JP4246275B2

JP4246275B2 - 可変動弁機構

Info

Publication number: JP4246275B2
Application number: JP08171497A
Authority: JP
Inventors: 昌弘藤本; 真一村田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JPH10274018A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁を機関の運転状態に応じたタイミングで開閉制御する、可変動弁機構に関し、特に、入力回転の回転速度を一回転中で増減しながら出力しうる不等速継手を利用した、可変動弁機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
往復動式内燃機関（以下、エンジンという）には、吸気弁や排気弁（以下、これらを総称して機関弁又は単にバルブともいう）がそなえられるが、このようなバルブは、カムの形状や回転位相に応じたバルブリフト状態で駆動されるので、バルブの開閉タイミング及び開放期間（バルブを開放している期間をクランクの回転角度の単位で示した量）も、カムの形状や回転位相に応じることになる。
【０００３】
ところで、エンジンにそなえられた吸気弁や排気弁の場合には、エンジンの負荷状態や速度状態に応じて最適な開閉タイミングや開放期間が異なる。そこで、このようなバルブの開閉タイミングや開放期間を変更できるようにした、所謂可変バルブタイミング装置（可変動弁機構）が各種提案されている。
特に、カムとカムシャフトとの間に、偏心機構を用いた不等速継手を介装し、カムシャフト側回転軸に対してカム側回転軸を偏心した位置に設定することで、カムシャフトが１回転する間にカムをカムシャフトの回転速度に対して増減又は位相変化させうるようにして、偏心機構におけるかかるカム側回転軸の偏心状態（即ち、カム側回転軸の軸心軸位置）を調整することで、バルブの開閉タイミング及び開放期間を調整できるようにした技術も開発されている。
【０００４】
このような不等速継手を用いた技術は、例えば特公昭４７−２０６５４号，特開平３−１６８３０９号，特開平４−１８３９０５号，特開平６−１０６３０号等にて提案されている。
このような可変バルブタイミング装置の構成について簡単に説明すると、カム軸（カムシャフト）には、バルブを開閉駆動するカム部材が、上記カム軸に対して回転自在に嵌挿されており、このカム軸とカム部材との間には、カム軸に対して所定量偏心した偏心部材が配設されている。
【０００５】
また、カム軸の回転駆動力は、一旦偏心部材に伝達され、この偏心部材によりカム軸の回転駆動力が不等速にカム部材に伝達される。ここで、カム軸の回転中心に対してカム部材の回転中心が所定量偏心していることにより、カム軸が１回転する間にカム部材の回転速度が増減するのである。
そして、この偏心部材を回転させて偏心位相を調整することにより、バルブタイミングが変更されるのである。
【０００６】
ところで、このような可変バルブタイミング装置を吸気弁側と排気弁側との両方に設ける場合には、吸気弁側の偏心部材と排気弁側の偏心部材との両方の偏心位相を調整する必要がある。
そこで、各偏心部材の位相を調整するためのアクチュエータ（駆動手段）が必要となるが、吸気弁側と排気弁側との両方にこのようなアクチュエータを設けると、エンジンが大型化し、これにともない重量やコストも増加してしまう。
【０００７】
そこで、特開平３−１６８３０９号公報等では、吸気弁側の偏心部材を調整するためのギアと排気弁側の偏心部材を調整するためのギアとを設けるとともに、これら２つのギアに噛合する伝達手段（制御駆動ギア）を設け、この制御駆動ギアを駆動することで、吸気弁側及び排気弁側の両方の偏心部材の位相を同時に調整するようにした技術が開示されている（特開平３−１６８３０９号公報の第６図参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の技術では、シリンダヘッド又はシリンダブロックの側面に制御駆動ギアの支持軸が設けられているが、このようなシリンダヘッド又はシリンダブロックの側面には、種々の補機類が配設されるため、制御駆動ギアを配設するための十分な空間を確保するのが困難である。
【０００９】
そこで、図１２に示すように、シリンダヘッド１０１の端部を加工して穴部１０１ａを設け、この穴部に制御駆動ギア（伝達手段）１４０を配設することも考えられるが、このように構成した場合には、シリンダヘッド１０１に大幅な加工が必要となり、コストが上昇してしまう。
しかも、従来の技術のように、制御駆動ギア１４０の回転中心を、偏心部材の位相を調整するギア１３９の回転中心より下方に配設した場合には、可変バルブタイミング装置の組み付け時に、最初に制御駆動ギア１４０を取り付けてから吸気側及び排気側の動弁機構を組み付けなければならず、作業性が良くないという課題がある。
【００１０】
