JP2014222023A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動式の内燃機関の可変動弁装置を提供することを課題とする。
【解決手段】カムシャフトと一体に回転するカムベース部と、前記カムベース部の外周から突出した高位置と前記高位置よりも低い低位置間を揺動可能に前記カムベース部に連結されたカムロブ部と、前記カムロブ部を前記高位置へ付勢する付勢部材と、前記カムロブ部を前記低位置へ付勢するカムフォロアと、前記カムシャフトと共に回転し前記カムベース部を貫通した制御軸と、前記制御軸を前記カムベース部に対して相対移動させるアクチュエータと、前記制御軸の相対移動に応じて前記カムロブ部を前記高位置でロックし、又はロックを解除するロック機構と、を備えた内燃機関の可変動弁装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

特許文献１の可変動弁装置では、油圧の作用によりカムシャフトから可動カムを進退させる。カムシャフトから突出した位置で可動カムがロックされてカムシャフトが回転することにより、可動カムがバルブを駆動させる。

特開２００１−３２９８１９号公報

このように油圧を利用して可動カムの位置を切り替える場合、油圧が低下し手いる場合には可動カムの位置の切り替えが困難となるおそれがある。例えば、油圧が低下しやすい場合として、内燃機関の始動直後や低回転時等である。

そこで、電動式の内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。

上記目的は、カムシャフトと一体に回転するカムベース部と、前記カムベース部の外周から突出した高位置と前記高位置よりも低い低位置間を揺動可能に前記カムベース部に連結されたカムロブ部と、前記カムロブ部を前記高位置へ付勢する付勢部材と、前記カムロブ部を前記低位置へ付勢するカムフォロアと、前記カムシャフトと共に回転し前記カムベース部を貫通した制御軸と、前記制御軸を前記カムベース部に対して相対移動させるアクチュエータと、前記制御軸の相対移動に応じて前記カムロブ部を前記高位置でロックし、又はロックを解除するロック機構と、を備え、前記ロック機構は、前記カムベース部に保持され前記制御軸の相対移動に連動した連動部材、前記カムロブ部の保持孔に保持されたロック部材、を含み、前記ロック部材は、前記カムロブ部が前記高位置にある場合に、前記保持孔に保持された状態で前記連動部材に連動して前記カムベース部に係合、離脱する、内燃機関の可変動弁装置によって達成できる。

前記ロック機構は、前記カムロブ部がロックされている場合に前記ロック部材と前記連動部材との間に配置された第１スプリングを含み、前記連動部材及びロック部材は、前記第１スプリングを介して連動する、構成であってもよい。

前記ロック機構は、前記第１スプリングと前記連動部材の間に配置された押圧部材を含む、構成であってもよい。

前記ロック機構は、前記カムベース部に保持され前記カムロブ部が前記高位置にある場合に前記ロック部材が前記カムベース部に係合するように付勢する第２スプリングを含む、構成であってもよい。

前記連動部材は、前記制御軸の相対移動に応じて前記制御軸の径方向に移動する、構成であってもよい。

前記制御軸は、該制御軸の軸方向又は周方向の相対移動に応じて前記連動部材が摺動する凹部又は凸部を含む、構成であってもよい。

ロックが解除された状態で前記カムシャフトが回転している間は、前記カムロブ部は、前記付勢部材及びカムフォロアの付勢力に従って前記低位置及び高位置間を揺動する、構成であってもよい。

前記カムロブ部を前記低位置でロックする機構は設けられてない、構成であってもよい。

前記カムロブ部は、第１及び第２カムロブ部を含み、前記カムフォロアは、前記第１及び第２カムロブ部をそれぞれ付勢する第１及び第２カムフォロアを含み、前記ロック機構は、前記第１及び第２カムロブ部をそれぞれロックする第１及び第２ロック機構を含み、前記第１及び第２ロック機構は、前記制御軸の相対移動に応じて前記第１及び第２カムロブ部の双方をロックし、又は何れか一方のロックを解除する、構成であってもよい。

前記第１及び第２ロック機構は、前記制御軸の相対移動に応じて前記第１及び第２カムロブ部の双方のロックを解除する、構成であってもよい。

電動式の内燃機関の可変動弁装置を提供できる。

図１は、本実施例の可変動弁装置の外観図である。 図２は、本実施例の可変動弁装置の外観図である。 図３Ａ、３Ｂは、軸方向からみたカムユニットの断面図である。 図４Ａ、４Ｂは、カムユニットの内部構造を示した断面図である。 図５Ａ〜５Ｃは、カムロブ部のロック及びロックの解除の説明図である。 図６Ａ、６Ｂは、カムロブ部のロック及びロックの解除の説明図である。 図７は、第１変形例の可変動弁装置の説明図である。 図８は、第１変形例のロック及びロックの解除の説明図である。 図９は、第２変形例の説明図である。 図１０は、第３変形例の説明図である。 図１１は、コントロールシャフトのみを示した図１０のＢ−Ｂ断面図である。 図１２は、第４変形例の説明図である。 図１３は、コントロールシャフトのみを示した図１２のＣ−Ｃ断面図である。 図１４は、第５変形例の説明図である。

