WO2011089809A1 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

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pin
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cam shaft
internal combustion
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礼俊 松永
大輔 吉賀
克博 田中
村田 真一
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三菱自動車工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine in which the phase of a movable cam can be varied with reference to a reference cam.
  • a variable valve gear is being mounted on a cylinder head in order to prevent engine exhaust gas and improve pumping loss.
  • an inner cam shaft is rotatably housed in an outer cam shaft formed of a pipe member, and a shaft member driven by an engine crank output is fixed to an outer peripheral portion of the outer cam shaft.
  • This is a pin-shaped member that is inserted between the movable cam and the inner cam shaft from the shaft diameter direction, and is provided between the outer cam shaft and the inner cam shaft.
  • the inner camshaft is relatively displaced by the output of the actuator, and the phase of the movable cam is set to the reference cam by the output from the pin-like member connected to the inner camshaft.
  • there are some which change the period during which the valve is open split variable). Reference).
  • a press-fit pin is used as a pin-shaped member for connecting the movable cam and the inner cam shaft, and the press-fit pin is press-fitted from the shaft diameter direction to connect the inner cam shaft between the inner and outer movable cams. It has been proposed to use a bolt member as a pin-like member and screw this bolt member into the inner cam shaft to connect the inner cam shaft between the inner and outer movable cams of the outer cam shaft.
  • the press-fitting load may cause the movable cam or the inner cam shaft to be deformed or bent, or the inner shaft may be displaced in the direction of the press-fitting pin.
  • the outer camshaft formed by the pipe member has low rigidity, so if the movable cam or inner camshaft is deformed, bent or misaligned, the friction between the outer camshafts increases, or new friction is generated by contact. May occur.
  • the deformation and deflection of the outer pipe are also caused by the above deformation and deflection. If the outer pipe deformation or deflection affects the straightness of the camshaft center or the cylindricity of the outer diameter, the friction of the journal bearing between the camshaft and cylinder head increases, and even between the cam and tappet due to increased misalignment. It may lead to increased friction. If the latter screw member is screwed in, the tightening force of the inner camshaft is added, which causes deformation and deflection of the inner camshaft, and causes friction as described above. Further, since it is cantilevered and stress is easily concentrated, it is necessary to improve the strength in the vicinity of the threaded portion, and there is a problem that a compact design cannot be performed.
  • An object of the present invention is to provide a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that can connect a movable cam on an outer peripheral portion of an outer cam shaft and an inner cam shaft inside the outer cam shaft while suppressing the occurrence of friction between components. It is to provide.
  • the invention according to claim 1 provides an inner cam in the outer cam shaft as a connecting means for connecting the movable cam on the outer peripheral portion of the outer cam shaft and the inner cam shaft in the outer cam shaft.
  • a retaining part that loosely inserts a pin-shaped member so as to pass through the movable cam, the outer cam shaft, and the inner cam shaft from the diameter direction of the shaft member in which the shaft is rotatably accommodated, and restricts the pin-shaped member from coming off.
  • a retaining portion for restricting the pin-shaped member from dropping is provided at the end of the pin-shaped member.
  • the invention according to claim 3 has a pin-shaped member having a retaining portion, which is set longer than a section penetrating the length of the pin-shaped member so as to avoid stress concentration on the retaining portion. If the load is applied between the retaining part and the end of the penetrating section where the retaining part comes into contact with and separates from the diameter of the shaft member, the retaining part is placed in the penetrating section. A relief part that escapes from the end is formed, and the pin-like member is displaced in the axial direction as the retaining part escapes from the end of the through section.
  • the retaining portion is caulked at the end of the pin-shaped member, and the pin-shaped member is subjected to the caulking process.
  • the large-diameter part formed at the end part of this was used.
  • the invention according to claim 5 has a structure in which the retaining portion is provided on the movable cam, and the pin-like member is prevented from slipping out of the movable cam along the axial direction.
  • the pin-shaped member is formed on the movable cam with a cylindrical boss portion that fits freely on the outer peripheral portion of the outer cam shaft so that the pin-shaped member can be easily removed. Penetrates the peripheral wall of the boss part of the movable cam, and the retaining part uses a stopper fitted on the outer peripheral part of the boss part, and the stopper prevents the pin-like member from coming off.
  • the stopper is configured in a ring shape so that the stopper has a simple structure and can be easily attached to the boss.
  • the end of the pin-shaped member is formed in a spherical shape so as to avoid stress concentration from the pin-shaped member to the stopper.
  • the movable cam on the outer camshaft outer peripheral portion and the inner camshaft inside the outer camshaft are connected without applying a press-fit load or an axial force that causes deformation or deflection of the parts. can do. Therefore, the movable cam and the inner camshaft can be connected while suppressing the deformation of other parts as well as the occurrence of friction between the parts due to the deformation and the bending. As a result, stable variable performance can be secured, increase in engine friction can be suppressed, and abnormal wear of parts can be prevented. Moreover, the size of a pin-shaped member can be made compact by changing the stress position which acts on a pin-shaped member.
  • the pin-shaped member can be prevented from coming off with a simple structure by the retaining portion provided at the end of the pin-shaped member.
  • the retaining portion provided at the end of the pin-shaped member.
  • the invention of claim 3 with a simpler structure, it is possible to avoid stress concentration on the retaining portion, and it is possible to prevent the pin-shaped member from coming off due to stress concentration.
  • the pin-shaped member can be prevented from coming off with a simple structure in which the pin-shaped member is further caulked.
  • the pin-shaped member can be prevented from coming off with a simple structure by the retaining portion provided on the movable cam.
  • the pin-shaped member can be prevented from coming off by an easy operation of fitting a stopper to the boss portion of the movable cam.
  • the ring-shaped stopper can restrict the pin-like member from coming out on both sides in the axial direction with a simple structure and an easy operation of fitting into the boss portion.
  • the top view which shows the variable valve apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention with the cylinder head of the internal combustion engine carrying the same apparatus.
  • Sectional drawing of the variable valve apparatus which follows the II line
  • the perspective view which shows the structure of the variable valve operating apparatus.
  • the diagram which shows the variable characteristic of a variable valve apparatus.
  • Sectional drawing which shows from mounting
  • Sectional drawing which shows the connection structure using the pin-shaped member used as the principal part of the 2nd Embodiment of this invention. Sectional drawing explaining the behavior which suppresses the stress concentration added to the retaining part of the pin-shaped member.
  • FIG. 1 shows a plane of an internal combustion engine, for example, a three-cylinder (multi-cylinder) reciprocating engine (hereinafter simply referred to as an engine), and FIG. 2 shows a cross section taken along line II in FIG.
  • Reference numeral 1 denotes a cylinder block of the engine
  • reference numeral 2 denotes a cylinder head mounted on the head of the cylinder block 1.
  • the cylinder block 1 is formed with three cylinders 3 (only some of the cylinders are shown) along the longitudinal direction of the engine as shown in FIGS.
  • pistons 4 shown only in FIG. 2 separated from a crankshaft (not shown) via connecting rods (not shown) are housed so as to be able to reciprocate.
  • a combustion chamber 5 is formed on the lower surface of the cylinder head 2 corresponding to each cylinder 3.
  • Each combustion chamber 5 has a pair of intake ports 7 (two) for performing intake and a pair of exhaust ports (not shown) for performing exhaust.
  • Each intake port 7 is provided with a pair of intake valves 10 (two) to which tappets 9 are attached. The tappet 9 at the top faces the upper part of the cylinder head 2.
  • Each exhaust port (not shown) is similarly provided with a pair of exhaust valves (not shown). The intake port 7 and the exhaust port (not shown) are opened and closed by the intake valve 10 and the exhaust valve (not shown).
  • Each combustion chamber 5 is provided with a spark plug (not shown).
  • an intake side valve operating device 6a and an exhaust side valve operating device 6b driven by the shaft output of the crankshaft are provided on the upper left and right sides of the cylinder head 2, respectively. 3, a predetermined combustion cycle (four cycles of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke) is repeatedly performed.
  • the exhaust-side valve gear 6b uses a structure using a normal camshaft 13. Specifically, a camshaft in which a pair of exhaust cams 12 are integrally formed, specifically, a camshaft 13 formed by machining the exhaust cams 12 for three cylinders as shown in FIG. 1 is used.
  • This camshaft 13 is assembled so as to be rotatable in the direction in which the cylinders 3 are arranged, and the cam surface of each exhaust cam 12 is brought into contact with the base end portion of an exhaust valve (not shown). Thus, the cam driving force of each exhaust cam 13 is transmitted to each exhaust valve (not shown).
  • the intake-side valve device 6a is a camshaft configured by assembling separate members as shown in FIGS. 2 and 3, a cam having a so-called assembly cam structure.
  • a shaft 14 is used.
  • the camshaft 14 is used to constitute a split type variable valve operating device 15 as shown in FIGS.
  • the shaft member of the camshaft 14 is a shaft member that forms a control member in an outer camshaft 17a that is formed of a hollow pipe member as shown in FIGS. 2 and 3, for example. It is formed by a double shaft 17 in which a configured inner cam shaft 17b is rotatably housed. The double shaft 17 is also arranged along the direction in which the cylinders 3 are arranged, like the camshaft 13 on the exhaust side.
  • One end (one side) of the double shaft 17, that is, one end of the outer cam shaft 17 a is connected to one end of the cylinder head 2 via a cam piece 37 attached to the end of the outer cam shaft 17 a. It is rotatably supported by a bearing portion 18a installed on one side.
  • the intermediate portion of the outer camshaft 17a is rotatably supported by an intermediate bearing portion 18b installed between the tappets 9,9.
  • both shafts 17a, 17b can be rotated about the same axis.
  • the structure between the outer camshaft 17a and the inner camshaft 17b has a clearance to suppress the occurrence of friction during relative displacement.
  • the outer cam shaft 17a is provided with a pair (two) of intake cams 19 corresponding to the pair of intake valves 10 for each cylinder.
  • Each of the intake cams 19 is configured by combining a reference cam 20 that defines a reference phase and a cam lobe 22 (corresponding to the movable cam of the present application) that serves as a movable cam.
  • the reference cam 20 is fixed to an outer peripheral portion corresponding to a tappet on one side of the outer cam shaft 17a, for example, the tappet 9 on the left side.
  • the reference cam 20 is formed of a plate cam, and is fixed to the outer side of the outer cam shaft 17a by press-fitting, for example, and is fixed immediately above the left tappet 9.
  • the cam surface of the reference cam 20 is in contact with the left tappet 9 so that the cam displacement of the reference cam 20 is transmitted to the left intake valve 10.
  • the cam lobe 22 has a cam nose 22a formed of a plate cam. A portion for suppressing the occurrence of misalignment, that is, a hollow boss portion 22b, is combined with the cam nose portion 22a to constitute the entire cam lobe.
  • the cam lobe 22 is fitted to the outer side of the outer cam shaft 17a so as to be rotatable in the circumferential direction, and the cam peak portion 22a is disposed immediately above the remaining right tappet 9.
  • the cam surface of the cam crest 22a abuts on the right tappet 9, and the cam displacement of the cam crest 22a is transmitted to the right intake valve 10.
  • connection means for example, the pin structure 24 (equivalent to the pin-shaped member of this application) is inserted in the double shaft 17 from the shaft diameter direction by the connection structure 21 Connected.
  • the peripheral wall portions of the outer cam shaft 17a through which the pin members 24 respectively pass are through holes for relative displacement relief that allow relative displacement between the outer cam shaft 17a and the inner cam shaft 17b.
  • a pair of elongated holes 26 extending in the retarding direction for allowing the pin member 24 to escape are formed so as to allow relative displacement between the outer cam shaft 17a and the inner cam shaft 17b.
  • a cam phase changing mechanism 25 that relatively displaces the inner and outer shafts is attached to one end of the double shaft 17 so that the variable valve operating device 15 can change the cam phase of the cam lobe 22 with reference to the reference cam 20. Is configured.
  • the cam phase changing mechanism 25 includes a plurality of radial chambers 30 having a plurality of retarding chambers 30 in the circumferential direction as shown in FIGS.
  • a rotating vane structure is used in which the vane portion 34 projecting from the vane 33 is rotatably accommodated, and each retarding chamber 30 is partitioned by each vane 33.
  • the housing 31 is connected to a cam piece 37 attached to the end of the outer cam shaft 17a by a fixing bolt 36, and the remaining shaft portion 32 of the vane portion 34 is connected to the shaft end of the inner cam shaft 17b by a fixing bolt 38.
  • the cam phase of the cam lobe 22 is determined by the urging force of a return spring member 42 (shown only in FIG. 2) provided so as to pass between the housing 31 and the vane portion 34. Aligned to phase.
  • Each retard chamber 30 is provided with an oil control valve 44 (hereinafter referred to as OCV 44) and a hydraulic pressure supply section 45 through various oil passages 43 (shown only in FIG. 2) formed in the housing 31, the cam piece 37 and the bearing portion 18a. (For example, a device having an oil pump for supplying oil) is connected. That is, when oil is supplied into each retarding chamber 30, splitting is performed such that the cam lobe 22 is displaced from the reference cam 20 in the retarding direction as shown in the diagram of FIG.
  • the shaft output from the crankshaft (not shown) is, for example, from the timing sprocket 39 provided in the housing 31 and the timing chain 40 spanned on the timing sprocket 13a provided at the end of the exhaust camshaft 13 to the housing 31, Via the cam piece 37, it is transmitted to the outer cam shaft 17a, the reference cam 20 is driven to rotate, and the left intake valve 10 is opened and closed via the tappet 9.
  • the cam lobe 22 is as shown in the state A in FIG. 4 in cooperation with the urging force of the return spring member 42.
  • the right intake valve 10 Since it rotates together with the reference cam 20 while being aligned with the cam phase of the reference cam 20, the right intake valve 10 is opened and closed while maintaining the same phase as the left reference cam 20.
  • the hydraulic pressure of the hydraulic pressure supply unit 45 is supplied into the retard chamber 30 through the OCV 44, the vane 33 is displaced from the initial position to the retard side in the retard chamber 30 according to the supplied hydraulic pressure.
  • the inner camshaft 17b is displaced in the retard direction to the midpoint position.
  • the opening and closing timing of the left intake valve 10 remains unchanged as shown in the state C in FIG. Is opened and closed at the most retarded time from the left intake valve 10 while maintaining a state in which the left intake valve 10 is opened and closed. That is, the left and right intake valves 10 are varied within the range from the smallest valve opening period ⁇ to the largest valve opening period ⁇ (split variable) according to the state of the engine.
  • connection structure 21 through which the above-described pin member 24 is inserted which enables such variable splitting, a structure in which the cam lobe 22 and the inner cam shaft 17b are connected while suppressing the occurrence of friction between components is used.
  • a pin member 24 capable of caulking is inserted into the boss portion 22b, the long hole 26 of the outer cam shaft 17a, and the inner cam shaft 17b from the shaft diameter direction.
  • each through hole 52 through which the pin member 24 of the boss portion 22b (cam lobe 22) is inserted, and the through hole through which the pin member 24 of the inner cam shaft 17b is inserted. 53 is formed by a hole having an inner diameter slightly larger than the diameter dimension of the pin member 24.
  • the pin member 24 is not touched with each component due to the clearance ⁇ generated between the inner surfaces of the through holes 52 and 53, and the boss portion 22b, the outer camshaft. 17a and the inner cam shaft 17b are inserted so as to penetrate through the through section (free insertion).
  • the retaining portion 50 is caulked at each end portion of the pin member 24 after being penetrated, and the end portion is larger than the inner diameter of the through hole 52.
  • a structure that forms a large-diameter portion 54 is used, and the large-diameter portions 54 at both ends of the pin member 24 are configured to restrict the loose insertion of the pin member 24. Since the pin member 24 is prevented from being detached by the large diameter portion 54, the pin member 24 may be moved in the axial direction of the pin member 24 or in the rotating direction of the pin member 24.
  • the structure in which the pin member 24 is loosely inserted and the pin member 24 is prevented from being pulled out as shown in FIGS.
  • the cam lobe 22 and the outer The cam lobe 22 on the outer periphery of the outer camshaft 17a and the inner camshaft 17b inside the outer camshaft 17a are not applied to the camshaft 17a and the inner camshaft 17b without applying a large press-fitting load or axial force that causes deformation or deflection. And can be connected.
  • the cam lobe 22 and the inner camshaft 17b can be connected while suppressing the occurrence of friction between unnecessary parts.
  • stable variable performance can be ensured, an increase in engine friction can be suppressed, and abnormal wear of parts can be prevented.
  • the pin member 24 can be prevented from coming off with a simple structure.
  • the loose insertion of the pin member 24 is different from the conventional press-fitting structure or screw-fastening structure in that the reaction force that drives the valve always acts on the same part of the pin member, and the part where the load acts is shifted, so the pin diameter is reduced.
  • a lightweight and compact design becomes possible. If it can be made compact, the weight can be reduced, and the variable response can be improved and applied to the engine body.
  • the lubricating oil is also supplied to the gap with the pin member 24, so that the impact load acting on the pin member 24 is suppressed by the oil film.
  • the movement of the pin member 24 is facilitated, and the compact design of the pin member 24 can be further advanced.
  • the 6 and 7 show a second embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the first embodiment, and avoids concentration of stress on the large diameter portion 54 (prevention portion 50) when performing variable splitting. That is, when the relative displacement output from the inner camshaft 17b is transmitted from the pin member 24 to the cam lobe 22, the large-diameter portion 54 of the pin member 24 and the through hole 52 (boss portion 22b) of the cam lobe 22 abut. It is transmitted with the behavior. At this time, since the outer peripheral surface (shaft portion) of the pin member 24 excluding the large diameter portion 54 is separated from the inner surface of the through hole of the cam lobe 22 by the clearance ⁇ , the load is concentrated on the large diameter portion 54.
  • the length dimension L1 of the pin member 24 (here, between the roots of the large diameter portion 54), the pin member 24 is the cam lobe 22, the outer cam shaft 17a, the inner cam shaft 17b. It is set longer than the penetrating section that penetrates, and the entire pin member 24 is displaceable in the diametrical direction of the double shaft 17 while the large diameter portion 54 is present. Further, when a load is applied between the large diameter portion 54 and the end of the penetrating section that contacts and separates from the large diameter portion 54, here, the opening edge portion of the through hole 52 of the boss portion 22b, the large diameter portion 54 is passed through. A structure in which an escape portion 60 that escapes from the opening edge of 52 is formed is used.
  • the relief portion 60 is formed, for example, on the outer peripheral portion of the large-diameter portion 54 with a triangular portion 61 having a hypotenuse on the lower portion, and a tapered surface portion that is combined with the hypotenuse portion of the triangular portion 61 on the opening edge of the through hole 52.
  • 62 is formed, and when a load is applied between the oblique side portion of the triangular portion 61 and the tapered surface portion 62, a structure in which the large-diameter portion 54 is moved (displaced) away from the end of the through hole 52 due to an inclination action is used. is there.
  • splitting is performed, and when a load is applied between the large-diameter portion 54 of the pin member 24 and the through hole 52 of the cam lobe 22, the oblique side portion of the triangular portion 61 becomes as shown in FIG. Then, the clearance ⁇ is displaced on the tapered surface portion 62 of the through hole 52. Due to this displacement, the large diameter portion 54 is lifted. This is the behavior of escaping from the opening edge of the through hole 52. At this time, since the pin member 24 is movable in the axial direction, as the large diameter portion 54 is lifted, the entire pin member 24 is displaced in the axial direction as indicated by the arrow in FIG.
  • the shaft portion of the pin member 24 is disposed on the inner surface of the through hole 52. That is, from the state where the large diameter portion 54 and the through hole 52 that are easily affected by the stress concentration contact each other, the shaft portion of the pin member 24 that is not easily affected by the stress concentration, that is, the shaft portion having the stable rigidity and the through hole 52.
  • the output (relative displacement) from the inner camshaft 17b is transmitted to the cam lobe 22 in place of the state of hitting.
  • the pin member 24 can be prevented from coming off due to the stress concentration.
  • the lubricating oil oozes out from the long hole 26 of the outer cam shaft 17a, it flows into the clearance ⁇ between the pin member 24 and the through hole 52, and it is possible to provide lubrication when the pin member 24 is displaced in the axial direction. It is possible to suppress wear between the pin member 24 and the through hole. More specifically, wear due to the rotation of the pin member 24 can be considered, but this can also be suppressed by the lubrication.
  • the large-diameter portion 54 is not formed without caulking both ends of the pin member 24 that connects the cam lobe 22 and the inner camshaft 17 b. .
  • the total length of the pin member 24 is slightly shorter than the outer diameter of the boss portion 22b. Then, the pin member 24 is inserted through the boss portion 22b, the long hole 26 of the outer cam shaft 17a, and the inner cam shaft 17b from the shaft diameter direction, and the retaining member of the present invention is inserted into the outer peripheral portion of the boss portion 22b.
  • the stopper 65 (separate from the pin member 24) is assembled, and the stopper 65 prevents the pin member 24 from coming out of the cam lobe 22 along its axial direction.
  • a ring-shaped band member 66 formed so as to be press-fitted into the outer peripheral portion of the boss portion 22 as shown in FIG. 8A is used.
  • the band member 66 has a width dimension that closes the opening of the through hole 52.
  • Such a band member 66 can be provided not only in all the cylinders but only in the cylinder at the end where the torque fluctuations of all the cylinders are input easily. Further, a plurality of through holes 52 of the boss portion 22b and a through hole 53 of the inner cam shaft 17b are provided at predetermined phase angles, for example, every 120 deg for three cylinders in accordance with the opening / closing timing of the multi-cylinder engine (FIG. 8). The plurality of cam lobes 22 are structured to be assembled to the inner cam shaft 17b with the same structure (pin member 24, band member 66).
  • the pin member 24 loosely inserted into the cam lobe 22 and the cam shafts 17a and 17b is regulated so as not to come out of the cam lobe 22.
  • the outer cam is not applied to the cam lobe 22, the outer cam shaft 17a, and the inner cam shaft 17b without applying a large press-fit load or axial force that causes deformation or deflection.
  • the cam lobe 22 on the outer peripheral surface of the shaft 17a can be connected to the inner cam shaft 17b inside the outer cam shaft 17a.
  • the pin member 24 can be easily removed by the stopper 65 fitted on the outer peripheral portion of the boss portion 22b of the cam lobe 22.
  • the pin member 24 can be prevented from coming off to both sides in the axial direction by simply fitting the stopper 65 into the outer periphery of the boss part 24 into which the pin member 24 is loosely inserted.
  • the end portion of the member 24 can be blocked by the stopper 65, and the connection work between the cam lobe 22 and the inner cam shaft 17b can be easily performed.
  • the cam lobe 22 can be connected to the inner cam shaft 17b using the same shape and the same parts in all the cylinders.
  • FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the third embodiment, and avoids stress concentration on the band member 66 (stopper 65). That is, when the pin member 24 has a flat end surface, when the pin member 24 is displaced in the axial direction as the double shaft 17 rotates, the corner portion of the end of the pin member 24 repeatedly abuts against the inner surface of the band member 66. As a result, stress is easily concentrated on only a part of the band member 66. The stress concentration causes the band member 66 to be deformed or broken. As a result, the band member is lost due to the deformation, or the pin member 24 is lost due to the band missing or the fracture. Furthermore, there is a possibility that the pin member 24 that has been pulled out bites into the engine, leading to damage to the engine. Therefore, we want to avoid stress concentration from the viewpoint of ensuring the reliability of parts.
  • the end portion of the pin member 24 is formed in a spherical shape, and the spherical portion 68 eliminates the corner portion of the pin member 24 that causes stress concentration.
  • the stress is prevented from concentrating on the inner surface of the band member 66. In this way, the risk of the band member 66 breaking due to stress concentration can be avoided, and the pin member 24 can be prevented from coming off due to the breakage, and high reliability can be ensured.
  • FIG. 11 shows a fifth embodiment of the present invention.
  • the present embodiment is a modification of the third embodiment and the fourth embodiment.
  • a band member as a stopper
  • a snap member 67 in which a wire member is formed in a C shape is used.
  • the pin member 24 is restricted from coming off. Even if it does in this way, it has an effect similar to 3rd Embodiment.
  • a first cam phase variable mechanism 70 and a second cam phase variable mechanism 71 are provided at both ends of the double shaft 17.
  • the first cam phase varying mechanism 70 is provided at the front end of the double shaft 17.
  • the timing sprocket 39 is fixed to the housing 70 a of the first cam phase varying mechanism 70
  • the outer cam shaft 17 a is fixed to the vane rotor 70 b of the first cam phase varying mechanism 70.
  • the second cam phase varying mechanism 71 is provided at the rear end portion of the double shaft 17. Specifically, the outer cam shaft 17 a is fixed to the housing 71 a of the second cam phase varying mechanism 71, and the inner cam shaft 17 b is fixed to the vane rotor 71 b of the second cam phase varying mechanism 71.
  • the first cam phase varying mechanism 70 has a function of varying the rotation angle of the outer cam shaft 17b with respect to the timing sprocket 39, while the second cam phase varying mechanism 71 is an inner cam shaft 17b with respect to the outer cam shaft 17a.
  • the split variable function is provided for varying the opening / closing timing difference of the pair of intake valves 10.
  • the cylinder head 2 includes a first oil control valve 72 that controls the intake and discharge of hydraulic oil to and from the first cam phase variable mechanism 70, and a first cam sensor 73 that detects the actual rotation angle of the outer cam shaft 17b (detection). Means) is fixed. Further, a cover 74 that accommodates the lower half portion of the second cam phase varying mechanism 71 is fixed to the rear portion of the cylinder head 2, and this cover 74 is operated to the second cam phase varying mechanism 71. A second oil control valve 75 that controls the intake and discharge of oil and a second cam sensor 76 that detects the rotation angle of the vane rotor 71b of the second cam phase variable mechanism 71 are fixed.
  • the first oil control valve 72 and the second oil control valve 75 are configured to be supplied with hydraulic oil from a hydraulic pressure supply unit 45 (for example, an oil pump fixed to a cylinder block of the engine 1).
  • a hydraulic pressure supply unit 45 for example, an oil pump fixed to a cylinder block of the engine 1).
  • the hydraulic oil is supplied from the first oil control valve 72 to the first cam phase variable mechanism 70 through an oil passage 81 formed in the cylinder head 2 and an oil passage 83 formed in the cam piece 82.
  • the cam piece 82 is a part of the front end portion of the outer cam shaft 17a supported by the bearing portion 18a, and is formed in a columnar shape.
  • An oil groove 84 is formed in an annular shape on the inner peripheral surface of the bearing portion 18 a, and an oil passage 83 is opened on the outer peripheral surface of the cam piece 82 so as to face the oil groove 84.
  • the drain of the first oil control valve 72 is discharged into the cam chamber of the cylinder head 2 and the chain case.
  • the oil supplied from the hydraulic pressure supply unit 45 passes through an oil passage 89 formed in the cylinder head 2, an oil groove 85 provided in the inner peripheral surface of the bearing portion 18 a, and an oil passage 86 provided in the cam piece 82. Then, the air is discharged into the space 87 between the outer cam shaft 17a and the inner cam shaft 17b.
  • the oil drained into the space 87 is supplied as a lubricating oil to the bearing portion 18b and the sliding portion on the inner peripheral surface of the cam lobe 22 through the oil passage 88 and the long hole 26.
  • the hydraulic oil is supplied from the second oil control valve 75 to the second cam phase variable mechanism 71 through an oil passage 90 formed in the cylinder head 2 and an oil passage 92 formed in the cam piece 91.
  • the cam piece 91 is a portion of the rear end portion of the outer cam shaft 17b supported by the bearing portion 18c, and is formed in a cylindrical shape.
  • An oil groove 93 is formed in an annular shape on the inner peripheral surface of the bearing portion 18 c, and an oil passage 92 is opened on the outer peripheral surface of the cam piece 91 so as to face the oil groove 93.
  • the oil passage 90 and the oil passage 92 are always communicated between the relatively rotating bearing portion 18c and the cam piece 91.
  • the first cam sensor 73 is disposed close to the rear bearing portion 18c and on the front side thereof.
  • the front end of the cam piece 91 projects forward from the bearing portion 18c, and the front end of the cam piece 91 extends radially outward to provide a sensor target 100 (detected body) of the first cam sensor 73.
  • the first cam sensor 73 detects the actual rotation angle of the outer camshaft 17a by detecting the passage timing of the sensor target 100 accompanying the rotation of the outer camshaft 17a.
  • the second cam sensor 76 is arranged so that the sensor target 101 fixed to the vane rotor 71b of the second cam phase varying mechanism 71 passes in front of the detection surface, and is accompanied by the rotation of the inner cam shaft 17b. By detecting the passage timing of the sensor target 101, the actual rotation angle of the inner cam shaft 17b is detected.
  • the sensor target 101 is a disk-like member that covers the rear surface of the second cam phase varying mechanism 71, and is formed so that a part of its edge protrudes and faces the detection surface of the second cam sensor 76. ing.
  • the engine control unit 110 inputs the operating state (torque, rotational speed, etc.) of the engine 1 and inputs the detection values of the first cam sensor 73 and the second cam sensor 76, and the first oil control valve 72 and the second oil control valve 72.
  • the oil control valve 75 is controlled.
  • the engine control unit 110 determines the target value of the rotation angle of the outer cam shaft 17a corresponding to the phase of the entire pair of intake valves 10 and the opening / closing timing of the pair of intake valves 10 based on the operating state of the engine 1.
  • a target value of the actual rotation angle difference between the outer cam shaft 17a and the inner cam shaft 17b corresponding to the phase difference is calculated.
  • the engine control unit 110 determines that the outer camshaft 17a is based on the difference between the actual rotation angle of the outer camshaft 17a input by the first cam sensor 73 and the actual rotation angle of the inner camshaft 17b input by the second cam sensor 76. And the actual rotation angle difference between the inner camshaft 17b. Then, the engine control unit 110 controls the first oil control valve 72 to change the first cam phase so that the actual rotation angle of the outer cam shaft 17a input by the first cam sensor 73 coincides with the target value. The operation of the mechanism 70 is controlled, and the second oil control valve 75 is controlled so that the actual rotation angle difference between the outer cam shaft 17a and the inner cam shaft 17b matches the target value, and the second cam phase variable mechanism 71 is controlled. To control the operation.
  • the phase of the entire pair of intake valves 10 is variably controlled by the first cam phase variable mechanism 70, and the actual phase is confirmed by the rotation angle of the outer cam shaft 17 a detected by the first cam sensor 73.
  • the phase difference between the opening and closing timings of the pair of intake valves 10 is variably controlled by the second cam phase variable mechanism 71 and is detected by the first cam sensor 73 and the second cam sensor 76, and the outer cam shaft 17a and the inner cam shaft 17b.
  • the actual phase difference is confirmed by the rotation angle difference between and.
  • the boss portion 22b of the cam lobe 22 extends rearward, and the pin members 24 (24a to 24c) are positioned completely rearward of the tappet 9 of the intake valve 10 driven by the corresponding cam lobe 22. It is configured.
  • the rear end of the rearmost cam lobe 22 extends rearward to the vicinity of the cam piece 91, and the rear end of the boss 22 b of the rearmost cam lobe 22 extends to the front end of the cam piece 91.
  • a protrusion 120 that covers the end is provided.
  • the protruding portion 120 protrudes forward so as to cover at least a part of each end surface of the pin member 24c.
  • the protruding portion 120 has an annular shape protruding forward, The inner diameter is set slightly larger than the outer diameter of the boss portion 22a. And it arrange
  • the projecting portion 120 is provided on the cam piece 91 so as to face both ends of the pin member 24, even if the pin member 24c tries to move outward, the end surface of the pin member 24c faces the projecting portion 120. Interfering and further outward movement is restricted. Therefore, for example, even if the pin member 24c is pulled out due to an alternating load at the time of valve lift, the protruding member 120 prevents the pin member 24c from being pulled out. It is possible to prevent damage caused by interference with the tappet 9.
  • the pin member 24 that has come out and protruded from damaging components such as the tappet 9 of the intake valve 10 and making the intake valve 10 immovable in the open state, such as a connecting rod, crank, or cylinder block.
  • the surrounding parts can be reliably prevented from being damaged.
  • the pin member 24c is broken by the cam driving force, the broken portion of the pin member 24c is not dropped by the protruding portion 120, so it is dropped and bitten, and the intake valve 10 and the tappet 9 cannot be moved in the open state. Can be prevented.
  • the cam piece 91 which is another functional component arrange
  • the pin member 24c that connects the rearmost cam lobe 22 of the three cam lobes 22 is prevented from coming off.
  • the second cam phase variable mechanism 71 since the second cam phase variable mechanism 71 is rotationally driven at the rear end of the inner cam shaft 17b, the inner cam shaft 17b is twisted by an alternating load during valve lift. The number of times is greater at the rear, and even when torsional resonance occurs in the inner camshaft 17b, the torsional stress acts on the side closer to the second cam phase variable mechanism 71, and the deformation is large. This is because the pin member 24c at the rearmost part among the members 24a to 24c is likely to come off or break. Therefore, the present invention can be effectively applied only to the pin member 24c that is likely to come out of the pin members 24a to 24c, and a sufficient retaining effect can be obtained with a simpler structure.
  • the sensor target 100 as well as the projecting portion 120 is integrally provided at the front end portion of the cam piece 71, when the pin member 24 comes off and collides with the projecting portion 120, the cam piece 91 projects.
  • the part 120 is deformed together with the sensor target 100, and an output abnormality occurs in the first cam sensor 73. Therefore, it is possible to detect that the pin member 24 is missing due to the output abnormality of the first cam sensor 73.
  • a slight gap is provided between the end surface of the pin member 24c and the inner surface of the protruding portion 120. In this way, while ensuring the effect of preventing the pin member 24c from being removed, an error in the inner diameter of the protruding portion 120 can be allowed and the manufacturability can be improved. Further, even when the pin member 24c is broken, the fragments are prevented from falling off.
  • pin members 24a to 24c are located completely rearward of the tappet 9 of the intake valve 10, even if the pin members 24a and 24c fall out, a direct collision with the tappet 9 can be prevented. Even at 24b, at least the intake valve 10 can be prevented from being damaged.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of the intake-side camshaft 14 according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the structure of the rear end portion of the intake-side camshaft 14 according to the eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the structure of the valve mechanism of the intake camshaft 14 according to the ninth embodiment of the present invention.
