JP4625380B2 - 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に連動、連結される駆動軸ならびに該駆動軸を前記機関弁のリフト量変化範囲内で１回転以上回転せしめるようにして回転駆動する動力を発揮する電動モータを有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。

コントロールシャフトにレバーの一端部が固定され、該レバーの他端部に連結するナットを、該ナットを螺合せしめた駆動軸の回転作動によってスライドさせてコントロールシャフトを回動せしめることにより、吸気弁のリフト量を変化させるようにした動弁装置が、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、駆動軸を回転駆動する電動モータが何らかの原因で非通電状態となったときには、機関弁のリフト量を所定量に確保する必要があり、そのためのデフォルト機構が必要となるが、その際、従来から用いられている耐久性および信頼性の高いデフォルト機構を採用し得るようにすることが望まれる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、耐久性および信頼性の高いデフォルト機構の採用を可能とし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、請求項１記載の発明は、シリンダヘッド内に設けられた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及びシリンダヘッド間に設けられて前記リフト量を低くする方向に該コントロールシャフトを回動付勢するリターンスプリングと、前記コントロールシャフトにギヤを介して連動、連結される駆動軸ならびに該駆動軸を前記機関弁のリフト量変化範囲内で１回転以上回転せしめるようにして回転駆動する動力を発揮する電動モータを有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であって、前記駆動軸と別部材にして該駆動軸と平行な軸線を有するデフォルト軸と、該デフォルト軸の軸線まわりに回動することを可能として前記駆動軸に連動、連結される回動部材と、その回動部材に同一軸線回りに且つ所定の制限された回動範囲内で相対回動し得るスプリングホルダと、前記リターンスプリングよりも大きなばね荷重で前記スプリングホルダを介して前記回動部材を前記最大リフト位置側に回動付勢し得るデフォルトスプリングと、前記電動モータの非通電時には前記回動部材が前記最大リフト位置及び最小リフト位置間の所定のデフォルト位置に静止して前記コントロールシャフトが所定の中間回動位置に維持されるように、前記スプリングホルダとの係合により該スプリングホルダを前記デフォルトスプリングのばね荷重に抗して所定回動位置に保持し得るストッパとを有するデフォルト機構の主要部が、前記アクチュエータに設けられることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記デフォルトスプリングが渦巻き型であることを特徴とする。

さらに請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成に加えて、前記アクチュエータのケーシングには、少なくとも前記デフォルト機構の前記デフォルトスプリングを含む主要部を収容するデフォルト機構収容部が形成され、該デフォルト機構収容部内に、グリースが充填されることを特徴とする。

なお、実施例の吸気弁３８が本発明の請求項１の「機関弁」に対応し、実施例の大径ギヤ９１が本発明の請求項１の「回動部材」に対応する。

請求項１記載の発明によれば、駆動軸とは別部材であって該駆動軸と平行なデフォルト軸の軸線まわりに回動する回動部材を、機関弁のリフト量変化範囲内での電動モータの回転に応じて１回転未満の回動範囲で回動するようにして駆動軸に連動、連結することが可能であり、従来から用いられている耐久性および信頼性の高いデフォルト機構を採用することができる。またリターンスプリングは、コントロールシャフトを回動付勢する機能だけでなく、コントロールシャフト及び駆動軸間のギヤのバックラッシを吸収する機能を兼ねることができる。

また請求項２記載の発明によれば、デフォルト軸の軸線に沿う方向でデフォルト機構をコンパクト化することができる。

さらに請求項３記載の発明によれば、デフォルトスプリングが渦巻き型であることに起因して大きくなり易い摺動摩擦力を低減し、電動モータが発揮すべく動力を低減して省エネルギー化を図ることができ、ひいては省燃費化が可能となる。

