(57)【要約】【課題】強度を確保した内燃機関の可変動弁装置を提供することを課題とする。【解決手段】カムシャフトと、前記カムシャフトと共に回転し前記カムシャフトの軸方向に互いに分断された第１及び第２カムと、前記軸方向で前記第１及び第２カムに挟まれ、前記第１及び第２カムから突出した高位置、前記高位置での突出高さよりも低い低位置の間を移動する第３カムと、前記第３カムに形成され前記軸方向と交差する方向に延びたガイド孔と、前記第１及び第２カムを前記軸方向に連結し、前記第３カムの移動方向を規定するように前記ガイド孔に貫通した連結部材と、前記ガイド孔内に配置され前記第１及び第２カムから突出するように前記第３カムを付勢する付勢部材と、前記第１及び第３カムを移動可能に互いに係合した第１キーと、前記第２及び第３カムを移動可能に互いに係合した第２キーと、を備えた内燃機関の可変動弁装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトと、
前記カムシャフトと共に回転し前記カムシャフトの軸方向に互いに分断された第１及び第２カムと、
前記軸方向で前記第１及び第２カムに挟まれ、前記第１及び第２カムから突出した高位置、前記高位置での突出高さよりも低い低位置の間を移動する第３カムと、
前記第３カムに形成され前記軸方向と交差する方向に延びたガイド孔と、
前記第１及び第２カムを前記軸方向に連結し、前記第３カムの移動方向を規定するように前記ガイド孔に貫通した連結部材と、
前記ガイド孔内に配置され前記第１及び第２カムから突出するように前記第３カムを付勢する付勢部材と、
前記第１及び第３カムを係合し前記ガイド孔と同一方向に延びた第１キーと、
前記第２及び第３カムを係合し前記ガイド孔と同一方向に延びた第２キーと、を備えた内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記第１及び第３カムにそれぞれ形成され前記軸方向に延びた第１及び第３ロック孔と、
前記高位置又は低位置で前記第１及び第３ロック孔に共通に挿入されるロック部材と、を備えた請求項１の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記ロック部材は、油圧の作用とバネの付勢との作用により、前記第１及び第３ロック孔に共通に挿入された位置と前記第１及び第３ロック孔の何れかにのみ挿入された位置との間を移動する、請求項２の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記第１及び第２カムは、それぞれベース円部を含み、
前記第３カムは、前記高位置で前記ベース円部から径方向外側に突出するカムノーズ部、前記高位置及び低位置で前記ベース円部の径方向内側に位置するベース部、を含む、請求項１乃至３の何れかの内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、カムシャフトに連結された第１及び第２カムセグメントが開示されている。第２カムセグメントは、第１カムセグメントに対してカムシャフトの径方向に移動可能に連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００６−５２６７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１及び第２カムセグメントは、カムシャフトの径方向に分割されている。このため、カムシャフトの軸方向での第１及び第２カムセグメントが連結された部分の合計の断面積は単一のカムと同程度であり、第１及び第２カムセグメントの各断面積は小さいものとなる。この各断面積が小さい部分に、両カムセグメントを固定する部材や移動確保するためのバネ、移動範囲を制限するストッパ、等を配置されている。このため、各カムセグメントの実際の断面積は更に小さくなり、カムセグメントの強度を確保できないおそれがある。
