WO2012032634A1 - カムシャフト - Google Patents

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WO2012032634A1
WO2012032634A1 PCT/JP2010/065519 JP2010065519W WO2012032634A1 WO 2012032634 A1 WO2012032634 A1 WO 2012032634A1 JP 2010065519 W JP2010065519 W JP 2010065519W WO 2012032634 A1 WO2012032634 A1 WO 2012032634A1
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WO
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cam
cam piece
camshaft
shaft
axial direction
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/065519
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English (en)
French (fr)
Inventor
神山栄一
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
Priority to PCT/JP2010/065519 priority Critical patent/WO2012032634A1/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/08—Shape of cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L2001/0471—Assembled camshafts
    • F01L2001/0473—Composite camshafts, e.g. with cams or cam sleeve being able to move relative to the inner camshaft or a cam adjusting rod

Definitions

  • the present invention relates to a camshaft.
  • Patent Document 1 discloses a camshaft including an inner shaft and an outer shaft that are rotatable relative to each other.
  • Patent Document 1 discloses a camshaft having the following mode. That is, the inner shaft is rotated relative to the outer shaft by a driving device arranged at the end of the camshaft.
  • the cam belonging to the internal shaft is fixedly connected to the internal shaft by pin connection. And the pin connection extends through the external shaft so that the pinned internal shaft of the cam can rotate independently of the external shaft.
  • the camshaft capable of changing the cam phase in this way can be used, for example, in a high expansion ratio cycle in which the intake valve is delayed closed to control the intake air amount and fuel efficiency can be improved.
  • a guide groove (through hole) extending in the circumferential direction of the external shaft must be prepared. I must.
  • the dimension along the circumferential direction of the outer shaft of the guide groove must be set not large. Don't be. If the ratio of the guide grooves extending in the circumferential direction in the outer shaft increases, the rigidity of the outer shaft may be reduced.
  • a camshaft disclosed in the present specification has an internal shaft, a pin provided to extend in the radial direction on the internal shaft, and a directional component extending in the axial direction, and the pin is A guide groove that is movably exposed is provided, and an outer shaft in which the inner shaft is accommodated so as to be movable in the axial direction, and is arranged around the outer shaft so as to be rotatable with respect to the outer shaft.
  • a cam piece having an engagement groove with which the pin engages so as to rotate around the outer shaft in accordance with the movement in the axial direction; and a movement restricting means for restricting the movement of the cam piece in the axial direction with respect to the outer shaft;
  • Drive means for relatively moving the inner shaft in the axial direction of the outer shaft, and the inner shaft is moved to the outer shaft. Wherein the is relatively moved in the axial direction to vary the phase of the cam piece comprises cam lobe to.
  • a cam belonging to the external shaft can be fixed to the external shaft.
  • a phase difference can be provided between the cam fixed to the outer shaft and the cam piece that rotates when the inner shaft moves in the axial direction and the phase of the cam lobe changes.
  • the camshaft disclosed in the present specification includes a plurality of the cam pieces, and the shape of the engagement groove provided in one cam piece may be different from the shape of the engagement groove provided in another cam piece.
  • the camshaft can include a plurality of cam pieces. And the change of the phase of each cam piece can be made different by making the shape of the engaging groove with which these cam pieces are provided different.
  • the shape of the engagement groove can be different as follows.
  • the camshaft disclosed in the present specification including a plurality of cam pieces includes a rotation direction of the one cam piece and a rotation direction of the other cam piece when the inner shaft moves relative to the outer shaft in the axial direction.
  • the direction with respect to the axial direction of the engaging groove provided in the one cam piece may be different from the direction with respect to the axial direction of the engaging groove provided in the other cam piece.
  • one cam piece is advanced and the other cam piece is retarded.
  • the phase can be changed. That is, when the inner shaft moves in the axial direction with respect to the outer shaft, one cam piece can be phase-shifted to the advance side and the other cam piece to the retard side.
  • the cam lobe of one cam piece and the cam lobes of the other cam pieces move in directions away from each other or in directions closer to each other.
  • one cam piece is used for driving the intake valve and the other cam piece is used for driving the exhaust valve, and they are operated in directions away from each other when the internal combustion engine is at high speed and high load.
  • the scavenging effect can be improved, the efficiency of filling fresh air can be increased, and the output can be improved.
  • the camshaft disclosed in the present specification including a plurality of cam pieces has a rotation angle of the one cam piece and the other cam piece when the inner shaft moves in the axial direction relative to the outer shaft.
  • the angle with respect to the axial direction of the engagement groove provided in the one cam piece may be different from the angle with respect to the axial direction of the engagement groove provided in the other cam piece so that the rotation angle is different.
  • the degree of change in phase change can be made different.
  • the cam lobes of one cam piece and the cam lobes of the other cam pieces can be set so as to change the phase toward the advance side simultaneously, and simultaneously change the phase toward the retard side. That is, both the one cam piece and the other cam piece change the phase toward the advance side, but can change the phase to different degrees. The same applies when changing to the retard side. For example, when one cam piece and the other cam piece are both used for driving an intake valve, the period during which one valve is open is compared to the case where one intake valve is not capable of changing the phase. Can be shortened. Thereby, when performing late closing control, the scavenging loss in the light load operation can be reduced.
  • the engagement groove provided in the cam piece may have a bent shape.
  • the camshaft includes a plurality of cam pieces, at least one of the engagement groove provided in the one cam piece and the engagement groove provided in the other cam piece may have a bent shape.
  • the speed at which the phase changes can be changed. That is, it is possible to change the change rate of the phase with respect to the movement amount of the internal shaft.
  • the cam lobe can be continuously phase-shifted from the advance side to the retard side or from the retard side to the advance side even though the internal shaft moves in one direction. it can.
  • the shape of at least one engagement groove is a bent shape, it is possible to create a period in which both cam lobes change in the same phase, a period in which both cam lobes approach, and a period in which both cam lobes separate.
  • both the intake and exhaust valves are controlled to the late closing side during the same phase period. This makes it possible to improve the expansion ratio by slowly closing the intake valve while controlling the EGR amount. Further, at the time of high speed and high load, the cam lobe of one cam piece and the cam lobes of the other cam pieces can be separated from each other to improve the output performance. And such an expansion ratio improvement and output performance improvement can be continuously performed only by control of an internal shaft position.
  • the desired movement of the cam lobe can be realized by variously changing and combining the shapes of the engagement grooves of one cam piece and the other cam piece.
  • the camshaft disclosed in this specification is configured so that the engagement between the pin and the engagement groove is released when the inner shaft moves in the axial direction relative to the outer shaft.
  • the direction length can be set.
  • the cam piece is idled by releasing the engagement between the pin and the engagement groove. Thereby, valve drive is stopped.
  • the camshaft disclosed in the present specification it is possible to achieve both phase control and valve stop.
  • the disengagement between the pin and the engagement groove can be performed only for the necessary cylinders by changing the length of the engagement groove for each cylinder, and the degree of freedom is high.
  • a large phase change of the cam can be realized while suppressing a decrease in rigidity of the external shaft.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a camshaft according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the cam piece.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a state in which two cam pieces are removed from the camshaft shown in FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a state where the external shaft is further removed from the camshaft shown in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a state where the actuator is further removed from the camshaft shown in FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a main part of the camshaft shown in FIG. 1 with a part thereof cut.
  • FIG. 7 is a perspective view of the actuator.
  • FIG. 8A is an exploded perspective view of a pin and a roller attached to the pin, and FIG.
  • FIG. 8B is a perspective view of the pin in a state where the roller is attached.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the first embodiment in a state where the camshaft is disassembled.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the first embodiment in a state where the camshaft is disassembled.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the second embodiment in a state in which the camshaft is disassembled.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the first embodiment in a state where the camshaft is dis
  • FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the second embodiment in a state in which the camshaft is disassembled.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the third embodiment in a state where the camshaft is disassembled.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the third embodiment in a state in which the camshaft is disassembled.
  • FIG. 17 is a plan view of a cam piece mounted on the camshaft according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the fourth embodiment in a state in which the camshaft is disassembled.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the fourth embodiment in a state in which the camshaft is disassembled.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the fourth embodiment in a state in which the camshaft is disassembled.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the fifth embodiment.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram illustrating the operation of the camshaft according to the fifth embodiment.
  • FIG. 23 is an explanatory view showing an example in which a VVT is mounted on the camshaft.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the camshaft 1 of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the cam piece 4 included in the camshaft 1.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a state in which two cam pieces 4 are removed from the camshaft 1 shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a state where the camshaft 1 has removed the first and third cam pieces 4 from the right among the four cam pieces 4 shown in FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a state where the external shaft 3 is further removed from the camshaft 1 shown in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a state where the actuator 9 is further removed from the camshaft 1 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a main part of the camshaft 1 shown in FIG. 1 with a part thereof cut.
  • the camshaft 1 includes an internal shaft 2 and an external shaft 3 in which the internal shaft 2 is accommodated so as to be movable in the axial direction. Further, the camshaft 1 includes a cam piece 4 that is arranged to be rotatable with respect to the external shaft 3.
  • the camshaft 1 is used for driving an intake valve in a four-cylinder internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is operated by a high expansion ratio cycle by controlling the intake valve to be closed slowly.
  • the internal combustion engine includes two intake valves in each cylinder. Of the two intake valves, one intake valve is driven by a cam piece 4 and the other intake valve is driven by a fixed cam 5 described later.
  • the axial direction is represented by X
  • the direction is represented by + and ⁇ .
  • the circumferential direction is represented by Y
  • the direction is represented by + and ⁇ .
  • the Y direction minus side is an advance side
  • the Y direction plus side is a retard side.
  • the inner shaft 2 includes pins 6 provided so as to extend in the radial direction, as shown in detail in FIG. Four pins 6 are provided corresponding to the number of cylinders. As shown in FIGS. 4, 5, and 6, the pin 6 is embedded in the inner shaft 2 so as to protrude and extend in the radial direction of the inner shaft 2. Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, the first roller 7a and the second roller 7b are rotatably mounted on the pin 6.
  • the external shaft 3 includes a journal portion 3a shown in FIG. 1 so as to be supported by the internal combustion engine head portion. As shown in FIG. 3, the external shaft 3 is provided with a guide groove 3 ⁇ / b> C that has a directional component extending along the axial direction and from which the pin 6 is movably exposed. Four guide grooves 3 ⁇ / b> C are provided corresponding to the number of cylinders and the number of pins 6.
  • the external shaft 3 accommodates the internal shaft 2 so as to be movable in the axial direction (X direction). When the internal shaft 2 moves in the axial direction, the second roller 7b attached to the pin 6 contacts the inner peripheral surface of the guide groove 3C. Further, as shown in FIG.
