JP2015132225A - 車両用エンジンの可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のカムが形成されたカムキャリアをカム軸の軸方向に移動させてバルブの作動特性を変更する場合に、可変動弁装置の耐久性及び制御性を向上する。【解決手段】吸気カム軸６と一体回転し且つ軸方向に移動可能な吸気カムキャリア１３の外周に、軸方向に隣り合う第１吸気カム１１ａと第２吸気カム１１ｂを配置すると共に、外周を周回する溝部２２の両側面の夫々に吸気カムキャリア１３を軸方向に移動させるための山部２５を形成する。吸気カム軸６と平行な軸周りに回転可能に配置された吸気カム制御軸２６に、吸気カムアーム２７を介して吸気カムピン２８を取付ける。例えば吸気カムアーム２７は吸気カムキャリア１３の半径方向にのみ弾性変形可能な弾性体からなり、吸気カム制御軸２６を回転させて吸気カムピン２８が山部２５の外周面に接触すると、吸気カムアーム２７が撓んで吸気カムピン２８が吸気カムキャリア１３の半径方向に逃げる。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用エンジンの可変動弁装置に関し、特に複数のカムを切り替えて異なるバルブ作動特性を達成する車両用エンジンの可変動弁装置に好適なものである。

このような車両用エンジンの可変動弁装置としては、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。この車両用エンジンの可変動弁装置は、カム軸と一体に回転するカムキャリアの外周にバルブ作動特性の異なる複数のカムを形成し、このカムキャリアをカム軸の軸方向に移動させてバルブを作動するカムの切り替えを行うものである。このカムキャリアを軸方向へ移動させるために、カムキャリアの外周に螺旋状のガイド溝を形成すると共に、そのガイド溝の半径方向側方に対向するようにして、カムキャリアの半径方向に往復運動可能な一対のピンを配置する。そして、アクチュエータによってそれらのピンをガイド溝に抜き差しすることによりカムキャリアを軸方向に移動する。

特許第５１１７４７５号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載される車両用エンジンの可変動弁装置では、螺旋状のガイド溝の回転タイミングに合わせてピンを抜き差しする必要があり、ピンの制御方法が複雑化するという問題がある。また、ピンの作動タイミングがずれると、ピンの先端がカムキャリアに過大な力で押し付けられ、可変動弁装置の耐久性が低下する問題がある。また、ピンをタイミングよく作動させるためには、１つのカムキャリアに対してアクチュエータが１つずつ必要であることから、多気筒エンジンの場合、可変動弁装置の構造が複雑化し、コストが高くなるという問題がある。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、複数のカムが形成されたカムキャリアをカム軸の軸方向に移動させてバルブの作動特性を変更する場合に、耐久性及び制御性に優れた車両用エンジンの可変動弁装置を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様は、複数のカムを切り替えて異なるバルブ作動特性を達成する車両用エンジンの可変動弁装置であって、カム軸を囲繞する円筒状に形成され、前記カム軸と一体回転すると共に前記カム軸の軸方向に移動可能なカムキャリアと、互いに異なるバルブ作動特性を有し、前記カムキャリアの軸方向に隣り合うように前記カムキャリアの外周に配置される複数のカムと、前記カムキャリアの軸方向に互いに離れた位置に配置され、前記カムキャリアの半径方向に移動可能な一対のピンと、前記カムキャリアの外周を周回するように形成され、前記カムキャリアの軸方向への開口位置が変化し、前記一対のピンの何れかが選択的に挿入されることで前記カムキャリアを軸方向に移動させてバルブを作動させる前記カムを切り替える溝部と、前記溝部の底面を挟んだ両側面の夫々に形成され、前記溝部側に突出すると共に頂部間に前記ピンが通過可能な空間を有する一対の山部と、前記カム軸の半径方向側方に配置され、前記カム軸と平行な軸周りに回転可能な制御軸と、前記一対のピンの１つが先端部に取付けられ、その先端部が前記カムキャリアの外周面に対向する状態で基端部が前記制御軸に取付けられた一対のアームと、前記制御軸と前記ピンとの間に配置され、前記制御軸の回転に伴って前記ピンのカムキャリア側端部が前記山部の外周面に接触した場合に前記カムキャリアの半径方向に弾性変形する弾性体とを備えたことを特徴とする。

本発明の第２の態様は、前記アームを前記弾性体によって形成することが好ましい。

本発明の第３の態様は、前記アームを剛体によって形成し、前記アームの先端部に前記弾性体を介して前記ピンを前記カムキャリアの半径方向に移動可能に取付けることが好ましい。

