JP2003035115A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブスプリングのばね力に起因して、制御
軸に掛かるトルク変動を吸収して、制御応答性の向上と
駆動機構の小型化を図る。 【解決手段】吸気弁のバルブリフトを可変制御する可変
機構１と、該可変機構を機関運転状態に応じて駆動させ
る駆動機構２と、該駆動機構の電動モータ３４から可変
機構へ駆動を伝達する伝達機構３と、電動モータの回転
運動を直線運動に変換する運動変換機構４とを備えてい
る。また、前記伝達機構３のピストン４３と運動変換機
構のプッシュロッド５２との間に、電動モータの回転駆
動力を蓄力しつつ前記可変機構から伝達される交番トル
ク変動を吸収するアキュムレータ機構であるコイルばね
５７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば吸気弁ある
いは排気弁のバルブリフト量あるいはバルブタイミング
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】この種の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１０−２８０９３１号な
どに記載されたものがある。

【０００３】この可変動弁装置は、吸気弁側に適用され
たもので、クランク軸の回転に同期して回転する駆動軸
の外周に、軸心が駆動軸の軸心から偏心した駆動カムが
設けられていると共に、該駆動カムの回転力が多節リン
ク状の伝達機構を介して伝達されて、バルブリフターの
上面をカム面が摺接して吸気弁をバルブスプリングのば
ね力に抗して開作動させる揺動カムを有している。

【０００４】前記伝達機構は、揺動カムの上方に配置さ
れて制御軸に揺動自在に支持されたロッカアームと、円
環状の一端部が駆動カムの外周面に嵌合しかつ他端部が
ロッカアームの一端部に回転自在に連結されたリンクア
ームと、一端部がロッカアームの他端部に回転自在に連
結され、他端部が前記揺動カムのカムノーズ部に回転自
在に連結されたリンクロッドとから構成されている。

【０００５】また、前記制御軸の外周面には、軸心が制
御軸の軸心から所定量だけ偏心した制御カムが固定され
ている。この制御カムは、ロッカアームのほぼ中央に穿
設された支持孔内に回転自在に嵌入保持されて、その回
転位置に応じてロッカアームの揺動支点を変化させて、
揺動カムのカム面のバルブリフター上面に対する転接位
置を変化させて、吸気弁のバルブリフト量を可変制御す
るようになっている。

【０００６】すなわち、機関運転状態が、低回転低負荷
域の場合は、電動アクチュエータである電動モータによ
って制御軸を他方向へ回転させて、制御カムも同方向へ
回転させることにより、ロッカアームの揺動支点位置を
駆動軸より離れる方向へ移動させる。これにより、ロッ
カアームとリンクロッドとの枢支点が上方に移動して揺
動カムのカムノーズ部を引き上げ、これによって揺動カ
ムのバルブリフター上面の当接位置がリフト部から離れ
る方向に移動する。したがって、吸気弁は、そのバルブ
リフト量が最小となるように制御され、この結果、燃費
や出力の向上などを図ることができる。

【０００７】一方、中回転中負荷域から高回転高負荷域
へ移行した場合は、電動モータにより制御軸が逆に回転
して、制御カムを同方向へ回転させるため、ロッカアー
ムの揺動支点が駆動軸に近づく方向に移動する。これに
より、揺動カムは、リンクロッドなどによって端部が押
し下げられて、バルブリフター上面の当接位置がリフト
部側に移動するため、吸気弁のバルブリフト量が増加す
るように制御される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる可変
動弁装置にあっては、駆動軸の回転に伴い伝達機構を介
して揺動カムにより吸気弁を開閉作動させている間に、
閉方向に付勢する前記バルブスプリングのばね力などに
起因して比較的大きな正負の交番トルク変動（荷重変
動）が発生していることが知られている。この交番トル
ク変動は、前記伝達機構を介して制御軸に伝達され、こ
の制御軸に正逆の回転変動が作用し、さらに、かかる制
御軸から電動モータに伝達されて、駆動負荷になってし
まう。

