JP4508139B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、バルブの制御を行なう内燃機関の可変動弁装置に関する。

自動車に搭載されるレシプロ式エンジン（内燃機関）には、省燃費性を図るために、大きな出力を必要としない走行条件下で、一部の気筒を休止させる休筒モードの運転が行なえるようにしたエンジンがある。こうしたエンジンの休筒モード運転の多くは、ポンピングロスの低減のために、可変動弁装置を用いて、気筒の吸排気の各バルブのリフト（開閉）を停止させている。

ところで、特に排気バルブは、吸気バルブのように緻密に走行状態に応じてバルブリフト量や開閉タイミングを制御する要求が少ない。このために、排気バルブのリフト停止には、単純な構成ですむために、ロッカシャフトに組み付くロッカアームに、カムに追従するカム追従ロッカと、バルブの駆動をなすバルブ駆動ロッカとに分けた構造を用いて、カム追従ロッカの変位を、切換部を通じて、バルブ駆動ロッカへ伝達あるいは断つようにすることが行なわれる（特許文献１を参照）。つまり、切換部により、カム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとの間を接続すると、排気カムの変位が、カム追従ロッカからバルブ駆動ロッカを経て排気バルブへ伝わり、カム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとの間を切り離すと、カム追従ロッカが、バルブ駆動ロッカに対し空振りするだけで、排気カムの変位がバルブ駆動ロッカへ伝わらないようにしている。

ところで、排気バルブは、燃焼を終えたガスの排気性能を高めるために、複数、一般には２個、用いられる傾向にある。

そのため、排気バルブのバルブ駆動ロッカの多くは、バルブ駆動ロッカのアーム部（１本）の先端側を枝分かれさせ、分かれたアーム部の先端部をそれぞれバルブ上端部に配置する構造を用いて、２個の排気バルブを一緒に駆動させることが行なわれている（特許文献１を参照）。
特開２００５−９０４０８号公報

こうした分割式では、分割されたカム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとは、特許文献１に開示されているようにロッカシャフト上に軸方向に並んで配置される。このため、排気バルブに可変動弁装置を採用すると、カム追従ロッカの位置決めが排気カムの位置に依存するため、バルブ駆動ロッカは、排気バルブ間の一方側に偏って配置される傾向にある。この傾向は、排気バルブの可変動弁装置が、吸気バルブの可変動弁装置とセットで、ＳＯＨＣのエンジンに搭載される場合に生じやすい。特に排気カムの位置が変わりやすい休筒モードの運転を可能とした吸気バルブの可変動弁装置とセットで、エンジンに搭載される場合、この傾向が顕著に表れる。

このため、バルブ駆動ロッカは、アーム部の先端側を枝分かれさせる構造にすると、２個の排気バルブにアーム部の端部を位置決めるために、特許文献１に開示されているようにアーム部の一方の先端部が、アーム部の根元側から横方向へ、かなり突き出るレイアウトが余儀なくされる。

ところが、一方のアーム部の先端部が横方向へかなり突き出るようになると、アーム部は、該アーム部の先端に加わる荷重、具体的には排気バルブを開弁するためにバルブ駆動ロッカを押し下げるときや排気バルブを閉弁するためにバルブスプリングの弾性力でバルブ駆動ロッカが戻るときの荷重を受けたときに、捩れ応力が生じやすい。この捩れ応力は、排気バルブのバルブリフト量の再現性を損なう要因となる。

このため、この捩れ応力の発生が、エンジンの性能に影響を与えてしまう問題があった。

そこで、本発明の目的は、捩れの発生を抑えたバルブ駆動ロッカの駆動が可能な内燃機関の可変動弁装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、カム追従ロッカからの変位の入力が行なわれるバルブ駆動ロッカには、カム追従ロッカを挟んだ両側でロッカシャフト部分に回動自在に支持されるボス部と、ボス部からバルブまで直線状に延びるアーム部を有する一対のロッカアーム部と、アーム部の延出端部でアーム部間を連結する連結アーム部とを有した構成を採用した。

さらに、カム追従ロッカからの荷重が対称的にバルブへ伝わるように、切換部は、ロッカシャフトに設けられる油路と連通するシリンダとシリンダに摺動自在に挿入されるピストンとを具備する切換作動部と、ピストンの摺動によりピストンと当接可能な当接部とを備えて、カム追従ロッカの変位のバルブ駆動ロッカへの伝達と非伝達とを切換え可能とする。切換作動部を連結アーム部に設け、当接部をカム追従ロッカに設ける。

請求項１に記載の発明によれば、バルブ駆動ロッカは、捩れ応力の発生を抑えながら、カム追従ロッカから伝わる変位で、バルブを駆動することができる。

したがって、バルブ駆動ロッカは、常に所定のバルブリフトが再現でき、エンジン性能の向上を図ることができる。

さらに、カム追従ロッカからの荷重が偏ってバルブへ伝わるのを抑制でき、さらに、切換部の重量増加分による荷重についても偏って働くことがないために、両バルブリフトの再現性の確保には好適である。また、連結アーム部に切換部のシリンダを設けることで重量増加が抑制できるため、フリクションが軽減できるうえ、設計どおりのバルブリフト再現が特に高回転で容易になり、高いエンジン性能が得られる。

