JP4709196B2 - Actuator for variable valve opening type valve gear - Google Patents
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Description
本発明は、運転状態に応じてバルブのリフト量などの開弁特性を変更可能とした開弁特性可変型動弁装置のアクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an actuator of a variable valve opening characteristic type valve gear that can change valve opening characteristics such as a lift amount of a valve in accordance with an operation state.
近年、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関では、出力及び燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を図るべく、種々の開弁特性可変型動弁装置を搭載したものが増えている。この開弁特性可変型動弁装置としては、運転状況に応じて低速型カムと高速型カムとを切り換えるものが従来より存在するが、近年では過渡特性の更なる向上やスロットルレス化等を実現すべく、開弁特性(バルブリフトやバルブタイミング)を連続的に変化させるものも出現している。 In recent years, an increasing number of internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines are equipped with various valve opening characteristic variable valve operating devices in order to improve output and fuel consumption and reduce harmful exhaust gas components. As this valve-opening characteristic variable type valve operating device, there is a conventional one that switches between a low-speed type cam and a high-speed type cam according to the operating condition. In order to achieve this, there are some products that continuously change the valve opening characteristics (valve lift and valve timing).
この種の開弁特性可変型動弁装置においては、バルブの開弁特性を変更する制御部材を電動モータなどの駆動源を備えたアクチュエータで駆動するようにしており、このアクチュエータは、動弁装置が収容される動弁室の外側に配置されている(特許文献1参照)。
しかるに、動弁装置が組み上げられた状態で、あるいはメンテナンス時などに、動弁装置の動作状況を確認しながら調整作業を行う際に、アクチュエータによらずに制御部材を動作させたい場合があるが、これには、アクチュエータを取り外すことで露出された動力伝達部材に冶具を係合させて動力伝達部材を動作させる手法が考えられる。 However, there are cases where it is desired to operate the control member without depending on the actuator when performing adjustment work while checking the operation status of the valve operating device in a state where the valve operating device is assembled or during maintenance. For this, a method of operating the power transmission member by engaging a jig with the power transmission member exposed by removing the actuator can be considered.
しかしながら、このようにアクチュエータを取り外して行う手法では、アクチュエータの取り外し・取り付けの作業が必要になり、さらに場合によってはアクチュエータ取付面のシール不良を避けるために清掃などの作業が必要になり、作業工数が嵩むという問題がある。 However, in this method of removing the actuator, it is necessary to remove and install the actuator, and in some cases, it is necessary to perform a work such as cleaning in order to avoid a defective seal on the actuator mounting surface. There is a problem that increases.
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、アクチュエータを取り外すことなく、動弁装置の調整作業を簡便に行うことができるように構成された開弁特性可変型動弁装置のアクチュエータを提供することにある。 The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main purpose is to enable easy adjustment of the valve gear without removing the actuator. It is an object of the present invention to provide an actuator for a variable valve opening characteristic type valve operating apparatus.
このような課題を解決するために、本発明による開弁特性可変型動弁装置においては、請求項1に示すとおり、吸気または排気を行うバルブ(2)の開弁特性を変更する制御部材(コントロールシャフト20、ギアリンク21、ローラリンク22)を駆動する駆動源(電動モータ41)と、この駆動源の駆動力を前記制御部材に伝達する動力伝達部材(ギア51〜53)と、この動力伝達部材及び前記駆動源を収容するハウジング(47)とを有し、前記動力伝達部材(ギア51)にメンテナンス用冶具(ギアボックス101)を係合させてそのメンテナンス用冶具の操作により前記動力伝達部材を動作させる冶具アクセス部(103)が設けられたものとした。
In order to solve such a problem, in the variable valve opening characteristic type valve operating apparatus according to the present invention, as shown in claim 1, a control member for changing the valve opening characteristic of the valve (2) for performing intake or exhaust ( A drive source (electric motor 41) for driving the
これによると、動力伝達部材に係合させたメンテナンス用冶具を操作することにより制御部材を動作させることができ、このときアクチュエータを取り外す必要がないため、アクチュエータの取り外し・取り付けの作業や、シールのためのアクチュエータ取付面の清掃などの作業が不要となり、動弁装置の調整作業を簡便に実施することができる。 According to this, the control member can be operated by operating the maintenance jig engaged with the power transmission member, and at this time, it is not necessary to remove the actuator. Therefore, the operation of cleaning the actuator mounting surface is not necessary, and the adjustment operation of the valve operating device can be easily performed.