すなわち、上述のような可変バルブタイミング装置をそなえた動弁機構では、吸気弁側及び排気弁側の偏心部材が所定の位相となるように各ギアの位置を調整して動弁機構の組み付け作業を行なう必要がある。これは、実際の組み付け状態が設計上の組み付け状態と異なってしまうと、バルブの開弁期間が設計値と異なってしまうからであり、組み付け作業時には、ギアの歯の位置を確実に所定の位置に合わせて作業を行なうことが要求される。
【００１１】
しかしながら、上述のように、偏心部材の位相を調整するギア１３９より下方に制御駆動ギア１４０を配設した場合には、偏心部材の位相を所定の状態に保って組み付けるのが困難であり、制御駆動ギア１４０とギア１３９との噛み合い状態にずれが生じやすいという課題がある。
また、各ギアの噛み合い状態にずれが生じないように組み付け作業を行なおうとすると、作業工数が増大してしまい生産性がよくないという課題があった。
【００１２】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、シリンダヘッドに大幅な変更を施すことなく、組み付け作業性に優れた、可変動弁機構を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の可変動弁機構は、内燃機関の吸気側及び排気側にそれぞれ設けられ、該内燃機関のクランク軸から回転駆動力が伝達されるカムシャフトと、該内燃機関の吸気側及び排気側に各気筒毎にそれぞれ設けられ吸気弁及び排気弁の少なくとも開弁時期を調整可能な弁作動調整手段と、該内燃機関の吸気側及び排気側にそれぞれ設けられ該弁作動調整手段に接続されれるとともに位相を変更することにより吸気弁及び排気弁の開弁時期を変更するコントロールシャフトと、該吸気側及び該排気側の該コントロールシャフトにそれぞれ設けられたギア部と、該内燃機関の吸気側及び排気側にそれぞれ設けられ該吸気及び排気側のギア部とそれぞれ噛合するギア部材と、該吸気側又は該排気側のコントロールシャフトの一方を回転駆動し該弁作動調整手段を運転状態に応じて作動させるアクチュエータと、該吸気側又は該排気側のコントロールシャフトの一方の回転駆動力を該吸気側又は該排気側のコントロールシャフトの他方に伝達するギア機構とをそなえ、該ギア機構が、少なくとも１つのギアと該ギアを軸支するキャリアとを有し、該ギアが該吸気側のギア部材及び該排気側のギア部材の両方と噛合し、該キャリアがカムシャフトの支持をするべく平滑に形成されたシリンダヘッドの上面と同一平面の取付面に取り付けられることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２記載の本発明の可変動弁機構は、上記請求項１記載の機構において、該弁作動調整手段が、上記カムシャフトの回転軸線とは異なり且つ該回転軸線と平行な回転軸線を有する軸支部をそなえ該カムシャフトの外周に相対回転可能又は揺動可能に設けられた軸支部材と、該軸支部材に軸支された中間回転部材と、該カムシャフトと該中間回転部材とを連結して該中間回転部材を該カムシャフトと連動して回転可能とする第１接続部材と、該カムシャフトの回転軸線回りに回転し該吸気弁又は排気弁を開閉駆動するカム部を有する第２回転軸部材と、該中間回転部材と該第２回転軸部材とを連結して該第２回転軸部材を該中間回転部材と連動して回転可能とする第２接続部材とをそなえ、該ギア機構が、該吸気側のコントロールシャフトと該排気側のコントロールシャフトとの軸線間に配置されるとともに、該クランク軸の回転力の入力側と反対側の該シリンダヘッド端部に設けられていることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施形態について説明する。なお、図１〜図９は、本発明の一実施形態としての可変動弁機構を示すものであり、図１０，図１１はその変形例を示す図である。
【００１６】
本実施形態にかかる内燃機関は、レシプロ式の内燃機関であり、また、この実施形態にかかる可変動弁機構は、気筒上方に設置された吸気弁又は排気弁（これらを総称して、機関弁又は単にバルブという）を駆動するようにそなえられている。
【００１７】
まず、可変動弁機構の全体構成について説明する。
図５，図６，図７は本可変動弁機構を示す斜視図，断面図，模式的配置図（軸方向端面から見た模式図）であり、図５，図６に示すように、シリンダヘッド１には、図示しない吸気ポート又は排気ポートを開閉すべくバルブ（吸気弁又は排気弁）２が装備されており、このバルブ２のステム端部２Ａには、バルブ２を閉鎖側に付勢するバルブスプリング３（図７参照）が設置されている。
【００１８】
さらに、バルブ２のステム端部２Ａには、ロッカアーム８が当接しており、このロッカアーム８にカム６が当接している。そして、カム６の凸部（カム山部分）６Ａによってバルブスプリング３の付勢力に抗するようにしてバルブ２が開方向へ駆動される。本可変動弁機構は、このようなカム６を回動させるためにそなえられている。
【００１９】
本可変動弁機構には、図５，図６に示すように、ベルト（タイミングベルト）４１とプーリ４２とを介して、エンジンのクランク軸（図示略）に連動してクランク軸の１／２の回転速度で回転駆動されるカムシャフト（第１回転軸部材）１１と、このカムシャフト１１の外周に設けられたカムローブ（第２回転軸部材）１２とをそなえ、カム（カム部）６はこのカムローブ１２の外周に突設されている。このカムローブ１２の外周は、図６に示すように、シリンダヘッド１側の軸受部（カムキャップ）７によって回転自在に軸支されている。
