(57)【要約】【課題】制御軸３に作用する回転トルクが、リフトの途中で逆方向となる交番トルクとなるようにし、アクチュエータの小型化、消費エネルギの低減を図る。【解決手段】制御軸３が最大作動角位置にある状態において、リフト開始時の各点により定まる上り時ロッカアーム荷重線Ｌ３（Ｌ３Ｕ）に沿って点Ｏ４に作用する上り時荷重（Ｆ３Ｕ）によって、制御軸３は反時計回り方向のトルクＴ１を受ける。リフト終了時の各点により定まる下り時ロッカアーム荷重線Ｌ３（Ｌ３Ｄ）に沿って点Ｏ４に作用する下り時荷重（Ｆ３Ｄ）によって、制御軸３は時計回り方向のトルクＴ２を受ける。従って、リフトの途中でトルクの方向が逆転し、平均トルクが減少する。このためには、制御軸３の中心となる点Ｏ３が、θ１の範囲内に位置する。【選択図】図５
2010084744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
上記駆動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るとともに、上記リンクアームに連結され、該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部材を介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸排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排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、
上記駆動軸の回転中心および上記揺動カムの揺動中心を点Ｏ１、
上記駆動偏心カムの中心を点Ｏ２、
上記制御軸の中心を点Ｏ３、
上記ロッカアームの揺動中心を点Ｏ４、
上記ロッカアームと上記リンクアームとの連結点を点Ｏ５、
上記リンク部材と上記ロッカアームとの連結点を点Ｏ６、
上記リンク部材と上記揺動カムとの連結点を点Ｏ７、
点Ｏ６と点Ｏ７とを通る直線を線Ｌ１、
点Ｏ５と点Ｏ２とを通る直線を線Ｌ２、
この線Ｌ１と線Ｌ２との交点を点Ｏ１２、
この点Ｏ１２と点Ｏ４とを通る直線をロッカアーム荷重線Ｌ３、としたときに、
上記制御軸が最大作動角位置にある状態において、リフト開始時の各点により定まる上り時ロッカアーム荷重線Ｌ３（Ｌ３Ｕ）に沿って点Ｏ４に作用する上り時荷重（Ｆ３Ｕ）と、リフト終了時の各点により定まる下り時ロッカアーム荷重線Ｌ３（Ｌ３Ｄ）に沿って点Ｏ４に作用する下り時荷重（Ｆ３Ｄ）とが、点Ｏ３を中心として互いに反対の回転方向に作用するように、上記点Ｏ３が位置することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
上記上り時荷重（Ｆ３Ｕ）が上記制御軸の作動角増加方向に作用し、上記下り時荷重（Ｆ３Ｄ）が上記制御軸の作動角減少方向に作用することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
１回のリフト期間中において、上記ロッカアーム荷重線Ｌ３に沿って制御軸の作動角増加方向へ作用するトルクの総和が、制御軸の作動角減少方向へ作用するトルクの総和よりも小さくなるように、上記点Ｏ３が位置す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。
【請求項４】
上記制御軸が最小作動角位置にある状態において、リフト開始時の各点により定まる上り時ロッカアーム荷重線Ｌ３（Ｌ３Ｕ）に沿って点Ｏ４に作用する上り時荷重（Ｆ３Ｕ）と、リフト終了時の各点により定まる下り時ロッカアーム荷重線Ｌ３（Ｌ３Ｄ）に沿って点Ｏ４に作用する下り時荷重（Ｆ３Ｄ）とが、点Ｏ３を中心として互いに同じ回転方向に作用するように、上記点Ｏ３が位置す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。
【請求項５】
上記ロッカアームは、点Ｏ４から一方へ延びており、点Ｏ５および点Ｏ６が、吸排気弁に向かって上下の同じ方向へ揺動することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
上記制御軸が共通の複数の気筒について、各気筒のリフト期間が重なり始める作動角よりも大作動角側で、両荷重（Ｆ３Ｕ、Ｆ３Ｄ）が点Ｏ３を中心として互いに反対の回転方向に作用し、小作動角側で、互いに同じ回転方向に作用するように、上記点Ｏ３が位置することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
