JPH09268906A - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧アクチュエータの故障時や始動時等の油
圧が不十分なときでも、一定のバルブリフト特性を安定
的に確保できるようにする。 【解決手段】 機関と同期回転する駆動軸２の外周に、
気筒毎に分割した円筒状カムシャフト３が配設され、カ
ムシャフト３端部の第１フランジ部４と駆動軸２に固定
された第２フランジ部８との間に、環状ディスク９が介
在する。両者は、第１，第２ピン１５，１６を介して連
動する。環状ディスク９は制御ハウジング１０により回
転自在に保持されており、その偏心位置に応じてバルブ
リフト特性が変化する。制御ハウジング１０の位置は、
油圧アクチュエータにより駆動される制御シャフト１８
の回転位置によって定まる。制御シャフト１８の回転位
置を、バルブ作動角が最小となる位置で規制するよう
に、制御シャフト１８の突起部９１に対向するストッパ
９２が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、駆動軸外周に配
置した円筒状カムシャフトを、駆動軸に対し不等速回転
させることで、内燃機関の運転状態に応じて吸気弁・排
気弁の開閉時期や作動角を可変制御する吸排気弁駆動制
御装置に関し、特に、偏心カムを備えた制御シャフトの
回転位置によりバルブリフト特性を制御するようにした
内燃機関の吸排気弁駆動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸気弁・排気弁の開閉時期や作動角を可
変制御する装置は、従来から種々の形式のものが提供さ
れているが、その一つとして例えば実開昭５７−１９８
３０６号公報や特開平６−１８５３２１号公報に記載さ
れているように、不等速軸継手の原理を応用したものが
知られている。これは、機関の回転に同期して回転する
駆動軸の外周に、各気筒毎に分割した円筒状のカムシャ
フトを設け、かつ該カムシャフトの端部のフランジ部と
駆動軸側のフランジ部とにそれぞれ半径方向に沿った係
合溝を形成するとともに、両フランジ部間に介在する環
状ディスクに各係合溝に係合する一対のピンを設けた構
成であって、上記環状ディスクを制御ハウジングでもっ
て回転自在に保持するとともに、該制御ハウジングを介
して環状ディスクをカムシャフトに対し偏心させること
ができるようにし、その偏心量を制御することにより、
バルブリフト特性が変化するようになっている。

【０００３】また、上記特開平６−１８５３２１号公報
には、制御ハウジングを軸直角方向に移動させるため
に、偏心カムを用いた構成が開示されている。すなわ
ち、制御ハウジングに円形のカム嵌合孔が開口形成され
ており、制御シャフトに形成された偏心カムがこのカム
嵌合孔に回転可能に嵌合している。そして、制御シャフ
トの回転位置を油圧モータ等のアクチュエータにより制
御することにより、制御ハウジングを移動させる構成と
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような偏心カム
を用いた構成においては、バルブスプリング反力が間接
的に偏心カムに作用し、該偏心カムを回転させようとす
るので、アクチュエータの故障時、あるいは油圧モータ
に供給される油圧が不十分となる始動時等を考慮する
と、制御シャフトの回転を所定位置で規制する必要があ
る。

【０００５】ここで、アクチュエータとして油圧モータ
を用いた場合、油圧モータ自体の回動範囲が一定角度に
規制されていることから、必然的に制御シャフトの回転
角も一定範囲内に規制されることになる。しかしなが
ら、このように仮にアクチュエータ側で制御シャフトの
回転を規制したとしても、アクチュエータと制御シャフ
トとの連結部の遊びやアクチュエータの取付誤差等が必
ず存在するので、制御シャフトの位置を高精度に位置決
めすることはできない。従って、例えばその規制位置を
アイドル時の特性に対応させた場合、所期のアイドル時
性能を確保することができない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、複数
気筒に亙って配設され、かつ機関の回転に同期して回転
する駆動軸と、この駆動軸の外周に相対回転可能に嵌合
し、かつ各気筒毎に分割されているとともに、それぞれ
が吸排気弁を駆動する複数個のカムを外周に有する円筒
状のカムシャフトと、各カムシャフトの端部に鍔状に設
けられた第１フランジ部と、上記第１フランジ部にそれ
ぞれ対向するように上記駆動軸側に設けられた第２フラ
ンジ部と、上記両フランジ部の間にそれぞれ配設された
環状ディスクと、この環状ディスクと両フランジ部との
間で互いの偏心を許容しつつ回転運動を伝達するための
半径方向に沿った各一対の係合溝および該係合溝に係合
する各一対のピンと、上記環状ディスクを回転自在に保
持するとともに、円形のカム嵌合孔およびブッシュ嵌合
孔が開口形成された制御ハウジングと、内周面が固定シ
ャフトの外周に回転可能に嵌合するとともに、外周面が
上記制御ハウジングのブッシュ嵌合孔に回転可能に嵌合
し、上記制御ハウジングを軸直角方向に沿って移動可能
に支持する偏心ブッシュと、上記制御ハウジングのカム
嵌合孔に回転可能に嵌合した偏心カムを有し、その回転
によって上記制御ハウジングを軸直角方向に沿って移動
させる制御シャフトと、上記制御シャフトの回転位置を
変化させるように該シャフトを回転駆動するアクチュエ
ータと、を備えてなる内燃機関の吸排気弁駆動制御装置
において、上記制御シャフトの回転を所定の回転位置に
おいて規制するストッパ手段を、制御シャフト自体とシ
リンダヘッド等の機関本体側との間に設けたことを特徴
としている。

