JP2013249825A

JP2013249825A - 可変動弁装置

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Publication number: JP2013249825A
Application number: JP2012127356A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Miyasato; 佳明宮里; Hisayuki Yano; 寿行矢野; Motohiro Yuge; 元宏弓削; Hidetoshi Hirose; 秀俊広瀬; Keiki Tomoda; 桂樹友田; Yasuyoshi Suzuki; 康義鈴木
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】少ない部品点数でカムを切替え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、第１カム（２１）と第２カム（２２）と第３カム（２３）と複数の溝とを有するカムピース（２０）と、内燃機関の機関弁（１００）を駆動するカムを第１カム、第２カムおよび第３カムの間で切替える場合に、溝に係合する１つの溝係合部材（７１）と、を備え、複数の溝は、機関弁を駆動するカムが第１カムから第２カムへ切替わる場合に溝係合部材が係合する第１溝（３０）と、機関弁を駆動するカムが第２カムから第３カムへ切替わる場合に溝係合部材が係合する第２溝（４０）と、機関弁を駆動するカムが第３カムから第２カムへ切替わる場合に溝係合部材が係合する第３溝（５０）と、機関弁を駆動するカムが第２カムから第１カムへ切替わる場合に溝係合部材が係合する第４溝（６０）とである。
【選択図】図１

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替えるカム切替え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、３種類のカムを有するカムピースをカム軸に配置し、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ることで機関弁を駆動するカムの種類を切替える可変動弁装置が開示されている。特許文献１に係る可変動弁装置においては、カムピースをカム軸の軸線方向に移動させる機構として、カムピースに設けられた複数の溝と、溝に係合する複数の溝係合部材（具体的には複数の制御ピン）とを用いている。

特開２００５−４２７１７号公報

特許文献１の可変動弁装置の場合、複数の溝係合部材を用いているため、部品点数が多くなっている。

本発明は、少ない部品点数でカムを切替え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、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、第１カムと第２カムと第３カムと複数の溝とを有するカムピースと、内燃機関の機関弁を駆動するカムを前記第１カム、前記第２カムおよび前記第３カムの間で切替える場合に、前記溝に係合する１つの溝係合部材と、を備え、複数の前記溝は、前記機関弁を駆動する前記カムが前記第１カムから前記第２カムへ切替わる場合に前記溝係合部材が係合する第１溝と、前記機関弁を駆動する前記カムが前記第２カムから前記第３カムへ切替わる場合に前記溝係合部材が係合する第２溝と、前記機関弁を駆動する前記カムが前記第３カムから前記第２カムへ切替わる場合に前記溝係合部材が係合する第３溝と、前記機関弁を駆動する前記カムが前記第２カムから前記第１カムへ切替わる場合に前記溝係合部材が係合する第４溝とである。

本発明に係る可変動弁装置によれば、１つの溝係合部材を第１溝、第２溝、第３溝および第４溝に係合させることで、機関弁を駆動するカムを第１カム、第２カムおよび第３カムの間で切替えることができる。それにより、複数の溝係合部材を用いて３つのカムを切替える場合に比較して、少ない部品点数でカムを切替えることができる。

上記構成において、前記第１溝は、前記カム軸の回転方向で前方側の第１前方部と、前記第１前方部よりも前記回転方向で後方側にあり且つ前記軸線方向で前記第１カムから前記第２カムへの切替え時に前記カムピースが移動する距離にある第１後方部と、前記第１前方部と前記第１後方部とを連結する第１連結部と、を有し、前記第２溝は、前記軸線方向で前記第１後方部と同じ位置にあり前記回転方向で前記第１後方部と異なる位置にある第２前方部と、前記第２前方部よりも前記回転方向で後方側にあり且つ前記軸線方向で前記第２カムから前記第３カムへの切替え時に前記カムピースが移動する距離にある第２後方部と、前記第２前方部と前記第２後方部とを連結する第２連結部と、を有し、前記第３溝は、前記軸線方向で前記第２後方部と同じ位置にあり前記回転方向で前記第２後方部と異なる位置にある第３前方部と、前記第３前方部よりも前記回転方向で後方側にあり、前記軸線方向で前記第２前方部と同じ位置にあり前記回転方向で前記第２前方部および前記第１後方部と異なる位置にある第３後方部と、前記第３前方部と前記第３後方部とを連結する第３連結部と、を有し、前記第４溝は、前記軸線方向で前記第３後方部と同じ位置にあり前記回転方向で前記第３後方部、前記第２前方部および前記第１後方部と異なる位置にある第４前方部と、前記第４前方部よりも前記回転方向で後方側にあり、前記軸線方向で前記第１前方部と同じ位置にあり前記回転方向で前記第１前方部と異なる位置にある第４後方部と、前記第４前方部と前記第４後方部とを連結する第４連結部と、を有していてもよい。

