JP2004339951A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の可変動弁装置において、内燃機関の停止中にバルブの開閉特性が意図せずに変更されてしまうことを、簡易な構成で抑制する技術を提供する。
【解決手段】エンジンの可変動弁装置において、バルブ作用角およびバルブリフト量を変更するためのコントロールシャフトの変位量を制御するアクチュエータに勾玉カム１１を適用する。勾玉カム１１は、カム線図において、コントロールシャフトの移動量が最大、かつ、一定となる区間を含むカムプロファイルを有するようにする。
【選択図】 図７
【解決手段】エンジンの可変動弁装置において、バルブ作用角およびバルブリフト量を変更するためのコントロールシャフトの変位量を制御するアクチュエータに勾玉カム１１を適用する。勾玉カム１１は、カム線図において、コントロールシャフトの移動量が最大、かつ、一定となる区間を含むカムプロファイルを有するようにする。
【選択図】 図７
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。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の動弁装置は、一般に、クランクシャフトの回転に連動してカムシャフトを回転させることによって、バルブの開閉を行う。近年では、燃料の吸排気効率を向上させるため、バルブの開弁特性を変更可能な可変動弁装置もある。バルブの開弁特性としては、バルブ作用角や、バルブリフト量や、バルブタイミングなどが挙げられる。この可変動弁装置は、バルブの開弁特性を制御するためのコントロールシャフト（制御シャフト）を備えており、所定のアクチュエータを用いて、コントロールシャフトの軸方向の変位量を制御することによって、バルブの開弁特性を制御することができる。アクチュエータとしては、油圧式のものや、カム式のものが知られている。
【０００３】
図１２は、従来の可変動弁装置の一例を示す説明図である。図１２（ａ）は、バルブ４０が開いている様子を示している。この可変動弁装置の主な動作は、以下の通りである。すなわち、カム２３は、ローラ２２５ｒと当接しており、カムシャフト２２の回転によって、ローラ２２５ｒをコントロールシャフト２２８の軸を中心に揺動させる。ローラ２２５ｒおよびノーズ２２６ｎは、一体的に揺動するように構成されており、ノーズ２２６ｎは、ローラ２２５ｒの揺動と連動して、ロッカシャフト２２７の軸を中心に揺動する。ノーズ２２６ｎは、ロッカーアーム２３０と当接しており、ロッカーアーム２３０は、ノーズ２２６ｎの揺動に応じて、基端部２３０ｃを中心に揺動する。ロッカーアーム２３０の先端部２３０ｄは、バルブ４０の端部と当接しており、バルブ４０は、ロッカーアーム２３０の揺動に応じて開閉する。なお、バルブ４０は、バルブスプリング４２の反力によって、常に閉方向に付勢されている。
【０００４】
図示した可変動弁装置は、アクチュエータによってコントロールシャフト２２８を軸方向に移動することにより、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を変更する仲介駆動機構２２０を備えている。この仲介駆動機構２２０によって、バルブ４０のバルブ作用角およびバルブリフト量を変更することができる。図１２（ａ）に示すように、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を大きくすれば、バルブ作用角およびバルブリフト量を大きくすることができる。また、図１２（ｂ）に示すように、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を小さくすれば、バルブ作用角およびバルブリフト量を小さくすることができる。
【０００５】
なお、一般に、このような可変動弁装置において、コントロールシャフト２２８の変位量は、内燃機関の停止時（停止直前）には、吸排気効率の観点から、バルブ作用角およびバルブリフト量が最大となるように制御される。また、内燃機関の始動時には、始動性の観点から、バルブ作用角およびバルブリフト量が最大となるようにすることが好ましい。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−４９６７２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７０５０７号公報
【特許文献３】
特開２０００−３４９１３号公報
【特許文献４】
特開２００００−２５７４５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１２（ａ）から分かるように、上述した可変動弁装置では、バルブスプリング４２の反力は、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を小さくするように作用している。したがって、コントロールシャフト２２８にも軸方向に力が作用している。内燃機関の運転中には、アクチュエータが動作しているので、コントロールシャフト２２８の位置を維持することができる。しかし、内燃機関が停止した後には、アクチュエータの動作も停止し、コントロールシャフト２２８の位置を維持することができなくなる。すると、図１２（ｂ）に示すように、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度は、バルブスプリング４２の反力によって小さくなり、コントロールシャフト２２８は、バルブ作用角およびバルブリフト量が最小となる方向に移動してしまう。この場合、内燃機関の始動時に、不適切なバルブ作用角およびバルブリフト量でクランキングされ、ノッキングなど内燃機関の始動性の悪化を招く。つまり、内燃機関の停止中に、バルブタイミング、バルブ作用角、および、バルブリフト量が意図せずに変わってしまうという課題があった。
【０００８】
このような課題は、上述したバルブ作用角およびバルブリフト量を変更可能な可変動弁装置に限らず、シャフトを軸方向に移動させることによってバルブタイミングを変更可能な可変動弁装置にも共通に生じ得た。
【０００９】
上述した課題を解決するための技術の一例として、特許文献１に記載された技術が挙げられる。この技術では、シャフトを軸方向に移動させるためのアクチュエータとして、油圧式のアクチュエータが用いられている。そして、可変動弁装置は、内燃機関の停止時に、シャフトに設けられた溝にピンを嵌め込んで、シャフトの移動をロックする機構を備えている。この技術をカム式のアクチュエータを用いた可変動弁装置に適用することも可能ではあるが、構成が複雑だった。
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の可変動弁装置において、内燃機関の停止中にバルブの開閉特性が意図せずに変更されてしまうことを、簡易な構成で抑制する技術を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の第１の可変動弁装置は、
内燃機関の可変動弁装置であって、
