JP2002213219A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
内燃機関の可変動弁装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気モータを使用してテーパ状のカム面を有
するカムシャフトを軸線方向に移動させ、少なくとも吸
気弁又は排気弁のリフト量を変化させる可変動弁装置に
おいて、電気モータの寿命を向上させることである。 【解決手段】 吸気弁又は排気弁１ａの閉弁力によって
テーパ状のカム面を介してカムシャフト１０にもたらさ
れる軸線方向力とは反対方向の力をカムシャフトにもた
らす付勢手段１８を具備する。
するカムシャフトを軸線方向に移動させ、少なくとも吸
気弁又は排気弁のリフト量を変化させる可変動弁装置に
おいて、電気モータの寿命を向上させることである。 【解決手段】 吸気弁又は排気弁１ａの閉弁力によって
テーパ状のカム面を介してカムシャフト１０にもたらさ
れる軸線方向力とは反対方向の力をカムシャフトにもた
らす付勢手段１８を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の可変動
弁装置に関する。
弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平６−２８８２１３号公報には、テ
ーパ状のカム表面を有するカムシャフトを軸線方向に移
動させることにより、吸気弁の開弁期間及びリフト量を
変化させる可変動弁装置が記載されている。
ーパ状のカム表面を有するカムシャフトを軸線方向に移
動させることにより、吸気弁の開弁期間及びリフト量を
変化させる可変動弁装置が記載されている。
【０００３】この可変動弁装置において、カムシャフト
は油圧等によって移動させられるが、この油圧として、
一般的には、エンジンオイルが使用されるために、機関
始動時及びその直後では、機関駆動式のオイルポンプが
十分に作動せず、カムシャフトを応答良く移動させるこ
とができない。この問題を解決するために、油圧に代え
て、機関始動時から良好に作動可能な電気モータを使用
してカムシャフトを移動させることが考えられる。
は油圧等によって移動させられるが、この油圧として、
一般的には、エンジンオイルが使用されるために、機関
始動時及びその直後では、機関駆動式のオイルポンプが
十分に作動せず、カムシャフトを応答良く移動させるこ
とができない。この問題を解決するために、油圧に代え
て、機関始動時から良好に作動可能な電気モータを使用
してカムシャフトを移動させることが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の可変動弁装置に
おけるカムシャフトには、テーパ状のカム面を介して吸
気弁のバルブスプリング力の一部、すなわち、吸気弁の
閉弁力の一部が常に軸線方向に作用しているために、カ
ムシャフトを所定位置に維持するのにも、この軸線方向
力を相殺する力が必要となる。この軸線方向力は比較的
大きく、カムシャフトの移動に電気モータを使用する場
合において、電気モータは、少なくともこの比較的大き
な軸線方向力を相殺するために常に比較的大きな電力が
供給されて駆動状態とされなければならず、寿命が短く
なってしまう。この問題は、もちろん、同様な可変動弁
装置を排気弁に使用する場合にも発生する。
おけるカムシャフトには、テーパ状のカム面を介して吸
気弁のバルブスプリング力の一部、すなわち、吸気弁の
閉弁力の一部が常に軸線方向に作用しているために、カ
ムシャフトを所定位置に維持するのにも、この軸線方向
力を相殺する力が必要となる。この軸線方向力は比較的
大きく、カムシャフトの移動に電気モータを使用する場
合において、電気モータは、少なくともこの比較的大き
な軸線方向力を相殺するために常に比較的大きな電力が
供給されて駆動状態とされなければならず、寿命が短く
なってしまう。この問題は、もちろん、同様な可変動弁
装置を排気弁に使用する場合にも発生する。
【０００５】従って、本発明の目的は、電気モータを使
用してテーパ状のカム面を有するカムシャフトを軸線方
向に移動させ、少なくとも吸気弁又は排気弁のリフト量
を変化させる可変動弁装置において、電気モータの寿命
を向上させることである。
用してテーパ状のカム面を有するカムシャフトを軸線方
向に移動させ、少なくとも吸気弁又は排気弁のリフト量
を変化させる可変動弁装置において、電気モータの寿命
を向上させることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関の可変動弁装置は、電気モータを使用し
てテーパ状のカム面を有するカムシャフトを軸線方向に
移動させて、少なくとも吸気弁又は排気弁のリフト量を
変化させる可変動弁装置において、前記吸気弁又は排気
弁の閉弁力によって前記テーパ状のカム面を介して前記
