JP2017223198A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数及びコストの削減が可能であり、組み付け作業が容易な内燃機関の可変動弁装置を提供する。
【解決手段】ロッカアーム２２の揺動端に、ロッカアーム２２の揺動軸に直交する面に沿って延びる一対の延出壁２６ａを係合部として設け、バルブリフタ２４のロッカアーム２２側の端面には、一対の延出壁２６ａによって画定される溝２６ｂに係合する側面５５ａを有する凸部５５を対応係合部として設けることにより、バルブリフタ２４の軸線回りの回転を規制する。
【選択図】図６

Description

本発明は、シリンダヘッドに形成された吸気通路や排気通路の開閉弁のリフト特性を切り替えることができる内燃機関の可変動弁装置に関する。

内燃機関の吸排気弁のバルブ特性を変更し得る装置として、種々の機構が提案されている。本出願人は、バルブの作動を休止させることが可能なバルブ休止機構として、バルブ駆動カムとバルブとの間に設けられるバルブリフタに、油圧で駆動されるスライドピンを内蔵させたバルブ休止機構を提案している（特許文献１、２参照）。

このバルブ休止機構では、バルブリフタの内側にスライドピンホルダが摺動可能に嵌合され、スライドピンホルダの内部には、スライドピンホルダの内面との間に油圧室を形成するスライドピンが、スライドピンホルダの軸線と直交する方向に摺動可能に、且つリターンスプリングによって油圧室の容積を縮小する方向に付勢される状態で嵌合されており、油圧室に油圧が供給されることよってスライドピンの軸方向位置が変わる。スライドピンの軸方向中間部には、平坦な当接面が下部外側面に形成さると共に、バルブステムの先端部を収容可能にする収容孔が当接面に開口するように形成されている。油圧が供給されていない時には、バルブリフタが下降した際にバルブステムの先端部が当接面に当接するため、バルブが開弁作動する。一方、油圧が供給されている時には、バルブリフタが下降した際にバルブステムの先端部が収容孔に収容されるため、バルブは開弁作動しない。

特開２０００−２０４９１７号公報 特開２０１１−１８５０９２号公報

しかしながら、上記のバルブ休止機構では、スライドピンホルダがバルブリフタの内側で回転し得る。特に、油圧室への油圧供給のオン・オフ切替時にスライドピンホルダやバルブリフタが回転する虞がある。そのため、スライドピンホルダに形成された油供給孔から油圧室へ油圧を供給するために、スライドピンホルダの外周面に環状溝を設ける必要がある。また、バルブリフタがシリンダヘッドに形成された支持孔の内側で回転し得るため、シリンダヘッドに形成された油圧経路から油供給孔を介して油圧室へ油圧を供給するために、支持孔の内周面に環状凹部を設ける必要もある。

このような問題を解決するために、スライドピンホルダの外周部やバルブリフタの外周部に周り止め用のピン等の突起を設け、バルブリフタの筒部の内周面やシリンダヘッドの支持孔の内周面に、突起に嵌合する溝を形成することも考えられる。しかしながら、このような構成にすると、高価なピン等の突起部品を使用する必要が生じ、部品点数が多くなると共に、溝や凹部等の加工コストも高くなる。更に、バルブリフタをヘッドに組み付ける作業も煩雑である。

本発明は、このような背景に鑑み、部品点数及びコストの削減が可能であり、組み付け作業が容易な内燃機関の可変動弁装置を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明に係る内燃機関（１）の可変動弁装置（２０）の一態様は、シリンダヘッド（４）に揺動可能に設けられ、カムシャフト（２１）によって駆動されるロッカアーム（２２）と、燃焼室（１２）の吸気口（１６Ｉ）又は排気口（１６Ｅ）を開閉するバルブヘッド（３１）及び前記シリンダヘッドに摺動可能に設けられるバルブステム（３２）を有するバルブ（１７）と、前記ロッカアームの揺動端と前記バルブとの間に介装され、前記シリンダヘッドによって前記バルブの摺動方向に沿って摺動可能に支持されたバルブリフタ（２４）と、前記バルブリフタの内部に変位可能に設けられ、供給油圧に応じ、前記バルブリフタの摺動時に前記バルブステムの端面に当接する第１位置と前記バルブステムの端面に当接しない第２位置との間を変位することによって前記バルブのリフト特性を切り替える切替部材（５３）とを有し、前記ロッカアームの前記揺動端には、前記ロッカアームの揺動軸に直交する面に沿って延びる係合部（２６ａ、２６ｃ）が設けられ、前記バルブリフタの前記ロッカアーム側の端面には、前記係合部に対し前記バルブリフタの軸線回りに相対回転不能に係合する対応係合部（５５、５５ｃ）が設けられる。

この態様によれば、バルブリフタを回り止めするためのピンやスライドピンホルダ等の別部材を用いる必要がなく、部品点数を削減できる。また、回り止めのための加工をシリンダヘッドに施すことなく、簡易な構成でバルブリフタの回り止めを達成できる。更に、上記構成によってバルブリフタが回り止めされるため、油圧を供給するための環状凹部をシリンダヘッドに設ける必要もない。加えて、可変動弁装置の組み付け作業が容易になる。

また、上記の態様において、前記係合部が一対の延出壁（２６ａ）であり、前記対応係合部が一対の前記延出壁によって画定される溝（２６ｂ）に係合する側面（５５ａ）を有する凸部（５５）であるとよい。

