JP4016956B2 - エンジンの可変動弁機構及びその制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の最大バルブリフト量を可変とすることのできるエンジンの可変動弁機構に関する。

こうした可変動弁機構としては、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。
図２３に、可変動弁機構の斜視構造を示す。
可変動弁機構９１は、エンジンバルブ（吸気バルブまたは排気バルブ）をリフトさせる仲介駆動機構９２を備えている。

仲介駆動機構９２は、コントロールシャフト９３と連動して軸方向へ移動することのできるスライダギア９４、このスライダギア９４と噛合する入力アーム９５及び出力アーム９６を備えている。

可変動弁機構９１では、適宜のアクチュエータを通じてコントロールシャフト９３を軸方向へ移動し、入力アーム９５と出力アーム９６のノーズ９６ａとの相対位相差を変更することにより、対応するエンジンバルブの最大リフト量を変更することができる。

なお、本発明にかかる特許文献１としては、以下に示す特許文献１及び特許文献２が挙げられる。
特開２００１−２６３０１５号公報 特開平９−２８７４２６号公報

ところで、上記可変動弁機構９１を搭載したエンジンにおいては、各出力アーム９６のノーズ９６ａとこれに対応する入力アーム９５との相対位相差が可変動弁機構９１内で一致していない場合、例えば、吸気バルブの最大リフト量が各バルブ間で異なることによりトルク変動をまねくようになる。

従って、可変動弁機構９１の組み付けに際しては、上記相対位相差を調整するために、必要に応じて出力アーム９６と入力アーム９５との間や出力アーム９６とシリンダヘッドの軸受部との間に調整部材を介在させるようにしている。

このため、従来の可変動弁機構９１の組み付け作業においては、こうした調整部材の取り付けにより作業効率の低下が避けられないものとなっている。
なお、その他の可変動弁機構としては、特許文献２に記載の装置が知られている。

この可変動弁機構では、油圧シリンダ機構によりシリンダ毎に最大リフト量の調整を行うことができるようにしている。
こうした構成を採用した場合には、油圧シリンダ機構や油路の形成が必要となるため、装置の大型化や複雑化をまねくようになる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、既存の装置の構成を極力維持しつつ組み付けに際して作業効率の向上を図ることのできるエンジンの可変動弁機構を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
＜請求項１＞
請求項１に記載の発明は、エンジンのカムシャフトによる入力アームの揺動を出力アームへ伝達し、前記出力アームの揺動を通じてエンジンバルブをリフトさせるとともに、前記入力アーム及び出力アーム内に設けられたスライダギアを軸方向へ変位させることにより前記入力アームと前記出力アームとの相対位相差を変更して前記エンジンバルブの最大リフト量を変更するエンジンの可変動弁機構において、相対回転可能に嵌め合わされたインナ及びアウタと、前記インナと前記アウタとを相対回転させる位相変更手段とを備えて前記出力アームを構成したことを要旨としている。

上記構成では、インナとアウタとを相対回転させることにより、インナとアウタとの相対位相差を変更することができるようにしている。これにより、各出力アームとこれに対応する入力アームとの相対位相差の調整に際して、調整部材を用いる必要がなくなるため、作業効率の向上を図ることができるようになる。また、既存の可変動弁機構に対して当該発明を適用する際、変更箇所は出力アームのみとなるため、既存の装置構成を極力維持することができるようにもなる。

＜請求項２＞
請求項２に記載の発明は、エンジンのカムシャフトによる入力アームの揺動を出力アームへ伝達し、前記出力アームの揺動を通じてエンジンバルブをリフトさせるとともに、前記入力アーム及び出力アーム内に設けられたスライダギアを軸方向へ変位させることにより前記入力アームと前記出力アームとの相対位相差を変更して前記エンジンバルブの最大リフト量を変更するエンジンの可変動弁機構において、前記スライダギアと噛合するスプライン部及び径方向外方へ突出した突部を有する略管状のインナと、前記突部の周方向への移動を許容した状態で前記インナを収容可能な略管状のアウタと、これらインナとアウタとを嵌め合わせた状態において、前記突部を周方向へ変位させて前記インナと前記アウタとを相対回転させることにより前記インナと前記アウタとの相対位相を変更する位相変更手段とを備えて前記出力アームを構成したことを要旨としている。

上記構成では、インナとアウタとを相対回転させることにより、インナとアウタとの相対位相差を変更することができるようにしている。これにより、各出力アームとこれに対応する入力アームとの相対位相差の調整に際して、調整部材を用いる必要がなくなるため、作業効率の向上を図ることができるようになる。また、既存の可変動弁機構に対して当該発明を適用する際、変更箇所は出力アームのみとなるため、既存の装置構成を極力維持することができるようにもなる。

＜請求項３＞
請求項３に記載の発明は、エンジンバルブに対応して設けられたカムシャフトと、カムシャフトのカムと協働して前記エンジンバルブをリフトさせるバルブリフト部とを備えたエンジンに適用されて、前記カムシャフトに対応して設けられたコントロールシャフトと、該コントロールシャフトと連動して軸方向へ移動可能なスライダギアと、スライダギア上に設けられて前記カムシャフトのカムと接触する入力アームと、前記スライダギア上に設けられて前記バルブリフト部と接触する出力アームとを備え、前記カムによる前記入力アームの揺動を前記出力アームへ伝達し、前記出力アームの揺動による前記バルブリフト部の駆動を通じて前記エンジンバルブをリフトさせるとともに、前記コントロールシャフトを通じて前記スライダギアを軸方向へ変位させることにより前記入力アームと前記出力アームとの相対位相差を変更して前記エンジンバルブの最大リフト量を変更するエンジンの可変動弁機構において、相対回転可能に嵌め合わされたインナ及びアウタと、前記インナと前記アウタとを相対回転させる位相変更手段とを備えて前記出力アームを構成したことを要旨としている。

上記構成では、インナとアウタとを相対回転させることにより、インナとアウタとの相対位相差を変更することができるようにしている。これにより、各出力アームとこれに対応する入力アームとの相対位相差の調整に際して、調整部材を用いる必要がなくなるため、作業効率の向上を図ることができるようになる。また、既存の可変動弁機構に対して当該発明を適用する際、変更箇所は出力アームのみとなるため、既存の装置構成を極力維持することができるようにもなる。

