JPWO2011064852A1 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

バルブ（１８）の開弁特性を変化させるべくガイドレール（６４）に設けられた螺旋状の壁部（６４ｄ）と突起部（５８ｃ、８０ｃ）とを係合させた際に、両者の接触面積を確保し、両者の間に生ずる面圧を良好に低減させることのできる内燃機関（１）の可変動弁装置（１０）を提供する。アクチュエータ（６６）によって突起部（５８ｃ）がガイドレール（６４）に向けて突き出された状態において、突起部（５８ｃ）の中心軸線とカムシャフト（１２）の中心軸線とが垂直に交わるように、螺旋状の壁部（６４ｄ）に対する突起部（５８ｃ）の配置を決定する。

Description

この発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、２種類のカムが設けられたカムキャリアを気筒毎に設け、回転駆動されるカム主軸に対して当該カムキャリアを軸方向に移動させることにより、各気筒のバルブ駆動用カムを切り換える内燃機関の動弁機構が開示されている。より具体的には、この従来の動弁機構では、各カムキャリアの外周面の両端に、螺旋状に形成されたガイド溝をそれぞれ備えている。また、当該ガイド溝に挿脱される駆動ピンを駆動する電動アクチュエータを各ガイド溝に対して備えるようにしている。

上記従来の動弁機構によれば、ガイド溝に対して駆動ピンを係合させることで、カムキャリアがその軸方向に変位する。これにより、各気筒のバルブ駆動用カムが切り換えるので、バルブのリフト量を変更することができる。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。

日本特表２００６−５２０８６９号公報 日本特開平８−３３８２１３号公報

上記従来の可変動弁装置のように、ガイドレールに設けられた螺旋状の壁部（ガイド溝）と突起部（駆動ピン）との係合時に生ずる両者の相対的な変位に伴ってバルブの開弁特性を変化させる可変動弁装置において、螺旋状の壁部と突起部との接触面積が小さいと、両者の間に生ずる面圧（接触荷重／接触面積）が大きくなる。その結果、螺旋状の壁部または突起部の摩耗が大きくなることが懸念される。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、バルブの開弁特性を変化させるべくガイドレールに設けられた螺旋状の壁部と突起部とを係合させた際に、両者の接触面積を確保し、両者の間に生ずる面圧を良好に低減させることのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関の可変動弁装置であって、
カムとバルブとの間に配置され、当該バルブの開弁特性を変更する可変機構と、
前記可変機構の動作状態を切り換える切換機構と、を備え、
前記切換機構は、
前記カムが備えられたカムシャフトの外周面に備えられ、螺旋状の壁部が設けられたガイドレールと、
前記螺旋状の壁部に係脱自在に配置された突起部と、
前記突起部が前記螺旋状の壁部と係合するように前記ガイドレールに向けて前記突起部を突き出し可能なアクチュエータと、を含み、
前記突起部と前記螺旋状の壁部との係合時に生ずる前記突起部と前記螺旋状の壁部との相対的な変位に伴って、前記可変機構の動作状態を切り換える機構であって、
前記アクチュエータによって前記突起部が前記ガイドレールに向けて突き出された状態において、前記突起部の中心軸線と前記カムシャフトの中心軸線とが垂直に交わるように、前記螺旋状の壁部に対する前記突起部の配置が決定されていることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記突起部は、前記カムシャフトの軸方向から見て、付け根部分の幅よりも先端部分の幅が小さくなり、かつ、中間部分において前記付け根部分よりも幅が大きくならないように形成されていることを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記突起部は、前記アクチュエータによって前記ガイドレールに向けて突き出された状態において、前記カムシャフトの軸方向から見て、当該カムシャフトの軸心に向けて絞り込まれるように形成されていることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記突起部は、前記カムシャフトの軸方向から見て、先端側に細くなるテーパ状に形成されていることを特徴とする。

また、第５の発明は、第４の発明において、
前記突起部の先端部分および前記螺旋状の壁部の上部のうちの少なくとも一方に、前記螺旋状の壁部に対して挿入される前記突起部の前記先端部分を案内するガイド面が形成されていることを特徴とする。

また、第６の発明は、第５の発明において、
前記ガイド面は、前記突起部の前記先端部分および前記螺旋状の壁部の前記上部を、前記アクチュエータによって前記ガイドレールに向けて突き出された状態における前記突起部の中心軸線と前記カムシャフトの中心軸線との交線を含む仮想平面の法線方向から見て、前記螺旋状の壁部の下方側に傾斜する面であることを特徴とする。

第１の発明によれば、アクチュエータによって突起部がガイドレールに向けて突き出された状態において、突起部の中心軸線とカムシャフトの中心軸線とが垂直に交わるように螺旋状の壁部に対する突起部の配置が決定されている。これにより、螺旋状の壁部の傾きの影響を受けないように、螺旋状の壁部に対する突起部の配置を決定することができる。このため、本発明によれば、螺旋状の壁部と突起部との接触面積を確保し、両者の間に生ずる面圧を良好に低減させることが可能となる。

第２乃至第４の発明によれば、螺旋状の壁部との局所的な接触が回避され、螺旋状の壁部と突起部との接触範囲を、螺旋状の壁部の底部から上部までの間でライン状に広く確保することが可能となる。このため、螺旋状の壁部と突起部との間に生ずる面圧を効果的に低減させることが可能となる。

第５の発明によれば、ガイドレールへの突起部の挿入確実性を保証することができる。

第６の発明によれば、ガイドレールへの突起部の挿入確実性を保証することができる。また、ガイド面を螺旋状の壁部の下方側に傾斜する面としたことにより、アクチュエータによって突起部が突き出されていない状況下で突起部と螺旋状の壁部とが接触した場合に、突起部と螺旋状の壁部とが係合状態になってしまうのを防止することができる。

本発明の実施の形態１の内燃機関の可変動弁装置の全体構成を概略的に示す図である。 図１に示す可変機構を、バルブの基端部側から見下ろした図である。 第１ロッカーアームをロッカーシャフトの軸方向（図２中の矢視Ａの方向）から見た図である。 第２ロッカーアームを図３と同じくロッカーシャフトの軸方向（矢視Ａの方向）から見た図である。 図１に示す切換機構の詳細な構成を説明するための図である。 切換機構をカムシャフトの軸方向（図５中の矢視Ｂの方向）から見た図である。 弁稼動状態時（通常のリフト動作時）の制御状態を示す図である。 弁停止動作の開始時の制御状態を示す図である。 スライド動作の完了時の制御状態を示す図である。 スライドピンをロックピンによって保持する保持動作時の制御状態を示す図である。 ガイドレールの展開図である。 本発明の実施の形態１の構成との対比のために参照する構成を示す図である。 本発明の実施の形態１において用いられる、ガイドレールに対するスライドピンの配置手法を説明するための図である。 ガイドレールに対するスライドピンの配置場所の変化によって、突起部と荷重受け面の接触の仕方が変わることを説明するための図である。 円柱部に螺旋状の溝形状を有するガイドレールを形成する際の動作を説明するための図である。 カムシャフトの中心軸線と垂直に交わる直線の方向からガイドレールを見た図である。 螺旋状の溝形状を有するガイドレールにおいて、スライドピンの突起部の側面と線接触が可能となる範囲を示す図である。 本発明の実施の形態２におけるスライドピンの突起部の形状を説明するための図である。 本発明の実施の形態２における突起部と荷重受け面との接触状態を表した図である。 突起部がガイドレールに突き出された際の、ガイドレールと突起部とのクリアランスの一般的な設定を説明するための図である。 ガイドレールの直線区間における突起部と荷重受け面側の壁部とのクリアランスに応じた接触荷重の変化を説明するための図である。 バネ板を用いた突起部の誘導手法を説明するための図である。 永久磁石を用いた突起部の誘導手法を説明するための図である。 電磁石を用いた突起部の誘導手法を説明するための図である。 オイル噴射ノズルを用いた突起部の誘導手法を説明するための図である。 本発明の実施の形態３におけるスライドピンの突起部とガイドレールの溝上部とにそれぞれ設けられたガイド面の形状を説明するための図である。 突起部とガイドレールにガイド面を設けたことによる効果を説明するための図である。 突起部とガイドレールの側壁面との接触時にスライドピンに生ずる向心力を説明するための図である。 突起部のガイド面がガイドレールのガイド面に接触した際に、突起部のガイド面に作用する力を表した図である。 スライドピンの突起部とガイドレールの荷重受け面との間に生ずる接触荷重の低減を図ることのできる他の構成を説明するための図である。 ねじりコイルばねを用いたピン放出付勢力の付与手法を説明するための図である。 圧縮コイルばねを用いたピン放出付勢力の付与手法を説明するための図である。 永久磁石を用いたピン放出付勢力の付与手法を説明するための図である。