さらに、カム追従ロッカからの荷重の伝達の切換えが確実に行える。また、切換え当接部への荷重の偏りが発生しにくいので、切換え部位の摩耗が抑制される。

［第１の実施形態］
以下、本発明を図１〜図１３に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。

図１はエンジン（内燃機関）、例えばＶ型６気筒のレシプロ式エンジン（以下、単にＶ型エンジンという）を後方から見た斜視図、図２は同エンジンの吸・排気バルブの可変動弁装置の斜視図、図３は同動弁装置の平面図（図1中のＡ矢視方向）、図４は同動弁装置の各種カムを示す平面図、図５〜図８は同動弁装置の各部の断面図（図３中のＢ〜Ｅ矢視の断面）、図９は吸気側の可変動弁装置を示す斜視図、図１０は同装置の分解図、図１１は排気側の可変動弁装置を示す斜視図、図１２は同装置の分解図、図１３は両装置がもたらすバルブ特性を示す線図をそれぞれ示している。なお、図１中Ｆｒは、Ｖ形エンジンの前方を示している。

図１中１は、Ｖ型エンジンのエンジン本体を示している。このエンジン本体１は、例えばＶ字形のシリンダブロック、具体的には下部に共通なクランクケース部２を有し、上部に例えば気筒３を３個づつ振り分けたＶ字形のデッキシリンダ部４をもつシリンダブロック５と、デッキシリンダ部４毎にその頭部に搭載されたシリンダヘッド６などといった部品を組み合わせて構成されている。なお、図１には、ヘッドカバー、オイルパンなど細かい部品は記載していない。そして、各デッキシリンダ部４、シリンダヘッド６などから、Ｖ字形に突き出る左右のバンク７ａ，７ｂ（左右は前方方向を基準に定めている）を構成している。なお、各バンク７ａ，７ｂの気筒３にはピストン８が往復動可能に収めてあり（図２に図示）、クランクケース部２にはクランクシャフト（図示しない）が組み込んである。但し、バンク７ａ，７ｂは、クランクシャフトの軸線上に、各ピストン８から延びるコンロッド（図示しない）が並んで配置されるよう、前後方向で、オフセットさせてある。

気筒３と向き合う各シリンダヘッド６の下面には、図２に示されるように燃焼室１１がそれぞれ形成されている。これら各燃焼室１１には、同図に示されるようにバンク７ａ，７ｂ間を挟んだ内側に、２個（複数）の吸気ポート１２ａ，１２ｂ、同吸気ポート１２ａ，１２ｂを開閉する２個の吸気バルブ１３ａ，１３ｂが設けられている。また同じく外側に、２個（複数）の排気ポート１４ａ，１４ｂ、同排気ポート１４ａ，１４ｂを開閉する２個の排気バルブ１５ａ，１５ｂが設けられていて、バンク内側から燃焼空気が吸入され、バンク外側から燃焼を終えたガスが排出される構造にしている。なお、吸気バルブ１３ａ，１３ｂおよび排気バルブ１５ａ，１５ｂには、いずれもバルブスプリング（図示しない）で閉方向に付勢される常閉構造が用いてある。

左右バンク７ａ，７ｂのシリンダヘッド６には、それぞれ吸・排気バルブのリフト動作を可変可能としたＳＯＨＣ（Single Over Head Camshaft）式の動弁系１７が設けられている。このうち左バンクの動弁系１７ａには、通常（低速）モードと高速モードと休筒モード（気筒を休止させるモード）とに切換可能（３モード切換え）な吸気用の可変動弁装置１８と、通常（低速）モードと休筒モード（気筒を休止させるモード）に切換可能（２モード切換え）な排気用の可変動弁装置１９（本願の可変動弁装置に相当）とを組み合わせた構造が用いられる。右側の動弁系１７ｂには、通常（低速）モードと高速モードとに切換可能（２モード切換え）な吸気用の可変動弁装置２０と、通常（低速）モードだけの動弁装置２１とを組み合わせた構造が用いられている。

図２には、このうちの左バンク７ａに搭載される動弁系１７ａの１気筒分の可変動弁装置１８，１９（吸気用と排気用の両方）が示されている（エンジン後方から見た図）。図９には、このうちの可変動弁装置１８を内側から見たときの図、図１０には同装置１８を分解した図が示され、図１１には可変動弁装置１９を内側から見たときの図、図１２には同装置１９を分解した図が示されている。

同１気筒分の構造について説明すると、図２および図３中２５は、燃焼室１１の頭上中央にシリンダヘッド６の長手方向に沿って配設された回転可能なカムシャフト、２６は同カムシャフト２５を挟むバンク内側に該カムシャフト２５と略平行に配設（固定）された吸気側のロッカシャフト、２７はその反対側（バンク外側）にカムシャフト２５と略平行に配設（固定）された排気側のロッカシャフト（本願のロッカシャフトに相当）を示している。なお、ロッカシャフト２６、２７はいずれもカムシャフト２５の上側に配置してある。

このうちロッカシャフト２７内には、休筒切換用の油路２７ａが軸方向に沿って形成されている。ロッカシャフト２６内には、該油路２７端と連通接続される休筒切換用の油路２６ａと、高速切換用の油路２６ｂとが軸方向に沿って形成されている。

カムシャフト２５は、クランク出力によって回転駆動される部品である。このカムシャフト２５の燃焼室１１の頭上に配置されるシャフト部分には、例えば図２および図４に示されるように前方側から順に高速用の吸気カム３０、リフトレスカム（休止用カム）３１、排気カム３２、低速用の吸気カム３３が形成されている。低速用の吸気カム３３は、エンジンの低速運転に適した開閉タイミング、バルブリフト量に設定したカムプロフィルをもち、高速用の吸気カム３０は、例えば低速用カム３３と同じベース円で、エンジンの高速運転に適した開閉タイミング、バルブリフト量（低速用カム３３より大）を設定したカムプロフィルをもち、リフトレスカム３１は同一半径のカムプロフィル（ベース円だけ）をもつ。むろん、排気カム３２は、燃焼ガスの排出に適した開閉タイミング、バルブリフト量のカムプロフィルをもつ。

