(57)【要約】【課題】スペースおよび重量の低減が可能な可変動弁装置を提供することを課題とする。【解決手段】溝を有するカムピースと、コントロールシャフトと、コントロールシャフトの外周面に装着されピンを有する第１可動部および第２可動部と、第１トーションスプリングと、第２トーションスプリングと、を具備し、コントロールシャフトを第１の方向に回転させると、第１トーションスプリングは第１可動部のピンがカムピースに近づくように第１可動部を付勢し、第２トーションスプリングは第２可動部のピンがカムピースから離れるように第２可動部を付勢し、コントロールシャフトを第２の方向に回転させると、第２トーションスプリングは第２可動部のピンがカムピースに近づくように第２可動部を付勢し、第１トーションスプリングは第１可動部のピンがカムピースから離れるように第１可動部を付勢する可変動弁装置。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトの外周面に装着され、外周面に溝を有するカムピースと、
前記カムシャフトと並行して配置され、回転可能なコントロールシャフトと、
前記コントロールシャフトの外周面に装着され、前記カムピースの溝に係合可能なピンを有する第１可動部および第２可動部と、
前記コントロールシャフトの外周面に装着され、一端が前記コントロールシャフトに取り付けられ、他端が前記第１可動部に取り付けられた第１トーションスプリングと、
前記コントロールシャフトの外周面に装着され、一端が前記コントロールシャフトに取り付けられ、他端が前記第２可動部に取り付けられた第２トーションスプリングと、を具備し、
前記コントロールシャフトを第１の方向に回転させた場合、前記第１トーションスプリングは前記第１可動部のピンが前記カムピースに近づくように前記第１可動部を付勢し、前記第２トーションスプリングは前記第２可動部のピンが前記カムピースから離れるように前記第２可動部を付勢し、
前記コントロールシャフトを前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転させた場合、前記第２トーションスプリングは前記第２可動部のピンが前記カムピースに近づくように前記第２可動部を付勢し、前記第１トーションスプリングは前記第１可動部のピンが前記カムピースから離れるように前記第１可動部を付勢する可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のバルブタイミングを変更可能な可変動弁装置が知られている。吸気バルブおよび排気バルブを開閉するカムピースを、カムシャフトの軸方向に移動させることで、バルブタイミングを変化させる。例えばカムピースの外周面に設けられた溝に係合要素を係合させ、カムピースが回転することで、カムピースが移動する（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５２０３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ピンのような係合要素の駆動にはサーボ機構を用いるため、サーボ機構を設けるスペースを確保する必要がある。またサーボ機構を設けることで、車両の重量が増加する。
【０００５】
そこで、スペースおよび重量の低減が可能な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】
【０００６】
上記目的は、カムシャフトの外周面に装着され、外周面に溝を有するカムピースと、前記カムシャフトと並行して配置され、回転可能なコントロールシャフトと、前記コントロールシャフトの外周面に装着され、前記カムピースの溝に係合可能なピンを有する第１可動部および第２可動部と、前記コントロールシャフトの外周面に装着され、一端が前記コントロールシャフトに取り付けられ、他端が前記第１可動部に取り付けられた第１トーションスプリングと、前記コントロールシャフトの外周面に装着され、一端が前記コントロールシャフトに取り付けられ、他端が前記第２可動部に取り付けられた第２トーションスプリングと、を具備し、前記コントロールシャフトを第１の方向に回転させた場合、前記第１トーションスプリングは前記第１可動部のピンが前記カムピースに近づくように前記第１可動部を付勢し、前記第２トーションスプリングは前記第２可動部のピンが前記カムピースから離れるように前記第２可動部を付勢し、前記コントロールシャフトを前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転させた場合、前記第２トーションスプリングは前記第２可動部のピンが前記カムピースに近づくように前記第２可動部を付勢し、前記第１トーションスプリングは前記第１可動部のピンが前記カムピースから離れるように前記第１可動部を付勢する可変動弁装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００７】
スペースおよび重量の低減が可能な可変動弁装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は可変動弁装置を例示する斜視図である。
【図２】図２はカムピースを例示する斜視図である。
【図３】図３（ａ）はコントロールシャフト、可動部およびトーションスプリングの分解斜視図である。図３（ｂ）はコントロールシャフトを軸方向から見た正面図である。
【図４】図４はコントロールシャフト、可動部およびトーションスプリングを例示する斜視図である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｅ）は可動部およびカムピースの動作を例示する正面図である。
