JP6394564B2 - カムユニットの製造方法 - Google Patents

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備えられたカムユニットの製造方法に関する。特に、本発明は、カムシャフトに外挿したカムユニットを軸方向（カム軸方向）にスライドさせて、複数のカムのうちバルブ開閉に使用するカムを選択するようにしたカム切替方式の可変動弁機構に備えられた前記カムユニットの製造方法に関する。

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は、バルブタイミングを連続的に変更可能なＶＶＴ（Variable Valve Timing）が広く用いられている。また、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キャリア（カムユニット）をカムシャフトに外挿し、その軸方向（カム軸方向）にスライドさせることにより、バルブ開閉に使用するカムを選択するようにしたカム切替方式のものも公知である。

前記従来例の可変動弁機構においては、カムユニットの外周に螺旋状のガイド溝を設けて、その外方からサーボ機構の係合要素（以下、シフトピンという）を係合させるようにしている。こうすると、カムシャフトと一体にカムユニットが回転するときに、相対的にはそのガイド溝に沿ってシフトピンが移動するようになり、このことによって実際には、そのガイド溝とシフトピンとの係合が維持されるように、カムユニットがカム軸方向にスライドする。

また、前記複数のカムそれぞれの外周面には、バルブをリフトさせないベース円区間と、バルブをリフトさせるリフト区間とが設けられている。つまり、例えばロッカアームを備えた動弁系にあっては、カムユニットの回転に伴い、カムの外周面のベース円区間がロッカアームに当接している期間ではバルブのリフトは行われず、カムの外周面のリフト区間がロッカアームに当接している（ロッカアームを押圧している）期間においてバルブがリフトされることになる。

このため、バルブのリフト動作を円滑に行うために、各カムそれぞれの外周面におけるベース円区間とリフト区間との境界部分に段差等の不連続部が存在しないことが望まれる。

また、バルブ開閉に使用するカムが切り替えられる際には、カムの外周面のベース円区間がロッカアームに接触している期間中にカムユニットがスライドすることになる。つまり、ロッカアームが、一方のカムのベース円区間の外周面から他方のカムのベース円区間の外周面に相対移動する（実際には、カムユニットのスライドに伴って、ロッカアーム上を各カムのベース円区間の外周面が移動する）ことで、バルブ開閉に使用するカムが切り替えられる。このため、各カムの外周面におけるベース円区間同士の間（ベース円区間同士の境界部分）にも段差等の不連続部が存在しないことが望まれる。

特表２０１０−５２０３９５号公報 独国特許出願公開第１０３３３９１６号明細書

前述したように複数のカムを備えたカムユニットの製造に当たっては、各カムの外周面が研磨加工されて所定のプロフィール（ベース円区間およびリフト区間それぞれの外周面形状）が形成される。

その研磨加工の一例を図１１に沿って説明する。この図１１は、一対のカム（低リフトカムｂおよび高リフトカムｃ）が隣接して設けられたカムユニットａの研磨工程を示している。また、この図１１では、研磨加工によって除去される部分（除去される厚み）に破線の斜線を付している。

先ず、図１１（ａ）に示すように、砥石ｄを高リフトカムｃに対向させ、この高リフトカムｃの外周面（高リフトカムｃのベース円区間ｃ１およびリフト区間ｃ２それぞれの外周面）の研磨を連続して行う。その後、図１１（ｂ）に示すように、砥石ｄを低リフトカムｂに対向させ、この低リフトカムｂの外周面（低リフトカムｂのベース円区間ｂ１およびリフト区間ｂ２それぞれの外周面）の研磨を連続して行う。これら研磨加工が終了した時点では、高リフトカムｃのベース円区間ｃ１の外周面と低リフトカムｂのベース円区間ｂ１の外周面との境界部分に研磨残りｅが生じているため、図１１（ｃ）に示すように、この境界部分に対するペーパラップ加工を行い、この研磨残りｅの除去（高リフトカムｃと低リフトカムｂとの境界部分の研磨）を行う。

このような研磨工程によれば、各カムｂ，ｃそれぞれの外周面が連続して研磨されるため、各カムｂ，ｃそれぞれの外周面（特に、ベース円区間ｂ１，ｃ１とリフト区間ｂ２，ｃ２との境界部分）に段差等の不連続部が生じることはない。しかしながら、高リフトカムｃと低リフトカムｂとの境界部分をペーパラップ加工する際に、その研磨量の精度を十分に得ることが難しく、この境界部分に段差が生じてしまう可能性がある。つまり、研磨量が少ない場合には凸状の段部が生じ、研磨量が多い場合には凹状の段部が生じてしまって、前記カム切り替え時に、カムｂ，ｃの外周面とロッカアームとの間での相対的なスライドが良好に行えなくなる可能性がある。図１１（ｄ）は、高リフトカムｃと低リフトカムｂとの境界部分に凹状の段部ｆが生じている場合を示している。

