(57)【要約】【課題】  既存の装置の構成を極力維持しつつ、機関バルブのバルブ特性を高精度に制御することが可能なエンジンの可変動弁機構を提供する。【解決手段】  可変動弁機構は、気筒毎に設けられた仲介駆動機構を備えている。各仲介駆動機構は、入力アーム３６と、その軸線方向の両側に第１出力アーム４１及び第２出力アーム４２とを備えている。第１出力アーム４１に設けられたヘリカルスプライン４１ｂのねじれ角θ１は、第２出力アーム４２に設けられたヘリカルスプライン４２ｃのねじれ角θ２よりも大きく設定されている。【選択図】      図７
2005337072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのカムシャフトとは異なる軸を支点として揺動可能に設けられた入力アーム及びほぼ同一形状からなる複数の出力アームと、
アクチュエータにより前記軸の軸線方向へ移動可能に設けられ、前記入力アームと前記各出力アームとに対応した部分を有して一体形成されたスライダギアとを備え、
前記カムシャフトに設けられた回転カムによる前記入力アームの揺動を、前記スライダギアを介して前記各出力アームに伝達することで各出力アームに対応する機関バルブを駆動すると共に、前記入力アームの内周側に設けられた入力ヘリカルスプライン及び前記各出力アームの内周側に設けられた出力ヘリカルスプラインと、前記スライダギアの外周側に設けられた対応する各ヘリカルスプラインとを噛合させて同スライダギアを軸線方向へ移動させることにより、前記入力アームと前記各出力アームとの相対位相差を変更し、前記機関バルブのバルブ特性を変更するエンジンの可変動弁機構において、
一方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインと、他方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインとを、各出力ヘリカルスプラインのねじれ角が互いに異なるように形成したことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。
【請求項２】
前記両出力アームに対応する機関バルブのリフト量を小さくする方向に前記スライダギアを最大量移動させた初期状態において、一方の出力アームのノーズを他方の出力アームのノーズよりも前記両機関バルブを押し下げる側に配置すると共に、一方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインのねじれ角を他方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインのねじれ角よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの可変動弁機構。
【請求項３】
前記他方の出力アームには、前記機関バルブを駆動させない滑り部が前記一方の出力アームよりも前記軸の軸周りに大きく設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに設けられた機関バルブのリフト量やリフトタイミング等のバルブ特性を可変とするエンジンの可変動弁機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの運転状態に応じて、吸気バルブや排気バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁機構が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この可変動弁機構によれば、例えば低回転低負荷域では、吸気バルブのリフト量を小さくし、吸入空気量を制御することによって、燃費の改善を図ることができる。又、高回転高負荷域では、吸気バルブのリフト量を大きくし、吸気充填効率を向上させることによって、出力の向上を図ることもできる。
【０００３】
上記可変動弁機構は、支持パイプ、コントロールシャフト、入力アーム、同一形状からなる複数の出力アーム、及びスライダギアを備えている。コントロールシャフトは、アクチュエータの駆動力をスライダギアに伝達するためのもので、支持パイプ内に挿入支持されている。支持パイプには、スライダギアが軸線方向へ移動可能に支持されている。又、スライダギアの外周面に設けられたヘリカルスプラインには、入力アーム及び出力アームの内周面に設けられた対応する各ヘリカルスプラインが噛合されている。こうして、入力アーム及び出力アームは、スライダギアを介し、支持パイプを支点として揺動可能に取り付けられている。又、各出力アームと吸気バルブとの間にはロッカーアームが介在されており、吸気バルブはバルブスプリングにより常時上方（閉弁方向）へ付勢されている。
【０００４】
上記構成の可変動弁機構では、エンジンのカムシャフトに設けられた回転カムによって入力アームが揺動されると、この揺動がスライダギアを介して出力アームに伝達される。そして、出力アームのノーズによってロッカーアームが下方へ揺動されると、機関バルブがバルブスプリングの付勢力に抗して押下げられる。更に、この可変動弁機構においては、アクチュエータが駆動し、コントロールシャフトが軸線方向へ移動することによって、入力アームと各出力アームとの相対位相差が変更されて、吸気バルブのリフト量が変更される。又、近年、自動車の高性能化、低燃費化等の要求が益々強くなっている。それに伴い、可変動弁機構においては、エンジンの運転状態に応じて機関バルブのバルブ特性をより高精度に制御することが求められている。
