JP6056485B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、バルブ作動特性の互いに異なる複数個のカムを備えるカムキャリアをカム軸の軸方向へ移動させる内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来、内燃機関の可変動弁装置としては、バルブ作動特性の異なる複数のカムを外周に備えるカムキャリアをカム軸の軸方向へ移動させてバルブを作動させるカムを切り替える可変動弁装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この可変動弁装置は、操作部材にカムキャリアの半径方向へ往復動作可能に設けられた切換ピンを、カムキャリアの外周に形成された螺旋状のガイド溝内に抜き差しすることでカムキャリアを軸方向に移動させるようになっている。

特許第４３０６１８号公報

しかしながら、上記従来の可変動弁装置では、カムキャリアを往復移動させるため、２つの切換ピンとこれら切換ピンに対して個別にガイド溝を形成する必要があり、カム切換機構の構造が複雑化する問題があった。また、上記の可変動弁装置では、カムキャリアの外周に溝幅の狭い螺旋状のガイド溝を加工することが困難であった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、複数個のカムを備えたカムキャリアをカム軸の軸方向へ移動させてバルブの作動特性を変更する内燃機関の可変動弁装置について、カム切換機構の構造および作動方法を簡素化することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の態様は、シリンダヘッド側に回転自在に軸支されたカム軸と、カム軸に対して同軸となるように設けられ、カム軸と一体に回転し、かつカム軸の軸方向へ移動可能であり、外周面にバルブの作動特性が異なるように形成された複数のカムが互いに隣接するように配置されたカムキャリアと、内燃機関本体側に配置されるとともに、カムキャリアをカム軸の軸方向へ移動させてバルブを作動させるカムを切り換えるカム切換部と、を備える内燃機関の可変動弁装置において、複数のカムは、第１カムと第２カムであり、カムキャリアは、第１カムによってバルブを作動させる第１位置と、第２カムによってバルブを作動させる第２位置とに移動可能であり、カムキャリアの外周面に当該カムキャリアを周回するようにガイド溝が形成され、ガイド溝は、互いに対向する一対の側壁面のうち一方が、カムキャリアを第１位置へ移動させる第１切換カムであり、一対の側壁のうちの他方が、カムキャリアを第２位置へ移動させる第２切換カムであり、ガイド溝内に挿入可能であり、かつカム軸の半径方向に往復移動可能な第１切換ピンと第２切換ピンとがカム軸の軸方向に沿って並列に配置され、第１切換ピンは、第１切換カムと接触可能であり、第２切換ピンは、第２切換カムと接触可能であり、第１切換ピンと第２切換ピンとを、カム軸の半径方向に沿って互いに逆向きに移動させる連結機構によって連結し、連結機構は、第１切換ピンの側面に形成された第１ラックと、該第１ラックに対向する第２切換ピンに形成された第２ラックと、第１ラックと第２ラックとに同時に噛み合うギヤと、を備えることを特徴とする。

上記態様としては、第１切換ピンは、第１切換ピンが往復動作を行う方向に沿って側面に第１凹部が形成され、この第１凹部の底面に第１ラックが形成され、第２切換ピンは、この第２切換ピンが往復動作を行う方向に沿って側面に第２凹部が形成され、この第２凹部の底面に第２ラックが形成され、第１凹部および第２凹部におけるそれぞれの往復移動方向の両端は、ギヤと当接して第１切換ピンおよび第２切換ピンの移動範囲を規制する側壁が形成されていることが好ましい。

上記態様としては、ガイド溝は、溝幅が最大となる最大溝幅部と、溝幅が最小となる最小溝幅部と、最大溝幅部と最小溝幅部との間を連絡する溝幅変化部と、を備え、最小溝幅部は、第１切換ピンおよび第２切換ピンのうち１つが通過可能な溝幅であり、最大溝幅部は、最小溝幅部を中心として溝幅方向の両外側にそれぞれ第１切換ピンおよび第２切換ピンのうち１つが通過可能な空間を有する溝幅に形成されていることが好ましい。

