JP4280754B2 - 内燃機関のリフト可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、コントロールシャフトを有するとともに該コントロールシャフトの回動に応じて機関弁のリフト量を変化させることを可能としたリフト可変機構と、前記コントロールシャフトを回動駆動するアクチュエータとを備える内燃機関のリフト可変動弁装置に関する。

リフト可変機構をアクチュエータで駆動することにより、機関弁のリフト量を変化させるようにした内燃機関のリフト可変動弁装置が、たとえば特許文献１で既に知られている。
特開２００５−４２６４２号公報

ところで、このようなリフト可変動弁装置では、アクチュエータは機関本体の外壁に取り付けられるものであり、内燃機関全体の大型化を避けるとともに軽量化を図るためには、アクチュエータの小型化および軽量化を図ることが望まれる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、アクチュエータの小型化および軽量化を図った内燃機関のリフト可変動弁装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、コントロールシャフトを有するとともに該コントロールシャフトの回動に応じて機関弁のリフト量を変化させることを可能としたリフト可変機構と、前記コントロールシャフトを回動駆動するアクチュエータとを備える内燃機関のリフト可変動弁装置において、機関本体に取付けられるケーシングに、モータ収容孔と、該モータ収容孔の上方に配置されるウォームホイル収容室と、前記モータ収容孔および前記ウォームホイル収容室間に配置されて前記ウォームホイル収容室に中間部が通じるウォームギヤ収容孔と、前記ウォームホイル収容室の一側に配置される減速機構収容凹部と、前記ウォームホイル収容室に関して前記減速機構収容凹部とは反対側に配置されるデフォルト機構収容凹部とが設けられ、前記アクチュエータは、前記ウォームホイル収容室に収容されて前記コントロールシャフトに連なるウォームホイルと、前記ウォームギヤ収容孔に収容されて前記ウォームホイルに噛合するウォームギヤが設けられるウォームギヤ軸と、該ウォームギヤ軸の回転軸線と平行な軸線のモータ軸を有して前記モータ収容孔に収容される電動モータと、前記モータ軸および前記ウォームギヤ軸の一端間に設けられて前記減速機構収容凹部に収容される減速機構と、前記電動モータの非通電時に前記コントロールシャフトを所定の回動位置に維持するようにして前記デフォルト機構収容凹部に収容されるデフォルト機構とを備え、前記ウォームギヤ軸の一端側および前記ケーシング間に介装される第１の軸受と、前記電動モータのモータハウジングおよび前記モータ軸間に介装される第２の軸受とが、前記ウォームギヤ軸の軸線および前記モータ軸の軸線にともに直交する１つの直線と直角な平面への投影上で少なくとも一部が重なる位置に配置され、第１の軸受を収容するようにして前記ケーシングに設けられる円筒状の軸受ハウジングが、前記減速機構の一部を構成して前記ウォームギヤ軸の一端に固定される被動ギヤに設けられる凹部内に突入され、前記軸受ハウジング内に、第１の軸受と、第２の軸受の位置を定める位置決め部材とが収容されることを特徴とする。

なお実施例の吸気弁３８が本発明の機関弁に対応し、実施例のボールベアリング７５が本発明の第１の軸受に対応し、実施例のボールベアリング１１７が本発明の第２の軸受に対応する。

本発明の上記構成によれば、ウォームギヤ軸の一端側およびケーシング間に介装される第１の軸受と、電動モータのモータハウジングおよびモータ軸間に介装される第２の軸受とが、モータ軸の軸線に沿う方向でほぼ同一位置に配置されることにより、前記モータ軸の軸線に沿う方向でケーシングを小型化し、アクチュエータの小型化および軽量化を図ることができる。

またウォームギヤ軸の一端側およびケーシング間に介装される第１の軸受を収容してケーシングに設けられる円筒状の軸受ハウジングが、ウォームギヤ軸の一端に固定される被動ギヤの凹部内に突入されるので、ウォームギヤ軸の軸線に直交する方向から見て被動ギヤを前記軸受ハウジングの一部と重なるように配置して、ウォームギヤ軸の軸線に沿う方向でのケーシングの小型化を図り、アクチュエータの小型化および軽量化を図ることができる。

さらに被動ギヤの凹部を有効利用して第１の軸受の位置を定める位置決め部材を配置するようにしてウォームギヤ軸の軸線に沿う方向でのケーシングの小型化を図りつつ第１の軸受の位置決めを果たすことができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図８は本発明の一実施例を示すものであり、図１は車両搭載状態での内燃機関の側面図、図２は図１の２矢視図、図３は吸気側動弁装置の縦断側面図、図４は吸気側動弁装置の分解斜視図、図５はアクチュエータの側面図、図６はアクチュエータの上部を切欠いて示す縦断側面図、図７は図６の７−７線断面図、図８はデフォルト機構の構成を説明するための模式図である。

