KR20070122235A - 내연 기관의 밸브 구동 장치 - Google Patents

내연 기관의 밸브 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연 기관의 밸브 구동 장치에 관한 것으로, 운전 모드의 절환을 신속하고 또한 확실하게 행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고, 이것을 위해 흡기 밸브 또는 배기 밸브에 접속되고 로커 샤프트(3a)에 축 지지되는 제1 로커 아암(4)과, 캠에 의해 요동 구동되고 로커 샤프트(3a)에 축 지지되는 제2 로커 아암(5)과, 제1 및 제2 로커 아암(4, 5)의 한쪽에 형성된 실린더(10)와, 실린더(10)에 설치된 제1 피스톤(11)과, 제1, 제2 로커 아암(5)의 다른 쪽에 돌출 설치된 접촉 돌기(4a)와, 제1 피스톤(11)을 접촉 돌기(4a)가 접촉하는 방향으로 압박하는 복귀 스프링(12)과, 제1 피스톤(11)을 접촉 돌기(4a)가 접촉하지 않는 위치로 변위시키는 제2 피스톤(14)을 구비하고, 제1 피스톤(11)이 비접촉 위치에 있을 때에는 2개의 피스톤(11, 14)이 평행하게 되도록 배치한다.
로커 샤프트, 로커 아암, 피스톤, 접촉 돌기, 복귀 스프링

Description

내연 기관의 밸브 구동 장치{VALVE OPERATING DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 내연 기관의 흡기 밸브나 배기 밸브를 기관의 운전 상태에 따라서 다른 구동 타이밍으로 개폐 구동할 수 있는 내연 기관의 밸브 구동 장치에 관한 것이다.
최근, 왕복 운동식 내연 기관(이하, 엔진이라 함)에 구비되는 흡기 밸브나 배기 밸브(이하, 이들을 총칭하여 기관 밸브 또는 간단히 밸브라고도 함)의 작동 특성(개폐 타이밍이나 개방 기간)을, 엔진의 부하 상태나 속도 상태에 따라서 최적인 것이 되도록 절환할 수 있는 밸브 구동 장치(가변 밸브 구동 기구라고도 함)가 개발되어 실용화되고 있다.
이와 같은 밸브 구동 장치에 있어서 작동 특성을 절환하는 기구의 하나로서, 예를 들어 엔진의 저속 운전시에 적합한 캠 프로필을 구비한 저속용 캠과 엔진의 고속 운전시에 적합한 캠 프로필을 구비한 고속용 캠을, 엔진의 회전 상태에 따라서 선택적으로 이용하여 기관 밸브를 개폐 작동시키도록 한 것이 개발되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
이하, 도10 내지 도12를 이용하여 종래의 밸브 구동 장치의 구조의 일례에 대해 설명하면, 도10, 도11에 도시하는 바와 같이 엔진의 각 기통 상방의 실린더 헤드(10)에는, 각 기통마다 2개의 흡기 밸브(11, 12)와 2개의 배기 밸브(21, 22)가 구비되어 있고, 이들 흡기 밸브(11, 12), 배기 밸브(21, 22)를 구동하기 위해 밸브 구동 장치(30)가 장비되어 있다.
이 밸브 구동 장치(30)는, 흡기 밸브(11, 12)를 구동하는 흡기 밸브 구동계와, 배기 밸브(21, 22)를 구동하는 배기 밸브 구동계로 구성된다. 흡기 밸브 구동계는, 캠 샤프트(31)와, 캠 샤프트(31)에 고정 설치된 캠(31a 내지 31c)과, 로커 샤프트(32)와, 로커 샤프트(32)에 요동 가능하게 축 지지되고 각 캠(31a 내지 31c)에 의해 요동하는 로커 아암(33 내지 35)을 구비하고 있다. 배기 밸브 구동계는, 흡기계와 공용의 캠 샤프트(31)와, 캠 샤프트(31)에 고정 설치된 캠(31d, 31e)과, 로커 샤프트(36)와, 로커 샤프트(36)에 요동 가능하게 축 지지되고 각 캠(31d, 31e)에 의해 요동하는 로커 아암(37, 38)(도11에서는 생략)을 구비하고 있다.
그리고, 밸브 구동 장치(30)의 흡기 밸브 구동계의 부분에, 연결 절환 기구(41)를 갖는 가변 밸브 구동 기구(40)가 설치되어 있다. 이하, 가변 밸브 구동 기구(40)에 대해 간단하게 설명한다.
흡기 밸브 구동용 로커 아암(33 내지 35) 중, 로커 아암(33, 34)의 일단부에는 어저스트 스크류(33a, 34a)가 개재 장착되고, 이 어저스트 스크류(33a, 34a)를 통해 흡기 밸브(11, 12)의 스템 단부가 로커 아암(33, 34)의 일단부에 접촉하고 있다. 그리고, 이것에 의해 흡기 밸브(11)는 로커 아암(33)의 요동에 따라서 개폐하고, 흡기 밸브(12)는 로커 아암(34)의 요동에 따라서 개폐하도록 되어 있다.
또한, 로커 아암(33, 34)의 타단부에는 각각 롤러(33b, 34b)가 개재 장착되어 있다. 또한, 이 롤러(33b, 34b)는 모두 엔진의 저속 운전시에 대응한 저속용 캠 프로필에 형성된 저속용 캠(31a, 31b)에 접촉하고 있고, 저속용 캠(31a, 31b)에 따라서 로커 아암(33, 34)이 요동하면, 흡기 밸브(11, 12)가 저속 운전시에 적합한 특성으로 개방하도록 되어 있다.
한편, 로커 아암(제2 로커 아암)(35)은, 일단부의 접촉 돌기(35a)가 로커 아암(33, 34)에 접촉 가능하게 되어 있고, 타단부에 설치된 롤러(35b)는, 엔진의 고속 운전시에 대응한 고속용 캠 프로필에 형성된 고속용 캠(31c)에 접촉하고 있다.
또한, 도12의 (a), 도12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 로커 아암(33, 34)측에 있어서의 로커 아암(35)의 일단부가 접촉할 수 있는 부위에는, 개구부(53)를 구비한 실린더(50)가 형성되고, 이 실린더(50) 내에는 피스톤(51)이 내장되어 있다.
실린더(50) 내에는, 로커 샤프트(32)측으로부터 유로(油路)(연통로)(17)를 통해 작동유(여기서는 윤활유가 겸용됨)가 공급되도록 되어 있고, 실린더(50) 내에 유압이 공급되면, 도12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 피스톤(51)이 상방으로 이동하여 개구부(53)가 폐색된다. 또한, 실린더(50) 내의 유압을 대기 개방하면, 도12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 피스톤(51)이 복귀 스프링(52)의 압박력에 의해 하방으로 이동하여, 개구부(53)가 개방된다.
그리고, 이와 같은 실린더(50) 내의 피스톤(51)과, 실린더(50) 내의 유압을 조정하는 유압 조정 장치(도시 생략)로부터, 로커 아암(33, 34)과 로커 아암(35)과의 연결 상태를 절환하는 연결 절환 기구(41)가 구성되고, 이 연결 절환 기구(41) 와 흡기 밸브 구동계로 가변 밸브 구동 기구(40)가 구성되어 있다.