  • the rear end of the double shaft 17 has no cam phase variable mechanism, and is provided at the front end of the double shaft 17.
  • the cam phase variable mechanism 125 is an actuator having a split variable function.
  • the timing sprocket 39 is fixed to the housing 125 a of the cam phase varying mechanism 125, and the outer cam shaft 17 a is fixed to the vane rotor 125 b of the cam phase varying mechanism 125. Therefore, as in the first embodiment, the opening / closing timing of one of the pair of intake valves 10 is fixed, and the opening / closing timing of the other intake valve 10 is varied by the cam phase variable mechanism 125.
  • the rear end of the inner cam shaft 17b protrudes slightly rearward from the rear end of the outer cam shaft 17a, and a sensor target 126 (detected body) is fixed to the rear end of the inner cam shaft 17b by a bolt 127.
  • the sensor target 126 is a disk-shaped member, and the detection surface of a cam sensor 128 (detection means) that detects the actual rotation angle of the inner cam shaft 17b is disposed on the outer peripheral surface thereof.
  • the actual rotation angle of the inner camshaft 17b detected by the cam sensor 128 is used for operation control of the cam phase variable mechanism 125.
  • the outer peripheral portion of the sensor target 126 is provided with a protruding portion 129 that protrudes forward in a bowl shape.
  • the protruding portion 129 covers at least a part of both end surfaces of the pin member 24c that connects the cam lobe 22 at the rearmost portion, and the outside of the pin member 24c. It is provided to restrict movement to
  • the sensor target 126 provided at the rear end of the double shaft 17 has a structure that also serves to prevent the pin member 24c from coming off.
  • the sensor member 126 which is another functional component provided adjacent to the pin member 24c can be used to prevent the pin member 24c from coming off with a simple structure. .
  • the pin member 24c that connects the rearmost cam lobe 22 is prevented from coming off, but the rear end of the inner cam shaft 17b is a free end.
  • the cam phase variable mechanism 125 rotates the front end.
  • the outer cam shaft 17a and the inner cam shaft 17b have substantially the same length, and the rear end of the inner cam shaft 17b farthest from the cam phase varying mechanism 125 has the largest vibration.
  • the possibility of the pin member 24c coming off increases. Therefore, the pin members 24a to 24c are effectively prevented from being pulled out only from the pin members 24c that are likely to be pulled out.
  • the eighth embodiment of the present invention differs from the seventh embodiment in the shape of a sensor target 130 (detected body).
  • the sensor target 130 according to the eighth embodiment is not fixed to the inner cam shaft 17b, but is fixed to the cam lobe 22.
  • the sensor target 130 is formed in a lid shape that covers the rear end of the double shaft 17, and a protrusion 131 is provided on the outer periphery of the sensor target 130.
  • the projecting portion 131 has the rear end portion of the cam lobe 22 fitted therein with no gap, so that the sensor target 130 is fixed.
  • the projection target 131 covers at least a part of both ends of the pin member 24c, so that the sensor target 130 is prevented from coming off the pin member 24c.
  • the sensor target 90 can be fixed without using a bolt, assembly is facilitated.
  • a cam phase varying mechanism 125 is provided at the front end of the double shaft 17 in the same manner as in the seventh embodiment described above, and the rear of the inner cam shaft 17a. The end is a free end.
  • the cam sensor 128 is disposed on the front side of the double shaft 17, and accordingly, the sensor target 135 is a bolt that fastens the vane rotor 125 b and the inner cam shaft 17 b to the front side of the cam phase variable mechanism 125. It is fixed by.
  • the rear end of the outer cam shaft 17a is closed by a disc-shaped plug 136, so that the lubricating oil supplied between the inner cam shaft 17a and the outer cam shaft 17b is prevented from flowing out.
  • the cam lobe 22 driven by the inner cam shaft 17a is disposed on the front side
  • the reference cam 20 fixed to the outer cam shaft 17b is disposed on the rear side.
  • the pin member to be prevented from coming off is the pin member 24a that connects the frontmost cam lobe 22 to each other.
  • the foremost cam lobe 22 extends forward until the front end of the boss 22b is close to the cam piece 37 at the front end of the outer cam shaft 17a.
  • the rear end portion of the cam piece 37 is provided with a protruding portion 120 that protrudes rearward so as to cover the front end portion of the boss portion 22 b of the cam lobe 22.
  • the protruding portion 120 is configured to cover at least a part of each end face of the pin member 24a. Therefore, in the present embodiment, the cam piece 37 can prevent the pin member 24a from coming off.
  • the inner cam shaft 17b is shorter than the outer cam shaft 17a, and the front end of the inner cam shaft 17b is rotationally driven by the cam phase variable mechanism 125. Therefore, the inner cam shaft 17b is twisted by an alternating load during valve lift. Since the number of times of reception is accumulated at the front portion of the inner cam shaft 17b close to the cam phase varying mechanism 125, the pin member 24a is likely to come off. Therefore, the pin member 24a closest to the front end of the inner cam shaft 17b among the pin members 24a to 24c is prevented from coming off.
  • the present invention is not limited to any of the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
  • a pin member that can be caulked and a large-diameter portion formed by caulking have been given, but the present invention is not limited thereto, and for example, a rivet member is used for the pin member.
  • the retaining portion may be formed by caulking the rivet member, and the main point is that the structure is a combination of a loosely inserted pin-shaped member and the retaining portion.
  • the protrusions 120, 129, 131 for preventing the pin member 24 from being removed are provided on the cam pieces 37, 91 or the sensor targets 126, 130. It is not limited to.
