JP2009008051A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、回転駆動源の修理や交換コストなど使用者負担の軽減が図れる内燃機関の可変動弁装置を提供する。
【解決手段】本発明の可変動弁装置は、回転駆動源８１から出力されるバルブ駆動出力設定用の制御回転を、制御部品２８へ伝える伝達機構８２に、バルブから回転駆動源８１へ伝わる荷重を受け止めるスラスト受け部４６を設けた。これにより、回転駆動源８１は、複雑なバルブ反力を受ける部品が無い製品ですみ、可変動弁装置２０のメンテナンスに費やすコストの低減ができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸気バルブや排気バルブを駆動するバルブ駆動出力を連続的に制御する内燃機関の可変動弁装置に関する。

自動車に搭載されるレシプロ式のエンジン（内燃機関）では、エンジンの排出ガスの対策やポンピングロスの改善を図るために、シリンダヘッドに、少なくとも吸気バルブのバルブ特性を連続的に制御する可変動弁装置を搭載することが行われる。
こうした可変動弁装置の多くは、吸入空気量の調整を担うために、少なくともバルブリフト量を連続的に変化させる可変動弁機構が用いられる。多くは、カムシャフトに形成されている吸気用カムのカム変位を受けてバルブ駆動出力を出力させる構造と、得られるバルブ駆動出力（バルブリフト量や開閉タイミングや開弁期間など）を、制御シャフトから入力される回動変位にしたがい連続的に可変させる構造とを組み合わせた装置が用いられる（例えば特許文献１を参照）。

可変動弁機構では、バルブ反力に勝る駆動力でバルブ駆動出力の可変が行えるよう、制御シャフトの回動変位には、電動モータなど回転駆動源から出力される制御回転を伝達機構、例えばウォームギヤ機構といったギヤの噛合いを用いた減速機構を用いて、高トルクの出力で制御シャフトを駆動することが行われる（特許文献２を参照）。
特に可変動弁装置の回転駆動源は、可変駆動機構と共に、シリンダヘッドにコンパクトに組み込むため、特許文献２にも開示されているように制御シャフトと交差する向きで設置することが行われる。このため、同特許文献２に見られるように多くの伝達機構には、電動モータなど回転駆動源からの制御回転を、ウォームギヤ機構など制御シャフトと交差する方向で噛み合う噛合い部を通じて、制御シャフトへ伝える構造が用いられる。

ところで、通常、吸気バルブには、バルブスプリングによって復帰動作が行われる常閉式が用いられる。このため、可変動弁機構には、吸気バルブの駆動に伴い、バルブスプリングに蓄積される弾性力がバルブ反力となって作用する。特に回転駆動源からの制御回転を、交差する噛合い部を通じて、制御シャフトへ伝える構造にすると、バルブからのバルブ反力が、回転駆動源の出力部へスラスト方向から伝わるようになる。

そこで、可変動弁装置では、別途、スラスト方向のバルブ反力の対策を十分に考慮した専用の回転駆動源（電動モータなど）を用いて、良好な可変制御が続けられるようにしている。
特開２００５−２９９５３６号公報 特開２００７− ２６８６号公報

こうした電動モータなど回転駆動源は、主要部以外に、大バルブ反力に耐える構造となるため、構造的に複雑な特殊な機器となり、コスト的にも高価な製品となる。
ところで、回転駆動源は、安全性の確保の点から、特にメンテナンスが求められる。このとき、回転駆動源に故障や修理が認められると、新たな回転駆動源に交換することがある。

しかしながら、回転駆動源は、通常の一般機器を駆動する機器とは異なり、バルブ反力に耐える特殊な構造が採用される機器なので、かなり高価である。このため、回転駆動源を交換することになると、かなり使用者に負担を強いてしまう。
そこで、本発明の目的は、回転駆動源の修理や交換コストなど使用者負担の軽減が図れる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、回転駆動源から出力されるバルブ駆動出力設定用の制御回転を、交差方向の噛合い部を通じて、制御シャフトへ伝える伝達機構に、回転駆動源へ伝わる荷重を受け止めるスラスト受け部を設けた。
同構成により、回転駆動源は、荷重を受ける構造は不要となるので、簡素な機器ですむ。

好ましくは、荷重を受けるスラスト受け部が１つだけですむよう、可変動弁機構は、バルブ反力が、制御シャフトの一方の回転方向にしか作用しないよう構成して、伝達機構には、当該可変動弁機構でのバルブ反力の規定により、特定のスラスト方向にだけバルブ反力が作用させるようにし、スラスト受け部は、この特定の方向から伝わるバルブ反力を受け止めるだけとする。