상술한 구성에 의해, 유압 조정 장치에 의해 실린더(50) 내의 유압이 배출되면, 실린더(50)의 개구부(53)에는 공간이 형성된다[도12의 (a) 참조]. 이 경우, 고속용 캠(31c)에 의해 로커 아암(35)이 요동하면, 접촉 돌기(35a)는 이 공간 내로 진입하는 것이 되지만, 로커 아암(33, 34) 자체에는 접촉하지 않고, 로커 아암(35)은 소위 헛도는 상태로 된다(로커 아암 비접촉). 따라서, 로커 아암(33, 34)은 각각 대응하는 저속용 캠(31a, 31b)에 따라서 요동하고, 흡기 밸브(11, 12)는 저속 운전에 적합한 특성으로 개폐 구동된다(저속 운전 모드).
한편, 유압 조정 장치에 의해 실린더(50) 내의 유압이 높여지면 피스톤(51)이 돌출한 접촉 상태로 되고, 실린더(50)의 개구부(53)가 피스톤(51)에 의해 폐색된다[도12의 (b) 참조]. 따라서, 로커 아암(35)의 요동시에는, 로커 아암(35)의 일단부의 접촉 돌기(35a)는 이 피스톤(51)의 측면(접촉면)(54)에 접촉하여 피스톤(51)을 통해 로커 아암(33, 34)을 요동시킨다(로커 아암 접촉). 이때, 로커 아암(33, 34)은, 저속용 캠(31a, 31b)에 대해서는 이격하면서, 로커 아암(35)에 의해 구동되어 고속용 캠(31c)에 따라서 요동하고, 흡기 밸브(11, 12)를 엔진의 고속 운전에 대응한 특성으로 개폐한다(고속 운전 모드).
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2003-343226호 공보
그런데 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는, 저속 운전 모드시(로커 아암 비접촉시)에 로커 아암(35)을 확실하게 헛돌게 하기 위한 공간을 필요로 하는 것, 및 피스톤(51)을 하방으로 눌러 내리기 위한 복귀 스프링(52)을 배치하기 위한 공간을 필요로 하는 것 등의 이유로부터 피스톤(51)에는 비교적 큰 직경이 요구된다.
그러나, 피스톤 직경이 크면 운전 모드 절환시(특히 고속 운전 모드로부터 저속 운전 모드로의 절환시)에 필요한 유량이 많이 필요하게 되어, 절환에 시간이 걸린다는 과제가 생기는 것 외에, 피스톤(51)과 로커 아암(35)의 접촉 돌기(35a)와의 접촉 상태가 불완전한 것으로 되어, 밸브를 구동하는 반력에 의해 피스톤(51)의 리프트 도중에 피스톤(51)이 튀기게 되어 접촉 돌기(35a)가 개구로 진입하여, 저속 운전 모드로 절환되어 버릴 우려가 있다. 그리고, 이와 같이 피스톤(51)이 튀겨져 버리면, 로커 아암(33, 34)이 캠에 충돌하고, 타음(打音)이 발생한다는 과제가 생기는 것 외에, 충격이 큰 경우에는 롤러(34a, 34b)가 파손될 우려가 있다.
본 발명은, 이와 같은 과제에 비추어 창안된 것으로, 운전 모드의 절환을 신속하고 또한 확실하게 행할 수 있도록 한 내연 기관의 밸브 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 내연 기관의 밸브 구동 장치는, 선단부측이 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 한쪽에 연계 접속되는 동시에 로커 샤프트에 요동 가능하게 지지되는 제1 로커 아암과, 상기 로커 샤프트에 요동 가능하게 지지되는 동시에 상기 제1 로커 아암에 인접하도록 배치되고 캠에 의해 요동 구동되는 제2 로커 아암과, 상기 제1 및 제2 로커 아암의 한쪽에 형성된 실린더와, 상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 장착된 제1 피스톤과, 상기 제1, 제2 로커 아암의 다른 쪽에 돌출 설치되고 상기 제1 피스톤에 접촉 가능한 접촉 돌기와, 상기 제1 피스톤을 상기 접촉 돌기가 접촉하는 접촉 위치로 압박하는 복귀 스프링과, 적어도 상기 제1 피스톤이 비접촉 위치에 있을 때에는 상기 제1 피스톤과 평행하게 되도록 배치되고, 또한 상기 유로로부터의 유압 공급에 의해 상기 복귀 스프링의 압박력에 대항하여 상기 제1 피스톤을 상기 접촉 돌기가 접촉하지 않는 비접촉 위치로 변위시키는 제2 피스톤을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 상기 제2 피스톤은 상기 제1 피스톤보다도 소직경으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 피스톤은 상기 접촉 돌기와 이격되는 방향으로 변위하여 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실린더를 상기 제2 로커 아암에 형성하고, 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤을 모두 상기 제2 로커 아암 내에 배치해도 좋다.
또한, 상기 제1 피스톤을 상기 제1 로커 아암 내에 배치하고, 상기 제2 피스톤을 상기 로커 샤프트 내에 배치해도 좋다.
본 발명의 내연 기관의 밸브 구동 장치에 따르면, 제2 피스톤을 설치하는 것에 의해 제1 피스톤의 절환(특히 접촉 위치로부터 비접촉 위치로의 절환)시의 절환 시간을 대폭 저감할 수 있다는 이점이 있다.
이것에 의해, 제1 로커 아암과 제2 로커 아암과의 접촉 및 비접촉을 확실하게 절환할 수 있도록 된다. 따라서, 제1 피스톤과 접촉 돌기가 반접촉의 상태가 되어, 그 후 밸브를 구동하는 반력에 의해 제1 피스톤의 절환 도중에 제1 피스톤이 접촉 돌기에 튀겨져 버리는 사태를 확실하게 회피할 수 있다. 또한, 제1 피스톤이 튀겨져 버리는 것에 기인하는 제1 로커 아암과 캠과의 충돌음, 또는 타음의 발생을 억제할 수 있어, 밸브 구동계의 내구성이 크게 향상되는 이점이 있다.
또한, 적어도 제1 피스톤이 비접촉 위치에 있을 때(즉, 제1 피스톤과 제2 피스톤이 접촉하고 있을 때)에는, 제1 피스톤과 제2 피스톤이 평행하게 되므로, 제1 피스톤의 제2 피스톤으로부터 받는 힘이 모두 축력으로서 작용하고, 축 방향과 직교 방향으로 작용하는 측력이 발생하지 않는다. 따라서, 효율적으로 제1 피스톤을 절환할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 피스톤에 하중이 작용하고 있는 상태에서는, 제1 피스톤이 비접촉 위치로 되어, 이들 2개의 피스톤 사이에 상대 요동이 생기지 않으므로, 양 피스톤의 마모를 회피할 수 있다. 따라서, 제2 피스톤을 수지나 알루미늄 등의 재료로 형성할 수 있어, 제2 피스톤의 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 이와 같은 재료로 제2 피스톤을 형성한 경우에는, 피스톤의 경량화에 수반하여 복귀 스프링의 압박력을 저감할 수 있으므로, 제1 피스톤의 절환 하중을 저감할 수 있고, 이 결과, 기관의 아이들 운전 등의 저회전시의 낮은 유압에서도 확실하게 절환을 행할 수 있다.