【０００５】
そこで、強度を確保した内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、カムシャフトと、前記カムシャフトと共に回転し前記カムシャフトの軸方向に互いに分断された第１及び第２カムと、前記軸方向で前記第１及び第２カムに挟まれ、前記第１及び第２カムから突出した高位置、前記高位置での突出高さよりも低い低位置の間を移動する第３カムと、前記第３カムに形成され前記軸方向と交差する方向に延びたガイド孔と、前記第１及び第２カムを前記軸方向に連結し、前記第３カムの移動方向を規定するように前記ガイド孔に貫通した連結部材と、前記ガイド孔内に配置され前記第１及び第２カムから突出するように前記第３カムを付勢する付勢部材と、前記第１及び第３カムを移動可能に互いに係合した第１キーと、前記第２及び第３カムを移動可能に互いに係合した第２キーと、を備えた内燃機関の可変動弁装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００７】
強度を確保した内燃機関の可変動弁装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａ、１Ｂは、本実施例の可変動弁装置の外観図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｃは、カムの説明図である。
【図３】図３Ａ、３Ｂは、カムの説明図である。
【図４】図４Ａ、４Ｂは、キーによる複数のカムの連結を示した断面図である。
【図５】図５Ａ〜５Ｃは、カムのロックの状態を示した断面図である。
【図６】図６Ａ〜６Ｃは、カムのロックの状態を示した断面図である。
【図７】図７Ａは、高リフト状態でのカムユニットを示し、図７Ｂは、高リフト状態でのバルブのリフト量を示したグラフである。
【図８】図８Ａは、本実施例とは異なるカムユニットを示し、図８Ｂは、本実施例とは異なるカムユニットによるバルブのリフト量を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態を図面と共に詳細に説明する。
【００１０】
図１Ａ、１Ｂは、本実施例の可変動弁装置１の外観図である。可変動弁装置１は、車両等に搭載される内燃機関に採用される。可変動弁装置１は、カムシャフトＳ、カムシャフトＳに連結された２つのカムユニットＣＵＡ、ＣＵＢ、を含む。カムシャフトＳは、カムキャップＣＡに支持されカムユニットＣＵＡに連結された部分ＳＡ、カムキャップＣＢに支持されカムユニットＣＵＢに連結された部分ＳＢ、カムユニットＣＵＡ、ＣＵＢ間に位置する部分ＳＣ、を含む。カムシャフトＳは、内燃機関からの動力により回転する。カムシャフトＳと共にカムユニットＣＵＡ、ＣＵＢが回転して、ロッカーアームＲを介してバルブＶをリフトさせる。バルブＶは、内燃機関の吸気バルブ又は排気バブルである。
【００１１】
カムユニットＣＵＡは、カム１０、２０、３０を含む。カムシャフトＳの軸方向（以下、軸方向と称する）の部分ＳＡから部分ＳＢの方向に、カム１０、３０、２０が順に並んでいる。カムユニットＣＵＢは、軸方向の部分ＳＢから部分ＳＡの方向にカム１０、３０、２０の順に並んでいる。即ち、カム３０はカム１０、２０の間に挟まれている。カム１０、２０、３０は、互いに個別に形成されている。カムユニットＣＵＡのカム１０は、部分ＳＡと一体に成型されていてもよいし、別体に成型されてその後に接合されていてもよい。カムユニットＣＵＢのカム１０、部分ＳＢについても同様である。部分ＳＣは、カムユニットＣＵＡ、ＣＵＢのそれぞれのカム２０に一体に成型されていてもようし、別体に成型されその後に接合されていてもよい。カム１０、２０はそれぞれ第１及び第２カムの一例であり、カム３０は第３カムの一例である。
【００１２】