前記開弁特性可変型動弁装置のアクチュエータにおいては、請求項2に示すとおり、前記冶具アクセス部が、前記メンテナンス用冶具を係合させる前記動力伝達部材の収容空間(空室85)を外部に開放させるように前記ハウジングに設けられた開口部(111)と、この開口部を覆う蓋部(112)とを有する構成とすることができる。
In the actuator of the variable valve opening characteristic type valve operating device, as shown in
これによると、常時は開口部を蓋部で閉鎖することで異物の侵入を防ぐことができ、動弁装置の調整時には、蓋部を取り外すだけで、メンテナンス用冶具を動力伝達部材に係合させることができるため、動弁装置の調整作業をより一層簡便に行うことができる。 According to this, it is possible to prevent intrusion of foreign matters by closing the opening with the lid at all times, and when adjusting the valve operating device, the maintenance jig is engaged with the power transmission member simply by removing the lid. Therefore, the adjustment operation of the valve operating device can be performed more easily.
この場合、メンテナンス用冶具は、手動操作で制御部材を動作させるものが簡便であり、動力伝達部材にレンチなどの工具類を直接係合させる他、動力伝達部材となるギアに歯合するギアを備えたギアボックスとして、そのギアボックスのギアをレンチなどの工具類で、あるいはギアボックスに設けられたハンドルで動作させる構成とすると良い。 In this case, the maintenance jig is simple to manually operate the control member. In addition to directly engaging tools such as a wrench with the power transmission member, a gear that meshes with the gear serving as the power transmission member. The gear box provided may be configured to operate the gear of the gear box with a tool such as a wrench or with a handle provided in the gear box.
また、メンテナンス用冶具は、動力伝達部材を安定して動作させるために、アクチュエータのハウジングに対して固定される構造とすると良く、特にメンテナンス用冶具に、開口部を閉鎖する蓋部と同一の結合構造を設けて、蓋部と取り替えてハウジングに対して固定される構成とすると良い。 In addition, the maintenance jig may be structured to be fixed to the actuator housing in order to operate the power transmission member stably, and in particular, the maintenance jig has the same coupling as the lid portion that closes the opening. It is preferable to provide a structure and replace the lid portion to fix the housing.
このように本発明によれば、動力伝達部材に係合させたメンテナンス用冶具を操作することにより制御部材を動作させることができ、このときアクチュエータを取り外す必要がないため、アクチュエータの取り外し・取り付けの作業や、シールのためのアクチュエータ取付面の清掃などの作業が不要となり、動弁装置の調整作業を簡便に実施することができる。 Thus, according to the present invention, the control member can be operated by operating the maintenance jig engaged with the power transmission member. At this time, it is not necessary to remove the actuator. There is no need for work or cleaning of the actuator mounting surface for sealing, and the adjustment operation of the valve operating device can be performed easily.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明によるエンジンの上部を示す斜視図である。図2は、図1に示したエンジンの開弁特性可変型動弁装置を示す斜視図である。図3は、図2に示した開弁特性可変型動弁装置の動作状況を示す縦断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an upper portion of an engine according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the variable valve opening characteristic valve operating device for the engine shown in FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an operation state of the valve opening characteristic variable valve operating apparatus shown in FIG.