図１、２は、本実施例に係る電動式の可変動弁装置１の外観図である。可変動弁装置１は、車両等に搭載される内燃機関に採用される。可変動弁装置１は、カムシャフトＳ、カムシャフトＳに設けられたカムユニットＣＵ、を含む。カムシャフトＳは、カムユニットＣＵの一端に接続した部分ＳＡ、カムユニットＣＵの他端に接続した部分ＳＢ、を含む。カムシャフトＳは、内燃機関からの動力により回転する。カムシャフトＳと共にカムユニットＣＵが回転することにより、ロッカーアームＲを介してバルブＶをリフトさせる。バルブＶは、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブである。

カムユニットＣＵは、カムシャフトＳよりも径が大きくカムシャフトＳの部分ＳＡ、ＳＢに連結されたカムベース部１０、カムベース部１０に連結された２つのカムロブ部２０、を含む。カムベース部１０は、略円柱状であり、カムシャフトＳの軸方向（以下、単に軸方向と称する）から見た場合に略円形のベース円部１１を有している。ベース円部１１は、カムベース部１０の外周面に相当する。２つのカムロブ部２０は、軸方向に所定の間隔をあけて並んでいる。２つのカムロブ部２０は、それぞれ２つのロッカーアームＲを押して２つのバルブＶをリフトさせる。カムベース部１０の軸方向の厚さは、カムロブ部２０の軸方向の厚さよりも厚い。

図２に示すように、カムベース部１０は、２つのカムロブ部２０の間に凹部１０Ｈが形成されている。凹部１０Ｈは、２つのロッカーアームＲがカムベース部１０に接触する部分の間に形成されている。凹部１０Ｈは、ロッカーアームＲに接触しない。２つの支持シャフト３３は、２つのカムロブ部２０をそれぞれカムベース部１０と共に軸方向に貫通している。カムロブ部２０は、支持シャフト３３を支点としてカムベース部１０に対して揺動する。カムロブ部２０は、カムベース部１０のベース円部１１から最大限に突出した高位置とベース円部１１から突出しない低位置間を揺動可能である。支持シャフト３３の端部は凹部１０Ｈ内で露出している。２つのカムロブ部２０には、それぞれストッパピン３４Ｐが貫通している。

カムベース部１０の凹部１０Ｈでは、２つのスプリング３４ｓが支持シャフト３３の端部に巻かれている。スプリング３４ｓの一端は凹部１０Ｈの内側面を押し、スプリング３４ｓの他端はストッパピン３４Ｐを押している。即ち、スプリング３４ｓは、ストッパピン３４Ｐが凹部１０Ｈから離れるように付勢している。これにより、カムロブ部２０はカムベース部１０から突出するように付勢される。スプリング３４ｓは、付勢部材の一例である。

図１、２において、２つのカムロブ部２０は高位置ある。本実施例の場合、カムロブ部２０が高位置でロックされている場合には、カムロブ部２０がロッカーアームＲを駆動してバルブＶをリフトさせる。カムロブ部２０の高位置でのロックが解除されている場合には、カムロブ部２０はロッカーアームＲに接触しロッカーアームＲの反力を受けてスプリング３４ｓの付勢力に抗して低位置側に移動する。従ってこの場合には、バルブＶはリフトしない。尚、ロックが解除された状態でカムロブ部２０がロッカーアームＲから退避すると、カムロブ部２０はスプリング３４ｓの付勢力に従って高位置側へと移動する。ロックが解除された状態でカムロブ部２０が高位置にある場合には、カムシャフトＳの回転によりカムロブ部２０は再びロッカーアームＲから反力を受けて低位置へ移動する。このように、ロックが解除された状態ではカムロブ部２０は、カムシャフトＳの回転に伴って高位置及び低位置間を揺動する。

図３Ａ、３Ｂは、軸方向からみたカムユニットＣＵの断面図である。図３Ａは、高位置にあるカムロブ部２０を示し、図３Ｂは、低位置にあるカムロブ部２０を示している。カムロブ部２０は、後述するコントロールシャフト４０を回避した略Ｕ字状又は略Ｌ字状である。カムロブ部２０の基端側は支持シャフト３３が貫通している。図３Ａ、３Ｂにおいて、カムシャフトＳは時計方向に回転する。これに伴いカムベース部１０、カムロブ部２０も時計方向に回転する。カムベース部１０には、ストッパピン３４Ｐが貫通した長孔１４が形成されている。カムロブ部２０の揺動に伴って移動するストッパピン３４Ｐの移動範囲を長孔１４が規制することにより、カムロブ部２０の揺動範囲が規制している。

