JP3977538B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
内燃機関の可変動弁装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3977538B2 JP3977538B2 JP3511899A JP3511899A JP3977538B2 JP 3977538 B2 JP3977538 B2 JP 3977538B2 JP 3511899 A JP3511899 A JP 3511899A JP 3511899 A JP3511899 A JP 3511899A JP 3977538 B2 JP3977538 B2 JP 3977538B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- worm gear
- shaft
- engine
- internal combustion
- worm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
- F01L13/0021—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio
- F01L13/0026—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio by means of an eccentric
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
- F01L13/0021—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
- F01L13/0063—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
- F01L2013/0073—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot with an oscillating cam acting on the valve of the "Delphi" type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関弁である吸気弁や排気弁の開閉時期あるいはリフト量を機関運転状態に応じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の可変動弁装置としては、本出願人が先に出願した特開平７−４２５１号公報に記載されているものが知られている。
【０００３】
図１１に基づいて概略を説明すれば、この可変動弁装置は、機関のクランク軸からスプロケットを介して回転駆動される駆動軸７０と、該駆動軸７０の外周に一定の隙間をもって同軸上に配置され、駆動軸７０と相対回転自在なカムシャフト７１と、駆動軸７０とカムシャフト７１との間に介装されて、機関運転状態に応じて両者の回転位相を変化させて吸気弁の開閉時期を可変制御する可変機構７２と、該可変機構７２を駆動する電動アクチュエータ７３とを備えている。また、この電動アクチュエータ７３と可変機構７２の制御軸７４との間には、減速機構としてのウォーム歯車７５が設けられている。
【０００４】
そして、機関運転状態の変化に応じて、コントローラ７６からの制御信号によって電動アクチュエータ７３を一方向へ回転させ、ウォーム歯車７５を介して制御軸７４を同方向へ回転させ、これにより第２偏心カム７７と第１偏心カム７８を所定角度まで回転制御する。これによって、ディスハウジング７９の揺動に伴い環状ディスク８０の中心を駆動軸７０の中心から偏心あるいは同心状態に制御して、駆動軸７０とカムシャフト７１との回転位相を変化させることにより吸気弁の開閉時期を可変制御し、機関低回転から高回転までの機関性能を向上させるようになっている。
【０００５】
また、かかる機関作動中に、バルブスプリングのばね力に起因してカムシャフト７１に発生する正負の交番トルクは可変機構７２の各フランジ部８１，８２，ディスクハウジング７９等を介して制御軸７４に伝達されるが、この交番トルクは、ウォーム歯車７５の非可逆性を利用してウォームホィール７５ａとウォームギア７５ｂとの間で減殺し、これによって、電動アクチュエータ７３の駆動負荷を低減させるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の可変動弁装置にあっては、制御軸７４に伝達された交番トルクを、ウォーム歯車７５の非可逆性を利用して減殺して、電動アクチュエータ７３の駆動負荷を低減するようになっているものの、減速機構がウォーム歯車７５だけの一段減速となっているため、電動アクチュエータ７３の駆動容量を十分に小さくすることができなかった。
【０００７】
そこで、電動アクチュエータ７３の駆動負荷をさらに低減するために、ウォーム歯車７５の減速比を大きくしようとする場合は、必然的にウォームホィール７５ａの外径を比較的大きく形成しなければならない。この結果、装置の大型化、特に上下方向の高さが高くなり、エンジンフードを高位置に設定しなければならないと共に、エンジンルーム内のレイアウトの自由度が制約されてしまう。
【０００８】
また、この大径なウォーム歯車７５を吸気側の他に排気側にも適用しようとすると、隣接状態になる各ウォームホィール７５ａ、７５ａ同士が干渉してしまうおそれがある。
【０００９】
しかも、制御軸７４の回転応答性を向上させようとする場合は、ウォーム歯車７５の伝達効率を向上させる必要があるが、このためにはウォームギア７５ｂの進み角（または条数）を上げなければならない。そうすると、今度は十分な減速比が得られないといった問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の可変動弁装置の実状に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、機関のクランク軸と同期回転する駆動軸と、該駆動軸の外周に固設されて、バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる駆動カムと、駆動軸と機関弁との間に設けられて、機関運転状態に応じて機関弁の開閉時期あるいはリフト量を可変にする可変機構と、該可変機構を駆動させるアクチュエータとを備えた内燃機関の可変動弁装置において、前記アクチュエータと該アクチュエータによって回転位置が制御される可変機構の制御軸との間にウォーム歯車を含む２段の減速機構を設け、該各減速機構を、前記アクチュエータ側の第１段の減速機構と、前記ウォーム歯車によって構成された制御軸側の第２段の減速機構と、機関のシリンダヘッドの外端部に固設されて前記第１、第２段の各減速機構を収容するハウジングと、によって構成し、前記ウォーム歯車のウォームギアシャフトに前記第１段の減速機構を連係すると共に、前記ウォーム歯車のウォームホィールに前記制御軸を連結して、該ウォームホィールの下側に前記ウォームギアシャフトと前記第１段の減速機構を配置し、且つ前記ハウジング内に、前記ウォームギアシャフトの外周に一体に形成されたウォームギアの位置まで潤滑油を貯留したことを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記第１段の減速機構を平歯車によって構成すると共に、前記ウォームシャフトに前記平歯車の一方の大径歯車部を連結してアクチュエータを制御軸に対して軸直角方向に配置したことを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記ハウジング内に、前記ウォーム歯車を介して制御軸の最大回転位置を規制する規制機構を設けたことを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記規制機構を、前記ウォームホィールとハウジングとの間に設けられた規制ピンと該規制ピンが回動して当接する規制部材とから構成すると共に、前記規制部材を弾性体で形成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記ハウジング内に、前記制御軸の回転位置を検出する位置検出手段を設けたことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態の可変動弁装置は、１気筒あたり２つの吸気弁を備え、かつ吸気弁のバルリフト量を機関運転状態に応じて可変にする可変機構を備えている。
【００１６】
