(57)【要約】【課題】小型化が図れるとともに製造が容易な内燃機関の可変動弁装置を提供すること。【解決手段】複数の気筒を有するシリンダヘッド１と、シリンダヘッド１の上部に、それぞれの気筒における列の方向の両側に位置するように設けられた複数のカムハウジング１５と、カムハウジング１５に回転自在に軸支されたカム軸３と、カム軸３に嵌合してカム軸３と一体に回転し、かつカム軸３に対して軸方向へ移動可能なカムキャリア４と、低速カム４１と高速カム４２と、カムハウジング１５に内蔵され油圧駆動することによりカムキャリア４を軸方向に沿って押し出してカムを切り替えるプランジャ５と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
列をなすように配置された複数の気筒を有するシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドの上部に、それぞれの前記気筒における前記列の方向の両側に位置するように設けられた複数のカムハウジングと、
前記複数の気筒の上方に前記列の方向に沿って延在され、前記複数のカムハウジングに回転自在に軸支されたカム軸と、
互いに隣接する前記カムハウジング同士の間にそれぞれ配置され、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、
それぞれの前記カムハウジングに内蔵され、油圧駆動によって前記カムハウジングが対向する前記カムキャリアの端面を押圧し、前記カムキャリアを軸方向に沿って移動させて前記カムを切り替える押出駆動部と、
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】
それぞれの前記カムキャリアの一方側の前記端面を押圧可能な前記押出駆動部の群に連通する第１油路と、それぞれの前記カムキャリアの他方側の前記端面を押圧可能な前記押出駆動部の群に連通する第２油路と、備える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】
前記第１油路と前記第２油路は、前記カム軸内に軸方向へ延びるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
進角用油路を通して供給される作動油によってバルブタイミングを進角させ、遅角用油路を通して供給される作動油によってバルブタイミングを遅角させるバルブタイミング変更機構が、前記カム軸に連結され、
前記複数のカムは、相対的にバルブリフト量を小さくする第１カムと、相対的にバルブリフト量を大きくする第２カムと、でなり、
前記第２カムから前記第１カムへ切り替える押し出し動作を行う前記押出駆動部を作動させるための油路を前記進角用油路と連通させ、前記第１カムから前記第２カムへ切り替える押し出し動作を行う前記押出駆動部を作動させるための油路を前記遅角用油路と連通させ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】
前記カムキャリアの前記端面に、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、
前記押出駆動部は、前記カム軸の軸方向に沿って前記端部カム面へ向けて出没可能な可動部を有し、該可動部が突出したときに、前記端部カム面が前記可動部の先端に接触可能であることを特徴とする請求項１〜４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ソレノイドなどの電動アクチュエータで駆動される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４３３０６１８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電動アクチュエータは、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。また、このような可変動弁装置では、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。
【０００５】
また、上記従来の可変動弁装置においては、螺旋状の溝に抜き差しされるピンが電動アクチュエータで電気駆動されるため、別途駆動回路等が必要となり、コストや信頼性の面で不利であった。
【０００６】
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な、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】
【０００７】
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、内燃機関の可変動弁装置であって、列をなすように配置された複数の気筒を有するシリンダヘッドと、このシリンダヘッドの上部に、それぞれの気筒における列の方向の両側に位置するように設けられた複数のカムハウジングと、上記複数の気筒の上方に前記列の方向に沿って延在され、複数のカムハウジングに回転自在に軸支されたカム軸と、互いに隣接する上記カムハウジング同士の間にそれぞれ配置され、上記カム軸に嵌合して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、それぞれのカムハウジングに内蔵され、油圧駆動によってカムハウジングが対向するカムキャリアの端面を押圧し、カムキャリアを軸方向に沿って移動させて前記カムを切り替える押出駆動部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記態様としては、それぞれのカムキャリアの一方側の端面を押圧可能な押出駆動部の群に連通する第１油路と、それぞれのカムキャリアの他方側の端面を押圧可能な押出駆動部の群に連通する第２油路と、備えることが好ましい。
【０００９】
上記態様としては、上記第１油路と上記第２油路が、カム軸内に軸方向へ延びるように形成されている構成とすることができる。
【００１０】
上記態様としては、進角用油路を通して供給される作動油によってバルブタイミングを進角させ、遅角用油路を通して供給される作動油によってバルブタイミングを遅角させるバルブタイミング変更機構が、カム軸に連結され、上記複数のカムが、相対的にバルブリフト量を小さくする第１カムと、相対的にバルブリフト量を大きくする第２カムとでなり、上記第２カムから上記第１カムへ切り替える押し出し動作を行う押出駆動部を作動させるための油路を上記進角用油路と連通させ、上記第１カムから上記第２カムへ切り替える押し出し動作を行う押出駆動部を作動させるための油路を上記遅角用油路と連通させる構成としてもよい。
【００１１】
上記態様としては、上記カムキャリアの端面に、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、上記押出駆動部が、カム軸の軸方向に沿って上記端部カム面へ向けて出没可能な可動部を有し、この可動部が突出したときに、上記端部カム面が上記可動部の先端に接触可能となる構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