この構成によれば、溝係合部材が第１溝の第１前方部、第１連結部および第１後方部をこの順に係合することで、機関弁を駆動するカムを第１カムから第２カムへ切替えることができる。溝係合部材が第２溝の第２前方部、第２連結部および第２後方部をこの順に係合することで、機関弁を駆動するカムを第２カムから第３カムへ切替えることができる。溝係合部材が第３溝の第３前方部、第３連結部および第３後方部をこの順に係合することで、機関弁を駆動するカムを第３カムから第２カムへ切替えることができる。溝係合部材が第４溝の第４前方部、第４連結部および第４後方部をこの順に係合することで、機関弁を駆動するカムを第２カムから第１カムへ切替えることができる。

本発明によれば、少ない部品点数でカムを切替え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）〜図２（ｃ）は保持機構を説明するための模式的断面図である。図３は複数の溝の詳細を説明するための模式図である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、機関弁を駆動するカムが第１カムから第２カムへ切替わる場合における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（ａ）および図５（ｂ）は、機関弁を駆動するカムが第２カムから第３カムへ切替わる場合における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６（ａ）および図６（ｂ）は、機関弁を駆動するカムが第３カムから第２カムへ切替わる場合における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７（ａ）および図７（ｂ）は、機関弁を駆動するカムが第２カムから第１カムへ切替わる場合における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。

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７０とを備えている。カムピース２０は、プロフィールの互いに異なる第１カム２１、第２カム２２および第３カム２３を備えている。またカムピース２０は、複数の溝が外周面に形成された溝形成部２４を備えている。溝係合装置７０は、溝係合部材７１と駆動部７２とを備えている。また可変動弁装置５は、機関弁１００と、ロッカーアーム１０１とを備える内燃機関に配備されている。

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、内燃機関に配備された軸受によって軸支されている。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は、機関弁１００を駆動するカムの切替え時において、溝係合装置７０の溝係合部材７１から溝が受ける軸線方向の力によって、カム軸１０に対してカム軸１０の軸線方向に移動する。このようにカムピース２０がカム軸１０に対して軸線方向に移動することで、機関弁１００を駆動するカムを切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。具体的には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。

第２カム２２は第１カム２１よりもＲｒ側に配置されている。第３カム２３は第２カム２２よりもＲｒ側に配置されている。本実施例に係る内燃機関は、１つの気筒に２つの機関弁１００を備えている。そのため、第１カム２１、第２カム２２および第３カム２３は各機関弁１００に対応するように、１つの気筒に対して２個づつ設けられている。また溝形成部２４は、一方の機関弁１００に対応した第３カム２３（Ｆｒ側の第３カム２３）と他方の機関弁１００に対応した第１カム２１（Ｒｒ側の第１カム２１）とに挟持されている。溝形成部２４に形成された複数の溝は、第１溝３０、第２溝４０、第３溝５０および第４溝６０である。これらの溝の詳細は、後述する図３において説明する。

本実施例において第１カム２１、第２カム２２および第３カム２３（以下、これらのカムを総称してカムと称する場合がある）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。またカムは、ロッカーアーム１０１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１０１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の駆動方式は、本実施例のようなロッカーアーム式の駆動方式に限定されるものではない。カムによる機関弁１００の他の駆動方式として、直動式の駆動方式等、種々の駆動方式を用いることができる。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１０１、バルブリフタ等に限定されるものではない。

溝係合装置７０は、カムの切替え時においてカムピース２０を軸線方向に移動させる装置である。溝係合装置７０の溝係合部材７１は、カムの切替え時において溝に係合する部材である。溝係合部材７１の具体的構成は、溝に係合可能なもの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７１の一例として、棒形状のピンを用いる。

