JP2007247600A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、加工工数の削減を可能とした内燃機関の可変動弁装置を提供する。
【解決手段】本発明の可変動弁装置１８，１９，２０は、強度よりも高い精度が求められる構造にしてあるバルブ駆動ロッカ３５，９０の本体３５ｘ，９０ｘについては、異なる熱処理を必要としない異種材料から形成した。これにより、バルブ駆動ロッカ３５，９０は、カム追従ロッカ６０，７０，８０よりも少ない加工工数ですむ。
【選択図】 図２

Description

本発明は、吸気バルブや排気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、ロッカシャフトに組み付くロッカアームに、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た構造を用いて、カム追従ロッカの変位、具体的にはカムの変位を、切換部を通じて、バルブ駆動ロッカへ伝達あるいは断つことが行なわれている。この切換部の多くは、カム追従ロッカに突き当て部を形成し、バルブ駆動ロッカに突き当て部に対応して摺動自在なピストンを組み込んだ構造が用いられる（特許文献１を参照）。同構造により、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、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。
特開２００５−９０４０８号公報

こうした分割式のロッカアーム構造の多くは、強度を重視するという理由から、鋼材など鉄系金属材料を用いた鋳物などで、本体を形成する方向に進んでいる。

鋼材など鉄系金属材料は、そのままでは、強度の点に難点がある。そのため、通常、熱処理として焼き入れ処理を施してから、精度を確保する加工、具体的には硬いために、通常の切削加工ではなく、研磨加工を実施して、寸法精度を確保することが求められる。

ところで、カム追従ロッカ、バルブ駆動ロッカの双方を鋼材で形成する場合、例えばカム追従ロッカについては、カムの変位を受ける部分やピストンと突き当たる当接部など、高荷重が衝撃的に作用する部分が集めてある構造なので、強度の確保の点から、焼入れを施した鋼材を用いることが求められる。これに対しバルブ駆動ロッカは、局部的に高荷重を受ける部位がない、具体的にはピストンに作用する荷重は、該ピストンを収める部分で受けるなど広い面積で荷重を受けるために、カム追従ロッカほど強度は必要とせず、その代わりに、高い精度が要求される部分が占める。

このため、鋼材を用いて、カム追従ロッカ、バルブ駆動ロッカを成形するようになると、強度ではなく製品精度の点で重要視されるバルブ駆動ロッカまでも、カム追従ロッカと同様、焼入れ処理、研磨加工が強いられるので、可変動弁装置は加工工数が多くなり、コスト高の問題をきたす問題があった。

そこで、本発明の目的は、加工工数の削減を可能とした内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、強度が求められるロッカの本体については、鉄系金属材料で形成し、強度よりも高い精度が求められるロッカの本体については、それとは異なる熱処理を必要としない異種材料から形成したことにある。

この場合、異種材料には非鉄系金属材料が好ましい。特に非鉄系金属材料には、成形加工だけで、高い製品精度を確保することが容易なアルミ材がよい。

またバルブ駆動ロッカの本体又はカム追従ロッカの本体のどちらか他方には、ピストンを収納する異種材料のシリンダを備えた構成とし、同シリンダ内面に鉄系金属材料のスリーブを設けると、異種材料のシリンダでも十分な耐摩耗性が確保される。

本発明によれば、カム追従ロッカの本体又はバルブ駆動ロッカの本体のどちらか一方は鉄系金属材料で形成され、カム追従ロッカの本体又はバルブ駆動ロッカの本体のどちらか他方は、熱処理を必要としない異種材料で形成するために、面倒な熱処理や特定の加工が不要となる。このため、熱処理を必要としない異種材料で形成されたロッカの本体は部品完成までの加工工数を削減できる。

したがって、安価な可変動弁装置が実現できる。しかも、ピストンを収める部位の加工は、特定された加工方法に限定されず、他の通常の機械加工ですむ。そのうえ、熱処理を必要としない異種材料で形成されたロッカは、熱処理を要因とした熱変形の心配はないので、その分、可変動弁装置の廉価性を図ることができる。特に異種材料としては非鉄系金属材料が好ましく、特にアルミ材を用いると、型を用いた成形加工だけで、高い製品精度が確保できるので、一層、可変動弁装置の廉価化を図ることができる。しかも、ピストンを収納する異種材料のシリンダを備えたロッカの場合、シリンダ内面に鉄系金属材料のスリーブを設けると、ピストンの摺動負荷に十分に耐え得る。

［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（いずれも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、排気用の通常（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。