  • a fixed cam 5 provided in parallel with the guide groove 3 ⁇ / b> C in the axial direction is provided on the outer peripheral portion of the external shaft 3.
  • the fixed cam 5 is fixed to the external shaft 3 and is integrated with the external shaft 3.
  • the fixed cam 5 can be provided together with the external shaft 3 by cutting, for example.
  • the cam piece 4 includes a cam lobe 4a and a cam extension portion 4b connected to the cam lobe 4a.
  • the cam piece 4 is disposed around the outer shaft 3 so as to be rotatable with respect to the outer shaft 3.
  • the cam piece 4 includes an insertion hole 4c for being rotatably disposed on the external shaft 3.
  • the cam piece 4 includes an engagement groove 4b1 with which the pin 6 engages so as to rotate around the outer shaft 3 as the pin 6 moves in the axial direction.
  • the cam piece 4 can change the phase due to the shape of the engagement groove 4b1. That is, the desired phase change can be realized by changing the shape of the engagement groove 4b1.
  • the cam piece 4 can be rotated largely with respect to the external shaft 3 with a slight movement of the internal shaft 2. That is, even when the dimension of the guide groove 3c is suppressed, a large phase change of the cam (cam piece 4) can be ensured by setting a large angle with respect to the axial direction of the engagement groove 4b1.
  • Means. Suppressing the size of the guide groove 3 c suppresses the area of the opening portion of the external shaft 3. If the area of the opening part of the external shaft 3 is suppressed, the rigidity reduction of the external shaft 3 can be suppressed.
  • the cam piece 4 includes an engagement groove 4b1 having an inclination toward the Y direction-side as the X direction + side is advanced when the cam piece 4 is attached to the external shaft 3.
  • the camshaft 1 includes a ring 8 shown in FIGS. 1 and 10 as movement restricting means for restricting movement of the cam piece 4 in the axial direction with respect to the external shaft 3.
  • the ring 8 is fitted into a ring retaining groove 3 b provided on the outer peripheral surface of the external shaft 3.
  • the ring 8 acts as a stopper, and the movement of the cam piece 4 on the X direction + side is restricted.
  • the movement of the cam piece 4 on the X direction side is realized by a fixed cam 5 provided on the external shaft 3.
  • the movement of the cam piece 4 in the axial direction may be restricted by other means.
  • a pin may be provided in the insertion hole 4 c and engaged with a groove provided on the outer peripheral surface of the external shaft 3.
  • a pin may be provided on the outer peripheral surface of the external shaft 3, and this pin may be engaged with a groove provided on the inner peripheral surface of the insertion hole 4c.
  • any cam piece 4 may be used as long as it can rotate around the outer shaft 3 and can regulate the movement in the axial direction.
  • the camshaft 1 is provided with an actuator 9 as a driving means for relatively moving the internal shaft 2 in the axial direction (X direction) of the external shaft 3.
  • the actuator 9 has a female-side helical spline portion 9a therein and can rotate.
  • the female-side helical spline portion 9 a meshes with the male-side helical spline portion 2 a provided at the end of the internal shaft 2.
  • the rotation operation of the actuator 9 is converted into an axial movement operation of the internal shaft 2.
  • an appropriate gap is provided between the pin 6 on which the second roller 7 b is mounted and the inner peripheral wall of the guide groove 3 c provided in the external shaft 3. That is, the inner shaft 2 rotates in the circumferential direction although it is slight when moving in the axial direction.
  • a gap is provided between the second roller 7b and the guide groove 3c so as to allow the rotation of the internal shaft 2 during the axial movement.
  • Any type of shaft may be used as long as the inner shaft 2 can be moved in the axial direction.
  • the actuator may be one that can move linearly without rotating the internal shaft 2.
  • Such a camshaft 1 changes the phase of the cam lobe 4a included in the cam piece 4 by moving the inner shaft 2 relative to the outer shaft 3 by the actuator 9 in the axial direction (X direction).
  • FIGS. 9 and 10 show a state in which the internal shaft 2 has moved in the direction indicated by the arrow 10, that is, in the X direction minus side.
  • 11 and 12 show a state in which the internal shaft 2 has moved in the direction indicated by the arrow 12, that is, in the X direction + side.
  • 9 and 11 show an actual state in which the cam piece 4 is mounted on the external shaft 3.
  • 10 and 12 show the cam piece 4 in an exploded state in order to clearly show the position of the pin 6.
  • the fixed cam 5 is omitted in FIGS. 9 to 12.
  • the camshaft 1 can change the phase of the cam lobe 4a by moving the internal shaft 2 in the X direction.
  • the phase of the cam lobe 4a of the cam piece 4 can be increased. Thereby, a high expansion ratio cycle can be realized.
  • the size of the guide groove 3c can be set small even when it is desired to increase the phase change of the cam lobe 4a. That is, a decrease in rigidity of the external shaft 3 can be suppressed.
  • FIG. 13 shows a state in which the internal shaft 52 has moved in the direction indicated by the arrow 60, that is, in the X direction-side.
  • FIG. 14 shows a state in which the internal shaft 52 has moved in the direction indicated by the arrow 63, that is, in the X direction + side.
  • 13 and 14 show the first cam piece 54 and the second cam piece 55 in an exploded state in order to clearly show the positions of the first pin 56a and the second pin 56b.
  • the camshaft 51 of the second embodiment is different from the camshaft 1 of the first embodiment in the following points.
  • the camshaft 1 of the first embodiment includes one cam piece 4 and one fixed cam 5 per cylinder
  • the camshaft 51 of the second embodiment has a plurality of cam pieces, that is, one cylinder.
  • the first cam piece 54 and the second cam piece 55 are provided.
  • the internal shaft 52 included in the camshaft 51 includes two pins, that is, a first pin 56a and a second pin 56b per cylinder.
  • the point that the first roller 57a and the second roller 57b are attached to the first pin 56a, and the first roller 58a and the second roller 58b are attached to the second pin 56b is the same as the pin 6 of the first embodiment. It is.
  • the outer shaft 1 of the camshaft 1 of the first embodiment has one guide groove 3c per cylinder
  • the camshaft 51 of the second embodiment has two guide grooves 53c1 and 53c2 per cylinder. I have. This is because the camshaft 51 includes two cam pieces, that is, a first cam piece 54 and a second cam piece 55.
  • the camshaft 51 of the second embodiment is also provided with a ring that restricts the movement of the first cam piece 54 and the second cam piece 55 in the axial direction, similarly to the camshaft 1 of the first embodiment.
  • the camshaft 51 does not include a fixed cam, the camshaft 51 is different from the first embodiment in that the camshaft 51 includes a stopper 59 that restricts movement of the first cam piece 54 and the second cam piece 55 in the X direction minus side. .
  • Detailed description of configurations common to both of the first and second embodiments will be omitted.
  • the first cam piece 54 includes a cam lobe 54a and a cam extension portion 54b connected to the cam lobe 54a.
  • the first cam piece 54 is disposed around the outer shaft 53 so as to be rotatable with respect to the outer shaft 53.
  • the first cam piece 54 includes an insertion hole 54 c for being rotatably arranged on the external shaft 53.
  • the first cam piece 54 includes an engagement groove 54b1 with which the first pin 56a is engaged so as to rotate around the external shaft 53 as the first pin 56a moves in the axial direction.
  • the first cam piece 54 can change the phase due to the shape of the engagement groove 54b1.
  • the second cam piece 55 includes a cam lobe 55a and a cam extension portion 55b connected to the second cam lobe 55a.
  • the second cam piece 55 is disposed around the outer shaft 53 so as to be rotatable with respect to the outer shaft 53.
  • the second cam piece 55 includes an insertion hole 55 c for being rotatably disposed on the external shaft 53.
  • the second cam piece 55 includes an engagement groove 55b1 with which the second pin 56b is engaged so as to rotate around the external shaft 53 as the second pin 56b moves in the axial direction.
  • the second cam piece 55 can change the phase due to the shape of the engagement groove 55b1.
  • the shape of the engagement groove 54b1 of the first cam piece 54 is different from the shape of the engagement groove 55b1 of the second cam piece 55. Specifically, when the engagement groove 54b1 of the first cam piece 54 is attached to the external shaft 53, the engagement groove 54b1 has an inclination toward the Y direction ⁇ side as it proceeds toward the X direction + side. On the other hand, when the engagement groove 55b1 of the second cam piece 55 is attached to the external shaft 53, the engagement groove 55b1 is directed to the Y direction + side as it proceeds to the X direction + side.
  • the direction with respect to the axial direction of the engaging groove 54b1 provided in the first cam piece 54 is different from the direction with respect to the axial direction of the engaging groove 55b1 provided in the second cam piece 55. Since both have such a relationship, when the internal shaft 52 moves relative to the external shaft 53 in the axial direction, the rotation direction of the first cam piece 54 and the rotation direction of the second cam piece 55 are different. .
  • the cam lobe 54a changes the phase in the direction of the arrow 61, that is, in the Y direction-side.
  • the cam lobe 55a changes the phase in the direction of the arrow 62, that is, in the Y direction + side.
  • the cam lobe 54 a changes the phase in the direction of the arrow 64, that is, in the Y direction + side.
  • the cam lobe 55a changes the phase in the direction of the arrow 65, that is, in the Y direction minus side.
  • the camshaft 51 can simultaneously change the phases of the cam lobe 54a and the cam lobe 55a by moving the internal shaft 52 in the X direction. Moreover, the cam lobe 54a and the cam lobe 55a can be separated from each other or approached.
  • Such a camshaft 51 can use, for example, the first cam piece 54 as an intake valve drive and the second cam piece 55 as an exhaust valve drive. And it is made to operate
  • the camshaft 51 can set the dimensions of the guide grooves 53c1 and 53c2 to be small even when it is desired to increase the phase change. That is, a decrease in rigidity of the external shaft 53 can be suppressed.
  • the camshaft disclosed in the present specification can realize separate phases. For this reason, a plurality of guide grooves are provided on the external shaft. Even if the dimensions of the respective guide grooves are set small, it is possible to suppress a decrease in rigidity of the external shaft while ensuring a desired phase change amount. .
  • FIG. 15 shows a state in which the internal shaft 102 has moved in the direction indicated by the arrow 110, that is, in the X direction-side.
  • FIG. 16 shows a state in which the internal shaft 102 has moved in the direction indicated by the arrow 113, that is, in the X direction + side.
  • 15 and 16 show the first cam piece 104 and the second cam piece 105 in an exploded state in order to clearly show the positions of the first pin 106a and the second pin 106b.
  • the camshaft 101 of the third embodiment is different from the camshaft 1 of the first embodiment in the following points.
  • the camshaft 1 according to the first embodiment includes one cam piece 4 and one fixed cam 5 per cylinder
  • the camshaft 101 according to the third embodiment includes a plurality of cam pieces, that is, one cylinder.