＜請求項４＞
請求項４に記載の発明は、エンジンバルブに対応して設けられたカムシャフトと、カムシャフトのカムと協働して前記エンジンバルブをリフトさせるバルブリフト部とを備えたエンジンに適用されて、前記カムシャフトに対応して設けられたコントロールシャフトと、該コントロールシャフトと連動して軸方向へ移動可能なスライダギアと、スライダギア上に設けられて前記カムシャフトのカムと接触する入力アームと、前記スライダギア上に設けられて前記バルブリフト部と接触する出力アームとを備え、前記カムによる前記入力アームの揺動を前記出力アームへ伝達し、前記出力アームの揺動による前記バルブリフト部の駆動を通じて前記エンジンバルブをリフトさせるとともに、前記コントロールシャフトを通じて前記スライダギアを軸方向へ変位させることにより前記入力アームと前記出力アームとの相対位相差を変更して前記エンジンバルブの最大リフト量を変更するエンジンの可変動弁機構において、前記スライダギアと噛合するスプライン部及び径方向外方へ突出した突部を有する略管状のインナと、前記突部の周方向への移動を許容した状態で前記インナを収容可能な略管状のアウタと、これらインナとアウタとを嵌め合わせた状態において、前記突部を周方向へ変位させて前記インナと前記アウタとを相対回転させることにより前記インナと前記アウタとの相対位相を変更する位相変更手段とを備えて前記出力アームを構成したことを要旨としている。

上記構成では、インナとアウタとを相対回転させることにより、インナとアウタとの相対位相差を変更することができるようにしている。これにより、各出力アームとこれに対応する入力アームとの相対位相差の調整に際して、調整部材を用いる必要がなくなるため、作業効率の向上を図ることができるようになる。また、既存の可変動弁機構に対して当該発明を適用する際、変更箇所は出力アームのみとなるため、既存の装置構成を極力維持することができるようにもなる。

＜請求項５＞
請求項５に記載の発明は、請求項２または４に記載のエンジンの可変動弁機構において、前記突部を周方向の一方へ押圧するアジャストスクリュと、
前記突部を前記アジャストスクリュの押圧方向と反対の方向へ押圧する弾性体とを備えて前記位相変更手段を構成したことを要旨としている。

上記構成では、アジャストスクリュを通じて突起の周方向の位置を変更することにより、インナとアウタとを相対回転させることが可能となる。このように、簡易な構成をもってインナとアウタとの相対位相差を変更できるようにしているため、装置の複雑化を好適に回避することができるようになる。

＜請求項６＞
請求項６に記載の発明は、請求項２または４に記載のエンジンの可変動弁機構において、前記突部を周方向の一方へ押圧する電動アクチュエータと、
前記突部を前記電動アクチュエータの押圧方向と反対の方向へ押圧する弾性体とを備えて前記位相変更手段を構成したことを要旨としている。

上記構成では、電動アクチュエータを通じて突起の周方向の位置を変更することにより、インナとアウタとを相対回転させることが可能となる。こうした構成を採用した場合には、電動アクチュエータの制御を通じて、インナとアウタとの相対位相差を自動的に調整することができるようになる。

＜請求項７＞
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のエンジンの可変動弁機構において、前記エンジンの燃焼状態に基づいて前記電動アクチュエータを制御する制御手段を備えたことを要旨としている。

上記構成では、エンジンの経時変化等により各出力アームと対応する入力アームとの相対位相、即ち各エンジンバルブの最大リフト量にずれが生じた場合にあっても、こうしたずれを修正して好適な運転状態を維持することができるようになる。

＜請求項８＞
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のエンジンの可変動弁機構において、前記制御手段は、前記エンジンがシリンダ内にスワール流を必要とする運転状態にあるとき、前記電動アクチュエータの制御を通じて、前記シリンダに対応する一対の吸気バルブの間で最大リフト量に差をもたせることを要旨としている。

上記構成では、電動アクチュエータの制御を通じて、一対の吸気バルブの間で最大リフト量に差をもたせることにより、シリンダ内にスワール流を生じさせるようにしている。こうした構成を採用した場合には、スワール流を生じさせるためのその他の機構が不要となるため、装置の構成を簡略化することができるようになる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１〜図２０を参照して説明する。
本実施形態では、直列４気筒型エンジンに本発明の可変動弁機構を適用した場合を想定している。

＜装置全体の構造＞
図１に、エンジンのシリンダヘッドにおけるカムシャフト及び可変動弁機構の配置構造を示す。

エンジン１は、シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２を備えて構成される。
シリンダブロック１１には、複数のシリンダ１３が設けられている。
シリンダヘッド１２には、シリンダ１３の吸気ポートを開閉する吸気バルブ１４がシリンダ１３毎に設けられている。各シリンダ１３には、吸気ポートに対応して一対の吸気バルブ１４が設けられている。

シリンダヘッド１２には、シリンダ１３の排気ポートを開閉する排気バルブ１５がシリンダ１３毎に設けられている。各シリンダ１３には、排気ポートに対応して一対の排気バルブ１５が設けられている。

吸気バルブ１４の上方には、吸気カム１６を有する吸気カムシャフト１７が設けられている。
排気バルブ１５の上方には、排気カム１８を有する排気カムシャフト１９が設けられている。

吸気カムシャフト１７は、軸受２１により回転可能に支持されている。
排気カムシャフト１９は、シリンダヘッド１２に形成された軸受２２により回転可能に支持されている。

吸気カムシャフト１７及び排気カムシャフト１９は、タイミングチェーン２３を介してクランクシャフトに駆動連結されている。
吸気カムシャフト１７の近傍には、各吸気バルブ１４の最大リフト量及び作用角を連続的に可変とする最大リフト量可変機構３が設けられている。

最大リフト量可変機構３は、各シリンダ１３に対応して設けられた複数の仲介駆動機構４を備えて構成される。
各仲介駆動機構４は、軸受２１間に配置されて、軸方向への動きが軸受２１によって規制される。

