(57)【要約】  クランク軸の回転力によって駆動カム軸を駆動する構成を用いる場合において、装置構成を極力複雑にすることなく、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更可能な可変動弁装置を提供する。  クランク軸の回転力によって回転駆動される駆動カム軸（１２）と、当該駆動カム軸（１２）に回転自在に支持された従動カムロブ（１８ａ）とを備える。駆動カム軸（１２）を覆うように形成された軌道面（３６ａ１）を有するガイド部材（３６）を備える。駆動カム軸（１２）および従動カムロブ（１８ａ）のそれぞれに連結され、軌道面（３６ａ１）と接触する制御ローラー（３２）を有するリンク機構（３５）を備える。駆動カム軸（１２）が一回転する間、軌道面（３６ａ１）と制御ローラー（３２）との接触が維持されるようにするリンクプレート（３４）および保持ローラー（３８）を備える。ガイド部材（３６）を駆動するアクチュエータ（４２）を備える。
2012063536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸の回転力によって回転駆動される駆動カム軸と、
前記駆動カム軸と同心であって、当該駆動カム軸に回転自在に支持された従動カムロブと、
前記駆動カム軸を覆うように形成された軌道面を有するガイド部材と、
前記駆動カム軸および前記従動カムロブのそれぞれに連結され、前記軌道面と接触する接触部材を有し、前記駆動カム軸の回転中心に対する前記接触部材の位置変化に伴って前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの回転角度を変化させるリンク機構と、
前記駆動カム軸が一回転する間、当該駆動カム軸の周りを回る前記接触部材と前記軌道面との接触が維持されるようにする接触維持手段と、
前記軌道面を、前記駆動カム軸の軸線と直交する平面方向に移動させるアクチュエータと、
を備えることを特徴とする可変動弁装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記ガイド部材自体を前記平面方向に移動させることにより、前記軌道面を前記平面方向に移動させるものであることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記駆動カム軸の回転に伴って前記軌道面に沿って移動する前記接触部材の公転中心を移動させるものであることを特徴とする請求項２記載の可変動弁装置。
【請求項４】
前記リンク機構は、
前記駆動カム軸の回転中心から径方向に離れた位置において当該駆動カム軸に設けられたカム軸側回転支点を中心として当該駆動カム軸に回転自在に連結されたカム軸側リンク部材と、
前記駆動カム軸の回転中心から径方向に離れた位置において前記従動カムロブに設けられたカムロブ側回転支点を中心として当該従動カムロブに回転自在に連結されたカムロブ側リンク部材と、
を含み、
前記接触部材は、前記カム軸側リンク部材の他端と前記カムロブ側リンク部材の他端とを制御回転支点において回転自在に連結する部材であることを特徴とする請求項２または３記載の可変動弁装置。
【請求項５】
前記リンク機構では、前記制御回転支点において回転自在に連結された前記カム軸側リンク部材および前記カムロブ側リンク部材が、前記カム軸側回転支点および前記カムロブ側回転支点を介して、回転中心を共通とする前記駆動カム軸および前記従動カムロブに対してパンタグラフ状に連結されていることを特徴とする請求項４記載の可変動弁装置。
【請求項６】
前記軌道面は、円周面であって、
前記カムロブ側リンク部材は、前記カム軸側リンク部材との間に前記接触部材を介在させた状態で当該カム軸側リンク部材に対して前記駆動カム軸の回転方向前方側に配置されており、
前記アクチュエータは、前記駆動カム軸の軸方向から見て、前記軌道面の中心点が前記駆動カム軸の軸線の法線方向かつ前記内燃機関の気筒の軸線方向に沿って移動するように前記ガイド部材を移動させるものであって、
前記軌道面の前記中心点が前記駆動カム軸の回転中心を通る状態に対して前記アクチュエータによって前記ガイド部材を気筒の上方向に移動させた状態で、前記従動カムロブのリフト区間中に前記接触部材が、前記駆動カム軸の当該回転中心と前記制御回転支点との距離が狭められることになる前記軌道面の狭小区間を通過するように設定されていることを特徴とする請求項４または５記載の可変動弁装置。
【請求項７】
前記軌道面は、円周面であって、
前記カムロブ側リンク部材は、前記カム軸側リンク部材との間に前記接触部材を介在させた状態で当該カム軸側リンク部材に対して前記駆動カム軸の回転方向後方側に配置されており、
前記アクチュエータは、前記駆動カム軸の軸方向から見て、前記軌道面の中心点が前記駆動カム軸の軸線の法線方向かつ前記内燃機関の気筒の軸線方向に沿って移動するように前記ガイド部材を移動させるものであって、
前記軌道面の前記中心点が前記駆動カム軸の回転中心を通る状態に対して前記アクチュエータによって前記ガイド部材を気筒の上方向に移動させた状態で、前記従動カムロブのリフト区間中に前記接触部材が、前記駆動カム軸の当該回転中心と前記制御回転支点との距離が狭められることになる前記軌道面の狭小区間を通過するように設定されていることを特徴とする請求項４または５記載の可変動弁装置。
【請求項８】
前記可変動弁装置は、シリンダヘッドがボンネットフードに対向するように車両に搭載された内燃機関に備えられたものであって、
前記軌道面は、円周面であって、
前記アクチュエータは、前記駆動カム軸の軸方向から見て、前記軌道面の中心点が前記駆動カム軸の軸線の法線方向かつ前記内燃機関の気筒の軸線方向に沿って移動するように前記ガイド部材を移動させるものであって、
前記軌道面の前記中心点が前記駆動カム軸の回転中心を通る状態を基準として、前記アクチュエータによる前記ガイド部材の前記気筒の上方向への移動量が、当該気筒の下方向への移動量に比して小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項２乃至７の何れか１項記載の可変動弁装置。
【請求項９】
前記接触維持手段は、前記軌道面によって前記駆動カム軸の径方向の位置が規定される部材であって、前記接触部材を支持する支持部材であることを特徴とする請求項２乃至８の何れか１項記載の可変動弁装置。
【請求項１０】
前記接触部材は、前記軌道面上を転動する制御ローラーを含み、
前記接触維持手段は、前記支持部材に回転自在に取り付けられた少なくとも２つの保持ローラーを含み、
前記支持部材は、当該少なくとも２つの保持ローラーと前記制御ローラーを介して、前記軌道面によって前記駆動カム軸の径方向の位置が規定されることを特徴とする請求項９記載の可変動弁装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータは、前記ガイド部材を回転駆動するものであり、
前記軌道面は、円周面であって、
前記軌道面は、前記ガイド部材の回転中心に対して前記軌道面の中心が偏心した状態で、前記ガイド部材に備えられていることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
【請求項１２】
前記リンク機構は、
前記駆動カム軸の回転中心から径方向に離れた位置において当該駆動カム軸に設けられたカム軸側回転支点を中心として当該駆動カム軸に回転自在に連結されたカム軸側リンク部材と、
前記駆動カム軸の回転中心から径方向に離れた位置において前記従動カムロブに設けられたカムロブ側回転支点を中心として当該従動カムロブに回転自在に連結されたカムロブ側リンク部材と、
を含み、
前記接触部材は、前記カム軸側リンク部材の他端と前記カムロブ側リンク部材の他端とを制御回転支点において回転自在に連結する部材であることを特徴とする請求項１１記載の可変動弁装置。
【請求項１３】
前記リンク機構では、前記制御回転支点において回転自在に連結された前記カム軸側リンク部材および前記カムロブ側リンク部材が、前記カム軸側回転支点および前記カムロブ側回転支点を介して、回転中心を共通とする前記駆動カム軸および前記従動カムロブに対してパンタグラフ状に連結されていることを特徴とする請求項１２記載の可変動弁装置。
【請求項１４】
前記アクチュエータは、前記駆動カム軸の回転に伴って前記軌道面に沿って移動する前記接触部材の公転中心を移動させるものであることを特徴とする請求項１１乃至１３の何れか１項記載の可変動弁装置。
【請求項１５】
前記駆動カム軸の軸方向から見て、前記アクチュエータによって前記ガイド部材が回転駆動される際の前記軌道面の中心点の軌跡上に、前記駆動カム軸の前記回転中心が位置するように、前記ガイド部材と前記駆動カム軸との位置関係が設定されていることを特徴とする請求項１１乃至１４の何れか１項記載の可変動弁装置。
【請求項１６】
前記接触維持手段は、前記軌道面によって前記駆動カム軸の径方向の位置が規定される部材であって、前記接触部材を支持する支持部材であることを特徴とする請求項１１乃至１５の何れか１項記載の可変動弁装置。
【請求項１７】
前記接触部材は、前記軌道面上を転動する制御ローラーを含み、
前記接触維持手段は、当該支持部材に回転自在に取り付けられた少なくとも２つの保持ローラーを含み、
前記支持部材は、前記少なくとも２つの保持ローラーと前記制御ローラーを介して、前記軌道面によって前記駆動カム軸の径方向の位置が規定されることを特徴とする請求項１６記載の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変動弁装置に係り、特に、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更可能とする可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、バルブを駆動する従動カムロブが固定された駆動カム軸を電動モータによって回転駆動する構成を備える内燃機関の動弁装置が開示されている。また、この従来の動弁装置は、電動モータの回転速度を制御するモータ制御装置を備えている。このような構成によれば、モータ制御装置によって電動モータの回転速度を変化させることにより、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を増減することができる。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２００５−１８０２３８号公報
【特許文献２】日本特開２００８−１９６４９７号公報
【特許文献３】日本特開平７−４２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の動弁装置の構成とは異なり、タイミングチェーンまたはベルトを介して伝達されるクランク軸の回転力によって駆動カム軸を駆動する一般的な構成を採用する可変動弁装置において、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更可能とする機能を実現する場合には、装置構成を極力複雑にすることなく、そのような機能を実現することが要求される。【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、クランク軸の回転力によって駆動カム軸を駆動する構成を用いる場合において、装置構成を極力複雑にすることなく、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更可能とする可変動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、可変動弁装置であって、駆動カム軸と、従動カムロブと、ガイド部材と、リンク機構と、接触維持手段と、アクチュエータとを備えている。
駆動カム軸は、クランク軸の回転力によって回転駆動される。従動カムロブは、前記駆動カム軸と同心であって、当該駆動カム軸に回転自在に支持されている。ガイド部材は、前記駆動カム軸を覆うように形成された軌道面を有する。リンク機構は、前記駆動カム軸および前記従動カムロブのそれぞれに連結され、前記軌道面と接触する接触部材を有し、前記駆動カム軸の回転中心に対する前記接触部材の位置変化に伴って前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの回転角度を変化させる。接触維持手段は、前記駆動カム軸が一回転する間、当該駆動カム軸の周りを回る前記接触部材と前記軌道面との接触が維持されるようにする。アクチュエータは、前記軌道面を、前記駆動カム軸の軸線と直交する平面方向に移動させる。【０００７】