駆動部７２は、溝係合部材７１を駆動する装置である。駆動部７２は、溝係合部材７１が溝に係合した場合にカム軸１０の軸線方向に移動しないように、内燃機関の所定の部位によって支持されている。駆動部７２を支持する内燃機関の所定の部位は、特に限定されるものではなく、シリンダヘッド、シリンダヘッドカバー等を用いることができる。本実施例に係る駆動部７２は、内燃機関のシリンダヘッドに固定される形で内燃機関によって支持されているものとする。

駆動部７２は、溝係合部材７１が駆動部７２に対して出没するように溝係合部材７１を駆動する。駆動部７２の具体的構成は、特に限定されるものではないが、本実施例においては、一例として、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（図示せず）からの指示を受けて作動し、溝係合部材７１を駆動部７２に対して出没させる。

駆動部７２を制御する制御装置としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える電子制御装置（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）を用いることができる。この制御装置は、カム軸１０の位置を検出するカムポジションセンサ等の検出結果に基づいて溝の位置を取得し、カム切替え時において溝係合部材７１が溝に係合するように駆動部７２を制御する。溝係合装置７０は、この制御装置も構成要件の一つに含んでいる。

また可変動弁装置５は、機関弁１００を駆動するカムの切替え終了後にカムピース２０のカム軸１０に対する位置を保持する保持機構８０を備えている。図２（ａ）〜図２（ｃ）は保持機構８０を説明するための模式的断面図である。具体的には図２（ａ）〜図２（ｃ）は、溝形成部２４とカム軸１０とが接触する部分（図１の軸線１１より上側の部分）を拡大して模式的断面図として示している。図２（ａ）において機関弁１００を駆動するカムは、第１カム２１である。図２（ｂ）において、機関弁１００を駆動するカムは第２カム２２である。図２（ｃ）において、機関弁１００を駆動するカムは第３カム２３である。

保持機構８０は、溝形成部２４のカム軸１０に対向する面に形成された第１凹部８１、第２凹部８２および第３凹部８３と、これらの凹部に係合する係合部材８４と、係合部材８４を付勢する付勢部材８５とを備えている。付勢部材８５は、カム軸１０に設けられた穴１３に配置されている。係合部材８４は、付勢部材８５に接続し、付勢部材８５によってカム軸１０の軸線方向に垂直な方向（図２（ａ）では上方）に付勢させられている。穴１３は係合部材８４の径よりも大きく設定されている。

本実施例においては付勢部材８５の一例として、ばねを用いる。但し付勢部材８５の構成は、係合部材８４を付勢可能なものであれば、これに限定されるものではない。また本実施例においては係合部材８４の一例として、球を用いる。但し係合部材８４の構成は、第１凹部８１〜第３凹部８３に係合可能なものであれば、本実施例のような球に限定されるものではない。

第１凹部８１は第２凹部８２よりもＦｒ側に位置している。第２凹部８２は第３凹部よりもＦｒ側に位置している。第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３および穴１３の位置は、機関弁１００を駆動するカムが第１カム２１の場合に係合部材８４が第１凹部８１に係合し、機関弁１００を駆動するカムが第２カム２２の場合に係合部材８４が第２凹部８２に係合し、機関弁１００を駆動するカムが第３カム２３の場合に係合部材８４が第３凹部８３に係合するように、設定されている。

図５（ａ）に示すように、機関弁１００を駆動するカムが第１カム２１に切替わった場合、付勢部材８５によって付勢された係合部材８４が第１凹部８１に係合する。それにより、機関弁１００を駆動するカムを第１カム２１に切替えた後における溝形成部２４のカム軸１０に対する軸線方向の移動が抑制されている。

機関弁１００を駆動するカムが第１カム２１から第２カム２２切替わる場合、溝形成部２４はカム軸１０に対してＦｒ側に移動する。溝形成部２４の移動によって、係合部材８４は第１凹部８１から離脱し（穴１３に入り込む）、次いで図２（ｂ）に示すように第２凹部８２に係合する。それにより、機関弁１００を駆動するカムを第２カム２２に切替えた後における溝形成部２４のカム軸１０に対する軸線方向の移動が抑制されている。

機関弁１００を駆動するカムが第２カム２２から第３カム２３へ切替わる場合、溝形成部２４はカム軸１０に対してＦｒ側に移動する。溝形成部２４の移動によって、係合部材８４は第２凹部８２から離脱し、次いで図２（ｃ）に示すように第３凹部８３に係合する。それにより、機関弁１００を駆動するカムを第３カム２３に切替えた後における溝形成部２４のカム軸１０に対する軸線方向の移動が抑制されている。

