(57)【要約】【課題】内燃機関の吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方のバルブを動作させる弁機構であって、バルブの最大リフト量を維持する期間をより長くすることができる内燃機関の弁機構を提供する。【解決手段】クランクシャフト７０が１回転した場合にカムシャフト７０を１回転させる第１回転伝達機構と、リフトカム７２と、カムシャフトが１回転する毎に、リフトカムをロッカーアーム８４に対して逃がすことと、リフトカムの動作をロッカーアームに伝達することと、を交互に繰り返す逃がし装置と、を有し、リフトカムは、バルブを閉状態に維持するバルブ閉維持部と、バルブを開状態に維持するバルブ開維持部と、ロッカーアームを徐々に押し込むリフトアップ部と、押し込んでいたロッカーアームを徐々に戻していくリフトダウン部とを有し、リフト開始位置からリフト終了位置までのリフト角度範囲が１６０度〜２００度である。【選択図】図１
2018021460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに設けられてクランクシャフトの回転に同期して吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方であるバルブを動作させる内燃機関の弁機構であって、
前記シリンダヘッドに、カムシャフト回転軸線回りに回転可能に支持されたカムシャフトと、
揺動動作して前記バルブを動作させるロッカーアームと、
前記クランクシャフトの回転に同期させ、前記クランクシャフトが１回転した場合に前記カムシャフトを１回転させる第１回転伝達機構と、
前記ロッカーアームを揺動動作させるリフトカムと、
前記カムシャフトが１回転する毎に、前記リフトカムの動作を前記ロッカーアームに伝達しないように前記リフトカムを前記ロッカーアームに対して逃がすことと、前記リフトカムの動作を前記ロッカーアームに伝達することと、を交互に繰り返す逃がし装置と、を有し、
前記リフトカムは、
前記カムシャフト回転軸線から外周面までの距離が、前記ロッカーアームを動作させずに前記バルブを閉状態に維持するバルブ閉距離にて第１回転角度範囲内で一定とされたバルブ閉維持部と、
前記カムシャフト回転軸線から外周面までの距離が、前記ロッカーアームを所定距離だけ押し込んで前記バルブを開状態に維持するバルブ開距離であって前記バルブ閉距離よりも長い前記バルブ開距離にて第２回転角度範囲内で一定とされたバルブ開維持部と、
前記バルブ閉維持部と前記バルブ開維持部との一方の境界部であって前記カムシャフト回転軸線から外周面までの距離が第３回転角度範囲内で徐々に変化して、前記ロッカーアームを徐々に押し込むリフトアップ部と、
前記バルブ閉維持部と前記バルブ開維持部との他方の境界部であって前記カムシャフト回転軸線から外周面までの距離が第４回転角度範囲内で徐々に変化して、押し込んでいた前記ロッカーアームを徐々に戻していくリフトダウン部と、を有し、
前記バルブ閉維持部と前記リフトアップ部との境界位置であるリフト開始位置から、前記リフトダウン部と前記バルブ閉維持部との境界位置であるリフト終了位置まで、における前記カムシャフト回転軸線回りの前記バルブ開維持部の側の角度であるリフト角度範囲は、１６０度〜２００度であり、
前記リフト開始位置の近傍における前記リフトアップ部の輪郭形状は、前記バルブ閉維持部における前記リフト開始位置での接線に沿って前記バルブ開維持部に向かって延びる形状を有し、
前記リフト終了位置の近傍における前記リフトダウン部の輪郭形状は、前記バルブ閉維持部における前記リフト終了位置での接線に沿って前記バルブ開維持部に向かって延びる形状を有している、
内燃機関の弁機構。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の弁機構であって、
前記逃がし装置は、
前記カムシャフトに挿通され、前記カムシャフト回転軸線から外周面までの距離が、全周にわたって前記バルブ閉距離とされた円筒カムと、
前記カムシャフトが１回転する毎に、前記リフトカムを前記ロッカーアームに対向する位置に移動させることと、前記円筒カムを前記ロッカーアームに対向する位置に移動させることと、を交互に繰り返すカム切替機構と、を有している、
内燃機関の弁機構。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の弁機構であって、
前記カム切替機構は、ガイドと、案内ピースと、にて構成されており、
前記ガイドは、前記カムシャフトに挿通される円筒状であり、前記ガイドは、隣り合わせて配置された前記リフトカム及び前記円筒カムと一体かつ同軸とされて統合カムを構成しており、
前記統合カムは、回転方向においては前記カムシャフトと一体となって回転し、長手方向においては、前記カムシャフトに沿って往復移動可能に前記カムシャフトに取り付けられており、
前記ガイドの外周面には、円周方向に沿って所定の角度にわたって形成された第１案内溝及び第２案内溝が、前記カムシャフトの長手方向において所定間隔をあけて形成されており、
前記第１案内溝及び前記第２案内溝が存在しない角度領域には、円周方向に対して第１傾斜角度にて前記第１案内溝から前記第２案内溝につながる第１移動用溝と、前記第１傾斜角度とは反対方向に傾斜した第２傾斜角度にて前記第２案内溝から前記第１案内溝につながる第２移動用溝と、が形成されており、
前記案内ピースは、
前記シリンダヘッドに固定されており、
前記案内ピースの先端が前記第１案内溝に差し込まれている状態では、前記ロッカーアームに前記円筒カムが対応し、
前記案内ピースの先端が前記第２案内溝に差し込まれている状態では、前記ロッカーアームに前記リフトカムが対応し、
前記案内ピースの先端が前記第１移動用溝に差し込まれている状態では、前記ロッカーアームに前記リフトカムが対応するように、前記統合カムを前記カムシャフトの長手方向に沿って移動させ、
前記案内ピースの先端が前記第２移動用溝に差し込まれている状態では、前記ロッカーアームに前記円筒カムが対応するように、前記統合カムを前記カムシャフトの長手方向に沿って移動させ、
前記統合カムの回転により、前記案内ピースの差し込み位置が、前記第１案内溝、前記第１移動用溝、前記第２案内溝、前記第２移動用溝、の順に繰り返し変わる、
内燃機関の弁機構。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の弁機構であって、
前記逃がし装置は、
前記リフトカムと対向する位置で前記カムシャフト回転軸線と平行なローラ回転軸線回りに回転可能に支持される伝達カムと、
前記カムシャフトの回転に同期させ、前記カムシャフトが２回転した場合に前記伝達カムを１回転させる第２回転伝達機構と、を有し、
前記伝達カムは、
前記ローラ回転軸線から外周面までの距離が、前記リフトカムの前記バルブ開維持部が対向している場合に当該バルブ開維持部に接触して前記ロッカーアームを前記所定距離だけ押し込んで前記バルブを開状態にすることを可能とする伝達有効距離にて第５回転角度範囲内で一定とされた伝達有効部と、
前記ローラ回転軸線から外周面までの距離が、前記リフトカムの前記バルブ開維持部が対向している場合であっても当該バルブ開維持部に接触せず前記ロッカーアームを動作させずに前記バルブを閉状態にすることを可能とする伝達無効距離であって前記伝達有効距離よりも短い前記伝達無効距離にて第６回転角度範囲内で一定とされた伝達無効部と、を有している、
内燃機関の弁機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の弁機構であって、
