(57)【要約】【課題】カム軸のフリクションが増大することを抑制可能な内燃機関の可変動弁機構を提供する。【解決手段】位相制御用油圧室２５，２６に作動油を供給する第１系統油路ＯＬ１と、ロック機構２０に作動油を供給し且つ第１系統油路ＯＬ１とは別系統に設けられた第２系統油路ＯＬ２とを備える。第１系統油路ＯＬ１は少なくとも、カムシャフト一端面１ａに形成された軸方向孔１１の閉塞側先端部１１ａと、シリンダヘッドに固定されて且つ軸方向孔１１の途中まで挿入された挿入軸２７の先端部（挿入軸先端面２７ａ）との間に形成された隙間油路１２を通るように形成される。第２系統油路ＯＬ２は少なくとも、ジャーナル軸受け３の軸受け一端側側面３ｂとカムシャフト１に形成されたカム一端側径方向面１ｄとの間に形成された溝部油路１５を通るように形成される。【選択図】図１
2011001823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに固定されたジャーナル軸受けにおいて回転自在に支持され、機関バルブを開閉駆動するカム軸と、
内燃機関の出力軸から回転力が伝達されて該出力軸と同期回転するハウジング部材と、
前記カム軸の一端に固定されて且つ前記ハウジング部材と相対回動可能に該ハウジング部材内に収容されたベーン体と、
前記ハウジング部材内において前記ベーン体との間に形成された位相制御用油圧室と、
前記出力軸及び前記カム軸の相対回転位相を所定のロック位相にロック可能であって且つ作動油の供給を受けてロックの解除を行うロック機構と、
前記位相制御用油圧室に油圧供給源からの作動油を供給する第１系統油路と、
前記ロック機構に油圧供給源からの作動油を供給し、且つ第１系統油路とは別系統に設けられた第２系統油路と、を備え、
前記第１系統油路を通じた作動油の油圧制御に基づき前記ベーン体を前記ハウジング部材に対して相対回動させることによって、前記機関バルブの開弁特性を変更する内燃機関の可変動弁機構であって、
前記第１系統油路は少なくとも、前記カム軸一端面からカム軸方向に沿って形成された軸方向孔の閉塞側先端部と、前記シリンダヘッドに固定されて且つ該軸方向孔の途中まで挿入された軸部材の先端部との間に形成される隙間油路を通るように形成され、
前記第２系統油路は少なくとも、カム軸一端側方向に面している前記ジャーナル軸受けの側面と、前記カム軸に形成されると共に該側面に摺接する径方向面と、の間に形成された溝部油路を通るように形成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関バルブの開弁特性を変更可能な内燃機関の可変動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の機関バルブ（吸気弁、或いは排気弁）の開弁特性を変更可能な可変動弁機構が公知である（例えば、特許文献１〜４を参照）。この種の可変動弁機構としては、内燃機関の出力軸から回転力が伝達されて該出力軸と同期回転するハウジング部材と、カム軸の一端に固定されて且つハウジング部材と相対回動可能に該ハウジング部材内に収容されたベーン体とを備え、ハウジング部材内においてベーン体との間に形成された位相制御用油圧室の油圧制御に基づきベーン体をハウジング部材に対して相対回動させる。これにより、カム軸及び出力軸の相対回転位相が変化し、機関バルブの開弁特性の変更が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２１０１６号公報
【特許文献２】特開２００１−１３２４１６号公報
【特許文献３】特開２００２−３５７１０５号公報
【特許文献４】特開２００７−１４６８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、位相制御用油圧室に作動油を供給する油路は、カム軸内部に形成された内部油路を含んで構成されることが多く、作動油の油圧がカム軸の軸方向に作用する場合がある。そうすると、シリンダブロックからジャーナル軸受けを介して回転自在に支持されているカム軸が軸方向に変位して、ジャーナル軸受けと接触する虞がある。その結果、カム軸のフリクションが増大し、機関バルブの開弁特性変更時における応答性が低下する要因となる。また、カム軸及びジャーナル軸受けの摩耗や損傷等を招いて、部品の信頼性を悪化させることにも繋がる。
