(57)【要約】【課題】第２環状部材の揺動を抑制する。【課題手段】内燃機関の可変動弁装置Ａは、カム軸本体１０に固定された駆動アーム２０と、駆動アームに第１連結部材３０を介して連結されカム軸本体に対して偏心して配置された第１環状部材４０と、第１環状部材に第２連結部材５０を介して連結されカム軸本体に回転可能に配置されたカムロブ部材６０と、第１環状部材が回転可能に挿入される偏心穴７１を有し、カム軸本体に対する第１環状部材の偏心位置を変更すべくカム軸本体に対し回転可能である第２環状部材７０と、第２環状部材を回転可能に支持する支持部材Ｄとを備える。支持部材が、第２環状部材の外周面７２を回転可能に支持する内周面９７を有し、外周面と内周面に互いに符合するテーパ部７８，９８が形成されている。【選択図】図４
2016075268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸からの駆動力により回転駆動されるカム軸本体と、
前記カム軸本体に固定された駆動アームと、
前記駆動アームに第１連結部材を介して連結され、前記カム軸本体に対して偏心して配置された第１環状部材と、
前記第１環状部材に第２連結部材を介して連結され、前記カム軸本体に回転可能に配置されたカムロブ部材と、
前記第１環状部材が回転可能に挿入される偏心穴を有し、前記カム軸本体に対する前記第１環状部材の偏心位置を変更すべく前記カム軸本体に対し回転可能である第２環状部材と、
前記第２環状部材を回転可能に支持する支持部材と、
を備え、
前記支持部材が、前記第２環状部材の外周面を回転可能に支持する内周面を有し、
前記第２環状部材の外周面と前記支持部材の内周面とに互いに符合するテーパ部が形成されている
ことを特徴とする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】
内燃機関において、吸気弁もしくは排気弁またはこれらを駆動するカムの作用角を可変にする可変動弁装置が知られている。例えば、軸状のカム軸本体に、カムロブが形成されたカムロブ部材を回転可能に取り付け、カム軸本体に対するカムロブ部材の回転位相を周期的に変化させることで、作用角を可変にする可変動弁装置が特許文献１，２に開示されている。この装置においては、カム軸本体からの回転駆動力を、第１環状部材としてのドライブディスクを介してカムロブ部材に伝達する。カム軸本体に対するドライブディスクの偏心位置を変化させることで作用角が変更される。ドライブディスクは、第２環状部材としてのコントロールスリーブの偏心穴に嵌合され、コントロールスリーブを回転させることでドライブディスクの偏心位置が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４２３５２号公報
【特許文献２】特開２０１４−２０２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したタイプの可変動弁装置にあっては、特に吸気弁または排気弁の開弁駆動時に、カム軸本体およびカムロブ部材から入力された力に起因してコントロールスリーブが揺動するという問題がある。この揺動が発生すると、バルブリフト曲線が滑らかにならず凹凸状になる（バルブリフト曲線が歪む）、バルブ速度が所望速度からずれる（バルブ速度に誤差が生じる）、可変動弁装置が損傷する等の二次的問題が発生する。
【０００５】
そこで、本発明は上記事情に鑑みて創案され、その目的は、第２環状部材の揺動を抑制することができる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
クランク軸からの駆動力により回転駆動されるカム軸本体と、
前記カム軸本体に固定された駆動アームと、
前記駆動アームに第１連結部材を介して連結され、前記カム軸本体に対して偏心して配置された第１環状部材と、
前記第１環状部材に第２連結部材を介して連結され、前記カム軸本体に回転可能に配置されたカムロブ部材と、
前記第１環状部材が回転可能に挿入される偏心穴を有し、前記カム軸本体に対する前記第１環状部材の偏心位置を変更すべく前記カム軸本体に対し回転可能である第２環状部材と、
前記第２環状部材を回転可能に支持する支持部材と、
を備え、
前記支持部材が、前記第２環状部材の外周面を回転可能に支持する内周面を有し、
前記第２環状部材の外周面と前記支持部材の内周面とに互いに符合するテーパ部が形成されている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第２環状部材の揺動を抑制することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る可変動弁装置の全体を示す斜視図である。