前記リフトカムは、前記バルブ閉維持部及び前記リフトアップ部の間、前記リフトアップ部、前記リフトダウン部、前記リフトダウン部及び前記バルブ閉維持部の間に、回転方向において凹部の輪郭形状を有していない、
内燃機関の弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気バルブまたは吸気バルブの少なくとも一方を開閉動作させる内燃機関の弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に示すような４サイクルの内燃機関は、車両等の種々の機器に搭載されている。４サイクルの内燃機関は、クランクシャフトが２回転（ピストンが２往復）する毎に、吸気工程、圧縮工程、燃焼工程、排気工程、の４つの工程を繰り返しており、吸気工程を行うための吸気バルブ、排気工程を行うための排気バルブを有している。ここで、吸気バルブを例として、吸気バルブを開閉動作させる、従来の一般的な構造（弁機構）の例を図２２に示す。
【０００３】
図２２に示すように、従来の一般的な弁機構では、カム１３０と一体とされたカムシャフト１２０は、図示省略したクランクシャフトと同期して回転し、クランクシャフトが２回転した場合にカムシャフト１２０は１回転する。カム１３０と吸気バルブ１５０との間には、支持軸１４５Ａ回りに回転するローラ１４５を備えたロッカーアーム１４０が設けられている。ロッカーアーム１４０は、一方端の側の支持部１４１回りに揺動可能であり、他方端の側はバルブ接触部１４３を有している。またローラ１４５は、カム接触部１４２にてカム１３０と接触している。なお、ロッカーアーム１４０の支持部１４１は支点に相当し、カム接触部１４２は力点に相当し、バルブ接触部１４３は作用点に相当している。カムシャフト１２０が回転してカム１３０の突出部１３０Ａがローラ１４５と接触すると、ロッカーアーム１４０は下方に揺動し、吸気バルブ１５０を下方に動作させ、吸気バルブ１５０を開く。
【０００４】
また図２３に、従来の一般的な４サイクルの内燃機関における４つの工程（吸気工程、圧縮工程、燃焼工程、排気工程）と、吸気バルブの開度（リフト量）及び排気バルブの開度（リフト量）の例である、吸気バルブの動作特性及び排気バルブの動作特性の例を示す。クランクシャフトが２回転（０度〜７２０度）する毎に上記の４つの工程が実施され、クランクシャフトの回転角度が約０度〜１８０度の吸気工程の期間では、吸気バルブが開き、他の期間では吸気バルブは閉じている。またクランクシャフトの回転角度が約５４０度〜７２０度（０度）の排気工程の期間では、排気バルブが開き、他の期間では排気バルブは閉じている。近年では、種々の目的で、図２３に示す一般的な吸気バルブの動作特性や排気バルブの動作特性とは異なるバルブ動作特性とさせることが可能な、種々の弁機構が開示されている。
【０００５】
また図２４に、従来の弁機構（図２２）にて用いるカム１３０の概略形状の例を示す。図２３に示すカム回転角度が０度〜３６０度（カムの１回転）の間に、図２３に示すリフト量を実現するために、図２４に示すカム１３０におけるリフト開始位置１３８からリフト終了位置１３４までの角度θｚは、一般的には９０度前後であり、図２４の例では約１００度である。リフト開始位置１３８の接線１３８Ｓと、リフト終了位置１３４の接線１３４Ｓは、図２４において、カム１３０の頂点となるカムトップ１３２側で互いに交差する。そして図２４の例に示すカム１３０が吸気カムの場合、カムベース線１３０Ｚに対して、角度４０度〜角度８０度の間が図２２に示すローラ１４５と接触している場合では、吸気バルブが徐々に開く。またカムベース線１３０Ｚに対して、角度８０度〜角度１００度の間がローラに接触している場合では、吸気バルブが全開（最大リフト量）となる。またカムベース線１３０Ｚに対して、角度１００度〜角度１４０度の間がローラに接触している場合では、吸気バルブは徐々に閉じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１５４２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、内燃機関の燃費の更なる向上が所望されている。そして燃費の向上の手段の１つとして、図２３に示す吸気バルブの動作特性及び排気バルブの動作特性に対して、より吸気効率及び排気効率が良い吸気バルブの動作特性及び排気バルブの動作特性が所望されている。図２３の例に示す従来の動作特性では、吸気バルブの開度において、吸気バルブが開いているクランクシャフト回転角度が約０度〜１８０度の期間のうち、最大リフト量を維持する期間が非常に短いため、吸気効率がよくない。同様に、排気バルブの開度も、排気バルブが開いているクランクシャフト回転角度が約５４０度〜０度の期間のうち、最大リフト量を維持する期間が非常に短いため、排気効率がよくない。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、内燃機関の吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方のバルブを動作させる弁機構であって、バルブの最大リフト量を維持する期間をより長くすることができる内燃機関の弁機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の弁機構は、次の手段をとる。まず、本発明の第１の発明は、内燃機関のシリンダヘッドに設けられてクランクシャフトの回転に同期して吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方であるバルブを動作させる内燃機関の弁機構であって、前記シリンダヘッドに、カムシャフト回転軸線回りに回転可能に支持されたカムシャフトと、揺動動作して前記バルブを動作させるロッカーアームと、前記クランクシャフトの回転に同期させ、前記クランクシャフトが１回転した場合に前記カムシャフトを１回転させる第１回転伝達機構と、前記ロッカーアームを揺動動作させるリフトカムと、前記カムシャフトが１回転する毎に、前記リフトカムの動作を前記ロッカーアームに伝達しないように前記リフトカムを前記ロッカーアームに対して逃がすことと、前記リフトカムの動作を前記ロッカーアームに伝達することと、を交互に繰り返す逃がし装置と、を有している。また、前記リフトカムは、前記カムシャフト回転軸線から外周面までの距離が、前記ロッカーアームを動作させずに前記バルブを閉状態に維持するバルブ閉距離にて第１回転角度範囲内で一定とされたバルブ閉維持部と、前記カムシャフト回転軸線から外周面までの距離が、前記ロッカーアームを所定距離だけ押し込んで前記バルブを開状態に維持するバルブ開距離であって前記バルブ閉距離よりも長い前記バルブ開距離にて第２回転角度範囲内で一定とされたバルブ開維持部と、前記バルブ閉維持部と前記バルブ開維持部との一方の境界部であって前記カムシャフト回転軸線から外周面までの距離が第３回転角度範囲内で徐々に変化して、前記ロッカーアームを徐々に押し込むリフトアップ部と、前記バルブ閉維持部と前記バルブ開維持部との他方の境界部であって前記カムシャフト回転軸線から外周面までの距離が第４回転角度範囲内で徐々に変化して、押し込んでいた前記ロッカーアームを徐々に戻していくリフトダウン部と、を有している。そして、前記バルブ閉維持部と前記リフトアップ部との境界位置であるリフト開始位置から、前記リフトダウン部と前記バルブ閉維持部との境界位置であるリフト終了位置まで、における前記カムシャフト回転軸線回りの前記バルブ開維持部の側の角度であるリフト角度範囲は、１６０度〜２００度であり、前記リフト開始位置の近傍における前記リフトアップ部の輪郭形状は、前記バルブ閉維持部における前記リフト開始位置での接線に沿って前記バルブ開維持部に向かって延びる形状を有し、前記リフト終了位置の近傍における前記リフトダウン部の輪郭形状は、前記バルブ閉維持部における前記リフト終了位置での接線に沿って前記バルブ開維持部に向かって延びる形状を有している、内燃機関の弁機構である。