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な、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】
【００１３】
【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を備えたシリンダヘッドの斜視図である。
【図３】図３は、図１のIII−III断面図である。
【図４】図４は、図１のIV−IV断面図である。
【図５】図５は、図２のV−V断面図である。
【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における１つのカムキャリアに着目した部分の斜視図である。
【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における１つのカムキャリアに着目した部分の分解斜視図である。
【図８】図８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１つのカムキャリアに着目した部分を示し、プランジャがロアカムハウジングに内蔵された状態を示す斜視図である。
【図９】図９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の一部を示す斜視図である。
【図１０−１】図１０−１は、高速カム（第２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８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８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８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のベース円部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８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８のX−X線で切断した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（可変動弁装置の概略構成）
図１〜５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、内燃機関としてのエンジンのシリンダヘッド１に内蔵されている。図１に示すように、このシリンダヘッド１は、ヘッド本体１Ａとヘッドカバー１Ｂとを備えている。図２は、シリンダヘッド１のヘッドカバー１Ｂを取り外した状態を示す斜視図である。
【００１６】
ヘッド本体１Ａには、例えば、前後方向に列をなすように形成された気筒１Ｃの上部が設けられている。そして、気筒１Ｃの上部には、一対の吸気バルブ１３が、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。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（吸気ポートと気筒１Ｃとを閉じる方向）に付勢されている。また、気筒１Ｃの上部には、一対の排気バルブも吸気バルブ１３と同様に設けられている。なお、本実施の形態では、気筒１Ｃの列の方向を説明の便宜から車両の前後方向として説明するが、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置は、このような方向、配置に限定されるものではない。
【００１７】
本実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置２は、複数（本実施の形態では３つ）の気筒１Ｃを有するシリンダヘッド１と、シリンダヘッド１の上部（ヘッド本体１Ａ）に、それぞれの気筒１Ｃにおける列の方向の両側に位置して気筒１Ｃを挟むように設けられた複数のカムハウジング１５と、これら複数の気筒１Ｃの上方に、前後方向に沿って延在され、複数のカムハウジング１５に回転自在に軸支されたカム軸３と、互いに隣接するカムハウジング１５同士の間にそれぞれ配置されたカムキャリア４と、それぞれのカムハウジング１５に内蔵され、油圧駆動によってこのカムハウジング１５が対向するカムキャリア４の端面を押圧し、ムキャリア４を軸方向に沿って移動させてバルブを作動させるカムを切り替える複数の押出駆動部としてのプランジャ５と、を備えて概略構成されている。なお、本実施の形態に係る可変動弁装置２では、カム軸３に連結されてバルブリフトのタイミングを変更するバルブタイミング変更機構７０を備えるが、本発明は、このバルブタイミング変更機構７０を備えない構成であってもよい。
【００１８】
カムハウジング１５は、気筒１Ｃと重ならない位置に配置されている。図１および図２に示すように、カムハウジン１５は、ヘッド本体１Ａに架設されたロアカムハウジング６と、アッパカムハウジング７とが接合されてなる。そして、ロアカムハウジング６とアッパカムハウジング７とで、カム軸３を挟んで回転自在に軸支している。アッパカムハウジング７は、ロアカムハウジング６に対してボルト１６で締結されている。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。
【００１９】
ここで、可変動弁装置２の構成を、カムハウジング１５同士の間に位置する要部を用いて説明する。図６〜図８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押出駆動部としての一対のプランジャ５と、を備えている。本実施の形態においては、可変動弁装置２全体としては、吸気側のカム軸３に３つのカムキャリア４を備え、３つのカムキャリア４の両端面を押圧するために３対（６つ）のプランジャ５を備えている。
【００２０】
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。
【００２１】
図１、図６および図７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。
【００２２】
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。
【００２３】
（カム軸）
例えば、図４および図８に示すように、カム軸３は、上述のようにヘッド本体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ている。また、図４に示すように、カム軸３の一方の端部にはカム軸タイミングスプロケット７１が設けられており、図示しないチェーン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なっている。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。
【００２４】
