(57)【要約】【課題】小型化が図れるとともに製造が容易であり、カム軸の回転時にカムの切り替えタイミングが遅れてもバルブの作動不良の発生を防止する内燃機関の可変動弁装置を提供すること。【解決手段】カム軸３に対して軸方向へ移動可能なカムキャリア４と、ロッカアーム１１の被押圧ローラと接触したときにカムキャリア４の軸方向の移動を許容する共通のベース円部４１Ａ，４２Ａを有し、かつそれぞれの形状が異なるノーズ部４１Ｂ，４２Ｂを有する低速カム４１、高速カム４２と、カムキャリア４を軸方向へ沿って移動させてロッカアーム１１側と対向するカムを低速カム４１または高速カム４２に切り替えるプランジャ５と、カムキャリア４の軸方向の移動が完了する前にノーズ部４１Ｂ，４２Ｂが被押圧ローラ１１Ａに近づいた場合に、カムキャリア４を低速カム４１と高速カム４２のいずれか一つが被押圧ローラ１１Ａと対向する位置へ強制的に移動させるガイド機構６０と、を備える。【選択図】図６
2013060823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド側に回転自在に軸支されたカム軸と、
前記カム軸に嵌合して前記カム軸と一体に回転し、かつ前記カム軸に対して軸方向へ移動可能なカムキャリアと、
前記カムキャリアの外周面に軸方向へ沿って隣接して設けられ、バルブ側部材と接触したときに前記カムキャリアの軸方向の移動を許容する共通のベース円部を有し、かつそれぞれの形状が異なるノーズ部を有する複数のカムと、
前記カムキャリアを軸方向へ沿って移動させて前記カムを切り替えるカム切り替え駆動部と、
前記カムキャリアの軸方向の移動が完了する前に前記ノーズ部が前記バルブ側部材に近づいた場合に、前記カムキャリアをいずれか一つの前記カムが前記バルブ側部材と対向する位置へ強制的に移動させるガイド機構と、
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記ガイド機構は、
前記カムキャリアの外周面に周回するように形成されたガイド溝と、
前記ガイド溝の周方向の一部の領域を、溝幅方向に前記カムの数のガイド通路に分割するように、前記ガイド溝の底部より立ち上がるガイド壁と、
前記シリンダヘッド側に固定され、前記カムキャリアの回転に伴って前記ガイド通路に対して相対的に移動して前記ガイド通路内を通過するガイド片と、を備え、
前記ガイド片が前記ガイド通路のいずれか一つ内に位置する場合には、前記カムのいずれか一つが前記バルブ側部材と対向するように設定し、
前記カムキャリアの軸方向の移動が完了する前に前記ノーズ部が前記バルブ側部材に近づいた場合に、前記ガイド片によって前記ガイド壁が前記ガイド片の側方に案内されて前記ガイド片が前記ガイド通路のいずれか一つに振り分けられるように設定したこと
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記カムキャリアの軸方向の端面に、軸方向の高低差を有する端部カム面が周回するように形成され、
前記カム切り替え駆動部は、前記カム軸の軸方向へ沿って往復運動可能な可動部を有し、該可動部が前記端部カム面を押圧することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記端部カム面は、前記可動部が接触することにより前記カムキャリアが移動されないキャリア非駆動部と、前記可動部との接触により前記カムキャリアを移動させるキャリア駆動部と、前記カムキャリアを最大限移動した位置にて停止させるキャリア最大駆動部と、を備え、
前記ノーズ部が前記バルブ側部材と接触するときに前記可動部が前記キャリア非駆動部と対向し、前記ベース円部が前記バルブ側部材と接触するときに前記可動部が前記キャリア駆動部または前記キャリア最大駆動部と対向するように設定したことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
前記キャリア最大駆動部および前記キャリア駆動部が前記可動部と対向する位置を通過して前記キャリア非駆動部が前記可動部に対向した状態で、前記ノーズ部が前記バルブ側部材に接触する前に、前記ガイド壁が前記ガイド片に到達するように設定したことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
前記ガイド壁と前記ガイド片の互いに当接して案内する端部は、尖端状に形成したことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載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】
従来、内燃機関の可変動弁装置としては、バルブタイミング・リフト量を変化させるためのカムキャリアに形成された大小２種類のカムの側方外周に螺旋状の溝を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この可変動弁装置は、カムキャリアの半径方向から螺旋状の溝に操作部材のピンを抜き差しするように操作し、その操作に応じてカムキャリアをカム軸に対して軸方向に移動させてカムを切り替えるようになっている。
【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、上記従来の可変動弁装置では、カムキャリアの外周面にカム軸方向に軌道が変化する螺旋状の溝を形成するためのスペースが必要であった。したがって、このような可変動弁装置を採用するとエンジンの全長が長くなるという問題点がある。また、このように螺旋状の溝にピンを抜き差しする操作部材は、シリンダヘッドにおいてカムキャリアよりも上方に配置する必要があるため、シリンダヘッドが大きくなるという問題点がある。
【０００５】
また、上記可変動弁装置では、カムの外周面に螺旋状の溝を精度良く形成する必要があり、製造が困難になるとともにコスト高になるという問題点がある。