【００１０】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の弁機構であって、前記逃がし装置は、前記カムシャフトに挿通され、前記カムシャフト回転軸線から外周面までの距離が、全周にわたって前記バルブ閉距離とされた円筒カムと、前記カムシャフトが１回転する毎に、前記リフトカムを前記ロッカーアームに対向する位置に移動させることと、前記円筒カムを前記ロッカーアームに対向する位置に移動させることと、を交互に繰り返すカム切替機構と、を有している、内燃機関の弁機構である。
【００１１】
次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係る内燃機関の弁機構であって、前記カム切替機構は、ガイドと、案内ピースと、にて構成されており、前記ガイドは、前記カムシャフトに挿通される円筒状であり、前記ガイドは、隣り合わせて配置された前記リフトカム及び前記円筒カムと一体かつ同軸とされて統合カムを構成しており、前記統合カムは、回転方向においては前記カムシャフトと一体となって回転し、長手方向においては、前記カムシャフトに沿って往復移動可能に前記カムシャフトに取り付けられている。そして、前記ガイドの外周面には、円周方向に沿って所定の角度にわたって形成された第１案内溝及び第２案内溝が、前記カムシャフトの長手方向において所定間隔をあけて形成されており、前記第１案内溝及び前記第２案内溝が存在しない角度領域には、円周方向に対して第１傾斜角度にて前記第１案内溝から前記第２案内溝につながる第１移動用溝と、前記第１傾斜角度とは反対方向に傾斜した第２傾斜角度にて前記第２案内溝から前記第１案内溝につながる第２移動用溝と、が形成されている。また、前記案内ピースは、前記シリンダヘッドに固定されており、前記案内ピースの先端が前記第１案内溝に差し込まれている状態では、前記ロッカーアームに前記円筒カムが対応し、前記案内ピースの先端が前記第２案内溝に差し込まれている状態では、前記ロッカーアームに前記リフトカムが対応し、前記案内ピースの先端が前記第１移動用溝に差し込まれている状態では、前記ロッカーアームに前記リフトカムが対応するように、前記統合カムを前記カムシャフトの長手方向に沿って移動させ、前記案内ピースの先端が前記第２移動用溝に差し込まれている状態では、前記ロッカーアームに前記円筒カムが対応するように、前記統合カムを前記カムシャフトの長手方向に沿って移動させ、前記統合カムの回転により、前記案内ピースの差し込み位置が、前記第１案内溝、前記第１移動用溝、前記第２案内溝、前記第２移動用溝、の順に繰り返し変わる、内燃機関の弁機構である。
【００１２】
次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の弁機構であって、前記逃がし装置は、前記リフトカムと対向する位置で前記カムシャフト回転軸線と平行なローラ回転軸線回りに回転可能に支持される伝達カムと、前記カムシャフトの回転に同期させ、前記カムシャフトが２回転した場合に前記伝達カムを１回転させる第２回転伝達機構と、を有している。そして、前記伝達カムは、前記ローラ回転軸線から外周面までの距離が、前記リフトカムの前記バルブ開維持部が対向している場合に当該バルブ開維持部に接触して前記ロッカーアームを前記所定距離だけ押し込んで前記バルブを開状態にすることを可能とする伝達有効距離にて第５回転角度範囲内で一定とされた伝達有効部と、前記ローラ回転軸線から外周面までの距離が、前記リフトカムの前記バルブ開維持部が対向している場合であっても当該バルブ開維持部に接触せず前記ロッカーアームを動作させずに前記バルブを閉状態にすることを可能とする伝達無効距離であって前記伝達有効距離よりも短い前記伝達無効距離にて第６回転角度範囲内で一定とされた伝達無効部と、を有している、内燃機関の弁機構である。
【００１３】
次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明〜第４の発明のいずれか１つに係る内燃機関の弁機構であって、前記リフトカムは、前記バルブ閉維持部及び前記リフトアップ部の間、前記リフトアップ部、前記リフトダウン部、前記リフトダウン部及び前記バルブ閉維持部の間に、回転方向において凹部の輪郭形状を有していない、内燃機関の弁機構である。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、クランクシャフト１回転でカムシャフトを１回転させるとともに逃がし装置を備える。そして、図４〜図６、または図１２〜図１４に示すように、リフトカムのリフト開始位置からリフト終了位置までの角度を１６０度〜２００度とするとともに、リフト開始位置の近傍の輪郭形状をリフト開始位置の接線に沿う形状、リフト終了位置の近傍の輪郭形状をリフト終了位置の接線に沿う形状、とする。リフト開始位置の接線とリフト終了位置の接線が互いに平行あるいはそれに近い状態になることにより、図２または図１０に示すように、最大リフト量を維持する期間をより長くすることが可能となり、吸気効率あるいは排気効率を高めることができる。
【００１５】
第２の発明によれば、図１に示すリフトカム７２と、円筒カム７４とカム切替機構（ガイド７６、案内ピース８８）にて構成された逃がし装置にて、内燃機関の弁機構を適切に実現することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、図１に示すガイド７６と案内ピース８８にて構成されたカム切替機構と、リフトカム７２と円筒カム７４とガイド７６とを一体とした統合カムにて、図７及び図８に示す動作を実現することが可能である。これにより、図３〜図６に示すリフトカム７２と円筒カム７４を用いて、図２に示すバルブ動作特性を実現することができる。また、カムシャフト上ではリフトカム以外に円筒カム、ガイドを設けるので、カムシャフト上は構造が複雑となる。しかし、カムシャフト以外では案内ピース以外を設けていないので、カムシャフト以外では構造が簡単となる。
【００１７】
第４の発明によれば、図９に示すリフトカム７３と、伝達カム８７と第２回転伝達機構（第１ベルト９１、補助シャフト９２、第２ベルト９３等）にて構成された逃がし装置にて、内燃機関の弁機構を適切に実現することができる。また、カムシャフト上ではリフトカム、第２回転伝達機構の一部以外を設けないので、カムシャフト上は構造が簡単となる。しかし、カムシャフト以外では伝達カム、第２回転伝達機構の大部分を設けるので、カムシャフト以外では構造が複雑となる。
【００１８】
第５の発明によれば、大きな径を有する砥石を用いて、軸部材及び軸受装置の剛性が非常に高い状態で、リフトカム７２、７３を、より高い生産性で研削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態における、内燃機関の弁機構の全体構成を説明する斜視図である。
【図２】第１の実施の形態の弁機構によって実現する吸気バルブ、排気バルブの動作（最大リフト量を維持する期間がより長い動作）を説明する図である。
【図３】第１の実施の形態における、円筒カムの形状の例を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態における、リフトカム（リフト開始位置からリフト終了位置までの角度＝１８０度）の形状の例を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態における、リフトカム（リフト開始位置からリフト終了位置までの角度＝１６０度）の形状の例を説明する図である。