또한, 상기 제2 피스톤을 상기 제1 피스톤보다도 소직경으로 형성한 경우에는, 제1 피스톤을 절환하기 위해 필요한 유량을 대폭 저감할 수 있어, 제1 피스톤의 절환시의 절환 시간을 대폭 저감할 수 있다.
또한, 상기 제2 피스톤을 상기 접촉 돌기와 이격되는 방향으로 변위하여 설치한 경우에는, 제1 피스톤이 비접촉 위치로 절환되어 접촉 돌기가 헛돌았을 때의 공간을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 상기 실린더를 상기 제2 로커 아암에 형성하고, 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤을 모두 상기 제2 로커 아암 내에 배치한 경우, 제1 피스톤과 제2 피스톤과의 사이에는 항상 상대 이동이 없어지므로, 제1 피스톤과 제2 피스톤과의 접촉 부분에서의 마모를 방지할 수 있다.
또한, 상기 제1 피스톤을 상기 제1 로커 아암 내에 배치하고, 상기 제2 피스톤을 상기 로커 샤프트 내에 배치함으로써, 제1 로커 아암의 관성 질량의 저감을 도모할 수 있어, 고속 회전화가 용이하게 된다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 내연 기관의 밸브 구동 장치의 구성을 도시하는 모식적인 평면도이다.
도2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 내연 기관의 밸브 구동 장치의 배기측의 구성을 도시하는 모식적인 사시도이다.
도3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 내연 기관의 밸브 구동 장치의 흡기측의 구성을 도시하는 모식적인 사시도이다.
도4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 내연 기관의 밸브 구동 장치의 주요부 구조를 도시하는 모식적인 단면도로, 도1에 있어서의 A-A 단면도이다.
도5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 내연 기관의 밸브 구동 장치의 주요부 구조를 도시하는 모식적인 단면도로, 도1에 있어서의 B-B 단면도이다.
도6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 내연 기관의 밸브 구동 장치의 밸브 리프트 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도7의 (a) 내지 도7의 (c)는 모두 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 내연 기관의 밸브 구동 장치의 밸브 리프트 특성을 설명하기 위한 도면으로, 도7의 (a)는 휴통시, 도7의 (b)는 저속 운전시, 도7의 (c)는 고속 운전시의 특성을 나타내고 있다.
도8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 내연 기관의 밸브 구동 장치의 작동 특성을 나타내는 맵이다.
도9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 내연 기관의 밸브 구동 장치의 주요부 구조를 도시하는 모식적인 단면도로, 도4에 대응하는 도면이다.
도10은 종래의 기술에 대해 설명하는 도면이다.
도11은 종래의 기술에 대해 설명하는 도면이다.
도12의 (a), 도12의 (b)는 모두 종래의 기술에 대해 설명하는 도면이다.
[부호의 설명]
1 : 밸브 구동 장치
1a : 흡기 밸브 구동계
1b : 배기 밸브 구동계
2 : 캠 샤프트
2L, 2H, 2E : 캠
3a, 3b : 로커 샤프트
4, 4' : 제1 로커 아암
4a, 4b : 접촉 돌기
5, 6 : 제2 로커 아암
9 : 개구부
10 : 실린더
11 : 제1 피스톤
12, 23 : 복귀 스프링
13 : 제2 실린더
14 : 핀(제2 피스톤)
15, 16 : 유로
17, 25 : 연통로
18 : 판 형상 부재
19, 26 : 로스트 모션 스프링 혹은 아암 스프링
20 : 개구부
21 : 실린더
22 : 피스톤
24 : 오일 홈
40 : 가변 밸브 구동 기구
41 : 연결 절환 기구
41a : 제1 연결 절환 기구
41b : 제2 연결 절환 기구
이하, 도1 내지 도8을 이용하여 본 발명의 제1 실시 형태에 대해 설명한다. 엔진(내연 기관)의 실린더 헤드에는, 배경 기술에서도 설명한 바와 같이 각 기통마다 2개의 흡기 밸브와 2개의 배기 밸브가 구비되어 있고, 이들 흡기 밸브 및 배기 밸브를 구동하기 위해, 각 기통의 상방에는 도1에 도시하는 바와 같은 밸브 구동 장치(1)가 장비되어 있다.
이 밸브 구동 장치(1)는, 흡기 밸브를 구동하는 흡기 밸브 구동계(1a)와, 배기 밸브를 구동하는 배기 밸브 구동계(1b)로 구성되어 있다. 또한, 흡기 밸브 구동계(1a)는, 도4 및 도5에 도시하는 바와 같이, 캠 샤프트(2)와, 캠 샤프트(2)에 고정 설치된 캠(2L, 2H)(도4 및 도5 참조)과, 로커 샤프트(3a)와, 로커 샤프트(3a)에 요동 가능하게 축 지지된 로커 아암(4 내지 6)을 구비하고 있다.
또한, 배기 밸브 구동계(1b)는, 흡기계와 공용의 캠 샤프트(2)와, 캠 샤프트(2)에 고정 설치된 캠(2E)과, 로커 샤프트(3b)와, 로커 샤프트(3b)에 요동 가능하게 축 지지된 로커 아암(7, 8)을 구비하고 있다.
그리고, 밸브 구동 장치(1)의 흡기 밸브 구동계(1a) 및 배기 밸브 구동계(1b)의 각각에 연결 절환 기구(41)를 갖는 가변 밸브 구동 기구(40)가 설치되어 있다. 이 가변 밸브 구동 기구(40)는, 흡기 밸브나 배기 밸브의 작동 특성(밸브의 개폐 타이밍이나 리프트량)을, 엔진의 부하 상태나 속도 상태에 따라서 절환하기 위해 설치된 것이다.
이 중, 흡기 밸브측의 가변 밸브 구동 기구(40)는, 엔진의 저속 운전시에 적 합한 작동 특성으로 흡기 밸브를 개폐 구동하는 저속 운전 모드와, 엔진의 고속 운전시에 적합한 작동 특성으로 흡기 밸브를 개폐 구동하는 고속 운전 모드와, 흡기 밸브를 작동시키지 않는 휴통(休筒) 운전 모드의 3개의 운전 모드를 절환 가능하게 구성되어 있다.
또한, 배기 밸브측의 가변 밸브 구동 기구(40)는, 소정의 타이밍으로 도시하지 않은 배기 밸브를 개폐 구동하는 통상 운전 모드와, 상기 배기 밸브를 작동시키지 않는 휴통 운전 모드의 2개의 운전 모드를 절환 가능하게 구성되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 이와 같은 휴통 운전 모드를 갖는 가변 밸브 구동 기구(40)는 엔진의 전체 기통 중 절반분의 기통에 적용되어 있고, 나머지 절반분의 기통은 흡기 밸브 및 배기 밸브에 모두 휴통 모드가 없는 가변 밸브 구동 기구(즉, 저속 운전 모드와 고속 운전 모드를 절환 가능한 가변 밸브 구동 기구)가 적용되고 있다.
