(57)【要約】【課題】  この発明は、可変動弁装置に関し、ギヤの伝達効率の低下を抑制し、バルブの開弁特性の良好な制御応答性を確保することを目的とする。【解決手段】  軸中心と同心のヘリカルギヤ１２aが設けられた制御軸１２を備える。制御軸１２を駆動するモータ２２を備える。モータ２２からの駆動力を制御軸１２の回転力に変換するウォームギヤ機構２０を備える。ヘリカルギヤ１２aおよびウォームホイール１４のヘリカルギヤ１４aのそれぞれのねじれ角の向きを、制御軸１２の回転駆動時に、ヘリカルギヤ１２aを介して制御軸１２に作用するスラスト力とウォームギヤ機構２０を介して制御軸１２に作用するスラスト力とが同一方向となるように設定する。【選択図】      図１
2006307785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸の回転に対するバルブの開弁特性を機械的に変化させる可変動弁装置であって、
軸中心と同心のヘリカルギヤが設けられた制御軸と、
駆動源からの力を前記制御軸の回転力に変換するウォームギヤ機構と、
前記ヘリカルギヤと噛み合わされる部材を有し、前記制御軸の回転位置に応じて、バルブの開弁特性を変化させる可変機構とを備え、
前記ヘリカルギヤおよび前記ウォームギヤ機構のそれぞれのねじれ角の向きが、
前記制御軸の回転駆動時に、前記ヘリカルギヤを介して前記制御軸に作用するスラスト力と前記ウォームギヤ機構を介して前記制御軸に作用するスラスト力とが同一方向となるように設定されていることを特徴とする可変動弁装置。
【請求項２】
前記制御軸の軸方向位置が規制されるように前記制御軸を支持する支持部と、
前記支持部に作用する前記同一方向のスラスト力に基づいて生ずる摩擦力を緩和する摩擦力緩和手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変動弁装置に係り、特に、バルブの開弁特性を機械的に変更可能な内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、バルブの開弁特性を機械的に変更可能な内燃機関の可変動弁装置が開示されている。この可変動弁装置は、回転カムとバルブとの間に、バルブの開弁特性を変化させるための可変機構を介在させている。可変機構は、回転カムと同期して揺動することによりロッカーアームを押動する揺動アームと、当該揺動アームの揺動範囲を変更させるコントロールアームとを備えている。揺動アームとコントロールアームとは、回転カムと当接する入力ローラを有する入力アームおよび伝達アームを介して結合されている。コントロールアームは、ヘリカルギヤを介して制御軸と噛み合わされている。このような構成によれば、制御軸を軸方向或いは回転方向に駆動することにより、コントロールアームの回転角度が変更され、その結果として、揺動アームの揺動範囲が変更される。このため、上記従来の可変動弁装置によれば、制御軸の駆動量に応じて、バルブの開弁特性を連続的に変更することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１００５５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２３９７１２号公報
【特許文献３】特許第３２４５４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような可変動弁装置の制御軸を駆動するための構成として、制御軸に固定されたウォームホイールと、当該ウォームホイールに噛み合うウォームギヤとからなるウォームギヤ機構を備え、モータ等のアクチュエータによって当該ウォームギヤ機構を介して制御軸を回転駆動するものが知られている。
【０００５】
上記のようなウォームギヤ機構や上記従来の可変動弁装置におけるヘリカルギヤが制御軸の駆動部に組み込まれている場合には、制御軸の回転駆動時に、制御軸にスラスト力が発生する。そのような場合に、ウォームギヤ機構やヘリカルギヤの歯面に大きなスラスト力が作用してしまうと、それらのギヤの歯面間の摩擦力が増大し、ギヤの伝達効率が低下してしまう。その結果、バルブの開弁特性の変更時の制御応答性が低下してしまう。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ギヤの伝達効率の低下を抑制し、バルブの開弁特性の良好な制御応答性を確保し得る可変動弁装置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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、カム軸の回転に対するバルブの開弁特性を機械的に変化させる可変動弁装置であって、
