(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動弁室内に設けられて吸気または排気を行うバルブの開弁特性を変更する制御部材と、この制御部材を駆動するアクチュエータとを有し、
前記制御部材として、複数の気筒ごとに設けられた気筒別制御部材と、この気筒別制御部材を連動動作させるために気筒の配列方向に延在するコントロールシャフトとを有し、
前記アクチュエータが、電動モータと、この電動モータの運動を前記制御部材に伝達する制御部材駆動用の運動伝達手段と、前記制御部材の位置を検出するポジションセンサと、前記制御部材の運動を前記ポジションセンサに伝達するセンサ検出用の運動伝達手段と、前記電動モータ、前記制御部材駆動用の運動伝達手段及び前記センサ検出用の運動伝達手段を収容するハウジングとを備え、
このアクチュエータが、前記動弁室の上側を覆うように設けられたベースプレートの上面において、前記コントロールシャフトの中央部で駆動力が伝達されるように気筒の配列方向の中央部に配置され、且つ、前記電動モータ、前記制御部材駆動用の運動伝達手段及び前記センサ検出用の運動伝達手段を構成するギアの回転軸が気筒の配列方向に平行となるように配置され、
前記ハウジングが、前記電動モータ及び前記ギアの回転軸方向で分割された第１・第２・第３の３つの分割体で構成されると共に、前記第１の分割体が前記電動モータ及び前記制御部材駆動用の運動伝達手段の一部を収容し、前記第２の分割体が前記制御部材駆動用の運動伝達手段の一部及び前記センサ検出用の運動伝達手段の一部を収容し、前記第３の分割体が前記電動モータと相反する側に前記ポジションセンサを保持すると共に前記センサ検出用の運動伝達手段の一部を収容し、これらの３つの分割体の接合面に液体パッキンが充填される溝が形成されて、この溝に充填された液体パッキンで前記分割体が相互に接合されたことを特徴とする開弁特性可変型動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転状態に応じてバルブのリフト量などの開弁特性を変更可能とした開弁特性可変型動弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関では、出力及び燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を図るべく、種々の開弁特性可変型動弁装置を搭載したものが増えている。この開弁特性可変型動弁装置としては、運転状況に応じて低速型カムと高速型カムとを切り換えるものが従来より存在するが、近年では過渡特性の更なる向上やスロットルレス化等を実現すべく、開弁特性（バルブリフトやバルブタイミング）を連続的に変化させるものも出現している。
【０００３】
この種の開弁特性可変型動弁装置においては、バルブの開弁特性を変更する制御部材をアクチュエータで駆動するようにしており、このアクチュエータでは、電動モータなどの駆動源の他に、その駆動力を減速する減速機構などが、一体成形されたハウジング内に収容された構成となっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１６７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アクチュエータのハウジング、特に減速機構の収容部分には、ギアなどの多数の部品により複雑な構造となるため、ハウジングを一体で成形すると、加工自由度が制限されることにより、構造的に無駄な部分が多く発生してしまい、アクチュエータの大型化及び重量の増大を招くという問題がある。
【０００５】
また、開弁特性可変型動弁装置では、気筒の配列方向に長く延在するシャフトを介して各気筒ごとの動弁機構を連動させる構成となるが、アクチュエータをシリンダベッドの側方に配置したサイド駆動方式では、シャフトの歪みによる影響により、アクチュエータからの距離の違いに応じて、各気筒ごとの動弁機構の動作に大きなずれが生じる問題点があり、これに対して、アクチュエータをシリンダベッドの上方で気筒の配列方向の中央部に配置するセンタ駆動方式とすると、前記の問題点を改善することができる。
【０００６】
