JP4103630B2

JP4103630B2 - Variable valve operating device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4103630B2
Application number: JP2003052607A
Authority: JP
Inventors: 修司中野; 弘幸川瀬
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP2004263588A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のバルブ特性を可変とする可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コントロールシャフトを軸方向に移動することにより内燃機関のバルブ特性を変更する可変動弁機構が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この可変動弁機構はアクチュエ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仲介駆動機構における部材間の回転位相差を変更し、このことでバルブリフト量などのバルブ特性を調節して内燃機関の負荷や燃焼状態を制御するものである。このようにコントロールシャフトを軸方向に移動させる構成としては、例えばコントロールシャフトを仲介駆動機構から外側へ長く延長することによりボールねじ機構などを構成してモータなどのアクチュエータを取り付ける。あるいはコントロールシャフトの延長部分に油圧ピストン機構といった軸方向に駆動する機構を取り付けることも考えられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２６３０１５号公報（第７頁、図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来ではコントロールシャフトに軸方向の駆動力を加える構成であるため、自ずと仲介駆動機構の軸方向にコントロールシャフトが長くなる。このため可変動弁機構を設けるためのスペースが大きくなる傾向にあり、内燃機関の小型化が困難となるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上述したコントロールシャフトなどの軸方向に移動させるシャフトに対して、直接軸方向の駆動力を作用させなくても軸方向の移動を可能とする仲介駆動機構を備えた内燃機関の可変動弁装置を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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。
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置は、スライダと、該スライダに対して第１スプライン機構にて係合する第１部材と、前記スライダに対して前記第１スプライン機構とはねじれ角が異なる第２スプライン機構にて係合する第２部材とを有し、前記第１部材にてカム側からのバルブ駆動力を受けて前記スライダを介して前記第２部材からバルブ側へ伝達するとともに、前記スライダを軸方向に移動することで該軸での前記第１部材と前記第２部材との間の回転位相差を変更してバルブ特性を調節する仲介駆動機構を備えた内燃機関の可変動弁装置であって、前記内燃機関は多気筒内燃機関であり、前記仲介駆動機構は、前記スライダと同軸に配置され、軸方向の移動が阻止された前記第１シャフトと、前記スライダと同軸に配置され、軸回りの回転が阻止された前記第２シャフトと、前記第１シャフト又は前記第２シャフトの一方に設けられて該シャフトの軸方向に対してねじれ角を有する螺旋状ガイドと、前記第１シャフト又は前記第２シャフトの他方に設けられて前記螺旋状ガイドに誘導されると共に前記スライダに対して軸回りでの回転を許す状態で係合する係合部材とからなる変換機構であって該２つのシャフト間に回転駆動力を直進駆動力に変換する駆動力変換機構とを備えることで前記第１シャフトを軸回りに回転させることにより、前記第２シャフトを軸方向に移動させ、該軸方向移動に前記スライダを連動させるものであり、前記仲介駆動機構は一部の気筒に設けられているとともに、他の気筒の仲介駆動機構は、前記一部の気筒における第１シャフトとは別体に設けられ、前記スライダと同軸に配置され、軸回りの回転が阻止され、軸方向に対して平行な直線状ガイドが形成された第３シャフトと、前記第２シャフトと一体化され、前記スライダと同軸に配置された第４シャフトと、該第４シャフトに設けられ、前記第３シャフトの直線状ガイドに誘導されると共に、前記スライダに対して軸回りでの回転を許す状態で係合する係合部材と、を備えることで、軸回りでの前記第２シャフトの回転を阻止するとともに、前記第１シャフトを軸回りで回転させることにより前記第４シャフトを軸方向に移動させることで前記スライダの軸方向移動を可能にしたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成により、仲介駆動機構は、第２シャフトに軸方向の駆動力を直接作用させることなく第２シャフトを軸方向に移動させることができる。すなわち仲介駆動機構の第１シャフトを軸回りで回転させる駆動力を加えることで、駆動力変換機構が第２シャフトを軸方向に移動させることが可能となる。
【０００９】
このように、加えられる駆動力は、第１シャフトを軸回りに回転させる駆動力で良いことから、第２シャフトを長くする必要が無くなるので、内燃機関の小型化に貢献できる。
【００１１】
また、このような構成により、仲介駆動機構の第１シャフトに軸回りで回転させる駆動力を作用させることで、ねじれ角を有する螺旋状ガイドが第２シャフトに設けられた係合部材を誘導して第２シャフトを軸方向に移動させる。このことにより軸方向の駆動力を第２シャフトに直接加えなくても、第２シャフトを軸方向に移動させることが可能となる。また、こうした仲介駆動機構は一部の気筒におけるものとして、残りの他の気筒については、前記第１シャフトに対応する第３シャフトは、第１シャフトとは別体に形成されたものとしている。この第３シャフトには軸方向に対して平行な直線状ガイドが形成されている。この直線状ガイドにより第２シャフトと一体化されている第４シャフトは、第２シャフト共に、軸回りでの回転は阻止される。このため前記一部の気筒における第１シャフトが軸回りで回転することにより、第１シャフトの螺旋状ガイドの機能と、前記他の気筒における第３シャフトの直線状ガイドの機能とにより、一体化されている第２シャフトと第４シャフトとは回転せずに軸方向に移動する。このことによりスライダを軸方向移動することができる。このように軸回りで回転させる第１シャフトは一部の気筒のみで良くなるので回転させるための駆動力も小さくて済む。このためエネルギー的に有利となり、又、駆動力がアクチュエータによる場合にはアクチュエータを小型化でき、内燃機関自体の小型化に貢献することができる。
【００１２】
請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置では、請求項１において、前記第１シャフトは、前記スライダと同軸に配置され、軸方向の移動が阻止され、前記螺旋状ガイドとして軸方向に対してねじれ角を有する螺旋状長孔が形成されたパイプ状のシャフトであり、前記第２シャフトは、前記第１シャフト内に同軸に配置され、軸回りでの回転が阻止されたシャフトであり、前記係合部材は、前記第２シャフトに設けられ、前記第１シャフトの螺旋状長孔を通して先端が前記スライダに対して軸回りでの回転を許す状態で係合するピンであることを特徴とする。
【００１３】
このように第１シャフトをパイプ状にして螺旋状長孔を形成し、内部に第２シャフトを納める構成とすることができる。第２シャフトの外側に存在する第１シャフトに駆動力を加えて、第１シャフトを軸回りで回転させることで、ねじれ角を有する長孔がピンを軸方向に移動させる。このことにより第２シャフトを軸方向に移動させることができる。
【００１４】
又、上記ピンは、第１シャフトの回転を第２シャフトの軸方向移動に変換するための機能と、スライダに係合してスライダを軸方向に移動させる機能との両方を兼ねている。このため簡易な構成で２つの機能を生じさせることができるので、製造コストが抑制できる。
【００２４】
請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置では、請求項１又は２において、前記第１シャフトを回転させるアクチュエータを備えたことを特徴とする。
このようにアクチュエータを備えることができ、前記一部の気筒における第１シャフトを回転させることで、全気筒におけるバルブ特性を調節することができる。このことにより小さいアクチュエータを用いることができるので、内燃機関自体の小型化に一層貢献することができる。
【００２５】
請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置では、請求項３において、前記アクチュエータは、モータと、ギヤによる回転運動伝達機構との組み合わせからなることを特徴とする。
【００２６】
アクチュエータとしては、このようにモータと、ギヤによる回転運動伝達機構との組み合わせにて構成することができ、簡単な構成で比較的高精度に第１シャフトを回転させて、高精度にバルブ特性を調節することができる。
【００２７】
請求項５に記載の内燃機関の可変動弁装置では、請求項３又は４において、前記アクチュエータにて回転される第１シャフトの回転角を検出する回転角センサを備え、該回転角センサの検出値に基づいて、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
【００２８】
このようにアクチュエータを制御するのに、第１シャフトの回転角を検出する回転角センサの検出値に基づいて行っている。このように回転角を検出しているので、回転角センサは第１シャフトにおいて比較的小さいスペースに取り付けることができ、内燃機関自体の小型化に一層貢献することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
［参考例］
図１は、多気筒内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２における可変動弁機構の構成を示している。図１は１つの気筒における縦断面を表している。図２はエンジン２の上部構成を説明する平面図である。
【００３０】
エンジン２は車両走行駆動用として車両に搭載されているものである。このエンジン２は、シリンダブロック４、ピストン６及びシリンダブロック４上に取り付けられたシリンダヘッド８等を備えている。シリンダブロック４には、複数の気筒、本参考例では４つの気筒２ａが形成され、各気筒２ａには、シリンダブロック４、ピストン６及びシリンダヘッド８にて区画された燃焼室１０が形成されている。各気筒２ａには、それぞれ２つの吸気バルブ１２ａ，１２ｂ及び２つの排気バルブ１６ａ，１６ｂの４バルブが配置されている。吸気バルブ１２ａ，１２ｂは吸気ポート１４を、排気バルブ１６ａ，１６ｂは排気ポート１８を開閉する。
【００３１】
各気筒２ａの吸気ポート１４は吸気マニホールド内に形成された吸気通路を介してサージタンクに接続され、エアクリーナを介してサージタンクから空気を各気筒２ａに供給している。尚、各気筒２ａの吸気ポート１４に燃料を噴射するように各吸気通路にはそれぞれフューエルインジェクタが配置されている。尚、このように吸気バルブ１２ａ，１２ｂの上流側にて燃料噴射するエンジン以外に、直接、各燃焼室１０内に燃料を噴射する筒内噴射型ガソリンエンジンを用いることもできる。
【００３２】
本参考例では、吸気バルブ１２ａ，１２ｂのバルブリフト量の変化により吸入空気量を調節しているので、サージタンク上流の吸気通路にはスロットルバルブは配置されていない。ただし、補助的なスロットルバルブを配置しても良い。このような補助用スロットルバルブを配置した場合には、例えば、エンジン２の始動時に補助用スロットルバルブを全開にし、エンジン２の停止時に補助用スロットルバルブを全閉にする制御を行う。そして、例えば後述する仲介駆動機構１２０の故障時には補助用スロットルバルブの開度制御により吸入空気量を制御するようにしても良い。
【００３３】
吸気バルブ１２ａ，１２ｂのリフト駆動は、シリンダヘッド８に配置された仲介駆動機構１２０及びローラロッカーアーム５２を介して、吸気カムシャフト４５に設けられた吸気カム４５ａのバルブ駆動力が伝達されることにより可能となっている。このバルブ駆動力伝達において、揺動アクチュエータ１００の機能により仲介駆動機構１２０による伝達状態が調節されることによりバルブリフト量が調節される。尚、吸気カムシャフト４５は、一端に設けられたタイミングスプロケット（タイミングギアやタイミングプーリでも良い）とタイミングチェーン４７を介してエンジン２のクランクシャフト４９の回転と連動している。