【０００５】
本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、カム軸のフリクションが増大することを抑制可能な内燃機関の可変動弁機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の可変動弁機構は、以下の手段を採用した。すなわち、内燃機関のシリンダヘッドに固定されたジャーナル軸受けにおいて回転自在に支持され、機関バルブを開閉駆動するカム軸と、内燃機関の出力軸から回転力が伝達されて該出力軸と同期回転するハウジング部材と、前記カム軸の一端に固定されて且つ前記ハウジング部材と相対回動可能に該ハウジング部材内に収容されたベーン体と、前記ハウジング部材内において前記ベーン体との間に形成された位相制御用油圧室と、前記出力軸及び前記カム軸の相対回転位相を所定のロック位相にロック可能であって且つ作動油の供給を受けてロックの解除を行うロック機構と、前記位相制御用油圧室に油圧供給源からの作動油を供給する第１系統油路と、前記ロック機構に油圧供給源からの作動油を供給し、且つ第１系統油路とは別系統に設けられた第２系統油路と、を備え、前記第１系統油路を通じた作動油の油圧制御に基づき前記ベーン体を前記ハウジング部材に対して相対回動させることによって、前記機関バルブの開弁特性を変更する内燃機関の可変動弁機構であって、前記第１系統油路は少なくとも、前記カム軸一端面からカム軸方向に沿っ
て形成された軸方向孔の閉塞側先端部と、前記シリンダヘッドに固定されて且つ該軸方向孔の途中まで挿入された軸部材の先端部との間に形成される隙間油路を通るように形成され、前記第２系統油路は少なくとも、カム軸一端側方向に面している前記ジャーナル軸受けの側面と、前記カム軸に形成されると共に該側面に摺接する径方向面と、の間に形成された溝部油路を通るように形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成においては、第１系統油路を通じて位相制御用油圧室に供給される作動油が、軸方向孔の閉塞側先端部と、軸方向孔の途中まで挿入された軸部材の先端部との間に形成される隙間油路を通過する。その際、隙間油路に導入された作動油の油圧によって、軸方向孔の閉塞側先端部と軸部材の先端部とは押圧される。
【０００８】
そして、カム軸に形成された軸方向孔、及びこれに挿入された軸部材は、共にカム軸方向に沿って配置されている。そのため、隙間油路内の油圧は、カム軸（軸方向孔の閉塞側先端部）に対してはカム軸一端側から他端側の方向へ作用し、軸部材に対してはカム軸他端側から一端側の方向へと作用する。
【０００９】
軸部材は、シリンダヘッドに固定された部材であるため、油圧が作用しても変位しない。一方、カム軸はシリンダヘッドに固定されたジャーナル軸受けに軸支されている。従って、隙間油路（第１系統油路）内の油圧に起因して、カム軸を一端側から他端側に向かって変位させる方向のスラスト力（以下、「第１スラスト力」という）が該カム軸に作用することになる。
【００１０】
カム軸の径方向面は、ジャーナル軸受けの側面に摺接している。これに対して、第１スラスト力の作用によってカム軸が他端側に向かって変位すると、上記摺接部の油膜厚さが小さくなって油膜切れが生じ、摺接面同士の接触を招く虞がある。その結果、カム軸の間のフリクションが増大してエネルギー損失に繋がり、また、機関バルブの開弁特性変更時における応答性が低下する原因にもなる。更には、カム軸やジャーナル軸受けの摩耗や損傷等を招く虞があり、部品の信頼性が低下する要因となる。
【００１１】
その点、本発明においては、溝部油路に導入される油圧を利用して、カム軸を他端側から一端側に向けて付勢することが可能な構成となっている。即ち、第２系統油路の一部を構成する溝部油路は、カム軸一端側の方向に面して形成されているジャーナル軸受けの側面（以下、「軸受け一端側側面」という）と、これと摺接するカム軸の径方向面との間に形成されている。ここで、軸受け一端側側面に摺接する上記カム軸の径方向面は該軸受け一端側側面と対向しており、カム軸他端側方向に面して形成されている。つまり、溝部油路は、軸受け一端側側面とこれに対向するカム軸の径方向面に挟まれている。そして、軸受け一端側側面も軸部材と同様にシリンダヘッドに固定されているため、カム軸方向に変位することはない。