なお、機関弁１００を駆動するカムが第３カム２３から第２カム２２へ切替わる場合および第２カム２２から第１カム２１へ切替わる場合には、溝形成部２４はカム軸１０に対してＲｒ側に移動する。この場合、係合部材８４は上述した溝形成部２４がＦｒ側に移動する場合とは逆の行程を辿る。

以上のようにして本実施例に係る保持機構８０は、機関弁１００を駆動するカムの切替え終了後におけるカムピース２０のカム軸１０に対する位置を保持している。なお、保持機構８０の構成は、カムの切替え終了後におけるカムピース２０のカム軸１０に対する軸線方向の移動を抑制してカムピース２０のカム軸１０に対する位置を保持可能なものであれば、図２の構成に限定されるものではない。

続いて溝形成部２４に形成されている複数の溝の詳細について説明する。図３は複数の溝の詳細を説明するための模式図である。具体的には図３には、第１溝３０、第２溝４０、第３溝５０および第４溝６０を溝形成部２４の周方向に展開した状態が模式的に図示されている。図３に図示されている１回転は、カム軸１０の１回転を意味している。図３においてカム軸１０の回転方向は上方向である。カム軸１０の回転方向で前方側は図３の上方側であり、カム軸１０の回転方向で後方側は図３の下方側である。なおカム軸１０の回転方向は、カムピース２０の回転方向でもあり、溝形成部２４の回転方向でもある。図３においてカム軸１０の軸線方向は左右方向である。

第１溝３０は、機関弁１００を駆動するカムが第１カム２１から第２カム２２へ切替わる場合に溝係合部材７１が係合する溝である。第２溝４０は、機関弁１００を駆動するカムが第２カム２２から第３カム２３へ切替わる場合に溝係合部材７１が係合する溝である。第３溝５０は、機関弁１００を駆動するカムが第３カム２３から第２カム２２へ切替わる場合に溝係合部材７１が係合する溝である。第４溝６０は、機関弁１００を駆動するカムが第２カム２２から第１カム２１へ切替わる場合に溝係合部材７１が係合する溝である。

具体的には第１溝３０は、カム軸１０の回転方向（以下、回転方向と略称する場合がある）で前方側の第１前方部３１と、第１前方部３１よりも回転方向で後方側にあり且つカム軸１０の軸線方向（以下、軸線方向と略称する場合がある）で第１カム２１から第２カム２２への切替え時にカムピース２０が移動する距離（図３において距離Ａによって図示されている）にある第１後方部３２と、第１前方部３１と第１後方部３２とを連結する第１連結部３３と、を備えている。なお、第１カム２１から第２カム２２への切替え時にカムピース２０が移動する距離Ａは、第２カム２２から第１カム２１への切替え時にカムピース２０が移動する距離でもある。また図３において、この距離Ａは、第１前方部３１の溝中心軸と第１後方部３２の溝中心軸との距離になっている。

第２溝４０は、軸線方向で第１後方部３２と同じ位置にあり回転方向で第１後方部３２と異なる位置にある第２前方部４１と、第２前方部４１よりも回転方向で後方側にあり且つ軸線方向で第２カム２２から第３カム２３への切替え時にカムピース２０が移動する距離（図３において距離Ｂによって図示されている）にある第２後方部４２と、第２前方部４１と第２後方部４２とを連結する第２連結部４３と、を備えている。なお、第２カム２２から第３カム２３への切替え時にカムピース２０が移動する距離Ｂは、第３カム２３から第２カム２２への切替え時にカムピース２０が移動する距離でもある。また図３において、この距離Ｂは、第２前方部４１の溝中心軸と第２後方部４２の溝中心軸との距離になっている。

また図３において、第２前方部４１は第１後方部３２より回転方向で前方側に位置している。より具体的には第２前方部４１は、第１前方部３１と回転方向で同じ位置にある。また第２後方部４２も、第１後方部３２と回転方向で同じ位置にある。但し、第２溝４０と第１溝３０との位置関係は、このような構成に限定されるものではない。例えば第２前方部４１は第１前方部３１に対して回転方向で前方または後方に位置していてもよく、第２後方部４２は第１後方部３２に対して回転方向で前方または後方に位置していてもよい。