すなわち、この可変動弁装置は、図２〜図４に示すようにシリンダヘッド１１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられて、バルブスプリング１０，１０によって閉方向に付勢された一対の吸気弁１２，１２と、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に圧入等により固設された偏心回転カムである駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面１３ａに揺動自在に支持されて、各吸気弁１２，１２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６に摺接して各吸気弁１２，１２を開作動させる２つの揺動カム１７，１７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７の揺動力として伝達する伝達機構１８と、該伝達機構１８の作動位置を可変にする可変機構１９と、該可変機構１９を駆動する電動アクチュエータ３４と、この両者１９，３６間に設けられた減速機構４０とを備えている。
【００１７】
前記駆動軸１３は、図３及び図４に示すように機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されており、この回転方向は図１中反時計方向に設定されている。
【００１８】
前記軸受１４は、シリンダヘッド１１の上端部に設けられて駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて後述する制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００１９】
前記駆動カム１５は、図３〜図５にも示すように、ほぼリング状を呈し、円環状のカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられた筒状部１５ｂとからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この各駆動カム１５は、駆動軸１３に対し前記両バルブリフター１６，１６に干渉しない両外側に駆動軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共に、カム本体１５ａの外周面１５ｄが偏心円のカムプロフィールに形成されている。
【００２０】
前記バルブリフター１６，１６は、有蓋円筒状に形成され、シリンダヘッド１１の保持孔内に摺動自在に保持されていると共に、揺動カム１７，１７が摺接する上面１６ａ，１６ａが平坦状に形成されている。
【００２１】
前記両揺動カム１７は、図３に示すように同一形状のほぼ雨滴状を呈し、円環状の基端部２０に駆動軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２０ａが貫通形成されていると共に、一端部のカムノーズ部２２側にピン孔２１ａが貫通形成されている。また、揺動カム１７の下面には、カム面２２が形成され、基端部２０側の基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノーズ部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ面２２ｂからカムノーズ部２１の先端側に有する最大リフトの頂面２２ｄに連なるリフト面２２ｃとが形成されており、該基円面２２ａとランプ面２２ｂリフト面２２ｃ及び２２ｄとが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター１６の上面１６ａ所定位置に当接するようになっている。
【００２２】
すなわち、図６に示すバルブリフト特性からみると、図３に示すように基円面２２ａの所定角度範囲がベースサークル区間θ１１になり、ランプ面２２ｂの前記ベースサークル区間から所定角度範囲がいわゆるランプ区間θ１２となり、さらにランプ面２２ｂのランプ区間から頂面２２ｄまでの所定角度範囲がリフト区間θ１３になるように設定されている。
【００２３】
前記伝達機構１８は、駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係するリンク部材であるリンクロッド２５とを備えている。
【００２４】
前記ロッカアーム２３は、中央に有する筒状基部が支持孔２３ｄを介して後述する制御カム３３に回転自在に支持されている。また、筒状基部の外端部に突設された前記一端部２３ａには、ピン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、筒状基部の内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂには、リンクロッド２５の一端部２５ａと連結するピン２７が嵌入するピン孔が形成されている。
【００２５】
また、前記リンクアーム２４は、比較的大径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に挿通するピン孔２４ｄが貫通形成されている。
【００２６】
さらに、前記リンクロッド２５は、図３にも示すように、ロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２１の各ピン孔に挿入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが貫通形成されている。
【００２７】
なお、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制するスナップリング２９，３０，３１，が設けられている。
【００２８】
前記可変機構１９は、図３及び図４に示すように駆動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在に支持された制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３の支持孔２３ｄに摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３とを備えている。
【００２９】
前記制御軸３２は、駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、図２に示すように、一端部に設けられた前記減速機構４０を介して電動アクチュエータ３４（ＤＣモータ）によって所定回転角度範囲内で回転制御されるようになっている。
【００３０】
また、前記制御カム３３は、円筒状を呈し、図に示すように軸心Ｐ１位置が肉厚部３３ａの分だけ制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。
【００３１】
前記電動アクチュエータ３４は、図１に示すように制御軸３２に対して軸直角方向に配置され、後述するハウジング４２の凹部内にボルト３６によって固定されていると共に、機関の運転状態を検出するコントローラ３５からの制御信号によって駆動するようになっている。このコントローラ３５は、クランク角センサやエアーフローメータ、水温センサや、制御軸３２の回転位置を検出する後述のポテンショメータ５７等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出して、前記電動アクチュエータ３４に制御信号を出力している。
【００３２】
前記減速機構４０は、図１及び図２に示すようにシリンダヘッド１１の端部にボルト４１によって固設され、後端開口がカバー４２ａによって閉塞されたハウジング４２と、該ハウジング４２内に設けられた第１段の減速機構である平歯車４３及び第２段の減速機構であるウォーム歯車４４とから構成されている。
【００３３】
前記平歯車４３は、電動アクチュエータ３４の出力軸３４ａにボルト４５により固定された小径歯車部４６と、該小径歯車部４６に噛合した大径歯車部４７とから構成されており、小径歯車部４６は、図７に示すように中央孔４６ａを貫通した出力軸３４ａの外周にキー構内に保持されたキー４８によって位置決め固定されている。一方、前記大径歯車部４７は、図８に示すように中央の貫通孔４７ａを貫通した後述のウォームギアシャフト５３の外周のキー構内に保持されたキー４９を介して位置決め固定されている。
【００３４】
前記ウォーム歯車４４は、図１及び図２に示すように制御軸３２の一端部にボルト５０によって固定されたウォームホィール５１と、該ウォームホィール５１に軸直角方向から噛合したウォームギア５２とから構成されており、前記ウォームホィール５１は、その外径が比較的小さく設定されている。また、一方、ウォームギア５２は、前記ウォームギアシャフト５３の外周に一体に固定されており、このウォームギアシャフト５３は、両端部がボールベアリング５４，５５によって軸受けされていると共に、一端側の小径軸部５３ａに前記大径歯車部４７が固定されている。なお、各歯車４３，４４は、ハウジング４２の内部に破線で示すレベルまで貯留された潤滑油０によって常時潤滑されている。このウォームギア５２及びウォームギアシャフト５３は、図８に示すように、キャップ５６によって閉塞されたハウジング４２側部の開口部４２ｂからハウジング４２内に組み込まれるようになっている。
【００３５】
