JP2005315185A - 可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 リンク機構を駆動するための電動機に要求される出力や消費電力を抑えることが可能な可変動弁機構を提供する。
【解決手段】 電動機１２の回転運動をリンク機構１４により直線運動に変換し、気筒１開閉用の弁手段２をバルブスプリング７に抗して駆動する可変動弁機構１１において、前記バルブスプリングから前記リンク機構へ付加されるトルクを低減するように作用する反トルクを前記リンク機構へ付加するトルク低減機構３０を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁を駆動する可変動弁機構に関する。

モータの回転運動をクランク機構により直線運動に変換して吸排気弁を開閉させる可変動弁装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
特開２００１−１５２８２０号公報 特公表２００２−５００３１１号公報

クランク機構などのリンク機構には、吸排気弁に設けられたバルブスプリングの反発力によるトルク（バルブスプリングトルク）が付加されている。モータ（電動機）には、このトルクに抗して吸排気弁を開閉するための出力が要求される。そのため、バルブスプリングトルクが増加すると、電動機の消費電力や要求出力が増加し、電動機の大型化を招くおそれがある。

そこで、本発明は、リンク機構を駆動するための電動機に要求される出力や消費電力を抑えることが可能な可変動弁機構を提供することを目的とする。

本発明の可変動弁機構は、電動機の回転運動をリンク機構により直線運動に変換し、気筒開閉用の弁手段をバルブスプリングに抗して駆動する可変動弁機構において、前記バルブスプリングから前記リンク機構へ付加されるトルクを低減するように作用する反トルクを前記リンク機構へ付加するトルク低減機構を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の可変動弁機構によれば、トルク低減機構によりリンク機構に付加されるトルクが低減されるので、電動機に要求される出力を低減させることができる。また、弁手段の開閉に伴うバルブスプリングからリンク機構に付加されるトルクの変動を、トルク低減手段によって抑制することができる。そのため、電動機の出力を安定化させることができる。これにより、電動機の消費電力を低減させるとともに、電動機に必要な定格出力を抑えることができる。

本発明の可変動弁機構は、前記電動機の回転運動を減速して前記リンク機構へ伝達する減速機構を備えていてもよい（請求項２）。減速機構で電動機の回転を減速させてリンク機構へ伝達することにより、電動機の動力を増幅させてリンク機構へ伝達させることができる。そのため、電動機に要求される出力をさらに低減させ、電動機の消費電力や電動機に必要な定格出力を抑えることができる。

本発明の可変動弁機構は、前記リンク機構として、前記電動機の回転が伝達される回転プレートと、一端が前記回転プレートの偏心位置に連結され、他端が前記弁手段に連結されるリンクと、が設けられ、前記トルク低減機構は、前記回転プレートと一体で回転するか又は前記回転プレートの回転速度に対して１／Ｎ倍（但し、Ｎは整数）の回転速度で回転し、表面にカム面が形成された反位相カムと、前記カム面に接触するカム押え部材と、前記カム押え部材を前記反位相カムのカム面に向かって付勢する付勢手段と、を備え、前記反位相カムのカム面の輪郭は、前記バルブスプリングの反力によって前記リンク機構に付加されるバルブスプリングトルクを相殺する反トルクが前記付勢手段から前記反位相カムに付加されるように設定されていてもよい（請求項３）。このようなカム面を有する反位相カムがカム面にカム押え部材を付勢手段で押し付けられつつ回転プレートと回転することで、リンク機構にバルブスプリングトルクを相殺する反トルクを付加させることができる。そのため、簡素な構成で反トルクをリンク機構へ付加させることができる。

なお、本発明における「相殺」の概念は、バルブスプリングトルクを完全に打ち消す場合に限定されない。リンク機構に作用するトルクを反トルクによって低減させる場合も含まれる。

本発明の可変動弁機構は、前記弁手段の動弁特性を調整する動弁特性調整機構を備えていてもよい（請求項４）。この場合、リンク機構等の部品の加工精度に起因する動弁特性（作用角、リフト量など）のばらつきを動弁特性調整機構により調整することができる。そのため、本発明を複数の気筒を有する内燃機関に適用した場合、リンク機構等の部品の加工精度にばらつきがあっても動弁特性調整機構により動弁特性を調整して各気筒の吸入空気量を揃えることができる。これにより、内燃機関のトルク変動を抑え、運転を安定させることができる。