軸方向に移動することにより、前記内燃機関に設けられたバルブの開弁特性を制御するための制御シャフトと、
該制御シャフトを該軸方向に移動させる開弁特性変更用のカムと、を備え、
前記制御シャフトは、例えば、バルブスプリングの反力などによって、該軸方向に沿った可動範囲におけるいずれか一方向に付勢されており、
前記カムは、前記カムの位置と前記制御シャフトの変位量との関係を表したカム線図において、前記制御シャフトが付勢されている方向の可動限界に対応する位置以外で、前記変位量が一定となる区間、または、前記変位量が極小値を有する区間を含むカムプロファイルを有することを要旨とする。
【００１２】
ここで、バルブの開弁特性としては、例えば、バルブ作用角や、バルブリフト量や、バルブタイミングなどが挙げられる。開弁特性変更用のカムは、制御シャフトを軸方向に移動させるためのアクチュエータの一部として利用される。このカムとしては、例えば、板カムや、直動カムや、円筒カムや、球面カムなど種々のカムを適用可能である。「カムの位置」とは、カムが、例えば、回転軸を有する板カムなどの場合には、「回転角度」と言い換えることもできる。
【００１３】
「制御シャフトが付勢されている方向の可動限界に対応する位置」とは、制御シャフトが、変位量が最小となる方向に付勢されていれば、変位量が最小となる位置である。また、制御シャフトが、変位量が最大となる方向に付勢されていれば、変位量が最大となる位置である。
【００１４】
本発明によって、内燃機関の停止時に、制御シャフトに軸方向の力が加わっていても、カムの位置を、制御シャフトの変位量が一定となる区間、または、極小値となる位置で保持することができる。したがって、内燃機関の停止中にバルブの開閉特性が意図せずに変更されてしまうことを抑制することができる。また、本発明は、先に説明した従来の可変動弁装置と比較して、簡易に構成することができる。
【００１５】
なお、カムの変位量が一定となる区間や、極小値を有する区間は、制御シャフトを保持する位置に応じて、予め任意に設定可能である。
【００１６】
上記可変動弁装置において、
前記変位量が一定となる区間は、カムの設計により任意に設定可能であるが、前記付勢されている方向とは逆の可動限界に対応する位置を含むようにすることが好ましい。
【００１７】
例えば、制御シャフトの変位量を大きくすることにより、バルブ作用角およびバルブリフト量を大きくすることができる可変動弁装置では、制御シャフトの変位量を一定とする区間は、制御シャフトが、例えば、バルブ作用角およびバルブリフト量が最小となる方向に付勢されていれば、これとは逆のバルブ作用角およびバルブリフト量が最大となり、制御シャフトの変位量が最大となる区間である。
【００１８】
本発明によって、バルブ作用角およびバルブリフト量が最大となる位置で内燃機関を停止したときに、制御シャフトの変位量が最大の状態で維持することができる。この結果、先に説明したような内燃機関の始動性の悪化を抑制することができる。
【００１９】
本発明の第２の可変動弁装置は、
内燃機関の可変動弁装置であって、
軸方向に移動することにより、前記内燃機関に設けられたバルブの開弁特性を制御するための制御シャフトと、
該制御シャフトを該軸方向に移動させる開弁特性変更用のカムと、を備え、
前記制御シャフトは、例えば、バルブスプリングの反力などによって、該軸に沿った可動範囲におけるいずれか一方向に付勢されており、
前記カムは、板カムであって、前記制御シャフトが付勢されている方向の可動限界に対応する位置以外で、前記制御シャフトから該カムに伝達される力が該カムの回転軸中心を通る部分を含むカムプロファイルを有することを要旨とする。
【００２０】
こうすることによって、例えば、バルブスプリングの反力により、制御シャフトからカムに伝達される力がカムの回転軸中心を通る部分では、板カムを回転させるモーメントが生じないので、制御シャフトの位置を維持することができる。したがって、内燃機関の停止中にバルブの開閉特性が意図せずに変更されてしまうことを抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．可変動弁装置：
Ｂ．カム機構：
Ｃ．勾玉カム：
Ｄ．変形例：
【００２２】
Ａ．可変動弁装置：
図１は、本発明の一実施例としての可変動弁装置１００の概略構成を示す説明図である。この可変動弁装置１００は、シリンダ６０、ピストン６２、点火プラグ６４、吸気バルブ４０、排気バルブ５０などを備えるエンジンの可変動弁装置である。本実施例では、可変動弁装置１００は、吸気バルブ４０のバルブ作用角およびバルブリフト量を変更するものとした。可変動弁装置１００を、排気バルブ５０の動弁機構（図示省略）に適用するようにしてもよい。
【００２３】
カムシャフト２２は、エンジンの図示しないクランクシャフトの回転に連動して、図中に矢印Ａで示した方向に回転する。カムシャフト２２の回転によってカム機構２０が動作し、吸気バルブ４０が開閉する。カム機構２０の詳細については、後述する。
【００２４】
アクチュエータ１０は、コントロールシャフト１４を軸方向に移動させるためのものである。アクチュエータ１０は、回転軸１２を中心として回転する勾玉形の板カム（以下、勾玉カムと呼ぶ）１１と、ガイド１６に沿ってコントロールシャフト１４の軸方向に摺動可能なホルダ１３と、勾玉カム１１を回転させるためのモータ１７とを備えている。モータ１７の出力軸と勾玉カム１１の回転軸１２とは、図示しない減速ギヤによって接続されている。
【００２５】
ホルダ１３には、ローラ１５が設けられている。このローラ１５は、勾玉カム１１の動きをホルダ１３に滑らかに伝達するためのものである。後述するように、コントロールシャフト１４は、バルブスプリング４２の反力によって、常に図の左方向に引っ張られており、ローラ１５は、勾玉カム１１と常に当接している。
【００２６】
なお、本実施例では、勾玉カム１１は、図示するように不連続なカムプロファイルを有しており、勾玉カム１１の回転角度は、図中に矢印Ｂで示した範囲に制限されている。
【００２７】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータとして構成されている。電子制御ユニット３０には、アクセル開度や、エンジンの回転数や、カム機構２０に設けられたカム角センサ２４の出力値や、コントロールシャフト１４に設けられたシャフト位置センサ２６の出力値が入力される。電子制御ユニット３０は、これらの入力値に基づいて、コントロールシャフト１４の変位量が所望の値となるように、モータ１７の駆動制御を行い、勾玉カム１１の回転角度の制御を行う。
【００２８】
Ｂ．カム機構：
図２は、カム機構２０の構成を示す説明図である。本実施例におけるカム機構２０は、カムシャフト２２よびカム２３の運動を仲介するとともに、吸気バルブ４０のバルブ作用角およびバルブリフト量を変更可能な仲介駆動機構２２０を備えている。図２（ａ）は、吸気バルブ４０が閉じている状態を示している。図２（ｂ）は、吸気バルブ４０が開いている状態を示している。
【００２９】