吸気用の可変動弁装置１８は、図２、図９および図１０に示されるような分割式のロッカアーム構造が用いられている。これには、吸気バルブ１３ａ，１３ｂの駆動を行なうバルブ駆動ロッカ３５と、吸気カム３０，３３と追従する低・高速別のカム追従ロッカ６０，７０とに分けた構造が用いてある。

詳しくは、図２および図１０に示されるようにバルブ駆動ロッカ３５は、筒形のロッカシャフト支持用のボス部３６と、同ボス部３６の両端部から半径方向に突き出た、軸方向に並ぶ一対（２本）のロッカアーム部３７と、同ロッカアーム部３７の端部に組み付けられたアジャストスクリュ部３８と、同アーム部３７の各根元部に設けられたモード切換用の切換作動部４０ａ，４０ｂとを有して構成してある。そして、図２に示されるようにロッカシャフト支持用ボス部３６が、吸気カム３０（高速用）が有る地点から吸気カム３３（低速用）が有る地点までに相当するロッカシャフト２６部分に渡り回動自在に嵌挿され、各ロッカアーム部３７の先端のアジャストスクリュ部３８をそれぞれ吸気バルブ１３ａ，１３ｂの上部端（バルブステム端）に位置決めている。つまり、バルブ駆動ロッカ３５は、ロッカシャフト２６を支点に揺動すると、吸気バルブ１３ａ，１３ｂが駆動される。

またボス部３６の外周面のうち、リフトレスカム３１と対応する外周面部分からは、図３、図４、図８〜図１０に示されるように示されるようにスリッパ４１がリフトレスカ３１の外周面に向かって突き出ている。このスリッパ４１の突出し長さは、吸気バルブ１３ａ，１３ｂが閉弁のとき、スリッパ４１の先端部がリフトレスカム３１の外周面と当接可能な寸法に設定されている。これで、吸気バルブ１３ａ，１３ｂが閉弁状態にあるとき、バルブ駆動ロッカ３５の全体を、吸気バルブ１３ａ，１３ｂのバルブスプリングの反力を利用したスリッパ４１のリフトレスカム３１に対する当接から、不用意に動かないようにしている。

ボス部３６の両端部に配置された切換作動部４０ａ，４０ｂには、いずれもピストン式が用いられている。このうち吸気カム３３（低速用）側に配置される切換部４０ａを説明すると、図５、図９および図１０中４３は、吸気カム３３側のアーム部３７の根元部に形成された円筒形のシリンダである。このシリンダ４３は、ロッカシャフト２６の直径方向に沿って延びる縦形をなしている。このシリンダ４３の前面（カムシャフト２５側の面）の下部には窓部４４が形成してある。またシリンダ４３の底面からその直下のボス部３６の内面３６ａ（軸受け面）までには、シリンダ４３より小径な通孔４５（図５のみ図示）が形成されている。シリンダ４３内には、ピストン４６が、該ピストン４６をシリンダ４３の底面へ付勢する圧縮スプリング４７と一緒に収容されている（図５のみ図示）。これにより、常時は、シリンダ４１の窓部４４は、ピストン４６の下部外周面で塞がれ、ピストン４６が上昇すると、ピストン４６が窓部４４から退かれて、同窓部４４が開放されるようにしてある。通孔４５内には、図５に示されるようにピン４８が摺動可能に収められている。通孔４５の下端開口は、図５に示されるように油路２６ａから分岐した分岐路４９、詳しくは油路２６ａから半径方向へ分岐してロッカシャフト２６の外周面に開口した分岐路４９と連通していて、油路２６ａからピン４８に油圧が加わると、ピン４８の上昇動から、図５の二点鎖線で示されるように窓部４４を塞いでいたピストン４３を窓部４４から退かせる方向に駆動、つまり窓部４４が開放されるようにしてある。

吸気カム３０（高速用）側に配置される切換作動部４０ｂには、切換作動部４０ａと同様、図６、図９および図１０に示されるようにアーム部３７の根元部に円筒形のシリンダ５１を形成した構造が用いてある。シリンダ５１の直下のロッカシャフト２６部分には、シリンダ５１と直列に連通する通孔５２が形成してある。なお、通孔５２は、シリンダ５１より小径である。また切換作動部４０ａとは異なり、図６に示されるようにシリンダ５１の前面上部には、窓部５０が形成され、シリンダ５１内には、ピストン５３が、該ピストン５３を下部へ付勢する圧縮スプリング５４と一緒に収容されている。またピストン５３には、窓部５０から下側のシリンダ部分に収まるだけの薄形が用いられていて、切換作動部４０ａとは逆に、常時は、シリンダ５１の窓部５０の開口は開放し、ピストン５３が上昇すると、ピストン５３の外周面で塞がれるようにしてある。通孔４５内には、ピン５５が摺動自在に収められている。通孔５２の下端部は、図６に示されるように油路２６ｂの一部と交差して連通していて、油路２６ｂからピン４８に油圧が加わると、ピン５５の上昇動から、図６の二点鎖線で示されるようにピストン５３が窓部５０を塞ぐ方向に駆動、つまり窓部５０が閉じられるようにしてある。