請求項２に記載の発明は、さらに伝達機構自身を流用して、スラスト受け部に加わる負担の軽減が行われるよう、伝達機構は、ギヤ減速機構で構成し、回転駆動源の出力部を接続して、噛合い部から荷重の一部が逃がせる構成とした。
請求項３に記載の発明は、さらに伝達機構には、制御シャフトに設けたウォームホイールギヤと、同ウォームホイールギヤと噛み合い、当該ウォームホイールギヤと共に噛合い部を構成するウォームシャフトギヤとを有するウォームギヤ減速機構で構成し、バルブ反力が逃がせるウォームギヤ減速機構として、１つのスラスト受け構造で、制御シャフトに作用する軸方向の荷重も受けられるようにするよう、制御シャフトまたはウォームホイールギヤには、ウォームホイールギヤから加わる荷重を受け止める制御シャフト用スラスト受け部を設ける構成を採用した。

請求項４に記載の発明は、さらにウォームシャフトギヤをシリンダヘッドに組み付き易くしながら、ウォームホイールギヤとウォームシャフトギヤ間において高い取付精度が確保されるよう、ウォームシャフトギヤは、ウォームホイールギヤとは別体に、該ウォームホイールギヤをシリンダヘッドに保持している保持部材と共通の部材に保持させた。

請求項１の発明によれば、回転駆動源には、荷重を受ける構造は不要となり、複雑な荷重を受ける構造が無くてよい製品ですむ。
それ故、回転駆動源は、簡素な低廉化が図れた製品ですみ、可変動弁装置のメンテナンスに費やすコストを低減させることができる。
請求項２の発明によれば、別途、特別な機構や構造を必要とせず、制御部品の駆動に適した伝達機構そのものを活用して、スラスト受け部の負担を軽減させることができる。

そのため、スラスト受け部の信頼性が高められる。しかも、構造も簡単ですむ。
請求項３の発明によれば、さらに荷重が逃がせるウォームギヤ減速機構を流用して、制御部品に作用する荷重が、最少の１つのスラスト受け構造で受け止められる。
それ故、併せて制御部品に作用する荷重も、簡単な構造で受けることができる。
請求項４の発明によれば、ウォームギヤ減速機構がシリンダヘッドに組み付き易くできるうえ、ウォームホイールギヤとウォームシャフトギヤ間の取付精度が容易に確保できる。

以下、本発明を図１〜図９に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は、内燃機関、例えば直列４気筒レシプロ式ガソリンエンジンの本体の斜視図、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は図１中のロッカカバー、タイミングチェーンカバーを取り外したエンジンの斜視図、図４は図３中の動弁系を取り外した分解斜視図、図５は図３中のＢ−Ｂ線に沿う可変動弁装置の断面図、図６は図３中のＣ−Ｃ線に沿う可変動弁装置の断面図、図７〜図９は制御シャフトにおけるバルブ反力を受ける構造の各部をそれぞれ示している。

図１中１は、エンジン本体を構成するシリンダブロック、２は同じくシリンダブロック１の上部に搭載されたシリンダヘッド、３は同じくシリンダヘッド２の上方を覆うロッカカバー、４は同じくシリンダブロック１の下部に設けられたオイルパン、１ａはシリンダブロック１の前部に設けられたタイミングチェーンカバーである。
シリンダブロック１には、図５に示されるようにエンジンの前後方向に沿って４つの気筒６（一部だけ図示）が形成されている。これら気筒６には、ピストン７がそれぞれ往復動可能に収めてある。これらピストン７が、コンロッド８、クランクピン９ａを介して、シリンダブロック１の前後方向に配設されたクランクシャフト９に連結され、ピストン７から伝わる往復運動が回転運動に変換されながらクランクシャフト９へ出力されるようにしている。

シリンダヘッド２の下面には、図５に示されるように４つの気筒６にならってそれぞれ燃焼室１１が形成されている。これら燃焼室１１の両側には、一対の吸気ポート１２、一対の排気ポート１３（いずれも片側だけ図示）が形成してある。シリンダヘッド２の上部中央は前後方向に渡り凹んでいる。そして、凹部２ａの両側がそれぞれ側方に張り出している。また燃焼室１１の両側には、気筒６毎に、吸気ポート１２を開閉する吸気バルブ１４、排気ポート１３を開閉する排気バルブ１５が設けられている。なお、吸気バルブ１４、排気バルブ１５は、いずれもバルブスプリング１６（図５のみに図示）によって閉じる方向へ付勢される常閉式である。

シリンダヘッド２の上部に形成された凹部２ａには、図２〜図６に示されるようにＳＯＨＣ式の動弁機構で構成される可変動弁装置２０が搭載されている。この可変動弁装置２０はロッカカバー３内に収められている。可変動弁装置２０には、カムシャフト２６と共に、吸気バルブ１４のバルブ特性を連続的に可変する可変動弁機構２１と、排気バルブ１５を通常の一義的に開閉させるロッカアーム機構２２とを１つに集約してユニットにした構造が用いられている。

