JP6390593B2 - カム要素部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、カム要素部材の製造方法に関する。

エンジンの動弁装置として、１つの弁について互いに形状が異なる複数のカム部を備え、これらカム部のうちから弁を開閉させるカム部を選択することにより、吸排気弁の開弁量や開弁時期などをエンジンの運転状態に応じて切り換え可能としたものが知られている。

例えば、特許文献１には、軸部材とその軸方向へ相対変位が可能でかつ当該軸部材と一体回転が可能な状態で当該軸部材に装着される筒状のカム要素部材とを備えるカムシャフトと、前記カム要素部材を軸方向に移動させるアクチュエータとを備え、カム要素部材に設けられた複数のカム部の位置を、当該カム要素部材の軸方向への移動により変更することによって、一つの弁を開閉させるカム部を切り換えるようにした動弁装置が記載されている。

この動弁装置では、カム要素部材の両側に、上記軸方向と直交する方向に進退（突出／退避）可能な円柱状の操作ピンを有する前記アクチュエータが備えられており、カム要素部材の位置に応じて選択的に操作ピンを作動（突出）させ、当該操作ピンをカム要素部材の軸方向両端に設けられた端面カムに摺接させることで、カム要素部材を軸方向へ移動させる、すなわちカム部を切り換える構成となっている。

特開２０１５−５９４６２号公報

特許文献１には記載されていないが、上記カム要素部材の軸方向両端に設けられる端面カムのカム面は、円柱状の回転切削工具を用いた切削加工により形成されると考えられる。具体的には、カム要素部材のベースとなる円筒状のワークを準備し、回転切削工具の軸方向がワークの径方向と一致するようにワークの端面に沿って配置し、回転切削工具を回転させつつカム要素部材をその軸周りに回転させることにより、切削加工が行われる。

しかしながら、ワークの端面に端面カムの一部としてスロープ部（周方向の一方側から他方側に向かって次第にリフト量が大きくなる部分）を形成する場合には、ワークの端面を正面から見たときに、回転切削工具の中心軸から軸直角方向（正面視で横方向）にオフセットされた位置で回転切削工具とワークの端面とが接触する。このような加工で形成された端面カムのカム面に対し、加工に使用された回転切削工具より小さな径を有する操作ピンを摺接させてカム要素部材のカム部の切り替え動作を行った場合には、操作ピンのうち端面カムのカム面に臨む部分における軸方向の一部のみがカム面に接触（局所的に接触）し、その結果、操作ピンと端面カムのカム面との接触圧が過度に大きくなって、操作ピンおよびカム面の摩耗が促進され、操作ピンおよび端面カムの耐久性が低下して、カム要素部材のカム部切り替え特性を適切に維持できない虞があった。

なお、この回転切削工具は、径が大きい程、剛性が大きくなってより精密な加工が可能となることから、比較的大きな回転切削工具が使用されると考えられる。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、カム要素部材のカム部切り替え特性を適切に維持することができるカム要素部材の製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、クランクシャフトからの回転力を受けて回転する軸部材と、この軸部材の軸方向への相対変位が可能でかつ当該軸部材と一体回転するように当該軸部材に装着され、外周面に前記軸方向に並ぶ複数のカム部が設けられた円筒状のカム要素部材と、当該カム要素部材を前記軸方向に移動させる操作装置とを備え、前記カム要素部材は、前記軸方向の両端に、前記軸方向外向きに突出するリフト部を有する端面カムを含み、前記操作装置は、前記カム要素部材の回転方向の位置に応じて選択的に前記カム要素部材の径方向内側に向けて突出して前記端面カムに当接するものであり、当該当接により前記カム要素部材の回転に伴い前記端面カムのリフト部に係合して当該カム要素部材を前記軸方向に移動させる円柱状の操作部材を含むものであり、鍛造によって形成され、前記カム要素部材のベースとなる円筒状のワークを準備し、前記操作部材の径と同等の径を有する円柱状の回転切削工具を、当該回転切削工具の軸方向が前記ワークの径方向と一致するように前記ワークの端面に沿って配置し、前記切削回転工具を当該切削回転工具の軸周りに回転させ、前記ワークを当該ワークの軸周りに前記切削回転工具に対して相対的に回転させながら、前記ワークの端面を切削することにより、前記端面カムのカム面を形成する、ことを特徴とする、カム要素部材の製造方法を提供する。

本発明における「操作部材の径と同等の径」には、操作部材の径と同じ径である場合と、操作部材の径とは若干径が異なる場合の双方が含まれる。

本発明によれば、操作部材の径と同等の径を有する回転切削工具を用いて、端面カムのカム面が形成される。このような加工で形成された端面カムのカム面に対し、上記操作部材（回転切削工具と同等の径を有する操作部材）を摺接させて、カム要素部材のカム部の切り替え動作を行った場合には、操作部材のうち端面カムのカム面に臨む部分における軸方向の略全体にカム面が接触するため、操作ピンとカム面との接触圧が過度に大きくなることが抑制され、その結果、操作部材および端面カムの耐久性を確保して、カム要素部材のカム部切り替え特性を適切に維持することができる。

