JP2009197608A - 可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速用ロッカアームのスリッパ面の傾きを抑えた可変動弁装置を提供する。
【解決手段】連結ピン９０と高速用ロッカアーム８４の係合部１０４とが接触する係合面１３０内であってカムシャフト４０方向の幅の中央１３０Ｃは、高速用カム４１と高速用ロッカアーム８４のスリッパ面８４３とが接触するカム接触面１３４内であってカムシャフト４０方向の幅の中央１３４Ｃよりも高速用ロッカアーム８４寄りに配置される。低速用ロッカアーム８０はカム受け部８０１及び連結部８０２で構成される。連結部８０２の幅はカム受け部８０１の幅よりも広い。連結部８０２の側面８０５はカム受け部８０１の側面８０４よりも突出している。高速用ロッカアーム８４はカム受け部８４１及び連結部８４２で構成される。連結部８０２の側面８０６と連結部８４２の側面８４５とは、カム接触面１３４内であってカムシャフト４０方向の幅内に配置される。
【選択図】図９

Description

本発明は、可変動弁装置に関し、さらに詳しくは、バルブのリフト量を低速時と高速時とで切り替える可変動弁装置に関する。

特開２００２−３０３１０９号公報（特許文献１）には、内燃機関の高、低速域切換式動弁機構が記載されている。この動弁機構は、カム軸（カムシャフト）がロー、ハイカムノーズを備え、シリンダヘッドに支承された弁（バルブ）と、ロー、ハイカムノーズのいずれか一方とが選択的にカム係合して、内燃機関の高、低速域に合致した開閉動作を弁にさせるようになっている。シリンダヘッドには、第１、第２ロッカアームが枢支されている。第１ロッカアーム（低速用ロッカアーム）の揺動端部とローカムノーズとが互いにカム係合させられるとともに、第２ロッカアーム（高速用ロッカアーム）の揺動端部とハイカムノーズとが互いにカム係合させられている。第１ロッカアームには、円柱形状の係合体（連結ピン）が往復摺動自在となるように支承されている。この係合体は摺動により第１ロッカアーム側から第２ロッカアーム側に向かって突出、後退自在に突出し、これにより、第１、第２ロッカアームを互いに係脱自在に係止させている。シリンダヘッドには、係合解除ばねの付勢力に対抗しながら係合体に外力を与える油圧式アクチュエータが設けられている。アクチュエータは、シリンダヘッドに形成されるシリンダ孔（油圧シリンダ）と、このシリンダ孔に往復摺動自在に嵌入されるピストン（油圧ピストン）とを備えている。シリンダ孔は油路を通し、油圧ポンプに連通させられる。油路は、シリンダヘッドに形成されている。ロッカアームの枢支軸には、第２ロッカアームとハイカムノーズとを互いにカム係合させるように第２ロッカアームを付勢するコイル形状のロッカアームばね（ロストモーションスプリング）が外嵌されている。

このように、第１ロッカアームには貫通孔が形成され、その中に係合体が挿入されているが、係合体を摺動可能にし、また、加工上の公差があるために、貫通孔と係合体との間に必ずクリアランスが設けられる。すなわち、貫通孔の径は係合体の径よりもわずかに大きくされる。そのため、第１ロッカアームの貫通孔から突出した係合体に第２ロッカアームが係合し、係合体の軸方向に対して垂直な方向に力が加わると、クリアランスの範囲内で係合体が傾き、これに伴い、第２ロッカアームのスリッパ面も傾く。その結果、ハイカムノーズとスリッパ面とが線接触できず、いわゆる片当たりが生じ、いずれハイカムノーズとスリッパ面とに偏摩耗が生じてしまう。
特開２００２−３０３１０９号公報

本発明の目的は、高速用ロッカアームのスリッパ面の傾きを抑えることができる可変動弁装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明による可変動弁装置は、バルブのリフト量を低速時と高速時とで切り替える可変動弁装置であって、低速用ロッカアームと、連結ピンと、アクチュエータと、高速用ロッカアームとを備える。低速用ロッカアームは、ロッカシャフトと平行に形成される貫通孔を含み、ロッカシャフトに揺動可能に支持され、カムシャフトの低速用カムに応じて揺動し、バルブの軸端面を押す。連結ピンは、貫通孔内に摺動可能に挿入される。アクチュエータは、連結ピンを前記貫通孔内で往復させる。高速用ロッカアームは、貫通孔から突出する連結ピンと係合する係合部を含み、ロッカシャフトに揺動可能に支持され、低速用ロッカアームに隣接され、カムシャフトの高速用カムに応じて揺動する。連結ピンと係合部とが互いに接触する面内であってカムシャフト方向の幅の中央は、高速用カムと高速用ロッカアームのスリッパ面とが互いに接触する面内であってカムシャフト方向の幅の中央と一致するか又はその中央よりもバルブから見て遠い側にある。