しかるに、このセンタ駆動方式では、アクチュエータの高さが、補機類を含めたエンジンの全高に大きな影響を及ぼすため、エンジンの全高に制限がある場合には、取付対象となるプレートに沿う向きの寸法を大きくしてでもアクチュエータの高さを低く抑えたハウジング形状とすることが望ましいが、このようなハウジング形状に大きな制約があると、前記のようにハウジングを一体で成形する際の加工自由度の制限がより一層厳しくなり、アクチュエータの小型化及び軽量化が困難になるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、このような発明者の知見に基づいて案出されたものであり、その主な目的は、アクチュエータの小型化及び軽量化を図ることができるように構成された開弁特性可変型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】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明による開弁特性可変型動弁装置においては、請求項１に示すとおり、動弁室（１０）内に設けられて吸気または排気を行うバルブ（２）の開弁特性を変更する制御部材（コントロールシャフト２０、ギアリンク２１、及びローラリンク２２）と、この制御部材を駆動するアクチュエータ（１４）とを有し、前記制御部材として、複数の気筒（５）ごとに設けられた気筒別制御部材（ローラリンク２２）と、この気筒別制御部材を連動動作させるために気筒の配列方向に延在するコントロールシャフト（２０）とを有し、前記アクチュエータが、電動モータと、この電動モータの運動を前記制御部材に伝達する制御部材駆動用の運動伝達手段と、前記制御部材の位置を検出するポジションセンサと、前記制御部材の運動を前記ポジションセンサに伝達するセンサ検出用の運動伝達手段と、前記電動モータ、前記制御部材駆動用の運動伝達手段及び前記センサ検出用の運動伝達手段を収容するハウジング（４７）とを備え、このアクチュエータが、前記動弁室の上側を覆うように設けられたベースプレート（１３）の上面において、前記コントロールシャフトの中央部で駆動力が伝達されるように気筒の配列方向の中央部に配置され、且つ、前記電動モータ、前記制御部材駆動用の運動伝達手段及び前記センサ検出用の運動伝達手段を構成するギア（５１〜５３・６１〜６３）の回転軸が気筒の配列方向に平行となるように配置され、前記ハウジングが、前記電動モータ及び前記ギアの回転軸方向で分割された第１・第２・第３の３つの分割体（８１〜８３）で構成されると共に、前記第１の分割体（８１）が前記電動モータ及び前記制御部材駆動用の運動伝達手段の一部を収容し、前記第２の分割体（８２）が前記制御部材駆動用の運動伝達手段の一部及び前記センサ検出用の運動伝達手段の一部を収容し、前記第３の分割体（８３）が前記電動モータと相反する側に前記ポジションセンサを保持すると共に前記センサ検出用の運動伝達手段の一部を収容し、これらの３つの分割体の接合面に液体パッキンが充填される溝（１１１・１１２）が形成されて、この溝に充填された液体パッキン（１１３・１１４）で前記分割体が相互に接合されたものとした。
【０００９】
これによると、アクチュエータのハウジングが複数の分割体に分割されているため、製作時の加工自由度が向上することから、構造的に無駄な部分が排除され、さらに複数の分割体が液体パッキンで相互に接合されるため、シール効果と共に、締結ボルトなどの接合に要する部品点数を削減することができるため、アクチュエータの小型化及び軽量化を図ることができる。
【００１１】
さらに、アクチュエータをシリンダベッドの側方に配置したサイド駆動方式の場合に生じる問題点、すなわちコントロールシャフトの歪みによる影響により、アクチュエータからの距離の違いに応じて各気筒ごとの動弁機構の動作に大きなずれが生じる問題点を回避することができる。
【００１２】
この場合、アクチュエータは、動弁装置の上側に延在するプレート上に配置すれば良く、また、駆動源となる電動モータの回転軸や、減速機構などを構成するギアの支持軸を、プレートに沿う向きに配置すれば、アクチュエータの高さを低く抑えることができる。さらに、ハウジングを構成する複数の分割体が、電動モータの回転軸やギアの支持軸の軸方向に分割された構成とすると、構造的に無駄な部分の排除が容易になり、また組み付けも容易になる。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明によれば、アクチュエータのハウジングが複数の分割体に分割されているため、製作時の加工自由度が向上することから、構造的に無駄な部分が排除され、さらに複数の分割体が液体パッキンで相互に接合されるため、締結ボルトなどの接合に要する部品点数を削減することができるため、アクチュエータの小型化及び軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明によるエンジンの上部を示す斜視図である。図２は、図１に示したエンジンの開弁特性可変型動弁装置を示す斜視図である。図３は、図２に示した開弁特性可変型動弁装置の動作状況を示す縦断面図である。
