JP2007262991A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、吸気バルブを駆動するバルブ駆動ロッカのアーム部の無用な挙動の発生が抑えられる内燃機関の可変動弁装置を提供する。
【解決手段】本発明の可変動弁装置は、カム追従カム６０，７０と切換部６９，７９を介して組み合うバルブ駆動ロッカ３５のうち、吸気バルブ１３ａ，１３ｂへ向って延びる複数のロッカアーム部３７の端部３７ａ，３７ａ間を連結した。この連結による補強により、複数のロッカアーム部３７に、応力に耐える剛性を与えて、ロッカアーム部３７が無用に変形や変位するのを抑えるようにした。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、バルブの制御を行なう内燃機関の可変動弁装置に関する。

自動車に搭載されるレシプロ式エンジン（内燃機関）には、省燃費性を図るために、大きな出力を必要としない走行条件下で、一部の気筒を休止させる休筒モードの運転が行なえるようにしたエンジンがある。こうしたエンジンの休筒モード運転の多くは、ポンピングロスの低減のために、可変動弁装置を用いて、各気筒の吸気バルブや排気バルブのリフト（開閉）を停止させる切換えを行なっている。

ところで、こうした休筒モードの切換えを行なう可変動弁装置には、簡単な構成ですむため、ロッカアームを吸気カムに追従して変位するカム追従ロッカと、例えば吸気バルブの駆動を行なうバルブ駆動ロッカとに分け、共通のロッカシャフトにこれらカム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとを回動自在に並設した分割式のロッカアーム構造が用いられている。そして、カム追従ロッカからのカム変位を、切換部を通じて、バルブ駆動ロッカへ伝達あるいは断つことが行なわれている。この伝達の入切りを行なう切換部の多くは、カム追従ロッカに突き当て部および該突き当て部と組み合う摺動自在な受け部のうちの一方を設け、バルブ駆動ロッカに、同じく他方を設けた構造が用いられる。受け部は、突き当て部と突き当たる位置と突き当たらない位置とを変位可能になっていて、受け部が突き当て部と突き当たる位置にあるときは、吸気カムの変位がカム追従ロッカからバルブ駆動ロッカを経てバルブへ伝達され、受け部が突き当て部と突き当たらない位置にあるときは、突き当て部の動きを逃がして、カム追従ロッカが空振りするだけで、カム変位がバルブ駆動ロッカへ伝わらないようにしている（特許文献１を参照）。
特開２００５−９０４０８号公報

ところで、エンジンの多くは、エンジン性能の向上を図るために、マルチ化したバルブが採用される。

カム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとを用いた可変動弁装置では、こうしたマルチバルブに対応するために、特許文献１に開示されているようにバルブ駆動ロッカとして、両端部側からそれぞれバルブ端へ向って延び突き出る複数のロッカアーム部（本願のアーム部に相当）をもつロッカを採用して、カム追従ロッカからのカム変位を、それぞれロッカアーム部を経て、複数のバルブへ伝えるようにしている。

ところが、バルブ駆動ロッカのロッカアーム部は、バルブ側へ向って突き出ているだけである。しかも、突き当てによりロッカアーム部の基端部から入力される荷重は、ロッカアーム部の先端部（延出端部）から、バルブ端へ加わるため、加わるリフト荷重により、ロッカアーム部には、たわむ方向の応力が発生しやすい。特にロッカアーム部は、単にロッカシャフト側から突き出る構造なので、基端部より先端部側の剛性が低い傾向にあり、先端にいく程、その傾向が大きい。このため、ロッカアーム部の先端側で変形や変位が生じて、バルブ駆動ロッカから出力されるカム変位が損なわれたり、バルブ駆動ロッカの剛性が損なわれたりする問題がある。

そこで、本発明の目的は、バルブを駆動するバルブ駆動ロッカのアーム部の無用な挙動の発生が抑えられる内燃機関の可変動弁装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、カム追従ロッカと切換部を介して組み合うバルブ駆動ロッカのうち、バルブへ向って延びる複数のアーム部の端部間を連結した。この連結がもたらす補強により、複数のアーム部には、応力に耐える剛性が付与される。

請求項２に記載の発明は、特にアーム部が倒れる挙動が発生しやすい、複数の切換部で、カム変位の伝達の切換えを行なう構造に好適なよう、当該構造のバルブ駆動ロッカのバルブへ向って延びるアーム部の端部間を連結して、複数のアーム部に応力に耐える剛性が付与されるようにした。

請求項３に記載の発明は、カム追従ロッカおよびバルブ駆動ロッカの一方に突き当て部を有し、他方に前記突き当て部と突き当る位置と突き当らない逃がし位置との間を変位可能な受け部を有し、受け部の変位により、カム追従ロッカから前記バルブ駆動ロッカへのカム変位の伝達を入切り可能とした切換部とした。

請求項４に記載の発明は、バルブ駆動ロッカと共に成形されるよう、ロッカシャフトと並行でアーム部と一体なバー部を形成した。

請求項５に記載の発明は、多くの種類のバルブ駆動ロッカに対応しやすいよう、ロッカシャフトと並行でアーム部と別体なバー部を形成した。

本発明によれば、バルブ駆動ロッカの複数のアーム部は、延出端側が連結されることにより、変形や変位しにくい構造となる。

それ故、連結がもたらす補強により、バルブの駆動の際における、アーム部の変形や変位など無用な挙動が発生するのを抑えることができる。特に同構造は、たわむ挙動が発生しやすい、複数の切換部を有し、それぞれカム変位の伝達の切換えを行なう構造には好適である。

そのうえ、バルブ駆動ロッカと一体なバー部を形成したり、別体なバー部を形成したりすると、バー部が容易に形成できたり、多くの種類のバルブ駆動ロッカに容易に対応させたりすることができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明を図１〜図１４に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。