１ 内燃機関
１０ 可変動弁装置
１２ カムシャフト
１４ 主カム
１６ 副カム
１８ バルブ
２０ 可変機構
２４ 切換機構
２６ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
３２ 第１ロッカーアーム
３４Ｌ、３４Ｒ 第２ロッカーアーム
４８ 第１切換ピン
５４Ｌ、５４Ｒ 第２切換ピン
５６ リターンスプリング
５８、８０、９０ スライドピン
５８ｃ、８０ｃ、９０ｃ 突起部
６２ 円柱部
６４、９２、９４ ガイドレール
６４ａ 基端
６４ｂ 終端
６４ｃ 浅底部
６４ｄ、９２ｄ、９４ｄ 荷重受け面（側壁面）
６４ｅ 対向面（側壁面）
６６ アクチュエータ
６８ ソレノイド
７０ ロックピン
８２ バネ板
８４、１０２ 永久磁石
８６ 電磁石
８８ オイル噴射ノズル
９０ｆ 突起部側のガイド面
９２ｆ ガイドレール側のガイド面
９６ ねじりコイルばね
１００ 圧縮コイルばね
Ｐｍａｘ１、Ｐｍａｘ２ 変位端

実施の形態１．
先ず、図１乃至図１５を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
［可変動弁装置の全体構成］
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１の可変動弁装置１０の全体構成を概略的に示す図である。
ここでは、内燃機関１は、４つの気筒（＃１〜＃４）を有し、＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われる直列４気筒型エンジンであるものとする。また、内燃機関１の個々の気筒には、２つの吸気バルブと２つの排気バルブとが備わっているものとする。そして、図１に示す構成は、各気筒に配設された２つの吸気バルブ、或いは２つの排気バルブを駆動する機構として機能するものとする。

本実施形態の可変動弁装置１０は、カムシャフト１２を備えている。カムシャフト１２は、図示省略するクランクシャフトに対してタイミングチェーンまたはタイミングベルトによって連結され、クランクシャフトの１／２の速度で回転するように構成されている。カムシャフト１２には、１気筒当たり１つの主カム１４と２つの副カム１６とが形成されている。主カム１４は、２つの副カム１６の間に配置されている。

主カム１４は、カムシャフト１２と同軸の円弧状のベース円部１４ａ（図３参照）と、当該ベース円の一部を半径方向外側に向かって膨らませるように形成されたノーズ部１４ｂ（図３参照）とを備えている。また、本実施形態では、副カム１６は、ベース円部のみを有するカム（ゼロリフトカム）として構成されている（図４参照）。

各気筒のカム１４、１６とバルブ１８との間には、可変機構２０が介在している。すなわち、カム１４、１６の作用力は、可変機構２０を介して２つのバルブ１８へ伝達されるようになっている。バルブ１８は、カム１４、１６の作用力とバルブスプリング２２の付勢力とを利用して開閉されるようになっている。

可変機構２０は、主カム１４の作用力をバルブ１８へ伝達する状態と副カム１６の作用力をバルブ１８へ伝達する状態とを切り換えることにより、バルブ１８の開弁特性を変更する機構である。尚、本実施形態においては、副カム１６はゼロリフトカムであるため、副カム１６の作用力がバルブ１８へ伝達される状態とは、バルブ１８が開閉しない状態（弁停止状態）を意味するものとする。

また、本実施形態の可変動弁装置１０は、各可変機構２０を駆動して、バルブ１８の動作状態を切り換えるための切換機構２４を気筒毎に備えている。切換機構２４は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２６からの駆動信号に従って駆動されるようになっている。ＥＣＵ２６は、内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニットであり、クランクポジションセンサ２８等の出力信号に基づいて切換機構２４を制御する。クランクポジションセンサ２８は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転速度を検出するセンサである。

（可変機構の構成）
次に、図２乃至図４を参照して、可変機構２０の詳細な構成を説明する。
図２は、図１に示す可変機構２０を、バルブ１８の基端部側から見下ろした図である。
可変機構２０は、カムシャフト１２と平行に配置されたロッカーシャフト３０を備えている。図２に示すように、ロッカーシャフト３０には、１つの第１ロッカーアーム３２と、一対の第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌとが回転自在に取り付けられている。第１ロッカーアーム３２は、２つの第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌの間に配置されている。尚、本明細書では、左右の第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌを特に区別しないときには、単に第２ロッカーアーム３４と表記する場合がある。

図３は、第１ロッカーアーム３２をロッカーシャフト３０の軸方向（図２中の矢視Ａの方向）から見た図であり、図４は、第２ロッカーアーム３４を図３と同じくロッカーシャフト３０の軸方向（矢視Ａの方向）から見た図である。
図３に示すように、第１ロッカーアーム３２におけるロッカーシャフト３０の反対側の端部には、主カム１４と接することができる位置に、第１ローラ３６が回転可能に取り付けられている。第１ロッカーアーム３２は、ロッカーシャフト３０に取り付けられたコイルスプリング３８によって、第１ローラ３６が主カム１４と常に当接するように付勢されている。上記のように構成された第１ロッカーアーム３２は、主カム１４の作用力とコイルスプリング３８の付勢力との協働により、ロッカーシャフト３０を支点として揺動するようになる。

一方、図４に示すように、第２ロッカーアーム３４におけるロッカーシャフト３０の反対側の端部には、バルブ１８の基端部（詳細には、バルブステムの基端部）が当接している。また、第２ロッカーアーム３４の中央部位には、第２ローラ４０が回転可能に取り付けられている。尚、第２ローラ４０の外径は、第１ローラ３６の外径と同等である。

また、第２ロッカーアーム３４の他端においては、ロッカーシャフト３０がラッシュアジャスタ４２を介して内燃機関１の静止部材であるカムキャリア（或いはシリンダヘッド等）に支持されているものとする。このため、第２ロッカーアーム３４は、ラッシュアジャスタ４２から押し上げ力を受けることによって、副カム１６に向けて付勢されている。尚、副カムが本実施形態のゼロリフトカムと異なりノーズ部を備えるリフトカムである場合には、第２ロッカーアーム３４は、副カムがバルブ１８をリフトさせている時は、バルブスプリング２２によって副カムに押し付けられることになる。

また、第１ローラ３６に対する第２ローラ４０の位置は、第１ローラ３６が主カム１４のベース円部１４ａと当接（図３参照）し、かつ、第２ローラ４０が副カム１６のベース円部と当接（図４参照）している時に、第２ローラ４０の軸心と第１ローラ３６の軸心とが図２に示すように、同一直線Ｌ上に位置するように定められている。

（切換機構の構成）
次に、図５および図６を参照して、切換機構２４の詳細な構成を説明する。
切換機構２４は、第１ロッカーアーム３２と第２ロッカーアーム３４との連結／非連結を切り換えるための機構であり、これにより、主カム１４の作用力が第２ロッカーアーム３４に伝達される状態と、当該作用力が第２ロッカーアーム３４に伝達されない状態とを切り換えて、バルブ１８の動作状態を弁稼動状態と弁停止状態との間で切り換えることができるようになっている。

図５は、図１に示す切換機構２４の詳細な構成を説明するための図である。尚、図５においては、ローラ３６、４０の軸心位置で切断した断面を用いて可変機構２０を表している。また、説明を分かり易くする観点から、可変機構２０の搭載位置に対するカムシャフト１２の搭載位置を、カムシャフト１２の軸方向位置を除き実際の搭載位置と異ならせた状態で表している。

図５に示すように、第１ローラの第１支軸４４の内部には、その軸方向に貫通するように第１ピン孔４６が形成されており、第１ピン孔４６の両端は、第１ロッカーアーム３２の両側面に開口している。第１ピン孔４６には、円柱状の第１切換ピン４８が摺動自在に挿入されている。

一方、第２ロッカーアーム３４Ｌ側の第２ローラ４０の第２支軸５０Ｌの内部には、第１ロッカーアーム３２と反対側の端部が閉塞され、かつ、第１ロッカーアーム３２側の端部が開口された第２ピン孔５２Ｌが形成されている。また、第２ロッカーアーム３４Ｒ側の第２ローラ４０の第２支軸５０Ｒの内部には、その軸方向に貫通するように第２ピン孔５２Ｒが形成されており、第２ピン孔５２Ｒの両端は、第２ロッカーアーム３４Ｒの両側面に開口している。

