４２が形成されていて、同支持によりカムフォロア３６が吸気用カム１５で駆動されると、センタロッカアーム３５が、ロッカシャフト１１側を支点、すなわち球面状部４１ａと受け部４２とが嵌まり合うピボット部を支点に、上下方向へ揺動するようにしてある。

またロッカシャフト１１の端部には、制御アクチュエータとして、例えば制御用モータ４３（図１、図６に図示）が接続されていて、制御用モータ４３の作動により、ロッカシャフト１１を所望に回動変位、例えば図８および図９に示されるピン部材４１が略垂直方向に配置された姿勢から、図１０および図１１に示されるバンク１０８ｂ側へ傾いた姿勢までの範囲で回動変位できるようにしている。つまり、制御モータ４３、ピボット支持構造で構成される支点移動機構４４（本願の可変機構に相当）により、センタロッカアーム３５のロッカシャフト１１側の支点を、同シャフト１１の軸方向と交差する方向に移動（変位）できるようにしている。この移動がもたらすセンタロッカアーム３５の位置ずれを利用して、図８〜図１１に示されるようにカムフォロア３６の吸気用カム１５に対する転接位置（当接位置）がカムシャフト１０の周方向に沿って変位へ変位できるようにしている。

スイングカム４５は、図３、図４および図６に示されるように支持シャフト１３に回動自在に嵌挿される筒状のボス部４６と、同ボス部４６からローラ部材３０（ロッカアーム２５）へ向って延びるアーム部４７と、同アーム部４７の下部に形成した変位受け部４８とを有して形成されている。このうちアーム部４７の先端には、ロッカアーム２５へ変位を伝える伝達面部として、例えば上下方向に延びるカム面４９が形成されている。このカム面４９がロッカアーム２５のローラ部材３０の外周面に転接させてある。また変位受け部４８には、例えば図６に示されるようにアーム部４７の下部のうち、カムシャフト１０の直上となる下面部分に凹陥部５１を形成し、同凹陥部５１内に、シャフト１０〜１２と同じ向きで、短シャフト５２を回転自在に収めた構造が用いられている。すなわち、凹陥部５１の開放部から露出する短シャフト５２の下部には、凹部５３が形成されていて、同凹部５３内に中継用アーム部３８（センタロッカアーム３５）の先端部が摺動自在に差し込まれている。また凹部５３の底面には、傾斜面４０をスライド可能に受け止める平面状の受け面５３ａが形成されている。

つまり、スイングカム４５は、センタロッカアーム３５の揺動変位を受けると、支持シャフト１３が支点Ｘとし、凹部５３をセンタロッカアーム３５からの荷重が作用する作用点Ｙとし、カム面４９がロッカアーム２５を駆動させる力点Ｚとして、周期的に揺動する構造にしてあると同時に、吸気用カム１５により駆動されるセンタロッカアーム３５の位置（被駆動位置）がカムシャフト１０の周方向へ変位すると、該変位に伴うスイングアーム４５の姿勢の変化から、吸気用カム１５の位相が進角方向（あるいは遅角方向）へずれるようにしている。

またカム面４９には、例えば支持シャフト１３の中心からの距離が変化する曲面（変換部）が用いられている。これには、例えば図３中に示されるようにカム面４９の上部側をベース円区間α、すなわち支持シャフト１３の軸心を中心とした円弧面で形成された区間とし、下部側をリフト区間β、すなわち上記円弧に連続した反対向きの円弧面と、さらに反対方向の円弧面、例えば吸気用カム１５のリフト域のカム形状と同じような円弧面で形成された区間とした曲面が用いられている。このカム面４９により、カムフォロア３６が吸気用カム１５の所定位置から進角方向へ変位すると、ローラ部材３０が接するカム面４９の領域が変化、詳しくはローラ部材３０が行き交うベース円区間αとリフト区間βの比率が変化するようにしてある。この進角方向を伴いながら行われる区間α，βの比率の変化により、吸気バルブ５の開閉タイミングが開弁時期よりも閉弁時期を大きく変化させて連続的に開弁時期を可変されたり、同時に吸気バルブ５のバルブリフト量が連続的に可変されたりしている。