この態様によれば、簡単な構成で係合部と対応係合部とを実現でき、ロッカアーム及びバルブリフタの小型化及び軽量化が可能である。

また、上記の態様において、前記係合部が突条（２６ｃ）であり、前記対応係合部が前記突条を受容する受容溝（５５ｃ）であってもよい。

この態様によっても、簡単な構成で係合部と対応係合部とを実現できる。

このように本発明によれば、部品点数及びコストの削減が可能であり、組み付け作業が容易な内燃機関の可変動弁装置を提供することができる。

実施形態に係る動弁装置が適用された内燃機関の正面図 図１に示されるリヤバンクのシリンダヘッド周りの断面図 図１に示されるフロントバンクのシリンダヘッド周りの断面図 図２中の要部拡大図 図４に示されるバルブリフタの斜視図 図４に示されるバルブリフタの上面図 バルブリフタとロッカアームとの係合状態を示す斜視図 図４中のVIII−VIII断面図 バルブ休止機構を備えた動弁装置の動作説明図 バルブ休止機構を備えた動弁装置の動作説明図 変形例に係るバルブ休止機構を備えた動弁装置の図８に対応する断面図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る可変動弁装置が適用されたエンジン１の正面図である。図１に示されるように、エンジン１は、ＤＯＨＣ式のＶ型６気筒ガソリンエンジンであり、図１の紙面の右側が車両の前方となるようにエンジンルームに横置きに配置される。以下、エンジン１が搭載された車両の進行方向を基準として前後及び左右の方向を定める。

エンジン１は、前後方向にＶ字形をなすフロントバンク２Ｆ及びリヤバンク２Ｒが形成されたシリンダブロック３と、フロントバンク２Ｆ及びリヤバンク２Ｒのそれぞれの上部に結合されたシリンダヘッド４と、各シリンダヘッド４の上部に結合されたヘッドカバー５とを備えている。エンジン１の吸気装置７は前後のバンク２の内側に配設され、排気系８は前後のバンク２の外側に配設されている。

フロントバンク２Ｆ及びリヤバンク２Ｒ内にはシリンダボア１１が３つずつ形成され、各シリンダヘッド４の各シリンダボア１１に対向する部分には燃焼室１２が形成されている。シリンダボア１１と燃焼室１２とによって気筒が構成される。各シリンダボア１１内には、コンロッド１３を介してクランクシャフト１４に連結されたピストン１５が、摺動可能に配置されている。

燃焼室１２には、シリンダヘッド４のバンク内側の側部に開口する吸気ポート１６Ｉ及びバンク外側の側部に開口する排気ポート１６Ｅのそれぞれの一端が連通している。各燃焼室１２に対して、吸気ポート１６Ｉ及び排気ポート１６Ｅは２つずつ設けられている。シリンダヘッド４には、吸気ポート１６Ｉ及び排気ポート１６Ｅを燃焼室１２との境界部で開閉するバルブ１７（吸気バルブ１７Ｉ及び排気バルブ１７Ｅ）が摺動可能に設けられている。バルブ１７は、動弁装置２０によって開閉駆動され、燃焼室１２の吸気口又は排気口を開閉する。

動弁装置２０は、吸気側及び排気側のそれぞれに設けられ、カム２１ａが列設されたカムシャフト２１（吸気カムシャフト２１Ｉ及び排気カムシャフト２１Ｅ）と、吸気側及び排気側のそれぞれに設けられ、対応するカム２１ａとバルブ１７との間に介装されたロッカアーム２２（吸気ロッカアーム２２Ｉ及び排気ロッカアーム２２Ｅ）と、各ロッカアーム２２を揺動可能に支持するラッシュアジャスタ２３と、各ロッカアーム２２とバルブ１７との間に介装されたバルブリフタ２４とを備えている。吸気側及び排気側のカムシャフト２１はクランクシャフト１４の回転に同期して回転し、各バルブ１７はロッカアーム２２及びバルブリフタ２４を介してカム２１ａにより駆動される。

図２は、図１に示されるリヤバンク２Ｒのシリンダヘッド４周りの断面図を、図３は、図１に示されるフロントバンク２Ｆのシリンダヘッド４周りの断面図を、それぞれシリンダ軸線を紙面の上下に沿わせて示している。リヤバンク２Ｒの動弁装置２０及びフロントバンク２Ｆの動弁装置２０は、後述するバルブ休止機構７０を備えているか否かの点で相違し、バルブ休止機構７０と関連のない部分は同様の構成とされている。そのため、まず、図２を参照しながらリヤバンク２Ｒの動弁装置２０について説明し、その後、フロントバンク２Ｆの動弁装置２０について図３を参照しながら相違点のみを説明する。

図２に示されるように、シリンダヘッド４は、燃焼室１２の上方や排気ポート１６Ｅの上方及び下方、吸気ポート１６Ｉの下方に冷却水を流通させるウォータージャケット１８を画定している。また、シリンダヘッド４は、燃料室の上方のウォータージャケット１８を画定する部分の上方に、ラッシュアジャスタ２３を支持すると共にバルブリフタ２４を摺動可能に支持するための支持壁１９を有する上下２段の構造とされている。

シリンダヘッド４の支持壁１９には、バルブリフタ２４をバルブ１７の摺動方向に沿って摺動可能に支持する支持孔１９ａがバルブ１７と同軸に形成されている。ラッシュアジャスタ２３は、支持壁１９の支持孔１９ａに対してシリンダ軸線側の位置に取り付けられている。ロッカアーム２２はスイングアーム型であり、その基端部がラッシュアジャスタ２３によって揺動可能に支持され、揺動端である先端部がバルブリフタ２４を駆動する。ロッカアーム２２は、基端部からシリンダ軸線と相反する側に向けて互いに平行に延出する２つの縦壁部２６と、縦壁部２６の延出端にこれら２つの縦壁部２６を連結するように一体に形成され、バルブリフタ２４に摺接する摺接部２７と、縦壁部２６の延出方向の中間部に設けられ、カム２１ａに転接させるローラを回転可能に支持するカムフォロア２８とを有している。ロッカアーム２２の摺接部２７は、バルブリフタ２４に摺接する下面２７ａが下方に向けて突出する向きに湾曲した板状とされている。

