(57)【要約】【課題】エンジンバルブのリフト動作中におけるバルブリフト量の切替えが行われないようにする。【解決手段】可変カムピース４０とカムシャフト２２との間には、可変カムピース４０をカムシャフト２２から離れる方向に付勢するスプリング５４が介装されており、スプリング５４の付勢力は、エンジンバルブ１４を開閉させるために必要な力よりも弱くなるように設定されており、カムシャフト２２の内部には、可変カムピース４０のカムシャフト２２側への移動を規制するロック機構が設けられており、前記ロック機構は、可変カムピース４０がカムシャフト２２から最も離れた位置に移動したときにのみ、可変カムピース４０のカムシャフト２２側への移動を規制することを特徴とする、可変カム機構１００。【選択図】図２
2008095568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトと同期して回転するカムシャフトに対し径方向への移動が可能な状態で可変カムピースが設けられており、前記可変カムピースの径方向への移動によりエンジンバルブのリフト量を変更できるように構成されたエンジンバルブ駆動用の可変カム機構であって、
前記可変カムピースと前記カムシャフトとの間には、前記可変カムピースを前記カムシャフトから離れる方向に付勢するスプリングが介装されており、前記スプリングの付勢力は、前記エンジンバルブを開閉させるために必要な力よりも弱くなるように設定されており、
前記カムシャフトの内部には、前記可変カムピースの前記カムシャフト側への移動を規制するロック機構が設けられており、
前記ロック機構は、前記可変カムピースが前記カムシャフトから最も離れた位置に移動したときにのみ、前記可変カムピースの前記カムシャフト側への移動を規制することを特徴とする、可変カム機構。
【請求項２】
請求項１に記載の可変カム機構であって、
前記ロック機構は、前記カムシャフトの内部においてアンロック位置からロック位置に作動されるプランジャによって構成されており、ロック位置に作動された前記プランジャが前記可変カムピースに設けられた挿入ピンの前記カムシャフト内部への進入を阻止することによって、前記可変カムピースの前記カムシャフト側への移動が規制されることを特徴とする、可変カム機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンバルブを開閉させるためのバルブ駆動機構を構成する可変カム機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンバルブのリフト量を低速運転時には小さく、高速運転時には大きくなるように切替えることによって、低速運転時及び高速運転時の双方において出力を向上させるようにしたバルブ駆動装置が公知である（特許文献１参照）。この種のバルブ駆動装置は、カムシャフトに対し径方向への移動が可能な可変カムピースを備えており、可変カムピースがエンジンの回転数等に応じてカムシャフトの径方向に移動することによって、その可変カムピースによって駆動されるエンジンバルブのリフト量が増減するように構成されている。
【０００３】
しかしながら、上記した従来のバルブ駆動装置では、エンジンバルブを開閉させるためのリフト動作中に、可変カムピースをカムシャフトの径方向へ移動させてエンジンバルブのリフト量を切替える動作が行われる場合があるので問題であった。この場合、エンジンバルブのリフト動作中にバルブリフト量の切替えが行われることによって、カムシャフトの駆動トルクの急変により当該カムシャフトに対して無理な力が作用し、摩耗や騒音などの原因となりうるので問題であった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決する技術として、特許文献２には、可変カムピースをカムシャフトの径方向に移動させるためのピストンと支持ピンとを備えた内燃機関の動弁装置におけるカム切替機構が開示されている。
しかし、この特許文献２に記載のカム切替機構は、エンジンバルブの開閉に必要な力と可変カムピースをカムシャフトの径方向に移動させる力（支持ピンの軸力）とのバランスをとることによってエンジンバルブの開閉動作中におけるバルブリフト量の切替動作を防止しようとするものであるが、そのバランスをとるための計算方法が著しく不明確であり、従来技術として成立しうるものではなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１６７４０５号公報
