JP6107976B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

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の装置では、可動カムに設けられた長孔をカムシャフトが貫通している。これにより、可動カムはカムシャフトに対して偏心回転でき、カムシャフトの回転に応じてバルブからの反力を受けて径方向に往復動できる。カムシャフトと可動カムの間には、バネによって付勢され油圧の作用により伸びるプランジャが設けられている。油圧が作用していない場合には、プランジャは伸縮し、カムシャフトに対して可動カムの径方向の往復動が許容される。油圧が作用するとプランジャが伸びた状態に維持され、カムシャフトに対して可動カムの位置が固定される。

特開２００１−３２９８１９号公報

特許文献１の装置では、カムシャフトが可動カムの長孔を貫通しているため、可動カムの可動範囲を確保するために、細いカムシャフトを採用することが考えられる。しかしながら、細いカムシャフトでは剛性が低下する恐れがある。

そこで、カムシャフトの剛性の低下を抑制した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、カムシャフトが貫通し、前記カムシャフトと共に回転し、長孔が形成された第１カム部と、前記第１カム部の外周面から突出した位置にある第１状態と前記第１状態よりも低い位置にある第２状態との間を揺動して移行するように前記第１カム部に支持され、略Ｕ字状又は略Ｌ字状に形成された第２カム部と、前記第２カム部に固定され、前記長孔を貫通したストッパピンと、前記第１カム部と前記第２カム部の間に介在し、前記第２カム部が前記第１状態となるように前記ストッパピンを付勢する付勢部材と、前記第２カム部が前記第１状態であるときにのみ、前記第２カム部をロックするロック機構と、前記第２カム部のロックが解除された状態であるときに、前記第２カム部が前記第２状態となるように反力を加えるカムフォロアと、を備え、前記反力は、前記付勢部材の付勢力よりも大きい、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、前記第１カム部に形成された第１係合孔、前記第２カム部に形成され、前記第１状態で前記第１係合孔に対向する第２係合孔、前記第１係合孔に収納される押圧部材、前記第２係合孔に収納されるロック部材、前記第１状態で前記ロック部材が前記第１及び第２係合孔に係合するように前記ロック部材を付勢するロック部材用付勢部材、前記第１係合孔に連通し、前記第１状態で前記ロック部材用付勢部材の付勢力に抗して前記第１係合孔から前記ロック部材を離脱させるように前記押圧部材に油圧を作用させる経路、を含む、構成を採用してもよい。

前記第１及び第２係合孔は、前記カムシャフトの軸方向に延びている、構成を採用してもよい。

前記第２カム部は、前記第１状態で前記第１カム部の外周面から突出する第１傾斜面、前記第１及び第２状態の何れの状態でも前記カムシャフトの軸方向から見て前記第１カム部の外周面と部分的に一致する第２傾斜面、を含む、構成を採用してもよい。

前記第２カム部のロックが解除された状態では、前記カムシャフトの回転に伴って、前記第１及び第２カム部が前記カムフォロアに接触しながら前記第２カム部は前記第２状態から前記第１状態へ移行する、構成を採用してもよい。

前記第２カム部は、前記第２カム部のバルブ開き側に位置する傾斜面、前記第２カム部のバルブ閉じ側に位置する傾斜面、を含み、前記第２カム部の揺動の支点は、前記第２カム部のバルブ閉じ側に位置する傾斜面側に位置する、構成を採用してもよい。

カムシャフトの剛性の低下を抑制した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２Ａ、２Ｂは、軸方向からみたカムユニットの断面図である。 図３Ａ、３Ｂは、カムユニットの内部構造を示した断面図である。 図４Ａ、４Ｂは、カムロブ部のロックの説明図である。 図５は、バルブのリフト状態を示したグラフである。 図６は、比較例のバルブのリフト状態を示したグラフである。 図７Ａ、７Ｂは、第１変形例のカムユニットの説明図である。 図８Ａ、８Ｂは、第２変形例のカムユニットの説明図である。 図９は、第２変形例のカムユニットによるバルブのリフト状態を示したグラフである。 図１０Ａ〜１０Ｄは、第２変形例のカムユニットの回転状態を示した図であり、図１０Ｅは、第２変形例のカムユニットのカムロブ部の揺動角度を示したグラフである。 図１１は、比較例のカムユニットの説明図である。 図１２Ａ〜１２Ｄは、比較例のカムユニットの回転状態を示した図であり、図１２Ｅは、比較例のカムユニットのカムロブ部の揺動角度を示したグラフである。 図１３は、第３変形例のカムユニットの説明図である。 図１４は、第３変形例のカムユニットによるバルブのリフト状態を示したグラフである。 図１５は、比較例のカムユニットの説明図である。