各仲介駆動機構４は、吸気カムシャフト１７と、これに対応する一対の吸気バルブ１４との間に設けられている。そして、吸気カムシャフト１７の駆動力を吸気バルブ１４へ伝達して、吸気バルブ１４をリフトさせる。

＜仲介駆動機構の全体構造＞
図２に、仲介駆動機構４の斜視構造を示す。
図３に、仲介駆動機構４の分解斜視構造を示す。

仲介駆動機構４は、中央に設けられた入力アーム４１、入力アーム４１の一端側に設けられた第１出力アーム５１、入力アーム４１を介して第１出力アーム５１とは反対側に設けられた第２出力アーム５２及び内部に配置されたスライダギア４２を備えて構成される。

全ての仲介駆動機構４は、共通する１本の支持パイプ４３により支持されている。
支持パイプ４３内には、軸方向へ往復動することのできるコントロールシャフト４４が挿通されている。

コントロールシャフト４４の一端には、アクチュエータ３１が設けられている（図１参照）。
アクチュエータ３１は、モータ、油圧シリンダ等により構成されており、コントロールシャフト４４に連結されている。アクチュエータ３１は、コントロールシャフト４４を軸方向へ変位させてその軸方向における位置を調整することができる。

支持パイプ４３（及びコントロールシャフト４４）は、シリンダ配列方向（矢印ＦＲ方向）へ延びるように配置されている。また、支持パイプ４３は、軸方向への移動及び回転ができないように軸受２１に固定されている。なお、矢印Ｆは、アクチュエータ３１から離れる方向を、矢印Ｒは、アクチュエータ３１に近づく方向をそれぞれ示す。

〔１〕「入力アームの構造」
入力アーム４１のハウジング４１ａ内部には、軸方向に延びた空間が形成されている。
ハウジング４１ａの内周面には、ヘリカルスプライン４１ｂが形成されている。

ハウジング４１ａ外周面には、略径方向外方へ突出した２つのアーム４１ｃ，４１ｄが形成されている。アーム４１ｃとアーム４１ｄとは平行に形成されている。
これらアーム４１ｃ，４１ｄの間には、ハウジング４１ａの軸方向と平行となるようにシャフト４１ｅが設けられている。シャフト４１ｅには、ローラ４１ｆが回転可能に取り付けられている。

〔２〕「出力アームの内部構造」
図４に、正面側（図２と同方向）から見た入力アーム４１及び各出力アーム５１，５２の部分破断斜視構造を示す。

図５に、背面側（図２と反対方向）から見た入力アーム４１及び各出力アーム５１，５２の部分破断斜視構造を示す。
第１出力アーム５１のハウジング５１ａ内部には、軸方向に延びた空間が形成されている。なお、ハウジング５１ａは、別体に形成されたアウタ５Ａとインナ５Ｂとを備えて構成される。

ハウジング５１ａの内周面には、ヘリカルスプライン５１ｂが形成されている。ヘリカルスプライン５１ｂの歯すじの傾斜方向は、入力アーム４１に形成されたヘリカルスプライン４１ｂの歯すじの傾斜方向とは反対に形成されている。

ハウジング５１ａの内部空間は、その一端が軸受部５１ｃにて覆われている。
ハウジング５１ａの外周面には、略径方向外方へ突出したノーズ５１ｄが形成されている。このノーズ５１ｄは、略三角形状に形成されており、凹状に湾曲したカム面５１ｅが一辺に設けられている。

第２出力アーム５２のハウジング５２ａ内部には、軸方向に延びた空間が形成されている。
ハウジング５２ａの内周面には、ヘリカルスプライン５２ｂが形成されている。ヘリカルスプライン５２ｂの歯すじの傾斜方向は、入力アーム４１に形成されたヘリカルスプライン４１ｂの歯すじの傾斜方向とは反対に形成されている。

ハウジング５２ａの内部空間は、その一端が軸受部５２ｃにて覆われている。
ハウジング５２ａの外周面には、略径方向外方へ突出したノーズ５２ｄが形成されている。このノーズ５２ｄは、略三角形状に形成されており、凹状に湾曲したカム面５２ｅが一辺に設けられている。

〔３〕「スライダギア周辺の構造」
図６に、支持パイプ４３、コントロールシャフト４４及びスライダギア４２の斜視構造を示す。

スライダギア４２の軸方向中央には、ヘリカルスプライン４２ａが形成されている。このヘリカルスプライン４２ａは、入力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂと噛み合うように形成されている。

スライダギア４２の軸方向両端部には、ヘリカルスプライン４２ｂ，４２ｃが形成されている。このヘリカルスプライン４２ｂ，４２ｃは、各出力アーム５１，５２のヘリカルスプライン５１ｂ，５２ｂと噛み合うように形成されている。

スライダギア４２の軸方向には、貫通孔４２ｄが形成されている。貫通孔４２ｄへ支持パイプ４３を挿通させることにより、支持パイプ４３上においてスライダギア４２を回動及び軸方向へ移動可能な状態で支持することができる。

スライダギア４２には、ヘリカルスプライン４２ａとヘリカルスプライン４２ｃとの間に周方向へ延びる長孔４２ｅが形成されている。また、支持パイプ４３において、各仲介駆動機構４に対応する箇所には、軸方向へ延びる長孔４３ａが形成されている。

スライダギア４２の長孔４２ｅと支持パイプ４３の長孔４３ａとの交差する箇所には、係止ピン４５が配置される。係止ピン４５の一端部は、コントロールシャフト４４において長孔４３ａと対応する位置に形成された挿通孔４４ａに固定される。

コントロールシャフト４４を軸方向へ移動することにより、係止ピン４５が支持パイプ４３の長孔４３ａ内を移動するため、スライダギア４２を軸方向に移動させることが可能となる。また、スライダギア４２は、長孔４２ｅに係止ピン４５が挿通されるため、軸周りについては係止ピン４５の移動範囲内で回動することができる。これにより、コントロールシャフト４４を軸方向へ移動させた際、コントロールシャフト４４の移動に連動して、スライダギア４２が同方向へ移動しながら回動する。