다음에, 주로 도1, 도3 내지 도5를 이용하여 흡기 밸브측의 가변 밸브 구동 기구(40)에 대해 설명하면, 흡기 밸브 구동용의 로커 아암(4 내지 6) 중 로커 아암(제1 로커 아암)(4)은, 선단부가 도시하지 않은 흡기 밸브의 스템 상단부에 접촉하고 있고, 이것에 의해 흡기 밸브는 로커 아암(4)의 요동에 따라서 개폐하도록 되어 있다.
또한, 로커 아암(제2 로커 아암)(5, 6)은 각각 상기 제1 로커 아암(4)과 인접하여 배치되어 있다. 또한, 이들 각 로커 아암(5, 6)의 일단부에는, 각각 롤러(5a, 6a)가 개재 장착되어 있고, 이 중 부호 5a는, 엔진의 저속 운전시에 대응한 저속용 캠 프로필에 형성된 저속용 캠(제1 캠)(2L)에 접촉하고 있다. 따라서, 로커 아암(5)은 저속용 캠(2L)에 의해 요동 구동되도록 되어 있다.
한편, 로커 아암(6)에 설치된 롤러(6a)는, 엔진의 고속 운전시에 대응한 고속용 캠 프로필에 형성된 고속용 캠(제2 캠)(2H)에 접촉하고 있고, 이 로커 아암(6)은 고속용 캠(2H)에 의해 요동 구동되도록 되어 있다. 또한, 이하에서는, 이들 로커 아암(5, 6) 중 로커 아암(5)을 저속 로커 아암(5)이라 하고 로커 아암(6)을 고속 로커 아암(6)이라 한다. 또한, 로커 아암(4)을 밸브측 로커 아암(4)이라 한다.
또한, 도6에 도시하는 바와 같이, 이 고속용 캠(2H)의 캠 프로필은 저속용 캠(2L)의 캠 프로필을 포함하는 특성으로 설정되어 있고, 따라서, 저속 로커 아암(5)보다도 고속 로커 아암(6)의 쪽이 항상 크게 요동하도록 되어 있다.
다음에, 주로 도4를 이용하여 저속 로커 아암(5)과 밸브측 로커 아암(4)과의 절환 기구(제1 연결 절환 기구)(41a)에 대해 설명한다. 밸브측 로커 아암(4) 중, 저속 로커 아암(5)과 대향하는 부위에는, 저속 로커 아암(5)측으로 돌출한 접촉 돌기(4a)가 형성되어 있고, 또한, 고속 로커 아암(6)과 대향하는 부위에는, 고속 로커 아암(6)측으로 돌출한 접촉 돌기(4b)가 형성되어 있다.
또한, 도4에 도시하는 바와 같이, 저속 로커 아암(5) 중, 상기 접촉 돌기(4a)에 대향하는 위치에는, 개구부(9)를 구비한 실린더(제1 실린더)(10)가 형성되고, 이 실린더(10) 내에는 피스톤(11)(제1 피스톤)이 내장되어 있다. 또한, 실린더(10)와 피스톤(11)과의 사이에는 피스톤(11)을 하방으로 압박하는 복귀 스프 링(12)이 설치되어 있다. 또한, 개구부(9)의 형상은 본 실시 형태의 형상으로 한정되는 것은 아니고, 접촉 돌기(4a)를 요동할 수 있는 공간을 확보할 수 있는 것이면 어떠한 형상이라도 좋다.
또한, 실린더(10)의 하방에는, 실린더(10)보다도 소직경인 제2 실린더(13)가 형성되어 있고, 이 제2 실린더(13)에는 피스톤(11)보다도 소직경으로 형성된 핀(제2 피스톤)(14)이 삽입 관통되어 있다.
여기서, 이들 2개의 실린더(10, 13)는 중심축이 평행하게 되도록 형성되어 있고, 이것에 의해, 저속 로커 아암(4) 내에 2개의 피스톤(11, 14)이 평행하게 설치되어 있다. 또한, 핀(14)은 피스톤(11)에 대해 접촉 돌기(4a)로부터 이격되는 방향으로 변위하여 설치되어 있다.
또한, 로커 샤프트(3a) 내에는 2개의 유로(15, 16)가 형성되어 있고, 이 중, 한쪽의 유로(15)는 연통로(17)를 통해 상기 제2 실린더(13)에 연통 접속하고 있다. 또한, 이들 유로(15, 16)는, 로커 샤프트(3a)의 중심축을 따라 형성된 구멍부를 판 형상의 부재(18)로 2개의 공간으로 구획하여 형성된 것이고, 각 유로(15, 16)에는 도시하지 않은 유압원으로부터 작동유(여기서는 윤활유가 겸용됨)가 각각 공급되도록 되어 있다.
따라서, 유로(15) 내의 작동 유압이 낮을 때에는 핀(14)은 도4에 도시하는 바와 같은 제2 실린더(13) 내에 내장된 상태로 되고, 작동 유압이 높여지면, 제2 실린더(13) 내의 액밀성을 유지하면서 상기 핀(14)이 제1 실린더(10)측으로 변위하도록 되어 있다.
그리고, 이와 같이 핀(14)이 변위되면, 이 핀(14)의 상단부가 피스톤(11)에 접촉하고, 복귀 스프링(12)의 압박력에 대항하여 피스톤(11)을 상방으로 눌러 올리도록 되어 있다. 이것에 의해, 피스톤(11)이 개구부(9)를 개방하는 위치(비접촉 위치)로 구동된다.
또한, 유로(15) 내를 대기 해방하여 유압을 저감시키면, 도4에 도시하는 바와 같이, 피스톤(11) 및 핀(14)이 복귀 스프링(12)의 압박력에 의해 하방으로 이동하고, 피스톤(11)이 개구부(9)를 폐색하는 위치(접촉 위치)로 된다.
그리고, 이와 같은 실린더(10) 내의 피스톤(11)과, 피스톤(11)에 접촉하여 피스톤(11) 위치를 절환하는 핀(14)과, 유로(15) 내의 유압을 조정하는 유압 조정 장치(도시 생략)로부터, 로커 아암(4)과 로커 아암(5)과의 연결 상태를 절환하는 제1 연결 절환 기구(41a)가 구성되어 있다.
또한, 상세 내용은 도시하지 않지만, 연통로(17)의 단면적은, 핀(14)을 신속하게 구동하는 목적에서 제2 실린더(13)와 동일하거나, 또는 로커 아암(5)의 요동을 고려하여 제2 실린더(13)보다도 크게 설정되어 있다.