カム１０、２０はそれぞれ円形の外周部に相当するベース円部１１、２１を有している。カム１０、２０は略同じ大きさである。カム３０は、ベース部３１、ベース部３１とは径方向の逆側に位置して径方向外側に突出したノーズ部３２を含む。カム３０は、カム１０、２０のベース円部１１、２１から突出可能である。図１Ａでは、カム３０はカム１０、２０から突出した高位置にある。図１Ｂでは、カム３０がカム１０、２０から突出していない低位置にある。カム３０が高位置にある場合には、ノーズ部３２がロッカーアームＲを押し下げてバルブＶをリフトさせる。カム３０が低位置にある場合には、カムシャフトＳが回転してもカム１０、２０のベース円部１１、２１がロッカーアームＲに接しカム３０は接しない。このため、バルブＶはリフトしない停止状態となる。詳しくは後述するがオイルコントロールバルブによりカムシャフトＳ内に供給されるオイルの油圧の有無によって、カム３０は高位置及び低位置間を移動する。
【００１３】
次に、カムユニットＣＵＡについて説明する。図２Ａ〜２Ｃは、カム３０の説明図である。図３Ａ、３Ｂは、それぞれカム１０、２０の説明図である。図２Ａ、２Ｂは、それぞれカム３０を逆方向から見た図である。カム３０は、ベース部３１は、カム３０のベース円ＢＣよりも径方向に小さい。カム３０のベース円ＢＣとは、カム３０のノーズ部３２の根元部に相当する部分の半径を有した円である。詳しくは後述する。カム３０には、軸方向と交差する方向、詳細には、軸方向に略直交する方向に直線状に延びたガイド孔３４が形成されている。ガイド孔３４は長孔状である。ガイド孔３４内には、カム１０、２０を連結する連結部材４０が配置される。
【００１４】
図２Ｃは、連結部材４０を示している。連結部材４０は、略直方体の胴部４４、胴部４４の一方の側面から突出した突部４１、他方の側面から突出した突部４２、を含む。図２Ｂに示すように、ガイド孔３４内に胴部４４が配置される。図３Ａ、３Ｂに示すように、カム１０、２０にはそれぞれ１４、２４が形成されている。連結部材４０の突部４１、４２は、それぞれカム１０の１４、２４に嵌合する。これにより、カム１０、２０は、ガイド孔３４を貫通した連結部材４０により連結されている。尚、ガイド孔３４内にはスプリングＳ３４が配置される。スプリングＳ３４は、連結部材４０をベース部３１側に押すように配置されている。換言すれば、スプリングＳ３４は、連結部材４０からノーズ部３２が離れるようにカム３０を付勢している。
【００１５】
図２Ｂに示すように、ガイド孔３４の長手方向に延びた互いに対向する両内側面に、略直方状の連結部材４０の胴部４４の両側面が摺接する。これにより、連結部材４０に対するカム３０の移動方向が規定されている。尚、図２Ｂは高位置にあるカム３０を示しており、高位置ではガイド孔３４の端部に連結部材４０が当接する。従って、ガイド孔３４と連結部材４０とにより高リフト状態でのカム３０の位置が規定されている。
【００１６】
また、図２Ａ、２Ｂに示すように、カム３０の一方の側面には２つのキー溝Ｋ３１が形成され、カム３０の他方の側面には２つのキー溝Ｋ３２が形成されている。キー溝Ｋ３１、Ｋ３２は、何れもガイド孔３４と同一方向に延びている。また、図３Ａ、３Ｂに示すように、カム３０と対向するカム１０、２０のそれぞれの側面には、２つのキー溝Ｋ１、２つのキー溝Ｋ２が形成されている。キー溝Ｋ１、Ｋ２も、直線状である。カム３０のキー溝Ｋ３１とカム１０のキー溝Ｋ１とにキー１Ｋが共通に係合することにより、カム１０、３０が共に回転する。同様に、カム３０のキー溝Ｋ３１とカム２０のキー溝Ｋ２とにキー２Ｋが共通に係合することにより、カム２０、３０が共に回転する。
【００１７】
図４Ａ、４Ｂは、キー１Ｋ、２Ｋによる複数のカム１０、２０、３０の連結を示した断面図である。上述したように、ガイド孔３４、キー溝Ｋ３１、Ｋ３２、Ｋ１、Ｋ２、キー１Ｋ、２Ｋは、同一方向に延びている。このため、カム３０は、カム１０、２０に連結した状態でカム１０、２０に対してガイド３４が延びた方向への移動が許容される。これにより、高位置及び低位置間のカム３０の移動が許容される。
