JP2014152642A - ロッカーアーム - Google Patents

Abstract

【課題】大カムがロッカーアーム部に接触することを抑制することができるロッカーアームを提供する。
【解決手段】ロッカーアーム（１００）は、内燃機関の２つのバルブ（２００ａ，２００ｂ）のうち一方のバルブに対応した第１ロッカーアーム部（１０１）と他方のバルブに対応した第２ロッカーアーム部（１０２）とを連結するローラ軸（１１０）に配置され、カムキャリア（４０）の複数のカムが択一的に当接するローラ（１２０）を備え、ローラ軸の軸線方向で第２ロッカーアーム部から第１ロッカーアーム部に向かう方向はカム軸（３０）の軸線方向で小カム（４１）から大カム（４２）に向かう方向であり、ローラはローラ軸の第１ロッカーアーム部と第２ロッカーアーム部との間の部分に配置され、ローラと第１ロッカーアーム部との距離が大カムのカム幅よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明はロッカーアームに関する。

従来、カムの力をバルブに伝達する部材としてロッカーアームが知られている。例えば特許文献１には、内燃機関の一つの気筒に配置された２つのバルブ（具体的には吸気バルブまたは排気バルブ）を１つのカムで駆動するために、２つのバルブのうち一方のバルブを駆動する第１のロッカーアーム部（特許文献１ではロッカーアームと称されている）と他方のバルブを駆動する第２のロッカーアーム部（特許文献１ではロッカーアームと称されている）とを軸で連結し、この軸にカムが当接するローラを配置したロッカーアームが開示されている。

また従来、複数のカムを有するカムキャリアをカム軸の軸線方向に変位させることで、内燃機関のバルブに対応するカムを切替える可変動弁装置が知られている。例えば特許文献２には、複数のカムを有するとともに螺旋溝が形成されたカムキャリアをカム軸に配置し、カムキャリアの螺旋溝に駆動ピンを係合させることでカムキャリアをカム軸の軸線方向に変位させる可変動弁装置が開示されている。

特開平５−２７２３１３号公報 特表２００６−５２０８６９号公報

特許文献２に係る可変動弁装置のカムキャリアの複数のカムとして小カムと小カムよりも径の大きい大カムとを採用し、さらにこの可変動弁装置に特許文献１に係るロッカーアームを適用した場合、小カムがロッカーアームのローラに当接しているときに大カムがロッカーアーム部に接触する可能性がある。なお、カムの径とは、カムの回転中心とカムの外周縁との距離のうち最も長い部分の長さをいう。

本発明は、大カムがロッカーアーム部に接触することを抑制することができるロッカーアームを提供することを目的とする。

本発明に係るロッカーアームは、小カムと前記小カムよりも径が大きい大カムとを少なくとも含んだ複数のカムを有するカムキャリアをカム軸の軸線方向に変位させる可変動弁装置に適用されるロッカーアームであって、内燃機関の２つのバルブのうち一方の前記バルブに対応した第１ロッカーアーム部と他方の前記バルブに対応した第２ロッカーアーム部とを連結するローラ軸に配置され、前記カムキャリアの複数の前記カムが択一的に当接するローラを備え、前記ローラ軸の軸線方向で前記第２ロッカーアーム部から前記第１ロッカーアーム部に向かう方向は前記カム軸の前記軸線方向で前記小カムから前記大カムに向かう方向であり、前記ローラは前記ローラ軸の前記第１ロッカーアーム部と前記第２ロッカーアーム部との間の部分に配置され、前記ローラと前記第１ロッカーアーム部との距離が前記大カムのカム幅よりも大きいことを特徴とする。

本発明に係るロッカーアームによれば、上記のローラを備え、且つローラ軸の軸線方向で第２ロッカーアーム部から第１ロッカーアーム部に向かう方向はカム軸の軸線方向で小カムから大カムに向かう方向であり、ローラはローラ軸の第１ロッカーアーム部と第２ロッカーアーム部との間の部分に配置されていることから、小カムがローラに当接している場合に大カムが第２ロッカーアーム部に接触することを抑制することができる。また、ローラと第１ロッカーアーム部との距離が大カムのカム幅よりも大きいことから、小カムがローラに当接している場合に大カムが第１ロッカーアーム部に接触することも抑制することができる。このように本発明に係るロッカーアームによれば、小カムがローラに当接している場合に大カムが第１ロッカーアーム部および第２ロッカーアーム部に接触することを抑制することができる。

上記構成は、前記ローラが前記ローラ軸の軸線方向に変位することを抑制する変位抑制機構を前記ローラ軸にさらに備えていてもよい。この構成によれば、ローラがローラ軸の軸線方向に変位することを抑制することができる。

上記構成において、前記第１ロッカーアーム部に対応した前記バルブの中心軸と前記ローラのローラ幅の中心との距離は、前記第２ロッカーアーム部に対応した前記バルブの中心軸と前記ローラの前記ローラ幅の前記中心との距離よりも長くなっており、前記第１ロッカーアーム部の前記ローラ軸が挿通する穴の径は、前記ローラ軸の前記第１ロッカーアーム部の前記穴に挿通する部分の径よりも所定距離大きく設定されていてもよい。

この構成によれば、第１ロッカーアーム部のローラ軸が挿通する穴の位置と第２ロッカーアーム部のローラ軸が挿通する穴の位置との位置ずれを吸収することができる。またこの構成によれば、第１ロッカーアーム部に内燃機関のバルブスプリングから作用する力を小さくすることができる。それにより、第１ロッカーム部のローラ軸が挿通する穴が磨耗することを抑制することができる。

