JP2002155716A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクチュエータから制御機構への作動応答性
の低下と機関作動中に発生する交番トルクのアクチュエ
ータへの十分な阻止ができない。 【解決手段】 機関運転状態に応じて吸気弁１２のバル
ブリフト量を可変にする可変機構１１と、該可変機構の
作動を制御機構１９を介して制御する駆動機構３０の電
動モ−タ３４と、電動アクチュエータの回転力を制御軸
３２に伝達する螺子伝達手段４０とを備えている。ま
た、駆動シャフト３９に軸支されたギアハウジング４４
を介して螺子軸４５の基端部４５ａを片持状態に支持し
て、先端部４５ｂを揺動可能に設け、螺子ナット４６を
アーム３６、３６のラジアル方向の揺動に追従揺動しな
がら軸方向に移動するよう形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機関弁である吸気
弁や排気弁の開閉時期あるいはリフト量を機関運転状態
に応じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の可変動弁装置としては、本出願人
が先に出願した特開平７−４２５１号公報に記載されて
いるものが知られている。

【０００３】図１０に基づいて概略を説明すれば、この
可変動弁装置は、機関のクランク軸からスプロケットを
介して回転駆動される駆動軸９０と、該駆動軸９０の外
周に一定の隙間をもって同軸上に配置され、駆動軸９０
と相対回転自在なカムシャフト９１と、駆動軸９０とカ
ムシャフト９１との間に介装されて、機関運転状態に応
じて両者の回転位相を変化させて吸気弁の開閉時期を可
変制御する可変機構９２と、該可変機構９２を駆動する
アクチュエータ９３とを備えている。また、このアクチ
ュエータ９３と制御軸９４との間には、減速機構として
のウォーム歯車９５が設けられている。

【０００４】そして、機関運転状態の変化に応じて、コ
ントローラ９６からの制御信号によってアクチュエータ
９３を一方向へ回転させ、ウォーム歯車９５を介して制
御軸９４を同方向へ回転させ、これにより第２偏心カム
９７と第１偏心カム９８を所定角度まで回転制御する。
これによって、ディスクハウジング９９の揺動に伴い環
状ディスク１００の中心を駆動軸９０の中心から偏心あ
るいは同心状態に制御して、駆動軸９０とカムシャフト
９１との回転位相を変化させることにより吸気弁の開閉
時期を可変制御し、機関低回転から高回転までの機関性
能を向上させるようになっている。

【０００５】また、かかる機関作動中に、バルブスプリ
ングのばね力に起因してカムシャフト９１に発生する正
負の交番トルクは可変機構９２の各フランジ部１０１，
１０２，ディスクハウジング９９等を介して制御軸９４
に伝達されるが、この交番トルクは、ウォーム歯車９５
の非可逆性を利用してウォームホィール９５ａとウォー
ムギア９５ｂとの間で減殺し、これによって、アクチュ
エータ９３の駆動負荷を低減させるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の可変動弁装置にあっては、前述のように、カムシャ
フト９１から伝達される交番トルクは、ウォーム歯車９
５の非可逆性を利用してウォームホィール９５ａとウォ
ームギア９５ｂとの間で減殺できるものの、ウォーム歯
車９５の構造上、ウォームホィール９５ａとウォームギ
ア９５ｂとの間のバックラッシ隙間を十分に小さく設定
することができない。このため、該ウォームホィール９
５ａとウォームギア９５ｂとの歯面間で、交番トルクに
よる衝突打音が発生し易くなる。

【０００７】しかも、ウォームホィール９５ａとウォー
ムギア９５ｂとは、互いに１つの歯部が当接してトルク
伝達を行なうため、該両歯部の対向当接する歯面間の面
圧が高くなって摩耗が発生し易くなり、耐久性が低下す
る、といった種々の技術的課題を招来している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の可
変動弁装置の実状に鑑みて案出されたもので、請求項１
記載の発明は、機関運転状態に応じて機関弁の開閉時期
あるいはリフト量を可変にする可変機構と、該可変機構
の作動を制御機構を介して制御する駆動機構とを備えた
内燃機関の可変動弁装置において、前記駆動機構は、駆
動部材が軸方向へストローク移動して、前記制御機構の
制御軸を連係部材を介して回転駆動させると共に、該駆
動部材の前記駆動部材と反対側の一端部が片持ち状態に
支持されて他端部を揺動可能に形成されていることを特
徴としている。

【０００９】請求項２に記載の発明にあっては、前記駆
動機構は、アクチュエータと、該アクチュエータの回転
駆動力を前記制御軸にアームを介して伝達する螺子伝達
手段とを備え、該螺子伝達手段の前記アクチュエータ側
の一端部を片持ち状態に支持して制御軸側の他端部を揺
動可能に設けたことを特徴としている。

