(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトにより回転駆動される駆動軸と、
この駆動軸に偏心して設けられる駆動偏心軸部と、
制御軸と、
この制御軸に偏心して設けられる制御偏心軸部と、
この制御偏心軸部に回転可能に取り付けられるロッカーアームと、
上記駆動軸に回転可能に取り付けられる揺動カムと、
上記駆動偏心軸部とロッカーアームの第１回動支点とを連結する第１リンクと、
上記ロッカーアームの第２回動支点と揺動カムとを連結する第２リンクと、
吸気弁又は排気弁のリフト特性を変更するように、上記制御軸の回転位置を変更するアクチュエータと、を有する内燃機関の可変動弁装置において、
上記揺動カムは、上記駆動軸の外周に回転可能に外嵌するジャーナル部の軸方向中央部で、シリンダヘッド側に設けられるジャーナル軸受部に回転可能に支持されるとともに、このジャーナル部の軸方向両側に、吸気弁又は排気弁のバルブリフタを押圧する一対のカムロブが設けられ、一方のカムロブに上記第２リンクが連結されており、
上記ロッカーアームは、上記制御偏心軸部の中心に対し、上記第１リンクが連結する第１回動支点と第２リンクが連結する第２回動支点とのなす開き角が９０°より大きく設定されており、
かつ、吸気弁又は排気弁のリフト期間中における所定のタイミングで、上記第１リンクのリンク中心線に沿う第１リンク荷重ベクトルと、上記第２リンクのリンク中心線に沿う第２リンク荷重ベクトルと、のなす姿勢角が４５°以下となるように設定されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
最大リフト時における上記姿勢角が４５°以下となるように設定されてい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】
上記リフト期間の開始時期又は終了時期の少なくも一方で上記姿勢角が４５°以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
上記リフト期間中、上記姿勢角が常に４５°以下となるように設定されてい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５】
上記リフト期間中の所定のタイミングで、上記姿勢角が０°となるように設定されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁又は排気弁（以下、「吸・排気弁」とも呼ぶ）のリフト特性を変更可能な内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の吸・排気弁のリフト特性を変更可能な可変動弁装置として、バルブリフト量と作動角とを同時かつ連続的（無段階）に変更可能なリフト作動角変更機構が記載されている。この機構は、クランクシャフトにより回転駆動される駆動軸と、この駆動軸に偏心して設けられる駆動偏心軸部と、制御軸と、この制御軸に偏心して設けられる制御偏心軸部と、この制御偏心軸部に回転可能に取り付けられるロッカーアームと、上記駆動軸に回転可能に取り付けられる揺動カムと、上記駆動偏心軸部とロッカーアームの一端とを連結する第１リンクと、上記ロッカーアームの他端と揺動カムとを連結する第２リンクと、吸・排気弁のバルブリフト量及び作動角を変更するように、上記制御軸の回転位置を変更するアクチュエータと、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３９６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の揺動カムは、駆動軸の外周に回転可能に外嵌するジャーナル部の軸方向中央部で、シリンダヘッド側に設けられるジャーナル軸受部に回転可能に支持されるとともに、このジャーナル部の軸方向両側に、吸・排気弁のバルブリフタを押圧する一対のカムロブが設けられ、一方のカムロブに上記第２リンクが連結されている。