【００３４】
各気筒２ａの排気バルブ１６ａ，１６ｂは、エンジン２の回転に連動して回転する排気カムシャフト４６に設けられた排気カム４６ａにより、ローラロッカーアーム５４を介して一定のバルブリフト量で開閉されている。そして、各気筒２ａの各排気ポート１８は排気マニホルドに連結され、排気を触媒コンバータを介して外部に排出している。
【００３５】
電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）６０は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バスを介して相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種ドライバー回路、入力ポート及び出力ポート等の構成を備えている。ＥＣＵ６０の入力ポートへは次のような信号が入力されている。すなわちアクセル開度センサにより出力されるアクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度ＡＣＣＰ信号が入力されている。更にクランク角センサによりクランクシャフト４９が一定角度回転する毎に出力されるＮＥパルス信号、吸気経路の吸入空気量を検出する吸入空気量センサにより出力される吸入空気量ＧＡ信号が入力されている。更にエンジン２のシリンダブロック４に設けられた水温センサにより出力されるエンジン冷却水温度ＴＨＷ信号、排気マニホルドに設けられた空燃比センサにより出力される空燃比ＡＦ信号が入力されている。更に吸気カムシャフト４５の回転に基づいて基準クランク角位置及び気筒判別をするカム角センサからのＧ２信号が入力されている。尚、ＥＣＵ６０ではＮＥパルス信号とＧ２信号とに基づいて現在のクランク角が計算され、ＮＥパルス信号のパルス頻度からエンジン回転数ＮＥが計算されている。更に、揺動アクチュエータ１００により軸回りに揺動（「揺動」とは、限られた回転角度や限られた回転回数範囲での回転を意味する）されるロッカーシャフト１３０の揺動角(回転位相位置)を検出する揺動角センサ１２１の検出回路１２１ａからの揺動角θｖ信号が入力されている。これ以外にもＥＣＵ６０の入力ポートには各種の信号が入力されている。
【００３６】
ＥＣＵ６０の出力ポートは、駆動回路を介して各フューエルインジェクタに接続され、ＥＣＵ６０はエンジン２の運転状態に応じて各フューエルインジェクタの開弁制御を行い、燃料噴射時期制御や燃料噴射量制御を実行している。その他、点火時期制御などの各種制御を実行している。そして特に本参考例では、ＥＣＵ６０から揺動アクチュエータ駆動回路６２へ制御信号を出力することで、揺動アクチュエータ１００を介して仲介駆動機構１２０を駆動制御している。
【００３７】
揺動アクチュエータ１００は、モータ１００ａ、ドライブギア１００ｂ及びドリブンギア１００ｃから構成されている。モータ１００ａは揺動アクチュエータ駆動回路６２からの給電制御により回転方向と回転量とが調節される。そしてこの回転がモータ１００ａ側のドライブギア１００ｂからロッカーシャフト１３０の末端に取り付けられたドリブンギア１００ｃへ減速されて伝達される。このことによりロッカーシャフト１３０がモータ１００ａの回転方向と回転量とに応じた揺動角で揺動する。
【００３８】
ＥＣＵ６０は駆動信号Ｄθにより揺動アクチュエータ駆動回路６２を介してモータ１００ａの回転方向と回転量とを調節することにより、上述したごとくロッカーシャフト１３０を揺動させる。このことでＥＣＵ６０は仲介駆動機構１２０の機能により吸気バルブ１２ａ，１２ｂのバルブリフト量を調節する。
【００３９】
次に仲介駆動機構１２０について説明する。図３は、４つの気筒の内、中央の２つの気筒に設けられている各仲介駆動機構１２０の斜視図を示している。仲介駆動機構１２０は、図示中央に設けられた入力部１２２、図示左側に設けられた第１揺動カム１２４及び図示右側に設けられた第２揺動カム１２６を備えている。これら入力部１２２のハウジング１２２ａ及び揺動カム１２４，１２６の各ハウジング１２４ａ，１２６ａは、それぞれ外径が同じ円柱状をなしている。尚、図４に各ハウジング１２２ａ，１２４ａ，１２６ａを水平に破断した状態の斜視図を示す。
【００４０】
入力部１２２のハウジング１２２ａは、図５の斜視図に示すごとく内部に軸方向に空間を形成し、この空間の内周面には軸方向に右ネジの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン１２２ｂを備えている。又、ハウジング１２２ａの外周面からは平行な２つのアーム１２２ｃ，１２２ｄが突出して形成されている。これらアーム１２２ｃ，１２２ｄの先端には、ハウジング１２２ａの軸方向と平行なシャフト１２２ｅが掛け渡され、ローラ１２２ｆが回転可能に取り付けられている。尚、図１に示したごとくローラ１２２ｆは、スプリング１２２ｇによりアーム１２２ｃ，１２２ｄが持ち上げられることにより、吸気カム４５ａ側に常に接触するように付勢されている。
【００４１】
第１揺動カム１２４のハウジング１２４ａは、図６の斜視図に示すごとく内部に軸方向に空間を形成し、この内部空間の内周面には軸方向に左ネジの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン１２４ｂを備えている。又、このハウジング１２４ａの内部空間は径の小さい中心孔を有するリング状の軸受部１２４ｃにて左端が覆われている。また外周面からは略三角形状のノーズ１２４ｄが突出して形成されている。このノーズ１２４ｄの一辺は凹状に湾曲するカム面１２４ｅを形成している。この第１揺動カム１２４はシリンダヘッド８に取り付けられた場合には、図３に示したごとく軸受部１２４ｃ側で立壁部１３６の側面に摺動可能に接触することで、仲介駆動機構１２０が軸方向の内で図示左側へ移動するのが阻止される。
【００４２】
第２揺動カム１２６のハウジング１２６ａは、図７の斜視図に示すごとく内部に軸方向に空間を形成し、この内部空間の内周面には軸方向に左ネジの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン１２６ｂを備えている。又、このハウジング１２６ａの内部空間は径の小さい中心孔を有するリング状の軸受部１２６ｃにて右端が覆われている。また外周面からは略三角形状のノーズ１２６ｄが突出して形成されている。このノーズ１２６ｄの一辺は凹状に湾曲するカム面１２６ｅを形成している。この第２揺動カム１２６はシリンダヘッド８に取り付けられた場合には、図３に示したごとく軸受部１２６ｃ側で立壁部１３８の側面に摺動可能に接触することで、仲介駆動機構１２０が軸方向の内で図示右側へ移動するのが阻止される。
【００４３】
これらの第１揺動カム１２４および第２揺動カム１２６は、軸受部１２４ｃ，１２６ｃを外側にして、入力部１２２に対して両側から各端面を同軸上で接触させるように配置され、全体が図３に示したごとく内部空間を有する略円柱状となる。このことにより仲介駆動機構１２０の外側を構成する入力部１２２、第１揺動カム１２４および第２揺動カム１２６の全体は、軸方向において移動が阻止されているが、軸回りの揺動が可能とされている。
【００４４】
入力部１２２及び２つの揺動カム１２４，１２６から構成される内部空間には、スライダ１２８が配置されている。スライダ１２８は、図８の斜視図に示すごとく略円柱状をなし、外周面中央には右ネジの螺旋状に形成された入力用ヘリカルスプライン１２８ａが備えられている。この入力用ヘリカルスプライン１２８ａのねじれ角は前記入力部１２２のヘリカルスプライン１２２ｂのねじれ角と同一である。
【００４５】
入力用ヘリカルスプライン１２８ａの左側端部には小径部１２８ｂを挟んで左ネジの螺旋状に形成された第１出力用ヘリカルスプライン１２８ｃが備えられている。この第１出力用ヘリカルスプライン１２８ｃのねじれ角は第１揺動カム１２４のヘリカルスプライン１２４ｂのねじれ角と同一である。
【００４６】
入力用ヘリカルスプライン１２８ａの右側端部には小径部１２８ｄを挟んで左ネジの螺旋状に形成された第２出力用ヘリカルスプライン１２８ｅが備えられている。この第２出力用ヘリカルスプライン１２８ｅのねじれ角は第２揺動カム１２６のヘリカルスプライン１２６ｂのねじれ角と同一である。
【００４７】
尚、これら出力用ヘリカルスプライン１２８ｃ，１２８ｅは入力用ヘリカルスプライン１２８ａに対して外径が小さく形成されている。
スライダ１２８の内部には軸方向に貫通孔１２８ｆが形成されている。そして一方の小径部１２８ｄには、後述する係合ピン１３２ａの先端に軸方向にて係合するための長孔１２８ｇが、周方向に長く形成されている。尚、この長孔１２８ｇは入力用ヘリカルスプライン１２８ａ部分など他の位置に形成しても良い。
【００４８】
スライダ１２８の貫通孔１２８ｆ内には、図９の斜視図に示すごとくのパイプ状のロッカーシャフト１３０が摺動可能に配置される。このロッカーシャフト１３０は、図２に示したごとく、全仲介駆動機構１２０（ここでは４つ）に対して共通の１本が設けられている。尚、ロッカーシャフト１３０には各仲介駆動機構１２０毎に軸回りに右ネジの螺旋状に形成された長孔１３０ａが開口している。
【００４９】
更に図１０の斜視図に示すごとくのコントロールシャフト１３２が、図１１の斜視図に示すごとくにロッカーシャフト１３０内に、ロッカーシャフト１３０に対して軸方向への摺動移動及び摺動回転可能に配置されている。このコントロールシャフト１３２もロッカーシャフト１３０と同様にすべての仲介駆動機構１２０に対して共通の１本が設けられている。
【００５０】
尚、コントロールシャフト１３２には各仲介駆動機構１２０毎に係合ピン１３２ａが突出している。この係合ピン１３２ａは図１１に示したごとくロッカーシャフト１３０に形成されている螺旋状長孔１３０ａを貫通している。更にこの係合ピン１３２ａは、図１２に示すごとくスライダ１２８の周方向の長孔１２８ｇ内に先端が挿入されている。尚、コントロールシャフト１３２に対する係合ピン１３２ａの取り付けは、図１２に示した構成を組み立てた後に、係合ピン１３２ａを、周方向の長孔１２８ｇと軸方向の螺旋状長孔１３０ａとを通してコントロールシャフト１３２に嵌合することによりなされる。
【００５１】
上述したごとくロッカーシャフト１３０に形成された軸方向の螺旋状長孔１３０ａにコントロールシャフト１３２の係合ピン１３２ａが挿通されているため、ロッカーシャフト１３０が軸回りに揺動すると、回転が阻止されているコントロールシャフト１３２の係合ピン１３２ａは軸方向へ移動する駆動力を受ける。すなわち回転駆動力が直進駆動力に変換される。したがって図１３の斜視図に示すごとく揺動アクチュエータ１００のモータ１００ａの回転によりロッカーシャフト１３０の揺動角を調節することにより、コントロールシャフト１３２にアクチュエータから直接軸方向の駆動力を与えなくても、コントロールシャフト１３２を軸方向へ移動させることができる。このことによりコントロールシャフト１３２の軸方向位置を調節することができる。
【００５２】
そしてこのことにより、係合ピン１３２ａの先端に係合されているスライダ１２８は軸方向に移動される。すなわち揺動アクチュエータ１００にてロッカーシャフト１３０の揺動角を調節すると、スライダ１２８の軸方向位置が調節されることになる。尚、スライダ１２８自体は係合ピン１３２ａにて軸方向の位置は決定されているが、周方向の長孔１２８ｇにて係合ピン１３２ａに係合していることにより、軸回りについては係合ピン１３２ａ及びロッカーシャフト１３０に拘束されずに揺動可能となっている。
【００５３】
そしてスライダ１２８は、図４に示したごとくに、入力部１２２及び揺動カム１２４，１２６の内部空間に配置される。この時、スライダ１２８の内で、入力用ヘリカルスプライン１２８ａは入力部１２２内部のヘリカルスプライン１２２ｂに噛み合わされている。第１出力用ヘリカルスプライン１２８ｃは第１揺動カム１２４内部のヘリカルスプライン１２４ｂに噛み合わされ、第２出力用ヘリカルスプライン１２８ｅは第２揺動カム１２６内部のヘリカルスプライン１２６ｂに噛み合わされている。
【００５４】
このように構成された各仲介駆動機構１２０は、揺動カム１２４，１２６の軸受部１２４ｃ，１２６ｃ側にて、図２に示したごとく、シリンダヘッド８に形成された立壁部１３６，１３８に挟まれて、軸回りには揺動可能であるが軸方向に移動するのが阻止された状態で配置される。この立壁部１３６，１３８には、軸受部１２４ｃ，１２６ｃの中心孔に対応した位置に孔が形成され、スラストベアリングが配置されることによりロッカーシャフト１３０は揺動可能に貫通しているが、軸方向移動は阻止されている。したがってロッカーシャフト１３０についてもシリンダヘッド８に対しては軸方向に移動することはない。
【００５５】
