JP2008101611A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変動弁装置におけるリフト特性を可変範囲を拡大させる。
【解決手段】可変動弁装置１は、制御軸１２のフランジ部２４とカムブラケットのフランジ受け部２５との間に、制御軸１２をその回転可能範囲の上限位置と下限位置との間となる中間位置にて保持可能な中間位置保持機構を備えている。この中間位置保持機構は、フランジ受け部２５のストッパピン収容部３１に収容されたストッパピン３２と、フランジ部２４の軸方向端面２４ａの所定位置に形成された凹部３３と、ストッパピン３２をフランジ部２４側へ付勢するコイルスプリング３４とを有し、ストッパピン３２の先端がストッパピン収容部３１から突出して凹部３３と係合することで制御軸１２が中間位置に保持される。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

内燃機関のクランクシャフトに連動して吸気弁あるいは排気弁を開閉駆動すると共に、制御軸の回転に伴って吸気弁あるい排気弁のリフト特性を可変とする可変動弁機構が従来から広く知られている。

このような可変動弁機構としては、上記制御軸の回転可能範囲の上限位置及び下限位置を機械的に規制するストッパ機構が設けられ、このストッパ機構による回転可能範囲よりも小さい範囲で該制御軸の制御目標値が設定されたものが特許文献１に開示されている。

この特許文献１においては、上記ストッパ機構が、シリンダヘッドに固定されたアクチュエータプレートから制御軸側へ向けて延びる制御軸軸方向に沿った最小作動角側ストッパ及び最大作動角側ストッパと、制御軸に設けられ、制御軸半径方向に沿って延びるストッパピンとから大略構成されている。
特開２００５−２２６５４３号公報

しかしながら、この特許文献１においては、上記制御軸の回転角位置を検出する制御軸センサのセンサ出力基準値を学習するために、エンジン停止時に、上記ストッパピンを上記最小作動角側ストッパに接触・係止させている。そのため、始動時における上記制御軸の回転角位置が制御軸回転可能範囲の最小作動角位置となり、この最小作動角位置はエンジン始動性を確保できる位置とする必要がある。従って、上記最小作動角側ストッパにより上記制御軸の最小作動角側の使用領域が制限されることになり、燃費等のエンジン性能の向上代が目減りしてしまう虞がある。

そこで、本発明の内燃機関の可変動弁装置は、クランクシャフトの回転に連動して作動し、吸気弁又は排気弁を開閉駆動すると共に、制御軸の回転に伴って吸気弁又は排気弁のリフト特性を可変とするものであって、上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置及び下限位置にて機械的に係止するストッパ機構を有するものにおいて、内燃機関の停止時には、上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置と下限位置との間となる中間位置にて保持可能な中間位置保持機構を有することを特徴としている。これによって、制御軸の機械的な回転可能範囲の最小側限界位置を、内燃機関の始動時を考慮して設定する必要がなくなり、制御軸の機械的な回転可能範囲の最小側限界位置をより小リフト・小作動角側に設定することが可能となる。

本発明によれば、制御軸の制御回転範囲を小リフト・小作動角側へ相対的に拡大することが可能となり、内燃機関の始動性を確保しつつ、内燃機関の燃費向上を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、内燃機関の可変動弁装置１を簡略的に示す斜視図である。この可変動弁装置１は、クランクシャフト（図示せず）の回転に機械的に連動して吸気弁１１を開閉駆動するとともに、制御軸１２の回転に伴って吸気弁１１のリフト特性、詳しくは吸気弁１１のバルブリフト量及び作動角の双方を連続的に変化させるリフト作動角可変機構を示している。この可変動弁装置１は、例えば前述の特許文献１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。

可変動弁装置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。

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上記クランクシャフトによって駆動され、上記クランクシャフトと機械的に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（図示せず）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。

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（バルブリフタ）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１１がバルブスプリング反力に抗して押し下げられて、吸気弁１１が徐々にリフトしていくことになる。

そして、制御軸１２は、制御軸１２の一端側に設けられた駆動機構である制御軸アクチュエータ１３によって所定回転角度範囲内で回転するように構成されている。制御軸アクチュエータ１３は、制御装置１９により制御されている。

本実施形態における制御軸アクチュエータ１３は、図１に示すように、駆動源となる電動モータ１４と、電動モータ１４と連係するボールネジ機構１５と、ボールネジ機構１５と制御軸１２とを連係するリンク機構１６とを備え、電動モータ１４の回転力をボールネジ機構１５及びリンク機構１６を介して制御軸１２に伝達するものである。

ボールネジ機構１５は、電動モータ１４によって回転駆動される外周面にネジ溝Ａ（図示せず）が形成された細長い円柱状のボールネジ２０と、上記ネジ溝Ａに対向するネジ溝Ｂ（図示せず）が内周面に形成されるボールナット２１と、ボールネジ２０のネジ溝Ａとボールナット２１のネジ溝Ｂとの間に配置される複数のボール（図示せず）とを有している。ボールナット２１は、ボールネジ２０の回転によって上記ボールが転動することにより、自身は回転することなくボールネジ２０上をボールネジ軸方向に進退移動する。

リンク機構１６は、ボールナット２１に連係する第１揺動リンク２２と、一端が第１揺動リンク２２と連係し、他端側が制御軸１２に固定された略Ｌ字形状の第２揺動リンク２３と、から構成され、ボールナット２１の進退運動（直線運動）を制御軸１２を回転させる回転運動に変換している。