図４Ａ、４Ｂは、カムユニットＣＵの内部構造を示した断面図である。図４Ａ、４Ｂにおいては、２つのカムロブ部２０は共にリフト状態にある。図４Ａ、４Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ断面図に相当する。図４Ａ、４Ｂに示すように、カムユニットＣＵは、軸方向でのカムユニットＣＵの中心に軸方向に対称に形成されている。従って、以下の説明では２つのカムロブ部２０のうち一方について説明する。カムベース部１０には、カムロブ部２０を収納可能なスリット１２が形成されている。カムシャフトＳ及びカムベース部１０内には、カムシャフトＳと同軸上にコントロールシャフト４０が配置されている。コントロールシャフト４０は、カムシャフトＳやカムユニットＣＵと共に回転する。コントロールシャフト４０は制御軸の一例である。

駆動機構Ｄは、アクチュエータＡＣの回転運動を並進運動に変換してコントロールシャフト４０を軸方向に往復動させる。駆動機構Ｄは、カムシャフトＳから露出したコントロールシャフト４０の端部に連結されている。駆動機構Ｄは、例えば差動ローラギアであるが、これに限定されない。コントロールシャフト４０は、カムシャフトＳ、カムユニットＣＵと共に回転しながらこれらに対して軸方向に相対移動する。アクチュエータＡＣが回転を停止することにより、カムベース部１０に対して所定の相対位置でコントロールシャフト４０が停止する。アクチュエータＡＣは、ＥＣＵ５によって制御される。ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成され、内燃機関全体の動作を制御する。ＲＯＭには、後述する制御を実行するためのプログラムが格納されている。

カムベース部１０は、ピン１６Ｐ、１７Ｐ、テーパーピンＭをそれぞれ所定範囲だけ移動可能に保持している。２つのカムロブ部２０はそれぞれピン２６Ｐを保持している。ピン２６Ｐは、ロック部材の一例である。図４Ｂは、ピン１６Ｐ等を省略した図である。カムロブ部２０は、支持シャフト３３が貫通した基端部から離れた自由端部を有し、カムロブ部２０の自由端部側にはピン２６Ｐを保持した孔２６が形成されている。孔２６は、カムロブ部２０を軸方向に貫通している。孔２６は、保持孔の一例である。

カムベース部１０には、スリット１２に連通した孔１６が形成されている。孔１６は、スリット１２に対して同一側に形成されている。孔１６は、軸方向に延び、底面を有している。孔１６には、ピン１６Ｐが収納されている。孔１６の底面とピン１６Ｐとの間にはピン１６Ｐに連結されたスプリング１６Ｓが配置されている。スプリング１６Ｓは、カムロブ部２０に向けてピン１６Ｐを付勢している。スプリング１６Ｓは、第２スプリングの一例である。

カムベース部１０には、スリット１２を介して孔１６に対向する孔１７が形成されている。孔１７には、ピン１７Ｐが収納されている。孔１７は、孔１６と同軸上に位置している。孔１７は、軸方向に延びている。ピン１７Ｐは、テーパーピンＭに接触している。ピン１７Ｐは押圧部材の一例である。カムロブ部２０側のピン１７Ｐの端部には、スプリング１７Ｓが固定されている。スプリング１７Ｓの一端は、ピン１７Ｐに固定されているが他端は自由端である。スプリング１７Ｓは、第１スプリングの一例である。ピン２６Ｐ、第１スプリング１７Ｓ、第２スプリング１６Ｓ等は、カムロブ部２０を高位置でロックするロック機構の一例である。

両側の対向する２つの孔１７は、連通空間１８に連通している。連通空間１８は、カムベース部１０の軸方向での長さの略中心に位置し、カムシャフトＳの径方向（以下、単に径方向と称する）に延びた空間である。また、連通空間１８に連通した開口部１９が形成されている。テーパーピンＭは、開口部１９に摺動可能に嵌合することにより、連通空間１８内での径方向への移動が許容され、軸方向や周方向の移動が規制されている。テーパーピンＭは、連動部材の一例である。尚、連通空間１８は、カムベース部１０の外周部に開口している。これにより、例えば潤滑油をカムベース部１０の外周から連通空間１８を介して内部に供給することができる。

コントロールシャフト４０の外周部には、テーパーピンＭを支持する凹部４１が形成されている。凹部４１は、軸方向に平行な底面４２、底面４２からコントロールシャフト４０の外周面に連続するように延びた傾斜面４３、を含む。コントロールシャフト４０の軸方向の相対移動に応じて傾斜面４３上を摺動しやすいように、テーパーピンＭの角部はテーパー状になっている。

カムロブ部２０が高位置にある場合、孔１６、１７、２６は軸方向に並び、ピン１６Ｐ、１７Ｐ、２６Ｐは軸方向に並ぶ。換言すれば、カムロブ部２０が揺動範囲の一端でこのような位置に位置づけられるように、ストッパピン３４Ｐに係合した長孔１４によりカムロブ部２０の揺動範囲が規定されている。スプリング１６Ｓの付勢力により、ピン１６Ｐが孔１６、２６に共通に挿入され、ピン２６Ｐは孔２６、１７に共通に挿入される。これにより、カムロブ部２０は高位置でカムベース部１０にロックされている。

