(57)【要約】【課題】カムベース部材に対して可動であるカムロブ部材を備える内燃機関の可変動弁装置において、カムロブ部材の制御の応答性を高める。【解決手段】本発明は、カムシャフトＳの回転にしたがって回転するカムベース部材１０と、該カムベース部材に対して可動であるカムロブ部材１２とを備える内燃機関の可変動弁装置１を提供する。カムロブ部材１２をカムベース部材１０に対して固定するための固定要素２６ｂは、カムロブ部材に係合する係合位置とカムロブ部材を解放する解放位置との間で切替装置４０により動かされる。切替装置４０は、カムベース部材１０の径方向外側に配置された駆動要素４２と、該駆動要素を動かすための電動アクチュエータ４４とを備える。電動アクチュエータ４４の作動により、駆動要素が固定要素２６の突出部２６ｂに作用し、固定要素２６を動かすことができる。【選択図】図１
2017002766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンバルブのリフト量を可変とする内燃機関の可変動弁装置であって、
カムシャフトに設けられて、該カムシャフトの回転にしたがって回転するカムベース部材と、
メインカム部を有するカムロブ部材であって、該メインカム部が前記カムベース部材から径方向に突出する第１位置と、該メインカム部が前記カムベース部材から非突出の第２位置との間で前記カムベース部材に対して可動である、カムロブ部材と、
前記カムベース部材に対して前記カムロブ部材を付勢する付勢部材であって、該付勢部材は前記第１位置および前記第２位置のいずれか一方に向けて前記カムロブ部材を付勢するように設けられている、付勢部材と、
前記第１位置にある前記カムロブ部材を前記カムベース部材に対して固定するための固定要素であって、該固定要素は、前記カムベース部材に対して前記カムロブ部材を固定するように該カムロブ部材に係合する係合位置と前記カムベース部材に対して該カムロブ部材が動くことができるように該カムロブ部材を解放する解放位置との間で前記カムシャフトの軸方向において可動であり、該固定要素は本体部と該本体部から径方向に突き出た突出部とを有する、固定要素と、
前記固定要素の位置を前記係合位置と前記解放位置との間で切り替えるための切替装置であって、該切替装置は、前記カムベース部材の径方向外側に配置された駆動要素と、該駆動要素を動かすための電動アクチュエータとを備え、前記駆動要素は前記突出部に作用して前記固定要素を動かす、切替装置と
を備える、
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】
従来、エンジンバルブのリフト量を可変とする機構ないしは装置が知られている。特許文献１は、第１カム部が直接的に設けられたカムベース部材と、このカムベース部材に対して半径方向において移動できる第２カム部を備えたカムロブ部材とを備えた自動車用エンジンのカムシャフトを開示する。カムロブ部材は、カムベース部材に対して半径方向外側へ移動させられた突出位置と、カムベース部材に対して半径方向内側へ移動させられた格納位置とのうちのいずれか一方に、供給オイルの圧力変化により、選択的に固定され、常時、ばねにより突出位置に付勢されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５２６７２７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、エンジンオイルは、一般に、温度に応じて、その粘度が変化する。つまり、冷間始動時には、エンジンオイルの粘度は相対的に高い。それ故、特許文献１のカムシャフトは、冷間始動時、暖機完了後に比べて、カムロブ部材の固定用の油圧システムにおける応答性に問題を有する。
【０００５】
本発明の一の目的は、カムベース部材に対して可動であるカムロブ部材を備える内燃機関の可変動弁装置において、カムロブ部材の制御の応答性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
エンジンバルブのリフト量を可変とする内燃機関の可変動弁装置であって、
カムシャフトに設けられて、該カムシャフトの回転にしたがって回転するカムベース部材と、
メインカム部を有するカムロブ部材であって、該メインカム部が前記カムベース部材から径方向に突出する第１位置と、該メインカム部が前記カムベース部材から非突出の第２位置との間で前記カムベース部材に対して可動である、カムロブ部材と、
前記カムベース部材に対して前記カムロブ部材を付勢する付勢部材であって、該付勢部材は前記第１位置および前記第２位置のいずれか一方に向けて前記カムロブ部材を付勢するように設けられている、付勢部材と、
前記第１位置にある前記カムロブ部材を前記カムベース部材に対して固定するための固定要素であって、該固定要素は、前記カムベース部材に対して前記カムロブ部材を固定するように該カムロブ部材に係合する係合位置と前記カムベース部材に対して該カムロブ部材が動くことができるように該カムロブ部材を解放する解放位置との間で前記カムシャフトの軸方向において可動であり、該固定要素は本体部と該本体部から径方向に突き出た突出部とを有する、固定要素と、