本発明によれば、アクチュエータによって軌道面を駆動カム軸の軸線と直交する平面方向に移動させることにより、上記平面上における軌道面の位置が変化し、駆動カム軸の回転中心に対するリンク機構の接触部材の位置変化が生ずる。それに伴い、駆動カム軸が一回転する間の駆動カム軸に対する従動カムロブの相対的な回転角度が変化する。その結果、ガイド部材の軌道面の制御位置に応じて、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度が変化することになる。このため、本発明によれば、クランク軸の回転力によって駆動カム軸を駆動する構成を用いる場合において、装置構成を極力複雑にすることなく、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更可能とする可変動弁装置を提供することが可能となる。【０００８】
また、本発明における前記アクチュエータは、前記ガイド部材自体を前記平面方向に移動させることにより、前記軌道面を前記平面方向に移動させるものであってもよい。
これにより、ガイド部材自体を上記平面方向に移動させる構成を有するアクチュエータを用いて、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更可能とする可変動弁装置を実現することができる。【０００９】
また、本発明における前記アクチュエータは、前記駆動カム軸の回転に伴って前記軌道面に沿って移動する前記接触部材の公転中心を移動させるものであってもよい。
これにより、駆動カム軸が一回転する間に、駆動カム軸に対する従動カムロブの回転角度を変化させることができる。【００１０】
また、本発明における前記リンク機構は、カム軸側リンク部材と、カムロブ側リンク部材とを含んだものであってもよい。そして、カム軸側リンク部材は、前記駆動カム軸の回転中心から径方向に離れた位置において当該駆動カム軸に設けられたカム軸側回転支点を中心として当該駆動カム軸に回転自在に連結されたものであってもよい。そして、カムロブ側リンク部材は、前記駆動カム軸の回転中心から径方向に離れた位置において前記従動カムロブに設けられたカムロブ側回転支点を中心として当該従動カムロブに回転自在に連結されたものであってもよい。そして、前記接触部材は、前記カム軸側リンク部材の他端と前記カムロブ側リンク部材の他端とを制御回転支点において回転自在に連結する部材であってもよい。
これにより、アクチュエータによるガイド部材の軌道面の位置調整に応じた接触部材の位置変化に応じて、カム軸側リンク部材およびカムロブ側リンク部材を介して、駆動カム軸に対する従動カムロブの回転角度を変化させることができる。このため、ガイド部材の軌道面の制御位置に応じて、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更することができる。【００１１】
また、本発明における前記リンク機構では、前記制御回転支点において回転自在に連結された前記カム軸側リンク部材および前記カムロブ側リンク部材が、前記カム軸側回転支点および前記カムロブ側回転支点を介して、回転中心を共通とする前記駆動カム軸および前記従動カムロブに対してパンタグラフ状に連結されたものであってもよい。
これにより、アクチュエータによるガイド部材の軌道面の位置調整に応じた接触部材の位置変化に応じて、パンタグラフ状に連結されたリンク機構が動作し、駆動カム軸に対する従動カムロブの回転角度を変化させることができる。【００１２】
また、本発明における前記軌道面は、円周面であってもよい。そして、前記カムロブ側リンク部材は、前記カム軸側リンク部材との間に前記接触部材を介在させた状態で当該カム軸側リンク部材に対して前記駆動カム軸の回転方向前方側に配置されたものであってもよい。そして、前記アクチュエータは、前記駆動カム軸の軸方向から見て、前記軌道面の中心点が前記駆動カム軸の軸線の法線方向かつ前記内燃機関の気筒の軸線方向に沿って移動するように前記ガイド部材を移動させるものであってもよい。そして、前記軌道面の前記中心点が前記駆動カム軸の回転中心を通る状態に対して前記アクチュエータによって前記ガイド部材を気筒の上方向に移動させた状態で、前記従動カムロブのリフト区間中に前記接触部材が、前記駆動カム軸の当該回転中心と前記制御回転支点との距離が狭められることになる前記軌道面の狭小区間を通過するように設定されていてもよい。
これにより、接触部材およびカムロブ側リンク部材がカム軸側リンク部材に対して駆動カム軸の回転方向前方側に配置されているため、上記狭小区間と重なる従動カムロブのリフト区間が到来した場合に、駆動カム軸に対して前方に進みながら従動カムロブが回転することになる。このため、上記狭小区間と重なる従動カムロブのリフト区間が到来した場合に、軌道面の中心点が駆動カム軸の回転中心を通る状態の時と比べ、バルブのリフト動作を早めることができる。【００１３】
また、本発明における前記軌道面は、円周面であってもよい。そして、前記カムロブ側リンク部材は、前記カム軸側リンク部材との間に前記接触部材を介在させた状態で当該カム軸側リンク部材に対して前記駆動カム軸の回転方向後方側に配置されたものであってもよい。そして、前記アクチュエータは、前記駆動カム軸の軸方向から見て、前記軌道面の中心点が前記駆動カム軸の軸線の法線方向かつ前記内燃機関の気筒の軸線方向に沿って移動するように前記ガイド部材を移動させるものであってもよい。そして、前記軌道面の前記中心点が前記駆動カム軸の回転中心を通る状態に対して前記アクチュエータによって前記ガイド部材を気筒の上方向に移動させた状態で、前記従動カムロブのリフト区間中に前記接触部材が、前記駆動カム軸の当該回転中心と前記制御回転支点との距離が狭められることになる前記軌道面の狭小区間を通過するように設定されていてもよい。
これにより、接触部材およびカムロブ側リンク部材がカム軸側リンク部材に対して駆動カム軸の回転方向後方側に配置されているため、上記狭小区間と重なる従動カムロブのリフト区間が到来した場合に、駆動カム軸に対して遅れながら従動カムロブが回転することになる。このため、上記狭小区間と重なる従動カムロブのリフト区間が到来した場合に、軌道面の中心点が駆動カム軸の回転中心を通る状態の時と比べ、バルブのリフト動作を遅くすることができる。【００１４】
また、本発明における前記可変動弁装置は、シリンダヘッドがボンネットフードに対向するように車両に搭載された内燃機関に備えられたものであってもよい。そして、前記軌道面は、円周面であってもよい。そして、前記アクチュエータは、前記駆動カム軸の軸方向から見て、前記軌道面の中心点が前記駆動カム軸の軸線の法線方向かつ前記内燃機関の気筒の軸線方向に沿って移動するように前記ガイド部材を移動させるものであってもよい。そして、前記軌道面の前記中心点が前記駆動カム軸の回転中心を通る状態を基準として、前記アクチュエータによる前記ガイド部材の前記気筒の上方向への移動量が、当該気筒の下方向への移動量に比して小さくなるように設定されていてもよい。
これにより、内燃機関（シリンダヘッド）の上方へのガイド部材の移動量を相対的に小さくすることで、内燃機関の上方の歩行者保護用等のスペースを良好に確保できるようになる。【００１５】
また、本発明における前記接触維持手段は、前記軌道面によって前記駆動カム軸の径方向の位置が規定される部材であって、前記接触部材を支持する支持部材であってもよい。
これにより、例えばバネを利用して軌道面と接触部材との接触が維持されるようにする場合と比べ、フリクションや摩耗を低減することができる。【００１６】
また、本発明における前記接触部材は、前記軌道面上を転動する制御ローラーを含んだものであってもよい。そして、前記接触維持手段は、前記支持部材に回転自在に取り付けられた少なくとも２つの保持ローラーを含んだものであってもよい。そして、前記支持部材は、当該少なくとも２つの保持ローラーと前記制御ローラーを介して、前記軌道面によって前記駆動カム軸の径方向の位置が規定されるものであってもよい。
これにより、軌道面と支持部材との間に、少なくとも２つの保持ローラーおよび制御ローラーが介在しているので、例えば支持部材と軌道面とを直接的に摺動させる場合と比べ、接触部のフリクションや摩耗を低減することができる。【００１７】
また、本発明における前記アクチュエータは、前記ガイド部材を回転駆動するものであってもよい。そして、前記軌道面は、円周面であってもよい。そして、前記軌道面は、前記ガイド部材の回転中心に対して前記軌道面の中心が偏心した状態で、前記ガイド部材に備えられていてもよい。
これにより、ガイド部材を回転駆動することによってガイド部材の回転中心に対して偏心した中心を有する軌道面を上記平面方向に移動させる構成を有するアクチュエータを用いて、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更可能とする可変動弁装置を実現することができる。【００１８】
また、本発明における前記リンク機構は、カム軸側リンク部材と、カムロブ側リンク部材とを含んだものであってもよい。そして、カム軸側リンク部材は、前記駆動カム軸の回転中心から径方向に離れた位置において当該駆動カム軸に設けられたカム軸側回転支点を中心として当該駆動カム軸に回転自在に連結されたものであってもよい。そして、カムロブ側リンク部材は、前記駆動カム軸の回転中心から径方向に離れた位置において前記従動カムロブに設けられたカムロブ側回転支点を中心として当該従動カムロブに回転自在に連結されたものであってもよい。そして、前記接触部材は、前記カム軸側リンク部材の他端と前記カムロブ側リンク部材の他端とを制御回転支点において回転自在に連結する部材であってもよい。
これにより、アクチュエータによるガイド部材の軌道面の位置調整に応じた接触部材の位置変化に応じて、カム軸側リンク部材およびカムロブ側リンク部材を介して、駆動カム軸に対する従動カムロブの回転角度を変化させることができる。このため、ガイド部材の軌道面の制御位置に応じて、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更することができる。【００１９】
また、本発明における前記リンク機構では、前記制御回転支点において回転自在に連結された前記カム軸側リンク部材および前記カムロブ側リンク部材が、前記カム軸側回転支点および前記カムロブ側回転支点を介して、回転中心を共通とする前記駆動カム軸および前記従動カムロブに対してパンタグラフ状に連結されたものであってもよい。
これにより、アクチュエータによるガイド部材の軌道面の位置調整に応じた接触部材の位置変化に応じて、パンタグラフ状に連結されたリンク機構が動作し、駆動カム軸に対する従動カムロブの回転角度を変化させることができる。【００２０】
また、本発明における前記アクチュエータは、前記駆動カム軸の回転に伴って前記軌道面に沿って移動する前記接触部材の公転中心を移動させるものであってもよい。
このように、アクチュエータによって駆動カム軸の回転に伴って軌道面に沿って移動する接触部材の公転中心を移動させることにより、駆動カム軸が一回転する間に、駆動カム軸に対する従動カムロブの回転角度を変化させることができる。【００２１】
また、本発明における前記ガイド部材と前記駆動カム軸との位置関係は、前記駆動カム軸の軸方向から見て、前記アクチュエータによって前記ガイド部材が回転駆動される際の前記軌道面の中心点の軌跡上に、前記駆動カム軸の前記回転中心が位置するように設定されたものであってもよい。
これにより、円周面である軌道面の中心が駆動カム軸の回転中心と一致するようにガイド部材を回転させることにより、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブが等速となる動作状態を得ることができるようになる。【００２２】
また、本発明における前記接触維持手段は、前記軌道面によって前記駆動カム軸の径方向の位置が規定される部材であって、前記接触部材を支持する支持部材であってもよい。
これにより、例えばバネを利用して軌道面と接触部材との接触が維持されるようにする場合と比べ、フリクションや摩耗を低減することができる。【００２３】
