WO2006112018A1 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

　本発明は、内燃機関の動弁装置に関し、運転モードの切り換えを速やかに且つ確実に行えるようにすることを目的とし、このため吸気弁又は排気弁に接続されてロッカシャフト（３ａ）に軸支される第１のロッカアーム（４）と、カムにより揺動駆動されロッカシャフト（３ａ）に軸支される第２のロッカアーム（５）と、第１及び第２のロッカアーム（４，５）の一方に形成されたシリンダ（１０）と、シリンダ（１０）に設けられた第１のピストン（１１）と、第１，第２のロッカアーム（５）の他方に突設された当接突起（４ａ）と、第１のピストン（１１）を当接突起（４ａ）が当接する方向に付勢するリターンスプリング（１２）と、第１のピストン（１１）を当接突起（４ａ）が当接しない位置に変位させる第２のピストン（１４）とをそなえ、第１のピストン（１１）が非当接位置にあるときには２つのピストン（１１，１４）が平行になるように配設する。

Description

明 細 書

内燃機関の動弁装置

技術分野

[0001] 本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁を機関の運転状態に応じて異なる駆動タイ ミングで開閉駆動しうる、内燃機関の動弁装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、往復動式内燃機関（以下、エンジンという）に備えられる吸気弁や排気弁 (以 下、これらを総称して機関弁又は単にバルブともいう）の作動特性（開閉タイミングや 開放期間）を、エンジンの負荷状態や速度状態に応じて最適なものになるように切り 換えることのできる動弁装置 (可変動弁機構とも 、う）が開発され実用化されて!/、る。 このような動弁装置において作動特性を切り換える機構の一つとして、例えばェン ジンの低速運転時に適したカムプロフィールを備えた低速用カムとエンジンの高速運 転時に適したカムプロフィールを備えた高速用カムとを、エンジンの回転状態に応じ て選択的に用いて機関弁を開閉作動させるようにしたものが開発されている (例えば 、特許文献 1参照)。

[0003] 以下、図 10〜図 12を用いて従来の動弁装置の構造の一例について説明すると、 図 10,図 11に示すように、エンジンの各気筒上方のシリンダヘッド 10には、各気筒 毎に 2つの吸気弁 11 , 12と 2つの排気弁 21, 22とが備えられており、これらの吸気 弁 11 , 12、排気弁 21, 22を駆動するために動弁装置 30が装備されている。

この動弁装置 30は、吸気弁 11, 12を駆動する吸気弁駆動系と、排気弁 21, 22を 駆動する排気弁駆動系とから構成される。吸気弁駆動系は、カムシャフト 31と、カム シャフト 31に固設されたカム 31a〜31cと、ロッカシャフト 32と、ロッカシャフト 32に摇 動自在に軸支され各カム 31a〜31cによって揺動するロッカアーム 33〜35とをそな えている。排気弁駆動系は、吸気系と共用のカムシャフト 31と、カムシャフト 31に固 設されたカム 31d, 31eと、ロッカシャフト 36と、ロッカシャフト 36に揺動自在に軸支さ れ各カム 31d, 31eによって揺動するロッカアーム 37, 38 (図 11では省略）とをそな えている。 [0004] そして、動弁装置 30の吸気弁駆動系の部分に、連結切換機構 41を有する可変動 弁機構 40が設けられている。以下、可変動弁機構 40について簡単に説明する。 吸気弁駆動用のロッカアーム 33〜35のうち、ロッカアーム 33, 34の一端にはアジ ヤストスクリュ 33a, 34aが介装され、このアジヤストスクリュ 33a, 34aを介して吸気弁 1 1, 12のステム端部がロッカアーム 33, 34の一端部に当接している。そして、これに より吸気弁 11はロッカアーム 33の揺動に応じて開閉し、吸気弁 12はロッカアーム 34 の揺動に応じて開閉するようになって 、る。

[0005] また、ロッカアーム 33, 34の他端にはそれぞれローラ 33b, 34bが介装されている。

また、このローラ 33b, 34bはいずれもエンジンの低速運転時に対応した低速用カム プロフィールに形成された低速用カム 31a, 31bに当接しており、低速用カム 31a, 3 lbに応じてロッカアーム 33, 34が揺動すると、吸気弁 11, 12が低速運転時に適した 特'性で開くようになって!/ヽる。

[0006] 一方、ロッカアーム（第 2のロッカアーム） 35は、一端の当接突起 35aがロッカアーム 33, 34に当接可能になっており、他端に設けられたローラ 35bは、エンジンの高速 運転時に対応した高速用カムプロフィールに形成された高速用カム 31cに当接して いる。

また、図 12 (a) ,図 12 (b)に示すように、ロッカアーム 33, 34側における口ッカァ一 ム 35の一端が当接しうる部位には、開口部 53をそなえたシリンダ 50が形成され、こ のシリンダ 50内にはピストン 51が内蔵されている。

[0007] シリンダ 50内には、ロッカシャフト 32側から油路 (連通路） 17を通じて作動油（ここ では潤滑油が兼用される）が供給されるようになっており、シリンダ 50内に油圧が供 給されると、図 12 (b)に示すように、ピストン 51が上方に移動して開口部 53が閉塞さ れる。また、シリンダ 50内の油圧を大気開放すると、図 12 (a)に示すように、ピストン 5 1がリターンスプリング 52の付勢力によって下方に移動し、開口部 53が開放される。

