JP3807281B2

JP3807281B2 - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JP3807281B2
Application number: JP2001307031A
Authority: JP
Inventors: 常靖野原; 孝伸杉山; 信一竹村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2001-10-03
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2021-10-03
Also published as: EP1300551A3; DE60239512D1; US6578534B2; US20030062009A1; EP1300551B1; JP2003113704A; EP1300551A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気弁に用いられる可変動弁装置、特に、吸気弁のリフト特性を連続的に可変制御可能な可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平８−２６０９２３号公報には、吸気弁の作動角を連続的に可変制御可能な可変動弁装置が開示されている。この装置は、内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転する駆動軸と、同じく内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ油圧アクチュエータによって回転角度が制御される制御軸と、上記駆動軸の回転運動がピンを介して伝達されて回転運動するとともに、その回転運動の内燃機関本体に対する中心位置が、上記制御軸の回転角度に応じて変化する中間部材としての環状ディスクと、この環状ディスクの回転運動に伴って回転し、吸気弁を押圧するカムと、を備えており、環状ディスクの回転中心位置が変化することにより該環状ディスクさらにはカムが不等速回転し、弁開閉時期ならびに作動角が変化するように構成されている。
【０００３】
そして、上記制御軸の実際の回転位置を検出するために、制御軸の回転角度に応じたセンサ出力を発生する回転角度センサつまりポテンショメータが設けられており、運転条件に応じた目標回転位置となるように上記油圧アクチュエータがクローズドループ制御されている。上記ポテンショメータは、内燃機関本体、例えばシリンダヘッドに固定されており、上記制御軸の端部に直結されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように制御軸に回転角度センサを直結した構成では、制御軸の振動や荷重による変位が回転角度センサの軸に直接伝達されてしまい、回転角度センサの耐久性が低くなる、という問題がある。
【０００５】
つまり、内燃機関本体に固定される回転角度センサを制御軸に対し同軸上に配置したとしても、内燃機関本体に回転自在に支持される制御軸は、その軸受部のクリアランスの範囲内で径方向に動きうるので、バルブスプリング反力や各部の慣性力によって制御軸が荷重を受けると、制御軸中心とセンサ軸中心との間で相対位置変化が発生し、回転角度センサの耐久性に悪影響を与える虞がある。
【０００６】
一方、このような制御軸と回転角度センサとの相対位置変化を許容するような何らかの継手構造を介して両者を接続したり、あるいは、電磁式等の非接触回転角度センサを用いたような場合には、上記の相対位置変化に起因して、センサ出力誤差が大きく発生することがある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記のような荷重による制御軸と回転角度センサとの相対位置変化を許容しつつ、この相対位置変化に伴う検出精度の低下を抑制することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転する駆動軸と、内燃機関本体に回転自在に支持され、かつアクチュエータによって回転角度が制御される制御軸と、上記駆動軸の回転運動が伝達されて回転運動もしくは揺動運動するとともに、その回転運動もしくは揺動運動の内燃機関本体に対する中心位置が、上記制御軸の回転角度に応じて変化する中間部材と、を含み、上記中間部材の運動に伴って吸気弁がリフトするとともに、上記中心位置の変化によりリフト特性が変化するように構成された内燃機関の可変動弁装置において、
内燃機関本体に固定され、かつ上記制御軸の回転角度に応じたセンサ出力を発生する回転角度センサを有し、
