WO2013042227A1 - 可変動弁装置 - Google Patents

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camshaft
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drive pin
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江崎修一
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
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    • 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
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    • 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
    • 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
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    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L2001/0476—Camshaft bearings
    • 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
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F01L2013/0052—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction with cams provided on an axially slidable sleeve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L2013/11—Sensors for variable valve timing
    • F01L2013/111—Camshafts position or phase

Definitions

  • the present invention relates to a variable valve gear.
  • variable valve device disclosed in the present specification has a simple structure to attach the cam carrier to the camshaft so as to be movable in the axial direction of the camshaft and to regulate the rotation of the cam carrier around the camshaft. Let it be an issue.
  • a variable valve apparatus in the present specification includes a camshaft having a guide groove extending in the axial direction and a plurality of cams arranged in parallel in the axial direction, and the camshaft is pivoted on the camshaft.
  • a cam carrier that is mounted on the camshaft so as to be movable in a direction, and is engaged with the guide groove, and the cam carrier is mounted on the camshaft so as to be movable in the axial direction of the camshaft.
  • a coupling pin that restricts rotation around the camshaft; and an axial drive unit that moves the cam carrier in the axial direction relative to the camshaft and switches the plurality of cams.
  • the rotation of the cam carrier around the cam shaft can be restricted by using the coupling pin. Further, the cam carrier can be moved in the axial direction with respect to the cam shaft.
  • the plurality of cams are a first cam and a second cam
  • the axial drive unit is a movable drive pin engaging portion having a right-handed groove and a left-handed groove provided in the cam carrier, and the movable drive pin
  • a drive solenoid for projecting and retracting two moving drive pins respectively projecting and retracting toward the engaging portion, and the first cam and the second cam depending on the engagement state of the moving drive pin and the moving drive pin engaging portion You can switch between cams.
  • the plurality of cams are a first cam, a second cam, and a third cam
  • the axial drive unit includes a moving drive pin engaging unit having a right-handed groove and a left-handed groove provided in the cam carrier,
  • the cam provided on the cam carrier can be selected by moving the cam carrier in the axial direction according to the engagement state between the movement drive pin and the movement drive pin engaging portion.
  • the connecting pin can be integrated with the cam carrier by caulking. Thereby, it can be set as a simple structure.
  • the axial drive unit is a drive that causes a moving drive pin engaging portion having a right-handed groove and a left-handed groove provided on the cam carrier and a moving drive pin that protrudes and protrudes toward the moving drive pin engaging portion, respectively.
  • a solenoid, and the cam carrier is moved along the axial direction of the camshaft according to the engagement state of the movement drive pin and the movement drive pin engaging portion, and the coupling pin has its center line on the right side. It is desirable that the winding groove is installed to be shifted from the center line of the winding groove and the center line of the left winding groove. Thereby, it can avoid that a movement drive pin is caught in the opening part of the hole which inserts a coupling pin and a coupling pin.
  • the cam carrier may have a cam that drives a valve of an adjacent cylinder.
  • the cam carrier can be mounted on the camshaft so as to be movable in the axial direction of the camshaft and the rotation of the cam carrier around the camshaft can be restricted with a simple structure. it can.
  • FIG. 1 is a perspective view of a variable valve shaft according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a state in which the variable valve operating apparatus according to the first embodiment is mounted on the cylinder head.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram schematically illustrating a schematic configuration of the variable valve operating apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an exploded view of the variable valve operating apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along the axial direction of the variable valve shaft according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing the coupling pin.
  • FIGS. 7A and 7B are explanatory views schematically showing a state in which the coupling pin is attached by caulking.
  • FIGS. 8A and 8B are explanatory views showing the mounting position of the coupling pin in the first embodiment.
  • FIG. 8C is an explanatory diagram showing the mounting position of the coupling pin in the comparative example.
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view showing the positioning pin.
  • FIGS. 10A and 10B are explanatory views showing how the cam carrier is positioned by the positioning pins, respectively.
  • FIGS. 11A and 11B are explanatory views showing how the cam carrier moves in the variable valve operating apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram schematically illustrating a schematic configuration of the variable valve operating apparatus according to the second embodiment.
  • FIGS. 13A to 13C are explanatory views showing how the cam carrier moves in the variable valve operating apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of the variable valve shaft 1 of the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a state in which the variable valve apparatus 100 according to the first embodiment is mounted on the cylinder head 101.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram schematically illustrating a schematic configuration of the variable valve operating apparatus 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an exploded view of the variable valve apparatus 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along the axial direction of the variable valve shaft 1 of the first embodiment. In the following description, the front (Fr) side and the rear (Rr) side are determined as shown in FIG.
  • the variable valve gear 100 is mounted on an in-line four-cylinder engine.
  • variable valve shaft 1 can be used for both an intake system and an exhaust system of an in-line four-cylinder engine. In the present embodiment, a case where it is used for an intake system will be described.
  • the in-line four-cylinder engine includes two intake valves in each cylinder.
  • the variable valve operating apparatus 100 includes a camshaft 10 provided with a drive device mounting hole 13, a first cam carrier 20, and a second cam carrier 30. Moreover, the variable valve operating apparatus 100 includes a coupling pin 27 for mounting the first cam carrier 20 and the second cam carrier 30 to the camshaft 10 as shown in FIGS. 4 and 5. Furthermore, the variable valve apparatus 100 includes a drive solenoid 28 corresponding to an axial drive unit that moves the first cam carrier 20 in the axial direction. In addition, the variable valve operating apparatus 100 includes a drive solenoid 38 corresponding to an axial drive unit that moves the second cam carrier 30 in the axial direction. The variable valve shaft 1 is formed by attaching the first cam carrier 20 and the second cam carrier 30 to the camshaft 10 using the coupling pin 27.
