(57)【要約】【課題】カムユニットの位置規制時には保持力を向上し、カムユニットの移動時には抵抗を抑制することができる内燃機関のカムユニットの位置規制機構を提供する。【解決手段】軸方向に中空部１１１が形成されるカムシャフト１１０と、カムシャフト１１０に対して軸方向に摺動可能に嵌装されるとともに、カムシャフト１１０に対向する面に凹部１２２が形成されるカムユニット１２０と、凹部１２２に係合する位置規制部材１３０と、位置規制部材１３０を凹部１２２に係合させる側に向けて付勢するばね１４０と、を備え、位置規制部材１３０は、凹部１２２に係合する半球部１３１と、ばね１４０を被装する円筒部１３２と、を備え、中空部１１１には、位置規制部材１３０を凹部１２２に係合させる側に向けて付勢するエンジンオイルが供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に中空部が形成されるカムシャフトと、
前記カムシャフトに対して軸方向に摺動可能に嵌装されるとともに、該カムシャフトに対向する面に凹部が形成されるカムユニットと、
前記凹部に係合する位置規制部材と、
前記位置規制部材を前記凹部に係合させる側に向けて付勢する弾性部材と、
を備え、
前記位置規制部材は、前記凹部に係合する半球部と、前記弾性部材を被装する円筒部と、を備え、
前記中空部には、前記位置規制部材を前記凹部に係合させる側に向けて付勢する流体が供給される、
内燃機関のカムユニットの位置規制機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のカムユニットの位置規制機構の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のカムユニットは、内燃機関の１つの気筒に対応する複数のカムが形成されたものである。例えば、多弁式のエンジンは、１つの気筒あたり複数の吸気弁及び排気弁を備え、１つの気筒あたりに複数のカムを備えている。
【０００３】
カムユニットの位置規制機構は、吸排気弁の動弁特性を切り替えるために、カムシャフトに対して軸方向に摺動可能なカムユニットの軸方向における位置を規制する機構として公知である（例えば、特許文献１）。以下に、特許文献１に代表される従来のカムユニットの位置規制機構を位置規制機構２００として説明する。
【０００４】
図３を用いて、位置規制機構２００の構成について説明する。
なお、図３では、位置規制機構２００の構成を側面断面視にて模式的に表している。また、以下では、図３に記載される軸方向又は径方向に従って説明する。
【０００５】
位置規制機構２００は、内燃機関としてのエンジン（図示略）の吸排気弁の動弁特性を切り替えるために、カムシャフト２１０に対して軸方向に摺動可能なカムユニット２２０の軸方向における位置を規制する機構である。
【０００６】
位置規制機構２００は、カムシャフト２１０と、カムユニット２２０と、位置規制部材２３０、２３０と、ばね２４０と、を備えている。
【０００７】
カムシャフト２１０には、軸方向に沿って中空部２１１が形成されている。カムシャフト２１０には、軸方向の所定位置に径方向に沿って貫通孔２１２が形成されている。なお、所定位置とは、カムシャフト１１０にカムユニット１２０が位置を規制して設けられた場合の、カムユニット２２０の略中央部が対向する位置である。貫通孔２１２は、中空部２１１に対して直交する方向に形成されており、中空部２１１と連通している。
【０００８】
カムユニット２２０は、１つの気筒に対応する複数のカムが外周面に形成された略円筒状部材である。カムユニット２２０には、カムシャフト２１０が貫通する貫通孔２２１が形成されている。
【０００９】
カムユニット２２０は、カムシャフト２１０に嵌装されており、カムシャフト２１０に対して軸方向に摺動可能に構成されている。なお、カムユニット２２０は、カムシャフト２１０の周方向に対して相対回転不能に構成されている。
【００１０】
カムユニット２２０の貫通孔２２１の内周面における軸方向の略中央部には、凹部２２２、２２２が互いに軸方向に位置をずらして形成されている。凹部２２２、２２２は、貫通孔２２１の内周面における周方向に沿って形成される円周溝であり、例えばその断面形状がＶ字状に形成されている。凹部２２２は、後述する位置規制部材２３０が係合可能に形成されている。
【００１１】
位置規制部材２３０は、カムユニット１２０の凹部２２２に係合し、カムシャフト１１０の軸方向におけるカムユニット２２０の位置を規制する球状部材である。つまり、位置規制部材２３０は、カムユニット２２０の軸方向位置を位置決めする部材である。
【００１２】