すなわち、ジャーナル部の軸方向両側に設けられる一対のカムロブのうち、一方のカムロブにのみ第２リンクが接続された、いわゆる片持ち支持の形態となっている。このため、機関実動時には、第２リンクから揺動カムの軸方向一側へ作用する荷重などの影響により、揺動カムのジャーナル部と駆動軸との軸受部分では、両者が軸傾斜方向に倒れ込む状態、つまり、こじれた状態となって、揺動カムのジャーナル部の軸方向両端部で駆動軸と強く接触し、内力（応力）の発生により軸受部分での摩擦損失（フリクションロス）が増大する、という特有の問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、片持ち支持形態の揺動カムを備えた可変動弁装置に特有の、駆動軸と揺動カムとの軸受部分における摩擦損失の増加を軽減することのできる、新たな可変動弁装置を提供することを目的としている。
【０００６】
すなわち、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置は、クランクシャフトにより回転駆動される駆動軸と、この駆動軸に偏心して設けられる駆動偏心軸部と、制御軸と、この制御軸に偏心して設けられる制御偏心軸部と、この制御偏心軸部に回転可能に取り付けられるロッカーアームと、上記駆動軸に回転可能に取り付けられる揺動カムと、上記駆動偏心軸部とロッカーアームの第１回動支点とを連結する第１リンクと、上記ロッカーアームの第２回動支点と揺動カムとを連結する第２リンクと、吸気弁又は排気弁のリフト特性を変更するように、上記制御軸の回転位置を変更するアクチュエータと、を有している。上記揺動カムは、上記駆動軸の外周に回転可能に外嵌するジャーナル部の軸方向中央部で、シリンダヘッド側に設けられるジャーナル軸受部に回転可能に支持されるとともに、このジャーナル部の軸方向両側に、吸気弁又は排気弁のバルブリフタを押圧する一対のカムロブが設けられ、一方のカムロブに上記第２リンクが連結されている。
【０００７】
そして、この可変動弁装置が適用される吸気弁又は排気弁のリフト期間中における所定のタイミングで、上記第１リンクのリンク中心線に沿う第１リンク荷重ベクトルと、上記第２リンクのリンク中心線に沿う第２リンク荷重ベクトルと、のなす姿勢角が４５°以下となるように設定されていることを特徴としている。
【０００８】
ここで、「第１リンク荷重ベクトル」は、第１リンクにおける両端のリンク連結部を結んだリンク中心線に沿って、駆動偏心軸部から第１リンクへ作用する荷重であり、「第２リンク荷重ベクトル」は、第２リンクにおける両端のリンク連結部を結んだリンク中心線に沿って、第２リンクから揺動カムへ作用する荷重である。これらの荷重ベクトルは、駆動軸の回転方向・回転位置に対する第１，第２リンクの傾斜角度の関係によって向きが反転する。具体的には、図６（Ａ）に示すように第１リンク荷重ベクトル（Ｆ１）が第１リンク（２５）における駆動偏心軸部との連結部（１５）からロッカーアームとの連結部（２１）へ向かう方向に作用するときには、第２リンク荷重ベクトル（Ｆ２）が第２リンク（２６）におけるロッカーアームとの連結部（２８）から揺動カムとの連結部（２９）へ向かう方向に作用する。一方、図７（Ａ）にも示すように第１リンク荷重ベクトル（Ｆ１）が第１リンク（２５）におけるロッカーアームとの連結部（２１）から駆動偏心軸部との連結部（１５）へ向かう方向に作用するときには、第２リンク荷重ベクトル（Ｆ２）が第２リンク（２６）における揺動カムとの連結部（２９）からロッカーアームとの連結部（２８）へ向かう方向に作用する。いずれの向きに荷重ベクトルが作用する場合であっても、第１リンク荷重ベクトルと第２リンク荷重ベクトルとがなす姿勢角（α）は同じとなる。
【０００９】
