WO2007052686A1

WO2007052686A1 - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: WO2007052686A1
Application number: PCT/JP2006/321823
Authority: WO
Inventors: Yoshiaki Miyazato; Takahide Koshimizu; Takao Yuasa; Eiichi Hioka; Yuji Yoshihara; Takashi Inoue
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2007-05-10
Also published as: JP2007127023A

Abstract

　コントロールシャフト１６は、最大リフト量及び作用角を変更するために用いられる。モータ６１により、コントロールシャフト１６は軸線を中心に回転する。また、コントロールシャフト１６とスライダ２６とを連結する連結部材４８は、スライダ２６内の溝３４に嵌め込まれるとともに、コントロールシャフト１６の外周面に設けられたねじ部３１に係合される。この場合、最大リフト量及び作用角を変更するには、ギヤを介して、モータ６１の回転を直接的にコントロールシャフト１６に伝達すればよい。つまり、モータ６１の回転運動を直線運動に変換してコントロールシャフト１６に伝達するための直動機構が不要になる。

Description

明細書

内燃機関の可変動弁装置

技術分野

[0001] 本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

背景技術

[0002] 自動車用エンジンの内燃機関として、吸気バルブ又は排気ノレブの最大リフト量、及びこれら機関バルブを駆動するカムの作用角を変更する可変動弁機構を備えたものが提案されている。この可変動弁機構は、内燃機関の運転状態に応じて駆動される (特許文献 1参照)。

[0003] 可変動弁機構は、軸を中心に揺動する入力アーム及び出力アームと、両アームを貫通して配置される円筒状のスライダとを備えている。入力アームは、回転するカムに押圧されて揺動する。出力アームは、入力アームと共に揺動して機関バルブを昇降させる。スライダは、異なる方向に傾斜する歯力もなるギヤを有し、このギヤにより、入力及び出力アームに対してそれぞれ連結されている。また、スライダと、スライダ内に挿入されたコントロールシャフトとは、連結部材によって連結されている。この可変動弁機構によれば、コントロールシャフトを軸方向に移動させ、スライダを軸方向に移動させることにより、入力アームの先端と出力アームの先端との相対位置が変更され、機関バルブの最大リフト量及び作用角が変更される。

[0004] この文献によれば、コントロールシャフトは、油圧式のァクチユエータによって駆動される。油圧式のァクチユエータを用いる場合、作動油の粘度や油圧の影響を受けて、ノレブ特性の制御性が悪ィ匕することがある。この理由から、油圧式のァクチユエ一タに代えて、モータによりコントロールシャフトを駆動する方法が考えられる。この方法によれば、モータの回転運動が直動機構 (例えばボールねじを用いた機構)を通じて直線運動に変換されてコントロールシャフトに伝達されることにより、コントロールシャフトが軸方向に駆動される。

特許文献 1：特開 2001— 263015公報

発明の開示 [0005] 上記のように、モータを用いてコントロールシャフトを駆動させることで、作動油によりバルブ特性の制御性が悪ィ匕することは回避できる。し力しながら、この構成によれば、モータとコントロールシャフトとの間に直動機構を設ける必要があるため、その分、装置の構成が複雑になるという問題がある。

[0006] 本発明の目的は、装置の構成が複雑にならず、モータを用いて機関ノレブのバルブ特性を変更することのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。上記の課題を解決するため、本発明の第一の態様によれば、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を変更するのに用いられるスライダと、スライダ内に挿入され、連結部材を介してスライダに連結されるコントロールシャフトとを備え、モータによりコントロールシャフトを駆動してスライダをコントロールシャフトの軸線に沿って移動させることにより機関バルブのバルブ特性が変更される内燃機関の可変動弁装置において、モータにより、コントロールシャフトは軸線を中心に回転され、コントロールシャフトの外周面には、雄ねじを有するねじ部が形成され、スライダの内周面には、コントロールシャフトの外周面に沿って延びる溝が形成され、連結部材は、コントロールシャフトの雄ねじに係合されるとともに、スライダ内の溝に嵌め込まれている。

[0007] 上記の構成によれば、モータによりコントロールシャフトが回転されると、連結部材は、コントロールシャフトの雄ねじに係合されたままコントロールシャフトの軸線に沿つて移動する。そして、連結部材によりスライダが押圧されて、スライダが軸方向に移動することにより、機関バルブのバルブ特性が変更される。この場合、コントロールシャフトを回転するには、モータの回転運動を直線運動に変換することなぐ回転運動のままコントロールシャフトに伝達すればよい。よって、モータの回転運動を直線運動に変換しコントロールシャフトに伝達する直動機構を省くことができ、その分、装置の構成を簡素化することができる。従って、装置の構成が複雑にならず、モータを用いて機関バルブのバルブ特性を変更することができる。

[0008] 上記の内燃機関の可変動弁装置において、溝は、スライダ内の全周に亘つて形成され、連結部材の周方向の長さは、同溝の周方向の一部の長さに対応して設定され、スライダは、コントロールシャフトの軸線を含む面で分割可能である。

