JP2001263014A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブスプリングのばね力に起因して発生し
た交番トルクによる減速歯車機構における各歯車間の衝
突及び衝突打音の発生を抑制する。 【解決手段】 駆動軸１３に固定された駆動カムにより
リンクアームを介してロッカアームを揺動させて、これ
に連係する揺動カム１７によって吸気弁１２をバルブス
プリング１０のばね力に抗して開作動させるようになっ
ている。バイアス機構４０は、バイアススプリング４５
のばね力によりプランジャ４４を押し上げて、突出部４
１を押圧付勢することにより、制御軸３２を図中反時計
方向に常時回転付勢する。これによって、減速歯車機構
３８の各歯車間のバックラッシ隙間を消失させて、交番
トルクによる衝突を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば吸気弁ある
いは排気弁のバルブリフト量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特願平９−２１２８３１号や特
願平１０−２９７７１１号などに記載されたものがあ
る。

【０００３】図１６に基づいて概略を説明すれば、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５１の外周に、軸
心Ｙが駆動軸５１の軸心Ｘから偏心した駆動カム５２が
設けられていると共に、駆動カム５２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５３の上
端部に有するバルブリフター５４の上面をカム面５５が
摺接して吸気弁５３をバルブスプリング６５のばね力に
抗して開作動させる揺動カム５６を有している。

【０００４】前記伝達機構は、揺動カム５６の上方に配
置されて制御軸５７に揺動自在に支持されたロッカアー
ム５８と、円環状の一端部５９ａが駆動カム５２の外周
面に嵌合しかつ他端部５９ｂがロッカアーム５８の一端
部５８ａにピン６０を介して回転自在に連結されたリン
クアーム５９と、一端部６１ａがロッカアーム５８の他
端部５８ｂにピン６２を介して回転自在に連結され、他
端部６１ｂが前記揺動カム５６のカムノーズ部５６ａに
ピン６３を介して回転自在に連結されたリンクロッド６
１とから構成されている。

【０００５】また、前記制御軸５７は、図外の電動アク
チュエータによって減速歯車機構を介して回転駆動され
ており、その外周面には、軸心Ｐ１が制御軸５７の軸心
Ｐ２から所定量αだけ偏心した制御カム６４が固定され
ている。この制御カム６４は、ロッカアーム５８のほぼ
中央に穿設された支持孔５８ｃ内に回転自在に嵌入保持
されて、その回転位置に応じてロッカアーム５８の揺動
支点を変化させて、揺動カム５６のカム面５５のバルブ
リフター５４上面に対する転接位置を変化させて、吸気
弁５３のバルブリフト量を可変制御するようになってい
る。

【０００６】すなわち、機関運転状態が、低回転低負荷
域の場合は、図１６に示すように、前記電動アクチュエ
ータが減速歯車機構を介して制御軸５７を他方向へ回転
させて、制御カム６４も同方向へ回転させることによ
り、ロッカアーム５８の揺動支点位置を駆動軸５１より
離れる方向へ移動させる。これにより、ロッカアーム５
８とリンクロッド６１との枢支点が上方に移動して揺動
カム５６のカムノーズ部５６ａを引き上げ、これによっ
て揺動カム５６のバルブリフター５４上面に対する当接
位置がリフト部５５ｃから離れる方向に移動する。した
がって、吸気弁５３は、そのバルブリフト量が最小とな
るように制御される。

【０００７】したがって、機関運転状態に応じて機関性
能を十分に発揮させる、つまり燃費や出力の向上などを
図ることができる。

【０００８】一方、中回転中負荷域から高回転高負荷域
へ移行した場合は、電動アクチュエータにより減速歯車
機構を介して制御軸５７が破線矢印方向（反時計方向）
へ回転して、制御カム６４を同方向へ回転させるため、
図示のように、ロッカアーム５８の揺動支点が駆動軸５
１に近づく方向に移動する。これにより、揺動カム５６
は、リンクロッド６１などによって端部５６ａが押し下
げられて、バルブリフター５４上面の当接位置がリフト
部５５ｃ側に移動するため、吸気弁５３のバルブリフト
量が増加するように制御される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の可変動弁装置にあっては、制御軸５７による制御カ
ム６４の回転位置に応じてロッカアーム５８の揺動支点
を変化させることによりバルブリフト量を大小可変にす
ることができるものの、駆動カム５２の回転による揺動
カム５６の揺動に伴いバルブスプリング６５のばね力に
起因した交番トルクが伝達機構を介して制御軸５７に伝
達されて、減速歯車機構における各歯車間のバックラッ
シ隙間による各歯側面で衝突打音が発生し易くなる。