また、本発明における前記接触部材は、前記軌道面上を転動する制御ローラーを含むものであってもよい。そして、前記接触維持手段は、当該支持部材に回転自在に取り付けられた少なくとも２つの保持ローラーを含むものであってもよい。そして、前記支持部材は、前記少なくとも２つの保持ローラーと前記制御ローラーを介して、前記軌道面によって前記駆動カム軸の径方向の位置が規定されるものであってもよい。
これにより、軌道面と支持部材との間に、少なくとも２つの保持ローラーおよび制御ローラーが介在しているので、例えば支持部材と軌道面とを直接的に摺動させる場合と比べ、接触部のフリクションや摩耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１の可変動弁装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す可変動弁装置が備える駆動カム軸周りの構成を説明するための図である。
【図３】可変動弁装置を、図１に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図４】図１における矢視Ｂ方向から可変動弁装置を見た斜視図である。
【図５】図１に示すアクチュエータの具体的な構成を説明するための図である。
【図６】ガイド部材の変位に伴う可変動弁装置の動作を説明するための模式図である。
【図７】ガイド部材の変位に伴う、バルブの作用角の変化、および基準状態時の値θ０に対する駆動カム軸と従動カムロブとの回転角度θの差（変化）を表した図である。
【図８】駆動カム軸の回転に伴うリンク機構の動作時に可変動弁装置に生ずる力を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態２における可変動弁装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。
【図１０】実施の形態２の可変動弁装置を、図９に示すＥ−Ｅ線で切断した断面図である。
【図１１】一例として、駆動カム軸が一回転する間のリンク機構の動作（主に、駆動カム軸の一回転中の回転角度θの変化）を表した図である。
【図１２】偏心角度φを９０°ずつ変化させた際の実施の形態２の可変動弁装置の動作を説明するための模式図である。
【図１３】実施の形態２の可変動弁装置における偏心角度φの変更に伴う吸気弁の開弁特性の変化の傾向を表した図である。
【図１４】偏心角度φを９０°ずつ変化させた際に得られる吸気弁の各リフトカーブを表した図である。
【図１５】駆動カム軸の回転に伴うリンク機構の回転時に、制御ローラーから軌道面に作用する力を表した図である。
【図１６】実施の形態１の可変動弁装置と実施の形態２の可変動弁装置との間で、作用角可変時の負荷トルクの大きさを比較して表した図である。
【図１７】図１３に示す開弁特性が得られる可変動弁装置に対して、各調整要素の設定の異なる可変動弁装置により得られる吸気弁の開弁特性の一例を表した図である。
【図１８】図１７（Ｂ）中に示す大作用角範囲における吸気弁のリフトカーブの変化を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施の形態１．
［実施の形態１における可変動弁装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の可変動弁装置１０の全体構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す可変動弁装置１０が備える駆動カム軸１２周りの構成を説明するための図である。
【００２６】
本実施形態の可変動弁装置１０は、内燃機関に搭載され、吸気弁または排気弁を駆動する装置として機能するものである。ここでは、可変動弁装置１０は、一例として、４つの気筒（＃１〜＃４）を有する直列４気筒型の内燃機関に適用されているものとする。
【００２７】
図１、２に示すように、可変動弁装置１０は、駆動カム軸１２を備えている。駆動カム軸１２は、タイミングプーリー１４およびタイミングチェーン等（図示省略）を介してクランク軸（図示省略）と連結され、クランク軸の１／２の速度で回転するように構成されている。図２に示すように、駆動カム軸１２とタイミングプーリー１４との間には、クランク軸の回転に対する駆動カム軸１２の回転位相を変更可能とする可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構１６が介在している。
【００２８】
図２に示すように、駆動カム軸１２には、気筒毎にカムピース１８が取り付けられている。カムピース１８は、駆動カム軸１２と同心であって当該駆動カム軸１２によって回転自在に支持されている。カムピース１８には、バルブ（図示省略）を駆動するための従動カムロブ１８ａが２つ形成されている。従動カムロブ１８ａは、駆動カム軸１２と同軸の円弧状のベース円部１８ａ１と、当該ベース円の一部を半径方向外側に向かって膨らませるように形成されたノーズ部１８ａ２とを備えている。
【００２９】
また、駆動カム軸１２には、気筒毎に、駆動カム軸１２の径方向外側に突出した駆動アーム部２０ａを有する駆動アーム２０が取り付けられている。駆動アーム２０は、所定の固定部材（図示省略）を用いて駆動カム軸１２に一体的に固定されている。更に、カムピース１８には、同一気筒のための駆動アーム２０に近い方の従動カムロブ１８ａの近傍に、駆動カム軸１２の径方向外側に突出した従動アーム部１８ｂが一体的に形成されている。
【００３０】
図３および図４を新たに加えて説明を継続する。
図３は、可変動弁装置１０を、図１に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。図４は、図１における矢視Ｂ方向から可変動弁装置１０を見た斜視図である。尚、図３においては、リンクプレート３４の一部の図示を省略しており、図４においては、ガイド部材３６の図示を省略している。
【００３１】
図３、４に示すように、駆動アーム部２０ａには、カム軸側回転軸２２を介して、駆動リンク２４の一端が回転自在に連結されている。また、従動アーム部１８ｂには、カムロブ側回転軸２６を介して、従動リンク２８の一端が回転自在に連結されている。以下、カム軸側回転軸２２の中心点を、「カム軸側回転支点」と称し、カムロブ側回転軸２６の中心点を、「カムロブ側回転支点」と称する場合がある。
【００３２】
駆動リンク２４の他端と従動リンク２８の他端とは、制御ローラー側回転軸３０を介して、連結されている。制御ローラー側回転軸３０上における駆動リンク２４と従動リンク２８との間の部位には、制御ローラー３２とリンクプレート３４とが介在している。以下、駆動リンク２４と従動リンク２８との連結部である制御ローラー側回転軸３０の中心点を、「制御回転支点」と称することがある。
【００３３】
このように、本実施形態の可変動弁装置１０は、駆動カム軸１２の軸中心を共通の回転中心とする駆動アーム部２０ａおよび従動アーム部１８ｂと、駆動リンク２４と従動リンク２８とによって、図３に示すようにパンタグラフ状（菱形状）に連結された四節リンクであるリンク機構３５を備えている。また、図３に示すように、本実施形態では、従動リンク２８は、駆動リンク２４との間に制御ローラー３２を介在させた状態で当該駆動リンク２４に対して駆動カム軸１２の回転方向前方側に配置されている。
【００３４】
リンクプレート３４は、図４に示すように、環状に形成された２つのプレート部が同心となるように折り曲げられることにより成形されている。そして、リンクプレート３４は、その内部に駆動カム軸１２が貫通され、かつ、制御ローラー３２を外側から挟み込むようにした状態で、制御ローラー側回転軸３０上に配置されている。
【００３５】
リンクプレート３４の外周側には、図３に示すように、駆動カム軸１２が内部を貫通するリンクプレート３４を更に覆うように、ガイド部材３６の軌道面３６ａ１が配置されている。本実施形態の軌道面３６ａ１は、より具体的には円周面によって構成されている。また、上記制御ローラー３２は、駆動カム軸１２の回転と連動して軌道面３６ａ１上を転動できるように、軌道面３６ａ１と接する位置で制御ローラー側回転軸３０によって回転自在に支持されている。
【００３６】
更に、図３に示すように、リンクプレート３４の内側には、制御ローラー３２以外にも、軌道面３６ａ１と接する位置に、２つの保持ローラー３８が保持用回転軸４０を介して回転自在に取り付けられている。より具体的には、制御ローラー３２に加えて２つの保持ローラー３８を含めた３つのローラー３２、３８間の配置が駆動カム軸１２を中心として等角度間隔となるように、これらの３つのローラー３２、３８がリンクプレート３４に取り付けられている。このような構成によれば、駆動カム軸１２の回転に伴い、制御ローラー３２および２つの保持ローラー３８が軌道面３６ａ１上を転動しながら、リンクプレート３４が軌道面３６ａ１の内側で回転することになる。つまり、リンクプレート３４は、制御ローラー３２および保持ローラー３８を介して、軌道面３６ａ１によって駆動カム軸１２の径方向の位置が規定されることになり、また、リンクプレート３４に取り付けられた制御ローラー３２の軌道面３６ａ１上の位置が規定されることになる。このため、制御ローラー３２は、駆動カム軸１２の回転に伴い、制御ローラー３２が軌道面３６ａ１に常に接した状態で当該軌道面３６ａ１を転動するようになる。そして、制御ローラー３２の位置が規定された結果、駆動リンク２４および従動リンク２８を介して、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θも特定されることになる。
【００３７】
（回転角度θの定義）
上記回転角度θは、ここでは、図３に示すように、駆動カム軸１２の軸方向から見て、駆動カム軸１２の中心点とカム軸側回転支点とを結ぶ直線（駆動軸）と、駆動カム軸１２の中心点とカムロブ側回転支点とを結ぶ直線（従動軸）とのなす角度として定義されている。
【００３８】
ガイド部材３６は、図１に示すように、気筒毎に、上記軌道面３６ａ１を有する環状部３６ａを備えている。各気筒の環状部３６ａは、架橋部３６ｂを介して橋渡されることによって一体的に連結されている。尚、ガイド部材３６は、図３における上下方向（すなわち、気筒の上下方向）への移動自在な態様であって、図３における左右方向および駆動カム軸１２の軸方向への移動が拘束される態様で、所定の支持部材（図示省略）を介して図示省略するシリンダヘッドもしくはカムキャリア（すなわち、カムハウジング）によって支持されている。また、ガイド部材３６は、図示省略するリターンスプリングによって、後述する作用角可変カム５２に向けて付勢されているものとする。
【００３９】
図５は、図１に示すアクチュエータ４２の具体的な構成を説明するための図である。より具体的には、図５（Ａ）は、アクチュエータ４２を、図１における矢視Ｃの方向から見た図であり、図５（Ｂ）および（Ｃ）は、アクチュエータ４２を、図５（Ａ）における矢視Ｄの方向から見た図である。尚、図１、図５（Ｂ）および（Ｃ）では、モータ４４およびウォームギヤ４６の図示を省略している。
【００４０】
本実施形態の可変動弁装置１０は、上記ガイド部材３６を、図３中に示す移動方向（本実施形態では、内燃機関の気筒の軸線方向と一致しているものとする）に所定の移動範囲内において駆動するためのアクチュエータ４２を備えている。より具体的には、アクチュエータ４２は、駆動カム軸１２の軸方向から見て、円周面である軌道面３６ａ１の中心点と駆動カム軸１２の中心点とが一致した状態を「基準状態」として、軌道面３６ａ１の中心点が駆動カム軸１２の軸線の法線方向かつ気筒の軸線方向に沿って移動するように（すなわち、図３における上下方向に）ガイド部材３６を移動させるものである。
【００４１】
アクチュエータ４２は、図５（Ａ）に示すように、電動モータ（以下、単に「モータ」と称する）４４と、当該モータ４４の出力軸に固定されたウォームギヤ４６と、当該ウォームギヤ４６と噛み合わされたウォームホイール４８とを備えている。そして、図５（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、ウォームホイール４８には、当該ウォームホイール４８と同心の制御軸（駆動軸）５０が固定されている。制御軸５０には、ガイド部材３６の並行する２つの架橋部３６ｂに対応して、２つの作用角可変カム５２が固定されている。尚、モータ４４は、内燃機関が備える図示省略するＥＣＵ（Electronic Control Unit）の指令に基づいて駆動される。
【００４２】
