(57)【要約】内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるカムシャフトに設けられた回転カムにより、揺動自在とされる揺動カムには、回転カムに接触してこの回転カムからの駆動力を揺動カムに伝える回転カム当接部を有し、該回転カム当接部を移動可能とすることにより、該回転カム当接部と揺動シャフトの中心軸との相対距離を可変する当接部可変機構を設け、相対距離を可変することにより、各バルブのリフト量等を可変可能とした。
2004081351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるカムシャフトと、該カムシャフトに設けられた回転カムと、前記カムシャフトに平行に設けられた揺動シャフトと、該揺動シャフトに支持され、前記回転カムにより揺動自在とされる揺動カムとを有し、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を可変可能とする内燃機関の可変動弁機構であって、
前記揺動カムには、前記回転カムに接触して該回転カムからの駆動力を前記揺動カムに伝える回転カム当接部が移動可能に設けられると共に、該回転カム当接部を所定方向に案内する案内部が前記揺動カムに設けられ、前記回転カムからの駆動力が前記回転カム当接部を介して前記案内部に入力されて前記揺動カムが揺動されるように構成され、
前記回転カム当接部を前記案内部に沿って移動させることにより、前記回転カム当接部と前記揺動シャフトの中心軸との相対距離を可変させる当接部可変機構を設け、
前記当接部可変機構は、前記揺動シャフトと軸方向に連続して設けられ、該揺動シャフトの中心軸に対して平行で、且つ、偏心した位置に中心軸を有する駆動シャフトと、一方の端部が前記回転カム当接部に連結され、他方の端部が前記駆動シャフトに連結されたアームとを有し、前記揺動シャフトを回動させて前記駆動シャフトを前記揺動シャフトの中心軸を中心として移動させることにより、前記アームを介して前記回転カム当接部を移動させて、該回転カム当接部と前記揺動シャフトの中心軸との前記相対距離を可変することにより、前記各バルブのリフト量等を可変可能としたことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項２】
前記駆動シャフトは、軸方向から見てその外周円が、前記揺動シャフトの外周円内に納まるように形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項３】
前記アームは、他方の端部に、前記駆動シャフトが回動自在に嵌合される嵌合凹部が形成されると共に、該嵌合凹部の開口端側に前記駆動シャフトの開口端側への抜け止めを行う抜止め部材が設けられたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項４】
前記案内部の案内方向が前記カムシャフトの半径方向に対して傾斜していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項５】
前記案内部は、長孔であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項６】
前記案内部は、前記揺動カムの前記回転カム側の側面部に形成された傾斜面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項７】
前記回転カム当接部は、前記揺動シャフトの中心軸に対して平行な中心軸を有するローラシャフトに支持されたローラであり、前記ローラシャフトを介して前記アームの一方の端部に支持されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項８】
前記ローラシャフトが前記案内部に摺接することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項９】
前記ローラシャフト近傍の前記アームの一方の端部が前記案内部に摺接していることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項１０】
前記回転カム当接部は、前記回転カムを摺動するスリッパ部であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項１１】
前記揺動シャフトはスプリングにより、前記回転カム側に付勢されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項１２】
前記揺動カムにより揺動されるロッカーアームは、スプリングにより前記揺動カム側に付勢されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項１３】
