JP2003269123A - 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
最小リフト制御方向への回転により、機関再始動性の悪
化を招いていた。 【解決手段】 機関運転状態に応じて駆動機構6の電動
モータ35により制御機構5の制御軸32を回転制御し
て伝達手段18の姿勢を変化させることにより、吸気弁
のバルブリフト特性を変化させる。位置規制機構7は、
制御軸に固定された位置規制カム51と、シリンダ壁5
2のシリンダ孔53内を摺動自在に設けられて、位置規
制カムにコイルスプリング55のばね力で弾接するプラ
ンジャ54と、プランジャの位置規制カムの方向への突
出量を規制するストッパ部56とを備え、機関の停止時
に位置規制カムがプランジャの外周縁に当接してそれ以
上の回転を規制することにより、吸気弁を最小リフトよ
り大きな中間リフト位置に制御する。
Description
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。
本出願人が先に出願した特開平2000−120417
号などに記載されたものがある。
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、駆動カムの
回転力が多節リンク状の伝達手段を介して伝達されて、
吸気弁の上端部に有する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。
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ピンを介して回転自在に連結さ
れたリンクアームと、一端部がロッカアームの他端部に
ピンを介して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ピンを介して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。
エータによって減速歯車機構を介して回転駆動されてお
り、その外周面には、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。
域の場合は、前記電動アクチュエータが減速歯車機構を
介し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に対する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る。
能を十分に発揮させる、つまり燃費や出力の向上などを
図ることができる。
へ移行した場合は、電動アクチュエータにより減速歯車
機構を介して制御軸が破線矢印方向(反時計方向)へ回
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。
来の可変動弁装置にあっては、制御軸による制御カムの
回転位置に応じてロッカアームの揺動支点を変化させる
ことによりバルブリフト量を大小可変にすることができ
るものの、機関の停止時には、一般的に制御軸がバルブ
スプリングのばね反力によって揺動カムと伝達手段を介
して低リフト側の制御方向へ次第に回転してしまい、最
終的には、機関の良好な再始動性を得るために要求され
るバルブリフト量よりも小さなリフト制御位置に保持さ
れてしまう可能性がある。このため、機関の再始動性が
悪化してしまうおそれがある。
グ時に機関の回転トルク変動やバルブスプリングのばね
力の反力の影響を受けて正逆方向へ僅かに回転してしま
う可能性があり、この点でも再始動性が悪化したり、リ
フト制御の不安定化を招くおそれがある。
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、機関弁の少なくとも作動角特性を可変制
御する可変機構と、前記可変機構の作動位置を制御軸の
回転位置によって制御する制御機構と、機関運転状態に
応じて前記制御機構の制御軸を回転制御する駆動機構と
を備え、該駆動機構により前記制御軸を回転制御するこ
とにより、可変機構を介して前記機関弁の作動角特性を
変化させる内燃機関の可変動弁装置において、前記機関
の停止時に、前記可変機構を所定の姿勢に保持する位置
規制機構を設け、該位置規制機構は、前記制御軸に固定
された位置規制カムと、該位置規制カムに弾接するプラ
ンジャと、該プランジャの前記位置規制カムの方向への
突出量を規制するストッパ部とを備えたことを特徴とし
ている。
制機構のプランジャがストッパ部によって突出量が規制
されるまで最大に突出していることから、制御軸がバル
ブスプリングのばね力などによって所定の方向へ回転す
ると、位置規制カムの端縁がプランジャの孔縁に当接し
て、制御軸のそれ以上の回転を規制する。このため、制
御軸は、機関の所定の任意の中間リフト制御位置に保持
固定されることになる。
の内燃機関の可変動弁装置において、機関の停止時にお
ける位置規制機構による制御軸の回転位置を、機関弁の
リフト量がアイドリング運転時のリフト量より大きなリ
フト量となるように制御することを特徴としている。
の内燃機関の可変動弁装置において、前記プランジャの
突出量を、前記ストッパ部の形成位置に応じて任意に設
定可能に形成したことを特徴としている。
