(57)【要約】    【課題】エンジン構造の複雑化を招かずに済むと共に、高い保守・整備性を獲得できるバルブリフト可変機構の駆動装置を提供する。    【解決手段】カム（２）とカムリフトを吸気弁（３）に伝達するロッカアーム（４）との間に設けられたバルブリフト可変機構（１）のコントロールシャフト（クランク軸部１４）を回動駆動するための駆動装置（２５）を、回転力発生用アクチュエータ（電動機２６）と、該アクチュエータの回転力をコントロールシャフトの回動力に変換する動力変換機構（２７）と、該動力変換機構を内蔵すると共にアクチュエータを外面に結合させたケーシング（２８）とを有し、前記コントロールシャフトの一端がエンジン本体の一側から外方へ突出しており、反復着脱自在な固定手段（ボルト２４）を介してエンジン本体（シリンダヘッド２３）の一側に前記ケーシングを取り付けるようにしてなるものとする。【選択図】図５
2005180402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムとカムリフトを吸気弁に伝達するロッカアームとの間に設けられたバルブリフト可変機構のコントロールシャフトを回動駆動するための駆動装置であって、
回転力発生用アクチュエータと、該アクチュエータの回転力を前記コントロールシャフトの回動力に変換する動力変換機構と、該動力変換機構を内蔵すると共に前記アクチュエータを外面に結合させたケーシングとを有し、
前記コントロールシャフトの一端がエンジン本体の一側から外方へ突出しており、
反復着脱自在な固定手段を介して前記エンジン本体の一側に前記ケーシングを取り付けるようにしてなることを特徴とするバルブリフト可変機構の駆動装置。
【請求項２】
シリンダヘッドにおける前記コントロールシャフトを外囲する部分に油溜めを設けると共に、前記コントロールシャフトの油中に没した部分に前記ケーシング内に連通する油路を設けたことを特徴とする請求項１に記載のバルブリフト可変機構の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に設けられた吸気弁のリフト量を連続的且つ無段階に変化させることができるように構成されたバルブリフト可変機構を駆動するための駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、吸気弁のリフト量（弁開度）を連続的且つ無段階に変化させるバルブリフト可変装置を備えた内燃機関用動弁機構を特許文献１において既に提案している。
【０００３】
本文献に開示された技術によると、例えば電動機で回転駆動されるウォームで扇形のウォームホイールを回動駆動し、ウォームホイールに直結されたレバーを回動させて吸気弁に対するカムリフトの伝達率を変化させるようになっている。そしてウォームやウォームホイールなどの駆動機構は、シリンダヘッド、或いはシリンダブロックに、直接組み込まれている。
【特許文献１】特開２００２−３６４３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この特許文献１に記載された技術によると、駆動機構の主要部分がエンジン本体に内蔵される構成であるため、エンジンの構造が複雑化する上、駆動機構を保守・整備しようとすると、エンジン本体もある程度分解せざるを得ないという欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決し、エンジン構造の複雑化を招かずに済むと共に、高い保守・整備性を獲得できるバルブリフト可変機構の駆動装置を提供するため、本発明の請求項１は、カム（２）とカムリフトを吸気弁（３）に伝達するロッカアーム（４）との間に設けられたバルブリフト可変機構（１）のコントロールシャフト（クランク軸部１４）を回動駆動するための駆動装置（２５）を、回転力発生用アクチュエータ（電動機２６）と、該アクチュエータの回転力をコントロールシャフトの回動力に変換する動力変換機構（２７）と、該動力変換機構を内蔵すると共にアクチュエータを外面に結合させたケーシング（２８）とを有し、前記コントロールシャフトの一端がエンジン本体の一側から外方へ突出しており、反復着脱自在な固定手段（ボルト２４）を介してエンジン本体（シリンダヘッド２３）の一側に前記ケーシングを取り付けるようにしてなることを特徴とするものとした。
【０００６】
また本発明の請求項２は、上記構成に加えて、シリンダヘッドにおけるコントロールシャフトを外囲する部分に油溜め（３４）を設けると共に、コントロールシャフトの油中に没した部分にケーシング内に連通する油路（軸方向孔３７・径方向孔３８ａ・３８ｂ）を設けたことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００７】
このような本発明の請求項１の構成によれば、単独に構成された駆動装置をエンジン本体の外部に取り付けるので、エンジン本体を複雑化せずに済み、しかもエンジン本体に対して駆動装置のみを脱着することができるので、保守・整備性の向上にも寄与し得る。
【０００８】