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【特許文献２】特開２００１−２３４７１９号公報
【特許文献３】特開平７−３３２０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記可変動弁機構においては、入力アームに対する各出力アームの相対位相差は同じであるため、各出力アームに対応する吸気バルブのリフト量は等しくなる。この場合、一方の吸気バルブのバルブ特性のみを変化させることができないため、機関バルブのバルブ特性をより高精度に制御するには、吸入空気量をより厳密に調節可能な制御機器を導入したり、センサの感度を高めたりする等の手段を講じなければならなかった。これにより、可変動弁機構においては、大幅な設計変更を伴うことや、部品コストの上昇を招くといった問題があった。尚、複数の機関バルブのうち一方を閉弁し、他方を開弁する制御を行うことによりバルブ特性を高精度に制御可能な可変動弁機構が提案されている（例えば、特許文献２、３参照。）。しかしながら、特許文献２、３に記載の方法を、上記可変動弁機構の構成にそのまま適用させることは非常に困難である。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、既存の装置の構成を極力維持しつつ、機関バルブのバルブ特性を高精度に制御することが可能なエンジン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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、エンジンのカムシャフトとは異なる軸を支点として揺動可能に設けられた入力アーム及びほぼ同一形状からなる複数の出力アームと、アクチュエータにより前記軸の軸線方向へ移動可能に設けられ、前記入力アームと前記各出力アームとに対応した部分を有して一体形成されたスライダギアとを備え、前記カムシャフトに設けられた回転カムによる前記入力アームの揺動を、前記スライダギアを介して前記各出力アームに伝達することで各出力アームに対応する機関バルブを駆動すると共に、前記入力アームの内周側に設けられた入力ヘリカルスプライン及び前記各出力アームの内周側に設けられた出力ヘリカルスプラインと、前記スライダギアの外周側に設けられた対応する各ヘリカルスプラインとを噛合させて同スライダギアを軸線方向へ移動させることにより、前記入力アームと前記各出力アームとの相対位相差を変更し、前記機関バルブのバルブ特性を変更するエンジンの可変動弁機構において、一方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインと、他方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインとを、各出力ヘリカルスプラインのねじれ角が互いに異なるように形成したことをその要旨とする。
【０００８】
この構成によれば、一方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインのねじれ角と、他方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインのねじれ角とが互いに異なるため、スライダギアを軸線方向へ移動させるに伴い変更される入力アームと各出力アームとの相対位相差を、一方の出力アームと他方の出力アームとで異ならせることができる。これにより、一方の吸気バルブのバルブ特性のみを変化させることができ、入力アームに対する各出力アームの相対位相差が同じである従来の構成と比べ、全体の吸入空気量を木目細かく制御することが可能となる。しかも、出力ヘリカルスプラインのねじれ角を異ならせただけの構成であるため、既存の装置に対し大幅な設計変更を伴うこともない。従って、既存の装置の構成を極力維持しつつ、機関バルブのバルブ特性を高精度に制御することが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記両出力アームに対応する機関バルブのリフト量を小さくする方向に前記スライダギアを最大量移動させた初期状態において、一方の出力アームのノーズを他方の出力アームのノーズよりも前記両機関バルブを押し下げる側に配置すると共に、一方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインのねじれ角を他方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインのねじれ角よりも小さくしたことをその要旨とする。
【００１０】
この構成によれば、一方の出力アームのノーズが他方の出力アームのノーズよりも両機関バルブを押し下げる側に配置されているため、初期状態からスライダギアを一定距離移動させるまでの間、一方の出力アームに対応する機関バルブのリフト量を、他方の出力アームに対応する機関バルブのリフト量よりも大きくすることができる。つまり、他方の出力アームに対応する機関バルブのリフト量を小さく保持しながら、一方の出力アームに対応する機関バルブによって全体の吸入空気量を増加させることが可能となる。又、一方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインのねじれ角が他方の出力アームに設けられた出力ヘリカルスプラインのねじれ角よりも小さいため、他方の出力アームに対応する機関バルブのリフト量を、一方の出力アームに対応する機関バルブのリフト量よりも速く変化させることができる。これにより、両出力アームに対応する機関バルブのリフト量を大きくする方向にスライダギアを移動させるに伴い、各出力アームに対応する機関バルブのリフト量を近づけることができ、全体の吸入空気量を最大限確保することが容易となる。尚、ヘリカルスプラインのねじれ角とは、入力アーム及び出力アームの支点となる軸の軸線方向に対するヘリカルスプラインの角度を言うものとする。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記他方の出力アームには、前記機関バルブを駆動させない滑り部が前記一方の出力アームよりも前記軸の軸周りに大きく設定されていることをその要旨とする。
