(57)【要約】【課題】アクチュエータと制御軸との組付時における制御軸の傾きを防止して、各気筒間のバルブリフト量のばらつきを防止する。【解決手段】駆動軸３の外周に固定された駆動カムと、一端部がリンクアーム１４を介して駆動カムに連係したロッカアーム１３とを備え、該ロッカアームは、制御軸１７の外周に固定された偏心制御カムの外周面に揺動自在に支持されていると共に、他端部に吸気弁を駆動させる揺動カム７，７がリンクロッド１５を介して連係されている。前記制御軸の端部１７ａに径方向に沿って切り欠かれた係合溝３９と、該係合溝３９に対向するアクチュエータ２２の軸部２６端部に形成された係合凸部４０とを備え、該係合凸部を係合溝に径方向から係合させて、制御軸の上下径方向に対する軸部の自由な移動を許容する移動手段３８を設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに設けられた軸受に回転自在に支持されると共に、バルブスプリングのばね力が径方向に作用する制御軸と、
該制御軸を回転制御するアクチュエータとを備え、
機関運転状態に応じて前記アクチュエータにより前記制御軸を回転制御することによって機関弁のバルブリフト特性を変化させる内燃機関の可変動弁装置であって、
前記制御軸とアクチュエータとの組付時において、該アクチュエータを制御軸の径方向に対して自由な移動を許容する移動手段を設けると共に、アクチュエータからの回転駆動力を前記移動手段を介して制御軸に伝達可能に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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関弁である吸気弁や排気弁の少なくともバルブリフト量など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。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の可変動弁装置としては、本出願人が先に出願した以下の特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
概略を説明すれば、この可変動弁装置は、吸気弁側に適用されたもので、クランク軸の回転に同期して回転する駆動軸の外周に、軸心が駆動軸の軸心から偏心した駆動カムが設けられていると共に、駆動カムの回転力が多節リンク状の伝達機構を介して伝達されて、吸気弁の上端部に有するバルブリフターの上面をカム面が摺接して吸気弁をバルブスプリングのばね力に抗して開作動させる揺動カムを有している。
【０００４】
前記伝達機構は、揺動カムの上方に配置されて制御軸に揺動自在に支持されたロッカアームと、円環状の一端部が駆動カムの外周面に嵌合しかつ他端部がロッカアームの一端部にピンを介して回転自在に連結されたリンクアームと、一端部がロッカアームの他端部にピンを介して回転自在に連結され、他端部が前記揺動カムのカムノーズ部にピンを介して回転自在に連結されたリンクロッドとから構成されている。
【０００５】
また、前記制御軸は、シリンダヘッドの上端部に設けられた軸受によって回転自在に支持されており、その外周面には、軸心が制御軸の軸心から所定量だけ偏心した制御カムが固定されている。
【０００６】
そして、機関運転状態に応じて電動モータや螺子伝達手段などからなるアクチュエータによって前記制御軸を介して制御カムの回動位置が変化することによってロッカアームの揺動支点を変化させて、揺動カムのカム面のバルブリフター上面に対する転接位置を変化させて、吸気弁のバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２１３８７１６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の内燃機関の可変動弁装置は、多節リンク機構による前記伝達機構などの多くの各構成部品が必要になっており、これらの製造誤差や組付誤差などに起因して、各吸気弁のバルブリフト量のばらつきが発生し易くなっており、特に各気筒間でのバルブリフト量のばらつきが発生し易い。
【０００９】
したがって、これら伝達機構などの各構成部品を、シリンダヘッド上に駆動軸や制御軸にバルブスプリングを径方向に作用させた状態で軸受に取付るなどして組み付けた後に、調整機構を用いたり、リンクロッドの長さを変えるなどして各吸気弁のバルブリフト量を調整している。
【００１０】
しかしながら、前記バルブリフト量の調整後に、制御軸にアクチュエータを組み付けると、制御軸の外周面と軸受の内周面との間のクリアランスと、制御軸とアクチュエータとの間の取付クリアランスが異なっており、また制御軸には予め前記バルブスプリングのばね力が径方向に作用していることから、このバルブスプリングのばね力を介して前記異なるクリアランス分だけ制御軸に傾きが発生してしまうおそれがある。この結果、最終的な組付作業である制御軸とアクチュエータとの組付（連結）時に、各吸気弁のバルブリフト量のばらつきが発生してしまうおそれがある。
