JP2005146865A

JP2005146865A - 駆動装置およびそれを用いたバルブリフト調整装置

Info

Publication number: JP2005146865A
Application number: JP2003380974A
Authority: JP
Inventors: Hideo Inaba; 英雄稲葉; Akira Shibata; 晃柴田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2023-11-11
Also published as: CN100432380C; DE102004054335A1; CN1616800A; US7017541B2; US20050120987A1; JP4164756B2

Abstract

【課題】駆動カムに常時駆動力を加えることなく、かつ複雑な機構を追加することなく、駆動カムが一定の位置に保持される駆動装置およびそれを用いたバルブリフト調整装置を提供する。
【解決手段】駆動カム５０は外周カム面に円周面部５０１を有している。エンジンが停止されたとき、円周面部５０１はローラ４４と接触する。これにより、制御軸部材３０に荷重が加わっている場合でも、駆動カム５０には周方向への回転力が加わらない。その結果、駆動カム５０へモータ２０からの駆動力が加えられなくても、駆動カム５０の回転角度ならびに制御軸部材３０の軸方向の位置は一定に保持される。したがって、複雑な機構を追加することなく、駆動カム５０および制御軸部材３０を一定の位置に保持することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力源の回転運動を制御軸部材の往復直線運動に変換し、制御軸部材の軸方向位置により被制御部の制御量を調整する駆動装置およびそれを用いたバルブリフト調整装置に関する。

制御軸部材の軸方向の位置により被制御部の制御量を調整する駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている技術では、弁カムのカム軸と異なる軸に揺動可能に支持され、弁カムの駆動力を吸気弁または排気弁に伝達する仲介駆動機構を備えている。これにより、駆動装置の制御軸部材の往復直線運動を回転運動に変換し、制御軸部材の軸方向の位置に基づいて仲介駆動機構の弁カム側と吸気弁側または排気弁側との相対リフト量の差を調整している。

特開２００１−２６３０１５号公報

例えばバルブリフトの調整のために上述の駆動装置を適用する場合、制御軸部材には常に一方向へ荷重が加わる。一方、例えばエンジン始動時など、所定のバルブリフト量を確保するため、制御軸部材は所望のバルブリフト量に応じた位置にあることが望ましい。しかしながら、駆動カムを一定の位置で保持するためには、動力源から駆動カムを駆動するカム軸部材に常時駆動力を加える、あるいは電磁クラッチなどの複雑な機構を追加する必要がある。

そこで、本発明の目的は、駆動カムに常時駆動力を加えることなく、かつ複雑な機構を追加することなく、駆動カムが一定の位置に保持される駆動装置およびそれを用いたバルブリフト調整装置を提供することにある。

請求項１または５記載の発明では、駆動カムは外周カム面に円周面部を有している。円周面部では駆動カムの外径が一定である。そのため、円周面部が接触部に接触しているとき、駆動カムに回転力が加えられない限り、駆動カムは回転しない。すなわち、円周面部と接触部との接触により、駆動カムの回転はロックされる。したがって、制御軸部材に荷重が加わっている場合、カム軸部材を経由して動力源から駆動カムへ駆動力を加えなくても、駆動カムならびに駆動カムにより軸方向位置が制御される制御軸部材を一定の位置に保持することができる。また、例えば電磁クラッチなどの複雑な機構を備えることなく、駆動カムおよび制御軸部材を一定の位置に保持することができる。

