JP2005155432A - Variable valve device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable to omit a stopper mechanism for mechanically locking excessive rotation of a control shaft 12. <P>SOLUTION: The variable valve device is equipped with a variable valve mechanism for varying a variable lift property according to a rotational position of the control shaft 12 equipped with a control eccentric shaft part. A worm gear mechanism for linking the control shaft 12 to an actuator is equipped with a worm wheel 15b which rotates with the control shaft 12, and a worm which meshes with a worm gear 15c formed on the outer periphery of the worm wheel 15b. A gear forming section θ1 of the worm gear 15c includes a dead center P1 which turns over in the direction wherein reaction force torques working toward the control shaft 12 come close to each other, and is off a change point P2 in the direction wherein the reaction force torques separate from each other. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁に用いられる可変動弁装置、特に、リフト特性を連続的に可変制御可能な可変動弁装置に関する。   The present invention relates to a variable valve device used for an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine, and more particularly to a variable valve device capable of continuously and variably controlling lift characteristics.

例えば吸気弁のリフト特性を連続的に可変制御できる可変動弁装置が、特許文献1や特許文献2に開示されている。この装置は、クランクシャフトに連動して回転し、駆動偏心軸部を有する駆動軸と、アクチュエータにより所定の実動使用区間内で回転位置が制御され、制御偏心軸部を有する制御軸と、この制御偏心軸部に揺動可能に装着されたロッカアームと、駆動軸に揺動可能に支持された揺動カム(動弁カム)と、駆動偏心軸部とロッカアームの一端とを連係する第1リンクと、ロッカアームの他端と揺動カムとを連係する第2リンクとを備えている。駆動軸の回転に伴って揺動する揺動カムにより吸気弁が開閉駆動され、かつ、アクチュエータにより制御軸(制御偏心軸部)の回転位置を変更することにより、吸気弁のリフトがその作動角とともに増減変化するように構成されている。   For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 disclose variable valve operating apparatuses that can continuously and variably control the lift characteristics of intake valves. This device rotates in conjunction with a crankshaft and has a drive shaft having a drive eccentric shaft portion, a control shaft having a control eccentric shaft portion whose rotational position is controlled within a predetermined actual use section by an actuator, A rocker arm that is swingably attached to the control eccentric shaft portion, a swing cam (valve cam) that is swingably supported by the drive shaft, and a first link that links the drive eccentric shaft portion and one end of the rocker arm. And a second link that links the other end of the rocker arm and the swing cam. The intake valve is driven to open and close by a swing cam that swings with the rotation of the drive shaft, and the rotational position of the control shaft (control eccentric shaft portion) is changed by the actuator, so that the lift of the intake valve is adjusted to its operating angle. It is comprised so that it may increase / decrease with.

また、特許文献3には、バルブリフト特性としてリフト量は一定のまま作動角を連続的に可変制御可能な可変動弁装置が開示されている。この装置は、内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転する駆動軸と、同じく内燃機関本体に回転自在に支持され、かつアクチュエータによって回転角度が制御される制御軸と、上記駆動軸の回転運動がピンを介して伝達されて回転運動するとともに、その回転運動の内燃機関本体に対する中心位置が、上記制御軸の回転角度に応じて変化する中間部材としての環状ディスクと、この環状ディスクの回転運動に伴って回転し、吸気弁を押圧するカムと、を備えており、環状ディスクの回転中心位置が変化することによりこの環状ディスクさらにはカムが不等速回転し、弁開閉時期ならびに作動角が変化するように構成されている。
特開2000−213314号公報 特開2003−148233号公報 特開平8−260923号公報
Further, Patent Document 3 discloses a variable valve operating device capable of continuously variably controlling the operating angle with a constant lift amount as a valve lift characteristic. This device is rotatably supported by the internal combustion engine body and is rotated in synchronization with the rotation of the internal combustion engine, and is also controlled by the actuator so that the rotation angle is controlled by the actuator. The rotation of the shaft and the drive shaft is transmitted via a pin to rotate, and the center position of the rotation relative to the internal combustion engine body changes as the intermediate member changes according to the rotation angle of the control shaft. A disc and a cam that rotates in accordance with the rotational movement of the annular disc and presses the intake valve, and the annular disc and the cam further rotate at a constant speed by changing the rotational center position of the annular disc. However, the valve opening / closing timing and the operating angle are changed.
JP 2000-213314 A JP 2003-148233 A JP-A-8-260923