【００１１】
また、制御軸の傾いた分を考慮してバルブリフト量のばらつきを補正しても、アクチュエータの取付誤差もあるため、例えばメインテナンスなどのために、該アクチュエータを脱着する度にバルブリフト量がずれてしまうおそれがある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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、前記制御軸とアクチュエータとの組付時において、該アクチュエータを制御軸の径方向に対して自由な移動を許容する移動手段を設けると共に、アクチュエータからの回転駆動力を前記移動手段を介して制御軸に伝達可能に設けたことを特徴としている。
【００１３】
したがって、この発明によれば、各構成部品の組み付け後に、制御軸にアクチュエータを連結（組み付け）すると、移動手段が両者間の軸心の径方向のずれが生じている場合には、制御軸の径方向に対してアクチュエータの例えば軸部が移動して径方向のずれを吸収する。このため、制御軸の傾きの発生を防止できる。
【００１４】
この結果、機関弁のバルブリフト量、特に最小リフト制御時における微少なバルブリフト量の各気筒間のばらつきの発生を防止することが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００１６】
この実施形態では、可変動弁装置を、従来と同じく、吸気弁側に適用したものであって、１気筒当たり２つの吸気弁を備え、かつ吸気弁のバル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。
【００１７】
すなわち、この実施形態における可変動弁装置は、図１、図３及び図４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た一対の吸気弁２，２と、機関前後方向に配置された内部中空状の駆動軸３と、各気筒毎に配置されて、前記駆動軸３の外周面に同軸上に回転自在に支持されたカムシャフト４と、前記駆動軸３の所定位置に固設された駆動カム５と、前記カムシャフト４の両端部に一体に設けられて、各吸気弁２，２の上端部に配設されたバルブリフター６，６に摺接して各吸気弁２，２を開作動させる一対の揺動カム７，７と、駆動カム５と揺動カム７，７との間に連係されて、駆動カム５の回転力を揺動カム７，７の揺動力（開弁力）として伝達する伝達機構８と、該伝達機構８の作動位置を可変にする制御機構９とを備えている。
【００１８】
前記吸気弁２，２は、シリンダヘッド１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との間に弾装されたバルブスプリング１０，１０によって閉方向に付勢されている。
【００１９】
前記駆動軸３は、機関前後方向に沿って配置されて、両端部がシリンダヘッド１の上部に設けられた軸受１１によって回転自在に軸支されていると共に、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いる。
【００２０】
前記各カムシャフト４は、駆動軸３の軸方向に沿ってほぼ円筒状に形成され、内部軸方向に前記駆動軸３の外周面に回転自在に支持される支軸孔が貫通形成されていると共に、中央位置に形成された大径円筒状のジャーナル部４ａがカム軸受１２によって回転自在に軸支されている。
【００２１】
前記駆動カム５は、ほぼ円盤状に形成されて、図３に示すように、その一側部に固定用の筒状部５ａが一体に設けられており、この筒状部５ａが駆動軸３の軸方向の所定位置で固定用ピン１６を介して駆動軸３の外周に一体的に固定されていると共に、外周面５ｂ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３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。
【００２２】
前記各揺動カム７は、図３に示すように同一形状のほぼ雨滴状を呈し、基端部側がカムシャフト４を介して前記駆動軸３の軸心Ｘを中心として揺動するようになっていると共に、揺動カム７の下面にはカム面７ａがそれぞれ形成され、基端部側の基円面と、該基円面からカムノーズ部７ｂ、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、該基円面とランプ面、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バルブリフター６の上面所定位置に当接するようになっている。
【００２３】
また、揺動カム７の前記カムノーズ部７ｂ側には、後述するリンクロッド１５の他端部１５ｂと連結するピン２１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。
【００２４】
前記伝達機構８は、図３に示すように、駆動軸３の上方に配置されたロッカアーム１３と、該ロッカアーム１３の一端部１３ａと駆動カム５とを連係するリンクアーム１４と、ロッカアーム１３の他端部１３ｂと一方の揺動カム７のカムノーズ部７ｂとを連係するリンクロッド１５とを備えている。