  • the camshaft 10 has a guide groove portion 11 extending in the axis AX direction.
  • guide groove portions 11 are provided at four locations of the camshaft 10.
  • the guide groove portion 11 is penetrated, and a coupling pin 27 described later is inserted therethrough.
  • the coupling pin 27 slides in the guide groove 11.
  • the first cam carrier 20 is a cylindrical member. A plurality of cams are arranged in parallel in the axial direction on the first cam carrier 20.
  • the in-line four-cylinder engine includes two intake valves in each cylinder.
  • the first cam carrier 20 includes a cam that drives a valve of an adjacent cylinder. Specifically, a cam for driving the intake valves of the # 1 cylinder and the # 2 cylinder adjacent thereto is provided.
  • the first cam carrier 20 includes a first cam (small cam) 21a, a second cam (large cam) 21b, a first cam (small cam) 22a, and a second cam (large cam) 22b for the # 1 cylinder.
  • the first cam carrier 20 further includes a first cam (small cam) 23a, a second cam (large cam) 23b, a first cam (small cam) 24a, and a second cam (large cam) 24b for the # 2 cylinder.
  • the first cam carrier 20 and the second cam carrier 30 are mounted on the camshaft 10 so as to be movable in the axial direction on the camshaft 10.
  • the first intake valve located on the front side of the # 1 cylinder is driven by a first cam (small cam) 21a or a second cam (large cam) 21b.
  • the second intake valve located on the rear side of the # 1 cylinder is driven by the first cam (small cam) 22a or the second cam (large cam) 22b.
  • the first intake valve located on the front side of the # 2 cylinder is driven by a first cam (small cam) 23a or a second cam (large cam) 23b.
  • the second intake valve located on the rear side of the # 2 cylinder is driven by the first cam (small cam) 24a or the second cam (large cam) 24b.
  • the first cam carrier 20 is engaged between the second cam 23b and the first cam 24a by the movement drive pin engagement with which the first movement drive pin 28a or the second movement drive pin 28b included in the drive solenoid 28 described later is engaged.
  • the unit 25 is provided.
  • the moving drive pin engaging portion 25 includes a right-handed groove 25a and a left-handed groove 25b.
  • the right-handed groove 25a and the left-handed groove 25b are joined together at one end to form a center engaging groove 25c, and have a V shape.
  • the first cam carrier 20 includes a first pin hole 26a. Further, the first cam carrier 20 includes a second pin hole 26b at a position facing the first pin hole 26a.
  • the second cam carrier 30 is a cylindrical member.
  • the second cam carrier 30 has a plurality of cams arranged in parallel in the axial direction.
  • the in-line four-cylinder engine includes two intake valves in each cylinder.
  • the second cam carrier 30 includes a cam that drives a valve of an adjacent cylinder. Specifically, a cam for driving the intake valves of the # 3 cylinder and the # 4 cylinder adjacent thereto is provided.
  • the second cam carrier 30 includes a first cam (small cam) 31a, a second cam (large cam) 31b, a first cam (small cam) 32a, and a second cam (large cam) 32b for # 3 cylinder.
  • the second cam carrier 30 further includes a first cam (small cam) 33a, a second cam (large cam) 33b, a first cam (small cam) 34a, and a second cam (large cam) 34b for # 4 cylinder. Prepare.
  • the first intake valve located on the front side of the # 3 cylinder is driven by a first cam (small cam) 31a or a second cam (large cam) 31b.
  • the second intake valve located on the rear side of the # 3 cylinder is driven by the first cam (small cam) 32a or the second cam (large cam) 32b.
  • the first intake valve located on the front side of the # 4 cylinder is driven by a first cam (small cam) 33a or a second cam (large cam) 33b.
  • the second intake valve located on the rear side of the # 4 cylinder is driven by the first cam (small cam) 34a or the second cam (large cam) 34b.
  • the second cam carrier 30 is engaged between the second cam 31b and the first cam 32a by the movement drive pin engagement with which the first movement drive pin 38a or the second movement drive pin 38b provided in the drive solenoid 38 described later is engaged.
  • the unit 35 is provided.
  • the moving drive pin engaging portion 35 includes a right-handed groove 35a and a left-handed groove 35b.
  • the right-handed groove 35a and the left-handed groove 35b are joined at their respective ends to form a center engaging groove 35c, and have a V shape.
  • the second cam carrier 30 includes a first pin hole 36a.
  • the second cam carrier 30 includes a second pin hole 36b at a position facing the first pin hole 36a.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing the coupling pin 27.
  • the coupling pin 27 is inserted and engaged with each guide groove 11. Then, the first cam carrier 20 and the second cam carrier 30 are attached to the camshaft 10 so as to be movable in the axial direction.
  • the coupling pin 27 includes a head portion 27a, a smooth surface 27b, and a lower end portion 27c.
  • the coupling pin 27 is integrated with the first cam carrier 20 or the second cam carrier 30 by caulking. Specifically, as shown in FIG. 7A, the head portion 27a exposed from the first pin hole 26a (36a) is crushed and caulked. Then, the lower end portion 27c is fitted into the second pin hole 26b (36b).
  • the connecting pin 27 is integrated with the first cam carrier 20 or the second cam carrier 30.
  • the type of caulking is not limited.
  • the head 27a of the coupling pin 27 is positioned in the first pin hole 26a (36a), and the upper edge of the first pin hole 26a (36a) is crushed. You can squeeze it.
  • the smooth surface 27 b is located in the guide groove 11.
  • the smooth surface 27b suppresses the rotation of the coupling pin 27 and contributes to smooth movement of the first cam carrier 20 and the second cam carrier 30 in the axial direction.