すなわち、可変動弁装置２０を説明すると、図１〜図６中２５は保持部材、２６はカムシャフト、２７は排気用ロッカシャフト、２８は吸気用ロッカシャフトを兼ねる制御シャフト、２９は支持シャフトである。各シャフト２６〜２９は、いずれもエンジンの前後方向に延びたシャフト部材で形成される。このうちカムシャフト２６には、図５の一部に示されるように気筒毎に、カム群、例えば吸気用カム２６ａと、その両側に配置された一対の排気用カム２６ｂ（図５に一部だけ図示）といった３つのカムが形成されている。

保持部材２５は、シリンダヘッド２の上部の各地点、例えば気筒列の最前部、気筒間、最後部にそれぞれ配置される。保持部材２５は、いずれも図６に示されるようにホルダ部３２と、同ホルダ部３２の下端部に組付くキャップ部３３との組み合わせから構成される。そして、カムシャフト２６は、各ホルダ部３２の下端面に形成されたジャーナル面と、キャップ部３３の上面に形成されたジャーナル面との間に挟み込まれて回転自在に支持される。制御シャフト２８は、各ホルダ部３２の中段の吸気側（幅方向一側）で回転自在に支持される。排気用ロッカシャフト２７は、各ホルダ部３２の中段の制御シャフト２８とは反対となる排気側（幅方向他一側）で固定される。さらに支持シャフト２９は、各ホルダ部３２の上部で固定される。各ホルダ部３２の両側には、図６に示されるように排気用ロッカシャフト２７、制御シャフト２８の近辺の地点に位置して、一対の固定座３４が形成される。こうした構造により、シリンダヘッド２に搭載可能なフレームを形成している。

同フレームには、気筒毎に、可変動弁機構２１とロッカアーム機構２２が組み付いている。可変動弁機構２１には、いずれも例えば図５に示されるようにロッカアーム４０、スイングカム５０（揺動カム）、センタロッカアーム６０（伝達アーム）を組み合わせた構造が用いられている。
すなわち、図３および図４に示されるようにロッカアーム４０は、二股に分かれたアーム部材が用いられる。このアーム部材の中央部が図５に示されるように制御シャフト２８に回動自在に支持され、アーム部材の先端部に設けたアジャストスクリュ部４１をフレームの側方へ張り出させ、アーム部材の基端部に設けたニードルローラ４２を支持シャフト２９側へ配置させている。

スイングカム５０は、図３〜図５に示されるように一端部が支持シャフト２９に回動自在に支持され、他端部がロッカアーム４０のニードルローラ４２に向かって突き出る揺動カム部材で形成される。他端面に形成されているカム面５１は、ニードルローラ４２と転接する。揺動カム部材の下部には滑りローラ５２が回転自在に組み込まれている。
センタロッカアーム６０は、図５に示されるように吸気用カム２６ａ、制御シャフト２８、滑りローラ５２で囲まれる地点に配置される。センタロッカアーム６０は、上方の滑りローラ５２へ向かうアーム部６１と、横方向となる制御シャフト２８直下へ向かうアーム部６２とにより、Ｌ形に形成される。アーム部６１の先端面に形成されている斜面６１ａ（例えば制御シャフト側が低、支持シャフト側が高の面）は、スイングカム５０の滑りローラ５２と転接する。アーム部６１，６２の交差する部分に支持されている滑りローラ６３は、吸気用カム２６ａのカム面と転接し、バルブ駆動出力となる吸気用カム２６ａのカム変位がアーム部６１を通じて、スイングカム５０へ出力されるようにしている。アーム部６２端に屈曲自在に支持されているピン部６４は、制御シャフト２８に形成されている通孔６５に回動自在に差し込まれている。この差込みにより、センタロッカアーム６０は、屈曲点を支点として揺動自在に支持される。このセンタロッカアーム６０の組み込み構造により、制御シャフト２８が回動変位すると、センタロッカアーム３５は、吸気用カム２６ａとの転接位置を変更しながら、カムシャフト１６と交差する方向（進角方向や遅角方向）へ変位する。

この変位により、センタロッカアーム６０から出力されるバルブ駆動出力、例えば吸気バルブ１４のバルブリフト量や開閉タイミングが、同時に連続的に可変される。すなわち、カム面５１は、上部側が吸気用カム２６ａのベース円に相当するベース円区間とし、下部側がベース円区間に連続したリフト区間（吸気用カム２６ａのリフト域のカム形状に相当）としてある。これにより、センタロッカアーム６０の滑りローラ６３が吸気用カム２６ａの進角方向あるいは遅角方向へ変位すると、スイングカム５０の姿勢が変化して、ニードルローラ４２が揺動するカム面５１の領域が変化する。つまり、ニードルローラ４２が揺動するベース区間とリフト区間の比率が変わる。この進角方向の位相変化、遅角方向の位相変化を伴うベース区間、リフト区間の比率の変化を用いて、吸気バルブ１４のバルブリフト量が、吸気用カム２６ａの頂部のカム形状がもたらす低バルブリフトから、吸気用カム２６ａの頂部から基端部までのカム形状がもたらす高バルブリフトまで連続的に可変される。また同時に吸気バルブ１４の開閉タイミングは、開弁時期よりも閉弁時期が大きく可変されるようにしてある。