本発明によれば、貫通孔から突出した連結ピンに高速用ロッカアームが係合し、連結ピンが傾いても、高速用カムが高速用ロッカアームを押す位置が、高速用ロッカアームが連結ピンを押す位置と一致するか又はその位置よりもバルブに近くなるので、高速用ロッカアームは連結ピンと同じ方向に傾きにくい。その結果、高速用ロッカアームのスリッパ面の傾きを抑えることができる。

好ましくは、低速用ロッカアームはさらに、第１のカム受け部と、第１の連結部とを含む。第１のカム受け部は、低速用カムに接触するスリッパ面と、そのスリッパ面の端から垂下する側面とを有する。第１の連結部は、第１のカム受け部と一体的に形成され、第１のカム受け部よりも幅が広く、第１のカム受け部の側面よりも突出する側面を有し、貫通孔が形成される。高速用ロッカアームはさらに、第２のカム受け部と、第２の連結部とを含む。第２のカム受け部は、高速用カムに接触するスリッパ面と、そのスリッパ面の端から垂下しかつ第１のカム受け部の側面に対向する側面とを有する。第２の連結部は、第２のカム受け部と一体的に形成され、第１の連結部の側面に対向する側面を有し、係合部が形成される。第１及び第２の連結部の側面は、高速用カムと高速用ロッカアームのスリッパ面とが互いに接触する面内であってカムシャフト方向の幅内に配置される。

この場合、低速用ロッカアームの第１の連結部の幅が第１のカム受け部よりも広く、その第１の連結部に長い貫通孔が形成されているため、貫通孔から突出した連結ピンに高速用ロッカアームが係合しても、連結ピンは傾きにくい。しかも、低速用ロッカアームの第１の連結部のみを高速用ロッカアーム側へ突出させ、高速用ロッカアームはその突出した第１の連結部を避けるように凹んでいるので、低速用ロッカアームの第１の連結部と当たらないように高速用ロッカアームを揺動させることができる。

好ましくは、連結ピンの軸心は、ロッカシャフトの軸心を中心とし、ロッカシャフトの軸心から高速用ロッカアームのスリッパ面の近い方の端までの距離を半径とする仮想円内に配置される。

この場合、連結ピンが貫通孔内に収まったとき、低速用ロッカアームの第１の連結部が邪魔になりにくく、高速用ロッカアームを大きく揺動させることができる。

本発明によるもう１つの可変動弁装置は、バルブのリフト量を低速時と高速時とで切り替える可変動弁装置であって、低速用ロッカアームと、連結ピンと、アクチュエータと、高速用ロッカアームとを備える。低速用ロッカアームは、ロッカシャフトと平行に形成される貫通孔を含み、ロッカシャフトに揺動可能に支持され、カムシャフトの低速用カムに応じて揺動し、バルブの軸端面を押す。連結ピンは、貫通孔内に摺動可能に挿入される。アクチュエータは、連結ピンを貫通孔内で往復させる。高速用ロッカアームは、貫通孔から突出する連結ピンと係合する係合部を含み、ロッカシャフトに揺動可能に支持され、低速用ロッカアームに隣接され、カムシャフトの高速用カムに応じて揺動する。低速用ロッカアームはさらに、第１のカム受け部と、第１の連結部とを含む。第１のカム受け部は、低速用カムに接触するスリッパ面と、そのスリッパ面の端から垂下する側面とを有する。第１の連結部は、第１のカム受け部と一体的に形成され、第１のカム受け部よりも幅が広く、第１のカム受け部の側面よりも突出する側面を有し、貫通孔が形成される。高速用ロッカアームはさらに、第２のカム受け部と、第２の連結部とを含む。第２のカム受け部は、高速用カムに接触するスリッパ面と、そのスリッパ面の端から垂下しかつ第１のカム受け部の側面に対向する側面とを有する。第２の連結部は、第２のカム受け部と一体的に形成され、第１の連結部の側面に対向する側面を有し、係合部が形成される。第１及び第２の連結部の側面は、高速用カムと高速用ロッカアームのスリッパ面とが互いに接触する面内であってカムシャフト方向の幅内に配置される。

本発明によれば、低速用ロッカアームの第１の連結部の幅が第１のカム受け部よりも広く、その第１の連結部に長い貫通孔が形成されているため、貫通孔から突出した連結ピンに高速用ロッカアームが係合しても、連結ピンは傾きにくい。しかも、低速用ロッカアームの第１の連結部のみを高速用ロッカアーム側へ突出させ、高速用ロッカアームはその突出した第１の連結部を避けるように凹んでいるので、低速用ロッカアームの第１の連結部と当たらないように高速用ロッカアームを揺動させることができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態によるエンジンの構造を示す断面図である。図２は、図１におけるII−II線の断面図である。図３は、図１に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の平面図である。図４は、図３におけるIV−IV線の断面図である。図５は、図１におけるV−V線の断面図である。図６は、図１に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の分解斜視図である。図７は、図６に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の斜視図である。図８は、図７に示した低速及び高速用ロッカアーム、ロッカシャフト、ロストモーションスプリング、ロストモーションスプリングシャフト、連結ピン、油圧ピストン、並びに油圧シリンダの斜視図である。