[0008] そして、このようなシリンダ 50内のピストン 51と、シリンダ 50内の油圧を調整する油 圧調整装置（図示略）とから、ロッカアーム 33, 34とロッカアーム 35との連結状態を 切り換える連結切浦構 41が構成され、この連結切浦構 41と吸気弁駆動系とか ら可変動弁機構 40が構成されて 、る。 上述の構成により、油圧調整装置によってシリンダ 50内の油圧が排出されると、シ リンダ 50の開口部 53には空間が形成される〔図 12 (a)参照〕。この場合、高速用カム 31cによりロッカアーム 35が揺動すると、当接突起 35aはこの空間内に進入すること になるが、ロッカアーム 33, 34自体には接触せず、ロッカアーム 35はいわゆる空振り 状態となる（ロッ力アーム非当接)。したがって、ロッカアーム 33, 34はそれぞれ対応 する低速用カム 31a, 31bに応じて揺動し、吸気弁 11 , 12は低速運転に適した特性 で開閉駆動される (低速運転モード)。

[0009] 一方、油圧調整装置によってシリンダ 50内の油圧が高められるとピストン 51が突出 した当接状態となり、シリンダ 50の開口部 53がピストン 51により閉塞される〔図 12 (b) 参照〕。したがって、ロッカアーム 35の揺動時には、ロッカアーム 35の一端の当接突 起 35aはこのピストン 51の側面（当接面） 54に当接してピストン 51を介して口ッカァ一 ム 33, 34を揺動させる（ロッ力アーム当接)。このとき、ロッカアーム 33, 34は、低速 用カム 31a, 31bに対しては離隔しながら、ロッカアーム 35に駆動されて高速用カム 31cに応じて揺動し、吸気弁 11, 12をエンジンの高速運転に対応した特性で開閉す る（高速運転モード)。

特許文献 1：特開 2003 - 343226号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] ところで上述したような従来の技術では、低速運転モード時 (ロッ力アーム非当接時 )にロッカアーム 35を確実に空振りさせるための空間を必要とすること、及びピストン 5 1を下方へ押し下げるためのリターンスプリング 52を配設するための空間を必要とす ること等の理由力もピストン 51には比較的大きい径が要求される。

し力しながら、ピストン径が大き!/、と運転モード切り換え時 (特に高速運転モードから 低速運転モードへの切り換え時）に必要な油量が多く必要となり、切り換えに時間が 力かるという課題が生じるほ力、ピストン 51とロッカアーム 35の当接突起 35aとの当接 状態が不完全なものとなって、バルブを駆動する反力によりピストン 51のリフト途中で ピストン 51がはじかれて当接突起 35aが開口に進入し、低速運転モードに切り換わ つてしまうおそれがある。そして、このようにピストン 51がはじかれてしまうと、口ッカァ ーム 33, 34がカムに衝突し、打音が発生するという課題が生じるほか、衝撃が大きい 場合にはローラ 34a, 34bが破損するおそれがある。

[0011] 本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、運転モードの切り換えを速や 力に且つ確実に行えるようにした、内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする 課題を解決するための手段

[0012] 上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の動弁装置は、先端側が吸気弁 又は排気弁の一方に連係接続されるとともにロッカシャフトに揺動自在に支承される 第 1のロッカアームと、前記ロッカシャフトに揺動自在に支承されるとともに前記第 1の ロッカアームに隣接するように配置され、カムにより揺動駆動される第 2の口ッカァ一 ムと、前記第 1及び第 2のロッカアームの一方に形成されたシリンダと、前記シリンダ 内に摺動自在に装着された第 1のピストンと、前記第 1,第 2のロッカアームの他方に 突設され前記第 1のピストンに当接可能な当接突起と、前記第 1のピストンを前記当 接突起が当接する当接位置に付勢するリターンスプリングと、少なくとも前記第 1のピ ストンが非当接位置にあるときには前記第 1のピストンと平行になるように配設され、 且つ前記油路からの油圧供給により前記リターンスプリングの付勢力に抗して前記 第 1のピストンを前記当接突起が当接しない非当接位置に変位させる第 2のピストン とをそなえたことを特徴として 、る。

[0013] また、前記第 2のピストンは前記第 1のピストンよりも小径に形成されるのが好ましい また、前記第 2のピストンは、前記当接突起と離隔する方向に変位して設けるのが 好ましい。

また、前記シリンダを前記第 2のロッカアームに形成し、前記第 1のピストン及び前 記第 2のピストンをともに前記第 2のロッカアーム内に配設してもょ 、。

[0014] また、前記第 1のピストンを前記第 1のロッカアーム内に配設し、前記第 2のピストン を前記ロッカシャフト内に配設してもよい。

発明の効果

[0015] 本発明の内燃機関の動弁装置によれば、第 2のピストンを設けることにより第 1のピ ストンの切り換え (特に当接位置力 非当接位置への切り換え）時の切り換え時間を 大幅に低減することができるという利点がある。

これにより、第 1のロッカアームと第 2のロッカアームとの当接及び非当接を確実に 切り換えることができるようになる。したがって、第 1のピストンと当接突起とが半当接 の状態になって、その後バルブを駆動する反力により第 1のピストンの切り換え途中 で第 1のピストンが当接突起にはじかれてしまうような事態を確実に回避することがで きる。また、第 1のピストンがはじかれてしまうことに起因する第 1ロッカアームとカムと の衝突音、又は打音の発生を抑制でき、動弁系の耐久性が大きく向上する利点があ る。

[0016] また、少なくとも第 1のピストンが非当接位置にあるとき (即ち、第 1のピストンと第 2ピ ストンとが当接しているとき）には、第 1のピストンと第 2のピストンとが平行となるので、 第 1ピストンの第 2ピストン力 受ける力が全て軸力として作用し、軸方向と直交方向 に作用する側力が発生しない。したがって、効率よく第 1ピストンを切り換えることがで きる。

[0017] また、第 1及び第 2のピストンに荷重が作用している状態では、第 1のピストンが非当 接位置となり、これら 2つのピストン間に相対揺動が生じないので、両ピストンの磨耗 を回避できる。したがって、第 2のピストンを榭脂ゃアルミ等の材料で形成することが でき、第 2のピストンの軽量ィ匕を図ることができる。