本発明においては、前記操作部材の径をＲ１、前記回転切削工具の径をＲ２とした場合に、Ｒ１−Ｒ２の値が−０．５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。

この構成によれば、操作部材および端面カムの耐久性をより確実に確保して、カム要素部材のカム部切り替え特性をより適切に維持することができる。

本発明においては、前記エンジンは、吸気弁を駆動する吸気側カム軸に装着された前記カム要素部材と前記操作装置とを有する吸気側カム部切り替え機構と、排気弁を駆動する排気側カム軸に装着された前記カム要素部材と前記操作装置とを有する排気側カム部切り替え機構との少なくとも一方を備える多気筒エンジンであることが好ましい。

この構成によれば、多気筒エンジンの各気筒におけるカム要素部材の切り替え特性を適切に維持することができる。

以上説明したように、本発明に係るカム要素部材の製造方法によれば、カム部切り替え特性を適切に維持することができカム要素部材を製造することができる。

本発明の実施形態に係るカム要素部材を備えた動弁装置の概略構成を示す側面図である。 図１におけるｘ方向矢視による動弁装置を示す正面図である。 図１におけるｙ−ｙ線による拡大断面図である。 図１の状態から弁を開閉させるカム部を切り換えた状態を示す側面図である。 カム要素部材の単体斜視図である。 （ａ）は、第１気筒のカム要素部材の正面図であり、（ｂ）は、第１気筒のカム要素部材の背面図である。 操作装置の縦断面図である。 本発明の実施形態に係るカム要素部材を製造する様子を示す図であり、（ａ）は、円筒状のワークの端面を直径５ｍｍの回転切削工具で切削する様子を、ワークの軸方向から見た図であり、（ｂ）は、円筒状のワークの端面を直径２０ｍｍの回転切削工具で切削する様子を、ワークの軸方向から見た図である。 図８の（ａ）および（ｂ）に示す切削の様子を、回転切削工具の軸方向から見た図である。 （ａ）は、図８の（ａ）に示す切削加工で製造されたカム要素部材の端面カムのカム面に直径５ｍｍの操作ピンを摺接させている様子を、操作ピンの軸方向から見た図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるカム要素部材と操作ピンとの接触領域を、カム要素部材の軸方向から見た図である。 （ａ）は、図８の（ｂ）に示す切削加工で製造されたカム要素部材の端面カムのカム面に直径５ｍｍの操作ピンを摺接させている様子を、操作ピンの軸方向から見た図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるカム要素部材と操作ピンとの接触領域を、カム要素部材の軸方向から見た図である。 カム要素部材のカム面に操作ピンを摺接させているときの接触圧（カム要素部材の回転角度を変化させたときの接触圧）を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。

以下の説明では、まず、本発明の実施形態に係るカム要素部材を備えた動弁装置の構成について説明する。

（動弁装置の概略構成）
図１は、本発明の実施形態に係るカム要素部材を備えた動弁装置の概略構成を示す側面図である。なお、以下の説明では、特に言及する場合を除き、気筒列方向を前後方向とし、第１気筒１１側を「前側」、第４気筒１４側を「後側」として説明を行う。

本実施形態では、本発明に係る動弁装置が４気筒、４弁式ＤＯＨＣエンジンに適用された例について説明するが、本発明に係る動弁装置はこれ以外のエンジンについても適用可能である。

この動弁装置は、図示しないシリンダヘッドに、第１〜第４気筒１１〜１４のそれぞれについて２つずつ、合計８つの排気弁Ａ…Ａと、これらの排気弁Ａ…Ａを閉方向に付勢するリターンスプリングＢ…Ｂとを備えている。さらに、この動弁装置は、シリンダヘッドの上部に、ロッカアームＣ…Ｃを介して上記リターンスプリングＢ…Ｂの付勢力に抗して各排気弁Ａ…Ａを開動させるカムシャフト２を備えている。

このカムシャフト２は、シリンダヘッドにおける各気筒１１〜１４の中心位置に設けられた縦壁部Ｄ…Ｄと各縦壁部Ｄ…Ｄの上部に取り付けられたキャップ部材Ｅ…Ｅとで構成される軸受部Ｆ…Ｆに回転自在に支持されており、図示しないクランクシャフトによりチェーンを介して回転駆動される。

また、カムシャフト２は、軸部材１０と、該軸部材１０にスプライン嵌合され、該軸部材１０と一体回転しかつ軸方向に移動可能とされた第１〜第４カム要素部材２０１〜２０４とで構成されている。これらカム要素部材２０１〜２０４は、各気筒１１〜１４に対応させて、上記軸部材１０上で列状に配置されている。

