JP2010261419A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、突起部とレール部材との係合を利用してバルブの開弁特性を切り換える内燃機関の可変動弁装置において、当該係合時に突起部とレール部材との確実な接触の維持を実現し得る構成を提供することを目的とする。
【解決手段】カムシャフト１２に固定されたテーパ状のテーパ部６２と、テーパ部６２に対して螺旋状に巻き掛けられた板状のレール部材６４と、レール部材６４の一側面に対して係脱自在に配置された突起部５８ｃと、突起部５８ｃをテーパ部６２に対して突き出し可能なアクチュエータ６６とを備える。突起部５８ｃとテーパ部６２との相対的な変位が生ずる際に、レール部材６４により案内される突起部５８ｃと接触するテーパ部６２の径がカムシャフト１２の回転に伴って太くなっていくように、カムシャフト１２におけるテーパ部６２の取り付け方向を設定する。
【選択図】図５

Description

この発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、バルブの開弁特性を機械的に変更可能とする内燃機関の可変動弁機構が開示されている。この従来の可変動弁機構は、カムシャフトに設けられた螺旋状のレール溝と、このレール溝に係脱自在に配置された従動ピンとを備えている。そして、従動ピンとレール溝との係合時に、カムシャフトの回転に伴って従動ピンがレール溝に案内されて移動することにより、バルブの開弁特性が切り換わるようになっている。

特開平６−２１２９２４号公報

上記従来の可変動弁機構において螺旋状のレール溝を成形するためには、長い機械加工時間が必要となる。そこで、このようなレール溝に代えて、カムシャフトに螺旋状に巻き掛けられたレール部材を備えるようにし、当該レール部材によって上記従動ピン（突起部）の移動を案内させるようにすることが考えられる。このような構成を採用してバルブの開弁特性の切り換えを円滑に行うためには、従動ピンとレール部材との係合時に、これらの部材が確実に接触を維持することが要求される。また、これらの部材を確実に接触させる必要があるのは、内燃機関の振動等に起因して従動ピンとレール部材とが非接触の状態になる可能性があり、これにより、バルブの開弁特性の切り換えが確実に行われなくなる可能性があるからである。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、突起部とレール部材との係合を利用してバルブの開弁特性を切り換える内燃機関の可変動弁装置において、当該係合時に突起部とレール部材との確実な接触の維持を実現し得る構成を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関の可変動弁装置であって、
バルブを駆動するためのカムが固定もしくは軸方向の移動自在に取り付けられたカムシャフトと、
前記カムシャフトに固定もしくは軸方向の移動自在に取り付けられたテーパ状のテーパ部と、
前記テーパ部に対して螺旋状に巻き掛けられた板状のレール部材と、
前記レール部材の一側面に対して係脱自在に配置された突起部と、
前記突起部を前記テーパ部に対して突き出し可能なアクチュエータと、を備え、
前記突起部と前記レール部材の前記一側面との係合時に生ずる突起部と前記テーパ部との相対的な変位に伴って、前記バルブの開弁特性が変化する内燃機関の可変動弁装置であって、
前記突起部と前記テーパ部との相対的な前記変位が生ずる際に、前記レール部材により案内される前記突起部と接触する前記テーパ部の径が前記カムシャフトの回転に伴って太くなっていくように、前記カムシャフトにおける前記テーパ部の取り付け方向が設定されていることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記レール部材には、両端に鉤状部がそれぞれ設けられており、
前記テーパ部には、前記鉤状部を掛け留めるための掛留部が設けられており、
前記掛留部の位置は、前記鉤状部が前記掛留部に掛け留められることによって、前記レール部材が前記テーパ部に対して螺旋状に巻き掛けられた状態にできるように設定されていることを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記カムシャフトは、前記テーパ部の細径側の端部に隣接する部位に、前記テーパ部の細径側の前記端部の径よりも細い径もしくは同じ径からなる細径部を備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記細径部が前記カムシャフトのジャーナル部を兼ねていることを特徴とする。

第１の発明のように、カムシャフトにおけるテーパ部の取り付け方向が設定されていることにより、突起部とレール部材の一側面との係合時に、テーパ部によって突起部がレール部材４の上記一側面に向けて押圧されるようになる。このため、当該係合時に突起部とレール部材との確実な接触を維持させることが可能となる。これにより、バルブの開弁特性の円滑な切り換えを実現することができる。

第２の発明によれば、鉤状部を掛留部に掛け留めるだけで、レール部材をテーパ部に対して設計位置通りに容易かつ正確に取り付けることが可能となる。また、鉤状部を掛留部に掛け留めることにより、テーパ部に対してレール部材が螺旋状に巻き掛けられた状態となるので、単品状態でレール部材を螺旋状に形成しておく必要がなくなる。