〔４〕「仲介駆動機構の内部構造」
図７に、仲介駆動機構４について、入力アーム４１及び各出力アーム５１，５２の上部半分を取り除いた状態の斜視構造を示す。

仲介駆動機構４において、入力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂとスライダギア４２のヘリカルスプライン４２ａとは、互いに噛み合わされる。また、入力アーム４１のヘリカルスプライン４２ｂ，４２ｃと各出力アーム５１，５２のヘリカルスプライン５１ｂ，５２ｂとは、互いに噛み合わされる。

従って、コントロールシャフト４４とともにスライダギア４２を軸方向へ移動させることにより、入力アーム４１と各出力アーム５１，５２とに対して互いに逆方向のねじり力が付与される。これにより、入力アーム４１と各出力アーム５１，５２とが相対回転するため、入力アーム４１と各出力アーム５１，５２との相対位相差が変化する。

〔５〕「仲介駆動機構によるバルブの駆動」
各仲介駆動機構４のローラ４１ｆは、常に吸気カム１６と接触している。なお、ローラ４１ｆとシリンダヘッド１２との間にはスプリングが圧縮状態で配置されており、このスプリングによりローラ４１ｆが常に吸気カム１６へ押付けられている。

このため、各仲介駆動機構４の入力アーム４１は、吸気カム１６のカムプロフィールに応じて、支持パイプ４３を支点として上下に揺動する。また、入力アーム４１とともに各出力アーム５１，５２のノーズ５１ｄ，５２ｄが揺動する。

そして、ノーズ５１ｄ，５２ｄの揺動を通じて、各吸気バルブ１４に対応して設けられたロッカアーム（バルブリフト部）が駆動されることにより、吸気バルブ１４がリフトされる。

＜出力アームの構造＞
出力アーム（第１出力アーム５１）の詳細な構造について、図８〜図１９を参照して説明する。なお、第２出力アーム５２も以下に説明する第１出力アーム５１の構造と同様の構造を有する。

図８に、第１出力アーム５１の分解斜視構造を示す。
第１出力アーム５１は、ノーズ５１ｄを有するアウタ５Ａと、内周にスプライン５１ｂが形成されたインナ５Ｂと、アウタ５Ａに取り付けられるアジャストスクリュ５Ｃとを備えて構成される。第１出力アーム５１のハウジング５１ａは、アウタ５Ａとインナ５Ｂとにより構成される。

なお、以降では、アウタ５Ａ及びインナ５Ｂにおける軸方向の端面を次のように示す。
アウタ５Ａにおいて、スライダギア４２へ組み付けた際に入力アーム４１と当接する端面を入力アーム側端面５Ａａとする。また、スライダギア４２へ組み付けた際に入力アーム４１と当接しない端面を軸受側端面５Ａｂとする。

インナ５Ｂにおいて、アウタ５Ａへ組み付けた際にアウタ５Ａと当接しない端面を入力アーム側端面５Ｂａとする。また、アウタ５Ａへ組み付けた際にアウタ５Ａと当接する端面を軸受側端面５Ｂｂとする。

アウタ５Ａとインナ５Ｂとは同一の回転中心を有するように形成されている。
アウタ５Ａにインナ５Ｂを組み付けた状態において、アウタ５Ａの入力アーム側端面５Ａａとインナ５Ｂの入力アーム側端面５Ｂａとは略同一の平面に属する。また、軸受部５１ｃと軸受側端面５Ｂｂとが接触した状態となる。

〔１〕「アウタの構造」
図９に、図８のＡ１方向から見たアウタ５Ａの構造を示す。
図１０に、図８のＡ２方向から見たアウタ５Ａの構造を示す。

図１１に、図８のＡ３方向から見たアウタ５Ａの構造を示す。
アウタ５Ａは、管状のインナ収容部５Ａｃと、インナ収容部５Ａｃの一部から径方向外方へ突出して形成された突起収容部５Ａｄとを備えて構成される。

インナ収容部５Ａｃの一端は、軸受部５１ｃにて覆われている。軸受部５１ｃの軸受孔５１ｃａは、その中心軸がインナ収容部５Ａｃの中心軸と一致するように形成されている。

インナ収容部５Ａｃの外周面５Ａｃａには、略径方向外方へ突出して形成されたノーズ５１ｄが設けられている。
突起収容部５Ａｄは、インナ収容部５Ａｃの外周面５Ａｃａの円周方向において、ノーズ５１ｄが設けられていない位置に形成されている。

突起収容部５Ａｄには、アジャストスクリュ５Ｃを挿入するための貫通孔５Ａｅが形成される。貫通孔５Ａｅは、その中心軸がアウタ５Ａの径方向の平面に対して略直行するように形成される。

〔２〕「インナの構造」
図１２に、図８のＢ１方向から見たインナ５Ｂの構造を示す。
図１３に、図８のＢ２方向から見たインナ５Ｂの構造を示す。

図１４に、図８のＢ３方向から見たインナ５Ｂの構造を示す。
インナ５Ｂは、内周面にスプライン５１ｂを有するインナ本体５Ｂｃと、インナ本体５Ｂｃの一部から径方向外方へ突出して形成された突部５Ｂｄとを備えて構成される。

突部５Ｂｄは、インナ本体５Ｂｃと一体に成形されている。
突部５Ｂｄは、インナ本体５Ｂｃの外周面５Ｂｃａにおいて、アウタ５Ａの突起収容部５Ａｄと対応する位置に形成されている。

突部５Ｂｄは、突起収容部５Ａｄの内部空間において、周方向のいずれへも移動することができる大きさに形成されている。また、突部５Ｂｄの高さ（径方向の長さ）は、インナ５Ｂをアウタ５Ａへ組み付けた状態において、突起収容部５Ａｄの壁面と接触しない大きさに設定されている。