【図６】第１の実施の形態における、リフトカム（リフト開始位置からリフト終了位置までの角度＝２００度）の形状の例を説明する図である。
【図７】第１の実施の形態において、ローラ（ロッカーアーム）に対向するカムを、円筒カムからリフトカムへと移動させる動作を説明する図である。
【図８】第１の実施の形態において、ローラ（ロッカーアーム）に対向するカムを、リフトカムから円筒カムへと移動させる動作を説明する図である。
【図９】第２の実施の形態における、内燃機関の弁機構の全体構成を説明する斜視図である。
【図１０】第２の実施の形態の弁機構によって実現する吸気バルブ、排気バルブの動作（最大リフト量を維持する期間がより長い動作）を説明する図である。
【図１１】第２の実施の形態における、伝達カムの形状の例を説明する図である。
【図１２】第２の実施の形態における、リフトカム（リフト開始位置からリフト終了位置までの角度＝１８０度）の形状の例を説明する図である。
【図１３】第２の実施の形態における、リフトカム（リフト開始位置からリフト終了位置までの角度＝１６０度）の形状の例を説明する図である。
【図１４】第２の実施の形態における、リフトカム（リフト開始位置からリフト終了位置までの角度＝２００度）の形状の例を説明する図である。
【図１５】図９をＸＶ方向から見た模式図である。
【図１６】第２の実施の形態において、図１０におけるタイミングＴ02時点の状態を説明する図である。
【図１７】第２の実施の形態において、図１０におけるタイミングＴ20時点の状態を説明する図である。
【図１８】カムを研削するための研削盤の外観の例を説明する斜視図である。
【図１９】第１の実施の形態、及び第２の実施の形態にて説明したリフトカムを、大きな径の砥石で研削する模式図である。
【図２０】図２２に示す従来の弁機構において、図２（または図１０）に示すバルブの動作を実現するためのカムの形状の例を説明する図である。
【図２１】図２０に示すカムを小さな径の砥石で研削する模式図である。
【図２２】従来の、４サイクルの内燃機関の一般的な弁機構を説明する図である。
【図２３】図２２に示す従来の弁機構において、４サイクルの内燃機関の吸気バルブ、排気バルブの、一般的な動作を説明する図である。
【図２４】図２２に示す従来の弁機構において、図２３に示すバルブの動作を実現するためのカムの形状の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。図１〜図８を用いて第１の実施の形態の内燃機関の弁機構を説明し、図９〜図１７を用いて第２の実施の形態の内燃機関の弁機構について説明する。
【００２１】
●●［第１の実施の形態（図１〜図８）］
●［弁機構の全体構成とカムの形状等（図１、図３〜図６）］
図１に示すように、内燃機関の弁機構における第１の実施の形態は、円筒状のガイド７６、リフトカム７２、円筒カム７４、案内ピース８８、クランクシャフトに同期させてクランクシャフト（図示省略）が１回転した場合にカムシャフト７０を１回転させる第１回転伝達機構（図示省略）、ローラ８５を備えたロッカーアーム８４等にて構成されている。なお、ガイド７６と案内ピース８８にてカム切替機構を構成しており、当該カム切替機構と円筒カム７４にて逃がし装置を構成している。
【００２２】
カムシャフト７０は、円筒状または円柱状の形状を有し、エンジンのシリンダヘッド（図示省略）にカムシャフト回転軸線７０Ｊ回りに回転自在に支持され、上記第１回転伝達機構によって、シリンダブロック（図示省略）に回転可能に支持されたクランクシャフト（図示省略）が１回転した場合に、当該カムシャフト７０も同期して１回転する。また第１回転伝達機構は、例えばクランクシャフトに設けられた歯車（歯数：Ｎ）と、カムシャフトに設けられた歯車（歯数：Ｎ）と、これらの歯車に架け渡されたタイミングベルト（またはタイミングチェーン）である。またカムシャフト７０の外周面には、ガイド７６の内周面に設けられたガイド側スプラインと嵌合するシャフト側スプラインが設けられている。
【００２３】
ガイド７６は、カムシャフト７０を挿通可能な円筒状の形状を有し、内周面には上記のガイド側スプラインが設けられている。またガイド７６は、図３〜図６に示すリフトカム７２と円筒カム７４と一体化されて統合カムを構成している。この統合カムは、上記のガイド側スプラインとシャフト側スプラインとの嵌合により、カムシャフト７０の回転方向においてはカムシャフト７０と一体となって回転し、カムシャフト７０の長手方向に往復移動可能である。
【００２４】
またガイド７６の外周面には、円周方向に沿って所定の角度にわたって第１案内溝７６Ａと第２案内溝７６Ｂが、所定間隔（中心間の距離が距離Ｄ１の間隔）をあけて形成されている。また図７に示すように、第１案内溝７６Ａの中心から第２案内溝７６Ｂの中心までの距離Ｄ１（カムシャフト７０の長手方向の距離）は、円筒カム７４の中心からリフトカム７２の中心までの距離と同じに設定されている。また図１、図７、図８に示すように、第１案内溝７６Ａ及び第２案内溝７６Ｂが存在しない角度範囲θａ（図１参照）には、円周方向に対して第１傾斜角度θ01（図７参照）の傾斜角度を有して第１案内溝７６Ａから第２案内溝７６Ｂにつながる第１移動用溝７６Ｃが形成されている。また第１案内溝７６Ａ及び第２案内溝７６Ｂが存在しない角度範囲（角度領域）θａには、円周方向に対して第１傾斜角度θ01とは反対方向に傾斜した第２傾斜角度θ10（図８参照）の傾斜角度を有して第２案内溝７６Ｂから第１案内溝７６Ａにつながる第２移動用溝７６Ｄが形成されている。そして第１移動用溝７６Ｃと第２移動用溝７６Ｄは、前記角度範囲θａにおいて交差するように形成されている。
【００２５】
案内ピース８８は、内燃機関のシリンダヘッドに固定されており、図１に示すように、案内軸線８８Ｊ回りに旋回可能である。案内ピース８８を案内軸線８８Ｊ回りに旋回させる旋回機構（図示省略）は、クランクシャフトの回転に同期させて案内ピース８８を旋回させる。この旋回動作については後述する。そして案内ピース８８の先端部８８Ｓは、第１案内溝７６Ａまたは第２案内溝７６Ｂまたは第１移動用溝７６Ｃまたは第２移動用溝７６Ｄのいずれかの溝に差し込まれた状態とされている。また案内ピース８８の先端部の断面形状は、例えば図７及び図８に示すように、カムシャフト７０の反回転方向に向かって先端が徐々に細くなる楔状である。
【００２６】
リフトカム７２は、図４〜図６に示すような形状を有している。図４は、リフト開始位置７２６からリフト終了位置７２７までにおけるカムシャフト回転軸線７０Ｊ回りのバルブ開維持部７２２の側の角度であるリフト角度範囲θ７＝１８０度のリフトカム７２の例を示している。また図５は、リフト角度範囲θ７＝１６０度のリフトカム７２の例を示しており、図６は、リフト角度範囲θ７＝２００度のリフトカム７２の例を示している。リフトカム７２（及び後述するリフトカム７３）におけるリフト角度範囲θ７は、約１６０度〜約２００度に設定されている。リフトカム７２は、図４〜図６に示すように、カムシャフト回転軸線７０Ｊの方向から見た場合、バルブ閉維持部７２１と、バルブ開維持部７２２と、リフトアップ部７２３と、リフトダウン部７２４と、を有している。またリフトカム７２は、カムシャフト７０と嵌合する嵌合孔７２Ｋを有している。
【００２７】
図４〜図６に示すように、カムシャフト回転軸線７０Ｊの方向から見た場合、リフトカム７２の輪郭形状は、凸部は有るが、（曲率が比較的小さな）凹部は無い形状とされている。従って、図１９に示すように、大きな径の砥石で研削することが可能であり、より高い生産性で作成することができる。
【００２８】
