JP4189669B2

JP4189669B2 - 内燃機関の可変動弁装置

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Publication number: JP4189669B2
Application number: JP2003377201A
Authority: JP
Inventors: 友横山; 真一村田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2023-11-06
Also published as: JP2005140008A

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、特願２００２−１５１３６１号）。当該出願に記載された可変動弁装置では、高速カムにより揺動する高速ロッカアームをロッカシャフトに支承すると共に、この高速ロッカアームの両側にそれぞれ低速カムにより揺動する一対の低速ロッカアームを支承し、それぞれの低速ロッカアームの揺動に伴って一対の吸気弁を開閉駆動している。両低速ロッカアームには油圧により摺動可能なピストンを設ける一方、これらのピストンと対応するように高速ロッカアームの両側に連動アーム部を一体形成している。

高速ロッカアームの連動アーム部はピストン位置に応じてピストンに対して連係・解除され、連係解除時には、高速ロッカアームを空振りさせながら低速ロッカアームを介して低速カムの形状に倣って吸気弁が開閉駆動され、連係時には、高速ロッカアームと一体で低速ロッカアームが揺動して高速カムの形状に倣って吸気弁が開閉駆動される。
一方、上記のように一対の吸気弁を個別に低速ロッカアームで開閉駆動することなく共通の低速ロッカアームにより開閉駆動するようにした可変動弁装置も提案されている。例えば図５に示す可変動弁装置では、ローラ１０１ａを介してカムシャフト１０７の低速カムにより揺動される低速ロッカアーム１０１及びローラ１０２ａを介して高速カムにより揺動される高速ロッカアーム１０２をロッカシャフト１０３に支承し、低速ロッカアーム１０１のボス部１０１ｂから二股状をなすように一対のバルブアーム部１０１ｃを延設して吸気弁１０４に連係させている。高速ロッカアーム１０２には上記した可変動弁装置と同様のピストン１０５を設ける一方、低速ロッカアーム１０１にはピストン１０５に対応して連動アーム部１０６を一体形成し、ピストン位置に応じた連係解除時には低速カムの形状に倣って吸気弁を開閉し、連係時には高速カムの形状に倣って吸気弁を開閉している。

上記図５に示す可変動弁装置における低速ロッカアーム１０１のバルブアーム部１０１ｃは、バルブスプリングの付勢力に抗して吸気弁１０４を開弁させるために十分な強度や剛性が要求されるが、上記のようにボス部１０１ａの１点から二股状にバルブアーム部１０１ｃを延設した場合にはアーム長が長くなる上に、バルブスプリングの反力によりバルブアーム部１０１ｃに曲げに加えて捩れが発生し、強度や剛性面で不利になってしまう。よって、強度や剛性の確保のためにバルブアーム部１０１ｃの重量が不必要に増大してしまい、特に高回転域ではバルブジャンプやバウンスの誘発により動弁系の開閉特性を悪化させてしまうという問題があった。

又、この種の可変動弁装置は通常のものに比較して広い設置スペースを要し、特に図５に示す可変動弁装置を単一のカムシャフトを挟んで吸排気共に設けた場合には、これらの可変動弁装置により燃焼室の直上付近のスペースが奪われて点火プラグの配置場所を確保し難くなり、点火プラグ等に関するレイアウトを制限してしまうという問題もあった。
一方、図５の可変動弁装置では、各ロッカアーム１０１，１０２に設けたローラ１０１ａ，１０２ａを対応するカム上で転動させながらカム形状に倣って揺動させているが、高速カムに倣った揺動時には、低速ロッカアーム１０１側のローラ１０１ａは何ら機能を果たすことなく慣性質量としてロッカアーム１０１の揺動を妨げる方向に作用し、結果として低速ロッカアーム１０１のボス部１０１ｂには揺動毎に正逆に捩れが生じる。よって、高速カムに基づく所期の吸気弁の開閉特性、特に高速ロッカアーム１０２から離間する側のバルブアーム部１０１ｃにより開閉駆動される吸気弁１０４の開閉特性に狂いが生じ、この点も高回転域での動弁系の開閉特性を悪化させる要因となっていた。