【００１２】
この構成によれば、他方の出力アームには、機関バルブを駆動させない滑り部が一方の出力アームよりも軸周りに大きく設定されているため、入力アームに対し各出力アームを相対回転させる際に、他方の出力アームに対応する機関バルブを駆動させることなく、一方の出力アームに対応する機関バルブのみを駆動させることが可能となる。つまり、初期状態からスライダギアを軸線方向に一定距離移動させるまでの間、他方の出力アームに対応する機関バルブのみを閉弁状態又は略閉弁状態に保持することが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の可変動弁機構をガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）に適用した一実施形態について、図１〜図１７を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、エンジン１１はシリンダヘッド１２と、複数の気筒１３を有するシリンダブロック１４とを備えている。各気筒１３内には、ピストン１５が往復動可能に収容されている。各ピストン１５は、コネクティングロッドを介し出力軸であるクランクシャフト１０に連結されている。各ピストン１５の往復動は、コネクティングロッドによって回転運動に変換された後、クランクシャフト１０に伝達される。
【００１４】
エンジン１１には、ピストン１５と気筒１３とシリンダヘッド１２とによって囲まれた空間が燃焼室１６として形成されている。シリンダヘッド１２には、各燃焼室１６に連通する吸気ポート１７及び排気ポート１８が気筒１３毎に一対ずつ設けられている。これらの吸・排気ポート１７，１８を開閉するために、シリンダヘッド１２には、気筒１３毎に機関バルブとしての一対の吸気バルブ２１ａ、２１ｂと、一対の排気バルブ２２ａ，２２ｂとが往復動可能に支持されている。吸気バルブ２１ａ，２１ｂ、排気バルブ２２ａ，２２ｂは、バルブスプリング２３によって常に上方、即ち吸・排気ポート１７，１８を閉じる閉弁方向へ付勢されている。
【００１５】
シリンダヘッド１２における吸気バルブ２１ａ，２１ｂの上方には、気筒１３毎に回転カムとしての吸気カム２４を有する吸気カムシャフト２０が、立壁部２５，２６により回転可能に支持されている。同様に、シリンダヘッド１２における排気バルブ２２ａ，２２ｂの上方には、気筒１３毎に回転カムとしての排気カムを有する排気カムシャフト２７が回転可能に支持されている。吸・排気カムシャフト２０，２７は、タイミングチェーン１９等を介してクランクシャフト１０に駆動連結されている。このため、クランクシャフト１０の回転がタイミングチェーン１９等を介して吸・排気カムシャフト２０，２７に伝達される。そして、両カムシャフト２０，２７が回転するに伴い、吸気バルブ２１ａ，２１ｂ、排気バルブ２２ａ，２２ｂが往復動され、吸・排気ポート１７，１８が開閉される。
【００１６】
吸気ポート１７には吸気通路が接続されており、この吸気通路に取り込まれたエンジン１１外部の空気が、吸気ポート１７を通過して燃焼室１６に流入される。又、吸気通路には、燃料を噴射する燃料噴射弁が各気筒１３に対応して取付けられている。燃焼室１６内では、燃料噴射弁から噴射された燃料と、吸気ポート１７を通過して流入された吸入空気とが混じり合って混合気となる。
【００１７】
シリンダヘッド１２には、点火プラグ２８が各気筒１３に対応して取付けられている。前記混合気は点火プラグ２８の電気火花によって着火され、爆発・燃焼する。このとき生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１５が往復動され、クランクシャフト１０が回転することにより、エンジン１１の駆動力（出力トルク）が得られる。一方、排気ポート１８には排気通路が接続されており、燃焼室１６で生じた燃焼ガスが、排気ポート１８、排気通路等を通過してエンジン１１外部へ排出される。
【００１８】
エンジン１１には、各吸気バルブ２１ａ，２１ｂのリフト量及び作用角を連続的に可変とする可変動弁機構３１が設けられている。可変動弁機構３１は、気筒１３毎に設けられた仲介駆動機構３２と、仲介駆動機構３２に共通して配設された１本の支持パイプ３３と、１本のコントロールシャフト３４及び１つのリフト量可変アクチュエータ３５とを備えている。
【００１９】
支持パイプ３３は各気筒１３の配列方向に沿って配置され、前述した立壁部２５により貫通固定されている。なお、前記配列方向について、特に区別する必要のない場合には「軸線方向」といい、区別する必要のある場合には矢印Ｆで示す方向又は矢印Ｒで示す方向とする。支持パイプ３３は軸線方向（矢印Ｆ又はＲで示す方向）へ移動不能、かつ回転不能に固定配置されている。
【００２０】