先ず図１および図２において、車両の前部には、クランクシャフト２１の軸線Ｃを車両の幅方向に沿わせた複数気筒たとえば４気筒の機関本体２２が搭載されており、各気筒は、前記軸線Ｃと平行な気筒配列方向２３に並んで機関本体２２に設けられる。

前記機関本体２２は、前記クランクシャフト２１を回転自在に支承するクランクケース２４と、該クランクケース２４に結合されるシリンダブロック２５と、シリンダブロック２５に結合されるシリンダヘッド２６と、シリンダヘッド２６に結合されるヘッドカバー２７とを備えるものであり、車両の進行方向前方を向いた状態でクランクケース２４の左端には変速機を収納するミッションケース３２が、前記機関本体２２の左側方かつ該ミッションケース３２の上方に空きスペースを形成するようにして結合される。

前記シリンダヘッド２６の前方側に臨む一側壁２６ａ（図１参照）には、各気筒毎の吸気ポート３３…が設けられており、それらの吸気ポート３３…に吸気系３４が接続される。また前記シリンダヘッド２６の後方側に臨む他側壁２６ｂ（図１参照）には各気筒毎の排気ポート３５…が設けられており、それらの排気ポート３５…には、遮熱カバー３６で上方から覆われる排気マニホールド３７が接続される。

吸気系３４は、エアクリーナ１０８と、各気筒に共通にしてシリンダヘッド２６の前方に配置される吸気チャンバ１０９と、エアクリーナ１０８および吸気チャンバ１０９間を連結するホース等の管路部材１１０と、吸気チャンバ１０９から各気筒毎に分かれてシリンダヘッド２６に接続される複数の吸気管１１１，１１１…とを備える。吸気チャンバ１０９には一対の支持脚１１２，１１２が下方に延びるようにして設けられており、それらの支持脚１１２…は、クランクケース２８に取付けられるブラケット１１３に弾性部材１１４…を介して支持される。

図３および図４において、シリンダヘッド２６には、各吸気ポート３３…毎に一対の機関弁である吸気弁３８…が開閉作動作動可能に配設されており、各吸気弁３８…を開閉駆動する吸気側動弁装置３９は、吸気側動弁カム４０を各気筒毎に有する吸気側カムシャフト４１と、吸気側動弁カム４０に従動して揺動するとともに各気筒毎に一対の吸気弁３８…に共通に連動、連結される吸気側ロッカアーム４２と、吸気弁３８…の作動特性のうち開弁リフト量を連続的に変化させるリフト可変機構４３とを備える。

シリンダヘッド２６には、各気筒の両側に配置されるようにして上部ホルダ４４…が締結されており、各上部ホルダ４４…と協働して吸気側カムシャフト４１を回転自在に支承するキャップ４５…が上部ホルダ４４…の上面に締結される。

吸気側ロッカアーム４２の一端部には、一対の吸気弁３８…におけるステム３８ａ…の上端に上方から当接するタペットねじ４６…が進退位置を調節可能として螺合される弁連結部４２ａが設けられる。また吸気側ロッカアーム４２の他端部には、第１支持部４２ｂと、第１支持部４２ｂの下方に配置される第２支持部４２ｃとが相互に連なって設けられ、第１および第２支持部４２ｂ，４２ｃは、吸気弁３８…とは反対側に開いた略Ｕ字状に形成される。

吸気側ロッカアーム４２の第１支持部４２ｂには、吸気側カムシャフト４１の吸気側動弁カム４０に転がり接触するローラ４７が第１連結軸４８およびニードルベアリング４９を介して軸支されるものであり、ローラ４７は略Ｕ字状である第１支持部４２ｂに挟まれるように配置される。

リフト可変機構４３は、前記吸気側ロッカアーム４２の第１支持部４２ｂに一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が固定支軸５０で回動可能に支承される第１リンクアーム５１と、前記吸気側ロッカアーム４２の第２支持部４２ｃに一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が可動支軸５３で回動可能に支承される第２リンクアーム５２と、前記可動支軸５３をその軸線と平行な軸線まわりに角変位させることを可能として可動支軸５３に連結されるコントロールシャフト５４とを備える。

第１リンクアーム５１の一端部は、吸気側ロッカアーム４２の第１支持部４２ｂを両側から挟むように略Ｕ字状に形成されており、ローラ４７を吸気側ロッカアーム４２に軸支する第１連結軸４８を介して第１支持部４２ｂに回動可能に連結される。また第１リンクアーム５１の他端部を回動可能に支承する固定支軸５０は、前記上部ホルダ４４で支持される。

第１リンクアーム５１の下方に配置される第２リンクアーム５２の一端部は、吸気側ロッカアーム４２の第２支持部４２ｃに挟まれるように配置され、第２連結軸５５を介して第２支持部４２ｃに回動可能に連結される。