【００１０】したがって、この発明によれば、螺子伝達
手段の螺子ナットと前記制御軸との間に設けられたアー
ムが螺子軸に対してほぼラジアル方向（円弧状）に回動
するものであっても、螺子ナットを介して螺子軸がアー
ムの回動に追従して上下方向に自由に揺動する。したが
って、螺子軸と螺子ナットとの間の大きな摩擦抵抗の発
生が防止される。

【００１１】請求項３に記載の発明にあっては、前記駆
動機構は、シリンダと、該シリンダの内を２つの液圧室
に隔成しつつ摺動自在に設けられたピストンと、一端部
が前記シリンダ内で前記ピストンに固定され、シリンダ
内から突出した他端部が前記制御軸にアームを介して連
係したピストンロッドと、前記各液圧室に選択的に液圧
を給排する液圧回路と備え、前記シリンダの一端部を片
持ち状態に支持して制御軸側の他端部を揺動可能に設け
たことを特徴としている。

【００１２】請求項４に記載の発明にあっては、前記螺
子伝達手段は、ギアハウジング内に収容されて、前記ア
クチュエータの駆動シャフトに連繋した歯車部材と、一
端部が前記歯車部材に連繋される一方、他端部が非支持
状態で揺動可能に設けられた螺子軸と、前記制御軸に結
合されたアームを介して連繋されかつ前記螺子軸に螺合
しつつ移動自在な螺子ナットと、前記螺子軸の外周に形
成された螺旋状の雄ねじ溝と前記螺子ナットの内周に形
成された螺旋状の雌ねじ溝との間に転動自在に設けられ
た複数のボールとを備えたことを特徴としている。

【００１３】この発明によれば、螺子伝達手段は、螺子
ナットが外周の雄ねじ溝に螺合した螺子軸を回転駆動さ
せることによってボールを介して前記螺子ナットを軸方
向に移動させる構造になっており、螺子軸外周の雄ねじ
溝と螺子ナットの雌ねじ溝とはボールによって転がり点
列として連続的にほぼ線接触状態で噛合するようになっ
ているため、回転トルクの伝達効率が高い。

【００１４】請求項５に記載の発明は、前記駆動シャフ
トの前後端部を回転自在に２点支持すると共に、該両支
持部の間に配置された前記ギアハウジングの対向壁に前
記駆動シャフトを貫通配置して、該駆動シャフトにギア
ハウジングを揺動自在に支持したことを特徴としてい
る。

【００１５】請求項６に記載の発明は、前記制御軸の回
動範囲をアームを介して規制する規制ストッパを設けた
ことを特徴としている。

【００１６】請求項７に記載の発明は、前記制御軸の回
転位置を検出する回転位置検出手段を設け、該回転位置
検出手段からの検出信号を、機関運転状態に応じて前記
駆動機構の駆動を制御するコントローラにフィードバッ
クしたことを特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る可変動弁装置
の実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態の
可変動弁装置は、１気筒あたり２つの吸気弁を備え、か
つ吸気弁のバルリフト量を機関運転状態に応じて可変に
する可変機構を備えている。

【００１８】すなわち、この可変動弁装置は、図３〜図
４に示すようにシリンダヘッドＳに図外のバルブガイド
を介して摺動自在に設けられて、バルブスプリング１
０，１０によって閉方向に付勢された一対の吸気弁１
２，１２と、該各吸気弁１２，１２のバルブリフト量を
可変制御する可変機構１１と、該可変機構１１の作動位
置を制御にする制御機構１９と、該制御機構１９を駆動
する駆動機構３０とを備えている。

【００１９】前記可変機構１１は、シリンダヘッドＳ上
部の軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１
３と、該駆動軸１３に圧入等により固設された偏心回転
カムである駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面１３ａ
に揺動自在に支持されて、各吸気弁１２，１２の上端部
に配設されたバルブリフター１６，１６に摺接して各吸
気弁１２，１２を開作動させる２つの揺動カム１７，１
７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係
されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７の
揺動力として伝達する伝達手段１８とを備えている。

【００２０】前記駆動軸１３は、機関前後方向に沿って
配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動
スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミ
ングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が
伝達されており、この回転方向は図３中、反時計方向に
設定されている。

【００２１】前記軸受１４は、シリンダヘッドＳの上端
部に設けられて駆動軸１３の上部を支持するメインブラ
ケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に
設けられて後述する制御軸３２を回転自在に支持するサ
ブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１
４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共
締め固定されている。

【００２２】前記駆動カム１５は、ほぼリング状を呈
し、円環状のカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外
端面に一体に設けられた筒状部１５ｂとからなり、内部
軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共
に、カム本体１５ａの軸心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから
径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この各
駆動カム１５は、駆動軸１３に対し前記両バルブリフタ
ー１６，１６に干渉しない両外側に駆動軸挿通孔１５ｃ
を介して圧入固定されていると共に、カム本体１５ａの
外周面１５ｄが偏心円のカムプロフィールに形成されて
いる。

