(57)【要約】【課題】機関の停止時に、機関弁の最小作動角や最小リフト量よりも大きな作動角やリフト量に安定に保持することが可能な可変動弁装置を提供する。【解決手段】保持機構３５は、制御軸２４の複数箇所に、径方向へ突出するように設けられた複数のアーム部材３６と、制御軸が吸気弁３のリフト量と作動角を大きくする各アーム部材の揺動方向の側面にそれぞれ当接可能に設けられた複数のプランジャ３９と、該各プランジャがアーム部材方向へ付勢力を付与するコイルスプリング４０と、を備えている。前記各プランジャは、機関停止時に制御軸が微小リフト制御位置まで回転すると、前記各アーム部材を押圧して制御軸を始動に適した小リフト制御位置まで回転させるようにした。これによって、機関の良好な始動性を確保する。【選択図】図４
2011122546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御軸を回転制御することによって各気筒の機関弁の作動角を可変にする可変機構を気筒毎に備えた可変動弁装置であって、
前記制御軸を前記機関弁の作動角が大きくなる回転方向へ付勢する複数の付勢手段を、前記制御軸の軸方向の複数箇所に設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
制御軸を回転制御することによって各気筒の機関弁の作動角を可変にする可変機構を気筒毎に備えた可変動弁装置であって、
前記制御軸の複数箇所に、径方向へ突出するように設けられた複数のアーム部材と、
前記制御軸が機関弁の作動角を大きくする前記各アーム部材の揺動方向の側面にそれぞれ当接可能に設けられた複数のプランジャと、
該各プランジャが進出する方向に付勢力を付与するばね部材と、を備え、
前記各プランジャと前記各アーム部材の当接部と前記制御軸の回転中心との間の距離は、前記機関弁の作動角が最小となる前記制御軸の回転位置で最長となり、機関弁の作動角が大きくなるにしたがって短くなるように設定したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
制御軸を回転制御することによって各気筒の機関弁のリフト量を可変にする可変機構を気筒毎に備えた可変動弁装置であって、
前記制御軸を前記機関弁の作動角が大きくなる回転方向へ付勢する複数の付勢手段を設けると共に、
前記制御軸の軸方向中心位置の少なくとも両側に前記付勢手段をそれぞれ設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関弁である吸気弁や排気弁の少なくとも作動角（開弁期間）を機関運転状態に応じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、制御軸を回転制御することによって吸気弁の作動角やバルブリフト量を可変にする可変動弁装置は、機関を停止させた際に、バルブスプリングの付勢力などに起因する正負の交番トルクによって吸気弁の作動角やバルブリフト量が小さくなる方向へ前記制御軸を自動的に回転させてしまう。
【０００３】
このため、最小作動角や最小リフト量が、機関始動に適さない例えば零あるいは零に近い微小な作動角・リフトとなるような可変動弁装置では、機関の始動が困難になるおそれがある。
【０００４】
そこで、以下の特許文献１に示された可変動弁装置では、ばねによって付勢されたプランジャを制御軸に設けたカムに作用させて、機関停止時に最小作動角や最小リフト量よりも大きな作動角・リフト量に保持するようにして、機関の始動性を向上させる技術も提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６９１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に記載の従来技術にあっては、プランジャとカムによって制御軸の軸方向の一箇所のみを付勢保持しているため、前記制御軸に対する付勢保持力を十分に大きくすることができない。
【０００７】
この結果、始動に適した所望の作動角やリフト量に安定に保持することができないといった技術的課題を招来している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記従来の可変動弁装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、とりわけ、制御軸を機関弁の作動角が大きくなる回転方向へ付勢する複数の付勢手段を、前記制御軸の軸方向の複数箇所に設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、機関の停止時に、制御軸を複数の付勢手段によって付勢することにより、最小作動角や最小リフト量よりも大きな作動角やリフト量に安定に保持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態が適用される内燃機関の概略縦断面図である。
【図２】第１実施形態における可変動弁装置の斜視図である。
【図３】本実施形態における可変動弁装置の俯瞰図である。
【図４】本実施形態の可変動弁装置の要部断面図である。
【図５】本実施形態の作用説明図である。
【図６】本実施形態の作用説明図である。
【図７】第２実施形態の可変動弁装置の要部斜視図である。
【図８】本実施形態に供される制御軸とブラケット及びアーム部材の分解斜視図である。
【図９】Ａ、Ｂは本実施形態の最小リフト制御時の作動説明図である。
【図１０】Ａ、Ｂは本実施形態の最大リフト制御時の作動説明図である。
【図１１】リフト調整機構を有しない場合の実リフト特性と理論リフト特性を比較して示すグラフである。
【図１２】リフト調整機構を有する場合の実リフト特性と理論リフト特性を比較して示すグラフである。
【図１３】リフト調整機構と第２リフト調整機構を有する場合の実リフト特性と理論リフト特性を比較して示すグラフである。
【図１４】Ａ、Ｂは第３実施形態における可変動弁装置の最小リフト制御時における作動説明図である。
【図１５】Ａ、Ｂは第３実施形態における可変動弁装置の最大リフト制御時における作動説明図である。