なお、ボス部３６の両端側の開口縁部には、それぞれ、シリンダ４３，５１の下部〜ボス部３６の前方（アーム部３７が無い側）〜アーム部３７の根元部までの領域を切欠いた一対の切欠き部５７が形成してある（図１０に図示）。

高速側のカム追従ロッカ７０は、図２、図３、図６、図９および図１０に示されるようにボス部３６（バルブ駆動ロッカ）の吸気カム３０（高速用）側の端部に隣接して配置される部品である。同カム追従ロッカ７０は、ボス部３６端に隣接したロッカシャフト２６部分に回動自在に嵌挿される筒形のロッカシャフト支持用のボス部７１と、同ボス部７１の両端部から吸気カム３０（高速用）の直上へ直線状に突き出た一対のローラ支持片７２と、同ローラ支持片７２の先端部間に支持された回転自在なローラ７３と、ボス部７１に形成されたウイング部７４とを有している。このうち、ローラ７３は、吸気カム３０と転接していて、カム追従ロッカ７０は、カムシャフト２５が回転すると、ボス部７１を支点に回動、すなわち吸気カム３０の変位に追従しながら揺動するようにしてある。なお、カム追従ロッカ７０は、追従性の維持のため、ローラ支持片７１に形成した受け座７５から入力されるプッシャ７０ａ（図６に二点鎖線で一部図示）の付勢力によって、ローラ７３を吸気カム３０へ押し付けてある。

ボス部３６（バルブ駆動ロッカ）と隣接するボス部７１の端部には、図６および図１０に示されるようにボス部３６の開口端で残っている縁部３６ｂを収めるための切欠き部７６（一部だけ図示）が形成されている。こうした凹凸の嵌まり合いを利用して、カム追従ロッカ７０の全体が、切欠き分、バルブ駆動ロッカ３５側へずれた位置に配置されている。さらに述べれば、このずれを利用して、内側のローラ支持片７２を窓部５０と一直線上に連なる地点に配置させている。これで、カム追従ロッカ７０は、窓部５０の前方に内側のローラ支持片７２が配置された姿勢を保ちながら揺動できるようにしてある。むろん、切欠き部５７と切欠き部７６は、カム追従ロッカ７０の動きを阻害せずにすむ大きさや形状に設定してある。

ウイング部７４は、この窓部５０の前方に配置されるローラ支持片７２を流用して形成されている（図６および図１０に図示）。具体的には、ローラ支持片７２の上部には、該ローラ支持片７２に沿って一体にリブ部７８が形成されている。このリブ部７８は、ローラ支持片７２の根元部に向かうにしたがい、Ｌ形の断面をなしながら、次第にボス部７１から離れ、かつ次第に幅広に拡大される円弧形をなしている。ウイング部７４は、このリブ７８の先端部を、窓部５０の地点まで張り出させてなる。この張り出た先端部をなす水平壁には、窓部５０の内外に出入り可能な形状の当接部７９が形成されていている。これで、通常時は、当接部７９が、窓部５０を通してシリンダ５１内外へ出入りし、ピストン５３で窓部５０が塞がれたときは、当接部７９が、窓部５０から露出するピストン５３と突き当たるようにしている。

つまり、切換作動部４０ｂとウイング部７４との組み合わせから、ウイング部７４の先端部をなす当接部７９が、空振りか、ピストン５３と突き当たるかによって、カム追従ロッカ７０からの高速用吸気カム３０の変位がバルブ駆動ロッカ３５に入力されるか、入力が停止されるかの切り換えを行なう切換機構を構成している。

低速側のカム追従ロッカ６０は、図２、図３、図９および図１０に示されるようにボス部３６の吸気カム３３（低速用）側の端部に隣接して配置される部品である。同カム追従ロッカ６０は、先に説明した高速側のカム追従ロッカ７０とは、勝手反対となるだけで、構造的には同じである。このため、カム追従ロッカ６０の各部の説明は、先のカム追従ロッカ７０の各部の符号７１〜７９の代わりに、同一部位に、２桁目の番号を変えた符号６１〜６９を付して、その省略する。

このカム追従ロッカ６０により、図５に示されるように通常時は、当接部６９が、窓部４４を塞いでいるピストン４６と突き当たり、ピストン４６で窓部４４が開放されたときは、当接部６９が、窓部４４を通してシリンダ４３内外を出入りするようにしてある。つまり、切換作動部４０ａとウイング部７４との組み合わせから、当接部６９が、ピストン４６と突き当たるか、空振りするかによって、カム追従ロッカ６０からの低速用吸気カム３３の変位がバルブ駆動ロッカ３５に入力されるか、入力が停止されるかの切り換えを行なう切換機構を構成している。

他方、排気用の可変動弁装置１９には、図２、図７、図１１および図１２に示されるような排気カム３２に追従するカム追従ロッカ８０と、排気バルブ１５ａ，１５ｂの駆動を行なうバルブ駆動ロッカ９０とに分けた構造（分割式のロッカアーム構造）が用いられている。

このうちカム追従ロッカ８０には、排気カム３２と対応したロッカシャフト２７部分に回動自在に嵌挿される筒形のロッカシャフト支持用のボス部８１と、同ボス部８１の両端部から排気カム３２の直上へ直線状に突き出たＵ形のローラ支持片８２と、同ローラ支持片８２の先端部間に支持された回転自在なローラ８３と、ボス部８１に形成されたウイング部８４とを有した構造が用いられている。ここで、ローラ８３は、排気カム３２に転接していて、カム追従ロッカ８０は、カムシャフト２５が回転すると、ボス部８１を支点に回動、すなわち排気カム２５の変位に追従しながら揺動するようにしてある。なお、カム追従ロッカ８０は、追従性の維持のためローラ支持片８２に形成した受け座８５から入力されるプッシャ８０ａ（図７に二点鎖線で一部だけ図示）の付勢力によって、ローラ８３を排気カム３２へ押し付けてある。

