JP3458642B2 - エンジンの可変動弁機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンにおける
吸気弁や排気弁等の機関弁の開閉タイミングやバルブリ
フト量を変更できるようにした、エンジンの可変動弁機
構に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、自動車等に用いられるエンジ
ンにおいて、吸気弁や排気弁を開閉する動弁系を操作し
て、これらの吸排気弁の開閉タイミングやリフト量を変
更するようにした可変動弁機構が種々開発されている。
このような可変動弁機構の一例としては、カムシャフト
にバルブ開閉タイミングやバルブリフト量の異なる２つ
のカム（即ち、カムプロフィールの異なる２つのカム）
を装備して、これらのカムのうちいずれか一方を選択し
て使用することで運転状態に対応した吸排気弁の開閉タ
イミングを得られるように構成されたものがある。 【０００３】また、このような可変動弁機構では、上述
の２つのカムによってそれぞれ駆動される２つのロッカ
アームを設け、これらのロッカアームが一体に揺動する
ような係合状態と、各ロッカアームが独立して揺動する
ような非係合状態とをピン部材（係合ピン等）を進退さ
せることで切り替え可能にした技術が広く知られてい
る。 【０００４】なお、このような２つのカムの組合せとし
ては、高速運転に対応した開閉タイミングを得ることの
できるカムプロフィールに形成された高速用カムと、低
速運転に対応した開閉タイミングを得ることのできるカ
ムプロフィールに形成された低速用カムとを組み合わせ
たものや、エンジンの通常運転に適した開閉タイミング
を得ることのできるカムプロフィールに形成された通常
運転用カムと、エンジンブレーキを有効に作動させるよ
うにしたエンジン補助ブレーキ用カムとを組み合せたも
のが考えられる。 【０００５】しかしながら、このような従来の可変動弁
機構では、ピン部材がロッカアーム係合状態にあるとき
には、ロッカアームによりピン部材に剪断力が作用した
り、ピン部材の長手方向に曲げ応力が作用することにな
る。このため、ピン部材には十分な強度が要求される
が、ピン部材の強度を上げるようとすると、ピン部材の
径が大きくなり、これにより切り替え機構が大型化して
しまう。また、このようにピン部材の径を大きくする
と、ロッカアームの係合状態切り替え時のピン部材の応
答性が悪化してしまう。 【０００６】これに対して、特公平４−１８１２２号公
報には、このような課題を解決しようとする技術が開示
されている。すなわち、図１３に示すように、ロッカシ
ャフト１０６には、高速用カム１０５により駆動される
第２ロッカアーム１０８が軸支されており、この第２ロ
ッカアーム１０８には、ロッカシャフト１０６の軸方向
に沿って、筒部１１７が形成されている。 【０００７】そして、この筒部１１７の外周側には、低
速用カム１０４により駆動される第１ロッカアーム１０
７が揺動可能に軸支されている。第２ロッカアーム１０
８は、第１ロッカアーム１０７と隣接して配設されてお
り、図１４においては、第１ロッカアーム１０７の後ろ
側に配設されている。また、第１ロッカアーム１０７
と、第２ロッカアーム１０８の筒部１１７との対向する
部位には、カムシャフト１０６の軸方向に沿って半円状
切欠き１２８，１２９が形成されている。 【０００８】そして、これら半円状切欠き１２８，１２
９により形成される穴部にピン部材１３３を進退させる
ことで、第１ロッカアーム１０７と第２ロッカアーム１
０８とが一体に作動する状態（係合状態）と、第１ロッ
カアーム１０７と第２ロッカアーム１０８とが独立して
揺動する状態（非係合状態）とが切り替えられるのであ
る。 【０００９】なお、図中１０１は吸気弁又は排気弁、１
０２はカムシャフト、１１４はバルブリテーナ（鍔
部）、１１５はバルブスプリングである。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな技術であっても、やはりピン部材１３３には剪断力
が作用するという課題がある。すなわち、ピン部材１３
３の進退方向をロッカシャフト１０６の軸方向と一致す
るように配設しても、図１５に示すように、第１ロッカ
アーム１０７と第２ロッカアーム１０８の筒部１１７と
によりピン部材１３３の径方向には全長に亘って剪断力
が作用するのである。 【００１１】また、このような技術では、ロッカアーム
切り替え機構（即ち、ピン部材１３３を進退させる機
構）をロッカアームの外部に設けなければならず、動弁
機構自体が大型化してしまうという課題がある。そこ
で、係合ピンに作用する圧縮荷重により、カムの駆動力
を一方のロッカアームから他方のロッカアームへ伝達す
るように可変動弁機構を構成したいという要望がある。 【００１２】このような可変動弁機構としては、例えば
ロッカアームをバルブ側のロッカアームと、第１のカム
（例えば低速カム）により駆動される第１ロッカアーム
と、第２のカム（例えば高速カム）により駆動される第
２ロッカアームとに３分割して、バルブ側のロッカアー
ムと第１ロッカアームとの対向する位置に第１係合部を
設けるとともに、バルブ側のロッカアームと第２ロッカ
アームとの対向する位置に第１係合部と隣接して第２係
合部を設け、これらの第１係合部及び第２係合部との間
に係合ピンを配設し、係合ピンに作用する圧縮荷重によ
り各ロッカアームの係合状態を切り替えるようにした可
変動弁機構が考えられる。 【００１３】しかしながら、このような可変動弁機構に
おいて、係合ピンが切り替え途中で停止してしまうと、
バルブ側のロッカアームが第１ロッカアームと第２ロッ
カアームとの２つのロッカアームに同時に係合してしま