またピン部材４１の上端部には、回動操作を受ける受け部として例えばプラス形の凹部５５（図６にのみ図示）が形成されている。このピン部材４１の凹部５５と、先に述べたピン部材４１の螺挿構造と、先に述べたピン部材４１をロックするナット４１ｂとにより、吸気バルブ５の開弁時期を気筒１０２毎に調整できるようにしている。

なお、図３〜図６中５８は、例えばボス部４６の外周面に設けたリブ状の受け部６７を付勢することによってロッカアーム機構１９の各アーム間を密接させるプッシャ、図３中７０は、吸気側のロッカアーム片２９，２９間を通じて、シリンダヘッド１に装着された点火プラグ（燃焼室２内の混合気を点火する機器）を示す。

一方、左バンク１０８ｂの動弁系８（ロッカアーム機構１９、可変動弁装置２０を含む）の各部品は、図７に示されるように上記した右バンク１０８ａの動弁系８と勝手反対の向き、すなわちバンク１０８ａ側に吸気側が配置され、その反対側に排気側が配置されるレイアウトで搭載してある。なお、左バンク１０８ｂの動弁系８の各部品は、向きが勝手反対となるだけで、右バンク１０８ａの動弁系８と共通（同じ）なので、その部品や機構の説明は、同一符号を付すことによって省略した。

そして、左右バンク１０８ａ，１０８ｂの各カムシャフト１０端に取付けたカムスプロケット８０と、クランクシャフト１０６端に取付けたクランクシャフトスプロケット８１との間には、コックドベルト、チェーンなど無端状の伝達部材８２が掛け渡されている。この伝達部材８２を用いて構成されるカム伝達機構により、クランクシャフト１０６からの出力で、各バンク１０８ａ，１０８ｂのカムシャフト１０が駆動されるようにしている。なお、図２中８４は伝達部材８２をガイドするアイドラプーリ、８５は伝達部材８２にテンションを与えるテンショナプーリである。

ここで、このように左右バンク１０８ｂ，１０８ａに、勝手反対の向きで同じ構造の可変動弁装置２０，２０を搭載して、クランク出力を単純に左右バンク１０８ｂ，１０８ａのカムシャフト１０，１０へ伝えるようにすると、可変動弁装置２０，２０は向きが反対となるのにカムシャフト１０，１０は同方向なので、一方の可変動弁装置、ここでは右バンク１０の可変動弁装置２０におけるカム位相の変化に対して、左側のバンク１０８ｂの可変動弁装置２０は、それとは全く逆の位相変化を示す。

これに対処すべく、左バンク１０８ｂには、図１および図２に示されるようにカムシャフト１０の回転方向を反転させる反転機構として、例えば遊星歯車機構９０が設けられ、左右バンク１０８ｂ，１０８ａにおける各可変動弁装置２０の位相変化が同じ向きで行われる構造にしている。この遊星歯車機構９０は、例えば図１および図２に示されるように左右バンク１０８ｂ，１０８ａのバンクオフセットで形成されるスペース、例えば左バンク１０８ｂの前部端とその前方のカムスプロケット８０との間に生ずるオフセットスペースＳに収められて、カムスプロケット８０とそれに最も近い最前のカム群との間のカムシャフト部分に介在させてある。具体的には、同間のカムシャフト部分は、例えば二分割されている。遊星歯車機構９０には、例えば分割したカムシャフト部分のうちの一方、例えば左バンク１０８ｂ側のシャフト部分にサンギヤ９１を連結し、他方、例えばプーリ側のカムシャフト部分にリングギヤ９２を連結し、両者間にプラネタリギヤ９３を噛合わせ、プラネタリギヤ９３支持しているキャリア９４をシリンダブロック１に固定させる構造が用いられている。この構造により、リングギヤ９２から入力されるカムスプロケット８０の回転は、プラネタリギヤ９３で回転方向が反転されて、サンギヤ９１から右バンク１０８ｂのカムシャフト１０へ伝達されるようにしている。