ロッカーシャフト１３０内に配置されたコントロールシャフト１３２は、ロッカーシャフト１３０に対して軸方向に摺動移動可能かつ軸回りに摺動回転可能に貫通している。そしてコントロールシャフト１３２は、揺動アクチュエータ１００と反対側の端部（図２の左端部）側にて、図１４の斜視図に示すごとく周面が平面状に切削された形状の回止め部１３２ｅを備えている。この回止め部１３２ｅは、同形状の貫通孔１３９ａを有する左側に配置された立壁部１３９にて軸方向に摺動可能に支持されている。このことによりコントロールシャフト１３２は軸方向に移動できるが、軸回りでの回転が阻止されている。尚、ロッカーシャフト１３０の端部１３０ｅは、立壁部１３９に当接する状態、あるいは当接する直前となるように配置されている。
【００５６】
このような構成により、揺動アクチュエータ１００がロッカーシャフト１３０を揺動させると、螺旋状長孔１３０ａ及び係合ピン１３２ａの機能によりコントロールシャフト１３２が軸方向に移動してスライダ１２８の軸方向位置が変化する。こうして入力部１２２と揺動カム１２４，１２６との回転位相差が調節できる。したがって揺動アクチュエータ１００の駆動により、図１５に示すごとく吸気バルブ１２ａ，１２ｂのバルブリフト量を、最小バルブリフト量と最大バルブリフト量との間で連続的に調節することができる。尚、図１５では最小バルブリフト量においても吸気バルブ１２ａ，１２ｂは、或る程度開弁しているが、最小バルブリフト量では吸気バルブ１２ａ，１２ｂが吸気カムシャフト４５が回転しても閉じたままになるように、すなわち全閉状態となるように設定しても良い。
【００５７】
ここで図１６は揺動アクチュエータ１００によりロッカーシャフト１３０を最大限Ｄ方向（図３，４，１３，１４）へ揺動させた場合の仲介駆動機構１２０の状態を示している。このことによりコントロールシャフト１３２は最大限Ｌ方向に移動する。この状態において、図１６(Ａ)が閉弁時、図１６(Ｂ)が開弁時を示している。この場合には入力部１２２のローラ１２２ｆと揺動カム１２４，１２６のノーズ１２４ｄ，１２６ｄとの回転位相差が最小となる。このため、図１６(Ｂ)に示すごとく吸気カム４５ａが最大限に入力部１２２のローラ１２２ｆを押し下げても、ノーズ１２４ｄ，１２６ｄのカム面１２４ｅ，１２６ｅによるロッカーローラ５２ａの押し下げ量は最小となり、吸気バルブ１２ａ，１２ｂのバルブリフト量は最小となる。したがって吸気ポート１４からの吸入空気量も最小限の状態となる。
【００５８】
図１７は揺動アクチュエータ１００によりロッカーシャフト１３０を最大限Ｕ方向へ揺動させた場合の仲介駆動機構１２０の状態を示している。このことによりコントロールシャフト１３２は最大限Ｈ方向に移動する。この状態において、図１７(Ａ)が閉弁時、図１７(Ｂ)が開弁時を示している。この場合には入力部１２２のローラ１２２ｆと揺動カム１２４，１２６のノーズ１２４ｄ，１２６ｄとの回転位相差が最大となる。このため、図１７(Ｂ)に示すごとく吸気カム４５ａが最大限に入力部１２２のローラ１２２ｆを押し下げた時には、ノーズ１２４ｄ，１２６ｄのカム面１２４ｅ，１２６ｅによるロッカーローラ５２ａの押し下げ量は最大となり、吸気バルブ１２ａ，１２ｂのバルブリフト量は最大となる。したがって吸気ポート１４からの吸入空気量も最大限の状態となる。
【００５９】
そして揺動アクチュエータ１００によりロッカーシャフト１３０の揺動角を調節することで、図１６の状態と図１７の状態との間で連続的にバルブリフト量を調節できる。
【００６０】
尚、揺動角センサ１２１はレゾルバとして構成されており、ロッカーシャフト１３０側にはリング状にレゾルバのロータが取り付けられ、このロータに対して非接触で、シリンダヘッド８側に設けられたリング状のステータ及びコイル部が取り囲んでいる。コイル部は励磁電圧ラインと誘起電圧ラインとにより検出回路１２１ａに接続されている。このことによりロッカーシャフト１３０の揺動角を検出できる。
【００６１】
このように構成された仲介駆動機構１２０と揺動角センサ１２１とを備えた可変動弁機構を用いてＥＣＵ６０にて実行される吸気バルブ１２ａ，１２ｂのバルブリフト量制御ついて説明する。図１８にバルブリフト量制御処理のフローチャートを示す。本処理は時間周期で繰り返し実行される。なおフローチャート中の個々の処理ステップを「Ｓ〜」で表す。
【００６２】
バルブリフト量制御処理が開始されると、まずアクセル開度センサから得られるアクセル開度ＡＣＣＰ、クランク角センサから得られるエンジン回転数ＮＥ、揺動角センサ１２１から得られる揺動角θｖといったエンジン運転状態がＥＣＵ６０に設けられたＲＡＭの作業領域に読み込まれる（Ｓ１０２）。
【００６３】
次にアイドル時か否かが判定される（Ｓ１０４）。アイドル時であれば（Ｓ１０４で「ＹＥＳ」）、アイドル回転数制御（ＩＳＣ）による目標バルブリフト量ＶＬｔの算出が行われる（Ｓ１０６）。すなわちフィードバック制御により目標アイドル回転数を実現するための目標バルブリフト量ＶＬｔが算出される。
【００６４】
一方、アイドル時でなければ（Ｓ１０４で「ＮＯ」）、アクセル開度ＡＣＣＰの値に基づいて図１９のマップＭＡＰｖｌｔから目標バルブリフト量ＶＬｔが算出される（Ｓ１０８）。
【００６５】
ステップＳ１０６又はステップＳ１０８にて目標バルブリフト量ＶＬｔが算出されると、この目標バルブリフト量ＶＬｔに基づいて図２０のマップＭＡＰθｔから目標揺動角θｔが算出される（Ｓ１１０）。そして揺動アクチュエータ１００に対して回転駆動制御を実行することにより、揺動角センサ１２１にて実測される揺動角θｖが目標揺動角θｔとなるようにロッカーシャフト１３０の揺動角を調節する（Ｓ１１２）。こうして一旦本処理を終了する。
【００６６】
上述した処理が繰り返されることにより、ＩＳＣや運転者により要求される吸入空気量が吸気バルブ１２ａ，１２ｂのバルブリフト量の大きさにより調節されることになる。
【００６８】
以上説明した参考例によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．ロッカーシャフト１３０の一端に取り付けられた揺動アクチュエータ１００がロッカーシャフト１３０を軸回りに揺動させると、この揺動により、コントロールシャフト１３２上の係合ピン１３２ａは、ロッカーシャフト１３０の螺旋状長孔１３０ａにより軸方向に誘導される。
【００６９】
このことにより係合ピン１３２ａの先端がスライダ１２８を軸方向に移動させるので、入力部１２２と揺動カム１２４，１２６との間の回転位相差を変更させることができ、吸気バルブ１２ａ，１２ｂのバルブリフト量を調節することができる。このようにコントロールシャフト１３２に軸方向の駆動力を直接作用させることなく、コントロールシャフト１３２を軸方向に移動させてバルブリフト量を調節できる。
【００７０】
揺動アクチュエータ１００はロッカーシャフト１３０を軸回りに揺動させる回転駆動力をロッカーシャフト１３０に作用させる機能を果たせば良いことから、コントロールシャフト１３２を軸方向へ移動させる場合のようなスペースは不要となる。したがってコントロールシャフト１３２の長さを短くすることが可能となり、エンジン２の小型化に貢献できる。
【００７１】
（ロ）．揺動アクチュエータ１００としては、モータ１００ａ、ドライブギア１００ｂ及びドリブンギア１００ｃからなるため、簡単な構成で比較的高精度にロッカーシャフト１３０を揺動させて、高精度にバルブ特性を調節することができる。
【００７２】
（ハ）．揺動アクチュエータ１００の制御のために、揺動角センサ１２１の検出値である揺動角θｖを用いている。揺動角センサ１２１はロッカーシャフトの軸方向において比較的小さいスペースに取り付けることができ、エンジン２自体の小型化に一層貢献することができる。更に、角度検出であるため、ロッカーシャフト１３０等の熱膨張に影響されずに正確に揺動角θｖを検出でき、高精度なバルブ特性制御が可能となる。
【００７３】
（ニ）．係合ピン１３２ａは、ロッカーシャフト１３０の回転をコントロールシャフト１３２の軸方向移動に変換するための機能と、スライダ１２８に係合してスライダ１２８を軸方向に移動させる機能との両方を兼ねている。このため簡易な構成で２つの機能を生じさせることができるので、製造コストが抑制できる。
【００７４】
［実施の形態］
本実施の形態では、図２１に示すごとく揺動アクチュエータ３００は、４つの仲介駆動機構３１９，３２０の内の１つの仲介駆動機構３１９に属するロッカーシャフト３３０を揺動させるのみである。他の３つの仲介駆動機構３２０に属する固定支持シャフト３２９，３３１については軸回り揺動も軸方向移動も阻止されている。ロッカーシャフト３３０、固定支持シャフト３２９，３３１及びこれらにコントロールシャフト３３２を挿通した状態を図２２の斜視図に示す。尚、コントロールシャフト３３２はすべての仲介駆動機構３１９，３２０に共通の１本が設けられて、各スライダを移動するための係合ピン３３２ａ，３３２ｂは設けられているが前記参考例のごとくの回止め部自体は設けられていない。
そして、仲介駆動機構３１９，３２０の構成は、固定支持シャフト３２９，３３１、ロッカーシャフト３３０及びコントロールシャフト３３２以外は基本的に前記参考例と同じである。
【００７５】
尚、モータ３００ａ、ドライブギア３００ｂ及びドリブンギア３００ｃから構成されている揺動アクチュエータ３００は、シリンダヘッド３０８の長手方向中央において、立壁部３３７，３３８の間のロッカーシャフト３３０に取り付けられている。このため揺動アクチュエータ駆動回路２６２を介してＥＣＵ２６０からモータ３００ａが回転制御されることでのロッカーシャフト３３０を揺動可能としている。更に、レゾルバとして構成されている揺動角センサ３２１は、揺動アクチュエータ１００と同じく長手方向中央における立壁部３３７，３３８の間において、ロッカーシャフト３３０と、立壁部３３７又はシリンダヘッド３０８との間にて揺動角を検出するように取り付けられている。
【００７６】
ここで第１固定支持シャフト３２９は図２１における左側の２つの仲介駆動機構３２０を支持している。この第１固定支持シャフト３２９は左側の３つの立壁部３３６に固定されているので、軸方向に移動することもなく軸回りに揺動することもない。第２固定支持シャフト３３１は、図２１における右端の１つの仲介駆動機構３２０を支持している。この第２固定支持シャフト３３１は右側の２つの立壁部３４０に固定されているので、軸方向に移動することもなく軸回りに回転することもない。
【００７７】
ロッカーシャフト３３０は、第１固定支持シャフト３２９と第２固定支持シャフト３３１とに挟まれた配置状態で、残りの１つの仲介駆動機構３１９を支持している。ロッカーシャフト３３０を支持する立壁部３３７，３３８，３３９にてロッカーシャフト３３０は摺動可能に支持されている。尚、ロッカーシャフト３３０の端部は、立壁部３３７にて第１固定支持シャフト３２９に当接し、立壁部３３９にて第２固定支持シャフト３３１に当接している。このためロッカーシャフト３３０は軸回りの揺動は可能であるが、軸方向の移動は阻止されている。
【００７８】
図２２に示したごとく、固定支持シャフト３２９，３３１には、各スライダ用の係合ピン３３２ａを挿通するための長孔３２９ａ，３３１ａが設けられているが、ねじれ角はなく、軸方向に平行な直線状に設けられている。しかしロッカーシャフト３３０側では係合ピン３３２ｂを挿通するために前記参考例と同じ螺旋状長孔３３０ａが設けられている。
【００７９】
したがって図示したごとく固定支持シャフト３２９，３３１及びロッカーシャフト３３０に１本のコントロールシャフト３３２を挿通し、各係合ピン３３２ａ，３３２ｂを長孔３２９ａ，３３０ａ，３３１ａを通してコントロールシャフト３３２に嵌合すると、コントロールシャフト３３２の回転は阻止される。すなわち、コントロールシャフト３３２の３つの係合ピン３３２ａは、完全に固定されている固定支持シャフト３２９，３３１の軸方向の長孔３２９ａ，３３１ａに挿通されているため、軸方向に移動可能であるが回転は阻止されることになる。
【００８０】
そしてこのように軸方向のみ移動可能となっているコントロールシャフト３３２上のもう一つの係合ピン３３２ｂは揺動可能なロッカーシャフト３３０の螺旋状長孔３３０ａに挿入されている。このため、ロッカーシャフト３３０が揺動すれば、コントロールシャフト３３２は、係合ピン３３２ｂが螺旋状長孔３３０ａにて誘導されることにより軸方向に移動することになる。
【００８１】
したがって揺動アクチュエータ３００がロッカーシャフト３３０を揺動させると、この揺動角に応じてコントロールシャフト３３２が軸方向に移動する。このことにより揺動アクチュエータ３００の駆動制御により、仲介駆動機構３１９，３２０内部のスライダを軸方向に移動させて、前記参考例と同様に入力部３２２と揺動カム３２４，３２６との回転位相差を変化させて、バルブリフト量を調節できる。したがって前記参考例のごとくのバルブリフト量制御処理（図１８）を実行すれば、バルブリフト量の変化により吸入空気量を調節することが可能となる。
【００８２】
