(57)【要約】【課題】制御軸の回転位置を調整するアクチュエータに対する要求出力を低減可能なエンジンの動弁機構を提供する。【解決手段】駆動軸１１と、揺動カム１６と、動弁３０と、駆動カム１１２と、リンクアーム１２と、制御軸１３と、揺動アーム１４と、リンクロッド１５と、アクチュエータと、を備えるエンジンの動弁機構であって、回転する駆動カム１１２からリンクアーム１２が受けるモーメントが、第１の回動支点２１を介して揺動アーム１４に力として伝わり、当該力が、制御軸１３の軸直断面視における、偏心部１３２の中心と第１の回動支点中心とを結んだ直線と、制御軸中心との間の距離を腕長さとして、制御軸１３を回転させようとするモーメントを生じるときに、当該制御軸１３を回転させようとするモーメントの向きが動弁３０のリフト量又は作動角を大きくする向きとなるように、駆動軸１１の回転方向が定められている。【選択図】図７
2010127258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに同期回転する駆動軸と、
前記駆動軸の回転に応動して揺動する揺動カムと、
バルブスプリングを備え、前記揺動カムに押圧されて開弁する動弁と、
前記駆動軸に設けられた駆動カムと、
前記駆動カムを回転可能に挿通するリンクアームと、
前記駆動軸と平行に設けられ、偏心部を含む制御軸と、
前記制御軸の偏心部に回転自在に設けられ、前記リンクアームに第１の回動支点を介して連係される揺動アームと、
前記制御軸の中心線を含み、かつ、制御軸の軸直断面視において、第１の回動支点中心と制御軸中心とを結んだ直線と垂直な向きの平面に対して、前記第１の回動支点と同一側に位置する第２の回動支点を介して、前記揺動アームに連係されるとともに、第３の回動支点を介して前記揺動カムに連係されるリンクロッドと、
前記制御軸を回転制御するアクチュエータと、
を備え、
回転する駆動カムからリンクアームが受けるモーメントが、第１の回動支点を介して揺動アームに力として伝わり、当該力が、制御軸の軸直断面視における、偏心部の中心と第１の回動支点中心とを結んだ直線と、制御軸中心との間の距離を腕長さとして、前記制御軸を回転させようとするモーメントを生じるときに、当該制御軸を回転させようとするモーメントの向きが前記動弁のリフト量又は作動角を大きくする向きとなるように、前記駆動軸の回転方向が定められている、
ことを特徴とするエンジンの動弁機構。
【請求項２】
エンジンに同期回転する駆動軸と、
前記駆動軸の回転に応動して揺動する揺動カムと、
バルブスプリングを備え、前記揺動カムに押圧されて開弁する動弁と、
前記駆動軸に設けられた駆動カムと、
前記駆動カムを回転可能に挿通するリンクアームと、
前記駆動軸と平行に設けられ、偏心部を含む制御軸と、
前記制御軸の偏心部に回転自在に設けられ、前記リンクアームに第１の回動支点を介して連係される揺動アームと、
前記制御軸の中心線を含み、かつ、制御軸の軸直断面視において、第１の回動支点中心と制御軸中心とを結んだ直線と垂直な向きの平面に対して、前記第１の回動支点と同一側に位置する第２の回動支点を介して、前記揺動アームに連係されるとともに、第３の回動支点を介して前記揺動カムに連係されるリンクロッドと、
前記制御軸を回転制御するアクチュエータと、
を備え、
前記動弁のリフト量又は作動角が大きくなる側へ制御軸が回転したときの偏心部は、駆動軸の軸直断面において前記駆動軸の中心に視点を置いて見た場合に、駆動軸表面の動く向きと同じ向きに動く、
ことを特徴とするエンジンの動弁機構。
【請求項３】
前記制御軸の中心は、前記偏心部の中心の移動軌跡よりも、前記駆動軸側にあり、
前記駆動軸は、リフト量又は作動角を大きくする制御軸の回転方向と同方向へ回転する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項４】
前記偏心部の中心の移動軌跡は、前記制御軸の中心よりも、前記駆動軸側にあり、
前記駆動軸は、リフト量又は作動角を大きくする制御軸の回転方向と逆方向へ回転する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項５】
