JP4198649B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気弁や排気弁である機関弁の例えばバルブリフト量などの作動特性を可変制御する内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来の内燃機関の可変動弁装置としては、種々提供されており、その一つとして以下の特許文献１や２に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載された可変動弁装置は、機関運転状態に応じて駆動機構によって制御軸を回転制御し、ロッカアームなどの伝達機構の姿勢を変化させることにより、吸気弁のバルブリフト特性を変化させるようになっている。また、前記制御軸は、機関停止時に位置規制機構によってその回転位置が規制されるようになっている。

すなわち、前記位置規制機構は、制御軸に固定された位置規制カムと、シリンダ壁のシリンダ孔内を摺動自在に設けられて、前記位置規制カムにコイルスプリングのばね力で弾接するプランジャと、プランジャの前記位置規制カム方向への突出量を規制するストッパ部とを備えている。

そして、機関停止時に、位置規制カムが、突出したプランジャの外周縁に当接して制御軸のそれ以上の回転を規制することにより、吸気弁を最小リフトよりも大きな機関始動に適した中間リフト位置に制御するようになっている。

一方、特許文献２に記載された可変動弁装置は、ベーンタイプのバルブタイミング制御装置であって、ベーンロータの外周に一体に設けられた各ベーン部の一側面とハウジングの隔壁の一側面との間に、コイルスプリングをそれぞれ弾装させて、機関停止時に、各コイルスプリングのばね力で各ベーン部を遅角側方向へ回転保持して機関再始動性の向上と始動時のガタ音の発生を防止するようになっている。
特開２００３−２６９１２３号公報 特表２００２−５４１３８０号公報

しかしながら、前記各従来の可変動弁装置にあっては、位置規制機構が、コイルスプリングのばね力によって機関始動に適した中間リフト位置に制御するようになっているもの、前記コイルスプリングのばね力は、機関始動後における通常のバルブリフト量やバルブタイミングの可変制御中にも制御軸などに常時作用している。

このため、コイルスプリングのばね付勢力に抗してバルブリフト量やバルブタイミングを制御しなければならない場合があり、かかるばね付勢力の影響によって、バルブリフト量やバルブタイミングの制御応答性が悪化してしまうおそれがある。

本発明は、前記従来の可変動弁装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、制御軸を回転制御することによって機関弁の作動特性を可変にする可変機構と、前記制御軸の回転位置を機関運転状態に応じて制御する制御機構と、機関の始動可能な機関弁の作動特性となる方向へ前記制御軸を回転付勢する付勢機構と、該付勢機構を前記制御軸に対する回転付勢力に抗して後退した位置に保持する保持機構と、該保持機構による付勢機構の前記保持作用を解除する解除機構と、を備え、機関の始動後に、前記付勢機構を前記保持機構によって前記後退位置に保持すると共に、機関の停止後に、前記付勢機構を前記解除機構によって前記保持機構の保持作用を解除するように構成したことを特徴としている。

この発明によれば、機関始動後には、保持機構によって付勢機構を後退位置に保持することにより、制御軸に対して回転付勢力が付与されないようにできるため、機関運転中における前記可変機構による機関弁の作動制御に対して付勢機構の付勢力の影響を回避できる。これによって、制御応答性の悪化を防止できる。

また、機関停止後には、解除機構によって付勢機構の保持状態が解除されて、制御軸に回転付勢力を付与するため、機関弁を機関始動に最も適した回転位置に制御することができる。よって、機関再始動性が良好になる。

請求項２に記載の発明は、基本構成は請求項１の発明と同様であって、制御軸による可変機構の制御対象を機関弁のバルブリフト量としたものである。

したがって、この発明によれば、請求項１の発明と同様な効果が奏せられ、機関運転中において、可変機構による機関弁のバルブリフト制御作用に付勢機構の付勢力の影響を回避することができる。このため、機関弁のバルブリフト量の制御応答性が良好になる。

請求項３に記載の発明も基本構成は請求項１の発明と同様であって、制御軸による可変機構の制御対象を機関弁のバルブタイミングとしたものである。

したがって、この発明も、請求項１と同じ作用効果が奏せられ、機関運転中において、可変機構による機関弁のバルブタイミング制御作用に対する付勢機構の影響を回避することができる。このため、機関弁のバルブタイミングの制御応答性が良好になる。

以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この各実施形態では、一気筒当たり２つの吸気弁を備えた多気筒内燃機関に適用されている。

図５〜図７は本発明の第１の実施形態（請求項２の発明に対応する実施形態）を示し、シリンダヘッド１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられた一気筒当たり２つの吸気弁２，２と、機関前後方向に配置された内部中空状の駆動軸３と、各気筒毎に配置されて、前記駆動軸３の外周面に同軸上に回転自在に支持されたカムシャフト４と、前記駆動軸３の所定位置に各気筒毎に固設された駆動カム５と、前記カムシャフト４の両端部に一体に設けられて、各吸気弁２，２の上端部に配設されたバルブリフター６，６に摺接して各吸気弁２，２を開作動させる一対の揺動カム７，７と、駆動カム５と揺動カム７，７との間に連係されて、駆動カム５の回転力を揺動カム７，７の揺動力（開弁力）として伝達する可変機構８と、該可変機構８の作動位置を後述する制御軸１９を介して可変制御する制御機構９とを備えている。