カム機構２０の動作は、先に図１２（ａ）を用いて説明した通りである。すなわち、カム２３は、ローラ２２５ｒと当接しており、カムシャフト２２の回転によって、ローラ２２５ｒをコントロールシャフト２２８の軸を中心に揺動させる。ローラ２２５ｒおよびノーズ２２６ｎは、一体的に揺動するように構成されており、ノーズ２２６ｎは、ローラ２２５ｒの揺動と連動して、ロッカシャフト２２７の軸を中心に揺動する。ノーズ２２６ｎは、ロッカーアーム２３０と当接しており、ロッカーアーム２３０は、ノーズ２２６ｎの揺動に応じて、基端部２３０ｃを中心に揺動する。ロッカーアーム２３０の先端部２３０ｄは、バルブ４０の端部と当接しており、バルブ４０は、ロッカーアーム２３０の揺動に応じて開閉する。なお、吸気バルブ４０は、バルブスプリング４２の反力によって、常に閉方向に付勢されている。
【００３０】
コントロールシャフト２２８は、ホルダ１３に固定されたコントロールシャフト１４と図示しない軸受を介して接続されている。仲介駆動機構２２０は、アクチュエータ１０によって、コントロールシャフト１４およびコントロールシャフト２２８を軸方向に移動することにより、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を変更する機構を備えている。この機構によって、吸気バルブ４０のバルブ作用角およびバルブリフト量を変更することができる。すなわち、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を大きくすれば、バルブ作用角およびバルブリフト量を大きくすることができ、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を小さくすれば、バルブ作用角およびバルブリフト量を小さくすることができる。なお、エンジンの停止時（停止直前）には、バルブ作用角およびバルブリフト量が最大となるように、コントロールシャフト１４の変位量がアクチュエータ１０によって制御されている。
【００３１】
以下、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を変更する機構について説明する。図３は、仲介駆動機構２２０の斜視図である。仲介駆動機構２２０は、第１出力カム２２４と、入力カム２２５と、第２出力カム２２６と、これらのカムを支持するロッカシャフト２２７と、ロッカシャフト２２７に挿入され軸方向に移動可能なコントロールシャフト２２８とを備えている。入力カム２２５は、カム２３の動きを滑らかに入力するためのローラ２２５ｒを備えている。第１出力カム２２４および第２出力カム２２６は、それぞれノーズ２２４ｎおよびノーズ２２６ｎを備えている。なお、本実施例のエンジンは、１つのシリンダ６０について、２つの吸気バルブを備えており、第１出力カム２２４は、図示した吸気バルブ４０とは別の吸気バルブを動作させるためのものである。
【００３２】
図４は、仲介駆動機構２２０の内部構造を示す斜視図である。第１出力カム２２４と、入力カム２２５と、第２出力カム２２６とを、軸方向に切断して上側を取り除いた様子を示している。ロッカシャフト２２７は、スライダギヤ２２９を備えている。このスライダギヤ２２９は、第１出力カム２２４用のヘリカルスプライン２２９ａと、入力カム２２５用のヘリカルスプライン２２９ｂと、第２出力カム２２６用のヘリカルスプライン２２９ｃとを備えている。ヘリカルスプライン２２９ｂは、右ねじ方向に形成されており、ヘリカルスプライン２２９ａとヘリカルスプライン２２９ｃとは、左ねじ方向に形成されている。第１出力カム２２４、入力カム２２５、第２出力カム２２６の内側には、それぞれヘリカルスプライン２２９ａ、２２９ｂ、２２９ｃと噛み合うように、ヘリカルスプライン２２４ａ、２２５ａ、２２６ａが形成されている。
【００３３】
スライダギヤ２２９には、回転方向に貫通孔２２９ｈが設けられている。また、ロッカシャフト２２７には、図示しない貫通孔が軸方向に設けられている。そして、コントロールシャフト２２８には、これらの貫通孔を貫通する状態で、係止ピン２２８ａが設けられている。
【００３４】
ロッカシャフト２２７は、エンジンに対して固定されている。また、第１出力カム２２４、入力カム２２５、第２出力カム２２６の軸方向の位置も固定されている。したがって、コントロールシャフト２２８をＤ方向に移動させると、係止ピン２２８ａによってスライダギヤ２２９もＤ方向に移動し、入力カム２２５は、Ｒ方向に回転する。このとき、第１出力カム２２４および第２出力カム２２６は、Ｌ方向に回転する。このようにして、ノーズ２２４ｎ，２２６ｎとローラ２２５ｒとのなす角度を大きくすることができる。また、コントロールシャフト２２８をＣ方向に移動させると、係止ピン２２８ａによってスライダギヤ２２９もＣ方向に移動し、入力カム２２５は、Ｌ方向に回転する。このとき、第１出力カム２２４および第２出力カム２２６は、Ｒ方向に回転する。このようにして、ノーズ２２４ｎ，２２６ｎとローラ２２５ｒとのなす角度を小さくすることができる。なお、第１出力カム２２４、入力カム２２５、第２出力カム２２６の回転角度およびコントロールシャフト２２８の変位量は、貫通孔２２９ｈの長さによって制限されている。
【００３５】
Ｃ．勾玉カム：
次に、アクチュエータ１０が備える勾玉カム１１について説明する。本実施例の勾玉カム１１について説明するに先立ち、従来の勾玉カム１１Ａについて説明する。
【００３６】
図５は、従来の勾玉カム１１Ａのカムプロファイルを示す説明図である。図５の左側には、勾玉カム１１Ａの回転角度とコントロールシャフト１４の変位量との関係を表すカム線図を示した。図５の右側には、勾玉カム１１Ａのカムプロファイルを示した。図示するように、勾玉カム１１Ａは、回転角度が０度からイまで、コントロールシャフト１４の変位量が線形に増加するカムプロファイルを有している。
【００３７】
図６は、エンジンの停止時に、勾玉カム１１Ａに作用する力を示す説明図である。コントロールシャフト１４には、バルブスプリング４２の反力によって、図の左方向に引っ張る力が作用している。このとき、勾玉カム１１Ａとローラ１５との接点Ｐ１では、図６（ａ）中に矢印Ｆで示した力が作用する。この力Ｆは、図６（ｂ）に示すように、図の左向きの力Ｆ１と、図の下向きの力Ｆ２とに分解される。この下向きの力Ｆ２は、勾玉カム１１Ａを、回転軸１２を中心に、図６（ａ）のＲ方向に回転させる力として作用する。
【００３８】
エンジンの停止後、すなわち、アクチュエータ１０の駆動停止後には、モータ１７のトルクがなくなる。この場合、先に示したように、バルブスプリング４２の反力が、ノーズ２２６ｎとローラ２２５ｒとのなす角度が小さくなるように作用するので、コントロールシャフト２２８およびコントロールシャフト１４が図４のＣ方向に引っ張られ、意図せずに、コントロールシャフト１４の変位量が最小となる方向に勾玉カム１１Ａが回転するとともに、コントロールシャフト１４が移動する。そして、図６（ｃ）に示すように、勾玉カム１１Ａとローラ１５との接点Ｐ２に作用する力が、回転軸１２の中心ｏを通り、コントロールシャフト１４に作用する力と同じ向きの力が作用する位置で停止する。
【００３９】