前記揺動カムの一方の端部に、前記揺動シャフトを所定角度範囲で回転駆動させるアクチュエータが設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項１４】
前記揺動カムのカム面には、前記揺動シャフトの中心軸を中心とする同心円弧状の空走区間部が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項１５】
前記当接部可変機構は、小リフト設定状態と大リフト設定状態との間において、前記揺動シャフトが略１８０°回動されて、各設定状態において、前記揺動シャフトの中心軸と、前記駆動シャフトの中心軸とを結ぶ直線が、前記アームの延長方向に略沿っていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのリフト量等を可変可能とする内燃機関の可変動弁機構に関するものである。
【背景技術】  従来から、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのリフト量等を内燃機関の運転条件に応じて制御して可変する動弁機構として可変動弁機構が知られている。このような可変動弁機構を設けることにより、例えば、低速負荷時においては燃費の向上及び安定した運転性を実現し、また、高速負荷時には吸気の充填効率を向上させて十分な出力を確保するものである。
この種の可変動弁機構としては、内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるカムシャフトに設けられた回転カムに連動し、この回転カムにより入力部が駆動されると出力部にてバルブを駆動できる仲介駆動機構と、この仲介駆動機構の入力部と出力部との相対位相角を可変する仲介位相角可変手段とを備えているものがある。
この仲介位相角可変手段は、角度の異なる２種類のヘリカルスプラインを有し、仲介駆動機構の軸方向に移動可能なスライダギアと、このスライダギアの軸方向での変位を調整する変位調整手段とを備えたヘリカルスプライン機構である。このスライダギアの一方の種類のヘリカルスプラインに入力部が噛み合っており、他方の種類のヘリカルスプラインに出力部が噛み合っている。
そして、変位調整手段によりスライダギアの軸方向の移動に応じて入力部及び出力部をスライダギアに対して相対揺動させることにより、スライダギアのそれぞれの角度の異なるヘリカルスプラインにて噛み合っている入力部と出力部との間においても相対的な揺動を生じさせ、入力部と出力部との相対位相角を可変している。
このように、可変動弁機構に仲介駆動機構と仲介位相角可変手段とを備えることにより、回転カムと仲介駆動機構とに長く複雑なリンク機構に接続しなくても、バルブを駆動することが可能となる。さらに、入力部と出力部との相対位相角を可変することにより、回転カムの駆動状態に応じてリフト開始を早めたり遅くしたりできる。このため回転カムの駆動に連動するリフト量等を調整することができる（例えば、特開２００１−２６３０１５号公報（第２１図，第２４図）参照）。
また、ティティフォル・アノンタファン（Ｔｈｉｔｉｐｈｏｌ  Ａｎｏｎｔａｐｈａｎ）著、「スタディー  オヴ  メカニカル・コンティニュエス・バリアブル・ロッカー・アーム（Ａ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ａ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｉｎｏｕｓ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｒｏｃｋｅｒ  Ａｒｍ（ＶＲＡ））」、エスエーイー  テクニカル  ペーパー  シリーズ（ＳＡＥ  ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＰＡＰＥＲ  ＳＥＲＩＥＳ）、米国、エスエーイー・インターナショナル（ＳＡＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）、２００３年３月３日、第２００３−０１−００２２号には、一方向に回転するカムシャフトに当接して押圧されるロッカーアームと、ソリッドリフターを押圧するアウトプットカムとがコントロールカム及びコントロールシャフトを介して連結されている機構が開示されている。
そのロッカーアームの先端部にローラが設けられ、このローラがカムシャフトから荷重を受け、この荷重がロッカーアームの腕に作用し、コントロールカムを挟んで反対側のノーズに伝達され、このノーズからアウトプットカムを介してソリッドリフターに伝達され、このリフターが上下動されるようになっている。