図１はエンジン（内燃機関）、例えばＶ型６気筒のレシプロ式エンジン（以下、単にＶ型エンジンという）を後方から見た斜視図、図２は同エンジンの吸・排気バルブの可変動弁装置の斜視図、図３は同動弁装置の平面図（図２中のＡ矢視方向）、図４は同動弁装置の各種カムを示す平面図、図５〜図８は同動弁装置の各部の断面図（図３中のＢ〜Ｅ矢視の断面）、図９は吸気側の可変動弁装置を示す斜視図、図１０は同装置の分解図、図１１は吸気側の可変動弁装置の一部品を示す斜視図、図１２は排気側の可変動弁装置を示す斜視図、図１３は同装置の分解図、図１４は両装置がもたらすバルブ特性を示す線図をそれぞれ示している。なお、図１中Ｆｒは、Ｖ形エンジンの前方を示している。

図１中１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１は、例えばＶ字形のシリンダブロック、具体的には下部に共通なクランクケース部２を有し、上部に例えば気筒３を３個づつ振り分けたＶ字形のデッキシリンダ部４をもつシリンダブロック５と、デッキシリンダ部４毎にその頭部に搭載されたシリンダヘッド６などといった部品を組み合わせて構成されている。なお、図１には、ヘッドカバー、オイルパンなど細かい部品は記載していない。そして、各デッキシリンダ部４、シリンダヘッド６などから、Ｖ字形に突き出る左右のバンク７ａ，７ｂ（左右は前方方向を基準に定めている）を構成している。なお、各バンク７ａ，７ｂの気筒３にはピストン８が往復動可能に収めてあり（図２に図示）、クランクケース部２にはクランクシャフト（図示しない）が組み込んである。但し、バンク７ａ，７ｂは、クランクシャフトの軸線上に、各ピストン８から延びるコンロッド（図示しない）が並んで配置されるよう、前後方向で、オフセットさせてある。

気筒３と向き合う各シリンダヘッド６の下面には、図２に示されるように燃焼室１１がそれぞれ形成されている。これら各燃焼室１１には、同図に示されるようにバンク７ａ，７ｂ間を挟んだ内側に位置して、２個（複数）の吸気ポート１２ａ，１２ｂ、同吸気ポート１２ａ，１２ｂを開閉する２個の吸気バルブ１３ａ，１３ｂが設けられている。また同じく外側に位置して、２個（複数）の排気ポート１４ａ，１４ｂ、同排気ポート１４ａ，１４ｂを開閉する２個の排気バルブ１５ａ，１５ｂが設けられていて、バンク内側から燃焼空気が吸入され、バンク外側から燃焼を終えたガスが排出される構造にしている。なお、吸気バルブ１３ａ，１３ｂおよび排気バルブ１５ａ，１５ｂには、いずれもバルブスプリング（図示しない）で閉方向に付勢される常閉構造が用いてある。

左右バンク７ａ，７ｂのシリンダヘッド６には、それぞれ吸・排気バルブのリフト動作を可変可能としたＳＯＨＣ（Single Over Head Camshaft）式の動弁系１７が設けられている。このうち左バンクの動弁系１７ａには、通常（低速）モードと高速モードと休筒モード（気筒を休止させるモード）とに切換可能（３モード切換え）な吸気用の可変動弁装置１８（本願の可変動弁装置に相当）と、通常（低速）モードと休筒モード（気筒を休止させるモード）に切換可能（２モード切換え）な排気用の可変動弁装置１９とを組み合わせた構造が用いられる。右側の動弁系１７ｂには、通常（低速）モードと高速モードとに切換可能（２モード切換え）な吸気用の可変動弁装置２０と、通常（低速）モードだけの排気用の動弁装置２１とを組み合わせた構造が用いられている。

図２には、このうちの左バンク７ａに搭載される動弁系１７ａの１気筒分の可変動弁装置１８，１９（吸気用と排気用の両方）が示されている（エンジン後方から見た図）。図９には、このうちの可変動弁装置１８を内側から見たときの図、図１０には同装置１８を分解した図が示され、図１２には可変動弁装置１９を内側から見たときの図、図１３には同装置１９を分解した図が示されている。

同１気筒分の構造について説明すると、図２および図３中２５は、燃焼室１１の頭上中央にシリンダヘッド６の長手方向に沿って配設された回転可能なカムシャフト、２６は同カムシャフト２５を挟むバンク内側に該カムシャフト２５とほぼ平行に配設（固定）された吸気用のロッカシャフト（本願のロッカシャフトに相当）、２７はその反対側（バンク外側）にカムシャフト２５とほぼ平行に配設（固定）された排気用のロッカシャフトを示している。なお、ロッカシャフト２６、２７はいずれもカムシャフト２５の上側に配置してある。

このうちロッカシャフト２７内には、休筒切換用の油路２７ａが軸方向に沿って形成されている。ロッカシャフト２６内には、該油路２７ａ端と連通接続される休筒切換用の油路２６ａと、高速切換用の油路２６ｂとが軸方向に沿って形成されている。

カムシャフト２５は、クランク出力によって回転駆動される部品である。このカムシャフト２５の燃焼室１１の頭上に配置されるシャフト部分には、例えば図２および図４に示されるようにエンジン後方側から順に高速用の吸気カム３０、リフトレスカム（休止用カム）３１、排気カム３２、低速用の吸気カム３３が形成されている。低速用の吸気カム３３は、エンジンの低速運転に適した開閉タイミング、バルブリフト量に設定したカムプロフィルをもち、高速用の吸気カム３０は、例えば低速用カム３３と同じベース円で、エンジンの高速運転に適した開閉タイミング、バルブリフト量（低速用カム３３より大）を設定したカムプロフィルをもち、リフトレスカム３１は同一半径のカムプロフィル（ベース円だけ）をもつ。むろん、排気カム３２は、燃焼ガスの排出に適した開閉タイミング、バルブリフト量のカムプロフィルをもつ。