【００１０】すなわち、図１６に示すように、バルブス
プリング６５のばね反力がバルブリフター５４から揺動
カム５６のカムノーズ部５６ａ側に矢印Ｆ_Sとしての力
が作用し、このＦ_Sによってロッカアーム５８の他端部
５８ｂには、ピン６３とリンクロッド６１及びピン６２
を介して各ピン６２、６３の軸心Ｚ１，Ｚ３を結ぶ直線
方向に矢印Ｆ_Rとしての力が作用する一方、ロッカアー
ム５８の一端部５８ａには、駆動カム５２の偏心回転力
による押圧力がリンクアーム５９とピン６０を介して駆
動軸５１の軸心Ｘとピン６０の軸心（枢支点Ｚ２）とを
結ぶ直線（Ｑ）方向に矢印Ｆａの力として作用する。し
たがって、制御カム６４には、前記Ｆ_RとＦａの合力
（Ｆｃ）が作用する。このＦ_Cが制御軸５７を軸心Ｐ２
回りに時計方向に回そうとする。しかし、リフトが最大
になるポイント付近では、ロッカアーム５８や制御カム
６４に作用する負の慣性の影響で、Ｆ_R，Ｆａ，Ｆｃの
向きが逆になる。このとき、Ｆｃにより制御軸５７をＰ
２回りに反時計方向に回そうとするする。このため、こ
の合力Ｆ_Cは、駆動軸５１の一回転の間に右回りと左回
りの交番トルク、つまり制御カム６４を図中時計方向あ
るいは反時計方向に回転させる交番トルクとして作用す
る。このため、制御軸５７にも同じく時計方向あるいは
反時計方向へ交番トルクが発生する。

【００１１】この交番トルクは、制御軸５７の回転位置
及びバルブリフトの変化に応じてその大きさも変化し、
例えばこの交番トルク中、一方の反時計方向のトルクを
正とした場合のトルク変化を、図１２Ａに示す。この図
によると、制御軸５７には、かかる小バルブリフト制御
の回転位置から最大バルブリフトまでに比較的大きな交
番トルク変動が伝達されている。この結果、かかる交番
トルクにより制御軸５７と図外のアクチュエータとの連
係部に存する隙間、つまり、両者間に有する例えば減速
歯車機構の各ギアはバックラッシにより歯側面が互いに
衝突して比較的大きな衝突打音が発生する虞れがある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の可
変動弁装置の実情に鑑みて案出されたもので、請求項１
記載の発明は、機関のクランク軸に同期して回転し、外
周に駆動カムが設けられた駆動軸と、バルブスプリング
のばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、一
端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動
カムに連係したロッカアームと、該ロッカアームを偏心
制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、該制御
軸を回転駆動させるアクチュエータとを備え、機関運転
状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカア
ームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可
変制御する内燃機関の可変動弁装置において、前記制御
軸に、該制御軸の回転位相に拘わらずいずれか一方向へ
の回転付勢力を付与するバイアス機構を設けたことを特
徴としている。

【００１３】したがって、この発明によれば、制御軸
は、バイアス機構により常時一方向に回転付勢され、こ
れによって、交番トルクによる例えば減速歯車機構の各
歯車間のバックラッシによるガタ打ち音が抑制される。

【００１４】請求項２記載の発明は、前記バイアス機構
が、制御軸の端部軸方向に延設されて、軸心が制御軸の
軸心を通る直径線を中心とした左側あるいは右側に偏倚
した突出部と、該突出部をほぼ軸直角方向から付勢して
前記制御軸に対し一方向の回転付勢力を付与する付勢手
段とを備えたことを特徴としている。

【００１５】請求項３記載の発明は、前記付勢手段が、
前記突出部の軸心に対してほぼ軸直角方向に形成された
シリンダと、該シリンダ内に摺動自在に設けられて、前
記突出部にほぼ軸直角方向から当接するプランジャと、
該プランジャを介して前記突出部を押圧するばね部材と
を備えたことを特徴としている。

【００１６】請求項４記載の発明は、前記付勢手段を、
機関回転数の増加に伴って吐出量が増加するポンプによ
って駆動させたことを特徴としている。

【００１７】請求項５記載の発明は、機関のクランク軸
に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸
と、バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動
させる揺動カムと、一端部が前記駆動カムに連係する一
方、他端部が前記揺動カムに連係したロッカアームと、
該ロッカアームを制御カムを介して揺動自在に支承する
制御軸と、該制御軸を回転駆動させるアクチュエータと
を備え、機関運転状態に応じて前記制御軸の回転位置を
制御してロッカアームの揺動支点位置を変化させて機関
弁のリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置に
おいて、前記制御カムが挿通支持するロッカアームの支
持孔の前記駆動軸側内周面に、油溝を形成したことを特
徴としている。

【００１８】請求項６記載の発明は、前記ロッカアーム
の前記制御カムが挿通支持する支持孔が形成された前記
駆動軸側の部位を、高剛性に形成したことを特徴として
いる。