【０００７】この構成においては、制御シャフトの回転
位置が、ストッパ手段によって直接に規制され、アクチ
ュエータとの連結部の遊び等による影響を受けない。

【０００８】また請求項２においては、上記ストッパ手
段は、バルブ作動角が最小となる制御シャフトの回転位
置において位置規制を行う。

【０００９】これにより、例えばアクチュエータが故障
した場合でも、バルブ作動角が所定の最小角より小さく
なることがない。バルブ運動は、リフト量が一定であれ
ば、バルブ作動角が小さい程、急激なものとなるが、こ
の構成によれば、過度にバルブ作動角が縮小してしまう
ことがなく、バルブ運動の悪化を生じない。

【００１０】請求項３の発明は、さらに、上記制御シャ
フトの回転位置を検出する制御シャフト回転位置検出手
段を有し、制御シャフトの位置規制時に、制御シャフト
回転位置の学習を行うようになっている。

【００１１】例えば、機関の始動時等において制御シャ
フトはストッパ手段により位置規制されるが、このとき
の回転位置を検出し、学習することにより、個体差や経
時的な変化の影響を排除できる。

【００１２】また請求項４の発明は、上記ストッパ手段
により規制されるべき回転位置の直前位置に上記アクチ
ュエータによって保持し、上記アクチュエータによる駆
動力がストッパ手段に作用しないようにした。

【００１３】すなわち、制御シャフトの回転位置はアク
チュエータにより機関運転条件に応じて制御されるので
あるが、その制御目標が上記ストッパ手段により規制さ
れるべき回転位置である場合に、実際にその位置までア
クチュエータが駆動されず、僅かに直前の位置に制御さ
れる。これにより、アクチュエータがストッパ手段を押
圧し続けるといった現象が生じない。

【００１４】また請求項５においては、上記ストッパ手
段は、制御シャフト外周に設けられた突起部と、該突起
部に当接するようにシリンダヘッド上のカムブラケット
に設けられたストッパとからなる。

【００１５】制御シャフト外周の突起部がカムブラケッ
トのストッパに当接することにより、制御シャフトの回
転が確実に規制される。

【００１６】また請求項６においては、上記ストッパが
位置調整可能である。

【００１７】このストッパの位置調整により、位置決め
される制御シャフトの回転位置が変化し、ひいてはバル
ブリフト特性が変化する。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、制御シャフトとアクチ
ュエータとの連結部の遊びやアクチュエータの取付誤差
等による影響を受けずに、制御シャフトの回転位置を所
定位置に高精度に規制でき、その規制された回転位置の
下でのバルブリフト特性のばらつき、ひいては機関の性
能のばらつきを抑制できる。

【００１９】また請求項２によれば、アクチュエータの
故障等においても、バルブ作動角が過度に小さくなら
ず、バルブ運動の悪化を確実に回避できる。

【００２０】また請求項３によれば、学習時に同様に上
記連結部の遊び等の影響を排除でき、個体差や経時的な
変化に確実に対処できる。

【００２１】また請求項４によれば、アクチュエータの
無用な作動を回避でき、かつストッパ手段の経時的な摩
耗な防止できる。

【００２２】また請求項５によれば、制御シャフトの回
転位置を直接かつ確実に規制できる。

【００２３】また請求項６によれば、制御シャフトの位
置規制時におけるバルブリフト特性ひいては機関の性能
を容易に調整できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る吸排気弁駆
動制御装置の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明
する。

【００２５】この実施例は直列多気筒内燃気筒の吸気弁
に適用した例であり、図１に示すように、シリンダヘッ
ド１の上部に、全気筒に亙って伸びる１本の駆動軸２が
配設されている。この駆動軸２は、中心に潤滑油通路３
１を備えた管状のもので、一端に図示せぬスプロケット
を有し、タイミングチェーンを介してクランクシャフト
に連動している。駆動軸２の外周には、各気筒毎に分割
された円筒状のカムシャフト３が相対回転可能に嵌合し
ており、各カムシャフト３の端部に、第１フランジ部４
が設けられている。各カムシャフト３は、図示せぬ吸気
弁を駆動する一対のカム３ａを有するとともに、この一
対のカム３ａの中間位置にジャーナル部３ｂを有し、こ
のジャーナル部３ｂにおいてシリンダヘッド１に回転自
在に支持されている。詳しくは、シリンダヘッド１側の
隔壁状軸受部１ａに対向してカムブラケット５が取り付
けられており、両者間に形成されるカム軸受孔６に、上
記ジャーナル部３ｂが回転自在に嵌合している。そし
て、駆動軸２には、各気筒毎に短いスリーブ７が固定さ
れており、各スリーブ７の端部に、それぞれ第１フラン
ジ部４と対向するように、第２フランジ部８が形成され
ている。両フランジ部４，８の間には、円環状をなす環
状ディスク９が介装されており、この環状ディスク９
は、制御ハウジング１０の円形の開口部１０ａ内に回転
自在に嵌合保持されている。

【００２６】上記第１フランジ部４および第２フランジ
部８には、それぞれ半径方向に沿った係合溝１１，１２
が形成されている。両係合溝１１，１２は、互いに１８
０゜異なる位置に配置されている。そして、環状ディス
ク９には、互いに１８０゜異なる位置にそれぞれ保持孔
１３，１４（図２参照）が貫通形成されているととも
に、それぞれに、第１ピン１５，第２ピン１６が回転可
能に嵌合している。これらのピン１５，１６は、互いに
逆向きに突出しており、第１ピン１５の先端部が第１フ
ランジ部４の係合溝１１に摺動可能に係合しているとと
もに、第２ピン１６の先端部が第２フランジ部８の係合
溝１２に摺動可能に係合している。なお、係合溝１１，
１２に摺接する各ピン１５，１６の先端部の側面は、平
行な一対の平面に加工されている。