【０００９】すなわち、前述のように、例えば機関高回
転高負荷への運転状態の変化に伴って最大バルブリフト
を得るために、電動モータが制御軸を一方向に回転駆動
させようとした際に、その回転駆動方向とは反対の正の
変動トルクが作用すると、電動モータの回転駆動力に相
反するトルクがトルク干渉を起こし、電動モータの駆動
が一時的に停止させられてしまう可能性がある。その
後、前記トルク変動が電動モータの回転駆動方向と同方
向の負の変動トルクに切り替わった時点で、制御軸が回
転駆動しょうとするが、この制御軸や制御カムなどの重
量荷重（慣性力）によって制御軸が回転するまでの間に
時間が掛かり、速やかに回転させることができない。そ
の後、次の正の変動トルクが作用して実際に制御軸が回
転するまでに時間が掛かってしまう。この結果、制御軸
によるバルブリフトの制御応答性が低下してしまうおそ
れがある。

【００１０】そこで、制御応答性を向上させるために、
電動モータの出力容量を大きくすることも考えられる
が、このようにすると、電動モータの大型化が余儀なく
され、この結果、重量の増加とエンジンルーム内への搭
載性の悪化及びコストの高騰などを招くおそれがある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の可
変動弁装置の実情に鑑みて案出されたもので、請求項１
記載の発明は、機関弁のバルブリフトあるいはバルブタ
イミングを可変制御する可変機構と、該可変機構を機関
運転状態に応じて駆動させ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、前記駆動機構から可変機構
への駆動伝達経路に、前記駆動機構の駆動力を蓄力しつ
つ前記可変機構から伝達される荷重変動を吸収するアキ
ュムレータ機構を設けたことを特徴としている。

【００１２】請求項２に記載の発明にあっては、前記可
変機構は、機関のクランク軸に同期して回転し、外周に
駆動カムが設けられた駆動軸と、バルブスプリングのば
ね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、一端部
が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動カム
に連係したロッカアームと、該ロッカアームを偏心制御
カムを介して揺動自在に支承する制御軸とを備え、機関
運転状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッ
カアームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量
を可変制御することを特徴としている。

【００１３】請求項３に記載の発明にあっては、前記可
変機構は、機関のクランク軸に同期して回転する回転体
と、外周に機関弁を開閉作動させるカムを有し、前記回
転体と相対回動自在なカムシャフトと、前記回転体とカ
ムシャフトとの間に連係されて、カムシャフトの軸方向
あるいは正逆回転自在に設けられた可動部材とから構成
され、機関運転状態に応じて前記可動部材が前記駆動機
構によりカムシャフト軸方向に移動しつつ正逆方向に回
転することによって、前記回転体とカムシャフトとの相
対回動位相を変換制御することを特徴としている。

【００１４】請求項４に記載の発明は、前記駆動機構
を、前記制御軸を回転駆動させるアクチュエータと、該
アクチュエータを制御するコントローラとから構成する
と共に、前記アクチュエータからの駆動力を前記制御軸
に伝達する伝達機構を設けたことを特徴としている。

【００１５】請求項５に記載の発明は、前記駆動機構
を、前記可動部材を軸方向に駆動させるアクチュエータ
と、該アクチュエータを制御するコントローラとから構
成したことを特徴としている。

【００１６】請求項６に記載の発明は、前記アクチュエ
ータと伝達機構あるいはアクチュエータとアキュムレー
タ機構との間に、前記アクチュエータの回転運動を直線
運動に変換する運動変換機構を設けたことを特徴として
いる。

【００１７】請求項７に記載の発明は、前記アキュムレ
ータ機構を、弾性部材によって構成したことを特徴とし
ている。

【００１８】請求項８に記載の発明は、前記弾性部材
を、コイルスプリングによって構成したことを特徴とし
ている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の可変動弁装置の実
施形態を図面に基づいて詳述する。まず、第１の実施形
態における可変動弁装置は、図２及び図３に示すよう
に、１気筒あたり２つの吸気弁１１，１１を備え、該吸
気弁１１，１１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１と、該可変機構１を機関運転状態
に応じて駆動させる駆動機構２と、該駆動機構２から可
変機構１へ駆動を伝達する伝達機構３と、駆動機構２の
回転運動を直線運動に変換する運動変換機構４と、駆動
機構２から運動変換機構４を介して前記伝達機構３に伝
達される駆動力を蓄力するアキュムレータ機構５とを備
えている。

【００２０】前記吸気弁１１，１１は、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１２，１２によって閉方向に付勢
されている。