【００２３】前記バルブリフター１６，１６は、有蓋円
筒状に形成され、シリンダヘッドＳの保持孔内に摺動自
在に保持されていると共に、揺動カム１７，１７が摺接
する上面１６ａ，１６ａが平坦状に形成されている。

【００２４】前記両揺動カム１７は、図３に示すように
同一形状のほぼ雨滴状を呈し、円環状の基端部２０に駆
動軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２０
ａが貫通形成されていると共に、一端部のカムノーズ部
２２側にピン孔２１ａが貫通形成されている。また、揺
動カム１７の下面には、カム面２２が形成され、基端部
２０側の基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノーズ
部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ面
２２ｂからカムノーズ部２１の先端側に有する最大リフ
トの頂面２２ｄに連なるリフト面２２ｃとが形成されて
おり、該基円面２２ａとランプ面２２ｂリフト面２２ｃ
及び２２ｄとが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バ
ルブリフター１６の上面１６ａ所定位置に当接するよう
になっている。

【００２５】前記伝達手段１８は、駆動軸１３の上方に
配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の
一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム
２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１
７とを連係するリンク部材であるリンクロッド２５とを
備えている。

【００２６】前記ロッカアーム２３は、中央に有する筒
状の基部が支持孔２３ｄを介して後述する制御カム３３
に回転自在に支持されている。また、筒状基部の外端部
に突設された前記一端部２３ａには、ピン２６が嵌入す
るピン孔が貫通形成されている一方、基部の内端部に夫
々突設された前記他端部２３ｂには、リンクロッド２５
の一端部２５ａと連結するピン２７が嵌入するピン孔が
形成されている。

【００２７】また、前記リンクアーム２４は、比較的大
径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定
位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの
中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体１５ａの外
周面に回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されてい
る一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に
挿通するピン孔２４ｄが貫通形成されている。

【００２８】さらに、前記リンクロッド２５は、図３に
も示すように、ロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形
状に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカア
ーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部
２１の各ピン孔に挿入した各ピン２７，２８の端部が回
転自在に挿通するピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが貫通形成
されている。

【００２９】なお、各ピン２６，２７，２８の一端部に
は、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移
動を規制するスナップリング２９ａ、２９ｂ、２９ｃが
設けられている。

【００３０】前記制御機構１９は、図３及び図４に示す
ように駆動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在
に支持された制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定
されてロッカアーム２３の支持孔２３ｄに摺動自在に嵌
入されて、ロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム
３３とを備えている。

【００３１】前記制御軸３２は、図１〜図４に示すよう
に、駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されている
と共に、一端部には連係部材である一対のアーム３６が
軸直角方向に沿って固定されている。このアーム３６
は、筒状基部３６ａに制御軸３２の軸方向から螺着した
ボルト６０によって制御軸３２に固定されていると共
に、各先端部に連繋した駆動機構３０の後述する螺子伝
達手段４０によって所定回転角度範囲内で回転制御され
るようになっている。なお、連係部材は制御軸３２と一
体成形してもよい。

【００３２】また、前記制御カム３３は、図３に示すよ
うに円筒状を呈し、軸心Ｐ１位置が肉厚部３３ａの分だ
け制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。

【００３３】前記駆動機構３０は、電動アクチュエータ
である電動モータ３４と、該電動モータ３４の回転駆動
力を前記制御軸３２に伝達する螺子伝達手段４０とから
構成されている。

【００３４】前記電動モ−タ３４は、比例型のＤＣモー
タによって構成され、図１に示すようにシリンダヘッド
Ｓの後端部にボルト固定された平板状のアクチュエータ
プレート３７を介して制御軸３２とほぼ平行に配置され
ている。また、前記アクチュエータプレート３７には、
平面ほぼコ字形状のアクチュエータカバー３８がシール
部材を介してボルト固定されている。さらに、電動モ−
タ３４の駆動シャフト３９は、前記アクチュエータプレ
ート３７の一端部とアクチュエータカバー３８の拡大さ
れた一端部３８ａ内を貫通配置されていると共に、基端
部と先端部がアクチュエータプレート３７とアクチュエ
ータカバー３８にそれぞれ設けられたボールベアリング
４１、４２に回転自在に支持されている。

【００３５】また、電動モ−タ３４は、機関の運転状態
を検出するコントローラ３５からの制御信号によって駆
動するようになっている。このコントローラ３５は、ク
ランク角センサやエアーフローメータ、水温センサや、
制御軸３２の回転位置を検出する後述のポテンショメー
タ５７等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在
の機関運転状態を演算等により検出して、前記電動モ−
タ３４に制御信号を出力している。