本発明の可変動弁機構は、前記弁手段のバルブヘッドと反対側にステムエンドキャップが設けられ、前記リンクは前記ステムエンドキャップと接触及び離間が可能な作用部を介して前記弁手段を開方向へ駆動し、前記作用部と前記ステムエンドキャップとを離間させるばね手段を備えていてもよい（請求項５）。リンクは、弁手段を開方向へ駆動するためにまず作用部とステムエンドキャップとを接触させる。そのため、ばね手段によって離間された作用部とステムエンドキャップとの距離（クリアランス）を変更することで、弁手段の開弁開始時期を調整することができる。このように弁手段の開弁開始時期を調整して、弁手段の作用角を調整する。なお、クリアランスは、例えばステムエンドキャップの厚さを変更することにより調整することができる。

以上に説明したように、本発明によれば、リンク機構へ付加されるバルブスプリングトルク等のトルクを低減させるとともに安定化させることができるので、電動機の消費電力、電動機に必要な定格出力を抑えることができる。そのため、電動機を小型化して搭載性を向上させることができる。また、弁手段の動弁特性が調整できるので、複数の気筒を有する内燃機関に本発明を適用した場合にリンク機構の部品の加工精度にばらつきがあっても各気筒の吸入空気量等を揃えることができる。そのため、内燃機関の運転を安定させることができる。

図１に、本発明の一実施形態に係る可変動弁機構の斜視図を示す。図１の動弁装置１１は、複数の気筒（図１では一つのみを示す。）を有するレシプロ式内燃機関に組み込まれる。この内燃機関では、一つの気筒１にそれぞれ二本の吸気弁２が設けられ、吸気弁２、２は動弁装置１１にて開閉駆動される。図２に吸気弁２の拡大図を示す。吸気弁２はフレキシブルリフタ機構３を介して動弁装置１１と連結されている。周知のように吸気弁２は、バルブヘッド２ａとステム２ｂとを有している。フレキシブルリフタ機構３は、動弁装置１１と連結される作用部としてのバルブリフタ４と、吸気弁２のステム２ｂの上端に取り付けられるステムエンドキャップ５と、バルブリフタ４とステムエンドキャップ５との間に圧縮して配置されてこれらを離間させる方向に付勢するばね手段としてのフレキシブルスプリング６とを備えている。各吸気弁２は、バルブスプリング７の圧縮反力によって図１の上側（吸気弁２の閉弁方向）に付勢され、それにより吸気ポートのバルブシート（不図示）に吸気弁２が密着して吸気ポートが閉じられる。

動弁装置１１は、駆動源としての電動機（以下、モータと呼ぶ。）１２と、モータ１２の回転運動を減速して伝達する減速機構としてのギア列１３と、ギア列１３で減速されたモータ１２の回転運動を吸気弁２の直線的な開閉運動に変換するリンク機構１４とを備えている。モータ１２には回転速度の制御が可能なＤＣブラシレスモータ等が使用される。また、モータ１２には、その回転位置を検出するためのレゾルバ、ロータリエンコーダ等の位置検出センサ（不図示）が内蔵されている。ギア列１３は、モータ１２の駆動軸１２ａに取り付けられる駆動ギア１５と、駆動ギア１５と噛み合う減速ギア１６と、減速ギア１６を支持する中間軸１７とをそなえている。駆動ギア１５と減速ギア１６とは、モータ１２の回転が減速されてリンク機構１４へ伝達されるようにギア比が設定される。

図３は動弁装置１１の正面図、図４は動弁装置１１の右側面図である。リンク機構１４は、一端が減速ギア１６の回転中心ＣＬ１から距離ｒ偏心した位置に設けられているピン１６ａに連結され、他端がバルブリフタ４の軸受４ａと連結されるリンク１８を備えている。図３に示したようにリンク１８の他端側（軸受４ａと連結される側）には、リンク１８が二本の吸気弁２と連結可能なように軸１８ａが設けられている。このように減速ギア１６にリンク１８が連結されることで、減速ギア１６は本発明の回転プレートとして機能する。なお、図４に示したようにリンク機構１４によって吸気弁２がスムーズに開閉方向へ駆動されるように、内燃機関のシリンダヘッドやカムキャリア（共に不図示）にバルブリフタ４を案内するガイド１９が設けられる。

