JP2013224588A - 可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溝係合部材の溝への係合が困難になることを抑制しつつ溝または溝係合部材の磨耗を抑制することができる可変動弁装置を提供する。
【解決手段】可変動弁装置（５）は、冷間時用カム（２１）と通常時用カム（２２）と溝形成部（２４）とを有するカムピース（２０）と、内燃機関によって支持された駆動装置（３２）と、駆動装置によって駆動されることで溝に係合する溝係合部材（３１）とを備え、溝（２３）は、第１垂直部（２５）と第１傾斜部（２６）と第２垂直部（２７）と第２傾斜部（２８）とを含み、駆動装置は、機関弁（１００）を駆動するカムを通常時用カムから冷間時用カムに切り替える場合には溝係合部材を第１垂直部および第１傾斜部に係合させ、機関弁を駆動するカムを冷間時用カムから通常時用カムに切り替える場合には溝係合部材を第２垂直部および第２傾斜部に係合させ、第１垂直部の溝幅は第２垂直部の溝幅よりも小さい。
【選択図】図３

Description

本発明は、可変動弁装置、特に内燃機関に用いられる可変動弁装置に関する。

従来、可変動弁装置として、内燃機関の機関弁を駆動するカムの種類を切り替えるカム切替式の可変動弁装置が知られている。このような可変動弁装置として、例えば特許文献１には、複数のカムを有するとともに溝が形成されたカムピースに溝係合部材を係合させることで、カムピースをカム軸の軸線方向にカム軸に対して移動させてカムを切り替える可変動弁装置が開示されている。特許文献１には、溝係合部材の具体例としてピンが開示されている。また特許文献１には、ピンを駆動して溝に係合させる駆動装置の具体例として液圧ピストンが開示されている。

特開平１０−８９２８号公報

特許文献１のようなカム切替式の可変動弁装置の場合、溝または溝係合部材が磨耗するおそれがある。この溝または溝係合部材の磨耗の抑制を図るために、溝幅を部分的に変更することを考案した場合、次のような問題が生じるおそれがある。

具体的には上述の可変動弁装置を内燃機関に搭載した場合、駆動装置は内燃機関のシリンダヘッド、シリンダヘッドカバー等の所定部位によって支持される。この場合、例えば駆動装置を支持する内燃機関の部位とカムピースの溝が形成された部分（以下、溝形成部と称する）との間で材質が相違することが考えられ、その結果、両者の間で熱変形量が相違することが考えられる。駆動装置を支持する内燃機関の部位とカムピースの溝形成部との間で熱変形量が相違した場合、溝と溝係合部材との相対位置関係がずれてしまい（以下、これを溝と溝係合部材との位置ずれと称する）、その結果、溝係合部材を溝に係合させることが困難になるおそれがある。したがって、溝または溝係合部材の磨耗を抑制するにあたっては、溝と溝係合部材との位置ずれの発生を考慮して溝幅を適切に設定することが望まれる。

本発明は、カム切替のための溝と溝係合部材との位置ずれの発生によって溝係合部材の溝への係合が困難になることを抑制しつつ、溝または溝係合部材の磨耗を抑制することができる可変動弁装置を提供することを目的とする。

本発明に係る可変動弁装置は、内燃機関の機関弁を駆動するカムとして冷間時に前記機関弁を駆動する冷間時用カムと前記冷間時以外の場合に前記機関弁を駆動する通常時用カムとを有するとともに溝が形成された溝形成部を有し、カム軸の軸線方向に前記カム軸に対して移動可能に前記カム軸に配置されたカムピースと、前記内燃機関によって支持された駆動装置と、前記駆動装置によって駆動されることで前記溝に係合する溝係合部材と、を備え、前記溝は、前記軸線方向に対して垂直な溝方向を有する第１垂直部と、前記第１垂直部に接続し前記軸線方向に対して傾斜した溝方向を有する第１傾斜部と、前記軸線方向に対して垂直な溝方向を有する第２垂直部と、前記第２垂直部に接続し前記軸線方向に対して傾斜した溝方向を有する第２傾斜部と、を含み、前記駆動装置は、前記機関弁を駆動する前記カムを前記通常時用カムから前記冷間時用カムに切り替える場合には前記溝係合部材を前記第１垂直部および前記第１傾斜部に係合させ、前記機関弁を駆動する前記カムを前記冷間時用カムから前記通常時用カムに切り替える場合には前記溝係合部材を前記第２垂直部および前記第２傾斜部に係合させ、前記第１垂直部の溝幅は前記第２垂直部の溝幅よりも小さい。

本発明に係る可変動弁装置によれば、第１垂直部の溝幅が第２垂直部の溝幅よりも小さいことから、第１垂直部の溝幅が第２垂直部の溝幅と同じ場合に比較して、第１傾斜部の傾斜角度を小さくすることができる。それにより、第１傾斜部が溝係合部材から受ける力または溝係合部材が第１傾斜部から受ける力を小さくすることができる。その結果、溝係合部材または溝の磨耗を抑制することができる。また、第１傾斜部に溝係合部材が係合するのは冷間時であるため、駆動装置を支持する内燃機関の部位と溝形成部との熱変形量が相違した場合であっても、駆動装置を支持する内燃機関の部位と溝形成部との熱変形量は冷間時以外の場合に比較して小さい。そのため、第１垂直部の溝幅を小さくしても、溝と溝係合部材との位置ずれの発生によって溝係合部材が溝に係合することが困難になることは抑制されている。

上記構成において、前記冷間時用カムの前記カム軸の前記軸線方向の長さは、前記通常時用カムの前記カム軸の前記軸線方向の長さよりも小さくてもよい。この構成によれば、機関弁を駆動するカムが冷間時用カムと通常時用カムとの間で切り替わる際におけるカム軸の軸線方向の移動距離を小さくすることができる。その結果、溝または溝係合部材の磨耗をより抑制することができる。

本発明によれば、カム切替のための溝と溝係合部材との位置ずれの発生によって溝係合部材の溝への係合が困難になることを抑制しつつ、溝または溝係合部材の磨耗を抑制することができる可変動弁装置を提供することができる。

図１は実施例１に係る可変動弁装置を示す模式図である。 図２（ａ）は、冷間時用カムおよび通常時用カムのカムプロフィールを説明するための図である。図２（ｂ）および図２（ｃ）は、駆動部の詳細を説明するための模式図である。 図３は溝の詳細を説明するための模式図である。 図４（ａ）〜図４（ｄ）は溝係合部材の溝への係合態様を説明するための模式図である。 図５は駆動装置の制御装置が機関弁を駆動するカムを切り替える際に実行するフローチャートの一例を示す図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施例１に係る溝における第１垂直部と第１傾斜部との接続付近を拡大した模式図である。図６（ｃ）および図６（ｄ）は、比較例に係る溝における第１垂直部と第１傾斜部との接続付近を拡大した模式図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は緩衝部の長さが縮小されることによる効果を説明するための模式図である。 図８（ａ）は、駆動装置を支持する内燃機関の部位が熱膨張した場合における溝と溝係合部材との位置ずれを模式的に示す図である。図８（ｂ）は、駆動装置を支持する内燃機関の部位が熱収縮した場合における溝と溝係合部材との位置ずれを模式的に示す図である。 図９は実施例２に係る可変動弁装置を示す模式図である。 図１０は実施例２に係る溝の一部を拡大して示す模式図である。 図１１は実施例３に係る可変動弁装置を示す模式図である。 図１２は実施例４に係る可変動弁装置を示す模式図である。 図１３は実施例４に係る駆動部が通常時用カムの側面に当接した様子を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