第３の発明によれば、テーパ部の細径側の端部に隣接する部位に備えた細径部を利用して、テーパ部へのレール部材の組み付け性を向上させることができる。

第４の発明によれば、カムシャフトの全長の増加を招くことなく、細径部を利用して、テーパ部へのレール部材の組み付け性を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態１の内燃機関の可変動弁装置の全体構成を概略的に示す図である。 図１に示す可変機構を、バルブの基端部側から見下ろした図である。 第１ロッカーアームをロッカーシャフトの軸方向（図２中の矢視Ａの方向）から見た図である。 第２ロッカーアームを図３と同じくロッカーシャフトの軸方向（矢視Ａの方向）から見た図である。 図１に示す切換機構の詳細な構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１におけるテーパ部およびレール部材を単品状態でそれぞれ表した図である。 本発明の実施の形態２におけるテーパ部およびレール部材を単品状態でそれぞれ表した図である。 本発明の実施の形態２におけるレール部材がテーパ部に組み付けられた状態を表した図である。 本発明の実施の形態２のレール部材の組み付け時に生じ得る問題点を説明するための図である。 本発明の実施の形態３におけるカムシャフトの構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１〜３の構成と比較して、本発明の実施の形態４のカムシャフトの構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１〜３の構成と比較して、本発明の実施の形態４のスライドピンの構成を説明するための図である。

実施の形態１．
先ず、図１乃至図６を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
［可変動弁装置の全体構成］
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１の可変動弁装置１０の全体構成を概略的に示す図である。
ここでは、内燃機関１は、４つの気筒（＃１〜＃４）を有し、＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われる直列４気筒型エンジンであるものとする。また、内燃機関１の個々の気筒には、２つの吸気バルブと２つの排気バルブとが備わっているものとする。そして、図１に示す構成は、各気筒に配設された２つの吸気バルブ、或いは２つの排気バルブを駆動する機構として機能するものとする。

本実施形態の可変動弁装置１０は、カムシャフト１２を備えている。カムシャフト１２は、図示省略するクランクシャフトに対してタイミングチェーンまたはタイミングベルトによって連結され、クランクシャフトの１／２の速度で回転するように構成されている。カムシャフト１２には、１気筒当たり１つの主カム１４と２つの副カム１６とが形成されている。主カム１４は、２つの副カム１６の間に配置されている。

主カム１４は、カムシャフト１２と同軸の円弧状のベース円部１４ａ（図３参照）と、当該ベース円の一部を半径方向外側に向かって膨らませるように形成されたノーズ部１４ｂ（図３参照）とを備えている。また、本実施形態では、副カム１６は、ベース円部のみを有するカム（ゼロリフトカム）として構成されている（図４参照）。

各気筒のカム１４、１６とバルブ１８との間には、可変機構２０が介在している。すなわち、カム１４、１６の作用力は、可変機構２０を介して２つのバルブ１８へ伝達されるようになっている。バルブ１８は、カム１４、１６の作用力とバルブスプリング２２の付勢力とを利用して開閉されるようになっている。

可変機構２０は、主カム１４の作用力をバルブ１８へ伝達する状態と副カム１６の作用力をバルブ１８へ伝達する状態とを切り換えることにより、バルブ１８の開弁特性を変更する機構である。尚、本実施形態においては、副カム１６はゼロリフトカムであるため、副カム１６の作用力がバルブ１８へ伝達される状態とは、バルブ１８が開閉しない状態（弁停止状態）を意味するものとする。

また、本実施形態の可変動弁装置１０は、各可変機構２０を駆動して、バルブ１８の動作状態を切り換えるための切換機構２４を気筒毎に備えている。切換機構２４は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２６からの駆動信号に従って駆動されるようになっている。ＥＣＵ２６は、内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニットであり、クランクポジションセンサ２８等の出力信号に基づいて切換機構２４を制御する。クランクポジションセンサ２８は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転速度を検出するセンサである。

（可変機構の構成）
次に、図２乃至図４を参照して、可変機構２０の詳細な構成を説明する。
図２は、図１に示す可変機構２０を、バルブ１８の基端部側から見下ろした図である。
可変機構２０は、カムシャフト１２と平行に配置されたロッカーシャフト３０を備えている。図２に示すように、ロッカーシャフト３０には、１つの第１ロッカーアーム３２と、一対の第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌとが回転自在に取り付けられている。第１ロッカーアーム３２は、２つの第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌの間に配置されている。尚、本明細書では、左右の第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌを特に区別しないときには、単に第２ロッカーアーム３４と表記する場合がある。