上記制御軸がＮ個の気筒で共通であり、作動角が７２０°ＣＡ／Ｎに制御されているときに、リフト開始時の各点により定まる上り時ロッカアーム荷重線Ｌ３（Ｌ３Ｕ）の線上に上記点Ｏ３が位置することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】
上記制御軸が３個の気筒で共通であることを特徴とする請求項６または７に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項９】
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、
上記駆動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るとともに、上記リンクアームに連結され、該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部材を介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸排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排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、
上記駆動軸の回転中心および上記揺動カムの揺動中心を点Ｏ１、
上記駆動偏心カムの中心を点Ｏ２、
上記制御軸の中心を点Ｏ３、
上記ロッカアームの揺動中心を点Ｏ４、
上記ロッカアームと上記リンクアームとの連結点を点Ｏ５、
上記リンク部材と上記ロッカアームとの連結点を点Ｏ６、
上記リンク部材と上記揺動カムとの連結点を点Ｏ７、
点Ｏ６と点Ｏ７とを通る直線を線Ｌ１、
点Ｏ５と点Ｏ２とを通る直線を線Ｌ２、
この線Ｌ１と線Ｌ２との交点を点Ｏ１２、
この点Ｏ１２と点Ｏ４とを通る直線をロッカアーム荷重線Ｌ３、としたときに、
上記制御軸が最大作動角位置にある状態において、リフト開始時の各点により定まる点Ｏ１２と、リフト終了時の各点により定まる点Ｏ１２とが、
点Ｏ３と点Ｏ４とを結ぶ直線に直交しかつ点Ｏ４を通る法線Ｌ４を挟んで、互いに反対側に位置することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の吸気弁もしくは排気弁（両者を総称して吸排気弁と記す）のリフトおよび作動角を連続的に変更することができる可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２等に示されているように、本出願人は、内燃機関の吸排気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小可能な可変動弁装置を種々提案している。これは、吸排気弁を押圧する揺動カムの初期の姿勢を変化させることで、リフト・作動角を変化させるようにしたものであって、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、この駆動偏心カムの外周に回転可能に嵌合したリンクアームと、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、この制御偏心カムに回転可能に装着されるとともに、上記リンクアームに連結され、該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部材を介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸排気弁を押圧する揺動カムと、を主に備えている。
【０００３】
そして、上記アクチュエータにより上記制御軸の制御偏心カムの回転位置を変化させることで、吸排気弁のリフトがその作動角とともに増減変化する。
【特許文献１】特開２００１−２５６９０５号公報
