JP2008014290A - 可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な潤滑機構を構成することなく、簡単な構成により各摺動部の潤滑を確保することが可能な可変動弁装置を提供する。
【解決手段】電動モータ１２とウォームギヤ８とウォームホイール４とを用いて制御軸２１の回転位置を制御する可変動弁装置１において、制御軸２１内に形成された油路２１ａ，２１ｃと、ウォームホイール４内に形成された油路４ａ，４ｂとを介して、ウォームホイール端面５からスラスト受け部６に向かってオイルを供給する。このオイルをウォームホイール端面５とスラスト受け部６との隙間から飛散させ、飛散したオイルをウォームホイール４とウォームギヤ８との噛み合わせ部分に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御軸の回転位置を変更可能な可変動弁装置に係り、特に、可変動弁装置の潤滑機構に関する。

制御軸の回転位置を制御することで、バルブの作用角及びリフト量を連続的に変更可能な可変動弁装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この可変動弁装置によれば、ウォームギヤとウォームホイールとの各摺動部を硬質炭素薄膜で被膜することで、フリクションを低減させている。

特開２００５−６１２４２号公報

上記のようなバルブの作用角及びリフト量を連続的に変更可能な可変動弁装置は、各摺動部の潤滑を確保する必要がある。しかし、構成部品が多いため、潤滑機構が複雑になりやすい。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、複雑な潤滑機構を構成することなく、簡単な構成により各摺動部の潤滑を確保することが可能な可変動弁装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、制御軸の回転位置を変更可能な可変動弁装置であって、
第１の油路を内部に有する制御軸と、
前記制御軸に固定され、前記第１の油路と連通する第２の油路を内部に有するウォームホイールと、
前記ウォームホイールと噛み合わせられるウォームギヤと、
前記ウォームギヤを回転させるモータと、
前記ウォームホイールの端面を挟持することで、前記制御軸のスラスト方向位置を規制するスラスト規制部と、
前記第１及び第２の油路を介してウォームホール端面から前記スラスト規制部に向けてオイルを供給するオイル供給手段とを備え、
前記オイル供給手段により供給されたオイルを前記ウォームホイール端面とスラスト規制部との隙間から飛散させ、この飛散させたオイルによって前記ウォームホイールと前記ウォームギヤとの噛み合わせ部分を潤滑することを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ウォームギヤを回転可能に支持するベアリングを更に備え、
前記スラスト規制部と前記ウォームホイールとの隙間から飛散させたオイルによって前記ベアリングを更に潤滑することを特徴とする。

第１の発明によれば、制御軸内の第１の油路とウォームホイール内の第２の油路とを介して、ウォームホイール端面からスラスト規制部に向けてオイルを供給し、その供給されたオイルをウォームホイール端面とスラスト規制部との隙間から飛散させ、この飛散させたオイルによってウォームホイールとウォームギヤとの噛み合わせ部分が潤滑される。従って、制御軸及びウォームホイール内に設けられた第１及び第２の油路により、ウォームホイールとウォームギヤとの噛み合わせ部分の潤滑を行うことができる。よって、簡単な油路構成により、可変動弁装置の各摺動部の潤滑を確保することができる。

第２の発明によれば、スラスト規制部とウォームホイールとの隙間から飛散させたオイルによって、ウォームギヤを支持するベアリングの潤滑を更に行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態による可変動弁装置１について説明する。図１は、本実施の形態による可変動弁装置１の制御軸２１の軸方向の断面図である。図２は、図１に示す可変動弁装置１のウォームギヤ８の軸方向の断面図である。

図１に示すように、可変動弁装置１は、可変動弁機構２０を備えている。この可変動弁機構２０は、制御軸２１を有している。詳細は後述するが、この制御軸２１の回転位置を制御することにより、バルブ開弁特性（作用角及びリフト量）を連続的に変更することができる。制御軸２１は、ベアリング等の支持部材２２を介してカムキャリア２３に回転可能に固定されている。可変動弁機構２０の詳細な構成については後述する。