本発明の実施の形態によるＤＯＨＣ(Double Over Head Camshaft)エンジンは、吸気及び排気バルブのリフト量を低速時と高速時の２段階に切り替える可変動弁装置を備える。具体的には、図１及び図２を参照して、このエンジン１０は、シリンダ１２と、シリンダ１２に着脱可能に取り付けられるシリンダヘッド１４と、シリンダヘッド１４に着脱可能に取り付けられるカムキャリア１６とを備える。たとえば４気筒エンジンの場合、４つのシリンダ１２が直列に並設される。このエンジン１０は気筒ごとに基本的に同じ構造を有する。以下、１つの気筒に着目して説明する。

図１を参照して、シリンダヘッド１４は、吸気ポート１８、排気ポート２０、吸気バルブ２２、排気バルブ２４、バルブスプリング２６，２８、及びバルブスプリング収容空間３０，３２を備える。このエンジンは４バルブ方式であり、吸気バルブ２２及び排気バルブ２４はそれぞれ２つずつ設けられる。バルブスプリング２６，２８はそれぞれ吸気及び排気バルブ２２，２４のロッド３４，３６に巻回され、バルブスプリング収容空間３０，３２内に収容される。吸気側バルブスプリング収容空間３０と排気側バルブスプリング収容空間３２との間には隔壁３７が形成される。図２を参照して、２つの吸気側バルブスプリング収容空間３０の間にも隔壁３８が形成される。図２と同じであるから図示は省略するが、２つの排気側バルブスプリング収容空間３２の間にも隔壁が形成される。本例の隔壁３８はどの場所でも同じ厚さになっているが、場所によって厚さが異なっていてもよい。

図１及び図３〜図７を参照して、カムキャリア１６は、２本のカムシャフト４０，４２をそれぞれ回転可能に支持するカム軸受部４４，４６と、ロッカシャフト４８〜５１を支持するロッカシャフト支持部５２と、油圧シリンダ支持部４３，４５とを備える。カム軸受部４４，４６、ロッカシャフト支持部５２及び油圧シリンダ支持部４３，４５は一体的に構成される。図３及び図５を参照して、カム軸受部４４，４６は、ボアセンタ（シリンダ１２の中心）５３を通り、カムシャフト４０，４２に垂直な平面内の直線５５上に並んで配置される。カムキャリア１６は、気筒ごとに個別に形成される。したがって、４気筒エンジンの場合、カムキャリア１６は４つ設けられる。カムシャフト４０，４２は、まっすぐに並んだ４つのカムキャリア１６に共通に支持される。

図６及び図７を参照して、カム軸受部４４，４６はそれぞれ半円形の切り欠き５４，５６を有し、これらにカムシャフト４０，４２が横たわる。カムシャフト４０，４２は、変位量の小さい低速用カム３９と、変位量の大きい高速用カム４１とを有する。カムシャフト４０，４２を挟むように、切り欠き５４，５６と対称な切り欠き５８，６０を有するホルダ６２，６４がボルト６６，６７でカム軸受部４４，４６に取り付けられる。これにより、カムシャフト４０，４２は回転可能に支持される。

図３〜図７を参照して、ロッカシャフト支持部５２は、直方体状の中央部６８と、板状の端部７０，７２と、中央部６８と端部７０，７２とを連結する連結部７４とを備える。中央部６８には、点火プラグ７６をシリンダヘッド１４に着脱できるように円形の貫通孔７８が形成される。ロッカシャフト支持部５２には、カムシャフト４０，４２と平行にロッカシャフト４８〜５１が取り付けられる。ロッカシャフト４８〜５１は、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。具体的には、ロッカシャフト４８，５０は中央部６８と端部７０との間に架け渡される。ロッカシャフト４９，５１は中央部６８と端部７２との間に架け渡される。ロッカシャフト４８，５０はそれぞれロッカシャフト４９，５１と中央部６８内で突き合わされる。中央部６８内において、ロッカシャフト４８〜５１は貫通孔７８に沿って円弧状に切り欠かれている。

図１〜図７を参照して、ロッカシャフト４８〜５１には、低速用ロッカアーム８０〜８３が揺動可能に支持される。低速用ロッカアーム８０〜８３は、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。低速用ロッカアーム８０〜８３の先端部は、吸気及び排気バルブ２２，２４の軸端面７９を押す。低速用ロッカアーム８０，８１は、吸気側カムシャフト４０の低速用カム３９に応じて揺動し、これにより吸気バルブ２２を直接押動する。低速用ロッカアーム８２，８３は、排気側カムシャフト４２の低速用カム３９に応じて揺動し、これにより排気バルブ２４を直接押動する。

