(57)【要約】【課題】複数のカムが形成されたカムキャリアをカム軸の軸方向に移動させてバルブの作動特性を変更する場合に、可変動弁装置の構造及び作動方法を簡素化する。【解決手段】例えば吸気カム軸６と一体回転すると共に吸気カム軸６の軸方向に移動可能な吸気カムキャリア１３の外周に、互いに異なるバルブ作動特性を有し軸方向に隣り合う第１吸気カム１１ａと第２吸気カム１１ｂを配置する。吸気カムキャリア１３の軸方向両端部の夫々に、軸方向に高低差を有する一対の吸気端部カム面２２を配置する。吸気カム軸６の半径方向側方に、吸気カム軸６と平行な軸周りに回転可能な吸気カム制御軸２４を配置する。外周面が一対の吸気端部カム面２２の何れか一方と選択的に接触されて吸気カムキャリア１３を軸方向に移動する一対の吸気カムピン２８を、吸気カム制御軸２４の回転方向に位相差を有する状態で吸気カム制御軸２４に取付ける。【選択図】図１
2015090079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカムを切り替えて異なるバルブ作動特性を達成する車両用エンジンの可変動弁装置であって、
カム軸を囲繞する円筒状に形成され、前記カム軸と一体回転すると共に前記カム軸の軸方向に移動可能なカムキャリアと、
互いに異なるバルブ作動特性を有し、前記カムキャリアの軸方向に隣り合うように前記カムキャリアの外周に配置される複数のカムと、
前記カムキャリアの軸方向両端部の夫々に配置されて一対をなすと共に前記カムキャリアの軸方向に高低差を有する端部カム面と、
前記カム軸の半径方向側方に配置され、前記カム軸と平行な軸周りに回転可能な制御軸と、
前記制御軸の回転方向に位相差を有する状態で前記制御軸に取付けられ、外周面が前記一対の端部カム面の何れか一方と選択的に接触されて前記カムキャリアを軸方向に移動する一対のピンと
を備えたことを特徴とする車両用エンジンの可変動弁装置。
【請求項２】
前記ピンは、
前記端部カム面に接触するヘッド部と、
前記カムキャリアの半径方向に弾性変形可能な材料で形成されて前記ヘッド部を前記制御軸に連結する連結部と
を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジンの可変動弁装置に関し、特に複数のカムを切り替えて異なるバルブ作動特性を達成する車両用エンジンの可変動弁装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
このような車両用エンジンの可変動弁装置としては、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。この車両用エンジンの可変動弁装置は、カム軸と一体に回転するカムキャリアの外周にバルブ作動特性の異なる複数のカムを形成し、このカムキャリアをカム軸の軸方向に移動させてバルブを作動するカムの切り替えを行うものである。このカムキャリアを軸方向へ移動させるために、カムキャリアの外周に螺旋状のガイド溝を形成すると共に、そのガイド溝の半径方向側方に対向するようにして、カムキャリアの半径方向に往復運動可能な一対のピンをシリンダヘッドに配置する。そして、アクチュエータによってそれらのピンをガイド溝に抜き差しすることによりカムキャリアを軸方向に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９８０６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載される車両用エンジンの可変動弁装置では、各ピン毎にアクチュエータが必要であることから、構造が複雑で、コストが高くなるという問題がある。また、２つのピンを交互に作動させるため、ピンの作動方法が複雑であるという問題もある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、複数のカムが形成されたカムキャリアをカム軸の軸方向に移動させてバルブの作動特性を変更する場合に、構造及び作動方法を簡素化することが可能な車両用エンジンの可変動弁装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、複数のカムを切り替えて異なるバルブ作動特性を達成する車両用エンジンの可変動弁装置であって、カム軸を囲繞する円筒状に形成され、前記カム軸と一体回転すると共に前記カム軸の軸方向に移動可能なカムキャリアと、互いに異なるバルブ作動特性を有し、前記カムキャリアの軸方向に隣り合うように前記カムキャリアの外周に配置される複数のカムと、前記カムキャリアの軸方向両端部の夫々に配置されて一対をなすと共に前記カムキャリアの軸方向に高低差を有する端部カム面と、前記カム軸の半径方向側方に配置され、前記カム軸と平行な軸周りに回転可能な制御軸と、前記制御軸の回転方向に位相差を有する状態で前記制御軸に取付けられ、外周面が前記一対の端部カム面の何れか一方と選択的に接触されて前記カムキャリアを軸方向に移動する一対のピンとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の態様は、前記ピンは、前記端部カム面に接触するヘッド部と、前記カムキャリアの半径方向に弾性変形可能な材料で形成されて前記ヘッド部を前記制御軸に連結する連結部とを備えて構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
このように、前記の第１の態様によれば、複数のカムを切り替えて異なるバルブ作動特性を達成する場合に、カム軸と一体回転すると共にカム軸の軸方向に移動可能なカムキャリアを、カム軸を囲繞する円筒状に形成する。また、このカムキャリアの外周には、互いに異なるバルブ作動特性を有し且つカムキャリアの軸方向に隣り合うように複数のカムを配置する。また、このカムキャリアの軸方向両端部の夫々には、カムキャリアの軸方向に高低差を有する一対の端部カム面を配置する。また、カム軸の半径方向側方には、カム軸と平行な軸周りに回転可能な制御軸を配置する。そして、外周面が一対の端部カム面の何れか一方と選択的に接触されてカムキャリアを軸方向に移動する一対のピンを、制御軸の回転方向に位相差を有する状態で制御軸に取付ける。そのため、制御軸を回転させることにより、一対のピンのうちの何れか一方を選択的に端部カム面に接触させることができ、カムキャリアを軸方向に移動させることができる。従って、一対のピンを端部カム面との接触位置に移動させるアクチュエータの構造を簡素化することができ、加えてピンの作動方法も簡素化することができる。
【０００９】
また、前記の第２の態様によれば、ピンの構成として、端部カム面に接触するヘッド部と、カムキャリアの半径方向に弾性変形可能な材料で形成されてヘッド部を制御軸に連結する連結部とを有する。端部カム面は、カムキャリアの軸と直交するベース面を有する。このベース面を、カムキャリアの軸方向に低い面とすると、端部カム面には、ベース面よりもカムキャリアの軸方向に高い、つまり軸方向外側に突出するカム山部も存在する。ピンは、カムキャリアの回転方向のうち、ベース面と対応する区間でベース面と対向する位置に移動されるべきである。しかしながら、多気筒のエンジンで複数気筒分のカムキャリアを１つの制御軸で軸方向に移動させようとするとき、ピンが端部カム面のカム山部の外周面に接触する場合がある。つまり、ピンの移動タイミングが最適な切り替えタイミングからずれる。このような場合、端部カム面に接触するヘッド部と制御軸とを、カムキャリアの半径方向にのみ弾性変形可能な連結部で連結することにより、連結部がカムキャリアの半径方向に撓み、ピンの移動タイミングのずれを許容することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の車両用エンジンの可変動弁装置の第１実施形態を示すシリンダヘッド内部の斜視図である。
【図２】図２は、図１のシリンダヘッド内部の一気筒分の斜視図である。
【図３】図３は、図１のシリンダヘッドの縦断面図である。
【図４】図４は、図１のシリンダヘッド内部における動弁機構の展開図である。
【図５】図５は、図１の可変動弁装置を構成する制御軸及びピンの斜視図である。
【図６】図６は、図１の可変動弁装置の詳細を示す斜視図である。
【図７】図７は、図１の可変動弁装置の作用の説明図である。
【図８】図８は、図１の可変動弁装置の作用の説明図である。
【図９】図９は、図１の可変動弁装置の作用の説明図である。
【図１０】図１０は、図１の可変動弁装置の作用の説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の車両用エンジンの可変動弁装置の第２実施形態を示すシリンダヘッドの縦断面図である。
【図１２】図１２は、図１１の可変動弁装置を構成する制御軸及びピンの斜視図である。
【図１３】図１３は、図１１の可変動弁装置の作用の説明図である。