図１及び図２に示すように、制御軸２１の端部近傍には、ウォームホイール４が固定されている。ウォームホイール４の両端面５は、ウォームホイールスラスト受け部（以下「スラスト受け部」という。）６により挟まれ、かつ、支持されている。すなわち、ウォームホイール４の両端面５は、スラスト受け部６により狭持されている。このスラスト受け部６は、ウォームホイール４のスラスト方向（すなわち、制御軸２１の軸方向）の位置規制を行うものである。

ウォームホイール４と噛み合わされるように、ウォームギヤ８が配置されている。ウォームギヤ８は、ベアリング９を介してハウジング１０に回転可能に固定されている。詳細は後述するが、本発明は、ウォームホイール４とウォームギヤ８との噛み合わせ部分の潤滑と、ベアリング９の潤滑とを行うための機構に特徴を有している。また、ハウジング１０は、カムキャリア２３と一体的に形成されている。

ウォームギヤ８は、電動モータ１２の出力軸に固定されている。電動モータ１２の出力軸には、電動モータ１２の回転角度を検出する回転角センサ１３が設けられている。電動モータ１２と回転角センサ１３とは、図示しない制御ユニットに接続されている。この制御ユニットは、回転角センサ１３により検出される回転角度に基づいて、電動モータ１２の駆動制御を実行するように構成されている。このような構成によれば、電動モータ１２の駆動力がウォームギヤ８及びウォームホイール４を介して制御軸２１に伝達される。すなわち、電動モータ１２を駆動させることにより、制御軸２１を回転させることができる。よって、制御ユニットにより電動モータ１２の駆動量を制御することで、制御軸２１の回転位置（回転角度）を制御することができる。

［可変動弁機構の詳細構成］
次に、図３及び図４を参照して、可変動弁機構２０の詳細な構成について説明する。
図３は、可変動弁機構２０を示す斜視図である。図４は、図３に示した可変動弁機構２０をカム軸１５の軸方向から見た図である。
図３及び図４に示すように、カム軸１５には、各気筒に対応してカム１６が設けられている。図３には、複数のカム１６のうち１つのカム１６のみを示している。このカム１６を中心にして左右対称に２つのバルブ１４Ｌ，１４Ｒが配置されている。カム１６とバルブ１４Ｌ，１４Ｒとの間には、可変動弁機構２０が設けられている。可変動弁機構２０は、カム１６の回転運動に各バルブ１４Ｌ，１４Ｒのリフト運動を連動させるものである。

尚、可変動弁機構２０の各構成部品や吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒ等の対称に配置されている部品については、特に区別をする必要がある時以外は、左右を区別するＬ、Ｒの記号は付けないものとする。

図４に示すように、ロッカーアーム１７は吸気バルブ１４によって支持されている。可変動弁機構２０は、カム１６とロッカーアーム１７との間に介在している。可変動弁機構２０は、カム１６の回転運動とロッカーアーム１７の揺動運動との連動状態を連続的に変化させるように構成されている。

可変動弁機構２０の制御軸２１は、カム軸１５と平行に配置されている。カム軸１５は、制御軸２１と同様に、カムキャリア２３に回転可能に固定されている。制御軸２１は、上述の電動モータ１２、ウォームギヤ８及びウォームホイール４により回転駆動可能に構成されている。制御軸２１には、制御アーム２５がボルト２６によって固定されている。制御アーム２５の一部は、制御軸２１の径方向に突出している。制御アーム２５の突出部には、中間アーム２７がピン２８によって取り付けられている。ピン２８は、制御軸２１の中心から偏心した位置に配置されている。よって、中間アーム２７は、ピン２８を中心にして揺動するように構成されている。