つまり、可変動弁機構２１は、低バルブリフト〜高バルブリフトまでをリフト可変範囲として、バルブリフト量や開閉タイミングが連続的に可変できるようにしてある。なお、通孔６５には、ピン部６４の突出し量を調整するためのねじ部材６６が進退可能に螺挿してある（気筒毎のバルブ開閉時期やバルブリフト量の調整のため）。
ロッカアーム機構２２（排気側）は、図５に示されるように一対のロッカアーム６７をもつ（片側しか図示せず）。この一対のロッカアーム６７は、センタロッカアーム３５の両側に位置し、排気用ロッカシャフト２７に回動自在に支持される。そして、一端部に有るローラ部材（図示しない）を排気用カム２６ｂのカム面に転接させ、他端部に有るアジャストスクリュ部６７ａをフレームの側方へ張り出させている。

こうした各構造により、カムシャフト２６、可変動弁機構２１、ロッカアーム機構２２を１つに集約させている。このユニット化された可変動弁装置２０の各固定座３４が、図４および図６に示されるように凹部２ａ（シリンダヘッド２）の底面から突き出ているボス部１７に設置される。そして、各固定座３４は、図３および図６に示されるように該固定座３４およびシリンダヘッド２を通じて、シリンダブロック１へねじ込まれるシリンダヘッドボルト１８により、シリンダヘッド２と一緒に固定される（共締め）。なお、最前部、最後部の保持部材２５については、別の固定ボルト１８ａでもシリンダヘッド２に固定してある。

この可変動弁装置２０の搭載により、図５に示されるように各ロッカアーム４０（吸気用）のアジャストスクリュ部４１は、シリンダヘッド２に組み付けてある吸気バルブ１４のステム端に配置され、排気用ロッカアーム６７のアジャストスクリュ部４１は、シリンダヘッド２に組み付けてある排気バルブ１５のステム端に配置される。なお、６８は、スイングカム５０に組み付くプッシャである。同プッシャ６８は、スイングカム５０を介してセンタロッカアーム６０を吸気用カム２６ａへ押し付ける部品である。

またカムシャフト２６の一端部は、例えば図４に示されるようにシリンダヘッド１の凹部２ａを囲う端壁に有る貫通部１ｂを通じて、前方へ突き出る。この突き出たカムシャフト２６の端部には、図１〜図３に示されるようにカムスプロケット７０が設けられる。このカムスプロケット７０とクランクシャフト９の一端部に設けたクランクスプロケット７１間に無端状のタイミングチェーン７２が掛け渡され、カムシャフト２６がクランク出力で回転されるようにしている。

図３に示されるようにシリンダヘッド１の最前部には、制御シャフト２８を駆動する駆動装置８０が設けられている。この駆動装置８０は、可変動弁機構２１と共に可変動弁装置２０を構成する装置で、回転駆動源としての例えば電動モータ８１と、電動モータ８１とは別体な伝達機構、例えばウォームギヤ減速機構８２を組み合わせた構造が用いられる。ウォームギヤ減速機構８２には、例えば扇形のウォームホイールギヤ８３とこれと噛合うウォームシャフトギヤ８４との組み合わせが用いられる。そして、このうちウォームシャフトギヤ８４を含む部分を、ウォームホイールギヤ８３とは別体なウォームシャフトギヤユニット８５としてユニット化してある。

すなわち、扇形のウォームホイールギヤ８３は、図２〜図４、図７〜図９に示されるように扇形板状の本体８６の外周縁部に多数のギヤ歯８７を有し、回動中心部に取付座８８を有し、該取付座８８の裏面にボス部８８ａを有した板状部品が用いてある。この扇形部品の取付座８８が、最前部のホルダ部３２（保持部材２５）から前方へ臨む制御シャフト２８の軸端に固定ボルト８９で固定され、ギヤ歯８７をシリンダヘッド２の上方に配置させている。