ロッカシャフト４８〜５１にはまた、高速用ロッカアーム８４〜８７が揺動可能に支持される。高速用ロッカアーム８４〜８７もまた、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。高速用ロッカアーム８４〜８７はそれぞれ低速用ロッカアーム８０〜８３と隣接される。高速用ロッカアーム８４，８５は、吸気側カムシャフト４０の高速用カム４１に応じて揺動する。高速用ロッカアーム８４，８５は、吸気バルブ２２を直接には押動しない。高速用ロッカアーム８６，８７は、排気側カムシャフト４２の高速用カム４１に応じて揺動する。高速用ロッカアーム８６，８７は、排気バルブ２４を直接には押動しない。

図５及び図６を参照して、低速用ロッカアーム８０〜８３は、高速用ロッカアーム８４〜８７よりもカム軸受部４４，４６側に配置され、円形の貫通孔８８を有する。貫通孔８８は、ロッカシャフト４８〜５１と平行に形成される。貫通孔８８内には、円柱状の連結ピン９０が摺動可能に挿入される。

図６を参照して、エンジン１０にはまた、連結ピン９０を貫通孔８８内で往復させるアクチュエータ８９が設けられる。具体的には図２、図５及び図６を参照して、アクチュエータ８９は、円筒状の油圧シリンダ９２と、円柱状の油圧ピストン９４とを備える。

連結ピン９０は、その頭部に円形の鍔９６を有する。連結ピン９０にはスプリング９８が巻回される。連結ピン９０は、その尻部から貫通孔８８内に摺動可能に挿入される。したがって、連結ピン９０は、油圧シリンダ支持部４３，４５側に向かって付勢される。また、連結ピン９０の長さは貫通孔８８の長さよりも長い。したがって、連結ピン９０が貫通孔８８に最後まで押し込まれると、連結ピン９０の尻部が貫通孔８８の反対側から突出する。

油圧シリンダ９２は、油圧シリンダ支持部４３，４５内に設けられる。具体的には、カム軸受部４４，４６の切り欠き５４の下方に円形の貫通孔１００が形成される。油圧シリンダ９２は貫通孔１００内に嵌め込まれ、油圧シリンダ支持部４３，４５内に固定される。

本例では、油圧シリンダ支持部４３，４５に油圧シリンダ９２用の貫通孔１００を穿設し、その貫通孔１００に油圧シリンダ９２を嵌め込んでいるが、貫通孔１００に何も嵌め込まず、貫通孔１００をそのまま油圧シリンダとして使用することもできる。

また、本例では、両側の油圧ピストン９４が共通の貫通孔１００に嵌め込まれた油圧シリンダ９２に挿入されているが、互いに軸心が異なる２つの独立した非貫通孔をそれぞれ油圧シリンダ支持部の両側から穿設し、それらの非貫通孔に油圧シリンダを挿入するようにしてもよい。この場合、油圧シリンダはカムシャフトと直交する方向に並ぶので、油圧シリンダ支持部の幅をさらに狭くすることができる。

油圧ピストン９４は、その頭部に円形の鍔１０２を有する。油圧ピストン９４は、その尻部から油圧シリンダ９２内に摺動可能に挿入される。油圧ピストン９４の頭部（鍔１０２）は、連結ピン９０の頭部（鍔９６）と当接する。

このように、油圧シリンダ９２及び油圧ピストン９４をカム軸受部４４，４６の下部に配置しているため、バルブスプリング間の狭い小型エンジンであっても、アクチュエータ８９をコンパクトに搭載することができる。本例の場合、図２に示すように、油圧シリンダ支持部４３は、２つの吸気側バルブスプリング２６の間隔よりも広くなっている。すなわち、カムシャフト４０の軸方向に沿った油圧シリンダ支持部の厚さＤ１は、バルブスプリング２６の外径の間隔Ｄ２よりも厚くなっている。

図５〜図８を参照して、高速用ロッカアーム８４〜８７は、貫通孔８８から突出する連結ピン９０の尻部と係合する係合部１０４を有する。係合部１０４は半円形の切り欠きであり、ここに連結ピン９０が咬み合わされる。

図１、図６〜図８を参照して、ロッカシャフト支持部５２には、カムシャフト４０，４２と平行にロストモーションスプリングシャフト１０６が取り付けられる。ロストモーションスプリングシャフト１０６は、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。具体的には、ロストモーションスプリングシャフト１０６は中央部６８と端部７０，７２との間に架け渡される。ロストモーションスプリングシャフト１０６にはロストモーションスプリング１０８が巻回され、高速用ロッカアーム８４〜８７及び連結部７４に掛止される。具体的には、高速用ロッカアーム８４〜８７の各々は半円状に切り欠かれた掛止部１１０を有し、ここにロストモーションスプリング１０８の一方端が掛止される。連結部７４は矩形状に穿孔された掛止部１１２を有し、ここにロストモーションスプリング１０８の他方端が掛止される。したがって、高速用ロッカアーム８４〜８７は高速用カム４１の方向へ付勢される。