【特許文献２】特開２００２−８９３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この可変動弁機構は、上記のように一種のリンク機構として構成されているが、リフト・作動角の変化量を大きく得る（特に開弁時期をあまり変化させずにリフト・作動角を大きく変化させる）ためには、基本的に、制御軸における制御偏心カムの偏心量（制御軸中心から制御偏心カム中心までの距離）を大きく設定する必要がある。しかし、これに伴い、制御軸のアクチュエータに要求されるトルクが増大し、アクチュエータの大型化や消費エネルギ（例えばモータの消費電流）の増加といった問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、制御軸等の各部の配置を適切なものとすることで、アクチュエータに作用する平均トルクを低減するようにしたものである。
【０００６】
すなわち、本発明の内燃機関の可変動弁装置は、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とともに、駆動偏心カムを備えた駆動軸と、上記駆動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るとともに、上記リンクアームに連結され、該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部材を介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸排気弁を押圧する揺動カムと、を備えており、上記制御軸の制御偏心カムの回転位置によって吸排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ている。そして、
上記駆動軸の回転中心および上記揺動カムの揺動中心を点Ｏ１、
上記駆動偏心カムの中心を点Ｏ２、
上記制御軸の中心を点Ｏ３、
上記ロッカアームの揺動中心（＝制御偏心カムの中心）を点Ｏ４、
上記ロッカアームと上記リンクアームとの連結点を点Ｏ５、
上記リンク部材と上記ロッカアームとの連結点を点Ｏ６、
上記リンク部材と上記揺動カムとの連結点を点Ｏ７、
点Ｏ６と点Ｏ７とを通る直線を線Ｌ１、
点Ｏ５と点Ｏ２とを通る直線を線Ｌ２、
この線Ｌ１と線Ｌ２との交点を点Ｏ１２、
この点Ｏ１２と点Ｏ４とを通る直線をロッカアーム荷重線Ｌ３、としたときに、
上記制御軸が最大作動角位置にある状態において、リフト開始時の各点により定まる上り時ロッカアーム荷重線Ｌ３（Ｌ３Ｕ）に沿って点Ｏ４に作用する上り時荷重（Ｆ３Ｕ）と、リフト終了時の各点により定まる下り時ロッカアーム荷重線Ｌ３（Ｌ３Ｄ）に沿って点Ｏ４に作用する下り時荷重（Ｆ３Ｄ）とが、点Ｏ３を中心として互いに反対の回転方向に作用するように、上記点Ｏ３が位置している。
【０００７】
あるいは、上記制御軸が最大作動角位置にある状態において、リフト開始時の各点により定まる点Ｏ１２と、リフト終了時の各点により定まる点Ｏ１２とが、点Ｏ３と点Ｏ４とを結ぶ直線に直交しかつ点Ｏ４を通る法線Ｌ４を挟んで、互いに反対側に位置するように構成されている。
【０００８】
吸排気弁が揺動カムにより押圧されて開弁しているときに、ロッカアームにおける力の釣り合いを考えると、バルブスプリング反力（Ｆ１）がリンク部材つまり線Ｌ１に沿って点Ｏ６に作用し、吸排気弁を開くようにリンクアームから加えられる力（Ｆ２）が、上記の反力（Ｆ１）と概ね反対方向へ向かうように、線Ｌ２に沿って点Ｏ５に作用する。そして、これらのＦ１，Ｆ２と釣り合うように、上記ロッカアーム荷重線Ｌ３に沿って点Ｏ４に力つまり荷重（Ｆ３）が作用する。この点Ｏ４に作用する荷重（Ｆ３）は、点Ｏ３を中心として制御軸に回転トルクとして作用する。
【０００９】
上記のような構成では、少なくとも最大作動角に制御されている状態において、開弁期間の前半側の区間と後半側の区間とで、点Ｏ３を中心として制御軸に作用するトルクの方向が互いに異なるものとなる。つまり、リフトの途中で方向が逆転する交番トルクとなる。従って、アクチュエータに作用する平均トルクが低減する。
【００１０】
特に、バルブスプリング反力は基本的にリフト・作動角に伴って大となり、アクチュエータに作用するトルクも相対的に大となるので、上記のように作動角の大きな条件のときに、リフトの途中で方向が逆転する交番トルクとすることで、アクチュエータの大幅な小型化が可能となる。
【００１１】
また、多気筒内燃機関においては、作動角がある程度大きいときに、各気筒の開弁期間が部分的に重なり合う。つまり、ある気筒の開弁期間の後半の一部区間が他の気筒の開弁期間の前半の一部区間と重なり合うことになり、このとき、それぞれの区間でのトルクの方向が逆方向となることから、アクチュエータに要求されるトルクが一層低減する。