ところで、両吸気弁３８…は図示しない弁ばねによって閉弁方向にばね付勢されるものであり、閉弁方向にばね付勢されている両吸気弁３８…を吸気側ロッカアーム４２で開弁方向に駆動しているときに吸気側ロッカアーム４２のローラ４７は、弁ばねのばね付勢力によって吸気側動弁カム４０に接触しているのであるが、吸気弁３８…の閉弁状態では、前記弁ばねのばね付勢力は吸気側ロッカアーム４２に作用することはなく、ローラ４７が吸気側動弁カム４０から離れてしまい、吸気弁３８…の微小開弁時における弁リフト量の制御精度が低下してしまう可能性がある。そこで、弁ばねとは別のロッカアーム付勢ばね５６により、前記ローラ４７を吸気側動弁カム４０に当接させる方向に吸気側ロッカアーム４２が付勢される。

コントロールシャフト５４は、一列に並ぶ複数気筒に共通な単一のものであり、吸気側ロッカアーム４２の両側に配置されるウエブ５４ａ…と、両ウエブ５４ａ…の基端部外面に直角に連なる軸部５４ｂ…と、両ウエブ５４ａ…間を結ぶ連結部５４ｃ…とを各気筒毎に有して一体のクランク形状に構成され、前記固定支軸５０および前記軸部５４ｂ…と平行な軸線を有する可動支軸５３は、両ウエブ５４ａ…間を結ぶようにしてコントロールシャフト５４に連結される。しかも前記軸部５４ｂ…は、前記上部ホルダ４４…と、各上部ホルダ４４…の下面に締結される下部ホルダ５７…により回動可能に支承される。

ところで吸気弁３８…が閉弁状態にあるときに第２リンクアーム５２を吸気側ロッカアーム４２に連結する第２連結軸５５は、コントロールシャフト５４の軸部５４ｂ…と同軸上にあり、コントロールシャフト５４が軸部５４ｂ…の軸線まわりに揺動すると、可動支軸５３は軸部５４ｂ…の軸線を中心とする円弧上を移動することになる。

可動支軸５３が下降する方向にコントロールシャフト５４が回動し、吸気側カムシャフト４１の吸気側動弁カム４０でローラ４７が押圧されると、固定支軸５０、第１連結軸４８、第２連結軸５５および可動支軸５３を結ぶ四節リンクが変形して吸気側ロッカアーム４２が下方に揺動し、タペットねじ４６…が吸気弁３８…のステム３８ａ…を押圧し、吸気弁３８…を低リフトで開弁する。

また可動支軸５３が上昇する方向にコントロールシャフト５４が回動し、吸気側カムシャフト４１の吸気側動弁カム４０でローラ４７が押圧されると、前記四節リンクが変形して吸気側ロッカアーム４２が下方に揺動し、タペットねじ４６…が吸気弁３８…のステム３８ａ…を押圧し、吸気弁３８…が高リフトで開弁する。

気筒配列方向２３に沿うコントロールシャフト５４の一端部、すなわちコントロールシャフト５４が備える複数の軸部５４ｂ…のうち前記気筒配列方向２３に沿う一端側の軸部は連結軸部５４ｄとして比較的長く形成されており、該連結軸部５４ｄはシリンダヘッド２６の左側方に突出するものであり、前記連結軸部５４ｄが、シリンダヘッド２６の左側端壁外面に取付けられるアクチュエータ６０のケーシング６１内に突入される。

図５〜図７において、アクチュエータ６０は、駆動源である電動モータ６２と、電動モータ６２およびコントロールシャフト５４の連結軸部５４ｄ間に設けられる動力伝達手段６３と、電動モータ６２の非通電時に前記連結軸部５４ｄすなわちコントロールシャフト５４を所定の回動位置に維持するためのデフォルト機構６４とが、無給油のオイルレス構造に構成されてケーシング６１に収容されて成るものである。

動力伝達手段６３は、デフォルト機構６４によるデフォルト位置を零点位置とした正逆回転可能な電動モータ６２の作動に応じて吸気弁３８…のリフト量を変化させるべくコントロールシャフト５４を回動駆動するように構成されてコントロールシャフト５４の連結軸部５４ｄに連結されるものであり、前記連結軸部５４ｄに固定されるウォームホイル６５と、該ウォームホイル６５に噛合するウォームギヤ６６と、ウォームギヤ６６および電動モータ６２間に設けられる減速機構６７とを備える。

ケーシング６１の下部には、機関本体２２の車両搭載時には前後方向に延びるようにして横断面円形のモータ収容孔６８が設けられており、該モータ収容孔６８に電動モータ６２が嵌合、固定される。また機関本体２２の車両搭載時には後方側側壁となるケーシング６１の一側壁には、減速機構６７を収容する減速機構収容凹部７０が設けられており、減速機構収容凹部７０に収容された減速機構６７を覆う第１カバー６９が複数のボルト８６…でケーシング６１に締結される。

而して前記減速機構６７は、電動モータ６２のモータハウジング１１６から突出して前記減速機構収容凹部７０内に突入するモータ軸７１に設けられる駆動ギヤ７２と、該駆動ギヤ７２に噛合する被動ギヤ７３とから成る。