図３は、第１ロッカーアーム３２をロッカーシャフト３０の軸方向（図２中の矢視Ａの方向）から見た図であり、図４は、第２ロッカーアーム３４を図３と同じくロッカーシャフト３０の軸方向（矢視Ａの方向）から見た図である。
図３に示すように、第１ロッカーアーム３２におけるロッカーシャフト３０の反対側の端部には、主カム１４と接することができる位置に、第１ローラ３６が回転可能に取り付けられている。第１ロッカーアーム３２は、ロッカーシャフト３０に取り付けられたコイルスプリング３８によって、第１ローラ３６が主カム１４と常に当接するように付勢されている。上記のように構成された第１ロッカーアーム３２は、主カム１４の作用力とコイルスプリング３８の付勢力との協働により、ロッカーシャフト３０を支点として揺動するようになる。

一方、図４に示すように、第２ロッカーアーム３４におけるロッカーシャフト３０の反対側の端部には、バルブ１８の基端部（詳細には、バルブステムの基端部）が当接している。また、第２ロッカーアーム３４の中央部位には、第２ローラ４０が回転可能に取り付けられている。

また、第２ロッカーアーム３４の他端においては、ロッカーシャフト３０がラッシュアジャスタ４２を介して内燃機関１の静止部材であるカムキャリア（或いはシリンダヘッド等）に支持されているものとする。このため、第２ロッカーアーム３４は、ラッシュアジャスタ４２から押し上げ力を受けることによって、副カム１６に向けて付勢されている。

また、第１ローラ３６に対する第２ローラ４０の位置は、第１ローラ３６が主カム１４のベース円部１４ａと当接（図３参照）し、かつ、第２ローラ４０が副カム１６のベース円部と当接（図４参照）している時に、第２ローラ４０の軸心と第１ローラ３６の軸心とが図２に示すように、同一直線Ｌ上に位置するように定められている。

（切換機構の構成）
次に、図５を参照して、切換機構２４の詳細な構成を説明する。
切換機構２４は、第１ロッカーアーム３２と第２ロッカーアーム３４との連結／非連結を切り換えるための機構であり、これにより、主カム１４の作用力が第２ロッカーアーム３４に伝達される状態と、当該作用力が第２ロッカーアーム３４に伝達されない状態とを切り換えて、バルブ１８の動作状態を弁稼動状態と弁停止状態との間で切り換えることができるようになっている。

図５は、図１に示す切換機構２４の詳細な構成を説明するための図である。尚、図５（Ａ）においては、ローラ３６、４０の軸心位置で切断した断面を用いて可変機構２０を表している。また、説明を分かり易くする観点から、図５（Ａ）においては、可変機構２０の搭載位置に対するカムシャフト１２の搭載位置を、カムシャフト１２の軸方向位置を除き実際の搭載位置と異ならせた状態で表している。また、図５（Ｂ）は、スライドピン５８をカムシャフト１２の軸方向から見た図である。

図５に示すように、第１ローラの第１支軸４４の内部には、その軸方向に貫通するように第１ピン孔４６が形成されており、第１ピン孔４６の両端は、第１ロッカーアーム３２の両側面に開口している。第１ピン孔４６には、円柱状の第１切換ピン４８が摺動自在に挿入されている。

一方、第２ロッカーアーム３４Ｌ側の第２ローラ４０の第２支軸５０Ｌの内部には、第１ロッカーアーム３２と反対側の端部が閉塞され、かつ、第１ロッカーアーム３２側の端部が開口された第２ピン孔５２Ｌが形成されている。また、第２ロッカーアーム３４Ｒ側の第２ローラ４０の第２支軸５０Ｒの内部には、その軸方向に貫通するように第２ピン孔５２Ｒが形成されており、第２ピン孔５２Ｒの両端は、第２ロッカーアーム３４Ｒの両側面に開口している。

第２ピン孔５２Ｌには、円柱状の第２切換ピン５４Ｌが摺動自在に挿入されている。また、第２ピン孔５２Ｌの内部には、第２切換ピン５４Ｌを第１ロッカーアーム３２方向（以下、「切換ピンの進出方向」と称する）に向けて付勢するリターンスプリング５６が配置されている。また、リターンスプリング５６は、実装された状態において、第１ロッカーアーム３２に向けて第２切換ピン５４Ｌを常時付勢するように構成されているものとする。また、第２ピン孔５２Ｒには、円柱状の第２切換ピン５４Ｒが摺動自在に挿入されている。

以上の３つのピン孔４６、５２Ｌ、５２Ｒの相対位置は、第１ローラ３６が主カム１４のベース円部１４ａと当接（図３参照）し、かつ、第２ローラ４０が副カム１６のベース円部と当接（図４参照）している時に、３つのピン孔４６、５２Ｌ、５２Ｒの軸心が同一直線上に位置するように決定されている。

また、切換機構２４は、カム１４、１６の回転動力を利用して、切換ピン４８、５４Ｌ、５４Ｒを第２ロッカーアーム３４Ｌ側に向けて（切換ピンの退出方向に）変位させるためのスライドピン５８を備えている。スライドピン５８は、図５に示すように、第２切換ピン５４Ｒの端面と当接する端面を有する円柱部５８ａを備えている。円柱部５８ａは、カムキャリアに固定された支持部材６０によって、軸方向に進退自在であって、周方向に回転自在に支持されている。