【００１８】
このエンジンは、図１に示すように、自動車に搭載される直列４気筒エンジンであり、シリンダヘッド１には、各気筒５ごとに２つずつの排気用のバルブ２を備え、このバルブ２を駆動する動弁機構として、カム３を備えたカムシャフト４と、バルブ２及びカム３間に介装されたロッカアーム６と、バルブ２を閉鎖方向に常時付勢するバルブスプリング７とが設けられている。
【００１９】
なお、吸気側にも、各気筒ごとに２つずつの吸気用のバルブ８が設けられると共に、このバルブを駆動する動弁機構として、図示しないが、カムシャフト、ロッカアーム、及びバルブスプリングが設けられている。
【００２０】
カムシャフト４は、カムホルダ１１により回転自在に支持されている。このカムホルダ１１は、動弁室１０を各気筒５ごとに仕切るように設けられており、シリンダヘッド１の上面にボルトにて締結固定される。
【００２１】
このエンジンには、排気用のバルブ２のリフト量を可変制御する開弁特性可変型動弁装置が搭載されている。この開弁特性可変型動弁装置は、動弁室１０の上側を覆うように設けられたベースプレート１３の上面に設置されたアクチュエータ１４と、このアクチュエータ１４により駆動されるリンク機構とを有している。なお、同様の機構による開弁特性可変型動弁装置を吸気用のバルブ８に適用することも可能である。
【００２２】
開弁特性可変型動弁装置のリンク機構は、図２に示すように、横方向に延在するコントロールシャフト（制御部材）２０と、カムホルダ１１に回動可能に支持されると共にコントロールシャフト２０を旋回可能に保持するギアリンク（制御部材）２１と、コントロールシャフト２０に揺動可能に保持されると共に、遊端側をカム３及びロッカアーム６間に介装されたローラリンク（制御部材）２２とを有している。
【００２３】
ローラリンク２２は各気筒ごとに設けられており、ギアリンク２１の回動に伴うコントロールシャフト２０の旋回に応じて連動動作し、これによるローラリンク２２の揺動支点の変位に応じてバルブ２のリフト量を変化させるようになっている。コントロールシャフト２０はリンクホルダ３０を介してカムホルダ１１に旋回可能に支持されている。なお、ギアリンク２１及びローラリンク２２の回動中心線は互いに平行となっている。
【００２４】
ギアリンク２１は、カムホルダ１１に設けられた支軸２３周りに回動するアーム部２４と、このアーム部２４の遊端側から周方向に円弧状に延出されて、アクチュエータ１４側のギアに噛み合うギア部２５とを有しており、アクチュエータ１４の駆動力により回動動作する。またアーム部２４の遊端側には、コントロールシャフト２０を回動可能に保持するシャフトホルダ２６が形成されている。
【００２５】
ローラリンク２２は、コントロールシャフト２０に嵌合して揺動支点となる基部２８と、この基部２８から延出された１対のアーム部２９とを有している。アーム部２９の先端には、カムシャフト４のカム３に転接するローラ３１と、ロッカアーム６のスリッパ面に転接するローラシャフト３２とを有している。
【００２６】
ロッカアーム６は、カムホルダ１１に保持されたロッカシャフト３４に回転自在に支持される基部３５と、この基部３５から延出された１対のアーム部３６とを有しており、この１対のアーム部３６にはそれぞれ、図３に示すように、バルブ２のステムエンド３７を押圧するチップ部３８と、その位置を調整するアジャストスクリュ３９とが設けられている。
【００２７】
このように構成された開弁特性可変型動弁装置においては、ギアリンク２１が、支軸２３（図２参照）を中心にして回動するのに伴ってローラリンク２２の揺動支点となるコントロールシャフト２０が変位することでバルブ２のリフト量が変化し、ギアリンク２１の回動角度位置（リンク角）に応じて、バルブ２のリフト量を無段階に調整することができる。
【００２８】
アイドル運転時等にバルブリフトを低減させる場合には、ギアリンク２１を図３（Ａ）に示す最小リフト位置（例えばリンク角＝０度）とし、この場合、ローラリンク２２の揺動支点となるコントロールシャフト２０が、ロッカアーム６の上方に位置し、カム３によってローラ３１が押し下げられても、矢印で示すようにローラシャフト３２がスリッパ面３３に沿って転動することで、ロッカアーム６の揺動量（すなわち、バルブ２のリフト量）が小さくなる。
【００２９】
