(57)【要約】【課題】本発明は、エンジンの動弁装置においてカムの切り換え時にカム要素部がカム軸受部の端部と衝突するのを簡単な構成で確実に防止すると共に、軸部に対するカム要素部の支持バランスを安定化させることを課題とする。【解決手段】カム要素部２０１〜２０４と軸部１０との嵌合部に、ディテントボール４３及びスプリング４２と周溝４４とを備えた第１ディテント機構４０Ａ及び第２ディテント機構４０Ｂを設け、ディテントボール４３の付勢方向の位相を揃えて設けられており、第１及び第２ディテント機構４０Ａ、４０Ｂは、ディテントボール４３が選択的に係合し、その両側が外側傾斜部４４１ｂ、４４２ｂ及び内側傾斜部４４１ａ、４４２ａとされた２つのＶ字状断面の周溝４４１、４４２が隣接して設けられていると共に、外側傾斜部４４１ｂ、４４２ｂの軸方向に対する傾斜角γ、δは内側傾斜部４４１ａ、４４２ａの傾斜角α、βより大きい。【選択図】図８
2014163315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と、該軸部に該軸部と一体回転しかつ軸方向に移動可能に嵌合されたカム要素部と、が設けられたカムシャフトであって、前記カム要素部に、１つの弁について共通のベースサークルを有し且つノーズ部の形状が異なる２つのカム部が隣接して設けられていると共に一端側の端面に端面カムが設けられているカムシャフトと、
前記カム要素部を回転かつ軸方向に移動可能に支持するカム軸受部と、
前記カム要素部の端面カムに係合して前記カム要素部を他端側に離間させる作動位置と、前記端面カムから退避した不作動位置とに移動する操作部材と、
が設けられ、
前記カム要素部を前記軸部上で第１位置と第２位置とに移動させることにより弁を開閉させるカム部を切り換え可能としたエンジンの動弁装置であって、
前記カム要素部と前記軸部との嵌合部に、前記カム要素部を前記第１位置と前記第２位置で位置決めするための第１位置決め機構及び第２位置決め機構が軸方向に互いに離間して配置され、
前記第１位置決め機構及び第２位置決め機構は、
前記カム要素部または前記軸部の一方に保持された押圧部材と、
前記カム要素部または前記軸部の他方に設けられ、前記押圧部材が付勢力によって収納される係合部と、を備え、
前記押圧部材は、その付勢方向の位相を揃えて設けられており、
前記第１位置決め機構の係合部は、前記押圧部材が選択的に係合し、その両側が傾斜部とされた２つの凹部が隣接して設けられた構成であると共に、隣接する２つの前記凹部の外側に位置する２つの外側傾斜部は、隣接する２つの前記凹部の内側に位置する２つの内側傾斜部より軸方向に対する傾斜角が大きくされており、
前記第２位置決め機構の係合部は、軸方向の両端部に前記第１位置決め機構の係合部における２つの前記外側傾斜部と同じ傾斜角の２つの傾斜部を有する
ことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項２】
前記第２位置決め機構の係合部は、前記押圧部材が選択的に係合し、その両側が傾斜部とされた２つの凹部が隣接して設けられた構成であると共に、隣接する２つの前記凹部の外側に位置する２つの外側傾斜部は、隣接する２つの前記凹部の内側に位置する２つの内側傾斜部より軸方向に対する傾斜角が大きくされている
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項３】
前記第２位置決め機構の係合部は、軸方向の両端部に前記第１位置決め機構の係合部における２つの前記外側傾斜部と同じ傾斜角の２つの傾斜部を有すると共に、該傾斜部間は軸方向と略平行な底部に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用等のエンジンの動弁装置、特に弁を開閉させるカムの切り換えが可能な動弁装置に関し、エンジンの動弁装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの動弁装置として、１つの弁についてノーズ部の形状が異なる複数のカムを備え、これらのカムのうちから弁を開閉させるカムを選択することにより、吸排気弁の開弁量や開閉弁時期等をエンジンの運転状態に応じて切り換え可能としたものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、カムシャフトを、軸部と、該軸部上に軸方向に摺動可能にスプライン嵌合された筒状のカム要素部とで構成し、このカム要素部の外周に１つの弁についてノーズ部の形状が異なる複数のカムを隣接させて設けると共に、このカム要素部を軸方向に摺動させることにより、弁を開閉させるカムを切り換えるようにしたものが開示されている。
【０００４】