図１を参照して、吸気側において、ロストモーションスプリングシャフト１０６の軸心は、吸気側カムシャフト４０の軸心、ロッカシャフト４８の軸心及び吸気バルブ２２の軸端面７９の中心点で結ばれる範囲の外側に配置される。また、排気側において、ロストモーションスプリングシャフト１０６の軸心は、排気側カムシャフト４２の軸心、ロッカシャフト５０の軸心及び排気バルブ２４の軸端面７９の中心点で結ばれる範囲の外側に配置される。

図１及び図３〜図５を参照して、カムキャリア１６は、ボルト６７，１１４でシリンダヘッド１４に取り付けられる。図４及び図５を参照して、カム軸受部４４，４６の下面１１６は、シリンダヘッド１４の上面１１８と接合する。カム軸受部４４，４６の下面１１６には、油圧シリンダ９２に連通する溝１２０が形成される。溝１２０が油路を構成する。図６を参照して、油圧シリンダ９２は溝１２０に連通する開口部１２２を有する。したがって、油圧ポンプ（図示せず）から送り出された油は、ＯＣＶ(Oil Control Valve)（図示せず）を経由して、溝１２０から開口部１２２を通って油圧シリンダ９２内に流入する。各溝１２０はその両側へ油を送り出し、両側の油圧ピストン９４を押し出す。すなわち、各溝１２０はその両側の油圧ピストン９４に共用されている。

溝１２０は下面１１６側に開口しているので、孔よりも溝１２０を形成する方が容易である。溝１２０は、カムキャリア１６の下面１１６の代わりに、シリンダヘッド１４の上面１１８に形成されていてもよい。本例の溝１２０はまっすぐであるが、屈曲していてもよい。複雑に屈曲していても溝であるから容易に形成することができる。

図１、図４及び図６を参照して、ロッカシャフト支持部５２の中央部６８及び端部７０，７２は、カム軸受部４４，４６の下面１１６よりも突出した凸部１２４を有する。ロッカシャフト４８〜５１は凸部１２４に取り付けられる。

高速時においては、オイル通路上のＯＣＶを開くことにより、溝１２０内の油圧が高くなり、油圧ピストン９４が外側へ押し出される。これに応じて連結ピン９０が押動され、低速用ロッカアーム８０〜８３の貫通孔８８内に押し込まれる。これにより、連結ピン９０の尻部が貫通孔８８の反対側から飛び出す。高速用ロッカアーム８４〜８７はロストモーションスプリング１０８により高速用カム４１の方向に付勢されているので、係合部１０４が貫通孔８８から飛び出している連結ピン９０と咬み合わさる。よって、低速用ロッカアーム８０〜８３と高速用ロッカアーム８４〜８７とが連結される。変位量の大きい高速用カム４１に応じて高速用ロッカアーム８４〜８７が大きく揺動されると、低速用ロッカアーム８０〜８３も高速用ロッカアーム８４〜８７と一緒に大きく揺動される。これに応じて低速用ロッカアーム８０〜８３が吸気又は排気バルブ２２，２４を軸端面７９で押動し、吸気又は排気バルブ２２，２４を大きく開く。

一方、低速時においては、オイル通路上のＯＣＶを閉じることにより、溝１２０内の油圧が低くなり、連結ピン９０はスプリング９８の付勢力により油圧シリンダ支持部４３，４５側へ押し戻される。これにより、油圧ピストン９４は油圧シリンダ９２内に押し込まれ、連結ピン９０の尻部は貫通孔８８内に完全に収まる。よって、低速用ロッカアーム８０〜８３と高速用ロッカアーム８４〜８７とが分離される。変位量の小さい低速用カム３９に応じて低速用ロッカアーム８０〜８３が小さく揺動されると、低速用ロッカアーム８０〜８３が吸気又は排気バルブ２２，２４を軸端面７９で押動し、吸気又は排気バルブ２２，２４を小さく開く。このとき、高速用カム４１に応じて高速用ロッカアーム８４〜８７は大きく揺動されるが、連結ピン９０の尻部が貫通孔８８から飛び出していないので、高速用ロッカアーム８４〜８７は何も押動しない（空振りする）。

以下、図９〜図１５を参照し、低速用ロッカアーム８０〜８３及び高速用ロッカアーム８４〜８７の構造を詳細に説明する。図９は、低速用ロッカアーム８０，８１と高速用ロッカアーム８４，８５の位置関係を説明するための図である。図１０は、図１に示したカムシャフト４０、低速用ロッカアーム８０、高速用ロッカアーム８４、ロッカシャフト４８、連結ピン９０、及び吸気バルブのロッド３４の側面図である。図１１は、図１０におけるXI−XI線の断面図である。図１２は、図１０に示した低速用ロッカアーム８０及び高速用ロッカアーム８４が低速時で分離されている場合の側面図である。図１３は、図１０に示した低速用ロッカアーム８０及び高速用ロッカアーム８４が高速時で連結されている場合の側面図である。図１４は、図１３におけるXIV−XIV線の断面図である。図１５は、図１３におけるXV−XV線の断面図である。