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１４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は図１の要部拡大図、図６はアクチュエータの側面図、図７はアクチュエータの縦断側面図、図８は図７の８−８線断面図、図９は図７の９−９線断面図、図１０はデフォルト機構の構成を説明するための模式図、図１１は図５の１１−１１線断面図、図１２は電動モータの効率、電動モータの発生トルクおよびアクチュエータの発生トルクを示す図、図１３は吸気弁のリフト量変化に対するスプリング力の変化を示す図、図１４は車両搭載状態での内燃機関およびラジエータの相対配置を簡略化して示す平面図である。

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、前記気筒配列方向２３に沿う左側の一端でシリンダヘッド２６に結合されて機関本体２２の一部を構成するカムホルダ２８が、シリンダヘッド２６およびヘッドカバー２７間で外部に臨むように配置される。

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２４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、前記気筒配列方向２３に沿う左側の一端を除いて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。また前記気筒配列方向２３に沿う左側の一端では吸気側カムシャフト４１の端部がカムホルダ２８およびヘッドカバー２７間で回転自在に支承される。

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５９内に突入される。

図５〜図７において、アクチュエータ６０は、電動モータ６２と、電動モータ６２の出力を減速する減速機構６３と、該減速機構６３およびコントロールシャフト５４の連結軸部５４ｄ間に設けられる伝動機構６４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（本発明の所定の中間回動位置に対応）に維持するためのデフォルト機構６５の主要部とがケーシング５９に収容されて成るものであり、ケーシング５９は、ケーシング主体６１と、該ケーシング主体６１に締結される第１カバー７４、蓋部材８２および第２カバー８８とで構成される。

減速機構６３は、デフォルト機構６５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の出力軸６６と、該出力軸６６の軸線と平行な駆動軸６７との間に設けられるものであり、出力軸６６に固定される駆動ギヤ６８と、該駆動ギヤ６８に噛合して前記駆動軸６７に固定される被動ギヤ６９とで構成され、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前記駆動軸６７は１回転以上の範囲で回動する。また伝動機構６４は、前記駆動軸６７に設けられるウォームギヤ７０と、該ウォームギヤ７０に噛合して前記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７１とで構成される。

ケーシング主体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７２が設けられており、該モータ収容孔７２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主体６１の一側壁には複数のボルト７３…で第１カバー７４が締結されており、ケーシング５９には、ケーシング主体６１の一部と前記第１カバー７４とで構成されて前記減速機構６３を収容する減速機構収容部５９ａが、車両搭載時に電動モータ６２よりも後方位置で電動モータ６２よりも上方に延びるようにして形成される。

前記ウォームギヤ７０は、前記モータ収容孔７２の上方で該モータ収容孔７２と平行にしてケーシング主体６１に設けられるウォームギヤ収容孔７５に収容されるものであり、一端部がボールベアリング７６を介してケーシング主体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７７を介してケーシング主体６１に回転自在に支承される駆動軸６７の外周に設けられる。

図８を併せて参照して、ケーシング主体６１の上部には、ウォームギヤ収容孔７５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７１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７１は、前記連結軸部５４ｄの端部に同軸に設けられるねじ孔７９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主体６１の上部には開口部８１が設けられており、この開口部８１を塞ぐ蓋部材８２が複数のねじ部材８３…でケーシング主体６１に締結される。而してケーシング５９には、ケーシング主体６１の一部と前記蓋部材８２とで構成されて前記伝動機構６４を収容する伝動機構収容部５９ｂが、車両搭載時に前記減速機構収容部５９ａよりも前方に位置するようにして形成される。

しかも蓋部材８２には、コントロールシャフト５４の回動量を検出するポジションセンサであるセンサ８４が、ウォームホイル６５に対向するようにして複数のねじ部材８５…で取付けられており、ウォームホイル６５には前記センサ８４を係合させる一対の検出孔８６，８６が設けられる。

