(57)【要約】【課題】バルブリフト量可変機構とバルブタイミング可変機構とを併せ備えながらも、簡易な構成にてピストンに対する機関バルブの干渉を機械的に回避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】内燃機関の可変動弁機構は、出力軸と吸気カムシャフト１２との相対回転位相の変更にて吸気バルブ１０のバルブタイミングを可変するベーン型のバルブタイミング可変機構１００と、コントロールシャフトの軸方向移動にて同バルブ１０のリフト量を可変するバルブリフト量可変機構２０とを備える。吸気カムシャフト１２内には、軸方向移動可能にスプライン結合され、先端にヘリカルギアが形成された伝達シャフト１４が挿通される。バルブタイミング可変機構１００のベーンには前記ヘリカルギアに噛合される内歯ヘリカルギアが形成される。これらヘリカルギアはコントロールシャフト２１に同期する伝達シャフト１４の移動によりベーンを強制回動する。【選択図】図１
2010174703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力軸とカムシャフトとの相対回転位相の変更に基づき機関バルブのバルブタイミングを可変とするベーン型のバルブタイミング可変機構と、コントロールシャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブリフト量を可変とするバルブリフト量可変機構とを備える内燃機関の可変動弁機構であって、
前記バルブタイミング可変機構が設けられるカムシャフトは中空のパイプ状からなり、その内部には、軸方向への直線移動可能にスプライン結合されて先端にヘリカルギアが形成された伝達シャフトを備えるとともに、前記バルブタイミング可変機構を構成するベーンには、その中心部に、前記伝達シャフトの先端に形成されたヘリカルギアに噛合される内歯ヘリカルギアが形成されてなり、これらヘリカルギアは、前記バルブリフト量可変機構のコントロールシャフトのバルブリフト量が増大される方向への移動に同期して前記伝達シャフトが移動することに伴い、前記バルブタイミングが遅角される方向に前記ベーンを強制回動する態様で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】
本発明は、内燃機関において機関バルブの開閉特性を可変とする可変動弁機構として、機関バルブのバルブリフト量を可変とするバルブリフト量可変機構と、同バルブの開閉時期（バルブタイミング）を可変とするバルブタイミング可変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】
近年、内燃機関にはこうしたバルブリフト量可変機構とバルブタイミング可変機構とを併せ備える可変動弁機構が設けられることも少なくなく、このような可変動弁機構の採用により、内燃機関の運転状態に応じたより柔軟で自由度の高いバルブ特性制御の実現が可能となってきている。
【０００３】
ただし、このような可変動弁機構を備えることで、最大バルブリフト量やバルブタイミングの変更に伴うピストンと機関バルブとの接触（干渉）といった不都合が新たに懸念されるようにもなる。例えば、図９にこれらピストンと吸気バルブとの関係を示す。同図に示すように、機関の燃焼室内におけるピストンの位置が軌跡ＰＳのように変化するとすると、バルブリフト量が軌跡Ｖ１のように変化する吸気バルブとは、その進角量（バルブタイミング）がクランク角で角度Ｃ１〜角度Ｃ２の範囲となるとき、それらピストンの軌跡ＰＳと吸気バルブの軌跡Ｖ１とが重なるようになる。すなわち、このような可変動弁機構を備える内燃機関においては、吸気バルブのバルブタイミングがクランク角で角度Ｃ１〜角度Ｃ２の範囲にあるとき、燃焼室においてピストンと吸気バルブとが干渉することとなる。
【０００４】
このため、バルブリフト量可変機構とバルブタイミング可変機構とを併せ備える可変動弁機構においては、こうしたピストンとバルブとの干渉を回避すべく制御がそれらバルブリフト量可変機構やバルブタイミング可変機構に対して行われている。すなわちこの制御では、例えばバルブタイミングが最大進角値付近にあるときには、バルブリフト量が最大リフト量にならないように規制したり、バルブリフト量が最大バルブリフト量付近にあるときには、バルブタイミングが最大進角値にならないように規制したりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３００９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、上記バルブリフト量可変機構とバルブタイミング可変機構とは、格別に、しかも統括的に制御可能であることから、それらの制御を通じて上述したピストンとバルブとの干渉を回避することはできるものの、機械的にはなおそれらの干渉の可能性を残している。すなわち、制御上の何らかのトラブル等が生じたような場合には、それらピストンとバルブとの干渉が回避されない可能性もある。
【０００７】