第２ピン孔５２Ｌには、円柱状の第２切換ピン５４Ｌが摺動自在に挿入されている。また、第２ピン孔５２Ｌの内部には、第２切換ピン５４Ｌを第１ロッカーアーム３２方向（以下、「切換ピンの進出方向」と称する）に向けて付勢するリターンスプリング５６が配置されている。一方、第２ピン孔５２Ｒには、円柱状の第２切換ピン５４Ｒが摺動自在に挿入されている。

以上の３つのピン孔４６、５２Ｌ、５２Ｒの相対位置は、第１ローラ３６が主カム１４のベース円部１４ａと当接（図３参照）し、かつ、第２ローラ４０が副カム１６のベース円部と当接（図４参照）している時に、３つのピン孔４６、５２Ｌ、５２Ｒの軸心が同一直線上に位置するように決定されている。

ここで、上記図５とともに新たに図６を参照して、切換機構２４の説明を継続する。
図６は、切換機構２４をカムシャフト１２の軸方向（図５中の矢視Ｂの方向）から見た図である。尚、図６以降の図においては、ロックピン７０とソレノイド６８との関係を簡略化して図示している。
切換機構２４は、カム１４、１６の回転動力を利用して、切換ピン４８、５４Ｌ、５４Ｒを第２ロッカーアーム３４Ｌ側に向けて（切換ピンの退出方向に）変位させるためのスライドピン５８を備えている。スライドピン５８は、図５に示すように、第２切換ピン５４Ｒの端面と当接する端面を有する円柱部５８ａを備えている。円柱部５８ａは、カムキャリアに固定された支持部材６０によって、軸方向に進退自在であって、周方向に回転自在に支持されている。

また、円柱部５８ａにおける第２切換ピン５４Ｒと反対側の端部には、当該円柱部５８ａの半径方向外側に向けて突出するように、棒状のアーム部５８ｂが設けられている。すなわち、当該アーム部５８ｂは、当該円柱部５８ａの軸心を中心として回転自在に構成されている。アーム部５８ｂの先端部は、図６に示すように、カムシャフト１２の周面と対向する位置まで延びるように構成されている。また、アーム部５８ｂの先端部には、カムシャフト１２の周面に向けて突出するように、円柱状の突起部５８ｃが設けられている。

カムシャフト１２における突起部５８ｃと対向する外周面には、当該カムシャフト１２よりも大きな外径を有する円柱部６２が形成されている。円柱部６２の周面には、周方向に延びる螺旋状のガイドレール６４が形成されている。ここでは、ガイドレール６４は、螺旋状の溝として形成されている。

また、切換機構２４は、突起部５８ｃをガイドレール６４に挿入させるためのアクチュエータ６６を備えている。より具体的には、アクチュエータ６６は、ＥＣＵ２６からの指令に基づいてデューティ制御されるソレノイド６８と、当該ソレノイド６８の駆動軸６８ａと当接するロックピン７０とを備えている。ロックピン７０は、円筒状に形成されている。

ロックピン７０には、ソレノイド６８の推力に抗する付勢力を発するスプリング７２の一端が掛け留められており、当該スプリング７２の他端は、静止部材であるカムキャリアに固定された支持部材７４に掛け留められている。このような構成によれば、ＥＣＵ２６からの指令に基づくソレノイド６８の駆動時には、ソレノイド６８の推力がスプリング７２の付勢力に打ち勝つことで、ロックピン７０を進出させることができ、一方、ソレノイド６８の駆動が停止されると、スプリング７２の付勢力によってロックピン７０および駆動軸６８ａを速やかに所定位置に退出させられるようになる。また、ロックピン７０は、支持部材７４によってその半径方向への移動が拘束されている。

また、ソレノイド６８は、ロックピン７０がスライドピン５８のアーム部５８ｂの先端部の押圧面（突起部５８ｃが設けられた面と反対側の面）５８ｄをガイドレール６４に向けて押圧可能な位置において、カムキャリア等の静止部材に固定されているものとする。言い換えれば、押圧面５８ｄは、ロックピン７０によって突起部５８ｃがガイドレール６４に向けて押されることができるような形状および位置に設けられている。

スライドピン５８のアーム部５８ｂは、カムシャフト１２側の円柱部６２とストッパー７６とによって拘束された範囲内で、円柱部５８ａの軸心を中心として回転可能に設定されている。そして、アーム部５８ｂが当該範囲内にあり、かつ、スライドピン５８の軸方向位置が後述する変位端Ｐｍａｘ１にある場合には、ソレノイド６８により駆動されるロックピン７０がアーム部５８ｂの押圧面５８ｄに確実に当接できるように、各構成要素の位置関係が設定されている。

カムシャフト１２のガイドレール６４における螺旋の向きは、その内部に突起部５８ｃが挿入された状態でカムシャフト１２が図６に示す所定の回転方向に回転する場合に、スライドピン５８がリターンスプリング５６の付勢力に抗して切換ピン４８、５４Ｌ、５４Ｒをその退出方向に押し退けてロッカーアーム３２、３４に近づく方向に変位するように設定されている。

ここで、リターンスプリング５６の付勢力によって、第２切換ピン５４Ｌが第２ピン孔５２Ｌおよび第１ピン孔４６の双方に挿入された状態となり、かつ、第１切換ピン４８が第１ピン孔４６および第２ピン孔５２Ｒの双方に挿入された状態となっている時のスライドピン５８の位置を、「変位端Ｐｍａｘ１」と称する。この変位端Ｐｍａｘ１にスライドピン５８が位置している時には、第１ロッカーアーム３２と第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌとがすべて連結された状態となる。そして、切換ピン４８等がスライドピン５８からの力を受けることによって、第２切換ピン５４Ｌ、第１切換ピン４８、および第２切換ピン５４Ｒがそれぞれ第２ピン孔５２Ｌ、第１ピン孔４６、および第２ピン孔５２Ｒのみに挿入された状態となっている時のスライドピン５８の位置を、「変位端Ｐｍａｘ２」と称する。すなわち、この変位端Ｐｍａｘ２にスライドピン５８が位置している時には、第１ロッカーアーム３２と第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌとがすべて非連結とされた状態となる。

本実施形態では、カムシャフト１２の軸方向におけるガイドレール６４の基端６４ａの位置は、スライドピン５８が上記変位端Ｐｍａｘ１に位置する時の突起部５８ｃの位置と一致するように設定されている。そして、カムシャフト１２の軸方向におけるガイドレール６４の終端６４ｂの位置は、スライドピン５８が上記変位端Ｐｍａｘ２に位置する時の突起部５８ｃの位置と一致するように設定されている。つまり、本実施形態では、ガイドレール６４によって突起部５８ｃが案内される範囲内で、スライドピン５８が変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２の間で変位可能となるように構成されている。

更に、本実施形態のガイドレール６４には、図６に示すように、スライドピン５８が変位端Ｐｍａｘ２に達した後における終端６４ｂ側の所定区間として、カムシャフト１２の回転に伴ってガイドレール６４が徐々に浅くなる浅底部６４ｃが設けられている。尚、ガイドレール６４における浅底部６４ｃ以外の部位の深さは一定である。

また、本実施形態のアーム部５８ｂには、押圧面５８ｄの一部を切り欠いて凹状に形成された切欠部５８ｅが設けられている。押圧面５８ｄは、スライドピン５８が変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２に変位する間、ロックピン７０と当接した状態が維持されるように設けられている。そして、切欠部５８ｅは、スライドピン５８が上記変位端Ｐｍａｘ２に位置している状態において、上記浅底部６４ｃの作用によって突起部５８ｃが円柱部６２の表面に取り出された時に、ロックピン７０と係合可能な部位に設けられている。

また、切欠部５８ｅは、突起部５８ｃがガイドレール６４に挿入される方向にアーム部５８ｂが回転するのを規制可能であって、スライドピン５８が切換ピンの進出方向に移動するのを規制可能な態様で、ロックピン７０と係合するように形成されている。切欠部５８ｅには、ロックピン７０が当該切欠部５８ｅ内に入り込んでいくにつれ、スライドピン５８が円柱部６２から離れるように案内する案内面５８ｆが備えられている。

