JP4595863B2 - 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、気筒の吸気の各バルブのリフト（開閉）を停止させる切換えを行なっている。

ところで、こうした休筒モードの切換えを行なう可変動弁装置には、簡単な構成ですむため、ロッカアームをカムに追従して変位するカム追従ロッカと、バルブの駆動を行なうバルブ駆動ロッカとに分け、共通のロッカシャフトにこれらカム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとを回動自在に並設した分割式のロッカアーム構造が用いられている。そして、カム追従ロッカからのカム変位を、切換部を通じて、バルブ駆動ロッカへ伝達あるいは断つことが行なわれている。この伝達の入切りを行なう切換部の多くは、カム追従ロッカに突き当て部および該突き当て部と組み合う摺動自在なピストンのうちの一方を設け、バルブ駆動ロッカに、同じく他方を設けた構造が用いられる。ピストンは、突き当て部と突き当たる位置と突き当たらない位置とを変位可能になっていて、ピストンが突き当て部と突き当たる位置にあるときは、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バルブへ伝達され、ピストンが突き当て部と突き当たらない位置にあるときは、突き当て部の動きを逃がして、カム追従ロッカが空振りするだけで、カム変位がバルブ駆動ロッカへ伝わらないようにしている（特許文献１を参照）。
特開２００５−９０４０８号公報

近時、エンジンは、小形化およびエンジン性能を図るために、吸・排気で共通して使用するカムシャフトを燃焼室の頭上に配置するＳＯＨＣ構造を採用したり、マルチバルブを用いたり、気筒間の寸法を短縮させたりする傾向が強まっている。

ところが、休筒モードに切り換える可変動弁装置は、ロッカシャフトにカム追従ロッカとバルブ駆動ロッカを並べて配置するために、大形になる傾向にあり、かなり燃焼室（気筒上部）の頭上のスペースを占める。このため、制約の多いＳＯＨＣエンジンになると、その影響で、動弁系に組み込み難くなる。具体的には、複数の吸気バルブにそれぞれ可変動弁装置を据え付けることが難しくなる問題がある。カム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとを並設する構造は、一方のロッカから突き当て部を他方のロッカへ張り出させて、他方のロッカに設けたピストンに向き合わせるが、突き当て部が有るロッカは、張り出しにより、カム変位が入力される部位と、カム変位が出力される突き当て部とが、ロッカシャフトの軸心方向に対して大きくずれるため、捩れ方向（張り出した突き当て部が倒れる方向）が応力しやすく、カム追従ロッカのカム変位を伝える動きが損なわれたり、カム追従ロッカの剛性が損なわれたりする問題もある。

そこで、本発明の目的は、コンパクト化および突き当て部の張り出しの抑制が図れる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、バルブ駆動ロッカのボスと向き合う低速用カム追従ロッカ及び高速用カム追従ロッカのそれぞれのボスの端部に、ボス端から切り欠かれた第１の切欠き部をそれぞれ設け、低速用カム追従ロッカ及び高速用カム追従ロッカのボスに向き合うバルブ駆動ロッカのボスの端部に、ボス端から切り欠かれた第２の切欠き部を設け、これら第１の切欠き部および第２の切欠き部と、向き合う相手側の各ボスの端部に残る縁部とが、低速用カム追従ロッカ及び高速用カム追従ロッカの動きを許容するように互いに嵌め合わせられ、ロッカシャフトの外周面で、低速用カム追従ロッカのボス端及び高速用カム追従ロッカのボス端とバルブ駆動ロッカのボス端とをラップさせる構成とした。

これにより、カム追従ロッカ、バルブ駆動ロッカは、ラップ分、ロッカシャフトの軸方向に占める領域が少なくてすみ、突き当て部の張り出しも抑えられる。

このとき、切換部は、低速用カム追従ロッカ及び高速用カム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとのどちらか一方に突き当て部を有し、他方に前記突き当て部に突き当る位置と突き当らない逃がし位置との間を変位可能なピストンを有し、低速用カム追従ロッカ及び高速用カム追従ロッカからバルブ駆動ロッカへそれぞれのカムの変位の伝達をピストンの変位によって入切り可能とする構成とした。