伝動機構収容部５９ｂに関して前記減速機構収容部５９ａとは反対側でケーシング主体６１の他側壁には第２カバー８８が複数のボルト８７…で締結されており、ケーシング５９には、ケーシング主体６１の一部と前記第２カバー８８とで構成されてデフォルト機構６５の主要部を収容するデフォルト機構収容部５９ｃが、伝動機構収容部５９ｂを前記減速機構収容部５９ａとの間に挟むようにして形成される。

図９を併せて参照して、デフォルト機構６５は、駆動軸６７とは別部材にして該駆動軸６７と平行な軸線を有するデフォルト軸９６と、該デフォルト軸９６の軸線まわりに回動することを可能として駆動軸６７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リターンスプリング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、係合状態でリターンスプリング９４とは逆方向にスプリングホルダ９３を付勢するデフォルトスプリング９５とを備える。

大径ギヤ９２は、両端がケーシング主体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、駆動軸６７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、駆動軸６７および減速機構６３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９３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のスプリングホルダ９３への対向面には、デフォルト軸９６の軸線を中心とする円弧状の溝９８が設けられ、スプリングホルダ９３には、前記溝９８に挿入される係合突部９９が突設される。而して前記吸気弁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の回動に応じて前記係合突部９９は前記大径ギヤ９２の周方向に沿う前記溝９８の一端に当接、係合するものであり、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９３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９３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９３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１０参照）に当接してスプリングホルダ９３の回動を規制するものであり、スプリングホルダ９３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。

渦巻き型であるデフォルトスプリング９５の一端はスプリングホルダ９３に係合され、他端は第２カバー８８に植設されたピン８８ａに係合される。而して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、そのばね荷重はリターンスプリング９４よりも大きく設定される。

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１０２が固着されており、ねじりコイルばねであるリターンスプリング９４がスプリングホルダ１０２に巻装される。しかもリターンスプリング９４の一端はシリンダヘッド２６に係合され、リターンスプリング９４の他端は前記スプリングホルダ１０２に係合される。

すなわちリターンスプリング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７１およびウォームギヤ７０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、リターンスプリング９４およびデフォルトスプリング９５のうち、リターンスプリング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部５９ｃ内に収容され、リターンスプリング９４だけがシリンダヘッド２６内に配設されることになる。しかもデフォルト機構収容部５９ｃ内にはグリース１０３が充填される。

このようなデフォルト機構６５の構成を模式化して示す図１０を参照して、デフォルト機構６５の作用について説明すると、大径ギヤ９２はリターンスプリング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はリターンスプリング９４よりもばね荷重の大きな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は係合溝９８の一端にスプリングホルダ９３の係合突部９９を当接、係合させる位置までリターンスプリング９４で回動付勢され、スプリングホルダ９３は、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９７、駆動軸６７、ウォームギヤ７０およびウォームホイル７１を介して連動、連結されている大径ギヤ９２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ウォームホイル７１およびウォームギヤ７０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７１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８で明示するように、ケーシング５９のケーシング主体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６１ａ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６１ａに嵌合可能として設けられ、筒部２６ｃの外周には筒部６１ａの内周に弾発的に接触するＯリング１０４が装着される。すなわちケーシング主体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５９は、機関本体２２の一部を構成する機関本体構成要素であるシリンダヘッド２６およびカムホルダ２８にまたがって取付けられるものであり、シリンダヘッド２６には複数のボルト１０５…（図５参照）でケーシング５９のケーシング主体６１が取付けられ、カムホルダ２８にはボルト１０６（図５参照）でケーシング５９のケーシング主体６１が取付けられる。

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５９のケーシング主体６１には挿通孔１１６…を有する取付けボス１１７…が設けられ、それらの挿通孔１１６…に挿通されるボルト１０５…によりケーシング主体６１がシリンダヘッド２６に締結される。