本発明の実施例１に係る可変動弁装置５について説明する。図１は可変動弁装置５を示す模式図である。可変動弁装置５は、カム軸１０と、カムピース２０と、溝係合装置３０と、各種センサとを備えている。カムピース２０は、冷間時用カム２１と、通常時用カム２２と、溝２３が形成された溝形成部２４とを備えている。溝係合装置３０は、溝係合部材３１と駆動装置３２とを備えている。駆動装置３２は、駆動部３３と制御装置３４とを備えている。

図１において左側は車両の右前輪（Ｆｒ）側であり、右側は右後輪（Ｒｒ）側である。本実施例に係る可変動弁装置５は、カム軸１０の一端側がＦｒ側に位置し、カム軸１０の他端側がＲｒ側に位置するように、車両に搭載された内燃機関に配備されている。但し可変動弁装置５の配置態様は、このような図１に示す配置態様に限定されるものではなく、例えばカム軸１０の一端側が左前輪側に位置し、他端側が左後輪側に位置する配置態様でもよく、その他の配置態様でもよい。

カム軸１０は、内燃機関のクランクシャフトの動力がベルト等の動力伝達部材によって伝達されることで軸線１１を回転中心線として回転する。これ以降、カム軸１０の軸線１１に沿った方向を軸線方向と称する。図１において左右方向がカム軸１０の軸線方向になっている。カム軸１０の材質の主成分は特に限定されるものではないが、本実施例においては鉄を用いる。

カムピース２０は、カム軸１０に配置されている。具体的にはカムピース２０は、カム軸１０の軸線方向にカム軸１０に対して移動可能にカム軸１０に配置されている。カムピース２０が軸線方向にカム軸１０に対して移動することで、機関弁１００を駆動するカムを切り替えることができる。

またカムピース２０は、カム軸１０に対して回転不能にカム軸１０に配置されている。本実施例に係るカム軸１０の少なくともカムピース２０が摺動する部分には、スプライン１２が形成されており、カムピース２０のカム軸１０の内周面にもスプライン１２に対応したスプラインが形成されている。この構成によって、カム軸１０が回転したときにカムピース２０はカム軸１０と一体となって回転することができるとともに、カムピース２０はカム切替え時においてカム軸１０の軸線方向にカム軸１０に対して移動することができる。なおカムピース２０のカム軸１０に対する軸線方向の移動を許容しつつカムピース２０のカム軸１０に対する回転を抑止する機構は、本実施例のようなスプライン１２を用いた機構に限定されるものではない。

また可変動弁装置５は、カムの切替え終了後においてカムピース２０がカム軸１０に対して軸線方向に移動することが抑止されるようにカムピース２０のカム軸１０に対する位置を保持する保持機構を有している。この保持機構の具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば特許文献１に開示されているような、カム軸１０またはカムピース２０に設けられた凹部と、この凹部に係止される係止球体とを備える機構等を用いることができるため、保持機構の詳細な説明は省略する。

カムピース２０の冷間時用カム２１と通常時用カム２２と溝形成部２４とは一体化している。それにより、冷間時用カム２１と通常時用カム２２と溝形成部２４とは、一体となってカム軸１０の軸線方向に移動し、一体となってカム軸１０の回りを回転する。本実施例において溝形成部２４の径は、カム軸１０の溝形成部２４以外の部位の径よりも大きく設定されている。但し溝形成部２４の径は、これに限定されるものではない。溝形成部２４の材質の主成分は特に限定されるものではないが、本実施例においては鉄を用いる。溝２３の詳細は後述する図３において説明する。

冷間時用カム２１は、内燃機関が冷間時の場合に内燃機関が有する機関弁１００を駆動するカムである。通常時用カム２２は、内燃機関が冷間時以外の場合に機関弁１００を駆動するカムである。冷間時用カム２１は、通常時用カム２２よりもＦｒ側に配置されている。図１においては、通常時用カム２２が機関弁１００を駆動している。本実施例において冷間時用カム２１のカム軸１０の軸線方向の長さと通常時用カム２２のカム軸１０の軸線方向の長さとは、同じである。冷間時用カム２１および通常時用カム２２は、互いに異なるカムプロフィールを有している。冷間時用カム２１および通常時用カム２２のカムプロフィールは、後述する図２（ａ）において説明する。

本実施例において、内燃機関は１つの気筒に２つの機関弁１００を備えており、その結果、冷間時用カム２１および通常時用カム２２は各機関弁１００に対応するように配置されている。また、一方の機関弁１００に対応した通常時用カム２２と他方の機関弁１００に対応した冷間時用カム２１とによって溝形成部２４が挟持されている。但し、冷間時用カム２１および通常時用カム２２の配置態様は、図１の構成に限定されるものではない。

本実施例において冷間時用カム２１および通常時用カム２２（以下、両者をカムと総称する場合がある）が駆動する機関弁１００の種類は、吸気弁である。但し、機関弁１００の種類はこれに限定されるものではなく、排気弁であってもよい。またカムによる機関弁１００の駆動方式は、特に限定されるものではなく、例えば、直動式の駆動方式、ロッカーアーム式の駆動方式等、種々の駆動方式を用いることができる。

本実施例においては、カムによる機関弁１００の駆動方式の一例として、ロッカーアーム式の駆動方式を用いる。この場合、内燃機関はロッカーアーム１１０を備えており、カムはロッカーアーム１１０を介して機関弁１００を駆動している。すなわちロッカーアーム１１０は、カムの動力を機関弁１００に伝達するカム動力伝達部材としての機能を有している。なおカムによる機関弁１００の駆動方式として直動式の駆動方式を用いる場合、カム動力伝達部材としてバルブリフタを用いることができる。但し、カム動力伝達部材の構成は、カムの動力を機関弁１００に伝達可能なものであれば、ロッカーアーム１１０、バルブリフタ等に限定されるものではない。

溝係合装置３０の溝係合部材３１は、溝２３に係合する部材である。溝係合部材３１は、駆動装置３２によって駆動される。溝係合部材３１の具体的な構成は、溝２３に係合可能な構成であれば特に限定されるものではない。本実施例においては溝係合部材３１として、棒形状のピンを用いる。

駆動装置３２は、溝係合部材３１を駆動する装置である。具体的には駆動装置３２の駆動部３３は溝係合部材３１を駆動する駆動機構を備えた部位であり、駆動装置３２の制御装置３４は駆動部３３を制御する装置である。

駆動装置３２は、内燃機関によって支持されている。具体的には本実施例に係る駆動装置３２は、駆動装置３２の駆動部３３が内燃機関のシリンダヘッドによって支持されている。この場合、駆動部３３は、シリンダヘッドが熱膨張または熱収縮した場合、シリンダヘッドと共に変位することになる。なお駆動部３３が内燃機関のシリンダヘッドによって支持されていることから、駆動部３３によって駆動される溝係合部材３１も駆動部３３を介してシリンダヘッドによって支持されている。また本実施例に係る制御装置３４は、内燃機関が搭載された車両に搭載されることで、車両に支持されている。但し、制御装置３４を支持する部位は、車両に限定されるものではない。制御装置３４は内燃機関に支持されていてもよい。この場合、駆動装置３２の全体が内燃機関によって支持されることになる。