【０００６】
さらに、上記可変動弁装置では、操作部材側の駆動系の不具合により作動タイミングにずれが生じた場合に、螺旋状の溝に対してピンが早めに抜かれるなどの動作が起こることが考えられる。このように、螺旋状の溝からピンが早めに抜かれた場合には、カム切り替えが途中で中断されてしまうため、隣接するカム間の段差部分がロッカアーム（バルブ作動部材）などのバルブ側部材に接触してバルブの作動不良が発生する虞があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、小型化が図れるとともに製造が容易であり、カム軸の回転時にカムの切り替えタイミングが遅れてもバルブの作動不良の発生を防止する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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、シリンダヘッド側に回転自在に軸支されたカム軸と、このカム軸に嵌合して前記カム軸と一体に回転し、かつカム軸に対して軸方向へ移動可能なカムキャリアと、このカムキャリアの外周面に軸方向へ沿って隣接して設けられ、バルブ側部材と接触したときにカムキャリアの軸方向の移動を許容する共通のベース円部を有し、かつそれぞれの形状が異なるノーズ部を有する複数のカムと、このカムキャリアを軸方向へ沿って移動させてカムを切り替えるカム切り替え駆動部と、カムキャリアの軸方向の移動が完了する前にノーズ部がバルブ側部材に近づいた場合に、カムキャリアをいずれか一つのカムがバルブ側部材と対向する位置へ強制的に移動させるガイド機構と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記態様としては、上記ガイド機構が、上記カムキャリアの外周面に周回するように形成されたガイド溝と、上記ガイド溝の周方向の一部の領域を、溝幅方向に前記カムの数のガイド通路に分割するように、ガイド溝の底部より立ち上がるように形成されたガイド壁と、シリンダヘッド側に固定され、カムキャリアの回転に伴ってガイド通路に対して相対的に移動してこのガイド通路内を通過するガイド片と、を備え、このガイド片がガイド通路のいずれか一つ内に位置する場合には、カムのいずれか一つがバルブ側部材と対向するように設定され、カムキャリアの軸方向の移動が完了する前に上記ノーズ部がバルブ側部材に近づいた場合に、ガイド片によってガイド壁がガイド片の側方に案内されてガイド片がガイド通路のいずれか一つに振り分けられるように設定した構成としてもよい。
【００１０】
上記態様としては、上記カムキャリアの軸方向の端面に、軸方向の高低差を有する端部カム面が周回するように形成され、上記カム切り替え駆動部が、カム軸の軸方向へ沿って往復運動可能な可動部を有し、この可動部が端部カム面を押圧する構成としてもよい。
【００１１】
上記態様としては、上記端部カム面が、上記可動部によりカムキャリアが移動されないキャリア非駆動部と、可動部が接触することによりカムキャリアを移動させるキャリア駆動部と、カムキャリアを最大限移動した位置にて停止させるキャリア最大駆動部と、を備え、上記ノーズ部がバルブ側部材と接触するときに可動部がキャリア非駆動部と対向し、ベース円部がバルブ側部材と接触するときに可動部がキャリア駆動部またはキャリア最大駆動部と対向するように設定した構成とすることができる。
【００１２】
上記態様としては、上記キャリア最大駆動部および上記キャリア駆動部が上記可動部と対向する位置を通過して上記キャリア非駆動部が可動部に対向した状態で、上記ノーズ部が上記バルブ側部材に接触する前に、上記ガイド壁が上記ガイド片に到達するように設定することが好ましい。
【００１３】
上記態様としては、上記ガイド壁と上記ガイド片の互いに当接して案内する端部が、尖端状に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る内燃機関の可変動弁装置によれば、小型化が図れるとともに製造が容易であり、カム軸の回転時にカムの切り替えタイミングが遅れてもバルブの作動不良の発生を防止する内燃機関の可変動弁装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置を備えたシリンダヘッドの断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の分解斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置をロアカムハウジングとアッパカムハウジングとで支持した状態を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置におけるカム軸を示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の側面図である。
【図８】図８は、ガイド片とガイド壁が当接して互いに案内をしている状態を示す、図１のVIII−VIII線で切断した部分の断面図である。
【図９】図９は、ガイド壁がガイド片の側方に位置する状態を示す、図１のVIII−VIII線で切断した部分の断面図である。
【図１０−１】図１０−１は、高速カムのベース円部がロッカアームの被押圧ローラと接触している状態を示す、図４のX−X線で切断した状態を示す断面図である。
【図１０−２】図１０−２は、高速カムのノーズ部がロッカアームの被押圧ローラと接触している状態を示す、図４のX−X線で切断した状態を示す断面図である。
【図１０−３】図１０−３は、図１０−２に示した状態でプランジャのピストンを突出させた状態を示す、図４のX−X線で切断した状態を示す断面図である。