動弁のリフト量又は作動角が最大のときに、制御軸中心と偏心部中心とを結んだ線と、偏心部中心と第１の回動支点とを結んだ線と、がなす角度が、略直角になる、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項６】
動弁のリフト量又は作動角が最小のときに、制御軸中心と偏心部中心とを結んだ線と、偏心部中心と第１の回動支点とを結んだ線と、がなす角度が、最小になる、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のエンジンの動弁機構。
【請求項７】
動弁のリフト量又は作動角が最小のときに、制御軸中心と偏心部中心とを結んだ線と、偏心部中心と第１の回動支点とを結んだ線と、がなす角度が、動弁のリフト量又は作動角が最大のときに比べて小さい、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のエンジンの動弁機
【請求項８】
前記駆動カムとリンクアームは摺動接触する、
ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のエンジンの動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの動弁のリフト量及び作動角(動弁の開期間)を変更する動弁機構が提案されている(たとえば特許文献１)。
【特許文献１】特開２００２−３８９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の構造では、動弁のリフト量及び作動角を調整するために、制御軸の回転位置を制御するアクチュエータに対して大出力が要求されていた。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、制御軸の回転位置を調整するアクチュエータに対する要求出力を低減することができるエンジンの動弁機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００６】
本発明は、エンジンに同期回転する駆動軸(１１)と、前記駆動軸(１１)の回転に応動して揺動する揺動カム(１６)と、バルブスプリング(３１)を備え、前記揺動カム(１６)に押圧されて開弁する動弁(３０)と、前記駆動軸(１１)に設けられた駆動カム(１１２)と、前記駆動カム(１１２)を回転可能に挿通するリンクアーム(１２)と、前記駆動軸(１１)と平行に設けられ、偏心部(１３２)を含む制御軸(１３)と、前記制御軸(１３)の偏心部(１３２)に回転自在に設けられ、前記リンクアーム(１２)に第１の回動支点(２１)を介して連係される揺動アーム(１４)と、前記制御軸(１３)の中心線を含み、かつ、制御軸(１３)の軸直断面視において、第１の回動支点中心と制御軸中心とを結んだ直線と垂直な向きの平面に対して、前記第１の回動支点(２１)と同一側に位置する第２の回動支点(２２)を介して、前記揺動アーム(１４)に連係されるとともに、第３の回動支点(２３)を介して前記揺動カム(１６)に連係されるリンクロッド(１５)と、前記制御軸(１３)を回転制御するアクチュエータと、を備え、回転する駆動カム(１１２)からリンクアーム(１２)が受けるモーメントが、第１の回動支点(２１)を介して揺動アーム(１４)に力として伝わり、当該力が、制御軸(１３)の軸直断面視における、偏心部(１３２)の中心と第１の回動支点中心とを結んだ直線と、制御軸中心との間の距離を腕長さとして、前記制御軸(１３)を回転させようとするモーメントを生じるときに、当該制御軸(１３)を回転させようとするモーメントの向きが前記動弁(３０)のリフト量又は作動角を大きくする向きとなるように、前記駆動軸(１１)の回転方向が定められている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回転する駆動カムからリンクアームが受けるモーメントが、第１の回動支点を介して揺動アームに力として伝わり、当該力が、制御軸の軸直断面視における、偏心部の中心と第１の回動支点中心とを結んだ直線と、制御軸中心との間の距離を腕長さとして、前記制御軸を回転させようとするモーメントを生じるときに、当該制御軸を回転させようとするモーメントが前記動弁のリフト量又は作動角を大きくする向きとなるように、前記駆動軸の回転方向が定められているので、バルブスプリング反力に打ち勝って制御軸を回転させるためのアクチュエータの出力を低減できるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【０００９】