この回転角度センサと上記制御軸とは、一方に偏心して設けられたピンと、このピンと係合するように他方に設けられた半径方向に延びたスリットと、を介して互いに連結されており、
上記スリットに沿った相対位置変化許容方向が、アイドル運転中のリフト特性の下で、吸気弁開時期に制御軸中心に作用する荷重方向と吸気弁閉時期に制御軸中心に作用する荷重方向との間に、含まれていることを特徴としている。
【０００９】
すなわち、この可変動弁装置は、基本的に、上記制御軸の回転角度に応じてリフト特性が変化する構成となっており、制御軸の回転角度をアクチュエータを介して動かすことで、リフト特性が可変制御される。そして、制御軸の実際の回転角度が、回転角度センサによって検出される。
【００１０】
ここで、回転角度センサとして、組付誤差の吸収や振動伝達の回避のために制御軸と直結しない構成とすると、制御軸の中心と回転角度センサとの相対位置変化に伴ってセンサ出力誤差が発生するが、実際の具体的なレイアウトによって、このセンサ出力誤差が、ある方向の相対位置変化では比較的大きくなり、また逆に特定の相対位置変化方向で最小となる場合がある。
【００１１】
本発明では、このようにセンサ出力誤差が最小となる方向つまり相対位置変化を許容し得る方向（相対位置変化許容方向）が、アイドル運転時において、制御軸の中心に作用する荷重方向と略一致している。アイドル運転時は、空気量が少なく、かつ燃焼も不安定化しやすいので、センサ出力誤差ひいては制御誤差によってリフト特性がばらつくと、運転性に与える影響が大きく、好ましくない。本発明では、アイドル運転時におけるセンサ出力誤差が小さくなり、それだけアイドル運転時の制御精度が向上する。
【００１２】
すなわち、請求項１の発明では、上記回転角度センサと上記制御軸とは、制御軸端部に偏心して設けられたピンと、このピンと係合するように回転角度センサ側に設けられた半径方向に延びたスリットと、を介して互いに連結されている。従って、上記スリットの方向に沿った相対位置変化では、センサ出力誤差が最小となり、これと直交する方向の相対位置変化では、センサ出力誤差が大となる。また、スリットはピンとともに回転するので、このスリットにより規定される出力誤差最小となる特定の相対位置変化方向つまり相対位置変化許容方向は、制御軸の回転角度によってさらに変化するものとなる。
【００１３】
そのため、このものでは、アイドル運転時に、該アイドル条件に対応して制御される制御軸の姿勢つまり回転角度を考慮した上で、上記のスリットおよびピンの方向が決定される。
【００１４】
また請求項２の発明では、上記回転角度センサは、内燃機関本体側に固定されたピックアップと、上記制御軸に固定された被検出部と、を備えてなる非接触センサであり、制御軸の中心と上記ピックアップとを結ぶ方向が相対位置変化許容方向となる。このものでは、制御軸が回転しても、誤差最小となる相対位置変化許容方向は、変化しない。従って、アイドル時における制御軸の姿勢に関係なく、荷重方向のみからピックアップの位置を決定しうる。
【００１５】
請求項１および請求項２の発明では、アイドル運転中のリフト特性の下で、吸気弁開時期に制御軸中心に作用する荷重方向と吸気弁閉時期に制御軸中心に作用する荷重方向との間に、上記の誤差が最小となる相対位置変化許容方向が含まれている。つまり、制御軸に作用する荷重は、バルブスプリングの反力や種々の運動部材の慣性力に起因して生じる（但し、アイドル時には、慣性力による荷重は小さく、バルブスプリング反力による荷重が支配的となる）のであるが、その作用方向は、吸気弁リフトの進行に伴って多少変化する。そこで、本発明では、吸気弁開時期における荷重方向と吸気弁閉時期における荷重方向との範囲内に、上記の相対位置変化許容方向を設け、相対位置変化によるセンサ出力誤差を、リフト期間の間、実質的に最小に保つようにした。
【００１６】
さらに、請求項３の発明は、アイドル運転中のリフト特性の下で、最大リフト時に制御軸中心に作用する荷重方向に、上記の誤差が最小となる相対位置変化許容方向が略一致していることを特徴としている。上記のように、アイドル時にはバルブスプリング反力による荷重が支配的となるので、一般に最大リフトのときに制御軸に最も大きな荷重が作用し、その変位も大となる。従って、この変位がセンサ出力に及ぼす影響を抑制できる。
【００１７】
制御軸の回転角度に応じてリフト特性が変化する可変動弁装置の機構は、いくつかの形式が知られている。請求項４の発明においては、上記中間部材は、上記制御軸に設けた偏心カムを中心に揺動運動するロッカアームであり、このロッカアームの運動が揺動カムを介して吸気弁に伝達されるようになっている。