制御軸１２及びその制御偏心軸部１８の回転角位置は、ポテンショメータ等の制御軸センサ（図示せず）によって検出されている。この制御軸センサの検出信号に基づいて、制御装置（制御手段）１９が制御軸アクチュエータ１３へ制御信号を出力し、制御軸１２の回転角位置が目標値となるようにクローズドループ制御される。

この可変動弁装置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が開閉作動する。また、制御軸アクチュエータ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。

そして、内燃機関を停止させているとき、内燃機関の回転速度は低下中であり、惰性で吸気弁１１が開閉するので、ロッカアーム６の揺動による連れ回りによって制御軸１２が正逆回転運動をする。このとき、揺動カム９により吸気弁１１を開く段階のカム駆動トルクの大きさと、揺動カム９により吸気弁１１を閉じる段階のカム駆動トルクの大きさとは異なり、相対的に小リフト・小作動角側に回転させる力の方が大きいため、制御軸１２は、小リフト・小作動角側に向かって回転する。

尚、気筒列方向に延びている駆動軸２及び制御軸１２は気筒列を構成する複数の気筒に共用されるのに対して、可変動弁装置１（リフト作動角可変機構）の構成部品である揺動カム９、ロッカアーム６、第１リンク４、第２リンク８等は気筒列を構成する個々の気筒毎に独立して設けられている。

ここで可変動弁装置１の制御軸１２には、図２及び図３に示すように、制御軸１２の外周面から突出して制御軸１２の軸方向の移動を規制する鍔状の制御軸側回転部としてのフランジ部２４が形成されている。このフランジ部２４は、制御軸軸方向に沿って所定の厚みを有し、上記カムブラケットのフランジ受け部２５に回転可能に収容されている。詳述すると、フランジ部２４は、内燃機関本体側の制御軸収容部としてのフランジ受け部２５に、フランジ部２４の相対的に吸気弁１１側となる半身が収容されている。そして、制御軸１２の制御軸軸方向に沿った移動は、フランジ部２４の軸方向端面２４ａ，２４ａの一方が、フランジ受け部２５の軸方向端面受け面２５ａ，２５ａのうち対向するほうに接触することで規制されている。

フランジ部２４の外周には、制御軸半径方向外側に向かって突出し、制御軸１２の回転範囲を機械的に規制する略円弧状のストッパ突出片２６が形成されている。このストッパ突出片２６は、制御軸軸方向に沿った厚さがフランジ部２４の制御軸軸方向に沿った厚さと同じ厚さであって、制御軸１２の回転に伴い、ストッパ突出片２６がフランジ受け部２５の上面であるストッパ突出片受け面２５ｂに面接触するよう形成されている。つまり、このストッパ突出片２６とストッパ突出片受け面２５ｂとによって、制御軸１２をその回転可能範囲の上限位置及び下限位置にて機械的に係止するストッパ機構が構成されている。詳述すると、ストッパ突出片２６は、フランジ部２４の外周面に対して直交し、制御軸１２の回転に伴いストッパ突出片受け面２５ｂに面接触可能な一対の起立壁２７，２７と、これら起立壁２７，２７の上端に挟まれたフランジ部２４と同心の円弧である外周壁２８と、によって構成されている。一方、ストッパ突出片受け面２５ｂは、上記カムブラケット上面に載置された状態の制御軸１２の軸心を通る平面と一致ように形成されている。

ストッパ突出片受け面２５ｂに、ストッパ突出片２６の起立壁２７が面接触することで、制御軸１２の機械的な回転可能範囲が規制されている。但し、上述したように制御軸１２を正確にクローズドループ制御できるように、実際に制御目標値となり得る制御軸１２の制御回転範囲は、上記の機械的な回転可能範囲よりも小さく設定されている。

つまり、ストッパ突出片２６の一方の起立壁２７がストッパ突出片受け面２５ｂに突き当てられる機械的な回転可能範囲の最小側限界位置は、制御軸１２の制御目標値の最小値よりも更に小リフト・小作動角側に余裕をもって設定されている。同様に、ストッパ突出片２６の他方の起立壁２７がストッパ突出片受け面２５ｂに突き当てられる機械的な回転可能範囲の最大側限界位置は、制御軸１２の制御目標値の最大値よりも更に大リフト・大作動角側に余裕をもって設定されている。

そして、さらに本実施形態においては、フランジ部２４とフランジ受け部２５との間に、制御軸１２をその回転可能範囲の上限位置である上記最大側限界位置と下限位置である上記最小側限界位置との間となる中間位置にて保持可能な中間位置保持機構が設けられている。

この中間位置保持機構は、フランジ受け部２５のストッパピン収容部３１に収容されたストッパピン３２と、フランジ部２４の軸方向端面２４ａの所定位置に形成された凹部３３と、ストッパピン３２をフランジ部２４側へ付勢するコイルスプリング３４とを有し、ストッパピン３２の先端がストッパピン収容部３１から突出して凹部３３と係合することで制御軸１２を上述の中間位置に保持するものである。つまり、凹部３３は、制御軸１２の回転角位置が上述の中間位置でストッパピン３２と係合するようフランジ部２４に形成されている。