［本実施形態の可変動弁装置の動作］
次に、図７乃至図１０を参照して、可変動弁装置１０の動作について説明する。
（弁稼動状態時）
図７は、弁稼動状態時（通常のリフト動作時）の制御状態を示す図である。
この場合には、図７（Ｂ）に示すように、ソレノイド６８の駆動がＯＦＦとされており、これにより、スライドピン５８は、カムシャフト１２から離れた状態で、リターンスプリング５６の付勢力を受けて、変位端Ｐｍａｘ１に位置している。この状態では、図７（Ａ）に示すように、第１ロッカーアーム３２と２つの第２ロッカーアーム３４とが切換ピン４８、５４Ｌを介して連結されている。その結果、主カム１４の作用力が第１ロッカーアーム３２から左右の第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌを介して双方のバルブ１８に伝達されるようになる。このため、主カム１４のプロフィールに従って、通常のバルブ１８のリフト動作が行われるようになる。

（弁停止動作開始時（スライド動作の開始時））
図８は、弁停止動作の開始時の制御状態を示す図である。
弁停止動作は、例えば、内燃機関１のフューエルカット要求等の所定の弁停止動作の実行要求がＥＣＵ２６によって検知された際に行われる。本実施形態の弁停止動作は、カムシャフト１２の回転力を利用してスライドピン５８によって切換ピン４８、５４Ｌ、５４Ｒをその退出方向に変位させる動作であるため、これらの切換ピン４８、５４Ｌ、５４Ｒの軸心が同一直線状に位置する時、すなわち、第１ロッカーアーム３２が揺動していない時に行われる必要がある。

本実施形態では、切換ピンの退出方向にスライドピン５８が変位する区間（スライド区間）がベース円区間内となるように、ガイドレール６４が設定されている。このため、ＥＣＵ２６が所定の弁停止動作の実行要求を検知した場合において、最初にベース円区間が到来する気筒から順にソレノイド６８を駆動することによって、図８（Ｂ）に示すように、突起部５８ｃがガイドレール６４に挿入され、各気筒の弁停止動作が順に開始するようになる。具体的には、ガイドレール６４に挿入された突起部５８ｃが当該ガイドレール６４によって案内されることで、カムシャフト１２の回転力を利用して、図８（Ａ）に示すように、変位端Ｐｍａｘ２側に向けて、スライドピン５８のスライド動作が開始するようになる。スライド動作の実行中には、ガイドレール６４の側壁面（荷重受け面６４ｄ）に突起部５８ｃが当接することによって、リターンスプリング５６の付勢力が受け止められた状態で、スライドピン５８が変位端Ｐｍａｘ２に向けて移動していく。

（スライド動作の完了時）
図９は、スライド動作の完了時の制御状態を示す図である。
図９（Ａ）は、スライドピン５８が変位端Ｐｍａｘ２に到達して弁停止要求時のスライド動作が完了したタイミング、すなわち、第１切換ピン４８および第２切換ピン５４Ｌがそれぞれ第１ピン孔４６および第２ピン孔５２Ｌ内に収まるようになったことで、第１ロッカーアーム３２と第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌとの連結が解除されたタイミングを示している。また、このタイミングでは、図９（Ｂ）に示すように、ガイドレール６４内における突起部５８ｃの位置は、未だ浅底部６４ｃに達していない。

上記のようにスライド動作が完了し、第１ロッカーアーム３２と第２ロッカーアーム３４Ｒ、３４Ｌとが非連結とされた状態になると、主カム１４の回転に伴って、コイルスプリング３８によって主カム１４に向けて付勢された第１ロッカーアーム３２が単独で揺動することになる。このため、２つの第２ロッカーアーム３４には、主カム１４の作用力が伝達されなくなる。また、第２ロッカーアーム３４が当接する副カム１６は、ゼロリフトカムであるため、主カム１４の作用力が伝達されなくなった第２ロッカーアーム３４には、バルブ１８を駆動するための力が与えられなくなる。その結果、主カム１４の回転に関係なく、第２ロッカーアーム３４が静止状態となるので、バルブ１８のリフト動作が閉弁位置で停止状態となる。

（変位部材の保持動作時）
図１０は、スライドピン５８をロックピン７０によって保持する保持動作時の制御状態を示す図である。
上記図９に示すスライド動作完了時から更にカムシャフト１２が回転すると、突起部５８ｃは、溝が徐々に浅くなる浅底部６４ｃに差し掛かる。その結果、浅底部６４ｃの作用によって、スライドピン５８がカムシャフト１２から離れる方向に回転させられるようになる。そして、浅底部６４ｃによって溝が浅くなるにつれ、ロックピン７０がその退出方向に少し変位する。その後、ソレノイド６８によって駆動され続けているロックピン７０が切欠部５８ｅに一致するようになるまでスライドピン５８が更に回転すると、ロックピン７０と当接するスライドピン５８側の部位が押圧面５８ｄから切欠部５８ｅへと切り替わる。

その結果、ロックピン７０が切欠部５８ｅに係合するようになる。これにより、図１０（Ｂ）に示すように、スライドピン５８は、突起部５８ｃがカムシャフト１２から離れた状態で、かつ、ロックピン７０によってリターンスプリング５６の付勢力を受け止める状態で保持されるようになる。このため、この保持動作中において、図１０（Ａ）に示すように、第１ロッカーアーム３２と第２ロッカーアーム３４とが非連結とされた状態、すなわち、弁停止状態が維持されるようになる。

（弁復帰動作時）
弁停止状態から弁稼動状態に戻すための弁復帰動作は、例えば、フューエルカットからの復帰要求等の所定の弁復帰動作の実行要求がＥＣＵ２６によって検知された際に行われる。このような弁復帰動作は、図１０に示す制御状態において、ＥＣＵ２６が所定のタイミング（切換ピン４８等が移動可能となるベース円区間の開始タイミングよりもソレノイド６８の動作に要する所定時間分だけ早いタイミング）でソレノイド６８への通電をＯＦＦとすることが開始される。ソレノイド６８への通電がＯＦＦとされると、スライドピン５８の切欠部５８ｅとロックピン７０との係合が解かれることになる。その結果、リターンスプリング５６の付勢力に抗して第１切換ピン４８および第２切換ピン５４Ｌをそれぞれ第１ピン孔４６および第２ピン孔５２Ｌに留めておく力が消滅することになる。

このため、切換ピン４８、５４Ｌ、５４Ｒの位置が一致するベース円区間が到来すると、リターンスプリング５６の付勢力によって、切換ピン４８、５４Ｌが進出方向に移動し、第１ロッカーアーム３２と２つの第２ロッカーアーム３４とが切換ピン４８、５４Ｌを介して連結された状態、すなわち、主カム１４の作用力によってバルブ１８のリフト動作が可能な状態に復帰することになる。また、リターンスプリング５６の付勢力によって切換ピン４８、５４Ｌが進出方向に移動するのに伴って、第２切換ピン５４Ｒを介して、スライドピン５８が変位端Ｐｍａｘ２から変位端Ｐｍａｘ１に戻されるようになる。

（まとめ）
以上のように構成された本実施形態の可変動弁装置１０によれば、ソレノイド６８の通電のＯＮ、ＯＦＦとカムシャフト１２の回転力とリターンスプリング５６の付勢力とを利用して、スライドピン５８の軸方向位置を変位端Ｐｍａｘ１からＰｍａｘ２の間で移動させることで、弁稼動状態と弁停止状態との間でバルブ１８の動作状態を切り換えることが可能となる。

［ガイドレールとスライドピンとの間に生ずる面圧の低減を行ううえでの課題］
図１１は、ガイドレール６４の展開図である。
スライドピン５８は、切換ピン４８等を介してリターンスプリング５６の付勢力を受ける。このため、スライドピン５８がガイドレール６４に案内されて変位端Ｐｍａｘ１から変位端Ｐｍａｘ２に移動する際には、図１１に示すように、スライドピン５８の突起部５８ｃは、ガイドレール６４の一方の側壁面６４ｄに押し付けられた状態で、リターンスプリング５６の付勢力に抗しつつガイドレール６４内を移動するようになる。ここでは、この側壁面６４ｄを、特に「荷重受け面６４ｄ」と称する。そして、スライドピン５８の突起部５８ｃが荷重受け面６４ｄに押し付けられた状態でガイドレール６４内を摺動する際に、荷重受け面６４ｄと突起部５８ｃとの間に生ずる荷重を、「接触荷重」と称する。また、荷重受け面６４ｄと突起部５８ｃとの間に生ずる「面圧」は、上記接触荷重を両者の接触面積で除した値である。