【００１８】
また請求項５に係る発明は、内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転するとともに、駆動偏心カムを備えた駆動軸と、上記偏心カムの外周に回転可能に嵌合したリンクアームと、内燃機関本体に回転自在に支持され、かつアクチュエータによって回転角度が制御されるとともに、制御偏心カムを備えた制御軸と、上記制御偏心カムに回転可能に装着され、かつ上記リンクアームにより揺動されるロッカアームと、上記駆動軸に回転自在に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸気弁を押圧する揺動カムと、を備え、上記制御軸の制御偏心カムの回転位置によって吸気弁のリフトがその作動角とともに増減変化するように構成された内燃機関の可変動弁装置において、
内燃機関本体に固定され、かつ上記制御軸の回転角度に応じたセンサ出力を発生する回転角度センサを有し、
この回転角度センサと上記制御軸とは、一方に偏心して設けられたピンと、このピンと係合するように他方に設けられた半径方向に延びたスリットと、を介して互いに連結されており、
アイドル運転時に、上記のスリットの方向が、上記駆動軸の中心と上記制御軸の中心とを結ぶ直線の方向と略一致していることを特徴としている。
さらに請求項６に係る発明では、上記回転角度センサは、内燃機関本体側に固定されたピックアップと、上記制御軸に固定された被検出部と、を備えてなる非接触センサであり、
アイドル運転時に、上記制御軸の中心と上記ピックアップとを結ぶ方向が、上記駆動軸の中心と上記制御軸の中心とを結ぶ直線の方向と略一致していることを特徴としている。
【００１９】
すなわち、上記のような基本的構成の可変動弁装置では、アイドル運転時に制御軸に作用する荷重の方向は、駆動軸の中心と制御軸の中心とを結ぶ直線の方向にほぼ一致する。従って、この方向の相対位置変化に対しセンサ出力誤差が最小となるようにすれば、前述したように、荷重による変位の影響を最小限とすることが可能である。なお、この形式の可変動弁装置では、制御軸の回転角度に応じて、吸気弁のリフトと作動角とが同時にかつ連続的に変化するので、スロットル弁に依存せずにシリンダ内への吸入吸気量を制御することも可能である。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、荷重による制御軸と回転角度センサとの相対位置変化が許容されるとともに直接的な振動伝達を防止することができ、かつ同時に、この相対位置変化に伴うセンサ出力誤差ひいては制御誤差による運転性への悪影響を最小限に抑制することができる。特に、アイドル時の制御精度を一層高めることができ、例えばスロットル弁に依存しない吸気量制御で最も問題となるアイドル時の安定性が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を、自動車用火花点火式ガソリン機関の吸気弁に適用した実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、内燃機関の吸気弁側可変動弁装置全体の構成を示す構成説明図であり、この可変動弁装置は、吸気弁のリフト・作動角を変化させる本発明に係るリフト・作動角可変機構１と、そのリフトの中心角の位相（図示せぬクランクシャフトに対する位相）を進角もしくは遅角させる位相可変機構２１と、が組み合わされて構成されている。
【００２３】
まず、リフト・作動角可変機構１を説明する。なお、このリフト・作動角可変機構１は、本出願人が先に提案したものであるが、例えば特開平１１−１０７７２５号公報等によって公知となっているので、その概要のみを説明する。
【００２４】
リフト・作動角可変機構１は、シリンダヘッド（図示せず）に摺動自在に設けられた吸気弁１１と、シリンダヘッド上部のカムブラケット（図示せず）に回転自在に支持された駆動軸２と、この駆動軸２に、圧入等により固定された駆動偏心カム３と、上記駆動軸２の上方位置に同じカムブラケットによって回転自在に支持されるとともに駆動軸２と平行に配置された制御軸１２と、この制御軸１２の制御偏心カム１８に揺動自在に支持された中間部材としてのロッカアーム６と、各吸気弁１１の上端部に配置されたタペット１０に当接する揺動カム９と、を備えている。上記駆動偏心カム３とロッカアーム６とはリンクアーム４によって連係されており、ロッカアーム６と揺動カム９とは、リンク部材８によって連係されている。
【００２５】