上述した実施の形態と請求項の構成との関係は、１つの仲介駆動機構３１９が一部の気筒（ここでは１つの気筒）に設けられている仲介駆動機構に相当し、３つの仲介駆動機構３２０が他の気筒の仲介駆動機構に相当する。
【００８３】
これらの仲介駆動機構３１９，３２０において、入力部３２２が第１部材に、入力部３２２のヘリカルスプラインとスライダの入力用ヘリカルスプラインとが第１スプライン機構に相当する。揺動カム３２４，３２６が第２部材に、揺動カム３２４，３２６のヘリカルスプラインとスライダの出力用ヘリカルスプラインとが第２スプライン機構に相当する。
【００８４】
そして１つの仲介駆動機構３１９において、螺旋状長孔３３０ａが螺旋状ガイドに相当し、ロッカーシャフト３３０が第１シャフトに相当し、コントロールシャフト３３２が第２シャフトに相当し、係合ピン３３２ｂが係合部材に相当する。螺旋状長孔３３０ａと係合ピン３３２ｂとの組み合わせが駆動力変換機構に相当する。揺動アクチュエータ３００が第１シャフトを回転させるアクチュエータに相当し、ドライブギア３００ｂ及びドリブンギア３００ｃとの組み合わせが回転運動伝達機構に相当する。
【００８５】
更に、３つの仲介駆動機構３２０において、長孔３２９ａ，３３１ａが直線状ガイドに相当し、固定支持シャフト３２９，３３１が第３シャフトに相当し、コントロールシャフト３３２が第４シャフトに相当し、係合ピン３３２ａが係合部材に相当する。
【００８６】
以上説明した本実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記参考例と同じ効果が得られる。
（ロ）．前記参考例にて述べた構成と同じ構成の仲介駆動機構３１９は一部の気筒におけるものとし、この仲介駆動機構３１９用のロッカーシャフト３３０は、残りの他の気筒の固定支持シャフト３２９，３３１とは別体として配置されている。固定支持シャフト３２９，３３１は、軸方向の移動及び軸回りでの回転が阻止され、長孔３２９ａ，３３１ａはねじれ角を持たずに軸方向に平行に長く形成されている。この長孔３２９ａ，３３１ａにより全４つの仲介駆動機構３１９，３２０にて共用されているコントロールシャフト３３２は軸回りでの回転は阻止される。
【００８７】
したがって仲介駆動機構３１９におけるロッカーシャフト３３０を軸回りで揺動させると、このロッカーシャフト３３０の螺旋状長孔３３０ａの機能と、固定支持シャフト３２９，３３１の長孔３２９ａ，３３１ａによるガイド機能とがコントロールシャフト３３２の係合ピン３３２ａ，３３２ｂに作用する。このことによりコントロールシャフト３３２は回転せずに軸方向に移動するので、スライダを軸方向移動することができる。
【００８８】
このように一部の仲介駆動機構３１９におけるロッカーシャフト３３０のみを軸回りで揺動させれば良いことから、揺動のための駆動力が小さくて済む。このためエネルギー的に有利となり、揺動アクチュエータ３００を小型化でき、エンジン自体の小型化に一層貢献することができる。
【００８９】
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記参考例において、揺動アクチュエータ１００はロッカーシャフト１３０を揺動させるのみであり軸方向への移動はしないので２つの仲介駆動機構１２０の間に配置することが容易である。したがって揺動アクチュエータ１００は２つの仲介駆動機構１２０の間、例えば前記実施の形態と同じ位置に配置することもできる。この場合には、更にエンジンの小型化に貢献する。
【００９０】
（ｂ）．前記実施の形態においては１つの気筒に対してロッカーシャフト３３０を設けたが、２つの気筒にわたって設けても良く、３つの気筒にわたって設けても良い。
【００９１】
（ｃ）．前記参考例及び実施の形態では、揺動角センサ１２１，３２１にてロッカーシャフト１３０，３３０の揺動角を検出したが、これ以外にコントロールシャフト１３２，３３２の軸方向位置を検出して、バルブリフト量制御に用いても良い。
【００９２】
（ｄ）．前記参考例及び実施の形態ではモータ１００ａ，３００ａによりロッカーシャフト１３０，３３０を揺動させるのに、ギアによる回転運動伝達機構を用いたが、これ以外にウオームギアをモータにより回転させることにより、ロッカーシャフトに設けたギアを揺動させても良い。又、油圧ピストンなどの駆動機構によりラックを直線運動させ、ロッカーシャフトに設けたピニオンを揺動させても良いし、連結棒を直線運動させてクランク機構によりロッカーシャフトを揺動させても良い。プーリとワイヤとの機構によりワイヤをアクチュエータにより直線運動させてプーリが取り付けられたロッカーシャフトを揺動させても良い。
【００９３】
（ｅ）．前記参考例及び実施の形態では、ロッカーシャフト１３０，３３０の揺動は揺動アクチュエータ１００，３００により行ったが、アクセルペダルの踏み込みを上述した直線運動を揺動運動に変化させる機構を介して、ロッカーシャフト１３０，３３０の揺動運動に変換させても良い。このことによりＥＣＵによる駆動でなくドライバーのアクセルペダル操作力により直接、バルブリフト量を調節可能となる。
【００９４】
（ｆ）．前記参考例及び実施の形態において、各螺旋状長孔１３０ａ，３３０ａは、全長がねじれ角が一定であったが、位置によりねじれ角を変更しても良い。
（ｇ）．前記参考例及び実施の形態は本発明の可変動弁装置を吸気バルブに適用した例を示したが、排気バルブのバルブ特性を調節する場合には、排気バルブに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例におけるエンジンの縦断面図。
【図２】前記エンジンの平面図。
【図３】仲介駆動機構の斜視図。
【図４】前記仲介駆動機構の破断斜視図。
【図５】前記仲介駆動機構の入力部の斜視図。
【図６】同じく第１揺動カムの斜視図。
【図７】同じく第２揺動カムの斜視図。
【図８】同じくスライダの斜視図。
【図９】ロッカーシャフトの一部分の斜視図。
【図１０】コントロールシャフトの一部分の斜視図。
【図１１】上記ロッカーシャフトと上記コントロールシャフトとの組み合わせ状態を示す斜視図。
【図１２】上記ロッカーシャフト、上記コントロールシャフト及び上記スライダの組み合わせ状態を示す斜視図。
【図１３】一方の端部の気筒における仲介駆動機構の斜視図。
【図１４】他方の端部の気筒における仲介駆動機構の斜視図。
【図１５】吸気バルブのバルブリフト量変化を示すグラフ。
【図１６】仲介駆動機構の機能説明図。
【図１７】仲介駆動機構の機能説明図。
【図１８】ＥＣＵが実行するバルブリフト量制御処理のフローチャート。
【図１９】アクセル開度ＡＣＣＰから目標バルブリフト量ＶＬｔを求めるマップＭＡＰｖｌｔを表すグラフ。
【図２０】目標バルブリフト量ＶＬｔから目標揺動角θｔを求めるマップＭＡＰθｔを表すグラフ。
【図２１】実施の形態におけるエンジンの平面図。
【図２２】実施の形態における固定支持シャフト及びロッカーシャフトの配置とコントロールシャフトの挿入状態を示す斜視図。
【符号の説明】
２…エンジン、２ａ…気筒、４…シリンダブロック、６…ピストン、８…シリンダヘッド、１０…燃焼室、１２ａ，１２ｂ…吸気バルブ、１４…吸気ポート、１６ａ，１６ｂ…排気バルブ、１８…排気ポート、４５…吸気カムシャフト、４５ａ…吸気カム、４６…排気カムシャフト、４６ａ…排気カム、４７…タイミングチェーン、４９…クランクシャフト、５２…ローラロッカーアーム、５２ａ…ロッカーローラ、５４…ローラロッカーアーム、６０…ＥＣＵ、６２…揺動アクチュエータ駆動回路、１００…揺動アクチュエータ、１００ａ…モータ、１００ｂ…ドライブギア、１００ｃ…ドリブンギア、１２０…仲介駆動機構、１２１…揺動角センサ、１２１ａ…検出回路、１２２…入力部、１２２ａ…ハウジング、１２２ｂ…ヘリカルスプライン、１２２ｃ，１２２ｄ…アーム、１２２ｅ…シャフト、１２２ｆ…ローラ、１２２ｇ…スプリング、１２４…第１揺動カム、１２４ａ…ハウジング、１２４ｂ…ヘリカルスプライン、１２４ｃ…軸受部、１２４ｄ…ノーズ、１２４ｅ…カム面、１２６…第２揺動カム、１２６ａ…ハウジング、１２６ｂ…ヘリカルスプライン、１２６ｃ…軸受部、１２６ｄ…ノーズ、１２６ｅ…カム面、１２８…スライダ、１２８ａ…入力用ヘリカルスプライン、１２８ｂ…小径部、１２８ｃ…第１出力用ヘリカルスプライン、１２８ｄ…小径部、１２８ｅ…第２出力用ヘリカルスプライン、１２８ｆ…貫通孔、１２８ｇ…長孔、１３０…ロッカーシャフト、１３０ａ…螺旋状長孔、１３０ｅ…端部、１３２…コントロールシャフト、１３２ａ…係合ピン、１３２ｅ…回止め部、１３６，１３８，１３９…立壁部、１３９ａ…貫通孔、２６０…ＥＣＵ、２６２…揺動アクチュエータ駆動回路、３００…揺動アクチュエータ、３００ａ…モータ、３００ｂ…ドライブギア、３００ｃ…ドリブンギア、３０８…シリンダヘッド、３１９，３２０…仲介駆動機構、３２１…揺動角センサ、３２２…入力部、３２４，３２６…揺動カム、３２９，３３１…固定支持シャフト、３２９ａ，３３１ａ…軸方向の長孔、３３０…ロッカーシャフト、３３０ａ…螺旋状長孔、３３２…コントロールシャフト、３３２ａ，３３２ｂ…係合ピン、３３６，３３７，３３８，３３９，３４０…立壁部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve gear that varies the valve characteristics of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
A variable valve mechanism that changes the valve characteristics of an internal combustion engine by moving a control shaft in the axial direction is known (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
This variable valve mechanism changes the rotational phase difference between members in the intermediary drive mechanism by driving the control shaft in the axial direction by an actuator, thereby adjusting the valve characteristics such as the valve lift amount and the load on the internal combustion engine. And control the combustion state. As a configuration for moving the control shaft in the axial direction in this way, for example, a ball screw mechanism or the like is formed by extending the control shaft from the intermediate drive mechanism to the outside and an actuator such as a motor is attached. Alternatively, it is conceivable to attach an axially driven mechanism such as a hydraulic piston mechanism to the extension portion of the control shaft.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-263015 A (page 7, FIG. 5)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, since the conventional configuration is such that an axial driving force is applied to the control shaft, the control shaft is naturally elongated in the axial direction of the mediation drive mechanism. For this reason, there is a tendency that the space for providing the variable valve mechanism tends to be large, and it is difficult to reduce the size of the internal combustion engine.