【図２】カム軸アセンブリの部分斜視図である。
【図３】カムキャップアセンブリの斜視図である。
【図４】カムキャップアセンブリに取り付けられたカム軸アセンブリと制御軸アセンブリを示す部分縦断側面図である。
【図５】駆動アームの斜視図である。
【図６】駆動ディスクの斜視図である。
【図７】リンク部材の斜視図である。
【図８】カムロブ部材の斜視図である。
【図９】コントロールスリーブの斜視図である。
【図１０】可変動弁装置の作動を示す概略正面図である。
【図１１】作用角変化の一例を示すグラフである。
【図１２】比較例のカム軸アセンブリの部分縦断側面図である。
【図１３】比較例のカム軸アセンブリとその周囲の動弁系を示す斜視図である。
【図１４】別の比較例におけるコントロールスリーブの支持構造を示す概略縦断側面図である。
【図１５】本実施形態におけるコントロールスリーブの支持構造を示す概略縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００１０】
図１に、本実施形態に係る可変動弁装置の全体を示す。可変動弁装置Ａは、カム軸アセンブリＢと、制御軸アセンブリＣと、これらカム軸アセンブリＢおよび制御軸アセンブリＣを回転自在に支持するカムキャップアセンブリＤとを含む。カムキャップアセンブリＤはカムハウジングアセンブリＥ上に載置固定され、カムハウジングアセンブリＥは周知のように、仮想線で示すシリンダヘッドＨ上に載置固定される。
【００１１】
図示例は直列４気筒の内燃機関（エンジン）に適用されるものである。クランク軸（図示せず）および後述するカム軸本体１０の中心軸Ｘはエンジンの長さ方向もしくは前後方向に延びている。以下、特に断らない限り、カム軸本体１０の中心軸Ｘの方向を「軸方向」、軸方向の一端側を「前」、軸方向の他端側を「後」という。「前」を符号Ｆ、「後」を符号Ｒで表す。またカム軸本体１０の中心軸Ｘを基準とした半径方向および周方向をそれぞれ単に「半径方向」および「周方向」という。カム軸本体１０の回転方向を符号Ｋで表す。シリンダ中心軸の方向における上死点側を「上」、下死点側を「下」という。
【００１２】
図示例は、可変動弁装置Ａを吸気側にのみ適用したものである。しかしながら可変動弁装置Ａは、排気側にのみ適用してもよいし、吸気側および排気側の両方に適用してもよい。可変動弁装置Ａは、各気筒に設けられた２つの吸気弁をそれぞれ駆動する。エンジンの用途、種類、形式等も任意である。本実施形態のエンジンは車両用火花点火式内燃機関である。
【００１３】
可変動弁装置Ａは、＃１〜＃４の各気筒についてほぼ同一の構成がなされている。従って以下の説明では、主に＃１気筒の構成について詳しく説明し、残りの気筒については基本的に説明を割愛する。
【００１４】
図２はカム軸アセンブリＢ、特にその前側の構成を示す。カム軸アセンブリＢは、クランク軸からの駆動力により回転駆動されるカム軸本体１０を有する。カム軸本体１０はエンジンのほぼ全長に亘って延びている。カム軸本体１０の前端部１１は、カムハウジングアセンブリＥの前端部に取りつけられた前端部カムキャップアセンブリＤ１（図１参照）によって上下から挟まれて回転可能に支持される。前端部１１には、軸方向ないしスラスト方向にカム軸本体１０を位置決めするための一対のフランジ１２が設けられる。また後側のフランジ１２の後面に隣接して、スペーサ１３が設けられる。カム軸本体１０において、前端部１１ないし後側フランジ１２の後方には、より小径の軸部１４（図４に示す）が延びており、スペーサ１３はこの軸部１４の外側に嵌合される。
【００１５】
カム軸本体１０の前端部１１の前側には、カムハウジングアセンブリＥの前方に突出するように周知の可変バルブタイミング機構（図示せず）が取り付けられる。可変バルブタイミング機構は、クランク位相に対するカム位相を変更するためのもので、周知の動力伝達機構（例えばベルト・プーリ機構）を介してクランク軸に連結される。従ってカム軸本体１０は、これら可変バルブタイミング機構および動力伝達機構を介して、クランク軸により１／２の回転速度で回転駆動される。但し可変バルブタイミング機構は省略することも可能である。
【００１６】
図３は、カムキャップアセンブリＤを示す。カムキャップアセンブリＤは上下３分割の構成とされ、下部の下側カムキャップ９１と、中間部の上側カムキャップ９２と、上部の制御軸キャップ９３とを備える。これら各キャップは複数のボルト９４により互いに締結される。カムキャップアセンブリＤは、カム軸アセンブリＢの後述するコントロールスリーブを半径方向外側から回転可能に支持するためのスリーブ支持穴９５と、制御軸アセンブリＣの後述する制御軸を半径方向外側から回転可能に支持するための制御軸支持穴９６とを有する。スリーブ支持穴９５は、下側カムキャップ９１と上側カムキャップ９２により画成され、制御軸支持穴９６は、上側カムキャップ９２と制御軸キャップ９３により画成される。