또한, 핀(14)이 연통로(17) 내에 침입해 버리면, 로커 아암(5)과 로커 샤프트(3a)와의 상대 요동이 저해되어 버리므로, 핀(14)이 연통로(17) 내에 침입하는 일이 없도록, 제2 실린더(13)는 단차식 구조로 되어 있다. 즉, 상세한 것은 도시하지 않지만, 제2 실린더(13)는, 그 하단부 근방[즉 연통로(17)에 대한 개구 근방]에 있어서는, 핀(14)보다도 약간 소직경으로 형성된 소직경부와, 이 소직경부보다도 상방측에 있어서 핀(14)보다도 약간 크게 형성된 대직경부를 갖고 있고, 이와 같은 구성에 의해, 핀(14)의 소직경부보다도 하방으로 이동을 방지하고 있다. 또한, 이와 같은 구성 이외에도, 핀(14)의 단면 형상과 연통로(17)의 단면 형상을 다르게 하거나 함으로써, 핀(14)의 침입을 방지하도록 해도 좋다.
이와 같은 구성에 의해, 유로(15) 내의 유압이 약해지면 복귀 스프링(12)의 압박력에 의해 피스톤(11)이 하강하여, 실린더(10)의 개구부(9)가 폐색된다. 따라서, 저속 로커 아암(5)이 저속용 캠(2L)에 의해 요동 구동되면, 피스톤(11)과 로커 아암(4)의 일단부의 접촉 돌기(4a)가 접촉하여, 로커 아암(4)과 로커 아암(5)이 일체로 요동하는 동시에, 이것에 의해 흡기 밸브가 엔진의 저속 운전시에 대응한 특성으로 개폐 구동된다(저속 운전 모드).
한편, 유로(15) 내의 유압이 높여지면, 핀(14)이 상승하는 동시에 복귀 스프링(12)의 압박력에 대항하여 피스톤(11)이 상승하고, 실린더(10)의 개구부(9)가 개방된다.
이 경우, 저속 로커 아암(5)이 요동하면, 접촉 돌기(4a)는 개구부(9)로 진입하여, 저속 로커 아암(5)과 밸브측 로커 아암(4)과는 접촉하지 않고, 저속 로커 아암(5)은 소위 헛도는 상태로 된다(로커 아암 비접촉).
따라서, 고속 로커 아암(6)과 밸브측 로커 아암(4)이 분리되어 있는 상태(이것에 대해서는 후술함)이면, 밸브측 로커 아암(4)은 요동하지 않고, 각 캠(2L, 2H)의 회전 위상에 관계없이 흡기 밸브는 밸브 폐쇄 상태를 유지하는 것으로 된다(휴통 운전 모드).
또한, 도4 및 도5의 부호 19는, 모두 저속 로커 아암(4) 및 고속 로커 아 암(5)이 헛돌 때에, 저속 로커 아암(5) 및 고속 로커 아암(6)을 캠(2L, 2H)에 추종시키기 위한 스프링 기구(로스트 모션 스프링 혹은 아암 스프링)이다.
다음에, 주로 도5를 이용하여 고속 로커 아암(6)과 밸브측 로커 아암(4)과의 절환 기구(제2 연결 절환 기구)(41b)에 대해 설명하면, 도5에 도시하는 바와 같이, 고속 로커 아암(6) 중, 상기 접촉 돌기(4b)에 대향하는 위치에는, 개구부(20)를 구비한 실린더(21)가 형성되어 있고, 이 실린더(21) 내에는 피스톤(22)이 내장되어 있다. 또한, 실린더(21)와 피스톤(22)과의 사이에는 피스톤(22)을 하방으로 압박하는 복귀 스프링(23)이 설치되어 있다.
또한, 실린더(21)의 하방은 고속 로커 아암(6) 내에 형성된 오일 홈(24)에 연통 접속되어 있다. 또한, 도5에 도시하는 바와 같이, 이 오일 홈(24)은, 로커 샤프트(3a)에 형성된 연통로(25)를 통해 유로(16)에 연통 접속되어 있다.
그리고, 상기 실린더(21)로의 작동유의 공급 상태에 따라서 피스톤(22)의 위치가 절환되도록 되어 있다.
즉, 유로(16) 내의 작동 유압이 낮을 때에는 핀(22)은 도5에 도시하는 바와 같이 실린더(21) 내에 내장된 상태로 되고, 작동 유압이 높여지면, 복귀 스프링(23)의 압박력에 대항하여 피스톤(22)이 상방으로 변위하도록 되어 있다. 그리고, 이때에 피스톤(22)이 개구부(20)를 폐색하도록 되어 있다.
이 경우, 고속 로커 아암(6)이 고속용 캠(2H)에 의해 요동 구동되면, 로커 아암(4)의 접촉 돌기(4b)는 이 피스톤(22)에 접촉하여, 이것에 의해 로커 아암(6)과 로커 아암(5)이 일체로 요동하는 것이 된다. 따라서, 흡기 밸브는 엔진의 고속 운전시에 대응한 특성으로 개폐 구동된다(고속 운전 모드).
또한, 유로(16) 내를 대기 해방하여 유압을 저감시키면, 피스톤(22)이 복귀 스프링(23)의 압박력에 의해 하방으로 이동하고, 개구부(20)가 개방되도록 되어 있다.
이 경우, 로커 아암(6)이 요동하면, 접촉 돌기(4b)는 이 개구부(20) 내로 진입하여, 로커 아암(6)에는 접촉하지 않고, 로커 아암(6)은 소위 헛도는 상태로 된다(로커 아암 비접촉).
또한, 상술한 피스톤(22)과, 유로(16) 내의 유압을 조정하는 유압 조정 장치(도시 생략)로부터, 로커 아암(4)과 로커 아암(6)과의 연결 상태를 절환하는 제2 연결 절환 기구(41b)가 구성되고, 이 제2 연결 절환 기구(41b)와 상술한 제1 연결 절환 기구(41a)와 흡기 밸브 구동계로부터 흡기측의 가변 밸브 구동 기구(40)가 구성되어 있다.
다음에, 배기측의 가변 밸브 구동 기구(40)에 대해 설명하면, 도2에 도시하는 바와 같이, 배기측의 밸브 구동 장치(1b)는, 밸브측 로커 아암(7)과 캠측 로커 아암(8)을 구비하고 있고, 이들의 연계 상태가 연결 절환 기구(41)에 의해 절환되도록 되어 있다.
여기서, 배기측의 연결 절환 기구(41)는, 상술한 흡기측의 제1 연결 절환 기구(41a)와 마찬가지로 구성되어 있고, 도4와 대략 같은 구조로 되어 있다.
즉, 배기측의 연결 절환 기구(41)는, 밸브측 로커 아암(7)과 캠측 로커 아암(8)을 연결하여 일체로 요동시키는 통상 운전 모드와, 이들 로커 아암(7, 8)을 분리하여 밸브측 로커 아암(7)을 작동시키지 않은 휴통 모드를 절환하도록 구성되어 있다.
또한, 밸브측 로커 아암(7)은, 선단부가 도시하지 않은 배기 밸브의 스템 상단부에 접촉하고 있고, 이것에 의해 배기 밸브는 로커 아암(7)의 요동에 따라서 개폐하도록 되어 있다.