【００２７】上記環状ディスク９を保持する制御ハウジ
ング１０は、駆動軸２と直交する面に沿った板状をなし
ており、駆動軸２に平行に配置された固定シャフト１７
および制御シャフト１８によって軸直角方向に沿って移
動可能なように支持されている。すなわち、制御ハウジ
ング１０の開口部１０ａの上部に、図２に示すように、
それぞれ円形をなすカム嵌合孔１９とブッシュ嵌合孔２
０とが開口形成されており、カム嵌合孔１９に制御シャ
フト１８が、ブッシュ嵌合孔２０に固定シャフト１７が
それぞれ挿通されている。そして、制御シャフト１８に
は、円形の偏心カム２１が各気筒毎に固設されており、
この偏心カム２１の外周面が上記カム嵌合孔１９に摺動
可能に嵌合している。また、固定シャフト１７とブッシ
ュ嵌合孔２０との間には、偏心ブッシュ２２が介装され
ている。この偏心ブッシュ２２は、互いに真円形をなす
外周面と内周面とが偏心しているものであって、その内
周面が固定シャフト１７に回転可能に嵌合し、かつ外周
面が上記ブッシュ嵌合孔２０に回転可能に嵌合してい
る。従って、偏心カム２１を備えた制御シャフト１８が
回転すると、制御ハウジング１０が図の上下に揺動し、
環状ディスク９の中心が駆動軸２およびカムシャフト３
の中心から偏心するようになっている。

【００２８】上記制御シャフト１８は、図１に示すよう
に、駆動軸２と平行に配設され、かつ全気筒に亙って連
続しており、その一端が後述する制御機構２５の油圧ア
クチュエータ４６に連結されている（図３参照）。そし
て、この制御シャフト１８は、図１に示すように、カム
ブラケット５の上部に設けた軸受孔２３によって回転可
能に支持されている。詳しくは、上記カムブラケット５
は、上記軸受孔２３の中心を通る平面に沿って上部ブラ
ケット５ａと下部ブラケット５ｂとに分割されており、
両者間に上記軸受孔２３が形成されている。これらの上
部ブラケット５ａおよび下部ブラケット５ｂは、それぞ
れの両側部を通る一対のボルト２４，２４によってシリ
ンダヘッド１に共締めされている。

【００２９】また固定シャフト１７は、この実施例では
やはり全気筒に亙って連続しており、各カムブラケット
５に固定されている。

【００３０】上記のバルブリフト特性可変機構自体は、
例えば前述した特開平６−１８５３２１号公報等におい
て公知の構成であるので、その詳細な動作の説明は省略
するが、環状ディスク９が駆動軸２の中心に対し図１の
ように同心位置にあれば、各カムシャフト３は駆動軸２
と等速回転し、カム３ａのプロフィールに沿ったバルブ
リフト特性が得られる。また環状ディスク９が駆動軸２
の中心に対し偏心すると、一種の不等速軸継手となり、
各カムシャフト３が駆動軸２に対し不等速回転する。こ
れにより、バルブリフト特性およびバルブ作動角が変化
する。

【００３１】また駆動軸２内部の潤滑油通路３１から半
径方向に沿って、該駆動軸２およびカムシャフト３のそ
れぞれに第１油孔３２および第２油孔３３が貫通形成さ
れている。これらの第１，第２油孔３２，３３は、両者
が同位相で回転するときに互いに連続する位置にあり、
かつ第２油孔３３の先端は、カムブラケット５のカム軸
受孔６に対応する位置に開口している。

【００３２】すなわち、駆動軸２の潤滑油通路３１に圧
送された潤滑油は、第１油孔３２および第２油孔３３を
通してカムブラケット５のカム軸受孔６内周に供給さ
れ、カムシャフト３との間を潤滑する。また、一部の潤
滑油は、第１油孔３２を通して駆動軸２とカムシャフト
３との摺接面に供給され、ここを潤滑する。

【００３３】上記制御機構２５は、図３〜図７に示すよ
うに、制御シャフト１８の一端部に連結された油圧アク
チュエータ４６と、該油圧アクチュエータ４６を作動さ
せる電磁アクチュエータ４７とから構成されている。

【００３４】上記油圧アクチュエータ４６は、シリンダ
ヘッド１上に固定されたベースプレート４８に機関前後
方向に沿って配置固定された円筒状のケーシング４９
と、該ケーシング４９の内部に回転自在に収納された回
転ベーン５０と、該回転ベーン５０によって隔成された
４つの油圧室５１，５１、５２，５２（図５〜図７参
照）とを備えている。

【００３５】上記ケーシング４９は、前後両端部が円板
状のフロントカバー５３とリアカバー５４によって液密
的に閉止されていると共に、リアカバー５４を介してベ
ースプレート４８にボルト５５によって固定されてい
る。また、ケーシング４９の内周面の図中左右対向位
置、つまり直径方向の左右対向位置には、膨出状の一対
の仕切壁５６，５７が径方向から螺着したボルト５８に
よって固定されている。この仕切壁５６，５７は、ケー
シング４９の軸方向長さより若干短く設定されていると
共に、頂部の嵌合溝にコ字形状のゴム製シール部材５
９，６０を備えており、かつ各シール部材５９，６０の
外端面にテフロン製の摺動部材６１，６２が設けられて
いる。また、仕切壁５６，５７は、両側に回転ベーン５
０の両側面が当接するテーパ面５６ａ，５６ｂ、５７
ａ，５７ｂが形成されている。