また、高リフトカムｃの外周面および低リフトカムｂの外周面が砥石ｄによってそれぞれ個別に研磨されるため、ペーパラップ加工を行う前段階で各カムｂ，ｃのベース円区間ｂ１，ｃ１同士の間に段差が生じる可能性があり、この段差が大きい場合にも、ペーパラップ加工後に、高リフトカムｃと低リフトカムｂとの境界部分に段差が生じてしまう可能性がある。図１１（ｅ）は、各カムｂ，ｃのベース円区間ｂ１，ｃ１同士の間に段差が生じている状況で（図中に破線で示す形状を参照）、ペーパラップ加工での研磨量が多いことに起因して、高リフトカムｃと低リフトカムｂとの境界部分に段部ｇが生じている場合を示している。

高リフトカムｃと低リフトカムｂとの境界部分に段部ｆ，ｇを生じさせないカムユニットの研磨工程として特許文献２に開示されているものがある。図１２は、その研磨工程を示している。この図１２においても、研磨加工によって除去される部分に破線の斜線を付している。

先ず、図１２（ａ）に示すように、砥石ｄを低リフトカムｂに対向させ、この低リフトカムｂのリフト区間ｂ２の外周面の研磨を行う。その後、図１２（ｂ）に示すように、砥石ｄを各カムｂ，ｃに対向させ、高リフトカムｃの外周面（高リフトカムｃのベース円区間ｃ１およびリフト区間ｃ２それぞれの外周面）および低リフトカムｂのベース円区間ｂ１の外周面の研磨を連続して行う。これによれば、高リフトカムｃのベース円区間ｃ１の外周面と低リフトカムｂのベース円区間ｂ１の外周面とが同一の砥石ｄによって同時に研磨されるため、これらベース円区間ｃ１，ｂ１同士の間の境界部分に段差等の不連続部が生じないことになる。

しかしながら、この研磨加工にあっては、低リフトカムｂのリフト区間ｂ２の外周面の研磨と、低リフトカムｂのベース円区間ｂ１の外周面の研磨とが個別に行われるため、低リフトカムｂにおけるベース円区間ｂ１とリフト区間ｂ２との間に段差が生じてしまう可能性がある。

このように、これまでの技術にあっては、各カムｂ，ｃにおけるベース円区間ｂ１，ｃ１とリフト区間ｂ２，ｃ２との間に段差等の不連続部が存在せず、且つ各カムｂ，ｃのベース円区間ｂ１，ｃ１同士の間にも段差等の不連続部が存在しない研磨加工を実現することが困難であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数のカムが隣接して設けられたカムユニットにおいて、各カムにおけるベース円区間とリフト区間との間に段差等の不連続部を生じさせず、且つ各カムのベース円区間同士の間にも段差等の不連続部を生じさせないカムユニットの製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、カムシャフトに回転一体に設けられ、ベース円区間およびリフト区間で成る外周面のプロフィールが互いに異なる複数のカムが前記カムシャフトの軸線に沿う方向に亘って配設されると共に、カムシャフトの回転方向に対して傾斜する傾斜部を備えたガイド溝が形成されたカムユニットと、前記ガイド溝に係合可能なシフトピンとを備え、このシフトピンを前記ガイド溝に係合させ、このシフトピンが前記ガイド溝の前記傾斜部を通過する際に前記カムユニットが前記軸線に沿う方向にスライドし、これにより、バルブ開閉に使用するカムの切り替え動作が行われるようにした可変動弁機構における前記カムユニットの製造方法を前提とする。このカムユニットの製造方法に対し、前記カムユニットにおける前記複数のカムそれぞれの外周面のベース円区間を砥石によって研磨するに際し、前記砥石を、一つのカムの外周面のベース円区間から他の一つのカムの外周面のベース円区間に向けて、前記ガイド溝の前記傾斜部の形状に沿わせて移動させるようにしている。

この特定事項により、一つのカムの外周面のベース円区間から他の一つのカムの外周面のベース円区間に亘って段差が生じないことになる。また、このカムユニットの製造方法では、ガイド溝の傾斜部の形状に沿わせて砥石を移動させるようにしているため、一つのカムの外周面のベース円区間から他の一つのカムの外周面のベース円区間に亘ってバルブ側の部材（例えばロッカアーム）が相対的に移動する場合に、その移動軌跡の形状と、前記砥石の移動軌跡の形状とが略一致することになる。このため、各カムにおける前記バルブ側の部材の移動軌跡上の外周面が滑らかな面として形成されることになり、その移動が円滑に行われる。

