(57)【要約】【課題】出力軸を容易に回転させて、機関停止時おいて前記制御軸を所望の位置に容易に回転させることができるアクチュエータを提供する。【解決手段】電動モータ３６によってボール螺子軸４５を回転させて、ボールナット４６を軸方向へ直線移動させることによって制御軸３２を回転制御することにより、吸気弁のバルブリフト量を可変制御する。機関停止時に、回転付与機構３９のトーションスプリング６２のばね力によって第１平歯車６０と第２平歯車６１を回転させて、ボール螺子軸４５を一方向へ回転させる。これによって、ボールナット４６を軸方向の最大右方向の位置、つまり吸気弁を最大リフト量に制御する方向へ移動させて、吸気弁のバルブリフト量を始動に適した最大リフトに自動的に制御する。【選択図】図４
2011127540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御軸を移動させることにより機関弁の作動特性を可変にする可変動弁装置における前記制御軸の位置を可変制御するアクチュエータであって、
内燃機関の状態に応じて出力軸を回転制御して前記制御軸に作動力を付与する電動モータと、
前記出力軸から回転力が伝達され、可逆特性を有する可逆伝達軸と、
該可逆伝達軸に付勢力を与える付勢手段と、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
電動モータの動力により制御軸を移動させることによって機関弁の作動特性を可変にする可変動弁装置のアクチュエータであって、
前記電動モータによって回転駆動され、一方向に付勢力が作用された可逆伝達軸を有し、
前記電動モータから前記制御軸への伝達効率よりも該制御軸から電動モータへの伝達効率の方が小さく、
前記電動モータから前記可逆伝達軸への伝達効率と、該可逆伝達軸から電動モータへの伝達効率はほぼ同等であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
クランクシャフトから回転力が伝達され、駆動カムが設けられた駆動軸と、
該駆動軸の回転力を揺動力に変換して動力を伝達する伝達機構と、
該伝達機構の揺動力が伝達されて揺動運動を行うことによって機関弁を作動させる揺動カムと、
内燃機関の状態に応じて移動することにより、前記伝達機構の伝達経路を変更して前記揺動カムの揺動状態を変更し、前記機関弁のリフト量を可変させる制御軸と、
を備えた可変機構と、
内燃機関の状態に応じて出力軸を回転制御する電動モータと、
前記出力軸の回転力が伝達され、可逆特性を有する可逆伝達軸と、
該可逆伝達軸に付勢力を与える付勢手段と、
を備えたアクチュエータと
を有する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、例えば内燃機関の吸気弁や排気弁のバルブリフト量や作動角等の作動特性を可変機構により可変制御する可変動弁装置、とりわけ、前記可変機構を駆動させるアクチュエータの改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の運転状態に応じて例えば吸気弁のリフト量を変化させる可変動弁装置のアクチュエータとしては、種々提供されており、その１つとして以下の特許文献１に記載されているものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、電動モータの回転トルクによってボール螺子軸を回転させて移動ナットを軸方向に移動させることにより、リンク機構を介して制御軸の回転位置を変化させ、これによって、吸気弁のリフト量を機関運転状態に応じて可変にするようになっている。また、前記移動ナットは、一対のバイアススプリングのばね力によって移動方向の中間位置に付勢されている。
【０００４】
これによって、たとえ駆動機構が故障した場合であっても、前記移動ナットが中間位置に保持されているから、冷機時の始動性が確保されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０８７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来のアクチュエータにあっては、前記ボール螺子軸の外周に形成された螺子のリード角が小さいことから、内燃機関の停止状態においては、バイアススプリングのばね力によって直接的に前記移動ナットを確実に軸方向へ移動させることが難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記従来のアクチュエータの実状に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、内燃機関の状態に応じて出力軸を回転制御して前記制御軸に作動力を付与する電動モータと、前記出力軸から回転力が伝達され、可逆特性を有する可逆伝達軸と、該可逆伝達軸に付勢力を与える付勢手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、電動モータによって回転駆動され、一方向に付勢力が作用された可逆伝達軸を有し、前記電動モータから前記制御軸への伝達効率よりも該制御軸から電動モータへの伝達効率の方が小さく、該電動モータから前記可逆伝達軸への伝達効率と、該可逆伝達軸から電動モータへの伝達効率は同等であることを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、クランクシャフトから回転力が伝達され、駆動カムが設けられた駆動軸と、該駆動軸の回転力を揺動力に変換して動力を伝達する伝達機構と、該伝達機構の揺動力が伝達されて揺動運動を行うことによって機関弁を作動させる揺動カムと、内燃機関の状態に応じて移動することにより、前記伝達機構の伝達経路を変更して前記揺動カムの揺動状態を変更し、前記機関弁のリフト量を可変させる制御軸と、を備えた可変機構と、内燃機関の状態に応じて出力軸を回転制御する電動モータと、前記出力軸の回転力が伝達され、可逆特性を有する可逆伝達軸と、該可逆伝達軸に付勢力を与える付勢手段と、を備えたアクチュエータと、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前記付勢手段によって付勢された可逆伝達軸の回転力を直接的に出力軸に伝達するので、該出力軸を容易に回転させることが可能になり、例えば機関停止時おいて前記制御軸を所望の移動位置に容易に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態のアクチュエータが適用された可変動弁装置を示す要部斜視図である。
【図２】本実施形態のアクチュエータを一部断面して示す側面図である。
【図３】同アクチュエータのボールナットの中間移動位置を示す作動説明図である。
【図４】同アクチュエータのボールナットの最大右方向に移動位置を示す作動説明図である。
【図５】Ａは可変動弁装置における最小リフト制御時の閉弁作用を示す図１のＡ矢視図、Ｂは同最小リフト制御時の開弁作用を示す図１のＡ矢視図である。
【図６】Ａは可変動弁装置における最大リフト制御時の閉弁作用を示す図１のＡ矢視図、Ｂは同最大リフト制御時の開弁作用を示す図１のＡ矢視図である。
【図７】本実施形態の可変動弁装置による各吸気弁のバルブリフト特性図である。
【図８】第２実施形態のアクチュエータを一部断面して示す側面図である。
【図９】第３実施形態のアクチュエータを一部断面して示す側面図である。
【図１０】第４実施形態におけるか制御機構を示す要部俯瞰図である。
【図１１】同実施形態における可変機構を示し、Ａは可変機構による吸気弁の閉弁状態を示す作動説明図、Ｂは可変機構による吸気弁の開弁状態を示す作動説明図である。