  • the projecting portion 120 or the like may be provided on another functional component provided in the vicinity of the pin member to be prevented from being detached, such as an assembly hexagon nut provided on the outer periphery of the outer cam shaft 17b.
  • the pin member 24a for connecting the frontmost cam lobe 22 or the pin member 24c for connecting the rearmost cam lobe 22 is prevented from coming off.
  • the pin members 24a and 24c at both the front and rear portions are provided on the pin member 24b that connects the cam lobes 22 other than the outer sides as long as other functional members such as the above hexagon nuts are close to each other. To prevent it from coming off.
  • the present invention is applied to the intake side variable valve apparatus.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention may be applied to an apparatus.
  • the present invention can be applied not only to three cylinders but also to any number of cylinder engines.
  • Variable valve operating device 17 Double shaft (shaft member) 17a Outer camshaft 17b Inner camshaft 20 Reference cam 21 Connection structure (connection means) 22 Cam lobe (movable cam) 22b Boss part 24 Pin member (pin-shaped member) 50 Retaining part (Retaining member) 52, 53 Through-hole 54 Large diameter part 60 Relief part 61 Triangular part 62 Tapered surface part 65 Stopper (prevention part) 68 Spherical section 82, 91 Cam piece 100, 126, 130 Target for sensor (detected body) 120, 129, 131 Protruding part (prevention part)

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

 本発明の可変動弁装置は、アウタカムシャフト17a外周部上の可動カム22とアウタカムシャフト17a内部のインナカムシャフト17bとを接続する接続手段として、アウタカムシャフト17a内にインナカムシャフト17bを回動可能に収めたシャフト部材17の直径方向から、カムローブ22、アウタカムシャフト17a、インナカムシャフト17bを貫通するように、ピン部材24を遊挿し、同ピン部材24の端部に抜止め部50を設ける構造を採用した。これにより、大きな圧入荷重や軸力を部品に作用させずに、カムローブ22とインナカムシャフト17bとが接続される。

Description

内燃機関の可変動弁装置
 本発明は、基準カムを基準として可動カムの位相を可変可能とした内燃機関の可変動弁装置に関する。
 自動車に搭載されるレシプロ式のエンジン(内燃機関)では、エンジンの排出ガスの対策やポンピングロスの改善を図るために、シリンダヘッドに可変動弁装置を搭載することが行なわれつつある。
 こうした可変動弁装置には、パイプ部材で形成されたアウタカムシャフト内にインナカムシャフトを回動可能に収めて、エンジンのクランク出力により駆動されるシャフト部材とし、アウタカムシャフトの外周部に固定式の基準カムとシャフト軸心周りに回動可能な可動カムとを設け、可動カムとインナカムシャフトとの間をシャフト直径方向から挿入されるピン状部材で、アウタカムシャフトとインナカムシャフト間での相対変位を許しながら接続する構造を採用して、アクチュエータの出力によりインナカムシャフトを相対変位させ、インナカムシャフトに接続されたピン状部材からの出力によって、可動カムの位相を基準カムに対して可変させて、バルブの開いている期間を変化(スプリット可変)させるものがある(特許文献1,2を参照)。
 上記可変動弁装置では、容易な作業で、アウタカムシャフト内外に有るインナカムシャフトと可動カムと間を接続することが求められる。そこで、可動カムとインナカムシャフトとを接続するピン状部材として圧入ピンを用い、この圧入ピンをシャフト直径方向から圧入して、アウタカムシャフトの内外の可動カムとインナカムシャフト間を接続させたり、ピン状部材としてボルト部材を用い、このボルト部材をインナカムシャフトにねじ込んで、アウタカムシャフトの内外の可動カムとインナカムシャフト間を接続させたりすることが提案されている。
特開2009-144521号公報 特開2009-144522号公報
 前者の圧入ピンを可動カムおよびインナカムシャフトに圧入させる構造だと、圧入ピンがバルブ駆動の振幅荷重で抜けないようにするために、可動カム、インナカムシャフトに大きな荷重で圧入する必要がある。しかし、圧入荷重は、可動カムあるいはインナカムシャフトを変形させたり撓ませたり、インナシャフトの圧入ピン方向の位置のずれが生じたりする。またパイプ部材で形成されたアウタカムシャフトは剛性が低いので、可動カムやインナカムシャフトの変形、撓みや位置ずれを受けると、アウタカムシャフト間とのフリクションが増加したり、接触により新たにフリクションが生じたりすることがある。
 それに加え、上記の変形や撓みによりアウタパイプまでも変形や撓みを生じる。このアウタパイプの変形や撓みによって、カム軸中心の真直度や外径の円筒度に影響が出ると、カムシャフトとシリンダヘッドとのジャーナル軸受部のフリクション増加や、ミスアライメント増大によるカムとタペット間でもフリクション増加に繋がってしまうことがある。
 後者のねじ部材をねじ込む構造だと、インナカムシャフトのねじ部締め付け力が加わり、インナカムシャフトの変形や撓みを生み、上記同様、フリクションを生じさせたりする。また、片持ちであり、応力集中し易いためにねじ部近傍強度の向上が必要となり、コンパクトな設計ができないという問題が加わる。
 こうしたフリクションの発生は、可変動弁装置の応答性を悪化させるだけでなく、エンジン全体のフリクション増大となり、燃費を悪化させ、さらには、各部品間での異常磨耗を引き起こす。
 そこで、本発明の目的は、部品間のフリクションの発生を抑えつつ、アウタカムシャフト外周部上の可動カムとアウタカムシャフト内部のインナカムシャフトとの接続が行なえる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
 請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、アウタカムシャフト外周部上の可動カムとアウタカムシャフト内部のインナカムシャフトとを接続する接続手段として、アウタカムシャフト内にインナカムシャフトを回動可能に収めたシャフト部材の直径方向から、可動カム、アウタカムシャフト、インナカムシャフトを貫通するように、ピン状部材を遊挿し、同ピン状部材の抜けを規制する抜止め部を備えた構造を採用して、圧入荷重や軸力を部品に作用させずに、可動カムとインナカムシャフトとを接続することとした。
 請求項2に記載の発明は、ピン状部材の抜けを規制する抜止め部を、ピン状部材の端部に設けた。
 請求項3に記載の発明は、抜止め部に応力が集中するのを避けるよう、ピン状部材の長さ寸法を貫通する区間より長く設定して、ピン状部材を、抜止め部を有した状態のまま、シャフト部材の直径方向に変位可能に配置し、抜止め部と同抜止め部が接離する貫通区間の端とに、両者間に荷重が加わると、抜止め部を貫通区間の端から逃がす逃がし部を形成し、抜止め部が貫通区間の端から逃げるにしたがい、ピン状部材が軸方向に変位する構造にした。
 請求項4に記載の発明は、簡単な構造でピン状部材の抜け止めが行なえるよう、抜止め部は、ピン状部材の端部にかしめ加工を施し、同かしめ加工の際にピン状部材の端部に形成される大径部を用いるものとした。
 請求項5に記載の発明は、抜け止め部が、可動カムに設けられ、ピン状部材が軸心方向に沿って可動カムの外側に抜けることを規制する構造とした。
 請求項6に記載の発明は、ピン状部材の抜け止めが容易に行なえるよう、可動カムにはアウタカムシャフトの外周部に回動自在に嵌る筒形のボス部を形成し、ピン状部材は同可動カムのボス部の周壁を貫通し、抜止め部は、ボス部の外周部に嵌る止め具を用い、同止め具にて、ピン状部材の抜けを防止する構造とした。
 請求項7に記載の発明は、止め部が、簡単な構造で、容易にボス部に装着されるよう、止め具はリング状に構成したものとした。
 請求項8に記載の発明は、ピン状部材から止め具に対する応力の集中を避けるよう、ピン状部材の端部は、球面状に形成されることとした。
 請求項1の発明によれば、部品の変形や撓みの要因となる圧入荷重や軸力を作用させずに、アウタカムシャフト外周部上の可動カムとアウタカムシャフト内部のインナカムシャフトとを接続することができる。
 それ故、可動カムとインナカムシャフトは、上記変形や撓みを要因とした部品間のフリクションの発生だけでなく、他部品の変形を抑えつつ接続できる。この結果、安定した可変性能が確保できると共に、エンジンのフリクションの増大を抑制し、部品の異常磨耗を防止することができる。また、ピン状部材に働く応力位置を変化させることで、ピン状部材のサイズをコンパクトにすることができる。
 請求項2の発明によれば、ピン状部材の端部に設けられた抜止め部により、簡単な構造でピン状部材の抜けを防ぐことができる。
 請求項3の発明によれば、さらに簡単な構造で、抜止め部に応力が集中するのを避けることができ、未然に応力集中を要因としたピン状部材の抜けを防ぐことができる。
 請求項4の発明によれば、さらにピン状部材にかしめ加工を施すという簡単な構造で、ピン状部材の抜け止めができる。
 請求項5の発明によれば、可動カムに設けられた抜止め部により、簡単な構造でピン状部材の抜けを防ぐことができる。
 請求項6の発明によれば、さらに可動カムのボス部に止め具を嵌めるという容易な作業で、ピン状部材の抜け止めが施せる。
 請求項7の発明によれば、リング状の止め具により、簡単な構造、さらにはボス部に嵌め込む容易な作業で、ピン状部材の軸心方向両側への抜けを規制することができる。
 請求項8の発明によれば、さらにピン状部材の変位を要因とした止め具の応力集中を避けることができ、高い信頼性の接続を約束することができる。
本発明の第1の実施形態に係る可変動弁装置を、同装置を搭載した内燃機関のシリンダヘッドと共に示す平面図。 図1中のI-I線に沿う可変動弁装置の断面図。 同可変動弁装置の構造を示す斜視図。 可変動弁装置の可変特性を示す線図。 ピン状部材の装着から抜止め部が形成されるまでを示す断面図。 本発明の第2の実施形態の要部となるピン状部材を用いた接続構造を示す断面図。 同ピン状部材の抜止め部に加わる応力集中を抑える挙動を説明する断面図。 本発明の第3の実施形態の可動カムとインナカムシャフトとがピン状部材で接続されるまでを示す斜視図。 図8中のII線に沿う接続構造の断面図。 本発明の第4の実施形態の要部を示す断面図。 本発明の第5の実施形態の要部を示す斜視図。 本発明の第6の実施形態に係るシリンダヘッド内の構造を示す平面図。 本発明の第6の実施形態に係る排気カムシャフトの構造を示す断面図。 本発明の第7の実施形態に係る排気カムシャフトの構造を示す断面図。 本発明の第8の実施形態に係る排気カムシャフトの構造を示す部分断面図。 本発明の第9の実施形態に係る排気カムシャフトの構造を示す断面図である。
 以下、本発明を図1~図5に示す第1の実施形態にもとづいて説明する。
 図1は内燃機関、例えば3気筒(複数気筒)のレシプロエンジン(以下、単にエンジンという)の平面を示し、図2は図1中のI-I線に沿う断面を示していて、同図中1は同エンジンのシリンダブロック、2は同シリンダブロック1の頭部に搭載されたシリンダヘッドを示している。
 このうちシリンダブロック1には、図1および図2に示されるようにエンジンの前後方向に沿って3つの気筒3(一部気筒だけ図示)が形成されている。これら各気筒3内に、クランクシャフト(図示しない)からコンロッド(図示しない)を介して分かれた各ピストン4(図2だけに図示)が往復動可能に収められる。
 シリンダヘッド2の下面には、各気筒3に対応してそれぞれ燃焼室5が形成されている。各燃焼室5には、吸気を行なう一対の吸気ポート7(2個)、排気を行なう一対の排気ポート(図示しない)が開口している。各吸気ポート7には、タペット9が装着された一対の吸気バルブ10(2個)が設けられている。そして、最上部に有るタペット9がシリンダヘッド2の上部に臨んでいる。各排気ポート(図示しない)には、同様に一対の排気バルブ(図示しない)が設けられる。これら吸気バルブ10、排気バルブ(図示しない)にて、吸気ポート7、排気ポート(図示しない)が開閉される。さらに各燃焼室5には、図示はしないが点火プラグがそれぞれ設けられる。