ウォームシャフトギヤユニット８５は、例えば図２〜図４に示されるようにフレーム９０をもつ。フレーム９０は、シリンダヘッド２の幅方向に延びるベース部９０ａと、同ベース部９０ａの両端部からシリンダヘッド２の前後方向に延びる一対のアーム部９０ｂを有する。アーム部９０ｂの先端部には、それぞれ軸受孔９０ｃ（図２に図示）が形成されている。ウォームシャフトギヤ８４は、中間にウォームギヤ歯８４ａをもつシャフト部８４ｂが用いてある。このシャフト部８４ｂの両端部がそれぞれ軸受孔９０ｃに挿入される。シャフト部８４ｂの両端部は、これら軸受孔９０ｃで回転自在に支持され、一対のアーム部９０ｂ間にウォームギヤ部８４ｂを配置させている。そして、アーム部９０ｂを突き出るシャフト部８４ｂの一方には、オルダム継手９１を構成する雄部９１ａおよび雌部９１ｂの一方、例えば雄部９１ａが連結してある。またベース部９０ａの両端部には、シリンダヘッド２に搭載するための設置座９２がそれぞれ形成されている。

これら設置座９２が、図４に示されるように固定用ボルト９３を用いて、最前部のホルダ部３２（保持部材２５）の上部、具体的には制御シャフト２８の直上となる部分に形成された受座９４に設置され、ウォームシャフトギヤユニット８５をシリンダヘッド２に横向きに取り付けている。つまり、ウォームシャフトユニット８５は、制御シャフト２８をシリンダヘッド２に保持する保持部材２５と共通な部材を用いて、シリンダヘッド２に取り付けてある。この取り付けにより、入力部となるウォームシャフトギヤ８４は、制御シャフト２８と交差する方向に配置させている。この際、図２に示されるようにウォームシャフトギヤ８４がウォームホイールギヤ８３と噛合う。

これにより、オルダム継手９１の雄部９１ａから入力される制御回転（バルブリフト量や開閉タイミングの要求バルブ特性を定める回転）が、両ギヤ８３，８４の噛合い部９５（交差する方向で噛み合う噛合い部）を通じて、制御シャフト２８へ伝達されるようにしている。さらに述べれば、例えば図２中の矢印で示されるようにウォームホイールギヤ８３が排気用ロッカシャフト２７側へ向かう方向に回動変位すると、高バルブリフト側へ制御する制御回転が制御シャフト２８へ伝達され、反対にオルダム継手９１側へ向かう方向に回動変位すると、低バルブリフト側へ制御する制御回転が制御シャフト２８へ伝達されるようにしてある。

ここで、吸気バルブ１４から生ずるバルブ反力（スプリング反力）は、可変動弁機構２１の各部の組み付きや設定により、制御シャフト２８に対して、一方の回転方向にしか作用しないようにしてある。ここでは、例えば制御シャフト２８へ、低バルブリフト方向へ向ってだけ、吸気バルブ１４のバルブ反力が作用されるようにしてある。このバルブ反力の作用の仕方から、ウォームシャフトギヤ８４には、図２に示されるように軸方向の一方向に対してだけ、スラスト方向のバルブ反力Ｐが作用するようにしてある（特定方向だけ作用）。

この特定の一方向から作用するスラスト方向のバルブ反力を受けるため、図２〜図４に示されるようにウォームシャフトギヤ８４のシャフト部分、例えばオルダム継手９１側のシャフト部分に、１つだけスラスト受け９６が設けてある。このスラスト受け９６は、同方向専用の部品である。同スラスト受け９６は、フランジ形状をなし、オルダム継手９１側のアーム部９０ｂと隣接した地点に配置してある。スラスト受け９６と対向するアーム部９０ｂ端には、同フランジ形のスラスト受け９６を受け止めるスラスト面９７（図２に図示）が形成されている。これで、ウォームギヤ減速機構８２の伝達経路を通じ、吸気バルブ１４からオルダム継手９１の雄部９１ａへ伝わる特定スラスト方向のバルブ反力Ｐが受け止められるようにしている。つまり、吸気バルブ１４から伝わるスラスト方向のバルブ反力Ｐは、スラスト受け９６とスラスト面９７とがなすスラスト受け部９８により受け止められて、ウォームシャフトギヤ８４の雄部９１ａには伝わらないようにしている。

伝達機構として用いられるウォームギヤ減速機構８２は、高トルク出力が得られるだけでなく、ウォームホイールギヤ８３とウォームシャフトギヤ８４の各ギヤ歯８４ａ，８７が斜め方向から噛み合う特性を用いて、ウォームホイールギヤ８３とウォームシャフトギヤ８４との噛合い部９５からバルブ反力の一部が逃がせるようにしている。つまり、ウォームギヤ減速機構８２は、スラスト受け部９８の負担を抑える構造も果たしている。