そして、突き当て部がロッカから張り出さずにすむよう、突き当て部とピストンとを低速用カム追従ロッカ及び高速用カム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとが揺動する方向に正対する関係にした。請求項２に記載の発明において、突き当て部は、低速用カム追従ロッカ及び高速用カム追従ロッカのボスの端部に残る縁部の壁部に設け、ピストンは、バルブ駆動ロッカのボスの端部に残る縁部の壁部に設ける。

請求項１に記載の発明によれば、カム追従ロッカのボス端とバルブ駆動ロッカのボス端とがロッカシャフトの軸方向でラップするから、ラップ分、ロッカシャフトの軸方向を占めるカム追従ロッカ、バルブ駆動ロッカの領域を小さくすることができ、可変動弁装置のコンパクト化が図れ、動弁系に組み込みやすくなる。

請求項２に記載の発明によれば、突き当て部とピストンを備えた切換部においても、ラップにより、突き当て部とピストンとは接近するから、突き当て部のロッカからの張り出しは抑えられ、ロッカの捩れ方向の応力の発生が抑制でき、ロッカの円滑な動き、さらには剛性が確保できる。

請求項３に記載の発明によれば、ロッカから突き当て部を張り出さずに、カム追従ロッカからバルブ駆動ロッカへ伝達されるカム変位の入切りができる。

［一実施形態］
以下、本発明を図１〜図１６に示す一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２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〜図１３は吸気側の可変動弁装置の嵌め合い構造を示す斜視図、図１４は排気側の可変動弁装置を示す斜視図、図１５は同装置の分解図、図１６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型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（本願の可変動弁装置に相当）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）モードだけの排気用の動弁装置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１４には可変動弁装置１９を内側から見たときの図、図１５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（本願のロッカシャフトに相当）、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２７ａ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に示されるように後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、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には、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（本願のバルブ駆動ロッカに相当）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（いずれも本願のカム追従ロッカに相当）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３６（本願のボスに相当）と、同ボス３６の両端部から直径方向に突き出た、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（当接部）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、アジャストスクリュ部３８の端部がバルブステム端と当接して吸気バルブ１３ａ，１３ｂを駆動する。

またボス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がリフトレスカム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の外周面と当接する寸法に設定されている。このスリッパ４１にて、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て、不用意に動かないようにしている。

ボス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作動部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（本願のピストンに相当）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４３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４６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。このシリンダ５１は、ストローク量を稼ぐためにボス３６の内面３６ａまで延びている。そのため、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（本願のピストンに相当）が、該ピストン５３をシリンダ５１の底面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５２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。

またボス３６の各両端部の開口縁には、図１０、図１１および図１３に示されるようにそれぞれボス端から所定に切り欠いた一対の切欠き部５７（本願の第２の切欠き部に相当）が形成されている。切欠き部５７は、いずれもボス端をなす周壁のうち、例えばシリンダ４３，５１の直下部から、ボス３６の前方（アーム部３７とは反対側）を経て、アーム部３７の根元部までに至る円周部分を連続して切り欠いてなる。

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７１と、同ボス７１の両側から一端側となる吸気カム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（ローラヨーク）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（転接子）と、ボス７１の周壁に形成された突き当て部７９（本願の突き当て部に相当）とを有している。これにより、カム追従ロッカ７０は、一端側にローラ７３を有し、他端側に突き当て部７９を有した構造になる。このうちのローラ７３が、吸気カム３０と転接している。これで、カム追従ロッカ７０は、カムシャフト２５が回転すると、ボス７１を支点として、吸気カム３０の変位に追従しながら揺動する。