【図１２】本実施形態のアクチュエータを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るアクチュエータの実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態では、前記アクチュエータをＶ型６気筒の内燃機関の吸気側の可変動弁装置に適用し、図面では片側３気筒側のみを示している。
【００１３】
前記可変動弁装置は、図１に示すように、シリンダヘッド１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられて、バルブスプリング３，３によって閉方向に付勢された機関弁である一対の吸気弁２，２と、該各吸気弁２，２の作動特性であるバルブリフト量と作動角を可変制御する可変機構４と、該可変機構４の作動位置を制御する制御機構５と、該制御機構５を回転駆動する駆動機構６と、を備えている。
【００１４】
前記可変機構４は、シリンダヘッド１の上部に有する軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に圧入等により固設された偏心回転カムである駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面に揺動自在に支持されて、各吸気弁２，２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６の上面に摺接して各吸気弁２，２を開作動させる２つの揺動カム１７，１７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７に揺動力として伝達する伝達機構と、を備えている。
【００１５】
前記駆動軸１３は、機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや、該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されており、この回転方向は図１中、時計方向（矢印方向）に設定されている。
【００１６】
前記軸受１４は、図５Ａに示すように、シリンダヘッド１の上端部に設けられて駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて後述する制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ、１４ｂが一対のボルト１４ｃ、１４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００１７】
前記駆動カム１５は、ほぼリング状を呈し、円環状のカム本体と、該カム本体の外端面に一体に設けられた筒状部とからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔が貫通形成されていると共に、カム本体の軸心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。
【００１８】
前記両揺動カム１７は、同一形状のほぼ雨滴状を呈し、円筒状のカムシャフト２０の両端部に一体的に設けられていると共に、該カムシャフト２０が内周面を介して駆動軸１３に回転自在に支持されている。また、先端部のカムノーズ部２１側にピン孔が貫通形成されていると共に、下面にはカム面２２が形成されている。このカム面２２は、カムシャフト２０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２１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２１の先端側に有する最大リフトの頂面に連なるリフト面を有しており、該ベースサークル面とランプ面及びリフト面が、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター１６の上面の所定位置に当接するようになっている。
【００１９】
前記伝達機構は、駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係するリンクロッド２５と、を備えている。
【００２０】
前記ロッカアーム２３は、中央に有する筒状の基部が支持孔を介して後述する制御カム３３に回転自在に支持されている。また、筒状基部の外端部に突設された前記一端部２３ａには、ピン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、基部の内端部に突設された前記他端部２３ｂには、リンクロッド２５の一端部と連結するピン２７が嵌入するピン孔が形成されている。
【００２１】
前記リンクアーム２４は、比較的大径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定位置に突設された突出端２４ｂと、を備え、基部２４ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体が回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。
【００２２】
前記リンクロッド２５は、ロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２１の各ピン孔に挿入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔が貫通形成されている。
【００２３】
なお、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制する図外のスナップリングがそれぞれ設けられている。
【００２４】
前記制御機構５は、駆動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在に支持された制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３の支持孔に摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３と、を備えている。
【００２５】
前記制御軸３２は、駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、所定位置のジャーナル部が前記軸受１４のメインブラケット１４ａ、とサブブラケット１４ｂとの間に回転自在に軸受されていると共に、前記駆動機構６によって正転あるいは逆転方向へ回転制御されるようになっている。
【００２６】
前記制御カム３３は、円筒状を呈し、軸心Ｐ２位置が制御軸３２の軸心Ｐ１から所定分だけ偏倚している。
【００２７】
また、前記制御軸３２は、図１に示すように、一方側の最大回転位置と他方側の最大回転位置がストッパ機構３１によって規制されるようになっている。このストッパ機構３１は、シリンダヘッド１の上端部に突設された図外のストッパ壁と、制御軸３２の外周面に一体的に固定されたストッパ部材３１ａとから構成され、前記ストッパ壁は、上端部のほぼ中央に半円形状の凹溝が形成されていると共に、該凹溝の両側上面に一対の第１、第２ストッパ部が形成されている。
【００２８】
一方、前記ストッパ部材３１ａは、制御軸３２の外周面に前記凹溝内に一定のクリアランスを介して嵌合した円板フランジ状の基部３１ｂが一体的に結合されていると共に、該基部３１ｂの上端面に扇状のストッパ片３１ｃが径方向外側に一体に突設されている。そして、前記ストッパ片３１ｃは、円周方向の一端側に前記制御軸３２の一方側の回転に伴って前記第１ストッパ部に当接して前記制御軸３２を最小バルブリフト量の回転制御位置に規制する第１ストッパ面３１ｄを有すると共に、他端側に、前記制御軸３２の他方側の回転に伴って前記第２ストッパ部に当接して前記制御軸３２を最大バルブリフト量の回転制御位置に規制する第２ストッパ面３１ｅを有している。