図９を参照して、連結ピン９０と係合部１０４とが互いに接触する面（以下「係合面」という。）１３０内であってカムシャフト４０方向の幅の中央１３０Ｃは、高速用カム４１と高速用ロッカアーム８４のスリッパ面８４３とが互いに接触する面（以下「カム接触面」という。）１３４内であってカムシャフト４０方向の幅の中央１３４Ｃよりも吸気バルブ２４（のロッド３４）から見て遠い側にある。

低速用ロッカアーム８０は、カム受け部８０１と、連結部８０２とから構成される。カム受け部８０１及び連結部８０２は一体的に構成される。カム受け部８０１は、低速用カム３９に接触するスリッパ面８０３と、スリッパ面８０３の端から垂下する側面８０４とを有する。連結部８０２の幅はカム受け部８０１の幅よりも広い。連結部８０２の側面８０５はカム受け部８０１の側面８０４よりも突出している。貫通孔８８はこの連結部８０２に形成される。

高速用ロッカアーム８４は、カム受け部８４１と、連結部８４２とから構成される。カム受け部８４１及び連結部８４２は一体的に構成される。カム受け部８４１は、高速用カム４１に接触するスリッパ面８４３と、スリッパ面８４３の端から垂下する側面８４４とを有する。高速用ロッカアーム８４におけるカム受け部８４１の側面８４４と、低速用ロッカアーム８０におけるカム受け部８０１の側面８０４とは互いに対向しかつ接触している。

連結部８０２の側面８０６と連結部８４２の側面８４５とは互いに対向しかつ接触し、カム接触面１３４内であってカムシャフト４０方向の幅内に配置される。

図９は線対称であり、低速用ロッカアーム８１及び高速用ロッカアーム８５も上記と同様に構成される。図３に示した低速用ロッカアーム８２，８３及び高速用ロッカアーム８６，８７も上記と同様に構成される。

図１０を参照して、連結ピン９０の軸心９０Ｃは、仮想円１３６内に配置される。仮想円１３６の中心はロッカシャフト４８の軸心４８Ｃである。仮想円１３６の半径はロッカシャフト４８の軸心４８Ｃから高速用ロッカアーム８４のスリッパ面８４３の近い方の端８４３Ｅまでの距離である。

図１０及び図１１を参照して、低速用カム３９及び高速用カム４１の変位がともに最も低いとき、バルブスプリング２６の付勢力により吸気バルブのロッド３４が押し上げられ、これに応じて低速用ロッカアーム８０，８１も押し上げられ、これによりスリッパ面８０３と低速用カム３９との接触が保たれる。一方、高速用ロッカアーム８４，８５はロストモーションスプリング１０８の付勢力により押し上げられ、これによりスリッパ面８４３と高速用カム４１との接触が保たれる。

低速時においては、図１１の左半分に示されるように、油圧がかかっていないので、連結ピン９０はスプリング９８の付勢力により摺動し、油圧ピストン９４を油圧シリンダ９２内に押し込む。このとき、連結ピン９０は低速用ロッカアーム８１の側面から飛び出していない。一方、高速時においては、図１１の右半分に示されるように、油圧がかかっているので、油圧ピストン９４は油圧力により油圧シリンダ９２を摺動する。これに応じて連結ピン９０はスプリング９８の付勢力に対抗して摺動し、貫通孔８８内に押し込まれる。このとき、連結ピン９０は低速用ロッカアーム８１の側面から飛び出している。

図１２を参照して、低速時において、低速用カム３９及び高速用カム４１の変位がともに最も高いとき、低速用ロッカアーム８０が押し下げられ、吸気バルブのロッド３４もバルブスプリング２６の付勢力に対抗して押し下げられる。同様に高速用ロッカアーム８４もロストモーションスプリング１０８の付勢力に対抗して押し下げられるが、低速時には連結ピン９０が突出していないので、高速用ロッカアーム８４は係合部１０４で連結ピン９０に係合されることなく、大きく押し下げられる。

図１３〜図１５を参照して、高速時において、低速用カム３９及び高速用カム４１の変位がともに最も高いとき、高速用ロッカアーム８４が押し下げられるが、高速時には連結ピン９０が突出しているので、高速用ロッカアーム８４は係合部１０４で連結ピン９０に係止され、これにより低速用ロッカアーム８０と連結される。したがって、低速用ロッカアーム８０も高速用ロッカアーム８４と一緒に大きく押し下げられる。

ここで、低速用ロッカアーム８０，８１及び高速用ロッカアーム８４，８５が図１６に示した構造になっていたと仮定する。連結ピン９０を摺動可能にし、また、加工上の公差があるために、貫通孔８８と連結ピン９０との間にクリアランスを設ける必要がある。そのため、低速用ロッカアーム８０，８１の貫通孔８８から突出した連結ピン９０に高速用ロッカアーム８４，８５が係合し、連結ピン９０の軸方向に対して垂直な方向に力が加わると、クリアランスの範囲内で連結ピン９０が傾き（θ）、これに伴い、高速用ロッカアーム８４のスリッパ面８４３も傾く。その結果、高速用カム４１とスリッパ面８４３とが線接触できず、いわゆる片当たりが生じ、いずれ高速用カム４１とスリッパ面８４３とに偏摩耗が生じてしまう。