本発明によれば、大カムがロッカーアーム部に接触することを抑制することができるロッカーアームを提供することができる。

図１は可変動弁装置の模式図である。 図２（ａ）は可変動弁装置の拡大図である。図２（ｂ）および図２（ｃ）は操作アームを拡大して示す模式図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は可変動弁装置の動作を説明するための模式図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は可変動弁装置の動作を説明するための模式図である。 図５（ａ）はロッカーアームを上方側から見た模式図である。図５（ｂ）はロッカーアームを横方向から見た模式図である。図５（ｃ）はロッカーアームの模式的断面図である。図５（ｄ）はロッカーアームのリング部材の近傍を拡大して示す模式図である。 図６（ａ）は大カムがローラに当接した状態を示す模式図である。図６（ｂ）は小カムがローラに当接した状態を示す模式図である。 図７（ａ）は比較例に係るロッカーアームの模式図である。図７（ｂ）は、比較例に係る第２ロッカーアーム部をローラ軸の軸線方向側から見た模式図である。図７（ｃ）は、比較例に係るロッカーアームのローラの径を拡大した場合の第２ロッカーアーム部をローラ軸の軸線方向側から見た模式図である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は実施例に係るロッカーアームの効果の一部を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

本発明の実施例に係るロッカーアーム１００について説明する。まずロッカーアーム１００が適用される可変動弁装置５の一例について説明し、次いでロッカーアーム１００の詳細について説明する。図１は可変動弁装置５の模式図である。図２（ａ）は可変動弁装置５の拡大図である。本実施例に係る可変動弁装置５は、車両に搭載された内燃機関に配置されている。可変動弁装置５は、内燃機関のバルブに対応するカムを切替える装置である。内燃機関としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等、種々のエンジンを用いることができる。本実施例においては内燃機関の一例として、ガソリンエンジンを用いる。また本実施例に係る内燃機関は、一つの気筒に同種のバルブを２つずつ備えている。具体的には内燃機関は、一つの気筒に２つの吸気バルブおよび２つの排気バルブを備えている。本実施例に係る可変動弁装置５は、内燃機関の一つの気筒に配置された２つの吸気バルブに対応するカムの種類を切替えている。但し可変動弁装置５が対象とするバルブの種類は吸気バルブに限定されるものではなく、例えば排気バルブであってもよい。これ以降、内燃機関のバルブと称した場合、吸気バルブを意味することとする。なおバルブの構成については、後述する図５（ｂ）において詳細に説明する。

図１を参照して、可変動弁装置５は、支持部材１０と、プーリ２０と、カム軸３０と、カム軸３０に配置されたカムキャリア４０と、カム軸３０に対して平行に配置された操作軸５０と、操作軸５０を駆動する駆動装置６０と、操作軸５０に配置された操作アーム７０と、操作軸５０に配置されたリング部材８０ａおよびリング部材８０ｂと、操作軸５０に配置されたバネ８５ａおよびバネ８５ｂと、ソレノイド９０と、ロッカーアーム１００とを備えている。支持部材１０は、カム軸３０、カムキャリア４０、操作軸５０、駆動装置６０およびソレノイド９０を支持する部材である。支持部材１０は、図１において横方向に延伸した支持部１１ａ、支持部１１ｂおよび支持部１１ｃと、縦方向に延伸した支持部１１ｄおよび支持部１１ｅと、駆動装置６０の周囲を囲むように配置された支持部１１ｆとを備えている。支持部材１０は、内燃機関のシリンダブロックの上部に配置されており、内燃機関のシリンダヘッドによって支持されている。

プーリ２０にはカム軸３０の一方の端部が接続している。プーリ２０は、ベルト等の動力伝達部材を介して内燃機関のクランクシャフトに接続している。それによりプーリ２０は、内燃機関と同期して回転する。プーリ２０が内燃機関と同期して回転することで、カム軸３０も内燃機関と同期して回転する。なお、カム軸３０を内燃機関と同期させて回転させる機構は、これに構成に限定されるものではない。他の例を挙げると、可変動弁装置５は、例えばプーリ２０に代えて、スプロケットを備えていてもよい。

カム軸３０は、軸線３１（中心軸線）を中心として回転可能に支持部１１ａおよび支持部１１ｂによって支持されている。なお図１において、カム軸３０の軸線３１の方向（以下、カム軸３０の軸線方向と称する場合がある）は縦方向である。またカム軸３０は、カム軸３０の軸線方向には変位しないように軸支されている。具体的には、本実施例に係るカム軸３０には鍔部３２ａおよび鍔部３２ｂが設けられている。鍔部３２ａおよび鍔部３２ｂは、支持部１１ａを両側から挟持するようにカム軸３０に設けられている。鍔部３２ａおよび鍔部３２ｂが支持部１１ａに係合することによって、カム軸３０の軸線方向の変位が抑制されている。以上のように本実施例に係るカム軸３０は、回転可能に且つ軸線方向には変位しないように軸支されている。

図１および図２（ａ）を参照して、カムキャリア４０は、カム軸３０と共に回転可能に、カム軸３０に配置されている。またカムキャリア４０は、カム軸３０の軸線方向にカム軸３０に対して変位可能に、カム軸３０に配置されている。具体的には本実施例に係るカム軸３０の少なくともカムキャリア４０が摺動する部分には、スプライン３３が形成されている。カムキャリア４０の内周面にもカム軸３０のスプライン３３に対応したスプライン（図示せず）が形成されている。この構成によって、カム軸３０が回転したときにカムキャリア４０はカム軸３０と一体となって回転することができるとともに、カムキャリア４０はカム軸３０の軸線方向にカム軸３０に対して変位することができる。なおカムキャリア４０のカム軸３０に対する軸線方向の変位を許容しつつカムキャリア４０をカム軸３０と一体的に回転させる機構は、本実施例のようなスプラインを用いた機構に限定されるものではない。

カムキャリア４０は、内燃機関のバルブに対応するカムを複数有している。本実施例に係るカムキャリア４０は、複数のカムとして、小カム４１と、小カム４１よりも径の大きい大カム４２とを有している。なお本実施例においてカムの径とは、カムの回転中心とカムの外周縁との距離のうち最も長い部分の長さをいう。大カム４２および小カム４１は、カム軸３０の軸線方向に隣接して配置されている。これ以降、カム軸３０の軸線方向で小カム４１から大カム４２に向かう方向を第１方向と称し、カム軸３０の軸線方向で大カム４２から小カム４１に向かう方向を第２方向と称する。なおカムキャリア４０が有するカムの数は本実施例のように２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。すなわちカムキャリア４０は、小カム４１と大カム４２とを少なくとも含んだ複数のカムを備えていればよい。