前記固定要素の位置を前記係合位置と前記解放位置との間で切り替えるための切替装置であって、該切替装置は、前記カムベース部材の径方向外側に配置された駆動要素と、該駆動要素を動かすための電動アクチュエータとを備え、前記駆動要素は前記突出部に作用して前記固定要素を動かす、切替装置と
を備える、
内燃機関の可変動弁装置
が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の上記一態様によれば、電動アクチュエータにより動かされた駆動要素が突出部に作用することで、固定要素は係合位置と解放位置との間で動かされ、これによりカムロブ部材がカムベース部材に対して固定されたりあるいは動くことができるようになったりする。つまり、電動アクチュエータにより駆動要素を動かすことで、カムベース部材に対するカムロブ部材の位置をより精度よく制御することができる。したがって、本発明の一態様によれば、オイルの状態にかかわらず、カムロブ部材の位置または状態を応答性よく制御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】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の可変動弁装置の概略図である。
【図２】図１の可変動弁装置の１つのカムユニットおよびその周囲を表した模式的な斜視図である。
【図３】図１の可変動弁装置のカムロブ部材の動きを表した図であり、（ａ）はカムロブ部材が突出位置にある状態を示し、（ｂ）はカムロブ部材が格納位置にある状態を示す。
【図４】図１の可変動弁装置の１つのカムユニットをヘッドカバー側からみた図である。
【図５】図１の可変動弁装置の１つのカムユニットの断面模式図であり、固定要素とカムロブ部材との関係を説明するための図である。
【図６】図１の可変動弁装置の１つのカムユニットと切替装置とを表した模式図である。
【図７】図１の可変動弁装置における切替装置の駆動要素と固定装置の固定要素との関係を表した模式図である。
【図８】図１の可変動弁装置における電動アクチュエータの制御フローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の可変動弁装置の概略図である。
【図１０】図９の可変動弁装置の１つのカムユニットおよびその周囲を表した模式的な斜視図である。
【図１１】図９の可変動弁装置の１つのカムユニットと切替装置とを表した模式図である。
【図１２】図９の可変動弁装置における切替装置の駆動要素の動きを表した模式図である。
【図１３】本発明の一変形例におけるカムロブ部材を表した図である。
【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は、本第１実施形態の内燃機関の可変動弁装置１の概略図である。可変動弁装置１は、車両に搭載されている内燃機関３に適用されている。この内燃機関３は、４気筒エンジンであるが、本発明は、適用される内燃機関の気筒数、気筒配列、燃焼形式などを問わない。また、本発明が適用される内燃機関は、車両以外に用いられてもよい。
【００１１】
可変動弁装置１は、カムシャフトＳに設けられたカムユニットＣＵと、カムユニットＣＵの外側に配置された後述する切替装置とを備える。まず、カムユニットＣＵについて説明する。
【００１２】
第１実施形態に係る可変動弁装置１は、エンジンバルブである吸気バルブＩＶに関して適用されている。しかし、可変動弁装置１は、エンジンバルブである排気バルブＥＶに対して適用されてもよい。この内燃機関１は、１気筒につき、２つの吸気バルブＩＶを備える。
【００１３】
図１は、吸気バルブＩＶのカムシャフトＳの軸方向に直交する方向での内燃機関３の上部の断面模式図である。カムシャフトＳは、シリンダヘッド５と、ヘッドカバー７と、これらの間に設けられたヘッド中間部材９の間に配置されている。
【００１４】
可変動弁装置１は、カムシャフトＳを含む。カムシャフトＳにはカムユニットＣＵが設けられている。カムシャフトＳは、内燃機関からの動力により回転する。より具体的には、カムシャフトＳは、クランクシャフトからの駆動力により回転駆動される。カムシャフトＳの回転に連動してカムユニットＣＵが回転することにより、ロッカーアームＲを介して吸気バルブＩＶをリフトさせることができる。
【００１５】
カムユニットＣＵは、カムベース部材１０と、２つのカムロブ部材１２とを備える。カムベース部材１０は、１つのベース本体部１０ａと、ベース本体部１０ｓの両端部に配置される２つのベース端部１０ｂとを有する。１つのベース本体部１０ａは２つの部材に分割されてもよく、この場合、この２つの部材は軸方向に並んで一体的になるように互いに対して接続されるとよい。ベース本体部１０ａとベース端部１０ｂとの間には１つのカムロブ部材１２が配置される。つまり、カムユニットＣＵでは、２つのカムロブ部材１２が用いられるので、ベース端部１０ｂの個数は２つである。よって、カムユニットＣＵが１つのカムロブ部材１２のみを有する場合、同カムユニットＣＵにおけるベース端部１０ｂの個数は１つになる。
【００１６】