また駆動装置３２を支持する内燃機関の部位は、シリンダヘッドに限定されるものではない。駆動装置３２を支持する内燃機関の他の部位として、シリンダヘッドカバー等を用いることもできる。なおシリンダヘッド、シリンダヘッドカバーの材質の主成分は特に限定されるものではないが、本実施例においてはアルミを用いる。

制御装置３４は、駆動部３３を制御する制御部と、制御部の動作に必要な情報を記憶する記憶部とを備えている。制御装置３４として、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を用いることができる。本実施例においては、制御装置３４の一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３５、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３６およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３７を備える電子制御装置を用いる。制御部の機能はＣＰＵ３５によって実現することができる。記憶部の機能はＲＯＭ３６およびＲＡＭ３７によって実現することができる。

制御部は、機関弁１００を駆動するカムを冷間時用カム２１と通常時用カム２２との間で切り替える場合に溝係合部材３１が溝２３に係合するように、駆動部３３を制御する。すなわち本実施例に係る駆動装置３２は、内燃機関によって支持され、機関弁１００を駆動するカムが冷間時用カム２１と通常時用カム２２との間で切り替わる場合に溝係合部材３１が溝２３に係合するように溝係合部材３１を駆動している。

各種センサは、制御装置３４の動作に必要な情報を検出するためのセンサである。図１においては各種センサの一例として、クランクポジションセンサ４０とカムポジションセンサ４１とが図示されている。クランクポジションセンサ４０は、内燃機関のクランクシャフトの位置を検出し、検出結果を制御装置３４に伝える。制御装置３４の制御部は、クランクポジションセンサ４０の検出結果に基づいて内燃機関のクランク角を取得する。カムポジションセンサ４１は、カム軸１０の位置を検出し、検出結果を制御装置３４に伝える。制御装置３４の制御部は、カムポジションセンサ４１の検出結果およびクランクポジションセンサ４０の検出結果に基づいてカム軸１０のクランク角に対する相対位置を取得する。それにより制御部は、カム軸１０に形成された溝２３の位置を把握することができる。

図２（ａ）は、冷間時用カム２１および通常時用カム２２のカムプロフィールを説明するための図である。図２（ａ）の縦軸はカムによって駆動される機関弁１００のリフト量を示し、横軸はカムの開き角度を示している。なお、本実施例において特に断りがない限り、角度の単位はクランク角（ＣＡ）を単位とした度数（°）である。本実施例に係る冷間時用カム２１の作用角は、通常時用カム２２の作用角よりも小さく設定されている。本実施例においては冷間時用カム２１の作用角として１４０°を用い、通常時用カム２２の作用角として２４０°を用いる。また本実施例において冷間時用カム２１のリフト量の最大値は、通常時用カム２２のリフト量の最大値よりも小さく設定されている。本実施例のように冷間時用カム２１の作用角を通常時用カム２２の作用角よりも小さな値に設定することによって、両者の作用角が同じ場合に比較して、内燃機関の冷間時における排気エミッションの低減を図ることができる。なお冷間時用カム２１および通常時用カム２２のカムプロフィールは、図２（ａ）に係る構成に限定されるものではない。

図２（ｂ）および図２（ｃ）は、駆動部３３の詳細を説明するための模式図である。駆動部３３は、溝係合部材３１を駆動する駆動機構（図示せず）を内部に備えている。駆動機構は、制御装置３４の制御部からの指示を受けて溝係合部材３１が駆動部３３に対して出没するように、溝係合部材３１を駆動する。図２（ｂ）は溝係合部材３１が駆動部３３から突出した状態を模式的に示し、図２（ｃ）は溝係合部材３１が駆動部３３に没入した状態を模式的に図示している。この駆動機構の一例として、ソレノイドを備えるアクチュエータ（以下、ソレノイドアクチュエータと称する）を用いることができる。本実施例においては、駆動機構としてソレノイドアクチュエータを用いる。ソレノイドアクチュエータは、制御装置３４の制御部の指示を受けて、溝係合部材３１を駆動部３３に対して出没させる。

図３は溝２３の詳細を説明するための模式図である。図３において、溝２３の全体形状が上段に模式的に図示され、溝２３の深さを示す曲線２００が下段に模式的に図示されている。上段の図および下段の図の横軸は、クランク角（°）である。上段の図において、縦軸の方向はカム軸１０の軸線方向を示している。また図３において、カム軸１０の回転方向は図面左方向である。また冷間時用カム２１および通常時用カム２２のベース円区間は、図３の横軸でクランク角０°からクランク角３００°の範囲に相当する。

溝２３は、カムピース２０が溝２３に係合した溝係合部材３１からの力を受けることで軸線方向に移動し、その結果、機関弁１００を駆動するカムが冷間時用カム２１と通常時用カム２２との間で切り替わるように構成されている。具体的には溝２３は、図３に示すように、カム軸１０の軸線方向に対して垂直な溝方向を有する第１垂直部２５と、第１垂直部２５に接続しカム軸１０の軸線方向に対して傾斜した溝方向を有する第１傾斜部２６とを含んでいる。また溝２３は、カム軸１０の軸線方向に対して垂直な溝方向を有する第２垂直部２７と、第２垂直部２７に接続しカム軸１０の軸線方向に対して傾斜した溝方向を有する第２傾斜部２８とを含んでいる。なおカム軸１０の軸線方向に対して垂直な溝方向は、カム軸１０の回転方向でもある。

また本実施例において、第１傾斜部２６の第１垂直部２５が接続している側とは反対側の端部は、第２垂直部２７の端部に接続している。また第２傾斜部２８の第２垂直部２７が接続している側とは反対側の端部は、第１垂直部２５の端部に接続している。すなわち、本実施例において第１垂直部２５、第１傾斜部２６、第２垂直部２７および第２傾斜部２８はこの順に接続している。また第２垂直部２７は、第１垂直部２５よりもカム軸１０の軸線方向でＦｒ側に位置している。さらに、第１垂直部２５の溝幅（ｔ_１）は、第２垂直部２７の溝幅（ｔ_２）よりも小さく設定されている。

なお曲線２００から分るように、本実施例において溝２３の深さは、第２垂直部２７の溝途中（クランク角１６０°近傍）でゼロになっており、第１垂直部２５の溝途中（クランク角３６０°近傍）においてもゼロになっている。そのため、第２垂直部２７および第１垂直部２５は一部不連続になっている。但し、第２垂直部２７および第１垂直部２５の構成は、これに限定されるものではなく、第２垂直部２７および第１垂直部２５は溝深さがゼロの部分を含んでいなくてもよい。すなわち第２垂直部２７および第１垂直部２５はそれぞれ、不連続な部分を含まない連続的な溝であってもよい。

駆動装置３２は、機関弁１００を駆動するカムを通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替える場合には、溝係合部材３１を第１垂直部２５および第１傾斜部２６に係合させる。また駆動装置３２は、機関弁１００を駆動するカムを冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替える場合には、溝係合部材３１を第２垂直部２７および第２傾斜部２８に係合させる。