小カム４１の具体例として、小カム４１のバルブリフト量が大カム４２のバルブリフト量よりも小さいカム、あるいは小カム４１のバルブリフト量がゼロのカムを用いることができる。本実施例においては、小カム４１の一例として、バルブリフト量がゼロのカムを用いる。この場合、小カム４１が内燃機関のバルブに対応した場合、内燃機関の気筒における燃焼を停止させることができる。すなわち、気筒運転停止を行うことができる。

図２（ａ）を参照して、カムキャリア４０は溝４３を有している。具体的には本実施例に係る溝４３は、カムキャリア４０の小カム４１よりも第２方向側の部分に形成されている。溝４３には操作アーム７０の後述する係合部７１が係合する。図１および図２（ａ）を参照して、操作軸５０は、操作軸５０の軸線５１がカム軸３０の軸線３１に対して平行になるように配置されている。その結果、本実施例に係る操作軸５０の軸線方向はカム軸３０の軸線方向と同じになっている。なお図１において操作軸５０は、カム軸３０よりも所定距離左側に位置している。操作軸５０は、支持部１１ｂおよび支持部１１ｃによって、カム軸３０の軸線方向に変位可能に軸支されている。なお、支持部１１ｃの操作軸５０を軸支している部分における第２方向側の端面には、キャップ１３が設けられている。キャップ１３は、支持部１１ｃの操作軸５０用の穴に異物が外部から混入しないようにするための蓋である。

駆動装置６０は操作軸５０をカム軸３０の軸線方向に変位させる装置である。図２（ａ）を参照して、本実施例においては、駆動装置６０の一例として、作動油を用いて駆動する油圧アクチュエータを用いる。具体的には駆動装置６０は、変位部６１と、変位部６１と操作軸５０とを接続する接続部６２と、バネ６３とを備えている。支持部１１ｆには穴１２ａが設けられている。穴１２ａは、駆動装置６０の作動油が通過するための穴である。作動油はＯＣＶ（Ｏｉｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ）によって、駆動装置６０に供給される。なおＯＣＶは、内燃機関を統合的に制御する制御装置（ＥＣＵ）からの指示を受けて駆動装置６０に作動油を供給する。作動油が駆動装置６０に供給された場合、変位部６１は作動油からの圧力を受けて第１方向に変位する。変位部６１が第１方向に変位することで、接続部６２を介して変位部６１に接続した操作軸５０も第１方向に変位する。

バネ６３は、変位部６１を第２方向に付勢する付勢部材としての機能を有している。駆動装置６０から作動油が排出された場合、バネ６３からの付勢力を受けて変位部６１は第２方向に変位する。その結果、操作軸５０も第２方向に変位する。なお、支持部１１ｆには、接続部が挿通する穴１２ｂが設けられており、この穴１２ｂには、駆動装置６０に供給された作動油が穴１２ｂから操作軸５０側に漏洩することを抑制するシール部材が設けられている。但し、作動油の穴１２ｂからの漏洩は完全に抑制されている必要はなく、作動油によって変位部６１が変位可能な程度に駆動装置６０内の作動油圧が高まることができるのであれば、作動油は穴１２ｂから漏洩してもよい。この場合、穴１２ｂから漏洩した作動油は、内燃機関のオイルパンによって回収され、その後、駆動装置６０に供給される。

図２（ｂ）および図２（ｃ）は操作アーム７０を拡大して示す模式図である。具体的には図２（ｂ）は操作アーム７０の模式的断面図であり、図２（ｃ）は操作アーム７０を図２（ｂ）のＡ方向から見た模式図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して、操作アーム７０の中央部には穴が形成されており、この穴に操作軸５０が挿通している。この構成により、操作アーム７０は、操作軸５０の軸線方向に変位できるように、操作軸５０に配置されている。なお前述したように操作軸５０はカム軸３０に平行に配置されているため、操作アーム７０が操作軸５０の軸線方向に変位した場合、操作アーム７０はカム軸３０の軸線方向にも変位することになる。

図２（ｂ）を参照して操作アーム７０は、係合部７１と、軸方向溝７２と、第１穴７３と、第２穴７４とを有している。係合部７１は、カムキャリア４０の方向に突出した突起形状を有する部位であり、カムキャリア４０の溝４３に係合している。係合部７１が溝４３に係合することで、カムキャリア４０の軸線方向の位置は固定される。すなわち、係合部７１は、カムキャリア４０に係合することでカムキャリア４０の軸線方向の位置を固定する機能を有している。なお係合部７１が溝４３に係合しても、カムキャリア４０の回転は抑制されない。

図２（ｂ）および図２（ｃ）を参照して、軸方向溝７２は、操作アーム７０の外周面に、カム軸３０の軸線方向に延伸するように形成された溝である。第１穴７３および第２穴７４は軸方向溝７２の内部に形成されている。第１穴７３は、第２穴７４よりも第１方向側に配置されている。第１穴７３は、大カム４２が内燃機関のバルブに対応している場合に、ソレノイド９０の後述するピン９２が第１穴７３に挿入されるような位置に形成されている。第２穴７４は、小カム４１が内燃機関のバルブに対応している場合に、ピン９２が第２穴７４に挿入されるような位置に形成されている。なおピン９２は、第１穴７３または第２穴７４への係合が解除された場合、軸方向溝７２に係合する。