すなわち、姿勢角（α）を、「第１リンク（２５）における駆動偏心軸部との連結部（１５）からロッカーアームとの連結部（２１）へ向かう方向と、第２リンク（２６）におけるロッカーアームとの連結部（２８）から揺動カムとの連結部（２９）へ向かう方向と、のなす角」、あるいは、「第１リンク（２５）におけるロッカーアームとの連結部（２１）から駆動偏心軸部との連結部（１５）へ向かう方向と、第２リンク（２６）における揺動カムとの連結部（２９）からロッカーアームとの連結部（２８）へ向かう方向に作用する方向とのなす角」と定義することもできる。
【００１０】
揺動カムの一方の第１カムロブにのみ第２リンクを連結した、いわゆる片持ち支持の構造の場合、図２に示すように、揺動カムには第２リンクからの荷重（Ｆ２）やバルブリフタからの荷重（ＦＬ）の他、ジャーナル軸受部からの支持反力（Ｆ０）が作用する。軸方向両側のリフタ荷重（ＦＬ）は軸方向中央部の反力（Ｆ０）により相殺される形となるために、揺動カムから駆動軸へ作用する軸受荷重としては、実質的に、軸方向中央部に作用する第１リンクからの荷重（Ｆ１）と、軸方向一端に作用する第２リンクからの荷重（Ｆ２）と、の２つとみなすことができる。
【００１１】
このため、第１リンク荷重ベクトル（Ｆ１）と第２リンク荷重ベクトル（Ｆ２）の方向が異なると、揺動カムのジャーナル部が駆動軸に対して傾斜し、その両端部に荷重（Ｆ２，Ｆ３）が集中的に作用することとなる。両端部に作用する荷重（Ｆ２，Ｆ３）の角度差は、第１リンク荷重ベクトル（Ｆ１）と第２リンク荷重ベクトル（Ｆ２）とのなす姿勢角（α）の２倍の角度差となるために、姿勢角が４５°を超えていると、図５に示すように、両端部に作用する荷重（Ｆ２，Ｆ３）の向きが９０°を超えるものとなり、荷重が逆向きに作用する形となって、内力が発生し、軸受部分での摩擦損失が増大する、という不具合を生じる。
【００１２】
これに対し、本発明においては、リフト期間中における所定のタイミングで、第１リンク荷重ベクトルと第２リンク荷重ベクトルと、のなす姿勢角αが４５°以下となるようにリンクジオメトリが設定されている。このため、図４に示すように、ジャーナル部の両端部で同じ側に荷重（Ｆ２，Ｆ３）が作用する形となるので、軸受部分での内力発生を抑制・緩和し、摩擦損失を軽減して、潤滑性能や耐久性能を向上することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、リフト期間中における所定のタイミングで、第１リンク荷重ベクトルと第２リンク荷重ベクトルと、のなす姿勢角が４５°以下となるように設定されているために、片持ち支持形態の構成でありながら、揺動カムのジャーナル部と駆動軸との軸受部分での内力の発生を抑制し、摩擦損失を軽減して、潤滑性能や耐久性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る可変動弁装置の一例であるリフト作動角変更機構の概略構成を示す斜視図。
【図２】（Ａ）が揺動カムに作用する荷重を示し、（Ｂ）が揺動カムと駆動軸との軸受部分に作用する荷重を示す説明図。
【図３】揺動カムのジャーナル部の軸方向両端部及び軸方向中央部に作用する荷重を示す説明図。
【図４】本発明の実施例に係る揺動カムの荷重の向きと接触位置を示す説明図。
【図５】参考例に係る揺動カムの荷重の向きと接触位置を示す説明図。
【図６】（Ａ）が従来のリンクジオメトリを示す説明図、（Ｂ）が姿勢角と相対角速度を示す特性図、（Ｃ）がバルブ加速度とリフト波形を示す特性図。
【図７】（Ａ）が本発明の第１実施例に係るリンクジオメトリを示す説明図、（Ｂ）が姿勢角と相対角速度とバルブ加速度とを示す特性図。
【図８】（Ａ）が本発明の第２実施例に係るリンクジオメトリを示す説明図、（Ｂ）が姿勢角と相対角速度とバルブ加速度とを示す特性図。
【図９】（Ａ）が本発明の第３実施例に係るリンクジオメトリを示す説明図、（Ｂ）が姿勢角と相対角速度とバルブ加速度とを示す特性図。