うことが考えられ、このような場合には、動弁機構の耐
久性や安全性を大きく損ねてしまうという課題がある。 【００１４】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、係合ピンに剪断力が作用しないように構成す
るとともに、係合ピンが切り替え途中で停止してしまっ
ても動弁機構を確実に保護するようにした、エンジンの
可変動弁機構を提供することを目的とする。 【００１５】 【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明のエンジンの可変動弁機構は、ロッカシャフト
に支持されカムの回転に応じて該ロッカシャフトを中心
に揺動する第１のロッカアームと、該第１のロッカアー
ムに隣接して該ロッカシャフトに支持され該第１のロッ
カアームと異なる態様で揺動する第２のロッカアーム
と、該ロッカシャフトに支持され吸気弁又は排気弁を開
弁駆動する第３のロッカアームと、該第３ロッカアーム
と該第１又は該第２のロッカアームとの揺動方向におい
てそれぞれのロッカアームと対向する位置に、該ロッカ
シャフトの軸方向に沿って形成された係合部と、該係合
部内に該ロッカシャフトの軸方向に沿って配設された係
合ピンと、上記揺動方向において該係合ピンに対向する
位置に上記第１及び該第２のロッカアームにそれぞれ形
成された第１突出部及び第２突出部と、該係合ピンを該
軸方向に沿って移動させることにより、該第１突出部が
該係合ピンに係合して該第１のロッカアームと該第３の
ロッカアームとが連動する状態と、該第２突出部が該係
合ピンに係合して該第２のロッカアームと該第３のロッ
カアームとが連動する状態とを切り替える切り替え機構
とをそなえ、該切り替え機構により該第１突出部又は該
第２突出部が該係合ピンに係合する状態に切り替えられ
ると、該係合ピンに作用する圧縮荷重により、該第１又
は該第２のロッカアームから該第３のロッカアームに該
カムの回転駆動力が伝達されるように構成され、上記係
合ピンに、上記第１及び上記第２突出部の少なくとも一
方との係合を回避しうる長穴形状の穴部を形成し、該切
り替え機構による切り替え動作中に、上記第１突出部と
該第２突出部とが同時に該係合ピンに対して係合しない
状態を介して切り替えが行なわれるように構成されてい
ることを特徴としている。 【００１６】 【００１７】 【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態としてのエンジンの可変動弁機構について説明す
る。図１は本発明を適用した４サイクル式ディーゼルエ
ンジン（以後、単にエンジンという）１の動弁機構３を
示す模式的な上面図であって、エンジン１の任意の１気
筒について示したものである。図１に示すように、この
エンジン１の動弁機構３は、ＯＨＣ式動弁機構として構
成されており、吸気２弁，排気２弁の４弁式エンジンと
して構成されている。また、エンジン１のシリンダ中心
には、燃料供給装置（インジェクタ）１７が設けられて
いる。 【００１８】このエンジン１の動弁機構３には、図示し
ないクランクシャフトからの回転駆動力により駆動され
るカムシャフト４が設けられており、このカムシャフト
４には、エンジン１の通常運転時に適したカムプロフィ
ールに形成された吸気カム５及び排気カム６が配設され
ている。また、このような吸気カム５及び排気カム６以
外にも、吸気カム５及び排気カム６とは異なるカムプロ
フィールに形成されたエンジン補助ブレーキ用の吸気カ
ム５Ａや排気カム６Ａが配設されている。なお、エンジ
ン補助ブレーキ用の吸気カム５Ａ及び排気カム６Ａにつ
いては後述する。 【００１９】また、シリンダの上方には吸気弁７，７及
び排気弁８，８が配設され、これらの吸気弁７，７及び
排気弁８，８の上方には、それぞれ吸気用バルブブリッ
ジ９及び排気用バルブブリッジ１０が配設されている。
そして、吸気用バルブブリッジ９により、２つの吸気弁
７，７が同時に開弁駆動されるとともに、排気用バルブ
ブリッジ１０により、２つの排気弁８，８が同時に駆動
されるようになっている。 【００２０】一方、この動弁機構３には、ロッカシャフ
ト２が配設されており、このロッカシャフト２には、吸
気用のロッカアーム１１及び排気用のロッカアーム１２
が遊嵌されている。そして、上述の各ロッカアーム１
１，１２の一端は、それぞれバルブブリッジ９，１０に
当接しており、各ロッカアーム１１，１２の揺動に応じ
てバルブブリッジ９，１０が上下方向に駆動されること
により、吸排気弁７，８が開閉駆動されるようになって
いるのである。 【００２１】ところで、本発明のエンジンの可変動弁機
構は、吸排気弁７，８のバルブ開閉タイミングやバルブ
リフト量を変更することで、エンジン１の動特性を変更
するものであるが、特に、本実施形態では、吸気弁７や
排気弁８の作動タイミングを変更することで、エンジン
１に負の仕事を与えエンジンブレーキ力を得るようにし
た圧縮圧開放式エンジンブレーキ装置（エンジン補助ブ
レーキ装置）に本発明を適用した場合について説明す
る。 【００２２】なお、以下では、主に排気側の動弁機構を
用いて説明し、吸気側の動弁機構の詳しい説明は省略す
るが、吸気側についても排気側の動弁機構と略同様に構
成されている。さて、図２は排気側の動弁機構の要部を
示す模式図であるが、この排気側ロッカアーム１２は、
図３に示すような第１ロッカアーム（第１のロッカアー
ム）１２Ａと、図４に示すような第２ロッカアーム（第
２のロッカアーム）１２Ｂと、図６に示すような第３ロ
ッカアーム（第３のロッカアーム）１２Ｃとから構成さ
れている。 【００２３】このうち、第３ロッカアーム１２Ｃは、ロ
ッカシャフト２に遊嵌され、回転可能に支持されてい