図９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油路３４と第２油路３３とが形成されている。また、カムハウジング１５同士で挟まれる領域におけるカム軸３の中央外周面には、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９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３６と第２オイル溝３５とが周回して形成されている。図８に示すように、カム軸３における、第１オイル溝３６および第２オイル溝３５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３６には、第１油路３４に連通する連通孔３４Ａが形成されている。第２オイル溝３５には、第２油路３３に連通する連通孔３３Ａが形成されている。図１０−１に示すように、第１オイル溝３６は、図中左方向へピストン５１が突出するプランジャ５（５Ａ）の油圧室５４に連通するように形成されている。第２オイル溝３５は、図中右方向へピストン５１が突出するプランジャ５（５Ｂ）の油圧室５４に連通するように形成されている。
【００２７】
このように、プランジャ５は、ピストン５１が突出する方向が同じもの同士が同一の油路に連通するように設定されている。具体的には、図４に示すように、カム軸３の端部にカム軸タイミングスプロケット７１が設けられている方向へ向けて突出するプランジャ５（５Ａ）の群（３つ）は、第１油路３４に共通して油圧室５４が連通するように設定されている。一方、図１０−１において右方向へ向けて突出するプランジャ５（５Ｂ）の群（３つ）は、第２油路３３に共通して油圧室５４が連通するように設定されている。なお、第１オイル溝３６および第２オイル溝３５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も有している。
【００２８】
（カムキャリア）
図７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。
【００２９】
図６〜８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、相対的にバルブリフト量を小さくする第１カムとしての低速カム４１と、相対的にバルブリフト量を大きくする第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、気筒１Ｃに対して一対の吸気バルブ１３が配置されている。このため、図６〜８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、それぞれの吸気バルブ１３にそれぞれ対応するように、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、それぞれの吸気バルブ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、それぞれの吸気バルブ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１３同士の間隔は、同一に設定されている。
【００３０】
図８に示すように、低速カム４１は、基礎となるベース円部４１Ａと、このベース円部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８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。なお、本実施の形態では、これら低速カム４１と高速カム４２は、後述するバルブタイミング変更機構７０により吸気バルブ１３のリフトタイミングを進角または遅角させることが可能である。
【００３１】
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。
【００３２】
図８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。
【００３３】
図７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。
【００３４】
（プランジャ）
図８に示すように、プランジャ５は、ロアカムハウジング６に内蔵されている。なお、図８は、一対のプランジャ５Ａ，５Ｂのうち、一方のプランジャ５Ｂを内蔵するロアカムハウジング６のみを示したが、他方のプランジャ５Ａ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。
【００３５】
プランジャ５は、ピストン５１の頭部とプラグ５３との間の油圧室５４に、図示しないアクチュエータからオイルの供給、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。なお、上述したように、ピストン５１が同一方向に突出するプランジャ５Ａの群（３つ）は、第１油路３４に連通するように形成されている。また、その逆方向に突出するプランジャ５Ｂの群（３つ）は、第２油路３３に連通するように形成されている。
【００３６】
（バルブタイミング変更機構）
図４に示すように、バルブタイミング変更機構７０は、カム軸タイミングスプロケット７１の外側に設けられたアクチュエータ７２と、アクチュエータ７２内に設けられた遅角用油圧室７３に連通する遅角用油路７６と、アクチュエータ７２内に設けられた進角用油圧室７４に連通する進角用油路７５と、オイルコントロールバルブ７７と、このオイルコントロールバルブ７７を動作させるソレノイド７８と、オイルポンプと、オイルパン７９と、備える。
【００３７】
オイルコントロールバルブ７７は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと称する）８０で制御されている。オイルコントロールバルブ７７は、供給ポートを進角油路７５に連通する第１バルブ７７位置Ａと、供給ポートと排出ポートを遮断する第２バルブ位置７７Ｂと、供給ポートを遅角油路７６に連通する第３バルブ位置７７Ｃと、がソレノイド７８の動作で切り替わるようになっている。ソレノイド７８は、ＥＣＵ８０で制御されるようになっている。
【００３８】
図４に示すように、本実施の形態では、高速カム４２から低速カム４１へ切り替えるプランジャ５Ａの群を作動させるための第１油路３４を進角油路７５と連通させ、低速カム４１から高速カム４２へ切り替えるプランジャ５Ｂの群を作動させるための第２油路３３を遅角油路７６と連通させている。このため、相対的にバルブリフト量が小さい低速カム４１を使用する場合は、プランジャ５Ａの群の油圧室５４にオイルを送るように、図４に示すように、オイルコントロールバルブ７７を第１バルブ位置７７Ａに設定すればよい。この場合、進角用油圧室７４にオイルが供給されて図示しないベーンを駆動させてカム軸３を進角させることができる。したがって、カム軸３と一体に回転するカムキャリア４に形成された低速カム４１は、相対的にバルブリフト量が大きい高速カム４２を使用する場合よりも、バルブタイミングを進角させることができ、内燃機関の吸気抵抗によるポンプ損失を低減する効果が大きくなる。
【００３９】