具体的には駆動装置３２の制御装置３４の制御部は、機関弁１００を駆動するカムを通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替える場合、図３の第１垂直部２５に対応する区間（クランク角）のいずれかにおいて溝係合部材３１を駆動部３３から突出させて溝係合部材３１を溝２３に係合させることを開始し、少なくとも第１傾斜部２６の終了時点に対応する区間まで溝係合部材３１を溝２３に係合させておく。より具体的には本実施例に係る制御部は、図３に図示されている切替区間Ａにおいて溝係合部材３１が溝２３に係合した状態にする。

具体的には本実施例に係る制御部は、切替区間Ａの開始時点に相当するクランク角（４０°）において溝係合部材３１を駆動部３３から突出させることで、溝係合部材３１を第１垂直部２５に係合させることを開始させる。カム軸１０の回転に伴って溝係合部材３１が溝２３に対して相対移動することで、溝係合部材３１は第１垂直部２５および第１傾斜部２６を通過する。そして制御部は、切替区間Ａの終了時点に相当するクランク角（１６０°）において溝係合部材３１を駆動部３３に没入させることで、溝係合部材３１の溝２３への係合を終了させる。

一方、制御部は、機関弁１００を駆動するカムを冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替える場合、図３の第２垂直部２７に対応する区間のいずれかにおいて溝係合部材３１を駆動部３３から突出させて溝係合部材３１を溝２３に係合させることを開始し、少なくとも第２傾斜部２８の終了時点に対応する区間まで溝係合部材３１を溝２３に係合させておく。具体的には本実施例に係る制御部は、図３に図示されている切替区間Ｂにおいて溝係合部材３１が溝２３に係合した状態にする。

具体的には本実施例に係る制御部は、切替区間Ｂの開始時点に相当するクランク角（１８０°）において溝係合部材３１を駆動部３３から突出させることで、溝係合部材３１を第２垂直部２７に係合させることを開始させる。カム軸１０の回転に伴って溝係合部材３１が溝２３に対して相対移動することで、溝係合部材３１は第２垂直部２７および第２傾斜部２８を通過する。そして制御部は、切替区間Ｂの終了時点に相当するクランク角（３００°）において溝係合部材３１を駆動部３３に没入させることで、溝係合部材３１の溝２３への係合を終了させる。

なお溝係合部材３１が溝２３に係合する区間は、上記切替区間Ａおよび切替区間Ｂに限定されるものではない。例えば制御部は、機関弁１００を駆動するカムを通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替える場合において、切替区間Ａの開始時点に相当するクランク角よりもさらに前またはさらに後のクランク角において溝係合部材３１を第１垂直部２５に係合させることを開始してもよい。図３において挿入区間Ａが図示されているが、これは、機関弁１００を駆動するカムが通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替わる場合に、溝係合部材３１の溝２３への挿入が開始されることが推奨される区間として例示したものである。すなわち制御部は、機関弁１００を駆動するカムを通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替える場合において、挿入区間Ａのいずれかのクランク角において溝係合部材３１の第１垂直部２５への係合を開始することが好ましい。

これと同様に制御部は、機関弁１００を駆動するカムを冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替える場合において、切替区間Ｂの開始時点に相当するクランク角よりもさらに前またはさらに後のクランク角において溝係合部材３１を第２垂直部２７に係合させることを開始してもよい。図３において挿入区間Ｂが図示されているが、これは、機関弁１００を駆動するカムが冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替わる場合に、溝係合部材３１の溝２３への挿入が開始されることが推奨される区間として例示したものである。すなわち制御部は、機関弁１００を駆動するカムを冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替える場合において、挿入区間Ｂのいずれかのクランク角において溝係合部材３１の第２垂直部２７への係合を開始することが好ましい。

また制御部は、機関弁１００を駆動するカムを通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替える場合において、切替区間Ａの終了時点に相当するクランク角よりもさらに前またはさらに後において溝係合部材３１の溝２３への係合を終了させてもよい。また制御部は、機関弁１００を駆動するカムを冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替える場合において、切替区間Ｂの終了時点に相当するクランク角よりもさらに前または後において溝係合部材３１の溝２３への係合を終了させてもよい。

また図３において挿入区間Ａ、挿入区間Ｂ、切替区間Ａおよび切替区間Ｂのクランク角（横軸の目盛り）は、それぞれクランク角の一例を示したものに過ぎず、挿入区間Ａ、挿入区間Ｂ、切替区間Ａおよび切替区間Ｂのクランク角は、図３に示すクランク角に限定されるものではない。また、第１垂直部２５、第１傾斜部２６、第２垂直部２７および第２傾斜部２８のそれぞれの溝長さが溝２３全体の長さに占める割合も、図３の構成に限定されるものではない。

本実施例に係る溝係合部材３１が溝２３にどのように係合するかについて、図を用いてさらに詳細に説明する。図４（ａ）〜図４（ｄ）は、溝係合部材３１の溝２３への係合態様を説明するための模式図である。具体的には図４（ａ）および図４（ｂ）は、機関弁１００を駆動するカムが通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替わる場合における溝係合部材３１の溝２３への係合態様を説明するための模式図である。また図４（ｃ）および図４（ｄ）は、機関弁１００を駆動するカムが冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替わる場合における溝係合部材３１の溝２３への係合態様を説明するための模式図である。図４（ａ）〜図４（ｄ）において、カム軸１０の回転方向は左方向である。

図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して、機関弁１００を駆動するカムを通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替える場合において第１垂直部２５に係合した溝係合部材３１は、カム軸１０の回転に伴って溝２３内を移動する。具体的には図４（ａ）のように第１垂直部２５に係合した溝係合部材３１は、その後、溝２３に対して右方向に相対移動する。溝係合部材３１が第１傾斜部２６に係合することを開始した場合、カムピース２０は第１傾斜部２６が溝係合部材３１から受ける力によってカム軸１０の軸線方向に移動する。溝係合部材３１が第１傾斜部２６に係合することを終了した場合、カムピース２０の軸線方向の移動は終了する。それにより、図４（ｂ）に示すように機関弁１００を駆動するカムが通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替わる。その後、制御部は、溝係合部材３１を駆動部３３に没入させる。それにより、溝係合部材３１の溝２３への係合は終了する。

図４（ｃ）および図４（ｄ）を参照して、機関弁１００を駆動するカムを冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替える場合において第２垂直部２７に係合した溝係合部材３１は、カム軸１０の回転に伴って溝２３内を移動する。具体的には図４（ｃ）のように第２垂直部２７に係合した溝係合部材３１は、その後、溝２３に対して右方向に相対移動する。溝係合部材３１が第２傾斜部２８に係合することを開始した場合、カムピース２０は第２傾斜部２８が溝係合部材３１から受ける力によって軸線方向に移動する。溝係合部材３１が第２傾斜部２８に係合することを終了した場合、カムピース２０の軸線方向の移動は終了する。それにより、図４（ｄ）に示すように機関弁１００を駆動するカムが冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替わる。その後、制御部は、溝係合部材３１を駆動部３３に没入させる。それにより、溝係合部材３１の溝２３への係合は終了する。