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。
5に示すようにシリンダヘッド1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3,
3によって閉方向に付勢された一対の吸気弁2,2と、
該各吸気弁2,2のバルブリフト量を可変制御する可変
機構4と、該可変機構4の作動位置を制御にする制御機
構5と、該制御機構5を駆動する駆動機構6と、機関停
止時に前記制御機構5の回転位置を規制する位置規制機
構7とを備えている。
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2,2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
2,2を開作動させる2つの揺動カム17,17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とを備えている。
うに、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。
ンダヘッド1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,14b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。
し、円環状のカム本体と、該カム本体の外端面に一体に
設けられた筒状部とからなり、内部軸方向に駆動軸挿通
孔が貫通形成されていると共に、カム本体の軸心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
に駆動軸挿通孔を介して圧入固定されていると共に、カ
ム本体の外周面が偏心円のカムプロフィールに形成され
ている。
筒状に形成され、シリンダヘッド1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
する上面が平坦状に形成されている。
ように同一形状のほぼ雨滴状を呈し、円環状の基端部2
0が支持孔を介して駆動軸13に回転自在に支持されて
いると共に、一端部のカムノーズ部21側にピン孔が貫
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側の基円面と該基円面
からカムノーズ部21側に円弧状に延びるランプ面と該
ランプ面からカムノーズ部21の先端側に有する最大リ
フトの頂面に連なるリフト面とが形成されており、該基
円面とランプ面及びリフト面が、揺動カム17の揺動位
置に応じて各バルブリフター16の上面の所定位置に当
接するようになっている。
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17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。
状の基部が支持孔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。
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のカム本体が回転自在
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
が貫通形成されている。
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が貫通形成されている。
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それぞれが設けられてい
る。
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。
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34が
軸直角方向に沿って固定されている。このアーム34
は、筒状基部に制御軸32の軸方向から螺着した図外の
ボルトによって制御軸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6の後述する螺子伝達手段に
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。
うに円筒状を呈し、軸心P1位置が肉厚部の分だけ制御
軸32の軸心P2からα分だけ偏倚している。
クチュエータである電動モータ35と、該電動モータ3
4の回転駆動力を前記制御軸32に伝達する螺子伝達手
段とから構成されている。
タによって構成され、シリンダヘッド1の後端部にボル
ト固定された後述のアクチュエータカバー36を介して
制御軸32とほぼ平行に配置されている。また、電動モ
−タ34の駆動シャフト34aは、アクチュエータカバ
ー35の一端部内を貫通配置されていると共に、基端部
がアクチュエータカバー36内に設けられたボールベア
リング37に回転自在に支持されている。
を検出するコントローラ38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38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35に制