【図１０】上記第３実施例に係るリフト作動角変更機構を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１には、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の一例として、吸気弁１２の作動角及びバルブリフト量（最大リフト量）の双方を同時かつ連続的・無段階に変更可能なリフト作動角変更機構１０を簡略的に示している。なお、この機構１０の基本構成は、上記の特開２００７−２３９６１４号公報等に記載されているように既に公知であるので、その概要のみを説明する。
【００１６】
各気筒には一対の吸気弁１２及び一対の排気弁（図示省略）が配設され、各吸気弁１２の上部にはバルブリフタ１９が配設されている。これらのバルブリフタ１９の上方には、内部に潤滑油路が形成された中空状の駆動軸１３が気筒列方向に延在している。この駆動軸１３は、チェーンを介してクランクシャフトから回転動力が伝達され、クランクシャフトに連動して回転駆動される。この駆動軸１３の外周には、各気筒毎に揺動カム２０が揺動可能に取り付けられている。各揺動カム２０には、各気筒の一対のバルブリフタ１９の上面にそれぞれ当接する一対の第１カムロブ３２Ａ及び第２カムロブ３２Ｂが設けられ、この揺動カム２０が揺動することにより、カムロブ３２Ａ，３２Ｂ及びバルブリフタ１９を介して吸気弁１２が昇降すなわちリフトする。
【００１７】
リフト作動角変更機構１０は、駆動軸１３の外周に偏心して設けられ、この駆動軸１３と一体的に回転する駆動偏心軸部１５と、駆動軸１３と平行に気筒列方向へ延在する制御軸１６と、この制御軸１６の外周に偏心して設けられ、この制御軸１６と一体的に回転する制御偏心軸部１７と、この制御偏心軸部１７の円筒面をなす外周面に揺動可能に外嵌するロッカーアーム１８と、ロッカーアーム１８の第１回動支点と駆動偏心軸部１５とを連結するリング状の第１リンク２５と、ロッカーアーム１８の第２回動支点と揺動カム２０とを連結するロッド状の第２リンク２６と、を有している。第１リンク２５は、一端が駆動偏心軸部１５の円筒面をなす外周面に相対回転可能に外嵌し、他端が第１連結ピン２１によりロッカーアーム１８の第１回動支点に相対回転可能に連結されている。第２リンク２６は、一端が第２連結ピン２８を介してロッカーアーム１８の第２回動支点に相対回転可能に連結され、他端が第３連結ピン２９により揺動カム２０の一方の第１カムロブ３２Ａと相対回転可能に連結されている。駆動偏心軸部１５の軸心は駆動軸１３の軸心に対して所定量だけ偏心しており、制御偏心軸部１７の軸心は制御軸１６の軸心に対して所定量だけ偏心している。揺動カム２０のジャーナル部３１及び制御軸１６は、適宜な軸受ブラケットを介してシリンダヘッド側に回転可能に支持されている。制御軸１６は、アクチュエータとしてのモータ５１により回転駆動されるとともに所定の回転位置に保持される。この実施例では、モータ５１の出力軸５１ａに設けられるウォーム５２が、制御軸１６の一端に同軸上に固定されたウォームホイール５０に直接的に噛合する簡素な構造となっている。
【００１８】
このような構成により、クランクシャフトに連動して駆動軸１３が回転すると、駆動偏心軸部１５を介して第１リンク２５がほぼ並進移動するとともに、ロッカーアーム１８が制御偏心軸部１７の軸心周りに揺動し、第２リンク２６を介して揺動カム２０が揺動して吸気弁１２を昇降させる。また、制御軸１６の回転角度を変化させることにより、ロッカーアーム１８の揺動支点位置である制御偏心軸部１７の軸心の位置が変化して揺動カム２０の姿勢が変化する。これにより、駆動軸１３に対する吸気弁１２の作動角の中心位相（開閉時期の位相）が略一定のままで、吸気弁１２の作動角（吸気弁の開閉期間）及びバルブリフト量が連続的に変化する。
【００１９】