こうした遊星歯車機構９０（反転機構）により、左右バンク１０８ｂ，１０８ａにおける吸気バルブ５の位相が、いずれも同じ方向の位相変化の変更から可変されるようにしている。

すなわち、左右バンク１０８ｂ，１０８ａにおける可変動弁装置２０の作用を説明すると、今、エンジンが稼動していて、クランクシャフト１０６からの出力が伝達部材８２を通じて各バンク１０８ａ，１０８ｂへ伝達されているとする。

このときの右バンク１０８ａでの挙動を説明すると、右バンク１０８ａのカムシャフト１０８ａは、上記伝達部材８２から伝わるクランクシャフト出力により、図３に示されるように矢印方向へ回転する。

このとき、センタロッカアーム３５のカムフォロア３６は、吸気用カム１５を受けていて、同カム１５のカムプロフィールにならい駆動される。すると、センタロッカアーム３５は、ロッカシャフト１１側のピボット部を支点として上下方向へ揺動される。この揺動変位が、センタロッカアーム３５の直上にあるスイングカム４５へ伝わる。

ここで、スイングカム４５は、一端部が支持シャフト１３で揺動自在に支持され、他端部がロッカアーム２５のローラ部材３０に転接されている。この状態から、下部に有る回転自在な短シャフト５２に形成した受け面５３ａで、中継用アーム部３８先端の傾斜面４０を受けている。これにより、スイングカム４５は、傾斜面４０をすべりながら、該傾斜面４０で押し上げられたり下降したりするといった挙動を繰り返す。このスイングカム４５の揺動により、カム面４９は上下方向へ揺動駆動される。

このとき、カム面４９には、ローラ部材３０が転接しているから、カム面４９でローラ部材３０を周期的に押圧する。この押圧を受けてロッカアーム２５は、ロッカシャフト１１を支点に駆動（揺動）され、複数（一対）の吸気バルブ５を一度に開閉させる。

こうした運転中、制御モータ４３の作動により、ロッカシャフト１１を回動させ、例えば最大バルブリフト量が確保される地点に、センタロッカアーム３５の支点位置を移動させる。すると、支点位置の変位から、センタロッカアーム３５のカムフォロア３６は、吸気用カム１５上をカムシャフト１０の周方向に変位して、スイングカム４５のカム面４９を垂直に近い角度（ベース円区間αにあるとき）となる姿勢に位置決められる。

これにより、カム面４９は、ローラ部材３０が行き交う領域（比率）が、最大のバルブリフト量をもたらす領域、すなわち図８に示される最も短いベース円区間αと図９に示される最も長いリフト区間βに設定される。すると、吸気バルブ５は、短いベース円区間αと最も長いリフト区間βとがなすカム面部分で駆動されるロッカアーム２５にしたがい、図１２中のＡ１の線図に示されるような最大バルブリフト量、さらには所望とする開閉タイミングで開閉される。

この状態から、吸気用カム１５の位相を可変するときは、図１０および図１１に示されるように制御モータ４３の作動により、ロッカシャフト１１を最大バルブリフト量が確保される位置（図８および図９中のピン部材４１位置）から、時計方向へ回動させる。これにより、センタロッカアーム３５のピボット部（支点位置）は、ロッカシャフト１２側へずれる。