しかもケーシング主体６１には、前記各取付けボス１１７…に連なるリブ１１８〜１２５が突設されるものであり、リブ１１８，１１９は、上方の取付けボス１１７…および下方の取付けボス１１７…間をＸ字状に交差して結ぶように形成され、リブ１２０は下方の取付けボス１１７…間を結ぶように形成され、リブ１２１は、図５において左側上下に配置される取付けボス１１７…間を結ぶように形成され、リブ１２２，１２３は上方の取付けボス１１７…に連なって前記リブ１１８，１１９の延長上を斜め上方に延びるように形成され、さらにリブ１２４，１２５は前記リブ１２２，１２３と斜めに交差するようにして上方の取付けボス１２４，１２５から斜め上方に延びるように形成される。

また減速機構６３、伝動機構６４およびデフォルト機構６５の少なくとも１つに対応する部分でケーシング主体６１は機関本体２２のカムホルダ２８に取付けられるものであり、この実施例では、デフォルト機構６５に対応する部分でケーシング主体６１がカムホルダ２８にボルト１０６で締結される。

図１１において、デフォルト機構６５に対応する部分でケーシング主体６１には、挿通孔１２６を有する取付けボス１２７が設けられており、前記挿通孔１２６に挿通されたスライドブッシュ１２８を貫通するボルト１０６がカムホルダ２８に螺合される。すなわちデフォルト機構６５に対応する部分でケーシング主体６１はカムホルダ２８にスライドブッシュ１２８を介して締結されることになる。

ところで吸気弁３８…のリフト量をコントロールするアクチュエータ６０は、基本的には車両運転者のアクセル操作に連動するものであり、たとえばサーキット走行やワインディング道路での走行時にアクセル操作を短時間で頻繁に繰り返すと、アクチュエータ６０の電動モータ６２もそれに応じて作動することになり、電動モータ６２に流れる実効電流が大きくなり、電動モータ６２が発熱する可能性がある。そこで頻繁に繰り返されるアクセル操作に応じて電動モータ６２を最速応答する際に、電動モータ６２の効率が最高となるように減速機構６３の減速比を定めることにする。

ここでアクチュエータ６０における電動モータ６２の効率、電動モータ６２の発生トルクおよびアクチュエータ６０の発生トルクは、電動モータ６２の回転数変化に応じて図１２で示すように変化するものであり、要求駆動トルクがたとえば１０Ｎｍであるときに、その要求駆動トルクに打ち勝って最速応答する際に、電動モータ６２の回転数がその効率が最高となる回転数たとえば６２００ｒｐｍとなるように、アクチュエータ６０の発生トルクを定める。而してアクチュエータ６０の発生トルクは（電動モータ６２の発生トルク×減速機構６３の減速比）で得られるものであり、電動モータ６２の回転数がたとえば６２００ｒｐｍとなるように定めたときに、減速機構６３の減速比はたとえば６９．３に設定されることになる。

次にこの実施例の作用について説明すると、吸気弁３８…のリフト量を変化させることを可能としたリフト可変機構４３が備える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は、前記コントロールシャフト５４に伝動機構６４を介して連動、連結される駆動軸６７ならびに該駆動軸６７を機関弁３８…のリフト量変化範囲内で１回転以上回転せしめるようにして回転駆動する動力を発揮する電動モータ６２を有するとともに、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とする位置までコントロールシャフト５４を回動付勢することを可能としたデフォルト機構６５の少なくとも主要部が設けられるのであるが、デフォルト機構６５は、前記駆動軸６７と別部材にして該駆動軸６７と平行な軸線を有するデフォルト軸９６と、該デフォルト軸９６の軸線まわりに回動することを可能として前記駆動軸６７に連動、連結される大径ギヤ９２と、大径ギヤ９２を回動付勢するデフォルトスプリング９５とを備えている。

したがってデフォルト軸９６の軸線まわりに回動する大径ギヤ９２を、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駆動軸６７に連動、連結することが可能であり、従来から用いられている耐久性および信頼性の高いデフォルト機構６５を採用することができる。