【００３６】前記螺子伝達手段４０は、図１及び図２に
示すように前記アクチュエータカバー３８の一端部拡大
部３８ａ内に設けられた平面矩形状のギアハウジング４
３と、該ギアハウジング４３内に設けられて、駆動シャ
フト３９からの回転トルクを受けるベベルギア４４と、
前記アクチュエータカバー３８の一端部３８ａから他端
部３８ｂ内に延設配置されてベベルギア４４から回転ト
ルクが伝達される螺子軸４５と、前記アーム３６の先端
部に連繋した駆動部材である螺子ナット４６と、該螺子
軸４５の外周に螺旋状に形成された雄ねじ溝４５ｃと螺
子ナット４６の内周に螺旋状に形成された雌ねじ溝４６
ｃとの間に転動自在に螺合された複数の鋼製ボール４９
とを備えている。

【００３７】前記ギアハウジング４３は、内部に前記駆
動シャフト３９が横方向から貫通配置されて、一側壁の
貫通孔に設けられた第１ボール軸受４７と、他側の開口
内周面にベベルギア４４の第１ギア４４ａを介して設け
られた第２ボール軸受４８とによって両側部が駆動シャ
フト３９に回動自在に２点支持されるようになってい
る。

【００３８】前記ベベルギア４４は、駆動シャフト３９
にキー６０によって結合された前記第１ギア４４ａと、
前記螺子軸４５の基端部４５ａにナット５０によって固
着されて第１ギア４４ａに直角方向から噛合した第２ギ
ア４４ｂとから構成されている。

【００３９】前記螺子軸４５は、基端部４５ａがギアハ
ウジング４３の前端開口の内周面にリングナット５１に
よって固着されたボールベアリング５２によってカラー
６１を介して回転自在に支持されていると共に、先端部
４５ｂ側が前記ギアハウジング４３の各ボール軸受４
７、４８の中心を支点として上下方向へ揺動可能になっ
ている。

【００４０】前記螺子ナット４６は、平面ほぼ矩形状を
呈し、内部軸方向に螺子軸４５の雄ねじ溝４５ｃに各ボ
ールを介して螺合する雌ねじ溝４６ｃが貫通状態に形成
されていると共に、両側部のほぼ中央位置に設けられた
各アームピン５３、５４に前記両アーム３６，３６の各
先端部が回動自在に連結されている。

【００４１】また、前記制御軸３２の一端部を挟んだア
クチュエータプレート３７の内面には、内側のアーム３
６が当接して該制御軸３２の最大回動範囲を規制する円
筒状本体がゴム製の一対の第１、第２ストッパ部材５
５、５６が設けられている一方、該各ストッパ部材５
５、５６と対向するアクチュエータカバー３８には、制
御軸３２の回動位置を検出するポテンショメータ５７が
設けられている。このポテンショメータ５７は、アーム
３６の筒状基部３６ａ先端に固定されたセンサーピン５
７ａと、該センサーピン５７ａの先端部が係入して回動
させるセンサーアーム５７ｂと、該センサーアーム５７
ｂの回動位置に基づいて制御軸３２の位置を検出するセ
ンサー部５７ｃとから構成されている。このセンサー部
５７ｃから出力された検出信号は、前記コントローラ３
５にフィードバックされるようになっている。

【００４２】以下、本実施形態の作用を説明すれば、ま
ず、機関低速負荷時には、コントローラ３５からの制御
信号によって電動モ−タ３４からベベルギア４４に伝達
された回転トルクは、螺子軸４５に伝達されて回転する
と、この回転に伴って螺子ナット４６が図２の実線で示
す最大後方位置、つまりアーム３６が第１ストッパ部材
５５に突き当たるまで制御軸３２が反時計方向に回動駆
動される。このため、制御カム３３は、軸心Ｐ１が図３
に示すように、肉厚部３３ａが駆動軸１３から上方向に
離間移動し、制御軸３２の軸心Ｐ２から右上方の回動角
度位置に保持される。これにより、ロッカアーム２３の
他端部２３ｂとリンクロッドの枢支点は、駆動軸１３に
対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム１７は、
リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側が強制的
に引き上げられて全体が反時計方向へ回動する。

【００４３】したがって、駆動カム１５が回転してリン
クアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａ
を押し上げると、そのリフト量がリンクロッド２５を介
して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達される
が、そのリフト量Ｌ１は充分小さくなる。

【００４４】よって、かかる低速低負荷域では、図５の
破線で示すようにバルブリフト量が小さくなることによ
り、各吸気弁１２の開時期が遅くなり、排気弁とのバル
ブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と
機関の安定した回転が得られる。

【００４５】一方、機関高速高負荷時に移行した場合
は、コントローラ３５からの制御信号によって電動モ−
タ３４が逆回転し、ベベルギア４４に伝達されたこの回
転トルクは、螺子軸４５に伝達されて回転すると、この
回転に伴って螺子ナット４６がボール４９を介して図２
の一点鎖線で示す最大前方位置、つまりアーム３６が第
２ストッパ部材５６に突き当たるまで時計方向へ回動駆
動される。したがって、制御軸３２は、制御カム３３を
図３に示す位置から反時計方向へ回転させて、軸心Ｐ１
（肉厚部３３ａ）が下方向へ移動する。このため、ロッ
カアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３方向に移動し
て他端部２３ｂが揺動カム１７のカムノーズ部２１をリ
ンクロッド２５を介して下方へ押圧して該揺動カム１７
全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。