本発明の第４の態様は、複数の気筒に配置されるカムキャリアを軸方向に移動させるための前記ピン及び前記アームを１つの制御軸に連結することが好ましい。

本発明の第５の態様は、前記カムキャリアの外周に配置された前記複数のカムのうちの１つが前記バルブを休止させるバルブ休止カムであることが好ましい。

本発明の第６の態様は、前記一対のアームは、前記一対のピンが互いに前記制御軸の回転方向に位相差を有するように前記制御軸に取付けられることが好ましい。

このように、前記の第１の態様によれば、複数のカムを切り替えて異なるバルブ作動特性を達成する場合に、カム軸と一体回転すると共にカム軸の軸方向に移動可能なカムキャリアを、カム軸を囲繞する円筒状に形成する。また、このカムキャリアの外周には、互いに異なるバルブ作動特性を有し且つカムキャリアの軸方向に隣り合うように複数のカムを配置する。また、カムキャリアの半径方向に移動可能な一対のピンを、カムキャリアの軸方向に互いに離れた位置に配置する。また、カムキャリアの外周には、カムキャリアの軸方向への開口位置が変化し且つ一対のピンの何れかが選択的に挿入されることでカムキャリアを軸方向に移動させてバルブ作動カムを切り替える溝部を、カムキャリアの外周を周回するように形成する。また、溝部の底面を挟んだ両側面の夫々には、溝部側に突出すると共に頂部間にピンが通過可能な空間を有する一対の山部を形成する。また、カム軸の半径方向側方には、カム軸と平行な軸周りに回転可能な制御軸を配置する。また、一対のアームの夫々の先端部に一対のピンの１つを取付け、その先端部がカムキャリアの外周面に対向する状態で、各アームの基端部を制御軸に取付ける。そして、制御軸の回転に伴ってピンのカムキャリア側端部が山部の外周面に接触した場合に、カムキャリアの半径方向に弾性変形する弾性体を制御軸とピンとの間に配置する。従って、ピンを溝部に挿入すれば、溝部の両側面の山部によってカムキャリアが軸方向に移動し、カムキャリアの移動が完了した後もピンを溝部から抜く必要がないため、ピンの制御性が向上する。また、制御軸の回転に伴ってピンのカムキャリア側端部が山部の外周面に接触すると、弾性体がカムキャリアの半径方向に弾性変形するので、ピンが山部の外周面に過大な力で押し付けられることがない。そのため、部品の摩耗発生を防止することができ、可変動弁装置の耐久性を向上することができる。そして、カムキャリアが回転してピンのカムキャリア側端部が山部の外周面を通過すると、弾性体の発生する弾性力でピンが溝部内に挿入される。更にカムキャリアが回転して、ピンの外周面が山部の傾斜面に接触するとカムキャリアが軸方向に移動される。従って、ピンをカムキャリアの半径方向に移動させるタイミングを詳細に制御する必要がなく、可変動弁装置の制御性を向上することができる。

また、前記の第２の態様によれば、アームを弾性体によって形成することによって、可変動弁装置の構造を簡素化することができる。

また、前記の第３の態様によれば、アームを剛体によって形成し、アームの先端部に弾性体を介してピンをカムキャリアの半径方向に移動可能に取付ける。そのため、アームを小型で軽量な形状としながらアーム自体の撓みを防止することができる。

また、前記の第４の態様によれば、本来、切替タイミングの異なる気筒に配置されるカムキャリアでも、弾性体によって切替タイミングのずれが吸収される。そのため、制御軸をカムキャリアの回転に同期して回転させる必要がなく、複数の気筒に配置されるカムキャリアを軸方向に移動させるためのピン及びアームを１つの制御軸に連結することができる。その結果、可変動弁装置の構造を簡素化することができると共に、制御性を向上することができる。

また、前記の第５の態様によれば、カムキャリアの外周に配置された複数のカムのうちの１つをバルブ休止カムとした。そのため、バルブを休止させる可変動弁装置の制御性を向上することができる。

また、前記の第６の態様によれば、一対のピンが互いに制御軸の回転方向に位相差を有するように一対のアームを制御軸に取付ける。そのため、制御軸を往復回転させることで、何れか一方のピンを選択的に溝部に抜き差しすることができる。