ウォームホイールギヤ８３とウォームシャフトギヤ８４とが噛合う各ギヤ歯８４ａ，８７の向きは、図８および図９に示されるようにバルブ反力Ｐがウォームホイールギヤ８３に入力されると、同図中の矢印Ｑに示されるようにウォームホイールギヤ８３を保持部材２５へ接近させる挙動をもたらす斜めのギヤ歯向きが選択されている。このギヤ歯向きの選択により、制御シャフト２８に対して、軸方向の特定の一方向、すなわち矢印Ｑ方向へだけ、スラスト方向のバルブ反力Ｐが加わるようにしている。

また図７および図８に示されるように制御シャフト２８の片側の端部、例えばウォームホイールギヤ８３側の端部には制御シャフト用スラスト受け部４６が設けられている。同スラスト受け部４６には、例えばウォームホイールギヤ８３のボス部８８の端面にスラスト受け４７を形成し、同スラスト受け４７と対向するホルダ部３２（保持部材２５）の前面に、スラスト受け４７を受けるスラスト面４８を形成した構造が用いられている。

こうした構造により、制御シャフト２８へ入力するスラスト方向のバルブ反力についても、ウォームシャフトギヤ８４のときと同様、１箇所のスラスト受け部４６だけで受け止められるようにしている。
一方、電動モータ８１は、図２および図３に示されるように回転子と固定子（図示しない）とを組み合わせた電動機本体８１ａが用いられている。すなわち、電動モータ８１には、先端部に円柱形の差込み部８１ｄを有し、胴部に取付用ブラケット８１ｂが取り付けられた電動機部８１ａが用いられる。この電動機部８１ａのモータ軸８１ｃが差込み部８１ｄの中央を貫通して前方へ延びている。この前方へ延びたモータ軸８１ｃの先端部には、オルダム継手９１の残る片側の部品、すなわち雌部９１ｂが装着してあり、同雌部９１ｂから要求バルブリフト量を規制する制御回転（バルブ駆動出力を設定する制御回転）が出力される。取付け用ブラケット８１ｂは、シリンダヘッド２の側部に形成されたモータ取付面２ｂ（図２に図示）に対し、取り付け可能なＬ字形のブラケット部材から形成される。また差込み部８１ｄは、図１および図２に示されるようにロッカカバー３の側壁に形成された円筒形の差込み口部３ａに差込み可能な形状をなしている。差込み部８１ｄの外周面には、外周面から外側へ突き出るように環状のオイルシール部材９８が装着されている。

これらの構造を用いて、電動モータ８１はウォームシャフトギヤユニット８５に着脱可能に組み付けてある。具体的には、電動モータ８１は、図２および図３に示されるように差込み口部３ａへ差込み部８１ｄを差し込んで、同差込み口部３ａをガイドとして先端の雌部９１ｂをウォームシャフトギヤユニット８５の雄部９１ａに噛合わせ、その後、取付け用ブラケット８１ｂをシリンダヘッド２のモータ取付け面２ｂにボルト止めすることによって、制御シャフト２８と交差する向きに組み付けられる。但し、差込み部８１ｄは、差込み口部３ａへ差し込むと、オイルシール部材９８だけが差込み口部３ａの内面と弾接し、他の差込み部８１ｄの外周面は差込み口部３ａの内面から離れる（図２）。

なお、図７および図８中の８３は、ウォームホイールギヤ８３に組み付き、ウォームシャフトギヤ８４との間に生ずるバックラッシュを詰めるスプリング部材を示している。
つぎに、このように構成された可変動弁装置２０の作用について説明する。
今、カムシャフト２６が、図１および図２中の矢印方向に示されるようにタイミングチェーン７２から伝達されるクランクシャフト９の軸出力によって駆動（回転）されるとする。

このとき、図５に示されるようにセンタロッカアーム６０の滑りローラ６３は、吸気用カム２６ａのカム変位を受けている。これにより、センタロッカアーム６０からは、バルブ駆動出力が出力される。つまり、センタロッカアーム６０は、カム変位にしたがい、ピン部６４を支点として、上下方向へ揺動する。
スイングカム５０の滑りローラ５２は、同滑りローラ５２と転接する斜面６１ａを通じて、センタロッカアーム６０の揺動変位を受けている。このため、スイングカム５０は、斜面６１ａを転がりながら、該斜面６１ａで押し上げられたり下降したりする揺動運動を繰り返す。このスイングカム５０の揺動により、スイングカム５０のカム面５１は上下方向へ往復動する。

このとき、カム面５１は、ロッカアーム４０のニードルローラ４２と転接しているから、カム面５１でニードルローラ４２を周期的に押圧する。この押圧を受けてロッカアーム４０は、制御シャフト２８を支点に揺動され、一対の吸気バルブ１４を開閉させる。
一方、各排気用ロッカアーム６７は、それぞれ排気用カム２６ｂを受けていて、同カム２６ｂのカム形状にならい駆動される。これにより、各排気用ロッカアーム６７は、排気用ロッカシャフト２７を支点に揺動して、それぞれ排気バルブ１５を開閉させる。