【００１７】
図１に示すように、カムキャップアセンブリＤは、各気筒間の位置と＃４気筒の直後の位置とに計４個配設され、各位置にてボルトによりカムハウジングアセンブリＥに締結固定される。ある気筒に対応したカムキャップアセンブリＤは、その気筒の後側に隣接して配置される。
【００１８】
図４は、カム軸アセンブリＢとカムキャップアセンブリＤの断面を主に示す。図示するように、カム軸アセンブリＢは、前述のカム軸本体１０と、カム軸本体１０に固定された駆動アーム２０と、駆動アーム２０に第１連結部材３０を介して連結された駆動ディスク４０と、駆動ディスク４０に第２連結部材５０を介して連結されたカムロブ部材６０と、駆動ディスク４０が回転可能に挿入される偏心穴７１を有するコントロールスリーブ７０とを備える。コントロールスリーブ７０は、カムキャップアセンブリＤのスリーブ支持穴９５内に配置され、コントロールスリーブ７０の外周面７２は、カムキャップアセンブリＤのスリーブ支持穴９５の内周面９７により回転可能に支持される。駆動ディスク４０が本発明の第１環状部材に相当し、コントロールスリーブ７０が本発明の第２環状部材に相当し、カムキャップアセンブリＤが本発明の支持部材に相当する。また外周面７２が本発明の外周面に相当し、内周面９７が本発明の内周面に相当する。
【００１９】
図示するように、カム軸本体１０の軸部１４は、一定の半径を有する中空軸からなっている。この軸部１４の半径方向外側に上述の各部材が配置される。
【００２０】
カムロブ部材６０の後方に駆動アーム２０が隣接され、駆動アーム２０の後方に第１および第２連結部材３０，５０のリンク部材３１が隣接され、リンク部材３１の後方に駆動ディスク４０が隣接され、駆動ディスク４０の後方にコントロールスリーブ７０が隣接される。なおコントロールスリーブ７０の後方には、後方に隣接する次の気筒（図示例では＃２気筒）のカムロブ部材６０が隣接される。
【００２１】
図４および図５に示すように、駆動アーム２０は、軸部１４の外側に嵌合される円筒状のボス部２１と、ボス部２１から半径方向外側に延びるアーム部２２とを有する。ボス部２１には、その直径に沿って貫通形成されたピン穴２３が設けられる。他方、カム軸本体１０の軸部１４にも、その直径に沿って貫通形成されたピン穴１５が設けられる。ボス部２１が軸部１４に嵌合され、ピン２５が各ピン穴２３，１５に圧入等により挿入固定される。これにより、駆動アーム２０は軸部１４に固定され、駆動アーム２０はカム軸本体１０（軸部１４）と一体的に回転するようになる。なお駆動アーム２０の固定方法はこのようなピンを用いた方法に限定されず、任意の方法が可能である。駆動アーム２０のアーム部２２にもピン穴２４が設けられる。
【００２２】
図４および図６に示すように、駆動ディスク４０は、円筒部４１と、円筒部４１からそれぞれ半径方向反対側に延びる第１アーム部４２および第２アーム部４３とを有する。円筒部４１は第１アーム部４２および第２アーム部４３の後方に突出される。第１アーム部４２および第２アーム部４３にはそれぞれピン穴４４，４５が設けられる。ピン穴４４，４５は、駆動ディスク４０の円周方向に１８０°離間されている。駆動ディスク４０は、軸部１４の半径方向外側に配置され、特に、軸部１４に対し偏心して配置される。すなわち、円筒部４１ひいては駆動ディスク４０の中心軸Ｘ４０が、カム軸本体１０（軸部１４）の中心軸Ｘに一致せぬよう、駆動ディスク４０は軸部１４の周りに配置される。円筒部４１の内径は軸部１４の外径より大きくされ、円筒部４１の中に軸部１４が余裕を持って挿通されるようになっている。これにより駆動ディスク４０は、軸部１４と干渉することなく、軸部１４に対して偏心して配置され、かつその偏心位置を変更可能である。
【００２３】
本実施形態において第１連結部材３０は、一対のピンとリンク部材とから構成されている。図７に示すように、リンク部材３１は、その長手方向の一端部と他端部とにピン穴３２，３３を有している。図４に示すように、駆動アーム２０のピン穴２４とリンク部材３１のピン穴３２とに第１ピン３４が挿入されることで、リンク部材３１が駆動アーム２０に旋回可能に接続される。なお第１ピン３４は、ピン穴２４，３２の一方に圧入等により固定される。以下に説明するリンク部材の各ピン接続部においても同様である。
【００２４】
同様に、図２に部分的に示すが、駆動ディスク４０のピン穴４４とリンク部材３１のピン穴３３とに第２ピン３５が挿入されることで、リンク部材３１が駆動ディスク４０に旋回可能に接続される。こうして、駆動アーム２０と駆動ディスク４０とは、動力伝達可能に且つ相対位置変更可能に互いに連結される。