【特許文献２】特開平７−１３３７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、より簡易な構成を有するエンジンバルブ駆動用の可変カム機構を提供することである。また、エンジンバルブを駆動するためのバルブ駆動装置を構成する可変カム機構において、エンジンバルブのリフト動作中におけるバルブリフト量の切替えが行われないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明は、クランクシャフトと同期して回転するカムシャフトに対し径方向への移動が可能な状態で可変カムピースが設けられており、前記可変カムピースの径方向への移動によりエンジンバルブのリフト量を変更できるように構成されたエンジンバルブ駆動用の可変カム機構であって、前記可変カムピースと前記カムシャフトとの間には、前記可変カムピースを前記カムシャフトから離れる方向に付勢するスプリングが介装されており、前記スプリングの付勢力は、前記エンジンバルブを開閉させるために必要な力よりも弱くなるように設定されており、前記カムシャフトの内部には、前記可変カムピースの前記カムシャフト側への移動を規制するロック機構が設けられており、前記ロック機構は、前記可変カムピースが前記カムシャフトから最も離れた位置に移動したときにのみ、前記可変カムピースの前記カムシャフト側への移動を規制することを特徴とする、可変カム機構である。
【０００８】
第１発明によれば、可変カムピースが高リフト位置（カムシャフトから最も離れた位置）に達したときにのみ、ロック機構によるロック動作（可変カムピースのカムシャフト側への移動を規制する動作）が行われるようになっている。ここで、可変カムピースをカムシャフトから離れる方向に付勢するスプリングの付勢力は、エンジンバルブを開閉させるために必要な力よりも弱くなるように設定されている。このため、エンジンバルブのリフト動作中は、可変カムピースが高リフト位置に移動しないようになっている。したがって、エンジンバルブのリフト動作中は、ロック機構によるロック動作が行われないために、バルブリフト量の切替えが行われないようになっている。
【０００９】
第２発明は、第１発明の可変カム機構において、前記ロック機構は、前記カムシャフトの内部においてアンロック位置からロック位置に作動されるプランジャによって構成されており、ロック位置に作動された前記プランジャが前記可変カムピースに設けられた挿入ピンの前記カムシャフト内部への進入を阻止することによって、前記可変カムピースの前記カムシャフト側への移動が規制されることを特徴とする、可変カム機構である。
【００１０】
第２発明によれば、可変カムピースのカムシャフト側への移動を規制するロック機構を、少ない部材を使って簡易に構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、より簡易な構成を有するエンジンバルブ駆動用の可変カム機構を提供することが可能となる。また、エンジンバルブ駆動用の可変カム機構において、エンジンバルブのリフト動作中におけるバルブリフト量の切替えが行われないようにすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。
図１は、エンジンバルブを開閉させるための動弁機構１０を示している。この動弁機構１０は、エンジンのシリンダヘッド１２の上部に設けられるものであり、エンジンバルブ１４、バルブスプリング１６、ロッカアーム１８、ローラ２０、カムシャフト２２、カム２４、ピボット２６などの複数の構成要素からなるものである。
【００１３】
ロッカアーム１８は、ローラ２０を有するローラロッカアームの形式であり、ローラ２０はカムシャフト２２に対して一体的に設けられたカム２４の周面に接触している。このロッカアーム１８の一端側には、エンジンバルブ１４のステム部１４ａの上端に対して上方から当接可能な当接部２８が設けられている。このロッカアーム１８の他端側には、シリンダヘッド１２の上部に設けられたラッシュアジャスタのピボット２６に取り付けられる取付部３０が設けられている。カムシャフト２２は、エンジンのクランクシャフトとベルト等を介して連結されており、カムシャフト２２はクランクシャフトと同期して回転する。カムシャフト２２が回転すると、カムシャフト２２と一体となってカム２４が回転する。カム２４が回転すると、カム２４の周面と接触しているローラ２０が当該カム２４によって押圧される。カム２４によってローラ２０が押圧されると、ロッカアーム１８がピボット２６を支点として揺動運動を行う。これにより、エンジンバルブ１４のステム部１４ａの上端がロッカアーム１８の当接部２８によって上方から押圧されるので、エンジンシリンダの吸排気の各ポートがエンジンバルブ１４によって所定のタイミングで開閉される。
【００１４】
図２は、カムシャフト２２に対して一体的に設けられたカム２４によって構成される可変カム機構１００の縦断面図である。図３は、図２に示す可変カム機構１００のＡ−Ａ線断面図である。本実施形態の可変カム機構１００は、カム２４の一部を構成する可変カムピース４０を高リフト位置及び低リフト位置に移動させることによって、エンジンバルブ１４のリフト量を大小に切り替えるための機構である。なお、図２及び図３は、カム２４の一部を構成する可変カムピース４０が高リフト位置にてロックされた状態を示している。
【００１５】