第３溝５０は、軸線方向で第２後方部４２と同じ位置にあり回転方向で第２後方部４２と異なる位置にある第３前方部５１と、第３前方部５１よりも回転方向で後方側にあり、軸線方向で第２前方部４１と同じ位置にあり回転方向で第２前方部４１および第１後方部３２と異なる位置にある第３後方部５２と、第３前方部５１と第３後方部５２とを連結する第３連結部５３と、を備えている。なお図３において、第３前方部５１の溝中心軸と第３後方部５２の溝中心軸との距離は、距離Ｂになっている。また図３において、第３溝５０全体が回転方向で第２溝４０全体よりも前方側に位置しているが、これに限定されるものではない。第３溝５０全体が回転方向で第２溝４０全体よりも後方側に位置していてもよい。

第４溝６０は、軸線方向で第３後方部５２と同じ位置にあり回転方向で第３後方部５２、第２前方部４１および第１後方部３２と異なる位置にある第４前方部６１と、第４前方部６１よりも回転方向で後方側にあり、軸線方向で第１前方部３１と同じ位置にあり回転方向で第１前方部３１と異なる位置にある第４後方部６２と、第４前方部６１と第４後方部６２とを連結する第４連結部６３と、を備えている。なお図３において、第４前方部６１の溝中心軸と第４後方部６２の溝中心軸との距離は、距離Ａになっている。また図３において、第４前方部６１は第３前方部５１と回転方向で同じ位置にあり、第４後方部６２は第３後方部５２と回転方向で同じ位置にあるが、これに限定されるものではない。第４前方部６１は第３前方部５１に対して回転方向で前方または後方に位置していてもよく、第４後方部６２は第３後方部５２に対して回転方向で前方または後方に位置していてもよい。

なお第１前方部３１、第２前方部４１、第３前方部５１、第４前方部６１、第１後方部３２、第２後方部４２、第３後方部５２および第４後方部６２の溝方向は、軸線方向に垂直な方向（これは回転方向でもある）になっており、第１連結部３３、第２連結部４３、第３連結部５３および第４連結部６３の溝方向は、軸線方向に対して傾斜した溝方向になっている。

第１溝３０〜第４溝６０の溝幅は、溝係合部材７１がこれらの溝に係合可能な幅であれば特に限定されるものではない。具体的には第１溝３０〜第４溝６０の溝幅として、溝係合部材７１の径より所定距離大きい幅を採用すればよい。

また本実施例において、第１溝３０の第１連結部３３および第１後方部３２の溝深さは、第１前方部３１の溝深さよりも深くなっている。第２溝４０の第２連結部４３および第２後方部４２の溝深さは、第２前方部４１の溝深さよりも深くなっている。第３溝５０の第３連結部５３および第３後方部５２の溝深さは、第３前方部５１の溝深さよりも深くなっている。第４溝６０の第４連結部６３および第４後方部６２の溝深さは、第４前方部６１の溝深さよりも深くなっている。但し第１溝３０〜第４溝６０の溝深さは、このような構成に限定されるものではない。

図４〜図７は、溝係合部材７１の溝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を駆動するカムが第１カム２１から第２カム２２へ切替わる場合における溝係合部材７１の溝への係合態様を説明するための模式図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、機関弁１００を駆動するカムが第２カム２２から第３カム２３へ切替わる場合における溝係合部材７１の溝への係合態様を説明するための模式図である。図６（ａ）および図６（ｂ）は、機関弁１００を駆動するカムが第３カム２３から第２カム２２へ切替わる場合における溝係合部材７１の溝への係合態様を説明するための模式図である。図７（ａ）および図７（ｂ）は、機関弁１００を駆動するカムが第２カム２２から第１カム２１へ切替わる場合における溝係合部材７１の溝への係合態様を説明するための模式図である。図４〜図７において上段には溝の展開図が模式的に図示され、下段にはカムおよび機関弁１００が模式的に図示されている。