その場合に、この特許文献１の動弁装置においては、前記カム要素部の端面に端面カムを設けると共に、該端面カムの対面位置に対して突入退避可能に設けられて、突入時に端面カムに係合することによりカム要素部を軸方向に押動させる操作部材を備え、これをアクチュエータで作動させることにより、カムの切り換え動作を行うように構成されている。
【０００５】
そして、カムの切り換え動作を行った際に、カム要素部が所定位置で位置決めされるように、カム要素部とカムシャフトの嵌合部に、位置決め機構として、いわゆるディテント機構が設けられている。
【０００６】
ところで、上述のような動弁装置を採用するエンジンにおいて、そのコンパクト化のためカムシャフトの全長を短縮するには、カムシャフトを回転可能に支持するカム軸受部と該カム軸受部に近接したときのカム要素部との間隔をより狭くする必要がある。
【０００７】
しかし、従来のディテント機構では、端面カムによってカム要素部を軸方向に移動させる動弁装置の場合、特にカムシャフトが高速回転中にカムの切り換えを行うと、カム要素部の移動速度も速くなって所定の位置決め位置から軸方向に行き過ぎ、カム軸受部の端面に衝突するおそれがある。この場合、異音が生じるなどの問題が発生する。
【０００８】
また、各カム要素部を単一のディデント機構で位置決めする構成では、該ディデント機構を構成するディデントボールを押し出すスプリングの付勢力がカム要素部の１点に作用することになり、そのため、軸部に嵌合されたカム要素部の支持状態が軸方向にアンバランスとなり、カム要素部の軸方向の円滑な移動を妨げるおそれがある。
【０００９】
なお、特許文献２には、カム要素部の両端部に、ディデント機構（係止装置）と、該ディデント機構と同様のスプリングの付勢力を作用させる押圧要素とを備えたものが開示されているが、この特許文献２の動弁装置は、カム要素部を溝カムで移動させる構成であるから、カム要素部がカム軸受部に近接する場合でも、該カム要素部とカム軸受部端面との衝突の問題は生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許公開公報２０１１／０２２６２０５Ａ１
【特許文献２】特表２０１１−５２４４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、カムの切り換え時にカム要素部がカム軸受部の端面と衝突することを簡単な構成で確実に防止することを第１の課題とする。
【００１２】
また、本発明は、軸部に嵌合されたカム要素部の支持バランスを安定化させることを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１４】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、
軸部と、該軸部に該軸部と一体回転しかつ軸方向に移動可能に嵌合されたカム要素部と、が設けられたカムシャフトであって、前記カム要素部に、１つの弁について共通のベースサークルを有し且つノーズ部の形状が異なる２つのカム部が隣接して設けられていると共に一端側の端面に端面カムが設けられているカムシャフトと、
前記カム要素部を回転かつ軸方向に移動可能に支持するカム軸受部と、
前記カム要素部の端面カムに係合して前記カム要素部を他端側に離間させる作動位置と、前記端面カムから退避した不作動位置とに移動する操作部材と、
が設けられ、
前記カム要素部を前記軸部上で第１位置と第２位置とに移動させることにより弁を開閉させるカム部を切り換え可能としたエンジンの動弁装置であって、
前記カム要素部と前記軸部との嵌合部に、前記カム要素部を前記第１位置と前記第２位置で位置決めするための第１位置決め機構及び第２位置決め機構が軸方向に互いに離間して配置され、
前記第１位置決め機構及び第２位置決め機構は、
前記カム要素部または前記軸部の一方に保持された押圧部材と、
前記カム要素部または前記軸部の他方に設けられ、前記押圧部材が付勢力によって収納される係合部と、を備え、
前記押圧部材は、その付勢方向の位相を揃えて設けられており、
前記第１位置決め機構の係合部は、前記押圧部材が選択的に係合し、その両側が傾斜部とされた２つの凹部が隣接して設けられた構成であると共に、隣接する２つの前記凹部の外側に位置する２つの外側傾斜部は、隣接する２つの前記凹部の内側に位置する２つの内側傾斜部より軸方向に対する傾斜角が大きくされており、
前記第２位置決め機構の係合部は、軸方向の両端部に前記第１位置決め機構の係合部における２つの前記外側傾斜部と同じ傾斜角の２つの傾斜部を有する
ことを特徴とする。
【００１５】
前記請求項１において、