【００１９】請求項７記載の発明は、制御カムの外周面
と該制御カムが挿通支持するロッカアームの支持孔の内
周面との間で、かつ前記ロッカアームが前記制御カムの
外周面を介してバルブリフト方向に揺動する側の位置
に、潤滑油を供給したことを特徴としている。

【００２０】請求項８記載の発明は、制御カムと該制御
カムが挿通支持する前記ロッカアームの支持孔との間の
摩擦係数を、前記制御軸と軸受との間の摩擦係数よりも
小さくしたことを特徴としている。

【００２１】請求項９記載の発明は、制御カムの外周面
に低摩擦材を形成して、該制御カムと前記ロッカアーム
の支持孔との摩擦係数を、前記制御軸と軸受との間の摩
擦係数よりも小さくしたことを特徴としている。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の可変動弁装置の実
施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態の可変
動弁装置は、１気筒あたり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
可変機構を備えている。

【００２３】すなわち、この可変動弁装置は、図１〜図
４に示すようにシリンダヘッド１１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１
０，１０によって閉方向に付勢された一対の吸気弁１
２，１２と、シリンダヘッド１１上部の軸受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駆動カム１５と、駆動軸１３
の外周面１３ａに揺動自在に支持されて、各吸気弁１
２，１２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１
６に摺接して各吸気弁１２，１２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の揺動力として伝達する伝達機構１８
と、該伝達機構１８の作動位置を可変にする可変機構１
９と、該可変機構１９にバイアス力を付与するバイアス
機構４０とを備えている。

【００２４】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中反時計方向に設
定されている。

【００２５】前記軸受１４は、シリンダヘッド１１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。

【００２６】前記駆動カム１５は、図５にも示すよう
に、ほぼリング状を呈し、円環状のカム本体１５ａと、
該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられた筒状部１
５ｂとからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫
通形成されていると共に、カム本体１５ａ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。また、この各駆動カム１５は、駆動軸１３に対
し前記両バルブリフター１６，１６に干渉しない両外側
に駆動軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共
に、カム本体１５ａの外周面１５ｄが偏心円のカムプロ
フィールに形成されている。

【００２７】前記バルブリフター１６，１６は、有蓋円
筒状に形成され、シリンダヘッド１１の保持孔内に摺動
自在に保持されていると共に、揺動カム１７，１７が摺
接する上面１６ａ，１６ａが平坦状に形成されている。

【００２８】前記揺動カム１７は、図３に示すようにほ
ぼ雨滴状を呈し、ほぼ円環状の基端部２０に駆動軸１３
が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２０ａが貫通
形成されていると共に、一端部のカムノーズ部２１側に
ピン孔２１ａが貫通形成されている。また、揺動カム１
７の下面には、カム面２２が形成され、基端部２０側の
基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノーズ部２１側
に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ面２２ｂ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
２２ｄに連なるリフト面２２ｃとが形成されており、該
基円面２２ａとランプ面２２ｂ、リフト面２２ｃ及び頂
面２２ｄとが、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１６ａ所定位置に当接するように
なっている。

【００２９】すなわち、図６に示すバルブリフト特性か
らみると、図３に示すように基円面２２ａの所定角度範
囲がベースサークル区間θ１になり、ランプ面２２ｂの
前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲がいわゆ
るランプ区間θ２となり、さらにランプ面２２ｂのラン
プ区間θ２から頂面２２ｃまでの所定角度範囲がリフト
区間θ３になるように設定されている。

【００３０】前記伝達機構１８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１
７とを連係するリンク部材であるリンクロッド２５とを
備えている。

【００３１】前記各ロッカアーム２３は、図３に示すよ
うに、中央に有する筒状基部２３ｃが支持孔２３ｄ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、各筒状基部２３ｃの各外端に外端部に突設さ
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、各基部の各内端部に夫々突
設された前記他端部２３ｂには、各リンクロッド２５の
一端部２５ａと連結するピン２７が嵌入するピン孔が形
成されている。

【００３２】また、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１５ａの外
周面に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２４ｄが貫通形成されている。

【００３３】さらに、前記リンクロッド２５は、図３に
も示すようにロッカアーム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２
１の各ピン孔に圧入した各ピン２７，２８の端部が回転
自在に挿通するピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが貫通形成さ
れており、前記ピン２８の軸心が揺動カム１７の枢支点
になっている。

【００３４】尚、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
動を規制するスナップリング２９，３０，３１，が設け
られている。

【００３５】前記可変機構１９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
支持孔２３ｄに摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム２
３の揺動支点となる制御カム３３と、前記制御軸３２を
減速歯車機構３８を介して回転位置を制御する電動アク
チュエータ３４と、該電動アクチュエータ３４の駆動を
機関運転状態に応じて制御するコントローラ３５とを備
えている。

【００３６】前記制御軸３２は、図４に示すように駆動
軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、
一端部３２ａ側に設けられた前記減速歯車機構３８を介
して電動アクチュエータ３４によって最小−最大バルブ
リフト制御の回転範囲内で回転制御されるようになって
いる。