御信号を出力している。
ように前記アクチュエータカバー36の一端部内に設け
られた平面矩形状のギアハウジング38と、該ギアハウ
ジング38内に設けられて、駆動シャフト34aからの
回転トルクを受けるベベルギア39と、前記アクチュエ
ータカバー36の一端部から他端部内に延長配置されて
ベベルギア39から回転トルクが伝達される螺子軸40
と、前記アーム34の先端部に連繋した螺子ナット41
とを備えている。
aにキー42によって結合された前記第1ギア39a
と、前記螺子軸40の一端部に固着されて第1ギア39
aに直角方向から噛合した第2ギア39bとから構成さ
れている。
ウジング38の前端開口の内周面に固着された円環状の
プレーン軸受43によって回転自在に支持されていると
共に、他端部40b側が前記プレーン軸受43を支持し
た回動部材44を支点として上下方向へ揺動可能になっ
ている。
軸40の雄ねじ溝に各ボールを介して螺合する雌ねじ溝
が貫通状態に形成されていると共に、両側部のほぼ中央
位置に設けられた前記アーム34の先端部が回動自在に
連結されている。
機構7によって機関停止時における回転位置が規制され
るようになっている。
び図2に示すように前記制御軸32の一端部外周に固定
された位置規制カム51と、シリンダヘッド1の後端部
側に配置された前記軸受14の外側面に固定されたシリ
ンダ壁52と、該シリンダ壁52の内部に上下方向に沿
って形成されたシリンダ孔53内に摺動自在に設けられ
たプランジャ54と、シリンダ孔53内に設けられてプ
ランジャ54をシリンダ孔53から突出する方向に付勢
するばね部材であるコイルスプリング55と、シリンダ
孔53内でのプランジャ54の最大突出量を規制するス
トッパ56とから構成されている。
にほぼ雨滴状に形成され、先端部が前記プランジャ54
の先端上壁54aに摺接自在に配置されるようになって
いる。
形成され、外周の一側面が前記軸受14の外面に溶接あ
るいはボルトなどによって固着されている。前記シリン
ダ孔53は、ほぼ円柱状に形成されて、その軸心が制御
軸32の軸心に直交する位置に穿設されていると共に、
上端開口縁に環状ストッパ部56aが一体に形成されて
いる。
形成されて前記シリンダ孔53内に摺動自在に保持され
ていると共に、下端部外周に前記環状ストッパ部56a
の下端縁に当接してプランジャ54の最大突出量を規制
するフランジ部56bが一体に形成されており、前記環
状ストッパ部56aとフランジ部56bとによってスト
ッパ56が構成されている。
ず、例えば、機関のアイドリング運転時を含む低回転運
転領域には、コントローラ38からの制御信号によって
電動モ−タ35からベベルギア39に伝達された回転ト
ルクは、螺子軸40に伝達されて回転すると、この回転
に伴って螺子ナット41が最大後方位置に移動し、これ
によって制御軸32が反時計方向に回動駆動される。な
お、このとき、位置規制機構7は、図2に示すように位
置規制カム51がプランジャ54の上面に乗り上げてコ
イルスプリング55のばね力に抗してプランジャ54を
下方に押圧する。
図2に示すように、肉厚部が駆動軸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。
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。
は、図6の一点鎖線で示すようにバルブリフト量が最も
小さくなることにより、各吸気弁2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。
コントローラ338からの制御信号によって電動モ−タ
35が逆回転し、ベベルギア39に伝達されたこの回転
トルクは、螺子軸40に伝達されて回転すると、この回
転に伴って螺子ナット41が最大前方位置まで移動す
る。したがって、制御軸32は、制御カム33を図2に
示す位置から時計方向へ回転させて、図3に示すように
軸心P1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。
端部が図3に示すようにプランジャ54から離れたほぼ
上方位置に回転移動している。
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L2
はリフト量L1より十分に大きくなる。
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2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。
には、前述のようにこの運転状態を検出したコントロー
ラ35を介して制御軸32が反時計方向へ所定量だけ連
続的に回転して、各吸気弁2のリフト量を図6の破線で
示すように中リフト量に制御する。
回転領域に移行した後に、機関を停止した場合は、バル
ブスプリング3のばね力によってバルブリフター16を
介して揺動カム17が押し戻されながら回動して、バル
ブリフター16の上面にはカム面22の基円面が位置す
る。これによって、ロッカアーム23の姿勢が変化する
と共に、制御カム33を介して制御軸32が前述した低
リフト制御方向(時計方向)へ自動的に回転する。