上記駆動軸２は、後述するように、タイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランクシャフトによって駆動されるものである。
【００２６】
上記駆動偏心カム３は、円形外周面を有し、該外周面の中心が駆動軸２の軸心から所定量だけオフセットしているとともに、この外周面に、リンクアーム４の環状部が回転可能に嵌合している。
【００２７】
上記ロッカアーム６は、略中央部が上記制御偏心カム１８によって揺動可能に支持されており、その一端部に、連結ピン５を介して上記リンクアーム４のアーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン７を介して上記リンク部材８の上端部が連係している。上記制御偏心カム１８は、制御軸１２の軸心から偏心しており、従って、制御軸１２の角度位置に応じてロッカアーム６の揺動中心は変化する。
【００２８】
上記揺動カム９は、駆動軸２の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、連結ピン１７を介して上記リンク部材８の下端部が連係している。この揺動カム９の下面には、駆動軸２と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成されており、これらの基円面ならびにカム面が、揺動カム９の揺動位置に応じてタペット１０の上面に当接するようになっている。
【００２９】
すなわち、上記基円面はベースサークル区間として、リフト量が０となる区間であり、揺動カム９が揺動してカム面がタペット１０に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。なお、ベースサークル区間とリフト区間との間には若干のランプ区間が設けられている。
【００３０】
上記制御軸１２は、図１に示すように、一端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエータ１３によって所定角度範囲内で回転するように構成されている。このリフト・作動角制御用アクチュエータ１３は、例えばウォームギア１５を介して制御軸１２を駆動するサーボモータ等からなり、図示せぬエンジンコントロールユニットからの制御信号によって制御されている。ここで、制御軸１２の回転角度は、回転角度センサつまり制御軸センサ１４によって検出され、この検出した実際の制御状態に基づいて上記アクチュエータ１３がクローズドループ制御される。
【００３１】
このリフト・作動角可変機構１の作用を説明すると、駆動軸２が回転すると、駆動偏心カム３のカム作用によってリンクアーム４が上下動し、これに伴ってロッカアーム６が揺動する。このロッカアーム６の揺動は、リンク部材８を介して揺動カム９へ伝達され、該揺動カム９が揺動する。この揺動カム９のカム作用によって、タペット１０が押圧され、吸気弁１１がリフトする。
【００３２】
ここで、リフト・作動角制御用アクチュエータ１３を介して制御軸１２の角度が変化すると、ロッカアーム６の揺動運動の中心位置が動いて該ロッカアーム６の初期位置が変化し、ひいては揺動カム９の初期揺動位置が変化する。
【００３３】
例えば制御偏心カム１８が図の上方へ位置しているとすると、ロッカアーム６は全体として上方へ位置し、揺動カム９の連結ピン１７側の端部が相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム９の初期位置は、そのカム面がタペット１０から離れる方向に傾く。従って、駆動軸２の回転に伴って揺動カム９が揺動した際に、基円面が長くタペット１０に接触し続け、カム面がタペット１０に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。
【００３４】
逆に、制御偏心カム１８が図の下方へ位置しているとすると、ロッカアーム６は全体として下方へ位置し、揺動カム９の連結ピン１７側の端部が相対的に下方へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム９の初期位置は、そのカム面がタペット１０に近付く方向に傾く。従って、駆動軸２の回転に伴って揺動カム９が揺動した際に、タペット１０と接触する部位が基円面からカム面へと直ちに移行する。従って、リフト量が全体として大きくなり、かつその作動角も拡大する。
【００３５】