前記各吸気弁２，２は、シリンダヘッド１の上端部内に収容されたほぼ円筒状のボアの底部とバルブステム上端部のスプリングリテーナとの間に弾装された図外のバルブスプリングによって閉方向に付勢されている。

前記駆動軸３は、機関前後方向に沿って配置されて、両端部がシリンダヘッド１の上部に設けられた図外の軸受によって回転自在に軸支されていると共に、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６中、矢印時計方向に設定されている。

前記カムシャフト４は、駆動軸３の軸方向に沿ってほぼ円筒状に形成され、内部軸方向に前記駆動軸３の外周面に回転自在に支持される支軸孔が貫通形成されていると共に、中央位置に形成された大径円筒状のジャーナル部がカム軸受１０によって回転自在に軸支されている。

前記駆動カム５は、駆動軸３の軸方向の所定位置で図外の固定用ピンを介して駆動軸３に固定されていると共に、外周面が偏心円のカムプロフィールに形成されて、軸心Ｙが駆動軸３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。

前記各揺動カム７は、ほぼ雨滴状を呈し、基端部側がカムシャフト４を介して前記駆動軸３の軸心Ｘを中心として揺動するようになっていると共に、揺動カム７の下面には各バルブリフター６の上面に当接するカム面７ａがそれぞれ形成されている。

前記可変機構８は、駆動軸３の上方に配置されたロッカアーム１３と、該ロッカアーム１３の一端部１３ａと駆動カム５とを連係するリンクアーム１４と、ロッカアーム１３の他端部１３ｂと一方の揺動カム７のカムノーズ部７ｂとを連係するリンクロッド１５とを備えている。

前記ロッカアーム１３は、中央の筒状基部の内部に支持孔１３ｃが横方向から貫通形成され、この支持孔１３ｃを介して後述する制御カム２０に揺動自在に支持されている。また、前記一端部１３ａは、先端部の側部に突設されたピン１６によってリンクアーム１４に回転自在に連結されている一方、他端部１３ｂは、先端部の内部にリンクロッド１５の一端部と連結するピン１７によって回転自在に連結されている。

前記リンクアーム１４は、比較的大径な円環状の基部と、該基部の外周面所定位置に突設された突出端とを備え、基部の中央位置には、前記駆動カム５のカム本体５ａの外周面が回転自在に嵌合する嵌合孔１４ａが形成されている一方、突出端が前記ピン１６によってロッカアーム一端部１３ａに回転自在に連結されている。

前記リンクロッド１５は、両端部１５ａ，１５ｂが前記ロッカアーム１３の他端部１３ｂと揺動カム７のカムノーズ部７ｂに各ピン１７，１８を介して回転自在に連結されている。

前記制御機構９は、図５及び図６に示すように、前記カムシャフト４の軸受１０の上端部側で回転自在に支持された制御軸１９と、該制御軸１９の外周に一体に固定されてロッカアーム１３の揺動支点となる制御カム２０と、前記制御軸１９を所定回転角度範囲内で回転制御する油圧アクチュエータ２１と備えている。

前記制御軸１９は、駆動軸３とほぼ平行に配設されて、前記ロッカアーム１３の支持孔１３ｃの内部を貫通してロッカシャフトとして機能している。

前記制御カム２０は、円筒状を呈し、軸心Ｐ１位置が肉厚部の分だけ制御軸１９の軸心Ｐ２から所定分だけ偏倚している。

前記油圧アクチュエータ２１は、図１〜図４に示すように、シリンダヘッド１の端壁１ａにブラケット２２を介して取り付けられた油圧駆動部２３と、前記クランク軸によって駆動して、前記油圧駆動部２３に油圧を給排するオイルポンプ２４と、該オイルポンプ２３から油圧駆動部２３の後述する第１、第２作動室３０，３１に油圧を給排する第１、第２油通路２５，２６を選択的に切り換える電磁切換弁２７と、該電磁切換弁２７に制御電流を出力して流路を切り換え制御するコントローラ２８とから主として構成されている。

前記油圧駆動部２３は、前記ブラケット２２に固定されたハウジング２９と、該ハウジング２９の内部に回動自在に設けられて、ハウジング２９内部を一対の第１作動室３０と第２作動室３１に隔成するベーン部材３２とを備えている。

前記ハウジング２９は、図１及び図２に示すように、ほぼ逆扇状に形成されたハウジング本体２９ａと、該ハウジング本体２９ａの前端開口を閉塞するフロントカバー２９ｂと、ハウジング本体２９ａの後端開口を閉塞するリアーカバー２９ｃとからなり、これらが複数の螺子３３によって固定されている。