図１は、本発明の車両用エンジンの可変動弁装置の一実施形態を示すシリンダヘッド内部の断面図である。 図２は、図１のシリンダヘッド内部における一気筒分の動弁機構の展開図である。 図３は、図１の可変動弁装置を構成するカムキャリアの斜視図である。 図４は、図１の可変動弁装置を構成するカムキャリアの変形例の斜視図である。 図５は、図１の可変動弁装置を構成するカム軸の縦断面図である。 図６は、図１の一気筒分の可変動弁装置の平面図である。 図７は、図６のＡ−Ａ断面図である。 図８は、図６のＢ−Ｂ断面図である。 図９は、図１の可変動弁装置の作用を説明するための平面図である。 図１０は、図９のＣ−Ｃ断面図である。 図１１は、図１の可変動弁装置の作用を説明するための平面図である。 図１２は、図１１のＤ−Ｄ断面図である。 図１３は、図１の可変動弁装置の作用を説明するための平面図である。 図１４は、図１３のＥ−Ｅ断面図である。 図１５は、図１の可変動弁装置の作用を説明するための平面図である。 図１６は、図１５のＥ−Ｅ断面図である。 図１７は、図１の可変動弁装置の作用の説明図である。 図１８は、図１７の可変動弁装置の変形例を示す説明図である。

次に、本発明に係る車両用エンジンの可変動弁装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のシリンダヘッド内部の断面図、図２は、図１のシリンダヘッド内部における一気筒分の動弁機構の展開図である。以下の説明では、シリンダヘッド本体に対するシリンダヘッドカバーの取付方向をエンジン上方、逆方向をエンジン下方と定義する。本実施形態の可変動弁装置１は、エンジン２のシリンダヘッド３に内蔵されている。このシリンダヘッド３の全体構成は、例えば通常の直列４気筒エンジンのシリンダヘッドのものと凡そ同様であり、例えば図１に示すように、図示しないシリンダブロックのエンジン上方に搭載されるシリンダヘッド本体４と、その上面を覆うシリンダヘッドカバー５を備えている。図２は、動弁機構として吸気カム軸及び吸気バルブを代表として示している。

シリンダヘッド本体４のエンジン上方には、吸気カム軸６及び排気カム軸７を回転自在に収納するカムハウジング８が設けられている。このカムハウジング８は、シリンダヘッド本体４のエンジン上方にロアカムハウジング９がシリンダヘッド本体４と一体に形成され、その上方に例えば気筒部分がくり抜かれたようなラダーフレーム状のアッパカムハウジング１０を配置し、それらをシリンダヘッド本体４に固定して構成される。このロアカムハウジング９とアッパカムハウジング１０の間に、軸を気筒列方向と平行に向けて吸気カム軸６及び排気カム軸７が回転自在に支持されている。吸気カム軸６及び排気カム軸７は、夫々、図示しないタイミングチェーンによってクランク軸に連結されており、クランク軸の１／２の速度で同期回転される。

本実施形態では、例えば図２に示すように、吸気カム軸６にのみ、可変動弁装置１が設けられている。排気カム軸７には、既存の４ストロークエンジンと同様に、排気カム１２が一体に設けられている。一方、吸気カム軸６は、吸気カム１１（図では１１ａ、１１ｂ）が別体となっている。具体的に、吸気カム軸６は、カムが形成されていない、比較的真っ直ぐな円柱軸である。この吸気カム軸６の外周を囲繞するように、円筒状の吸気カムキャリア１３が気筒毎に配置されている。そして、その吸気カムキャリア１３に吸気カム１１が形成されている。この吸気カムキャリア１３は、吸気カム軸６とスプライン結合されている。従って、吸気カムキャリア１３は吸気カム軸６と一体に回転し且つ吸気カム軸６の軸方向に移動可能である。なお、本実施形態では、各気筒毎に、吸気カム１１が２つ、排気カム１２が２つ、配置されている。

吸気カム１１及び排気カム１２のエンジン下方には、夫々、吸気ロッカアーム１５及び排気ロッカアーム１６が配置され、吸気カム１１及び排気カム１２は、夫々、吸気ロッカアーム１５及び排気ロッカアーム１６の中央部のローラに接触している。このうち、吸気ロッカアーム１５の長手方向の一方の端部下方に吸気バルブ１７が接触し、他方の端部下方に吸気ラッシュアジャスタ１８が接触している。また、排気ロッカアーム１６の長手方向の一方の端部下方に排気バルブ１９が接触し、他方の端部下方に排気ラッシュアジャスタ２０が接触している。また、吸気バルブ１７及び排気バルブ１９とシリンダヘッド本体４との間にはバルブスプリング２１が介装されている。従って、吸気カム１１及び排気カム１２のカム山が、夫々、吸気ロッカアーム１５及び排気ロッカアーム１６をエンジン下方に押し下げると、それに伴って吸気バルブ１７及び排気バルブ１９がエンジン下方、即ち図示しない燃焼室側に押し下げられて所謂バルブが開く。