また、このような材料で第 2のピストンを形成した場合には、ピストンの軽量ィ匕に伴い リターンスプリングの付勢力を低減できるので、第 1のピストンの切り換え荷重を低減 することができ、この結果、機関のアイドル運転等の低回転時の低い油圧でも確実に 切り換えを行うことができる。

[0018] また、前記第 2のピストンを前記第 1のピストンよりも小径に形成した場合には、第 1 のピストンを切り換えるために必要な油量を大幅に低減することができ、第 1のピスト ンの切り換え時の切り換え時間を大幅に低減することができる。

また、前記第 2のピストンを前記当接突起と離隔する方向に変位して設けた場合に は、第 1ピストンが非当接位置に切り換えられて当接突起が空振りしたときのスペース を容易に形成することができる。 [0019] また、前記シリンダを前記第 2のロッカアームに形成し、前記第 1のピストン及び前 記第 2のピストンをともに前記第 2のロッカアーム内に配設した場合、第 1ピストンと第 2ピストンとの間には常に相対移動がなくなるので、第 1ピストンと第 2ピストンとの当接 部分での磨耗を防止することができる。

また、前記第 1のピストンを前記第 1のロッカアーム内に配設し、前記第 2のピストン を前記ロッカシャフト内に配設することで、第 1のロッカアームの慣性質量の低減を図 ることができ、高回転ィ匕が容易となる。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]図 1は本発明の第 1実施形態に係る内燃機関の動弁装置の構成を示す模式的 な平面図である。

[図 2]図 2は本発明の第 1実施形態に係る内燃機関の動弁装置の排気側の構成を示 す模式的な斜視図である。

[図 3]図 3は本発明の第 1実施形態に係る内燃機関の動弁装置の吸気側の構成を示 す模式的な斜視図である。

圆 4]図 4は本発明の第 1実施形態に係る内燃機関の動弁装置の要部構造を示す模 式的な断面図であって、図 1における A— A断面図である。

[図 5]図 5は本発明の第 1実施形態に係る内燃機関の動弁装置の要部構造を示す模 式的な断面図であって、図 1における B— B断面図である。

[図 6]図 6は本発明の第 1実施形態に係る内燃機関の動弁装置のバルブリフト特性を 説明するための図である。

[図 7]図 7 (a)〜図 7 (c)はいずれも本発明の第 1実施形態に係る内燃機関の動弁装 置のバルブリフト特性を説明するための図であって、図 7 (a)は休筒時、図 7 (b)は低 速運転時、図 7 (c)は高速運転時の特性を示している。

[図 8]図 8は本発明の第 1実施形態に係る内燃機関の動弁装置の作動特性を示すマ ップである。

[図 9]図 9は本発明の第 2実施形態に係る内燃機関の動弁装置の要部構造を示す模 式的な断面図であって、図 4に対応する図である。

[図 10]図 10は従来の技術について説明する図である。 [図 11]図 11は従来の技術について説明する図である。

[図 12]図 12 (a) ,図 12 (b)は 、ずれも従来の技術にっ 、て説明する図である 符号の説明

1 動弁装置

la 吸気弁駆動系

lb 排気弁駆動系

2 カムシャフト

2L, 2H, 2E カム

3a, 3b ロッカシャフト

4， ' 第 1のロッカアーム

4a, 4b 当接突起

5， 6 第 2のロッカアーム

9 開口部

10 シリンダ

11 第 1のピストン

12 リターンスプリング

13 第 2シリンダ

14 ピン（第 2のピストン）

15, 16 油路

17 連通路

18 板状部材

19, 26 ロストモーションスプリング或いはアームスプリング

20 開口部

21 シリンダ

22 ピストン

23 リターンスプリング

24 油溝

25 連通路 40 可変動弁機構

41 連結切換機構

41a 第 1連結切換機構

41b 第 2連結切換機構

発明を実施するための最良の形態

[0022] 以下、図 1〜図 8を用いて本発明の第 1の実施の形態について説明する。エンジン

(内燃機関）のシリンダヘッドには、背景の技術でも説明したように各気筒毎に 2つの 吸気弁と 2つの排気弁とが備えられており、これらの吸気弁及び排気弁を駆動するた めに、各気筒の上方には図 1に示すような動弁装置 1が装備されている。

この動弁装置 1は、吸気弁を駆動する吸気弁駆動系 laと、排気弁を駆動する排気 弁駆動系 lbとから構成されている。また、吸気弁駆動系 laは、図 4及び図 5に示すよ うに、カムシャフト 2と、カムシャフト 2に固設されたカム 2L, 2H (図 4及び図 5参照）と、 ロッカシャフト 3aと、ロッカシャフト 3aに揺動自在に軸支されたロッカアーム 4〜6とを そなえている。

[0023] また、排気弁駆動系 lbは、吸気系と共用のカムシャフト 2と、カムシャフト 2に固設さ れたカム 2Eと、ロッカシャフト 3bと、ロッカシャフト 3bに揺動自在に軸支されたロッカ アーム 7, 8とをそなえている。

そして、動弁装置 1の吸気弁駆動系 la及び排気弁駆動系 lbのそれぞれに連結切 構 41を有する可変動弁機構 40が設けられている。この可変動弁機構 40は、吸 気弁や排気弁の作動特性 (バルブの開閉タイミングやリフト量)を、エンジンの負荷状 態や速度状態に応じて切り換えるべく設けられたものである。

[0024] このうち、吸気弁側の可変動弁機構 40は、エンジンの低速運転時に適した作動特 性で吸気弁を開閉駆動する低速運転モードと、エンジンの高速運転時に適した作動 特性で吸気弁を開閉駆動する高速運転モードと、吸気弁を作動させない休筒運転 モードとの 3つの運転モードを切り換え可能に構成されている。