本発明では、カムユニットにおける複数のカムそれぞれの外周面のベース円区間を砥石によって研磨するに際し、この砥石を、一つのカムの外周面のベース円区間から他の一つのカムの外周面のベース円区間に向けて、ガイド溝の傾斜部の形状に沿わせて移動させるようにしている。このため、各カムにおけるバルブ側の部材の移動軌跡上の外周面が滑らかな面として形成されることになり、バルブ開閉に使用するカムの切り替え動作を円滑に行うことができる。

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。 所定気筒における吸気側の動弁系を拡大して示す斜視図である。 ロック機構およびその周辺を示す断面図である。 カムユニットにおけるガイド溝の形成箇所を展開した図であって、カムユニットを高リフト位置にスライドさせる場合の動作を説明するための図である。 カムユニットにおけるガイド溝の形成箇所を展開した図であって、カムユニットを低リフト位置にスライドさせる場合の動作を説明するための図である。 図３におけるVI−VI線に沿った断面図である。 カムピースの外周面を展開した図であって、第１の研磨工程を説明するための図である。 カムピースの外周面を展開した図であって、第１の研磨工程終了時におけるカムピースの外周面の研磨状態を説明するための図である。 カムピースの外周面を展開した図であって、第２の研磨工程を説明するための図である。 カムピースの外周面を展開した図であって、第２の研磨工程終了時におけるカムピースの外周面の研磨状態を説明するための図である。 従来技術におけるカムユニットの研磨工程を説明するための図である。 他の従来技術におけるカムユニットの研磨工程を説明するための図である。 他の従来技術における低リフトカムの研磨作業およびカム境界部の研磨作業を説明するための図である。

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。

−動弁系の概略−
図１に示すように、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、その内部に吸気バルブ１０および排気バルブ１１の動弁系が収容されている。すなわち、図１に破線で示すように、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によってそれぞれ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（図１の左端）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。さらに、吸気カムシャフト１２には気筒３毎に、吸気バルブ１０を駆動するカム４１，４２（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（本発明でいう可変動弁機構）が設けられている。

一例として第２気筒３（＃２）について図２に拡大して示すように、各気筒３毎の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２つのカム４１，４２が設けられており、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。２つのカム４１，４２は、吸気カムシャフト１２の軸線Ｘの方向（カム軸方向）に隣接して設けられ、図２では左側（一側）のカム４１が相対的にカムロブの小さな低リフトカム４１であり、右側（他側）のカム４２が相対的にカムロブの大きな高リフトカム４２である。

これら低リフトカム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においては、低リフトカム４１に切り替えられた状態を示しており、そのベース円区間にロッカアーム１５のダブルローラ１５ａが当接して、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のダブルローラ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。なお、ロッカアーム１５としてはシングルローラタイプのものであってもよい。

そして、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４１の外周面におけるリフト区間がダブルローラ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。

−カム切替機構の構成−
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、前記の低リフトカム４１または高リフトカム４２のいずれかに切り替える。すなわち、前記図２の他、図３にも示すように、２つのカム４１，４２は一体としてリング状に形成されてカムピース４０を構成しており、このカムピース４０が、円筒状のスリーブ４３の軸線Ｘ方向の両端部にそれぞれ嵌合されて、カムユニット４が構成されている。そして、このカムユニット４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６は図３におけるVI−VI線に沿った断面図である。この図６に示すように、カムピース４０を構成している低リフトカム４１および高リフトカム４２の外周面は、それぞれベース円区間４１Ｂ，４２Ｂとリフト区間４１Ｌ，４２Ｌとを備えている。ベース円区間４１Ｂ，４２Ｂの外周面は、軸線Ｘを中心とする円弧形状となっている。このため、前述した如く、このベース円区間４１Ｂ，４２Ｂの外周面がロッカアーム１５に当接している期間にあっては吸気バルブ１０のリフトは行われない。一方、リフト区間４１Ｌ，４２Ｌの外周面は、カム４１，４２のベース円（図６の破線を参照）よりも外径側に突出している。このため、このリフト区間４１Ｌ，４２Ｌの外周面がロッカアーム１５に当接している期間にあっては吸気バルブ１０のリフトが行われる。

カムユニット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、カムユニット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いて、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。このスライドによってカムユニット４は、吸気バルブ１０の開閉に使用するカムとして低リフトカム４１が選択される低リフト位置（低リフトカム４１がロッカアーム１５のダブルローラ１５ａに当接する位置；図３の上段に示す位置）と、吸気バルブ１０の開閉に使用するカムとして高リフトカム４２が選択される高リフト位置（高リフトカム４２がロッカアーム１５のダブルローラ１５ａに当接する位置；図３の下段に示す位置）との間で切り替えられる。

このようにカムユニット４をスライドさせるために、軸線Ｘ方向の中間部分においてスリーブ４３の外周（カムユニット４の外周）には、以下に述べるようにシフトピン５３，５４が係合されるガイド溝７が形成されている。

