(57)【要約】【課題】機関バルブの最大リフト量及びリフト期間と、バルブタイミングとを機関運転状態に応じて変更するとともに、機関バルブとピストンとの接触を抑制することのできる内燃機関の可変動弁機構を提供する。【解決手段】内燃機関１００の可変動弁機構は、機関バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更する最大リフト量変更機構３００と、機関バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構２００とを備えている。バルブタイミング変更機構２００には、ロック穴にロックピンを嵌合させることによりカムスプロケットとカムシャフト１２０と回転位相の変化を制限するロック機構５００が設けられている。最大リフト量変更機構３００には、コントロールシャフト３４０が基準位置よりも最大リフト量を増大させる方向側の位置にあるときにロックピンをロック穴に嵌合させるように作動油の通路を切り替える通路切替機構が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントロールシャフトをその軸方向に変位させることにより機関バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更する最大リフト量変更機構と、カムスプロケットに対するカムシャフトの回転位相を変更して機関バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構とを有する内燃機関の可変動弁機構において、
ロックピンと同ロックピンが嵌合するロック穴とを含み、前記ロック穴に前記ロックピンを嵌合させることにより前記回転位相の変化を制限するロック機構が前記バルブタイミング変更機構に設けられているとともに、前記コントロールシャフトの変位に連動して前記ロックピンに作用する作動油の通路を切り替えることにより同コントロールシャフトが基準位置よりも前記最大リフト量を増大させる方向側の位置にあるときに前記ロックピンを前記ロック穴に嵌合させる通路切替機構が前記最大リフト量変更機構に設けられている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁機構において、
前記ロックピンは前記ロック穴に向かって突出するように常に付勢されており、
前記通路切替機構は、前記コントロールシャフトが前記基準位置よりも前記最大リフト量を減少させる方向側に位置しているときに前記ロック穴に連通するロック通路とオイルポンプの吐出側通路とを連結する一方、前記コントロールシャフトが前記基準位置よりも前記最大リフト量を増大させる方向側に位置しているときに前記ロック通路と前記作動油をオイルパンに還流させる還流通路とを連結するように前記コントロールシャフトの位置に連動して前記作動油の通路の連結態様を切り替えるものである
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の可変動弁機構において、
前記通路切替機構は、前記コントロールシャフトに形成された供給用油溝と排出用油溝とを含み、
前記コントロールシャフトが前記基準位置よりも前記最大リフト量を減少させる方向側に位置しているときに前記供給用油溝が前記オイルポンプの吐出側通路と前記ロック通路とを連結する一方、
前記コントロールシャフトが前記基準位置よりも前記最大リフト量を増大させる方向側に位置しているときに前記排出用油溝が前記ロック通路と前記還流通路とを連結する
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁機構において、
前記最大リフト量変更機構及び前記バルブタイミング変更機構は、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間、並びにバルブタイミングを変更するものであり、
前記ロック機構は、前記ロックピンが前記ロック穴に嵌合しているときに所定位置よりもバルブタイミングを進角させる方向への前記カムスプロケットと前記カムシャフトとの相対回動を禁止する一方で、同所定位置よりもバルブタイミングを遅角させる方向への相対回動についてはこれを許容するようにそのロック穴の形状が設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁機構において、
前記最大リフト量変更機構及び前記バルブタイミング変更機構は、排気バルブの最大リフト量及びリフト期間、並びにバルブタイミングを変更するものであり、
前記ロック機構は、前記ロックピンが前記ロック穴に嵌合しているときに所定位置よりもバルブタイミングを遅角させる方向への前記カムスプロケットと前記カムシャフトとの相対回動を禁止する一方で、同所定位置よりもバルブタイミングを進角させる方向への相対回動についてはこれを許容するようにそのロック穴の形状が設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁機構において、
前記ロック機構は、前記ロックピンが前記ロック穴に嵌合しているときに所定位置において前記カムスプロケットと前記カムシャフトとの相対回動を禁止するように形成されてなる
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の可変動弁機構に関し、特に最大リフト量変更機構と、バルブタイミング変更機構とを備える内燃機関の可変動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、機関バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更する最大リフト量変更機構と、機関バルブの開閉時期すなわちバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構とを双方備える内燃機関の可変動弁機構が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載されている最大リフト量変更機構は、カムシャフトに当接する入力アームと、ロッカアームに当接してバルブスプリングの付勢力に抗して機関バルブを開弁方向に変位させる出力アームとを備えている。そして、コントロールシャフトをその軸方向へ変位させて入力アームと出力アームとの位相差の大きさを変更することにより、機関バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更することができるようになっている。
【０００４】
また、特許文献１に記載のバルブタイミング変更機構は、進角用油圧室内の作動油の量と遅角用油圧室内の作動油の量とをそれぞれ調整してクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更することにより、機関バルブのバルブタイミングを変更する。