【００２０】
また、カムシャフト１１はこのカムローブ１２を介して軸受部７に支持されるが、カムシャフト１１の端部は、同一軸心線上に結合された端部部材４３を介してシリンダヘッド１の軸受部１Ａに軸支されている。
【００２１】
なお、軸受部７は、図６，図７に示すように、二つ割れ構造になっており、シリンダヘッド１に形成された軸受下半部７Ａと、この軸受下半部７Ａに上方から接合される軸受キャップ７Ｂと、軸受下半部７Ａに軸受キャップ７Ｂを結合するボルト７Ｃとから構成される。
また、図７に示すように、軸受下半部７Ａと軸受キャップ７Ｂとの接合面７Ｄは、図示しないシリンダの軸心線と直交するようにほぼ水平に設定されており、図６，図７におけるほぼ鉛直方向（上下方向）に向けて締結されるボルト７Ｃによって、軸受下半部７Ａと軸受キャップ７Ｂとがほぼ鉛直方向に強固に結合されている。
【００２２】
また、カムシャフト１１とカムローブ１２との間には不等速継手１３が設けられており、これらカムローブ１２及び不等速継手１３により、バルブ開弁時期を連続的又は段階的に調整しうる弁作動調整手段５０が構成されている。
なお、本可変動弁機構は、多気筒エンジンに適しており、多気筒エンジンに適用した場合には、各気筒毎に、カムローブ１２及び不等速継手１３を設けるようにする。ここでは、一例として本可変動弁機構を直列４気筒エンジンに適用した場合を説明する。
【００２３】
この不等速継手１３は、カムシャフト１１の外周に回動可能に支持されたコントロールディスク（軸支部材）１４と、このコントロールディスク１４に一体的に設けられた偏心部（軸支部）１５と、この偏心部１５の外周に遊嵌された係合ディスク（中間回転部材）１６と、係合ディスク１６に接続された第１スライダ部材（第１接続部材、又はカム軸側ピン部材）１７及び第２スライダ部材（第２接続部材、又はカムローブ側ピン部材）１８とをそなえている。なお、コントロールディスク（軸支部材）１４をハーモニックギアともいい、係合ディスク１６をハーモニックリングともいう。
【００２４】
偏心部１５は、図６に示すように、カムシャフト１１の回転中心（第１回転中心軸線）Ｏ₁ から偏心した位置に回転中心（第２回転中心軸線）Ｏ₂ を有しており、係合ディスク１６はこの偏心部１５の中心Ｏ₂ の回りに回転するようになっている。
第１スライダ部材１７及び第２スライダ部材１８は、図５に示すように、それぞれその先端にスライダ本体部（切り欠き部）２１，２２をそなえ、その他端側にドライブピン部２３，２４をそなえている。
【００２５】
また、係合ディスク１６の一面には、図６に示すように、半径方向（ラジアル方向）に、第１スライダ部材１７のスライダ本体部２１が摺動自在に嵌合したスライダ用溝１６Ａと、第２スライダ部材１８のスライダ本体部２２が摺動自在に嵌合したスライダ用溝１６Ｂとが形成されている。ここでは、２つのスライダ用溝１６Ａ，１６Ｂが互いに１８０°だけ回転位相をずらせるように同一直径上に配置されている。
【００２６】
また、カムシャフト１１にはドライブアーム１９が設けられ、カムローブ１２にはアーム部２０が設けられている。このうち、ドライブアーム１９には、第１スライダ部材１７のドライブピン部２３が回転自在に嵌入する穴部１９Ａが設けられ、アーム部２０には、第２スライダ部材１８のドライブピン部２４が回転自在に嵌入する穴部２０Ａが設けられている。
【００２７】
なお、ドライブアーム１９は、カムローブ１２とコントロールディスク１４との間のアーム部２０を除く空間に、カムシャフト１１から半径方向（ラジアル方向）に突出するように設けられ、ロックピン２５によりカムシャフト１１と一体回転するように結合されている。一方、アーム部２０はカムローブ１２の端部を、係合ディスク１６の一側面に近接する位置まで半径方向（ラジアル方向）及び軸方向へ突出させるように一体形成されている。
【００２８】
ところで、スライダ本体部２１と溝１６Ａとの間では、図７に示すように、スライダ本体部２１の外側平面２１Ｂ，２１Ｃと溝１６Ａの内壁平面２８Ａ，２８Ｂとの間で、溝１６Ｂとスライダ本体部２２との間では、溝１６Ｂの内壁平面２８Ｃ，２８Ｄとスライダ本体部２２の外側平面２２Ｂ，２２Ｃとの間で、それぞれ回転力の伝達が行なわれる。
【００２９】
このように回転を伝達する際に、係合ディスク１６が偏心していることにより、係合ディスク１６はカムシャフト１１に対して先行したり遅延したりすることを繰り返し、また、カムローブ１２は係合ディスク１６に対して先行したり遅延したりすることを繰り返しながら、カムローブ１２がカムシャフト１１とは不等速で回転するようになっている。
【００３０】
したがって、例えば機関の回転数（回転速度）等の機関の運転状態に応じて、第２回転中心軸線Ｏ₂ の位置を連続的又は段階的に調整すれば、機関の運転状態に常に適した特性でバルブ２を駆動させることができる。
係合ディスク１６の回転中心（第２回転中心軸線）Ｏ₂ を位置調整するためには、係合ディスク１６を偏心状態に支持する偏心部１５を回転させればよいので、本機構には、偏心部１５を有するコントロールディスク１４を回転させて偏心部１５の偏心位置を調整する偏心位置調整機構３０が設けられている。