このエンジンは、図1に示すように、自動車に搭載される直列4気筒エンジンであり、シリンダヘッド1には、各気筒5ごとに2つずつの排気用のバルブ2を備え、このバルブ2を駆動する動弁機構として、カム3を備えたカムシャフト4と、バルブ2及びカム3間に介装されたロッカアーム6と、バルブ2を閉鎖方向に常時付勢するバルブスプリング7とが設けられている。
As shown in FIG. 1, this engine is an in-line four-cylinder engine mounted on an automobile. The cylinder head 1 includes two
なお、吸気側にも、各気筒ごとに2つずつの吸気用のバルブ8が設けられると共に、このバルブを駆動する動弁機構として、図示しないが、カムシャフト、ロッカアーム、及びバルブスプリングが設けられている。
On the intake side, two
カムシャフト4は、カムホルダ11により回転自在に支持されている。このカムホルダ11は、動弁室10を各気筒5ごとに仕切るように設けられており、シリンダヘッド1の上面にボルトにて締結固定される。
The
このエンジンには、排気用のバルブ2のリフト量を可変制御する開弁特性可変型動弁装置が搭載されている。この開弁特性可変型動弁装置は、動弁室10の上側を覆うように設けられたベースプレート13の上面に設置されたアクチュエータ14と、このアクチュエータ14により駆動されるリンク機構とを有している。なお、同様の機構による開弁特性可変型動弁装置を吸気用のバルブ8に適用することも可能である。
This engine is equipped with a variable valve opening characteristic valve operating device that variably controls the lift amount of the
開弁特性可変型動弁装置のリンク機構は、図2に示すように、横方向に延在するコントロールシャフト(制御部材)20と、カムホルダ11に回動可能に支持されると共にコントロールシャフト20を旋回可能に保持するギアリンク(制御部材)21と、コントロールシャフト20に揺動可能に保持されると共に、遊端側をカム3及びロッカアーム6間に介装されたローラリンク(制御部材)22とを有している。
As shown in FIG. 2, the link mechanism of the variable valve opening characteristic valve operating device is supported by a control shaft (control member) 20 extending in the lateral direction and a
ローラリンク22は各気筒ごとに設けられており、ギアリンク21の回動に伴うコントロールシャフト20の旋回に応じて連動動作し、これによるローラリンク22の揺動支点の変位に応じてバルブ2のリフト量を変化させるようになっている。コントロールシャフト20はリンクホルダ30を介してカムホルダ11に旋回可能に支持されている。なお、ギアリンク21及びローラリンク22の回動中心線は互いに平行となっている。
The
ギアリンク21は、カムホルダ11に設けられた支軸23周りに回動するアーム部24と、このアーム部24の遊端側から周方向に円弧状に延出されて、アクチュエータ14側のギアに噛み合うギア部25とを有しており、アクチュエータ14の駆動力により回動動作する。またアーム部24の遊端側には、コントロールシャフト20を回動可能に保持するシャフトホルダ26が形成されている。
The
ローラリンク22は、コントロールシャフト20に嵌合して揺動支点となる基部28と、この基部28から延出された1対のアーム部29とを有している。アーム部29の先端には、カムシャフト4のカム3に転接するローラ31と、ロッカアーム6のスリッパ面に転接するローラシャフト32とを有している。
The
ロッカアーム6は、カムホルダ11に保持されたロッカシャフト34に回転自在に支持される基部35と、この基部35から延出された1対のアーム部36とを有しており、この1対のアーム部36にはそれぞれ、図3に示すように、バルブ2のステムエンド37を押圧するチップ部38と、その位置を調整するアジャストスクリュ39とが設けられている。
The
このように構成された開弁特性可変型動弁装置においては、ギアリンク21が、支軸23(図2参照)を中心にして回動するのに伴ってローラリンク22の揺動支点となるコントロールシャフト20が変位することでバルブ2のリフト量が変化し、ギアリンク21の回動角度位置(リンク角)に応じて、バルブ2のリフト量を無段階に調整することができる。
In the valve opening characteristic variable valve operating apparatus configured as described above, the
アイドル運転時等にバルブリフトを低減させる場合には、ギアリンク21を図3(A)に示す最小リフト位置(例えばリンク角=0度)とし、この場合、ローラリンク22の揺動支点となるコントロールシャフト20が、ロッカアーム6の上方に位置し、カム3によってローラ31が押し下げられても、矢印で示すようにローラシャフト32がスリッパ面33に沿って転動することで、ロッカアーム6の揺動量(すなわち、バルブ2のリフト量)が小さくなる。