軸中心と同心のヘリカルギヤが設けられた制御軸と、
駆動源からの力を前記制御軸の回転力に変換するウォームギヤ機構と、
前記ヘリカルギヤと噛み合わされる部材を有し、前記制御軸の回転位置に応じて、バルブの開弁特性を変化させる可変機構とを備え、
前記ヘリカルギヤおよび前記ウォームギヤ機構のそれぞれのねじれ角の向きが、
前記制御軸の回転駆動時に、前記ヘリカルギヤを介して前記制御軸に作用するスラスト力と前記ウォームギヤ機構を介して前記制御軸に作用するスラスト力とが同一方向となるように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記制御軸の軸方向位置が規制されるように前記制御軸を支持する支持部と、
前記支持部に作用する前記同一方向のスラスト力に基づいて生ずる摩擦力を緩和する摩擦力緩和手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
制御軸の回転駆動時には、制御軸のヘリカルギヤにバルブスプリングの反力等が作用する。その結果、制御軸には、当該ヘリカルギヤを介して制御軸の軸方向にスラスト力が作用する。また、制御軸が回転駆動されると、制御軸には、ウォームギヤ機構を介して制御軸の軸方向にスラスト力が作用する。第１の発明によれば、それらのスラスト力が同一方向となるため、制御軸のヘリカルギヤやウォームギヤ機構のギヤの歯面にスラスト力が作用するのを回避することができる。このため、本発明によれば、それらのギヤの歯面間の摩擦力が増大することに伴うギヤの伝達効率の低下を抑制することができ、これにより、バルブの開弁特性の良好な制御応答性を確保することができる。
【００１０】
第２の発明によれば、スラスト力がギヤの歯面に作用するのを回避しつつ、当該スラスト力を受ける支持部における摩擦力の増大に伴って制御軸の駆動力が増大するのを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
［可変動弁装置の構成］
図１は、本実施形態の可変動弁装置１における駆動部の構成を説明するための図である。より具体的には、図１（Ａ）は、可変動弁装置１をウォームギヤ１８の軸方向から見た図であり、図１（Ｂ）は、可変動弁装置１を図１（Ａ）中に示すA矢視方向から見た図である。本実施形態の可変動弁装置１は、ここでは、直列４気筒式の内燃機関に組み合わされるものとし、個々の気筒に対応して設けられた４つの可変動弁機構１０を有している。また、本実施形態の可変動弁装置１は、すべての可変動弁機構１０を貫いて４つの気筒を縦断するように配置された制御軸１２を備えている。制御軸１２は、図示しない軸受けにより、内燃機関のシリンダヘッドに保持されている。
【００１２】
制御軸１２の外周面には、所定のねじれ角を有し、制御軸１２と同心のヘリカルギヤ１２aが形成されている。ヘリカルギヤ１２aは、各気筒に配置される後述の制御アーム４２に設けられたヘリカルギヤ４２a（図２参照）と噛み合わされるように、各気筒に対応して形成されている。ヘリカルギヤ１２aは、制御軸１２の軸方向に対して、左ネジの螺旋状に形成されている。
【００１３】
制御軸１２の一端には、ウォームホイール１４が固定されている。また、制御軸１２の他端側には、制御軸１２の径方向に突出するような円板状に形成されたフランジ１６が固定されている。フランジ１６は、シリンダヘッド等の支持部材との間に所定のクリアランスを有して配置されており、このフランジ１６によって、制御軸１２の軸方向位置が規制されるように構成されている。このような構成によれば、制御軸１２に作用するスラスト力をフランジ１６によって受け止めることができる。
【００１４】
ウォームホイール１４の外周面には、所定のねじれ角を有するヘリカルギヤ１４aが形成されている。ヘリカルギヤ１４aは、制御軸１２の軸方向に対して、右ネジの螺旋状に形成されている。ウォームホイール１４のヘリカルギヤ１４aには、制御軸１２の軸方向に対して直交する方向を長手方向とするウォームギヤ１８が噛み合わされている。ウォームギヤ１８とウォームホイール１４とを備えるウォームギヤ機構２０によれば、ウォームギヤ１８の回転を大きな減速比で制御軸１２の回転に変換することができる。
【００１５】