ベース本体部１０ａとベース端部１０ｂとは、カムシャフトＳの軸方向に並べられて、インナー軸部１０ｃにより互いに連結されている。インナー軸部１０ｃは、カムシャフトＳの軸線に沿って設けられている。カムベース部材１０は、インナー軸部１０ａよりも径が大きい。ベース本体部１０ａとベース端部１０ｂとはそれぞれ略円柱状であり、カムシャフトＳの軸方向（以下、単に「軸方向」という。）から見た場合に略円形のベース円部ＢＣ（基準ベース円に相当する形状部分）を有している。ベース円部ＢＣは、カムベース部材１０の外周面に相当する。ただし、ここでは、ベース端部１０ｂの軸方向の長さは、ベース本体部１０ａの軸方向の長さよりも短い。なお、本明細書において、カムシャフトＳの軸線を中心にして、軸方向に直交する方向またはこれに平行な方向を「径方向」という。さらに、カムシャフトＳの軸線周りの方向またはこれに類する方向を「周方向」という。
【００１７】
カムロブ部材１２は、軸方向に隣り合うベース本体部１０ａとベース端部１０ｂとに挟まれるようにそれらの間に配置されている。カムロブ部材１２は、対応するロッカーアームＲを押して対応するエンジンバルブとしての吸気バルブＩＶをリフトさせる（つまり開弁させるべく動かす）ように構成されている。具体的には、カムロブ部材１２は、カムシャフトＳの軸線に直交する断面において略Ｕ字状を有するように形づくられていて（図３参照）、かつ平板状である。カムロブ部材１２は、軸方向を向くように配置された２つの対向する面（以下、端面）と、これら端面間に延在する面（以下、周側面）とを有する。この周側面は、径方向外側を向いて配置される外周面と、径方向内側（つまりカムシャフトＳの軸線側）を向いて配置される内周面とを有する。カムロブ部材１２は、その周方向において、カムプロフィールを外周面に有するカム部（メインカム部）１２ａと、その両側の２つの端部とを有している。カム部１２ａの外周面１２ｏは、所定のリフトカーブに相当するカムプロフィールを有する。ただし、カムロブ部材１２における吸気バルブＩＶの所定のリフトカーブの最大リフト量は、カムベース部材１０のベース円部ＢＣによる吸気バルブの最大リフト量（ここではゼロ）よりも大きい。なお、ここでは、カムロブ部材１２の２つの端部のうち、カムシャフトＳの回転方向において前方（つまり進角側）に位置する端部１２ｂを前方側端部といい、カムシャフトＳの回転方向において後方（つまり遅角側）に位置する端部１２ｃを後方側端部という。
【００１８】
カムロブ部材１２は、支持シャフト１６により、カムベース部材１０に連結されている。支持シャフト１６は、カムロブ部材１２の前方側端部１２ｂの貫通孔を貫通するように設けられていて、ベース本体部１０ａとベース端部１０ｂとに固定される。支持シャフト１６は、その軸線がカムシャフトＳの軸線に平行になるように配置される。カムロブ部材１２は、カムベース部材１０に対して可動に設けられている。つまり、カムロブ部材１２は、カムベース部材１０に対して、可動であり、特に支持シャフト１６を中心として略径方向に動くことができる。なお、支持シャフト１６は、カムベース部材１０のベース端部１０ｂから軸方向外方に突出するように延びている。
【００１９】
さらに、カムロブ部材１２には、軸方向に突出するストッパピン１８が固定されている。ストッパピン１８は、ロッド状部材である。ここでは、ストッパピン１８は、カムロブ部材１２の前方側端部１２ｂ近傍から、隣りのベース端部１０ｂ側に突き出している。なお、ストッパピン１８も、支持シャフト１６と同様に、カムシャフトＳの軸線に平行に設けられる。ストッパピン１８は、隣りのベース端部１０ｂのガイド孔（長孔）１０ｄに挿通され、軸方向に突き出ている。ガイド孔１０ｄは、カムベース部材１０に対するカムロブ部材１２の動くことが許される範囲（可動範囲）を規定するように設計されていて、ストッパピン１８はガイド孔１０ｄの長手方向に沿って一端部から他端部の間で動くことができる。このガイド孔１０ｄにおけるストッパピン１８の可動範囲内で、カムロブ部材１２の動きが規制されるので、ガイド孔１０ｄおよびストッパピン１８は、カムベース部材１０に対するカムロブ部材１２の可動範囲を規制するための規制機構を構成する。したがって、カムロブ部材１２は、カムベース部１０に対して、ガイド孔１０ｄにおけるストッパピン１８の可動範囲で、支持シャフト１６周りに揺動可能である。
【００２０】
ベース端部１０ｂの軸方向外側の端面には、第１スプリング（弾性部材）１９が配置されている。この第１スプリング１９は、ストッパピン１８を、カムロブ部材１２のカム部１２ａをカムベース部材１０の外周面から径方向外側に突き出すための方向に付勢するように配置されている。なお、第１スプリング１９は、カムベース部材１０から軸方向に突出するように設けられた支持シャフト１６に対して設けられ、その一端は、カムベース部材１０から軸方向に突出するように設けられた固定軸部１９ｂを押し、その他端は、ストッパピン１８を付勢する。したがって、この第１スプリング１９により、カムロブ部材１２は、カム部１２ａがカムベース部材１０から径方向に突出する突出位置（第１位置）に向けて付勢されている。よって、カムロブ部材１２に第１スプリング１９のみから付勢力が作用しているとき、カムロブ部材１２は突出位置にある。
【００２１】