또한, 캠측 로커 아암(8)은 상기 밸브측 로커 아암(7)과 인접하여 배치되어 있다. 또한, 캠측의 로커 아암(8)의 하단부에는, 롤러(8a)가 개재 장착되어 있고, 배기 캠(2E)에 접촉하고 있다. 따라서, 캠측의 로커 아암(8)은 배기 캠(2E)에 의해 요동 구동되도록 되어 있다.
또한, 배기 캠(2E)은, 휴통 운전시 이외의 통상 운전시에는, 저속 운전으로부터 고속 운전까지의 넓은 운전 영역에서 배기 밸브를 개폐 구동하는 것이 되므로, 도6에 도시하는 바와 같이, 흡기측의 저속 캠(2L)의 캠 프로필과 고속 캠(2H)의 캠 프로필과의 중간의 캠 프로필로 설정되어 있다.
또한, 밸브측 로커 아암(7)의, 캠측 로커 아암(8)에 대향하는 위치에는 캠측 로커 아암(8)측으로 돌출한 접촉 돌기(도시 생략)가 형성되어 있다. 그리고, 흡기 밸브측의 제1 연결 절환 기구(41a)와 마찬가지로, 상기 접촉 돌기에 대향하는 위치에는 개구부가 형성되고, 실린더에 삽입 관통된 피스톤이 변위하는 것에 의해 이 개구부가 개방되거나 폐색되도록 되어 있다(도4 참조).
그리고, 이 개구부가 개방되면 상기 접촉 돌기가 이 개구부로 들어가 캠측 로커 아암(8)이 헛돈다. 이것에 의해, 캠측 로커 아암(8)의 요동이 밸브측 로커 아암(7)에 전달되지 않아, 배기 밸브가 밸브 폐쇄 상태로 된다(휴통 운전 모드).
또한, 개구부가 폐색되면 상기 접촉 돌기가 피스톤에 접촉하여, 캠측 로커 아암(8)의 요동이 밸브측 로커 아암(7)에 전달되어, 배기 밸브가 개폐 구동된다(통상 운전 모드).
또한, 도2에 있어서, 부호 26은 2개의 로커 아암(7, 8)의 비접촉시(휴통 운전 모드시)에 캠측 로커 아암(8)을 캠(2E)에 추종시키는 스프링 기구(로스트 모션 스프링 또는 아암 스프링)이다.
또한, 상술한 바와 같이, 배기측의 연결 절환 기구(41)는, 흡기측의 제1 연결 절환 기구(41a)와 마찬가지로 구성되어 있지만, 로커 샤프트(3b)의 내부의 구성만이 다르다. 즉, 도4에 도시하는 바와 같이, 흡기측에서는 로커 샤프트(3a) 내의 유로가 2개의 통로로 구획되어 있었던 것에 반해, 배기측 로커 샤프트(3b) 내에는 유로가 1개밖에 형성되어 있지 않다(도시 생략).
이것은, 배기측에서는, 흡기측의 연결 절환 기구(41)와 같이, 2개의 연결 절환 기구(41a, 41b)를 설치하고 있지 않기 때문이다. 즉, 흡기측의 연결 절환 기구(41)에서는, 저속 운전 모드와 휴통 운전 모드를 절환하는 제1 연결 절환 기구(41a)와, 고속 운전 모드와 저속 운전 모드를 절환하는 제2 연결 절환 기구(41b)를 설치하고 있기 때문에, 2계통의 유압 공급로가 필요하게 되지만, 배기측에서는 통상 운전 모드와 휴통 운전 모드를 절환하는 단일의 연결 절환 기구(41)밖에 설치하고 있지 않으므로, 로커 샤프트(3b)에는 1계통의 유압 공급로만이 형성되어 있다.
그런데, 로커 샤프트(3a) 내의 유로(15, 16) 및 로커 샤프트(3b) 내의 유로의 작동유의 공급 상태는, 도시하지 않은 제어 수단(ECU)에 의해 각각 독립하여 제어 가능하게 구성되어 있고, 이것에 의해 가변 밸브 구동 기구(40)의 작동[즉, 흡기측 및 배기측의 연결 절환 기구(41)의 작동]이 제어되도록 되어 있다.
여기서, 이 ECU에는 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 센서나 엔진 부하를 검출하는 엔진 부하 센서 등의 다양한 센서가 접속되어 있고, 이들 센서로부터의 검출 정보를 기초로 하여, 로커 샤프트(3a, 3b) 내의 유압의 공급 상태가 변경되도록 되어 있다.
또한, 이 ECU에는, 예를 들어 도8에 도시하는 바와 같은 맵이 마련되어 있다. 이 맵은 요구 토크(엔진 부하)와 엔진 회전수를 파라미터로 하여 휴통 영역과 저속 운전 영역과 고속 운전 영역을 규정하고 있고, 엔진의 운전 상태가 이 맵에서 설정되는 운전 영역에 합치하도록 흡기측 및 배기측의 연결 절환 기구(41)의 작동이 제어되도록 되어 있다.
예를 들어 엔진의 운전 상태가 도8의 휴통 운전 영역(아이들 운전을 제외한 저부하, 저회전 영역)으로 되면, 가변 밸브 구동 기구(40)는 휴통 운전 모드로 설정된다. 이 경우, 흡기측의 로커 샤프트(3a)의 유로(15)에는 작동유가 공급되는 동시에, 유로(16)에서는 작동유가 드레인된다. 또한, 배기측의 로커 샤프트(3b) 내의 유로에는 작동유가 공급된다.
이것에 의해, 흡기측의 가변 밸브 구동 기구(40)에서는, 제1 연결 절환 기구(41a)의 피스톤(11)이 상승하는 동시에 제2 연결 절환 기구(41b)의 피스톤(22)이 하강하여, 로커 아암(4)의 접촉 돌기(4a, 4b)의 대향하는 위치에 형성된 개구부(9, 20)가 개방된다.
따라서, 2개의 로커 아암(5, 6)이 캠(2L, 2H)에 의해 요동 구동되어도, 피스톤(11, 22)은 로커 아암(4)의 접촉 돌기(4a, 4b)와는 접촉하지 않고 로커 아암(5, 6)이 헛도는 상태로 되어, 로커 아암(4)의 요동이 휴지하여 흡기 밸브의 작동이 정지한다.
또한, 배기측의 가변 밸브 구동 기구(40)에서는, 흡기측의 제1 연결 절환 기구(41a)와 같은 작용에 의해 캠측 로커 아암(8)이 헛도는 상태로 되어, 밸브측 로커 아암(7)의 요동이 휴지하여 흡기 밸브의 작동이 정지한다.
이것에 의해, 도7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 흡기 밸브 및 배기 밸브 모두 캠의 위상에 관계없이 항상 밸브 리프트량이 0으로 되고, 이 가변 밸브 구동 기구(40)를 구비한 기통은 휴통 상태로 된다(휴통 운전 모드).
또한, 본 실시 형태의 경우, 엔진의 전체 기통 중 절반분의 기통에 상기 가변 밸브 구동 기구(40)가 설치되어 있으므로, 이와 같은 휴통 운전 모드에서는, 엔진은 절반분의 기통으로 운전된다.