【００１２】
さらに、本発明では、上記制御軸が最小作動角位置にある状態において、リフト開始時の各点により定まる上り時ロッカアーム荷重線Ｌ３（Ｌ３Ｕ）に沿って点Ｏ４に作用する上り時荷重（Ｆ３Ｕ）と、リフト終了時の各点により定まる下り時ロッカアーム荷重線Ｌ３（Ｌ３Ｄ）に沿って点Ｏ４に作用する下り時荷重（Ｆ３Ｄ）とが、点Ｏ３を中心として互いに同じ回転方向に作用するように、上記点Ｏ３の位置を定めることができる。
【００１３】
このような構成では、少なくとも最小作動角に制御されている状態において、制御軸に作用するトルクは交番トルクとならず、開弁期間の間、制御軸に対し同じ回転方向に作用する。つまり、大作動角側では交番トルクとなり、小作動角側では一定方向のトルクとなる。これにより、小作動角側では、各部のバックラッシュによる衝突ひいては異音の発生を回避できる。最小作動角のような小作動角は、一般に、アイドル回転数を含む低速回転時に用いられるが、このような全体的な騒音レベルが低い低速回転時には、特にバックラッシュによる異音が目立つものとなり、またバルブスプリング反力が小さいことから、アクチュエータに必要なトルクそのものが小さくなるので、交番トルクとする必要性が低い。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、少なくとも最大作動角に制御されている状態においては、制御軸に作用するトルクの方向がリフトの途中で逆転する交番トルクとなり、アクチュエータに作用する平均トルクが低減するため、アクチュエータの小型化ならびにその消費エネルギの抑制が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１および図２は、この発明に係る可変動弁装置の基本的な構成を示している。この可変動弁装置は、シリンダヘッド（図示せず）に回転自在に支持され、かつ内燃機関のクランクシャフトにより駆動される駆動軸１と、この駆動軸１に固定された円盤状の駆動偏心カム２と、同じくシリンダヘッドに回転自在に支持された制御軸３と、この制御軸３に設けられた制御偏心カム４と、を備えている。ここで、上記制御偏心カム４は、制御軸３の本体部分に対し一対のクランクアーム部４ａを介して連結されたクランクピン状をなし、つまり、制御軸３は、全体としてクランクシャフト状をなしている。なお、上記駆動軸１および制御軸３は、例えば直列に配置された複数気筒に共通のものとなっており、シリンダの上下方向を基準とすると、制御軸３の方が駆動軸１よりも上方（より具体的には斜め上方の位置）に位置している。また上記制御軸３の一端には、図示せぬアクチュエータ（電動モータ、油圧式アクチュエータなど）が連結されており、上記制御偏心カム４の位置を制御している。
【００１７】
上記駆動偏心カム２の外周には、リンクアーム６の環状部６ａが回転自在に嵌合しており、この環状部６ａの一部からアーム部６ｂが延びている。上記制御偏心カム４の外周には、ロッカアーム７の基部７ａが回転自在に取り付けられている。このロッカアーム７の基部７ａは、ベアリングキャップ７ｂが別部品となったいわゆる２つ割り状に形成され、該ベアリングキャップ７ｂを一対のボルト８で締結することにより、クランクピン状の制御偏心カム４に取り付けられている。また、上記基部７ａから一方の側へ長短２つのアーム部７ｃ，７ｄが延びており、その短い方のアーム部７ｄの先端のピン部７ｅに、上記リンクアーム６のアーム６ｂが回転自在に連結されている。
【００１８】
揺動カムスリーブ１１は円筒状をなし、上記駆動偏心カム２に隣接する形で上記駆動軸１の外周に回転自在に嵌合している。この揺動カムスリーブ１１は、１気筒当たり２つの吸排気弁を同時に開閉するように２つの揺動カム１２を備えており、その一方の揺動カム１２と上記ロッカアーム７のアーム部７ｃとが、上下に概ね直線状に延びたリンク部材１３によって連結されている。このリンク部材１３は、ロッカアーム７および揺動カム１２を両側から挟むように、金属板を略Ｕ字形断面に折り曲げて構成されており、その上端がピン１４を介してロッカアーム７のアーム部７ｃに回転自在に連結され、下端がピン１５を介して揺動カム１２に回転自在に連結されている。従って、一対の揺動カム１２は、ロッカアーム７の揺動に伴って揺動し、例えばタペット１６（図２参照）を介して吸排気弁を押し開く。