【図１６】第４実施形態の可変動弁装置を一部断面して示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の各実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態では、可変動弁装置をＶ型６気筒内燃機関の片バンク３気筒の吸気側に適用したものを示している。
〔第１実施形態〕
前記内燃機関０１は、図１に示すように一般的な構造であって、内部にクランク軸０２を回転自在に収容すると共に、シリンダボア内にピストン０３が摺動自在に収容されたシリンダブロック０４と、該シリンダブロック０４の上端に配置固定されて、ヘッドカバー０６によって上端が閉塞されたシリンダヘッド０５と、該シリンダヘッド０５の上端部に気筒毎に設けられた吸気側の動弁装置０７及び排気側の動弁装置０８と、を備えており、前記吸気側の動弁装置０７に吸気弁３，３のバルブリフト量と作動角を機関運転状態に応じて可変にする可変機構が設けられている。
【００１２】
前記可変機構を備えた吸気側動弁装置０７は、図１〜図４に示すように、前記シリンダヘッド０５に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられて、吸気ポート１を開閉する一気筒当たり２つの吸気弁３，３と、機関前後方向に配置された内部中空状の駆動軸４と、各吸気弁３，３の上端部に配設されたフォロアである各スイングアーム６、６を介して各吸気弁３，３を開閉作動させる一対の揺動カム７，７と、駆動軸４の後述する駆動カム５と揺動カム７，７との間を連係し、前記駆動カム５の回転力を揺動運動に変換して揺動カム７，７に揺動力として伝達する伝達機構８と、該伝達機構８の姿勢を可変にして各吸気弁３，３のバルブリフト量及び作動角を機関運転状態に応じて可変制御する制御機構９と、を備えている。なお、前記作動角とは、吸気弁３，３が開弁している期間をいう。
【００１３】
前記吸気弁３，３は、シリンダヘッド０５の上端部内に収容されたほぼ円筒状のボアの底部とバルブステム上端部のスプリングリテーナ３ａとの間に弾装されたバルブスプリング１０によって吸気ポート１の各開口端を閉塞する方向に付勢されている。
【００１４】
前記駆動軸４は、外周に前記駆動カム５が設けられていると共に、シリンダヘッド０５の上部に設けられた５つの軸受部１１によって回転自在に軸支されている。また、駆動軸４は、一端部に設けられた図外のスプロケットを介して機関のクランクシャフトから回転力が伝達されて、図１の時計方向(矢印方向)に回転するようになっている。
【００１５】
前記駆動カム５は、ほぼ円盤状に形成されたカム本体と、該カム本体の外側部に一体に設けられた筒状のボス部と、からなり、このボス部に径方向に穿設されたピン孔に挿通する固定用ピンを介して前記駆動軸４に固定されている。また、この駆動カム５は、前記揺動カム７，７の一端側に配置されていると共に、前記ボス部がカム本体を挟んで揺動カム７，７と反対側の位置に配置されている。したがって、カム本体側がスペーサを介して揺動カム７，７側に位置している。前記カム本体は、外周面が偏心円のカムプロフィールに形成されて、軸心Ｙが駆動軸４の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。
【００１６】
前記各スイングアーム６は、図１及び図４に示すように、凹状一端部６ａの下面が前記各吸気弁３のステムエンドに当接していると共に、他端部６ｂの球面状下面がシリンダヘッド０５に形成された保持穴１ａ内に保持された油圧ラッシアジャスタ１３の球面状の頭部に当接支持されて、この油圧ラッシアジャスタ１３の頭部を枢支点として揺動するようになっている。また、スイングアーム６は、中空状のほぼ中央位置に各揺動カム７が当接するローラ１４が回転自在に支持されている。
【００１７】
前記各揺動カム７は、図１及び図４に示すように、同一形状のほぼ雨滴状を呈し、基端部側に前記駆動軸４の外周面に嵌挿される円筒状のカムシャフト７ａが一体に形成されて、該カムシャフト７ａを介して揺動支軸としての前記駆動軸４の軸心Ｘを中心として揺動自在に支持されている。また、各揺動カム７は、基端部と先端側のカムノーズ部７ｂとの間の下面にはカム面７ｃがそれぞれ形成されている。このカム面７ｃは、基端部側のベースサークル面と、該ベースサークル面からカムノーズ部７ｂ側に円弧状に延びるランプ面と、該ランプ面からカムノーズ部７ｂの先端側に有する最大リフトの頂面に連なるリフト面とが形成されており、該ベースサークル面とランプ面、リフト面及び頂面とが、揺動カム７の揺動位置に応じて各スイングアーム６のローラ１４の外周面の変位した位置に当接するようになっている。
【００１８】
また、この各揺動カム７は、前記カム面７ｃがリフト面側に移動して吸気弁３，３を開作動させる揺動方向が前記駆動軸４の回転方向(矢印方向)と同一に設定されている。したがって、前記駆動軸４と各揺動カム７との間の摩擦係数によって、各揺動カム７がリフトする方向に連れ回りトルクが発生する。このため、各揺動カム７の駆動効率が向上する。
【００１９】
さらに、前記駆動カム５側の揺動カム７は、前記カムシャフト７ａを挟んだカムノーズ部７ｂと反対側の位置に連結部７ｄが一体に突設されており、この連結部７ｄには、後述するリンクロッド１７の他端部と連結する連結ピン２０が挿通されるピン孔が両側面方向へ貫通形成されている。
【００２０】
なお、前記各ローラ１４が、各スイングアーム６の上面から突出した状態に配置されて、スイングアーム６，６の上面との間に比較的大きな隙間が形成されていることから、作動中において前記スイングアーム６，６と各揺動カム７，７の連結部７ｄやリンクロッド１７の他端部１７ｂとの干渉が防止される。したがって、各揺動カム７が最も跳ね上がった位置でも、該干渉が防止されるのである。
【００２１】
前記伝達機構８は、図１〜図４に示すように、駆動軸４の上方に機関巾方向に沿って配置されたロッカアーム１５と、該ロッカアーム１５と駆動カム５とを連係するリンクアーム１６と、ロッカアーム１５と前記一方の揺動カム７の連結部７ｄとを連係するリンクロッド１７とによって多節リンク機構に形成されている。
【００２２】
前記ロッカアーム１５は、後述する制御偏心軸２６に揺動自在に支持された一端側の筒状基部１５ａと、該筒状基部１５ａの外面から機関の内側へ二股状にほぼ並行に突設された第１、第２アーム部１５ｂ、１５ｃとから構成されている。
【００２３】