【００３７】前記制御カム３３は、円筒状を呈し、図２
に示すように軸心Ｐ１位置が肉厚部３３ａの分だけ制御
軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。

【００３８】前記減速歯車機構３８は、電動アクチュエ
ータ３４の駆動ロッド３４ａに固定された小径な第１平
歯車３８ａと、前記制御軸３２の一端部３２ａに固定さ
れて、第１平歯車３８ａに噛合した大径な第２平歯車３
８ｂとから構成されている。

【００３９】前記電動アクチュエータ３４は、ステップ
モータが採用され、前記コントローラ３５からの制御信
号によって正逆回転駆動するようになっている。このコ
ントローラ３５は、クランク角センサやエアーフローメ
ータ，水温センサや制御軸３２の回転位置検出センサ３
６等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機
関運転状態を演算等により検出して、前記電磁アクチュ
エータ３４に制御信号を出力している。

【００４０】そして、前記バイアス機構４０は、図１〜
図２及び図４に示すように、制御軸３２の他端部３２ｂ
に軸方向から一体に延設されて、軸受１４の外端面から
外方へ突出した突出部４１と、該突出部４１をほぼ軸直
角方向から押圧付勢する付勢手段とから構成されてい
る。

【００４１】前記突出部４１は、図１、図２、図４に示
すように横断面円形状の丸棒状を呈し、その軸心Ｐ３
（垂直線Ｅ）が制御軸３２の軸心Ｐ２を通る垂直な直径
線Ｈから図１中右側に偏倚している。

【００４２】前記付勢手段は、前記軸受１４のメインブ
ラケット１４ａの外端面に一体に設けられた矩形状のボ
ス部４２と、該ボス部４２の内部に形成されて上端側が
突出部４１方向に下側から開口した円柱状のシリンダ４
３と、該シリンダ４３の内部に摺動自在に設けられて、
先端頭部４４ａが前記突出部４１のほぼ軸直角方向に指
向した有蓋円筒状のプランジャ４４と、シリンダ４３内
に弾装されて、前記プランジャ４４を突出部４１方向へ
付勢するバイアススプリング４５とから構成されてい
る。

【００４３】以下、本実施形態の作用を説明すれば、ま
ず、機関低速低負荷時には、コントローラ３５からの制
御信号によって電磁アクチュエータ３６を介して制御軸
３２が図７Ａ，Ｂの回転位置に駆動される。このため、
制御カム３３は、軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）が同図に示
すように、制御軸３２の軸心Ｐ２から左側の回動角度位
置に保持される。これにより、ロッカアーム他端部２３
ｂとリンクロッドの枢支点は、駆動軸１３に対して左上
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
げられて全体が反時計方向へ回動する。

【００４４】したがって、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Ｌ１は充分小さくなる。

【００４５】よって、かかる低速低負荷域では、図９の
破線で示すようにバルブリフト量が小さくなることによ
り、各吸気弁１２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。

【００４６】そして、制御軸３２が前述の回転位置に保
持されると、突出部４１は、図７Ａ，Ｂの一点鎖線で示
す位置、つまり、軸心Ｐ３が制御軸３２の軸心Ｐ２より
も下方の位置に偏心回動する。したがって、突出部４１
には、プランジャ４４と摺動体４６を介してバイアスス
プリング４５のばね力が下方から垂直上方向（直径方
向）に作用し、これにより、制御軸３２には、突出部４
１を介して図１及び図７Ａの破線矢印で示すように、反
時計方向への回転付勢力、つまりバイアストルクが作用
する。これによって、第２平歯車３８ｂも、図４の矢印
で示すように一方に回転付勢されて、各歯側面が第１平
歯車３８ａの対向する各歯側面に弾接してバックラッシ
隙間を消失させる。

【００４７】一方、低速低回転域から機関高速高負荷時
に移行した場合は、コントローラ３５からの制御信号に
よって電動アクチュエータ３４により制御軸３２が回転
して制御カム３３を図７Ａ，Ｂに示す位置から反時計方
向へ回転させて軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）を図８Ａ，Ｂ
に示す下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム２
３は、今度は全体が駆動軸１３に近づく方向に移動して
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
全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。

【００４８】したがって、揺動カム１７のバルブリフタ
ー１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が、図
８Ａ，Ｂに示すように右方向位置に移動する。このた
め、吸気弁１２の開作動時に図８Ａに示すように駆動カ
ム１５が回転してロッカアーム２３の一端部２３ａをリ
ンクアーム２４を介して押し上げると、バルブリフター
１６に対するそのリフト量Ｌ２は図８Ａに示すように大
きくなる。

【００４９】よって、かかる高速高負荷域では、図９の
実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、
各吸気弁１２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。