以下、実施形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、本実施例の可変動弁装置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、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、後述するロッカーアーム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が貫通したカムベース部１０、カムベース部１０に支持された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、軸方向と称する）から見た場合に略半円形のベース円部１１、ベース円部１１から径方向外側に突出したノーズ部１１ｎを有している。ベース円部１１、ノーズ部１１ｎは、カムベース部１０の外周面に相当する。カムベース部１０は、カムピース部１０ａと、カムピース部１０ａを挟むようにして連結された２つのカムピース部１０ｂ、１０ｃとを含む。カムピース部１０ａ〜１０ｃは、貫通した２つの連結ピンＣＰにより連結されている。軸方向から見た場合のカムピース部１０ａ〜１０ｃの外周形状は同じである。即ち、何れのカムピース部にもベース円部、ノーズ部が形成されている。カムピース部１０ａ〜１０ｃは軸方向に並んでいる。

カムピース部１０ａ、１０ｂとは隙間１２を空けて連結されており、隙間１２内にカムロブ部２０が配置されている。同様にカムピース部１０ａ、１０ｃの間の隙間１２内にもう一方のカムロブ部２０が配置されている。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おり、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をリフトさせることができる。カムベース部１０全体の軸方向の厚さは、カムロブ部２０の軸方向の厚さよりも厚い。

図１に示すように、カムベース部１０のカムピース部１０ａには、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、２つのロッカーアームＲには接触しない。支持シャフト３３は、カムピース部１０ａ〜１０ｃ、カムロブ部２０を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。支持シャフト３３は、カムロブ部２０の揺動の支点である。カムロブ部２０は、カムベース部１０から突出した高位置とカムベース部１０から突出しない低い低位置間を揺動可能である。カムロブ部２０がカムベース部１０から最大限に突出した状態は、第１状態に相当する。カムロブ部２０がカムベース部１０から突出しない状態は、第２状態に相当する。支持シャフト３３の端部は凹部１０Ｈ内で露出している。カムピース部１０ｂ側に配置されたカムロブ部２０には、ストッパピン３４Ｐが貫通して固定されており、カムピース部１０ｃ側に配置されたカムロブ部２０も同様である。

凹部１０Ｈでは、支持シャフト３３の一部が露出しており、この露出した部分に２つのスプリング３４ｓが巻かれている。一方のスプリング３４ｓはカムピース部１０ｂ側に配置され、他方のスプリング３４ｓはカムピース部１０ｃ側に配置されている。一方のスプリング３４ｓの一端は凹部１０Ｈの内面を押し、他端はカムピース部１０ｂ側に配置されたカムロブ部２０のストッパピン３４Ｐを押している。具体的には、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、カムピース部１０ｂ側のカムロブ部２０はカムベース部１０から突出するように付勢される。カムピース部１０ｃ側のカムロブ部２０も同様である。このように、スプリング３４ｓはカムベース部１０とカムロブ部２０との間に介在してカムロブ部２０を高位置側に付勢する。スプリング３４ｓは、付勢部材の一例である。

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。ロックが解除されている場合では、カムロブ部２０はロッカーアームＲからの反力を受けて、カムベース部１０に対して揺動しながら、実質的にカムベース部１０によりバルブＶをリフトさせる。詳しくは後述する。カムベース部１０は第１カム部の一例であり、カムロブ部２０は第２カム部の一例である。尚、図１では、カムロブ部２０は高位置にある。尚、カムロブ部２０がロックされた状態をロック状態、カムロブ部２０のロックが解除された状態を解除状態、と称する。

図２Ａ、２Ｂは、軸方向からみたカムユニットＣＵの断面図である。図２Ａは、高位置にあるカムロブ部２０を示し、図２Ｂは、低位置にあるカムロブ部２０を示している。カムシャフトＳ内には、詳しくは後述する経路Ｔが形成されている。

カムロブ部２０は、カムシャフトＳを回避した略Ｕ字状又は略Ｌ字状である。カムロブ部２０の一端側は支持シャフト３３が貫通している。図２Ａ、２Ｂにおいて、カムシャフトＳは反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。カムピース部１０ａ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の揺動範囲を規制している。カムピース部１０ｂについても同様である。

ロッカーアームＲのローラに接触するカムロブ部２０の外周面は、カムシャフトＳの回転方向とは逆方向の順に連続した傾斜面２１、頂面２２、傾斜面２３を含む。傾斜面２１、２３は、それぞれ、頂面２２を介して互いに対向する第１及び第２傾斜面の一例である。傾斜面２１、頂面２２、傾斜面２３の順にロッカーアームＲのローラに接触する。カムロブ部２０が高位置にある場合には、頂面２２はカムユニットＣＵの回転中心から最も離れた位置にあり、傾斜面２１、頂面２２はカムベース部１０のノーズ部１１ｎよりも外側に位置してカムベース部１０の外周面から突出する。支持シャフト３３は、カムロブ部２０に対して、カムシャフトＳの回転方向側に位置し、傾斜面２１側に位置している。また、支持シャフト３３は、カムベース部１０の回転中心、換言すれば、カムシャフトＳの回転中心から離れた位置に設けられている。ピン２６Ｐは、カムロブ部２０に対して、カムシャフトＳの回転方向と逆側に位置し、傾斜面２３側に位置している。詳しくは後述する。

