JP2005248874A - Variable valve system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase loading property into an internal combustion engine. <P>SOLUTION: This system including a variable valve gear for changing valve opening characteristic of a valve element in accordance with a rotation position of a control shaft 24 is provided with the variable valve gear for changing valve opening characteristic of an intake valve 46 in accordance with a rotation position of the control shaft 24. An electric motor 20 for rotating the control shaft 24 is arranged. Output of the electric motor 20 is transmitted to the control shaft 24 by a power transmission mechanism 22. The power transmission mechanism 22 includes a worm gear 54 rotating together with an output shaft 52, a worm wheel 58 meshing with the worm gear 54, a spur gear 60 rotating together with the worm wheel 58, and a second spur gear 64 meshing with the spur gear 60. The worm wheel 58 and the spur gear 60 are arranged in the same plane while they are integrated as a hybrid gear 56. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、可変動弁システムに係り、特に、制御軸の回転位置に応じて弁体の開弁特性を変化させる可変動弁機構を含む内燃機関の可変動弁システムに関する。   The present invention relates to a variable valve system, and more particularly, to a variable valve system for an internal combustion engine including a variable valve mechanism that changes a valve opening characteristic of a valve body in accordance with a rotational position of a control shaft.

従来、例えば特開2000−234507号公報に開示されるように、制御軸の回転位置に応じて内燃機関の弁体の開弁特性を変更する可変動弁機構を備えるシステムが知られている。このシステムは、モータアクチュエータの出力トルクを制御軸に伝達する機構として、平歯車とウォーム歯車とを含む動力伝達機構を備えている。このような構成によれば、モータアクチュエータに生ずる回転を、大きな減速比で制御軸に伝えることができ、さほど大きな力を要せずに、制御軸に対して確実に所望の回転を与えることができる。   Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-234507, a system including a variable valve mechanism that changes a valve opening characteristic of a valve body of an internal combustion engine in accordance with a rotational position of a control shaft is known. This system includes a power transmission mechanism including a spur gear and a worm gear as a mechanism for transmitting the output torque of the motor actuator to the control shaft. According to such a configuration, the rotation generated in the motor actuator can be transmitted to the control shaft with a large reduction ratio, and a desired rotation can be reliably given to the control shaft without requiring a large force. it can.

特開2000−234507号公報JP 2000-234507 A 特開2000−213317号公報JP 2000-213317 A

上述した可変動弁システムは、より具体的には、モータアクチュエータの出力軸と共に回転する第1平歯ギヤと、この第1平歯ギヤと噛み合う第2平歯ギヤとを含む平歯車を備えている。また、第2平歯ギヤと同じ回転軸に固定されたウォームギヤと、このウォームギヤと噛み合うように配置されたウォームホイルとを備えている。つまり、上述した従来のシステムでは、第2平歯ギヤとウォームギヤを同軸上に固定することにより、平歯車とウォーム歯車との間での力の受け渡しを可能としている。   More specifically, the variable valve system described above includes a spur gear that includes a first spur gear that rotates together with the output shaft of the motor actuator and a second spur gear that meshes with the first spur gear. Yes. Moreover, the worm gear fixed to the same rotating shaft as the 2nd spur gear and the worm wheel arrange | positioned so that it may mesh with this worm gear are provided. That is, in the above-described conventional system, the second spur gear and the worm gear are fixed on the same axis so that the force can be transferred between the spur gear and the worm gear.

しかしながら、可変動弁システムの動力伝達機構は、内燃機関周辺の小さなスペース内に収めなければならない。このため、その動力伝達機構は、十分に小型化されていることが望ましい。ところが、平歯ギヤとウォームギヤとを同一の軸上に固定する上記の構成によれば、その軸方向には、少なくとも平歯ギヤの厚さと、ウォームギヤの軸長とを合わせた長さが必要となる。このため、上記従来の可変動弁機構は、その軸方向において体格を小型化することが困難であるという特性を有していた。   However, the power transmission mechanism of the variable valve system must be contained in a small space around the internal combustion engine. For this reason, it is desirable that the power transmission mechanism is sufficiently downsized. However, according to the above configuration in which the spur gear and the worm gear are fixed on the same shaft, the axial direction requires at least the length of the spur gear and the shaft length of the worm gear. Become. For this reason, the conventional variable valve mechanism has a characteristic that it is difficult to reduce the size of the body in the axial direction.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、動力伝達機構の小型化を実現して内燃機関への搭載性を高めた可変動弁システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a variable valve system that realizes downsizing of a power transmission mechanism and improves mountability to an internal combustion engine. .