【図１０−４】図１０−４は、図１０−３の状態でカムキャリアが回転して端部カム面とピストンとの作用によりカムキャリアが移動して低速カムがロッカアームの被押圧ローラと接触した状態を示す、図４のX−X線で切断した状態を示す断面図である。
【図１０−５】図１０−５は、図１０−４に示した状態でカムキャリアが回転して低速カムのノーズ部がロッカアームの被押圧ローラに接触した状態を示す、図４のX−X線で切断した状態を示す断面図である。
【図１１−１】図１１−１は、高速カムのノーズ部がロッカアームの被押圧ローラと接触してバルブをリフトし、ガイド壁がガイド片の側方に位置している状態を示す可変動弁装置の側面図である。
【図１１−２】図１１−２は、高速カムのベース円部がロッカアームの被押圧ローラに接触し、ガイド壁がガイド片と離れる状態を示す可変動弁装置の側面図である。
【図１１−３】図１１−３は、高速カムのベース円部がロッカアームの被押圧ローラに接触し、ガイド壁がガイド片と完全に離れてカムキャリアが軸方向へ移動可能な状態を示す可変動弁装置の側面図である。
【図１１−４】図１１−４は、カムキャリアの回転に伴いガイド壁の前端部がガイド片に至った時点の可変動弁装置の側面図である。
【図１２】図１２は、カムキャリアのストロークとガイド壁の高さとバルブリフト量の変化を示すタイミングチャートである。
【図１３】図１３は、バルブリフト量Ａ１と端部カム面の高さＡ２とプランジャのストロークＡ３とカムキャリアの移動量（不完全な移動の場合を含む）Ａ４の変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の詳細を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（可変動弁装置の概略構成）
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置２は、内燃機関のシリンダヘッド１に内蔵されている。なお、このシリンダヘッド１の全体構成は、通常のシリンダヘッドと略同様であり、ヘッド本体１Ａとヘッドカバー１Ｂとを備えている。ヘッド本体１Ａには、吸気バルブ１３が、ヘッド本体１Ａ側の図示しないバルブガイドで軸方向に進退可能に設けられている。この吸気バルブ１３は、バルブスプリング１４により引き上げる方向（吸気ポートと燃焼室とを閉じる方向）に付勢されている。
【００１８】
図２〜図４に示すように、可変動弁装置２は、カム軸３と、複数のカムとしての低速カム４１と高速カム４２が隣接して設けられているカムキャリア４と、カムキャリア４の両端側に対向配置されたカム切り替え駆動部としての一対のプランジャ５と、を備えている。また、図１、図６および図７に示すように、可変動弁装置２は、カムキャリア４とシリンダヘッド１側との間に設けられたガイド機構６０と、を備えている。なお、図６は可変動弁装置２の平面図、図７は可変動弁装置２の側面図である。
【００１９】
このような可変動弁装置２は、吸気バルブ１３のリフト状態を変化させるために、低速カム４１と高速カム４２の切り替えを行うようになっている。また、図１に示すように、このシリンダヘッド１には、この他に、排気バルブ側のカム軸３０や排気カム４０などを備えている。
【００２０】
図１〜図３に示すように、本実施の形態では、カムキャリア４の回転に伴いスイングするタイプのバルブ側部材としてのロッカアーム１１が用いられている。このロッカアーム１１は、一端部１１Ｃ下面に形成された凹部がピボット１２Ａの上に当接するように配置されている。すなわち、ロッカアーム１１は、一端部１１Ｃ側で揺動中心（支点）となるピボット１２Ａで支持されている。なお、ピボット１２Ａは円筒状のピボット支持部１２に出没調整可能に設けられている。
【００２１】
ロッカアーム１１の中央には、被押圧ローラ１１Ａがピン１１Ｂで軸支されている。この被押圧ローラ１１Ａは、ロッカアーム１１の上面から突出しており、カムキャリア４の低速カム４１と高速カム４２のいずれかに当接するようになっている。ロッカアーム１１の他端部側のアーム先端部１１Ｄの下面は、吸気バルブ１３の上端に当接するようになっている。なお、本実施の形態では、アーム先端部１１Ｄの下面が吸気バルブ１３の上端に当接する構成であるが、アーム先端部１１Ｄの下面からバルブクリアランスアジャスタが突出する構成としても勿論よい。
【００２２】
（カム軸）
図１および図４に示すように、カム軸３は、ヘッド本体１Ａの上に配置された軸受け部となるロアカムハウジング６とアッパカムハウジング７とに回転自在に支持され、図示しないチェーンやベルト等により図示しないクランクシャフトと連動して回転するように連動部分を備えている。なお、本実施の形態に係る可変動弁装置２では、カム軸３における連動部分の図示を省略している。ロアカムハウジング６とアッパカムハウジング７は、図示しない内燃機関の気筒と重ならない位置に配置され、図１に示すようにヘッド本体１Ａに架設されている。なお、これらロアカムハウジング６とアッパカムハウジング７は、ヘッドカバー１Ｂで覆われてシリンダヘッド１内に内蔵されている。
【００２３】
カム軸３の回転数は、例えば、クランクシャフトの回転数の１／２となるように設定されている。本実施の形態において、このカム軸３は、図示しない内燃機関としてのエンジンの前後方向（図２〜４に矢印で示す方向）に沿って延びるように配置されている。
【００２４】
図５に示すように、カム軸３は、円筒形状であり、内部に軸方向に沿って形成され互いに区画された第１オイル通路３３と第２オイル通路３４とが形成されている。また、カム軸３における中央部の外周面には、軸方向に所定の幅寸法を持つスプライン外歯３１が周回して形成されている。スプライン外歯３１の一部には、軸方向に沿って平坦な平坦部３２が形成されている。この平坦部３２の中央の２箇所には、カムキャリア４の位置決め用の凹部３２Ａ，３２Ｂが所定距離隔てて軸方向に沿って形成されている。
【００２５】
