JP4117481B2

JP4117481B2 - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JP4117481B2
Application number: JP2003384130A
Authority: JP
Inventors: 友横山; 真一村田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2023-11-13
Also published as: JP2005146956A

Description

本発明は内燃機関（以下、エンジンという）の可変動弁装置に関するものである。

運転領域に応じた最適なエンジン出力特性を実現するために、吸排気弁の開弁期間やリフト量の切換等を行う可変動弁装置を備えた種々のエンジンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されたエンジンの可変動弁装置では、図７の平面図に示すように、カムシャフト１０１の低速カム１０１ａにより揺動する低速ロッカアーム１０２、及び高速カム１０１ｂにより揺動する高速ロッカアーム１０３をロッカシャフト１０４に支承し、低速ロッカアーム１０２の揺動に連係して吸気弁１０５を開閉駆動している。低速ロッカアーム１０２にはロッカシャフト１０４の軸方向に油圧で摺動するスペーサ体１０６を設ける一方、高速ロッカアーム１０３にはその揺動に伴ってスペーサ体１０６を押圧操作可能なようにアジャストボルト１０７を設け、スペーサ体１０６の摺動位置に応じてアジャストボルト１０７をスペーサ体１０６に対して連係・解除させている。

そして、スペーサ体１０６による連係の解除時には、高速ロッカアーム１０３を空振りさせながら低速ロッカアーム１０２により低速カム１０１ａの形状に倣って吸気弁１０５を開閉駆動し、スペーサ体１０６による連係時には、高速ロッカアーム１０３と一体で低速ロッカアーム１０２を揺動させて高速カム１０１ｂの形状に倣って吸気弁１０５を開閉駆動する。
特開平２−２２３６１３号公報

上記特許文献１に記載された可変動弁機構では、高速ロッカアーム１０３上のアジャストボルト１０７により押圧操作可能なように、低速ロッカアーム１０２のスペーサ体１０６は高速ロッカアーム１０３側に張出して設けられている。従って、連係時にアジャストボルト１０７によりスペーサ体１０６が押圧操作される位置（以下、駆動力伝達点１０８という）は、低速ロッカアーム１０２が吸気弁１０５と連係する連係箇所１０９に対してロッカシャフト１０４の軸方向に大きなオフセット量Ａを形成している。

その結果、駆動力伝達点１０８を介して低速ロッカアーム１０２に伝達された駆動力は分力を発生し、発生した分力は吸気弁１０５の開弁に有効に利用されることなく低速ロッカアーム１０２の駆動力伝達点１０８付近、つまり、アジャストボルト１０７から駆動力を受けるスペーサ体１０６の周辺箇所等に曲げや捩れを生じるために消費されることになる。従って、高速ロッカアーム１０３側から駆動力を伝達される毎に、低速ロッカアーム１０２には駆動力伝達点１０８付近に無理な曲げや捩れが周期的に発生してしまい、結果として高回転域等での吸気弁の開閉特性を悪化させてしまうという問題があった。

本発明の目的は、高速ロッカアーム側から駆動力を伝達されたときの低速ロッカアームの曲げや捩れを抑制して、正確な吸排気弁の開閉特性を実現することができる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部をカムシャフトの低速型の第１カム上に当接させると共に、他端側に設けられたアーム部を吸気弁又は排気弁と連係させた第１のロッカアームと、第１のロッカアームに隣接してロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部をカムシャフトの高速型の第２カム上に当接させた第２のロッカアームと、第２のロッカアームに設けられたシリンダ部に摺動自在に配置されたピストンと、第１のロッカアームから第２のロッカアーム側に延設されて、先端がピストン位置に応じてピストンとの係合の有無を切換えられる係合突起とを備え、第１のロッカアームの係合突起と第２のロッカアームのピストンとの係合箇所、第１のロッカアームの吸気弁又は排気弁に対する連係箇所、及び第２のロッカアームの操作部をロッカシャフトの軸線と直交する方向において略対向させたものである。

従って、内燃機関の運転中には、カムシャフトの回転に伴って第１及び第２のロッカアームが対応するカムにより操作部を介して揺動操作される。ここで、第１のロッカアームの係合突起が第２のロッカアームのピストンに係合しないときには両ロッカアームの連係が解除され、第２のロッカアームを単独で空振りさせながら第１のロッカアームは第１カムの形状に倣って揺動して吸気弁又は排気弁を開閉駆動する。又、この状態から第１のロッカアームの係合突起が第２のロッカアームのピストンに係合すると両ロッカアームが連係されて、第１のロッカアームは第２のロッカアームと共に第２カムの形状に倣って揺動して吸気弁又は排気弁を開閉駆動する。

第１及び第２のロッカアームの連係時において、第１のロッカアームは係合突起とピストンとの係合箇所を介して第２のロッカアーム側から駆動力を伝達され、揺動しながら連係箇所を介して吸気弁又は排気弁に駆動力を伝達する。そして、係合突起とピストンとの係合箇所、及び吸気弁又は排気弁に対する連係箇所がロッカシャフトの軸方向において略対向していることから、第１のロッカアームに伝達された駆動力は無駄な分力の発生を抑制されて吸気弁又は排気弁の開弁に有効に利用され、分力に起因して第１のロッカアームの係合突起付近に無理な曲げや捩れが発生する現象が抑制される。