前記ウォームギヤ６６は、前記モータ収容孔６８の上方で該モータ収容孔６８と平行に設けられるウォームギヤ収容孔７４に収容されるものであり、一端部がボールベアリング７５を介してケーシング６１に回転自在に支承されるとともに他端部がニードルベアリング７６を介してケーシング６１に回転自在に支承されるウォームギヤ軸７７の外周に設けられる。而してウォームギヤ軸７７の一端は減速機構収容凹部７０に突入されており、前記被動ギヤ７３がウォームギヤ軸７７の一端部に固定される。

前記ボールベアリング７５の内輪７５ａは、減速機構６７側に臨んでウォームギヤ軸７７に設けられる環状段部７７ａと、ウォームギヤ軸７７の一端部にスプライン結合されるようにして被動ギヤ７３に一体に設けられる支持筒部７３ａとの間に挟まれるものであり、被動ギヤ７３の中央部を貫通するようにしてウォームギヤ軸７７の一端に設けられるねじ軸部７７ｂにナット１１９を螺合して締めつけることにより、被動ギヤ７３が、ウォームギヤ軸７７の一端部に固定される。

ところで、前記モータ軸７１とモータハウジング１１６との間にはボールベアリング１１７が介装されており、このボールベアリング１１７と、前記ウォームギヤ軸７７の一端側および前記ケーシング６１間に介装されるボールベアリング７５とは、ウォームギヤ軸７７の軸線およびモータ軸７１の軸線にともに直交する１つの直線に直角な平面への投影上で少なくとも一部が重なる位置に配置されるものであり、この実施例では、ウォームギヤ軸７７の軸線およびモータ軸７１の軸線に直交するとともにボールベアリング１１７の外端面を含む平面ＰＬ１が、ボールベアリング７５の軸方向中間部を通るように、前記両ボールベアリング７５，１１７が配置される。

しかもケーシング６１には、ウォームギヤ軸７７の一端側およびケーシング間に介装される前記ボールベアリング７５を収容する円筒状の軸受ハウジング６１ａが減速機構収容凹部７０内に突入するようにして一体に突設されており、この軸受ハウジング６１ａ内には、前記ボールベアリング７５の外輪７５ｂをケーシング６１との間に挟むことによって該ボールベアリング７５を位置決めするための位置決め部材１１８が、たとえばねじ込みによって固定される。一方、ウォームギヤ軸７７の一端に固定される被動ギヤ７３には、前記軸受ハウジング６１ａを突入せしめるようにして前記支持筒部７３ａを囲む環状の凹部１２０が設けられる。

ところで、ウォームギヤ軸７７には、該ウォームギヤ軸７７に設けられるウォームギヤ６６とウォームホイル６５との噛合に起因して比較的大きな軸方向荷重が作用するものであり、ウォームギヤ軸７７およびケーシング６１間に介装されるボールベアリング７５には比較的大きなスラスト荷重が作用する。しかも内燃機関の機関本体２２には、図示しないピストンの往復作動によって比較的大きな振動が発生するものであり、ウォームギヤ軸７７の軸線を機関本体２２の振動方向すなわちシリンダ軸線方向に合わせると、前記ボールベアリング７５にはさらに大きなスラスト荷重が作用することになり、耐久性を確保するためにはボールベアリング７５の大型化を図る必要がある。しかるに、この実施例では、図１で明示するように、前記ウォームギヤ軸７７の軸線Ｃ１およびモータ軸７１の軸線Ｃ２が、機関本体２２のシリンダ軸線ＣＬを含む平面と直交するようにアクチュエータ６０のシリンダヘッド２６への取付け姿勢が定められており、前記ボールベアリング７５に過大なスラスト荷重が作用することを回避することができる。

また車両の急加速や急減速に伴って車体の前後方向に機関本体２２が振動し、その振動が前記ウォームギヤ軸７７に直接作用すると、ボールベアリング７５に大きなスラスト荷重が作用することになるが、図１で明示するように、機関本体２２はそのシリンダ軸線ＣＬを上方に向かうにつれて後方位置となるように傾斜させた姿勢で車体に搭載されるものであり、ウォームギヤ軸７７の軸線Ｃ１は前上がりに傾斜することになるので、前後方向荷重成分を減らすことが可能であり、急加速や急減速に伴って車体の前後方向に作用する荷重がボールベアリング７５に作用する割合を低減することができる。

なおこの実施例では、ウォームギヤ軸７７の軸線Ｃ１が前上がりとなるようにしてアクチュエータ６０がクランクシャフト２１の軸線Ｃに沿う端部でシリンダヘッド２６に取付けられているのであるが、車体の前後方向の振動による大きなスラスト荷重がボールベアリング７５に作用することを回避するために、ウォームギヤ軸７７の軸線をクランクシャフト２１の軸線Ｃと平行になるようにして機関本体２２にアクチュエータ６０が取付けられるようにすることも可能である。