[0006]
The present invention is applicable to an internal combustion engine equipped with an intermediate drive mechanism that enables axial movement without directly applying axial driving force to a shaft that moves in the axial direction, such as the control shaft described above. The purpose is a variable valve device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
  The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the slider, the first member engaged with the slider by the first spline mechanism, and the first spline mechanism twisted with respect to the slider. A second member engaged by a second spline mechanism having a different angle, receives a valve driving force from the cam side by the first member, and transmits the valve from the second member to the valve side via the slider. In addition, an internal combustion engine provided with an intermediate drive mechanism that adjusts valve characteristics by changing the rotational phase difference between the first member and the second member on the shaft by moving the slider in the axial direction. The variable valve operating device ofThe internal combustion engine is a multi-cylinder internal combustion engine;The mediation drive mechanism isThe first shaft disposed coaxially with the slider and prevented from axial movement, the second shaft disposed coaxially with the slider and prevented from rotating about the axis, and the first shaft or the A spiral guide provided on one side of the second shaft and having a twist angle with respect to the axial direction of the shaft; and provided on the other of the first shaft or the second shaft and guided to the spiral guide. A conversion mechanism comprising an engaging member engaged with the slider in a state of allowing rotation around an axis;The second shaft is moved in the axial direction by rotating the first shaft around an axis by providing a driving force conversion mechanism that converts a rotational driving force into a straight driving force between the two shafts; Link the slider to the axial movementThe mediation drive mechanism is provided in some cylinders, and the mediation drive mechanisms of other cylinders are provided separately from the first shaft in the some cylinders, and are coaxial with the slider. And a third shaft formed with a linear guide parallel to the axial direction, and integrated with the second shaft, and arranged coaxially with the slider. A shaft, and an engagement member that is provided on the fourth shaft, is guided by the linear guide of the third shaft, and engages the slider in a state of allowing rotation around the axis. Thus, the rotation of the second shaft around the axis is prevented, and the fourth shaft is moved in the axial direction by rotating the first shaft around the axis, thereby enabling the slider to move in the axial direction. didIt is characterized by that.
[0008]
With such a configuration, the mediation drive mechanism can move the second shaft in the axial direction without directly applying an axial driving force to the second shaft. That is, by applying a driving force that rotates the first shaft of the mediation driving mechanism around the axis, the driving force conversion mechanism can move the second shaft in the axial direction.
[0009]
Thus, since the applied driving force may be a driving force that rotates the first shaft around the axis, it is not necessary to lengthen the second shaft, which can contribute to downsizing of the internal combustion engine.
[0011]
  Also,With such a configuration, by applying a driving force that rotates about the axis to the first shaft of the mediation drive mechanism, the spiral guide having a twist angle guides the engaging member provided on the second shaft to Two shafts are moved in the axial direction. As a result, the second shaft can be moved in the axial direction without directly applying an axial driving force to the second shaft.Further, such a mediating drive mechanism is assumed to be in some cylinders, and for the remaining other cylinders, the third shaft corresponding to the first shaft is formed separately from the first shaft. A linear guide parallel to the axial direction is formed on the third shaft. The fourth shaft integrated with the second shaft by this linear guide is prevented from rotating around the axis together with the second shaft. For this reason, the first shaft in some of the cylinders rotates about its axis, thereby integrating the function of the spiral guide of the first shaft and the function of the linear guide of the third shaft in the other cylinders. The second shaft and the fourth shaft that have been moved move in the axial direction without rotating. As a result, the slider can be moved in the axial direction. Since the first shaft that rotates around the axis in this way only needs some cylinders, the driving force for rotation can be small. For this reason, it becomes advantageous in terms of energy, and when the driving force is an actuator, the actuator can be miniaturized, which contributes to miniaturization of the internal combustion engine itself.
[0012]
  Claim2In the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,1The first shaft is disposed coaxially with the slider, is prevented from moving in the axial direction, and is a pipe-shaped shaft in which a helical elongated hole having a twist angle with respect to the axial direction is formed as the helical guide. The second shaft is a shaft that is coaxially disposed in the first shaft and is prevented from rotating around an axis, and the engaging member is provided on the second shaft, It is characterized in that the tip is a pin that engages with the slider in a state of allowing rotation around the axis through a spiral long hole of the shaft.
[0013]
Thus, it can be set as the structure which makes a 1st shaft a pipe shape, forms a helical long hole, and accommodates a 2nd shaft in an inside. By applying a driving force to the first shaft existing outside the second shaft and rotating the first shaft around the axis, the long hole having a twist angle moves the pin in the axial direction. As a result, the second shaft can be moved in the axial direction.
[0014]
The pin has both a function for converting the rotation of the first shaft into an axial movement of the second shaft and a function of engaging the slider and moving the slider in the axial direction. For this reason, since two functions can be produced with a simple configuration, the manufacturing cost can be suppressed.
[0024]
  Claim3In the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,1 or 2And an actuator for rotating the first shaft.
  Thus, the actuator can be provided, and the valve characteristics in all the cylinders can be adjusted by rotating the first shaft in the some cylinders. Since a smaller actuator can be used for this, it can further contribute to miniaturization of the internal combustion engine itself.
[0025]
  Claim4In the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,3The actuator is composed of a combination of a motor and a rotational motion transmission mechanism using a gear.
[0026]
The actuator can be composed of a combination of a motor and a rotational movement transmission mechanism using a gear as described above, and the first shaft can be rotated with a relatively high accuracy with a simple configuration, and the valve characteristics can be achieved with a high accuracy. Can be adjusted.
[0027]
  Claim5In the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,3 or 4And a rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the first shaft rotated by the actuator, and the actuator is driven based on a detection value of the rotation angle sensor.
[0028]
Thus, the actuator is controlled based on the detection value of the rotation angle sensor that detects the rotation angle of the first shaft. Since the rotation angle is detected in this way, the rotation angle sensor can be attached to a relatively small space on the first shaft, and can further contribute to downsizing of the internal combustion engine itself.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  [Reference example]
  FIG. 1 shows the configuration of a variable valve mechanism in a gasoline engine (hereinafter abbreviated as “engine”) 2 as a multi-cylinder internal combustion engine. FIG. 1 shows a longitudinal section of one cylinder. FIG. 2 is a plan view for explaining the upper structure of the engine 2.
[0030]
  The engine 2 is mounted on the vehicle for driving the vehicle. The engine 2 includes a cylinder block 4, a piston 6, a cylinder head 8 attached on the cylinder block 4, and the like. The cylinder block 4 includes a plurality of cylinders, a bookReference exampleThen, four cylinders 2a are formed, and each cylinder 2a is formed with a combustion chamber 10 partitioned by a cylinder block 4, a piston 6 and a cylinder head 8. Each cylinder 2a is provided with four valves, two intake valves 12a and 12b and two exhaust valves 16a and 16b. The intake valves 12a and 12b open and close the intake port 14, and the exhaust valves 16a and 16b open and close the exhaust port 18.
[0031]
The intake port 14 of each cylinder 2a is connected to a surge tank via an intake passage formed in the intake manifold, and supplies air from the surge tank to each cylinder 2a via an air cleaner. A fuel injector is disposed in each intake passage so as to inject fuel into the intake port 14 of each cylinder 2a. In addition to the engine that injects fuel upstream of the intake valves 12a and 12b as described above, a cylinder injection gasoline engine that directly injects fuel into each combustion chamber 10 can also be used.
[0032]
  BookReference exampleThen, since the intake air amount is adjusted by changing the valve lift amount of the intake valves 12a and 12b, no throttle valve is arranged in the intake passage upstream of the surge tank. However, an auxiliary throttle valve may be arranged. When such an auxiliary throttle valve is arranged, for example, control is performed such that the auxiliary throttle valve is fully opened when the engine 2 is started and the auxiliary throttle valve is fully closed when the engine 2 is stopped. For example, the intake air amount may be controlled by controlling the opening of the auxiliary throttle valve when a mediating drive mechanism 120 described later fails.
[0033]
The lift drive of the intake valves 12a and 12b is transmitted through the intermediate drive mechanism 120 and the roller rocker arm 52 disposed in the cylinder head 8 to transmit the valve drive force of the intake cam 45a provided on the intake camshaft 45. Is possible. In this valve driving force transmission, the valve lift amount is adjusted by adjusting the transmission state by the mediation driving mechanism 120 by the function of the swing actuator 100. The intake camshaft 45 is linked to the rotation of the crankshaft 49 of the engine 2 via a timing sprocket (may be a timing gear or a timing pulley) provided at one end and a timing chain 47.
[0034]
The exhaust valves 16a and 16b of each cylinder 2a are opened and closed by a constant valve lift amount via a roller rocker arm 54 by an exhaust cam 46a provided on an exhaust camshaft 46 that rotates in conjunction with the rotation of the engine 2. Yes. Each exhaust port 18 of each cylinder 2a is connected to an exhaust manifold, and exhaust is discharged to the outside through a catalytic converter.
[0035]
The electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 60 is composed of a digital computer, and has a configuration such as a CPU, ROM, RAM, various driver circuits, input ports, and output ports connected to each other via a bidirectional bus. ing. The following signals are input to the input port of the ECU 60. That is, an accelerator opening ACCP signal that is the amount of depression of the accelerator pedal output from the accelerator opening sensor is input. Further, an NE pulse signal that is output every time the crankshaft 49 rotates by a certain angle by the crank angle sensor and an intake air amount GA signal that is output by an intake air amount sensor that detects the intake air amount in the intake path are input. Furthermore, an engine coolant temperature THW signal output by a water temperature sensor provided in the cylinder block 4 of the engine 2 and an air-fuel ratio AF signal output by an air-fuel ratio sensor provided in the exhaust manifold are input. Further, a G2 signal is input from a cam angle sensor that determines the reference crank angle position and cylinder based on the rotation of the intake camshaft 45. The ECU 60 calculates the current crank angle based on the NE pulse signal and the G2 signal, and calculates the engine speed NE from the pulse frequency of the NE pulse signal. Further, the rocking shaft 100 is swung around the axis (“rocking” means a rotation within a limited rotation angle or a limited number of rotations). The swing angle θv signal is input from the detection circuit 121a of the swing angle sensor 121 that detects the phase position. In addition to this, various signals are input to the input port of the ECU 60.
[0036]
  The output port of the ECU 60 is connected to each fuel injector via a drive circuit, and the ECU 60 performs valve opening control of each fuel injector according to the operating state of the engine 2 and executes fuel injection timing control and fuel injection amount control. ing. In addition, various controls such as ignition timing control are executed. And especially booksReference exampleThen, the control signal is output from the ECU 60 to the swing actuator drive circuit 62 to drive and control the mediation drive mechanism 120 via the swing actuator 100.