第1の発明は、上記の目的を達成するため、可変動弁システムであって、
制御軸の回転位置に応じて弁体の開弁特性を変化させる可変動弁機構と、
前記制御軸を回転させるためのアクチュエータと、
前記制御軸と前記アクチュエータとの間に介在する動力伝達機構とを備え、
前記動力伝達機構は、
ウォームホイルと、
中心軸を前記ウォームホイルと共用する平歯ギヤとを備え、
前記ウォームホイルと前記平歯ギヤとは同一平面内に配置されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a variable valve system,
A variable valve mechanism that changes the valve opening characteristics of the valve body in accordance with the rotational position of the control shaft;
An actuator for rotating the control shaft;
A power transmission mechanism interposed between the control shaft and the actuator;
The power transmission mechanism is
With warm foil,
A spur gear that shares a central axis with the worm wheel,
The worm wheel and the spur gear are arranged in the same plane.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記アクチュエータは電動モータであり、
前記動力伝達機構は、
前記電動モータの出力軸と共に回転するウォームギヤと、
前記制御軸と共に回転する第2平歯ギヤと、
前記ウォームギヤと前記第2平歯ギヤとの間に配置されるハイブリッドギヤとを備え、
前記ハイブリッドギヤは、
その外周の一部に前記ウォームホイルを備え、その外周の他の部分に前記平歯ギヤを備えることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The actuator is an electric motor;
The power transmission mechanism is
A worm gear that rotates together with the output shaft of the electric motor;
A second spur gear rotating with the control shaft;
A hybrid gear disposed between the worm gear and the second spur gear;
The hybrid gear is
The worm wheel is provided in a part of the outer periphery, and the spur gear is provided in the other part of the outer periphery.

また、第3の発明は、第2の発明において、前記第2平歯ギヤは、その外周の一部にのみギヤ歯を備えていることを特徴とする。   The third invention is characterized in that, in the second invention, the second spur gear has gear teeth only on a part of its outer periphery.

また、第4の発明は、第2または第3の発明において、前記ウォームホイルと前記平歯ギヤとは、互いに同心円となるように、かつ、前記ウォームホイルの径が前記平歯ギヤの径に比して大きくなるように形成されていることを特徴とする。   According to a fourth invention, in the second or third invention, the worm wheel and the spur gear are concentric with each other, and the diameter of the worm wheel is equal to the diameter of the spur gear. It is characterized by being formed to be larger than that.

また、第5の発明は、第1乃至第3の発明において、
前記制御軸は、直線上に並んだ複数の気筒を縦断するように配置され、
前記動力伝達機構は、気筒と気筒の間に配置されることを特徴とする。
A fifth invention is the first to third invention, wherein
The control shaft is arranged to cut a plurality of cylinders arranged in a straight line,
The power transmission mechanism is disposed between the cylinders.

第1の発明によれば、制御軸とアクチュエータとの間に介在する動力伝達機構に、ウォームホイルと、そのウォームホイルと中心軸を共用する平歯ギヤとを含めている。ここでは、ウォームホイルと平歯ギヤとが同一平面内に配置されているため、それらの配置に必要な軸方向のスペースを十分に小さくすることができる。   According to the first invention, the power transmission mechanism interposed between the control shaft and the actuator includes the worm wheel and the spur gear that shares the worm wheel and the central shaft. Here, since the worm wheel and the spur gear are arranged in the same plane, the axial space required for the arrangement can be made sufficiently small.

第2の発明によれば、ウォームホイルと平歯ギヤをハイブリッドギヤとして一体化することにより、簡単な構造により、それらを同一平面内に配置し、その結果、それらの配置に必要なスペースを小さくすることができる。   According to the second invention, the worm wheel and the spur gear are integrated as a hybrid gear so that they are arranged in the same plane with a simple structure, and as a result, the space required for the arrangement is reduced. can do.

第3の発明によれば、平歯ギヤと噛み合う第2平歯ギヤについても、ギヤ歯は、その外周の一部、つまり、動力の伝達に必要な部分にのみ形成される。このような構成によれば、ギヤ歯の存在しない部分における設計の自由度が増し、更なる軽量化を実現することができる。   According to the third aspect of the invention, the gear teeth of the second spur gear that meshes with the spur gear are formed only at a part of the outer periphery, that is, at a part necessary for power transmission. According to such a structure, the freedom degree of the design in the part which does not have a gear tooth increases, and the further weight reduction is realizable.

第4の発明によれば、ウォームホイルが平歯ギヤより大きな径を有しているため、電動モータから制御軸へ、大きな減速比でトルクを伝達することができる。このため、本発明によれば、電動モータの定格を十分に小さくすることができる。   According to the fourth invention, since the worm wheel has a larger diameter than the spur gear, torque can be transmitted from the electric motor to the control shaft with a large reduction ratio. For this reason, according to this invention, the rating of an electric motor can be made small enough.

第5の発明によれば、動力伝達機構を気筒間に配置することができる。本発明における動力伝達機構は、十分に小型化されているため、気筒間のスペース内に収めることができる。また、そのような構成によれば、内燃機関の全長を抑えて、内燃機関自身の搭載性を改善することができる。   According to the fifth invention, the power transmission mechanism can be disposed between the cylinders. Since the power transmission mechanism in the present invention is sufficiently downsized, it can be accommodated in the space between the cylinders. Moreover, according to such a structure, the full length of an internal combustion engine can be suppressed and the mounting property of internal combustion engine itself can be improved.