図５（Ｂ）は、制御軸５０に対してガイド部材３６の架橋部３６ｂが最も離れるように作用角可変カム５２がモータ４４により回転駆動された状態を示している。この状態では、ガイド部材３６が上記移動範囲内において、図３における上方向（すなわち、内燃機関の気筒の上方向）に最も変位することになる。一方、図５（Ｃ）は、制御軸５０に対してガイド部材３６の架橋部３６ｂが最も近づくように作用角可変カム５２がモータ４４により回転駆動された状態を示している。この状態では、ガイド部材３６が上記移動範囲内において、図３における下方向（すなわち、内燃機関の気筒の下方向）に最も変位することになる。
【００４３】
上記の構成を有するアクチュエータ４２によれば、モータ４４によって作用角可変カム５２の回転角度を制御することにより、ガイド部材３６の位置を上記移動範囲内において任意の位置に調整することができる。
【００４４】
（狭小／広大区間の定義）
また、図３に示す状態は、アクチュエータ４２によって軌道面３６ａ１が図３の上方向に移動させられたことによって、軌道面３６ａ１の中心点が駆動カム軸１２の中心点よりも図３の上方向に変位した状態を示している。この状態では、制御ローラー３２が軌道面３６ａ１のほぼ下半分側に位置している時に、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラー３２の回転中心（上記制御回転支点）との距離が上記基準状態の時よりも狭められることになる。以下の明細書中においては、上記基準状態時よりも上記距離が狭められている軌道面３６ａ１の区間（図３の場合にはほぼ下半分側の区間）のことを、単に「狭小区間」と称することとする。
【００４５】
図３に示すように上記距離が狭められると、上記基準状態時の値（θ０）に比べて、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの回転角度θが拡大することになる。駆動カム軸１２の回転方向は、図３における反時計回りである。従って、上記狭小区間において上記回転角度θが拡大すると、上記基準状態時と比べ、従動カムロブ１８ａの回転位置が駆動カム軸１２の回転方向の前方側に進められることになる。
【００４６】
一方、図３に示すガイド部材３６の制御位置において駆動カム軸１２の回転に伴って制御ローラー３２が軌道面３６ａ１のほぼ上半分側に位置した場合には、上記とは逆に、上記距離が上記基準状態時と比べて広げられることになる。以下の明細書中においては、上記距離が広げられている軌道面３６ａ１の区間（図３の場合にはほぼ上半分側の区間）のことを、単に「広大区間」と称することとする。この広大区間においては、上記回転角度θが上記基準状態時の値θ０と比べて減少することになる。その結果、上記広大区間においては、上記基準状態時と比べて、従動カムロブ１８ａの回転位置が駆動カム軸１２の回転方向の後方側に遅らされることになる。
【００４７】
本実施形態では、アクチュエータ４２によってガイド部材３６を図３における上方向に移動させた状態で、従動カムロブ１８ａのリフト区間（従動カムロブ１８ａにより駆動されるバルブがリフトする区間）中に制御ローラー３２が上記狭小区間を通過するように、駆動カム軸１２の回転方向、および、軌道面３６ａ１に対する制御ローラー３２の位置が設定されている。尚、従動カムロブ１８ａのリフト区間との関係での、軌道面３６ａ１上の制御ローラー３２の位置（移動範囲）は、カムピース１８上における従動カムロブ１８ａと従動アーム部１８ｂ（従動軸）との取り付け角度を調整することによって変更することができる。
【００４８】
また、既述したように、本実施形態におけるガイド部材３６の移動方向は、気筒の軸線方向（図３における上下方向）である。また、本実施形態では、可変動弁装置１０は、シリンダヘッドがボンネットフードと対向するように車両に搭載された内燃機関に備えられているものとする。このような構成が採用されている場合、内燃機関（シリンダヘッド）の上方は、歩行者保護への配慮および他部品との干渉防止のため、可変動弁装置１０のために十分なスペースを確保しにくい部位となる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、このような環境に置かれた可変動弁装置１０に対して、上記基準状態時を基準とするガイド部材３６の移動量を次のように設定している。すなわち、上記基準状態時に対するガイド部材３６の気筒の上方向（図３における上方向）への移動量が、上記基準状態時に対するガイド部材３６の気筒の下方向（図３における下方向）への移動量よりも小さくなるように設定されている（後述の図６も参照）。尚、本実施形態では、このような設定を施しつつ、可変動弁装置１０の機能を損なわないようにするため、リンク機構３５の各部のリンク長さの最適化、および、基準状態時（後述する等速時）のバルブの作用角を小作用角寄りの値に設定するようにしている。
【００５０】
［実施の形態１における可変動弁装置の動作］
次に、図６および図７を参照して、本実施形態の可変動弁装置１０の動作について説明する。
図６は、ガイド部材３６の変位に伴う可変動弁装置１０の動作を説明するための模式図である。尚、図６の各図は、上記図３とは逆方向から可変動弁装置１０の主たる構成を模式的に表した図である。また、図７は、ガイド部材３６の変位に伴う、バルブの作用角の変化、および上記基準状態時の値θ０に対する駆動カム軸１２と従動カムロブ１８ａとの回転角度θの差（変化）を表した図である。
【００５１】
図６中に示す駆動カム軸１２の回転方向に駆動カム軸１２が回転すると、駆動カム軸１２の回転力が、駆動カム軸１２に一体的に固定された駆動アーム部２０ａを介して、駆動リンク２４に伝達される。駆動リンク２４に伝達された駆動カム軸１２の回転力は、制御ローラー側回転軸３０および従動リンク２８を介して、従動アーム部１８ｂと一体的に形成された従動カムロブ１８ａに伝達される。このように、駆動カム軸１２の回転力は、リンク機構３５を介して従動カムロブ１８ａに伝達されることになる。
【００５２】
その結果、駆動カム軸１２の回転と同期して、リンク機構３５の各要素および従動カムロブ１８ａが駆動カム軸１２と同一方向に回転することになる。この際、既述したように、制御ローラー３２は、接点Ｐにおいて軌道面３６ａ１に常に接した状態で当該軌道面３６ａ１上を転動し、駆動カム軸１２の周りを回ることになる。
【００５３】
図６（Ｂ）に示す状態は、駆動カム軸１２の中心点と軌道面３６ａ１の中心点とが一致している状態（上記基準状態）であり、また、本実施形態の軌道面３６ａ１は、円周面である。このため、駆動カム軸１２の回転に伴って制御ローラー３２が軌道面３６ａ１上を一回転する間に、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラー３２の回転中心との距離に変化はなく、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θに変化はない。従って、図６（Ｂ）に示す基準状態時には、従動カムロブ１８ａは、駆動カム軸１２と等速で一回転することになる。
【００５４】
次に、図６（Ａ）に示す状態は、図６（Ｂ）に示す基準状態時と比べて、軌道面３６ａ１が図６における上方向（気筒の上方向）に上記移動範囲内で最も移動した状態を示している。この状態では、軌道面３６ａ１のほぼ下半分側の区間が、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラー３２の回転中心（上記制御回転支点）との距離が上記基準状態の時よりも狭められた狭小区間となる。この狭小区間を通過する際の制御ローラー３２の接点Ｐは、図６（Ａ）における右側の等回転角度点（回転角度θが上記基準状態時の値θ０と等しくなるタイミングの値）Ｐ０から軌道面３６ａ１の真下位置に向かうにつれ、図７（Ｂ）に示すように、上記基準状態時の値θ０に対する回転角度θの差がプラス側で大きくなっていく。このため、駆動カム軸１２に対して従動カムロブ１８ａが増速される。そして、制御ローラー３２の接点Ｐが軌道面３６ａ１の真下位置から図６（Ａ）における左側の等回転角度点Ｐ０に向かうにつれ、図７（Ｂ）に示すように、上記基準状態時に対する回転角度θの差がゼロに向けて徐々に減少していく。尚、制御ローラー３２が図６（Ａ）における左側の等回転角度点Ｐ０を通過して軌道面３６ａ１の上半分側の区間に移動した後には、上記回転角度θが基準状態時の値θ０よりも小さくなるので、上記基準状態時に対する回転角度θの差がマイナスに転じることになる。
【００５５】
一方、図６（Ｃ）に示す状態は、図６（Ｂ）に示す基準状態時と比べて、軌道面３６ａ１が図６における下方向（気筒の下方向）に上記移動範囲内で最も移動した状態を示している。この状態では、軌道面３６ａ１のほぼ下半分側の区間が、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラー３２の回転中心（上記制御回転支点）との距離が上記基準状態の時よりも広げられた広大区間となる。この広大区間を通過する際の制御ローラー３２の接点Ｐは、図６（Ｃ）における右側の等回転角度点Ｐ０から軌道面３６ａ１の真下位置に向かうにつれ、図７（Ｂ）に示すように、上記基準状態時の値θ０に対する回転角度θの差がマイナス側で大きくなっていく。このため、駆動カム軸１２に対して従動カムロブ１８ａが減速される。そして、制御ローラー３２の接点Ｐが軌道面３６ａ１の真下位置から図６（Ｃ）における左側の等回転角度点Ｐ０に向かうにつれ、図７（Ｂ）に示すように、上記基準状態時の値θ０に対する回転角度θの差がゼロに向けて徐々に減少していく。尚、制御ローラー３２が図６（Ｃ）における左側の等回転角度点Ｐ０を通過して軌道面３６ａ１の上半分側の区間に移動した後には、上記回転角度θが基準状態時の値θ０よりも大きくなるので、上記基準状態時の値θ０に対する回転角度θの差がプラスに転じることになる。このように、上記基準状態に対する軌道面３６ａ１の駆動方向が逆になると、狭小区間と広大区間との関係が上下逆となる。
【００５６】
図７（Ａ）は、可変動弁装置１０が適用されるバルブが一例として吸気弁である場合のものである。既述したように、本実施形態では、図６（Ａ）に示すように軌道面３６ａ１が上方向に移動した状態で、従動カムロブ１８ａのリフト区間中に制御ローラー３２が上記狭小区間を通過するように設定されている。更に詳細に説明すると、本実施形態では、ガイド部材３６を上方向に移動させた場合に広大区間から狭小区間に変化する方の（図６（Ａ）では右側の）等回転角度点Ｐ０の付近に制御ローラー３２が位置している時に、吸気弁が開き始めるように設定されている。
【００５７】
以上説明した構成を有する可変動弁装置１０によれば、軌道面３６ａ１が図６（Ａ）に示すように上方向に移動した場合には、吸気弁の開き側のリフト区間では、駆動カム軸１２に対して前方に進みながら従動カムロブ１８ａが回転することになる。このため、駆動カム軸１２に対する相対的な従動カムロブ１８ａの回転速度が図６（Ｂ）に示す基準状態時（等速時）と比べて増加することになる。このため、この場合には、図７（Ａ）中に「増速時リフト（小作用角）」と付して示すように、上記基準状態時の「等速時リフト」と比べて、吸気弁のリフト量が最大リフト量に早く到達するようになる。また、この場合には、制御ローラー３２の接点Ｐが軌道面３６ａ１の真下位置を通過した後（吸気弁の開弁後にカム角度でほぼ９０°、クランク角度でほぼ１８０°ＣＡを経過した後）は、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転速度が減少し始める。従って、作用角が１８０°ＣＡを越える一般的な設定の吸気弁の場合には、吸気弁の閉じ時期付近では、「等速時リフト」と比べて、吸気弁のリフト加速度（バルブ閉じ側であるので負の値）が小さくなる。しかしながら、吸気弁の開弁後に制御ローラー３２の接点Ｐが軌道面３６ａ１の真下位置に到達するまでの区間において従動カムロブ１８ａの回転速度が高められている影響が大きいため、吸気弁の閉じ時期についても「等速時リフト」時と比べて早くなる。これにより、吸気弁の作用角を等速時リフトと比べて小さくすることができる。
【００５８】