【００１８】
カム３０には、ベース部３１側に孔３５が、ノーズ部３２側に孔３６が形成されている。カム１０には、孔１５、１６が形成され、カム２０には、孔２５、２６が形成されている。詳しくは後述するが、孔１５、２５、３５は、低位置でカム３０をロックする機構の一部を担う。孔１６、２６、３６は、高位置でカム３０をロックする機構の一部を担う。
【００１９】
図５Ａ〜６Ｃは、カム３０のロックの状態を示した断面図である。カムシャフトＳの部分ＳＡ内には、オイルコントロールバルブから供給されるオイルが通過する供給経路ＴＡが形成されている。供給経路ＴＡは、カム１０内に形成された供給経路Ｔ１８に連通している。供給経路Ｔ１８は、孔１５、１６に連通している。孔１５、１６内には、軸方向に移動可能にピンＰ１５、Ｐ１６が収納されている。孔１５、１６はカム１０を貫通している。カム２０の孔２５、２６内には、それぞれ軸方向に移動可能にピンＰ２５、Ｐ２６が収納されている。孔２５、２６は、底を有している。ピンＰ２５と孔２５の底との間にスプリングＳ２５が配置され、スプリングＳ２５はピンＰ２５をカム３０側に付勢している。ピンＰ２６と孔２６の底との間にスプリングＳ２６が配置され、スプリングＳ２６はピンＰ２６をカム３０側に付勢している。カム３０の孔３５、３６には、それぞれ軸方向に移動可能にピンＰ３５、Ｐ３６が収納されている。
【００２０】
図５Ａは、高位置でロックされたカム３０を示している。具体的には、孔１６、２６、３６が同軸上に並び、スプリングＳ２６の付勢力によりピンＰ２６の一部分が孔２６から脱し孔３６に挿入される。これによりピンＰ２６が孔２６、３６に共通に挿入され、カム２０に対してカム３０の位置が固定される。また、孔２６の付勢力によりピンＰ３６の一部が孔３６から脱して孔１６に挿入される。これによりピンＰ３６が孔３６、１６に共通に挿入され、カム１０に対してカム３０の位置が固定される。このようにして、カム３０が高位置でロックされる。ピンＰ２６、Ｐ３６は、高位置でカム３０をロックするロック部材の一例である。
【００２１】
尚、カム３０が高位置にある場合、カム３０のベース部３１周辺の両側面がそれぞれピンＰ１５、Ｐ２５を押えており、ピンＰ１５、Ｐ２５がそれぞれ孔１５、２５から離脱することが防止されている。
【００２２】
図５Ｂに示すように供給経路ＴＡ、Ｔ１８内にオイルが供給されると、ピンＰ１６はオイルの圧力が作用し、スプリングＳ２６の付勢力に抗して孔１６からピンＰ３６を離脱させる。これに伴い、ピンＰ３６は孔３６からピンＰ２６を離脱させる。これにより、孔１６、２６、３６にはそれぞれピンＰ１６、Ｐ２６、Ｐ３６が収納される。これにより、カム１０、２０に対してカム３０は移動でき、カム３０のロックが解除される。尚、図５Ｂでは、ピンＰ１５にも孔１５から離脱する方向にオイルからの圧力が作用するがカム３０の側面によってピンＰ１５は押えられている。
【００２３】
高位置でのカム３０のロックが解除されると、カムユニットＣＵＡの回転によってカム３０がロッカーアームＲから反力を受けて、図５Ｃに示すように、カム３０はカム１０、２０に軸方向に重なるように移動する。即ち、カム３０は低位置に移動する。尚、この移動の際には、スプリングＳ３４の付勢力に抗してカム３０が移動する。換言すれは、スプリングＳ３４の付勢力は、ロッカーアームＲからの反力によって収縮可能な程度に設定されている。カム３０が低位置にある場合には、孔１５、２５、３５が軸方向に並ぶ。ピンＰ１５はオイルの圧力を受けているため、スプリングＳ２５の付勢力に抗してピンＰ１５が移動してピンＰ１５の一部が孔３５に挿入され、ピンＰ１５は、孔１５、３５に共通に挿入される。これに伴い、ピンＰ３５の一部が孔２５に挿入され、孔３５、３５に共通に挿入される。これにより、カム３０は、カム１０、２０に対する位置が固定され、低位置でカム３０はロックされる。ピンＰ１５、３５は、低位置でカム３０をロックするロック部材の一例である。