さらに、この動弁装置は、各カム要素部材２０１〜２０４を上記軸部材１０上で軸方向にそれぞれ所定ストローク移動させる電磁駆動式の６つの操作装置３０１〜３０６を備えている。具体的には、気筒列の第１気筒１１側を前方として、該気筒列の前端位置に第１操作装置３０１が、第１、第２気筒１１、１２間位置に第２操作装置３０２が、第２、第３気筒１２、１３間の前端位置に第３操作装置３０３が、後端位置に第４操作装置３０４が、第３、第４気筒１３、１４間位置に第５操作装置３０５が、気筒列の後端位置に第６操作装置３０６がそれぞれ配置されている。

図２に示すように、これらの操作装置３０１〜３０６は、カムシャフト２を挟んで上記ロッカアームＣにおけるカムフォロワＣ’（図２参照）の反対側に、操作装置３０１〜３０６の操作ピン３２（本発明の「操作部材」に相当する）がカムシャフト２の軸心を指向するように配置されている。この実施形態の場合、操作装置３０１〜３０６は、カムシャフト２とカム要素部材２０１〜２０４を上方から覆うシリンダヘッドカバーＧに取り付けられている。

各操作装置３０１〜３０６は、電磁式アクチュエータ３と、この電磁式アクチュエータ３への通電時に該電磁式アクチュエータから突出可能な略円筒状の操作ピン３２とを備えている。

電磁式アクチュエータ３は、プッシュ型のソレノイドアクチュエータであり、円柱状の磁芯３１と、磁芯３１の周面に装着される円筒状のボビン３４と、ボビン３４の外周面に巻回されるコイル３３と、磁芯３１と同軸上に設けられ、磁芯３１に対して接近／離間可能に設けられた円柱状の操作ピン３２（本発明の「操作部材」に相当する）を軸方向にスライド可能に支持する円筒状のピン支持部３５とを備えている。

操作ピン３２の後端部（磁芯３１側端部）には、円筒状の永久磁石３６が設けられている。

この電磁式アクチュエータ３においては、操作ピン３２の先端部がカム要素部材２０１〜２０４の外周面の外側に退避する退避位置（非操作位置）に位置した状態で、コイル３４に通電されると、永久磁石３６を遠ざける方向の電磁力（斥力）がコイル３４に発生し、これにより、操作ピン３２は軸部材１０側に移動（突出）する。具体的には、操作ピン３２は、上記がカム要素部材２０１〜２０４の外周面の外側に位置する退避位置（非操作位置）から、カム要素部材２０１〜２０４の外周面よりも内側に入り込む作動位置へ移動する。

そして、操作ピン３２が作動位置に位置した状態でコイル３４への通電を終了し、操作ピン３２の先端に後述の戻しスロープ部２３に摺接した状態で軸部材１０が正方向に回転すると、操作ピン３２は戻しスロープ部２３に案内されて退避位置に向かって移動する。操作ピン３２の先端が戻しスロープ部２３の頂点付近に到達すると、永久磁石３６と磁芯３１との間に作用する吸引力（磁力）により、永久磁石３６が磁芯３１に吸着され、これにより、操作ピン３２は退避位置に移動してこの位置に保持される。

各カム要素部材２０１〜２０４の電磁式アクチュエータ３への通電は、図外のクランク角センサからの検出信号に基づく、図外のＥＣＵ（Electronic Control Unit）から各操作装置３０１〜３０６への通電指示によって行われる。

また、操作装置３０１〜３０６による各カム要素部材２０１〜２０４の軸方向の移動を所定の２か所で位置決めするため、図３に第１、第２カム要素部材２０１、２０２を例として示すように、軸部材１０と各カム要素部材２０１〜２０４との嵌合部にディテント機構４０がそれぞれ設けられている。

このディテント機構４０は、軸部材１０の外周面から径方向に穿設された孔４１と、該孔４１内に収納されたスプリング４２と、孔４１の開口部に配置され、スプリング４２により軸部材１０の外周面から径方向の外側へ飛び出すように付勢されたディテントボール４３と、カム要素部材２０１〜２０４の内周面に軸方向に隣接して設けられた２か所の周溝４４１、４４２とで構成されている。そして、このディテント機構４０は、ディテントボール４３が一方の周溝４４１に係合したときに、カム要素部材２０１〜２０４が図１に示す第１位置に、上記ディテントボール４３が他方の周溝４４２に係合したときに、カム要素部材２０１〜２０４が図４に示す第２位置に、それぞれ位置決めされるように構成されている。

ここで、図１に示すように、第１〜第４カム要素部材２０１〜２０４が全て第１位置に位置するとき、第１カム要素部材２０１は後方に、第２カム要素部材２０２は前方に、第３カム要素部材２０３は後方に、第４カム要素部材２０４は前方に位置する。したがって、第１、第２カム要素部材２０１、２０２の対向端面は互いに近接し、第２、第３カム要素部材２０２、２０３の対向端面は互いに離間し、第３、第４カム要素部材２０３、２０４の対向端面は互いに近接した状態となる。