図５に示すように、カム軸３におけるスプライン外歯３１を形成した領域の軸方向の両側には、第１オイル溝３５と第２オイル溝３６と周回して形成されている。図４に示すように、カム軸３における、第１オイル溝３５および第２オイル溝３６が形成された領域は、上記したロアカムハウジング６とアッパカムハウジング７との間の軸受部に回転自在に支持されている。
【００２６】
図１０−１に示すように、第１オイル溝３５には、第１オイル通路３３に連通する連通孔３３Ａが形成されている。第２オイル溝３６には、第２オイル通路３４に連通する連通孔３４Ａが形成されている。第１オイル溝３５および第２オイル溝３６は、図４に示すロアカムハウジング６およびアッパカムハウジング７との間の軸受部に潤滑油を供給する機能を有している。
【００２７】
（カムキャリア）
図３に示すように、カムキャリア４は、カム軸３を取り囲むように円筒状に形成されている。このカムキャリア４の内周面には、カム軸３のスプライン外歯３１と噛み合うスプライン内歯４５が形成されている。このため、カム軸３とカムキャリア４とは、一体に回転するとともに、カムキャリア４がカム軸３に対して軸方向へ移動可能となっている。
【００２８】
図２〜４に示すように、カムキャリア４は、周面にバルブ作動特性の異なる、第１カムとしての低速カム４１と、第２カムとしての高速カム４２とが軸方向に並んで一体に設けられている。なお、本実施の形態においては、図２〜４に示すように、低速カム４１と高速カム４２との一体構成体は、カムキャリア４において所定間隔を隔てて一対が配置されている。一対の低速カム４１，４１が選択される場合は、それぞれの低速カム４１が、吸気バルブ１３（ロッカアーム１１）の上方に位置し、一対の高速カム４２が選択される場合は、それぞれの高速カム４２が、吸気バルブ１３（ロッカアーム１１）の上方に位置するように、低速カム４１同士の間隔、高速カム４２同士の間隔、および吸気バルブ１０同士の間隔は、同一に設定されている。
【００２９】
図４に示すように、低速カム４１は、基礎となるベース円部４１Ａと、ベース円部４１Ａよりも半径方向外側へ突出したノーズ部４１Ｂとを備える。高速カム４２は、基礎となる低速カム４１のベース円部４１Ａと同じ半径のベース円部４２Ａと、ベース円部４２Ａより半径方向外側へ向けて低速カム４１のノーズ部４１Ｂよりも突出するように形成されたノーズ部４２Ｂとを備える。図４に示すように、これら低速カム４１と高速カム４２は、軸方向に沿って隣接して配置されている。しかも、これらベース円部４１Ａ，４２Ａは、軸方向に面一に形成された連続面である。また、低速カム４１と高速カム４２のノーズ部４１Ｂ，４２Ｂは、ほぼ同位相となる方向に配置されている。これら低速カム４１と高速カム４２は、カム軸３に対する配置状態により、図示しないクランクシャフトの動作に伴って動作する吸気バルブ１３のリフトタイミングが規定されるようになっている。
【００３０】
また、カムキャリア４の軸方向の端面には、軸方向に高低差を有する端部カム面４３が周回して連続するように形成されている。この端部カム面４３には、カム軸方向に沿って往復動作するプランジャ５の可動部としてのピストン５１の先端が対向配置されている。カムキャリア４は、端部カム面４３が、プランジャ５のピストン５１で押圧されることによりカム軸方向に移動するようになっている。なお、プランジャ５のピストン５１の先端は、最も突出する位置と最も引っ込んだ位置との２点の間を出没する操作が行われる。
【００３１】
図４に示すように、端部カム面４３は、軸方向にカム高さの低い非駆動部４３Ａと、軸方向にカム高さが最も高い最大駆動部４３Ｂと、最大駆動部４３Ｂの回転方向の前後に位置する駆動部４３Ｃ，４３Ｄとを備える。なお、駆動部４３Ｃは、最大駆動部４３Ｂに対して、カムキャリア４の回転方向ａの前側に位置する。駆動部４３Ｄは、最大駆動部４３Ｂに対して、カムキャリア４の回転方向ａの後側に位置する。そして、回転方向ａの前側の駆動部４３Ｃは、駆動部４３Ｄよりも勾配が緩やかに設定されている。
【００３２】
図３に示すように、カムキャリア４の中間部４４には、クリック移動部材を設けるための貫通孔４４Ａがカムキャリア４の半径方向に貫通して形成されている。この貫通孔４４Ａには、クリック移動部材としてのボール８と、このボール８をカムキャリア４の内周面から中心軸側へ向けて突出するように付勢するスプリング９と、貫通孔４４Ａを外側から塞いでスプリング９の外側端部を支持するプラグ１０と、が設けられている。このボール８は、カムキャリア４がカム軸３に対して軸方向に移動したときに、カム軸３側に設けた凹部３２Ａ，３２Ｂにクリック動作を伴って係合して位置決めを行うようになっている。
【００３３】
（プランジャ）
図４に示すように、プランジャ５は、ロアカムハウジング６内に内蔵されている。なお、図４は、一対のプランジャ５のうち、一方の（前側の）ロアカムハウジング６およびアッパカムハウジング７のみを示したが、他方のプランジャ５も同様にロアカムハウジング６に内蔵されている。ロアカムハウジング６には、図１０−１〜図１０−５に示すように、プランジャ５のピストン５１が収納され、ピストン５１が軸方向へ移動可能なピストン摺動孔６Ａが形成されている。このピストン５１は、スプリング５２によりピストン摺動孔６Ａ内に没する方向に付勢されている。このプランジャ５は、ピストン５１の頭部とプラグ５３との間に、図示しないアクチュエータから例えばオイル等の流体の供給、排出が例えば第１オイル通路３３および第２オイル通路３４を介して行われることにより、ピストン５１をピストン摺動孔６Ａより出没させるようになっている。ピストン５１は、カムキャリア４を押圧して、低速カム４１または高速カム４２のいずれかがロッカアーム１１に対応するように適切な切り替えタイミングで駆動される。
【００３４】
（ガイド機構）