次に、カムロブ部２０のロック及びロックの解除について詳細に説明する。図５Ａ〜６Ｂは、カムロブ部２０のロック及びロックの解除の説明図である。尚、２つのカムロブ部２０のロック及びロックの解除は同一の態様によりなされるため、図５Ａ〜６Ｂでは一方のカムロブ部２０側のみを示して説明する。図４Ａに示した状態から、コントロールシャフト４０をアクチュエータＡＣにより軸方向の右側にカムベース部１０に対して相対移動させると、図５Ａに示すように、テーパーピンＭは傾斜面４３上を移動してコントロールシャフト４０の外周面上に移動する。これにより、テーパーピンＭは径方向外側に移動する。テーパーピンＭが径方向に移動すると、ピン１７Ｐがカムロブ部２０側に押される。これにより、スプリング１７Ｓはピン１７Ｐ、２６Ｐ間で圧縮される。

次に、図５Ｂに示すように、スプリング１７Ｓの付勢力によりピン２６ＰがテーパーピンＭから離れる方向に移動して、ピン２６Ｐは、孔１７から離脱する。ピン２６Ｐの移動に伴いピン１６Ｐは孔１６の底面側に移動しスプリング１６Ｓが圧縮される。即ち、ピン１６Ｐ、Ｐ、２６Ｐは、それぞれ孔１６、１７、２６に収納される。これにより、高位置でカムロブ部２０のロックが解除される。

カムロブ部２０のロックが解除された状態でカムシャフトＳが回転することにより、カムロブ部２０はロッカーアームＲから反力を受ける。これにより、図５Ｃに示すように、カムロブ部２０はスプリング３４ｓの付勢力に抗して低位置に移動する。換言すれば、スプリング３４ｓの付勢力は、カムロブ部２０のロックが解除されている状態でロッカーアームＲからの反力のみでカムロブ部２０は低位置に移動可能な程度に設定されている。このようにロッカーアームＲはロックが解除されたカムロブ部２０を低位置側に付勢する。カムロブ部２０が高位置から低位置に移動することにより、ピン１６Ｐ、スプリング１７Ｓの他端はカムロブ部２０に摺接する。カムロブ部２０が低位置にある場合には、カムロブ部２０はスプリング１７Ｓとピン１６Ｐとの間に位置する。ロッカーアームＲは、バブルを駆動するためのカムフォロアの一例である。尚、カムフォロアは、カムに直接駆動されるバルブリフタであってもよい。

ロックが解除された状態では、カムロブ部２０がロッカーアームＲからの反力を受けている間は図５Ｃに示すように低位置にある。カムシャフトＳの回転に伴いカムロブ部２０がロッカーアームＲから退避している間は、スプリング３４ｓの付勢力により高位置へ移動する。即ち、ロックが解除された状態では、カムシャフトＳが回転している間は、カムロブ部２０は、図５Ｂ、５Ｃに示した状態を繰り返す。尚、ロックの解除後でカムロブ部２０が低位置から高位置に移動した場合であっても、テーパーピンＭが径方向外側に位置している場合には、スプリング１６Ｓ、１７Ｓとの力の釣り合いにより、ピン２６Ｐが孔１７に係合しない。

次に、ロックが解除された状態からロックをする場合について説明する。例えば、カムロブ部２０が低位置にある場合にコントロールシャフト４０が軸方向の左側に相対移動すると、テーパーピンＭは、ピン１７Ｐを介してスプリング１７Ｓの付勢力受けているため、テーパーピンＭはコントロールシャフト４０の底面４２を摺動して凹部４１に支持される。即ち、テーパーピンＭは、径方向内側に移動する。これに伴い、ピン１７Ｐがスプリング１７Ｓの付勢力によりテーパーピンＭ側に移動する。また、スプリング１７Ｓは、ピン１７Ｐの移動により自然長に近づくように伸びる。次に、図６Ｂに示すようにスプリング３４ｓの付勢力によりカムロブ部２０が高位置に移動すると、スプリング１６Ｓ、１７Ｓとの付勢力の釣り合いから、スプリング１６Ｓが伸びスプリング１７Ｓが縮む。これにより、ピン２６Ｐは、孔２６、１７に共通に挿入され、ピン１６Ｐは孔１６、２６に共通に挿入される。これにより、再び図４Ａの状態となり高位置でカムロブ部２０がロックされる。

このように、本実施例の装置では油圧を利用せずにカムロブ部２０を高位置でロックし、バルブＶリフト状態を切り替えることができる。このため、油圧とは無関係にバルブのリフト状態を切り替えることができ、油圧を利用することに伴う不利益を解消できる。例えば、本実施例の装置では油圧低下時においも油圧に依存せずにロックの切り替えができる。また、容量の小さいオイルポンプを採用でき、この場合燃費が向上する。