【図１４】図１４は、図１１の可変動弁装置の作用の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明に係る車両用エンジンの可変動弁装置の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のシリンダヘッド内部の斜視図、図２は、図１のシリンダヘッド内部の一気筒分の斜視図、図３は、図１のシリンダヘッドの縦断面図、図４は、図１のシリンダヘッド内部における動弁機構の展開図である。以下の説明では、シリンダヘッド本体に対するシリンダヘッドカバーの取付方向をエンジン上方、逆方向をエンジン下方と定義する。本実施形態の可変動弁装置１は、エンジン２のシリンダヘッド３に内蔵されている。このシリンダヘッド３の全体構成は、通常の直列４気筒エンジンのシリンダヘッドのものと凡そ同様であり、例えば図３に示すように、図示しないシリンダブロックのエンジン上方に搭載されるシリンダヘッド本体４と、その上部に取付られるカムハウジング８と、それらの上面を覆うシリンダヘッドカバー５を備えている。図１、図２は、このシリンダヘッドカバー５を取り外した状態を示している。また、図４は、動弁機構として吸気カム軸及び吸気バルブを代表として示している。
【００１２】
カムハウジング８は、吸気カム軸６及び排気カム軸７を回転自在に収納するものである。このカムハウジング８は、気筒部分がくりぬかれたようなラダーフレーム状のロアカムハウジング９をシリンダヘッド本体４のエンジン上端面に配置し、その上方に同様のラダーフレーム状のアッパカムハウジング１０を配置し、それらをシリンダヘッド本体４に固定して構成される。このロアカムハウジング９とアッパカムハウジング１０の間に、軸を気筒列方向と平行に向けて吸気カム軸６及び排気カム軸７が回転自在に支持されている。吸気カム軸６及び排気カム軸７は、夫々、図示しないタイミングチェーンによってクランク軸に連結されており、クランク軸の１／２の速度で同期回転される。なお、ロアカムハウジング９の周囲には、シリンダヘッド３の外壁を構成する外壁部が形成され、その外壁部の上端面にシリンダヘッドカバー５が取付けられている。
【００１３】
本実施形態では、例えば図４に明示するように、吸気カム軸６及び排気カム軸７と、吸気カム１１（図では１１ａ、１１ｂ）及び排気カム１２が別体となっている。具体的に、吸気カム軸６及び排気カム軸７は、カムが形成されていない、比較的真っ直ぐな円柱軸である。これら吸気カム軸６及び排気カム軸７の外周を囲繞するように、円筒状の吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４が気筒毎に配置されている。そして、それら吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々に吸気カム１１及び排気カム１２が形成されている。この吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４は、夫々、吸気カム軸６及び排気カム軸７とスプライン結合されている。従って、吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４は吸気カム軸６及び排気カム軸７と一体に回転し且つ吸気カム軸６及び排気カム軸７の夫々の軸方向に移動可能である。
【００１４】
なお、図４の吸気カム軸６及び吸気カムキャリア１３に代表して示すように、吸気カムキャリア１３の内周面に形成された内歯スプラインには、一部、歯欠け部が形成されている。そして、吸気カム軸６の外歯スプラインには、吸気カムキャリア１３の内歯スプラインの歯欠け部に対応する位置に、同様に、歯のない、一部大径のランド部３１が軸方向と平行に形成されている。このランド部３１には、後述する第１吸気カム１１ａと第２吸気カム１１ｂの軸方向ピッチと同じピッチで２つの半球穴３２が形成されている。一方、吸気カムキャリア１３には、前記歯欠け部に相当する吸気カムキャリア１３の外周面から当該歯欠け部に向けて貫通穴３３が形成されている。この貫通穴３３には、前述の半球穴３２に収納可能なボール３４と、そのボール３４を半球穴３２又はランド部３１に押し付けるスプリング３５が収納され、貫通穴３３の外側にプラグ（盲栓）３６を埋め込んで閉塞している。この構成は、排気カム軸７及び排気カムキャリア１４でも同じであり、後述するように、吸気カムキャリア１３（排気カムキャリア１４）を軸方向に移動させて第１吸気カム１１ａ及び第２吸気カム１１ｂ（第１排気カム１２ａ及び第２排気カム１２ｂ）の何れか一方を選択的に吸気ロッカアーム１５（排気ロッカアーム１６）に接触させたとき、何れか一方の半球穴３２にボール３４が収納され、そのカムの選択状態を維持できるように構成されている。