本実施例では、この勾玉カム１１Ａのカムプロファイルを改良した。図７は、本実施例の勾玉カム１１のカムプロファイルを示す説明図である。図５の左側には、勾玉カム１１の回転角度とコントロールシャフト１４の変位量との関係を表すカム線図を示した。図５の右側には、勾玉カム１１のカムプロファイルを示した。図示するように、勾玉カム１１は、回転角度が０度からアまでの区間では、コントロールシャフト１４の変位量が線形に増加し、回転角度がアからイまでの区間では、コントロールシャフト１４の変位量が一定となるカムプロファイルを有している。
【００４０】
図８は、エンジンの停止時に、勾玉カム１１に作用する力を示す説明図である。本実施例の勾玉カム１１では、回転角度がアからイまでのコントロールシャフト１４の変位量が最大、かつ、一定の区間では、勾玉カム１１とローラ１５との接点Ｐにおいて、回転軸１２の中心ｏを通り、コントロールシャフト１４に作用する力と同じ向きの力が作用するので、勾玉カム１１を回転させるモーメントは生じない。
【００４１】
以上説明した本実施例の可変動弁装置１００によれば、勾玉カム１１が、コントロールシャフト１４の変位量が最大、かつ、一定となる区間を含むカムプロファイルを有するので、エンジンの停止後であっても、バルブ作用角およびバルブリフト量が最大となるように、コントロールシャフト１４の変位量を維持することができる。したがって、吸気バルブ４０のバルブ作用角およびバルブリフト量を維持することができる。この結果、エンジンの始動性の悪化を抑制することができる。
【００４２】
Ｄ．変形例：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。
【００４３】
Ｄ１．変形例１：
上記実施例では、図７に示したように、コントロールシャフト１４の変位量が最大、かつ、一定となる区間を含むカムプロファイルを有する勾玉カム１１を示したが、これに限られない。図９は、変形例としてのカムのカム線図を示す説明図である。図９（ａ）に示すように、回転角度ａ〜ｂの区間で、コントロールシャフト１４の変位量が一定値Ｌ２となり、回転角度ｃ〜ｄの区間で、コントロールシャフト１４の変位量が一定値Ｌ１となるようにしてもよい。また、図９（ｂ）に示すように、コントロールシャフト１４の変位量がほぼ最大となる回転角度ｅ〜ｆの区間に極小値Ｌ３を有するようにしてもよい。このようなカム線図となるカムプロファイルを有するカムをアクチュエータ１０に適用することによって、エンジン停止時に、コントロールシャフト１４の変位量が一定値あるいは極小値となる位置で、コントロールシャフト１４を維持することができる。
【００４４】
Ｄ２．変形例２：
上記実施例では、カム機構２０に仲介駆動機構２２０を備える可変動弁装置１００について説明したが、他のカム機構を備えるようにしてもよい。
【００４５】
図１０は、カム機構に三次元カム２３Ａを備える可変動弁装置の概略構成を示す説明図である。三次元カム２３Ａは、図１０（ａ）に示すように、カムシャフト２２の軸方向に沿って連続的に変化するカムプロファイルを有している。この可変動弁装置では、カムシャフト２２とコントロールシャフト１４とが図示しない軸受を介して接続されている。したがって、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、アクチュエータ１０を駆動することによって、コントロールシャフト１４およびカムシャフト２２を軸方向に移動させ、バルブ作用角およびバルブリフト量を変更することができる。
【００４６】
図１１は、バルブタイミングを変更可能な可変動弁装置の概略構成を示す説明図である。図１１（ａ）、（ｃ）は、可変動弁装置をカムシャフト２２の軸方向左側から見た様子を示している。この可変動弁装置では、カムシャフト２２とコントロールシャフト１４とが図示しない軸受を介して接続されている。カムシャフト２２の左端には、図示しない右ねじ方向のヘリカルスプラインが形成されており、アクチュエータ１０を駆動することによって、図１１（ｂ）、（ｄ）に示すように、カムシャフト２２を軸方向に移動させるとともに、回転させることが可能な機構を備えている。このような機構によって、バルブタイミングを変更することができる。
【００４７】
図１０および図１１に示した可変動弁装置においても、先に説明した実施例の可変動弁装置１００と同様に、コントロールシャフト１４には、バルブスプリング４２の反力によって、図の左側に引っ張る力が作用している。したがって、これらの可変動弁装置に、先に説明した勾玉カム１１を備えるアクチュエータ１０を適用することによって、エンジン停止後のバルブ作用角およびバルブリフト量や、バルブタイミングが意図せずに変更されることを抑制することができる。
【００４８】
Ｄ３．変形例３：
上記実施例では、勾玉カム１１に板カムを適用した例を示したが、これに限られない。勾玉カム１１に、例えば、直動カムや、円筒カムや、球面カムなど、他のカムを適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての可変動弁装置１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】カム機構２０の構成を示す説明図である。
【図３】仲介駆動機構２２０の斜視図である。
【図４】仲介駆動機構２２０の内部構造を示す斜視図である。
【図５】従来の勾玉カム１１Ａのカムプロファイルを示す説明図である。
【図６】エンジンの停止時に、勾玉カム１１Ａに作用する力を示す説明図である。
【図７】本実施例の勾玉カム１１のカムプロファイルを示す説明図である。
【図８】エンジンの停止時に、勾玉カム１１に作用する力を示す説明図である。
【図９】変形例としての勾玉カムのカム線図を示す説明図である。
【図１０】三次元カム２３Ａを備える可変動弁装置の概略構成を示す説明図である。
【図１１】バルブタイミングを変更可能な可変動弁装置の概略構成を示す説明図である。
【図１２】従来の可変動弁装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１００…可変動弁装置
１０…アクチュエータ
１１、１１Ａ…勾玉カム
１２…回転軸
１３…ホルダ
１４…コントロールシャフト
１５…ローラ
１６…ガイド
１７…モータ
２０…カム機構
２２…カムシャフト
２３…カム
２３Ａ…三次元カム
２４…カム角センサ
２６…シャフト位置センサ
３０…電子制御ユニット
４０…吸気バルブ
４２…バルブスプリング
５０…排気バルブ
６０…シリンダ
６２…ピストン
６４…点火プラグ
２２０…仲介駆動機構
２２４…第１出力カム
２２４ａ…ヘリカルスプライン
２２４ｎ…ノーズ
２２５…入力カム
２２５ａ…ヘリカルスプライン
２２５ｒ…ローラ
２２６…第２出力カム
２２６ａ…ヘリカルスプライン
２２６ｎ…ノーズ
２２７…ロッカシャフト
２２８…コントロールシャフト
２２８ａ…係止ピン
２２９…スライダギヤ
２２９ａ、２２９ｂ、２２９ｃ…ヘリカルスプライン
２２９ｈ…貫通孔
２３０…ロッカーアーム
２３０ａ…ローラ
２３０ｂ…アジャスタ
２３０ｃ…基端部
２３０ｄ…先端部