本発明の目的は、ロッカアームのアーム部の強度や剛性を確保した上で重量を軽減すると共に、ローラ等の慣性質量に起因するロッカアームのボス部の捩れを抑制し、もって、正確な吸排気弁の開閉特性を実現でき、しかも、点火プラグ等の配置場所を確保して点火プラグ等に関するレイアウトの自由度を拡大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、吸気ロッカシャフトにボス部が揺動自在に支承され、ボス部から外端側に向けて一対のアーム部が該ロッカシャフトに対して略直交して延設されて両アーム部の先端がそれぞれ吸気弁と連係される一方、内端側に設けられ該ロッカシャフトに対して略直交して延設された操作部をカムシャフトの第１吸気カム上に当接させた第１の吸気ロッカアームと、第１の吸気ロッカアームの一側に隣接して吸気ロッカシャフトに揺動自在に支承され、内端側に設けられ該ロッカシャフトに対して略直交して延設された操作部をカムシャフトの第１吸気カムとはカム形状が異なる第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１及び第２の吸気ロッカアームの間に設けられて、両吸気ロッカアームの連係の有無を切換える吸気側切換機構と、排気ロッカシャフトにボス部が揺動自在に支承され、ボス部から外端側に向けて一対のアーム部が該ロッカシャフトに対して略直交して延設されて両アーム部の先端がそれぞれ排気弁と連係される一方、内端側に設けられ該ロッカシャフトに対して略直交して延設された操作部をカムシャフトの第１排気カム上に当接させた第１の排気ロッカアームと、第１の排気ロッカアームの一側に隣接して排気ロッカシャフトに揺動自在に支承され、内端側に設けられ該ロッカシャフトに対して略直交して延設された操作部をカムシャフトの第１排気カムとはカム形状が異なる第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１及び第２の排気ロッカアームの間に設けられて、両排気ロッカアームの連係の有無を切換える排気側切換機構とを備え、第１の吸気ロッカアームの操作部を第２の吸気ロッカアームに対して近接配置すると共に、第１の排気ロッカアームの操作部を第２の排気ロッカアームに対して近接配置し、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両アーム部の基端を相互に離間配置したものである。

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、例えばカム上を転動するローラやカムに対して摺接するスリッパ等を介して揺動操作される。ここで、吸気側切換機構により第１及び第２の吸気ロッカアームの連係が解除されると、第２の吸気ロッカアームは単独で空振りし、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、この状態から吸気側切換機構により第１及び第２の吸気ロッカアームが連係されると、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、排気側切換機構による連係解除時には、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、排気側切換機構による連係時には、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。
そして、吸気側切換機構による連係時には、第２吸気カムにより生じた駆動力が、第２の吸気ロッカアームの操作部、第２の吸気ロッカアーム、吸気側切換機構、第１の吸気ロッカアームの順に伝達されて吸気弁の開閉駆動に利用され、排気側切換機構による連係時には、第２排気カムにより生じた駆動力が、第２の排気ロッカアームの操作部、第２の排気ロッカアーム、排気側切換機構、第１の排気ロッカアームの順に伝達されて排気弁の開閉駆動に利用される。

このときの第１の吸気ロッカアーム及び第１の排気ロッカアームの操作部は何ら機能を果たすことなく慣性質量としてそれぞれのロッカアームの揺動を妨げる方向に作用するため、第１の吸気ロッカアームや第１の排気ロッカアームのボス部には揺動毎に正逆に捩れが生じて、第２吸気カムや第２排気カムに基づく所期の吸排気弁の開閉特性（特に切換機構から離間する側のアーム部により開閉操作される吸排気弁の開閉特性）を狂わせる要因となり得る。

操作部の慣性質量の影響は、操作部と切換機構とがボス部の軸方向に離間しているほど大きくなるが、これらの操作部が第２の吸気ロッカアームや第２の排気ロッカアームに対して近接配置されていることから必然的に対応する切換機構に対しても近接し、ボス部の捩れを抑制して正確な吸排気弁の開閉特性が実現される。
一方、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では、両アーム部の基端が相互に離間配置されているため、両アーム部は略平行を保ったままボス部の軸心に対して直交方向に延設されて、ボス部と吸気弁又は排気弁とをほぼ最短距離で連結する。よって、アーム長が短縮化されると共に、バルブスプリングの付勢力に抗して吸気弁や排気弁を開弁させたときの両アーム部の捩れが抑制され、強度や剛性の面で有利になってアーム部の不必要な重量増大が未然に防止される。又、離間配置した両アーム部の間に点火プラグ等を配置可能なため、点火プラグ等に関するレイアウトの自由度が拡大される。