【００５０】そして、かかる制御軸３２が最小バルブリ
フト制御の回転位置から最大バルブリフト制御へリフト
増加させる方向へ回転（反時計方向への回転）するに伴
い、突出部４１も図７Ａ，Ｂに示す位置から反時計方向
へ回動して図２及び図８Ａ，Ｂに示す回動位置、つまり
制御軸３２よりも上方位置に回動する。これに伴いプラ
ンジャ４４の先端頭部４４ａが、前記突出部４１を図２
破線矢印に示すように図１と同じく反時計方向に押圧付
勢し続ける。

【００５１】かかるバイアストルク機構４０のバイアス
トルクＦｂは、それを単独でみた場合は、図１２ＢのＶ
１に示すように、前記小バルブリフト制御時から大リフ
ト制御までほぼ一定のトルクが発生する。

【００５２】一方、制御軸３２に作用する交番トルク
は、図１２ＣのＧ１に示すように、バイアストルクＦｂ
と、該バイアストルクが掛からない図１２Ａに示す最小
トルク（ＭＩＮ）が互いに打ち消すように作用するた
め、全体的に小さくなる。

【００５３】このように、制御軸３２に作用する交番ト
ルクが最小バルブリフトから最大バルブリフト制御まで
の間で小さく抑制されるとともに、制御軸３２は、前述
のようにバイアストルクによって常時反時計向へ回転付
勢されているため、減速歯車機構３８の第２平歯車３８
ｂが同方向へ回転付勢されて、該第２平歯車３８ｂの各
歯側面が第１平歯車３８ａの対向する歯側面に常時所定
トルクで弾接している。このため、前記両平歯車３８
ａ，３８ｂ間のバックラッシ隙間が消失する。したがっ
て、制御軸３２に伝達された交番トルクによる各平歯車
３８ａ，３８ｂの衝突が回避されて、該衝突打音の発生
を確実に抑制できる。

【００５４】図１０及び図１１は本発明の第２の実施形
態を示し、バイアス機構４０の付勢手段はほぼ同一であ
るが、突出部の構造をカム型に変更したものである。す
なわち、制御軸３２の他端部３２ｂに一体に設けられた
カム型の突出部４６は、全体がほぼ雨滴状を呈し、ベー
スサークルを構成する基部４６ａが制御軸３２の前端縁
に一体に固定されており、この基部４６ａの中心Ｐ３
（垂線Ｅ）は制御軸３２の軸心Ｐ２（垂線Ｈ）よりも図
示のように僅かに右側に偏倚している。また、該基部４
６ａから制御軸３２径方向へ延出した先端部４６ｂが制
御軸３２の外径よりも大きく延出していると共に、両側
には湾曲状のカム面４７ａ，４７ｂが形成されている。

【００５５】一方、付勢手段は、ボス部４２と、シリン
ダ４３、プランジャ４４及びバイアススプリング４５の
基本構成は第１実施形態と同様であるあり、プランジャ
４４の頭部上面４４ｂがバイアススプリング４５のばね
力によって突出部４６の一方側カム面４７ａに常時弾接
して、該突出部４６を図中反時計方向に回転付勢してい
る。

【００５６】そして、このバイアストルクは、突出部４
６が細長いカム型に形成されていることから、単独でみ
ると図１２ＢのＶ２に示すように最小から中リフト域ま
ではカム面４７ａのベースサークルからランプ領域にな
るため、比較的小さなトルクになるが、最大リフト領域
になると大きなバイアストルクになる。したがって、こ
の突出部４６によるバイアストルクを制御軸３２に作用
させると、最小交番トルク（ＭＩＮ）が抑制されて、そ
の合成トルクは図１２ＣのＧ２に示すように第１実施形
態の場合よりも全体に効果的に低減される。この結果、
電動アクチュエータ３４の駆動負荷を小さくすることが
可能になる。

【００５７】また、このバイアストルクによって制御軸
３２を介して両平歯車３８ａ，３８ｂ間のバックラッシ
隙間を消失できるため、各歯側面間の衝突の発生を抑制
できる。

【００５８】以下、請求項５〜９に対応した実施形態を
説明するが、この各実施形態では前述のようなバイアス
機構を備えずに、主として制御カム３３と支持孔２３ｄ
間のフリクションの低減による交番トルクの伝達抑制を
図っている。

【００５９】図１３は請求項５に対応した実施形態を示
し、ロッカアーム２３の筒状基部２３ｃ内に貫通形成さ
れた前記支持孔２３ｄの内周面に、油溝５０を形成した
ものである。すなわち、この油溝５０は、支持孔２３ｄ
内周面の駆動軸１３側内周面に円弧状に切欠形成されて
いる。また、この油溝５０には、前記制御軸３２の内部
軸心方向に形成された油通路５１及び制御軸３２と制御
カム３３の直径方向に連続して形成された油孔５２から
潤滑油が供給されるようになっている。