突部５Ｂｄには、突起収容部５Ａｄの貫通孔５Ａｅが形成されている壁部とは反対側の壁部と対向する位置にばね５Ｂｅ（弾性体）が設けられている。これにより、インナ５Ｂをアウタ５Ａに組み付けた際、ばね５Ｂｅがインナ収容部５Ａｃの壁面と当接することにより、突部５Ｂｄは貫通孔５Ａｅ側へ付勢される。

〔３〕「出力アームの構造」
図１５に、アウタ５Ａへインナ５Ｂを組み付けた状態の第１出力アーム５１の斜視構造を示す。

図１６に、図１５のＣ１方向から見た出力アームの構造を示す。
図１７に、図１５のＣ２方向から見た出力アームの構造を示す。
図１８に、図１５のＣ３方向から見た出力アームの構造を示す。

図１９に、図１７のＤ２−Ｄ２線に沿った入力アームの断面構造、及び図１６のＤ１−Ｄ１線に沿った出力アームの断面構造を示す。
第１出力アーム５１の各部の状態について説明する。

インナ収容部５Ａｃ及びインナ本体５Ｂｃは、内周面５Ａｃｂと外周面５Ｂｃａとが接触した状態にある。
インナ５Ｂの突部５Ｂｄは、アウタ５Ａの突起収容部５Ａｄの内部空間に位置している。

アジャストスクリュ５Ｃの先端部は、インナ５Ｂの突部５Ｂｄと接触している。
突部５Ｂｄのばね５Ｂｅは、対向する突起収容部５Ａｄの壁面と接触している。
これらアジャストスクリュ５Ｃ及びばね５Ｂｅにより、突部５Ｂｄの周方向位置が固定されている。即ち、アウタ５Ａとインナ５Ｂとが相対回転できない状態に維持される。

第１出力アーム５１においては、アジャストスクリュ５Ｃをばね５Ｂｅの付勢力に抗して突部５Ｂｄ側へねじこむことにより、アジャストスクリュ５Ｃを通じて突部５Ｂｄを押圧することが可能となる。この突部５Ｂｄの押圧により、アウタ５Ａとインナ５Ｂとが相対回転する。なお、位相変更手段は、アジャストスクリュ５Ｃ及びばね５Ｂｅを含めて構成される。

アウタ５Ａとインナ５Ｂとの相対回転の範囲は、突起収容部５Ａｄ及び突部５Ｂｄにより規制されている。即ち、アウタ５Ａとインナ５Ｂとの相対回転の範囲は、突部５Ｂｄが突起収容部５Ａｄの内部空間において周方向に移動できる範囲に相当する。

アウタ５Ａとインナ５Ｂとの相対回転により、アウタ５Ａのノーズ５１ｄとインナ５Ｂのヘリカルスプライン５１ｂとの相対位相が変更される。即ち、第１出力アーム５１においては、アジャストスクリュ５Ｃを通じて、ノーズ５１ｄとヘリカルスプライン５１ｂとの相対位相を調整することができる。なお、アジャストスクリュ５Ｃは、ロックナット５Ｃａを締め付けることにより、回転不能な状態に維持される。

＜作用効果＞
通常の最大リフト量可変機構においては、同可変機構をエンジンのシリンダヘッドに組み付ける際、次のようなことが問題となる。なお、ここでは、最大リフト量可変機構の出力アームとして、ノーズとヘリカルスプラインとが同一の構造体に形成された構造（ノーズとヘリカルスプラインとの相対位相を変更することができない構造）のものを想定している。

以下、エンジン１（図１）に上記通常の最大リフト量可変機構を組み付ける場合を想定して、その問題について説明する。
上記最大リフト量可変機構においては、１つのシリンダ１３に対応する一対の出力アーム（出力アームＡ及び出力アームＢ）をスライダギアへ組み付けた際、各出力アーム及びスライダギアのヘリカルスプラインの加工精度が各々異なることに起因して、出力アームＡのノーズの位相と出力アームＢのノーズの位相とが一致しないこともある。

こうした場合、一般には、図２０（ａ）に示すように出力アームＡ，Ｂと入力アームＣとの間に調整部材Ｄａ（例えば、ワッシャシム）を介在させて出力アームＡのノーズの位相と出力アームＢのノーズの位相とを一致させる作業が行われる。このため、作業効率の低下が余儀なくされる。

なお、最大リフト量可変機構をエンジン１へ組み付けた後に、こうしたノーズの位相ずれが検出されたときは、
（ａ）最大リフト量可変機構をシリンダヘッド１２から取り外す
（ｂ）支持パイプ４３から出力アームを取り外す
といった作業を行った後にワッシャシムを取り付けることになるため、作業効率を大きく低下させる要因となる。

また、一対の出力アームＡ，Ｂ間でノーズの位相が一致している場合であっても、各シリンダ１３の出力アーム間でノーズの位相が一致していないこともあるため、この場合には、さらにこうした各シリンダ１３間での位相のずれを補正する作業が必要となる。

この作業では、図２０（ｂ）に示すように出力アームと軸受２２との間に調整部材Ｄｂ（例えば、馬蹄形シム）を介在させて、スライダギアに対する入力アーム及び出力アームの軸方向位置を調整することにより、各シリンダ１３の出力アーム間でノーズの位相を一致させるようにしている。

このように上記出力アームを採用した場合には、その組み付けに際して、ワッシャシムの選択及びその取り付け、さらには馬蹄形シムの選択及びその取り付けが必要となるため、組み付けにかかる作業効率の低下が問題となる。

この点、本実施形態の出力アーム（第１出力アーム５１及び第２出力アーム５２）を採用した場合には、こうした組み付け作業の問題を解消することができるようになる。
各出力アーム５１，５２をスライダギア４２に組み付けた状態において（図２）、アジャストスクリュ５Ｃを通じてアウタ５Ａとインナ５Ｂとを相対回転させることにより、ヘリカルスプライン５１ｂ，５２ｂに対するノーズ５１ｄ，５２ｄの相対位相を変更することができる。即ち、支持パイプ４３周りにおけるノーズ５１ｄ，５２ｄの周方向位置の変更を通じて、ノーズ５１ｄ，５２ｄの位相を調整することが可能となる。