制御軸２１には、制御アーム２５を挟んで揺動カムアーム３０Ｌ，３０Ｒが揺動可能に支持されている。揺動カムアーム３０は、カム１６に対向する側に、スライド面３０ａを有する。スライド面３０ａは、第２ローラ３３に接触するように形成されている。また、揺動カムアーム３０は、スライド面３０ａの反対側に、揺動カム面３１を有する。揺動カム面３１は、揺動カムアーム３０の揺動中心からの距離が一定である非作用面３１aと、非作用面３１ａから離れた位置ほど制御軸２１の軸中心からの距離が遠くなる作用面３１ｂとで構成されている。

スライド面３０ａとカム１６の周面との間には、第１ローラ３２と第２ローラ３３が配置されている。より具体的には、第１ローラ３２は、カム１６の周面と接触するように配置されている。また、第２ローラ３３は、揺動カムアーム３０のスライド面３０ａに接触するように配置されている。第１ローラ３２と第２ローラ３３とは、共に中間アーム２７の先端部に固定された連結軸３４によって回転自在に支持されている。中間アーム２７は、ピン２８を支点として揺動するので、これらのローラ３２，３３もピン２８から一定距離を保ちながらスライド面３０ａおよびカム１６の周面に沿って揺動する。

また、揺動カムアーム３０には、バネ座３０ｂが形成されている。このバネ座３０ｂには、ロストモーションスプリング３６の一端が掛けられている。ロストモーションスプリング３６の他端は、内燃機関の静止部位に固定されている。ロストモーションスプリング３６は圧縮バネである。ロストモーションスプリング３６から受ける付勢力により、揺動カムアーム３０のスライド面３０ａが第２ローラ３３に押し当てられ、更に、第１ローラ３２がカム１６に押し当てられる。これにより、第１ローラ３２及び第２ローラ３３は、スライド面３０ａとカム１６の周面とに両側から挟み込まれた状態で位置決めされる。

揺動カムアーム３０の下方には、上記ロッカーアーム１７が配置されている。ロッカーアーム１７には、揺動カム面３１に対向するようにロッカーローラ１８が設けられている。ロッカーローラ１８は、ロッカーアーム１７の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム１７の一端は、バルブ１４のバルブシャフト１４ａによって支持されている。ロッカーアーム１７の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ１９によって回転自在に支持されている。リフト作動の際、バルブシャフト１４ａは、図示しないバルブスプリングによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム１７を押し上げる方向に付勢されている。ロッカーローラ１８は、この付勢力と油圧式ラッシュアジャスタ１９によって揺動カムアーム３０の揺動カム面３１に押し当てられている。

上述した可変動弁機構２０の構成によれば、カム１６の回転に伴って、カム１６の押圧力が第１ローラ３２及び第２ローラ３３を介してスライド面３０ａに伝達される。その結果、揺動カム面３１とロッカーローラ１８との接点が非作用面３１ａから作用面３１ｂにまで及ぶと、ロッカーアーム１７が押し下げられ、バルブ１４が開弁する。

また、可変動弁機構２０の構成によれば、制御軸２１の回転角度を変化させると、スライド面３０ａ上における第２ローラ３３の位置が変化し、リフト動作時の揺動カムアーム３０の揺動範囲が変化する。より具体的には、制御軸２１を図４における反時計回り方向に回転させると、スライド面３０ａ上における第２ローラ３３の位置が揺動カムアーム３０の先端側に移動する。そうすると、カム１６の押圧力が伝達されることで揺動カムアーム３０が揺動動作を開始した後に、現実にロッカーアーム１７が押圧され始めるまでに要する揺動カムアーム３０の回転角度は、制御軸２１が図４における反時計回り方向に回転するほど大きくなる。つまり、制御軸２１を図４における反時計回り方向に回転させることにより、バルブ１４の作用角及びリフト量を小さくすることができる。逆に、制御軸２１を図４における時計回り方向に回転させることにより、バルブ１４の作用角及びリフト量を大きくすることができる。