【００３６】上記回転ベーン５０は、中央軸方向に有す
る筒壁５０ａと、該筒壁５０ａの外面に一体に有し、ケ
ーシング４９の内部直径方向に延設された２枚の羽根部
５０ｂ，５０ｂとから構成され、羽根部５０ｂ，５０ｂ
は長手方向の長さがケーシング４９の軸方向長さより若
干短く設定されていると共に、各外端部に形成された嵌
合溝内にゴム製のシール部材６３，６３とケーシング４
９の内周面に摺接するテフロン製の摺動部材６４，６４
が設けられている。

【００３７】そして、上記仕切壁５６，５７を介して回
転ベーン５０によって隔成された各油圧室５１，５１、
５２，５２は、ケーシング４９内部の上下に配置されて
いる。つまり、各羽根部５０ｂ，５０ｂを介して隣接す
る油圧室５１，５２と油圧室５１，５２が上下に配置さ
れている。

【００３８】一方、筒壁５０ａはフロントカバー５３の
中央孔５３ａを貫通して前方に延設された一端部５０ｃ
が制御シャフト１８の一端部１８ａに連結されていると
共に、中央孔５３ａに対応する内周面に強度を確保する
ための隔壁５０ｄが一体に形成されている。また、筒壁
５０ａは、内部軸方向に制御シャフト１８の内部と連続
した油圧供給通路６５が形成されている。さらに、筒壁
５０ａは、図４，図５Ａ，図６Ａおよび図７Ａに示すよ
うに制御シャフト１８側つまり前端側の位置の径方向の
同一平面上に、油圧供給通路６５と上側の第１油圧室５
１と下側の第２油圧室５２とを夫々連通する第１，第２
供給用孔６６ａ，６７ａが各羽根部５０ｂ，５０ｂの図
中右側の基部に一部が掛かるように径方向に沿って貫通
形成されている。

【００３９】また、筒壁５０ａの前端側から中央寄りの
位置の径方向の同一平面上にも、図５Ｂ，図６Ｂおよび
図７Ｂに示すように油圧供給通路６５と下側の第１油圧
室５１と上側の第２油圧室５２とを連通する第３，第４
供給用孔６６ｂ，６７ｂが各羽根部５０ｂ，５０ｂの図
中左側の基部の一部が掛かるように径方向に沿って貫通
形成されている。

【００４０】更に、筒壁５０ａの各供給用孔６６ａ〜６
７ｂよりも後方の所定位置には、図４，図５Ｃ〜図７Ｃ
並びに図５Ｄ〜図７Ｄに示すように夫々が径方向の同一
平面上に油圧排出通路６８と上側第１油圧室５１及び下
側第２油圧室５２、並びに下側第１油圧室５１及び上側
第２油圧室５２と夫々連通する第１，第２排出用孔６９
ａ，７０ａ、第３，第４排出用孔６９ｂ〜７０ｂが各供
給用孔６６ａ〜６７ｂと同様な形態で形成されている。

【００４１】このように、各供給用孔６６ａ〜６７ｂ及
び排出用孔６９ａ〜７０ｂを同一平面上で約１８０°の
反対位置に互いに十分離間して形成したため、該各孔の
開口面積を周方向へ沿って大きく設定できる。尚、各供
給用孔６６ａ〜６７ｂ、各排出用孔６９ａ〜７０ｂは、
円形状に形成されている。

【００４２】また、上記油圧供給通路６５は、図４に示
すように制御シャフト１８の周壁に半径方向に沿って貫
通形成された通孔６５ａを介して図外のオイルポンプに
オイルメインギャラリを介して連通している。一方、油
圧排出通路６８は、筒壁５０ａの内部に貫通配置された
後述のロータリーバルブ７２後端側の環状溝６８ａと、
ベースプレート４８内周側の空間部６８ｂとからなり、
上記環状溝６８ａはロータリーバルブ７２によって油圧
吸気通路６５とは液密的に隔成されている。また、空間
部６８ｂは、ベースプレート４８に形成された図外のド
レン孔を介してシリンダヘッド１の上部に連通してい
る。

【００４３】上記電磁アクチュエータ４７は、図３及び
図４に示すようにステップモータ部７１と、該ステップ
モータ部７１の駆動ロッド７６の先端部に固定されて、
上記筒壁５０ａの内部に回転自在に収納配置されたロー
タリーバルブ７２とから構成されている。上記ステップ
モータ部７１は、一般的な構造を具備し、前端板８５を
介してベースプレート４８にボルト８６により固定され
たボディ７３内に電磁コイル７４や回転子７５等が収納
されていると共に、該回転子７５に駆動ロッド７６の基
端が固定されている。この駆動ロッド７６は、ボディ７
３の後部及び前端板８５の中央に設けられたボールベア
リング７７，７８によって回転自在に支持されていると
共に、先端部がロータリーバルブ７２の内周面における
壁部の固定用孔に圧入固定されている。