また、円柱部５８ａにおける第２切換ピン５４Ｒと反対側の端部には、当該円柱部５８ａの半径方向外側に向けて突出するように、棒状のアーム部５８ｂが設けられている。すなわち、当該アーム部５８ｂは、当該円柱部５８ａの軸心を中心として回転自在に構成されている。アーム部５８ｂの先端部は、カムシャフト１２の周面と対向する位置まで延びるように構成されている。また、アーム部５８ｂの先端部には、カムシャフト１２の周面に向けて突出するように突起部５８ｃが設けられている。

カムシャフト１２における突起部５８ｃと対向する外周面には、テーパ状に形成されたテーパ部６２が設けられている。テーパ部６２の周面には、螺旋状のレール部材６４が巻き掛けられている。これらのテーパ部６２およびレール部材６４の構成は、本実施形態の特徴部分であるので、図６を用いて後述する。また、カムシャフト１２における副カム１６とテーパ部６２との間には、図示省略するカムキャリアおよびカムキャップ（カムシャフト支持部材）によって支持されるジャーナル部１２ａが設けられている。

また、切換機構２４は、突起部５８ｃをレール部材６４の一側面（図５（Ａ）における左側の側面）に係合させるためのアクチュエータ６６を備えている。より具体的には、アクチュエータ６６は、ＥＣＵ２６からの指令に基づいてデューティ制御されるソレノイド６８と、当該ソレノイド６８の駆動軸６８ａと当接するロックピン７０とを備えている。

ロックピン７０には、ソレノイド６８の推力に抗する付勢力を発するスプリング７２の一端が掛け留められており、当該スプリング７２の他端は、静止部材であるカムキャリアに固定された支持部材７４に掛け留められている。このような構成によれば、ＥＣＵ２６からの指令に基づくソレノイド６８の駆動時には、ソレノイド６８の推力がスプリング７２の付勢力に打ち勝つことで、ロックピン７０を進出させることができ、一方、ソレノイド６８の駆動が停止されると、スプリング７２の付勢力によってロックピン７０および駆動軸６８ａを速やかに所定位置に退出させられるようになる。また、ロックピン７０は、支持部材７４によってその半径方向への移動が拘束されている。このため、ロックピン７０がその半径方向から力を受けることがあっても、ロックピン７０が当該方向に移動しないようにすることができる。

また、ソレノイド６８は、ロックピン７０がスライドピン５８のアーム部５８ｂの先端部の押圧面（突起部５８ｃが設けられた面と反対側の面）５８ｄをテーパ部６２に向けて押圧可能な位置において、カムキャリア等の静止部材に固定されているものとする。言い換えれば、押圧面５８ｄは、ロックピン７０によって突起部５８ｃがテーパ部６２に向けて押されることができるような形状および位置に設けられている。

テーパ部６２におけるレール部材６４の螺旋の向きは、レール部材６４と突起部５８ｃとが係合した状態でカムシャフト１２が図５に示す所定の回転方向に回転する場合に、スライドピン５８がリターンスプリング５６の付勢力に抗して切換ピン４８、５４Ｌ、５４Ｒをその退出方向に押し退けてロッカーアーム３２、３４に近づく方向に変位するように設定されている。

ここで、リターンスプリング５６の付勢力によって、第２切換ピン５４Ｌが第２ピン孔５２Ｌおよび第１ピン孔４６の双方に挿入された状態となり、かつ、第１切換ピン４８が第１ピン孔４６および第２ピン孔５２Ｒの双方に挿入された状態となっている時のスライドピン５８の位置を、「変位端Ｐｍａｘ１」と称する。この変位端Ｐｍａｘ１にスライドピン５８が位置している時には、第１ロッカーアーム３２と第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌとがすべて連結された状態となる。そして、切換ピン４８等がスライドピン５８からの力を受けることによって、第２切換ピン５４Ｌ、第１切換ピン４８、および第２切換ピン５４Ｒがそれぞれ第２ピン孔５２Ｌ、第１ピン孔４６、および第２ピン孔５２Ｒのみに挿入された状態となっている時のスライドピン５８の位置を、「変位端Ｐｍａｘ２」と称する。すなわち、この変位端Ｐｍａｘ２にスライドピン５８が位置している時には、第１ロッカーアーム３２と第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌとがすべて非連結とされた状態となる。