【００１２】
従って、溝部油路に導入された油圧により、カム軸を他端側から一端側に向かって変位させる方向のスラスト力（以下、「第２スラスト力」という）を発生させることができ、上記した第１スラスト力を相殺することが可能となる。これにより、第１スラスト力に起因したカム軸の軸方向への変位が抑制され、カム軸のフリクションが増加することを抑制できる。その結果、内燃機関のエネルギー損失が抑制される。また、機関バルブの開弁特性を変更する際の応答性の悪化を抑制できる。また、カム軸やジャーナル軸受けに摩耗や損傷が生じることを抑制し、以って部材の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、カム軸のフリクションが増大することを抑制可能な内燃機関の可変動弁機構を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例における内燃機関の可変動弁機構の要部の構成を示した図である。
【図２】可変動弁機構の主要部の正面断面構造を示した図である。
【図３】ロックピン及びその周辺部位の断面構造を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１６】
＜実施例＞
図１は、本実施例における内燃機関の可変動弁機構１の要部の構成を示した図である。符号１で示されるカムシャフト（カム軸）は、内燃機関の機関バルブ（吸気弁、又は排気弁）を駆動し、本実施例では吸気弁を駆動するカムシャフト（所謂、吸気側カムシャフト）である。カムシャフト１の一端（図示側）には、吸気弁の開弁特性としてバルブタイミング（開閉タイミング）を変更可能な可変動弁機構２が設けられている。カムシャフト１は、ジャーナル部においてシリンダヘッド（図示省略）に固定されたジャーナル軸受け３によって回転自在に支持（軸支）されている。
【００１７】
図中の符号１ａは、カムシャフト１の一端面を表す。図１では、カムシャフト１の軸方向（長手方向）において一端側のみを図示しており、他端側の図示を省略しているが、ジャーナル軸受け３の他端側には周知の複数のカム（図示省略）が形成されている。そして、このカムによって各気筒に設けられた吸気弁が開閉駆動されることになる。
【００１８】
図２は、可変動弁機構の主要部の正面断面構造を示した図である。可変動弁機構２の内部に設けられたベーンロータ２１は、後述する中空ボルト２２によってカムシャフト１の一端に締結（固定）され、カムシャフト１と一体的に回転可能とされる。このベーンロータ２１は本発明におけるベーン体に対応しており、その外周には４枚の羽根体（ベーン）２１ａが放射状に形成されている。
【００１９】
ベーンロータ２１の外周には、該ベーンロータ２１を収容する回転体であるハウジング部材２３が設けられている。ハウジング部材２３の外周には、スプロケット２４が一体的に形成されている。スプロケット２４には内燃機関の図示しないタイミングチェーンが掛けられている。これにより、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトからタイミングチェーン（共に図示省略）を介して回転力がハウジング部材２３へと伝達され、ハウジング部材２３がクランクシャフトと同期回転するようになっている。
【００２０】
ハウジング部材２３の内周には、ベーンロータ２１のベーン２１ａと同数（本図では４枚）の凸部が形成され、互いに隣り合う凸部同士の間に形成された凹部にベーン２１ａが収容されている。ベーン２１ａの先端はハウジング部材２３の凹部内周と摺接し、ハウジング部材２３の凸部先端はベーンロータ２１の外周と摺接している。ハウジング部材２３は、ベーン２１ａによって２つの空間２５、２６に区画されている。以後、これら２つの空間２５、２６のうち、ベーン２１ａに対してカムシャフト１の回転方向（矢印α方向）側の空間２５を遅角油圧室、その反対側の空間２６を進角油圧室と称する。
【００２１】
遅角油圧室２５、進角油圧室２６に対する作動油の供給及びその排出（即ち、作動油の給排）は、後述するオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）７に係る油圧制御に基づいて行われる。遅角油圧室２５及び進角油圧室２６の油圧が変更されてベーン２１ａの両側に作