【０００５】
こうした最大リフト量変更機構とバルブタイミング変更機構とを備えた可変動弁機構を有する内燃機関にあっては、内燃機関の運転状態に応じて機関バルブの最大リフト量及びリフト期間、並びにバルブタイミングを変更することができ、効率的な機関運転を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、こうした可変動弁機構を備える内燃機関にあっては、機関バルブの最大リフト量及びリフト期間と、バルブタイミングとの設定態様によっては、機関バルブとピストンとが干渉するおそれがある。例えば、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間が大きくされているときに、同吸気バルブのバルブタイミングを進角させ、ピストンが上死点近傍にあるときに吸気バルブのリフト量が最も大きくなるようにバルブタイミングを設定すると、上死点近傍にあるピストンの頂面に開弁した吸気バルブの先端が接触してこれらが損傷してしまうおそれがある。
【０００８】
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は機関バルブの最大リフト量及びリフト期間と、バルブタイミングとを機関運転状態に応じて変更するとともに、機関バルブとピストンとの接触を抑制することのできる内燃機関の可変動弁機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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に記載の発明は、コントロールシャフトをその軸方向に変位させることにより機関バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更する最大リフト量変更機構と、カムスプロケットに対するカムシャフトの回転位相を変更して機関バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構とを有する内燃機関の可変動弁機構において、ロックピンと同ロックピンが嵌合するロック穴とを含み、前記ロック穴に前記ロックピンを嵌合させることにより前記回転位相の変化を制限するロック機構が前記バルブタイミング変更機構に設けられているとともに、前記コントロールシャフトの変位に連動して前記ロックピンに作用する作動油の通路を切り替えることにより同コントロールシャフトが基準位置よりも前記最大リフト量を増大させる方向側の位置にあるときに前記ロックピンを前記ロック穴に嵌合させる通路切替機構が前記最大リフト量変更機構に設けられていることをその要旨とする。
【００１０】
機関バルブの最大リフト量が大きくされているときほど、リフト量が最も大きくなるタイミングを上死点のタイミングに近づけるようにバルブタイミングが設定されたときに機関バルブとピストンとが接触しやすくなる。これに対して上記構成によれば、コントロールシャフトが基準位置よりも最大リフト量が増大する方向側に変位すると、ロックピンに作用する作動油の通路が切り替えられてロックピンがロック穴に嵌合し、バルブタイミング変更機構における回転位相の変化が制限されるようになる。これにより、最大リフト量が大きくされており、機関バルブとピストンとが接触する可能性があることが推定されるときには、バルブタイミングの変更が制限されるようになる。その結果、このときには、機関バルブのリフト量が最も大きくなるタイミングが上死点に近づけられることが抑制されるようになる。すなわち、上記請求項１に記載の構成によれば、機関バルブの最大リフト量及びリフト期間と、バルブタイミングとを機関運転状態に応じて変更するとともに、機関バルブとピストンとが接触する可能性があると推定されるときにはバルブタイミングの変更を制限して機関バルブとピストンとの接触を抑制することができるようになる。
【００１１】
また、上記構成にあっては、通路切替機構はコントロールシャフトの変位に連動して作動油の通路が自動的に切り替わるように構成されている。そのため、ロック機構を操作するために油圧切替バルブ等を備える油圧制御機構を設け、コントロールシャフトの変位を監視して油圧切替バルブを操作する構成等と比較して、その構成を簡略化することができ、部品点数の増大や、コストの増大を抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の可変動弁機構において、前記ロックピンは前記ロック穴に向かって突出するように常に付勢されており、前記通路切替機構は、前記コントロールシャフトが前記基準位置よりも前記最大リフト量を減少させる方向側に位置しているときに前記ロック穴に連通するロック通路とオイルポンプの吐出側通路とを連結する一方、前記コントロールシャフトが前記基準位置よりも前記最大リフト量を増大させる方向側に位置しているときに前記ロック通路と前記作動油をオイルパンに還流させる還流通路とを連結するように前記コントロールシャフトの位置に連動して前記作動油の通路の連結態様を切り替えるものであることをその要旨とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の可変動弁機構において、前記通路切替機構は、前記コントロールシャフトに形成された供給用油溝と排出用油溝とを含み、前記コントロールシャフトが前記基準位置よりも前記最大リフト量を減少させる方向側に位置しているときに前記供給用油溝が前記オイルポンプの吐出側通路と前記ロック通路とを連結する一方、前記コントロールシャフトが前記基準位置よりも前記最大リフト量を増大させる方向側に位置しているときに前記排出用油溝が前記ロック通路と前記還流通路とを連結することをその要旨とする。
【００１４】
具体的には通路切替機構は、上記請求項２に記載の発明によるように、コントロールシャフトが基準位置よりも最大リフト量を減少させる方向側に位置しているときにロック通路とオイルポンプの吐出側通路とを連結する一方、コントロールシャフトが基準位置よりも最大リフト量を増大させる方向側に位置しているときにロック通路と還流通路とを連結するように作動油の通路の連結態様を切り替える構成とすればよい。
【００１５】
こうした構成によれば、コントロールシャフトが基準位置よりも最大リフト量を減少させる方向側に位置しており、機関バルブの最大リフト量が小さくされて機関バルブとピストンとが接触する可能性がないことが推定されるときには、オイルポンプの吐出側通路から供給される作動油がロック通路を通じてロック穴に導入されるようになる。その結果、この作動油の油圧によってロックピンがスプリング等の付勢力に抗して変位し、ロック穴から抜脱されるようになる。一方で、コントロールシャフトが基準位置よりも最大リフト量を増大させる方向側に位置しており、機関バルブの最大リフト量が大きくされて機関バルブとピストンとが接触する可能性があることが推定されるときには、ロック穴内の作動油が還流通路を通じてオイルパンに還流されるようになる。その結果、ロック穴内の油圧が低下してスプリング等の付勢力によってロックピンがロック穴に嵌合されるようになる。