バルブ１７は、燃焼室１２の上面に設けられたバルブシート３０に着座し、燃焼室１２の吸気口又は排気口を開閉するバルブヘッド３１と、バルブヘッド３１から上方へ延出するバルブステム３２とを有するポペットバルブである。バルブ１７は、シリンダヘッド４に取り付けられた円筒状のバルブガイド３３にバルブステム３２が挿入されることにより、シリンダヘッド４によってバルブステム３２を摺動可能に保持される。支持孔１９ａ内を摺動するようにバルブ１７とロッカアーム２２との間に介装されたバルブリフタ２４の内部には、バルブ休止機構７０が組み込まれている。

詳細な構成については後述するが、バルブ休止機構７０は油圧によって駆動され、カムシャフト２１の回転に応じてバルブ１７を開閉作動させる弁稼動状態と、カムシャフト２１が回転していてもバルブ１７の開閉作動を休止させる休弁状態とを選択的に切り替える。バルブ休止機構７０は１つの気筒に設けられた４つ全てのバルブリフタ２４に組み込まれており、全てのバルブ休止機構７０が弁稼動状態と休弁状態とを同時に切り替えられることにより、気筒に駆動力を発生させる気筒稼動状態と、気筒に駆動力を発生させない気筒休止状態とを選択的に切り替える気筒休止機構７１が構成される。リヤバンク２Ｒの動弁装置２０に備えられた気筒休止機構７１は、ある特定の運転状態の時にバルブ１７の開閉作動を休止して燃焼サイクルを休止させる。

本実施形態では、気筒休止機構７１によりリヤバンク２Ｒの全ての気筒を休止すると共に、フロントバンク２Ｆの全ての気筒を稼動する休筒運転と、フロントバンク２Ｆ及びリヤバンク２Ｒの全ての気筒を稼動する全筒運転とが可能となっている。全筒運転は自動車の発進時や加速時等の負荷が大きい場合に選択され、休筒運転は自動車の高速巡航時やアイドル時等の負荷が小さい場合に選択される。全筒運転と休筒運転とのいずれを選択するかは、図示しないＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）によって、アクセルペダルの踏み込み量やエンジン回転数等に基づいて決定される。

図４は、図２中の要部（吸気側のバルブリフタ２４周り）の拡大断面図を示している。なお、図４では、バルブ休止機構７０は弁稼動状態にあり、バルブ１７は閉弁状態にある。動弁装置２０は、吸気側及び排気側で概ね前後対称に設けられている。そのため、以下では、「吸気」及び「排気」の文言を用いず、「Ｉ」及び「Ｅ」の添字を省略した符号を使用して説明する。

図２及び図４に示されるように、閉弁状態においてシリンダヘッド４の上面（燃焼室１２側の面）から離間したバルブステム３２の中間位置には第１スプリング支持部３４が固定されている。第１スプリング支持部３４は、シリンダヘッド４の上面に設けられたスプリングシートとの間に介装される比較的小さな巻径の第１バルブスプリング３５を支持する。第１バルブスプリング３５は、第１スプリング支持部３４とシリンダヘッド４との間に縮設された圧縮コイルばねであり、第１スプリング支持部３４を介してバルブ１７を閉弁方向に常時付勢する。

第１スプリング支持部３４は、概ね逆円錐台形状の第１リテーナ３６と、第１リテーナ３６とバルブステム３２との間に介装される第１コッタ３７とを有している。第１リテーナ３６は筒状を呈する一体物の金属部品であり、その内周面はバルブヘッド３１側ほど小径になる逆円錐台形状（テーパ形状）とされている。第１コッタ３７は、２つ割りの半筒状の金属部品であるコッタピースを組み合わせることによって第１リテーナ３６の内周面と相補完形状の外周面をなす構成とされる。第１コッタ３７の内周面には環状突起３８が形成され、バルブステム３２の外周面には環状突起３８と相補完形状の環状凹部であるコッタ溝が形成されている。第１コッタ３７が環状突起３８をコッタ溝に嵌合させた状態で、第１バルブスプリング３５のばね力を受けた第１リテーナ３６がバルブヘッド３１側から第１コッタ３７の外周に装着されることにより、第１リテーナ３６及び第１コッタ３７がバルブステム３２に固定される。

バルブステム３２の第１スプリング支持部３４が固定された位置と延出端部をなすステムエンド３９との間には、これらに比べて小径とされた円柱ロッド状のステム小径部４０が形成されている。言い換えれば、ステムエンド３９は、ステム小径部４０に比べて拡径している。ステム小径部４０には第２スプリング支持部４２が摺動可能に設けられている。ステム小径部４０の軸方向長さは、第２スプリング支持部４２の厚さにバルブ１７のリフト量を加えた長さ（即ち、第２スプリング支持部４２の移動範囲長さ）よりも若干長くされている。第２スプリング支持部４２は、シリンダヘッド４の上面に設けられたスプリングシートとの間に介装される比較的大きな巻径の第２バルブスプリング４３を支持する。第２バルブスプリング４３は、第２スプリング支持部４２とシリンダヘッド４との間に縮設された圧縮コイルばねであり、全筒運転時に第２スプリング支持部４２を介してバルブ１７を閉弁方向に付勢する。