またデフォルトスプリング９５が渦巻き型のものであるので、デフォルト軸９６の軸線に沿う方向でデフォルト機構６５をコンパクト化することができる。

ところで、デフォルト機構６５は、図１３で示すように、その作動時に吸気弁３８のリフト量をたとえば１．８ｍｍに維持するものであり、渦巻き型のデフォルトスプリング９５のばね定数の傾きは図１３の実線で示すように比較的小さいので、電動モータ６２にかかる負荷は比較的小さいものとなる。それに対し、デフォルトスプリング９５がコイルがたのものである場合には、図５の鎖線で示すように、ばね定数の傾きが比較的大きくなるので、電動モータ６２に不必要な力がかかり、電動モータ６２の仕事量が増えてしまうことになる。

しかるにデフォルトスプリング９５が渦巻き型であると、デフォルトスプリング９５の半径方向に隣接する部位同士の干渉によって摺動摩擦力が大きくなり易いのであるが、アクチュエータ６０のケーシング５９には、デフォルト機構６５のデフォルトスプリング９５を含む主要部を収容するデフォルト機構収容部５９ｃが形成されており、そのデフォルト機構収容部５９ｃ内にグリース１０３が充填されるので、前記摺動摩擦力を低減し、電動モータ６２が発揮すべき動力を低減して省エネルギー化を図ることができ、ひいては省燃費化が可能となる。

またアクチュエータ６０のケーシング５９は、電動モータ６２に対応する部分の複数箇所で機関本体２２に取付けられるとともに、減速機構６３、伝動機構６４およびデフォルト機構６５の少なくとも１つに対応する部分（この実施例ではデフォルト機構６５に対応する部分）で機関本体２２に取付けられるものであり、アクチュエータ６０の振動発生源である電動モータ６２に対応する部分を強固に機関本体２２に固定し、また電動モータ６２以外にも比較的大重量となる部分をしっかりと機関本体２２に固定して振動を抑えることができる。したがって機関本体２２に取付けられるアクチュエータ６０の耐振性および耐久性を高め、コントロールシャフト５４の制御精度および排気性状の制御性を高めることができる。

ところでケーシング５９には、該ケーシング５９を機関本体２２のシリンダヘッド２６に締結するためのボルト１０５…を挿通せしめる取付けボス１１７…が、電動モータ６２の周囲の４箇所に突設されるとともに、それらの取付けボス１１７…に連なる複数のリブ１１８〜１２５が突設されており、それらのリブ１１８〜１２５によってケーシング５９に歪みが生じるのを防止することができ、アクチュエータ６０を構成する複数の部品のうちケーシング５９に支持されて相互に接触する部品間で摺動摩擦力が増大することを回避することができ、それにより電動モータ６２が発揮すべき駆動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。

しかも機関本体２２の一部を構成するシリンダヘッド２６に、ケーシング５９の電動モータ６２に対応する部分が取付けられ、機関本体２２の一部を構成して前記シリンダヘッド２６に結合されるカムホルダ２８に、デフォルト機構６５に対応する部分のケーシング５９が、スライドブッシュ１２８を介して締結されるので、相互に結合されるシリンダヘッド２６およびカムホルダ２８のアクチュエータ６０に対向する取付け面にずれが生じていても歪みが生じないようにしてケーシング５９をシリンダヘッド２６およびカムホルダ２８に取付けることができ、アクチュエータ６０を構成する部品のうちケーシング５９に支持されて相互に接触する部品間で摺動摩擦力が増大することを回避し、電動モータ６２が発揮すべき駆動力を低減して省エネルギー化を図ることができ、コントロールシャフト５４の制御精度および排気性状の制御性をより高めることができる。