本実施形態では、カムシャフト１２の軸方向におけるレール部材６４の始端Ａの位置は、スライドピン５８が上記変位端Ｐｍａｘ１に位置する時の突起部５８ｃの位置と一致するように設定されている。そして、カムシャフト１２の軸方向におけるレール部材６４の終端Ｂの位置は、スライドピン５８が上記変位端Ｐｍａｘ２に位置する時の突起部５８ｃの位置と一致するように設定されている。つまり、本実施形態では、レール部材６４によって突起部５８ｃが案内される範囲（始端Ａから終端Ｂまでの範囲）内で、スライドピン５８が変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２の間で変位可能となるように構成されている。

更に、テーパ部６２の周方向において当該テーパ部６２に対するレール部材６４の取り付け位置は、切換ピンの退出方向へのスライドピン５８の変位区間が主カム１４のベース円区間内と合致するように設定されている。

また、本実施形態のアーム部５８ｂには、押圧面５８ｄの一部を切り欠いて凹状に形成された切欠部５８ｅが設けられている。押圧面５８ｄは、スライドピン５８が変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２に変位する間、ロックピン７０と当接した状態が維持されるように設けられている。そして、切欠部５８ｅは、スライドピン５８が上記変位端Ｐｍａｘ２に位置している状態において、ロックピン７０と係合可能な部位に設けられている。

また、切欠部５８ｅは、突起部５８ｃをテーパ部６２に向けて突き出す方向にアーム部５８ｂが回転するのを規制可能であって、スライドピン５８が切換ピンの進出方向に移動するのを規制可能な態様で、ロックピン７０と係合するように形成されている。より具体的には、図５（Ｂ）に示すように、切欠部５８ｅには、ロックピン７０が当該切欠部５８ｅ内に入り込んでいくにつれ、スライドピン５８がテーパ部６２からより大きく離れるように案内する案内面５８ｆが備えられている。

以上のように構成された本実施形態の可変動弁装置１０によれば、ソレノイド６８の通電のＯＮ、ＯＦＦとカムシャフト１２の回転力とリターンスプリング５６の付勢力とを利用して、スライドピン５８の軸方向位置を変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２の間で移動させることで、弁稼動状態と弁停止状態との間でバルブ１８の動作状態を切り換えることが可能となる。

より具体的には、弁停止要求が出された際に、ソレノイド６８への通電をＯＮとして突起部５８ｃをレール部材６４に係合させることで、カムシャフト１２の回転力を利用するスライドピン５８によって、切換ピン４８等を切換ピンの退出方向に移動させることができる。その結果、一度のベース円区間中に、第１ロッカーアーム３２と２つの第２ロッカーアーム３４とを連結状態から非連結状態に速やかに切り換えることが可能となる。これにより、弁停止状態とすることができる。また、弁復帰要求が出された際に、ソレノイド６８への通電をＯＦＦとしてスライドピン５８とロックピン７０との係合を解除することで、リターンスプリング５６の付勢力を利用して、切換ピン４８等やスライドピン５８を切換ピンの進出方向に移動させることができる。その結果、一度のベース円区間中に、第１ロッカーアーム３２と２つの第２ロッカーアーム３４とを非連結状態から連結状態に速やかに切り換えることが可能となるとともに、弁停止動作を開始させられる元の位置（Ｐｍａｘ１）にスライドピン５８を戻すことができる。これにより、バルブ１８の動作状態を弁稼動状態に復帰させることができる。

［テーパ部およびレール部材の具体的構成］
次に、上記図５とともに新たに図６を参照して、テーパ部６２およびレール部材６４の詳細な構成を説明する。
図６は、本発明の実施の形態１におけるテーパ部６２およびレール部材６４を単品状態でそれぞれ表した図である。尚、レール部材６４をテーパ部６２に組み付けた（巻き掛けた）状態は、図５（Ａ）に示す通りである。

図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、レール部材６４は、板状の部材であり、螺旋状のＣ字型に形成されている。このように形成されたレール部材６４は、図６（Ａ）に示すテーパ部６２に溶接等の接合方法によって固定される。この固定の際、テーパ部６２の周方向において、当該テーパ部６２に対するレール部材６４の取り付け位置は、既述したように、切換ピンの退出方向へのスライドピン５８の変位区間が主カム１４のベース円区間内と合致するように設定されている。

更に、本実施形態では、カムシャフト１２の回転に伴う突起部５８ｃとテーパ部６２との相対的な変位が生ずる際に（すなわち、突起部５８ｃがレール部材６４に案内されて図５（Ａ）に示す始端Ａから終端Ｂに向けて移動する際に）、レール部材６４により案内される突起部５８ｃと接触するテーパ部６２の径がカムシャフト１２の回転に伴って太くなっていくように、カムシャフト１２におけるテーパ部６２の取り付け方向（固定方向）が設定されている。言い換えれば、カムシャフト１２においてテーパ部６２の径が大きくなっていく方向と、レール部材６４の案内による突起部５８ｃ（スライドピン５８）の移動方向とが一致するように、カムシャフト１２におけるテーパ部６２の取り付け方向が設定されている。尚、カムシャフト１２におけるテーパ部６２の細径側の端部６２ｃに隣接する部位には、副カム１６が配置されている。