上記ガイド孔１０ｄにおけるストッパピン１８の可動範囲は、カムロブ部材１２がこの突出位置と、格納位置（第２位置）との間で動くことができるように設定されている。格納位置とは、カムロブ部材１２のカム部１２ａがカムベース部材１０から径方向に突出しない非突出の位置のことである。
【００２２】
カムロブ部材１２がロッカーアームＲに接触していないとき、例えば図３（ａ）に示す状態にあるとき、カムロブ部材１２はスプリング１９の付勢力により突出位置にある。カムシャフトＳの回転に伴い、カムユニットＣＵが回転してカムロブ部材１２が回転して、カムロブ部材１２のカム部１２ａがロッカーアームＲに接触し始めると、カム部１２ａはロッカーアームＲから押圧力を受ける。カムロブ部材１２のカム部１２ａがロッカーアームＲに接触し始めてさらに回転することで、カムロブ部材１２は、カム部１２ａがカムベース部材１０の径方向外側に突出した突出位置から、カム部１２ａがカムベース部材１０の外周面から径方向内側に退避した格納位置へ動かされる。そして、さらに回転することで、カム部１２ａはロッカーアームＲとの接触状態を脱し、カムロブ部材１２は突出位置に復帰する。図３（ｂ）は、カムロブ部材１２が格納位置にあるところを示す。
【００２３】
１つのカムユニットＣＵにおける２つのカムロブ部材１２は同じ挙動を示すように構成されている。しかし、図２では、参考のために、紙面左側のカムロブ部材１２は突出位置にある状態に描かれ、紙面右側のカムロブ部材１２は格納位置にあるように描かれている。しかし、本実施形態では、カムロブ部材１２が格納位置に現実に位置するのは、図３に基づいて説明したように、カムロブ部材１２がロッカーアームＲに摺接しているときのみであるということに留意されたい。つまり、カムロブ部材１２が格納位置に現実に位置するのは、カムベース部材１０に対して揺動可能なときのカムロブ部材１２のカム部１２ａがロッカーアームＲに対向する状態にあるときである。
【００２４】
カムロブ部材１２の突出位置と格納位置との間での揺動運動は、次に説明する固定装置２４によりカムロブ部材１２がカムベース部材１０に対して固定されない限り、カムシャフトＳの回転に伴い繰り返される。
【００２５】
さらに、カムベース部材１０に対してカムロブ部材１２を選択的に固定するための固定装置２４が設けられている。固定装置２４により、カムロブ部材１２は、カムロブ部材１２がカムベース部材１０に対して固定されている状態（固定状態）と、カムロブ部材１２がカムベース部材１０に対して非固定されている状態（非固定状態または自由状態）とを選択的に有することができる。カムロブ部材１２が非固定状態にあるときのカムロブ部材１２の動きは、既に図３に基づいて説明した通りである。そして、固定装置２４は、カムロブ部材１２を上記突出位置に固定することができるように構成されている。
【００２６】
固定装置２４は、固定要素２６と、ボール部材２８と、第２スプリング３０とを備える。図１および図５から明らかなように、固定要素２６は、本体部２６ａと、本体部２６ａから略径方向に突き出る突出部２６ｂと、本体部２６ａに設けられた係合凹凸部２６ｄとを備える。本体部２６ａは略円柱状であり、ベース本体部１０ａの横穴１０ｅに完全に収容可能に構成されている。突出部２６ｂはロッド状であり、本体部２６ａに固定されていて、ベース本体部１０ａの外周面に開くガイド穴１０ｆを通してその先端が突き出るように配置される。係合凹凸部２６ｄは、本体部２６ａの突出部２６ｂの略反対側に配置されている。ボール部材２８と第２スプリング３０とは、ベース本体部１０ａの横穴１０ｅの奥側に設けられた横穴１０ｅの軸線（つまりカムシャフトＳの軸線）に直交する方向に延びる穴１０ｇに配置されている。第２スプリング３０はボール部材２８を横穴１０ｅ側に付勢するように配置されていて、ボール部材２８を係合凹凸部２６ｄに押し付ける。ボール部材２８は係合凹凸部２６ｄに係合する係合部材として構成されている。図５、図６では、後述する解放位置にある固定要素２６の係合凹凸部２６ｄの凹部に、ボール部材２８が係合している。
【００２７】
突出部２６ｂは、後述する切替装置４０により作用されるように構成されている。図５では、突出部２６ｂは対応するカムロブ部材１２から離れた位置に配置されている。カムロブ部材１２が突出位置にあるときに、突出部２６ｂを図５の実線の状態からカムロブ部材１２側に強制的に動かすと、本体部２６ａがカムロブ部材１２側に動かされ、ベース本体部１０ａの横穴１０ｅを部分的に脱し、カムロブ部材１２の係合穴１２ｄに係合する（図５の破線参照）。このとき、ボール部材２８は、固定要素２６の係合凹凸部２６ｄの凹部に係合するとよい。これにより、カムロブ部材１２は突出位置に固定される。このように突出部２６ｂが動かされるとき、切替装置４０から突出部２６ｂを介して本体部２６ａに作用する力は、第２スプリング３０の付勢力による固定要素２６の保持力を上回る。したがって、ボール部材２８が第２スプリング３０を圧縮するように動かされ、よって、本体部２６ａは横穴１０ｅにおいて移動することができる。なお、カムロブ部材１２が突出位置にあるとき、カムロブ部材１２の係合穴１２ｄは、ベース本体部１０ａの横穴１０ｅに軸方向に並び、カムロブ部材１２が格納位置にあるとき、カムロブ部材１２の係合穴１２ｄはベース本体部１０ａの横穴１０ｅからずれる。