これにより、ワッシャシム等の調整部材を用いることなく、一対の出力アーム５１，５２間でノーズ５１ｄ，５２ｄの位相を一致させることができるようになる。
また、各シリンダ１３の出力アーム間においても、上記作業と同様の作業を行うことにより、馬蹄形シム等の調整部材を用いることなくノーズの位相を一致させることができるようになる。

＜組み付け手順の一例＞
最大リフト量可変機構３の組み付け手順の一例を以下に示す。
［１］４つのスライダギア４２の貫通孔４２ｄに支持パイプ４３を挿通する。
［２］対応する長孔４３ａの位置に各スライダギア４２を配置する。
［３］長孔４３ａを介して係止ピン４５の端部をコントロールシャフト４４の挿通孔４４ａに挿入する。
［４］入力アーム４１及び各出力アーム５１，５２をスライダギア４２と噛み合わせる。
［５］各ノーズ５１ｄ，５２ｄの位相にずれがある場合は、アジャストスクリュ５Ｃを通じてノーズ５１ｄ，５２ｄの位相を調整する。
［７］位相の調整が完了した後、ロックナット５Ｃａを締め付けてアジャストスクリュ５Ｃを固定する。
［８］シリンダヘッド１２に最大リフト量可変機構３を組み付けて軸受２２により固定する。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第１実施形態にかかるエンジンの可変動弁機構及びその制御装置によれば、以下に列記するような優れた効果が得られるようになる。

（１）本実施形態では、各出力アーム５１，５２をスライダギア４２に組み付けた状態において、アジャストスクリュ５Ｃを通じてアウタ５Ａとインナ５Ｂとを相対回転させることにより、出力アーム５１，５２のノーズ５１ｄ，５２ｄの位相を調整することができるようにしている。これにより、ノーズ５１ｄ，５２ｄの位相を調整する際、調整部材を取り付ける必要がなくなるため、作業効率の向上を図ることができるようになる。

（２）また、ノーズ５１ｄ，５２ｄの位相の調整に際して、出力アーム５１，５２の取り外しを行う必要がないため、サービス性の向上を図ることができるようになる。
（３）また、調整部材のストックが不要となるため、コストの低減を図ることができるようになる。

（４）また、既存の可変動弁機構に対して当該出力アーム５１，５２を適用することにより上記効果が得られるようになるため、既存の装置の構成を極力維持することができるようになる。

（５）また、出力アーム５１，５２のノーズ５１ｄ，５２ｄの位相調整を連続的に行うことが可能となるため、調整部材を用いる場合よりも高い効率をもって位相調整を行うことができるようになる。

（６）本実施形態では、アジャストスクリュ５Ｃをばね５Ｂｅの付勢力に抗して突部５Ｂｄ側へねじこむことにより、アウタ５Ａとインナ５Ｂとを相対回転させることができるようにしている。このように、簡易な構成をもってアウタ５Ａとインナ５Ｂとの相対位相差を変更できるようにしているため、装置の複雑化を回避するとともにコストの低減を図ることができるようになる。

＜変更例＞
なお、上記第１実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記第１実施形態では、アジャストスクリュ５Ｃ及びばね５Ｂｅを含めて位相変更手段を構成したが、突起収容部５Ａｄ内における突部５Ｂｄの周方向位置の変更及び固定ができる構成であれば、適宜の機構を位相変更手段として採用することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図２１を参照して説明する。
図２１に、可変動弁機構の斜視構造を示す。

本実施形態の可変動弁機構は、前記第１実施形態の可変動弁機構において、アジャストスクリュに換えてピエゾアクチュエータ５Ｄ（電動アクチュエータ）を採用した構造を有する。また、これにともなって、ピエゾアクチュエータを制御する制御装置６（制御手段）が備えられている。なお、この制御装置６は、エンジン１の運転を統括的に制御する電子制御装置に含まれている。

こうした可変動弁機構においては、ピエゾアクチュエータ５Ｄを通じてアウタ５Ａとインナ５Ｂとを相対回転させることにより、出力アーム５１，５２のノーズ５１ｄ，５２ｄの位相を調整することが可能となる。

制御装置６は、エンジン１の運転中、各吸気バルブの最大リフト量が一致するようにエンジン１の燃焼状態に基づいてピエゾアクチュエータ５Ｄを制御する。
ちなみに、各吸気バルブの最大リフト量が一致していない場合、各シリンダのトルクにばらつきが生じるため、こうしたトルクのばらつきに基づいてピエゾアクチュエータ５Ｄを制御することにより、最大リフト量を的確に調整することが可能となる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第２実施形態にかかるエンジンの可変動弁機構及びその制御装置によれば、先の第１実施形態による前記（１）〜（５）の効果に加えて、以下に示すような効果が得られるようになる。

（７）本実施形態では、エンジン１の運転状態に基づいてピエゾアクチュエータ５Ｄを制御することにより、各吸気バルブの最大リフト量を一致させるようにしている。これにより、最大リフト量の調整に際して、部品の取り外しが一切不要となるため、サービス性の大幅な向上を図ることができるようになる。

（８）また、エンジン１の経時変化等により各吸気バルブの最大リフト量にずれが生じた場合にあっても、こうしたずれを修正して好適な運転状態を維持することができるようになる。

＜変更例＞
なお、上記第２実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記第２実施形態では、ピエゾアクチュエータ５Ｄを採用する構成としたが、電気的に制御可能なアクチュエータであれば、適宜のアクチュエータを採用することができる。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、図２２を参照して説明する。

本実施形態の可変動弁機構は、前記第２実施形態の可変動弁機構と同様の構成を有する。
そして、制御装置６を通じて、以下に説明する「スワール制御」を行うことにより、エンジン１の運転状態に応じてスワール流を発生させることができるようにしている。

＜スワール制御＞
図２２を参照して、スワール制御について説明する。
本処理は、エンジン１の運転中、所定時間毎の定時割り込み処理として周期的に行われる。

［ステップＳ１００］エンジン１の運転状態に基づいて、シリンダ１３内においてスワール流を発生させる要求があるか否かを判定する。
［ステップＳ２００］スワール流を発生させる要求があるとき、一対の吸気バルブ１４について、一方の吸気バルブ１４の最大リフト量が小さくなるようにピエゾアクチュエータ５Ｄを駆動する。