図１は、本発明によるエンジン動弁機構の一実施形態を示す斜視図である。図２は、三面図であり、図２(Ａ)は平面図、図２(Ｂ)は左側面図、図２(Ｃ)は正面図である。
【００１０】
本発明の動弁機構１０は、駆動軸１１と、リンクアーム１２と、リフト量作動角制御軸１３と、揺動アーム１４と、リンクロッド１５と、揺動カム１６と、を備える。駆動軸１１及びリフト量作動角制御軸１３は不図示の軸受に回転自在に支持される。
【００１１】
駆動軸１１は、エンジン前後方向に沿ってシリンダヘッド上部に回転自在に支持される。駆動軸１１は、エンジンのクランク軸からトルクが伝達されて回転する。駆動軸１１は、駆動軸本体１１１と駆動カム１１２とを含む。駆動軸本体１１１は中空状である。駆動軸１１は、高強度材で形成される。駆動カム１１２は、駆動軸本体１１１に固定される。駆動カム１１２は駆動軸本体１１１の軸心から偏倚した偏心回転カムである。駆動カム１１２は駆動軸本体１１１と一体回転する。駆動カム１１２は、耐摩耗材によって形成される。駆動カム１１２は、カムボディ１１２ａとボス部１１２ｂとから構成される。カムボディ１１２ａとボス部１１２ｂとは一体形成されている。カムボディ１１２ａの軸心は駆動軸本体１１１の軸心から径方向へ所定量オフセットする。駆動カム１１２は、連結ピンによって駆動軸本体１１１に連結固定される。なおこの連結構造については後述する。
【００１２】
リンクアーム１２は、大端部１２ａと小端部１２ｂとから構成される。大端部１２ａに駆動カム１１２(カムボディ１１２ａ)が回転可能なように挿通される。駆動軸の回転によって駆動カム１１２(カムボディ１１２ａ)がリンクアーム１２の大端部１２ａ内側を回転すると、リンクアームは大端部周りの(大端部中心を中心とした)モーメントを受ける。本実施形態においては、リンクアーム１２の大端部１２ａと駆動カム１１２(カムボディ１１２ａ)は互いに油潤滑によって摺動接触しており、リンクアーム１２は摺動摩擦によってモーメントを受ける。小端部１２ｂはピン２１(第１の回動支点)を介して揺動アーム１４に連結される。
【００１３】
リフト量作動角制御軸１３は、駆動軸１１と平行に配置される。リフト量作動角制御軸１３は、メインジャーナル１３１と、ウェブプレート１３３と、メインジャーナル１３１から偏心した偏心部に相当するクランクピン１３２と、から構成されるクランクシャフトである。リフト量作動角制御軸１３はアクチュエータによって所定回転角度範囲内で回転するように制御される。アクチュエータは、クランク角センサやエアフロメータ、水温センサ等の各種センサからの検出信号から検出されたエンジンの現在の運転状態に基づいてリフト量作動角制御軸１３を回転制御する。リフト量作動角制御軸１３が回転制御されると、クランクピン１３２の偏倚位置が調整され、クランクピン１３２に取り付けられた揺動アーム１４の揺動中心が変更される。すると動弁のリフト量及び作動角が変化する。詳細は後述する。
【００１４】
リンクアーム１２と連結された揺動アーム１４は、駆動軸１１の回転に応動して揺動する。揺動アーム１４は、アームボディ１４１とキャップ１４２とを備える。キャップ１４２は、クランクピン１３２を挟むようにアームボディ１４１にボルト結合される。これによって揺動アーム１４はクランクピン１３２に対して回転自在に設けられている。
【００１５】
リンクロッド１５は、揺動アーム１４及び揺動カム１６を連結する。リンクロッド１５は、断面コ状であって内側に揺動アーム１４(アームボディ１４１)の先端付近を配置してピン２２(第２の回動支点)を介して相対回転可能に結合する。すなわち、リンクロッド１５は、リフト量作動角制御軸１３の中心線を含み、かつ、リフト量作動角制御軸１３の軸直断面で見たときに、ピン２１(第１の回動支点)の中心とリフト量作動角制御軸１３の中心とを結んだ直線と垂直な向きの平面に対して、ピン２１(第１の回動支点)と同一側に位置するピン２２(第２の回動支点)を介して、揺動アーム１４に連係されている。本実施形態においては、ピン２２は、ピン２１よりもクランクピン１３２の軸心から離れている。