また、排気弁側の可変動弁機構 40は、所定のタイミングで図示しない排気弁を開 閉駆動する通常運転モードと、上記排気弁を作動させな!/、休筒運転モードとの 2つ の運転モードを切り換え可能に構成されて 、る。 [0025] なお、本実施形態では、このような休筒運転モードを有する可変動弁機構 40はェ ンジンの全気筒のうち半分の気筒に適用されており、残りの半分の気筒は吸気弁及 び排気弁にともに休筒モードのない可変動弁機構 (即ち、低速運転モードと高速運 転モードとを切り換え可能な可変動弁機構)が適用されている。

次に、主に図 1,図 3〜図 5を用いて吸気弁側の可変動弁機構 40について説明す ると、吸気弁駆動用のロッカアーム 4〜6のうちロッカアーム（第 1のロッカアーム） 4は 、先端が図示しない吸気弁のステム上端に当接しており、これにより吸気弁はロッカ アーム 4の揺動に応じて開閉するようになって!/、る。

[0026] また、ロッカアーム（第 2のロッカアーム） 5, 6はそれぞれ上記第 1のロッカアーム 4と 隣接して配設されている。また、これらの各ロッカアーム 5, 6の一端には、それぞれ口 ーラ 5a, 6aが介装されており、このうち 5aは、エンジンの低速運転時に対応した低速 用カムプロフィールに形成された低速用カム（第 1のカム） 2Lに当接している。したが つて、ロッカアーム 5は低速用カム 2Lにより揺動駆動されるようになっている。

[0027] 一方、ロッカアーム 6に設けられたローラ 6aは、エンジンの高速運転時に対応した 高速用カムプロフィールに形成された高速用カム（第 2のカム） 2Hに当接しており、こ のロッカアーム 6は高速用カム 2Hにより揺動駆動されるようになっている。なお、以下 では、これらのロッカアーム 5, 6のうちロッカアーム 5を低速ロッカアーム 5といいロッカ アーム 6を高速ロッカアーム 6という。また、ロッカアーム 4を弁側ロッカアーム 4という。

[0028] また、図 6に示すように、この高速用カム 2Hのカムプロフィールは低速用カム 2Lの カムプロフィールを包含するような特性に設定されており、したがって、低速口ッカァ ーム 5よりも高速ロッカアーム 6の方が常に大きく揺動するようになって 、る。

次に、主に図 4を用いて低速ロッカアーム 5と弁側ロッカアーム 4との切 «構 (第 1 連結切換機構) 41aについて説明する。弁側ロッカアーム 4のうち、低速ロッカアーム 5と対向する部位には、低速ロッカアーム 5側に突出した当接突起 4aが形成されてお り、また、高速ロッカアーム 6と対向する部位には、高速ロッカアーム 6側に突出した当 接突起 4bが形成されて ヽる。

[0029] また、図 4に示すように、低速ロッカアーム 5のうち、上記当接突起 4aに対向する位 置には、開口部 9をそなえたシリンダ (第 1シリンダ） 10が形成され、このシリンダ 10内 にはピストン 11 (第 1のピストン）が内蔵されている。また、シリンダ 10とピストン 11との 間にはピストン 11を下方へ付勢するリターンスプリング 12が設けられている。なお、 開口部 9の形状は本実施形態の形状に限定されるものではなぐ当接突起 4aが揺動 しうる空間を確保しうるものであればどのような形状でもよ 、。

[0030] また、シリンダ 10の下方には、シリンダ 10よりも小径の第 2シリンダ 13が形成されて おり、この第 2シリンダ 13にはピストン 11よりも小径に形成されたピン (第 2のピストン） 14が嵌挿されている。

ここで、これらの 2つのシリンダ 10, 13は中心軸が平行となるように形成されており、 これにより、低速ロッカアーム 4内に 2つのピストン 11, 14が平行に設けられている。 また、ピン 14はピストン 11に対して当接突起 4aから離隔する方向に変位して設けら れている。

[0031] また、ロッカシャフト 3a内には 2つの油路 15, 16が形成されており、このうち、一方 の油路 15は連通路 17を介して上記第 2シリンダ 13に連通接続している。なお、これ らの油路 15, 16は、ロッカシャフト 3aの中心軸に沿って形成された穴部を板状の部 材 18で 2つの空間に区画して形成されたものであり、各油路 15, 16には図示しない 油圧源から作動油（ここでは潤滑油が兼用される）がそれぞれ供給されるようになって いる。

[0032] したがって、油路 15内の作動油圧が低いときにはピン 14は図 4に示すような第 2シ リンダ 13内に内蔵された状態となり、作動油圧が高められると、第 2シリンダ 13内の 液密性を保持しながら上記ピン 14が第 1シリンダ 10側に変位するようになっている。 そして、このようにピン 14が変位すると、このピン 14の上端がピストン 11に当接して 、リターンスプリング 12の付勢力に抗してピストン 11を上方に押し上げるようになって いる。これにより、ピストン 11が開口部 9を開放するような位置 (非当接位置）に駆動さ れる。

[0033] また、油路 15内を大気解放して油圧を低減すると、図 4に示すように、ピストン 11及 びピン 14がリターンスプリング 12の付勢力によって下方に移動し、ピストン 11が開口 部 9を閉塞する位置（当接位置)となる。

そして、このようなシリンダ 10内のピストン 11と、ピストン 11に当接してピストン 11位 置を切り換えるピン 14と、油路 15内の油圧を調整する油圧調整装置（図示省略)と から、ロッカアーム 4とロッカアーム 5との連結状態を切り換える第 1連結切 構 41a が構成されている。

[0034] また、詳細は図示しないが、連通路 17の断面積は、ピン 14を速やかに駆動する目 的で第 2シリンダ 13と同じ力、又はロッカアーム 5の揺動を考慮して第 2シリンダ 13よ りも大きく設定されている。