そして、コントロールシャフトを介してコントロールカムが回動されることにより、ロッカーアームとアウトプットカムとの相対角度が変化するように構成されている。
このように相対角度が変化することにより、ソリッドリフターのリフト量が調整されるように構成されている。
しかしながら、前者のものでは、仲介駆動機構の入力部と出力部との相対位相角を仲介位相角可変手段であるヘリカルスプライン機構により可変可能とすることで、バルブのリフト量等を調整する可変動弁機構にあっては、ヘリカルスプライン機構は、入力部と出力部とを相対揺動させることは可能であるが、入力部と出力部との相対位相角を所定の相対位相角に調整することは難しいため、リフト量やリフトの開閉タイミングにおいて精密な制御をすることが困難な場合があり、可変動弁機構における作動の確実性や信頼性を高めるのは難しいという問題があった。また、ヘリカルスプライン機構は製造が難しいため、製造時間と製造コストが増大してしまうという問題があった。
さらに、入力部と出力部との相対位相角を調整することでリフト量を可変しているので、最大リフトのタイミングを可変することができない場合があった。
さらにまた、後者のものでは、カムシャフトからロッカーアームの一端部（ローラ）に荷重が入力され、このロッカーアームの他端部からアウトプットカムを介してソリッドリフターに伝達されるため、ロッカーアーム全体に大きな曲げモーメントが作用するため、このロッカーアームの強度を確保する必要があった。
そこで、この発明は、以上のような従来の問題点を解消するためになされたもので、構造を簡素化することで安価にし、且つバルブのリフト量ならびに最大リフトのタイミングを確実な作動により可変し、高い信頼性を実現する内燃機関の可変動弁機構を提供することである。
【発明の開示】
この発明は、内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるカムシャフトと、該カムシャフトに設けられた回転カムと、前記カムシャフトに平行に設けられた揺動シャフトと、該揺動シャフトに支持され、前記回転カムにより揺動自在とされる揺動カムとを有し、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を可変可能とする内燃機関の可変動弁機構であって、前記揺動カムには、前記回転カムに接触して該回転カムからの駆動力を前記揺動カムに伝える回転カム当接部が移動可能に設けられると共に、該回転カム当接部を所定方向に案内する案内部が前記揺動カムに設けられ、前記回転カムからの駆動力が前記回転カム当接部を介して前記案内部に入力されて前記揺動カムが揺動されるように構成され、前記回転カム当接部を前記案内部に沿って移動させることにより、前記回転カム当接部と前記揺動シャフトの中心軸との相対距離を可変させる当接部可変機構を設け、前記当接部可変機構は、前記揺動シャフトと軸方向に連続して設けられ、該揺動シャフトの中心軸に対して平行で、且つ、偏心した位置に中心軸を有する駆動シャフトと、一方の端部が前記回転カム当接部に連結され、他方の端部が前記駆動シャフトに連結されたアームとを有し、前記揺動シャフトを回動させて前記駆動シャフトを前記揺動シャフトの中心軸を中心として移動させることにより、前記アームを介して前記回転カム当接部を移動させて、該回転カム当接部と前記揺動シャフトの中心軸との前記相対距離を可変することにより、前記各バルブのリフト量等を可変可能とした内燃機関の可変動弁機構としたことを特徴とする。
他の発明は、前記駆動シャフトは、軸方向から見てその外周円が、前記揺動シャフトの外周円内に納まるように形成されていることを特徴とする。
他の発明は、前記アームは、他方の端部に、前記駆動シャフトが回動自在に嵌合される嵌合凹部が形成されると共に、該嵌合凹部の開口端側に前記駆動シャフトの開口端側への抜け止めを行う抜止め部材が設けられたことを特徴とする。
他の発明は、前記案内部の案内方向が前記カムシャフトの半径方向に対して傾斜していることを特徴とする。
他の発明は、前記案内部は、長孔であることを特徴とする。
他の発明は、前記案内部は、前記揺動カムの前記回転カム側の側面部に形成された傾斜面であることを特徴とする。
他の発明は、前記回転カム当接部は、前記揺動シャフトの中心軸に対して平行な中心軸を有するローラシャフトに支持されたローラであり、前記ローラシャフトを介して前記アームの一方の端部に支持されていることを特徴とする。
他の発明は、前記ローラシャフトが前記案内部に摺接することを特徴とする。
他の発明は、前記ローラシャフト近傍の前記アームの一方の端部が前記案内部に摺接していることを特徴とする。
他の発明は、前記回転カム当接部は、前記回転カムを摺動するスリッパ部であることを特徴とする。
他の発明は、前記揺動シャフトはスプリングにより、前記回転カム側に付勢されていることを特徴とする。