【００６０】したがって、この実施形態によれば、油溝
５０内に供給された潤滑油によってロッカアーム２３の
支持孔２３の内周面と制御カム３３の外周面との間に常
時油膜が形成されて、両者２３、３３間を流体潤滑状態
にすることできる。このため、両者２３、３３間のフリ
クションを大幅に低減することが可能になり、ロッカア
ーム２３に伝達された前述の交番トルクの制御カム３３
に対する伝達、つまりロッカアーム２３の揺動による制
御カム３３の連れ回りが防止される。

【００６１】この結果、制御軸３２から減速歯車機構３
８への交番トルクの伝達が抑制されて、各歯３８ａ，３
８ｂ間の打音の発生を防止できると共に、制御軸３２の
駆動負荷を低減できる。

【００６２】特に、油溝５０を支持孔２３ｄ内周面の駆
動軸１３側に形成したため、バルブスプリング１０のば
ね反力がロッカアーム２３から制御カム３３に作用する
図８に示す最大リフト制御時におけるロッカアーム２３
の揺動によるバルブリフト上昇時の両者２３、３３間の
フリクションを効果的に低減させることが可能になる。

【００６３】また、図１４は請求項６記載の発明に対応
する実施形態を示し、ロッカアーム２３の支持孔２３ｄ
が形成された基部２３ｃの駆動軸１３側の部位２３ｅを
肉厚に形成して、かかる部位２３ｅの剛性を高くしたも
のである。

【００６４】このため、例えば、最小リフトから最大リ
フト制御に移行する際に、バルブリフト上昇方向への揺
動に伴うロッカアーム２３の両端部２３ａ，ｂ（Ｚ１，
Ｚ２）に作用する入力荷重Ｆａ，Ｆ_Rとその制御カム３
３の反力（大矢印）とによって発生し易い基部２３ｃ
（支持孔２３ｄ）の駆動軸１３側の部位２３ｅの変形が
抑制される。この結果、支持孔２３ｄの変形による制御
カム３３の外周面と支持孔２３ｄの内周面との部分的な
圧接によるフリクションの増加が抑制されて、ロッカア
ーム２３から制御カム３３及び制御軸３２への交番トル
クの伝達を抑制できる。

【００６５】図１５は請求項７に対応する実施形態を示
し、制御カム３３の外周面と支持孔２３ｄの内周面との
間の所定部位６０に潤滑油を供給するようにしたもので
ある。すなわち、所定部位６０とは、図示するようにロ
ッカアーム２３が前記制御カム３３の外周面を介してバ
ルブリフト方向に揺動する側の位置であり、この部位６
０には、請求項５の実施形態と同じく制御軸３２の内部
軸心方向に形成された油通路６１と該制御軸３２と制御
カム３３のほぼ径方向に穿設された油孔６２から潤滑油
が常時供給されるようになっている。

【００６６】したがって、この実施形態によれば、制御
軸３２の回転による例えば最小リフト制御位置から最大
リフト制御までの途中において、バルブリフト上昇方向
にロッカアーム２３が揺動する（矢印方向）と、制御カ
ム３３の外周面と支持孔２３ｄ内周面との大きな圧接荷
重位置が所定部位６０の上端側から下端側へ移行する
が、この時、油孔６２の外側開口端６２ａが順次所定部
位６０の上端側から下端側に移動して所定部位６０側へ
常に潤滑油を積極的に供給する。このため、両者２３
ｄ，３３間に油膜が形成されて、潤滑性が向上する。こ
の結果、ロッカアーム２３の揺動に伴う制御軸３２の連
れ回りが防止され、ロッカアーム２３からの交番トルク
伝達が抑制される。

【００６７】また、請求項８に対応した実施形態として
は、ロッカアーム２３の支持孔２３ｄの内周面と該内周
面に摺接する制御カム３３の外周面との間の摩擦係数
（表面粗さ）を、前記制御軸３２を軸支する軸受１４の
軸受孔内周面と制御軸３２の外周面との間の摩擦係数
（表面粗さ）よりも小さく設定した。

【００６８】前述のように、前記支持孔２３ｄ内周面と
制御カム３２外周面との間には、所定係数のフリクショ
ンが発生している一方、前記制御軸３２も、該制御軸３
２を回転自在に支持する軸受１４との間に、当然のこと
ながらフリクションが発生している。したがって、前記
支持孔２３ｄと制御カム３３との間のフリクションを、
前記両者１４、３２間のフリクションよりも小さく設定
したことにより、ロッカアーム２３の揺動による制御カ
ム３３の連れ回りが抑制されるとともに、軸受１４側の
フリクションによって制御軸３２の挙動の不安定化を抑
制できる。この結果、減速歯車機構３８の打音の発生を
防止できる。

【００６９】さらに、請求項９記載の対応する実施形態
としては、前記制御カム３３の外周面に、例えばフッソ
樹脂などの低摩擦材を形成して、前記制御軸３２と軸受
１４との間の摩擦係数よりも小さく設定した。したがっ
て、請求項８の発明と同じ作用効果が得られる。