[0009] 上記の構成によれば、コントロールシャフトとスライダとは次のようにして連結される。すなわち、スライダにコントロールシャフトを挿入した状態で、スライダが 2つの部分に分割され、一方の部分の溝に連結部材が嵌め込まれる。その後、溝内の連結部材がコントロールシャフトのねじ部と一致するように、分割された 2つの部分が位置合わせされて結合されることにより、コントロールシャフトの雄ねじに連結部材が係合される。以上の作業を行うことにより、連結部材は、スライダの溝に嵌め込まれるとともに、コントロールシャフトの雄ねじに係合される。

[0010] 上記の内燃機関の可変動弁装置において、溝は、スライダ内の全周に亘つて形成され、連結部材は、溝に嵌め込まれるブッシュと、ブッシュを貫通し、かつ雄ねじに係合されるピンとからなり、ブッシュの周方向の長さは、溝の周方向の一部の長さに対応して設定され、スライダには、ピンを挿通するための孔が、スライダの外周面と溝とを連通するように形成されて、る。

[0011] 上記の構成によれば、コントロールシャフトとスライダとは次のようにして連結される。

まず、スライダカコントロールシャフトが取り外された状態で、スライダの孔と対応する位置にブッシュが嵌め込まれる。次に、スライダ内にコントロールシャフトが挿入されて、コントロールシャフトのねじ部がブッシュと対応する位置に配置される。そして、ピンがスライダの孔力挿入されて、ブッシュを貫通するとともに、ねじ部の雄ねじに係合される。以上の作業を行うことにより、連結部材は、スライダの溝に嵌め込まれるとともに、コントロールシャフトの雄ねじに係合される。

[0012] また、この作業を通じてブッシュをスライダ内の溝に嵌め込むことができるのは、ブッシュの周方向の長さが溝の周方向の一部の長さに対応して設定されているためである。仮に、ブッシュがリング状に形成され、ブッシュの周方向の長さが溝の周方向の全長と等しい場合、スライダカコントロールシャフトが取り外された状態で、スライダ内の溝にブッシュを嵌め込むことはできない。この場合、ブッシュを溝に嵌め込むには、例えば、スライダを溝と対応する位置で分割し、その状態で、スライダ内の溝にブッシュを取り付けなければならない。上記の構成によれば、こうした連結部材の煩雑な取り付け作業を省くことができ、連結部材をスライダに容易に取り付けることができる。

[0013] 上記の内燃機関の可変動弁装置において、回転する吸気カムとの係合に基づき軸線の周りに揺動する入力アームと、入力アームと共に前記軸線を中心に揺動して吸気バルブを昇降させる出力アームとを備え、スライダは、入力アーム及び出力アームに連結され、スライダを軸方向に移動させて入力アームの先端と出力アームの先端との相対位置を変更することにより吸気バルブの最大リフト量及び吸気カムの作用角が変更され、最大リフト量及び作用角が大きい部分では、雄ねじのリード角が大きく設定され、最大リフト量及び作用角が小さい部分では、雄ねじのリード角が小さく設定されている。

[0014] 吸入空気量の多い機関運転領域では、最大リフト量及び吸気カムの作用角が大きくなるように吸気バルブが制御され、吸入空気量の少ない機関運転領域では、吸気バルブの最大リフト量及び作用角が小さくなるように制御される。ここで、吸入空気量が多い場合、最大リフト量及び作用角が所望の値力外れたとしても、吸入空気量の適正値からの実際値のずれの割合は小さいため、最大リフト量及び作用角の制御に及ぼす影響は小さい。従って、最大リフト量及び作用角が大きく設定されている場合

、最大リフト量及び作用角の制御精度を上げることよりも、むしろモータの消費電力を少なく抑えるために最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することが求められる。一方、内燃機関の吸入空気量が少ない場合、最大リフト量及び作用角が所望の値力も外れたとき、吸入空気量の適正値からの実際値のずれの割合は大き、ため、最大リフト量及び作用角の制御に及ぼす影響は大きい。従って、最大リフト量及び作用角が小さく設定されている場合、最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することよりも、むしろ吸入空気量を適正値に近づけるために最大リフト量及び作用角の制御精度を上げることが求められる。

[0015] 上記の構成によれば、最大リフト量及び作用角に関するこうした要求に対応することができる。すなわち、最大リフト量及び作用角が大きい場合、コントロールシャフトの回転量に対する最大リフト量及び作用角の変化量が大きいため、最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することができる。また、最大リフト量及び作用角が小さい場合、コントロールシャフトの回転量に対する最大リフト量及び作用角の変化量が小さいため、最大リフト量及び作用角を微調整することができ、最大リフト量及び作用角を精度よく所望の値に制御することができる。 [0016] 上記の内燃機関の可変動弁装置において、連結部材の雄ねじとの係合部分につ V、てその横断面は円形状を有して！/、る。