図１２は、本発明の実施の形態１の構成との対比のために参照する構成を示す図である。より具体的には、図１２（Ａ）中の下方に示された図は、カムシャフトの軸方向からスライドピンとガイドレールを見た図であり、図１２（Ａ）中の上方に示された図は、スライドピンの突起部の中心軸線方向からスライドピンとガイドレールを見た図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）中のＡ−Ａ線で切断した断面図である。

図１２（Ａ）に示す構成では、カムシャフトの中心軸線に対してスライドピンの突起部の中心軸線が離れている状態で、ガイドレールに対するスライドピンの配置が決定されている。図１２（Ｂ）より、このような配置手法が用いられていると、ガイドレールの荷重受け面の上部のみにおいて、荷重受け面と突起部とが接触しているのが判る。このような接触の態様では、荷重受け面と突起部との接触面積が小さくなる（点接触となる）。このため、両者の間に生ずる面圧（接触荷重／接触面積）が大きくなってしまう。

［実施の形態１の特徴的な構成］
図１３は、本発明の実施の形態１において用いられる、ガイドレール６４に対するスライドピン５８の配置手法を説明するための図である。
図１３（Ａ）に示すように、本実施形態では、アクチュエータ６６によってスライドピン５８の突起部５８ｃがガイドレール６４に突き出された状態において、突起部５８ｃの中心軸線とカムシャフト１２の中心軸線（螺旋状の壁部（荷重受け面６４ｄ）の中心軸線）とが垂直に交わるように、ガイドレール６４に対する突起部５８ｃの配置が決定されている。このような配置手法によれば、上記図１２に示す配置手法と比べ、図１３（Ｂ）に示すように、突起部５８ｃの側面と荷重受け面６４ｄとが平行に対向するようになる。これにより、荷重受け面６４ｄと突起部５８ｃとの接触面積が大きくなり（線接触になり）、両者の間に生ずる面圧を良好に低減させることが可能となる。以下、図１４乃至図１６を参照して、本実施形態の配置手法によって、荷重受け面６４ｄと突起部５８ｃとの接触面積の拡大を図ることができる理由について詳述する。

図１４は、ガイドレール６４に対するスライドピン５８の配置場所の変化によって、突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄとの接触の仕方が変わることを説明するための図である。より具体的には、図１４（Ａ）は、カムシャフト１２の軸方向からスライドピン５８とガイドレール６４とを見た図であり、図１４（Ｂ）は、カムシャフト１２の中心軸線に垂直な直線（すなわち、本実施形態の配置手法における突起部５８ｃの中心軸線）の方向からスライドピン５８とガイドレール６４とを見た図であり、図１４（Ｃ）は、図１４（Ｂ）中に示す各断面図を示している。尚、図１４におけるピン位置Ｐ２は、本実施形態の上記配置手法による突起部５８ｃの位置であり、ピン位置Ｐ１は、ピン位置Ｐ２に対し、突起部５８ｃの中心軸線を平行に維持しながらガイドレール６４における突起部５８ｃの進行方向の手前側に突起部５８ｃが配置されたものである。また、ピン位置Ｐ３は、ピン位置Ｐ２に対し、ピン位置Ｐ１とは逆にガイドレール６４における突起部５８ｃの進行方向の奥側に突起部５８ｃが配置されたものである。

図１４中の３つのピン位置Ｐ１〜Ｐ３を見て判るように、本実施形態の配置手法が適用されたピン位置Ｐ２において荷重受け面６４ｄと突起部５８ｃとの接触面積が大きくなることには、ガイドレール６４に対するスライドピン５８の配置場所の変化によって、螺旋状の溝形状を有するガイドレール６４の荷重受け面（側壁面）６４ｄの傾きが変化することが関係している。すなわち、ガイドレール６４の荷重受け面（側壁面）６４ｄは、カムシャフト１２の中心軸線（ガイドレールの溝底面）と垂直に交わる直線の方向から見た場合、図１４（Ｃ）中の溝断面Ｓ２が示すように、ピン位置Ｐ２においては溝底面に対して垂直な（視線の方向に平行な）面となる。しかしながら、ピン位置Ｐ２に対してガイドレール６４における突起部５８ｃの進行方向の前後位置となるピン位置Ｐ１、Ｐ３においてピン位置Ｐ２と同一方向からガイドレール６４を見た場合には、図１４（Ｃ）中の溝断面Ｓ１、Ｓ３が示すように、ガイドレール６４の荷重受け面（側壁面）６４ｄは、溝底面に対して傾きを有することとなる。

ピン位置Ｐ１〜Ｐ３の変化に伴ってガイドレール６４の荷重受け面（側壁面）６４ｄの傾きが上述のように変化する理由は、ガイドレール６４の切削加工時の誤差によるものではなく、円柱状の物体（ここではカムシャフト１２の円柱部６２）に対して螺旋状の壁部（ここでは螺旋状の溝形状を有するガイドレール６４）を形成した際に現れる特有の現象である。以下、図１５および１６を参照して、ガイドレール６４の荷重受け面（側壁面）６４ｄの傾きが変化する理由を詳述する。

図１５は、円柱部６２に螺旋状の溝形状を有するガイドレール６４を形成する際の動作を説明するための図である。
切削用工具（フラットエンドミル）を用いて円柱部６２の外周面に螺旋状のガイドレール６４を形成する際には、図１５（Ａ）の左側の図が示すように、当該工具の中心軸線と円柱部６２の中心軸線とが垂直に交わるように当該工具に対して円柱部６２が位置決めされる。そして、この状態で、工具が所定の溝深さまで進入する。そして、螺旋状の溝形状を形成するために、工具が円柱部６２に進入した状態で、円柱部６２を回転させるとともに軸方向に対して移動させる動作が行われる。

図１５（Ａ）における点Ｘ１および点Ｙ１は、図１５（Ａ）に示す位置で加工された瞬間における、ガイドレール６４の側壁面の下端部および上端部と工具とのそれぞれの接点を示している。図１５（Ａ）における右側の図は、工具の中心軸線方向からガイドレール６４を見下ろした図である。この図の方向から見た場合には、点Ｘ１と点Ｙ１とは、同じ進行位置にある。尚、この図においては、両者を判別できるように、点Ｘ１と点Ｙ１とを僅かにずらして表している。

図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）に対し、円柱部６２が１５°だけ回転して加工が進んだ状態を示している。図１５（Ｂ）における点Ｘ２および点Ｙ２は、この図１５（Ｂ）に示す位置で加工された瞬間における、上記点Ｘ１および点Ｙ１に相当する点である。このように１５°分の加工が進行した図１５（Ｂ）の位置では、図１５（Ｂ）の右側の図が示す方向から見た場合に、点Ｘ１と点Ｙ１とは、進行位置に差が生ずる。更に、加工時の円柱部６２はその軸方向にも移動する。このため、図１５（Ｂ）の右側の図が示す方向から見た場合に、内径側の点Ｘ１と外径側の点Ｙ１とは、ガイドレール６４の進行方向において同じ位置を通らず、点Ｙ１が点Ｘ１よりも内側を通るようになる。その結果、工具の中心軸線と円柱部６２の中心軸線とが垂直で交わる部位以外では、ガイドレール６４の側壁面が溝底面に対して傾くことになる。尚、ガイドレール６４の側壁面の高さが高いほど（すなわち、ガイドレール６４の溝が深いほど）、側壁面の傾きが大きくなり、同様に、螺旋の傾斜が急であるほど、側壁面の傾きが大きくなる。

再び、図１４に戻り、説明を継続する。
以上説明した理由により、ピン位置Ｐ２に対してガイドレール６４における突起部５８ｃの進行方向の後方位置となるピン位置Ｐ１においてピン位置Ｐ２と同一方向からガイドレール６４を見た場合には、図１４（Ｃ）中の溝断面Ｓ１が示すように、ガイドレール６４の荷重受け面（側壁面）６４ｄは、溝の内側に向けて傾くことになる。このため、この場合には、上記図１２で示したケースと同様に、突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄとは、荷重受け面６４ｄの上部のみにおいて接触するようになる（点接触となる）。また、ピン位置Ｐ２に対してガイドレール６４における突起部５８ｃの進行方向の前方位置となるピン位置Ｐ３においてピン位置Ｐ２と同一方向からガイドレール６４を見た場合には、図１４（Ｃ）中の溝断面Ｓ３が示すように、ガイドレール６４の荷重受け面（側壁面）６４ｄは、溝の外側に向けて傾くことになる。このため、この場合には、突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄとは、荷重受け面６４ｄの下部のみにおいて接触するようになる（点接触となる）。