カムシャフトにもたらされる軸線方向力とは反対方向の
力を前記カムシャフトにもたらす付勢手段を具備するこ
とを特徴とする。
記載の内燃機関の可変動弁装置は、電気モータを使用し
てテーパ状のカム面を有するカムシャフトを軸線方向に
移動させて、少なくとも吸気弁又は排気弁のリフト量を
変化させる可変動弁装置において、前記吸気弁又は排気
弁の閉弁力によって前記テーパ状のカム面を介して前記
カムシャフトにもたらされる軸線方向力とは反対方向の
力を前記カムシャフトにもたらす付勢手段を具備するこ
とを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による内燃機関の
可変動弁装置を示す概略断面図である。同図において、
１は機関本体、２はクランクシャフトである。１０は機
関本体によって回転駆動される吸気弁又は排気弁用のカ
ムシャフトであり、カムシャフト１０には、テーパ状の
カム面を有するカム１１が配置されている。カムシャフ
ト１０の回転駆動側（タイミングベルト等を介して機関
本体と連結される側）とは反対側の端面は、ボールネジ
機構１２から延在する駆動軸１３にベアリング１４を介
して支持されている。
可変動弁装置を示す概略断面図である。同図において、
１は機関本体、２はクランクシャフトである。１０は機
関本体によって回転駆動される吸気弁又は排気弁用のカ
ムシャフトであり、カムシャフト１０には、テーパ状の
カム面を有するカム１１が配置されている。カムシャフ
ト１０の回転駆動側（タイミングベルト等を介して機関
本体と連結される側）とは反対側の端面は、ボールネジ
機構１２から延在する駆動軸１３にベアリング１４を介
して支持されている。
【０００８】ボールネジ機構１２において、駆動軸１３
はネジ軸部を有し、このネジ軸部にはナット１４が球を
介して螺合している。それにより、ナット１４が駆動軸
１３のネジ部上において滑らかに回動可能となる。ナッ
ト１４は、外周部に磁石が埋設されて電気モータの回転
子となっており、両端部において二つのベアリング１５
を介してハウジング１６内に支持されている。二つのベ
アリング１５の間には、ナット１４を取り囲むコイル１
７が電気モータの固定子として配置されている。
はネジ軸部を有し、このネジ軸部にはナット１４が球を
介して螺合している。それにより、ナット１４が駆動軸
１３のネジ部上において滑らかに回動可能となる。ナッ
ト１４は、外周部に磁石が埋設されて電気モータの回転
子となっており、両端部において二つのベアリング１５
を介してハウジング１６内に支持されている。二つのベ
アリング１５の間には、ナット１４を取り囲むコイル１
７が電気モータの固定子として配置されている。
【０００９】このような構成によって、コイル１７への
一方向の通電が、ナット１４を一方向へ回転させて駆動
軸１３を図１において左方向へ押し出すために、カムシ
ャフト１０は、ベアリング１４によって回転を阻害され
ることなく、図１において左方向へ移動する。また、コ
イル１７への他方向の通電が、ナット１４を他方向へ回
転させて駆動軸１３を図１において右方向へ引き戻すた
めに、カムシャフト１０は、ベアリング１４によって回
転を阻害されることなく、図１において右方向へ移動す
る。このようなカムシャフトの軸線方向の移動によっ
て、各気筒の吸気弁又は排気弁１ａは、カム１１のテー
パ状のカム面におけるアジャスタ１ｂを介しての当接位
置が変化するために、吸気弁又は排気弁１ａの開弁時期
及び閉弁時期、すなわち、開弁期間が変化すると共に、
吸気弁又は排気弁１ａのリフト量が変化する。それによ
り、例えば、各気筒への吸入空気量を制御することが可
能となる。こうして、ボールネジ機構１２は、テーパ状
のカム面を有するカム１１と共にバルブタイミング制御
装置を構成する。
一方向の通電が、ナット１４を一方向へ回転させて駆動
軸１３を図１において左方向へ押し出すために、カムシ
ャフト１０は、ベアリング１４によって回転を阻害され
ることなく、図１において左方向へ移動する。また、コ
イル１７への他方向の通電が、ナット１４を他方向へ回
転させて駆動軸１３を図１において右方向へ引き戻すた
めに、カムシャフト１０は、ベアリング１４によって回
転を阻害されることなく、図１において右方向へ移動す
る。このようなカムシャフトの軸線方向の移動によっ
て、各気筒の吸気弁又は排気弁１ａは、カム１１のテー
パ状のカム面におけるアジャスタ１ｂを介しての当接位
置が変化するために、吸気弁又は排気弁１ａの開弁時期
及び閉弁時期、すなわち、開弁期間が変化すると共に、
吸気弁又は排気弁１ａのリフト量が変化する。それによ
り、例えば、各気筒への吸入空気量を制御することが可
能となる。こうして、ボールネジ機構１２は、テーパ状
のカム面を有するカム１１と共にバルブタイミング制御
装置を構成する。
【００１０】本実施形態において、カムシャフト１０を
ボールネジ機構１２から離間（図１においては左方向の