バルブ閉維持部７２１は、図４〜図６に示すように、第１回転角度範囲θ１内の部分であって、カムシャフト回転軸線７０Ｊからリフトカム７２の外周面までの距離が、バルブ閉距離７２Ｒにて一定とされている部分である。バルブ閉距離７２Ｒは、図１に示すロッカーアーム８４を揺動動作させずにバルブ９０を閉状態に維持する距離である。例えば第１回転角度範囲θ１は、１８０度以下である。また、前述した角度範囲θａ（図１参照）は、第１回転角度範囲θ１よりも小さい。
【００２９】
バルブ開維持部７２２は、図４〜図６に示すように、カムシャフト回転軸線７０Ｊを挟んでバルブ閉維持部７２１と対向する位置における第２回転角度範囲θ２内の部分であって、カムシャフト回転軸線７０Ｊからリフトカム７２の外周面までの距離が、バルブ開距離７２Ｖにて一定とされている部分である。バルブ開距離７２Ｖは、図１に示すロッカーアーム８４との接触部を所定距離７２Ｌだけ押し込んでバルブ９０を開状態に維持（最大リフト量で維持）する距離である。バルブ開距離７２Ｖは、バルブ閉距離７２Ｒ＋所定距離７２Ｌであって、バルブ閉距離７２Ｒよりも長い。例えば第２回転角度範囲θ２は６０度以上かつ１８０度未満である。なお、第２回転角度範囲θ２は、図２における最大リフト量の期間に相当している。
【００３０】
リフトアップ部７２３は、図４〜図６に示すように、バルブ閉維持部７２１からバルブ開維持部７２２への間にあって、カムシャフト回転軸線７０Ｊからリフトカム７２の外周面までの距離が、第３角度範囲θ３内で徐々に変化している部分である。そしてリフトアップ部７２３は、図１に示すロッカーアーム８４を、徐々に押し込んでいく部分である。リフト開始位置７２６の近傍におけるリフトアップ部７２３の輪郭形状は、バルブ閉維持部７２１におけるリフト開始位置７２６での接線に沿ってバルブ開維持部７２２に向かって延びる形状を有している。
【００３１】
リフトダウン部７２４は、図４〜図６に示すように、バルブ開維持部７２２からバルブ閉維持部７２１への間にあって、カムシャフト回転軸線７０Ｊからリフトカム７２の外周面までの距離が、第４角度範囲θ４内で徐々に変化している部分である。そしてリフトダウン部７２４は、図１に示すロッカーアーム８４を、押し込んだ状態から徐々に戻していく部分である。リフト終了位置７２７の近傍におけるリフトダウン部７２４の輪郭形状は、バルブ閉維持部７２１におけるリフト終了位置７２７での接線に沿ってバルブ開維持部７２２に向かって延びる形状を有している。
【００３２】
ここで、リフトカム７２におけるバルブ開維持部７２２の円弧の中央、またはバルブ閉維持部７２１の円弧の中央と、カムシャフト回転軸線７０Ｊとを結ぶ直線をカム基準線７２Ｓとする。そして、カム基準線７２Ｓとバルブ開維持部７２２との交点をカムトップ７２Ｔ、カム基準線７２Ｓとバルブ閉維持部７２１との交点をカムボトム７２Ｂとする。図４のリフトカム７２の場合、リフト開始位置７２６での接線と、リフト終了位置７２７での接線は、互いに平行であり、バルブ開維持部７２２の第２回転角度範囲θ２を大きくとれる。図５のリフトカム７２の場合、リフト開始位置７２６での接線と、リフト終了位置７２７での接線は、互いにほぼ平行でありながら、カムトップ７２Ｔ側で交差するよう、やや閉じた方向にあり、図４に比べて若干減るが、バルブ開維持部７２２の第２回転角度範囲θ２を大きくとれる。図６のリフトカム７２の場合、リフト開始位置７２６での接線と、リフト終了位置７２７での接線は、互いにほぼ平行でありながら、カムボトム７２Ｂ側で交差するよう、やや開いた方向にあり、図４に比べて、バルブ開維持部７２２の第２回転角度範囲θ２を大きくとれる。
【００３３】
円筒カム７４は、図３に示す形状を有しており、カムシャフト回転軸線７０Ｊから外周面までの距離が、全周にわたってバルブ閉距離７２Ｒとされている。つまり、円筒カム７４の外径は、リフトカム７２のバルブ閉維持部７２１の外径と等しい。また円筒カム７４は、カムシャフト７０と嵌合する嵌合孔７４Ｋを有している。
【００３４】
図１に示すように、リフトカム７２と円筒カム７４は、カムシャフト７０の長手方向において隣り合わせて同軸に配置されて一体とされた複合カムを構成している。そして図１に示すように、ガイド７６は、複合カムと一体かつ同軸とされて統合カムを構成している。
【００３５】
ロッカーアーム８４の一方端は、軸部材８４Ａにて、シリンダヘッドに揺動回転軸線８４Ｊ回りに揺動可能に支持されている。またロッカーアーム８４には、軸部材８４Ｂにてローラ８５が支持されている。そしてローラ８５は、ローラ回転軸線８５Ｊ回りに回転可能である。またロッカーアーム８４の他方端は、バルブ９０に接触する接触部８４Ｃを有している。
【００３６】
●［ローラ８５（ロッカーアーム８４）に対向するカムを移動させる動作の様子（図７、図８）］
以上に説明した構成により、図２に示すバルブ動作状態が実現される。なお図２において点線にて示すリフト量は、従来の弁機構の動作によるリフト量（図２３に示すリフト量）である。図２における［吸気バルブの動作特性］を例として説明すると、まず、クランクシャフトと同期させてクランクシャフト１回転に対してカムシャフト７０を１回転させる。そして、クランクシャフトの回転角度が、約２７０度の位置（タイミングＴ10にて示す位置）から約６３０度の位置（タイミングＴ01にて示す位置）の３６０度の期間（カムシャフト７０の１回転）では、ロッカーアームに円筒カム７４を対向させる。またクランクシャフトの回転角度が、約６３０度の位置（タイミングＴ01にて示す位置）から７２０度（再び０度にリセット）を経て約２７０度の位置（タイミングＴ10にて示す位置）の３６０度の期間（カムシャフト７０の１回転）では、ロッカーアームにリフトカム７２を対向させる。つまり、タイミングＴ10にて、ロッカーアームに対向するカムを、リフトカム７２から円筒カム７４に変更し、タイミングＴ01にて、ロッカーアームに対向するカムを、円筒カム７４からリフトカム７２に変更する。このように、カムシャフト７０が１回転する毎に、リフトカム７２の動作をロッカーアームに伝達しないようにリフトカム７２をロッカーアームに対して逃がすこと（この場合、円筒カム７４をロッカーアームに対向させること）と、リフトカム７２の動作をロッカーアームに伝達すること（この場合、リフトカム７２をロッカーアームに対向させること）と、を交互に繰り返す逃がし装置（円筒カム７４とガイド７６と案内ピース８８）を有している。
【００３７】
●［タイミングＴ01にて、ローラ８５（ロッカーアーム）に対向するカムを円筒カム７４からリフトカム７２へと変更する動作（図７）］
図７は、図２におけるタイミングＴ01直前――＞タイミングＴ01時点――＞タイミングＴ01直後、の状態の例を示しており、ロッカーアーム（ローラ８５）に対向するカムを、円筒カム７４からリフトカム７２へと変更する動作を示している。
【００３８】
タイミングＴ01直前では、図７における「Ｔ01直前」に示すように、案内ピース８８の先端部８８Ｓは、第１案内溝７６Ａから第１移動用溝７６Ｃにさしかかっている。この「Ｔ01直前」では、（）内に示すように、リフトカム７２のカムボトム７２Ｂは、ローラ８５に接触する直前の位置にある。この「Ｔ01直前」では、先端部８８Ｓが、まだ第１案内溝７６Ａにあるので、ローラ８５（ロッカーアーム）には、円筒カム７４が対向している。
【００３９】
タイミングＴ01時点では、図７における「Ｔ01時点」に示すように、案内ピース８８の先端部８８Ｓは、第１移動用溝７６Ｃの長手方向の中間にさしかかっている。この「Ｔ01時点」では、（）内に示すように、リフトカム７２のカムボトム７２Ｂは、ローラ８５に接触する位置にある。この「Ｔ01時点」では、先端部８８Ｓが、第１移動用溝７６Ｃと第２移動用溝７６Ｄが交差する位置にあり、統合カム（ガイド７６＋円筒カム７４＋リフトカム７２）は、先端部８８Ｓと第１移動用溝７６Ｃによって、図中の左方向に移動中である。そして「Ｔ01時点」では、ローラ８５（ロッカーアーム）には、円筒カム７４とリフトカム７２の両方が対向している。なお、「Ｔ01直前」から「Ｔ01時点」の間に、案内ピース８８（及び先端部８８Ｓ）は、図示省略した旋回機構によって、第１傾斜角度θ01を有するように旋回される。