【００２５】
前記ロッカアーム１３は、中央の筒状基部の内部に支持孔１３ｃが横方向から貫通形成され、この支持孔１３ｃを介して後述する制御カム１８に揺動自在に支持されている。また、筒状基部の外端側から延出した一端部１３ａは、先端部の側部にピン１９が一体に突設されている一方、筒状基部の内端側から延出した他端部１３ｂは、先端部の内部にリンクロッド１５の一端部１５ａと連結する第１枢支部であるピン２０が嵌入するピン孔が形成されている。
【００２６】
前記リンクアーム１４は、比較的大径な円環部１４ａと、該円環部１４ａの外周面所定位置に突設された突出端１４ｂとを備え、円環部１４ａの中央位置には、前記駆動カム５の外周面５ｂに回転自在に嵌合する嵌合孔１４ｃが形成されている一方、突出端１４ｂには、前記ピン１９が回転自在に挿通するピン孔１４ｄが貫通形成されている。
【００２７】
前記リンクロッド１５は、プレス成形によって一体に形成され、中央部が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、ほぼく字形状に折曲形成されていると共に、両端部１５ａ，１５ｂが前記ロッカアーム１３の他端部１３ｂと揺動カム７のカムノーズ部７ｂ側に前記各ピン２０、２１を介して回転自在に連結されている。
【００２８】
前記制御機構９は、図１、図３及び図４に示すように、駆動軸３の上方位置に配置された制御軸１７と、該制御軸１７の外周に一体に固定されてロッカアーム１３の揺動支点となる制御カム１８と、前記制御軸１７を回転制御するアクチュエータ２２とを備えている。
【００２９】
前記制御軸１７は、駆動軸３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、前記駆動軸３と共用の前記軸受１１の上端に有するブラケット１１ａに回転自在に支持されている。一方、前記制御カム１８は、円筒状を呈し、軸心位置が肉厚部の分だけ制御軸１７の軸心から所定分だけ偏倚している。
【００３０】
前記アクチュエータ２２は、図１及び図５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２３と、該ハウジング２３の一端部に固定された回転力付与機構である電動モータ２４と、ハウジング２３の内部に設けられて電動モータ２４の回転駆動力を前記制御軸１７に伝達する螺子伝達手段２５とから構成されている。
【００３１】
前記ハウジング２３は、前記制御軸１７の軸方向とほぼ直角方向に沿って配置された円筒部２３ａと、該円筒部２３ａの上端部中央に上方へ突出して、内部に前記制御軸１７の一端部１７ａと連結される軸部２６が臨む膨出部２３ｂと、円筒部２３ａと膨出部２３ｂとの一側部を閉塞する側壁２３ｃとから構成されている。
【００３２】
前記電動モ−タ２４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の先端部が前記円筒部２３ａの一端開口部にボルト２７によって軸方向から固定されている。
【００３３】
また、電動モータ２４は、機関の運転状態を検出する図外のコントローラからの制御信号によって駆動するようになっている。このコントローラは、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１７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２４に制御信号を出力している。
【００３４】
前記螺子伝達手段２５は、図５に示すように、前記ハウジング２３の円筒部２３ａ内に電動モータ２４の出力シャフト２４ａとほぼ同軸上に配置された出力軸である螺子軸２８と、該螺子軸２８の外周に螺合する螺子ナット２９と、ハウジング２３内で前記軸部２６の一端部の外周に固定された連係アーム３０と、該連係アーム３０と前記螺子ナット２９とを連係するリンク部材３１とから主として構成され、前記連係アーム３０とリンク部材３１によってリンク機構が構成されている。
【００３５】
前記螺子軸２８は、両端部を除く外周面全体に雄ねじ部２８ｃが連続して形成されていると共に、円筒部２３ａの一端開口部と他端開口部にそれぞれ臨んだ両端部が２つのボールベアリング３３、３４によって回転自在に軸受けされている。
【００３６】
前記一方側のボールベアリング３３は、内輪に螺子軸２８の一端部２８ａが圧入固定、または嵌装されていると共に、外輪が前記一端開口部の内側に形成された環状溝２３ｄに内部軸方向から圧入固定、または嵌装されている。
【００３７】
前記他方側のボールベアリング３４は、内輪が螺子軸２８の他端部２８ｂの先端部に螺着された軸方向固定手段であるナット３５によって締めつけ保持されていると共に、外輪が他端開口部を液密的に閉止する有底碗状のキャップナット３６によってハウジング２３に締めつけ保持されている。
【００３８】
前記螺子軸２８は、一端部２８ａの先端小径軸と電動モータ２４の出力シャフト２４ａの先端小径部が連結部材３７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ている。