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***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（いずれも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、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。この燃焼室１１の頭上に配置されるカムシャフト２５のシャフト部分には、例えば図２および図４に示されるようにエンジン後方側から順に高速用の吸気カム３０（本願のカムに相当）、リフトレスカム（休止用カム）３１、排気カム３２（本願のカムに相当）、低速用の吸気カム３３（本願のカムに相当）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とに分けた分割式ロッカアーム構造が用いてある。

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の突き出し長さは、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と一緒に摺動可能に収容されている（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に示されるようなアーム部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、同シリンダ５１内には、ピストン５３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と一緒に摺動自在に収容されている。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５５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（転接部）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と転接している。これにより、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。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７２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）と隣り合うボス部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。この凹凸の嵌まり合いを利用して、カム追従ロッカ７０の全体は、切欠き分、バルブ駆動ロッカ３５側へずれた位置に配置させてある。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、図９および図１０に図示）。すなわち、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、円弧形を描きながら窓部５０へ向かって延びている。具体的には、リブ７８は、窓部５０へ向かうにしたがい、幅広に拡大されながら延びている。そして、延びたリブ７８の先端部が、窓部５０の有る地点まで張り出ている。この張り出た先端部には、同先端部を窓部５０の内外に出入り可能な形状にしてなる当接部７９（本願の突き当て部に相当）が形成されている。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が塞がれると、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。

この切換作動部４０ｂと当接部７９との組み合わせから、当接部７９が、空振りするか、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（駆動状態）、入力が停止されるか（非駆動状態）の切り換えが行なわれる切換機構７９ａ（本願の切換部に相当）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（突き当て部）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が上昇し窓部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。この切換作動部４０ａと当接部７９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、空振りするかで、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（駆動状態）、入力が停止されるか（非駆動状態）の切り換えが行なわれる切換機構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（転接部）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。ローラ８３は、排気カム３２と転接している。これにより、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。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、前方へ張り出す形状の当接部８９（突き当て部）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、連結アーム９５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、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の内部に形成された中継路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、ボス部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の当接部８９が位置決められる。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、当接部８９とピストン１０２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（駆動状態）、入力が停止されるか（非駆動状態）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。また排気側の動弁装置２１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。

こうした可変動弁装置１８，１９，２０のうち、各カム追従ロッカ６０，７０，８０の各本体６０ｘ，７０ｘ，８０ｘ（ロッカ全体）は、カム３０，３２，３３の変位を受ける部位や、ピストン４６，５３，１０２と突き当たる当接部６９，７９，８９など、高荷重が衝撃に作用する部分を集めて形成してあるために、強度を確保する点から、焼入れを施した鋼材を用いて形成してある。すなわち、各本体６０ｘ，７０ｘ，８０ｘは、いずれも鉄系金属材料、具体的には例えば鋼材を用いた鋳物で成形してから、同成形品に焼入れ処理を施して、強度を確保してから、同成形品に研磨加工を施して製品精度を確保するという、加工処理を経て製品にしてある。

残るバルブ駆動ロッカ３５，９０は、カム追従ロッカ６０，７０，８０とは異なり、ピストン４６，５３，１０２を収めるシリンダ４３，５１，９９など、それほど強度は必要としないが、高い精度が要求される部分を占めている。強度よりも寸法精度が重要視されるバルブ駆動ロッカ３５，９０は、鋼材のような熱処理を必要する鉄系金属材料でなく、熱処理を必要としない異種材料、ここでは非鉄系金属材料で形成してある。具体的には、バルブ駆動ロッカ３５，９０は、成形材料として、アルミ材を用い、型でバルブ駆動ロッカ３５，９０の本体３５ｘ，９０ｘ（ピストンを除く全体）を成形して製品にしてある。またアルミ製のバルブ駆動ロッカ３５，９０には、スリッパ４１，９６の耐摩耗性を補うために、図８〜図１２に示されるように各スリッパ４１，９６の先端部に、リフトレスカム３１に摺接する部品として、別途、耐摩耗性に優れた部材で形成された摺接子４１ａ，９６ａが設けてある。これで、アルミ製のバルブ駆動ロッカ３５，９０を実現している。なお、各スリッパ４１，９６の先端部には、リフトレスカム３１の回転の影響で、摺接子４１ａ，９６ａが離脱することがないよう、図８に示されるように各摺接子４１ａ，９６ａのリフトレスカム３１の回転方向後側に、突部で形成されたストッパー４１ｂ，９６ｂが形成してある。