図２（ａ）を参照して、リング部材８０ａは操作アーム７０よりも第１方向側に配置され、リング部材８０ｂは操作アーム７０よりも第２方向側に配置されている。リング部材８０ａおよびリング部材８０ｂは、操作軸５０の外周面に形成された溝に嵌っている。バネ８５ａは、リング部材８０ａと操作アーム７０との間に挟まれるように配置されて、操作アーム７０を第２方向に付勢している。バネ８５ｂは、リング部材８０ｂと操作アーム７０との間に挟まれるように配置されて、操作アーム７０を第１方向に付勢している。すなわちバネ８５ａは操作アーム７０を第１方向に付勢する付勢部材としての機能を有し、バネ８５ｂは操作アーム７０を第２方向に付勢する付勢部材としての機能を有している。その結果、本実施例に係る操作アーム７０は、バネ８５ａおよびバネ８５ｂによって、軸線方向の両側から付勢力を受けている。

図２（ａ）を参照して、ソレノイド９０は、本体部９１とピン９２とを備えている。ソレノイド９０の本体部９１は支持部１１ｄによって支持されている。本体部９１の内部には、電磁力発生部９３とバネ９４とが配置されている。電磁力発生部９３は、通電された場合に電磁力を発生する部材である。本実施例においては、電磁力発生部９３として、電磁コイルを用いる。なおソレノイド９０は、制御装置からの指示を受けて電磁力発生部９３への通電開始および通電停止を行う。バネ９４は、ピン９２を本体部９１から突出させる方向に付勢する付勢部材としての機能を有している。ピン９２は本体部９１から突出した場合に、操作アーム７０の第１穴７３または第２穴７４に係合する。

電磁力発生部９３への通電が開始された場合、ピン９２は電磁力発生部９３が発生する電磁力によって本体部９１に没入する方向の力を受ける。その結果、ピン９２は本体部９１に没入する方向に変位する。この場合、ピン９２は軸方向溝７２に係合する。電磁力発生部９３への通電が停止された場合、ピン９２はバネ９４からの付勢力を受けて本体部９１から突出して操作アーム７０の第１穴７３または第２穴７４に係合する。このように本実施例に係るソレノイド９０は、通電が停止された場合にピン９２が第１穴７３または第２穴７４に係合し、通電された場合にピン９２の第１穴７３または第２穴７４への係合が解除される構造を有している。なお本実施例に係るピン９２は第１穴７３または第２穴７４への係合が解除された場合に軸方向溝７２に係合しているため、ピン９２の第１穴７３または第２穴７４への係合が解除された場合であっても、操作アーム７０の回転（周方向の変位）は抑制されている。

図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）および図４（ｂ）は可変動弁装置５の動作を説明するための模式図である。可変動弁装置５は、内燃機関のバルブに対応するカムを切替えるカム切替時において、ソレノイド９０のピン９２が操作アーム７０の第１穴７３または第２穴７４に係合した状態で操作軸５０が軸線方向に変位した後にピン９２の第１穴７３または第２穴７４への係合が解除されるように作動する。

具体的には図３（ａ）を参照して、バルブに対応したカムを大カム４２から小カム４１に切替える場合、ピン９２が第１穴７３に係合した状態で、駆動装置６０に作動油が供給される。それにより、操作軸５０は第１方向に変位する。但しピン９２が第１穴７３に係合しているため、操作アーム７０が第１方向に変位することは抑制されている。その結果、操作アーム７０は、バネ８５ｂから第１方向への付勢力を受ける。次いで図３（ｂ）を参照して、ソレノイド９０は、ピン９２の第１穴７３への係合を解除する。その結果、操作アーム７０はバネ８５ｂからの付勢力を受けて第１方向へ変位する。それにより、操作アーム７０に係合しているカムキャリア４０も第１方向へ変位し、その結果、バルブに対応するカムが小カム４１に切替わる。なおバルブに対応するカムが小カム４１に切替わった後、ソレノイド９０はピン９２を第２穴７４に係合させる。それにより、操作アーム７０の軸線方向の変位を抑制することができる。

図４（ａ）を参照して、バルブに対応するカムを小カム４１から大カム４２に切替える場合、ピン９２が第２穴７４に係合した状態で駆動装置６０から作動油が排出される。それにより、操作軸５０が第２方向に変位する。但しピン９２が第２穴７４に係合しているため、操作アーム７０の第２方向への変位は抑制されている。その結果、操作アーム７０は、バネ８５ａから第２方向の付勢力を受ける。次いで図４（ｂ）を参照して、ソレノイド９０はピン９２の第２穴７４への係合を解除する。その結果、操作アーム７０はバネ８５ａからの付勢力を受けて第２方向へ変位する。それにより、操作アーム７０に係合しているカムキャリア４０も第２方向へ変位し、その結果、バルブに対応するカムが大カム４２に切替わる。なおバルブに対応するカムが大カム４２に切替わった後、ソレノイド９０はピン９２を第１穴７３に係合させる。それにより、操作アーム７０の軸線方向の変位を抑制することができる。

以上のように本実施例に係るロッカーアーム１００が適用される可変動弁装置５は、小カム４１と大カム４２とを少なくとも含んだ複数のカムを有するカムキャリア４０をカム軸３０の軸線方向に変位させることで、内燃機関のバルブに対応するカムの種類を切替えている。なおロッカーアーム１００が適用される可変動弁装置５は、これまで説明した構成を有するものに限定されるものではなく、例えば特許文献２に開示されているような螺旋溝を有するタイプの可変動弁装置であってもよい。

続いてロッカーアーム１００について説明する。図５（ａ）はロッカーアーム１００を上方側から見た模式図である。図５（ｂ）はロッカーアーム１００を横方向（具体的には図５（ａ）における左方向）から見た模式図である。ロッカーアーム１００は、第１ロッカーアーム部１０１と、第２ロッカーアーム部１０２と、ローラ軸１１０と、ローラ１２０と、変位抑制部材１３０と、リング部材１４０ａと、リング部材１４０ｂとを備えている。本実施例において、ローラ軸１１０の軸線１１１の方向（軸線方向）はカム軸３０の軸線方向と同じになっている。具体的には、ローラ軸１１０の軸線方向で第２ロッカーアーム部１０２から第１ロッカーアーム部１０１に向かう方向は、第１方向（すなわちカム軸３０の軸線方向で小カム４１から大カム４２に向かう方向）になっている。