一方、高負荷運転時等にバルブリフトを増大させる場合には、ギアリンク２１を図３（Ｂ）に示す最大リフト位置（例えばリンク角＝６０度）とし、この場合、ローラリンク２２の揺動支点となるコントロールシャフト２０が、ロッカアーム６の側方に位置し、カム３によってローラ３１が押し下げられると、スリッパ面３３に沿ったローラシャフト３２の転動が殆ど起こらないことから、バルブ２のリフト量が大きくなる。
【００３０】
図４は、図１に示したアクチュエータ１４の要部断面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線で切断した断面図である。図６は、図４のVI−VI線で切断した断面図である。図７は、図１に示したアクチュエータ１４の分解斜視図である。
【００３１】
アクチュエータ１４は、図４に示すように、ギアリンク２１を駆動する電動モータ（駆動源）４１と、この電動モータ４１の運動をギアリンク２１に伝達するリンク駆動用ギア機構（制御部材駆動用の運動伝達手段）４２と、ギアリンク２１の角度位置（リンク角）を検出するポジションセンサ４３（図１参照）と、ギアリンク２１の運動をポジションセンサ４３に伝達するセンサ検出用ギア機構（センサ検出用の運動伝達手段）４４とを有している。
【００３２】
電動モータ４１は、ブラシレスモータであり、エンジンＥＣＵにおいて、運転者によるスロットルペダルの踏込量や冷却水温等、種々の運転情報に基づいて設定されたバルブ２の目標リフト量、すなわちギアリンク２１の回動角度位置（リンク角）にポジションセンサ４３の検出位置が一致するように電動モータ４１の駆動電流が制御される。
【００３３】
リンク駆動用ギア機構４２は、図５に示すように、電動モータ４１の出力軸４５に設けられた第１ギア５１と、この第１ギア５１に歯合する第２ギア５２と、この第２ギア５２に同軸的且つ相対回転不能に設けられた第３ギア５３とを有しており、この第３ギア５３がギアリンク２１に歯合することで、電動モータ４１の駆動力が２段階に減速されてギアリンク２１に伝達される。
【００３４】
リンク駆動用の第２ギア５２及び第３ギア５３は、シャフト５５で連結されており、このシャフト５５は、軸受５６・５７を介してハウジング４７に支持されている。
【００３５】
図６に示すように、センサ検出用ギア機構４４は、ギアリンク２１に歯合する第１ギア６１と、この第１ギア６１に同軸的且つ相対回転不能に設けられた第２ギア６２と、この第２ギア６２に歯合する第３ギア６３とを有しており、この第３ギア６３と一体的に、ポジションセンサ４３の検出部６５に係合するセンサ係合部６６が回転することで、ポジションセンサ４３によりギアリンク２１の角度位置（リンク角）が検出される。
【００３６】
ポジションセンサ４３は、いわゆるホールセンサであり、ハウジング内に、検出部６５の回転を検出するためのホール素子、永久磁石、及び制御基板などが収容されている。
【００３７】
センサ検出用の第１ギア６１及び第２ギア６２は、シャフト６８で連結されており、このシャフト５５は、軸受６９を介してハウジング４７に支持されている。センサ検出用の第３ギア６３はシャフト７１の一端側に連結され、シャフト７１の他端側にはセンサ係合部６６が連結されており、このシャフト７１は、軸受７２を介してハウジング４７に支持されている。
【００３８】
このアクチュエータ１４のハウジング４７は、図７に示すように、ギア５１〜５３・６１〜６３の軸線方向に分割された第１・第２・第３の３つの分割体８１・８２・８３で構成されている。各分割体８１・８２・８３は、アルミニウム合金などの金属材料の鋳造により製作される。
【００３９】
第１の分割体８１には、図５に示すように、電動モータ４１が収容されると共に、リンク駆動用の第２ギア５２及び第３ギア５３の軸受５６を保持する軸受保持部８５が設けられている。第１の分割体８１と第２の分割体８２との間に画成される空室９２には、リンク駆動用の第１ギア５１及び第２ギア５２が収容される。
【００４０】
第３の分割体８３には、図６に示すように、ポジションセンサ４３側に円形断面をなす空室８６が画成され、この空室８６には、ポジションセンサ４３の検出部６５、及びこれに係合するセンサ係合部６６が収容される。ポジションセンサ４３と相反する側には、センサ検出用の第３ギア６３の軸受７２の外輪を保持する軸受保持部８７が設けられている。
【００４１】
第２の分割体８２には、内部に円形断面をなす空室８８が画成され、この空室８８には、第３の分割体８３に保持されたセンサ検出用の第３ギア６３及びその軸受７２と、軸受保持部８７とが収容される。
【００４２】