また、単独構成の駆動装置をエンジン本体の外部に取り付ける場合、潤滑油の供給のために、シリンダヘッドと駆動装置との接合面に油路を凹設したり、シリンダヘッド内に鋳抜きや機械加工で専用の油路を設けたりすることが一般的であるが、このような手法は、油路の形成のための加工が面倒であるし、油量増加に対してオイルポンプの容量を増大させる必要がある上、潤滑油供給路の背圧増加によるポンプフリクションの増加がエンジンの出力ロスに繋がる。それが本発明の請求項２の構成によれば、ヘッドカバー内に飛散した潤滑油やカムシャフトの軸受け部などから漏れだした油を溜め、それを重力によって供給するので、給油のために新たなエネルギを必要とせず、それらによる動力損失も発生しない。しかも、例えばカムシャフトホルダの一部に油溜めを形成するだけで済み、油路は比較的簡単なドリル加工だけで形成することができるので、製造コストの増加も最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１０】
図１並びに図２は、本発明が適用される内燃機関のバルブリフト可変機構の基本構成を示している。このバルブリフト可変機構１は、１つの吸気カム２のリフトを２つの吸気弁３に同時に伝達する１つのロッカアーム４と、ロッカアーム４の上部にローラフォロワ５と共にアッパピン６をもってその二股部が連結されたアッパリンク部材７と、ロッカアーム４の下部にその一端がロワピン８をもって連結されたロワリンク部材９とを備えている。
【００１１】
アッパリンク部材７の他端は、シリンダヘッド上に固定されたカムシャフトホルダ２１（図４）に支持されたロッカアーム支持軸１０に枢着され、ロワリンク部材９の他端は、クランク部材１１のクランクピン部１２に枢着されている。
【００１２】
クランク部材１１のクランクピン部１２にクランクウェブ部１３ａ・１３ｂを介して接続されたクランク軸部１４（コントロールシャフト）の両端は、カムシャフトホルダ２１に形成された軸受け孔１５に枢着されている。このクランク軸部１４の中間部は、直列する各気筒上のバルブリフト可変装置１におけるロッカアーム４の下部とロワリンク部材９との連結部を挟む一対のクランクウェブ部１３ａ・１３ｂ同士間を相互に連結して気筒列方向に延在している。なお、図２においては、ロッカアーム４の下部とロワリンク部材９との連結部を明示する都合上、クランクピン部１２を分断して一方のクランクウェブ部１３ａを右方へ偏倚させるなど、一部概念的な表現をとっている。
【００１３】
吸気カム２が内燃機関のクランク軸と同期回転するカム軸１６に一体形成され、ロッカアーム４の遊端に設けた２つのタペットねじ１７が２つの吸気弁３の各ステム端に当接し、カム軸１６の回転で吸気カム２がロッカアーム４に枢着されたローラフォロワ５を押圧し、これらよって２つの吸気弁３を同時に開弁駆動する点については、周知の内燃機関の動弁機構と何等変わるところはない。なお、２つの吸気弁３はバルブスプリングによって常時閉弁付勢されているが、これらの構造に関する説明は省略する。
【００１４】
カムシャフトホルダ２１の軸受け孔１５から突出し、且つヘッドカバー２２を突き抜けたクランク軸部１４の端末には、図３〜図５に示すように、シリンダヘッド２３のクランク軸方向端面にボルト２４をもって固定された駆動装置２５から駆動力が与えられる。
【００１５】
駆動装置２５は、電動機２６（アクチュエータ）と、電動機２６の回転力をクランク軸部１４の回動力に変換する動力変換機構２７と、動力変換機構２７を内蔵すると共に電動機２６を結合させたケーシング２８とからなっている。このケーシング２８のクランク軸方向端面は開口しており、反復着脱可能な蓋部材２９で液密に閉じられている。
【００１６】
ケーシング２８に内蔵された動力変換機構２７は、電動機２６によって回転駆動されるねじ軸３１と、ねじ軸３１に螺合したナット部材３２と、ナット部材３２にその一端をピン結合した連結リンク３３と、連結リンク３３の他端にその下端がピン結合されたコントロールアーム３４とからなっており、コントロールアーム３４の上端に、ケーシング２９の底壁を貫通してケーシング２９内に突入したクランク軸部１４の端末が剛固に結合されている。またコントロールアーム３４には、回転角検出器３５が連結されている。
【００１７】
シリンダヘッド２２の上面にボルト止めされたカムシャフトホルダ２１の軸方向端面には、軸受け孔１５から突出したクランク軸部１４を外囲する油溜め３６が形成されている。
【００１８】
クランク軸部１４には、軸方向孔３７と径方向孔３８ａ・３８ｂとからなる油路が形成されており、これにより、油溜め３６内と駆動装置２５のケーシング２８内とが互いに連通されている。
【００１９】
これにより、ヘッドカバー２２内に飛散した潤滑油あるいはカムシャフト１６の軸受け部から漏出した潤滑油が油溜め３６に溜まり、その油面下にクランク軸部１４が没入するので、径方向孔３８ａから流入した潤滑油が、軸方向孔３７および径方向孔３８ｂを経て駆動装置２５のケーシング２８内に滴下され、これがねじ軸３１とナット部材３２との螺合部を潤滑する。ケーシング２８内に落ちた潤滑油は、ケーシング２８の底部に形成されたドレン孔３９を経てシリンダヘッド２３に戻される。
【００２０】
動力変換機構２７としては、上記形式に限らず、例えば、ナット部材３２の上面にラックギアを形成し、これに噛合するセクタギアをコントロールアーム３４に替えても良く、ラックギアとセクタギアとの噛合部に公知のシザースギアを応用したバックラッシュ除去機構を設ければ、がたのない高精度な制御が期待できる。またナット部材３２に公知のボールナットを採用すれば、作動のより一層の円滑化と高精度化が期待できる。しかもラックギアは歯面に加わる力の向きが一定なので、回動角度によって力の大きさや方向が変化するリンク機構に比し、クランク軸部１４の回動に要する動力や捩り強度に関する設計が容易である。
【００２１】
なお、ウォームギア機構を用いることもできるが、作動抵抗や製作性についてはウォームギアの方が不利なので、逆駆動時の自己保持機能を考慮する必要がなければ、ウォームギア機構を採用するメリットは少ない。
【００２２】
次に、本装置の作動要領について説明する。
【００２３】
クランク部材１１のクランク軸部１４は、吸気カム２のベース円部分がローラフォロワ５に摺接して２つのロッカアーム４が上昇位置にあるとき（図１の状態）、つまり２つの吸気弁３が閉弁状態にあるときは、ロッカアーム４の下部に枢着されたロワピン８と同軸上に位置している。
【００２４】
この状態から電動機２６を駆動すると、ねじ軸３１の回転によってナット部材３２が直線移動し、ナット部材３２に連結リンク３３を介して接続されたコントロールアーム３４が揺動する。これにより、クランク部材１１がクランク軸部１４を中心に揺動し、クランクピン部１２がクランク軸部１４を中心とする円弧Ａ上を移動することとなり、クランクピン部１２に上下方向への変位が与えられる。
【００２５】
電動機２６を駆動してナット部材３２を図３に示した前進位置から後退させ、コントロールアーム３４を図３における反時計方向へ揺動させると、コントロールアーム３４に連結されたクランク部材１１が反時計方向に回動し、図６（ａ）に示すようにクランク部材１１のクランクピン部１２が上向きに変位する。これにより、ロッカアーム支持軸１０、アッパピン６、ロワピン８及びクランクピン部１２を結ぶ四節リンクの形状が、ロッカアーム支持軸１０側に頂点を置いた略三角形になる。この状態で吸気カム２がローラフォロワ５を押圧すると、四節リンクが変形してロッカアーム４が想像線で示す位置から実線で示す位置へと大きく揺動し、タペットねじ１７が吸気弁３のステム端を押圧して高バルブリフトＨＬで開弁させる。
【００２６】
電動機２６を駆動してナット部材３２を図３に示した前進位置に戻すと、コントロールアーム３４に連結されたクランク部材１１が時計方向へ回動し、図６（ｂ）に示すようにクランク部材１１のクランクピン部１２が下向きに変位する。これにより、ロッカアーム支持軸１０、アッパピン６、ロワピン８及びクランクピン部１２を結ぶ四節リンクの形状が、タペットねじ１７側に頂点を置いた略三角形になる。この状態で吸気カム２がローラフォロワ５を押圧すると、四節リンクが変形してロッカアーム４が想像線に示す位置から実線で示す位置へと僅かに揺動し、タペットねじ１７が吸気弁３のステム端を押圧して低バルブリフトＬＬで開弁させる。
【００２７】
このようにして、本発明に係るバルブリフト可変機構１によれば、ロワリンク部材９の他端（クランクピン部１２）の位置を無段階且つ連続的に移動させることにより、図７に示すように、高リフト時（図６−ａに対応）のリフト量と、低リフト時（図６−ｂに対応）のリフト量との間で、バルブタイミングは一定のままでリフト量だけを無段階且つ連続的に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】バルブリフト可変機構の一部切除して示す側面図である。
【図２】バルブリフト可変機構の一部切除して示す斜視図である。
【図３】駆動装置の正面図である。
【図４】カムシャフトホルダの一部切除して示す軸方向端面図である。
【図５】図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】バルブリフト可変機構の作動説明図である。
【図７】バルブリフトの特性線図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  バルブリフト可変機構  
２  カム
３  吸気弁
４  ロッカアーム
１４  クランク軸部（コントロールシャフト）
２３  シリンダヘッド（エンジン本体）
２４  ボルト（反復着脱自在な固定手段）
２５  駆動装置
２６  電動機（回転力発生用アクチュエータ）
２７  動力変換機構
２８  ケーシング
３４  油溜め
３７  軸方向孔
３８ａ・３８ｂ  径方向孔
【図１】
2005180402.tif 000003
【図２】
2005180402.tif 000004
【図３】
2005180402.tif 000005
【図４】
2005180402.tif 000006
【図５】
2005180402.tif 000007
【図６】
2005180402.tif 000008
【図７】
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