位置規制部材２３０は、カムシャフト２１０の貫通孔２１２の一端側と他端側にそれぞれ配置されており、貫通孔２１２の延出方向に摺動可能に構成されている。位置規制部材２３０は、貫通孔２１２の径よりも若干小さい径の球形状に形成されている。
【００１３】
位置規制部材２３０は、貫通孔２１２の端部側（カムシャフト２１０の径方向外側）へ摺動することで、貫通孔２１２に嵌合しつつカムユニット２２０の凹部２２２に係合することが可能となっている。
【００１４】
位置規制部材２３０、２３０は、カムユニット２２０の凹部２２２に係合することで、カムシャフト２１０の軸方向におけるカムユニット２２０の位置を規制することができ、一方の凹部２２２に係合した場合と他方の凹部２２２に係合した場合とで、カムユニット２２０を異なる軸方向位置に規制することが可能となっている。
【００１５】
つまり、カムユニット２２０は、カムシャフト２１０における一方の規制位置と他方の規制位置との２箇所の規制位置にて、その軸方向位置が規制される。
【００１６】
ばね２４０は、貫通孔２１２内における位置規制部材２３０、２３０の内側に配置されており、位置規制部材２３０を凹部２２２に係合させる側、即ち貫通孔２１２の端部側（カムシャフト２１０の径方向外側）に向けて付勢するものである。
【００１７】
図４を用いて、位置規制機構２００の作用について説明する。
なお、図４（Ａ）では、位置規制機構２００の位置規制時の状態を側面断面視にて模式的に表している。また、図４（Ｂ）では、位置規制機構２００の移動時の状態を側面断面視にて模式的に表している。さらに、以下では、図４に記載される軸方向又は径方向に従って説明する。
【００１８】
図４（Ａ）には、位置規制機構２００において、カムユニット２２０がカムシャフト２１０の一方の規制位置にて位置を規制されている状態を示している。このとき、位置規制部材２３０は、ばね２４０による付勢力によって径方向外側に向けて押圧されている。
【００１９】
径方向外側に押圧される位置規制部材２３０は、カムユニット２２０の凹部２３２に係合している。凹部２３２に位置規制部材２３０が係合されているカムユニット２２０は、カムシャフト２１０に対して軸方向の位置が規制されている。
【００２０】
位置規制機構２００では、カムユニット２２０は、一方の規制位置から他方の規制位置へ移動可能に構成されている。図４（Ｂ）には、位置規制機構２００において、カムユニット２２０がカムシャフト２１０の一方の規制位置から他方の規制位置に向けて移動している途中の状態を示している（図４（Ｂ）中の白抜き矢印の向き）。
【００２１】
このとき、位置規制部材２３０は、貫通孔２２１の内周面における一方の凹部２２２と他方の凹部２２２との間に位置しており、貫通孔２２１の内周面に押圧されて貫通孔２１２の内側へ摺動した状態となっている。位置規制部材２３０が貫通孔２１２の内側へ摺動した状態では、位置規制部材２３０が凹部２２２に係合している状態よりもばね２４０が縮小されている。
【００２２】
従って、位置規制部材２３０が一方の凹部２２２と他方の凹部２２２との間に位置しているときの、位置規制部材２３０による貫通孔２２１の内周面に対する押圧力は、位置規制部材２３０が凹部２２２に係合しているときの、位置規制部材２３０による凹部２２２に対する押圧力よりも大きくなる。
【００２３】
この、カムユニット２２０がカムシャフト２１０の一方の規制位置から他方の規制位置に向けて移動する途中に大きくなる、位置規制部材２３０によるカムユニット２２０に対する押圧力が、カムユニット２２０の移動時における抵抗となる。
【００２４】
ここで、例えばエンジンを小型化する場合には、カムシャフト２１０の径を小さくする必要がある。カムシャフト２１０の径を小さくすると、ばね２４０を収容する貫通孔２１２の長さが短くなるため、ばね２４０の長さも短くする必要がある。
【００２５】
また、位置規制機構２００においては、位置規制部材２３０によるカムユニット２２０の保持力を確保する一方で、カムユニット２２０の移動時における抵抗は小さくする必要がある。
【００２６】
しかし、前述のようにカムシャフト２１０の小径化に伴ってばね２４０の長さを短くした場合に、カムユニット２２０の保持力を確保しつつ、カムユニット２２０の移動時における抵抗を小さくすることが可能なばね２４０を構成することが困難であった。
【００２７】
特に、カムユニット２２０の移動時に位置規制部材２３０が貫通孔２１２の内側へ摺動してばね２４０が縮小された際に線間接触が生じることがないばね２４０を用いながら、カムユニット２２０の保持力の確保とカムユニット２２０の移動時における抵抗の抑制とを両立させることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特表２０１１−５２９５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明の解決しようとする課題は、カムユニットの位置規制時には保持力を確保することができ、カムユニットの移動時には抵抗を抑制することができる内燃機関のカムユニットの位置規制機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００３１】