第２スプリング支持部４２は、円環状の第２リテーナ４４と、第２リテーナ４４とバルブステム３２との間に介装される第２コッタ４５とを有している。第２リテーナ４４は一体物の概ね円盤状の金属部品であり、その中央にはステムエンド３９よりも大径の貫通孔４４ａが形成されている。貫通孔４４ａの内周面は一定の径を有する円筒状（円柱形状）とされている。第２リテーナ４４の上面には貫通孔４４ａの周囲に円環状の凹部４４ｂが形成されている。第２コッタ４５は、２つ割りの金属部品であるコッタピースを組み合わせることによって、ステム小径部４０の外周面よりも若干大きい円筒状の内周面を形成してバルブステム３２を囲繞する筒部４５ａと、筒部４５ａのステムエンド３９側の端部から径外方向に延出する円環状のフランジ４５ｂとを有する構成とされる。第２コッタ４５の筒部４５ａの外周面は、第２リテーナ４４の内周面と同一又は若干小さい大きさとされている。第２コッタ４５がステム小径部４０に摺動可能に外嵌した状態で、第２バルブスプリング４３のばね力を受けた第２リテーナ４４がバルブヘッド３１側から第２コッタ４５の筒部４５ａの外周に装着されることにより、第２リテーナ４４及び第２コッタ４５がバルブステム３２に摺動可能に設けられる。この組み付け状態では、第２コッタ４５の筒部４５ａは第２リテーナ４４の貫通孔４４ａに挿入され、第２コッタ４５のフランジ４５ｂは第２リテーナ４４の凹部４４ｂに受容される。また、第２リテーナ４４及び第２コッタ４５がこのような構成とされたことにより、第２スプリング支持部４２は第１スプリング支持部３４よりも薄くなっており、その全体がバルブリフタ２４の内部に配置されている。

ステム小径部４０とこれよりもバルブヘッド３１側の部分（第１スプリング支持部３４の取付部）との間、及びステム小径部４０とステムエンド３９との間には、段差を形成する環状肩面４０ａが形成される。これらの環状肩面４０ａには、ステム小径部４０との接続部である隅部に環状の隅Ｒが形成されている。隅Ｒは、例えば、バルブステム３２を、一定の断面を有するロッドに形成した後に、旋盤を用いてステム小径部４０を切削加工する際に形成される。一方、第２コッタ４５のステムエンド３９側の端面と内周面との接続部である角部は、隅Ｒと相補完形状をなすＲ面に面取りされている。これにより、第２コッタ４５はステムエンド３９側の環状肩面４０ａに面接触し、切替ピン５３が第１位置にある時のステムエンド３９の位置決め精度を向上させることができる。そして、後述する休弁状態での動作時に、バルブヘッド３１側からステムエンド３９側へステム小径部４０を移動して当該環状肩面４０ａに衝突する際の応力が分散されると共に磨耗が抑制される。

図５はバルブリフタ２４の斜視図であり、図６はバルブリフタ２４の上面図である。図４〜図６に示されるように、バルブリフタ２４は、支持孔１９ａの内周面に摺接する円筒状の外周部５１と、外周部５１の軸線を通って径方向に延びるように外周部５１に一体に形成され、内部にピン収容室５２を画定すると共にピン収容室５２に切替ピン５３をスライド可能に収容するピン収容部５４と、ピン収容部５４の上面から外周部５１と同軸に上方に延出し、外周部５１の上縁よりも上方に突出した凸部５５とを備えている。バルブリフタ２４は、外周部５１、ピン収容部５４及び凸部５５を一体形成された金属製部品である。ピン収容部５４は、軸方向の両端で外周部５１に接続している一方、他の部分では外周部５１に接続していない。即ち、上面視（図６）において、外周部５１とピン収容部５４との間は肉抜きされており、バルブリフタ２４の軽量化が図られている。

図４に示されるように、ピン収容室５２は、円形断面を有し、その軸線が外周部５１の軸線に直交するように形成されている。ピン収容室５２の一端（図中右）は外周部５１を貫通して同一断面寸法の開口をもって外部に開通し、ピン収容室５２の他端（図中左）は外周部５１に形成された小径の連通路５６を介して外部に開通している。ピン収容室５２は、切替ピン５３によって他端側（連通路５６側）の第１油圧室５７と一端側（開口側）の第２油圧室５８とに区画される。第１油圧室５７には、切替ピン５３を第２油圧室５８側に常時付勢する圧縮コイルばね６１が縮設されている。シリンダヘッド４には、支持孔１９ａの内方（シリンダヘッド４の内方であって図４の左方）に第１油圧室５７に連通する第１油路５９が形成され、外方（シリンダヘッド４の外方であって図４の右方）に第２油圧室５８に連通する第２油路６０が形成されている。第１油路５９及び第２油路６０には、ＥＣＵによって選択されたいずれかに油圧が常時供給される。

図４は、ロッカアーム２２が駆動されておらず、バルブリフタ２４が摺動範囲の上端に位置している状態を示している。バルブリフタ２４に形成された連通路５６はピン収容室５２よりも小径であり、バルブリフタ２４が上端に位置する時にも第１油路５９が連通路５６を介して第１油圧室５７に連通するように、連通路５６から下方に延びる連通溝がバルブリフタ２４の外周面に形成されている。第１油圧室５７と第１油路５９とは、バルブリフタ２４が摺動範囲の下端に位置する時にも連通路５６を介して互いに連通する。一方、第２油圧室５８側ではピン収容室５２がそのままの大きさでバルブリフタ２４の外周面に開口しているため、バルブリフタ２４が摺動範囲内のどの位置にあっても第２油圧室５８と第２油路６０とは直接互いに連通する。