 また図1に示されるようにシリンダヘッド2の上部左右には、クランクシャフトの軸出力で駆動される吸気側の動弁装置6a、同じく排気側の動弁装置6bが設けられていて、各気筒3で所定の燃焼サイクル(吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の4サイクル)が繰り返し行なわれるようにしている。これら動弁装置6a,6bのうち、排気側の動弁装置6bには、通常のカムシャフト13を用いた構造が用いられる。具体的には一対の排気カム12を一体に形成したカムシャフト、詳しくは図1に示されるような3気筒分の排気カム12を削り出し加工により形成したカムシャフト13を用いられる。このカムシャフト13が、気筒3が並ぶ方向に回転自在に組み付けられ、各排気カム12のカム面を排気バルブ(図示しない)の基端部に当接させている。これで、各排気カム13のカムの駆動力をそれぞれ排気バルブ(図示しない)へ伝える。
 また吸気側の動弁装置6aには、排気側のカムシャフト13とは異なり、図2および図3に示されるような別体な部材を組み付けて構成されるカムシャフト、いわゆる組立カム構造のカムシャフト14が用いられている。このカムシャフト14を用いて、図2および図3に示されるようなスプリット式の可変動弁装置15を構成している。
 可変動弁装置15を説明すると、カムシャフト14のシャフト部材は、例えば図2および図3に示されるような中空のパイプ部材で構成されたアウタカムシャフト17a内に、制御部材をなす軸部材で構成されたインナカムシャフト17bを回動可能に収めた二重シャフト17で形成される。この二重シャフト17も排気側のカムシャフト13と同様、気筒3が並ぶ方向に沿って配置される。この二重シャフト17のうちの一方の端部(片側)、すなわちアウタカムシャフト17aの一方の端部は、アウタカムシャフト17a端に取り付けたカムピース37を介して、シリンダヘッド2の一方の端部(片側)に設置してある軸受部18aに回動自在に支持される。またアウタカムシャフト17aの中間部は、タペット9,9間に設置した中間の軸受部18bに回転自在に支持される。これで、両シャフト17a,17b共、同一軸心を中心に回転できるようにしている。なお、アウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17bとの間は、クリアランスを有する構造にすることで、相対変位時のフリクション発生を抑制している。宣誓書
 アウタカムシャフト17aには、気筒毎の一対の吸気バルブ10と対応して、一対(2個)の吸気カム19がそれぞれ設けられている。吸気カム19は、いずれも、基準の位相を定める基準カム20と可動側のカムとなるカムローブ22(本願の可動カムに相当)とを組み合わせて構成される。
 このうち基準カム20は、アウタカムシャフト17aのうち片側のタペット、例えば左側のタペット9と対応した外周部分に固定されている。基準カム20は、板カムで形成され、例えば圧入によりアウタカムシャフト17aの外側に固定され、左側のタペット9の直上に固定してある。この基準カム20のカム面が、左側のタペット9と当接し、同基準カム20のカム変位が左側の吸気バルブ10に伝えられる構造としている。
 カムローブ22は、板カムで形成されたカム山部22aを有している。このカム山部22aに、ミスアライメントの発生を抑制するための部分、すなわち中空のボス部22bが組み合わさり、カムローブ全体を構成している。カムローブ22は、アウタカムシャフト17aの外側に周方向に回動自在に嵌められ、カム山部22aを残る右側のタペット9の直上に配置させている。このカム山部22aのカム面が、右側のタペット9と当接し、同カム山部22aのカム変位が右側の吸気バルブ10に伝えられる構造としている。
 そして、カムローブ22のボス部22bとインナカムシャフト17bとの間は、接続手段、例えばピン部材24(本願のピン状部材に相当)をシャフト直径方向から二重シャフト17に挿通させる接続構造21によって接続させてある。
 ここで、図3に示されるようにピン部材24がそれぞれ通過するアウタカムシャフト17aの周壁部分には、アウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17b間での相対変位を許す相対変位逃がし用の通孔、例えばピン部材24を逃がす遅角方向に延びた一対の長孔26が形成されていて、アウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17bとの相対変位が許せるようにしている。これで、インナカムシャフト17bがアウタカムシャフト17aに対して相対変位すると、カム山部22aのカム位相が、基準となる基準カム20のカム位相から大きく遅角したカム位相まで可変できるようにしている。こうしたカム位相の可変を実現する接続構造21の詳細については後述する。
 また二重シャフト17の一方の端部には、内・外シャフトを相対変位させるカム位相変更機構25が装着され、基準カム20を基準にカムローブ22のカム位相が変更可能な可変動弁装置15を構成している。
 すなわち、カム位相変更機構25は、例えば図2および図3に示されるように複数の遅角室30を周方向に有する円筒形のハウジング31内に、軸部32の外周部から放射状に複数のベーン33が突き出たベーン部34を回動自在に収め、各ベーン33で各遅角室30内を仕切る回動ベーン構造が用いてある。ハウジング31は、固定ボルト36によって、アウタカムシャフト17a端に取り付けてあるカムピース37に連結され、残るベーン部34の軸部32は、固定ボルト38によって、インナカムシャフト17bの軸端に連結され、ベーン33が遅角室30内を回動変位すると、インナカムシャフト17bがアウタカムシャフト17aに対して相対的に変位するようにしている。
 さらに述べると、カムローブ22のカム位相は、ハウジング31とベーン部34との間をむすぶように設けた戻り用スプリング部材42(図2だけ図示)の付勢力により、基準となる基準カム20のカム位相に揃えられる。また各遅角室30は、ハウジング31やカムピース37や軸受部18aに形成された各種油路43(図2だけ図示)を介して、オイルコントロールバルブ44(以下、OCV44という)、油圧供給部45(例えばオイルを供給するオイルポンプを有して装置で構成)に接続される。つまり、各遅角室30内にオイルが供給されると、図4の線図に示されるようなカムローブ22を基準カム20から遅角方向へ変位させるというスプリット可変が行なわれる。
 すなわち、クランクシャフト(図示しない)からの軸出力は、例えば、ハウジング31に設けたタイミングスプロケット39、排気側のカムシャフト13端に設けたタイミングスプロケット13aに掛け渡したタイミングチェーン40から、ハウジング31、カムピース37を経て、アウタカムシャフト17aに伝わり、基準カム20を回転駆動させ、タペット9を介して左側の吸気バルブ10を開閉させる。ここで、OCV44から油圧が各遅角室30の反対側の進角室に供給されると、戻り用スプリング部材42の付勢力との協同により、カムローブ22は、図4中のA状態の如く基準カム20のカム位相に揃えられながら基準カム20と共に回転するから、右側の吸気バルブ10は、左側の基準カム20と同じ位相を保ったまま開閉される。OCV44を通じて、油圧供給部45の油圧が遅角室30内へ供給されると、供給油圧にしたがい、ベーン33は遅角室30内を当初位置から遅角側へ変位する。このとき供給油圧の制御により、例えばベーン33が遅角室30内の途中まで変位させると、インナカムシャフト17bは、途中位置まで遅角方向に変位する。このときのインナカムシャフト17bの変位がピン部材24に伝わり、インナカムシャフト17bから出力される同ピン部材24の出力で、カムローブ22のカム山部22aは遅角方向に駆動される。このカム位相により、図4中のB状態に示されるように基準となる左側の吸気バルブ10の開閉時期はそのまま変わらず、右側の吸気バルブ10の開閉時期だけが変わる。つまり、右側の吸気バルブ10は、左側の吸気バルブ10の開閉期間の途中から、カム山部22aのカムプロフィルにしたがい開閉される。また供給油圧の制御により、ベーン33を最遅角位置まで変位させると、図4中のC状態に示されるように左側の吸気バルブ10の開閉時期はそのままに変わらずに、右側の吸気バルブ10は、左側の吸気バルブ10の開閉時期と交錯した状態を保ちながら、左側の吸気バルブ10から最も遅角した時期で開閉する。つまり左右の吸気バルブ10は、エンジンの状態に応じて、最も小さい開弁期間αから最も大きい開弁期間βまでの範囲内で可変される(スプリット可変)。
 こうしたスプリット可変を可能とする、前述のピン部材24を挿通させる接続構造21には、部品間のフリクションの発生を抑えつつカムローブ22とインナカムシャフト17bとを接続する構造が用いられている。これには、図2および図5に示されるように例えばかしめ加工が可能なピン部材24を、シャフト直径方向から、ボス部22b、アウタカムシャフト17aの長孔26、インナカムシャフト17bを遊挿して貫通させ、同ピン部材24の各端部に抜止め部50を設けて、ピン部材24とピン部材24が挿通する孔内面とが触れずに、カムローブ22とインナカムシャフト17bを接続する構造が用いてある。
 具体的には、図2および図5(a)に示されるようにボス部22b(カムローブ22)のピン部材24が挿通する各通孔52、インナカムシャフト17bのピン部材24が挿通する通孔53は、いずれもピン部材24の直径寸法より僅かに大きな内径の孔で形成してある。これで、図5(b)、(c)のようにピン部材24は、通孔52,53の内面との間に生じるクリアランスδにより、各部品と触れずに、ボス部22b、アウタカムシャフト17a、インナカムシャフト17bといった貫通区間を貫通するように挿通される(遊挿)。抜止め部50には、例えば図5(b),(c)に示されるように貫通後のピン部材24の各端部にかしめ加工を施して、同端部に通孔52の内径より大きな大径部54を形成する構造が用いられ、ピン部材24の両端部の大径部54により、遊挿されたピン部材24の抜けを規制する構造にしてある。ピン部材24は、大径部54により抜け止めされるので、ピン部材24の軸方向に、または、ピン部材24の回動方向に動けるようにしても良い。こうしたピン部材24の遊挿と同ピン部材24の抜止めを組み合わせた構造は、圧入構造やねじ止め構造のときとは異なり、図2や図5(c)に示されるようにカムローブ22、アウタカムシャフト17aおよびインナカムシャフト17bには変形や撓みをもたらす要因となる大きな圧入荷重や軸力を作用させずに、アウタカムシャフト17a外周上のカムローブ22とアウタカムシャフト17a内部のインナカムシャフト17bとを接続することができる。
 したがって、カムローブ22とインナカムシャフト17bは、無用な部品間のフリクションの発生を抑えながら接続できる。これにより、安定した可変性能が確保できると共に、エンジンのフリクションの増大を抑制し、部品の異常磨耗を防止することができる。特に、かしめ加工により形成される大径部54を抜止め部50に採用すると、簡単な構造でピン部材24の抜け止めができる。
 さらには、ピン部材24の遊挿は従来の圧入構造やねじ止め構造ではバルブを駆動する反力がピン部材の同一部位に常に働くのとは異なり、荷重が働く部位がずれるのでピン径を小さくすることで、軽量、コンパクトな設計が可能となる。コンパクトにできれば重量も軽減でき、可変応答性の向上やエンジン本体への適用も容易となる。先のアウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17bのクリアランスに潤滑油を供給することで、ピン部材24との隙間にも潤滑油が供給されるため、油膜によりピン部材24に働く衝撃荷重が抑制されると共に、ピン部材24の移動が容易となり、ピン部材24のコンパクトな設計をさらに進めることができる。
 加えて、アウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17bのクリアランスに潤滑油を供給することで、油膜によりアウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17bの接触が生じ難くなり、接触時でもフリクションの増大は抑制される。
 図6および図7は、本発明の第2の実施形態を示す。
 本実施形態は、第1の実施形態の変形例で、スプリット可変を行うとき、大径部54(抜止め部50)に応力が集中するのを避けるようにしたものである。すなわち、インナカムシャフト17bから出力される相対変位がピン部材24からカムローブ22に伝達されるときは、ピン部材24の大径部54とカムローブ22の通孔52(ボス部22b)とが当接するという挙動で伝わる。このとき、大径部54を除くピン部材24の外周面(軸部)は、クリアランスδによりカムローブ22の通孔内面とは離反しているから、荷重は大径部54に集中して加わる。この応力は、剛性強度の弱いとされる大径部54の太さが急激に変化している部分、すなわち大径部54の根元部に集中する。このため大径部54は、この応力集中により、根元部から破断して、ピン部材24から外れるおそれがある。大径部54がピン部材24から外れると、大径部54がエンジンに噛みこんだり、二重シャフト17からピン部材24が抜け出たりして、エンジンの破損につながる虞がある。
 そこで、本実施形態は、この点をさらに改善するよう、大径部54と通孔52との間に荷重が加わると、大径部54が逃げて、ピン部材24の外周面(軸部)と通孔52の内面とが当接する状態に代わり、安定した強度を保つピン部材24の軸部で荷重を受けるようにした。
 具体的には、図6に示されるようにピン部材24の長さ寸法L1(ここでは大径部54の根元間)を、ピン部材24がカムローブ22、アウタカムシャフト17a、インナカムシャフト17bを貫通する貫通区間より長く設定して、大径部54が有るまま、ピン部材24全体を二重シャフト17の直径方向に変位自在にする。また大径部54と同大径部54と接離する貫通区間の端部、ここではボス部22bの通孔52の開口縁部に、両者間に荷重が加わると大径部54を通孔52の開口縁部から逃がす逃がし部60を形成した構造が用いられている。逃がし部60は、例えば大径部54の外周部に、下部に斜辺部をもつ三角状部61を形成し、通孔52の開口縁部に、同三角状部61の斜辺部と組み合うテーパ面部62を形成して、荷重が三角状部61の斜辺部とテーパ面部62間に加わると、傾斜作用から、大径部54を通孔52端から離れる方向へ移動(変位)させる構造が用いてある。