ストッパピン３２は、断面円形となるストッパピン収容部３１をコイルスプリング３４が配置されるコイルスプリング収容室３１ａとオイルポンプ３５からの作動油が供給される油圧発生室３１ｂとに画成する円板状の大径部３２ａと、大径部３２ａと同心となり、大径部３２ａよりも小径で長い円柱形状の小径部３２ｂと、からなり全体として段付き棒状に形成されている。オイルポンプ３５は、上記クランクシャフトの回転によりに駆動される。ストッパピン３２は、コイルスプリング３４のバネ力によりストッパピン収容部３１からフランジ部２４側へ押し出される方向に常時付勢されている。また、油圧発生室３１ｂ内にオイルポンプ３５から作動油が供給されると、この作動油の油圧がコイルスプリング３４のバネ力に打ち勝ち、ストッパピン３２がストッパピン収容部３１内に押し戻され、ストッパピン３２の先端となる小径部３２ｂの先端がストッパピン収容部３１の外側に突出しないように、コイルスプリング３４のバネ定数とオイルポンプ３５のポンプ性能が設定されている。

詳述すると、図４ａに示すように、内燃機関運転中は、制御軸１２の回転角位置が上記制御回転範囲内で変化するが、このとき油圧発生室３１ｂにはコイルスプリング３４のバネ力よりも大きい油圧が発生しており（油圧ＯＮ）、ストッパピン３２はストッパピン収容部３１側へコイルスプリング３４のバネ力に打ち勝って押し戻され、小径部３２ｂの先端はストッパピン収容部３１内から外側に出ることはない。

内燃機関停止直前では、例えば図４ｂに示すように、凹部３３に対して、ストッパピン３２が制御軸１２の回転角位置で大リフト・大作動角側に位置していると共に、油圧発生室３１ｂに油圧が発生している（油圧ＯＮ）。尚、図４ｂのように、ストッパピン３２が制御軸１２の回転角位置で大リフト・大作動角に位置する状態は、エンストにより内燃機関が停止するような場合の停止直前の状態を示している。

そして、内燃機関停止時には、上述したように、制御軸１２の回転角位置が小リフト・小作動角側に向かって回転すると共に、油圧発生室３１ｂの油圧が抜け（油圧ＯＦＦ）、ストッパピン３２がストッパピン収容部３１の外側へ突出しようとするため、図４ｃに示すように、ストッパピン３２の先端位置に凹部３３が移動してくると、凹部３３にストッパピン３２の先端が入り込んで係合し、制御軸１２の回転角位置が上述の中間位置に保持される。

つまり、内燃機関停止時には、ストッパピン収容部３１の外側へ突出しようとする状態のストッパピン３２に対して、ストッパピン３２よりも制御軸の回転角位置で大リフト・大作動角側にある凹部３３が、制御軸１２の小リフト・小作動角側へ回転角位置の変更に伴いストッパピン３２の先端位置に達するため、制御軸１２の回転角位置が上述の中間位置に保持される。

以上説明してきたように、上述した実施形態の可変動弁装置１は、内燃機関の停止時には、制御軸１２の機械的な回転可能範囲の最小側限界位置と最大側限界位置との間の中間位置で、制御軸１２の回転角位置を保持することができるので、制御軸１２の機械的な回転可能範囲の最小側限界位置を、内燃機関の始動時を考慮して設定する必要がなくなり、制御軸１２の機械的な回転可能範囲の最小側限界位置をより小リフト・小作動角側に設定することが可能となる。そのため、制御軸１２の制御回転範囲を小リフト・小作動角側へ相対的に拡大することが可能となり、内燃機関の始動性を確保しつつ、内燃機関の燃費向上を図ることができる。

尚、この第１実施形態においては、上述したように内燃機関を停止させているときのロッカアーム６の揺動による連れ回りによって生じる制御軸１２の正逆回転運動により、制御軸１２が相対的に小リフト・小作動角側に向かって回転することになるので、内燃機関停止直前にストッパピン３２が凹部３３に対して制御軸１２の回転角位置で大リフト・大作動角側に位置する場合、すなわち内燃機関停止直前に制御軸１２の回転角位置が大リフト・大作動角側に位置している場合には、確実にストッパピン３２を凹部３３に係合させることができる。一方、内燃機関停止直前にストッパピン３２が凹部３３に対して制御軸１２の回転角位置で小リフト・小作動角側に位置する場合、すなわち内燃機関停止直前に制御軸１２の回転角位置が小リフト・小作動角側に位置している場合には、内燃機関を停止させているときのロッカアーム６の揺動による連れ回りによって生じる制御軸１２の正逆回転運動のおける大リフト・大作動角側への回転量が小さいので、ストッパピン３２を凹部３３に係合させることができない場合もある。

以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一となる構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図５は、本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態は、上述した第１実施形態と略同一構成となっているが、フランジ部２４とフランジ受け部２５との間に設けられた中間位置保持機構が、フランジ部２４の軸方向端面２４ａの所定位置に形成されたストッパピン収容部４１に収容されたストッパピン４２と、フランジ受け部２５の軸方向端面受け面２５ａの所定位置に形成された凹部４３と、ストッパピン４２をフランジ受け部２５の凹部４３側へ付勢するコイルスプリング４４とを有し、ストッパピン４２の先端がストッパピン収容部４１から突出して凹部４３と係合することで制御軸１２を上述の中間位置に保持するように構成されている。