【００４０】
タイミングＴ01直後では、図７における「Ｔ01直後」に示すように、案内ピース８８の先端部８８Ｓは、第１移動用溝７６Ｃから第２案内溝７６Ｂにさしかかっている。この「Ｔ01直後」では、（）内に示すように、リフトカム７２のカムボトム７２Ｂは、ローラ８５に接触を終えた直後の位置にある。この「Ｔ01直後」では、先端部８８Ｓが、第２案内溝７６Ｂにあるので、ローラ８５（ロッカーアーム）には、リフトカム７２が対向している。なお、「Ｔ01時点」から「Ｔ01直後」の間に、案内ピース８８（及び先端部８８Ｓ）は、図示省略した旋回機構によって、第１傾斜角度θ01を有する状態から傾斜角度が無い状態（楔の先端がカムシャフト回転方向の反対方向を向いた状態）へと戻される。
【００４１】
このように、リフトカム７２のバルブ閉維持部７２１がローラ８５（ロッカーアーム）に対向している第１回転角度範囲θ１において、ローラ８５（ロッカーアーム）に対向するカムを円筒カム７４からリフトカム７２へと変更する動作が行われる。
【００４２】
●［タイミングＴ10にて、ローラ８５（ロッカーアーム）に対向するカムをリフトカム７２から円筒カム７４へと変更する動作（図８）］
図８は、図２におけるタイミングＴ10直前――＞タイミングＴ10時点――＞タイミングＴ10直後、の状態の例を示しており、ロッカーアーム（ローラ８５）に対向するカムを、リフトカム７２から円筒カム７４へと変更する動作を示している。
【００４３】
タイミングＴ10直前では、図８における「Ｔ10直前」に示すように、案内ピース８８の先端部８８Ｓは、第２案内溝７６Ｂから第２移動用溝７６Ｄにさしかかっている。この「Ｔ10直前」では、（）内に示すように、リフトカム７２のカムボトム７２Ｂは、ローラ８５に接触する直前の位置にある。この「Ｔ10直前」では、先端部８８Ｓが、まだ第１案内溝７６Ｂにあるので、ローラ８５（ロッカーアーム）には、リフトカム７２が対向している。
【００４４】
タイミングＴ10時点では、図８における「Ｔ10時点」に示すように、案内ピース８８の先端部８８Ｓは、第２移動用溝７６Ｄの長手方向の中間にさしかかっている。この「Ｔ10時点」では、（）内に示すように、リフトカム７２のカムボトム７２Ｂは、ローラ８５に接触する位置にある。この「Ｔ10時点」では、先端部８８Ｓが、第１移動用溝７６Ｃと第２移動用溝７６Ｄが交差する位置にあり、統合カム（ガイド７６＋円筒カム７４＋リフトカム７２）は、先端部８８Ｓと第２移動用溝７６Ｄによって、図中の右方向に移動中である。そして「Ｔ10時点」では、ローラ８５（ロッカーアーム）には、円筒カム７４とリフトカム７２の両方が対向している。なお、「Ｔ10直前」から「Ｔ10時点」の間に、案内ピース８８（及び先端部８８Ｓ）は、図示省略した旋回機構によって、第２傾斜角度θ10（第１傾斜角度θ01（図７参照）とは反対方向の傾斜）を有するように旋回される。
【００４５】
タイミングＴ10直後では、図８における「Ｔ10直後」に示すように、案内ピース８８の先端部８８Ｓは、第２移動用溝７６Ｄから第１案内溝７６Ａにさしかかっている。この「Ｔ10直後」では、（）内に示すように、リフトカム７２のカムボトム７２Ｂは、ローラ８５に接触を終えた直後の位置にある。この「Ｔ10直後」では、先端部８８Ｓが、第１案内溝７６Ａにあるので、ローラ８５（ロッカーアーム）には、円筒カム７４が対向している。なお、「Ｔ10時点」から「Ｔ10直後」の間に、案内ピース８８（及び先端部８８Ｓ）は、図示省略した旋回機構によって、第２傾斜角度θ10を有する状態から傾斜角度が無い状態（楔の先端がカムシャフト回転方向の反対方向を向いた状態）へと戻される。
【００４６】
このように、リフトカム７２のバルブ閉維持部７２１がローラ８５（ロッカーアーム）に対向している第１回転角度範囲θ１において、ローラ８５（ロッカーアーム）に対向するカムをリフトカム７２から円筒カム７４へと変更する動作が行われる。案内ピース８８は、シリンダヘッドに対して旋回のみ可能に取り付けられており、案内ピース８８の先端部８８Ｓが第１案内溝７６Ａに差し込まれている状態では、ロッカーアーム（ローラ８５）に対向する位置には、円筒カム７４が維持される。また先端部８８Ｓが第２案内溝７６Ｂに差し込まれている状態では、ロッカーアーム（ローラ８５）に対向する位置には、リフトカム７２が維持される。また先端部８８Ｓが第１移動用溝７６Ｃに差し込まれている状態では、ロッカーアーム（ローラ８５）に対向する位置にリフトカム７２が来るように、統合カムをカムシャフト７０の長手方向に沿って移動させる。また先端部８８Ｓが第２移動用溝７６Ｄに差し込まれている状態では、ロッカーアーム（ローラ８５）に対向する位置に円筒カム７４が来るように、統合カムをカムシャフト７０の長手方向に沿って移動させる。そして案内ピース８８の先端部８８Ｓの差し込み位置は、統合カムの回転により、第１案内溝７６Ａ、第１移動用溝７６Ｃ、第２案内溝７６Ｂ、第２移動用溝７６Ｄ、の順に繰り返して第１案内溝７６Ａに戻る。
【００４７】
●●［第２の実施の形態（図９〜図１７）］
●［弁機構の全体構成とカムの形状等（図９、図１１〜図１５）］
図９に示すように、内燃機関の弁機構における第２の実施の形態は、リフトカム７３、クランクシャフトに同期させてクランクシャフトが１回転した場合にカムシャフト７０を１回転させる第１回転伝達機構（図示省略）、第１ベルト９１（またはチェーンやギア等）、補助シャフト９２、第２ベルト９３（またはチェーンやギア等）、テンションローラ９４、伝達カム８７を備えたロッカーアーム８６等にて構成されている。なお、伝達カム８７と第２回転伝達機構（第１ベルト９１、補助シャフト９２、第２ベルト９３、テンションローラ９４）にて逃がし装置を構成している。なお図１５は、図９をＸＶ方向から見た場合における、各部材の位置と回転の伝達経路の模式図を示している。
【００４８】
カムシャフト７０は、第１の実施の形態と同様、円筒状または円柱状の形状を有し、エンジンのシリンダヘッド（図示省略）にカムシャフト回転軸線７０Ｊ回りに回転自在に支持され、上記第１回転伝達機構によって、シリンダブロック（図示省略）に回転可能に支持されたクランクシャフト（図示省略）が１回転した場合に、当該カムシャフト７０も同期して１回転する。なお、第２の実施の形態のカムシャフト７０には、第１の実施の形態のガイドに嵌合するスプラインは無い。また第１回転伝達機構は、第１の実施の形態と同様である。
【００４９】
リフトカム７３は、図１２〜図１４に示すような形状を有しており、カムシャフト７０に嵌合固定される嵌合孔を有している。あるいはリフトカム７３は、カムシャフト７０と一体化されていてもよい。図１２〜図１４は、カムシャフト７０と一体化されたリフトカム７３の例を示しており、図１２は、リフト開始位置７２６からリフト終了位置７２７までのリフト角度範囲θ７＝１８０度のリフトカム７３の例を示している。また図１３は、リフト角度範囲θ７＝１６０度のリフトカム７３の例を示しており、図１４は、リフト角度範囲θ７＝２００度のリフトカム７３の例を示している。なお、リフトカム７３の外周面の輪郭形状であるバルブ閉維持部７２１、バルブ開維持部７２２、リフトアップ部７２３、リフトダウン部７２４は、第１の実施の形態のリフトカム７２（図４〜図６参照）と同様であるので説明を省略する。
【００５０】