る。また、図６（ａ），図７に示すように、第３ロッカ
アーム１２Ｃには、ロッカシャフト２の軸方向に突出す
る筒状端部３１，３２が形成されている。また、第１ロ
ッカアーム１２Ａ及び第２ロッカアーム１２Ｂは、第３
ロッカアーム１２Ｃに形成された筒状端部３１，３２に
それぞれ遊嵌されており、これにより、第３ロッカアー
ム１２Ｃは、第１ロッカアーム１２Ａ及び第２ロッカア
ーム１２Ｂにより両側から挟み込まれるようにして配設
されている。 【００２４】そして、上述の第３ロッカアーム１２Ｃ
は、後述する切り替え機構２０（図１参照）により、第
１ロッカアーム１２Ａ又は第２ロッカアーム１２Ｂのい
ずれか一方と選択的に係合して一体に揺動するように構
成されており、これにより、エンジン１の通常運転と、
エンジン補助ブレーキ装置（圧縮圧開放式エンジンブレ
ーキ装置）の作動とが切り替えられるようになってい
る。 【００２５】また、図１〜図３に示すように、第１ロッ
カアーム１２Ａのカムシャフト４側の端部には、排気カ
ム６と常に接するローラ１６が設けられており、このロ
ーラ１６により排気カム６の動きが第１ロッカアーム１
２Ａに滑らかに伝達されるようになっている。また、図
１，図２及び図４に示すように、第２ロッカアーム１２
Ｂのカムシャフト４側の端部には、エンジン補助ブレー
キ用排気カム６Ａの動きを第２ロッカアーム１２Ｂに滑
らかに伝達するためのローラ１６Ａが設けられている。 【００２６】ここで、エンジン補助ブレーキ用排気カム
６Ａは、第２ロッカアーム１２Ｂを２サイクルで駆動す
るようなカムプロフィールに形成されており、図示しな
いピストンが上死点近傍になると、第２ロッカアーム１
２Ｂを駆動するようになっている。このため、エンジン
補助ブレーキ用排気カム６Ａは、１８０°の位相差に設
定された２つのカム山部をそなえており、各山部は同一
のプロフィールに形成されている。 【００２７】また、図１に示す吸気側のロッカアーム１
１も排気側ロッカアーム１２と同様に第１，第２及び第
３のロッカアーム１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにより構成さ
れている。また、第３ロッカアーム１１Ｃは、切り替え
機構２０′により、第１ロッカアーム１１Ａ又は第２ロ
ッカアーム１１Ｂのいずれか一方と選択的に係合して一
体に揺動するように構成されている。 【００２８】そして、吸気側の動弁機構に設けられたエ
ンジン補助ブレーキ用吸気カム５Ａは、上述の排気カム
６Ａと同様に、吸気側の第２ロッカアーム１１Ｂを２サ
イクルで駆動するようなカムプロフィールに形成されて
おり、ピストンが上死点を通過した直後に、吸気側の第
２ロッカアーム１１Ｂを駆動するように形成されてい
る。 【００２９】したがって、切り替え機構２０により排気
側の第３ロッカアーム１２Ｃと第２ロッカアーム１２Ｂ
とが係合して一体に作動する状態に切り替えられ、且
つ、切り替え機構２０′により吸気側の第３ロッカアー
ム１１Ｃと第２ロッカアーム１１Ｂとが係合して一体に
作動する状態に切り替えられた場合には、吸気弁７，７
及び排気弁８，８は、それぞれエンジン補助ブレーキ用
のカム５Ａ，６Ａにより駆動されるようになっている。 【００３０】この場合には、吸気弁７，７は、ピストン
が上死点（クランク軸回転角度＝０°）通過直後から開
き始め、ピストンの下死点（クランク軸回転角度＝１８
０°）位置近傍で閉じられる（吸入行程）。この後、ピ
ストンは上昇してシリンダ内の空気を圧縮し（圧縮行
程）、上死点（クランク軸回転角度＝３６０°）位置近
傍になると、排気弁８，８が開いて圧縮空気を排気系に
排出するとともに、再び吸気弁７，７が開いて空気を吸
入する。なお、このときは、インジェクタ１７からの燃
料噴射は停止されるようになっている。 【００３１】そして、このようにエンジン１に空気を圧
縮するという負の仕事を行なわせて、エンジン１をポン
プとして作動させることにより、車両の走行エネルギを
吸収して制動力に変換するようになっているのである。
特に、このようなエンジン補助ブレーキでは、クランク
軸の回転角度３６０°毎に（即ち、クランク軸が１回転
する毎に）繰り返して作動させることで、２サイクルで
エンジン補助ブレーキが作動することになり、大きな吸
収馬力を得ることができるのである。 【００３２】次に、切り替え機構２０，２０′について
説明すると、これらの切り替え機構２０，２０′は、い
ずれも同様に構成されたものであり、ここでは排気側の
切り替え機構２０を用いてその構造を説明する。図１，
図６，図７に示すように、第３ロッカアーム１２Ｃに
は、第１又は第２ロッカアーム１２Ａ，１２Ｂと係合し
うる係合部２１が形成されている。 【００３３】図６に示すように、この係合部２１には、
ロッカシャフト２の軸方向に沿ってシリンダ室３５が形
成されており、シリンダ室３５内には、図８（ａ）〜
（ｃ）に示すような係合ピン３９が嵌挿されている。こ
の係合ピン３９は、図１０に示す回り止め用ピン６３に
よりシリンダ室３５内での回転が規制されており、シリ
ンダ室３５内においては軸方向にのみ移動しうるように
構成されている。 【００３４】また、図１，図２，図１１，図１２に示す
ように、シリンダ室３５内には、係合ピン３９と隣接し
てリターンスプリング４５が配設されており、係合ピン
３９には、図１中右側（すなわち、第２ロッカアーム１
２Ｂ側）に、リターンスプリング４５の付勢力が作用す
るようになっている。また、このシリンダ室３５内に
は、後述する作動油供給路４０，４２を介して所定圧の
作動油が供給されるようになっており、この作動油の供
給状態に応じて係合ピン３９が進退するようになってい