【００１６】
揺動カム１６は、パイプ１７に固設された一対の部材である。パイプ１７は、駆動軸１１を挿通し、駆動軸１１を中心として揺動自在である。一方の揺動カム１６が、リンクロッド１５に対してピン２３(第３の回動支点)を介して相対回転可能に連結される。揺動カム１６は上下動して動弁を開閉する。動弁は、バルブスプリングのバネ力によって常時閉状態である。揺動カム１６が下がれば、バルブスプリングのバネ力に抗して動弁が開弁する。揺動カム１６が上がれば、バルブスプリングのバネ力によって動弁が閉弁する。
【００１７】
図３は、動弁の作動角(又はリフト量(以下同様))が大きい状態の動弁機構を示す図であり、図３(Ａ)は閉弁状態を示し、図３(Ｂ)は開弁状態(最大リフト状態)を示す。
【００１８】
図中、偏心部であるクランクピン１３２の軸心Ｐ１を通る破線は、制御範囲内における軸心Ｐ１の軌跡を示している。動弁の作動角、すなわち動弁の開期間を大きくするときは、リフト量作動角制御軸１３を図３に示す位置まで回転駆動する。これにより、軸心Ｐ１(揺動アーム１４の揺動中心)は、図３に示すようにメインジャーナル１３１の軸心Ｐの上方(略直上)に保持される。この状態で駆動軸１１を回転駆動すると、その駆動力がリンクアーム１２→揺動アーム１４→リンクロッド１５→揺動カム１６と伝達し、動弁を開閉する。
【００１９】
閉弁状態では、図３(Ａ)に示すように、揺動カム１６の基円部１６ａがバルブリフタ１８に当接する。
【００２０】
開弁状態では、図３(Ｂ)に示すように、揺動カム１６は大きく揺動し、揺動カム１６の基円部１６ａからカムノーズ１６ｃにかけてのリフト部１６ｂがバルブリフタ１８に当接する。このためバルブリフタ１８の移動量Ｌ１が大きい。
【００２１】
図４は、動弁の作動角が小さい状態の動弁機構を示す図である。
【００２２】
動弁の作動角を小さくするときは、リフト量作動角制御軸１３を図４に示す位置まで回転駆動する。これにより軸心Ｐ１は、図４に示すようにメインジャーナル１３１の軸心Ｐに対して左上に保持される。この状態で駆動軸１１を回転駆動すると、その駆動力がリンクアーム１２→揺動アーム１４→リンクロッド１５→揺動カム１６と伝達し、動弁を開閉する。このとき揺動アーム１４が全体的に左上方向(駆動軸１１から離れる方向)へ移動しているので、揺動カム１６は、基円部１６ａからカムノーズ１６ｃにかけてのリフト部１６ｂの途中までしかバルブリフタ１８を押圧しない。このため、リフト量Ｌ２は図３に示したリフト量Ｌ１に比べて小さい(図４)。
【００２３】
このようにリフト量作動角制御軸１３の回転位置(姿勢)を調整することで、動弁の作動角及びリフト量が連続的に変化する。本実施形態によれば、図５に示すように動弁の作動角を大きくすると、バルブリフト量も大きくなる。
【００２４】
ここで本発明の解決課題を説明する。本発明の動弁機構の基本構造は、上述の通りであり、揺動カム１６が下がれば、バルブスプリングのバネ力に抗して動弁が開弁する。揺動カム１６が上がれば、バルブスプリングのバネ力によって動弁が閉弁する。揺動カム１６には常時、動弁側からバルブスプリングのバネ力(動弁を押し上げて閉弁しようとする力)を受けている。その力(図６に矢印Ｆ１で示す)が、揺動カム１６→リンクロッド１５→揺動アーム１４を介して、リフト量作動角制御軸１３のクランクピン１３２に伝達する(図６に矢印Ｆ２で示す)。この力Ｆ２がリフト量作動角制御軸１３を回そうと作用する。
【００２５】
したがってリフト量作動角制御軸駆動用アクチュエータは、この力Ｆ２に抗してリフト量作動角制御軸１３の回転位置(姿勢)を調整する必要があり、大出力でなければならない。そのため大形のアクチュエータを使用しなければならない。
そこで発明者らは、アクチュエータに対する要求出力を低減することについて鋭意研究を進め、本発明を完成するに至ったのである。
【００２６】
図７は、駆動軸の回転が、作動角(又はリフト量)を変化させるため、リフト量作動角制御軸を駆動するときの駆動力に与える影響を説明する図であり、図７(Ａ)は小作動角状態、図７(Ｂ)は大作動角状態を示す。
