(57)【要約】【課題】  よりコンパクトに構成できるとともにバルブリフトおよびバルブの開閉タイミングを変更することができる内燃機関の動弁機構を提供する。【解決手段】  軸線Ａから偏心した偏心係合部２１ｂを有し、クランクシャフト１８に連結され、その回転に伴って回転するシャフト２１と、偏心係合部２１ｂに回転自在に係合するシャフト係合部２３ａ、シャフト係合部２３ａと異なる部位に設けられたガイド係合部２４ｃ、および可動アーム係合部２４ｂを有し、シャフト２１の回転に伴って運動するリンク部材２２と、ガイド係合部２４ｃが係合するガイド部２７を有し、リンク部材２２の運動を案内するガイド部材２５と、リンク部材２２の可動アーム係合部２４ｂに回動自在に係合するとともバルブ９に係合し、リンク部材２２によって駆動されることにより、バルブを駆動する可動アーム２８と、を備えている。【選択図】  図１
2006125294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに設けられたバルブを開閉動作させるために、クランクシャフトの回転に伴って作動する内燃機関の動弁機構であって、
前記クランクシャフトに連結されるとともに第１の軸線を中心として回転自在に設けられ、前記第１の軸線から偏心した偏心係合部を有し、前記クランクシャフトの回転に伴って回転するシャフトと、
前記偏心係合部に回転自在に係合するシャフト係合部と、当該シャフト係合部と異なる部位に設けられたガイド係合部および可動アーム係合部と、を有し、前記シャフトの回転に伴って運動するリンク部材と、
前記リンク部材の前記ガイド係合部が係合するガイド部を有し、前記シャフトの回転に伴った前記リンク部材の運動を、前記ガイド部によって案内するガイド部材と、
前記リンク部材の前記可動アーム係合部に回動自在に係合するとともに前記バルブに係合し、前記リンク部材によって駆動されることにより、前記バルブを駆動する可動アームと、
を備えていることを特徴とする内燃機関の動弁機構。
【請求項２】
前記ガイド部材の前記ガイド部はガイド溝を有しており、
前記リンク部材の前記ガイド係合部は、前記ガイド溝に係合するガイドピンで構成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動弁機構。
【請求項３】
前記ガイド部材は、前記シリンダヘッドに移動自在に設けられており、
前記ガイド部材に連結され、当該ガイド部材を移動させるとともに、移動した位置に保持するガイド部材駆動機構をさらに備えてい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動弁機構。
【請求項４】
前記リンク部材は、互いに回動自在に連結され、前記シャフト係合部を有する第１リンク部材と、前記ガイドピンおよび前記可動アーム係合部を有する第２リンク部材と、を有し、
前記ガイド部材の前記ガイド溝は、
前記バルブが閉弁しているときに前記可動アーム係合部を通る第２の軸線を中心とし、前記可動アーム係合部と前記ガイドピンの間の距離を半径として円弧状に形成され、前記バルブが閉弁しているときに前記ガイドピンが係合するベース円弧部と、
当該ベース円弧部に連続し、当該ベース円弧部から遠ざかるに従って、前記ベース円弧部の中心に近づくように延びる緩衝部と、
当該緩衝部に連続し、当該緩衝部から遠ざかるに従って、前記ベース円弧部の中心にさらに近づくように延びるリフト部と、
を有していることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項５】
前記ガイド部材は、前記シリンダヘッドに前記第２の軸線を中心として回動自在に設けられており、
前記ガイド部材に連結され、前記ガイド部材を回動させるとともに、回動した位置に保持するガイド部材回動機構をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項６】
前記可動アームはガイド軸部を有し、
前記シリンダヘッドには、前記ガイド軸部がスライド自在に係合し、前記可動アームを案内するためのガイド孔が形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項７】
前記ガイド孔は、前記バルブの動作方向に平行に延びていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドに設けられたバルブを開閉動作させるために、クランクシャフトの回転に伴って作動する内燃機関の動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の動弁機構として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この動弁機構は、シリンダヘッドに設けられており、気筒内への吸入空気量を制御するために、吸気弁の最大リフト量（以下「バルブリフト」という）を制御する可変バルブリフト機構を気筒ごとに備えている。この可変バルブリフト機構は、バルブリフトを所定の最小値と所定の最大値との間で連続的に変化させるものであり、クランクシャフトに連結された駆動軸と、この駆動軸の斜め上方に配置され、駆動軸と平行な制御軸などを有している。この駆動軸には、揺動カムおよびリングアームなどが設けられ、これらの揺動カムおよびリングアームは、制御軸のロッカアームにそれぞれ連結されている。
【０００３】
また、制御軸は、軸受けにより回転自在に支持されており、この軸受けに近接する部位に、周面から外方に突出するピンを有している。この軸受けには、突起が形成されており、制御軸が所定方向に回転すると、ピンが突起に当接し、それにより、制御軸の回転が阻止される。また、制御軸には、これを回転駆動する回転駆動機構が設けられており、この回転駆動機構は、電気モータおよびギヤ機構などを備えている。この回転駆動機構により、内燃機関の運転状態に応じて制御軸が回転駆動されると、上記揺動カムおよびリンクアームとロッカアームとの相対的な位置関係が変更され、それにより、バルブリフトが変更される。特に、制御軸のピンが軸受けの突起に当接した状態に保持されているときには、バルブリフトが所定の最小値に保持される。