前記筒状基部１５ａは、ほぼ内部に後述する制御偏心軸２６の外周に微小隙間をもって嵌合支持される支持孔１５ｄが貫通形成されている。
【００２４】
前記第１アーム部１５ｂは、先端部が二股状に形成されて、該二股部間に前記リンクアーム１６の後述する突出端が連結ピン１２を介して回転自在に連結されている。
【００２５】
一方、前記第２アーム部１５ｃは、先端部のブロック部１５ｆにリフト調整機構２１が設けられていると共に、該リフト調整機構２１の後述する枢支ピン１９に前記リンクロッド１７の後述する一端部１７ａが回転自在に連係している。また、前記ブロック部１５ｆの両側部には、前記枢支ピン１９が上下方向移動可能な図外の長孔が横方向から貫通形成されている。
【００２６】
また、前記第１アーム部１５ｂと第２アーム部１５ｃは、互いに揺動方向へ異なった角度で設けられて上下に位置ずれ状態に配置され、第１アーム部１５ｂの先端部が第２アーム部１５ｃの先端部よりも僅かな傾斜角度をもって下方に傾斜している。
【００２７】
前記リンクアーム１６は、比較的大径な円環部と、該円環部の外周面所定位置に突設された前記突出端とを備え、円環部の中央位置には、前記駆動カム５の外周面を回転自在に嵌合支持する嵌合孔１６ａが形成されている。
【００２８】
前記各リンクロッド１７は、プレス成形によって一体に形成され、横断面ほぼコ字形状に形成されており、内側がコンパクト化を図るために、ほぼ円弧状に折曲形成されていると共に、一端部１７ａがピン孔に挿通された前記枢支ピン１９を介して第２アーム部１５ｃの先端部に連結され、他端部１７ｂがピン孔に挿通した連結ピン２０を介して前記一方の揺動カム７の連結部７ｄに回転自在に連結されている。また、このリンクロッド１７は、一気筒当たり一つだけ設けられていることから、構造が簡素化されると共に軽減化が図れる。
【００２９】
また、このリンクロッド１７によって、揺動カム７は、連結部７ｄが引き上げられることで吸気弁３，３をリフトさせるが、ローラ１４からの入力を受けるカムノーズ部７ｂは揺動中心に対して連結部７ｄの逆側に配置されていることから、各揺動カム７の倒れの発生が抑制できる。
【００３０】
前記リフト調整機構２１は、ロッカアーム１５の第２アーム部１５ｃのブロック部１５ｆの前記長孔に配置された前記枢支ピン１９と、前記ブロック部１５ｆの下部内に前記長孔に向かって穿設された調整用雌ねじ孔に下方から螺着した図外の調整ボルトと、ブロック部１５ｆの上部内に前記長孔に向かって穿設された図外の固定用雌ねじ孔に上方から螺着したロック用ボルト２２とを備えている。
【００３１】
そして、各構成部品の組み付け後に、前記調整ボルトによって前記枢支ピン１９の長孔内での上下位置を調整することによって各吸気弁３，３のリフト量を微調整し、該調整作業が終了した時点で前記ロック用ボルト２２を締め付けることによって枢支ピン１９の位置を固定するようになっている。
【００３２】
前記制御機構９は、図１、図２及び図４に示すように、駆動軸４の上方位置に平行に配置された内部中空状の制御軸２４と、該制御軸２４に径方向へ突出して設けられた支持部材であるブラケット２５と、該ブラケット２５の先端部に設けられた内部中空状の制御偏心軸２６と、前記制御軸２４を回転駆動するアクチュエータ３１と、を備えている。
【００３３】
前記制御軸２４は、外周面の各気筒に対応する位置に所定長さの平坦面２４ａが形成されていると共に、該平坦面２４ａのほぼ両端部側に一対の雌ねじ孔２４ｂが内部径方向に貫通形成されている。
【００３４】
前記ブラケット２５は、ほぼコ字形状に形成されて、図４及び図５にも示すように、前記制御軸２４の平坦面２４ａ側に軸方向に沿って配置された細長い板状の支持片２７と、該支持片２７の長手方向の両端部に一体に設けられた支持部であるブラケット片２８，２８と、から構成されている。
【００３５】
前記支持片２７は、その長手方向の長さが前記ロッカアーム１５の筒状基部１５ａの長さとほぼ同一に設定されていると共に、幅長さが制御軸２４の外径よりも僅かに大きく設定されている。また、支持片２７は、前記制御軸２４の各雌ねじ孔２４ｂと対応する位置に、一対のボルト挿通孔２７ａが貫通形成されている。
【００３６】
前記両ブラケット片２８，２８は、前記支持片２７の両端部から上面に対して約９０°の角度でほぼＬ字形状に突出していると共に、各先端部には前記制御偏心軸２６の両端部を固定支持する支持孔２８ａ、２８ａが穿設されていると共に、各基端部側には前記制御軸２４が挿通される軸挿通孔２８ｂ、２８ｂが穿設されている。
【００３７】
前記ブラケット２５は、前記支持片２７の両ボルト挿通孔２７ａ、２７ａと前記制御軸２４の両雌ねじ孔２４ｂ、２４ｂにそれぞれ挿通螺着した一対の固定ボルト３０、３０によって後述するアーム部材３６と共に、前記制御軸２４に共締め固定されている。
【００３８】
前記制御偏心軸２６は、前述したように前記ロッカアーム２５の筒状基部１５ａを回転自在に支持しており、両端部が例えばかしめによって前記両ブラケット片２８、２８の支持孔２８ａ、２８ａに固定されている。また、この制御偏心軸２６は、その軸心Ｐ１が前記制御軸２４の軸心Ｐに対して比較的大きな偏心量αをもって偏心している。
【００３９】
前記アクチュエータ３１は、シリンダヘッド０５の後端部に固定された電動モータ３２と、該電動モータ３２の回転駆動力を前記制御軸２４に伝達する減速機であるボール螺子機構３３とから構成されている。
【００４０】
前記電動モ−タ３２は、比例型のＤＣモータによって構成され、機関の運転状態を検出する電子コントローラ３４からの制御信号によって駆動するようになっている。この電子コントローラ３４は、機関回転数を検出するクランク角センサや、吸入空気量を検出するエアーフローメータ、機関の水温を検出する水温センサ及び制御軸２４の回転位置を検出するポテンショメータ等の各種のセンサからの検出信号をフィードバックして現在の機関運転状態を演算などにより検出して、前記電動モータ３２に制御信号を出力している。このような電動モータ３２によって回転駆動するアクチュエータによれば、機関の油温などに拘わらず迅速な切り換え応答性を期待できる。
【００４１】
前記アクチュエータ３１は、制御軸２４を正逆回転制御し、この回転位置に応じて前記伝達機構８などを介して前記吸気弁３，３のバルブリフト量(作動角)を微小リフトから最大リフトまで制御するようになっている。