【００１６】
尚、更に具体的には、上記請求項３に記載の発明のように、コントロールシャフトが基準位置よりも最大リフト量を減少させる方向側に位置しているときに供給用油溝がオイルポンプの吐出側通路とロック通路とを連結する一方、コントロールシャフトが基準位置よりも最大リフト量を増大させる方向側に位置しているときに排出用油溝がロック通路と還流通路とを連結するようにコントロールシャフトに供給用油溝と排出用油溝とを形成することによって上記請求項２に記載の構成を具現化することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁機構において、前記最大リフト量変更機構及び前記バルブタイミング変更機構は、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間、並びにバルブタイミングを変更するものであり、前記ロック機構は、前記ロックピンが前記ロック穴に嵌合しているときに、所定位置よりもバルブタイミングを進角する方向への前記カムスプロケットと前記カムシャフトとの相対回動を禁止する一方で、同所定位置よりもバルブタイミングを遅角する方向への相対回動についてはこれを許容するようにそのロック穴の形状が設定されてなることをその要旨とする。
【００１８】
吸気バルブにあっては、バルブタイミングを進角させた場合に、吸気行程において開弁した吸気バルブと上死点近傍に位置しているピストンとが接触しやすくなる。そのため、上記請求項４に記載の発明のように、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間と、吸気バルブのバルブタイミングとを変更する可変動弁機構にあっては、所定位置よりもバルブタイミングを進角する方向へのカムスプロケットとカムシャフトとの相対回動を禁止するロック機構を設けることが望ましい。こうした構成によれば、吸気バルブの最大リフト量が大きくされており、吸気バルブとピストンとの接触が生じる可能性があることが推定される場合には、バルブタイミングを所定位置におけるバルブタイミングよりも進角側へ変更することを禁止することができ、吸気バルブとピストンとの接触を抑制することができる。
【００１９】
また、こうした構成によれば、ロックピンがロック穴に嵌合している状態であっても、所定位置よりもバルブタイミングを遅角させる方向への相対回動については許容されているため、吸気バルブとピストンとの接触を抑制することのできる範囲内でバルブタイミングを変更することができる。
【００２０】
尚、上記所定位置は、吸気バルブとピストンとの接触を確実に回避することができるようにコントロールシャフトが基準位置にあるときの吸気バルブの最大リフト量に基づいて設定することが望ましい。例えば、上記所定位置は、コントロールシャフトが基準位置にあるときの吸気バルブの最大リフト量に基づいて開弁した吸気バルブとピストンとが接触しない範囲において最も進角側の位置に設定される。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁機構において、前記最大リフト量変更機構及び前記バルブタイミング変更機構は、排気バルブの最大リフト量及びリフト期間、並びにバルブタイミングを変更するものであり、前記ロック機構は、前記ロックピンが前記ロック穴に嵌合しているときに、所定位置よりもバルブタイミングを遅角させる方向への前記カムスプロケットと前記カムシャフトとの相対回動を禁止する一方で、同所定位置よりもバルブタイミングを進角させる方向への前記カムスプロケットと前記カムシャフトとの相対回動を許容するようにそのロック穴の形状が設定されてなることをその要旨とする。
【００２２】
また、排気バルブにあっては、バルブタイミングを遅角させた場合に排気行程において上死点近傍まで上昇したピストンと開弁している排気バルブとが接触しやすくなる。そのため、上記請求項５に記載の発明のように、排気バルブの最大リフト量及びリフト期間と、排気バルブのバルブタイミングとを変更する可変動弁機構にあっては、吸気バルブの可変動弁機構とは反対に、所定位置よりもバルブタイミングを遅角させる方向へのカムスプロケットとカムシャフトとの相対回動を禁止するロック機構を設けることが望ましい。こうした構成によれば、上記請求項４の場合と同様に排気バルブの最大リフト量が大きくされており、排気バルブとピストンとの接触が生じる可能性があることが推定される場合には、バルブタイミングを所定位置におけるバルブタイミングよりも遅角側へ変更することを禁止することができ、排気バルブとピストンとの接触を抑制することができる。
【００２３】
また、こうした構成によれば、ロックピンがロック穴に嵌合している状態であっても、所定位置よりもバルブタイミングを進角させる方向へのバルブタイミングの変更については許容されているため、排気バルブとピストンとの接触を抑制することのできる範囲内でバルブタイミングを変更することができる。
【００２４】
尚、上記所定位置は、排気バルブとピストンとの接触を確実に回避することができるようにコントロールシャフトが基準位置にあるときの排気バルブの最大リフト量に基づいて設定することが望ましい。例えば、上記所定位置は、コントロールシャフトが基準位置にあるときの排気バルブの最大リフト量に基づいて開弁している排気バルブとピストンとが接触しない範囲において最も遅角側の位置に設定される。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁機構において、前記ロック機構は、前記ロックピンが前記ロック穴に嵌合しているときに、所定位置において前記カムスプロケットと前記カムシャフトとの相対回動を禁止するように形成されてなることをその要旨とする。
【００２６】
その他、上記請求項６に記載の発明によるように、カムスプロケットとカムシャフトとを所定位置において固定し、カムスプロケットとカムシャフトとの相対回動を所定位置において固定するようにロック機構を構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態にかかる可変動弁機構、並びに同可変動弁機構が搭載された内燃機関の概略構成を示す模式図。
【図２】同実施形態にかかるバルブタイミング変更機構の内部構造を示す断面図。