  • the first cam piece 104 and the second cam piece 105 are provided.
  • the internal shaft 102 included in the camshaft 101 includes two first pins 106a and second pins 106b per cylinder.
  • the first roller 107a and the second roller 107b are attached to the first pin 106a
  • the first roller 108a and the second roller 108b are attached to the second pin 106b, similarly to the pin 6 of the first embodiment. It is.
  • the outer shaft 1 of the camshaft 1 of the first embodiment has one guide groove 3c per cylinder
  • the camshaft 101 of the third embodiment has two guide grooves 103c1 and 103c2 per cylinder. I have. This is because the camshaft 101 includes two cam pieces, that is, the first cam piece 104 and the second cam piece 105. This point is common to the camshaft 51 of the second embodiment.
  • the camshaft 101 of the third embodiment is also provided with a ring that restricts the movement of the first cam piece 104 and the second cam piece 105 in the axial direction, similarly to the camshaft 1 of the first embodiment.
  • the camshaft 101 does not include a fixed cam, the camshaft 101 is different from the first embodiment in that the camshaft 101 includes a stopper 109 that restricts movement of the first cam piece 104 and the second cam piece 105 in the negative X direction. .
  • Detailed description of configurations common to both of the first and third embodiments will be omitted.
  • the first cam piece 104 includes a cam lobe 104a and a cam extension portion 104b connected to the cam lobe 104a.
  • the first cam piece 104 is disposed around the outer shaft 103 so as to be rotatable with respect to the outer shaft 103.
  • the first cam piece 104 includes an insertion hole 104 c for being rotatably arranged on the external shaft 103.
  • the first cam piece 104 includes an engagement groove 104b1 with which the pin 106a is engaged so as to rotate around the external shaft 103 as the pin 106a moves in the axial direction.
  • the first cam piece 104 can change the phase due to the shape of the engagement groove 104b1.
  • the second cam piece 105 includes a cam lobe 105a and a cam extension portion 105b connected to the cam lobe 105a.
  • the second cam piece 105 is disposed around the outer shaft 103 so as to be rotatable with respect to the outer shaft 103.
  • the second cam piece 105 includes an insertion hole 105 c for being rotatably arranged on the external shaft 103.
  • the second cam piece 105 includes an engagement groove 105b1 with which the pin 106b is engaged so as to rotate around the external shaft 103 as the pin 106b moves in the axial direction.
  • the second cam piece 105 can change the phase due to the shape of the engagement groove 105b1.
  • the shape of the engagement groove 104b1 of the first cam piece 104 is different from the shape of the engagement groove 105b1 of the second cam piece 105. Specifically, the angle with respect to the axial direction of the engaging groove 104b1 provided in the first cam piece 104 is different from the angle with respect to the axial direction of the engaging groove 105b1 provided in the second cam piece 105.
  • the engagement groove 104b1 of the first cam piece 104 is attached to the external shaft 103, the engagement groove 104b1 has an inclination toward the Y direction minus side as it advances toward the X direction plus side.
  • the engagement groove 105b1 of the second cam piece 105 when the engagement groove 105b1 of the second cam piece 105 is attached to the external shaft 103, the engagement groove 105b1 has an inclination toward the Y direction ⁇ side as it proceeds toward the X direction + side.
  • the engagement groove 104b1 and the engagement groove 105b1 have different angles with respect to the axial direction. This is different from the camshaft 51 of the second embodiment. Since the first cam piece 104 and the second cam piece 105 have such a relationship, when the inner shaft 102 moves relative to the outer shaft 103 in the axial direction, the rotation angle of the first cam piece 104, The rotation angle of the second cam piece 105 is different. That is, the phase change can be made different.
  • the cam lobe 104a changes the phase in the direction of the arrow 111, that is, in the Y direction-side.
  • the cam lobe 105a changes the phase in the direction of the arrow 112, that is, in the Y direction minus side.
  • the amount of phase change between the two is different.
  • the cam lobe 104 a changes the phase in the direction indicated by the arrow 114, that is, in the Y direction + side.
  • the cam lobe 105a changes the phase in the direction of the arrow 115, that is, in the Y direction + side.
  • the amount of phase change between the two is different.
  • the camshaft 101 can simultaneously change the phases of the cam lobe 104a and the cam lobe 105a by moving the internal shaft 102 in the X direction. Moreover, the cam lobe 104a and the cam lobe 105a can have different phase change amounts.
  • a high expansion ratio cycle can be realized by performing slow closing control of the intake valves.
  • the period during which only one intake valve is open can be set shorter.
  • the scavenging loss during light load operation can be reduced.
  • the camshaft disclosed in the present specification can realize separate phases. For this reason, a plurality of guide grooves are provided on the external shaft. Even if the dimensions of the respective guide grooves are set small, it is possible to suppress a decrease in rigidity of the external shaft while ensuring a desired phase change amount. .
  • FIG. 17 is a plan view of the second cam piece 155 attached to the camshaft 151 of the fourth embodiment.
  • FIG. 18 shows a state in which the internal shaft 152 has moved most in the direction indicated by the arrow 160, that is, in the X direction-side.
  • FIG. 19 shows a state in which the internal shaft 152 moves from the state shown in FIG. 18 in the direction indicated by the arrow 163, that is, in the X direction + side, and the pins 156a and 156b are located near the center of the guide grooves 153c1 and 153c2. Show.
  • FIG. 20 shows a state in which the inner shaft 152 has moved most from the state shown in FIG.
  • the camshaft 151 of the fourth embodiment is different from the camshaft 1 of the first embodiment in the following points.
  • the camshaft 1 according to the first embodiment includes one cam piece 4 and one fixed cam 5 per cylinder
  • the camshaft 151 according to the fourth embodiment includes a plurality of cam pieces, that is, one cylinder.
  • the first cam piece 154 and the second cam piece 155 are provided.
  • the internal shaft 152 included in the camshaft 151 includes two pins 156a and 156b per cylinder.
  • the point that the first roller 157a and the second roller 157b are attached to the pin 156a and the first roller 158a and the second roller 158b are attached to the pin 156b is the same as the pin 6 of the first embodiment.
  • the external shaft 1 of the camshaft 1 of the first embodiment is provided with one guide groove 3c per cylinder
  • the camshaft 151 of the fourth embodiment has two guide grooves 153c1, 153c2 per cylinder. I have. This is because the camshaft 151 includes two cam pieces, that is, a first cam piece 154 and a second cam piece 155. This point is common to the camshaft 51 of the second embodiment and the camshaft 101 of the third embodiment.
  • the camshaft 151 of the fourth embodiment also includes a ring that restricts the movement of the first cam piece 104 and the second cam piece 105 in the axial direction, similarly to the camshaft 1 of the first embodiment.
  • the camshaft 151 does not include a fixed cam, the camshaft 151 is different from the first embodiment in that the camshaft 151 includes a stopper 159 that restricts movement of the first cam piece 154 and the second cam piece 155 in the X direction ⁇ side. .
  • Detailed description of configurations common to both of the first and fourth embodiments will be omitted.
  • the first cam piece 154 includes a cam lobe 154a and a cam extension portion 154b connected to the cam lobe 154a.
  • the first cam piece 154 is disposed around the outer shaft 153 so as to be rotatable with respect to the outer shaft 153.
  • the first cam piece 154 includes an insertion hole 154 c for being rotatably arranged on the external shaft 153.
  • the first cam piece 154 includes an engagement groove 154b1 with which the pin 156a engages so as to rotate around the external shaft 153 as the pin 156a moves in the axial direction.
  • the first cam piece 154 can change the phase due to the shape of the engagement groove 154b1.
  • the second cam piece 155 includes a cam lobe 155a and a cam extension portion 155b connected to the cam lobe 155a.
  • the second cam piece 155 is disposed around the outer shaft 153 so as to be rotatable with respect to the outer shaft 153.
  • the second cam piece 155 includes an insertion hole 155c for being rotatably disposed on the external shaft 153.
  • the second cam piece 155 includes an engagement groove 155b1 with which the pin 156b is engaged so as to rotate around the external shaft 153 as the pin 156b moves in the axial direction.
  • the second cam piece 155 can change the phase due to the shape of the engagement groove 155b1.
  • the shape of the engagement groove 154b1 of the first cam piece 154 is different from the shape of the engagement groove 155b1 of the second cam piece 155. Specifically, the engagement groove 154b1 provided in the first cam piece 154 extends linearly, whereas the engagement groove 155b1 provided in the second cam piece 155 has a bent shape.
  • the engagement groove 154b1 of the first cam piece 154 is attached to the external shaft 153, the engagement groove 154b1 has an inclination toward the Y direction ⁇ side as it advances toward the X direction + side.
  • the engagement groove 155b1 of the second cam piece 155 has a bent shape as shown in FIG.
  • the engagement groove 155b1 has a continuous first portion 155b1a and second portion 155b1b.
  • first portion 155b1a has an inclination toward the Y direction ⁇ side as it proceeds toward the X direction + side.
  • second portion 155b1b has an inclination toward the Y direction + side as it proceeds to the X direction + side.
  • the phase of the cam lobe 155a is changed to the Y direction + side or changed to the Y direction ⁇ side based on the operation of the internal shaft 152. You can make it. Thereby, the phase of the cam lobe 155a can be changed to the same side as the cam lobe 154a of the first cam piece 154, or can be changed to a different side from the cam lobe 154a.
  • the cam lobe 154a changes the phase in the direction of the arrow 161, that is, in the Y direction-side.
  • the cam lobe 155a changes the phase in the direction of the arrow 162, that is, in the Y direction minus side. That is, the phase of the cam lobe 154a and the phase of the cam lobe 155a change to the same side. This is because the second pin 156b is engaged with the first portion 155b1a.
  • the cam lobe 154a changes the phase in the direction of the arrow 164, that is, in the Y direction + side.
  • the cam lobe 155a changes the phase in the direction of the arrow 165, that is, in the Y direction + side. This is because the second pin 156b is engaged with the first portion 155b1a.
  • the cam lobe 154a changes the phase in the direction of the arrow 167, that is, in the Y direction + side.
  • the cam lobe 155a changes the phase in the direction of the arrow 168, that is, in the Y direction minus side. This is because the second pin 156b is engaged with the second portion 155b1b.
  • the camshaft 151 can simultaneously change the phases of the cam lobe 154a and the cam lobe 155a by moving the internal shaft 152 in the X direction. Moreover, the cam lobe 154a and the cam lobe 155a can change the phase to the same side, or can change the phase to different sides.
  • the bent shape can be a curve, a combination of a curved portion and a straight portion, or a shape capable of realizing a desired phase change.
  • the second cam lobe 155a is continuously moved from the Y direction ⁇ side to the Y direction + side or from the Y direction + side to the Y direction ⁇ side even though the inner shaft 152 moves in one direction.