他の発明は、前記揺動カムにより揺動されるロッカーアームは、スプリングにより前記揺動カム側に付勢されていることを特徴とする。
他の発明は、前記揺動カムの一方の端部に、前記揺動シャフトを所定角度範囲で回転駆動させるアクチュエータが設けられていることを特徴とする。
他の発明は、前記揺動カムのカム面には、前記揺動シャフトの中心軸を中心とする同心円弧状の空走区間部が形成されていることを特徴とする。
他の発明は、前記当接部可変機構は、小リフト設定状態と大リフト設定状態との間において、前記揺動シャフトが略１８０°回動されて、各設定状態において、前記揺動シャフトの中心軸と、前記駆動シャフトの中心軸とを結ぶ直線が、前記アームの延長方向に略沿っていることを特徴とする。
この発明によれば、内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるカムシャフトと、該カムシャフトに設けられた回転カムと、前記カムシャフトに  平行に設けられた揺動シャフトと、該揺動シャフトに支持され、前記回転カムにより揺動自在とされる揺動カムとを有し、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を可変可能とする内燃機関の可変動弁機構であって、前記揺動カムには、前記回転カムに接触して該回転カムからの駆動力を前記揺動カムに伝える回転カム当接部が移動可能に設けられると共に、該回転カム当接部を所定方向に案内する案内部が前記揺動カムに設けられ、前記回転カムからの駆動力が前記回転カム当接部を介して前記案内部に入力されて前記揺動カムが揺動されるように構成され、該回転カム当接部を前記案内部に沿って移動させることにより、該回転カム当接部と前記揺動シャフトの中心軸との相対距離を可変させる当接部可変機構を設け、前記相対距離を可変することにより、前記各バルブのリフト量を可変可能としたので、構造を簡素化できるので安価に構成することができる。また、従来と異なり、スプライン機構によってバルブのリフト量ならびに最大リフトのタイミングを可変していないので、確実な作動によりバルブのリフト量ならびに最大リフトのタイミングを可変し、高い信頼性を実現することが可能である。しかも、回転カムからの荷重は回転カム当接部、揺動カムの案内部を介して、揺動カムに伝達されるため、回転カム当接部を移動させる当接部可変機構に大きな曲げモーメントが作用することが無く、この当接部可変機構の強度確保を図るべく、重量増加や大型化を招くことがない。
また、当接部可変機構は、揺動シャフトと軸方向に連続して設けられ、揺動シャフトの中心軸に対して平行で、且つ、偏心した位置に中心軸を有する駆動シャフトと、一方の端部が回転カム当接部に連結され、他方の端部が駆動シャフトに連結されたアームとを有し、揺動シャフトを回動させて駆動シャフトを揺動シャフトの中心軸を中心として移動させることにより、アームを介して回転カム当接部を移動させて、回転カム当接部と揺動シャフトの中心軸との相対距離を可変することにより、各バルブのリフト量等を可変可能としたため、揺動シャフトの回転角を大きくしても、アームが揺動シャフトと干渉することがないことから、前記相対距離の変化量を大きく設定できる。しかも、揺動シャフトの中心軸と駆動シャフトの中心軸との距離を短くしても、前記相対距離の変化量を確保できるため、アームから駆動シャフトを介して揺動シャフトに作用する捻りモーメントを小さくすることができる。
しかも、前記相対距離の変化量に対して揺動シャフトの回転角を大きくできるため、相対距離の微少な調整が容易で、揺動シャフトを回動制御するのに制御性が良好である。
他の発明によれば、前記駆動シャフトは、軸方向から見てその外周円が、前記揺動シャフトの外周円内に納まるように形成されているため、成形が容易であると共に、揺動シャフトに対する捻りモーメントをより小さくすることができる。
他の発明によれば、前記アームは、他方の端部に、前記揺動シャフトが回動自在に嵌合される嵌合凹部が形成されると共に、該嵌合凹部の開口端側に前記揺動シャフトの開口端側への抜け止めを行う抜止め部材が設けられたため、アームを簡単に配設することができる。
他の発明によれば、前記案内部の案内方向が前記カムシャフトの半径方向に対して傾斜しているため、回転カム当接部と揺動シャフトの中心軸との相対距離を可変することで、バルブのリフト量ならびに最大リフトのタイミングの変化の組合せを自在に設定することが可能となる。
他の発明によれば、前記案内部は、長孔であるので、可変動弁機構の組立て作業を円滑に行える。
他の発明によれば、前記案内部は、前記揺動カムの前記回転カム側の側面部に形成された傾斜面であるため、案内部を容易に成形できる。