実施の形態1.
[実施の形態1の全体構成]
図1は、本発明の実施の形態1の可変動弁システムの全体構成を説明するための斜視図である。本実施形態のシステムは、直列4気筒式の内燃機関に組み合わされるものであり、個々に気筒に対応して設けられた4つの可変動弁機構10を有している。可変動弁機構10は、各気筒に配置された吸気弁を、所望の開弁特性を実現しつつ、より具体的には、開弁期間(作用角)およびリフト量を所望の値に変化させつつ、カムの回転に合わせて開閉させるための機構である。
Embodiment 1 FIG.
[Overall Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a perspective view for explaining the overall configuration of the variable valve system according to Embodiment 1 of the present invention. The system of this embodiment is combined with an in-line four-cylinder internal combustion engine, and has four variable valve mechanisms 10 provided corresponding to the cylinders individually. The variable valve mechanism 10 changes the valve opening period (working angle) and the lift amount to desired values while realizing the desired valve opening characteristics of the intake valves arranged in each cylinder. On the other hand, it is a mechanism for opening and closing according to the rotation of the cam.

可変動弁機構10は、カムの回転と同期して揺動する揺動アーム12を備えている。揺動アーム12は、後述するように、個々の吸気弁を開弁方向に押圧するための部材である。本実施形態では、内燃機関の個々の気筒に、図示されない吸気弁が2つずつ配置されることから、個々の可変動弁機構10にも、揺動アーム12が2つずつ備えられている。   The variable valve mechanism 10 includes a swing arm 12 that swings in synchronization with the rotation of the cam. As will be described later, the swing arm 12 is a member for pressing each intake valve in the valve opening direction. In this embodiment, two intake valves (not shown) are arranged in each cylinder of the internal combustion engine, so that each variable valve mechanism 10 is also provided with two swing arms 12.

可変動弁機構10には、2つの揺動アームを貫くように、制御軸(図1には非表示)が貫通している。この制御軸は、4つの可変動弁機構10の全てを同様に貫通して、内燃機関の4つの気筒を全て縦断するように配置されている。4つの可変動弁機構10は、その制御軸が回転自在に保持されることにより、内燃機関のシリンダヘッド14に装着されている。   A control shaft (not shown in FIG. 1) passes through the variable valve mechanism 10 so as to penetrate the two swing arms. The control shaft is disposed so as to penetrate all four variable valve mechanisms 10 in a similar manner and to vertically cut all four cylinders of the internal combustion engine. The four variable valve mechanisms 10 are mounted on the cylinder head 14 of the internal combustion engine by holding their control shafts rotatably.

シリンダヘッド14には、また、4つの気筒を縦断するようにカムシャフト16が配置されている。カムシャフト16には、4つの気筒のそれぞれに対応するカム18が設けられている。可変動弁機構10は、後述するように、そのカムの回転に伴って、所望の揺動範囲において揺動アーム12を揺動させることができる。   A camshaft 16 is disposed in the cylinder head 14 so as to cut the four cylinders vertically. The camshaft 16 is provided with a cam 18 corresponding to each of the four cylinders. As will be described later, the variable valve mechanism 10 can swing the swing arm 12 within a desired swing range as the cam rotates.

また、シリンダヘッド14には、モータアクチュエータ20と、その出力軸に連結する動力伝達機構22とが組み込まれている。動力伝達機構22は、モータアクチュエータ20の出力トルクを、上述した制御軸に伝達するための機構である。制御軸は、その出力トルクの伝達を受けることにより、任意の方向に回転することができる。   Further, the cylinder head 14 incorporates a motor actuator 20 and a power transmission mechanism 22 connected to its output shaft. The power transmission mechanism 22 is a mechanism for transmitting the output torque of the motor actuator 20 to the control shaft described above. The control shaft can rotate in any direction by receiving the transmission of the output torque.

可変動弁機構10は、制御軸の回転位置に応じて吸気弁の開弁特性を変化させるように構成されている。このため、本実施形態のシステムによれば、モータアクチュエータ20を回転させて制御軸の回転位置を適当に変化させると、その結果、吸気弁の開弁特性を適当に変化させることができる。   The variable valve mechanism 10 is configured to change the valve opening characteristic of the intake valve in accordance with the rotational position of the control shaft. Therefore, according to the system of the present embodiment, when the motor actuator 20 is rotated and the rotational position of the control shaft is appropriately changed, the valve opening characteristic of the intake valve can be appropriately changed.

[可変動弁機構の構成および動作]
次に、図2を参照して、可変動弁機構10の構成をより詳細に説明する。図2は、図1中にII矢視で示した仮想平面において可変動弁システムを切断することで得られる可変動弁機構10の側面図である。
[Configuration and operation of variable valve mechanism]
Next, the configuration of the variable valve mechanism 10 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 2 is a side view of the variable valve mechanism 10 obtained by cutting the variable valve system in a virtual plane indicated by an arrow II in FIG.