吸気用の可変動弁装置１８には、図２、図９および図１０に示されるような分割式のロッカアーム構造が用いられている。これには、吸気バルブ１３ａ，１３ｂの駆動を行なうバルブ駆動ロッカ３５（本願のバルブ駆動ロッカに相当）と、吸気カム３０，３３と追従する低・高速別のカム追従ロッカ６０，７０（いずれも本願のカム追従ロッカに相当）とに分けた構造が用いてある。

詳しくは、図２および図１０に示されるようにバルブ駆動ロッカ３５は、筒形のロッカシャフト支持用のボス３６（本願のボスに相当）と、同ボス３６の両端部からそれぞれ吸気バルブ１３ａ，１３ｂ（ボス直径方向）へ向って延びた一対（２本：複数）の縦壁状のロッカアーム部３７（本願のアーム部に相当）と、同ロッカアーム部３７の先端部（延出端部）に組み付けられたアジャストスクリュ部３８（当接部）と、同アーム部３７の各根元部（基端部）に設けられたモード切換用の切換作動部４０ａ，４０ｂとを有して構成してある。

一対のロッカアーム部３７は、ボス３６の軸心方向に並行に配置されている。そして、いずれもボス３６の外周部から先端に向うにしたがい徐々に高さ寸法が小さくなる縦壁で形成されている。このうち図２に示されるようにロッカシャフト支持用ボス３６は、吸気カム３０（高速用）が有る地点から吸気カム３３（低速用）が有る地点までに相当するロッカシャフト２６部分に渡り回動自在に嵌挿され、各ロッカアーム部３７の先端部のアジャストスクリュ部３８をそれぞれ吸気バルブ１３ａ，１３ｂの上部端（バルブステム端）に位置決めている。つまり、バルブ駆動ロッカ３５は、ロッカシャフト２６を支点に揺動すると、アジャストスクリュ部３８の端部がバルブステム端と当接して吸気バルブ１３ａ，１３ｂを駆動する。

またボス３６の外周面のうち、リフトレスカム３１と対応する外周面部分からは、図３、図４、図８〜図１０に示されるように示されるようにスリッパ４１がリフトレスカム３１の外周面に向かって突き出ている。このスリッパ４１の突出し長さは、吸気バルブ１３ａ，１３ｂが閉弁のとき、スリッパ４１の先端部がリフトレスカム３１の外周面と当接する寸法に設定されている。このスリッパ４１にて、バルブ駆動ロッカ３５が伝達の仕事をしないとき、バルブ駆動ロッカ３５の全体が、吸気バルブ１３ａ，１３ｂのバルブスプリングの反力を利用して、そのまま閉弁状態（吸気バルブ１３ａ，１３ｂ）の姿勢で保持されるようにしてある。

ボス３６の両端部に配置された切換作動部４０ａ，４０ｂには、いずれもピストン式が用いられている。このうち吸気カム３３（低速用）側に配置される切換作動部４０ａを説明すると、図５、図９および図１０中４３は、例えば吸気カム３３側のアーム部３７の根元部（基端部）に形成された円筒形のシリンダである。このシリンダ４３は、ロッカシャフト２６の直径方向に沿って延びる縦形をなしている。このシリンダ４３の前面（カムシャフト２５側の面）の下部には窓部４４が形成してある。またシリンダ４３の底面からその直下のボス３６の内面３６ａ（軸受け面）までには、シリンダ４３より小径な通孔４５（図５のみ図示）が形成されている。シリンダ４３内には、ピストン４６（本願の受け部相当）が、該ピストン４６をシリンダ４３の底面へ付勢する圧縮スプリング４７と一緒に収容されている（図５のみ図示）。これにより、常時は、シリンダ４３の窓部４４は、ピストン４６の下部外周面で塞がれ、ピストン４６が上昇すると、ピストン４６が窓部４４から退かれて、同窓部４４が開放されるようにしてある。通孔４５内には、図５に示されるようにピン４８が摺動可能に収められている。通孔４５の下端開口は、図５に示されるように油路２６ａから分岐した分岐路４９、詳しくは油路２６ａから半径方向へ分岐してロッカシャフト２６の外周面に開口した分岐路４９と連通していて、油路２６ａからピン４８に油圧が加わると、ピン４８の上昇動から、図５の二点鎖線で示されるように窓部４４を塞いでいたピストン４６を窓部４４から退かせる方向に駆動、つまり窓部４４が開放されるようにしてある。

吸気カム３０（高速用）側に配置される切換作動部４０ｂには、切換作動部４０ａと同様、図６、図９および図１０に示されるようにアーム部３７の根元部に円筒形のシリンダ５１を形成した構造が用いてある。このシリンダ５１は、ストローク量を稼ぐためにボス３６の内面３６ａまで延びている。そのため、シリンダ５１の直下のロッカシャフト２６部分には、シリンダ５１と直列に連通する通孔５２が形成してある。なお、通孔５２は、シリンダ５１より小径である。また切換作動部４０ａとは異なり、図６に示されるようにシリンダ５１の前面上部には、窓部５０が形成され、シリンダ５１内には、ピストン５３（本願の受け部に相当）が、該ピストン５３をシリンダ５１の底面へ付勢する圧縮スプリング５４と一緒に収容されている。またピストン５３には、窓部５０から下側のシリンダ部分に収まるだけの薄形が用いられていて、切換作動部４０ａとは逆に、常時は、シリンダ５１の窓部５０の開口は開放し、ピストン５３が上昇すると、ピストン５３の外周面で塞がれるようにしてある。通孔５２内には、ピン５５が摺動自在に収められている。通孔５２の下端部は、図６に示されるように油路２６ｂの一部と交差して連通していて、油路２６ｂからピン５５に油圧が加わると、ピン５５の上昇動から、図６の二点鎖線で示されるようにピストン５３が窓部５０を塞ぐ方向に駆動、つまり窓部５０が閉じられるようにしてある。

