JP2017082698A - 可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】カムピース４外周のガイド溝４５にシフトピン５２を係合させてスライドさせる可変動弁機構において、スライド後のカムピース４の位置決めを安定化させるとともに、シフトピン５２の先端部の摩耗を抑制する。
【解決手段】ガイド溝４５は、カム軸方向（軸線Ｘ方向）一側および他側の直溝部４５ａ，４５ｂと、これらを連繋する一方および他方の湾曲溝部４５ｃ，４５ｄとを備え、直溝部４５ａ，４５ｂにはそれぞれシフトピン５２を押し出す浅溝区間Ａが設けられている。各直溝部４５ａ，４５ｂの周方向一端部から分岐して、周方向一側に延びる分岐溝部（補助ガイド溝４５ｅ，４５ｆ）を設け、浅溝区間Ａにシフトピン５２が係合しているときに、分岐溝部４５ｅ，４５ｆにロケータピン（一例としてシフトピン５１）を係合させる。
【選択図】図８

Description

本発明は、例えばエンジンの動弁系などに用いられる可変動弁機構に関し、特に、カムシャフトに外挿したカムピースを軸方向（カム軸方向）にスライドさせて、複数のカムのうちのいずれかを選択するようにしたカム切替方式のものに係る。

従来よりエンジンの吸気バルブや排気バルブのリフト特性を変更可能な可変動弁機構として、例えば特許文献１に記載されているように、複数のカムが設けられたカムピースをカムシャフトに外挿し、カム軸方向にスライドさせることにより、いずれかのカムを選択するようにしたカム切替方式のものが知られている。このものでは、カムピースの外周にガイド溝を設けて、外方からシフトピンを係合させることにより、カムシャフトと一体に回転するカムピースをカム軸方向にスライドさせるようにしている。

一例として図１０の上段にカムピースＣの外周を展開して示すように、ガイド溝Ｇは、カムピースＣの外周においてカム軸方向の一側寄りおよび他側寄りの部位を、それぞれ周方向に延びる一側および他側の直溝部ｇ１，ｇ２と、それらを連繋する湾曲溝部ｇ３，ｇ４と、を有している。そして、例えば一側の直溝部ｇ１にシフトピンＰ係合させると、このシフトピンＰが相対的には湾曲溝部ｇ３に沿って他側に（図では斜め上に）移動するようになり、このことによって実際には、そのガイド溝ＧとシフトピンＰとの係合が維持されるように、カムピースＣがカム軸方向の一側（図では下側）にスライドする。

独国特許公開公報ＤＥ１０２０１１０８６１６２

ところで、前記従来例のガイド溝Ｇには、カムピースＣのスライド後にシフトピンＰとの係合を解除するために、直溝部ｇ１，ｇ２の一部分に浅溝の区間Ａ（図にはハッチングを入れて示す）が設けられている。図の下段に示すように浅溝区間Ａは、湾曲溝部ｇ３，ｇ４に連続する直溝部ｇ１，ｇ２の前側（カムシャフトの回転する向きの前側であり、図の左側）の部分において、後側（図の右側）に向かって徐々に底が浅くなるように形成されて、シフトピンＰを押し出すようになっている。

しかしながら、そうして浅溝区間Ａにおいてガイド溝Ｇ（直溝部ｇ１，ｇ２）とシフトピンＰとの係合が解除されるとき、カムピースＣにはスライドの勢いが残っているので、図には仮想線で示すようにシフトピンＰが切り替え後の位置を越えようとし、位置決めが不安定になるおそれがある。また、係合が解除される直前にはガイド溝Ｇ（直溝部ｇ１，ｇ２）の側面とシフトピンＰの先端部との接触面積が小さくなるので、その面圧が高くなって摩耗を助長するおそれもある。

このような実状を考慮して本発明の目的は、前記のようなカム切替方式の可変動弁機構において、スライド後のカムピースの位置決めを安定化するとともに、シフトピンの先端部の摩耗を抑制することにある。

本発明では、前記のようにスライドするカムピースの位置決めを補助するために、このカムピースの外周においてガイド溝から分岐し、その直溝部と平行に延びる分岐溝部と、この分岐溝部に係合して位置決めを補助するロケータピンと、を設けた。