次に、ピン１７Ｐ、２６Ｐの間、換言すれば、テーパーピンＭとピン２６Ｐとの間にスプリング１７Ｓを設けた理由について説明する。カムロブ部２０が高位置でロックされている場合、カムロブ部２０には周期的にロッカーアームＲから反力を受けている。このカムロブ部２０が受ける反力は、ピン１６Ｐ、２６Ｐに作用する。ここで、ピン１６Ｐは、孔１６、２６の係合し、ピン２６Ｐは、孔１６、１７の双方に係合している。このため、カムロブ部２０がロッカーアームＲから反力を受けている間は、ピン１６Ｐ、２６Ｐは径方向内側の力を受けて、軸方向に移動しにくくなっている。このため、例えば、スプリング１７Ｓを介在させずに直接ピン２６Ｐをピン１７Ｐ、テーパーピンＭにより移動させる場合、ピン１６Ｐ、２６Ｐが軸方向に移動せずにテーパーピンＭも移動できずに、即ち、コントロールシャフト４０が軸方向に移動できないおそれがある。これにより、アクチュエータＡＣに無理な負荷がかかるおそれがある。

しかしながら、ピン２６Ｐ、１７Ｐ間にスプリング１７Ｓを設けることにより、ピン１６Ｐ、２６Ｐが移動しにくい場合であっても、図５Ａに示すようにスプリング１７Ｓが圧縮されることによってピン１７Ｐ、テーパーピンＭ、コントロールシャフト４０の移動が許容される。この状態でカムロブ部２０がロッカーアームＲからの退避してロッカーアームＲからの反力が低減すると、スプリング１７Ｓの付勢力に従ってピン２６Ｐ、１６Ｐがそれぞれ孔１７、２６から離脱しカムロブ部２０のロックが解除される。これにより、アクチュエータＡＣへの負荷が抑制される。

尚、本実施例ではカムロブ部２０を低位置でロックする機構は設けられていない。このため、構造が簡略化されている。また、カムロブ部２０を低位置でロックする機構を設けた場合、バルブＶのリフト停止状態からリフト状態へ移行するためには、最初にカムロブ部２０の低位置でのロックを解除する必要がある。このため、カムロブ部２０を応答性が低下するおそれがある。本実施例では、カムロブ部２０は低位置でロックされておらず、上述したようにカムシャフトＳの回転に伴ってカムロブ部２０は高位置及び低位置間を往復揺動する。従って、早期にカムロブ部２０を高位置でロックすることができ、リフト停止状態からリフト状態への移行の応答性が向上している。

また、本実施例ではコントロールシャフト４０の凹部４１上をテーパーピンＭが摺動することを利用してテーパーピンＭを径方向に移動させるが、このような構成に限定されない。例えばコントロールシャフト４０の外周面に凸部を設け、この凸部を利用してテーパーピンＭを径方向に移動させてもよい。

図３Ａ、３Ｂに示したように、カムロブ部２０の自由端は、カムロブ部２０の基端側からカムシャフトＳの回転方向から逆方向に離れている。ここで、カムロブ部２０の基端側は、支持シャフト３３により揺動の支点となっている。このため、ロッカーアームＲの反力により、カムロブ部２０がカムシャフトＳの回転方向と逆方向に揺動するのが容易となる。これによって、ロックが解除された状態で、カムロブ部２０の低位置から高位置へ移動が容易となっている。また、低位置へ移動する際のカムロブ部２０が受けるロッカーアームＲからの反力による負荷が低減され、カムロブ部２０の耐久性が確保されている。

また、カムベース部１０は、２つのカムロブ部２０を支持している。このため、カムベース部１０は軸方向の長さを確保しているため強度が確保されている。また、カムベース部１０を２つのカムロブ部２０に共通化して使用しているため部品点数も削減されている。

また、上述したようにスプリング３４ｓが配置された凹部１０Ｈは、ロッカーアームＲに接触しない部分に設けられているので、この部分を有効利用している。スプリング３４ｓが、ロッカーアームＲに接触するカムベース部１０の部分から退避した位置に配置されていることにより、ロッカーアームＲが接触するカムベース部１０の部分の軸方向の断面積も確保されている。これにより、カムベース部１０の強度も確保されている。

次に、複数の変形例について説明する。尚、上記実施例と同一又は類似の構成については、同一又は類似の符号を付することにより重複する説明を省略する。図７は、第１変形例の可変動弁装置の説明図である。互いに隣接して配置された２つのテーパーブロックＭ１、Ｍ２が設けられている。テーパーブロックＭ１、Ｍ２は、それぞれ略板状であり、上述したテーパーピンＭを２つに分割した形状である。テーパーブロックＭ１、Ｍ２は、共に上述した開口部１９に摺動可能に嵌合して径方向の移動が許容され軸方向や周方向の移動が規制されている。テーパーブロックＭ１、Ｍ２は、連動部材の一例である。