上記構成によれば、コントロールシャフトが回転すると、ねじ部の雄ねじに連結部材力 S押されることにより、連結部材はコントロールシャフトの軸線に沿って移動する。この場合、雄ねじと連結部材との係合部分についてその横断面は円形状を有しているため、連結部材と雄ねじとの接触面積が小さく抑えられる。このため、コントロールシャフトの回転に伴い、連結部材が係合される雄ねじのリード角が変化しても、連結部材と雄ねじとの引っ掛力りが抑制される。よって、連結部材をコントロールシャフトの軸線に沿ってスムーズに移動させることができる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本実施形態の可変動弁装置が適用されるエンジンのシリンダヘッドを拡大して示す部分断面図である。

[図 2]バルブリフト可変機構の内部構造を示す斜視図である。

[図 3]入力アーム及び出力アームの内部構造を示す斜視図である。

[図 4]スライダとコントロールシャフトとの連結構造及びスライダの動作を説明するための断面図である。

[図 5] (a)は従来のコントロールシャフトとスライダとの連結構造、及びスライダの動作を説明するための模式図であり、 (b)は本実施形態のコントロールシャフトとスライダとの連結構造及びスライダの動作を説明するための模式図である。

[図 6]図 4の 6— 6線に沿った断面図である。

[図 7]本実施形態のコントロールシャフトとスライダとの連結作業を説明するための断面図である。

[図 8]本実施形態のコントロールシャフトとスライダとの連結作業を説明するための断面図である。

[図 9]図 8の 9— 9線に沿った断面図である。

[図 10]本実施形態のコントロールシャフトとスライダとの連結作業を説明するための断面図である。

[図 11]変形例のコントロールシャフトとスライダとの連結作業を説明するための断面図である。

[図 12]変形例のコントロールシャフトとスライダとの連結作業を説明するための断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下、本発明を自動車用エンジンの可変動弁装置に具体化した一実施形態を図 1 〜図 10に従って説明する。

図 1に示すように、エンジン 1は、シリンダヘッド 2、シリンダブロック 3、及びピストン 5 によって区画された燃焼室 6を備えている。この燃焼室 6には、 2つの吸気通路 7と、 2 つの排気通路 8とがそれぞれ接続されている（図 1には一方のみ図示)。吸気バルブ 9は、吸気通路 7と燃焼室 6とを連通又は遮断するように駆動され、排気バルブ 10は、排気通路 8と燃焼室 6とを連通又は遮断するように駆動される。各気筒には、 2つの吸気バルブ 9と、 2つの排気バルブ 10とがそれぞれ設けられている。

[0019] シリンダヘッド 2には、吸気バルブ 9を駆動するための吸気カムシャフト 11と、排気バルブ 10を駆動するための排気カムシャフト 12とが設けられている。吸気及び排気カムシャフト 11, 12は、エンジン 1のクランクシャフトの回転運動がベルトを介して伝達されることにより回転する。吸気カムシャフト 11には、吸気カム 11aが設けられている。また、排気カムシャフト 12には、排気カム 12aが設けられている。吸気及び排気力ムシャフト 11, 12の回転に伴い、吸気カム 11aにより吸気ノレブ 9が開閉され、排気カム 12aにより排気バルブ 10が開閉される。

[0020] また、吸気カム 11aと吸気バルブ 9との間には、吸気バルブ 9の最大リフト量及び吸気カム 11aの作用角を変更するバルブリフト可変機構 14が設けられている。吸入空気の必要量が多い場合、バルブリフト可変機構 14によって、吸気バルブ 9の最大リフト量及び吸気カム 11aの作用角は、通常よりも大きくなるように制御される。吸気バルブ 9の最大リフト量及び吸気カム 11aの作用角が大きくなるほど、吸気通路 7から燃焼室 6へと空気が効率よく導入される。

次に、バルブリフト可変機構 14の詳細な構造について説明する。

[0021] バルブリフト可変機構 14は、入力アーム 17及び出力アーム 18を備えている。入力アーム 17は、吸気カム 11aの回転に伴い、そのカム形状に応じて、ロッカシャフト 15 及びコントロールシャフト 16の軸線を中心に揺動する。ロッカシャフト 15及びコント口ールシャフト 16は、吸気カムシャフト 11と平行に配置されている。出力アーム 18は、入力アーム 17と共にコントロールシャフト 16の軸線を中心に揺動する。入力アーム 1 7には、ローラ 19が回転可能に取り付けられている。ローラ 19は、コイルスプリング 20 の付勢力により、吸気カム 11aに押しつけられている。また、出力アーム 18が口ッカァーム 21に押しつけられた状態で揺動することにより、吸気バルブ 9は昇降させられる

[0022] ロッカアーム 21は、その基端部にて、ラッシュアジヤスタ 22により支持されている。口ッカアーム 21の先端部は、吸気バルブ 9と接触している。ロッカアーム 21の中央部には、ローラ 23が回転可能に支持されている。ロッカアーム 21は、吸気バルブ 9のバルブスプリング 24により出力アーム 18に向けて付勢されて、る。この付勢力によって、ローラ 23は、出力アーム 18に対して押しつけられている。