以上説明したように、本実施形態の構成によれば、テーパ部６２に巻き掛けられた螺旋状のレール部材６４によって、スライドピン５８をカムシャフト１２の軸方向に変位させる機能を実現することができる。

また、テーパ部６２上のレール部材６４の螺旋の向きとカムシャフト１２の回転方向とによって定まることとなるスライドピン５８の移動方向との関係で、上記のようにカムシャフト１２におけるテーパ部６２の取り付け方向が設定されていることにより、突起部５８ｃが変位端Ｐｍａｘ１から変位端Ｐｍａｘ２に向けて変位していくに従って、スライドピン５８がカムシャフト１２の径方向外側に移動していくように変位させる機能を実現することができる。これにより、変位端Ｐｍａｘ２への変位を終えたスライドピン５８を、切欠部５８ｅとロックピン７０との係合を利用してカムシャフト１２（テーパ部６２）から離れた位置に移動させることができる。

更に、上記のようにカムシャフト１２におけるテーパ部６２の取り付け方向が設定されていることにより、突起部５８ｃとレール部材６４の一側面との係合時に、テーパ部６２によって突起部５８ｃがレール部材６４の上記一側面に向けて押圧されるようになる。このため、当該係合時に突起部５８ｃとレール部材６４との確実な接触を維持させることが可能となる。これにより、バルブの開弁特性の円滑な切り換えを実現することができる。

また、上記テーパ部６２とレール部材６４とを利用した本実施形態の構成によれば、カムシャフトに形成された螺旋状のレール溝を利用する構成と比べ、機械加工に要する時間を効果的に短縮することができる。更に、部材への熱処理という点においても、カムシャフト上のレール溝ではなく、板状のレール部材６４に対して行えば済むようになるので、カムシャフト１２への熱処理による歪等の発生を回避することができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、ソレノイド６８によって突き出された突起部５８ｃとレール部材６４との係合時に、カムシャフト１２の軸方向位置が拘束されているテーパ部６２に対して、突起部５８ｃが固定されたスライドピン５８が相対的に変位することに伴って、弁稼動状態から弁停止状態にバルブ１８の開弁特性が変化する構成を例に挙げて説明を行っている。しかしながら、本発明の対象となる可変動弁装置は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、次のような構成を有する可変動弁装置であってもよい。すなわち、本発明の突起部として機能する可動子を有するアクチュエータを備えるとともに、レール部材が巻き掛けられたテーパ部と２種類のカムとを備える部材を軸方向の移動自在にカムシャフトに取り付けるようにする。そして、突起部とレール部材との係合時に、カムシャフトの軸方向位置が拘束されているアクチュエータ（突起部）に対して、テーパ部と２種類のカムとを備える上記部材が相対的に変位することに伴って、バルブの開弁特性が変化するようにする。

また、上述した実施の形態１においては、副カム１６がゼロリフトカムとして構成されている例について説明を行ったが、本発明における副カムは、ゼロリフトカムに限られない。すなわち、主カム１４よりも小さなリフトが得られるようにするノーズ部を備えるカムであってもよい。

実施の形態２．
次に、図７および図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態の可変動弁装置は、以下に説明する点以外については、上述した実施の形態１の可変動弁装置１０と同様に構成されているものとする。

図７は、本発明の実施の形態２におけるテーパ部８０およびレール部材８２を単品状態でそれぞれ表した図であり、図８は、当該レール部材８２が当該テーパ部８０に組み付けられた状態を表した図である。尚、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）におけるＣ−Ｃ線での断面図である。
本実施形態のレール部材８２は、図７（Ｂ）に示すように、実施の形態１のレール部材６４とは異なり、平板状に形成されている。そのうえで、レール部材８２の両端には、図７（Ｃ）に示すように、鉤状部８２ａ、８２ｂがそれぞれ設けられている。鉤状部８２ａ、８２ｂは、レール部材８２の内側に向けて折れ曲がるようにしてＪ字型にそれぞれ形成されている。

更に、本実施形態のテーパ部８０には、鉤状部８２ａ、８２ｂを掛け留めるための掛留部８０ａ、８０ｂが設けられている。より具体的には、掛留部８０ａ、８０ｂは、穴形状で形成されている。そして、テーパ部８０における掛留部８０ａ、８０ｂの穴位置は、図８に示すように、鉤状部８２ａ、８２ｂが掛留部８０ａ、８０ｂにそれぞれ掛け留められることにより、レール部材８２がテーパ部８０に対し螺旋状に巻き掛けられた状態にできるように設定されている。より具体的には、始端Ａ側の掛留部８０ａに対して終端Ｂ側の掛留部８０ｂがテーパ部８０の太径側に位置するように、カムシャフト１２の軸方向における両者の位置がずらして設定されている。