移動）させるほど吸気弁又は排気弁１ａの開弁期間及び
リフト量が増大するように、カム１１のテーパ状のカム
面が構成されている。こうして、電気モータのコイル１
７への一方向の通電により、吸入空気量を増加させるこ
とができ、また、コイル１７への他方向の通電により、
吸入空気量を減少させることができる。それにより、コ
イル１７への通電を制御することにより、機関負荷とし
てのアクセルペダルの踏み込み量、機関回転数、及び冷
却水温等により定まる機関運転状態に基づき、所望の吸
入空気量を気筒内へ導入することが可能となり、吸入空
気量の制御にスロットル弁が不要となるために、ポンピ
ング損失を低減することが可能となる。
ボールネジ機構１２から離間（図１においては左方向の
移動）させるほど吸気弁又は排気弁１ａの開弁期間及び
リフト量が増大するように、カム１１のテーパ状のカム
面が構成されている。こうして、電気モータのコイル１
７への一方向の通電により、吸入空気量を増加させるこ
とができ、また、コイル１７への他方向の通電により、
吸入空気量を減少させることができる。それにより、コ
イル１７への通電を制御することにより、機関負荷とし
てのアクセルペダルの踏み込み量、機関回転数、及び冷
却水温等により定まる機関運転状態に基づき、所望の吸
入空気量を気筒内へ導入することが可能となり、吸入空
気量の制御にスロットル弁が不要となるために、ポンピ
ング損失を低減することが可能となる。
【００１１】ところで、このような構成において、カム
シャフト１０には、吸気弁又は排気弁１ａの開弁中にバ
ルブスプリング１ｃの押圧力がカム１１のテーパ状のカ
ム面を介して軸線方向に作用することとなる。多気筒エ
ンジンでは、常にいずれかの吸気弁又は排気弁１ａが開
弁されているために、この軸線方向力は常に発生し、所
望の吸入空気量を実現するために選択された位置にカム
シャフト１０を保持するのにも、コイル１７へ電力供給
してボールネジ機構１２を常に駆動状態とし、この軸線
方向力を相殺しなければならない。この軸線方向力は比
較的大きいものであり、電気モータとしてのボールネジ
機構１２は、少なくともこの比較的大きな軸線方向力を
相殺するために常に比較的大きな電力が供給されて駆動
状態とされなければならず、寿命が短くなってしまう。
シャフト１０には、吸気弁又は排気弁１ａの開弁中にバ
ルブスプリング１ｃの押圧力がカム１１のテーパ状のカ
ム面を介して軸線方向に作用することとなる。多気筒エ
ンジンでは、常にいずれかの吸気弁又は排気弁１ａが開
弁されているために、この軸線方向力は常に発生し、所
望の吸入空気量を実現するために選択された位置にカム
シャフト１０を保持するのにも、コイル１７へ電力供給
してボールネジ機構１２を常に駆動状態とし、この軸線
方向力を相殺しなければならない。この軸線方向力は比
較的大きいものであり、電気モータとしてのボールネジ
機構１２は、少なくともこの比較的大きな軸線方向力を
相殺するために常に比較的大きな電力が供給されて駆動
状態とされなければならず、寿命が短くなってしまう。
【００１２】本実施形態では、電気モータとしてのボー
ルネジ機構１２の寿命を向上するために、ボールネジ機
構１２において、圧縮バネ１８が駆動軸端面とハウジン
グ１６との間に配置されている。それにより、圧縮バネ
１８は、駆動軸１３を介してカムシャフト１０を押圧
し、カムシャフト１０に作用する前述の軸線方向力の少
なくとも一部を相殺するために、カムシャフト１０を選
択された位置に保持するのに、ボールネジ機構１２への
供給電力を小さくすることができ、その分、電気モータ
としてのボールネジ機構１２の寿命を向上することがで
きる。
ルネジ機構１２の寿命を向上するために、ボールネジ機
構１２において、圧縮バネ１８が駆動軸端面とハウジン
グ１６との間に配置されている。それにより、圧縮バネ
１８は、駆動軸１３を介してカムシャフト１０を押圧
し、カムシャフト１０に作用する前述の軸線方向力の少
なくとも一部を相殺するために、カムシャフト１０を選
択された位置に保持するのに、ボールネジ機構１２への
供給電力を小さくすることができ、その分、電気モータ
としてのボールネジ機構１２の寿命を向上することがで
きる。
【００１３】バルブスプリング１ｃによってカムシャフ
ト１０にもたらされる軸線方向力は、吸気弁又は排気弁
１ａのリフト量を大きくするほど大きくなるが、本実施
形態における圧縮バネ１８の構造では、吸気弁又は排気
弁１ａのリフト量が大きくなるほど圧縮バネ１８の圧縮
量が少なくなってカムシャフト１０への押圧力が小さく
なってしまう。それにより、圧縮バネ１８だけで吸気弁
又は排気弁１ａの各リフト量においてカムシャフト１０
の軸線方向力を相殺することはできないが、機関運転状
態において最も頻繁に使用する吸気弁又は排気弁１ａの
リフト量に対してもたらされる軸線方向力を相殺するよ
うに圧縮バネ１８の押圧力を選択することにより、吸気