前記第２位置決め機構の係合部は、前記押圧部材が選択的に係合し、その両側が傾斜部とされた２つの凹部が隣接して設けられた構成であると共に、隣接する２つの前記凹部の外側に位置する２つの外側傾斜部は、隣接する２つの前記凹部の内側に位置する２つの内側傾斜部より軸方向に対する傾斜角が大きくされている
ことを特徴とする。
【００１６】
前記請求項１において、
前記第２位置決め機構の係合部は、軸方向の両端部に前記第１位置決め機構の係合部における２つの前記外側傾斜部と同じ傾斜角の２つの傾斜部を有すると共に、該傾斜部間は軸方向と略平行な底部に形成されている
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上の構成により、本願の各請求項に係る発明によれば、次の効果が得られる。
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、第１位置決め機構の係合部は、押圧部材が選択的に係合し、その両側が外側傾斜部及び内側傾斜部とされた２つの凹部を隣接して設けられた構成としていると共に、第２位置決め機構の係合部は、軸方向の両端部に外側傾斜部と同じ傾斜角の２つの傾斜部を有するため、これら２つの位置決め機構の各押圧部材がこれら傾斜部（第１位置決め機構の外側傾斜部、第２位置決め機構の傾斜部）と係合する際に、当該傾斜部へ加える各押圧部材の付勢力によって、各カム要素部は２カ所で軸方向に押圧される。
【００１９】
したがって、各カム要素部を単一のディデント機構で位置決めする構成よりも、端面カムによってカム要素部を軸方向に移動させる場合、特にカムシャフトが高速回転中にカム部の切り換えを行っても、カム要素部が所定の位置決め位置から軸方向に行き過ぎ、カム軸受部の端面に衝突するのをより確実に防止することができる。そのため、本発明によれば、異音が生じるなどの問題も生じない。
【００２０】
また、カム要素部と軸部との嵌合部には、第１位置決め機構及び第２位置決め機構が軸方向に互いに離間して配置され、これら第１及び第２位置決め機構を構成する押圧部材は、その付勢方向の位相を揃えて設けられているため、カム要素部は２つの位置決め機構の各押圧部材によって軸部の中心から見て同じ位相の２点で支持される。
【００２１】
そのため、各カム要素部を単一のディデント機構で位置決めする構成よりも、軸部に嵌合されたカム要素部は軸方向によりバランスがとれた状態で支持されることとなり、カム部の切換の際に、カム要素部は軸部に対して軸方向により円滑に移動できる。
【００２２】
さらに、従来のディテント機構は、その係合部が付勢係合されるディテントボールの半径以上の半径を有する円弧状の凹部断面形状を有する周溝であって、この凹部の深さはディテントボールの半径よりも浅く形成されているものが一般的である。つまり、凹部は軸方向の左右側で線対称な形状をしているため、凹部が付勢力によって受ける軸方向の力は、凹部の左右どちらの面に係合する場合も同じである。
【００２３】
それに対して、請求項１に係る発明は、第１位置決め機構の係合部に隣接して設けられた２つの凹部は、外側傾斜部が内側傾斜部よりも傾斜角が大きく形成されているため、押圧部材が内側傾斜部に係合する際に係合部が付勢力によって受ける軸方向の力は相対的に小さく、押圧部材が外側傾斜部に係合する際に係合部が受ける力は相対的に大きい。したがって、本発明によれば従来よりも押圧部材が係合部から外れにくくなると共に、カム部の切り換えがスムーズになるという２つの効果を両立することができる。
【００２４】
請求項２に係る発明によれば、第１及び第２位置決め機構の係合部が共に、押圧部材が選択的に係合し、その両側が傾斜部とされた２つの凹部が隣接して設けられた構成であると共に、隣接する２つの凹部の外側に位置する２つの外側傾斜部は、隣接する２つの凹部の内側に位置する２つの内側傾斜部より軸方向に対する傾斜角が大きくされている。
【００２５】
そのため、各凹部に収納された押圧部材はその両側にある内側傾斜部と外側傾斜部に付勢係合して、カム要素部を２つの位置決め機構で所定位置に保持する。したがって、単一のディテント機構で位置決めする機構よりも、カム要素部の保持力が向上し、カム部の切り換え時以外で不用意にカム要素部が軸方向へ移動してしまうのをより確実に防止できる。
【００２６】
請求項３に係る発明によれば、第２位置決め機構の係合部は、軸方向の両端部に第１位置決め機構の係合部における２つの外側傾斜部と同じ傾斜角の２つの傾斜部を有すると共に、該傾斜部間は軸方向と略平行な底部に形成されている。
【００２７】
そのため、カム部を切り換える際に、第２位置決め機構の押圧部材は係合部の底部に当接しながら軸方向に移動するが、第１位置決め機構のような内側傾斜部を有しないため、内側傾斜部を押圧部材が付勢することによる、カム要素部の移動を妨げる軸方向の反力が生じないため、請求項２に係る発明に比べて、カム要素部をよりスムーズに所定位置へ移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る排気側動弁装置の概略の構成を示す側面図である。