具体的には、円筒状のカムピースをカムシャフトに外挿し、その外周に設けたガイド溝に外方からシフトピンを係合させて、カムシャフトの回転に伴いカム軸方向にスライドさせることにより、当該カムピースに設けられた複数のカムのうちのいずれかを選択可能とした可変動弁機構において、前記カムシャフトの回転する向きの前側を、前記カムピースの外周における周方向の一側とする。

そして、前記ガイド溝は、カムピースの外周におけるカム軸方向一側寄りの部位を、周方向の所定範囲に亘って延びる一側の直溝部と、カム軸方向他側寄りの部位を、前記一側の直溝部とは異なる周方向の範囲に亘って延びる他側の直溝部と、前記一側の直溝部の周方向他端部から前記他側の直溝部の周方向一端部までを連繋する一方の湾曲溝部と、前記他側の直溝部の周方向他端部から前記一側の直溝部の周方向一端部までを連繋する他方の湾曲溝部と、を有しており、前記一側および他側の直溝部にはそれぞれ、係合する前記シフトピンをガイド溝から押し出すよう浅底に形成された浅溝区間が設けられているものとする。

その上で前記カムピースの外周には、前記一側および他側の直溝部の周方向一端部からそれぞれ分岐して、前記他側および一側の直溝部と平行になるように周方向の一側に向かって延びる分岐溝部を設けて、前記一側および他側の直溝部における浅溝区間に前記シフトピンが係合しているときに、前記分岐溝部に外方からロケータピンを係合させるようにしたものである。

前記のように構成された可変動弁機構においては基本的に、カムピースの外周に設けられたガイド溝に外方からシフトピンを係合させることにより、カムシャフトの回転に伴いカムピースをカム軸方向にスライドさせて、複数のカムのうちのいずれかを選択することができる。例えば、シフトピンをガイド溝の一側の直溝部に係合させれば、カムシャフトおよびカムピースの回転に伴いシフトピンは、一方の湾曲溝部に沿って相対的にはカム軸方向の他側に移動するようになり、これにより実際にはカムピースがカム軸方向の一側にスライドすることになる。

そうしてカムピースが一側にスライドし、シフトピンが他側の直溝部に到達することによって、カムの切り替えが行われる。また、他側の直溝部に到達したシフトピンは浅溝区間において押し出され、ガイド溝との係合が解除されることになるが、このときには他側の直溝部と平行な一側の分岐溝部にロケータピンが係合して、カムピースの位置決めが補助される。

つまり、直溝部の浅溝区間においてシフトピンが押し出され、ガイド溝との係合が解除されるときに、スライドの勢いで切り替え後の位置を越えようとするカムピースを、分岐溝部とロケータピンとの係合によって安定して位置決めできる。また、このことによって、係合が解除される直前のガイド溝（直溝部）の側面とシフトピンの先端部との接触面圧の増大を抑えることができ、摩耗の抑制が図られる。

なお、前記のように一側の分岐溝部と係合して、カムピースの位置決めを補助するロケータピンは、その後、カムシャフトおよびカムピースの回転に伴い、一側の分岐溝部から連繋する一側の直溝部に移動して、その浅溝区間において押し出されるようになる。これによりロケータピンと分岐溝部との係合も解除される。

本発明に係る可変動弁機構によると、カムピースの外周に設けたガイド溝にシフトピンを係合させて、カム軸方向にスライドさせるようにした場合に、そのガイド溝の直溝部の浅溝区間においてシフトピンが押し出されるときに、分岐溝部にロケータピンが係合することにより、カムピースの位置決めが補助される。これにより、スライド後のカムピースの位置決めを安定化できるとともに、係合が解除される直前のガイド溝（直溝部）の側面とシフトピンの先端部との接触面圧の増大を抑えて、摩耗を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る可変動弁機構を装備したエンジンの動弁系の概略構成図である。 吸気側の動弁系の構成を示す斜視図である。 吸気カムシャフトに外挿されたカムピースの横断面図である。 同カムピースおよびその外周のガイド溝を示す部分断面図である。 ロック機構について示すカムピースの縦断面図である。 シフトピンとガイド溝との係合によってカムピースをスライドさせるカム切替機構の基本的な構成および動作を説明する図である。 ガイド溝の詳しい構成を説明する図である。 補助ガイド溝にシフトピンを係合させた場合の図６相当図である。 高リフト位置から中リフト位置に切り替える場合の図８相当図である。 従来例のガイド溝についての図７相当図である。