上記のように制御軸を介してバルブリフト特性を可変制御する可変動弁装置においては、バルブスプリング反力や各部品の慣性力などによる反力トルクが制御軸に作用し、制御軸を回転させようとする。従って、制御軸が所定の実動使用区間を越えて過度に回転することのないように、従来では、例えば制御軸の回転範囲を機械的に規制するストッパ機構が設けられる。例えば、制御軸が所定の実動使用区間を越えて過度に回転しようとすると、シリンダヘッド等の機関本体に固定されたストッパ機構の係止ピンが制御軸の一部に当接・係止し、制御軸のそれ以上の回転を防止・規制する。   In the variable valve system that variably controls the valve lift characteristics via the control shaft as described above, the reaction force torque due to the valve spring reaction force and the inertial force of each component acts on the control shaft, causing the control shaft to rotate. Try to. Therefore, conventionally, for example, a stopper mechanism for mechanically restricting the rotation range of the control shaft is provided so that the control shaft does not rotate excessively beyond a predetermined actual use section. For example, if the control shaft tries to rotate excessively beyond a predetermined operating use section, a locking pin of a stopper mechanism fixed to the engine body such as a cylinder head contacts and locks a part of the control shaft. Prevent and regulate further rotation of the control shaft.

しかしながら、このように機械的なストッパ機構を設けることは、特にアクチュエータがウォームギヤ機構を介して制御軸に連係している場合、レイアウト性,機能性,信頼性及びコストの面でも、あまり好ましいものではない。その理由は、制御軸に作用する反力トルク等に起因して、制御軸がストッパ機構により係止された状態に保持されると、ウォームギヤ機構、特に、そのウォームとウォームギヤとの噛み合い部分に過大な力が作用した状態となる。従って、ウォームやウォームホイールの変形を招くことがないようにウォームギヤ機構に高い剛性・強度が求められ、大型化や重量増加やコスト増加等を招いてしまう。また、上記噛み合い部分のフリクションが増大して、この噛み合い部分の局所的な摩耗を招いたり、制御軸の固着やロックを招くおそれがあるので、機能性・信頼性の面でも好ましくない。   However, the provision of such a mechanical stopper mechanism is not so preferable in terms of layout, functionality, reliability, and cost, particularly when the actuator is linked to the control shaft via a worm gear mechanism. Absent. The reason for this is that if the control shaft is held in a locked state by the stopper mechanism due to reaction torque acting on the control shaft, the worm gear mechanism, particularly the meshed portion of the worm and worm gear, is excessive. Will be in a state where a large force is applied. Accordingly, the worm gear mechanism is required to have high rigidity and strength so as not to cause deformation of the worm and worm wheel, leading to an increase in size, weight, and cost. In addition, the friction of the meshing portion increases, which may cause local wear of the meshing portion, and may cause the control shaft to be fixed or locked, which is not preferable in terms of functionality and reliability.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。本発明に係る内燃機関の可変動弁装置は、内燃機関本体に回転自在に支持された制御軸の回転位置に応じてバルブリフト特性が変化する可変動弁機構と、上記制御軸にウォームギヤ機構を介して連係され、制御軸を回転方向に駆動するとともに、その回転位置を保持するアクチュエータと、を有する。上記ウォームギヤ機構が、上記制御軸とともに回転するウォームホイールと、このウォームホイールの外周に形成されたウォームギヤと、このウォームギヤに噛み合うウォームと、を有する。上記ウォームギヤは、ウォームホイールの周方向一部である所定のギヤ形成区間にのみ形成されている。   The present invention has been made in view of such problems. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a variable valve mechanism whose valve lift characteristics change according to the rotational position of a control shaft rotatably supported by the internal combustion engine body, and a worm gear mechanism on the control shaft. And an actuator that drives the control shaft in the rotational direction and holds the rotational position. The worm gear mechanism includes a worm wheel that rotates together with the control shaft, a worm gear formed on the outer periphery of the worm wheel, and a worm that meshes with the worm gear. The worm gear is formed only in a predetermined gear forming section that is a part in the circumferential direction of the worm wheel.

この発明によれば、ウォームギヤをウォームホイールの周方向一部である所定のギヤ形成区間にのみ形成しているため、例えば制御軸に作用する反力トルクを考慮することにより、上述したような機械的なストッパ機構を省略することが可能となる。従って、部品点数及びコストを低減し、かつ、レイアウト性・機能性及び信頼性を向上することができる。   According to the present invention, since the worm gear is formed only in a predetermined gear forming section that is a part of the worm wheel in the circumferential direction, for example, by considering the reaction torque acting on the control shaft, the machine as described above It is possible to omit a typical stopper mechanism. Therefore, it is possible to reduce the number of parts and the cost, and to improve layout performance / functionality and reliability.