本実施形態の吸気カムキャリア１３の詳細を図３に示す。本実施形態では、吸気カムキャリア１３の外周には、第１吸気カム１１ａ及び第２吸気カム１１ｂがバルブ作動特性、即ちカムプロファイルの異なる複数の吸気カム１１として、吸気カムキャリア１３の軸方向に隣り合うように形成されている。吸気ロッカアーム１５には、第１吸気カム１１ａ及び第２吸気カム１１ｂの何れか一方が選択的に接触する。本実施形態では、例えば第１吸気カム１１ａに対して、第２吸気カム１１ｂでは、吸気バルブ１７のリフト量が相対的に小さい。このように隣り合うカムの異なるバルブ作動特性は、これ以外にも、所望する特性とすることができる。なお、図４に示すように、例えば第２吸気カム１１ｂによる吸気バルブ１７のリフト量を０、つまりバルブ休止カムとすることも可能である。そして、その場合、第２吸気カム１１ｂが選択的に吸気ロッカアーム１５に接触しているときに、該当する気筒への燃料噴射を停止すれば、排気バルブ１９が開閉し、ピストンがシリンダボア内を往復するだけで、その気筒は所謂休止状態となり、選択的な気筒休止エンジンとすることも可能である。

なお、前述のように、吸気カムキャリア１３には吸気カム軸６を差し込むための貫通穴が形成され、その内周に内歯スプラインが形成されている。そして、この内歯スプラインと軸方向に隣接して、貫通穴の内周を周回する断面半円弧状の半丸溝１４が、軸方向に並べて２つ形成されている。２つの半丸溝１４のピッチは、前記第１吸気カム１１ａと第２吸気カム１１ｂの軸方向ピッチと同じにしてある。一方、吸気カム軸６には、吸気カムキャリア１３の貫通穴内に差し込んだ状態で前記半丸溝１４と対向する位置に有底の円穴３３が形成されている（図５参照）。この円穴３３には、スプリング３５と前述の半丸溝１４に収納可能なボール３４とが収納され、そのボール３４をスプリング３５で半丸溝１４に押し付けるように構成されている。これにより、吸気カムキャリア１３を軸方向に移動させて第１吸気カム１１ａ及び第２吸気カム１１ｂの何れか一方を選択的に吸気ロッカアーム１５に接触させたとき、何れか一方の半丸溝１４にボール３４が収納され、そのカムの選択状態を維持できるように構成されている。

図５は、図１の吸気カム軸６の縦断面図である。第１吸気カム１１ａ及び第２吸気カム１１ｂの何れか一方を選択的に吸気ロッカアーム１５に接触させるためには、吸気カムキャリア１３を当該吸気カムキャリア１３の軸方向に移動する必要がある。そのため、吸気カムキャリア１３の外周には、２つの吸気カム１１と軸方向に隣接して、吸気カムキャリア１３の外周を周回する溝部２２が形成されている。この溝部２２は、断面方形の比較的幅広の底面２３を有するが、一カ所だけ、両側面２４が溝部２２内に突出して山部２５が形成されている。そして、両山部２５の頂部間には、後述するピンが通過できる空間２９が形成されている。つまり、溝部２２は、吸気カムキャリア１３の軸方向に開口位置が変化する。この山部２５は、後述するように溝部２２内に差し込まれたピンが山部２５に接触したとき、吸気カムキャリア１３を軸方向に移動させるものである。そのため、吸気バルブ１７が開閉動作しているときに吸気カムキャリア１３が軸方向に移動しない箇所に山部２５が形成されている。

前述した溝部２２内に差し込まれるピンを、本実施形態では吸気カム制御軸２６に取付けている。吸気カム制御軸２６は、吸気カム軸６の半径方向側方、具体的にはカムハウジング８の車両左方側方に配置され、吸気カム軸６の軸方向と平行な軸周りに回転自在に支持されている。そして、吸気カム制御軸２６には、当該吸気カム制御軸２６自身の軸周りに回転させる図示しない電動モータなどの吸気カムアクチュエータが連結されている。本実施形態では、全ての気筒に共通する吸気カム制御軸２６が用いられており、全ての気筒の全ての吸気カムキャリア１３を１本の吸気カム制御軸２６で軸方向に移動させる。なお、吸気カム制御軸２６の数はこれに限定されるものではなく、例えば４気筒のうち、２気筒分ずつ、２本配置したり、或いは４気筒の全ての気筒毎に吸気カム制御軸２６を配置したりしても差し支えない。但し、後述するように、本実施形態の可変動弁装置１では、行程がずれた異なる気筒であっても、１本の吸気カム制御軸２６で、それらの気筒の吸気カムキャリア１３をバルブ非動作時に軸方向に移動させることが可能である。そのため、吸気カム制御軸２６の数が少ないほど、構成の面でもコストの面でも有利と考えられる。ちなみに、図２や後述する図６では、長尺な吸気カム制御軸２６のうちの説明に必要部分だけを抜粋して表示している。