【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。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の動弁装置は、一般に、クランクシャフトの回転に連動してカムシャフトを回転させることによって、バルブの開閉を行う。近年では、燃料の吸排気効率を向上させるため、バルブの開弁特性を変更可能な可変動弁装置もある。バルブの開弁特性としては、バルブ作用角や、バルブリフト量や、バルブタイミングなどが挙げられる。この可変動弁装置は、バルブの開弁特性を制御するためのコントロールシャフト（制御シャフト）を備えており、所定のアクチュエータを用いて、コントロールシャフトの軸方向の変位量を制御することによって、バルブの開弁特性を制御することができる。アクチュエータとしては、油圧式のものや、カム式のものが知られている。
【０００３】
図１２は、従来の可変動弁装置の一例を示す説明図である。図１２（ａ）は、バルブ４０が開いている様子を示している。この可変動弁装置の主な動作は、以下の通りである。すなわち、カム２３は、ローラ２２５ｒと当接しており、カムシャフト２２の回転によって、ローラ２２５ｒをコントロールシャフト２２８の軸を中心に揺動させる。ローラ２２５ｒおよびノーズ２２６ｎは、一体的に揺動するように構成されており、ノーズ２２６ｎは、ローラ２２５ｒの揺動と連動して、ロッカシャフト２２７の軸を中心に揺動する。ノーズ２２６ｎは、ロッカーアーム２３０と当接しており、ロッカーアーム２３０は、ノーズ２２６ｎの揺動に応じて、基端部２３０ｃを中心に揺動する。ロッカーアーム２３０の先端部２３０ｄは、バルブ４０の端部と当接しており、バルブ４０は、ロッカーアーム２３０の揺動に応じて開閉する。なお、バルブ４０は、バルブスプリング４２の反力によって、常に閉方向に付勢されている。
【０００４】
図示した可変動弁装置は、アクチュエータによってコントロールシャフト２２８を軸方向に移動することにより、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を変更する仲介駆動機構２２０を備えている。この仲介駆動機構２２０によって、バルブ４０のバルブ作用角およびバルブリフト量を変更することができる。図１２（ａ）に示すように、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を大きくすれば、バルブ作用角およびバルブリフト量を大きくすることができる。また、図１２（ｂ）に示すように、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を小さくすれば、バルブ作用角およびバルブリフト量を小さくすることができる。
【０００５】
なお、一般に、このような可変動弁装置において、コントロールシャフト２２８の変位量は、内燃機関の停止時（停止直前）には、吸排気効率の観点から、バルブ作用角およびバルブリフト量が最大となるように制御される。また、内燃機関の始動時には、始動性の観点から、バルブ作用角およびバルブリフト量が最大となるようにすることが好ましい。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−４９６７２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７０５０７号公報
【特許文献３】
特開２０００−３４９１３号公報
【特許文献４】
特開２００００−２５７４５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１２（ａ）から分かるように、上述した可変動弁装置では、バルブスプリング４２の反力は、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を小さくするように作用している。したがって、コントロールシャフト２２８にも軸方向に力が作用している。内燃機関の運転中には、アクチュエータが動作しているので、コントロールシャフト２２８の位置を維持することができる。しかし、内燃機関が停止した後には、アクチュエータの動作も停止し、コントロールシャフト２２８の位置を維持することができなくなる。すると、図１２（ｂ）に示すように、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度は、バルブスプリング４２の反力によって小さくなり、コントロールシャフト２２８は、バルブ作用角およびバルブリフト量が最小となる方向に移動してしまう。この場合、内燃機関の始動時に、不適切なバルブ作用角およびバルブリフト量でクランキングされ、ノッキングなど内燃機関の始動性の悪化を招く。つまり、内燃機関の停止中に、バルブタイミング、バルブ作用角、および、バルブリフト量が意図せずに変わってしまうという課題があった。
【０００８】
このような課題は、上述したバルブ作用角およびバルブリフト量を変更可能な可変動弁装置に限らず、シャフトを軸方向に移動させることによってバルブタイミングを変更可能な可変動弁装置にも共通に生じ得た。
【０００９】
上述した課題を解決するための技術の一例として、特許文献１に記載された技術が挙げられる。この技術では、シャフトを軸方向に移動させるためのアクチュエータとして、油圧式のアクチュエータが用いられている。そして、可変動弁装置は、内燃機関の停止時に、シャフトに設けられた溝にピンを嵌め込んで、シャフトの移動をロックする機構を備えている。この技術をカム式のアクチュエータを用いた可変動弁装置に適用することも可能ではあるが、構成が複雑だった。
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の可変動弁装置において、内燃機関の停止中にバルブの開閉特性が意図せずに変更されてしまうことを、簡易な構成で抑制する技術を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の第１の可変動弁装置は、
内燃機関の可変動弁装置であって、
軸方向に移動することにより、前記内燃機関に設けられたバルブの開弁特性を制御するための制御シャフトと、
該制御シャフトを該軸方向に移動させる開弁特性変更用のカムと、を備え、
前記制御シャフトは、例えば、バルブスプリングの反力などによって、該軸方向に沿った可動範囲におけるいずれか一方向に付勢されており、
前記カムは、前記カムの位置と前記制御シャフトの変位量との関係を表したカム線図において、前記制御シャフトが付勢されている方向の可動限界に対応する位置以外で、前記変位量が一定となる区間、または、前記変位量が極小値を有する区間を含むカムプロファイルを有することを要旨とする。
【００１２】
ここで、バルブの開弁特性としては、例えば、バルブ作用角や、バルブリフト量や、バルブタイミングなどが挙げられる。開弁特性変更用のカムは、制御シャフトを軸方向に移動させるためのアクチュエータの一部として利用される。このカムとしては、例えば、板カムや、直動カムや、円筒カムや、球面カムなど種々のカムを適用可能である。「カムの位置」とは、カムが、例えば、回転軸を有する板カムなどの場合には、「回転角度」と言い換えることもできる。
【００１３】