以下、この発明を、自動車用内燃機関の吸気弁に適用した実施の形態について説明する。図1は、可変動弁装置全体の構成を示す構成説明図である。この可変動弁装置は、可変動弁機構として、吸気弁のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角可変機構1を備えている。このリフト・作動角可変機構1は、本出願人等が先に提案したものであるが、例えば前述の特許文献1や特許文献2等によって公知となっているので、その概要のみを説明する。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an intake valve of an automobile internal combustion engine will be described. FIG. 1 is a configuration explanatory view showing the overall configuration of the variable valve operating apparatus. The variable valve operating apparatus includes a variable lift / operating angle mechanism 1 that changes a lift / operating angle of an intake valve as a variable valve operating mechanism. The lift / operating angle variable mechanism 1 has been previously proposed by the present applicant and the like, and is known by, for example, the above-mentioned Patent Document 1 and Patent Document 2, so only the outline thereof will be described.

リフト・作動角可変機構1は、シリンダヘッド上部のカムブラケット(図示せず)に回転自在に支持され、吸気弁11の上方を気筒列方向に延びる駆動軸2と、この駆動軸2に圧入等により固定され、この駆動軸2と一体的に回転する駆動偏心軸部3と、駆動軸2の上方位置に同じカムブラケットによって回転自在に支持されるとともに駆動軸2と平行に配置された制御軸12と、この制御軸12に圧入等により固定され、制御軸12と一体的に回転する制御偏心軸部18と、この制御偏心軸部18に揺動自在に支持された中間部材としてのロッカアーム6と、駆動軸2に揺動可能に取り付けられた揺動カム(動弁カム)9と、を備えている。駆動偏心軸部3とロッカアーム6の一端とはアーム状の第1リンク4によって連係されており、ロッカアーム6の他端と揺動カム9とは、一端がリング状をなす第2リンク8によって連係されている。   The lift / operating angle variable mechanism 1 is rotatably supported by a cam bracket (not shown) at the upper part of the cylinder head, and extends above the intake valve 11 in the cylinder row direction. The drive eccentric shaft portion 3 fixed by the drive shaft 2 and rotated integrally with the drive shaft 2, and a control shaft rotatably supported by the same cam bracket at a position above the drive shaft 2 and arranged in parallel with the drive shaft 2 12, a control eccentric shaft portion 18 that is fixed to the control shaft 12 by press-fitting or the like and rotates integrally with the control shaft 12, and a rocker arm 6 as an intermediate member that is swingably supported by the control eccentric shaft portion 18. And a swing cam (valve cam) 9 attached to the drive shaft 2 so as to be swingable. The drive eccentric shaft portion 3 and one end of the rocker arm 6 are linked by an arm-shaped first link 4, and the other end of the rocker arm 6 and the swing cam 9 are linked by a second link 8 having a ring shape at one end. Has been.

駆動軸2は、図示せぬタイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランクシャフトによって駆動され、クランクシャフトと連動して軸周りに回転する。駆動偏心軸部3は、円形外周面を有し、この外周面の中心が駆動軸2の軸心から所定量だけ偏心している。ロッカアーム6は、略中央部が制御偏心軸部18によって揺動可能に支持されている。ロッカアーム6の一端部には、連結ピン5を介して第1リンク4が連結され、他端部には、連結ピン7を介して第2リンク8が連結されている。制御偏心軸部18は、制御軸12の軸心から所定量だけ偏心している。従って、制御軸12の角度位置に応じてロッカアーム6の揺動中心が変化する。   The drive shaft 2 is driven by an engine crankshaft via a timing chain or timing belt (not shown), and rotates around the shaft in conjunction with the crankshaft. The drive eccentric shaft portion 3 has a circular outer peripheral surface, and the center of the outer peripheral surface is eccentric from the axis of the drive shaft 2 by a predetermined amount. The rocker arm 6 is supported at its substantially central portion by a control eccentric shaft portion 18 so as to be swingable. A first link 4 is connected to one end of the rocker arm 6 via a connecting pin 5, and a second link 8 is connected to the other end via a connecting pin 7. The control eccentric shaft portion 18 is eccentric from the axis of the control shaft 12 by a predetermined amount. Therefore, the rocking center of the rocker arm 6 changes according to the angular position of the control shaft 12.

揺動カム9の先端部と第2リンク8とは連結ピン17を介して連結されている。この揺動カム9の下面には、駆動軸2と同心状の円弧をなす基円面と、この基円面から所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成されており、これらの基円面ならびにカム面が、揺動カム9の揺動位置に応じてタペット10の上面に対向・当接するようになっている。すなわち、基円面はベースサークル区間として、リフト量が0となる区間であり、揺動カム9が揺動してカム面がタペット10に接触すると、吸気弁がバルブスプリング反力に抗して押し下されて、吸気弁が徐々にリフトしていくことになる。   The tip of the swing cam 9 and the second link 8 are connected via a connecting pin 17. On the lower surface of the swing cam 9, a base circle surface concentric with the drive shaft 2 and a cam surface extending in a predetermined curve from the base circle surface are continuously formed. These base circle surfaces and cam surfaces are opposed to and abutted against the upper surface of the tappet 10 according to the swing position of the swing cam 9. That is, the base circle surface is a section where the lift amount becomes 0 as a base circle section. When the swing cam 9 swings and the cam surface contacts the tappet 10, the intake valve resists the valve spring reaction force. When pushed down, the intake valve gradually lifts.