図５（ｂ）に示すように、内燃機関は一つの気筒にバルブ２００ａとバルブ２００ｂとを有している（以下、バルブ２００ａおよびバルブ２００ｂを総称してバルブと称する）。バルブ２００ｂはバルブ２００ａの第２方向側に配置されている。なお図１において前述したように、本実施例において、バルブ２００ａおよびバルブ２００ｂは吸気バルブである。バルブ２００ａおよびバルブ２００ｂには、それぞれバルブスプリング２１０およびスプリングリテーナ２１１が配置されている。バルブスプリング２１０は、バルブをカムの方向へ付勢する付勢部材としての機能を有している。スプリングリテーナ２１１は、バルブスプリング２１０を保持する保持部材としての機能を有している。またバルブ２００ａおよびバルブ２００ｂはそれぞれ、ポートを開閉する傘部２０１（傘状に拡径した部分）と、傘部２０１に接続したステム２０２（軸状の部分）とを備えた構造を有している。第１ロッカーアーム部１０１はバルブ２００ａに対応し、第２ロッカーアーム部１０２はバルブ２００ｂに対応している。

図５（ｃ）はロッカーアーム１００の模式的断面図である。具体的には図５（ｃ）は、第２ロッカーアーム部１０２をローラ軸１１０の軸線１１１を法線とする面で切断した断面を第２方向側から見た様子を模式的に図示している。なお図５（ｃ）においてバルブスプリング２１０の図示は省略されている。本実施例に係る第２ロッカーアーム部１０２は、ローラ軸１１０を挟んだ一方の側（図５（ｃ）では左側）にバルブ２００ｂのステム２０２の端部（傘部２０１とは反対側の端部）が当接し、他方の側（図５（ｃ）では右側）にラッシュアジャスタ２２０が当接している。第１ロッカーアーム部１０１の断面構造も図５（ｃ）と同様である。すなわち、本実施例に係る第１ロッカーアーム部１０１も、ローラ軸１１０を挟んだ一方の側にバルブ２００ａのステム２０２の端部が当接し、他方の側にラッシュアジャスタ２２０が当接している。

図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して、ローラ軸１１０は第１ロッカーアーム部１０１と第２ロッカーアーム部１０２とを連結している。ローラ１２０は、ローラ軸１１０の第１ロッカーアーム部１０１と第２ロッカーアーム部１０２との間の部分に配置されている。具体的には本実施例に係るローラ１２０は、ローラ１２０の第２方向側の側面が第２ロッカーアーム部１０２の第１方向側の側面に接触するように、ローラ軸１１０の第１ロッカーアーム部１０１と第２ロッカーアーム部１０２との間の部分に配置されている。ローラ１２０には、大カム４２および小カム４１が択一的に当接する。またローラ１２０は、ローラ軸１１０に対して回転することができる構造を有している。なお仮にローラ１２０がローラ軸１１０に対して回転しない構造であったとしても、ロッカーアーム１００としての機能を発揮することは可能である。しかしながら、本実施例のようにローラ１２０がローラ軸１１０に対して回転することができる構造の方がローラ１２０とカムとの間の摩擦を軽減できる点において好ましい。

図６（ａ）は大カム４２がローラ１２０に当接した状態を示す模式図である。図６（ｂ）は小カム４１がローラ１２０に当接した状態を示す模式図である。図６（ａ）に示すように、大カム４２がローラ１２０に当接した場合、ローラ１２０はローラ軸１１０の回りを回転しながら大カム４２のカムプロフィールに沿ってバルブの軸線方向（図６（ａ）および図６（ｂ）では左右方向）に変位する。その結果、第１ロッカーアーム部１０１および第２ロッカーアーム部１０２は、大カム４２のカムプロフィールに従ってバルブを駆動する。図６（ｂ）に示すように、小カム４１がローラ１２０に当接した場合、ローラ１２０はローラ軸１１０の回りを回転しながら小カム４１のカムプロフィールに沿ってバルブの軸線方向に変位する。その結果、第１ロッカーアーム部１０１および第２ロッカーアーム部１０２は、小カム４１のカムプロフィールに従ってバルブを駆動する。なお、図１において前述したように、本実施例においては小カム４１のカムプロフィールはバルブリフト量がゼロとなるように設定されているため、小カム４１がローラ１２０に当接してもバルブはリフトしない。その結果、気筒の運転が停止される。

また図６（ｂ）を参照して、ローラ１２０と第１ロッカーアーム部１０１との距離（具体的にはローラ１２０の第１ロッカーアーム部１０１に対向する面と第１ロッカーアーム部１０１のローラ１２０に対向する面との距離）がＸａで図示されている。また図６（ｂ）において、大カム４２のカム幅（大カム４２のカム軸３０の軸線方向における長さ）がＸｂで図示されている。本実施例において、ローラ１２０と第１ロッカーアーム部１０１との距離（Ｘａ）は大カム４２のカム幅（Ｘｂ）よりも大きく設定されている。また本実施例において、小カム４１がローラ１２０に当接している場合に大カム４２が変位抑制部材１３０に接触しないように、変位抑制部材１３０の径およびローラ１２０の径は設定されている。

図６（ｂ）を参照して、本実施例に係るローラ１２０は、第２ロッカーアーム部１０２に対応したバルブ２００ｂのスプリングリテーナ２１１よりも、ローラ軸１１０の軸線方向で第１ロッカーアーム部１０１側の方向（これは第１方向でもある）にオフセットしている。具体的には、ローラ１２０の第２ロッカーアーム部１０２に対向する面を延長した仮想線３００がバルブ２００ｂのスプリングリテーナ２１１に接触しないように、ローラ１２０の位置が設定されている。