図６は、図１の一気筒分の可変動弁装置１の平面図、図７は、図６のＡ−Ａ断面図、図８は、図６のＢ−Ｂ断面図である。前記溝部２２内に差し込まれる吸気カムピン２８は吸気カムアーム２７の先端部に取付けられ、吸気カムアーム２７の基端部が吸気カム制御軸２６に取付けられている。本実施形態の吸気カムアーム２７は、例えば金属製板バネなどの弾性体で構成され、例えば金属製板バネの幅方向を吸気カムキャリア１３の軸方向と平行に設定し、当該金属製板バネの厚さ方向を吸気カムキャリア１３の半径方向に設定している。そのため、金属製板バネなどの弾性体からなる吸気カムアーム２７は吸気カムキャリア１３の半径方向に（厳密には半径方向にのみ）弾性変形可能で、特に吸気カムキャリア１３の軸方向、つまり吸気カムキャリア１３の移動方向の剛性は高い。

本実施形態では、比較的細長い金属製板バネの長手方向中央部分を吸気カム制御軸２６の外周面に沿うように湾曲させ、その両先端部に吸気カムピン２８を取付けている。つまり、１つの吸気カムキャリア１３当たり、２個一対の吸気カムピン２８が配置されている。吸気カム制御軸２６は自身の軸周りに回転可能であるから、吸気カムアーム２７を介して吸気カム制御軸２６に取付けられている一対の吸気カムピン２８は、夫々、吸気カムキャリア１３の半径方向に移動可能である。また、対をなす２個の吸気カムピン２８及びそれを吸気カム制御軸２６に取付ける２本（２枚）の吸気カムアーム２７は、互いに吸気カム制御軸２６の回転方向に位相差を有する状態で吸気カム制御軸２６に取付けられている。換言すれば、２本（２枚）の吸気カムアーム２７は、異なる取付角で吸気カム制御軸２６に取付けられている。この２本（２枚）の吸気カムアーム２７の位相差は、前述した吸気カムアクチュエータの回転角と同じであり、予め設定されている。この回転角は、例えば吸気カムアクチュエータを構成するステップモータのステップ数で規定したり、或いは吸気カムアクチュエータの回転軸の回転をノッチやピンで規制したりすることで達成される。更に、２個一対の吸気カムピン２８は、吸気カムキャリア１３の軸方向に予め設定されたピッチだけずらして吸気カム制御軸２６に取付けられている。この２個の一対の吸気カムピン２８の取付ピッチは、前記第１吸気カム１１ａと第２吸気カム１１ｂの軸方向ピッチと同じにしてある。

次に、本実施形態の可変動弁装置１の作用について説明する。図９は、図６と同じ状態の可変動弁装置１の平面図、図１０は、図９のＣ−Ｃ断面図であり、図８と同じ状態を示している。この状態では、図１０の図示下側の吸気カムピン２８が溝部２２内に差し込まれており、図１０の図示下側の吸気カムピン２８が溝部２２の空間２９を通過するため、吸気カムキャリア１３は図９の図示右側（車両後側）に移動され、その結果、第１吸気カム１１ａが吸気ロッカアーム１５に接触している。また、この状態では、図３に示す図示左方（車両後方）の半丸溝１４内にボール３４がスプリング３５によって押し込まれており、吸気カムキャリア１３は容易には軸方向に移動しない。なお、吸気カム軸６及び吸気カムキャリア１３は、図１０で反時計回り方向に回転する。

図１１は、この状態から吸気カム軸６及び吸気カムキャリア１３が図１０の反時計回り方向に回転したときに、吸気カム制御軸２６を図１０の反時計回り方向に回転させて、図１０の図示上側の吸気カムピン２８を溝部２２内に差し込んだ状態を示し、図１２は、図１１のＤ−Ｄ断面を示す。吸気カム軸６及び吸気カムキャリア１３は、図１２で反時計回り方向に回転するので、この状態では、図１２の図示上側の吸気カムピン２８は溝部２２の山部２５間の空間２９を通過しておらず、溝部２２内における山部２５のない幅広部分に差し込まれただけである。そのため、ボール３４は図３に示す図示左方（車両後方）の半丸溝１４内に押し込まれたままである。

図１３は、この状態から更に吸気カム軸６及び吸気カムキャリア１３が図１２の反時計回り方向に回転して、図１２の図示上側の吸気カムピン２８が溝部２２の山部２５にさしかかった状態を示し、図１４は、図１３のＥ−Ｅ断面を示す。この状態では、図１４の図示上側の吸気カムピン２８が図１３の図示左側（車両前側）の山部２５の傾斜面に接触し、それに伴って吸気カムキャリア１３が図示左方（車両前方）に移動し始める。ボール３４は、図３に示す図示左方（車両後方）の半丸溝１４から外れ、２つの半丸溝１４の中間部分に移動し始める。なお、この吸気カムキャリア１３の軸方向への移動は、前述したように、或いは図１４からも明らかなように、第１吸気カム１１ａも第２吸気カム１１ｂも吸気ロッカアーム１５に接触しておらず、従って吸気バルブ１７が開閉動作していないときに行われる。

図１５は、この状態から更に吸気カム軸６及び吸気カムキャリア１３が図１４の反時計回り方向に回転して、図１４の図示上側の吸気カムピン２８が溝部２２の山部２５間の空間２９を通過しようとする状態を示し、図１６は、図１５のＦ−Ｆ断面を示す。この状態では、図１６の図示上側の吸気カムピン２８が溝部２２の山部２５に押されて吸気カムキャリア１３が図示左側（車両前側）に移動され、その結果、第２吸気カム１１ｂが吸気ロッカアーム１５に接触する。また、この状態では、スプリング３５によってボール３４は図３に示す図示右方（車両前方）の半丸溝１４内に押し込まれており、吸気カムキャリア１３は容易には軸方向に移動しない。なお、この状態から第１吸気カム１１ａを吸気ロッカアーム１５に接触させるには、例えば図１６の図示下側の吸気カムピン２８を溝部２２内に差し込み、溝部２２内の山部２５によって吸気カムキャリア１３を図１５の図示右方（車両後方）に移動させ、図９、図１０の状態に戻せばよい。

ところで、周知のように、本実施形態のような直列４気筒エンジンでは、気筒列方向の何れか一方側から第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒と定義したとき、一般的に第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒などの順に点火する。４サイクルエンジンでは、クランク軸が２回転することで４つの行程が終了するので、４つの気筒では、気筒毎に行程が１８０°ずつ互いにずれている。つまり、どのようなタイミングでも、何れかの気筒で吸気行程が行われている。本実施形態のように吸気カムキャリア１３を軸方向に移動して吸気ロッカアーム１５に接触する吸気カム１１を切り替える場合、カムが作動しているとき、つまり吸気行程に切り替えることはできない。具体的には、前述のように、溝部２２内の山部２５を、吸気バルブ１７の開閉動作に重ならない位置に設定してある。

そのため、複数の気筒（全気筒）分の吸気カム制御軸２６を、１つの吸気カムアクチュエータで回転制御すると、何れかの気筒の吸気カムキャリア１３の溝部２２内で、吸気カムピン２８が山部２５の外周面に接触する。図１７は、図示上側の吸気カムピン２８が山部２５の外周面に接触している状態を示す。このような場合、本実施形態では、溝部２２内に突出する山部２５の外周面に吸気カムピン２８が接触しても、その吸気カムピン２８を支持し且つ金属製板バネからなる吸気カムアーム２７が吸気カムキャリア１３の半径方向に撓み、吸気カムピン２８が吸気カムキャリア１３の半径方向に移動する（逃げる）。然る後、吸気カムキャリア１３が図１７の反時計回り方向に回転すれば、吸気カムピン２８は溝部２２の幅広部で吸気カムアーム２７の弾性力によって溝部２２内に差し込まれる。溝部２２内に吸気カムピン２８が差し込まれた後は、前述のように、吸気カムキャリア１３の軸方向への移動が行われる。

図１８は、本実施形態の車両用エンジンの可変動弁装置の変形例である。同図は、図１７と同様に、図示上側の吸気カムピン２８が溝部２２内に突出する山部２５の外周面に接触している状態を示している。本実施形態でも、吸気カムピン２８は吸気カムアーム３０の先端部に取付けられ、吸気カムアーム３０の基端部が吸気カム制御軸２６に取付けられている。本実施形態では、この吸気カムアーム３０が剛体で構成される。この剛体からなる吸気カムアーム３０の先端部に貫通穴３１を形成し、この貫通穴３１内に吸気カムピン２８がスライド自在に挿入されている。そして、吸気カムアーム３０の吸気カムキャリア１３と反対側の面には、吸気カムピン２８を吸気カムキャリア１３側に押し付ける金属製板バネなどの弾性体３２が取付けられている。この吸気カムピン２８を押し付ける構成としては、例えば前述したボール３４のプランジャ構造なども適用できる。従って、この変形例の可変動弁装置でも、溝部２２内に突出する山部２５の外周面に吸気カムピン２８が接触すると、その吸気カムピン２８を押し付け且つ金属製板バネからなる弾性体３２が吸気カムキャリア１３の半径方向に弾性変形し、吸気カムピン２８が吸気カムキャリア１３の半径方向に移動する（逃げる）。然る後、吸気カムキャリア１３が図１７の反時計回り方向に回転すれば、吸気カムピン２８は溝部２２の幅広部で弾性体３２の弾性力によって溝部２２内に差し込まれる。溝部２２内に吸気カムピン２８が差し込まれた後は、前述のように、吸気カムキャリア１３の軸方向への移動が行われる。従って、この変形例の可変動弁装置でも、複数の気筒（全気筒）分の吸気カム制御軸２６を、１つの吸気カムアクチュエータで回転制御することができる。

このように本実施形態の車両用エンジンの可変動弁装置１では、第１吸気カム１１ａと第２吸気カム１１ｂを切り替えて異なるバルブ作動特性を達成する場合に、吸気カム軸６と一体回転すると共に吸気カム軸６の軸方向に移動可能な吸気カムキャリア１３を、吸気カム軸６を囲繞する円筒状に形成する。また、この吸気カムキャリア１３の外周には、互いに異なるバルブ作動特性を有し且つ吸気カムキャリア１３の軸方向に隣り合うように第１吸気カム１１ａ及び第２吸気カム１１ｂを配置する。また、吸気カムキャリア１３の半径方向に移動可能な一対の吸気カムピン２８を、吸気カムキャリア１３の軸方向に互いに離れた位置に配置する。また、吸気カムキャリア１３の外周には、吸気カムキャリア１３の軸方向への開口位置が変化し且つ一対の吸気カムピン２８の何れかが選択的に挿入されることで吸気カムキャリア１３を軸方向に移動させて第１吸気カム１１ａ及び第２吸気カム１１ｂを切り替える溝部２２を、吸気カムキャリア１３の外周を周回するように形成する。また、溝部２２の底面２３を挟んだ両側面２４の夫々には、溝部２２側に突出すると共に頂部間に吸気カムピン２８が通過可能な空間２９を有する一対の山部２５を形成する。また、吸気カム軸６の半径方向側方には、吸気カム軸６と平行な軸周りに回転可能な吸気カム制御軸２６を配置する。また、一対の吸気カムアーム２７の夫々の先端部に一対の吸気カムピン２８の１つを取付け、その先端部が吸気カムキャリア１３の外周面に対向する状態で、各吸気カムアーム２７の基端部を吸気カム制御軸２６に取付ける。そして、吸気カム制御軸２６の回転に伴って吸気カムピン２８の吸気カムキャリア１３側端部が山部２５の外周面に接触した場合に、吸気カムキャリア１３の半径方向に弾性変形する吸気カムアーム２７又は弾性体３２を吸気カム制御軸２６と吸気カムピン２８との間に配置する。従って、吸気カムピン２８を溝部２２に挿入すれば、溝部２２の両側面２４の山部２５によって吸気カムキャリア１３が軸方向に移動し、吸気カムキャリア１３の移動が完了した後も吸気カムピン２８を溝部２２から抜く必要がないため、吸気カムピン２８の制御性が向上する。また、吸気カム制御軸２６の回転に伴って吸気カムピン２８の吸気カムキャリア１３側端部が山部２５の外周面に接触すると、吸気カムアーム２７又は弾性体３２が吸気カムキャリア１３の半径方向に弾性変形するので、吸気カムピン２８が山部２５の外周面に過大な力で押し付けられることがない。そのため、部品の摩耗発生を防止することができ、可変動弁装置１の耐久性を向上することができる。そして、吸気カムキャリア１３が回転して吸気カムピン２８の吸気カムキャリア１３側端部が山部２５の外周面を通過すると、吸気カムアーム２７又は弾性体３２の発生する弾性力で吸気カムピン２８が溝部２２内に挿入される。更に吸気カムキャリア１３が回転して、吸気カムピン２８の外周面が山部２５の傾斜面に接触すると吸気カムキャリア１３が軸方向に移動される。従って、吸気カムピン２８を吸気カムキャリア１３の半径方向に移動させるタイミングを詳細に制御する必要がなく、可変動弁装置１の制御性を向上することができる。

また、吸気カムアーム２７を弾性体によって形成することによって、可変動弁装置１の構造を簡素化することができる。

また、吸気カムアーム３０を剛体によって形成し、吸気カムアーム３０の先端部に弾性体３２を介して吸気カムピン２８を吸気カムキャリア１３の半径方向に移動可能に取付ける。そのため、吸気カムアーム３０を小型で軽量な形状としながら吸気カムアーム２７自体の撓みを防止することができる。