  • FIG. 8 (A) and FIG. 8 (B) which is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8 (A)
  • the coupling pin 27 uses the center line AXc as the center line AX25a of the right-handed groove 25a and It is shifted from the center line AX25b of the left-handed groove 25b.
  • FIG. 8 (A) and FIG. 8 (B) which is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8 (A)
  • the coupling pin 27 uses the center line AXc as the center line AX25a of the right-handed groove 25a and It is shifted from the center line AX25b of the left-handed groove 25b.
  • the center line AX25a of the right-handed groove 25a or the centerline AX25b of the left-handed groove 25b and the centerline AXc of the coupling pin 27 are made coincident with each other. Then, the first movement drive pin 28a and the second movement drive pin 28b may be caught by the coupling pin 27 and the first pin hole 26a, and may be bent or damaged. The same applies to the second cam carrier 30.
  • the variable valve operating apparatus 100 includes a positioning pin 41 that positions the first cam carrier 20 and the second cam carrier 30 with respect to the camshaft 10.
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view showing the positioning pin 41.
  • the positioning pin 41 includes a spherical head part 41a, a cylindrical body part 41b, and a spring part 41c.
  • the positioning pin 41 is accommodated in a positioning pin accommodating portion 12 provided on the camshaft 10 so that the spherical head portion 41a is exposed on the surface side of the camshaft 10.
  • the positioning pin 41 for positioning the first cam carrier 20 is positioned by positioning the first cam carrier 20 by engaging the spherical head portion 41 a with the engagement groove 29 provided on the inner peripheral surface of the first cam carrier 20. I do.
  • FIG. 10A shows a state where the first cam carrier 20 is positioned on the front side.
  • FIG. 10B shows a state where the first cam carrier 20 is positioned on the rear side.
  • the positioning pin 41 for positioning the second cam carrier 30 has the spherical head portion 41a engaged with an engagement groove 39 provided on the inner peripheral surface of the second cam carrier 30, whereby the second cam carrier 30 is positioned. Positioning 30 is performed. When the first cam carrier 20 and the second cam carrier 30 move in the axial direction, the spring portion 41c is compressed.
  • the spherical head portion 41a When the spherical head portion 41a coincides with the position of the engaging groove 29 or the engaging groove 39, the spherical head portion 41a is pushed out by the urging force of the spring member 41c and is engaged with the engaging groove 29 or the engaging groove 39. To do.
  • the drive solenoid 28 causes the two moving drive pins 28 a and 28 b that protrude and protrude toward the moving drive pin engaging portion 25 to appear and disappear.
  • the drive solenoid 28 is connected to an ECU (Electronic control unit).
  • the drive solenoid 38 causes the two movement drive pins 38 a and 38 b that protrude and protrude toward the movement drive pin engaging portion 35 to appear and disappear.
  • the drive solenoid 38 is connected to an ECU (Electronic control unit).
  • the positional relationship between the drive solenoid 28 and the camshaft 10 and the positional relationship between the drive solenoid 38 and the camshaft 10 are fixed.
  • variable valve apparatus 100 Since the drive solenoid 38 operates in the same manner as the drive solenoid 28, the operation of the drive solenoid 28 with respect to the first cam carrier 20 will be described below, and the description of the operation of the drive solenoid 38 will be omitted.
  • the first cam carrier 20 is located on the front side, and the first cam carrier 20 is moved to the rear side from the state where the first cam 21a, the first cam 22a, etc. are driven. Move. At this time, the first movement drive pin 28a located on the front side is engaged with the right-handed groove 25a located on the front side. When the variable valve shaft 1 rotates in this state, the first cam carrier 20 moves to the rear side.
  • the first cam 21a (22a and the like) and the second cam 21b (22b and the like) are switched depending on the engagement state between the movement drive pins 28a and 28b and the movement drive pin engaging portion 25. That is, the operation of the drive solenoid 28 switches the cams that drive the intake valves of the # 1 cylinder and # 2 cylinder at the same time. Similarly, the cams for driving the intake valves of the # 3 cylinder and the # 4 cylinder are simultaneously switched by the operation of the drive solenoid 38.
  • the camshaft is rotated with respect to the camshaft with a simple structure. And can be moved in the axial direction of the camshaft. In other words, the rotation of the cam carrier with respect to the camshaft can be restricted.
  • a cam that drives a valve of an adjacent cylinder can be mounted on one cam carrier. In this case, the axial length of the cam carrier becomes longer.
  • the variable valve apparatus 100 does not have the difficulty of processing as when the spline teeth are employed. Moreover, according to the variable valve operating apparatus 100 of the present embodiment, it is also freed from the problem of backlash.
  • the variable valve operating apparatus 200 will be described with reference to FIGS. 12 and 13A to 13C. 12 and 13 (A) to (C) all show a part of the variable valve apparatus 200 of the second embodiment.
  • the first cam carrier 120 included in the variable valve apparatus 200 includes a third cam 123c in addition to the first cam 123a and the second cam 123b.
  • the third cam 123c is shown in addition to the first cam 123a and the second cam 123b, but the first cam, the second cam, Equipped with 3 cams.
  • the first cam 123a is a small cam
  • the second cam 123b is a large cam
  • the third cam 123c is a zero lift cam.
  • the first cam 123a is located on the front side
  • the second cam 123b is located at the center
  • the third cam 123c is located on the rear side.
  • the first cam carrier 120 includes a moving drive pin engaging portion 125.
  • the moving drive pin engaging portion 125 includes a right-handed groove 125a and a left-handed groove 125b.
  • the drive solenoid 58 provided in the variable valve operating apparatus 200 includes a first movement drive pin 58a, a second movement drive pin 58b, and a third movement drive pin 58c.