また図６（ａ）を参照して、本実施例において、第１ロッカーアーム部１０１に対応したバルブ２００ａの中心軸２０３ａとローラ１２０のローラ幅（ローラ１２０の軸線方向の長さ）の中心との距離（Ｌ１）は、第２ロッカーアーム部１０２に対応したバルブ２００ｂの中心軸２０３ｂとローラ１２０のローラ幅の中心との距離（Ｌ２）よりも長く設定されている。

続いて変位抑制部材１３０について説明する。図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して、変位抑制部材１３０はローラ軸１１０に配置されている。変位抑制部材１３０は、ローラ１２０がローラ軸１１０の軸線方向に変位することを抑制する部材である。すなわち本実施例に係る変位抑制部材１３０は、ローラ１２０がローラ軸１１０の軸線方向に変位することを抑制する変位抑制機構としての機能を有している。具体的には本実施例に係る変位抑制部材１３０は、ローラ軸１１０のローラ１２０と第１ロッカーアーム部１０１との間の部分に配置されている。また変位抑制部材１３０の第２方向側の面は、ローラ１２０の第１方向側の面に当接し、変位抑制部材１３０の第１方向側の面は、第１ロッカーアーム部１０１の第２方向側の面に当接している。但し変位抑制部材１３０は、少なくともローラ１２０に当接していればよく、第１ロッカーアーム部１０１には当接していなくてもよい。本実施例において変位抑制部材１３０は筒形状を有しており、いわゆるスリーブである。変位抑制部材１３０は、ローラ軸１１０に締まり嵌め状態で嵌合することで、ローラ軸１１０の軸線方向に変位しないようにローラ軸１１０に配置されている。このような構造を有することで、本実施例に係る変位抑制部材１３０は、ローラ軸１１０と一体となって回転しながらローラ１２０の軸線方向への変位（具体的にはローラ１２０の第１方向側への変位）を抑制している。

また変位抑制部材１３０には穴１３１が設けられている。それにより、変位抑制部材１３０の軽量化が図られている。変位抑制部材１３０の材質としては、鉄系素材（例えば鋼鉄等）、アルミ合金、樹脂等を用いることができる。なお変位抑制部材１３０の材質は、アルミ合金、樹脂等のように、鉄系素材よりも軽量なものであることが好ましい。この場合、変位抑制部材１３０を軽量にすることができ、その結果、ロッカーアーム１００の運動性能を向上させることができる。本実施例においては変位抑制部材１３０の材質の一例としてアルミ合金を用いることとする。また変位抑制部材１３０の摩擦係数は小さいことが好ましい。変位抑制部材１３０とローラ１２０との間のフリクションを低減できるからである。

図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して、リング部材１４０ａおよびリング部材１４０ｂは、ローラ軸１１０に配置されている。具体的にはリング部材１４０ａは、ローラ軸１１０の第１ロッカーアーム部１０１よりも第１方向側に配置されており、リング部材１４０ｂは、ローラ軸１１０の第２ロッカーアーム部１０２よりも第２方向側に配置されている。リング部材１４０ａはローラ軸１１０が第２方向に変位することを抑制し、リング部材１４０ｂはローラ軸１１０が第１方向に変位することを抑制している。すなわちリング部材１４０ａおよびリング部材１４０ｂは、ローラ軸１１０が第１ロッカーアーム部１０１および第２ロッカーアーム部１０２に対してローラ軸１１０の軸線方向に変位することを抑制する部材としての機能を有している。このような機能を有するものであれば、ロッカーアーム１００は、リング部材１４０ａおよびリング部材１４０ｂ以外の構成を備えていてもよい。他の例を挙げると、ロッカーアーム１００は、リング部材１４０ａおよびリング部材１４０ｂに代えて、例えばリベットを備えていてもよい。

図５（ｄ）はロッカーアーム１００のリング部材１４０ａの近傍を拡大して示す模式図である。第１ロッカーアーム部１０１のローラ軸１１０が挿通する穴（以下、挿通穴１０４と称する）の径は、ローラ軸１１０の挿通穴１０４に挿通している部分の径よりも所定距離大きく設定されている。つまり本実施例においては、ローラ軸１１０と挿通穴１０４との間に遊びが設けられている。なお、挿通穴１０４の具体的な形状は特に限定されるものではなく、一例を挙げると、断面が真円の穴（すなわち大径穴）や長穴等を採用することができる。一方、第２ロッカーアーム部１０２のローラ軸１１０が挿通する穴は、この穴とローラ軸１１０との間に隙間がほとんど形成されないような穴（つまり遊びが設けられていない穴）になっている。すなわち、本実施例において第２ロッカーアーム部１０２には挿通穴１０４に相当する穴は形成されていない。

続いてロッカーアーム１００の作用効果について説明する。まず、本実施例に係るロッカーアーム１００によれば、ローラ軸１１０の軸線方向で第２ロッカーアーム部１０２から第１ロッカーアーム部１０１に向かう方向はカム軸３０の軸線方向で小カム４１から大カム４２に向かう方向（第１方向）であり、ローラ１２０はローラ軸１１０の第１ロッカーアーム部１０１と第２ロッカーアーム部１０２との間の部分に配置されていることから、小カム４１がローラ１２０に当接している場合に大カム４２が第２ロッカーアーム部１０２に接触することを抑制することができる（例えば図６（ｂ）参照）。また、ローラ１２０と第１ロッカーアーム部１０１との距離（Ｘａ）が大カム４２のカム幅（Ｘｂ）よりも大きいことから、小カム４１がローラ１２０に当接している場合に大カム４２が第１ロッカーアーム部１０１に接触することも抑制することができる。このように本実施例に係るロッカーアーム１００によれば、小カム４１がローラ１２０に当接している場合に大カム４２が第１ロッカーアーム部１０１および第２ロッカーアーム部１０２に接触することを抑制することができる。