[0023] 従って、吸気カム 11aにより、入力アーム 17及び出力アーム 18が揺動されると、出力アーム 18は、ロッカアーム 21を介して吸気バルブ 9を昇降させ、その吸気バルブ 9 により吸気通路 7を開閉させる。本実施形態のバルブリフト可変機構 14によれば、入力アーム 17の先端及び出力アーム 18の先端の相対位置が変更され、それにより、吸気バルブ 9の最大リフト量、及び吸気カム 11aの吸気バルブ 9に対する作用角が変更される。この場合、入力アーム 17の先端と出力アーム 18の先端とを接近させれば、吸気ノレブ 9の最大リフト量及び吸気カム 11aの作用角はいずれも小さくなる。逆に、入力アーム 17の先端と出力アーム 18の先端とを離間させれば、吸気バルブ 9の最大リフト量及び吸気カム 1 laの作用角はいずれも大きくなる。

[0024] 次に、入力アーム 17と出力アーム 18との相対回動させるときのバルブリフト可変機構 14の動作について、図 2及び図 3を参照して説明する。

図 2に示すように、バルブリフト可変機構 14は、円筒状のスライダ 26を備えている。入力アーム 17及び出力アーム 18の基端にはそれぞれ中空円筒部 17a、 18aが設けられている。それらの中空円筒部 17a, 18a内にはスライダ 26が収納されている。スライダ 26は、入力アーム 17及び出力アーム 18の内側に配設されている。スライダ 26の外壁において、長手方向の中央部には、ヘリカルスプライン 27を有する入力ギヤ 27 aが設けられている。また、スライダ 26の外壁において、長手方向の両端部には、ヘリカルスプライン 29を有する出力ギヤ 29aが設けられている。スライダ 26の内部には、パイプ状をなすロッカシャフト 15が挿入されている。

[0025] 図 3に示すように、入力アーム 17の円筒部 17aの内壁には、ヘリカルスプライン 28 を有する内歯ギヤ 28aが形成されている。出力アーム 18の円筒部 18aの内壁には、ヘリカルスプライン 30を有する内歯ギヤ 30aが形成されている。入力アーム 17の内歯ギヤ 28aは、スライダ 26の入力ギヤ 27a (図 2)に係合され、出力アーム 18の内歯ギヤ 30aは、スライダ 26の出力ギヤ 29a (図 2)に係合される。ヘリカルスプライン 27, 28とへリカルスプライン 29, 30とでは、歯の傾斜方向が逆向きである。

[0026] ヘリカルスプライン 27, 29がへリカルスプライン 28, 30に係合された状態で、スライダ 26をロッカシャフト 15の軸線方向に移動させると、入力アーム 17と出力アーム 18 とが逆向きに回動して、両アーム 17, 18の先端の相対位置が変更される。具体的には、スライダ 26を図 2の矢印 L方向に移動させると、入力アーム 17の先端と出力ァーム 18の先端とが互いに接近するように相対回動される。一方、コントロールシャフト 1 6を矢印 H方向に移動させると、両アーム 17, 18の先端が互いに離間するように相対回動される。

[0027] このようにして入力アーム 17及び出力アーム 18を相対回動させることで、出力ァーム 18が揺動したときの吸気ノレブ 9の最大リフト量、及び吸気カム 11aの作用角が変更される。従って、吸入空気量の大きいエンジン 1の運転領域では、吸気バルブ 9の最大リフト量及び作用角が大きくなるように制御される。一方、吸入空気量の小さい運転領域では、吸気バルブ 9の最大リフト量及び作用角が小さくなるように制御される。

[0028] 次に、コントロールシャフト 16とスライダ 26との連結構造、及び、スライダ 26を軸方向に移動させるための構造にっヽて図 4を参照して説明する。

図 4に示すように、シリンダヘッド 2には、複数の立壁部 45が設けられている。隣接する立壁部 45間には、入力及び出力アーム 17, 18が配置されている。ロッカシャフト 15は、立壁部 45及び両アーム 17, 18を貫通している。入力アーム 17は、 2つの出力アーム 18によって挟まれた状態で配置されている。入力アーム 17は、吸気カム 11 a (図 1参照）と対応する位置に配置されている。出力アーム 18は、吸気バルブ 9 (図 1 参照）と対応する位置に配置されている。また、両アーム 17, 18の内側には、スライダ 26がロッカシャフト 15に装着された状態で配置されている。

[0029] ロッカシャフト 15の内部には、コントロールシャフト 16が挿入されている。コントロールシャフト 16は、図示しないギヤを介してモータ 61に連結されている。従って、モータ 61が駆動されると、モータ 61の回転がギヤを介してコントロールシャフト 16に伝達されて、コントロールシャフト 16は軸線を中心に回転する。