上記態様としては、第２カムを、バルブを休止させる休止カムとしてもよい。このように、バルブを休止させる休止カムとは、リフト量が０となるカムである。

上記態様としては、第１切換ピンまたは第２切換ピンの一方に、これら第１切換ピンまたは第２切換ピンを軸方向へ動かす駆動力を付与し、かつこの駆動力が除去されたときに、第１切換ピンを強制的にガイド溝側へ移動させるスプリングを備えることが好ましい。

本発明に係る内燃機関の可変動弁装置によれば、カムを切り換える機構の構造および作動方法を簡素化できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置を備えたシリンダヘッドの断面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の分解斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置におけるカムキャリアを示す斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置における第１切換ピンを挿入する穴を軸方向に切断した状態を示す断面図である。 図５は、図４のV−V断面図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置における第２切換ピンを挿入する穴を軸方向に切断した状態を示す断面図である。 図７は、図５のVII−VII断面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置における連結機構の取付方法を示す分解斜視図である。 図９−１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置におけるカムキャリアが第１位置（高速カムを選択した位置）に配置された状態を示す斜視図である。 図９−２は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置における第１切換ピンと第２切換ピンとの切り換え操作時の状態を示す斜視図である。 図９−３は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置におけるカムキャリアが第２位置（低速カムを選択した位置）に向けて移動開始した状態を示す斜視図である。 図９−４は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置におけるカムキャリアが第２位置（低速カムを選択した位置）に配置された状態を示す斜視図である。 図１０は、本発明のその他の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置における第２カムが休止カムである場合のカムキャリアの斜視図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の詳細を図面に基づいて説明する。

（可変動弁装置の概略構成）
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置２は、内燃機関のシリンダヘッド１に内蔵されている。なお、このシリンダヘッド１の全体構成は、周知のシリンダヘッドと略同様であり、ヘッド本体１Ａとヘッドカバー１Ｂとを備えている。図２に示すように、可変動弁装置２は、カム軸３と、カムキャリア４と、カムキャリア４の上方に配置されたカム切換部５と、を備え、吸気バルブ１３のリフト状態を変化させるためにカムの切り換えを行うようになっている。また、図１に示すように、このシリンダヘッド１には、この他に、排気バルブ側のカム軸３０や排気カム４０などを備えている。

（ロッカアーム）
図１および図２に示すように、本実施の形態では、カムキャリア４の回転に伴い揺動するタイプのロッカアーム１１が用いられている。このロッカアーム１１は、一端部１１Ｃ下面に形成された凹部が、ハイドロリックラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）１２のピボット１２Ａの上に当接するように配置されている。ロッカアーム１１の中央には、被押圧ローラ１１Ａがピン１１Ｂで軸支されている。この被押圧ローラ１１Ａは、ロッカアーム１１の上面から突出しており、カムキャリア４の高速カム４１と低速カム４２とのいずれかに当接するようになっている。ロッカアーム１１の他端部側のアーム先端部１１Ｄの下面は、吸気バルブ１３の上端に当接するようになっている。なお、吸気バルブ１３は、シリンダヘッド１に対して軸方向に進退可能に設けられ、バルブスプリング１４により引き上げる方向（吸気ポートと燃焼室とを閉じる方向）に付勢されている。

（カム軸）
図１に示すように、カム軸３は、ヘッド本体１Ａの上部に配置された軸受け部となるロアカムハウジング６とアッパカムハウジング７とに回転自在に支持されている。また、このカム軸３は、図示しないチェーンやベルト等により図示しないクランクシャフトと連動して回転するように連動部分を備えている。なお、ロアカムハウジング６とアッパカムハウジング７は、ヘッドカバー１Ｂで覆われてシリンダヘッド１内に内蔵されている。カム軸３の回転数は、クランクシャフトの回転数の１／２となるように設定されている。本実施の形態において、このカム軸３は、内燃機関としてのエンジンの前後方向（図２に矢印で示す方向）に沿って延びるように配置されている。図２に示すように、カム軸３における長さ方向の所定領域の外周面には、軸方向に所定の幅寸法を持つスプライン外歯３１が周回して形成されている。