機関弁１００を駆動するカムを第１カム２１から第２カム２２へ切替える場合、制御装置からの指示を受けた駆動部７２は溝係合部材７１を駆動部７２から突出させることで、図４（ａ）に示すように溝係合部材７１を第１前方部３１に係合させる。カム軸１０の回転に伴って溝形成部２４が回転することで、溝係合部材７１は第１溝３０に対して移動する。その結果、溝係合部材７１は第１連結部３３に係合する。第１連結部３３に溝係合部材７１が係合した場合、カムピース２０は、第１連結部３３が溝係合部材７１から受ける力の軸線方向成分によって、Ｆｒ側に移動する。このカムピース２０の移動は、溝係合部材７１が第１連結部３３に係合することを終了するまで継続する。その結果、機関弁１００を駆動するカムは第２カム２２に切替わる。図４（ｂ）に示すように溝係合部材７１が第１後方部３２に係合した場合、制御装置からの指示を受けた駆動部７２は溝係合部材７１を駆動部７２に没入させることで、溝係合部材７１の第１溝３０への係合を終了させる。

機関弁１００を駆動するカムを第２カム２２から第３カム２３へ切替える場合、制御装置からの指示を受けた駆動部７２は溝係合部材７１を駆動部７２から突出させることで、図５（ａ）に示すように溝係合部材７１を第２前方部４１に係合させる。カム軸１０の回転に伴って溝形成部２４が回転することで、溝係合部材７１は第２溝４０に対して移動する。その結果、溝係合部材７１は第２連結部４３に係合する。第２連結部４３に溝係合部材７１が係合した場合、カムピース２０は、第２連結部４３が溝係合部材７１から受ける力の軸線方向成分によって、Ｆｒ側に移動する。このカムピース２０の移動は、溝係合部材７１が第２連結部４３に係合することを終了するまで継続する。その結果、機関弁１００を駆動するカムが第３カム２３に切替わる。図５（ｂ）に示すように溝係合部材７１が第２後方部４２に係合した場合、制御装置からの指示を受けた駆動部７２は溝係合部材７１を駆動部７２に没入させることで、溝係合部材７１の第２溝４０への係合を終了させる。

機関弁１００を駆動するカムを第３カム２３から第２カム２２へ切替える場合、制御装置からの指示を受けた駆動部７２は溝係合部材７１を駆動部７２から突出させることで、図６（ａ）に示すように溝係合部材７１を第３前方部５１に係合させる。カム軸１０の回転に伴って溝形成部２４が回転することで、溝係合部材７１は第３溝５０に対して移動する。その結果、溝係合部材７１は第３連結部５３に係合する。第３連結部５３に溝係合部材７１が係合した場合、カムピース２０は、第３連結部５３が溝係合部材７１から受ける力の軸線方向成分によって、Ｒｒ側に移動する。このカムピース２０の移動は、溝係合部材７１が第３連結部５３に係合することを終了するまで継続する。その結果、機関弁１００を駆動するカムが第２カム２２に切替わる。図６（ｂ）に示すように、溝係合部材７１が第３後方部５２に係合した場合、制御装置からの指示を受けた駆動部７２は溝係合部材７１を駆動部７２に没入させることで、溝係合部材７１の第３溝５０への係合を終了させる。

機関弁１００を駆動するカムを第２カム２２から第１カム２１へ切替える場合、制御装置からの指示を受けた駆動部７２は溝係合部材７１を駆動部７２から突出させることで、図７（ａ）に示すように溝係合部材７１を第４前方部６１に係合させる。カム軸１０の回転に伴って溝形成部２４が回転することで、溝係合部材７１は第４溝６０に対して移動する。その結果、溝係合部材７１は第４連結部６３に係合する。第４連結部６３に溝係合部材７１が係合した場合、カムピース２０は、第４連結部６３が溝係合部材７１から受ける力の軸線方向成分によって、Ｒｒ側に移動する。このカムピース２０の移動は、溝係合部材７１が第４連結部６３に係合することを終了するまで継続する。その結果、機関弁１００を駆動するカムが第１カム２１に切替わる。図７（ｂ）に示すように、溝係合部材７１が第４後方部６２に係合した場合、制御装置からの指示を受けた駆動部７２は溝係合部材７１を駆動部７２に没入させることで、溝係合部材７１の第４溝６０への係合を終了させる。

以上説明したように、本実施例に係る可変動弁装置５によれば、１つの溝係合部材７１を第１溝３０、第２溝４０、第３溝５０および第４溝６０に係合させることで、機関弁１００を駆動するカムを第１カム２１、第２カム２２および第３カム２３の間で切替えることができる。それにより、複数の溝係合部材７１を用いて３つのカムを切替える場合に比較して、少ない部品点数でカムを切替えることができる。それにより、可変動弁装置５のコストを低減させることができる。