[0030] コントロールシャフト 16の外周面には、雄ねじ 32を有するねじ部 31が形成されている。ロッカシャフト 15において、ねじ部 31と対応する部分には、シャフト 15の軸線方向に延びる長穴 33が形成されている。スライダ 26の内周面には、全周に亘つて延びる溝 34が形成されている。溝 34は、コントロールシャフト 16のねじ部 31と対応する位置に設けられている。溝 34とねじ部 31との間には、コントロールシャフト 16とスライダ 26とを連結する連結部材 48が設けられている。連結部材 48は、ロッカシャフト 15の長穴 33を貫通するように配置されている。連結部材 48は、コントロールシャフト 16のねじ部 31に係合されるとともに、スライダ 26の溝 34に嵌め込まれて、る。

[0031] モータ 61によりコントロールシャフト 16が回転されると、連結部材 48は、コントロールシャフト 16の雄ねじ 32に係合されたまま長穴 33内をコントロールシャフト 16の軸線に沿って移動する。連結部材 48の移動に伴い、その連結部材 48と一体的にスライダ 26が軸方向に移動する。スライダ 26が移動すると、入力アーム 17と出力アーム 18とが相対回動し、両アーム 17, 18の先端の相対位置が変更される。また、入力ァーム 17及び出力アーム 18の揺動に伴い、スライダ 26もロッカシャフト 15の外周面に沿って回動する。スライダ 26の回動は、溝 34と、溝 34内の連結部材 48との周方向への相対移動によって許容される。

[0032] 本実施形態では、コントロールシャフト 16が正回転すると、連結部材 48及びスライダ 26は図中の矢印 H方向に移動する。このとき、入力アーム 17の先端と出力アーム 18の先端とが互いに離間して、吸気バルブ 9の最大リフト量、及び吸気カム 11aの作用角は大きくなるように変更される。一方、コントロールシャフト 16が逆回転すると、連結部材 48及びスライダ 26は図中の矢印 L方向に移動する。このとき、入力アーム 17 の先端と出力アーム 18の先端とが互いに接近して、吸気バルブ 9の最大リフト量、及び吸気カム 1 laの作用角は小さくなるように変更される。

従来の装置によれば、図 5 (a)に示すように、コントロールシャフト 16とスライダ 26とが連結部材 101によって連結されている。また、コントロールシャフト 16とモータ 61との間に直動機構 102が設けられている。直動機構 102として、例えば、ボールねじを用いた機構が用いられる。この装置では、モータ 61が駆動されると、直動機構 102によってモータ 61の回転運動が直線運動に変換されてコントロールシャフト 16へと伝達される。これにより、コントロールシャフト 16が軸方向に移動し、その移動量に応じて、吸気バルブ 9の最大リフト量及び作用角が変更される。しかし、従来の装置の場合、モータ 61とコントロールシャフト 16との間に直動機構 102を設けなければならず、その分、装置の構成が複雑になる。

[0033] これに対し、本実施形態によれば、図 5 (b)に示すように、コントロールシャフト 16とスライダ 26とを連結する連結部材 48がスライダ 26の溝 34に嵌め込まれるとともに、コントロールシャフト 16の外周面の雄ねじ 32に係合されている。この装置では、モータ 61が駆動されると、ギヤを介してモータ 61の回転運動がコントロールシャフト 16へと伝達される。これにより、コントロールシャフト 16が軸線を中心に回転し、その回転量に応じて最大リフト量及び作用角が変更される。この装置によれば、従来の装置とは異なり、モータ 61の回転運動を直線運動に変換してコントロールシャフト 16に伝達する必要はない。よって、直動機構 102を省くことができ、その分、装置の構成を簡素ィ匕することがでさる。

[0034] 次に、コントロールシャフト 16のねじ部 31について説明する。

図 4に示すように、雄ねじ 32のリード角 βは、吸気バルブ 9のリフト量及び作用角を最小にする位置（図中左端)力最大にする位置（図中右端）に向うに従ヽ徐々に大きくなるように設定されている。つまり、雄ねじ 32のリード角 /3は、吸気ノレブ 9のリフト量及び作用角を最小にする位置付近で小さく設定され、リフト量及び作用角を最大にする位置付近で大きく設定されてヽる。

吸入空気量の多い運転領域、即ち、リフト量及び作用角が大きい場合、雄ねじ 32 のリード角 13が大きい部分（ねじ部 31の右端付近)で、連結部材 48を軸方向に移動させてリフト量及び作用角が制御される。また、吸入空気量の少ない運転領域、即ち

、リフト量及び作用角が小さい場合、雄ねじ 32のリード角 /3が小さい部分（ねじ部 31 の左端付近)で、連結部材 48を軸方向に移動させてリフト量及び作用角が制御される。