【００２７】
この実施形態においては、リフト量作動角制御軸１３の中心Ｐは、クランクピン１３２(偏心部)の中心Ｐ１の軌跡(破線)よりも、駆動軸１１１側にある。リフト量作動角制御軸駆動用アクチュエータは、作動角を大きくする場合、動弁３０からの力に抗して、図７の矢印Ｔのようにリフト量作動角制御軸１３に回転力を付与して、リフト量作動角制御軸１３の姿勢を制御する。
【００２８】
本実施形態では、駆動軸１１を回転したときに駆動カム１１２からリンクアーム１２→揺動アーム１４を介してリフト量作動角制御軸１３のクランクピン１３２に作用する力Ｆの方向が、アクチュエータの力発生方向と同じになるように、駆動軸１１を矢印Ａ方向に回転するようにした。すなわち、回転する駆動カム１１２から(摺動摩擦等により)リンクアーム１２が受けるモーメントが、ピン２１(第１の回動支点)を介して揺動アーム１４に力として伝わり、当該力が、リフト量作動角制御軸１３の軸直断面視(図７紙面)における、クランクピン１３２(偏心部)の中心Ｐ１とピン２１(第１の回動支点)の中心とを結んだ直線と、リフト量作動角制御軸１３の中心Ｐとの間の距離を腕長さとして、リフト量作動角制御軸１３を回転させようとするモーメントを生じるときに、当該リフト量作動角制御軸１３を回転させようとするモーメントの向きが動弁の作動角(又はリフト量)を大きくする向きとなるように、駆動軸１１の回転方向が定められている。リフト量作動角制御軸１３の中心Ｐが、クランクピン１３２(偏心部)の中心Ｐ１の軌跡(破線)よりも、駆動軸１１１側にある本実施形態においては、駆動軸１１は、作動角(又はリフト量)を大きくするリフト量作動角制御軸１３の回転方向と同方向へ回転する。
【００２９】
このようにすることで、駆動軸１１の回転力がアクチュエータをアシストすることとなり、アクチュエータの出力を低減できるのである。なお、このような作用は、動弁の作動角(又はリフト量)が大きくなる側へリフト量作動角制御軸１３が回転したときのクランクピン１３２(偏心部)の動きが、駆動軸１１の軸直断面において、前記駆動軸１１の中心に視点を置いて見た場合に、駆動軸表面の動く向きと同じ向きに動くように設定することで達成できる。したがって、クランクピン１３２(偏心部)の中心Ｐ１の軌跡が、リフト量作動角制御軸の中心Ｐよりも、駆動軸１１１側にある場合においては、駆動軸１１は、作動角(又はリフト量)を大きくするリフト量作動角制御軸１３の回転方向と逆方向へ回転させればよい。
【００３０】
また、リフト量作動角制御軸１３の軸心Ｐとクランクピン１３２の軸心Ｐ１とを結んだ線Ｌと、駆動カム１１２からリンクアーム１２を介してリフト量作動角制御軸１３に伝達する力Ｆの方向と、がなす角度θは、図７(Ａ)に示すように動弁３０の作動角が最小のときに最小となり、図７(Ｂ)に示すように動弁３０の作動角が最大のときに略直角になるようにした。
【００３１】
本発明の動弁機構は、上述のように、動弁３０の作動角が大きくなるとリフト量も大きくなり、動弁３０の作動角が小さくなるとリフト量も小さくなる。したがって、動弁３０がバルブスプリング３１から受ける力も、動弁作動角が大きいほど、大きくなる。本実施形態では、動弁の作動角(又はリフト量)が最大のときには、リフト量作動角制御軸１３の中心Ｐとクランクピン１３２(偏心部)の中心Ｐ１とを結んだ線と、クランクピン１３２(偏心部)の中心Ｐ１とピン２１(第１の回動支点)とを結んだ線と、がなす角度θが、略直角になる。たとえば、作動角(又は最大リフト量)が最大のときに、揺動カムが揺動する途中、なす角度θが少なくとも９０度を通過する(９０度になるタイミングがある)ように設定する。このようにすると、反力が大きく厳しい条件である大作動角(又は大リフト量)のときに、アクチュエータのアシストが十分に得られるので望ましい。さらに、動弁の作動角(又はリフト量)が最小のときに、なす角度θが最小になれば、あるいは、動弁の作動角(又はリフト量)が最小のときに、なす角度θを、動弁の作動角(又はリフト量)が最大のときに比べて小さくすれば、反力が小さく必ずしも厳しい条件ではない小作動角(又は小リフト量)以外で、アクチュエータのアシストが十分に得られるとともに、最小作動角(又は最小リフト)から最大作動角(又は最大リフト)までの作動角変化量を大きくとって、最大作動角(又は最大リフト)をより大きくすることができる。