このとき、図示しない制御部の指令により、高バルブリフト量にするべく、電動モータ８１が作動したとする。すると、同電動モータ８１の回転が、オルダム継手９１を通じて、ウォームシャフトギヤ８４へ伝わり、同ウォームシャフトギヤ８４と噛合う扇形のウォームホイールギヤ８３を回動変位させる（図２中の高リフト方向）。これにより、電動モータ８１の回転は、減速されながら制御シャフト２８へ伝わり、制御シャフト２８を要求バルブリフトの地点まで回動させる。この回動変位により、センタロッカアーム６０の位置は変位する。これにより、センタロッカアーム６０の滑りローラ６３は、吸気用カム２６ａ上を回転方向に沿って変位し、図５に示されるようにスイングカム５０のカム面５１を垂直に近い角度となる姿勢に位置決める。

このカム面５１の姿勢により、カム面５１のニードルローラ４２が行き交う領域（比率）は、高バルブリフト量をもたらす領域に設定される。例えば最も短いベース円区間と最も長いリフト区間となる比率に設定される。これにより、例えば吸気バルブ１４は、最大のバルブリフト量を確保するように駆動される。
一方、低バルブリフト量にする。このときは、高バルブリフトのときとは反対方向へ電動モータ８１を作動させ、要求バルブリフトを出力する。すると、同電動モータ８１の回転が、オルダム継手９１を通じて、ウォームシャフトギヤ８４へ伝わり、扇形のウォームホイールギヤ８３を反対の方向へ回動変位させる（図２中の低リフト方向）。これにより、電動モータ８１の回転は、減速されながら制御シャフト２８へ伝わり、制御シャフト２８を要求されたバルブ駆動出力、例えば低バルブリフトの地点まで回動させる。

この回動変位により、センタロッカアーム６０の支点位置（ピン部６４）は吸気用カム２６ａへ接近する方向に回動変位する。すると、センタロッカアーム６０の滑りローラ６３は、吸気用カム２６ａ上を吸気用カム２６ａの回転方向とは逆側へ変位する。これにより、センタロッカアーム６０と吸気用カム２６ａとの転接位置は、吸気用カム２６ａ上を進角する方向へずれる。この転接位置の可変により、バルブリフト曲線のＴＯＰ位置が進角方向へ移動する。また斜面６３も、センタロッカアーム６０の移動を受けて進角方向へ変位する。このセンタロッカアーム６０の移動により、スイングカム５０は、カム面５１が下側へ傾く姿勢に変わる。傾きが大きくなるにしたがい、ニードルローラ４２が行き交うカム面５１の領域は、ベース円区間が次第に長く、リフト区間が次第に短くなる比率に変わる。この比率の変化により、吸気バルブ１４は、吸気用カム２６ａのリフト区間の全域を用いた駆動から、次第にリフト区間の頂部へ移行した部分で限定的に駆動される状態に変わる。

これにより、バルブ駆動出力となる吸気バルブ１４の開閉タイミングとバルブリフト量は、制御シャフト２８から入力される回動変位にしたがい、最大バルブリフト時とほぼ同じ開弁時期から開弁するタイミングを保ちつつ、閉弁時期を大きく変化させながら連続的に可変制御される。
こうしたエンジンの運転中、可変動弁装置２０では、吸気バルブ１４の開閉で生ずるバルブ反力（バルブスプリング１６やプッシャ６８に蓄積された弾性力など）が、ウォームギヤ減速機構８２を経て、スラスト方向のバルブ反力Ｐとして、ウォームシャフトギヤ８４の入力部へ伝わる。

ここで、図２に示されるようにウォームギヤ減速機構８２で形成される伝達機構の経路中には、このスラスト方向のバルブ反力を受けるスラスト受け部４６が設けてある。
そのため、図２に示されるようにスラスト方向のバルブ反力Ｐは、スラスト受け４７とスラスト面４８との突き当て（当接）により受け止められる。これにより、バルブ反力Ｐは、スラスト受け部４６から以降の部分、すなわちオルダム継手９１から電動モータ８１へ伝わらないようになる。

このことは、電動モータ８１は、スラスト方向のバルブ反力Ｐを受けるための特殊な構造が不要となり、安価な製品ですむ。
それ故、たとえメンテナンスなどで、電動モータ８１の修理や交換が求められたとしても、電動モータ８１は低廉化された簡素な構造の機器ですむから、修理や交換コストなどメンテナンスに費やす使用者の負担は軽減できる。特に制御シャフト２８へは、特定の回転方向しか、バルブ反力Ｐが作用しないようにすると、スラスト受け部４６は、当該バルブ反力Ｐが加わる方向の規定により、特定のスラスト方向のバルブ反力Ｐを受けるだけの構造ですむ。つまり、実質、１つのスラスト受け部４６だけですみ、スラスト受け部４６を設けるときのコスト的な負担も、併せて軽減できる。