[0037]
The swing actuator 100 includes a motor 100a, a drive gear 100b, and a driven gear 100c. The rotation direction and amount of rotation of the motor 100a are adjusted by power supply control from the swing actuator driving circuit 62. This rotation is decelerated and transmitted from the drive gear 100b on the motor 100a side to the driven gear 100c attached to the end of the rocker shaft 130. As a result, the rocker shaft 130 swings at a swing angle corresponding to the rotation direction and the rotation amount of the motor 100a.
[0038]
The ECU 60 swings the rocker shaft 130 as described above by adjusting the rotation direction and the rotation amount of the motor 100a via the swing actuator drive circuit 62 according to the drive signal Dθ. Thus, the ECU 60 adjusts the valve lift amount of the intake valves 12a and 12b by the function of the mediation drive mechanism 120.
[0039]
Next, the mediation drive mechanism 120 will be described. FIG. 3 shows a perspective view of each intermediate drive mechanism 120 provided in the center two cylinders of the four cylinders. The mediation drive mechanism 120 includes an input portion 122 provided in the center of the figure, a first swing cam 124 provided on the left side of the figure, and a second swing cam 126 provided on the right side of the figure. The housing 122a of the input part 122 and the housings 124a and 126a of the swing cams 124 and 126 have a cylindrical shape with the same outer diameter. FIG. 4 shows a perspective view of the housings 122a, 124a, 126a in a state where the housings 122a are broken horizontally.
[0040]
As shown in the perspective view of FIG. 5, the housing 122a of the input unit 122 forms a space in the axial direction inside, and a helical spline 122b formed in a spiral shape of a right-hand screw in the axial direction is formed on the inner peripheral surface of this space. I have. Further, two parallel arms 122c and 122d are formed so as to protrude from the outer peripheral surface of the housing 122a. A shaft 122e parallel to the axial direction of the housing 122a is stretched over the tips of the arms 122c and 122d, and a roller 122f is rotatably attached. As shown in FIG. 1, the roller 122f is urged so as to always contact the intake cam 45a side by lifting the arms 122c and 122d by the spring 122g.
[0041]
As shown in the perspective view of FIG. 6, the housing 124a of the first rocking cam 124 has a space in the axial direction inside, and is formed in the inner peripheral surface of this internal space in the shape of a left-handed screw in the axial direction. A helical spline 124b is provided. The inner space of the housing 124a is covered at the left end with a ring-shaped bearing portion 124c having a center hole with a small diameter. Further, a substantially triangular nose 124d protrudes from the outer peripheral surface. One side of the nose 124d forms a cam surface 124e that curves in a concave shape. When the first swing cam 124 is attached to the cylinder head 8, as shown in FIG. 3, the intermediate drive mechanism 120 is slidably brought into contact with the side surface of the standing wall portion 136 on the bearing portion 124c side. Movement to the left in the figure in the axial direction is prevented.
[0042]
As shown in the perspective view of FIG. 7, the housing 126a of the second swing cam 126 forms a space in the axial direction inside, and is formed in the inner peripheral surface of this internal space in the shape of a left-handed screw in the axial direction. A helical spline 126b is provided. The inner space of the housing 126a is covered at the right end with a ring-shaped bearing portion 126c having a center hole with a small diameter. Further, a substantially triangular nose 126d protrudes from the outer peripheral surface. One side of the nose 126d forms a cam surface 126e that curves in a concave shape. When the second swing cam 126 is attached to the cylinder head 8, as shown in FIG. 3, the intermediate drive mechanism 120 is slidably brought into contact with the side surface of the standing wall portion 138 on the bearing portion 126c side. Movement to the right side in the figure in the axial direction is prevented.
[0043]
The first rocking cam 124 and the second rocking cam 126 are disposed so that the bearing portions 124c and 126c are on the outside and the respective end faces are coaxially in contact with the input portion 122 from both sides. As shown in FIG. 3, it has a substantially cylindrical shape having an internal space. As a result, the input unit 122, the first rocking cam 124, and the second rocking cam 126 that constitute the outside of the mediation drive mechanism 120 are prevented from moving in the axial direction. It is possible.
[0044]
A slider 128 is disposed in an internal space composed of the input unit 122 and the two swing cams 124 and 126. As shown in the perspective view of FIG. 8, the slider 128 has a substantially cylindrical shape, and an input helical spline 128a formed in a spiral shape of a right-hand thread is provided at the center of the outer peripheral surface. The torsion angle of the input helical spline 128a is the same as the torsion angle of the helical spline 122b of the input unit 122.
[0045]
A first output helical spline 128c formed in a left-handed spiral with a small-diameter portion 128b interposed is provided at the left end of the input helical spline 128a. The twist angle of the first output helical spline 128 c is the same as the twist angle of the helical spline 124 b of the first swing cam 124.
[0046]
A second output helical spline 128e formed in a spiral shape of a left-hand thread is provided at the right end of the input helical spline 128a with a small diameter portion 128d interposed therebetween. The twist angle of the second output helical spline 128e is the same as the twist angle of the helical spline 126b of the second swing cam 126.
[0047]
The output helical splines 128c and 128e have a smaller outer diameter than the input helical spline 128a.
A through hole 128f is formed in the slider 128 in the axial direction. In one small diameter portion 128d, a long hole 128g for engaging in the axial direction with a tip of an engagement pin 132a described later is formed long in the circumferential direction. The elongated hole 128g may be formed at other positions such as the input helical spline 128a.
[0048]
A pipe-shaped rocker shaft 130 is slidably disposed in the through hole 128f of the slider 128 as shown in the perspective view of FIG. As shown in FIG. 2, the rocker shaft 130 is provided with a common one for all the intermediary drive mechanisms 120 (four in this case). The rocker shaft 130 is provided with a long hole 130 a formed in a spiral shape of a right-handed screw around the axis for each intermediary drive mechanism 120.
[0049]
Further, the control shaft 132 as shown in the perspective view of FIG. 10 is disposed in the rocker shaft 130 as shown in the perspective view of FIG. Has been. As with the rocker shaft 130, the control shaft 132 is provided in common for all the mediating drive mechanisms 120.
[0050]
Note that an engagement pin 132 a protrudes from the control shaft 132 for each intermediate drive mechanism 120. As shown in FIG. 11, the engaging pin 132a passes through a spiral long hole 130a formed in the rocker shaft 130. Further, the engaging pin 132a has a tip inserted into a long hole 128g in the circumferential direction of the slider 128 as shown in FIG. The engaging pin 132a is attached to the control shaft 132 after the structure shown in FIG. 12 is assembled, and then the engaging pin 132a is passed through the circumferential long hole 128g and the axial helical long hole 130a. This is done by fitting to 132.
[0051]
As described above, since the engagement pin 132a of the control shaft 132 is inserted into the axial long spiral hole 130a formed in the rocker shaft 130, when the rocker shaft 130 swings around the axis, the rotation is prevented. The engaging pin 132a of the control shaft 132 that receives the driving force moves in the axial direction. That is, the rotational driving force is converted into a straight driving force. Therefore, as shown in the perspective view of FIG. 13, by adjusting the rocking angle of the rocker shaft 130 by the rotation of the motor 100a of the rocking actuator 100, it is possible to provide the control shaft 132 with no axial driving force directly from the actuator. The control shaft 132 can be moved in the axial direction. As a result, the axial position of the control shaft 132 can be adjusted.
[0052]
As a result, the slider 128 engaged with the tip of the engaging pin 132a is moved in the axial direction. That is, when the swing angle of the rocker shaft 130 is adjusted by the swing actuator 100, the axial position of the slider 128 is adjusted. Although the slider 128 itself is positioned in the axial direction by the engaging pin 132a, the slider 128 itself is engaged with the engaging pin 132a through the circumferential long hole 128g, so that it is engaged about the axis. The pin 132a and the rocker shaft 130 can swing without being constrained.
[0053]
The slider 128 is disposed in the internal space of the input unit 122 and the swing cams 124 and 126 as shown in FIG. At this time, the input helical spline 128 a is engaged with the helical spline 122 b inside the input unit 122 in the slider 128. The first output helical spline 128 c is engaged with the helical spline 124 b inside the first swing cam 124, and the second output helical spline 128 e is engaged with the helical spline 126 b inside the second swing cam 126.
[0054]
As shown in FIG. 2, each intermediate drive mechanism 120 configured in this manner is sandwiched between standing wall portions 136 and 138 formed on the cylinder head 8 on the bearing portions 124 c and 126 c side of the swing cams 124 and 126. Therefore, it is arranged in a state where it can swing around the axis but is prevented from moving in the axial direction. A hole is formed in the standing wall portions 136 and 138 at a position corresponding to the center hole of the bearing portions 124c and 126c, and the thrust bearing is disposed so that the rocker shaft 130 penetrates in a swingable manner. Directional movement is blocked. Therefore, the rocker shaft 130 does not move in the axial direction with respect to the cylinder head 8.
[0055]
The control shaft 132 disposed in the rocker shaft 130 penetrates the rocker shaft 130 so as to be slidable in the axial direction and slidably rotatable about the axis. Then, the control shaft 132 has an end portion (left end portion in FIG. 2) on the side opposite to the swing actuator 100, and a rotation stop portion 132e having a shape whose peripheral surface is cut into a flat shape as shown in the perspective view of FIG. It has. The anti-rotation part 132e is supported so as to be slidable in the axial direction by a standing wall part 139 disposed on the left side having the same shape of the through hole 139a. This allows the control shaft 132 to move in the axial direction but prevents rotation about the axis. The end portion 130e of the rocker shaft 130 is disposed so as to be in contact with the standing wall portion 139 or just before contact.
[0056]
With such a configuration, when the swing actuator 100 swings the rocker shaft 130, the control shaft 132 moves in the axial direction by the functions of the spiral elongated hole 130 a and the engagement pin 132 a, and the axial position of the slider 128 is moved. Change. Thus, the rotational phase difference between the input unit 122 and the swing cams 124 and 126 can be adjusted. Therefore, by driving the swing actuator 100, the valve lift amount of the intake valves 12a and 12b can be continuously adjusted between the minimum valve lift amount and the maximum valve lift amount as shown in FIG. In FIG. 15, the intake valves 12a and 12b are opened to some extent even at the minimum valve lift, but the intake valves 12a and 12b are closed even when the intake camshaft 45 rotates at the minimum valve lift. You may set so that it may remain, ie, may be in a fully closed state.
[0057]
Here, FIG. 16 shows the state of the mediation drive mechanism 120 when the rocker shaft 130 is rocked in the D direction (FIGS. 3, 4, 13, and 14) to the maximum by the rocking actuator 100. As a result, the control shaft 132 moves in the L direction as much as possible. In this state, FIG. 16A shows the valve closing time, and FIG. 16B shows the valve opening time. In this case, the rotational phase difference between the roller 122f of the input unit 122 and the noses 124d and 126d of the swing cams 124 and 126 is minimized. For this reason, as shown in FIG. 16B, even if the intake cam 45a pushes down the roller 122f of the input part 122 to the maximum extent, the push-down amount of the rocker roller 52a by the cam surfaces 124e and 126e of the noses 124d and 126d is minimized. The valve lift amount of the intake valves 12a and 12b is minimized. Therefore, the amount of intake air from the intake port 14 is also minimized.
[0058]
FIG. 17 shows a state of the intermediate drive mechanism 120 when the rocker shaft 130 is rocked in the U direction as much as possible by the rocking actuator 100. As a result, the control shaft 132 moves in the H direction as much as possible. In this state, FIG. 17A shows the valve closing time, and FIG. 17B shows the valve opening time. In this case, the rotational phase difference between the roller 122f of the input unit 122 and the noses 124d and 126d of the swing cams 124 and 126 is maximized. For this reason, as shown in FIG. 17B, when the intake cam 45a pushes down the roller 122f of the input portion 122 to the maximum extent, the push-down amount of the rocker roller 52a by the cam surfaces 124e and 126e of the noses 124d and 126d becomes maximum. The valve lift amount of the intake valves 12a and 12b is maximized. Therefore, the amount of intake air from the intake port 14 is also maximized.