請求項２の発明は、請求項１において、第１及び第２の吸気ロッカアームと第１及び第２の排気ロッカアームとが単一のカムシャフトを挟んで対向配置されて、カムシャフトに形成されたカム上にそれぞれの操作部を当接させると共に、第１の吸気ロッカアーム及び第１の排気ロッカアームの両アーム部の基端を相互に離間配置したものである。
従って、単一のカムシャフトを挟んで吸排気の各ロッカアームが対向配置される場合には、シリンダヘッド上に点火プラグ等を配置するスペースを確保し難いが、第１の吸気ロッカアーム及び第１の排気ロッカアームの両アームが離間配置されているため、吸排気のロッカアームの何れかの両アーム間に形成された間隙に点火プラグ等を配置することが可能となる。

以上説明したように本発明の内燃機関の可変動弁装置によれば、ロッカアームのアーム部の強度や剛性を確保した上で重量を軽減すると共に、操作部の慣性質量に起因するロッカアームのボス部の捩れを抑制し、もって、正確な吸排気弁の開閉特性を実現でき、しかも、点火プラグ等の配置場所を確保して点火プラグ等に関するレイアウトの自由度を拡大することができる。

以下、本発明を具体化したエンジンの可変動弁装置の一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、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の１気筒分を示す平面図、図２は同じく可変動弁装置のカムシャフトとローラとの関係を示す図１のＡ矢視図である。ここで、図１において左方がエンジンの前側に相当し、右方がエンジンの後側に、上方がエンジンの右側に、下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の右側には吸気ロッカシャフト２が配設され、カムシャフト１の左側には排気ロッカシャフト３が配設され、これらのロッカシャフト２，３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の隣合う一対のジャーナル部１ａ間には、前側より排気高速カム４（第２カム、第２排気カム）、排気低速カム６（第１カム、第１排気カム）、吸気低速カム５（第１カム、第１吸気カム）、吸気高速カム７（第２カム、第２吸気カム）の順に１気筒分のカムが形成されている。吸気ロッカシャフト２には吸気低速ロッカアーム８（第１のロッカアーム、第１の吸気ロッカアーム）のボス部８ａが揺動自在に支承され、排気ロッカシャフト３には排気低速ロッカアーム９（第１のロッカアーム、第１の排気ロッカアーム）のボス部９ａが揺動自在に支承されている。両ロッカアーム８，９は前後方向において吸気低速カム５及び排気低速カム６に相当する幅を有し、カムシャフト１を挟んで相対向している。

吸気低速ロッカアーム８のボス部８ａからは一対のバルブアーム部８ｄ（アーム部）が外端側（右側）に向けて延設され、各バルブアーム部８ｄの先端はシリンダヘッド上の一対の吸気弁１０ａとそれぞれ連係され、吸気低速ロッカアーム８の揺動に伴って各吸気弁１０ａが開閉駆動される。同様に、排気低速ロッカアーム９のボス部９ａからは一対のバルブアーム部９ｄ（アーム部）が外端側（左側）に向けて延設され、各バルブアーム部９ｄの先端はシリンダヘッド上の一対の排気弁１０ｂとそれぞれ連係され、排気低速ロッカアーム９の揺動に伴って各排気弁１０ｂが開閉駆動される。

ここで、吸気低速ロッカアーム８の両バルブアーム部８ｄの基端は、両吸気弁１０ａのピッチ相当分だけ離間配置されており、結果として両バルブアーム部８ｄは略平行を保ったままボス部８ａの軸心に対して直交方向に延設されて、ボス部８ａと吸気弁１０ａとをほぼ最短距離で連結している。このため、両バルブアーム部８ｄ間には間隙が形成され、この間隙に点火プラグ１１が配置されている。同様に、排気低速ロッカアーム９の両バルブアーム部９ｄの基端は、両排気弁１０ｂのピッチ相当分だけ離間配置され、両バルブアーム部９ｄは略平行を保ったままボス部９ａの軸心に対して直交方向に延設されて、ボス部９ａと排気弁１０ｂとをほぼ最短距離で連結している。

吸気低速ロッカアーム８の内端側（左側）の後半部、及び排気低速ロッカアーム９の内端側（右側）の前半部にはそれぞれローラ支持部８ｂ，９ｂが突設され、これらのローラ支持部８ｂ，９ｂにはローラ８ｃ，９ｃ（操作部）が支持されている。つまり、図１に示す平面視において両ロッカアーム８，９のローラ８ｃ，９ｃは互い違いに配設されており、吸気低速ロッカアーム８のローラ８ｃはカムシャフト１上の吸気低速カム５と対応し、排気低速ロッカアーム９のローラ９ｃはカムシャフト１上の排気低速カム６と対応して、それぞれバルブスプリングの付勢力を受けて対応するカム５，６上に常に当接している。