【図２】図１のｘ方向矢視による同動弁装置の正面図である。
【図３】図１のｙ−ｙ線による拡大断面図である。
【図４】図１の状態から作動するカム部が切り換った状態を示す側面図である。
【図５】カム要素部の単体斜視図である。
【図６】同、側面図である。
【図７】同、正面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線による断面図である。
【図９】カム要素部の係合部を示す拡大断面図である。
【図１０】弁を開閉させるカム部を第２カム部から第１カム部に切り換えるときの動作を示すカム要素部の拡大断面図である。
【図１１】変形例の図８と同様の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、４気筒、４弁式ＤＯＨＣエンジンの動弁装置を例にとって、本発明の実施形態を説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る動弁装置の排気側の構成を示すもので、図示しないシリンダヘッドに、第１〜第４気筒１１〜１４のそれぞれについて２つずつ、合計８つの排気弁Ａ…Ａと、これらの排気弁Ａ…Ａを閉方向に付勢するリターンスプリングＢ…Ｂとが備えられていると共に、シリンダヘッドの上部には、ロッカアームＣ…Ｃを介して前記リターンスプリングＢ…Ｂの付勢力に抗して各排気弁Ａ…Ａを開動させるカムシャフト２が備えられている。
【００３１】
このカムシャフト２は、シリンダヘッドにおける各気筒１１〜１４の中心位置に設けられた縦壁部３…３と各縦壁部３…３の上部に取り付けられたキャップ部材４…４とで構成されるカム軸受部５…５に回転自在に支持されており、図示しないクランクシャフトによりチェーンを介して回転駆動される。
【００３２】
また、カムシャフト２は、軸部１０と、該軸部１０にスプライン嵌合され、該軸部１０と一体回転しかつ軸方向に移動可能とされた第１〜第４カム要素部２０１〜２０４とで構成されており、これらのカム要素部２０１〜２０４は、各気筒１１〜１４に対応させて、前記軸部１０上で列状に配置されている。
【００３３】
そして、各カム要素部２０１〜２０４を前記軸部１０上でそれぞれ所定ストローク移動させる電磁式の５つの操作装置３０１〜３０５が備えられており、気筒列の第１気筒１１側を前方として、該気筒列の前端位置に第１操作装置３０１が、第１、第２気筒間位置に第２操作装置３０２が、第２、第３気筒間位置に第３操作装置３０３が、第３、第４気筒間位置に第４操作装置３０４が、気筒列の後端位置に第５操作装置３０５がそれぞれ配置されている。
【００３４】
これらの操作装置３０１〜３０５は、本体３１と、通電時に該本体３１内に後退した不作動位置から該本体３１から突出した作動位置へ移動する操作部材としてのピン部３２とを有し、図２に示すように、カムシャフト２を挟んで前記ロッカアームＣにおけるカムフォロアＣ’の反対側より所定角度（例えば約３０°）、回転方向Ｘの手前側において、前記ピン部３２がカムシャフト２の軸心を指向するように配置されており、この実施形態の場合、前記カム軸受部５…５を構成するキャップ部材４…４に一体的に形成された台座部Ｇ…Ｇにそれぞれ取り付けられている。
【００３５】
また、前記操作装置３０１〜３０５による各カム要素部２０１〜２０４の軸方向の移動を所定の２か所で位置決めするため、図３に第１、第２カム要素部２０１、２０２を例として示すように、軸部１０と各カム要素部２０１〜２０４との嵌合部に、位置決め機構として、２つのディテント機構４０Ａ、４０Ｂがそれぞれ設けられている。
【００３６】
これらのディテント機構４０Ａ、４０Ｂは、軸部１０の外周面から径方向に穿設された孔４１と、該孔４１内に収納されたスプリング４２と、孔４１の開口部に配置され、前記スプリング４２により軸部１０の外周面から径方向の外側へ飛び出すように付勢されたディテントボール４３と、カム要素部２０１〜２０４の内周面に軸方向に隣接させて設けられた２か所の周溝４４１、４４２とで構成され、前記ディテントボール４３が一方の周溝４４１に係合したときに、カム要素部２０１〜２０４が図１に示す第１位置に、前記ディテントボール４３が他方の周溝４４２に係合したときに、カム要素部２０１〜２０４が図４に示す第２位置に、それぞれ位置決めされるようになっている。
【００３７】