【００３１】
この偏心位置調整機構３０は、図５，図６に示すように、コントロールディスク１４の外周に形成された偏心制御ギア３１と、この偏心制御ギア３１と噛合するコントロールギア３５をそなえカムシャフト１１と平行に設置された制御用部材としてのギア軸（コントロールシャフト）３２と、このコントロールシャフト３２を回転駆動するためのアクチュエータ（駆動手段）３３とをそなえて構成されており、ＥＣＵ３４を通じて作動を制御するようになっている。
【００３２】
つまり、図５に示すように、ＥＣＵ３４に、エンジン回転数センサ（図示略）からの検出情報（エンジン回転数情報），スロットルポジションセンサからの検出情報（ＴＰＳ情報），エアフローセンサ（図示略）からの検出情報（ＡＦＳ情報）等が入力されるようになっており、偏心位置調整機構３０におけるモータの制御は、これらの情報に基づいて、エンジンの回転速度や負荷状態に応じて行なうようになっている。
【００３３】
そして、例えばエンジンの高速時や高負荷時には、バルブの開放期間を長期間にするようにコントロールディスク１４の回転位相を調整する。また、エンジンの低速時や低負荷時には、バルブの開放期間を短期間にするようにコントロールディスク１４の回転位相を調整する。
【００３４】
ところで、図５に示すように、コントロールシャフト３２にそなえられたコントロールギア３５は、２つのギア３５Ａ，３５Ｂからなるシザースギアであって、一方のギア３５Ａはコントロールシャフト３２に固定されているが、他方のギア３５Ｂはコントロールシャフト３２に対して回転可能に装備されている。つまり、ギア３５Ｂは、ギア３５Ａに当接するように配設されており、コントロールシャフト３２の外周に固定されるジャーナル３６との間に装備されたねじりスプリング３８によって、回転方向への付勢力を受けるように設置され、両ギア３５Ａ，３５Ｂによって、コントロールディスク１４側の偏心制御ギア３１とコントロールギア３５とがガタつくことなく噛合するようになっている。
【００３５】
なお、偏心位置調整機構３０の設置にあたっては、既に設置されているカムシャフト１１外周のコントロールディスク１４側の偏心制御ギア３１に対して、両ギア３５Ａ，３５Ｂを噛合させた上で、ジャーナル３６をコントロールシャフト３２に対して回転させながら軸方向所定位置に配置することで、ギア３５Ｂに軸方向付勢力及び回転方向付勢力を与えておいてから、ジャーナル３６を回り止めピン３６Ａによりコントロールシャフト３２と一体回転するように固定する。
【００３６】
また、本可変動弁機構を多気筒エンジン（本実施形態の場合は、４気筒エンジン）に適用した場合には、各気筒毎にカムローブ１２及び不等速継手１３（即ち、弁作動調整手段５０）を設けることになるが、ここでは、各気筒に、吸気弁駆動用の可変動弁機構と、排気弁駆動用の可変動弁機構とをそなえている。つまり、図８に示すように、吸気弁用カムシャフト１１_INと排気弁用カムシャフト１１_EXとをそなえ、吸気弁用カムシャフト１１_INにおいても排気弁用カムシャフト１１_EXにおいても、それぞれ各気筒毎にカムローブ１２及び不等速継手１３がそなえられる。
【００３７】
そして、偏心位置調整機構３０は、吸気弁用カムシャフト１１_INに各気筒毎に装備されたコントロールディスク１４側の偏心制御ギア３１と、排気弁用カムシャフト１１_EXにやはり各気筒毎に装備されたコントロールディスク１４側の偏心制御ギア３１と、吸気弁用カムシャフト１１_INに隣接した吸気弁側コントロールシャフト３２と、排気弁用カムシャフト１１_EXに隣接した排気弁側コントロールシャフト３２と、これらの各コントロールシャフト３２において各気筒毎に設置されて各偏心制御ギア３１と噛合するコントロールギア３５及びジャーナル３６及びスプリング３８とをそなえている。
【００３８】
一方、アクチュエータ３３はスプロケット（端部部材）４３と反対側端部の図示しないシリンダヘッド側部分に１つだけそなえられ、ここでは、排気弁用カムシャフト１１_EXの軸端部にアクチュエータ３３がそなえられる。
なお、このアクチュエータ３３の取り付け位置は特に限定されるものではなく、吸気用カムシャフト１１_INの軸端部に設けてもよい。
【００３９】
このアクチュエータ３３は、ジョイント３３Ａを介して排気弁側ドライブギア機構３９Ａに接続されており、アクチュエータ３３の駆動力は、排気弁側ドライブギア機構３９Ａから排気弁側コントロールシャフト３２に伝達され、排気弁用カムシャフト１１_EXの各偏心制御ギア３１の回転駆動が行なわれるようになっている。
【００４０】
この一方、排気弁側ドライブギア機構３９Ａはインタメディエイトギア機構（伝達機構）４０を介して吸気弁側ドライブギア機構３９Ｂに接続されており、アクチュエータ３３の駆動力は、排気弁側ドライブギア機構３９Ａ，インタメディエイトギア機構４０，吸気弁側ドライブギア機構３９Ｂを経て吸気弁側コントロールシャフト３２に伝達され、吸気弁用カムシャフト１１_INの各偏心制御ギア３１の回転駆動が行なわれるようになっている。
【００４１】