【００２８】
同様に、この固定要素２６の本体部２６ａをカムロブ部材１２との係合状態から解放するとき、切替装置４０は、本体部２６ａを横穴１０ｅの奥側に動かすように突出部２６ｂに作用し、これにより本体部２６ａは図５に実線で示した状態になることができる。なお、ここでは、固定要素２６がカムロブ部材１２と係合しておらず図５で実線に示す位置にあることを、解放位置にあるという。解放位置にある固定要素２６は、カムベース部材１０に対してカムロブ部材１２が動くことができるようにカムロブ部材１２を解放するので、上で説明したようにカムロブ部材１２は突出位置と格納位置との間で揺動可能である。また、ここでは、固定要素２６がカムロブ部材１２と係合している図５で破線に示す位置にあることを、係合位置にあるという。係合位置にある固定要素２６は、カムベース部材１０に対してカムロブ部材１２を固定するようにカムロブ部材１２に係合するので、カムロブ部材１２はカムシャフトＳの回転に伴いそのカム部１２ａでロッカーアームＲを押し下げて吸気バルブＩＶを開くことができる。
【００２９】
切替装置４０は、固定要素２６の位置を係合位置と解放位置との間で切り替えるための装置である。切替装置４０は、図１および図４に示すようにカムベース部材１０の径方向外側に配置されている駆動要素４２と、この駆動要素４２を動かすためのリンク機構付きの電動アクチュエータ４４とを備える。駆動要素４２は、その先端部ほど細く、略斧形状を有する。駆動要素４２は、固定要素２６の突出部２６ｂに作用するように構成されていて、アーム部材と称されることもできる。電動アクチュエータ４４は、後述するＥＣＵによる制御により作動可能に構成されていて、固定要素２６を係合位置にするまたは係合位置に維持する係合側位置と、固定要素２６を解放位置にするまたは解放位置に維持する解放側位置との間で選択的に駆動要素４２を動かすように構成されている。
【００３０】
図６の模式図は、カムユニットの固定要素２６と、切替装置４０の各要素との位置関係を示すように描かれている。図６（ａ）はカムユニットＣＵの断面図であり図５に相当し、図６（ｂ）はそのカムユニットＣＵのカムベース部材１０の外周面における突出部２６ｂの位置を示し、図６（ｃ）は切替装置４０における１つの気筒に関する部分を示す。図６に示すように、電動アクチュエータ４４の作動により、駆動要素４２の向きを変えることができる。これは、図１に示すように駆動要素４２がヘッド中間部材９にピン部材４２ａで取り付けられ、駆動要素４２がピン部材４２ａ周りに所定範囲で回転可能に構成されていて、駆動要素４２と電動アクチュエータ４４との間にリンク機構の可動部材４２ｂが設けられているからである。なお、図６では、電動アクチュエータ４４の作動による駆動要素４２の動きが実線と破線とで模式的に表されている。
【００３１】
ここで、図６、７に基づいて、駆動要素４２の位置の変化による固定要素２６の移動を説明する。なお、図７は、同一時間における駆動要素と突出部との位置関係を模式的に表す図であり、（ａ）〜（ｋ）の各々ではカムベース部材の外部からみた図とカムシャフトの軸方向に直交する断面での図が並べて示されている。
【００３２】
図６に破線で示した駆動要素４２の位置（図７（ａ）参照）は、固定要素２６の解放位置と関係する。このとき、カムロブ部材１２はカムベース部材１０に対して固定されておらず、上で述べたように揺動可能である。
【００３３】
カムロブ部材１２をカムベース部材１０に固定するとき、電動アクチュエータ４４を作動させ、図６に実線で示す位置に駆動要素４２を動かす。このときの駆動要素４２の状態が図７（ｂ）に示され、このように駆動要素４２を動かすとき、基本的に、駆動要素４２は突出部２６ｂから所定距離以上離れた状態にある。図７（ｂ）に示す状態で駆動要素４２の位置は固定され、その状態でカムシャフトＳがさらに回転する。カムシャフトＳの回転に伴い、カムベース部材１０の外周面から径方向外側に突き出た突出部２６ｂは駆動要素４２に近づき接触するようになる（図７（ｃ）参照）。そして、さらなるカムシャフトＳの回転に伴い、駆動要素４２の略斧形状の先端部輪郭に沿って駆動要素４２から突出部２６ｂは係合位置側への力を受ける。これにより、固定要素２６は図７（ｃ）の状態から図７（ｄ）、図７（ｅ）の状態になり、係合位置に位置付けられる。そして、さらなるカムシャフトＳの回転に伴い、駆動要素４２から突出部２６ｂは離れる（図７（ｆ）参照）。一旦、このようにして固定要素２６が係合位置に位置付けられると、カムシャフトＳのさらなる回転に伴って再び突出部２６ｂが駆動要素４２に近づいても（仮に接しても）、固定要素２６は係合位置のままである（図７（ｇ）〜図７（ｋ）参照）。