【００４２】
また、前記制御軸２４は、気筒毎に設けられた保持機構３５によって、内燃機関０１の停止時においてその回転位置を微小リフトよりも大きな、機関始動に適した小リフトに制御する回転位置に保持されるようになっている。
【００４３】
すなわち、前記保持機構３５は、図２〜図６に示すように、各気筒にそれぞれ設けられて、基端部３６ａが前記制御軸２４側に固定されたアーム部材３６と、該アーム部材３６の先端部３６ｂを下方から押圧して、前記制御軸２４を、図４中、時計方向(バルブリフト量を増加する方向)へ所定量だけ回転させる付勢手段３７と、から構成されている。
【００４４】
前記各アーム部材３６は、平板状に形成され、前記基端部３６ａ側の幅方向位置に一対のボルト孔３６ｃが穿設されていると共に、基端部３６ａが前記制御軸２４の平坦面２４ａとブラケット２５の支持片２７との間に前記両ボルト３０、３０によって共締め固定されて、制御軸２４やブラケット２５及び制御偏心軸２６と一体になって基端部３６ａ側を中心に回転するようになっている。なお、この各アーム部材３６は、平板状以外に細長いロッド状に形成することも可能である。
【００４５】
前記付勢手段３７は、シリンダヘッド０５の上端部に形成された図外の支持孔に保持される有底円筒状のボディ３８と、該ボディ３８の摺動用穴３８ａ内に摺動自在収容されたプランジャ３９と、前記ボディ３８の底壁３８ｂ側の内部に設けられて前記プランジャ３９を進出方向へ付勢するばね部材であるコイルスプリング４０と、から主として構成されている。
【００４６】
前記ボディ３８は、上端部が開口３８ｃ形成されていると共に、底壁３８ｂのほぼ中央位置にガイド孔３８ｄが貫通形成されている。
【００４７】
前記プランジャ３９は、球状の先端部３９ａが前記ボディ３８の開口３８ｃから突出して前記アーム部材３６の下面に当接可能に設けられていると共に、下端部に外周が円筒状に切欠された小径軸部３９ｂを有し、この小径軸部３９ｂの外周に前記コイルスプリング４０が挿通保持されている。
【００４８】
また、プランジャ３９の小径軸部３９ｂの下部には、軸状のストッパ部４１が軸心方向から固定されている。このストッパ部４１は、図４及び図５に示すように、前記ボディ底壁３８ｂのガイド孔３８ｄ内を摺動自在にガイドされて、先端側のフランジ部４１ａがガイド孔３８ｄの外側孔縁に当接した時点で前記プランジャ３９の最大進出位置を規制するようになっている。
【００４９】
したがって、前記プランジャ３９は、コイルスプリング４０のばね付勢力によって進出して前記ストッパ部４１によって最大進出位置が規制された状態では、図５に示すように、先端部３９ａがアーム部材３６を押圧して制御軸２４を図中時計方向へ回転させるようになっている。斯かる制御軸２４の回転位置では、各吸気弁３，３が微小リフトよりも大きな機関始動に適した所定の小リフトとなるように前記フランジ部４１ａの位置が設定されている。
【００５０】
以下、前記本実施形態の可変動弁装置の作動を説明する。
【００５１】
例えば、機関のアイドリング運転時などの低回転域では、電子コントローラ３４からの制御信号によって電動モータ３２が回転駆動し、この回転トルクによってボール螺子機構３３を介して制御軸２４が例えば図４に示すように反時計方向の所定の位置に回転駆動される。したがって、制御偏心軸２６は、同じ位置になって駆動軸４から下方向へ僅かに移動する。これにより、伝達機構８の全体が、駆動軸４を中心として時計方向に傾動する。このため、各揺動カム７も時計方向へ回動して、ローラ１４の当接位置がカム面７ｃのベースサークル部側寄りになる。
【００５２】
よって、駆動カム５の回転に伴いリンクアーム１６を介してロッカアーム１５を押し上げると、リンクロッド１７を介して揺動カム７の連結部７ｄを持ち上げ揺動カム７を時計方向に回転させ、そのリフトがスイングアーム６のローラ１４に伝達されてバルブリフトするが、そのリフト量及び作動角が十分小さくなり、微小リフト・作動角になる。
【００５３】
したがって、かかる機関の低回転軽負荷領域では、各吸気弁３のバルブリフト量が十分に小さくなり、これによって、各吸気弁３の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバーラップがなくなる。このため、燃焼改善などによって、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。
【００５４】
なお、このとき、前記プランジャ３９は、アーム部材３６よって下方へ押圧されることからコイルスプリング４０のばね力に抗して後退移動している。
【００５５】
次に、機関運転状態が低中回転中負荷領域に移行すると、電子コントローラ３４からの制御信号によって電動モータ３２を介して制御軸２４が、図５に示す側からさらに時計方向へ回転して制御偏心軸２６も同じ位置まで回動して該駆動軸４に接近する。
【００５６】
このため、ロッカアーム１５とリンクアーム１６などの伝達機構８全体が駆動軸４を中心に反時計方向へ回動し、これによって、各揺動カム７，７も相対的に反時計方向（リフト方向）へ回動する。
【００５７】
したがって、開弁時のピークリフトになると、揺動カム７のリフトがスイングアーム６のニードルローラ１４に伝達されてバルブリフトするが、そのリフト量及び作動角が増加して中間リフト、中間作動角になる。
【００５８】
よって、かかる機関の低中回転中負荷の領域では、各吸気弁３のバルブリフト量および作動角が大きくなり、燃費とトルクの向上が図れる。
【００５９】
さらに、例えば、機関高回転高負荷領域に移行した場合は、電子コントローラ３４からの制御信号によって電動モータ３２がボール螺子機構３３を介して制御軸２４をさらに時計方向へ回転させると、図６に示すように、制御偏心軸２６も同じ方向へ回動して駆動軸４に最も接近した位置に移動する。
【００６０】
このため、伝達機構８全体が、さらに反時計方向へ回動し、これによって、各揺動カム７，７も相対的にさらに反時計方向（リフト方向）へ回動する。したがって、開弁時のピークリフトになると、各揺動カム７のリフトがスイングアーム６のローラ１４に伝達されてバルブリフトするが、そのリフト量及び作動角がさらに増加して最大リフト、最大作動角になる。
【００６１】