【００１９】
上記の構成において、制御偏心カム４の回転位置に応じて吸排気弁のリフト・作動角が連続的に変化する基本的な原理は、上述した特許文献１等のものと変わりがないが、特に、この実施例では、リフト・作動角を増減変化させたときに、主に閉弁時期が大きく変化し、開弁時期はほぼ一定に維持される特性となっている。また、特許文献１等の公知の構成と異なり、この実施例では、制御偏心カム４を中心としてロッカアーム７の一方の側にリンクアーム６およびリンク部材１３の双方が連結されており、駆動偏心カム２のカム作用によりリンクアーム６がロッカアーム７を下方へ引き下げることで、リンク部材１３が揺動カム１２を下方へ押し下げる構成となっている。
【００２０】
次に、本発明の要部である制御軸３や制御偏心カム４等のより具体的な配置について説明する。
【００２１】
図３は、上記可変動弁装置のリンク構成をいわゆるスケルトン図として示したものであり、特に、制御軸３が最大作動角の制御位置にあり、かつ吸排気弁のリフトが開始する瞬間（つまり上り時）における各部品の位置ならびに反力の関係を示している。ここで、図中の各符号は、下記のように各点や線を示している。
【００２２】
点Ｏ１…駆動軸１の回転中心および揺動カム１２の揺動中心、
点Ｏ２…駆動偏心カム２の中心、
点Ｏ３…制御軸３の中心、
点Ｏ４…ロッカアーム７の揺動中心（＝制御偏心カム４の中心）、
点Ｏ５…ロッカアーム７とリンクアーム６との連結点、
点Ｏ６…リンク部材１３とロッカアーム７との連結点、
点Ｏ７…リンク部材１３と揺動カム１２との連結点、
線Ｌ１…点Ｏ６と点Ｏ７とを通る直線、
線Ｌ２…点Ｏ５と点Ｏ２とを通る直線、
点Ｏ１２…線Ｌ１と線Ｌ２との交点、
線Ｌ３…点Ｏ１２と点Ｏ４とを通る直線（これをロッカアーム荷重線と呼ぶこととする）。
【００２３】
また、駆動軸１は、矢印ωの方向へ回転する。
【００２４】
吸排気弁が揺動カム１２により押圧されて開弁している状態でのロッカアーム７における力の釣り合いを考えると、バルブスプリング反力（Ｆ１）がリンク部材１３つまり線Ｌ１に沿って点Ｏ６に作用し、一方、吸排気弁を開くようにリンクアーム６から加えられる力（Ｆ２）が、上記の反力（Ｆ１）と概ね反対方向へ向かうように、線Ｌ２に沿って点Ｏ５に作用する。そして、これらの２つの力Ｆ１，Ｆ２と釣り合うように、ロッカアーム荷重線Ｌ３に沿って点Ｏ４に力つまり荷重（Ｆ３）が作用する。この点Ｏ４に作用する荷重（Ｆ３）は、点Ｏ３を中心として制御軸３に回転トルクとして作用する。制御軸３の中心である点Ｏ３が図３の位置にあるとすれば、制御軸３は、反時計回り方向のトルクＴ１を受ける。なお、ここでは、線Ｌ１と線Ｌ２との交点である点Ｏ１２は、下方に位置する。
【００２５】
一方、図４は、制御軸３が同じく最大作動角の制御位置にあり、かつ吸排気弁のリフトが終了する瞬間（つまり下り時）における各部品の位置ならびに反力の関係を示している。リフトが開始する瞬間とリフトが終了する瞬間とでは、リフト量は互いに等しい（実質的に０）ので、揺動カム１２、ロッカアーム７およびリンク部材１３の姿勢は、図３のものと全く同じである。しかし、駆動軸１の回転に伴って駆動偏心カム２の中心の点Ｏ２が移動しており、リンクアーム６の姿勢つまり線Ｌ２の傾きが変わるため、線Ｌ１と線Ｌ２との交点である点Ｏ１２は、上方に位置し、この点Ｏ１２と点Ｏ４とで規定されるロッカアーム荷重線Ｌ３に沿って、図３とは異なる方向に荷重（Ｆ３）が作用する。従って、制御軸３の中心である点Ｏ３が図４の位置（これは図３の位置と同じ位置である）にあるとすれば、制御軸３は、時計回り方向のトルクＴ２を受ける。
【００２６】
このように、上記構成では、最大作動角に制御されている状態において、開弁期間の前半側の区間では、制御軸３が反時計回り方向のトルクＴ１を受け、開弁期間の後半側の区間では、制御軸３が時計回り方向のトルクＴ２を受ける。つまり、リフトの途中で方向が逆転する交番トルクとなる。従って、アクチュエータに作用する平均トルクが低減する。なお、図示例では、制御軸３が時計回り方向へ回動するとリフト・作動角が減少し、逆に反時計回り方向へ回動するとリフト・作動角が増大する。
【００２７】