【００２９】
前記駆動機構６は、図１〜図４に示すように、シリンダヘッド１の後端部に固定されたハウジング３５と、該ハウジング３５の一端部に固定された回転力発生機構である電動モータ３６と、ハウジング３５の内部に収容されて、電動モータ３６の回転力を前記制御軸３２に伝達する変換機構（減速機）であるボール螺子機構３７と、前記ハウジング３５の前記電動モータ３６と反対側の位置に収容されて、前記ボール螺子機構３７を介して前記制御軸３２により吸気弁２，２を最大リフト量に制御する方向へ回転力を付与する回転付与機構３９と、から構成されている。
【００３０】
前記ハウジング３５は、アルミ合金材などによって一体に形成され、内部に前記制御軸３２の軸方向とほぼ直角方向に沿って配置されて、ボール螺子機構３７が収容配置された細長い収容室３５ａと、該収容部３５ａの上端部に上方へ突出して、内部に前記制御軸３２の一端部３２ａが臨む膨出室３５ｂと、電動モータ３６と反対側に隔壁３５ｆを介して隔成されたほぼ円環状の環状室３５ｃと、をそれぞれ有している。さらに、前記収容室３５ａは、軸方向の一端部に円形状の開口部３５ｄが形成されている一方、前記環状室３５ｃは、後端側が端壁３５ｅによって閉塞されている。
【００３１】
前記電動モ−タ３６は、比例型のＤＣモータによって構成され、ほぼ円筒状のモータケーシング３８の先端部３８ａが前記収容室３５ａの前記開口部３５ｄを封止する状態で固定されている。また、電動モータ３６は、図１に示すように、機関の運転状態を検出するコントロールユニット４０から出力された制御電流によって正逆回転駆動するようになっている。
【００３２】
このコントロールユニット４０は、クランク角センサ４１やエアーフローメータ４２、水温センサ４３や、制御軸３２の回転位置を検出する後述のポテンショメータ４４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３６に制御電流を出力している。
【００３３】
前記ボール螺子機構３７は、前記ハウジング３５の収容室３５ａ内に電動モータ３６の駆動シャフト３６ａとほぼ同軸上に配置された出力軸であるボール螺子軸４５と、該ボール螺子軸４５の外周に螺合する移動部材であるボールナット４６と、膨出室３５ｂ内で前記制御軸３２の一端部３２ａに軸方向から連結された連係アーム４７と、該連係アーム４７と前記ボールナット４６とを連係するリンク部材４８と、から主として構成されている。
【００３４】
前記ボール螺子軸４５は、両端部４５ａ、４５ｂを除く外周面全体に所定幅のねじ部であるボール循環溝４９が螺旋状に連続して形成されていると共に、前記収容室３５ａの一端開口部３５ｄと環状室３５ｃ内にそれぞれ臨んだ両端部４５ａ、４５ｂが第１、第２ボールベアリング５０、５１によって回転自在に軸受けされている。前記電動モータ３６側の第１ボールベアリング５０は、外周面が一端開口部３５ｄの内側に圧入固定されていると共に、先端側の第２ボールベアリング５１は、外周面が他端壁３５ｅ側の小径部の内部に圧入固定されている。
【００３５】
さらに、ボール螺子軸４５は、一端部４５ａの先端部と電動モータ３６のモータ軸３６ａの先端部が円筒状の連結部材５２によって同軸上で軸方向移動可能にセレーション結合され、かかる結合によって電動モータ３６の回転力を前記ボール螺子軸４５に伝達すると共に、ボール螺子軸４５の軸方向の僅かな移動を許容している。
【００３６】
前記ボールナット４６は、ほぼ円筒状に形成され、内周面に前記ボール循環溝４９と共同して複数のボール５３を転動自在に保持するガイド溝が螺旋状に連続して形成されていると共に、複数のボール５３の循環列をボールナット４６の軸方向の前後２個所に設定する２つのディフレクタが取り付けられている。つまり、このディフレクタは、前記ボール循環溝４９とガイド溝との間を転動する前記複数のボール５３を同一溝内に循環させるために、同循環列内に再び戻すようにボール５３を案内するものである。
【００３７】
前記ボールナット４６は、各ボール５３を介してボール螺子軸４５の回転運動をボールナット４６に直線運動に変換しつつ軸方向の移動力が付与されるようになっている。また、ボールナット４６は、軸方向のほぼ中央位置に前記リンク部材４８の一端部と連結される枢支ピン５４が回転自在に設けられている。
【００３８】
前記連係アーム４７は、図２〜図４に示すように、く字形状に形成され、制御軸３２の一端部３２ａに軸方向から一体的にボルト４７ｂ、４７ｂによって結合固定されていると共に、基部の一端側に突設された突部４７ａに前記リンク部材４８の他端部が枢支ピン５５によって回転自在に連結されている。
【００３９】
前記リンク部材４８は、板材をプレス成形によってほぼＨ字形状に形成され、平行な一対の細長い平板状のリンク部４８ａ、４８ａの一端部が前記ボールナット４６の両側に跨がって配置されて前記枢支ピン５４を介してボールナット４６に回転自在に連結されている一方、他端部側が前記収支ピン５５を介して連係アーム４７に回転自在に連結されている。
【００４０】
また、前記ボール螺子機構３７は、図２に示すように、前記ボール螺子軸４５の一方向の回転に伴ってボールナット４６が図中、最大左方向へ移動した位置で、前記制御軸３２を介して吸気弁２，２のリフト量を最小リフト及び作動角を最小作動角に制御し、また、図３に示すように、前記ボール螺子軸４５の他方向の回転に伴ってボールナット４６が図中、所定量だけ右方向へ移動した位置で、前記制御軸３２を介して吸気弁２，２のリフト量を中間リフト及び作動角を中作動角に制御するようになっている。また、図４に示すように、前記ボール螺子軸４５の他方向の回転に伴ってボールナット４６が、図中、最大右方向へ移動した位置で、前記制御軸３２を介して吸気弁２，２のリフト量を最大リフト及び作動角を最大作動角に制御するようになっている。
【００４１】
前記ボールナット４６は、図２に示す最大左方向位置から図３に示す中間移動位置までは約１０ｍｍ程度右方向に移動し、ボール螺子軸４５の１回転当たりのリードは約４ｍｍであるから、この間にボール螺子軸４５は約２．５回転する。さらに、ボールナット４６のこの中間移動位置から図４に示す最大右方向の移動位置までは、約４０ｍｍ程度移動することから、ボール螺子軸４５は約１０回転する。したがって、ボールナット４６の一方向への最大移動距離では、ボール螺子軸４５はトータルで約１２回転する。
【００４２】
前記回転付与機構３９は、前記ボールナット４６に連係する回転部材である大小２つの第１、第２平歯車６０、６１と、第１平歯車６０を一方向へ回転させるように付勢する拡縮変形可能なばね部材であるトーションスプリング６２と、から主として構成されている。
【００４３】
前記第１平歯車６０は、大径で比較的薄肉な円盤状に形成されて、中央に穿設された固定用孔６０ａに貫通固定された可逆伝達軸である支持軸６３によって回転自在に支持されていると共に、外周に複数の歯部６０ｂが形成されている。
【００４４】
前記支持軸６３は、軸方向の両端部が前記端壁３５ｅと隔壁３５ｆにそれぞれ設けられた保持孔に固定された一対のボールベアリング６４，６５によって正逆回転自在に支持されている。
【００４５】
前記第２平歯車６１は、小径で比較的薄肉な円盤状に形成されて、中央に穿設された軸孔６１ａを介して前記ボール螺子軸４５の他端部４５ｂに圧入固定されていると共に、外周に前記第１平歯車６０の歯部６０ｂに噛み合う複数の歯部６１ｂが形成されている。
【００４６】