図2において、符号24を付して示す部材は、上述した制御軸である。この図に示すように、制御軸24は、可変動弁機構10の中央部を貫通するように設けられている。可変動弁機構10は、制御軸24に固定されるコントロールアーム26を備えている。コントロールアーム26には、回転軸28を介して中間アーム30が連結されている。中間アーム30の端部にはスライドローラ32が装着されている。   In FIG. 2, a member denoted by reference numeral 24 is the control shaft described above. As shown in this figure, the control shaft 24 is provided so as to penetrate the central portion of the variable valve mechanism 10. The variable valve mechanism 10 includes a control arm 26 fixed to the control shaft 24. An intermediate arm 30 is connected to the control arm 26 via a rotation shaft 28. A slide roller 32 is attached to the end of the intermediate arm 30.

既述した通り、可変動弁機構10は、2つの揺動アーム12を備えている。それら2つの揺動アーム12の間にはスライドアーム34が配置されている。揺動アーム12とスライドアーム34は、互いに一体化された状態で、制御軸12の回りを自在に回動することができる。   As described above, the variable valve mechanism 10 includes the two swing arms 12. A slide arm 34 is disposed between the two swing arms 12. The swing arm 12 and the slide arm 34 can freely rotate around the control shaft 12 in an integrated state.

制御軸24の外周には、ロストモーションスプリング36が装着されている。ロストモーションスプリング36は、その一端が揺動アーム12に掛留められており、揺動アーム12の先端部を図2における時計回り方向に付勢している。揺動アーム12はスライドアーム34と一体化されているため、その付勢力は、スライドアーム34をカム18の方向に押しつける力として作用する。   A lost motion spring 36 is mounted on the outer periphery of the control shaft 24. One end of the lost motion spring 36 is hooked on the swing arm 12, and the tip of the swing arm 12 is urged clockwise in FIG. Since the swing arm 12 is integrated with the slide arm 34, the biasing force acts as a force for pressing the slide arm 34 toward the cam 18.

スライドアーム34は、上記の付勢力を受けて、中間アーム30のスライドローラ32に当接している。また、中間アーム30は、その付勢力を受けて、カム18と当接した状態を維持している。このように、可変動弁機構10においては、ロストモーションスプリング36の発する付勢力により、スライドローラ34とカム18との機械的な当接が常に維持されている。   The slide arm 34 is in contact with the slide roller 32 of the intermediate arm 30 under the above urging force. Further, the intermediate arm 30 receives the urging force and maintains a state where it is in contact with the cam 18. Thus, in the variable valve mechanism 10, the mechanical contact between the slide roller 34 and the cam 18 is always maintained by the biasing force generated by the lost motion spring 36.

この状態でカム18が回転し、カムノーズが中間アーム30を押圧し始めると、中間アーム30は、回転軸28を支点として、スライドローラ32を下方へ押し下げるように回動する。この際、スライドローラ32は、スライドアーム34の表面上を転動しながら、スライドアーム34及び揺動アーム12を図2における反時計回り方向に回転させる。   When the cam 18 rotates in this state and the cam nose starts to press the intermediate arm 30, the intermediate arm 30 rotates to push the slide roller 32 downward with the rotation shaft 28 as a fulcrum. At this time, the slide roller 32 rotates the slide arm 34 and the swing arm 12 counterclockwise in FIG. 2 while rolling on the surface of the slide arm 34.

反時計回りの回動は、カム18の作用点がカムノーズのピークに達するまで継続する。そして、カム18の作用点がカムノーズのピークを超えると、中間アーム30が元の位置に戻り始めることにより、スライドアーム34および揺動アーム12の回動方向が、図2における時計回り方向に反転する。カム18の回転中は、以上の動作が繰り返されることにより、その回転と同期した揺動が揺動アーム12に発生する。   The counterclockwise rotation continues until the operating point of the cam 18 reaches the peak of the cam nose. When the working point of the cam 18 exceeds the peak of the cam nose, the intermediate arm 30 starts to return to the original position, so that the rotation directions of the slide arm 34 and the swing arm 12 are reversed in the clockwise direction in FIG. To do. While the cam 18 is rotating, the above operation is repeated, so that the swing arm 12 is swung in synchronization with the rotation.

揺動アーム12の下方には、ロッカーアーム38が配置されている。ロッカーアーム38の一端は、油圧ラッシュアジャスタ40により支持されている。また、ロッカーアーム38の中央部分には、揺動アーム12と当接するローラ42が設けられている。更に、ロッカーアーム38の他端には、弁軸44が連結されている。   A rocker arm 38 is disposed below the swing arm 12. One end of the rocker arm 38 is supported by a hydraulic lash adjuster 40. In addition, a roller 42 that comes into contact with the swing arm 12 is provided at the central portion of the rocker arm 38. Further, a valve shaft 44 is connected to the other end of the rocker arm 38.

弁軸44は、その下端において吸気弁46に固定されていると共に、図示しないバルブスプリングによって閉弁方向に付勢されている。ロッカーアーム38は、そのバルブスプリングの付勢力により、揺動アーム12と当接する方向に押圧されている。   The valve shaft 44 is fixed to the intake valve 46 at the lower end thereof and is urged in the valve closing direction by a valve spring (not shown). The rocker arm 38 is pressed in a direction in contact with the swing arm 12 by the urging force of the valve spring.