ここで、センタロッカアーム３５は、スイングアーム４５へ変位を伝える部分が、中継用アーム部３８の傾斜面４０と同傾斜面４０と面接触する短シャフト５２の受け面５３ａとにより形成され、吸気用カム１５を受ける部分が吸気用カム１５と転接するカムフォロア３６で形成されているから、上記変位（ずれ）を受けると、センタロッカアーム３５の全体は、カムフォロア３６の転接位置が吸気用カム１５の進角方向へ進むように変位（ずれ）する。この転接位置の変化により、可変しようとするカム位相の開弁時期が、ピボット部（支点位置）の可変量に応じて早まる。

また傾斜面４０も、支点の移動を受けて、当初の位置から受け面５３ａ上を進角方向へ変位（スライド）する。これにより、スイングカム４５は、図１０および図１１に示されるようにカム面４９が下側へ傾く姿勢に変わる。この傾きが大きくなるにしたがい、ローラ部材３０が行き交うカム面４９の領域は、ベース円区間αが次第に長く、リフト区間βが次第に短くなる比率の領域に変わる。そして、この可変したカム面４９のカムプロフィールがローラ部材３０へ伝達され、ロッカアーム２５を、開弁時期を早めながら揺動駆動する。これにより、吸気バルブ５の開閉タイミングは、センタロッカアーム３５の支点位置の移動にしたがい、図１２中に示されるように最大バルブリフト量Ａ１から、ピン部材４１が傾くことで得られる最小バルブリフト量Ａ７まで、最大バルブリフト時とほぼ同じ開弁時期から開弁するタイミングを保ちながら、連続的に可変制御されるようになる。なお、図１０および図１１は、この可変制御のうち、最小バルブリフト量Ａ７にしたときの状態を示している。

一方、左バンク１０８ｂでは、図７に示されるようにカムシャフト１０８ｂへ伝わるクランクシャフト１０６の回転は、同バンク１０８ｂに組付けられた遊星歯車機構９０により、回転方向が逆向き、すなわち反転されて伝達されている。

この反転により、対称形のレイアウトがもたらす左バンク１０８ｂの可変動弁装置２０の位相変化方向の向きは、是正される。つまり、右バンク１０８ａと対称に配置される左バンク１０８ｂの可変動弁装置２０は、右バンク１０８ｂのときと同じく、吸気用カム１５から駆動を受けて、吸気バルブ５の位相の可変動作が行われる。すなわち、左バンク１０８ｂの可変動弁装置２０は、右バンク１０８ａと全く同様の動きで（図８〜図１１）、可変動作が行われる。

それ故、左右バンク１０８ａ，１０８ｂの両吸気バルブ５の開閉タイミングは、いずれも同じ位相可変量（可変制御量）のもとで、図１２中に示されるように最大バルブリフト量Ａ１から、ピン部材４１が傾くことで得られる最小バルブリフト量Ａ７まで、吸気用カム１５により駆動される被駆動位置がカムシャフト１０の周方向に変位されるタイミング、すなわちほぼ同じ開弁時期から開弁するタイミングで連続的に可変制御されるようになる。

したがって、Ｖ型エンジンは、単一の可変動弁装置２０を共用し、さらには左右バンク１０８ａ，１０８ｂの双方で同じ位相可変量（可変制御量）を確保しながら、各バンク１０８ａ，１０８ｂで開弁時期よりも閉弁時期が大きく位相の可変（変更）ができる。つまり、Ｖ型エンジンに適した可変動弁装置２０が実現できる。

それ故、左／右バンク毎に別途に設ける位相可変装置の左／右側の位相制御差がなくなり、Ｖ型エンジンの応答性の向上を図ることができる。さらには、別途、左右バンク１０８ｂ，１０８ａでの位相可変量の差を補う機構の削除も可能となり、エンジンのコンパクト化、制御性の向上が図れる。特に吸気用カム１５の回転方向を反転させる反転機構、ここでは遊星歯車機構９０の設置には、Ｖ型エンジン特有のスペース部分、すなわち左右バンク１０８ａ，１８ｂのレイアウトがもたらすオフセットスペースＳに設ける構造を採用したので、遊星歯車機構９０（反転機構）はＶ型エンジンにコンパクトに搭載され、一層、コンパクト性が図れる。