【０００４】
しかし、上述した特許文献１の動弁機構には、以下のような問題がある。すなわち、この動弁機構は、バルブリフトを可変制御するために、専用の制御軸や電気モータなどの複数の構成部品を有しており、それらの分、動弁機構全体としてのサイズが大きくなってしまう。また、通常、シリンダヘッドには、動弁機構に加え、その付近に、インジェクタや点火プラグなどの多数の構成部品が配置されているので、スペースに余裕がない。このため、上記のような大きなサイズの動弁機構では、シリンダヘッドに配置し難く、配置する場合には、設計変更を余儀なくされるなど、動弁機構および他の構成部品のレイアウトの自由度が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、よりコンパクトに構成できるとともに、バルブリフトおよびバルブの開閉タイミングを変更することができる内燃機関の動弁機構を提供することを目的としている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５４１００号公報  （第４〜６頁、第２，５図）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、シリンダヘッド４に設けられたバルブ（実施形態における（以下、本項において同じ）吸気弁９）を開閉動作させるために、クランクシャフト１８の回転に伴って作動する内燃機関（エンジン２）の動弁機構１，４０，５０，６０であって、クランクシャフト１８に連結されるとともに第１の軸線（軸線Ａ）を中心として回転自在に設けられ、第１の軸線から偏心した偏心係合部（偏心軸部２１ｂ）を有し、クランクシャフト１８の回転に伴って回転するシャフト２１と、偏心係合部に回転自在に係合するシャフト係合部２３ａと、シャフト係合部２３ａと異なる部位に設けられたガイド係合部（ガイドピン２４ｃ）および可動アーム係合部２４ｂと、を有し、シャフト２１の回転に伴って運動するリンク部材２２と、リンク部材２２のガイド係合部が係合するガイド部２７，５３を有し、シャフト２１の回転に伴ったリンク部材２２の運動を、ガイド部２７，５３によって案内するガイド部材２５，５１と、リンク部材２２の可動アーム係合部２４ｂに回動自在に係合するとともバルブに係合し、リンク部材２２によって駆動されることにより、バルブを駆動する可動アーム２８，４１と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この動弁機構によれば、クランクシャフトの回転に伴ってシャフトが回転し、このシャフトの回転に伴い、その偏心係合部にシャフト係合部を介して係合するリンク部材が、シャフトによって駆動されることにより運動する。リンク部材の運動は、このリンク部材のガイド係合部が係合するガイド部材によって案内される。また、リンク部材の可動アーム係合部に回動自在に係合する可動アームは、リンク部材の運動に伴い、リンク部材によって駆動されることにより、これに係合するバルブを駆動し、開閉させる。この場合、リンク部材の動作は、部材間の位置関係やガイド部の形状に応じて定まるので、これらを適宜、設定することによって、バルブの開閉タイミングおよびリフト量を、所望の値に設定することができる。
【０００９】
以上のように、バルブの所望の開閉タイミングおよびリフト量を得るために、従来のようなカムを用いる必要がないなど、従来の動弁機構よりも全体としてコンパクトに構成することができる。また、動弁機構がコンパクトに構成されることにより、スペースに余裕がないシリンダヘッドに比較的、容易に配置でき、動弁機構、およびインジェクタや点火プラグなどの他の構成部品のレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の動弁機構１，４０，５０，６０において、ガイド部材２５，５１のガイド部２７，５３はガイド溝２７ｃ，５４を有しており、リンク部材２２のガイド係合部は、ガイド溝２７ｃ，５４に係合するガイドピン２４ｃで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
この動弁機構によれば、ガイド部材のガイド部がガイド溝を有し、リンク部材のガイド係合部は、このガイド溝に係合するガイドピンで構成されていて、リンク部材の運動は、リンク部材のガイドピンがガイド溝の形状に沿って移動することにより案内される。このように、ガイド溝という簡単な構成によって、開閉タイミングおよびバルブリフトが設定され、すなわちガイド溝が従来のカムプロフィールとしての役割を果たすので、それにより、動弁機構の構成を簡素化することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の動弁機構１，４０，５０，６０において、ガイド部材２５，５１は、シリンダヘッド４に移動自在に設けられており、ガイド部材２５，５１に連結され、ガイド部材２５，５１を移動させるとともに移動した位置に保持するガイド部材駆動機構（ガイド部材回動機構３０）をさらに備えていることを特徴とする。
【００１３】
この動弁機構によれば、ガイド部材は、シリンダヘッドに移動自在に設けられており、ガイド部材駆動機構によって移動させられるとともに、移動した位置に保持される。このガイド部材の移動に伴い、ガイド部の位置が変化し、ガイド部によって案内されるリンク部材の動作が変化する。それに伴い、リンク部材で駆動される可動アームの動作も変化することによって、バルブの開閉タイミングおよび／またはバルブリフトも変化する。
【００１４】