図５は、図３のスケルトン図と図４のスケルトン図とを重ね合わせたものであり、リフトが開始する瞬間および終了する瞬間における各点や力の関係を同時に示している。なお、両者を識別するために、リフトが開始する瞬間の点Ｏや力Ｆの各符号には、上り時であることを示す符号「Ｕ」を付し、リフトが終了する瞬間の点Ｏや力Ｆの各符号には、下り時であることを示す符号「Ｄ」を付してある。
【００２８】
この図５に明らかなように、リフトが開始する瞬間（これはリフト初期の力の関係を代表している）には、リフト開始時の各点により定まる上り時ロッカアーム荷重線Ｌ３Ｕに沿って上り時荷重Ｆ３Ｕが点Ｏ４に作用し、リフトが終了する瞬間（これはリフト後期の力の関係を代表している）には、リフト終了時の各点により定まる下り時ロッカアーム荷重線Ｌ３Ｄに沿って下り時荷重Ｆ３Ｄが点Ｏ４に作用する。従って、制御軸３の中心である点Ｏ３が、２つのロッカアーム荷重線Ｌ３Ｕ，Ｌ３Ｄに挟まれた角度θ１の範囲内にあれば、制御軸３が受けるトルクは、リフトの途中で方向が逆転する交番トルクとなり、アクチュエータに作用する平均トルクが低減する。
【００２９】
なお、図５に例示した点Ｏ３の位置は、図３，４における点Ｏ３の位置と同じであるが、図３に示すリフト開始時の各点により定まる点Ｏ１２と、図４に示すリフト終了時の各点により定まる点Ｏ１２とが、図３，４に示すように、点Ｏ３と点Ｏ４とを結ぶ直線に直交しかつ点Ｏ４を通る法線Ｌ４を挟んで、互いに反対側に位置するようになっている。このような関係を満たせば、やはり、制御軸３が受けるトルクは、リフトの途中で方向が逆転する交番トルクとなる。
【００３０】
ここで、交番トルクのトルクの方向としては、図３に示すように、リフト初期における上り時荷重Ｆ３Ｕが制御軸３の作動角増加方向（反時計回り方向）に作用し、図４に示すように、リフト後期における下り時荷重Ｆ３Ｄが制御軸３の作動角減少方向（時計回り方向）に作用することが望ましい。このように設定することで、制御軸３の捩れによるリフト・作動角の減少が抑制され、開弁速度および閉弁速度の双方が向上する。
【００３１】
次に、図６は、制御軸３が最小作動角に制御されている状態を示し、図５と同様に、リフトが開始する瞬間およびリフトが終了する瞬間の双方における各点の位置や力の方向を重ね合わせて同時に示している。
【００３２】
この場合も、前述したように、リフトが開始する瞬間（これはリフト初期の力の関係を代表している）には、リフト開始時の各点により定まる上り時ロッカアーム荷重線Ｌ３Ｕに沿って上り時荷重Ｆ３Ｕが点Ｏ４に作用し、リフトが終了する瞬間（これはリフト後期の力の関係を代表している）には、リフト終了時の各点により定まる下り時ロッカアーム荷重線Ｌ３Ｄに沿って下り時荷重Ｆ３Ｄが点Ｏ４に作用する。図６に例示した点Ｏ３の位置は、図３〜５における点Ｏ３の位置と同じであるが、このように制御軸３の中心である点Ｏ３が、２つのロッカアーム荷重線Ｌ３Ｕ，Ｌ３Ｄに挟まれた角度θ２の範囲内にあれば、制御軸３が受けるトルクは、常に同じ回転方向（図では時計回り方向）となり、リフトの途中で交番することがない。従って、最小作動角を含む小作動角側の制御状態においては、交番トルクとすることによるバックラッシュに起因した異音発生が回避される。
【００３３】
従って、図５に示した条件と図６に示した条件とを同時に満たすようにすれば、リフト・作動角の可変制御に伴い、アクチュエータに作用するトルクが基本的に大となる大作動角側の領域では、リフトの途中で方向が逆転する交番トルクとなって、アクチュエータに要求される容量が低減し、一方、アクチュエータに作用するトルクが基本的に小さく、かつアイドル時などで異音が目立ちやすい小作動角側の領域では、交番トルクとならずに一方向トルクとなってバックラッシュに起因する異音発生が抑制されることとなる。
【００３４】
図７は、図５と図６とを重ね合わせた図に相当し、最大作動角時の２つのロッカアーム荷重線Ｌ３Ｕ，Ｌ３Ｄ（図７では、Ｌ３ＵＭＡＸ，Ｌ３ＤＭＡＸと表記する）および最小作動角時の２つのロッカアーム荷重線Ｌ３Ｕ，Ｌ３Ｄ（図７では、Ｌ３ＵＭＩＮ，Ｌ３ＤＭＩＮと表記する）によって定まる領域Ａ，Ｂの範囲内に点Ｏ３があれば、上記のように、作動角の可変制御に伴って、交番トルクと一方向トルクとが切り換えられる。
【００３５】