ところでアクチュエータ６０が備える減速機構６３の減速比は、要求駆動トルクに対して最速応答する際に電動モータ６２の最高効率が得られる値に設定されるものである。

このような設定にすると、たとえばサーキット走行やワインディング道路での走行時にアクセル操作が短時間で頻繁に繰り返されるのに応じて電動モータ６２が作動するようなリフト可変機構４３が最も厳しい作動条件下にあるときに、電動モータ６２の発熱量が最小限に抑えられることになる。したがってコントロールシャフト５４に電動モータ６２から及ぶ熱影響を小さくし、電動モータ６２の発熱に起因してコントロールシャフト５４の捩れによる位相差が大きくなるのを防止することができ、各気筒間での吸気弁３８…のリフト量の相違による吸入空気量のばらつきを小さく抑え、空燃比制御および出力制御を簡素化することができる。

さらにアクチュエータ６０のケーシング５９に、減速機構６３を収容する減速機構収容部５９ａならびにデフォルト機構６５を収容するデフォルト機構収容部５９ｃが、コントロールシャフト５４に直結される熱脆弱部であるウォームホイル７１およびセンサ８４を両側から挟んで形成されている。

したがって図１４で示すように、機関本体２２をラジエータ１３１の後方で横置きにして車両に搭載した状態で、矢印１３２で示すラジエータ１３１からの背風が機関本体２２の一端壁に取付けられたアクチュエータ６０に前方から吹きつけられ、矢印１３３で示す排気マニホールド３７からの放射熱がアクチュエータ６０に後方から当たっても、ケーシング５９に形成される減速機構収容部５９ａおよびデフォルト機構収容部５９ｃ間にウォームホイル７１およびセンサ８４が挟まれるので、減速機構収容部５９ａおよびデフォルト機構収容部５９ｃがウォームホイル７１およびセンサ８４に対する遮熱機能を果たすことになり、ウォームホイル７１およびセンサ８４に熱害が及ぶことを回避してウォームホイル７１およびセンサ８４の耐久性を高めることができる。

特にコントロールシャフト５４の回動量を検出するセンサ８４は、環境温度によって特性が変化するものであり、センサ８４が熱風や放射熱に直接さらされないようにして、センサ８４の検出精度を高めることができる。

また伝動機構６４の一部を構成してコントロールシャフト５４に固定される合成樹脂製のウォームホイル７１は、アクチュエータ６０の軽量化を図るとともにフリクション低下を図ることを可能とするものであり、ウォームホイル７１に熱害が及ばないようにして信頼性、耐久性を高めるとともに、熱変形等によるフリクションの増加を防止して省エネルギー化を図ることができる。

このようにウォームホイル７１およびセンサ８４に熱害が生じないようにして、アクチュエータ６０の取付け位置の自由度を高めることができるものであり、たとえば図１５で示す第１変形例のように、機関本体２２をラジエータ１３１の後方で縦置きにして車両に搭載した場合、矢印１３４で示す排気マニホールド３７からの放射熱がアクチュエータ６０に側方から当たっても、減速機構収容部５９ａがウォームホイル７１およびセンサ８４に対する遮熱機能を果たすことができる。

図１６は本発明の第２変形例を示すものであり、一対のバンクＢＡ，ＢＢを有してＶ型に構成される機関本体２２′がラジエータ１３１の後方で横置きにして車両に搭載され、、両バンクＢＡ，ＢＢの一端にアクチュエータ６０，６０取付けられるた状態では、アクチュエータ６０，６０に、ラジエータ１３１からの背風および排気マニホールド３７Ａからの放射熱が矢印１３５で示すようにアクチュエータ６０，６０に前方から吹きつけられ、矢印１３６で示す排気マニホールド３７Ｂからの放射熱がアクチュエータ６０，６０に後方から当たることになるが、両アクチュエータ６０…におけるケーシング５９…の減速機構収容部５９ａ…およびデフォルト機構収容部５９ｃ…が上述と同様に遮熱機能を果たすことになる。

さらに図１７で示す本発明の第３変形例のように、Ｖ型に構成される機関本体２２′がラジエータ１３１の後方で縦置きにして車両に搭載された状態で、両バンクＢＡ，ＢＢの後端にアクチュエータ６０，６０が取付けられた場合、それらのアクチュエータ６０，６０に、排気マニホールド３７Ａおよび排気マニホールド３７Ｂからの放射熱が矢印１３７，１３８で示すように側方から当たるが、両アクチュエータ６０…におけるケーシング５９…の減速機構収容部５９ａ…およびデフォルト機構収容部５９ｃ…が上述と同様に遮熱機能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。