テーパーブロックＭ１、Ｍ２は、２つのピン１７Ｐにそれぞれ当接している。コントロールシャフト４０ａの凹部４１ａは、深さが異なっている。具体的には、凹部４１ａは、最も深い底面４２ａ、底面４２ａから連続した傾斜面４３ａ、傾斜面４３ａに連続して底面４２ａよりも浅い底面４４ａ、を含む。コントロールシャフト４０ａの軸方向の相対移動に応じて傾斜面４３ａ上を摺動しやすいように、テーパーブロックＭ１、Ｍ２の角部はテーパー状になっている。

図８Ａ〜８Ｃは、第１変形例のロック及びロックの解除の説明図である。図７、図８Ａに示すように、テーパーブロックＭ１、Ｍ２の双方が底面４２ａに支持されている場合には、２つのカムロブ部２０は高位置でロックされる。図８Ｂに示すように、コントロールシャフト４０ａを軸方向に相対移動させて、テーパーブロックＭ１のみが底面４４ａ上に支持されている場合、テーパーブロックＭ１のみが径方向外側に移動して左側のカムロブ部２０のロックが解除される。図８Ｃに示すように、更にコントロールシャフト４０ａを軸方向に相対移動させると、テーパーブロックＭ１、Ｍ２の双方が底面４４ａ上に支持されて、２つのカムロブ部２０のロックが解除される。

このように、２つのカムロブ部２０のうち一方のみのロックを解除させることができる。即ち、２つのカムロブ部２０によって駆動される２つのバルブＶのうち一方のみのリフトを停止させることができる。例えば、２つの吸気弁のうち一方のリフトを停止させるができる。これにより、気筒内にスワール流を発生させることができる。よって、例えば気筒内にスワール流を発生させるためのスワールコントロールバルブを廃止することもできる。

尚、凹部４１ａの代わりに、高さの異なる２つの上面を備えた凸部を設けてもよい。

図９は、第２変形例の説明図である。凹部４１ｂは、最も底が深い底面４２ｂの軸方向の両側に、底面４２ｂよりも底が浅い底面４４ｂ、４６ｂが形成されている。また、底面４２ｂ、４４ｂの間には傾斜面４３ｂが連続し、同様に、底面４２ｂ、４６ｂの間には傾斜面４５ｂが連続している。また、テーパーブロックＭ１ｂ、Ｍ２ｂは、傾斜面４３ｂ、４５ｂ上を摺動しやすいように、角部がテーパー状に形成されている。

底面４２ｂの両側に底面４４ｂ、４６ｂが形成されているので、図９に示した状態からコントロールシャフト４０ｂを軸方向右側に移動させて、テーパーブロックＭ１ｂのみを径方向外側に移動させて２つのカムロブ部２０の一方のみのロックを解除できる。また、図９に示した状態から、コントロールシャフト４０ｂを軸方向の左側に移動させて、テーパーブロックＭ２ｂのみを径方向外側に移動させて２つのカムロブ部２０の他方のみのロックを解除できる。このように、２つのカムロブ部２０のうち、一方側のみのリフトを停止させることもできるし、他方側のみのリフトを停止させることもできる。これにより、運転状態に応じて気筒内に異なる旋回流を発生させることができる。

図１０は、第３変形例の説明図である。アクチュエータＡＣは、駆動機構Ｄｃを介してコントロールシャフト４０ｃをカムシャフトＳに同期して、又は相対的に回転させることができる。カムシャフトＳの回転数と同じ回転数でコントロールシャフト４０ｃを回転させることにより、コントロールシャフト４０ｃをカムシャフトＳに同期して回転させることができる。また、カムシャフトＳよりも速く又は遅くコントロールシャフト４０ｃを回転させることにより、コントロールシャフト４０ｃをカムシャフトＳに対して相対回転させることができる。具体的には、カムシャフトＳとアクチュエータＡＣとのそれぞれの回転角度を検出する角度センサの出力に基づいて、ＥＣＵ５ｃは、コントロールシャフト４０ｃとカムシャフトＳとの回転数と位相を検出し、この検出結果に基づいてアクチュエータＡＣを回転させる。コントロールシャフト４０ｃには、テーパーピンＭを支持する偏心部４１ｃが形成されている。

図１１は、コントロールシャフト４０ｃのみを示した図１０のＢ−Ｂ断面図である。コントロールシャフト４０ｃの回転中心４０ｃｐと偏心部４１ｃの中心４１ｃｐとは位置がずれている。コントロールシャフト４０ｃがカムベース部１０等に対して相対回転することにより、テーパーピンＭが摺接する偏心部４１ｃの外周面上の部分の、回転中心４０ｃｐからの高さが変化する。これにより、テーパーピンＭが径方向に移動してカムロブ部２０のロックを解除できる。偏心部４１ｃの外周面は、テーパーピンＭが摺接する。偏心部４１ｃの径は、コントロールシャフト４０ｃの他の部分の径よりも小さく、図１０に示すように偏心部４１ｃは径方向から見て凹部状である。図１０に示すように、偏心部４１ｃは、凹部の一例である。