図１に示すように、ガイド機構６０は、カムキャリア４とヘッド本体１Ａとの間に設けられている。図６に示すように、ガイド機構６０は、カムキャリア４側に設けられたガイド溝６１と、ガイド片６２を備える。図１に示すように、ガイド片６２は、シリンダヘッド１のヘッド本体１Ａに突設されている。このガイド片６２は、カムキャリア４の回転に伴ってガイド溝６１内を相対的に通過可能となっている。
【００３５】
図６に示すように、ガイド溝６１は、カムキャリア４における中間部４４の軸方向に隣接する部分の外周に周回するように形成されている。ガイド溝６１には、周方向の一部の領域を、溝幅方向（軸方向）にカムの数（本実施の形態では２）のガイド通路６１Ａに分割するように、ガイド溝６１の底部より立ち上がるようにガイド壁６１Ｂが設けられている。
【００３６】
図８は、図１のVIII−VIII断面図でありガイド片６２を切断してガイド溝６１を見た状態を示している。図８に示すように、ガイド通路６１の幅寸法をＷ１とすると、このガイド通路６１の溝幅方向（カムキャリア４の軸方向）の中央に所定長さのガイド壁６１Ｂが回転方向ａに沿って設けられている。ガイド通路６１がガイド壁６１Ｂで分割されることにより形成された２つのガイド通路６１Ａの幅寸法Ｗ２は、ガイド片６２が相対的に通過できるように、ガイド片６２の幅寸法Ｗ３よりも長く設定されている。
【００３７】
図８に示すように、ガイド壁６１Ｂにおける回転方向（カムキャリアの回転方向）ａの前端部６１Ｂｆがガイド片６２の先端６２Ａの位置に至るときに、低速カム４１と高速カム４２のノーズ部４１Ｂ，４２Ｂは、ロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａに接触する前の状態にあるように、ガイド壁６１Ｂの前端部６１Ｂｆが配置設定されている。なお、ガイド壁６１Ｂの前端部６１Ｂｆの位置は、シリンダヘッド１側に固定されたガイド片６２との位置関係により決定される。なお、ここで、低速カム４１と高速カム４２のノーズ部４１Ｂ，４２Ｂが、ロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａに接触する前の状態とは、低速カム４１と高速カム４２のベース円部４１Ａ，４２Ａが被押圧ローラ１１Ａに接触している状態である。
【００３８】
本実施の形態では、カムキャリア４の軸方向の移動が完了する前にノーズ部４１Ｂ，４２Ｂが被押圧ローラ１１Ａに近づいた場合に、図８に示すように、ガイド片６２によってガイド壁６１Ｂが図中の白抜き矢印の方向へ案内されてガイド片６２の側方、すなわちカムキャリア４が軸方向ｂ（図８中矢印で示す）に強制的に案内され、結果的にガイド片６２がガイド通路６１Ａのいずれか一つに振り分けられるようになっている。したがって、本実施の形態では、ガイド壁６１Ｂがガイド片６２の側方をすり抜けてその両側のガイド通路６１Ａのいずれかにガイド片６２が振り分けられ易いようにするため、ガイド壁６１Ｂの前端部６１Ｂｆとガイド片６２の端部を尖端状に形成している。
【００３９】
そして、図９に示すように、ガイド片６２が一方のガイド通路６１Ａ内に位置する場合に、低速カム４１がロッカアーム１１と対向する位置となるように設定され、ガイド片６２が他方のガイド通路６１Ａ内に位置する場合に、高速カム４２がロッカアーム１１と対向する位置となるように設定されている。このため、ガイド片６２がいずれかのガイド通路６１Ａに入った時点で、低速カム４１または高速カム４２がロッカアーム１１と対応する位置に在り、低速カム４１と高速カム４２の境界部分がロッカアーム１１と対応する位置に配置されることがない。
【００４０】
本来、可変動弁装置２では、ノーズ部４１Ｂ，４２Ｂがロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａに接触するタイミング時に、低速カム４１または高速カム４２の一方が、ロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａと対応する位置に配置される。しかし、例えばプランジャ５の駆動油圧が低下するなどの不具合が発生してピストン５１が端部カム面４３を押圧するタイミングが万一遅れた場合に、カムキャリア４は移動が完了する前に停止してしまう。このような場合は、低速カム４１と高速カム４２のノーズ部４１Ｂ，４２Ｂの間の段差がロッカアーム１１側と接触して作動不良などの不具合が発生する可能性がある。
【００４１】
本実施の形態のガイド機構６０を備えることにより、上記のようにカムキャリア４の移動が途中で停止した場合でも、低速カム４１または高速カム４２の一方を、ロッカアーム１１側と対応する定位置に確実に移動させて作動不良が発生することを回避することが可能となる。したがって、可変動弁装置２の作動信頼性を向上できる。このようなガイド機構６０では、その後プランジャ５の駆動油圧が正常に戻ったときに通常のカム切り替え動作を行うことが可能となる。
【００４２】
なお、プランジャ５などの不具合が発生していない場合には、ロッカアーム１１に対して所望の低速カム４１または高速カム４２が対向する位置に配置される。この場合には、ノーズ部４１Ｂ，４２Ｂのいずれかがロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａに接触している状態において、図９に示すように、ガイド片６２がガイド壁６１Ｂの側方のガイド通路６１Ａ内に在るため、ガイド片６２によってカムキャリア４が軸方向に移動することが阻止される。このため、例えば、高速カム４２がロッカアーム１１に対向している状態において、ノーズ部４２Ｂが被押圧ローラ１１Ａに接触している途中でカムキャリア４が軸方向に移動することが阻止される。したがって、ノーズ部４２Ｂが被押圧ローラ１１Ａの側方に落ちて低速カム４１のノーズ部４１Ｂがロッカアーム１１側に衝突することや、カムキャリア４が不安定な状態で被押圧ローラ１１Ａに接触したりすることを防止できる。