図３Ａ、３Ｂは、カムユニットＣＵの内部構造を示した断面図である。図３Ａ、３Ｂにおいては、２つのカムロブ部２０は共に高位置にある。図３Ａ、３Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ断面図に相当する。図３Ａ、３Ｂに示すように、カムユニットＣＵは、対称に形成されている。従って、以下の説明ではカムピース部１０ｂ側のカムロブ部２０について説明する。カムピース部１０ａ内には経路Ｔに連続して径方向外側に延びた経路Ｔ６が形成されている。経路Ｔ６は、経路Ｔから径方向外側に延び、次に軸方向に延びて２つのカムロブ部２０側に延びている。経路Ｔ６は、油圧を供給する経路部の一例である。

オイルコントロールバルブＯＣＶは電磁駆動式の流量制御弁であり、ＥＣＵ５によって制御される。ＥＣＵ５は、制御部の一例である。オイルパンに貯留された油はオイルポンプＰにより経路Ｔ内に供給される。オイルポンプＰは、内燃機関のクランクシャフトに連動した機械式である。オイルコントロールバルブＯＣＶは、オイルポンプＰにより経路Ｔ内に供給される油圧を、オイルコントロールバルブＯＣＶに印加される電流値に基づいてリニアに調整できる。オイルコントロールバルブＯＣＶは、油圧制御弁の一例である。尚、油圧制御弁は、段階的に経路Ｔ内に供給される油圧を調整可能なものであってもよい。ＥＣＵ５は、連結ピン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。

カムピース部１０ｂは、ピン１６Ｐを保持し、カムピース部１０ａはピン１７Ｐを保持している。カムロブ部２０はピン２６Ｐを保持している。ピン２６Ｐは、ロック部材の一例である。ピン１７Ｐは押圧部材の一例である。図３Ｂ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が貫通した一端部から離れた他端部を有し、カムロブ部２０の他端部側にはピン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１７は、第１係合孔の一例である。孔２６は、第２係合孔の一例である。

カムベース部１０のカムピース部１０ｂには、隙間１２に連通した孔１６が形成されている。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、ロック部材用付勢部材の一例である。

カムベース部１０のカムピース部１０ａには、隙間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、経路Ｔ６に連通している。カムロブ部２０が高位置にある場合には、孔１７は、孔１６と同軸上に位置して対向する。孔１７は、軸方向に延びている。

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及び長孔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にロックされる。

次に、カムロブ部２０のロックについて詳細に説明する。図４Ａ、４Ｂは、カムロブ部２０のロックの説明図である。オイルコントロールバルブＯＣＶ及びオイルポンプＰにより経路Ｔを介して経路Ｔ６内に油が供給されると、図４Ａに示すように、ピン１７Ｐがスプリング１６Ｓの付勢力に抗してカムロブ部２０側に押される。これにより、ピン１６Ｐは孔２６から離脱し、ピン２６Ｐは孔１７から離脱する。即ち、ピン１６Ｐ、１７Ｐ、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。

解除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、図４Ｂ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側へ移動する。換言すれば、スプリング３４ｓの付勢力は、解除状態でロッカーアームＲからの反力のみで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、解除状態でカムロブ部２０を低位置側へ押圧する。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。図４Ｂは、図２ＢのＢ−Ｂ断面図に相当する。

カムロブ部２０は、詳しくは後述するがカムシャフトＳの回転に伴ってロッカーアームＲに接触しながら低位置から高位置へ復帰してロッカーアームＲから退避する。従ってカムロブ部２０は、カムシャフトＳの回転に伴い、ロッカーアームＲに接触、退避を繰り返してロッカーアームＲからの反力とスプリング３４ｓの付勢力とにより低位置及び高位置間を揺動する。このように解除状態では、カムロブ部２０はロッカーアームＲに追従するように揺動しながら、カムベース部１０のノーズ部１１ｎがロッカーアームＲを押してバルブＶをリフトさせる。

次にオイルコントロールバルブＯＣＶにより経路Ｔへの油の供給が停止されると、カムロブ部２０が高位置にある状態で、図３Ａに示すように、スプリング１６Ｓの付勢力に従って、ピン１６Ｐが孔１６、２６に共通に挿入され、同様にピン２６Ｐは孔２６、１７に共通に挿入される。これにより、再び高位置でカムロブ部２０がロックされる。以上のようにしてカムロブ部２０が高位置でロックされる。孔２６、ピン２６Ｐ、１７Ｐ、スプリング１６Ｓ、孔１７は、第１状態でカムロブ部２０をロックするロック機構の一例である。