また、前記ハウジング４２の後端部のカバー４２ａには、図９に示すように制御軸３２の回転位置を検出する検出手段である前記ポテンショメータ５７が取り付けられており、このポテンショメータ５７は、ウォームホィール５１の小径前端部５１ａに突設されたピン５８の先端部が回転ブラシ５７ａに連結されて、ウォームホィール５１の回転位置を制御軸３２の回転位置として検出して、検出情報信号を前記コントローラ３５にフィードバックしている。
【００３６】
さらに、ウォームホィール５１とカバー４２ａとの間には、図１、図９に示すように制御軸３２の時計、反時計方向の最大回転位置を規制する規制機構５９が設けられている。この規制機構５９は、ウォームホィール５１の小径前端部５１ａの外周の所定角度位置に径方向へ突設された一対の規制ピン６０，６１と、カバー４２ａの一端側に制御軸３２の軸方向に沿って固定されて各規制ピン６０，６１が回動して適宜当接する規制部材６２とから構成されている。この規制部材６２は、図９にも示すように固定ピン６２ａの先端部外周にハウジング４２内に臨む筒状ゴム製の弾性体６２ｂが一体に固定されていると共に、この弾性体６２ｂの外周に樹脂製の外筒部６２ｃが一体に固定されて、この外筒部６２ｃに前記両規制ピン６０，６１が直接当接してウォームホィール５１の最大回動位置を規制するようになっている。
【００３７】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関低速負荷時には、コントローラ３５からの制御信号によって電動アクチュエータ３４と減速機構４０を介して制御軸３２が図３の回転位置に駆動される。このため、制御カム３３は、軸心Ｐ１が同図に示すように、肉厚部３３ａが駆動軸１３から上方向に離間移動し、制御軸３２の軸心Ｐ２から右上方の回動角度位置に保持される。これにより、ロッカアーム２３の他端部２３ｂとリンクロッドの枢支点は、駆動軸１３に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム１７は、リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側が強制的に引き上げられて全体が反時計方向へ回動する。
【００３８】
したがって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は充分小さくなる。
【００３９】
よって、かかる低速低負荷域では、図１０の破線で示すようにバルブリフト量が小さくなることにより、各吸気弁１２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。
【００４０】
一方、機関高速高負荷時に移行した場合は、コントローラ３５からの制御信号によって電動アクチュエータ３４と減速機構４０により制御軸３２が図３の時計方向に回転駆動される。したがって、制御軸３２は、制御カム３３を図３に示す位置から時計方向へ回転させ、軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）が下方向へ移動する。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３方向に移動して他端部２３ｂが揺動カム１７のカムノーズ部２１をリンクロッド２５を介して下方へ押圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。
【００４１】
したがって、揺動カム１７のバルブリフター１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が、右方向位置（リフト部２２ｄ側）に移動する。このため、吸気弁１２の開作動時に駆動カム１５が回転してロッカアーム２３の一端部２３ａをリンクアーム２４を介して押し上げると、バルブリフター１６に対するそのリフト量Ｌ２は図１の一点鎖線で示すように大きくなる。
【００４２】
よって、かかる高速高負荷域では、図１０の実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００４３】
そして、前記機関作動中にバルブスプリング１０のばね力に起因して揺動カム１７に正負の交番トルクが発生し、この交番トルクは伝達機構１８を介して制御軸３２に伝達されるが、ウォーム歯車４４のウォームギア５２に伝達された時点でその非可逆性により効果的に減殺されて、平歯車４３から電動アクチュエータ３４への伝達が遮断される。この結果、前記交番トルクによる電動アクチュエータ３４の駆動負荷の発生が抑制され、この結果、電動アクチュエータ３４の駆動容量を小さくすることが可能になる。
【００４４】
しかも、前述したように電動アクチュエータ３４が回転駆動すると、まず平歯車４３によって第１段目の減速が行われ、さらにウォーム歯車４４によって２段目の減速が行われて、大きな減速比が得られるため、電動アクチュエータ３４の駆動負荷を一層低減できる。したがって、電動アクチュエータ３４を十分に小型化することが可能になる。
【００４５】
さらに、平歯車４３とウォーム歯車４４との組み合わせで減速比を確保するようにしたため、ウォーム歯車４４のウォームギア５２の捩れ角を小さくして進み角（または条数）を大きくすれば、ウォーム歯車４４による十分な減速比が得られなくとも平歯車４３によりトータルな減速比の低下を防止できると共に、大きな進み角による高い伝達効率によって制御軸３２の回転応答性が良好となり、この結果、可変リフト制御応答性の向上が図れる。
【００４６】
また、２つの減速機構によって大きな減速比が得られることから、ウォームホィール５１の外径を小さくすることが可能になる。このため、装置全体の小型化が図れ、特に上下方向の高さを低くすることができ、エンジンフードを十分に低くすることが可能になると共に、エンジンルーム内でのレイアウトの自由度が向上する。さらに、ウォームホィール５１の小径化により、本装置を吸気側と排気側の両方に設けたとしても並接された両ウォームホィール５１の干渉が防止され、吸排気側の両方に設けることが可能になる。
【００４７】
また、平歯車４３を利用することによってウォームギアシャフト５３を電動アクチュエータ３４の出力軸３４ａの伝達方向と反転させることができるため、従来例のように出力軸をウォームギアシャフトと同軸上に配置した場合に比較して、電動アクチュエータ３４ａの出力軸方向に沿った外方への張り出しをなくすことができる。したがって、装置の大型化が抑制でき、この結果、機関への搭載性が良好になる。特に、この装置を排気側へ適用した場合には、電動アクチュエータ３４を排気管の熱から遠避けることができる一方、吸気側でも排気側と反対側に配置すれば熱的影響を十分に回避できる。
【００４８】
さらに、電動アクチュエータ３４側に平歯車４３を設けたことにより、該平歯車４３に前述の交番トルクが伝達されないため、各歯車部４６，４７間に打音の発生がなく、打音対策の必要性がない。
【００４９】
また、前記平歯車４３とウォーム歯車４４との特異な配置により電動アクチュエータ３４を制御軸３２の軸直角方向に配置したため、該電動アクチュエータ３４の機関後方への飛び出しを抑制できる。
【００５０】
さらに、ポテンショメータ５７と規制機構５９とをハウジング４２やカバー４２ａに一体に設けたため、ユニット化が図れ、機関の組立作業性が良好になる。
【００５１】
また、ウォームホィール５１の正逆の最大回転位置を各規制ピン６０，６１が当たる規制部材６２に弾性体６２ｂを設けたことにより、ウォームホィール５１の過回転によるウォームギア５２との歯間の喰い込みが防止でき、また、前記各規制ピン６０，６１の衝突時には、打音の発生が防止できる。
【００５２】
さらに、各歯車４３，４４は、機関とは、独立したハウジング４２内の潤滑油０によって潤滑性が良好になると共に、各ギアに適した専用の潤滑油を用いることができるため、潤滑性能の向上が図れる。
【００５３】
また、ウォームギア５２をウォームホィール５１の下側に配置したため、機関の全高を可及的に低く設定でき、前記潤滑油の油量も少なくすることができる。
【００５４】
尚、本発明は、前記実施形態の可変機構ばかりでなく、従来例のものは勿論のこと、バルブタイミング制御装置に適用することも可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、バルブスプリングのばね力に起因して発生する交番トルクをウォーム歯車によって効果的に吸収でき、アクチュエータの駆動負荷を低減できることは勿論のこと、他の減速機構と合わせることにより、ウォームホィールの外径を大きくすることなく、大減速比が得られるため、アクチュエータの駆動負荷を一層低減できる。この結果、アクチュエータの駆動容量を小さくすることが可能になると共に、装置全体の小型化が図れ、エンジンルーム内のレイアウトの自由度が向上する。しかも、ウォームホィールの大径化が抑制できることにより、該装置を吸気側と排気側の両方に適用しても各ウォームホィールの干渉が防止できる。
【００５６】
そして、特に、機関とは独立したハウジングを設けたことにより、該ハウジング内に貯留された潤滑油によって減速機構の歯車間の潤滑性が良好になると共に、専用の潤滑油を用いることができるため潤滑性能が一層向上する。