伝達カム８７は、図１１に示すような形状を有している。伝達カム８７は、図９に示すようにロッカーアーム８６に取り付けられ、ローラ回転軸線８７Ｊ回りに回転可能である。また伝達カム８７は、カムシャフト回転軸線７０Ｊの方向から見た場合、伝達有効部８７２と、伝達無効部８７１と、を有している。また伝達カム８７は、補助シャフト９２からの回転を伝達するための円柱状（または円筒状）のプーリ部８７Ａを有している。伝達カム８７は、第１ベルト９１と補助シャフト９２と第２ベルト９３を介してカムシャフト７０の回転に同期して回転し、カムシャフト７０が２回転した場合に１回転する。つまり、図１５に示す模式図において、カムシャフト７０の径７０Ｒは、補助シャフト９２の径９２Ｒと等しい。従って、カムシャフト７０は、第１ベルト９１を介して、補助シャフト９２を回転させ、カムシャフト７０が１回転すると補助シャフト９２も１回転する。そして補助シャフト９２における小径部９２Ａは、第２ベルト９３を介して伝達カム８７を回転させる。補助シャフト９２の小径部９２Ａの径９２ＡＲは、伝達カム８７のプーリ部８７Ａの径８７ＡＲの１／２であり、補助シャフト９２（小径部９２Ａ）が２回転した場合に伝達カム８７を１回転させる。従って、カムシャフト７０が２回転すると、伝達カム８７を１回転させる。
【００５１】
図１２〜図１４、図１１に示すように、カムシャフト回転軸線７０Ｊの方向から見た場合、リフトカム７３の輪郭形状、及び伝達カム８７の輪郭形状は、（曲率が比較的小さな）凸部は有るが、凹部は無い形状とされている。従って、図１９に示すように、大きな径の砥石で研削することが可能であり、より高い生産性で作成することができる。
【００５２】
伝達有効部８７２は、図１１に示すように、第５回転角度範囲θ５内の部分であって、ローラ回転軸線８７Ｊから伝達カム８７の外周面までの距離が、リフトカム７３のバルブ開維持部７２２が対向している場合にバルブ開維持部７２２に接触してロッカーアーム８６を所定距離７２Ｌだけ押し込んでバルブ９０を開状態にすることを可能とする伝達有効距離８７Ｖにて一定とされている。伝達有効距離８７Ｖは、伝達無効距離８７Ｒ＋所定距離７２Ｌ＋ΔＬに設定されている。なおΔＬは、図１６に示すように、伝達カム８７の伝達無効部８７１と、リフトカム７３のバルブ開維持部７２２とが対向している場合にできる隙間の距離である。なお第５回転角度範囲θ５は、ほぼ１８０度である。
【００５３】
伝達無効部８７１は、図１１に示すように、第６回転角度範囲θ６内の部分であって、ローラ回転軸線８７Ｊから伝達カム８７の外周面までの距離が、リフトカム７３のバルブ開維持部７２２が対向している場合であっても、バルブ開維持部７２２に接触せずロッカーアーム８６を動作させずにバルブ９０を閉状態にすることを可能とする伝達無効距離８７Ｒにて一定とされている。伝達無効距離８７Ｒは伝達有効距離８７Ｖよりも短い。
【００５４】
ここで、伝達カム８７における伝達有効部８７２の円弧の中央、または伝達無効部８７１の円弧の中央と、ローラ回転軸線８７Ｊとを結ぶ直線をカム基準線８７Ｓとする。そして、カム基準線８７Ｓと伝達有効部８７２との交点をカムトップ８７Ｔ、カム基準線８７Ｓと伝達無効部８７１との交点をカムボトム８７Ｂとする。
【００５５】
補助シャフト９２は、カムシャフト回転軸線７０Ｊと平行な補助シャフト回転軸線９２Ｊ回りに回転可能に支持され、第１ベルト９１等の伝達部材によって、カムシャフト７０と同期して回転され、カムシャフト７０が１回転した場合に１回転される。また第２ベルト９３には、ロッカーアーム８６が揺動しても第２ベルト９３がたわむ（または延びる）ことを防止するテンションローラ９４が設けられている。
【００５６】
ロッカーアーム８６の一方端は、軸部材８６Ａにて、揺動回転軸線８６Ｊ回りに揺動可能に支持されている。またロッカーアーム８６には、伝達カム８７が回転可能に支持されている。そして伝達カム８７は、ローラ回転軸線８７Ｊ回りに回転可能である。またロッカーアーム８６の他方端は、バルブ９０に接触する接触部８６Ｃを有している。
【００５７】
●［リフトカム７３のバルブ開維持部７２２を有効または無効とする動作の様子（図１６、図１７）］
以上に説明した構成により、図１０に示すバルブ動作状態が実現される。なお図１０において点線にて示すリフト量は、従来の弁機構の動作によるリフト量（図２３に示すリフト量）である。図１０における［吸気バルブの動作特性］を例として説明すると、まず、クランクシャフトと同期させてクランクシャフト１回転に対してカムシャフト７０を１回転させる。そして、クランクシャフトの回転角度が、約２７０度の位置（タイミングＴ10にて示す位置）から約６３０度の位置（タイミングＴ01にて示す位置）の３６０度の期間（カムシャフト７０の１回転）では、リフトカムに対して伝達カムの伝達無効部８７１を対向させる（図１６参照）。またクランクシャフトの回転角度が、約６３０度の位置（タイミングＴ01にて示す位置）から７２０度（再び０度にリセット）を経て約２７０度の位置（タイミングＴ10にて示す位置）の３６０度の期間（カムシャフト７０の１回転）では、リフトカムに対して伝達カムの伝達有効部８７２を対向させる（図１７参照）。つまり、カムシャフト７０が１回転する毎に、リフトカム７３の動作をロッカーアームに伝達しないようにリフトカム７３をロッカーアームに対して逃がすこと（この場合、伝達カム８７の伝達無効部８７１をリフトカム７３に対向させること）と、リフトカム７３の動作をロッカーアームに伝達すること（この場合、伝達カム８７の伝達有効部８７２をリフトカム７３に対向させること）と、を交互に繰り返す逃がし装置を有している。なお、逃がし装置は、伝達カム８７と、第２回転伝達機構にて構成されている。そして第２回転伝達機構は、カムシャフト７０が２回転した場合に伝達カムを１回転させる機構であり、図９における第１ベルト９１、補助シャフト９２、第２ベルト９３にて構成されている。
【００５８】
●［伝達カム８７の伝達無効部８７１がリフトカム７３と対向している場合（図１６）］
図１０における［吸気バルブの動作特性］を例として説明する。クランクシャフトの回転角度が、約２７０度の位置（タイミングＴ10にて示す位置）から約６３０度の位置（タイミングＴ01にて示す位置）の３６０度の期間（カムシャフト７０の１回転）では、伝達カム８７の伝達無効部８７１がリフトカム７３に対向している。この期間（伝達無効期間）におけるタイミングＴ02の状態を図１６に示す。図１６に示すように、タイミングＴ02では、リフトカム７３のバルブ開維持部７２２が伝達カム８７に対向しても、リフトカム７３と伝達カム８７は接触せず、隙間ΔＬがあり、ロッカーアーム８６は押し込まれず、バルブ９０は閉状態が維持される。また図示省略するが、リフトカム７３のバルブ閉維持部７２１が伝達カム８７に対向しても、リフトカム７３と伝達カム８７は接触せず、ロッカーアーム８６は押し込まれず、バルブ９０は閉状態が維持される。
【００５９】
●［伝達カム８７の伝達有効部８７２がリフトカム７３と対向している場合（図１７）］
図１０における［吸気バルブの動作特性］を例として説明する。クランクシャフトの回転角度が、約６３０度の位置（タイミングＴ01にて示す位置）から７２０度（再び０度にリセット）を経て約２７０度の位置（タイミングＴ10にて示す位置）の３６０度の期間（カムシャフト７０の１回転）では、伝達カム８７の伝達有効部８７２がリフトカム７３に対向している。この期間（伝達有効期間）におけるタイミングＴ20の状態を図１７に示す。図１７に示すように、タイミングＴ20では、リフトカム７３のバルブ開維持部７２２が伝達カム８７に対向すれば、リフトカム７３と伝達カム８７は接触し、ロッカーアーム８６は押し込まれてバルブ９０を開状態にする。また図示省略するが、リフトカム７３のバルブ閉維持部７２１が伝達カム８７に対向した場合では、リフトカム７３と伝達カム８７は接触せず、ロッカーアーム８６は押し込まれず、バルブ９０は閉状態とされる。