【００２１】前記可変機構２は、図２、図３に示すよう
に、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１３と、該駆動軸１３に圧入等に
より固設された駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面１
３ａに揺動自在に支持されて、各吸気弁１１，１１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１１，１１を開作動させる２つの揺動カム１
７，１７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、該伝達手
段１８の作動位置を可変にする制御手段１９とを備えて
いる。

【００２２】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従動スプロ
ケット１３ａや該従動スプロケット１３ａ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２中反時計方
向に設定されている。

【００２３】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。

【００２４】前記駆動カム１５は、図４にも示すよう
に、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１
５ｂ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。

【００２５】前記揺動カム１７は、図２に示すように、
ほぼ雨滴状を呈し、ほぼ円環状の基端部２０に駆動軸１
３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２０ａ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
頂面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。

【００２６】すなわち、図５に示すバルブリフト特性か
らみると、図２に示すように基円面２２ａの所定角度範
囲がベースサークル区間θ１になり、ランプ面２２ｂの
前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲がいわゆ
るランプ区間θ２となり、さらにランプ面２２ｂのラン
プ区間θ２から頂面２２ｃまでの所定角度範囲がリフト
区間θ３になるように設定されている。

【００２７】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。

【００２８】前記ロッカアーム２３は、中央に有する筒
状基部が支持孔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、各筒状基部の各外端
に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、各基部の
各内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂには、各リ
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。

【００２９】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。

【００３０】さらに、前記リンクロッド２５は、図２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２
１の各ピン孔に圧入した各ピン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
れており、前記ピン２８の軸心が揺動カム１７の枢支点
になっている。

【００３１】尚、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２９，３０，３１，が設け
られている。

【００３２】前記制御手段１９は、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
支持孔２３ｄに摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム２
３の揺動支点となる制御カム３３とを備えている。

【００３３】前記制御軸３２は、図３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、
前記駆動機構２によって所定回転角度範囲内で回転する
ようになっている。

【００３４】また、前記制御カム３３は、円筒状を呈
し、図２に示すように軸心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。

【００３５】前記駆動機構２は、前記制御軸３２を前述
の最小−最大バルブリフト制御の回転範囲内で回転制御
する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を回転制御するコントローラ３５とから構
成されている。前記電動モータ３４は、直流型のパルス
モータによって構成され、一方、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の回転位置検出センサ３６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、前記電動モータ３４に制御信号を出力
している。

【００３６】また、前記伝達機構３は、図１に示すよう
に、シリンダヘッドＳの端部に固設された制御軸３２の
軸受３７に回り止め部材３８を介して固定されたハウジ
ング３９と、前記制御軸３２の一端部３２ａに軸方向か
らボルト４０によって固定されて、前記ハウジング３９
の内部軸心方向に臨む筒状部材４１と、ハウジング３９
と筒状部材４１との間に介装されて、制御軸３２の軸方
向へ摺動可能な可動部材である筒状歯車４２と、ハウジ
ング３９内に制御軸３２の軸方向へ摺動自在に設けられ
て、前記筒状歯車４２を図中前方に押圧するほぼ円盤状
のピストン４３とを備えている。

【００３７】前記ハウジング３９は、円筒状のハウジン
グ本体３９ａの前後の両端開口が端板４４，４５によっ
て閉塞されていると共に、内周後端側（図中左側）には
す歯型のインナー歯３９ｂが形成されている。なお、前
端板４４は、ハウジング本体３９ａの前端縁にかしめ固
定されている一方、後端板４５は、ハウジング本体３９
ａの後端縁にビス４６によって固定されている。

【００３８】前記筒状部材４１は、一端部４１ａに前記
制御軸３２の端部３２ａが挿通配置されていると共に、
内部中央位置に一体に設けられた円盤状の固定片４６を
介して前記ボルト４０により制御軸端部３２ａに固定さ
れている。また、他端部４１ｂの外周にはす歯型のアウ
ター歯４１ｃが形成されている。

【００３９】前記筒状歯車４２は、内外周に前記インナ
ー歯３９ｂとアウター歯４１ｃにそれぞれ噛合するはす
歯型の内外歯４２ａ、４２ｂがそれぞれ形成されている
と共に、前端板４４と自身の凹溝底面との間に弾装され
たリターンスプリング４７によって後方（図中右方向）
へ付勢されている。