なお、右バンク７ｂの可変動弁装置２０についても同じ構造が採用してある。

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。

こうしたモードの切換えを行なう可変動弁装置１８，１９，２０によると、カム追従ロッカ６０，７０，８０は、いずれも焼入れ処理（熱処理）により、求められる強度が確保される（鉄系金属製）。また該カム追従ロッカ６０，７０，８０と組み合うバルブ駆動ロッカ３５，９０は、それとは異なる熱処理を必要としない非鉄系金属材料を用いた成形により、求められる寸法精度が確保される（非鉄系金属製）。これは、右バンク７ｂについても同じである。

ここで、寸法精度が重要視されるバルブ駆動ロッカ３５，９０は、カム追従６０，７０，８０とは異なり、非鉄系金属材料の採用により、焼入れ処理（熱処理）が不要になるだけでなく、熱処理によって硬度が増した部位に施す面倒な研磨加工が不要になる。つまり、バルブ駆動ロッカ３５，９０は、ニアネットシェイプ化が図れるので、部品完成までの加工工数が削減できる。

したがって、可変動弁装置１８，１９，２０は、バルブ駆動ロッカ３５，９０を、カム追従ロッカ６０，７０，８０とは異なる異種材料、さらに述べれば非鉄系金属材料で形成することにより、製作コストを抑えることができる。しかも、ピストン４６，５３，１０２をもつ構造のバルブ駆動ロッカ３５，９０は、非鉄系金属材料のうち、アルミ材で成形することによって、機械加工を要する部位、具体的にはピストン４６，５３，１０２を収めるシリンダ４３，５１，９９の各部は、研磨加工に特定されずに他の機械加工を用いて加工することができ、切削性の向上から合理的に加工を進めることができる。そのうえ、バルブ駆動ロッカ３５，９０は、焼き入れによる熱変形の心配もないので、容易に高精度な製品を得ることができ、一層、可変動弁装置１８，１９，２０の廉価化を図ることができる。

［第２の実施形態］
図１４および図１５は、本発明の第２の実施形態を示す。

本実施形態は、アルミ材で形成されたバルブ駆動ロッカの各部のうち、シリンダの内面に、例えば薄肉板金製のほぼ筒状（Ｃ形）のスリーブを嵌挿させたものである。図１４および図１５には、その代表的な構造として、バルブ駆動ロッカ３５の各シリンダ４３，５１の内面に、図１５に示されるような窓部４４，５０と対応する部分を開放させた筒状のスリーブ１２０を該スリーブ１２０の拡がる方向の弾性力で固定させた構造が示してある。むろん、他のバルブ駆動ロッカのシリンダにスリーブ１２０を組み付けても構わない
このようにスリーブ１２０を設けると、ピストン４６，５３の摺動負荷の多くは、スリーブ１２０が負担するので、シリンダ４３，５１の耐摩耗性が高められる。

但し、図１４および図１５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。

また、上述した実施形態では、バルブ駆動ロッカを異種材料としたが、ピストンと突き当たる当接部とシリンダの関係に注目し、バルブ駆動ロッカに当接部、カム追従ロッカにシリンダを形成すれば、カム追従ロッカを異種材料としてもよい。

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。

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斜視図。 同要部の分解斜視図。

符号の説明

１…エンジン本体（内燃機関）、１３ａ，１３ｂ…吸気バルブ、１５ａ，１５ｂ…排気バルブ、１８，１９，２０…可変動弁装置、２５…カムシャフト、２６，２７…ロッカシャフト、３０，３２，３３…吸気カム，排気カム、３５，９０…バルブ駆動ロッカ、３５ｘ，９０ｘ…バルブ駆動ロッカの本体、６０，７０，８０…カム追従ロッカ、６９，７９，８９…当接部、６３，７３，８３…ローラ、４６，５３，１０２…ピストン、６９ａ，７９ａ，１１０…切換機構（切換部）。

Claims (4)

1. 内燃機関に回転可能に設けられた、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の回動自在に設けられ、前記カムに追従して揺動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、
   前記バルブ駆動ロッカを駆動状態と非駆動状態とに切換え可能とした切換部とを備え、
   前記カム追従ロッカの本体又は前記バルブ駆動ロッカの本体のどちらか一方が、鉄系金属材料で形成され、
   前記カム追従ロッカの本体又は前記バルブ駆動ロッカの本体のどちらか他方が、それとは異なる熱処理を必要としない異種材料から形成される
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記異種材料は、非鉄系金属材料であ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。
3. 前記非鉄系金属材料は、アルミ材であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記バルブ駆動ロッカの本体又は前記カム追従ロッカの本体のどちらか他方は、前記ピストンを収納する前記異種材料のシリンダを備え、シリンダ内面に鉄系金属材料のスリーブを設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の内燃機関の可変動弁装置。

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