図２、３に示すように、カムシャフト２２に対して一体的に設けられたカム２４は、可変カムピース４０及び固定カムピース４２を備えている。
可変カムピース４０は、カムシャフト２２に対して相対的に回転しないように、かつ、カムシャフト２２の径方向に対して移動可能な状態で設けられている。これに対して、固定カムピース４２は、カムシャフト２２に対して相対的に回転しないように、かつ、カムシャフト２２の径方向に対して移動不能な状態で設けられている。
なお、図３に示すように、固定カムピース４２は、可変カムピース４０の表裏両側を挟むようにして２つ設けられている。
【００１６】
図３に示すように、可変カムピース４０は全体として略楕円形の形状を有しており、その中心部にはカムシャフト２２が貫通する貫通孔４４が設けられている。カムシャフト２２の断面形状はほぼ正方形をなしており、貫通孔４４はこのカムシャフト２２の断面とほぼ同じ大きさの幅を有する略長方形の形状を有している。したがって、可変カムピース４０は、カムシャフト２２の側面に沿って当該カムシャフト２２の径方向（図３における上下方向）に移動可能であり、かつ、カムシャフト２２に対して相対的に回転不能な状態で固定されている。
【００１７】
図４は、可変カムピース４０の拡大斜視図である。
図４に示すように、可変カムピース４０には突出ピン４６が設けられている。この突出ピン４６は、可変カムピース４０の中心部に設けられた貫通孔４４の内周壁面から下方に向けて突出するように設けられている。この突出ピン４６の下端部には嵌合溝４８が設けられており、この嵌合溝４８に対して可変カムピース４０とは別体で設けられた挿入ピン５０の頭部５０ａが嵌合する。これにより、突出ピン４６と挿入ピン５０が軸方向に連結するようになっている。
【００１８】
カムシャフト２２に対して可変カムピース４０を組み付ける手順について説明する。
まず、カムシャフト２２に設けられた挿入孔５２に対して挿入ピン５０をその頭部５０ａが露出した状態で挿入する。つぎに、可変カムピース４０に設けられた突出ピン４６をスプリング５４の中心部に挿入する（図２，図４参照）。その後、スプリング５４を下方から押し縮めた状態としつつ、可変カムピース４０の中心部に設けられた貫通孔４４に対してカムシャフト２２を貫通させる。最後に、挿入ピン５０の頭部５０ａを突出ピン４６の下端部に設けられた嵌合溝４８に嵌合させることによって、挿入ピン５０と突出ピン４６を軸方向に連結する。これにより、図３に示すように、カムシャフト２２と可変カムピース４０の間にスプリング５４が介装された状態で、かつ、突出ピン４６に連結された挿入ピン５０が挿入孔５２に挿入された状態で、カムシャフト２２に対して可変カムピース４０が組み付けられる。
【００１９】
図２に示すように、本実施形態の可変カム機構１００では、カムシャフト２２に対して同じ角度でカム２４が２つずつ取り付けられており、この２つのカム２４を覆うようにしてカムケース５６が設けられている。これら２つのカム２４は、エンジン気筒に設けられる２本のエンジンバルブ１４をそれぞれ同じタイミングで開閉させることが可能である。なお、カムシャフト２２の断面は略正方形の形状を有しているために、このカムシャフト２２に対しては回転角度が９０°ずつ異なるように複数のカム２４を取り付けることが可能である。
【００２０】
図２に示すように、カムシャフト２２の内部にはプランジャ収容部５８が形成されている。このプランジャ収容部５８には、円柱状に形成された２つのプランジャ６０が軸方向に沿って移動可能な状態で収容されている。この２つのプランジャ６０の後端側には、プランジャ６０の後端面６０ａに油圧を作用させるための油圧室６２が形成されている。この油圧室６２には、カムケース５６の内部に形成された油路６４を通って作動油が供給されるようになっている。一方、２つのプランジャ６０の間にはリターンスプリング６６が介装されており、このリターンスプリング６６によって２つのプランジャ６０が互いに離間する方向に付勢されるとともに、２つのプランジャ６０の前端面６０ｂには、このリターンスプリング６６を保持するための保持ピン６８が設けられている。
【００２１】
油圧室６２の油圧が上昇した場合には、プランジャ６０の後端面６０ａに作用する油圧がリターンスプリング６６の付勢力に打ち勝って、２つのプランジャ６０が互いに近づく方向に作動される。すると、図２に示すように、挿入ピン５０のカムシャフト２２内部への進入が阻止される位置までプランジャ６０が前進することとなる。このプランジャ６０の位置を「ロック位置」と呼ぶことにする。
【００２２】
これとは反対に、油圧室６２の油圧が下降した場合には、リターンスプリング６６の付勢力がプランジャ６０の後端面６０ａに作用する油圧に打ち勝って、２つのプランジャ６０が互いに離間する方向に作動される。すると、図５に示すように、挿入ピン５０のカムシャフト２２内部への進入が許容される位置までプランジャ６０が後退することとなる。このプランジャ６０の位置を「アンロック位置」と呼ぶことにする。なお、カムシャフト２２には棒状のストッパ７０が打ち込まれており、このストッパ７０によってプランジャ６０がアンロック位置にて位置決めされるようになっている。