  • the first movement drive pin 58a is located on the front side
  • the second movement drive pin 58b is located in the center
  • the third movement drive pin 58c is located on the rear side.
  • the first cam 123a, the second cam 123b, and the third cam 123c are switched according to the engagement state between these movement drive pins and the movement drive pin engaging portion 125.
  • variable valve apparatus 200 As shown in FIG. 13A, from the state in which the second cam 123b drives the rocker arm 51, the third movement drive pin 58c is engaged with the left-handed groove 125b. When the variable valve shaft 210 rotates in this state, the first cam carrier 120 moves to the rear side. Then, as shown in FIG. 13B, the first cam 123a is in a state of driving the rocker arm 51.
  • the second movement drive pin 58b is engaged with the left-handed groove 125b from the state in which the third cam 123c drives the rocker arm 51.
  • the variable valve shaft 210 rotates in this state, the first cam carrier 120 moves to the rear side.
  • the second cam 123b drives the rocker arm 51. That is, the original state is restored.
  • the cam carrier can be appropriately moved along the axial direction.

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Abstract

　可変動弁装置は、軸方向に延びる案内溝部を有するカムシャフトと、複数のカムが軸方向に並列配置され、前記カムシャフト上を軸方向に移動可能に前記カムシャフトに装着されるカムキャリアと、前記案内溝部に係合され、前記カムキャリアを前記カムシャフトに対し、軸方向に移動可能に装着する結合ピンと、　前記カムキャリアを前記カムシャフトに対して軸方向に移動させ、前記複数のカムを切り替える軸方向駆動部と、を備える。可変動弁装置は、カムキャリアをカムシャフトの軸方向に移動可能にカムシャフトに装着するとともに、カムキャリアのカムシャフト回りの回転を規制することができる。

Description

可変動弁装置
　本発明は、可変動弁装置に関する。
　従来、カムシャフト上に装着されたカムキャリアを、カムシャフトに対し、その回転方向に固定するとともに、その軸方向に移動させる動弁装置が知られている（例えば、特許文献１）。ここで、カムキャリアをカムシャフトの回転方向に固定して軸方向に移動可能にするため、中空円筒状のカムキャリアの内周に縦スプライン歯を設けるとともに、カムシャフトの外周にもスプライン歯を設け、両者を歯合させている。
特表２０１０－５２０３９５号公報
　しかしながら、前記特許文献１のようにスプライン歯を採用した場合、以下のような不都合が考えられる。カムシャフトとカムキャリアとをスプライン歯を用いてスプライン結合とすると、歯打音や歯の摩耗を抑制するために、バックラッシを精度よく管理する必要がある。特に、カムキャリアは、バルブリフト時において、開き側と閉じ側とで逆方向のトルクを受ける。このため、バックラッシの管理が重要となる。バックラッシの管理には、スプライン歯の高い加工精度が要求されることになり、コスト増が懸念される。また、中空筒状部材であるカムキャリアの軸方向長さが長くなると、スプライン歯を形成する加工が困難となる。
　そこで、本明細書開示の可変動弁装置は、簡易な構造によって、カムキャリアをカムシャフトの軸方向に移動可能にカムシャフトに装着するとともに、カムキャリアのカムシャフト回りの回転を規制することを課題とする。
　かかる課題を解決するために、本明細書に開示された可変動弁装置は、軸方向に延びる案内溝部を有するカムシャフトと、複数のカムが軸方向に並列配置され、前記カムシャフト上を軸方向に移動可能に前記カムシャフトに装着されるカムキャリアと、前記案内溝部に係合され、前記カムキャリアを前記カムシャフトの軸方向に移動可能に前記カムシャフトに装着するとともに、前記カムキャリアの前記カムシャフト回りの回転を規制する結合ピンと、前記カムキャリアを前記カムシャフトに対して軸方向に移動させ、前記複数のカムを切り替える軸方向駆動部と、を備えている。