【００４４】上記ロータリーバルブ７２は、略円筒状を
呈し、中間の壁部より前側周壁の前端部に図４，図５Ａ
〜図７Ａに示すように上記第１，第２供給用孔６６ａ，
６７ａと適宜連通する単一の第１供給通路孔７９が形成
されていると共に、前側周壁の後端部に図５Ｂ〜図７Ｂ
に示すように上記第３，第４供給用孔６６ｂ，６７ｂと
適宜連通する単一の第２供給通路孔８０が形成されてい
る。また、壁部より後側周壁には、図５Ｃ〜図７Ｃに示
すように上記各排出用孔６９ａ，７０ａ、６９ｂ，７０
ｂに適宜連通する夫々単一の第１，第２排出通路孔８
１，８２が貫通形成されている。つまり、この各排出通
路孔８１，８２は、径方向の同一平面上に夫々１個形成
されている。更に、ロータリーバルブ７２は、各第１，
第２供給通路孔７９，８０や第１，第２排出通路孔８
１，８２以外の周壁部は、回転ベーン５０の回動位置に
応じて各供給用孔６６ａ〜６７ｂや排出用孔６９ａ〜７
０ｂに対する遮断弁として機能する。そして、上記各供
給通路孔７９，８０及び各排出通路孔８１，８２は、径
方向の同一平面上に夫々１つだけ設けてあるため、各孔
の開口面積を周方向に沿って長方形状に大きく設定して
ある。

【００４５】上記ステップモータ部７１の電磁コイル７
４には、クランク角センサやエアーフローメータ，スロ
ットル開度センサ，水温センサ等の各種センサ類に基づ
いて現在の機関運転状態を検出するコントロールユニッ
ト８３からの制御信号（制御電流）が出力されるように
なっている。

【００４６】以下、この制御機構２５の作用について説
明する。

【００４７】まず、機関低回転低負荷時には、コントロ
ールユニット８３からステップモータ部７１に制御信号
が出力されて、駆動ロッド７６が図５Ａ〜図５Ｄの反時
計位置から時計方向へ所定量回転してロータリーバルブ
７２を図５Ａ〜図５Ｄに示す位置に回転させる。これに
よって、第１，第２供給通路孔７９，８０が一時的に第
１供給用孔６６ａ，６６ｂに連通して油圧供給通路６５
から上下の第１油圧室５１，５１内に油圧が供給され
る。同時に、第１，第２排出通路孔８１，８２が図５
Ｃ，Ｄに示すように第２排出用孔７０ａ，７０ｂに夫々
連通して上下の第２油圧室５２，５２内の油圧が環状溝
６８ａ，空間部６８ｂ，ドレン孔を通ってシリンダヘッ
ド１上に排出される。このとき、第２，第４供給用孔６
７ａ，６７ｂは、図５Ａ，Ｂに示すようにロータリーバ
ルブ７２の周壁部によって閉成状態に維持され、第１，
２供給通路孔７９，８０との連通が遮断されている。

【００４８】したがって、第１油圧室５１，５１の内圧
が上昇する一方、第２油圧室５２，５２の内圧が低下
し、回転ベーン５０は図中反時計方向に回転して図示の
位置に停止する。即ち、ロータリーバルブ７２は、図５
に示す位置まで回動するが、その後は、第１油圧室５
１，５１の内圧の上昇に伴い回転ベーン５０のみが回転
して第１，第２供給通路孔７９，８０と第１，第３供給
用孔６６ａ，６６ｂの合致位置がずれて、やがて第１，
第３供給用孔６６ａ，６６ｂがロータリーバルブ７２の
周壁部で閉成される位置まで回転する。この位置では、
両羽根部５０ｂ，５０ｂの一側面が各仕切壁５６，５７
の一方側テーパ面５６ａ，５７ａに当接している。

【００４９】このため、制御シャフト１８も回転ベーン
５０と同方向へ回転し、偏心カム２１のカム作用によっ
て環状ディスク９の中心が駆動軸２（カムシャフト３）
の中心に対し偏心する。これにより吸気弁の実際のバル
ブリフト特性がカムリフト特性に対し変形し、開時期が
遅れると同時に閉時期が早くなって、バルブ作動角が小
さくなる。つまり、上記のように機関低速低負荷域で
は、吸気弁の開時期が少し遅れ、閉時期が早くなること
によって、吸排気弁のバルブオーバラップが小さくな
り、燃焼室の残留ガスが減少し、安定した燃焼により燃
費の向上が図れる。また、早い閉時期により、吸気充填
効率が向上し、低速トルクを高めることができる。

【００５０】一方、機関が高回転域に移行した場合は、
前述の作用とは逆に、コントロールユニット８３からの
制御信号によって駆動ロッド７６を同方向に回転させ
て、ロータリーバルブ７２を図６に示す位置に回転させ
る。これによって、今度は、第１，第２供給通路孔７
９，８０が一時的に第２，第４供給用孔６７ａ，６７ｂ
に連通して油圧供給通路６５から第２油圧室５２，５２
内に油圧が供給される。同時に、第１，第２排出通路孔
８１，８２が図６Ｃ，Ｄに示すように第１，第３排出用
孔６９ａ，６９ｂに連通して第１油圧室５１，５１内の
油圧が排出通路６８からシリンダヘッド１上に排出され
る。このとき、第１，第３供給用孔６６ａ，６６ｂは、
図６Ａ，Ｂに示すようにロータリーバルブ７２の周壁部
によって閉成状態が維持され、第１，第２供給通路孔７
９，８０との連通が遮断されている。