また、図４に示すように、第１〜第４カム要素部材２０１〜２０４が全て第２位置に位置したときは、第１カム要素部材２０１は前方に、第２カム要素部材２０２は後方に、第３カム要素部材２０３は前方に、第４カム要素部材２０４は後方に位置する。したがって、第１、第２カム要素部材２０１、２０２の対向端面は互いに離間し、第２、第３カム要素部材２０２、２０３の対向端面は互いに近接し、第３、第４カム要素部材２０３、２０４の対向端面は互いに離間した状態となる。

（カム要素部材の構成）
次に、図５，６により、カム要素部材２０１〜２０４の構成について第１カム要素部材２０１と第２カム要素部材２０２を例としてさらに詳しく説明する。

カム要素部材２０１（２０２〜２０４）は、筒状とされ、その中間部の外周面は上記軸受部Ｆに支持されるジャーナル部２１とされていると共に、その前後両側に２つの排気弁Ａ、Ａ用の作動部２２、２２が設けられており、各作動部２２、２２には、図５に示すように、例えば低エンジン回転時用のリフト量が大きな第１カム部２２１と、例えば高エンジン回転時用のリフト量が小さな第２カム部２２２とが互いに隣接させて設けられている。

この第１カム部２２１と第２カム部２２２は、図５，６（ｂ）に示すように、ベースサークルａが共通で、リフト量が異なるノーズ部ｂ１、ｂ２が該ベースサークルａ上にわずかに位相差をもって設けられている。そして、カム要素部材２０１（２０２〜２０４）の２つの作動部２２は、第１カム部２２１と第２カム部２２２とが前後方向に並ぶ順序が一致し、ノーズ部ｂ１の位相が一致し、ノーズ部ｂ２の位相が一致している。なお、ベースサークルａが共通とは、第１カム部２２１と第２カム部２２２とのベースサークルａのベース円径が同じであることを意味する。

図１、図４に示すように、第１カム要素部材２０１および第３カム要素部材２０３においては、第１カム部２２１が前側、第２カム部２２２が後側にそれぞれ配置され、第２カム要素部材２０２および第４カム要素部材２０４においては、第２カム部２２２が前側、第１カム部２２１が後側にそれぞれ配置されている。

そして、カム要素部材２０１〜２０４が上述のディテント機構４０により軸部材１０上の第１位置に位置決めされたときには、いずれのカム要素部材２０１〜２０４においても、２つの第１カム部２２１、２２１が対応する気筒１１〜１４の２つのロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応して位置し（図１参照）、軸部材１０上の第２位置に位置決めされたときは、第２カム部２２２、２２２が上記カムフォロワＣ’、Ｃ’に対応して位置する（図４参照）ように、カム要素部材２０１〜２０４の作動部２２、２２の間隔が設定されている。

なお、本実施形態に係るエンジンは、各気筒の爆発順序が、第３気筒１３→第４気筒１４→第２気筒１２→第１気筒１１とされており、各カム要素部材２０１〜２０４の第１カム部２２１および第２カム部２２２のノーズ部ｂ１、ｂ２が、カムシャフト２の９０°回転ごとに、この順序でカムフォロワＣ’、Ｃ’に摺接するように、第１〜第４カム要素部材２０１〜２０４の間で互いに位相差を有して軸部材１０にスプライン嵌合されている。

さらに、各カム要素部材２０１〜２０４は、前後方向両端に端面カム２３、２３を備えている。

この前後方向両端の端面カム２３、２３は、各々、図５、６に示すように、カム要素部材２０１（２０２〜２０４）の軸方向と直交する基準面２３ａと、この基準面２３ａから軸方向外向きに突出するリフト部２３ｂとを有する。このリフト部２３ｂは、図６に示すように、リフト開始位置ｅからリフト終了位置ｆに至る所定位相範囲α（例えば約１２０°）の間で、カム要素部材２０１〜２０４の回転方向Ｘに向かうに伴い基準面２３ａ（リフト量ゼロ）から軸方向のリフト量が次第に増加し、リフト終了位置ｆでリフト量が最大となるように形成されている。そして、リフト終了位置ｆからその回転遅れ方向（回転方向Ｘとは反対方向）に位置する後述のスロープ終了位置ｇに至る範囲で最大リフト量を維持し、該スロープ終了位置ｇでリフト量がゼロとなる（基準面２６ａに戻る）ようにリフト部２６ｂが形成されている。