用する力のバランスが変化すると、ベーンロータ２１及びハウジング部材２３を相対回動させるための駆動トルクが発生する。そして、双方の部材が相対回動させられることで、内燃機関のクランクシャフトとカムシャフト１との相対回転位相が変化し、吸気弁のバルブタイミングが調節される。本実施例においては遅角油圧室２５、進角油圧室２６のそれぞれが本発明における位相制御用油圧室に相当する。
【００２２】
遅角油圧室２５及び進角油圧室２６に対する作動油の給排は、第１系統油路ＯＬ１を通じて行われる。更に、第１系統油路ＯＬ１は、遅角油圧室２５に供給する作動油が通過する遅角制御用油路ＯＬ１ａと、進角油圧室２６に供給する作動油が通過する進角制御用油路ＯＬ１ｂを含んで構成される。
【００２３】
ＯＣＶ７は周知の５ポート式の電磁駆動弁であり、各ポートには給油路Ｌ１、作動油をオイルパンに回収させる第１及び第２のドレイン油路Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、遅角油路Ｌ３、及び進角油路Ｌ４の各々が接続されている。ＯＣＶ７の内部構造については図示していないが、ＯＣＶ７は軸方向に往復動可能なスプール（弁体）と、スプールを付勢するコイルバネと、電圧を印加されることでスプールをコイルバネの付勢方向とは逆方向に吸引する電磁ソレノイドを内蔵する。
【００２４】
ＯＣＶ７は、内燃機関を制御するための図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）と電気的に接続されており、上記電磁ソレノイドに印加される電圧はＥＣＵによってデューティ制御される。電磁ソレノイドが発生する吸引力は、印加される電圧のデューティ比に応じて変化する。そして、電磁ソレノイドが発生する吸引力とコイルバネの付勢力との釣り合いによってスプールの位置が決定され、遅角油路Ｌ３及び進角油路Ｌ４と、給油路Ｌ１と、第１及び第２のドレイン油路Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとの連通量が変化する。これにより、遅角油路Ｌ３及び進角油路Ｌ４に対して供給される作動油の量、或いはこれらより排出される作動油の量が調節される。
【００２５】
符号９はオイルポンプを表す。オイルポンプ９は、クランクシャフトの回転力によって駆動される機械式ポンプであり、内燃機関のオイルパンに貯留されている作動油（エンジンオイル）を吸引する。そして、オイルポンプ９により吸引された作動油は給油路Ｌ１を介してＯＣＶ７に圧送される。
【００２６】
そして、遅角油路Ｌ３は、ＯＣＶ７のスプールの変位に応じて給油路Ｌ１及び第２のドレイン油路Ｌ２ｂのいずれかに接続される。遅角油路Ｌ３及び給油路Ｌ１が接続されると、オイルポンプ９によって作動油が遅角油路Ｌ３へと圧送される。一方、遅角油路Ｌ３と第２のドレイン油路Ｌ２ｂとが接続されると、第２のドレイン油路Ｌ２ｂを通じて遅角油路Ｌ３内の作動油がオイルパンへと排出される。
【００２７】
また、進角油路Ｌ４は、ＯＣＶ７のスプールの変位に応じて給油路Ｌ１及び第１のドレイン油路Ｌ２ａのいずれかに接続される。進角油路Ｌ４と給油路Ｌ１とが接続されると、オイルポンプ９によって作動油が進角油路Ｌ４へと圧送される。一方、進角油路Ｌ４と第１のドレイン油路Ｌ２ａとが接続されると、第１のドレイン油路Ｌ２ａを通じて進角油路Ｌ４内の作動油がオイルパンへと排出される。
【００２８】
遅角制御用油路ＯＬ１ａ及び進角制御用油路ＯＬ１ｂの各構成について説明する。カムシャフト１の一端側には、カムシャフト１の一端面１ａから他端側に向けて、軸方向に沿った軸方向孔１１が形成されている。軸方向孔１１の一端はカムシャフト一端面１ａに開放されている。そして、軸方向孔１１はカムシャフト１の軸方向の途中まで所定範囲に亘り形成されている（以下、軸方向孔１１の開放端とは逆側の端部を「閉塞側先端部１１ａ」と称する）。
【００２９】
軸方向孔１１には中空ボルト２２が装着される。中空ボルト２２は、頭部２２ａと円筒形状を有するボルト周壁部２２ｂから構成されている。ボルト周壁部２２ｂは、その中心軸側が中空の円筒形状に形成されている。
そして、中空ボルト２２が軸方向孔１１に装着された状態において、中空ボルト２２の頭部２２ａとカムシャフト１と間にベーンロータ２１が挟持される。その結果、ベーンロータ２１が、中空ボルト２２を介してカムシャフト１に締結されるようになっている。