揺動アーム12には、制御軸24に対して同心円形状に設けられた同心円部分48と、その同心円部分48に隣接する押圧部分50とが設けられている。揺動アーム12は、基準の状態では、同心円部分48をロッカーアーム38に当接させている(図2に示す状態)。この場合、揺動アーム12は、ロッカーアーム38の状態を変えずに回動することができる。   The swing arm 12 is provided with a concentric circle portion 48 concentrically provided with respect to the control shaft 24 and a pressing portion 50 adjacent to the concentric circle portion 48. In the reference state, the swing arm 12 has the concentric circle portion 48 in contact with the rocker arm 38 (the state shown in FIG. 2). In this case, the swing arm 12 can be rotated without changing the state of the rocker arm 38.

ロッカーアーム38との当接点は、揺動アーム12が図2に示す反時計回り方向に回動するに連れて、同心円部分48と押圧部分50との境界に近づき、やがては押圧部分50に移行する。揺動アーム12が、押圧部分50においてロッカーアーム38と当接する状況下では、揺動アーム12の回転角が増すに連れてロッカーアーム38が開弁方向に押圧される。その結果、吸気弁46に開弁リフトが与えられる。   The contact point with the rocker arm 38 approaches the boundary between the concentric part 48 and the pressing part 50 as the swinging arm 12 rotates counterclockwise as shown in FIG. To do. Under a situation where the swing arm 12 is in contact with the rocker arm 38 at the pressing portion 50, the rocker arm 38 is pressed in the valve opening direction as the rotation angle of the swing arm 12 increases. As a result, a valve opening lift is given to the intake valve 46.

揺動アーム12は、上述した通り、カム18の回転と同期して揺動する。そして、揺動アーム12が揺動する過程において、押圧部分50がロッカーアーム38に接する領域では、揺動アーム12の回転に伴って吸気弁46に開弁リフトが生ずる。このため、可変動弁機構10によれば、カム18の回転中に、その回転動作と同期した状態で吸気弁40を開閉動作させることができる。   As described above, the swing arm 12 swings in synchronization with the rotation of the cam 18. In the process of swinging the swing arm 12, in the region where the pressing portion 50 is in contact with the rocker arm 38, the valve opening lift is generated in the intake valve 46 as the swing arm 12 rotates. Therefore, according to the variable valve mechanism 10, the intake valve 40 can be opened / closed while the cam 18 is rotating in a state synchronized with the rotating operation.

ところで、可変動弁機構10は、制御軸24の回転位置に応じて、揺動アーム12の基準の回転位置を変化させるように構成されている。具体的には、図2に示す状況下で、制御軸24が時計回り方向に回転させられると、カム18による規制を受けながら中間アーム30の姿勢が変化するのに伴い、スライドアーム34および揺動アーム12の姿勢も、時計回り方向に変化する。つまり、揺動アーム12の基準位置が、図2に示す位置より、時計回り方向に所定角度だけ回転した位置に変化する。   By the way, the variable valve mechanism 10 is configured to change the reference rotational position of the swing arm 12 in accordance with the rotational position of the control shaft 24. Specifically, when the control shaft 24 is rotated in the clockwise direction in the situation shown in FIG. The posture of the moving arm 12 also changes in the clockwise direction. That is, the reference position of the swing arm 12 changes from the position shown in FIG. 2 to a position rotated by a predetermined angle in the clockwise direction.

揺動アーム12の基準位置がこのように変化すると、ロッカーアーム38が押圧され始めるまでに揺動アーム12に与えるべき回動量は増加する。カム18の回転に伴う揺動アーム12の揺動幅はほぼ一定であるから、上記の回動量が増えれば、現実にロッカーアーム38を押し下げるために利用される回転角は小さくなる。このため、吸気弁46の作用角及びリフト量は、制御軸24が図2における時計回り方向に回動されるほど小さなものとなる。   When the reference position of the swing arm 12 changes in this way, the amount of rotation to be given to the swing arm 12 before the rocker arm 38 begins to be pressed increases. Since the swinging width of the swinging arm 12 with the rotation of the cam 18 is substantially constant, the rotation angle actually used to push down the rocker arm 38 decreases as the amount of rotation increases. Therefore, the operating angle and the lift amount of the intake valve 46 become smaller as the control shaft 24 is rotated in the clockwise direction in FIG.

制御軸24が図2における反時計回り方向に回動されると、上述した現象と逆の現象が生ずる。このため、可変動弁機構10によれば、制御軸24が反時計回り方向に回動されるほど、吸気弁46の作用角及びリフト量が増大する。このように、本実施形態のシステムによれば、制御軸24の回転位置を変化させることにより、吸気弁46の作用角及びリフト量を、自由に増減させることが可能である。   When the control shaft 24 is rotated counterclockwise in FIG. 2, a phenomenon opposite to the above-described phenomenon occurs. For this reason, according to the variable valve mechanism 10, the operating angle and the lift amount of the intake valve 46 increase as the control shaft 24 rotates counterclockwise. Thus, according to the system of the present embodiment, the operating angle and the lift amount of the intake valve 46 can be freely increased or decreased by changing the rotational position of the control shaft 24.