ボス３６の各両端部の開口縁には、図１０および図１１に示されるようにそれぞれボス端から所定に切り欠いた一対の切欠き部５７が形成されている。切欠き部５７は、いずれもボス端をなす周壁のうち、例えばシリンダ４３，５１の直下部から、ボス３６の前方（アーム部３７とは反対側）を経て、アーム部３７の根元部までに至る円周部分を連続して切り欠いてなる。

また一対のロッカアーム部３７の先端部（延出部）間は、図９および図１０に示されるようにバー部５７で連結されている。詳しくは、バー部５７は、図１１に示されるようにロッカアーム部３７の先端部となるアジャストスクリュ部３８が有る端部３７ａに、ロッカシャフト２６とほぼ平行（並行）に延びるリブ５８ｘ（バーに相当）を一体に形成して、両端部分間を連結してなる。このロッカアーム部３７の端部３７ａから延びるバー部５８により、ロッカアーム部３７を補強（剛性付与）、特に基部よりも剛性が低い先端部側の剛性を高めている。またシリンダ４３，５１間は、ボス３６の外周部から立ち上がるリブ部５９（例えば縦壁状）で連結され、間接的にロッカアーム部３７の基端部間をつないでいる（連結）。この連結部分（シリンダ４３，５１，リブ部５９）およびバー部５８により、一対のロッカアーム部３７は、単なるアーム構造ではなく、変形や変位がしにくい枠形（ここでは、例えば角形構造）にしている。

高速側のカム追従ロッカ７０は、図２、図３、図６、図９および図１０に示されるようにボス３６（バルブ駆動ロッカ）の吸気カム３０（高速用）側の端部に隣接して配置される部品である。同カム追従ロッカ７０は、ボス３６端に隣接したロッカシャフト２６部分に回動自在に嵌挿される筒形のロッカシャフト支持用のボス７１と、同ボス７１の両側から一端側となる吸気カム３０（高速用）の直上へ直線状に突き出た一対のローラ支持片７２（ローラヨーク）と、同ローラ支持片７２の先端部間に支持された回転自在なローラ７３（転接子）と、ボス７１の周壁に形成された突き当て部７９（本願の突き当て部に相当）とを有している。これにより、カム追従ロッカ７０は、一端側にローラ７３を有し、他端側に突き当て部７９を有した構造になる。このうちのローラ７３が、吸気カム３０と転接している。これで、カム追従ロッカ７０は、カムシャフト２５が回転すると、ボス７１を支点として、吸気カム３０の変位に追従しながら揺動する。

またボス３６（バルブ駆動ロッカ）と隣接するボス７１の端部には、図６および図１０に示されるようにボス端から所定に切り欠いた切欠き部７６が形成されている。切欠き部７６は、ボス３６（バルブ駆動ロッカ）のときとは反対側の周壁部分を切り欠いてなる。例えばボス７１の上側から、ボス７１の前方部分（ローラ７３とは反対側）までの円周部分を連続して切り欠いた構造が用いられる。このボス７１端の切欠き部７６およびボス３６端の切欠き部５７と、ボス３６の開口端で残っている縁部３６ｂおよびボス７１の開口端で残っている縁部７１ｂとが互いに補うように嵌まり合っている。なお、切欠き部７１，５７は、後述するカム追従ロッカ７０の所要の動きを許容する領域までに定めてある。この凹凸の嵌まり合いによって、ボス３６端の縁部３６ｂとボス７１端の縁部７１ｂとが、ロッカシャフト２６の外周面で、ロッカシャフト２６の軸方向に対してラップする。突き当て部７９は、このうちの縁部７１ｂに配置され、また窓部５０、シリンダ５１、ピストン５３および圧縮スプリング５４は、縁部３６ｂに配置されている。突き当て部７９とピストン５３とは、縁部３６ｂと縁部７１とがラップされたとき、向き合う関係となるように位置決められていて、このラップがもたらす縁部７１ｂ、３６ｂのロッカシャフト２６の周方向の横並びを利用して、図９および図１０に示されるようにボス７１の突き当て部７９とボス３６に有る窓部５０とを正対させている。

ローラ支持片７２のうちボス３６寄り（内側）に配置された支持片は、この突き当て部７９とほぼ正対する地点に配置させてあり、片側のローラ支持片７２、突き当て部７９の双方を、窓部５０に対して一直線上に並ばせている。また図９および図１０に示されるようにボス７１の外周面には、この突き当て部７９から内側（ボス３６寄り）のローラ支持片７２に渡りウイング部７４が設けられている。このウイング部７４は、該突き当て部７９からローラ支持片７２までを直線状に連続してつなぐリブ７８で形成されている。

突き当て部７９は、このリブ７８の先端部の水平壁を窓部５０の内外に出入り可能な形状に形成してなり、これで通常時は、突き当て部７９が、窓部５０を通してシリンダ５１内外へ出入りし、ピストン５３で窓部５０が塞がれたときは、突き当て部７９が、窓部５０から露出するピストン５３と突き当たるようにしている。つまり、突き当て部７９が、空振りか、ピストン５３と突き当たるかで、カム追従ロッカ７０からの高速用吸気カム３０の変位がバルブ駆動ロッカ３５に入力されるか、入力が停止されるかの切換えが行なえる切換機構７９ａ（本願の切換部に相当）を構成している。

なお、外側のローラ支持片７２の先端側には、ローラ７３を吸気カム３０に押し付けるプッシャ７０ａからの荷重（図６に二点鎖線で一部図示）を受けるための受け座７５が形成してある。

低速側のカム追従ロッカ６０は、図２、図３、図９および図１０に示されるようにボス３６の吸気カム３３（低速用）側の端部に隣接して配置される部品である。同カム追従ロッカ６０は、先に説明した高速側のカム追従ロッカ７０とは、勝手反対となるだけで、構造的には同じである。このため、カム追従ロッカ６０の各部の説明は、先のカム追従ロッカ７０の各部の符号７１〜７９の代わりに、同一部位に、２桁目の番号を変えた符号６１〜６９を付して、その省略する。