これに対し、本実施形態の上記配置手法によれば、図１４（Ｃ）中の溝断面Ｓ２が示すように、荷重受け面６４ｄの全体において、突起部５８ｃの側面と荷重受け面６４ｄとが接触するようになる（線接触となる）。このように、荷重受け面６４ｄと突起部５８ｃとの接触面積が大きくなることで、既述したように、両者の間に生ずる面圧を良好に低減させることが可能となる。

ところで、上述した実施の形態１においては、アクチュエータ６６によって突き出された突起部５８ｃとガイドレール６４との係合時に、カムシャフト１２の軸方向位置が固定されている円柱部６２に対して、突起部５８ｃが固定されたスライドピン５８が相対的に変位することに伴って、弁稼動状態から弁停止状態にバルブ１８の開弁特性が変化する構成を例に挙げて説明を行っている。しかしながら、本発明の対象となる可変動弁装置は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、次のような構成を有する可変動弁装置であってもよい。すなわち、本発明の突起部として機能する可動子を有するアクチュエータを備えるとともに、ガイドレールが固定された円柱部と２種類のカムとを一体的に備える部材を軸方向の移動自在にカムシャフトに取り付けるようにする。そして、突起部とガイドレールとの係合時に、カムシャフトの軸方向位置が拘束されているアクチュエータ（突起部）に対して、円柱部と２種類のカムとを備える上記部材が相対的に変位することに伴って、バルブの開弁特性が変化するようにする。

また、上述した実施の形態１においては、螺旋状の溝形状を有するガイドレール６４を備えた構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明におけるガイドレールは、バルブ１８の開弁特性を変化させるために突起部と係合可能な螺旋状の壁部を備えるものであれば、必ずしも溝状に形成されたものでなくてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、副カム１６がゼロリフトカムとして構成されている例について説明を行ったが、本発明における副カムは、ゼロリフトカムに限られない。すなわち、主カム１４よりも小さなリフトが得られるようにするノーズ部を備えるカムであってもよい。つまり、本発明の可変動弁装置は、弁稼働状態と弁停止状態とを切り換えるものに限らず、２段階にバルブのリフト量や作用角を切り換えるものであってもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、ガイドレール６４の荷重受け面６４ｄが前記第1の発明における「螺旋状の壁部」に相当している。

実施の形態２．
次に、図１６乃至図１９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態の可変動弁装置は、以下に説明する点を除き、上述した実施の形態１の可変動弁装置１０と同様に構成されているものとする。

図１６は、カムシャフト１２の中心軸線と垂直に交わる直線の方向からガイドレール６４を見た図である。尚、図１６では、説明を判り易くする観点から、ガイドレール６４の側壁面の傾きを顕著に表現している。
突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄとの間に生ずる面圧を下げるためには、両者の接触面積を増やすことが望ましい。そのためには、両者の接触部を点接触から線接触のように広げることが望ましい。そして、両者の接触部を広げるためには、荷重受け面６４ｄの底部から上部までの間で突起部５８ｃとの接触が広く確保できるようになっていることが望ましい。

実施の形態１においても既述したように、カムシャフト１２の中心軸線と垂直に交わる直線の方向からガイドレール６４を見た場合、カムシャフト１２の中心軸から離れるにつれ（図１４中のピン位置Ｐ１、Ｐ３参照）、ガイドレール６４の側壁面の傾きが大きくなる。従って、上述した実施の形態１のように、カムシャフト１２の中心軸線と突起部５８ｃの中心軸線とが垂直に交わるようにガイドレール６４に対して突起部５８ｃを配置した場合、当該突起部５８ｃのように、付け根部分も先端部分も同一径となる円柱状に形成された突起部を備えていると、図１６に示すように、突起部の先端がその進行方向の前方側の部位において、荷重受け面６４ｄと干渉し易くなる。その結果、荷重受け面６４ｄの底部から上部までの間で突起部５８ｃとの接触を十分に確保することが難しくなる。

図１７は、螺旋状の溝形状を有するガイドレール６４において、スライドピンの突起部の側面と線接触が可能となる範囲を示す図である。尚、厳密には、突起部と荷重受け面６４ｄとの接触は、線接触ではなく、ある程度の幅を有する帯状の範囲での接触となるが、ここでは、荷重受け面６４ｄの底部から上部までの間で接触長さを確保することを狙いとしているため、線接触と表現している。

カムシャフト１２の中心軸線と突起部５８ｃの中心軸線とが垂直に交わるようにガイドレール６４に対して突起部５８ｃを配置した場合、ガイドレール６４の側壁面の傾きの存在によって、荷重受け面６４ｄが溝底面に対して垂直となる範囲（すなわち、突起部の側面と平行になる荷重受け面６４ｄの範囲）は限られたものとなる。そして、そのような線接触が可能となる範囲は、図１７（Ａ）に示すように、カムシャフト１２（円柱部６２）の中心から外側に扇状に広がるような範囲となる。このように、溝底面に対して垂直となる荷重受け面６４ｄの範囲が扇状となる理由は、ガイドレール６４の加工が、既述したように工具の中心軸線と円柱部６２の中心軸線とが垂直に交わるように当該工具に対して円柱部６２が位置決めされた状態で円柱部６２を回転させて行われるためである。

従って、図１６に示すような突起部と荷重受け面６４ｄとの局所的な干渉を避けることによって両者の接触面積を大きく確保するためには、カムシャフト１２の軸方向から見た場合の突起部が上記扇状の範囲内に収まるように形成することが有効であるといえる。

図１８は、本発明の実施の形態２におけるスライドピン８０の突起部８０ｃの形状を説明するための図である。
本実施形態においても、アクチュエータ６６によって突起部８０ｃがガイドレール６４に向けて突き出された状態において、カムシャフト１２の中心軸線と突起部８０ｃの中心軸線とが垂直に交わるように、ガイドレール６４に対する突起部８０ｃの配置が決定されている。

そのうえで、本実施形態では、図１８（Ｂ）に示すように、アクチュエータ６６によってガイドレール６４に向けて突起部８０ｃが突き出された状態において、カムシャフト１２の軸方向から見て、カムシャフト１２の軸心に向けて絞り込まれるように突起部８０ｃが形成されている。より具体的には、カムシャフト１２の軸方向から見て、先端側が細くなるテーパ状となるように突起部８０ｃが形成されている。これにより、カムシャフト１２の軸方向から見た場合に、突起部８０ｃが上記扇状の範囲内に収まるように形成することができる。

図１９は、本発明の実施の形態２における突起部８０ｃと荷重受け面６４ｄとの接触状態を表した図である。
上記のように形成された突起部８０ｃを備えたことにより、荷重受け面６４ｄとの局所的な接触が回避され、図１９に示すように、突起部８０ｃと荷重受け面６４ｄとの接触範囲を、荷重受け面６４ｄの底部から上部までの間でライン状に広く確保することが可能となる。このように、本実施形態の構成によれば、突起部８０ｃと荷重受け面６４ｄとの接触面積の増加によって、両者の間に生ずる面圧を効果的に低減させることができる。

ところで、上述した実施の形態２においては、カムシャフト１２の軸方向から見て、先端側が細くなるテーパ状となるように突起部８０ｃを形成するようにしている。しかしながら、本発明の突起部は、アクチュエータによってガイドレールに向けて突き出された状態において、当該カムシャフトの軸方向から見て、当該カムシャフトの軸心に向けて絞り込まれるように形成されているものであればよく、絞り方の態様は上記形状のものに限定されない。すなわち、突起部は、例えば、カムシャフトの軸方向から見て、直線ではなく、曲線で絞り込まれた形状であってもよく、或いは、先端側に向かうに従って段階的に細くなるように絞り込まれた形状であってもよい。更には、本発明における突起部の形状の思想を広く捉えると、突起部は、カムシャフトの軸方向から見て、付け根部分の幅よりも先端部分の幅が小さくなり、かつ、中間部分において付け根部分よりも幅が大きくならないように形成されているものであればよい。このように突起部が形成されることで、円柱状に形成された突起部と比べ、上記図１７に示す線接触が可能となる扇状の範囲内に突起部を収めるうえで有利となる。

［突起部と荷重受け面との間に生ずる接触荷重を低減させるためのその他の構成］
次に、図２０乃至図２５を参照して、スライドピンの突起部とガイドレールの荷重受け面との間に生ずる接触荷重を低減させるための構成について説明する。尚、このような構成は、上述した実施の形態１、２の構成の何れに対しても付加的に適用可能なものであるが、ここでは、上述した実施の形態１の構成に対して適用された例について説明する。