【図３】同実施形態にかかる最大リフト量変更機構の内部構造を示す破断斜視図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は同実施形態にかかるバルブタイミング変更機構に設けられたロック機構の作動態様を示す断面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は同実施形態にかかる最大リフト量変更機構に設けられた通路切替機構の作動態様を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、この発明にかかる内燃機関の可変動弁機構を具体化した一実施形態について、図１〜５を参照して説明する。尚、図１は本実施形態にかかる可変動弁機構、並びに同可変動弁機構が搭載された内燃機関の概略構成を示す模式図である。
【００２９】
図１に示されるように本実施形態にかかる内燃機関１００の出力軸１１０には、図示しない吸気バルブ、排気バルブを開閉するカムシャフト１２０がタイミングチェーン１３０を介して連結されている。尚、図１にあっては吸気側のカムシャフト１２０のみが図示されている。
【００３０】
各カムシャフト１２０の先端にはバルブタイミング変更機構２００がそれぞれ設けられており、タイミングチェーン１３０は、このバルブタイミング変更機構２００のスプロケットに巻き掛けられている。これにより、機関運転に伴って内燃機関１００の出力軸１１０が回転するとその駆動力がタイミングチェーン１３０を介してバルブタイミング変更機構２００に伝達され、バルブタイミング変更機構２００とともにカムシャフト１２０が回転するようになっている。
【００３１】
図２に示されるようにスプロケットと一体に形成されたバルブタイミング変更機構２００のハウジング２１０の中には、カムシャフト１２０と連結されたロータ２２０が回動可能に収容されている。尚、図２はバルブタイミング変更機構２００の内部構造を示す断面図である。
【００３２】
図２に示されるようにロータ２２０にはその中心から径方向に突出する４つのベーン２２１が設けられているとともに、ハウジング２１０にはこれらベーン２２１をそれぞれ収容する４つの収容室２１１が設けられている。これにより、ハウジング２１０内にロータ２２０が収容された状態において、収容室２１１はベーン２２１によって進角用油圧室２３０と遅角用油圧室２４０とに区画されている。このようにベーン２２１を挟むように配設された進角用油圧室２３０及び遅角用油圧室２４０内の油圧を調整することにより、ベーン２２１が収容室２１１内で移動し、ロータ２２０がハウジング２１０内で回動するようになる。
【００３３】
進角用油圧室２３０及び遅角用油圧室２４０への作動油の供給は、図１に示されるように内燃機関１００の出力軸１１０に連結された機械式のオイルポンプ１５０によって行われる。図１に示されるようにバルブタイミング変更機構２００の進角用油圧室２３０には進角用通路１５２が、また遅角用油圧室２４０には遅角用通路１５３がそれぞれ接続されている。進角用通路１５２及び遅角用通路１５３は、油圧調整弁２５０を介して第１供給通路１５１及び第１還流通路１５４に接続されている。
【００３４】
第１供給通路１５１は、オイルポンプ１５０の吐出側通路に接続されており、オイルポンプ１５０によってオイルパン１４０からくみ上げられた作動油は、第１供給通路１５１を通じて各油圧室２３０，２４０に選択的に供給される。また、ロータ２２０の回動に伴い各油圧室２３０，２４０から排出される作動油は第１還流通路１５４を通じてオイルパン１４０に戻される。尚、オイルポンプ１５０から吐出される作動油の一部は、図示しない潤滑油通路を通じて内燃機関各部に潤滑油として供給され、内燃機関各部の潤滑に供された後、オイルパン１４０へと戻される。
【００３５】
油圧調整弁２５０は電気的な駆動信号に基づいて駆動されるソレノイドバルブからなり、吸気側及び排気側の各バルブタイミング変更機構２００について各別に設けられている。
【００３６】
油圧調整弁２５０は、駆動信号のデューティー比の大小に応じて上記各通路１５１〜１５４の接続態様を切り替える。具体的には、デューティー比が５０％のときに上記各通路１５１〜１５４の連通を全て遮断する状態になる。
【００３７】
そして、デューティー比が５０％よりも小さいときには、第１供給通路１５１と進角用通路１５２とを連通するとともに第１還流通路１５４と遅角用通路１５３とを連通する状態になり、デューティー比が小さくなるほど進角用油圧室２３０に供給される作動油の量を増大させる。
【００３８】
一方で、デューティー比が５０％よりも大きいときには、第１供給通路１５１と遅角用通路１５３とを連通するとともに第１還流通路１５４と進角用通路１５２とを連通する状態になり、デューティー比が大きくなるほど遅角用油圧室２４０に供給される作動油の量を増大させる。
【００３９】
これにより、デューティー比が５０％よりも小いときには、オイルポンプ１５０によってくみ上げられた作動油が第１供給通路１５１及び進角用通路１５２を通じて進角用油圧室２３０へと供給されるとともに、遅角用油圧室２４０内の作動油が遅角用通路１５３及び第１還流通路１５４を通じてオイルパン１４０へと戻されるようになる。こうして進角用油圧室２３０内の油圧が増大すると、ロータ２２０がハウジング２１０内で図２における右回り、すなわち破線矢印で示される進角側に回動する。これに伴いカムシャフト１２０が進角側に回動し、出力軸１１０に対するカムシャフト１２０の相対回転位相がバルブタイミングを進角させる方向に変位する。
【００４０】
一方、デューティー比が５０％よりも大きいときには、オイルポンプ１５０によってくみ上げられた作動油が第１供給通路１５１及び遅角用通路１５３を通じて遅角用油圧室２４０へと供給されるとともに、進角用油圧室２３０内の作動油が進角用通路１５２及び第１還流通路１５４を通じてオイルパン１４０へと戻されるようになる。こうして遅角用油圧室２４０内の油圧が増大すると、ロータ２２０がハウジング２１０内で図２における左回り、すなわち破線矢印で示される遅角側に回動する。これに伴いカムシャフト１２０が遅角側に回動し、出力軸１１０に対するカムシャフト１２０の相対回転位相がバルブタイミングを遅角させる方向に変位する。
【００４１】
また、デューティー比が５０％に設定されたときには、各油圧室２３０，２４０内の作動油の給排が停止されるため、各油圧室２３０，２４０内の油圧によってハウジング２１０内でのロータ２２０の回動が規制され、バルブタイミングが保持される。
【００４２】
こうしたバルブタイミング変更機構２００に加えて、本実施形態の内燃機関１００には吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更する最大リフト量変更機構３００が設けられている。本実施形態にかかる最大リフト量変更機構３００は、図１に示されるように入力アーム３１１に設けられたローラ３１１ａを吸気側のカムシャフト１２０のカム１２１に当接させるとともに、出力アーム３２１を図示しない吸気バルブを駆動するロッカアームに当接させるようにして配設されている。尚、図１にあっては、説明の便宜上、内燃機関１００に設けられた気筒の数に対応する数だけ存在するカム１２１及び最大リフト量変更機構３００のうち、その１つのみを示している。