又、支持パイプ３３内にはコントロールシャフト３４が挿通され、同コントロールシャフト３４は軸線方向に往復動可能に支持されている。リフト量可変アクチュエータ３５はモータや油圧シリンダ等を備え、コントロールシャフト３４の端部に連結されている。これにより、リフト量可変アクチュエータ３５が駆動するに伴い、コントロールシャフト３４を軸線方向に移動させると共に、その軸線方向における位置を調整することが可能となっている。
【００２１】
各仲介駆動機構３２は、吸気カムシャフト２０と、これに対応する一対の吸気バルブ２１ａ，２１ｂとの間に配置されている。図３及び図４に示すように、各仲介駆動機構３２は入力アーム３６を備えており、その軸線方向の両側には、他方の出力アームとしての第１出力アーム４１と、一方の出力アームとしての第２出力アーム４２とが設けられている。入力アーム３６、第１出力アーム４１、第２出力アーム４２は、隣り合う立壁部２５と立壁部２５との間に配置されている。入力アーム３６は一対の支持片３７を備え、両支持片３７の先端には支持軸３８を介してローラ３９が支持されている。両出力アーム４１，４２はベース円部４３を備え、その外周面には略三角状をなすノーズ４４が突設されている。ノーズ４４の下面には、同ノーズ４４の先端部から基端部にかけて凹状のカム面４４ａが湾曲形成されている。
【００２２】
図４（ａ），（ｂ）で示す仲介駆動機構３２は、コントロールシャフト３４を矢印Ｒで示す方向へ最大量移動させた初期状態を示している。ここで、図４（ａ）は、仲介駆動機構３２を第１出力アーム４１側から見た場合の側面図を示し、図４（ｂ）は、仲介駆動機構３２を第２出力アーム４２側から見た場合の側面図を示している。両出力アーム４１、４２には、滑り部としての滑り領域４１ａ、４２ａが設けられている。これら滑り領域４１ａ，４２ａは、両出力アーム４１、４２が支持パイプ３３を支点として揺動する際に吸気バルブ２１ａ、２１ｂを駆動させない部位として、ベース円部４３の外周面に設定されている。第１出力アーム４１の滑り領域４１ａは、コントロールシャフト３４の軸周りにおける円周方向の距離ｄ１が、第２出力アーム４２の滑り領域４２ａの距離ｄ２よりも大きく設定されている。
【００２３】
図１に示すように、各仲介駆動機構３２は、入力アーム３６のローラ３９が吸気カムシャフト２０の吸気カム２４と接触する位置に配置されている。これにより、各仲介駆動機構３２の入力アーム３６は、吸気カムシャフト２０の吸気カム２４のカムプロフィールに応じ、支持パイプ３３を支点として上下に揺動する。入力アーム３６の支持片３７とシリンダヘッド１２との間には、スプリング５１が圧縮状態で配置されている。この圧縮されたスプリング５１の付勢力によって、入力アーム３６のローラ３９は、常に吸気カムシャフト２０の吸気カム２４に押付けられている。
【００２４】
又、各仲介駆動機構３２は、第１出力アーム４１と吸気バルブ２１ａ、第２出力アーム４２と吸気バルブ２１ｂがそれぞれ対応する位置に配置されている。そして、第１出力アーム４１と吸気バルブ２１ａとの間、第２出力アーム４２と吸気バルブ２１ｂとの間にはロッカーアーム５２が配置されている。このロッカーアーム５２を介して、支持パイプ３３を支点とした両出力アーム４１，４２の揺動が吸気バルブ２１ａ，２１ｂに伝達される。各ロッカーアーム５２は、基端部５２ａがアジャスタ５４により揺動可能に支持されると共に、先端部５２ｂが吸気バルブ２１ａ，２１ｂのステムエンド２１ｃと接触する位置に配置されている。この場合、バルブスプリング２３の付勢力が吸気バルブ２１ａ，２１ｂを介してロッカーアーム５２の先端部５２ｂに加えられている。これにより、ロッカーアーム５２のローラ５３が、両出力アーム４１，４２のベース円部４３又はノーズ４４に接触している。
【００２５】
図５に、上記仲介駆動機構３２について、入力アーム３６及び両出力アーム４１，４２を軸位置にて水平に切断して上部半分を取り除いた状態を示す。ここで、支持パイプ３３と、入力アーム３６及び両出力アーム４１，４２との間には、動力伝達用のスライダギア４５が配置されている。スライダギア４５には貫通孔４６が形成され、同貫通孔４６内には支持パイプ３３が軸線方向へ移動可能に挿入されている。このため、スライダギア４５は、支持パイプ３３上を回動可能、かつ軸線方向へ移動可能に支持されている。
【００２６】
図６に示すように、スライダギア４５には周方向へ延びる長孔４７が形成されている。又、支持パイプ３３の各仲介駆動機構３２に対応する箇所には軸線方向へ延びる長孔４８が形成されている。これら長孔４７，４８の交差する箇所には係止ピン４９が配置され、その一端部がコントロールシャフト３４に固定されている。これにより、コントロールシャフト３４が軸線方向へ移動するに伴い、係止ピン４９が支持パイプ３３の長孔４８内を移動すると共に、スライダギア４５を軸線方向に移動させることが可能となっている。又、スライダギア４５は、周方向へ延びる長孔４７にて係止ピン４９により係止されているため、支持パイプ３３の軸周りについては回動可能となっている。
【００２７】
図７及び図８に示すように、コントロールシャフト３４と連動して移動するスライダギア４５から入力アーム３６に動力を伝達するため、入力アーム３６の内周面には入力ヘリカルスプラインとしてのヘリカルスプライン３６ａが形成されている。ヘリカルスプライン３６ａは入力アーム３６の中心軸（図７で示す１点鎖線）に対し所定角度で交差するように形成されている。一方、スライダギア４５の外周面略中央部には、入力アーム３６のヘリカルスプライン３６ａに対応してヘリカルスプライン４５ａが形成されている。入力アーム３６とスライダギア４５との間では、ヘリカルスプライン３６ａとヘリカルスプライン４５ａとが相互に噛合されている。