図２、図４および図５に示すように、カム軸３におけるスプライン外歯３１が形成された領域の軸方向に隣接する近傍の領域に、位置決め機構３２が設けられている。この位置決め機構３２は、カム軸３に対して半径方向に沿って凹むように形成された収納凹部３３と、この収納凹部３３内に収納されるスプリング３４と、この収納凹部３３内に収納されてカム軸３の表面から一部が突出するように配置されたボール３５と、を備えている。図５に示すように、このボール３５は、後述するカムキャリア４側に設けられた第１位置用位置決め溝４６と第２位置用位置決め溝４７に係止されるようになっている。

（カムキャリア）
図２および図３に示すように、カムキャリア４は、カム軸３を取り囲むように円筒状に形成されている。このカムキャリア４の内周面には、カム軸３のスプライン外歯３１と噛み合うスプライン内歯４５が形成されている。このため、カム軸３とカムキャリア４とは、一体に回転するとともに、カムキャリア４がカム軸３に対して軸方向へ移動可能となっている。

また、カムキャリア４の内周面におけるスプライン内歯４５が形成された領域に隣接する領域には、第１位置用位置決め溝４６と第２位置用位置決め溝４７が周回するように形成されている。これら第１位置用位置決め溝４６と第２位置用位置決め溝４７は、カム軸３側に設けられた位置決め機構３２のボール３５が係止されることで、カムキャリア４を第１位置と第２位置との間をクリック動作により位置決めさせる。

図２および図３に示すように、カムキャリア４は、周面にバルブ作動特性の異なる、第１カムとしての高速カム４１と、第２カムとしての低速カム４２とが軸方向に並んで一体に設けられている。なお、高速カム４１と低速カム４２との一体構成体は、所定間隔を隔てて一対が配置されている。一対の高速カム４１，４１が選択される場合は、それぞれの高速カム４１が、ロッカアーム１１の上方に位置し、一対の低速カム４２が選択される場合は、それぞれの低速カム４２が、ロッカアーム１１の上方に位置する。すなわち、高速カム４１同士の間隔、低速カム４２同士の間隔、および吸気バルブ１０同士の間隔は、同一に設定されている。そして、カムキャリア４は、高速カム４１によって吸気バルブ１３を作動させる第１位置と、低速カム４２によって吸気バルブ１３を作動させる第２位置とに移動可能である。

図３に示すように、高速カム４１は、基礎となるベース円部４１Ａと、ベース円部４１Ａよりも半径方向外側へ突出したノーズ部４１Ｂとを備える。低速カム４２は、基礎となる高速カム４１のベース円部４１Ａと同じ半径のベース円部４２Ａと、ベース円部４２Ａより半径方向外側へ向けて高速カム４１のノーズ部４１Ｂよりも半径方向への突出寸法が低く形成されたノーズ部４２Ｂと、を備える。図３に示すように、これら高速カム４１と低速カム４２は、軸方向に沿って隣接して配置されている。しかも、これらベース円部４１Ａ，４２Ａは、軸方向に面一に形成された連続面である。また、高速カム４１と低速カム４２のノーズ部４１Ｂ，４２Ｂは、ほぼ同位相となる方向に配置されている。これら高速カム４１と低速カム４２は、カム軸３に対する配置状態により、図示しないクランクシャフトの動作に伴って動作する吸気バルブ１３のリフトタイミングが規定されるようになっている。

また、図２および図３に示すように、カムキャリア４の外周面には、ガイド溝４３が周回して連続するように形成されている。このガイド溝４３において、互いに対向する一対の側壁面のうち一方は、カムキャリア４を第１位置へ移動させる第１切換カム４３Ａである。また、これら一対の側壁のうちの他方は、カムキャリア３を前記第２位置へ移動させる第２切換カム４３Ｂである。

図３に示すように、ガイド溝４３は、溝幅が最大となる最大溝幅部４３Ｃと、溝幅が最小となる最小溝幅部４３Ｄと、最大溝幅部４３Ｃと最小溝幅部４３Ｄとの間を連絡する溝幅変化部４３Ｅと、を備える。最小溝幅部４３Ｄは、後述する第１切換ピン５１および第２切換ピン５２のうち１つが通過可能な溝幅である。最大溝幅部４３Ｃは、最小溝幅部４３Ｄを中心として溝幅方向の両外側にそれぞれ第１切換ピン５１および第２切換ピン５２のうち１つが通過可能空間を有する溝幅に形成されている。