ウォームギヤ１８には、制御軸１２を駆動するためのアクチュエータとして、モータ２２が連結されている。モータ２２は、外部から供給される駆動信号を受けて、その回転軸を回転させることができる。このため、本実施形態の可変動弁装置１によれば、モータ２２の回転を制御することにより、制御軸１２を回転駆動することができる。尚、図１に示す構成では、ウォームホイール１４が制御軸１２の一端に固定されているが、制御軸１２上におけるウォームホイール１４の位置はこれに限らず、制御軸１２上であれば、各気筒の可変動弁機構１０の間などに任意に設定することができる。
【００１６】
図２は、図１に示す可変動弁機構１０の構成を説明するための断面図である。より具体的には、図２は、可変動弁機構１０を図１に示すII矢視方向から見た図である。可変動弁機構１０は、吸気弁または排気弁として機能する内燃機関のバルブ３０を駆動するための機構である。可変動弁機構１０は、図２に示すように、ロッカーアーム方式の機械式動弁機構である。可変動弁機構１０におけるカム軸３２の回転運動は、カム軸３２に設けられたメインカム３４によってロッカーアーム３６の揺動運動に変換され、ロッカーアーム３６に支持されるバルブ３０のリフト運動に変換される。この可変動弁機構１０では、メインカム３４によってロッカーアーム３６を直接駆動するのではなく、制御機構３８および揺動カムアーム４０を、メインカム３４とロッカーアーム３６との間に介在させている。
【００１７】
制御機構３８は、揺動カムアーム４０の揺動範囲を変化させることで、メインカム３４の回転運動とロッカーアーム３６の揺動運動との連動状態を連続的に変化させることができる機構である。このため、本実施形態の可変動弁機構１０によれば、この制御機構３８を可変制御することによりロッカーアーム３６の揺動量や揺動タイミングを変化させて、バルブ３０のリフト量やバルブタイミングを連続的に変更することができる。
【００１８】
制御機構３８は、以下に説明するように、制御軸１２、制御アーム４２、および中間アーム４４を主たる構成部材として構成されている。上述した制御軸１２は、カム軸３２と平行に配置されている。また、制御アーム４２は、カム軸３２に回転可能に取り付けられている。制御アーム４２には、制御軸１２のヘリカルギヤ１２aと対となるヘリカルギヤ４２aが形成されている。制御アーム４２のヘリカルギヤ４２aは、制御アーム４２の回転中心、すなわち、カム軸３２と同心の円弧に沿って扇状に形成されている。このため、制御軸１２のトルクは、ヘリカルギヤ１２aおよびヘリカルギヤ４２aを介して制御アーム４２に入力される。
【００１９】
中間アーム４４は、制御アーム４２の揺動支点４６に回動可能に取り付けられている。中間アーム４４には、メインカム３４と当接するカムローラ４８と、このカムローラ４８と同軸上に配置されたスライドローラ５０とが組み込まれている。スライドローラ５０は、揺動カムアーム４０に設けられたスライド面５２と当接するように構成されている。
【００２０】
揺動カムアーム４０は、制御軸１２に回転可能に保持されている。上記のスライド面５２は、揺動カムアーム４０上に、メインカム３４と対向するように形成されている。スライド面５２は、揺動カムアーム４０がスライドローラ５０と接するための面であり、そのスライドローラ５０が揺動カムアーム４０の先端側から制御軸１２の軸中心側に向かって移動するほど、メインカム３４との間隔が徐々に狭まるような曲面で形成されている。また、スライド面５２の反対側には、ロッカーアーム３６のロッカーローラ５４と接する面として、揺動カム面５６が形成されている。揺動カム面５６は、揺動カムアーム４０の揺動中心からの距離が一定となるように形成された非作用面５６aと、非作用面５６aから離れた位置ほど制御軸１２の軸中心からの距離が遠くなるように形成された作用面５６bとで構成されている。
【００２１】
また、揺動カムアーム４０には、ロストモーションスプリング５８を掛けるためのバネ座６０が設けられている。ロストモーションスプリング５８は圧縮バネであり、シリンダヘッドに他方の端部を固定されている。このロストモーションスプリング５８の付勢力は、スライド面５２がスライドローラ５０を付勢し、カムローラ４８をメインカム３４に押し当てる力として作用する。換言すると、この付勢力は、メインカム３４と揺動カムアーム４０との機械的接触を常に維持するための力として作用する。
【００２２】