【００２３】
図５は、プランジャ６０がアンロック位置に作動された状態における可変カム機構１００の縦断面図である。図６は、図５に示す可変カム機構１００のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図５及び図６は、図２及び図３に示す可変カム機構１００における可変カムピース４０がカムシャフト２２とともに１８０°回転した状態を示している。
【００２４】
プランジャ６０がアンロック位置に作動された状態では、図５及び図６に示すように、挿入ピン５０のカムシャフト２２内部への進入が許容される。これにより、カムシャフト２２に対する可変カムピース４０の径方向への移動が許容される。
【００２５】
ここで、可変カムピース４０とカムシャフト２２の間には、可変カムピース４０をカムシャフト２２から遠ざかる方向に付勢するためのスプリング５４が介装されている。このスプリング５４の付勢力は、エンジンバルブ１４を開閉させるために必要な力よりも弱く設定されている。より具体的には、スプリング５４の付勢力は、エンジンバルブ１４を閉じる方向に付勢するバルブスプリング１６の付勢力よりも弱く設定されている。このため、プランジャ６０がアンロック位置に作動されている状態では、スプリング５４の付勢力がバルブスプリング１６の付勢力にうち負けてしまうために、エンジンバルブ１４のリフト量は可変カムピース４０のカム高さによって決定されるのではなく、それよりも低い固定カムピース４２のカム高さによって決定されることとなる。
【００２６】
以上をまとめると、つぎのようになる。
（１）プランジャ６０がロック位置に作動されている状態では、可変カムピース４０が高リフト位置にて固定された状態であり、かつ、エンジンバルブ１４がこの可変カムピース４０によって駆動される。したがって、この状態では、エンジンバルブ１４のリフト量が“大きい”状態となる（図２，３参照）。
（２）プランジャ６０がアンロック位置に作動されている状態では、可変カムピース４０が高リフト位置にて固定されていない状態であり、かつ、エンジンバルブ１４がこの可変カムピース４０ではなく、固定カムピース４２によって駆動される。したがって、この状態では、エンジンバルブ１４のリフト量が“小さい”状態となる（図５，６参照）。
【００２７】
図２，３に示すように、可変カムピース４０がカムシャフト２２から最も離れた位置（高リフト位置）に達したときにのみ、プランジャ６０はアンロック位置からロック位置に移動することが可能である。つまり、プランジャ６０は、可変カムピース４０が高リフト位置に達したときにのみ、可変カムピース４０のカムシャフト２２側への移動を規制する動作（ロック動作）を行うことが可能である。
【００２８】
したがって、エンジンバルブ１４を開閉させるためのリフト動作中は、プランジャ６０がアンロック位置からロック位置に移動することができないために、エンジンバルブ１４のリフト量の切替え（低リフト量から高リフト量への切替え）が行われないようになっている。これにより、エンジンバルブ１４のリフト動作中におけるリフト量の切替えに起因する種々の不具合（カムシャフト２２に作用するトルク負荷の急変に伴う騒音等）の発生を未然に防止することが可能となっている。
【００２９】
以上説明したように、本発明の可変カム機構１００によれば、エンジンバルブのリフト動作中におけるバルブリフト量の切替えが行われないようにすることが可能であるとともに、可変カム機構１００の構成をより簡易なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】エンジンバルブを開閉させるための動弁機構を示している。
【図２】可変カム機構の縦断面図であり、可変カムピースが高リフト位置にてロックされた状態を示している。
【図３】図２に示す可変カム機構のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】可変カムピースの拡大斜視図である。
【図５】可変カム機構の縦断面図であり、プランジャがアンロック位置に作動された状態を示している。
【図６】図５に示す可変カム機構のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…動弁機構
１４…エンジンバルブ
１６…バルブスプリング
１８…ロッカアーム
２２…カムシャフト
２４…カム
４０…可変カムピース
４２…固定カムピース
４４…貫通孔
５０…挿入ピン
５２…挿入孔
５４…スプリング
６０…プランジャ
１００…可変カム機構
【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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