他の発明によれば、前記回転カム当接部は、前記揺動シャフトの中心軸に対して平行な中心軸を有するローラシャフトに支持されたローラであり、前記ローラシャフトを介して前記アームの一方の端部に支持されているため、回転カム面上を転動することができることから、回転カムから回転カム当接部に伝える駆動力の損失を低減することができる。
他の発明によれば、前記アームの一方の端部が前記案内部に摺接しているため、構造をより簡単に形成することができる。
他の発明によれば、前記回転カム当接部は、前記回転カムを摺動するスリッパ部であるため、構造を極めて簡単にすることができる。
他の発明によれば、前記揺動カムはスプリングにより、前記回転カム側に付勢されているため、バルブクリアランスがあっても回転カム側と揺動カム側との間に常に隙間は生ぜず、揺動カムは回転カム面にスムーズに追従し、回転カムによって叩かれることがない。特に、後述するように揺動カムのカム面に空走区間を設けても、揺動カムは常に回転カム面に追従するため、揺動カムが回転カムによって叩かれることがない。
他の発明によれば、前記揺動カムにより揺動されるロッカーアームは、スプリングにより前記揺動カム側に付勢されているため、バルブクリアランスがあっても、ロッカーアーム側と揺動カム側との間のガタ付きを防止できる。しかも、ローラが自由に回転することがなく、ローラと揺動カムとの摺接部の摩耗が抑制できる。
他の発明によれば、前記揺動シャフトの一方の端部に、前記揺動シャフトを所定角度範囲で回転駆動させるアクチュエータが設けられているため、このアクチュエータを作動させることにより、各気筒毎の複数の駆動シャフトを移動させることが可能となる。
他の発明によれば、前記揺動カムのカム面には、前記揺動シャフトの中心軸を中心とする同心円弧状の空走区間部が形成されているため、揺動カムが揺動しても、その空走区間部の間は、ロッカーアームが揺動することがない。
他の発明によれば、前記当接部可変機構は、小リフト設定状態と大リフト設定状態との間において、前記揺動シャフトが略１８０°回動されて、各設定状態において、前記揺動シャフトの中心軸と、前記駆動シャフトの中心軸とを結ぶ直線が、前記アームの延長方向に略沿っているため、回転カムからアームに力が作用した場合でも、揺動シャフトには捻りモーメントが作用せず、揺動シャフトの強度を小さくできる。このことは、特に、最大リフト時に有利であり、又、最小リフト時にあっては、揺動シャフトの回動に対するアームの動きが鈍感になるので制御性が良好となる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、この発明の実施の形態１に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
第２図は、同実施の形態１に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
第３図は、同実施の形態１に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
第４図は、同実施の形態１に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
第５図は、同実施の形態１に係る要部を示す斜視図である。
第６図は、同実施の形態１に係る第５図の回転カム及びカムシャフトを外した状態を示す斜視図である。
第７図は、同実施の形態１に係る揺動カムを示す側面図である。
第８図は、同実施の形態１に係る揺動シャフト及び駆動シャフトを示す斜視図である。
第９図は、この発明の実施の形態１及び２に係る回転カムの角度とバルブリフト量を示すグラフである。
第１０図は、この発明の実施の形態２に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
第１１図は、同実施の形態２に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
第１２図は、同実施の形態２に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
第１３図は、同実施の形態２に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
第１４図は、この発明の実施の形態３に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
第１５図は、同実施の形態３に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
第１６図は、この発明の実施の形態４に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