リフト・作動角制御用アクチュエータ13は、制御軸12を回転方向に駆動するとともに、その回転位置を保持する機能を有し、例えばサーボモータのような電動モータからなり、機械的連動機構であるウォームギヤ機構15を介して制御軸12に連係されている。図2及び図3にも示すように、ウォームギヤ機構15は、アクチュエータの出力軸13aに固定され、この出力軸13aと一体的に回転するウォーム15aと、制御軸12に圧入等により固定され、この制御軸12とともに回転するウォームホイール15bと、により構成されている。ウォームホイール15bの外周には、ウォーム15aに噛み合うウォームギヤ15cが形成されている。後述するように、ウォームホイール15bは、周方向一部である所定のギヤ形成区間θ1にのみウォームギヤ15cが形成された略扇状の、いわゆるセクタギヤである。   The lift / operating angle control actuator 13 has a function of driving the control shaft 12 in the rotation direction and maintaining the rotation position thereof, and is composed of an electric motor such as a servo motor, for example, and is a worm gear which is a mechanical interlocking mechanism. It is linked to the control shaft 12 through a mechanism 15. As shown in FIGS. 2 and 3, the worm gear mechanism 15 is fixed to the output shaft 13a of the actuator, and is fixed to the control shaft 12 by press fitting or the like, and the worm 15a that rotates integrally with the output shaft 13a. And a worm wheel 15b that rotates together with the control shaft 12. A worm gear 15c that meshes with the worm 15a is formed on the outer periphery of the worm wheel 15b. As will be described later, the worm wheel 15b is a so-called sector gear having a substantially fan shape in which the worm gear 15c is formed only in a predetermined gear formation section θ1 that is a part of the circumferential direction.

再び図1を参照して、制御軸12及びその制御偏心軸部18の回転角度(回転位置)は、回転角度センサつまり制御軸センサ14によって検出されており、この検出した実際の回転位置に基づいて、制御装置(制御手段)21によって、アクチュエータ13がクローズドループ制御され、制御軸12の回転位置が目標回転位置となるように制御される。   Referring to FIG. 1 again, the rotation angle (rotation position) of the control shaft 12 and the control eccentric shaft portion 18 is detected by the rotation angle sensor, that is, the control shaft sensor 14, and based on the detected actual rotation position. Thus, the actuator 13 is controlled by the control device (control means) 21 so that the rotational position of the control shaft 12 becomes the target rotational position.

このリフト・作動角可変機構1の作用を簡単に説明すると、駆動軸2が回転すると、駆動偏心軸部3,第1リンク4,ロッカアーム6,第2リンク8を経由して揺動カム9が揺動する。この揺動カム9によって、タペット10が押圧され、図示せぬバルブスプリングのばね力に抗して吸気弁11が押し下されて、開閉作動する。また、リフト・作動角制御用アクチュエータ13により制御軸12の角度位置を変更すると、ロッカアーム6の初期位置が変化して、揺動カム9によるバルブリフト特性が連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大,縮小させることができる。各部のレイアウトによるが、例えば、リフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁11の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。   The operation of the lift / operating angle variable mechanism 1 will be briefly described. When the drive shaft 2 rotates, the swing cam 9 moves via the drive eccentric shaft portion 3, the first link 4, the rocker arm 6, and the second link 8. Swing. The tappet 10 is pressed by the swing cam 9 and the intake valve 11 is pushed down against the spring force of a valve spring (not shown) to open and close. Further, when the angle position of the control shaft 12 is changed by the lift / operation angle control actuator 13, the initial position of the rocker arm 6 is changed, and the valve lift characteristic by the swing cam 9 is continuously changed. That is, the lift and the operating angle can be continuously expanded and contracted simultaneously. Depending on the layout of each part, for example, the opening timing and closing timing of the intake valve 11 change substantially symmetrically as the lift and operating angle change.