−ガイド溝−
以下、ガイド溝７について説明する。

図４はカムユニット４におけるガイド溝７の形成箇所を展開した図である。この図４に示すように、ガイド溝７は、前記軸線Ｘに沿う方向（図４における上下方向）に所定間隔を存して形成された第１溝７１および第２溝７２と、これら第１溝７１および第２溝７２が合流して成る合流溝７３とを備えている。

第１溝７１および第２溝７２は、それぞれ、カムユニット４の周方向（図４における左右方向）に沿って延びる導入部７１ａ，７２ａと、この導入部７１ａ，７２ａに連続し、且つ導入部７１ａ，７２ａが延びる方向に対して所定角度だけ傾斜して合流溝７３に向かって延びる傾斜部７１ｂ，７２ｂとを備えている。また、合流溝７３は、カムユニット４の周方向（図４における左右方向）に沿って延びている。

また、前記第１溝７１の導入部７１ａの中心線Ｌ１と合流溝７３の中心線Ｌ３との間の距離（図中のＬａ）と、前記第２溝７２の導入部７２ａの中心線Ｌ２と合流溝７３の中心線Ｌ３との間の距離（図中のＬｂ）とは互いに一致している。これにより、前記第１溝７１および第２溝７２それぞれの傾斜部７１ｂ，７２ｂの傾斜角度（カムユニット４の中央側に向かって傾斜する傾斜角度）も互いに一致している。

また、第１溝７１および第２溝７２それぞれの導入部７１ａ，７２ａは、その一端側（図４における右側）に向かって溝深さが次第に小さくなり、スリーブ４３の外周面（溝が形成されていない外周面）に連続している。同様に、合流溝７３も、その一端側（図４における左側）に向かって溝深さが次第に小さくなり、スリーブ４３の外周面（溝が形成されていない外周面）に連続している。

また、図２に示すように、吸気カムシャフト１２の上方には各気筒３毎に、第１および第２のアクチュエータ５１，５２が配設されている。第１アクチュエータ５１は、前記第１溝７１に対向する位置に配設されていると共に、この第１溝７１に向けて進退移動する第１シフトピン５３を備えている。また、第２アクチュエータ５２は、前記第２溝７２に対向する位置に配設されていると共に、この第２溝７２に向けて進退移動する第２シフトピン５４を備えている。

これらアクチュエータ５１，５２は、例えば図示しないステーによってカムハウジング２に支持されている。また、これらアクチュエータ５１，５２は、電磁ソレノイドによってシフトピン５３，５４を駆動するものである。このため、第１アクチュエータ５１がオンされると、第１シフトピン５３が進出して第１溝７１に係合する。一方、第２アクチュエータ５２がオンされると、第２シフトピン５４が進出して第２溝７２に係合することになる。

そして、第１シフトピン５３が進出して第１溝７１に係合すると、吸気カムシャフト１２の回転に伴うカムユニット４の回転により、第１シフトピン５３が、第１溝７１の導入部７１ａから傾斜部７１ｂを経て合流溝７３に相対的に移動することになる（図４における第１シフトピン５３の移動軌跡を参照）。この第１シフトピン５３が第１溝７１の傾斜部７１ｂを移動する際に、第１溝７１と第１シフトピン５３との係合が維持されるように、カムユニット４が軸線Ｘ方向の一方側（図４における上側、図２における左側）にスライドする。これにより、カムユニット４は、前記高リフト位置となり、高リフトカム４２がロッカアーム１５のダブルローラ１５ａに当接することになる。つまり、吸気バルブ１０が、高リフトカム４２を使用したリフト特性に変更される。

逆に、第２シフトピン５４が進出して第２溝７２に係合すると、吸気カムシャフト１２の回転に伴うカムユニット４の回転により、第２シフトピン５４が、第２溝７２の導入部７２ａから傾斜部７２ｂを経て合流溝７３に相対的に移動することになる（図５における第２シフトピン５４の移動軌跡を参照）。この第２シフトピン５４が第２溝７２の傾斜部７２ｂを移動する際に、第２溝７２と第２シフトピン５４との係合が維持されるように、カムユニット４が軸線Ｘ方向の他方側（図５における下側、図２における右側）にスライドする。これにより、カムユニット４は、前記低リフト位置となり、低リフトカム４１がロッカアーム１５のダブルローラ１５ａに当接することになる。つまり、吸気バルブ１０が、低リフトカム４１を使用したリフト特性に変更される。

−ロック機構−
本実施の形態では、そうして低リフトカム４１または高リフトカム４２に切り替えたときにそれぞれ、カムユニット４の位置（低リフト位置、高リフト位置）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、前記の図３に表れているようにカムユニット４のスリーブ４３の内周面には、軸線Ｘ方向（図３の左右方向）の中央付近に２つの環状溝４３ｃ，４３ｄが並んで形成され、その間に残存するように形成される環状突部４３ｅが軸線Ｘ方向のほぼ中央に位置している。