ここで、図１に示すように、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４が全て第１位置に位置するとき、第１カム要素部２０１は後方に、第２カム要素部２０２は前方に、第３カム要素部２０３は後方に、第４カム要素部２０４は前方に位置し、したがって、第１、第２カム要素部２０１、２０２の対向端面は互いに近接し、第２、第３カム要素部２０２、２０３の対向端面は互いに離間し、第３、第４カム要素部２０３、２０４の対向端面は互いに近接した状態となる。
【００３８】
また、図４に示すように、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４が全て第２位置に位置したときは、第１カム要素部２０１は前方に、第２カム要素部２０２は後方に、第３カム要素部２０３は前方に、第４カム要素部２０４は後方に位置し、したがって、第１、第２カム要素部２０１、２０２の対向端面は互いに離間し、第２、第３カム要素部２０２、２０３の対向端面は互いに近接し、第３、第４カム要素部２０３、２０４の対向端面は互いに離間した状態となる。
【００３９】
次に、図５〜図９により、前記カム要素部２０１〜２０４の構成を、第１カム要素部２０１を例として、さらに詳しく説明する。
【００４０】
このカム要素部２０１（２０２〜２０４）は筒状とされ、その中間部の外周面は前記カム軸受部５に支持されるジャーナル部２１とされていると共に、その前後両側に当該気筒１１〜１４の２つの排気弁Ａ、Ａ用の作動部２２、２２が設けられており、各作動部２２、２２には、例えば低エンジン回転時用のリフト量が小さな第１カム部２２１と、例えば高エンジン回転時用のリフト量が大きな第２カム部２２２とが隣接させて設けられている。
【００４１】
前記第１カム部２２１と第２カム部２２２とは、図７に示すように、ベースサークルａが共通で、リフト量が異なるノーズ部ｂ１、ｂ２が該ベースサークルａ上に位相を揃えて設けられている。そして、この第１カム部２２１と第２カム部２２２とが、２か所の作動部２２、２２において、前後方向に並ぶ順序及びノーズ部ｂ１、ｂ２の位相を一致させてそれぞれ設けられている。
【００４２】
その場合に、図１、図４に示すように、第１カム要素部２０１及び第３カム要素部２０３においては、第１カム部２２１が前方、第２カム部２２２が後方に配置され、第２カム要素部２０２及び第４カム要素部２０４においては、第２カム部２２２が前方、第１カム部２２１が後方に配置されている。
【００４３】
そして、カム要素部２０１〜２０４が前記ディテント機構４０により軸部１０上の第１位置に位置決めされたときは、いずれのカム要素部２０１〜２０４においても、２つの第１カム部２２１、２２１が対応する気筒１１〜１４の２つのロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置し（図１参照）、軸部１０上の第２位置に位置決めされたときは、第２カム部２２２、２２２が前記カムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置する（図４参照）ように設定されている。
【００４４】
ここで、この実施形態に係るエンジンは、各気筒の爆発順序が、第１気筒１１→第３気筒１３→第４気筒１４→第２気筒１２とされており、各カム要素部２０１〜２０４の第１カム部２２１または第２カム部２２２のノーズ部ｂ１、ｂ２が、カムシャフト２の９０°回転ごとに、この順序でカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置するように、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４が位相差を設けて前記軸部１０にスプライン嵌合されている。
【００４５】
さらに、前記各カム要素部２０１〜２０４には、前後両端に端面カム２３、２３がそれぞれ設けられている。
【００４６】
この前後両端の端面カム２３、２３は、図５〜図７に示すように、カム要素部２０１（２０２〜２０４）の軸方向の中心を通る断面に関して基準面ｃから軸方向の前方または後方に対称的に突出するリフト部ｄを有し、図７に示すように、リフト開始位置ｅからリフト終了位置ｆに至る所定角度範囲θ（例えば約１２０°）の間で、回転方向Ｘに対して前記基準面ｃから軸方向のリフト量が次第に増加し、リフト終了位置ｆで基準面ｃに戻るようになっている。
【００４７】
また、前記のように、各カム要素部２０１〜２０４が各気筒１１〜１４の爆発順序に応じてそれぞれ所定の位相差を設けて軸部１０にスプライン嵌合されていることに伴い、各カム要素部２０１〜２０４の互いに対向する端面カム２３、２３もそれぞれ位相差をもって対向し、これにより、図１の符号ア、イ、図４の符号ウで示すように、隣接するカム要素部２０１〜２０４が近接したときに、対向する端面カム２３、２３のリフト部ｄ、ｄが軸方向にオーバラップするようになっている。
【００４８】