切替ピン５３は、第１油路５９から第１油圧室５７に油圧が供給されることによって第２油圧室５８側に移動し、第２油路６０から第２油圧室５８に油圧が供給されることによって第１油圧室５７側に移動する。切替ピン５３の第１油圧室５７側への移動は外周部５１への当接によって規制され、切替ピン５３の第２油圧室５８側への移動は、外周部５１の軸線と平行にピン収容部５４を貫通するように設けられたストッパピン６２への当接によって規制される。即ち、切替ピン５３は、圧縮コイルばね６１による付勢と第１油圧室５７への油圧供給とによってストッパピン６２に当接した第１位置と、第２油圧室５８への油圧供給によって圧縮コイルばね６１の付勢力に抗して外周部５１に当接した第２位置との間をスライド変位する。このように切替ピン５３の第２位置への駆動に油圧が利用されるだけでなく、切替ピン５３の第２位置への駆動にも、圧縮コイルばね６１の付勢力に加えて油圧が利用されることで、切替ピン５３の緻密な位置制御が可能になっている。

切替ピン５３の下部における軸方向の中間部には、外周部５１の軸線に直交する平坦な当接面６３が形成されている。当接面６３の第２油圧室５８側には、ステムエンド３９を挿通可能な大きさのピン貫通孔６４が外周部５１の軸方向と平行に形成されている。また、ピン収容部５４の下壁における軸方向の中央にも、ステムエンド３９を挿通可能な大きさの収容部貫通孔６５が外周部５１の軸線に沿って形成されている。ピン貫通孔６４は、切替ピン５３が外周部５１に当接する第２位置にある時に、ステムエンド３９に整合する位置、即ち収容部貫通孔６５と同軸になる位置に形成されている。また、バルブリフタ２４の凸部５５には、ピン収容室５２から外周部５１の軸線に沿って上方に延出する有底の延長孔６６が形成されている。

切替ピン５３の第１油圧室５７側の端部は端面が開口する筒状とされており、その上部には切替ピン５３の軸線方向に延びるスリット６７が形成されている。一方、ピン収容部５４の第１油圧室５７側の上部には、先端にピン状のガイド部が形成されたガイドビス６８がガイド部をピン収容室５２に突出させるように固定されている。スリット６７とガイドビス６８とは、ピン収容部５４の周方向に整合する位置に配置されている。切替ピン５３が第１油圧室５７側に移動した際には、スリット６７内にガイドビス６８の先端が収容されることによって切替ピン５３の回転が規制される。

切替ピン５３がストッパピン６２に当接する第１位置にある時には（図４の状態）、ステムエンド３９のエンド面３９ａ（端面）が、その中心を含む大部分の面をもって当接面６３に当接する。これにより、ロッカアーム２２によって駆動されるバルブリフタ２４の摺動に合わせてバルブ１７が開弁駆動される。バルブ１７は第１スプリングによってバルブリフタ２４に向けて常時付勢されており、ステムエンド３９のエンド面３９ａが切替ピン５３の当接面６３に当接することによって切替ピン５３の回転が規制される。また、ステムエンド３９が第２コッタ４５に係合すること、即ちバルブステム３２のステムエンド３９側の環状肩面４０ａが第２コッタ４５のステムエンド３９側の端面に当接することにより、第２バルブスプリング４３のばね力がバルブ１７に伝わる。

一方、切替ピン５３が外周部５１に当接する第２位置にある時には、ステムエンド３９のエンド面３９ａが切替ピン５３の当接面６３に当接することはなく、ロッカアーム２２によって駆動されたバルブリフタ２４が下方に摺動しても、ステムエンド３９がピン貫通孔６４内を摺動するだけであってバルブ１７は開弁しない。ステムエンド３９がピン貫通孔６４内を摺動する際には、第２スプリング支持部４２はバルブリフタ２４と一体に作動してステム小径部４０を摺動する。ステム小径部４０の軸方向長さが第２スプリング支持部４２の移動範囲よりも長くされているため、バルブリフタ２４が摺動範囲の下端に移動した時でも第２スプリング支持部４２（より詳しくは、第２コッタ４５の下端）がバルブヘッド３１側の環状肩面４０ａに当接することはない。

上記のようにバルブリフタ２４のピン収容部５４は不要な肉を有さず、できるだけ小さく形成され、第２スプリング支持部４２は比較的薄くされている。これにより、第２スプリング支持部４２のバルブリフタ２４の外周部５１内への配置が可能になっている。そして第２スプリング支持部４２がバルブリフタ２４の外周部５１の内部に収容されるため、バルブ１７及び第２バルブスプリング４３を安定させた状態でシリンダヘッド４に組み付けることが可能である。一方、ピン収容部５４が小さく形成されると、バルブリフタ２４の下降時にステムエンド３９がピン収容部５４の上壁に当接してバルブ１７を開弁させ得るが、ピン収容室５２から上方へ延出する延長孔６６が凸部５５の内部に形成されているため、バルブステム３２は延長孔６６に受容され、バルブ１７が開弁することはない。

ピン収容部５４の軸方向の中間部には、下方に向けて若干突出し、収容部貫通孔６５の周囲に円環状の平坦面を形成する環状凸部６９が形成されている。環状凸部６９の平坦面の外径は、第２コッタ４５のフランジ４５ｂの外径よりも若干小さくなっている。従って、環状凸部６９は第２コッタ４５のみに当接し、第２リテーナ４４には当接しない。上記のように第２スプリング支持部４２は、切替ピン５３が第２位置にある休弁状態の時にはステム小径部４０を摺動するが、第２バルブスプリング４３によって付勢されているため、第２コッタ４５の上面を環状凸部６９の平坦面に常時当接させている。即ち、第２スプリング支持部４２は、弁稼動時にはステムエンド３９にも係合するが、常時、バルブリフタ２４の環状凸部６９に支持されている。これにより、第２バルブスプリング４３のばね力が常時加わる第２リテーナ４４に発生する応力が小さく、第２スプリング支持部４２の薄型化が可能になっている。また、上記構成によって環状凸部６９が第２コッタ４５のみに当接し、第２コッタ４５の上面が環状凸部６９の平坦面に常時当接することにより、第２コッタ４５が第２リテーナ４４とバルブリフタ２４の環状凸部６９とによって挟持される状態が常時維持される。従って、テーパ形状を有していなくても第２コッタ４５が外れることがない。環状凸部６９の高さ及びステムエンド３９の長さは、第２コッタ４５が環状凸部６９に当接している状態で切替ピン５３がピン収容室５２内を摺動可能であり、且つ切替ピン５３の当接面６３とステムエンド３９のエンド面３９ａとの隙間が殆どなくなるような値に設定されている。