図２０は、突起部５８ｃがガイドレール６４に突き出された際の、ガイドレール６４と突起部５８ｃとのクリアランスの一般的な設定を説明するための図である。
ガイドレール６４の直線区間において突起部５８ｃがガイドレールに突き出された状態において、ガイドレール６４に対する突起部５８ｃのカムシャフト１２の軸方向位置は、図２０に示すように、突起部５８ｃの中心とガイドレール６４の溝幅の中心とが一致するように（すなわち、左右のクリアランスが同等となるように）設定されることが一般的である。このような設定によれば、組み付け誤差が発生しても、突起部５８ｃとガイドレール６４の側壁面とが直線区間において干渉する確率を最小にすることができる。また、直線区間において突起部５８ｃがガイドレール６４の荷重受け面６４ｄ側に寄り過ぎていると、突起部５８ｃとガイドレール６４の溝上面とが干渉して、突起部５８ｃがガイドレール６４内に入らなくなる可能性がある。逆に、突起部５８ｃがガイドレール６４の対向面６４ｅ側に寄り過ぎていた場合には、直線区間において突起部５８ｃがガイドレール６４内に入らなくてもその後の傾斜区間（スライド区間）において突起部５８ｃがガイドレール６４内に入ることができる。従って、従来においては、突起部とガイドレールとの係合不良が起きないように、突起部をガイドレールの対向面側に寄せて組み付ける傾向があった。

図２１は、ガイドレール６４の直線区間における突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄ側の壁部とのクリアランスに応じた接触荷重の変化を説明するための図である。より具体的には、図２１（Ａ）は、突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄ側の壁部とのクリアランスが小さい例を示し、図２１（Ｂ）は、突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄ側の壁部とのクリアランスが大きい例を示している。

図２１（Ａ）に示すように、上記クリアランスが小さい場合には、突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄとの衝突点は、ガイドレール６４の直線区間に近い位置となる。このような位置は、直線区間に対してガイドレール６４の壁部が僅かに傾斜し始めている位置であるので、突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄとが接触する際の角度が小さくなる。このため、突起部５８ｃが荷重受け面６４ｄから受ける反力が小さくなり、両者の間に生ずる接触荷重が小さくなる。一方、図２１（Ｂ）に示すように、上記クリアランスが大きい場合には、突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄとの衝突点は、図２１（Ａ）に対し、ガイドレール６４の直線区間から離れた位置となる。このような位置では、突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄとが接触する際の角度が大きくなる。このため、突起部５８ｃが荷重受け面６４ｄから受ける反力が大きくなり、両者の間に生ずる接触荷重が大きくなる。

以上のように、ガイドレール６４の直線区間において上記クリアランスが小さくなるようにすることは、突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄとの間に生ずる接触荷重を低減させるうえで有効である。そこで、以下の図２２乃至図２５に示す４通りの例のように、ガイドレール６４の直線区間を利用して、突起部５８ｃを荷重受け面６４ｄ側の壁部に押し付けるように（誘導するように）するための構成を備えるようにしてもよい。

図２２は、バネ板８２を用いた突起部５８ｃの誘導手法を説明するための図である。
図２２に示す構成は、ガイドレール６４の直線区間における対向面６４ｅ側の部位に、バネ板８２を備えたものである。このような構成によれば、バネの反発力を利用して突起部５８ｃを荷重受け面６４ｄ側に誘導することができる。これにより、上記クリアランスを小さくすることができ、突起部５８ｃと荷重受け面６４ｄとの間に生ずる接触荷重を確実に低減させることができる。

図２３は、永久磁石８４を用いた突起部５８ｃの誘導手法を説明するための図である。
図２３に示す構成は、ガイドレール６４の直線区間における荷重受け面６４ｄ側の部位に、永久磁石８４を備えたものである。このような構成によれば、永久磁石８４が発する磁力を利用して突起部５８ｃを荷重受け面６４ｄ側に誘導することができる。

図２４は、電磁石８６を用いた突起部５８ｃの誘導手法を説明するための図である。
図２４に示す構成は、ガイドレール６４の直線区間における荷重受け面６４ｄ側の部位に、電磁石８６を備えたものである。このような構成によれば、アクチュエータ６６によって突起部５８ｃをガイドレール６４に向けて突き出す動作と同期させて電磁石８６に通電を行うことにより、電磁石８６が発する磁力を利用して突起部５８ｃを荷重受け面６４ｄ側に誘導することができる。

図２５は、オイル噴射ノズル８８を用いた突起部５８ｃの誘導手法を説明するための図である。
図２５に示す構成は、ガイドレール６４の直線区間における対向面６４ｅ側の部位に、エンジンオイルを噴射するオイル噴射ノズル８８を備えたものである。このような構成によれば、内燃機関の各部を潤滑するエンジンオイルがオイル噴射ノズル８８にも供給されるように油路を形成しておくことで、オイル噴射ノズル８８から噴射されるオイルの吐出力を利用して突起部５８ｃを荷重受け面６４ｄ側に誘導することができる。

実施の形態３．
次に、図２６乃至図２９を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態の可変動弁装置は、上述した実施の形態２における図１８、１９に示す構成を備える可変動弁装置１０に対して、以下に説明する構成が更に加えられたものであるとする。

図２６は、本発明の実施の形態３におけるスライドピン９０の突起部９０ｃとガイドレール９２の溝上部とにそれぞれ設けられたガイド面９０ｆ、９２ｆの形状を説明するための図である。より具体的には、図２６は、突起部９０ｃの先端部とガイドレール９２の溝上部を、アクチュエータ６６によってスライドピン９０の突起部９０ｃがガイドレール９２に突き出された状態における突起部９０ｃの中心軸線とカムシャフト１２の中心軸線との交線を含む仮想平面の法線方向から見た図である。

図２６に示すように、突起部９０ｃの先端部およびガイドレール９２の溝上部には、ガイドレール９２に対して挿入される突起部９０ｃの先端部を案内するガイド面９０ｆ、９２ｆがそれぞれ形成されている。より詳細に説明すると、これらのガイド面９０ｆ、９２ｆは、突起部９０ｃの先端部とガイドレール９２（の荷重受け面９２ｄ）の溝上部を、上記法線方向から見て、荷重受け面（螺旋状の壁部）９２ｄの下方側に傾斜する面として形成されている。

図２０、２１を参照して既述したように、ガイドレール９２への挿入時の突起部９０ｃとガイドレール９２の側壁面とのクリアランスが大きいと、両者の間に生ずる接触荷重が大きくなる。図２６（Ａ）は、ガイドレール９２への突起部９０ｃの挿入時に、突起部９０ｃとガイドレール９２とが接触している状態を示している。このような接触状態は、突起部９０ｃとガイドレール９２との間でカムシャフト１２の軸方向の位置ずれがあることに起因して生ずるものである。

本実施形態では、上記のガイド面９０ｆ、９２ｆを備えたことにより、図２６（Ａ）に示すように、上記位置ずれが生じている場合であっても、これらのガイド面９０ｆ、９２ｆによって突起部９０ｃの先端部がガイドレール９２内に嵌まり込むように案内される。これにより、上記位置ずれが補正されるようになる。このため、突起部９０ｃとガイドレール９２との上記クリアランスを低減しながら、ガイドレール９２への突起部９０ｃの挿入確実性を保証することができる。

図２７は、突起部９０ｃとガイドレール９２に上記ガイド面９０ｆ、９２ｆを設けたことによる効果を説明するための図である。
上記のガイド面９０ｆ、９２ｆを備えるようにすれば、上記クリアランスが無くてもガイドレール９２への突起部９０ｃの挿入（係合）が可能となる。そこで、上記クリアランスを設けずに、常にガイド面９０ｆ、９２ｆにより案内されながらガイドレール９２への突起部９０ｃの挿入が行われるように、ガイドレール９２に対する突起部９０ｃの配置を決定してもよい。これにより、図２７に示すように、ガイドレール９２の傾斜区間に突起部９０ｃが到達する前に、直線区間において突起部９０ｃがガイドレール９２の側壁面（荷重受け面９２ｄ）に接触するように構成することができる。その結果、傾斜区間において突起部９０ｃがガイドレール９２の荷重受け面９２ｄに衝突する場合と比べ、接触時の加速度（≒衝撃荷重）を低減することができる。