そして、前記第２〜第４操作装置３０２〜３０４のピン部３２…３２は、対応する２つのカム要素部２０１〜２０４の互いに対向する端面カム２３、２３のリフト部ｄ、ｄがオーバラップしている状態で作動位置に突出し、これらの端面カム２３、２３に係合することにより、カムシャフト２の回転に従って、近接していた２つのカム要素部２０１〜２０４を互いに離間させる方向にスライドさせるようになっている。
【００４９】
このとき、図１に示す状態では、近接していた第１、第２カム要素部２０１、２０２、及び、第３、第４カム要素部２０３、２０４は、互いに離間することによりいずれも第１位置から図４に示す第２位置へ移動し、また、図４に示す状態では、近接していた第２、第３カム要素部２０２、２０３は、互いに離間することにより第２位置から図１に示す第１位置へ移動する。
【００５０】
一方、第１操作装置３０１のピン部３２は、図４に示すように、第１カム要素部２０１が前方の第２位置にある状態で、該第１カム要素部２０１の前方の端面カム２３に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム２３に係合し、カムシャフト２の回転に従って、第１カム要素部２０１を後方の第１位置へ移動させる。同様に、第５操作装置３０５のピン部３２は、第４カム要素部２０４が後方の第２位置にある状態で、該第４カム要素部２０４の後方の端面カム２３に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム２３に係合し、これを後方の第１位置へ移動させる。
【００５１】
ここで、各操作装置３０１〜３０５のピン部３２の作動位置への突出は、第１、第５操作装置３０１、３０５にあっては、ピン部３２、３２の指向位置に、第１カム要素部２０１の前方の端面カム２３または第４カム要素部２０４の後方の端面カム２３の基準面ｃが位置するタイミングで行われ、第２〜第４操作装置３０２〜３０４にあっては、ピン部３２…３２の指向位置に、互いに対向する２つの端面カム２３、２３の両方の基準面ｃ、ｃが位置するタイミングで行われなければならない。
【００５２】
また、このピン部３２の作動位置への突出による各カム要素部２０１〜２０４の移動は、ロッカアームＣのカムフォロアＣ’が第１カム部２２１または第２カム部２２２のベースサークルａに対応位置しているタイミング、即ち、当該気筒１１〜１４が排気行程以外の行程にあるときに行われなければならない。
【００５３】
そこで、これらの作動タイミングの条件を満足するために、この実施形態では、図７に示すように、第１、第２カム部２２１、２２２のノーズ部ｂ１、ｂ２の頂部に対し、回転方向Ｘの前方側の所定角度の位置に端面カム２３のリフト開始位置ｅを、回転方向Ｘの後方側の所定角度の位置に端面カム２３のリフト終了位置ｆを設定し、第１、第２カム部２２１、２２２のノーズ部ｂ１、ｂ２と端面カム２３のリフト部ｄとが重なるような位置関係で設けられている。この場合、図２に示すロッカアームＣのカムフォロアＣ’と操作装置３０１〜３０５のピン部３２の位置関係において、各カム要素部２０１〜２０４は、排気行程の終了直後に移動することになる。
【００５４】
図８は、図７のＡ−Ａ線による断面図である。図８に示すように、筒状であるカム要素部２０１（２０２〜２０４）の内周面の軸方向の中央部には、軸部１０にスプライン嵌合されるスプライン溝５１が設けられ、該スプライン溝５１の両端にはそれぞれ、各ディテントボール４３が選択的に係合する２つの周溝４４１、４４２が軸方向に隣接させて設けられている。
【００５５】
図９は、図８のカム要素部２０１〜２０４における第１ディテント機構４０Ａを構成する周溝４４１、４４２を拡大した拡大断面図である。図９に示すように、周溝４４１、４４２の軸方向断面は、両側が傾斜部４４１ａ、４４２ａ、４４１ｂ、４４２ｂとされた略Ｖ字状の凹形状を有している。
【００５６】
これら傾斜部４４１ａ、４４２ａ、４４１ｂ、４４２ｂは、隣接する周溝４４１、４４２の外側に位置する２つの外側傾斜部４４１ｂ、４４２ｂの軸方向に対する傾斜角γ、δが、隣接する周溝４４１、４４２の内側に位置する２つの内側傾斜部４４１ａ、４４２ａの傾斜角α、βよりも大きくなるように形成されている。また、この周溝４４１、４４２はその軸方向断面が互いに線対称に形成されており、傾斜角α＝β、γ＝δの関係にある。
【００５７】
なお、第１ディテント機構４０Ａを構成する周溝４４１、４４２を例として説明したが、本実施形態では、第２ディテント機構４０Ｂを構成する周溝４４１、４４２も同様の構成を有する。
【００５８】
次に、図１０を参照しながら、カム要素部２０１を第２位置から第１位置に移動させた際の第１ディテント機構４０Ａの動作について説明する。
【００５９】