上記の制御偏心カム１８の初期位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させることができる。各部のレイアウトによるが、例えば、リフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁１１の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。
【００３６】
次に、位相可変機構２１は、上記駆動軸２の前端部に設けられたスプロケット２２と、このスプロケット２２と上記駆動軸２とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用アクチュエータ２３と、から構成されている。上記スプロケット２２は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。上記位相制御用アクチュエータ２３は、例えば油圧式、電磁式などの回転型アクチュエータからなり、エンジンコントロールユニットからの制御信号によって制御されている。この位相制御用アクチュエータ２３の作用によって、スプロケット２２と駆動軸２とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。この位相可変機構２１もやはり図示せぬセンサの検出信号に基づいてクローズドループ制御される。
【００３７】
このような可変動弁装置を吸気弁側に備えた本実施例の内燃機関では、吸気弁１１の微小リフトを実現できることから、スロットル弁に依存せずに、吸気弁１１の可変制御によって吸気量を制御することが可能である。
【００３８】
図２および図３は、本発明の要部である制御軸センサ１４の詳細を示している。この実施例では、制御軸センサ１４は、センサ軸８１の回転角度に応じたセンサ出力を発生する回転型ポテンショメータからなり、センサ軸８１が上記制御軸１２に対し同軸上となるように、シリンダヘッドの一部（符号１０１で示す）に固定されている。センサ軸８１と制御軸１２とは、それぞれの中心位置の誤差ないしは変位を許容し得るように、互いに直結されておらず、制御軸１２の端面の外周部にピン８４が設けられているとともに、半径方向のスリット８２を備えたベースプレート８３が上記センサ軸８１に取り付けられており、上記スリット８２に上記ピン８４が係合して、制御軸１２の回転がセンサ軸８１に伝達されている。
【００３９】
上記のような制御軸センサ１４の構成においては、制御軸１２の軸受部のクリアランスによる半径方向の変位によって、センサ出力が誤差を含むものとなる。図４および図５は、この出力誤差を説明するもので、荷重Ｆによって制御軸１２が半径方向へ変位したときに、図４に示すように、ピン８４およびスリット８２の位置が、荷重Ｆの方向に対し略直交する方向にあるとすると、角度θとして示すようにベースプレート８３が回転し、大きなセンサ出力誤差が発生する。これに対し、図５に示すように、ピン８４およびスリット８２の位置が、荷重Ｆの方向に沿ったものであると、ベースプレート８３は回転せず、センサ出力誤差が最小となる。このように、ピン８４とスリット８２とを用いた継ぎ手構造においては、制御軸１２の中心とセンサ軸８１の中心との相対位置変化が、スリット８２の方向に沿ったものである場合に、センサ出力誤差が最小となる。
【００４０】
一方、制御軸１２に作用する荷重は、図示せぬバルブスプリングの付勢力に抗して吸気弁１１をリフトさせるために生じる荷重と、運動するロッカアーム６やその他のリンク部材の慣性力のために生じる荷重と、を合わせたものであり、吸気弁１１のリフト量や機関回転速度によってその方向は様々に変化する。しかも、スリット８２の方向は、制御軸１２の回転角度によって変化し、つまり運転条件によって種々異なるものとなる。従って、制御軸１２に作用する荷重の方向とスリット８２の方向とを常に一致させることは不可能である。そのため、本実施例では、最も高い制御精度が要求されるアイドル運転時に、荷重の方向とスリット８２の方向とが一致するように構成してある。
【００４１】
図６は、上記のリフト・作動角可変機構１において、アイドル運転時に使用されるリフト特性（例えばリフト・作動角が極小となる特性）の下で、吸気弁１１が最大にリフトしたときに制御軸１２に作用するバルブスプリング反力による荷重Ｆの方向を示している。この方向は、単純に幾何学的に求められる。アイドル運転のような低速回転時には、慣性力による荷重は非常に小さく、バルブスプリング反力による荷重Ｆが支配的となる。従って、アイドル運転時の制御状態で、この荷重Ｆの方向とスリット８２の方向とが一致するように、ベースプレート８３の取付角度を設定すれば、アイドル運転時に発生する相対位置変化によるセンサ出力誤差を最小にすることができる。
【００４２】