【００６０】
なお、ロッカーアーム８６が押し込まれた場合、補助シャフト９２に対する伝達カム８７の位置が変化して第２ベルト９３が延ばされる力が発生する。しかし、テンションローラ９４が有ることにより、第２ベルト９３が延びる（またはたわむ）ことは無い。
【００６１】
以上、第１、第２の実施の形態の弁機構は、内燃機関（エンジン）の吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも一方のバルブを動作させる弁機構である。第１の実施の形態では、クランクシャフト１回転でカムシャフトを１回転させ、カムシャフト１回転毎にリフトカムと円筒カムを交互にロッカーアームに対向させ、リフトカムのリフト角度範囲θ７を１６０度〜２００度としている。これにより、図２に示すバルブ動作を実現して最大リフト量を維持する期間をより長くし、吸気効率、排気効率を向上させることができる。また第２の実施の形態では、クランクシャフト１回転でカムシャフトを１回転させ、カムシャフト２回転で伝達カムを１回転させ、カムシャフト１回転毎に伝達カムの伝達有効部と伝達無効部を交互にリフトカムに対向させ、リフトカムのリフト角度範囲θ７を１６０度〜２００度としている。これにより、図１０に示すバルブ動作を実現して最大リフト量を維持する期間をより長くし、吸気効率、排気効率を向上させることができる。カムの形状は、図３〜図６（第１の実施の形態）に示した円筒カム７４及びリフトカム７２、または図１１〜図１４（第２の実施の形態）に示した伝達カム８７及びリフトカム７３のとおりであり、輪郭形状は、凸部は有るが、（曲率が小さな）凹部は無い形状であり、後述するように、大きな径の砥石にて、より高い生産性で作成することができる。
【００６２】
●［カムを研削する研削盤と、カムの形状（図１８〜図２１）］
図１８に、カムを研削する研削盤２の外観の例を示す。図中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交しており、Ｙ軸方向は鉛直上方を示している。研削盤２は、基台１０に対してＸ軸方向に往復移動可能なテーブル２０と、基台１０に対してＺ軸方向に往復移動可能な砥石台５０を有している。テーブル２０には、主軸台３０と心押台４０が載置されており、主軸台４０のセンタ３２と心押台４０のセンタ４２との間にワークＷ（この場合、カムシャフト）が支持されている。なおセンタ３２の中心軸線とセンタ４２の中心軸線は、主軸回転軸線３１Ｊと一致している。ワークＷは、駆動金具３３を介して主軸３１によって、主軸回転軸線３１Ｊ回りに回転される。また、砥石台５０には、砥石回転軸線５５Ｊ回りに回転する砥石５５が設けられている。そして、制御装置６０は、砥石５５に研削対象のカムＣ１〜Ｃ４が対向するようにテーブル２０をＸ軸方向に移動させ、ワークＷに切り込むように砥石台５０をＺ軸方向に移動させ、カムＣ１〜Ｃ４の外周面を研削している。
【００６３】
図２２に示す従来の弁機構を用いて、図２（または図１０）に示すバルブの動作特性を実現しようとした場合、カムの形状は、図２０に示すように、突出部２３０Ａを有するカム２３０でなければならない。このカム２３０は、リフトカム７２、７３と比較して、湾曲凹部２３０Ｂを有している。この湾曲凹部２３０Ｂは、研削盤を用いてカムを研削する際、以下に説明するように生産性が低く、あまり好ましい形状ではない。図２０に示すカム２３０を研削する場合、曲率が小さな湾曲凹部２３０Ｂを研削するために、図２１に示すように径５５Ｒが非常に小さな砥石５５を用いて研削しなければならない。この場合、砥石５５を回転可能に支持する軸部材５４及び軸受装置を、充分細くしなければならないので、非常に剛性が低い軸部材５４及び軸受装置を用いなければならない。従って、切り込み量を非常に小さくして研削しなければならず、カム２３０を研削する時間が非常に長くなり、生産性が低い。
【００６４】
これに対して、上述したリフトカム７２、リフトカム７３は、（バルブ閉維持部７２１）、バルブ閉維持部７２１及びリフトアップ部７２３の間、リフトアップ部７２３、（リフトアップ部７２３及びバルブ開維持部７２２の間）、（バルブ開維持部７２２）、（バルブ開維持部７２２及びリフトダウン部７２４の間）、リフトダウン部７２４、リフトダウン部７２４及びバルブ閉維持部７２１の間に、回転方向において凹部の輪郭形状を有していない。従って、図１９に示すように径５５Ｒが非常に大きな砥石５５を用いて研削することができる。この場合、砥石５５を回転可能に支持する軸部材５４及び軸受装置を、充分太く高い剛性を有する軸部材５４及び充分剛性が高い大きな軸受装置とすることが可能である。この場合、軸部材５４及び軸受装置の剛性が高いので、大きな切り込み量で短時間にカムを研削することができる。また、伝達カム８７もリフトカム７３と同様、回転方向において凹部の輪郭形状を有していない。従って、伝達カム８７も、リフトカム７３と同様、大きな径の砥石で短時間に研削することができる。従って、より高い生産性でカムを作成することができる。
【００６５】
本発明の内燃機関の弁機構の構成、構造、形状等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
【００６６】
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６７】
２        研削盤
１０      基台
２０      テーブル
３０      主軸台
３１      主軸
３２      センタ
３１Ｊ    主軸回転軸線
３３      駆動金具
４０      心押台
４２      センタ
５０      砥石台
５４      軸部材（砥石軸）
５５      砥石
５５Ｊ    砥石回転軸線
７０      カムシャフト
７０Ｊ    カムシャフト回転軸線
７２      リフトカム
７２１    バルブ閉維持部
７２２    バルブ開維持部
７２３    リフトアップ部
７２４    リフトダウン部
７２６    リフト開始位置
７２７    リフト終了位置
７２Ｒ    バルブ閉距離
７２Ｖ    バルブ開距離
７３      リフトカム
７４      円筒カム
７６      ガイド
７６Ａ    第１案内溝
７６Ｂ    第２案内溝
７６Ｃ    第１移動用溝
７６Ｄ    第２移動用溝
８４、８６    ロッカーアーム
８４Ｊ、８６Ｊ    揺動回転軸線
８５      ローラ
８５Ｊ    ローラ回転軸線
８７      伝達カム
８７１    伝達無効部
８７２    伝達有効部
８７Ａ    プーリ部
８７Ｊ    ローラ回転軸線
８７Ｒ    伝達無効距離
８７Ｖ    伝達有効距離
８８      案内ピース
８８Ｊ    案内軸線
８８Ｓ    先端部
９０      バルブ
９１      第１ベルト
９２      補助シャフト
９２Ａ    小径部
９２Ｊ    補助シャフト回転軸線
９３      第２ベルト
９４      テンションローラ
θ１      第１回転角度範囲
θ２      第２回転角度範囲
θ３      第３回転角度範囲
θ４      第４回転角度範囲
θ５      第５回転角度範囲
θ６      第６回転角度範囲
θ７      リフト角度範囲
θａ      第１案内溝７６Ａ及び第２案内溝７６Ｂが存在しない角度範囲（角度領域）
θ01      第１傾斜角度
θ10      第２傾斜角度
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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