以上のように、ガイド部材を、ガイド部材駆動機構により移動させ、保持するだけで、バルブの開閉タイミングおよび／またはバルブリフトを容易に変更することができる。したがって、例えば、ガイド部材を無段階で移動させることによって、バルブの開閉タイミングまたはバルブリフトを、無段階で変化させることも可能である。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関の動弁機構５０，６０において、リンク部材２２は、互いに回動自在に連結され、シャフト係合部２３ａを有する第１リンク部材２３と、ガイドピン２４ｃおよび可動アーム係合部２４ｂを有する第２リンク部材２４と、を有し、ガイド部材５１のガイド溝５４は、バルブが閉弁しているときに可動アーム係合部２４ｂを通る第２の軸線（軸線Ｆ）を中心とし、可動アーム係合部２４ｂとガイドピン２４ｃの間の距離を半径として円弧状に形成され、バルブが閉弁しているときにガイドピン２４ｃが係合するベース円弧部５４ａと、ベース円弧部５４ａに連続し、ベース円弧部５４ａから遠ざかるに従って、ベース円弧部５４ａの中心に近づくように延びる緩衝部５４ｂと、緩衝部５４ｂに連続し、緩衝部５４ｂから遠ざかるに従って、ベース円弧部５４ａの中心にさらに近づくように延びるリフト部５４ｃと、を有していることを特徴とする。
【００１６】
この動弁機構によれば、バルブが閉弁している閉弁状態では、第２リンク部材に設けられたガイドピンが、ガイド部材のガイド溝のベース円弧部に係合している。この状態からシャフトが回転すると、第１リンク部材がシャフトによって駆動され、さらに第２リンク部材が第１リンク部材によって駆動される。ガイド溝のベース円弧部は、バルブの閉弁状態において可動アーム係合部を通る第２の軸線を中心とし、可動アーム係合部とガイドピンの間の距離と同じ長さの半径を有するので、第２リンク部材が駆動されると、ガイド溝に係合するガイドピンは、ガイド溝のベース円弧部に沿って移動する。それにより、第２リンク部材は、可動アーム係合部を中心として回動するので、可動アームは駆動されず、バルブは閉弁状態に維持される。
【００１７】
シャフトがさらに回転すると、ガイドピンが、ベース円弧部の中心に近づくように延びる緩衝部を通る際に、溝からの反力を受けるとともに、この反力および第１リンク部材によって押圧され、それにより、可動アームを駆動する。これにより、バルブの開動作が開始される。そして、ガイドピンがリフト部を通る際には、リフト部がベース円弧部の中心にさらに近づくように形成されていることにより、第２リンク部材の回動がさらに規制され、第２リンク部材の移動量が大きくなることにより、バルブのストロークがより大きくなることで、バルブが開弁される。バルブの閉動作は、上記と逆の動作によって行われる。
【００１８】
ガイドピンが上記のように緩衝部を通る際には、バルブのストロークがゆっくりと変化するので、リフト曲線の開き始めと閉じ終わりに緩衝部を持たせることができる。特に、バルブの閉動作の際には、ガイドピンがリフト部を通った後、バルブの閉じ終わりに緩衝部を通過することによって、バルブは、十分に減速され、ガイドピンがベース円弧部に移行したときにシリンダに着座し、閉弁状態に戻る。
【００１９】
以上のように、ガイド溝の形状を設定することにより、バルブが閉動作時にシリンダヘッドに着座する際の衝撃を緩和することができる。それにより、着座の際の衝突に起因する騒音を抑制できるとともに、バルブおよびシリンダヘッドの摩耗や損傷を防止することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の内燃機関の動弁機構５０，６０において、ガイド部材５１は、シリンダヘッド４に第２の軸線を中心として回動自在に設けられており、ガイド部５１に連結され、ガイド部材５１を回動させるとともに、回動した位置に保持するガイド部材回動機構３０をさらに備えていることを特徴とする。
【００２１】
この動弁機構によれば、ガイド部材は、シリンダヘッドに第２の軸線を中心として回動自在に設けられており、ガイド部材回動機構によって回動させられるとともに、回動した位置に保持される。このガイド部材の回動に伴い、ガイド溝の第２の軸線回りの角度位置が変化することによって、閉弁状態のときにガイドピンが係合するガイド溝の初期位置が変化する。そして、この初期位置の変化に応じて、バルブの開閉タイミングおよびバルブリフトも変化する。
【００２２】
以上のように、ガイド部材を、ガイド部材回動機構により回動させ、保持するだけで、バルブの開閉タイミングおよびバルブリフトを容易に変更することができる。したがって、例えば、ガイド部材を無段階で回動させることによって、バルブの開閉タイミングおよびバルブリフトを、無段階で変化させることも可能である。
【００２３】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５に記載の内燃機関の動弁機構１，５０において、可動アーム２８はガイド軸部２８ｃを有し、シリンダヘッド４には、ガイド軸部２８ｃがスライド自在に係合し、可動アーム２８を案内するためのガイド孔４ｃが形成されていることを特徴とする。
【００２４】
この動弁機構によれば、可動アームはガイド軸部を有し、そのガイド軸部がシリンダヘッドに形成されたガイド孔にスライド自在に係合している。可動アームは、このガイド孔に沿ってスライド自在に案内されることにより、ガイド孔に沿って往復動する。このように、バルブを往復動させる可動アームが往復動するので、ロッカアームのように可動アームが回動する場合と比較して、可動アームとバルブが係合する部位における擦れ（こじり）が低減されることにより、両者の摩耗を抑制することができる。また、可動アームが往復動することにより、バルブステムとこれを案内するガイドとの間の摩擦が低減され、バルブの往復動を円滑に行えるとともに、その寿命を延ばすことができる。
【００２５】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の内燃機関の動弁機構１，５０において、ガイド孔４ｃは、バルブの動作方向に平行に延びていることを特徴とする。
【００２６】