また、上記のようにガイドレール９２に対する突起部９０ｃの配置を決定することにより、突起部９０ｃが荷重受け面９２ｄに接触する際の加速度を低減させるために設けられる緩衝部（傾斜の緩やかな部位）を短縮することができる。傾斜区間の長さが一定であり、かつガイドレール９２により案内される突起部９０ｃのストローク量が一定である場合には、このような緩衝部を短縮することにより、傾斜区間全体の傾斜を緩やかにすることができ、傾斜区間通過時に突起部９０ｃに作用する加速度（≒衝撃荷重）を低減することができる。

図２８は、突起部とガイドレールの側壁面との接触時にスライドピンに生ずる向心力を説明するための図である。尚、図２８に関する説明は、本実施形態のガイド面９０ｆ、９２ｆを備えていない構成を対象としたものである。
ガイドレールの側壁面とスライドピンの突起部とが接触した場合には、カムシャフトの軸心を中心として回転している上記側壁面と突起部との間に摩擦力が作用する。その結果、突起部が設けられたスライドピンに対して、突起部をカムシャフトの中心に引き込む力（向心力）が作用する。その結果、アクチュエータによって押されていないにも関わらず、突起部がガイドレールと係合した状態に保持されてしまう場合がある。そうすると、弁停止要求が出されていない状況下で、内燃機関１が発する振動等によって突起部がガイドレールの側壁面に接触してしまった場合に、上記向心力の作用によって突起部とガイドレールとが係合し、弁停止状態に至るまでスライドピンが軸方向に変位してしまうことが起こり得る。

図２９は、突起部９０ｃのガイド面９０ｆがガイドレール９２のガイド面９２ｆに接触した際に、突起部９０ｃのガイド面９０ｆに作用する力を表した図である。
本実施形態の構成では、図２９に示すように、突起部９０ｃのガイド面９０ｆがガイドレール９２のガイド面９２ｆに押し付けられると、突起部９０ｃのガイド面９０ｆは、ガイド面９２ｆから垂直抗力を受けることとなる。そして、このような垂直抗力が働くと、突起部９０ｃのガイド面９０ｆには、ガイドレール９２からスライドピン９０（突起部９０ｃ）を外側に放出させる付勢力（以下、「ピン放出付勢力」と称する）が作用することとなる。

上記のガイド面９０ｆ、９２ｆを備えた構成によれば、内燃機関１が発する振動等によって突起部９０ｃがガイドレール９２に接触してしまった場合であっても、突起部９０ｃのガイド面９０ｆに作用する上記ピン放出付勢力によって、ガイドレール９２への突起部９０ｃの挿入を規制することができる。これにより、内燃機関１の運転中に、上記向心力の作用によって意図しない弁停止状態が生ずるのを防止することができる。

ところで、上述した実施の形態３においては、スライドピン９０の突起部９０ｃの先端部とガイドレール９２の溝上部の双方にガイド面９０ｆ、９２ｆを備えるようにしている。しかしながら、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、突起部の先端部およびガイドレールの螺旋状の壁部の上部のうちのどちらか一方のみに、上記のようなガイド面が設けられたものであってもよい。

［突起部と荷重受け面との間に生ずる接触荷重を低減させるためのその他の構成］
また、上述した実施の形態３においては、突起部９０ｃとガイドレール９２の側壁面とのクリアランスの低減による接触荷重（衝撃荷重）の低減を図るために、上記ガイド面９０ｆ、９２ｆにより案内されながらガイドレール９２への突起部９０ｃの挿入が行われるように、ガイドレール９２に対する突起部９０ｃの配置を決定している。しかしながら、上記の構成に代え、以下の図３０に示すような構成を採用するようにしてもよい。

図３０は、スライドピン９０の突起部９０ｃとガイドレール９４の荷重受け面９４ｄとの間に生ずる接触荷重の低減を図ることのできる他の構成を説明するための図である。
図３０に示すガイドレール９４における直線区間は、突起部９０ｃの挿入箇所（ピン挿入箇所）から傾斜区間に近づくにつれ、溝幅が徐々に狭まるように構成されている。このような構成によれば、ピン挿入箇所においては、上記クリアランスを十分に確保して、ガイドレール９４への突起部９０ｃの挿入確実性を保証することができる。また、上記のような構成によれば、突起部９０ｃが荷重受け面９４ｄに接触する際の加速度が小さい区間である直線区間において、突起部９０ｃと荷重受け面９４ｄとが接触させられるようになる。これにより、傾斜区間において突起部９０ｃが荷重受け面９４ｄに衝突する場合と比べ、上記接触荷重を低減することができる。

［ピン放出付勢力を得るためのその他の構成］
また、上述した実施の形態３においては、上記ガイド面９０ｆ、９２ｆを利用して、上記ピン放出付勢力を得るようにしている。しかしながら、このようなピン放出付勢力を得るための構成は、上記のものに限らず、例えば、以下の図３１乃至図３３に示すような構成であってもよい。

図３１は、ねじりコイルばね９６を用いたピン放出付勢力の付与手法を説明するための図である。
図３１に示す構成は、スライドピン９０の回転軸に巻き掛けられたねじりコイルばね９６を備えている。ねじりコイルばね９６の一端は、スライドピン９０の掛留部９０ｇに掛け留められており、その他端は、カムキャリア等の内燃機関１の静止部材が備える支持部９８に掛け留められている。このような構成によれば、ねじりコイルばね９６の反発力を利用して、上記ピン放出付勢力を得ることができる。

図３２は、圧縮コイルばね１００を用いたピン放出付勢力の付与手法を説明するための図である。
図３２に示す構成は、一端がスライドピン９０に掛け留められ、他端が図示省略する支持部に掛け留められた圧縮コイルばね１００を備えている。このような構成によれば、圧縮コイルばね１００の反発力を利用して、上記ピン放出付勢力を得ることができる。

図３３は、永久磁石１０２を用いたピン放出付勢力の付与手法を説明するための図である。
図３３に示す構成は、スライドピン９０の回転軸に対してアーム部９０ｂと反対側に延びるアーム部９０ｈを備えるとともに、当該アーム部９０ｈに近接する位置に、永久磁石１０２を備えている。このような構成によれば、永久磁石１０２の吸引力を利用して、上記ピン放出付勢力を得ることができる。尚、このような永久磁石１０２の吸引力に代え、引きばね（図示省略）の引張り力を利用するものであってもよい。

Claims (6)

1. カムとバルブとの間に配置され、当該バルブの開弁特性を変更する可変機構と、
   前記可変機構の動作状態を切り換える切換機構と、を備え、
   前記切換機構は、
   前記カムが備えられたカムシャフトの外周面に備えられ、螺旋状の壁部が設けられたガイドレールと、
   前記螺旋状の壁部に係脱自在に配置された突起部と、
   前記突起部が前記螺旋状の壁部と係合するように前記ガイドレールに向けて前記突起部を突き出し可能なアクチュエータと、を含み、
   前記突起部と前記螺旋状の壁部との係合時に生ずる前記突起部と前記螺旋状の壁部との相対的な変位に伴って、前記可変機構の動作状態を切り換える機構であって、
   前記アクチュエータによって前記突起部が前記ガイドレールに向けて突き出された状態において、前記突起部の中心軸線と前記カムシャフトの中心軸線とが垂直に交わるように、前記螺旋状の壁部に対する前記突起部の配置が決定されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記突起部は、前記カムシャフトの軸方向から見て、付け根部分の幅よりも先端部分の幅が小さくなり、かつ、中間部分において前記付け根部分よりも幅が大きくならないように形成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記突起部は、前記アクチュエータによって前記ガイドレールに向けて突き出された状態において、前記カムシャフトの軸方向から見て、当該カムシャフトの軸心に向けて絞り込まれるように形成されていることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記突起部は、前記カムシャフトの軸方向から見て、先端側に細くなるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記突起部の先端部分および前記螺旋状の壁部の上部のうちの少なくとも一方に、前記螺旋状の壁部に対して挿入される前記突起部の前記先端部分を案内するガイド面が形成されていることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 前記ガイド面は、前記突起部の前記先端部分および前記螺旋状の壁部の前記上部を、前記アクチュエータによって前記ガイドレールに向けて突き出された状態における前記突起部の中心軸線と前記カムシャフトの中心軸線との交線を含む仮想平面の法線方向から見て、前記螺旋状の壁部の下方側に傾斜する面であることを特徴とする請求項５記載の内燃機関可変動弁装置。

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