【００４０】前記ピストン４３は、円周方向の所定位置
に形成された図外の切欠部が前記筒状部材４１の他端部
４１ｂに形成された切欠４１ｄを介して軸方向への摺動
が許容され、前記リターンスプリング４７のばね力に抗
して筒状歯車４２を前方に押圧するようになっている。
また、中央にほぼ碗状の凹部４８が形成されており、こ
の凹部４８は、前記アキュムレータ機構３の一部を構成
するもので、底部に油孔４８ａが穿設されている。

【００４１】なお、前記ハウジング３９の内部には、前
記ブラケット３７内や制御軸３２のボルト挿通孔３２ｂ
などに形成された油通路５４から潤滑油が供給されて、
各歯３９ｃ、４１ｂ、４２ａ、ｂ間などを潤滑するよう
になっている。

【００４２】前記運動変換機構４は、シリンダヘッドＳ
に固定された円筒状の保持部材４９と、前記電動モータ
３４のモータ軸３４ａに圧入固定されて、前記保持部材
４９内に回転自在に保持された円筒状の雌ねじ部５０
と、該雌ねじ部５０の内部に配置されて、外周に形成さ
れた雄ねじ５１ａが雌ねじ５０ａに螺着した円柱状の雄
ねじ部５１とを有している。この雄ねじ５１は、前端部
にプッシュロッド５２が一体に設けられており、該プッ
シュロッド５２の先端部には、横断面ほぼコ字形状の連
結部５２ａが一体に設けられている。また、前記保持部
材４９の前端部には、前記雄ねじ部５１の最大進出動を
規制する規制部材５３が設けられている。

【００４３】前記アキュムレータ機構５は、前記後端板
４５の凹部４８と、前記ハウジング３９の後端板４５の
中央に形成された貫通孔４５ａを摺動する摺動ロッド５
５と、該摺動ロッド５５の先端部に一体に設けられて前
記凹部４８内に摺動自在に設けられた横断面コ字形状の
リテーナ５６と、前記凹部４８の底面とリテーナ５６の
底面との間に弾装されたばね部材であるコイルばね５７
とから構成されている。前記摺動ロッド５５は、後端部
５５ａが前記プッシュロッド５２の連結部５２ａ内に嵌
合して連結されている。また、前記コイルばね５７は、
所定のばね力に設定されて、常時凹部４８とリテーナ５
６との間を所定の間隔に保持して電動モータ３４からの
駆動力を運動変換機構４を介して蓄力するようになって
いる。

【００４４】以下、本実施形態の作用を説明すれば、ま
ず、例えば機関低回転低負荷時には、コントローラ３５
からの制御信号によって電動モータ３４が一方向に回転
駆動すると共に、雌ねじ部５０が同期回転する。これに
よって、雄ねじ部５１がそのまま図１に示す最大後退位
置に直線移動する。これに伴いアキュムレータ機構５を
介してピストン４３と筒状歯車４２がリターンスプリン
グ４７のばね圧により図示の最大後退位置に移動する。
ここで、筒状歯車４２は、各歯３９ｂ、４１ｃ、４２
ａ、４２ｂを噛合摺動しながら一方向に回転しつつ後退
動する。このため、制御軸３２は、図６Ａ，Ｂの回転位
置に駆動されることから、制御カム３３の軸心Ｐ１（肉
厚部３３ａ）が同図に示すように、制御軸３２の軸心Ｐ
２から左側の回動角度位置に保持される。これにより、
ロッカアーム他端部２３ｂとリンクロッドの枢支点は、
駆動軸１３に対して左上方向へ移動し、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。

【００４５】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。

【００４６】よって、かかる低回転低負荷域では、図８
の一点鎖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駆動回転が得られる。

【００４７】一方、この低回転低負荷域から機関高回転
高負荷域に移行した場合は、コントローラ３５からの制
御信号によって電動モータ３４が他方向逆回転すると、
雌ねじ部５０も同方向へ回転する。これによって、雄ね
じ部５１は、最大前進位置に直線移動するため、プッシ
ュロッド５２が摺動ロッド５５を押し出し、この押出力
によってコイルばね５７が圧縮変形しながらピストン４
３を前方に押し出す。したがって、筒状歯車４２は、リ
ターンスプリング４７のばね力に抗して各歯３９ｂ、４
１ｃ、４２ａ、４２ｂを噛合摺動しながら前方へ回転し
ながら移動して、前端板４４に突き当たるまで最大前方
位置に移動する。