そして、カムユニット４が前記低リフト位置または高リフト位置にあるときに、前記の環状溝４３ｃ，４３ｄにそれぞれ係合するように、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部材６１が配設されている。例えばロック部材６１はロックボールであり、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。つまり、ロック部材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３の上段に示すようにカムユニット４が軸線Ｘ方向他側（図３の右側）の低リフト位置にあるときには、ロック部材６１が環状溝４３ｃに係合してカムユニット４の位置を保持するようになる。また、図３の下段に示すようにカムユニット４が軸線Ｘ方向一側（図３の左側）の高リフト位置にあるときには、ロック部材６１が環状溝４３ｄに係合してカムユニット４の位置を保持するようになる。

−カムユニットの製造方法−
次に、本実施形態の特徴であるカムユニット４の製造方法について説明する。特に、低リフトカム４１と高リフトカム４２とが一体成形されて成る前記カムピース４０の外周面の研磨加工について説明する。

前述したように、カムピース４０は、低リフトカム４１と高リフトカム４２とが一体成形されて成り（例えば鋳造加工等によって一体成形されて成り）、各カム４１，４２の外周面は、ベース円区間４１Ｂ，４２Ｂとリフト区間４１Ｌ，４２Ｌとを備えている（図６を参照）。本実施形態に係るカムピース４０では、各カム４１，４２のベース円区間４１Ｂ，４２Ｂの範囲が互いに一致しており、リフト区間４１Ｌ，４２Ｌにおけるベース円（図６の破線）からの突出量が互いに異なっている。

前述したように、吸気バルブ１０のリフト動作を円滑に行うためには、各カム４１，４２それぞれの外周面におけるベース円区間４１Ｂ，４２Ｂとリフト区間４１Ｌ，４２Ｌとの境界部分に段差等の不連続部が存在しないことが望まれる。

また、バルブ開閉に使用するカム４１，４２が切り替えられる際には、カム４１，４２の外周面のベース円区間４１Ｂ，４２Ｂがロッカアーム１５のダブルローラ１５ａに接触している期間中にカムユニット４がスライドすることになる。つまり、ロッカアーム１５のダブルローラ１５ａが、一方のカム４１（４２）のベース円区間４１Ｂ（４２Ｂ）の外周面から他方のカム４２（４１）のベース円区間４２Ｂ（４１Ｂ）の外周面に相対移動する（実際には、カムユニット４のスライドに伴って、ロッカアーム１５のダブルローラ１５ａ上を各カム４１，４２のベース円区間４１Ｂ，４２Ｂの外周面が移動する）ことで、バルブ開閉に使用するカム４１，４２が切り替えられる。このため、各カム４１，４２の外周面におけるベース円区間４１Ｂ，４２Ｂ同士の間（ベース円区間４１Ｂ，４２Ｂ同士の境界部分）にも段差等の不連続部が存在しないことが望まれる。

本実施形態では、この点に鑑み、以下に述べるカムユニットの製造方法によって、カムピース４０のカム４１，４２の外周面の研磨を行うようにしている。このカム４１，４２の外周面の研磨は砥石を利用して行われる。そして、各カム４１，４２それぞれの外周面のベース円区間４１Ｂ，４２Ｂを砥石によって研磨するに際し、この砥石を、一方のカム４１（４２）の外周面のベース円区間４１Ｂ（４２Ｂ）から他方のカム４２（４１）の外周面のベース円区間４２Ｂ（４１Ｂ）に向けて、前記ガイド溝７の傾斜部７１ｂ（７２ｂ）の形状に沿わせて移動させるようにしている。

このようなカムピース４０の外周面の研磨加工を行うために、本実施形態で使用されるカム研磨装置（図示省略）としては、一般的なプランジ研磨（カムピース４０の半径方向に砥石を送ることによってカムピース４０の外周面を研磨する）機能に加えて、高速トラバース研磨（カムピース４０の軸線に沿う方向に砥石を送ることによってカムピース４０の外周面を研磨する）機能を有する装置が採用される。カム研磨装置におけるプランジ研磨やトラバース研磨を行うための機構は周知であるため、ここでの説明は省略する。

以下、カムピース４０の外周面の研磨加工について具体的に説明する。この研磨加工は、第１の研磨工程と第２の研磨工程とによって行われる。図７は、カムピース４０の外周面を展開した図であって、第１の研磨工程を示している。また、図９は、カムピース４０の外周面を展開した図であって、第２の研磨工程を示している。なお、これら図７および図９における上下方向の中央部分の領域（水平方向に延びる２本の破線同士の間の領域）が前記ベース円区間４１Ｂ，４２Ｂであり、このベース円区間４１Ｂ，４２Ｂの上下両外側部分の領域が前記リフト区間４１Ｌ，４２Ｌである。