むろん、突き当て部６９は、窓部４４の内外を出入り可能な形状に形成されている。これにより、カム追従ロッカ６０についても、図５に示されるように通常時は、突き当て部６９が、窓部４４を塞いでいるピストン４６と突き当たり、ピストン４６で窓部４４が開放されたときは、突き当て部６９が、窓部４４を通してシリンダ４３内外を出入りする。つまり、突き当て部６９が、ピストン４６と突き当たるか、空振りするかによって、カム追従ロッカ６０からの低速用吸気カム３３の変位がバルブ駆動ロッカ３５に入力されるか、入力が停止されるかの切り換えが行なえる切換機構６９ａ（本願の切換部に相当）を構成している。

他方、排気用の可変動弁装置１９には、図２、図７、図１２および図１３に示されるような排気カム３２に追従するカム追従ロッカ８０と、排気バルブ１５ａ，１５ｂの駆動を行なうバルブ駆動ロッカ９０とに分けた分割式のロッカアーム構造が用いられている。

このうちカム追従ロッカ８０には、排気カム３２と対応したロッカシャフト２７部分に回動自在に嵌挿される筒形のロッカシャフト支持用のボス８１と、同ボス８１の両端部から排気カム３２の直上へ直線状に突き出たＵ形のローラ支持片８２と、同ローラ支持片８２の先端部間に支持された回転自在なローラ８３と、ボス８１に形成されたウイング部８４とを有した構造が用いられている。ローラ８３は、排気カム３２に転接していて、カム追従ロッカ８０は、カムシャフト２５が回転すると、ボス８１を支点に回動、すなわち排気カム２５の変位に追従しながら揺動するようにしてある。なお、カム追従ロッカ８０は、ローラ支持片８２に形成した受け座８５から入力されるプッシャ８０ａ（図７に二点鎖線で一部だけ図示）の付勢力によって、排気カム３２へ押し付けられる。

ウイング部８４は、ボス８１の外面の幅方向中央に突設したリブ８６から形成される。同リブ８６は、ローラ支持片８２の後端部から、ボス８１の周方向に沿いに、ボス８１の上部まで延びている。リブ８１の先端部には、前方へ張り出す形状の突き当て部８９が形成されている。

バルブ駆動ロッカ９０には、図１２および図１３に示されるように門形の構造が用いられている。同ロッカ９０には、ボス８１（カム追従ロッカ８０）の両側に配置される一対のロッカアーム部９１と、モード切換用の切換作動部９８とを組み合わせた構造が用いられている。

このうち一対のロッカアーム部９１は、いずれも一端部にボス８１（カム追従ロッカ８０）を挟んだ両側のロッカシャフト２７部分に回動自在に嵌挿された一対の筒形のロッカシャフト支持用のボス９２を有し、他端部に同ボス９２からそれぞれ排気バルブ１５ａ，１５ｂに向って直線状に延びるアーム部９３を有した構造が用いられている。そして、各アーム部９３の先端部をなす、アジャストスクリュ部９４が、それぞれ排気バルブ１５ａ，１５ｂの上部端（バルブステム端）に配置させてある。アーム部９３，９３間は、例えばプレート状の連結アーム９５によって連結されている。これで、バルブ駆動ロッカ９０は、ロッカシャフト２７を支点として揺動すると、複数の排気バルブ１５ａ，１５ｂが駆動される。

リフトレスカム３１の直上に配置されるボス９２の外周面からは、図４、図８、図１２および図１３に示されるようにリフトレスカム３１の外周面に向かってスリッパ９６が突き出ている。このスリッパ９６の突出し長さは、排気バルブ１５ａ，１５ｂが閉弁のとき、スリッパ９６の先端部がリフトレスカム３１の外周面と当接する寸法に設定されている。このスリッパ９６にて、バルブ駆動ロッカ９０が仕事をしないとき、バルブ駆動ロッカ９０の全体が、排気バルブ１５ａ，１５ｂのバルブスプリングの反力を利用して、そのまま閉弁状態（排気バルブ１５ａ，１５ｂ）の姿勢で保持されるようにしてある。

切換作動部９８は、図１２および図１３に示されるように連結アーム９５に設けてある。この切換作動部９８には図７に示されるようなピストン式が用いられている。

同切換作動部９８を説明すると、図７中９９は縦形のシリンダである。同シリンダ９９は、連結アーム９５の中央から、上側へ突き出るように形成されている。このシリンダ９９は、ロッカシャフト２７から離れる方向に後傾している。このシリンダ９９のうち、前面（カムシャフト２５側の面）の下部には、窓部１００が形成されている。またシリンダ１００の底面からその直下のアーム部分の内部までには、シリンダ１００より小径な通孔１０１が形成されている。

シリンダ９９内には、ピストン１０２が、該ピストン１０２をシリンダ９９の底面へ付勢する圧縮スプリング１０３と一緒に収容されている。つまり、常時は、シリンダ９９の窓部１００は、ピストン１０２の外周面で塞がれ、ピストン１０２が上昇すると、ピストン１０２が窓部１００から退かれて、同窓部１００が開放されるようにしてある。通孔１０１内には、ピン１０４が摺動可能に収められている。通孔１０４の下端開口は、図３および図７に示されるように連結アーム部９５の内部に形成した中継路１０５に連通している。この中継路１０５は、アーム部９３の内部に形成された中継路１０６を通じて、ボス９２の内面に開口している。さらに中継路１０６は、油路２７ａから分岐した分岐路１０７（図７のみ図示）、詳しくは油路２７ａから半径方向へ分岐してロッカシャフト２６の外周面に開口した分岐路１０７と連通していて、油路２７ａからピン１０４に油圧が加わると、ピン１０４の上昇動から、図７の二点鎖線で示されるように窓部１００を塞いでいたピストン１０２を窓部１００から退かせる方向に駆動、つまり窓部１００が開放されるようにしてある。