【００３２】
図８は、動弁の作動角とアシスト率との関係を示す図である。
【００３３】
駆動軸１１からリフト量作動角制御軸１３のクランクピン１３２に作用するトルクのうち、アクチュエータをアシストするように作用するトルクの割合を、以下ではアシスト率と称する。
【００３４】
本実施形態では、図８(Ａ−１)に示すように、駆動軸１１は、作動角を大きくするリフト量作動角制御軸１３の回転方向と同方向へ回転する。このようなリンクジオメトリにすると、図８(Ａ−２)に示すように、作動角が小さいときにアシスト率も小さく、作動角が大きくなるとアシスト率も大きくなる。
【００３５】
仮に、作動角を大きくするリフト量作動角制御軸１３の回転方向と逆方向へ、駆動軸１１が回転する、図８(Ｂ−１)に示すようなリンクジオメトリにすると、図８(Ｂ−２)に示すように、作動角が小さいときにアシスト率は大きく、作動角が大きくなるとアシスト率は小さくなる。
【００３６】
アクチュエータをアシストするように作用するトルク(以下「アシストトルク」という)は、駆動軸１１からリフト量作動角制御軸１３のクランクピン１３２に作用するトルクにアシスト率を乗じて求まる。
【００３７】
したがってアシスト率が大きいと、動弁側からの力によるトルクよりもアシストトルクが大きくなってしまう可能性がある。するとリフト量作動角制御軸のトルクが正方向及び負方向に交番してしまう。交番しては、リフト量作動角制御軸を回転制御するアクチュエータのギアのバックラッシュなどから異音が発生するおそれがある。
【００３８】
しかしながら本実施形態では、作動角を大きくするリフト量作動角制御軸１３の回転方向と同方向へ駆動軸１１が回転するようなリンクジオメトリにしたので、作動角が小さいときにアシスト率も小さく、作動角が大きくなるとアシスト率も大きくなる(図８(Ａ−２))。
【００３９】
図９は、作動角が変化したときに、駆動軸の回転角度に対するリフト量作動角制御軸に作用するトルクを説明する図であり、図９(Ａ)は小作動角状態、図９(Ｂ)は大作動角状態を示す。
【００４０】
上述のように、仮に作動角が小さいときにアシストトルクが大きいと、動弁側からの力によるトルクよりもアシストトルクが大きくなってしまう。するとリフト量作動角制御軸のトルクが正方向及び負方向に交番してしまう。交番しては、リフト量作動角制御軸を回転制御するアクチュエータのギアのバックラッシュなどから異音が発生するおそれがある。
【００４１】
しかしながら本実施形態では、上述のように、作動角が小さいときにアシストトルクが小さくなるようにしたので、図９(Ａ)に示すように、リフト量作動角制御軸のトルクは常に一方向であり(図９(Ａ)では負方向のみ)、交番しない。
【００４２】
そして作動角が大きいときにアシストトルクが大きくなるようにした。この場合は、図９(Ｂ)に示すように、リフト量作動角制御軸のトルクが正方向及び負方向に交番するが、上述のように、作動角が大きいときは高回転高負荷運転であるので、エンジン音も大きい。したがって、アクチュエータのギアのバックラッシュなどから異音があっても、エンジン音によってマスキングされる。
【００４３】
図１０は、作動角とリンクに作用する平均トルクとの関係を示す図である。
【００４４】
本実施形態のようなリンクジオメトリにすると、動弁側からリフト量作動角制御軸を回そうと作用する力は、図１０のラインＡのように変化する。すなわち、作動角が５０degCA程度よりも小さいときは、作動角が大きくなるにつれて大きくなる。作動角が５０degCA程度を越えると、作動角が大きくなるにつれて小さくなる。
【００４５】
またエンジンは、高回転高負荷運転で駆動軸１１が高回転になるとともに、作動角も大きくなる。そのため駆動軸１１からリフト量作動角制御軸１３のクランクピン１３２に作用するトルクは、図１０のラインＢのように変化する。すなわち、作動角が大きくなるにつれて大きくなる。なおトルクの作用方向が、ラインＡとは逆向きであるので、負のトルクである。なおこのトルクはミクロ的に見れば図９に示されているように駆動軸１１の回転角度によって変動するが、図１０では平均トルクをプロットしてある。