【００４３】
以下、図３を併せ参照して最大リフト量変更機構３００の構成について詳しく説明する。尚、図３は最大リフト量変更機構３００の内部構造を示す破断斜視図である。シリンダヘッドに固定された支持パイプ３３０の内部には、図１及び図３に示されるようにコントロールシャフト３４０がその軸方向に移動可能に挿入されている。また、図３に示されるように支持パイプ３３０には円筒状のスライダ３５０が軸方向に移動可能に外嵌されている。
【００４４】
この円筒状のスライダ３５０の内壁には、その周方向に沿って延伸する溝３５３が形成されており、この溝３５３にはブッシュ３５４が嵌合されている。また、支持パイプ３３０の管壁にはその軸方向に延伸する長孔３３８が形成されており、スライダ３５０とコントロールシャフト３４０との間には、この長孔３３８を通じてこれらスライダ３５０とコントロールシャフト３４０とを連結する係止ピン３４３が配設されている。そして、この係止ピン３４３の一端がコントロールシャフト３４０に形成された凹部（図示略）に挿入されるとともに、他端がブッシュ３５４に形成された貫通孔に挿入されている。これにより、スライダ３５０は支持パイプ３３０及びコントロールシャフト３４０を中心にその周方向に自由に揺動し、且つコントロールシャフト３４０の軸方向の変位に連動してその軸方向に移動するようになっている。
【００４５】
また、スライダ３５０の外周面には、その中央部分にヘリカルスプライン３５１が形成されるとともに、その両端部分にヘリカルスプライン３５１と歯すじが逆向きに傾斜するヘリカルスプライン３５２が形成されている。
【００４６】
このスライダ３５０には、図３に示されるように一対の出力部３２０が入力部３１０を挟むように位置して外嵌されている。入力部３１０の内周面には、ヘリカルスプライン３１２が形成されており、このヘリカルスプライン３１２がスライダ３５０のヘリカルスプライン３５１と噛合している。また、入力部３１０の外周面には、コントロールシャフト３４０の径方向に突出する一対の入力アーム３１１が形成されており、これら一対の入力アーム３１１の間にはローラ３１１ａが回転可能に支持されている。
【００４７】
一方、入力部３１０を挟むように配設された一対の出力部３２０の内周面にはヘリカルスプライン３２２がそれぞれ形成されており、このヘリカルスプライン３２２がスライダ３５０のヘリカルスプライン３５２とそれぞれ噛合している。また、出力部３２０の外周面には、コントロールシャフト３４０の径方向に突出する出力アーム３２１がそれぞれ形成されている。
【００４８】
こうした最大リフト量変更機構３００にあっては、コントロールシャフト３４０がその軸方向に沿って変位すると、これに連動してスライダ３５０が軸方向に変位する。スライダ３５０の外周面に形成されたヘリカルスプライン３５１，３５２は、入力部３１０及び出力部３２０の内周面に形成されたヘリカルスプライン３１２，３２２とそれぞれ噛合されているため、スライダ３５０がその軸方向に変位すると、入力部３１０と出力部３２０はそれぞれ逆の方向に回動する。その結果、コントロールシャフト３４０の軸方向の変位に伴って入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差が変更されることとなる。
【００４９】
本実施形態の内燃機関１００にあっては、こうした最大リフト量変更機構３００を上述したように吸気バルブと吸気側のカムシャフト１２０との間に設けるようにしている。したがって、機関運転時に吸気側のカムシャフト１２０が回転すると、カム１２１の作用により入力アーム３１１に力が加わり、最大リフト量変更機構３００は支持パイプ３３０を中心に揺動するようになる。その結果、出力アーム３２１の作用によってロッカアームが揺動し、ロッカアームの作用を受けた吸気バルブが開弁方向にリフトされるようになる。
【００５０】
そして、本実施形態の内燃機関１００にあっては、アクチュエータ３９０を駆動してコントロールシャフト３４０をその軸方向に変位させることによって入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差を変更し、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更する。
【００５１】
具体的には、図１及び図３示される矢印Ｈｉ方向にコントロールシャフト３４０を変位させると、コントロールシャフト３４０とともにスライダ３５０がＨｉ方向に移動する。それに伴って入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差が大きくなり、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間が大きくなる。一方、図１及び図３に示される矢印Ｌｏ方向にコントロールシャフト３４０を変位させると、コントロールシャフト３４０とともにスライダ３５０がＬｏ方向に移動するのに伴って入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差が小さくなり、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間が小さくなる。
【００５２】
こうした最大リフト量変更機構３００による吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間の変更、並びにバルブタイミング変更機構２００によるバルブタイミングの変更は内燃機関１００を統括的に制御する電子制御装置４００によって行われる。
【００５３】
電子制御装置４００には、図１に示されるように各種のセンサが接続されている。例えば、図示しないアクセルペダルに設けられたアクセルセンサ４１０は、アクセルペダルの操作量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）を検出する。内燃機関１００の出力軸１１０の近傍に設けられるクランク角センサ４１１は、出力軸１１０の所定回転角毎にパルス信号を出力する。そして、電子制御装置４００は、このパルス信号に基づいて機関回転速度ＮＥを算出する。内燃機関１００の吸気通路に設けられるエアフロメータ４１２は、燃焼室に導入される吸入空気量ＧＡを検出する。吸気側のカムシャフト１２０の近傍に設けられたカムポジションセンサ４１３は、カムシャフト１２０の回転位相に対応した信号を出力する。水温センサ４１４は、機関冷却水温ＴＨＷを検出する。