ロッカーアーム３６の一端には、バルブ３０を支持するバルブシャフト６２が当接している。バルブシャフト６２は、図示しないバルブスプリングによって、閉弁方向に、すなわち、ロッカーアーム３６を押し上げる方向に付勢されている。メインカム３４の押圧力が制御機構３８および揺動カムアーム４０を介してロッカーアーム３６に伝達され、バルブスプリングのバネ力に抗しながらロッカーアーム３６からバルブシャフト６２にメインカム３４の押圧力が伝達されることによって、バルブ３０の開閉動作が実現される。また、ロッカーアーム３６の他端は油圧ラッシュアジャスタ６４によって回動可能に支持されている。
【００２３】
［可変動弁装置の動作］
次に、図３および図４を参照して、図２に示す可変動弁機構１０の動作と共に、バルブ３０のリフト量および作用角が変更されることに伴って変化する制御軸１２の必要駆動力について説明する。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、可変動弁機構１０がバルブ３０に対して小さなリフトを与えるように動作している様子を示しており、図３（Ａ）は閉弁状態を、図３（Ｂ）はバルブ３０が最大リフト位置に達した状態を、それぞれ示している。尚、図３および後述する図４においては、制御機構３８の構成を必要な部分以外を簡略化して表しているが、具体的な構成は、上記図２と同様である。
【００２４】
（１）可変動弁機構のリフト動作
先ず、図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して、可変動弁機構１０のリフト動作について説明する。
図３（Ａ）に示す状態は、メインカム３４の押圧力がカムローラ４８に作用しておらず、揺動カム面５６とロッカーローラ５４との接触点X（以下、「ローラ接触点X」と称する）が、ロストモーションスプリング５８の付勢力によって、非作用面５６a上の所定位置に維持されている状態を示している。
【００２５】
上記の状態において、メインカム３４の回転に伴ってカムノーズがカムローラ４８を押圧すると、その力はスライドローラ５０を介してスライド面５２に伝達され、揺動カムアーム４０には、制御軸１２を中心とする図３（Ｂ）における右回り方向の回転が生ずる。この際、ローラ接触点Xが非作用面５６aである間は、ロッカーアーム３６にメインカム３４の押圧力が伝達されることはないが、揺動カムアーム４０が更に回転することにより、ローラ接触点Xが作用面５６bにまでおよぶと、ロッカーアーム３６が押し下げられ、バルブ３０に開弁方向の動きが与えられる。
【００２６】
図３（Ｂ）に示す状態は、カムノーズの頂部がカムローラ４８を押圧した状態を示している。バルブ３０がリフト動作を開始すると、揺動カムアーム４０には、バルブスプリングの反力F1が作用する。その結果、スライドローラ５０には、当該反力F1に関するP点（揺動カムアーム４０の回転中心）回りのモーメントが作用する。図３（Ｂ）中に示す力F2は、そのモーメントに基づいてスライドローラ５０のローラ接触点Y（スライドローラ５０とスライド面５２との接触点）に作用する力である。
【００２７】
スライドローラ５０は、上記の如く、制御アーム４２に設けられた揺動支点４６（図２参照）によって支持されている。このため、制御アーム４２には、カム軸中心Qを中心とする円周の接線方向に対して、上記の力F2の円周接線方向成分F2aが作用する。この力F2aは、制御アーム４２を図３（Ｂ）における反時計回り方向に回転させる力として作用する。その結果、制御軸１２のヘリカルギヤ１２aには、以上説明したバルブスプリングの反力F1が制御アーム４２側から伝達されることになる。すなわち、バルブスプリングの反力F1は、制御軸１２を図３（Ｂ）における時計回り方向に回転させようとする力として作用する。
【００２８】
（２）可変動弁機構の作用角およびリフト量の変更動作
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、可変動弁機構１０がバルブ３０に対して大きなリフトを与えるように動作している様子を示しており、図４（Ａ）は閉弁状態を、図４（Ｂ）はバルブ３０が最大リフト位置に達した状態を、それぞれ示している。
図４（Ａ）に示す大リフト状態は、図３（Ａ）に示す小リフト状態に比して、制御軸１２を図４（Ａ）における反時計回り方向により大きく回転させた状態を示している。制御軸１２を図４（Ａ）における反時計回り方向に回転させると、制御アーム４２は、ヘリカルギヤ４２aを介して制御軸１２の駆動力が伝達されることで、図４（Ａ）における時計回り方向に回転する。その結果、揺動支点４６に支持されたスライドローラ５０は、スライド面５２およびメインカム３４との接触を維持しながら制御軸１２に近づく方向に移動する。
【００２９】