【００２５】
なお、リンク部材３１と相手方の被接続部材との旋回可能な接続は、上述のようなピン接続に限らず、任意の接続方法が可能である。例えばボールジョイントを用いても構わない。
【００２６】
図４および図８に示すように、カムロブ部材６０は、円筒部６１と、円筒部６１の外周部かつ前後端部に一体的に形成された２つのカムロブ部６２とを有する。円筒部６１は、軸部１４の半径方向外側に回転可能に配置され、特に軸部１４の外周面上に直接嵌合されて軸部１４の周りを同軸に回転可能である。２つのカムロブ部６２は２つの吸気弁に対応し、それぞれロッカーアームを介して吸気弁を駆動する。カムロブ部６２は、吸気弁の閉弁状態に対応した最小半径のベース円部６３と、吸気弁の開弁状態に対応しベース円部６３から半径方向外側に突出したノーズ部６４とを有する。またカムロブ部材６０は、後方のカムロブ部６２のノーズ部６４から後方に突出した突出部６５と、突出部６５に設けられたピン穴６６とを有する。
【００２７】
駆動ディスク４０とカムロブ部材６０を連結する第２連結部材５０も、第１連結部材３０と同様、一対のピンとリンク部材とから構成されている。リンク部材には図７に示したリンク部材３１が共用で用いられる。具体的には図示しないが、駆動ディスク４０のピン穴４５とリンク部材３１のピン穴３２とに第３ピンが挿入されることで、リンク部材３１が駆動ディスク４０に旋回可能に接続される。また図４に示すように、カムロブ部材６０のピン穴６６とリンク部材３１のピン穴３３とに第４ピン３５が挿入されることで、リンク部材３１がカムロブ部材６０に旋回可能に接続される。こうして、駆動ディスク４０とカムロブ部材６０とは、動力伝達可能に且つ相対位置変更可能に互いに連結される。
【００２８】
図４および図９に示すように、コントロールスリーブ７０は、軸部１４の半径方向外側に配置される環状、筒状ないし円盤状の部材である。コントロールスリーブ７０は、その前面部に設けられた有底の偏心穴７１と、その後面部に設けられ後方に突出する円筒部７３と、その中心部に設けられ軸部１４が挿通される中心穴７４と、前述の外周面７２とを有する。コントロールスリーブ７０は中心軸Ｘ７０を有し、円筒部７３、中心穴７４および外周面７２は中心軸Ｘ７０から一定の半径を有する（つまり同軸に形成される）。一方、偏心穴７１の中心軸Ｘ７１は、コントロールスリーブ７０の中心軸Ｘ７０に対し、所定の距離および向きで偏心もしくはオフセットされている。
【００２９】
外周面７２は、コントロールスリーブ７０の実質的な最大半径部分となる外周面を規定する。円筒部７３は外周面７２より小径である。円筒部７３の外周面には複数の歯すなわちスリーブギヤ７５が設けられている。スリーブギヤ７５の外径も外周面７２の外径より小さい。
【００３０】
図４に示すように、コントロールスリーブ７０は、その中心軸Ｘ７０が軸部１４の中心軸Ｘに一致するよう、軸部１４の半径方向外側に同軸に且つ回転可能に配置される。そして円筒部７３が、軸受部材としてのボールベアリング７６を介して軸部１４に回転可能に支持される。駆動ディスク４０の円筒部４１が、偏心穴７１に挿入され、ボールベアリング７７を介して、偏心穴７１の内周面に回転可能に支持される。これにより駆動ディスク４０は偏心穴７１に回転可能に挿入され、駆動ディスク４０はカム軸本体１０に対する偏心位置が固定される。なお、円筒部７３はボールベアリング７６を介さず軸部１４に直接的に回転可能に支持されてもよい。また駆動ディスク４０の円筒部４１も、ボールベアリング７７を介さず偏心穴７１の内周面に直接的に回転可能に支持されてもよい。ボールベアリング７６，７７の少なくとも一方は省略可能である。
【００３１】
前述したように、コントロールスリーブ７０の外周面７２も、カムキャップアセンブリＤのスリーブ支持穴９５の内周面９７によって回転可能に支持される。これら外周面７２と内周面９７の間にはボールベアリングは設けられていない。従って外周面７２は、滑り軸受としての内周面９７によって直接的に回転可能に支持され、内周面９７と摩擦接触する。
【００３２】
図４に示すように、制御軸アセンブリＣは、前後方向に延びる制御軸８１と、制御軸８１の外周部に設けられた複数の歯すなわちピニオンギヤ８２とを有する。制御軸８１は、カムキャップアセンブリＤの制御軸支持穴９６に挿通され、その内周面によって直接的に回転可能に支持される。なお両者の間にボールベアリングを介在させてもよい。ピニオンギヤ８２は、コントロールスリーブ７０のスリーブギヤ７５に噛合される。
【００３３】