したがって、図９に示すように、排気弁側（図中ＥＸ参照）では、アクチュエータ３３の駆動力は、ドライブギア機構３９Ａ，排気弁側コントロールシャフト３２及び各コントロールギア３５を介して各偏心制御ギア３１に伝達され、吸気弁側（図中ＩＮ参照）では、アクチュエータ３３の駆動力は、ドライブギア機構３９Ａ，インタメディエイトギア機構４０，ドライブギア機構３９Ｂ，吸気弁側コントロールシャフト３２及び各コントロールギア３５を介して各偏心制御ギア３１に伝達されるようになっている。
【００４２】
なお、図８に示すように、各ドライブギア機構３９Ａ，３９Ｂは、いずれも、ドライブギア（ギア部材）３９ｅと、コントロールシャフト３２の端部に固定されたギア（ギア部）３９ｆとから構成されている。このうちドライブギア３９ｅは、軸３９ａに固定された固定ギア３９ｂと、スプリング３９ｃを介して装備された可動ギア３９ｄとの２枚のギアからなるシザースギアにより構成されており、可動ギア３９ｄがスプリング３９ｃにより回転方向に付勢された状態で、固定ギア３９ｂと共にギア３９ｆと噛合してドライブギア機構３９Ａ，３９Ｂにガタが生じないようになっている。
【００４３】
なお、各ドライブギア機構３９Ａ，３９Ｂのシザースギア（ドライブギア）３９ｅ（即ち、ギア３９ｂ，３９ｄ）は各偏心制御ギア３１と等しい歯数に設定され、各ドライブギア機構３９Ａ，３９Ｂのギア３９ｆは各コントロールギア３５と等しい歯数に設定されており、アクチュエータ軸の回転角度と偏心制御ギア３１の回転角度とが等しくなるように設定されている。
【００４４】
さて、ここで上述のインタメディエイトギア機構（伝達機構）４０について説明すると、このインタメディエイトギア機構４０は、図８に示すように、アクチュエータ３３の配設された側、即ち、クランク軸の回転力の入力側とは反対側のシリンダヘッド１の端部に設けられている。
また、図１〜図３に示すように、インタメディエイトギア機構４０は、互いに噛合する２つのギア４０ａ，４０ｂと、これらのギア４０ａ，４０ｂを軸支するキャリア（基台）４０ｄとから構成されている。
【００４５】
また、このキャリア４０ｄには、図２に示すように、各ギア４０ａ，４０ｂを支持するための支持部４０ｄ−１，４０ｄ−２が設けられており、各ギア４０ａ，４０ｂは、互いに噛合しながらこれらの支持部４０ｄ−１，４０ｄ−２にそれぞれ回転可能に支持されている。
そして、図１に示すように、このインタメディエイトギア機構４０では、排気弁側のドライブギア３９ｅとギア４０ａとが噛合し、吸気弁側のドライブギア３９ｅとギア４０ｂとが噛合するようになっており、この場合には、吸気弁側のドライブギア３９ｅは、排気弁側のドライブギア３９ｅの回転方向と逆方向に同速度で回転駆動されるようになっている。
【００４６】
一方、図４に示すように、シリンダヘッド１の上面には、シリンダヘッド枠部部１００と同一平面となるようにキャリア取付面４０ｆが形成されており、キャリア４０ｄはこの取付面４０ｆに取り付けられるようになっている。
そして、インタメディエイトギア機構４０をこのように構成することにより、アクチュエータ３３からの回転駆動力は、排気弁側のドライブギア３９ｅからギア４０ａ，４０ｂを介して吸気弁側のドライブギア３９ｅに伝達され、この吸気弁側のドライブギア３９ｅに噛合したギア３９ｆを介して吸気弁側のコントロールシャフト３２に伝達されることになる。
【００４７】
すなわち、吸気弁側のコントロールシャフト３２が回転駆動されることにより、コントロールシャフト３２上に設けられたコントロールギア３５を介して偏心制御ギア３１が回転駆動され、係合ディスク１６の回転中心位置が調整されるのである。
ところで、本可変動弁機構では、上述したようにキャリア４０ｄをシリンダヘッド１の上面に取り付けることにより、インタメディエイトギア機構４０のギア４０ａ，４０ｂの回転中心がドライブギア３９ｅ，３９ｅの回転中心よりも上方に配設される。
【００４８】
つまり、図８に示すように、吸気弁側及び排気弁側のドライブギア３９ｅ，３９ｅはともにカムシャフト１１（１１_EX，１１_IN）と同軸上に設けられているので、キャリア４０ｄをシリンダヘッド１の上面に設けることにより、各ギア４０ａ，４０ｂの軸心をドライブギア３９ｅ，３９ｅの軸心よりも上方に配置することができるのである。
【００４９】
そして、本可変動弁機構では、各ギア４０ａ，４０ｂの軸心をドライブギア３９ｅ，３９ｅの軸心よりも上方に配置することで、可変動弁機構の組み付け作業時には、まず、シリンダヘッド１上に吸気弁側及び排気弁側の動弁機構を所定の状態で配設した後、インタメディエイトギア機構４０を吸気弁側と排気弁側との動弁機構の間隙部Ａ（図４参照）から矢印の方向にスライドさせて、取付面４０ｆに組み付けることができるため、作業性が大きく向上する。
【００５０】
すなわち、このような可変動弁機構では、組み付け作業時にはシリンダヘッド１上に吸気弁側及び排気弁側の動弁機構を所定の状態となるように配設してからインタメディエイトギア機構４０を組み付けるが、この場合に、吸気側のドライブギア３９ｅと排気側のドライブギア３９ｅとの歯の位置が所定の噛合状態で組み付けられないと、吸気側と排気側とのバルブ２の開弁期間が、組み付け後の実際のバルブ開弁特性と組み付け前の設計上のバルブ開弁特性とで異なり、可変動弁機構の性能を十分に引き出せなくなるという不具合がある。