次に、図８は、図５と同様に最大作動角時におけるスケルトン図であるが、点Ｏ４を通って２つのロッカアーム荷重線Ｌ３Ｕ，Ｌ３Ｄの間に加えた直線Ｌ５は、点Ｏ３の位置として、１回のリフト期間中において、制御軸３の反時計回り方向（作動角増加方向）へ作用するトルクＴ１の総和（リフト期間中の積算値）と、制御軸３の時計回り方向（作動角減少方向）へ作用するトルクＴ２の総和と、が互いに等しくなる線を示している。つまり、仮に、点Ｏ３がこの線Ｌ５の上にあれば、交番トルクにおける一方へのトルクの総和と他方へのトルクの総和とが互いに等しい。ここで、本実施例では、上記直線Ｌ５よりも上り時ロッカアーム荷重線Ｌ３Ｕに近い側に、つまり作動角減少方向へのトルクＴ２の総和の方が相対的に大となるように、点Ｏ３の位置が定められている。なお、図示例の点Ｏ３の位置は、図３〜図６に例示した位置と同じである。
【００３６】
従って、交番トルクを受けている間も、平均的には作動角減少方向へトルクを受けることになり、万一のアクチュエータの故障などの際に、自然にリフト・作動角を縮小させることができる。なお、トルクＴ１の総和とトルクＴ２の総和との比は、交番トルクとすることによる利点が損なわれない範囲で、かつフリクションを考慮して適宜に設定する必要がある。
【００３７】
次に、図９は、多気筒内燃機関に上記可変動弁装置を適用した場合の利点を説明するものであり、各気筒のバルブリフト曲線（Ｃ１）と、これに伴いアクチュエータが受けるトルクの特性（Ｃ２）と、を重ね合わせて示している。また、上段のグラフが大作動角、中段のグラフが中作動角、下段のグラフが小作動角のときの様子を示している。ここで、大作動角のときには、各気筒のリフト毎には、曲線Ｃ３で示すような交番トルクが理論上発生するが、作動角が大きいことから、各気筒の開弁期間が部分的に重なり合う。つまり、ある気筒の開弁期間の後半の一部区間が次に開く気筒の開弁期間の前半の一部区間と重なり合うことになり、このとき、それぞれの区間でのトルクの方向が逆方向となることから、アクチュエータに実際に作用するトルクが、曲線Ｃ２のように、より一層低減する。
【００３８】
また、小作動角では、既に説明したように、一方向へのトルクとなる。そして、ある中作動角のときに、交番トルクから一方向トルクへと切り換わるが、この実施例では、制御軸３が共通の気筒数をＮとしたときに、作動角（開弁期間）が７２０°ＣＡ／Ｎに制御されているときに、中段のグラフに示すように、一方向トルクに切り換わる。つまり、複数気筒の開弁期間が重なり合うことなく連続するときに、図１０に示すように、リフト開始時の各点により定まる上り時ロッカアーム荷重線Ｌ３Ｕの線上に点Ｏ３が位置し、制御軸３は回転トルクを受けない。図９は、最も好適な直列３気筒機関あるいはＶ型６気筒機関のように３つの気筒に制御軸３が共通である場合の特性例を示しており、中段のグラフは、開弁期間が２４０°ＣＡである。そして、図１０は、開弁期間が２４０°ＣＡのときの状態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明に係る可変動弁装置の構成を示す斜視図。
【図２】図２の矢印Ａ方向から見た側面図。
【図３】最大作動角におけるリフト開始の瞬間のスケルトン図。
【図４】最大作動角におけるリフト終了の瞬間のスケルトン図。
【図５】両者を重ね合わせて示したスケルトン図。
【図６】最小作動角における図５と同様のスケルトン図。
【図７】点Ｏ３が位置する領域を示したスケルトン図。
【図８】作動角減少方向へのトルクの総和が大となるようにした実施例を示すスケルトン図。
【図９】多気筒内燃機関におけるバルブリフト特性とアクチュエータが受けるトルクの特性とを示した特性図。
【図１０】３気筒の可変動弁装置において開弁期間が２４０°ＣＡであるときのスケルトン図。
【符号の説明】
【００４０】
１…駆動軸
２…駆動偏心カム
３…制御軸
４…制御偏心カム
６…リンクアーム
７…ロッカアーム
１２…揺動カム
１３…リンク部材
Ｏ１…駆動軸１の回転中心および揺動カム１２の揺動中心
Ｏ２…駆動偏心カム２の中心
Ｏ３…制御軸３の中心
Ｏ４…ロッカアーム７の揺動中心
Ｏ５…ロッカアーム７とリンクアーム６との連結点
Ｏ６…リンク部材１３とロッカアーム７との連結点
Ｏ７…リンク部材１３と揺動カム１２との連結点
Ｌ１…点Ｏ６と点Ｏ７とを通る直線
Ｌ２…点Ｏ５と点Ｏ２とを通る直線
Ｏ１２…線Ｌ１と線Ｌ２との交点
Ｌ３…点Ｏ１２と点Ｏ４とを通る直線
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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