このようなリフト作動角変更機構１０は、駆動偏心軸部１５の軸受部分や制御偏心軸部１７の軸受部分の他、各ピンの軸受部分等が面接触となっているため、潤滑が行い易く、耐久性，信頼性に優れているとともに、作動角を変更させる際の抵抗も低く抑制される。また、吸気弁１２を駆動する揺動カム２０が駆動軸１３と同軸上に配置されているため、例えば駆動用のカムを駆動軸１３とは異なる別の支軸で支持するような構成に比して、制御精度に優れているとともに、装置自体がコンパクトなものとなり、車両搭載性が良い。更に、第２リンク２６がほぼ機関上下方向に沿うように配置されているため、機関側方（図１の左右方向）への張出量が抑制されている。しかも、駆動軸１３から揺動カム２０への伝達経路にばね等の付勢手段のない簡素なリンク機構となっているので損失が少なく信頼性・耐久性にも優れている。
【００２０】
コントロールユニット５４は、エンジン回転信号、エンジン負荷信号をはじめ、冷却水温信号、作動油の温度信号等が入力され、これらの検出信号に基づいて、モータ５１へ制御信号を出力して、吸気弁１２の作動角及びバルブリフト量を制御するとともに、各種エンジン制御処理を記憶及び実行する機能を有している。リフト作動角変更機構１０によるリフト特性量（バルブリフト量及び作動角）に対応する制御軸１６の角度は、例えばポテンショメータのような作動角センサ（制御軸センサ）５３により検出される。
【００２１】
揺動カム２０は、駆動軸１３上に各気筒毎に揺動可能に取り付けられており、クランクシャフトにより回転駆動される駆動軸１３の回転に連動して揺動するように、リンク機構を構成する第１リンク２５，ロッカーアーム１８及び第２リンク２６を介して駆動軸１３に連係されている。各揺動カム２０は、駆動軸１３の外周に回転可能に外嵌するとともに、適宜なカムブラケットを用いてシリンダヘッド側のジャーナル軸受部２２（図２参照）に回転可能に支持される円筒状のジャーナル部３１と、このジャーナル部３１の軸方向両端部に一体的に設けられ、各気筒の一対の吸気弁のバルブリフタ１９を押圧する一対の第１カムロブ３２Ａ及び第２カムロブ３２Ｂと、により構成されている。各カムロブ３２Ａ，３２Ｂは、円筒状のジャーナル部３１から径方向外方へ張り出していて、揺動カム２０の揺動に応じて吸気弁１２のバルブリフタ１９をバルブスプリング反力に抗して押し下して吸気弁１２を開閉作動させるようになっている。
【００２２】
このように揺動カム２０に一対のカムロブ３２Ａ，３２Ｂを設けているために、各気筒の一対の吸気弁１２に対して、揺動カム２０，第１リンク２５，第２リンク２６及びロッカーアーム１８等のリンク部品をそれぞれ一つに共用化することができ、部品点数の低減化による軽量化・簡素化を図ることができる。このように揺動カム２０に一対のカムロブ３２Ａ，３２Ｂを設けている関係で、一対のカムロブ３２Ａ，３２Ｂのうち、軸方向でリンク接続側に位置する一方の第１カムロブ３２Ａにのみリンク機構の第２リンク２６が接続されている。詳しくは、一対のカムロブ３２Ａ，３２Ｂのうちで第１カムロブ３２Ａにのみピン孔が形成されており、このピン孔を挿通する第３連結ピン２９によって、リンク機構の一部を構成する第２リンク２６と揺動カム２０とが相対回転可能に連結されている。
【００２３】
図２（Ａ）を参照して、揺動カム２０には、第２リンク２６からの入力すなわち第２リンク荷重（ベクトル）Ｆ２，バルブリフタ１９からの入力ＦＬ，及びシリンダヘッド側のジャーナル軸受部２２からの支持反力Ｆ０が作用する。上記ジャーナル軸受部２２からの支持反力Ｆ０は、駆動軸１３と揺動カム２０とを一体とみなした梁モデルによって、実質的に下式のように表すことができる。なお、Ｆ１は第１リンク２５のリンク中心線に沿って駆動偏心軸部１５から第１リンク２５に作用する第１リンク荷重（ベクトル）である。
【００２４】
Ｆ０＝−Ｆ１−Ｆ２−（ＦＬ×２）