또한, 도8에 도시하는 저속 운전 영역이 되면, 흡기측 로커 샤프트(3a)의 유로(15)와, 배기측 로커 샤프트(3b)의 유로 내의 작동유가 함께 드레인된다. 또한, 흡기측 로커 샤프트(3a)의 유로(16)에서는, 휴통 운전시와 마찬가지로 작동유의 드레인 상태가 유지된다. 이것에 의해, 흡기 밸브측에서는 제1 연결 절환 기구(41a)의 작동 상태만이 변화되고, 제2 연결 절환 기구(41b)의 작동 상태는 변화되지 않 는다.
구체적으로는 제1 연결 절환 기구(41a)의 피스톤(11)이 작동하여 개구부(9)가 폐색된다. 따라서, 저속 로커 아암(5)이 요동하면, 피스톤(11)이 로커 아암(4)의 접촉 돌기(4a)에 접촉하여, 저속 로커 아암(5)의 요동이 로커 아암(4)에 전달되고, 흡기 밸브가 저속 캠(2L)의 캠 프로필에 따라서 개폐 구동된다.
또한, 배기 밸브측에 있어서도, 상기 제1 연결 절환 기구(41a)와 같은 작용에 의해 밸브측 로커 아암(7)과 캠측 로커 아암(8)이 일체로 되어 요동하고, 배기 밸브가 배기 캠의 캠 프로필에 따라서 개폐 구동된다.
이것에 의해, 도7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 흡기 밸브 및 배기 밸브의 작동 특성이 저속 운전에 적합한 밸브 타이밍 특성으로 된다(저속 운전 모드).
또한, 엔진의 운전 상태가 도8에 도시하는 고속 운전 영역으로 되면, 흡기측 로커 샤프트(3a)의 유로(16)에 작동유가 공급된다. 또한, 이때에는 흡기측 로커 샤프트(3a)의 유로(15) 내와, 배기측 로커 샤프트(3b)의 유로 내에서는, 저속 운전 모드와 마찬가지로 작동유의 드레인 상태가 유지된다.
이것에 의해, 흡기 밸브측에서는 제2 연결 절환 기구(41b)의 작동 상태만이 변화되고, 제1 연결 절환 기구(41a)의 작동 상태는 변화되지 않는다. 이 경우, 제2 연결 절환 기구(41b)에 의해 고속 로커 아암(6)과 로커 아암(4)이 일체로 요동하는 것이 되고, 흡기 밸브가 고속 캠(2H)의 캠 프로필에 따라서 개폐 구동된다.
따라서, 도7의 (c)에 도시하는 바와 같이, 흡기 밸브 및 배기 밸브의 작동 특성이 고속 운전에 적합한 밸브 타이밍 특성으로 된다(고속 운전 모드).
본 발명의 제1 실시 형태로서의 내연 기관의 밸브 구동 장치는, 상술한 바와 같이 구성되어 있으므로, 엔진의 운전 상태에 따라서 신속하게 운전 모드를 절환할 수 있다. 특히, 본 장치에서는, 제1 연결 절환 기구(41a)가, 핀(14)의 변위에 따라서 피스톤(11) 위치가 절환되는, 소위 2단 피스톤으로서 구성되어 있으므로, 피스톤(11)의 절환을 확실하게 실행할 수 있도록 된다.
즉, 피스톤(11)의 바닥면에 직접 유압이 발생하지 않아도, 보다 유로에 가까운 핀(14)의 바닥면에 유압이 발생하면 피스톤(11)을 절환할 수 있으므로, 절환시의 응답의 향상을 도모할 수 있다.
그런데, 피스톤(11)을 유압에 의해 직접 절환 작동시키는 경우에는, 피스톤의(11)의 바닥 면적(S1)[피스톤 직경(R1)과 등가]과 피스톤 스트로크(L)와의 곱으로 구해지는 용적분의 유량이 필요하게 된다. 한편, 피스톤(11)의 절환시에 필요한 유량을 저감할 수 있으면, 피스톤(11)의 절환 시간을 저감할 수 있다. 즉, 이 유량을 저감할 수 있으면, 적은 작동유 공급량으로 피스톤(11)을 절환할 수 있으므로, 절환시의 응답의 향상을 도모할 수 있다.
그러나, 피스톤(11)에 요구되는 강도 등을 고려하면, 피스톤(11)의 가일층의 소직경화나 피스톤 스트로크의 가일층의 저감은 곤란하고, 따라서, 피스톤(11)의 절환에 필요한 유량을 저감시키는 것은 곤란했다.
따라서, 본 발명에서는 피스톤(11)의 하방에 소직경의 핀(14)을 설치한 2단 피스톤 구조로 하고 있는 것이다. 이와 같은 구성에 따르면, 피스톤(11)을 이동시키는 데 필요한 유량은 핀(14)의 바닥 면적(S2)[핀(14)의 직경(R2)과 등가]과 스트 로크량(L)과의 곱으로 되므로, 핀(14)의 직경을 피스톤(11)보다도 작게 함으로써, 피스톤(11)의 절환 시간을 저감할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 제1 실시 형태에서는, 피스톤(제1 피스톤)(11) 및 핀(제2 피스톤)(14)의 2개의 부재를 함께 로커 아암(5) 내에 설치하고 있으므로, 이들 2개의 피스톤(11, 14) 사이에서 상대 이동 혹은 상대 요동이 생기지 않는다. 따라서, 핀(14)의 선단부가 피스톤(11)의 바닥부에 접촉하는 상태라도 핀(14)의 선단부가 마모되는 사태를 회피할 수 있다.
또한, 핀(14)의 마모가 생기지 않으므로 핀(14)을 수지나 알루미늄으로 형성할 수 있어, 핀(14)의 중량을 저감할 수 있다. 또한, 이것에 의해 절환 시간의 가일층의 단축화를 도모할 수 있다.
또한, 핀(14)의 경량화를 도모하는 것에 의해, 복귀 스프링(12)의 관성력을 저감할 수 있고, 이것에 의해 낮은 유압으로 피스톤(11)의 절환이 가능하게 된다. 따라서, 비교적 낮은 유압(즉, 저회전시)이라도 확실하게 피스톤(11)의 절환을 실행할 수 있다.
또한, 2개의 피스톤(11, 14)을 평행하게 배치하고 있으므로, 핀(14)의 신장시에, 핀(14)으로부터의 힘이 모두 피스톤(11)의 축 방향으로 작용하고, 측력(側力)이 발생하지 않게 된다. 따라서, 이와 같은 관점으로부터도 절환 시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, 핀(14)(제2 피스톤)을 접촉 돌기(4a)와 이격되는 방향으로 변위하여 설치하고 있으므로, 제1 피스톤(14)이 비접촉 위치로 절환되어 접촉 돌기(4a)가 헛 돌았을 때의 공간을 용이하게 형성할 수 있다.