図７は、荷重の方向についてさらに詳細に説明するもので、上記リフト・作動角可変機構１のリンク構成をスケルトン図として示してある。そして、アイドル運転時のリフト特性において、吸気弁開時期（ＩＶＯ）のリンク状態を実線で、吸気弁最大リフト時のリンク状態を破線で、吸気弁閉時期（ＩＶＣ）のリンク状態を一点鎖線で、それぞれ示してある。図中のＦｏは、吸気弁開時期直後の荷重を、Ｆｃは、吸気弁閉時期直前の荷重を、それぞれ示している。また、Ｆｍは、最大リフト時の荷重を示し、従って、前述した図６の荷重Ｆと同じものである。このように、制御軸１２に作用する荷重の方向は、実際には、吸気弁開時期から吸気弁閉時期の間で、リフトの進行に伴って多少変化する。制御軸１２と制御軸センサ１４との相対位置変化が最大となるのは、荷重の大きさが最大となる吸気弁最大リフト時であるから、このときの荷重Ｆｍの方向とスリット８２の方向とを一致させることが最も望ましいが、リフト期間中の荷重の方向、つまり荷重Ｆｏの方向から荷重Ｆｃの方向までの範囲内に、スリット８２の方向があれば、センサ出力誤差を十分に小さくすることが可能である。
【００４３】
また、上記実施例のようなリンク構成を有するリフト・作動角可変機構１においては、アイドル運転時に制御軸１２に作用する荷重の方向（上記の荷重Ｆｏの方向〜荷重Ｆｃの方向）は、駆動軸２の中心と制御軸１２の中心とを結ぶ直線Ｌの方向にほぼ一致する。従って、簡易的に、この直線Ｌの方向とスリット８２の方向とが一致するように、ベースプレート８３の取付角度を決定してもよい。
【００４４】
図８は、アイドル運転時に得られる制御軸センサ１４の出力を示している。図示するように、基本的に制御軸１２の回転角度に対応したレベルの信号が出力されるが、各気筒の吸気弁１１のリフト期間においては、制御軸１２に荷重が作用し、誤差が発生する。破線は、従来の特性を示しており、本発明においては、この誤差出力を、実線で示すように小さくすることができる。この結果、制御における不感帯を小さくすることが可能となり、より高精度な制御を実現できる。
【００４５】
次に、アイドル時に、リフト・作動角の可変制御によってアイドル回転数制御を行う場合の荷重方向について説明する。つまり、前述した図７では、アイドル運転時に、概ね一定のリフト・作動角に制御されるものとして説明したが、吸気弁１１のリフト・作動角の可変制御でアイドル回転数制御を行う場合には、負荷変動を相殺するように、リフト・作動角が若干広い範囲で変化するものとなる。図９の（ａ）は、アイドル時に使用される最小のリフト・作動角の制御時における荷重方向を示したもので、吸気弁開時期および吸気弁閉時期のリンク状態を実線で、吸気弁最大リフト時のリンク状態を破線で、それぞれ示してあり、図中のＦｏが、吸気弁開時期直後の荷重を、Ｆｃが、吸気弁閉時期直前の荷重を、それぞれ示している。図９の（ｂ）は、アイドル時に使用される最大のリフト・作動角の制御時における荷重方向を示したもので、同様に、吸気弁開時期および吸気弁閉時期のリンク状態を実線で、吸気弁最大リフト時のリンク状態を破線で、それぞれ示してあり、図中のＦｏが、吸気弁開時期直後の荷重を、Ｆｃが、吸気弁閉時期直前の荷重を、それぞれ示している。ここで、図９の（ａ）と（ｂ）とでは、リフト・作動角が大小異なることから、特に、制御軸１２の回転角度が異なっている。なお、図中のＰ点は、制御偏心カム１８の中心（ロッカアーム６の揺動中心）を示しており、制御軸１２の回転角度が変化すると、このＰ点の位置が変化する。
【００４６】
上記のように制御軸１２の回転角度が変化する場合には、これに伴ってスリット８２の方向が変わってしまうので、ベースプレート８３の取付角度を決定するに際しては、これを考慮する必要がある。図１０は、図９の制御軸１２部分のみに着目したものであって、（ａ）および（ｂ）は、図９の（ａ）および（ｂ）の荷重方向をそのまま示したものである。この荷重方向は、機関本体、例えばシリンダヘッドの上下左右の座標を基準としたものである。これに対し、図の（ｃ）は、いずれか一方、例えば図（ａ）の制御軸１２の回転角度を、図（ｂ）の制御軸１２の回転角度と一致させて、それぞれの荷重方向を重ね合わせたものである。つまり、制御軸１２自体を基準として、これに作用する荷重方向を示している。従って、この場合には、図（ｃ）に示す４つの荷重方向を包含する角度αの範囲内に、ベースプレート８３の取付角度を設定することが望ましい。
【００４７】