図５は、駆動装置３２の制御装置３４が機関弁１００を駆動するカムを切り替える際に実行するフローチャートの一例を示す図である。制御装置３４は図５のフローチャートを所定時間毎に繰り返し実行する。まず制御装置３４の制御部は、内燃機関が冷間時であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の具体的実行手法は、特に限定されるものではない。本実施例に係る制御部は、一例として、内燃機関を冷却する冷媒の温度に基づいて内燃機関が冷間時であるか否かを判定する。

この場合、制御装置３４の記憶部には、ステップＳ１０の判定基準となる基準温度が予め記憶されている。制御部は、内燃機関の冷媒の温度を取得し、取得された冷媒の温度が記憶部の基準温度以下の場合に、内燃機関が冷間時であると判定する。なお、冷媒の温度の具体的な取得手法は、特に限定されるものではない。例えば内燃機関は冷媒の温度を検出する温度センサを冷媒通路（例えばウォータージャケット等）に備え、制御部はこの温度センサの検出結果に基づいて内燃機関の冷媒の温度を取得することができる。あるいは制御部は、冷媒の温度と相関を有する指標（例えば内燃機関の外気の温度、排気の温度等）に基づいて冷媒の温度を推定することで取得してもよい。

ステップＳ１０において内燃機関が冷間時であると判定された場合、制御部は機関弁１００を駆動するカムを通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替える（ステップＳ２０）。具体的には制御部は、溝２３の第１垂直部２５に溝係合部材３１が係合するように駆動部３３のソレノイドアクチュエータを制御する。次いで制御部はフローチャートの実行を終了する。

ステップＳ１０において内燃機関が冷間時であると判定されなかった場合、制御部は機関弁１００を駆動するカムを冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替える（ステップＳ３０）。具体的には制御部は、溝２３の第２垂直部２７に溝係合部材３１が係合するように駆動部３３のソレノイドアクチュエータを制御する。次いで制御部はフローチャートの実行を終了する。

続いて、本実施例に係る可変動弁装置５の作用効果について比較例に係る溝５０を用いて説明する。図６（ａ）および図６（ｂ）は、溝２３における第１垂直部２５と第１傾斜部２６との接続付近を拡大した模式図である。図６（ｃ）および図６（ｄ）は、比較例に係る溝５０における第１垂直部５１と第１傾斜部５２との接続付近を拡大した模式図である。比較例に係る溝５０は、第１垂直部５１の溝幅が本実施例に係る第２垂直部２７の溝幅（ｔ_２）と同じになっている点において、本実施例に係る溝２３と異なっている。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、第１傾斜部２６の第１垂直部２５への接続箇所には、第１傾斜部２６の他の部位よりも傾斜角度が緩い部位である緩衝部が設けられている。このような緩衝部が設けられることで、第１傾斜部２６は第１垂直部２５に緩やかに接続している。これと同様に、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように、比較例に係る第１傾斜部５２の第１垂直部５１への接続箇所にも、緩衝部が設けられている。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、溝係合部材３１は第１垂直部２５を通過した後、第１傾斜部２６の緩衝部を通過後に第１傾斜部２６の溝壁（溝内部の側壁）に衝突している。図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように、溝係合部材３１は比較例に係る第１垂直部５１を通過した後、第１傾斜部５２の緩衝部を通過後に第１傾斜部５２の溝壁に衝突している。

図６（ａ）および図６（ｂ）に係る本実施例の溝２３を図６（ｃ）および図６（ｄ）に係る比較例の溝５０と比較すると分るように、本実施例のように第１垂直部２５の溝幅（ｔ_１）が第２垂直部２７の溝幅（ｔ_２）よりも小さいことによって、第１傾斜部２６の緩衝部の長さ（カム軸１０の軸線方向に垂直な方向の長さ）を比較例に係る緩衝部の長さよりも小さくすることができる。

このように第１傾斜部２６の緩衝部の長さが縮小されることによって、以下に説明する効果を得ることができる。図７（ａ）および図７（ｂ）は、緩衝部の長さが縮小されることによる効果を説明するための模式図である。具体的には図７（ａ）は、図６（ａ）に示す溝２３をさらに全体的な視点から見た模式図であり、図７（ｂ）は、図６（ｃ）に示す溝５０をさらに全体的な視点から見た模式図である。ここで図７（ａ）および図７（ｂ）に図示されている全スライド区間はそれぞれ、第１傾斜部２６および第１傾斜部５２の全体長さ（カム軸１０の軸線方向に垂直な方向の長さ）を意味している。図７（ａ）の全スライド区間の長さと図７（ｂ）の全スライド区間の長さとは、同じである。

図７（ａ）と図７（ｂ）とを比較すると分るように、全スライド区間の長さを一定として比較した場合に、本実施例に係る第１傾斜部２６の緩衝部の長さの方が比較例に係る第１傾斜部５２の緩衝部の長さよりも小さい結果、図７（ａ）に係る第１傾斜部２６の傾斜角度（α_１）の方が、図７（ｂ）に係る第１傾斜部５２の傾斜角度（α_２）よりも小さくなっている。

このように、第１傾斜部２６の緩衝部の長さを縮小することによって、第１傾斜部２６の傾斜角度を小さくすることができる。第１傾斜部２６の傾斜角度が小さくなることによって、第１傾斜部２６が溝係合部材３１から受ける力または溝係合部材３１が第１傾斜部２６から受ける力を小さくすることができる。すなわち、カム切替時において溝係合部材３１または第１傾斜部２６に加わる荷重を低減することができる。それにより、溝係合部材３１と第１傾斜部２６との間の磨耗を抑制することができ、以って溝係合部材３１または溝２３の磨耗を抑制することができる。

以上まとめると、本実施例に係る可変動弁装置５によれば、第１垂直部２５の溝幅（ｔ_１）が第２垂直部２７の溝幅（ｔ_２）よりも小さいことから、第１垂直部２５の溝幅が第２垂直部２７の溝幅と同じ場合に比較して、第１傾斜部２６の傾斜角度を小さくすることができる。それにより、溝係合部材３１または溝２３の磨耗を抑制することができる。

また可変動弁装置５によれば、溝幅が小さく設定されているのは冷間時に溝係合部材３１が係合する第１垂直部２５であることから、駆動装置３２を支持する内燃機関の部位と溝形成部２４との材質が相違し、その結果、駆動装置３２を支持する内燃機関の部位と溝形成部２４との熱変形量が相違した場合であっても、駆動装置３２を支持する内燃機関の部位と溝形成部２４との熱変形量は冷間時以外の場合に比較して小さい。そのため、第１垂直部２５の溝幅を小さくしても、溝２３と溝係合部材３１との位置ずれの発生によって溝係合部材３１の溝２３への係合が困難になることは抑制されている。

上述した溝２３と溝係合部材３１との位置ずれについて、具体的な数値例を挙げて詳細に説明すると以下のようになる。図８（ａ）は、駆動装置３２を支持する内燃機関の部位が熱膨張した場合における溝２３と溝係合部材３１との位置ずれを模式的に示す図である。図８（ａ）において、溝係合部材３１は溝２３の第２垂直部２７に係合している。図８（ｂ）は、駆動装置３２を支持する内燃機関の部位が熱収縮した場合における溝２３と溝係合部材３１との位置ずれを模式的に示す図である。図８（ｂ）において、溝係合部材３１は溝２３の第１垂直部２５に係合している。駆動装置３２の駆動部３３を支持する内燃機関の部位は、シリンダヘッド１２０である。このシリンダヘッド１２０の材質の主成分はアルミである。また溝形成部２４の材質の主成分は鉄である。シリンダヘッド１２０の熱膨張係数は２．１×１０^−５／Ｋであり、カム軸１０の熱膨張係数は１．１×１０^−５／Ｋである。