When reducing the valve lift during idling or the like, the
一方、高負荷運転時等にバルブリフトを増大させる場合には、ギアリンク21を図3(B)に示す最大リフト位置(例えばリンク角=60度)とし、この場合、ローラリンク22の揺動支点となるコントロールシャフト20が、ロッカアーム6の側方に位置し、カム3によってローラ31が押し下げられると、スリッパ面33に沿ったローラシャフト32の転動が殆ど起こらないことから、バルブ2のリフト量が大きくなる。
On the other hand, when increasing the valve lift during high load operation or the like, the
図4は、図1に示したアクチュエータの要部断面図である。図5は、図4のV−V線で切断した断面図である。図6は、図4のVI−VI線で切断した断面図である。図7は、図1に示したアクチュエータ及びギアボックスを示す斜視図である。図8は、図7に示したギアボックスをアクチュエータに取り付けた状態の断面図である。 4 is a cross-sectional view of the main part of the actuator shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. FIG. 7 is a perspective view showing the actuator and gear box shown in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the state in which the gear box shown in FIG. 7 is attached to the actuator.
アクチュエータ14は、図4に示すように、ギアリンク21を駆動する電動モータ(駆動源)41と、この電動モータ41の運動をギアリンク21に伝達するリンク駆動用ギア機構42と、ギアリンク21の角度位置(リンク角)を検出するポジションセンサ43(図1参照)と、ギアリンク21の運動をポジションセンサ43に伝達するセンサ検出用ギア機構44とを有している。
As shown in FIG. 4, the
電動モータ41は、ブラシレスモータであり、エンジンECUにおいて、運転者によるスロットルペダルの踏込量や冷却水温等、種々の運転情報に基づいて設定されたバルブ2の目標リフト量、すなわちギアリンク21の回動角度位置(リンク角)にポジションセンサ43の検出位置が一致するように電動モータ41の駆動電流が制御される。
The
リンク駆動用ギア機構42は、図5に示すように、電動モータ41の出力軸45に設けられた第1ギア51と、この第1ギア51に歯合する第2ギア52と、この第2ギア52に同軸的且つ相対回転不能に設けられた第3ギア53とを有しており、この第3ギア53がギアリンク21に歯合することで、電動モータ41の駆動力が2段階に減速されてギアリンク21に伝達される。
As shown in FIG. 5, the link
リンク駆動用の第2ギア52及び第3ギア53は、シャフト55で連結されており、このシャフト55は、軸受56・57を介してハウジング47に支持されている。
The
図6に示すように、センサ検出用ギア機構44は、ギアリンク21に歯合する第1ギア61と、この第1ギア61に同軸的且つ相対回転不能に設けられた第2ギア62と、この第2ギア62に歯合する第3ギア63とを有しており、この第3ギア63と一体的に、ポジションセンサ43の検出部65に係合するセンサ係合部66が回転することで、ポジションセンサ43によりギアリンク21の角度位置(リンク角)が検出される。
As shown in FIG. 6, the sensor
ポジションセンサ43は、いわゆるホールセンサであり、ハウジング内に、検出部65の回転を検出するためのホール素子、永久磁石、及び制御基板などが収容されている。
The
センサ検出用の第1ギア61及び第2ギア62は、シャフト68で連結されており、このシャフト55は、軸受69を介してハウジング47に支持されている。センサ検出用の第3ギア63はシャフト71の一端側に連結され、シャフト71の他端側にはセンサ係合部66が連結されており、このシャフト71は、軸受72を介してハウジング47に支持されている。
The
このアクチュエータ14のハウジング47は、図7に示すように、ギア51〜53・61〜63の軸線方向に分割された第1・第2・第3の3つの分割体81・82・83で構成されている。各分割体81・82・83は、アルミニウム合金などの金属材料の鋳造により製作される。
As shown in FIG. 7, the
第1の分割体81には、図5に示すように、電動モータ41が収容され、第1の分割体81と第2の分割体82との間に画成される空室85には、リンク駆動用の第1ギア51及び第2ギア52が収容される。
As shown in FIG. 5, the first divided
ハウジング47の上部には、図7に示すように、内部のリンク駆動用の第1ギア(動力伝達部材)51に対して、外部からギアボックス(メンテナンス用冶具)101のギア102を係合させる冶具アクセス部103が設けられている。