この動弁機構によれば、シリンダヘッドのガイド孔は、バルブの動作方向に平行に延びている。これにより、可動アームの往復動方向とバルブの往復動方向が一致するので、バルブには、可動アームからのバルブの往復動方向の駆動力のみが作用する。このため、バルブと可動アームの間には、擦れがほとんど発生しないので、両者の摩耗をさらに抑制することができる。また、バルブにその往復動方向の駆動力のみが作用することにより、バルブとそのガイドの間の摩擦がさらに低減されるので、バルブの往復動をさらに円滑に行えるとともに、その寿命をさらに延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１および図２は、本発明の第１実施形態による動弁機構１を示している。この動弁機構１は、例えば、車両（図示せず）に搭載されたエンジン２のシリンダヘッド４に設けられている。
【００２８】
エンジン２は、例えば４サイクルのガソリンエンジンであり、シリンダブロック３およびシリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４を有している。シリンダブロック３には、複数のシリンダ３ａ（１つのみ図示）が前後方向（図１の奥行方向）に並設されており、シリンダヘッド４と各シリンダ３ａ内のピストン５との間には、燃焼室６が形成されている。シリンダヘッド４には、シリンダ３ａごとに、燃焼室６にそれぞれ開口する２つの吸気ポート７および排気ポート８（ともに１つのみ図示）が形成されるとともに、燃焼室６内の混合気の点火を行う点火プラグや燃焼室６に燃料を供給するインジェクタ（ともに図示せず）などが設けられている。
【００２９】
各吸気ポート７および排気ポート８の上方には、バルブ取付け孔４ａがそれぞれ形成されている（１つのみ図示）。各バルブ取付け孔４ａは、シリンダヘッド４を貫通し、吸気ポート７または排気ポート８に向かって斜めに延びている。このような吸気ポート７側のバルブ取付け孔４ａには吸気弁９（バルブ）が、排気ポート８側のバルブ取付け孔４ａには排気弁１０が、それぞれ設けられている。
【００３０】
吸気弁９は、棒状のバルブステム９ａと、その下端部に設けられた傘部９ｂを有している。シリンダヘッド４のバルブ取付け孔４ａには、吸気弁９を案内するためのバルブガイド１１が固定されており、このバルブガイド１１は、筒状に形成されるとともに所定の長さを有している。吸気弁９は、そのバルブステム９ａが、吸気ポート７を介してバルブガイド１１に下方から挿入されており、上下方向にスライド自在になっている。
【００３１】
また、シリンダヘッド４には、バルブ取付け孔４ａの上方に、バルブステム９ａの上部が通された状態で、コイル状のバルブスプリング１２がスプリングシート１３を介して設けられている。また、バルブステム９ａの上端部には、これと同心状に円板状のリテーナ１４が取り付けられている。バルブスプリング１２は、このリテーナ１４とシリンダヘッド４の間に狭持されており、吸気弁９を、リテーナ１４を介して上方に付勢している。これにより、傘部９ｂは、吸気弁９の閉弁時、バルブスプリング１２により付勢された状態で吸気ポート７に設けられたバルブシート１５に着座し、吸気ポート７を閉鎖している。
【００３２】
また、排気弁１０も、吸気弁９とほぼ同じ構成を有しており、バルブガイド１１やバルブスプリング１２などにより、シリンダヘッド４に設けられていて、その閉弁時において、排気ポート８を閉鎖している。
【００３３】
動弁機構１は、吸気弁９および排気弁８の上方にそれぞれ設けられている。これらの動弁機構１，１は、互いにほぼ同じ構成を有しているので、以下、代表して吸気弁９側の動弁機構１について説明する。動弁機構１は、シャフト２１と、このシャフト２１に順に連結されたリンク部材２２および可動アーム２８と、リンク部材２２が係合するガイド部材２５などを備えている。シャフト２１は、前後方向に延びており、その両端部において、例えばベアリング（図示せず）を介して、シリンダヘッド４に軸線Ａ（第１の軸線）を中心として回転自在に支持されている。
【００３４】
シャフト２１の一端部には、従動スプロケットが設けられており（図示せず）、図３に示すように、シャフト２１は、従動スプロケットおよびタイミングチェーン１７を介して、エンジン２のクランクシャフト１８に連結されていて、クランクシャフト１８が２回転するごとに、１回転する。
【００３５】
シャフト２１は、複数の主軸部２１ａおよび偏心軸部２１ｂ（偏心係合部）を有しており、これらは、軸線方向に沿って交互に設けられていて、偏心軸部２１ｂは、シリンダ３ａごとに配置されている。このシャフト２１の主軸部２１ａは、シャフト２１の軸線Ａと同心状に設けられているのに対し、偏心軸部２１ｂは、その中心Ｂが軸線Ａから所定の距離だけ偏心している。また、偏心軸部２１ｂは、軸線Ａ回りにシリンダ３ａ間で９０°ずつ異なるように配置されている。
【００３６】
リンク部材２２は、第１および第２リンク部材２３，２４によって構成されており、これらは、軸線Ａと平行な軸線を中心として互いに回動自在に連結されている。また、第１リンク部材２３はシャフト２１に、第２リンク部材２４は可動アーム２８に、それぞれ係合している。第１リンク部材２３は、円筒状のシャフト係合部２３ａと、同じく円筒状で、シャフト係合部２３ａよりも小さなサイズの連結部２３ｂを有している。シャフト係合部２３ａは、シャフト２１の偏心軸部２１ｂに回転自在に嵌合している。したがって、シャフト２１が回転すると、偏心軸部２１ｂが、軸線Ａの周りを回転するのに従い、第１リンク部材２３は、シャフト係合部２３ａが偏心軸部２１ｂと一緒に軸線Ａ回りに回転するように運動する。
【００３７】
第２リンク部材２４は、上端部の連結部２４ａ、下端部の可動アーム係合部２４ｂ、および中間部に設けられたガイドピン２４ｃ（ガイド係合部）を有している。また、連結部２４ａおよび第１リンク部材２３の連結部２３ｂは、連結ピン２９ａによって互いに回動自在に連結されている。また、第２リンク部材２４は、内側に突出するピン取付け部を有しており、ガイドピン２４ｃは、このピン取付け部に前後に突出するように設けられている。
【００３８】
ガイド部材２５は、リンク部材２２に隣接するように設けられており、全体として前後方向に延びていて、前後の両端部において、シリンダヘッド４に軸線Ａと平行な軸線Ｄを中心として回動自在に支持されている。また、ガイド部材２５は、軸線Ｄと同心状の複数の軸部２６と複数のガイド部２７などを有している。これらの軸部２６およびガイド部２７は、ガイド部材２５の軸線方向に沿って交互に設けられており、ガイド部２７は、シリンダ３ａごとに配置されている（１つのみ図示）。