なお、ピン 14が連通路 17内に侵入してしまうと、ロッカアーム 5とロッカシャフト 3aと の相対揺動が阻害されてしまうので、ピン 14が連通路 17内に侵入することのないよう に、第 2シリンダ 13は段付き構造とされている。すなわち、詳細は図示しないが、第 2 シリンダ 13は、その下端近傍 (即ち連通路 17に対する開口近傍）においては、ピン 1 4よりも僅かに小径に形成された小径部と、この小径部よりも上方側においてピン 14 よりも僅かに大きく形成された大径部とを有しており、このような構成により、ピン 14の 小径部よりも下方へ移動を防止している。なお、このような構成以外にも、ピン 14の 断面形状と連通路 17の断面形状とを異ならせたりすることで、ピン 14の侵入を防止 するようにしても良い。

[0035] このような構成により、油路 15内の油圧が弱められるとリターンスプリング 12の付勢 力によりピストン 11が下降して、シリンダ 10の開口部 9が閉塞される。したがって、低 速口ッカアーム 5が低速用カム 2Lにより揺動駆動されると、ピストン 11とロッカアーム 4 の一端の当接突起 4aとが当接して、ロッカアーム 4とロッカアーム 5とが一体に揺動す るとともに、これにより吸気弁がエンジンの低速運転時に対応した特性で開閉駆動さ れる (低速運転モード)。

[0036] 一方、油路 15内の油圧が高められると、ピン 14が上昇するとともにリターンスプリン グ 12の付勢力に抗してピストン 11が上昇し、シリンダ 10の開口部 9が開放される。 この場合、低速ロッカアーム 5が揺動すると、当接突起 4aは開口部 9に進入し、低 速口ッカアーム 5と弁側ロッカアーム 4とは接触せずに、低速ロッカアーム 5はいわゆる 空振り状態となる (ロッ力アーム非当接)。

[0037] したがって、高速ロッカアーム 6と弁側ロッカアーム 4とが切り離されている状態（これ については後述する）であれば、弁側ロッカアーム 4は揺動せずに、各カム 2L, 2H の回転位相に関係なく吸気弁は閉弁状態を維持することになる (休筒運転モード)。 なお、図 4及び図 5の符号 19は、いずれも低速ロッカアーム 4及び高速ロッカアーム 5の空振り時に、低速ロッカアーム 5及び高速ロッカアーム 6をカム 2L, 2Hに追従さ せるためのスプリング機構（ロストモーションスプリング或!、はアームスプリング）である

[0038] 次に、主に図 5を用いて高速ロッカアーム 6と弁側ロッカアーム 4との切 «構 (第 2 連結切換機構) 41bについて説明すると、図 5に示すように、高速ロッカアーム 6のう ち、上記当接突起 4bに対向する位置には、開口部 20をそなえたシリンダ 21が形成 されており、このシリンダ 21内にはピストン 22が内蔵されている。また、シリンダ 21とピ ストン 22との間にはピストン 22を下方へ付勢するリターンスプリング 23が設けられて いる。

[0039] また、シリンダ 21の下方は高速ロッカアーム 6内に形成された油溝 24に連通接続さ れている。また、図 5に示すように、この油溝 24は、ロッカシャフト 3aに形成された連 通路 25を介して油路 16に連通接続されている。

そして、上記シリンダ 21への作動油の供給状態に応じてピストン 22の位置が切り換 えられるようになつている。

[0040] すなわち、油路 16内の作動油圧が低いときにはピン 22は図 5に示すようにシリンダ

21内に内蔵された状態となり、作動油圧が高められると、リターンスプリング 23の付 勢力に抗してピストン 22が上方に変位するようになっている。そして、このときにピスト ン 22が開口部 20を閉塞するようになっている。

この場合、高速ロッカアーム 6が高速用カム 2Hにより揺動駆動されると、口ッカァ一 ム 4の当接突起 4bはこのピストン 22に当接して、これによりロッカアーム 6と口ッカァ一 ム 5とが一体に揺動することになる。したがって、吸気弁はエンジンの高速運転時に 対応した特性で開閉駆動される (高速運転モード)。

[0041] また、油路 16内を大気解放して油圧を低減すると、ピストン 22がリターンスプリング

23の付勢力によって下方に移動し、開口部 20が開放されるようになっている。

この場合、ロッカアーム 6が揺動すると、当接突起 4bはこの開口部 20内に進入して

、ロッカアーム 6には接触せずに、ロッカアーム 6はいわゆる空振り状態となる（ロッ力 アーム非当接)。

[0042] なお、上述したピストン 22と、油路 16内の油圧を調整する油圧調整装置（図示省 略）とから、ロッカアーム 4とロッカアーム 6との連結状態を切り換える第 2連結切 構 41bが構成され、この第 2連結切 構 41bと上述した第 1連結切 構 41aと吸 気弁駆動系とから吸気側の可変動弁機構 40が構成されている。

次に、排気側の可変動弁機構 40について説明すると、図 2に示すように、排気側 の動弁装置 lbは、弁側ロッカアーム 7とカム側ロッカアーム 8とを備えており、これらの 連係状態が連結切 構 41により切り換えられるようになって 、る。

[0043] ここで、排気側の連結切換機構 41は、上述した吸気側の第 1連結切換機構 41aと 同様に構成されており、図 4と略同様の構造となっている。

すなわち、排気側の連結切換機構 41は、弁側ロッカアーム 7とカム側ロッカアーム 8 とを連結して一体に揺動させる通常運転モードと、これらのロッカアーム 7, 8を切り離 して弁側ロッカアーム 7を作動させない休筒モードとを切り換えるように構成されてい る。

[0044] また、弁側ロッカアーム 7は、先端が図示しない排気弁のステム上端に当接しており 、これにより排気弁はロッカアーム 7の揺動に応じて開閉するようになっている。