また、前記ベーン部材３２は、基部３２ａに前記制御軸１９の他端部がボルト３４によって軸方向から固定されていると共に、ほぼ鳩尾状に形成された先端部３２ｂの円弧状先端面３２ｃがハウジング２９の円弧状底面に液密的に摺動するようになっている。

さらに、前記第１作動室３０と第２作動室３１は、ハウジング本体２９ａの両側に穿設された一対の油孔３０ａ、３１ａに接続された前記第１、第２油通路２５、２６から選択的に給排される油圧により容積を変化させることによって、前記ベーン部材３２を約１００°の回転角度範囲内で正逆回転させるようになっている。したがって、この回転角度範囲内で前記制御軸１９を正逆回転制御するようになっている。

前記オイルポンプ２４は、機関の摺動部に潤滑油を供給する一般的なものであって、例えば外歯歯車式のものが用いられている。

前記電磁切換弁２７は、３方向２位置型であって、前記コントローラ２８から出力された制御電流によって、内部のスプール弁体が前後いずれか一方に摺動して前記オイルポンプ２４のメインオイルギャラリー４１と前記いずれか一方の油通路２５，２６に連通すると同時にドレン通路３５と他方の油通路２５，２６とをぞれぞれ選択的に連通するようになっている。

前記コントローラ２８は、機関回転数を検出する図外のクランク角センサや、吸入空気量により機関負荷を検出するエアーフローメータ及びスロットル開度センサ、機関水温センサなどの各センサ類から現在の機関運転状態を検出すると共に、前記制御軸１９の回転角度を検出する回転角センサＳからのフィードバック信号を入力する。これらの情報信号に基づいて、前記電磁切換弁２７の開閉制御を行うようになっている。

また、前記油圧駆動部２３には、機関始動時に、前記吸気弁２、２の所定の小リフト量とする位置（所定の中間位置）に前記ベーン部材３２を介して前記制御軸１９を図１中反時計方向の中間位置に回転付勢する付勢機構３６が設けられていると共に、機関始動後に、付勢力に抗して後退移動した前記付勢機構３６を後退位置に保持する保持機構３７が設けられている。また、機関停止に、前記保持機構３７による付勢機構３６の保持作用を解除する解除機構が設けられている。

また、前記付勢機構３６によって中間位置に回転付勢されたベーン部材３２を該中間位置に保持する位置保持機構３９が設けられている。

前記付勢機構３６は、図１に示すように、ハウジング本体２９ａの一辺側の肉厚部内に形成されて前記第２作動室３１に開口した有底状の摺動用穴４０と、該摺動用穴４０の内部に摺動自在に設けられたプランジャ４１と、プランジャ４１の先端壁と摺動用穴４０の底面４０との間に弾装されて、前記プランジャ４１を第２作動室３１を介してベーン部材３２を第１作動室３０方向へ回転付勢するコイルスプリング４２とから構成されている。

前記プランジャ４１は、ほぼ有蓋円筒状に形成されて、球面状の先端部４１ａがコイルスプリング４２のばね力によって前記ベーン部材３２の一側面のほぼ中央に斜めから弾接していると共に、後端縁外周に一体に形成された環状突起４１ｂが摺動用穴４０の環状段差部４０ａに突き当たった位置で、最大進出移動が規制されるようになっている。また、このプランジャ４１は、図外の回り止め手段によって摺動用穴４０内での自由な回転が規制されるようになっている。

前記プランジャ４１が最大進出移動してベーン部材３２を中間回転位置に保持した位置では、制御軸１９を介して可変機構８により機関始動に最適なバルブリフト量に制御されるようになっている。

前記保持機構３７は、前記プランジャ４１の円筒状周壁に径方向から貫通形成された規制孔４３と、前記ハウジング本体２９ａの肉厚部内に前記摺動用穴４０に対してほぼ直角方向に形成されて、一端開口が前記摺動用穴４０内に臨んだ段差小径状の保持孔４４と、該保持孔４４の内部に摺動自在に設けられて、先端部が摺動用穴４０を介して前記規制孔４３に係脱する係止部材であるピストン４５とを備えている。

また、前記保持孔４４の後端部内には、前記油通路２５，２６の延長通路２５ａ、２６ａがそれぞれ連通していると共に、前記ピストン４５のほぼ中央に一体に形成された円環状の大径部４５ａが前記保持孔４４の後端部内に導入された油圧の受圧部として機能して、該大径部４５ａの環状後端面に作用した油圧によってピストン４５が進出して、前記摺動用穴４０内に後退移動したプランジャ３６の規制孔４３に係入するようになっている。

前記解除機構は、前記保持孔４４の先端壁とピストン４５の大径部４５の環状先端面との間に弾装されたばね部材である解除スプリング３８によって構成されており、前記保持孔４４の後端部内に油圧が導入されないときに、この解除スプリング３８のばね力によってピストン４５を後退移動させて先端部を規制孔４３から抜いてプランジャ３６の後退保持作用を解除するようになっている。