[実施の形態1の特徴]
本実施形態の可変動弁システムは、既述した通り、モータアクチュエータ20を適当に駆動することにより、制御軸24の回転位置を適当に制御することができる。ここで、本実施形態のシステムは、モータアクチュエータ20の出力トルクを制御軸24に伝達するための動力伝達機構22を、十分に薄型化したうえで第2気筒と第3気筒の間のスペース内に収納している(図1参照)点に特徴を有している。
[Features of Embodiment 1]
As described above, the variable valve system of this embodiment can appropriately control the rotational position of the control shaft 24 by appropriately driving the motor actuator 20. Here, in the system of the present embodiment, the power transmission mechanism 22 for transmitting the output torque of the motor actuator 20 to the control shaft 24 is sufficiently thinned, and the space between the second cylinder and the third cylinder is reduced. (See FIG. 1).

以下、図3を参照して、その特徴点を詳細に説明する。図3は、図1中にIII矢視で示した仮想平面において可変動弁システムを切断することで得られる動力伝達機構の側面図である。図3に示すように、動力伝達機構22は、モータアクチュエータ20の出力軸52と共に回転するウォームギヤ54を有している。ウォームギヤ54は、その軸方向に螺旋状に刻まれたギヤ歯を有しており、ハイブリッドギヤ56と噛み合わされている。   Hereinafter, the feature points will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a side view of a power transmission mechanism obtained by cutting the variable valve system in a virtual plane indicated by an arrow III in FIG. As shown in FIG. 3, the power transmission mechanism 22 has a worm gear 54 that rotates together with the output shaft 52 of the motor actuator 20. The worm gear 54 has gear teeth spirally engraved in the axial direction, and meshes with the hybrid gear 56.

ハイブリッドギヤ56は、その外周の一部にウォームホイル58を備えていると共に、ウォームホイル58と重ならない位置に平歯ギヤ60を備えている。ウォームホイル58には、軸方向に対して斜めに傾斜したギヤ歯が等間隔で複数刻まれている。ハイブリッドギヤ56は、そのウォームホイル58において、上述したウォームギヤ54と連結されている。   The hybrid gear 56 includes a worm wheel 58 on a part of the outer periphery thereof, and a spur gear 60 at a position that does not overlap the worm wheel 58. The worm wheel 58 has a plurality of gear teeth that are inclined obliquely with respect to the axial direction at equal intervals. The hybrid gear 56 is connected to the worm gear 54 described above at the worm wheel 58.

ウォームホイル58と平歯ギヤ60とは、互いに同一平面内に配置された同心円となるように形成されている。より具体的には、ウォームホイル58と平歯ギヤ60とは、回転軸62を中心として、同一平面内で一体物として回転するように構成されている。平歯ギヤ60には、第2平歯ギヤ64が噛み合わされている。第2平歯ギヤ64は、制御軸24の周囲に固定されている。このため、動力伝達機構22によれば、モータアクチュエータ20の発生する出力トルクを、ウォームギヤ54、ハイブリッドギヤ56および第2平歯ギヤ64を介して制御軸24に伝達することができる。   The worm wheel 58 and the spur gear 60 are formed to be concentric circles arranged in the same plane. More specifically, the worm wheel 58 and the spur gear 60 are configured so as to rotate as a single body within the same plane around the rotation shaft 62. A second spur gear 64 is meshed with the spur gear 60. The second spur gear 64 is fixed around the control shaft 24. Therefore, according to the power transmission mechanism 22, the output torque generated by the motor actuator 20 can be transmitted to the control shaft 24 via the worm gear 54, the hybrid gear 56 and the second spur gear 64.

以上説明した通り、本実施形態のシステムでは、ウォームホイル58と平歯ギヤ60とが、一体化された状態で、同一平面内に配置されるように構成されている。単一の回転軸回りにウォームホイルと平歯ギヤとを形成する場合は、それらのギヤがそれぞれ準備され、互いに重ね合わされた状態で用いられるのが一般的である。   As described above, in the system of the present embodiment, the worm wheel 58 and the spur gear 60 are configured so as to be arranged in the same plane in an integrated state. When forming a worm wheel and a spur gear around a single rotation axis, the gears are generally prepared and used in a state of being overlaid on each other.

これに対して、上述した構成によれば、ギヤ歯の重ね合わせが不要となることから、それらを収納するために厚さ方向(軸方向)に確保するべきスペースを、一般的な場合に比して十分に小さく(薄く)することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、動力伝達機構22に対して、優れた搭載性を付与することができる。   On the other hand, according to the above-described configuration, the gear teeth do not need to be overlapped. Therefore, a space to be secured in the thickness direction (axial direction) for storing them is compared with a general case. And can be made sufficiently small (thin). For this reason, according to the system of the present embodiment, excellent mountability can be imparted to the power transmission mechanism 22.