【００５７】
しかも、ウォームギアをウォームホィールの下側に配置したことにより、小径なウォームギア側まで潤滑油の油面レベルを確保すればよいため、潤滑油量を少なくすることができる。
【００５８】
さらに、機関とは別体のハウジング内に減速機構を収容したことにより、該減速機構をユニット化することができるため、機関の組立作業性が良好になる。
【００５９】
請求項２記載の発明によれば、一方を平歯車を用いた減速機構としたことにより、他方のウォーム歯車のウォームギアの捩れ角を小さくすることにより、十分な減速比を確保しつつ制御軸の回転応答性の向上が図れる。しかも、両歯車の特異な配置により、アクチュエータを制御軸の軸直角方向に配置できるため、アクチュエータの機関後方への飛び出しを抑制できる。
【００６０】
請求項３記載の発明によれば、規制機構によってウォーム歯車と制御軸の過度な回転が規制され、制御軸によるバルブリフト等の安定かつ確実な制御が可能になる。
【００６１】
請求項４記載の発明によれば、弾性体によって、規制ピンの衝突時の緩衝作用が得られると共に、ウォーム歯車側では歯車の喰い込みを防止でき、かつ打音の発生を抑制できる。
【００６２】
請求項５記載の発明によれば、減速機構や規制機構、さらには位置検出手段まで、可変機構の制御に供する機構を一つのハウジング内に一体に設けたために、これらの機構をユニット化することができ、機関の組立作業性が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図２のＡ−Ａ線断面図
【図２】本実施形態の一部を断面して示す要部平面図
【図３】本実施形態に供される可変機構を示す図２のＢ−Ｂ線断面図
【図４】同可変機構の斜視図
【図５】同可変機構に供される駆動カムの斜視図
【図６】同可変機構に供される揺動カムのリフト特性図
【図７】図１のＣ−Ｃ線断面図
【図８】図１のＤ−Ｄ線断面図
【図９】図１のＥ−Ｅ線断面図
【図１０】本実施形態の可変機構によるバルブリフト特性図
【図１１】従来の可変動弁装置を示す要部平面図
【符号の説明】
１１…シリンダヘッド
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１５…駆動カム
１７…揺動カム
１９…可変機構
３２…制御軸
３３…制御カム
３４…アクチュエータ
４０…減速機構
４３…平歯車
４４…ウォーム歯車
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関弁である吸気弁や排気弁の開閉時期あるいはリフト量を機関運転状態に応じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の可変動弁装置としては、本出願人が先に出願した特開平７−４２５１号公報に記載されているものが知られている。
【０００３】
図１１に基づいて概略を説明すれば、この可変動弁装置は、機関のクランク軸からスプロケットを介して回転駆動される駆動軸７０と、該駆動軸７０の外周に一定の隙間をもって同軸上に配置され、駆動軸７０と相対回転自在なカムシャフト７１と、駆動軸７０とカムシャフト７１との間に介装されて、機関運転状態に応じて両者の回転位相を変化させて吸気弁の開閉時期を可変制御する可変機構７２と、該可変機構７２を駆動する電動アクチュエータ７３とを備えている。また、この電動アクチュエータ７３と可変機構７２の制御軸７４との間には、減速機構としてのウォーム歯車７５が設けられている。
【０００４】
そして、機関運転状態の変化に応じて、コントローラ７６からの制御信号によって電動アクチュエータ７３を一方向へ回転させ、ウォーム歯車７５を介して制御軸７４を同方向へ回転させ、これにより第２偏心カム７７と第１偏心カム７８を所定角度まで回転制御する。これによって、ディスハウジング７９の揺動に伴い環状ディスク８０の中心を駆動軸７０の中心から偏心あるいは同心状態に制御して、駆動軸７０とカムシャフト７１との回転位相を変化させることにより吸気弁の開閉時期を可変制御し、機関低回転から高回転までの機関性能を向上させるようになっている。
【０００５】
また、かかる機関作動中に、バルブスプリングのばね力に起因してカムシャフト７１に発生する正負の交番トルクは可変機構７２の各フランジ部８１，８２，ディスクハウジング７９等を介して制御軸７４に伝達されるが、この交番トルクは、ウォーム歯車７５の非可逆性を利用してウォームホィール７５ａとウォームギア７５ｂとの間で減殺し、これによって、電動アクチュエータ７３の駆動負荷を低減させるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の可変動弁装置にあっては、制御軸７４に伝達された交番トルクを、ウォーム歯車７５の非可逆性を利用して減殺して、電動アクチュエータ７３の駆動負荷を低減するようになっているものの、減速機構がウォーム歯車７５だけの一段減速となっているため、電動アクチュエータ７３の駆動容量を十分に小さくすることができなかった。
【０００７】
そこで、電動アクチュエータ７３の駆動負荷をさらに低減するために、ウォーム歯車７５の減速比を大きくしようとする場合は、必然的にウォームホィール７５ａの外径を比較的大きく形成しなければならない。この結果、装置の大型化、特に上下方向の高さが高くなり、エンジンフードを高位置に設定しなければならないと共に、エンジンルーム内のレイアウトの自由度が制約されてしまう。
【０００８】
また、この大径なウォーム歯車７５を吸気側の他に排気側にも適用しようとすると、隣接状態になる各ウォームホィール７５ａ、７５ａ同士が干渉してしまうおそれがある。
【０００９】
しかも、制御軸７４の回転応答性を向上させようとする場合は、ウォーム歯車７５の伝達効率を向上させる必要があるが、このためにはウォームギア７５ｂの進み角（または条数）を上げなければならない。そうすると、今度は十分な減速比が得られないといった問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の可変動弁装置の実状に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、機関のクランク軸と同期回転する駆動軸と、該駆動軸の外周に固設されて、バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる駆動カムと、駆動軸と機関弁との間に設けられて、機関運転状態に応じて機関弁の開閉時期あるいはリフト量を可変にする可変機構と、該可変機構を駆動させるアクチュエータとを備えた内燃機関の可変動弁装置において、前記アクチュエータと該アクチュエータによって回転位置が制御される可変機構の制御軸との間にウォーム歯車を含む２段の減速機構を設け、該各減速機構を、前記アクチュエータ側の第１段の減速機構と、前記ウォーム歯車によって構成された制御軸側の第２段の減速機構と、機関のシリンダヘッドの外端部に固設されて前記第１、第２段の各減速機構を収容するハウジングと、によって構成し、前記ウォーム歯車のウォームギアシャフトに前記第１段の減速機構を連係すると共に、前記ウォーム歯車のウォームホィールに前記制御軸を連結して、該ウォームホィールの下側に前記ウォームギアシャフトと前記第１段の減速機構を配置し、且つ前記ハウジング内に、前記ウォームギアシャフトの外周に一体に形成されたウォームギアの位置まで潤滑油を貯留したことを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記第１段の減速機構を平歯車によって構成すると共に、前記ウォームシャフトに前記平歯車の一方の大径歯車部を連結してアクチュエータを制御軸に対して軸直角方向に配置したことを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記ハウジング内に、前記ウォーム歯車を介して制御軸の最大回転位置を規制する規制機構を設けたことを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記規制機構を、前記ウォームホィールとハウジングとの間に設けられた規制ピンと該規制ピンが回動して当接する規制部材とから構成すると共に、前記規制部材を弾性体で形成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記ハウジング内に、前記制御軸の回転位置を検出する位置検出手段を設けたことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態の可変動弁装置は、１気筒あたり２つの吸気弁を備え、かつ吸気弁のバルリフト量を機関運転状態に応じて可変にする可変機構を備えている。
【００１６】