　結合ピンを用いることにより、カムキャリアのカムシャフト回りの回転を規制することができる。また、カムキャリアをカムシャフトに対し、軸方向に移動させることができる。
　前記複数のカムは、第１カムと第２カムであり、軸方向駆動部は、前記カムキャリアに設けられた右巻き溝と左巻き溝とを有する移動駆動ピン係合部と、前記移動駆動ピン係合部に向かってそれぞれ出没する二本の移動駆動ピンを出没させる駆動ソレノイドと、を含み、前記移動駆動ピンと前記移動駆動ピン係合部との係合状態により、前記第１カムと第２カムとを切り替えることができる。
　前記複数のカムは、第１カムと第２カムと第３カムであり、軸方向駆動部は、前記カムキャリアに設けられた右巻き溝と左巻き溝とを有する移動駆動ピン係合部と、前記移動駆動ピン係合部に向かってそれぞれ出没する三本の移動駆動ピンを出没させる駆動ソレノイドと、を含み、前記移動駆動ピンと前記移動駆動ピン係合部との係合状態により、前記第１カムと第２カムと第３カムを切り替えることができる。
　移動駆動ピンと移動駆動ピン係合部との係合状態に応じて、カムキャリアを軸方向に移動させることにより、カムキャリア上に設けられたカムを選択することができる。
　前記結合ピンは、かしめにより前記カムキャリアと一体とすることができる。これにより、簡易な構成とすることができる。
　軸方向駆動部は、前記カムキャリアに設けられた右巻き溝と左巻き溝とを有する移動駆動ピン係合部と、前記移動駆動ピン係合部に向かってそれぞれ出没する移動駆動ピンを出没させる駆動ソレノイドと、を含み、前記移動駆動ピンと前記移動駆動ピン係合部との係合状態により前記カムキャリアを前記カムシャフトの軸方向に沿って移動させ、前記結合ピンは、その中心線を前記右巻き溝の中心線及び前記左巻き溝の中心線からずらして設置されることが望ましい。これにより、移動駆動ピンが結合ピンや結合ピンを挿入する孔の開口部に引っかかってしまうことを回避することができる。
　前記カムキャリアは、隣接する気筒のバルブを駆動するカムを備えた構成とすることができる。２気筒分のカムをひとつのカムキャリアに纏めることにより、より簡易で、コンパクトな構成とすることができる。
　本明細書開示の可変動弁装置によれば、簡易な構造によって、カムキャリアをカムシャフトの軸方向に移動可能にカムシャフトに装着するとともに、カムキャリアのカムシャフト回りの回転を規制することができる。
図１は、実施例１の可変動弁シャフトの斜視図である。 図２は、実施例１の可変動弁装置がシリンダヘッドに搭載された状態を示す説明図である。 図３は、実施例１の可変動弁装置の概略構成を模式的に示す説明図である。 図４は、実施例１の可変動弁装置の分解図である。 図５は、実施例１の可変動弁シャフトの軸方向に沿った断面図である。 図６は、結合ピンを拡大して示す斜視図である。 図７（Ａ）、（Ｂ）は、結合ピンをかしめにより装着した状態を模式的に示す説明図である。 図８（Ａ）、（Ｂ）は、実施例１における結合ピンの装着位置を示す説明図である。図８（Ｃ）は、比較例における結合ピンの装着位置を示す説明図である。 図９は、位置決めピンを拡大して示す斜視図である。 図１０（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、位置決めピンによりカムキャリアが位置決めされる様子を示す説明図である。 図１１（Ａ）、（Ｂ）は、実施例１の可変動弁装置においてカムキャリアが移動する様子を示す説明図である。 図１２は、実施例２の可変動弁装置の概略構成を模式的に示す説明図である。 図１３（Ａ）～（Ｃ）は、実施例２の可変動弁装置においてカムキャリアが移動する様子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の可変動弁シャフト１の斜視図である。図２は、実施例１の可変動弁装置１００がシリンダヘッド１０１に搭載された状態を示す説明図である。図３は、実施例１の可変動弁装置１００の概略構成を模式的に示す説明図である。図４は、実施例１の可変動弁装置１００の分解図である。図５は、実施例１の可変動弁シャフト１の軸方向に沿った断面図である。なお、以下の説明において、フロント（Ｆｒ）側とリア（Ｒｒ）側は、図１に示すように定めるものとする。可変動弁装置１００は、直列４気筒エンジンに搭載される。可変動弁シャフト１は、直列４気筒エンジンの吸気系と排気系のいずれにも用いることができる。本実施例では、吸気系に用いた場合について説明する。直列４気筒エンジンは、各気筒に２個の吸気弁を備えている。
　可変動弁装置１００は、駆動装置装着孔１３が設けられたカムシャフト１０と、第１カムキャリア２０、第２カムキャリア３０を備えている。また、可変動弁装置１００は、図４、図５に示すように第１カムキャリア２０及び第２カムキャリア３０をカムシャフト１０に装着するための結合ピン２７を備えている。さらに、可変動弁装置１００は、第１カムキャリア２０を軸方向に移動させる軸方向駆動部に相当する駆動ソレノイド２８を備える。また、可変動弁装置１００は、第２カムキャリア３０を軸方向に移動させる軸方向駆動部に相当する駆動ソレノイド３８を備える。結合ピン２７を用いてカムシャフト１０に第１カムキャリア２０と第２カムキャリア３０とが装着されることにより可変動弁シャフト１が形成される。
　カムシャフト１０は、軸ＡＸ方向に延びる案内溝部１１を有する。実施例１の可変動弁装置１００では、カムシャフト１０の４箇所に案内溝部１１が設けられている。案内溝部１１は、貫通しており、それぞれ後述する結合ピン２７が挿通される。結合ピン２７は、案内溝部１１内を摺動する。