この窓部１００の直前に、カム追従ロッカ８０の突き当て部８９が位置決められる。突き当て部８９は、図７に示されるように窓部１００の内外に出入り可能な形状に形成されている。これで、通常時は、突き当て部８９が、窓部１００を塞いでいるピストン１０２と突き当たり、窓部１００が開放されたときは、突き当て部８９が、窓部１００を通してシリンダ９９内外を出入りするようにしてある。つまり、突き当て部８９が、ピストン１０２と突き当たるか、空振りするかによって、カム追従ロッカ８０からの排気カム３２の変位がバルブ駆動ロッカ９０に入力されるか、入力が停止されるかの切り換えが行なえるようにしている。

他方、排気側のロッカシャフト２６の油路２７ａは、図２に示されるように休筒切換用のオイルコントロールバルブ１２０（以下、ＯＣＶ１２０という）を介して、油圧供給部（オイルポンプなどで形成される：図示しない）に接続されている。また吸気側のロッカシャフト２６の油路２６ｂは、高速切換用のオイルコントロールバルブ１２１（以下、ＯＣＶ１２１という）を介して、油圧供給部（オイルポンプなどで形成される：図示しない）に接続されている。この二系統の油圧供給系のＯＣＶ１２０，１２１は、いずれも制御部１２２（例えばマイクロコンピュータで構成されるもの）に接続されている。制御部１２２には、例えば予め自動車の運転状態に応じて設定されたマップにしたがって、低速モードのときは、ＯＣＶ１２０，１２１の両方を「閉」、高速モードのときは、ＯＣＶ１２１だけ「開」、休筒モードのときはＯＣＶ１２０だけ「開」にする機能が設定されている。

こうした構造が、左バンク７ａの各気筒３に採用されている。つまり、左バンク７ａの吸気系においては、高速用吸気カム３０による弁駆動、低速用カム３３による弁駆動、非弁駆動の３段切換えが行なえ、排気系においては排気カム３２による弁駆動、非弁駆動の２段切換えが行なえるようにしている。

一方、右バンク７ｂの動弁系１７ｂの各吸気用可変動弁装置２０には、左バンク７ａの吸気用の可変動弁装置１８から、非弁駆動となる機構や部分を除いた構造が用いられている。同構造には、図示はされていないが、低速側の切換構造（主に切換作動部４０ａ、カム追従ロッカ６０）を省き、バルブ駆動ロッカ３５が、常時、直接的に低速用吸気カム３３で駆動される構造が用いてある。これで、高速側の切換構造だけを残して、低速モードと高速モードとの２段切換えが行なえる構造にしてある。また排気側には、左バンク７ａの排気用の可変動弁装置１９から、非弁駆動となる機構や部分を除いた構造、すなわちバルブ駆動ロッカ９０だけが、常時、直接的に排気カム３２で駆動される構造が用いてある。さらに右バンク７ｂでは、休筒モードの切換えをなす油路２６ａ，２７ａを省いて、油路２６ｂだけを残す構造が用いてある。つまり、右バンク７ｂは、吸気系において高速用吸気カム３０による弁駆動、低速用カム３３による弁駆動の２段切換えが行なえ、排気系において排気カム３２による弁駆動だけが行なえる構造にしてある。

こうした左・右バンク７ａ，７ｂの動弁系１７ａ，１７ｂにより、一部の気筒（左バンク７ａの３気筒）を休止させた運転が行なえるようにしている。

すなわち、図５〜図８を参照して動弁系１７の作用を説明すると、今、自動車の走行状態により、制御部１２２に低速モードを実行する指令がなされたとする。

すると、制御部１２２により、ＯＣＶ１２０，１２１はいずれも閉作動される。つまり、油路２６ａ，２６ｂ、２７ａは、いずれも油圧供給系からの油圧が作用しない状態となる。これにより、図５の実線に示されるように左バンク７ａの切換作動部４０ａ（吸気）の窓部４４は、ピストン４６で遮られる状態となる（圧縮スプリング４７の弾性力による）。また図６の実線に示されるように切換作動部４０ｂ（吸気）の窓部５０は、開放された状態となる（圧縮スプリング５４の弾性力による）。さらに図７に示されるように左バンク７ａの切換作動部９８（排気）の窓部１００は、ピストン１０２（圧縮スプリング１０３の弾性力による）で遮られた状態となる。

すると、左バンク７ａの吸気側では、カム追従ロッカ７０（高速）は、空振りを伴いながら揺動駆動される。と同時にカム追従ロッカ６０（低速）は、ピストン４６と突き当たりながら揺動駆動される。また左バンク７ａの排気側においては、カム追従ロッカ８０が、ピストン１０２と突き当たりながら揺動駆動される。

これにより、吸気側では、カム追従ロッカ６０から伝わる吸気カム３３（低速用）の変位が、バルブ駆動ロッカ３５から、一対のロッカアーム部３７を経て、一対の吸気バルブ１３ａ，１３ｂのステム端へ伝わり、該吸気バルブ１３ａ，１３ｂを駆動する。また排気側では、カム追従ロッカ８０から伝わる排気カム３２の変位が、バルブ駆動ロッカ９０の連結アーム９５から、一対のアーム部９３を経て、一対の排気バルブ１５ａ，１５ｂのステム端へ伝わり、該排気バルブ１５ａ，１５ｂを駆動する。

右バンク７ｂの可変動弁装置２０においては、左バンク７ａと同様、カム追従ロッカ（高速）は空振りを伴うので、バルブ駆動ロッカに伝わる低速用の吸気カムの変位だけが、一対の吸気バルブへ伝わり、該吸気バルブを駆動する。また排気側の動弁装置２１においては、バルブ駆動ロッカを介して、直接的に、排気カムの変位が、一対のアーム部を経て、一対の排気バルブへ伝わり、該排気バルブを駆動する。