よって、かかる運転領域では、バルブリフト量及び作動角が最大になり、排気弁とのバルブオーバーラップが増加すると共に、閉時期が十分に遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上して十分な出力が確保できる。
【００６２】
そして、イグニッションスイッチをオフ操作して内燃機関０１の駆動を停止させた場合には、電子コントローラ３４から電動モータ３２への通電が遮断され、このとき、前記揺動カム７，７や伝達機構８に、前記バルブスプリング１０のばね力などに起因して交番トルクが発生する。この交番トルクによって前記制御軸２４に、図４に示す反時計方向(微小リフト方向)の回転力が作用する。
【００６３】
このため、中間リフト、中間作動角から最大リフト、最大作動角までの間においては、保持機構３５のアーム部材３６も制御軸２４と一緒に反時計方向へ回動する。しかしながら、交番トルクよりもコイルスプリング４０のばね力を強くしているため、制御軸２４は、コイルスプリング４０のばね力が作用し始める位置で回転を停止する。このため、機関０１を確実に再始動させることができる。
【００６４】
これによって、プランジャ３９の先端部３９ａが、アーム部材３６の先端部３６ｂ側を押し上げて制御軸２４を時計方向へ回転させ、所定の回転位置、つまり前記ストッパ部４１で規制される位置に保持される(図５参照)。このため、前記吸気弁３，３は、機関始動に適した小リフト状態に保持される。
【００６５】
また、このとき、前記アーム部材３６先端部３６ｂに対する前記プランジャ先端部３９ａの当接位置は、図４に示す位置(微小リフト位置)では基端部３６ａから最も離間した位置になり、プランジャ３９が上昇するに伴って図５に示すように基端部３６ａに接近した位置になる。このように、基端部３６ａから最も離間した位置では、アーム部材３６の梃子作用によって該アーム部材３６の回動性、つまり制御軸２４の時計方向への回転性が良好になる。
【００６６】
その後、前述のように、内燃機関０１の始動後に、中回転中負荷あるいは高回転高負荷域に移行して、前記制御軸２４が時計方向へ回転して中リフトあるいは最大リフトとなるように制御する場合には、前記アーム部材３６は、図６の一点鎖線及び実線に示すように、プランジャ３９の先端部３９ａから離間する。このため、前記電動モータ３２に対する駆動負荷が作用しないようになっている。
【００６７】
以上のように、本実施形態では、気筒毎に設けられた複数の保持機構３５(付勢手段)によって、機関停止時において一本の制御軸２４の回転位置を制御したため、常時始動に適した回転位置に安定に保持することが可能になる。
【００６８】
しかも、例えば、前記アイドリング運転中などの微小リフト時に故障によって機関が停止した場合でも、前記制御軸２４を保持機構３５によって始動に適した回転位置に速やかに復帰させることができるので、フェールセーフ機能も十分に発揮できる。
【００６９】
また、保持機構３５の全体構造は、比較的簡単であることから、製造コストの高騰を抑制できる。
【００７０】
さらに、前記ストッパ部４１によってプランジャ３９の必要以上の突出量を規制することによって、制御軸２４を回転駆動する電動モータ３２の負荷を軽減することができる。
【００７１】
なお、前記各コイルスプリング４０のばねセット荷重を適宜小さく設定することによって、微小リフト制御時などにおける電動モータ３２の負荷を軽減させることが可能になる。
【００７２】
〔第２実施形態〕
図７〜図１０は第２実施形態を示し、各構成部材を組み付ける際に、各気筒間における各吸気弁３，３の微小リフト調整を調整ボルトにより行う前記リフト調整機構２１の他に、大リフト制御におけるリフト量を調整できる第２リフト調整機構２９を設けたものである。
【００７３】
すなわち、第１実施形態のような可変動弁装置は、制御軸２４と制御偏心軸２６が別体になっていることから、制御軸２４に対する制御偏心軸２６の部品精度の影響でアライメントが各気筒によって異なると、気筒間同士の吸気弁３，３のリフト量や作動角、リフト中心角位相にばらつきが生じてしまう。つまり、前記リフト調整機構２１を用いない場合には、図１１に示すように、理論上のリフト量(太い実線)に対して実リフト特性(細い実線)が微小リフト域から最大リフトまで大きく変化してしまうことが明らかである。この結果、燃焼室内への吸入空気量に差が発生して機関の運転性や安定性を損なうおそれがある。
【００７４】
そこで、前記リフト調整機構２１によって各構成部材の組付時に、前記リンクロッド１７の長さを調整して微小リフト量などのばらつきを調整するようになっている。
【００７５】
しかし、このリフト調整機構２１によって各構成部材の微小リフト姿勢時のリフト量を調整した場合には、図１２に示すように、前記制御機構９の姿勢変化による理論上のリフト量の変化特性(太い実線)に対して、実リフト特性(細い実線と破線)が最大リフト姿勢側へリフト量を変化させていけばいくほどリフト量に大きな誤差が発生して、最大リフト域で最も大きくなることが分かった。
【００７６】
そこで、本実施形態では、制御機構９のアライメントを調整する方法として、第２リフト調整機構２９によって制御軸２４に対する制御偏心軸２６の偏心量α(距離)を調整することによって、前記リフト量の誤差を解消したものである。
【００７７】
以下、具体的な構造を説明すると、前記リフト調整機構２１を備えているなどの基本構造は第１実施形態と同様であるから共通の部材は同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７８】
すなわち、図７及び図８に示すように、制御軸２４は、第１実施形態と同じく外周面の各気筒に対応する位置に平坦面２４ａが形成されている。一方、ブラケット２５は、正面ほぼコ字形状に形成されて、支持片２７と各ブラケット片２８、２８が同一平面上に配置されていると共に、先端部には前記制御偏心軸２６を固定支持する支持孔２８ａ、２８ａが穿設されている。
【００７９】
前記支持片２７は、各ブラケット片２８、２８に直角に向いたほぼ板状に形成されていると共に、ブラケット片２８、２８側の一側縁ほぼ中央位置には、後述するアーム部材３６が制御軸２４との間に介装される際に、アーム部材３６のそれ以上の挿入を規制するほぼＬ字形状の折曲部２７ｂが一体に設けられている。
【００８０】