制御軸８１は、図示しない電気モータ等のアクチュエータにより回転駆動される。アクチュエータは図示しない制御部をなす電子制御ユニット（ＥＣＵ）により制御される。制御軸８１が回転されると、その回転がピニオンギヤ８２およびスリーブギヤ７５を通してコントロールスリーブ７０に伝達され、コントロールスリーブ７０がカムキャップアセンブリＤに対して、カム軸本体１０の中心軸Ｘ回りに回転される。コントロールスリーブ７０が回転されると、偏心穴７１も中心軸Ｘ回りに回転され、これに伴って駆動ディスク４０も中心軸Ｘ回りに回転される。これにより、カム軸本体１０（軸部１４）に対する駆動ディスク４０の偏心位置が変更される。
【００３４】
特に本実施形態においては、図３，４，９に示すように、コントロールスリーブ７０の外周面７２とカムキャップアセンブリＤの内周面９７とに互いに符合するテーパ部７８，９８が形成されている。具体的には、外周面７２と内周面９７の全体がテーパ状に形成され、これにより、外周面７２と内周面９７の全体にテーパ部７８，９８が形成されている。外周面７２と内周面９７は、後方に向かうほど大径となるテーパ面とされ、中心軸Ｘに平行な方向に対する所定のテーパ角αを有する。テーパ角αは微小な角度である。なお、外周面７２と内周面９７の一部にのみテーパ部７８，９８を形成してもよい。テーパ部７８，９８のテーパの向きを逆とし、前方に向かうほど大径となるテーパとしてもよい。
【００３５】
ここで、カム軸アセンブリＢの組立方法について簡単に述べる。カム軸本体１０の軸部１４の半径方向外側に、上述の各部材が後方から順次組み付けられる。＃１，＃２，＃３，＃４気筒の順で組み立てがなされ、＃４気筒の最後端で駆動アーム２０に類似のストッパ（図示せず）が、駆動アーム２０と同様、ピン（図示せず）によってカム軸本体１０に固定される。これによりカム軸アセンブリＢの組み立てが完了し、軸部１４の半径方向外側で各部材が軸方向に位置決めされる。
【００３６】
互いに隣接する２つの気筒、例えば＃１気筒と＃２気筒において、それぞれの気筒に位置する前側および後側の駆動アーム２０が軸部１４に固定される。そしてこれら駆動アーム２０間に各部材が配置される。これら駆動アーム２０間の各部材が円滑に動作し、あるいは互いに摺動できるよう、駆動アーム２０間には軸方向のクリアランス（図示せず）が設けられる。例えば、カム軸アセンブリＢをカムキャップアセンブリＤに組み付け、カムキャップアセンブリＤをカムハウジングアセンブリＥに組み付けたとする。この状態において、カムキャップアセンブリＤおよびカムハウジングアセンブリＥに対するカム軸本体１０の軸方向位置は実質的に固定される。この状態において、＃１気筒のボールベアリング７６およびこれより前の各部材を前方に押し、コントロールスリーブ７０の外周面７２をカムキャップアセンブリＤの内周面９７に押し付け、かつボールベアリング７６の後に隣接する＃２気筒のカムロブ部材６０を後側の駆動アーム２０に押し付けたとき、ボールベアリング７６と、＃２気筒のカムロブ部材６０との間には、軸方向のクリアランスが生じる。もっともこのクリアランスはごく僅かであり、例えば１０〜５０μｍ程度の大きさである。従ってコントロールスリーブ７０は、その外周面７２が内周面９７に押し付けられた軸方向位置から、クリアランス分だけ、軸部１４に対し軸方向後方に移動可能である。このようにクリアランスは、コントロールスリーブ７０の軸方向の可動範囲を規定する。
【００３７】
なお、このクリアランスを調節するための調節部材もしくは調節手段を設けてもよい。例えば、初期クリアランス自体は大きめに設定しておき（例えば４〜５ｍｍ）、この初期クリアランスを上記の如き最適値に狭めるべく、例えばボールベアリング７６と＃２気筒のカムロブ部材６０との間に、管状のスペーサ、スリーブまたはシム等を軸部１４に嵌合して設けることができる。スペーサ等の軸方向長さを変えることにより、或いは、長さの異なる複数のスペーサ等の中から最適な長さの一つを選択することにより、最適なクリアランスを容易に得ることができる。この場合スペーサ等が調節部材もしくは調節手段をなす。
【００３８】
変形例としてテーパの向きを逆とした場合、コントロールスリーブ７０を、外周面７２が内周面９７に押し付けられた状態からクリアランス分だけ軸部１４に対し軸方向前方に移動可能としてもよい。クリアランスを調節するため、例えばリンク部材３１の軸方向厚さを変えてもよい。この場合リンク部材３１が調節部材もしくは調節手段をなす。
【００３９】
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
図４に示すように、カム軸本体１０（軸部１４）がクランク軸からの駆動力を受けて回転駆動されると、駆動アーム２０もカム軸本体１０と一緒に回転される。そしてこの回転は第１連結部材３０を介して駆動ディスク４０に伝達される。コントロールスリーブ７０が中心軸Ｘ回りの一定の角度位置に静止保持されている場合、駆動ディスク４０は、一定位置に保持された偏心穴７１内で回転される。この駆動ディスク４０の回転は、第２連結部材５０を介してカムロブ部材６０に伝達され、これによりカムロブ部材６０が中心軸Ｘ回りに回転される。