前記位置保持機構３９は、図２に示すように、ベーン部材３２の先端部３２ｂ側の内部軸方向に貫通形成された摺動用孔４７と、該摺動用孔４７に摺動自在に設けられたストッパーピン４８と、前記リアカバー２９ｃの内面所定位置に形成されて、前記ストッパーピン４８が進出して係合する係合穴４９とを備えている。なお、この係合位置は、前記付勢機構３６によってベーン部材３２が第１作動室３０方向へ最大に回動した位置になっている。

前記ストッパーピン４８は、有底円筒状を呈し、フランジ状の大径基部４８ａが前記摺動用孔４７内を摺動すると共に、先端部４８ｂが摺動用孔４７の先端開口から出没自在になっている。また、ストッパーピン４８は、先端部４８ｂが先端先細り状に形成されていると共に、先端壁と摺動用孔４７の底部に固定された円盤状のスプリングリテーナ５０との間に弾装されたスプリング５１によって摺動用孔４７から進出する方向に付勢されている。

このストッパーピン４８は、摺動用孔４７の先端内周に形成された円環部に大径基部４８ａが突き当ってその最大進出位置が規制されるようになっている。

一方、前記係合穴４９は、前記先端部４８ｂが係合する断面がほぼ台形状に形成されている。

また、このストッパーピン４８は、第２の解除機構によって係合穴４９との係合が解除されるようになっている。

この第２解除機構は、前記ベーン部材３２の内部に形成されて、各一端が前記各作動室３０，３１に連通した第１，第２油孔５２、５３と、摺動用孔４７とストッパーピン４８との間、及び前記係合穴４９底面にそれぞれ形成されて、前記各油孔５２，５３の他端が連通する第１受圧部５４，と第２受圧部５５とによって構成されており、該各受圧部５４，５５にそれぞれ選択的に供給された油圧によってストッパーピン４８が、スプリング５１のばね力に抗して後退移動して係合穴４９から抜き出て両者の係合が解除されるようになっている。

なお、図３に示すように、ストッパーピン４８の先端部４８ｂを係合穴４９に係合し易いように、係合穴４９の孔縁に比較的大きなテーパ面４９ａを形成することも可能である。

また、前記摺動用孔４０は、底部に前記プランジャ４１の円滑な摺動を確保するための通路７１が接続されている。

以下、本実施形態の作用を説明すれば、機関始動時には、図１に示すように、予めプランジャ４１がコイルスプリング４２のばね力によってベーン部材３２を第２作動室３０方向へ所定量回転させていると共に、ストッパーピン４８の先端部４８ｂが係合穴４９に係合してベーン部材３２を最小リフト側より大きなリフト側の中間位置（始動に適したリフト位置）に確実に規制している。このため、機関の始動性が良好になる。

しかも、位置保持機構３９による確実な規制によって、制御軸１９に交番トルクなどが伝達されても、該制御軸１９の振動の発生が抑制されて、吸気弁２、２のリフト量のばらつきが防止されて吸入空気流量の安定化が図ることができる。

この結果、機関の良好な燃焼状態が得られると共に、機関回転の安定化が図れる。

特に、本実施形態のように、多気筒機関の場合は、機関始動時の小リフト制御中には各気筒毎にリフト量のばらつきのおそれがあるが、付勢機構３６や位置保持機構３９によって全気筒の各吸気弁２，２リフト量を一定かつ画一的に制御するため、各気筒間の吸入空気流量のばらつきの発生を確実に防止でき、機関回転の安定化が図れる。

次に、例えば機関始動後から低回転低負荷域（アイドリング運転も含む）に移行した場合は、コントローラ２８からの制御信号によって電磁切換弁２７がオイルメインギャラリー４１と第１油通路２５を連通させると共に、第２油通路２６とドレン通路３５をそれぞれ連通させる。このため、第１作動室３０内に油圧が供給されて高圧になると共に、第２作動室３１内の作動油が排出されて低圧になる。

これによって、第１油孔５２から油圧が第１受圧部５４に流入して内部が高圧となり、したがって、ストッパーピン４８は、スプリング５１のばね力に抗して後退移動して、先端部４８ｂが係合穴４９から抜け出る。

このため、ベーン部材３２は、図４に示すように、時計方向へ最大に回転して、付勢機構３６のプランジャ４１をコイルスプリング４２のばね力に抗して摺動用穴４０内へ最大に後退移動させる。

と同時に、前記第１油通路２５を経て延長通路２５ａからピストン大径部４５ａの後端面に油圧が作用してピストン４５を進出移動させ、ピストン先端部が規制孔４３内に係入してプランジャ４１を最大後退位置に保持する。

よって、制御軸１９が、ベーン部材３２と同方向に最大に回転して、制御カム１８の肉厚部を、図６に示すように時計方向へ回転させ、かかる回転角度位置に保持する。これにより、ロッカアーム１３の揺動支点が変化する。これにより、各揺動カム７は、リンクロッド１５を介してカムノーズ部７ｂ側が強制的に引き上げられて全体が図示のように反時計方向へ回動する。

したがって、駆動カム５が回転してリンクアーム１４がロッカアーム１３の一端部１３ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド１５を介して揺動カム７及びバルブリフター６に伝達されるが、そのリフト量Ｌは十分小さくなる。