【００４８】これによって制御軸３２は、図２の反時計
方向に回転駆動され、制御カム３３を図６Ａ，Ｂに示す
位置から反時計方向へ回転させて軸心Ｐ１（肉厚部３３
ａ）を図７Ａ，Ｂに示す下方向へ移動させる。このた
め、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３に近
づく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。

【００４９】したがって、揺動カム１７のバルブリフタ
ー１６の上面に対するカム面２２の当接位置が、図７
Ａ，Ｂに示すように右方向位置に移動する。このため、
吸気弁１２の開作動時に図７Ａに示すように駆動カム１
５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Ｌ２は図７Ａに示すように大きく
なる。

【００５０】よって、かかる高回転高負荷域では、図８
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。

【００５１】そして、前述のように、電動モータ３４が
一方向へ回転して、筒状歯車４２を図１に示す最大後退
移動位置に保持されている場合に、アキュムレータ機構
５のコイルばね５７は最大に伸長した状態にあり、ピス
トン４３を前方へ押し出すことはないが、リテーナ５６
と凹部４８との間で所定の低いばね力で弾接している。
一方、電動モータ３４が他方に回転して、筒状歯車４２
を最大前進移動位置に押し出している場合に、前記コイ
ルばね５７は最大に圧縮した状態にあり、リテーナ５６
と凹部４８との間で所定の比較的強いばね力で弾接して
いる。

【００５２】また、筒状歯車４２の前後方向の移動中に
おいても、コイルばね５７は、常にリテーナ５６と凹部
４８との間で所定のばね力をもって弾接している。

【００５３】このため、前記機関の作動中に発生して制
御軸３２に伝達される特に正のトルク変動がこのコイル
ばね５７によって効果的に吸収される。

【００５４】また、特に、筒状歯車４２が前記最大後退
移動位置に保持された状態において、電動モータ３４
が、前述のように他方向へ回転して、プッシュロッド５
２を介して摺動ロッド５５を摺動させる際には、コイル
ばね５７は所定の低ばね力で圧縮変形状態になってお
り、これによって、押圧エネルギーが蓄力された形にな
っていると共に、前述のように正のトルク変動がコイル
ばね５７によって吸収された状態にあるため、電動モー
タ３４には前記正のトルク変動からの回転負荷が伝達さ
れることがない。したがって、電動モータ３４の回転力
がアキュムレータ機構５を介して筒状歯車４２に速やか
に伝達される。このため、制御軸３２は、前記図２の反
時計方向へ速やかに回転する。

【００５５】この結果、前述のような可変機構１などに
よるバルブタイミングの制御応答性を向上させることが
できる。

【００５６】また、電動モータ３４の出力容量を十分に
小さくすることが可能になる。この結果、電動モータ３
４のコンパクト化が図れ、重量の減少と機関への搭載性
が良好になると共に、コストの低廉化が図れる。

【００５７】さらに、前記電動モータ３４を制御するこ
とによって伝達機構３を軸方向の移動途中で停止させる
こともできるので、前記吸気弁１１，１１のバルブリフ
トを小リフトから大リフトの中間リフト位置に安定かつ
確実に制御することも可能である。

【００５８】図９は請求項３に記載の発明に対応する第
２の実施形態を示し、機関弁である吸気弁１１のバルブ
タイミング（開閉時期）を可変制御する装置に適用した
もので、可変機構１を、前記第１の実施形態で用いられ
た伝達機構３の構成とほぼ同一としたものである。

【００５９】すなわち、この実施形態では、吸気弁１１
のバルブタイミングを機関運転状態に応じて可変にする
可変機構１と、該可変機構１を機関運転状態に応じて駆
動させる駆動機構２と、駆動機構２の回転運動を直線運
動に変換する運動変換機構４と、駆動機構２から運動変
換機構４を介して前記可変機構１に伝達される駆動力を
蓄力するアキュムレータ機構５とを備えている。