従って、電動モータ１２の駆動量を制御してこの制御軸２１の回転位置を制御することにより、バルブ１４の作用角及びリフト量を連続的に可変制御することができる。

［可変動弁装置における潤滑機構］
次に、図２及び図５を参照して、可変動弁装置１における潤滑機構について説明する。図５は、可変動弁装置１における潤滑機構を示す図である。
図２及び図５に示すように、制御軸２１の内部には、制御軸２１の軸方向に伸びる油路２１ａと、この油路２１ａと連通する油路２１ｂ及び油路２１ｃが形成されている。油路２１ａと油路２１ｂ，２１ｃとは、直交している。油路２１ａには、オイルポンプ４０により汲み上げられたオイルが供給される。このオイルポンプ４０は、例えば、クランク軸の駆動力により駆動されるように構成されている。油路２１ａに供給されたオイルは、油路２１ｂを介して、制御軸２１と揺動カムアーム３０Ｌ，３０Ｒとの摺動部にそれぞれ供給される。これにより、制御軸２１と揺動カムアーム３０Ｌ，３０Ｒとの各摺動部の潤滑が確保される。

また、制御軸２１に固定されたウォームホイール４の内部には、ウォームホイール４の長手方向（すなわち、制御軸２１の軸方向と直交する方向）に伸びる油路４ａと、この油路４ａと連通すると共に直交する油路４ｂとが形成されている。油路４ａは、制御軸２１の内部に形成された油路２１ｃと連通している。よって、制御軸２１内の油路２１ａに供給されたオイルは、上記摺動部の他に、油路２１ｃを介してウォームホイール４内の油路４ａにも供給される。

また、油路４ｂは、ウォームホイール端面５を開口している。このウォームホイール端面５の開口と対向するように、上記スラスト受け部６が配置されている。これにより、制御軸２１内の油路２１ａ，２１ｃを介してウォームホイール４内の油路４ａに供給されたオイルは、油路４ｂを介してスラスト受け部６に向かって供給される。図１，図２及び図５において破線で示すように、スラスト受け部６に向かって供給されたオイルは、ウォームホイール端面５とスラスト受け部６との隙間から周囲に飛散する。そして、同図に示すように、該隙間から飛散したオイルの一部は、ウォームホイール４とウォームギヤ８との噛み合わせ部分に供給される。これにより、ウォームホイール４とウォームギヤ８との噛み合わせ部分の潤滑が確保される。また、同図に示すように、上記隙間から飛散したオイルの一部は、ウォームギヤ８を支持するベアリング９にも供給される。これにより、ベアリング９の潤滑が確保される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電動モータ１２とウォームギヤ８とウォームホイール４とを用いて制御軸２１の回転位置を制御することでバルブ開弁特性（作用角，リフト量）を連続的に変更可能な可変動弁装置１において、制御軸２１内の油路２１ａ，２１ｃとウォームホイール４内の油路４ａ，４ｂを介して、ウォームホイール端面５からスラスト受け部６に向かってオイルが供給される。このオイルをウォームホイール端面５とスラスト受け部６との隙間から飛散させ、飛散したオイルをウォームホイール４とウォームギヤ８との噛み合わせ部分に供給することで、該噛み合わせ部分の潤滑を確保することができる。また、該隙間から飛散したオイルをベアリング９に供給することで、該ベアリング９の潤滑を確保することができる。

従って、複雑な構成ではなく簡単な油路の構成によって、可変動弁装置１の各摺動部の潤滑を確保することができ、フリクションを低減することができる。さらに、既存の制御軸２１内の油路２１ａを流れるオイルを用いることで、消費する油量を最小限に抑えることができる。さらに、制御軸２１内にオイルを供給する既存のオイルポンプ４０をそのまま使用することができるため、オイルポンプ４０の容量の増加を防ぐことができる。