【００３９】
ガイド部２７は、第２リンク部材２４のガイドピン２４ｃの前後にそれぞれ配置された壁部２７ａ，２７ａ（図１および図２には一方のみ図示）と、前後の壁部２７ａ，２７ａを互いに接続する接続部２７ｂを有している。また、各壁部２７ａの内面には、ガイド溝２７ｃが形成されている。各ガイド溝２７ｃは、壁部２７ａの上下方向にわたって直線的に延びており、互いに対向するように配置されている。第２リンク部材２４のガイドピン２４ｃは、その前方に突出する部分が前側のガイド溝２７ｃに、後方に突出する部分が後側のガイド溝２７ｃに、それぞれ係合している。
【００４０】
また、このガイド部材２５の一端部の付近には、ガイド部材２５を軸線Ｄを中心として回動させるとともに、回動した位置に保持するためのガイド部材回動機構（以下、単に「回動機構」という）３０（ガイド部材駆動機構）と、油圧制御弁３１が設けられている。回動機構３０は、吸気弁９側の動弁機構１にのみ設けられており、軸部２６と一体のベーン（図示せず）と、その両側に画成された進角室および遅角室（いずれも図示せず）を有していて、エンジン２で駆動されるオイルポンプ（図示せず）の油圧が、油圧制御弁３１の制御により、進角室または遅角室に選択的に供給されることによって、ガイド部材２５を、ベーンを介し、軸線Ｄを中心として所定の角度範囲内で回動させるように構成されている。また、進角室および遅角室に供給される油圧間のバランスに応じて、ガイド部材２５の角度位置が無段階に設定され、ガイド部材２５は、設定された角度位置に保持される。
【００４１】
可動アーム２８は、リンク部材係合部２８ａ、前後のアーム部２８ｂ，２８ｂ、およびリンク部材係合部２８ａから斜め下方に延びるガイド軸部２８ｃなどを有している。リンク部材係合部２８ａと第２リンク部材２４の可動アーム係合部２４ｂは、連結ピン２９ｂによって連結されており、それにより、第２リンク部材２４および可動アーム２８は、軸線Ａと平行な軸線を中心として互いに回動自在になっている。前後のアーム部２８ｂ，２８ｂは、リンク部材係合部２８ａから、前後の吸気弁９のバルブステム９ａに向かってそれぞれ斜めに延びており、各アーム部２８ｂの先端部は、バルブステム９ａに上方から対向している。
【００４２】
一方、シリンダヘッド４のバルブ取付け孔４ａ，４ａに隣接する部位には、斜め上方に突出する可動アームガイド部４ｂが設けられている。この可動アームガイド部４ｂには、バルブ取付け孔４ａと平行に延びるガイド孔４ｃが形成されており、このガイド孔４ｃに可動アーム２８のガイド軸部２８ｃが挿入され、スライド自在に係合している。この構成により、ガイド軸部２８ｃがガイド孔４ｃに沿って案内されることによって、可動アーム２８は、ガイド孔４ｃに沿って、すなわち、吸気弁９の往復動の方向と平行に往復動する。
【００４３】
次に、上述した動弁機構１の動作について、図４〜図６を参照しながら説明する。図４は、バルブリフトを最大リフトに制御する場合の動作を示している。なお、図４および図５においては、図示の便宜上、バルブスプリング１２などの一部の構成部品を省略している。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、吸気弁９が閉弁状態にあるときには、シャフト２１の偏心軸部２１ｂは、軸線Ａのほぼ真上に位置しており、それに伴い、第２リンク部材２４のガイドピン２４ｃは、ガイド溝２７ｃの上端部に位置していて、吸気弁９は吸気ポート７を閉鎖している。また、ガイド部材２５は、所定の角度位置に保持されており、そのガイド溝２７ｃはほぼ鉛直に延びている。
【００４５】
上記のような閉弁状態から、クランクシャフト１８が回転すると、シャフト２１が、軸線Ａを中心として、図４の時計方向に回転する。この回転に伴い、偏心軸部２１ｂは、軸線Ａの周りを時計方向に下向きに回転する。この回転の開始直後は、吸気弁９は駆動されず、閉弁状態に維持される。
【００４６】
シャフト２１がさらに回転し、エンジン２の吸気行程の開始に相当する角度に達すると、図６（ａ）に示すように、クランク角が例えば０°前後のときに、偏心軸部２１ｂにより駆動されることによって、偏心軸部２１ｂに順に連結された第１リンク部材２３、第２リンク部材２４および可動アーム２８が運動を開始し、吸気弁９の開動作が開始される。具体的には、第２リンク部材２４および可動アーム２８は、第１リンク部材２３で押圧されることにより、下方に向かって駆動される。また、第２リンク部材２４は、ガイドピン２４ｃが係合するガイド溝２７ｃによってその運動方向が規制される。すなわち、第２リンク部材２４は、ガイドピン２４ｃがガイド溝２７ｃで案内されることにより、これに沿って下方に移動することによって、可動アーム２８を下方に押圧する。
【００４７】
可動アーム２８は、ガイド軸部２８ｃがガイド孔４ｃで案内されることにより、ガイド孔４ｃに沿って下方にスライドし、そのアーム部２８ｂの先端部が吸気弁９のバルブステム９ａの上端に当接し、これを押圧する。それにより、吸気弁９が下方に駆動され、バルブスプリング１２の付勢力に抗して開弁を開始する。そして、偏心軸部２１ｂが、図４（ｂ）に示す位置まで回動し、ガイドピン２４ｃがガイド溝２７ｃの下端付近まで移動したときに、可動アーム２８は最も下方に移動し、クランク角が例えば９０°前後のときに、吸気弁９のストロークが最大になる。
【００４８】
その後、シャフト２１がさらに回転すると、偏心軸部２１ｂが上方に回転するのに伴い、第１リンク部材２３は、偏心軸部２１で牽引されることによって、開動作時とは逆に、上方へ移動し始める。それに伴い、第２リンク部材２４および可動アーム２８もまた、上方に移動し、吸気弁９が、バルブスプリング１２の付勢力により上方に駆動されることによって、閉動作が開始される。そして、クランク角が例えば１８０°前後のときに、吸気弁９は、バルブシート１５に着座し、閉弁状態に戻る。そして、偏心軸部２１が、図４（ａ）の位置まで回動したときに、動弁機構１および吸気弁９は、閉弁状態に復帰し、一連の開閉動作が終了する。