またボス３６（バルブ駆動ロッカ）と隣接するボス７１の端部には、図６、図１０、図１１および図１２に示されるようにボス端から所定に切り欠いた切欠き部７６（本願の第１の切欠き部に相当）が形成されている。切欠き部７６は、ボス３６（バルブ駆動ロッカ）のときとは反対側の周壁部分を切り欠いてなる。例えばボス７１の上側から、ボス７１の前方部分（ローラ７３とは反対側）までの円周部分を連続して切り欠いた構造が用いられる。このボス７１端の切欠き部７６およびボス３６端の切欠き部５７と、ボス３６の開口端で残っている縁部３６ｂおよびボス７１の開口端で残っている縁部７１ｂとが互いに補うように嵌まり合っている。切欠き部７６，５７は、後述するカム追従ロッカ７０の所要の動きを許容する領域までに定めてある（カム追従ロッカ７０の動きが損なわれないようにするため）。この凹凸の嵌まり合いによって、図１２に示されるようにボス３６端の縁部３６ｂとボス７１端の縁部７１ｂとが、ロッカシャフト２６の外周面で、ロッカシャフト２６の軸方向に対してラップする。突き当て部７９は、このうちの縁部７１ｂに配置され、また窓部５０、シリンダ５１、ピストン５３および圧縮スプリング５４は、縁部３６ｂに配置されている。突き当て部７９とピストン５３とは、縁部３６ｂと縁部７１ｂとがラップされたとき、向き合う関係となるように位置決められている。このラップがもたらす縁部７１ｂ、３６ｂのロッカシャフト２６の周方向の横並びを利用して、図９および図１０に示されるようにボス７１の周壁端に有る突き当て部７９とボス３６の周壁端に有る窓部５０とを正対させている。

ボス３６寄り（内側）のローラ支持片７２は、この突き当て部７９とほぼ正対する地点に配置させてある。これで、片側のローラ支持片７２、突き当て部７９の双方は、窓部５０に対して一直線上に並ぶ。また図９および図１０に示されるようにボス７１の外周面には、この突き当て部７９から内側（ボス３６寄り）のローラ支持片７２に渡りウイング部７４が設けられている。このウイング部７４は、該突き当て部７９からローラ支持片７２までを直線状に連続してつなぐリブ７８で形成され、荷重が入力する部位と荷重が出力される部位との間を、荷重の入出力方向に沿って補強している。

突き当て部７９は、このリブ７８の先端部の水平壁を窓部５０の内外に出入り可能な形状に形成してなり、これで通常時は、突き当て部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、突き当て部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、突き当て部７９が、空振りか、ピストン５３と突き当たるかで、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が行なえる切換機構７９ａ（本願の切換部に相当）を構成している。

なお、外側のローラ支持片７２の先端側には、ローラ７３を吸気カム３０に押し付けるプッシャ７０ａ（図６に二点鎖線で一部図示）を据え付けるための受け座７５が形成してある。

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。

これにより、カム追従ロッカ６０についても、図３、図９、図１０および図１３に示されるようにボス６１端に形成された切欠き部６６（本願の第１の切欠き部に相当）およびボス３６端の切欠き部５７と、ボス３６の開口端で残っている縁部３６ｂおよびボス６１の開口端で残っている縁部６１ｂとが、カム追従ロッカ６０の動きを許容させながら互いに補うように嵌まり合う（ロッカシャフト２６上で縁部３６ｂと縁部６１ｂとがラップ）。もちろん、突き当て部６９は、縁部６１ｂに配置され、窓部４４、ピストン４６などは縁部３６ｂに配置されるので、ロッカシャフト２６の周方向に縁部６１ｂ、３６ｂが並ぶことを利用して、ボス６１の周壁端に有る突き当て部６９とボス３６の周壁端に有る窓部４４とを正対される。また突き当て部６９とボス３６寄りのローラ支持片６２についても、ウイング部６４を介して両者が直線状に連続する構造となる。むろん、突き当て部６９は、窓部４４の内外を出入り可能な形状に形成されていて、図５に示されるように通常時は、突き当て部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、突き当て部６９が、窓部４４を通してシリンダ４３内外を出入りする。つまり、突き当て部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が行なえる切換機構６９ａ（本願の切換部に相当）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１４および図１５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８１と、同ボス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。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８１を支点に回動、すなわち排気カム３２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、排気カム３２へ押し付けられる。

ウイング部８４は、ボス８１の外面の幅方向中央に突設したリブ８６から形成される。同リブ８６は、ローラ支持片８２の後端部から、ボス８１の周方向に沿いに、ボス８１の上部まで延びている。リブ８６の先端部には、前方へ張り出す形状の突き当て部８９が形成されている。