【００３４】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）、記憶装置（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むコンピュータで実質的に構成されている。入力インタフェースには、種々のセンサが電気的に接続されている。これら各種センサからの信号に基づき、予め設定されたプログラム等にしたがって円滑な内燃機関の運転ないし作動がなされるように、ＥＣＵは出力インタフェースから電気的に作動信号または駆動信号を出力する。こうして、図示しない燃料噴射弁の作動などの他、ＥＣＵ５０は電動アクチュエータ４４の作動も制御する。ここで、センサの内のいくつかを具体的に説明する。エンジン回転速度を検出するためのエンジン回転速度センサ５２が備えられている。また、エンジン負荷を検出するためのエンジン負荷センサ５４が備えられている。なお、エンジン負荷センサ５４として、スロットル開度センサ、アクセル開度センサ、エアフローメーター、吸気圧センサ等が使用可能である。
【００３５】
ＥＣＵ５０による電動アクチュエータ４４の制御について図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００３６】
まず、ステップＳ８０１で所定の運転状態か否かが判定される。ここでは、ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度センサ５２により検出されたエンジン回転速度と、エンジン負荷センサ５４により検出されたエンジン負荷とに基づいて予め設定されたデータを検索したり所定の演算をしたりすることで、現在の運転状態が所定の運転状態か否かを判定する。本実施形態における内燃機関は４気筒エンジンであり、エンジン負荷が低い所定運転状態では２気筒を休止状態にする減筒運転を行うことができる。この内燃機関では、上記可変動弁装置は減筒運転気筒に対して適用されている。したがって、所定の運転状態は、減筒運転が行われる運転状態として設定されている。しかし、本発明は、所定の運転状態が他の運転状態であることを許容する。なお、上記したように、本発明が適用される内燃機関の気筒数などはこの実施形態に限定されず、４気筒エンジンにおける２気筒を休止する減筒運転は一例に過ぎない。
【００３７】
ステップＳ８０１で所定の運転状態であるので肯定判定されると、ステップＳ８０３で固定要素２６を解放位置にするべく駆動要素４２を解放側位置に位置付けるように、解放フラグがＯＮにされる。これにより、ＥＣＵ５０は、駆動要素４２が未だ解放側位置にない場合には解放側位置に位置付けるように電動アクチュータ４４を制御する。
【００３８】
一方、ステップＳ８０１で所定の運転状態でないので否定判定されると、ステップ８０５で解放フラグがＯＦＦにされる。これにより、ＥＣＵ５０は、駆動要素４２が未だ係合側位置にない場合には係合側位置に位置付けるように電動アクチュータ４４を制御する。
【００３９】
以上述べたように、可変動弁装置１では、電動アクチュエータ４４の作動を制御することで、固定要素２６を選択的に動かし、カムロブ部材１２をカムベース部材１０に固定したり、カムベース部材１０から解放したりできる。電動アクチュエータの制御応答性は油圧による応答性よりも優れるので、上記実施形態によれば、カムロブ部材の位置または状態を一層応答性よく制御することができる。
【００４０】
また、上記可変動弁装置１では、各気筒に対して個別の切替装置４０が設けられる。切替装置４０の作動つまり駆動要素４２の位置の切替は、駆動要素４２が突出部２６ｂに干渉しない状態にあるときに、行われる。駆動要素４２が突出部２６ｂに干渉しない状態は、カムシャフトＳの回転角度において３００°程度の範囲で生じる。したがって、上記可変動弁装置１によれば、駆動要素４２の切替区間を相対的に長く取れる。これは、カムロブ部材１２がスプリングにより突出位置に常時付勢されていることから、カムロブ部材１２をカムベース部材１０に対して固定することができる区間または期間を相対的に長くできるという利点をもたらす。
【００４１】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本第２実施形態に係る可変動弁装置１０１は、直列４気筒の内燃機関３に適用されていて、第１実施形態の可変動弁装置１と同様に吸気バルブＩＶのカムシャフトＳに対して適用されている。上記第１実施形態の可変動弁装置１では、切替装置４０は気筒毎に設けられた。しかし、本第２実施形態の可変動弁装置１０１では、４気筒のうちの減筒運転に対応する２つの気筒の吸気バルブＩＶに対して、単一のまたは共通の電動アクチュエータ４４を備える切替装置１４０が適用されている。以下、第１実施形態の可変動弁装置１に関して既に説明した構成要素と同じまたは同様の構成要素には同じ符号を付して重複説明を省略する。以下では、可変動弁装置１０１の特徴的構成に関して説明する。なお、第２実施形態の可変動弁装置１０１も、第１実施形態の可変動弁装置１について説明した効果（カムロブ部材の制御における応答性向上）を同様に奏する。
【００４２】
図９から図１１に、第２実施形態の可変動弁装置１０１を模式的に示す。ただし、図９から図１１は、それぞれ、第１実施形態における図１、図２、図６に対応する。特に、図１１の模式図は、カムユニットの固定要素２６と、切替装置１４０の各要素との位置関係を示すように描かれている。図１１（ａ）はカムユニットＣＵの断面模式図であり、図１１（ｂ）はカムユニットのカムベース部材１０の外周面の展開図であり、図１１（ｃ）は切替装置における１つの気筒に関する部分を示す。なお、ＥＣＵ５０およびセンサ５２、５４を可変動弁装置１０１は可変動弁装置１と同様に備えるが、図ではそれらを省略する。