第１７図は、同実施の形態４に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
第１８図は、この発明の実施の形態５に係る内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
第１９図は、この発明の実施の形態６に係る内燃機関の可変動弁機構を示した概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、この発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
［発明の実施の形態１］
第１図乃至第９図は、この発明の実施の形態１に係る図である。
まず構成を説明すると、第１図中符号１は、多気筒ガソリンエンジンの１つの気筒の吸気バルブ１１の可変動弁機構で、この可変動弁機構１は、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）により回転駆動されるカムシャフト２と、このカムシャフト２に設けられた回転カム３と、カムシャフト２に平行に設けられた揺動シャフト４と、揺動シャフト４に支持され、回転カム３により揺動自在とされている揺動カム５と、この揺動カム５に連動して揺動され、内燃機関の吸気バルブ１１を開閉するロッカーアーム６とを有している。
なお、ガソリンエンジンの吸気バルブ１１及び排気バルブの可変動弁機構の構成は、同一であるため、実施の形態１では吸気弁側の機構を示し、排気弁側の機構はその説明を省略する。また、他の気筒の構成も同一であるので、その説明も省略する。
上記カムシャフト２は、第１図に示すように、その長手方向を第１図中の表裏方向（紙面に対して垂直な方向）に向けて配置しており、中心軸Ｏ１を中心に内燃機関のクランクシャフトの１／２の回転速度で回転駆動する。
また、回転カム３は、カムシャフト２の外周面に固定されており、外周部は、第１図に示すように、平面視において円弧状のベース面３ａと、ベース面３ａから突出しているノーズ面３ｂとから構成されている。
揺動シャフト４の中心軸Ｏ２は、カムシャフト２の中心軸Ｏ１に対して平行である。すなわち、揺動シャフト４は、カムシャフト２と異なる位置に平行に配置されている。
揺動カム５は、第５図乃至第７図等に示すように、一対のカム板５ｃを有すると共に、この一対のカム板５ｃの間の底部側にカム面５ａが形成されている。そして、この一対のカム板５ｃには、前記揺動シャフト４が嵌合される嵌合孔５ｄが形成され、この嵌合孔５ｄに揺動シャフト４が嵌合され、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２を中心に揺動自在に支持されている。また、この揺動カム５の下端部には、ロッカーアーム６を揺動させ、揺動シャフト４側に凹状に湾曲するカム面５ａが形成されている。
このカム面５ａには、第７図に示すように、小リフトをさせる小リフト使用区間部ａ及び大リフトをさせる大リフト使用区間部ｂが形成されると共に、その小リフト使用区間部ａに、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２を中心とする同心円弧状の空走区間部ａが形成されている。
さらに、揺動カム５の一対のカム板５ｃには、上下方向の中間部に長孔形状の案内部５ｂが貫通形成されており、この案内部５ｂには、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２に対して平行な中心軸Ｏ３を有するローラシャフト７が移動可能に挿通されている。そして、このローラシャフト７には、回転カム３のベース面３ａ又はノーズ面３ｂに接触して連動し、回転カム３からの駆動力を揺動カム５に伝える「回転カム当接部」としてのローラ８が設けられている。
その案内部５ｂは、長孔形状でローラシャフト７を長手方向に沿って所定距離案内するように形成されており、この案内方向がカムシャフト２の半径方向に対して傾斜するように形成されている。
また、ローラ８は、第１図に示すように、平面視において円形状に形成され、その中心軸がローラシャフト７の中心軸Ｏ３と同一上となるようにローラシャフト７の外周面に配設されており、ローラ８の外周面は、回転カム３のベース面３ａ及びノーズ面３ｂに転動可能となっている。
このように、回転カム３に当接する回転カム当接部が、ローラ形状に形成されているので、回転カム３面上を転動することができるため、回転カム３から回転カム当接部に伝える駆動力の損失を低減することができる。
なお、回転カム当接部は回転カム３面上を転動できるローラ８であるが、これに限定されず、回転カム３からの駆動力を揺動カム５に伝えることができれば、回転カム３面上を摺動するものであってもよい。