請求項２記載の発明では、動力源はモータを有している。そのため、駆動カムおよび制御軸部材を一定の位置に保持するためにモータへの通電を継続する必要がない。したがって、モータで消費される電力を低減することができる。
請求項３または４記載の発明では、円周面部はカム軸部材と同心円状である。そのため、制御軸部材と駆動カムとの間において力が加わる点、駆動カムおよびカム軸部材の中心点、ならびに駆動カムと接触部との接触点は、同一の直線状に位置する。これにより、円周面部と接触部とが接触しているとき、駆動カムに回転力を加えない限り、駆動カムはロックされ一定の位置に保持される。したがって、動力源からカム軸部材の駆動力を加えることなく、かつ複雑な機構を備えることなく、駆動カムおよび制御軸部材を一定の位置に保持することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による駆動装置を図１、図２および図３に示す。本実施形態の駆動装置１０は、例えば制御軸部材３０の軸方向の位置に基づいて、図示しない吸気弁を駆動する弁カムと吸気弁との相対リフト量の差を調整するリフト調整手段を有するバルブリフト調整装置の駆動装置として用いられる。

図２に示す駆動装置１０は、動力源としてのモータ２０、制御軸部材３０、伝達部４０、駆動カム５０（図１参照）、角度センサ６０、電子制御装置（ＥＣＵ）８０および駆動回路（ＥＤＵ）８２などを有している。モータ２０は、ＤＣモータであり、コイルを巻回している回転子２２、ならびに回転子２２の外縁を覆っている永久磁石２４を有している。回転子２２とともに回転するモータ２０のシャフト２６の端部にモータギア２８が取り付けられている。

制御軸部材３０は、一方側の端部で伝達部４０の支持枠４１と結合し、他方側で上述のリフト調整手段と結合している。制御軸部材３０は、モータ２０のシャフト２６と概ね垂直に交わっている。図１および図３に示すように、制御軸部材３０の一方の端部である結合部３２は、制御軸部材３０と概ね垂直に交わる方向で支持枠４１の結合部４２と重なって嵌合し結合している。結合部３２と結合部４２との結合部分にクリップ４６が取り付けられている。クリップ４６は、結合部３２と結合部４２との結合部分を固定している。

伝達部４０は、四角形状の箱状の支持枠４１と、制御軸部材３０と反対側で支持枠４１に回転可能に支持されている接触部としてのローラ４４とを有している。カム軸部材５１は支持枠４１の内側に挿入されている。駆動カム５０はカム軸部材５１ととともに回転しローラ４４と接触する。図２に示すように、カム軸部材５１の両端にそれぞれカムギア５４およびカムギア５６が取り付けられている。カムギア５４はモータギア２８と噛み合っている。カム軸部材５１は、モータ２０のシャフト２６とほぼ平行に配置されている。

駆動カム５０は、図４に示すように外周に曲面状の外周カム面と平面状の非カム面とを有している。外周カム面は、周方向に円周面部５０１と任意曲面部５０２とに区分される。円周面部５０１は、カム軸部材５１の中心軸Ｐを中心とする円周面状である。また、円周面部５０１はカム軸部材５１の外周壁と同心円状である。一方、任意曲面部５０２は、中心軸に垂直な断面における外縁が例えばインボリュート曲線やトロコイド曲線など駆動カム５０に要求される特性に応じた任意の曲線状になっている。本実施形態の場合、円周面部５０１は、駆動カム５０の外周カム面の周方向において一方の端部側に形成されている。

図５に示すように、カムギア５４の軸方向の一方の端部に突部５４ａが形成されている。モータ２０に固定されているシャフト７０に突部５４ａが係止されると、モータ２０の回転が停止する。カムギア５４の軸方向の対し突部５４ａと反対側のカムギア５４の端面に図示しない突部が形成されている。この突部がモータ２０に固定されているシャフト７２に係止されると、モータ２０の回転が停止する。カム軸部材５１に対しカムギア５４の軸方向両側に形成されている二つの突部がシャフト７０、７２に係止されることにより、駆動カム５０の回転角度範囲は所定の角度に規制される。

図２に示す角度センサ６０は、カムギア５６と噛み合うセンサギア６２を有している。角度センサ６０は、センサギア６２と回転する図示しないセンサ回転部材の回転角度をセンサ回転部材と非接触のホール素子により検出する。ＥＣＵ８０は、角度センサ６０の検出信号、ならびにアクセル開度などの他のセンサ検出信号が入力され、入力されたセンサ検出信号に基づいてモータ２０を駆動するＥＤＵ８２に制御信号を出力する。