【００５１】したがって、第２油圧室５２，５２の内圧
が上昇する一方、第１油圧室５１，５１の内圧が低下
し、回転ベーン５０は図中時計方向に回転して図７Ａ〜
図７Ｄに示す位置に停止する。つまり、この場合も、ロ
ータリーバルブ７２は、図６に示す位置まで回動する
が、その後は、上下第２油圧室５２，５２の内圧上昇に
伴い回転ベーン５０のみが回転して第１，第２供給通路
孔７９，８０と第２，第４供給用孔６７ａ，６７ｂの合
致がずれて、やがて第２，第４供給用孔６７ａ，６７ｂ
がロータリーバルブ７２の周壁部で閉成される位置まで
回転する（図７参照）。この位置で両羽根部５０ｂ，５
０ｂの各他側面が他方側テーパ面５６ｂ，５７ｂに当接
してそれ以上の回転が規制される。

【００５２】このため、制御シャフト１８も同方向へ回
転し、偏心カム２１のカム作用によって、環状ディスク
９の中心が駆動軸２の中心と合致するようになる。

【００５３】依って、この場合は、環状ディスク９と駆
動軸２との間に回転位相は生じず、カムリフト特性に沿
ったバルブリフト特性となる。つまり、低速低負荷域に
比較して、作動角が大きくなり、開時期が早くなると共
に、閉時期が遅くなるため、吸気慣性力を利用した吸気
充填効率が向上し、高出力化が図れる。

【００５４】また、機関が例えば低回転域から所定の中
間運転域に移行した場合は、コントロールユニット８３
からの制御信号によって駆動ロッド７６を介してロータ
リーバルブ７２が図５の位置から所定の中間回転位置ま
で時計方向へ回転する。このため、第１，第２供給通路
孔７９，８０が第２，第４供給用孔６７ａ，６７ｂに一
時的に連通すると同時に、第１，第２排出通路孔８１，
８２も第１，第３排出用孔６９ａ，６９ｂに連通する。
したがって、第２油圧室５２，５２の内圧が上昇する一
方、第１油圧室５１，５１の内圧が低下し、回転ベーン
５０が図５に示す位置から時計方向へ回転して各孔６７
ａ，６７ｂ、７９，８０の合致位置がずれて第１，第３
排出用孔６９ａ，６９ｂがロータリーバルブ７２の周壁
部によって閉成されると同時に、第２，第４排出用孔７
０ａ，７０ｂも閉成されて各油圧室５１，５２内の油圧
の給排が停止される。尚、このとき、第１，第３供給用
孔６６ａ，６６ｂは、ロータリーバルブ７２の周壁部に
よって常時閉成されていることは前述と同様である。

【００５５】これによって、制御シャフト１８が回転ベ
ーン５０を介して目標の回転位置に保持される。このた
め、吸気弁の作動角を任意の中間作動角に制御すること
が可能になる。つまり、制御ハウジング１０を介して環
状ディスク９を駆動軸２の軸心に対して任意の偏心位置
に無段階に位置決めすることができ、バルブタイミング
を機関運転状態の変化に応じて無段階に制御することが
できる。

【００５６】しかも、カムシャフト３から制御シャフト
１８に伝達された回転トルク変動を各油圧室５１，５２
内の油圧ダンパー作用によって吸収することが可能にな
る。このため、制御シャフト１８に固定された偏心カム
２１の外周面とカム嵌合孔１９の内周面間の作動時にお
ける打音や摩耗等の発生が防止される。

【００５７】さらに、電磁アクチュエータ４７は、上記
回転トルク変動の伝達が遮断されると共に、単にロータ
リーバルブ７２を回転駆動するだけであるからステップ
モータ部７１の駆動負荷を十分に小さくすることが可能
となり、制御機構２５全体の小型化が図れる。

【００５８】また、各供給用孔６６ａ〜６７ｂと供給通
路孔７９，８０並びに各排出用孔６９ａ〜６９ｂと排出
通路孔８１，８２の開口面積を周方向に沿って夫々大き
く設定できるため、ロータリーバルブ７２の回転に伴う
各対応する孔、例えば第１，第３供給用孔６６ａ，６６
ｂと供給通路孔７９，８０及び第２，第４排出用孔７０
ａ，７０ｂと排出通路孔８１，８２との重なり合う時間
が短縮化され、つまり連通するまでの速度が早くなる。
この結果、環状ディスク９の駆動軸２に対する前述の偏
心方向への移動時間あるいは同心方向への移動時間が十
分に短縮化されて、制御応答性が向上する。特に、各油
圧室５１，５１、５２，５２に対する油圧の供給側と排
出側の両方の制御時間を短縮化できるので、応答性が著
しく向上する。

【００５９】次に、本発明の要部である制御シャフト１
８の回転位置を規制するストッパ手段について説明す
る。この実施例においては、制御シャフト１８の外周面
の一部に、図９に示すような突起部９１が設けられてい
る。この突起部９１は、制御シャフト１８とは別部材と
して形成され、かつ図示せぬねじ等により制御シャフト
１８外周面に堅固に固定されている。そして、この突起
部９１と当接するように、カムブラケット５にストッパ
９２が設けられており、両者の当接によって、制御シャ
フト１８の一方への回転を所定位置に規制している。上
記ストッパ９２は、カムブラケット５の側面に設けられ
たブロック９３のねじ孔に螺合しており、かつロックナ
ット９４によって固定されている。従って、ストッパ９
２を進退させて、その位置を調整することが可能であ
る。またストッパ９２をカムブラケット５に設けること
により、シリンダヘッド１自体の鋳型の変更は全く不要
である。