すなわち、この可変動弁装置は、図２〜図４に示すようにシリンダヘッド１１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられて、バルブスプリング１０，１０によって閉方向に付勢された一対の吸気弁１２，１２と、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に圧入等により固設された偏心回転カムである駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面１３ａに揺動自在に支持されて、各吸気弁１２，１２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６に摺接して各吸気弁１２，１２を開作動させる２つの揺動カム１７，１７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７の揺動力として伝達する伝達機構１８と、該伝達機構１８の作動位置を可変にする可変機構１９と、該可変機構１９を駆動する電動アクチュエータ３４と、この両者１９，３６間に設けられた減速機構４０とを備えている。
【００１７】
前記駆動軸１３は、図３及び図４に示すように機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されており、この回転方向は図１中反時計方向に設定されている。
【００１８】
前記軸受１４は、シリンダヘッド１１の上端部に設けられて駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて後述する制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００１９】
前記駆動カム１５は、図３〜図５にも示すように、ほぼリング状を呈し、円環状のカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられた筒状部１５ｂとからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この各駆動カム１５は、駆動軸１３に対し前記両バルブリフター１６，１６に干渉しない両外側に駆動軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共に、カム本体１５ａの外周面１５ｄが偏心円のカムプロフィールに形成されている。
【００２０】
前記バルブリフター１６，１６は、有蓋円筒状に形成され、シリンダヘッド１１の保持孔内に摺動自在に保持されていると共に、揺動カム１７，１７が摺接する上面１６ａ，１６ａが平坦状に形成されている。
【００２１】
前記両揺動カム１７は、図３に示すように同一形状のほぼ雨滴状を呈し、円環状の基端部２０に駆動軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２０ａが貫通形成されていると共に、一端部のカムノーズ部２２側にピン孔２１ａが貫通形成されている。また、揺動カム１７の下面には、カム面２２が形成され、基端部２０側の基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノーズ部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ面２２ｂからカムノーズ部２１の先端側に有する最大リフトの頂面２２ｄに連なるリフト面２２ｃとが形成されており、該基円面２２ａとランプ面２２ｂリフト面２２ｃ及び２２ｄとが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター１６の上面１６ａ所定位置に当接するようになっている。
【００２２】
すなわち、図６に示すバルブリフト特性からみると、図３に示すように基円面２２ａの所定角度範囲がベースサークル区間θ１１になり、ランプ面２２ｂの前記ベースサークル区間から所定角度範囲がいわゆるランプ区間θ１２となり、さらにランプ面２２ｂのランプ区間から頂面２２ｄまでの所定角度範囲がリフト区間θ１３になるように設定されている。
【００２３】
前記伝達機構１８は、駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係するリンク部材であるリンクロッド２５とを備えている。
【００２４】
前記ロッカアーム２３は、中央に有する筒状基部が支持孔２３ｄを介して後述する制御カム３３に回転自在に支持されている。また、筒状基部の外端部に突設された前記一端部２３ａには、ピン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、筒状基部の内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂには、リンクロッド２５の一端部２５ａと連結するピン２７が嵌入するピン孔が形成されている。
【００２５】
また、前記リンクアーム２４は、比較的大径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に挿通するピン孔２４ｄが貫通形成されている。
【００２６】
さらに、前記リンクロッド２５は、図３にも示すように、ロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２１の各ピン孔に挿入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが貫通形成されている。
【００２７】
なお、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制するスナップリング２９，３０，３１，が設けられている。
【００２８】
前記可変機構１９は、図３及び図４に示すように駆動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在に支持された制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３の支持孔２３ｄに摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３とを備えている。
【００２９】
前記制御軸３２は、駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、図２に示すように、一端部に設けられた前記減速機構４０を介して電動アクチュエータ３４（ＤＣモータ）によって所定回転角度範囲内で回転制御されるようになっている。
【００３０】
また、前記制御カム３３は、円筒状を呈し、図に示すように軸心Ｐ１位置が肉厚部３３ａの分だけ制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。
【００３１】
前記電動アクチュエータ３４は、図１に示すように制御軸３２に対して軸直角方向に配置され、後述するハウジング４２の凹部内にボルト３６によって固定されていると共に、機関の運転状態を検出するコントローラ３５からの制御信号によって駆動するようになっている。このコントローラ３５は、クランク角センサやエアーフローメータ、水温センサや、制御軸３２の回転位置を検出する後述のポテンショメータ５７等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出して、前記電動アクチュエータ３４に制御信号を出力している。
【００３２】
前記減速機構４０は、図１及び図２に示すようにシリンダヘッド１１の端部にボルト４１によって固設され、後端開口がカバー４２ａによって閉塞されたハウジング４２と、該ハウジング４２内に設けられた第１段の減速機構である平歯車４３及び第２段の減速機構であるウォーム歯車４４とから構成されている。
【００３３】
前記平歯車４３は、電動アクチュエータ３４の出力軸３４ａにボルト４５により固定された小径歯車部４６と、該小径歯車部４６に噛合した大径歯車部４７とから構成されており、小径歯車部４６は、図７に示すように中央孔４６ａを貫通した出力軸３４ａの外周にキー構内に保持されたキー４８によって位置決め固定されている。一方、前記大径歯車部４７は、図８に示すように中央の貫通孔４７ａを貫通した後述のウォームギアシャフト５３の外周のキー構内に保持されたキー４９を介して位置決め固定されている。
【００３４】
前記ウォーム歯車４４は、図１及び図２に示すように制御軸３２の一端部にボルト５０によって固定されたウォームホィール５１と、該ウォームホィール５１に軸直角方向から噛合したウォームギア５２とから構成されており、前記ウォームホィール５１は、その外径が比較的小さく設定されている。また、一方、ウォームギア５２は、前記ウォームギアシャフト５３の外周に一体に固定されており、このウォームギアシャフト５３は、両端部がボールベアリング５４，５５によって軸受けされていると共に、一端側の小径軸部５３ａに前記大径歯車部４７が固定されている。なお、各歯車４３，４４は、ハウジング４２の内部に破線で示すレベルまで貯留された潤滑油０によって常時潤滑されている。このウォームギア５２及びウォームギアシャフト５３は、図８に示すように、キャップ５６によって閉塞されたハウジング４２側部の開口部４２ｂからハウジング４２内に組み込まれるようになっている。
【００３５】