ケーシング６１の上部には、ウォームギヤ収容孔７４の中間部に通じるウォームホイル収容室７８が形成されており、このウォームホイル収容室７８内に、ウォームホイル６５が収容される。而してウォームホイル収容室７８には、コントロールシャフト５４の連結軸部５４ｄが突入されており、ウォームホイル６５は、前記連結軸部５４ｄの端部に同軸に設けられるねじ孔７９（図４および図７参照）に螺合されるボルト８０で連結軸部５４ｄに締めつけ固定される。

またシリンダヘッド２６とは反対側でケーシング６１の上部には開口部８０が設けられており、この開口部８０を塞ぐ蓋部材８２が複数のねじ部材８３…でケーシング６１に締結される。しかも蓋部材８２には、ウォームホイル６５に対向するポジションセンサ８４が複数のねじ部材８５…で取付けられており、ウォームホイル６５には前記ポジションセンサ８４を係合させる一対の検出孔８６，８６が設けられる。

ウォームホイル収容室７８に関して減速機構収容凹部７０とは反対側でケーシング６１の他側壁にはデフォルト機構収容凹部８９が設けられ、このデフォルト機構収容凹部８９に収容されるデフォルト機構６４の主要部を覆う第２カバー８８が、複数のボルト８７…でケーシング６１に締結される。

デフォルト機構６４は、電動モータ６２に連動、連結される大径ギヤ９２と、大径ギヤ９２とともに同一軸線まわりに回動し得るスプリングホルダ９３と、大径ギヤ９２をスプリングホルダ９３に当接、係合させる方向に付勢する第１デフォルトスプリング９４（図４参照）と、大径ギヤ９２およびスプリングホルダ９３の当接、係合状態で第１デフォルトスプリング９４とは逆方向にスプリングホルダ９３を付勢する第２デフォルトスプリング９５とを備える。

大径ギヤ９２は、ウォームギヤ軸７７と平行な軸線を有して両端がケーシング６１および第２カバー８８で支持されるデフォルト軸９６によって回転自在に支承されており、ウォームギヤ軸７７の他端部に設けられる小径ギヤ９７に噛合される。すなわち大径ギヤ９２は、小径ギヤ９７、ウォームギヤ軸７７および減速機構６７を介して電動モータ６２に連動、連結されており、最大リフト量から最小リフト量たとえば全閉まで前記吸気弁３８…のリフト量を変化させる作動範囲内で電動モータ６２が回転するのに応じて大径ギヤ９２は１回転未満の回動範囲で回動する。すなわち大径ギヤ９２は、吸気弁３８…のリフト量変化範囲内での電動モータ６２の回転に応じて１回転未満の回動範囲で回動するようにして電動モータ６２に連動、連結される。

スプリングホルダ９５は、大径ギヤ９２との相対回転を可能として前記デフォルト軸９６に支承される。大径ギヤ９２およびスプリングホルダ９５の対向面には、前記吸気弁３８…のリフト量を所定リフト量および最小リフト量間で変化させる間の大径ギヤ９２の回動に応じて相互に当接、係合する係合突部９８，９９がそれぞれ突設されており、大径ギヤ９２が前記吸気弁３８…のリフト量を所定リフト量および最小リフト量間で変化させるように回動したときに、スプリングホルダ９５は大径ギヤ９２とともに同一軸線まわりに回動することになる。しかもスプリングホルダ９５に突設された規制突部１００は、前記吸気弁３８…のリフト量を最小リフト量から所定リフト量まで変化させる際のスプリングホルダ９５の回動に応じて第２カバー８８に設けられたストッパ１０１（図８参照）に当接してスプリングホルダ９５の回動を規制するものであり、スプリングホルダ９５の回動範囲は前記所定リフト量および前記最小リフト量間に規制されることになる。

第２デフォルトスプリング９５は、スプリングホルダ９３に巻装されるねじりコイルばねであり、その一端はスプリングホルダ９３に係合され、他端はケーシング６１に係合される。而して第２デフォルトスプリング９５は、スプリングホルダ９３を前記最小リフト量側から所定リフト量側に付勢するばね力を発揮するものであり、そのばね荷重は第１デフォルトスプリング９４よりも大きく設定される。なお第２デフォルトスプリング９５を、ねじりコイルばねに代えてゼンマイばねとすることも可能である。

図４に注目して、シリンダヘッド２６内でコントロールシャフト５４の連結軸部５４ｄには、該連結軸部５４ｄを囲繞する筒状のスプリングホルダ１０１が固着されており、ねじりコイルばねである第１デフォルトスプリング９４がスプリングホルダ１０２に巻装される。しかも第１デフォルトスプリング９４の一端はシリンダヘッド２６に係合され、第１デフォルトスプリング９４の他端は前記スプリングホルダ１０２に係合される。

すなわち第１デフォルトスプリング９４は、大径ギヤ９２をスプリングホルダ９３に当接、係合させる方向に付勢する機能だけでなく、ウォームホイル６５およびウォームギヤ６６間のバックラッシを吸収する機能を兼ねて、コントロールシャフト５４の連結軸部５４ｄおよびシリンダヘッド２６間に介設されることになる。