そのうえ、可変動弁装置２０を構成するロッカアーム機構１９には、ロッカアーム２５、センタロッカアーム３５、スイングカム４５やセンタロッカアーム３５の支点位置を変位させる構造（吸気用カム１５により駆動される地点をカム周方向に変位させる構造）を組み合わせた構造を用いたので、簡単な構造で、開弁時期をほぼ揃えたカム位相の可変ができる。特に開閉タイミングとリフト量とを同時変更する構造には、支持シャフト１３からカム面４９までの距離を変化させるスイングアーム４５が用いたので、簡単である。

［第２の実施形態］
図１３および図４は、本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態は、左右バンク１０８ａ，１０８ｂに、吸・排気側がそれぞれ独立したＤＯＨＣ式の動弁系９を搭載したＶ型エンジンに本発明を適用した例を示す。

すなわち、同実施形態は、ＤＯＨＣ式の動弁系９のうち、排気側の動弁系９ｂには、例えば排気用カムシャフト１１０と同カムシャフト１１０の排気用カム（図示しない）で駆動されて排気バルブを開閉するロッカアーム（いずれも図示しない）とを有した構造が用いられ、吸気側の動弁系９ａには、吸気用カムシャフト１２０と第１の実施形態と同じ構造の可変動弁装置２０（吸気用カムで駆動される地点を変位させながら吸気バルブの位相を可変する装置）とを有した構造が用いてある。これら動弁系９ａ，９ｂが、左右バンク１０８ｂ，１０８ａにバンク中心を基準として対称されている。具体的には、吸気側の動弁系９ａがバンク内側に配置し、排気側の動弁系９ｂがバンク外側に配置した構造が用いてある。

この動弁系９ａ，９ｂのうち一方となる右バンク１０８ａ側の駆動には、伝達部材８２により、クランクシャフト１０６からの出力を、吸・排気用のそれぞれカムスプロケット７５、７６を介して、それぞれ排気用カムシャフト１１０、吸気用カムシャフト１２０へ伝達する構造が用いられる。これに対し、他方となる左バンク１０８ｂ側の駆動には、一つのカムスプロケット７１で、クランクシャフト１０６からの出力を受けて、排気用カムシャフト１１０へ伝達し、該排気用カムシャフト１１０から一組の歯車１３０ａ，１３０ｂを介して、吸気用カムシャフト１２０へクランクシャフト１０６からの出力を中継する構造が用いられ、同歯車１３０ａ，１３０ｂで構成される歯車機構１３０を反転機構として、右バンク１０８ｂの吸気用カムシャフト１１０へには、左バンク１０８ａへ伝える吸気用カムシャフト１１０の回転とは、反対の向きの回転が伝わるようにしている。

これにより、ＳＯＨＣ式の動弁系８に限らず、ＤＯＨＣ式の動弁系９ａ，９ｂを搭載したＶ型エンジンでも、第１の実施形態と同様、単一の可変動弁装置２０を共用する構造で、さらには同じ位相可変量（可変制御量）を確保しながら、各バンク１０８ａ，１０８ｂで開弁時期よりも閉弁時期を大きく変化させるカム位相の可変（変更）ができる。むろん、コンパクト性にも優れる。

なお、反転機構を構成する歯車機構１３０は、左右バンク１０８ｂ，１０８ａのオフセット配置でもたらすオフセットスペースＳに設けて、第１の実施形態と同様、Ｖ型エンジンのコンパクト化を図っている。

但し、図１３および図１４において、第１の実施形態と同じ部分には、同一符号を附してその説明を省略した。

また、本発明は上述した第１、第２の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えばＤＯＨＣ式の動弁系をシリンダヘッドに搭載したＶ型エンジンでは、吸気側のみに可変動弁装置を組付けた例を挙げたが、これに限らず、排気側に可変動弁装置を組付けた構造や吸気吸気側と排気側との双方に可変動弁装置を組付ける構造を採用して、同構造に反転機構を併用するようにしても構わない。