さらに、上述のように、各カム要素部材２０１〜２０４が各気筒１１〜１４の爆発順序に応じてそれぞれ所定の位相差を設けて軸部材１０にスプライン嵌合されていることに伴い、各カム要素部材２０１〜２０４の互いに対向する端面カム２３、２３もそれぞれ位相差をもって対向する。本実施形態では、図１の符号ア、イに示すように、隣接する２つの第１および第２カム要素部材２０１、２０２、並びに第３および第４カム要素部材２０３、２０４は、互いに対向する端面カム２３、２３のリフト部２３ｂ、２３ｂが互いに異なる位相に設けられており、この２つのカム要素部材２０１〜２０４が近接時にこれらリフト部２３ｂ、２３ｂの少なくとも一部が軸方向に重複している。

そして、上記第２および第５操作装置３０２、３０５の操作ピン３２、３２は、対応する２つのカム要素部材２０１〜２０４の近接時に互いに対向する端面カム２３、２３の対向面間に突出して作動位置に移動し、これらの端面カム２３、２３に係合することにより、カムシャフト２の回転に従って、近接していた２つのカム要素部材２０１〜２０４を互いに離間させる方向にスライドさせるようになっている。

図１に示す状態では、近接していた第１、第２カム要素部材２０１、２０２、および、第３、第４カム要素部材２０３、２０４は、互いに離間することによりいずれも第１位置から図４に示す第２位置へ移動する。また、図４に示す状態では、近接していた第２、第３カム要素部材２０２、２０３は、互いに離間することにより第２位置から図１に示す第１位置へ移動する。

一方、第１操作装置３０１の操作ピン３２は、図４に示すように、第１カム要素部材２０１が前側の第２位置にある状態で、該第１カム要素部材２０１の前側の端面カム２３に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム２３に係合し、カムシャフト２の回転に伴って、第１カム要素部材２０１を後側の第１位置へ移動させる。同様に、第４操作装置３０４の操作ピン３２は、第３カム要素部材２０３が前方の第２位置にある状態で、該第３カム要素部材２０３の前方の端面カム２３に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム２３に係合し、カムシャフト２の回転に伴って、第３カム要素部材２０３を後側の第１位置へ移動させる。

また、第３操作装置３０３の操作ピン３２は、第２カム要素部材２０２が後側の第２位置にある状態で、該第２カム要素部材２０２の後側の端面カム２３に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム２３に係合し、これを前側の第１位置へ移動させる。同様に、第６操作装置３０６の操作ピン３２は、第４カム要素部材２０４が後側の第２位置にある状態で、該第４カム要素部材２０４の後側の端面カム２３に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム２３に係合し、これを前側の第１位置へ移動させる。

ここで、各操作装置３０１〜３０６の操作ピン３２の作動位置への突出は、以下のようなタイミングで行われる。すなわち、第１、第４操作装置３０１、３０４については、操作ピン３２の指向位置に、第１、第３カム要素部材２０１、２０３の前側の端面カム２３の端面カム２３の基準面２３ａが位置するタイミングで行われる。また、第３、第６操作装置３０３、３０６にあっては、操作ピン３２の指向位置に、第２、第４カム要素部材２０２、２０４の後側の端面カム２３の基準面２３ａが位置するタイミングで操作ピン３２の突出が行われる。さらに、第２操作装置３０２にあっては、操作ピン３２の指向位置に、第１、第２カム要素部材２０１、２０２の互いに対向する２つの端面カム２３、２３の両方の基準面２３ａ、２３ａが位置するタイミングで操作ピン３２の突出が行われる。第５操作装置３０５にあっては、操作ピン３２の指向位置に、第３、第４カム要素部材２０３、２０４の互いに対向する２つの端面カム２３、２３の両方の基準面２３ａ、２３ａが位置するタイミングで操作ピン３２の突出が行われる。

また、この操作ピン３２の作動位置への突出による各カム要素部材２０１〜２０４の移動は、ロッカアームＣのカムフォロワＣ’が第１カム部２２１または第２カム部２２２のベースサークルａに対応して位置しているタイミング、すなわち、当該気筒が排気行程以外の行程にあるときに行われなければならない。

そこで、これらの作動タイミングの条件を満足するために、この実施形態では、図６に示すように、第１、第２カム部２２１、２２２のノーズ部ｂ１、ｂ２の頂部に対し、回転方向Ｘの前方側の所定位相の位置に端面カム２３のリフト開始位置ｅが設定され、該リフト開始位置ｅから回転方向Ｘの後方側（回転遅れ方向）の所定位相αの位置に端面カム２３のリフト終了位置ｆが設定されている。そして、端面カム２３のリフト開始位置ｅから回転方向Ｘの後方側に向かうリフト終了位置ｆまでの角度が１８０度よりも小さくなるように、端面カム２３のリフト部２３ｂが設けられている。この場合、図２に示すロッカアームＣのカムフォロワＣ’と操作装置３０１〜３０６の操作ピン３２の位置関係において、各カム要素部材２０１〜２０４は、排気行程の終了後間もなく移動することになる。