図２Ａ〜３Ｂに示したように、カムロブ部２０はカムシャフトＳには貫通されずにカムシャフトＳの外側に設けられている。従って、例えばカムロブ部２０の揺動範囲を拡大するためには、カムロブ部２０の高位置を更に高い位置へ変更することにより可能となる。具体的には、ストッパピン３４Ｐの移動範囲を規制する長孔１４を拡大し孔１７、１６の位置を変更することにより、本実施例で示した高位置よりも更に高い位置でカムロブ部２０をロックできる。このように、カムロブ部２０の揺動範囲を確保する際には、カムシャフトＳを変更する必要はない。

例えば、カムロブ部に長孔を設けてカムシャフトがこの長孔を貫通する構成では、カムロブ部の揺動範囲を確保するために細いカムシャフトを採用することが考えられる。細いカムシャフトでは剛性が低下する恐れがある。本実施例では、細いカムシャフトを採用することなくカムロブ部２０の揺動範囲を確保でき、カムシャフトの剛性の低下を抑制できる。

また、カムロブ部に長孔を設けてカムシャフトがこの長孔を貫通する構成では、カムロブ部の揺動範囲を確保するために長孔が拡大したカムロブ部を採用することが考えられる。長孔が大きいカムロブ部では、厚みが薄くなり、軸方向での断面積を確保できずに剛性が低下する恐れがある。本実施例の場合、カムシャフトＳはカムロブ部２０を貫通していないため、カムロブ部２０の揺動範囲を確保しつつ、カムロブ部２０の厚み、即ち軸方向での断面積を確保して剛性の低下を抑制できる。

図１に示すように、スプリング３４ｓはストッパピン３４Ｐを介してカムベース部１０、カムロブ部２０間を付勢し、カムシャフトＳに接触しない位置で支持シャフト３３に支持されている。従って、カムシャフトＳとカムロブ部２０との間にカムロブ部２０を高位置へ付勢する付勢部材を設ける必要はない。これにより、カムシャフトＳに付勢部材を保持するための構造を設けることが不要となり、構造の複雑化を抑制でき、剛性の低下も抑制できる。

カムベース部１０に形成された、ピン１６Ｐ、１７Ｐを収納するための孔１６、１７や、カムロブ部２０に形成された孔２６などは、全て軸方向に延びている。このため、例えば、軸方向と交差する方向に延びた孔を設けこの孔内を摺動するピンを配置した場合と比較して、カムベース部１０の軸方向での断面積を確保することができる。これにより、カムユニットＣＵの剛性の低下が抑制されている。

また、図１、３Ａに示したように、スプリング１６Ｓ、３４ｓは、カムロブ部２０に対して軸方向に配置されている。例えばこのようなスプリング３４ｓ等をカムロブ部２０に対して径方向に重なる位置に配置する場合と比較して、カムロブ部２０の軸方向での断面積を確保できる。これによりカムロブ部２０の剛性の低下が抑制されている。

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の剛性の低下が抑制されている。

また、本実施例のロック機構はカムロブ部２０を高位置でのみロックする。例えば、高位置のみならず低位置でもカムロブ部２０をロックする機構をカムベース部１０に設けると、カムベース部１０の構造が複雑化して剛性が低下する恐れがある。本実施例では、高位置でのみカムロブ部２０をロックするのでカムベース部１０の構造が簡易化され剛性の低下も抑制されている。また、構造が簡易化されているので製造コストも抑制されている。

また、カムロブ部２０を高位置でロックする機構と低位置でロックする機構とをカムベース部１０に設ける場合においてカムロブ部２０の揺動範囲を小さく設定したい場合には、２つのロック機構も接近した位置に設ける必要がある。しかしながら、カムベース部１０の強度を確保する等の観点から２つのロック機構はある程度離れた位置に設ける必要があり、このため揺動範囲を小さく設定するには一定の限界がある。本実施例の場合、高位置でのみカムロブ部２０をロックするので、このような制限を受けずに揺動範囲を小さく設定できる。

次に、バルブＶのリフト状態について説明する。図５は、バルブＶのリフト状態を示したグラフである。縦軸はリフト量、横軸はクランク角度を示している。リフト曲線ＨＣは、ロック状態でのバルブＶのリフト量を示しており、リフト曲線ＬＣは、解除状態でのバルブＶのリフト量を示している。従って、リフト曲線ＨＣは、カムロブ部２０によるバルブＶのリフト量を示し、リフト曲線ＬＣは、カムベース部１０のノーズ部１１ｎによるバルブＶのリフト量を示している。