　第１カムキャリア２０は、筒状の部材である。第１カムキャリア２０には、複数のカムが軸方向に並列配置されている。直列４気筒エンジンは、各気筒に２個の吸気弁を備えている。第１カムキャリア２０は、隣接する気筒のバルブを駆動するカムを備える。具体的に、♯１気筒とこれと隣接する♯２気筒の吸気弁を駆動するカムを備える。第１カムキャリア２０は、♯１気筒用の第１カム（小カム）２１ａと第２カム（大カム）２１ｂ及び第１カム（小カム）２２ａと第２カム（大カム）２２ｂを備える。第１カムキャリア２０は、さらに、♯２気筒用の第１カム（小カム）２３ａと第２カム（大カム）２３ｂ及び第１カム（小カム）２４ａと第２カム（大カム）２４ｂを備える。第１カムキャリア２０と第２カムキャリア３０は、カムシャフト１０上を軸方向に移動可能にカムシャフト１０に装着される。
　♯１気筒のフロント側に位置する第１の吸気弁は、第１カム（小カム）２１ａ又は第２カム（大カム）２１ｂによって駆動される。♯１気筒のリア側に位置する第２の吸気弁は、第１カム（小カム）２２ａ又は第２カム（大カム）２２ｂによって駆動される。♯２気筒のフロント側に位置する第１の吸気弁は、第１カム（小カム）２３ａ又は第２カム（大カム）２３ｂによって駆動される。♯２気筒のリア側に位置する第２の吸気弁は、第１カム（小カム）２４ａ又は第２カム（大カム）２４ｂによって駆動される。
　第１カムキャリア２０は、第２カム２３ｂと第１カム２４ａとの間に、後述する駆動ソレノイド２８が備える第１移動駆動ピン２８ａ又は第２移動駆動ピン２８ｂが係合する移動駆動ピン係合部２５を備える。移動駆動ピン係合部２５は、右巻き溝２５ａと左巻き溝２５ｂを備える。右巻き溝２５ａと左巻き溝２５ｂは、それぞれの一端が合流して中心係合溝２５ｃを形成し、Ｖ字状をなしている。
　第１カムキャリア２０は、第１ピン穴２６ａを備えている。また、第１カムキャリア２０は、この第１ピン穴２６ａに対向する位置に第２ピン穴２６ｂを備えている。
　第２カムキャリア３０は、筒状の部材である。第２カムキャリア３０には、複数のカムが軸方向に並列配置されている。直列４気筒エンジンは、各気筒に２個の吸気弁を備えている。第２カムキャリア３０は、隣接する気筒のバルブを駆動するカムを備える。具体的に、♯３気筒とこれと隣接する♯４気筒の吸気弁を駆動するカムを備える。第２カムキャリア３０は、♯３気筒用の第１カム（小カム）３１ａと第２カム（大カム）３１ｂ及び第１カム（小カム）３２ａと第２カム（大カム）３２ｂを備える。第２カムキャリア３０は、さらに、♯４気筒用の第１カム（小カム）３３ａと第２カム（大カム）３３ｂ及び第１カム（小カム）３４ａと第２カム（大カム）３４ｂを備える。
　♯３気筒のフロント側に位置する第１の吸気弁は、第１カム（小カム）３１ａ又は第２カム（大カム）３１ｂによって駆動される。♯３気筒のリア側に位置する第２の吸気弁は、第１カム（小カム）３２ａ又は第２カム（大カム）３２ｂによって駆動される。♯４気筒のフロント側に位置する第１の吸気弁は、第１カム（小カム）３３ａ又は第２カム（大カム）３３ｂによって駆動される。♯４気筒のリア側に位置する第２の吸気弁は、第１カム（小カム）３４ａ又は第２カム（大カム）３４ｂによって駆動される。
　第２カムキャリア３０は、第２カム３１ｂと第１カム３２ａとの間に、後述する駆動ソレノイド３８が備える第１移動駆動ピン３８ａ又は第２移動駆動ピン３８ｂが係合する移動駆動ピン係合部３５を備える。移動駆動ピン係合部３５は、右巻き溝３５ａと左巻き溝３５ｂを備える。右巻き溝３５ａと左巻き溝３５ｂは、それぞれの一端が合流して中心係合溝３５ｃを形成し、Ｖ字状をなしている。
　第２カムキャリア３０は、第１ピン穴３６ａを備えている。また、第２カムキャリア３０は、この第１ピン穴３６ａに対向する位置に第２ピン穴３６ｂを備えている。
　図６は、結合ピン２７を拡大して示す斜視図である。結合ピン２７は、それぞれの案内溝部１１に挿通され、係合される。そして、第１カムキャリア２０及び第２カムキャリア３０をカムシャフト１０に対し、軸方向に移動可能に装着する。結合ピン２７は、頭部２７ａ、平滑面２７ｂ及び下端部２７ｃを備える。結合ピン２７は、かしめにより第１カムキャリア２０又は第２カムキャリア３０と一体とされる。具体的に、図７（Ａ）に示すように、第１ピン穴２６ａ（３６ａ）から露出した頭部２７ａを押し潰してかしめる。そして、下端部２７ｃを第２ピン穴２６ｂ（３６ｂ）に嵌め込む。これにより、結合ピン２７は、第１カムキャリア２０又は第２カムキャリア３０と一体となる。結合ピン２７が第１カムキャリア２０又は第２カムキャリア３０と一体となることができれば、かしめの形式は、問われない。例えば、図７（Ｂ）に示すように、結合ピン２７の頭部２７ａを第１ピン穴２６ａ（３６ａ）内に位置させ、第１ピン穴２６ａ（３６ａ）の上端縁部を押し潰してかしめてもよい。
　平滑面２７ｂは、案内溝部１１内に位置する。平滑面２７ｂは、結合ピン２７の回転が回転することを抑制し、また、第１カムキャリア２０及び第２カムキャリア３０のスムーズな軸方向の移動に寄与する。
　ここで、第１カムキャリア２０結合ピン２７が装着される位置について詳述する。図８（Ａ）及び、図８（Ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である図８（Ｂ）に示すように、結合ピン２７は、その中心線ＡＸｃを右巻き溝２５ａの中心線ＡＸ２５ａ及び左巻き溝２５ｂの中心線ＡＸ２５ｂからずらして設置されている。このような配置とすることにより、第１移動駆動ピン２８ａや、第２移動駆動ピン２８ｂが結合ピン２７や第１ピン穴２６ａに引っかかることを抑制することができる。仮に、図８（Ｃ）に示すように、右巻き溝２５ａの中心線ＡＸ２５ａや左巻き溝２５ｂの中心線ＡＸ２５ｂと結合ピン２７の中心線ＡＸｃとを一致させる。すると、第１移動駆動ピン２８ａや、第２移動駆動ピン２８ｂが結合ピン２７や第１ピン穴２６ａに引っかかり、曲がったり、破損したりするおそれがある。なお、第２カムキャリア３０も同様である。