また図３〜図７において説明したように、可変動弁装置５の第１溝３０は第１前方部３１と第１連結部３３と第１後方部３２とを有し、第２溝４０は第２前方部４１と第２連結部４３と第２後方部４２とを有し、第３溝５０は第３前方部５１と第３連結部５３と第３後方部５２とを有し、第４溝６０は第４前方部６１と第４連結部６３と第４後方部６２とを有している。それにより、可変動弁装置５によれば、溝係合部材７１が第１溝３０の第１前方部３１、第１連結部３３および第１後方部３２をこの順に係合することで、機関弁１００を駆動するカムを第１カム２１から第２カム２２へ切替えることができる。溝係合部材７１が第２溝４０の第２前方部４１、第２連結部４３および第２後方部４２をこの順に係合することで、機関弁１００を駆動するカムを第２カム２２から第３カム２３へ切替えることができる。溝係合部材７１が第３溝５０の第３前方部５１、第３連結部５３および第３後方部５２をこの順に係合することで、機関弁１００を駆動するカムを第３カム２３から第２カム２２へ切替えることができる。溝係合部材７１が第４溝６０の第４前方部６１、第４連結部６３および第４後方部６２をこの順に係合することで、機関弁１００を駆動するカムを第２カム２２から第１カム２１へ切替えることができる。

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第１カム
２２第２カム
２３第３カム
３０第１溝
４０第２溝
５０第３溝
６０第４溝
７０溝係合装置
７１溝係合部材
１００機関弁

Claims

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、第１カムと第２カムと第３カムと複数の溝とを有するカムピースと、
内燃機関の機関弁を駆動するカムを前記第１カム、前記第２カムおよび前記第３カムの間で切替える場合に、前記溝に係合する１つの溝係合部材と、を備え、
複数の前記溝は、前記機関弁を駆動する前記カムが前記第１カムから前記第２カムへ切替わる場合に前記溝係合部材が係合する第１溝と、前記機関弁を駆動する前記カムが前記第２カムから前記第３カムへ切替わる場合に前記溝係合部材が係合する第２溝と、前記機関弁を駆動する前記カムが前記第３カムから前記第２カムへ切替わる場合に前記溝係合部材が係合する第３溝と、前記機関弁を駆動する前記カムが前記第２カムから前記第１カムへ切替わる場合に前記溝係合部材が係合する第４溝とである可変動弁装置。
前記第１溝は、前記カム軸の回転方向で前方側の第１前方部と、前記第１前方部よりも前記回転方向で後方側にあり且つ前記軸線方向で前記第１カムから前記第２カムへの切替え時に前記カムピースが移動する距離にある第１後方部と、前記第１前方部と前記第１後方部とを連結する第１連結部と、を有し、
前記第２溝は、前記軸線方向で前記第１後方部と同じ位置にあり前記回転方向で前記第１後方部と異なる位置にある第２前方部と、前記第２前方部よりも前記回転方向で後方側にあり且つ前記軸線方向で前記第２カムから前記第３カムへの切替え時に前記カムピースが移動する距離にある第２後方部と、前記第２前方部と前記第２後方部とを連結する第２連結部と、を有し、
前記第３溝は、前記軸線方向で前記第２後方部と同じ位置にあり前記回転方向で前記第２後方部と異なる位置にある第３前方部と、前記第３前方部よりも前記回転方向で後方側にあり、前記軸線方向で前記第２前方部と同じ位置にあり前記回転方向で前記第２前方部および前記第１後方部と異なる位置にある第３後方部と、前記第３前方部と前記第３後方部とを連結する第３連結部と、を有し、
前記第４溝は、前記軸線方向で前記第３後方部と同じ位置にあり前記回転方向で前記第３後方部、前記第２前方部および前記第１後方部と異なる位置にある第４前方部と、前記第４前方部よりも前記回転方向で後方側にあり、前記軸線方向で前記第１前方部と同じ位置にあり前記回転方向で前記第１前方部と異なる位置にある第４後方部と、前記第４前方部と前記第４後方部とを連結する第４連結部と、を有する請求項１記載の可変動弁装置。