【００１５】
吸気カム１１及び排気カム１２のエンジン下方には、夫々、吸気ロッカアーム１５及び排気ロッカアーム１６が配置され、吸気カム１１及び排気カム１２は、夫々、吸気ロッカアーム１５及び排気ロッカアーム１６の中央部のローラに接触している。このうち、吸気ロッカアーム１５の長手方向の一方の端部下方に吸気バルブ１７が接触し、他方の端部下方に吸気ラッシュアジャスタ１８が接触している。また、排気ロッカアーム１６の長手方向の一方の端部下方に排気バルブ１９が接触し、他方の端部下方に排気ラッシュアジャスタ２０が接触している。また、吸気バルブ１７及び排気バルブ１９とシリンダヘッド本体４との間にはバルブスプリング２１が介装されている。従って、吸気カム１１及び排気カム１２のカム山が、夫々、吸気ロッカアーム１５及び排気ロッカアーム１６をエンジン下方に押し下げると、それに伴って吸気バルブ１７及び排気バルブ１９がエンジン下方、即ち図示しない燃焼室側に押し下げられて所謂バルブが開く。
【００１６】
本実施形態では、吸気カムキャリア１３の外周には、第１吸気カム１１ａ及び第２吸気カム１１ｂがバルブ作動特性、即ちカムプロファイルの異なる複数の吸気カム１１として、吸気カムキャリア１３の軸方向に隣り合うように形成されている。吸気ロッカアーム１５には、第１吸気カム１１ａ及び第２吸気カム１１ｂの何れか一方が選択的に接触する。同様に、排気カムキャリア１４の外周には、第１排気カム１２ａ及び第２排気カム１２ｂがバルブ作動特性、即ちカムプロファイルの異なる複数の排気カム１２として、排気カムキャリア１４の軸方向に隣り合うように形成されている。排気ロッカアーム１６には、第１排気カム１２ａ及び第２排気カム１２ｂの何れか一方が選択的に接触する。本実施形態では、例えば第１吸気カム１１ａに対して、第２吸気カム１１ｂでは、吸気バルブ１７のリフト量が相対的に小さい。同様に、例えば第１排気カム１２ａに対して、第２排気カム１２ｂでは、排気バルブ１９のリフト量が相対的に小さい。このように隣り合うカムの異なるバルブ作動特性は、これ以外にも、所望する特性とすることができる。なお、例えば第２吸気カム１１ｂによる吸気バルブ１７のリフト量を０とし、第２排気カム１２ｂによる排気バルブ１９のリフト量を０とすることも可能である。そして、その場合、第２吸気カム１１ｂ及び第２排気カム１２ｂが、夫々、選択的に吸気ロッカアーム１５及び排気ロッカアーム１６に接触しているときに、該当する気筒への燃料噴射を停止すれば、ピストンがシリンダボア内を往復するだけで、その気筒は所謂休止状態となり、選択的な気筒休止エンジンとすることも可能である。
【００１７】
第１吸気カム１１ａ及び第２吸気カム１１ｂの何れか一方を選択的に吸気ロッカアーム１５に接触させるためには、吸気カムキャリア１３を当該吸気カムキャリア１３の軸方向に移動する必要がある。また、第１排気カム１２ａ及び第２排気カム１２ｂの何れか一方を選択的に排気ロッカアーム１６に接触させるためには、排気カムキャリア１４を当該排気カムキャリア１４の軸方向に移動する必要がある。そのため、吸気カムキャリア１３の軸方向両端部（両端面）及び排気カムキャリア１４の軸方向両端部（両端面）の夫々に吸気端部カム面２２及び排気端部カム面２３を形成している。従って、各吸気カムキャリア１３毎に吸気端部カム面２２は吸気カムキャリア１３の軸方向両端部で一対をなし、各排気カムキャリア１４毎に排気端部カム面２３は排気カムキャリア１４の軸方向両端部で一対をなす。例えば、図４に吸気端部カム面２２を代表して示すように、吸気端部カム面２２は、吸気カムキャリア１３の軸と直交する吸気端部カムベース面２２ａを有する。この吸気端部カムベース面２２ａを、吸気カムキャリア１３の軸方向に低い面とすると、吸気端部カム面２２には、吸気端部カムベース面２２ａよりも吸気カムキャリア１３の軸方向に高い、つまり軸方向外側に突出する吸気端部カム山部２２ｂも形成されている。この構成は、排気端部カム面２３でも同様で、排気端部カム面２３には軸方向高さの低い排気端部カムベース面２３ａと軸方向高さの高い排気端部カム山部２３ｂが形成されている。軸方向両端部の吸気端部カム面２２及び排気端部カム面２３の夫々は、吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々の軸方向中心線に対して線対称に形成されている。従って、軸方向両端部の吸気端部カム面２２の何れか一方に、吸気カムキャリア１３の軸方向に移動しないカムフォロワ、例えばピンなどを接触させれば、吸気端部カム山部２２ｂのカムプロファイルに沿って吸気カムキャリア１３が相対的に軸方向に移動する。同様に、軸方向両端部の排気端部カム面２３の何れか一方に、排気カムキャリア１４の軸方向に移動しないカムフォロワ、例えばピンなどを接触させれば、排気端部カム山部２３ｂのカムプロファイルに沿って排気カムキャリア１４が相対的に軸方向に移動する。