本実施形態と異なり、上述した実施の形態１のようにレール部材６４をテーパ部６２に溶接等によって接合した場合には、テーパ部６２に対するレール部材６４の結合強度を十分に確保しにくい。また、テーパ部６２に対してレール部材６４を接合する際に、テーパ部６２の周方向において当該テーパ部６２（カムシャフト１２）に対するレール部材６４の取り付け位置を正確に定めるための基準がないので、レール部材６４をテーパ部６２に対して設計位置通りに取り付けることが難しくなる。更に、単品状態においてレール部材６４が螺旋状となるように、レール部材６４を形成することが必要となる。

これに対し、本実施形態の構成によれば、鉤状部８２ａ、８２ｂを掛留部８０ａ、８０ｂに掛け留める構成としたことにより、テーパ部８０に対するレール部材８２の結合強度を改善することができる。また、カムシャフト１２の機械加工時にテ―パ部８０上に掛留部８０ａ、８０ｂを上記の適切な位置に加工しておくことにより、鉤状部８２ａ、８２ｂを掛留部８０ａ、８０ｂに掛け留めるだけで、レール部材８２をテーパ部８０に対して設計位置通りに容易かつ正確に取り付けることができる。更に、鉤状部８２ａ、８２ｂを掛留部８０ａ、８０ｂに掛け留めることにより、テーパ部８０に対してレール部材８２が螺旋状に巻き掛けられた状態となるので、単品状態でレール部材８２を螺旋状に形成しておく必要がなくなる。

実施の形態３．
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態の可変動弁装置は、以下に説明する点以外については、上述した実施の形態１の可変動弁装置１０と同様に構成されているものとする。

図９は、上述した実施の形態２のレール部材８２の組み付け時に生じ得る問題点を説明するための図である。
Ｃ字型のレール部材８２をテーパ部８０に対して組み付ける際には、レール部材８２をテーパ部８０に嵌め込む際に、レール部材８２の鉤状部８２ａ、８２ｂを大きく広げる必要がある。その結果、図９に示すように、組み付け時にレール部材８２が割れてしまうことが懸念される。

図１０は、本発明の実施の形態３におけるカムシャフト９０の構成を説明するための図である。
本実施形態においても、実施の形態２と同様に、鉤状部８２ａ、８２ｂを有するレール部材８２と掛留部８０ａ、８０ｂを有するテーパ部８０とを用いるようにしている。そのうえで、本実施形態のカムシャフト９０には、テーパ部８０の細径側の端部８０ｃに隣接する部位に（より具体的には、当該端部８０ｃと副カム１６との間の部位に）、当該端部８０ｃの径よりも細い径からなる所定長さの細径部９２が設けられている。

以上説明した本実施形態の構成によれば、細径部９２を備えていることで、図１０（Ｂ）に示すようにレール部材８２の先端がカムシャフト９０の中心（半分）程度にまで入った状態でレール部材８２を図１０（Ａ）に示す矢印の向きに捻るようにすることで、比較的小さな力でレール部材８２をテーパ部８０に組み付けることが可能となる。

ところで、上述した実施の形態３においては、テーパ部８０の細径側の端部８０ｃに隣接する部位に、当該端部８０ｃの径よりも細い径からなる所定長さの細径部９２を設けるようにしている。しかしながら、本発明における細径部は、これに限定されるものではなく、テーパ部８０の細径側の端部８０ｃの径と同じ径からなる所定長さの細径部であってもよい。

実施の形態４．
次に、図１１および図１２を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施形態の可変動弁装置は、以下に説明する点以外については、上述した実施の形態１の可変動弁装置１０と同様に構成されているものとする。

図１１は、上述した実施の形態１〜３の構成と比較して、本発明の実施の形態４のカムシャフト１００の構成を説明するための図である。尚、図１１の各図においては、４番気筒（＃４）についての図示が省略されている。
図１１（Ａ）は、実施の形態１、２におけるカムシャフト１２の構成を示している（ここでは、テーパ部およびレール部材は、実施の形態２のテーパ部８０およびレール部材８２を図示している）。

また、図１１（Ｂ）は、実施の形態３におけるカムシャフト９０の構成を示している。この構成では、既述したように、テーパ部８０の細径側の端部８０ｃに隣接する部位に、細径部９２が備えられている。このため、図１１（Ｂ）に示すカムシャフト９０は、図１１（Ａ）に示すカムシャフト１２と比べて、各気筒の細径部９２分だけカムシャフトの全長が長くなる。