詳述すると、この第２実施形態においては、フランジ受け部２５の凹部４３に、オイルポンプ３５の作動油が供給されており、制御軸１２の回転により、ストッパピン４２の先端位置が凹部４３と重なりあっても、凹部４３にオイルポンプ３５から作動油が供給されて油圧が発生した状態では、この作動油の油圧がコイルスプリング４４のバネ力に打ち勝ち、ストッパピン４２がストッパピン収容部４１内に押し戻され、ストッパピン４２の先端がストッパピン収容部４１の外側に突出しないようになっている。

そして、内燃機関の停止時には、オイルポンプ３５が停止され、凹部４３内の油圧が抜けるので、ストッパピン４２がストッパピン収容部４１の外側へ突出しようとするため、ストッパピン３４の先端位置に凹部４３が移動してくると、凹部４３にストッパピン４２の先端が入り込んで係合し、制御軸１２の回転角位置が上述の中間位置に保持される。

このような第２実施形態においても、制御軸１２の機械的な回転可能範囲の最小側限界位置と最大側限界位置との間の中間位置で、制御軸１２の回転角位置を保持することができるので、上述した第１実施形態と同様に作用効果を得ることができる。

尚、この第２実施形態においても、内燃機関停止直前に制御軸１２の回転角位置が大リフト・大作動角側に位置している場合には、確実にストッパピン４２を凹部４３に係合させることができるが、内燃機関停止直前に制御軸１２の回転角位置が小リフト・小作動角側に位置している場合には、ストッパピン４２を凹部４３に係合させることができない場合もある。

図６及び図７は、本発明の第３実施形態を示している。この第３実施形態は、上述した第１実施形態の可変動弁装置１と略同一構成となっているが、この第３実施形態においては、電動モータ１４から制御軸１２に伝達される駆動力の伝達経路が第１実施形態と異なっていると共に、中間位置保持機構が電動モータ１４と制御軸１２との間に介在する駆動力の伝達経路上に設けられている。

この第３実施形態における制御軸アクチュエータ５０は、駆動源となる電動モータ１４と、電動モータ１４の出力軸１４ａと連係する歯車機構５１と、歯車機構５１を介して電動モータ１４の出力軸１４ａの回転が伝達される第１中間伝達部材５２と、第１中間伝達部材５２に外装された第２中間伝達部材５３と、第２中間伝達部材５３と制御軸１２とを連係する一対のフランジ５４，５４と、を備えている。

電動モータ１４は、その出力軸１４ａが制御軸１２と平行となるように配置されている。電動モータ１４の出力軸１４ａは、互いに噛み合う一対の歯車５１ａ，５１ａからなる歯車機構５１を介して制御軸１２に直交する棒状の第１中間伝達部材５２に連係されている。

第１中間伝達部材５２は、表面に雄ネジが形成されており、電動モータ１４の出力軸１４ａと同期して回転するものである。

この第１中間伝達部材５２には、略円筒状の第２中間伝達部材５３が外装されている。第２中間伝達部材５３は、内周面に第１中間伝達部材５２の雄ネジと螺合する雌ネジが形成されている共に、外周面に一対の突起部５３ａ，５３ａが形成されている。

第２中間伝達部材５３は、制御軸１２に取り付けられ制御軸１２と一体に回転する一対のフランジ５４、５４に挟み込まれていると共に、各フランジ５４，５４にそれぞれ貫通形成された長穴５４ａ、５４ａに突起部５３ａ，５３ａがそれぞれ摺動可能に嵌め合わされ、制御軸１２に対して連係されている。

つまり、第１中間伝達部材５２が回転すると、第２中間伝達部材５３が第１中間伝達部材５２の長手方向に沿って進退運動する。そして、第２中間伝達部材５３の進退運動によりフランジ５４，５４が制御軸１２回りに揺動することで制御軸１２が回転する。尚、一対のフランジ５４，５４は互いに一体に形成されている。

そして、この第３実施形態においては、中間位置保持機構が、一対のフランジ５４，５４の一方のフランジ５４と制御軸アクチュエータ５０が収容されるハウジング５５との間に構成されている。つまり、制御軸１２を回転させる駆動機構の駆動部材としてのフランジ５４と、内燃機関本体の本体部材としてハウジング５５との間に中間位置保持機構が構成されている。

すなわち、図７に示すように、第３実施形態における中間位置保持機構は、ハウジング５５に形成されたストッパピン収容部５６に収容されたストッパピン５７と、フランジ５４の所定位置に形成された凹部５８と、ストッパピン５７をフランジ５４の凹部５８側へ付勢するコイルスプリング５９とを有し、ストッパピン５７の先端がストッパピン収容部５６から突出して凹部５８と係合することで制御軸１２を上述の中間位置に保持するように構成されている。

詳述すると、第３実施形態における中間位置保持機構は、ストッパピン収容部５６にオイルポンプ３５から作動油が供給されており、制御軸１２を回転させるためにフランジ５４が揺動し、ストッパピン５７の先端位置が凹部５８を重なりあっても、ストッパピン収容部５６にオイルポンプ３５から作動油が供給されて油圧が発生した状態では、この作動油の油圧がコイルスプリング５９のバネ力に打ち勝ち、ストッパピン５７がストッパピン収容部５６内に押し戻され、ストッパピン５７の先端がストッパピン収容部５６の外側に突出しないようになっている。