【００７０】なお、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、例えばバイアス機構４０の突
出部形状を種々変更することも可能であると共に、付勢
手段も各実施形態の構成に限定されるものではない。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、バイアス機構によって制御軸を常
時一方向に回転付勢したため、制御軸に生じる交番トル
クを低減でき、交番トルクに起因した該各歯車間の衝突
の発生を確実に抑制することが可能になり、この結果、
衝突打音の発生と衝突による各歯側面間の摩耗の発生も
防止できる。

【００７２】請求項２及び３記載の発明によれば、バイ
アス機構が簡単な構造であるため、製造作業性が良好に
なると共に、コストの低廉化が図れる。

【００７３】請求項４の発明のよれば、機関回転数の増
加に伴ってポンプ回転数が増加し、より高い圧力で付勢
手段を押圧するので、機関回転数の増加に伴って大きく
なる交番トルクに対して効果的に付勢することができ
る。

【００７４】請求項５の発明によれば、油溝内に供給さ
れた潤滑油によってロッカアーム支持孔の内周面と制御
カムの外周面との間に常時油膜が形成されて、両者間を
流体潤滑状態にすることできる。このため、両者間のフ
リクションを大幅に低減することが可能になり、ロッカ
アームに伝達された前述の交番トルクの制御カムに対す
る伝達、つまりロッカアームの揺動による制御カム３３
の連れ回りが防止される。

【００７５】この結果、制御軸から減速歯車機構への交
番トルクの伝達が抑制されて、各歯間の打音の発生を防
止できると共に、制御軸の駆動負荷を低減できる。

【００７６】請求項６の発明によれば、バルブリフト上
昇方向への揺動に伴うロッカアームに作用する入力荷重
とその入力荷重に対する制御カムの反力とによって発生
し易い支持孔の駆動軸側の部位の変形が抑制される。こ
の結果、支持孔の変形による制御カムの外周面と支持孔
の内周面との部分的な圧接によるフリクションの増加が
抑制されて、ロッカアームから制御軸への交番トルクの
伝達を抑制できる。

【００７７】請求項７の発明によれば、最小リフト制御
位置から最大リフト制御までの途中において、バルブリ
フト上昇方向にロッカアームが揺動すると、制御カムの
外周面と支持孔内周面との大きな圧接荷重位置が所定部
位の上端側から下端側へ移行するが、この時、油孔が順
次所定部位の上端側から下端側に移動して所定部位側へ
常に潤滑油を積極的に供給する。このため、両者間に油
膜が形成されて、潤滑性が向上する。この結果、ロッカ
アームの揺動に伴う制御軸の連れ回りが防止され、ロッ
カアームからの交番トルク伝達が抑制される。請求項
８、９の発明によれば、支持孔と制御カムとの間のフリ
クションを、該両者間に低摩擦材などを設けることによ
って、制御軸と軸受間のフリクションよりも小さく設定
したため、ロッカアームの揺動による制御カムの連れ回
りが抑制されるとともに、軸受側のフリクションによっ
て制御軸の挙動の不安定化を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可変動弁装置の第１の実施形態の
一部断面して示す図４のＡ矢視図。

【図２】同実施形態の作用を示す図４のＡ矢視図

【図３】本実施形態の図４のＢ−Ｂ線断面図。

【図４】本実施形態の要部側面図。

【図５】本実施形態に供される駆動カムの斜視図。

【図６】本実施形態に供される揺動カムのカム面のリフ
ト特性図。

【図７】Ａは最小バルブリフト制御時の閉弁状態を示す
作用説明図、Ｂは開弁状態の作用説明図。

【図８】Ａは最大バルブリフト制御時の開弁状態を示す
作用説明図。Ｂは閉弁状態の作用説明図。

【図９】本装置のバルブリフト特性図

【図１０】 第２の実施形態に供されるバイアス機構の
正面図。

【図１１】 同バイアス機構の作用説明図。

【図１２】 Ａはバイアス機構を有しない制御軸に発生
する偏荷重トルク特性図、Ｂはバイアス機構によるバイ
アストルク特性図、Ｃは前記ＡとＢの合成力による制御
軸に発生する荷重トルク特性図。