また、前記ハウジング４２の後端部のカバー４２ａには、図９に示すように制御軸３２の回転位置を検出する検出手段である前記ポテンショメータ５７が取り付けられており、このポテンショメータ５７は、ウォームホィール５１の小径前端部５１ａに突設されたピン５８の先端部が回転ブラシ５７ａに連結されて、ウォームホィール５１の回転位置を制御軸３２の回転位置として検出して、検出情報信号を前記コントローラ３５にフィードバックしている。
【００３６】
さらに、ウォームホィール５１とカバー４２ａとの間には、図１、図９に示すように制御軸３２の時計、反時計方向の最大回転位置を規制する規制機構５９が設けられている。この規制機構５９は、ウォームホィール５１の小径前端部５１ａの外周の所定角度位置に径方向へ突設された一対の規制ピン６０，６１と、カバー４２ａの一端側に制御軸３２の軸方向に沿って固定されて各規制ピン６０，６１が回動して適宜当接する規制部材６２とから構成されている。この規制部材６２は、図９にも示すように固定ピン６２ａの先端部外周にハウジング４２内に臨む筒状ゴム製の弾性体６２ｂが一体に固定されていると共に、この弾性体６２ｂの外周に樹脂製の外筒部６２ｃが一体に固定されて、この外筒部６２ｃに前記両規制ピン６０，６１が直接当接してウォームホィール５１の最大回動位置を規制するようになっている。
【００３７】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関低速負荷時には、コントローラ３５からの制御信号によって電動アクチュエータ３４と減速機構４０を介して制御軸３２が図３の回転位置に駆動される。このため、制御カム３３は、軸心Ｐ１が同図に示すように、肉厚部３３ａが駆動軸１３から上方向に離間移動し、制御軸３２の軸心Ｐ２から右上方の回動角度位置に保持される。これにより、ロッカアーム２３の他端部２３ｂとリンクロッドの枢支点は、駆動軸１３に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム１７は、リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側が強制的に引き上げられて全体が反時計方向へ回動する。
【００３８】
したがって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は充分小さくなる。
【００３９】
よって、かかる低速低負荷域では、図１０の破線で示すようにバルブリフト量が小さくなることにより、各吸気弁１２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。
【００４０】
一方、機関高速高負荷時に移行した場合は、コントローラ３５からの制御信号によって電動アクチュエータ３４と減速機構４０により制御軸３２が図３の時計方向に回転駆動される。したがって、制御軸３２は、制御カム３３を図３に示す位置から時計方向へ回転させ、軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）が下方向へ移動する。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３方向に移動して他端部２３ｂが揺動カム１７のカムノーズ部２１をリンクロッド２５を介して下方へ押圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。
【００４１】
したがって、揺動カム１７のバルブリフター１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が、右方向位置（リフト部２２ｄ側）に移動する。このため、吸気弁１２の開作動時に駆動カム１５が回転してロッカアーム２３の一端部２３ａをリンクアーム２４を介して押し上げると、バルブリフター１６に対するそのリフト量Ｌ２は図１の一点鎖線で示すように大きくなる。
【００４２】
よって、かかる高速高負荷域では、図１０の実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００４３】
そして、前記機関作動中にバルブスプリング１０のばね力に起因して揺動カム１７に正負の交番トルクが発生し、この交番トルクは伝達機構１８を介して制御軸３２に伝達されるが、ウォーム歯車４４のウォームギア５２に伝達された時点でその非可逆性により効果的に減殺されて、平歯車４３から電動アクチュエータ３４への伝達が遮断される。この結果、前記交番トルクによる電動アクチュエータ３４の駆動負荷の発生が抑制され、この結果、電動アクチュエータ３４の駆動容量を小さくすることが可能になる。
【００４４】
しかも、前述したように電動アクチュエータ３４が回転駆動すると、まず平歯車４３によって第１段目の減速が行われ、さらにウォーム歯車４４によって２段目の減速が行われて、大きな減速比が得られるため、電動アクチュエータ３４の駆動負荷を一層低減できる。したがって、電動アクチュエータ３４を十分に小型化することが可能になる。
【００４５】
さらに、平歯車４３とウォーム歯車４４との組み合わせで減速比を確保するようにしたため、ウォーム歯車４４のウォームギア５２の捩れ角を小さくして進み角（または条数）を大きくすれば、ウォーム歯車４４による十分な減速比が得られなくとも平歯車４３によりトータルな減速比の低下を防止できると共に、大きな進み角による高い伝達効率によって制御軸３２の回転応答性が良好となり、この結果、可変リフト制御応答性の向上が図れる。
【００４６】
また、２つの減速機構によって大きな減速比が得られることから、ウォームホィール５１の外径を小さくすることが可能になる。このため、装置全体の小型化が図れ、特に上下方向の高さを低くすることができ、エンジンフードを十分に低くすることが可能になると共に、エンジンルーム内でのレイアウトの自由度が向上する。さらに、ウォームホィール５１の小径化により、本装置を吸気側と排気側の両方に設けたとしても並接された両ウォームホィール５１の干渉が防止され、吸排気側の両方に設けることが可能になる。
【００４７】
また、平歯車４３を利用することによってウォームギアシャフト５３を電動アクチュエータ３４の出力軸３４ａの伝達方向と反転させることができるため、従来例のように出力軸をウォームギアシャフトと同軸上に配置した場合に比較して、電動アクチュエータ３４ａの出力軸方向に沿った外方への張り出しをなくすことができる。したがって、装置の大型化が抑制でき、この結果、機関への搭載性が良好になる。特に、この装置を排気側へ適用した場合には、電動アクチュエータ３４を排気管の熱から遠避けることができる一方、吸気側でも排気側と反対側に配置すれば熱的影響を十分に回避できる。
【００４８】
さらに、電動アクチュエータ３４側に平歯車４３を設けたことにより、該平歯車４３に前述の交番トルクが伝達されないため、各歯車部４６，４７間に打音の発生がなく、打音対策の必要性がない。
【００４９】
また、前記平歯車４３とウォーム歯車４４との特異な配置により電動アクチュエータ３４を制御軸３２の軸直角方向に配置したため、該電動アクチュエータ３４の機関後方への飛び出しを抑制できる。
【００５０】
さらに、ポテンショメータ５７と規制機構５９とをハウジング４２やカバー４２ａに一体に設けたため、ユニット化が図れ、機関の組立作業性が良好になる。
【００５１】
また、ウォームホィール５１の正逆の最大回転位置を各規制ピン６０，６１が当たる規制部材６２に弾性体６２ｂを設けたことにより、ウォームホィール５１の過回転によるウォームギア５２との歯間の喰い込みが防止でき、また、前記各規制ピン６０，６１の衝突時には、打音の発生が防止できる。
【００５２】
さらに、各歯車４３，４４は、機関とは、独立したハウジング４２内の潤滑油０によって潤滑性が良好になると共に、各ギアに適した専用の潤滑油を用いることができるため、潤滑性能の向上が図れる。
【００５３】
また、ウォームギア５２をウォームホィール５１の下側に配置したため、機関の全高を可及的に低く設定でき、前記潤滑油の油量も少なくすることができる。
【００５４】
尚、本発明は、前記実施形態の可変機構ばかりでなく、従来例のものは勿論のこと、バルブタイミング制御装置に適用することも可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、バルブスプリングのばね力に起因して発生する交番トルクをウォーム歯車によって効果的に吸収でき、アクチュエータの駆動負荷を低減できることは勿論のこと、他の減速機構と合わせることにより、ウォームホィールの外径を大きくすることなく、大減速比が得られるため、アクチュエータの駆動負荷を一層低減できる。この結果、アクチュエータの駆動容量を小さくすることが可能になると共に、装置全体の小型化が図れ、エンジンルーム内のレイアウトの自由度が向上する。しかも、ウォームホィールの大径化が抑制できることにより、該装置を吸気側と排気側の両方に適用しても各ウォームホィールの干渉が防止できる。
【００５６】