そして、内燃機関の停止時には、オイルポンプ３５が停止され、ストッパピン収容部５６内の油圧が抜けるので、ストッパピン５７がストッパピン収容部５６の外側へ突出しようとするため、ストッパピン５７の先端位置に凹部５８が移動してくると、凹部５８にストッパピン５７の先端が入り込んで係合し、制御軸１２の回転角位置が上述の中間位置に保持される。

このような第３実施形態においても、制御軸１２の機械的な回転可能範囲の最小側限界位置と最大側限界位置との間の中間位置で、制御軸１２の回転角位置を保持することができるので、上述した第１実施形態と同様に作用効果を得ることができる。

尚、この第３実施形態においても、内燃機関停止直前に制御軸１２の回転角位置が大リフト・大作動角側に位置している場合には、確実にストッパピン５７を凹部５８に係合させることができるが、内燃機関停止直前に制御軸１２の回転角位置が小リフト・小作動角側に位置している場合には、ストッパピン５７を凹部５８に係合させることができない場合もある。

また、中間位置保持機構はフランジ５４とハウジング５５との間に構成されるもに限定されるものではなく、例えば、第１中間伝達部材５２とハウジング５５との間や、第２中間伝達部材５３とハウジング５５との間等に構成することも可能である。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態は、上述した第１実施形態と略同一構成となっているが、フランジ部２４とフランジ受け部２５との間に設けられる中間位置保持機構において、図８及び図９に示すように、ストッパピン３２と係合する凹部６１が長穴状に形成されている。フランジ部２４の軸方向端面２４ａに形成された凹部６１は、制御軸１２の周方向（回転方向）に沿って細長い長穴状に形成されている。また、凹部６１の底面６２は、凹部６１長手方向に沿って階段状に形成されている。すなわち、ストッパピン３２の先端が凹部６１と係合した際に、制御軸１２の回転角位置が上記中間位置に達するまで制御軸１２の上記中間位置に向かう方向の回転を許容しつつ、制御軸１２の上記中間位置から遠ざかる方向への回転を規制するように、凹部６１の底面６２は階段状に形成されている。具体的には、凹部６１は、凹部６１の一端（図８における左側端）側が相対的に深くなるように、凹部６１の底面６２が階段状に形成され、凹部６１の底面６２に複数の段差が形成されている。

制御軸１２において、その回転角位置が上記中間位置から遠ざかる方向への回転は、ストッパピン３２の先端が凹部６１の底面６２の段差と係合することで規制される。また、制御軸１２において、その回転角位置が上記中間位置に向かう方向への回転は、ストッパピン３２の先端が凹部６１の底面６２の段差と係合することなく底面６２をスライドしながら一段づつ上記段差を降りていくので、許容されている。

そして、凹部６１の一端（図８における左側端）側にストッパピン３２が位置するときに、制御軸１２の回転角位置が上述の中間位置に保持される。すなわち、ストッパピン３２の先端が凹部６１の長手方向の一端側の側壁６１ａに突き当たると、この側壁６１ａと、このときストッパピン３２の先端と隣接する底面６２の段差との間でストッパピン３２の先端が保持され、制御軸１２の回転角位置は、上述の中間位置に保持される。

換言すれば、ストッパピン３２と凹部６１により、ストッパピン３２の先端と凹部６１とが係合した際に制御軸１２が上記中間位置に達するまで制御軸１２の上記中間位置に向かう回転のみを許容するいわゆるラチェット機構が構成されている。

また、凹部６１は、内燃機関停止直前に、制御軸１２の回転角位置が最も小リフト・小作動角側に位置していても、内燃機関を停止させているとき惰性で吸気弁１１が開閉することによるロッカアーム６の揺動による連れ回りによって生じる制御軸１２の正逆回転運動の大リフト・大作動角側への回転によって、ストッパピン３２と凹部６１の他端（図８における右側端）とが確実に係合するような長穴状に設定されている。

図１０及び図１１を用いて、この第４実施形態における中間位置保持機構の動作について詳述する。

図１０は、内燃機関の停止直前に、制御軸１２の回転角位置が大リフト・大作動角側に位置している場合の中間位置保持機構の動作を模式的に示したものである。

図１０ａに示すように、内燃機関運転中は、制御軸１２の回転角位置が上記制御回転範囲内で変化するが、このとき油圧発生室３１ｂにはコイルスプリング３４のバネ力よりも大きい油圧が発生しており（油圧ＯＮ）、ストッパピン３２はストッパピン収容部３１側へコイルスプリング３４のバネ力に打ち勝って押し戻され、小径部３２ｂの先端はストッパピン収容部３１内から外側に出ることはない。

図１０ｂは、内燃機関の停止直前に制御軸１２の回転角位置が大リフト・大作動角側に位置している状態、例えばエンストで内燃機関が停止するような場合の停止直前の状態を示している。

内燃機関を停止させているとき、内燃機関の回転速度は低下中であり、惰性で吸気弁１１が開閉するので、ロッカアーム６の揺動による連れ回りによって制御軸１２が正逆回転運動をする。このとき、揺動カム９により吸気弁１１を開く段階のカム駆動トルクの大きさと、揺動カム９により吸気弁１１を閉じる段階のカム駆動トルクの大きさとは異なり、相対的に小リフト・小作動角側に回転させる力の方が大きいため、制御軸１２は、小リフト・小作動角側に向かって回転する。