  • the phase can be changed.
  • the first cam piece 154 is used for driving the intake valve
  • the second cam piece 155 is used for driving the exhaust valve.
  • the expansion ratio is improved by slowly closing the intake valve while controlling the EGR amount. Can do.
  • the output performance is improved by setting the first cam piece 154 and the second cam piece 155 to different sides, that is, the first cam piece 154 as the retard side and the second cam piece 155 as the advance side. Can be improved.
  • the camshaft 151 can realize a combination of different phases of the first cam piece 154 and the second cam piece 155 only by changing the position of the internal shaft 152 by a single actuator. Moreover, the combination can be realized continuously.
  • FIG. 21 shows a state in which the internal shaft 202 has moved to the X direction + side.
  • FIG. 22 shows a state in which the internal shaft 202 has moved in the X direction-side.
  • the camshaft 201 of the fifth embodiment includes an internal shaft 202, an external shaft 203, and a cam piece 204.
  • a pin 206 is provided on the inner shaft 202.
  • a first roller 207a and a second roller 207b are attached to the pin 206.
  • the outer shaft 203 is provided with a guide groove 203c.
  • a stopper 209 is provided on the external shaft 203.
  • the cam piece 204 includes a cam lobe 204a and a cam extension portion 204b provided continuously to the cam lobe 204a.
  • the cam piece 204 is disposed around the outer shaft 203 so as to be rotatable with respect to the outer shaft 203.
  • the cam piece 204 includes an insertion hole 204 c for being rotatably arranged on the external shaft 203.
  • the cam piece 204 includes an engagement groove 204b1 with which the pin 206a is engaged so as to rotate around the external shaft 203 as the pin 206a moves in the axial direction.
  • the cam piece 204 can change the phase due to the shape of the engagement groove 204b1.
  • the moving distance of the pin 206 in such a cam piece 204 is S.
  • the length of the guide groove 203c in the X direction is set to be greater than or equal to the movable range S. Specifically, the guide groove 203c extends beyond the stopper 209. Thereby, as shown in FIG. 22, the internal shaft 202 can move to a position where the pin 206 is disengaged from the engaging groove 204b1. That is, the axial length of the guide groove 203c is such that when the inner shaft 202 moves relative to the outer shaft 203 in the axial direction (X direction), the engagement between the pin 206 and the engagement groove 204b1 is released.
  • Is set to Detailed description of configurations common to both the first and fifth embodiments will be omitted.
  • the length of the engagement groove 204b1 corresponding to the # 1 and # 4 cylinders is shortened, The engagement may be released.
  • the length of the guide groove 203c does not change and the rigidity of the external shaft 203 is not reduced.
  • the engagement between the engagement groove 204b1 and the pin 206 can be released by moving the internal shaft 202 with respect to the external shaft 203 having the guide groove 203c extending in the axial direction.
  • the camshaft disclosed in this specification may be driven via a VVT (Variable Valve Timing) 20 as shown in FIG. Thereby, more precise valve control can be performed. Further, the movement trajectory of the pin provided on the internal shaft may be controlled according to the shape of the guide groove, and the phase may be changed by rotating the cam piece engaged with the pin around the external shaft.
  • VVT Variable Valve Timing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

　カムシャフトは、内部シャフトと、この内部シャフトに半径方向に延びるように設けられたピンと、軸方向に沿って延びる方向成分を有するとともにピンが移動可能に露出する案内溝が設けられ、内部シャフトが軸方向に移動可能に収容される外部シャフトとを備える。さらに、カムシャフトは、外部シャフトの周囲にこの外部シャフトに対し回転可能に配置されるカムピースを備える。カムピースは、ピンと係合し、ピンの軸方向の移動に伴って外部シャフトの周囲を回転する。カムシャフトは、駆動手段によって内部シャフトを外部シャフトの軸方向に相対的に移動させる。カムシャフトは、内部シャフトを外部シャフトに対し軸方向に相対的に移動させてカムピースが備えるカムロブの位相を変化させる。このようなカムシャフトは、外部シャフトが備える案内溝が軸方向に沿って延びているため、外部シャフトの剛性低下を抑制しつつ、カムの大きな位相変化を実現することができる。

Description

カムシャフト
　本発明は、カムシャフトに関する。
　従来、カムの位相を変更することができる可変カムシャフトが知られている。例えば、一のカムシャフトに複数のカムを備え、この複数のカムの位相を別個に制御することができる可変カムシャフトが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、互いに回転可能な内部シャフトと外部シャフトを備えたカムシャフトが開示されている。ここで、特許文献１には、以下の態様のカムシャフトが開示されている。すなわち、カムシャフトの端部に配置した駆動装置によって内部シャフトを外部シャフトに対し回転させる。内部シャフトに属するカムは、ピン接続により内部シャフトに固定接続されている。そして、ピン接続は、カムのピン接続された内部シャフトが外部シャフトに対して独立して回転できるように、外部シャフトを貫通して延びている。これにより、内部シャフトに属するカムと、外部シャフトに属するカムに位相差を設けることが可能となる。このようにカムの位相を変更することができるカムシャフトは、例えば、吸気弁を遅閉じにして吸気量を制御し、燃費を向上させることができる高膨張比サイクルに用いることができる。
特表２０１０－５０２８８４号公報
　上記のようにピン接続が外部シャフトを貫通して延びた状態で、内部シャフトが外部シャフトに対して回転するためには、外部シャフトの周方向に延びる案内溝（貫通孔）が準備されていなければならない。ここで、高膨張比サイクルにおける吸気弁の遅閉じ制御を行う場合等、カムの位相変化を大きく設定する必要がある場合、案内溝の外部シャフトの周方向に沿った寸法は大きく設定されなければならない。外部シャフトにおいて周方向に延びる案内溝が占める割合が増すと、外部シャフトの剛性低下を招来するおそれがある。
　そこで、本明細書開示のカムシャフトは、外部シャフトの剛性低下を抑制しつつ、カムの大きな位相変化を実現することを課題とする。