そこで従来は、例えば特許文献１に見られるように、ピストンに対する機関バルブの干渉を機械的に回避可能な可変動弁機構も提案されている。ちなみにこの可変動弁機構では、上記バルブタイミング可変機構を備えた上で、さらに協調用ヘリカルギアとの協働のもとにクランクシャフトと吸気カムシャフトとの相対回転位相を可変とする機構を設けている。そして、上記バルブリフト量可変機構のコントロールシャフトに同期してこの協調用
ヘリカルギアを前後移動させることで、吸気バルブのバルブリフト量が増加されるにつれて同吸気バルブのバルブタイミングの進角量が減少されるようにしている。
【０００８】
しかし、この特許文献１に記載の可変動弁機構は、バルブタイミング可変機構の外部に別途に上記協調用ヘリカルギアを有するとともに、バルブリフト量可変機構の上記コントロールシャフトの移動が多数の伝達機構を経て上記協調用ヘリカルギアに伝達される構成である。そのため、可変動弁機構としての構造の複雑化はもとより、同機構自体の大型化も避けられないものとなっている。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バルブリフト量可変機構とバルブタイミング可変機構とを併せ備えながらも、簡易な構成にてピストンに対する機関バルブの干渉を機械的に回避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】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、内燃機関の出力軸とカムシャフトとの相対回転位相の変更に基づき機関バルブのバルブタイミングを可変とするベーン型のバルブタイミング可変機構と、コントロールシャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブリフト量を可変とするバルブリフト量可変機構とを備える内燃機関の可変動弁機構であって、前記バルブタイミング可変機構が設けられるカムシャフトは中空のパイプ状からなり、その内部には、軸方向への直線移動可能にスプライン結合されて先端にヘリカルギアが形成された伝達シャフトを備えるとともに、前記バルブタイミング可変機構を構成するベーンには、その中心部に、前記伝達シャフトの先端に形成されたヘリカルギアに噛合される内歯ヘリカルギアが形成されてなり、これらヘリカルギアは、前記バルブリフト量可変機構のコントロールシャフトのバルブリフト量が増大される方向への移動に同期して前記伝達シャフトが移動することに伴い、前記バルブタイミングが遅角される方向に前記ベーンを強制回動する態様で形成されてなることを要旨とする。
【００１１】
このような構成によれば、バルブリフト量が増大されるとき、それに機械的に同期してバルブタイミングが遅角されるようになる。これにより、バルブのバルブリフト量の増大とバルブタイミングの進角とによりバルブのリフトのタイミングとピストンの上昇のタイミングとが近づいてバルブとピストンとが干渉する場合であれ、バルブタイミングが機械的に遅角されることにより、同干渉が機械的な構造により回避されるようになる。すなわち、機械的に定められる最大バルブリフト量とバルブタイミングの進角とに基づいて、バルブとピストンとの干渉を回避させるような遅角量だけヘリカルギアによりバルブタイミングを遅角させるようにすれば、煩雑な制御によらずともバルブとピストンとの干渉を回避することができるようにもなる。その結果、可変動弁機構の採用にあたりその回避が課題とされるバルブとピストンとの干渉が、煩雑な制御などによらず、機械的な構造により確実に回避することができるようになる。
【００１２】
また、油圧ベーンとカムシャフトとをそれらの軸心に挿通させた伝達シャフトにより連結するとともに伝達シャフトをコントロールシャフトに連結させることを基本とする簡単な構造であることから、その実現が大変容易であるとともに、従来の可変動弁機構にも少ない設計変更により採用可能であるなどその採用可能性が高いものとなっている。
【００１３】
さらに、コントロールシャフトと伝達シャフトとが連結されていることから、それらシャフトを一つの駆動機構により駆動させることができるようになる。また、伝達シャフトと油圧ベーンとの間には、それらの間の伝達機構として別途の部材を設ける必要がなく同構造の複雑化が抑制されるとともに、伝達シャフトの軸方向への駆動力が油圧ベーンへ直
に伝達されることから同力の伝達効率も高く維持される。すなわち、簡易な構造でありつつも駆動力を高い効率で伝達できるため、駆動力の伝達経路の複雑化などによる可変動弁機構の大型化も抑制されるようにもなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る可変動弁機構が適用される内燃機関のシリンダヘッドの一実施形態についてその構造を示す平面。
【図２】同実施形態におけるバルブタイミング可変機構について図１の２−２線断面における構造を示す模式図。
【図３】同実施形態におけるバルブタイミング可変機構について図２の３−３線断面におけるカムシャフトとの接続構造などを示す断面図。
【図４】同実施形態におけるバルブタイミング可変機構により可変されるバルブタイミングの態様を示すグラフ。