ここで内燃機関の暖機運転が終了した後において内燃機関を搭載した車両が坂道を登っている場合を想定して、内燃機関の最高使用温度を１４０℃とする。また可変動弁装置５の製造時における寸法検査時の室温を２０℃とする。寸法検査時における寸法検査用の基準位置から溝係合部材３１までの距離Ｘを、２００ｍｍとする。

図８（ａ）を参照して、内燃機関の温度が２０℃から１４０℃まで変化した場合において、駆動部３３を支持するシリンダヘッド１２０の部分が基準位置から離れる方向に熱膨張したとする。図８（ａ）において点線が熱膨張前を示し、実線が熱膨張後を示している。この場合、シリンダヘッド１２０の熱膨張に伴って駆動部３３も基準位置から離れる方向に変位し、その結果、溝係合部材３１も基準位置から離れる方向に変位する。

このときの溝係合部材３１の第２垂直部２７に対する変位量は、２００（ｍｍ）×（２．１−１．１）×１０^−５×（１４０−２０）（℃）＝０．２４（ｍｍ）となる。そのため、第２垂直部２７の溝幅（ｔ_２）を溝係合部材３１の径よりも０．２４（ｍｍ）以上大きく設定しなければ、溝係合部材３１の第２垂直部２７に対する位置ずれが発生した場合に溝係合部材３１が第２垂直部２７に係合することが困難になってしまう。

図８（ｂ）を参照して、内燃機関の使用場所として寒冷地を想定して、内燃機関の冷間時における最低使用温度をマイナス３０℃とする。内燃機関の温度が２０℃からマイナス３０℃まで変化した場合において、駆動部３３を支持するシリンダヘッド１２０の部分が基準位置に近づく方向に熱収縮したとする。図８（ｂ）において点線が熱収縮前を示し、実線が熱収縮後を示している。この場合、シリンダヘッド１２０の熱収縮に伴って駆動部３３も基準位置に近づく方向に変位し、その結果、溝係合部材３１も基準位置に近づく方向に変位する。

このときの溝係合部材３１の第１垂直部２５に対する変位量は、２００（ｍｍ）×（２．１−１．１）×１０^−５×（２０−（−３０））（℃）＝０．１（ｍｍ）となる。そのため、第１垂直部２５の溝幅（ｔ_１）を溝係合部材３１の径よりも０．１（ｍｍ）以上大きく設定するだけで、溝係合部材３１の第１垂直部２５に対する位置ずれが発生した場合であっても溝係合部材３１は第１垂直部２５に係合することができる。

このように、溝幅を縮小できる量は第１垂直部２５の方が第２垂直部２７よりも大きい。そのため、溝係合部材３１または溝２３の磨耗の抑制を図るにあたって、第２垂直部２７の溝幅を第１垂直部２５の溝幅よりも小さくするよりも、本実施例のように第１垂直部２５の溝幅を第２垂直部２７の溝幅よりも小さくする方が、溝２３と溝係合部材３１との位置ずれの発生によって溝係合部材３１の溝２３への係合が困難になることを抑制しつつ溝係合部材３１または溝２３の磨耗をより効果的に抑制することができる。

なお第１垂直部２５の溝幅は、内燃機関の最低使用温度において、溝係合部材３１が第１垂直部２５に係合することが可能な溝幅以上の大きさに設定されていることが好ましい。図８（ｂ）に示す具体例の場合、第１垂直部２５の溝幅は溝係合部材３１の径よりも０．１（ｍｍ）以上大きく設定されていることが好ましい。この構成によれば、内燃機関が最低使用温度の状態で使用された場合であっても、溝係合部材３１の溝２３への係合が困難になることを抑制しつつ溝２３または溝係合部材３１の磨耗を抑制することができる。

また第１傾斜部２６の溝幅も、内燃機関の最低使用温度において溝係合部材３１が第１傾斜部２６に係合することが可能な溝幅以上の大きさに設定されていることが好ましい。また第２垂直部２７の溝幅は、内燃機関の最高使用温度において溝係合部材３１が第２垂直部２７に係合することが可能な溝幅以上の大きさに設定されていることが好ましい。図８（ａ）に示す具体例の場合、第２垂直部２７の溝幅は溝係合部材３１の径よりも０．２４（ｍｍ）以上大きく設定されていることが好ましい。また第２傾斜部２８の溝幅も、内燃機関の最高使用温度において溝係合部材３１が第２傾斜部２８に係合することが可能な溝幅以上の大きさに設定されていることが好ましい。

続いて本発明の実施例２に係る可変動弁装置５ａについて説明する。図９は可変動弁装置５ａを示す模式図である。可変動弁装置５ａは、溝２３に代えて溝２３ａを備えている点と、溝係合装置３０に代えて溝係合装置３０ａを備えている点とにおいて、実施例１に係る可変動弁装置５と異なっている。可変動弁装置５ａのその他の構成は、実施例１に係る可変動弁装置５と同様のため、説明を省略する。溝２３ａは、その形状が実施例１に係る溝２３と異なっている。溝２３ａの詳細は後述する。

溝係合装置３０ａは、溝係合部材３１を２つ備えている点と、駆動装置３２に代えて駆動装置３２ａを備えている点とにおいて、実施例１に係る溝係合装置３０と異なっている。駆動装置３２ａは、駆動部３３に代えて駆動部３３ａを備えている点において、実施例１に係る駆動装置３２と異なっている。駆動部３３ａは、溝係合部材３１を駆動する駆動機構の構成が、実施例１に係る駆動部３３と異なっている。具体的には駆動部３３ａの駆動機構は、各々の溝係合部材３１を独立して駆動する構成になっている点において、実施例１に係る駆動部３３と異なっている。このような構成の一例として、本実施例に係る駆動部３３ａは、駆動機構として、各々の溝係合部材３１に対応したソレノイドアクチュエータを備えている。すなわち駆動部３３ａは駆動機構として、一方の溝係合部材３１を駆動する第１のソレノイドアクチュエータと、他方の溝係合部材３１を駆動する第２のソレノイドアクチュエータとを備えている。

続いて溝２３ａの詳細について説明する。図１０は溝２３ａの一部を拡大して示す模式図である。なお図１０においてカム軸１０の回転方向は、右方向である。溝２３ａは、第１傾斜部２６の第１垂直部２５が接続している側とは反対側の端部が、第２傾斜部２８の第２垂直部２７が接続している側とは反対側の端部に合流している点において、実施例１に係る溝２３ａと異なっている。

具体的には、第１傾斜部２６の第１垂直部２５側とは反対側の端部と第２傾斜部２８の第２垂直部２７側とは反対側の端部とは合流して、カム軸１０の軸線方向に垂直な溝方向を有する合流部２９に接続している。なお、本実施例においても第１垂直部２５の溝幅（ｔ_１）は、第２垂直部２７の溝幅（ｔ_２）よりも小さく設定されている。