請求項２の発明は、吸気ロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部をカムシャフトの低速型の第１吸気カム上に当接させると共に、他端側に設けられたアーム部を吸気弁と連係させた第１の吸気ロッカアームと、第１の吸気ロッカアームに隣接して吸気ロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部をカムシャフトの高速型の第２吸気カム上に当接させた第２の吸気ロッカアームと、第２の吸気ロッカアームに設けられたシリンダ部に摺動自在に配置されたピストンと、第１の吸気ロッカアームから第２の吸気ロッカアーム側に延設されて、先端がピストン位置に応じて前記ピストンとの係合の有無を切換えられる係合突起と、排気ロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部をカムシャフトの低速型の第１排気カム上に当接させると共に、他端側に設けられたアーム部を排気弁と連係させた第１の排気ロッカアームと、第１の排気ロッカアームに隣接して排気ロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部をカムシャフトの高速型の第２排気カム上に当接させた第２の排気ロッカアームと、第２の排気ロッカアームに設けられたシリンダ部に摺動自在に配置されたピストンと、第１の排気ロッカアームから第２の排気ロッカアーム側に延設されて、先端がピストン位置に応じて前記ピストンとの係合の有無を切換えられる係合突起とを備え、第１の吸気ロッカアームの係合突起と第２の吸気ロッカアームのピストンとの係合箇所、第１の吸気ロッカアームの吸気弁に対する連係箇所、及び第２の吸気ロッカアームの操作部を吸気ロッカシャフトの軸線と直交する方向において略対向させると共に、第１の排気ロッカアームの係合突起と第２の排気ロッカアームのピストンとの係合箇所、第１の排気ロッカアームの排気弁に対する連係箇所、及び第２の排気ロッカアームの操作部を排気ロッカシャフトの軸線と直交する方向において略対向させたものである。

従って、内燃機関の運転中には、カムシャフトの回転に伴って吸排気の各ロッカアームが対応するカムにより操作部を介して揺動操作される。ここで、第１の吸気ロッカアームの係合突起が第２の吸気ロッカアームのピストンに係合しないときには両ロッカアームの連係が解除され、第２の吸気ロッカアームを単独で空振りさせながら第１の吸気ロッカアームは第１吸気カムの形状に倣って揺動して吸気弁を開閉駆動する。又、この状態から第１の吸気ロッカアームの係合突起が第２の吸気ロッカアームのピストンに係合すると両ロッカアームが連係されて、第１の吸気ロッカアームは第２の吸気ロッカアームと共に第２吸気カムの形状に倣って揺動して吸気弁を開閉駆動する。

排気側も同様であり、第１の排気ロッカアームの係合突起が第２の排気ロッカアームのピストンに係合しないときには両ロッカアームの連係が解除され、第１の排気ロッカアームが第１排気カムの形状に倣って揺動して排気弁を開閉駆動し、第１の排気ロッカアームの係合突起が第２の排気ロッカアームのピストンに係合すると両ロッカアームが連係されて、第１の排気ロッカアームが第２の排気ロッカアームと共に第２排気カムの形状に倣って揺動して排気弁を開閉駆動する。

第１及び第２のロッカアームの連係時において、第１の吸気ロッカアームは係合突起とピストンとの係合箇所を介して第２の吸気ロッカアーム側から駆動力を伝達され、揺動しながら連係箇所を介して吸気弁に駆動力を伝達し、第１の排気ロッカアームは係合突起とピストンとの係合箇所を介して第２の排気ロッカアーム側から駆動力を伝達され、揺動しながら連係箇所を介して排気弁に駆動力を伝達する。

そして、係合突起とピストンとの係合箇所、及び吸気弁や排気弁に対する連係箇所がロッカシャフトの軸方向において略対向していることから、第１の吸気ロッカアームや第１の排気ロッカアームに伝達された駆動力は無駄な分力の発生を抑制されて吸気弁や排気弁の開弁に有効に利用され、分力に起因して第１の吸気ロッカアームや第１の排気ロッカアームの係合突起付近に無理な曲げや捩れが発生する現象が抑制される。

請求項３の発明は、請求項１において、第１のロッカアームにアーム部の吸気弁又は排気弁に対する連係箇所と前記係合突起とを接続するリブが形成されたものである。
従って、第１のロッカアームにおいてピストン側からの駆動力は係合突起からアーム部を介して吸気弁又は排気弁の連係個所に伝達されるが、アーム部に形成されたリブを介して係合突起と吸気弁又は排気弁の連係個所とが直接的に接続されているため、アーム部のみならずリブを介しても駆動力が伝達されることになり、結果としてアーム部の撓みが抑制される。

請求項４の発明は、請求項２において、第１の吸気ロッカアーム又は第１の排気ロッカアームの少なくとも一方に、アーム部の吸気弁又は排気弁に対する連係箇所と係合突起とを接続するリブが形成されたものである。
従って、第１の吸気ロッカアーム又は第１の排気ロッカアームの少なくとも一方において、ピストン側からの駆動力は係合突起からアーム部を介して吸気弁や排気弁の連係個所に伝達されるが、アーム部に形成されたリブを介して係合突起と吸気弁や排気弁の連係個所とが直接的に接続されているため、アーム部のみならずリブを介しても駆動力が伝達されることになり、結果としてアーム部の撓みが抑制される。