る。 【００３５】一方、図１，図３（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、第１ロッカアーム１２Ａの係合部２１に対向する
位置には、第１ロッカアーム１２Ａの揺動方向に突出す
るように形成された突出部（第１突出部）２７が設けら
れており、また、図１，図４（ａ），（ｂ）及び図５に
示すように、第２ロッカアーム１２Ｂの係合部２１に対
向する位置には、第２ロッカアーム１２Ｂの揺動方向に
突出するように形成された突出部（第２突出部）２８が
形成されている。 【００３６】また、各突出部２７，２８は、略左右対象
の形状に形成され、互いに隣接するように形成されてい
る。また、図６（ａ），（ｂ）及び図７に示すように、
係合部２１のうち各突出部２７，２８に対向する部分に
は、各突出部２７，２８がシリンダ室３５に挿入しうる
切り欠き部６０が設けられている。 【００３７】また、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、
係合ピン３９には、平面部６２が形成されており、第１
ロッカアーム１２Ａの突出部２７及び第２ロッカアーム
１２Ｂの突出部２８は、この平面部６２に当接しうるよ
うになっている。また、この平面部６２には、切り欠き
部６０に対応した長穴６１が形成されている。この長穴
６１は、上記第１突出部２７及び上記第２突出部２８の
少なくとも一方との係合を回避するべく設けられたもの
であって、例えば係合ピン３９の位置が図１１に示すよ
うな状態にあるときには、第１ロッカアーム１２Ａがカ
ム６により駆動されると、第１ロッカアーム１２Ａの突
出部２７が係合ピン３９の平面部６２に当接するが、第
２ロッカアーム１２Ｂがカム６Ａにより駆動されても、
突出部２８が係合ピン３９の長穴６１に挿通して、突出
部２８と係合ピン３９とが係合しない状態となる。 【００３８】また、作動油供給路４０を介してシリンダ
室３５に所定圧の作動油が供給されると、この作動油圧
により係合ピン３９がリターンスプリング４５の付勢力
に抗して図中左方向に駆動され、図１２に示すような状
態となる。このような状態のときには、第２ロッカアー
ム１２Ｂがカム６Ａにより駆動されると、第２ロッカア
ーム１２Ａの突出部２８が係合ピン３９に当接し、第１
ロッカアーム１２Ａの突出部２７は係合ピン３９の長穴
６１に挿通して、突出部２７と係合ピン３９とが係合し
ない状態となる。 【００３９】そして、このようにして係合ピン３９の位
置を切り替えることで、第１ロッカアーム１２Ａ又は第
２ロッカアーム１２Ｂのいずれか一方を第３ロッカアー
ム１２Ｃに係合させて、排気弁８，８のバルブ開閉タイ
ミング等を変更するようになっているのである。このと
き、第１ロッカアーム１２Ａ又は第２ロッカアーム１２
Ｂから第３ロッカアーム１２Ｃへは、係合ピン３９の径
方向に作用する圧縮荷重を介して駆動力が伝達されるこ
とになるので、従来の可変動弁機構のように、係合ピン
３９に剪断応力が作用することがなく小型で剛性の高い
可変動弁機構を提供することができるのである。 【００４０】なお、図１，図２，図１１，図１２に示す
符号３９ａは、係合ピン３９の位置を規制するためのス
トッパ部材である。ところで、図１１に示すように、長
穴６１の長径Ｗ₂ は、各突出部２７，２８の幅方向の合
計寸法Ｗ₁ よりも大きくなるように形成されている。こ
れは、係合ピン３９の固着や作動油供給系に何らかの異
常が生じて係合ピン３９が切り替え途中で停止してしま
った場合に、係合ピン３９が第１ロッカアーム１２Ａ及
び第２ロッカアーム１２Ｂの両方の突出部２７，２８と
同時に係合するような事態を回避するためである。 【００４１】すなわち、単に係合ピン３９と突出部２
７，２８との係合状態を切り替えるだけであれば、長穴
６１の寸法を突出部２７，２８のいずれか一方のみが挿
通する大きさ（例えばＷ₂ の半分の寸法）に設定すれば
よい。しかしながら、係合ピン３９の長穴６１の長径寸
法をこのように設定すると、係合状態の切り替え途中で
係合ピン３９が固着してしまった場合等に、係合ピン３
９に第１ロッカアーム１２Ａ及び第２ロッカアーム１２
Ｂの両方の突出部２７，２８の両方が同時に係合する場
合が考えられる。 【００４２】このような場合には、第３ロッカアーム１
２Ｃに、カム６及びカム６Ａの両方に応じて駆動力が伝
達されることになり、動弁機構３の耐久性や安全性を大
きく損ねてしまう。そこで、本発明の可変動弁機構で
は、上述のように、係合ピン３９に、各突出部２７，２
８の幅方向の合計寸法Ｗ₁ よりも大きい寸法Ｗ₂ の長穴
６１を形成することで、ロッカアーム１２の係合状態の
切り替え途中には、両方の突出部２７，２８がいずれも
係合しないような状態を介して、係合ピン３９がどちら
か一方の突出部２７，２８と係合するようになっている
のである。 【００４３】ここで、図９（ａ）〜（ｃ）は、係合ピン
３９と各突出部２７，２８との係合状態の変化を模式的
に示す図であり、図２におけるＡ−Ａ断面図である。図
９（ａ）は、図１１に示す状態に対応しており、係合ピ
ン３９がリターンスプリング４５により右側に付勢され
ている状態である。この場合には、上述したように、第
１ロッカアーム１２Ａの突出部２７が、係合ピン３９の
平面部６２に当接して突出部２７と係合ピン３９とが係
合し、第２ロッカアーム１２Ｂの突出部２８が、係合ピ
ン３９の長穴６１に挿通する。すなわち、第１ロッカア
ーム１２Ａと第３ロッカアーム１２Ｃとが一体となり、
第２ロッカアーム１２Ｂは空振りすることになる。 【００４４】また、切り替え機構２０の切り替え途中に
は、係合ピン３９が図中左側に徐々に移動して図９
（ｂ）に示す状態となる。このときには、各ロッカアー