[0035] 吸入空気量の多!、場合、最大リフト量及び作用角が所望の値力外れたとしても、吸入空気量の適正値力の実際値のずれの割合は小さ、ため、吸入空気量の制御に及ぼす影響は小さい。従って、最大リフト量及び作用角の制御の精度を上げることよりも、むしろモータ 61の消費電力を少なく抑えるために最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することが求められる。一方、吸入空気量の少ない場合、最大リフト量及び作用角が所望の値力外れたときに、吸入空気量の適正値からの実際値のずれの割合は大きいため、吸入空気量の制御に及ぼす影響は大きい。従つて、最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することよりも、むしろ吸入空気量を適正値に近づけるために最大リフト量及び作用角の制御精度を上げることが求められる。

[0036] 本実施形態では、最大リフト量及び作用角が小さい部分で、雄ねじ 32のリード角 β 力、さく設定され、最大リフト量及び作用角が大きい部分で、雄ねじ 32のリード角 β が大きく設定されている。つまり、最大リフト量及び作用角が大きい場合、コントロールシャフト 16の回転量に対する最大リフト量及び作用角の変化量が大きいため、最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することができる。また、最大リフト量及び作用角が小さい場合、コントロールシャフト 16の回転量に対する最大リフト量及び作用角の変化量が小さいため、最大リフト量及び作用角を微調整することができ、所望の値に制御することが容易になる。

[0037] 次に、連結部材 48について図 6を参照して詳細に説明する。

図 6に示すように、連結部材 48は、ブッシュ 35及びピン 51からなる。ブッシュ 35は、円弧状に形成されており、その周方向の長さは、溝 34の周方向の一部に対応するように設定されている。ブッシュ 35には、ピン 51を挿入するための揷入孔 36が形成されている。ピン 51は、ブッシュ 35の揷入孔 36及びロッカシャフト 15の長穴 33を貫通した状態で、コントロールシャフト 16の雄ねじ 32に係合されている。また、スライダ 26 には、その外周面と溝 34とを連通する孔 37が形成されている。孔 37は、ブッシュ 35 にピン 51を取り付ける際に用いられる。

[0038] ブッシュ 35にピン 51を取り付けるには、まず、スライダ 26からロッカシャフト 15及びコントロールシャフト 16が取り外された状態で、ブッシュ 35の揷入孔 36とスライダ 26 の孔 37とが連通するように、ブッシュ 35がスライダ 26内の溝 34に嵌め込まれる。その後、スライダ 26内にロッカシャフト 15が挿入され、ロッカシャフト 15の長穴 33とブッシュ 35の揷入孔 36とが連通するように、ロッカシャフト 15とスライダ 26との位置が調整される。そして、孔 37、長穴 33及び揷入孔 36が連通した状態で、ピン 51は、孔 37からブッシュ 35の揷入孔 36に挿入されて、ブッシュ 35に取り付けられる。

[0039] ピン 51の先端部 51aは、コントロールシャフト 16に近づくほど縮径するように形成されている。この場合、ピン 51の先端部 51aの横断面は円形状を有している。このため、スライダ 26を軸方向に移動させるとき、雄ねじ 32とピン 51の先端部 51aとの接触面積は小さく抑えられる。これにより、コントロールシャフト 16の回転中に、ピン 51の先端部 51aが係合される雄ねじ 32のリード角 13が変化しても、ピン 51と雄ねじ 32との引っ掛力りが抑止される。このため、連結部材 48 (ブッシュ 35及びピン 51)をコントロールシャフト 16の軸線に沿ってスムーズに移動させることができる。

[0040] 次に、コントロールシャフト 16とスライダ 26とを連結部材 48により連結する作業手順について、図 7〜図 10を参照して詳しく説明する。

まず、スライダ 26からロッカシャフト 15及びコントロールシャフト 16が抜き出された状態で、スライダ 26の溝 34にブッシュ 35が嵌め込まれる。次に、ブッシュ 35の揷入孔 3 6とスライダ 26の孔 37とが連通するように、溝 34内でブッシュ 35の位置が調整される。続いて、スライダ 26内にロッカシャフト 15が挿入される。そして、図 7に示すように、ロッカシャフト 15の長穴 33、ブッシュ 35の揷入孔 36及びスライダ 26の孔 37が互いに連通するように、ロッカシャフト 15及びスライダ 26の位置が調整され

る。そして、ロッカシャフト 15にコントロールシャフト 16が挿入される。

[0041] 図 8及び図 9に示すように、コントロールシャフト 16は、そのねじ部 31を長穴 33、揷入孔 36及び孔 37と対向させるようにして配置される。次に、ピン 51がスライダ 26の孔 37からブッシュ 35の揷入孔 36に挿入される。そして、図 10に示すように、ピン 51の先端部 51aは、コントロールシャフト 16のねじ部 31に係合される。

[0042] 以上の作業を経て、ブッシュ 35とピン 51とからなる連結部材 48は、スライダ 26の溝 34に嵌め込まれるとともに、コントロールシャフト 16の雄ねじ 32に係合される。これにより、スライダ 26とコントロールシャフト 16とが連結部材 48を介して連結される。その後、スライダ 26の孔 37が連結部材 48から離間するように、スライダ 26とロッカシャフト 15とが相対回動させられる。例えば、スライダ 26を図 9に矢印 Cで示す角度だけ相対回動させることにより、スライダ 26、連結部材 48及びロッカシャフト 15はそれぞれ図 6 に示す位置に配置される。このときの孔 37の位置は、吸気カム 11aに押圧されて両アーム 17, 18及びスライダ 26が揺動するときに、孔 37と連結部材 48とを重複させないように設定されている。