また、本実施形態のシステムでは、ウォームホイル58の径が平歯ギヤ60の径に比して大きくなるようにハイブリッドギヤ56が形成されている。このような構成によれば、モータアクチュエータ20から制御軸24へ向かう正方向の動力伝達を、大きな減速比で行うことができる。   In the system of this embodiment, the hybrid gear 56 is formed so that the diameter of the worm wheel 58 is larger than the diameter of the spur gear 60. According to such a configuration, power transmission in the positive direction from the motor actuator 20 toward the control shaft 24 can be performed with a large reduction ratio.

ウォームギヤ54とウォームホイル58との組み合わせによれば、一般的な特性として、正方向に高い減速比を得ることができる。本実施形態のシステムによれば、そのような減速比に比して、正方向の減速比を更に高めることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、モータアクチュエータ20の体格を十分に小型化しつつ、制御軸24の駆動に必要な動力を確保することができる。   According to the combination of the worm gear 54 and the worm wheel 58, a high reduction ratio in the positive direction can be obtained as a general characteristic. According to the system of the present embodiment, the forward reduction ratio can be further increased as compared with such a reduction ratio. For this reason, according to the system of the present embodiment, it is possible to secure the power necessary for driving the control shaft 24 while sufficiently reducing the size of the motor actuator 20.

また、本実施形態のシステムでは、ウォームホイル58、平歯ギヤ60、および第2平歯ギヤ64を、それぞれ制御軸24の制御に必要な幅だけ設けることとしている。すなわち、本実施形態における制御軸24は、吸気弁46の開弁特性を最大リフト特性と最小リフト特性との間で変化させるのに必要な範囲で回転することができれば十分である。そして、制御軸24をそのような範囲で回転させるうえでは、ウォームホイル58や平歯ギヤ60、更には第2平歯ギヤ64は、360°の全域に設ける必要はない。   Further, in the system of the present embodiment, the worm wheel 58, the spur gear 60, and the second spur gear 64 are each provided with a width necessary for controlling the control shaft 24. That is, it is sufficient that the control shaft 24 in the present embodiment can rotate within a range necessary for changing the valve opening characteristic of the intake valve 46 between the maximum lift characteristic and the minimum lift characteristic. In order to rotate the control shaft 24 within such a range, the worm wheel 58, the spur gear 60, and further the second spur gear 64 need not be provided in the entire 360 ° range.

そこで、本実施形態では、それらのギヤ歯を動力伝達に必要な角度範囲にのみ設けると共に、ギヤ歯の不要な箇所からは可能な限りギヤ鋼材自体を切削して、動力伝達機構22の軽量化を図ることとした。その結果、本実施形態のシステムでは、十分な軽量化が実現されている。また、このような構成によれば、それぞれのギヤ歯の慣性モーメントが減るため、応答性の向上効果をも得ることができる。   Therefore, in the present embodiment, the gear teeth are provided only in an angle range necessary for power transmission, and the gear steel material itself is cut as much as possible from a portion where the gear teeth are not required, thereby reducing the weight of the power transmission mechanism 22. We decided to plan. As a result, in the system of this embodiment, sufficient weight reduction is realized. Moreover, according to such a structure, since the moment of inertia of each gear tooth reduces, the responsiveness improvement effect can also be acquired.

また、本実施形態のシステムでは、上述した通り、ウォームホイル58の回転軸62を制御軸24とは別に設けて、ウォームホイル58と制御軸24の間に平歯ギヤ60と第2平歯ギヤ64とを介在させることとしている。このような構成によれば、ウォームホイル58のサイズや配置に大きな自由度を高めることができる。その結果、カム18との干渉を避けながらウォームホイル58に大きな径を確保することなどが可能となる。また、このような構成によれば、モータアクチュエータ20の搭載位置に関する自由度も高めることができる。   In the system of the present embodiment, as described above, the rotation shaft 62 of the worm wheel 58 is provided separately from the control shaft 24, and the spur gear 60 and the second spur gear between the worm wheel 58 and the control shaft 24. 64 is interposed. According to such a configuration, a large degree of freedom can be increased in the size and arrangement of the worm wheel 58. As a result, it is possible to ensure a large diameter for the worm wheel 58 while avoiding interference with the cam 18. Moreover, according to such a structure, the freedom degree regarding the mounting position of the motor actuator 20 can also be raised.

更に、上述した構成によれば、平歯ギヤ60および第2平歯ギヤ64が存在していることにより、ウォームギヤ54とウォームホイル58の間に作用するトルクが減少する。このため、本実施形態のシステムによれば、ウォームギヤ54及びウォームホイル58の摩擦ロスや摩耗を十分に低減することができる。   Further, according to the above-described configuration, the torque acting between the worm gear 54 and the worm wheel 58 is reduced due to the presence of the spur gear 60 and the second spur gear 64. For this reason, according to the system of the present embodiment, friction loss and wear of the worm gear 54 and the worm wheel 58 can be sufficiently reduced.