【００６０】前記可変機構１は、図外のクランク軸によ
ってタイミングチェーンを介して回転駆動される回転体
であるスプロケット６０と、シリンダヘッドＳ上端部の
軸受５９にスプロケット６０と相対回転自在に支持され
て、外周に前記吸気弁を開閉作動させるカムを有するカ
ムシャフト６１と、該カムシャフト６１の一端部６１ａ
に軸方向からボルト６２によって固定されて、前記スプ
ロケット６０の内部軸心方向に臨む筒状部材６３と、ス
プロケット６０と筒状部材６３との間に介装されて、カ
ムシャフト６１の軸方向へ摺動可能な円筒状の可動部材
である筒状歯車６４と、スプロケット６０内にカムシャ
フト６１の軸方向へ摺動自在に設けられて、前記筒状歯
車６４を図中前方に押圧するほぼ円盤状のピストン６５
とを備えている。

【００６１】前記スプロケット６０は、円筒状のスプロ
ケット本体６０ａと、該スプロケット本体６０ａ後端側
外周に一体に設けられて、前記タイミングチェーンが巻
装された歯部６０ｂと、スプロケット本体６０ａの前後
の両端開口を閉塞する前後端板６６，６７から構成され
ている。また、前記スプロケット本体６０ａの内周後端
側（図中左側）には、はす歯型のインナー歯６０ｃが形
成されている。なお、前端板６６は、スプロケット本体
６０ａの前端縁にかしめ固定されている一方、後端板６
７は、スプロケット本体６０ａの後端縁にビス６８によ
って固定されている。

【００６２】前記筒状部材６３は、一端部６３ａに前記
カムシャフト６１の端部６１ａが挿通配置されていると
共に、内部中央位置に一体に設けられた円盤状の固定片
６９を介して前記ボルト６２によりカムシャフト端部６
１ａに固定されている。また、他端部６３ｂの外周に、
はす歯型のアウター歯６３ｃが形成されている。

【００６３】前記筒状歯車６４は、内外周に前記インナ
ー歯６０ｃとアウター歯６３ｃにそれぞれ噛合するはす
歯型の内外歯６４ａ、６４ｂがそれぞれ形成されている
と共に、前端板６６と自身の凹溝底面との間に弾装され
たリターンスプリング７０によって後方（図中右方向）
へ付勢されている。

【００６４】前記ピストン６５は、円周方向の所定位置
に形成された図外の切欠部が前記筒状部材６３の他端部
６３ｂに形成された切欠７１を介して軸方向への摺動が
許容され、前記リターンスプリング７０のばね力に抗し
て筒状歯車６４を前方に押圧するようになっている。ま
た、中央にほぼ碗状の凹部４８が形成されており、この
凹部４８は、前記アキュムレータ機構５の一部を構成す
るもので、底部に油孔４８ａが穿設されている。

【００６５】なお、前記スプロケット本体６０ａの内部
には、前記軸受５９内やカムシャフト６１のボルト挿通
孔６１ｂなどに形成された油通路７３から潤滑油が供給
されて、各歯６０ｃ、６３ｃ、６４ａ、６４ｂ間などを
潤滑するようになっている。

【００６６】そして、前記駆動機構２や運動変換機構４
及びアキュムレータ機構５の構成は前記第１の実施形態
と同一であるから、各構成部材に同一符号を付して重複
説明を省略する。

【００６７】したがって、この実施形態によれば、例え
ば機関低回転低負荷時には、コントローラ３５からの制
御信号によって電動モータ３４が一方向に回転駆動する
と共に、雌ねじ部５０が同期回転する。これによって、
雄ねじ部５１がそのまま図９に示す最大後退位置に直線
移動する。これに伴いアキュムレータ機構５を介してピ
ストン６５と筒状歯車６４がリターンスプリング７０の
ばね圧により図示の最大後退位置に移動する。ここで、
筒状歯車６４は、各歯６４ａ、６４ｂが各歯６０ｃ、６
３ｃ間を噛合摺動しながら一方向に回転しつつ後退動す
る。このため、カムシャフト６１は、スプロケット６０
に対して一方向へ相対回転して、両者の回転位相が変換
される。このため、吸気弁の開閉タイミングが最大遅角
側に制御されて、機関回転の安定化と燃費の向上を図る
ことができる。