ウイング部８４は、ボス部８１の外面の幅方向中央に一体に形成されたリブ８６をもつ。同リブ８６は、ローラ支持片８２の後端部から、ボス部８１の周方向に沿いに、ボス部８１の上部まで延びている。リブ８１の先端部には、前方へ張り出す水平壁部で形成される当接部８９が設けられている。

バルブ駆動ロッカ９０には、図１１および図１２に示されるように門形の構造が用いられている。同ロッカ９０には、ボス部８１（カム追従ロッカ８０）の両側に配置される一対のロッカアーム部９１（複数：２個）と、モード切換用の切換作動部９８（ウイング部８４と組み合う部分：本願の切換部分に相当）とを組み合わせた構造が用いられている。

このうち一対のロッカアーム部９１は、いずれも一端部にボス部８１（カム追従ロッカ８０）を挟んだ両側のロッカシャフト２７部分に回動自在に嵌挿された一対の筒形のロッカシャフト支持用のボス部９２を有し、他端部に同ボス部９２からそれぞれ排気バルブ１５ａ，１５ｂまでの直線状に延びるアーム部９３を有した構造が用いられている。そして、各アーム部９３の先端部をなす、アジャストスクリュ部９４が、それぞれ排気バルブ１５ａ，１５ｂの上部端（バルブステム端）に配置させてある。アーム部９３，９３間は、例えばプレート状の連結アーム９５（本願の連結アーム部に相当）によって、アーム部９３の端部、具体的にはアジャストスクリュ部９４が有る地点で連結されている。これで、一対のロッカアーム部９１を一体化させている。つまり、バルブ駆動ロッカ９０は、ロッカシャフト２７を支点として揺動すると、複数の排気バルブ１５ａ，１５ｂが駆動される構造になっている。

リフトレスカム３１の直上に配置されるボス部９２の外周面からは、図４、図８および図１２に示されるようにリフトレスカム３１の外周面に向かってスリッパ９６が突き出ている。このスリッパ９６の突出し長さは、排気バルブ１５ａ，１５ｂが閉弁のとき、スリッパ９６の先端部がリフトレスカム３１の外周面と当接可能な寸法をもつ。これにより、排気バルブ１５ａ，１５ｂが閉弁状態にあるとき、ロッカアーム部９１の全体を、排気バルブ１５ａ，１５ｂのバルブスプリングの反力を利用したスリッパ９６のリフトレスカム３１に対する当接から、不用意に動かないようにしている。

切換作動部９８は、図１１および図１２に示されるように連結アーム９５、具体的には排気バルブ１５ａ，１５ｂ間の略中央となるアーム部分に設けてある。この切換作動部９８にはピストン式が用いられている。同切換作動部９８の構造が図７に詳しく示されている。

同切換作動部９８を説明すると、図７中９９は縦形のシリンダである。同シリンダ９９は、連結アーム９５の中央（排気バルブ１５ａ，１５ｂ間の略中央となる地点）から、上側へ突き出るように形成されている。このシリンダ９９は、ロッカシャフト２７から離れる方向に後傾している。このシリンダ９９のうち、前面（カムシャフト２５側の面）の下部には、窓部１００が形成されている。またシリンダ９９の底面からその直下のアーム部分の内部までには、シリンダ９９より小径な通孔１０１が形成されている。

シリンダ９９内には、ピストン１０２が、該ピストン１０２をシリンダ９９の底面へ付勢する圧縮スプリング１０３と一緒に収容されている。つまり、常時は、シリンダ９９の窓部１００は、ピストン１０２の外周面で塞がれ、ピストン１０２が上昇すると、ピストン１０２が窓部１００から退かれて、同窓部１００が開放されるようにしてある。通孔１０１内には、ピン１０４が摺動可能に収められている。通孔１０４の下端開口は、図３および図７に示されるように連結アーム部９５の内部に形成した中継路１０５、該中継路１０５とボス部９２の内部とを連通するアーム部９３内部の中継路１０６に連通している。さらに中継路１０６は、油路２７ａから分岐した分岐路１０７（図７のみ図示）、詳しくは油路２７ａから半径方向へ分岐してロッカシャフト２６の外周面に開口した分岐路１０７と連通していて、油路２７ａからピン１０４に油圧が加わると、ピン１０４の上昇動から、図７の二点鎖線で示されるように窓部１００を塞いでいたピストン１０２を窓部１００から退かせる方向に駆動、つまり窓部１００が開放されるようにしてある。

この窓部１００の直前に、カム追従ロッカ８０の当接部８８が位置決められている。当接部８９は、図７に示されるように窓部１００の内外に出入り可能な形状に形成されていている。これで、通常時は、当接部８９が、窓部１００を塞いでいるピストン１０２と突き当たり、窓部１００が開放されたときは、当接部８９が、窓部１００を通してシリンダ９９内外を出入りするようにしてある。つまり、切換作動部９８とウイング部８４との組み合わせから、当接部８９が、ピストン１０２と突き当たるか、空振りするかによって、カム追従ロッカ８０からの排気カム３２の変位がバルブ駆動ロッカ９０に入力されるか、入力が停止されるかの切り換えを行なう切換機構１１０（本願の切換部に相当）を構成している。