　かかる課題を解決するために、本明細書開示のカムシャフトは、内部シャフトと、前記内部シャフトに半径方向に延びるように設けられたピンと、軸方向に沿って延びる方向成分を有するとともに前記ピンが移動可能に露出する案内溝が設けられ、前記内部シャフトが軸方向に移動可能に収容される外部シャフトと、前記外部シャフトの周囲に前記外部シャフトに対し回転可能に配置されるとともに、前記ピンの軸方向の移動に伴って前記外部シャフトの周囲を回転するように前記ピンが係合する係合溝を備えたカムピースと、前記カムピースの前記外部シャフトに対する軸方向の移動を規制する移動規制手段と、前記内部シャフトを前記外部シャフトの軸方向に相対的に移動させる駆動手段とを備え、前記内部シャフトを前記外部シャフトに対し軸方向に相対的に移動させて前記カムピースが備えるカムロブの位相を変化させることを特徴とする。
　このようなカムシャフトは、内部シャフトが外部シャフトに対し軸方向に移動することに伴ってカムピースの回転が実現される。すなわち、カムピースは、軸方向に移動するピンと係合する係合溝の軸方向に対する方向、角度に応じて外部シャフトに対して回転する。このため、係合溝の軸方向に対する角度を大きく設定すれば、ピンの移動量が少なくても大きな位相差を得ることが可能となる。このとき、案内溝の半径方向の寸法は、短くてよい。このため、外部シャフトの剛性低下を抑制することが可能となる。
　なお、外部シャフトには、外部シャフトに属するカムを固定することができる。これにより、外部シャフトに固定されたカムと、内部シャフトが軸方向に移動することにより回転し、カムロブの位相が変化するカムピースとの間に位相差を設けることができる。
　本明細書開示のカムシャフトは、複数の前記カムピースを含み、一のカムピースが備える前記係合溝の形状と、他のカムピースが備える前記係合溝の形状とが異なるようにすることができる。
　カムシャフトは、複数のカムピースを含むことができる。そして、これらのカムピースが備える係合溝の形状を異ならしめることにより、それぞれのカムピースの位相の変化を異なるものとすることができる。例えば、以下のように係合溝の形状を異なるものとすることができる。
　複数のカムピースを含む本明細書開示のカムシャフトは、前記内部シャフトが前記外部シャフトに対し軸方向に相対的に移動したときに、前記一のカムピースの回転方向と、前記他のカムピースの回転方向とが異なるように、前記一のカムピースが備える前記係合溝の軸方向に対する方向と、前記他のカムピースが備える前記係合溝の軸方向に対する方向とが異なるようにすることができる。
　一のカムピースが備える係合溝の軸方向に対する方向と、他のカムピースが備える係合溝の軸方向に対する方向とが異なることにより、一方のカムピースを進角側、他方のカムピースを遅角側に位相変化させることができるようになる。すなわち、内部シャフトが外部シャフトに対し軸方向に移動することにより、一方のカムピースを進角側、他方のカムピースを遅角側に位相変化させることができる。この場合、一のカムピースのカムロブと、他のカムピースのカムロブは、互いに離反する方向か、互いに接近する方向に移動する。例えば、一のカムピースを吸気弁駆動用とし、他のカムピースを排気弁駆動用として、内燃機関の高速高負荷時に互いに離反する方向に動作させる。これにより、掃気効果を向上させて新気の充填効率を高め、出力を向上させることができる。
　また、複数のカムピースを含む本明細書開示のカムシャフトは、前記内部シャフトが前記外部シャフトに対し軸方向に相対的に移動したときに、前記一のカムピースの回転角度と、前記他のカムピースの回転角度とが異なるように、前記一のカムピースが備える前記係合溝の軸方向に対する角度と、前記他のカムピースが備える前記係合溝の軸方向に対する角度とが異なるようにすることができる。
　このように係合溝の軸方向に対する角度を異ならしめることにより、位相変化の変化の度合いを異なったものとすることができる。一のカムピースのカムロブと他のカムピースのカムロブは、同時に進角側に位相変化することができ、また、同時に遅角側に位相変化するように設定することができる。すなわち、一のカムピースと他のカムピースは、ともに進角側に位相を変化させるが、異なる度合いで位相を変化させることができる。遅角側に変化する場合も同様である。例えば、一のカムピースと他のカムピースをともに吸気弁駆動用としたときに、一方の吸気弁が位相変化を行うことができない固定の場合と比較して、片方の弁が開の状態の期間を短くすることができる。これにより、遅閉じ制御を行うとき、軽負荷運転での掃気損失を低減することができる。
　さらに、カムピースが備える前記係合溝は、屈曲形状を備えるようにすることができる。カムシャフトが複数のカムピースを含む場合は、前記一のカムピースが備える前記係合溝と前記他のカムピースが備える前記係合溝のうち、少なくとも一方は、屈曲形状を備えるようにすることができる。
　係合溝の形状を屈曲形状とすることにより、位相が変化する速度を変更することができる。すなわち、内部シャフトの移動量に対する位相の変化割合を変化させることができる。また、屈曲形状のプロフィールによっては、内部シャフトが一方向へ移動しているにも拘らず、カムロブを進角側から遅角側又は遅角側から進角側へ連続的に位相変化させることができる。一方のカムピースの係合溝が屈曲しておらず、他方のカムピースの係合溝が屈曲している場合、カムロブの位相変化の種々の組み合わせを実現することができる。すなわち、少なくとも一方の係合溝の形状を屈曲形状とした場合、双方のカムロブを同位相で変化させる期間、双方のカムロブが接近する期間、双方のカムロブが離反する期間を創出することができる。
　例えば、一のカムピースを吸気弁駆動用とし、他のカムピースを排気弁駆動用に用いる場合、同位相の期間では、吸排気弁をともに遅閉じ側に制御する。これにより、ＥＧＲ量を制御しつつ、吸気弁遅閉じによる膨張比向上が可能となる。また、高速高負荷時には、一のカムピースのカムロブと、他のカムピースのカムロブとを互いに離反させて、出力性能向上を図ることができる。そして、このような膨張比向上と出力性能向上は、内部シャフト位置の制御だけで連続的に行うことが可能である。
　要は、一のカムピースと、他のカムピースの係合溝の形状を種々変更し、種々組み合わせることにより、カムロブの所望の動きを実現することができる。
　本明細書開示のカムシャフトは、前記内部シャフトが前記外部シャフトに対し軸方向に相対的に移動したときに、前記ピンと前記係合溝との係合が解除されるように前記案内溝の軸方向長さが設定されるようにすることができる。
　ピンと係合溝との係合が解除されることにより、カムピースは空転可能な状態となる。これにより、弁駆動が停止される。本明細書開示のカムシャフトによれば、位相制御と、弁停止を両立することができる。ピンと係合溝との係合解除は、気筒ごとに係合溝の長さを異ならせることによって必要な気筒に対してのみ行うようにすることができ、自由度が高い。
　本明細書開示のカムシャフトによれば、外部シャフトの剛性低下を抑制しつつ、カムの大きな位相変化を実現することができる。
図１は、実施例１のカムシャフトの説明図である。 図２は、カムピースの斜視図である。 図３は、図１に示すカムシャフトから２個のカムピースを取り去った状態を示す説明図である。 図４は、図３に示すカムシャフトから、さらに、外部シャフトを取り去った状態を示す説明図である。 図５は、図４に示すカムシャフトから、さらに、アクチュエータを取り去った状態を示す説明図である。 図６は、図１に示すカムシャフトの要部を、その一部を切断した状態で示した斜視図である。 図７は、アクチュエータの斜視図である。 図８（Ａ）は、ピンと、ピンに装着されるローラの分解斜視図であり、図８（Ｂ）は、ローラが装着された状態のピンの斜視図である。 図９は、実施例１のカムシャフトの動作を示す説明図である。 図１０は、実施例１のカムシャフトの動作を、カムシャフトが分解された状態で示す説明図である。 図１１は、実施例１のカムシャフトの動作を示す説明図である。 図１２は、実施例１のカムシャフトの動作を、カムシャフトが分解された状態で示す説明図である。 図１３は、実施例２のカムシャフトの動作を、カムシャフトが分解された状態で示す説明図である。 図１４は、実施例２のカムシャフトの動作を、カムシャフトが分解された状態で示す説明図である。 図１５は、実施例３のカムシャフトの動作を、カムシャフトが分解された状態で示す説明図である。 図１６は、実施例３のカムシャフトの動作を、カムシャフトが分解された状態で示す説明図である。 図１７は、実施例４のカムシャフトに装着されるカムピースの平面図である。 図１８は、実施例４のカムシャフトの動作を、カムシャフトが分解された状態で示す説明図である。 図１９は、実施例４のカムシャフトの動作を、カムシャフトが分解された状態で示す説明図である。 図２０は、実施例４のカムシャフトの動作を、カムシャフトが分解された状態で示す説明図である。 図２１は、実施例５のカムシャフトの動作を示す説明図である。 図２２は、実施例５のカムシャフトの動作を示す説明図である。 図２３は、カムシャフトにＶＶＴを装着した例を示す説明図である。
　以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。
　図１は、実施例１のカムシャフト１の説明図である。図２は、カムシャフト１が備えるカムピース４の斜視図である。図３は、図１に示すカムシャフト１から２個のカムピース４を取り去った状態を示す説明図である。図３は、カムシャフト１は、図１に示す４個のカムピース４のうち、右から一番目と三番目のカムピース４を取り去った状態を示している。図４は、図３に示すカムシャフト１から、さらに、外部シャフト３を取り去った状態を示す説明図である。図５は、図４に示すカムシャフト１から、さらに、アクチュエータ９を取り去った状態を示す説明図である。図６は、図１に示すカムシャフト１の要部を、その一部を切断した状態で示した斜視図である。
　カムシャフト１は、内部シャフト２と、この内部シャフト２が軸方向に移動可能に収容される外部シャフト３を備えている。さらに、カムシャフト１は、外部シャフト３に対し回転可能に配置されるカムピース４を備えている。カムシャフト１は、四気筒の内燃機関に、吸気弁駆動用として用いられる。内燃機関は、吸気弁を遅閉じ制御することによる高膨張比サイクルによって稼動される。内燃機関は、各気筒に二つの吸気弁を備えている。二つの吸気弁のうち、一の吸気弁は、カムピース４により駆動され、他の吸気弁は、後に述べる固定カム５によって駆動される。
　以下、このようなカムシャフト１について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、各図に示すように、軸方向をＸとし、その方向を＋と－で表記することとする。また、周方向（回転方向）をＹとし、その方向を＋と－で表記することとする。また、本明細書において、Ｙ方向－側を進角側とし、Ｙ方向＋側を遅角側とする。
　内部シャフト２は、図４に詳しく示されているように、その半径方向に延びるように設けられたピン６を備えている。ピン６は、気筒数に対応させて、４つ設けられている。ピン６は、図４や図５、さらには、図６に示すように、内部シャフト２の半径方向に突出して延びるように内部シャフト２に埋設されている。また、ピン６には、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、第１ローラ７ａと第２ローラ７ｂが回転自在に装着されている。
　外部シャフト３は、内燃機関ヘッド部に支持されるように、図１に示すジャーナル部３ａを備える。外部シャフト３は、図３に示すように軸方向に沿って延びる方向成分を有するとともにピン６が移動可能に露出する案内溝３Ｃが設けられている。この案内溝３Ｃは、気筒数及びピン６の数に対応させて４つ設けられている。このような外部シャフト３には、内部シャフト２が軸方向（Ｘ方向）に移動可能に収容される。内部シャフト２が軸方向に移動するとき、案内溝３Ｃの内周面には、ピン６に装着された第２ローラ７ｂが接触する。また、外部シャフト３の外周部には、図３に示すように、案内溝３Ｃと軸方向に並列して設けられた固定カム５を備えている。固定カム５は、外部シャフト３に固定され、外部シャフト３と一体となっている。固定カム５は、外部シャフト３とともに、例えば、削り出しにより設けることもできる。