従って、図２（Ｂ）に示すように、駆動軸１３と揺動カム２０との間の軸受部分に作用する軸受荷重としては、実質的に、２つの荷重ベクトルＦ１，Ｆ２により表すことができる。ジャーナル部の軸方向両側に作用するリフタからの入力ＦＬは軸方向中央部に作用する支持反力Ｆ０により相殺される形となるため、軸受並進荷重（揺動カム２０の軸方向中央部の荷重）は、上記の第１リンク荷重ベクトルＦ１が支配的となり、この軸受並進荷重の他に、第２リンク２６が連結された軸方向一端において、第２リンク２６からの第２リンク荷重ベクトルＦ２が作用する。すなわち、第１リンク荷重ベクトルＦ１は、図６（Ａ）にも示すように、駆動偏心軸部１５の中心から第１リンク２５のリンク中心線に沿って第１リンク２５側へ作用する荷重のベクトルであり、この第１リンク荷重ベクトルＦ１と実質的に同一の荷重ベクトルが揺動カム２０のジャーナル部３１の軸方向中央部から駆動軸１３へ作用するものとみなすことができる。第２リンク荷重ベクトルＦ２は、第２リンク２６から第３連結ピン２９を介して揺動カム２０の前端側の第１カムロブ３２Ａに作用する荷重のベクトルであり、この第２リンク荷重Ｆ２が揺動カム２０に対して主に軸傾斜方向のモーメントを発生させる。このように、揺動カム２０の一方の第１カムロブ３２Ａにのみ第２リンク２６を連結した、いわゆる片持ち支持の構造となっていると、図２（Ｂ）に示すように、機関実動時には、駆動軸１３と揺動カム２０のジャーナル部３１との軸受部分に対し、軸方向でアンバランスに荷重が作用し、軸傾斜方向の荷重・モーメントが作用する。
【００２５】
図３は、揺動カム２０のジャーナル部３１の内周の軸受面における３つの軸方向位置、つまり機関前側Ｆｒ，機関後側Ｒｒ及び中央位置における偏心方向を誇張して模式的に示している。図中のＬ０は、第１リンク荷重ベクトルＦ１に沿う基準偏心方向である。同図に示すように、揺動カム２０のジャーナル部３１は剛体であるために、実際には、上記２つのリンク荷重ベクトルＦ１，Ｆ２に起因して、駆動軸１３に対して軸傾斜方向に傾き、軸方向両端部Ｆｒ，Ｒｒで駆動軸１３と強く接触することとなる。
【００２６】
すなわち、揺動カム２０のジャーナル部３１は、第２リンク２６と接続する第１カムロブ３２Ａ側つまり機関前側Ｆｒでは、第２リンク荷重ベクトルＦ２により、この第２リンク荷重ベクトルＦ２の延長線上の位置Ｐ２で駆動軸１３の外周と強く接触する一方、軸受中央部では第１リンク荷重ベクトルＦ１に沿う方向へ偏心する。従って、ジャーナル部３１の機関後側Ｒｒでは、機関前側Ｆｒの接触位置Ｐ２と、第１リンク荷重ベクトルＦ１に沿う軸方向中央部の所定位置Ｐ１とを結んだ偏心線Ｌ１と交差する位置Ｐ３で駆動軸１３の外周と強く接触し、第３荷重ベクトルＦ３の方向に荷重が作用することとなる。
【００２７】
従って、図４にも示すように、駆動軸１３と揺動カム２０のジャーナル部３１の両端部での接触位置Ｐ２，Ｐ３は、概ね、軸方向中央部での第１リンク荷重ベクトルＦ１と軸方向一端側の第２リンク荷重ベクトルＦ２とのなす姿勢角αの二倍に相当する角度（α×２）だけ離れた位置となり、かつ、その荷重Ｆ２，Ｆ３は、姿勢角αの二倍に相当する角度（α×２）だけ離れた方向へ作用する。
【００２８】
図５は、参考例に係るリフト作動角変更機構のリンクジオメトリを示している。この参考例のように、姿勢角αが４５°より大きくなるようにリンクジオメトリが設定されていると、接触位置Ｐ２，Ｐ３が９０°より大きく離れ、接触位置Ｐ２，Ｐ３での各々の接触荷重Ｆ２，Ｆ３が９０°より大きな角度で互いに逆側に作用し、両端の荷重Ｆ２，Ｆ３が対向する形となる。このように、姿勢角αが４５°より大きくなるリンクジオメトリの場合、揺動カム２０のジャーナル部３１が軸傾斜方向に大きく傾斜し、その両端で互いに逆方向の荷重が作用して駆動軸１３と強く接触することとなって、大きな内力（応力）が発生し、軸受部分での摩擦損失が増大する、という不具合を生じる。参考までに、図６は一般的な従来の可変動弁装置におけるリンクジオメトリを示しており、リフト期間を含む全てのタイミング（駆動軸の角度）で上記の姿勢角αが９０°を超えるものとなっている。