他方、排気側のロッカシャフト２６の油路２７ａは、図２に示されるように休筒切換用のオイルコントロールバルブ１２０（以下、ＯＣＶ１２０という）を介して、油圧供給部（オイルポンプなどで形成される：図示しない）に接続されている。また吸気側のロッカシャフト２６の油路２６ｂは、高速切換用のオイルコントロールバルブ１２１（以下、ＯＣＶ１２１という）を介して、油圧供給部（オイルポンプなどで形成される：図示しない）に接続されている。この二系統の油圧供給系のＯＣＶ１２０，１２１は、いずれも制御部１２２（例えばマイクロコンピュータで構成されるもの）に接続されている。制御部１２２には、例えば予め自動車の運転状態に応じて設定されたマップにしたがって、低速モードのときは、ＯＣＶ１２０，１２１の両方を「閉」、高速モードのときは、ＯＣＶ１２１だけ「開」、休筒モードのときはＯＣＶ１２０だけ「開」にする機能が設定されている。

こうした構造が、左バンク７ａの各気筒に採用され、左バンク７ａの吸気系においては高速用吸気カム３０による弁駆動、低速用カム３３による弁駆動、非弁駆動の３段切換えが行なえ、排気系においては排気カム３２による弁駆動、非弁駆動の２段切換えが行なえるようにしている。

一方、右バンク７ｂの動弁系１７ｂの各吸気用可変動弁装置２０には、左バンク７ａの吸気用の可変動弁装置１８から、非弁駆動となる機構や部分を除いた構造が用いられている。同構造には、図示はされていないが、低速側の切換構造（主に切換作動部４０ａ、カム追従ロッカ６０）を省き、バルブ駆動ロッカ３５が、常時、直接的に低速用吸気カム３３で駆動される構造が用いてある。これで、高速側の切換構造だけを残して、低速モードと高速モードとの２段切換えが行なえる構造にしてある。また排気側には、左バンク７ａの排気用の可変動弁装置１９から、非弁駆動となる機構や部分を除いた構造、すなわちバルブ駆動ロッカ９０だけが、常時、直接的に排気カム３２で駆動される構造が用いてある。さらに右バンク７ｂでは、休筒モードの切換えをなす油路２６ａ，２７ａを省いて、油路２６ｂだけを残す構造が用いてある。つまり、右バンク７ｂは、吸気系において高速用吸気カム３０による弁駆動、低速用カム３３による弁駆動の２段切換えが行なえ、排気系において排気カム３２による弁駆動だけが行なえる構造にしてある。

こうした左・右バンク７ａ，７ｂの動弁系１７ａ，１７ｂにより、一部の気筒（左バンク７ａの３気筒）を休止させた運転が行なえるようにしている。

つぎに、図５〜図８を参照して動弁系１７の作用を説明する。

今、自動車の走行状態により、制御部１２２に低速モードを実行する指令がなされたとする。

すると、制御部１２２により、ＯＣＶ１２０，１２１はいずれも閉作動される。つまり、油路２６ａ，２６ｂ、２７ａは、いずれも油圧供給系からの油圧が作用しない状態となる。これにより、図５の実線に示されるように左バンク７ａの切換作動部４０ａ（吸気）の窓部４４は、ピストン４６で遮られる状態となる（圧縮スプリング４７の弾性力による）。また図６の実線に示されるように切換作動部４０ｂ（吸気）の窓部５０は、開放された状態となる（圧縮スプリング５４の弾性力による）。さらに図７に示されるように左バンク７ａの切換作動部９８（排気）の窓部１００は、ピストン１０２（圧縮スプリング１０３の弾性力による）で遮られた状態となる。

すると、左バンク７ａの吸気側では、カム追従ロッカ７０（高速）は、空振りを伴いながら揺動駆動される。と同時にカム追従ロッカ６０（低速）は、ピストン４６と突き当たりながら揺動駆動される。また左バンク７ａの排気側においては、カム追従ロッカ８０が、ピストン１０２と突き当たりながら揺動駆動される。

これにより、吸気側では、カム追従ロッカ６０から伝わる吸気カム３３（低速用）の変位が、バルブ駆動ロッカ３５から一対のロッカアーム部３７を経て、一対の吸気バルブ１３ａ，１３ｂへ伝わり、該吸気バルブ１３ａ，１３ｂを駆動する。また排気側では、カム追従ロッカ８０から伝わる排気カム３２の変位が、バルブ駆動ロッカ９０の連結アーム９５から、バルブ端へ向かって並行に延びる状一対のアーム部９３を経て、一対の排気バルブ１５ａ，１５ｂへ伝わり、該排気バルブ１５ａ，１５ｂを駆動する。

右バンク７ｂの可変動弁装置２０においては、左バンク７ａと同様、カム追従ロッカ（高速）は空振りを伴うので、バルブ駆動ロッカに伝わる低速用の吸気カムの変位だけが、一対の吸気バルブへ伝わり、該吸気バルブを駆動する。また排気側の動弁装置２１においては、バルブ駆動ロッカを介して、直接的に、排気カムの変位が、一対のアーム部を経て、一対の排気バルブへ伝わり、該排気バルブを駆動する。

これにより、Ｖ形エンジンは、図１３の線図中の低速カムおよび排気カムの組み合わせがもたらす低速モードで運転される。つまり、通常の走行で要求されるエンジン性能が出力される。