これにより、Ｖ形エンジンは、図１４の線図中の低速カムおよび排気カムの組み合わせがもたらす低速モードで運転される。つまり、通常の走行で要求されるエンジン性能が出力される。

また自動車の走行状態により、制御部１２２において高速モードを実行する指令がなされると、制御部１２２により、高速切換用のＯＣＶ１２１だけが開作動する制御が行なわれる。これにより、油路２６ｂだけに油圧が作用する。

すると、左バンク７ａの切換作動部４０ｂ（吸気側）のピン５５に油圧が加わる。これにより、図６中の二点鎖線に示されるように窓部５０は、ピン５５で上方へ駆動されるピストン５３によって遮られる。なお、左バンク７ａの排気側は、切換作動部９８の窓部１００がピストン１０２で遮られた状態が続く。

これにより、吸気側のカム追従ロッカ７０は、図６中の二点鎖線に示されるようにピストン５３と突き当たりながら揺動駆動される。

ここで、切換作動部４０ａの窓部４４は、ピストン４６で遮られた状態であるが、高速用の吸気カム３０の外形形状は、低速用の吸気カム３３よりも大きく設定してあるから、カム追従ロッカ７０から伝わる吸気カム３０（高速用）のカム変位だけが、バルブ駆動ロッカ３５から一対のロッカアーム部３７を経て、一対の吸気バルブ１３ａ，１３ｂへ伝わる。つまり、吸気バルブ１３ａ，１３ｂは、高速の吸気カム３０で駆動されていく。なお、排気バルブ１５ａ，１５ｂは、先の排気カム３２の変位が、カム追従ロッカ８０からバルブ駆動ロッカ９０の連結アーム９５へ伝わる経路により、駆動され続ける
また右バンク７ｂの可変動弁装置２０では、左バンク７ａと同様、カム追従ロッカから伝わる吸気カム（高速用）の変位が、バルブ駆動ロッカから一対のロッカアーム部を経て、一対の吸気バルブへ伝わることによって、該吸気バルブの駆動が行なわれる。なお、右バンク７ｂの動弁装置２１は、バルブ駆動ロッカによって、直接的に、一対の排気バルブを駆動し続ける。

これにより、Ｖ形エンジンは、図１４の線図中の高速カムおよび排気カムの組み合わせがもたらす高速モードで運転される。つまり、高いエンジン性能が出力される運転に切り換わる。

また自動車の走行状態により、制御部１２２において休筒モードを実行する指令がなされると、制御部１２２により、休筒用のＯＣＶ１２０だけが開作動する制御が行なわれる。これにより、油路２６ａ、２７ａに油圧が作用する。

すると、左バンク７ａの吸気側は、ピン４８に油圧が加わり、該ピン４８が上方へ駆動される。これにより、切換作動部４０ａのピストン４６は、上方へ駆動され、図５中の二点鎖線に示されるように窓部４４を開放させる。また切換作動部４０ｂには、油圧が作用していないので、窓部５０は、図６に示されるように開放された状態が続く。排気側でも、切換作動部９８のピストン１０４は、ピン１０４の押し上げによって上方へ駆動される。これにより、切換作動部９８の窓部１００は開放される。

これにより、左バンク７ａの各カム追従ロッカ６０（吸気：低速）、カム追従ロッカ７０（吸気：高速）、カム追従ロッカ８０（排気）は、いずれも、空振りを伴いながら揺動駆動され、バルブ駆動ロッカ３５，９０（吸気、排気）には、バルブを駆動する駆動力が伝達されなくなる。これに伴い、図８に示されるように各バルブ駆動ロッカ３５，９０のスリッパ４１，９６が、リフトレスカム３１の円形なカム面（外周面）と摺接し続け、吸気バルブ１３ａ，１３ｂと排気バルブ１５ａ，１５ｂの両者を閉弁状態に保つ。なお、カム追従ロッカ６０，７０，８０は、プッシャ６０ａ，７０ａ，８０ａによって、カム面に押し付けられ続ける。

こうしたカム追従ロッカ６０，７０，８０とバルブ駆動ロッカ３５，９０との間の切り離しにより、左バンク７ａにおける吸気バルブ１３ａ，１３ｂ、排気バルブ１５ａ，１５ｂのリフト（開閉）は停止される。

このとき、右バンク７ｂの吸気用の各可変動弁装置２０、排気用の動弁装置２１は、先の低速モードのときと同様、低速用の吸気カムの変位が吸気バルブへ伝わり続け、排気カムの変位が排気バルブへ伝わり続けているから、一部の気筒（左バンク７ａの気筒）を休止させた休筒モードに切り換わる。

こうしたエンジンの運転中、稼動するバルブ駆動ロッカ３５では、荷重が加わる仕事、具体的にはロッカアーム部３７の一方の端部３７ａ（基端部）からカム追従ロッカ６０，７０からカム変位を受け、同荷重を他方の端部（先端部）から吸気バルブ１３ａ，１３ｂへ伝えるという動きにより、たわむ方向に応力が発生する。特にロッカアーム部３７は、先端部にいくほど剛性が低くなる傾向にあるから、先端部３７ａに向うにしたがい応力が発生しやすい。

このとき、一対のロッカアーム部３７は、先端部間（延出端部間）をバー部５８で連結するという補強により、当該応力に耐える剛性が付与されている。

それ故、一対のロッカアーム部３７は、変形や変位しにくい構造となり、吸気バルブ１３ａ，１３ｂを駆動する際、当該ロッカアーム部３７が、変形、変位するなど無用な挙動が発生するのを抑えることができる。特にバルブ駆動ロッカ３５の両端側で、カム変位の伝達の切換えを行なう複数系統の構造だと、一対のロッカアーム部３７間の中心からオフセットした位置にカム変位の出力部があるので一対のロッカアーム部３７に入力される荷重がばらつきやすいので、ロッカアーム部３７がたわむ挙動が発生しやすいが、バー部５８でロッカアーム部３７の先端部３７ａ，３７ａ間を連結する構造により、たわみの発生が抑えられるので、バルブ駆動ロッカ３５から出力されるカム変位が損なわれたり、バルブ駆動ロッカ３５の剛性が損なわれたりするのを抑制できる。