以下、本発明をエンジンの動弁系に適用した実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態のエンジン１は、一例として直列４気筒のガソリンエンジン１であって、図１には模式的に示すように第１〜第４の４つの気筒３（＃１〜＃４）がシリンダブロック（図示せず）の長手方向、即ちエンジン１の前後方向（矢印で示す図１の左右方向）に並んでいる。

図１には上方から見て示すように、エンジン１の上部（シリンダヘッド）にはカムハウジング２が配設されて、吸気バルブ１０および排気バルブ１１の動弁系を収容している。すなわち、図１には破線で示すように、エンジン１の前後方向に一列に並んで設けられた４つの気筒３のそれぞれに、２つの吸気バルブ１０および２つの排気バルブ１１が設けられており、それらが吸気カムシャフト１２および排気カムシャフト１３によって駆動されるようになっている。

それら吸気カムシャフト１２および排気カムシャフト１３の前端部にはそれぞれ、バルブタイミングを連続的に変更可能なＶＶＴ（Variable Valve Timing）１４が設けられている。また、吸気カムシャフト１２には各気筒３毎に、吸気バルブ１０を駆動する３つのカム４０〜４２（図２を参照）を切り替えて、そのリフト特性を変更するカム切替機構（本発明の可変動弁機構）が設けられている。

一例として第３気筒３（＃３）について図２に拡大して示すように、各気筒３毎に吸気カムシャフト１２の軸線Ｘの方向（カム軸方向）に並ぶ２つの吸気バルブ１０にそれぞれ対応して、プロフィールの異なる３つのカム４０〜４２が設けられている。図２においては左側（軸線Ｘ方向の一側）から右側（他側）に向かって、低リフトカム４０，中リフトカム４１および高リフトカム４２が並んでおり、そのいずれかがロッカアーム１５を介して吸気バルブ１０を駆動するようになっている。

これら低リフトカム４０、中リフトカム４１および高リフトカム４２のベース円は同径であり、互いに連続する円弧面として形成されている。図２に表れているように低リフトカム４０に切り替えられた状態では、そのベース円区間にロッカアーム１５のローラ１５ａが当接し、吸気バルブ１０のバルブスプリング１０ａの反力によって押し付けられている。このようにベース円区間にロッカアーム１５のローラ１５ａが当接している状態では、吸気バルブ１０はリフトしていない。

そして、その状態から矢印Ｒの向きに吸気カムシャフト１２が回転することによって、図示はしないが、低リフトカム４０のカムロブがローラ１５ａを押圧し、ロッカアーム１５を押し下げるようになる。これによりロッカアーム１５は、カムロブのプロフィールに従って吸気バルブ１０を駆動するようになり、バルブスプリング１０ａの反力に抗して吸気バルブ１０が、図２に仮想線で示すようにリフトする。

−カム切替機構の基本的な構成および動作−
本実施の形態では、前記のようにロッカアーム１５を介して吸気バルブ１０をリフトさせるカムを、前記３つのカム４０〜４２のいずれかに切り替えるようになっている。すなわち、前記図２の他、図３〜５にも示すように３つのカム４０〜４２は一体として形成され、円筒状のスリーブ４３の軸線Ｘ方向の端部に嵌合されている。そして、そのスリーブ４３が吸気カムシャフト１２にスライド可能に外挿されている。

図３には、軸線Ｘに直交する横断面で示すように、カムピース４のスリーブ４３の内周にはスプラインの内歯が形成され、吸気カムシャフト１２の外周に形成されたスプラインの外歯と噛み合っている。つまり、カムピース４（スリーブ４３）は吸気カムシャフト１２に対しスプライン結合されており、これと一体に回転するとともに軸線Ｘの方向にはスライドするようになっている。