また、前記各ブラケット片２８、２８の支持片２７側の端部には、前記制御軸２４が挿通される一対の軸挿通孔４２、４２が貫通形成されている。この各軸挿通孔４２、４２は、前記ブラケット片２８、２８の長手方向に沿ってほぼ長円形の長孔に形成されている。
【００８１】
また、前記アーム部材３６は、基端部３６ａ側が前記ブラケット２５の支持片２７の内面と制御軸２４の平坦面２４ａとの間に介装されて、前記各ボルト３０、３０によって共締め固定されている。また、このアーム部材３６は、調整シムとして機能し、その厚さｔが異なる複数のものが予め用意されている。
【００８２】
したがって、この実施形態によれば、制御機構９の各構成部材を組み付ける際、つまり、制御軸２４の平坦面２４ａとブラケット２５の支持片２７の内面との間の隙間に、前記アーム部材３６の基端部３６ａ側を挿入してボルト３０、３０により固定する際に、板厚ｔの異なるいずれかのアーム部材３６を選択して挿入することによって、前記軸挿通孔４２、４２を介してブラケット２５全体を前記制御軸２４対して径方向、つまりブラケット片２８、２８の長手方向へ僅かに移動させることができる。これによって、前記制御軸２４の軸心Ｐに対する制御偏心軸２６の軸心Ｐ１までの偏心量αを調整する。
【００８３】
この場合、アーム部材３６の板厚ｔが厚い場合は、支持片２７が制御軸２４から離れて制御偏心軸２６が近づくことから偏心量αが小さくなり、板厚ｔが薄い場合は、支持片２７が制御軸２４に近づいて制御偏心軸２６が離れることから偏心量αが大きくなる。
【００８４】
この実施形態によれば、前記制御軸２４と制御偏心軸２６との偏心量αを任意に調整することができるため、制御機構９のアライメントを調整することが可能になる。このため、図９Ａ、Ｂに示す微小リフト制御時から図１０Ａ、Ｂに示す最大リフト制御時までの実リフト変化特性(図１３の細い実線)は、図１３に示すように、理論上のリフト変化特性(太い実線)に対して誤差が十分に少なくなる。この結果、機関運転状態のいずれの場合においても、各気筒間の吸気弁３，３のリフトのばらつきがなくなり、機関の運転性や安定性が向上する。
【００８５】
また、制御軸２４と支持片２７との間の隙間にアーム部材３６を挿入して挟み込むことにより、機関駆動中のトルク変動やロッカアーム１５の揺動運動より制御偏心軸２６に発生する力は、ブラケット２５の制御軸２４の軸心Ｐの曲げモーメントになる。この曲げモーメントは、アーム部材３６を介して制御軸２４に伝達されるため、回転力を制御軸２４の平坦面２４ａで受けることができる。このため、各ボルト３０，３０に曲げモーメントが作用しないことから、該曲げモーメントに弱いボルト３０，３０の耐久性の向上が図れる。
【００８６】
特に、前記制御軸２４に対する制御偏心軸２６の偏心量αが大きくなればなるほど可変機構の姿勢変化が大きくなって、気筒間同士のリフト量のばらつきが大きくなりやすいため、前述の効果が大きい。
【００８７】
また、この実施形態では、図９、図１０に示すように、前記アーム部材３６が立ち上がった状態に設けられていることから、前記保持機構３５のボディ３８やプランジャ３９などがヘッドカバー０６側に設けられている。
【００８８】
そして、機関のアイドリング運転時などの微小リフト制御中には、図９Ａ、Ｂに示すように、前記アーム部材３６の先端部３６ｂがプランジャ３９をコイルスプリング４０のばね力に抗して押圧しているが、機関停止時には、前記プランジャ３９が最大に進出動してアーム部材３６を押圧して、制御軸２４を始動に最適な小リフト側に制御する。
【００８９】
また、機関中負荷、高負荷域では、図１０Ａ，Ｂに示すように、プランジャ
３９がアーム部材３６と離間することから、電動モータ３２の負荷が抑制される。したがって、第１実施形態と同様な作用効果が得られる。
〔第３実施形態〕
図１４及び図１５は第３実施形態を示し、第２リフト調整機構２９の構造を変更したもので、ブラケット２５を第１実施形態と同じ構造にすると共に、制御軸２４が挿通される各ブラケット片２８、２８の軸挿通孔４２、４２を各ブラケット片２８、２８の長手方向に沿った長円形状に形成すると共に、該アーム部材３６のボルト孔４３、４３もアーム部材３６の長手方向に沿って長円状の長孔に形成されている。また、板厚ｔ及び距離ｕの異なる複数のアーム部材３６を用意しておく。
【００９０】
したがって、保持機構３５の各構成部材を組み付ける際に、前記アーム部材３６の基端部３６ａ先端を前記支持片２７の折曲部２７ｂに突き当てた状態で、制御軸２４に対し前記ブラケット２５とアーム部材３６を、前記軸挿通孔４２，４２及びボルト孔４３、４３の長孔を介してボルト３０，３０の軸心とブラケット２５との間の距離ｕを調整することができる。その後、各ボルト３０，３０で固定するようになっている。このとき、予め、前記最適な板厚ｔのアーム部材３６を選択しておく。この場合、前記距離ｕを短くすると前記偏心量αが小さくなり、長くすると偏心量αが大きくなる。また、前記アーム部材３６の板厚ｔを厚くすると、制御軸２４に対する制御偏心軸２６の位相θ(＝傾き角度)が大きくなり、板厚ｔを薄くすると小さくなる。
【００９１】
この実施形態の場合も、第２実施形態と同様な作用効果が得られると共に、特に、ボルト３０，３０に大きな曲げモーメントが作用しなくなることから、ボルト３０，３０の耐久性が向上する。
【００９２】
また、機関のアイドリング運転時などの微小リフト制御中には、図１４Ａ、Ｂに示すように、前記アーム部材３６の先端部３６ｂがプランジャ３９をコイルスプリング４０のばね力に抗して押圧しているが、機関停止時には、前記プランジャ３９が最大に進出動してアーム部材３６を押圧して、制御軸２４を始動に最適な小リフト側に制御する。
【００９３】
また、機関中負荷、高負荷域では、図１５Ａ，Ｂに示すように、プランジャ
３９がアーム部材３６と離間することから、電動モータ３２の負荷が抑制される。したがって、第１実施形態と同様な作用効果が得られる。
【００９４】
〔第４実施形態〕
図１６は第４実施形態を示し、保持機構３５のプランジャ３９の進退移動を切り換える切換機構４６を設けたものである。
【００９５】