【図５】同実施形態におけるバルブリフト量可変機構についてその構造を示す断面図。
【図６】同実施形態におけるバルブリフト量可変機構により可変されるバルブリフト量の態様を示すグラフ。
【図７】同実施形態における連結装置の構造を示す図であって、（ａ）はその斜視構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の７ｂ−７ｂ線断面の構造を示す断面図、（ｃ）は（ａ）の７ｃ−７ｃ線断面の構造を示す断面図。
【図８】同実施形態におけるピストンの位置と吸気バルブのバルブリフト量とのクランク角度に対する変化を示すグラフ。
【図９】従来の可変動弁機構におけるピストンの位置と吸気バルブのバルブリフト量とのクランク角度に対する変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を自動車用の直列四気筒の内燃機関に適用した実施形態を図１〜図８に従って説明する。図１は、内燃機関のシリンダヘッドの上面構造を示す上面図である。
図１に示すように、車両に搭載される内燃機関は複数の気筒を有しており、そのシリンダヘッドには、各気筒に対応して機関バルブとしての吸気バルブ１０および排気バルブ１５がそれぞれ一対ずつ設けられている。また一対の吸気バルブ１０にはそれらに対応する吸気弁駆動機構１１が、及び一対の排気バルブ１５にはそれらに対応する排気弁駆動機構１６がそれぞれ設けられている。
【００１６】
排気弁駆動機構１６には、一対の排気バルブ１５に対応して排気カムシャフト１７により回動される一対の排気用カム１８が設けられている。すなわち、排気カムシャフト１７には排気弁駆動機構１６ごとに一対の排気用カム１８が設けられており、機関運転時に排気カムシャフト１７を介して各排気用カム１８が回動されるとそれに対応する各排気バルブ１５がそれぞれ往復動されて気筒の燃焼室に対してそれぞれ開閉駆動されるようになる。
【００１７】
また、吸気弁駆動機構１１には、一対の吸気バルブ１０に対応して吸気カムシャフト１２により回動される吸気用カム１３が設けられている。すなわち、吸気カムシャフト１２には吸気弁駆動機構１１ごとに吸気用カム１３が設けられており、機関運転時に吸気カムシャフト１２を介して各吸気用カム１３が回動されると、その回動に基づいて各吸気弁駆動機構１１はそれに対応する各吸気バルブ１０をそれぞれ往復動させて気筒の燃焼室に対してそれぞれ開閉駆動させる。
【００１８】
吸気カムシャフト１２は、その先端部（図１の左側）にベーン型のバルブタイミング可変機構１００が連結されている。このバルブタイミング可変機構１００は、吸気バルブ１
０を駆動する吸気カムシャフト１２と内燃機関の出力軸としてのクランクシャフトとの回転位相を変更する機構であって、同機構の駆動を通じて吸気バルブ１０のバルブタイミングが連続的に変更される。なおバルブタイミング可変機構１００は、その吸気カムシャフト１２側の側面が吸気カムシャフト１２の端面に摺動可能に当接され、その反吸気カムシャフト１２側の側面がチェーンカバー５０にベアリング５１を介して回動可能に当接されている。これにより、バルブタイミング可変機構１００は、吸気カムシャフト１２の回転方向には回動される一方、吸気カムシャフト１２の軸方向（図１において矢印Ｌの方向、及び矢印Ｒの方向）にはいずれの方向にも移動されないようになっている。
【００１９】
図２は、図１の２−２線におけるバルブタイミング可変機構１００の断面構造を示す図、図３は、図２の３−３線におけるバルブタイミング可変機構１００と吸気カムシャフト１２との断面構造を示す図である。
【００２０】
図２において、バルブタイミング可変機構１００は、略円環形状のハウジング１０３と、その内部に収容されたロータ１０１とを有しており、ハウジング１０３はクランクシャフトに同期して回転するカムプーリ１０５に一体回転可能に連結されている。なお、本実施形態では、ハウジング１０３の反吸気カムシャフト１２側の側面（図３参照）がベアリング５１に回動可能に当接され、ロータ１０１の吸気カムシャフト１２側の側面（図３参照）が吸気カムシャフト１２の端面に摺動可能に当接される。これにより、バルブタイミング可変機構１００が吸気カムシャフト１２の軸方向に移動されないようになっている。
【００２１】
ハウジング１０３の内部には、同ハウジング１０３の内周面１０４とロータ１０１に設けられたベーン１０２とで区画された遅角圧力室１０６及び進角圧力室１０７がそれぞれ複数形成されている。なお、遅角圧力室１０６及び進角圧力室１０７の数は適宜変更することができる。
【００２２】