【００１８】
この軸方向に移動しないカムフォロワとしてのピンを、本実施形態では吸気カム制御軸２４及び排気カム制御軸２５の夫々に取付けている。吸気カム制御軸２４は、気筒毎、つまり吸気カムキャリア１３毎に、吸気カム軸６の半径方向側方に配置され、カムハウジング８を構成するロアカムハウジング９とアッパカムハウジング１０の間に挟まれるようにして、吸気カム軸６の軸方向と平行な軸周りに回転自在に支持されている。そして、各吸気カム制御軸２４には、例えば図２に示すように、カムハウジング８を構成するロアカムハウジング９とアッパカムハウジング１０の間に挟まれるようにして、当該吸気カム制御軸２４自身の軸周りに回転させる電動モータなどの吸気カムアクチュエータ２６が連結されている。同様に、排気カム制御軸２５は、気筒毎、つまり排気カムキャリア１４毎に、排気カム軸７の半径方向側方に配置され、カムハウジング８を構成するロアカムハウジング９とアッパカムハウジング１０の間に挟まれるようにして、排気カム軸７の軸方向と平行な軸周りに回転自在に支持されている。そして、各排気カム制御軸２５には、例えば図２に示すように、カムハウジング８を構成するロアカムハウジング９とアッパカムハウジング１０の間に挟まれるようにして、当該排気カム制御軸２５自身の軸周りに回転させる電動モータなどの排気カムアクチュエータ２７が連結されている。
【００１９】
図５には、代表して吸気カム制御軸２４の斜視図を示す。また、図６には、代表して吸気カム制御軸２４によって作動される可変動弁装置１の詳細を示す。吸気カムピン２８は、各吸気カム制御軸２４の軸方向端部において、各吸気カム制御軸２４の半径方向に突出するように取付けられている。つまり、吸気カムピン２８は、各吸気カム制御軸２４、又は各吸気カムキャリア１３毎に一対ずつ設けられている。具体的には、何れか一方の吸気カムピン２８が直近の吸気端部カム面２２の吸気端部カム山部２２ｂの頂部に接触しているとき、他方の吸気カムピン２８は反対側の吸気端部カム面２２の吸気端部カムベース面２２ａに収まる位置に配置されている。そして、本実施形態では、対をなす二本の吸気カムピン２８は、互いに吸気カム制御軸２４の回転方向に位相差を有する状態で吸気カム制御軸２４に取付けられている。換言すれば、二本の吸気カムピン２８は、異なる取付角で吸気カム制御軸２４に取付けられている。この二本の吸気カムピン２８の位相差は、前述した吸気カムアクチュエータ２６の回転角と同じであり、予め設定されている。この回転角は、例えばステップモータのステップ数で規定したり、或いは吸気カムアクチュエータ２６の回転軸の回転をノッチやピンで規制したりすることで達成される。排気カム制御軸２５についても、同様にして、各排気カム制御軸２５の軸方向両端部に２本一対の排気カムピン２９が取付けられ、排気カムアクチュエータ２７により位相差相当の回転角で回転される。なお、吸気カムピン２８も、排気カムピン２９も、何れも金属製の中実円柱体である。
【００２０】
以下、吸気カムキャリア１３に代表して、本実施形態の可変動弁装置１の作用について説明する。図７では、吸気カムキャリア１３が図示左方端部に移動していて第２吸気カム１１ｂが吸気ロッカアーム１５に接触している。この状態では、本来、図示右方の吸気カムピン２８が対向する図示右方の吸気端部カム面２２に接触している（後述する図１０の状態）。このとき、図４に示す図示左方（車両右方）の半球穴３２内にボール３４が押し込まれており、吸気カムキャリア１３は容易には軸方向に移動しない。図７は、この状態から吸気カム制御軸２４を紙面の向こう側から手前側に回転させて、図示左方の吸気カムピン２８を図示左方の吸気端部カム面２２の吸気端部カムベース面２２ａ内に収納した状態を示している。この状態から、吸気カム軸６及び吸気カムキャリア１３が紙面の向こう側から手前側に回転すると、図示左方の吸気カムピン２８が図示左方の吸気端部カム面２２の吸気端部カム山部２２ｂに次第に接触し、吸気カムピン２８は軸方向に不動であることから吸気カムキャリア１３が相対的に図示右方、つまり吸気カムキャリア１３の軸方向に次第に移動する。