揺動カムアーム４０は、常にロストモーションスプリング５８によりスライドローラ５０に向けて付勢されているため、ローラ接触点Yが変化すれば、その変化に追従して自己の回転位置も変化させられる。図４（Ａ）に示す閉弁状態においては、スライドローラ５０が制御軸１２に近づく方向に移動することで、メインカム３４の押圧力が作用していない状態におけるローラ接触点Xは、図３（Ａ）に示す状態に比して、より作用面５６bに近づく方向に回転する。そして、ローラ接触点Xの初期位置が作用面５６bにより近い位置にあると、図４（Ｂ）に示すように、カムノーズの頂部がカムローラ４８と接触した状態におけるローラ接触点Xは、揺動カムアーム４０の先端側までより大きく移動することとなる。
【００３０】
既述した通り、本実施形態の揺動カムアーム４０の作用面５６bは、非作用面５６aから離れた位置ほど制御軸１２の軸中心からの距離が遠くなるように形成されている。このため、バルブ３０のリフト動作時に、ローラ接触点Xが揺動カムアーム４０の先端側までより大きく移動することで、図４（Ｂ）に示すように、バルブ３０の押し下げ量、およびその押し下げ期間、すなわち、バルブ３０のリフト量および作用角が増大する。以上のように、本実施形態の可変動弁機構１０によれば、制御軸１２を回転駆動してスライドローラ５０のローラ接触点Yの位置を変更することで、揺動カムアーム４０の揺動範囲が変更され、その結果として、バルブ３０の作用角およびリフト量を連続的に変更することができる。
【００３１】
また、バルブ３０のリフト動作時には、既述した通り、バルブスプリングの反力F1が制御軸１２のヘリカルギヤ１２aに作用する。その反力F1の作用方向は、制御軸１２がバルブ３０のリフト量を大きくさせようとして回転するのを妨げる方向となる。すなわち、バルブ３０のリフト量が大きくなる方向に制御軸１２を駆動させようとすると、その逆の場合に比して、大きな駆動力が必要となる。また、反力F1は、バルブ３０のリフト量が大きいほど大きくなる。従って、可変動弁機構１０の構成では、制御軸１２の必要駆動力は、より大きなリフト量に制御しようとするほど、より大きくなる。
【００３２】
［本実施形態の可変動弁装置の利点］
ヘリカルギヤ１２aに上記反力F1が作用している状態で制御軸１２を駆動させようとすると、スラスト力が制御軸１２の軸方向に発生する。また、そのような反力F1が作用している制御軸１２をウォームギヤ１８およびウォームホイール１４を介して駆動させようとすると、スラスト力が制御軸１２の軸方向に発生する。このようにして制御軸１２に働くスラスト力がヘリカルギヤ１２aやウォームギヤ１８の歯面に作用してしまうと、それらのギヤの歯面間の摩擦力が増大し、ギヤの伝達効率が低下してしまう。そこで、本実施形態の可変動弁装置１では、制御軸１２に形成されたヘリカルギヤ１２aのねじれ角の向きと、ウォームホイール１４のねじれ角の向きを、上記図１に示す向きに設定している。
【００３３】
次に、図５を参照して、本実施形態のねじれ角の設定により得られる効果を説明する。
図５（Ａ）は、大リフト動作時に制御軸１２に作用するスラスト力を説明するための図であり、図５（Ｂ）は、小リフト動作時に制御軸１２に作用するスラスト力を説明するための図である。
【００３４】
制御軸１２のヘリカルギヤ１２aは、上記の如く、制御軸１２の軸方向に対して、左ネジの螺旋状に形成されている。このため、制御軸１２を大リフト制御側に回転させる際に（図５（Ａ）中に示す「大リフト回転方向」参照）、各気筒のヘリカルギヤ１２aがバルブスプリングの反力F1を受けると、図５（Ａ）における右方向に、それぞれスラスト力F3aが生ずる。
【００３５】
一方、ウォームホイール１４に形成されたヘリカルギヤ１４aは、上記の如く、制御軸１２の軸方向に対して、右ネジの螺旋状に形成されている。このため、制御軸１２を大リフト制御側に回転させる際に、ヘリカルギヤ１４aがモータ２２の駆動力を受けた場合にも、制御軸１２には、図５（Ａ）における右方向に、スラスト力F3bが生ずる。このように、本実施形態のねじれ角の設定によれば、ヘリカルギヤ１２aを介して生ずるスラスト力F3aと、ヘリカルギヤ１４aを介して生ずるスラスト力F3bとは、共に同一方向となる。そして、これらのスラスト力F3aおよびF3bの合力F3は、フランジ１６の軸方向位置を規制するシリンダヘッドに作用することになる。
【００３６】