【００５１】
このため、従来では、インタメディエイトギア機構４０の組み付け時に各ドライブギア３９ｅ，３９ｅとの歯の噛み合いが所定の状態となるよう、別途固定治具を用いて所定位置に固定した状態で組み付けを行なう必要があり、作業効率が悪化していた。
これに対し、本発明の可変動弁機構では、上述したように、インタメディエイト機構４０をドライブギア３９ｅの歯すじ方向にスライドさせて、取付面４０ｆに組み付けることができ、特別な固定治具を用いずに吸気側と排気側とのドライブギア３９ｅ，３９ｅ回転方向のずれを生じさせることなく容易に組み付け作業ができる。
【００５２】
また、本実施形態では、インタメディエイトギア機構４０を予めキャリア４０ｄの支持部４０ｄ−１，４０ｄ−２に各ギア４０ａ，４０ｂを取り付けて、アッセンブリ化してから、このインタメディエイトギア機構４０のアッセンブリをシリンダヘッド１の取付面４０ｆに取り付るため、さらに容易な組み付け作業ととなる。
【００５３】
本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構は、上述のように構成されているので、このような可変動弁機構をそなえた内燃機関では、偏心位置調整機構３０を通じて、コントロールディスク１４の回転位相を調整しながら、バルブの開度特性が制御される。
【００５４】
つまり、ＥＣＵ３４において、エンジン回転数情報や吸入空気量情報等に基づき、エンジンの回転速度や負荷状態に応じたコントロールディスク１４の回転位相を設定して、ポジションセンサの検出信号に基づいて、コントロールディスク１４の実際の回転位相が設定された状態になるように、アクチュエータ３３の作動制御を通じてコントロールディスク１４を駆動する。
【００５５】
そして、このＥＣＵ３４によるアクチュエータ３３の作動制御を通じて、偏心部１５を回動させて位相角度を調整し、係合ディスク１６の回転中心（第２回転中心軸線）Ｏ₂ を変位させながら、例えばエンジンの回転速度やエンジンの負荷が高くなるほど、バルブ開放期間を長くしていき、逆に、エンジンの回転速度やエンジンの負荷が低くなるほど、バルブ開放期間を短くしていく。
【００５６】
このようにして、エンジンの運転状態に応じてコントロールディスク１４の回転位相（位置）を制御しながら、エンジンの運転状態に適したバルブ駆動を行なえるようになる。特に、バルブのリフト特性は、連続的に調整することができるので、常にエンジンの運転状態に最適の特性でバルブ駆動を行なえるようになるのである。
【００５７】
そして、本可変動弁機構では、アクチュエータ３３からの回転駆動力は排気弁側のドライブギア３９ｅからインタメディエイトギア機構４０を介して吸気弁側のドライブギア３９ｅに伝達される。また、吸気弁側のドライブギア３９ｅに伝達された回転駆動力は、ギア３９ｆを介して吸気弁側のコントロールシャフト３２に伝達され、このコントロールシャフト３２上に設けられたコントロールギア３５を介して吸気側のコントロールディスク１４の回転位相が制御される。
【００５８】
一方、排気弁側では、アクチュエータ３３の回転駆動力は、排気弁側のドライブギア３９ｅから直接排気弁側のギア３９ｆを介して排気弁側のコントロールシャフト３２に伝達され、コントロールシャフト３２上に設けられたコントロールギア３５を介して排気側コントロールディスク１４の回転位相が制御される。
そして、本可変動弁機構では、インタメディエイトギア機構４０の各ギア４０ａ，４０ｂをドライブギア３９ｅ，３９ｅよりも上方に配設し、各ギア４０ａ，４０ｂを軸支するキャリア４０ｄをシリンダヘッド１の上面に取り付けるようにすることで、可変動弁機構の組み付け時の作業性が大幅に向上する。
【００５９】
すなわち、このような可変動弁機構の組み付け作業時には、まず、シリンダヘッド１上に吸気弁側及び排気弁側の動弁機構を所定の状態で配設する。そして、その後、インタメディエイトギア機構４０が組み付けられる。
この場合には、インタメディエイトギア機構４０は、キャリア４０ｄの支持部４０ｄ−１，４０ｄ−２に各ギア４０ａ，４０ｂを取り付けて、アッセンブリ化してから、このインタメディエイトギア機構４０のアッセンブリをシリンダヘッド１の間隙部Ａ（図４参照）からスライドさせてキャリア４０ｄを取付面４０ｆに取り付ける。
【００６０】
そして、本発明の可変動弁機構では、シリンダヘッド１の上方からインタメディエイトギア機構４０のアッセンブリを取り付けるように構成することで、インタメディエイトギア機構４０と各ドライブギア３９ｅ，３９ｅとの噛み合い状態がずれることなく、容易に組み付け作業を行なうことができるのである。また、組み付け作業自体も容易なものとなる。
【００６１】
なお、本実施形態のように、インタメディエイトギア機構４０を構成するギアを複数とすることにより、インタメディエイトギア機構４０の高さを抑制することができ、小型で軽量な可変動弁機構を提供することができる。