【００２４】
図６Ａに示すように、オイルの供給が停止されると、スプリングＳ２５の付勢力によって孔１５、２５、３５にはそれぞれピンＰ１５、Ｐ２５、Ｐ３５が収納され、カム３０のロックが解除される。次に、図６Ｂに示すように、スプリングＳ３４の付勢力に従ってカム３０はカム１０、２０から突出して高位置に移動する。カム３０が高位置に移動すると、スプリングＳ２６の付勢力にしたがって、ピンＰ２６は孔２６、３６に共通に挿入され、ピンＰ３６は孔３６、１６に共通に挿入される。これにより、図６Ｃに示すように再び高位置でカム３０がロックされる。
【００２５】
以上のように、スプリングＳ３４の付勢力、ロッカーアームＲからの反力により、カム３０の高位置及び低位置間を移動する。またオイルの圧力の作用により、カム３０のロック及びロックの解除が切り替えられる。尚、カムユニットＣＵＢについても同様に構成されている。部分ＳＢ内に形成された供給経路を介してカムユニットＣＵＢのカム３０も高位置及び低位置間を移動し、ロック及びロックの解除が切り替えられる。
【００２６】
図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂに示したように、カム１０、２０、３０は軸方向に分断されて互いに連結している。従って、例えば一つのカムを径方向に２つの部分に分断して径方向に移動可能に連結した場合、分断された２つの部分の軸方向での各断面積は小さいものとなる。このため、強度を確保できないおそれがある。本実施例では、カム１０、２０、３０は軸方向に分断されているため、カム１０、２０、３０の軸方向での断面積を確保できる。これにより、カム１０、２０、３０のそれぞれの強度を確保できる。
【００２７】
また、図４Ａ、４Ｂに示したように、カム１０の回転動力はキー１Ｋを介してカム３０に伝達され、カム３０の回転動力はキー２Ｋを介してカム２０に伝達される。従って、例えば図４Ａに示した高位置にカム３０がある場合、カム３０にロッカーアームＲから大きな反力が作用するため、カム３０に大きな負荷が作用する。これにより、キー１Ｋ、２Ｋ、及びキー溝Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３１、Ｋ３２に負荷がかかるが、これらは軸方向と直交する方向に延びている。このため、キー１Ｋ、２Ｋ、及びキー溝Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３１、Ｋ３２の全体に負荷が分散されて作用することになり、一点に負荷が集中することを防止できる。従って、強度が確保されている。
【００２８】
また、カム３０のロックに使用されるカム１０の孔１５、１６、カム２０の孔２５、２６、カム３０の孔３５、３６は、それぞれ軸方向に延びている。このため、このようなロックに使用される孔が径方向に延びている場合と比較して、カム１０、２０、３０の軸方向での断面積を確保できる。これにより、強度が確保されている。
【００２９】
次に、カム３０のベース部３１に関して説明する。図７Ａは、カム３０が高位置にある場合に軸方向から見たカムユニットＣＵＡを示している。図７Ｂは、カム３０が高位置にある場合のバルブＶのリフト量を示したグラフである。図７Ａに示すように、カム３０が高位置にある場合において、カム３０のベース部３１は、カム１０、２０のベース円部１１、２１から径方向外側には突出せず、カム３０のノーズ部３２のみが突出している。また、図１Ｂ、４Ｂ、５Ｃ、６Ａに示したように、低位置にある場合もカム３０のベース部３１はベース円部１１、２１から外側には突出しない。このため、カムシャフトＳが一回転するサイクル中において本来バルブＶが閉じていなければならない区間においては、常にカム１０、２０のベース円部１１、２１がロッカーアームＲに接しカム３０は接しないことになる。カム３０のノーズ部３２がロッカーアームＲに接する場合だけ、バルブＶがリフトする。
