JP4207868B2 - 直線運動機構及び同機構を用いた内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に記載の可変動弁機構では、カムシャフトの軸方向にカムプロフィールが変化する、いわゆる三次元カムを備え、この三次元カムを備えるカムシャフトをその軸方向に移動させて機関バルブのバルブ特性を変更するようにしている。
請求項1に記載の発明は、可動部材を直線運動させるとともに、該可動部材の移動位置に対する基準位置を学習する学習手段を備える直線運動機構であって、回転駆動力源からの回転運動を往復直線運動に変換して前記可動部材に伝達するリンク機構を備え、前記往復直線運動の運動方向が反転する反転位置を前記可動部材の直線運動におけるストローク端として設定し、その反転位置を前記基準位置として学習することをその要旨とする。
同構成では、他のギア形式と比べて減速比の大きいウォーム・ギアを用いるようにしている。そのため、可動部材の移動位置をより精密に制御することができるようになる。また、回転駆動力源の駆動力を用いることなく、可動部材の位置を所定の位置に保持することができるようになる。また、請求項4に記載の作用効果をさらに高めることができる。
図1は、本実施形態におけるエンジン1の構成を示している。なお、本実施形態では、吸気ポートに燃料を噴射供給するポート噴射型のエンジンを想定しているが、燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射型のエンジンに対しても同様に本発明は適用することができる。
エンジン1は、シリンダ11やピストン12等を有するエンジン本体1A、機関バルブである吸気バルブ21及び排気バルブ22等を有するシリンダヘッド1H、及びエンジン1のバルブ特性を変更する可変動弁機構3等を備えて構成されている。
エンジン1においては、シリンダ11の内周面、ピストン12の頂面、及びシリンダヘッド1Hにより囲まれた領域に燃焼室14が形成されている。
シリンダヘッド1Hの燃焼室14側には、混合気を点火するイグニッションプラグ15が配設されている。イグニッションプラグ15は、混合気の着火に必要な高電圧を発生するイグナイタ15Iに接続されている。
次に、可変動弁機構3の構成及び駆動態様について、図2〜図4を参照して説明する。
可変動弁機構3は、バルブ駆動機構4、同バルブ駆動機構の作動を調整するコントロールシャフト46、並びにスライドアクチュエータ50等から構成されている。このバルブ駆動機構4の構成について、図2及び図3を参照して説明する。
エンジン1のシリンダヘッド1Hには、クランクシャフトに駆動連結された吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が、回転可能に軸支されている。
バルブ駆動機構4は、シリンダヘッド1Hに固定された支持パイプ41と、同支持パイプ41に配設された入力部42及び揺動カム43とを備えて構成されている。
入力アーム42bの先端部には、吸気カム27に当接されるローラ42cが回転可能に軸支されている。また、入力アーム42bの先端部は、圧縮状態で配設されたばね44によって、ローラ42cが吸気カム27へ押しつけられるように付勢されている。
カム面43cは、ハウジング43aのベース円部分、即ち出力アーム43bが突出形成された部分以外のハウジング43aの外周面に連続して滑らかに接続されており、カム面43c及びハウジング43aのベース円部分は、ローラロッカアーム25のローラ25aに当接されている。
バルブ駆動機構4には、入力部42を間に挟んで2つの揺動カム43が配設されている。
入力部42のハウジング42a内周には、右ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン42dが形成されている。一方、揺動カム43のハウジング43a内周には、左ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン43dが形成されている。
この図5に示されるように、スライドアクチュエータ50は、回転駆動源である駆動用モータ51、回転運動を往復直線運動に変換する直線運動機構、駆動用モータ51の回転力を減速して直線運動機構に伝達するためのウォーム・ギア70等から構成されている。また、直線運動機構は回転運動を往復直線運動に変換するための第1リンク機構80、及び可動リンク上の一点が近似直線運動となる、いわゆるロバートの近似直線運動機構90等から構成されている。
T字リンク91は、直線形状の第1アーム91aと、同第1アーム91aに一端が固定されるとともに該第1アーム91aに略直交する第2アーム91bとから構成されている。この第2アーム91bの他端は、ピン102を介してコントロールシャフト46の一端に接続されている。なお、ロバートの近似直線運動機構90においては、この第2アーム91bの他端の運動軌跡、換言すればピン102の運動軌跡が近似直線運動となる。
このように構成されるスライドアクチュエータ50では、駆動用モータ51の駆動によりウォームホイール70bが回転すると、その回転運動は第1リンク機構80によって直線運動に変換され、その変換された直線運動はピン102を介してコントロールシャフト46に伝達される。これによりコントロールシャフト46はその軸方向に移動される。また、ウォームホイール70bが半回転(180°)回転する毎に直線運動の運動方向は反転する。すなわちウォームホイール70bの回転運動は往復直線運動に変換されてコントロールシャフト46に伝達される。
(1)駆動用モータ51からの回転運動を往復直線運動に変換してコントロールシャフト46に伝達するリンク機構(直線運動機構)を備え、往復直線運動の運動方向が反転する反転位置をコントロールシャフト46の直線運動におけるストローク端として設定するようにしている。また、その反転位置をコントロールシャフト46の移動位置に対する基準位置として学習するようにもしている。従って、従来のようなストッパ機構を設けることなく、コントロールシャフト46の基準位置を再現性よく学習することができるようになる。
・上記実施形態において、近似直線運動機構90を省略するようにしてもよい。この場合でも上記(1)、(4)及び(5)に記載の効果を得ることができる。
・また、上記実施形態では、回転駆動力源からの回転運動を往復直線運動に変換して前記可動部材に伝達するリンク機構の一部に上記近似直線運動機構を設けるようにしたが、これに代えて厳正直線運動機構を設けるようにしてもよい。
Claims (6)
- 可動部材を直線運動させるとともに、該可動部材の移動位置に対する基準位置を学習する学習手段を備える直線運動機構であって、
回転駆動力源からの回転運動を往復直線運動に変換して前記可動部材に伝達するリンク機構を備え、
前記往復直線運動の運動方向が反転する反転位置を前記可動部材の直線運動におけるストローク端として設定し、その反転位置を前記基準位置として学習する
ことを特徴とする直線運動機構。 - 前記リンク機構は、回転運動を往復直線運動に変換するとともに、リンク上の一点が近似直線運動となる機構であり、前記一点が前記可動部材に接続される
請求項1に記載の直線運動機構。 - 前記リンク機構にあって、リンク上の一点が近似直線運動となる機構は、略T字形状のリンクを有するロバートの近似直線運動機構であり、
前記可動部材がその直線運動におけるストロークの中点に位置しているときに、略T字形状の前記リンクにあって略円弧状に移動する2つの端点を結ぶ直線と前記可動部材の移動方向とが略平行となるように、前記リンクと前記可動部材とは接続されてなる
請求項2に記載の直線運動機構。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の直線運動機構において、
ギアを介して減速された前記回転駆動力源の回転力が前記往復直線運動に変換される
ことを特徴とする直線運動機構。 - 前記ギアは、ウォーム・ギアである
請求項4に記載の直線運動機構。 - 内燃機関のバルブ駆動機構に設けられたシャフトを軸方向に移動することにより機関バルブのバルブ特性を変更する内燃機関の可変動弁機構において、
前記シャフトを移動させる機構として、請求項1〜5のいずれか1項に記載の直線運動機構を用いた
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
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