【００４６】したがって、揺動カム１７のバルブリフタ
ー１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が、右
方向位置（リフト部２２ｄ側）に移動する。このため、
吸気弁１２の開作動時に駆動カム１５が回転してロッカ
アーム２３の一端部２３ａをリンクアーム２４を介して
押し上げると、バルブリフター１６に対するそのリフト
量は図１で示すリフト量Ｌ１より大きくなる。

【００４７】よって、かかる高速高負荷域では、図５の
実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、
各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅く
なる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が
確保できる。

【００４８】そして、装置の作動中における螺子伝達手
段４０は、前述のようにベベルギア４４が螺子軸４５を
回転駆動させることによって前記螺子ナット４６を軸方
向に移動させる構造になっており、螺子軸４５の外周の
雄ねじ溝４５ｃと螺子ナット４６の雌ねじ溝４６ｃとは
各ボール４９を介して転がり点列としてほぼ線接触状態
で噛合するようになっているため、回転トルクの伝達効
率が高くなる。したがって、制御軸３２の回転作動応答
性が向上し、この結果、可変機構１１を機関運転状態の
変化に応じて即座に作動させることができ、これによっ
てバルブリフト制御応答性と制御精度が高くなる。

【００４９】しかも、前記螺子伝達手段４０は、螺子軸
４５の基端部４５ａ側がギアハウジング４３を介して片
持ち状態となり、先端部４５ｂ側が揺動可能になってい
るため、図２に示すように螺子ナット４６がアーム３
６、３６の揺動軌跡に追従して上下方向へ揺動しながら
軸方向に移動する。すなわち、アーム３６が螺子軸４４
に対してほぼラジアル方向（円弧状）に回動しても、螺
子ナット４６を介して螺子軸４４がアーム３６、３６の
回動に追従して上下方向に自由に揺動するため、螺子軸
４４と螺子ナット４５との間に軸と直角方向の力が作用
しないため、大きな摩擦抵抗の発生が防止されると共
に、耐久性が向上する。

【００５０】したがって、電動モータ３４の駆動負荷を
低減でき、該電動モータ３４の小型化が図れると共に、
制御軸３２の作動応答性がさらに向上する。さらに、制
御軸３２の円滑な回転作動が得られるばかりか、装置の
耐久性が向上する。

【００５１】また、先端部４４ｂ側が何ら支持されるこ
となく、自由端部になっていることから、該先端部４４
ｂ側の構造が簡素化されるとともに、コンパクト化が図
れる。

【００５２】また、各雄ねじ溝４４ｃと雌ねじ溝４５ｃ
の各螺子山間の隙間を十分に小さくしても摩擦抵抗が増
加しないことから、該隙間を十分に小さく設定すること
により、前記交番トルクによる各螺子山間の打音の発生
を防止できる。なお、ベベルギア４４の各ギア４４ａ、
４４ｂ間にもバックラッシ隙間が形成されているが、交
番トルク伝達は螺子軸４４と螺子ナット４５によって減
速した後であるため、該トルクが小さくなり打音が生じ
にくい。

【００５３】さらに、螺子軸４５と螺子ナット４６間の
摩擦抵抗が小さいことから、制御軸３２のトルク方向を
再始動可能なリフト作動角に向かう方向に設定しておけ
ば、制御軸３２によってアクチュエータ３５を逆転させ
て再始動可能な位置まで復帰させることが可能になる。

【００５４】また、前記駆動シャフト３９の基端側と先
端側とを、各ボールベアリング４１、４２によって両持
ち状態に支持するようにしたため、螺子軸４５からのア
キシャル荷重を安定して受けられることから、横方向へ
の倒れを防止できる。

【００５５】さらに、ギアハウジング４３も第１、第２
の２つのボール軸受４７、４８によって支持したため、
同じくアキシャル荷重を安定して受けることが可能にな
る。

【００５６】図６は第２の実施形態を示し、駆動機構３
０の構成を変更したもので、この駆動機構３０は、シリ
ンダヘッドＳの後端部にボルト固定されたハウジング７
０内に設けられた円筒状のシリンダ７１と、該シリンダ
７１の内部を２つの油圧室７３ａ、７３ｂに隔成しつつ
摺動自在に設けられたピストン７２と、基端部７４ａが
前記シリンダ７１内で前記ピストン７２の中央に固定さ
れ、シリンダ７１内から突出した先端部７４ｂが前記制
御軸３２の連係部材であるアーム３６にピン５３を介し
て連係した駆動部材であるピストンロッド７４と、前記
各油圧室７３ａ、７３ｂに選択的に液圧を給排する油圧
回路７５と備えている。