また、本実施形態の構成によれば、小リフト動作時の場合についても、図５（Ｂ）に示すように、ヘリカルギヤ１２aを介して生ずるスラスト力F4aと、ヘリカルギヤ１４aを介して生ずるスラスト力F4bとは、共に図５（Ｂ）に示す左方向に作用することとなり、同一方向となる。尚、小リフト動作時の場合には、バルブスプリングの反力F1によって制御軸１２の駆動がアシストされる方向になるので、制御軸１２に生ずるスラスト力F4等は、大リフト制御時に比して小さな値となる。
【００３７】
図５に示す構成とは異なり、ヘリカルギヤ１２aおよびヘリカルギヤ１４aの一方のねじれ角が上記の構成と逆向きに設定されている場合には、これらのギヤを介して制御軸１２に働くそれぞれのスラスト力の向きが対向するようになってしまう。そうすると、そのスラスト力を、制御軸１２のヘリカルギヤ１２aおよび制御アーム４２のヘリカルギヤ４２aの歯面間と、ウォームホイール１４のヘリカルギヤ１４aおよびウォームギヤ１８の歯面間とで受けるようになってしまう。これに対し、上述した本実施形態の構成によれば、上記のギヤの歯面間でスラスト力を受けないようにすることができるため、ギヤの歯面間の摩擦力の増大、およびそれによりもたらされるギヤの伝達効率の低下を抑制することができる。このため、本実施形態の可変動弁装置１によれば、バルブ３０の作用角およびリフト量の良好な制御応答性を確保することができる。
【００３８】
モータ２２は、制御軸１２の駆動を開始する瞬間に最も大きな駆動力を発生させることを要求される。制御軸１２のヘリカルギヤ１２aを介して生ずるスラスト力と、ウォームホイール１４のヘリカルギヤ１４aを介して生ずるスラスト力とが対向し合うように設定されていると、モータ２２からの駆動力がこれらのギヤに作用した時点で、ギヤに大きな力が作用してしまうことになる。これに対し、本実施形態の構成によれば、これらのスラスト力が対向し合うことはなく、また、フランジ１６とシリンダヘッドとの間に設けられているクリアランスがなくなるまでの間は、スラスト力がフランジ１６に作用することもない。つまり、フランジ１６がシリンダヘッドに接触するまでの間は、スラスト力を逃がすことが可能となる。このため、最も大きな駆動力が必要な制御軸１２の駆動開始時に、機械的負荷を減らすことができる。これに伴い、以下のような効果も得られる。
【００３９】
内燃機関のドライバビリティの観点からは、加速時等に、大作用角および大リフト量側へより高応答に変化させたいという要求がある。可変動弁装置１では、既述したように、小リフト量側から大リフト量側に変化させる際に、より大きなバルブスプリングの反力F1が生ずることとなり、より大きな制御軸１２の駆動力が必要となる。本実施形態の構成によれば、制御軸１２の駆動開始時の初期駆動力を小さくできるので、より高応答に大リフト量側への制御が可能となり、加速性能および燃費性能の向上、および排気ガス特性の改善を実現することができる。また、低温時のような潤滑油の粘度が過大な状態であるか否かを問わず、すべての機関使用条件下でモータ２２の最大負荷を小さな値とすることができるので、モータ２２の耐久性を向上させることができると共に、モータ２２の小型化、省電力化、軽量化、および低コスト化を実現することができる。
【００４０】
ところで、上述した実施の形態１においては、制御軸１２のヘリカルギヤ１２aを、制御軸１２の軸方向に対して、左ネジの螺旋状に形成すると共に、ウォームホイール１４に形成されたヘリカルギヤ１４aを、制御軸１２の軸方向に対して、右ネジの螺旋状に形成することとしているが、ヘリカルギヤ１２aを介して生ずるスラスト力F3aと、ヘリカルギヤ１４aを介して生ずるスラスト力F3bとを、共に同一方向とするためのねじれ角の設定手法はこれに限定されるものではない。すなわち、以下の図６を参照して説明するねじれ角の設定であってもよい。
【００４１】
図６（Ａ）は大リフト動作時に制御軸１２に作用するスラスト力を、図６（Ｂ）は小リフト動作時に制御軸１２に作用するスラスト力を、それぞれ説明するための図である。図６に示す構成では、制御軸１２に形成されるヘリカルギヤ１２bは、制御軸１２の軸方向に対して、右ネジの螺旋状に形成されている。また、ウォームホイール１４に形成されたヘリカルギヤ１４bは、制御軸１２の軸方向に対して、左ネジの螺旋状に形成されている。このようなねじれ角の設定によれば、制御軸１２を大リフト制御側に回転させる際に、制御軸１２には、ヘリカルギヤ１２bを介して図６（Ａ）に示す左方向にスラスト力F3aが生じ、また、ヘリカルギヤ１４bを介して図６（Ａ）に示す左方向にスラスト力F3bが生ずることとなる。このように、スラスト力F3aとスラスト力F3bとが同一方向となる。これは、図６（Ｂ）に示す小リフト制御時についても、同様である。
【００４２】