また、インタメディエイトギア機構４０を、アクチュエータ３３の配設された側（即ち、クランク軸の回転力の入力側とは反対側）のシリンダヘッド１の端部に設けることにより、特別なスペースを確保せずに、シリンダヘッド１上にインタメディエイトギア機構４０を配設することができる。つまり、シリンダヘッド１のクランク軸の回転力の入力側には、プーリ４２及びタイミングベルト４１等が配設されているため、このようなインタメディエイトギア機構４０を取り付けるのが困難であるが、クランク軸の回転力の入力側とは反対側にインタメディエイトギア機構４０を設けることで、シリンダヘッド１の大型化を招くことなくインタメディエイトギア機構４０を配設することができるという利点がある。
【００６２】
さらには、シリンダヘッド１には、取付面４０ｆを同一平面で加工するだけでよいので、従来の技術のように、シリンダヘッド１に大幅な加工を施す必要がなくなり、加工工数やコストを低減することができる。
また、本実施形態のように、インタメディエイトギア機構４０を構成するギアの数が偶数（例えば２個）であれば、シリンダヘッド１の上方（図１中矢印Ｂ）からの組み付けが可能となる。すなわち、ギアの数が偶数であれば、各ドライブギア３９ｅ，３９ｅの回転方向が逆方向となるため、キャリア４０ｄをシリンダヘッド１の取付面４０ｆに完全に当接させる以前に各ギア（この場合ギア４０ａ，４０ｂ）をそれぞれドライブギア３９ｅ，３９ｅに噛合させ、その後、各ギア４０ａ，４０ｂ，３９ｅ，３９ｅを回転駆動させながら、キャリア４０ｄをシリンダヘッド１の取付面４０ｆに一致するようにインタメディエイトギア機構４０の取り付け作業を行なうことができる。この場合、相対的なギアの歯の噛み合いのずれは生じず、本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６３】
また、インタメディエイトギア機構４０のキャリア４０ｄのみを先にシリンダヘッド１に取り付けて、各ギア４０ａ，４０ｂを歯すじ方向に沿ってキャリア４０ｄの軸支部４０ｄ−１，４０ｄ−２に取り付けるようにしてもよい。このような組み付けによっても、インタメディエイトギア機構４０と各ドライブギア３９ｅ，３９ｅとの噛み合い状態がずれることなく、容易に組み付け作業を行なうことができる。
【００６４】
また、本実施形態では、インタメディエイトギア機構４０を２つのギア４０ａ，４０ｂにより構成した場合について説明したが、ギアの数は勿論２つに限定されるものではなく、３つ以上でもよく、また１つであってもよい。このようなギアの数は、吸気側及び排気側のカムシャフト１１の軸間距離やシリンダヘッド１の高さ方向の空間の余裕等に応じて適宜決定すればよいが、車両用のエンジンに本可変動弁機構を適用する場合には、２つ又は３つが好ましい。
次に、本発明の一実施形態の変形例について図１０，図１１を用いて説明すると、この変形例では、上述のインタメディエイトギア機構４０のギアを３つのギア４０ａ，４０ｂ，４０ｃで構成した場合を示すものであり、これ以外は、上述の実施形態と同様に構成されたものである。
【００６５】
すなわち、図１０に示すように、排気弁側のドライブギア３９ｅと吸気弁側のドライブギア３９ｅとの間には、３つのギア４０ａ，４０ｂ，４０ｃをそなえたインタメディエイトギア機構４０が設けられており、各ギア４０ａ，４０ｂ，４０ｃにより、排気弁側のドライブギア３９ｅの回転が吸気側のドライブギア３９ｅに伝達されるようになっている。
【００６６】
したがって、この場合には、吸気弁側のドライブギア３９ｅは、排気弁側のドライブギア３９ｅの回転方向と同方向に同速度で回転駆動されるようになっているのである。
また、各ギア４０ａ〜４０ｃは、図１１に示すようなキャリア４０ｄに軸支されるとともに、このキャリア４０ｄは、シリンダヘッド１に取り付けられている。
【００６７】
そして、このようにインタメディエイト機構４０を３つのギア４０ａ，４０ｂ，４０ｃにより構成することにより、やはり、インタメディエイトギア機構４０の組み付け時に各ドライブギア３９ｅ，３９ｅとの噛み合い状態がずれることなく、容易に組み付け作業を行なうことができる利点がある。
なお、この場合には、インタメディエイトギア機構４０をアッセンブリ化してからシリンダヘッド１の上面側から組み付けるのが困難であれば、インタメディエイトギア機構４０のキャリア４０ｄのみを先にシリンダヘッド１に取り付けて、各ギア４０ａ〜４０ｃを歯すじ方向に沿ってキャリア４０ｄに取り付けるのが好ましい。
【００６８】
そして、このような組み付けにより、インタメディエイトギア機構４０と各ドライブギア３９ｅ，３９ｅとの噛み合い状態がずれることなく、容易に組み付け作業を行なうことができるのである。
なお、本発明の可変動弁機構は、上述のような実施形態やその変形例に限定されるものではなく、例えば特公昭４７−２０６５４号公報，特開平３−１６８３０９号公報，特開平４−１８３９０５号公報及び特開平６−１０６３０号公報等に開示された動弁機構の吸気側と排気側とに設けた場合にも適用できる技術であり、これ以外にも、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変形が可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の可変動弁機構によれば、ギア機構をシリンダヘッドの上方から組み付けることができるので、組み付け作業時のギア部材とギア部との噛み合いにずれが生じることがなく、組み付け作業性に優れた可変動弁機構を提供することができる。また、キャリアがカムシャフトを支持するべく平滑に形成されたシリンダヘッドの上面と同一平面の取付面に取り付けられるので、取付面をシリンダヘッドの形成時に同時に加工できる。したがって、従来技術のようにシリンダヘッドに特別な加工を施す必要もないので、作業工数の低減を図ることができ、また、これにともないコストを抑制することができるという利点がある。