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と、モード切換用の切換作動部９８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９２を有し、他端部に同ボス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によって連結されている。これで、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。

リフトレスカム３１の直上に配置されるボス９２の外周面からは、図４、図８、図１３および図１４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の外周面と当接する寸法に設定されている。このスリッパ９６にて、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て、不用意に動かないようにしている。

切換作動部９８は、図１４および図１５に示されるように連結アーム９５に設けてある。この切換作動部９８には図７に示されるようなピストン式が用いられている。

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１０１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９５の内部に形成した中継路１０５に連通している。この中継路１０５は、アーム部９３の内部に形成された中継路１０６を通じて、ボス９２の内面に開口している。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の突き当て部８９が位置決められる。突き当て部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る。これで、通常時は、突き当て部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、突き当て部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、突き当て部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が行なえるようにしている。

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３に採用されている。つまり、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、低速用吸気カム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、低速用吸気カム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。

こうした左右のバンク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。

すなわち、図５〜図８を参照して動弁系１７の作用を説明すると、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型エンジンは、図１６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。

これにより、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で遮られた状態であるが、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型エンジンは、図１６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１０２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。

こうした休筒モードに切り換える可変動弁装置１８によると、互い隣接するカム追従ロッカ６０，７０のボス端とバルブ駆動ロッカ３５のボス端とは、単純にカム追従ロッカとバルブ駆動ロッカとを並べる場合とは違い、ロッカシャフト２６の軸方向でラップするようにしたので、図３および図９中に示すロッカシャフト２６の軸方向を占めるカム追従ロッカ６０，７０、バルブ駆動ロッカ３５の領域Ｌは、ラップ分、すなわち図１２に示されるように縁部６１ｂ、７１ｂが切欠き部５７，５７に収められる分、小さくできる。

したがって、可変動弁装置１８は、全体的にコンパクト化され、動弁系１７ａに組み込みやすくできる。しかも、ラップにより、突き当て部６９，７９とピストン４６，５３とは接近するので、突き当て部６９，７９のロッカ側部からの張り出しは抑えられ、カム追従ロッカ６０，７０が動作するときに発生する捩れ方向の応力の発生を抑えることができ、カム追従ロッカ６０，７０の円滑な動き、同ロッカ６０，７０の適正な剛性を確保することができる。

特に、カム追従ロッカ６０，７０のボス端に残る縁部６１ｂ、７１ｂに突き当て部６９，７９を設け、バルブ駆動ロッカ３５のボス端に残る縁部３６ｂにピストン４６，５３を設ける構造をすると、突き当て部６９，７９は、カム追従ロッカ６０，７０の側部から張り出さずに、ピストン４６，５３に向き合うレイアウトができる。このため、カム追従ロッカ６０，７０から張り出さずに、カム追従ロッカ６０，７０からバルブ駆動ロッカ３５へ伝達されるカム変位の入切りができ、一層、良好なカム追従ロッカ６０，７０の作動を実現することができる。

なお、本発明は上述した一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。例えば一実施形態では、カム追従ロッカに突き当て部を設け、バルブ駆動ロッカにピストンを設けたが、これとは反対に、カム追従ロッカにピストンを設け、バルブ駆動ロッカにピストンを設ける構造でも構わない。また一実施形態では、本発明をＶ型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やロッカシャフトを吸気用と排気用とに分けたＤＯＨＣ式のエンジンに適用してもよい。

本発明の一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２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。 高速側のカム追従ロッカ、同バルブ駆動ロッカのボス端に形成された切欠き部および該ボス端に残される縁部を示す斜視図。 同切欠き部と縁部とが嵌まり合った状態を示す図。 低速側のカム追従ロッカ、同バルブ駆動ロッカのボス端に形成された切欠き部および該ボス端に残される縁部を示す斜視図。 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。