ところで、上述した実施の形態1においては、動力伝達機構22及びモータアクチュエータ20を、第2気筒と第3気筒の間に配置することとしているが、その搭載位置はこれに限定されるものではない。すなわち、それらの機構は、第1気筒と第2気筒との間、或いは第3気筒と第4気筒との間など、他の気筒間のスペースに配置することとしても、更には、内燃機関の端部に余裕がある場合には、その端部に配置することとしてもよい。   In the first embodiment described above, the power transmission mechanism 22 and the motor actuator 20 are arranged between the second cylinder and the third cylinder. However, the mounting position is not limited to this. . That is, these mechanisms can be arranged in a space between other cylinders, such as between the first cylinder and the second cylinder, or between the third cylinder and the fourth cylinder. When there is a margin at the end, it may be arranged at the end.

本発明の実施の形態1の可変動弁システムの全体構成を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the whole structure of the variable valve system of Embodiment 1 of this invention. 図1中にII矢視で示した仮想平面において可変動弁システムを切断することで得られる可変動弁機構の側面図である。It is a side view of the variable valve mechanism obtained by cut | disconnecting a variable valve system in the virtual plane shown by the II arrow in FIG. 図1中にIII矢視で示した仮想平面において可変動弁システムを切断することで得られる動力伝達機構の側面図である。It is a side view of the power transmission mechanism obtained by cut | disconnecting a variable valve system in the virtual plane shown by the III arrow in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 可変動弁機構
12 揺動アーム
14 シリンダブロック
16 カムシャフト
18 カム
20 モータアクチュエータ
22 動力伝達機構
24 制御軸
26 コントロールアーム
30 中間アーム
34 スライドアーム
38 ロッカーアーム
46 吸気弁
54 ウォームギヤ
56 ハイブリッドギヤ
58 ウォームホイル
60 平歯ギヤ
64 第2平歯ギヤ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Variable valve mechanism 12 Swing arm 14 Cylinder block 16 Cam shaft 18 Cam 20 Motor actuator 22 Power transmission mechanism 24 Control shaft 26 Control arm 30 Intermediate arm 34 Slide arm 38 Rocker arm 46 Intake valve 54 Worm gear 56 Hybrid gear 58 Worm wheel 60 spur gear 64 second spur gear

Claims (5)

制御軸の回転位置に応じて弁体の開弁特性を変化させる可変動弁機構と、
前記制御軸を回転させるためのアクチュエータと、
前記制御軸と前記アクチュエータとの間に介在する動力伝達機構とを備え、
前記動力伝達機構は、
ウォームホイルと、
中心軸を前記ウォームホイルと共用する平歯ギヤとを備え、
前記ウォームホイルと前記平歯ギヤとは同一平面内に配置されていることを特徴とする可変動弁システム。
A variable valve mechanism that changes the valve opening characteristics of the valve body in accordance with the rotational position of the control shaft;
An actuator for rotating the control shaft;
A power transmission mechanism interposed between the control shaft and the actuator;
The power transmission mechanism is
With warm foil,
A spur gear that shares a central axis with the worm wheel,
The variable valve system, wherein the worm wheel and the spur gear are arranged in the same plane.
前記アクチュエータは電動モータであり、
前記動力伝達機構は、
前記電動モータの出力軸と共に回転するウォームギヤと、
前記制御軸と共に回転する第2平歯ギヤと、
前記ウォームギヤと前記第2平歯ギヤとの間に配置されるハイブリッドギヤとを備え、
前記ハイブリッドギヤは、
その外周の一部に前記ウォームホイルを備え、その外周の他の部分に前記平歯ギヤを備えることを特徴とする請求項1記載の可変動弁システム。
The actuator is an electric motor;
The power transmission mechanism is
A worm gear that rotates together with the output shaft of the electric motor;
A second spur gear rotating with the control shaft;
A hybrid gear disposed between the worm gear and the second spur gear;
The hybrid gear is
The variable valve system according to claim 1, wherein the worm wheel is provided at a part of the outer periphery, and the spur gear is provided at the other part of the outer periphery.
前記第2平歯ギヤは、その外周の一部にのみギヤ歯を備えていることを特徴とする請求項2記載の可変動弁システム。   The variable valve operating system according to claim 2, wherein the second spur gear has gear teeth only on a part of its outer periphery. 前記ウォームホイルと前記平歯ギヤとは、互いに同心円となるように、かつ、前記ウォームホイルの径が前記平歯ギヤの径に比して大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項2または3記載の可変動弁システム。   The worm wheel and the spur gear are formed so as to be concentric with each other, and the diameter of the worm wheel is larger than the diameter of the spur gear. Item 4. The variable valve system according to Item 2 or 3. 前記制御軸は、直線上に並んだ複数の気筒を縦断するように配置され、
前記動力伝達機構は、気筒と気筒の間に配置されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の可変動弁システム。
The control shaft is arranged to cut a plurality of cylinders arranged in a straight line,
The variable valve system according to any one of claims 1 to 3, wherein the power transmission mechanism is disposed between the cylinders.
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CN101581240B (en) * 2009-06-30 2011-09-21 奇瑞汽车股份有限公司 Continuous variable valve lift device and control method thereof

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