（カム切換部）
図２に示すように、カム切換部５は、第１切換ピン５１と、第２切換ピン５２と、ギヤ５３と、第１切換ピン５１をヘッドカバー１Ｂの下面から突出する方向へ付勢するスプリング５４と、プラグ５５Ａ，５５Ｂ，５６（図８参照）と、を備える。図４および図６に示すように、これら第１切換ピン５１と第２切換ピン５２は、ヘッドカバー１Ｂに対して、カム軸３の半径方向に往復移動可能であり、ガイド溝４３に挿入可能な位置に配置されている。そして、これら第１切換ピン５１と第２切換ピン５２とは、カム軸３の軸方向に沿って並列に配置されている。第１切換ピン５１は、突出した状態で第１切換カム４３Ａと接触可能であり、第２切換ピン５２は、突出した状態で第２切換カム４３Ｂと接触可能である。さらに、第１切換ピン５１と第２切換ピン５２は、カム軸３の半径方向に沿って互いに逆向きに移動させる連結機構５７によって連結されている。

連結機構５７は、第１切換ピン５１の側面に形成された第１ラック５１Ｂと、この第１ラック５１Ｂに対向する第２切換ピン５２に形成された第２ラック５２Ｂと、第１ラック５１Ｂと第２ラック５２Ｂとに同時に噛み合うギヤ５３と、を備える。図５に示すように、第１ラック５１Ｂは、第１切換ピン５１が往復動作を行う方向に沿って側面に形成された第１凹部５１Ａの底面に形成されている。第２ラック５１Ｂは、第２切換ピン５２が往復動作を行う方向に沿って側面に形成された第２凹部５２Ａの底面に形成されている。図５に示すように、第１凹部５１Ａにおけるそれぞれの往復移動方向の両端は、ギヤ５３と当接して第１切換ピン５１の移動範囲を規制する側壁５１Ｃ，５１Ｃが形成されている。第２凹部５２Ａにおけるそれぞれの往復移動方向の両端は、ギヤ５３と当接して第２切換ピン５２の移動範囲を規制する側壁５２Ｃが形成されている。

図８に示すように、第１切換ピン５１は、ヘッドカバー１Ｂに貫通するように設けた第１ピン穴５８Ａに軸方向に摺動可能に挿入されている。第２切換ピン５２は、ヘッドカバー１Ｂに貫通するように設けた第２ピン穴５８Ｂに軸方向に摺動可能に挿入されている。これら第１ピン穴５８Ａと第２ピン穴５８Ｂは、略平行をなすように設定されている。図８に示すように、第１ピン穴５８Ａと第２ピン穴５８Ｂとは、軸方向の中間位置においてギヤ配置空間５８Ｃで連通されている。ヘッドカバー１Ｂには、ギヤ配置空間５８Ｃの側方（第１ピン穴５８Ａ、第２ピン穴５８Ｂと直交する方向）からギヤ挿入口５９がギヤ配置空間５８Ｃに連通するように形成されている。

図８に示すように、第１切換ピン５１は、第１ピン穴５８Ａに挿入されている。第２切換ピン５２は、第２ピン穴５８Ｂに挿入されている。そして、第１ピン穴５８Ａは、第１切換ピン５１の上にスプリング５４が挿入された状態でプラグ５５Ａにより閉塞されている。また、第２ピン穴５８Ｂは、第２切換ピン５２が挿入された状態でプラグ５５Ｂにより閉塞されている。ヘッドカバー１Ｂの側面に形成されたギヤ挿入口５９からは、ギヤ５３がギヤ配置空間５８Ｃに向けて挿入されている。ギヤ５３は、第１切換ピン５１の第１ラック５１Ｂと、第２切換ピン５２の第２ラック５２Ｂと、の間に、互いに噛み合うように配置されている。なお、図７に示すように、ギヤ５３は、ギヤ軸部５３Ａが、ヘッドカバー１Ｂ側に設けた軸受部５８Ｄと、プラグ５６に設けた軸受部５６Ａと、に回転自在に軸支されている。