連結ピン９０をもっと長くし、その端面が高速用カム４１の側面（図１６上右側面）まで達するようにし、高速用カム４１全面を連結ピン９０で受けるようにすれば、上記傾きを抑えることはできる。しかしながら、高速用カム４１の厚さ分だけ連結ピン９０を貫通孔８８から飛び出させる必要があるので、連結ピン９０のストローク量を大きくする必要がある。そのため、油圧ピストン９４のストローク量も大きく必要があるので、油圧シリンダ支持部４３の幅が大きくなってしまう。

また、低速用ロッカアーム８０の幅をもっと広くし、貫通孔８８をもっと長くすれば、上記傾きを抑えることはできる。仮に低速用ロッカアーム８０の幅を高速用ロッカアーム８４側へ広げると、高速用カム４１と吸気バルブのロッド３４との間のオフセット量が大きくなり、高速用カム４１の押し下げ力による軸端面７９周りの曲げモーメントが大きくなってしまう。反対に、低速用ロッカアーム８０の幅をボアセンタ側へ広げると、油圧シリンダ支持部４３の幅が小さくなってしまう。そのため、バルブピッチの小さいエンジンでは油圧シリンダ９２や油圧ピストン９４の配置が困難になる。

これに対し、図９に示した本発明の実施の形態によれば、貫通孔８８から飛び出した連結ピン９０に高速用ロッカアーム８４が係合し、連結ピン９０がわずかに傾いたとしても、高速用カム４１が高速用ロッカアーム８４を押す位置（カム接触面１３４内であってカムシャフト４０方向の幅の中央１３４Ｃ）が、高速用ロッカアーム８４が連結ピン９０を押す位置（係合面１３０内であってカムシャフト４０方向の幅の中央１３０Ｃ）よりも低速用ロッカアーム８０寄りになるので、高速用ロッカアーム８４は連結ピン９０と同じ方向に傾きにくい。その結果、高速用ロッカアーム８４のスリッパ面８４３の傾きを抑えることができる。

また、低速用ロッカアーム８０の連結部８０２の幅がカム受け部８０１よりも広く、その連結部８０２に図１６に示したものよりも長い貫通孔８８が形成されているため、貫通孔８８から飛び出し連結ピン９０に高速用ロッカアーム８４が係合しても、連結ピン９０は傾きにくい。しかも、低速用ロッカアーム８０の連結部８０２のみを高速用ロッカアーム８４側へ突出させ、高速用ロッカアーム８４はその突出した連結部８０２を避けるように凹んでいるので、低速用ロッカアーム８０の突出した連結部８０２に当たらないように高速用ロッカアーム８４を揺動させることができる。

また、図１０に示すように、連結ピン９０の軸心９０Ｃは、ロッカシャフト４８の軸心４８Ｃを中心とし、ロッカシャフト４８の軸心４８Ｃから高速用ロッカアーム８４のスリッパ面８４３の近い方の端８４３Ｅまでの距離を半径とする仮想円１３６内に配置されているため、連結ピン９０が貫通孔８８内に収まったとき、低速用ロッカアーム８０の連結部８０２が邪魔になりにくく、高速用ロッカアーム８４を大きく揺動させることができる。

なお、図１７に示すように、係合面１３０内であってカムシャフト４０方向の幅の中央１３０Ｃは、カム接触面１３４内であってカムシャフト４０方向の幅の中央１３４Ｃと一致していてもよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

本発明の実施の形態による可変動弁装置を備えたエンジンの構造を示す断面図である。 図１におけるII−II線の断面図である。 図１に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の平面図である。 図３におけるIV−IV線の断面図である。 図１におけるV−V線の断面図である。 図１に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の分解斜視図である。 図６に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の斜視図である。 図７に示した低速及び高速用ロッカアーム、ロッカシャフト、ロストモーションスプリング、ロストモーションスプリングシャフト、連結ピン、油圧ピストン、並びに油圧シリンダの斜視図である。 図１等に示した低速及び高速用ロッカアームの位置関係を説明するための図である。 図１に示したカムシャフト、低速及び高速用ロッカアーム、ロッカシャフト、連結ピン、並びに吸気バルブのロッドの側面図である。 図１０におけるXI−XI線の断面図である。 図１０に示した低速及び高速用ロッカアームが低速時で分離されている場合の側面図である。 図１０に示した低速及び高速用ロッカアームが高速時で連結されている場合の側面図である。 図１３におけるXIV−XIV線の断面図である。 図１３におけるXV−XV線の断面図である。 図９に示した可変動弁装置が解決しようとする課題を説明するための比較例の断面図である。 本発明の他の実施の形態による可変動弁装置の構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ エンジン
２２ 吸気バルブ
２４ 排気バルブ
３４，３６ ロッド
３９ 低速用カム
４０ 吸気側カムシャフト
４１ 高速用カム
４２ 排気側カムシャフト
４８〜５１ ロッカシャフト
４８Ｃ 軸心
５２ ロッカシャフト支持部
７９ 軸端面
８０〜８３ 低速用ロッカアーム
８４〜８７ 高速用ロッカアーム
８８ 貫通孔
８９ アクチュエータ
９０ 連結ピン
９０Ｃ 軸心
９２ 油圧シリンダ
９４ 油圧ピストン
１０４ 係合部
１３０ 係合面
１３０Ｃ，１３４Ｃ 中央
１３４ カム接触面
１３６ 仮想円
８０１，８４１ カム受け部
８０２，８４２ 連結部
８０３ スリッパ面
８０４〜８０６，８４４，８４５ 側面
８４３ スリッパ面
８４３Ｅ スリッパ面の端