本発明の第１の実施形態に係る可変動弁装置を、同装置を搭載したＳＯＨＣ式のＶ型エンジンと共に示す平面図。 同Ｖ型エンジンの正面図。 同Ｖ型エンジンの左バンクに搭載された可変動弁装置を示す吸気用カムが有る地点で断面した正断面図。 同じく排気用カムが有る付近の正断面図。 可変動弁装置を含む吸・排気バルブの動弁系の平面図。 同可変動弁装置を含む吸・排気バルブの動弁系の分解斜視図。 Ｖ型エンジンの右バンクに搭載された可変動弁装置を示す正断面図。 同可変動弁装置の最大バルブリフト制御時におけるカム面のベース円区間にロッカアームの当接部があるときの状態を示す断面図。 同じくカム面のリフト区間にロッカアームの当接部があるときの状態を示す断面図。 同可変動弁装置の最小バルブリフト制御時におけるカム面のリフト区間にロッカアームの当接部があるときの状態を示す断面図。 同じくカム面のリフト区間にロッカアームの当接部があるときの状態を示す断面図。 左右バンクの可変動弁装置の性能を示す線図。 本発明の第２の実施形態の変動弁装置をＤＯＨＣ式のＶ型エンジンの平面図。 同じく正面図。

符号の説明

５…吸気バルブ、６…排気バルブ、１０…カムシャフト、１１…ロッカシャフト、１３…支持シャフト（支持軸）、１５…吸気用カム、１９…ロッカアーム機構、２０…可変動弁装置、２５…ロッカアーム（第１アーム）、３０…ローラ部材、３５…センタロッカアーム（第２アーム）、４４…支点移動機構（可変機構）、４５…スイングカム（第３アーム）、９０，１３０…遊星歯車機構，歯車機構（反転機構）、１０８ａ…左バンク、１０８ｂ…右バンク、１２０…吸気用カムシャフト、α，β…ベース円区間，リフト区間（変換部）、Ｓ…オフセットスペース。

Claims (3)

1. 一対の各バンクに、カムシャフトと該カムシャフトに形成されたカムにより駆動されて吸気又は排気バルブを開閉するロッカアーム機構とが設けられるＶ型エンジンの可変動弁装置において、
   前記ロッカアーム機構は、前記カムにより駆動される位置を前記カムシャフトの周方向に変位させながら前記吸気又は排気バルブの位相を変更するように構成され、
   さらに、一方のバンクのカムシャフトの回転方向を他方のバンクのカムシャフトの回転方向に対して反転させる反転機構を設けた
   ことを特徴とするＶ型エンジンの可変動弁装置。
2. 前記各バンクは、一方のバンクを他方のバンクからオフセットさせて各バンクの気筒がずれるように配置され、
   前記反転機構は、前記バンクのオフセット生ずるバンク端のオフセットスペース内に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のＶ型エンジンの可変動弁装置。
3. 前記ロッカアーム機構は、
   前記カムシャフトと並行に配置されて前記各バンクに設けられたロッカシャフトと、
   前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され前記吸気又は排気バルブを駆動可能な第１アームと、
   前記カムと当接して該カムにより駆動され前記ロッカシャフト側を支点として揺動する第２アームと、
   前記ロッカシャフトの近傍に配置された支持軸に揺動自在に設けられ、前記第２アームの変位を受け、前記第２アームの支点移動がもたらす該第２アームの姿勢変化にしたがい、前記カムの位相を可変させて前記第１アームを駆動する第３アームと、
   前記第２アームの前記ロッカシャフト側の前記支点を変位させて、前記カムにより駆動される地点を前記カムシャフトの周方向に変位させる可変機構と
   を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＶ型エンジンの可変動弁装置。

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