請求項５の発明は、請求項１において、第１のロッカアームが一対の吸気弁又は排気弁と連係する一対のアーム部を備え、係合突起に近接する側のアーム部の連係個所と係合突起とを接続する第１のリブが形成されると共に、係合突起から離間する側のアーム部の連係箇所と係合突起とを接続する第２のリブが形成されたものである。
従って、第１のロッカアームにおいて、ピストン側からの駆動力は係合突起から両アーム部を介して一対の吸気弁又は排気弁の連係個所にそれぞれ伝達されるが、両アーム部に形成された第１及び第２のリブを介して吸気弁又は排気弁の連係個所と係合突起とが直接的に接続されているため、アーム部のみならず第１及び第２のリブを介しても駆動力が伝達されることになり、結果として両アーム部の撓みが抑制される。

請求項６の発明は、請求項２において、第１の吸気ロッカアーム又は第１の排気ロッカアームの少なくとも一方が一対の吸気弁又は排気弁と連係する一対のアーム部を備え、係合突起に近接する側のアーム部の連係個所と係合突起とを接続する第１のリブが形成されると共に、係合突起から離間する側のアーム部の連係箇所と係合突起とを接続する第２のリブが形成されたものである。

従って、第１の吸気ロッカアーム又は第１の排気ロッカアームの少なくとも一方において、ピストン側からの駆動力は係合突起から両アーム部を介して一対の吸気弁や排気弁の連係個所にそれぞれ伝達されるが、両アーム部に形成された第１及び第２のリブを介して吸気弁や排気弁の連係個所と係合突起とが直接的に接続されているため、アーム部のみならず第１及び第２のリブを介しても駆動力が伝達されることになり、結果として両アーム部の撓みが抑制される。

以上説明したように請求項１の発明の内燃機関の可変動弁装置によれば、第２のロッカアーム側から駆動力を伝達されたときの第１のロッカアームの曲げや捩れを抑制して、正確な吸気弁又は排気弁の開閉特性を実現することができる。
請求項２の発明の内燃機関の可変動弁装置によれば、第２の吸気ロッカアーム側から駆動力を伝達されたときの第１の吸気ロッカアームの曲げや捩れを抑制すると共に、第２の排気ロッカアーム側から駆動力を伝達されたときの第１の排気ロッカアームの曲げや捩れを抑制して、正確な吸排気弁の開閉特性を実現することができる。

請求項３，５の発明の内燃機関の可変動弁装置によれば、請求項１に加えて、リブによりアーム部の撓みを抑制して一層正確な吸気弁又は排気弁の開閉特性を実現することができる。
請求項４，６の発明の内燃機関の可変動弁装置によれば、請求項２に加えて、リブによりアーム部の撓みを抑制して一層正確な吸排気弁の開閉特性を実現することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明を具体化したエンジンの可変動弁装置の第１実施形態を説明する。
本実施形態のエンジンは気筒当たり２弁を有するＳＯＨＣ型の直列４気筒ガソリン機関として構成され、通常の回転域での出力特性に対応する低速モードと特に高回転域での出力特性に対応する高速モードとの間で運転モードを切換可能に構成されている。このため、各気筒の動弁装置の吸気側にはモード切換のための切換機構が備えられており、以下、特定気筒について動弁装置の構成を説明するが、他の気筒も全く同一の構成である。

図１は本実施形態のエンジンの可変動弁装置における吸気側の１気筒分を示す平面図、図２は同じく可変動弁装置の吸気側の１気筒分を示す正面図である。ここで、図１において上方がエンジンの前側に相当し、下方がエンジンの後側に、右方がエンジンの右側に、左方がエンジンの左側に相当し、以下、エンジンを基準として説明する。尚、エンジン配置は、このような縦置きエンジンに限定されるものではなく、横置きエンジンであってもよい。

図示しないシリンダヘッド上にはエンジンの前後方向に延びるように１本のカムシャフト１が支承され、カムシャフト１は図示しないクランクシャフトにより同期して回転駆動される。カムシャフト１の左側には吸気ロッカシャフト２が配設され、吸気ロッカシャフト２はカムシャフト１に対して平行な姿勢で図示しないブラケットにより支持されている。カムシャフト１には後側の低速カム３（第１カム）及び前側の高速カム４（第２カム）が相互に隣接して形成され、これらの低速カム３及び高速カム４と対応するように、吸気ロッカシャフト２には低速ロッカアーム５（第１のロッカアーム）及び高速ロッカアーム６（第２のロッカアーム）のボス部５ａ，６ａが相互に隣接した状態でそれぞれ揺動自在に支承されている。

低速ロッカアーム５及び高速ロッカアーム６のボス部５ａ，６ａからは左方（一端側）に向けてそれぞれローラ支持部５ｂ，６ｂが突設され、各ローラ支持部５ｂ，６ｂにはローラ５ｃ，６ｃ（操作部）が支持されている。低速ロッカアーム５のローラ５ｃはカムシャフト１上の低速カム３と対応し、高速ロッカアーム６のローラ６ｃはカムシャフト１上の高速カム４と対応している。

吸気弁７はシリンダヘッド上の高速ロッカアーム６と対応する前後位置に設けられている。低速ロッカアーム５のボス部５ａからは１本のバルブアーム部５ｄ（アーム部）が右方（他端側）に向けて延設され、このバルブアーム部５ｄは高速ロッカアーム６との干渉を避けた上で高速ロッカアーム６側にクランク状に屈曲して、その先端を吸気弁７と連係させている。吸気弁７に設けられた図示しないバルブスプリングの付勢力を受けて低速ロッカアーム５はローラ５ｃを低速カム３上に常に当接させて、低速カム３の形状に倣って揺動して吸気弁７を開閉駆動する。又、図示はしないが高速ロッカアーム６にはリターンスプリングが接続され、このリターンスプリングの付勢力を受けてローラ６ｃを高速カム４上に常に当接させている。