【００２９】
これに対し、本発明に係る実施例においては、図３及び図４にも示すように、この可変動弁装置が適用される吸・排気弁のリフト期間中における所定のタイミングで、第１リンク荷重ベクトルＦ１と第２リンク荷重ベクトルＦ２と、のなす姿勢角αが４５°以下となるように設定されている。これによって、図４に示すように、駆動軸１３と揺動カム２０のジャーナル部３１の両端部での接触位置Ｐ２，Ｐ３が９０°以内に収まり、ジャーナル部３１の両端部で同じ側に荷重Ｆ２，Ｆ３が作用する形となるので、上述した参考例に比して、こじれ現象に起因する軸受両端部での応力集中や内力発生を抑制し、摩擦損失を軽減して潤滑性能や耐久性能を向上することができる。
【００３０】
図７〜図９は、それぞれ第１〜第３実施例のリンクジオメトリを示している。なお、図７〜図９において、リフト波形（バルブリフト特性）は図６（Ｃ）に示すものと同様であるため、図示省略している。
【００３１】
図７に示す第１実施例では、ロッカーアーム１８の開き角β、すなわち制御偏心軸部１７の中心に対し、第１リンク２５と連結する第１連結ピン２１の中心すなわち第１回動支点と、第２リンク２６と連結する他端側の第２連結ピン２８の中心すなわち第２回動支点と、のなす角度βが、９０°より大きく設定されている。このため、駆動軸１３が時計回りに回転すると、図示するように第１リンク２５が第１リンク荷重ベクトルＦ１に沿って左下方向へ引き下げられるとともに、揺動カム２０が第２リンク荷重ベクトルＦ２に沿って左上方向へ引き上げられ、また、図示していないが第１リンク２５がロッカーアーム１８を押し上げるときに、このロッカーアーム１８が第２リンク２６を押し下げる、いわゆる押し上げ型のリンクジオメトリとなっている。
【００３２】
この第１実施例では、リフト開始時期Ｔｓ（開弁開始とともにバルブ加速度が立ち上がる駆動軸角度約１１０°の付近）からリフト終了時期Ｔｅ（閉弁直前にバルブ加速度が低下する駆動軸角度約２６０°の付近）にわたるリフト期間ΔＴのほぼ全てにわたって、姿勢角αが４５°以内となるように設定されており、リフト期間ΔＴにおける駆動軸１３と揺動カム２０との軸受部分の摩擦損失の増加を抑制することができる。
【００３３】
特に、この第１実施例においては、大きな荷重が軸受部分に作用する最大リフト時期Ｔｍａｘ（駆動軸角度約１８０°の付近）の近傍で、姿勢角αが最も小さくなるように設定されており、この最大リフト時期の近傍における摩擦損失の増加を効果的に軽減することができる。
【００３４】
図８に示す第２実施例は、上記第１実施例と同様、ロッカーアーム１８の開き角βが９０°より大きい押し上げ型のリンクジオメトリとなっている。ここで、この第２実施例にあっては、リフト期間ΔＴを含む全てのタイミング（駆動軸角度，クランク角度）において、姿勢角αが４５°以内となるように設定されている。
【００３５】
上りランプ区間の終了直後すなわちリフト期間ΔＴの開始時期Ｔｓの近傍や、下りランプ区間の開始直前すなわちリフト期間ΔＴの終了時期Ｔｅの近傍では、バルブ加速度や駆動軸１３と揺動カム２０との相対角速度が局所的に大きくなるために、特に作動角が大きく機関回転速度も高い状態では、慣性力に起因して大きな荷重がジャーナル部３１と駆動軸１３との軸受部分に作用するが、これらのリフト開始時期Ｔｓやリフト終了時期Ｔｅの近傍を含め、全てのタイミングで姿勢角αが４５°以内となっているために、摩擦損失の増大をより確実に抑制することができる。
【００３６】