揺動カム9には、吸気弁11のバルブリフトに伴って、バルブスプリング反力が作用する。このバルブスプリング反力は、リフト・作動角が大きいほど大きくなり、かつ、リンク4,8やロッカアーム6等を介して制御軸12にも作用する。この制御軸12には、上記のバルブスプリング反力に加えて、各部品の慣性力による反力も作用する。これらの反力による制御軸12への荷重は、リフト・作動角に対応する制御軸12の回転位置に応じて変化し、大リフト・作動角となる回転位置であるほど大きくなる。一方、このように制御軸12に加わる荷重は、厳密には、その制御偏心軸部18が受けるため、制御軸12に反力トルクとして作用する。   A valve spring reaction force acts on the swing cam 9 along with the valve lift of the intake valve 11. The valve spring reaction force increases as the lift / operation angle increases, and also acts on the control shaft 12 via the links 4, 8 and the rocker arm 6. In addition to the above valve spring reaction force, a reaction force due to the inertial force of each component also acts on the control shaft 12. The load on the control shaft 12 due to these reaction forces changes according to the rotational position of the control shaft 12 corresponding to the lift / operation angle, and increases as the rotational position becomes a large lift / operation angle. On the other hand, since the load applied to the control shaft 12 is strictly received by the control eccentric shaft portion 18, it acts on the control shaft 12 as a reaction torque.

図4に示すように、揺動カム9の回転中心である駆動軸2の中心をカム中心O1、制御軸12の中心を制御軸中心O2とすると、制御軸12へ作用する荷重(サイクル中の平均荷重、あるいは最大荷重)Fの方向は、概ね、カム中心O1と制御軸中心O2とを結ぶ基準線L1と一致し、かつ、カム中心O1から制御軸中心O2へ向かう方向となる。この荷重Fによって制御偏心軸部18を介して制御軸12に作用する反力トルクは、制御軸の角度位置、つまり制御偏心軸部18の中心位置によって異なる。例えば、制御偏心軸部18の中心位置が基準線L1よりも図4の左側にある場合、反力トルクの作用方向T1は時計回りの方向となり、制御偏心軸部の中心位置が基準線L1よりも図4の右側にある場合、反力トルクの作用方向T2は反時計回りの方向となる。つまり、制御軸12の周方向位置の中で、カム中心O1から最も遠い第1位置P1が、反力トルクが互いに接近する方向に反転する死点(dead point)となり、カム中心O1に最も近い第2位置P2が、反力トルクが互いに離間する方向に反転する思案点(change point)となる。   As shown in FIG. 4, when the center of the drive shaft 2 that is the rotation center of the swing cam 9 is the cam center O1, and the center of the control shaft 12 is the control shaft center O2, the load acting on the control shaft 12 (in the cycle) The direction of the average load (or the maximum load) F generally coincides with a reference line L1 connecting the cam center O1 and the control axis center O2, and is a direction from the cam center O1 toward the control axis center O2. The reaction torque acting on the control shaft 12 via the control eccentric shaft portion 18 due to the load F varies depending on the angular position of the control shaft, that is, the center position of the control eccentric shaft portion 18. For example, when the center position of the control eccentric shaft portion 18 is on the left side of the reference line L1, the acting direction T1 of the reaction force torque is clockwise, and the center position of the control eccentric shaft portion is from the reference line L1. 4 is also on the right side of FIG. 4, the reaction direction T2 of the reaction force torque is counterclockwise. That is, the first position P1 farthest from the cam center O1 in the circumferential position of the control shaft 12 becomes a dead point where the reaction torques are reversed in directions approaching each other, and is closest to the cam center O1. The second position P2 becomes a change point where the reaction torque is reversed in a direction away from each other.

なお、制御偏心軸部18の中心(制御軸12の角度位置)が第1位置P1に近づくほど、つまりカム中心O1から離れるほど、リフト作動角が小さくなり、制御偏心軸部18の中心が第2位置P2に近づくほど、つまりカム中心O1に近づくほど、リフト作動角が大きくなる関係にある。また、制御装置21による制御軸12の目標回転位置が取り得る実動使用区間θ2は、概ね90°程度である。   The lift operating angle decreases as the center of the control eccentric shaft portion 18 (the angular position of the control shaft 12) approaches the first position P1, that is, away from the cam center O1, and the center of the control eccentric shaft portion 18 becomes the first. The lift operation angle increases as the position approaches the second position P2, that is, the closer to the cam center O1. Further, the actual motion use section θ2 that can be taken by the target rotation position of the control shaft 12 by the control device 21 is approximately 90 °.

本実施例の特徴的な構成として、ウォームギヤ15cが、ウォームホイール15bの周方向一部である所定のギヤ形成区間θ1にのみ形成されている。このギヤ形成区間θ1の両端を含めて、このギヤ形成区間θ1から外れた領域では、ウォーム15aとウォームホイール15bとが噛み合うことなく空転するように、ウォームホイール15bが小径化されている。従って、万が一、ウォーム15aがギヤ形成区間θ1の両端に達すると、ウォーム15aとウォームホイール15bとが噛み合うことなく空転するようになっている。   As a characteristic configuration of the present embodiment, the worm gear 15c is formed only in a predetermined gear formation section θ1 that is a part in the circumferential direction of the worm wheel 15b. The worm wheel 15b has a small diameter so that the worm 15a and the worm wheel 15b idle without being engaged with each other in a region outside the gear formation section θ1 including both ends of the gear formation section θ1. Therefore, if the worm 15a reaches both ends of the gear formation section θ1, the worm 15a and the worm wheel 15b are idled without being engaged with each other.