また、カム側ロッカアーム 8は上記弁側ロッカアーム 7と隣接して配設されている。ま た、カム側のロジカアーム 8の下端には、ローラ 8aが介装されており、排気カム 2Eに 当接している。したがって、カム側のロッカアーム 8は排気カム 2Eにより揺動駆動され るようになっている。

[0045] なお、排気カム 2Eは、休筒運転時以外の通常運転時には、低速運転から高速運 転までの広い運転域で排気弁を開閉駆動することになるので、図 6に示すように、吸 気側の低速カム 2Lのカムプロフィールと高速カム 2Hのカムプロフィールとの中間の カムプロフィールに設定されて 、る。

また、弁側ロッカアーム 7の、カム側ロッカアーム 8に対向する位置にはカム側ロッカ アーム 8側に突出した当接突起（図示省路)が形成されている。そして、吸気弁側の 第 1連結切換機構 41aと同様に、上記当接突起に対向する位置には開口部が形成 され、シリンダに嵌挿されたピストンが変位することによりこの開口部が開放されたり閉 塞されたりするようになって 、る（図 4参照)。

[0046] そして、この開口部が開放されると上記当接突起がこの開口部に入り込んでカム側 ロッカアーム 8が空振りする。これにより、カム側ロッカアーム 8の揺動が弁側口ッカァ ーム 7に伝達されず、排気弁が閉弁状態となる (休筒運転モード)。

また、開口部が閉塞されると上記当接突起がピストンに当接して、カム側口ッカァ一 ム 8の揺動が弁側ロッカアーム 7に伝達され、排気弁が開閉駆動される（通常運転モ 一ド)。

[0047] なお、図 2において、符号 26は 2つのロッカアーム 7, 8の非当接時 (休筒運転モー ド時）にカム側ロッカアーム 8をカム 2Eに追従させるスプリング機構（ロストモーション スプリング又はアームスプリング）である。

また、上述のように、排気側の連結切換機構 41は、吸気側の第 1連結切換機構 41 aと同様に構成されている力 ロッカシャフト 3bの内部の構成のみが異なっている。つ まり、図 4に示すように、吸気側ではロッカシャフト 3a内の油路が 2つの通路に区画さ れていたのに対し、排気側ロッカシャフト 3b内には油路が 1つし力設けられていない（ 図示省略)。

[0048] これは、排気側では、吸気側の連結切浦構 41のように、 2つの連結切浦構 41 a, 41bを設けていないからである。つまり、吸気側の連結切換機構 41では、低速運 転モードと休筒運転モードとを切り換える第 1連結切 構 41aと、高速運転モード と低速運転モードとを切り換える第 2連結切 構 41bとを設けているため、 2系統の 油圧供給路が必要となるが、排気側では通常運転モードと休筒運転モードとを切り 換える単一の連結切換機構 41しか設けていないので、ロッカシャフト 3bには 1系統 の油圧供給路のみが設けられて 、る。

[0049] ところで、ロッカシャフト 3a内の油路 15, 16及びロッカシャフト 3b内の油路の作動 油の供給状態は、図示しない制御手段 (ECU)によりそれぞれ独立して制御可能に 構成されており、これにより可変動弁機構 40の作動 (すなわち、吸気側及び排気側 の連結切 構 41の作動）が制御されるようになって 、る。

ここで、この ECUにはエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサやエンジン 負荷を検出するエンジン負荷センサ等の種々のセンサが接続されており、これらのセ ンサからの検出情報に基づいて、ロッカシャフト 3a, 3b内の油圧の供給状態が変更 されるようになつている。

[0050] また、この ECUには、例えば図 8に示すようなマップが設けられている。このマップ は要求トルク（エンジン負荷）とエンジン回転数とをパラメータとして休筒領域と低速 運転領域と高速運転領域とを規定しており、エンジンの運転状態がこのマップで設 定される運転領域に合致するように吸気側及び排気側の連結切換機構 41の作動が 制御されるようになっている。

[0051] 例えばエンジンの運転状態が図 8の休筒運転領域 (アイドル運転を除く低負荷，低 回転領域)となると、可変動弁機構 40は休筒運転モードに設定される。この場合、吸 気側のロッカシャフト 3aの油路 15には作動油が供給されるとともに、油路 16では作 動油がドレーンされる。また、排気側のロッカシャフト 3b内の油路には作動油が供給 される。

これにより、吸気側の可変動弁機構 40では、第 1連結切換機構 41aのピストン 11が 上昇するとともに第 2連結切換機構 41bのピストン 22が下降して、ロッカアーム 4の当 接突起 4a, 4bの対向する位置に形成された開口部 9, 20が開放される。

[0052] したがって、 2つのロッカアーム 5, 6がカム 2L, 2Hにより揺動駆動されても、ピスト ン 11, 22はロッカアーム 4の当接突起 4a, 4bとは当接せずにロッカアーム 5, 6が空 振り状態となり、ロッカアーム 4の揺動が休止して、吸気弁の作動が停止する。

また、排気側の可変動弁機構 40では、吸気側の第 1連結切換機構 41aと同様の作 用によりカム側ロッカアーム 8が空振り状態となり、弁側ロッカアーム 7の揺動が休止し て、吸気弁の作動が停止する。

[0053] これにより、図 7 (a)に示すように、吸気弁及び排気弁ともに、カムの位相に関係なく 常にバルブリフト量が 0となり、この可変動弁機構 40を備えた気筒は休筒状態となる（ 休筒運転モード)。

なお、本実施形態の場合、エンジンの全気筒のうち半分の気筒に上記可変動弁機 構 40が設けられているので、このような休筒運転モードでは、エンジンは半分の気筒 で運転される。

[0054] また、図 8に示す低速運転領域になると、吸気側ロッカシャフト 3aの油路 15と、排気 側ロッカシャフト 3bの油路内の作動油がともにドレーンされる。なお、吸気側口ッカシ ャフト 3aの油路 16では、休筒運転時と同様に作動油のドレーン状態が保持される。 これにより、吸気弁側では第 1連結切換機構 41aの作動状態のみが変化し、第 2連 結切 構 41bの作動状態は変化しない。