即ち、請求項１においては、軸方向に中空部が形成されるカムシャフトと、前記カムシャフトに対して軸方向に摺動可能に嵌装されるとともに、該カムシャフトに対向する面に凹部が形成されるカムユニットと、前記凹部に係合する位置規制部材と、前記位置規制部材を前記凹部に係合させる側に向けて付勢する弾性部材と、を備え、前記位置規制部材は、前記凹部に係合する半球部と、前記弾性部材を被装する円筒部と、を備え、前記中空部には、前記位置規制部材を前記凹部に係合させる側に向けて付勢する流体が供給されるものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の内燃機関のカムユニットの位置規制機構によれば、カムユニットの位置規制時には保持力を確保することができ、カムユニットの移動時には抵抗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】位置規制機構の構成を示した模式図。
【図２】位置規制機構の作用を示した模式図。
【図３】従来の位置規制機構の構成を示した模式図。
【図４】従来の位置規制機構の作用を示した模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１を用いて、位置規制機構１００の構成について説明する。
なお、図１では、位置規制機構１００の構成を側面断面視にて模式的に表している。また、説明を分かり易くするため、図１の下方には、位置規制部材１３０を斜視にて模式的に表している。さらに、以下では、図１に記載される軸方向又は径方向に従って説明する。
【００３５】
位置規制機構１００は、本発明の内燃機関のカムユニットの位置規制機構に係る実施形態である。位置規制機構１００は、内燃機関としてのエンジン（図示略）の吸排気弁の動弁特性を切り替えるために、カムシャフト１１０に対して軸方向に摺動可能なカムユニット１２０の軸方向における位置を規制する機構である。
【００３６】
本実施形態のエンジンは、多弁式のエンジンであって、１つの気筒あたり複数の吸気弁及び排気弁を備え、１つの気筒あたり複数のカムを備えている。
【００３７】
位置規制機構１００は、カムシャフト１１０と、カムユニット１２０と、位置規制部材１３０、１３０と、弾性部材としてのばね１４０と、を備えている。
【００３８】
カムシャフト１１０は、軸受１５０を介してシリンダヘッド（図示略）に回転自在に支持されている。
【００３９】
カムシャフト１１０には、軸方向に沿って中空部１１１が形成されている。中空部１１１には、オイルポンプ（図示略）からクランクジャーナル（図示略）を経由してエンジンオイルが供給されている。なお、オイルポンプの吐出圧力は、エンジン回転数に比例する。そのため、中空部１１１に供給されるエンジンオイルの油圧は、エンジン回転数に比例する。
【００４０】
カムシャフト１１０には、軸方向の所定位置に径方向に沿って貫通孔１１２が形成されている。なお、所定位置とは、カムシャフト１１０にカムユニット１２０が位置を規制して設けられた場合の、カムユニット１２０の略中央部が対向する位置である。
【００４１】
貫通孔１１２は、中空部１１１に対して直交する方向に形成されており、中空部１１１と連通している。そのため、貫通孔１１２には、エンジンオイルが供給される。
【００４２】
カムシャフト１１０には、軸方向の軸受１５０に支持される位置に径方向に沿って貫通孔１１３が形成されている。貫通孔１１３は、中空部１１１とカムシャフト１１０の外周面との間に形成されており、中空部１１１と連通している。そのため、貫通孔１１３には、エンジンオイルが供給される。
【００４３】
カムユニット１２０は、１つの気筒に対応する吸排気弁を開閉するための複数のカムが、外周面に形成された略円筒状部材である。カムユニット１２０には、カムシャフト１１０が貫通する貫通孔１２１が形成されている。カムユニット１２０は、カムシャフト１１０に対して軸方向に摺動可能に嵌装されている。
【００４４】
貫通孔１２１の内周面は、カムユニット１２０においてカムシャフト１１０の外周面に対向する面となる。なお、カムユニット１２０は、カムシャフト１１０の周方向に対して相対回転不能に構成されている。
【００４５】