　カムピース４は、図２に示すように、カムロブ４ａと、このカムロブ４ａに連設されたカムエクステンション部４ｂを備えている。カムピース４は、外部シャフト３の周囲に外部シャフト３に対し回転可能に配置される。カムピース４は、外部シャフト３に回転可能に配置されるための挿通孔４ｃ備える。また、カムピース４は、ピン６の軸方向の移動に伴って外部シャフト３の周囲を回転するようにピン６が係合する係合溝４ｂ１を備えている。カムピース４は、この係合溝４ｂ１の形状に起因して、位相を変化させることができる。すなわち、係合溝４ｂ１の形状を変更することによって、所望の位相の変化を実現することができる。例えば、係合溝４ｂ１の軸方向（Ｘ方向）に対する角度を大きく取れば、内部シャフト２の僅かな移動に伴って、カムピース４を外部シャフト３に対して大きく回転させることができる。これは、すなわち、案内溝３ｃの寸法を抑制した場合であっても、係合溝４ｂ１の軸方向に対する角度を大きく設定することにより、カム（カムピース４）の大きな位相変化を確保することができることを意味している。案内溝３ｃの寸法を抑制するということは、外部シャフト３の開口部分の面積を抑制することになる。外部シャフト３の開口部分の面積が抑制されれば、外部シャフト３の剛性低下を抑制することができる。
　実施例１のカムピース４は、外部シャフト３に装着されたときに、Ｘ方向＋側に進むに従って、Ｙ方向－側へ向かう傾斜を有する係合溝４ｂ１を備えている。
　カムシャフト１は、カムピース４の外部シャフト３に対する軸方向の移動を規制する移動規制手段として、図１や図１０に示すリング８を備えている。リング８は、図３や図１０に示すように外部シャフト３の外周面に設けられたリング掛止溝３ｂに嵌着される。これにより、リング８がストッパとして作用し、カムピース４のＸ方向＋側の動きが規制される。なお、カムピース４のＸ方向－側の動きは、外部シャフト３に設けられている固定カム５によって実現されている。なお、カムピース４の軸方向の移動は他の手段によって規制するようにしてもよい。例えば、リング８に代えて、挿通孔４ｃ内にピンを設け、外部シャフト３の外周面に設けた溝に係合させるようにしてもよい。これとは逆に、外部シャフト３の外周面にピンを設け、このピンを挿通孔４ｃの内周面に設けた溝に係合させるようにしてもよい。要は、カムピース４を外部シャフト３の周囲で回転させることができ、軸方向の移動を規制することができるものであれば、どのようなものであってもよい。
　カムシャフト１は、内部シャフト２を外部シャフト３の軸方向（Ｘ方向）に相対的に移動させる駆動手段として、アクチュエータ９を備えている。アクチュエータ９は、内部にメス側ヘリカルスプライン部９ａを備えており、回転することができる。メス側ヘリカルスプライン部９ａは、内部シャフト２の端部設けられたオス側ヘリカルスプライン部２ａと噛み合う。メス側ヘリカルスプライン部９ａとオス側ヘリカルスプライン部２ａとが噛み合うことにより、アクチュエータ９の回転動作が、内部シャフト２の軸方向の移動動作に変換される。このため、第２ローラ７ｂが装着されたピン６と外部シャフト３に設けられた案内溝３ｃの内周壁との間には、適度な隙間が設けられている。すなわち、内部シャフト２は、軸方向に移動するときに、僅かではあるが、周方向に回転することになる。第２ローラ７ｂと案内溝３ｃとの間には、内部シャフト２の軸方向移動時の回転を許容することができる隙間が設けられている。なお、内部シャフト２を軸方向に移動させることができるものであれば、どのような形式のものであってもよい。アクチュエータは、内部シャフト２を回転させることなく、直線的に移動させることができるものであってもよい。
　このようなカムシャフト１は、内部シャフト２を外部シャフト３に対しアクチュエータ９によって軸方向（Ｘ方向）に相対的に移動させてカムピース４が備えるカムロブ４ａの位相を変化させる。
　つぎに、以上のようなカムシャフト１の動作につき、図９乃至図１２を参照しつつ説明する。図９、図１０は、内部シャフト２が矢示１０で示す方向、すなわち、Ｘ方向－側へ移動した状態を示している。図１１、図１２は、内部シャフト２が矢示１２で示す方向、すなわち、Ｘ方向＋側へ移動した状態を示している。なお、図９、図１１は、カムピース４を外部シャフト３に装着した実際の状態を示している。図１０、図１２は、ピン６の位置を明確に示すためにカムピース４を分解した状態で示している。また、説明の都合上、図９乃至図１２において、固定カム５は省略されている。
　図９、図１０に示すように内部シャフト２をＸ方向－側へ移動させた場合、カムロブ４ａは、矢示１１の方向、すなわち、Ｙ方向－側へ位相を変化させる。一方、図１１、図１２に示すように内部シャフト２をＸ方向＋側へ移動させた場合、カムロブ４ａは、矢示１３の方向、すなわち、Ｙ方向プラス側へ位相を変化させる。
　このように、カムシャフト１は、内部シャフト２をＸ方向に移動させることによってカムロブ４ａの位相を変化させることができる。
　このようなカムシャフト１を１気筒当たり二つの吸気弁を備える内燃機関に用いる場合、カムピース４のカムロブ４ａの位相を大きくすることができる。これにより、高膨張比サイクルを実現することができる。カムシャフト１は、カムロブ４ａの位相の変化を大きくしたい場合であっても案内溝３ｃの寸法を小さく設定することができる。すなわち、外部シャフト３の剛性低下を抑制することができる。
　つぎに、実施例２のカムシャフト５１について図１３、図１４を参照しつつ説明する。図１３は、内部シャフト５２が矢示６０で示す方向、すなわち、Ｘ方向－側へ移動した状態を示している。図１４は、内部シャフト５２が矢示６３で示す方向、すなわち、Ｘ方向＋側へ移動した状態を示している。図１３、図１４は、第１ピン５６ａ、第２ピン５６ｂの位置を明確に示すために第１カムピース５４、第２カムピース５５を分解した状態で示している。
　実施例２のカムシャフト５１が実施例１のカムシャフト１と異なるのは、以下の点である。
　まず、実施例１のカムシャフト１が１気筒当たり、一つのカムピース４と一つの固定カム５を備えているのに対し、実施例２のカムシャフト５１は、１気筒当たり、複数のカムピース、すなわち、第１カムピース５４と第２カムピース５５とを備えている。これに伴って、カムシャフト５１が備える内部シャフト５２は、１気筒当たり二つのピンすなわち第１ピン５６ａ、第２ピン５６ｂを備えている。ただし、第１ピン５６ａに第１ローラ５７ａ、第２ローラ５７ｂが装着され、第２ピン５６ｂに第１ローラ５８ａ、第２ローラ５８ｂが装着されている点は、実施例１のピン６と同様である。
　また、実施例１のカムシャフト１の外部シャフト１が１気筒当たり一の案内溝３ｃを備えているのに対し、実施例２のカムシャフト５１は、１気筒あたり二つの案内溝５３ｃ１、５３ｃ２を備えている。これは、カムシャフト５１が二つのカムピース、すなわち、第１カムピース５４、第２カムピース５５を備えていることに起因する。
　なお、実施例２のカムシャフト５１も実施例１のカムシャフト１と同様に、第１カムピース５４、第２カムピース５５の軸方向の移動を規制するリングを備える。ただし、カムシャフト５１は、固定カムを備えていないため、第１カムピース５４、第２カムピース５５のＸ方向－側への移動を規制するストッパ５９を備えている点で実施例１と異なっている。実施例１と実施例２とを比較したときに双方に共通する構成については、その詳細な説明を省略する。
　つぎに、このようなカムシャフト５１が備える第１カムピース５４と第２カムピース５５について説明する。第１カムピース５４は、カムロブ５４ａと、このカムロブ５４ａに連設されたカムエクステンション部５４ｂを備えている。第１カムピース５４は、外部シャフト５３の周囲に外部シャフト５３に対し回転可能に配置される。第１カムピース５４は、外部シャフト５３に回転可能に配置されるための挿通孔５４ｃ備える。また、第１カムピース５４は、第１ピン５６ａの軸方向の移動に伴って外部シャフト５３の周囲を回転するように第１ピン５６ａが係合する係合溝５４ｂ１を備えている。第１カムピース５４は、この係合溝５４ｂ１の形状に起因して、位相を変化させることができる。
　第２カムピース５５は、カムロブ５５ａと、この第２カムロブ５５ａに連設されたカムエクステンション部５５ｂを備えている。第２カムピース５５は、外部シャフト５３の周囲に外部シャフト５３に対し回転可能に配置される。第２カムピース５５は、外部シャフト５３に回転可能に配置されるための挿通孔５５ｃを備える。また、第２カムピース５５は、第２ピン５６ｂの軸方向の移動に伴って外部シャフト５３の周囲を回転するように第２ピン５６ｂが係合する係合溝５５ｂ１を備えている。第２カムピース５５は、この係合溝５５ｂ１の形状に起因して、位相を変化させることができる。
　第１カムピース５４の係合溝５４ｂ１の形状と、第２カムピース５５の係合溝５５ｂ１の形状とは異なっている。具体的には、第１カムピース５４の係合溝５４ｂ１は、外部シャフト５３に装着されたときに、Ｘ方向＋側に進むに従って、Ｙ方向－側へ向かう傾斜を有する。一方、第２カムピース５５の係合溝５５ｂ１は、外部シャフト５３に装着されたときに、Ｘ方向＋側に進むに従って、Ｙ方向＋側へ向かう。すなわち、第１カムピース５４が備える係合溝５４ｂ１の軸方向に対する方向と、第２カムピース５５が備える係合溝５５ｂ１の軸方向に対する方向とは異なる。両者がこのような関係を有することにより、内部シャフト５２が外部シャフト５３に対し軸方向に相対的に移動したときに、第１カムピース５４の回転方向と、第２カムピース５５の回転方向とが異なる。
　つぎに、以上のようなカムシャフト５１の動作につき、図１３、図１４を参照しつつ説明する。図１３に示すように内部シャフト５２をＸ方向－側へ移動させた場合、カムロブ５４ａは、矢示６１の方向、すなわち、Ｙ方向－側へ位相を変化させる。同時に、カムロブ５５ａは、矢示６２の方向、すなわち、Ｙ方向＋側へ位相を変化させる。一方、図１４に示すように内部シャフト５２をＸ方向＋側へ移動させた場合、カムロブ５４ａは、矢示６４の方向、すなわち、Ｙ方向＋側へ位相を変化させる。同時に、カムロブ５５ａは、矢示６５の方向、すなわち、Ｙ方向－側へ位相を変化させる。
　このように、カムシャフト５１は、内部シャフト５２をＸ方向に移動させることによってカムロブ５４ａ、カムロブ５５ａの位相を同時に変化させることができる。しかも、カムロブ５４ａとカムロブ５５ａとは、互いに離反したり、接近したりすることができる。
　このようなカムシャフト５１は、例えば、第１カムピース５４を吸気弁駆動とし、第２カムピース５５を排気弁駆動として用いることができる。そして、内燃機関の高速高負荷時に互いに離反する方向に動作させる。これにより、掃気効果を向上させることができる。カムシャフト５１は、位相の変化を大きくしたい場合であっても案内溝５３ｃ１、５３ｃ２の寸法を小さく設定することができる。すなわち、外部シャフト５３の剛性低下を抑制することができる。また、このように、本明細書開示のカムシャフトは、別個の位相を実現することができる。このために、複数の案内溝が外部シャフトに設けられるが、それぞれの案内溝の寸法を小さく設定しても所望の位相の変化量を確保しつつ、外部シャフトの剛性低下を抑制することができる。