【００４０】
このとき、駆動ディスク４０がカム軸本体１０に対し偏心して位置されることから、カム軸本体１０が一定速度で回転しているときであっても、カムロブ部材６０の回転速度は、カム軸本体１０の回転速度に対し速くなったり遅くなったりする。この相対回転速度の増減は、カム軸本体１０の１回転中に起こり、かつその１回転を１周期として周期的に繰り返し発生する。駆動ディスク４０の偏心位置を変更することで、相対回転速度の増減状態を変化させ、カムロブ部材６０および吸気弁の作用角を変更することができる。
【００４１】
前述したように、制御軸８１がアクチュエータにより回転されると、コントロールスリーブ７０が中心軸Ｘ回りに所定角度だけ回転され、カム軸本体１０に対する駆動ディスク４０の偏心位置が変更される。この変更により、カムロブ部材６０および吸気弁の作用角を変更することができる。勿論、駆動ディスク４０の偏心位置を連続的に変更すれば作用角も連続的に変更することができる。
【００４２】
図１０には、カム軸アセンブリＢを軸方向前方から見たときの概略正面図を示す。この図では、カムロブ部材６０の下方に配置された動弁系すなわちローラーロッカーアーム１０１、吸気弁１０２および油圧ラッシュアジャスター（ＨＬＡ）１０３も描かれている。図は、吸気弁開弁開始時付近の時の状態を示す。特に、駆動アーム２０の回転方向Ｋの位置Ｐ２０と、偏心穴７１の位置と、カムロブ部材６０のノーズ部６４の回転方向Ｋの位置Ｐ６４とに着目されたい。
【００４３】
（Ａ）は作用角が所定の基準作用角のときの状態を示す。（Ｂ）は作用角が基準作用角より大きい大作用角のときの状態を示す。（Ｃ）は作用角が基準作用角より小さい小作用角のときの状態を示す。これら基準作用角、大作用角および小作用角に対応した吸気弁リフト線図の一例を図１１にＡ，Ｂ，Ｃでそれぞれ示す。これから分かるように、吸気弁の最大リフトは一定のまま作用角のみが変更される。
【００４４】
図１０の（Ａ）および（Ｂ）を比較すると分かるように、大作用角状態において、コントロールスリーブ７０は、矢印ａで示すように基準作用角状態から回転方向Ｋと反対の方向（すなわち逆回転方向）に回転され、これに伴って偏心穴７１の位置も逆回転方向に変更されている。これにより駆動ディスク４０の偏心位置が変更され、駆動アーム２０の回転方向Ｋの位置Ｐ２０は同じであるものの、ノーズ部６４の回転方向Ｋの位置Ｐ６４はより回転方向Ｋ前方にあり、すなわちより早いタイミング（クランク軸もしくはカム軸本体１０の回転位相）で吸気弁１０２が開弁開始するようになる。
【００４５】
図示しないが、吸気弁開弁終了時付近においても、大作用角状態においては基準作用角状態に比べ、同一の駆動アーム位置Ｐ２０に対し、ノーズ部位置Ｐ６４がより回転方向Ｋ後方にあり、より遅いタイミングで吸気弁１０２が開弁終了するようになる。
【００４６】
他方、図１０の（Ａ）および（Ｃ）を比較すると分かるように、小作用角状態において、コントロールスリーブ７０は、矢印ｂで示すように基準作用角状態から回転方向Ｋに回転され、これに伴って偏心穴７１の位置も回転方向に変更される。これにより駆動ディスク４０の偏心位置が変更され、駆動アーム２０の回転方向Ｋの位置Ｐ２０は同じであるものの、ノーズ部６４の回転方向Ｋの位置Ｐ６４はより回転方向Ｋ後方にあり、すなわちより遅いタイミングで吸気弁１０２が開弁開始するようになる。
【００４７】
図示しないが、吸気弁開弁終了時付近においても、小作用角状態においては基準作用角状態に比べ、同一の駆動アーム位置Ｐ２０に対し、ノーズ部位置Ｐ６４がより回転方向Ｋ前方にあり、より早いタイミングで吸気弁１０２が開弁終了するようになる。
【００４８】
次に、本実施形態の利点を後述する比較例と比較しつつ説明する。なお便宜上、比較例において本実施形態に対応する部分には同一の符号を用いて詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００４９】
図１２には、比較例のカム軸アセンブリＢの断面を示す。この比較例においては、コントロールスリーブ７０周辺の構造が本実施形態と異なる。すなわち、スリーブギヤ７５はコントロールスリーブ７０の外周面上に設けられ、これに図示しない制御軸アセンブリのピニオンギヤが噛合される。代わりに、コントロールスリーブ７０の円筒部７３が、ボールベアリング１０４を介して、上側カムキャップ１０５と下側カムキャップ１０６により半径方向外側から回転自在に支持される。これら相違点を除き、比較例は本実施形態とほぼ同様である。