【００３９】
前記連係アーム３０は、ほぼ雨滴状に形成され、大径基部がロケートピン４２によって軸部２６の一端部２６ａに円周方向の位置決めがされている共に、ボルト４３によって前記一端部２６ａに軸方向から固定されている。また、先細り状の先端部３０ａの幅方向の中央位置にスリットが形成されており、また、先端部３０ａには、制御軸１７方向に沿って連続して貫通した２つのピン孔が形成されている。したがって、このピン孔の軸心Ｚが、軸部２６の軸心Ｐ１より偏倚している。
【００４０】
前記リンク部材３１は、ほぼＹ字形状に形成され、平板状の一端部３１ａと二股状の他端部３１ｂ、３１ｂとからなり、前記一端部３１ａは、前記連係アーム３０のスリット内に挿通配置されて、前記ピン孔と自身のピン孔に貫通したピン３２によって連係アーム３０の先端部３０ｂに回転自在に連結されている。一方、二股状の他端部３１ｂ、３１ｂは、螺子ナット２９の両側に配置されて、それぞれ対向して貫通形成されたピン孔と螺子ナット２９のピン穴にそれぞれ挿通された２つのピン軸３３、３３によって螺子ナット２９に対して回転自在に連結されている。なお、前記ピン３２は、両端部が連係アーム３０の両ピン孔に固定されて、中央部がリンク部材３１のピン孔に摺動可能になっている。一方、前記各ピン軸３３，３３は、各外端部が各リンク部材３１のピン孔に圧入固定され、各内端部が螺子ナット２９のピン穴に摺動可能になっている。
【００４１】
そして、前記制御軸１７とアクチュエータ２２側のの軸部２６は、図１、図３、図４に示すように、ほぼ同一の外径に設定されていると共に、基本的にほぼ同軸上に配置され、両者１７，２６の対向端部には、制御軸１７の径方向に対して軸部２６を径方向へ自由に移動可能な移動手段３８が設けられている。
【００４２】
すなわち、この移動手段３８は、図１〜図４に示すように、前記制御軸１７の軸部２６と対向する端部に直径方向に形成された係合溝３９と、軸部２６の制御軸１７の対向端部に対向した端部に形成されて、前記係合溝３９に係合する２面幅状の係合部である係合凸部４０とから構成されている。
【００４３】
前記係合溝３９は、軸心を通ったほぼ直径方向に矩形状に形成されて、上下端３５ａ、３５ｂが径方向に開口されている。
【００４４】
一方、係合凸部４０は、矩形状のその幅長さが係合溝３９の幅よりも若干小さく設定されて、両側面３６ａ、３６ｂが係合溝３９の対向面に対して摺動自在に形成されている。
【００４５】
また、係合溝３９と係合凸部４０とは、各吸気弁２，２の最小リフト制御時において、ほぼ上下方向に沿って回転配置されるようになっている。
【００４６】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、例えば、機関の低回転域にでは、コントローラからの制御信号によって電動モータ２４に伝達された回転トルクは、螺子軸２８に伝達されて回転すると、この回転に伴って螺子ナット２９が、図５に示す位置から最大右方向位置に移動し、これによって制御軸１７は、リンク部材３１と連係アーム３０とによって反時計方向に回転駆動され、連係アーム３０の先端部３０ａの側面が図外のストッパピンに当接してそれ以上の回転が規制される。
【００４７】
したがって、制御軸１７は、軸部２６及び移動手段３８を介して制御カム１８を一方向へ回動させ、軸心Ｐ２が制御軸１７の軸心Ｐ１の回りを同一半径で回転して、肉厚部が駆動軸３から上方向に離間移動する。これにより、ロッカアーム１３の他端部１３ｂとリンクロッド１５の枢支点は、駆動軸３に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム７は、リンクロッド１５を介してカムノーズ部７ｂ側が強制的に引き上げられる。
【００４８】
よって、駆動カム５が回転してリンクアーム１４を介してロッカアーム１３の一端部１３ａを押し上げると、そのバルブリフト量がリンクロッド１５を介して揺動カム７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は充分小さくなる。
【００４９】
したがって、かかる機関の低回転領域では、バルブリフト量が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。
【００５０】
さらに、機関高回転領域に移行した場合は、コントローラからの制御信号によって電動モータ２４がさらに逆回転して螺子軸２８が同方向へさらに回転すると、この回転に伴って螺子ナット２９が図５に示すように、左方向へ大きく移動するが、このとき連係アーム３１がストッパピン４１に突き当たった位置でそれ以上の移動が規制され、螺子ナット２９のそれ以上の移動も規制される。したがって、制御軸１７は、制御カム３３を図４に示す位置から時計方向へ回転させて、軸心Ｐ２が下方向へ移動する。このため、ロッカアーム１３は、今度は全体が駆動軸３方向に移動して他端部１３ｂによって揺動カム７のカムノーズ部７ｂをリンクロッド１５を介して下方へ押圧して該揺動カム７全体を所定量だけ反時計方向へ回動させる。
【００５１】