【００３０】
ボルト周壁部２２ｂの中心側に形成された中空部には、この中空部の内径に比して僅かに小さな外径を有する円柱状の軸部材（以下、「挿入軸」という）２７が挿入されている。尚、中空ボルト２２は軸方向孔１１に装着されているため、挿入軸２７も軸方向孔１１に挿入されることになる。挿入軸２７における軸方向孔１１への挿入方向の端面を「挿入軸先端面２７ａ」とする。挿入軸２７における挿入軸先端面２７ａとは逆側（基端側）の部分は、シリンダヘッドに設けられたチェーンカバー４と一体的に接続されており、これによってシリンダヘッドに固定される。本実施例においては挿入軸２７が本発明における軸部材に相当する。
【００３１】
挿入軸２７及び中空ボルト２２は、軸方向孔１１の途中まで挿入されている。図１では、挿入軸先端面２７ａ及び中空ボルト２２の先端面は、カムシャフト軸方向における位置が略等しい。そして、軸方向孔１１における閉塞側先端部１１ａと、挿入軸先端面２７ａ（及び中空ボルト２２の先端面）は、所定の寸法だけ離反した状態で対向（対峙）しており、これらの間には隙間空間である「隙間油路」１２が形成されている。この隙間油路１２は、カムシャフト１と同軸の円柱形状を有する。
【００３２】
挿入軸２７内部には、その軸方向に沿った挿入軸内遅角油路２７ｂ、挿入軸内進角油路２７ｃが形成されている。挿入軸内遅角油路２７ｂは、挿入軸先端面２７ａに形成された開口孔（以下、「挿入軸先端面孔」という）２７ｄを介して隙間油路１２と接続されている。
更に、隙間油路１２は、カムシャフト１内に形成されたカムシャフト内遅角油路１３の一端に連通している。そして、このカムシャフト内遅角油路１３の他端は、ベーンロータ２１の内部に設けられているベーン内遅角油路（図示省略）を介して遅角油圧室２５と連通している。
【００３３】
図１における符号５は、中空ボルト２２の頭部２２ａ、ボルト周壁部２２ｂ、カムシャフト１（一端面１ａ）、及びベーンロータ２１によって囲まれた環状の空間（以下、「環状進角油路」という）を表すものである。環状進角油路５は、ベーンロータ２１の内部に設けられたベーン内進角油路（図示省略）を介して進角油圧室２６に連通している。
【００３４】
ここで、挿入軸２７の周面には開口孔（以下、「挿入軸周面孔」という）２７ｅが形成されている。また、中空ボルト２２のボルト周壁部２２ｂに関しても、挿入軸開口孔２７ｅと同等の開口孔（以下、「ボルト周面孔」という）２２ｃが形成されている。そして、挿入軸周面孔２７ｅ及びボルト周面孔２２ｃを介して、挿入軸進角油路２７ｃと環状進角油路５とは連通されている。
【００３５】
更に、ボルト周壁部２２ｂ内周面と挿入軸２７外周面との間には、双方の面の隙間から作動油が漏れることを防止するためのオイルシール部材２８ａ、２８ｂが設けられている。オイルシール部材２８ａ、２８ｂは、挿入軸２７外周面に設けられたシール溝に収容され、ボルト周壁部２２ｂ内周面に当接している。オイルシール部材２８ａは、ボルト周面孔２２ｃ及び挿入軸周面孔２７ｅを、大気開放空間と液密的に区画している。また、オイルシール部材２８ｂは、ボルト周面孔２２ｃ及び挿入軸周面孔２７ｅを、隙間油路１２と
液密的に区画している。
【００３６】
以上のように、遅角制御用油路ＯＬ１ａは、遅角油路Ｌ３、挿入軸内遅角油路２７ｂ、挿入軸先端面孔２７ｄ、隙間油路１２、カムシャフト内遅角油路１３、ベーン内遅角油路を含み、これらを通過するように形成されている。従って、ＯＣＶ７において遅角油路Ｌ３と給油路Ｌ１が接続された状態では、遅角油路Ｌ３へと圧送された作動油が挿入軸内遅角油路２７ｂ、挿入軸先端面孔２７ｄ、隙間油路１２、カムシャフト内遅角油路１３、ベーン内遅角油路を経由して、遅角油圧室２５へと供給される。これにより遅角油圧室２５の油圧が上昇する。逆に、ＯＣＶ７において遅角油路Ｌ３が第２のドレイン油路Ｌ２ｂに接続された状態では、遅角油圧室２５内の作動油が、ベーン内遅角油路、カムシャフト内遅角油路１３、隙間油路１２、挿入軸先端面孔２７ｄ、挿入軸内遅角油路２７ｂ、遅角油路Ｌ３、第２のドレイン油路Ｌ２ｂを経由してオイルパンへと排出される。これによって遅角油圧室２５の油圧が低下する。
【００３７】