低速ロッカアーム５と高速ロッカアーム６との間には運転モードを切換えるための切換機構Ｍが設けられている。図２はロッカアームの連係解除時の切換機構Ｍを示す図１のＢ−Ｂ線に相当する断面図、図３は同じくロッカアームの連係時の切換機構Ｍを示す図１のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。これらの図に示すように、高速ロッカアーム６のボス部６ａ上には円筒状のシリンダ部１６が一体的に形成され、シリンダ部１６内に形成されたシリンダ１７の上端は閉塞され、シリンダ１７の下端は吸気ロッカシャフト２の外周面に対して開口している。シリンダ１７内にはピストン１８が配設され、ピストン１８は図示しない規制ピンによりシリンダ１７の軸線を中心とした回転を規制された状態でシリンダ１７内を上下方向に摺動し得る。

シリンダ１７内の上壁及びピストン１８の上面には相対向するように凹部１７ａ，１８ａが形成され、凹部１７ａ，１８ａ間には圧縮スプリング１９が介装されている。圧縮スプリング１９の付勢力によりピストン１８は常に下方に付勢されて、その下面を吸気ロッカシャフト２の外周面に当接させた図３に示す下方位置に保持される一方、圧縮スプリング１９の付勢力に抗してシリンダ１７内でピストン１８が上方に摺動すると、ピストン１８は上面をシリンダ１７内の上壁に当接させた図４示す上方位置に切換えられる。シリンダ部１６の右側面には操作窓２０が形成され、図３に示すピストン１８の下方位置では、操作窓２０を介してシリンダ１７内が外方に向けて露出し、図４に示すピストン１８の上方位置では、操作窓２０を介してピストン１８の外周面が外方に向けて露出する。

図１，２に示すように、低速ロッカアーム５のバルブアーム部５ｄ上にはリブ２６が一体形成され、リブ２６はバルブアーム部５ｄに倣ってクランク状に屈曲して吸気弁７に対する連係箇所２７とボス部５ａとを接続している。リブ２６の吸気弁７に対する連係箇所２７から右方（高速ロッカアーム６側）に一直線状に延びた箇所には連動アーム部２１（係合突起）が一体形成され、連動アーム部２１はリブ２６から上方に分岐して右方に向けて円弧状に延びている。連動アーム部２１の先端は高速ロッカアーム６のシリンダ部１６の操作窓２０と対応して上方位置のピストン１８の外周面に当接可能であり、以下、このときの当接位置を駆動力伝達点２８（係合箇所）とする。

低速及び高速カム３，４のベース円区間（低速及び高速ロッカアーム５，６のリフト量が共に０の区間）において、図３に２点鎖線で示すように、連動アーム部２１の先端が操作窓２０からシリンダ１７内に挿入される直前となるように、シリンダ部１６と連動アーム部２１との相互の位置関係が設定されている。そして、図１に示す仮想線Ｌから明らかなように、低速ロッカアーム５の吸気弁７に対する連係箇所２７、連動アーム部２１、高速ロッカアーム６のピストン１８は吸気ロッカシャフト２の軸方向において一致しており、必然的に吸気弁７の連係箇所２７に対して駆動力伝達点２８が吸気ロッカシャフト２の軸方向で完全に対向している。

図３，４に示すように、吸気ロッカシャフト２には軸方向に沿ってオイル通路２２が形成され、オイル通路２２は各気筒の高速ロッカアーム６のシリンダ部１６の箇所において分配通路２３を介してシリンダ１７内と連通している。そして、図示はしないが吸気ロッカシャフト２のオイル通路２２はＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）に接続され、このＯＣＶの切換に応じてエンジンに備えられた潤滑用オイルポンプからオイル通路２２内に切換機構Ｍ用の作動オイルが供給される。

一方、排気側の動弁装置は切換機構Ｍを備えずに単一のロッカアームからなる一般的な構成であり、図示はしないが、排気ロッカシャフトに支承された排気ロッカアームがカムシャフト１の排気カムにより揺動されて排気弁を開閉駆動するようになっている。
次に、以上のように構成されたエンジンの可変動弁装置の作動状況を説明する。
ＯＣＶの切換制御は図示しないＥＣＵ（エンジン制御ユニット）により行われ、このＯＣＶの切換に応じてエンジンの運転モードが低速モードと高速モードとの間で切換えられる。

例えば、エンジン回転速度Ｎeが閾値Ｎe0未満でエンジンへの出力要求がそれほど高くない回転域では、ＥＣＵは低速モードを実行すべくＯＣＶを閉弁側に切換えてオイル通路２２へのオイル供給を中止する。その結果、吸気側の各気筒の高速ロッカアーム６では、図３に示すように圧縮スプリング１９の付勢力によりピストン１８が下方位置に保持され、操作窓２０を介してシリンダ１７内が外方に向けて露出する。