As shown in FIG. 7, the
ギアボックス101のギア102には、ケーシング105に回転可能に支持されたシャフト106が連結され、このシャフト106の端部には、工具(4角レンチなど)107が係合可能な孔108が形成されており、この孔108に工具107を係合させて回動操作することでギア102を回転させることができる。
A
冶具アクセス部103には、図5に示すように、リンク駆動用の第1ギア51が収容される空室(収容空間)85を外部に開放させる開口部111と、この開口部111を覆う蓋部112とが設けられており、図8に示すように、蓋部112を取り外した状態で、ギアボックス101のギア102を開口部111から挿入することでリンク駆動用の第1ギア51に歯合させることができる。
As shown in FIG. 5, the
また図7に示すように、ギアボックス101のケーシング105には、アクチュエータ14のハウジング47に対して固定するために、ねじ113による蓋部112と同一の締結構造をなす取付部115が設けられており、蓋部112と取り替えてギアボックス101をハウジング47に取り付けることができるようになっている。
Further, as shown in FIG. 7, the
この冶具アクセス部103においては、常時は、蓋部112が取り付けられて開口部111が蓋部112で閉鎖されており、動弁装置の調整時には、蓋部112を取り外してギアボックス101を取り付け、ねじ113によりギアボックス101をアクチュエータ14に固定した上で、工具107をギアボックス101の孔108に係合させて回動操作することで、ギアリンク21を手動で動作させることができる。
In this
図9は、本発明によるアクチュエータの別の例を示す側面図である。このアクチュエータ121では、ハウジング122内に収容された電動モータ41の回転軸(動力伝達部材)123を、電動モータ41の駆動力をギアリンク21に伝達するリンク駆動用ギア機構と相反する側の端部から突出させた冶具アクセス部124が設けられている。
FIG. 9 is a side view showing another example of the actuator according to the present invention. In this
この冶具アクセス部124においては、回転軸123の端部に工具125が係合可能な係合部126が設けられ、常時は、ハウジング122に対して脱着可能なカバー127により係合部126が覆われており、動弁装置の調整時には、カバー127を取り外した上で、係合部126に工具125を係合させて回動操作することで電動モータ41の回転軸123を回転させることができ、これによりギアリンク21を手動で動作させることができる。
In the
2 バルブ
14 アクチュエータ
20 コントロールシャフト(制御部材)
21 ギアリンク(制御部材)
22 ローラリンク(制御部材)
41 電動モータ(駆動源)
42 リンク駆動用ギア機構
47 ハウジング
51〜53 リンク駆動用ギア(動力伝達部材)
85 空室(収容空間)
101 ギアボックス(メンテナンス用冶具)
102 ギア
103 冶具アクセス部
105 ケーシング
106 シャフト
107 工具
108 孔
111 開口部
112 蓋部
2
21 Gear link (control member)
22 Roller link (control member)
41 Electric motor (drive source)
42 Link
85 Vacancy (accommodation space)
101 Gearbox (maintenance jig)
102
Claims (2)
前記動力伝達部材にメンテナンス用冶具を係合させてそのメンテナンス用冶具の操作により前記動力伝達部材を動作させる冶具アクセス部が設けられたことを特徴とする開弁特性可変型動弁装置のアクチュエータ。 A drive source that drives a control member that changes the valve opening characteristics of a valve that performs intake or exhaust, a power transmission member that transmits the driving force of the drive source to the control member, and the power transmission member and the drive source are accommodated And a housing
An actuator for a variable valve opening characteristic valve operating device, wherein a jig access section is provided for engaging a maintenance jig with the power transmission member and operating the power transmission member by operating the maintenance jig.
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