また、進角制御用油路ＯＬ１ｂは、進角油路Ｌ４、挿入軸内進角油路２７ｃ、挿入軸周面孔２７ｅ、ボルト周面孔２２ｃ、環状進角油路５、ベーン内進角油路を含み、これらを通過するように形成されている。従って、ＯＣＶ７において進角油路Ｌ４と給油路Ｌ１が接続された状態では、進角油路Ｌ４へと圧送された作動油が挿入軸内進角油路２７ｃ、挿入軸周面孔２７ｅ、ボルト周面孔２２ｃ、環状進角油路５、ベーン内進角油路を経由して進角油圧室２６へと供給される。これによって、進角油圧室２６の油圧が上昇する。逆に、ＯＣＶ７において進角油路Ｌ４が第１のドレイン油路Ｌ２ａに接続された状態では、進角油圧室２６内の作動油がベーン内進角油路、環状進角油路５、ボルト周面孔２２ｃ、挿入軸周面孔２７ｅ、挿入軸内進角油路２７ｃ、進角油路Ｌ４、第１のドレイン油路Ｌ２ａを経由してオイルパンへと排出される。これによって、進角油圧室２６の油圧が低下する。
【００３８】
そして、上記ＯＣＶ７に係る油圧制御によって、遅角油圧室２５の油圧が進角油圧室２６の油圧よりも高くなると、ベーンロータ２１がハウジング部材２３に対してカムシャフト１の回転方向（矢印α方向）とは逆方向に相対回動し、吸気弁のバルブタイミングが遅角側に変更される。一方、遅角油圧室２５の油圧が進角油圧室２６の油圧よりも低くなると、ベーンロータ２１がハウジング部材２３に対してカムシャフト１の回転方向（矢印α方向）に相対回動し、吸気弁のバルブタイミングが進角側に変更される。
【００３９】
本実施例においては、挿入軸２７に形成された挿入軸内進角油路２７ｃ及び挿入軸内遅角油路２７ｂのうち、挿入軸内進角油路２７ｃ内の作動油を中空ボルト２２の外周部に形成された油路（環状進角油路５）を利用して進角油圧室２６に供給し、挿入軸内遅角油路２７ｂ内の作動油を中空ボルト２２の先端部に形成された油路（隙間油路１２）を利用して遅角油圧室２５に供給する。これによれば、中空ボルト２２のボルト周壁部２２ｂに複数の孔を開口する必要が無い。そのため、オイルシール部材の設置箇所を少なくすることができ、且つ、第１系統油路ＯＬ１の全長を短縮することができるため、製造コストを低減できる。更には、挿入軸２７の軸方向の長さを小さくすることができるため、可変動弁機構２をよりコンパクトにすることができる。
【００４０】
更に、本実施例における可変動弁機構２は、クランクシャフト及びカムシャフト１の相対回転位相を所定のロック位相にロック可能であって、且つ作動油の供給を受けて当該ロックの解除を行うロック機構２０を備える。ロック位相は、ロック機構２０がロック（保持）するクランクシャフト及びカムシャフト１の相対回転位相を意味する。本実施例では、カムシャフト１（ベーンロータ２１）とクランクシャフト（ハウジング部材２３）の相対回転位相によって決定づけられる吸気弁のバルブタイミングがその可変範囲における中間状態となるような位相として、ロック位相を設定している。
【００４１】
図２を参照すると、ベーンロータ２１における一のベーン２１ａには、カムシャフト１の軸方向に沿った貫通孔（収容孔）２１ｂが設けられ、この収容孔２１ｂにロックピン２０ａが収容されている。
図３は、ロックピン２０ａ及びその周辺部位の断面構造を示した図である。収容孔２１ｂは、その内部においてロックピン２０ａが往復動可能となるように形成されている。ハウジングカバー２３ａ及び側板２３ｂは、共にハウジング部材２３を構成する部材であって、ベーンロータ２１をカムシャフト１の軸方向両端から挟持している。
【００４２】
側板２３ｂには、ロックピン２０ａの先端部と係合する形状を有する係止穴２３ｃが設けられている。この係止穴２３ｃは、ハウジングカバー２３ａと対峙する方向に向かって開口している。また、ロックピン２０ａの後端部にはコイルバネを収容するバネ収容穴が設けられている。このコイルバネは、収容孔２１ｂ内に収容されたロックピン２０ａをハウジングカバー２３ａ側から側板２３ｂ側に向けて付勢している。
【００４３】
係止穴２３ｃの奥部は、ハウジング部材２３に形成された係止穴連通油路２３ｄと連通している。本実施例では、上記第１系統油路ＯＬ１とは別系統に設けられた第２系統油路ＯＬ２を通じてロック機構２０の係止穴２３ｃに作動油が供給され、その油圧を利用して相対回転位相のロックが解除されるようになっている。そして、上記係止穴連通油路２３ｄも第２系統油路ＯＬ２の一部を構成する油路である。
【００４４】