しかし、上述のような位置関係で第１、第２カム部２２１、２２２のノーズ部ｂ１、ｂ２と端面カム２３のリフト部２３ｂが設けられていても、作動不良等により操作装置３０１〜３０６の操作ピン３２が意図していないタイミングで突出してしまった場合、この操作ピン３２とリフト部２３ｂとが不用意に係合してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、カム要素部材２０１〜２０４の端面カム２３に、作動位置へ突出した操作ピン３２を強制的に不作動位置まで退避させるための戻しスロープ部２３ｃが一体的に設けられている。

この戻しスロープ部２３ｃは、各カム要素部材２０１〜２０４のカム部２２を切り換える順序、操作装置３０の配置される個数等の条件によって設けるべき場所が変わる。しかし、これらの条件によらず、戻しスロープ部２３ｃは、互いに隣接するカム要素部材２０１〜２０４のうち、共通する操作装置３０１〜３０６によって遅れて離間されるカム要素部材２０１〜２０４の対向する端部に少なくとも設ける必要がある。本実施形態の場合、燃焼順序と同じ第３気筒１３→第４気筒１４→第２気筒１２→第１気筒１１の順に各気筒１１〜１４のカム要素部材２０１〜２０４のカム部２２を切り換えるため、第１、第４カム要素部材２０１、２０４の前後方向両端と、第２カム要素部材２０２の後端と、第３カム要素部材２０３の前端にそれぞれ戻しスロープ部２３ｃが設けられている。

図５に示すように、戻しスロープ部２３ｃは、リフト部２３ｂよりさらに軸方向に突出し、図６に示すように、端面カム２３の端面において端面カム２３のリフト終了位置ｆより回転遅れ側（矢印Ｘと逆方向）に所定位相範囲、すなわちリフト終了位置（スロープ開始位置）ｆからスロープ終了位置ｇまで設けられており、回転遅れ側に向かって外方に傾斜して延びるカム面、すなわち、回転遅れ側に向かって半径方向のリフト量が次第に高くなるカム面を有する。このカム面は、スロープ開始位置ｆにおけるリフト量が作動位置にある操作ピン３２の先端部よりもわずかに低いと共に、スロープ終了位置ｇにおけるリフト量が不作動位置にある操作ピン３２の先端部よりもわずかに低く設定されている。

この戻しスロープ部２３ｃによれば、リフト部２３ｂによるカム要素部材２０１〜２０４の移動が終了した後に操作ピン３２の先端部をそのカム面に摺接することにより、操作ピン３２を作動位置から不作動位置に退避させることができる。なお、上述のように、スロープ終了位置ｇにおけるリフト量は不作動位置にある操作ピン３２の先端部よりも低いが、スロープ開始位置ｆからスロープ終了位置ｇに至るまでに操作ピン３２に与えられた慣性力と電磁式アクチュエータの磁力によって、操作ピン３２はさらに不作動位置まで押し戻される。

さらに、カム要素部材２０１〜２０４は、カムシャフト２が逆回転した際、作動位置へ突出した操作ピン３２を強制的に不作動位置まで退避させるための逆転時戻しスロープ部２３ｄを端面カム２３に一体的に有している。

この逆転時戻しスロープ部２３ｄは、カム要素部材２０１〜２０４の両端の端面カム２３、２３のうち、戻しスロープ部２３ｃが設けられている端面カム２３と同じ端面カム２３に戻しスロープ部２３ｃと共に設けられている。本実施形態の場合、逆転時戻しスロープ部２３ｄは、第１、第４カム要素部材２０１、２０４の前後方向両端と、第２カム要素部材２０２の後端と、第３カム要素部材２０３の前端にそれぞれ設けられている。

図５に示すように、逆転時戻しスロープ部２３ｄは、基準面２３ａから軸方向に戻しスロープ部２３ｃと同量だけ突出している。また、図６に示すように、逆転時戻しスロープ部２３ｄは、端面カム２３の端面においてスロープ終了位置ｇより回転遅れ側（矢印Ｘと逆方向）に所定位相範囲、すなわちスロープ終了位置（逆転時スロープ終了位置）ｇから逆転時スロープ開始位置ｈまで設けられている。そして、端面カム２３の逆転時スロープ終了位置ｇの外周面から回転遅れ側に向かって内方に傾斜して延びるカム面、すなわち、回転遅れ側に向かって半径方向のリフト量が次第に低くなるカム面を有する。このカム面は、逆転時スロープ開始位置ｈにおけるリフト量が作動位置にある操作ピン３２の先端部よりもわずかに低いと共に、逆転時スロープ終了位置ｇにおけるリフト量が不作動位置にある操作ピン３２の先端部よりもわずかに低く設定されている。