一方、エンジンの運転中には、カムシャフト１の回転に伴って吸気側の低速及び高速ロッカアーム５，６は対応するカム３，４上でローラ５ｃ，６ｃを転動させながらそれぞれのカム形状に倣って揺動している。ここで、低速カム３に対して高速カム４は作動角が広く且つリフト量が大きいため、低速ロッカアーム５に比較して高速ロッカアーム６が大きく揺動するが、上記のようにピストン１８が下方位置にあるため、高速ロッカアーム６は、操作窓２０を介してシリンダ１７内に低速ロッカアーム５の連動アーム部２１の先端を挿脱させながら単独で空振りする。つまり、このときには低速ロッカアーム５と高速ロッカアーム６との連係が解除され、低速ロッカアーム５は低速カム３の形状に倣って揺動して吸気弁７を開閉駆動する。

又、エンジン回転速度Ｎeが閾値Ｎe0以上で特にエンジンへの出力要求が高い回転域では、ＥＣＵは高速モードを実行すべくＯＣＶを開弁側に切換えてオイル通路２２への作動オイル供給を行う。その結果、吸気側の各気筒の高速ロッカアーム６では、図４に示すように圧縮スプリング１９の付勢力に抗して油圧によりピストン１８が上方位置に切換えられ、操作窓２０を介してピストン１８の外周面が露出する。高速ロッカアーム６の揺動に伴って操作窓２０を介してピストン１８の外周面により低速ロッカアーム５の連動アーム部２１の先端が押圧され、これにより低速ロッカアーム５は高速ロッカアーム６に対して連係されて高速ロッカアーム６と共に揺動し、高速カム４の形状に倣って吸気弁７を開閉駆動する。

高速モード時の低速ロッカアーム５は、駆動力伝達点２８を介して高速ロッカアーム６側のピストン１８から連動アーム部２１に駆動力を伝達され、揺動しながら連係箇所２７を介して吸気弁７に駆動力を伝達する。そして、上記のように吸気弁７の連係箇所２７と駆動力伝達点２８とが吸気ロッカシャフト２の軸線と直交する方向において完全に対向していることから、駆動力伝達点２８を介して低速ロッカアーム５に伝達された駆動力は無駄な分力を発生することなく吸気弁７の開弁に有効に利用される。従って、分力に起因して低速ロッカアーム５の駆動力伝達点２８付近、つまり、ピストン１８から駆動力を受ける連動アーム部２１付近に無理な曲げや捩れが発生する現象が抑制され、高速カム４の形状に倣った正確な吸気弁７の開閉特性を実現することができる。

しかも、低速ロッカアーム５において、ピストン１８側からの駆動力は連動アーム部２１からバルブアーム部５ｄを介して吸気弁７の連係個所２７に伝達されるが、上記のようにバルブアーム部５ｄ上のリブ２６を介して連動アーム部２１と吸気弁７の連係個所２７とが直接的に接続されているため、バルブアーム部５ｄのみならずリブ２６を介しても駆動力が伝達される。よって、バルブアーム部５ｄの撓みが抑制されることから、この点も正確な吸気弁７の開閉特性に貢献する。

一方、低速ロッカアーム５に作用する無理な曲げや捩れの抑制は、当該低速ロッカアーム５を支承する吸気ロッカシャフト２の負担軽減、具体的には軸受部分の摩耗やフリクションの軽減に繋がるため、ひいては可変動弁装置の耐久性及び信頼性の向上を達成することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明を別のエンジンの可変動弁装置に具体化した第２実施形態を説明する。
本実施形態のエンジンは気筒当たり４弁を有するＳＯＨＣ型の直列４気筒ガソリン機関として構成され、吸排気共に運転モード切換のための切換機構Ｍを備えており、以下、特定気筒について動弁装置の構成を説明するが、他の気筒も全く同一の構成である。
図５は本実施形態のエンジンの可変動弁装置における１気筒分を示す平面図、図６は同じく可変動弁装置の１気筒分を示す正面図である。

図示しないシリンダヘッド上にはエンジンの前後方向に延びるように１本のカムシャフト３１が支承され、カムシャフト３１の左側には吸気ロッカシャフト３２が、右側には排気ロッカシャフト３３がそれぞれ図示しないブラケットにより支持されている。カムシャフト３１には前側より吸気高速カム３４（第２吸気カム）、吸気低速カム３５（第１吸気カム）、排気低速カム３６（第１排気カム）、排気高速カム３７（第２排気カム）が相互に隣接して形成されている。

吸気ロッカシャフト３２の前側には吸気高速ロッカアーム３８（第２の吸気ロッカアーム）のボス部３８ａが、後側には吸気低速ロッカアーム３９（第１の吸気ロッカアーム）のボス部３９ａが相互に隣接した状態でそれぞれ揺動自在に支承されている。吸気高速ロッカアーム３８のボス部３８ａは前後方向で吸気高速カム３４と対応し、吸気低速ロッカアーム３９のボス部３９ａはより広い前後幅を有して、前後方向で吸気低速カム３５、排気低速カム３６、排気高速カム３７と対応している。

吸気高速ロッカアーム３８のボス部３８ａ及び吸気低速ロッカアーム３９のボス部３９ａからは右方（一端側）に向けてローラ３８ｃ，３９ｃ（操作部）を支持したローラ支持部３８ｂ，３９ｂが突設され、吸気高速ロッカアーム３８のローラ３８ｃはカムシャフト３１上の吸気高速カム３４と対応し、吸気低速ロッカアーム３８のローラ３８ｃは吸気低速カム３５と対応している。