これら遅角圧力室１０６、進角圧力室１０７にはそれぞれ適宜の油圧通路が接続されており、それらへの油圧の供給や保持がそれら油圧通路を通じて行われる。図２を参照して、例えば、進角圧力室１０７への油圧供給がされる場合、同進角圧力室１０７の拡大によるベーン１０２の左（反時計）回転に伴ってロータ１０１が進角方向に回動され、バルブタイミングが図４の軌跡ＬＥ１に示されるように進角される。また、遅角圧力室１０６への油圧供給がされる場合、同遅角圧力室１０６の拡大によるベーン１０２の右（時計）回転に伴ってロータ１０１が遅角方向に回動され、バルブタイミングが図４の軌跡ＬＬ１に示されるように遅角される。すなわち、このようにしてハウジング１０３に対するロータ１０１の相対位相が可変される。なお、遅角圧力室１０６及び進角圧力室１０７の油圧保持がされる場合、バルブタイミングは現状のまま保持される。また、このように油圧により設定されるロータ１０１とハウジング１０３との相対位相は、同油圧の供給などによって変更されるものの、カムプーリ１０５やロータ１０１にそれぞれバルブタイミング可変機構１００の外部から印加される回動力などによっては変更されない。
【００２３】
このようなバルブタイミングの変更によれば、図４の軌跡ＬＥ１と軌跡ＬＬ１に示すように、吸気バルブ１０の開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣはともに同じクランク角度だけ進角側に、あるいは遅角側に変更される。すなわち、吸気バルブ１０の開弁期間ＩＶＯＴ（開弁時期ＩＶＯと閉弁時期ＩＶＣの間の期間）が一定に維持された状態で、開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣが進角方向、あるいは遅角方向に変更される。
【００２４】
次に、吸気カムシャフト１２とバルブタイミング可変機構１００との連結の詳細な態様について、図３及び図４を参照して説明する。
図３に示すように、吸気カムシャフト１２は、その軸心に伝達シャフト１４が軸方向への移動を可能に挿通されている。すなわち、吸気カムシャフト１２の軸心には貫通孔１２
ｈがその内周面に内歯スプラインが形成される態様にて貫通形成されており、伝達シャフト１４にはその外周面に貫通孔１２ｈの内歯スプラインに嵌合される外歯スプラインが形成されている。これにより、伝達シャフト１４はその外歯スプラインが貫通孔１２ｈの内歯スプラインに嵌合されるとともに同スプラインに沿って摺動することにより吸気カムシャフト１２に対して軸方向に移動する。また伝達シャフト１４は、吸気カムシャフト１２よりも延出されるその先端（図３において右側）に外歯スプラインに換えて外歯ヘリカルギアＨＧ２が端部からおよそロータ１０１の厚みに相当する範囲に形成されている。一方、バルブタイミング可変機構１００は、そのロータ１０１の中心部の軸心に貫通孔１０１ｈが貫通形成されており、その貫通孔１０１ｈの内周面には内歯ヘリカルギアＨＧ１が伝達シャフト１４の外歯ヘリカルギアＨＧ２と螺合可能に形成されている。すなわち、貫通孔１０１ｈの内歯ヘリカルギアＨＧ１に伝達シャフト１４の外歯ヘリカルギアＨＧ２が螺合されることにより、バルブタイミング可変機構１００に吸気カムシャフト１２が連結される。
【００２５】
バルブタイミング可変機構１００は吸気カムシャフト１２の軸方向には移動しないことから、伝達シャフト１４が吸気カムシャフト１２に対して軸方向に移動された場合、その外歯ヘリカルギアＨＧ２がロータ１０１の内歯ヘリカルギアＨＧ１に対して相対的に進退移動して、内歯ヘリカルギアＨＧ１に対して相対的に回動される。すなわち、伝達シャフト１４の進退がヘリカルギアによりロータ１０１と伝達シャフト１４との間の回転移動に変換され、ロータ１０１に対する伝達シャフト１４の回転位相が強制的に変更される。これに同期して、伝達シャフト１４にスプライン結合されている吸気カムシャフト１２のロータ１０１に対する回転位相も強制的に変更される。
【００２６】
例えば、図３は、ロータ１０１に伝達シャフト１４が最も進入（矢印Ｌ方向へ移動）した状態を示しており、各ヘリカルギアＨＧ１，ＨＧ２の協働により向こう側に回転される吸気カムシャフト１２のバルブタイミング可変機構１００に対する相対位相は、最も進角（ヘリカルギアによる最大進角）されている。このとき、ロータ１０１が進角位置にある場合、ヘリカルギアによる最大進角により吸気バルブ１０のバルブタイミングは図４の軌跡ＬＥ１のように示され、ロータ１０１が遅角位置にある場合、同タイミングは図４の軌跡ＬＬ１のように示される。反対に、図３において、ロータ１０１から伝達シャフト１４が最も退出（矢印Ｒ方向へ移動）する場合、各ヘリカルギアＨＧ１，ＨＧ２の協働により吸気カムシャフト１２が手前側に回転され、その相対位相がバルブタイミング可変機構１００に対して最も遅角（ヘリカルギアによる最大遅角）される。このとき、ロータ１０１が進角位置にある場合、ヘリカルギアによる最大遅角により吸気バルブ１０のバブルタイミングは図４の軌跡ＬＥ２のように示され、ロータ１０１が遅角位置にある場合、同タイミングは図４の軌跡ＬＬ２のように表わされる。
【００２７】
すなわち、吸気バルブ１０のバルブタイミングは、ヘリカルギアにより遅角されるときには、ヘリカルギアにより最大進角されている実線の各軌跡ＬＥ１，ＬＬ１から一点鎖線の各軌跡ＬＥ２，ＬＬ２まで矢印Ａの方向へ変位角度ΔＣＡだけ可変される。反対に、ヘリカルギアにより進角されるときには、ヘリカルギアにより最大遅角されている一点鎖線の各軌跡ＬＥ２，ＬＬ２から実線の軌跡ＬＥ１，ＬＬ１まで矢印Ｂの方向へ変位角度ΔＣＡだけ可変される。各軌跡ＬＥ１，ＬＥ２において変位角度ΔＣＡは、バルブリフト量が最大とされるクランク角度をそれぞれ角度Ｈ１，Ｈ２とする場合、例えば、角度Ｈ１と角度Ｈ２との間のクランク角度で示される。同様に各軌跡ＬＬ１，ＬＬ２においては、バルブリフト量が最大とされるクランク角度をそれぞれ角度Ｈ３，Ｈ４とする場合、例えば、角度Ｈ３と角度Ｈ４との間のクランク角度にて示される。なお、この変位角度ΔＣＡは、吸気バルブ１０がベーン１０２により可変されるバルブタイミングの可変範囲であるクランク角度、例えば軌跡ＬＥ１の角度Ｈ１と軌跡ＬＬ１の角度Ｈ３との間の角度に対して小さいものとなっている。