先ず、第１の研磨工程について説明する。この第１の研磨工程では、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、砥石８を低リフトカム４１に対向させ、この低リフトカム４１の外周面の全体に対してベース円区間４１Ｂからリフト区間４１Ｌに亘って研磨する（図７（ａ）および図７（ｂ）において斜線を付した領域を参照）。

次に、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、砥石８が、ベース円区間４１Ｂ，４２Ｂを通過する間に、この砥石８を、低リフトカム４１に対向する位置から高リフトカム４２に対向する位置まで移動させる。つまり、砥石８を、低リフトカム４１のベース円区間４１Ｂに対向する位置から高リフトカム４２のベース円区間４２Ｂに対向する位置まで移動させる。

この際の砥石８の移動軌跡は、前記第２溝７２の傾斜部７２ｂの形状（傾斜部７２ｂの傾き等）に沿わせた軌跡に設定されている。つまり、図５において仮想線Ｌ４ａで示す第２溝７２の傾斜部７２ｂの中心線と、図７（ｂ）に仮想線Ｌ４ｂで示す砥石８の中心の移動軌跡とが一致するようになっている。

このようにして砥石８を高リフトカム４２に対向する位置まで移動させた後、この高リフトカム４２のリフト区間４２Ｌの外周面を研磨する（図７（ｂ）および図７（ｃ）におけるグレー部分を参照）。

更にその後、図７（ｃ）および図７（ｄ）に示すように、砥石８を高リフトカム４２に対向する位置に保持しておき、この高リフトカム４２の外周面の全体に対してベース円区間４２Ｂからリフト区間４２Ｌに亘って研磨する（図７（ｃ）および図７（ｄ）においてドットを付した領域を参照）。

このような第１の研磨工程によって、低リフトカム４１のベース円区間４１Ｂおよびリフト区間４１Ｌ、高リフトカム４２のベース円区間４２Ｂおよびリフト区間４２Ｌが研磨されることになる。また、前述したように、砥石８が、低リフトカム４１のベース円区間４１Ｂに対向する位置から高リフトカム４２のベース円区間４２Ｂに対向する位置まで移動されることで、ベース円区間４１Ｂ，４２Ｂにあっては、ロッカアーム１５のダブルローラ１５ａの移動軌跡に沿った砥石８の移動による研磨が行われたことになる。図８は、カムピース４０の外周面を展開した図であって、第１の研磨工程終了時におけるカムピース４０の外周面の研磨状態を示す図である。この図８では、図７で説明した各区間の研磨状態と同一の斜線領域、グレー領域、ドット領域をそれぞれ付している。

次に、第２の研磨工程について説明する。この第２の研磨工程では、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、砥石８を高リフトカム４２に対向させ、この高リフトカム４２の外周面の全体に対してベース円区間４２Ｂからリフト区間４２Ｌに亘って研磨する（図９（ａ）および図９（ｂ）において斜線を付した領域を参照）。

次に、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すように、砥石８が、ベース円区間４２Ｂ，４１Ｂを通過する間に、この砥石８を、高リフトカム４２に対向する位置から低リフトカム４１に対向する位置まで移動させる。つまり、砥石８を、高リフトカム４２のベース円区間４２Ｂに対向する位置から低リフトカム４１のベース円区間４１Ｂに対向する位置まで移動させる。

この際の砥石８の移動軌跡は、前記第１溝７１の傾斜部７１ｂの形状（傾斜部７１ｂの傾き等）に沿わせた軌跡に設定されている。つまり、図４において仮想線Ｌ５ａで示す第１溝７１の傾斜部７１ｂの中心線と、図９（ｂ）に仮想線Ｌ５ｂで示す砥石８の中心の移動軌跡とが一致するようになっている。

このようにして砥石８を低リフトカム４１に対向する位置まで移動させた後、この低リフトカム４１のリフト区間４１Ｌの外周面を研磨する（図９（ｂ）および図９（ｃ）におけるグレー部分を参照）。

更にその後、図９（ｃ）および図９（ｄ）に示すように、砥石８を低リフトカム４１に対向する位置に保持しておき、この低リフトカム４１の外周面の全体に対してベース円区間４１Ｂからリフト区間４１Ｌに亘って研磨する（図９（ｃ）および図９（ｄ）においてドットを付した領域を参照）。