一対の吸気弁４０ａ，４０ｂはシリンダヘッド上で前後方向に離間して設けられ、前側の吸気弁４０ａは前後方向において両ロッカアーム３８，３９の境界より若干吸気高速ロッカアーム３８寄りに位置し、後側の吸気弁４０ｂは前後方向において吸気低速ロッカアーム３９のボス部３９ａの後部に位置している。吸気低速ロッカアーム３９のボス部３９ａからは２本のバルブアーム部３９ｄ（アーム部）が左方（他端側）に向けて延設され、これらのバルブアーム部３９ｄの先端はそれぞれ吸気弁４０ａ，４０ｂと連係している。

後側のバルブアーム部３９ｄは、後側の吸気弁４０ｂと対応する前後位置でボス部３９ａから吸気弁４０ｂに向けて直線状に延設され、前側のバルブアーム部３９ｄは、ボス部３９ａの前端から吸気高速ロッカアーム３８側に若干湾曲した後に前側の吸気弁４０ａに向けて直線状に延設されている。結果として両バルブアーム部３９ｄは基端（ボス部３９ａ側）を相互に離間させて、略平行を保ったままボス部３９ａの軸心と直交する方向に延びて吸気弁４０ａ，４０ｂと連係しており、両バルブアーム部３９ｄ間に形成された間隙には点火プラグ４１が配置されている。

そして、吸気弁４０ａ，４０ｂに設けられた図示しないバルブスプリングの付勢力を受けて吸気低速ロッカアーム３９はローラ３９ｃを吸気低速カム３５上に常に当接させて、低速カム３５の形状に倣って揺動して吸気弁４０ａ，４０ｂを開閉駆動する。又、吸気高速ロッカアーム３８は図示しないリターンスプリングの付勢力を受けてローラ３８ｃを吸気高速カム３４上に常に当接させている。

吸気高速ロッカアーム３８と吸気低速ロッカアーム３９との間には運転モードを切換えるための切換機構Ｍが設けられている。当該切換機構Ｍの構成は図３，４に示す第１実施形態のものと同様であるため、同一の部材番号を付して詳細な説明は省略するが、吸気高速ロッカアーム３８のシリンダ部１６内に設けられたピストン１８がＯＣＶの切換に応じて図３の下方位置と図４の上方位置との間で切換えられ、ピストン位置に応じて吸気低速ロッカアーム３９の連動アーム部２１（係合突起）とピストン１８との係合の有無が切換えられて、両ロッカアーム３８，３９が連係・解除される。

本実施形態では、吸気低速ロッカアーム３９上において切換機構Ｍの連動アーム部２１が以下のように形成されている。即ち、吸気低速ロッカアーム３９の前側のバルブアーム部３９ｄ上には第１のリブ４２が一体形成され、第１のリブ４２はバルブアーム部３９ｄに倣って湾曲して前側の吸気弁４０ａに対する連係箇所４４ａとボス部３９ａとを接続している。連動アーム部２１は、第１のリブ４２の吸気弁４０ａに対する連係個所４４ａから右方（吸気高速ロッカアーム３８側）に一直線状に延びた箇所に一体形成され、第１のリブ４２から上方に分岐して右方やや前方に向けて円弧状に延びている。連動アーム部２１の先端は吸気高速ロッカアーム３８のシリンダ部１６の操作窓２０と対応して上方位置のピストン１８の外周面に当接可能であり、この当接位置を駆動力伝達点４５（係合箇所）としている。

吸気低速ロッカアーム３９の後側のバルブアーム部３９ｄ上には第２のリブ４３が一体形成され、この第２のリブ４３は第１のリブ４２と同様に後側の吸気弁４０ｂに対する連係個所４４ｂとボス部３９ａとを接続すると共に、ボス部３９ａ上を前方に延設されて第１のリブ４２及び連動アーム部２１の基端に対して接続されている。従って、連動アーム部２１は第１のリブ４２を介して前側の吸気弁４０ａの連係個所４４ａと接続される一方、第２のリブ４３を介して後側の吸気弁４０ｂの連係個所４４ｂと接続されている。

そして、上記のように前側の吸気弁４０ａを吸気高速ロッカアーム３８寄りに位置させた上で、前側のバルブアーム部３９ｄを吸気高速ロッカアーム３８側に湾曲させて前側の吸気弁４０ａに連係させているため、例えば前側の吸気弁４０ａの位置を吸気低速ロッカアーム３９のボス部３９ａの前後幅内に制限した場合に比較して、前側の吸気弁４０ａと吸気高速ロッカアーム３８とが前後方向に近接する。従って、図５に示すように、前側の吸気弁４０ａに対するバルブアーム部３９ｄの連係個所４４ａと連動アーム部２１及びピストン１８（換言すれば、駆動力伝達点４５）とは吸気ロッカシャフト３２の軸線と直交する方向において略対向して、両者のオフセット量Ａ１は極めて小さなものとなり、必然的に後側の吸気弁４０ｂの連係個所４４ｂと駆動力伝達点４５とのオフセット量Ａ２も減少することになる。

一方、以上の吸気側の構成に対して排気側の動弁装置は全体として前後及び左右対称に配置されているだけで、その構成自体は略同一である。概要を述べると、排気ロッカシャフト３３の前側に支承された排気低速ロッカアーム５１（第１の排気ロッカアーム）がカムシャフト３１の排気低速カム３６により揺動され、排気ロッカシャフト３３の後側に支承された排気高速ロッカアーム５２（第２の排気ロッカアーム）が排気高速カム３７により揺動され、両ロッカアーム５１，５２間には吸気側と同一構成の切換機構Ｍが設けられている。