符号の説明

１…エンジン本体（内燃機関）、１３ａ，１３ｂ…吸気バルブ（バルブ）、１８…吸気用の可変可動弁装置（可変動弁装置）、２５…カムシャフト、２６…吸気用のロッカシャフト、３０…吸気カム（高速用カム）、３３…吸気カム（低速用カム）、３５…バルブ駆動ロッカ、３６…（バルブ駆動ロッカの）ボス、４６，５３…ピストン、５７…切欠き部（第２の切欠き部）、６０…（低速用）カム追従ロッカ、７０…（高速用）カム追従ロッカ、６１…（低速用カム追従ロッカの）ボス、７１…（高速用カム追従ロッカの）ボス、６９，７９…突き当て部、６９ａ，７９ａ…切換機構（切換部）、６６，７６…切欠き部（第１の切欠き部）、３６ｂ，６１ｂ，７１ｂ…縁部。

Claims (2)

1. 内燃機関に回転可能に設けられ、低速用カムと高速用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バルブと、
   前記ロッカシャフトに回動自在に嵌挿されるボスを有して構成され、前記低速用カムに追従して変位する低速用カム追従ロッカと、
   前記ロッカシャフトに回動自在に嵌挿されるボスを有して構成され、前記高速用カムに追従して変位する高速用カム追従ロッカと、
   前記低速用カム追従ロッカのボスと前記高速用カム追従ロッカのボスのそれぞれに隣接した状態で前記ロッカシャフトに回動自在に嵌挿されるボスを有して構成され、前記低速用カム追従ロッカと前記高速用カム追従ロッカのいずれか一方の当接によりカムの変位が伝達されて前記バルブの駆動を行なうバルブ駆動ロッカと、
   前記低速用カム追従ロッカ及び前記高速用カム追従ロッカと前記バルブ駆動ロッカとのどちらか一方に突き当て部を有し、他方に前記突き当て部に突き当る位置と突き当らない逃がし位置との間を変位可能なピストンを有し、前記低速用カム追従ロッカ及び前記高速用カム追従ロッカから前記バルブ駆動ロッカへのカムの変位の伝達を前記ピストンの変位によって入切り可能に構成され、前記低速用カム追従ロッカから前記低速用カムの変位を前記バルブ駆動ロッカへ伝達する低速モードと、前記高速用カム追従ロッカから前記高速用カムの変位を前記バルブ駆動ロッカに伝達する高速モードと、前記低速用カム追従ロッカおよび前記高速用カム追従ロッカの両者から前記バルブ駆動ロッカへの変位の伝達を断つ休筒モードとのいずれかに切り換える切換部とを備え、
   前記バルブ駆動ロッカのボスと向き合う前記低速用カム追従ロッカ及び前記高速用カム追従ロッカのそれぞれのボスの端部には、ボス端をなす周壁のうち上側から前記バルブ駆動ロッカ側の円周部分をボス端から所定に切り欠いた第１の切欠き部がそれぞれ設けられ、
   前記低速用カム追従ロッカのボス及び前記高速用カム追従ロッカのボスに向き合う前記バルブ駆動ロッカのボスの両端部には、ボス端をなす周壁のうち上側から前記低速用カム追従ロッカおよび前記高速用カム追従ロッカ側の円周部分をボス端から所定に切り欠いた第２の切欠き部が設けられ、
   前記突き当て部が前記低速用カム追従ロッカおよび高速用カム追従ロッカと前記バルブ駆動ロッカのどちらか一方のボスの端部に残る縁部の壁部に設けられるとともに、前記ピストンが他方のボスの端部に残る縁部の壁部に設けられ、
   前記第１の切欠き部および前記第２の切欠き部と、向き合う相手側の各ボスの端部に残る縁部とが、前記低速用カム追従ロッカおよび前記高速用カム追従ロッカの動きを許容するように互いに嵌め合わせられ、前記突き当て部と前記ピストンとが前記低速用カム追従ロッカおよび前記高速用カム追従ロッカと前記バルブ駆動ロッカとの揺動する方向に正対するよう前記ロッカシャフトの外周面で、前記低速用カム追従ロッカのボス端および前記高速用カム追従ロッカのボス端と前記バルブ駆動ロッカのボス端とをラップさせる
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記突き当て部は、前記低速用カム追従ロッカ及び前記高速用カム追従ロッカのボスの端部に残るそれぞれの前記縁部の壁部に設け、
   前記ピストンは、前記バルブ駆動ロッカのボスの端部に残る前記縁部の壁部に設ける
   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。

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