また、以上説明した構成を有する可変動弁装置１０によれば、軌道面３６ａ１が図６（Ｃ）に示すように下方向に移動した場合には、吸気弁の開き側のリフト区間では、駆動カム軸１２に対して後方に遅れながら従動カムロブ１８ａが回転することになる。このため、駆動カム軸１２に対する相対的な従動カムロブ１８ａの回転速度が図６（Ｂ）に示す基準状態時（等速時）と比べて減少することになる。このため、この場合には、図７（Ａ）中に「減速時リフト（大作用角）」と付して示すように、上記基準状態時の「等速時リフト」と比べて、吸気弁のリフト量が最大リフト量に到達するタイミングが遅くなる。また、上記「増速時リフト」に対して上述したものとは逆の理由により、吸気弁の閉じ時期についても「等速時リフト」時と比べて遅くなる。これにより、バルブ（ここでは吸気弁）の作用角を等速時リフトと比べて大きくすることができる。
【００５９】
また、本実施形態における可変動弁装置１０では、既述したように、ガイド部材３６を上方向に移動させた場合に広大区間から狭小区間に変化する方の（図６（Ａ）では右側の）等回転角度点Ｐ０の付近に制御ローラー３２が位置している時に、吸気弁が開くように設定されている。このような設定によれば、アクチュエータ４２により制御される軌道面３６ａ１の位置にかかわらず、吸気弁の開き時期における従動カムロブ１８ａの上記回転角度θを、等速時の値θ０と同様の値で（ほぼ）一定に揃えることができる。これにより、図７（Ａ）に示すように、吸気弁の開き時期を（実質的に）一定としつつ作用角を変更すること（いわゆる、位相連成）が可能となる。尚、上記の設定以外にも、ガイド部材３６を上方向に移動させた場合に狭小区間から広大区間に変化する方の（図６（Ａ）では左側の）等回転角度点Ｐ０の付近に制御ローラー３２が位置している時に、排気弁が閉じるように設定することも考えられる。このような設定によれば、アクチュエータ４２により制御される軌道面３６ａ１の位置にかかわらず、排気弁の閉じ時期における従動カムロブ１８ａの上記回転角度θを、等速時の値θ０と同様に（ほぼ）一定に揃えることができる。これにより、排気弁の閉じ時期を（実質的に）一定としつつ作用角を変更するという態様での位相連成が可能となる。
【００６０】
以上のように、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、上記基準状態時を基準として軌道面３６ａ１を気筒の軸線方向に沿って上下に移動させることにより、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラー３２の回転中心との距離が変化し、駆動カム軸１２が一回転する間の駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θが変化する。言い換えれば、このように調整される軌道面３６ａ１の上下位置に応じて、軌道面３６ａ１に沿って転動することによって駆動カム軸１２の周りを公転することになる制御ローラー３２の公転中心が変更される。また、軌道面３６ａ１の移動量が大きいほど、上記回転角度θの変化量が大きくなる。その結果、アクチュエータ４２による軌道面３６ａ１の制御位置（調整量）に応じて、駆動カム軸１２が一回転する間の従動カムロブ１８ａの回転速度を、上記基準状態時を基準として連続的に増減することができる。これにより、軌道面３６ａ１の制御位置に応じて、バルブの作用角を連続的に可変することができるようになる。
このように、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、クランク軸の回転力によって駆動カム軸１２を駆動する構成を用いる場合において、装置構成を極力複雑にすることなく、駆動カム軸１２が一回転する間の従動カムロブ１８ａの回転速度を変更可能とすることができる。
【００６１】
また、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、軌道面３６ａ１と接触する接触部材として、制御ローラー３２を採用し、軌道面３６ａ１上を転動させるようにしている。このため、上記接触部材として、軌道面３６ａ１との接触を摺動を利用して行う部材を採用する場合と比べ、接触部のフリクションや摩耗を低減することができる。
【００６２】
図８は、駆動カム軸１２の回転に伴うリンク機構３５の動作時に可変動弁装置１０に生ずる力を説明するための図である。より具体的には、従動カムロブ１８ａの作用力を受けてバルブが最大リフト位置に向けて開く過程で可変動弁装置１０に生ずる力を説明するものである。
【００６３】
図８に示すように、制御ローラー３２には、駆動カム軸１２の回転力が、駆動アーム部２０ａおよび駆動リンク２４を介して伝達される。この回転力は、更に従動リンク２８および従動アーム部１８ｂを介して従動カムロブ１８ａに伝達され、バルブの駆動力となる。この回転力によって従動カムロブ１８ａがバルブを駆動する際に、従動カムロブ１８ａは、バルブを閉弁方向に付勢するバルブスプリング（図示省略）の反力を受けることになる。このバネ反力は、図８に示すように、従動アーム部１８ｂおよび従動リンク２８を介して、制御ローラー３２に作用する。その結果、制御ローラー３２は、上記回転力と上記バネ反力の合力によって、図８に示すように、軌道面３６ａ１に押し付けられることになる。そして、この場合、駆動リンク２４および従動リンク２８には、圧縮方向に荷重が働くことになる。
【００６４】
本実施形態の可変動弁装置１０において、上記のような態様で駆動リンク２４および従動リンク２８に対して圧縮方向に荷重が働くことになるのは、図８に示すように、駆動アーム部２０ａおよび駆動リンク２４に対して、駆動カム軸１２の回転方向の後方側ではなく前方側に、制御ローラー３２を間に介在させた状態で従動リンク２８を配置しているためである。このような構成によれば、駆動リンク２４および従動リンク２８に作用する力が、引張力や曲げ力ではなく上記のように圧縮力となる。このため、駆動リンク２４および従動リンク２８の変形や応力の低減を図ることができ、制御ローラー３２の位置（駆動カム軸１２と従動カムロブ１８ａとの回転角度θ）がより確実に定まるようになる。
【００６５】
また、本実施形態の可変動弁装置１０では、上述したように、上記基準状態時に対するガイド部材３６の気筒の上方向（図６等における上方向）への移動量が、上記基準状態時に対するガイド部材３６の気筒の下方向（図６等における下方向）への移動量よりも小さくなるように設定されている。このような設定によれば、内燃機関（シリンダヘッド）の上方へのガイド部材３６の移動量を相対的に小さくすることで、内燃機関の上方の歩行者保護用等のスペースを良好に確保できるようになる。
【００６６】
また、本実施形態の可変動弁装置１０では、駆動カム軸１２を中心とする公転時の制御ローラー３２が軌道面３６ａ１と常に接触するようにするために、制御ローラー３２を支持するリンクプレート３４を備えるようにしている。ここで、従動カムロブ１８ａのリフト区間において当該従動カムロブ１８ａに作用するバルブスプリングの反力（トルク）は、バルブの開き側（最大リフト量に向かう側）では駆動カム軸１２の回転力（トルク）と対向する方向に作用し、一方、バルブの閉じ側では（最大リフト量を越えてからは）駆動カム軸１２の回転力（トルク）と同方向に作用する。本実施形態のようなリンクプレート３４を備えずに、バネ反力がゼロにならないように付勢する付勢バネを別途追加すると、各気筒の２つのバルブのバルブスプリング力以上のバネ力が必要となり、上記付勢バネの体格が大きくなってしまう。また、バルブの開き側では、バルブスプリング力と上記付勢バネのバネ力の合力がリンク機構３５の各部に働くことになり、各部のフリクションや摩耗の増加に繋がることにもなる。
【００６７】
これに対し、本実施形態のように、制御ローラー３２を支持するリンクプレート３４を備えることにより、付勢バネの追加による上記弊害なしに、制御ローラー３２を軌道面３６ａ１に確実に常時接触させられるようになる。更に、本実施形態では、軌道面３６ａ１上を転動する２つの保持ローラー３８をリンクプレート３４と軌道面３６ａ１との間に制御ローラー３２を含めて等間隔に介在させている。これにより、このような保持ローラー３８を用いずにリンクプレート３４の外周と軌道面３６ａ１とを摺動させる構成に比べ、接触部のフリクションや摩耗を低減することができる。
【００６８】
ところで、上述した実施の形態１においては、従動リンク２８が駆動リンク２４との間に制御ローラー３２を介在させた状態で当該駆動リンク２４よりも駆動カム軸１２の回転方向前方側に配置されており、かつ、図６（Ａ）に示すように軌道面３６ａ１が上方向に移動した状態で、従動カムロブ１８ａのリフト区間中に制御ローラー３２が上記狭小区間を通過するように設定されている。これにより、軌道面３６ａ１が上方向に移動した場合に、バルブの作用角を等速時と比べて小さくすることができ、逆に、軌道面３６ａ１が下方向に移動した場合に、バルブの作用角を等速時と比べて大きくすることができる。しかしながら、本発明は、このような構成に限定されるものではない。すなわち、例えば、図６（Ａ）に示すように軌道面３６ａ１が上方向に移動した状態で、従動カムロブ１８ａのリフト区間中に制御ローラー３２が上記狭小区間を通過するように設定されているものにおいて、従動リンク２８が、駆動リンク２４との間に制御ローラー３２を介在させた状態で当該駆動リンク２４よりも駆動カム軸１２の回転方向後方側に配置されているものであってもよい。このような構成によれば、軌道面３６ａ１が図６（Ａ）に示すように上方向に移動した場合に、駆動カム軸１２に対して遅れながら従動カムロブ１８ａが回転することになるので、バルブの作用角を等速時と比べて大きくすることができ、逆に、軌道面３６ａ１が下方向に移動した場合に、バルブの作用角を等速時に比べて小さくすることができるようになる。
【００６９】
また、上述した実施の形態１においては、駆動カム軸１２の軸方向から見て、円周面である軌道面３６ａ１の中心点と駆動カム軸１２の中心点とが一致した状態を基準位置として、軌道面３６ａ１の中心点が駆動カム軸１２の軸線の法線方向かつ気筒の軸線方向に沿って移動するように（図６等における上下方向に）ガイド部材３６を移動させるアクチュエータ４２を備えるようにしている。言い換えれば、駆動カム軸１２の回転中心に対するガイド部材３６の軌道面３６ａ１の円周中心線のオフセット量（偏心量）を変更するようにしている。しかしながら、本発明において駆動カム軸に対する従動カムロブの回転角度を変化させるためのガイド部材の移動方向は、必ずしも上記に限定されるものではなく、駆動カム軸の軸線と直交する平面方向であればよい。
【００７０】
また、上述した実施の形態１においては、円周面として形成された軌道面３６ａ１を備えるようにしている。これにより、駆動カム軸１２の回転中心と軌道面３６ａ１の中心線とが一致するようにガイド部材３６を移動させた時に、駆動カム軸１２が一回転する間の従動カムロブ１８ａの回転速度を等速にすることができる。しかしながら、本発明における軌道面は、必ずしも円周面でなくてもよく、例えば楕円状に形成されたものであってもよい。
【００７１】
また、上述した実施の形態１においては、軌道面３６ａ１をそれぞれ有する各気筒用の環状部３６ａを架橋部３６ｂによって橋渡して一体的に形成されたガイド部材３６を備えるようにしている。しかしながら、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、気筒毎に、軌道面３６ａ１のような軌道面を有するガイド部材、およびアクチュエータ４２のようなアクチュエータを備えるものであってもよい。
【００７２】
尚、上述した実施の形態１においては、制御ローラー側回転軸３０および制御ローラー３２が本発明における「接触部材」に、リンクプレート３４および保持ローラー３８が本発明における「接触維持手段」に相当している。
また、上述した実施の形態１においては、駆動リンク２４が本発明における「カム軸側リンク部材」に、従動リンク２８が本発明における「カムロブ側リンク部材」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態１においては、リンクプレート３４が本発明における「支持部材」に相当している。
【００７３】
実施の形態２．
次に、図９乃至図１８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
【００７４】
［実施の形態２における可変動弁装置の構成］
図９は、本発明の実施の形態２における可変動弁装置６０の全体構成を概略的に示す斜視図である。図１０は、可変動弁装置６０を、図９に示すＥ−Ｅ線で切断した断面図である。尚、図９および図１０において、上述した実施の形態１の可変動弁装置１０の構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００７５】