よって、吸気弁２，２のバルブリフト量Ｌが最小になると共に、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。

一方、機関高回転高負荷域に移行した場合は、コントローラ２８からの制御信号によって電磁切換弁２７が、オイルメインギャラリー４１と第２油通路２６を連通させ、第１油通路２５とドレン通路３５を連通させる。このため、第１作動室３０が低圧になると共に、第２作動室３１が高圧になって、第２作動室３１の油圧が第２油孔５３から第２受圧部５５に作用することから、ストッパーピン４８は係合穴４９から抜け出た状態（解除状態）が維持される。

また、付勢機構３６側でも第２油通路２６内の油圧が延長通路２６ａからピストン大径部４５ａの後端面に継続して作用することからピストン４５は規制孔４３に係入した状態が継続されて、プランジャ４１は摺動用穴４０内に後退保持された状態が維持される。

したがって、ベーン部材３２は、第２作動室３１の高圧化に伴って図１及び図４の一点鎖線で示すように、最大反時計方向へ回転して、制御軸１９が同方向に回転駆動される。

これにより、制御カム２０は、図７に示すように、反時計方向の所定回転角度位置まで回転して、肉厚部を下方向へ移動させる。このため、ロッカアーム１３の他端部１３ｂが揺動カム７のカムノーズ部７ｂを、リンクロッド１５を介して下方へ押圧して該揺動カム７全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。

したがって、各揺動カム７の各バルブリフター６の上面に対する各カム面７ａの当接位置がカムノーズ部７ｂ側に移動する。このため、駆動カム５が回転してロッカアーム１３の一端部１３ａを、リンクアーム１４を介して押し上げると、バルブリフター６に対するそのリフト量Ｌ２は大きくなる。

よって、各吸気弁２のバルブリフト量Ｌ２が最大になって、開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、かかる運転領域における吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。

また、前述のように、機関始動後には、プランジャ４１やストッパーピン４８がそれぞれ摺動用穴４０や摺動用孔４７内に後退保持されていると共に、制御軸１９に対して付勢機構３６からの回転付勢力が付与されないようになるため、機関運転中における前記可変機構８による吸気弁２の大小のバルブリフト制御に対して付勢機構３６の付勢力の影響を確実に回避できる。

この結果、可変機構８によるバルブリフト量制御の応答性の悪化を防止できる。

次に、イグニッションキーをオフ操作して機関を停止させると、オイルポンプ２４の駆動も停止されるので、前記大径部４５ａの後端面や、前記第１，第２受圧室５４，５５に油圧が作用しなくなる。

このため、ピストン４５は、解除スプリング３８のばね力で保持孔４４の内部に後退移動して、先端部が規制孔４３から抜け出てる。これにより、プランジャ４１は、図１に示すように、コイルスプリング４２のばね力によって摺動用穴４０から進出して段差部４０ａに環状突部４１ｂが当接するまで最大に移動し、先端部４１ａがベーン部材３２の一側面を第１作動室３０方向へ押圧して、制御軸１９を中間リフト位置に回転制御する。

また、前記ベーン部材３２が中間位置まで回転すると同時に、ストッパピン４８がコイルスプリング５１のばね力によって進出して係合穴４９内に係合する。

このため、ベーン部材３２は、自由な回転が確実に規制されて、制御軸１９により機関の再始動に最適なバルブリフト位置に保持制御することが可能になる。

この結果、機関始動性の向上が図れると共に、該始動時における各気筒間のリフト量のばらつきの発生を十分に抑制することが可能になる。

また、この実施形態では、機関始動直後などにおいて、油圧によってベーン部材３２によって始めて付勢機構３６のプランジャ４１を後退方向（短縮方向）に移動させた際には、いまだ油圧が低い状態にあるため、制御機構９による吸気弁２のバルブリフトの制御応答性は若干低下しているが、始動後の一定時間経過後は、保持機構３７によってプランジャ４１が短縮した状態に保持されることから、かかる保持機構３７によって保持された後は、前記制御機構９による制御応答性が良好になる。

さらに、機関停止後は、油圧ではなく解除スプリング３８のばね力によってピストン４５によるプランジャ４１の保持を解除することから確実な解除作用が得られ、その後の付勢機構３６による制御軸１９の一方向の回転付勢作用を円滑に行うことが可能になる。

また、保持機構３７は、機関内部に潤滑油を供給するオイルポンプ２４の油圧を利用して作動するようにしたため、別に油圧源を設ける場合に比較して構造が簡素化されて、コストの高騰を抑制できる。

プランジャ４１は、回り止めによって自由な回転を規制されるので、前記ピストン４５と規制孔４３との円周方向の位置ずれが防止されて、確実な係止作用が得られる。

また、前記保持機構３７を、前記制御機構９が制御可能となる油圧になって始めて作動させるようにすれば、オイルポンプ２４から吐出された油圧が制御機構９を制御可能となる高さになるまで作動しないことから、保持機構３７が制御機構９あるいは可変機構８の作動に影響を与えことがなくなる。