다음에 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 내연 기관의 밸브 구동 장치에 대해 설명하면, 이 제2 실시 형태는, 도9에 도시하는 바와 같이, 상기 제1 실시 형태에 대해 제1 연결 절환 기구(41a)의 구성만이 다르고, 이것 이외에는 마찬가지로 구성되어있다. 이 때문에, 이하에서는 주로 제1 실시 형태와 다른 부분에 대해 설명하는 동시에, 제1 실시 형태에 구성된 부분에 대해서는 제1 실시 형태와 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
본 제2 실시 형태에서는, 도9에 도시하는 바와 같이, 밸브측의 로커 아암(4')에 피스톤(11)이 설치되는 동시에 로커 샤프트 내에 핀(14)이 설치되어 있다. 구체적으로는, 밸브측 로커 아암(4')에는 개구부(9)를 구비한 실린더(10)가 형성되고, 이 실린더(10) 내에 피스톤(11)(제1 피스톤)이 내장되어 있다.
또한, 로커 샤프트(3a) 내에는 유로(15)와 실린더(11)를 연통 접속하는 연통로(17)가 로커 샤프트(3a)의 직경 방향을 따라 형성되어 있다. 그리고, 이 연통로(17) 내에 핀(14)이 진퇴 가능하게 배치되어 있다.
그리고, 이들 피스톤(11) 및 핀(14)은, 적어도, 캠측 로커 아암(5')과 밸브측 로커 아암(4')이 접촉하고 있지 않은 비접촉 상태[즉, 캠측 로커 아암(5')의 롤러(5a)가 캠(2L)의 베이스 원 부분에 접촉하고 있는 상태]에서는, 피스톤(11)과 핀(14)이 평행하게 되도록 설정되어 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 밸브 구동 장치는, 상술한 바와 같이 구성되어 있으므로, 상술한 제1 실시 형태와 같은 작용, 효과가 얻어지는 것 외에, 이 하와 같은 작용, 효과가 있다.
즉, 유로(15)에 작동유를 공급하면, 유압에 의해 핀(14)이 상방으로 변위하는 동시에, 피스톤(11)이 복귀 스프링(12)의 압박력에 대항하여 상방으로 변위하여, 개구부(9)가 개방된다(비접촉 위치). 이것에 의해, 로커 아암(5')이 요동 구동되어도 로커 아암(5')이 헛돌아, 로커 아암(4')에 로커 아암(5')의 구동력이 전달되지 않게 되고, 2개의 로커 아암(4', 5')이 분리되는 비접촉 상태로 된다. 이때, 핀(14)과 피스톤(11)과는 접촉하고 있지만, 핀(14)과 피스톤(11)과의 사이에서 상대 요동이 없으므로, 핀(14)의 마모를 회피할 수 있다.
그리고, 이 접촉 상태로부터, 유로(15)의 작동유를 드레인하는 것에 의해, 피스톤(11)이 복귀 스프링(12)으로 압박되면서 하방으로 변위되어, 개구부(9)가 폐색된다(접촉 위치). 이 경우에는, 로커 아암(5')과 로커 아암(4')과는 일체로 요동하도록 되고, 캠(2L)의 캠 프로필에 따라서 흡기 밸브가 개폐된다(접촉 상태).
이때, 피스톤(11)은 핀(14)에 대해 상대적으로 요동하는 것이 되지만, 피스톤(11)과 핀(14)과는 접촉하지 않고 분리되어 있으므로, 역시, 핀(14)의 마모를 회피할 수 있다.
또한, 이와 같은 접촉 상태로부터 다시 비접촉 상태로 절환하는 경우에는, 로커 아암(5')이 캠(2L)의 베이스 원 부분에 접하고 있는 타이밍에서 유로(15)에 유압이 공급된다. 이것에 의해, 핀(14)과 피스톤(11)이 평행한 상태에서 핀(14)이 피스톤(11)에 접촉하므로, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 피스톤(11)의 핀(14)으로부터 받는 힘이 모두 축력으로서 작용하고, 축 방향과 직교 방향으로 작용하는 측 력이 발생하지 않는다. 따라서, 효율적으로 피스톤(11)을 절환할 수 있다.
또한, 본 제2 실시 형태에 따르면, 핀(14)을 로커 샤프트(3a) 내에 설치하여, 로커 아암(4') 내에는 피스톤(11)밖에 설치하고 있지 않으므로, 이 로커 아암(4')의 관성 질량을 저감할 수 있다. 따라서, 엔진의 고속 회전화가 용이하게 되어, 엔진 출력을 증대시킬 수 있다는 이점이 있다.
이상, 본 발명 실시 형태를 설명 및 그 변형예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 실시 형태나 변형예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 상술한 각 실시 형태에서는, 배기측의 밸브 구동 장치는 운전 모드와 휴통 모드를 절환 가능하게 구성하고 있지만, 흡기측과 마찬가지로 저속 운전 모드와 고속 운전 모드와 휴통 운전 모드를 절환 가능하게 구성해도 좋다.
또한, 흡기측 및 배기측의 가변 밸브 구동 기구를, 저속 운전 모드와 고속 운전 모드를 절환 가능하게 구성하고, 이들 운전 모드의 절환 기구에, 본 발명을 적용해도 좋다.

Claims (4)

  1. 선단부측이 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 한쪽에 연계 접속되는 동시에 로커 샤프트(3a)에 요동 가능하게 지지되는 제1 로커 아암(4)과,
    상기 로커 샤프트(3a)에 요동 가능하게 지지되는 동시에 상기 제1 로커 아암(4)에 인접하도록 배치되고, 캠(2L)에 의해 요동 구동되는 제2 로커 아암(5)과,
    상기 제1 및 제2 로커 아암(4, 5)의 한쪽에 형성된 실린더(10)와,
    상기 실린더(10) 내에 미끄럼 이동 가능하게 장착된 제1 피스톤(11)과,
    상기 제1, 제2 로커 아암(4, 5)의 다른 쪽에 돌출 설치되고 상기 제1 피스톤(11)에 접촉 가능한 접촉 돌기(4a)와,
    상기 제1 피스톤(11)을 상기 접촉 돌기(4a)가 접촉하는 접촉 위치로 압박하는 복귀 스프링(12)과,
    유압 공급에 의해 상기 복귀 스프링(12)의 압박력에 대항하여 상기 제1 피스톤(11)을 상기 접촉 돌기(4a)가 접촉하지 않는 비접촉 위치로 변위시키는 제2 피스톤(14)을 구비하고,
    상기 제2 피스톤(14)은, 상기 제1 피스톤(11)보다도 소직경으로 형성되는 동시에, 상기 접촉 돌기(4a)와 이격되는 방향으로 변위하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 밸브 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 피스톤(14)은, 적어도 상기 제1 피스톤(11)이 비 접촉 위치에 있을 때에는 상기 제1 피스톤(11)과 평행하게 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 밸브 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실린더(10)가 상기 제2 로커 아암(5)에 형성되고, 상기 제1 피스톤(11) 및 상기 제2 피스톤(14)이 모두 상기 제2 로커 아암(5) 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 밸브 구동 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 실린더(10)가 상기 제1 로커 아암(4')에 형성되고, 상기 제1 피스톤(11)이 상기 제1 로커 아암(4') 내에 배치되는 동시에, 상기 제2 피스톤(14)이 상기 로커 샤프트(3a) 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 밸브 구동 장치.
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