つまり、内燃機関の停止直前に、図１０ｂに示すように、凹部６１に対して、ストッパピン３２が制御軸１２の回転角位置で大リフト・大作動角側に位置していても、内燃機関の停止までに制御軸１２は、小リフト・小作動角側に向かって回転することになる。

そして、内燃機関停止時には、油圧発生室３１ｂの油圧が抜け（油圧ＯＦＦ）、ストッパピン３２がストッパピン収容部３１の外側へ突出しようとするため、図１０ｃに示すように、ストッパピン３２の先端位置に凹部６１が移動してくると、凹部６１の一端側にストッパピン３２の先端が入り込んで係合し、制御軸１２の回転角位置が上述の中間位置に保持される。

図１１は、内燃機関の停止直前に、制御軸１２の回転角位置が小リフト・小作動角側に位置している場合の中間位置保持機構の動作を模式的に示したものである。尚、図１１において、図１１ａは図１０ａに、図１１ｃは図１０ｃと同じ状態を示しているので、図１１ｂに関して以下に詳述する。図１１ｂは、内燃機関の停止直前に制御軸１２の回転角位置が小リフト・小作動角側に位置している状態、例えばアイドルで内燃機関が停止するような場合の停止直前の状態を示している。

内燃機関を停止させているとき、内燃機関の回転速度は低下中であり、惰性で吸気弁１１が開閉するので、ロッカアーム６の揺動による連れ回りによって制御軸１２が正逆回転運動をする。

そのため、内燃機関の停止直前に、制御軸１２の回転角位置が小リフト・小作動角側に位置している場合、上記正逆回転運動における制御軸１２の大リフト・大作動角側への回転量は小さいものの、ストッパピン３２は、凹部６１の他端（図８における右側端）と最初に係合することになる。

これは、上述したように、凹部６１が、上記正逆回転運動における制御軸１２の大リフト・大作動角側への回転によってストッパピン３２と凹部６１の他端とが確実に係合するような長穴状に設定されているからである。

ストッパピン３２が凹部６１の他端と係合すると、上述したように、制御軸１２が上記中間位置に達するまで制御軸１２の上記中間位置に向かう回転のみを許容されるため、スットパピン３２の先端は凹部６１の底面６２の段差と係合することなく、凹部６１の底面６２をスライドしながら一段づつ上記段差を降りていき、最終的には、図１１ｃに示すように、凹部６１の一端に達して、制御軸１２が上述の中間位置に保持される。

このような第４実施形態においては、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができると共に、内燃機関停止直前に、制御軸１２の回転角位置が小リフト・小作動角側に位置する場合でも、内燃機関の停止時には、制御軸１２の機械的な回転可能範囲の最小側限界位置と最大側限界位置との間の中間位置で確実に保持することができる。つまり、この第４実施形態においては、内燃機関停止直前における制御軸１２の回転角位置がどのような位置にあっても、内燃機関の停止時には、上述の中間位置で、制御軸１２の回転角位置を確実に保持することができる。

図１２及び図１３は、本発明の第５実施形態を示している。この第５実施形態は、上述した第４実施形態と略同一構成となっているが、フランジ部２４とフランジ受け部２５との間に設けられる中間位置保持機構において、凹部７１がフランジ部２４の外周面に長穴状に形成され、凹部７１に係合するストッパピン７２が制御軸１２の軸直角方向から突出するように構成されている。

この第５実施形態における凹部７１は、フランジ部２４の周方向、換言すれば制御軸１２の周方向（回転方向）に沿った長穴状に形成され、かつ凹部７１に底面７３が階段状に形成されている。

詳述すると、凹部７１は、内燃機関停止直前に、制御軸１２の回転角位置が最も小リフト・小作動角側に位置していても、内燃機関を停止させているとき惰性で吸気弁１１が開閉することによるロッカアーム６の揺動による連れ回りによって生じる制御軸１２の正逆回転運動の大リフト・大作動角側への回転によって、ストッパピン７２と凹部７１の他端（図１２における右側端）とが確実に係合するような長穴状に設定されている。

尚、図１３中において、７４はフランジ受け部２５に形成されたストッパピン収容部、７５はストッパピン７２を凹部７１側へ付勢するコイルスプリングである。

この第５実施形態においても、ストッパピン７２の先端が凹部７１と係合した際に、制御軸１２の回転角位置が上記中間位置に達するまで制御軸１２の上記中間位置に向かう方向の回転を許容しつつ、制御軸１２の上記中間位置から遠ざかる方向への回転を規制するように、凹部７１の底面７３は階段状に形成されている。具体的には、凹部７１は、凹部７１のフランジ部２４周方向の一端（図１２における左側端）側が相対的に深くなるように、凹部７１の底面７３が階段状に形成され、凹部７１の底面７３に複数の段差が形成されている。

制御軸１２において、その回転角位置が上記中間位置から遠ざかる方向への回転は、ストッパピン７２の先端が凹部７１の底面７３の段差と係合することで規制される。また、制御軸１２はおいて、その回転角位置が上記中間位置に向かう方向への回転は、ストッパピン７２の先端が凹部７１の底面７３の段差と係合することなく底面７３をスライドしながら一段づつ上記段差を降りていくので、許容されている。