ム１２Ａ，１２Ｂの突出部２７，２８が両方とも係合ピ
ン３９の長穴６１に挿通して、これにより、第３ロッカ
アーム１２Ｃは、第１及び第２のいずれのロッカアーム
１２Ａ，１２Ｂとも係合しない状態となる。 【００４５】そして、係合ピン３９がさらに移動する
と、図９（ｃ）に示すようように、第２ロッカアーム１
２Ｂの突出部２８が係合ピン３９の平面部６２に当接し
て、突出部２８と係合ピン３９とが係合し、第１ロッカ
アーム１２Ａの突出部２７が係合ピン３９の長穴６１に
挿通する。これにより、第２ロッカアーム１２Ｂと第３
ロッカアーム１２Ｃとが一体となり、第１ロッカアーム
１２Ａは空振りすることになる。 【００４６】したがって、係合ピン３９が途中で停止し
ても、係合ピン３９が両方の突出部２７，２８と同時に
係合する事態を回避することができるのである。具体的
には、第３ロッカアーム１２Ｃは、どちらか一方のロッ
カアーム１２Ａ，１２Ｂのいずれかと係合するか、又
は、いずれのロッカアーム１２Ａ，１２Ｂとも係合しな
い状態となり、これにより、切り替え機構２０のフェイ
ル時に、動弁機構３を確実に保護して、耐久性や安全性
を向上させることができるのである。 【００４７】なお、本実施形態の場合、係合ピン３９と
シリンダ室３５とは金属接触となっており、このような
場合には、図１２に示すＥ部から作動油の漏れが生じる
おそれがあるが、部材間の公差を詰めてすきま管理を厳
密にすることで、作動油の漏れをほとんどなくすことが
できる。また、図示はしないが、ロッカシャフト２と第
１ロッカアーム１２Ａとの間や、ロッカシャフト２と第
２ロッカアーム１２Ｂとの間は、ロストモーションスプ
リングが配設されている。 【００４８】これらのロストモーションスプリングは、
第１ロッカアーム１２Ａ又は第２ロッカアーム１２Ｂが
第３ロッカアーム１２Ｃから切り離された場合に、常に
各ロッカアーム１２Ａ，１２Ｂがカム６，６Ａに追従す
るように、カム６，６Ａ側にロッカアーム１２Ａ，３０
Ｂを付勢するためのスプリングである。ところで、図
１，図１０に示すように、ロッカシャフト２内には、軸
方向に沿って作動油供給路４０が設けられている。この
作動油供給路４０は第３ロッカアーム１２Ｃに形成され
た油路４２に接続されており、作動油供給路４０，４２
に供給された作動油は、第３ロッカアーム１２Ａ内のシ
リンダ室３５に供給されるようになっている。 【００４９】また、図１０に示すように、この作動油供
給路４０はメインギャラリ２５に接続されており、メイ
ンギャラリ２５内の作動油はポンプ２４により所定の圧
力に加圧されるようになっている。このポンプ２４の下
流側には、ソレノイドバルブ２６が設けられており、こ
のソレノイドバルブ２６をオンオフ制御することで、シ
リンダ室３５内の作動油の供給状態が制御されるように
なっている。 【００５０】ここで、ソレノイドバルブ２６は、通常時
（オフ時）には閉弁状態となるようなノーマルクローズ
のソレノイドバルブであって、このようなオフ時には、
シリンダ室３５内に作動油が供給されずにドレーンされ
るようになっている。また、このソレノイドバルブ２６
には、コントローラ２３が接続されており、このソレノ
イドバルブ２６の作動状態は、コントローラ２３により
制御されるようになっている。このコントローラ２３に
は、図示しないアクセルスイッチやブレーキスイッチ等
の各種センサ類が接続されており、ドライバの運転操作
情報が入力されるようになっている。 【００５１】そして、本実施形態では、ドライバがアク
セルペダルを戻したりブレーキペダルを踏んだりして減
速操作を行なうと、コントローラ２３によりソレノイド
バルブ２６がオンに制御されてシリンダ室３５に作動油
が供給されるようになっており、また、これ以外のとき
には、ソレノイドバルブ２６はオフになりシリンダ室３
５の作動油がドレーンされるようになっている。 【００５２】なお、図１０に示す２４ａは余剰油をドレ
ーンするためのリリーフ弁であり、油路４１や、図３，
図４にそれぞれ示す油路４１ａ，４１ｂは通常の潤滑油
供給用の油路である。本発明の一実施形態としてのエン
ジンの可変動弁機構は、上述のように構成されているの
で、エンジンの通常運転時には、ソレノイドバルブ２６
はオフに制御される。これにより、作動油供給路４０へ
は作動油が供給されず、係合部２１内の係合ピン３９に
は油圧力が作用しない状態となる。 【００５３】したがって、切り替え機構２０内では、リ
ターンスプリング４５の付勢力により係合ピン３９が第
２ロッカアーム１２Ｂ方向に付勢される〔図１１，図９
（ａ）参照〕。これにより、第１ロッカアーム１２Ａの
突出部２７が係合ピン３９の平面部６２に当接して、第
１ロッカアーム１２Ａと第３ロッカアーム１２Ｃとが係
合状態となり、排気弁８，８は排気用バルブブリッジ１
０を介して排気カム６のカムプロフィールに応じて開弁
駆動される。 【００５４】また、これと同様に、吸気側の動弁機構３
も、切り替え機構２０′により第１ロッカアーム１１Ａ
と第３ロッカアーム１１Ｃとが係合状態となり、吸気弁
７，７は吸気用バルブブリッジ９を介して吸気カム５の
カムプロフィールに応じて開弁駆動される。したがっ
て、吸気弁７，７及び排気弁８，８はエンジン１の通常
運転時に適したバルブタイミングで駆動され、エンジン
１の通常運転が行なわれる。 【００５５】この場合は、排気カム６による駆動力は、
第１ロッカアーム１２Ａから係合ピン３９を介して第３
ロッカアーム１２Ｃに伝達されることになるが、従来の
可変動弁機構と異なり、圧縮ピン３９の径方向に作用す
る圧縮荷重により、排気カム６による駆動力が第１ロッ
カアーム１２Ａから第３ロッカアーム１２Ｃに伝達され
るのである。 【００５６】また、この場合には、第２ロッカアーム１