[0059]
Then, by adjusting the swing angle of the rocker shaft 130 by the swing actuator 100, the valve lift amount can be continuously adjusted between the state of FIG. 16 and the state of FIG.
[0060]
The rocking angle sensor 121 is configured as a resolver, and a resolver rotor is attached to the rocker shaft 130 side in a ring shape. The ring shape is provided on the cylinder head 8 side without contact with the rotor. The stator and coil portion of the coil are surrounded. The coil section is connected to the detection circuit 121a by an excitation voltage line and an induced voltage line. As a result, the rocking angle of the rocker shaft 130 can be detected.
[0061]
The valve lift amount control of the intake valves 12a and 12b executed by the ECU 60 using the variable valve mechanism having the intermediate drive mechanism 120 and the swing angle sensor 121 configured as described above will be described. FIG. 18 shows a flowchart of the valve lift amount control process. This process is repeatedly executed in a time cycle. Each processing step in the flowchart is represented by “S˜”.
[0062]
When the valve lift amount control process is started, the engine operation such as the accelerator opening ACCP obtained from the accelerator opening sensor, the engine rotational speed NE obtained from the crank angle sensor, and the swing angle θv obtained from the swing angle sensor 121 is first performed. The state is read into a work area of a RAM provided in the ECU 60 (S102).
[0063]
Next, it is determined whether or not the engine is idling (S104). If the engine is idling (“YES” in S104), the target valve lift amount VLt is calculated by idle speed control (ISC) (S106). That is, the target valve lift amount VLt for realizing the target idle speed is calculated by feedback control.
[0064]
On the other hand, if the engine is not idling (“NO” in S104), the target valve lift amount VLt is calculated from the map MAPvlt of FIG. 19 based on the value of the accelerator opening ACCP (S108).
[0065]
When the target valve lift amount VLt is calculated in step S106 or step S108, the target swing angle θt is calculated from the map MAPθt in FIG. 20 based on the target valve lift amount VLt (S110). Then, by performing rotational drive control on the swing actuator 100, the swing angle of the rocker shaft 130 is adjusted so that the swing angle θv measured by the swing angle sensor 121 becomes the target swing angle θt. (S112). In this way, this process is once completed.
[0066]
By repeating the processing described above, the intake air amount required by the ISC or the driver is adjusted by the magnitude of the valve lift amount of the intake valves 12a and 12b.
[0068]
  Explained aboveReference exampleThe following effects can be obtained.
  (I). When the rocking actuator 100 attached to one end of the rocker shaft 130 rocks the rocker shaft 130 about its axis, the rocking engagement hole 132a on the control shaft 132 causes the helical elongated hole of the rocker shaft 130 to move. It is guided in the axial direction by 130a.
[0069]
As a result, the tip of the engagement pin 132a moves the slider 128 in the axial direction, so that the rotational phase difference between the input portion 122 and the swing cams 124, 126 can be changed, and the intake valves 12a, 12b The valve lift can be adjusted. In this way, the valve lift amount can be adjusted by moving the control shaft 132 in the axial direction without directly applying the axial driving force to the control shaft 132.
[0070]
Since the swing actuator 100 only needs to perform the function of causing the rocker shaft 130 to act on the rocking shaft 130 by rotating the rocker shaft 130 about the axis, there is no need for a space for moving the control shaft 132 in the axial direction. Become. Therefore, the length of the control shaft 132 can be shortened, which can contribute to the downsizing of the engine 2.
[0071]
(B). Since the swing actuator 100 includes a motor 100a, a drive gear 100b, and a driven gear 100c, the rocker shaft 130 can be swung with a relatively high accuracy with a simple configuration, and the valve characteristics can be adjusted with high accuracy. .
[0072]
(C). In order to control the swing actuator 100, the swing angle θv, which is a detection value of the swing angle sensor 121, is used. The swing angle sensor 121 can be attached to a relatively small space in the axial direction of the rocker shaft, and can further contribute to downsizing of the engine 2 itself. Furthermore, since the angle is detected, the swing angle θv can be accurately detected without being affected by the thermal expansion of the rocker shaft 130 and the like, and highly accurate valve characteristic control is possible.
[0073]
(D). The engagement pin 132a has both a function for converting the rotation of the rocker shaft 130 into an axial movement of the control shaft 132 and a function for engaging the slider 128 and moving the slider 128 in the axial direction. . For this reason, since two functions can be produced with a simple configuration, the manufacturing cost can be suppressed.
[0074]
  [Form of implementationstate]
  In the present embodiment, as shown in FIG. 21, the swing actuator 300 only swings the rocker shaft 330 belonging to one of the four mediation drive mechanisms 319 and 320. The fixed support shafts 329 and 331 belonging to the other three mediating drive mechanisms 320 are prevented from swinging and moving in the axial direction. The state in which the rocker shaft 330, the fixed support shafts 329 and 331, and the control shaft 332 are inserted through these is shown in the perspective view of FIG. The control shaft 332 is provided in common for all the mediation drive mechanisms 319 and 320, and the engagement pins 332a and 332b for moving each slider are provided.Reference exampleNo anti-rotation part itself is provided.
The configuration of the mediation drive mechanisms 319 and 320 is basically the same as that except for the fixed support shafts 329 and 331, the rocker shaft 330 and the control shaft 332.Reference exampleIs the same.
[0075]
Note that the swinging actuator 300 including the motor 300a, the drive gear 300b, and the driven gear 300c is attached to the rocker shaft 330 between the standing wall portions 337 and 338 at the center in the longitudinal direction of the cylinder head 308. Therefore, the rocker shaft 330 can be rocked by the rotation of the motor 300a being controlled by the ECU 260 via the rocking actuator drive circuit 262. Further, the swing angle sensor 321 configured as a resolver is provided between the rocker shaft 330 and the standing wall portion 337 or the cylinder head 308 between the standing wall portions 337 and 338 at the center in the longitudinal direction, like the swing actuator 100. It is attached to detect the swing angle.
[0076]
Here, the first fixed support shaft 329 supports the two intermediate drive mechanisms 320 on the left side in FIG. Since the first fixed support shaft 329 is fixed to the three standing wall portions 336 on the left side, it does not move in the axial direction and does not swing around the axis. The second fixed support shaft 331 supports one intermediate drive mechanism 320 at the right end in FIG. Since the second fixed support shaft 331 is fixed to the two standing wall portions 340 on the right side, it does not move in the axial direction and does not rotate around the axis.
[0077]
The rocker shaft 330 supports the remaining one intermediary drive mechanism 319 in an arrangement state sandwiched between the first fixed support shaft 329 and the second fixed support shaft 331. The rocker shaft 330 is slidably supported by standing wall portions 337, 338, and 339 that support the rocker shaft 330. The end of the rocker shaft 330 is in contact with the first fixed support shaft 329 at the standing wall 337 and is in contact with the second fixed support shaft 331 at the standing wall 339. For this reason, the rocker shaft 330 can swing around the axis, but is prevented from moving in the axial direction.
[0078]
  As shown in FIG. 22, the fixed support shafts 329 and 331 are provided with long holes 329a and 331a through which the engaging pins 332a for the respective sliders are inserted, but there is no twist angle and is parallel to the axial direction. It is provided in a straight line. However, in order to insert the engaging pin 332b on the rocker shaft 330 side,Reference exampleThe same spiral elongated hole 330a is provided.
[0079]
Accordingly, as shown in the drawing, when one control shaft 332 is inserted into the fixed support shafts 329 and 331 and the rocker shaft 330 and the respective engagement pins 332a and 332b are fitted into the control shaft 332 through the long holes 329a, 330a and 331a, the control shaft 332 is controlled. The rotation of the shaft 332 is prevented. That is, since the three engagement pins 332a of the control shaft 332 are inserted into the axially long holes 329a and 331a of the fixed support shafts 329 and 331 that are completely fixed, they can move in the axial direction. Rotation will be prevented.
[0080]
The other engagement pin 332b on the control shaft 332 that can move only in the axial direction is inserted into the spiral elongated hole 330a of the rocker shaft 330 that can swing. For this reason, if the rocker shaft 330 swings, the control shaft 332 moves in the axial direction by the engagement pin 332b being guided by the spiral elongated hole 330a.
[0081]
  Therefore, when the swing actuator 300 swings the rocker shaft 330, the control shaft 332 moves in the axial direction according to the swing angle. As a result, the sliders in the intermediate drive mechanisms 319 and 320 are moved in the axial direction by the drive control of the swing actuator 300,Reference exampleSimilarly, the valve lift amount can be adjusted by changing the rotational phase difference between the input unit 322 and the swing cams 324 and 326. ThereforeReference exampleIf the valve lift amount control process (FIG. 18) is executed, the intake air amount can be adjusted by changing the valve lift amount.
[0082]
  The form of implementation described aboveState andThe relationship with the configuration of the claims corresponds to an intermediate drive mechanism in which one intermediate drive mechanism 319 is provided in a part of cylinders (here, one cylinder), and three intermediate drive mechanisms 320 correspond to other cylinders. It corresponds to the mediation drive mechanism.
[0083]
In these mediation drive mechanisms 319 and 320, the input unit 322 corresponds to the first member, and the helical spline of the input unit 322 and the input helical spline of the slider correspond to the first spline mechanism. The swing cams 324 and 326 correspond to the second member, and the helical splines of the swing cams 324 and 326 and the output helical spline of the slider correspond to the second spline mechanism.
[0084]
In one intermediary drive mechanism 319, the spiral elongated hole 330a corresponds to the spiral guide, the rocker shaft 330 corresponds to the first shaft, the control shaft 332 corresponds to the second shaft, and the engagement pin 332b is engaged. It corresponds to a joint member. A combination of the spiral elongated hole 330a and the engagement pin 332b corresponds to a driving force conversion mechanism. The swing actuator 300 corresponds to an actuator that rotates the first shaft, and the combination of the drive gear 300b and the driven gear 300c corresponds to a rotational motion transmission mechanism.
[0085]
Further, in the three mediating drive mechanisms 320, the long holes 329a and 331a correspond to linear guides, the fixed support shafts 329 and 331 correspond to the third shaft, the control shaft 332 corresponds to the fourth shaft, and the engagement. The pin 332a corresponds to the engaging member.
[0086]
  This embodiment described aboveStateAccording to this, the following effects can be obtained.
  (I). SaidReference exampleThe same effect is obtained.
  (B). SaidReference exampleThe intermediate drive mechanism 319 having the same configuration as described in the above is assumed to be in some cylinders, and the rocker shaft 330 for the intermediate drive mechanism 319 is separate from the fixed support shafts 329 and 331 of the other cylinders. Is arranged as. The fixed support shafts 329 and 331 are prevented from moving in the axial direction and rotating around the axis, and the long holes 329a and 331a are formed long in parallel to the axial direction without having a twist angle. The long holes 329a and 331a prevent the control shaft 332 shared by all four mediating drive mechanisms 319 and 320 from rotating about the axis.
[0087]
Therefore, when the rocker shaft 330 in the mediating drive mechanism 319 is swung around the axis, the function of the spiral long hole 330a of the rocker shaft 330 and the guide function by the long holes 329a and 331a of the fixed support shafts 329 and 331 are controlled. It acts on the engaging pins 332a and 332b of the shaft 332. As a result, the control shaft 332 moves in the axial direction without rotating, so that the slider can be moved in the axial direction.
[0088]
In this way, since only the rocker shaft 330 in some of the intermediate drive mechanisms 319 needs to be swung around the axis, the driving force for rocking can be small. This is advantageous in terms of energy, can reduce the size of the swing actuator 300, and can further contribute to the size reduction of the engine itself.
[0089]
  [Other embodiments]
  (A). SaidReference exampleIn this case, the swing actuator 100 only swings the rocker shaft 130 and does not move in the axial direction. Therefore, the swing actuator 100 can be easily disposed between the two intermediary drive mechanisms 120. Therefore, the oscillating actuator 100 is provided between the two intermediary drive mechanisms 120, for example, in the above embodiment.State andIt can also be arranged at the same position. In this case, it contributes to further downsizing of the engine.