このようにして、デフォルト機構６４を構成する大径ギヤ９２、スプリングホルダ９３、第１デフォルトスプリング９４および第２デフォルトスプリング９５のうち、第１デフォルトスプリング９４を除く主要部すなわち大径ギヤ９２、スプリングホルダ９３および第２デフォルトスプリング９５はアクチュエータ６０のデフォルト機構収容凹部８９に収容され、第１デフォルトスプリング９４だけがシリンダヘッド２６内に配設されることになる。

このようなデフォルト機構６４の構成を模式化して示す図８を参照して、デフォルト機構６４の作用について説明すると、大径ギヤ９２は第１デフォルトスプリング９４で最大リフト位置から最小リフト位置側に向けてばね付勢され、最小リフト位置から吸気弁３８…の所定リフト量であるデフォルト位置までの範囲に回動範囲が規制されたスプリングホルダ９３は第１デフォルトスプリング９４よりもばね荷重の大きな第２デフォルトスプリング９５で最小リフト位置からデフォルト位置側に向けてばね付勢されている。したがって電動モータ６２の非通電状態では、大径ギヤ９２は係合突部９８をスプリングホルダ９３の係合突部９３に当接、係合させる位置まで第１デフォルトスプリング９４で回動付勢され、スプリングホルダ９３は、第２デフォルトスプリング９５によってデフォルト位置まで回動されることになり、コントロールシャフト５４に小径ギヤ９４、ウォームギヤ軸７７、ウォームギヤ６６およびウォームホイル６５を介して連動、連結されている大径ギヤ９８もデフォルト位置となり、吸気弁３８…のリフト量が所定量に維持されることになる。

ところでアクチュエータ６０の一部を構成するとともに対をなして相互に噛合するギヤ、すなわちウォームホイル６５およびウォームギヤ６６、駆動ギヤ７２および被動ギヤ７３、ならびに大径ギヤ９２および小径ギヤ９７の少なくとも一方は、合成樹脂から成るものであり、この実施例では、ウォームホイル６５、被動ギヤ７３および大径ギヤ９２が、たとえばナイロンやＰＥＥＫ（商標名；ビクトレックス社）等の合成樹脂から成るものである。

図７で明示するように、ケーシング６１には、前記ウォームホイル収容室７８に通じる円筒状の筒部６１ｂが設けられており、シリンダヘッド２６の左端壁には、コントロールシャフト５４の連結軸部５４ｄを同軸に囲繞する円筒状の筒部２６ｃが前記筒部６１ｂに嵌合可能として設けられ、筒部２６ｃの外周には筒部６１ｂの内周に弾発的に接触するＯリング１０３が装着される。すなわちケーシング６１およびシリンダヘッド２６は、コントロールシャフト５４が備える連結軸部５４ｄの軸線に沿う方向で相互に嵌合される。

アクチュエータ６０のケーシング６１は、複数のボルト１０４…（図１参照）でシリンダヘッド２６に取付けられるものであり、それらのボルト１０４…を挿通せしめる４つの挿通孔１０５…が、モータ収容孔６８に嵌合、固定される電動モータ６２の周囲の４箇所でケーシング６１に設けられるとともに、デフォルト機構収容凹部８９の上方でケーシング６１に設けられる。

すなわち前記電動モータ６２の周囲の４箇所でケーシング６１がシリンダヘッド２６に締結されるとともに、ケーシング６１の上部の１箇所がシリンダヘッド２６に締結されることになる。

しかもケーシング６１を機関本体２２のシリンダヘッド２６に締結する複数の前記ボルト１０４…のうちモータ軸７１およびウォームギヤ軸７７の一端側すなわち減速機構６７側で最も外側に配置されるボルト１０４と、ウォームギヤ軸７７の一端側およびケーシング６１間に介装されるボールベアリング７５とは、前記モータ軸７１および前記ウォームギヤ軸７７の軸線に沿う方向で同一位置に配置されるものであり、図６で示すように、前記モータ軸７１および前記ウォームギヤ軸７７の軸線と直交して前ボルト１０４の中心を通る平面ＰＬ２は前記ボールベアリング７５の軸方向中心を通る。

次にこの実施例の作用について説明すると、吸気弁３８…のリフト量を可変とするためのリフト可変機構４３のコントロールシャフト５４は、電動モータ６２を有してシリンダヘッド２６の外面に取付けられるアクチュエータ６０で回動駆動され、電動モータ６２の非通電時には、第１および第２デフォルトスプリング９４，９５を含むデフォルト機構６４により吸気弁３８…のリフト量を所定リフト量とする位置までコントロールシャフト５４が回動付勢されるのであるが、前記デフォルト機構６４のうち両デフォルトスプリング９４，９５の少なくとも一方を含む主要部、この実施例では第２デフォルトスプリング９５を含む主要部がアクチュエータ６０のケーシング６１内に配設されるので、シリンダヘッド２６内にデフォルト機構６４を配設することでシリンダヘッド２６が大型化することを回避することができる。