そして、排気低速ロッカアーム５１の基本的な形状が吸気低速ロッカアーム３９と略同一のため、排気弁５３ａ，５３ｂに対するバルブアーム部５１ｄ（アーム部）の連係箇所５４ａ，５４ｂと駆動力伝達点５５との間のオフセット量Ａ１，Ａ２、及び第１及び第２のリブ５６，５７の形状等は吸気側のものとほぼ等しくなっている。
以上のように構成されたエンジンの可変動弁装置では、第１実施形態で述べた運転モードに応じた吸気側の動弁装置の切換が吸排気共に実施され、低速モードでは、吸排気の低速ロッカアーム３９，５１と高速ロッカアーム３８，５２との連係解除により低速カム３５，３６の形状に倣って吸排気弁４０ａ，４０ｂ，５３ａ，５３ｂが開閉駆動され、高速モードでは両ロッカアーム３９，５１，３８，５２の連係により高速カム３４，３７の形状に倣って吸排気弁４０ａ，４０ｂ，５３ａ，５３ｂが開閉駆動される。

高速モード時において吸排気の低速ロッカアーム３９，５１は、駆動力伝達点４５，５５を介して高速ロッカアーム３８，５２側のピストン１８から連動アーム部２１に駆動力を伝達され、揺動しながら連係箇所４４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂを介して吸気弁４０ａ，４０ｂや排気弁５３ａ，５３ｂに駆動力を伝達する。そして、吸気側においては、前側の吸気弁４０ａの連係箇所４４ａと駆動力伝達点４５とが吸気ロッカシャフト３２の軸線と直交する方向において略対向すると共に、後側の吸気弁４０ｂと駆動力伝達点４５とのオフセット量Ａ２も減少していることから、駆動力伝達点４５を介して吸気低速ロッカアーム３９に駆動力が伝達されたときに生じる分力が軽減される。

同様に排気側においても、後側の排気弁５３ａの連係箇所５４ａと駆動力伝達点５５とが排気ロッカシャフト３３の軸線と直交する方向において略対向すると共に、前側の排気弁５３ｂの連係箇所５４ｂと駆動力伝達点５５とのオフセット量Ａ２も減少していることから、駆動力伝達点５５を介して排気低速ロッカアーム５１に駆動力が伝達されたときに生じる分力が軽減される。

従って、分力に起因して吸排気の低速ロッカアーム３９，５１の駆動力伝達点４５，５５付近、つまり、ピストン１８から駆動力を受ける連動アーム部２１付近に無理な曲げや捩れが発生する現象が抑制され、高速カム３４，３７の形状に倣った正確な吸排気弁４０ａ，４０ｂ，５３ａ，５３ｂの開閉特性を実現することができる。
しかも、吸排気の低速ロッカアーム３９，５１において、ピストン１８側からの駆動力は連動アーム部２１からバルブアーム部３９ｄ，５１ｄを介して吸排気弁４０ａ，４０ｂ，５３ａ，５３ｂの連係個所４４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂに伝達されるが、上記のように吸気側では連動アーム部２１が第１のリブ４２を介して前側の吸気弁４０ａと直接的に接続されると共に、第２のリブ４３を介して後側の吸気弁４０ｂと直接的に接続され、排気側では連動アーム部２１が第１のリブ５６を介して後側の排気弁５３ａと直接的に接続されると共に、第２のリブ５７を介して前側の排気弁５３ｂと直接的に接続されているため、バルブアーム部３９ｄ，５１ｄのみならず第１及び第２のリブ４２，４３，５６，５７を介しても駆動力が伝達される。よって、バルブアーム部３９ｄ，５１ｄの撓みが抑制されることから、この点も正確な吸排気弁の開閉特性に貢献する。

一方、吸排気の低速ロッカアーム３９，５１に作用する無理な曲げや捩れを抑制することで、ロッカシャフト３２，３３の軸受部分の摩耗やフリクションを軽減できるため、可変動弁装置の耐久性及び信頼性の向上を達成することができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１実施形態では２弁式のＳＯＨＣ型エンジンに適用して、その吸気側に運転モードの切換機構Ｍを設け、第２実施形態では４弁式のＳＯＨＣ型エンジンに適用して、その吸気側及び排気側に切換機構Ｍを設けたが、これに限ることはなく、例えば吸排気弁を個別にカムシャフトで駆動する所謂ＤＯＨＣ型エンジンに適用したり、或いは４弁式のＳＯＨＣ型エンジンに適用して吸排気の何れか一方に切換機構Ｍを設けたりしてもよい。

又、上記各実施形態では、低速ロッカアーム５，３９，５１のシリンダ部１６内でピストン１８を上下方向に摺動させたが、例えば先行技術として説明した特開平２−２２３６１３号公報のように、ピストン１８をロッカシャフト２，３２，３３の軸方向に摺動させて、そのピストン位置に応じて連動アーム部２１との係合の有無を切換えるようにしてもよい。

第１実施形態のエンジンの可変動弁装置における吸気側の１気筒分を示す平面図である。同じく可変動弁装置の吸気側の１気筒分を示す正面図である。ロッカアームの連係解除時の切換機構を示す図１のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。同じくロッカアームの連係時の切換機構を示す図１のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。第２実施形態のエンジンの可変動弁装置における１気筒分を示す平面図である。同じく可変動弁装置の１気筒分を示す正面図である。先行技術の可変動弁装置における吸気弁の連係箇所と駆動力伝達点との位置関係を示す平面図である。