以上のリンク機構１４においては、モータ１２の回転運動が駆動ギア１５を介して減速ギア１６へ伝達されると、一端が減速ギア１６のピン１６ａと連結されたリンク１８によって回転運動が直線運動に変換されてバルブリフタ４、４が往復動する。なお、図２に示したようにバルブリフタ４とステムエンドキャップ５との間にはフレキシブルスプリング６によってクリアランスｔが設けられている。バルブリフタ４が、リンク１８によって図１の下方（吸気弁２の開弁方向）へ押し込まれるとフレキシブルスプリング６が圧縮されてクリアランスｔが零となり、その後バルブリフタ４とステムエンドキャップ５とが一体で押し下げられて吸気弁２が開弁方向へ駆動される。そのため、クリアランスｔを変更して吸気弁２の開弁開始時期を調整し、吸気弁２の作用角を調整することができる。クリアランスｔは、例えばステムエンドキャップ５の厚さを調整することで変更できる。このように、クリアランスｔを変更して吸気弁２の動弁特性を調整することにより、フレキシブルリフタ機構３は本発明の動弁特性調整機構として機能する。

図１に示したように、動弁装置１１にはトルク低減機構３０が設けられている。トルク低減機構３０はバルブスプリング７が吸気弁２を閉弁方向に押し戻す力に基づいてリンク機構１４に作用するトルク（バルブスプリングトルク）を低減するために設けられている。図３及び図４に詳しく示すように、トルク低減機構３０は、中間軸１７と一体に回転可能な反位相カム３１と、その反位相カム３１と対向して配置されたトルク付加装置３２とを備えている。反位相カム３１の外周面はカム面３１ａとして構成されている。トルク付加装置３２は、ハウジング３３と、反位相カム３１のカム面３１ａに押し付けられるカム押え部材としてのローラリフタ３４と、ハウジング３３とローラリフタ３４との間に圧縮状態で装着され、ローラリフタ３４を反位相カム３１のカム面３１ａに押し付ける付勢手段としてのスプリング３５とを備えている。ローラリフタ３４は、カム面３１ａと接触して反位相カム３１の回転に伴って回転するローラ３４ａを備えている。

反位相カム３１のカム面３１ａは、図５に実線で示したように、中間軸１７と同軸の一定半径の円弧（これをベース円と呼ぶ。）を描いて延びる円弧部３１ｂと、その円弧部３１ｂよりも中心側に後退した後退部３１ｃとを備えている。このようなカム面３１ａの形状（カムプロファイル）はバルブスプリングトルクに基づいて設計される。以下、カム面３１ａの設計について説明する。

バルブスプリングトルクＴｖ（Ｎ・ｍ）は、バルブスプリング７の圧縮反力をＦｓ（Ｎ）、減速ギア１６が単位角度回転するときの吸気弁２のリフト速度をＶｖ（ｍ／ｒａｄ）としたとき、これらの積Ｆｓ×Ｖｖに補正係数を掛けて算出する。

図６に、減速ギア１６の回転角と圧縮反力Ｆｓ及びリフト速度Ｖｖとの相関関係の一例を示す。図６では、圧縮反力Ｆｓに関しては吸気弁２を閉位置へ押し戻す方向を正方向にとり、リフト速度Ｖｖは吸気弁２が開く方向へ動作する方向への速度を正方向にとっている。また、バルブスプリングトルクＴｖはリンク１８をモータ１２による回転方向と逆方向に押し戻す方向のトルクを正方向にとっている。図６に示したように、吸気弁２のリフト速度Ｖｖはリフト（開動作）が開始される位置Ｐ１から上昇を開始し、リフト途中でピークを迎える。そして、吸気弁２の最大リフト量が得られる図６の縦軸位置Ｐ２、つまり減速ギア１６のピン１６ａが最も吸気弁２に近付いた位置にてリフト速度Ｖｖが零に復帰し、その後は吸気弁２が閉じる途中にリフト速度Ｖｖが負方向のピークを迎え、吸気弁２が完全に閉じる位置Ｐ３でリフト速度Ｖｖが零に戻る。なお、リフト速度Ｖｖの変化は２本の吸気弁２において互いに等しいものとする。