図８〜図１０は本発明の第２の実施形態（請求項３に対応した実施形態）を示し、前記可変機構８としてバルブタイミングを制御するものに適用したものである。

すなわち、この可変動弁装置は、クランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動されるスプロケット６０と、該スプロケット６０に対して相対回動可能に設けられたカムシャフト６１と、スプロケット６０とカムシャフト６１との間に配置されて、該両者の相対回動位相を変換して吸気弁２のバルブタイミング特性を可変にする可変機構８（位相変換機構）と、該可変機構８を制御する制御機構９とを備えている。

前記スプロケット６０は、前後端がフロント、リアプレート６０ａ、６０ｂによって閉塞されたほぼ円筒状に形成され、外周にタイミングチェーンが噛合する歯部６０ａを有していると共に、リアプレートの中央の挿通孔６０ｂを介して前記カムシャフト６１の一端部外周面に相対回転自在に支持されている。

前記カムシャフト６１は、シリンダヘッドに図外のカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面所定位置にバルブリフターを介して吸気弁を開作動させる複数の駆動カムが一体に設けられている。

前記可変機構８は、前記スプロケット６０と、前記カムシャフト６１の前端部に固定用ボルト６２により軸方向から固定されて、該スプロケット６０の内部に回転自在に収容されたベーン部材６３と、前記スプロケット６０内に形成されて、該スプロケット６０内周面有する３つの隔壁部６４とベーン部材６３とによって隔成されたそれぞれ３つの遅角油室６５及び進角油室６６とを備えている。

前記ベーン部材６３は、前記固定用ボルト６２によってカムシャフト６１の前端部に軸方向から固定されたベーンロータ６３ａと、該ベーンロータ６３ａ外周面の円周方向のほぼ１２０°位置に放射状に突設された３つのベーン部６３ｂとから構成されており、前記ベーン部６３ｂは、それぞれが各隔壁部６４間に配置されている。

前記各遅角油室６５と各進角油室６６とは、ベーンロータ６３ａ内にクロス状に貫通形成された図外の連通孔によって同じ油室同士がそれぞれ連通されている。

そして、前記遅角油室６５と進角油室６６には、カムシャフト６１内に軸方向に沿ってそれぞれ平行に形成された第１油孔６７と第２油孔６８を介して前記制御機構９の第１油通路２５と第２油通路２６が連通している。

制御機構９は、基本的に第１の実施形態と同様であって、制御軸であるカムシャフト６１と、該カムシャフト６１に固定された前記ベーン部材６３を所定回転角度範囲内で回転制御する油圧アクチュエータ２１と備えており、この油圧アクチュエータ２１は、図８に示すように、オイルポンプ２４と、前記第１、第２油通路２５，２６と、該両油通路２５，２６を選択的に切り換える電磁切換弁２７と、該電磁切換弁２７に制御電流を出力して流路を切り換え制御するコントローラ２８とから主として構成されている。

そして、機関始動時に、前記吸気弁２、２を所定の進角側の位置（始動に適した所定の中間バルブタイミング位置）に制御するために、前記カムシャフト６１を、ベーン部材６３を介して図９中、時計方向の中間位置に回転付勢する付勢機構３６が設けられていると共に、機関始動後に、付勢力に抗して後退移動した前記付勢機構３６を後退位置に保持する保持機構３７が設けられている。また、機関停止時に、前記保持機構３７による付勢機構３６の保持作用を解除する解除機構が設けられている。

これら付勢機構３６や保持機構３７及び解除機構の基本構成は、第１の実施形態と同様であるから、同一符号を付して具体的な説明は省略するが、付勢機構３６の摺動用穴４０は、図９に示すように、前記１つのベーン部６３ｂの内部円周方向に沿って形成され、開口部が進角油室６６から対向する１つの隔壁６４の側面に臨んでいる形成されている。

したがって、この摺動用穴４０内に進退自在に設けられたプランジャ４１は、コイルスプリング４２のばね力によって先端部４１ａが進角油室６６を介して前記隔壁６４の側面に弾接して、ベーン部材６３全体を進角側方向の回転位置に付勢している。

前記保持機構３７は、図１０に示すように、前記同じベーン部材６３の内部に設けられ、保持孔４３がカムシャフト６１の軸方向（ベーン部幅方向）に形成され、該保持孔４４内に摺動自在に設けられたピストン４５の先端部が、前記摺動用穴４０を介して前記プランジャ４１の規制孔４３に径方向から係脱可能に設けられている。

また、前記保持孔４４の後端部、つまりピストン４５の大径部４５ａの環状後端面側には、ベーン部６３ｂ内の第１、第２油導入孔６９，７０を介して遅角油室６５と進角油室６６内の油圧が選択的に供給されるようになっている。