【００６８】一方、この低速低負荷域から機関高速高負
荷域に移行した場合は、コントローラ３５からの制御信
号によって電動モータ３４が他方向逆回転すると、雌ね
じ部５０も同方向へ回転する。これによって、雄ねじ部
５１は、最大前進位置に直線移動するため、プッシュロ
ッド５２が摺動ロッド５５を押し出し、この押出力によ
ってコイルばね５７が圧縮変形しながらピストン４３を
前方に押し出す。したがって、筒状歯車６４は、リター
ンスプリング７０のばね力に抗して各歯６０ｃ、６３
ｃ、６４ａ、６４ｂを介して前方へ回転しながら移動し
て、前端板６６に突き当たるまで最大前方位置に移動す
る。

【００６９】これによってカムシャフト６１は、スプロ
ケット６０に対して他方向へ相対回転して、両者の回転
位相が変換される。このため、吸気弁は、開閉時期が最
大進角側に制御され、この結果、バルブオーバーラップ
が大きくなって吸気充填効率が高くなって出力トルクの
向上が図れる。

【００７０】そして、前記第１の実施形態のように、筒
状歯車６４が最大前方位置及び最大後退位置にあるとき
はアキュムレータ機構５のコイルばね５７はリテーナ５
６と凹部４８との間で所定のばね力で弾接している。ま
た、筒状歯車６４４２の前後方向の移動中においても、
コイルばね５７は、常にリテーナ５６と凹部４８との間
で所定のばね力をもって弾接している。

【００７１】このため、前記機関の作動中に発生してカ
ムシャフト６１に伝達される特に正のトルク変動がこの
コイルばね５７によって効果的に吸収される。

【００７２】また、特に、筒状歯車６４が前記最大後退
移動位置に保持された状態において、電動モータ３４
が、前述のように他方向へ回転して、プッシュロッド５
２を介して摺動ロッド５５を摺動させる際には、コイル
ばね５７は所定の低ばね力で圧縮変形状態になってお
り、これによって、押圧エネルギーが蓄力された形にな
っていると共に、前述のように正のトルク変動がコイル
ばね５７によって吸収された状態にあるため、電動モー
タ３４には前記正のトルク変動からの回転負荷が伝達さ
れることがない。したがって、電動モータ３４の回転力
がアキュムレータ機構５を介して筒状歯車６４に速やか
に伝達される。このため、カムシャフト６１は、他方向
へ速やかに回転する。

【００７３】この結果、前述のような可変機構１による
バルブタイミングの制御応答性を向上させることができ
る。

【００７４】また、電動モータ３４の出力容量を十分に
小さくすることが可能になる。この結果、電動モータ３
４のコンパクト化が図れ、重量の減少と機関への搭載性
が良好になると共に、コストの低廉化が図れる。

【００７５】本発明は、前記各実施形態の構成に限定さ
れるものではなく、例えば可変機構として制御軸３２や
カムシャフト６１を回転制御するものであれば、その他
の具体的な構成を変更したものにも適用することが可能
である。また、各実施形態では、アキュムレータ機構と
してコイルばねを用いたが、これに限定されるものでは
なく、皿ばねや柔軟性のある合成樹脂材などを用いるこ
とも可能である。

【００７６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、アキュムレータ機構によって、可
変機構から駆動機構に対して伝達される荷重変動を効果
的に吸収して伝達を遮断でき、しかも、アキュムレータ
機構によって駆動機構の駆動力を予め蓄力することがで
きるため、駆動機構の駆動トルクを十分に低減できる。
この結果、機関弁のバルブリフトやバルブタイミングの
制御応答性の向上が図れると共に、駆動機構の小型化が
図れ、重量を低減できると共に、機関への搭載性が向上
する。

【００７７】請求項２記載の発明によれば、可変機構を
多節リンクによって構成したことから、請求項１に記載
の発明の作用効果に加えて、機関弁のバルブリフト制御
動作を確実に行うことが可能になる。

【００７８】請求項３に記載の発明によれば、可変機構
を可動部材などを利用して構成したことから、請求項１
に記載の発明の作用効果に加えて、機関弁のバルブタイ
ミング制御動作を確実に行うことが可能になる。

【００７９】請求項４に記載の発明によれば、伝達機構
の存在により、駆動機構のアクチュエータから制御軸へ
の駆動伝達性が良好になる。

【００８０】請求項６に記載の発明によれば、運動変換
機構を設けたことによって、アキュムレータ機構と相俟
って前記アクチュエータに対するトルク変動の伝達をさ
らに効果的に遮断することが可能になる。