尚、上述した実施の形態１においては、制御アーム４２が前記第１の発明における「ヘリカルギヤと噛み合わされる部材」に、制御機構２８および揺動カムアーム４０が前記第１の発明における「可変機構」に、それぞれ相当している。
【００４３】
実施の形態２．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図７は、本実施の形態２の可変動弁装置７０が備える摩擦力緩和手段の構成を説明するための断面図である。本実施形態の可変動弁装置７０は、フランジ７２にスラスト力F3が作用する際に、フランジ７２とシリンダヘッド７４との間に生ずる摩擦力を緩和させる摩擦力緩和手段を備えている点を除き、ギヤのねじれ角の設定やその他の構成について、上述した実施の形態１における可変動弁装置１と同様に構成されている。
【００４４】
図７に示すように、本実施形態における制御軸１２に設けられるフランジ７２には、油溝７６が設けられている。油溝７６は、フランジ７２の側面の一方に、環状に形成されている。より具体的には、油溝７６は、比較的大きなスラスト力が生ずることとなる大リフト制御時のスラスト力F3を受け止める側であるフランジ７２の一側面に形成されている。尚、これに限らず、フランジ７２の他方の側面、つまり、制御軸１２の小リフト制御時にスラスト力F4を受け止める側の側面についても、油溝７６を設けてもよい。
【００４５】
フランジ７２とシリンダヘッド７４とのクリアランス部７８には、当該クリアランス部７８に潤滑油を供給するための油路８０が連通している。クリアランス部７８に供給された潤滑油は、図７に示すように、油溝７６に導かれると共に、各気筒の可変動弁機構１０の各摺動部を潤滑するために制御軸１２の内部に導入される。また、図７に示す構成では、油溝７６が設けられたフランジ７２の一側面側から潤滑油を供給することとしている。
【００４６】
上述した実施の形態１によるねじれ角の設定によれば、制御軸１２を大リフト側に駆動する場合にも、或いは小リフト側に駆動する場合にも、制御軸１２のヘリカルギヤ１２aおよびウォームホイール１４のヘリカルギヤ１４aを介してそれぞれ制御軸１２に作用するスラスト力（F3aおよびF3b、或いF4aおよびF4b）は、対向し合わなくなるため、これらのスラスト力は、フランジ７２とシリンダヘッド７４とで受け止められることになる。
【００４７】
また、バルブ３０のリフト動作が行われる度に、バルブスプリングの反力F1に基づくスラスト力が、制御軸１２を大リフト側に駆動する場合のスラスト力F3aおよびF3bの作用方向と同一方向に作用する。つまり、バルブ３０のリフト動作が行われる度に、フランジ７２の側面とシリンダヘッド７４の側面とが衝突することとなり、それらの間に存在していた潤滑油が押し出されることになる。大リフト制御時には、上記の如く、小リフト制御時に比して、より大きな制御軸１２の駆動力が必要となるが、上記の問題があると、そのような比較的大きな駆動力が必要となる大リフト制御時に、制御軸１２に生ずるスラスト力F3を受ける側であるフランジ７２とシリンダヘッド７４との接触面の摩擦抵抗が、潤滑油不足により増加してしまう。
【００４８】
上述した本実施形態の構成によれば、制御軸１２を大リフト側に駆動する際にスラスト力F3が生ずる側の上記接触面に油溝７６を設けると共に、当該接触面側から潤滑油を供給する構成としたことにより、バルブ３０のリフト動作に伴って潤滑油が不足するのを抑制でき、上記接触面を常に良好な潤滑が確保された状態に維持することができる。このため、本実施形態の構成によれば、ヘリカルギヤのねじれ角の適切な設定によってスラスト力がギヤの歯面に作用するのを回避しつつ、当該スラスト力を受ける支持部における摩擦力の増大に伴って制御軸１２の駆動力が増大するのを回避することができる。
【００４９】
実施の形態３．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図８は、本実施の形態３の可変動弁装置９０が備える摩擦力緩和手段の構成を説明するための断面図である。本実施形態の可変動弁装置９０は、スラスト力F3を受ける支持部に備える摩擦力緩和手段の構成が異なる点を除き、上述した実施の形態２と同様に構成されている。
【００５０】
すなわち、図８に示すように、本実施形態の可変動弁装置９０は、制御軸１２に設けられるフランジ９２とシリンダヘッド９４との間に、玉軸受け９６を備えている。より具体的には、玉軸受け９６は、比較的大きなスラスト力が生ずることとなる大リフト制御時のスラスト力F3を受け止める側であるフランジ９２の一側面に形成されている。尚、これに限らず、フランジ９２の両側面に玉軸受け９６を設けてもよい。