本実施形態の可変動弁装置６０は、上述した実施の形態１の可変動弁装置１０と同様に、駆動カム軸１２が一回転する間の駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転速度を増減することによってバルブの作用角を変更可能な装置である。可変動弁装置６０は、可変動弁装置１０に対し、従動カムロブ１８ａの回転速度を増減させるためのアクチュエータ６２の構成において相違している。より具体的には、実施の形態１のアクチュエータ４２は、ガイド部材３６をシリンダ軸線方向に往復移動させることにより、軌道面３６ａ１を駆動カム軸１２の軸線と直交する平面方向に移動させるものである。これに対し、本実施形態のアクチュエータ６２は、「ガイド部材」に相当するコントロールスリーブ６４を回転駆動させることにより、後述する軌道面６４ａを駆動カム軸１２の軸線と直交する平面方向に移動させるものである。
【００７６】
以下、可変動弁装置１０との差異を中心として、可変動弁装置６０の構成について詳述する。ここでは、可変動弁装置６０は、一例として、４つの気筒（＃１〜＃４）を有する直列４気筒型の内燃機関に適用されているものとする。
【００７７】
図９および図１０に示すように、コントロールスリーブ６４の内部には、駆動カム軸１２を中心として公転する制御ローラー３２を案内するための軌道面６４ａが形成されている。軌道面６４ａは、円周面として形成されている。軌道面６４ａの内部には、駆動カム軸１２が内部を貫通するリンクプレート３４が収容されている。リンク機構３５自体の構成は、実施の形態１で説明したものと同様である。
【００７８】
より具体的には、図１０に示すように、軌道面６４ａは、軌道面６４ａの中心点が駆動カム軸１２の軸方向から見てコントロールスリーブ６４の回転中心に対して偏心した状態で、コントロールスリーブ６４の内部に形成されている。従って、コントロールスリーブ６４がその回転中心を中心としてアクチュエータ６２によって回転させられた際には、軌道面６４ａの中心点は、図１０中に破線に示すような円形の軌跡を描くようになる。
【００７９】
また、図１０に示す構成例では、駆動カム軸１２の軸方向から見て、軌道面６４ａの中心点の軌跡上に、駆動カム軸１２の回転中心が位置するように、コントロールスリーブ６４と駆動カム軸１２との相対的な位置関係が設定されている。
【００８０】
上述したコントロールスリーブ６４は、図９に示すように、内燃機関の各気筒にそれぞれ配置されている。各コントロールスリーブ６４の外周には、全周に渡ってギヤ６４ｂが形成されている（図１０および後述の図１１においてはギヤ６４ｂの一部のみを図示している）。
【００８１】
また、可変動弁装置６０は、コントロールスリーブ６４の外周の近傍に、駆動カム軸１２と並行する制御軸６６を備えている。制御軸６６の周面には、各コントロールスリーブ６４のギヤ６４ｂのそれぞれに噛み合わされるギヤ６６ａが設けられている。また、制御軸６６の一方の端部には、ギヤ６６ａとは別のギヤ６６ｂが形成されている。
【００８２】
制御軸６６のギヤ６６ｂは、電動モータ（以下、単に「モータ」と称する）６８の出力軸６８ａの先端に形成されたギヤ６８ｂと噛み合わされている。尚、コントロールスリーブ６４は、所定の固定部材（図示省略）を用いて、図示省略するカムハウジング（支持部材）によって回転自在に支持されているものとする。また、制御軸６６についても、カムハウジングによって回転自在に支持されているものとする。
【００８３】
以上説明したように、アクチュエータ６２は、コントロールスリーブ６４に形成されたギヤ６４ｂと、当該ギヤ６４ｂとギヤ６６ａを介してコントロールスリーブ６４と連結される制御軸６６と、ギヤ６６ｂとギヤ６８ｂを介して制御軸６６と連結されるモータ６８とによって構成されている。このように構成されたアクチュエータ６２によれば、モータ６８によって制御軸６６の回転位置を調整することによってコントロールスリーブ６４の回転位置が調整され、その結果として、駆動カム軸１２の回転中心と軌道面６４ａの中心との偏心量を調整することができる。
【００８４】
（偏心角度φの定義）
以下、本明細書中においては、駆動カム軸１２の回転中心と軌道面６４ａの中心との偏心量を特定するための指標として、「偏心角度φ」を用いることとする。ここでは、図１０に示すように、偏心角度φは、駆動カム軸１２の軸方向から見て、コントロールスリーブ６４の回転中心から駆動カム軸１２の回転中心に向かう直線と、コントロールスリーブ６４の回転中心から軌道面６４ａの中心点に向かう直線とのなす角度として定義されている。より具体的には、軌道面６４ａの中心点と駆動カム軸１２の中心点とが一致している状態では、偏心角度φは０°となる。そして、偏心角度φは、図１０中の反時計回りにおけるコントロールスリーブ６４の回転量が大きくなることによって軌道面６４ａの中心点がその軌跡上を反時計回りに大きく回転するほど、大きな値となるように定義されている。また、図１０に示す状態（すなわち、軌道面６４ａの中心点がコントロールスリーブ６４の回転中心を通る鉛直線を基準として駆動カム軸１２の回転中心と線対称な位置にある状態）では、偏心角度φは１８０°となる。駆動カム軸１２の回転中心と軌道面６４ａの中心点との偏心量は、偏心角度φが１８０°である時に最大となる。
【００８５】
各気筒の各従動カムロブ１８ａの下方には、図９に示すように、バルブ（本実施形態では、一例として「吸気弁」であるものとする）７０毎に、ロッカーアーム７２が配置されている。ロッカーアーム７２の中央部には、従動カムロブ１８ａと接するロッカーローラー７２ａが回転自在に取り付けられている。また、ロッカーアーム７２の一端は、吸気弁７０の弁軸によって支持されており、ロッカーアーム７２の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ７４によって回転自在に支持されている。吸気弁７０は、バルブスプリング７６によって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム７２を押し上げる方向に付勢されている。このようなロッカーアーム７２以下の構成については、これらの図示を省略した実施の形態１の可変動弁装置１０においても同様である。尚、もちろん、本可変動弁装置６０の構成を、排気弁を駆動する装置として適用してもよい。
【００８６】
［実施の形態２における可変動弁装置の動作］
次に、図１１乃至図１６を参照して、本実施形態の可変動弁装置６０の動作、更にはその効果について説明する。
【００８７】
図１１は、一例として、駆動カム軸１２が一回転する間のリンク機構３５の動作（主に、駆動カム軸１２の一回転中の回転角度θの変化）を表した図である。より具体的には、図１１は、軌道面６４ａが上記図１０と同じ偏心状態（偏心角度φが１８０°である状態）にある時の可変動弁装置６０を表した図である。
【００８８】
軌道面６４ａは、既述したように円周面である。このため、軌道面６４ａの中心点が駆動カム軸１２の回転中心点と一致している場合（偏心角度φが０°である場合）であれば、上記図６（Ｂ）のケースと同様に、従動カムロブ１８ａは、駆動カム軸１２と等速で一回転することになる。
【００８９】
図１１に示す偏心状態では、軌道面６４ａの中心点は、駆動カム軸１２の中心点に対して図１１における左方向に偏心している。このため、図１１に示す偏心状態では、軌道面６４ａのほぼ右半分側の区間が実施の形態１において定義した狭小区間となり、軌道面６４ａのほぼ左半分側の区間が実施の形態１において定義した広大区間となる。
【００９０】
従って、図１１（Ａ）に示すように制御ローラー３２と軌道面６４ａとの接点Ｐが狭小区間に位置しているタイミングでは、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θは、偏心角度φが０°である場合（等速時）の値θ０に対して拡大する。また、図１１（Ｂ）に示すタイミングでは、接点Ｐが上述した等回転角度点Ｐ０に近い位置にあるので、回転角度θは偏心角度φが０°である場合（等速時）の値に近いものとなる。また、図１１（Ｃ）に示すように接点Ｐが広大区間に位置しているタイミングでは、上記回転角度θが等速時の値θ０に対して縮小する。その後、図１１（Ｄ）に示すように接点Ｐが広大区間から狭小区間に再び入ったタイミングでは、回転角度θが再び拡大している。以上のように、本実施形態の可変動弁装置６０によれば、コントロールスリーブ６４を回転させることによって駆動カム軸１２の回転中心と軌道面６４ａの中心とを偏心させることにより（すなわち、偏心角度φを０°以外の角度に設定することにより）、駆動カム軸１２が一回転する間の駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θを可変させることができる。そして、このように回転角度θを変更させられることにより、駆動カム軸１２が一回転する間の従動カムロブ１８ａの回転速度を駆動カム軸１２の回転速度に対して増減させられるようになる。
【００９１】
（増速／減速区間の定義）
図１１に示す偏心状態では、制御ローラー３２の接点Ｐが軌道面６４ａのほぼ右半分側の狭小区間中の点Ｐ１に位置している時に、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラー３２の回転中心（制御回転支点）との距離が最も小さくなり、駆動軸と従動軸との間の回転角度θが最も拡大する。一方、この偏心状態では、制御ローラー３２の接点Ｐが軌道面６４ａのほぼ左半分側の広大区間中の点Ｐ２に位置している時に、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラー３２の回転中心（制御回転支点）との距離が最も大きくなり、駆動軸と従動軸との間の回転角度θが最も縮小する。つまり、制御ローラー３２の接点Ｐが点Ｐ２から点Ｐ１に向かって移動する間は、単位カム角当たりの回転角度θの変化量が増加するため、従動カムロブ１８ａの回転速度が駆動カム軸１２の回転速度よりも高くなり（増速し）、一方、制御ローラー３２の接点Ｐが点Ｐ１から点Ｐ２に向かって移動する間は、単位カム角当たりの回転角度θの変化量が減少するため、従動カムロブ１８ａの回転速度が駆動カム軸１２の回転速度よりも低くなる（減速する）。このため、以下の明細書中においては、軌道面６４ａ上における点Ｐ２から点Ｐ１までの区間を、単に「増速区間」と称し、軌道面６４ａ上における点Ｐ１から点Ｐ２までの区間を、単に「減速区間」と称することとする。
【００９２】
図１２は、偏心角度φを９０°ずつ変化させた際の可変動弁装置６０の動作を説明するための模式図である。図１３は、可変動弁装置６０における偏心角度φの変更に伴う吸気弁７０の開弁特性の変化の傾向を表した図である。より具体的には、図１３（Ａ）は、偏心角度φの変更に伴う吸気弁７０の作用角の変化の傾向を表したものであり、図１３（Ｂ）は、偏心角度φの変更に伴う吸気弁７０の開き時期の変化の傾向を表した図である。また、図１４は、偏心角度φを９０°ずつ変化させた際に得られる吸気弁７０の各リフトカーブを表した図である。尚、図１２中の各図は、従動カムロブ１８ａにおけるロッカーローラー７２ａとの接触点がベース円部１８ａ１からノーズ部１８ａ２に切り換わるタイミング（すなわち、吸気弁７０の開き時期が到来するタイミング）における可変動弁装置６０の動作状態を表したものである。
【００９３】
先ず、図１２（Ａ）に示す動作状態は、偏心角度φが０°である状態、すなわち、駆動カム軸１２の回転中心と軌道面６４ａの中心とが一致している状態である。この場合には、上述したように、従動カムロブ１８ａは、駆動カム軸１２と等速で一回転することになる。また、この場合に得られる吸気弁７０の作用角は、説明の便宜上、図１３中に示すように、以下「ＯＡ１」とする。
【００９４】
次に、図１２（Ｂ）に示す動作状態（偏心角度φ＝９０°）について説明する。この動作状態は、図１２（Ａ）に示す動作状態に対して、コントロールスリーブ６４を図１２における反時計回り方向に９０°回転させることにより得られる。図１２（Ｂ）に示す動作状態に対して上記のように定義した「増速区間」および「減速区間」を当てはめると、図１２（Ｂ）中に示すようになる。ここで、基準状態（図１２（Ａ）に示す等速時の状態）における吸気弁７０の作用角が一般的な値（クランク角度で１８０°よりも所定量大きい値）であると、従動カムロブ１８ａのノーズ部１８ａ２がロッカーローラー７２ａを押圧している期間は、カム角でいえば９０°に上記所定量の２分の１の値を加えた値となる。その結果、吸気弁７０のリフト区間中の制御ローラー３２は、ほとんど増速区間を通過することになる。このため、図１２（Ｂ）に示す動作状態における吸気弁７０の作用角は、図１３（Ａ）および図１４に示すように、図１２（Ａ）に示す等速状態よりも小さくなる。