このような第２の研磨工程によって、低リフトカム４１のベース円区間４１Ｂおよびリフト区間４１Ｌ、高リフトカム４２のベース円区間４２Ｂおよびリフト区間４２Ｌが研磨されることになる。また、前述したように、砥石８が、高リフトカム４２のベース円区間４２Ｂに対向する位置から低リフトカム４１のベース円区間４１Ｂに対向する位置まで移動されることで、ベース円区間４２Ｂ，４１Ｂにあっては、ロッカアーム１５のダブルローラ１５ａの移動軌跡に沿った砥石８の移動による研磨が行われたことになる。図１０は、カムピース４０の外周面を展開した図であって、第２の研磨工程終了時におけるカムピース４０の外周面の研磨状態を示す図である。この図１０では、図９で説明した各区間の研磨状態と同一の斜線領域、グレー領域、ドット領域をそれぞれ付している。

−カム切替機構の動作−
上述したカム切替機構の動作を、ガイド溝７内でのシフトピン５３，５４の移動と共に説明する。

まず、エンジン１の運転中に、図２を参照して上述したように低リフトカム４１が選択されているときには、これによりロッカアーム１５を介して駆動される吸気バルブ１０のリフト量および作用角が相対的に小さなものとなっている。また、ロック機構６は、図３の上段に示すように、ロック部材６１が環状溝４３ｃに係合してカムユニット４の位置（低リフト位置）を保持している。

この状態で高リフトカム４２に切り替えるために第１アクチュエータ５１をオンすると、第１シフトピン５３が進出して、第１溝７１の導入部７１ａに挿入される（図４にＩを付した第１シフトピン５３の位置を参照）。

そして、カムユニット４が回転すると、第１シフトピン５３は、第１溝７１の導入部７１ａから傾斜部７１ｂに向けて相対的に移動する。この際、第１シフトピン５３が傾斜部７１ｂの内側面７１ｃを押圧することになり（図４にIIを付した第１シフトピン５３の位置を参照）、カムユニット４が図４における上側（図２および図３における左側）にスライドする。つまり、カムユニット４が高リフト位置に向けてスライドする。

このようにして第１シフトピン５３が、第１溝７１の傾斜部７１ｂを通過する場合、前述したように、カムピース４０の研磨加工において、砥石８の移動軌跡が、前記第１溝７１の傾斜部７１ｂの形状（傾斜部７１ｂの傾き等）に沿わせた軌跡に設定されていたため、各カム４１，４２におけるロッカアーム１５のダブルローラ１５ａの移動軌跡上の外周面が滑らかな面として形成されている。このため、ロッカアーム１５のダブルローラ１５ａ上での各カム４１，４２の移動が円滑に行われることになり、バルブ開閉に使用するカムの切り替え動作（低リフトカム４１を使用する状態から高リフトカム４２を使用する状態への切り替え動作）を円滑に行うことができる。

このようにカムユニット４がスライドする場合、前記ロック機構６のロック部材６１が環状突部４３ｅを乗り越え、ロック部材６１は環状溝４３ｄに嵌り込むことになる。そして、第１シフトピン５３は傾斜部７１ｂから合流溝７３に達する（図４にIVを付した第１シフトピン５３の位置を参照）。

このようにしてカムユニット４が高リフト位置にスライドすると、ダブルローラ１５ａに押し付けられる高リフトカム４２によって、ロッカアーム１５が押し下げられるようになり、吸気バルブ１０は大きなリフト量および作用角で動作する。

一方、前述の如く高リフトカム４２が選択されている状態から、低リフトカム４１が選択される状態に切り替える際には、第２アクチュエータ５２をオンする。これにより、第２シフトピン５４が進出して、第２溝７２の導入部７２ａに挿入される（図５にＩを付した第２シフトピン５４の位置を参照）。

そして、カムユニット４が回転すると、第２シフトピン５４は、第２溝７２の導入部７２ａから傾斜部７２ｂに向けて相対的に移動する。この際、第２シフトピン５４が傾斜部７２ｂの内側面７２ｃを押圧することになり（図５にIIを付した第２シフトピン５４の位置を参照）、カムユニット４が図５における下側（図２および図３における右側）にスライドする。つまり、カムユニット４が低リフト位置に向けてスライドする。

このようにして第２シフトピン５４が、第２溝７２の傾斜部７２ｂを通過する場合、前述したように、カムピース４０の研磨加工において、砥石８の移動軌跡が、前記第２溝７２の傾斜部７２ｂの形状（傾斜部７２ｂの傾き等）に沿わせた軌跡に設定されていたため、各カム４１，４２におけるロッカアーム１５のダブルローラ１５ａの移動軌跡上の外周面が滑らかな面として形成されている。このため、ロッカアーム１５のダブルローラ１５ａ上での各カム４１，４２の移動が円滑に行われることになり、バルブ開閉に使用するカムの切り替え動作（高リフトカム４２を使用する状態から低リフトカム４１を使用する状態への切り替え動作）を円滑に行うことができる。