ギヤ形成区間θ1は、上記の実動使用区間θを含んでおり、かつ、この実動使用区間θ2を越えて周方向に延在している。但し、従来のセクタギヤのように実動使用区間から外れた部分の寸法精度が低いことはなく、実動使用区間θ2から外れた部分も含めてギヤ形成区間θ1の全長にわたって所期の寸法精度を維持するように設定されている。   The gear formation section θ1 includes the above-described actual operation use section θ, and extends in the circumferential direction beyond the actual operation use section θ2. However, unlike the conventional sector gear, the dimensional accuracy of the portion deviating from the actual use section is not low, and the desired dimensional accuracy is provided over the entire length of the gear formation section θ1 including the portion deviating from the actual use section θ2. Set to maintain.

死点である第1位置P1はギヤ形成区間θ1に存在している。つまり、ギヤ形成区間θ1が第1位置P1を越えて所定の第1延長区間θ3(例えば40〜50°、好ましくは45°)だけ周方向に延長形成されている。従って、仮に制御軸12が実動使用区間θ2から死点P1を越えて小リフト作動角側へ過度に回転しても、制御軸12には実動使用区間θ2へ向かう方向T2の反力トルクが作用するため、制御軸12は実動使用区間θ2へ向かう方向(図4の反時計回りの方向)へ速やかに戻される。また、ギヤ形成区間θ1が死点P1を越えて所定の第1延長区間θ3だけ延在しているため、この区間θ3ではウォームとウォームギヤとの噛み合い状態が維持され、信頼性・安定性に優れている。   The first position P1, which is a dead center, exists in the gear formation section θ1. That is, the gear forming section θ1 extends in the circumferential direction by a predetermined first extending section θ3 (for example, 40 to 50 °, preferably 45 °) beyond the first position P1. Therefore, even if the control shaft 12 rotates excessively from the actual use section θ2 beyond the dead point P1 to the small lift operating angle side, the reaction torque in the direction T2 toward the actual use section θ2 is applied to the control shaft 12. Therefore, the control shaft 12 is quickly returned in the direction toward the actual use section θ2 (counterclockwise direction in FIG. 4). Further, since the gear formation section θ1 extends beyond the dead point P1 by a predetermined first extension section θ3, the meshing state of the worm and the worm gear is maintained in this section θ3, and the reliability and stability are excellent. ing.

万が一、制御軸12が第1延長区間θ3を越えて更に小リフト作動角側へ回転しようとしても、ウォームとウォームホイールとが噛み合うことなく空転し、かつ、制御軸には死点P1へ向かう方向T2の反力トルクが作用するため、それ以上、制御軸12が小リフト作動角側へ変位するおそれはなく、制御軸が死点P1へ向けて戻されることとなる。   If the control shaft 12 tries to rotate further toward the small lift operating angle side beyond the first extension section θ3, the worm and the worm wheel are idled without meshing, and the control shaft is directed toward the dead center P1. Since the reaction torque of T2 acts, there is no possibility that the control shaft 12 is further displaced to the small lift operating angle side, and the control shaft is returned toward the dead center P1.

思案点である第2位置P2は、ギヤ形成区間θ1から外れている。つまり、ギヤ形成区間θ1が第2位置P2まで延長形成されていない。従って、仮に制御軸12が実動使用区間θ2を越えて大リフト作動角側へ過度に回転しても、制御軸12には実動使用区間θ2へ向かう方向T1の反力トルクが常に作用するため、制御軸12は実動使用区間θ2の方向へ強制的に速やかに戻される。ギヤ形成区間θ1は思案点P2に達していないため、制御軸12が大リフト作動角側へ過度に回転したとしても、制御軸12に作用する反力トルクの方向が実動使用区間θ2から離れる方向T2に反転するおそれはない。また、ギヤ形成区間θ1には、実動使用区間θ2よりも大リフト作動角側に所定の延長区間θ4(例えば40〜50°、より好ましくは45°)が確保されているため、仮に制御軸12が実動使用区間θ2を越えて大リフト作動角側へ過度に回転しても、ウォームとウォームギヤとの噛み合い状態が安定して維持される。   The second position P2, which is the thought point, is out of the gear formation section θ1. That is, the gear forming section θ1 is not extended to the second position P2. Accordingly, even if the control shaft 12 excessively rotates to the large lift operating angle side beyond the actual use section θ2, the reaction torque in the direction T1 toward the actual use section θ2 always acts on the control shaft 12. Therefore, the control shaft 12 is forcibly and quickly returned to the direction of the actual use section θ2. Since the gear formation section θ1 does not reach the thought point P2, even if the control shaft 12 rotates excessively toward the large lift operating angle side, the direction of the reaction force torque acting on the control shaft 12 is away from the actual use section θ2. There is no risk of reversing in the direction T2. Further, in the gear formation section θ1, a predetermined extension section θ4 (for example, 40 to 50 °, more preferably 45 °) is secured on the larger lift operating angle side than the actual use use section θ2, so it is assumed that the control shaft Even if 12 exceeds the actual use section θ2 and rotates excessively toward the large lift operating angle, the meshing state between the worm and the worm gear is stably maintained.