[0043] 本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。

(1)モータ 61により、コントロールシャフト 16は軸線を中心に回転する。連結部材 4 8は、スライダ 26の溝 34に嵌め込まれるとともに、コントロールシャフト 16の外周面の雄ねじ 32に係合される。そして、この連結部材 48により、コントロールシャフト 16とスライダ 26とが連結される。この場合、モータ 61が駆動して、コントロールシャフト 16が回転すると、雄ねじ 32に係合された連結部材 48に押されてスライダ 26が軸方向に移動する。こうして、スライダ 26が移動することにより、入力アーム 17の先端と出力ァーム 18の先端との相対位置が変更され、吸気バルブ 9の最大リフト量及び吸気カム 1 laの作用角が変更される。この場合、最大リフト量及び作用角を変更するには、ギヤを介して、モータ 61の回転を直線運動に変換することなぐ回転運動のままコント口ールシャフト 16に伝達すればよい。このため、従来の装置とは異なり、モータ 61の回転運動を直線運動に変換してコントロールシャフト 16に伝達する直動機構 102が不要になる。よって、装置の構成が複雑にならず、かつモータ 61を用いて最大リフト量及び作用角を変更することができる。

[0044] (2)コントロールシャフト 16とスライダ 26とを連結するには、まず、スライダ 26から口ッカシャフト 15及びコントロールシャフト 16が抜き出された状態で、ブッシュ 35の挿入孔 36とスライダ 26の孔 37とが連通するように、スライダ 26の溝 34にブッシュ 35が嵌め込まれる。その後、ロッカシャフト 15の長穴 33、ブッシュ 35の揷入孔 36及びスライダ 26の孔 37が連通するように、スライダ 26内にロッカシャフト 15が挿入される。この状態でピン 51は、スライダ 26の孔 37からブッシュ 35の揷入孔 36に挿入される。そして、ピン 51の先端部 51aが、コントロールシャフト 16のねじ部 31の雄ねじ 32に係合される。以上の作業により、ブッシュ 35とピン 51とからなる連結部材 48は、スライダ 26 の溝 34に嵌め込まれるとともに、コントロールシャフト 16の雄ねじ 32に係合される。このようにして、スライダ 26とコントロールシャフト 16とが連結部材 48を介して連結される。

[0045] 上記の連結作業において、ブッシュ 35をスライダ 26の溝 34に嵌め込むことができるのは、ブッシュ 35が円弧形状に形成され、かつブッシュ 35の長さが溝 34の周方向の一部に対応するように設定されているためである。仮に、ブッシュ 35がリング状に形成され、ブッシュ 35の周方向の長さが溝 34の周方向の全長と等しい場合、スライダ 26からコントロールシャフト 16が取り外された状態で、スライダ 26内の溝 34にブッシュ 35を嵌め込むことはできない。この場合、例えば、スライダ 26を溝 34と対応する位置で分割した状態で、スライダ 26内の溝 34にブッシュ 35を装着しなければならない。つまり、連結部材 48 (ブッシュ 35)の取り付け作業が繁雑になる。しかし、ブッシュ 35の形状を上述したように設計すれば、連結部材 48の取り付けを簡単に行うことができる。

[0046] (3)コントロールシャフト 16のねじ部 31にあっては、最大リフト量及び作用角を小さくする部分で、雄ねじ 32のリード角 βが小さく設定され、最大リフト量及び作用角を大きくする部分で、雄ねじ 32のリード角 βが大きく設定されている。従って、吸入空気量が多い運転領域、即ち、最大リフト量及び作用角が大きくなる場合、雄ねじ 32のリード角 βが大きい部分で連結部材 48を軸方向に移動させて最大リフト量及び作用角が制御される。また、吸入空気量が少ない運転領域、即ち、最大リフト量及び作用角が大きい場合、雄ねじ 32のリード角 βが小さい部分で連結部材 48を軸方向に移動させて最大リフト量及び作用角が制御される。

[0047] ここで、吸入空気量が多ぐ最大リフト量及び作用角が大きい場合、最大リフト量及び作用角の制御の精度を上げることよりも、むしろモータ 61の消費電力を少なく抑えるため最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することが求められる。一方、吸入空気量が少なぐ最大リフト量及び作用角が小さい場合、最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することよりも、むしろ吸入空気量を適正値に近づけるため最大リフト量及び作用角の制御精度を上げることが求められる。

[0048] この点、雄ねじ 32のリード角 /3を上述したように設定すれば、こうした要求に対応することができる。この場合、最大リフト量及び作用角が大きい場合、コントロールシャフト 16の回転量に対する最大リフト量及び作用角の変化量が大きいため、最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することができる。また、最大リフト量及び作用角が小さい場合、コントロールシャフト 16の回転量に対する最大リフト量及び作用角の変化量が小さいため、最大リフト量及び作用角を微調整して所望の値に制御することが容易になる。