【００９５】
より具体的には、偏心角度φを０°から９０°に向けて変化させていくにつれ、吸気弁７０のリフト区間と制御ローラー３２の増速区間とが重なっている状況下における駆動カム軸１２の回転中心と軌道面６４ａの回転中心との偏心量の増加に伴って、図１３（Ａ）に示すように、吸気弁７０の作用角が次第に小さくなっていく。ただし、偏心角度φの変化に伴う吸気弁７０の作用角の変化の傾向は、可変動弁装置６０の各構成要素の設定（従動カムロブ１８ａと従動アーム部１８ｂ（従動軸）とのなす角度、或いはリンク機構３５の各リンクの長さの比など）によって変化するものである。図１２に示す可変動弁装置６０の設定の場合には、図１３（Ａ）に示すように、偏心角度φが９０°付近の値である時に、吸気弁７０の作用角が可変動弁装置６０における作用角の可変範囲内の最小作用角ＯＡｍｉｎが得られるようになっている。
【００９６】
また、図１２（Ｂ）に示す動作状態では、吸気弁７０の開き時期が到来するタイミングで、制御ローラー３２の接点Ｐは、広大区間（等回転角度点Ｐ０の時の回転角度θ０よりも回転角度θが小さくなる区間）に位置している。このため、この動作状態における吸気弁７０の開き時期は、図１３（Ｂ）および図１４に示すように、等速時の値よりも遅角側の値となる。また、本可変動弁装置６０の設定の場合には、偏心角度φを０°から９０°に向けて変化させていくと、図１３（Ｂ）に示すように、吸気弁７０の開き時期の遅角量は、一旦増加した後に減少するようになっている。
【００９７】
次に、図１２（Ｃ）に示す動作状態（偏心角度φ＝１８０°）について説明する。この動作状態は、図１２（Ｂ）に示す動作状態に対して、コントロールスリーブ６４を図１２における反時計回り方向に更に９０°回転させることにより得られる。図１２（Ｃ）に示す動作状態に対して「増速区間」および「減速区間」を当てはめると、図１２（Ｃ）中に示すようになる。その結果、軌道面６４ａに対する制御ローラー３２の接点Ｐは、吸気弁７０のリフト開始当初は増速区間に位置し、リフト途中から減速区間に切り替わるようになる。特に、図１２に示す可変動弁装置６０の設定の場合には、吸気弁７０のリフト区間の前半部分における増速の作用と、その後半部分における減速の作用とが相殺され、結果的には、吸気弁７０の作用角は、図１３（Ａ）に示すように、等速時と同じ値ＯＡ１となっている。
【００９８】
また、偏心角度φを９０°から１８０°に向けて変化させていくにつれ、吸気弁７０のリフト区間中に占める減速区間の割合が増えていくので、図１３（Ａ）に示すように、吸気弁７０の作用角が大きくなっていく。
【００９９】
また、図１２（Ｃ）に示す動作状態では、吸気弁７０の開き時期が到来するタイミングで、制御ローラー３２の接点Ｐは、狭小区間（等回転角度点Ｐ０の時の回転角度θ０よりも回転角度θが大きくなる区間）に位置している。このため、この動作状態における吸気弁７０の開き時期は、図１３（Ｂ）および図１４に示すように、等速時の値よりも進角側の値となる。また、本可変動弁装置６０の設定の場合には、偏心角度φを９０°から１８０°に向けて変化させていくと、図１３（Ｂ）に示すように、吸気弁７０の開き時期の進角量は次第に増加するようになっている。
【０１００】
次に、図１２（Ｄ）に示す動作状態（偏心角度φ＝２７０°）について説明する。この動作状態は、図１２（Ｃ）に示す動作状態に対して、コントロールスリーブ６４を図１２における反時計回り方向に更に９０°回転させることにより得られる。図１２（Ｄ）に示す動作状態に対して「増速区間」および「減速区間」を当てはめると、図１２（Ｄ）中に示すようになる。その結果、吸気弁７０のリフト区間中の制御ローラー３２は、リフト開始当初は増速区間に位置しているが、主には減速区間を通過することになる。このため、図１２（Ｄ）に示す動作状態における吸気弁７０の作用角は、図１２（Ａ）に示す等速状態よりも大きくなる。
【０１０１】
より具体的には、偏心角度φを１８０°から２７０°に向けて変化させていくと、吸気弁７０のリフト区間中に占める減速区間の割合が増えていくので、図１３（Ａ）に示すように、吸気弁７０の作用角が次第に大きくなっていく。図１２に示す可変動弁装置６０の設定の場合には、図１３（Ａ）に示すように、偏心角度φが２７０°付近の値である時に、吸気弁７０の作用角が可変動弁装置６０における作用角の可変範囲内の最大作用角ＯＡｍａｘが得られるようになっている。
【０１０２】
また、図１２（Ｄ）に示す動作状態では、吸気弁７０の開き時期が到来するタイミングで、制御ローラー３２の接点Ｐは、狭小区間（等回転角度点Ｐ０の時の回転角度θ０よりも回転角度θが大きくなる区間）に位置している。このため、この動作状態における吸気弁７０の開き時期は、図１３（Ｂ）および図１４に示すように、１８０°の場合とほぼ同様に、等速時の値よりも進角側の値となる。また、本可変動弁装置６０の設定の場合には、偏心角度φを１８０°から２７０°に向けて変化させていくと、図１３（Ｂ）に示すように、吸気弁７０の開き時期の進角量は、一旦増加した後に減少するようになっている。
【０１０３】
最後に、偏心角度φが２７０°から３６０°（０°）に変化する際、すなわち、図１２（Ｄ）に示す動作状態から図１２（Ａ）に示す動作状態に戻る際の可変動弁装置６０の動作について説明する。偏心角度φを２７０°から３６０°に向けて変化させていくと、吸気弁７０のリフト区間と制御ローラー３２の減速区間とが重なっている状況下における駆動カム軸１２の回転中心と軌道面６４ａの中心との偏心量の減少に伴って、図１３（Ａ）に示すように、吸気弁７０の作用角が等速時の値ＯＡ１に向けて次第に小さくなっていく。また、偏心角度φが２７０°から３６０°（０°）に変化する際の吸気弁７０の開き時期の進角量についても、当該偏心量の減少に伴って、等速時の値との差が次第に小さくなっていく。
【０１０４】
以上説明したように、本実施形態の可変動弁装置６０によれば、コントロールスリーブ６４の回転中心に対して中心が偏心した軌道面６４ａを備えるコントロールスリーブ６４を回転駆動して偏心角度φを変更することにより、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラー３２の回転中心との距離が変化する。その結果、駆動カム軸１２が一回転する間の駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θが変化する。言い換えれば、このように調整される偏心角度φに応じて、軌道面６４ａに沿って転動することによって駆動カム軸１２の周りを公転することになる制御ローラー３２の公転中心が変更される。従って、本可変動弁装置６０によっても、アクチュエータ６２による偏心角度φの調整に伴う軌道面６４ａの制御位置（コントロールスリーブ６４の回転位置）に応じて、上述した可変動弁装置１０と同様に、駆動カム軸１２が一回転する間の従動カムロブ１８ａの回転速度を駆動カム軸１２の回転角度に対して連続的に増減することができる。これにより、軌道面６４ａの制御位置に応じて、図１３（Ａ）および図１４に示すように、吸気弁７０の作用角を連続的に可変することができるようになる。より具体的には、コントロールスリーブ６４を一方向に回転させていった際に、吸気弁７０の作用角が小さくなった後に大きくなり、また、その後に小さくなるという態様で、作用角を縮小方向と拡大方向の両方向に可変させることができる。ただし、作用角可変のためのコントロールスリーブ６４は、所定の一方向に駆動されるものに限られるわけではなく、必要に応じて双方向に駆動されるようになっていてもよい。
このように、本実施形態の可変動弁装置６０によっても、クランク軸の回転力によって駆動カム軸１２を駆動する構成を用いる場合において、装置構成を極力複雑にすることなく、駆動カム軸１２が一回転する間の従動カムロブ１８ａの回転速度を変更可能とすることができる。
【０１０５】
次に、図１５および図１６を参照して、実施の形態１の可変動弁装置１０と比較した場合に可変動弁装置６０の構成によって得られる顕著な効果について説明する。
図１５は、駆動カム軸１２の回転に伴うリンク機構３５の回転時に、制御ローラー３２から軌道面６４ａに作用する力を表した図である。図１６は、実施の形態１の可変動弁装置１０と本実施形態の可変動弁装置６０との間で、作用角可変時の負荷トルクの大きさを比較して表した図である。
【０１０６】
実施の形態１においても説明したように、リンク機構３５から伝達されるバルブスプリング７６の反力が制御ローラー３２を介して軌道面６４ａに作用する。更には、軌道面６４ａには、駆動カム軸１２の回転に伴うリンク機構３５からの慣性力が制御ローラー３２を介して、コントロールスリーブ６４の径方向に作用する。このようにして制御ローラー３２から軌道面６４ａに作用する力を、図１５に示すように「Ｆ」とする。
【０１０７】
この力Ｆをコントロールスリーブ６４の回転中心を基準として、コントロールスリーブ６４の径方向および周方向に分解すると、図１５に示すようになる。このように力Ｆが分解された場合には、その大部分が径方向の分力となり、周方向の分力は極小となる。
【０１０８】
本実施形態の可変動弁装置６０は、作用角可変のために、軌道面６４ａを有するコントロールスリーブ６４（ガイド部材）を回転駆動する方式の装置である。従って、周方向の上記分力に抗する方向にコントロールスリーブ６４を回転駆動する場合であっても、作用角可変のためにコントロールスリーブ６４を回転駆動するうえでのアクチュエータ６２の負荷トルクは、周方向の分力に基づく小さなトルクとなる。
【０１０９】
一方、実施の形態１の可変動弁装置１０は、作用角可変のために、軌道面３６ａ１を有するガイド部材３６を上下方向に往復駆動する方式の装置である。従って、作用角可変のためにガイド部材３６を往復駆動するうえでのアクチュエータ４２の負荷トルクは、図１５に示す径方向の分力に相当する力に基づく大きなトルクとなる。
【０１１０】
このため、本可変動弁装置６０によれば、図１６中に両可変動弁装置１０、６０の試験結果として示すように、実施の形態１の可変動弁装置１０と比べ、作用角可変時の負荷トルクを２０分の１程度に大幅に低減することが可能となる。これにより、アクチュエータ６２が備えるモータ６８の小型化と、モータ６８の制御電流の低減とを図ることができるので、可変動弁装置のトータルコストを下げることができる。また、日本特開２００９−５７８６８号公報には、バルブのリフト量および作用角を連続的に変更可能な可変動弁装置が記載されている。この公報に記載されている可変動弁装置において、バルブのリフト量および作用角を連続的に可変するために必要とされる負荷トルクの測定結果は、実施の形態１の可変動弁装置１０のレベル（図１６参照）と同様であった。すなわち、本実施形態の可変動弁装置６０によれば、上記公報に記載の構成を有する可変動弁装置と比べても、負荷トルクを大幅に低減することが可能である。
【０１１１】
更に付け加えると、本可変動弁装置６０によれば、架橋部３６ｂによって各気筒の軌道面３６ａ１を有する環状部３６ａを橋渡しする構造のガイド部材３６を備える可変動弁装置１０と比べ、装置のコンパクト化を図り易く、省スペースの観点においても有利といえる。また、本可変動弁装置６０によれば、そのようなガイド部材３６を動作させることが必要な可変動弁装置１０と比べ、負荷トルクの低減という観点に加え、作用角可変のための可動部分の重量低減という観点においても、作用角可変のための応答性の向上を図ることができるといえる。
【０１１２】
また、本可変動弁装置６０では、軌道面６４ａを円周面としたうえで、コントロールスリーブ６４の回転時の軌道面６４ａの軌跡上に駆動カム軸１２の回転中心が位置するように、コントロールスリーブ６４と駆動カム軸１２との相対的な位置関係が設定されている。これにより、軌道面６４ａの中心が駆動カム軸１２の回転中心と一致するようにコントロールスリーブ６４を回転させることにより、駆動カム軸１２が一回転する間の従動カムロブ１８ａが等速となる動作状態を得ることができるようになる。
【０１１３】
更に、可変動弁装置６０における上述した実施の形態１の可変動弁装置１０との共通点（例えば、軌道面６４ａと接触する接触部材として制御ローラー３２を採用した点）については、可変動弁装置１０に対して既述した効果と同様の効果を奏することができる。