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）は可動部およびカムピースの動作を例示する側面図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は可動部およびカムピースの動作を例示する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本実施例の可変動弁装置１００について説明する。図１は可変動弁装置１００を例示する斜視図である。可変動弁装置１００は例えば自動車に搭載される。
【００１０】
図１に示すように、可変動弁装置１００は、ハウジング１０、カムシャフト２０およびコントロールシャフト３０を備える。カムシャフト２０はハウジング１０に搭載され、コントロールシャフト３０はカムシャフト２０と並行するようにハウジング１０に搭載されている。カムシャフト２０にはカムピース２２が装着されている。カムピース２２はカムシャフト２０とともに回転し、吸気バルブ１２および排気バルブ１４を開閉させる。カムピース２２はカムシャフト２０の軸方向にスライド可能であり、スライドすることでバルブタイミングが変化する。
【００１１】
図２はカムピース２２を例示する斜視図である。図２に示すようにカムピース２２は円筒形状を有しており、穴２３にカムシャフト２０が挿入される。カムピース２２の外周面には、カムピース２２の回転方向に沿う溝２４、２６および２８が設けられている。カムピース２２の軸ＡＸ１方向において、溝２４および２６は両端側に位置し、中央側の溝２８と連続している。カムピース２２はカムプロフィールの異なる複数のカムロブ（図２では不図示）を有している。カムピース２２を軸ＡＸ１の方向にスライドさせることでカムロブを切り替え、バルブタイミングを変化させることができる。
【００１２】
図１に示すように、コントロールシャフト３０には可動部４０およびトーションスプリング５０が装着されている。アクチュエータ１６は例えばステッピングモータであり、ＥＣＵ（Engine Control Unit）により駆動し、コントロールシャフト３０を回転させる。可動部４０はコントロールシャフト３０とともに回転する。詳しくは図３および図４において説明する。
【００１３】
カムピース２２、可動部４０およびトーションスプリング５０の数は気筒の数に応じて定められる。１つの気筒に対して、１つのカムピース２２、２つの可動部４０および２つのトーションスプリング５０を設ける。例えば４気筒のエンジンでは、４つのカムピース２２、８つの可動部４０およびトーションスプリング５０を設ける。
【００１４】
図３（ａ）はコントロールシャフト３０、可動部４０およびトーションスプリング５０の分解斜視図である。図３（ｂ）はコントロールシャフト３０を軸方向から見た正面図である。図４はコントロールシャフト３０、可動部４０およびトーションスプリング５０を例示する斜視図である。図３（ａ）には可動部４０およびトーションスプリング５０を１つずつ図示しているが、実際には図４に示すように１つの気筒に対して２つの可動部４０および２つのトーションスプリング５０が設けられる。
【００１５】
図３（ａ）および図４に示すように、コントロールシャフト３０には溝３２および仕切り部３４が設けられている。トーションスプリング５０と同数の溝３２が設けられる。溝３２はコントロールシャフト３０の軸ＡＸ２の方向に延びる。カムピース２２と同数の仕切り部３４が設けられる。仕切り部３４はコントロールシャフト３０の回転方向に沿い、径方向に突出する板状の領域である。
【００１６】
可動部４０は穴４１を有する板状の部材であり、穴４１にコントロールシャフト３０が挿入される。穴４１の内壁には径方向に延びる溝４６が設けられている。可動部４０はコントロールシャフト３０の径方向に延びる延設部４２を有し、延設部４２の先端にはピン４４が設けられている。
【００１７】
図３（ａ）に示すようにコントロールシャフト３０には仕切り部３４が設けられており、図４に示すように仕切り部３４の両側に可動部４０およびトーションスプリング５０が装着される。仕切り部３４に近い側に可動部４０が位置し、遠い側にトーションスプリング５０が位置する。
【００１８】
２つの可動部４０およびトーションスプリング５０のうち、仕切り部３４の一方の側に位置するものを可動部４０ａ（第１可動部）およびトーションスプリング５０ａ（第１トーションスプリング）、他方の側に位置するものを可動部４０ｂ（第２可動部）およびトーションスプリング５０ｂ（第２トーションスプリング）と記載することがある。また延設部４２およびピン４４についても、可動部４０ａが有するものを延設部４２ａおよびピン４４ａ、可動部４０ｂが有するものを延設部４２ｂおよびピン４４ｂと記載することがある。
【００１９】
図３（ａ）および図４に示すように、トーションスプリング５０の一端に設けられた突起５２は、コントロールシャフト３０の溝３２に係合する。トーションスプリング５０の他端に設けられた突起５４は、可動部４０の溝４６に係合する。例えば溶接などで突起５２をコントロールシャフト３０に固定し、突起５４を可動部４０に固定する。
【００２０】
図１に示したアクチュエータ１６によりコントロールシャフト３０が回転すると、トーションスプリング５０はコントロールシャフト３０とともに回転する。トーションスプリング５０は回転方向に伸縮し、可動部４０に回転方向の力を加える。これにより、可動部４０はコントロールシャフト３０の回転方向に回転する。このため、図３（ｂ）に矢印で示すように、可動部４０のピン４４も回転方向に移動する。
【００２１】