カムユニット１２０の貫通孔１２１の内周面における軸方向の略中央部には、凹部１２２、１２２が互いに軸方向に位置をずらして形成されている。凹部１２２、１２２は、貫通孔１２１の内周面における周方向に沿って形成される円周溝であり、例えばその断面形状がＶ字状に形成されている。
【００４６】
凹部１２２は、後述する位置規制部材１３０の半球部１３１が係合可能に形成されている。なお、本実施形態のカムユニット１２０には、２つの凹部１２２が形成されているが、これに限定されることはない。
【００４７】
位置規制部材１３０は、カムユニット１２０の凹部１２２に係合し、カムシャフト１１０の軸方向におけるカムユニット１２０の位置を規制する部材である。つまり、位置規制部材１３０は、カムユニット１２０の軸方向位置を位置決めする部材である。
【００４８】
位置規制部材１３０は、カムシャフト１１０の貫通孔１１２の一端側と他端側にそれぞれ配置されており、貫通孔１１２の延出方向に摺動可能に構成されている。位置規制部材１３０は、半球部１３１と、円筒部１３２と、を備えている。
【００４９】
貫通孔１１２に嵌装された位置規制部材１３０において、半球部１３１は貫通孔１１２の端部側（カムシャフト１１０の径方向外側）に配置されている。半球部１３１は、半球面を貫通孔１１２の端部側（カムシャフト１１０の径方向外側）に向けた姿勢で配置されており凹部１２２に係合可能に形成されている。半球部１３１は、貫通孔１１２の径よりも若干小さい略の半球形状に形成されている。
【００５０】
貫通孔１１２に嵌装された位置規制部材１３０において、円筒部１３２は、半球部１３１よりも貫通孔１１２の内側（カムシャフト１１０の径方向内側）に配置されており、ばね１４０を被装するものである。円筒部１３２は、貫通孔１１２の径よりも若干小さい径の外径である円筒形状に形成されている。
【００５１】
円筒部１３２の貫通孔１１２方向の長さは、半球部１３１が凹部１２２に係合している状態で、円筒部１３２の内側端がカムシャフト１１０の中空部１１１の内周面と略同一位置となるように形成されている。なお、円筒部１３２は、半球部１３１と一体的に形成されている。
【００５２】
位置規制部材１３０は、貫通孔１１２の端部側（カムシャフト１１０の径方向外側）へ摺動することで、貫通孔１１２に嵌合しつつカムユニット１２０の凹部１２２に係合することが可能となっている。
【００５３】
位置規制部材１３０、１３０は、カムユニット１２０の凹部１２２に係合することで、カムシャフト１１０の軸方向におけるカムユニット１２０の位置を規制することができ、一方の凹部１２２に係合した場合と他方の凹部１２２に係合した場合とで、カムユニット１２０を異なる軸方向位置に規制することが可能となっている。
【００５４】
つまり、カムユニット１２０は、カムシャフト１１０における一方の規制位置と他方の規制位置との２箇所の規制位置にて、その軸方向位置が規制される。
【００５５】
ばね１４０は、貫通孔１１２内における位置規制部材１３０、１３０の内側に配置されており、位置規制部材１３０を凹部１２２に係合させる側、即ち貫通孔１１２の端部側（カムシャフト１１０の径方向外側）に向けて付勢するものである。ばね１４０の両端部は、位置規制部材１３０の円筒部１３２の内部に収納されている。
【００５６】
図２を用いて、位置規制機構１００の作用について説明する。
なお、図２（Ａ）では、位置規制機構１００の位置規制時の状態を側面断面視にて模式的に表している。また、図２（Ｂ）では、位置規制機構１００の移動時の状態を側面断面視にて模式的に表している。さらに、以下では、図２に記載される軸方向又は径方向に従って説明する。
【００５７】
図２（Ａ）には、位置規制機構１００において、カムユニット１２０がカムシャフト１１０の一方の規制位置にて位置を規制されている状態を示している。このとき、位置規制部材１３０は、ばね１４０による付勢力と、中空部１１１から貫通孔１１２に供給されるエンジンオイルの油圧による付勢力とによって径方向外側に向けて押圧されている。
【００５８】
より詳細には、位置規制部材１３０は、位置規制部材１３０の半球部１３１の底面（円筒部１３２が連結されている内側の面）にばね１４０による付勢力と、中空部１１１から貫通孔１１２に供給されるエンジンオイルの油圧による付勢力とが作用し、径方向外側に押圧されている（図２（Ａ）に示す黒抜き矢印）。
【００５９】
径方向外側に押圧された位置規制部材１３０は、カムユニット１２０の凹部１２２に係合している。凹部１２２に位置規制部材１３０が係合されているカムユニット１２０は、カムシャフト１１０に対して軸方向の位置が規制されている。
【００６０】