また、前記第１平歯車６０と第２平歯車６１の歯数比(Ｎ２／Ｎ１)は約１：３程度に設定されている。つまり、前記第１平歯車６０が、例えば１／３回転すると第２平歯車６１(ボール螺子軸４５)が１回転するように設定されている。
【００４７】
前記トーションスプリング６２は、支持軸６３の外周に固定された円筒状のリテーナ６６の外周に所定隙間をもって巻回状態に配置され、一端部６２ａが前記端壁３５ｅに形成された小孔に挿入係止されている一方、他端部６２ｂが前記第１平歯車６０の一側部に形成された小孔に挿入係止されている。
【００４８】
このトーションスプリング６２は、ボールナット４６が図２に示す最大左方向の位置(最小リフト)では最も縮径する方向へ変形し、最大限の８巻き数まで増加する。つまり、この時点で最大のモーメントが発生する。
【００４９】
そして、電動モータ３６に回転トルクが発生していない場合には、トーションスプリング６２は、前述の最縮径変形状態から拡径変形して両平歯車６０，６１からボール螺子軸４５にバルブスプリング３のばね反力に打ち勝って一方向の回転力を付与して前記ボールナット４６を図４に示す最大右方向の位置(最大リフト）へ移動させるようになっている。
【００５０】
以下、本実施形態に係るアクチュエータの作動を説明する。まず、例えば、機関のアイドリング運転時を含む低回転運転領域では、コントロールユニット４０から出力された制御電流によって電動モータ３６が回転してこの回転トルクによりボール螺子軸４５が回転する。
【００５１】
そうすると、この回転に伴って各ボール５３がボール循環溝４９とガイド溝との間を転動しながらボールナット４６を、図２に示すように、図中、最大左方向へ直線状に移動させる。これによって制御軸３２は、リンク部材４８と連係アーム４７とによって時計方向に回転駆動され、前記第１ストッパ面３１ｄが第１ストッパ部に当接して制御軸３２のそれ以上の回転を規制する。
【００５２】
したがって、制御カム３３は、軸心Ｐ２が図５Ａ、Ｂに示すように制御軸３２の軸心Ｐ１の回りを同一半径で回転して、肉厚部が駆動軸１３から上方向に離間移動する。これにより、ロッカアーム２３の他端部２３ｂとリンクロッド２５の枢支点は、駆動軸１３に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム１７は、リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側が強制的に引き上げられて全体が時計方向へ回動する。
【００５３】
よって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのバルブリフト量がリンクロッド２５を介して各揺動カム１７及び各バルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は十分に小さくなる。
【００５４】
したがって、かかる機関の低回転領域では、バルブリフト量Ｌ１が図７に示すように最も小さくなることにより、各吸気弁２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。また、制御軸３２をストッパ位置から浮かせてＬ１よりも若干高いリフトとし、リフト量の微細な制御を行うようにしてもよい。
【００５５】
また、機関高回転領域に移行した場合は、コントロールユニット４０からの制御電流によって電動モータ３６が逆回転し、この回転トルクがボール螺子軸４５に伝達されて回転すると、この回転に伴ってボールナット４６が各ボール５３を介して図２に示す位置から図４に示す右方向へ直線移動する。
【００５６】
このボールナット４６の右方向への直線移動中は、前記トーションスプリング６２のばね力が第１、第２平歯車６０、６１を介して電動モータ３６の回転力に対するアシスト力として作用することから、バルブスプリング３のばね反力に打ち勝ちつつモータ軸３６の回転力によってボールナット４６は右方向へ速やかに移動することができる。
【００５７】
したがって、前記制御軸３２は、図４に示すように、反時計方向へ回転して、第２ストッパ面３１ｅが第２ストッパ部に当接してそれ以上の回転が規制される。
【００５８】
これにより、制御カム３３は、図６Ａ、Ｂに示すように軸心Ｐ２を下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３方向寄りに移動して他端部２３ｂが揺動カム１７のカムノーズ部２１を、リンクロッド２５を介して下方へ押圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ反時計方向へ回動させる。
【００５９】
よって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのバルブリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は大きくなる。
【００６０】
したがって、かかる高回転領域では、各吸気弁２のバルブリフト量Ｌ３が図７に示すように、最大に大きくなり、該各吸気弁２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００６１】
次に、機関停止時における回転付与機構３９の作動について説明する。
【００６２】
すなわち、イグニッションスイッチをオフにして機関を停止させると、電動モータ３６の回転トルクが発生しないことから、前記トーションスプリング６２のばね力によって第１平歯車６０が一方向へ回転して第２平歯車６１を反対方向へ回転させる。
【００６３】
これによって、ボール螺子軸４５が一方向へ回転してボールナット４６を、バルブスプリングのばね反力に抗して図中右方向へ移動させて、図４に示す最大右方向位置で停止させてこの位置に安定的に保持する(デフォルト位置)。
【００６４】
これによって、前記吸気弁２，２のバルブリフト量は、図７に示す最大リフトＬ３まで増加すると共に、作動角も最大になって開時期がほぼピストン上死点(ＴＤＣ)より十分早い位置となり、閉時期が下死点(ＢＤＣ)より十分に遅くなる位置になる。
【００６５】
このように、前記吸気弁２，２を最大リフトに制御することによって、冷機状態において十分なリフト量を確保できるので、機関のフリクションの大きな冷機始動時での要求吸入空気量を満足することができ、この結果、良好な始動性が得られる。また、最大リフトに制御されていることによって、機関の圧縮行程時の圧縮力がある程度低減していわゆるデコンプレッション状態になることから、クランキング性が向上して良好な始動性が得られる。
【００６６】
また、前述のように、機関停止時には、ボールナット４６がトーションスプリング６２のばね力によって軸方向の最大右方向位置に自動的かつ確実に移動させることができるので、例えば、前記電動モータ３６が故障して作動できない場合でも機関の良好な始動性を確保することができ、フェールセーフ機能が働く。
【００６７】
ここで、特開２００８−２０８７８０号公報に記載されているように、ボールナットに付勢力を作用させるものであると、機関が完全に停止されるまでの回転している状態ではデフォルト位置(保持位置)に移動させることができるが、完全停止してしまうとリード角が小さいので、ボールナットを確実に動かすことが難しかった。これに対して、本実施形態では、機関停止状態でも確実にデフォルト位置に移動させることができる。
【００６８】
また、前記ボールナット４６が最大左方向位置から最大右方向位置まで移動すると、第１平歯車６０が２回転して第２平歯車６１を介してボール螺子軸４５を６回転させる。そして、この時点では、前記トーションスプリング６２の実巻き数は８巻きから拡径変形して４巻きだけ低下して４巻きに減少する。径は８巻／４巻の比で拡径する。