【００２８】
スライダギア４５と第１出力アーム４１との間で動力を伝達するため、第１出力アーム４１の内周面には出力ヘリカルスプラインとしてのヘリカルスプライン４１ｂが形成されている。ヘリカルスプライン４１ｂは、それ自身の歯すじの傾斜方向とヘリカルスプライン３６ａの歯すじの傾斜方向とが逆向きになるように形成されている。又、スライダギア４５と第２出力アーム４２との間で動力を伝達するため、第２出力アーム４２の内周面には出力ヘリカルスプラインとしてのヘリカルスプライン４２ｃが形成されている。ヘリカルスプライン４２ｃは、前記第１出力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂと同様に、それ自身の歯すじの傾斜方向とヘリカルスプライン３６ａの歯すじの傾斜方向とが逆向きになるように形成されている。
【００２９】
一方、スライダギア４５の外周面一端部には、第１出力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂに対応してヘリカルスプライン４５ｂが形成されている。又、スライダギア４５の外周面他端部には、第２出力アーム４２のヘリカルスプライン４２ｃに対応してヘリカルスプライン４５ｃが形成されている。第１出力アーム４１とスライダギア４５との間では、ヘリカルスプライン４１ｂとヘリカルスプライン４５ａとが相互に噛合されている。又、第２出力アーム４２とスライダギア４５との間では、ヘリカルスプライン４２ｃとヘリカルスプライン４５ｃとが相互に噛合されている。これにより、スライダギア４５が支持パイプ３３上を回動しながら移動することで、入力アーム３６と、両出力アーム４１，４２とに対し互いに逆方向のねじり力が付与されるため、入力アーム３６と両出力アーム４１，４２との相対位相差が変化する。
【００３０】
更に、ヘリカルスプライン４１ｂのねじれ角θ１は、ヘリカルスプライン４２ｃのねじれ角θ２よりも大きく設定されている。ここで、前記ねじれ角θ１、θ２は、それぞれヘリカルスプライン４１ｂ、４２ｃの歯すじと、第１出力アーム４１、第２出力アーム４２の中心軸（図７で示す１点鎖線）とがなす角度を指す。この場合、スライダギア４５が支持パイプ３３上を移動する際に、第１出力アーム４１に付与されるねじり力は、第２出力アーム４２に付与されるねじり力よりも大きくなる。これにより、スライダギア４５が支持パイプ３３上を所定量移動したときに、入力アーム３６と第１出力アーム４１との相対位相差は、入力アーム３６と第２出力アーム４２との相対位相差よりも大きく変化する。
【００３１】
次に、本実施形態の可変動弁機構３１の動作態様について説明する。
図９（ａ）、図１０及び図１１は、初期状態にある仲介駆動機構３２を示している。ここで、吸気バルブ２１ａ，２１ｂを押し下げる側（図８で示す下側）を駆動側とし、前記駆動側と反対側を戻り側として以下に記載する。
【００３２】
初期状態では、両出力アーム４１，４２が、ノーズ４４を戻り側に最大量移動させて保持されている。このとき、第２出力アーム４２のノーズ４４は、第１出力アーム４１のノーズ４４よりも駆動側に配置されている。この状態で、第１出力アーム４１に対応する吸気バルブ２１ａ、第２出力アーム４２に対応する吸気バルブ２１ｂは、いずれも閉弁状態が保持されている。
【００３３】
図１０（ａ），１１（ａ）は、吸気カム２４のベース円部２４ａと入力アーム３６のローラ３９とが接触している状態を示している。このとき、第１出力アーム４１、第２出力アーム４２は、それぞれ滑り領域４１ａ、４２ａでロッカーアーム５２のローラ５３と接触している。これにより、吸気バルブ２１ａ，２１ｂはいずれも閉弁状態（リフト量が零）となる。
【００３４】
図１０（ｂ），１１（ｂ）に示すように、吸気カムシャフト２０が回転し、両出力アーム４１，４２が揺動したとしても、その揺動の全期間に亘って、ロッカーアーム５２のローラ５３はノーズ４４のカム面４４ａに接触することがない。即ち、吸気カム２４のノーズ２４ｂが入力アーム３６のローラ３９を最大に押下げたとしても、両出力アーム４１，４２のカム面４４ａはロッカーアーム５２のローラ５３を押下げるために使用されることはない。その結果、ロッカーアーム５２の先端部５２ｂによるステムエンド２１ｃの押下げ量、すなわちリフト量が零となる。従って、吸気カムシャフト２０が回転し、両出力アーム４１，４２が揺動したとしても、吸気バルブ２１ａ，２１ｂはいずれも閉弁状態が保持されている。
【００３５】
ここで、コントロールシャフト３４を図１０及び図１１の状態から矢印Ｆで示す方向へ移動させると、両出力アーム４１、４２は、それぞれ入力アーム３６に対し相対回転する。そして、コントロールシャフト３４を移動させるに伴い、両出力アーム４１，４２とロッカーアーム５２のローラ５３との接触箇所が、ノーズ４４の先端部に向かって徐々に接近する。このとき、ヘリカルスプライン４１ｂのねじれ角θ１がヘリカルスプライン４２ｃのねじれ角θ２よりも大きいため、入力アーム３６と第１出力アーム４１との相対位相差は、入力アーム３６と第２出力アーム４２との相対位相差よりも大きく変化する。その分、第１出力アーム４１のノーズ４４と第２出力アームのノーズ４４とは、上下方向の位置が図９（ａ）の状態よりも接近する。
【００３６】