図４に示すように、ヘッドカバー１Ｂには、第１ピン穴５８Ａの上部に連通する第１オイル通路６０が形成されている。この第１オイル通路６０は、ヘッドカバー１Ｂに形成されたオイルギャラリ６１に連通している。図６に示すように、ヘッドカバー１Ｂには、第２ピン穴５８Ｂの上部に連通する第２オイル通路６２が形成されている。この第２オイル通路６２は、ヘッドカバー１Ｂに形成されたオイルギャラリ６３に連通している。これらオイルギャラリ６１，６３は、図示しないオイルポンプに連通するように形成されている。そして、これらオイルギャラリ６１，６３は、例えば電磁弁などを用いる図示しない油圧切換機構によりいずれか一方に油圧が供給されるように切り換えが可能となっている。このため、図５に示すように、連結機構５７の動作により、第１切換ピン５１および第２切換ピン５２のいずかがヘッドカバー１Ｂの下面より突出するようになっている。

（可変動弁装置の作用・動作）
以下、本実施の形態に係る可変動弁装置２の高速カム４１と低速カム４２への切り換えの動作について説明する。

図９−１は、可変動弁装置２において高速カム４１が選択されて運転されている状態を示している。このような状態におけるカムキャリア４の位置を第１位置とする。この状態では、高速カム４１のベース円部４１Ａとロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａとが接触している。このとき、第１切換ピン５１は、図５に示すように、ガイド溝４３の最小溝幅部４３Ｄを通過するような配置となっている。このとき、カム軸３側に設けられたボール３５は、カムキャリア４側の第１位置用位置決め溝４６に係合した状態となっている。

このような高速カム４１が選択されている状態から図９−２に示すように低速カム４２が選択される状態（カムキャリア４を第２位置）に切り替える場合は、第２切換ピン５２をガイド溝４３内に挿入されるようにヘッドカバー１Ｂ側から突出させる。第２切換ピン５２を突出させるには、図示しない油圧切換機構により、オイルギャラリ６３から第２オイル通路６２を介して第２ピン穴５８Ｂに油圧を加える。これにより第２切換ピン５２は、ガイド溝４３へ向けて突出する方向に駆動される。そして、第２切換ピン５２が突出する動作を行うと、図９−２に示すように、第１切換ピン５１は、ギヤ５３の回転にともないガイド溝４３からヘッドカバー１Ｂ側へ引っ込む動作を行う。

図９−２に示すように、第２切換ピン５２がガイド溝４３内に挿入される。すると、カムキャリア４は、第２切換ピン５２と接触する第２切換カム３４Ｂによる作用により、図９−３に示す状態を経て、カムキャリア４を第２位置まで移動させる。このとき、高速カム４１のベース円部４１Ａおよび低速カム４２のベース円部４２Ａがロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａに対して円滑に摺動して、図９−４に示すように被押圧ローラ１１Ａに低速カム４２のベース円部４２Ａが接触した状態となる。

このようにカムキャリア４がカム軸３に対して変位するときに、カム軸３側のボール３５が図５に示す第１位置用位置決め溝４６から外れて、第２位置用位置決め溝４７に移動して係合した状態となる。この結果、カムキャリア４は、カム軸３に対して低速カム４２が選択された位置（第２位置）で固定される。このように、低速カム４２が選択されて、カムキャリア４が第２位置にある場合において、高速カム４１への切り換えを行うまでの間は、第２切り換えピン５２は、ガイド溝４３の最小溝幅部４３Ｄを通過するような配置となっている。