【００６９】
このように、トーションスプリング６２は、ボールナット４６の最大右方向の移動位置までは、拡径変形しながら４巻き減少するから、その拡径変形量は、図４に示すように大きくなるが、ハウジング３５との間の隙間は確保されている。これは、前記第１、第２平歯車６０，６１の歯数比を１：３に設定したので、第１平歯車６０の総回転数が１／３に減少したからである。
【００７０】
したがって、この総回転数の減少効果により、前記最大リフト時(ボールナット４６の最大右方向位置)においてトーションスプリング６２が最大に拡径変形しても、その外径拡大を抑制して、トーションスプリング６２の外周縁と他の部位、例えば前記ハウジング３５との干渉を抑制することが可能になる。この結果、トーションスプリング６２の装着性が良好になる。
【００７１】
すなわち、ボールナット４６を最大左方向の移動位置(吸気弁２，２最小リフト)から最大右方向の移動位置(最大リフト)まで移動させるには、ボール螺子軸４５の回転数をトータルで１２回転としなければならず、これだけ多く回転するボール螺子軸４５に対して、トーションスプリングを直接的に連係させて付勢回転モーメントを付与する場合には、最大リフトでのトーションスプリングの実巻き数をより少なくするか、あるいは、最小リフトでの巻き数をより多くしなければならず、その拡縮変形量も過度に大きくなってしまう。このため、トーションスプリングの装着性が悪化するおそれがある。前者の場合は、外径が過大となり、後者の場合は、軸方向の長さが長くなったり、スプリング内径が小さくなり過ぎて、いずれにしても搭載面での不都合が発生してしまう。
【００７２】
しかし、本実施形態では、歯数比の異なる２つの第１、第２平歯車６０，６１を用い、大径な第１平歯車６０にトーションスプリング６２を連係させたことから、１：３の歯数比によって第１平歯車６０の回転数を５回転まで減少させることが可能になる。これによって、前述のように、拡径変形量及び縮径変形量を可及的に小さくできる。この結果、狭いスペース内への装着性を向上させることができるのである。
【００７３】
さらに、以上のように、トーションスプリング６２のねじり総回転数は減少しつつ電動モータの総回転数を減少させないで済むことから、モータトルクを抑制し、もってモータの小型化や消費電力を抑制することができる、といった効果も得られる。
【００７４】
ここで、トーションスプリング６２の総回転数を減少させない場合であっても、第１、第２平歯車６０，６１を適宜配置させることで、トーションスプリング６２の搭載位置の自由度を向上させることができる。すなわち、トーションスプリング６２を、直接モータ軸やボール螺子軸の装着するのは、装着性が悪いが、第１，第２平歯車６０，６１を適宜配置することで、装着作業性の良好な位置にトーションスプリング６２を配置することも可能である。
【００７５】
なお、前記第１実施形態における前記各構成部材の回転伝達効率、つまり、前記電動モータ３６と制御軸３２及びボール螺子軸４５の連関するそれぞれの伝達効率をみると、前記電動モータ３６から前記制御軸３２への伝達効率よりも該制御軸３２から電動モータ３６への伝達効率の方が小さく、また、該電動モータ３６から前記ボール螺子軸４５への伝達効率と、該ボール螺子軸４５から電動モータ３６への伝達効率はほぼ同等となっている。
【００７６】
〔第２実施形態〕
図８は本発明の第２実施形態を示し、基本構造は第１実施形態と同様であるから、同一箇所には同一の符号を付して具体的な説明は省略する。
【００７７】
前記ボールナット４６の軸方向の一端部と前記第２ボールベアリング５１の内端側にほぼ円板状のスプリングリテーナ５６、５７がそれぞれ設けられていると共に、該両スプリングリテーナ５６、５７との間には、前記ボールナット４６を電動モータ３６の方向（制御軸３２を最小バルブリフト量の回転制御軸方向）へ付勢するバイアススプリングであるコイルスプリング５８が弾装されている。このコイルスプリング５８は、そのばね荷重が比較的小さく設定され、前記トーションスプリング６２のばね力とバランスするようになっている。
【００７８】
したがって、前述と同じく、イグニッションスイッチをオフにして機関を停止させると、ボールナット４６は、前記コイルスプリング５８のばね反力及びバルブスプリング３のばね反力によって最大左方向へ移動しようとするが、電動モータ３６の回転トルクが発生しないことから、前記トーションスプリング６２のばね力によって第１平歯車６０が一方向へ回転して第２平歯車６１を反対方向へ回転させようとする。
【００７９】
これによって、ボール螺子軸４５が一方向へ回転してボールナット４６をコイルスプリング５８のばね力及びバルブスプリングのばね反力に抗して図中右方向へ約１０ｍｍ程度の図８に示す中間位置に移動して安定的に保持する。これによって、前記吸気弁２，２のバルブリフト量は、図７に示す中間リフトＬ２まで増加すると共に、作動角も大きくなって開時期がほぼピストン上死点(ＴＤＣ)位置となり、閉時期が下死点(ＢＤＣ)付近になる。この中間移動位置は、機関の始動に最適な吸気弁２，２のリフト位置であって、ピストンフリクションの高い冷機始動時にも、十分な吸入空気量が得られる程度のリフト量になっている。したがって、機関の始動性が良好になる。
【００８０】
また、この実施形態も前記電動モータ３６が故障して作動できない場合でも機関の良好な始動性を確保することができ、フェールセーフ機能が働く。
【００８１】
すなわち、機関停止している状態でも、ボール螺子軸４５をトーションスプリング６２のばね力によって可逆伝達軸を介して付勢しているので、所望のボールナット４６の位置に移動させることができるのである。
【００８２】
この実施形態は、前記可変機構４によって制御される吸気弁２，２のリフト量が、最小リフト制御で例えば約０．１ｍｍなど極端に低く、また、最大リフト制御で第１実施形態のものよりも高くなるように設定した可変動弁装置に適用した場合に有効である。
【００８３】
つまり、例えば、最大リフトが比較的高く設定されている場合には、機関停止時のデフォルト位置を第１実施形態のように最大リフトにすると、動弁系のフリクションが大きくなってクランキング回転の上昇が遅れるおそれがあるが、本実施形態のようの中間リフト量であれば、動弁系の過度なフリクションの発生を低減できるので、クランキングの回転速度を高めて良好な始動性が得られるのである。
【００８４】
逆に最小リフトをデフォルト位置とすると、０．１ｍｍでは始動に必要な吸入空気量を確保できない。したがって、中間リフトをデフォルトにしている。ここで、もし最小リフトが２ｍｍ程度であれば、最小リフトをフォルトにすることもできる。その場合は、トーションスプリング６２を最小リフト側に付勢するように設ければよい。
【００８５】
また、この実施形態では、騒音と振動(音振)の面で有利になる。すなわち、ボールナット４６は、コイルスプリング５８のばね反力及びバルブスプリング３のばね反力によって図８中、左方向への付勢力を受ける、つまり、電動モータ３６方向への押圧力を受ける。一方、前記トーションスプリング６２によってボールナット４６に逆方向に付勢力を作用させる。これによって、前記ボール環状溝４９とガイド溝及びボール５３との間の隙間(バックラッシ隙間)を吸収してボールナット４６の軸方向のガタ付きを抑制することができる。この結果、バックラッシ音と振動を低減できる。
〔第３実施形態〕
図９Ａ、Ｂは第３実施形態を示し、回転付与機構３９をハウジング３５の外側に配置して、出力軸に対するばね付勢力の経路を変更したものである。なお、ボール螺子機構３７の構造やコイルスプリング５８を有する点などは第２実施形態と同じである。
【００８６】