そして、図８に示すように、図示左方の吸気カムピン２８が図示左方の吸気端部カム面２２の吸気端部カム山部２２ｂの頂部に接触すると、吸気カムキャリア１３が図示右方端部に移動し、その結果、第１吸気カム１１ａが吸気ロッカアーム１５に接触する。このとき、ボール３４はランド部３１の外周面を通過して、図４に示す図示右方（車両左方）の半球穴３２内にボール３４が押し込まれる。そのため、仮に図８の図示左方の吸気カムピン２８が図示左方の吸気端部カム面２２の吸気端部カム山部２２ｂから離れても、吸気カムキャリア１３は容易には軸方向に移動しない。この作用は、排気カムキャリア１４を軸方向に移動させて排気ロッカアーム１６に接触する排気カム１２を第２排気カム１２ｂから第１排気カム１２ａに切り替える場合も同様である。
【００２１】
一方、図９では、吸気カムキャリア１３が図示右方端部に移動していて第１吸気カム１１ａが吸気ロッカアーム１５に接触している。この状態では、本来、図示左方の吸気カムピン２８が対向する図示左方の吸気端部カム面２２に接触している（図８の状態）。このとき、図４に示す図示右方（車両左方）の半球穴３２内にボール３４が押し込まれており、吸気カムキャリア１３は容易には軸方向に移動しない。図９は、この状態から吸気カム制御軸２４を紙面の手前側から向こう側に回転させて、図示右方の吸気カムピン２８を図示右方の吸気端部カム面２２の吸気端部カムベース面２２ａ内に収納した状態を示している。この状態から、吸気カム軸６及び吸気カムキャリア１３が紙面の向こう側から手前側に回転すると、図示右方の吸気カムピン２８が図示右方の吸気端部カム面２２の吸気端部カム山部２２ｂに次第に接触し、吸気カムピン２８は軸方向に不動であることから吸気カムキャリア１３が相対的に図示左方、つまり吸気カムキャリア１３の軸方向に次第に移動する。そして、図１０に示すように、図示右方の吸気カムピン２８が図示右方の吸気端部カム面２２の吸気端部カム山部２２ｂの頂部に接触すると、吸気カムキャリア１３が図示左方端部に移動し、その結果、第２吸気カム１１ｂが吸気ロッカアーム１５に接触する。このとき、ボール３４はランド部３１の外周面を通過して、図４に示す図示左方（車両右方）の半球穴３２内にボール３４が押し込まれる。そのため、仮に図１０の図示右方の吸気カムピン２８が図示右方の吸気端部カム面２２の吸気端部カム山部２２ｂから離れても、吸気カムキャリア１３は容易には軸方向に移動しない。この作用は、排気カムキャリア１４を軸方向に移動させて排気ロッカアーム１６に接触する排気カム１２を第１排気カム１２ａから第２排気カム１２ｂに切り替える場合も同様である
【００２２】
このように本実施形態の車両用エンジンの可変動弁装置では、第１吸気カム１１ａと第２吸気カム１１ｂとの組合せ又は第１排気カム１２ａと第２排気カム１２ｂとの組合せといった複数のカムを切り替えて異なるバルブ作動特性を達成する場合に、吸気カム軸６及び排気カム軸７の夫々と一体回転すると共に吸気カム軸６及び排気カム軸７の夫々の軸方向に移動可能な吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々を、吸気カム軸６及び排気カム軸７の夫々を囲繞する円筒状に形成する。また、この吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々の外周には、互いに異なるバルブ作動特性を有し且つ吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々の軸方向に隣り合うように複数の第１吸気カム１１ａと第２吸気カム１１ｂの組合せ及び第１排気カム１２ａと第２排気カム１２ｂの組合せの夫々を配置する。また、この吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々の軸方向両端部の夫々には、吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々の軸方向に高低差を有する一対の吸気端部カム面２２及び排気端部カム面２３の夫々を配置する。また、吸気カム軸６及び排気カム軸７の夫々の半径方向側方には、吸気カム軸６及び排気カム軸７の夫々と平行な軸周りに回転可能な吸気カム制御軸２４及び排気カム制御軸２５の夫々を配置する。そして、外周面が一対の吸気端部カム面２２及び排気端部カム面２３の夫々の何れか一方と選択的に接触されて吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々を軸方向に移動する一対の吸気カムピン２８及び排気カムピン２９の夫々を、吸気カム制御軸２４及び排気カム制御軸２５の夫々の回転方向に位相差を有する状態で吸気カム制御軸２４及び排気カム制御軸２５の夫々に取付ける。