このように本実施例では、制御軸に作用する反力トルク(カム中心O1との位置関係)を考慮してギヤ形成区間θ1を設定しているため、機械的なストッパ機構や、制御軸の回転位置を実動使用区間θ2へ戻すための戻りばねのような付勢手段を省略することが可能となる。つまり、ストッパ機構や付勢手段に頼らず、反力トルクを利用して制御軸の回転領域を実質的に制限・規制することができる。従って、これらの機械的なストッパ機構や付勢手段を設けた場合に比して、部品点数及びコストが抑制されるとともに、レイアウト性・機能性・信頼性が著しく向上する。   As described above, in this embodiment, the gear formation section θ1 is set in consideration of the reaction torque acting on the control shaft (positional relationship with the cam center O1). It is possible to omit a biasing means such as a return spring for returning the rotational position to the actual use section θ2. That is, the rotation region of the control shaft can be substantially limited / restricted using the reaction force torque without depending on the stopper mechanism or the biasing means. Therefore, the number of parts and the cost are reduced and the layout, functionality, and reliability are remarkably improved as compared with the case where these mechanical stopper mechanisms and urging means are provided.

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、前述した特許文献3のような形式の可変動弁機構についても本発明を同様に適用することが可能である。また、上記実施例ではアクチュエータの出力軸にウォームが直接的に固定されているが、例えばアクチュエータとウォームとの間に減速機構を設けるようにしても良い。   As described above, the present invention has been described based on the specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and changes without departing from the spirit of the present invention. . For example, the present invention can be similarly applied to a variable valve mechanism of the type described in Patent Document 3 described above. In the above embodiment, the worm is directly fixed to the output shaft of the actuator. However, for example, a speed reduction mechanism may be provided between the actuator and the worm.

この発明に係る内燃機関の可変動弁装置の一実施例を示す構成説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The structure explanatory drawing which shows one Example of the variable valve operating apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention. アクチュエータと制御軸とを連係するウォームギヤ機構を示す正面図。The front view which shows the worm gear mechanism which links an actuator and a control shaft. 図2のIII−III線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the III-III line | wire of FIG. 本実施例の要部をなすギヤ形成区間を示す説明図。Explanatory drawing which shows the gear formation area which makes the principal part of a present Example.

符号の説明Explanation of symbols

1…リフト・作動角可変機構(可変動弁機構)
9…揺動カム(動弁カム)
12…制御軸
13…アクチュエータ
15…ウォームギヤ機構
15a…ウォーム
15b…ウォームホイール
15c…ウォームギヤ
18…制御偏心軸部
21…制御装置(制御手段)
θ1…ギヤ形成区間
θ2…実動使用区間
T1,T2…反力トルクの方向
P1…第1位置(死点)
P2…第2位置(思案点)
1. Lift / operating angle variable mechanism (variable valve mechanism)
9 ... Oscillating cam (valve cam)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Control shaft 13 ... Actuator 15 ... Worm gear mechanism 15a ... Worm 15b ... Worm wheel 15c ... Worm gear 18 ... Control eccentric shaft part 21 ... Control apparatus (control means)
θ1 ... Gear formation section θ2 ... Actual use section T1, T2 ... Direction of reaction force torque P1 ... First position (dead center)
P2 ... Second position (thinking point)

Claims (8)