これにより、一対の吸気バルブ１４において、各吸気バルブ１４を介してシリンダ１３内へ流入する吸気量に差が生じるため、シリンダ１３内にスワール流が発生するようになる。

［ステップＳ３００］スワール流を発生させる要求がないときは、全ての吸気バルブ１４の最大リフト量が一致するようにピエゾアクチュエータ５Ｄを駆動する。
＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第３実施形態にかかるエンジンの可変動弁機構及びその制御装置によれば、先の第２実施形態による前記（１）〜（５）、（７）及び（８）の効果に加えて、以下に示すような効果が得られるようになる。

（９）本実施形態では、ピエゾアクチュエータ５Ｄを通じて一対の吸気バルブ１４間で最大リフト量に差をもたせることにより、シリンダ１３内にスワール流を発生させるようにしている。これにより、シリンダ１３内にスワール流を発生させるための機構を別途備える必要がなくなるため、装置構成の簡略化を図ることができるようになる。

＜変更例＞
なお、上記第３実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記第３実施形態では、一対の吸気バルブ１４について、一方の吸気バルブ１４の最大リフト量が小さくなるようにピエゾアクチュエータ５Ｄを駆動してスワール流を発生させる構成としたが、ピエゾアクチュエータ５Ｄの制御態様はこうした制御態様に限られるものではない。要するに、一対の吸気バルブ１４間で最大リフト量に差が生じるようにピエゾアクチュエータ５Ｄを駆動する制御態様であれば、任意の制御態様を採用することができる。

（その他の実施形態）
その他、上記各実施形態に共通して変更することができる要素を以下に列挙する。
・上記各実施形態では、突部５Ｂｄは突起収容部５Ａｄの壁面と接触しない大きさに設定する構成としたが、突起収容部５Ａｄ内における突部５Ｂｄの周方向への移動が許容されるのであれば、突部５Ｂｄの大きさは適宜変更可能である。

・上記各実施形態では、突部５Ｂｄにばね５Ｂｅを設ける構成としたが、突部５Ｂｄが貫通孔５Ａｅ側へ押圧されるように突起収容部５Ａｄへばね５Ｂｅを設けることも可能である。

・上記各実施形態では、図１に例示した構成の可変動弁機構を想定したが、本発明の適用対象はこうした可変動弁機構に限られるものではない。要するに、カムシャフトによる入力アームの揺動を出力アームへ伝達し、出力アームの揺動を通じてエンジンバルブをリフトさせるとともに、スライダギアを軸方向へ変位させることにより入力アームと出力アームとの相対位相差を変更してエンジンバルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構であれば、いずれの可変動弁機構に対しても本発明の適用は可能である。

・上記各実施形態では、直列４気筒型エンジンに本発明の可変動弁機構を適用する場合を想定したが、エンジンバルブに対応して設けられたカムシャフトと、カムシャフトのカムと協働してエンジンバルブをリフトさせるロッカアームとを備えたエンジンであれば、いずれのエンジンに対しても本発明の可変動弁機構を適用することができる。

本発明にかかるエンジンの可変動弁機構を具体化した第１実施形態について、エンジンのシリンダヘッドにおけるカムシャフト及び可変動弁機構の配置構造を示す平面図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、仲介駆動機構の斜視構造を示す斜視図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、仲介駆動機構の分解斜視構造を示す斜視図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、図２と同方向から見た入力アーム及び出力アームの部分破断斜視構造を示す斜視図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、図２と反対方向から見た入力アーム及び出力アームの部分破断斜視構造を示す斜視図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、支持パイプ、コントロールシャフト及びスライダギアの斜視構造を示す斜視図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、入力アーム及び各出力アームの上部半分を取り除いた状態の斜視構造を示す斜視図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、第１出力アームの分解斜視構造を示す斜視図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、図８のＡ１方向から見たアウタの正面構造を示す正面図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、図８のＡ２方向から見たアウタの側面構造を示す側面図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、図８のＡ３方向から見たアウタの側面構造を示す側面図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、図８のＢ１方向から見たインナの正面構造を示す正面図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、図８のＢ２方向から見たインナの側面構造を示す側面図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、図８のＢ３方向から見たインナの側面構造を示す側面図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、アウタへインナを組み付けた状態の第１出力アームの斜視構造を示す斜視図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、図１５のＣ１方向から見た第１出力アームの正面構造を示す正面図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、図１５のＣ２方向から見た第１出力アームの側面構造を示す側面図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、図１５のＣ３方向から見た第１出力アームの側面構造を示す側面図。 同実施形態のエンジンの可変動弁機構について、（ａ）図１７のＤ２−Ｄ２線に沿った第１出力アームの断面構造を示す断面図／（ｂ）図１６のＤ１−Ｄ１線に沿った第１出力アームの断面構造を示す断面図。 従来の可変動弁機構の組み付け作業における調整部材の取り付け態様の一例を示す図。 本発明にかかるエンジンの可変動弁機構を具体化した第２実施形態について、可変動弁機構の斜視構造を示す斜視図。 本発明にかかるエンジンの可変動弁機構を具体化した第３実施形態について、同実施形態にて行われる「スワール制御」の処理手順を示すフローチャート。 一般的な可変動弁機構の斜視構造を示す斜視図。