そのようにスライドさせるためにカムピース４の外周には、以下に述べるようにシフトピン５１，５２の係合されるガイド溝４５が設けられている。すなわち、本実施の形態では前記スリーブ４３の軸線Ｘ方向の中間部分に、高リフトカム４２のカムロブよりも外径の大きな拡径部４３ａが形成され、その外周に概ね全周に亘って周方向に延びるガイド溝４５が設けられている。

一方、図２に表れているように吸気カムシャフト１２の上方には各気筒３毎に、シフトピン５１，５２を進退駆動するアクチュエータ５が配設され、例えばステー５３によってカムハウジング２に支持されている。このアクチュエータ５は、電磁ソレノイドによって２つのシフトピン５１，５２を個別に駆動することができ、進出したシフトピン５１，５２が前記のガイド溝４５と係合する。

そうしてシフトピン５１，５２がガイド溝４５と係合することにより、以下に図６を参照して説明するように、吸気カムシャフト１２の回転に伴い、カムピース４の外周面において相対的にはシフトピン５１，５２（図４ではシフトピン５２）が周方向に移動しながら、軸線Ｘ方向にも、即ち図４には白抜きの矢印で示すように斜めに移動するようになる。このとき実際には、シフトピン５１，５２に対してカムピース４が回転しながら軸線Ｘ方向にスライドする。

すなわち、前記の図４に表れているようにガイド溝４５は、スリーブ４３の拡径部４３ａの外周における軸線Ｘ方向の一側寄りおよび他側寄りを、それぞれ周方向に直線的に延びる直溝部４５ａ，４５ｂと、これらの直溝部４５ａ，４５ｂ同士を繋ぐＳ字状の湾曲溝部４５ｃ、４５ｄとを有している。そして、前記図２に表れているように低リフトカム４０が選択されているとき（カムピース４が低リフト位置にあるとき）には、軸線Ｘ方向一側の直溝部４５ａが、アクチュエータ５の軸線Ｘ方向他側のシフトピン５２と対向している。

この状態でアクチュエータ５を動作させ、前記他側のシフトピン５２を進出させると、図６の上段に示すようにシフトピン５２がガイド溝４５の一側の直溝部４５ａと係合する。そして、吸気カムシャフト１２の回転に伴いシフトピン５２は、前記一側の直溝部４５ａに沿って図の下側に相対移動し、図６の中段に示すように一方の湾曲溝部４５ｃに至り、この湾曲溝部４５ｃに沿って図の下側に相対移動しながら、軸線Ｘ方向の他側（図６の右側）にも、即ち斜めに移動するようになる。

これにより、実際にはシフトピン５２がカムピース４を軸線Ｘ方向の一側（図６の左側）に押圧してスライドさせ、中リフトカム４１が選択される位置（中リフト位置）へと切り替えることになる。このとき、図６の下段に示すようにシフトピン５２は、カムピース４の（拡径部４３ａの）外周面において他側の直溝部４５ｂに到達する。このようにしてカムピース４を中リフト位置に切り替えた後に、図示はしないが、一側のシフトピン５１を進出させ、一側の直溝部４５ａと係合させることにより、前記と同様にしてカムピース４を一側にスライドさせて、高リフト位置に切り替えることができる。

なお、そのようにして低リフト位置、中リフト位置または高リフト位置に切り替えるときのカムピース４のスライド量Ｓは、図４に示すように、低リフトカム４０、中リフトカム４１および高リフトカム４２のそれぞれの間隔と同じになっている。

また、本実施の形態ではそれらの各位置にカムピース４を保持するためのロック機構６が設けられている。すなわち、前記図５に表れているようにカムピース４のスリーブ４３の内周面には、軸線Ｘ方向（図５の左右方向）の中央付近に３つの環状溝４３ｂ〜４３ｄが並んで形成され、隣り合う環状溝４３ｂ〜４３ｄの間に残存するように２つの環状突部４３ｅ，４３ｆが形成されている。

そして、カムピース４が前記低リフト位置、中リフト位置または高リフト位置にあるときに、それぞれ前記の環状溝４３ｂ〜４３ｄに係合するように、吸気カムシャフト１２には、その外周において出没可能にロックボール６１が配設されている。このロックボール６１は、吸気カムシャフト１２の外周面に開口する断面円形状の孔部１２ａに収容されて、コイルスプリング６２によって外方に押圧されている。