まず、カム要素部２０１が第２位置にあるとき、図１０（ａ）に示すように、スプリング４２の付勢力によって周溝４４２に収容されているディテントボール４３は、その軸方向の両側にある第２内側傾斜部４４２ａ及び第２外側傾斜部４４２ｂに付勢係合して軸方向に位置決めされている。
【００６０】
ここで、第１操作装置３０１のピン部３２を作動位置へ突出させて、カム要素部２０１を第１位置に向かって（図の左方向へ）移動させると、図１０（ｂ）に示すように、ディテントボール４３は第２内側傾斜部４４２ａのみに当接しながら軸部１０側へ（図の下方へ）押圧されるため、このディテントボール４３をカム要素部２０１に向かって付勢しているスプリング４２が圧縮される。
【００６１】
その後、図１０（ｃ）に示すように、ディテントボール４３が周溝４４２の第２内側傾斜部４４１ａと周溝４４１の第１内側傾斜部４４１ａの端部同士が接する位置に達した時に、第１操作装置３０１のピン部３２を端面カム２３から退避した不作動位置に移動させる。このとき、スプリング４２は最も圧縮された状態になる。
【００６２】
ここで、第１操作装置３０１のピン部３２を不作動位置に移動させた後も、カム要素部２０１は慣性力によって第１位置に向かってさらに移動し、やがて、図１０（ｄ）に示すように、ディテントボール４３は周溝４４１の第１内側傾斜部４４１ａに当接する。このとき、圧縮されていたスプリング４２が自然長に戻ろうとする復元力によって、第１内側傾斜部４４１ａが軸方向（図の左方）に押圧されるため、カム要素部２０１の第１位置への移動が加速させられる。
【００６３】
その後、図１０（ｅ）に示すように、ディテントボール４３は周溝４４１の両側にある傾斜部である第１内側傾斜部４４１ａ及び第１外側傾斜部４４１ｂに一旦係合する。
【００６４】
しかし、カム要素部２０は慣性力によって移動し続け、図１０（ｆ）に示すように、ディテントボール４３は周溝４４１の第１外側傾斜部４４１ｂのみに係合する。このとき、カム要素部２０はスプリング４２の付勢力によって軸方向に減速して、やがて、ディテントボール４３が第１外側傾斜部４４１ｂから外れる前に一旦停止する。
【００６５】
最後に、スプリング４２の付勢力によってカム要素部２０が反対方向（図の右方）に戻って、図１０（ｅ）に示すように、ディテントボール４３は周溝４４１の両側にある第１内側傾斜部４４１ａ及び第１外側傾斜部４４１ｂに付勢係合して保持される。このとき、カム要素部２０１は所望の位置である第１位置に位置決めされる。
【００６６】
以上、本実施形態では、図１０（ｃ）に示すように、ディテントボール４３が周溝４４２の第２内側傾斜部４４１ａと周溝４４１の第１内側傾斜部４４１ａの端部同士が接する位置に達した後は、周溝４４１の第１内側傾斜部４４１ａと当接しながら慣性力によって移動するカム要素部２０がスプリング４２の付勢力によって軸方向に加速して、やがて所望の第１位置までカム要素部２０が移動できる。そのため、ピン部３２を作動位置に移動させている間に、ディテントボール４３が周溝４４２の第２内側傾斜部４４１ａと周溝４４１の第１内側傾斜部４４１ａの端部同士が接する位置までカム要素部２０１が移動するように端面カム２３を形成すればよい。
【００６７】
したがって、本実施形態によれば、図１０（ｅ）に示すような、カム要素部２０１が第１位置に達する時までピン部３２を継続して作動させてカム要素部２０１を移動させるように端面カム２３を形成するよりも、端面カム２３のリフト量を小さくできるため、カムシャフト２の全長をより短縮できる。
【００６８】
また、ピン部３２を端面カム２３から退避させた後は、スプリング４２の復元力によってカム要素部２０１を所望の位置に位置決めするように構成されているため、カム要素部２０１が第１位置に達する時までピン部３２を継続して作動させてカム要素部２０１を移動させるように端面カム２３を形成するよりも、カム要素部２０１の端面カム２３等の軸方向の設計寸法について、より大きな公差が指定可能である。
【００６９】
なお、カム要素部２０１を第２位置から第１位置に移動させた際の第１ディテント機構４０Ａの動作を例として説明したが、本実施形態では、第２ディテント機構４０Ｂは第１ディテント機構４０Ａと同様の構成を備えているため、第２ディテント機構４０Ｂの場合も第１ディテント機構４０Ａと同様に動作する。また、他のカム要素部２０２〜２０４の場合についても、カム要素部２０１〜２０４を第１位置から第２位置に移動させる場合についても、各操作装置３０１〜３０５のピン部３２を同様に移動させることで、ディテント機構４０Ａ、４０Ｂは同様に動作する。
【００７０】
次に、図１１を参照しながら、図８のカム要素部２０の変形例について説明する。
【００７１】
図１１に示すように、この変形例であるカム要素部２０’は、図８に示した実施形態とは、第２位置決め機構としての第２ディテント機構４０Ｂを構成する周溝４４１、４４２に対応する部分の内周面の形状のみが異なる。