【図１３】 請求項５に対応した実施形態の要部を示す
概略図。

【図１４】 請求項６に対応した実施形態の要部を示す
概略図。

【図１５】 請求項７に対応した実施形態の要部を示す
概略図。

【図１６】 先願に係る可変動弁装置の要部断面図。

【符号の説明】 １０…バルブスプリング １１…シリンダヘッド １２…吸気弁 １３…駆動軸 １５…駆動カム １７…揺動カム １８…伝達機構 １９…可変機構 ２３…ロッカアーム ２３ａ，２３ｂ…端部 ３２…制御軸 ３３…制御カム ３８…減速歯車機構 ４０…バイアス機構 ４１・４６…突出部 ４２…ボス部 ４３…シリンダ ４４…プランジャ ４５…バイアススプリング Ｐ１…制御カムの軸心 Ｐ２…制御軸の軸心 Ｐ３…突出部の軸心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野原 常靖 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G013 AA05 BC12 BC16 BD35 3G018 AB03 AB16 BA19 BA32 CA07 CA13 DA03 DA12 DA19 DA23 EA22 EA31 FA01 FA06 GA22 GA27 3G092 AA11 DA05 DA12 DG05 FA02 FA13 FA14 GA03 GA16

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関のクランク軸に同期して回転し、外
   周に駆動カムが設けられた駆動軸と、バルブスプリング
   のばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、一
   端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動
   カムに連係したロッカアームと、該ロッカアームを偏心
   制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、該制御
   軸を回転駆動させるアクチュエータとを備え、機関運転
   状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカア
   ームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可
   変制御する内燃機関の可変動弁装置において、 前記制御軸に、該制御軸の回転位相に拘わらずいずれか
   一方向への回転付勢力を付与するバイアス機構を設けた
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 【請求項２】 前記バイアス機構は、制御軸の端部軸方
   向に延設されて、軸心が制御軸の軸心に対して偏倚した
   突出部と、該突出部をほぼ軸直角方向から付勢して前記
   制御軸に対し一方向の回転付勢力を付与する付勢手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可
   変動弁装置。
3. 【請求項３】 前記付勢手段は、前記突出部の軸心に対
   してほぼ軸直角方向に形成されたシリンダと、該シリン
   ダ内に摺動自在に設けられて、前記突出部にほぼ軸直角
   方向から当接するプランジャと、該プランジャを介して
   前記突出部を押圧するばね部材とを備えたことを特徴と
   する請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 【請求項４】 前記付勢手段を、機関回転数の増加に伴
   って吐出量が増加するポンプによって駆動させたことを
   特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の可変動
   弁装置。
5. 【請求項５】 機関のクランク軸に同期して回転し、外
   周に駆動カムが設けられた駆動軸と、バルブスプリング
   のばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、一
   端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動
   カムに連係したロッカアームと、該ロッカアームを偏心
   制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、該制御
   軸を回転駆動させるアクチュエータとを備え、機関運転
   状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカア
   ームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可
   変制御する内燃機関の可変動弁装置において、 前記制御カムが挿通支持するロッカアームの支持孔の前
   記駆動軸側内周面に、油溝を形成したことを特徴とする
   内燃機関の可変動弁装置。
6. 【請求項６】 機関のクランク軸に同期して回転し、外
   周に駆動カムが設けられた駆動軸と、バルブスプリング
   のばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、一
   端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動
   カムに連係したロッカアームと、該ロッカアームを制御
   カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、該制御軸を
   回転駆動させるアクチュエータとを備え、機関運転状態
   に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアーム
   の揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制
   御する内燃機関の可変動弁装置において、 前記ロッカアームの前記制御カムが挿通支持する支持孔
   が形成された前記駆動軸側の部位を、高剛性に形成した
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
7. 【請求項７】 機関のクランク軸に同期して回転し、外
   周に駆動カムが設けられた駆動軸と、バルブスプリング
   のばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、一
   端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動
   カムに連係したロッカアームと、該ロッカアームを制御
   カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、該制御軸を
   回転駆動させるアクチュエータとを備え、機関運転状態
   に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアーム
   の揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制
   御する内燃機関の可変動弁装置において、 前記制御カムの外周面と該制御カムが挿通支持するロッ
   カアームの支持孔の内周面との間で、かつ前記ロッカア
   ームが前記制御カムの外周面を介してバルブリフト方向
   に揺動する側の位置に、潤滑油を供給したことを特徴と
   する内燃機関の可変動弁装置。
8. 【請求項８】 機関のクランク軸に同期して回転し、外
   周に駆動カムが設けられた駆動軸と、バルブスプリング
   のばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、一
   端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動
   カムに連係したロッカアームと、シリンダヘッド上に軸
   受を介して回転自在に支持され、前記ロッカアームを制
   御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、該制御軸
   を回転駆動させるアクチュエータとを備え、機関運転状
   態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアー
   ムの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変
   制御する内燃機関の可変動弁装置において、 前記制御カムと該制御カムが挿通支持する前記ロッカア
   ームの支持孔との間の摩擦係数を、前記制御軸と軸受と
   の間の摩擦係数よりも小さくしたことを特徴とする内燃
   機関の可変動弁装置。
9. 【請求項９】 前記制御カムの外周面に低摩擦材を形成
   して、該制御カムと前記ロッカアーム支持孔との摩擦係
   数を、前記制御軸と軸受との間の摩擦係数よりも小さく
   したことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の可変
   動弁装置。