【００５４】
電子制御装置４００は、これら各種センサから出力される検出信号を取り込み、機関制御にかかる各種演算処理を実行する。そして、その演算処理の結果に応じた駆動信号を内燃機関１００の点火プラグや燃料噴射弁、油圧調整弁２５０、アクチュエータ３９０等に出力して内燃機関１００の機関運転を統括的に制御する。
【００５５】
本実施形態の内燃機関１００にあっては、機関運転中に吸気通路に設けられたスロットルバルブを全開状態に保持するとともに、最大リフト量変更機構３００によって吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更することにより吸入空気量ＧＡを調量する。電子制御装置４００は、アクセル操作量ＡＣＣＰや機関回転速度ＮＥ等に基づいて要求吸入空気量を算出し、その要求吸入空気量に基づいて最大リフト量変更機構３００を駆動する。
【００５６】
また吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間の変更と併せてバルブタイミング変更機構２００を駆動し、吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングを変更するようにしている。例えば、機関回転速度ＮＥや、吸入空気量ＧＡに基づいて効率的な機関運転に最適なバルブタイミングとなるように目標位相を算出し、実際の出力軸１１０とカムシャフト１２０との相対回転位相がこの目標位相に一致するように油圧調整弁２５０に出力する駆動信号のデューティー比を設定する。このようにデューティー比を設定して油圧調整弁２５０を制御することによって進角用油圧室２３０及び遅角用油圧室２４０に供給する作動油の量を調整し、出力軸１１０とカムシャフト１２０の相対回転位相を変更する位相変更制御を実行することにより、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを機関運転状態に応じた適切なタイミングに変更する。
【００５７】
ところで、こうしたバルブタイミング変更機構２００及び最大リフト量変更機構３００を備える可変動弁機構を有する内燃機関１００にあっては、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間が大きくされているときに吸気バルブのバルブタイミングが進角されると、ピストンの頂面に開弁した吸気バルブの先端が接触し、これらが損傷するおそれがある。
【００５８】
そこで、本実施形態の可変動弁機構にあっては、吸気バルブの最大リフトが大きくされているときには、吸気バルブのバルブタイミングが所定量以上進角されないように、最大リフト量が大きくされているときにバルブタイミング変更機構２００における進角操作を制限するロック機構５００を設けている。
【００５９】
以下、このロック機構５００の構成について、図４並びに図５を併せ参照して説明する。
ロック機構５００は、図２に及び図４に示されるように４つの収容室２１１のうちの１つに形成されたロック穴５１０と、この収容室２１１に収容されているベーン２２１から出没するように往復動可能に設けられてこのロック穴５１０に挿入されるロックピン５２０とを含んで構成されている。尚、図４（ａ），（ｂ）はロック機構５００近傍を拡大して示すバルブタイミング変更機構２００の断面図である。
【００６０】
図２に実線及び破線で示されるようにロック穴５１０は、所定位置よりも進角側への相対回動を禁止するものであり、ロックピン５２０がロック穴５１０に嵌合した状態であっても最もバルブタイミングを遅角させる位置から所定位置までの範囲でバルブタイミングを変更することができるようにその形状が設定されている。
【００６１】
尚、上記所定位置は、吸気バルブとピストンとの接触を確実に回避することができるようにコントロールシャフトが基準位置Ｘ（例えば、最大リフト量及びリフト期間が最大値の８０％となる位置）にあるときの吸気バルブの最大リフト量に基づいて設定することが望ましい。例えば、上記所定位置は、コントロールシャフトが基準位置Ｘにあるときの吸気バルブの最大リフト量に基づいて吸気バルブとピストンとが接触しない範囲において最も進角側の位置に設定される。
【００６２】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるようにロックピン５２０はスプリング５３０によって常にベーン２２１から突出する方向に付勢されている。そして、図４（ａ）及び図４（ｂ）の下方に示されるようにロック穴５１０の底部には、ロックピン５２０の先端部に油圧を作用させるために、同ロック穴５１０内に作動油を導くロック通路５４０が設けられている。
【００６３】
このロック通路５４０は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように内燃機関１００のシリンダヘッドに支持されたカムシャフト１２０の内部を通じて最大リフト量変更機構３００の支持パイプ３３０とコントロールシャフト３４０とによって構成された通路切替機構に連結されている。尚、図５（ａ）及び図５（ｂ）は内燃機関１００のシリンダヘッドにおける通路切替機構が構成された部分（図１における破線で囲んだ部分Ａ）を拡大して示す断面図である。この図５（ａ）及び図５（ｂ）にあっては、左側が図１及び図３における矢印Ｈｉ方向であり、右側が矢印Ｌｏ方向となっている。すなわち図５（ａ）及び図５（ｂ）にあっては、コントロールシャフト３４０を左側に変位させるほど吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間が大きくなり、右側に変位させるほど吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間が小さくなるような状態で通路切り替え機構の断面図を示している。
【００６４】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるようにロック通路５４０におけるカムシャフト１２０とシリンダヘッドとの連結部分には、カムシャフト１２０の全周に亘って油溝５４１が設けられており、この油溝５４１を介して、カムシャフト１２０側のロック通路５４０とシリンダヘッド側のロック通路５４０とが連結されている。そのため、機関運転に伴ってカムシャフト１２０が回転しているときにも、シリンダヘッド側のロック通路５４０とカムシャフト１２０側のロック通路５４０とは常に油溝５４１を介して連通された状態となっている。
【００６５】
また、シリンダヘッドに支持されている最大リフト量変更機構３００の支持パイプ３３０には、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように左側から第１貫通孔３３１、第２貫通孔３３２、第３貫通孔３３３がそれぞれ支持パイプ３３０の周方向に等角度間隔で複数形成されている。