すなわち、ロックボール６１は、吸気カムシャフト１２の孔部１２ａから径方向外方に対向するスリーブ４３の内周面に向かって押し付けられている。これにより、図５の上段に示すようにカムピース４が軸線Ｘ方向他側（図４の右側）の低リフト位置にあるときには、ロックボール６１が環状溝４３ｂに係合する。また、同図の下段に示すようにカムピース４が中リフト位置にあるときに、ロックボール６１は環状溝４３ｃに係合する。

さらに、図６を参照して上述したようにカムピース４が低リフト位置から中リフト位置にスライドするときには、ロックボール６１が環状突部４３ｅを乗り越えるようになる。すなわち、カムピース４のスライドに伴いロックボール６１は、まず、環状突部４３ｅに押し下げられ、コイルスプリング６２のばね力に抗して下方に移動して、環状溝４３ｂから離脱する。そして、環状突部４３ｅを乗り越えた後に、コイルスプリング６２のばね力によって、環状溝４３ｃに嵌り込んでゆく。カムピース４が中リフト位置から高リフト位置にスライドする場合も同様である。

なお、詳しい説明は省略するが、カムピース４が前記の高リフト位置にあるときにアクチュエータ５をオンして、一側のシフトピン５１をガイド溝４５の他側の直溝部４５ｂに係合させることにより、カムピース４を他側にスライドさせて中リフト位置に戻すことができる。同様に、その中リフト位置にあるカムピース４のガイド溝４５に、アクチュエータ５の他側のシフトピン５２を係合させることによって、カムピース４を低リフト位置に戻すことができる。

−ガイド溝の詳細構成−
次に、上述したガイド溝４５の構成について図７を参照してより詳しく説明する。この図７の上段には、カムピース４の拡径部４３ａの外周面を周方向に展開して、前記ガイド溝４５の湾曲形状を示している。この図においては前記の図４、６とは異なり、図の上下方向が軸線Ｘ方向であり、図の左右方向がカムピース４の外周における周方向、即ち吸気カムシャフト１２の回転する向きである。一方、図７の下段にはガイド溝４５の深さの変化を示している。

図４、６を参照して上述したようにガイド溝４５は、軸線Ｘ方向一側および他側の直溝部４５ａ，４５ｂと、それらを連繋する２つの湾曲溝部４５ｃ，４５ｄとを有している。詳しくは、前記一側の直溝部４５ａの周方向の他端部に一方の湾曲溝部４５ｃが連続し、その周方向の他端部に他側の直溝部４５ｂが連続し、その周方向の他端部に他方の湾曲溝部４５ｄが連続し、さらに、その周方向の他端部に前記一側の直溝部４５ａが連続している。

そして、前記一方の湾曲溝部４５ｃに沿ってシフトピン５１，５２が相対移動するときに、カムピース４が軸線Ｘ方向の一側にスライドし、他方の湾曲溝部４５ｄに沿ってシフトピン５１，５２が相対移動するときには、カムピース４が軸線Ｘ方向の他側にスライドする。このカムピース４のスライドによるカム４０〜４２の切り替えは、それらのベース円区間にロッカアーム１５のローラ１５ａが当接しているときに行われる。

このため、前記一方の湾曲溝部４５ｃ、他側の直溝部４５ｂおよび他方の湾曲溝部４５ｄは、カム４０〜４２のベース円区間に対応して、吸気カムシャフト１２の回転角で１５０°くらいの周方向範囲に設けられている。そして、その周方向範囲を除いた範囲に前記一側の直溝部４５ａが設けられている。言い換えると、２つの直溝部４５ａ，４５ｂは、互いに異なる周方向の範囲に亘って設けられている。

また、前記一方および他方の湾曲溝部４５ｃ，４５ｄはいずれも、直溝部４５ａ，４５ｂと連続する部分において曲率が急に変化しないよう、できるだけ緩やかに湾曲する形状とされている。これにより、直溝部４５ａ，４５ｂから湾曲溝部４５ｃ，４５ｄへ、または湾曲溝部４５ｃ，４５ｄから直溝部４５ａ，４５ｂへ相対移動するシフトピン５１，５２の擦れによる摩耗を抑えることができる。