【００６０】上記突起部９１がストッパ９２に当接して
いるとき、上述した油圧アクチュエータ４６は、図５に
示した状態の近傍位置にあり、環状ディスク９の駆動軸
２中心に対する偏心量が最も大きくなっている。つまり
アイドル時に適したバルブ作動角の最も小さな特性とな
っている。また、このように偏心した状態では、バルブ
スプリング反力が偏心カム２１に作用し、制御シャフト
１８を回転させようとするが、このバルブスプリング反
力による回転力は、上記突起部９１とストッパ９２とを
互いに押し付ける方向に作用する。

【００６１】この実施例の構成によれば、制御機構２５
が仮に故障した場合でも、制御シャフト１８の回転位置
は、所期の回転位置に保持され、バルブ作動角が過度に
狭くなることがない。従って、バルブ異常運動の発生を
防止できる。また、油圧アクチュエータ４６に導入され
る油圧が非常に低い機関始動時においても、制御シャフ
ト１８の回転位置が所期の位置に保持され、所定のバル
ブリフト特性を確実に確保することができる。従って、
始動を安定的に行うことができるとともに、始動直後の
アイドル運転を安定したものとすることができる。特
に、上記のストッパ手段は、制御シャフト１８自体を直
接に位置決めするので、制御機構２５側で位置規制する
場合に比べて、非常に精度が高いものとなる。すなわ
ち、制御機構２５と制御シャフト１８との連結部には、
図８に拡大して示すように、平行２平面からなる嵌合面
の間に、必ず微小な隙間Ｓが存在し、これによって、微
小角度θの遊びが発生する。そのため、油圧アクチュエ
ータ４６側で回転位置を規制しても、その遊びの分だけ
精度が低下することになるが、制御シャフト１８自体の
回転を規制することにより、上記の遊びの影響を排除で
き、常に一定のバルブリフト特性を確保できる。

【００６２】また上記のように制御シャフト１８を直接
高精度に位置決めすることから、その規制位置でもっ
て、いわゆる学習制御を行うことが可能となる。なお、
この場合は、制御シャフト１８の回転位置を検出する制
御シャフト回転位置検出手段が必要であり、例えば制御
シャフト１８の制御機構２５とは反対側の端部にロータ
リエンコーダ等の回転角センサが設けられる。図１０
は、この学習制御のフローチャートを示したもので、ス
テップ（図中ではＳと記す）１において、機関回転数、
負荷、油温等の機関運転条件を読み込み、ステップ２
で、これに対応した回転位置を目標として制御機構２５
により制御シャフト１８を回転駆動する。そして、ステ
ップ３で、上記回転角センサによって実際の回転位置を
検出する。なお、この位置検出は前回学習した規制位置
を基準点（例えば０点）として行われる。ステップ４で
は、検出位置と目標位置とを比較し、ここで両者が一致
するように、ステップ１〜ステップ４の処理が繰り返さ
れる。ステップ５では、制御シャフト１８の回転が上述
したストッパ手段により機械的に規制される条件にある
か否かを判定し、その条件のときにステップ６へ進む。
ステップ６では、その強制的に規制されている状態での
制御シャフト１８の実際の位置を回転角センサでもって
検出し、これを以後の基準点として学習する。これによ
って、制御機構２５の取付精度の個体差や経時変化を容
易に吸収することができる。

【００６３】なお、上記の学習制御のためには、制御シ
ャフト１８の回転位置の規制を、バルブ作動角が最大と
なる回転位置でもって行うようにすることも可能ではあ
るが、同一の機関運転条件が継続しやすいアイドル時、
あるいは始動直後に学習を行うためには、前述した実施
例のようにバルブ作動角が最小となる位置で規制するこ
とが好ましい。

【００６４】また、図１１は、ストッパ手段を２方向に
設けた例である。つまり、バルブ作動角が最小となる位
置に前述したストッパ９２が設けられているとともに、
バルブ作動角が最大となる位置に第２のストッパ９５が
設けられている。このストッパ９５も、やはり進退可能
なボルトからなり、ロックナット９６によって固定され
ている。

【００６５】ところで、上記のように制御シャフト１８
の回転をストッパ手段でもって強制的に規制すると、位
置規制された状態でも制御機構２５によって制御シャフ
ト１８が駆動され続け、制御シャフト１８のねじれや油
圧アクチュエータ４６の無用な負荷が生じるおそれがあ
る。この問題は、位置規制される回転位置に制御すべき
ときに、その直前の位置に制御機構２５によって保持
し、油圧アクチュエータ４６による駆動力がストッパ手
段に作用しないようにすることによって、回避すること
ができる。

【００６６】図１２は、この制御を示すフローチャート
であって、ステップ１では、そのときの機関運転条件
が、制御シャフト１８を基準位置（ストッパ手段により
規制される位置）とする基準位置条件であるか否かを判
定する。運転条件がこの条件以外の場合は、ステップ２
およびステップ３へ進み、運転条件に対応して設定され
る目標回転位置へ制御機構２５によって制御する。つま
り、通常の制御となる。これに対し、ステップ１で基準
位置条件である場合は、ステップ４へ進み、実際の制御
シャフト１８の回転位置を検出するとともに、ステップ
５へ進み、その初期位置の補正を行う。具体的には、突
起部９１がストッパ９２から極僅かだけ離れる方向に制
御機構２５でもって回転させ、かつその位置を保持す
る。