しかも、一対のロッカアーム３７部の基端部間が連結される構造だと（シリンダ４３，５１，リブ部５９による）、当該一対のロッカアーム部３７は、変形や変位がしにくい枠形、ここではほぼ角筒形の構造になるので、一層、高い剛性の付与が期待できる。そのうえ、バー部５８は、ロッカアーム部３７と一体にしたことで、鋳造などにより、バルブ駆動ロッカ３５と一緒に成形することができ、バー部５８の成形が容易となるうえ、部品点数の増加が抑えられる。

［第２の実施形態］
図１５は、本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態は、ロッカアーム部３７とは別体な構造のバー構造を用いて、ロッカアーム部３７の先端部３７ａ，３７ａ間を連結したものである。

例えばバー部５８として、ロッカアーム部３７の先端部間に配置されるバー部材５８ａと、同バー部材５８ａの両端部にそれぞれ形成された座面部５８ｂとを組み合わせたバー５８ｃを用い、同バー５８ｃの各座面部５８ｂを、ロッカアーム部３７の各先端部３７ａに組み付くアジャストスクリュ部３８を形成するナット３８ａと短シャフト３８ｂとで共締めさせたものである。

こうした別体なバー５８ｃを用いて、一対のロッカアーム部３７の先端部間に連結させても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、別体なバー５８ｃだと、種類を揃えておけば、多くの種類のバルブ駆動ロッカ３５に容易に対応できる利点がある。むろん、他の方法や手段で、ロッカアーム部３７に連結させるようにしても構わない。

但し、図１５において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略する。

なお、本発明は上述した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可変して実施しても構わない。例えば上述の実施形態では、カム追従ロッカに突き当て部を設け、バルブ駆動ロッカにピストンを設けたが、これとは反対に、カム追従ロッカにピストンを設け、バルブ駆動ロッカにピストンを設ける構造でも構わない。また上述した実施形態では、本発明をＶ形エンジンに適用した例を挙げたが、これに限らず、他の直列形といったシリンダの並び方の異なるエンジンやロッカシャフトを吸気用と排気用とに分けたＤＯＨＣ式のエンジンに適用してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る可変動弁装置を搭載したエンジンを示す斜視図。 同エンジンの左バンクに搭載されている１気筒分の吸・排気両方の可変動弁装置の全体を示す斜視図。 図２中のＡ矢視から見た平面図。 カムシャフトの各種カムのレイアウトを示す平面図。 図３中のＢ矢視から見た吸気側（低速）の可変動弁装置の断面図。 図３中のＣ矢視から見た吸気側（高速）の可変動弁装置の断面図。 図３中のＤ矢視から見た排気側の可変動弁装置の断面図。 図３中のＥ矢視から見たリフトレスカム回りの断面図。 吸気側の可変動弁装置の全体を示す斜視図。 同装置をカム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとに分解した斜視図。 バー部の全体が見えやすくなるよう、バルブ駆動ロッカの向きを変えた斜視図。 排気側の可変動弁装置の全体を示す斜視図。 同装置をカム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとに分解した斜視図。 吸・排気の可変動弁装置がもたらす各種バルブリフトの可変を説明するための線図。 本発明の第２の実施形態の要部を説明するための分解斜視図。

符号の説明

１…エンジン本体（内燃機関）、１３ａ，１３ｂ…吸気バルブ、１８…吸気用の可変動弁装置（可変動弁装置）、２６…ロッカシャフト、３０，３３…吸気カム（カム）、３５…バルブ駆動ロッカ、３６…バルブ駆動ロッカのボス、３７…ロッカアーム部（アーム部）、４６、５３…ピストン（受け部）、５８…バー部、６０，７０…カム追従ロッカ、６９，７９…突き当て部、６９ａ，７９ａ…切換機構（切換部）。

Claims (5)

1. 内燃機関に回転可能に設けられた、カムを有するカムシャフトと、
   前記カムシャフトと並行に配置されたロッカシャフトと、
   前記カムにより駆動可能な複数のバルブと、
   前記ロッカシャフトに回動自在に嵌挿されるボス、該ボスから前記バルブへ向って延び該端部がそれぞれ前記バルブ端に配置される複数のアーム部を有し、前記バルブの駆動を行なうバルブ駆動ロッカと、
   前記バルブ駆動ロッカと並んで前記ロッカシャフトに回動自在に嵌挿され、前記カムに追従して変位するカム追従ロッカと、
   前記カムの変位を前記カム追従ロッカから前記バルブ駆動ロッカへ伝達可能とした切換部とを備え、
   複数のアーム部の延出した端部間が連結される
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記ロッカシャフトは異なる複数のカムを有し、
   前記カム追従ロッカは前記複数のカムに対応して前記バルブ駆動ロッカと並んで前記ロッカシャフトに複数設けられ、
   前記複数のカムの変位を前記複数のカム追従ロッカから前記バルブ駆動ロッカへ伝達可能とした複数の切換部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記切換部は、前記カム追従ロッカおよび前記バルブ駆動ロッカの一方に突き当て部を有し、他方に前記突き当て部と突き当る位置と突き当らない逃がし位置との間を変位可能な受け部を有し、前記受け部の変位により、前記カム追従ロッカから前記バルブ駆動ロッカへのカム変位の伝達を入切り可能としたことを特徴とする請求項１，２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記複数のアーム部の基端部は、前記ロッカシャフトと並行に延びる前記アーム部と一体なバー部により連結されることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記複数のアーム部の基端部は、前記ロッカシャフトと並行に延びる前記アーム部と別体なバー部材により連結されることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。

Images