本実施形態においては、４つの気筒１１〜１４にそれぞれ備えられた４つのカム要素部材２０１〜２０４が６つの操作装置３０１〜３０６により操作され、排気弁Ａ…Ａを開閉させるカム部２２が、リフト量の小さな第１カム部２２１…２２１とリフト量の大きな第２カム部２２２…２２２との間で切り換えられる。

（カム要素部材の製造方法）
次に、本実施形態に係るカム要素部材の製造方法について説明する。ここでは、端面カム２３のカム面（基準面２３ａ、および、リフト部２３ｂのカム面）の形成方法について説明する。

まず、カム要素部材２０１（２０２〜２０４）のベースとなる円筒状のワーク６０を準備する（図８（ａ）参照）。ワーク６０は、鍛造によって製造された金属製の中間製品であって、外周面には、鍛造によって２つのカム部（第１カム部２２１および第２カム部２２２）が形成されている（図８ではカム部の図示を省略）。

次いで、操作ピン３２の径と同等の径を有する円柱状の回転切削工具４ａを、当該回転切削工具４ａの軸方向がワーク６０の径方向と一致するようにワーク６０の端面に沿って配置する（図８（ａ）参照）。なお、操作ピン３２の径（直径）は、一例として、５ｍｍとされ、回転切削工具４ａの径（直径）も５ｍｍとされる。回転切削工具４ａは、例えば、図外のモータによって回転駆動されるエンドミルである。

次いで、切削回転工具４ａを切削回転工具４ａの軸周りに回転させつつ、ワーク６０を当該ワーク６０の軸周りに回転させることにより、ワーク６０の端面を切削して、端面カム２３のカム面（基準面２３ａ、および、リフト部２３ｂのカム面）を形成する。

なお、図８（ａ）の符号Ｃ１は、回転切削工具４ａの中心軸を示しており、この中心軸Ｃ１はワーク６０の中心点Ｏを通る。図８（ａ）において、ワーク６０を点Ｏを中心として反時計回りに回転させることにより、回転切削工具４ａは、ワーク６０に対して相対的に、実線で示す位置から二点鎖線で示す位置へ移動する。

図８（ａ）、図９において、符号Ｌａは、回転切削工具４ａがリフト部２３ｂを形成する際の回転切削工具４ａとワーク６０との接触領域を示している。図８（ａ）、図９に示されるように、接触領域Ｌａは、回転切削工具４ａの中心軸Ｃ１から軸直角方向（ワーク６０の周方向）にオフセットされた位置にある。このオフセット量は、回転切削工具の径が大きい程、大きくなる。例えば、図８（ｂ）においては、回転切削工具４ｂの径は、操作ピン３２の径の４倍の２０ｍｍであるとする。このため、図８（ｂ）におけるオフセット量ｄ２は、図８（ａ）におけるオフセット量ｄ１よりも大きくなっている（図９参照）。

このため、図１０（ａ）に示されるように、径５ｍｍの回転切削工具４ａにより形成されたリフト部２３ｂのカム面に操作ピン３２が摺接すると、図１０（ｂ）に示されるように、操作ピン３２のうちリフト部２３ｂのカム面に臨む部分における軸方向の略全体３２ａにカム面が接触する。これは、回転切削工具４ａの中心軸Ｃ１から回転切削工具４ａとワーク６０との接触位置までのオフセット量ｄ１（図８（ａ），図９参照）が、操作ピン３２の中心軸Ｐから操作ピン３２とカム面との接触位置３２ａまでのオフセット量（図１０（ａ）参照。オフセット量ｄ１に等しい）と一致するためである。なお、図１０（ｂ）に示す多数の直線Ｌは、各々がカム面における等高線を示している。

これにより、操作ピン３２とカム面との接触圧が過度に大きくなることが抑制され、その結果、操作ピン３２および端面カム２３の耐久性を確保して、カム要素部材２０１（２０２〜２０４）のカム部切り替え特性を適切に維持することができる。図１２のグラフＧ１（実験結果）に示されるように、操作ピン３２とカム面（基準面２３ａ，リフト部２３ｂのカム面）との接触圧は、ほぼ１０００ＭＰａ以下の比較的低い圧力に抑えられている。なお、図１２において、角度０〜４０（ｄｅｇ）は基準面２３ａの範囲を表し、角度４０〜１２０（ｄｅｇ）はリフト部２３ｂの範囲を表している。

一方、図１１（ａ）に示されるように、径２０ｍｍの回転切削工具４ｂにより形成されたリフト部２３ｂのカム面に操作ピン３２が摺接すると、図１１（ｂ）に示されるように、操作ピン３２のうちリフト部２３ｂのカム面に臨む部分における軸方向の一部３２ａのみにカム面が接触する。これは、回転切削工具４ｂの中心軸Ｃ２から回転切削工具４ｂとワーク６０との接触位置Ｌｂまでのオフセット量ｄ２が、操作ピン３２の中心軸Ｐから操作ピン３２とカム面との接触位置３２ａまでのオフセット量（図１１（ａ）参照。オフセット量ｄ１に等しい）と一致しないためである。