本実施例に係る駆動装置３２ａの２つの溝係合部材３１は、一方が第１垂直部２５に係合し、他方が第２垂直部２７に係合するように設定されている。本実施例に係る制御装置３４の制御部は、機関弁１００を駆動するカムを通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替える場合に、一方の溝係合部材３１を第１垂直部２５に係合させる。また制御部は、機関弁１００を駆動するカムを冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替える場合には、他方の溝係合部材３１を第２垂直部２７に係合させる。

機関弁１００を駆動するカムを通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替える場合に第１垂直部２５に係合した溝係合部材３１は、次に第１傾斜部２６に係合し、次に合流部２９に係合する。その結果、機関弁１００を駆動するカムは、通常時用カム２２から冷間時用カム２１に切り替わる。機関弁１００を駆動するカムを冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替える場合に第２垂直部２７に係合した溝係合部材３１は、次に第２傾斜部２８に係合し、次に合流部２９に係合する。その結果、機関弁１００を駆動するカムは、冷間時用カム２１から通常時用カム２２に切り替わる。

本実施例に係る可変動弁装置５においても、第１垂直部２５の溝幅（ｔ_１）が第２垂直部２７の溝幅（ｔ_２）よりも小さいことから、第１垂直部２５の溝幅が第２垂直部２７の溝幅と同じ場合に比較して、第１傾斜部２６の傾斜角度を小さくすることができる。それにより、溝係合部材３１または溝２３ａの磨耗を抑制することができる。また、第１傾斜部２６に溝係合部材３１が係合するのは冷間時の場合であることから、第１垂直部２５の溝幅を小さくしても、溝２３ａと溝係合部材３１との位置ずれの発生によって溝係合部材３１の溝２３ａへの係合が困難になることは抑制されている。

続いて本発明の実施例３に係る可変動弁装置５ｂについて説明する。図１１は可変動弁装置５ｂを示す模式図である。可変動弁装置５ｂは、冷間時用カム２１に代えて冷間時用カム２１ｂを備えている点において、実施例１に係る可変動弁装置５と異なっている。可変動弁装置５ｂのその他の構成は、実施例１に係る可変動弁装置５と同様のため、説明を省略する。

冷間時用カム２１ｂは、冷間時用カム２１ｂのカム軸１０の軸線方向の長さ（以下、冷間時用カム２１ｂの幅と称する場合がある）が通常時用カム２２のカム軸１０の軸線方向の長さ（以下、通常時用カム２２の幅と称する場合がある）よりも小さく設定されている点において、実施例１に係る冷間時用カム２１と異なっている。冷間時用カム２１ｂのその他の構成は、実施例１に係る冷間時用カム２１と同様である。

本実施例に係る可変動弁装置５ｂにおいても、溝２３の第１垂直部２５の溝幅（ｔ_１）は第２垂直部２７の溝幅（ｔ_２）よりも小さく設定されている。それにより、実施例１と同様の効果を発揮することができる。すなわち、溝２３と溝係合部材３１との位置ずれの発生によって溝係合部材３１の溝２３への係合が困難になることを抑制しつつ、溝２３または溝係合部材３１の磨耗を抑制することができる。

また本実施例に係る可変動弁装置５ｂによれば、冷間時用カム２１ｂの幅が通常時用カム２２の幅よりも小さいことから、冷間時用カム２１ｂの幅が通常時用カム２２の幅よりも小さくない場合に比較して、カム全体の寸法（カム軸１０の軸線方向の寸法）をコンパクトにすることができる。

また、冷間時用カム２１ｂの幅が通常時用カム２２の幅より小さいことによって、冷間時用カム２１ｂの幅が通常時用カム２２の幅より小さくない場合に比較して、機関弁１００を駆動するカムの切替え時におけるカムピース２０の軸線方向の移動距離を小さくすることができる。その結果、カムの切替え時において溝２３が溝係合部材３１から受ける力または溝係合部材３１が溝２３から受ける力を小さくすることができる。それにより、溝２３または溝係合部材３１の磨耗をより抑制することができる。

なお冷間時用カム２１ｂは冷間時に使用されるカムであるため、幅を小さくしても、冷間時用カム２１ｂと機関弁１００との間に位置ずれが発生して冷間時用カム２１ｂが機関弁１００を駆動することが困難になることは抑制されている。具体的には本実施例の場合、カムはロッカーアーム１１０を介して機関弁１００を駆動しているが、この場合、仮に通常時用カム２２の幅を小さくした場合、通常時用カム２２とロッカーアーム１１０との材質の相違による熱変形量の相違によって、通常時用カム２２とロッカーアーム１１０との間で位置ずれが生じ、その結果、通常時用カム２２が機関弁１００を駆動することが困難になるおそれがある。

これに対して本実施例の場合、冷間時用カム２１ｂがロッカーアーム１１０を介して機関弁１００を駆動するのは冷間時であることから、冷間時用カム２１ｂとロッカーアーム１１０との材質の相違による熱変形量は、通常時用カム２２の場合の熱変形量に比較して小さい。その結果、冷間時用カム２１ｂとロッカーアーム１１０との間で生じた位置ずれによって冷間時用カム２１ｂによる機関弁１００の駆動が困難になることは抑制されている。

また本実施例において、冷間時用カム２１ｂの幅を小さくした分、通常時用カム２２の幅を大きく設定してもよい。この場合、通常時用カム２２が内燃機関の高温時において熱膨張した場合であっても通常時用カム２２とロッカーアーム１１０との間の位置ずれによって通常時用カム２２がロッカーアーム１１０を介して機関弁１００を駆動することが困難になることを抑制することができる。

なお本実施例に係る冷間時用カム２１ｂの構成は、実施例２に係る可変動弁装置５ａに適用されてもよい。すなわち、実施例２に係る可変動弁装置５ａが冷間時用カム２１に代えて本実施例に係る冷間時用カム２１ｂを備えていてもよい。

続いて本発明の実施例４に係る可変動弁装置５ｃについて説明する。図１２は可変動弁装置５ｃを示す模式図である。可変動弁装置５ｃは、溝係合装置３０に代えて溝係合装置３０ｃを備えている点と、溝形成部２４に代えて溝形成部２４ｃを備えている点と、冷間時用カム２１に代えて冷間時用カム２１ｃを備えている点と、通常時用カム２２に代えて通常時用カム２２ｃを備えている点とにおいて、実施例１に係る可変動弁装置５と異なっている。可変動弁装置５ｃのその他の構成は、実施例１に係る可変動弁装置５と同様のため、説明を省略する。

溝係合装置３０ｃは、溝係合部材３１を２つ備えている点と、駆動装置３２に代えて駆動装置３２ｃを備えている点とにおいて、実施例１に係る溝係合装置３０と異なっている。駆動装置３２ｃは、駆動部３３に代えて駆動部３３ｃを備えている点において実施例１に係る駆動装置３２と異なっている。駆動部３３ｃは、実施例２に係る駆動部３３ａと同様の構成を有している。具体的には駆動部３３ｃは、各々の溝係合部材３１を独立して駆動する駆動機構を備えている。より具体的には駆動部３３ｃは、駆動機構として、各々の溝係合部材３１に対応したソレノイドアクチュエータを備えている。