 同構造によると、スプリット可変が行なわれ、ピン部材24の大径部54とカムローブ22の通孔52との間に荷重が加わると、図7に示されるように三角状部61の斜辺部は、クリアランスδ分、通孔52のテーパ面部62上を変位する。この変位により、大径部54は持ち上げられる。これが通孔52の開口縁部から逃げる挙動となる。このとき、ピン部材24は軸方向に移動自在になっているから、この大径部54の持ち上げにしたがい、ピン部材24全体は、図7中の矢印に示されるように軸方向に変位し、ピン部材24の大径部54がカムローブ22の通孔52から離れるのに代わり、ピン部材24の軸部が通孔52の内面に配置される。つまり、応力集中の影響を受けやすい大径部54と通孔52との当たる状態から、応力集中の影響が受け難いピン部材24の軸部、すなわち安定した剛性強度をもつ軸部分と通孔52とが当たる状態に代わり、インナカムシャフト17bからの出力(相対変位)をカムローブ22に伝える。
 それ故、大径部54(抜け止め部50)の根元部に対する応力集中は避けられ、応力集中を要因としたピン部材24の抜けが未然に防げる。
 それに加え、アウタカムシャフト17aの長孔26から潤滑油が染み出すことによって、ピン部材24と通孔52のクリアランスδに流れ込み、ピン部材24が軸方向に変位する際の潤滑とすることが可能であり、ピン部材24と通孔間の磨耗を抑制することができる。さらに述べると、ピン部材24の回動による磨耗も考えられるが、これも上記潤滑によって抑制することできる。
 次に、図8及び図9を用いて、本発明の第3の実施形態を説明する。
 図8及び図9に示すように、本実施形態では、カムローブ22とインナカムシャフト17bとを接続するピン部材24の両端部をかしめ加工せずに、大径部54を形成しないようにしている。また、ピン部材24の全長を、ボス部22bの外径寸法より若干短くしている。そして、ピン部材24を、シャフト直径方向から、ボス部22b、アウタカムシャフト17aの長孔26、インナカムシャフト17bを遊挿して貫通させ、ボス部22bの外周部に、本発明の抜止め部材である止め具65(ピン部材24とは別体)を組み付けて、止め具65により、ピン部材24がその軸方向に沿ってカムローブ22の外側へ抜け出ないような構造としている。
 止め具65には、例えば図8(a)に示されるようなボス部22の外周部に圧入可能に形成されたリング状のバンド部材66が用いられる。バンド部材66は、通孔52の開口を塞ぐ幅寸法を有していて、ボス部22b端から、通孔52を遮る地点まで圧入すると、図8(b)および図9に示されるようにピン部材24の各端部がバンド部分で遮られる。これにより、ピン部材24がボス部22の外側へ抜けることは規制され、カムローブ22とインナカムシャフト17bとの接続は保たれる。
 こうしたバンド部材66は、気筒全部ではなく、全ての気筒のトルク変動が入力される
ため抜けやすい端の気筒だけに設けることも可能である。またボス部22bの通孔52、インナカムシャフト17bの通孔53は、複数気筒エンジンの開閉タイミングにならい、所定の位相角度、例えば3気筒であれば120deg毎に複数個設けてあり(図8に図示)、複数のカムローブ22でも、同一の構造(ピン部材24、バンド部材66)で、インナカムシャフト17bに組み付けられる構造にしてある。
 このようにカムローブ22(可動カム)に組み付く止め具65で、カムローブ22、カムシャフト17a,17bに遊挿されたピン部材24が、カムローブ22の外側へ抜け出ないように規制する構造により、本実施形態では、上記第1の実施形態と同様に、カムローブ22、アウタカムシャフト17aおよびインナカムシャフト17bには変形や撓みをもたらす要因となる大きな圧入荷重や軸力を作用させずに、アウタカムシャフト17a外周面のカムローブ22とアウタカムシャフト17a内部のインナカムシャフト17bとを接続することができる。
 しかも、ピン部材24の抜けは、カムローブ22のボス部22bの外周部に嵌る止め具65で行うので、簡単である。特にリング状の止め具65を用いると、ピン部材24が遊挿されたボス部24の外周部に止め具65を嵌め込むだけで、ピン部材24の軸心方向両側への抜けが規制(ピン部材24の端部が止め具65で遮られることによる)でき、カムローブ22とインナカムシャフト17bとの接続作業を容易に行うことができる。特に、複数の通孔52,53を形成すると、全ての気筒で、同じ形状、同じ部品を用いて、カムローブ22をインナカムシャフト17bに接続することができる。
 図10は、本発明の第4の実施形態を示す。
 本実施形態は、第3の実施形態の変形例で、バンド部材66(止め具65)に応力が集中するのを避けるようにしたものである。すなわち、通常の端面が平坦なピン部材24だと、二重シャフト17の回転に伴いピン部材24が軸方向に変位すると、ピン部材24端の角部がバンド部材66の内面に繰り返し当接する挙動が生じ、バンド部材66の一部だけに応力が集中しやすくなる。応力集中は、バンド部材66の変形や破断を引き起こし、その結果、変形によるバンド抜けや、バンド抜けや破断によるピン部材24の抜けが生じる。さらに述べると、抜けたピン部材24がエンジンに噛み込んでエンジンの破損に繋がる虞もある。そのため部品の信頼性の確保の点から応力集中は避けたい。
 そこで、本実施形態は、この点を改善するよう、ピン部材24の端部を球面状に形成し、当該球面部68により、応力集中の要因となっているピン部材24の角部を無くして、バンド部材66の内面に応力が集中するのを避けた。このようにすると、応力集中によってバンド部材66が破断するおそれが回避され、同破断がもたらすピン部材24の抜けが未然に防げ、高い信頼性が確保できる。
 図11は、本発明の第5の実施形態を示す。
 本実施形態は、第3の実施形態や第4の実施形態の変形例で、止め具としてバンド部材を用いたのではなく、例えばワイヤ部材をC字形に成形したスナップ部材67を用い、同スナップ部材67をボス部22bの外周部に嵌めることによって、ピン部材24が抜けを規制するようにしたものである。このようにしても第3の実施形態と同様の効果を有する。
 次に、図12~13を用いて、本発明の第6の実施形態を説明する。
 図12及び13に示すように、本実施形態では、二重シャフト17の両端に、第1のカム位相可変機構70及び第2のカム位相可変機構71が設けられている。第1のカム位相可変機構70は二重シャフト17の前端部に設けられている。詳しくは、第1のカム位相可変機構70のハウジング70aにタイミングスプロケット39が固定されているとともに、第1のカム位相可変機構70のベーンロータ70bにアウタカムシャフト17aが固定されている。
 第2のカム位相可変機構71は、二重シャフト17の後端部に設けられている。詳しくは、第2のカム位相可変機構71のハウジング71aにアウタカムシャフト17aが固定されているとともに、第2のカム位相可変機構71のベーンロータ71bにインナカムシャフト17bが固定されている。
 したがって、第1のカム位相可変機構70は、タイミングスプロケット39に対するアウタカムシャフト17bの回転角を可変させる機能を有する一方、第2のカム位相可変機構71は、アウタカムシャフト17aに対するインナカムシャフト17bの回転角を可変させる機能を有する。即ち、第1のカム位相可変機構70は、排気バルブの開閉時期に対して吸気バルブ10全体の開閉時期を可変させる機能を有するとともに、第2のカム位相可変機構71は、第1の実施形態におけるカム位相可変機構25と同様に、一対の吸気バルブ10の開閉時期の差を可変させるスプリット可変機能を有する。
 シリンダヘッド2には、第1のカム位相可変機構70への作動油の吸排を制御する第1のオイルコントロールバルブ72と、アウタカムシャフト17bの実回転角を検出する第1のカムセンサ73(検出手段)とが固定されている。また、シリンダヘッド2の後部には、第2のカム位相可変機構71の下半部を収容するカバー74が固定されており、このカバー74には、第2のカム位相可変機構71への作動油の吸排を制御する第2のオイルコントロールバルブ75と、第2のカム位相可変機構71のベーンロータ71bの回転角を検出する第2のカムセンサ76とが固定されている。
 第1のオイルコントロールバルブ72及び第2のオイルコントロールバルブ75は、油圧供給部45(例えばエンジン1のシリンダブロックに固定されたオイルポンプ)から作動油が供給される構造となっている。
 第1のオイルコントロールバルブ72から第1のカム位相可変機構70へは、シリンダヘッド2に形成された油路81、及びカムピース82に形成された油路83を介して作動油が供給される。カムピース82は、軸受部18aに支持されるアウタカムシャフト17aの前端部の部位であり、円柱状に形成されている。軸受部18aには、その内周面に円環状に油溝84が形成されており、この油溝84に面してカムピース82の外周面に油路83が開口している。これにより、相対的に回転する軸受部18aとカムピース82との間で、常に油路81と油路83とが連通した構造となっている。また、第1のオイルコントロールバルブ72のドレーンは、シリンダヘッド2のカム室及びチェーンケース内へ排出される。また、油圧供給部45から供給された油は、シリンダヘッド2に形成された油路89、軸受部18aの内周面に設けられた油溝85、及びカムピース82に設けられた油路86を介して、アウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17bとの間の空間87に排出される。この空間87にドレーンされた油は、油路88や長穴26を介して軸受部18bやカムローブ22の内周面の摺動部に潤滑油として供給される。
 第2のオイルコントロールバルブ75から第2のカム位相可変機構71へは、シリンダヘッド2に形成された油路90、及びカムピース91に形成された油路92を介して作動油が供給される。カムピース91は、軸受部18cに支持されるアウタカムシャフト17bの後端部の部位であり、筒状に形成されている。軸受け部18cには、その内周面に円環状に油溝93が形成されており、この油溝93に面して、カムピース91の外周面に油路92が開口している。これにより、相対的に回転する軸受け部18cとカムピース91との間で常に油路90と油路92とが連通した構造となっている。
 第1のカムセンサ73は、最後部の軸受部18cに近接して、その前側に配置されている。カムピース91の前端は、軸受部18cより前方に突出しており、その前端部が径方向外方に延びて第1のカムセンサ73のセンサ用ターゲット100(被検出体)が設けられている。第1のカムセンサ73は、アウタカムシャフト17aの回転に伴うセンサ用ターゲット100の通過タイミングを検出することで、アウタカムシャフト17aの実回転角を検出する。
 第2のカムセンサ76は、第2のカム位相可変機構71のベーンロータ71bに固定されているセンサ用ターゲット101が検出面の前を通過するように配置されており、インナカムシャフト17bの回転に伴うセンサ用ターゲット101の通過タイミングを検出することで、インナカムシャフト17bの実回転角を検出する。センサ用ターゲット101は、第2のカム位相可変機構71の後面を覆う円板状の部材であり、その縁部の一部が突出して第2のカムセンサ76の検出面に相対するように形成されている。
 エンジンコントロールユニット110は、エンジン1の運転状態(トルク、回転速度等)を入力するとともに第1のカムセンサ73及び第2のカムセンサ76の検出値を入力し、第1のオイルコントロールバルブ72及び第2のオイルコントロールバルブ75を制御する。詳しくは、エンジンコントロールユニット110は、エンジン1の運転状態に基づいて、一対の吸気バルブ10全体の位相に対応するアウタカムシャフト17aの回転角の目標値と、一対の吸気バルブ10の開閉時期の位相差に相当するアウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17bとの実回転角差の目標値とを演算する。更に、エンジンコントロールユニット110は、第1のカムセンサ73により入力したアウタカムシャフト17aの実回転角と第2のカムセンサ76により入力したインナカムシャフト17bの実回転角との差により、アウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17bとの実回転角差を求める。そして、エンジンコントロールユニット110は、第1のカムセンサ73により入力したアウタカムシャフト17aの実回転角が目標値に一致するように、第1のオイルコントロールバルブ72を制御して第1のカム位相可変機構70を作動制御するとともに、アウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17bとの実回転角差が目標値に一致するように第2のオイルコントロールバルブ75を制御して第2のカム位相可変機構71を作動制御する。
 即ち、一対の吸気バルブ10全体の位相は、第1のカム位相可変機構70により可変制御され、第1のカムセンサ73によって検出されるアウタカムシャフト17aの回転角によって実際の位相が確認される。一対の吸気バルブ10の開閉時期の位相差は、第2のカム位相可変機構71により可変制御され、第1のカムセンサ73及び第2のカムセンサ76により検出されるアウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17bとの回転角差によって実際の位相差が確認される。
 特に本実施形態では、カムローブ22のボス部22bが後方に延びるとともに、ピン部材24(24a~24c)が、対応するカムローブ22によって駆動される吸気バルブ10のタペット9より完全に後方に位置するように構成されている。
 更に、複数のカムローブ22のうち、最後部のカムローブ22の後端は、カムピース91の近傍まで後方に延出しており、カムピース91の前端部には、最後部のカムローブ22のボス部22bの後端部を覆う突出部120が設けられている。突出部120は、ピン部材24cの両端面に対してその少なくとも一部を夫々覆うように前方に突出しており、詳しくは、突出部120は円環形状に前方に突出した形状であって、その内径がボス部22aの外径より若干大きく設定されている。そして、この突出部120によって形成された窪みにピン部材24の少なくとも一部を含むボス部22aの後端部が覆うように配置されている。
 以上のように、ピン部材24の両端に面して、カムピース91に突出部120を設けているので、例えピン部材24cが外方に移動しようとしても、ピン部材24cの端面が突出部120に干渉して、それ以上の外方への移動が規制される。したがって、例えば、バルブリフト時の交番荷重により、ピン部材24cが抜け出した場合でも、突出部120によってピン部材24cの抜けが防止されるので、ピン部材24が抜け出して突出したことによってシリンダヘッド2やタペット9と干渉して破損させることを防止できる。特に、抜け出して突出したピン部材24が吸気バルブ10のタペット9等の部品を破損させて吸気バルブ10を開放状態で移動不能にさせてしまうことを防止でき、コンロッド、クランク、あるいはシリンダブロック等の周囲の部品の破損を確実に防止できる。さらには、ピン部材24cがカム駆動力により折損した場合でも、突出部120によってピン部材24cの折損分が脱落しないので、脱落し、噛みこんで、吸気バルブ10やタペット9を開放状態で移動不能にさせてしまうことを防止できる。