従って、この場合には、操作ピン３２とカム面との接触圧が過度に大きくなる虞があり、その結果、操作ピン３２および端面カム２３の耐久性を確保することができない虞がある。図１２のグラフＧ２（実験結果）に示されるように、操作ピン３２とカム面（リフト部２３ｂのカム面）との接触圧は、３５００ＭＰａの比較的高い圧力となっている。

（本実施形態の作用効果）
本実施形態によれば、操作ピン３２の径と同等の径を有する回転切削工具４ａを用いて、端面カム２３のカム面が形成される。このような加工で形成された端面カム２３のカム面に対し、操作ピン３２を摺接させて、カム要素部材２０１（２０２〜２０４）のカム部２２１、２２２の切り替え動作を行った場合には、操作ピン３２のうち端面カム２３のカム面に臨む部分における軸方向の略全体にカム面が接触するため、操作ピン３２とカム面との接触圧が過度に大きくなることが抑制され、その結果、操作ピン３２および端面カム２３の耐久性を確保して、カム要素部材２０１（２０２〜２０４）のカム部切り替え特性を適切に維持することができる。

また、本実施形態によれば、多気筒エンジンの各気筒におけるカム要素部材２０１〜２０４の切り替え特性を適切に維持することができる。

なお、上記実施形態では、操作ピン３２の径と回転切削工具４ａの径とを同じに設定したが、操作ピン３２の径と回転切削工具の径とは若干異なっていてもよい。具体的には、例えば、操作ピン３２の径をＲ１、回転切削工具４ａの径をＲ２とした場合に、Ｒ１−Ｒ２の値が−０．５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内であってもよい。また、当該範囲のうち、より好ましい範囲として、Ｒ１−Ｒ２の値が−０．２ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲内であってもよい。これらの範囲内であっても、操作ピン３２とカム面との接触圧が過度に大きくなることが抑制され、カム要素部材２０１（２０２〜２０４）のカム部切り替え特性を適切に維持することができる。

また、上記実施形態では、ワーク６０をその軸周りに回転させながら、ワーク６０の端面を切削したが、ワーク６０を回転させないで、回転切削工具４ａをワーク６０の軸周りに回転させながら、ワーク６０の端面を切削してもよい。

４ａ 回転切削工具
１０ 軸部材
２３ 端面カム
２３ｃ リフト部
３２ 操作ピン（操作部材）
６０ ワーク
２０１〜２０４ カム要素部材
２２１，２２２ カム部
３０１〜３０６ 操作装置

Claims (3)

1. クランクシャフトからの回転力を受けて回転する軸部材と、この軸部材の軸方向への相対変位が可能でかつ当該軸部材と一体回転するように当該軸部材に装着され、外周面に前記軸方向に並ぶ複数のカム部が設けられた円筒状のカム要素部材と、当該カム要素部材を前記軸方向に移動させる操作装置とを備え、前記操作装置により前記カム要素部材を前記軸方向に移動させることで、弁開閉に使用されるカム部を切り換えるエンジンの動弁装置における前記カム要素部材の製造方法であって、
   前記カム要素部材は、前記軸方向の両端に、前記軸方向外向きに突出するリフト部を有する端面カムを含み、前記操作装置は、前記カム要素部材の回転方向の位置に応じて選択的に前記カム要素部材の径方向内側に向けて突出して前記端面カムに当接するものであり、当該当接により前記カム要素部材の回転に伴い前記端面カムのリフト部に係合して当該カム要素部材を前記軸方向に移動させる円柱状の操作部材を含むものであり、
   鍛造によって形成され、前記カム要素部材のベースとなる円筒状のワークを準備し、
   前記操作部材の径と同等の径を有する円柱状の回転切削工具を、当該回転切削工具の軸方向が前記ワークの径方向と一致するように前記ワークの端面に沿って配置し、
   前記切削回転工具を当該切削回転工具の軸周りに回転させ、前記ワークを当該ワークの軸周りに前記切削回転工具に対して相対的に回転させながら、前記ワークの端面を切削することにより、前記端面カムのカム面を形成する、
   ことを特徴とする、カム要素部材の製造方法。
2. 前記操作部材の径をＲ１、前記回転切削工具の径をＲ２とした場合に、Ｒ１−Ｒ２の値が−０．５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載のカム要素部材の製造方法。
3. 前記エンジンは、吸気弁を駆動する吸気側カム軸に装着された前記カム要素部材と前記操作装置とを有する吸気側カム部切り替え機構と、排気弁を駆動する排気側カム軸に装着された前記カム要素部材と前記操作装置とを有する排気側カム部切り替え機構との少なくとも一方を備える多気筒エンジンであることを特徴とする、請求項１または２に記載のカム要素部材の製造方法。

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