【００４９】
一方、バルブリフトを最小リフトに制御する場合には、ガイド部材２５を、回動機構３０で駆動することによって、軸線Ｄを中心として時計方向に所定の角度、回動させ、図５に示す角度位置に保持する。これにより、ガイド溝２７ｃが傾斜した状態に保持される。
【００５０】
この場合の動弁機構１の動作は、基本的には前述した最大リフトの場合と同様である。また、ガイド溝２７ｃが傾斜しているため、図４（ｂ）と図５（ｂ）の比較から明らかなように、最大リフトの場合と比較して、ガイドピン２４ｃがガイド溝２７ｃの下端付近に移動するまでの可動アーム２８の移動量が小さく、それにより、吸気弁９のバルブリフトが小さくなる（図６（ｂ）参照）。また、同図に示すように、開弁の開始および閉弁の終了のタイミングは、最大リフトの場合と同じであり、バルブリフトが得られるタイミングは、最大リフトのときよりも遅くなる。また、ガイド部材２５の回動角度を他の回動角度に変化させると、その回動角度に応じて、吸気弁９のリフト特性は、図６（ａ），（ｂ）の間で連続的に変化する。
【００５１】
以上のように、本実施形態の動弁機構１によれば、吸気弁９の所望の開閉タイミングおよびバルブリフトを得るために、従来のようなカムを用いる必要がないなど、従来の動弁機構よりも全体としてコンパクトに構成することができる。また、動弁機構１がコンパクトに構成されることにより、スペースに余裕がないシリンダヘッド４に比較的、容易に配置でき、動弁機構１、およびインジェクタや点火プラグなどの他の構成部品のレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００５２】
また、ガイド部材２５を、回動機構３０により回動させ、保持するだけで、吸気弁９のバルブリフトを、ガイド部材２５の回動角度に応じて容易に変更することができる。また、ガイド部材２５の回動角度を無段階で変化させることによって、吸気弁９のバルブリフトを、無段階で変化させることができる。  
【００５３】
また、可動アーム２８がガイド孔４ｃに沿って往復動するので、可動アーム２８と吸気弁９の往復動方向が完全に一致する。その結果、吸気弁９と可動アーム２８の間に、擦れがほとんど発生しないため、吸気弁９と可動アーム２８の間の係合部の摩耗を抑制することができる。また、吸気弁９にその往復動方向の駆動力のみが作用するので、吸気弁９とバルブガイド１１の間の摩擦が低減され、吸気弁９の往復動を円滑に行うことができるとともに、その寿命を延ばすことができる。また、同じ理由により、バルブガイド１１の長さを短くすることもできる。
【００５４】
図７は、上述した第１実施形態による動弁機構１の変形例を示している。この変形例による動弁機構４０は、基本的に第１実施形態と同様の構成を有しており、以下、共通する構成要素については同じ符号を用い、第１実施形態との相違点を中心として説明する。
【００５５】
前述した第１実施形態では、シリンダヘッド４に形成したガイド孔４ｃに、可動アーム２８のガイド軸部２８ｃをスライド自在に係合させることによって、可動アーム２８の運動方向を、吸気弁９のスライド方向に規制している。これに対し、この変形例では、ガイド孔４ｃおよびガイド軸部２８ｃが省略されている。また、可動アーム４１のアーム部４１ｂが、バルブステム９ａの上方に向かって湾曲しながら延びており、各アーム部４１ｂの先端部に、バルブステム係合部４１ｃが設けられている。このバルブステム係合部４１ｃは、下面が開放する筒状のものであり、バルブステム９ａの上端部にスライド自在に係合している。
【００５６】
以上のように、第１実施形態では、ガイド孔４ｃに挿入されたガイド軸部２８ｃにより、可動アーム２８の運動方向を規制しているのに対し、本変形例では、アーム部４１ｂの先端部を、吸気弁９に係合させることにより、その運動方向が、吸気弁９の動作方向に規制されている。他の構成および動作は、前述した第１実施形態と同様である。
【００５７】
以上のような動弁機構４０によれば、シリンダヘッド４の可動アームガイド部４ｂおよび可動アーム２８のガイド軸部２８ｃが省略されているので、動弁機構４０およびシリンダヘッド４の構成をより簡略化することができる。
【００５８】
図８は、第２実施形態による動弁機構５０を示している。この動弁機構５０は、基本的に第１実施形態の動弁機構１と同様の構成を有しており、以下、共通する構成要素については同じ符号を用い、第１実施形態との相違点を中心として説明する。
【００５９】
本実施形態のガイド部材５１は、軸線Ｆ（第２の軸線）を中心として、シリンダヘッド４に回動自在に取り付けられており、この軸線Ｆは、軸線Ａと平行であり、また、吸気弁９が閉弁状態にあるときの第２リンク部材２４の可動アーム係合部２４ｂを通るように設定されている（図１０（ａ）参照）。また、本実施形態のガイド部材５１もまた、軸線Ｆと同心状の軸部５２、およびガイド部５３を有しており、このガイド部５３は、前後の壁部５３ａ，５３ａ、およびこれらを接続する接続部５３ｂを有している。
【００６０】
壁部５３ａの内面には、ガイド溝５４が形成されており、図９に示すように、このガイド溝５４は、一端が開放するベース円弧部５４ａと、このベース円弧部５４ａから連続して延びる緩衝部５４ｂと、この緩衝部５４ｂからさらに連続して延びるリフト部５４ｃによって構成されている。ベース円弧部５４ａは、軸線Ｆを中心とし、軸線Ｆとガイドピン２４ｃの間の距離を半径とする円弧状に形成されている。緩衝部３４ｂは、ベース円弧部３４ａから遠ざかるに従って、軸線Ｆとの間の距離が、徐々に小さくなるような滑らかな曲線状に形成されている。また、リフト部３４ｃは、緩衝部３４ｂから遠ざかるに従って、軸線Ｆとの間の距離が、さらに小さくなるようにほぼ直線状に形成されている。第２リンク部材２４のガイドピン２４ｃは、このようなガイド溝５４に係合している。他の構成は、前述した第１実施形態と同様である。
【００６１】