第２の分割体８２の外周側には、図７に示すように、リンク駆動用の第２ギア５２及び第３ギア５３の軸受５７の外輪を保持する軸受保持部９０が設けられている。この軸受保持部９０には軸受収容孔９４が形成されており、ここに軸受５７を軸方向に圧入することで軸受５７が第２の分割体８２に対して固定される。
【００４３】
さらに第２の分割体８２の外周側には、センサ検出用の第１ギア６１及び第２ギア６２の軸受６９を保持する軸受保持部８９が設けられており、この軸受保持部８９には軸受収容凹部９３が形成されており、ここに軸受６９を軸方向に圧入することで軸受６９が第２の分割体８２に対して固定される。
【００４４】
第１・第２・第３の３つの分割体８１・８２・８３は、ボルト１０１・１０２にて相互に締結され、第１の分割体８１には、ボルト１０１が螺合するねじ孔１０３が開設され、第２の分割体８２には、ボルト１０１が挿通されるボルト挿通孔１０４と、ボルト１０２が螺合するねじ孔１０５が開設され、第３の分割体８３には、ボルト１０２が挿通されるボルト挿通孔１０６が開設されている。これらのねじ孔１０３・１０５及びボルト挿通孔１０４・１０６は、ギア５１〜５３・６１〜６３の軸線方向に穿設されている。
【００４５】
また、第１・第２の分割体８１・８２を締結するボルト１０１は、分割面の中心位置を挟んで左右に１対配置されているが、分割面の中心位置より上側にずれた位置に配置されている。第２・第３の分割体８２・８３を締結するボルト１０２も、分割面の中心位置を挟んで左右に１対配置されているが、分割面の中心位置より下側にずれた位置に配置されている。
【００４６】
また、この第１・第２・第３の３つの分割体８１・８２・８３は、液体パッキンで相互に接合され、第１の分割体８１における第２の分割体８２に対向する面には、空室９２を取り囲むように、液体パッキンが充填される溝１１１が形成されている。第２の分割体８２における第３の分割体８３に対向する面には、空室８８、軸受収容凹部９３、及び軸受収容孔９４を取り囲むように、液体パッキンが充填される溝１１２が形成されている。
【００４７】
したがって、図５に示すように、第１・第２の分割体８１・８２の組み付け状態では、第１の分割体８１の溝１１１に充填された液体パッキン１１３が第１・第２の分割体８１・８２を相互に接合し、また図６に示すように、第２・第３の分割体８２・８３の組み付け状態では、第２の分割体８２の溝１１２に充填された液体パッキン１１４が第１・第２の分割体８１・８２を相互に接合する。
【００４８】
この液体パッキン１１３・１１４の接着力により、分割体８１・８２・８３を締結するボルト１０１・１０２の本数を各々２本ずつと少なくし、且つ分割面の中心位置からずれた位置に配置しても、分割体８１・８２・８３を確実に接合することができる。
【００４９】
なお、液体パッキンには、所要の粘着力を発揮すると共に耐熱性及び耐油性に優れたシリコーン系高分子材料からなるものが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明によるエンジンの上部を示す斜視図である。
【図２】図１に示したエンジンの開弁特性可変型動弁装置を示す斜視図である。
【図３】図２に示した開弁特性可変型動弁装置の動作状況を示す縦断面図である。
【図４】図１に示したアクチュエータの要部断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線で切断した断面図である。
【図６】図４のVI−VI線で切断した断面図である。
【図７】図１に示したアクチュエータの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
２  バルブ
５  気筒
１４  アクチュエータ
２０  コントロールシャフト（制御部材）
２１  ギアリンク（制御部材）
２２  ローラリンク（制御部材）
４１  電動モータ（駆動源）
４２  リンク駆動用ギア機構
４３  ポジションセンサ
４４  センサ検出用ギア機構
４７  ハウジング
５１〜５３  リンク駆動用ギア（制御部材駆動用の運動伝達手段）
６１〜６３  センサ検出用ギア（センサ検出用の運動伝達手段）
８１〜８３  分割体
１０１・１０２  ボルト
１１１・１１２  溝
１１３・１１４  液体パッキン
【図１】
0005101234.tif 000002
【図２】
0005101234.tif 000003
【図３】
0005101234.tif 000004
【図４】
0005101234.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005101234.tif 000008