弁又は排気弁１ａがこのリフト量で使用される限りはボ
ールネジ機構への電力供給が不要となり、ボールネジ機
構１２を駆動状態とする機会は最小限となり、ボールネ
ジ機構１２の寿命に対して最も有利となる。カム１１の
テーパ面を逆に構成する場合には、カムシャフト１０に
作用する前述の軸線方向力は本実施形態とは反対方向と
なるために、圧縮バネに代えて引張バネを使用すれば良
い。こうして、圧縮バネ又は引張バネは、カムシャフト
を軸線方向力とは反対方向に付勢する付勢手段となる
が、このような付勢手段として、圧縮バネ又は引張バネ
以外の他の弾性部材とすることも可能である。
ト１０にもたらされる軸線方向力は、吸気弁又は排気弁
１ａのリフト量を大きくするほど大きくなるが、本実施
形態における圧縮バネ１８の構造では、吸気弁又は排気
弁１ａのリフト量が大きくなるほど圧縮バネ１８の圧縮
量が少なくなってカムシャフト１０への押圧力が小さく
なってしまう。それにより、圧縮バネ１８だけで吸気弁
又は排気弁１ａの各リフト量においてカムシャフト１０
の軸線方向力を相殺することはできないが、機関運転状
態において最も頻繁に使用する吸気弁又は排気弁１ａの
リフト量に対してもたらされる軸線方向力を相殺するよ
うに圧縮バネ１８の押圧力を選択することにより、吸気
弁又は排気弁１ａがこのリフト量で使用される限りはボ
ールネジ機構への電力供給が不要となり、ボールネジ機
構１２を駆動状態とする機会は最小限となり、ボールネ
ジ機構１２の寿命に対して最も有利となる。カム１１の
テーパ面を逆に構成する場合には、カムシャフト１０に
作用する前述の軸線方向力は本実施形態とは反対方向と
なるために、圧縮バネに代えて引張バネを使用すれば良
い。こうして、圧縮バネ又は引張バネは、カムシャフト
を軸線方向力とは反対方向に付勢する付勢手段となる
が、このような付勢手段として、圧縮バネ又は引張バネ
以外の他の弾性部材とすることも可能である。
【００１４】本実施形態では、テーパ状のカム面を有す
るカムが配置されたカムシャフトを軸線方向に移動させ
て、吸気弁又は排気弁の開弁期間及びリフト量を変化さ
せるものとしたが、少なくとも吸気弁又は排気弁１ａの
リフト量を変化させるものであれば、本発明を適用可能
である。また、テーパ状のカム面を有するカムが配置さ
れたカムシャフトを移動させるのに電気モータを利用す
るものであれば、ボールネジ機構に限定されることな
く、ラック・ピニオン機構等を使用するものでも良く、
また、電気モータの回転運動を直線運動に変換しない機
構を使用するものでも良い。本発明における内燃機関
は、少なくとも吸気弁又は排気弁のリフト量を変化させ
ることが必要とされるならば、ディーゼルエンジンであ
ってもガソリンエンジンであっても良い。
るカムが配置されたカムシャフトを軸線方向に移動させ
て、吸気弁又は排気弁の開弁期間及びリフト量を変化さ
せるものとしたが、少なくとも吸気弁又は排気弁１ａの
リフト量を変化させるものであれば、本発明を適用可能
である。また、テーパ状のカム面を有するカムが配置さ
れたカムシャフトを移動させるのに電気モータを利用す
るものであれば、ボールネジ機構に限定されることな
く、ラック・ピニオン機構等を使用するものでも良く、
また、電気モータの回転運動を直線運動に変換しない機
構を使用するものでも良い。本発明における内燃機関
は、少なくとも吸気弁又は排気弁のリフト量を変化させ
ることが必要とされるならば、ディーゼルエンジンであ
ってもガソリンエンジンであっても良い。
【００１５】
【発明の効果】本発明による内燃機関の可変動弁装置
は、電気モータを使用してテーパ状のカム面を有するカ
ムシャフトを軸線方向に移動させて、少なくとも吸気弁
又は排気弁のリフト量を変化させる可変動弁装置におい
て、吸気弁又は排気弁の閉弁力によってテーパ状のカム
面を介してカムシャフトにもたらされる軸線方向力とは
反対方向の力をカムシャフトにもたらす付勢手段を具備
するようになっている。それにより、カムシャフトを所
望位置に維持するのにも軸線方向力を相殺するために電
気モータを駆動状態としなければならないが、この軸線
方向力は、付勢手段による力によって少なくとも低減さ
れるために、電気モータへの供給電力を小さくすること
ができ、電気モータの寿命を向上させることが可能とな
る。
は、電気モータを使用してテーパ状のカム面を有するカ
ムシャフトを軸線方向に移動させて、少なくとも吸気弁
又は排気弁のリフト量を変化させる可変動弁装置におい
て、吸気弁又は排気弁の閉弁力によってテーパ状のカム
面を介してカムシャフトにもたらされる軸線方向力とは
反対方向の力をカムシャフトにもたらす付勢手段を具備
するようになっている。それにより、カムシャフトを所
望位置に維持するのにも軸線方向力を相殺するために電
気モータを駆動状態としなければならないが、この軸線
方向力は、付勢手段による力によって少なくとも低減さ
れるために、電気モータへの供給電力を小さくすること