【００５１】
以上説明した本実施形態の構成によっても、ヘリカルギヤのねじれ角の適切な設定によってスラスト力がギヤの歯面に作用するのを回避しつつ、当該スラスト力を受ける支持部における摩擦力の増大に伴って制御軸１２の駆動力が増大するのを回避することができる。
【００５２】
実施の形態４．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
図９は、本実施の形態４の可変動弁装置１００が備える摩擦力緩和手段の構成を説明するための断面図である。本実施形態の可変動弁装置１００は、スラスト力F3を受ける支持部に備える摩擦力緩和手段の構成が異なる点を除き、上述した実施の形態２および３と同様に構成されている。
【００５３】
すなわち、図９に示すように、本実施形態の可変動弁装置１００は、制御軸１２に設けられるフランジ１０２とシリンダヘッド１０４との間に、皿バネ１０６を備えている。より具体的には、皿バネ１０６は、比較的大きなスラスト力が生ずることとなる大リフト制御時のスラスト力F3を受け止める側であるフランジ１０２の一側面に形成されている。尚、これに限らず、フランジ１０２の両側面に皿バネ１０６を設けてもよい。
【００５４】
上記の構成によれば、回転面としてのフランジ１０２とシリンダヘッド１０４との面接触を減らすことができ、潤滑油切れによる摩擦力の増加を防止することができる。このため、以上説明した本実施形態の構成によっても、ヘリカルギヤのねじれ角の適切な設定によってスラスト力がギヤの歯面に作用するのを回避しつつ、当該スラスト力を受ける支持部における摩擦力の増大に伴って制御軸１２の駆動力が増大するのを回避することができる。
【００５５】
また、本実施形態の構成によれば、制御軸１２の大リフト制御時に、フランジ１０２とシリンダヘッド１０４との間にスラスト力F3が作用する際の衝撃を緩和させることができる。このため、バルブ３０のリフト動作時に、フランジ１０２とシリンダヘッド１０４とが衝突することに伴う打音の発生を抑えることができ、また、そのような衝突に伴う接触面の面荒れや微小なつぶれ変形等を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態の可変動弁装置における駆動部の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示す可変動弁機構の構成を説明するための断面図である。
【図３】図１に示す可変動弁機構がバルブに対して小さなリフトを与えるように動作を行う様子を示す図である。
【図４】図１に示す可変動弁機構がバルブに対して大きなリフトを与えるように動作を行う様子を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１の構成による利点を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態２の可変動弁装置が備える摩擦力緩和手段の構成を説明するための断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３の可変動弁装置が備える摩擦力緩和手段の構成を説明するための断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４の可変動弁装置が備える摩擦力緩和手段の構成を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、７０、９０、１００  可変動弁装置
１０  可変動弁機構
１２  制御軸
１２a  制御軸のヘリカルギヤ
１４  ウォームホイール
１４a  ウォームホイールのヘリカルギヤ
１６、７２、９２、１０２  フランジ
１８  ウォームギヤ
２０  ウォームギヤ機構
２２  モータ
３０  バルブ
３８  制御機構
４０  揺動カムアーム
７６  油溝
９６  玉軸受け
１０６  皿バネ
【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７】
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【図８】
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【図９】
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