そして、特に、機関とは独立したハウジングを設けたことにより、該ハウジング内に貯留された潤滑油によって減速機構の歯車間の潤滑性が良好になると共に、専用の潤滑油を用いることができるため潤滑性能が一層向上する。
【００５７】
しかも、ウォームギアをウォームホィールの下側に配置したことにより、小径なウォームギア側まで潤滑油の油面レベルを確保すればよいため、潤滑油量を少なくすることができる。
【００５８】
さらに、機関とは別体のハウジング内に減速機構を収容したことにより、該減速機構をユニット化することができるため、機関の組立作業性が良好になる。
【００５９】
請求項２記載の発明によれば、一方を平歯車を用いた減速機構としたことにより、他方のウォーム歯車のウォームギアの捩れ角を小さくすることにより、十分な減速比を確保しつつ制御軸の回転応答性の向上が図れる。しかも、両歯車の特異な配置により、アクチュエータを制御軸の軸直角方向に配置できるため、アクチュエータの機関後方への飛び出しを抑制できる。
【００６０】
請求項３記載の発明によれば、規制機構によってウォーム歯車と制御軸の過度な回転が規制され、制御軸によるバルブリフト等の安定かつ確実な制御が可能になる。
【００６１】
請求項４記載の発明によれば、弾性体によって、規制ピンの衝突時の緩衝作用が得られると共に、ウォーム歯車側では歯車の喰い込みを防止でき、かつ打音の発生を抑制できる。
【００６２】
請求項５記載の発明によれば、減速機構や規制機構、さらには位置検出手段まで、可変機構の制御に供する機構を一つのハウジング内に一体に設けたために、これらの機構をユニット化することができ、機関の組立作業性が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図２のＡ−Ａ線断面図
【図２】本実施形態の一部を断面して示す要部平面図
【図３】本実施形態に供される可変機構を示す図２のＢ−Ｂ線断面図
【図４】同可変機構の斜視図
【図５】同可変機構に供される駆動カムの斜視図
【図６】同可変機構に供される揺動カムのリフト特性図
【図７】図１のＣ−Ｃ線断面図
【図８】図１のＤ−Ｄ線断面図
【図９】図１のＥ−Ｅ線断面図
【図１０】本実施形態の可変機構によるバルブリフト特性図
【図１１】従来の可変動弁装置を示す要部平面図
【符号の説明】
１１…シリンダヘッド
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１５…駆動カム
１７…揺動カム
１９…可変機構
３２…制御軸
３３…制御カム
３４…アクチュエータ
４０…減速機構
４３…平歯車
４４…ウォーム歯車
Claims (5)
- 機関のクランク軸と同期回転する駆動軸と、該駆動軸の外周に固設されて、バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる駆動カムと、駆動軸と機関弁との間に設けられて、機関運転状態に応じて機関弁の開閉時期あるいはリフト量を可変にする可変機構と、該可変機構を駆動させるアクチュエータとを備えた内燃機関の可変動弁装置において、
前記アクチュエータと該アクチュエータによって回転位置が制御される可変機構の制御軸との間にウォーム歯車を含む２段の減速機構を設け、
該各減速機構を、前記アクチュエータ側の第１段の減速機構と、前記ウォーム歯車によって構成された制御軸側の第２段の減速機構と、機関のシリンダヘッドの外端部に固設されて前記第１、第２段の各減速機構を収容するハウジングと、によって構成し、
前記ウォーム歯車のウォームギアシャフトに前記第１段の減速機構を連係すると共に、前記ウォーム歯車のウォームホィールに前記制御軸を連結して、該ウォームホィールの下側に前記ウォームギアシャフトと前記第１段の減速機構を配置し、且つ前記ハウジング内に、前記ウォームギアシャフトの外周に一体に形成されたウォームギアの位置まで潤滑油を貯留したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 前記第１段の減速機構を平歯車によって構成すると共に、前記ウォームシャフトに前記平歯車の一方の大径歯車部を連結してアクチュエータを制御軸に対して軸直角方向に配置したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
- 前記ハウジング内に、前記ウォーム歯車を介して制御軸の最大回転位置を規制する規制機構を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
- 前記規制機構を、前記ウォームホィールとハウジングとの間に設けられた規制ピンと該規制ピンが回動して当接する規制部材とから構成すると共に、前記規制部材を弾性体で形成したことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置。
- 前記ハウジング内に、前記制御軸の回転位置を検出する位置検出手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3511899A JP3977538B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 内燃機関の可変動弁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3511899A JP3977538B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 内燃機関の可変動弁装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000234507A JP2000234507A (ja) | 2000-08-29 |
| JP3977538B2 true JP3977538B2 (ja) | 2007-09-19 |
Family
ID=12433025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3511899A Expired - Fee Related JP3977538B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 内燃機関の可変動弁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3977538B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102808673A (zh) * | 2012-07-28 | 2012-12-05 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种发动机电机蜗杆一体的安装机构及其装配方法 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7424873B2 (en) | 2003-12-18 | 2008-09-16 | Toyota, Jidosha Kabushiki Kaisha | Variable valve mechanism |
| JP4382531B2 (ja) | 2004-03-04 | 2009-12-16 | トヨタ自動車株式会社 | 可変動弁システム |
| US7418933B2 (en) * | 2005-04-27 | 2008-09-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Variable lift valve operating system for internal combustion engine |
| DE602006002561D1 (de) | 2005-07-08 | 2008-10-16 | Honda Motor Co Ltd | Hubvariable Ventilsteuersystem für Brennkraftmaschine |
| JP4625380B2 (ja) * | 2005-07-08 | 2011-02-02 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関のリフト可変動弁装置 |
| JP4502893B2 (ja) * | 2005-07-08 | 2010-07-14 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関のリフト可変動弁装置 |
| JP4259512B2 (ja) | 2005-11-14 | 2009-04-30 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の可変動弁装置 |
| JP4573217B2 (ja) * | 2006-03-10 | 2010-11-04 | マツダ株式会社 | エンジンの可変動弁装置 |
| JP4595895B2 (ja) * | 2006-07-10 | 2010-12-08 | トヨタ自動車株式会社 | 可変動弁装置 |