一方、低速カム４２から高速カム４１へ切り換える場合は、図４に示すように、オイルギャラリ６１から第１オイル通路６０を介して第１ピン穴５８Ａの上部に油圧を加えることにより、第１切換ピン５１をヘッドカバー１Ｂの下面から突出させる。第１切換ピン５１の第１ラック５１Ｂの移動に伴ってギヤ５３が回転する。これに伴い、第２ラック５２Ｂは、第１ラック５１Ｂと反対方向に移動する。すなわち、第２切換ピン５２は、ヘッドカバー１Ｂの下面に対して引っ込む方向への動作を行う。そして、第１切換ピン５１に対してガイド溝４３の第１切換カム４３Ａが接触した状態で回転することにより、カムキャリア４は図９−１に示す第１位置に移動して、ロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａに接触するカムが、低速カム４２から高速カム４１に切り換わる。

図５に示すように、本実施の形態では、第１切換ピン５１の第１凹部５１Ａおよび第２切換ピン５２の第２凹部５２Ａにおけるそれぞれの往復移動方向の両端に側壁５１Ｃ，５１Ｃ、５２Ｃ，５２Ｃが形成されている。これら側壁５１Ｃ、５２Ｃは、ギヤ５３と当接して第１切換ピン５１および第２切換ピン５２の移動範囲を規制するストッパとしての機能を果たしている。

本実施の形態では、高速カム４１と低速カム４２を切り換える機構を、第１切換カム４３Ａと第２切換カム４３Ｂを側壁とする単一のガイド溝４３と、第１切換カム４３Ａに接触可能な第１切換ピン５１と、第２切換カム４３Ｂに接触可能な第２切換ピン５２と、で構成できる。すなわち、第１切換ピン５１と第２切換ピン５２とのそれぞれに個別にガイド溝を形成する必要がない。このため、本実施の形態に係る可変動弁装置２では、カムを切り換える機構を簡素な構造にできる。

本実施の形態では、第１切換ピン５１と第２切換ピン５２とを互いに逆方向へ移動させる連結機構５７によって連結したため、機械的な構造により第１切換ピン５１と第２切換ピン５２が同時に第１切換カム４３Ａおよび第２切換カム４３Ｂに接触することが防止でき、切換ピンの作動方法を簡素化することができる。よって、本実施の形態に係る可変動弁装置２では、カムを切り換える機構の構造および作動方法を簡素化することができる。

本実施の形態では、連結機構５７を、第１ラック５１Ｂと第２ラック５２Ｂとの２つのラックと、ギヤ５３とにより構成したため、第１切換ピン５１と第２切換ピン５２を確実に相互に逆方向へ移動させることができるとともに、連結機構の構造を簡素化できる。加えて、本実施の形態では、第１凹部５１Ａおよび第２凹部５２Ａの移動方向の両端を、第１切換ピン５１および第２切換ピン５２の移動範囲を規制する側壁５１Ｃ，５２Ｃとしたため、カムを切り換える機構の構造を簡素化できる。

本実施の形態では、カムキャリア４の最大溝幅部４３Ｃを、最小溝幅部４３Ｄを中心としてその両外側（カムキャリア４の軸方向の両外側）にそれぞれ第１切換ピン５１および第２切換ピン５２のうち１つが通過可能な空間を有する溝幅に形成した。このため、カムキャリア４が第１位置にある場合、カム軸３の軸方向で第１切換ピン５１がガイド溝４３の最小溝幅部４３Ｄを通過する位置にある。このとき、第１切換ピン５１が最小溝幅部４３Ｄの通過前または通過後においては、第２切換ピン５２は最大溝幅部４３Ｃに挿入可能である。ここで、第２切換ピン５２を最大溝幅部４３Ｃに対応する位置にてガイド溝４３内に挿入すれば、以下に説明する動作によりカムキャリア４を第１位置から第２位置に移動させることができる。すなわち、第２切換ピン５２は、カムキャリア４の回転により最大溝幅部４３Ｃから溝幅変化部４３Ｅへ移動し、溝幅変化部４３Ｅに接触することでカムキャリア４が第２位置へ移動を開始する。そして、第２切換ピン５２が最小溝幅部４３Ｄに到達するとカムキャリア４の第２位置への移動が完了する。この際、第２切換ピン５２をガイド溝４３から退出させなくてもカムキャリア４は第１位置に戻ることはない。また、カムキャリア４が第２位置にある場合、第１切換ピン５１を最大溝幅部４３Ｃと対応する位置にてガイド溝４３内に挿入すれば、第２切換ピン５２が溝幅変化部４３Ｅに接触してカムキャリア４を第１位置に移動させることができる。この際、第１切換ピン５１をガイド溝４３から退出させなくてもカムキャリア４は第２位置に戻ることはない。よって、カムキャリア４の移動完了時に第１切換ピン５１および第２切換ピン５２をガイド溝４３から退出させる必要が無いため、切換ピンの作動方法を簡素化することができる。