[0055] 具体的には第 1連結切換機構 41aのピストン 11が作動して開口部 9が閉塞される。

したがって、低速ロッカアーム 5が揺動すると、ピストン 11がロッカアーム 4の当接突起 4aに当接して、低速ロッカアーム 5の揺動がロッカアーム 4に伝達され、吸気弁が低 速カム 2Lのカムプロフィールに応じて開閉駆動される。

また、排気弁側においても、上記第 1連結切 構 41aと同様の作用により弁側口 ッカアーム 7とカム側ロッカアーム 8とが一体となって揺動し、排気弁が排気カムの力 ムプロフィールに応じて開閉駆動される。

[0056] これにより、図 7 (b)に示すように、吸気弁及び排気弁の作動特性が低速運転に適 したノ レブタイミング特性となる（低速運転モード)。

また、エンジンの運転状態が図 8に示す高速運転領域となると、吸気側ロッカシャフ ト 3aの油路 16に作動油が供給される。なお、このときには吸気側ロッカシャフト 3aの 油路 15内と、排気側ロッカシャフト 3bの油路内とでは、低速運転モードと同様に作動 油のドレーン状態が保持される。

[0057] これにより、吸気弁側では第 2連結切換機構 41bの作動状態のみが変化し、第 1連 結切換機構 41aの作動状態は変化しない。この場合、第 2連結切換機構 41bにより 高速ロッカアーム 6とロッカアーム 4とが一体に揺動することになり、吸気弁が高速カム 2Hのカムプロフィールに応じて開閉駆動される。

したがって、図 7 (c)に示すように、吸気弁及び排気弁の作動特性が高速運転に適 したノ レブタイミング特性となる（高速運転モード)。

[0058] 本発明の第 1実施形態としての内燃機関の動弁装置は、上述のように構成されて V、るので、エンジンの運転状態に応じて速やかに運転モードを切り換えることができ る。特に、本装置では、第 1連結切 構 41aが、ピン 14の変位に応じてピストン 11 位置が切り換えられるような、いわゆる 2段ピストンとして構成されているので、ピストン 11の切換を確実に実行できるようになる。 [0059] つまり、ピストン 11の底面に直接油圧が発生しなくても、より油路に近いピン 14の底 面に油圧が発生すればピストン 11を切り換えることができるので、切り換え時のレス ポンスの向上を図ることができる。

ところで、ピストン 11を油圧により直接切り換え作動させる場合には、ピストンの 11 の底面積 S1 (ピストン径 R1と等価）とピストンストローク Lとの積で求められる容積分の 油量が必要とされる。一方、ピストン 11の切り換え時に必要な油量を低減することが できれば、ピストン 11の切り換え時間を低減することができる。すなわち、この油量を 低減できれば、少ない作動油供給量でピストン 11を切り換えることができるので、切り 換え時のレスポンスの向上を図ることができる。

[0060] し力しながら、ピストン 11に要求される強度等を考慮すると、ピストン 11の更なる小 径化ゃピストンストロークの更なる低減は困難であり、したがって、ピストン 11の切り換 えに必要な油量を低減するのは困難であった。

そこで、本発明ではピストン 11の下方に小径のピン 14を設けた 2段ピストン構造とし ているのである。このような構成によれば、ピストン 11を移動させるのに必要な油量は ピン 14の底面積 S2 (ピン 14の径 R2と等価）とストローク量 Lとの積となるので、ピン 1 4の径をピストン 11よりも小さくすることで、ピストン 11の切り換え時間を低減できると いう利点がある。

[0061] また、本第 1実施形態においては、ピストン (第 1のピストン） 11及びピン (第 2のビス トン） 14の 2つの部材をともにロッカアーム 5内に設けているので、これら 2つのピスト ン 11, 14間で相対移動或いは相対揺動が生じない。したがって、ピン 14の先端がピ ストン 11の底部に当接するような状態であってもピン 14の先端が磨耗するような事態 を回避できる。

[0062] また、ピン 14の磨耗が生じないのでピン 14を榭脂ゃアルミで形成することができ、 ピン 14の重量を低減することができる。また、これにより切り換え時間の更なる短縮ィ匕 を図ることができる。

また、ピン 14の軽量ィ匕を図ることにより、リターンスプリング 12のパネ力を低減するこ とができ、これにより低い油圧でピストン 11の切り換えが可能となる。したがって、比 較的低 、油圧 (即ち、低回転時)であっても確実にピストン 11の切換を実行すること ができる。

[0063] また、 2つのピストン 11, 14を平行に配置しているので、ピン 14の伸長時に、ピン 1 4からの力が全てピストン 11の軸方向に作用し、側力が発生しなくなる。したがって、 このような観点からも切り換え時間の短縮を図ることができる。

また、ピン 14 (第 2のピストン)を当接突起 4aと離隔する方向に変位して設けている ので、第 1ピストン 14が非当接位置に切り換えられて当接突起 4aが空振りしたときの スペースを容易に形成することができる。

[0064] 次に本発明の第 2実施形態に係る内燃機関の動弁装置について説明すると、この 第 2実施形態は、図 9に示すように、上記第 1実施形態に対して第 1連結切換機構 41 aの構成のみが異なっており、これ以外は同様に構成されている。このため、以下で は主に第 1実施形態と異なる部分について説明するとともに、第 1実施形態に構成さ れた部分については第 1実施形態と同様の符号を付し説明を省略する。

[0065] さて、本第 2実施形態では、図 9に示すように、弁側のロッカアーム^ にピストン 11 が設けられるとともにロッカシャフト内にピン 14が設けられている。具体的には、弁側 ロッカアーム 4' には、開口部 9をそなえたシリンダ 10が形成され、このシリンダ 10内 にピストン 11 (第 1のピストン）が内蔵されて 、る。