さらに本実施例に係るロッカーアーム１００によれば、内燃機関の体格が大きくなることを抑制しつつ大カム４２が第１ロッカーアーム部１０１および第２ロッカーアーム部１０２に接触することを抑制することもできる。この効果について比較例を用いて具体的に説明すると次のようになる。図７（ａ）は比較例に係るロッカーアーム４００の模式図である。ロッカーアーム４００は、第１ロッカーアーム部１０１に代えて第１ロッカーアーム部４０１を備えている点と、第２ロッカーアーム部１０２に代えて第２ロッカーアーム部４０２を備えている点と、ローラ１２０に代えてローラ４２０を備えている点と、変位抑制部材１３０を備えていない点とにおいて、図５（ａ）に示す本実施例に係るロッカーアーム１００と異なっている。第１ロッカーアーム部４０１および第２ロッカーアーム部４０２は、ローラ４２０を内部に備えている点において、本実施例に係る第１ロッカーアーム部１０１および第２ロッカーアーム部１０２と異なっている。

図７（ｂ）は比較例に係る第２ロッカーアーム部４０２をローラ軸１１０の軸線方向側から見た模式図である。図７（ｃ）は、比較例に係るロッカーアーム４００のローラ４２０の径を拡大した場合の第２ロッカーアーム部４０２を、ローラ軸１１０の軸線方向側から見た模式図である。図７（ｂ）において小カム４１がローラ４２０に当接している。比較例に係るロッカーアーム４００において小カムがローラ４２０に当接している場合、大カム４２が回転したときに大カム４２が第２ロッカーアーム部４０２に接触してしまう。具体的には大カム４２のノーズ部分が、第２ロッカーアーム部１０２の上面４０５に接触してしまう。

ローラ１２０の径を拡大した場合、大カム４２の第２ロッカーアーム部４０２への接触は抑制することができる。しかしながらこの場合、今度は、ローラ１２０がスプリングリテーナ２１１に接触する可能性がある。そこで、図７（ｃ）に示すように、ローラ軸１１０をバルブ２００ｂから離れる方向へ変位させて、ローラ１２０のスプリングリテーナ２１１への接触を抑制する必要がある。その結果、小カム４１および大カム４２の位置もバルブ２００ｂから離れる方向へ変位してしまう。実際に図７（ｃ）の小カム４１および大カム４２の回転中心は、図７（ｂ）の小カム４１および大カム４２の回転中心よりもＹだけバルブ２００ｂから離れる方向（上方）に変位している。その結果、比較例に係るロッカーアーム４００の場合、内燃機関の体格が大きくなってしまう。具体的には内燃機関の全高が高くなってしまう。

これに対して本実施例に係るロッカーアーム１００は、前述したように、大カム４２が第１ロッカーアーム部１０１および第２ロッカーアーム部１０２に接触することが抑制されているため、比較例のように大カム４２のロッカーアーム部への接触を抑制するために、ローラ径を大きくする必要がない。したがって、内燃機関の体格が大きくなることを抑制しつつ大カム４２が第１ロッカーアーム部１０１および第２ロッカーアーム部１０２に接触することを抑制することができる。図８（ａ）および図８（ｂ）は、ロッカーアーム１００のこの効果を具体的に説明するための模式図である。具体的には図８（ａ）は図７（ｂ）と同じ図であり、図８（ｂ）は本実施例に係る第２ロッカーアーム部１０２をローラ軸１１０の軸線方向側から見た模式図である。図８（ｂ）と図８（ａ）とを比較した場合、図８（ｂ）の小カム４１および大カム４２の回転中心は、図８（ａ）の小カム４１および大カム４２の回転中心よりもバルブ２００ｂから離れる方向に変位していない。したがって、内燃機関の体格が大きくなることが抑制されている。

また本実施例に係るロッカーアーム１００によれば、内燃機関の体格が大きくなることを抑制しつつローラ１２０の径をさらに拡大することもできる。具体的には、図６（ｂ）において前述したように、本実施例に係るローラ１２０は、第２ロッカーアーム部１０２に対応したバルブ２００ｂのスプリングリテーナ２１１よりもローラ軸１１０の軸線方向で第１ロッカーアーム部１０１の側の方向にオフセットしている。そのため、ローラ１２０の径を図６（ｂ）に図示されている場合よりもさらに拡大した場合であっても、ローラ１２０がスプリングリテーナ２１１に接触することが抑制されている。したがって、ローラ軸１１０をバルブ２００ｂから離れる方向に変位させることなく（つまりローラ軸１１０の高さを上げることなく）、ローラ１２０の径をさらに拡大することができる。すなわち、内燃機関の体格が大きくなることを抑制しつつローラ１２０の径をさらに拡大することができる。

また本実施例に係るロッカーアーム１００は次の作用効果も奏することができる。まずロッカーアーム１００は、図５（ａ）、図５（ｂ）等において説明したように、変位抑制部材１３０（変位抑制機構）をローラ軸１１０に備えていることから、ローラ１２０がローラ軸１１０の軸線方向に変位することを抑制することができる。なお、ロッカーアーム１００は、変位抑制部材１３０を備えていなくてもロッカーアームとしての機能を発揮することは可能である。具体的にはこの場合、例えばローラ１２０がローラ軸１１０に締まり嵌め状態で嵌合していれば、ロッカーアーム１００が変位抑制部材１３０を備えていなくても、ローラ１２０の軸線方向の変位はある程度は抑制できるため、ロッカーアーム１００はその機能を発揮することができる。しかしながら、このようにローラ１２０がローラ軸１１０に締まり嵌め状態で嵌合していたとしても、ロッカーアーム１００が変位抑制部材１３０を備えていれば、ローラ１２０の軸線方向への変位をより効果的に抑制することができる。そのため、ロッカーアーム１００は変位抑制部材１３０を備えていた方がよい。