図９（ｂ）、図１２及び図１３は、コントロールシャフト３４を矢印Ｆで示す方向へ所定量移動させた状態の仲介駆動機構３２を示している。この状態では、両出力アーム４１，４２のノーズ４４が、図９（ａ）に示す状態よりも駆動側に配置されている。この状態で、吸気バルブ２１ａは閉弁状態が保持されるが、吸気バルブ２１ｂは第２出力アーム４２のノーズ４４により駆動される。
【００３７】
図１２（ａ），図１３（ａ）は、吸気カム２４のベース円部２４ａと入力アーム３６のローラ３９とが接触している状態を示している。この状態から吸気カムシャフト２０が回転し、両出力アーム４１，４２が揺動することによって、対応する吸気バルブ２１ａ，２１ｂのリフト量が決定される。このとき、第１出力アーム４１は、滑り領域４１ａでロッカーアーム５２のローラ５３と接触し続けるため、ノーズ４４のカム面４４ａをロッカーアーム５２のローラ５３に接触させることなく揺動する。よって、図１２（ｂ）に示すように、吸気カムシャフト２０のノーズ２４ｂが入力アーム３６のローラ３９を最大に押下げたとしても、ノーズ４４のカム面４４ａがロッカーアーム５２のローラ５３を押下げるために使用されることはない。その結果、ロッカーアーム５２の先端部５２ｂによるステムエンド２１ｃの押下げ量、すなわちリフト量が０となり、吸気バルブ２１ａは閉弁状態が保持される。
【００３８】
一方、第２出力アーム４２が揺動すれば、図１３（ｂ）に示すように、第２出力アーム４２は、ノーズ４４のカム面４４ａの基端部付近がロッカーアーム５２のローラ５３に接触する。このとき、第２出力アーム４２は、カム面４４ａの基端部付近を使用してローラ５３を押下げる。この押下げにより、ロッカーアーム５２が基端部５２ａを支点として下方へ揺動される。すると、ステムエンド２１ｃがロッカーアーム５２の先端部５２ｂにより押下げされ、吸気バルブ２１ｂが開弁される。このとき、ロッカーアーム５２のローラ５３は、カム面４４ａの基端部付近の狭い範囲でしか接触しないため、ロッカーアーム５２の揺動角度は小さく、ロッカーアーム５２の先端部５２ｂによるステムエンド２１ｃの押下げ量も小さい。その結果、吸気バルブ２１ｂが最も下方まで移動（リフト）したときの移動量であるリフト量は最大時と比べ小さくなっている。
【００３９】
引き続き、コントロールシャフト３４を図１２及び図１３の状態から矢印Ｆで示す方向へ移動させると、両出力アーム４１，４２は入力アーム３６に対し更に相対回転する。このとき、コントロールシャフト３４を移動させるに伴い、両出力アーム４１，４２とロッカーアーム５２のローラ５３との接触箇所が、ノーズ４４の先端部に向かって更に接近する。このとき、入力アーム３６と第１出力アーム４１との相対位相差が、入力アーム３６と第２出力アーム４２との相対位相差よりも大きく変化するため、その分、第１出力アーム４１のノーズ４４と第２出力アームのノーズ４４とは、上下方向の位置が図９（ｂ）の状態よりも更に接近する。
【００４０】
図９（ｃ）、図１４及び図１５は、コントロールシャフト３４を矢印Ｆで示す方向へ最大量移動させた状態の仲介駆動機構３２を示している。この状態で、両出力アーム４１，４２は、ノーズ４４を駆動側に最大量移動させて保持されている。このとき、第１出力アーム４１のノーズ４４と、第２出力アーム４２のノーズ４４とは上下方向の位置がほぼ一致している。この状態で、両吸気バルブ２１ａ、２１ｂは、それぞれ各出力アーム４１，４２のノーズ４４により駆動される。
【００４１】
図１４（ａ）、図１５（ａ）は、吸気カム２４のベース円部２４ａと入力アーム３６のローラ３９とが接触している状態を示している。この状態から吸気カムシャフト２０が回転し、両出力アーム４１，４２が揺動すれば、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）に示すように、両出力アーム４１、４２は、ノーズ４４のカム面４４ａがロッカーアーム５２のローラ５３に直ちに接触し、カム面４４ａの略全範囲を使用してローラ５３を押下げる。この押下げにより、ロッカーアーム５２が基端部５２ａを支点として大きく下方へ揺動する。すると、両吸気バルブ２１ａ，２１ｂのステムエンド２１ｃがロッカーアーム５２の先端部５２ｂにより大きく押下げられる。その結果、吸気バルブ２１ａ，２１ｂが最も下方まで移動（リフト）したときの移動量であるリフト量は最大となる。
【００４２】
次に、コントロールシャフト３４の移動量と吸入空気量との関係について説明する。
図１６は、吸気バルブ２１ａに対応する吸気ポート１７から流入される吸入空気量と、吸気バルブ２１ｂに対応する吸気ポート１７から流入される吸入空気量とを示している。又、図１７は、吸気バルブ２１ａ，２１ｂに対応する両吸気ポート１７から燃焼室１６に流入される全体の吸入空気量を示している。尚、コントロールシャフト移動量は、矢印Ｒで示す方向へコントロールシャフト３４を最大量移動させた初期状態での位置を基準（０）としている。又、図１７中、点線は、従来の可変動弁機構を用いた場合のコントロールシャフト３４の移動量と、燃焼室１６に流入される全体の吸入空気量との関係を示している。
【００４３】
図１６に示すように、吸気バルブ２１ｂに対応する吸気ポート１７からの吸入空気量は、コントロールシャフト３４を基準位置から矢印Ｆ方向へ移動させるに従い徐々に増加する。そして、コントロールシャフト３４を矢印Ｆで示す方向へ最大量移動させたときに、吸気バルブ２１ｂのリフト量が最大になることで、対応する吸気ポート１７からの吸入空気量が最大となる。
【００４４】