さらに、図７の下段に示すように湾曲溝部４５ｃ，４５ｄは、シフトピン５１，５２との係合が十分に深くなるように、相対的に深溝に形成されており、一方、湾曲溝部４５ｃ，４５ｄに続く直溝部４５ａ，４５ｂの前側、即ち吸気カムシャフト１２の回転する向きの前側（周方向の一側であり、図の右側）の部分は、周方向の一側から他側に向かって、即ち吸気カムシャフト１２の回転する向きの後側に向かって徐々に底が浅くなる浅溝区間Ａとされている。

この浅溝区間Ａにおいてアクチュエータ５がオフ状態になっていれば、シフトピン５１，５２は徐々に押し出されて、ガイド溝４５（直溝部４５ａ，４５ｂ）との係合が解除される。すなわち、シフトピン５１，５２がガイド溝４５と係合しない位置まで後退することになり、その後、再びアクチュエータ５をオンして、シフトピン５１，５２を進出させるまでは、当該シフトピン５１，５２がガイド溝４５と干渉する心配はない。

しかしながら、そうして湾曲溝部４５ｃ，４５ｄの直後の浅溝区間Ａにおいてガイド溝４５（直溝部４５ａ，４５ｂ）とシフトピン５１，５２との係合が解除されると、スライドの勢いが残っているカムピース４は、切り替え後の位置を越えてスライドしようとするので、図７の上段に仮想線で示すようにシフトピン５１，５２による位置決めが不安定になるおそれがあった。また、係合が解除される直前に、直溝部４５ａ，４５ｂの側面とシフトピン５１，５２の先端部との接触面積が小さくなるので、その面圧が高くなって摩耗を助長するおそれもあった。

これに対し、カムピース４が軸線Ｘ方向一側の高リフト位置や他側の低リフト位置にあるときには、当該カムピース４の端部を、例えば吸気カムシャフト１２の外周に突設したストッパに突き当てて、位置決めすることが考えられるが、それらの中間の中リフト位置においては、カムピース４の端部をストッパに突き当てることはできない。

また、図５を参照して上述したロック機構６のコイルスプリング６２を強化して、カムピース４を中リフト位置に保持する力を強くすることも考えられるが、こうすると、コイルスプリング６２の疲労強度の制約が大きくなるとともに、カムピース４のスライドの際にロックボール６１が環状突部４３ｅ，４３ｆを乗り越えるための力が大きくなってしまい、摩耗の増大が懸念される。

このような実状を考慮して本実施の形態では、前記のようにカムピース４がスライドして中リフト位置に切り替えられたときに、このカムピース４の中リフト位置での位置決めを補助するための補助ガイド溝４５ｅ，４５ｆを設けている。以下に述べるように補助ガイド溝４５ｅ，４５ｆは、カムピース４の外周において直溝部４５ａ，４５ｂと平行に設けており、カムピース４のスライドのためにいずれか一方のシフトピン５１，５２をガイド溝４５に係合させているときに、もう一方のシフトピン５２，５１を補助ガイド溝４５ｅ，４５ｆに係合させて、ロケータピンとして機能させるのである。

具体的には前記図７の上段に表れているように、カムピース４の拡径部４３ａの外周には、一側および他側の直溝部４５ａ，４５ｂのそれぞれの周方向一端部（図７の左端部）から分岐して、周方向一側に向かって延びる一側および他側の補助ガイド溝４５ｅ，４５ｆ（分岐溝部）が設けられている。なお、図７〜９においてはガイド溝４５の直溝部４５ａ，４５ｂと補助ガイド溝４５ｅ，４５ｆとの境目を便宜上、実線で区切っているが、実際には連続しており、境目はない。

前記一側の補助ガイド溝４５ｅは他側の直溝部４５ｂと、また、他側の補助ガイド溝４５ｆは一側の直溝部４５ａと、それぞれ平行になっており、それらの間隔は、切り替え時のカムピース４のスライド量Ｓ（図４を参照）と同じである。このため、例えば図６を参照して上述したように、ガイド溝４５に他側のシフトピン５２を係合させて、カムピース４を低リフト位置から中リフト位置にスライドさせるときに、一側のシフトピン５１を進出させれば、補助ガイド溝４５ｅに係合させることができる。