前記回転付与機構３９は、出力軸としての前記電動モータ３６のモータ軸３６ａが、モータケーシング３８の後端側から突出形成されており、該モータ軸３６ａに固定された小径な第１平歯車１００と、前記ハウジング３５の下部にボルト固定された支持ブロック１０１と、該支持ブロック１０１の上下位置に横方向から穿設された一対の支持穴１０２，１０３に挿通されて、それぞれ前後一対のボールベアリング１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂによって回転自在に支持された第１、第２支持軸１０６、１０７と、第１支持軸１０６の先端部に固定されて、前記第１平歯車１００に噛合した大径な第２平歯車１０８と、前記第１支持軸１０６の第２平歯車１０８より内側に固定された小径な第３平歯車１０９と、前記第２支持軸１０７の先端部に固定されて、前記第３平歯車１０９に噛合する大径な扇状の第４平歯車１１０と、該第４平歯車１１０を一方向へ回転付勢する付勢手段１１１と、から構成されている。
【００８７】
前記付勢手段１１１は、基端部１１２ａが前記第２支持軸１０７に固定され、先端部１１２ｂが球状に形成されたアーム１１２と、前記支持ブロック１０１の下端部内に形成された摺動用孔１０１ａに進退自在に保持された押圧ロッド１１３と、該押圧ロッド１１３を進出方向へ付勢するコイルばね１１４と、を備えている。
【００８８】
前記押圧ロッド１１３は、先端部に一体に設けられたフランジ部１１３ａが前記コイルばね１１４のばね力によって前記アーム１１２の前記先端部１１２ｂを第４平歯車１１０の接線方向へ押圧して、前記アーム１１２を図示の揺動角度範囲α(変換角)だけ揺動させる。これによって、第４平歯車１１０を同揺動角度範囲だけ回転させるようになっている。
【００８９】
したがって、この実施形態によれば、イグニッションスイッチをオフにして機関を停止させると、電動モータ３６の回転トルクが発生しないことから、前記ボールナット４６は、前記コイルスプリング５８のばね反力及びバルブスプリング３のばね反力で最大左方向に移動しようとする。
【００９０】
同時に回転付与機構３９側では、前記コイルばね１１４のばね力によって押圧ロッド１１３が摺動用孔１０１ａを介して進出動する。これにより、先端のフランジ部１１３ａがアーム１１２の先端部１１２ｂを押圧して第４平歯車１１０を図９Ｂの時計方向へ回転させる。
【００９１】
そうすると、第３平歯車１０９が反時計方向へ回転して第１支軸１０６を介して第２平歯車１０８も反時計方向をこれと反対方向へ回転させる。このため、第１平歯車１００が、第４平歯車１１０と同方向(時計方向)へ回転してモータ軸３６ａを同じ方向へ回転させる。これにより、ボール螺子軸４５が回転して、ボールナット４６をコイルスプリング５８のばね力及びバルブスプリングのばね反力に抗して図中右方向へ約１０ｍｍ程度の位置まで移動させて、図９Ａに示す中間位置で停止して安定的に保持する。
【００９２】
これによって、前記吸気弁２，２のバルブリフト量は、第２実施形態と同じく、図７に示す中間リフトＬ２まで増加すると共に、作動角も大きくなって開時期がほぼピストン上死点(ＴＤＣ)位置となり、閉時期が下死点(ＢＤＣ)付近になる。この中間移動位置は、機関の始動に最適な吸気弁２，２のリフト位置であって、ピストンフリクションの高い冷機始動時にも、十分な吸入空気量が得られる程度のリフト量になっている。したがって、機関の始動性が良好になる。
【００９３】
また、この実施形態では、図９Ａに示すように、第１，第２支持軸７０，７１の配置を適宜設定することによって前記付勢手段７５の搭載位置を適宜選択することができる。
【００９４】
さらに、第２支持軸１０７の回転角(変換角)も減速比によって小さくすることができるので、コイルばね１１４の伸張変形、つまり押圧ロッド１１３のストロークを短くすることができる。したがって、回転付与機構３９のレイアウトの自由度を向上させることができる。
〔第４実施形態〕
図１０〜図１２は第４実施形態を示し、可変機構４と、制御機構５及びアクチュエータである駆動機構６の具体的な構造を変更したものである。
【００９５】
前記可変機構４は、図１１Ａ、Ｂに示すように、シリンダヘッド１の上部に一定間隔ごとに設けられた多数の隔壁に軸方向並びに周方向に不動となるように支持された内部中空状のロッカシャフト７０と、該ロッカシャフト７０の中心孔内に軸方向へ変位可能に挿入された制御軸７１と、前記ロッカシャフト７０の外周に設けられて、気筒数と同数に配置されたアーム組立体７２と、前記制御軸７１を軸方向に進退駆動させる駆動機構６(図１２参照)と、を備えている。
【００９６】
前記制御軸７１は、図１０に示すように、機関の前後方向に配設されていると共に、外径が比較的小径に形成されていると共に、一端部７１ａの先端部に前記駆動機構６が連係されている。
【００９７】
前記アーム組立体７２は、ロッカシャフト７０に対して各気筒に対応するように配置され、図１０、図１１に示すように、吸気側のカムシャフト７３の外周に有する駆動カム７３ａ及び一端部が前記各吸気弁２のステムエンドに当接したスイングアーム７４の中央に有するローラ７４ａとの間に配設されて、入力アーム７５と２つの揺動カム７６並びにスライダーギア７７と、を備えている。
【００９８】
前記入力アーム７５は、ロッカシャフト７０の外周面から離れる方向に突出するアーム部と、該アーム部の先端に回転自在に設けられて、前記駆動カム７３ａの外周面に転動するローラ部７５ａと、を備えている。
【００９９】
前記各揺動カム７６は、ロッカシャフト７０の外周面から離れるように突出するほぼ三角形状に形成されたノーズ部７６ａをそれぞれ有している。このノーズ部７６ａの下面に形成された凹状のカム面７６ｂに、前記バルブスプリング３のばね力によって前記スイングアーム７４のローラ７４ａが押し付けられている。
【０１００】
前記入力アーム７５と各揺動カム７６は、一体となって制御軸７１(ロッカシャフト７０)の軸心を中心として揺動し、前記カムシャフト７３が回転すると、駆動カム７３ａに当接された入力アーム７５がローラ部７５ａを介して揺動することに伴ってそれぞれ揺動する。各揺動カム７６の揺動力がスイングアーム７４を介して各吸気弁２に伝達されて開閉作動するようになっている。
【０１０１】
前記スライダーギア７７は、ロッカシャフト７０の外周面に対して回転可能でかつ軸方向へ摺動自在に支持され、その軸方向の中央部には右ねじ螺旋状のヘリカルギア７８が設けられていると共に、ヘリカルギア７８の両側に位置して、ヘリカルギア７８とは逆に左ねじ螺旋状の２つのヘリカルギア７９、７９がそれぞれ設けられている。
【０１０２】
一方、スライダーギア７７を収容する空間を規定する前記入力アーム７５及び２つの揺動カム７６の内周面には、前記ヘリカルギア７８，７９，７９にそれぞれ対応する右ねじ、左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインがそれぞれ形成されて、各ヘリカルギア７８，７９，７９に噛み合っている。
【０１０３】
前記スライダーギア７７には、ヘリカルギア７８と一方のヘリカルギア７９との間に位置して円周方向に伸びる長孔８０が形成されている一方、ロッカシャフト７０には、前記長孔８０の一部と重なるように軸方向に伸びる図外の長孔が形成されている。前記制御軸７１には、前記両長孔の重なった部分を通じて突出する係止ピン８１が一体に設けられている。
【０１０４】
したがって、制御軸７１が駆動機構６によって軸方向へ移動すると、スライダーギア７７が係止ピン８１により押されてヘリカルギア７８，７９、７９が同時に制御軸７１の軸方向に移動する。このようなヘリカルギア７８，７９の軸方向の移動に対してこれらにスプライン係合された入力アーム７５及び揺動カム７６は、軸方向に移動しないため、ヘリカルスプラインの噛み合いを通じて制御軸７１の軸心回りに回動する。