【００２８】
ところで、吸気弁駆動機構１１には、排気弁駆動機構１６とは異なり、吸気用カム１３と吸気バルブ１０との間に同吸気バルブ１０のバルブ特性を変更するバルブリフト量可変機構２０が設けられている。このバルブリフト量可変機構２０によって、気筒の燃焼室に対する吸気バルブ１０の最大リフト量と吸気バルブ１０の開弁期間ＩＶＯＴに一致する値である作用角とが変更される。
【００２９】
次に、バルブリフト量可変機構２０について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、バルブリフト量可変機構２０の斜視構造を示す断面図であり、図６はバルブリフト量可変機構２０によるバルブリフト量の可変動作について説明するグラフである。
【００３０】
図５に示されるように、バルブリフト量可変機構２０は、入力部２３と、一対の出力部２４とを有しており、これら入力部２３、及び出力部２４はシリンダヘッドに固定された支持パイプ２２に揺動可能に支持されている。また、出力部２４には吸気バルブ１０が付勢されており、入力部２３のローラ２３ｂは吸気用カム１３に付勢されている。すなわち、機関運転時に吸気用カム１３が回転すると、同吸気用カム１３はローラ２３ｂに摺接しつつ入力部２３を押圧し、これにより出力部２４が支持パイプ２２の周方向に揺動するようになる。そして出力部２４が揺動すると、そこに付勢されている吸気バルブ１０は気筒の燃焼室に対して開閉駆動されるようになる。
【００３１】
詳述すると、バルブリフト量可変機構２０にて、入力部２３は各出力部２４の間に設けられており、これら入力部２３と出力部２４との内部には略円筒状の連通空間が形成されている。また、入力部２３の内周面にはヘリカルスプライン２３ａが形成されるとともに、出力部２４の内周面にはこの入力部２３のヘリカルスプライン２３ａと逆向きに傾斜するヘリカルスプライン２４ａが形成されている。連通空間には、略円筒状のスライダギア２６が設けられている。このスライダギア２６の外周面の中央部分には、入力部２３のヘリカルスプライン２３ａに噛合するヘリカルスプライン２６ａが形成されるとともに、その外周面の両端部には出力部２４のヘリカルスプライン２４ａに噛合するヘリカルスプライン２６ｂが形成されている。また、この略円筒状のスライダギア２６は、その内壁には円周方向に沿って延びる溝２９が形成されるとともに、その内部の貫通空間にはコントロールシャフト２１が挿入される支持パイプ２２が挿入されている。そして溝２９には、支持パイプ２２に形成され長孔２２ａを通りコントロールシャフト２１に連結されたブッシュ２８が嵌合されている。なお、このブッシュ２８は、溝２９の伸びる方向に沿って同溝２９の内周面を摺動することができるが、スライダギア２６の軸方向における変位は規制されている。
【００３２】
こうしたバルブリフト量可変機構２０にあって、コントロールシャフト２１がその軸方向に沿って一方の方向に、例えば矢印Ｒ（図５にて右下）方向に変位すると、これに連動してスライダギア２６も軸方向に変位する。スライダギア２６の外周面に形成されたヘリカルスプライン２６ａ、２６ｂは、入力部２３及び出力部２４の内周面に形成されたヘリカルスプライン２３ａ、２４ａとそれぞれ噛合っているため、スライダギア２６がその一方の方向に駆動されると、入力部２３と出力部２４とが互いに逆の方向に回転される。その結果、入力部２３と出力部２４との相対位相差が大きくなって、出力部２４の揺動量が増大することにより、図６に矢印Ｘにて示すように、吸気バルブ１０の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭは同期して増大し軌跡Ｖ１のように開弁期間が長くされて、内燃機関の吸入空気量は増量される。例えば、このときには最大リフト量ＶＬは、最大値Ｌｍａｘまで変化される。
【００３３】
逆に、コントロールシャフト２１がその軸方向に沿って他方の方向に、例えば矢印Ｌ（図５にて左上）方向に変位すると、入力部２３と出力部２４との相対位相差が小さくなっ
て、出力部２４の揺動量が減少する。このことにより、図６に矢印Ｙにて示すように、吸気バルブ１０の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭは同期して減少し軌跡Ｖ２のように開弁期間が短くされて、内燃機関の吸入空気量は減量される。例えば、このときには最大リフト量ＶＬは、最小値Ｌｍｉｎまで変化される。なお一般に、最大リフト量ＶＬが最大値Ｌｍａｘと最小値Ｌｍｉｎとの間で可変される場合であれ、バルブリフト量の軌跡は、軌跡Ｖ１や軌跡Ｖ２も含めて最大リフト量ＶＬの値が最大とされるときのクランク角度が、例えば図６の角度Ｈ１のように一定とされ、作用角ＩＮＣＡＭは同角度（例えば角度Ｈ１）を中心として増大又は減少される。
【００３４】
コントロールシャフト２１の基端部（図１の右側）及び伝達シャフト１４の基端部（図１の右側）はいずれも、連結装置３０を介して回転直動変換機構６１に接続されている。
次に、連結装置３０について、図７を参照して説明する。図７は、連結装置３０の構造を示す図であり、（ａ）はその斜視構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の７ｂ−７ｂ線の断面構造を示す断面図、（ｃ）は（ａ）の７ｃ−７ｃ線の断面構造を示す断面図である。
【００３５】
連結装置３０は、剛性を有する金属などにより形成されており、図７（ａ）に示すように、コントロールシャフト２１の延長線上に配置されるコントロールシャフト側縦軸３３と、伝達シャフト１４の延長線上に配置される伝達シャフト側縦軸３４と、それら縦軸３３，３４の基端をそれぞれ連結する横軸３２とを有し構成されている。なお、各縦軸３３，３４は、コントロールシャフト２１と伝達シャフト１４と同様に平行である。さらに連結装置３０は、横軸３２の長さ方向中央から各縦軸３３，３４の延出方向とは反対方向に延出される駆動側縦軸３１を有しており、その駆動側縦軸３１の先端に回転直動変換機構６１が連結される。
【００３６】
図７（ｂ）に示すように、コントロールシャフト２１の基端部には板状のシャフト端連結部２１ｃが設けられており、図７（ｃ）に示すように、伝達シャフト１４の基端部には円板状のシャフト端連結部１４ｃが設けられている。また、図７（ａ）に示すように、回転直動変換機構６１の出力軸６２の先端には円板状の連結部が嵌合可能な形状の連結部６２ｃが設けられている。
【００３７】
コントロールシャフト側縦軸３３は、図７（ｂ）に示すように、その先端には軸端連結部３３ｃがシャフト端連結部２１ｃに対応する板状に形成されている。軸端連結部３３ｃとシャフト端連結部２１ｃとはそれぞれの対向面を当接され、それら連結部３３ｃ，２１ｃを内包して締結する締結具３５により連結される。締結具３５は、各連結部３３ｃ，２１ｃを内包可能な内部空間を有する円柱状に形成されており、同内部空間のシャフト端連結部２１ｃには円形状の一方の端面（円柱の底面）を挿通されたコントロールシャフト２１が連結されるかたちとなっている。さらに、同内部空間の軸端連結部３３ｃには円形状の他方の端面（円柱の底面）を挿通されたコントロールシャフト側縦軸３３が連結されるかたちとなっている。これにより、締結具３５による軸端連結部３３ｃとシャフト端連結部２１ｃとの締結を通じてコントロールシャフト側縦軸３３がコントロールシャフト２１に連結される。
【００３８】
また、伝達シャフト側縦軸３４は、図７（ｃ）に示すように、その先端には軸端連結部３４ｃがシャフト端連結部１４ｃに対応する板状に形成されおり、同軸端連結部３４ｃとシャフト端連結部１４ｃとはそれぞれの当接面を軸中心に回動可能なベアリング３７を介して相対向するように連結されている。またシャフト端連結部１４ｃの反当接面（伝達シャフト１４）側の面にもシャフト中心に回動可能なベアリング３７が設けられている。そして、ベアリング３７、シャフト端連結部１４ｃ、ベアリング３７及び軸端連結部３４ｃとが伝達シャフト１４側から前記の順番にて配列されるとともにそれぞれ当接され、それらを共に内包して締結させる締結具３６により連結される。締結具３６は、各連結部３４
ｃ，１４ｃ及び各ベアリング３７を内包可能な内部空間を有する円柱状に形成されている。そして締結具３６は、その円形状の一方の端面（円柱の底面）に同内部空間のシャフト端連結部１４ｃがベアリング３７を介し回動可能に当接されるとともに、同シャフト端連結部１４ｃには同端面を挿通される伝達シャフト１４が連結されるかたちとなっている。また、シャフト端連結部１４ｃにベアリング３７を介して回動可能に当接される軸端連結部３４ｃには、他方の円形状の端面（円柱の底面）を挿通される伝達シャフト側縦軸３４が連結されるかたちとなっている。これによりシャフト端連結部１４ｃが締結具３６及び軸端連結部３４ｃに対して相対的に回動可能に連結されるとともに、伝達シャフト側縦軸３４に締結具３６を介して回動可能に連結される。
【００３９】
駆動側縦軸３１は、その先端には軸端連結部３１ｃが回転直動変換機構６１の出力軸６２の連結部６２ｃに嵌合されるような板状に形成されている。回転直動変換機構６１には、電動アクチュエータである電動モータ６０（図１参照）が接続されている。回転直動変換機構６１は、電動モータ６０の回転運動をコントロールシャフト２１及び伝達シャフト１４の軸方向への直線運動に変換する機構であり、電動モータ６０を正回転させたり、逆回転させたりすると、その回転が回転直動変換機構６１によって連結装置３０の往復動に変換される。
【００４０】
すなわち、コントロールシャフト２１と伝達シャフト１４とは、連結装置３０を介して相互に連結されるとともに、共に連結される回転直動変換機構６１の電動モータ６０の正逆回転により往復動される連結装置３０に同期して往復動される。
【００４１】
次に、このような可変動弁機構の動作について、図８を参照して説明する。図８は、バルブリフト量可変機構２０によるバルブリフト量の可変動作と、ヘリカルギアによるバルブタイミングの可変動作とが同期して行われる態様を説明するグラフである。
【００４２】
本実施形態では、最大リフト量ＶＬを最小値Ｌｍｉｎにするためにコントロールシャフト２１が矢印Ｌ方向へ移動される場合、伝達シャフト１４も矢印Ｌ方向へ同期して移動されてバルブタイミングがヘリカルギアにより最大進角される。例えば、このときのバルブ軌跡を軌跡Ｖ２とし、同軌跡Ｖ２が最大リフト量とされるクランク角度を角度Ｈ１とする。
【００４３】
この軌跡Ｖ２の最大リフト量を最小値Ｌｍｉｎから最大値Ｌｍａｘに変更させるようにコントロールシャフト２１が矢印Ｒ方向へ移動される場合、従来であれば、バルブの軌跡はその最大リフト量となるクランク角度を角度Ｈ１に維持されつつ、矢印Ａ１の方向に移動されて軌跡Ｖ１とされる。これによれば、最大進角のままバルブリフト量が増加される吸気バルブ１０の軌跡は軌跡Ｖ１のようになり、この軌跡Ｖ１は前述のように、クランク角で角度Ｃ１〜角度Ｃ２の間にあってピストンの軌跡ＰＳと重なり、すなわち、ピストンと吸気バルブ１０とが干渉する。
【００４４】
一方、本実施形態では、軌跡Ｖ２の最大リフト量ＶＬを最小値Ｌｍｉｎから最大値Ｌｍａｘに変更するようにコントロールシャフト２１が矢印Ｒ方向へ移動される場合、それに同期して伝達シャフト１４も矢印Ｒ方向へ移動されてヘリカルギアの働きによりバルブタイミングが最大進角から最大遅角へ移動される。すなわちバルブの軌跡は、その最大リフト量ＶＬとなるクランク角度を角度Ｈ１から矢印Ａ２の方向に角度Ｈ２までクランク角度で変位角度ΔＣＡだけ連続的に移動され、最大リフト量ＶＬが最大値Ｌｍａｘのときには軌跡Ｖ３とされる。この場合、軌跡Ｖ３は、例えば、クランク角で角度Ｃ１〜角度Ｃ２の間にあってもピストンの軌跡ＰＳと重さならないようにされており、最もピストンと接近するバルブリフト量Ｌａの位置においても離間され、ピストンと吸気バルブ１０との干渉が生じない。また、構造上当然であるため詳細な説明を省略するが、バルブタイミングが
最大進角にある軌跡Ｖ３の最大リフト量ＶＬを最大値Ｌｍａｘから最小値Ｌｍｉｎにまで変化させる際のバルブの軌跡の移動態様は、軌跡Ｖ２を軌跡Ｖ３に変化させた場合の移動態様を戻すかたちにすぎないため、ピストンと吸気バルブ１０との干渉はもちろん生じない。
【００４５】
換言すると、通常であれば最大リフト量ＶＬが最大値Ｌｍａｘのときに軌跡Ｖ１のようにされるバルブの軌跡を、軌跡Ｖ１とピストンの軌跡ＰＳとの重なり角度が最も大きいバルブリフト量Ｌａにおいて、軌跡Ｖ１がピストンの軌跡ＰＳに重ならないように遅角させたときのバルブの軌跡が軌跡Ｖ３となる。このことから、ヘリカルギアによる可変角度を前記重なり角度かそれより大きい値とすることで、軌跡Ｖ２が軌跡Ｖ３のように変化されるようになる。すなわち、角度Ｈ１と角度Ｈ２との間の変位角度ΔＣＡは、軌跡Ｖ１とピストンの軌跡ＰＳとの重なり角度が最も大きいバルブリフト量Ｌａにおける軌跡Ｖ１の角度Ｐ１と、同軌跡Ｖ１がピストンの軌跡ＰＳに重ならない位置にまで遅角された場合の角度Ｐ２との間の角度ともなる。このことから、本実施形態では、ヘリカルギアＨＧ１にヘリカルギアＨＧ２が最も進入して吸気カムシャフト１２を最大進角させるときのクランク角度と、最も退出して最大遅角させたときのクランク角度との差が変位角度ΔＣＡとなるように、各ヘリカルギアＨＧ１，ＨＧ２のギアの角度が定められる。
【００４６】
これによれば、バルブタイミングが最大進角にあるときであれ、最大リフト量ＶＬを最小値Ｌｍｉｎと最大値Ｌｍａｘとの間で変化させても、ピストンと吸気バルブ１０との干渉の生じない可変動弁機構を提供することができるようになる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の可変動弁機構によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）本実施形態ではバルブリフト量が増大されるとき、それに機械的に同期するヘリカルギアＨＧ１，ＨＧ２によりバルブタイミングが遅角されるようになる。これにより、吸気バルブ１０のバルブリフト量の増大とバルブタイミングの進角とにより吸気バルブ１０のリフトのタイミングとピストンの上昇のタイミングとが近づいて吸気バルブ１０とピストンとが干渉する場合であれ、バルブタイミングが機械的に遅角されることにより、同干渉が機械的な構造により回避されるようになる。すなわち、各ヘリカルギアＨＧ１，ＨＧ２の協働により機械的に定められる最大リフト量ＶＬとバルブタイミングの進角とに基づいて、吸気バルブ１０とピストンとの干渉を回避させるような遅角量としての変位角度ΔＣＡだけヘリカルギアＨＧ１，ＨＧ２によりバルブタイミングを遅角させるようにする。これにより、煩雑な制御によらずとも吸気バルブ１０とピストンとの干渉を回避することができるようにもなる。その結果、可変動弁機構の採用にあたりその回避が課題とされる吸気バルブ１０とピストンとの干渉が、煩雑な制御などによらず、機械的な構造により確実に回避することができるようになる。
【００４８】
（２）また、ベーン１０２を有するロータ１０１と吸気カムシャフト１２とをそれらの軸心に挿通させた伝達シャフト１４により連結するとともに伝達シャフト１４をコントロールシャフト２１に連結させることを基本とする簡単な構造とした。このことから、この可変動弁機構は、その実現が大変容易であるとともに、従来の可変動弁機構にも少ない設計変更により採用可能であるなどその採用可能性が高いものとなっている。
【００４９】
（３）さらに、コントロールシャフト２１と伝達シャフト１４とが連結されていることから、それらシャフト２１，１４を一つの駆動機構により駆動させることができるようになる。また、伝達シャフト１４とベーン１０２を有するロータ１０１との間には、それらの間の伝達機構として別途の部材を設ける必要がなく同構造の複雑化が抑制されるとともに、伝達シャフト１４の軸方向への駆動力がロータ１０１へ直に伝達されることから同力の伝達効率も高く維持される。すなわち、簡易な構造でありつつも駆動力を高い効率で伝
達できるため、駆動力の伝達経路の複雑化などによる可変動弁機構の大型化も抑制されるようにもなる。
【００５０】
なお、上記実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、伝達シャフト１４はそのシャフト端連結部１４ｃの両面に設けられたベアリング３７により伝達シャフト側縦軸３４及び締結具３６に対して回動可能に連結された。しかしこれに限らず、伝達シャフトがシャフト側縦軸に回動可能であれば、これと異なる構造、例えば、ボールベアリングの内輪に伝達シャフトの先端を嵌合し、その外輪にシャフト側連結軸を連結するような構造としてもよい。これにより、伝達シャフトとシャフト側連結軸との連結構造の選択自由度が高められる。
【００５１】
・上記実施形態では、バルブタイミング可変機構１００のロータ１０１は吸気カムシャフト１２の端面に摺動可能に当接するようにしたが、これに限らず、バルブタイミング可変機構がカムシャフトに対して摺動可能であればどのような構造でもよい。例えば、ハウジングの側面が吸気カムシャフトの端面に摺動可能に当接するような構造でも、ロータやハウジングと吸気カムシャフトの端面との間にベアリングなどが設けられてもよい。これにより、バルブタイミング可変機構と伝達シャフトやカムシャフトとの連結構造の選択自由度が高められる。
【００５２】
・上記実施形態では、ピストンの軌跡ＰＳとバルブの軌跡Ｖ３とに示されるように、例えばピストンと吸気バルブ１０とが最接近するバルブリフト量Ｌａのときにそれらが干渉しないようにしたが、ヘリカルギアの歯角を調整することで、同バルブリフト量Ｌａのときのピストンとバルブとの間の距離を任意の距離に設定することもできる。すなわち、バルブタイミング可変機構の油圧ベーンが振動などにより変位する（暴れる）ことにより油圧ロータとカムシャフトの相対角度が変動され、それに伴いバルブタイミングが変動されるような場合も考慮して、バルブとピストンとの間の距離を設定するような設計も可能となる。
【００５３】
・上記実施形態では、ロータ１０１は吸気カムシャフト１２の端面に摺動可能に接触するようにしたが、これに限らず、ロータ、すなわちバルブタイミング可変機構との間に修道させるための機構、例えばベアリングなどを設けてもよい。
【００５４】
・上記実施形態では、可変動弁機構を吸気側の吸気カムシャフト１２に適用したが、これに限らず、排気側の排気カムシャフトに適用してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０…吸気バルブ、１１…吸気弁駆動機構、１２…吸気カムシャフト、１２ｈ…貫通孔、１３…吸気用カム、１４…伝達シャフト、１４ｃ…シャフト端連結部、１５…排気バルブ、１６…排気弁駆動機構、１７…排気カムシャフト、１８…排気用カム、２０…バルブリフト量可変機構、２１…コントロールシャフト、２１ｃ…シャフト端連結部、２２…支持パイプ、２２ａ…長孔、２３…入力部、２３ａ，２４ａ，２６ａ，２６ｂ…ヘリカルスプライン、２３ｂ…ローラ、２４…出力部、２６…スライダギア、２８…ブッシュ、２９…溝、３０…連結装置、３１…駆動側縦軸、３１ｃ…軸端連結部、３２…横軸、３３…コントロールシャフト側縦軸、３３ｃ…軸端連結部、３４…伝達シャフト側縦軸、３４ｃ…軸端連結部、３５，３６…締結具、３７…ベアリング、５０…チェーンカバー、５１…ベアリング、６０…電動モータ、６１…回転直動変換機構、６２…出力軸、６２ｃ…連結部、１００…バルブタイミング可変機構、１０１…ロータ、１０１ｈ…貫通孔、１０２…ベーン、１０３…ハウジング、１０４…内周面、１０５…カムプーリ、１０６…遅角圧力室、１０７…進角圧力室、ＨＧ１…内歯ヘリカルギア、ＨＧ２…外歯ヘリカルギア。
【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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