【００５０】
図１３には比較例のカム軸アセンブリＢとその周囲の動弁系（ローラーロッカーアーム１０１、吸気弁１０２、バルブスプリング１０４および油圧ラッシュアジャスター１０３）を示す。図は吸気弁１０２の開弁を開始した時の状態を示す。
【００５１】
カム軸本体１０の回転中、駆動ディスク４０は、駆動アーム２０から第１連結部材３０を介して回転方向Ｋの駆動力を受ける。このとき駆動ディスク４０は、第１連結部材３０の第２ピン１０５に回転方向Ｋに押され、第２ピン１０５から、中心軸Ｘに垂直な図示の如きラジアル方向の力Ｆ１を受ける。
【００５２】
他方、カムロブ部材６０（ノーズ部６４）がローラーロッカーアーム１０１を介して吸気弁１０２を開弁するとき、駆動ディスク４０は、カムロブ部材６０から第２連結部材５０を介して逆回転方向の駆動力を受ける。この駆動力は、バルブスプリング１０４の付勢力に逆らって吸気弁１０２を押し下げたときに発生するバルブスプリング反力に基づく。このとき駆動ディスク４０は、第２連結部材５０の第３ピン１０６に逆回転方向に引っ張られ、第３ピン１０６から、中心軸Ｘに垂直な図示の如きラジアル方向の力Ｆ２を受ける。
【００５３】
結局、駆動ディスク４０は、カム軸アセンブリＢの回転中、Ｆ１とＦ２の合力であるラジアル方向の力Ｆ３を受ける。この力Ｆ３の向きおよび大きさはカム軸アセンブリＢの回転と共に変化する。
【００５４】
このように時々刻々と向きおよび大きさが変化する力Ｆ３に起因して、駆動ディスク４０が嵌め入れられたコントロールスリーブ７０が、図１２，１３に矢印Ｙで示す如く、中心軸Ｘに垂直な仮想平面に対し傾くように揺動するという問題がある。
【００５５】
比較例のコントロールスリーブ７０は、図１２から分かるように、実質的に後端部の円筒部７３のみで、半径方向内側および外側から回転可能に支持されている。従って比較例のコントロールスリーブ７０は支持剛性が不足気味である。例えば、コントロールスリーブ７０の後端支持部から駆動ディスク４０の前面部までの軸方向距離を腕の長さとし、前記Ｆ３を力としたモーメントが、コントロールスリーブ７０に働き、コントロールスリーブ７０を揺動させようとするが、このモーメントに対し、コントロールスリーブ７０の支持剛性は十分とは言い難い。この揺動が発生すると、バルブリフト曲線が滑らかにならず凹凸状になる（バルブリフト曲線が歪む）、バルブ速度が所望速度からずれる（バルブ速度に誤差が生じる）、可変動弁装置が損傷する等の二次的問題が発生する。
【００５６】
そこで本実施形態では、図４に示すように、カムキャップアセンブリＤのスリーブ支持穴９５の内周面９７により、コントロールスリーブ７０の外周面７２を回転可能に支持している。これにより、コントロールスリーブ７０をより半径方向外側から支持することができ、また、コントロールスリーブ７０をより長い軸方向距離（すなわち円筒部７３と外周面７２の軸方向長さの合計）で支持することができる。加えて、前記モーメントの腕の長さを、コントロールスリーブ７０の外周面７２から駆動ディスク４０の前面部までの軸方向距離といったように、より短くすることができる。従って、コントロールスリーブ７０の支持剛性を増大し、コントロールスリーブ７０の揺動を抑制することができる。
【００５７】
また特に、本実施形態では、コントロールスリーブ７０の外周面７２とカムキャップアセンブリＤの内周面９７とにテーパ部７８，９８を設け、具体的には外周面７２と内周面９７の全体をテーパ面としている。これにより、以下に述べるようにコントロールスリーブ７０の支持剛性をさらに増大し、コントロールスリーブ７０の揺動をさらに抑制することができる。
【００５８】
図１４は別の比較例を示し、これにおいて、コントロールスリーブ７０の外周面７２はカムキャップアセンブリＤの内周面９７によって回転可能に支持されるものの、これら外周面７２と内周面９７はテーパ面とされず、中心軸Ｘに平行な円筒面とされている。
【００５９】
内周面９７が滑り軸受をなすため、外周面７２と内周面９７の間には、半径方向の微小な隙間が設けられる。このとき、全ての気筒のコントロールスリーブ７０を確実に回転できるようにするため、製造ばらつき等を考慮し、隙間は大きめに設定しておく必要がある。
【００６０】
このような大きめの隙間を設けることは、必然的に、コントロールスリーブ７０の揺動を抑制する上で不利である。また隙間が大きいと、仮に図中仮想線で示すようにコントロールスリーブ７０が傾こうとした場合、外周面７２の対角上にある一対の角部（図示例では右上と左下の角部）が両方とも、ある円周方向の距離を以て内周面９７に線接触する傾向にあり、コントロールスリーブ７０の支持が不十分となり、コントロールスリーブ７０が不安定となりがちである。
【００６１】