【００３０】
図８Ａは、本実施例とは異なる構造のカムユニットＣＵＡｘを示した説明図である。カムユニットＣＵＡｘは、カム１０ｘ、２０ｘ、３０ｘを含む。例えば、カム３０ｘのベース部３１ｘとノーズ部３２ｘとの間にベース円部３１ｘ１が形成され、このベース円部３１ｘ１がカム１０ｘ、２０ｘのベース円部１１ｘ、２１ｘよりも外側に突出している場合を想定する。即ち、カム３０ｘのベース円部３１ｘ１の径が、カム１０ｘ、２０ｘのベース円部１１ｘ、２１ｘの径よりも大きい場合を想定する。この場合、図８Ｂに示すように、カムシャフトが一回転する間において、ロッカーアームがベース円部１１ｘ、２１ｘに接した状態からベース円部３１ｘ１に接する状態へ移行する瞬間と、ロッカーアームがベース円部３１ｘ１に接した状態からベース円部１１ｘ、２１ｘに接した状態に移行する瞬間がある。ベース円部３１ｘ１の径がベース円部１１ｘ、２１ｘの径よりも大きいことにより、ベース円部１１ｘ、２１ｘとベース円部３１ｘ１との間に段差が生じる。この段差により、カムシャフトが一回転するサイクル中に本来バルブが閉じていなければならない区間において、バルブが僅かにリフトしてしまうおそれがある。また、段差により作動音が増大するおそれもある。また、段差により不用意にカム１０ｘ、２０ｘ、３０ｘに衝撃が加わり耐久性に影響がでるおそれがある。
【００３１】
本実施例では、カム３０のベース部３１は、ベース円部１１、２１からは外側に突出しないためベース部３１はロッカーアームＲには接触せず、上記のような段差が生じない。これにより、安定してバルブＶをリフトさせることができ、また作動音も抑制されている。また、カム１０、２０、３０の耐久性を確保することもできる。また、各部品や部材の組付け公差等があった場合でも、このような段差を生じることを防止できる。
【００３２】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３３】
本実施例では、カム３０がカム１０、２０から突出していない位置を低位置として説明した。しかしながらこれに限定されず、例えば、カム３０は、高位置と、カム１０、２０からカム３０が若干突出しているが高位置よりも突出高さが小さい低位置との間を移動可能であってもよい。この場合、カム１０、２０にもベース円から突出したノーズ部が形成され、カム３０が低位置にある場合にもカム１０、２０のノーズ部がロッカーアームＲを押してバルブＶを低リフトさせてもよい。
【００３４】
また、本実施例では、ピンＰ１５、Ｐ１６を設けずに直接ピンＰ３５、Ｐ３６にオイルの圧力を作用させてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  可変動弁装置
Ｓ  カムシャフト
ＣＵＡ、ＣＵＢ  カムユニット
Ｒ  ロッカーアーム
Ｖ  バルブ
１０、２０、３０  カム（第１〜３カム）
１１、２１  ベース円部
１５、１６、２５、２６、３５、３６  孔
Ｐ１５、Ｐ１６、Ｐ２５、Ｐ２６、Ｐ３５、Ｐ３６  ピン
３１  ベース部
３２  ノーズ部
３４  ガイド孔
Ｓ３４  スプリング（付勢部材）
１Ｋ、２Ｋ  キー、
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３１、Ｋ３２  キー溝
４０  連結部材
【図１】
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【図２】
2014034945.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014034945.tif 000008
【図７】
2014034945.tif 000009
【図８】
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