図５及び図６に示されるように、バルブリフタ２４の凸部５５は、ピン収容部５４側で円形断面に形成される一方、先端側ではピン収容部５４の軸線に直交する側の両側部分に、ピン収容部５４の軸線及び外周部５１の軸線と平行に延びる平坦且つ互いに平行な一対の側面５５ａを形成されている。凸部５５の先端面は、外周部５１の軸線に直交する平坦面になっている。

図７は、バルブリフタ２４とロッカアーム２２との係合状態を示す斜視図であり、図８は、図４中のVIII−VIII断面図を示している。上記のようにロッカアーム２２は、互いに平行な２つの縦壁部２６を備えている。図７及び図８に示されるように、縦壁部２６は、互いを連結する摺接部２７の下面２７ａから更に下方に延出する一対の延出壁２６ａを有している。言い換えれば、ロッカアーム２２の揺動端には、一対の延出壁２６ａによって、揺動軸に直交する面（図４に示される断面）に沿って延びる溝２６ｂが画定されている。縦壁部２６の間隔（内面同士の離間距離）は、バルブリフタ２４の凸部５５の先端部の厚さ（一対の側面５５ａ間の厚さ）よりも若干大きくされており、ロッカアーム２２は一対の延出壁２６ａが凸部５５の先端部を挟みこんだ状態、即ち凸部５５の側面５５ａが溝２６ｂに相対回転不能に係合した状態で、溝２６ｂの底面である摺接部２７の下面２７ａを凸部５５の先端面に摺接させる。これにより、バルブリフタ２４が支持孔１９ａ内で軸線回りに回転することがなく、第１油路５９が第１油圧室５７に連通し、第２油路６０が第２油圧室５８に連通する状態が維持される。

以上のようにしてバルブ休止機構７０が構成され、１つの気筒の全てのバルブ１７に設けられた４つのバルブ休止機構７０によって気筒休止機構７１が構成される。

バルブ休止機構７０を備えた動弁装置２０のシリンダヘッド４への組み付け手順は以下の通りである。図２及び図４に示されるように、バルブステム３２を燃焼室１２側からバルブガイド３３に挿入してバルブ１７をシリンダヘッド４に摺動可能に取り付ける。その後、バルブガイド３３から上方へ突出するバルブステム３２の周囲に小径の第１バルブスプリング３５を配置すると共にその上端に第１リテーナ３６を配置して第１バルブスプリング３５を圧縮させる。この状態で、２つ割りの第１コッタ３７を環状突起３８に係合させた上で第１バルブスプリング３５を伸長させて第１リテーナ３６を第１コッタ３７に係合させる。これにより、バルブ１７は第１バルブスプリング３５によって第１スプリング支持部３４を介して閉弁位置側に常時付勢される。

続いて、第１バルブスプリング３５の周囲に大径の第２バルブスプリング４３を配置すると共にその上端に第２リテーナ４４を配置して第２バルブスプリング４３を圧縮させる。この状態で、２つ割りの第２コッタ４５をステム小径部４０に摺動可能に装着した上で第２バルブスプリング４３を伸長させて第２リテーナ４４を第２コッタ４５に係合させる。これにより、第２コッタ４５がステムエンド３９に係止され、バルブ１７は第２バルブスプリング４３によっても、第２スプリング支持部４２を介して閉弁位置側に常時付勢される。

その後、バルブリフタ２４をシリンダヘッド４の支持孔１９ａに挿入し、第２スプリング支持部４２の上に載置する。この際、第１バルブスプリング３５及び第２バルブスプリング４３がバルブ１７によって圧縮状態に維持されているため、バルブリフタ２４は第２スプリング支持部４２の上に載置するだけで所定位置に維持される。この状態で、支持壁１９に装着したラッシュアジャスタ２３とバルブリフタ２４とに架け渡すようにロッカアーム２２を配置し、バルブリフタ２４の凸部５５をロッカアーム２２の溝２６ｂに係合させることでラッシュアジャスタ２３の向きを決定し（回転しないようにし）、ロッカアーム２２の上にカムシャフト２１を配置することによって動弁装置２０の組み付けが完了する。

次に、図９及び図１０を参照して、バルブ休止機構７０の作動について説明する。図９（Ａ）は、バルブ休止機構７０が弁稼動状態にあるロッカアーム非揺動時の動弁装置２０を示し、図９（Ｂ）は、バルブ休止機構７０が弁稼動状態にあるロッカアーム揺動時の動弁装置２０を示している。図１０は、バルブ休止機構７０が休弁状態にあるロッカアーム非揺動時の動弁装置２０を示し、図９（Ｂ）は、バルブ休止機構７０が休弁状態にあるロッカアーム揺動時の動弁装置２０を示している。なお、図９及び図１０は、図４に示される吸気側のバルブ１７ではなく、図２の左側の排気側のバルブ１７を示しているので注意されたい。