すなわち、図８の上段に示すように、ガイド溝４５の一側の直溝部４５ａに他側のシフトピン５２を係合させた後に、このシフトピン５２が一方の湾曲溝部４５ｃに沿って相対移動するときに、図８の中段に示すように一側のシフトピン５１を補助ガイド溝４５ｅに係合させる。こうすると、図８の下段に示すように他側のシフトピン５２が他側の直溝部４５ｂに到達したときに、補助ガイド溝４５ｅと係合する一側のシフトピン５１がロケータピンとして機能して、カムピース４の位置決めを補助するようになる。

よって、前記他側の直溝部４５ｂの浅溝区間Ａ（ハッチングを入れて示す）において、他側のシフトピン５２が押し出されるときにも、補助ガイド溝４５ｅと一側のシフトピン５１との係合によって、カムピース４の中リフト位置への位置決めが安定化する。また、そうして浅溝区間Ａにおいて押し出される他側のシフトピン５２の先端部と他側の直溝部４５ｂの側面との接触面圧の増大が抑えられ、摩耗の増大も抑制される。

そして、図示はしないが、その後さらに吸気カムシャフト１２およびカムピース４が回転すると、そのカムピース４の（拡径部４３ａ）の外周を補助ガイド溝４５ｅに沿って、一側のシフトピン５１が相対移動して一側の直溝部４５ａに進入し、その浅溝区間Ａにおいて押し出されるようになる。こうして、一側のシフトピン５１と補助ガイド溝４５ｅとの係合も解除される。

なお、本実施の形態において補助ガイド溝４５ｅ，４５ｆの先端部（周方向一端部）はそれぞれ、湾曲溝部４５ｃ，４５ｄと平行になるように湾曲している。これにより、前記のように他側のシフトピン５２が一方の湾曲溝部４５ｃに沿って相対移動しているときに、即ち他側の直溝部４５ｂに移動する前に、一側のシフトピン５１を補助ガイド溝４５ｅにスムーズに係合させることができる。

さらに、前記と同様にして、カムピース４を高リフト位置から中リフト位置にスライドさせるときには、図９の上段に示すようにガイド溝４５の他側の直溝部４５ｂに一側のシフトピン５１を係合させるとともに、このシフトピン５１が他方の湾曲溝部４５ｄに沿って相対移動しているときに、図９の中段に示すように他側のシフトピン５２を進出させて、補助ガイド溝４５ｆに係合させる。

こうすると、カムピース４が中リフト位置にスライドして、図９の下段に示すように一側のシフトピン５１が一側の直溝部４５ａに到達し、その浅溝区間Ａにおいて押し出されるときに、他側のシフトピン５２が補助ガイド溝４５ｆと係合して、ロケータピンとして機能するようになる。これにより、前記したようにカムピース４の中リフト位置への位置決めが安定化するとともに、浅溝区間Ａにおいて押し出される一側のシフトピン５１の先端部の摩耗の増大が抑制される。

以上、説明したように本実施の形態に係るカム切替機構（可変動弁機構）は、カムピース４の外周に設けたガイド溝４５に一側または他側のシフトピン５１，５２を係合させて、吸気カムシャフト１２の回転に伴い軸線Ｘ方向にスライドさせることにより、低リフト位置、中リフト位置および高リフト位置のいずれかに切り替えて、低リフト、中リフトおよび高リフトの３つのカム４０〜４２のうちのいずれかを選択することができる。

そうしてカムピース４をスライドさせて中リフト位置に切り替えるときには、ガイド溝４５の一側または他側の直溝部４５ａ，４５の浅溝区間Ａにおいて、前記一側または他側のシフトピン５１，５２が押し出され、ガイド溝４５との係合が解除されることになるが、このとき、その直溝部４５ａ，４５と平行に延びる補助ガイド溝４５ｅ，４５ｆに、もう一方のシフトピン５２，５１を係合させることにより、カムピース４の位置決めを補助することができる。

これにより、直溝部４５ａ，４５ｂの浅溝区間Ａにおいてシフトピン５１，５２が押し出されるときに、スライドの勢いで中リフト位置を越えようとするカムピース４を安定して位置決めできる。また、このことによって、係合が解除される直前のガイド溝４５（直溝部４５ａ，４５ｂ）の側面とシフトピン５１，５２の先端部との接触面圧の増大を抑えて、摩耗の増大も抑制できる。