【００６７】これにより、油圧アクチュエータ４６によ
る駆動力は、突起部９１およびストッパ９２に作用しな
い。そして、油圧が十分でない始動時やアイドル時に、
バルブスプリング反力により制御シャフト１８が回転し
ようとした場合にのみ、突起部９１がストッパ９２に実
際に衝突することになる。従って、突起部９１やストッ
パ９２の経時的な摩耗や制御シャフト１８のねじれを抑
制できる。なお、上記の制御は、始動後、強制的な規制
位置での学習を行い、この学習が終わった後に開始する
ようにするとよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の断面図。

【図２】図１のＥ−Ｅ線に沿った断面図。

【図３】この実施例における制御機構の縦断面図。

【図４】この制御機構の分解斜視図。

【図５】本実施例の環状ディスクが偏心位置にあるとき
の油圧アクチュエータの状態を示し、Ａは図３のＡ−Ａ
線断面図、Ｂは同図のＢ−Ｂ線断面図、Ｃは同図のＣ−
Ｃ線断面図、Ｄは同図のＤ−Ｄ線断面図である。

【図６】環状ディスクを偏心状態から同心位置へ移動さ
せるためにロータリーバルブを他方向へ回転させた状態
を示し、Ａは図３のＡ−Ａ線断面図、Ｂは同図のＢ−Ｂ
線断面図、Ｃは同図のＣ−Ｃ線断面図、Ｄは同図のＤ−
Ｄ線断面図である。

【図７】環状ディスクが同心位置にあるときの油圧アク
チュエータの状態を示し、Ａは図３のＡ−Ａ線断面図、
Ｂは同図のＢ−Ｂ線断面図、Ｃは同図のＣ−Ｃ線断面
図、Ｄは同図のＤ−Ｄ線断面図である。

【図８】制御シャフトと油圧アクチュエータとの連結部
の断面図。

【図９】ストッパ部分の構成を示す断面図。

【図１０】学習制御の処理の流れを示すフローチャー
ト。

【図１１】バルブ作動角の最小位置と最大位置の双方に
ストッパ手段を設けた実施例を示す断面図。

【図１２】規制位置の直前位置に保持するようにした制
御を示すフローチャート。

【符号の説明】 １…シリンダヘッド ２…駆動軸 ３…カムシャフト ４…第１フランジ部 ５…カムブラケット ８…第２フランジ部 ９…環状ディスク １０…制御ハウジング １８…制御シャフト ２１…偏心カム ２２…偏心ブッシュ ２５…制御機構 ４６…油圧アクチュエータ ４７…電磁アクチュエータ ９１…突起部 ９２…ストッパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日高 章 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数気筒に亙って配設され、かつ機関の
   回転に同期して回転する駆動軸と、 この駆動軸の外周に相対回転可能に嵌合し、かつ各気筒
   毎に分割されているとともに、それぞれが吸排気弁を駆
   動する複数個のカムを外周に有する円筒状のカムシャフ
   トと、 各カムシャフトの端部に鍔状に設けられた第１フランジ
   部と、 上記第１フランジ部にそれぞれ対向するように上記駆動
   軸側に設けられた第２フランジ部と、 上記両フランジ部の間にそれぞれ配設された環状ディス
   クと、 この環状ディスクと両フランジ部との間で互いの偏心を
   許容しつつ回転運動を伝達するための半径方向に沿った
   各一対の係合溝および該係合溝に係合する各一対のピン
   と、 上記環状ディスクを回転自在に保持するとともに、円形
   のカム嵌合孔およびブッシュ嵌合孔が開口形成された制
   御ハウジングと、 内周面が固定シャフトの外周に回転可能に嵌合するとと
   もに、外周面が上記制御ハウジングのブッシュ嵌合孔に
   回転可能に可能し、上記制御ハウジングを軸直角方向に
   沿って移動可能に支持する偏心ブッシュと、 上記制御ハウジングのカム嵌合孔に回転可能に嵌合した
   偏心カムを有し、その回転によって上記制御ハウジング
   を軸直角方向に沿って移動させる制御シャフトと、 上記制御シャフトの回転位置を変化させるように該シャ
   フトを回転駆動するアクチュエータと、 を備えてなる内燃機関の吸排気弁駆動制御装置におい
   て、 上記制御シャフトの回転を所定の回転位置において規制
   するストッパ手段を、制御シャフト自体と機関本体側と
   の間に設けたことを特徴とする内燃機関の吸排気弁駆動
   制御装置。
2. 【請求項２】 上記ストッパ手段は、バルブ作動角が最
   小となる制御シャフトの回転位置において位置規制を行
   うものであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関
   の吸排気弁駆動制御装置。
3. 【請求項３】 上記制御シャフトの回転位置を検出する
   制御シャフト回転位置検出手段を有し、制御シャフトの
   位置規制時に、制御シャフト回転位置の学習を行うこと
   を特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸排気弁駆動制
   御装置。
4. 【請求項４】 上記ストッパ手段により規制されるべき
   回転位置の直前位置に上記アクチュエータによって保持
   し、上記アクチュエータによる駆動力がストッパ手段に
   作用しないようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   内燃機関の吸排気弁駆動制御装置。
5. 【請求項５】 上記ストッパ手段は、制御シャフト外周
   に設けられた突起部と、該突起部に当接するようにシリ
   ンダヘッド上のカムブラケットに設けられたストッパと
   からなることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸
   排気弁駆動制御装置。
6. 【請求項６】 上記ストッパが位置調整可能であること
   を特徴とする請求項５記載の内燃機関の吸排気弁駆動制
   御装置。