一方、圧縮反力Ｆｓは吸気弁２が開く位置Ｐ１から徐々に上昇し、最大リフト位置Ｐ２にてピークに達する。最大リフト位置Ｐ２から吸気弁２が完全に閉じる位置Ｐ３までの間は圧縮反力Ｆｓが徐々に減少する。そのため、バルブスプリングトルクＴｖは、減速ギア１６の回転角に対して図６に実線で示したような相関関係をもつ。バルブスプリングトルクＴｖの波形はリフト速度Ｖｖの波形と比較して正負のそれぞれのピークが最大リフト位置Ｐ２に偏ったような波形となる。

リンク機構１４に作用するバルブスプリングトルクＴｖを相殺するためには、トルク低減機構３０から図６に破線で示したようなバルブスプリングトルクＴｖと逆位相で相補的な反トルクを中間軸１７に付加すればよい。そのような反トルクは、リンク１８が吸気弁２に対して最大リフト量を与える位置Ｐ２を境として、リンク１８がバルブスプリング７の反力により減速ギア１６の回転方向と逆方向に押し戻される側に位置している間（Ｐ１〜Ｐ２）は反位相カム３１をその回転方向に押し出す方向に作用し、リンク１８がバルブスプリング２８の反力により減速ギア１６の回転方向に押し出される側に位置している間（Ｐ２〜Ｐ３）は反位相カム３１を回転方向と逆方向に押し戻す方向に作用することになる。

トルク低減機構３０が付加する反トルクは、スプリング３５の圧縮反力とローラリフタ３４のリフト速度との積によって与えられるので、まずスプリング３５の圧縮反力（ばね力）を適宜に設定し、図６に示した逆位相のトルクをそのスプリング３５の圧縮反力で除することにより、反位相カム３１によるローラリフタ３４のリフト速度を求めることができる。そして、求めたリフト速度を積分すれば減速ギア１６の回転角に対する反位相カム３１のリフト量が取得でき、取得したリフト量から反位相カム３１のカム面３１ａの形状（プロファイル）を決定することができる。図５に実線で示したカム面３１ａのカムプロファイルはこのような手順により得られたものである。

さらに、反位相カム３１を中間軸１７に取り付ける際には、吸気弁２のリフト量が最大になるときにローラリフタ３４がカム面３１ａの後退部３１ｃの最も低い位置にあるように反位相カム３１を周方向に位置決めすればよい。以上のように反位相カム３１のプロファイル、及び中間軸１７に対する周方向の取り付け位置を設定することにより、バルブスプリングトルクＴｖを相殺するトルクをトルク低減機構３０からリンク機構１４に付加することができる。これによりモータ１２に要求される出力を減少させ、モータ１２の消費電力を抑え、定格出力が小さいコンパクトなモータ１２を使用することが可能となる。

以上に説明した動弁装置１１では二つの吸気弁２のバルブスプリング７のそれぞれから付加されるバルブスプリングトルクを単一の反位相カム３１に付加されるトルクにて打ち消すものである。従って、反位相カム３１のカム面３１ａを設計する際には、二本のバルブスプリング７のそれぞれの圧縮反力の和を圧縮反力Ｆｓとして使用することになる。

次に、図７を参照して反位相カム３１のカム面３１ａの他の設定方法について説明する。この設定方法では、吸気弁２が開閉駆動される際の往復運動部品の慣性力を考慮して反位相カム３１のカムプロファイルを設計する。

リンク機構１４を介して吸気弁２を開閉させる場合、吸気弁２に伴ってバルブスプリング７及びバルブリフタ４等が往復運動することにより慣性力が発生する。そのため、リンク機構１４にはバルブスプリングトルクに加えてこの慣性力に応じた慣性トルクが作用する。内燃機関の回転速度が低い場合にはバルブスプリング７の圧縮反力に基づくバルブスプリングトルクと比較して慣性トルクが十分に小さいが、特に高回転域ではバルブスプリングトルクと比較して慣性トルクの影響が大きくなり、吸気弁２の動弁特性に無視し得ない影響を与えることがある。そこで、バルブスプリングトルクと慣性トルクとを考慮して反位相カム３１のカム面３１ａの形状を設計してもよい。