次に、駆動装置１０の作動について説明する。
モータ２０が回転すると、モータギア２８、カムギア５４を介してモータ２０のトルクがカム軸部材５１および駆動カム５０に伝達される。駆動カム５０が回転すると、駆動カム５０と接しているローラ４４を支持している支持枠４１が制御軸部材３０の軸方向へ往復直線移動する。制御軸部材３０は、支持枠４１とともにモータ２０のシャフト２６と概ね垂直な方向へ往復直線移動する。バルブリフト調整装置のリフト調整手段は、駆動カム５０の外周カム面のカムプロフィールにしたがい移動する制御軸部材３０の軸方向位置に応じて弁カムに対する吸気弁の相対リフト量を調整する。制御軸部材３０は、弁カムと吸気弁との相対リフト量の差を調整するときに、吸気弁から反力として荷重を受ける。本実施形態の場合、制御軸部材３０には図１の矢印Ｆ１に示すように駆動カム５０から離れる方向、すなわち制御軸部材３０が駆動カム５０を引っ張る方向へ荷重が加わっている。

エンジンが停止されると、ＥＣＵ８０は駆動カム５０の円周面部５０１とローラ４４とが接触する位置までモータ２０を駆動する。これにより、エンジンが停止されると、駆動カム５０の円周面部５０１はローラ４４と接触する。また、このとき、制御軸部材３０の中心軸Ｌ、駆動カム５０およびカム軸部材５１の中心軸Ｐ、ならびに駆動カム５０の円周面部５０１とローラ４４との接触点Ｃは、同一の直線上に位置する。駆動カム５０の円周面部５０１がローラ４４と接触し、かつ中心軸Ｌ、中心軸Ｐおよび接触点Ｃが同一の直線上に位置することにより、駆動カム５０には周方向への回転力が加わらない。そのため、駆動カム５０の円周面部５０１とローラ４４とが接触したとき、駆動カム５０は周方向への回転がロックされた状態となる。その結果、制御軸部材３０に反支持枠方向への荷重が加わり、かつモータ２０から駆動力が加えられない場合でも、駆動カム５０はローラ４４と接触した状態でロックされる。駆動カム５０がロックされることにより、駆動カム５０および制御軸部材３０の移動は防止され、駆動カム５０および制御軸部材３０は一定の位置で保持される。このとき、制御軸部材３０は、エンジンの始動時におけるバルブリフト量に対応する位置で保持される。したがって、エンジンの始動時、モータ２０による駆動装置１０の作動を待つことなく、吸気弁はエンジンの始動に最適なバルブリフト量に設定される。

以上、説明した本発明の一実施形態では、駆動カム５０は外周カム面にカム軸部材５１の中心から同心円状の円周面部５０１を有している。エンジンが停止されたとき、駆動カム５０の円周面部５０１はローラ４４と接触する。これにより、制御軸部材３０に荷重が加わっている場合でも、駆動カム５０には周方向への回転力が加わらない。その結果、駆動カム５０へモータ２０からの駆動力が加えられなくても、駆動カム５０の回転角度ならびに制御軸部材３０の軸方向の位置は一定に保持される。したがって、複雑な機構を追加することなく、駆動カム５０および制御軸部材３０を一定の位置に保持することができる。また、駆動カム５０の回転角度ならびに制御軸部材３０の軸方向の位置を維持するためにモータ２０に継続的に電力を供給する必要がない。したがって、モータ２０で消費される電力を低減することができる。

さらに、本発明の一実施形態では、駆動カム５０および制御軸部材３０を一定の位置に保持することにより、エンジンの再始動時には駆動装置１０の作動を待つことなく吸気弁のバルブリフト量は最適な量に設定される。したがって、エンジンの始動性、ならびに燃費を向上することができる。