コントロールシャフト４０ｃは所定範囲を往復回転させてよいし、常に同一方向に回転させてもよい。何れの場合にも、テーパーピンＭは径方向に往復動するため、ロック及びその解除が可能だからである。

尚、コントロールシャフト４０ｃの相対回転に応じてテーパーピンＭを径方向に移動させる構成は、図１１に示したような偏心円の外周面でなくてもよい。即ち、コントロールシャフト４０ｃの外周面上での所定の角度範囲の領域にのみ、回転中心４０ｃｐからの高さが周方向の位置で異なるような面を形成し、この面にテーパーピンＭを摺動させてもよい。また、この面は、周方向線分と交差する湾曲面でもよいし平面でもよい。また、偏心部４１ｃの代わりに、コントロールシャフトのベース部分の径よりも径が大きい偏心部を設けてもよい。この場合、径方向から見ると偏心部は凸状になる。

図１２は、第４変形例の説明図である。２つのテーパーピンＭ１ｄ、Ｍ２ｄは、それぞれコントロールシャフト４０ｄの偏心部４１ｄ、４２ｄに支持されている。コントロールシャフト４０ｄも上述したアクチュエータＡＣ、駆動機構Ｄｃによりカムベース部１０等に対して相対回転する。

図１３は、コントロールシャフト４０ｄのみを示した図１２のＣ−Ｃ断面図である。図１３に示すように、偏心部４１ｄの中心４１ｄｐ、偏心部４２ｄの中心４２ｄｐは、コントロールシャフト４０ｄの回転中心４０ｄｐからずれている。また、中心４１ｄｐ、４２ｄｐも互いにずれている。詳細には、中心４１ｄｐ、４２ｄｐを結ぶ線分が回転中心４０ｄｐから離れるように位置している。

図１３に示すように、領域Ｒ１では、偏心部４１ｄ、４２ｄの外周面は、略重なり回転中心４０ｄｐから最も近い位置にある。領域Ｒ１と回転中心４０ｄｐを介して反対側に位置する領域Ｒ２では、偏心部４１ｄ、４２ｄの外周面は略重なり、回転中心４０ｄｐの外周面とも略重なる。即ち、領域Ｒ２では、回転中心４０ｄｐから最も離れた位置にある。領域Ｒ３では、偏心部４１ｄ、４２ｄの外周面は重ならず、偏心部４１ｄの外周面は回転中心４０ｄｐから離れ、偏心部４２ｄの外周面は回転中心４０ｄｐに近い。領域Ｒ３と回転中心４０ｄｐを介して反対側に位置する領域Ｒ４では、偏心部４１ｄ、４２ｄの外周面は重ならず、偏心部４１ｄの外周面は回転中心４０ｄｐに近く、偏心部４２ｄの外周面は回転中心４０ｄｐから離れている。

テーパーピンＭ１ｄ、Ｍ２ｄが領域Ｒ１で支持される場合には、双方とも径方向内側に位置して２つのカムロブ部２０はロックされている。テーパーピンＭ１ｄ、Ｍ２ｄが領域Ｒ２で支持される場合には、双方とも径方向外側に位置し、２つのカムロブ部２０のロックが解除される。テーパーピンＭ１ｄ、Ｍ２ｄが領域Ｒ３で支持されている場合には、テーパーピンＭ１ｄのみが径方向外側に位置して図１２に示す左側のカムロブ部２０のロックのみが解除される。テーパーピンＭ１ｄ、Ｍ２ｄが領域Ｒ４で支持されている場合には、テーパーピンＭ２ｄのみが径方向外側に位置して図１２に示す右側のカムロブ部２０のロックのみが解除される。このように、コントロールシャフト４０ｄがカムベース部１０等に対して相対回転する場合であっても、２つのカムロブ部２０の一方のみのロックを解除でき、他方のみのロックも解除でき、また双方のロックも解除できる。

また、偏心部４１ｄ、４２ｄの代わりに、コントロールシャフトのベース部分の径よりも径が大きい偏心部を設けてもよい。この場合、径方向から見ると偏心部は凸状になる。

図１４は、第５変形例の説明図である。コントロールシャフト４０は、軸方向に相対移動する。コントロールシャフト４０が軸方向に移動する。カムベース部１０ｅにはカムロブ部２０ｅ、２０が揺動可能に連結されている。カムロブ部２０ｅ側のピン１７Ｐ、２６Ｐ、孔１６ｅ等は、カムロブ部２０側のピン１７Ｐ等よりもコントロールシャフト４０から離れている。このように、カムロブ部２０ｅ側のピン２６Ｐ等と、カムロブ部２０側のピン２６Ｐとで径方向での位置が異なっている。