符号の説明

１…エンジン、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…シリンダ、１４…吸気バルブ１４…排気バルブ、１６…吸気カム、１７…吸気カムシャフト、１８…排気カム、１９…排気カムシャフト、２１…軸受、２２…軸受、２３…タイミングチェーン、３…最大リフト量可変機構、３１…アクチュエータ、４…仲介駆動機構、４１…入力アーム、４１ａ…ハウジング、４１ｂ…ヘリカルスプライン、４１ｃ…アーム、４１ｄ…アーム、４１ｅ…シャフト、４１ｆ…ローラ、４２…スライダギア、４３…支持パイプ、４３ａ…長孔、４４…コントロールシャフト、４４ａ…挿通孔、４５…係止ピン、５１…第１出力アーム、５１ａ…ハウジング、５１ｂ…ヘリカルスプライン、５１ｃ…軸受部、５１ｃａ…軸受孔、５１ｄ…ノーズ、５１ｅ…カム面
５２…第２出力アーム、５２ａ…ハウジング、５２ｂ…ヘリカルスプライン、５２ｃ…軸受部、５２ｄ…ノーズ、５２ｅ…カム面、５Ａ…アウタ、５Ａａ…入力アーム側端面、５Ａｂ…軸受側端面、５Ａｃ…インナ収容部、５Ａｃａ…外周面、５Ａｃｂ…内周面、５Ａｄ…突起収容部、５Ａｅ…貫通孔、５Ｂ…インナ、５Ｂａ…入力アーム側端面、５Ｂｂ…軸受側端面、５Ｂｃ…インナ本体、５Ｂｃａ…外周面、５Ｂｄ…突部、５Ｂｅ…ばね、５Ｃ…アジャストスクリュ、５Ｃａ…ロックナット。

Claims (8)

1. エンジンのカムシャフトによる入力アームの揺動を出力アームへ伝達し、前記出力アームの揺動を通じてエンジンバルブをリフトさせるとともに、前記入力アーム及び出力アーム内に設けられたスライダギアを軸方向へ変位させることにより前記入力アームと前記出力アームとの相対位相差を変更して前記エンジンバルブの最大リフト量を変更するエンジンの可変動弁機構において、
   相対回転可能に嵌め合わされたインナ及びアウタと、
   前記インナと前記アウタとを相対回転させる位相変更手段とを備えて前記出力アームを構成した
   ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。
2. エンジンのカムシャフトによる入力アームの揺動を出力アームへ伝達し、前記出力アームの揺動を通じてエンジンバルブをリフトさせるとともに、前記入力アーム及び出力アーム内に設けられたスライダギアを軸方向へ変位させることにより前記入力アームと前記出力アームとの相対位相差を変更して前記エンジンバルブの最大リフト量を変更するエンジンの可変動弁機構において、
   前記スライダギアと噛合するスプライン部及び径方向外方へ突出した突部を有する略管状のインナと、
   前記突部の周方向への移動を許容した状態で前記インナを収容可能な略管状のアウタと、
   これらインナとアウタとを嵌め合わせた状態において、前記突部を周方向へ変位させて前記インナと前記アウタとを相対回転させることにより前記インナと前記アウタとの相対位相を変更する位相変更手段とを備えて前記出力アームを構成した
   ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。
3. エンジンバルブに対応して設けられたカムシャフトと、カムシャフトのカムと協働して前記エンジンバルブをリフトさせるバルブリフト部とを備えたエンジンに適用されて、前記カムシャフトに対応して設けられたコントロールシャフトと、該コントロールシャフトと連動して軸方向へ移動可能なスライダギアと、スライダギア上に設けられて前記カムシャフトのカムと接触する入力アームと、前記スライダギア上に設けられて前記バルブリフト部と接触する出力アームとを備え、前記カムによる前記入力アームの揺動を前記出力アームへ伝達し、前記出力アームの揺動による前記バルブリフト部の駆動を通じて前記エンジンバルブをリフトさせるとともに、前記コントロールシャフトを通じて前記スライダギアを軸方向へ変位させることにより前記入力アームと前記出力アームとの相対位相差を変更して前記エンジンバルブの最大リフト量を変更するエンジンの可変動弁機構において、
   相対回転可能に嵌め合わされたインナ及びアウタと、
   前記インナと前記アウタとを相対回転させる位相変更手段とを備えて前記出力アームを構成した
   ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。
4. エンジンバルブに対応して設けられたカムシャフトと、カムシャフトのカムと協働して前記エンジンバルブをリフトさせるバルブリフト部とを備えたエンジンに適用されて、前記カムシャフトに対応して設けられたコントロールシャフトと、該コントロールシャフトと連動して軸方向へ移動可能なスライダギアと、スライダギア上に設けられて前記カムシャフトのカムと接触する入力アームと、前記スライダギア上に設けられて前記バルブリフト部と接触する出力アームとを備え、前記カムによる前記入力アームの揺動を前記出力アームへ伝達し、前記出力アームの揺動による前記バルブリフト部の駆動を通じて前記エンジンバルブをリフトさせるとともに、前記コントロールシャフトを通じて前記スライダギアを軸方向へ変位させることにより前記入力アームと前記出力アームとの相対位相差を変更して前記エンジンバルブの最大リフト量を変更するエンジンの可変動弁機構において、
   前記スライダギアと噛合するスプライン部及び径方向外方へ突出した突部を有する略管状のインナと、
   前記突部の周方向への移動を許容した状態で前記インナを収容可能な略管状のアウタと、
   これらインナとアウタとを嵌め合わせた状態において、前記突部を周方向へ変位させて前記インナと前記アウタとを相対回転させることにより前記インナと前記アウタとの相対位相を変更する位相変更手段とを備えて前記出力アームを構成した
   ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。
5. 請求項２または４に記載のエンジンの可変動弁機構において、
   前記突部を周方向の一方へ押圧するアジャストスクリュと、
   前記突部を前記アジャストスクリュの押圧方向と反対の方向へ押圧する弾性体とを備えて前記位相変更手段を構成した
   ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。
6. 請求項２または４に記載のエンジンの可変動弁機構において、
   前記突部を周方向の一方へ押圧する電動アクチュエータと、
   前記突部を前記電動アクチュエータの押圧方向と反対の方向へ押圧する弾性体とを備えて前記位相変更手段を構成した
   ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。
7. 請求項６に記載のエンジンの可変動弁機構において、
   前記エンジンの燃焼状態に基づいて前記電動アクチュエータを制御する制御手段を備えた
   ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。
8. 請求項７に記載のエンジンの可変動弁機構において、
   前記制御手段は、前記エンジンがシリンダ内にスワール流を必要とする運転状態にあるとき、前記電動アクチュエータの制御を通じて、前記シリンダに対応する一対の吸気バルブの間で最大リフト量に差をもたせる
   ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。

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