また、本来、切替タイミングの異なる気筒に配置される吸気カムキャリア１３でも、吸気カムアーム２７又は弾性体３２によって切替タイミングのずれが吸収される。そのため、吸気カム制御軸２６を吸気カムキャリア１３の回転に同期して回転させる必要がなく、複数の気筒に配置される吸気カムキャリア１３を軸方向に移動させるための吸気カムピン２８及び吸気カムアーム２７又は吸気カムアーム３０を１つの吸気カム制御軸２６に連結することができる。その結果、可変動弁装置１の構造を簡素化することができると共に、制御性を向上することができる。

また、吸気カムキャリア１３の外周に配置された第１吸気カム１１ａ及び第２吸気カム１１ｂのうちの第２吸気カム１１ｂをバルブ休止カムとした。そのため、バルブを休止させる可変動弁装置１の制御性を向上することができる。

また、一対の吸気カムピン２８が互いに吸気カム制御軸２６の回転方向に位相差を有するように一対の吸気カムアーム２７を吸気カム制御軸２６に取付ける。そのため、吸気カム制御軸２６を往復回転させることで、何れか一方の吸気カムピン２８を選択的に溝部２２に抜き差しすることができる。

なお、前記実施形態では、吸気系統の動弁機構にのみ本発明の可変動弁装置を適用したが、吸排気両系統に本発明の可変動弁装置を適用してもよい。

以上、本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられ得ることは明白である。全てのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 可変動弁装置
２ エンジン
３ シリンダヘッド
４ シリンダヘッド本体
５ シリンダヘッドカバー
６ 吸気カム軸
７ 排気カム軸
８ カムハウジング
９ ロアカムハウジング
１０ アッパカムハウジング
１１ 吸気カム
１１ａ 第１吸気カム
１１ｂ 第２吸気カム
１２ 排気カム
１３ 吸気カムキャリア
１４ 半丸溝
１５ 吸気ロッカアーム
１６ 排気ロッカアーム
１７ 吸気バルブ
１８ 吸気ラッシュアジャスタ
１９ 排気バルブ
２０ 排気ラッシュアジャスタ
２１ バルブスプリング
２２ 溝部
２３ 底面
２４ 側面
２５ 山部
２６ 吸気カム制御軸
２７ 吸気カムアーム（弾性体）
２８ 吸気カムピン
２９ 空間
３０ 吸気カムアーム（剛体）
３１ 貫通穴
３２ 弾性体
３３ 円穴
３４ ボール
３５ スプリング

Claims (6)

1. 複数のカムを切り替えて異なるバルブ作動特性を達成する車両用エンジンの可変動弁装置であって、
   カム軸を囲繞する円筒状に形成され、前記カム軸と一体回転すると共に前記カム軸の軸方向に移動可能なカムキャリアと、
   互いに異なるバルブ作動特性を有し、前記カムキャリアの軸方向に隣り合うように前記カムキャリアの外周に配置される複数のカムと、
   前記カムキャリアの軸方向に互いに離れた位置に配置され、前記カムキャリアの半径方向に移動可能な一対のピンと、
   前記カムキャリアの外周を周回するように形成され、前記カムキャリアの軸方向への開口位置が変化し、前記一対のピンの何れかが選択的に挿入されることで前記カムキャリアを軸方向に移動させてバルブを作動させる前記カムを切り替える溝部と、
   前記溝部の底面を挟んだ両側面の夫々に形成され、前記溝部側に突出すると共に頂部間に前記ピンが通過可能な空間を有する一対の山部と、
   前記カム軸の半径方向側方に配置され、前記カム軸と平行な軸周りに回転可能な制御軸と、
   前記一対のピンの１つが先端部に取付けられ、その先端部が前記カムキャリアの外周面に対向する状態で基端部が前記制御軸に取付けられた一対のアームと、
   前記制御軸と前記ピンとの間に配置され、前記制御軸の回転に伴って前記ピンのカムキャリア側端部が前記山部の外周面に接触した場合に前記カムキャリアの半径方向に弾性変形する弾性体と
   を備えたことを特徴とする車両用エンジンの可変動弁装置。
2. 前記アームを前記弾性体によって形成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの可変動弁装置。
3. 前記アームを剛体によって形成し、
   前記アームの先端部に前記弾性体を介して前記ピンを前記カムキャリアの半径方向に移動可能に取付けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの可変動弁装置。
4. 複数の気筒に配置されるカムキャリアを軸方向に移動させるための前記ピン及び前記アームを１つの制御軸に連結したことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの可変動弁装置。
5. 前記カムキャリアの外周に配置された前記複数のカムのうちの１つが前記バルブを休止させるバルブ休止カムであることを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの可変動弁装置。
6. 前記一対のアームは、前記一対のピンが互いに前記制御軸の回転方向に位相差を有するように前記制御軸に取付けられることを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの可変動弁装置。

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