前記切換機構４６は、前記ボディ３８の周壁上端部に径方向に沿って形成された収容孔４７と、該収容孔４７に摺動自在に設けられたロック部材であるピストン４８と、前記プランジャ３９の前記収容孔４７に対応する位置に形成されて、前記ピストン４８が係脱可能なロック穴である係合穴４９と、前記ピストン４８を係合穴４９方向へ付勢するコイルばね５０と、該コイルばね５０のばね力に抗してピストン４８を収容孔４７方向へ後退移動させる油圧回路５１とから構成されている。
【００９６】
前記収容孔４７は、ボディ３８の周壁に径方向から貫通形成され、外端開口がボディ３８の外側面にボルト５２固定された閉塞板５３によって閉塞されていると共に、該閉塞板５３に穿設された小径な空気孔５３ａに連通している。
この空気孔５３ａは、前記ピストン４８の摺動性を確保するものである。
【００９７】
前記ピストン４８は、その軸方向の長さが前記収容孔４７の軸方向長さよりも僅かに短く設定されて、後端縁が前記閉塞板５３の内面に当接した最大後退位置で前記収容孔４７内に完全に埋没状態となるように収容されるようになっている。
【００９８】
また、前記ピストン４８は、前記プランジャ３９が摺動用穴３８ａ内を最大に後退移動した位置で前記コイルばね５０のばね力によって先端部が前記係合穴４９内に係合するようになっている。
【００９９】
前記油圧回路５１は、オイルパン５４内のオイルを吸入して供給通路５５に吐出するオイルポンプ５６と、前記供給通路５５の下流側に設けられて、前記係合穴４９に油圧を給排する給排通路５７と、前記供給通路５５と給排通路５７及びドレン通路５８とを選択的に切り換える電磁切換弁５９と、該電磁切換弁５９に制御信号を出力する前記電子コントローラ３４と、を備えている。
【０１００】
前記オイルパン５４のオイルは、機関の潤滑油、あるいは別途専用のオイルであってもよく、また前記オイルポンプ５６は、トロコイド型あるいはベーン型などの小型のポンプによって構成されている。
【０１０１】
前記給排通路５７は、シリンダヘッド０５の内部に形成されたメイン通路５７ａと、前記ボディ３８の周壁の径方向に貫通形成されて、メイン通路に接続された第１油孔５７ａと、前記プランジャ３９の先端部３９ａ側の内部に径方向へ貫通形成されて、一端が前記第１油孔５７ａに、他端が前記収容孔４７を介して前記ピストン４８の前端面(受圧面)に臨む第２油孔５７ｃとから構成されている。
【０１０２】
前記電磁切換弁５９は、２方向２位置弁であって、電子コントローラ３４から出力された制御信号によって、前記供給通路５５と給排通路５７とを連通するか、あるいは供給通路５５を閉止すると共に、給排通路５７とドレン通路５８を連通するように流路を切換制御するようになっている。
【０１０３】
他の保持機構３５やアーム部材３６などの構成は、第１実施形態と同様である。
【０１０４】
そして、内燃機関０１が通常に駆動している場合は、図１６に示すように、電子コントローラ３４からの制御信号によって電磁切換弁５９は、供給通路５の下流端を閉止すると共に、給排通路５７とドレン通路５８とを連通させる。
【０１０５】
このため、前記ピストン４８の受圧面に油圧が作用しないことから、該ピストン４８はコイルばね５０のばね力によって先端部が係合穴４９内に係合してプランジャ３９の進出動を規制している。
【０１０６】
一方、前記電動モータ３２の故障などによって前記制御軸２４を回転させることができない場合、特に、制御軸２４が最小リフト制御中、つまり図１６中最大反時計方向の回転位置でロックしてアーム部材３６がプランジャ３９の先端部３９ａに当接した状態となってしまった場合(図１６の一点鎖線)には、これを検出した前記電子コントローラ３４から電磁切換弁５９に制御信号が出力されて、前記給排通路５７とドレン通路５８との連通を遮断すると共に、給排通路５７と供給通路５５とを連通させる。
【０１０７】
これによって、前記ピストン４８は、受圧面に作用した油圧によりコイルばね５０のばね力に抗して後退動して、全体が収容孔４７内に収容されて、係合穴４９との係合が解除され、プランジャ３９の移動が許容される。
【０１０８】
このため、プランジャ３９は、図中２点鎖線で示すように、コイルスプリング４０のばね力で前記ストッパ部４１によって規制されるまで最大に進出して、アーム部材３６を実線位置まで時計方向へ回動させる。したがって、制御軸２４は、内燃機関０１の運転可能な回転位置、つまり吸気弁３，３を所定のリフト量、作動角に制御して車両の走行を確保する。このように、フェールセーフ機能が発揮させることによって車両の安全性を向上させることが可能になる。
【０１０９】
また、前記電動モータ３２が正常な状態に復帰した場合には、前記電磁吸気弁切換弁５９によって供給通路５５と給排通路５７との連通を遮断すると共に、給排通路５７とドレン通路５８とを連通させる。このため、例えば機関０１の停止時に制御軸２４が交番トルクなどに起因して反時計方向へ回転してアーム部材３６を一点鎖線まで反時計方向へ最大に回動させる。
【０１１０】
そうすると、プランジャ３９は、図１６に示す自身の後端縁がガイド孔３８ｄの内側孔縁に当接するまで最大後退移動することから、前記収容孔４７と係合穴４９が合致する。これにより、ピストン４８は、コイルばね５０のばね力によって進出して、先端部が係合穴４９に係合して、プランジャ３９を最大後退位置に保持する。このため、プランジャ３９が、アーム部材３６と離間して当接が回避される。
【０１１１】
この結果、制御軸２４を回転駆動させる前記電動モータ３２やボール螺子機構３３の駆動負荷が無くなり、常時十分なトルクと速やかな駆動が得られる。
【０１１２】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、前記保持機構３５を気筒全体ではなく、例えば、制御軸の軸方向両端側に位置する２つの気筒のみに設けることも可能である。
【０１１３】
また、前記ピストン４８を油圧では無く、電気的に進退動させることも可能である。さらに、吸気側ばかりか排気側にも設けることも可能である。
【０１１４】
前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記付勢手段は、気筒毎に設けられていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｂ〕請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記可変機構は、