ができ、電気モータの寿命を向上させることが可能とな
る。
【図１】本発明による吸気制御装置としてのバルブタイ
ミング制御装置の第一実施形態を示す概略断面図であ
る。
ミング制御装置の第一実施形態を示す概略断面図であ
る。
１…機関本体 １ａ…吸気弁又は排気弁 １０…カムシャフト １１…カム １２…ボールネジ機構 １３…駆動軸 １８…圧縮バネ
Claims (1)
- 【請求項１】 電気モータを使用してテーパ状のカム面
を有するカムシャフトを軸線方向に移動させて、少なく
とも吸気弁又は排気弁のリフト量を変化させる可変動弁
装置において、前記吸気弁又は排気弁の閉弁力によって
前記テーパ状のカム面を介して前記カムシャフトにもた
らされる軸線方向力とは反対方向の力を前記カムシャフ
トにもたらす付勢手段を具備することを特徴とする内燃
機関の可変動弁装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001005463A JP2002213219A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 内燃機関の可変動弁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001005463A JP2002213219A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 内燃機関の可変動弁装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002213219A true JP2002213219A (ja) | 2002-07-31 |
Family
ID=18873508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001005463A Pending JP2002213219A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 内燃機関の可変動弁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002213219A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1598526A2 (en) | 2004-05-21 | 2005-11-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Position detecting apparatus for actuator and variable valve lift mechanism for internal combustion engine |
| GB2592336A (en) * | 2019-02-06 | 2021-09-01 | Oniel Scott Kurt | Opulent. Intelligently-activated hydrogen-algea independent regenerative hybrid internal combustion engine |
-
2001
- 2001-01-12 JP JP2001005463A patent/JP2002213219A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1598526A2 (en) | 2004-05-21 | 2005-11-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Position detecting apparatus for actuator and variable valve lift mechanism for internal combustion engine |
| US7215113B2 (en) | 2004-05-21 | 2007-05-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Position detecting apparatus for actuator and variable valve lift mechanism for internal combustion engine |
| GB2592336A (en) * | 2019-02-06 | 2021-09-01 | Oniel Scott Kurt | Opulent. Intelligently-activated hydrogen-algea independent regenerative hybrid internal combustion engine |
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