慣性トルクの影響を考慮した反位相カム３１のカム面３１ａは、バルブスプリングトルクと慣性トルクとに基づいて、例えば図５に破線で示したようなプロファイルに設定される。慣性トルクＴａ（Ｎ・ｍ）は、慣性力をＦａ（Ｎ）としたとき、この慣性力Ｆａと吸気弁２のリフト速度Ｖｖ（ｍ／ｒａｄ）との積Ｆａ×Ｖｖに補正係数を掛けて算出する。

慣性力Ｆａは、バルブ側等価質量をＷｅ（ｋｇ）、吸気弁２の加速度（バルブ加速度）をＶａ（ｍ／ｓ^２）としたときに、これらの積Ｆａ＝Ｗｅ×Ｖａによって算出される。なお、バルブ加速度は内燃機関の回転数によって異なるため、ここでは内燃機関の最高回転数（例えば６０００r.p.m.）のときの加速度を使用する。回転数が高いほど慣性トルクの影響が大きく現れるためである。なお、バルブ側等価質量Ｗｅは、リンク機構１４によって往復駆動される部品の合計質量である。図１の動弁装置１１においては、吸気弁２、バルブスプリング７及びフレキシブルリフト機構３等の各質量の和である。

慣性トルクＴａと、慣性力Ｆａの影響を考慮していないバルブスプリングトルクＴｖ（図６に示したものと同じ波形）とを重ね合わせることにより、図７（ａ）に示すような合成トルクＴの波形が得られる。図７（ａ）において位置Ｐ１〜Ｐ３は図６と同じであり、位置Ｐａは吸気弁２に開弁方向の最大リフト速度が与えられる位置を、位置Ｐｂは吸気弁２に閉弁方向の最大リフト速度が与えられる位置をそれぞれ示している。合成トルクＴは、バルブスプリングトルクＴｖの波形に対して、位置Ｐ１〜Ｐａ間の領域Ａ、及び位置Ｐ２〜Ｐｂ間の領域Ｃにおいて正（＋）方向の慣性トルクＴａを、位置Ｐａ〜Ｐ２間の領域Ｂ、及び位置Ｐｂ〜Ｐ３間の領域Ｄにおいて負（−）方向の慣性トルクＴｂをそれぞれ重ね合わせた波形となる。

慣性力Ｆａの算出方法及び慣性トルクＴａの算出方法から明らかなように、慣性トルクＴａの向きは、リフト速度Ｖｖとバルブ加速度Ｖａとの積によって定まる。リフト速度Ｖｖ（図７では不図示）は、図７（ａ）の領域Ａ、Ｂの境界（図中の左側の破線）で極大値、領域Ｂ、Ｃの境界（図中の縦軸）でほぼ０、領域Ｃ、Ｄの境界（図中の右側の破線）で極小値となる。一方、リフト速度Ｖｖを微分して得られるバルブ加速度Ｖａ（不図示）は、領域Ａ、Ｄで正の値、領域Ｂ、Ｃで負の値となる。従って、リフト速度Ｖｖとバルブ加速度Ｖａとの積は、領域Ａ、Ｃで正の値、領域Ｂ、Ｄで負の値となり、図７（ａ）のような合成トルクＴが得られる。

図７（ａ）に示した合成トルクＴを打ち消すためには、図７（ｂ）に示した逆位相の反トルクをトルク低減機構３０から中間軸１７に付加すればよい。このような反トルクは、上述したバルブスプリングトルクＴｖのみを相殺するために必要な反トルク（図６の破線参照）と比較して次のような特徴を有している。すなわち、図７（ｂ）の反トルクは、リンク機構１４が吸気弁２に対して最大リフト速度を与える位置（図７（ａ）の位置Ｐａ、Ｐｂ）を境として、リフト速度が増加する範囲（図７（ａ）のＰ１〜Ｐａ、Ｐｂ〜Ｐ３）ではバルブスプリングトルクＴｖのみを相殺するために必要な反トルクよりも相対的に大きく、リフト速度が減少する範囲（図７（ａ）のＰａ〜Ｐ２、Ｐ２〜Ｐｂ）では、バルブスプリングトルクＴｖのみを相殺するために必要な反トルクよりも相対的に小さくなる。