また、ウォームホイール４とウォームギヤ８との噛み合わせ部分の潤滑に必要なオイル量は少なくてよい。ウォームホイール端面５とスラスト受け部６との隙間から飛散したオイルは少量であるため、該噛み合わせ部分の潤滑に好適である。これに対して、該噛み合わせ部分近傍にオイルを噴射するための機構を別途設けると、オイル過多の状態を招来する可能性がある。よって、本実施の形態によれば、ウォームホイール４とウォームギヤ８との噛み合わせ部分に適量のオイルを供給することが可能である。

ところで、本実施の形態においては、油路４ｂがウォームホイール４の両端面５を開口しているが、何れか一方の端面５のみを開口してもよい。この場合も、油路４ｂから供給されたオイルをウォームホイール端面５とスラスト受け部６との隙間から飛散させ、その飛散したオイルを、ウォームホイール４とウォームギヤ８との噛み合わせ部と、ウォームギヤ８を支持するベアリング９とに供給することができる。

また、本実施の形態においては、バルブ開弁特性（作用角及びリフト量）を連続的に変更可能な可変動弁機構の一例を図３及び図４に示しているが、可変動弁機構の詳細な構成は図３及び図４に示すものに限られない。本発明は、図３及び図４に示す構成とは異なるが、制御軸の回転位置に応じてバルブ開弁特性を連続的に変更可能な他の可変動弁機構に対しても適用することができる。

なお、本実施の形態においては、可変動弁装置１が第１及び第２の発明における「可変動弁装置」に、油路２１ａ，２１ｃが第１の発明における「第１の油路」に、制御軸２１が第１の発明における「制御軸」に、油路４ａ，４ｂが第１の発明における「第２の油路」に、ウォームホイール４が第１の発明における「ウォームホイール」に、ウォームギヤ８が第１の発明における「ウォームギヤ」に、電動モータ１２が第１の発明における「モータ」に、スラスト受け部６が第１の発明における「スラスト規制部」に、油路２１ａ，２１ｃ，４ａ，４ｂ及びオイルポンプ４０が、第１の発明における「オイル供給手段」に、ベアリング９が第２の発明における「ベアリング」に、それぞれ相当している。

本実施の形態による可変動弁装置１の制御軸２１の軸方向の断面図である。 図１に示す可変動弁装置１のウォームギヤ８の軸方向の断面図である。 可変動弁機構２０を示す斜視図である。 図３に示した可変動弁機構２０をカム軸１５の軸方向から見た図である。 可変動弁装置１における潤滑機構を示す図である。

符号の説明

１ 可変動弁装置
４ ウォームホイール
４ａ，４ｂ 油路
５ ウォームホイール端面
６ スラスト受け部
８ ウォームギヤ
９ ベアリング
１２ 電動モータ
２０ 可変動弁機構
２１ 制御軸
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 油路
４０ オイルポンプ

Claims (2)

1. 制御軸の回転位置を変更可能な可変動弁装置であって、
   第１の油路を内部に有する制御軸と、
   前記制御軸に固定され、前記第１の油路と連通する第２の油路を内部に有するウォームホイールと、
   前記ウォームホイールと噛み合わせられるウォームギヤと、
   前記ウォームギヤを回転させるモータと、
   前記ウォームホイールの端面を挟持することで、前記制御軸のスラスト方向位置を規制するスラスト規制部と、
   前記第１及び第２の油路を介してウォームホール端面から前記スラスト規制部に向けてオイルを供給するオイル供給手段とを備え、
   前記オイル供給手段により供給されたオイルを前記ウォームホイール端面とスラスト規制部との隙間から飛散させ、この飛散させたオイルによって前記ウォームホイールと前記ウォームギヤとの噛み合わせ部分を潤滑することを特徴とする可変動弁装置。
2. 請求項１に記載の可変動弁装置において、
   前記ウォームギヤを回転可能に支持するベアリングを更に備え、
   前記スラスト規制部と前記ウォームホイールとの隙間から飛散させたオイルによって前記ベアリングを更に潤滑することを特徴とする可変動弁装置。

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