２Ｂの突出部２８は係合ピン３９の長穴６１に挿通する
ので、第２ロッカアーム１２Ｂの駆動力は第３ロッカア
ーム１２Ｃには伝達されない。すなわち、第２ロッカア
ーム１２Ｂと第３ロッカアーム１２Ｃとは切り離された
状態となる。このときには、第２ロッカアーム１２Ｂ
は、図示しないロストモーションスプリングの付勢力に
より、エンジン補助ブレーキ用排気カム６Ａに追従す
る。 【００５７】一方、ドライバが減速操作を行なうと、各
種センサによりこのドライバ操作情報がコントローラ２
３に取り込まれ、コントローラ２３からの制御信号に基
づいてソレノイドバルブ２６がオンに切り替えられる。
これにより、ポンプ２４によって加圧された作動油は、
作動油供給路４０，４２を介して第３ロッカアーム１２
Ｃの係合部２１に形成されたシリンダ室３５に供給され
る。 【００５８】そして、この作動油により係合ピン３９が
駆動されてロッカアーム１２の係合状態が切り替えられ
る過程で、図９（ｂ）に示す状態となり、各ロッカアー
ム１２Ａ，１２Ｂの突出部２７，２８が両方とも係合ピ
ン３９の長穴６１に挿通する。これにより、第３ロッカ
アーム１２Ｃは、第１及び第２のいずれのロッカアーム
１２Ａ，１２Ｂとも係合しない状態となる。 【００５９】したがって、係合ピン３９が途中で固着等
により停止するようなことがあっても、係合ピン３９が
両方の突出部２７，２８と同時に係合するような事態を
回避することができる。そして、図１２及び図９（ｃ）
に示すように、係合ピン３９がリターンスプリング４５
の付勢力に抗してさらに第１ロッカアーム１２Ａ方向に
駆動されると、第２ロッカアーム１２Ｂの突出部２８が
係合ピン３９の平面部６２に当接するとともに、第１ロ
ッカアーム１２Ａの突出部２７が係合ピン３９の長穴６
１に挿通する。 【００６０】これにより、第１ロッカアーム１２Ａと第
３ロッカアーム１２Ｃとが切り離され、第２ロッカアー
ム１２Ｂと第３ロッカアーム１２Ｃとが係合状態とな
る。したがって、排気弁８，８は排気用バルブブリッジ
１０を介してエンジン補助ブレーキ用排気カム６Ａによ
り駆動されるようになる。この場合は、エンジン補助ブ
レーキ用排気カム６Ａによる駆動力は、第２ロッカアー
ム１２Ｂから圧縮ピン３９を介して第３ロッカアーム１
２Ｃに伝達される。すなわち、上述の通常運転時と同様
に、エンジン補助ブレーキ用排気カム６Ａによる駆動力
は、圧縮ピン３９の径方向に作用する圧縮荷重により、
第２ロッカアーム１２Ｂから第３ロッカアーム１２Ｃに
伝達されるのである。 【００６１】また、第１ロッカアーム１２Ａは、ロスト
モーションスプリングの付勢力により、排気カム６に追
従することになる。また、吸気側の動弁機構において
も、上述と同様に、切り替え機構２０′により第１ロッ
カアーム１１Ａと第３ロッカアーム１１Ｃとが切り離さ
れ、第２ロッカアーム１１Ｂと第３ロッカアーム１１Ｃ
とが係合状態となり、吸気弁７，７は吸気用バルブブリ
ッジ９を介してエンジン補助ブレーキ用吸気カム５Ａの
カムプロフィールに応じて開弁駆動されるようになる。 【００６２】そして、吸気弁７，７及び排気弁８，８
が、エンジン補助ブレーキ用のカム５Ａ，６Ａにより駆
動されることにより、エンジン１の運転モードが通常運
転モードからエンジン補助ブレーキ装置作動モードに切
り替えられ、圧縮圧開放式エンジンブレーキ装置が作動
するのである。なお、この場合には、インジェクタ１７
からの燃料噴射は停止される。 【００６３】すなわち、この場合には、図示しないピス
トンが上死点（クランク軸回転角度＝０°）を通過した
直後から吸気弁７，７が開き始め、ピストンの下死点
（クランク軸回転角度＝１８０°）位置近傍で閉じられ
る（吸入行程）。この後、ピストンが上昇してシリンダ
内の空気を圧縮し（圧縮行程）、上死点（クランク軸回
転角度＝３６０°）位置近傍になると、排気弁８，８が
開いて圧縮空気を排気系に排出するとともに、再び吸気
弁７，７が開いて空気を吸入する。 【００６４】そして、このようにエンジン１が空気を圧
縮するという負の仕事を行なうことにより、車両の走行
エネルギが吸収されて制動力に変換される。特に、この
ようなエンジン補助ブレーキでは、クランク軸の回転角
度３６０°毎に（即ち、クランク軸が１回転する毎に）
繰り返して作動させることで、２サイクルでエンジン補
助ブレーキが作動することになり、大きな吸収馬力を得
ることができるのである。 【００６５】このように、本発明のエンジンの可変動弁
機構によれば、係合ピン３９に作用する圧縮荷重により
カム６，６Ａの駆動力を第１又は第２ロッカアーム１２
Ａ，１２Ｂから第３ロッカアーム１２Ｃに伝達すること
ができるので、剛性の高い可変動弁機構を提供すること
ができる。また、係合ピン３９には剪断力ではなく圧縮
荷重が作用するので、大荷重にも耐えることができるよ
うになり、したがって、係合ピン３９を小型化，軽量化
することができるという利点がある。 【００６６】また、係合ピン３９を小型化，軽量化する
ことにより、可変動弁機構全体も小型化，軽量化するこ
とができるという利点があるほか、動弁機構の切り替え
を迅速に行なうことができるという利点がある。また、
本可変動弁機構では、係合ピン３９が第１係合部２１又
は第２係合部２２のいずれか一方に係合するように構成
されているため、ロッカアーム１２の外部に係合ピン３
９を待機させる必要がなく係合ピン３９の待機場所を設
ける必要がないという利点がある。 【００６７】すなわち、例えば上述の特公平４−１８１
２２号公報等に開示された技術では、係合ピンの待機場
所をロッカアームの外部に設ける必要があり、このため
切り替え機構がロッカアームと別体となり、動弁機構が
大型化してしまう。これに対して、本発明の可変動弁機