一方、図１５に示す本実施形態のように、外周面７２と内周面９７をテーパ面とした場合には、外周面７２と内周面９７の間の半径方向の隙間を、円筒面とした別の比較例よりも小さくすることができる。すなわち、コントロールスリーブ７０は前述のように軸部１４に対しクリアランス分だけ軸方向に移動できる。コントロールスリーブ７０の軸方向位置が後方にずれれば隙間は大きくなり、前方にずれれば隙間は小さくなる。カム軸アセンブリＢの動作中、コントロールスリーブ７０は、その外周面７２が内周面９７に密着しコントロールスリーブ７０が回転不能となる軸方向位置から、コントロールスリーブ７０が受ける力の影響により自ずと、僅かに後方に移動する。しかも、その移動量は極小のクリアランスによって規制され、必要であればクリアランスの大きさを調節することもできる。従って製造ばらつき等があっても、実際の現物において各気筒の隙間が最小、最適となるように、各気筒のコントロールスリーブ７０の軸方向位置を自ずと調節することができる。
【００６２】
これにより、全気筒の隙間を容易に最適化することができ、製造ばらつき等があっても、全気筒においてコントロールスリーブ７０の確実な回転を確保しつつ、最小、最適な隙間を確保することができる。
【００６３】
なお、カム軸アセンブリＢと制御軸アセンブリＣの各部品が鋼材で作られるのに対し、カムキャップアセンブリＤの各部品はアルミ材で作られ、両者の熱膨張率には差がある。このため、エンジン暖機後に各気筒の隙間が最適となるよう、常温時における隙間は後方の気筒ほど大きく設定しておくのが好ましい。
【００６４】
上記のように隙間を最小、最適化することで、隙間を別の比較例よりも小さくすることができ、自ずと、コントロールスリーブ７０の支持剛性を増大し、コントロールスリーブ７０の揺動を抑制することができる。また隙間の最小、最適化により、仮に図１５に仮想線で示すようにコントロールスリーブ７０が傾こうとした場合でも、外周面７２の対角上にある一方の角部（図示例では右上の角部）は内周面９７に線接触する一方、他方の角部（図示例では左下の角部）は内周面９７にほぼ面接触する状態に近づけることができる。これはアルミ材からなる内周面９７が変形し易いことにもよる。こうして、内周面９７に対する外周面７２の接触面積を増加させ、コントロールスリーブ７０の安定性を向上すると共に、コントロールスリーブ７０の揺動を一層抑制することができる。
【００６５】
以上述べたように本実施形態によれば、コントロールスリーブ７０の支持剛性を増大すると共に、コントロールスリーブ７０の揺動を抑制し、この揺動に起因した二次的問題も抑制することが可能である。
【００６６】
また本実施形態によれば、カムキャップアセンブリＤによりコントロールスリーブ７０の支持剛性を補うので、カム軸アセンブリＢの部品数、重量、および部品同士の接触面積を増加せずにコントロールスリーブ７０の揺動を抑制することができる。よって、カム軸アセンブリＢの滑らかな動作とコントロールスリーブ７０の揺動抑制とを両立させることができる。逆に、コントロールスリーブ７０の支持剛性を高めようとして、カム軸アセンブリＢの部品数、重量、および部品同士の接触面積を増加すると、慣性重量や摩擦力が増大し、カム軸アセンブリＢの滑らかな動作を阻害する虞がある。本実施形態によればこのような虞を回避しつつコントロールスリーブ７０の揺動を抑制できる。また本実施形態によれば、カム軸アセンブリＢの構成部品を比較的少なく、軽く、小さく、安価にした上で、コントロールスリーブ７０の揺動を抑制できる。
【００６７】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明はさらに他の実施形態も可能である。例えば、本実施形態ではロッカーアームを介して吸気弁を駆動したが、ロッカーアームを介さず直接的に吸気弁を駆動してもよい。
【００６８】
上記の各構成は、矛盾が生じない限り任意に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ  可変動弁装置
Ｄ  カムキャップアセンブリ
１０  カム軸本体
２０  駆動アーム
３０  第１連結部材
４０  駆動ディスク
５０  第２連結部材
６０  カムロブ部材
７０  コントロールスリーブ
７１  偏心穴
７２  外周面
７８  テーパ部
９７  内周面
９８  テーパ部
【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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【図１５】
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