【００４３】
可変動弁装置１０１では、ＥＣＵ５０の出力に基づく電動アクチュエータ４４の作動により駆動要素４２の位置を切り替えることができるが、その切替が各気筒に応じた適切なタイミングで実質的になされるように駆動要素４２のガイド機構１４２をさらに備える。ガイド機構１４２は、カムベース部材１０、特にここではベース本体部１０ａの外周面に設けられたガイド溝１４４と、駆動要素４２の先端に設けられたガイド部材１４６とを備える。ガイド部材１４６は、ガイド溝１４４にあって滑らかに摺動可能なように、丸型先端部として構成されているが、各種のピン部材とされてもよい。
【００４４】
さらに、駆動要素４２の動きをガイド溝１４４に沿った動きに適合させるように、切替装置１４０は、駆動要素４２と、電動アクチュータ４４と、それらの間のリンク機構部４６とを備える。リンク機構部４６は電動アクチュエータ４４の作動により所定角度範囲内で回転されるシャフト部材４６ａの回転に伴って可動部材４２ｂが動くことで位置が変わる位置制御装置４６ｂと、位置制御装置４６ｂと駆動要素４４との間に配置された緩衝部材としての第３スプリング４６ｃとを備える。位置制御装置４６ｂは、略筒状のハウジング４６ｈ内を摺動可能なピストン部材４６ｉを備える。ハウジング４６ｈ内で、ピストン部材４６ｉは、軸方向に往復移動可能である。ハウジング４６ｈ内で選択的に位置付けられるピストン部材４６ｉの２つの位置は、固定要素２６の係合位置と解放位置とにそれぞれ対応する。
【００４５】
ガイド溝１４４は、カムベース部材１０の外周面において周方向に一連のガイドルートを定めるように連続的に形成されている。そして、固定要素２６の突出部２６ｂの周囲で突出部２６ｂを間に挟むように二股に分かれ、また合流するようにガイド溝１４４は形成されている。つまり、ガイド溝１４４は、２つの通路に分かれている部分（以下、二股部分）１４４ａと、１つの通路になっている部分（以下、共通部分）１４４ｂとを有する。
【００４６】
常時、駆動要素４２の先端のガイド部材１４６はガイド溝１４４に位置する。ＥＣＵ５０による電動アクチュエータ４４の制御により、シャフト部材４６ａは固定要素２６を解放位置に位置付けるための解放側位置と、固定要素２６を係合位置に位置付けるための係合側位置とのいずれかの位置にまで回転される（図９参照）。この回転により、位置制御装置４６ｂのピストン部材４６ｉは、固定要素２６の解放位置に対応する解放側位置と、固定要素２６の係合位置に対応する係合側位置とのいずれかの位置に動かされるまたはその位置に保たれる。ピストン部材４６の位置に応じて、ガイド溝１４４の二股部分１４４ａでは、そのうちの対応するいずれか一方の溝に沿って、駆動要素４２は動かされる。二股部分１４４ａ以外の１本の通路となっている共通部分１４４ｂでは、駆動要素４２は、位置制御部材４６ｂのピストン部材４６ｉの位置に応じた位置に移動できない。そこで、このときの駆動要素４２の位置を安定的に保ちつつ、二股部分１４４ａで選択されたいずれかの通路に駆動要素４２を位置付けるように、第３スプリング４６ｃは作用する。
【００４７】
図１２に基づいて、ガイド溝１４４に沿ってガイド部材１４６がガイドされることに伴う駆動要素４２の動きの一例を説明する。なお、図１２は、図１１の右側のカムロブ部材１２に関する部分を模式的に表した図である。図１２において位置制御装置４６ｂのピストン部材４６ｉの位置は固定であり、（カムシャフトＳの回転方向にあわせて）白抜き矢印で示すようにカムベース部材１０のガイド溝１４４が紙面上側から下側に流れるように移動するとして、図１２は表されている。
【００４８】
図１２（ａ）では、固定要素の突出部２６ｂは解放位置にあり、位置制御装置４６ｂのピストン部材４６ｉは解放側位置に位置付けられている。図１２（ａ）においては、ピストン部材４６ｉは解放側位置に位置付けられているので、駆動要素４２には矢印で示すように紙面右側に傾く力が第３スプリング４６ｃから働く。しかし、ガイド溝１４４の共通部分１４４ｂに沿って駆動要素４２はガイドされてその位置に保たれていて、第３スプリング４６ｃの緩衝作用により駆動要素４２の姿勢は安定的に保たれている。
【００４９】
図１２（ａ）に示す状態から、カムシャフトＳがさらに回転すると、ガイド溝１４４の共通部分１４４ｂと二股部分１４４ａとの分岐部に駆動要素４２は達する。そして、既に駆動要素４２には紙面右側に傾く力が第３スプリング４６ｃから働いているので、駆動要素４２は、二股部分１４４ａのうちの解放側位置に対応するルート（図１２（ｂ）中の右側のルート）にガイドされる（図１２（ｂ）参照）。ここでは、既に突出部２６ｂを備える固定要素２６は解放位置に位置付けられているので、駆動要素４２により固定要素２６は動かされない。
【００５０】