図５に示すように、リフト曲線ＬＣ、ＨＣは、リフト量の最大位置よりも前半部分では一致していないが後半の部分では略一致している。この理由は、図２Ａ、２Ｂに示すように、カムロブ部２０が高位置及び低位置にある場合に、カムロブ部２０の傾斜面２３とカムベース部１０のノーズ部１１ｎの外周面とが軸方向から見た場合に部分的に略一致しているからである。

尚、リフト曲線ＨＣ、ＬＣのいずれにおいても、リフト量がゼロに戻る際のクランク角度は略一致している。傾斜面２３側にあるカムベース部１０のノーズ部１１ｎとベース円部１１との外周面上での境界部分と、高位置及び低位置にあるカムロブ部２０の傾斜面２３とベース円部１１の外周面とが交差する部分とは、軸方向から見て略一致しているからである。尚、傾斜面２１は、第１状態で第１カム部の外周面から突出する第１傾斜面の一例である。傾斜面２３は、第１及び第２状態の何れの状態でもカムシャフトの軸方向から見て第１カム部の外周面と部分的に一致する第２傾斜面の一例である。

解除状態では、最初にカムロブ部２０の傾斜面２１がロッカーアームＲにより押されてカムロブ部２０は高位置から低位置へと揺動する。次に、カムロブ部２０の頂面２２を超えて傾斜面２３がロッカーアームＲにより押されている間、カムロブ部２０はロッカーアームＲから離れるように回転しながらカムロブ部２０は低位置から高位置へと揺動する。この際、カムベース部１０のノーズ部１１ｎもロッカーアームＲに接触する。即ち、カムベース部１０、カムロブ部２０の双方がロッカーアームＲに接触しながら回転して、カムロブ部２０は低位置から高位置へと揺動する。前述したように、カムロブ部２０が高位置及び低位置間を揺動している間、カムロブ部２０の傾斜面２３とカムベース部１０のノーズ部１１ｎの外周面とが軸方向から見て部分的に一致しているからである。

従って、解除状態ではカムロブ部２０は低位置から高位置へ復帰するまでの間、ロッカーアームＲに接触して反力を受けながら揺動する。このため、カムロブ部２０が低位置から高位置に復帰するまでの期間を確保でき、低位置から高位置に復帰するまでのカムロブ部２０の揺動のスピードを抑制できる。このため、カムロブ部２０が高位置へ復帰した際の、ストッパピン３４Ｐと長孔１４の端部とが接触することによる打音を抑制できる。また、カムロブ部２０が高位置へ復帰した際に長孔１４の端部に接触するストッパピン３４Ｐに加わる衝撃を抑制できる。これにより、ストッパピン３４Ｐの剛性を確保するために必要以上に太くする必要はない。

図６は、比較例のバルブのリフト状態を示したグラフである。例えば、カムロブ部２０がロッカーアームＲから離れてロッカーアームＲからの反力が作用しない状態で低位置から高位置に復帰する場合を想定する。ここで、リフト曲線ＬＣｘ上のバルブＶが閉じるタイミングが、カムロブ部２０がロッカーアームＲから離れるタイミングに相当する。また、このタイミングでのリフト曲線ＨＣｘ上のバルブＶのリフト量が、カムロブ部２０がロッカーアームＲから離れてから高位置へ復帰するまでのカムロブ部２０の揺動量に対応する。ロッカーアームＲから離れた時のカムロブ部２０の位置から高位置までの揺動量が大きいと、その間にスプリング３４ｓの付勢力に従ってカムロブ部２０が加速して高位置に復帰した際の打音が増大する恐れがある。本実施例では、上述したようにロッカーアームＲの反力を受けながらカムロブ部２０が低位置から高位置へと復帰するので、比較例よりも打音を抑制できる。

図７Ａ、７Ｂは、第１変形例のカムユニットＣＵＡの説明図である。尚、上述した実施例と類似の構成について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。尚、図７Ａ、７Ｂでは、カムシャフトＳや連結ピンＣＰ、ストッパピン３４Ｐ、長孔１４については省略してある。ピン２６Ｐは、カムシャフトＳの回転方向の側に位置し、傾斜面２１側に位置している。支持シャフト３３は、回転方向と反対側に位置し、傾斜面２３側に位置している。傾斜面２３とノーズ部１１ｎＡの外周面とが部分的に一致している。具体的には、カムロブ部２０Ａが高位置及び低位置にある場合に、カムロブ部２０Ａの傾斜面２３とカムベース部１０Ａのノーズ部１１ｎＡの外周面とが軸方向から見た場合に部分的に略一致している。傾斜面２１は、カムロブ部２０Ａの回転によりバルブＶが開くようにロッカーアームＲに作用する、バルブ開き側に位置する傾斜面の一例である。傾斜面２３は、カムロブ部２０Ａの回転によりバルブＶが閉じるようにロッカーアームＲに作用する、バルブ閉じ側に位置する傾斜面の一例である。