　つぎに、実施例３のカムシャフト１０１について図１５、図１６を参照しつつ説明する。図１５は、内部シャフト１０２が矢示１１０で示す方向、すなわち、Ｘ方向－側へ移動した状態を示している。図１６は、内部シャフト１０２が矢示１１３で示す方向、すなわち、Ｘ方向＋側へ移動した状態を示している。図１５、図１６は、第１ピン１０６ａ、第２ピン１０６ｂの位置を明確に示すために第１カムピース１０４、第２カムピース１０５を分解した状態で示している。
　実施例３のカムシャフト１０１が実施例１のカムシャフト１と異なるのは、以下の点である。
　まず、実施例１のカムシャフト１が１気筒当たり、一つのカムピース４と一つの固定カム５を備えているのに対し、実施例３のカムシャフト１０１は、１気筒当たり、複数のカムピース、すなわち、第１カムピース１０４と第２カムピース１０５とを備えている。これに伴って、カムシャフト１０１が備える内部シャフト１０２は、１気筒当たり二つの第１ピン１０６ａ、第２ピン１０６ｂを備えている。ただし、第１ピン１０６ａに第１ローラ１０７ａ、第２ローラ１０７ｂが装着され、第２ピン１０６ｂに第１ローラ１０８ａ、第２ローラ１０８ｂが装着されている点は、実施例１のピン６と同様である。これらの点は、実施例２のカムシャフト５１と共通している。
　また、実施例１のカムシャフト１の外部シャフト１が１気筒当たり一つの案内溝３ｃを備えているのに対し、実施例３のカムシャフト１０１は、１気筒あたり二つの案内溝１０３ｃ１、１０３ｃ２を備えている。これは、カムシャフト１０１が二つのカムピース、すなわち、第１カムピース１０４、第２カムピース１０５を備えていることに起因する。この点は、実施例２のカムシャフト５１と共通している。
　なお、実施例３のカムシャフト１０１も実施例１のカムシャフト１と同様に、第１カムピース１０４、第２カムピース１０５の軸方向の移動を規制するリングを備える。ただし、カムシャフト１０１は、固定カムを備えていないため、第１カムピース１０４、第２カムピース１０５のＸ方向－側への移動を規制するストッパ１０９を備えている点で実施例１と異なっている。実施例１と実施例３とを比較したときに双方に共通する構成については、その詳細な説明を省略する。
　つぎに、このようなカムシャフト１０１が備える第１カムピース１０４と第２カムピース１０５について説明する。第１カムピース１０４は、カムロブ１０４ａと、このカムロブ１０４ａに連設されたカムエクステンション部１０４ｂを備えている。第１カムピース１０４は、外部シャフト１０３の周囲に外部シャフト１０３に対し回転可能に配置される。第１カムピース１０４は、外部シャフト１０３に回転可能に配置されるための挿通孔１０４ｃ備える。また、第１カムピース１０４は、ピン１０６ａの軸方向の移動に伴って外部シャフト１０３の周囲を回転するようにピン１０６ａが係合する係合溝１０４ｂ１を備えている。第１カムピース１０４は、この係合溝１０４ｂ１の形状に起因して、位相を変化させることができる。
　第２カムピース１０５は、カムロブ１０５ａと、このカムロブ１０５ａに連設されたカムエクステンション部１０５ｂを備えている。第２カムピース１０５は、外部シャフト１０３の周囲に外部シャフト１０３に対し回転可能に配置される。第２カムピース１０５は、外部シャフト１０３に回転可能に配置されるための挿通孔１０５ｃ備える。また、第２カムピース１０５は、ピン１０６ｂの軸方向の移動に伴って外部シャフト１０３の周囲を回転するようにピン１０６ｂが係合する係合溝１０５ｂ１を備えている。第２カムピース１０５は、この係合溝１０５ｂ１の形状に起因して、位相を変化させることができる。
　第１カムピース１０４の係合溝１０４ｂ１の形状と、第２カムピース１０５の係合溝１０５ｂ１の形状とは異なっている。具体的には、第１カムピース１０４が備える係合溝１０４ｂ１の軸方向に対する角度と、第２カムピース１０５が備える係合溝１０５ｂ１の軸方向に対する角度とが異なっている。第１カムピース１０４の係合溝１０４ｂ１は、外部シャフト１０３に装着されたときに、Ｘ方向＋側に進むに従って、Ｙ方向－側へ向かう傾斜を有する。また、第２カムピース１０５の係合溝１０５ｂ１も同様に、外部シャフト１０３に装着されたときに、Ｘ方向＋側に進むに従って、Ｙ方向－側へ向かう傾斜を有する。しかしながら、係合溝１０４ｂ１と係合溝１０５ｂ１は、軸方向に対する角度が異なる。この点、実施例２のカムシャフト５１と異なっている。第１カムピース１０４と第２カムピース１０５とが、このような関係を有することにより、内部シャフト１０２が外部シャフト１０３に対し軸方向に相対的に移動したときに、第１カムピース１０４の回転角度と、第２カムピース１０５の回転角度とが異なる。すなわち、位相の変化を異ならせることができる。
　つぎに、以上のようなカムシャフト１０１の動作につき、図１５、図１６を参照しつつ説明する。図１５に示すように内部シャフト１０２をＸ方向－側へ移動させた場合、カムロブ１０４ａは、矢示１１１の方向、すなわち、Ｙ方向－側へ位相を変化させる。同時に、カムロブ１０５ａは、矢示１１２の方向、すなわち、Ｙ方向－側へ位相を変化させる。ただし、両者の位相の変化量は異なる。一方、図１６に示すように内部シャフト１０２をＸ方向＋側へ移動させた場合、カムロブ１０４ａは、矢示１１４の方向、すなわち、Ｙ方向＋側へ位相を変化させる。同時に、カムロブ１０５ａは、矢示１１５の方向、すなわち、Ｙ方向＋側へ位相を変化させる。ただし、両者の位相の変化量は異なる。
　このように、カムシャフト１０１は、内部シャフト１０２をＸ方向に移動させることによってカムロブ１０４ａ、カムロブ１０５ａの位相を同時に変化させることができる。しかも、カムロブ１０４ａとカムロブ１０５ａとは、異なる位相の変化量とすることができる。
　このようなカムシャフト１０１を１気筒当たり二つの吸気弁を備える内燃機関に用いる場合、吸気弁の遅閉じ制御を行うことによる高膨張比サイクルを実現することができる。ここで、実施例１のカムシャフト１のように、固定カム５を備えた形態である場合と比較して、一方の吸気弁のみが開いている期間を短く設定することができる。一方の吸気弁のみが開いている期間を短く設定することにより、軽負荷運転時の掃気損失を低減することができる。また、このように、本明細書開示のカムシャフトは、別個の位相を実現することができる。このために、複数の案内溝が外部シャフトに設けられるが、それぞれの案内溝の寸法を小さく設定しても所望の位相の変化量を確保しつつ、外部シャフトの剛性低下を抑制することができる。
　つぎに、実施例４のカムシャフト１５１について図１７乃至図２０を参照しつつ説明する。図１７は、実施例４のカムシャフト１５１に装着される第２カムピース１５５の平面図である。図１８は、内部シャフト１５２が矢示１６０で示す方向、すなわち、Ｘ方向－側へ最も移動した状態を示している。図１９は、図１８に示す状態から内部シャフト１５２が矢示１６３で示す方向、すなわち、Ｘ方向＋側へ移動し、ピン１５６ａ、１５６ｂが案内溝１５３ｃ１、１５３ｃ２の中央部付近に位置した状態を示している。図２０は、図１９に示す状態から内部シャフト１５２が矢示１６６で示す方向、すなわち、Ｘ方向＋側へ最も移動した状態を示している。図１８～図２０は、ピン１５６ａ、１５６ｂの位置を明確に示すために第１カムピース１５４、第２カムピース１５５を分解した状態で示している。
　実施例４のカムシャフト１５１が実施例１のカムシャフト１と異なるのは、以下の点である。
　まず、実施例１のカムシャフト１が１気筒当たり、一つのカムピース４と一つの固定カム５を備えているのに対し、実施例４のカムシャフト１５１は、１気筒当たり、複数のカムピース、すなわち、第１カムピース１５４と第２カムピース１５５とを備えている。これに伴って、カムシャフト１５１が備える内部シャフト１５２は、１気筒当たり二つのピン１５６ａ、１５６ｂを備えている。ただし、ピン１５６ａに第１ローラ１５７ａ、第２ローラ１５７ｂが装着され、ピン１５６ｂに第１ローラ１５８ａ、第２ローラ１５８ｂが装着されている点は、実施例１のピン６と同様である。これらの点は、実施例２のカムシャフト５１、実施例３のカムシャフト１０１と共通している。
　また、実施例１のカムシャフト１の外部シャフト１が１気筒当たり一つの案内溝３ｃを備えているのに対し、実施例４のカムシャフト１５１は、１気筒あたり二つの案内溝１５３ｃ１、１５３ｃ２を備えている。これは、カムシャフト１５１が二つのカムピース、すなわち、第１カムピース１５４、第２カムピース１５５を備えていることに起因する。この点は、実施例２のカムシャフト５１、実施例３のカムシャフト１０１と共通している。
　なお、実施例４のカムシャフト１５１も実施例１のカムシャフト１と同様に、第１カムピース１０４、第２カムピース１０５の軸方向の移動を規制するリングを備える。ただし、カムシャフト１５１は、固定カムを備えていないため、第１カムピース１５４、第２カムピース１５５のＸ方向－側への移動を規制するストッパ１５９を備えている点で実施例１と異なっている。実施例１と実施例４とを比較したときに双方に共通する構成については、その詳細な説明を省略する。
　つぎに、このようなカムシャフト１５１が備える第１カムピース１５４と第２カムピース１５５について説明する。第１カムピース１５４は、カムロブ１５４ａと、このカムロブ１５４ａに連設されたカムエクステンション部１５４ｂを備えている。第１カムピース１５４は、外部シャフト１５３の周囲に外部シャフト１５３に対し回転可能に配置される。第１カムピース１５４は、外部シャフト１５３に回転可能に配置されるための挿通孔１５４ｃ備える。また、第１カムピース１５４は、ピン１５６ａの軸方向の移動に伴って外部シャフト１５３の周囲を回転するようにピン１５６ａが係合する係合溝１５４ｂ１を備えている。第１カムピース１５４は、この係合溝１５４ｂ１の形状に起因して、位相を変化させることができる。
　第２カムピース１５５は、カムロブ１５５ａと、このカムロブ１５５ａに連設されたカムエクステンション部１５５ｂを備えている。第２カムピース１５５は、外部シャフト１５３の周囲に外部シャフト１５３に対し回転可能に配置される。第２カムピース１５５は、外部シャフト１５３に回転可能に配置されるための挿通孔１５５ｃ備える。また、第２カムピース１５５は、ピン１５６ｂの軸方向の移動に伴って外部シャフト１５３の周囲を回転するようにピン１５６ｂが係合する係合溝１５５ｂ１を備えている。第２カムピース１５５は、この係合溝１５５ｂ１の形状に起因して、位相を変化させることができる。
　第１カムピース１５４の係合溝１５４ｂ１の形状と、第２カムピース１５５の係合溝１５５ｂ１の形状とは異なっている。具体的には、第１カムピース１５４が備える係合溝１５４ｂ１は、直線的に延びているのに対し、第２カムピース１５５が備える係合溝１５５ｂ１は、屈曲形状を有している。第１カムピース１５４の係合溝１５４ｂ１は、外部シャフト１５３に装着されたときに、Ｘ方向＋側に進むに従って、Ｙ方向－側へ向かう傾斜を有する。一方、第２カムピース１５５の係合溝１５５ｂ１は、図１７に示すように、屈曲形状を有する。係合溝１５５ｂ１は、連続する第１部分１５５ｂ１ａと第２部分１５５ｂ１ｂを有する。第１部分１５５ｂ１ａは、第２カムピース１５５が外部シャフト１５３に装着されたときに、Ｘ方向＋側に進むに従って、Ｙ方向－側へ向かう傾斜を有する。第２部分１５５ｂ１ｂは、第２カムピース１５５が外部シャフト１５３に装着されたときに、Ｘ方向＋側に進むに従って、Ｙ方向＋側へ向かう傾斜を有する。
　このように、第２カムピース１５５は、屈曲形状の係合溝１５５ｂ１を備えるので、内部シャフト１５２の動作に基づいて、カムロブ１５５ａの位相をＹ方向＋側へ変化させたり、Ｙ方向－側へ変化させたりすることができる。これにより、カムロブ１５５ａの位相を第１カムピース１５４のカムロブ１５４ａと同じ側へ変化させたり、カムロブ１５４ａと異なる側へ変化させたりすることができる。