同様に、図１１は、アイドル時に、リフト・作動角の可変制御によってアイドル回転数制御を行う場合に、最小のリフト・作動角に制御したときの最大リフト時の荷重方向Ｆ１と、最大のリフト・作動角に制御したときの最大リフト時の荷重方向Ｆ２と、に着目したものである。図（Ａ）の太い実線は、最小のリフト・作動角の制御状態を、細い実線は、最大のリフト・作動角の制御状態を示す。前述したように、荷重Ｆ１のときの制御軸１２の回転角度と荷重Ｆ２のときの制御軸１２の回転角度とは異なるので、それぞれのＰ点が一致するように両者を重ね合わせれば、（Ｂ）に示すように、制御軸１２自体を基準とした荷重方向の範囲が求められるので、その範囲に対応する角度βの範囲内に、ベースプレート８３の取付角度を設定すればよい。
【００４８】
次に、図１２および図１３は、制御軸センサ１４の異なる実施例を示している。この制御軸センサ１４は、電磁式の非接触センサとして構成したものであって、制御軸１２の端部に、放射状に多数のスリット９２を形成した被検出部となる円盤９１が固定されているとともに、この円盤９１の外周に半径方向に対向するように電磁ピックアップ９３が設けられている。この電磁ピックアップ９３は、符号１０１で示すシリンダヘッドの一部に固定されている。この構成においては、電磁ピックアップ９３と制御軸１２の中心とを結ぶ半径線の方向で、その相対位置変化に対するセンサ出力誤差が最小となる。従って、アイドル運転時における前述したような荷重方向を考慮して、電磁ピックアップ９３の取付位置が決定される。なお、この構成では、制御軸１２が回転しても、電磁ピックアップ９３と円盤９１との関係は変化しないので、アイドル運転時における制御軸１２の制御状態を考慮する必要はない。
【００４９】
以上、この発明の一実施例について説明したが、この発明は、特開平８−２６０９２３号公報に記載されているような形式の可変動弁装置においても同様に適用することが可能である。但し、この形式の可変動弁装置では、制御軸の回転角度に応じて作動角が変化するものの、最大リフト量は常に一定となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る可変動弁装置全体の構成を示す斜視図。
【図２】制御軸センサの一実施例を示す側面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図４】荷重方向と出力誤差との関係を示す説明図。
【図５】出力誤差が最小となる荷重方向を示す説明図。
【図６】アイドル運転時に制御軸に作用する荷重の方向を示す説明図。
【図７】スケルトン図において荷重方向をより詳しく示す説明図。
【図８】制御軸センサの出力の一例を示す特性図。
【図９】アイドル運転時にリフト・作動角を可変制御する場合で、最小のリフト・作動角のときの吸気弁開閉時期の荷重方向（ａ）と最大のリフト・作動角のときの吸気弁開閉時期の荷重方向（ｂ）とを対比して示す説明図。
【図１０】最小リフト・作動角のときの荷重方向（ａ）と最大リフト・作動角のときの荷重方向（ｂ）とこれらを重ね合わせた荷重方向範囲（ｃ）とを示す説明図。
【図１１】最小リフト・作動角のときと最大リフト・作動角のときの最大リフト時の荷重方向（Ａ）とこれらを重ね合わせた荷重方向範囲（Ｂ）を示す説明図。
【図１２】制御軸センサの異なる実施例を示す側面図。
【図１３】その要部を制御軸の軸方向から見た正面図。
【符号の説明】
１…リフト・作動角可変機構
２…駆動軸
６…ロッカアーム
１１…吸気弁
１２…制御軸
１８…制御偏心カム
１４…制御軸センサ
８２…スリット
８３…ベースプレート
８４…ピン

Claims

内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転する駆動軸と、
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつアクチュエータによって回転角度が制御される制御軸と、
上記駆動軸の回転運動が伝達されて回転運動もしくは揺動運動するとともに、その回転運動もしくは揺動運動の内燃機関本体に対する中心位置が、上記制御軸の回転角度に応じて変化する中間部材と、
を含み、上記中間部材の運動に伴って吸気弁がリフトするとともに、上記中心位置の変化によりリフト特性が変化するように構成された内燃機関の可変動弁装置において、
内燃機関本体に固定され、かつ上記制御軸の回転角度に応じたセンサ出力を発生する回転角度センサを有し、
この回転角度センサと上記制御軸とは、一方に偏心して設けられたピンと、このピンと係合するように他方に設けられた半径方向に延びたスリットと、を介して互いに連結されており、