【００５７】前記シリンダ７１は、前記アーム３６と反
対側の後端部７１ａが制御軸３２とほぼ平行にハウジン
グ７０内に挿通した支軸７６によって片持ち状態に支持
されており、したがって、アーム３６側の先端部７１ｂ
が上下に揺動可能になっている。また、シリンダ７１の
先端部７１ｂの開口端には、前記ピストンロッド７４が
液密的に摺動する高硬度材からなる円筒状のガイド部材
７７が設けられている。

【００５８】前記ピストンロッド７４は、前記先端部７
４ｂがアーム３６の先端部に形成された係入溝内に係入
して前記ピン５３によってアーム３６に回動自在に連結
されている。

【００５９】前記油圧回路７５は、機関の摺動部に潤滑
油を供給するオイルポンプ７８に接続された供給通路７
９と、該供給通路７９の下流側に形成されて、前記両油
圧室７３ａ、７３ｂに油圧を選択的に給排する第１、第
２油圧通路８０，８１と、前記供給通路７９と各油圧通
路８０，８１及び図外のドレン通路とを適宜切り替える
電磁切替弁８２とから構成されている。

【００６０】前記供給通路７９は、上流端部がシリンダ
ブロックやシリンダヘッドＳ内に形成されている一方、
下流端部７９ａが前記支軸７６の内部軸心方向に沿って
形成されている。また、前記両油圧通路８０，８１は、
それぞれ支軸７６の内部軸方向やグルーブ溝などを介し
てシリンダ７１の周壁内部の軸方向に形成されていると
共に、各端部が各油圧室７３ａ、７３ｂに折曲して接続
されている。

【００６１】前記電磁切替弁８２は、前記ハウジング７
０の外端部に一体に有するボス部７０ａに設けられ、ボ
ス部７０ａ内の弁孔７０ｂ内を摺動自在に設けられて、
前記各通路７９〜８１に対応して形成された各通路孔８
３ａ〜８３ｅを開閉するスプール弁８４と、該スプール
弁８４を機関運転状態に応じて摺動させるソレノイド８
５とを備えている。このソレノイド８５は、第１の実施
形態と同じくコントローラ８６からの制御信号によって
通電制御されるようになっており、このコントローラ８
６は、クランク角センサやエアーフローメータ、水温セ
ンサや、制御軸３２の回転位置を検出するポテンショメ
ータ５７などの各種のセンサからの検出信号に基づいて
現在の機関運転状態を演算等により検出して、前記ソレ
ノイド８５に制御信号を出力している。

【００６２】なお、前記アーム３６は、その最大左右方
向の回動位置が、シリンダヘッドＳの後端面に突設され
た第１、第２ストッパピン８７，８８によって規制され
るようになっている。

【００６３】したがって、この実施形態によれば、ま
ず、機関低速負荷時には、コントローラ８６からの制御
信号によってソレノイド８５がスプール弁８４を一方向
に摺動させて、供給通路７９と第２油圧通路８１とを連
通させる一方、第１油圧通路８０とドレン通路を連通さ
せる。このため、第１油圧室７３ａ内の油圧がドレン通
路から排出されて低圧となると共に、第２油圧室７３ｂ
にオイルポンプ７８から油圧が圧送されて高圧になる。
したがって、ピストン７２は、図７に示すように後方に
摺動して、ピストンロッド７４の後方にストローク移動
させる。これによって、アーム３６が第１ストッパピン
８７に突き当たるまで制御軸３２が反時計方向に回動駆
動される。このため、制御カム３３は、前記図３に示し
た状態と同じように、肉厚部３３ａが駆動軸１３から上
方向に離間移動し、制御軸３２の軸心から右上方の回動
角度位置に保持される。これにより、ロッカアーム２３
の他端部２３ｂとリンクロッドの枢支点は、駆動軸１３
に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム１７
は、リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側が強
制的に引き上げられて全体が反時計方向へ回動する。

【００６４】したがって、駆動カム１５が回転してリン
クアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａ
を押し上げると、そのリフト量がリンクロッド２５を介
して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達される
が、そのリフト量Ｌ１は充分小さくなる。

【００６５】よって、かかる低速低負荷域では、図５の
破線で示すようにバルブリフト量が小さくなることによ
り、各吸気弁１２の開時期が遅くなり、排気弁とのバル
ブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と
機関の安定した回転が得られる。

【００６６】一方、機関高速高負荷時に移行した場合
は、コントローラ８６からの制御信号によってソレノイ
ド８６を介してスプール弁８４が他方向に摺動して、今
度は供給通路７９と第１油圧通路８０とを連通する一
方、第２油圧通路８１とドレン通路を連通させる。この
ため、第２油圧室７３ｂが低圧になるとともに、第１油
圧室７３ａが高圧になり、これによって、ピストンロッ
ド７４は、図８及び図９に示すように、ピストン７２の
摺動に伴い進出方向にストローク移動する。これによ
り、アーム３６が、第２ストッパピン８８に突き当たる
まで時計方向へ回動駆動される。したがって、制御軸３
２は、制御カム３３を図３に示す位置から反時計方向へ
回転させて、軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）が下方向へ移動
する。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆
動軸１３方向に移動して他端部２３ｂが揺動カム１７の
カムノーズ部２１をリンクロッド２５を介して下方へ押
圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ時計方向へ回動
させる。