しかもデフォルト機構６４が、前記吸気弁３８…のリフト量変化範囲内での前記電動モータ６２の回転に応じて１回転未満の回動範囲で回動するようにして前記電動モータ６２に連動、連結される大径ギヤ９２と、前記吸気弁３８…のリフト量を前記所定リフト量および最小リフト量間で変化させる際に大径ギヤ９２に当接、係合して同一軸線まわりに回動するとともに回動範囲が前記所定リフト量および前記最小リフト量間に規制されるスプリングホルダ９３と、大径ギヤ９２をスプリングホルダ９３に当接、係合させる方向に付勢する第１デフォルトスプリング９４と、スプリングホルダ９３を前記最小リフト量側から所定リフト量側に付勢して第１デフォルトスプリング９４よりもばね荷重が大きく設定される第２デフォルトスプリング９５とを備え、少なくとも大径ギヤ９２、スプリングホルダ９３および第２デフォルトスプリング９５がアクチュエータ６０のケーシング６１内に配設されるので、スロットルバルブ等で採用される既存のデフォルト機構を採用して電動モータ６２の非通電時に吸気弁３８…のリフト量を所定リフト量に確実に維持することができ、しかも第２デフォルトスプリング９５をケーシング６２内に配設するようにしたことで、アクチュエータ６０内での減速比および減速効率等を考慮することによる第２デフォルトスプリング９５のばね荷重増大分を小さく抑え、第２デフォルトスプリング９５の大型化を回避し、ケーシング６１の大型化も回避することができる。

またコントロールシャフト５４の連結軸部５４ｄに固定されるウォームホイル６５に、大径ギヤ９２が連動、連結されるとともに減速機構６７を介して電動モータ６２に連結されるウォームギヤ６６が噛合されているので、電動モータ６２の作動によってコントロールシャフト５４を回動駆動する際のウォームギヤ６６からウォームホイル６５への動力伝達経路と同一方向の伝達経路でコントロールシャフト５４に第２デフォルトスプリング９５からの荷重を伝達するようにして、デフォルト時にコントロールシャフト５４の確実な回動を保証することができる。

さらに第１デフォルトスプリング９４が、ウォームホイル６５およびウォームギヤ６６間のバックラッシを吸収する機能を兼ねてコントロールシャフト５４およびシリンダヘッド２６間に介設されるものであるので、ウォームギヤ６６およびウォームホイル６５間のバックラッシを吸収するための専用のスプリングを不要として、部品点数を低減することができる。

しかもアクチュエータ６０が、無給油のオイルレス構造に構成されるものであるので、環境温度が変化してもフリクションの変化が生じることがないようにして、コントロールシャフト５４を常時安定的に回動駆動することができる。またオイルシールが不要となることで、電動モータ６２の駆動効率が向上し、フェールセーフ時のデフォルト動作も円滑となる。

またアクチュエータ６０の一部を構成するとともに相互に対をなして噛合されるギヤの少なくとも一方、この実施例では、対をなして相互に噛合するウォームホイル６５およびウォームギヤ６６、駆動ギヤ７２および被動ギヤ７３、ならびに大径ギヤ９２および小径ギヤ９７のうち一方のウォームホイル６５、被動ギヤ７３および大径ギヤ９２が合成樹脂から成るものであるので、オイルレス化を可能としつつ、耐久性および静粛性を確保することができる。

さらにアクチュエータ６０のケーシング６１およびシリンダヘッド２６が相互に嵌合され、電動モータ６２の周囲の４箇所でケーシング６１がシリンダヘッド２６に締結されるので、シリンダヘッド２６に対するケーシング６１の位置決め精度を高めるとともに、アクチュエータ６０での振動発生源である電動モータ６２の周囲をシリンダヘッド２６に固定するようにして、シリンダヘッド２６側からアクチュエータ６０側に及ぶ振動を抑えるとともに電動モータ６２の作動に起因した振動を抑えることが可能であり、耐久性および静粛性をより一層高めることができる。

しかも電動モータ６２のモータハウジング１１６およびモータ軸７１間に介装されるボールベアリング１１７と、ウォームギヤ軸７７の一端側およびケーシング６１間に介装されるボールベアリング７５とが、ウォームギヤ軸７７の軸線およびモータ軸７１の軸線をともに通る直線と直交する平面への投影上で少なくとも一部が重なる位置に配置されるので、モータ軸７１の軸線に沿う方向でをケーシング６１を小型化し、アクチュエータ６０の小型化および軽量化を図ることができる。

またウォームギヤ軸７７の一端側およびケーシング６１間に介装されるボールベアリング７５と、ケーシング６１を機関本体２２のシリンダヘッド２６に締結する複数のボルト１０４…のうちウォームギヤ軸７７の一端側で最も外側に配置されるボルト１０４とがウォームギヤ軸７７の軸線に沿う方向で同一位置に配置されるので、ボルト１０４によるケーシング６１の締結位置を前記ボールベアリング７５よりも軸方向外方に配置することによるケーシング６１の大型化を回避し、アクチュエータ６０の小型化および軽量化を図ることができる。