符号の説明

１，３１カムシャフト
２，３２吸気ロッカシャフト
３低速カム（第１カム）
４高速カム（第２カム）
５低速ロッカアーム（第１のロッカアーム）
５ｃ，３８ｃ，３９ｃローラ（操作部）
５ｄ，３９ｄ，５１ｄバルブアーム部（アーム部）
６高速ロッカアーム（第２のロッカアーム）
７，４０ａ，４０ｂ，吸気弁
１６シリンダ部
１８ピストン
２１連動アーム部（係合突起）
２６リブ
２７,４４a,４４b,５４a,５４b 連係箇所
２８，４５，５５駆動力伝達点
３３排気ロッカシャフト
３４吸気高速カム（第２吸気カム）
３５吸気低速カム（第１吸気カム）
３６排気低速カム（第１排気カム）
３７排気高速カム（第２排気カム）
３８吸気高速ロッカアーム（第２の吸気ロッカアーム）
３９吸気低速ロッカアーム（第１の吸気ロッカアーム）
４２，５６第１のリブ
４３，５７第２のリブ
５１排気低速ロッカアーム（第１の排気ロッカアーム）
５２排気高速ロッカアーム（第２の排気ロッカアーム）
５３ａ，５３ｂ排気弁

Claims

ロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部をカムシャフトの低速型の第１カム上に当接させると共に、他端側に設けられたアーム部を吸気弁又は排気弁と連係させた第１のロッカアームと、
前記第１のロッカアームに隣接して前記ロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部を前記カムシャフトの高速型の第２カム上に当接させた第２のロッカアームと、
前記第２のロッカアームに設けられたシリンダ部に摺動自在に配置されたピストンと、
前記第１のロッカアームから前記第２のロッカアーム側に延設されて、先端がピストン位置に応じて前記ピストンとの係合の有無を切換えられる係合突起と
を備え、
前記第１のロッカアームの係合突起と前記第２のロッカアームのピストンとの係合箇所、前記第１のロッカアームの吸気弁又は排気弁に対する連係箇所、及び前記第２のロッカアームの操作部を前記ロッカシャフトの軸線と直交する方向において略対向させたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
吸気ロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部をカムシャフトの低速型の第１吸気カム上に当接させると共に、他端側に設けられたアーム部を吸気弁と連係させた第１の吸気ロッカアームと、
前記第１の吸気ロッカアームに隣接して前記吸気ロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部を前記カムシャフトの高速型の第２吸気カム上に当接させた第２の吸気ロッカアームと、
前記第２の吸気ロッカアームに設けられたシリンダ部に摺動自在に配置されたピストンと、
前記第１の吸気ロッカアームから前記第２の吸気ロッカアーム側に延設されて、先端がピストン位置に応じて前記ピストンとの係合の有無を切換えられる係合突起と、
排気ロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部をカムシャフトの低速型の第１排気カム上に当接させると共に、他端側に設けられたアーム部を排気弁と連係させた第１の排気ロッカアームと、
前記第１の排気ロッカアームに隣接して前記排気ロッカシャフトに揺動自在に支承され、一端側に設けられた操作部を前記カムシャフトの高速型の第２排気カム上に当接させた第２の排気ロッカアームと、
前記第２の排気ロッカアームに設けられたシリンダ部に摺動自在に配置されたピストンと、
前記第１の排気ロッカアームから前記第２の排気ロッカアーム側に延設されて、先端がピストン位置に応じて前記ピストンとの係合の有無を切換えられる係合突起と
を備え、
前記第１の吸気ロッカアームの係合突起と前記第２の吸気ロッカアームのピストンとの係合箇所、前記第１の吸気ロッカアームの吸気弁に対する連係箇所、及び前記第２の吸気ロッカアームの操作部を前記吸気ロッカシャフトの軸線と直交する方向において略対向させると共に、前記第１の排気ロッカアームの係合突起と前記第２の排気ロッカアームのピストンとの係合箇所、前記第１の排気ロッカアームの排気弁に対する連係箇所、及び前記第２の排気ロッカアームの操作部を前記排気ロッカシャフトの軸線と直交する方向において略対向させたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
前記第１のロッカアームは、前記アーム部の吸気弁又は排気弁に対する連係箇所と前記係合突起とを接続するリブが形成されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
前記第１の吸気ロッカアーム又は前記第１の排気ロッカアームの少なくとも一方は、前記アーム部の吸気弁又は排気弁に対する連係箇所と前記係合突起とを接続するリブが形成されたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
前記第１のロッカアームは一対の吸気弁又は排気弁と連係する一対のアーム部を備え、前記係合突起に近接する側のアーム部の連係個所と前記係合突起とを接続する第１のリブが形成されると共に、前記係合突起から離間する側のアーム部の連係箇所と前記係合突起とを接続する第２のリブが形成されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
前記第１の吸気ロッカアーム又は前記第１の排気ロッカアームの少なくとも一方は、一対の吸気弁又は排気弁と連係する一対のアーム部を備え、前記係合突起に近接する側のアーム部の連係個所と前記係合突起とを接続する第１のリブが形成されると共に、前記係合突起から離間する側のアーム部の連係箇所と前記係合突起とを接続する第２のリブが形成されたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。