たとえば本発明を機関弁である排気弁に関連して実施することも可能である。

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。 図１の要部拡大図である。 アクチュエータの側面図である。 アクチュエータの縦断側面図である。 図７の８−８線断面図である。 図７の９−９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。 図５の１１−１１線断面図である。 電動モータの効率、電動モータの発生トルクおよびアクチュエータの発生トルクを示す図である。 吸気弁のリフト量変化に対するスプリング力の変化を示す図である。 車両搭載状態での内燃機関およびラジエータの相対配置を簡略化して示す平面図である。 第１変形例の図１４に対応した平面図である。 第２変形例の図１４に対応した平面図である。 第３変形例の図１４に対応した平面図である。

２６・・・シリンダヘッド
３８・・・機関弁である吸気弁
４３・・・リフト可変機構
５４・・・コントロールシャフト
５９・・・ケーシング
５９ｃ・・デフォルト機構収容部
６０・・・アクチュエータ
６２・・・電動モータ
６５・・・デフォルト機構
６７・・・駆動軸
９２・・・回動部材である大径ギヤ
９３・・・スプリングホルダ
９４・・・リターンスプリング
９５・・・デフォルトスプリング
９６・・・デフォルト軸
１０１・・ストッパ
１０３・・グリース

Claims (3)

1. シリンダヘッド（２６）内に設けられた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）及びシリンダヘッド（２６）間に設けられて前記リフト量を低くする方向に該コントロールシャフト（５４）を回動付勢するリターンスプリング（９４）と、前記コントロールシャフト（５４）にギヤ（７０）を介して連動、連結される駆動軸（６７）ならびに該駆動軸（６７）を前記機関弁（３８）のリフト量変化範囲内で１回転以上回転せしめるようにして回転駆動する動力を発揮する電動モータ（６２）を有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であって、
   前記駆動軸（６７）と別部材にして該駆動軸（６７）と平行な軸線を有するデフォルト軸（９６）と、前記機関弁（３８）の最大リフト量及び最小リフト量にそれぞれ対応した最大リフト位置及び最小リフト位置間で前記デフォルト軸（９６）の軸線まわりに回動することを可能として前記駆動軸（９６）に連動、連結される回動部材（９２）と、その回動部材（９２）に同一軸線回りに且つ所定の制限された回動範囲内で相対回動し得るスプリングホルダ（９３）と、前記リターンスプリング（９４）よりも大きなばね荷重で前記スプリングホルダ（９３）を介して前記回動部材（９２）を前記最大リフト位置側に回動付勢し得るデフォルトスプリング（９５）と、前記電動モータ（６２）の非通電時には前記回動部材（９２）が前記最大リフト位置及び最小リフト位置間の所定のデフォルト位置に静止して前記コントロールシャフト（５４）が所定の中間回動位置に維持されるように、前記スプリングホルダ（９３）との係合により該スプリングホルダ（９３）を前記デフォルトスプリング（９５）のばね荷重に抗して所定回動位置に保持し得るストッパ（１０１）とを有するデフォルト機構（６５）の主要部が、前記アクチュエータ（６０）に設けられることを特徴とする、内燃機関のリフト可変動弁装置。
2. 前記デフォルトスプリング（９５）が渦巻き型であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のリフト可変動弁装置。
3. 前記アクチュエータ（６０）のケーシング（５９）には、少なくとも前記デフォルト機構（６５）の前記デフォルトスプリング（９５）を含む主要部を収容するデフォルト機構収容部（５９ｃ）が形成され、該デフォルト機構収容部（５９ｃ）内に、グリース（１０３）が充填されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関のリフト可変動弁装置。

Images