バルブ休止機構７０が弁稼動状態にある場合、図９（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、切替ピン５３は、第１油路５９から第１油圧室５７への油圧供給によって図の左側に位置し、バルブステム３２のエンド面３９ａの上方には切替ピン５３の当接面６３が位置している。カム２１ａの基礎円部分がカムフォロア２８に転接し、ロッカアーム２２が初期位置にある非揺動時には、図９（Ａ）に示されるように、バルブ１７は、第１スプリング支持部３４を介して第１バルブスプリング３５によって上方へ付勢されており、バルブヘッド３１がバルブシート３０に着座した閉弁状態にある。第２バルブスプリング４３のばね力を受ける第２スプリング支持部４２は、第２コッタ４５をバルブリフタ２４の環状凸部６９に当接させており、第２コッタ４５はステムエンド３９に係合し得る状態ではあるが、第２バルブスプリング４３のばね力はバルブリフタ２４に伝わる。

ロッカアーム２２がカム２１ａによって駆動されて揺動すると、図９（Ｂ）に示されるように、バルブリフタ２４が支持孔１９ａ内を下方へ摺動し、切替ピン５３の当接面６３がバルブステム３２のエンド面３９ａに当接することから、バルブ１７もバルブリフタ２４と同量だけ下方へ摺動する。これにより、バルブ１７はバルブヘッド３１がバルブシート３０から離れた開弁状態になる。バルブリフタ２４の下降時は、第２スプリング支持部４２は、第２コッタ４５がバルブリフタ２４の環状凸部６９に当接するため、第２バルブスプリング４３のばね力はバルブリフタ２４に伝わる。一方、バルブリフタ２４の上昇時には、第２コッタ４５がステムエンド３９に係合した時に、第２バルブスプリング４３のばね力がバルブ１７に伝わり、バルブ１７を閉弁方向に付勢する。そのため、バルブ１７に大きな慣性力が加わる高速回転時であっても第１バルブスプリング３５のばね力に加えて第２バルブスプリング４３のばね力がバルブ１７に伝わり、バルブ１７の動作が安定する。

一方、バルブ休止機構７０が休弁状態にある場合、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、切替ピン５３は、第２油路６０から第２油圧室５８への油圧供給によって図の右側に位置し、ステムエンド３９の上方にはピン貫通孔６４が位置している。カム２１ａの基礎円部分がカムフォロア２８に転接し、ロッカアーム２２が初期位置にある非揺動時には、図１０（Ａ）に示されるように、バルブ１７は、図９（Ａ）と同様に第１スプリング支持部３４を介して第１バルブスプリング３５によって上方へ付勢されており、バルブヘッド３１がバルブシート３０に着座した閉弁状態にある。第２バルブスプリング４３のばね力を受ける第２スプリング支持部４２は、第２コッタ４５をバルブリフタ２４の環状凸部６９に当接させており、第２コッタ４５はステムエンド３９に係合し得る状態ではあるが、第２バルブスプリング４３のばね力はバルブリフタ２４に伝わる。

ロッカアーム２２がカム２１ａによって駆動されて揺動すると、図１０（Ｂ）に示されるように、バルブリフタ２４が支持孔１９ａ内を下方へ摺動し、ステムエンド３９がピン貫通孔６４及び延長孔６６内を相対的に上方へ摺動する。そのため、バルブ１７は開弁作動しない。この時も、第１バルブスプリング３５のばね力はバルブ１７に伝わり、第２バルブスプリング４３のばね力はバルブリフタ２４に伝わる。

次に、図３に戻って、フロントバンク２Ｆの動弁装置２０について、リヤバンク２Ｒの動弁装置２０との相違点を中心に説明する。なお、フロントバンク２Ｆの動弁装置２０においても、吸気側及び排気側で概ね前後対称に構成されている。そのため、「吸気」及び「排気」の文言を用いずに番号符号のみを使用して説明する。

図３に示されるように、フロントバンク２Ｆの動弁装置２０では、バルブ１７とロッカアーム２２との間に介装されたバルブリフタ２４の内部には、バルブ休止機構７０は組み込まれていない。バルブ１７は、バルブヘッド３１とバルブステム３２とを有するポペットバルブであり、バルブステム３２は概ね同一断面寸法のロッド状に形成されている。バルブステム３２のステムエンド３９近傍には第３スプリング支持部８１が固定されている。第３スプリング支持部８１は、シリンダヘッド４の上面に設けられたスプリングシートとの間に介装され、第１バルブスプリング３５（図２）と略同一の巻径を有し第１バルブスプリング３５よりも太い線径を有する第３バルブスプリング８２を支持する。第３バルブスプリング８２は、第３スプリング支持部８１とシリンダヘッド４との間に縮設された圧縮コイルばねであり、第３スプリング支持部８１を介してバルブ１７を閉弁方向に常時付勢する。第３スプリング支持部８１の構成は第１スプリング支持部３４と同様である。

バルブリフタ２４は、リヤバンク２Ｒに設けられたものと同様の構成を有しているが、バルブ休止機構７０が組み込まれないため、ピン収容部５４の内部に切替ピン５３は設けられていない。また、バルブリフタ２４のピン収容部５４の下壁には収容部貫通孔６５が形成されておらず、ピン収容部５４から下方に向けて円形凸部８３が突出している。バルブ１７はステムエンド３９のエンド面３９ａを円形凸部８３の先端面に常時当接させており、ロッカアーム２２により駆動されるバルブリフタ２４の摺動に合わせて開弁駆動される。