構によれば、切り替え機構２０，２０′をロッカアーム
１１，１２内に設けることができるので、可変動弁機構
全体を小型化，軽量化することができるという利点を有
しているのである。 【００６８】また、係合ピン３９が切り替え途中で停止
しても、係合ピン３９が両方の突出部２７，２８と同時
に係合する事態を回避することができ、動弁機構３を確
実に保護して、耐久性や安全性を向上させることができ
るのである。すなわち、係合ピン３９が両方の突出部２
７，２８と同時に係合した場合には、第３ロッカアーム
１２Ｃに、カム６及びカム６Ａの両方に応じて駆動力が
伝達されることになり、動弁機構３の耐久性や安全性を
大きく損ねてしまうことが考えられるが、本可変動弁機
構においては、第３ロッカアーム１２Ｃは、どちらか一
方のロッカアーム１２Ａ，１２Ｂのいずれかと係合する
か、又は、いずれのロッカアーム１２Ａ，１２Ｂとも係
合しない状態となり、これにより、切り替え機構２０の
フェイル時に、動弁機構３を確実に保護して、耐久性や
安全性を向上させることができるのである。 【００６９】さらには、係合ピン３９を制御するための
油圧回路も単純なものとすることができ、信頼性も向上
するという利点がある。また、本可変動弁機構では、作
動油がシリンダ室３５に供給されたときにのみ、第２ロ
ッカアーム１２Ｂが第３ロッカアーム１２Ｃに係合し
て、通常運転時とは異なる運転モード（本実施形態で
は、エンジン補助ブレーキ装置作動モード）となるの
で、作動油の供給系統の故障時には、フェイルセーフ機
能が働くという利点がある。 【００７０】すなわち、作動油の供給系統の故障、例え
ば油圧ポンプ２４やソレノイドバルブ２６の故障時に
は、係合ピン３９は第１ロッカアーム１２内に収納され
ることになるので、これによりエンジン１を通常の運転
状態とすることができるのである。なお、本発明のエン
ジンの可変動弁機構は、上述のような圧縮圧開放式のエ
ンジンブレーキ装置（エンジン補助ブレーキ装置）のみ
に適用されるものではなく、エンジン１の吸気弁７，７
や排気弁８，８のバルブタイミングやリフト量を変更す
ることでエンジン１の動特性を変更するような可変動弁
機構に広く適用することができる。 【００７１】また、本発明のエンジンの可変動弁機構
は、上述のような４弁式ディーゼルエンジンにのみ適用
されるものではなく、他の形式のエンジンにも広く適用
することができる。 【００７２】 【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明のエンジンの可変動弁機構によれば、第１又は第２
のロッカアームが第３のロッカアームと連動する時には
係合ピンには圧縮荷重が作用することになり、この圧縮
荷重によりカムの駆動力を第１又は第２のロッカアーム
から第３のロッカアームに伝達することができるので、
剛性の高い可変動弁機構を提供することができる。 【００７３】また、係合ピンには剪断力ではなく圧縮荷
重が作用するので、大荷重にも耐えることができるよう
になり、係合ピンの耐強度性が向上した分だけ係合ピン
を小型化，軽量化することができ、これにより、可変動
弁機構全体も小型化，軽量化することができるという利
点がある。また、係合ピンを小型化，軽量化すること
で、動弁機構の切り替えを迅速に行なうことができ、切
り替え時の応答性が向上するという利点がある。 【００７４】また、ロッカアームの係合状態の切り替え
途中には、第１のロッカアーム及び第２のロッカアーム
の両方の突出部がいずれも係合ピンに係合しないような
状態を介して、係合ピンがどちらか一方の突出部と係合
するので、切り替え機構のフェイル等により、係合ピン
が切り替え途中で停止してしまっても、係合ピンが第１
及び第２のロッカアームの両方の突出部と同時に係合す
ることがなく、第３のロッカアームに第１及び第２ロッ
カアームから同時に力が伝達されるような事態を回避す
ることができるという利点がある。 【００７５】これにより、切り替え機構のフェイル時等
であっても、動弁機構を確実に保護することができ、動
弁機構の耐久性や安全性を向上させることができるとい
う利点がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変動
弁機構における全体構成を示す模式的な上面図である。 【図２】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変動
弁機構における排気側の要部構成を示す模式的な上面図
である。 【図３】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変動
弁機構における第１のロッカアームを示す模式図であっ
て、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。 【図４】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変動
弁機構における第２のロッカアームを示す模式図であっ
て、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。 【図５】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変動
弁機構における第２のロッカアームを示す模式的な斜視
図である。 【図６】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変動
弁機構における第３のロッカアームを示す模式図であっ
て、（ａ）はその上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−