　つぎに、以上のようなカムシャフト１５１の動作につき、図１８～図２０を参照しつつ説明する。
　図１８に示すように内部シャフト１５２をＸ方向－側へ移動させた場合、カムロブ１５４ａは、矢示１６１の方向、すなわち、Ｙ方向－側へ位相を変化させる。同時に、カムロブ１５５ａは、矢示１６２の方向、すなわち、Ｙ方向－側へ位相を変化させる。すなわち、カムロブ１５４ａの位相とカムロブ１５５ａの位相は、同じ側に変化する。これは、第２ピン１５６ｂが第１部分１５５ｂ１ａに係合した状態となっているからである。
　図１９に示すように内部シャフト１５２をＸ方向＋側へ移動させた場合、カムロブ１５４ａは、矢示１６４の方向、すなわち、Ｙ方向＋側へ位相を変化させる。同時に、カムロブ１５５ａは、矢示１６５の方向、すなわち、Ｙ方向＋側へ位相を変化させる。これは、第２ピン１５６ｂが第１部分１５５ｂ１ａに係合した状態となっているからである。
　このように、第２ピン１５６ｂが屈曲形状の第１部分１５５ｂ１ａから第２部分１５５ｂ１ｂへ移行するまでの間は、カムロブ１５４ａの位相とカムロブ１５５ａの位相は、同じ側に変化する。
　図２０に示すように内部シャフト１５２をＸ方向＋側へさらに移動させた場合、カムロブ１５４ａは、矢示１６７の方向、すなわち、Ｙ方向＋側へ位相を変化させる。同時に、カムロブ１５５ａは、矢示１６８の方向、すなわち、Ｙ方向－側へ位相を変化させる。これは、第２ピン１５６ｂが第２部分１５５ｂ１ｂに係合した状態となっているからである。
　なお、第２ピン１５６ｂが第２部分１５５ｂ１ｂに係合した状態で内部シャフト１５２が、Ｘ方向－側へ移動したときは、カムロブ１５５ａは、Ｙ方向＋側へ位相を変化させる。
　このように、カムシャフト１５１は、内部シャフト１５２をＸ方向に移動させることによってカムロブ１５４ａ、カムロブ１５５ａの位相を同時に変化させることができる。しかも、カムロブ１５４ａとカムロブ１５５ａは、同じ側に位相を変化することもできるし、異なる側に位相を変化することもできる。
　屈曲形状は、カーブであったり、カーブ部分と直線部分の組み合わせであったり、所望の位相変化を実現することができる形状とすることができる。屈曲形状のプロフィールによっては、内部シャフト１５２が一方向へ移動しているにも拘らず、第２カムロブ１５５ａをＹ方向－側からＹ方向＋側又はＹ方向＋側からＹ方向－側へ連続的に位相変化させることができる。
　例えば、第１カムピース１５４を吸気弁駆動用とし、第２カムピース１５５を排気弁駆動用とする。図１９に示すように、第１カムピース１５４と第２カムピース１５５をともにＹ方向＋側、すなわち、遅角側に設定すると、ＥＧＲ量を制御しつつ、吸気弁遅閉じによる膨張比向上を図ることができる。また、図２０に示すように、高速高負荷時には、第１カムピース１５４と第２カムピース１５５を異なる側、すなわち、第１カムピース１５４を遅角側、第２カムピース１５５を進角側として出力性能を向上させることができる。
　このように、カムシャフト１５１は、一個のアクチュエータにより内部シャフト１５２の位置を変更するだけで、第１カムピース１５４と第２カムピース１５５の異なる位相の組み合わせを実現することができる。しかも、その組み合わせを連続的に実現することができる。
　このようなカムシャフト１５１においても、外部シャフト１５３の剛性の低下が抑制されている点は、他の実施例の場合と同様である。
　つぎに、実施例５のカムシャフト２０１について図２１、図２２を参照しつつ説明する。図２１は、内部シャフト２０２がＸ方向＋側へ移動した状態を示している。図２２は、内部シャフト２０２がＸ方向－側へ移動した状態を示している。
　実施例５のカムシャフト２０１は、内部シャフト２０２、外部シャフト２０３、カムピース２０４を備えている。内部シャフト２０２には、ピン２０６が設けられている。ピン２０６には、第１ローラ２０７ａ、第２ローラ２０７ｂが装着されている。外部シャフト２０３には、案内溝２０３ｃが設けられている。また、外部シャフト２０３には、ストッパ２０９が設けられている。カムピース２０４は、カムロブ２０４ａと、このカムロブ２０４ａに連設されたカムエクステンション部２０４ｂを備えている。カムピース２０４は、外部シャフト２０３の周囲に外部シャフト２０３に対し回転可能に配置される。カムピース２０４は、外部シャフト２０３に回転可能に配置されるための挿通孔２０４ｃ備える。また、カムピース２０４は、ピン２０６ａの軸方向の移動に伴って外部シャフト２０３の周囲を回転するようにピン２０６ａが係合する係合溝２０４ｂ１を備えている。カムピース２０４は、この係合溝２０４ｂ１の形状に起因して、位相を変化させることができる。
　ここで、このようなカムピース２０４内における、ピン２０６の移動距離をＳとする。案内溝２０３ｃのＸ方向の長さは、移動可能範囲Ｓ以上に設定されている。具体的には、ストッパ２０９を越えて案内溝２０３ｃが延長されている。これにより、図２２に示すように、内部シャフト２０２は、ピン２０６が係合溝２０４ｂ１から外れる位置まで移動することができる。すなわち、案内溝２０３ｃの軸方向長さは、内部シャフト２０２が外部シャフト２０３に対し軸方向（Ｘ方向）に相対的に移動したときに、ピン２０６と係合溝２０４ｂ１との係合が解除されるように設定されている。実施例１と実施例５とを比較したときに双方に共通する構成については、その詳細な説明を省略する。
　図２１で示すように、ピン２０６が係合溝２０４ｂ１に係合した状態で内部シャフト２０２が移動すると、カムロブ２０４ａの位相が変化する。そして、図２２で示すように、内部シャフト２０２をＸ方向＋側に移動させてピン２０６と係合溝２０４ｂ１との係合を解除すると、カムピース２０４は、空転するようになる。カムピース２０４は、ピン２０６が係合溝２０４ｂ１と係合することによって内部シャフト２０２、外部シャフト２０３とともに回転する。このため、ピン２０６と係合溝２０４ｂ１との係合を解除されると、カムピース２０４は、空転する。このように、カムピース２０４を空転状態とすることにより、弁の動作を停止し、いわゆる気筒停止状態を創出することができる。また、可変気筒とすることができる。
　例えば、四気筒の内燃機関の♯１気筒、♯４気筒が空転状態となるようにしたい場合は、♯１気筒、♯４気筒に対応する係合溝２０４ｂ１の長さを短縮し、ピン６との係合が解除されるようにしておけばよい。このように、係合溝２０４ｂ１の長さを短縮する場合であっても、案内溝２０３ｃの長さは変わらず外部シャフト２０３の剛性低下をもたらすことはない。また、そもそも、周方向に延びる案内溝を採用した場合、係合溝とピンとの係合を解除する構成とすることは困難である。すなわち、係合溝２０４ｂ１とピン２０６との係合の解除は、軸方向に延びる案内溝２０３ｃを備える外部シャフト２０３に対して内部シャフト２０２を移動させることによって実現できるものである。
　上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
　本明細書開示のカムシャフトは、図２３に示すようにＶＶＴ（Variable Valve Timing）２０を介して駆動されるようにしてもよい。これにより、より精密な弁制御を行うことができる。また、案内溝の形状に応じて内部シャフトに設けられたピンの移動軌跡を制御し、このピンと係合するカムピースを外部シャフト回りで回転させて位相を変化させるようにしてもよい。
１、５１、１０１、１５１、２０１…カムシャフト
２、５２、１０２、１５２、２０２…内部シャフト
２ａ…オス側ヘリカルスプライン部
３、５３、１０３、１５３、２０３…外部シャフト
３ａ…ジャーナル部
３ｂ…リング掛止溝
３ｃ…案内溝
４…カムピース
４ａ…カムロブ
４ｂ…カムエクステンション部
４ｂ１…係合溝
４ｃ…挿通孔
５…固定カム
６…ピン
７ａ…第１ローラ
７ｂ…第２ローラ
８…リング
９…アクチュエータ
９ａ…メス側ヘリカルスプライン部

Claims (6)

  1. 　内部シャフトと、
    　前記内部シャフトに半径方向に延びるように設けられたピンと、
    　軸方向に沿って延びる方向成分を有するとともに前記ピンが移動可能に露出する案内溝が設けられ、前記内部シャフトが軸方向に移動可能に収容される外部シャフトと、
    　前記外部シャフトの周囲に前記外部シャフトに対し回転可能に配置されるとともに、前記ピンの軸方向の移動に伴って前記外部シャフトの周囲を回転するように前記ピンが係合する係合溝を備えたカムピースと、
    　前記カムピースの前記外部シャフトに対する軸方向の移動を規制する移動規制手段と、
    　前記内部シャフトを前記外部シャフトの軸方向に相対的に移動させる駆動手段とを備え、
    　前記内部シャフトを前記外部シャフトに対し軸方向に相対的に移動させて前記カムピースが備えるカムロブの位相を変化させることを特徴とするカムシャフト。
  2. 　複数の前記カムピースを含み、
    　一のカムピースが備える前記係合溝の形状と、他のカムピースが備える前記係合溝の形状とが異なる請求項１記載のカムシャフト。
  3. 　前記内部シャフトが前記外部シャフトに対し軸方向に相対的に移動したときに、前記一のカムピースの回転方向と、前記他のカムピースの回転方向とが異なるように、
    　前記一のカムピースが備える前記係合溝の軸方向に対する方向と、
    　前記他のカムピースが備える前記係合溝の軸方向に対する方向とが異なる請求項２記載のカムシャフト。
  4. 　前記内部シャフトが前記外部シャフトに対し軸方向に相対的に移動したときに、前記一のカムピースの回転角度と、前記他のカムピースの回転角度とが異なるように、
    　前記一のカムピースが備える前記係合溝の軸方向に対する角度と、
    　前記他のカムピースが備える前記係合溝の軸方向に対する角度とが異なる請求項２記載のカムシャフト。
  5. 　前記カムピースが備える前記係合溝は、屈曲形状を備えたことを特徴とする請求項１記載のカムシャフト。
  6. 　前記内部シャフトが前記外部シャフトに対し軸方向に相対的に移動したときに、前記ピンと前記係合溝との係合が解除されるように前記案内溝の軸方向長さが設定されている請求項１乃至５のいずれか一項記載のカムシャフト。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020153362A (ja) * 2019-03-18 2020-09-24 株式会社オティックス 組立カムシャフトの支持構造

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0648083Y2 (ja) * 1988-10-31 1994-12-07 スズキ株式会社 ４サイクルエンジンの動弁機構
JP3284907B2 (ja) * 1996-11-08 2002-05-27 三菱自動車工業株式会社 エンジンのカム制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0648083Y2 (ja) * 1988-10-31 1994-12-07 スズキ株式会社 ４サイクルエンジンの動弁機構
JP3284907B2 (ja) * 1996-11-08 2002-05-27 三菱自動車工業株式会社 エンジンのカム制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020153362A (ja) * 2019-03-18 2020-09-24 株式会社オティックス 組立カムシャフトの支持構造

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