従って、解除状態でカムシャフトＳの回転に伴って、カムベース部１０Ａ、カムロブ部２０ＡがロッカーアームＲに接触しながらカムロブ部２０Ａは低位置から高位置へと揺動する。このため、図５に示したグラフと同様に、解除状態及びロック状態でのリフト曲線の後半部分は略一致している。これにより、カムロブ部２０Ａが高位置へ復帰する際の打音を抑制できる。

図８Ａ、８Ｂは、第２変形例のカムユニットＣＵＢの説明図である。図８Ａは、カムロブ部２０Ｂが高位置にある場合を示し、図８Ｂは、カムロブ部２０Ｂが低位置にある場合を示している。ピン２６Ｐは、カムシャフトＳの回転方向の側に位置している。支持シャフト３３は、回転方向と反対側に位置している。カムロブ部２０Ｂが高位置及び低位置のいずれにある場合にも、軸方向から見てカムロブ部２０Ｂの傾斜面２１はノーズ部１１ｎＢの外周面に部分的に一致している。しかしながら、カムロブ部２０Ｂが高位置にある場合にはカムロブ部２０Ｂの頂面２２、傾斜面２３は、ノーズ部１１ｎＢよりも外側に突出しており、カムロブ部２０Ｂの傾斜面２３の外周面はノーズ部１１ｎＢの外周面に一致していない。傾斜面２１は、カムロブ部２０Ｂの回転によりバルブＶが開くようにロッカーアームＲに作用する、バルブ開き側に位置する傾斜面の一例である。傾斜面２３は、カムロブ部２０Ｂの回転によりバルブＶが閉じるようにロッカーアームＲに作用する、バルブ閉じ側に位置する傾斜面の一例である。

図９は、第２変形例のカムユニットＣＵＢによるバルブＶのリフト状態を示したグラフである。リフト曲線ＬＣＢ、ＨＣＢは、リフト量の最大位置よりも前半部分では略一致するが、後半部分では一致していない。

図１０Ａ〜１０Ｄは、第２変形例のカムユニットＣＵＢの回転状態を示した図である。図１０Ｅは、第２変形例のカムユニットＣＵＢのカムロブ部２０Ｂの揺動角度を示したグラフである。図１０Ｅでは、縦軸はカムロブ部２０Ｂの揺動角度を示しており、横軸はカムユニットＣＵＢの回転角度を示している。揺動角度は、カムロブ部２０Ｂが高位置にある状態を０度としている。

図１１は、比較例のカムユニットＣＵＢｘの説明図である。カムユニットＣＵＢｘは、カムユニットＣＵＢと異なり、支持シャフト３３は、回転方向の側に位置し、ピン２６Ｐは、回転方向と反対側に位置している。カムユニットＣＵＢｘによるリフト曲線も、図９に示したグラフと同様に、解除状態及びロック状態でのリフト曲線の前半部分では略一致するが、後半部分では一致しない。

図１２Ａ〜１２Ｄは、比較例のカムユニットＣＵＢｘの回転の状態を示した図である。図１２Ｅは、比較例のカムユニットＣＵＢｘのカムロブ部２０Ｂｘの揺動角度を示したグラフである。図１２Ｅでは、縦軸はカムロブ部２０Ｂｘの揺動角度を示しており、横軸はカムユニットＣＵＢの回転角度を示している。揺動角度は、カムロブ部２０Ｂｘが高位置にある状態を０度としている。

図１０Ｅ、１２Ｅに示すように、解除状態での最大揺動角度は、カムロブ部２０Ｂのほうがカムロブ部２０Ｂｘよりも小さい。例えば図１０Ｃに示すように支持シャフト３３がカムシャフトＳの回転方向とは逆側に位置する場合の方が、図１２Ｃに示すように支持シャフト３３がカムシャフトＳの回転方向に位置する場合よりも揺動角度が小さい。この理由は、カムロブ部２０ＢはロッカーアームＲがノーズ部１１ｎＢの後半部分に接触している間に徐々に低位置から高位置へと復帰するのに対し、カムロブ部２０ＢｘはロッカーアームＲがノーズ部１１ｎＢの後半部分に接触している間であってもロッカーアームＲにより低位置側に更に押圧されるからである。

また、カムロブ部２０Ｂ、２０Ｂｘの何れも、揺動角度が最大となった後にロッカーアームＲから退避して高位置へ復帰する。このため、揺動角度が最大の位置から高位置へ復帰する際の揺動量は、カムロブ部２０Ｂの方がカムロブ部２０Ｂｘよりも少ない。また、揺動角度が最大の位置から高位置へ復帰するまでに要するカムシャフトＳの回転角度は、カムロブ部２０Ｂの方がカムロブ部２０Ｂｘよりも大きい。このため、カムロブ部２０Ｂは、ゆっくりと揺動角度が最大の位置から高位置へ復帰するのに対して、カムロブ部２０Ｂｘは、急速に揺動角度が最大の位置から高位置へと復帰する。このため、カムロブ部２０Ｂの方がカムロブ部２０Ｂｘよりも、高位置へ復帰する際の打音が抑制されている。