Claims (4)

1. バルブのリフト量を低速時と高速時とで切り替える可変動弁装置であって、
   ロッカシャフトと平行に形成される貫通孔を含み、前記ロッカシャフトに揺動可能に支持され、カムシャフトの低速用カムに応じて揺動し、前記バルブの軸端面を押す低速用ロッカアームと、
   前記貫通孔内に摺動可能に挿入される連結ピンと、
   前記連結ピンを前記貫通孔内で往復させるアクチュエータと、
   前記貫通孔から突出する連結ピンと係合する係合部を含み、前記ロッカシャフトに揺動可能に支持され、前記低速用ロッカアームに隣接され、前記カムシャフトの高速用カムに応じて揺動する高速用ロッカアームとを備え、
   前記連結ピンと前記係合部とが互いに接触する面内であって前記カムシャフト方向の幅の中央は、前記高速用カムと前記高速用ロッカアームのスリッパ面とが互いに接触する面内であって前記カムシャフト方向の幅の中央と一致するか又はその中央よりも前記バルブから見て遠い側にある、ことを特徴とする可変動弁装置。
2. 請求項１に記載の可変動弁装置であって、
   前記低速用ロッカアームはさらに、
   前記低速用カムに接触するスリッパ面と、そのスリッパ面の端から垂下する側面とを有する第１のカム受け部と、
   前記第１のカム受け部と一体的に形成され、前記第１のカム受け部よりも幅が広く、前記第１のカム受け部の側面よりも突出する側面を有し、前記貫通孔が形成される第１の連結部とを含み、
   前記高速用ロッカアームはさらに、
   前記高速用カムに接触するスリッパ面と、そのスリッパ面の端から垂下しかつ前記第１のカム受け部の側面に対向する側面とを有する第２のカム受け部と、
   前記第２のカム受け部と一体的に形成され、前記第１の連結部の側面に対向する側面を有し、前記係合部が形成される第２の連結部とを含み、
   前記第１及び第２の連結部の側面は、前記高速用カムと前記高速用ロッカアームのスリッパ面とが互いに接触する面内であって前記カムシャフト方向の幅内に配置される、ことを特徴とする可変動弁装置。
3. 請求項２に記載の可変動弁装置であって、
   前記連結ピンの軸心は、前記ロッカシャフトの軸心を中心とし、前記ロッカシャフトの軸心から前記高速用ロッカアームのスリッパ面の近い方の端までの距離を半径とする仮想円内に配置される、ことを特徴とする可変動弁装置。
4. バルブのリフト量を低速時と高速時とで切り替える可変動弁装置であって、
   ロッカシャフトと平行に形成される貫通孔を含み、前記ロッカシャフトに揺動可能に支持され、カムシャフトの低速用カムに応じて揺動し、前記バルブの軸端面を押す低速用ロッカアームと、
   前記貫通孔内に摺動可能に挿入される連結ピンと、
   前記連結ピンを前記貫通孔内で往復させるアクチュエータと、
   前記貫通孔から突出する連結ピンと係合する係合部を含み、前記ロッカシャフトに揺動可能に支持され、前記低速用ロッカアームに隣接され、前記カムシャフトの高速用カムに応じて揺動する高速用ロッカアームとを備え、
   前記低速用ロッカアームはさらに、
   前記低速用カムに接触するスリッパ面と、そのスリッパ面の端から垂下する側面とを有する第１のカム受け部と、
   前記第１のカム受け部と一体的に形成され、前記第１のカム受け部よりも幅が広く、前記第１のカム受け部の側面よりも突出する側面を有し、前記貫通孔が形成される第１の連結部とを含み、
   前記高速用ロッカアームはさらに、
   前記高速用カムに接触するスリッパ面と、そのスリッパ面の端から垂下しかつ前記第１のカム受け部の側面に対向する側面とを有する第２のカム受け部と、
   前記第２のカム受け部と一体的に形成され、前記第１の連結部の側面に対向する側面を有し、前記係合部が形成される第２の連結部とを含み、
   前記第１及び第２の連結部の側面は、前記高速用カムと前記高速用ロッカアームのスリッパ面とが互いに接触する面内であって前記カムシャフト方向の幅内に配置される、ことを特徴とする可変動弁装置。

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