【０１１４】
ところで、上述した実施の形態２の可変動弁装置６０のように、コントロールスリーブ６４の回転中心に対して中心が偏心した軌道面６４ａを備えるコントロールスリーブ６４を回転駆動する構成を採用する可変動弁装置によれば、上述した図１３および図１４に示す開弁特性が得られる可変動弁装置６０とは異なり、以下の図１７および図１８に示す吸気弁の開弁特性が得られるように構成することもできる。
【０１１５】
より具体的には、カムピース１８上における従動カムロブ１８ａと従動アーム部１８ｂとの（駆動カム軸１２の軸方向から見た）取り付け角度を調整することにより、吸気弁７０のリフト区間が到来した際に制御ローラー３２が軌道面６４ａ上を転動する位置を調整することができる。上記偏心角度φの調整によって駆動カム軸１２の回転中心に対して軌道面６４ａの中心が偏心している場合において、転動中の制御ローラー３２の位置と吸気弁７０のリフト区間との関係が上記取り付け角度の調整によって変化すると、吸気弁７０のリフト区間中にどのようなタイミングで従動カムロブ１８ａが増速するか減速するかが変化することになる。また、吸気弁７０の開き時期の進角量も変化することとなる。更に、上記取り付け角度の調整以外にも、リンク機構３５の各リンクの長さの調整などによっても、偏心角度φの変更に伴う吸気弁７０の開弁特性（開き時期、リフト速度、作用角）を調整することができる。
【０１１６】
図１７は、図１３に示す開弁特性が得られる可変動弁装置６０に対して、各調整要素の設定の異なる可変動弁装置により得られる吸気弁の開弁特性の一例を表した図である。より具体的には、図１７（Ａ）は、偏心角度φの変更に伴う吸気弁の作用角の変化の傾向を表したものであり、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）のように吸気弁の作用角が変化する際の吸気弁の開き時期の変化の傾向を表した図である
【０１１７】
上記取り付け角度の調整、リンク機構３５の各リンクの長さの調整、および、コントロールスリーブ６４の回転中心に対する軌道面６４ａの中心の偏心量などの可変動弁装置の各調整要素を適宜変更することによって、例えば、図１７に示すような吸気弁の開弁特性を得ることができるようになる。図１７（Ａ）に示す偏心角度φの変更に伴う吸気弁の作用角の変化の傾向自体は、上述した可変動弁装置６０のものと基本的に同様である。そのうえで、図１７に示す設定を有する可変動弁装置では、図１７（Ｂ）に示すように、最大作用角ＯＡｍａｘ付近の所定の大作用角範囲において、吸気弁の開き時期がほとんど変化しないような開弁特性が得られている。
【０１１８】
図１８は、図１７（Ｂ）中に示す大作用角範囲における吸気弁のリフトカーブの変化を表した図である。
図１７（Ｂ）に示す開弁特性が得られる可変動弁装置によれば、上記大作用角範囲内において偏心角度φを連続的に変更することにより、図１８に示すように、吸気弁の開き時期を一定としつつ、作用角をＯＡ２からＯＡ３の間で連続的に変更すること（すなわち、位相連成）が可能となる。尚、実施の形態２において上述した基本構成を有する本可変動弁装置によれば、各調整要素の設定次第で、図１７（Ｂ）に示すような大作用角範囲以外の任意の作用角範囲において位相連成を可能にすることもできる。
【０１１９】
内燃機関の運転中に吸気弁の作用角を変更する際に、吸気弁の開き時期の進角量が大きくなっていくと、吸気弁とピストンとの干渉（いわゆる、バルブスタンプ）の発生が懸念される。図１７に示す開弁特性が得られる可変動弁装置によれば、上述したＶＶＴ機構１６のような他の吸気弁の開き時期の調整手段に頼ることなくバルブスタンプを回避しながら、所望の作用角範囲（この場合には上記大作用角範囲）において位相連成を実現することが可能となる。
【０１２０】
ところで、上述した実施の形態２の可変動弁装置６０においても、従動リンク２８が駆動リンク２４との間に制御ローラー３２を介在させた状態で当該駆動リンク２４よりも駆動カム軸１２の回転方向前方側に配置されている。しかしながら、実施の形態２の可変動弁装置６０のようにコントロールスリーブ６４（ガイド部材）を回転駆動するアクチュエータ６２を備える場合においても、本発明におけるリンク機構の構成は、上記の構成に限定されるものではない。すなわち、従動リンク２８が、駆動リンク２４との間に制御ローラー３２を介在させた状態で当該駆動リンク２４よりも駆動カム軸１２の回転方向後方側に配置されているものであってもよい。
【０１２１】
また、上述した実施の形態２の可変動弁装置６０においては、駆動カム軸１２が一回転する間の駆動カム軸１２に対する相対的な従動カムロブ１８ａの回転速度を可変するために、コントロールスリーブ６４の回転中心に対して中心が偏心した軌道面６４ａを備えるコントロールスリーブ６４を回転駆動する構成を採用している。しかしながら、本発明における可変動弁装置は、必ずしも、上記のようにコントロールスリーブ６４（ガイド部材）の回転中心に対して軌道面６４ａの中心が偏心したガイド部材を用いるものに限定されるものではない。すなわち、例えば、複数の曲率の異なる円弧を繋ぎ合わせて得られる閉ループ（もしくは楕円など）の軌道面を有するガイド部材を備えるようにしておき、当該ガイド部材を回転駆動するアクチュエータを備えるものであってもよい。ただし、この場合には、上記リンクプレート３４以外の構成（例えば、付勢バネ））によって接触部材（制御ローラー）が軌道面に常に接触するように維持させることが必要である。
【０１２２】
また、上述した実施の形態２においては、駆動カム軸１２の軸方向から見て、軌道面６４ａの中心点の軌跡上に、駆動カム軸１２の回転中心が位置するように、コントロールスリーブ６４と駆動カム軸１２との相対的な位置関係が設定された構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、実施の形態２の方式を採用する場合の本発明の可変動弁装置は、必ずしも上記設定を有するものに限定されるものではない。すなわち、駆動カム軸１２の軸方向から見て、駆動カム軸１２の回転中心が軌道面６４ａの中心点の軌跡上から外れた設定を有するものであってもよい。
【０１２３】
また、上述した実施の形態２においては、気筒毎に軌道面６４ａを有するコントロールスリーブ６４をガイド部材として備え、各気筒のコントロールスリーブ６４を一本の制御軸６６を介してモータ６８によって同時に回転駆動するようにしている。しかしながら、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、気筒毎にガイド部材として備えられるコントロールスリーブ６４を、個別に備えられた電動モータで気筒毎に回転駆動するようにしてもよい。
【０１２４】
尚、上述した実施の形態２においては、コントロールスリーブ６４が本発明における「ガイド部材」に、制御ローラー側回転軸３０および制御ローラー３２が本発明における「接触部材」に、リンクプレート３４および保持ローラー３８が本発明における「接触維持手段」に相当している。
また、上述した実施の形態２においては、駆動リンク２４が本発明における「カム軸側リンク部材」に、従動リンク２８が本発明における「カムロブ側リンク部材」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態２においては、リンクプレート３４が本発明における「支持部材」に相当している。
【０１２５】
ところで、上述した実施の形態１および２においては、ロッカーローラー７２ａを有するロッカーアーム７２を介して従動カムロブ１８ａの作用力が吸気弁７０（バルブ）に伝達される構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における可変動弁装置は、上記のような構成を有するものに限定されるものではなく、例えば、バルブリフターを介して従動カムロブが直接的にバルブを駆動するように構成されたものであってもよい。
【０１２６】
また、上述した実施の形態１および２においては、２つの従動カムロブ１８ａを一体的に有するカムピース１８を気筒毎に駆動カム軸１２に回転自在な態様で備えるようにしている。しかしながら、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、個々の従動カムロブが個別に駆動カム軸に回転自在に支持されているものであってもよい。そして、個々の従動カムロブ毎に、例えば、リンク機構３５のようなリンク機構、軌道面３６ａ１または６４ａのような軌道面を有するガイド部材、およびアクチュエータ４２または６２のようなアクチュエータを備えるものであってもよい。
【０１２７】
また、上述した実施の形態１および２においては、駆動カム軸１２の軸中心を共通の回転中心とする駆動アーム部２０ａおよび従動アーム部１８ｂと、駆動リンク２４と従動リンク２８とによって、パンタグラフ状（菱形状）に連結された（言い換えれば、上記回転角度θが１８０°未満の角度側で使用される）四節リンクであるリンク機構３５を備えている。しかしながら、本発明におけるリンク機構は、必ずしもこのような構成のものに限定されるものではなく、例えば、上記回転角度θが１８０°よりも大きな角度側で使用される四節リンクとなるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１２８】
１０、６０  可変動弁装置
１２  駆動カム軸
１４  タイミングプーリー
１６  可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構
１８  カムピース
１８ａ  従動カムロブ
１８ａ１  従動カムロブのベース円部
１８ａ２  従動カムロブのノーズ部
１８ｂ  従動カムロブの従動アーム部
２０  駆動アーム
２０ａ  駆動アームの駆動アーム部
２２  カム軸側回転軸
２４  駆動リンク
２６  カムロブ側回転軸
２８  従動リンク
３０  制御ローラー側回転軸
３２  制御ローラー
３４  リンクプレート
３５  リンク機構
３６  ガイド部材
３６ａ  ガイド部材の環状部
３６ａ１  ガイド部材の軌道面
３６ｂ  ガイド部材の架橋部
３８  保持ローラー
４０  保持用回転軸
４２、６２  アクチュエータ
４４、６８  電動モータ
４６  ウォームギヤ
４８  ウォームホイール
５０、６６  制御軸
５２  作用角可変カム
６４  コントロールスリーブ
６４ａ  コントロールスリーブの軌道面
６４ｂコントロールスリーブのギヤ
６６ａ、６６ｂ  制御軸のギヤ
６８ａ  電動モータの出力軸
６８ｂ  電動モータ側のギヤ
７０  バルブ（例えば、吸気弁）
７２  ロッカーアーム
７２ａ  ロッカーローラー
７４  油圧式ラッシュアジャスタ
７６  バルブスプリング
【図１】
2012063536.tif 000003
【図２】
2012063536.tif 000004
【図３】
2012063536.tif 000005
【図４】
2012063536.tif 000006
【図５】
2012063536.tif 000007
【図６】
2012063536.tif 000008
【図７】
2012063536.tif 000009
【図８】
2012063536.tif 000010
【図９】
2012063536.tif 000011
【図１０】
2012063536.tif 000012
【図１１】
2012063536.tif 000013
【図１２】
2012063536.tif 000014
【図１３】
2012063536.tif 000015
【図１４】
2012063536.tif 000016
【図１５】
2012063536.tif 000017
【図１６】
2012063536.tif 000018
【図１７】
2012063536.tif 000019
【図１８】
2012063536.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月3日(2013.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2012063536.tif 000021
【国際調査報告】
2012063536.tif 000022
2012063536.tif 000023
2012063536.tif 000024
2012063536.tif 000025