凹部１２２に係合されている位置規制部材１３０は、ばね１４０による付勢力に加えて、中空部１１１から貫通孔１１２、即ち位置規制部材１３０の円筒部１３２内に供給されるエンジンオイルの油圧による付勢力により凹部１２２に押圧されているので、カムユニット１２０の位置規制時における保持力を確保することが可能となっている。
【００６１】
位置規制機構１００では、カムユニット１２０は、一方の規制位置から他方の規制位置へ移動可能に構成されている。図２（Ｂ）には、位置規制機構１００において、後述する移動手段によって、カムユニット１２０がカムシャフト１１０の一方の規制位置から他方の規制位置に向けて移動している途中の状態を示している（図２（Ｂ）中の白抜き矢印の向き）。
【００６２】
このとき、位置規制部材１３０は、貫通孔１２１の内周面における一方の凹部１２２と他方の凹部１２２との間に位置しており、貫通孔１２１の内周面に押圧されて貫通孔１１２の内側へ摺動した状態となっている。位置規制部材１３０が貫通孔１１２の内側へ摺動した状態では、位置規制部材１３０が凹部１２２に係合している状態よりもばね１４０が縮小されている。
【００６３】
このとき、位置規制部材１３０、１３０の円筒部１３２、１３２は、カムシャフト１１０の中空部１１１内に延出しており、一方の位置規制部材１３０の円筒部１３２の内側端と、他方の位置規制部材１３０の円筒部１３２の内側端とが互いに近接した状態となっている。中空部１１１内に延出する円筒部１３２、１３２の周面により中空部１１１が遮断され、中空部１１１における円筒部１３２、１３２の内部と連通する部分の断面積が縮小される。
【００６４】
そのため、中空部１１１から円筒部１３２、１３２に供給されるエンジンオイル量が減少し、位置規制部材１３０の半球部１３１の底面に作用する油圧が低下する。
【００６５】
位置規制部材１３０の半球部１３１の底面に作用する油圧が低下することによって、位置規制部材１３０を径方向外側に押圧する付勢力のうちでエンジンオイルの油圧によるものが低減される（図２（Ｂ）に示す黒抜き矢印）。
【００６６】
位置規制部材１３０の径方向外側の付勢力が低減することによって、カムユニット１２０のカムシャフト１１０の一方の規制位置から他方の規制位置への移動時における、位置規制部材１３０によるカムユニット１２０に対する押圧力が小さくなるため、カムユニット１２０をカムシャフト１１０の一方の規制位置から他方の規制位置に向けて少ない抵抗力で移動させることが可能となる。
【００６７】
なお、本実施形態では、移動手段については、特に限定しない。例えば、カムユニット１２０における軸方向の一方の端面を、軸方向の突出量が周方向位置によって変化するように形成し、このような端面に対し進出又は後退が可能な電磁弁のプランジャを、軸方向と直交する方向から当接させることにより、カムユニット１２０の軸方向の移動を実現しても良い。
【００６８】
位置規制機構１００の効果について説明する。
位置規制機構１００によれば、カムユニット１２０の位置規制時には保持力を確保することができ、カムユニット１２０の移動時には抵抗を抑制することができる。
【００６９】
すなわち、位置規制機構１００によれば、カムユニット１２０の位置規制時には、ばね１４０による付勢力と、中空部１１１から貫通孔１１２に供給されるエンジンオイルの油圧による付勢力とが位置規制部材１３０に作用し、カムユニット１２０の保持力を確保することができる。
【００７０】
そのため、例えばエンジンを小型化し、カムシャフト１１０の径を小さくする場合に、ばね１４０の長さが短くなったとしてもカムユニット２２０の保持力を確保することが可能となる。
【００７１】
また、位置規制機構１００によれば、カムユニット１２０の移動時には、中空部１１１から貫通孔１１２に供給されるエンジンオイルが減少し、油圧による付勢力が低減され、カムユニット１２０の移動の際の抵抗を抑制することができる。
【００７２】
さらに、位置規制機構１００によれば、ばね１４０により付勢する位置規制部材１３０におけるカムユニット１２０の凹部１２２と係合する部分を半球形状の半球部１３１としたため、従来の位置規制機構２００の球形状の位置規制部材２３０と比較して、ばね１４０の長さを長く設計することができ、ばね１４０の設計の自由度を高めることが可能となる。
【符号の説明】
【００７３】
１００    位置規制機構
１１０    カムシャフト
１１１    中空部
１１２    貫通孔
１２０    カムユニット
１２１    貫通孔
１２２    凹部
１３０    位置規制部材
１３１    半球部
１３２    円筒部
１４０    ばね（弾性部材）
【図１】
2016169667.tif 000003
【図２】
2016169667.tif 000004
【図３】
2016169667.tif 000005
【図４】
2016169667.tif 000006