そして、凹部７１の一端（図１２における左側端）側にストッパピン７２が位置するときに、制御軸１２の回転角位置が上述の中間位置に保持される。すなわち、ストッパピン７２の先端が凹部７１のフランジ部周方向の一端側の側壁７１ａに突き当たると、この側壁７１ａと、このときストッパピン７２の先端と隣接する底面７３の段差との間でストッパピン７２の先端が保持され、制御軸１２の回転角位置は、上述の中間位置に保持される。

換言すれば、ストッパピン７２と凹部７１により、ストッパピン７２の先端と凹部７１とが係合した際に制御軸１２が上記中間位置に達するまで制御軸１２の上記中間位置に向かう回転のみを許容するいわゆるラチェット機構が構成されている。

このような第５実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができると共に、上述した第４実施形態と同様に、内燃機関停止直前における制御軸１２の回転角位置がどのような位置にあっても、内燃機関の停止時には、上述の中間位置で、制御軸１２の回転角位置を確実に保持することができる。

上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１） クランクシャフトの回転に連動して作動し、吸気弁又は排気弁を開閉駆動すると共に、制御軸の回転に伴って吸気弁又は排気弁のリフト特性を可変とする内燃機関の可変動弁装置であって、上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置及び下限位置にて機械的に係止するストッパ機構を有する内燃機関の可変動弁装置において、上記制御軸と一体となって回転する制御軸側回転部と、該制御軸側回転部を収容する内燃機関本体側の制御軸収容部との間に設けられ、上記制御軸側回転部もしくは上記制御軸収容部のいずれか一方に収容されたストッパピンと他方に形成された凹部とを備えた中間位置保持機構を有し、上記中間位置保持機構は、内燃機関の停止時に、上記ストッパピンの先端が該ストッパピンを収容するストッパピン収容部から突出して上記凹部と係合し、上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置と下限位置との間となる中間位置にて保持する。これによって、制御軸の機械的な回転可能範囲の最小側限界位置を、内燃機関の始動時を考慮して設定する必要がなくなり、制御軸の機械的な回転可能範囲の最小側限界位置をより小リフト・小作動角側に設定することが可能となる。そのため、制御軸の制御回転範囲を小リフト・小作動角側へ相対的に拡大することが可能となり、内燃機関の始動性を確保しつつ、内燃機関の燃費向上を図ることができる。

（２） 上記（１）に記載の内燃機関の可変動弁装置において、上記制御軸側回転部は、上記制御軸の外周面から突出して該制御軸の制御軸軸方向の移動を規制するフランジ部であり、上記ストッパ機構は、上記フランジ部の外周に制御軸半径方向外側に向かって突出した突出片と、上記制御軸の回転に伴い該突出片が突き当たる上記制御軸支持部の突出片受け面と、によって構成されている。

（３） クランクシャフトの回転に連動して作動し、吸気弁又は排気弁を開閉駆動すると共に、制御軸の回転に伴って吸気弁又は排気弁のリフト特性を可変とする内燃機関の可変動弁装置であって、上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置及び下限位置にて機械的に係止するストッパ機構を有する内燃機関の可変動弁装置において、上記制御軸を回転させる駆動機構の駆動部材と、内燃機関本体側の本体側部材との間に設けられ、該駆動部材もしくは該本体側部材のいずれか一方に収容されたストッパピンと他方に形成された凹部とを備えた中間位置保持機構を有し、上記中間位置保持機構は、内燃機関の停止時に、上記ストッパピンの先端が該ストッパピンを収容するストッパピン収容部から突出して上記凹部と係合し、上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置と下限位置との間となる中間位置にて保持する。

（４） 上記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置において、上記中間位置保持機構は、油圧を駆動源として、上記ストッパピンの先端を上記ストッパピン収容部から突出させる。

（５） クランクシャフトの回転に連動して作動し、吸気弁又は排気弁を開閉駆動すると共に、制御軸の回転に伴って吸気弁又は排気弁のリフト特性を可変とする内燃機関の可変動弁装置であって、上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置及び下限位置にて機械的に係止するストッパ機構を有する内燃機関の可変動弁装置において、上記制御軸と一体となって回転する制御軸側回転部と、該制御軸側回転部を収容する内燃機関本体側の制御軸収容部との間に設けられ、上記制御軸側回転部に形成された長穴状の凹部と、上記制御軸収容部に収容されたストッパピンと、を備え、内燃機関の停止時に、上記ストッパピンの先端が該ストッパピンを収容するストッパピン収容部から突出して上記凹部と係合し、上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置と下限位置との間となる中間位置にて保持する中間位置保持機構を有し、上記ストッパピンの先端が上記凹部と係合した際に、上記制御軸が上記中間位置に達するまで上記制御軸の上記中間位置に向かう方向の回転を許容しつつ、上記制御軸の上記中間位置から遠ざかる方向への回転を規制するように、上記凹部の底面は階段状に形成され、上記ストッパピンの先端が上記凹部の底面の段差と係合することで、上記制御軸は上記中間位置から遠ざかる方向への回転が規制され、上記ストッパピンの先端が上記凹部の一端の側壁に突き当たることで、上記制御軸は上記中間位置にて保持されている。