| EP2236777A4 (en) * | 2008-02-01 | 2011-02-16 | Honda Motor Co Ltd | ACTUATOR FOR A VARIABLE VALVE MECHANISM |
| JP4583459B2 (ja) * | 2008-02-01 | 2010-11-17 | 本田技研工業株式会社 | 可変動弁機構用アクチュエータ |
| JP5084561B2 (ja) * | 2008-03-03 | 2012-11-28 | 本田技研工業株式会社 | 可変動弁機構用アクチュエータ |
| JP5054574B2 (ja) * | 2008-03-03 | 2012-10-24 | 川崎重工業株式会社 | エンジン及びそれを備える乗り物 |
| JP4847979B2 (ja) * | 2008-04-23 | 2011-12-28 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の可変動弁装置 |
| JP4847980B2 (ja) * | 2008-04-23 | 2011-12-28 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の可変動弁装置 |
| JP4847981B2 (ja) * | 2008-04-23 | 2011-12-28 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の可変動弁装置 |
| JP5189030B2 (ja) * | 2009-05-20 | 2013-04-24 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | アクチュエータ |
| JP5189126B2 (ja) * | 2010-03-29 | 2013-04-24 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関 |
| CN102140944B (zh) * | 2011-03-16 | 2012-09-05 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种全可变气门升程机构的偏心轴控制系统 |
| US11809109B2 (en) | 2020-07-02 | 2023-11-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Image heating apparatus having a worm that is rotatably supported at two different positions |
-
1999
- 1999-02-15 JP JP3511899A patent/JP3977538B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102808673A (zh) * | 2012-07-28 | 2012-12-05 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种发动机电机蜗杆一体的安装机构及其装配方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000234507A (ja) | 2000-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3977538B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP3881783B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP3893202B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP4621122B2 (ja) | エンジンの連続可変バルブリフト装置 | |
| JP3982917B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP3823675B2 (ja) | 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 | |
| JP3996751B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP3933288B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP4006160B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP2017166365A (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP4027685B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置及びこの装置に用いられる制御機構 | |
| JP3921290B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP2008208779A (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP3968184B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP3917755B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP3933349B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP3901926B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP4518981B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP3779842B2 (ja) | 内燃機関の動弁装置 | |
| JP4742346B2 (ja) | 可変動弁装置のアクチュエータ | |
| JP3917747B2 (ja) | 内燃機関の動弁装置 | |
| JP4516453B2 (ja) | 内燃機関の動弁装置 | |
| JP4986788B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP3876065B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
| JP2007032505A (ja) | 内燃機関の動弁装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20041217 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061031 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061225 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070206 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070619 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070621 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100629 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100629 Year of fee payment: 3 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100629 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100629 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110629 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110629 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120629 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120629 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130629 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |