(57)【要約】【課題】装置の構成を複雑化することなく、モータを用いて機関バルブの最大リフト量及びカムの作用角を可変とする。【解決手段】最大リフト量及び作用角を変更するのに用いられるコントロールシャフト１６は、モータ６１により軸線を中心に回転駆動されるものとされる。また、コントロールシャフト１６とスライダ２６とを連結する連結部材４８は、スライダ２６の溝３４に嵌め込まれるとともに同シャフト１６の外周面に設けられた雄ねじ３２に噛み合わされるものとされる。この場合、最大リフト量及び作用角を変更するためのコントロールシャフト１６の回転駆動を実現するのには、モータ６１の回転をギヤ等により直接的にコントロールシャフト１６に伝達すればよく、モータ６１の回転運動をコントロールシャフト１６の軸方向への直線運動に変換するための回転直動変換機構を設ける必要はない。【選択図】図４
2007127023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機関バルブのバルブ特性を変更するのに用いられるスライダと、そのスライダの内部に挿入されて連結部材を介して同スライダと連結されるコントロールシャフトとを備え、モータにより前記コントロールシャフトを駆動して前記スライダを同シャフトの軸方向に変位させることにより前記機関バルブのバルブ特性の変更を行う内燃機関の可変動弁装置において、
前記コントロールシャフトは前記モータにより軸線を中心に回転駆動されるものであって、前記コントロールシャフトの外周面には雄ねじを有するねじ部が形成され、前記連結部材は前記ねじ部の雄ねじに噛み合うとともに前記スライダの内部に前記コントロールシャフトの周方向へ延びるように形成された溝に嵌め込まれている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記スライダに形成される溝は周方向全体に亘って形成されるものであり、前記連結部材は前記溝の周方向一部の長さに対応する周方向長さを有して前記溝に嵌め込まれるものであり、前記スライダは前記コントロールシャフトの径方向に分割可能なものである
請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記スライダに形成される溝は周方向全体に亘って形成されるものであり、前記連結部材は前記溝の周方向一部の長さに対応する周方向長さを有して前記溝に嵌め込まれるブッシュと同ブッシュを貫通した状態で前記雄ねじに噛み合わされるピンとからなり、前記スライダにおける外周面と溝との間には前記ピンを通過させるための孔が形成されている
請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
回転する吸気カムに押されて軸を中心に揺動する入力アームと、この入力アームの揺動に基づき前記軸を中心に揺動して吸気バルブをリフトさせる出力アームとを備え、
前記スライダは、前記入力アーム及び前記出力アームに連結され、軸方向への変位を通じて、前記吸気バルブの最大リフト量及び前記吸気カムの作用角を変更すべく前記入力アームと前記出力アームとの揺動方向についての相対位置を変更するものであり、
前記ねじ部における雄ねじについては、前記最大リフト量及び作用角を大とする部分では前記雄ねじのリード角が大きくされ、それら最大リフト量及び作用角を小とする部分では前記リード角が小さくされている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
前記連結部材における前記ねじ部の雄ねじに噛み合う部分は、前記コントロールシャフトの軸線方向についての断面が円形となるように形成されている
請求項４記載の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、内燃機関の可変動弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジン等の内燃機関においては、吸気バルブや排気バルブといった機関バルブのバルブ特性、例えば同バルブの最大リフト量及び同バルブを駆動するカムの作用角を可変とする可変動弁機構を備え、同機構を機関運転状態に応じて駆動するものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
こうした可変動弁機構は、回転するカムに押されて軸を中心に揺動する入力アームと、この入力アームの揺動に基づき上記軸を中心に揺動して機関バルブをリフトさせる出力アームと、それらアームを貫通した状態に配置されるとともに両アームに対し歯すじの傾斜方向の異なるギヤによって連結される円筒状のスライダとを備えている。また、スライダの内部にはコントロールシャフトが挿入されており、このコントロールシャフトとスライダとは連結部材によって連結されている。そして、コントロールシャフトの軸方向への駆動を通じてスライダを軸方向に変位させると、上記ギヤの作用によって入力アームと揺動アームとの揺動方向についての相対位置が変更され、上記最大リフト量及び作用角といったバルブ特性が変更されるようになる。
【０００４】
コントロールシャフトの軸方向への駆動は、特許文献１では油圧式のアクチュエータによって実現されている。ただし、こうした油圧式のアクチュエータを用いた場合、バルブ特性の制御が作動油の粘度や油圧の影響を受け、それによってバルブ特性の制御性が悪化することは避けられない。このため、油圧式のアクチュエータに代えて、モータによりコントロールシャフトを軸方向に駆動することが考えられる。この場合、モータの回転運動が回転直動変換機構（例えばボールねじを用いた機構）を通じてコントロールシャフトの軸方向への直線運動に変換される。従って、モータが回転駆動されると、その回転運動が回転直動変換機構を通じてコントロールシャフトに対し軸方向運動として伝達され、同シャフトが軸方向に駆動されることとなる。
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、モータによりコントロールシャフトを軸方向に駆動することで、油圧式のアクチュエータを用いて同シャフトを軸方向に駆動する場合のように、作動油の粘度や油圧の影響を受けてバルブ特性の制御性が悪化するのを回避することができるようにはなる。しかし、この場合においては、モータとコントロールシャフトとの間に回転直動変換機構を設けなければならず、その分だけ装置の構成が複雑になるということが無視できない問題となる。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、装置の構成を複雑化することなく、モータを用いて機関バルブのバルブ特性を可変とすることのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１内燃機関の機関バルブのバルブ特性を変更するのに用いられるスライダと、そのスライダの内部に挿入されて連結部材を介して同スライダと連結されるコントロールシャフトとを備え、モータにより前記コントロールシャフトを駆動して前記スライダを同シャフトの軸方向に変位させることにより前記機関バルブのバルブ特性の変更を行う内燃機関の可変動弁装置において、前記コントロールシャフトは前記モータにより軸線を中心に回転駆動されるものであって、前記コントロールシャフトの外周面には雄ねじを有するねじ部が形成され、前記連結部材は前記ねじ部の雄ねじに噛み合うとともに前記スライダの内部に前記コントロールシャフトの周方向へ延びるように形成された溝に嵌め込まれていることを要旨とした。
【０００８】
上記構成によれば、モータによりコントロールシャフトが回転駆動されると、同シャフトのねじ部の雄ねじと噛み合う連結部材が当該雄ねじの作用により同シャフトの軸方向に移動する。そして、その連結部材に押されてスライダが軸方向に変位し、機関バルブのバルブ特性が変更される。この場合、コントロールシャフトを回転駆動するのにはモータの回転を直接的にコントロールシャフトに伝達すればよく、モータの回転運動をコントロールシャフトの軸方向への直線運動に変換するための回転直動変換機構を設ける必要はない。従って、その回転直動変換機構の分だけ装置の構成が複雑になるのを回避しつつ、モータを用いて機関バルブのバルブ特性を可変とすることができるようになる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記スライダに形成される溝は周方向全体に亘って形成されるものであり、前記連結部材は前記溝の周方向一部の長さに対応する周方向長さを有して前記溝に嵌め込まれるものであり、前記スライダは前記コントロールシャフトの径方向に分割可能なものとした。
【００１０】
上記構成によれば、コントロールシャフトとスライダとの連結部材による連結が次のように行われる。すなわち、スライダにコントロールシャフトを挿入した状態で同スライダを二つに分割し、分割した二つの部分のうちの一方の溝に連結部材を嵌め込む。その後、嵌め込まれた連結部材がコントロールシャフトのねじ部に対応して位置するよう、分割した二つの部分のうちの一方と他方とを位置合わせし、その状態でそれら一方と他方とを結合することにより、上記ねじ部の雄ねじに連結部材が噛み合うようになる。以上の連結作業を行うことにより、連結部材をスライダの溝に嵌め込むとともに、同連結部材をコントロールシャフトにおけるねじ部の雄ねじに噛み合わせることができるようになる。
【００１１】
請求項３記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記スライダに形成される溝は周方向全体に亘って形成されるものであり、前記連結部材は前記溝の周方向一部の長さに対応する周方向長さを有して前記溝に嵌め込まれるブッシュと同ブッシュを貫通した状態で前記雄ねじに噛み合わされるピンとからなり、前記スライダにおける外周面と溝との間には前記ピンを通過させるための孔が形成されていることを要旨とした。
【００１２】
上記構成によれば、コントロールシャフトとスライダとの連結部材による連結が次のように行われる。すなわち、スライダからコントロールシャフトを外した状態で同スライダ内部の溝における孔に対応した位置にブッシュを嵌め込み、その後にスライダの内部にコントロールシャフトを挿入してねじ部をブッシュに対応して位置させる。更に、その状態でスライダの孔からピンを挿入し、そのピンがブッシュを貫通するとともにねじ部の雄ねじに噛み合うようにする。以上の連結作業を行うことにより、連結部材をスライダの溝に嵌め込むとともに、同連結部材をコントロールシャフトにおけるねじ部の雄ねじに噛み合わせることができるようになる。
【００１３】
また、上記連結作業において、ブッシュをスライダの溝に嵌め込むことができるのは、ブッシュの周方向長さが前記溝の周方向一部に対応する長さとされているためである。仮に、ブッシュがリング状に形成されており、同ブッシュの周方向長さが溝の周方向全体に亘る長さにされているとすると、スライダからコントロールシャフトを外した状態で同スライダの内部の溝にブッシュを嵌め込むことができなくなる。このため、上記ブッシュを溝に嵌め込むためには、例えばスライダを溝に対応する位置にて軸方向に分割可能なものとし、同スライダを分割した状態でブッシュを取り付けなければならなくなり、連結部材（ブッシュ）の取り付け作業が繁雑になる。上記構成によれば、こうした連結部材の煩雑な取り付け作業を行わなくてすみ、連結部材の取り付けを簡単に行うことができるようになる。
【００１４】
請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、回転する吸気カムに押されて軸を中心に揺動する入力アームと、この入力アームの揺動に基づき前記軸を中心に揺動して吸気バルブをリフトさせる出力アームとを備え、前記スライダは、前記入力アーム及び前記出力アームに連結され、軸方向への変位を通じて、前記吸気バルブの最大リフト量及び前記吸気カムの作用角を変更すべく前記記入力アームと前記出力アームとの揺動方向についての相対位置を変更するものであり、前記ねじ部における雄ねじについては、前記最大リフト量及び作用角を大とする部分では前記雄ねじのリード角が大きくされ、それら最大リフト量及び作用角を小とする部分では前記リード角が小さくされていることを要旨とした。
【００１５】
吸気バルブの最大リフト量及び吸気カムの作用角が大とされるのは吸入空気量の多くなる機関運転領域であり、それら最大リフト量及び作用角が小とされるのは吸入空気量の少なくなる機関運転領域である。内燃機関の吸入空気量が多いときには、最大リフト量及び作用角が所望の値からずれたとしても、吸入空気量全体に対する上記ずれに起因する吸入空気量の適正値からのずれの割合が小さいため、そのずれによる影響は小さなものとなる。従って、最大リフト量及び作用角が大であるときには、それらの制御精度を上げることよりも、むしろモータの消費電力を少なく抑えるべく最大リフト量及び作用角を素早く所望の値とすることを優先する方が好ましい。一方、内燃機関の吸入空気量が少ないときには、最大リフト量及び作用角が所望の値からずれたとき、吸入空気量全体に対する上記ずれに起因する吸入空気量の適正値からのずれの割合が大きいため、そのずれによる影響は大きなものとなる。従って、最大リフト量及び作用角が小であるときには、それらを素早く所望の値とすることよりも、むしろ吸入空気量を適正値とすべく最大リフト量及び作用角の制御精度を上げることを優先する方が好ましい。上記構成によれば、最大リフト量及び作用角の変更態様を上述した要求に応じたものとすることが可能になる。すなわち、最大リフト量及び作用角が大であるときには、コントロールシャフトの回転に対する最大リフト量及び作用角の変化量が大となるため、それら最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することができる。また、最大リフト量及び作用角が小であるときには、コントロールシャフトの回転に対する最大リフト量及び作用角の変化量が小となるため、それら最大リフト量及び作用角を所望の値となるよう微調整することが容易になり、最大リフト量及び作用角を精度よく所望の値に制御することができるようになる。
【００１６】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、前記連結部材における前記ねじ部の雄ねじに噛み合う部分は、前記コントロールシャフトの軸線方向についての断面が円形となるように形成されていることを要旨とした。
【００１７】
上記構成によれば、コントロールシャフトが回転駆動されるとき、ねじ部の雄ねじが連結部材における断面円形状に形成された部分を押し、それによって連結部材がコントロールシャフトの軸方向に移動する。このときの雄ねじと連結部材とが噛み合う部分では、連結部材の断面円形状の部分が雄ねじと接触するため、両者の接触面積を小さく抑えることが可能になる。従って、コントロールシャフトの回転に伴い雄ねじにおける連結部材と噛み合う部分のリード角が変化するとき、その噛み合う部分で引っ掛かりが生じ、連結部材をコントロールシャフトの軸方向にスムーズに移動させることができなくなるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を自動車用エンジンの可変動弁装置に具体化した一実施形態を図１〜図１０に従って説明する。
図１は、エンジン１における所定気筒のシリンダヘッド２周りの構造を示す拡大断面図である。このエンジン１においては、シリンダヘッド２、シリンダブロック３、及びピストン５によって燃焼室６が区画され、この燃焼室６には吸気通路７及び排気通路８が各々二つに分岐した状態で接続されている（図１には一方のみ図示）。そして、吸気通路７と燃焼室６との間は吸気バルブ９の開閉動作によって連通・遮断され、排気通路８と燃焼室６との間は排気バルブ１０の開閉動作によって連通・遮断されるようになる。なお、これら吸気バルブ９及び排気バルブ１０はそれぞれ各気筒毎に二つずつ設けられている。
【００１９】
シリンダヘッド２には、吸気バルブ９及び排気バルブ１０を駆動するための吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２が設けられている。これら吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２は、エンジン１のクランクシャフトからの回転伝達によって回転するようになっている。また、吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２には、それぞれ吸気カム１１ａ及び排気カム１２ａが設けられている。そして、これら吸気カム１１ａ及び排気カム１２ａの吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２との一体回転を通じて、吸気バルブ９及び排気バルブ１０が開閉動作するようになっている。
【００２０】
また、エンジン１には、吸気バルブ９及び排気バルブ１０といった機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブリフト可変機構として、吸気バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角を可変とするバルブリフト可変機構１４が吸気カム１１ａと吸気バルブ９との間に設けられている。このバルブリフト可変機構１４の駆動を通じて、例えば吸入空気量を多く必要とするエンジン運転状態になるほど、最大リフト量及び作用角が大となるよう制御される。これは最大リフト量及び作用角を大とするほど、吸気通路７から燃焼室６への空気の吸入が効率よく行われ、上述した吸入空気量に関する要求を満たすことが可能なためである。
【００２１】
次に、バルブリフト可変機構１４の詳細な構造について説明する。
バルブリフト可変機構１４は、回転する吸気カム１１ａにより押されて上記吸気カムシャフト１１と平行に延びるロッカシャフト１５及びコントロールシャフト１６の軸線を中心に揺動する入力アーム１７と、この入力アーム１７の揺動に基づき上記軸線を中心に揺動する出力アーム１８とを備えている。入力アーム１７については、ローラ１９が回転可能に取り付けられるとともに、そのローラ１９が吸気カム１１ａに押しつけられるようコイルスプリング２０によって吸気カム１１ａ側に付勢されている。また、出力アーム１８については、その揺動時にロッカアーム２１に押しつけられ、同ロッカアーム２１を介して吸気バルブ９をリフトさせるものである。
【００２２】
このロッカアーム２１の基端部はラッシュアジャスタ２２によって支持され、同ロッカアーム２１の先端部は吸気バルブ９に接触している。また、ロッカアーム２１は吸気バルブ９のバルブスプリング２４によって出力アーム１８側に付勢され、これによりロッカアーム２１の基端部と先端部との間に回転可能に支持されたローラ２３が出力アーム１８に押しつけられている。
【００２３】
従って、吸気カム１１ａの回転に基づき入力アーム１７及び出力アーム１８が揺動すると、出力アーム１８がロッカアーム２１を介して吸気バルブ９をリフトさせ、吸気バルブ９の開閉動作が行われるようになる。そして、バルブリフト可変機構１４では、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置を変更することで、上記吸気バルブ９の最大リフト量、及び吸気カム１１ａの吸気バルブ９に対する作用角が可変とされる。即ち、入力アーム１７と出力アーム１８とを揺動方向について互いに接近させるほど、吸気バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角は小となってゆく。逆に、入力アーム１７と出力アーム１８とを揺動方向について互いに離間させるほど、吸気バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角は大となってゆく。
【００２４】
ここで、バルブリフト可変機構１４における入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置を変更する構造について、図２及び図３を併せ参照して詳しく説明する。
【００２５】
図２は、バルブリフト可変機構１４の内部構造、詳しくは入力アーム１７及び出力アーム１８の内側の構造を示す破断斜視図である。バルブリフト可変機構１４は、入力アーム１７及び出力アーム１８の内側に配設された円筒状のスライダ２６を備えている。このスライダ２６の外壁において、長手方向中央部にはヘリカルスプライン２７を有する入力ギヤ２７ａが設けられ、長手方向両端部にはヘリカルスプライン２９を有する出力ギヤ２９ａが設けられている。そして、スライダ２６の内部にはパイプ状をなす上記ロッカシャフト１５が挿入されている。
【００２６】
一方、図３に示されるように、入力アーム１７の内壁にはヘリカルスプライン２８を有する円環状の内歯ギヤ２８ａが形成され、出力アーム１８の内壁にはヘリカルスプライン３０を有する円環状の内歯ギヤ３０ａが形成されている。そして、入力アーム１７の内歯ギヤ２８ａはスライダ２６の入力ギヤ２７ａ（図２）と噛み合わされ、出力アーム１８の内歯ギヤ３０ａはスライダ２６の出力ギヤ２９ａ（図２）と噛み合わされている。なお、ヘリカルスプライン２７，２８とヘリカルスプライン２９，３０とは、互いに傾斜角が異なっており、例えば互いに歯すじの傾斜方向が逆となっている。
【００２７】
そして、スライダ２６をロッカシャフト１５の軸線方向に変位させると、ヘリカルスプライン２７，２９とヘリカルスプライン２８，３０との噛み合いにより、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が変更される。具体的には、スライダ２６を図２の矢印Ｌ方向に変位させるほど入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が互いに接近するように変更され、コントロールシャフト１６を矢印Ｈ方向に変位させるほど上記相対位置が互いに離間するように変更される。
【００２８】
こうした入力アーム１７及び出力アーム１８の揺動方向についての相対位置の変更を通じて、吸気カム１１ａの回転により出力アーム１８が揺動したときの吸気バルブ９の最大リフト量、及び吸気カム１１ａの作用角が可変とされる。そして、吸入空気量を多く必要とするエンジン運転状態になるほど、最大リフト量及び作用角が大となるよう制御されることは上述したとおりである。従って、エンジン１の吸入空気量が大となる運転領域では最大リフト量及び作用角が大とされ、吸入空気量が小となる運転領域では、最大リフト量及び作用角が小とされる。
【００２９】
次に、コントロールシャフト１６とスライダ２６との連結構造、及び、スライダ２６を上記軸方向に移動させる構造について図４を参照して説明する。この図４は、入力アーム１７、出力アーム１８、スライダ２６及びロッカシャフト１５等の内部構造を示す断面図である。
【００３０】
同図に示されるように、ロッカシャフト１５は、シリンダヘッド２の立壁部４５を貫通するとともに、二つの立壁部４５に挟まれた状態にある各アーム１７，１８を貫通している。各アーム１７，１８のうち、入力アーム１７は二つの出力アーム１８によって挟まれた状態となっている。そして、入力アーム１７は吸気カム１１ａ（図１参照）に対応して位置し、二つの出力アーム１８はそれぞれ二つの吸気バルブ９（図１参照）に対応して位置している。また、各アーム１７，１８の内側にはロッカシャフト１５に嵌め込まれたスライダ２６が位置しており、同スライダ２６の入力ギヤ２７ａ及び出力ギヤ２９ａと、入力アーム１７の内歯ギヤ２８ａ及び出力アーム１８の内歯ギヤ３０ａとが互いに噛み合っていることは上述したとおりである。
【００３１】
パイプ状をなす上記ロッカシャフト１５の内部にはコントロールシャフト１６が挿入されており、コントロールシャフト１６にはモータ６１がギヤ等を介して直接的に連結されている。従って、モータ６１を駆動すると、そのモータ６１の回転がギヤ等により直接的にコントロールシャフト１６に伝達され、同シャフト１６が軸線を中心に回転駆動されることとなる。
【００３２】
コントロールシャフト１６の外周面には、雄ねじ３２を有するねじ部３１が形成されている。また、ロッカシャフト１５における上記ねじ部３１に対応する部分には同シャフト１５の軸線方向に延びる長穴３３が形成され、スライダ２６の内周面における上記ねじ部３１に対応する部分には周方向全体に亘って延びる溝３４が形成されている。そして、溝３４とねじ部３１との間にはコントロールシャフト１６とスライダ２６とを連結するための連結部材４８が設けられている。この連結部材４８は、ロッカシャフト１５の長穴３３を貫通した状態で、コントロールシャフト１６におけるねじ部３１の雄ねじ３２と噛み合うとともに、スライダ２６の溝３４に嵌め込まれ、それによってコントロールシャフト１６とスライダ２６とを連結している。
【００３３】
そして、モータ６１によりコントロールシャフト１６が回転駆動されると、同シャフト１６のねじ部３１の雄ねじ３２と噛み合う連結部材４８が当該雄ねじ３２の作用により長穴３３に沿って同シャフト１６の軸方向に移動する。こうした連結部材４８の軸方向移動は、連結部材４８と長穴３３との軸方向についての相対移動によって許容される。そして、このように移動する連結部材４８によってスライダ２６における溝３４の内側面が押されると、それに伴いスライダ２６が軸方向に変位し、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が変更される。また、入力アーム１７及び出力アーム１８が揺動するときには、それに伴いスライダ２６もロッカシャフト１５の外周面に対し周方向に変位（回動）するが、こうした変位は溝３４に嵌め込まれた連結部材４８と当該溝３４との間の周方向についての相対移動によって許容される。
【００３４】
なお、この実施形態では、コントロールシャフト１６の正回転により連結部材４８及びスライダ２６が図中の矢印Ｈ方向に変位し、同シャフト１６の逆回転により連結部材４８及びスライダ２６が図中の矢印Ｌ方向に変位する。このため、コントロールシャフト１６の正回転時には、出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が互いに離間するように変更され、吸気バルブ９の最大リフト量、及び吸気カム１１ａの作用角が大となる。また、コントロールシャフト１６の逆回転時には、出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が互いに接近するように変更され、吸気バルブ９の最大リフト量、及び吸気カム１１ａの作用角が小となる。
【００３５】
次に、上述したコントロールシャフト１６とスライダ２６との連結構造、及びスライダ２６を軸方向に移動させる構造を採用した場合の効果について、従来と比較しながら図５を参照して説明する。なお、図５において、（ａ）は従来のコントロールシャフト１６とスライダ２６との連結構造、及びスライダ２６を軸方向に移動させるための構造を模式的に示しており、（ｂ）は本実施形態のコントロールシャフト１６とスライダ２６との連結構造、及びスライダ２６を軸方向に移動させるための構造を模式的に示している。
【００３６】
図５（ａ）に示されるように、従来はコントロールシャフト１６とスライダ２６とを連結部材１０１によって軸方向に一体移動可能に連結し、コントロールシャフト１６とモータ６１との間に同モータ６１の回転運動をコントロールシャフト１６の軸方向への直線運動に変換するための回転直動変換機構１０２を設けていた。こうした回転直動変換機構１０２としては、例えばボールねじを用いた機構が用いられる。この場合、モータ６１が回転駆動されると、その回転運動が回転直動変換機構１０２を通じてコントロールシャフト１６に対し軸方向運動として伝達され、同シャフト１６が軸方向に駆動されて最大リフト量及び作用角が可変とされる。しかし、このようにコントロールシャフト１６を軸方向に移動させようとすると、モータ６１とコントロールシャフト１６との間に回転直動変換機構１０２を設けなければならず、その分だけ装置の構成が複雑になるということは［発明が解決しようとする課題］の欄に記載したとおりである。
【００３７】
これに対し、図５（ｂ）に示されるように、本実施形態ではコントロールシャフト１６をモータ６１により軸線を中心に回転駆動されるものとし、コントロールシャフト１６とスライダ２６とを連結する連結部材４８を、スライダ２６の溝３４に嵌め込まれるとともに同シャフト１６の外周面に設けられた雄ねじ３２に噛み合わされるものとした。この場合、コントロールシャフト１６を回転駆動するのにはモータ６１の回転をギヤ等により直接的にコントロールシャフト１６に伝達すればよく、モータ６１の回転運動をコントロールシャフト１６の軸方向への直線運動に変換するための上記回転直動変換機構１０２を設ける必要はない。従って、その回転直動変換機構１０２の分だけ装置の構成が複雑になるのを回避しつつ、モータ６１を用いて最大リフト量及び作用角を可変とすることができるようになる。
【００３８】
次に、コントロールシャフト１６のねじ部３１に形成された雄ねじ３２について、図４を参照して詳しく説明する。
この雄ねじ３２については、最大リフト量及び作用角を最小とする部分（図中左端）から最大とする部分（図中右端）に向けて徐々にリード角βが大となるように形成されている。このため、雄ねじ３２のリード角βは、その雄ねじ３２における最大リフト量及び作用角を小とする部分である図中左端よりの部分で小さくされ、雄ねじ３２における最大リフト量及び作用角を大とする部分である図中右端よりの部分で大きくされる。
【００３９】
従って、エンジン１の吸入空気量が多くなる運転領域において最大リフト量及び作用角が大となるときには、雄ねじ３２におけるリード角βが大となる部分、すなわち図中右端寄りの部分にて連結部材４８の軸方向移動が行われ、その軸方向移動を通じて最大リフト量及び作用角の制御が行われる。また、エンジン１の吸入空気量が少なく運転領域において最大リフト量及び作用角が大となるときには、雄ねじ３２におけるリード角βが小となる部分、すなわち図中左端寄りの部分にて連結部材４８の軸方向移動が行われ、その軸方向移動を通じて最大リフト量及び作用角の制御が行われる。
【００４０】
ここで、エンジン１の吸入空気量が多いときには、最大リフト量及び作用角が所望の値からずれたとしても、吸入空気量全体に対する上記ずれに起因する吸入空気量の適正値からのずれの割合が小さいため、そのずれによる影響は小さなものとなる。従って、最大リフト量及び作用角が大であるときには、それらの制御精度を上げることよりも、むしろモータ６１の消費電力を少なく抑えるべく最大リフト量及び作用角を素早く所望の値とすることを優先する方が好ましい。一方、エンジン１の吸入空気量が少ないときには、最大リフト量及び作用角が所望の値からずれたとき、吸入空気量全体に対する上記ずれに起因する吸入空気量の適正値からのずれの割合が大きいため、そのずれによる影響は大きなものとなる。従って、最大リフト量及び作用角が小であるときには、それらを素早く所望の値とすることよりも、むしろ吸入空気量を適正値とすべく最大リフト量及び作用角の制御精度を上げることを優先する方が好ましい。
【００４１】
この点、雄ねじ３２のリード角βを、同雄ねじ３２における最大リフト量及び作用角を小とする部分で小さくするとともに、最大リフト量及び作用角を大とする部分で大きくすることにより、上述した要求に応じたものとすることが可能になる。すなわちこの場合、最大リフト量及び作用角が大であるときには、コントロールシャフト１６の回転に対する最大リフト量及び作用角の変化量が大となるため、それら最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することができる。また、最大リフト量及び作用角が小であるときには、コントロールシャフト１６の回転に対する最大リフト量及び作用角の変化量が小となるため、それら最大リフト量及び作用角を所望の値となるよう微調整することが容易になり、最大リフト量及び作用角を精度よく所望の値に制御することができるようになる。
【００４２】
次に、連結部材４８の詳細について図６を参照して説明する。この図は、図４のスライダ２６及びロッカシャフト１５等を矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図である。
同図に示されるように、連結部材４８は、スライダ２６における溝３４の周方向一部の長さに対応する周方向長さを有して同溝３４に嵌め込まれるブッシュ３５と、そのブッシュ３５を貫通するとともに上記ロッカシャフト１５の長穴３３を貫通した状態で上記ねじ部３１の雄ねじ３２に噛み合わされるピン５１とからなる。この連結部材４８のブッシュ３５にはピン５１を挿入するための挿入孔３６が形成されている。また、スライダ２６における外周面と溝３４との間には、ブッシュ３５にピン５１を取り付ける際に用いられる孔３７が形成されている。
【００４３】
ブッシュ３５にピン５１を取り付ける際には、スライダ２６からロッカシャフト１５及びコントロールシャフト１６を抜いた状態で、挿入孔３６がスライダ２６の孔３７と連通するようにブッシュ３５が溝３４に嵌め込まれる。その後、スライダ２６にロッカシャフト１５を挿入し、同シャフト１５の長穴３３とブッシュ３５の挿入孔３６とが連通するよう、ロッカシャフト１５とスライダ２６との周方向についての位置合わせが行われる。そして、孔３７、長穴３３、及び挿入孔３６が連通した状態で、その孔３７を通してピン５１がブッシュ３５の挿入孔３６に挿入される。これによりピン５１がブッシュ３５に取り付けられる。
【００４４】
連結部材４８のピン５１においては、その先端部（図中下端部）５１ａが上記雄ねじ３２と噛み合っており、その先端部５１ａはコントロールシャフト１６の軸線に近づくほど縮径するテーパ状に形成されている。従って、先端部５１ａの径方向断面、言い換えればコントロールシャフト１６の軸方向についての断面は円形となる。このように、雄ねじ３２と噛み合う先端部５１ａの径方向断面を円形とすることにより、スライダ２６を軸方向に変位させるときの雄ねじ３２と先端部５１ａとの接触面積を小さく抑えることが可能になる。従って、コントロールシャフト１６の回転に伴い雄ねじ３２における先端部５１ａと噛み合う部分のリード角βが変化するとき、その噛み合う部分で引っ掛かりが生じ、連結部材４８（ブッシュ３５及びピン５１）をコントロールシャフト１６の軸方向にスムーズに移動できなくなることは抑制される。
【００４５】
次に、コントロールシャフト１６とスライダ２６とを連結部材４８によって連結する連結作業の手順について、図７〜図１０を参照して詳しく説明する。
スライダ２６からロッカシャフト１５及びコントロールシャフト１６を抜いた状態で、スライダ２６の溝３４にブッシュ３５が嵌め込まれ、そのブッシュ３５の挿入孔３６がスライダ２６の孔３７と連通するよう溝３４に対するブッシュ３５の位置合わせがなされる。その後、スライダ２６にロッカシャフト１５が挿入され、同シャフト１５の長穴３３がブッシュ３５の挿入孔３６及びスライダ２６の孔３７と連通するよう、ロッカシャフト１５とスライダ２６との周方向についての位置合わせが行われる。このときのスライダ２６、ブッシュ３５、及びロッカシャフト１５を図７に示す。
【００４６】
この状態で、ロッカシャフト１５にコントロールシャフト１６が挿入され、同シャフト１６のねじ部３１が長穴３３、挿入孔３６、孔３７に対応して位置するようコントロールシャフト１６の軸方向についての位置あわせが行われる。このときのスライダ２６、ブッシュ３５、ロッカシャフト１５、及びコントロールシャフト１６の位置関係を図８に示し、同図のスライダ２６、ブッシュ３５、ロッカシャフト１５、及びコントロールシャフト１６等を矢印Ｂ−Ｂ方向から見た断面図を図９に示す。その後、ピン５１がスライダ２６の孔３７を通してブッシュ３５の挿入孔３６に挿入され、そのピン５１の先端部５１ａが図１０に示されるようにコントロールシャフト１６の雄ねじ３２に噛み合うようにされる。
【００４７】
以上の連結作業を行うことにより、ブッシュ３５とピン５１とからなる連結部材４８をスライダ２６の溝３４に嵌め込むとともに、同連結部材４８をコントロールシャフト１６の雄ねじ３２と噛み合わせることができ、それらスライダ２６とコントロールシャフト１６とを連結部材４８によって連結することができる。なお、上記連結作業が行われた後には、スライダ２６の孔３７が連結部材４８に対応する位置からずれるよう、スライダ２６とロッカシャフト１５との周方向についての相対位置が変更される。例えば、スライダ２６が図９に矢印Ｃで示される角度だけ周方向に回転させられ、これによりスライダ２６、連結部材４８、及びロッカシャフト１５の位置関係が図６に示される状態となる。このときの孔３７の位置は、吸気カム１１ａに押されて入力アーム１７、出力アーム１８、及びスライダ２６が揺動するときに、孔３７と連結部材４８とが重なることのない位置とされる。
【００４８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）コントロールシャフト１６をモータ６１により軸線を中心に回転駆動されるものとし、コントロールシャフト１６とスライダ２６とを連結する連結部材４８を、スライダ２６の溝３４に嵌め込まれるとともに同シャフト１６の外周面に設けられた雄ねじ３２に噛み合わされるものとした。従って、モータ６１によりコントロールシャフト１６が回転駆動されると、同シャフト１６のねじ部３１の雄ねじ３２と噛み合う連結部材４８に押されてスライダ２６が軸方向に移動する。そして、そのスライダ２６の軸方向変位により、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が変更され、吸気バルブ９の最大リフト量及び吸気カム１１ａの作用角が変更される。この場合、最大リフト量及び作用角を変更するためのコントロールシャフト１６の回転駆動を実現するのには、モータ６１の回転をギヤ等により直接的にコントロールシャフト１６に伝達すればよく、従来のようにモータ６１の回転運動をコントロールシャフト１６の軸方向への直線運動に変換するための上記回転直動変換機構１０２を設ける必要はない。従って、その回転直動変換機構１０２の分だけ装置の構成が複雑になるのを回避しつつ、モータ６１を用いて最大リフト量及び作用角を可変とすることができるようになる。
【００４９】
（２）コントロールシャフト１６とスライダ２６との連結部材４８による連結を行う際には、まずスライダ２６からロッカシャフト１５及びコントロールシャフト１６を抜いた状態で、挿入孔３６がスライダ２６の孔３７と連通するようブッシュ３５がスライダ２６の溝３４に嵌め込まれる。その後、ロッカシャフト１５の長穴３３がブッシュ３５の挿入孔３６及びスライダ２６の孔３７と連通するよう、ロッカシャフト１５がスライダ２６に挿入される。この状態でピン５１がスライダ２６の孔３７を通してブッシュ３５の挿入孔３６に挿入され、同ピン５１の先端部５１ａがコントロールシャフト１６の雄ねじ３２に噛み合わされる。以上の連結作業を行うことにより、ブッシュ３５とピン５１とからなる連結部材４８をスライダ２６の溝３４に嵌め込むとともに、同連結部材４８をコントロールシャフト１６の雄ねじ３２と噛み合わせることができ、それらスライダ２６とコントロールシャフト１６を連結部材４８によって連結することができる。
【００５０】
こうした連結作業において、ブッシュ３５をスライダ２６の溝３４に嵌め込むことができるのは、ブッシュ３５の周方向長さが溝３４の周方向一部に対応する長さとされているためである。仮に、ブッシュ３５がリング状に形成されており、同ブッシュ３５の周方向長さが溝３４の周方向全体に亘る長さにされているとすると、スライダ２６からコントロールシャフト１６を取り外した状態で同スライダ２６の内部の溝３４にブッシュ３５を嵌め込むことができなくなる。このため、上記ブッシュ３５を溝３４に嵌め込むためには、例えばスライダ２６を溝３４に対応する位置にて軸方向に分割可能なものとし、同スライダ２６を分割した状態でブッシュ３５を取り付けなければならなくなり、連結部材４８（ブッシュ３５）の取り付け作業が繁雑になる。しかし、ブッシュ３５の周方向長さを上述したように設定すれば、こうした連結部材４８の煩雑な取り付け作業を行わなくてすみ、連結部材４８の取り付けを簡単に行うことができるようになる。
【００５１】
（３）コントロールシャフト１６のねじ部３１に形成された雄ねじ３２については、その雄ねじ３２における最大リフト量及び作用角を小とする部分でリード角βが小さくされ、雄ねじ３２における最大リフト量及び作用角を大とする部分でリード角βが大きくされている。従って、エンジン１の吸入空気量が多くなる運転領域において最大リフト量及び作用角が大となるときには、雄ねじ３２におけるリード角βが大となる部分にて連結部材４８の軸方向移動が行われ、その軸方向移動を通じて最大リフト量及び作用角の制御が行われる。また、エンジン１の吸入空気量が少なく運転領域において最大リフト量及び作用角が大となるときには、雄ねじ３２におけるリード角βが小となる部分にて連結部材４８の軸方向移動が行われ、その軸方向移動を通じて最大リフト量及び作用角の制御が行われる。
【００５２】
ここで、エンジン１の吸入空気量が多く最大リフト量及び作用角が大であるときには、それら最大リフト量及び作用角の制御精度を上げることよりも、むしろモータ６１の消費電力を少なく抑えるべく最大リフト量及び作用角を素早く所望の値とすることを優先する方が好ましい。一方、エンジン１の吸入空気量が少なく最大リフト量及び作用角が小であるときには、最大リフト量及び作用角を素早く所望の値とすることよりも、むしろ吸入空気量を適正値とすべく最大リフト量及び作用角の制御精度を上げることを優先する方が好ましい。
【００５３】
この点、雄ねじ３２のリード角βを上述したように設定すれば、こうした要求に対応することが可能になる。すなわちこの場合、最大リフト量及び作用角が大であるときには、コントロールシャフト１６の回転に対する最大リフト量及び作用角の変化量が大となるため、それら最大リフト量及び作用角を素早く所望の値に制御することができる。また、最大リフト量及び作用角が小であるときには、コントロールシャフト１６の回転に対する最大リフト量及び作用角の変化量が小となるため、それら最大リフト量及び作用角を所望の値となるよう微調整することが容易になり、最大リフト量及び作用角を精度よく所望の値に制御することができるようになる。
【００５４】
（４）連結部材４８のピン５１においては、その先端部５１ａがコントロールシャフト１６の雄ねじ３２と噛み合っている。この先端部５１ａの同シャフト１６の軸方向（ピン５１の径方向）についての断面は円形とされている。このように先端部５１ａにおけるピン５１の径方向断面を円形とすることにより、スライダ２６を軸方向に変位させるときの雄ねじ３２と先端部５１ａとの接触面積を小さく抑えることが可能になる。従って、コントロールシャフト１６の回転に伴い雄ねじ３２における先端部５１ａと噛み合う部分のリード角βが変化するとき、その噛み合う部分で引っ掛かりが生じ、連結部材４８（ブッシュ３５及びピン５１）をコントロールシャフト１６の軸方向にスムーズに移動できなくなるのを抑制することができる。