[0049] (4)ピン 51の先端部 51aの横断面は円形状を有している。この場合、スライダ 26を軸方向に移動させるとき、雄ねじ 32と、雄ねじ 32に係合される先端部 51aとの接触面積は小さく抑えられる。これにより、コントロールシャフト 16が回転するのに伴い、ピン 51が係合される雄ねじ 32のリード角 13が変化しても、ピン 51と雄ねじ 32との引つ掛カりが抑制される。よって、連結部材 48 (ブッシュ 35及びピン 51)をコントロールシャフト 16の軸線に沿ってスムーズに移動させることができる。

[0050] 本実施形態は、以下のように変更することもできる。

ブッシュとピンとがー体形成された連結部材 71を用いてもよい。この場合、例えば、図 11に示すように、コントロールシャフト 16の軸線を含む面で分割可能なスライダ 26 が用いられる。スライダ 26にロッカシャフト 15及びコントロールシャフト 16を挿入した状態で、スライダ 26が 2つの部分に分割され、一方の部分の溝 34に連結部材 71が嵌め込まれる。その後、ロッカシャフト 15の長穴 33とコントロールシャフト 16のねじ部 31とが一致するように、ロッカシャフト 15及びコントロールシャフト 16の位置が調節される。そして、図 12に示すように、溝 34内の連結部材 71と長穴 33及びねじ部 31とを一致させた後、分割された 2つの部分が互いに結合される。このとき、連結部材 71は、コントロールシャフト 16のねじ部 31に係合される。そして、連結部材 71によって、スライダ 26とコントロールシャフト 16とが連結される。

[0051] ピン 51の先端部 51aを円錐台形状力も円柱状に変更してもよい。本実施形態において、雄ねじ 32のリード角 βは、リフト量及び作用角を最小にする位置力最大にする位置に向力に従ヽ徐々に大きくなるように設定されて、たが、これに限定されない。例えば、リフト量及び作用角が小さい部分と、リフト量及び作用角が大きい部分とで、雄ねじ 32のリード角 βをそれぞれ固定してもよい。

雄ねじ 32のリード角 13は、ねじ部 31の全体に亘つて一定であってもよい。

排気ノレブのバルブ特性を変更する可変動弁装置に本発明を適用してもよい。最大リフト量及び作用角以外のバルブ特性、例えば、バルブタイミングを変更する可変動弁装置に本発明を適用してもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 内燃機関の機関バルブのバルブ特性を変更するのに用いられるスライダと、前記スライダ内に挿入され、連結部材を介して前記スライダに連結されるコントロールシャフトとを備え、モータにより前記コントロールシャフトを駆動して前記スライダを前記コントロールシャフトの軸線に沿って移動させることにより前記機関バルブのバルブ特性が変更される内燃機関の可変動弁装置において、

前記モータにより、前記コントロールシャフトは軸線を中心に回転され、前記コント口ールシャフトの外周面には、雄ねじを有するねじ部が形成され、前記スライダの内周面には、前記コントロールシャフトの外周面に沿って延びる溝が形成され、前記連結部材は、前記コントロールシャフトの雄ねじに係合されるとともに、前記スライダ内の溝に嵌め込まれていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

[2] 前記溝は、前記スライダ内の全周に亘つて形成され、前記連結部材の周方向の長さは、前記溝の周方向の一部の長さに対応して設定され、前記スライダは、前記コントロールシャフトの軸線を含む面で分割可能であることを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の可変動弁装置。

[3] 前記溝は、前記スライダ内の全周に亘つて形成され、前記連結部材は、前記溝に嵌め込まれるブッシュと、そのブッシュを貫通し、かつ前記雄ねじに係合されるピンとからなり、前記ブッシュの周方向の長さは、前記溝の周方向の一部の長さに対応して設定され、前記スライダには、前記ピンを挿通させるための孔カ前記スライダの外周面と前記溝とを連通するように形成されていることを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の可変動弁装置。

[4] 請求項 1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、

回転する吸気カムとの係合に基づき軸線の周りに揺動する入力アームと、前記入力アームと共に前記軸線を中心に揺動して吸気バルブを昇降させる出力ァ一ムとを備え、

前記スライダは、前記入力アーム及び前記出力アームに連結され、

前記スライダを軸方向に移動させて前記入力アームの先端と前記出力アームの先端との相対位置を変更することにより前記吸気バルブの最大リフト量及び吸気カムの作用角が変更され、最大リフト量及び作用角が大きい部分では、前記雄ねじのリード角が大きく設定され、最大リフト量及び作用角が小さい部分では、前記雄ねじのリード角が小さく設定されている

ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

前記連結部材の雄ねじとの係合部分にっ、てその横断面が円形状を有して、ることを特徴とする請求項 4記載の内燃機関の可変動弁装置。