「制御シャフトが付勢されている方向の可動限界に対応する位置」とは、制御シャフトが、変位量が最小となる方向に付勢されていれば、変位量が最小となる位置である。また、制御シャフトが、変位量が最大となる方向に付勢されていれば、変位量が最大となる位置である。
【００１４】
本発明によって、内燃機関の停止時に、制御シャフトに軸方向の力が加わっていても、カムの位置を、制御シャフトの変位量が一定となる区間、または、極小値となる位置で保持することができる。したがって、内燃機関の停止中にバルブの開閉特性が意図せずに変更されてしまうことを抑制することができる。また、本発明は、先に説明した従来の可変動弁装置と比較して、簡易に構成することができる。
【００１５】
なお、カムの変位量が一定となる区間や、極小値を有する区間は、制御シャフトを保持する位置に応じて、予め任意に設定可能である。
【００１６】
上記可変動弁装置において、
前記変位量が一定となる区間は、カムの設計により任意に設定可能であるが、前記付勢されている方向とは逆の可動限界に対応する位置を含むようにすることが好ましい。
【００１７】
例えば、制御シャフトの変位量を大きくすることにより、バルブ作用角およびバルブリフト量を大きくすることができる可変動弁装置では、制御シャフトの変位量を一定とする区間は、制御シャフトが、例えば、バルブ作用角およびバルブリフト量が最小となる方向に付勢されていれば、これとは逆のバルブ作用角およびバルブリフト量が最大となり、制御シャフトの変位量が最大となる区間である。
【００１８】
本発明によって、バルブ作用角およびバルブリフト量が最大となる位置で内燃機関を停止したときに、制御シャフトの変位量が最大の状態で維持することができる。この結果、先に説明したような内燃機関の始動性の悪化を抑制することができる。
【００１９】
本発明の第２の可変動弁装置は、
内燃機関の可変動弁装置であって、
軸方向に移動することにより、前記内燃機関に設けられたバルブの開弁特性を制御するための制御シャフトと、
該制御シャフトを該軸方向に移動させる開弁特性変更用のカムと、を備え、
前記制御シャフトは、例えば、バルブスプリングの反力などによって、該軸に沿った可動範囲におけるいずれか一方向に付勢されており、
前記カムは、板カムであって、前記制御シャフトが付勢されている方向の可動限界に対応する位置以外で、前記制御シャフトから該カムに伝達される力が該カムの回転軸中心を通る部分を含むカムプロファイルを有することを要旨とする。
【００２０】
こうすることによって、例えば、バルブスプリングの反力により、制御シャフトからカムに伝達される力がカムの回転軸中心を通る部分では、板カムを回転させるモーメントが生じないので、制御シャフトの位置を維持することができる。したがって、内燃機関の停止中にバルブの開閉特性が意図せずに変更されてしまうことを抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．可変動弁装置：
Ｂ．カム機構：
Ｃ．勾玉カム：
Ｄ．変形例：
【００２２】
Ａ．可変動弁装置：
図１は、本発明の一実施例としての可変動弁装置１００の概略構成を示す説明図である。この可変動弁装置１００は、シリンダ６０、ピストン６２、点火プラグ６４、吸気バルブ４０、排気バルブ５０などを備えるエンジンの可変動弁装置である。本実施例では、可変動弁装置１００は、吸気バルブ４０のバルブ作用角およびバルブリフト量を変更するものとした。可変動弁装置１００を、排気バルブ５０の動弁機構（図示省略）に適用するようにしてもよい。
【００２３】
カムシャフト２２は、エンジンの図示しないクランクシャフトの回転に連動して、図中に矢印Ａで示した方向に回転する。カムシャフト２２の回転によってカム機構２０が動作し、吸気バルブ４０が開閉する。カム機構２０の詳細については、後述する。
【００２４】
アクチュエータ１０は、コントロールシャフト１４を軸方向に移動させるためのものである。アクチュエータ１０は、回転軸１２を中心として回転する勾玉形の板カム（以下、勾玉カムと呼ぶ）１１と、ガイド１６に沿ってコントロールシャフト１４の軸方向に摺動可能なホルダ１３と、勾玉カム１１を回転させるためのモータ１７とを備えている。モータ１７の出力軸と勾玉カム１１の回転軸１２とは、図示しない減速ギヤによって接続されている。
【００２５】
ホルダ１３には、ローラ１５が設けられている。このローラ１５は、勾玉カム１１の動きをホルダ１３に滑らかに伝達するためのものである。後述するように、コントロールシャフト１４は、バルブスプリング４２の反力によって、常に図の左方向に引っ張られており、ローラ１５は、勾玉カム１１と常に当接している。
【００２６】
なお、本実施例では、勾玉カム１１は、図示するように不連続なカムプロファイルを有しており、勾玉カム１１の回転角度は、図中に矢印Ｂで示した範囲に制限されている。
【００２７】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータとして構成されている。電子制御ユニット３０には、アクセル開度や、エンジンの回転数や、カム機構２０に設けられたカム角センサ２４の出力値や、コントロールシャフト１４に設けられたシャフト位置センサ２６の出力値が入力される。電子制御ユニット３０は、これらの入力値に基づいて、コントロールシャフト１４の変位量が所望の値となるように、モータ１７の駆動制御を行い、勾玉カム１１の回転角度の制御を行う。
【００２８】
Ｂ．カム機構：
図２は、カム機構２０の構成を示す説明図である。本実施例におけるカム機構２０は、カムシャフト２２よびカム２３の運動を仲介するとともに、吸気バルブ４０のバルブ作用角およびバルブリフト量を変更可能な仲介駆動機構２２０を備えている。図２（ａ）は、吸気バルブ４０が閉じている状態を示している。図２（ｂ）は、吸気バルブ４０が開いている状態を示している。
【００２９】
カム機構２０の動作は、先に図１２（ａ）を用いて説明した通りである。すなわち、カム２３は、ローラ２２５ｒと当接しており、カムシャフト２２の回転によって、ローラ２２５ｒをコントロールシャフト２２８の軸を中心に揺動させる。ローラ２２５ｒおよびノーズ２２６ｎは、一体的に揺動するように構成されており、ノーズ２２６ｎは、ローラ２２５ｒの揺動と連動して、ロッカシャフト２２７の軸を中心に揺動する。ノーズ２２６ｎは、ロッカーアーム２３０と当接しており、ロッカーアーム２３０は、ノーズ２２６ｎの揺動に応じて、基端部２３０ｃを中心に揺動する。ロッカーアーム２３０の先端部２３０ｄは、バルブ４０の端部と当接しており、バルブ４０は、ロッカーアーム２３０の揺動に応じて開閉する。なお、吸気バルブ４０は、バルブスプリング４２の反力によって、常に閉方向に付勢されている。
【００３０】