図１４に示した状態からコントロールシャフト４０を軸方向に移動させると、テーパーピンＭは徐々に径方向外側に移動する。テーパーピンＭが径方向外側に移動している過程で、最初にカムロブ部２０側のピン１７Ｐが軸方向に押されてカムロブ部２０のロックが解除される。更にコントロールシャフト４０が軸方向に移動してテーパーピンＭが径方向外側に移動すると、カムロブ部２０ｅのロックが解除される。このように単一のテーパーピンＭによっても、２つのカムロブ部２０ｅ、２０のうちカムロブ部２０のみのロックを解除できる。これにより部品点数が削減されている。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係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。

本実施例では、カムロブ部２０がカムベース部１０から突出していない位置にある場合を低位置として説明した。しかしながらこれに限定されず、例えば、カムロブ部２０は、カムベース部１０のベース円部１１から突出した高位置と、第高位置よりも突出量が小さいがベース円部１１から突出した低位置との間を揺動してもよい。この場合、ロックが解除されている場合には、小さいリフト量でバルブが駆動する。

カムベース部１０は、カムシャフトと一体に成型されていてもよいし、本実施例のように別体で成型した後に接合してもよい。

ピン１６Ｐが設けられておらず、スプリング１６Ｓで直接ピン２６Ｐを付勢する構成であってもよい。

１ 可変動弁装置
５ ＥＣＵ
Ｓ カムシャフト
Ｒ ロッカーアーム（カムフォロア）
Ｖ バルブ（カムフォロア）
Ｍ テーパーピン（連動部材）
１０ カムベース部
１１ ベース円部
１２ スリット
１６Ｓ スプリング（第２スプリング）
１７Ｐ 押圧部材
１７Ｓ スプリング（第１スプリング）
２０ カムロブ部
２６ 孔（保持孔）
２６Ｐ ピン（ロック部材）
３４ｓ スプリング（付勢部材）
４０ コントロールシャフト（制御軸）
４１、４１ａ、４１ｂ 凹部
４１ｃ、４１ｄ、４２ｄ 偏心部（凹部）

Claims (10)

1. カムシャフトと一体に回転するカムベース部と、
   前記カムベース部の外周から突出した高位置と前記高位置よりも低い低位置間を揺動可能に前記カムベース部に連結されたカムロブ部と、
   前記カムロブ部を前記高位置へ付勢する付勢部材と、
   前記カムロブ部を前記低位置へ付勢するカムフォロアと、
   前記カムシャフトと共に回転し前記カムベース部を貫通した制御軸と、
   前記制御軸を前記カムベース部に対して相対移動させるアクチュエータと、
   前記制御軸の相対移動に応じて前記カムロブ部を前記高位置でロックし、又はロックを解除するロック機構と、を備え、
   前記ロック機構は、前記カムベース部に保持され前記制御軸の相対移動に連動した連動部材、前記カムロブ部の保持孔に保持されたロック部材、を含み、
   前記ロック部材は、前記カムロブ部が前記高位置にある場合に、前記保持孔に保持された状態で前記連動部材に連動して前記カムベース部に係合、離脱する、内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記ロック機構は、前記カムロブ部がロックされている場合に前記ロック部材と前記連動部材との間に配置された第１スプリングを含み、
   前記連動部材及びロック部材は、前記第１スプリングを介して連動する、請求項１の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記ロック機構は、前記第１スプリングと前記連動部材の間に配置された押圧部材を含む、請求項２の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記ロック機構は、前記カムベース部に保持され前記カムロブ部が前記高位置にある場合に前記ロック部材が前記カムベース部に係合するように付勢する第２スプリングを含む、請求項３の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記連動部材は、前記制御軸の相対移動に応じて前記制御軸の径方向に移動する、請求項１乃至４の何れかの内燃機関の可変動弁装置。
6. 前記制御軸は、該制御軸の軸方向又は周方向の相対移動に応じて前記連動部材が摺動する凹部又は凸部を含む、請求項１乃至５の何れかの内燃機関の可変動弁装置。
7. ロックが解除された状態で前記カムシャフトが回転している間は、前記カムロブ部は、前記付勢部材及びカムフォロアの付勢力により前記低位置及び高位置間を揺動する、請求項１乃至６の何れかの内燃機関の可変動弁装置。
8. 前記カムロブ部を前記低位置でロックする機構は設けられてない、請求項１乃至７の何れかの内燃機関の可変動弁装置。
9. 前記カムロブ部は、第１及び第２カムロブ部を含み、
   前記カムフォロアは、前記第１及び第２カムロブ部をそれぞれ付勢する第１及び第２カムフォロアを含み、
   前記ロック機構は、前記第１及び第２カムロブ部をそれぞれロックする第１及び第２ロック機構を含み、
   前記第１及び第２ロック機構は、前記制御軸の相対移動に応じて前記第１及び第２カムロブ部の双方をロックし、又は何れか一方のロックを解除する、請求項１乃至８の何れかの内燃機関の可変動弁装置。
10. 前記第１及び第２ロック機構は、前記制御軸の相対移動に応じて前記第１及び第２カムロブ部の双方のロックを解除する、請求項９の内燃機関の可変動弁装置。

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