本発明に係る内燃機関の可変動弁機構の概略構成を示す斜視図。 本発明に係る内燃機関の可変動弁機構に設けられた中間位置保持機構を模式的に示した説明図。 本発明に係る内燃機関の可変動弁機構に設けられた中間位置保持機構を模式的に示した説明図。 中間位置保持機構の動作を模式的に示した説明図であって、（ａ）は内燃機関運転中の状態を示す説明図、（ｂ）は内燃機関の停止直前の状態を示す説明図、（ｃ）は内燃機関停止時の状態を示す説明図。 本発明の第２実施形態における中間位置保持機構を模式的に示した説明図。 本発明の第３実施形態の可変動弁装置における電動モータから制御軸までの駆動力の伝達経路を模式的に示した説明図。 本発明の第３実施形態における中間位置保持機構を模式的に示した説明図。 本発明の第４実施形態における中間位置保持機構の要部を模式的に示した説明図。 図８のＡ−Ａ線に沿った断面図。 本発明の第４実施形態における中間位置保持機構の動作を模式的に示した説明図であって、（ａ）は内燃機関運転中の状態を示す説明図、（ｂ）は内燃機関の停止直前の状態を示す説明図、（ｃ）は内燃機関停止時の状態を示す説明図。 本発明の第４実施形態における中間位置保持機構の動作を模式的に示した説明図であって、（ａ）は内燃機関運転中の状態を示す説明図、（ｂ）は内燃機関の停止直前の状態を示す説明図、（ｃ）は内燃機関停止時の状態を示す説明図。 本発明の第５実施形態における中間位置保持機構の要部を模式的に示した説明図。 本発明の第５実施形態における中間位置保持機構の一部を模式的に示した説明図。

符号の説明

１２…制御軸
２４…フランジ部
２５…フランジ受け部
３１…ストッパピン収容部
３２…ストッパピン
３３…凹部

Claims (5)

1. クランクシャフトの回転に連動して作動し、吸気弁又は排気弁を開閉駆動すると共に、制御軸の回転に伴って吸気弁又は排気弁のリフト特性を可変とする内燃機関の可変動弁装置であって、
   上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置及び下限位置にて機械的に係止するストッパ機構を有する内燃機関の可変動弁装置において、
   上記制御軸と一体となって回転する制御軸側回転部と、該制御軸側回転部を収容する内燃機関本体側の制御軸収容部との間に設けられ、上記制御軸側回転部もしくは上記制御軸収容部のいずれか一方に収容されたストッパピンと他方に形成された凹部とを備えた中間位置保持機構を有し、
   上記中間位置保持機構は、内燃機関の停止時に、上記ストッパピンの先端が該ストッパピンを収容するストッパピン収容部から突出して上記凹部と係合し、上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置と下限位置との間となる中間位置にて保持することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 上記制御軸側回転部は、上記制御軸の外周面から突出して該制御軸の制御軸軸方向の移動を規制するフランジ部であり、
   上記ストッパ機構は、上記フランジ部の外周に制御軸半径方向外側に向かって突出した突出片と、上記制御軸の回転に伴い該突出片が突き当たる上記制御軸支持部の突出片受け面と、によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. クランクシャフトの回転に連動して作動し、吸気弁又は排気弁を開閉駆動すると共に、制御軸の回転に伴って吸気弁又は排気弁のリフト特性を可変とする内燃機関の可変動弁装置であって、
   上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置及び下限位置にて機械的に係止するストッパ機構を有する内燃機関の可変動弁装置において、
   上記制御軸を回転させる駆動機構の駆動部材と、内燃機関本体側の本体側部材との間に設けられ、該駆動部材もしくは該本体側部材のいずれか一方に収容されたストッパピンと他方に形成された凹部とを備えた中間位置保持機構を有し、
   上記中間位置保持機構は、内燃機関の停止時に、上記ストッパピンの先端が該ストッパピンを収容するストッパピン収容部から突出して上記凹部と係合し、上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置と下限位置との間となる中間位置にて保持することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
4. 上記中間位置保持機構は、油圧を駆動源として、上記ストッパピンの先端を上記ストッパピン収容部から突出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. クランクシャフトの回転に連動して作動し、吸気弁又は排気弁を開閉駆動すると共に、制御軸の回転に伴って吸気弁又は排気弁のリフト特性を可変とする内燃機関の可変動弁装置であって、
   上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置及び下限位置にて機械的に係止するストッパ機構を有する内燃機関の可変動弁装置において、
   上記制御軸と一体となって回転する制御軸側回転部と、該制御軸側回転部を収容する内燃機関本体側の制御軸収容部との間に設けられ、上記制御軸側回転部に形成された長穴状の凹部と、上記制御軸収容部に収容されたストッパピンと、を備え、内燃機関の停止時に、上記ストッパピンの先端が該ストッパピンを収容するストッパピン収容部から突出して上記凹部と係合し、上記制御軸をその回転可能範囲の上限位置と下限位置との間となる中間位置にて保持する中間位置保持機構を有し、
   上記ストッパピンの先端が上記凹部と係合した際に、上記制御軸が上記中間位置に達するまで上記制御軸の上記中間位置に向かう方向の回転を許容しつつ、上記制御軸の上記中間位置から遠ざかる方向への回転を規制するように、上記凹部の底面は階段状に形成され、
   上記ストッパピンの先端が上記凹部の底面の段差と係合することで、上記制御軸は上記中間位置から遠ざかる方向への回転が規制され、上記ストッパピンの先端が上記凹部の一端の側壁に突き当たることで、上記制御軸は上記中間位置にて保持されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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