【００７２】
すなわち、カム要素部２０’は、第１位置決め機構として前述の実施形態と同様の第１ディテント機構４０Ａを構成する周溝４４１、４４２を有すると共に、第２位置決め機構の係合部として、第１位置及び第２位置との間に延在する軸方向に略平行な底部４４３Ｃと、該底部４４３Ｃの両端に設けられた外側傾斜部４４３ａ、４４３ｂとからなる凹形状の周溝４４３を備える。これら外側傾斜部４４３ａ、４４３ｂの軸方向に対する傾斜角は、第１ディテント機構４０Ａを構成する周溝４４１、４４２の外側傾斜部４４１ｂ、４４２ｂと同じに形成されている。
【００７３】
以上、本実施形態の変形例によれば、第２位置決め機構の係合部は、外側傾斜部４４３ａ、４４３ｂ間は軸方向と略平行な底部４４３Ｃに形成されているため、カム部２２を切り換える際に、当該第２位置決め機構のディテントボール４３は底部４４３Ｃに当接しながら軸方向に移動するが、前述の第１位置決め機構のような内側傾斜部４４１ａ、４４２ａを有しないため、内側傾斜部４４１ａ、４４２ａをディテントボール４３が付勢することによる、カム要素部２０の移動を妨げる軸方向の反力が生じないため、先の実施形態に比べて、カム要素部２０をよりスムーズに所定位置へ移動させることができる。
【００７４】
なお、本発明は例示された実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【００７５】
例えば、以上の説明は、軸部１０にディテントボール４３等からなる押圧部材を設けると共に、カム要素部２０に周溝４４からなる係合部を設けたが、これを逆にして、カム要素部２０に係合部を設け、軸部１０に押圧部材を設けてもよい。
【００７６】
また、例示した実施形態及びその変形例の押圧部材は、ディテントボール４３とスプリング４２から構成されたものであるが、この球状のディテントボール４３に限らず、係合部に係合する凸状部材であればどのような形状であってもよい。また、この凸状部材と、スプリング４２と同様に該凸状部材を付勢する付勢部材とは、以上の説明のような別体の部品で構成されていても、一体の部品で構成されていてもよい。さらに、この係合部は、内周面又は外周面の全周に設けられた周溝４４に限らず、所定の位相に凹部形状が設けられた構成であってもよい。
【００７７】
また、以上の実施形態では、排気側のカムシャフト２についてのものであるが、吸気側のカムシャフト２についても全く同様に構成することができ、前記の作用効果が吸気側についても得られる。
【００７８】
また、カム要素部２０１〜２０４において、第１カム部２２１のリフト量を小さく、第２カム部２２２のリフト量を大きくしたが、これを逆にしてもよく、さらに、一方のカム部２２１’には通常のノーズ部ｂ１’を設けると共に、他方のカム部２２２’はノーズ部ｂ２’をなくして全体をベースサークルａのみで形成し（ノーズ部ｂ２’のリフト量を０とし）、このカム部２２２’を用いた場合に弁が開閉しないようにしてもよい。これによれば、エンジンの低負荷運転時等に減筒運転が可能となる。
【００７９】
さらに、本発明は、上述の実施形態に示す４気筒４弁式ＤＯＨＣエンジンに限らず、直列６気筒エンジン、Ｖ型多気筒エンジンなどを含め、気筒数及び動弁形式が異なる各種のエンジンに適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明によれば、弁を開閉させるカムの切り換えが可能とされたエンジンの動弁装置において、カムの切り換え時にカム要素部がカム軸受部の端面と衝突するのを簡単な構成で確実に防止できるので、この種のエンジンの製造技術分野において好適に利用される。
【符号の説明】
【００８１】
２    カムシャフト
５    カム軸受部
１０    軸部
２０１〜２０４    カム要素部
２２１、２２２    第１、第２カム部（カム部）
２３    端面カム
３２    ピン部（操作部材）
４０Ａ    第１ディテント機構（第１位置決め機構）
４０Ｂ    第２ディテント機構（第２位置決め機構）
４２    スプリング（押圧部材）
４３    ディテントボール（押圧部材）
４４１、４４２、４４３    周溝（凹部、係合部）
４４１ａ、４４２ａ  内側傾斜部
４４１ｂ、４４２ｂ  外側傾斜部
４４３ａ、４４３ｂ  外側傾斜部（傾斜部）
４４３ｃ    底部
Ａ    排気弁（弁）
α、β、γ、δ    傾斜角
ｂ１、ｂ２    ノーズ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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