【００６６】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように最も左側に形成された第１貫通孔３３１の外周側開口部分には支持パイプ３３０の周方向全周に亘って油溝３３４が形成されており、第１貫通孔３３１はこの油溝３３４を介して第２供給通路１５５と連結されている。第２供給通路１５５は、図１に示されるように第１供給通路１５１とともにオイルポンプ１５０の吐出側通路に連結されており、オイルポンプ１５０から吐出された作動油の一部をこの通路切替機構を通じてロック機構５００へと供給するものである。
【００６７】
また、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように最も右側に形成された第３貫通孔３３３の外周側開口部分には支持パイプ３３０の周方向全周に亘って油溝３３７が形成されており、第３貫通孔３３３はこの油溝３３７を介して第２還流通路１５６と連結されている。第２還流通路１５６は、図１に示されるようにオイルパン１４０に連結されており、この通路切替機構を通じてロック機構５００から排出された作動油をオイルパン１４０へと還流させるものである。
【００６８】
そして、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように第１貫通孔３３１と第３貫通孔３３３との間に形成された第２貫通孔３３２の外周側開口部分には支持パイプ３３０の周方向全周に亘って油溝３３５が形成されており、第２貫通孔３３２はこの油溝３３５を介してシリンダヘッド側のロック通路５４０と連結されている。また、第２貫通孔３３２の内周側開口部分には、支持パイプ３３０の周方向全周に亘って油溝３３６が形成されている。
【００６９】
上記のように３種類の貫通孔３３１，３３２，３３３が形成されている支持パイプ３３０に内挿されたコントロールシャフト３４０には、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように供給用油溝３４１と排出用油溝３４２とが軸方向に所定の間隔を隔てて形成されている。図５（ａ）及び図５（ｂ）における左側の部分に形成された供給用油溝３４１は、図５（ａ）に示されるようにコントロールシャフト３４０が基準位置ＸよりもＬｏ方向側すなわち、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を小さくする方向側に変位しているときに第１貫通孔３３１と第２貫通孔３３２との双方に連結する一方、図５（ｂ）に示されるようにコントロールシャフト３４０が基準位置ＸよりもＨｉ方向側すなわち、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を大きくする方向側に変位しているときには第１貫通孔３３１のみに連結するようにその位置と長さが設定されている。
【００７０】
一方で、図５（ａ）及び図５（ｂ）における右側の部分に形成された排出用油溝３４２は、図５（ｂ）に示されるようにコントロールシャフト３４０が基準位置ＸよりもＨｉ方向側すなわち、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を大きくする方向側に変位しているときに第３貫通孔３３３と第２貫通孔３３２との双方に連結する一方、図５（ａ）に示されるようにコントロールシャフト３４０が基準位置ＸよりもＬｏ方向側すなわち、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を小さくする方向側に変位しているときには第３貫通孔３３３のみに連結するようにその位置と長さが設定されている。
【００７１】
尚、コントロールシャフト３４０が基準位置Ｘにあるときには、第２貫通孔３３２には、供給用油溝３４１及び排出用油溝３４２のいずれも連結されず、供給用油溝３４１は第１貫通孔３３１のみに、排出用油溝３４２は第３貫通孔３３３のみに連結するようになる。
【００７２】
これにより、コントロールシャフト３４０が基準位置ＸよりもＬｏ方向側に駆動されているときには、図５（ａ）に示されるように第２供給通路１５５が供給用油溝３４１を通じてロック通路５４０に連結されるようになる。その結果、図４（ａ）及び図５（ａ）に矢印で示されるようにロック通路５４０を通じてロック穴５１０内に作動油が導かれるようになり、その油圧によってロックピン５２０がスプリング５３０の付勢力に抗して押し戻されるようになる。その結果、ロック機構５００にあっては、ロックピン５２０とロック穴５１０との継合が解除された状態となる。
【００７３】
一方で、コントロールシャフト３４０が基準位置ＸよりもＨｉ方向側に駆動されているときには、図５（ｂ）に示されるように第２還流通路１５６が排出用油溝３４２を通じてロック通路５４０に連結されるようになる。その結果、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に矢印で示されるようにロック通路５４０を通じてロック穴５１０内の作動油が排出されるようになり、ロック機構５００にあっては、スプリング５３０の付勢力の作用によってロックピン５２０がベーン２２１から突出してロック穴５１０に嵌合するようになる。
【００７４】
こうしたロック機構５００及び通路切替機構を有する本実施形態の可変動弁機構によれば、コントロールシャフト３４０が基準位置ＸよりもＨｉ方向側に駆動されているときには、所定位置よりも進角側への吸気バルブのバルブタイミングの変更が禁止されるようになる。
【００７５】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）吸気バルブにあっては、バルブタイミングを進角させた場合に、吸気行程において開弁した吸気バルブと上死点近傍に位置しているピストンとが接触しやすくなる。これに対して、上記実施形態では、吸気側のバルブタイミング変更機構２００にロック機構５００を設け、コントロールシャフト３４０が基準位置Ｘよりも吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間が大きくなる方向側に変位しているときに、所定位置よりもバルブタイミングを進角する方向へのカムスプロケットとカムシャフト１２０との相対回動を禁止するようにしている。こうした構成によれば、吸気バルブの最大リフト量が大きくされており、吸気バルブとピストンとの接触が生じる可能性があることが推定される場合には、バルブタイミングを所定位置におけるバルブタイミングよりも進角側へ変更することを禁止することができ、吸気バルブとピストンとの接触を抑制することができる。
【００７６】