これに対し、本実施形態のカムシャフト１００では、図１１（Ｃ）に示すように、テーパ部８０の太径側の端部８０ｄが同一気筒用の副カム１６と隣接するように、テーパ部８０の取り付け位置が変更されている。そして、取り付け位置が変更されたテーパ部８０の細径側の端部８０ｃに隣接して備える細径部１０２が、カムシャフト１００のジャーナル部を兼ねるようにした。尚、図１１（Ｃ）においては、細径部１０２を、テーパ部８０の細径側の端部８０ｃの径と同じ径で図示しているが、もちろん、当該細径部１０２は、実施の形態３と同様に、当該端部８０ｃの径よりも細い径で形成されたものであってもよい。

図１２は、上述した実施の形態１〜３の構成と比較して、本発明の実施の形態４のスライドピン１０４の構成を説明するための図である。
また、本実施形態では、上述したテーパ部８０のカムシャフト１００上の取り付け位置の変更に伴って、支持部材６０に対するスライドピン１０４の配置を変更するようにしている。

具体的には、図１２（Ａ）に示す実施の形態１〜３のスライドピン５８では、突起部５８ｃが固定されるアーム部５８ｂと第２切換ピン５４Ｒとの間に位置するように形成された円柱部５８ａが、支持部材６０によって回転自在かつ軸方向の移動自在に支持されるようになっている。

これに対し、図１２（Ｂ）に示す本実施形態のスライドピン１０４では、突起部１０４ｃが固定されるアーム部１０４ｂが、支持部材６０によって支持される円柱部１０４ａと第２切換ピン５４Ｒとの間に位置するように各構成要素の位置関係が変更されている。このようなスライドピン１０４の構成となるように変更することによって、上述したテーパ部８０のカムシャフト１００上の取り付け位置の変更後において、可変動弁装置を成立させることが可能となる。

以上説明した本実施形態の構成によれば、細径部１０２がカムシャフト１００のジャーナル部を兼ねるようにしているので、図１１に示すように、カムシャフト１００の全長の増加を招くことなく、細径部１０２を利用して、テーパ部８０へのレール部材８２の組み付け性を向上させることが可能となる。

１ 内燃機関
１０ 可変動弁装置
１２、９０、１００ カムシャフト
１２ａ ジャーナル部
１４ 主カム
１４ａ ベース円部
１４ｂ ノーズ部
１６ 副カム
１８ バルブ
２０ 可変機構
２４ 切換機構
２６ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
３２ 第１ロッカーアーム
３４Ｌ、３４Ｒ 第２ロッカーアーム
４６ 第１ピン孔
４８ 第１切換ピン
５２Ｌ、５２Ｒ 第２ピン孔
５４Ｌ、５４Ｒ 第２切換ピン
５６ リターンスプリング
５８、１０４ スライドピン
５８ａ、１０４ａ 円柱部
５８ｂ、１０４ｂ アーム部
５８ｃ、１０４ｃ 突起部
５８ｄ 押圧面
５８ｅ 切欠部
５８ｆ 案内面
６０ 支持部材
６２、８０ テーパ部
６４、８２ レール部材
６６ アクチュエータ
６８ ソレノイド
６８ａ 駆動軸
７０ ロックピン
８０ａ、８０ｂ 掛留部
８２ａ、８２ｂ 鉤状部
９２、１０２ 細径部
Ａ 始端
Ｂ 終端
Ｐｍａｘ１ 変位端
Ｐｍａｘ２ 変位端

Claims (4)

1. バルブを駆動するためのカムが固定もしくは軸方向の移動自在に取り付けられたカムシャフトと、
   前記カムシャフトに固定もしくは軸方向の移動自在に取り付けられたテーパ状のテーパ部と、
   前記テーパ部に対して螺旋状に巻き掛けられた板状のレール部材と、
   前記レール部材の一側面に対して係脱自在に配置された突起部と、
   前記突起部を前記テーパ部に対して突き出し可能なアクチュエータと、を備え、
   前記突起部と前記レール部材の前記一側面との係合時に生ずる突起部と前記テーパ部との相対的な変位に伴って、前記バルブの開弁特性が変化する内燃機関の可変動弁装置であって、
   前記突起部と前記テーパ部との相対的な前記変位が生ずる際に、前記レール部材により案内される前記突起部と接触する前記テーパ部の径が前記カムシャフトの回転に伴って太くなっていくように、前記カムシャフトにおける前記テーパ部の取り付け方向が設定されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記レール部材には、両端に鉤状部がそれぞれ設けられており、
   前記テーパ部には、前記鉤状部を掛け留めるための掛留部が設けられており、
   前記掛留部の位置は、前記鉤状部が前記掛留部に掛け留められることによって、前記レール部材が前記テーパ部に対して螺旋状に巻き掛けられた状態にできるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記カムシャフトは、前記テーパ部の細径側の端部に隣接する部位に、前記テーパ部の細径側の前記端部の径よりも細い径もしくは同じ径からなる細径部を備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記細径部が前記カムシャフトのジャーナル部を兼ねていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置。

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