【００７０】
また、請求項２記載の本発明の可変動弁機構によれば、ギア機構を取り付けるために大きなスペースを確保する必要がなくなり、シリンダヘッドの大型化を回避することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての可変動弁機構における要部構成を示す模式図であってエンジン正面から見た図である。
【図２】本発明の一実施形態としての可変動弁機構における伝達機構を説明するための図であって上面から見た図である。
【図３】本発明の一実施形態としての可変動弁機構における伝達機構を説明するための図であって、正面から見た図である。
【図４】本発明の一実施形態としての可変動弁機構の適用されるエンジンのシリンダヘッドの一部を示す上面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構の斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構の要部縦断面図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構における不等速継手の要部配置を示す模式的な断面図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構における分解斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構の偏心位置調整の動力伝達経路を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態としての可変動弁機構における変形例を示す図であって、エンジン正面から見た図である。
【図１１】本発明の一実施形態としての可変動弁機構における変形例を示す図であって、エンジン上面から見た図である。
【図１２】本発明の創案過程で考案された可変動弁機構の伝達機構を示す図である。
【符号の説明】
８ロッカアーム
１１カムシャフト（第１回転軸部材）
１２カムローブ（第２回転軸部材）
１３不等速継手
１４コントロールディスク（軸支部材又はハーモニックギア）
１５偏心部（軸支部）
１６係合ディスク（中間回転部材又はハーモニックリング）
３０偏心位置調整機構
３１偏心制御ギア
３２制御用部材としてのギア軸（コントロールシャフト）
３３アクチュエータ（駆動手段）
４０インタメディエイトギア機構（伝達機構）
４０ａ，４０ｂ，４０ｃギア
４０ｄキャリア（基台）
４０ｆキャリア取付面
５０弁作動調整手段

Claims

内燃機関の吸気側及び排気側にそれぞれ設けられ、該内燃機関のクランク軸から回転駆動力が伝達されるカムシャフトと、
該内燃機関の吸気側及び排気側に各気筒毎にそれぞれ設けられ吸気弁及び排気弁の少なくとも開弁時期を調整可能な弁作動調整手段と、
該内燃機関の吸気側及び排気側にそれぞれ設けられ該弁作動調整手段に接続されれるとともに位相を変更することにより吸気弁及び排気弁の開弁時期を変更するコントロールシャフトと、
該吸気側及び該排気側の該コントロールシャフトにそれぞれ設けられたギア部と、
該内燃機関の吸気側及び排気側にそれぞれ設けられ該吸気及び排気側のギア部とそれぞれ噛合するギア部材と、
該吸気側又は該排気側の該コントロールシャフトの一方を回転駆動し該弁作動調整手段を運転状態に応じて作動させるアクチュエータと、
該吸気側又は該排気側の該コントロールシャフトの一方の回転駆動力を該吸気側又は該排気側の該コントロールシャフトの他方に伝達するギア機構とをそなえ、
該ギア機構が、少なくとも１つのギアと該ギアを軸支するキャリアとを有し、
該ギアが該吸気側のギア部材及び該排気側のギア部材の両方と噛合し、
該キャリアが該カムシャフトを支持するべく平滑に形成されたシリンダヘッドの上面と同一平面の取付面に取り付けられる
ことを特徴とする、可変動弁機構。
該弁作動調整手段が、
上記カムシャフトの回転軸線とは異なり且つ該回転軸線と平行な回転軸線を有する軸支部をそなえ該カムシャフトの外周に相対回転可能又は揺動可能に設けられた軸支部材と、
該軸支部材に軸支された中間回転部材と、
該カムシャフトと該中間回転部材とを連結して該中間回転部材を該カムシャフトと連動して回転可能とする第１接続部材と、
該カムシャフトの回転軸線回りに回転し該吸気弁又は排気弁を開閉駆動するカム部を有する第２回転軸部材と、
該中間回転部材と該第２回転軸部材とを連結して該第２回転軸部材を該中間回転部材と連動して回転可能とする第２接続部材とをそなえ、
該ギア機構が、該吸気側のコントロールシャフトと該排気側のコントロールシャフトとの軸線間に配置されるとともに、該クランク軸の回転力の入力側と反対側の該シリンダヘッド端部に設けられていることを特徴とする、請求項１記載の可変動弁機構。