コントロールシャフト２２８は、ホルダ１３に固定されたコントロールシャフト１４と図示しない軸受を介して接続されている。仲介駆動機構２２０は、アクチュエータ１０によって、コントロールシャフト１４およびコントロールシャフト２２８を軸方向に移動することにより、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を変更する機構を備えている。この機構によって、吸気バルブ４０のバルブ作用角およびバルブリフト量を変更することができる。すなわち、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を大きくすれば、バルブ作用角およびバルブリフト量を大きくすることができ、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を小さくすれば、バルブ作用角およびバルブリフト量を小さくすることができる。なお、エンジンの停止時（停止直前）には、バルブ作用角およびバルブリフト量が最大となるように、コントロールシャフト１４の変位量がアクチュエータ１０によって制御されている。
【００３１】
以下、ローラ２２５ｒとノーズ２２６ｎとのなす角度を変更する機構について説明する。図３は、仲介駆動機構２２０の斜視図である。仲介駆動機構２２０は、第１出力カム２２４と、入力カム２２５と、第２出力カム２２６と、これらのカムを支持するロッカシャフト２２７と、ロッカシャフト２２７に挿入され軸方向に移動可能なコントロールシャフト２２８とを備えている。入力カム２２５は、カム２３の動きを滑らかに入力するためのローラ２２５ｒを備えている。第１出力カム２２４および第２出力カム２２６は、それぞれノーズ２２４ｎおよびノーズ２２６ｎを備えている。なお、本実施例のエンジンは、１つのシリンダ６０について、２つの吸気バルブを備えており、第１出力カム２２４は、図示した吸気バルブ４０とは別の吸気バルブを動作させるためのものである。
【００３２】
図４は、仲介駆動機構２２０の内部構造を示す斜視図である。第１出力カム２２４と、入力カム２２５と、第２出力カム２２６とを、軸方向に切断して上側を取り除いた様子を示している。ロッカシャフト２２７は、スライダギヤ２２９を備えている。このスライダギヤ２２９は、第１出力カム２２４用のヘリカルスプライン２２９ａと、入力カム２２５用のヘリカルスプライン２２９ｂと、第２出力カム２２６用のヘリカルスプライン２２９ｃとを備えている。ヘリカルスプライン２２９ｂは、右ねじ方向に形成されており、ヘリカルスプライン２２９ａとヘリカルスプライン２２９ｃとは、左ねじ方向に形成されている。第１出力カム２２４、入力カム２２５、第２出力カム２２６の内側には、それぞれヘリカルスプライン２２９ａ、２２９ｂ、２２９ｃと噛み合うように、ヘリカルスプライン２２４ａ、２２５ａ、２２６ａが形成されている。
【００３３】
スライダギヤ２２９には、回転方向に貫通孔２２９ｈが設けられている。また、ロッカシャフト２２７には、図示しない貫通孔が軸方向に設けられている。そして、コントロールシャフト２２８には、これらの貫通孔を貫通する状態で、係止ピン２２８ａが設けられている。
【００３４】
ロッカシャフト２２７は、エンジンに対して固定されている。また、第１出力カム２２４、入力カム２２５、第２出力カム２２６の軸方向の位置も固定されている。したがって、コントロールシャフト２２８をＤ方向に移動させると、係止ピン２２８ａによってスライダギヤ２２９もＤ方向に移動し、入力カム２２５は、Ｒ方向に回転する。このとき、第１出力カム２２４および第２出力カム２２６は、Ｌ方向に回転する。このようにして、ノーズ２２４ｎ，２２６ｎとローラ２２５ｒとのなす角度を大きくすることができる。また、コントロールシャフト２２８をＣ方向に移動させると、係止ピン２２８ａによってスライダギヤ２２９もＣ方向に移動し、入力カム２２５は、Ｌ方向に回転する。このとき、第１出力カム２２４および第２出力カム２２６は、Ｒ方向に回転する。このようにして、ノーズ２２４ｎ，２２６ｎとローラ２２５ｒとのなす角度を小さくすることができる。なお、第１出力カム２２４、入力カム２２５、第２出力カム２２６の回転角度およびコントロールシャフト２２８の変位量は、貫通孔２２９ｈの長さによって制限されている。
【００３５】
Ｃ．勾玉カム：
次に、アクチュエータ１０が備える勾玉カム１１について説明する。本実施例の勾玉カム１１について説明するに先立ち、従来の勾玉カム１１Ａについて説明する。
【００３６】
図５は、従来の勾玉カム１１Ａのカムプロファイルを示す説明図である。図５の左側には、勾玉カム１１Ａの回転角度とコントロールシャフト１４の変位量との関係を表すカム線図を示した。図５の右側には、勾玉カム１１Ａのカムプロファイルを示した。図示するように、勾玉カム１１Ａは、回転角度が０度からイまで、コントロールシャフト１４の変位量が線形に増加するカムプロファイルを有している。
【００３７】
図６は、エンジンの停止時に、勾玉カム１１Ａに作用する力を示す説明図である。コントロールシャフト１４には、バルブスプリング４２の反力によって、図の左方向に引っ張る力が作用している。このとき、勾玉カム１１Ａとローラ１５との接点Ｐ１では、図６（ａ）中に矢印Ｆで示した力が作用する。この力Ｆは、図６（ｂ）に示すように、図の左向きの力Ｆ１と、図の下向きの力Ｆ２とに分解される。この下向きの力Ｆ２は、勾玉カム１１Ａを、回転軸１２を中心に、図６（ａ）のＲ方向に回転させる力として作用する。
【００３８】
エンジンの停止後、すなわち、アクチュエータ１０の駆動停止後には、モータ１７のトルクがなくなる。この場合、先に示したように、バルブスプリング４２の反力が、ノーズ２２６ｎとローラ２２５ｒとのなす角度が小さくなるように作用するので、コントロールシャフト２２８およびコントロールシャフト１４が図４のＣ方向に引っ張られ、意図せずに、コントロールシャフト１４の変位量が最小となる方向に勾玉カム１１Ａが回転するとともに、コントロールシャフト１４が移動する。そして、図６（ｃ）に示すように、勾玉カム１１Ａとローラ１５との接点Ｐ２に作用する力が、回転軸１２の中心ｏを通り、コントロールシャフト１４に作用する力と同じ向きの力が作用する位置で停止する。
【００３９】
本実施例では、この勾玉カム１１Ａのカムプロファイルを改良した。図７は、本実施例の勾玉カム１１のカムプロファイルを示す説明図である。図５の左側には、勾玉カム１１の回転角度とコントロールシャフト１４の変位量との関係を表すカム線図を示した。図５の右側には、勾玉カム１１のカムプロファイルを示した。図示するように、勾玉カム１１は、回転角度が０度からアまでの区間では、コントロールシャフト１４の変位量が線形に増加し、回転角度がアからイまでの区間では、コントロールシャフト１４の変位量が一定となるカムプロファイルを有している。
【００４０】
図８は、エンジンの停止時に、勾玉カム１１に作用する力を示す説明図である。本実施例の勾玉カム１１では、回転角度がアからイまでのコントロールシャフト１４の変位量が最大、かつ、一定の区間では、勾玉カム１１とローラ１５との接点Ｐにおいて、回転軸１２の中心ｏを通り、コントロールシャフト１４に作用する力と同じ向きの力が作用するので、勾玉カム１１を回転させるモーメントは生じない。
【００４１】
以上説明した本実施例の可変動弁装置１００によれば、勾玉カム１１が、コントロールシャフト１４の変位量が最大、かつ、一定となる区間を含むカムプロファイルを有するので、エンジンの停止後であっても、バルブ作用角およびバルブリフト量が最大となるように、コントロールシャフト１４の変位量を維持することができる。したがって、吸気バルブ４０のバルブ作用角およびバルブリフト量を維持することができる。この結果、エンジンの始動性の悪化を抑制することができる。