【００４６】
駆動軸１１からリフト量作動角制御軸１３のクランクピン１３２に作用するトルクのうち、アクチュエータをアシストするように作用するトルクの割合(アシスト率)は、リンクのジオメトリによって定まり、図１０のラインＣのように変化する。本実施形態では、上述の通り、動弁の作動角が大きくなるにつれてアシスト率が大きくなる。
【００４７】
そして駆動軸１１からリフト量作動角制御軸１３のクランクピン１３２に作用するトルクのうち、アクチュエータをアシストするように作用するアシストトルクは、駆動軸１１からリフト量作動角制御軸１３のクランクピン１３２に作用するトルクにアシスト率を乗じて求まる。アシストトルクは、図１０のラインＤのように変化する。すなわちアシストトルクは、作動角が大きくなるにつれて大きくなる。
【００４８】
そしてラインＡからラインＤを差し引いたトルクが、アクチュエータに実際に要求される出力トルクであり、図１０のラインＥのように変化する。すなわち最大作動角では、アクチュエータの出力トルクは、略ゼロになる。
【００４９】
このように本実施形態のように構成することで、作動角が大きい状態において、アクチュエータの出力トルクを小さくできるのである。
【００５０】
図１１は、リフト量作動角制御軸の回転中心と、リフト量作動角制御軸のクランクピンの移動軌跡と、の位置関係を説明する図である。
【００５１】
仮に、図１１(Ｂ−１)に示すように、リフト量作動角制御軸１３の回転中心Ｐが、リフト量作動角制御軸１３のクランクピン１３２の中心Ｐ１の移動軌跡よりも、駆動軸１１から離れるようにすると、図１１(Ｂ−２)のように、中間作動角においてアシスト率は小さくなる。このようになっては、アクチュエータの消費エネルギの低減効果が小さい。
【００５２】
しかしながら、本実施形態では、図１１(Ａ−１)に示すように、リフト量作動角制御軸１３の回転中心Ｐが、リフト量作動角制御軸１３のクランクピン１３２の中心Ｐ１の移動軌跡よりも、駆動軸１１に近づくようにした。このようにすれば、図１１(Ａ−２)のように、中間作動角において大きなアシスト率を得ることができる。中間作動角は使用頻度が高いので、中間作動角におけるアシスト率を大きくしておくことで、アクチュエータの消費エネルギの低減効果が大きいのである。
【００５３】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明によるエンジン動弁機構の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明によるエンジン動弁機構の一実施形態を示す三面図である。
【図３】動弁の作動角が大きい状態の動弁機構を示す図である。
【図４】動弁の作動角が小さい状態の動弁機構を示す図である。
【図５】動弁の作動角とバルブリフト量との関係を示す図である。
【図６】本発明の解決課題を説明する図である。
【図７】作動角が変化したときに、駆動軸の回転力のリフト量作動角制御軸への作用を説明する図である。
【図８】動弁の作動角とアシスト率との関係を示す図である。
【図９】作動角が変化したときに、駆動軸の回転角度に対するリフト量作動角制御軸に作用するトルクを説明する図である。
【図１０】作動角とリンクに作用する平均トルクとの関係を示す図である。
【図１１】リフト量作動角制御軸の回転中心と、リフト量作動角制御軸のクランクピンの移動軌跡と、の位置関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  動弁機構
１１  駆動軸
１１１  駆動軸本体
１１２  駆動カム
１２  リンクアーム
１２ａ  大端部
１２ｂ  小端部
１３  リフト量作動角制御軸
１３２  偏心部
１４  揺動アーム
１５  リンクロッド
１６  揺動カム
２１  ピン(第１の回動支点)
２２  ピン(第２の回動支点)
２３  ピン(第３の回動支点)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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