また自動車の走行状態により、制御部１２２において高速モードを実行する指令がなされると、制御部１２２により、高速切換用のＯＣＶ１２１だけが開作動する制御が行なわれる。これにより、油路２６ｂだけに油圧が作用する。

すると、左バンク７ａの切換作動部４０ｂ（吸気側）のピン５５に油圧が加わる。これにより、図６中の二点鎖線に示されるように窓部５０は、ピン５５で上方へ駆動されるピストン５３によって遮られる。なお、左バンク７ａの排気側は、切換作動部９８の窓部１００がピストン１０２で遮られた状態が続く。

すると、吸気側のカム追従ロッカ７０は、図６中の二点鎖線に示されるようにピストン５３と突き当たりながら揺動駆動される。

ここで、切換作動部４０ａの窓部４４は、ピストン４６で遮れた状態であるが、高速用の吸気カム３０の外形形状は、低速用の吸気カム３３よりも大きく設定してあるから、カム追従ロッカ７０から伝わる吸気カム３０（高速用）のカム変位だけが、バルブ駆動ロッカ３５から一対のロッカアーム部３７を経て、一対の吸気バルブ１３ａ，１３ｂへ伝わる。つまり、吸気バルブ１３ａ，１３ｂは、高速の吸気カム３０で駆動されていく。なお、排気バルブ１５ａ，１５ｂは、先の排気カム３２の変位が、カム追従ロッカ８０からバルブ駆動ロッカ９０の連結アーム９５へ伝わる経路により、駆動され続ける
また右バンク７ｂの可変動弁装置２０では、左バンク７ａと同様、カム追従ロッカから伝わる吸気カム（高速用）の変位が、バルブ駆動ロッカから一対のロッカアーム部を経て、一対の吸気バルブへ伝わることによって、該吸気バルブの駆動が行なわれる。なお、右バンク７ｂの動弁装置２１は、バルブ駆動ロッカによって、直接的に、一対の排気バルブを駆動し続ける。

これにより、Ｖ形エンジンは、図１３の線図中の高速カムおよび排気カムの組み合わせがもたらす高速モードで運転される。つまり、高いエンジン性能が出力される運転に切り換わる。

また自動車の走行状態により、制御部１２２において休筒モードを実行する指令がなされると、制御部１２２により、休筒用のＯＣＶ１２０だけが開作動する制御が行なわれる。これにより、油路２６ａ、２７ａに油圧が作用する。

すると、左バンク７ａの吸気側は、ピン４８に油圧が加わり、該ピン４８が上方へ駆動される。これにより、切換作動部４０ａのピストン４６は、上方へ駆動され、図５中の二点鎖線に示されるように窓部４４を開放させる。また切換作動部４０ｂには、油圧が作用していないので、窓部５０は、図６に示されるように開放された状態が続く。排気側でも、切換作動部９８のピストン１０４は、ピン１０４の押し上げによって上方へ駆動される。これにより、切換作動部９８の窓部１００は開放される。

これにより、左バンク７ａの各カム追従ロッカ６０（吸気：低速）、カム追従ロッカ７０（吸気：高速）、カム追従ロッカ８０（排気）は、いずれも、空振りを伴いながら揺動駆動され、バルブ駆動ロッカ３５，９０（吸気、排気）には、バルブを駆動する駆動力が伝達されなくなる。これに伴い、図８に示されるように各バルブ駆動ロッカ３５，９０のスリッパ４１，９６が、リフトレスカム３１の円形なカム面（外周面）と摺接し続け、吸気バルブ１３ａ，１３ｂと排気バルブ１５ａ，１５ｂの両者を閉弁状態に保つ。なお、カム追従ロッカ６０，７０，８０は、プッシャ６０ａ，７０ａ，８０ａによって、カム面に押し付けられ続ける。

こうしたカム追従ロッカ６０，７０，８０とバルブ駆動ロッカ３５，９０との間の切り離しにより、左バンク７ａにおける吸気バルブ１３ａ，１３ｂ、排気バルブ１５ａ，１５ｂのリフト（開閉）は停止される。

このとき、右バンク７ｂの吸気用の各可変動弁装置２０、排気用の動弁装置２１は、先の低速モードのときと同様、低速用の吸気カムの変位が吸気バルブへ伝わり続け、排気カムの変位が排気バルブへ伝わり続けているから、一部の気筒（左バンク７ａの気筒）を休止させた休筒モードに切り換わる。

このような排気側に門形のバルブ駆動ロッカ９０を採用したエンジンは、たとえ図３に示されるようにバルブ駆動ロッカ９０が排気バルブ１５ａ，１５ｂ間の片側（気筒３の片側）に偏って配置されても、ボス部９２の幅寸法を変えたりアーム部９３の位置を変えたりするだけで（調節）、バルブ駆動をなす一対のアーム部９３が、いずれも排気バルブ１５ａ，１５ｂが有る地点から、カム追従ロッカ８０の両側のロッカシャフト２７の地点に向かう直線状の経路に並行に配置される。しかも、連結アーム９５によるアーム部９３端間の連結により、排気バルブ１５ａ，１５ｂを開弁するためにバルブ駆動ロッカ９０を押し下げるときや排気バルブ１５ａ，１５ｂを閉弁するためにバルブ駆動ロッカ９０が戻るときに加わる荷重は、捩れ応力を伴わずに、一対のアーム部９３に作用する。