吸気低速ロッカアーム８の後側には隣接するように吸気高速ロッカアーム１２（第２のロッカアーム、第２の吸気ロッカアーム）が配置され、この吸気高速ロッカアーム１２のボス部１２ａは吸気ロッカシャフト２に揺動自在に支承されている。吸気高速ロッカアーム１２の内端側にはローラ支持部１２ｂが形成され、ローラ支持部１２ｂに支持されたローラ１２ｃ（操作部）はカムシャフト1の吸気高速カム７と対応し、この吸気高速カム７上に図示しないスプリングの付勢力を受けて常に当接している。

又、排気低速ロッカアーム９の前側には隣接するように排気高速ロッカアーム１３（第２のロッカアーム、第２の排気ロッカアーム）が配置され、この排気高速ロッカアーム１３のボス部１３ａは排気ロッカシャフト３に揺動自在に支承されている。排気高速ロッカアーム１３の内端側にはローラ支持部１３ｂが形成され、ローラ支持部１３ｂに支持されたローラ１３ｃ（操作部）はカムシャフト１の排気高速カム４と対応し、この排気高速カム４上に図示しないスプリングの付勢力を受けて常に当接している。

つまり、吸気側の低速及び高速ロッカアーム８，１２と排気側の低速及び高速ロッカアーム９，１３とは、カムシャフト１を挟んで同様の位置関係で配設されている。そして、上記のように吸気低速ロッカアーム８では後半部にローラ支持部８ｂが設けられているため、ローラ８ｃは必然的に吸気高速ロッカアーム１２に対して近接配置され、排気低速ロッカアーム９では前半部にローラ支持部９ｂが設けられているため、ローラ９ｃは必然的に排気高速ロッカアーム１３に対して近接配置されている。

吸気低速ロッカアーム８と吸気高速ロッカアーム１２との間には低速モードと高速モードとを切換えるための切換機構Ｍ１（吸気側切換機構）が設けられ、同様に排気低速ロッカアーム９と排気高速ロッカアーム１３との間にも切換機構Ｍ２（排気側切換機構）が設けられている。吸気側と排気側の切換機構Ｍ１，Ｍ２は同一構成のため、以下、吸気側の切換機構Ｍ１の構成を説明する。

図３はロッカアーム８，１２の連係解除時の切換機構Ｍ１を示す図１のＢ−Ｂ線に相当する断面図、図４は同じくロッカアーム８，１２の連係時の切換機構Ｍ１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、吸気高速ロッカアーム１２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に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。吸気低速ロッカアーム８上の一側からは連動アーム部２１が後方に延設され、連動アーム部２１の先端はＬ字状に屈曲して吸気高速ロッカアーム１２のシリンダ部１６の操作窓２０と対応している。低速及び高速カム５，７のベース円区間（低速及び高速ロッカアーム８，１２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。

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は各気筒の吸気高速ロッカアーム１２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。以上のように吸気側の切換機構Ｍ１が構成されており、重複する説明はしないが、上記したとおり排気側の切換機構Ｍ２も全く同様の構成となっている。

そして、図示はしないが吸気及び排気ロッカシャフト２，３のオイル通路２２は共通の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Ｍ１，Ｍ２用の作動オイルが供給される。
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、吸気側及び排気側のオイル通路２２へのオイル供給を中止する。その結果、吸気側及び排気側の各気筒の高速ロッカアーム１２，１３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の回転に伴って吸排気の各ロッカアーム８，９，１２，１３は、対応するカム４〜７上でローラ８ｃ，９ｃ，１２ｃ，１３ｃ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５，６に対して高速カム４，７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８，９に比較して高速ロッカアーム１２，１３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１２，１３は、操作窓２０を介してシリンダ１７内に低速ロッカアーム８，９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８，９と高速ロッカアーム１２，１３との連係が解除され、低速ロッカアーム８，９は低速カム５，６の形状に倣って揺動して吸気弁１０ａや排気弁１０ｂ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、吸気側及び排気側のオイル通路２２への作動オイル供給を行う。その結果、吸気側及び排気側の各気筒の高速ロッカアーム１２，１３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１２，１３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８，９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８，９は高速ロッカアーム１２，１３に対して連係されて高速ロッカアーム１２，１３と共に揺動し、高速カム４，７の形状に倣って吸気弁１０ａや排気弁１０ｂを開閉駆動する。