上記スリットに沿った相対位置変化許容方向が、アイドル運転中のリフト特性の下で、吸気弁開時期に制御軸中心に作用する荷重方向と吸気弁閉時期に制御軸中心に作用する荷重方向との間に、含まれていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転する駆動軸と、
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつアクチュエータによって回転角度が制御される制御軸と、
上記駆動軸の回転運動が伝達されて回転運動もしくは揺動運動するとともに、その回転運動もしくは揺動運動の内燃機関本体に対する中心位置が、上記制御軸の回転角度に応じて変化する中間部材と、
を含み、上記中間部材の運動に伴って吸気弁がリフトするとともに、上記中心位置の変化によりリフト特性が変化するように構成された内燃機関の可変動弁装置において、
内燃機関本体に固定され、かつ上記制御軸の回転角度に応じたセンサ出力を発生する回転角度センサを有し、
この回転角度センサは、内燃機関本体側に固定されたピックアップと、上記制御軸に固定された被検出部と、を備えてなる非接触センサであり、
上記制御軸の中心と上記ピックアップとを結ぶ相対位置変化許容方向が、アイドル運転中のリフト特性の下で、吸気弁開時期に制御軸中心に作用する荷重方向と吸気弁閉時期に制御軸中心に作用する荷重方向との間に、含まれていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
アイドル運転中のリフト特性の下で、最大リフト時に制御軸中心に作用する荷重方向に、上記の相対位置変化許容方向が略一致していることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
上記中間部材は、上記制御軸に設けた偏心カムを中心に揺動運動するロッカアームであり、このロッカアームの運動が揺動カムを介して吸気弁に伝達されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転するとともに、駆動偏心カムを備えた駆動軸と、
上記偏心カムの外周に回転可能に嵌合したリンクアームと、
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつアクチュエータによって回転角度が制御されるとともに、制御偏心カムを備えた制御軸と、
上記制御偏心カムに回転可能に装着され、かつ上記リンクアームにより揺動されるロッカアームと、
上記駆動軸に回転自在に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸気弁を押圧する揺動カムと、
を備え、上記制御軸の制御偏心カムの回転位置によって吸気弁のリフトがその作動角とともに増減変化するように構成された内燃機関の可変動弁装置において、
内燃機関本体に固定され、かつ上記制御軸の回転角度に応じたセンサ出力を発生する回転角度センサを有し、
この回転角度センサと上記制御軸とは、一方に偏心して設けられたピンと、このピンと係合するように他方に設けられた半径方向に延びたスリットと、を介して互いに連結されており、
アイドル運転時に、上記のスリットの方向が、上記駆動軸の中心と上記制御軸の中心とを結ぶ直線の方向と略一致していることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転するとともに、駆動偏心カムを備えた駆動軸と、
上記偏心カムの外周に回転可能に嵌合したリンクアームと、
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつアクチュエータによって回転角度が制御されるとともに、制御偏心カムを備えた制御軸と、
上記制御偏心カムに回転可能に装着され、かつ上記リンクアームにより揺動されるロッカアームと、
上記駆動軸に回転自在に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸気弁を押圧する揺動カムと、
を備え、上記制御軸の制御偏心カムの回転位置によって吸気弁のリフトがその作動角とともに増減変化するように構成された内燃機関の可変動弁装置において、
内燃機関本体に固定され、かつ上記制御軸の回転角度に応じたセンサ出力を発生する回転角度センサを有し、
この回転角度センサは、内燃機関本体側に固定されたピックアップと、上記制御軸に固定された被検出部と、を備えてなる非接触センサであり、
アイドル運転時に、上記制御軸の中心と上記ピックアップとを結ぶ方向が、上記駆動軸の中心と上記制御軸の中心とを結ぶ直線の方向と略一致していることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。