以上のように構成されたバルブ休止機構７０を備えた動弁装置２０によれば、以下のよう作用効果が得られる。

図４に示されるように、動弁装置２０は、ロッカアーム２２の揺動端とバルブ１７との間に介装され、シリンダヘッド４によってバルブ１７の摺動方向に沿って摺動可能に支持されたバルブリフタ２４と、バルブリフタ２４の内部に変位可能に設けられ、供給油圧に応じ、バルブリフタ２４の摺動時にバルブステム３２のエンド面３９ａに当接する第１位置とバルブステム３２のエンド面３９ａに当接しない第２位置との間を変位することによってバルブ１７のリフト特性を切り替える切替ピン５３とを有している。そして、ロッカアーム２２の揺動端には、揺動軸に直交する面に沿って延びる溝２６ｂが設けられ、バルブリフタ２４のロッカアーム２２側の端面には、溝２６ｂに相対回転不能に係合する側面５５ａを有する凸部５５が設けられている。これにより、ピンやスライドピンホルダ等の別部材を用いることなく、バルブリフタ２４が回り止めされ、部品点数が削減されている。また、回り止めのための加工をシリンダヘッド４に施すことなく、簡易な構成でバルブリフタ２４の回り止めが達成される。更に、上記構成によってバルブリフタ２４が回り止めされるため、油圧を供給するためにシリンダヘッド４に環状凹部を設ける必要もなく、バルブ休止機構７０の組み付け作業が容易である。加えて、ロッカアーム２２に係合部としての溝２６ｂが設けられ、バルブリフタ２４に対応係合部としての側面５５ａを有する凸部５５が設けられるため、係合部及び対応係合部が簡単な構成で実現され、ロッカアーム２２及びバルブリフタ２４の小型化及び軽量化が可能である。

＜変形例＞
図１１は、変形例に係るバルブ休止機構７０を備えた動弁装置２０の図８に対応する断面図を示している。図１１に示されるように、ロッカアーム２２は、互いに平行な２つの縦壁部２６を備えている。縦壁部２６を連結する摺接部２７は、その下面２７ａが縦壁部２６の下縁よりも下方に位置するように一対の縦壁部２６に一体に形成されている。言い換えれば、ロッカアーム２２の揺動端には、揺動軸に直交する面（図４に示される断面）に沿って延びる突条２６ｃが設けられている。一方、バルブリフタ２４の凸部５５の先端には、ピン収容部５４の軸線に直交する側の両側から上方に突出し、ピン収容部５４の軸線及び外周部５１の軸線と平行に延在して突条２６ｃを挟みこむ一対の壁５５ｂが設けられている。言い換えれば、凸部５５の先端に、突条２６ｃを相対回転不能に受容する受容溝５５ｃが設けられている。図示例では、ロッカアーム２２の突条２６ｃの先端面がバルブリフタ２４の受容溝５５ｃの底面に当接するように、突条２６ｃの高さ及び受容溝５５ｃの深さが設定されている。

ロッカアーム２２及びバルブリフタ２４の凸部５５がこのように構成されていても、上記実施形態と同様に、バルブリフタ２４が支持孔１９ａ内で回転することがなく、第１油路５９が第１油圧室５７に連通し、第２油路６０が第２油圧室５８に連通する状態が維持される。また、簡単な構成で、ロッカアーム２２に係合部に形成し、バルブリフタ２４に対応係合部を形成することできる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、可変動弁装置を、バルブ１７を開閉作動させる弁稼動状態と、開閉作動を休止させる休弁状態とを選択的に切り替えるバルブ休止機構７０に適用したが、バルブ１７のリフト量を変化させる機構や、バルブ１７のリフトタイミングを変化させる機構に適用してもよい。また、ＤＯＨＣ式の動弁装置２０ではなく、ＳＯＨＣ式やＯＨＶ式の動弁機構に本発明を適用してもよく、スイングアーム型ではなくシーソー型のロッカアーム２２を用いた動弁機構に本発明を適用してもよい。更に、直列エンジンに可変動弁装置を適用してもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、素材、角度など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。

１ エンジン
４ シリンダヘッド
１２ 燃焼室
１６Ｅ 排気ポート（排気口）
１６Ｉ 吸気ポート（吸気口）
１７ バルブ
１７Ｅ 排気バルブ
１７Ｉ 吸気バルブ
２０ 動弁装置（可変動弁装置）
２１ カムシャフト
２１Ｅ 排気カムシャフト
２１Ｉ 吸気カムシャフト
２１ａ カム
２２ ロッカアーム
２２Ｅ 排気ロッカアーム
２２Ｉ 吸気ロッカアーム
２４ バルブリフタ
２６ 縦壁部
２６ａ 延出壁（係合部）
２６ｂ 溝
２６ｃ 突条
２７ 摺接部
２７ａ 下面
３１ バルブヘッド
３２ バルブステム
５３ 切替ピン（切替部材）
５５ 凸部（対応係合部）
５５ａ 側面
５５ｃ 受容溝（対応係合部）
７０ バルブ休止機構

Claims (3)

1. シリンダヘッドに揺動可能に設けられ、カムシャフトによって駆動されるロッカアームと、
   燃焼室の吸気口又は排気口を開閉するバルブヘッド及び前記シリンダヘッドに摺動可能に設けられるバルブステムを有するバルブと、
   前記ロッカアームの揺動端と前記バルブとの間に介装され、前記シリンダヘッドによって前記バルブの摺動方向に沿って摺動可能に支持されたバルブリフタと、
   前記バルブリフタの内部に変位可能に設けられ、供給油圧に応じ、前記バルブリフタの摺動時に前記バルブステムの端面に当接する第１位置と前記バルブステムの端面に係合しない第２位置との間を変位することによって前記バルブのリフト特性を切り替える切替部材とを有し、
   前記ロッカアームの前記揺動端には、前記ロッカアームの揺動軸に直交する面に沿って延びる係合部が設けられ、
   前記バルブリフタの前記ロッカアーム側の端面には、前記係合部に対し前記バルブリフタの軸線回りに相対回転不能に係合する対応係合部が設けられていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記係合部が一対の延出壁であり、前記対応係合部が一対の前記延出壁によって画定される溝に係合する側面を有する凸部である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. 前記係合部が突条であり、前記対応係合部が前記突条を受容する受容溝である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。

Images