一方、本実施形態のエンジンの可変動弁装置では、上記のように吸排気の低速ロッカアーム８，９のローラ８ｃ，９ｃが対応する高速ロッカアーム１２，１３に近接配置されているため、以下の利点を得ることができる。
即ち、吸排気の高速ロッカアーム１２，１３と共に低速ロッカアーム８，９を揺動させる高速モード時では、カムシャフト１の回転に伴って高速カム４，７により生じた駆動力が、高速ロッカアーム１２，１３のローラ１２ｃ，１３ｃ、高速ロッカアーム１２，１３、切換機構Ｍ１，Ｍ２、低速ロッカアーム８，９の順に伝達されて吸気弁１０ａ又は排気弁１０ｂの開閉駆動に利用される。このときの低速ロッカアーム８，９のローラ８ｃ，９ｃは何ら機能を果たすことなく慣性質量として低速ロッカアーム８，９の揺動を妨げる方向に作用するため、低速ロッカアーム８，９のボス部８ａ，９ａには揺動毎に正逆に捩れが生じて、高速カム４，７に基づく所期の吸排気弁１０ａ，１０ｂの開閉特性、特に切換機構Ｍ１，Ｍ２から離間する側のバルブアーム部８ｄ，９ｄにより開閉操作される吸排気弁１０ａ，１０ｂの開閉特性を狂わせる要因となり得る。

ローラ８ｃ，９ｃの慣性質量の影響は、ローラ８ｃ，９ｃと切換機構Ｍ１，Ｍ２（より具体的には、ボス部８ａ，９ａに高速ロッカアーム１２，１３からの駆動力を伝達する連動アーム部２１の基端）とがボス部８ａ，９ａの軸方向に離間しているほど大きくなる。ここで、上記のようにローラ８ｃ，９ｃが高速ロッカアーム１２，１３に近接配置されていることから必然的に切換機構Ｍ１，Ｍ２に対しても近接し、ローラ８ｃ，９ｃと連動アーム部２１の基端とは、図１から明らかなようにボス部８ａ，９ａの軸方向でほとんど一致している。従って、ボス部８ａ，９ａの捩れを抑制して正確な吸排気弁１０ａ，１０ｂの開閉特性を実現することができる。

一方、吸排気の低速ロッカアーム８，９では、両バルブアーム部８ｄ，９ｄの基端を離間配置することでボス部８ａ，９ａの軸心に対して両バルブアーム部８ｄ，９ｄを直交させているため、バルブスプリングの付勢力に抗して吸気弁１０ａや排気弁１０ｂを開弁させたときの両バルブアーム部８ｄ，９ｄの捩れを抑制できる。又、両バルブアーム部８ｄ，９ｄがボス部８ａ，９ａと吸気弁１０ａや排気弁１０ｂとを最短距離で連結しているため、アーム長を短縮化できる。

これらの要因によりバルブアーム部８ｄ，９ｄは強度や剛性の面で有利になり、結果として強度及び剛性を確保した上でバルブアーム部８ｄ，９ｄの重量を軽減して、重量増大に起因するバルブジャンプやバウンスを未然に回避して動弁系の開閉特性を改善することができる。しかも、バルブアーム部８ｄ，９ｄの重量軽減によりバルブスプリング荷重をより小さく設定できるため、動弁系が発生するフリクションを低減できるという利点もある。

又、本実施形態の可変動弁装置のように単一のカムシャフト１を挟んで吸排気の各ロッカアーム８，９，１２，１３を対向配置した場合には、シリンダヘッド上の燃焼室直上付近のスペースが可変動弁装置に奪われて点火プラグ１１の配置場所を確保し難くなるが、本実施形態では吸気低速ロッカアーム８の両バルブアーム部８ｄ間に形成された間隙を利用して点火プラグ１１を燃焼室直上付近に配置できるため、結果として点火プラグ１１に関するレイアウトの自由度を拡大することができる。

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、上記実施形態では、高速ロッカアーム１２，１３に設けたピストン１８の上下位置に応じて低速ロッカアーム８，９の連動アーム部２１との間の係合状態を切換えることにより、低速及び高速ロッカアーム８，９，１２，１３の連係の有無を切換えたが、切換機構Ｍ１，Ｍ２の構成はこれに限ることはなく、例えば、低速ロッカアーム８，９又は高速ロッカアーム１２，１３に油圧により軸方向に摺動する切換ピンを内蔵させて、この切換ピンの切換に応じてロッカアーム間の連係の有無を切換えるようにしてもよい。