図１に示すように、給油路Ｌ１の途中から分岐油路Ｌ５が分岐している。この分岐油路Ｌ５は、第２系統油路ＯＬ２内の作動油を制御するオイルスイッチングバルブ（ＯＳＶ）８における一のポートに接続されている。ＯＳＶ８は、ＯＣＶ７と同様に、電磁ソレノイド及びコイルバネの協働によって往復動するスプールを内蔵している。そして、この電磁ソレノイドへの印加電圧がＥＣＵによってデューティ制御されることでスプールの変位が制御される３ポート弁である。
ＯＳＶ８における残り２つのポートには、作動油をオイルパンに還流する第３のドレイン油路Ｌ６と、ロック機構２０に供給するための作動油が圧送されるロック機構作動油路Ｌ７の一端が接続されている。
【００４５】
ところで、カムシャフト１にはジャーナル部１ｂが形成されており、このジャーナル部１ｂがジャーナル軸受け３の内周面３ａと摺接するようになっている。また、ジャーナル部１ｂは、該ジャーナル部１ｂを挟むように軸方向両側に形成された一般部１ｃに比べて縮径している。そのため、ジャーナル部１ｂと一般部１ｃとの間には、カムシャフト１径方向に延設された径方向面１ｄ，１ｅが形成されている。上記各径方向面１ｄ，１ｅは、該径方向面１ｄ，１ｅの各々に対向するように形成されているジャーナル軸受け３の側面３ｂ，３ｃのそれぞれと摺接している。
以下、径方向面１ｄ，１ｅのうち、カムシャフト一端側に位置する方を「カム一端側径方向面１ｄ」と称呼し、他方を「カム他端側径方向面１ｅ」と称呼する。更に、ジャーナル軸受け３の側面３ｂ，３ｃのうち、カム一端側径方向面１ｄが摺接する方を「軸受け一端側側面３ｂ」と称呼し、カム他端側径方向面１ｅが摺接する方を「軸受け他端側側面３ｃ」と称呼するものとする。
【００４６】
上記のように構成されたジャーナル軸受け３の内部には、ロック機構作動油路Ｌ７の他端側が形成されている。そして、カムシャフト１のカム一端側径方向面１ｄとジャーナル軸受け３の軸受け一端側側面３ｂとの間には、カムシャフト１中心線を中心として周方向に延びる溝部（以下、「溝部油路」という）１５が形成されている。この溝部油路１５には、ジャーナル軸受け３内に形成されたロック機構作動油路Ｌ７端部が連通している。
【００４７】
更にこの溝部油路１５には、カムシャフト１の内部に形成されると共にその一端が係止穴連通油路２３ｄと接続されるカムシャフト内ロック油路１４の他端が連通している。以上より、ロック機構作動油路Ｌ７及びカムシャフト内ロック油路１４が、溝部油路１５を介して接続された構成となっている。そして、第２系統油路ＯＬ２は、分岐油路Ｌ５、ロック機構作動油路Ｌ７、溝部油路１５、カムシャフト内ロック油路１４、及び係止穴連通油路２３ｄを含み、これらを通過するように形成されている。
【００４８】
ＯＳＶ８において、ロック機構作動油路Ｌ７と第３のドレイン油路Ｌ６とが接続された状態では、第２系統油路ＯＬ２内の作動油がオイルパンへと排出される。この状態では、係止穴２３ｃに作動油が供給されていないため、コイルバネの付勢力によりロックピン２０ａの先端部が係止穴２３ｃに係合し、ベーンロータ２１及びハウジング部材２３の相対回転位相がロック位相に固定される。
【００４９】
一方、ＯＳＶ８においてロック機構作動油路Ｌ７が分岐油路Ｌ５に接続されると、ロック機構作動油路Ｌ７に作動油が圧送されるようになる。そして、この作動油がロック機構作動油路Ｌ７、溝部油路１５、カムシャフト内ロック油路１４、係止穴連通油路２３ｄを順次経由して係止穴２３ｃに供給される。そして、係止穴２３ｃ内の油圧がコイルバネの付勢力に打ち勝つまで高まると、ロックピン２０ａの先端部が係止穴２３ｃから離間する。その結果、ロックピン２０ａが収容孔２１ｂに押し戻され、ベーンロータ２１及びハウジング部材２３の相対回転位相のロックが解除される。
【００５０】
尚、ＥＣＵは、内燃機関の始動時にロック機構作動油路Ｌ７が分岐油路Ｌ５に接続されるようにＯＳＶ８を制御する。そして、内燃機関が停止する際には、ロック機構作動油路Ｌ７が第３のドレイン油路Ｌ６と接続されるようにＯＳＶ８が制御される。これによれば、内燃機関が始動される時点では、クランクシャフト及びカムシャフト１の相対回転位相がロック位相にロックされた状態となっている。その後、ロック機構２０が第２系統油路ＯＬ２を通じた作動油の供給を受けて上記相対回転位相のロックが解除されると、通常の運転状態が継続される限り、この解除状態が保持されることになる。