さらにウォームギヤ軸７７の一端側およびケーシング６１間に介装されるボールベアリング７５を収容してケーシング６１に設けられる円筒状の軸受ハウジング６１ａが、ウォームギヤ軸７７の一端に固定される被動ギヤ７３の凹部１２０内に突入されるので、ウォームギヤ軸７７の軸線に直交する方向から見て被動ギヤ７３を軸受ハウジング６１ａの一部と重なるように配置して、ウォームギヤ軸７７の軸線に沿う方向でのケーシング６１の小型化を図り、アクチュエータ６０の小型化および軽量化を図ることができる。

しかも被動ギヤ７３の凹部１２０を有効利用してボールベアリング７５の位置を定める位置決め部材１１８を配置するようにしてウォームギヤ軸７７の軸線に沿う方向でのケーシング６１の小型化を図りつつ、ボールベアリング７５の位置決めを果たすことができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

車両搭載状態での内燃機関の側面図である。 図１の２矢視図である。 吸気側動弁装置の縦断側面図である。 吸気側動弁装置の分解斜視図である。 アクチュエータの側面図である。 アクチュエータの上部を切欠いて示す縦断側面図である。 図６の７−７線断面図である。 デフォルト機構の構成を説明するための模式図である。

符号の説明

２２・・・機関本体
３８・・・機関弁としての吸気弁
４３・・・リフト可変機構
５４・・・コントロールシャフト
６０・・・アクチュエータ
６１・・・ケーシング
６１ａ・・・軸受ハウジング
６２・・・電動モータ
６４・・・デフォルト機構
６５・・・ウォームホイル
６６・・・ウォームギヤ
６７・・・減速機構
６８・・・モータ収容孔
７０・・・減速機構収容凹部
７１・・・モータ軸
７３・・・被動ギヤ
７５・・・第１の軸受であるボールベアリング
７４・・・ウォームギヤ収容孔
７８・・・ウォームホイル収容室
８９・・・デフォルト機構収容凹部
１１７・・・第２の軸受であるボールベアリング
１１８・・・位置決め部材
１２０・・・凹部

Claims (1)

1. コントロールシャフト（５４）を有するとともに該コントロールシャフト（５４）の回動に応じて機関弁（３８）のリフト量を変化させることを可能としたリフト可変機構（４３）と、前記コントロールシャフト（５４）を回動駆動するアクチュエータ（６０）とを備える内燃機関のリフト可変動弁装置において、機関本体（２２）に取付けられるケーシング（６１）に、モータ収容孔（６８）と、該モータ収容孔（６８）の上方に配置されるウォームホイル収容室（７８）と、前記モータ収容孔（６８）および前記ウォームホイル収容室（７８）間に配置されて前記ウォームホイル収容室（７８）に中間部が通じるウォームギヤ収容孔（７４）と、前記ウォームホイル収容室（７８）の一側に配置される減速機構収容凹部（７０）と、前記ウォームホイル収容室（７８）に関して前記減速機構収容凹部（７０）とは反対側に配置されるデフォルト機構収容凹部（８９）とが設けられ、前記アクチュエータ（６０）は、前記ウォームホイル収容室（７８）に収容されて前記コントロールシャフト（５４）に連なるウォームホイル（６５）と、前記ウォームギヤ収容孔（７４）に収容されて前記ウォームホイル（６５）に噛合するウォームギヤ（６６）が設けられるウォームギヤ軸（７７）と、該ウォームギヤ軸（７７）の回転軸線と平行な軸線のモータ軸（７１）を有して前記モータ収容孔（６８）に収容される電動モータ（６２）と、前記モータ軸（７１）および前記ウォームギヤ軸（７７）の一端間に設けられて前記減速機構収容凹部（７０）に収容される減速機構（６７）と、前記電動モータ（６２）の非通電時に前記コントロールシャフト（５４）を所定の回動位置に維持するようにして前記デフォルト機構収容凹部（７０）に収容されるデフォルト機構（６４）とを備え、前記ウォームギヤ軸（７７）の一端側および前記ケーシング（６１）間に介装される第１の軸受（７５）と、前記電動モータ（６２）のモータハウジング（１１６）および前記モータ軸（７１）間に介装される第２の軸受（１１７）とが、前記ウォームギヤ軸（７７）の軸線および前記モータ軸（７１）の軸線にともに直交する１つの直線と直角な平面への投影上で少なくとも一部が重なる位置に配置され、第１の軸受（７５）を収容するようにして前記ケーシング（６１）に設けられる円筒状の軸受ハウジング（６１ａ）が、前記減速機構（６７）の一部を構成して前記ウォームギヤ軸（７７）の一端に固定される被動ギヤ（７３）に設けられる凹部（１２０）内に突入され、前記軸受ハウジング（６１ａ）内に、第１の軸受（７５）と、第２の軸受（７５）の位置を定める位置決め部材（１１８）とが収容されることを特徴とする内燃機関のリフト可変動弁装置。

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