回転駆動力が伝達される駆動軸と、
前記制御軸の回転中心から偏心した位置に設けられた偏心軸と、
前記駆動軸の回転運動が揺動運動に変換されて、前記偏心軸を中心に揺動するロッカアームと、
該ロッカアームの揺動力が伝達されて揺動することで前記機関弁を開閉させる揺動カムと、を備え、
前記制御軸に前記偏心軸を支持部材を介して取り付けると共に、該支持部材に前記ばね部材の付勢力が作用するように構成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｃ〕請求項ｂに記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記偏心軸は、その位置が前記支持部材を介して前記制御軸に対して離間あるいは近接調整可能に形成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｄ〕請求項ｃに記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記支持部材は、前記偏心軸を支持する支持部と、該支持部と前記制御軸との間に介在される調整シムとによって構成され、
前記ばね部材の付勢力が前記調整シムに直接作用していることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【０１１５】
この発明によれば、部材の共用化によって部品点数の削減が図れる。
〔請求項ｅ〕請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記プランジャの所定以上の突出量を規制するストッパ部を設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【０１１６】
この発明によれば、ストッパ部によってプランジャの必要以上の突出量を規制することによって、制御軸を回転駆動するアクチュエータの負荷を軽減することができる。
〔請求項ｆ〕請求項ｅに記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記プランジャが前記ストッパ部によって突出量が規制されて先端部が前記アーム部材と当接している状態では、前記機関弁が最大作動角と最小作動角との間の作動角となることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｇ〕請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記プランジャが、前記ばね部材によって付勢されて進出した状態と、前記ばね部材の付勢力に抗して後退した状態に選択的に切り換え可能な切換手段を備えていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｈ〕請求項ｇに記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記切換手段は、前記プランジャと該プランジャが摺動する摺動用孔との間に設けられたロック機構を備えていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｉ〕請求項ｈに記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記ロック機構は、前記プランジャ側と摺動用孔側のいずれか一方に設けられたロック部材と、他方に設けられて、前記ロック部材が係脱可能なロック穴と、によって構成され、前記ロック部材の作動は電気的に制御されることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｊ〕請求項ｉに記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記ロック部材は、油圧によって前記ロック穴から退出するように構成され、前記油圧は油圧制御弁によって制御されることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｋ〕請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記付勢手段は、前記制御軸の少なくとも軸方向両端に設けたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｌ〕請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記付勢手段は、前記制御軸の軸方向中心位置を中心とした対称位置に設けられていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【符号の説明】
【０１１７】
１…シリンダヘッド
３…吸気弁（機関弁）
４…駆動軸
５…駆動偏心カム
７…揺動カム
８…伝達機構
９…制御機構
１５…ロッカアーム
１５ａ…筒状基部
１５ｂ…第１アーム部
１５ｃ…第２アーム部
１６…リンクアーム
１７…リンクロッド
１８…連結ピン
２４…制御軸
２５…ブラケット
２６…制御偏心軸
２７…支持片
２８…ブラケット片
３０…ボルト
３１…電動アクチュエータ
３２…電動モータ
３３…ボール螺子機構
３５…保持機構
３６…アーム部材
３７…付勢手段
３８…ボディ
３９…プランジャ
４０…コイルスプリング(付勢部材)
４１…ストッパ部
４１ａ…フランジ部
４６…切換機構
【図１】
2011122546.tif 000003
【図２】
2011122546.tif 000004
【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】
2011122546.tif 000009
【図８】
2011122546.tif 000010
【図９】
2011122546.tif 000011
【図１０】
2011122546.tif 000012
【図１１】
2011122546.tif 000013
【図１２】
2011122546.tif 000014
【図１３】
2011122546.tif 000015
【図１４】
2011122546.tif 000016
【図１５】
2011122546.tif 000017
【図１６】
2011122546.tif 000018