図９及び図１０に示す第３実施例のリフト作動角変更機構１０Ａにおいては、ロッカーアーム１８の開き角βが９０°より小さく設定されている。なお、図１０に示すリフト作動角変更機構１０Ａの構成は、特開２００９−４１５１８号公報にも記載されているように公知であり、上述した図１に示すリフト作動角変更機構１０と同一の構成部分には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。このリフト作動角変更機構１０Ａにおいては、ロッカーアーム１８の開き角β、すなわち制御偏心軸部１７の中心に対し、第１リンク２５と連結する第１連結ピン２１の中心すなわち第１回動支点と、第２リンク２６と連結する他端側の第２連結ピン２８の中心すなわち第２回動支点と、のなす角度βが、９０°より小さく設定されている。
【００３７】
また、制御偏心軸部１７は、その両端でウェブプレート１７Ａを介して制御軸１６とクランク状に連結されている。ロッカーアーム１８は、制御偏心軸部１７を挟んでボルト１８Ｃにより締結されるボディ１８Ｂとキャップ１８Ａとにより構成されている。
【００３８】
このように本実施例では、駆動軸１３が時計回り方向へ回転し、第１リンク２５がロッカーアーム１８を引き下げると、このロッカーアーム１８が第２リンク２６を押し下げる、いわゆる引き下げ型のリンクジオメトリとなっている。すなわち、第１リンク２５とロッカーアーム１８との第１回動支点が、駆動軸１３の回転中心と制御軸１６の回転中心とを結ぶ線に対し、第２リンク２６と同じ側に存在する構成になっている。このような引き下げ型の構成とすることで、上記第１，第２実施例のような押し上げ型のリンクジオメトリに比して、リンク部品の運動範囲が小さくなり、更なるコンパクト化が可能であることに加え、次に述べるように姿勢角αが更に小さくなるようなリンクジオメトリの設定とすることができる。
【００３９】
すなわち、この第３実施例においては、全てのタイミングで姿勢角αが４５°以下となっており、さらに、姿勢角αが０°となるタイミングも存在する。姿勢角αが０°のときには、揺動カム２０のジャーナル部３１と駆動軸１３との軸受部分に対して同方向に荷重が作用することから、軸傾斜方向のモーメントが生じることがなく、軸受部分の前端と後端で強く接触することもないために、摩擦損失の発生を最小限に抑制することが可能となる。
【００４０】
また、リフト期間ΔＴの開始時期Ｔｓと終了時期Ｔｅのうち、相対角速度が高くなる開始時期Ｔｓの近傍で姿勢角αが小さくなるように設定されており、特にこの第３実施例においては、開始時期Ｔｓの近傍で姿勢角αが最も小さくなる、つまり０°となるように設定されているために、慣性力の大きい高回転時での摩擦損失の増加をより効果的に抑制することができる。
【００４１】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では吸気弁側に本発明を適用した場合について説明してきたが、同様に、排気弁側に本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…リフト作動角変更機構（可変動弁装置）
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１５…駆動偏心軸部
１６…制御軸
１８…ロッカーアーム
２０…揺動カム
２５…第１リンク
２６…第２リンク
３１…ジャーナル部
３２Ａ，３２Ｂ…カムロブ
５１…モータ（アクチュエータ）
【図１】
0005423257.tif 000002
【図２】
0005423257.tif 000003
【図３】
0005423257.tif 000004
【図４】
0005423257.tif 000005
【図５】
0005423257.tif 000006
【図６】
0005423257.tif 000007
【図７】
0005423257.tif 000008
【図８】
0005423257.tif 000009
【図９】
0005423257.tif 000010
【図１０】
0005423257.tif 000011