一方、吸気バルブ２１ａに対応する吸気ポート１７からの吸入空気量は、コントロールシャフト３４を基準位置から矢印Ｆ方向へ所定距離（図１６で示すＰ）移動させるまでの間、０のままである。これは、コントロールシャフト３４を基準位置から所定距離移動させるまでの間、第１出力アーム４１に対応する吸気バルブ２１ａの閉弁状態が保持されていることを意味している。即ち、第１出力アーム４１は、コントロールシャフト３４を基準位置から所定距離移動させるまでの間、滑り領域４１ａでロッカーアーム５２のローラ５３と接触し続けるため、対応する吸気バルブ２１ａを駆動させることはない。
【００４５】
コントロールシャフト３４の移動量が所定距離を超えると吸気バルブ２１ａの閉弁状態が解除される。そして、コントロールシャフト３４の移動量が大きくなるに従い、吸気バルブ２１ａのリフト量が大きくなるため、対応する吸気ポート１７からの吸入空気量は増大し、やがて、吸気バルブ２１ｂに対応する吸気ポート１７からの吸入空気量と一致する。これは、コントロールシャフト３４を矢印Ｆ方向へ移動させるに伴い、吸気バルブ２１ａのリフト量が吸気バルブ２１ｂのリフト量よりも大きく変化し、吸気バルブ２１ａに対応する吸気ポート１７からの吸入空気量が、吸気バルブ２１ｂに対応する吸気ポート１７からの吸入空気量よりも速やかに増大することを意味している。
【００４６】
前述したように、コントロールシャフト３４の移動量が所定距離を超えない領域（以下、低リフト領域と称す）においては、吸気バルブ２１ａの閉弁状態が保持されているため、燃焼室１６に流入される全体の吸入空気量は吸気バルブ２１ｂのリフト量のみに依存することとなる。このため、低リフト領域においては、図１７に示すように、従来と比べ、コントロールシャフト３４の移動量に対する吸入空気量の増加が低く抑えられている。そして、吸気バルブ２１ａ，２１ｂのリフト量が低リフト領域から高リフト領域にシフトするに伴い、吸気バルブ２１ａに対応する吸気ポート１７からの吸入空気量と吸気バルブ２１ｂに対応する吸気ポート１７からの吸入空気量とが次第に近づき、やがて一致する。そして、コントロールシャフト３４を矢印Ｒで示す方向へ最大量移動させたときに、両吸気バルブ２１ａ，２１ｂのリフト量が一致し、燃焼室１６に流入される全体の吸入空気量が最大限確保される。
【００４７】
上記実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
・ヘリカルスプライン４１ｂのねじれ角θ１は、ヘリカルスプライン４２ｃのねじれ角θ２よりも大きく設定されている。この場合、スライダギア４５を軸線方向へ移動させるに伴い変更される第１出力アーム４１と入力アーム３６との相対位相差を、第２出力アーム４２と入力アーム３６との相対位相差よりも大きく変化させることができる。つまり、第１出力アーム４１に対応する吸気バルブ２１ａのリフト量を、第２出力アーム４２に対応する吸気バルブ２１ｂのリフト量よりも大きく変化させることができる。これにより、入力アームに３６に対する両出力アーム４１，４２の相対位相差が同じである従来の構成と比べ、吸気バルブ２１ａ，２１ｂに対応する両吸気ポート１７から燃焼室１６に流入される全体の吸入空気量を木目細かく制御することが容易となる。よって、吸気バルブ２１ａ，２１ｂのバルブ特性を高精度に制御することが容易となる。
【００４８】
又、第１出力アーム４１に設けられたヘリカルスプライン４１ｂのねじれ角θ１と、第２出力アーム４２に設けられたヘリカルスプライン４２ｃのねじれ角θ２とを異ならせただけの構成であるため、既存の装置に対し大幅な設計変更を伴うこともない。このため、既存の可変動弁機構３１の構成を極力維持することができる。更には、高精度な制御機器を導入したり、高感度なセンサを導入したりする等の必要がないため、部品コストの上昇を招くこともない。又、第１出力アーム４１と第２出力アーム４２とで、ノーズ４４のカム面４４ａのカムプロフィールを変更する方法等と比べ、設計変更が容易であり、かつ、各ヘリカルスプライン４１ｂ、４２ｃの加工精度を高くする必要もない。このため、製造コストの大幅な上昇を抑制することができる。
【００４９】
・初期状態において、第２出力アーム４２のノーズ４４は、第１出力アーム４１のノーズ４４よりも駆動側に配置されている。このため、初期状態からスライダギア４５を一定距離移動させるまでの間、第２出力アーム４２に対応する吸気バルブ２１ｂのリフト量を、第１出力アーム４１に対応する吸気バルブ２１ａのリフト量よりも大きくすることができる。つまり、第１出力アーム４１に対応する吸気バルブ２１ａのリフト量を小さく保持しながら、第２出力アーム４２に対応する吸気バルブ２１ｂによって全体の吸入空気量を増加させることが可能となる。
【００５０】
又、第２出力アーム４２のヘリカルスプライン４２ｃのねじれ角θ２が、第１出力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂのねじれ角θ１よりも小さいため、第１出力アーム４１に対応する吸気バルブ２１ａのリフト量を、第２出力アーム４２に対応する吸気バルブ２１ｂのリフト量よりも速く変化させることができる。これにより、吸気バルブ２１ａ，２１ｂのリフト量を大きくする方向、即ちコントロールシャフト３４を矢印Ｆ方向へ移動させるに伴い、各吸気バルブ２１ａ，２１ｂのリフト量を徐々に近づけることができる。そして、コントロールシャフト３４を矢印Ｆ方向へ最大量移動させたとき、燃焼室１６に流入される全体の吸入空気量を最大限確保することが容易となる。
【００５１】