図７（ｂ）の反トルクから反位相カム３１のカム面３１ａのプロファイルを決定するためには、図５の実線のプロファイルを設計した時と同様に、まずスプリング３５の圧縮反力を適宜に設定し、次に図７（ｂ）に示した逆位相トルクを設定した圧縮反力で除する。これにより、反位相カム３１によるローラリフタ３４のリフト速度が得られる。このリフト速度を積分することにより減速ギア１６の回転角に対応した反位相カム３１のリフト量が取得され、カム面３１ａのプロファイルが決定できる。

バルブスプリングＴｖのみを考慮してプロファイルを設定した反位相カム３１では、トルク低減機構３０から中間軸１７へ付加されるトルクが慣性トルクＴａ分不足してモータ１２の回転が遅れ、リフト量の立ち上がりが遅れる傾向にある。これに対して、慣性トルクＴａを考慮したプロファイルを有する反位相カム３１では、慣性トルクＴａを考慮した反トルクがトルク低減機構３０から中間軸１７へ付加されるので、リフト量の立ち上がりの遅れを解消できる。そのため、吸気弁２を意図した通りの特性で動作させ、吸気弁２の制御精度を向上させることができる。

なお、内燃機関が最高回転数で運転されているときの慣性トルクに合わせて反位相カム３１を設計した場合、減速ギア１６の回転角の変化に対するトルク変動が大きくなり、反位相カム３１のカム面３１ａの曲率半径が小さくなる傾向がある。しかしながら、設計上の制約からそのような曲率半径の小さいカム面３１ａを形成できないことがある。この場合には、合成トルクＴとバルブスプリングトルクＴｖとの中間のトルク特性に基づいて反位相カム３１のプロファイルを設定してもよい。これにより、反位相カム３１のプロファイルの曲率半径が極端に小さくなることを回避できるので、慣性トルクＴａを考慮しつつ設計上の制約を満足することができる。

中間軸１７のトルク変動は回転数が高くなると減少するので、反位相カム３１のカムプロファイルは低回転時の慣性トルクを参照して設計してもよい。吸気弁２の開き始めの慣性力はトルク増加の要因となるが、中間軸１７の回転数を高くしていくとＶｖ接点が小さいためにトルク増加は大きくならず、中間軸１７の回転が高くなり慣性力が増加することでトルクが安定しやすくなる。そのため、このような場合は慣性力を無視して反位相カム３１のプロファイルを設計してもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明の動弁装置によって排気弁を開閉駆動させてもよい。バルブスプリングや慣性トルクによるリンク機構への負荷が小さい内燃機関に本発明の動弁装置を適用する場合は、モータの回転を減速させてリンク機構へ伝達させなくてもよい。この場合、減速機構を省いて動弁装置を簡素化できる。

上述したトルク低減機構の構成は一例であり、種々の変形が可能である。トルク低減機構は、中間軸と同軸上に配置される形態に限定されない。モータから中間軸までの回転伝達経路のいずれかの位置にてトルクを付加できればよい。例えばモータの駆動軸と同軸上に反位相カムを設けてもよい。また、モータから中間軸までの回転伝達経路外に中間軸と連動して回転する軸をさらに追加し、その軸に反位相カムを設けてもよい。

但し、トルク低減機構の反位相カムが設けられる軸は、リンクの一端が偏心して連結される回転プレート（図１の動弁装置では減速ギア。）の回転速度に対して１／Ｎ（但し、Ｎは整数）の回転速度で回転している必要がある。リンク機構に作用するバルブスプリングトルクや慣性トルクの周期は、回転プレートの回転周期と同一周期で変動するため、それらのトルクと同一の周期でトルク変動機構からの反位相トルクを変化させるためには反位相カムに対して回転プレートが整数倍の速度で回転している関係が成立する必要がある。なお、反位相カムが回転プレートと等速で回転する場合には反位相カムの一周を回転プレートの一周と対応付けてカム面のプロファイルを設定すればよいが、反位相カムが回転プレートよりも遅い速度で回転する場合、つまりＮ≧２の場合には反位相カムの１／Ｎ周を回転プレートの一周と対応付けて反位相カムのプロファイルを決定すればよい。例えばＮ＝３の場合、反位相カムには図６又は図７（ｂ）に示した反トルクに対応するプロファイルが周方向に３回繰り返し設けられることになる。