しかも、伝達機構としてウォームギヤ減速機構８２を採用すると、可変制御に求められる高トルク出力が容易に確保されるだけでなく、ウォームホイールギヤ８３とウォームシャフトギヤ８４との噛合い部９５を通じて、スラスト方向のバルブ反力Ｐの一部が逃がせるようになっているから、スラスト受け部４６の負担は小さくてすむ。
そのうえ、ウォームギヤ減速機構８２の採用は、制御シャフト２８には、軸方向の一方だけ、すなわち特定の方向にだけ、スラスト方向のバルブ反力Ｐが加わるようになるから、その特性を利用して、最少個数たる１つの制御シャフト用スラスト受け部４６だけで、制御シャフト２８に作用するスラスト方向のバルブ反力Ｐも受け止めることができる。つまり、制御シャフト２８に作用するバルブ反力Ｐも、簡単な構造で受けることができる。

加えて、ウォームギヤ減速機構８２には、通常のウォームホイール８３とウォームシャフトギヤ８４とが一体になっている構造とは異なり、ウォームシャフトギヤ８４が制御シャフト２８に組み付くウォームホイール８３とは別体な構造、さらにはウォームホイールギヤ８３をシリンダヘッド２に保持している保持部材２５とは共通の部材、ここではホルダ部３２に保持させる構造が用いてあるので、ウォームシャフトギヤ８４がシリンダヘッド２に組み付き易い。と共に両ギヤ８３，８４の高い取付精度が確保できる利点がある。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば一実施形態では、吸気バルブのバルブリフトや開閉タイミングを連続的に可変する可変動弁装置に本発明を適用したが、これに限らず、排気バルブのバルブリフトや開閉タイミングを連続的に可変する可変動弁装置に本発明を適用してもよい。また、上述した一実施形態では、リフト量と開閉タイミングを同時に変更できるもので説明したが、一方のみを変更するもの、例えば、不等速継手を用いて開閉タイミングを変更する可変動弁装置にも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の概観を示す斜視図。 図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図。 ロッカカバーやタイミングチェーンカバーを取り外して可変動弁装置を露出させた内燃機関の斜視図。 同可変動弁装置をシリンダヘッドから取り外した斜視図。 図３中のＢ−Ｂ線に沿う可変動弁装置の断面図。 図３中のＣ−Ｃ線に沿う可変動弁装置の断面図。 図２中のＤ−Ｄ線に沿う制御シャフト周りの断面図。 図７中のＥ−Ｅ線に沿う平断面図。 制御シャフト用スラスト受け部の各部を示す分解斜視図。

符号の説明

２ シリンダヘッド
１４ 吸気バルブ（バルブ）
２０ 可変動弁装置
２１ 可変動弁機構
２５ 保持部材
２６ カムシャフト
２６ａ吸気用カム
２８ 制御シャフト
４６ スラスト受け部
４７ スラスト受け
４８ スラスト面
８１ 電動モータ（回転駆動源）
８２ ウォームギヤ減速機構（伝達機構）
８３ ウォームホイールギヤ
８４ ウォームシャフトギヤ
９５ 噛合い部
９８ 制御シャフト用スラスト受け部。

Claims (4)

1. シリンダヘッドに設けられ、カムシャフトのカム変位を受けてバルブ駆動出力を出力し、制御部品から入力される変位にしたがい当該バルブ駆動出力を可変制御させる可変動弁機構と、
   バルブ駆動出力設定用の制御回転を出力する回転駆動源と、
   前記回転駆動源の制御回転を、前記制御部品へ伝える伝達機構と、
   前記シリンダヘッドに設けられ、前記可変動弁機構で可変制御されたバルブ駆動出力により駆動されるバルブと、
   前記伝達機構に設けられ、前記バルブから前記回転駆動源へ伝わる荷重を受け止めるスラスト受け部と
   を具備したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記伝達機構は、前記制御部品に連結して設けられたギヤ部品で構成され、ギヤ噛合い部を有した減速機能を持つともに、前記回転駆動源の出力部が接続され、前記噛合い部から前記荷重の一部が逃がせるようにしてあ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. さらに、前記減速機能をもつ伝達機構は、ウォームホイールギヤと、該ギヤと噛み合うウォームシャフトギヤから成り、前記制御部品または前記ウォームホイールギヤには、前記ウォームホイールギヤから加わる前記制御シャフトの軸方向にかかる荷重を受け止める制御シャフト用スラスト受け部を有していることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記ウォームシャフトギヤは、前記ウォームホイールギヤとは別体に、当該ウォームホイールギヤをシリンダヘッドに保持している保持部材と共通の部材に保持させてあることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。

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