（２）コントロールシャフト３４０の変位に連動して作動油の通路が自動的に切り替わるように通路切替機構が構成されている。そのため、ロック機構５００を操作するために油圧切替バルブ等を備える油圧制御機構を設け、コントロールシャフト３４０の変位を監視して油圧切替バルブを操作する構成等と比較して、その構成を簡略化することができ、部品点数の増大や、コストの増大を抑制することができる。
【００７７】
（３）また、ロックピン５２０がロック穴５１０に嵌合している状態であっても、所定位置よりもバルブタイミングを遅角させる方向へのカムスプロケットとカムシャフト１２０との相対回動については許容されているため、吸気バルブとピストンとの接触を抑制することのできる範囲内でバルブタイミングを変更することができる。
【００７８】
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態にあっては、ロック機構５００を所定位置よりもバルブタイミングを進角させる方向へのバルブタイミングの変更を禁止する一方で、所定位置よりも遅角側の範囲にあってはバルブタイミングの変更を許容するものとする構成を示した。これに対してカムスプロケットとカムシャフト１２０とを所定位置において固定し、カムスプロケットとカムシャフト１２０との相対回動を所定位置において固定するようにロック機構を構成することもできる。こうした構成を採用した場合であっても吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間が大きいときに吸気バルブのバルブタイミングが所定位置よりも進角側に変更されることを禁止することができるため、吸気バルブとピストンとの接触を抑制することができるようになる。
【００７９】
・上記実施形態では、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更する最大リフト量変更機構３００を備える内燃機関１００において、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間が大きくされているときに吸気バルブのバルブタイミングの進角側への変更を制限する構成を示した。これは吸気バルブ及び排気バルブからなる機関バルブと、ピストンとの接触を抑制するための構成の一例であり、本願発明は吸気バルブのみならず、排気バルブにも適用することができる。すなわち、排気バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更するリフト量変更機構を備える内燃機関に対して、排気バルブの最大リフト量及びリフト期間が大きくされているときに排気バルブのバルブタイミングの変更を制限するようにして本願発明を適用することもできる。尚、排気バルブにあっては、バルブタイミングを遅角させた場合に排気行程において上死点近傍まで上昇したピストンと開弁している排気バルブとが接触しやすくなる。そのため、上記のように、排気バルブの最大リフト量及びリフト期間と、排気バルブのバルブタイミングとを変更する可変動弁機構に本願発明を適用する場合にあっては、吸気バルブの可変動弁機構に本願発明を適用する場合とは反対に、所定位置よりも遅角側へのカムスプロケットとカムシャフト１２０との相対回動を禁止するロック機構を設けることが望ましい。こうした構成によれば、排気バルブの最大リフト量が大きくされて排気バルブとピストンとの接触が生じる可能性があることが推定される場合に、バルブタイミングが所定位置よりも遅角側への変更されることを禁止することができるようになり、排気バルブとピストンとの接触を抑制することができるようになる。
【００８０】
また、こうした構成によれば、ロックピンがロック穴に嵌合している状態であっても、所定位置よりも進角側へのバルブタイミングの変更については許容されているため、排気バルブとピストンとの接触を抑制することのできる範囲内でバルブタイミングを変更することができる。
【００８１】
尚、こうした構成を採用する場合にあっても上記実施形態と同様に、バルブタイミングの変更を制限する所定位置は、排気バルブとピストンとの接触を確実に回避することができるようにコントロールシャフトが基準位置Ｘにあるときの排気バルブの最大リフト量に基づいて設定することが望ましい。例えば、コントロールシャフトが基準位置Ｘにあるときの排気バルブの最大リフト量に基づいて排気バルブとピストンとが接触しない範囲において最も遅角側の位置に所定位置を設定すればよい。
【００８２】
・また、上記実施形態において例示した通路切替機構の構成は、コントロールシャフト３４０の変位と連動してロック通路５４０に連通する各通路の連結態様を切り替える通路切替機構の構成の一例である。すなわち、通路切替機構の構成は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、コントロールシャフト３４０の変位に連動して作動し、機関バルブの最大リフト量及びリフト期間が大きくされてピストンと機関バルブが接触する可能性があると推定されるときにロックピン５２０をロック穴５１０に嵌合させることのできる構成であれば、その構成は適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１００…内燃機関、１１０…出力軸、１２０…カムシャフト、１２１…カム、１３０…タイミングチェーン、１４０…オイルパン、１５０…オイルポンプ、１５１…第１供給通路、１５２…進角用通路、１５３…遅角用通路、１５４…第１還流通路、１５５…第２供給通路、１５６…第２還流通路、２００…バルブタイミング変更機構、２１０…ハウジング、２１１…収容室、２２０…ロータ、２２１…ベーン、２３０…進角用油圧室、２４０…遅角用油圧室、２５０…油圧調整弁、３００…最大リフト量変更機構、３１０…入力部、３１１…入力アーム、３１１ａ…ローラ、３１２…ヘリカルスプライン、３２０…出力部、３２１…出力アーム、３２２…ヘリカルスプライン、３３０…支持パイプ、３３１…第１貫通孔、３３２…第２貫通孔、３３３…第３貫通孔、３３４…油溝、３３５…油溝、３３６…油溝、３３７…油溝、３３８…長孔、３４０…コントロールシャフト、３４１…供給用油溝、３４２…排出用油溝、３４３…係止ピン、３５０…スライダ、３５１…ヘリカルスプライン、３５２…ヘリカルスプライン、３５３…溝、３５４…ブッシュ、３９０…アクチュエータ、４００…電子制御装置、４１０…アクセルセンサ、４１１…クランク角センサ、４１２…エアフロメータ、４１３…カムポジションセンサ、４１４…水温センサ、５００…ロック機構、５１０…ロック穴、５２０…ロックピン、５３０…スプリング、５４０…ロック通路、５４１…油溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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