Ｃ断面図である。 【図７】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変動
弁機構における第３のロッカアームを示す模式的な斜視
図である。 【図８】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変動
弁機構における係合ピンの形状を示す模式図であって、
（ａ）はその上面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はそ
の側面図である。 【図９】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変動
弁機構における動作を説明するための模式図であって、
（ａ）〜（ｃ）はいずれも切り替え機構による係合ピン
と第１，第２突出部との係合状態の変化を模式的に示す
図であり、いずれも図２におけるＡ−Ａ断面図である。 【図１０】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変
動弁機構における制御系統の構成を示す模式図であっ
て、図２におけるＢ−Ｂ断面図である。 【図１１】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変
動弁機構における要部構成を示すとともにその動作を説
明する図であって、図１０におけるＤ−Ｄ断面図であ
る。 【図１２】本発明の一実施形態としてのエンジンの可変
動弁機構における要部構成を示すとともにその動作を説
明する図であって、図１０におけるＤ−Ｄ断面図であ
る。 【図１３】従来の可変動弁機構の一例を説明するための
模式図であって一部破断して示す図である。 【図１４】従来の可変動弁機構の一例を説明するための
模式的な断面図である。 【図１５】従来の可変動弁機構の作用を説明するための
図であって、図１４の一部を拡大して示す図である。 【符号の説明】 １ エンジン ２ ロッカシャフト ３ 動弁機構 ４ カムシャフト ５ 吸気カム ５Ａ エンジン補助ブレーキ用吸気カム ６ 排気カム ６Ａ エンジン補助ブレーキ用排気カム ７ 吸気弁 ８ 排気弁 ９ 吸気用バルブブリッジ １０ 排気用バルブブリッジ １１ 吸気ロッカアーム １２ 排気ロッカアーム １１Ａ，１２Ａ 第１ロッカアーム（第１のロッカアー
ム） １１Ｂ，１２Ｂ 第２ロッカアーム（第２のロッカアー
ム） １１Ｃ，１２Ｃ 第３ロッカアーム（第３のロッカアー
ム） １６，１６Ａ ローラ １７ インジェクタ ２０，２０′ 切り替え機構 ２１ 係合部 ２３ コントローラ ２４ ポンプ ２４ａ リリーフ弁 ２５ メインギャラリ ２６ ソレノイドバルブ ２７ 第１突出部 ２８ 第２突出部 ３１，３２ 筒状端部 ３５ シリンダ室 ３９ 係合ピン ３９ａ ストッパ部材 ４０ 作動油供給路 ４２ 作動油供給路 ４５ リターンスプリング ６０ 切り欠き部 ６１ 長穴 ６２ 平面部 ６３ 回り止め用ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−77019（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−17629（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−19015（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−160206（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 13/00 301

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ロッカシャフトに支持されカムの回転に
   応じて該ロッカシャフトを中心に揺動する第１のロッカ
   アームと、 該第１のロッカアームに隣接して該ロッカシャフトに支
   持され該第１のロッカアームと異なる態様で揺動する第
   ２のロッカアームと、 該ロッカシャフトに支持され吸気弁又は排気弁を開弁駆
   動する第３のロッカアームと、 該第３ロッカアームと該第１又は該第２のロッカアーム
   との揺動方向においてそれぞれのロッカアームと対向す
   る位置に、該ロッカシャフトの軸方向に沿って形成され
   た係合部と、 該係合部内に該ロッカシャフトの軸方向に沿って配設さ
   れた係合ピンと、 上記揺動方向において該係合ピンに対向する位置に上記
   第１及び上記第２のロッカアームにそれぞれ形成された
   第１突出部及び第２突出部と、 該係合ピンを該軸方向に沿って移動させることにより、
   該第１突出部が該係合ピンに係合して該第１のロッカア
   ームと該第３のロッカアームとが連動する状態と、該第
   ２突出部が該係合ピンに係合して該第２のロッカアーム
   と該第３のロッカアームとが連動する状態とを切り替え
   る切り替え機構とをそなえ、 該切り替え機構により該第１突出部又は該第２突出部が
   該係合ピンに係合する状態に切り替えられると、該係合
   ピンに作用する圧縮荷重により、該第１又は該第２のロ
   ッカアームから該第３のロッカアームに該カムの回転駆
   動力が伝達されるように構成され、 上記係合ピンに、上記第１及び上記第２突出部の少なく
   とも一方との係合を回避しうる長穴形状の穴部を形成
   し、 該切り替え機構による切り替え動作中に、上記第１突出
   部と該第２突出部とが同時に該係合ピンに対して係合し
   ない状態を介して切り替えが行なわれるように構成され
   ている ていることを特徴とする、エンジンの可変動弁機
   構。