（その他の実施形態）
以上説明した本発明の一実施形態の変形例である他の実施形態を以下に説明する。なお、上述の一実施形態と同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
上述の一実施形態では、制御軸部材３０には図１の矢印Ｆ１に示すように駆動カム５０から離れる方向へ荷重が加わる例について説明した。しかし、例えば図６に示すように制御軸部材３０には矢印Ｆ２に示すように駆動カム５０へ近づく方向、すなわち制御軸部材３０が駆動カム５０を押す方向へ荷重が加わる場合でも本発明を適用することができる。これにより、駆動カム５０および制御軸部材３０を一定の位置に保持することができる。

また、図７に示すように、駆動カム５０と制御軸部材３０との間にはリンク構造部９０を介して駆動力が伝達される構成としてもよい。図７に示す場合、制御軸部材３０には矢印Ｆ３方向へ荷重が加わっている。リンク構造部９０は、アーム９１および当接部材９２を有している。アーム９１は支持部９３を中心に揺動可能である。アーム９１は一方の端部が制御軸部材１３０の端部に接している。当接部材９２は駆動カム５０と接触する。これにより、駆動カム５０の回転にともなって当接部材９２を介してアーム９１は揺動する。その結果、制御軸部材１３０は、軸方向へ移動する。
したがって、駆動カム５０と制御軸部材３０とがリンク構造部９０を介して接続され、駆動カム５０と制御軸部材３０とが直接接触していない場合でも、本発明を適用することにより、駆動カム５０および制御軸部材３０を一定の位置に保持することができる。

以上、説明した本発明の一実施形態では、動力源としてＤＣモータを適用する例について説明した。しかし、動力源は、ＤＣモータに限らず、ＡＣモータなど他の電動モータを適用してもよい。また、動力源は、電動モータだけでなく、油圧、圧縮空気あるいは電磁力で作動するアクチュエータなどを適用してもよい。さらに、本発明の一実施形態では、駆動装置により駆動される被制御部としてバルブリフト調整装置を適用する例について説明したが、被制御部はバルブリフト調整装置に限るものではない。

本発明の一実施形態による駆動装置の要部を示す模式図である。本発明の一実施形態による駆動装置を示す部分断面斜視図である。本発明の一実施形態による駆動装置の制御軸部材と伝達部との結合部を示す斜視図である。本発明の一実施形態による駆動装置の駆動カムを示す模式図である。本発明の一実施形態による駆動装置の突部を示す斜視図である。本発明の他の実施形態による駆動装置の要部を示す模式図である。本発明の他の実施形態による駆動装置の要部を示す模式図である。

符号の説明

１０駆動装置、２０モータ（動力源）、３０制御軸部材、４０伝達部、４４ローラ（接触部）、５０駆動カム、５１カム軸部材、５０１円周面部

Claims

制御軸部材の軸方向位置により被制御部の制御量を調整する駆動装置であって、
外周カム面の周方向の少なくとも一部に円周面部を有し、動力源により加えられた駆動力によりカム軸部材とともに回転する駆動カムと、
前記駆動カムとの間に荷重が加わり、前記カム軸部材と概ね垂直に交わり、前記駆動カムの回転にともなって前記外周カム面のプロフィルに沿って前記カム軸部材と概ね垂直な方向へ往復直線運動する制御軸部材と、
前記制御軸部材の一方の端部側に設置され、前記駆動カムと接する接触部を有し、前記駆動カムの回転運動を往復直線運動に変換して前記制御軸部材に伝達する伝達部と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
前記動力源は、電動モータを有することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
前記円周面部は、前記カム軸部材と同心円状であることを特徴とする請求項１または２記載の駆動装置。
前記円周面部は、前記駆動カムの周方向の端部に配置されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の駆動装置。
請求項１から４のいずれか一項記載の駆動装置と、
内燃機関の吸気弁または排気弁を駆動する弁カムに対し前記吸気弁または前記排気弁のリフトを前記制御軸部材の軸方向位置に応じて調整するリフト調整手段と、
を備えることを特徴とするバルブリフト調整装置。