　可変動弁装置１００は、カムシャフト１０に対して第１カムキャリア２０及び第２カムキャリア３０の位置決めをする位置決めピン４１を備えている。図９は、位置決めピン４１を拡大して示す斜視図である。位置決めピン４１は、球状頭部４１ａ、筒状の胴部４１ｂ及びバネ部４１ｃを備えている。位置決めピン４１は、球状頭部４１ａがカムシャフト１０の表面側に露出するようにカムシャフト１０に設けられた位置決めピン収容部１２内に収容されている。第１カムキャリア２０の位置決めを行う位置決めピン４１は、球状頭部４１ａが第１カムキャリア２０の内周面に設けられた係合溝２９に係合することにより、第１カムキャリア２０の位置決めを行う。図１０（Ａ）は、第１カムキャリア２０がフロント側で位置決めされた状態を示している。図１０（Ｂ）は、第１カムキャリア２０がリア側で位置決めされた状態を示している。同様に、第２カムキャリア３０の位置決めを行う位置決めピン４１は、球状頭部４１ａが第２カムキャリア３０の内周面に設けられた係合溝３９に係合することにより、第２カムキャリア３０の位置決めを行う。第１カムキャリア２０や第２カムキャリア３０が軸方向に移動するときは、バネ部４１ｃが押し縮められる。そして、球状頭部４１ａが係合溝２９や係合溝３９の位置と一致すると、バネ部材４１ｃの付勢力により、球状頭部４１ａが迫り出し、係合溝２９や係合溝３９と係合する。
　駆動ソレノイド２８は、移動駆動ピン係合部２５に向かってそれぞれ出没する二本の移動駆動ピン２８ａ、２８ｂを出没させる。駆動ソレノイド２８は、ＥＣＵ（Electronic control unit）に接続されている。駆動ソレノイド３８は、移動駆動ピン係合部３５に向かってそれぞれ出没する二本の移動駆動ピン３８ａ、３８ｂを出没させる。駆動ソレノイド３８は、ＥＣＵ（Electronic control unit）に接続されている。駆動ソレノイド２８とカムシャフト１０との位置関係、駆動ソレノイド３８とカムシャフト１０との位置関係は固定されている。
　つぎに、可変動弁装置１００の動作について図１１を参照しつつ説明する。なお、駆動ソレノイド３８は、駆動ソレノイド２８と同一の動作をするため、以下、第１カムキャリア２０に対する駆動ソレノイド２８の動作について説明し、駆動ソレノイド３８の動作についての説明は省略する。
　まず、図１１（Ａ）に示すように、第１カムキャリア２０がリア側に位置し、第２カム２１ｂや第２カム２２ｂ等が駆動される状態から、第１カムキャリア２０をフロント側に移動させる。このとき、リア側に位置する左巻き溝２５ｂにリア側に位置する第２移動駆動ピン２８ｂを係合させる。この状態で可変動弁シャフト１が回転すると、第１カムキャリア２０は、フロント側へ移動する。
　一方、図１１（Ｂ）に示すように、第１カムキャリア２０がフロント側に位置し、第１カム２１ａや第１カム２２ａ等が駆動される状態から、第１カムキャリア２０をリア側に移動させる。このとき、フロント側に位置する右巻き溝２５ａにフロント側に位置する第１移動駆動ピン２８ａを係合させる。この状態で可変動弁シャフト１が回転すると、第１カムキャリア２０は、リア側へ移動する。
　以上説明したように、移動駆動ピン２８ａ、２８ｂと移動駆動ピン係合部２５との係合状態により、第１カム２１ａ（２２ａ等）と第２カム２１ｂ（２２ｂ等）とが切り替えられる。すなわち、駆動ソレノイド２８の動作により、♯１気筒と♯２気筒の吸気弁を駆動するカムが一斉に切り替えられる。同様に駆動ソレノイド３８の動作により、♯３気筒と♯４気筒の吸気弁を駆動するカムが一斉に切り替えられる。
　以上説明したように、結合ピン２７を用いて第１カムキャリア２０、第２カムキャリア３０をカムシャフト１０に装着することにより、簡易な構造でカムキャリアをカムシャフトに対し、カムシャフトの回転方向に固定するとともに、カムシャフトの軸方向に移動可能とすることができる。換言すれば、カムキャリアのカムシャフトに対する回転を規制することができる。また、隣接する気筒のバルブを駆動するカムをひとつのカムキャリアに搭載することができる。この場合、カムキャリアの軸方向の長さは長くなる。しかしながら、可変動弁装置１００には、スプライン歯を採用したときのような加工の困難性は認められない。また、本実施例の可変動弁装置１００によれば、バックラッシの問題からも開放される。
　つぎに、実施例２の可変動弁装置２００について、図１２及び図１３（Ａ）～（Ｃ）を参照しつつ説明する。図１２及び図１３（Ａ）～（Ｃ）は、いずれも実施例２の可変動弁装置２００の一部を示している。可変動弁装置２００が備える第１カムキャリア１２０は、実施例１の可変動弁装置１００と異なり、第１カム１２３ａ、第２カム１２３ｂに加え、第３カム１２３ｃを備えている。なお、説明の都合上、第１カム１２３ａ、第２カム１２３ｂに加え、第３カム１２３ｃのみが描かれているが、他の吸気弁を駆動する箇所においても第１カム、第２カム、第３カムが装備されている。第１カム１２３ａは小カム、第２カム１２３ｂは大カム、第３カム１２３ｃは、ゼロリフトカムである。第１カム１２３ａがフロント側に位置し、第２カム１２３ｂが中心に位置し、第３カム１２３ｃがリア側に位置している。第１カムキャリア１２０は、移動駆動ピン係合部１２５を備えている。移動駆動ピン係合部１２５は、右巻き溝１２５ａと左巻き溝１２５ｂを備える。