また図６（ａ）において説明したように、第１ロッカーアーム部１０１に対応したバルブ２００ａの中心軸２０３ａとローラ１２０のローラ幅の中心との距離（Ｌ１）は第２ロッカーアーム部１０２に対応したバルブ２００ｂの中心軸２０３ｂとローラ１２０のローラ幅の中心との距離（Ｌ２）よりも長くなっている。そして、図５（ｄ）において説明したように、第１ロッカーアーム部１０１のローラ軸１１０が挿通する挿通穴１０４の径は、ローラ軸１１０の挿通穴１０４に挿通する部分の径よりも所定距離大きく設定されている。この構成によれば、第１ロッカーアーム部１０１に挿通穴１０４が設けられていることによって、第１ロッカーアーム部１０１の挿通穴１０４の位置と第２ロッカーアーム部１０２のローラ軸１１０が挿通する穴の位置との位置ずれを吸収することができる。また、この構成によれば、第１ロッカーアーム部１０１に内燃機関のバルブスプリング２１０から作用する力を小さくすることもできる。このバルブスプリング２１０から作用する力の減少について、図を用いて具体的に説明すると次のようになる。

まず、図６（ａ）を参照して第１ロッカーアーム部１０１に対応するバルブ２００ａのバルブスプリング２１０（なお図６（ａ）においてバルブスプリング２１０の図示は省略されている）の力をＦｓ１とし、第２ロッカーアーム部１０２に対応するバルブ２００ｂのバルブスプリング２１０の力をＦｓ２とする。また、第１ロッカーアーム部１０１が２つのバルブスプリング２１０から受ける力をＦｂ１とし、第２ロッカーアーム部１０２が２つのバルブスプリング２１０から受ける力をＦｂ２とする。この場合、下記式（１）〜式（３）の関係が成り立つ。
Ｆｓ１×Ｌ１＝Ｆｓ２×Ｌ２・・・（１）
Ｆｂ１＝Ｆｓ１＋Ｆｓ２×（Ｌ２／Ｌ１）・・・（２）
Ｆｂ２＝Ｆｓ２＋Ｆｓ１×（Ｌ１／Ｌ２）・・・（３）

ここで、Ｆｓ１とＦｓ２は略同一であると考えられる。また本実施例において、Ｌ１＞Ｌ２の関係が成立している。その結果、式（２）および式（３）から、Ｆｂ１＜Ｆｂ２の関係が得られる。すなわち本実施例によれば、挿通穴１０４を有する第１ロッカーアーム部１０１にバルブスプリング２１０から作用する力（Ｆｂ１）を、挿通穴１０４を有さない第２ロッカーアーム部１０２にバルブスプリング２１０から作用する力（Ｆｂ２）よりも小さくすることができる。その結果、第１ロッカーアーム部１０１の挿通穴１０４が磨耗することを抑制することができる。

なおロッカーアーム１００において、ローラ１２０にカムが当接している場合、２つのバルブ（バルブ２００ａおよびバルブ２００ｂ）のバルブスプリング２１０の荷重がローラ１２０に加わることになる。そのため、この荷重を支えるために、ローラ１２０のローラ幅は、例えば図７（ａ）に示す比較例に係るロッカーアーム４００のローラ４２０のローラ幅に比較して広くしておくことが好ましい。ところで、このようにローラ幅を広くした場合、それに併せてカム切替時におけるカムキャリア４０のカム軸３０の軸線方向への変位量も増大させる必要が生じる場合がある。ここで、仮に本実施例に係る可変動弁装置５が、特許文献２に開示されているような、カムキャリアの螺旋溝に駆動ピンを係合させてカムキャリアを軸線方向に変位させる可変動弁装置である場合、カムキャリアの軸線方向の変位量を増大させるためにカムキャリアの螺旋溝の形状や寸法を変更する必要がある。しかしながら、このようなカムキャリアの螺旋溝の形状や寸法の変更は容易とはいえない。これに対して本実施例に係るロッカーアーム１００が適用される可変動弁装置５によれば、図１〜図４等で説明したように、特許文献２に係るような螺旋溝を用いることなく、バネ８５ａおよびバネ８５ｂの付勢力を利用してカムキャリア４０を軸線方向に変位させることができるため、カムキャリア４０の軸線方向の変位量を増大させることは容易である。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

５ 可変動弁装置
３０ カム軸
４０ カムキャリア
４１ 小カム
４２ 大カム
１００ ロッカーアーム
１０１ 第１ロッカーアーム部
１０２ 第２ロッカーアーム部
１１０ ローラ軸
１２０ ローラ
１３０ 変位抑制部材
２００ａ，２００ｂ バルブ

Claims (3)

1. 小カムと前記小カムよりも径が大きい大カムとを少なくとも含んだ複数のカムを有するカムキャリアをカム軸の軸線方向に変位させる可変動弁装置に適用されるロッカーアームであって、
   内燃機関の２つのバルブのうち一方の前記バルブに対応した第１ロッカーアーム部と他方の前記バルブに対応した第２ロッカーアーム部とを連結するローラ軸に配置され、前記カムキャリアの複数の前記カムが択一的に当接するローラを備え、
   前記ローラ軸の軸線方向で前記第２ロッカーアーム部から前記第１ロッカーアーム部に向かう方向は前記カム軸の前記軸線方向で前記小カムから前記大カムに向かう方向であり、
   前記ローラは前記ローラ軸の前記第１ロッカーアーム部と前記第２ロッカーアーム部との間の部分に配置され、
   前記ローラと前記第１ロッカーアーム部との距離が前記大カムのカム幅よりも大きいことを特徴とするロッカーアーム。
2. 前記ローラが前記ローラ軸の軸線方向に変位することを抑制する変位抑制機構を前記ローラ軸にさらに備える請求項１記載のロッカーアーム。
3. 前記第１ロッカーアーム部に対応した前記バルブの中心軸と前記ローラのローラ幅の中心との距離は、前記第２ロッカーアーム部に対応した前記バルブの中心軸と前記ローラの前記ローラ幅の前記中心との距離よりも長くなっており、
   前記第１ロッカーアーム部の前記ローラ軸が挿通する穴の径は、前記ローラ軸の前記第１ロッカーアーム部の前記穴に挿通する部分の径よりも所定距離大きく設定されている請求項１または２に記載のロッカーアーム。

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