図５（ａ）から図５（ｅ）は可動部４０ａおよび４０ｂならびにカムピース２２の動作を例示する正面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）は可動部４０ａおよび４０ｂならびにカムピース２２の動作を例示する側面図である。図６（ａ）は図５（ａ）を左から見た側面図であり、図６（ｂ）は図５（ｂ）を左から見た側面図である。
【００２２】
図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、コントロールシャフト３０を矢印Ａ１の方向（第１の方向）に回転させる。図６（ａ）に矢印Ａ２で示すように、トーションスプリング５０ａは可動部４０ａのピン４４ａがカムピース２２に近づくように、可動部４０ａを付勢する。ピン４４ａはカムピース２２の外周面に接触する。一方、トーションスプリング５０ｂは、図６（ａ）に矢印Ａ３で示すように、可動部４０ｂのピン４４ｂがカムピース２２から離れるように、可動部４０ｂを付勢する。
【００２３】
カムシャフト２０およびカムピース２２は図５（ａ）および図６（ａ）に矢印Ａ４で示す方向に回転する。回転によりカムピース２２の溝２４がピン４４ａに近づく。図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、可動部４０ａのピン４４ａは、カムピース２２の溝２４に係合する。図５（ｃ）に示すように溝２４は溝２８に向けて斜めに伸びる。このため、ピン４４ａが溝２４に係合した状態でカムピース２２が回転すると、図５（ｄ）および図５（ｅ）に矢印Ａ５で示すように、カムピース２２は軸ＡＸ１方向にスライドする。図５（ｅ）に示すように、ピン４４ａが溝２８と係合するまでカムピース２２がスライドする。これによりバルブタイミングが変化する。
【００２４】
図７（ａ）および図７（ｂ）は可動部４０ａおよび４０ｂ、ならびにカムピース２２の動作を例示する側面図である。コントロールシャフト３０を矢印Ａ１の方向とは反対の方向である矢印Ａ６の方向（第２の方向）に回転させた例である。図７（ａ）に矢印Ａ７で示すように、トーションスプリング５０ｂは可動部４０ｂのピン４４ｂがカムピース２２に近づくように、可動部４０ｂを付勢する。ピン４４ｂはカムピース２２の外周面に接触する。一方、トーションスプリング５０ａは、図７（ａ）に矢印Ａ８で示すように、可動部４０ａのピン４４ａがカムピース２２から離れるように、可動部４０ａを付勢する。カムシャフト２０の回転に伴い、図７（ｂ）に示すように、可動部４０ｂのピン４４ｂが溝２６に係合する。
【００２５】
図５（ａ）から図５（ｅ）に示したものと同様の作用により、カムピース２２が矢印Ａ４の方向に回転することで、カムピース２２が矢印Ａ５とは反対の方向にスライドし、バルブタイミングが変化する。
【００２６】
本実施例によれば、上記のように、コントロールシャフト３０を回転させると、トーションスプリング５０の付勢力により、可動部４０のピン４４がカムピース２２に近づき、溝に係合する。このため、カムシャフト２０が回転することで、カムピース２２が軸ＡＸ１の方向にスライドし、バルブタイミングが変化する。電磁石などのサーボ機構を設けなくてよいため、可変動弁装置１００の重量の低減が可能であり、また搭載のためのスペースを低減することができる。特に図１に示したように複数の気筒を備えたエンジンにおいても、複数のサーボ機構を設けなくてよいため、スペースおよび重量を大きく低減することができる。
【００２７】
１つのカムピース２２に対して、２つの可動部４０および２つのトーションスプリング５０を設ける。図６（ａ）から図７（ｂ）に示したように、コントロールシャフト３０の回転方向に応じて、２つの可動部４０は互いに反対方向に付勢される。一方のピン４４はカムピース２２に接触し、他方のピン４４はカムピース２２から離間する。このため、カムピース２２を図２の軸ＡＸ１に沿った２つの方向にスライドさせることで、バルブタイミングを変更することができる。
【００２８】
可動部４０およびトーションスプリング５０の数は気筒の数に応じて変更可能である。１つの気筒に対して、１つのカムピース２２、２つの可動部４０および２つのトーションスプリング５０を設ければよい。
【００２９】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０                          ハウジング
１２                          吸気バルブ
１４                          排気バルブ
１６                          アクチュエータ
２０                          カムシャフト
２２                          カムピース
２３、４１                    穴
２４、２６、２８、３２、４６  溝
３０                          コントロールシャフト
３４                          仕切り部
４０、４０ａ、４０ｂ          可動部
４２、４２ａ、４２ｂ          延設部
４４、４４ａ、４４ｂ          ピン
５０、５０ａ、５０ｂ          トーションスプリング
５２、５４                    突起
１００                        可変動弁装置
【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】
2017186989.tif 000008
【図７】
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