【００８１】請求項７及び８に記載の発明によれば、ア
キュムレータ機構をコイルスプリングなどの弾性部材で
構成したため、構造が簡単であり、製造作業能率の向上
が図れると共に、コストの低廉化が図れる。

【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３のＡ矢視
図。

【図２】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【図３】本実施形態の要部平面図。

【図４】本実施形態に供される駆動カムの斜視図。

【図５】本実施形態に供される揺動カムのカム面のリフ
ト特性図。

【図６】Ａは最小バルブリフト制御時の閉弁状態を示す
作用説明図、Ｂは開弁状態の作用説明図。

【図７】Ａは最大バルブリフト制御時の開弁状態を示す
作用説明図、Ｂは閉弁状態の作用説明図。

【図８】本装置のバルブリフト特性図

【図９】本発明の第２の実施形態を示す断面図。

【符号の説明】

１…可変機構 ２…駆動機構 ３…伝達機構 ４…運動変換機構 ５…アキュムレータ機構 １１…吸気弁 １３…駆動軸 １８…伝達手段 １９…制御手段 ３２…制御軸 ３４…電動モータ ５０…雌ねじ部 ５１…雄ねじ部 ５７…コイルばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 吉彦 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 Ｆターム(参考） 3G018 AB07 AB16 BA02 BA19 BA21 BA34 CA06 CA07 CA09 CA13 CA19 DA19 DA24 DA54 DA61 DA63 DA65 DA75 EA03 EA20 FA01 FA06 FA07 GA03 GA18 GA31 3G092 AA11 DA01 DA02 DA03 DA05 DA06 DA08 DA10 DG05 DG08 FA04 FA11 FA12 FA13 GA04 GA17 HE04Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関弁のバルブリフトあるいはバルブタ
   イミングを可変制御する可変機構と、該可変機構を機関
   運転状態に応じて駆動させ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、 前記駆動機構から可変機構への駆動伝達経路に、前記駆
   動機構の駆動力を蓄力しつつ前記可変機構から伝達され
   る荷重変動を吸収するアキュムレータ機構を設けたこと
   を特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 【請求項２】 前記可変機構は、機関のクランク軸に同
   期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
   バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させ
   る揺動カムと、一端部が前記駆動カムに連係する一方、
   他端部が前記揺動カムに連係したロッカアームと、該ロ
   ッカアームを偏心制御カムを介して揺動自在に支承する
   制御軸とを備え、機関運転状態に応じて前記制御軸の回
   転位置を制御してロッカアームの揺動支点位置を変化さ
   せて機関弁のリフト量を可変制御することを特徴とする
   請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 【請求項３】 前記可変機構は、機関のクランク軸に同
   期して回転する回転体と、外周に機関弁を開閉作動させ
   るカムを有し、前記回転体と相対回動自在なカムシャフ
   トと、前記回転体とカムシャフトとの間に連係されて、
   カムシャフトの軸方向あるいは正逆回転自在に設けられ
   た可動部材とから構成され、機関運転状態に応じて前記
   可動部材が前記駆動機構によりカムシャフト軸方向に移
   動しつつ正逆方向に回転することによって、前記回転体
   とカムシャフトとの相対回動位相を変換制御することを
   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】 前記駆動機構を、前記制御軸を回転駆動
   させるアクチュエータと、該アクチュエータを制御する
   コントローラとから構成すると共に、前記アクチュエー
   タからの駆動力を前記制御軸に伝達する伝達機構を設け
   たことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動
   弁装置。
5. 【請求項５】 前記駆動機構を、前記可動部材を軸方向
   に駆動させるアクチュエータと、該アクチュエータを制
   御するコントローラとから構成したことを特徴とする請
   求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 【請求項６】 前記アクチュエータと伝達機構あるいは
   アクチュエータとアキュムレータ機構との間に、前記ア
   クチュエータの回転運動を直線運動に変換する運動変換
   機構を設けたことを特徴とする請求項４または５に記載
   の内燃機関の可変動弁装置。
7. 【請求項７】 前記アキュムレータ機構を、弾性部材に
   よって構成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。
8. 【請求項８】 前記弾性部材を、コイルスプリングによ
   って構成したことを特徴とする請求項７に記載の内燃機
   関の動弁装置。