へ回転して、先端部の側面が図1に示すように、シリン
ダ孔53から最大に突出した状態にあるプランジャ54
の上端部の外側縁に当接して、制御軸32のそれ以上の
反時計方向への回転を確実に規制する。これによって、
ロッカアーム23等の伝達手段の姿勢を所定の安定した
位置に保持することができる。
介して最小リフト領域と最大リフト領域の所定の中間リ
フト領域(図6の破線)となるように制御され、この制
御域は機関の再始動時に最適なリフト領域となる。この
ため、機関の良好な再始動性が得られる。
した場合などには、制御軸32の回転制御が不能になる
が、前述と同様に、位置規制カム51の先端部の一側面
が最大に突出状態にあるプランジャ54の上端部の外側
縁に当接して位置決め係止された状態になるため、再始
動時の良好性は勿論のこと、機関運転中においても、最
大あるいは最小リフト領域に不用意に移行することが防
止され、いわゆるフェイルセーフ機能が発揮されて、運
転中の安全性を確保できる。
るものではなく、例えば環状ストッパ部56aの上下方
向の位置を変更してプランジャ54の突出量を自由に設
定することができる。また、位置規制カム51の外形状
をさらに変更して、例えば逆三角形などの形状に形成す
ることも可能である。さらに、本装置を排気弁側に適用
することも可能であり、また、アクチュエータとしては
油圧による駆動機構としても良い。
に記載の発明によれば、機関停止時に、制御軸が所定の
制御方向へ回転すると、位置規制機構の位置規制カムも
同方向へ回転して、シリンダ孔から最大に突出した状態
にあるプランジャの上端部に当接して、制御軸のそれ以
上の回転を確実に規制する。これによって、伝達手段の
姿勢を所定の安定した位置に保持することができる。こ
の結果、機関弁を所望のリフト位置に制御することが可
能になる。
時に制御軸が低リフト制御方向へ回転すると、位置規制
機構の位置規制カムも同方向へ回転して、シリンダ孔か
ら最大に突出した状態にあるプランジャの上端部に当接
して、制御軸のそれ以上の回転を確実に規制する。これ
によって、伝達手段の姿勢を所定の安定した位置に保持
することができる。
小リフト領域と最大リフト領域の所定の中間リフト領域
となるように制御され、この制御域は機関の再始動時に
最適なリフト領域となる。このため、機関の良好な再始
動性が得られる。
場合などには、制御軸の回転制御が不能になるが、前述
と同様に、位置規制カムが最大に突出状態にあるプラン
ジャの上端部に当接して位置決め係止された状態になる
ため、機関運転中においても、最大あるいは最小リフト
領域に不用意に移行することが防止され、いわゆるフェ
イルセーフ機能が発揮されて、運転中の安全性を確保で
きる。
の位置を任意に変更することによって、プランジャの突
出量も変更することが可能になることから、機関停止中
における機関弁のバルブリフトを任意に設定することが
可能になる。
である。
る。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 機関弁の少なくとも作動角特性を可変制
御する可変機構と、 前記可変機構の作動位置を制御軸の回転位置によって制
御する制御機構と、 機関運転状態に応じて前記制御機構の制御軸を回転制御
する駆動機構とを備え、 該駆動機構により前記制御軸を回転制御することによ
り、可変機構を介して前記機関弁の作動角特性を変化さ
せる内燃機関の可変動弁装置において、 前記機関の停止時に、前記可変機構を所定の姿勢に保持
する位置規制機構を設け、 該位置規制機構は、前記制御軸に固定された位置規制カ
ムと、該位置規制カムに弾接するプランジャと、該プラ
ンジャの前記位置規制カムの方向への突出量を規制する
ストッパ部とを備えたことを特徴とする内燃機関の可変
動弁装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装
置において、 機関の停止時における位置規制機構による制御軸の回転
位置を、機関弁のリフト量がアイドリング運転時のリフ
ト量より大きなリフト量となるように制御することを特
徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装
置において、 前記プランジャの突出量を、前記ストッパ部の形成位置
に応じて任意に設定可能に形成したことを特徴とする内
燃機関の可変動弁装置。
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JP2002066227A JP4027685B2 (ja) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | 内燃機関の可変動弁装置及びこの装置に用いられる制御機構 |
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JP2002066227A JP4027685B2 (ja) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | 内燃機関の可変動弁装置及びこの装置に用いられる制御機構 |
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