逆に、低速カム４１から高速カム４２に切り替えて使用する場合は、プランジャ５Ｂの群の油圧室５４にオイルを送るように供給ポートを遅角油路７６に連通する第３バルブ位置７７Ｃに設定すればよい。この場合は、遅角用油圧室７３にオイルが供給されて図示しないベーンが戻されてカム軸３が遅角され、それに伴って高速カム４２が遅角されて大リフトの場合バルブリフト特性に適した動作を行うことができる。
【００４０】
（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８のX−X線で切断した各状態を示す断面図である。
【００４１】
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。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。
【００４２】
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。
【００４３】
次に、図１０−２に示すように高速カム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４に示すように、ＥＣＵ８０でソレノイド７８を制御して第１バルブ７７位置Ａにして供給ポートを進角油路７５に連通させて第１油路にオイルを供給してプランジャ５Ａの群の油圧室５４の容積を大きくしてピストン５１を突出させて図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。
【００４４】
この状態でカムキャリア４が回転すると、被押圧ローラ１１Ａにベース円部４２Ａが接触し始め至る。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とにより、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。この結果、低速カム４１のベース円部４１Ａが被押圧ローラ１１Ａに接触してカムが切り替えられる。このとき、進角用油圧室７４の図示しないベーンが駆動されるため、低速カム４１は進角したバルブリフト特性となり、上述したようにポンプ損失を低減させる作用を奏する。
【００４５】
なお、本実施の形態では、カムキャリア４の両端部に軸方向に高低差を有する端部カム面４３を形成したことにより、プランジャ５のピストン５１の最大突出長さを短くしても確実にカム切り替えを行うことができる。したがって、プランジャ５のピストン５１の突出長さを抑えることにより、内燃機関の小型化を可能にしている。
【００４６】
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。
【００４７】
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４に示すように、ＥＣＵ８０からの制御信号によりオイルコントロールバルブ７７を第３バルブ位置７７Ｃにして供給ポートを遅角油路７６に連通させればよい。すなわち、第１油路３４のオイルを排出して第２油路３３にオイルを供給することで、図１０−５における右側のプランジャ５Ａのピストン５１を引っ込めると同時に、図面左側のプランジャ５Ｂのピストン５１を突出させることができる。また、このときは、遅角用油圧室７３にオイルが供給されるため、カム軸３は遅角されて高速カム４２のバルブリフト特性を適切な状態にすることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
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１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。
【００５０】
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、シリンダヘッド１の小型化を図ることができる。
【００５１】
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。
【００５２】
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を往復道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。
【００５３】
本実施の形態では、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。
【００５４】
（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。
【００５５】
例えば、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、１本のカム軸３に複数のカムキャリア４が設けられているが、複数の気筒１Ｃでのカム動作やバルブ動作の均衡を考慮してプランジャ５のピストン５１の配置位置に応じて端部カム面４３を設計すればよい。
【符号の説明】
【００５６】
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（押出駆動部）
６  ロアカムハウジング
６Ａ  ピストン摺動孔
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）
１５  カムハウジング
３３  第２油路
３４  第１油路
３３Ａ，３４Ａ  連通孔
３５  第２オイル溝
３６  第１オイル溝
４１  低速カム（第１カム）
４２  高速カム（第２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）
５２  スプリング
５３  プラグ
５４  油圧室
７０  バルブタイミング変更機構
７１  カム軸タイミングスプロケット
７２  アクチュエータ
７３  遅角用油圧室
７４  進角用油圧室
７５  進角油路
７６  遅角油路
７７  オイルコントロールバルブ
７７Ａ  第１バルブ位置
７７Ｂ  第２バルブ位置
７７Ｃ  第３バルブ位置
７８  ソレノイド
７９  オイルパン
８０  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
【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１０−１】
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【図１０−２】
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【図１０−３】
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【図１０−４】
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【図１０−５】
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