したがって、門形のバルブ駆動ロッカ９０構造により、常に所定のバルブリフトを再現することができ、エンジン性能の向上が図れる。しかも、連結アーム９５に、カム追従ロッカ８０とバルブ駆動ロッカ９０間の伝達を切り換える切換作動部９８を設けると、カム追従ロッカ８０からの荷重が、排気バルブ１５ａ，１５ｂに対称的に作用するので、高いバルブリフトの再現性をもたらすことができる。特に切換作動部９８を排気バルブ１５ａ，１５ｂ間の略中央に設けると、均等に荷重が排気バルブ１５ａ，１５ｂに作用するようになるので、一層、高い再現性をもたらすことができる。

また、シリンダやピストンを備えた重量物である切換作動部９８が連結アーム９５に設けられているため、切換作動部９８の重量増加分による荷重についても偏って働くことがないために、両バルブリフトの再現性が高まる。加えて、連結部に切換部の一部を設けることで重量増加が抑制できるため、フリクションが軽減できるうえ、設計どおりのバルブリフト再現が特に高回転で容易になり、高いエンジン性能が得られる。

さらには、切換え当接部への荷重の偏りが発生しにくいので、切換え当接部の接点移動が抑制される。そして、切換え部位の摩耗が抑制され、耐久信頼性が向上される。

［第２の実施形態］
図１４は、本発明の第２の実施形態を示す。

第１の実施形態では、バルブ駆動ロッカ９０の連結アーム９５に切換作動部９８を設け、カム追従ロッカ８０にウイング部８４を設けて、カム追従ロッカ８０とバルブ駆動ロッカ９０間の伝達切換えを行なうようにした例を挙げたが、これに限らず、図１４に示されるように、反対に、バルブ駆動ロッカ９０の連結アーム９５にウイング部８４（本願の切換部分に相当）を設け、カム追従ロッカ８０に切換作動部９８を設けて、カム追従ロッカ８０とバルブ駆動ロッカ３５間の伝達切換えを行なうようにした構造でもよい。

但し、図１４において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱し
ない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述した実施形態では、本発明をＶ形エンジンに適用した例を挙げたが、これに限らず、他の直列形といったシリンダの並び方の異なるエンジンに適用してもよい。

さらに、上述の実施形態ではリフトレスカムと排気カムとの切換えについて例を挙げたが、小リフトとそれを包括する大リフトの切換えに適用しても良い。この場合、低リフト時は荷重がアンバランスとなるが、低リフト時は荷重自体が低いため問題とならない。荷重の高い高リフト時には本願の効果が同様に得られる。

本発明の第１の実施形態に係る可変動弁装置を搭載したエンジンを示す斜視図。 同エンジンの左バンクに搭載されている１気筒分の吸・排気両方の可変動弁装置の全体を示す斜視図。 図１中のＡ矢視から見た平面図。 カムシャフトの各種カムのレイアウトを示す平面図。 図３中のＢ矢視から見た吸気側（低速）の可変動弁装置の断面図。 図３中のＣ矢視から見た吸気側（高速）の可変動弁装置の断面図。 図３中のＤ矢視から見た排気側の可変動弁装置の断面図。 図３中のＥ矢視から見たリフトレスカム回りの断面図。 吸気側の可変動弁装置の全体を示す斜視図。 同装置をカム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとに分解した斜視図。 排気側の可変動弁装置の全体を示す斜視図。 同装置をカム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとに分解した斜視図。 吸・排気の可変動弁装置がもたらす各種バルブリフトの可変を説明するための線図。 本発明の第２の実施形態の要部を説明する分解斜視図。

符号の説明

１…エンジン本体（内燃機関）、７ａ，７ｂ…左・右バンク、１５ａ，１５ｂ…排気バルブ、１９…排気用の可変動弁装置、２５…カムシャフト、２７…排気用のロッカシャフト、３２…排気カム、８０…カム追従ロッカ、８４，９８…ウイング部、切換作動部（切換部）、９０…バルブ駆動ロッカ、９１…一対のロッカアーム部、９２…ボス部、９３…アーム部、９５…連結アーム（連結アーム部）、１１０…切換機構（切換部）。

Claims (1)

1. 内燃機関に回転可能に設けられ、カムを有するカムシャフトと、
   前記カムシャフトと並行に配置されたロッカシャフトと、
   前記カムにより駆動可能な複数のバルブと、
   前記ロッカシャフトに回動自在に設けられ、前記カムに追従して変位するカム追従ロッカと、
   前記ロッカシャフトに前記カム追従ロッカと並んで回動自在に設けられ、前記バルブの駆動を行なうバルブ駆動ロッカと、
   前記カム追従ロッカと前記バルブ駆動ロッカとの当接により前記カム追従ロッカの変位を前記バルブ駆動ロッカへ伝達する切換部とを
   具備し、
   前記バルブ駆動ロッカは、
   前記カム追従ロッカを挟んだ両側でロッカシャフト部分に回動自在に支持されるボス部と、前記ボス部から前記バルブまで直線状に延びるアーム部を有する一対のロッカアーム部と、
   前記アーム部の延出端部において前記アーム部間を連結する連結アーム部と
   を具備し、
   前記切換部は、
   前記ロッカシャフトに設けられる油路と連通するシリンダと、前記シリンダに摺動自在に挿入されるピストンとを具備して前記連結アーム部に設けられる切換作動部と、
   前記カム追従ロッカに設けられて、前記ピストンの摺動により同ピストンと当接可能な当接部と
   を具備して、前記カム追従ロッカの変位の前記バルブ駆動ロッカへの伝達と非伝達とを切換え可能とする
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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