このようにカムユニット４がスライドする場合、前記ロック機構６のロック部材６１が環状突部４３ｅを乗り越え、ロック部材６１は環状溝４３ｃに嵌り込むことになる。そして、第２シフトピン５４は傾斜部７２ｂから合流溝７３に達する（図５にIVを付した第２シフトピン５４の位置を参照）。

このようにしてカムユニット４が低リフト位置にスライドすると、ダブルローラ１５ａに押し付けられる低リフトカム４１によって、ロッカアーム１５が押し下げられるようになり、吸気バルブ１０は小さなリフト量および作用角で動作する。

以上、説明したように本実施の形態に係るカムユニット４の製造方法（カムピース４０の外周面の研磨加工）によると、ガイド溝７の傾斜部７１ｂ（７２ｂ）の形状に沿わせて砥石８を移動させるようにしているため、一方のカム４１（４２）の外周面のベース円区間４１Ｂ（４２Ｂ）から他方のカム４２（４１）の外周面のベース円区間カム４２Ｂ（４１Ｂ）に亘ってロッカアーム１５のダブルローラ１５ａが相対的に移動する場合に、その移動軌跡の形状と、砥石８の移動軌跡の形状とが略一致する。このため、各カム４１，４２におけるダブルローラ１５ａの移動軌跡上の外周面が滑らかな面として形成されることになり、その移動が円滑に行われ、バルブ開閉に使用するカム４１，４２の切り替え動作を円滑に行うことができる。なお、前記第２の研磨工程の終了後にあっては、図１０に示すように、低リフトカム４１と高リフトカム４２との境界部分であって、ベース円区間４１Ｂ，４２Ｂとリフト区間４１Ｌ，４２Ｌとの境界部分に研磨残りＺ，Ｚが生じる可能性があるが、この境界部分をダブルローラ１５ａが通過することはないため、カム４１，４２の切り替え動作に支障を来すことはない。

また、仮に、低リフトカム４１の外径寸法がスリーブ４３の外径寸法よりも小さい場合、この低リフトカム４１の幅寸法程度の砥石を使用することになるが、従来技術にあっては、図１３（ａ）に示すように、砥石ｄよって低リフトカムｂの研磨を行った後に、低リフトカムｂと高リフトカムｃとの境界部分の研磨を行う必要があり（図１３（ｂ）を参照）、この場合、前記図１１を用いて説明した場合と同様に、低リフトカムｂのベース円区間ｂ１の外周面と高リフトカムｃのベース円区間ｃ１の外周面との境界部分（ロッカアームのローラの移動軌跡上）に段部が生じる可能性がある。

本実施形態に係るカムユニット４の製造方法によれば、低リフトカム４１の幅寸法程度の砥石８を使用した場合であっても、低リフトカム４１のベース円区間４１Ｂの外周面と高リフトカム４２のベース円区間４２Ｂの外周面との境界部分（ロッカアーム１５のダブルローラ１５ａの移動軌跡上）に段部が生じることはない。

−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。

また、前記実施の形態では、第１および第２の２回の研磨工程によってカムピース４０の外周面の仕上げ加工を行っていた。本発明はこれに限らず、前述した研磨加工を３回以上行うことで、カムピース４０の外周面を仕上げるようにしてもよい。

また、前記実施の形態では、エンジン１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、自動車用エンジンの可変動弁機構に備えられるカムユニットの製造方法に適用可能である。

４ カムユニット
１０ 吸気バルブ
１２ 吸気カムシャフト
４１ 低リフトカム
４２ 高リフトカム
５３，５４ シフトピン
７ ガイド溝
７１ｂ，７２ｂ 傾斜部
８ 砥石
Ｘ 軸線
Ｂ ベース円区間
Ｌ リフト区間

Claims (1)

1. カムシャフトに回転一体に設けられ、ベース円区間およびリフト区間で成る外周面のプロフィールが互いに異なる複数のカムが前記カムシャフトの軸線に沿う方向に亘って配設されると共に、カムシャフトの回転方向に対して傾斜する傾斜部を備えたガイド溝が形成されたカムユニットと、前記ガイド溝に係合可能なシフトピンとを備え、このシフトピンを前記ガイド溝に係合させ、このシフトピンが前記ガイド溝の前記傾斜部を通過する際に前記カムユニットが前記軸線に沿う方向にスライドし、これにより、バルブ開閉に使用するカムの切り替え動作が行われるようにした可変動弁機構における前記カムユニットの製造方法であって、
   前記カムユニットにおける前記複数のカムそれぞれの外周面のベース円区間を砥石によって研磨するに際し、前記砥石を、一つのカムの外周面のベース円区間から他の一つのカムの外周面のベース円区間に向けて、前記ガイド溝の前記傾斜部の形状に沿わせて移動させることを特徴とするカムユニットの製造方法。

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