内燃機関本体に回転自在に支持された制御軸の回転位置に応じてバルブリフト特性が変化する可変動弁機構と、上記制御軸にウォームギヤ機構を介して連係され、制御軸を回転方向に駆動するとともに、その回転位置を保持するアクチュエータと、を有し、
上記ウォームギヤ機構が、上記制御軸とともに回転するウォームホイールと、このウォームホイールの外周に形成されたウォームギヤに噛み合うウォームと、を有し、
上記ウォームギヤは、ウォームホイールの周方向一部である所定のギヤ形成区間にのみ形成されている内燃機関の可変動弁装置。
A variable valve mechanism whose valve lift characteristics change according to the rotational position of a control shaft rotatably supported by the internal combustion engine body, and the control shaft are linked via a worm gear mechanism to drive the control shaft in the rotational direction. And an actuator for holding the rotational position,
The worm gear mechanism has a worm wheel that rotates together with the control shaft, and a worm that meshes with a worm gear formed on the outer periphery of the worm wheel,
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein the worm gear is formed only in a predetermined gear forming section that is a part of the worm wheel in the circumferential direction.
上記ギヤ形成区間の両端では、上記ウォームとウォームホイールとが噛み合うことなく空転する請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。   The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the worm and the worm wheel are idled at both ends of the gear forming section without meshing. 上記制御軸の周方向位置の中で、バルブスプリング反力を含めて上記制御軸に作用する反力トルクが互いに接近する方向に反転する死点が、上記ギヤ形成区間に存在する請求項1又は2に記載の内燃機関の可変動弁装置。   The dead point where the reaction force torque acting on the control shaft including the valve spring reaction force in the circumferential direction position of the control shaft reverses in a direction approaching each other exists in the gear forming section. 3. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to 2. 上記制御軸の周方向位置の中で、バルブスプリング反力を含めて上記制御軸に作用する反力トルクが互いに離間する方向に反転する思案点が、上記ギヤ形成区間から外れている請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。   2. A thought point in which a reaction torque acting on the control shaft including a valve spring reaction force in a circumferential direction of the control shaft is reversed in a direction away from each other is out of the gear forming section. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of? 上記可変動弁機構が、吸気弁又は排気弁をバルブスプリング反力に抗して押し下す動弁カムを有し、
上記制御軸の周方向位置の中で上記動弁カムの中心から最も遠い第1位置が、上記ギヤ形成区間に存在する請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
The variable valve mechanism has a valve cam that pushes down an intake valve or an exhaust valve against a valve spring reaction force,
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein a first position farthest from a center of the valve operating cam among circumferential positions of the control shaft exists in the gear forming section.
上記可変動弁機構が、吸気弁又は排気弁をバルブスプリング反力に抗して押し下す動弁カムを有し、
上記制御軸の周方向位置の中で上記動弁カムの中心に最も近い第2位置が、上記ギヤ形成区間から外れている請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
The variable valve mechanism has a valve cam that pushes down an intake valve or an exhaust valve against a valve spring reaction force,
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein a second position closest to a center of the valve operating cam among circumferential positions of the control shaft is out of the gear forming section. .
機関運転状態に応じて制御軸の回転位置が所定の目標回転位置となるように上記アクチュエータを制御する制御手段を有し、
上記ギヤ形成区間は、上記目標回転位置が取り得る実動使用区間を越えるように設定されている請求項1〜6のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
Control means for controlling the actuator so that the rotational position of the control shaft becomes a predetermined target rotational position according to the engine operating state;
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the gear formation section is set so as to exceed an actual operation use section that the target rotational position can take.
上記可変動弁機構が、
制御軸と一体的に回転し、かつ、この制御軸の中心に対して偏心した制御偏心軸部と、
この制御偏心軸部に揺動可能に取り付けられるロッカーアームと、
内燃機関本体に回転自在に支持され、クランクシャフトに連動して回転する駆動軸と、
この駆動軸に揺動可能に取り付けられ、吸気弁又は排気弁をバルブスプリング反力に抗して押し下す動弁カムと、
上記駆動軸と一体的に回転し、かつ、この駆動軸の中心に対して偏心した駆動偏心軸部と、
上記ロッカーアームの一端と駆動偏心軸部とを連係する第1のリンクと、
上記ロッカーアームの他端と動弁カムとを連係する第2のリンクと、
を有する内燃機関の可変動弁装置。
The variable valve mechanism is
A control eccentric shaft portion that rotates integrally with the control shaft and is eccentric with respect to the center of the control shaft;
A rocker arm swingably attached to the control eccentric shaft,
A drive shaft rotatably supported by the internal combustion engine body and rotating in conjunction with the crankshaft;
A valve cam that is swingably attached to the drive shaft and pushes down the intake valve or exhaust valve against the reaction force of the valve spring;
A drive eccentric shaft portion that rotates integrally with the drive shaft and is eccentric with respect to the center of the drive shaft;
A first link linking one end of the rocker arm and the drive eccentric shaft portion;
A second link linking the other end of the rocker arm and the valve cam;
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008202549A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Hitachi Ltd Variable valve gear for internal combustion engine
JP2009085133A (en) * 2007-10-01 2009-04-23 Denso Corp Actuator of valve lift control device
JP2010270607A (en) * 2009-05-19 2010-12-02 Denso Corp Drive device for variable valve lift mechanism

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