【００６７】したがって、揺動カム１７のバルブリフタ
ー１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が、右
方向位置（リフト部２２ｄ側）に移動する。このため、
吸気弁１２の開作動時に駆動カム１５が回転してロッカ
アーム２３の一端部２３ａをリンクアーム２４を介して
押し上げると、バルブリフター１６に対するそのリフト
量は図１で示すリフト量より大きくなる。

【００６８】よって、かかる高速高負荷域では、図５の
実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、
各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅く
なる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力を
確保できる。

【００６９】そして、前記シリンダ７１は、その一端部
７１ａ側が支軸７６を介して片持ち状態に支持されて、
他端部７１ｂ側が上下揺動可能になっているため、図７
〜図９に示すように、ピストンロッド７４の最大右方向
のストローク移動位置では、他端部７１ｂ側が若干上方
に傾斜し、左方向にストローク移動してアーム３６の先
端部が下方に位置した状態では他端部７１ｂが下方に傾
き、図８及び図９に示す位置ではほぼ水平位置となる。
つまり、シリンダ７１がアーム３６の揺動軌跡に追従し
て上下方向へ揺動しながら軸方向に移動する。このた
め、ピストンロッド７４とガイド部７７との間に軸と直
角方向の力が作用しないため、大きな摩擦抵抗の発生が
防止されると共に、耐久性が向上する。

【００７０】したがって、駆動機構３０の駆動負荷を低
減でき、該駆動機構３０の小型化が図れると共に、制御
軸３２の作動応答性が向上する。さらに、制御軸３２の
円滑な回転作動が得られるばかりか、装置の耐久性が向
上する。

【００７１】また、駆動機構３０をシリンダ７１とピス
トン７２などによって構成したことから、前記カムシャ
フトの交番トルクを効果的に吸収することができる。

【００７２】また、前記ガイド部材７７を高硬度材で形
成したため、前記シリンダ７１の上下揺動作用と相俟っ
てピストンロッド７４との摺動による摩耗の発生を防止
できる。

【００７３】なお、前記油圧回路７５の第１、第２油圧
通路８０，８１は支軸７６内に形成せずに、例えばハウ
ジング７０内に形成することも可能である。

【００７４】本発明は、前記実施形態の可変機構ばかり
でなく、従来例のものは勿論のこと、バルブタイミング
制御装置に適用することも可能である。また、螺子伝達
手段４０は、必ずしもボール型である必要はなく、さら
にアクチュエータも電動でなく、油圧式のものであって
もよい。

【００７５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の発明によれば、駆動部材のの軸方向の移動に伴
い制御軸の連係部材を回動させる際に、連係部材が駆動
部材に対してほぼラジアル方向に回動するものであって
も、駆動部材の他端部側が一端部を支点としてが連係部
材の回動に追従して上下方向に自由に揺動するため、駆
動部材と連係部材との間の大きな摩擦抵抗の発生が防止
される。したがって、駆動部材にサイドフォースが発生
しないので、駆動機構の駆動負荷を低減させることがで
きると共に、制御機構の常時円滑な作動が得られる。請
求項２に記載の発明によれば、螺子軸を回転駆動させる
ことによって螺子ナットを軸方向に移動させる構造にな
っており、螺子軸外周の雄ねじ溝と螺子ナットの雌ねじ
溝とは連続的にほぼ線接触状態で噛合するようになって
いるため、回転トルクの伝達効率が高くなる。この結
果、可変機構の作動応答性が向上して、機関運転状態の
変化に速やかに対応させることが可能になる。

【００７６】しかも、前記螺子伝達機構は、螺子軸の制
御軸側の他端部が揺動可能になっているため、螺子ナッ
トと制御軸との間に設けられたアームが螺子軸に対して
ほぼラジアル方向に回動するものであっても、螺子ナッ
トを介して螺子軸がアームの回動に追従して上下方向に
自由に揺動する。したがって、螺子軸と螺子ナットとの
間の大きな摩擦抵抗の発生が防止される。したがって、
螺子にサイドフォースが発生しないので、アクチュエー
タの駆動負荷を低減させることができると共に、制御機
構の常時円滑な作動が得られる。

【００７７】また、かかる摩擦抵抗の低減化によって、
雌雄ねじ溝間のバックラッシ隙間を小さくすることがで
きることから、交番トルクによる打音の発生を抑制でき
ると共に、装置の耐久性を向上できる。

【００７８】請求項３に記載の発明によれば、ピストン
ロッドの軸方向の摺動に伴い該ピストンロッドの他端部
が一端部を支点として揺動するため、該ピストンロッド
とアームとの間の大きな摩擦抵抗の発生が防止される。
したがって、ピストンロッドにサイドフォースが発生し
ないので、アクチュエータの駆動負荷を低減させること
ができると共に、制御機構の常時円滑な作動が得られ
る。