【０１０５】
このとき、入力アーム７５と揺動カム７６は、形成されたヘリカルスプラインの向きが逆であるため、回動方向が互いに逆方向になる。これにより、入力アーム７５及び揺動カム７６との相対位相差が変化して、前記吸気弁２のリフト量と作動角は変更されるようになっている。
【０１０６】
前記駆動機構６は、図１２に示すように、シリンダヘッド１の後端部に固定されたハウジング８２と、該ハウジング８２の内部一端側のモータ収容室８２ａに収容された回転力発生機構である電動モータ８３と、ハウジング８２の内部に収容されて、電動モータ８３の回転力を前記制御軸７１に伝達する変換機構（減速機）である螺子機構８４と、前記ハウジング８２の前記電動モータ８３と反対側の位置に収容されて、前記螺子機構８４を介して前記制御軸７１により吸気弁２，２を大作動角側へ制御する方向へ回転力を付与する回転付与機構３９と、から構成されている。
【０１０７】
前記電動モータ８３は、比例型のＤＣモータであって、第１実施形態と同じくコントロールユニット４０からの制御信号によって正逆回転制御されるようになっている。
【０１０８】
前記螺子機構８４は、電動モータ８３の図外のロータに固定されて、軸方向の前後端部８５ａ、８５ｂがハウジング８２に設けられたボールベアリング８６，８６に回転自在に支持された出力軸及び可逆伝達軸である円筒部材８５と、一端部８７ａが前記円筒部材８５の内部に挿通配置され、外部へ延出した他端部８７ｂが前記制御軸７１に軸方向から直結された駆動ロッド８７と、から主として構成されている。
【０１０９】
前記円筒部材８５は、内周面に台形雌ねじ部８５ｃが形成されていると共に、他端部８５ｂの先端部８５ｄが段差小径状に形成されている。また、円筒部材８５は、他端部８５ｂの外周面に円環溝８５ｅが形成されている一方、前記ハウジング８２には、前記円環溝８５ｅに対して径方向から嵌着して前記円筒部材８５の軸方向の移動を規制する規制部８９が突設されている。
【０１１０】
前記駆動ロッド８７は、一端部８７ａの外周面に前記台形雌ねじ部８５ｃに噛合する台形雄ねじ部８７ｃが形成されていると共に、一端部８７ａの小径先端部８７ｄが断面ほぼコ字形状の支持部８８の内部支持溝８８ａに軸方向へ摺動自在に支持されている。また、駆動ロッド８７の他端部８７ｂは、ハウジング８２の前端側内部に一体に有する隔壁８２ｂの案内用孔８２ｃに軸方向摺動自在に支持されている。
【０１１１】
そして、前記電動モータ８３によって円筒部材８５が正転あるいは逆転すると、前記台形雌雄ねじ部８５ｃ、８７ｃの噛み合いを介して駆動ロッド８７が軸方向へ移動するようになっており、前記台形雌雄ねじ部８５ｃ、８７ｃのリード、つまり円筒部材８５が１回転すると駆動ロッド８７が軸方向へ約２〜３ｍｍ移動するように設定されている。
【０１１２】
また、前記駆動ロッド８７は、他端部８７ｂ側の下面に軸方向に沿って長い凹溝８７ｄが形成されている。一方、ハウジング８２の隔壁８２ｂ近傍には、先端縁が前記凹溝８７ｄに当接しつつ駆動ロッド８７の前後方向の最大移動ストロークを規制する規制片９０が突設されており、この規制片９０と凹溝８７ｄによって前記駆動ロッド８７(制御軸７１)の回転が規制されると共に、前後の最大移動ストロークが約５ｍｍ程度に設定されている。
【０１１３】
したがって、前記リード長さからすると、円筒部材８５が２回転すると、制御軸７１を介して吸気弁２，２のバルブリフト量がＬ１〜Ｌ３に変化することになる。
【０１１４】
前記回転付与機構３９は、前記モータ収容室８２ａと隔壁８２ｂとの間に形成された収容室８２ｄに収容され、基本構造は第１実施形態のものとほぼ同一であるから、共通の構成部材は同一の符号を付して簡単に説明する。
【０１１５】
前記円筒部材８５に連係する大小２つの第１、第２平歯車６０、６１と、第１平歯車６０を一方向へ回転させるように付勢する拡縮変形可能なばね部材であるトーションスプリング６２と、から主として構成されている。
【０１１６】
大径な前記第１平歯車６０は、中央に穿設された固定用孔６０ａに貫通固定された支持軸６３によって回転自在に支持されていると共に、外周に複数の歯部６０ｂが形成されている。
【０１１７】
前記支持軸６３は、軸方向の両端部が前記端壁８２ｂと隔壁８２ｅにそれぞれ設けられた保持孔に固定された一対のボールベアリング６４，６５によって回転自在に支持されている。また、この支持軸６３の後端側には、該支持軸６３の回転位置を検出するポジションセンサ９１が設けられており、このポジションセンサ９１によって検出された回転角度情報が前記コントローラに出力されて、前記可変機構４の制御に供されるようになっている。
【０１１８】
小径な前記第２平歯車６１は、中央に穿設された軸孔６１ａに前記円筒部材８５の小径先端部８５ｄが挿入固定されていると共に、外周に前記第１平歯車６０の歯部６０ｂに噛み合う複数の歯部６１ｂが形成されている。なお、第２平歯車６１は、円筒部材８５と一体成形することも可能である。
【０１１９】
また、前記第１平歯車６０と第２平歯車６１の歯数比(Ｎ２／Ｎ１)は約１：２．５〜１：３程度に設定されている。したがって、前記第１平歯車６０が、例えば１／３回転すると第２平歯車６１(円筒部材８５)が１回転するように設定されている。そして、前記駆動ロッド８７（制御軸７１）は、軸方向へ最大５ｍｍストロークすることによって吸気弁２，２のバルブリフト量がＬ１〜Ｌ３まで制御することができるので、前記第１平歯車６０は、最大で１回転未満しかならない、つまり、３６０°未満の回転角度になる。
【０１２０】
前記トーションスプリング６２は、支持軸６３の外周に固定された円筒状のリテーナ６６の外周に所定隙間をもって巻回状態に配置され、一端部６２ａが前記隔壁８２ｂに形成された小孔に圧入により係止されている一方、他端部６２ｂが前記第１平歯車６０の一側部に形成された小孔に挿入係止されている。
【０１２１】
そして、このトーションスプリング６２は、駆動ロッド８７が図１２に示す最大左方向の位置(最小リフト)では最大に縮径する方向へ変形し、最大限の９から１０巻き数まで増加する。つまり、この時点で最大のモーメントが発生し、電動モータ３６に回転トルクが発生していない場合には、ここから拡径変形して両平歯車６０，６１から円筒部材８５に一方向の回転力を付与して前記駆動ロッド８７を右方向(リフト増大方向）へ移動させるようになっている。
【０１２２】
以下、本実施形態の作用について説明する。
【０１２３】
前述のように、イグニッションスイッチをオフにして機関を停止させると、制御軸７１(駆動ロッド８７)は、各バルブスプリング３の単独のばね力によっては最大左方向の移動位置になろうとするが、電動モータ８３の回転トルクが発生せず、前記トーションスプリング６２のばね力によって第１平歯車６０が一方向へ回転して第２平歯車６１を反対方向へ回転させようとするので、全体でみれば、円筒部材８５が一方向へ回転して駆動ロッド８７を図中右方向へ約１〜１．５ｍｍ程度移動させて中間位置で停止させて安定的に保持する。したがって、前記吸気弁２，２のバルブリフト量は、図７に示す中間リフトＬ２まで増加すると共に、作動角も大きくなる。よって、第１実施形態と同じく機関の再始動性が良好になり、また、例えば、前記電動モータ８３が故障して作動できない場合でも機関の良好な始動性を確保することができ、フェールセーフ機能が働く。
【０１２４】
特に、本実施形態のように、制御軸を軸方向に移動させて円筒部材８５を回転させることができない非可逆伝達機構であっても所望の中間リフトＬ２に移行できるのである。しかも、機関停止している状態であっても、中間リフトＬ２に移行できるのである。