そのため、吸気カム制御軸２４及び排気カム制御軸２５の夫々を回転させることにより、一対の吸気カムピン２８及び排気カムピン２９の夫々のうちの何れか一方を選択的に吸気端部カム面２２及び排気端部カム面２３の夫々に接触させることができ、吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々を軸方向に移動させることができる。従って、一対の吸気カムピン２８及び排気カムピン２９の夫々を吸気端部カム面２２及び排気端部カム面２３の夫々との接触位置に移動させる吸気カムアクチュエータ２６及び排気カムアクチュエータ２７の夫々の構造を簡素化することができ、加えて吸気カムピン２８及び排気カムピン２９の夫々の作動方法も簡素化することができる。
【００２３】
次に、本発明の車両用エンジンの可変動弁装置の第２実施形態について説明する。図１１は、本実施形態のシリンダヘッドの縦断面図である。図１１のシリンダヘッドは、前記第１実施形態の図３のシリンダヘッドに類似しており、同等の構成も多い。そこで、同等の構成には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々を、自身の軸方向に移動するための吸気カムピン２８及び排気カムピン２９の構成が、前記第１実施形態のものと異なる。図１２には、代表して吸気カム制御軸２４の斜視図を示す。本実施形態では、吸気カムピン２８が、吸気端部カム面２２に接触する吸気カムピンヘッド部２８ａと、その吸気カムピンヘッド部２８ａを吸気カム制御軸２４に連結する吸気カムピン連結部２８ｂとを備えて構成される。このうち、吸気カムピンヘッド部２８ａは、前記第１実施形態の吸気カムピン２８と同様の金属製中実円柱体（但し、短尺）である。一方、吸気カムピン連結部２８ｂは、例えば金属製板バネなどで構成され、その幅方向を吸気カム制御軸２４の軸方向、つまり吸気カムキャリア１３の移動方向に向けて配置されている。そのため、吸気カムピン連結部２８ｂは、吸気カムキャリア１３の半径方向に（厳密には半径方向にのみ）弾性変形可能で、特に吸気カムキャリア１３の軸方向、つまり吸気カムキャリア１３の移動方向の剛性は高い。なお、排気カムピン２９も、同様に、排気カムピンヘッド部２９ａと排気カムピン連結部２９ｂを備えて構成される。
【００２４】
本実施形態でも、前記第１実施形態と同様に、各気筒毎に、吸気カム制御軸２４及び排気カム制御軸２５の夫々を、個別の吸気カムアクチュエータ２６及び個別の排気カムアクチュエータ２７の夫々で回転制御する。しかし、本実施形態の変形例として、複数気筒分の吸気カム制御軸２４及び複数気筒分の排気カム制御軸２５の夫々を、１つの吸気カムアクチュエータ２６及び１つの排気カムアクチュエータ２７の夫々で回転制御するようにしてもよい。極端にいえば、全ての気筒分の吸気カム制御軸２４及び全ての気筒分の排気カム制御軸２５の夫々を、１つの吸気カムアクチュエータ２６及び１つの排気カムアクチュエータ２７の夫々で回転制御するようにしてもよい。周知のように、本実施形態のような直列４気筒エンジンでは、気筒列方向の何れか一方側から第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒と定義したとき、一般的に第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒などの順に点火する。４サイクルエンジンでは、クランク軸が２回転することで４つの行程が終了するので、４つの気筒では、気筒毎に行程が１８０°ずつ互いにずれている。つまり、どのようなタイミングでも、何れかの気筒で吸気行程が行われ、どのようなタイミングでも、何れかの気筒で排気行程が行われている。本実施形態のように吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々を軸方向に移動して吸気ロッカアーム１５及び排気ロッカアーム１６の夫々に接触する吸気カム１１及び排気カム１２の夫々を切り替える場合、カムが作動しているとき、つまり吸気行程又は排気行程中に切り替えることはできない。具体的には、吸気端部カム面２２の吸気端部カム山部２２ｂ及び排気端部カム面２３の排気端部カム山部２３ｂの夫々の位置が、吸気行程及び排気行程の夫々に重ならないように設定してある。
【００２５】