【００５１】
以上述べた本実施例の可変動弁機構２においては、遅角制御用油路ＯＬ１ａの一部が隙間油路１２により構成されている。そして、隙間油路１２を区画しているカムシャフト１の軸方向孔１１とこれに挿入された挿入軸２７は、共にカムシャフト軸方向に沿って配置されている。そのため、隙間油路１２内の油圧は、カムシャフト１をカムシャフト一端側から他端側に押圧し、挿入軸２７をカムシャフト他端側から一端側へと押圧する。
【００５２】
ここで、挿入軸２７は基端側にてシリンダヘッドに固定されているため、油圧が作用してもカムシャフト軸方向に変位することがないが、軸受け一端側側面３ｂとカム一端側径方向面１ｄとの摺接箇所にはカムシャフト軸方向において所定のクリアランスが設けられているため、軸方向の変位が僅かであるが許容されてしまう。その結果、カムシャフト一端側から他端側方向への軸方向力（第１スラスト力）がカムシャフト１に作用することになる。
【００５３】
この第１スラスト力は、隙間油路１２に導入されている作動油の油圧によって発生する付勢力である。この第１スラスト力がカムシャフト１に作用した場合、カムシャフト１が他端側方向に変位してしまい、軸受け一端側側面３ｂ及びカム一端側径方向面１ｄの摺接箇所における油膜切れが生じ易くなる。その結果、摺接面同士が接触するとカムシャフト１のフリクションが増大してしまうため、内燃機関のエネルギー損失が増大したり、開弁特性変更に係る応答性が低下する要因となる。また、軸受け一端側側面３ｂ又はカム一端側径方向面１ｄの摩耗や損傷等を招き易くなり、構成部品の信頼性が低下する要因となる。
【００５４】
そこで、本構成においては、第１系統油路ＯＬ１とは別系統として設けられており、ロック機構２０に作動油を供給する第２系統油路ＯＬ２内の油圧を利用して、第１スラスト力を相殺するようにしている。
即ち、第２系統油路ＯＬ２の一部は、カムシャフト１のカム一端側径方向面１ｄと、シリンダヘッドに固定されているジャーナル軸受け３の軸受け一端側側面３ｂとの間に設けられた溝部油路１５によって構成されている。一対の対向面であるカム一端側径方向面１ｄ及び軸受け一端側側面３ｂは、カムシャフト軸方向に直交している。従って、本構成では、溝部油路１５に導入された作動油の油圧により、カムシャフト他端側から一端側方向への軸方向力（第２スラスト力）をカムシャフト１に作用させることができ、この第１スラスト力によって第１スラスト力を相殺することができる。
【００５５】
これにより、第１スラスト力に起因したカムシャフト軸方向への変位が抑制され、カムシャフト１のフリクションが増加することを抑制できる。その結果、内燃機関のエネルギー損失が抑制される。また、可変動弁機構２を用いて開弁特性を変更する際の応答性の悪化を抑制できる（応答速度が低下することを抑制できる）。また、カムシャフト１やジャーナル軸受け３に摩耗や損傷が生じることを抑制し、以って装置の信頼性を向上させることができる。
【００５６】
尚、本実施例では、隙間油路１２が遅角制御用油路ＯＬ１ａの一部を構成しているが、進角制御用油路ＯＬ１ｂの一部を構成するようにしても良い。また、本発明は、内燃機関の排気弁の開弁特性を変更する可変動弁機構に適用しても勿論構わない。その他、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において本実施形態には種々の変更を加え得る。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・カムシャフト
１ｂ・・ジャーナル部
２・・・可変動弁機構
３・・・ジャーナル軸受け
５・・・環状進角油路
７・・・ＯＣＶ
８・・・ＯＳＶ
１１・・軸方向孔
１２・・隙間油路
１３・・カムシャフト内遅角油路
１４・・カムシャフト内ロック油路
１５・・周溝油路
２０・・ロック機構
２１・・ベーンロータ
２２・・中空ボルト
２３・・ハウジング部材
２５・・遅角油圧室
２６・・進角油圧室
２７・・挿入軸
Ｌ３・・遅角油路
Ｌ４・・進角油路
ＯＬ１・第１系統油路
ＯＬ２・第２系統油路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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