前記解除機構は、前述と同じく、ピストン４５を後退方向へ付勢する解除スプリング３８によって形成されている。

また、前記他の１つのベーン部６３ｂとリアプレート６０ｂとの間には、機関停止時に、ベーン部材６３を中間回転位置に保持する位置保持機構３９が設けられている。

この位置保持機構３９は、その構成が第１の実施形態と同様であるから、同一の符号を付して具体的な説明は省略するが、係合穴４９は、リアプレート６０ｂに形成され、また第１、第２受圧室５４，５５には、第１、第２油孔５２，５３を介して遅角油室６５と進角油室６６内の油圧が選択的に供給されるようになっている。

なお、図中７２はドレン孔である。

以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関始動時には、予めプランジャ４１がコイルスプリング４２のばね力によって進出して、該プランジャ４１の先端部４１ｂが隔壁６４の側面に弾接してベーン部材６３を所定の進角側の中間位置に付勢している。

一方、位置保持機構３９側では、図８に示すように、ストッパピン４８の先端部４８ｂが係合穴４９内に係合して、ベーン部材６３を前記中間回転位置に確実に規制している。

したがって、機関始動性が良好になるなど、第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。

機関始動後には、電磁切換弁２７を介してオイルポンプ２４から吐出された油圧が第１油通路２５を通って遅角油室６５に供給されると共に、該遅角油室６５から第１受圧室５３に供給される。このため、ストッパピン４８が係合穴４９から抜け出してベーン部材６３の自由な回転を許容することから、ベーン部材６３は、図９に示すように、遅角油室６５内の油圧の上昇に伴って図示の反時計方向（遅角方向）へ隔壁６４に当接するまで最大に回転する。これによって、各吸気弁２，２は、バルブタイミングが最大遅角側に制御される。

このとき、プランジャ４１は、図１０に示すように、コイルスプリング４２のばね力に抗して摺動用穴４０内に後退移動するが、この最大後退位置に達すると、前記遅角油室６５から大径部４５ａの後端面に作用した油圧によってピストン４５が突出して規制孔４３内に係入する。これによって、プランジャ４１は、最大後退位置に保持される。

その後、例えば、機関高回転高負荷域に移行した場合には、電磁切換弁２７の切り換え作動によって、ポンプ油圧が第２油通路２６を介して各進角油室６６に供給されて内部が高圧になる一方、遅角油室６５内の油圧が第１油通路２５を介してドレン通路３５からオイルパン内に戻されて内部が低圧になる。

このため、ベーン部材６３（カムシャフト６１）は、図９の位置から最大時計方向へ回転して吸気弁２，２のバルブタイミングを最大進角側に制御する。

これら通常のバルブタイミング制御中には、常にプランジャ４１が保持機構３７によって最大に後退した位置に保持されていることから、コイルスプリング４２のばね力によってかかるバルブタイミング制御作動に影響が与えられることはない。

また、機関停止時には、オイルポンプ２４からの各部への油圧の供給が遮断されて、解除スプリング３８やコイルスプリング４２のばね力が働くため、保持機構３７の保持作用が解除されると共に、ベーン部材６３がプランジャ４１によって前記中間回転位置に回転する。また、この位置において前記位置保持機構３９が働いてベーン部材６３（カムシャフト６１）を前記中間回転位置に確実に規制する。

したがって、この実施形態も保持機構３７や位置保持機構３９などによって第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１）機関が始動した後に、前記可変機構によって前記付勢機構を短縮する位置に移動させて、前記保持機構によって前記付勢機構を短縮した位置に保持した後に、前記制御機構が制御軸を機関運転状態に応じた通常の制御を開始するように構成した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。

この発明によれば、可変機構によって機関弁のバルブリフトやバルブタイミングなどの作動特性を制御する前に、保持機構によって必ず付勢機構が作動しない位置に保持し、制御機構に対する付勢機構による影響を回避できることから、前記機関運転状態に応じた通常制御における制御応答性が向上する。

請求項（２） 機関が始動した後に、前記可変機構によって始めて前記付勢機構を短縮した位置に移動させた際に、前記保持機構によって付勢機構を短縮した位置に保持した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。

この発明によれば、機関始動直後などにおいて、可変機構によって始めて付勢機構を短縮するように作動した際には、制御機構による機関弁のバルブリフトやバルブタイミングなどの制御応答性は若干低下しているが、始動後の一定時間経過後は保持機構によって付勢機構が短縮した状態に保持されることから、かかる保持機構によって保持された後は、前記制御機構による制御応答性が良好になる。

請求項（３） 前記解除機構は、前記保持機構による保持状態をばねの付勢力によって解除するようにした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。

機関停止後は、油圧などではなくばねの付勢力によって保持機構による付勢機構の保持を解除することから確実な解除作用が得られ、その後の付勢機構による制御軸の一方向の回転付勢作用を円滑に行うことが可能になる。

請求項（４） 前記保持機構は、機関内部に潤滑油を供給するオイルポンプの油圧によって作動するようにした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。