【００５５】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・ブッシュとピンとを一体形成してなる連結部材を採用してもよい。この場合、コントロールシャフト１６とスライダ２６との連結部材による連結が次のように行われる。すなわち、この場合のスライダ２６はコントロールシャフト１６の径方向に分割可能なものが採用され、スライダ２６にロッカシャフト１５及びコントロールシャフト１６を挿入した状態で、図１１に示されるようにスライダ２６を二つに分割し、分割した二つの部分のうちの一方の溝３４に連結部材７１を嵌め込む。その後、ロッカシャフト１５の長穴３３とコントロールシャフト１６のねじ部３１とが対応して位置するよう、ロッカシャフト１５とコントロールシャフト１６とを周方向について位置決めする。更に、溝３４に嵌め込まれた連結部材７１が長穴３３及びねじ部３１に対応して位置するよう分割した二つの部分を位置合わせし、その状態でそれら二つの部分の一方と他方とを結合することにより、連結部材７１が図１２に示されるように上記ねじ部３１の雄ねじ３２に噛み合わされる。以上により、それらスライダ２６とコントロールシャフト１６とが連結部材４８によって連結されるようになる。
【００５６】
・ピン５１の先端部５１ａをテーパ状とする代わりに円柱状としてもよい。
・コントロールシャフト１６の雄ねじ３２のリード角βを、雄ねじ３２における最大リフト量及び作用角を最小とする部分から最大とする部分に向けて徐々に大としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、雄ねじ３２における最大リフト量及び作用角を小とする部分でリード角βを小さい値で一定とし、最大リフト量及び作用角を小とする部分で大きい値で一定としてもよい。
【００５７】
・上記リード角βを雄ねじ３２全体に亘って一定としてもよい。
・排気バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁装置に本発明を適用してもよい。
・スライダ２６の軸方向変位を通じて最大リフト量及び作用角以外のバルブ特性、例えばバルブタイミング等を可変とする可変動弁装置に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施形態の可変動弁装置が適用されるエンジンのシリンダヘッド周りの構造を示す拡大断面図。
【図２】バルブリフト可変機構の内部構造を示す破断斜視図。
【図３】入力アーム及び出力アームの内部構造を示す破断斜視図。
【図４】スライダとコントロールシャフトとの連結構造、及び、スライダを軸方向に移動させる構造を示す断面図。
【図５】（ａ）は従来のコントロールシャフトとスライダとの連結構造、及びスライダを軸方向に移動させるための構造を示す模式図であり、（ｂ）は本実施形態のコントロールシャフトとスライダとの連結構造、及びスライダを軸方向に移動させるための構造を示す模式図である。
【図６】図４のスライダ及びロッカシャフト等を矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図。
【図７】コントロールシャフトとスライダとの連結作業の実行手順を説明するための断面図。
【図８】コントロールシャフトとスライダとの連結作業の実行手順を説明するための断面図。
【図９】図８のスライダ、ブッシュ、ロッカシャフト、及びコントロールシャフト等を矢印Ｂ−Ｂ方向から見た断面図。
【図１０】コントロールシャフトとスライダとの連結作業の実行手順を説明するための断面図。
【図１１】コントロールシャフトとスライダとの連結作業の他の例の実行手順を説明するための断面図。
【図１２】コントロールシャフトとスライダとの連結作業の他の例の実行手順を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００５９】
１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…シリンダブロック、５…ピストン、６…燃焼室、７…吸気通路、８…排気通路、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カムシャフト、１１ａ…吸気カム、１２…排気カムシャフト、１２ａ…排気カム、１４…バルブリフト可変機構、１５…ロッカシャフト、１６…コントロールシャフト、１７…入力アーム、１８…出力アーム、１９…ローラ、２０…コイルスプリング、２１…ロッカアーム、２２…ラッシュアジャスタ、２３…ローラ、２４…バルブスプリング、２６…スライダ、２７…ヘリカルスプライン、２７ａ…入力ギヤ、２８…ヘリカルスプライン、２８ａ…内歯ギヤ、２９…ヘリカルスプライン、２９ａ…出力ギヤ、３０…ヘリカルスプライン、３０ａ…内歯ギヤ、３３…長穴、３１…ねじ部、３２…雄ねじ、３４…溝、３５…ブッシュ、３６…挿入孔、３７…孔、４５…立壁部、４８…連結部材、５１…ピン、５１ａ…先端部、６１…モータ、７１…連結部材、１０１…連結部材、１０２…回転直動変換機構。
【図１】
2007127023.tif 000003
【図２】
2007127023.tif 000004
【図３】
2007127023.tif 000005
【図４】
2007127023.tif 000006
【図５】
2007127023.tif 000007
【図６】
2007127023.tif 000008
【図７】
2007127023.tif 000009
【図８】
2007127023.tif 000010
【図９】
2007127023.tif 000011
【図１０】
2007127023.tif 000012
【図１１】
2007127023.tif 000013
【図１２】
2007127023.tif 000014