【００４３】
（可変動弁装置の作用・動作）
以下、本実施の形態に係る可変動弁装置２の低速カム４１と高速カム４２への切り替えの動作について図１０−１から図１０−５、図１１−１から図１１−４、図１２、および図１３を用いて説明する。なお、図１０−１から図１０−５は、可変動弁装置を図４のX−X線で切断した各状態を示す断面図である。図１１−１から図１１−４は、可変動弁装置２の各状態を示す側面図、図１２は、カムキャリア４のストロークと、ガイド片６２が対向する位置でのガイド溝６１の底部の高さ（ガイド壁６１Ｂの高さを含む）の変化とバルブリフト量の変化を示すタイミングチャート、図１３は、バルブリフト量Ａ１と端部カム面の高さＡ２とプランジャのストロークＡ３とカムキャリアの移動量（不完全な移動の場合を含む）Ａ４の変化を示すタイミングチャートである。
【００４４】
図１０−１は、可変動弁装置２において高速カム４２が選択されて運転されている状態を示している。このタイミングでは、高速カム４２のベース円部４２Ａとロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａとが接触している。図１０−１に示す状態では、ガイド機構６０におけるガイド片６２がガイド溝６１内に配置された状態にある。このような高速カム４２が選択されている状態では、クリック動作を行う位置決め手段であるボール８が、カム軸３側に設けた凹部３２Ａに係合して位置決めを行っている。
【００４５】
図１０−２は、高速カム４２が選択されている状態において、カムキャリア４が回転することにより、ノーズ部４２Ｂがロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａを押圧してバルブ１３をリフト（大リフト）させている状態を示している。このようにノーズ部４２Ｂが被押圧ローラ１１Ａに接触している状態では、図１１−１に示すように、高速カム４２がロッカアーム１１に適切に対向する位置に対応するときに、本来ガイド片６２が配置されるべきガイド通路６１Ａ内にガイド片６２が配置される。このとき、図１２に示すタイミングチャートではＴ１の時点に相当し、バルブ１３がリフト開始する所定時間前からバルブ１３のリフト量が０になるＴ２の時点まで、ガイド片６２に対向するガイド溝６１にはガイド壁６１Ｂが起立した状態にある。このため、カムキャリア４は、ガイド片６２により軸方向への移動が阻止された状態にある。したがって、図１２に示すように、このときのカムキャリア４のストロークは０である。
【００４６】
次に、高速カム４２が選択されている状態から、低速カム４１が選択される状態に切り替える場合は、図１０−２に示す状態のときに、低速カム４１が位置する側（図１０−２における右側）のプランジャ５のピストン５１を駆動させてピストン摺動孔６Ａから突出させて、図１０−３に示す状態にする。図１０−３に示すように、このときは、ピストン５１の先端部は、端部カム面４３の非駆動部４３Ａに最も接近した位置にある。
【００４７】
この状態でカムキャリア４が回転すると、図１１−２に示す状態を経て、被押圧ローラ１１Ａにベース円部４２Ａが接触し始め、図１１−３の状態に至る。これに伴って端部カム面４３の回転方向前側の駆動部４３Ｃおよび最大駆動部４３Ｂがピストン５１の先端部と摺動する。このような動作は、図１２において時間Ｔ２〜Ｔ３の期間に行われる。この結果、カムキャリア４は、位置固定されたピストン５１の先端部からの反作用により最大駆動部４３Ｂの軸方向の高さ寸法程度だけ移動する。
【００４８】
このとき、図１０−４に示すように、低速カム４１のベース円部４１Ａは高速カム４２のベース円部４２Ａと面一に形成されているため、カムキャリア４は被押圧ローラ１１Ａに対して円滑に摺動して被押圧ローラ１１Ａに低速カム４１のベース円部４１Ａが接触した状態となる。なお、このとき、図１１−３に示すように、ガイド壁６１Ｂは、ガイド片６２から離れた位置に回転移動している。このため、カムキャリア４は、ガイド片６２による規制がないため、図１０−４に示すように、軸方向に沿って移動して、ガイド片６２がガイド溝６１の幅方向の反対側位置に配置される。
【００４９】
このようにカムキャリア４がカム軸３に対して変位するときに、カム軸３の凹部３２Ａに係合していたボール８が凹部３２Ａから外れて、図１０−４に示すように、凹部３２Ｂへ移動して係合する。この結果、カムキャリア４は、カム軸３に対して低速カム４１が選択された位置で固定される。
【００５０】
図１０−４に示すように、低速カム４１のベース円部４１Ａが被押圧ローラ１１Ａに接触した状態からカムキャリア４の回転が、図１１−４に示すようにノーズ部４１Ｂが被押圧ローラ１１Ａに近づく状態に進むと、ガイド壁６１Ｂの前端部６１Ｂｆがガイド片６２の端部に近づき、図９に示すように、ガイド片６２がガイド壁６１Ｂの側方のガイド通路６１Ａを相対的に通過する。そして、カムキャリア４がさらに回転すると、図１０−５に示すように、被押圧ローラ１１Ａにノーズ部４１Ｂが接触してバルブ１３をリフト（小リフト）させる。このとき、図１０−５に示すように、ガイド片６２は、対応する一方のガイド通路６１Ａ内に在るため、この状態でのカムキャリア４の軸方向の移動を防止することができる。
【００５１】
図１０−２に示すように、高速カム４２のノーズ部４２Ｂがロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａと接触している状態で、仮に高速カム４２から低速カム４１へ切り替えようとする力が働くと、両方のカム間の段差がロッカアーム１１側と接触して騒音や破損等の不具合を招くことになる。しかし、本実施の形態に係る可変動弁装置２では、図１０−３に示すように、ガイド片６２は、対応する一方のガイド通路６１Ａ内に在るため、この状態で高速カム４２から低速カム４１に切り替わることが防止される。