図１３は、第３変形例のカムユニットＣＵＣの説明図である。図１３は、カムロブ部２０Ｃが高位置にある場合を示している。カムユニットＣＵＣでは、ピン２６Ｐは、カムシャフトＳの回転方向の側に位置し、支持シャフト３３は、回転方向と反対側に位置している。カムロブ部２０Ｃが高位置にある場合、軸方向から見てカムロブ部２０Ｃの傾斜面２１、頂面２２、傾斜面２３はノーズ部１１ｎＣの外周面から突出している。図１４は、第３変形例のカムユニットＣＵＣによるバルブＶのリフト状態を示したグラフである。リフト曲線ＬＣＣ、ＨＣＢは、何れの部分でも一致していない。傾斜面２１は、カムロブ部２０Ｃの回転によりバルブＶが開くようにロッカーアームＲに作用する、バルブ開き側に位置する傾斜面の一例である。傾斜面２３は、カムロブ部２０Ｃの回転によりバルブＶが閉じるようにロッカーアームＲに作用する、バルブ閉じ側に位置する傾斜面の一例である。

図１５は、比較例のカムユニットＣＵＣｘの説明図である。カムユニットＣＵＣｘは、カムユニットＣＵＣと異なり、支持シャフト３３は、回転方向の側に位置し、ピン２６Ｐは、回転方向と反対側に位置している。カムユニットＣＵＣｘによるリフト曲線も、図１４に示したグラフと同様に、解除状態及びロック状態でのリフト曲線はいずれの部分でも一致しない。

この場合にも、カムロブ部２０Ｃの方がカムロブ部２０Ｃｘよりも揺動量が小さい。また、揺動角度が最大の位置から高位置へ復帰するまでに要するカムシャフトＳの回転角度は、カムロブ部２０Ｃの方がカムロブ部２０Ｃｘよりも大きい。このため、カムロブ部２０Ｃは、ゆっくりと高位置へ揺動するのに対して、カムロブ部２０Ｃｘは、急速に高位置へと揺動する。このため、カムロブ部２０Ｃの方がカムロブ部２０Ｃｘよりも、高位置へ復帰する際の打音が抑制されている。

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。

本実施例ではカムベース部１０はカムピース部１０ａ〜１０ｃで構成されるが、これらを一体に形成してもよい。例えば、単一のカムベース部に、カムロブ部を収納可能なスリットを形成してもよい。また、本実施例では、カムベース部１０はカムシャフトＳと別体に形成されているが、一体に成型してもよい。また、カムベース部１０にはカムシャフトＳが貫通する孔を設けずに、カムベース部１０の軸方向での両端部に軸部材を連結し、この軸部材をカムシャフトとして用いてもよい。

本実施例ではカムベース部１０に対して２つのカムロブ部２０が揺動可能に支持されているが、少なくとも一方のカムロブ部２０のみが揺動可能であればよい。また、カムベース部に揺動可能な単一のカムロブ部を連結し、このカムベース部とカムロブ部とにより２つのロッカーアームのうち一方のみを駆動し、他方のロッカーアームには通常のカムにより駆動してもよい。

図２Ａ、２ＢのカムユニットＣＵでは、カムベース部１０はノーズ部１１ｎを有しているが、これに限定されない。例えば、カムベース部１０はノーズ部が設けられておらずベース円部からなる円柱状であり、カムロブ部２０がカムベース部１０から突出した高位置、高位置よりも低いがカムベース部１０から突出した低位置間を揺動してもよい。この場合も、カムロブ部２０が高位置及び低位置にある場合に、カムロブ部２０の傾斜面２３とカムベース部１０の外周面とが軸方向から見た場合に部分的に略一致していればよい。また、カムシャフトの回転に伴って、カムベース部１０、カムロブ部２０がカムフォロアに接触しながらカムロブ部２０が低位置から高位置へと揺動すればよい。図７Ａ、７ＢのカムユニットＣＵＡについても同様である。

本実施例の可変動弁装置１を備えた内燃機関が少なくとも最小回転数で駆動している場合に、カムロブ部２０は解除状態でロッカーアームＲに接触してロッカーアームＲからの反力を受けながら低位置から高位置へ復帰すればよい。