このように本実施の形態では、アクチュエータ５の２つのシフトピン５１，５２のうち、カムピース４をスライドさせるためにそのガイド溝４５に例えば一側のシフトピン５１を係合させているときに、他側のシフトピン５２をロケータピンとして利用してカムピース４の位置決めを補助するようにしているので、別途、ロケータピンを設けるのに比べてコストの増大を抑制できる。

−他の実施形態−
本発明は、前記実施の形態に記載された構成に限定されるものではない。前記実施の形態はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成は勿論、用途などについても限定しない。例えば、前記実施の形態では、カムピース４のスライドによって吸気バルブ１０のリフト特性を低、中および高の３段階に切り替えるようにしているが、これには限定されず、例えば高低２段階に切り替えるものであってもよい。

また、前記実施の形態では、カムピース４のガイド溝４５に一側のシフトピン５１（または他側のシフトピン５２）を係合させているときに、他側のシフトピン５２（または一側のシフトピン５１）をロケータピンとして利用するようにしているが、これにも限定されず、別途、専用のロケータピンを設けてもよい。

さらに、前記実施の形態では直列４気筒エンジンのＤＯＨＣタイプの動弁系において、吸気バルブ１０のリフト特性を切り替えるカム切替機構について説明しているが、これにも限定されず、排気バルブ１１のリフト特性を切り替えるカム切替機構にも本発明を適用することができる。また、ＤＯＨＣタイプの動弁系にも限定されず、本発明は、例えばＳＯＨＣタイプの動弁系にも適用可能である。

本発明は、カム切替方式の可変動弁機構においてカムピースの位置決めを安定化させ、シフトピンの先端部の摩耗を抑制できるので、例えば自動車に搭載されるエンジンの動弁系に適用して効果が高い。

１ エンジン
４ カムピース
４０〜４２ 複数のカム
４５ ガイド溝
４５ａ 一側の直溝部
４５ｂ 他側の直溝部
４５ｃ 一方の湾曲溝部
４５ｄ 他方の湾曲溝部
４５ｅ，４５ｆ 補助ガイド溝（分岐溝部）
５ アクチュエータ
５１，５２ シフトピン（シフトピン、ロケータピン）
１０ 吸気バルブ
１２ 吸気カムシャフト
Ａ 浅溝区間
Ｘ 吸気カムシャフトの軸線（カム軸方向）
Ｒ カムピース外周の周方向（カムシャフトの回転する向き）

Claims (1)

1. 円筒状のカムピースをカムシャフトに外挿し、その外周に設けたガイド溝に外方からシフトピンを係合させて、カムシャフトの回転に伴いカム軸方向にスライドさせることにより、当該カムピースに設けられた複数のカムのうちのいずれかを選択可能とした可変動弁機構であって、
   前記カムシャフトの回転する向きの前側が、前記カムピースの外周における周方向の一側であり、
   前記ガイド溝は、
   前記カムピースの外周におけるカム軸方向一側寄りの部位を、周方向の所定範囲に亘って延びる一側の直溝部と、
   前記カムピースの外周におけるカム軸方向他側寄りの部位を、前記一側の直溝部とは異なる周方向の範囲に亘って延びる他側の直溝部と、
   前記一側の直溝部の周方向他端部から前記他側の直溝部の周方向一端部までを連繋する一方の湾曲溝部と、
   前記他側の直溝部の周方向他端部から前記一側の直溝部の周方向一端部までを連繋する他方の湾曲溝部と、を備え、
   前記一側および他側の直溝部にはそれぞれ、係合する前記シフトピンをガイド溝から押し出すよう浅底に形成された浅溝区間が設けられ、
   前記カムピースの外周には、前記一側および他側の直溝部の周方向一端部からそれぞれ分岐して、前記他側および一側の直溝部と平行になるように周方向の一側に向かって延びる分岐溝部が設けられ、
   前記一側および他側の直溝部における浅溝区間に前記シフトピンが係合しているときに、前記分岐溝部に外方から係合するようにロケータピンが設けられていることを特徴とする可変動弁機構。

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