【００５２】
図１０−５に示すように、被押圧ローラ１１Ａに低速カム４１が接触する状態から高速カム４２に切り替えるには、図面右側のプランジャ５のピストン５１を引っ込めて、図面左側のプランジャ５のピストン５１を図中左側の端部カム面４３の構造に応じて所定のタイミングで突出させればよい。このように、プランジャ５のピストン５１は、ベース円部４１Ａ，４２Ａが被押圧ローラ１１Ａに接触しているタイミングで最大駆動部４３Ｂがピストン５１の先端部に接触するように突出させることにより、切り替えが可能となる。
【００５３】
図１３は、バルブリフト量Ａ１と、端部カム面４３の高さＡ２と、プランジャ５のストロークＡ３と、カムキャリア４の移動量Ａ４の変化を示すタイミングチャートである。図１３において（１）の二点鎖線はプランジャ５の作動が正規のタイミングを示し、（２）の実線はプランジャ５の作動が遅れた場合を示している。プランジャ５が（１）の二点鎖線で示すように正規のタイミングの時間Ｔａ１で作動した場合、カムキャリア４は時間Ｔａ２〜Ｔａ３の間で、移動量Ａ４が（１Ａ）の二点鎖線で示すように距離Ｌ１移動してカムが切り替わる。しかし、プランジャ５が（２）の実線で示すように時間Ｔｂ１で遅れて作動した場合、カムキャリア４は（２Ａ）の実線で示すように時間Ｔｂ２〜Ｔｂ３の間で、移動量Ａ４が短いＬ２だけしか移動せず、カムの切り替えは完了しない。本実施の形態に係る可変動弁装置２では、図１３の（３−１）の実線で示すようにガイド機構６０によって、時間Ｔｂ４から、カムキャリア４を距離Ｌ１まで強制的に移動させるか、（３−２）の一点鎖線で示すように距離０（元の位置）へ強制的に移動させるようになっている。このようにカムキャリア４の強制的な移動は、図１３に示すように、バルブリフトが開始される時間ＴＬ１より前の時間Ｔｂ５には完了するように設定されている。なお、上記のようにバルブの作動不良を防ぐためにカムキャリア４を強制的に移動させるタイミングは、ノーズ部４１Ｂ，４２Ｂ、ガイド壁６１Ｂ、ガイド片６２などの相互の位置関係に基づいて設定することができる。
【００５４】
例えば、ピストン５１の先端部が突出するタイミングが遅れて端部カム面４３の下りの駆動部４３Ｄに突き当たった場合のように、カム軸３の高速回転時に高速カム４２から低速カム４１に切り替えるタイミングが遅れた場合、プランジャ５の作用だけでは、低速カム４１が被押圧ローラ１１Ａに適正に対向する位置まで低速カム４１を移動させることができなくなる。
【００５５】
しかし、本実施の形態に係る可変動弁装置２では、ガイド機構６０を備えているため、上述のようにプランジャ５の作動タイミングが遅れカムキャリア４の移動が中途半端に終了したとしても、ガイド壁６１Ｂの前端部６１Ｂｆがガイド片６２の端部に案内されガイド片６２がガイド壁６１Ｂの両側のガイド通路６１Ａのいずれかに相対的に振り分けられ案内されるため、低速カム４１と高速カム４２のいずれかの一方のカムが被押圧ローラ１１Ａに対向する位置に強制的に配置される。したがって、低速カム４１と高速カム４２に跨る段差部（ノーズ部４１Ｂ，４２Ｂ同士の段差部）がロッカアーム１１側（被押圧ローラ１１Ａを含む）と接触してバルブ１３の作動不良を発生させることを防止できる。
【００５６】
特に、本実施の形態に係る可変動弁装置２では、ガイド機構６０が簡単な構成であり、部品点数の増加を抑制できるため、低コストで可変動弁装置２の作動不良を未然に防止することが可能となる。
【００５７】
また、本実施の形態に係る可変動弁装置２では、カムキャリア４の端部カム面４３の回転方向ａの前側の駆動部４３Ｃが、回転方向ａの後側の駆動部４３Ｄよりも勾配が緩やかに設定されているため、ピストン５１の先端部に対して端部カム面４３が摺動する際に、ピストン５１に対して端部カム面４３からの受ける横方向の力を軽減することができ、作動信頼性を向上させることができる。
【００５８】
本実施の形態では、プランジャ５のピストン５１がカム軸３の軸方向へ往復運動する構成であり、このピストン５１がカムキャリア４の端面に形成された端部カム面４３を押圧することでカムキャリア４を軸方向へ移動させて高速カム４２と低速カム４１との切り替えを行う構成としている。したがって、本実施の形態に係る可変動弁装置２では、従来の可変動弁装置のように、ピストンがカムキャリア４の半径方向に往復移動するプランジャを用いて、カムキャリアの外周面に螺旋状に形成した溝にピストンを出し入れする構成に比較して、シリンダヘッドの高さが高くなることを抑制できるとともに、カムキャリア４の全長を短縮することができ、内燃機関の小型化が図れるという効果がある。
【００５９】
本実施の形態に係る可変動弁装置２では、カムキャリア４の移動方向と同じ方向に、プランジャ５のピストン５１を往復運動させるため、駆動力を効率よく伝達できる。さらに、本実施の形態では、プランジャ５をシリンダヘッド１の高さ方向において低い位置に配置できるため、可変動弁装置２の小型化を図ることができる。
【００６０】
本実施の形態に係る可変動弁装置２では、プランジャ５をカムハウジング（ロアカムハウジング６およびアッパカムハウジング７）に内蔵しているため、取り付け部材などの部品点数を削減できる。
【００６１】
また、本実施の形態では、溝にピストン５１の先端を出し入れする構成ではなく、端部カム面４３に軸方法に沿ってピストン５１を往復動作させるだけでよいため、タイミングの制御を簡素化することができる。さらに、本実施の形態では、螺旋状の溝を形成する必要がないため、カムキャリア４の加工が容易になり、可変動弁装置２の製造効率を高めることができる。
【００６２】