又、上記実施形態では、ローラ８ｃ，９ｃ，１２ｃ，１３ｃをカムシャフト１のカム４〜７上で転動させながらロッカアーム８，９，１２，１３を揺動させたが、各ロッカアーム８，９，１２，１３の形式はこれに限らず、例えばローラ８ｃ，９ｃ，１２ｃ，１３ｃに代えてスリッパを設け、このスリッパを対応するカム４〜７上で摺接させながらロッカアーム８，９，１２，１３を揺動させるように構成してもよい。

更に、上記実施形態では、吸気低速ロッカアーム８のバルブアーム部８ｄの間隙を利用して点火プラグ１１を配置したが、吸気側に代えて排気低速ロッカアーム９のバルブアーム部９ｄの間隙に点火プラグ１１を配置してもよい。又、点火プラグ１１に限ることはなく、例えばディーゼルエンジンや燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型ガソリンエンジンに適用した場合には、バルブアーム部８ｄ，９ｄの間隙を利用して燃料噴射弁を配置してもよい。

実施形態のエンジンの可変動弁装置の１気筒分を示す平面図である。同じく可変動弁装置のカムシャフトとローラとの関係を示す図１のＡ矢視図である。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。先行技術のエンジンの可変動弁装置における１気筒分の吸気側を示す平面図である。

符号の説明

１カムシャフト
２吸気ロッカシャフト
３排気ロッカシャフト
４排気高速カム（第２カム、第２排気カム）
５吸気低速カム（第１カム、第１吸気カム）
６排気低速カム（第１カム、第１排気カム）
５吸気高速カム（第２カム、第２吸気カム）
８吸気低速ロッカアーム
（第１のロッカアーム、第１の吸気ロッカアーム）
８ａ，９ａ，１２ａ，１３ａボス部
８ｃ，９ｃ，１２ｃ，１３ｃローラ（操作部）
８ｄ，９ｄバルブアーム部（アーム部）
９排気低速ロッカアーム
（第１のロッカアーム、第１の排気ロッカアーム）
１０ａ吸気弁
１０ｂ排気弁
１２吸気高速ロッカアーム
（第２のロッカアーム、第２の吸気ロッカアーム）
１３排気高速ロッカアーム
（第２のロッカアーム、第２の排気ロッカアーム）
Ｍ１切換機構（吸気側切換機構）
Ｍ２切換機構（排気側切換機構）

Claims

吸気ロッカシャフトにボス部が揺動自在に支承され、該ボス部から外端側に向けて一対のアーム部が該ロッカシャフトに対して略直交して延設されて両アーム部の先端がそれぞれ吸気弁と連係される一方、内端側に設けられ該ロッカシャフトに対して略直交して延設された操作部をカムシャフトの第１吸気カム上に当接させた第１の吸気ロッカアームと、
前記第１の吸気ロッカアームの一側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、内端側に設けられ該ロッカシャフトに対して略直交して延設された操作部を前記カムシャフトの前記第１吸気カムとはカム形状が異なる第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１及び第２の吸気ロッカアームの間に設けられて、両吸気ロッカアームの連係の有無を切換える吸気側切換機構と、
排気ロッカシャフトにボス部が揺動自在に支承され、該ボス部から外端側に向けて一対のアーム部が該ロッカシャフトに対して略直交して延設されて両アーム部の先端がそれぞれ排気弁と連係される一方、内端側に設けられ該ロッカシャフトに対して略直交して延設された操作部をカムシャフトの第１排気カム上に当接させた第１の排気ロッカアームと、
前記第１の排気ロッカアームの一側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、内端側に設けられ該ロッカシャフトに対して略直交して延設された操作部を前記カムシャフトの前記第１排気カムとはカム形状が異なる第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１及び第２の排気ロッカアームの間に設けられて、両排気ロッカアームの連係の有無を切換える排気側切換機構とを備え、
前記第１の吸気ロッカアームの操作部を前記第２の吸気ロッカアームに対して近接配置すると共に、前記第１の排気ロッカアームの操作部を前記第２の排気ロッカアームに対して近接配置し、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において両アーム部の基端を相互に離間配置したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
前記第１及び第２の吸気ロッカアームと前記第１及び第２の排気ロッカアームとが単一のカムシャフトを挟んで対向配置されて、該カムシャフトに形成されたカム上にそれぞれの操作部を当接させると共に、前記第１の吸気ロッカアーム及び前記第１の排気ロッカアームの両アーム部の基端を相互に離間配置し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。