本実施の形態では、単一のガイド溝４３と、対をなす第１切換ピン５１および第２切換ピン５２を備える構成でカムキャリア４を軸方向へ移動させて低速カム４２と高速カム４１との切り替えを行う構成としている。従来の可変動弁装置では、ピストンがカムキャリア４の半径方向に往復移動するプランジャを用いて、カムキャリアの外周面に螺旋状に形成した溝にピストンを出し入れする構成である。このようなプランジャを用いることは、装置の小型化に逆行する。本実施の形態に係る可変動弁装置２では、このようなプランジャを必要としないため、シリンダヘッド１の高さが高くなることを抑制できる。また、このような構成により、本実施の形態では、カムキャリア４の軸方向の全長を短縮することができ、可変動弁装置２の小型化が図れるという効果がある。

本実施の形態に係る可変動弁装置２によれば、ロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａにベース円部４１Ａ，４２Ａが接触している場合にカムキャリア４を移動させて高速カム４１と低速カム４２との切り替えを行うため、カム切り替えを円滑に行うことができる。

本実施の形態に係る可変動弁装置２によれば、カム軸３に対してカムキャリア４がクリック動作にて位置決めされるように、ボール３５と、第１位置用位置決め溝４６および第２位置用位置決め溝４７を用いている。このため、この実施の形態によれば、カムキャリア４を確実に位置決めすることができる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記の実施の形態では、第１切換ピン５１および第２切換ピン５２が互い違い方向に移動する動作を、ギヤ５３を介在した第１ラック５１Ｂおよび第２ラック５２Ｂでラックアンドピニオンの機構で実現したがが、これに限定されるものではなく、シーソー動作を行う他の機構を用いることも勿論可能である。

上記の実施の形態では、本発明を、高速カム４１と低速カム４２の２段可変動弁装置に適用したが、図１０に示すカムキャリア４Ａのように、第２カムをリフト量０となる周面を有する休止カム４８とすれば、バルブ休止機能も実現可能である。このよう構成とすれば、カムを切り換える機構の構造および作動方法を簡素化でき、バルブを休止させることも可能となる。

また、上記の実施の形態では、２系統のオイルギャラリ６１、６３を備える構成であるが、スプリング５４を強化して、１系統のオイルギャラリを省略した構成としてもよい。すなわち、第１切換ピン５１または第２切換ピン５２の一方にオイルギャラリを連結し、このオイルギャラリから付与される駆動力で第１切換ピン５１または第２切換ピン５２を軸方向へ動かし、この駆動力が除去されたときに、スプリング５４により第１切換ピン５１を強制的にガイド溝４３側へ移動させるように設定してもよい。この場合、第２切換ピン５２にオイルギャラリ６３を連結し、オイルギャラリ６３から第２切換ピン５２に付与される駆動力（油圧力）が除去された場合、スプリング５４によって第１切換ピン５１がガイド溝４３側に移動する。これにより、カムキャリア４を第１位置へ移動させ、バルブの休止を解除できる。