本実施の形態に係る可変動弁装置２によれば、カム軸３に対してカムキャリア４がクリック動作にて位置決めされるように、クリック移動部材としてのボール８、スプリング９などを用いているため、カムキャリア４を確実に位置決めすることができる。また、カム軸３に形成する凹部３２Ａ，３２Ｂや、カムキャリア４に形成する貫通孔４４Ａは、カム軸３やカムキャリア４に対して半径方向に垂直に形成するだけでよいため、容易に機械加工できるという利点がある。特に、カムキャリア４に形成した貫通孔４４Ａには、外側からボール８、スプリング９、プラグ１０を組み付ければよいため、組み付け性が向上し、可変動弁装置２の製造性を向上させることができる。
【００６３】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００６４】
例えば、上記の実施の形態では、カムキャリア４の端面をカム切り替え駆動部としてのプランジャ５で押圧する可変動弁装置に本発明を適用して説明したが、カムキャリアの移動が完了しないバルブの作動不良を未然に防止するため、さらにはバルブリフト中のカムキャリアの移動を阻止するために各種の可変動弁装置に本発明を適用できることは云うまでもない。
【００６５】
上記の実施の形態では、カムキャリア４の両端面の端部カム面４３の最大駆動部４３Ｂをベース円部４１Ａ，４２Ａに対応する位置に配置し、非駆動部４３Ａをノーズ部４１Ｂ、４２Ｂに対応する位置に配置したが、実質的には、ロッカアーム１１の被押圧ローラ１１Ａにベース円部４１Ａ，４２Ａが接触するときに、プランジャ５のピストン５１が対向する端部カム面４３に駆動部４３Ｃと最大駆動部４３Ｂが形成され、被押圧ローラ１１Ａにノーズ部４１Ｂ、４２Ｂが接触するときに、プランジャ５のピストン５１が対向する端部カム面４３に非駆動部４３Ａが形成され、駆動部４３Ｃが最大駆動部４３Ｂと非駆動部４３Ａとの間に形成された構成であればよい。したがって、本発明では、プランジャ５のピストン５１の配置位置に応じて端部カム面４３を設ければよい。
【００６６】
上記した実施の形態では、プランジャ５として、図示しないアクチュエータから例えばオイル等の流体の供給、排出が行われることにより、ピストン５１をピストン摺動孔６Ａより出没させるようにしたが、ソレノイドを用いてもよい。
【００６７】
上記の実施の形態では、図１０−４に示すように、プランジャ５のピストン５１が最も突出してピストン５１の先端がカムキャリア４を図中左方向へ移動させたときに、カムキャリア４側に設けられたボール８が、カム軸３側の凹部３２Ｂに重なるように一致する位置までには至らずに、ボール８の中心が凹部３２Ｂの平面輪郭内に進入した位置まで移動させるようにしてもよい。すなわち、ピストン５１の先端部で押されたカムキャリア４側のボール８の中心が凹部３２Ｂの中心までに至らずに凹部３２Ｂの平面輪郭内に入る位置となるように、予め凹部３２Ｂの位置を設定しておけばよい。同様に、カムキャリア４を逆方向に移動させた場合においても、上記と同様な凹部３２Ａとボール８との関係となるように、凹部３２Ａの位置を予め設定しておけばよい。
【００６８】
この場合、ボール８の中心が凹部３２Ｂの平面輪郭内に位置することにより、スプリング９の付勢力によりボール８が凹部３２Ｂの最も深い位置へ向けて入り込んで、カムキャリア４をごく僅かの長さだけ図中左方向へ移動させることができ、カムキャリア４の最大駆動部４３Ｂとピストン５１の先端部との間に僅かなクリアランスを持たせることができる。
【００６９】
図１０−４に示すように、カムキャリア４がプランジャ５のピストン５１で押し出されて低速カム４１が選択された時点において、カム軸３とカムキャリア４とは回転しているため、カムキャリア４の最大駆動部４３Ｂとピストン５１の先端部との間に僅かなクリアランスがあれば、最大駆動部４３Ｂとピストン５１の先端部との間の摩擦や異音等の発生を抑制できる。
【００７０】
上記の実施の形態では、カム軸３内に第１オイル通路３３、第２オイル通路３４を形成したが、オイル通路を有しない各種のカム軸を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  シリンダヘッド
２  可変動弁装置
３  カム軸
４  カムキャリア
５  プランジャ（カム切り替え駆動部）
６  ロアカムハウジング
７  アッパカムハウジング
１１  ロッカアーム（バルブ側部材）
１１Ａ  被押圧ローラ（バルブ側部材）
１３  吸気バルブ（バルブ）
４１  低速カム
４２  高速カム
４３  端部カム面
４３Ａ  非駆動部
４３Ｂ  最大駆動部
４３Ｃ，４３Ｄ  駆動部
５１  ピストン（可動部）
６０  ガイド機構
６１  ガイド溝
６１Ａ  ガイド通路
６１Ｂ  ガイド壁
６１Ｂｆ  前端部
６２  ガイド片
【図１】
2013060823.tif 000003
【図２】
2013060823.tif 000004
【図３】
2013060823.tif 000005
【図４】
2013060823.tif 000006
【図５】
2013060823.tif 000007
【図６】
2013060823.tif 000008
【図７】
2013060823.tif 000009
【図８】
2013060823.tif 000010
【図９】
2013060823.tif 000011
【図１０−１】
2013060823.tif 000012
【図１０−２】
2013060823.tif 000013
【図１０−３】
2013060823.tif 000014
【図１０−４】
2013060823.tif 000015
【図１０−５】
2013060823.tif 000016
【図１１−１】
2013060823.tif 000017
【図１１−２】
2013060823.tif 000018
【図１１−３】
2013060823.tif 000019
【図１１−４】
2013060823.tif 000020
【図１２】
2013060823.tif 000021
【図１３】
2013060823.tif 000022