 このように、第6の実施形態では、カムピース91に突出部120を設けることにより、ピン部材24cに隣接して配置された他の機能部品であるカムピース91を利用して、簡単な構造で、ピン部材24の抜け止めを実現させることができる。
 また、第6の実施形態では、3つのカムローブ22のうち最後部のカムローブ22を連結するピン部材24cに対して抜け止めがなされている。これは、第6の実施形態では、インナカムシャフト17bの後端を第2のカム位相可変機構71が回転駆動する構造であるので、バルブリフト時の交番荷重によりインナカムシャフト17bが捩れを受ける回数は後部の方が積算されるため多く、さらには、インナカムシャフト17bに捩り共振が生じた場合も第2のカム位相可変機構71に近い側に捩れ応力が働くため変形が大きく、各ピン部材24a~24cのうち最後部のピン部材24cが抜ける、または、折損する可能性が高いためである。したがって、各ピン部材24a~24cのうち抜ける可能性の高いピン部材24cにのみ本発明を効果的に適用し、より簡単な構造で十分に抜け止めの効果を得ることができる。
 また、カムピース71の前端部には、突出部120だけでなくセンサ用ターゲット100が一体となって設けられているので、ピン部材24が抜けて突出部120に衝突したときに、カムピース91の突出部120がセンサ用ターゲット100とともに変形し、第1のカムセンサ73で出力異常が発生する。よって、この第1のカムセンサ73の出力異常によってピン部材24の抜けとして検出することが可能となる。
 また、第6の実施形態では、ピン部材24cの端面と突出部120の内側面とに若干の隙間が設けられている。このようにすれば、ピン部材24cの抜け止めの効果を確保しつつも、突出部120の内径の誤差を許容し、製作性を向上させることができる。また、ピン部材24cが折損した場合も破片が脱落することが防止される。
 更に、ピン部材24a~24cが、吸気バルブ10のタペット9より完全に後方に位置しているので、例え抜け落ちたとしても、タペット9への直接の衝突を防止することができ、ピン部材24a、24bにおいても少なくとも吸気バルブ10の破損を防止することができる。
 図14は、本発明の第7の実施形態に係る吸気側のカムシャフト14の構造を示す断面図である。図15は、本発明の第8の実施形態に係る吸気側のカムシャフト14の後端部の構造を示す断面図である。図16は、本発明の第9の実施形態に係る吸気側のカムシャフト14の動弁機構の構造を示す断面図である。
 図14に示すように、第7の実施形態では、上記第6の実施形態と比較して、二重シャフト17の後端にはカム位相可変機構がなく、二重シャフト17の前端に設けられたカム位相可変機構125がスプリット可変機能を有するアクチュエータである点が異なる。
 詳しくは、カム位相可変機構125のハウジング125aにタイミングスプロケット39が固定されているとともに、カム位相可変機構125のベーンロータ125bにアウタカムシャフト17aが固定されている。したがって、第1の実施形態と同様に、一対の吸気バルブ10のうち一方の開閉時期は固定であって、他方の吸気バルブ10の開閉時期はカム位相可変機構125によって可変される。
 インナカムシャフト17bの後端はアウタカムシャフト17aの後端より若干後方へ突出し、インナカムシャフト17bの後端にはセンサ用ターゲット126(被検出体)がボルト127によって固定されている。センサ用ターゲット126は、円板状の部材であって、その外周面にインナカムシャフト17bの実回転角を検出するカムセンサ128(検出手段)の検出面が配置される。カムセンサ128により検出されたインナカムシャフト17bの実回転角は、カム位相可変機構125の作動制御に用いられる。センサ用ターゲット126の外周部は前方に鍔状に突出する突出部129を備えている。そして、この突出部129は、上記第6の実施形態における突出部120のように、最後部のカムローブ22を連結するピン部材24cの両端面の少なくとも一部を夫々覆い、ピン部材24cの外方への移動を規制するように設けられている。
 したがって、第7の実施形態では、二重シャフト17の後端に設けられたセンサ用ターゲット126がピン部材24cの抜け止めを兼用する構造となっている。このように本実施形態では、ピン部材24cに隣接して設けられている他の機能部品であるセンサ用ターゲット126を利用して、簡単な構造でピン部材24cの抜け止めを実現させることができる。
 なお、第7の実施形態では、第6の実施形態と同様に最後部のカムローブ22を連結するピン部材24cに抜け止めがなされているが、インナカムシャフト17bの後端は自由端になっており、前端部をカム位相可変機構125が回転させる構造となっている。このような場合、アウタカムシャフト17aとインナカムシャフト17bが略同等の長さであり、カム位相可変機構125から一番遠いインナカムシャフト17bの後端は、振れが最も大きくなるので、この振れの大きさによりピン部材24cが抜ける可能性が高くなる。したがって、各ピン部材24a~24cのうち抜ける可能性の高いピン部材24cに対してのみ効果的に抜け止めがなされる。
 図15に示すように、本願発明の第8の実施形態は、上記第7の実施形態に対してセンサ用ターゲット130(被検出体)の形状が異なる。
 第8の実施形態のセンサ用ターゲット130は、インナカムシャフト17bに固定されているのではなく、カムローブ22に固定されている。詳しくは、センサ用ターゲット130は二重シャフト17の後端を覆う蓋状に形成されており、その外周に鍔状に突出部131が設けられている。突出部131は、カムローブ22の後端部が隙間なく嵌入されることで、センサ用ターゲット130が固定される。この場合、突出部131がピン部材24cの両端の少なくとも一部を夫々覆うようにすることで、センサ用ターゲット130がピン部材24cの抜け止めとなる。特に、この第8の実施形態では、ボルトを用いずにセンサ用ターゲット90を固定できるので、組み立てが容易となる。
 図16に示すように、本願発明の第9の実施形態では、前述の第7の実施形態と同様に、二重シャフト17の前端にカム位相可変機構125が設けられ、インナカムシャフト17aの後端が自由端になっている。しかしながら、本実施形態では、カムセンサ128が二重シャフト17の前側に配置され、これに伴い、センサ用ターゲット135がカム位相可変機構125の前側に、ベーンロータ125bとインナカムシャフト17bとを締結するボルトによって固定されている。
 また、アウタカムシャフト17aの後端は、円板状の栓136によって閉じられ、インナカムシャフト17aとアウタカムシャフト17bとの間に供給される潤滑油の流出が防止される。
 本実施形態では、各気筒において、インナカムシャフト17aにより駆動されるカムローブ22が前側に、アウタカムシャフト17bに固定された基準カム20が後側に配置されている。そして、抜け止めの対象となるピン部材は、最前部のカムローブ22を連結するピン部材24aである。最前部のカムローブ22は、ボス部22bの前端が、アウタカムシャフト17aの前端部のカムピース37に近接するまで前方に延びている。カムピース37の後端部には、カムローブ22のボス部22bの前端部を覆うように後方に突出する突出部120が設けられている。突出部120は、第6の実施形態と同様に、ピン部材24aの両端面についてその少なくとも一部を夫々覆うように構成されている。したがって、本実施形態では、カムピース37によってピン部材24aの抜け止めが可能となる。本実施形態では、アウタカムシャフト17aに対しインナカムシャフト17bが短く、インナカムシャフト17bの前端をカム位相可変機構125により回転駆動するので、バルブリフト時の交番荷重によりインナカムシャフト17bが捩れを受ける回数は、カム位相可変機構125に近いインナカムシャフト17bの前部の方が積算されるため多く、ピン部材24aが抜ける可能性が高い。そこで、各ピン部材24a~24cのうちインナカムシャフト17bの前端に最も近いピン部材24aに対して抜け止めが施されている。
 なお、本発明は上述したいずれの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述した第1、2の実施形態では、かしめ加工可能なピン部材、かしめ加工で形成された大径部を用いた例を挙げたが、これに限らず、例えばピン部材にリベット部材を用い、同リベット部材にかしめ加工を施して抜止め部を形成してもよく、要は遊挿されるピン状部材と抜止め部とを組み合わせた構造であれば構わない
 また、上記第6~9の実施形態では、ピン部材24の抜け止めを行う突出部120、129、131を、カムピース37、91またはセンサ用ターゲット126、130に設けているが、本発明はこれに限定するものではない。例えばアウタカムシャフト17bの外周に設けた組み立て用の六角ナットのような、抜け止め対象となるピン部材に近接して設けられている他の機能部品に突出部120等を設けてもよい。
 また、上記第6~9実施形態では、複数のカムローブ22のうち、最前部のカムローブ22を連結するピン部材24a、または最後部のカムローブ22を連結するピン部材24cに対して抜け止めをしているが、最前部及び最後部の両方のピン部材24a、24cに抜け止めを行ってもよい。あるいは、両外側以外のカムローブ22を連結するピン部材24bに対しても、上記の六角ナットのような他の機能部材が近接してあれば、ピン部材24の両端を覆う突出部120等を設けて抜け止めを行ってもよい。
 また上述した実施形態は、吸気側の可変動弁装置に本発明を適用したが、これに限らず、排気側に可変動弁装置が採用されているエンジンであれば、排気側の可変動弁装置に本発明を適用しても構わない。また、本発明は、3気筒だけでなく、いずれの気筒数のエンジンでも適用可能である。
 14 吸気側のカムシャフト
 15 可変動弁装置
 17 二重シャフト(シャフト部材)
 17a アウタカムシャフト
 17b インナカムシャフト
 20 基準カム
 21 接続構造(接続手段)
 22 カムローブ(可動カム)
 22b ボス部
 24 ピン部材(ピン状部材)
 50 抜け止め部(抜止め部材)
 52,53 通孔
 54 大径部
 60 逃がし部
 61 三角状部
 62 テーパ面部
 65 止め具(抜止め部)
 68 球面部
 82、91 カムピース
 100、126、130 センサ用ターゲット(被検出体)
 120、129、131 突出部(抜止め部)

Claims (8)

  1.  パイプ部材で形成されたアウタカムシャフト内にインナカムシャフトを回動可能に収めて構成され、内燃機関のクランク出力により駆動可能なシャフト部材と、
     前記アウタカムシャフトの外周部に設けられた基準カムおよび当該アウタカムシャフトの軸心周りに回動可能に設けられた可動カムと、
     前記アウタカムシャフトと前記インナカムシャフトとの相対変位を許しながら前記可動カムと前記インナカムシャフトとを接続する接続手段と、
    を有し、前記アウタカムシャフトと前記インナカムシャフトとの相対変位にて、前記可動カムの位相が前記基準カムを基準に可変可能となるように構成した内燃機関の可変動弁装置であって、
     前記接続手段は、
     前記シャフト部材の直径方向から、前記可動カム、前記アウタカムシャフト、前記インナカムシャフトを貫通するように遊挿され、前記シャフト間の相対変位を前記可動カムに伝えるピン状部材と、
     前記ピン状部材の抜けを規制する抜止め部とを有して構成されることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
  2.  前記抜止め部は、前記ピン状部材の端部に設けられ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.  前記ピン状部材は、長さ寸法が前記可動カム、前記アウタカムシャフトおよび前記インナカムシャフトを貫通する貫通区間より長く設定され、
     前記抜止め部は、前記ピン状部材の端部に設けられた状態のまま、前記シャフト部材の直径方向に変位可能に配置され、
     前記抜止め部と同抜止め部と接離する前記貫通区間の端とには、両者間に荷重が加わると、前記抜止め部を前記貫通区間の端から逃がす逃がし部が形成され、
     前記抜止め部が前記貫通区間の端から逃げるにしたがい、前記ピン状部材が軸方向に変位するようにしてあることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の可変動弁装置。
  4.  前記抜止め部は、前記ピン状部材の端部にかしめ加工を施してなり、当該かしめ加工の際に前記ピン状部材の端部に形成される大径部であ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。
  5.  前記抜止め部は、前記可動カムに設けられ、前記ピン状部材がその軸心方向に沿って当該可動カムの外側へ抜けることを規制することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の可変動弁装置。
  6.  前記可動カムは、前記アウタカムシャフトの外周部に回動可能に嵌る筒形のボス部を有し、
     前記ピン状部材は、前記ボス部の直径方向に対向する周壁を貫通し、
     前記抜止め部は、前記ボス部の外周部に嵌る止め具から構成されることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の可変動弁装置。
  7.  前記止め具は、リング状に構成されることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の可変動弁装置。
  8.  前記ピン状部材の端部は、球面状に形成されることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の可変動弁装置。
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