機関の始動後はオイルポンプの油圧も速やかに上昇するため、保持機構の作動性も良好になると共に、オイルポンプを利用した単純な構造であるからコストの高騰も抑制できる。

請求項（５） 前記保持機構は、前記オイルポンプの油圧によって進出することによって前記付勢機構に係合して該付勢機構の付勢方向への移動を規制する係止部材とを備えている一方、前記付勢機構は前記係止部材が径方向から係止するプランジャと、該プランジャを前記制御軸に対して一方向へ回転付勢するように押圧するばね部材とを備えたことを特徴とする請求項（４）に記載の内燃機関の可変動弁装置。

請求項（６） 前記ばね部材をコイルスプリングによって構成する共に、前記プランジャの前記周壁に前記係止部材の先端部が係止する係合部を設け、かつ前記プランジャの回り止めを設けたことを特徴とする請求項（５）に記載の内燃機関の可変動弁装置。

プランジャを回り止めによって自由な回転を規制でき、周方向の一定の位置に保持できるので、前記係止部材による確実な係止作用が得られる。

請求項（７） 前記制御機構を、機関内部に潤滑油を供給するオイルポンプの油圧によって作動させると共に、前記保持機構を、前記制御機構が制御可能となる油圧になって始めて作動させることを特徴とする請求項（５）に記載の内燃機関の可変動弁装置。

この発明によれば、保持機構は、オイルポンプから吐出された油圧が制御機構を制御可能となる高さまで上昇するまで作動しないことから、保持機構が制御機構あるいは可変機構の作動に影響を与えことがなくなる。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば可変動弁装置を排気弁側のみあるいは両方に設けることも可能であり、また、油圧駆動部２１の油圧源としては、電動ポンプを用いることも可能である。

また、可変動弁装置の可変機構としては、他の構成のバルブリフト制御機構であってもよく、また、零リフトから最大リフトまで連続して制御できるものであってもよい。

本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の第１の実施形態に供される油圧アクチュエータを示す概略図である。 同油圧アクチュエータの縦断面図である。 本実施形態に供される係合穴の他例を示す縦断面図である。 油圧アクチュエータの作用を説明する縦断面図である。 本実施形態の可変動弁装置を示す平面図である。 同可変動弁装置の最小バルブリフト制御作用を示す図５のＡ−Ａ線断面図である。 同可変動弁装置の最大バルブリフト制御作用を示す図５のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第２の実施形態に供される油圧アクチュエータを示す概略図である。 本実施形態に供される付勢機構を示す一部断面図である。 図９のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１…シリンダヘッド
２…吸気弁（機関弁）
３…駆動軸
４…カムシャフト
５…駆動カム
８…可変機構
９…制御機構
１９…制御軸
２１…油圧アクチュエータ
２３…油圧駆動部
２４…オイルポンプ
２５・２６…第１、第２油通路
２７…電磁切換弁
２８…コントローラ
３６…付勢機構
３７…保持機構
３８…解除スプリング（解除機構）
６０…スプロケット
６１…カムシャフト

Claims (3)

1. 制御軸を回転制御することによって機関弁の作動特性を可変にする可変機構と、
   前記制御軸の回転位置を機関運転状態に応じて制御する制御機構と、
   機関の始動可能な機関弁の作動特性となる方向へ前記制御軸を回転付勢する付勢機構と、
   該付勢機構を前記制御軸に対する回転付勢力に抗して後退した位置に保持する保持機構と、
   該保持機構による付勢機構の前記保持作用を解除する解除機構と、
   を備え、
   機関の始動後に、前記付勢機構を前記保持機構によって前記後退位置に保持すると共に、
   機関の停止後に、前記付勢機構を前記解除機構によって前記保持機構の保持作用を解除するように構成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記制御軸を回転制御することによって機関弁のバルブリフト量を可変にする可変機構と、
   前記制御軸の回転位置を機関運転状態に応じて制御する制御機構と、
   機関弁のバルブリフト量を大きく制御する方向へ前記制御軸を回転付勢する付勢機構と、
   該付勢機構を前記制御軸に対する回転付勢力に抗して後退位置に保持する保持機構と、
   該保持機構による付勢機構の前記保持作用を解除する解除機構と、
   を備え、
   機関始動後に、前記付勢機構を前記保持機構によって前記後退位置に保持すると共に、
   機関停止後に、前記付勢機構を前記解除機構によって前記保持機構の保持作用を解除するように構成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
3. クランクシャフトの回転に対してカムシャフトを相対回転させることにより機関弁のバルブタイミング特性を可変にする可変機構と、
   前記クランクシャフトの回転に対する前記カムシャフトの相対回転を機関運転状態に応じて制御する制御機構と、
   機関が始動可能な機関弁のバルブタイミング特性となる方向へ前記カムシャフトを回転付勢する付勢機構と、
   該付勢機構を前記カムシャフトに対する回転付勢力に抗して後退位置に保持する保持機構と、
   該保持機構による付勢機構の前記保持作用を解除する解除機構と、
   を備え、
   機関始動後に、前記付勢機構を前記保持機構によって前記後退位置に保持すると共に、
   機関停止後に、前記付勢機構を前記解除機構によって前記保持機構の保持状作用を解除するように構成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
   

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