・第１出力アーム４１の滑り領域４１ａは、コントロールシャフト３４の軸周りにおける円周方向の距離ｄ１が、第２出力アーム４２の滑り領域４２ａの距離ｄ２よりも大きく設定されている。このため、コントロールシャフト３４の移動量が所定距離を超えない低リフト領域においては、第１出力アーム４１に対応する吸気バルブ２１ａを駆動させることなく、第２出力アーム４２に対応する吸気バルブ２１ｂのみを駆動させることが可能となる。つまり、低リフト領域においては、第１出力アーム４１に対応する吸気バルブ２１ａの閉弁状態を維持しつつ、吸気バルブ２１ｂのリフト量のみを変化させることができる。よって、燃焼室１６に流入される全体の吸入空気量を吸気バルブ２１ｂのリフト量のみに依存させることができ、コントロールシャフト３４の移動量に対する吸入空気量の増加を低く抑えることができる。従って、吸気バルブ２１ａの閉弁状態を維持しつつ、吸気バルブ２１ｂのリフト量のみを変化させることで、燃焼室１６に流入される全体の吸入空気量を木目細かく制御することがより一層容易となる。
【００５２】
又、吸気バルブ２１ａの閉弁状態を維持しつつ、吸気バルブ２１ｂのリフト量のみを変化させることによって、低リフト領域で吸気カムシャフト２０に付与される荷重を小さく抑えることができる。これにより、吸気カムシャフト２０におけるフリクションの低減を図ることができる。又、燃焼室１６内に流入される空気の拡散を促進させることができ、混合気の燃焼性を高めることにより、燃費の改善を図ることもできる。更には、吸気バルブ２１ａの閉弁状態を維持しつつ、吸気バルブ２１ｂを開弁することにより、燃焼室１６内にてスワール流を発生し易くすることができ、混合気の燃焼性をより一層高めることができる。
【００５３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態における可変動弁機構３１を、吸気バルブ２１ｂのリフト量が低リフト領域にあるときに、吸気バルブ２１ａを完全に閉弁しないで、同吸気バルブ２１ａの略閉弁状態を維持するように使用してもよい。
【００５４】
・本実施形態における可変動弁機構３１を、排気カムシャフト２７に適用して、排気バルブ２２ａ，２２ｂのリフト量を変更するようにしてもよい。また、可変動弁機構を吸気カムシャフト２０及び排気カムシャフト２７の両方に適用して、吸気バルブ２１ａ，２１ｂ、及び排気バルブ２２ａ，２２ｂの両方のリフト量を変更するようにしてもよい。
【００５５】
・本実施形態における可変動弁機構３１を、同一種類の機関バルブを１気筒当りに１本又は３本以上有するエンジンに適用してもよい。この場合、出力アームの数を機関バルブの本数に合わせる変更を行う。
【００５６】
・支持パイプ３３を省略し、コントロールシャフト３４に支持パイプ３３の機能を兼ねさせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態における可変動弁機構が適用されたエンジンの部分断面図。
【図２】シリンダヘッドにおけるカムシャフト及び可変動弁機構の配置関係を示す概略平面図。
【図３】仲介駆動機構の斜視図。
【図４】（ａ）は仲介駆動機構を第１出力アーム側から見た場合の側面図。（ｂ）は仲介駆動機構を第２出力アーム側から見た場合の側面図。
【図５】仲介駆動機構の内部構造を示す一部破断斜視図。
【図６】スライダギア、支持パイプ、コントロールシャフト等の部分斜視図。
【図７】入力アーム、両出力アームの模式断面図。
【図８】スライダギアの平面図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は各出力アームのノーズの相対位置と対応する吸気バルブの開閉状態とを説明するための図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は可変動弁機構の動作態様を示す説明図。
【図１１】（ａ），（ｂ）は可変動弁機構の動作態様を示す説明図。
【図１２】（ａ），（ｂ）は可変動弁機構の動作態様を示す説明図。
【図１３】（ａ），（ｂ）は可変動弁機構の動作態様を示す説明図。
【図１４】（ａ），（ｂ）は可変動弁機構の動作態様を示す説明図。
【図１５】（ａ），（ｂ）は可変動弁機構の動作態様を示す説明図。
【図１６】コントロールシャフトの移動量と各吸気バルブに対応する吸気ポートからの吸入空気量との関係を示すグラフ。
【図１７】コントロールシャフトの移動量と燃焼室に吸入される全体の吸入空気量との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５８】
θ１…ねじれ角、θ２…ねじれ角、１１…エンジン、２０…吸気カムシャフト、２１ａ…吸気バルブ（機関バルブ）、２１ｂ…吸気バルブ（機関バルブ）、２２ａ…排気バルブ（機関バルブ）、２２ｂ…排気バルブ（機関バルブ）、３１…可変動弁機構、３６…入力アーム、３６ａ…ヘリカルスプライン（入力ヘリカルスプライン）、４１…第１出力アーム（他方の出力アーム）、４１ａ…滑り領域（滑り部）、４１ｂ…ヘリカルスプライン（出力ヘリカルスプライン）、４２…第２出力アーム（一方の出力アーム）、４２ａ…滑り領域（滑り部）、４２ｃ…ヘリカルスプライン（出力ヘリカルスプライン）、４４…ノーズ、４５…スライダギア。
【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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【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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