また、ロッカシャフト 3a内には油路 15とシリンダ 11とを連通接続する連通路 17が口 ッカシャフト 3aの径方向に沿って形成されている。そして、この連通路 17内にピン 14 が進退可能に配設されて ヽる。

[0066] そして、これらのピストン 11及びピン 14は、少なくとも、カム側ロッカアーム と弁 側ロッカアーム^ とが当接していない非当接状態 (即ち、カム側ロッカアーム の ローラ 5aがカム 2Lのベース円部分に当接している状態）では、ピストン 11とピン 14と が平行となるように設定されて 、る。

本発明の第 2実施形態に係る動弁装置は、上述のように構成されているので、上述 した第 1実施形態と同様の作用、効果が得られるほか、以下のような作用、効果があ る。

[0067] 即ち、油路 15に作動油を供給すると、油圧によりピン 14が上方へ変位するとともに 、ピストン 11がリターンスプリング 12の付勢力に抗して上方に変位して、開口部 9が 開放される（非当接位置)。これにより、ロッカアーム 5' が揺動駆動されても口ッカァ ーム が空振りして、ロッカアーム^ にロッカアーム の駆動力が伝達されなく なり、 2つのロッカアーム^ , 5' が切り離される非当接状態となる。このとき、ピン 14 とピストン 11とは当接している力 ピン 14とピストン 11との間で相対揺動がないので、 ピン 14の磨耗を回避できる。

[0068] そして、この当接状態から、油路 15の作動油をドレーンすることにより、ピストン 11 力 Sリターンスプリング 12に付勢されながら下方に変位し、開口部 9が閉塞される（当接 位置)。この場合には、ロッカアーム とロッカアーム^ とは一体に揺動するように なり、カム 2Lのカムプロフィールに応じて吸気弁が開閉される（当接状態)。

このとき、ピストン 11はピン 14に対して相対的に揺動することになる力 ピストン 11と ピン 14とは当接せずに切り離されているので、やはり、ピン 14の磨耗を回避できる。

[0069] また、このような当接状態力も再び非当接状態に切り換える場合には、ロッカアーム 5' がカム 2Lのベース円部分に接して 、るタイミングで油路 15に油圧が供給される。 これにより、ピン 14とピストン 11とが平行な状態でピン 14がピストン 11に当接するの で、第 1実施形態と同様に、ピストン 11のピン 14から受ける力が全て軸力として作用 し、軸方向と直交方向に作用する側力が発生しない。したがって、効率よくピストン 1 1を切り換えることができる。

[0070] また、本第 2実施形態によれば、ピン 14をロッカシャフト 3a内に設けて、口ッカァ一 ム^ 内にはピストン 11しか設けていないので、このロッカアーム^ の慣性質量を低 減することができる。したがって、エンジンの高回転ィ匕が容易となり、エンジン出力を 増大させることができると 、う利点がある。

以上、本発明の実施形態を説明及びその変形例について説明したが、本発明は 力かる実施形態や変形例に限定されるものではなぐ本発明の趣旨を逸脱しない範 囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の各実施形態では、排気側 の動弁装置は運転モードと休筒モードとを切り換え可能に構成しているが、吸気側と 同様に低速運転モードと高速運転モードと休筒運転モードとを切り換え可能に構成 してちよい。

[0071] また、吸気側及び排気側の可変動弁機構を、低速運転モードと高速運転モードと を切り換え可能に構成し、これらの運転モードの切 構に、本発明を適用しても良 い。

Claims

請求の範囲

[1] 先端側が吸気弁又は排気弁の一方に連係接続されるとともにロッカシャフト（3a)に 揺動自在に支承される第 1のロッカアーム (4)と、

前記ロッカシャフト（3a)に揺動自在に支承されるとともに前記第 1のロッカアーム (4 )に隣接するように配置され、カム（2L)により揺動駆動される第 2のロッカアーム（5) と、

前記第 1及び第 2のロッ力アーム (4, 5)の一方に形成されたシリンダ（10)と、前記 シリンダ（10)内に摺動自在に装着された第 1のピストン（11)と、

前記第 1,第 2のロッカアーム (4, 5)の他方に突設され前記第 1のピストン（11)に 当接可能な当接突起 (4a)と、

前記第 1のピストン (11)を前記当接突起 (4a)が当接する当接位置に付勢するリタ ーンスプリング（12)と、

少なくとも前記第 1のピストン（11)が非当接位置にあるときには前記第 1のピストン ( 11)と平行になるように配設され、且つ油圧供給により前記リターンスプリング（12)の 付勢力に杭して前記第 1のピストン (11)を前記当接突起 (4a)が当接しない非当接 位置に変位させる第 2のピストン（14)とをそなえた

ことを特徴とする、内燃機関の動弁装置。

[2] 前記第 2のピストン（14)は前記第 1のピストン（11)よりも小径に形成されている ことを特徴とする、請求項 1記載の内燃機関の動弁装置。

[3] 前記第 2のピストン（14)は、前記当接突起 (4a)と離隔する方向に変位して設けら れている

ことを特徴とする、請求項 2記載の内燃機関の動弁装置。

[4] 前記シリンダ（10)が前記第 2のロッカアーム（5)に形成され、前記第 1のピストン（1 1)及び前記第 2のピストン（14)がともに前記第 2のロッカアーム（5)内に配設されて いる

ことを特徴とする、請求項 3記載の内燃機関の動弁装置。

[5] 前記シリンダ（10)が前記第 1のロッカアーム (4' )に形成され、前記第 1のピストン

(11)が前記第 1のロッカアーム (4' )内に配設されるとともに、前記第 2のピストン（1 4)が前記ロッカシャフト（3a)内に配設されている ことを特徴とする、請求項 3記載の内燃機関の動弁装置。