　可変動弁装置２００が備える駆動ソレノイド５８は、第１移動駆動ピン５８ａ、第２移動駆動ピン５８ｂ及び第３移動駆動ピン５８ｃを備えている。第１移動駆動ピン５８ａがフロント側に位置し、第２移動駆動ピン５８ｂが中心に位置し、第３移動駆動ピン５８ｃがリア側に位置する。これらの移動駆動ピンと移動駆動ピン係合部１２５との係合状態により、第１カム１２３ａと第２カム１２３ｂと第３カム１２３ｃを切り替える。
　以下、可変動弁装置２００の動作について説明する。図１３（Ａ）に示すように、第２カム１２３ｂがロッカーアーム５１を駆動する状態から、第３移動駆動ピン５８ｃを左巻き溝１２５ｂに係合させる。この状態で可変動弁シャフト２１０が回転すると、第１カムキャリア１２０は、リア側へ移動する。そして、図１３（Ｂ）に示すように第１カム１２３ａがロッカーアーム５１を駆動する状態となる。
　図１３（Ｂ）に示すように、第１カム１２３ａがロッカーアーム５１を駆動する状態から、第２移動駆動ピン５８ｂを右巻き溝１２５ａに係合させる。この状態で可変動弁シャフト２１０が回転すると、第１カムキャリア１２０は、フロント側へ移動する。そして、図１３（Ａ）に示すように第２カム１２３ｂがロッカーアーム５１を駆動する状態となる。すなわち、元の状態に復帰する。
　図１３（Ａ）に示すように、第２カム１２３ｂがロッカーアーム５１を駆動する状態から、第１移動駆動ピン５８ａを右巻き溝１２５ａに係合させる。この状態で可変動弁シャフト２１０が回転すると、第１カムキャリア１２０は、フロント側へ移動する。そして、図１３（Ｃ）に示すように第３カム１２３ｃがロッカーアーム５１を駆動する状態となる。
　図１３（Ｃ）に示すように、第３カム１２３ｃがロッカーアーム５１を駆動する状態から、第２移動駆動ピン５８ｂを左巻き溝１２５ｂに係合させる。この状態で可変動弁シャフト２１０が回転すると、第１カムキャリア１２０は、リア側へ移動する。そして、図１３（Ａ）に示すように第２カム１２３ｂがロッカーアーム５１を駆動する状態となる。すなわち、元の状態に復帰する。
　このように、三つのカムを備えた場合であっても、カムキャリアを適切に軸方向に沿って移動させることができる。
　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。上記実施例では、軸方向駆動部として、移動ピン係合部と駆動ソレノイドとの組み合わせを用いているが、カムキャリアを軸方向に移動させることができる機構を採用することができる。
１　可変動弁シャフト
１０　カムシャフト
１１　案内溝部
２０　第１カムキャリア
２５、３５、１２５　移動駆動ピン係合部
２５ａ、３５ａ、１２５ａ　右巻き溝
２５ｂ、３５、１２５ａ　左巻き溝
２５ｃ　中心係合溝
２６ａ、３６ａ　第１ピン穴
２６ｂ、３６ｂ　第２ピン穴
２７　結合ピン
２８、３８、５８　駆動ソレノイド
２８ａ、３８ａ、５８ａ　第１移動駆動ピン
２８ｂ、３８ｂ、５８ｂ　第２移動駆動ピン
５８ｃ　第３移動駆動ピン
２９、３９　係合溝
３０　第２カムキャリア
３９　係合溝
４１　位置決めピン
１００、２００　可変動弁装置

Claims (6)

  1. 　軸方向に延びる案内溝部を有するカムシャフトと、
    　複数のカムが軸方向に並列配置され、前記カムシャフト上を軸方向に移動可能に前記カムシャフトに装着されるカムキャリアと、
    　前記案内溝部に係合され、前記カムキャリアを前記カムシャフトの軸方向に移動可能に前記カムシャフトに装着するとともに、前記カムキャリアの前記カムシャフト回りの回転を規制する結合ピンと、
    　前記カムキャリアを前記カムシャフトに対して軸方向に移動させ、前記複数のカムを切り替える軸方向駆動部と、
    を備えた可変動弁装置。
  2. 　前記複数のカムは、第１カムと第２カムであり、
    　軸方向駆動部は、前記カムキャリアに設けられた右巻き溝と左巻き溝とを有する移動駆動ピン係合部と、前記移動駆動ピン係合部に向かってそれぞれ出没する二本の移動駆動ピンを出没させる駆動ソレノイドと、を含み、前記移動駆動ピンと前記移動駆動ピン係合部との係合状態により、前記第１カムと第２カムとを切り替える請求項１に記載の可変動弁装置。
  3. 　前記複数のカムは、第１カムと第２カムと第３カムであり、
    　軸方向駆動部は、前記カムキャリアに設けられた右巻き溝と左巻き溝とを有する移動駆動ピン係合部と、前記移動駆動ピン係合部に向かってそれぞれ出没する三本の移動駆動ピンを出没させる駆動ソレノイドと、を含み、前記移動駆動ピンと前記移動駆動ピン係合部との係合状態により、前記第１カムと第２カムと第３カムを切り替える請求項１に記載の可変動弁装置。
  4. 　前記結合ピンは、かしめにより前記カムキャリアと一体とした請求項１乃至３のいずれか一項に記載の可変動弁装置。
  5. 　軸方向駆動部は、前記カムキャリアに設けられた右巻き溝と左巻き溝とを有する移動駆動ピン係合部と、前記移動駆動ピン係合部に向かってそれぞれ出没する移動駆動ピンを出没させる駆動ソレノイドと、を含み、前記移動駆動ピンと前記移動駆動ピン係合部との係合状態により前記カムキャリを前記カムシャフトの軸方向に沿って移動させ、
    　前記結合ピンは、その中心線を前記右巻き溝の中心線及び前記左巻き溝の中心線からずらして設置された請求項１に記載の可変動弁装置。
  6. 　前記カムキャリアは、隣接する気筒のバルブを駆動するカムを備えた請求項１乃至５のいずれか一項に記載の可変動弁装置。
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