１ シリンダヘッド
１Ｂ ヘッドカバー
２ 可変動弁装置
３ カム軸
４，４Ａ カムキャリア
５ カム切換部
６ ロアカムハウジング
７ アッパカムハウジング
１１ ロッカアーム
１１Ａ 被押圧ローラ
１３ 吸気バルブ
３１ スプライン外歯
４１ 高速カム
４２ 低速カム
４３ ガイド溝
４３Ａ 第１切換カム
４３Ｂ 第２切換カム
４３Ｃ 最大部溝幅
４３Ｄ 最小溝幅部
４３Ｅ 溝幅変化部
４５ スプライン内歯
４８ 休止カム
５１ 第１切換ピン
５１Ａ 第１凹部
５１Ｂ 第１ラック
５１Ｃ 側壁
５２ 第２切換ピン
５２Ａ 第２凹部
５２Ｃ 側壁
５３ ギヤ
５３Ａ ギヤ軸部
５４ スプリング
５５Ａ，５５Ｂ，５６ プラグ
５６Ａ 軸受部
５７ 連結機構
５８Ａ 第１ピン穴
５８Ｂ 第２ピン穴
５８Ｃ ギヤ配置空間
５８Ｄ 軸受部
５９ ギヤ挿入口
６０ 第１オイル通路
６１ オイルギャラリ
６２ 第２オイル通路
６３ オイルギャラリ

Claims (5)

1. シリンダヘッド側に回転自在に軸支されたカム軸と、前記カム軸に対して同軸となるように設けられ、前記カム軸と一体に回転し、かつ前記カム軸の軸方向へ移動可能であり、外周面にバルブの作動特性が異なるように形成された複数のカムが互いに隣接するように配置されたカムキャリアと、内燃機関本体側に配置されるとともに、前記カムキャリアを前記カム軸の軸方向へ移動させてバルブを作動させる前記カムを切り換えるカム切換部と、を備える内燃機関の可変動弁装置において、
   前記複数のカムは、第１カムと第２カムであり、
   前記カムキャリアは、前記第１カムによって前記バルブを作動させる第１位置と、前記第２カムによって前記バルブを作動させる第２位置とに移動可能であり、
   前記カムキャリアの外周面に当該カムキャリアを周回するようにガイド溝が形成され、前記ガイド溝は、互いに対向する一対の側壁面のうち一方が、前記カムキャリアを前記第１位置へ移動させる第１切換カムであり、前記一対の側壁のうちの他方が、前記カムキャリアを前記第２位置へ移動させる第２切換カムであり、
   前記ガイド溝内に挿入可能であり、かつ前記カム軸の半径方向に往復移動可能な第１切換ピンと第２切換ピンとが前記カム軸の軸方向に沿って並列に配置され、
   前記第１切換ピンは、前記第１切換カムと接触可能であり、前記第２切換ピンは、前記第２切換カムと接触可能であり、
   前記第１切換ピンと前記第２切換ピンとを、前記カム軸の半径方向に沿って互いに逆向きに移動させる連結機構によって連結し、前記連結機構は、前記第１切換ピンの側面に形成された第１ラックと、該第１ラックに対向する前記第２切換ピンに形成された第２ラックと、前記第１ラックと第２ラックとに同時に噛み合うギヤと、を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記第１切換ピンは、当該第１切換ピンが往復動作を行う方向に沿って側面に第１凹部が形成され、該第１凹部の底面に前記第１ラックが形成され、
   前記第２切換ピンは、当該第２切換ピンが往復動作を行う方向に沿って側面に第２凹部が形成され、該第２凹部の底面に前記第２ラックが形成され、
   前記第１凹部および前記第２凹部におけるそれぞれの前記往復移動方向の両端は、前記ギヤと当接して前記第１切換ピンおよび前記第２切換ピンの移動範囲を規制する側壁が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記ガイド溝は、溝幅が最大となる最大溝幅部と、溝幅が最小となる最小溝幅部と、前記最大溝幅部と前記最小溝幅部との間を連絡する溝幅変化部と、を備え、
   前記最小溝幅部は、前記第１切換ピンおよび前記第２切換ピンのうち１つが通過可能な溝幅であり、
   前記最大溝幅部は、前記最小溝幅部を中心として溝幅方向の両外側にそれぞれ前記第１切換ピンおよび前記第２切換ピンのうち１つが通過可能な空間を有する溝幅に形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記第２カムを、前記バルブを休止させる休止カムとした
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記第１切換ピンまたは前記第２切換ピンの一方に、前記第１切換ピンまたは前記第２切換ピンを軸方向へ動かす駆動力を付与し、かつ前記駆動力が除去されたときに、前記第１切換ピンを強制的に前記ガイド溝側へ移動させるスプリングを備えた
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
   

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