次いで、上述した動弁機構５０の動作について、図１０〜図１２を参照しながら説明する。図１０は、バルブリフトを最大リフトに制御する場合の動作を示している。同図（ａ）に示すように、吸気弁９が閉弁状態にあるときには、第２リンク部材２４のガイドピン２４ｃは、ガイド溝５４のベース円弧部５４ａに係合しており、吸気弁９は吸気ポート７を完全に閉鎖している。また、第２リンク部材２４の可動アーム係合部２４ｂは、ガイド部材５１の軸線Ｆ上に位置している。
【００６２】
上記のような閉弁状態から、クランクシャフト１８が、エンジン２の吸気行程に相当する角度まで回転すると、シャフト２１が軸線Ａを中心として、図１０の時計方向に回転する。この回転に伴い、偏心軸部２１ｂは、軸線Ａの周りを時計方向に回転し、この回転により、偏心軸部２１ｂに回転自在に係合する第１リンク部材２３、および第２リンク部材２４が駆動され、運動を開始する。
【００６３】
前述したように、閉弁状態では、第２リンク部材２４の可動アーム係合部２４ｂが、ガイド溝５４のベース円弧部５４ａの中心である軸線Ｆ上に位置しているので、第２リンク部材２４は、第１リンク部材２３で押圧されることにより、軸線Ｆを中心として回動し、そのガイドピン２４ｃは、ベース円弧部５４ａに沿って反時計方向に移動する。このように、第２リンク部材２４は、軸線Ｆを中心として回動するだけなので、可動アーム２８は、第１リンク部材２３によって押圧されず、吸気弁９は閉弁状態に維持される。
【００６４】
図１０（ｂ）に示すように、シャフト２１がさらに回転し、ガイドピン２４ｃがベース円弧部５４ａから緩衝部５４ｂに移行すると、ガイドピン２４ｃは、ガイド溝５４から反力を受ける。具体的には、前述したように、緩衝部５４ｂは、ベース円弧部５４ａから遠ざかるに従って、軸線Ｆとの間の距離が徐々に小さくなっているので、ガイドピン２４ｃが緩衝部５４ｂを通る際には、ガイド溝５４の壁に当接することによって反力を受ける。この反力と、第１リンク部材２３からの押圧力によって、可動アーム２８が下方に押圧される。それにより、アーム部２８ｂの先端部が吸気弁９を押圧することによって、吸気弁９が駆動される。図１２（ａ）に示すように、吸気弁９は、クランク角が例えば０°前後のときに、バルブスプリング１２の付勢力に抗して開弁を開始する。
【００６５】
一方、可動アーム２８の下方への移動に伴い、第２リンク部材２４の可動アーム係合部２４ｂも下方に移動するので、その位置は、ガイド部材２５の軸線Ｆと一致しなくなる。また、ガイドピン２４ｃが緩衝部５４ｂを進むに従って、吸気弁９のストロークは徐々に大きくなる。
【００６６】
ガイドピン２４ｃが緩衝部５４ｂを通過し、リフト部５４ｃに移行すると、前述したように、リフト部５４ｃは、緩衝部５４ｂから遠ざかるに従って、緩衝部５４ｂよりも、軸線Ｆとの間の距離がさらに近くなっているので、ガイドピン２４ｃがリフト部５４ｃを進むに従って、吸気弁９のストロークが非常に大きくなる。そして、図１０（ｃ）に示すように、クランク角が例えば７０°前後のときに、ガイドピン２４ｃがガイド溝５４の下端付近に達し、可動アーム２８が最も下方に位置する。このときに吸気弁９のストロークは最大になり、その直後に、バルブスプリング１２の付勢力により、吸気弁９は閉動作を開始する。
【００６７】
これに伴い、偏心軸部２１ｂが上方に回転することにより、第２リンク部材２４は、第１リンク部材２３によって牽引され、上方への移動を開始し、ガイドピン２４ｃは、開動作のときとは逆方向にガイド溝５４内を移動する。それにより、可動アーム２８もまた上方に移動する。
【００６８】
この閉動作中に、ガイドピン２４ｃが緩衝部５４ｂを通過するときには、開動作時とは逆に、吸気弁９は、徐々に減速され、減速された状態でバルブシート１５に着座する（例えば、クランク角１８０°）。これにより、吸気ポート７が閉鎖されることにより、吸気弁９は閉弁状態に戻る。そして、ガイドピン２４ｃが、ベース円弧部５４ａ内の元の位置まで戻ることにより、動弁機構５０の一連の開閉動作が終了する。
【００６９】
一方、バルブリフトを最小リフトに制御する場合には、ガイド部材５１を回動機構３０で駆動することによって、軸線Ｆを中心として図１０の反時計方向に所定の角度、回動させ、回動した位置に保持する。これにより、図１１に示すように、ガイドピン２４ｃの移動範囲が、最大リフトの場合のＲ１から最小リフトの場合のＲ２に所定の角度分、ずれるので、前述した吸気弁９のリフト特性が、以下のように変化する。
【００７０】
すなわち、ガイドピン２４ｃの移動範囲が、全体としてベース円弧部５４ａ側に所定角度、ずれることにより、ベース円弧部５４ａ内での移動距離が延びる分、リフト部５４ｃ内での移動距離が減少する。その結果、図１２（ｂ）に示すように、吸気弁９の開弁タイミング（例えばクランク角６０°）が遅くなるとともに、閉弁タイミング（例えばクランク角１２０°）が早まり、また、バルブリフトは小さくなる。また、ガイド部材５１の回動角度を、他の角度位置に変化させると、その回動角度に応じて、吸気弁９のリフト特性は、図１２（ａ），（ｂ）の間で連続的に変化する。
【００７１】
以上のように、本実施形態の動弁機構５０によれば、ガイド溝５４にガイドピン２４ｃを係合させるだけの簡単な構成によって、吸気弁９の開閉タイミングおよびバルブリフトが設定され、すなわちガイド溝５４が従来のカムプロフィールとしての役割を果たすので、それにより、動弁機構５０の構成を簡素化することができる。
【００７２】
また、上記のようなガイド溝５４の形状により、ガイドピン２４ｃが緩衝部５４ｂを通るときには、吸気弁９のストロークがゆっくりと変化するので、リフト曲線の開き始めと閉じ終わりに緩衝部を持たせることができる。特に、吸気弁９の閉動作の際には、閉じ終わりに緩衝部５４ｂを通過することによって十分に減速されるので、吸気弁９がシリンダヘッド４のバルブシート１５に着座する際の衝撃を緩和でき、静かに着座させることができる。それにより、着座の際の衝突に起因する騒音を抑制できるとともに、吸気弁９およびバルブシート１５の摩耗や損傷を防止することができる。
【００７３】