図１では一つの気筒の二本の吸気弁に対して一つのトルク低減機構が設けられているが、各吸気弁に別のリンク機構でモータの回転を伝達し、トルク低減機構を吸気弁毎に分けて設けてもよい。

本発明は気筒毎に動弁装置を設ける例に限定されない。複数の気筒の弁を一つの動弁装置で開閉駆動させてもよい。この場合、リンク機構の回転プレートが設けられる中間軸を各気筒で共用させ、この一本の中間軸に対して一つのトルク低減機構を設けてもよい。但し、複数の気筒で中間軸を共用する場合、各気筒で弁の開閉時期が異なるため、中間軸に作用する各気筒のバルブスプリングトルクや慣性トルクを合成したトルクに基づいて反位相カムのプロファイルを決定する必要がある。また、複数の吸気弁に対して一つのトルク低減機構を設ける場合、トルク低減機構のスプリングの圧縮反力は、吸気弁の本数と一本のバルブスプリングの圧縮反力との積に等しくすることが望ましい。

本発明の動弁装置を示す斜視図。 本発明の動弁装置にて開閉駆動される吸気弁を示す図。 本発明の動弁装置の正面図。 本発明の動弁装置の右側面図。 トルク低減装置の反位相カムのプロファイルを示す図。 減速ギアの回転角とバルブスプリングトルクとの相関関係の一例を示す図。 慣性トルクを考慮して場合の減速ギアの回転角と合成トルクとの相関関係の一例を示す図。

符号の説明

１ 気筒
２ 吸気弁（弁手段）
２ａ バルブヘッド
２ｂ バルブステム
３ フレキシブルリフタ機構（動弁特性調整機構）
４ バルブリフタ（作用部）
５ ステムエンドキャップ
６ フレキシブルスプリング（ばね手段）
７ バルブスプリング
１１ 動弁装置
１２ モータ（電動機）
１３ ギア列（減速機構）
１４ リンク機構
１６ 減速ギア（回転プレート）
１８ リンク
３０ トルク低減機構
３１ 反位相カム
３１ａ カム面
３４ ローラリフタ（カム押え部材）
３５ スプリング（付勢手段）

Claims (5)

1. 電動機の回転運動をリンク機構により直線運動に変換し、気筒開閉用の弁手段をバルブスプリングに抗して駆動する可変動弁機構において、
   前記バルブスプリングから前記リンク機構へ付加されるトルクを低減するように作用する反トルクを前記リンク機構へ付加するトルク低減機構を備えたことを特徴とする可変動弁機構。
2. 前記電動機の回転運動を減速して前記リンク機構へ伝達する減速機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構。
3. 前記リンク機構として、前記電動機の回転が伝達される回転プレートと、一端が前記回転プレートの偏心位置に連結され、他端が前記弁手段に連結されるリンクと、が設けられ、
   前記トルク低減機構は、前記回転プレートと一体で回転するか又は前記回転プレートの回転速度に対して１／Ｎ倍（但し、Ｎは整数）の回転速度で回転し、表面にカム面が形成された反位相カムと、前記カム面に接触するカム押え部材と、前記カム押え部材を前記反位相カムのカム面に向かって付勢する付勢手段と、を備え、
   前記反位相カムのカム面の輪郭は、前記バルブスプリングの反力によって前記リンク機構に付加されるバルブスプリングトルクを相殺する反トルクが前記付勢手段から前記反位相カムに付加されるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変動弁機構。
4. 前記弁手段の動弁特性を調整する動弁特性調整機構を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の可変動弁機構。
5. 前記弁手段のバルブヘッドと反対側にステムエンドキャップが設けられ、
   前記リンクは前記ステムエンドキャップと接触及び離間が可能な作用部を介して前記弁手段を開方向へ駆動し、
   前記作用部と前記ステムエンドキャップとを離間させるばね手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の可変動弁機構。
   
   

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