さらに、図１２（ｂ）に示す状態のときに、電動アクチュエータ４４が作動され、ピストン部材４６ｉが係合側位置に動かされた場合を図１２（ｃ）に示す。このとき、駆動要素４２はガイド溝の二股部分１４４ａのうちで解放側位置に対応するルートにあり、駆動要素４２の位置の切替はできないように制限されている。したがって、このときに二股部分１４４ａにある限りは、駆動要素４２は係合側位置に対応したルートに至ることができず、固定要素２６を係合位置に位置付けるように突出部２６ｂに作用することはできない。一方で、駆動要素４２が二股部分１４４ａでガイドされているときは、駆動要素４２が突出部２６ｂに干渉可能な期間であり、このときに駆動要素４２の位置を強制的に切り替えることは好ましくない。しかし、このように、ガイド溝により、駆動要素４２の位置の切替はできず第３スプリング４６ｃの緩衝作用により駆動要素４２は適切な姿勢に維持されるので、駆動要素４２の突出部２６ｂへの不意の干渉を確実に抑制することができる。
【００５１】
このように、上記第１実施形態の可変動弁装置１では駆動要素４２が突出部２６ｂに干渉可能な期間に電動アクチュエータ４４を作動させることができなかったが、可変動弁装置１０１では、上記ガイド溝１４４によるガイド作用等により、そのような期間に電動アクチュエータ４４を作動させることができる。したがって、第２実施形態の可変動弁装置１０１によれば、複数の気筒の全ての吸気バルブに対して共通の電動アクチュエータ４４を作動させても、気筒毎に駆動要素４２を適切なタイミングで適切な位置に位置付けることができる。よって、切替装置１４０の電動アクチュエータ４４の個数を削減でき、かつ、単一の簡易な制御でカムロブ部材１２の状態を固定状態と非固定状態との間で切り替えることができる。ただし、第２実施形態において、電動アクチュエータ４４の作動によるピストン部材の駆動は、駆動要素４２がガイド溝１４４の共通部分１４４ｂと二股部分１４４ａとの分岐部に達するタイミング以外のタイミングでなされるとよい。より確実に、駆動要素４２をガイド溝１４４に沿って動かすためである。
【００５２】
以上、本発明を２つの実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれら実施形態に制限されない。例えば、上記カムロブ部材１２は、基本的に突出位置に付勢されていて、ロッカーアームＲに接することで格納位置に動かされたが、他の形態を有してもよい。図１３に示すカムロブ部材１１２は、上記カムロブ部材１２のカム部１２ａに相当するメインカム部１１２ａと、押圧部１１２ｂとを備え、略リング状である。このカムロブ部材１１２は、基本的にスプリング１９により押出部１１２ｂがカムベース部材１１０の外周面から径方向外側に突き出すように配置され（図１３（ｂ）参照）、ロッカーアームＲにより押出部１１２ｂがロッカーアームに接してそれにより押されたとき、メインカム部１１２ａが径方向外側に突き出るように構成されている（図１３（ａ）参照）。このようなカムロブ部材１１２に対して、上記実施形態の各々の固定装置および切替装置が適用されてもよい。
【００５３】
また、図１３に示すカムベース部材１１０にように、カムベース部材１１０はベース円形状の外周面を有するのではなく、所定のリフトカーブに相当する外周面形状を有してもよい。なお、カムベース部材１１０における所定のリフトカーブの最大カムリフト量は、カムロブ部材１１２における最大カムリフト量よりも小さいとよい。このようなとき、例えば、第２実施形態の可変動弁装置１０１は、特に、全ての気筒の吸気バルブに対して共通して設けられることができる。この場合、可変動弁装置１０１は吸気バルブを２つの異なるリフト量で動かすことができる。
【００５４】
また、上記可変動弁装置では、カムロブ部材はエンジンバルブである吸気バルブに連結されたフォロア部材であるロッカーアームにより押圧力を受けた。しかし、カムロブ部材は、エンジンバルブから直接的に押圧力を受けるように構成されてもよい。
【００５５】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、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、均等物が本発明に含まれる。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】
【００５６】
１０  カムベース部材
１２  カムロブ部材
１６  支持シャフト
１９  第１スプリング
２４  固定装置
２６  固定要素
２６ａ  本体部
２６ｂ  突出部
４０、１４０  切替装置
４２  駆動要素
４４  電動アクチュエータ
【図１】
2017002766.tif 000003
【図２】
2017002766.tif 000004
【図３】
2017002766.tif 000005
【図４】
2017002766.tif 000006
【図５】
2017002766.tif 000007
【図６】
2017002766.tif 000008
【図７】
2017002766.tif 000009
【図８】
2017002766.tif 000010
【図９】
2017002766.tif 000011
【図１０】
2017002766.tif 000012
【図１１】
2017002766.tif 000013
【図１２】
2017002766.tif 000014
【図１３】
2017002766.tif 000015