【００４２】
Ｄ．変形例：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。
【００４３】
Ｄ１．変形例１：
上記実施例では、図７に示したように、コントロールシャフト１４の変位量が最大、かつ、一定となる区間を含むカムプロファイルを有する勾玉カム１１を示したが、これに限られない。図９は、変形例としてのカムのカム線図を示す説明図である。図９（ａ）に示すように、回転角度ａ〜ｂの区間で、コントロールシャフト１４の変位量が一定値Ｌ２となり、回転角度ｃ〜ｄの区間で、コントロールシャフト１４の変位量が一定値Ｌ１となるようにしてもよい。また、図９（ｂ）に示すように、コントロールシャフト１４の変位量がほぼ最大となる回転角度ｅ〜ｆの区間に極小値Ｌ３を有するようにしてもよい。このようなカム線図となるカムプロファイルを有するカムをアクチュエータ１０に適用することによって、エンジン停止時に、コントロールシャフト１４の変位量が一定値あるいは極小値となる位置で、コントロールシャフト１４を維持することができる。
【００４４】
Ｄ２．変形例２：
上記実施例では、カム機構２０に仲介駆動機構２２０を備える可変動弁装置１００について説明したが、他のカム機構を備えるようにしてもよい。
【００４５】
図１０は、カム機構に三次元カム２３Ａを備える可変動弁装置の概略構成を示す説明図である。三次元カム２３Ａは、図１０（ａ）に示すように、カムシャフト２２の軸方向に沿って連続的に変化するカムプロファイルを有している。この可変動弁装置では、カムシャフト２２とコントロールシャフト１４とが図示しない軸受を介して接続されている。したがって、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、アクチュエータ１０を駆動することによって、コントロールシャフト１４およびカムシャフト２２を軸方向に移動させ、バルブ作用角およびバルブリフト量を変更することができる。
【００４６】
図１１は、バルブタイミングを変更可能な可変動弁装置の概略構成を示す説明図である。図１１（ａ）、（ｃ）は、可変動弁装置をカムシャフト２２の軸方向左側から見た様子を示している。この可変動弁装置では、カムシャフト２２とコントロールシャフト１４とが図示しない軸受を介して接続されている。カムシャフト２２の左端には、図示しない右ねじ方向のヘリカルスプラインが形成されており、アクチュエータ１０を駆動することによって、図１１（ｂ）、（ｄ）に示すように、カムシャフト２２を軸方向に移動させるとともに、回転させることが可能な機構を備えている。このような機構によって、バルブタイミングを変更することができる。
【００４７】
図１０および図１１に示した可変動弁装置においても、先に説明した実施例の可変動弁装置１００と同様に、コントロールシャフト１４には、バルブスプリング４２の反力によって、図の左側に引っ張る力が作用している。したがって、これらの可変動弁装置に、先に説明した勾玉カム１１を備えるアクチュエータ１０を適用することによって、エンジン停止後のバルブ作用角およびバルブリフト量や、バルブタイミングが意図せずに変更されることを抑制することができる。
【００４８】
Ｄ３．変形例３：
上記実施例では、勾玉カム１１に板カムを適用した例を示したが、これに限られない。勾玉カム１１に、例えば、直動カムや、円筒カムや、球面カムなど、他のカムを適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての可変動弁装置１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】カム機構２０の構成を示す説明図である。
【図３】仲介駆動機構２２０の斜視図である。
【図４】仲介駆動機構２２０の内部構造を示す斜視図である。
【図５】従来の勾玉カム１１Ａのカムプロファイルを示す説明図である。
【図６】エンジンの停止時に、勾玉カム１１Ａに作用する力を示す説明図である。
【図７】本実施例の勾玉カム１１のカムプロファイルを示す説明図である。
【図８】エンジンの停止時に、勾玉カム１１に作用する力を示す説明図である。
【図９】変形例としての勾玉カムのカム線図を示す説明図である。
【図１０】三次元カム２３Ａを備える可変動弁装置の概略構成を示す説明図である。
【図１１】バルブタイミングを変更可能な可変動弁装置の概略構成を示す説明図である。
【図１２】従来の可変動弁装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１００…可変動弁装置
１０…アクチュエータ
１１、１１Ａ…勾玉カム
１２…回転軸
１３…ホルダ
１４…コントロールシャフト
１５…ローラ
１６…ガイド
１７…モータ
２０…カム機構
２２…カムシャフト
２３…カム
２３Ａ…三次元カム
２４…カム角センサ
２６…シャフト位置センサ
３０…電子制御ユニット
４０…吸気バルブ
４２…バルブスプリング
５０…排気バルブ
６０…シリンダ
６２…ピストン
６４…点火プラグ
２２０…仲介駆動機構
２２４…第１出力カム
２２４ａ…ヘリカルスプライン
２２４ｎ…ノーズ
２２５…入力カム
２２５ａ…ヘリカルスプライン
２２５ｒ…ローラ
２２６…第２出力カム
２２６ａ…ヘリカルスプライン
２２６ｎ…ノーズ
２２７…ロッカシャフト
２２８…コントロールシャフト
２２８ａ…係止ピン
２２９…スライダギヤ
２２９ａ、２２９ｂ、２２９ｃ…ヘリカルスプライン
２２９ｈ…貫通孔
２３０…ロッカーアーム
２３０ａ…ローラ
２３０ｂ…アジャスタ
２３０ｃ…基端部
２３０ｄ…先端部
Claims (3)
- 内燃機関の可変動弁装置であって、
軸方向に移動することにより、前記内燃機関に設けられたバルブの開弁特性を制御するための制御シャフトと、
該制御シャフトを該軸方向に移動させる開弁特性変更用のカムと、を備え、
前記制御シャフトは、該軸に沿った可動範囲におけるいずれか一方向に付勢されており、
前記カムは、前記カムの位置と前記制御シャフトの変位量との関係を表したカム線図において、前記制御シャフトが付勢されている方向の可動限界に対応する位置以外で、前記変位量が一定となる区間、または、前記変位量が極小値を有する区間を含むカムプロファイルを有する、
可変動弁装置。 - 請求項１記載の可変動弁装置であって、
前記変位量が一定となる区間は、前記付勢されている方向と逆の可動限界に対応する位置を含む、
可変動弁装置。 - 内燃機関の可変動弁装置であって、
軸方向に移動することにより、前記内燃機関に設けられたバルブの開弁特性を制御するための制御シャフトと、
該制御シャフトを該軸方向に移動させる開弁特性変更用のカムと、を備え、
前記制御シャフトは、該軸に沿った可動範囲におけるいずれか一方向に付勢されており、
前記カムは、板カムであって、前記制御シャフトが付勢されている方向の可動限界に対応する位置以外で、前記制御シャフトから該カムに伝達される力が該カムの回転軸中心を通る部分を含むカムプロファイルを有する、
可変動弁装置。
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