【０１２５】
また、駆動ロッド８７が、中間移動位置から最大右方向へ移動した場合には、トーションスプリング６２は、拡径変形量は増加するものの、その外径が過度に大きくはならない。これは、前記第１、第２平歯車６０，６１の歯数比を１：２．５から１：３に設定したために、トーションスプリング６２のねじれ回転数が減少したためである。
【０１２６】
したがって、前記最大リフト時(駆動ロッド８７の最大右方向位置)においてトーションスプリング６２が最大に拡径変形しても、その外径が過度に大きくなるのを抑制できることから、トーションスプリング６２の外周縁と他の部位との干渉を抑制することが可能になり、また、内径側の軸の外周面との密着も回避できる。この結果、トーションスプリング６２の装着性が良好になる。
【０１２７】
しかも、本実施形態では、駆動ロッド８７の最大左側の位置(最小リフト位置)と最大右側の位置（最大リフト位置)間の移動ストロークが約５ｍｍ程度であり、このストローク範囲では大径な第１平歯車６０(支持軸６３)の回転角度は３６０°未満であるから、前記ポジションセンサ９１による吸気弁２，２のバルブリフト量の検出精度が高くなる。
【０１２８】
すなわち、第１平歯車６０が最大１回転(３６０°)を超えてしまうと、回転型のポジションセンサ９１を使用することができなくなり、制御軸７１の軸方向のストローク位置を検出しなければならなくなるため、検出精度の低下を招きやすい。しかし、本実施形態では、３６０°未満の回転位置を一般的なポジションセンサ９１によって検出すれば良いことから、検出精度が高くなるのである。
【０１２９】
本発明は前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、前記各実施形態では、減速機としてボール螺子機構のものを示したが、モータ駆動のものであれば、他の減速機を用いてもよい。例えば、特開２００８−２８６１８８号公報に記載された、ウォームをモータ軸で回転駆動してウォームホイールの位相を変化させるように構成したものでもよい。特に、ウォームホイールのような非可逆機構の場合は、機関停止時に制御軸側からモータ軸側を動かし中間作動角に変換するのは難しかったが、本発明を用いれば、回転付与機構により容易に変換できる。
【０１３０】
また、駆動機構６の駆動源は電動モータ以外に油圧によるものであってもよく、さらに、本願のアクチュエータを前記吸気弁側の他に排気弁側あるいは両方の弁側に適用することも可能である。
【０１３１】
さらに、ばね部材としては前記トーションスプリングやコイルスプリング以外にゼンマイばねなどの種々のばね部材に適用することが可能である。
【０１３２】
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に記載のアクチュエータにおいて、
前記出力軸の回転が減速されて前記可逆伝達軸に回転力が伝達されることを特徴とするアクチュエータ。
【０１３３】
この発明によれば、電動モータによって出力軸が多回転した場合でも、この回転を減速して可逆伝達軸に伝達されるので、これを受ける付勢手段の変位も小さくなることから、該付勢手段を小型化できるので、装置への搭載性が向上する。
〔請求項ｂ〕請求項ａに記載のアクチュエータにおいて、
前記可逆伝達軸は、３６０度以内で回転するように前記出力軸の回転が減速されて回転力が伝達されることを特徴とするアクチュエータ。
【０１３４】
この発明によれば、可逆伝達軸の回転が１回転以下になることから、付勢手段としての捩りスプリングなどの装置への装着性、つまり組付性が良好になる。
〔請求項ｃ〕請求項ｂに記載のアクチュエータにおいて、
前記可逆伝達軸の回転位置を検出することによって前記制御軸の移動位置を検出することを特徴とするアクチュエータ。
【０１３５】
この発明によれば、可逆伝達軸のフル変換角が３６０°以内なので、回転位置検出手段によって制御軸の移動(回転)位置、つまり、機関弁のリフト量を容易に検出することができる。特に、軸方向の移動型の制御軸の場合は、軸方向ではなく回転位相の位置として検出できるので、検出方法がより簡素化できる。
〔請求項ｄ〕請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記付勢手段は、前記制御軸が機関弁の最大リフト量となるように前記可逆伝達軸を付勢することを特徴とするアクチュエータ。
【０１３６】
この発明によれば、冷機状態において十分なリフト量を確保できるので、機関のフリクションの大きな冷機始動時での要求吸入空気量を満足することかでき、この結果、良好な始動性が得られる。
〔請求項ｅ〕請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記出力軸から前記制御軸に動力は伝達されるが、前記制御軸から前記出力軸に動力が伝達されないような非可逆特性の減速機構によって前記出力軸から前記制御軸に動力が伝達されることを特徴とするアクチュエータ。
【０１３７】
減速機構が非可逆式であってもリフト量を増大する方向へ十分に付勢することが可能になる。
〔請求項ｆ〕請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記出力軸から回転力が伝達される螺子軸と、
該螺子軸の回転により軸方向に移動する移動部材と、を備え、
該移動部材の移動によって前記制御軸を移動させるように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
〔請求項ｇ〕請求項ｆに記載のアクチュエータにおいて、
前記可逆伝達軸は、前記螺子軸から歯車を介して伝達される軸であることを特徴とするアクチュエータ。
〔請求項ｈ〕請求項ｇに記載のアクチュエータにおいて、
前記螺子軸に設けられる歯車は小径歯車であり、前記可逆伝達軸に設けられる歯車は大径歯車であることを特徴とするアクチュエータ。
〔請求項ｉ〕請求項ｈに記載のアクチュエータにおいて、
前記付勢手段は、捩りばねであり、前記大径歯車に前記捩りばねの一端が固定され、前記捩りばねの他端が固定部に固定されていることを特徴とするアクチュエータ。
〔請求項ｊ〕請求項ｆに記載のアクチュエータにおいて、
前記移動部材は、前記付勢手段によって付勢される方向と逆側に付勢されていることを特徴とするアクチュエータ。
〔請求項ｋ〕請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記制御軸を回転させることによって機関弁のリフト量を可変させるものであることを特徴とするアクチュエータ。
〔請求項ｌ〕請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記制御軸を軸方向に移動させることによって機関弁のリフト量を可変させるものであることを特徴とするアクチュエータ。
【符号の説明】
【０１３８】
２…吸気弁（機関弁）
４…可変機構
５…制御機構
６…駆動機構
３２・７１…制御軸
３３…制御カム
３６・８３…電動モータ
３６ａ…モータ軸(出力軸)
３７…ボール螺子機構(減速機)
３９…回転付与機構
４５…ボール螺子軸(可逆伝達軸)
４６…ボールナット（移動部材）
６０…第１平歯車
６１…第２平歯車
６２…トーションスプリング(付勢手段)
６３…支持軸(可逆伝達軸)
８４…螺子機構(減速機)
８５…円筒部材(出力軸・可逆伝達軸)
８７…螺子軸
１１１…付勢手段
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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