そのため、複数の気筒分の吸気カム制御軸２４及び排気カム制御軸２５の夫々を、１つの吸気カムアクチュエータ２６及び排気カムアクチュエータ２７の夫々で回転制御すると、何れかの気筒の吸気カムキャリア１３の吸気端部カム面２２及び排気カムキャリア１４の排気端部カム面２３の夫々で、吸気カムピン２８及び排気カムピン２９の夫々が吸気端部カム山部２２ｂの外周面及び排気端部カム山部２３ｂの外周面の夫々に接触する。このような場合、本実施形態では、図１３に吸気端部カム面２２及び吸気カムピン２８を代表して示すように、吸気端部カム面２２の吸気端部カム山部２２ｂの外周面に吸気カムピン２８の吸気カムピンヘッド部２８ａが接触しても、吸気カムピン連結部２８ｂが吸気カムキャリア１３の半径方向に撓む。然る後、吸気カムキャリア１３が図１３の時計回り方向に回転すれば、吸気カムピン２８の吸気カムピンヘッド部２８ａは吸気端部カム面２２の吸気端部カムベース面２２ａに対向するので、その状態で吸気カムピンヘッド部２８ａは吸気端部カムベース面２２ａ内に収納される。収納後は、前記第１実施形態の図７〜図１０の説明と同様に、吸気カムキャリア１３の軸方向への移動が行われる。この作用は、排気カムピン２９の排気カムピンヘッド部２９ａ及び排気カムピン連結部２９ｂでも同様である。
【００２６】
このように本実施形態の車両用エンジンの可変動弁装置では、前記第１実施形態の効果に加え、複数気筒分の吸気カムキャリア１３及び複数気筒分の排気カムキャリア１４の夫々を１つの吸気カム制御軸２４及び１つの排気カム制御軸２５の夫々で軸方向に移動させようとするとき、吸気カムピン２８及び排気カムピン２９の夫々が吸気端部カム面２２の吸気端部カム山部２２ｂ及び排気端部カム面２３の排気端部カム山部２３ｂの夫々の外周面に接触し、吸気カムピン２８及び排気カムピン２９の夫々の移動タイミングが最適な切り替えタイミングからずれるような場合であっても、吸気端部カム面２２及び排気端部カム面２３の夫々に接触する吸気カムピンヘッド部２８ａ及び排気カムピンヘッド部２９ａの夫々と吸気カム制御軸２４及び排気カム制御軸２５の夫々とを、吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々の半径方向にのみ弾性変形可能な吸気カムピン連結部２８ｂ及び排気カムピン連結部２９ｂの夫々で連結することにより、吸気カムピン連結部２８ｂ及び排気カムピン連結部２９ｂの夫々が吸気カムキャリア１３及び排気カムキャリア１４の夫々の半径方向に撓み、吸気カムピン２８及び排気カムピン２９の夫々の移動タイミングのずれを許容することができる。
【００２７】
なお、前記実施形態では、吸排気両系統の動弁機構に本発明の可変動弁装置を適用したが、吸排気何れか一方の系統、特に吸気系統にのみ本発明の可変動弁装置を適用してもよい。
【００２８】
以上、本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられ得ることは明白である。全てのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００２９】
１  可変動弁装置
２  エンジン
３  シリンダヘッド
４  シリンダヘッド本体
５  シリンダヘッドカバー
６  吸気カム軸
７  排気カム軸
８  カムハウジング
９  ロアカムハウジング
１０  アッパカムハウジング
１１  吸気カム
１１ａ  第１吸気カム
１１ｂ  第２吸気カム
１２  排気カム
１２ａ  第１排気カム
１２ｂ  第２排気カム
１３  吸気カムキャリア
１４  排気カムキャリア
１５  吸気ロッカアーム
１６  排気ロッカアーム
１７  吸気バルブ
１８  吸気ラッシュアジャスタ
１９  排気バルブ
２０  排気ラッシュアジャスタ
２１  バルブスプリング
２２  吸気端部カム面
２３  排気端部カム面
２４  吸気カム制御軸
２５  排気カム制御軸
２６  吸気カムアクチュエータ
２７  排気カムアクチュエータ
２８  吸気カムピン
２８ａ  吸気カムピンヘッド部
２８ｂ  吸気カムピン連結部
２９  排気カムピン
２９ａ  排気カムピンヘッド部
２９ｂ  排気カムピン連結部
３１  ランド部
３２  半球穴
３３  貫通穴
３４  ボール
３５  スプリング
３６  プラグ（盲栓）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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