【００７９】請求項５に記載の発明によれば、駆動シャ
フトの前後２点支持によって、螺子軸からのアキシャル
荷重を安定して受けられることから、横方向への倒れを
防止できる。

【００８０】請求項６に記載の発明によれば、ストッパ
によって制御軸の過度な回転を規制できるため、可変機
構による安定かつ確実な制御が得られる。

【００８１】請求項７記載の発明によれば、制御軸の回
転位置を常時正確にチェックできるため、可変機構によ
って機関運転状態に応じた高い制御精度が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す図２のＡ−Ａ線
断面図

【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図

【図３】本実施形態に供される可変機構を示す断面図

【図４】同可変機構の斜視図

【図５】同可変機構に供される揺動カムのリフト特性図

【図６】第２の実施形態を示す要部断面図

【図７】第２の実施形態の作用を示す図６のＣ−Ｃ線断
面図

【図８】第２の実施形態の作用を示す図６のＣ−Ｃ線断
面図

【図９】第２の実施形態の作用を示す図６のＣ−Ｃ線断
面図

【図１０】従来の可変動弁装置を示す要部平面図

【符号の説明】

１１…可変機構 １２…吸気弁 １３…駆動軸 １５…駆動カム １７…揺動カム １９…制御機構 ３０…駆動機構 ３２…制御軸 ３３…制御カム ３４…電動アクチュエータ ３６…アーム ４０…螺子伝達機構 ４３…ギアハウジング ４４…ベベルギア ４５…螺子軸 ４６…螺子ナット（駆動部材） ７１…シリンダ ７２…ピストン ７４…ピストンロッド（駆動部材） ７５…油圧回路 ７６…支軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AA05 AA06 AB02 AB07 AB10 AB16 BA02 BA11 BA12 BA32 CA02 CA13 DA01 DA02 DA03 DA05 DA10 FA01 FA06 FA07 GA02 GA23

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関運転状態に応じて機関弁の開閉時期
   あるいはリフト量を可変にする可変機構と、該可変機構
   の作動を制御機構を介して制御する駆動機構とを備えた
   内燃機関の可変動弁装置において、 前記駆動機構は、駆動部材が軸方向へストローク移動し
   て、前記制御機構の制御軸を連係部材を介して回転駆動
   させると共に、該駆動部材の前記駆動部材と反対側の一
   端部が片持ち状態に支持されて他端部を揺動可能に形成
   されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 【請求項２】 前記駆動機構は、アクチュエータと、該
   アクチュエータの回転駆動力を前記制御軸にアームを介
   して伝達する螺子伝達手段とを備え、該螺子伝達手段の
   前記アクチュエータ側の一端部を片持ち状態に支持して
   制御軸側の他端部を揺動可能に設けたことを特徴とする
   請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 【請求項３】 前記駆動機構は、シリンダと、該シリン
   ダの内を２つの液圧室に隔成しつつ摺動自在に設けられ
   たピストンと、一端部が前記シリンダ内で前記ピストン
   に固定され、シリンダ内から突出した他端部が前記制御
   軸にアームを介して連係したピストンロッドと、前記各
   液圧室に選択的に液圧を給排する液圧回路と備え、前記
   シリンダの一端部を片持ち状態に支持して制御軸側の他
   端部を揺動可能に設けた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。
4. 【請求項４】 前記螺子伝達手段は、ギアハウジング内
   に収容されて、前記アクチュエータの駆動シャフトに連
   繋した歯車部材と、一端部が前記歯車部材に連繋される
   一方、他端部が非支持状態で揺動可能に設けられた螺子
   軸と、前記制御軸に結合されたアームを介して連繋され
   かつ前記螺子軸に螺合しつつ移動自在な螺子ナットと、
   前記螺子軸の外周に形成された螺旋状の雄ねじ溝と前記
   螺子ナットの内周に形成された螺旋状の雌ねじ溝との間
   に転動自在に設けられた複数のボールとを備えたことを
   特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 【請求項５】 前記駆動シャフトの前後端部を回転自在
   に２点支持すると共に、該両支持部の間に配置された前
   記ギアハウジングの対向壁に前記駆動シャフトを貫通配
   置して、該駆動シャフトにギアハウジングを揺動自在に
   支持したことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の
   可変動弁装置。
6. 【請求項６】 前記制御軸の回動範囲をアームを介して
   規制する規制ストッパを設けたことを特徴とする請求項
   １〜５のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
7. 【請求項７】 前記制御軸の回転位置を検出する回転位
   置検出手段を設け、該回転位置検出手段からの検出信号
   を、機関運転状態に応じて前記駆動機構の駆動を制御す
   るコントローラにフィードバックしたことを特徴とする
   請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装
   置。