さらに駆動装置３２ｃは機関弁１００を駆動するカムの切替えが完了した時において、駆動装置３２ｃがカムの側面に当接するように構成されている点においても、実施例１に係る駆動装置３２と異なっている。

具体的には図１２に示すように、機関弁１００を駆動するカムが冷間時用カム２１ｃから通常時用カム２２ｃに切り替わることが完了した時において、駆動部３３ｃは、溝形成部２４ｃを挟んだ一方の側（図１２においてはＲｒ側）に配置されている冷間時用カム２１ｃのＦｒ側の側面に当接する。図１３は、駆動部３３ｃが通常時用カム２２ｃの側面に当接した様子を示す模式図である。図１３に示すように、機関弁１００を駆動するカムが通常時用カム２２ｃから冷間時用カム２１ｃに切り替わることが完了した時において、駆動部３３ｃは溝形成部２４ｃを挟んだ他方の側（図１３においてはＦｒ側）に配置されている通常時用カム２２ｃのＲｒ側の側面に当接する。このように機関弁１００を駆動するカムの切替え完了時点において駆動部３３ｃが溝形成部２４ｃを挟んだ一方の側に配置されたカムの側面および他方の側に配置されたカムの側面に当接するように、駆動部３３ｃとカムの側面との位置関係は設定されている。

なお、駆動部３３ｃがカムの側面に当接することから、駆動部３３ｃのカムの側面に当接する部位は平面であることが好ましく、且つ表面粗さは小さいことが好ましい。また、カムの側面における駆動部３３ｃが当接する部位も平面であることが好ましく、表面粗さも小さいことが好ましい。実際に本実施例に係る駆動部３３ｃのカムの側面に当接する部位（具体的には駆動部３３ｃの外壁のうちカム側面に当接する部位）およびカムの側面における駆動部３３ｃが当接する部位は平面になっており、且つこれら平面の表面粗さは駆動部３３ｃとカムとが滑らかに摺動可能な程度に小さく設定されている。

溝形成部２４ｃは、その径が冷間時用カム２１ｃおよび通常時用カム２２ｃの径よりも小さく設定されている点において、実施例１に係る溝形成部２４と異なっている。具体的には溝形成部２４ｃの径は、冷間時用カム２１ｃおよび通常時用カム２２ｃのベース円の径よりも小さく設定されている。なお溝形成部２４ｃに形成されている溝２３は、実施例１と同様に第１垂直部の溝幅が第２垂直部の溝幅よりも小さく設定されている。

冷間時用カム２１ｃおよび通常時用カム２２ｃは、駆動部３３ｃが当接することができるように、径が大きく設定されている点において、実施例１に係る冷間時用カム２１および通常時用カム２２と異なっている。

本実施例に係る可変動弁装置５ｃにおいても第１垂直部の溝幅は第２垂直部の溝幅よりも小さいことから、溝２３と溝係合部材３１との位置ずれの発生によって溝係合部材３１の溝２３への係合が困難になることを抑制しつつ、溝２３または溝係合部材３１の磨耗を抑制することができる。

また可変動弁装置５ｃによれば、機関弁１００を駆動するカムの切替え完了時点において駆動装置３２ｃの駆動部３３ｃの側面がカムの側面に当接することから、溝２３と溝係合部材３１との位置関係を駆動装置３２ｃの駆動部３３ｃの側面を基準として設定することができる。それにより、材質の相違等による溝２３と溝係合部材３１との位置ずれまたはカムと機関弁１００との位置ずれの影響を少なくすることができる。また、駆動部３３ｃの内燃機関への組付け時において駆動部３３ｃの組付け位置がばらつくことによる影響を少なくすることができる。これらの結果、溝２３の幅と溝係合部材３１の径との間に設けるクリアランスを小さくしても、溝係合部材３１は溝２３に係合することができる。その結果、溝２３の幅を小さくできることから、カム切替え時における溝２３または溝係合部材３１の磨耗を抑制することができる。また、カムの幅を、カムの熱変形によるカムと機関弁１００との位置ずれを考慮しなくて済む分、小さくすることができる。その結果、カム切替え時におけるカムピース２０の軸線方向の移動距離を小さくすることができることから、溝２３または溝係合部材３１の磨耗を抑制することができる。

また可変動弁装置５ｃによれば、溝形成部２４ｃの径はカムの径より小さく設定されていることから、溝２３の回転速度を速くすることができる。それにより、溝係合部材３１の溝２３への初期接触時における荷重を小さくすることができる。具体的には、溝係合部材３１が溝２３の第１垂直部２５または第２垂直部２７に接触したときにおいて溝２３が溝係合部材３１から受ける荷重または溝係合部材３１が溝２３から受ける荷重を小さくすることができる。また、溝係合部材３１が第１傾斜部２６または第２傾斜部２８の溝壁面に接触したときにおいて溝２３が溝係合部材３１から受ける荷重または溝係合部材３１が溝２３から受ける荷重を小さくすることができる。

なお本実施例において、冷間時用カム２１ｃの幅は通常時用カム２２ｃの幅と同じであるが、これに限定されるものではない。例えば冷間時用カム２１ｃの幅は通常時用カム２２ｃの幅よりも小さくてもよい。この場合、実施例３と同様の効果を発揮することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

５ 可変動弁装置
１０ カム軸
１１ 軸線
２０ カムピース
２１ 冷間時用カム
２２ 通常時用カム
２３ 溝
２４ 溝形成部
２５ 第１垂直部
２６ 第１傾斜部
２７ 第２垂直部
２８ 第２傾斜部
２９ 合流部
３０ 溝係合装置
３１ 溝係合部材
３２ 駆動装置
３３ 駆動部
３４ 制御装置
４０ クランクポジションセンサ
４１ カムポジションセンサ
１００ 機関弁

Claims (2)

1. 内燃機関の機関弁を駆動するカムとして冷間時に前記機関弁を駆動する冷間時用カムと前記冷間時以外の場合に前記機関弁を駆動する通常時用カムとを有するとともに溝が形成された溝形成部を有し、カム軸の軸線方向に前記カム軸に対して移動可能に前記カム軸に配置されたカムピースと、
   前記内燃機関によって支持された駆動装置と、前記駆動装置によって駆動されることで前記溝に係合する溝係合部材と、を備え、
   前記溝は、前記軸線方向に対して垂直な溝方向を有する第１垂直部と、前記第１垂直部に接続し前記軸線方向に対して傾斜した溝方向を有する第１傾斜部と、前記軸線方向に対して垂直な溝方向を有する第２垂直部と、前記第２垂直部に接続し前記軸線方向に対して傾斜した溝方向を有する第２傾斜部と、を含み、
   前記駆動装置は、前記機関弁を駆動する前記カムを前記通常時用カムから前記冷間時用カムに切り替える場合には前記溝係合部材を前記第１垂直部および前記第１傾斜部に係合させ、前記機関弁を駆動する前記カムを前記冷間時用カムから前記通常時用カムに切り替える場合には前記溝係合部材を前記第２垂直部および前記第２傾斜部に係合させ、
   前記第１垂直部の溝幅は前記第２垂直部の溝幅よりも小さい、可変動弁装置。
2. 前記冷間時用カムの前記カム軸の前記軸線方向の長さは、前記通常時用カムの前記カム軸の前記軸線方向の長さよりも小さい請求項１記載の可変動弁装置。

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