また、ガイド部材５１を、回動機構３０により回動させ、保持するだけで、吸気弁９の開閉タイミングおよびバルブリフトを容易に変更することができ、ガイド部材５１を無段階で回動させることによって、吸気弁９の開閉タイミングおよびバルブリフトを、無段階で変化させることができる。  
【００７４】
図１３は、上述した第２実施形態による動弁機構５０の変形例を示している。この変形例による動弁機構６０は、基本的に第２実施形態と同様の構成を有しており、以下、共通する構成要素については同じ符号を用い、第２実施形態との相違点を中心として説明する。
【００７５】
前述した第２実施形態では、シリンダヘッド４に形成したガイド孔４ｃに、可動アーム２８のガイド軸部２８ｃをスライド自在に係合させることによって、可動アーム２８の運動方向を、吸気弁９のスライド方向に規制している。これに対し、この変形例では、前述した第１実施形態の変形例と同様、ガイド孔４ｃおよびガイド軸部２８ｃが省略されており、また、可動アーム２８に代えて、第１実施形態の変形例と同じ構成の可動アーム４０が用いられていて、そのバルブステム係合部４１ｃがバルブステム９ａの上端部にスライド自在に係合している。他の構成および動作は、第２実施形態と同様である。
【００７６】
以上の構成の動弁機構６０によれば、第１実施形態の変形例と同様、シリンダヘッド４の可動アームガイド部４ｂおよび可動アームのガイド軸部が省略されているので、動弁機構６０およびシリンダヘッド４の構成をより簡略化することができる。
【００７７】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、上述した第１実施形態およびその変形例では、リンク部材２２を、第１および第２リンク部材２３，２４という２つの構成部品で構成しているが、これに限定されることなく、単一のリンク部材で構成してもよい。また、上述した各実施形態および変形例では、ガイド溝２７ｃ，５４を、直線状またはベース円弧部５４ａなどを有する所定の形状を有するものとして説明したが、これに限定されることなく、ガイド溝の形状を、吸気弁９の所望のリフト特性に応じて、適宜、設定してもよい。また、各実施形態および変形例では、ガイド部の回動機構３０は、吸気弁９側にのみ設けられているものとして説明したが、排気弁１０側のガイド部に設けてもよい。あるいは、バルブリフト等を変更する必要がない場合には、回動機構３０を省略し、ガイド部をシリンダヘッド４などに固定してもよい。また、シリンダヘッド４のガイド孔４ｃを、バルブ取付け孔４ａに対し斜めに形成し、そのようなガイド孔に沿って可動アームをスライドさせてもよい。
【００７８】
また、上述した各実施形態および変形例では、ガイド溝２７ｃ，５４およびこれに係合したガイドピン２４ｃにより、クランク角に応じた第２リンク部材２４の位置、すなわちバルブのリフト量を設定しているが、これに限定されることなく、ギヤ機構やスライド機構など、クランク角に応じたバルブのリフト量を一義的に設定できるものであればよい。さらに、本発明は、車両に搭載されたエンジンに限らず、クランクシャフトが鉛直方向に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に適用できることはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施形態による動弁機構およびこれを取り付けたエンジンを部分的に示す断面図である。
【図２】図１の動弁機構およびこれを取り付けたエンジンを部分的に示す斜視図である。
【図３】図１の動弁機構を示す側面図である。
【図４】最大リフトの場合の図１の動弁機構および吸気弁を、閉弁状態（ａ）および開弁状態（ｂ）においてそれぞれ示す図である。
【図５】最小リフトの場合の図１の動弁機構および吸気弁を、閉弁状態（ａ）および開弁状態（ｂ）においてそれぞれ示す図である。
【図６】図４の吸気弁のリフト特性（ａ）および図５の吸気弁のリフト特性（ｂ）をそれぞれ示す図である。
【図７】図１の動弁機構の変形例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態による動弁機構を取り付けたエンジンを部分的に示す斜視図である。
【図９】図８の動弁機構のガイド部のガイド溝を示す図である。
【図１０】最大リフトの場合の図８の動弁機構および吸気弁を、閉弁状態（ａ）、ガイドピンが緩衝部に移るときの状態、および開弁状態（ｂ）においてそれぞれ示す図である。
【図１１】ガイドピンのガイド溝内の移動範囲を示す図である。
【図１２】図８の吸気弁の最大リフトの場合のリフト特性（ａ）、および最小リフトの場合のリフト特性（ｂ）をそれぞれ示す図である。
【図１３】図８の動弁機構の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１    動弁機構
４    シリンダヘッド
４ｃ  ガイド孔
９    吸気弁（バルブ）
１８    クランクシャフト
２１    シャフト
２１ｂ  偏心軸部（偏心係合部）
２２    リンク部材
２３    第１リンク部材
２３ａ  シャフト係合部
２４    第２リンク部材
２４ｂ  可動アーム係合部
２４ｃ  ガイドピン（ガイド係合部）
２５    ガイド部材
２７    ガイド部
２７ｃ  ガイド溝
２８    可動アーム
２８ｃ  ガイド軸部
３０    ガイド部材回動機構（ガイド部材駆動機構）
４０    動弁機構
４１    可動アーム
５０    動弁機構
５１    ガイド部材
５３    ガイド部
５４    ガイド溝
５４ａ  ベース円弧部
５４ｂ  緩衝部
５４ｃ  リフト部
６０    動弁機構
Ａ    軸線（第１の軸線）
Ｆ    軸線（第２の軸線）
【図１】
2006125294.tif 000003
【図２】
2006125294.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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