したがって、揺動カム７のバルブリフター６の上面に対するカム面７ａの当接位置が、カムノーズ部７ｂ側（リフト部側）に移動する。このため、吸気弁２の開作動時に駆動カム５が回転してロッカアーム１３の一端部１３ａをリンクアーム１４を介して押し上げると、バルブリフター６に対するそのリフト量は十分に大きくなる。
【００５２】
よって、かかる高回転領域では、バルブリフト量が最大に大きくなり、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。
【００５３】
そして、この実施形態によれば、各構成部品の組み付け後、すなわち、シリンダヘッド１に対して軸受１１やカム軸受１２を介して駆動軸３や伝達機構８などの各構成部品を組み付けた後に、最小リフト制御状態に位置決めして、制御軸１７の係合溝３９にアクチュエータ２２の軸部２６の係合凸部４０を径方向から係合させて連結すると、この両者１７，２６の軸心が互いに径方向にずれている場合は、そのずれの分だけ係合凸部４０が係合溝３９内において径方向に移動してそのずれを吸収する。このため、制御軸１７は、予め軸受１１に軸受けされた位置に保持された状態になることから、上下の傾きの発生が確実に防止される。
【００５４】
この結果、各吸気弁２，２のバルブリフト量、特に最小リフト制御時における微少なバルブリフト量の各気筒間のばらつきの発生を防止することが可能になる。
【００５５】
また、この実施形態では移動手段３８が、係合溝３４と係合凸部３５とによる簡単な構造であることから、製造作業が容易であると共に、両者３４，３５の組み付け作業も容易である。
【００５６】
前記各実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
（イ）前記移動手段は、制御軸あるいは該制御軸に軸方向から対向するアクチュエータ側の軸部のいずれか一方側の対向端部に直径方向に沿って形成された係合溝と、他方側の対向端部に直径方向に沿って形成されて、前記係合溝に径方向から係合する２面幅状の係合部とから構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【００５７】
この発明によれば、構造が簡単であるから、製造作業が容易であると共に、組み付け作業も容易である。
（ロ）前記移動手段は、前記アクチュエータの構成部品のクリアランスによって構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【００５８】
この発明によれば、アクチュエータの構成部品のクリアランスによって移動手段を構成したため、構造の簡素化が図れる。
（ハ）機関のクランクシャフトによって回転駆動する駆動軸と、該駆動軸の外周に固定された駆動カムと、一端部がリンクアームを介して前記駆動カムに連係したロッカアームとを備え、該ロッカアームは、制御軸の外周に固定された偏心制御カムの外周面に揺動自在に支持されていると共に、他端部に機関弁を開閉作動させる揺動カムがリンクロッドを介して連係されている一方、前記揺動カムが前記駆動軸に揺動自在に支持され、前記制御軸と制御カムを機関運転状態に応じて回転制御することにより、前記ロッカアームの揺動支点を変化させて、揺動カムの機関弁に対する摺動位置を変化させることにより、機関弁のバルブリフト量を変化させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
【００５９】
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、移動手段としての係合溝３９を軸部２６側に形成し、係合凸部４０を制御軸１７側に形成することも可能である。また、移動手段を、制御軸とアクチュエータとを連結する自在継手のような構造とすることも可能である。
【００６０】
また、本発明は、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が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の可変動弁装置の要部を示す平面図である。
【図２】図１のＡ部における制御軸と軸部とを分離して移動手段を示す斜視図ある。
【図３】本実施形態における可変動弁装置の要部斜視図である。
【図４】本実施形態における可変動弁装置の要部平面図である。
【図５】本実施形態に供されるアクチュエータの断面図である。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド
２…吸気弁（機関弁）
４…カムシャフト
７…揺動カム
８…伝達機構
９…制御機構
２２…アクチュエータ
２５…螺子伝達手段
２８…螺子軸
２９…螺子ナット
３８…移動手段
３９…係合溝
４０…係合凸部
【図１】
2004353547.tif 000003
【図２】
2004353547.tif 000004
【図３】
2004353547.tif 000005
【図４】
2004353547.tif 000006
【図５】
2004353547.tif 000007