[0090]
  (B). Form of implementationStateIn this case, the rocker shaft 330 is provided for one cylinder, but it may be provided for two cylinders or for three cylinders.
[0091]
  (C). SaidReference examples andIn the embodiment, the rocking angle sensors 121 and 321 detect the rocking angles of the rocker shafts 130 and 330. In addition to this, the axial positions of the control shafts 132 and 332 are detected to control the valve lift amount. It may be used.
[0092]
  (D). SaidReference examples andIn the embodiment, the rotary motion transmission mechanism using the gear is used to swing the rocker shafts 130 and 330 by the motors 100a and 300a. In addition to this, a gear provided on the rocker shaft by rotating the worm gear by the motor. May be swung. Further, the rack may be linearly moved by a drive mechanism such as a hydraulic piston to swing a pinion provided on the rocker shaft, or the rocker shaft may be rocked by a crank mechanism by linearly moving a connecting rod. The rocker shaft to which the pulley is attached may be swung by linearly moving the wire by an actuator by the mechanism of the pulley and the wire.
[0093]
  (E). SaidReference examples andIn the embodiment, the rocker shafts 130 and 330 are swung by the rocking actuators 100 and 300. However, the rocker shafts 130 and 330 are changed via a mechanism that changes the stepping of the accelerator pedal into the rocking movement described above. It may be converted into a swing motion of 330. As a result, the valve lift amount can be directly adjusted by the driver's accelerator pedal operation force, not by the ECU.
[0094]
  (F). SaidReference examples andIn the embodiment, the helical elongated holes 130a and 330a have the same overall torsion angle, but the torsion angle may be changed depending on the position.
  (G). SaidReference examples andAlthough the embodiment has shown an example in which the variable valve operating apparatus of the present invention is applied to an intake valve, the present invention can be applied to an exhaust valve when adjusting the valve characteristics of the exhaust valve.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]Reference exampleFIG.
FIG. 2 is a plan view of the engine.
FIG. 3 is a perspective view of an intermediary drive mechanism.
FIG. 4 is a cutaway perspective view of the mediation drive mechanism.
FIG. 5 is a perspective view of an input unit of the mediation drive mechanism.
FIG. 6 is a perspective view of the first swing cam.
FIG. 7 is a perspective view of the second swing cam.
FIG. 8 is a perspective view of the slider.
FIG. 9 is a perspective view of a portion of the rocker shaft.
FIG. 10 is a perspective view of a part of the control shaft.
FIG. 11 is a perspective view showing a combination state of the rocker shaft and the control shaft.
FIG. 12 is a perspective view showing a combined state of the rocker shaft, the control shaft, and the slider.
FIG. 13 is a perspective view of an intermediate drive mechanism in a cylinder at one end.
FIG. 14 is a perspective view of an intermediate drive mechanism in a cylinder at the other end.
FIG. 15 is a graph showing a change in the valve lift amount of the intake valve.
FIG. 16 is a functional explanatory diagram of an intermediary drive mechanism.
FIG. 17 is a functional explanatory diagram of an intermediary drive mechanism.
FIG. 18 is a flowchart of valve lift amount control processing executed by the ECU.
FIG. 19 is a graph showing a map MAPvlt for obtaining a target valve lift amount VLt from the accelerator opening ACCP.
FIG. 20 is a graph showing a map MAPθt for obtaining a target swing angle θt from the target valve lift amount VLt.
FIG. 21 EmbodimentStateFIG.
FIG. 22 EmbodimentStateThe perspective view which shows the arrangement | positioning of the fixed support shaft and rocker shaft in this, and the insertion state of a control shaft.
[Explanation of symbols]
2 ... Engine, 2a ... Cylinder, 4 ... Cylinder block, 6 ... Piston, 8 ... Cylinder head, 10 ... Combustion chamber, 12a, 12b ... Intake valve, 14 ... Intake port, 16a, 16b ... Exhaust valve, 18 ... Exhaust port 45 ... intake camshaft, 45a ... intake cam, 46 ... exhaust camshaft, 46a ... exhaust cam, 47 ... timing chain, 49 ... crankshaft, 52 ... roller rocker arm, 52a ... rocker roller, 54 ... roller rocker arm, DESCRIPTION OF SYMBOLS 60 ... ECU, 62 ... Swing actuator drive circuit, 100 ... Swing actuator, 100a ... Motor, 100b ... Drive gear, 100c ... Driven gear, 120 ... Mediation drive mechanism, 121 ... Swing angle sensor, 121a ... Detection circuit, 122 ... Input unit, 122a ... Housing, 122b ... Helicals 122c ... 122d ... arm, 122e ... shaft, 122f ... roller, 122g ... spring, 124 ... first swing cam, 124a ... housing, 124b ... helical spline, 124c ... bearing, 124d ... nose, 124e ... cam surface 126 ... second swing cam, 126a ... housing, 126b ... helical spline, 126c ... bearing, 126d ... nose, 126e ... cam surface, 128 ... slider, 128a ... helical spline for input, 128b ... small diameter part, 128c ... First output helical spline, 128d ... small diameter portion, 128e ... second output helical spline, 128f ... through hole, 128g ... long hole, 130 ... rocker shaft, 130a ... helical long hole, 130e ... end, 132 ... Control shaft, 132a ... engagement , 132e... Non-rotating portion, 136, 138, 139 .. Standing wall portion, 139a... Through hole, 260... ECU, 262 .. Swing actuator drive circuit, 300. Swing actuator, 300a. ... Driven gear, 308 ... Cylinder head, 319,320 ... Intermediate drive mechanism, 321 ... Oscillation angle sensor, 322 ... Input section, 324,326 ... Oscillation cam, 329,331 ... Fixed support shaft, 329a, 331a ... axis Directional long hole, 330 ... Rocker shaft, 330a ... Spiral long hole, 332 ... Control shaft, 332a, 332b ... Engagement pin, 336, 337, 338, 339, 340 ... Standing wall part.

Claims

スライダと、該スライダに対して第１スプライン機構にて係合する第１部材と、前記スライダに対して前記第１スプライン機構とはねじれ角が異なる第２スプライン機構にて係合する第２部材とを有し、前記第１部材にてカム側からのバルブ駆動力を受けて前記スライダを介して前記第２部材からバルブ側へ伝達するとともに、前記スライダを軸方向に移動することで該軸での前記第１部材と前記第２部材との間の回転位相差を変更してバルブ特性を調節する仲介駆動機構を備えた内燃機関の可変動弁装置であって、
前記内燃機関は多気筒内燃機関であり、
前記仲介駆動機構は、
前記スライダと同軸に配置され、軸方向の移動が阻止された前記第１シャフトと、
前記スライダと同軸に配置され、軸回りの回転が阻止された前記第２シャフトと、
前記第１シャフト又は前記第２シャフトの一方に設けられて該シャフトの軸方向に対してねじれ角を有する螺旋状ガイドと、前記第１シャフト又は前記第２シャフトの他方に設けられて前記螺旋状ガイドに誘導されると共に前記スライダに対して軸回りでの回転を許す状態で係合する係合部材とからなる変換機構であって該２つのシャフト間に回転駆動力を直進駆動力に変換する駆動力変換機構とを備えることで前記第１シャフトを軸回りに回転させることにより、前記第２シャフトを軸方向に移動させ、該軸方向移動に前記スライダを連動させるものであり、
前記仲介駆動機構は一部の気筒に設けられているとともに、他の気筒の仲介駆動機構は、
前記一部の気筒における第１シャフトとは別体に設けられ、前記スライダと同軸に配置され、軸回りの回転が阻止され、軸方向に対して平行な直線状ガイドが形成された第３シャフトと、
前記第２シャフトと一体化され、前記スライダと同軸に配置された第４シャフトと、
該第４シャフトに設けられ、前記第３シャフトの直線状ガイドに誘導されると共に、前記スライダに対して軸回りでの回転を許す状態で係合する係合部材と、
を備えることで、軸回りでの前記第２シャフトの回転を阻止するとともに、前記第１シャフトを軸回りで回転させることにより前記第４シャフトを軸方向に移動させることで前記スライダの軸方向移動を可能にしたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。A slider, a first member engaged with the slider by a first spline mechanism, and a second member engaged with the slider by a second spline mechanism having a different twist angle from the first spline mechanism. The first member receives the valve driving force from the cam side and transmits the valve to the valve side from the second member via the slider, and the slider moves the shaft in the axial direction. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine comprising an intermediate drive mechanism for adjusting a valve characteristic by changing a rotational phase difference between the first member and the second member at
The internal combustion engine is a multi-cylinder internal combustion engine;
The mediation drive mechanism is
The first shaft disposed coaxially with the slider and prevented from axial movement;
The second shaft disposed coaxially with the slider and prevented from rotating about an axis;
A spiral guide provided on one of the first shaft and the second shaft and having a twist angle with respect to an axial direction of the shaft; and the spiral guide provided on the other of the first shaft and the second shaft. A conversion mechanism comprising an engaging member that is guided by a guide and engages the slider in a state of allowing rotation about an axis, and converts a rotational driving force into a straight driving force between the two shafts. The second shaft is moved in the axial direction by rotating the first shaft around the axis by providing a driving force conversion mechanism, and the slider is interlocked with the axial movement ,
The mediation drive mechanism is provided in some cylinders, and the mediation drive mechanisms of other cylinders are:
A third shaft provided separately from the first shaft in the some cylinders, disposed coaxially with the slider, prevented from rotating about its axis, and formed with a linear guide parallel to the axial direction When,
A fourth shaft integrated with the second shaft and disposed coaxially with the slider;
An engaging member that is provided on the fourth shaft, is guided by a linear guide of the third shaft, and engages the slider in a state of allowing rotation around an axis;
To prevent the rotation of the second shaft around the axis, and to move the fourth shaft in the axial direction by rotating the first shaft around the axis, thereby moving the slider in the axial direction. variable valve device for an internal combustion engine, characterized in that to enable.

請求項１において、前記第１シャフトは、前記スライダと同軸に配置され、軸方向の移動が阻止され、前記螺旋状ガイドとして軸方向に対してねじれ角を有する螺旋状長孔が形成されたパイプ状のシャフトであり、
前記第２シャフトは、前記第１シャフト内に同軸に配置され、軸回りでの回転が阻止されたシャフトであり、
前記係合部材は、前記第２シャフトに設けられ、前記第１シャフトの螺旋状長孔を通して先端が前記スライダに対して軸回りでの回転を許す状態で係合するピンであることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。2. The pipe according to claim 1, wherein the first shaft is disposed coaxially with the slider, is prevented from moving in an axial direction, and has a helical long hole having a twist angle with respect to the axial direction as the helical guide. Shaped shaft,
The second shaft is a shaft that is coaxially disposed in the first shaft and is prevented from rotating about an axis.
The engaging member is a pin that is provided on the second shaft and engages in a state in which a tip of the first shaft is allowed to rotate about an axis through a spiral long hole of the first shaft. A variable valve operating device for an internal combustion engine.

請求項１又は２において、前記第１シャフトを回転させるアクチュエータを備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 , further comprising an actuator that rotates the first shaft .

請求項３において、前記アクチュエータは、モータと、ギヤによる回転運動伝達機構との組み合わせからなることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 4. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 3 , wherein the actuator comprises a combination of a motor and a rotational motion transmission mechanism using a gear .

請求項３又は４において、前記アクチュエータにて回転される第１シャフトの回転角を検出する回転角センサを備え、該回転角センサの検出値に基づいて、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 5. The method according to claim 3 , further comprising a rotation angle sensor that detects a rotation angle of the first shaft rotated by the actuator, and driving the actuator based on a detection value of the rotation angle sensor. A variable valve operating device for an internal combustion engine.