図８Ａ、８ＢのカムユニットＣＵＢでは、カムベース部１０Ｂはノーズ部１１ｎＢを有しているがこれに限定されない。例えば、カムベース部１０Ｂはノーズ部が設けられておらずベース円部からなる円柱状であり、カムロブ部２０Ｂがカムベース部１０Ｂから突出した高位置、高位置よりも低いがカムベース部１０Ｂから突出した低位置間を揺動してもよい。また、カムロブ部２０Ｂがカムベース部１０Ｂから突出した高位置、カムベース部１０Ｂから突出しない低位置間を揺動してもよい。この場合も、支持シャフト３３がカムシャフトＳの回転方向の逆側にある構成の方が、支持シャフト３３がカムシャフトＳの回転方向にある構成よりも、カムロブ部２０の最大揺動角度が抑制され打音も抑制できる。図１３のカムユニットＣＵＣについても同様である。

カムロブ部２０は、カムロブ部２０と共にカムベース部１０にも貫通した支持シャフト３３により揺動可能に支持されているがこの構成に限定されない。例えば、カムロブ部２０はカムベース部１０に一体に設けられた軸部周りに揺動可能に連結されていてもよい。また、カムロブ部２０に軸部を一体的に設けて、カムベース部１０にこの軸部を回転可能に収容する凹部を設けてもよい。

スプリング３４ｓは、例えば一端がカムベース部１０に固定され他端がカムロブ部２０に固定されていてもよい。

１ 可変動弁装置
５ ＥＣＵ
Ｓ カムシャフト
Ｒ ロッカーアーム
Ｖ バルブ
ＯＣＶ オイルコントロールバルブ
１０ カムベース部（第１カム部）
１１ ベース円部
１１ｎ ノーズ部
１２ 隙間
１６Ｓ スプリング（ロック部材用付勢部材）
１７ 孔（第１係合孔）
１７Ｐ ピン（押圧部材）
２０ カムロブ部（第２カム部）
２１ 傾斜面（第１傾斜面）
２２ 頂面
２３ 傾斜面（第２傾斜面）
２６ 孔（第２係合孔）
２６Ｐ ピン（ロック部材）
２７ 係合凹部（係合部）
３３ 支持シャフト
３４ｓ スプリング（付勢部材）
Ｔ、Ｔ６ 経路

Claims (6)

1. カムシャフトが貫通し、前記カムシャフトと共に回転し、長孔が形成された第１カム部と、
   前記第１カム部の外周面から突出した位置にある第１状態と前記第１状態よりも低い位置にある第２状態との間を揺動して移行するように前記第１カム部に支持され、略Ｕ字状又は略Ｌ字状に形成された第２カム部と、
   前記第２カム部に固定され、前記長孔を貫通したストッパピンと、
   前記第１カム部と前記第２カム部の間に介在し、前記第２カム部が前記第１状態となるように前記ストッパピンを付勢する付勢部材と、
   前記第２カム部が前記第１状態であるときにのみ、前記第２カム部をロックするロック機構と、
   前記第２カム部のロックが解除された状態であるときに、前記第２カム部が前記第２状態となるように反力を加えるカムフォロアと、を備え、
   前記反力は、前記付勢部材の付勢力よりも大きい、内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記ロック機構は、
   前記第１カム部に形成された第１係合孔、
   前記第２カム部に形成され、前記第１状態で前記第１係合孔に対向する第２係合孔、
   前記第１係合孔に収納される押圧部材、
   前記第２係合孔に収納されるロック部材、
   前記第１状態で前記ロック部材が前記第１及び第２係合孔に係合するように前記ロック部材を付勢するロック部材用付勢部材、
   前記第１係合孔に連通し、前記第１状態で前記ロック部材用付勢部材の付勢力に抗して前記第１係合孔から前記ロック部材を離脱させるように前記押圧部材に油圧を作用させる経路、を含む、請求項１の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記第１及び第２係合孔は、前記カムシャフトの軸方向に延びている、請求項２の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記第２カム部は、
   前記第１状態で前記第１カム部の外周面から突出する第１傾斜面、
   前記第１及び第２状態の何れの状態でも前記カムシャフトの軸方向から見て前記第１カム部の外周面と部分的に一致する第２傾斜面、を含む、請求項１乃至３の何れかの内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記第２カム部のロックが解除された状態では、前記カムシャフトの回転に伴って、前記第１及び第２カム部が前記カムフォロアに接触しながら前記第２カム部は前記第２状態から前記第１状態へ移行する、請求項１乃至３の何れかの内燃機関の可変動弁装置。
6. 前記第２カム部は、
   前記第２カム部のバルブ開き側に位置する傾斜面、
   前記第２カム部のバルブ閉じ側に位置する傾斜面、を含み、
   前記第２カム部の揺動の支点は、前記第２カム部のバルブ閉じ側に位置する傾斜面側に位置する、請求項１乃至３の何れかの内燃機関の可変動弁装置。
   

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