また、揺動シャフト４には、揺動カム５を回転カム３側に付勢するスプリング１５が嵌合されている。これにより、揺動カム５は、スプリング１５の付勢力により回転カム３側に付勢され、ローラ８の外周面が常に回転カム３のベース面３ａ又はノーズ面３ｂに接触している。
さらに、可変動弁機構１には、ローラ８と揺動シャフト４の中心軸Ｏ２との相対距離を可変する「当接部可変機構」が設けられている。
「当接部可変機構」には、揺動シャフト４に固定された状態で設けられた駆動シャフト９と、一方の端部１０ａがローラシャフト７に連結され、他方の端部１０ｂが駆動シャフト９に連結されたアーム１０とを有している。
この駆動シャフト９は、第８図等に示すように、揺動シャフト４と軸方向に連続して一体的に設けられ、この揺動シャフト４の中心軸Ｏ２に対して平行で、且つ、偏心した位置に中心軸Ｏ４を有している。また、この駆動シャフト９は、軸方向から見てその外周円が、揺動シャフト４の外周円内に納まるように形成されている。
また、揺動シャフト４の一方の端部には、中心軸Ｏ２を中心に揺動シャフト４を所定角度範囲で回転駆動させるアクチュエータ（図示せず）が連結されており、さらに、このアクチュエータには、内燃機関の運転状態に応じてアクチュエータの角度を制御する制御手段（図示せず）が接続されている。
これにより、揺動シャフト４が所定角度回動すると、駆動シャフト９が揺動シャフト４の中心軸Ｏ２を中心に所定角度回動して揺動シャフト４の中心軸Ｏ２に対して中心軸Ｏ４の位置が変化する。
当接部可変機構１は、第１図に示す大リフト設定状態と、第３図に示す小リフト設定状態との間において、揺動シャフト４が略１８０°回動されて、各設定状態において、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と、駆動シャフト９の中心軸Ｏ４とを結ぶ直線Ｌが、アーム１０の延長方向に略沿っている。
そのアーム１０は、第１図及び第６図に示すように、ローラシャフト７の中心軸Ｏ３と駆動シャフト９の中心軸Ｏ４との距離が一定に保持できる形状に形成されており、一方の端部１０ａには、ローラシャフト７が嵌合される貫通孔１０ｃが形成され、他方の端部には、駆動シャフト９が嵌合される「嵌合凹部」としての半割り貫通孔１０ｄが形成されている。そして、一方の端部１０ａの貫通孔１０ｃにローラシャフト７が回動自在に嵌合され、他方の端部１０ｂの半割り貫通孔１０ｄに駆動シャフト９が回動自在に嵌合されて「抜止め部材」としてのピン１６により外れないように取付られている。この配設状態では、このアーム１０は、第６図に示すように、前記揺動カム５の一対のカム板５ｃの間に配設されている。
これにより、揺動シャフト４がアクチュエータにより所定角度で回転駆動すると、揺動シャフト４に偏心して連続している駆動シャフト９が揺動シャフト４の中心軸Ｏ２を中心に所定角度回動され、これに伴って、ローラシャフト７がアーム１０を介して連動される。そして、アーム１０でローラシャフト７の中心軸Ｏ３と駆動シャフト９の中心軸Ｏ４との距離を一定に保持しながらローラシャフト７が案内部５ｂ内を移動することが可能となり、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変させることができるため、各バルブのリフト量等を可変可能に構成されている。
そして、揺動カム５の下側には、ロッカーアーム６がロッカーアームシャフト１２に揺動自在に支持されて配設されている。
なお、ロッカーアーム６は、ロッカーアームシャフト１２に揺動自在に支持されているが、これに限定されず、球面ピボットや油圧式ラッシュアジャスタ等により揺動自在に支持することもできる。
このロッカーアーム６は、先端部に、後述する吸気バルブ１１に冠着されたシム２３の上面を押圧する押圧部６ａが形成されていると共に、ロッカーアーム６の中間部には、ローラシャフト１３が回動自在に設けられている。
このローラシャフト１３には、回転可能にローラ１４が配設され、ローラ１４の外周面が、揺動カム５のカム面５ａに転動可能となっている。
また、ロッカーアームシャフト１２には、ロッカーアーム６を揺動カム５側に付勢するスプリング１７が嵌合されている。これにより、ロッカーアーム６は、スプリング１７により揺動カム５側に付勢され、ローラ１４の外周面が常に揺動カム５のカム面５ａに接触している。
そして、ロッカーアーム６の押圧部６ａの下側には、この押圧部６ａにより押圧される吸気バルブ１１が上下動自在に配設されている。
この吸気バルブ１１は、上部にコレット２０及びアッパーリテーナ２１が設けられ、アッパーリテーナ２１の下側には、バルブスプリング２２が配設されており、バルブスプリング２２の付勢力で吸気バルブ１１をロッカーアーム６側に付勢している。さらに、吸気バルブ１１の上端部には、シム２３が冠着されている。
これにより、揺動カム５の揺動でロッカーアーム６を連動させ、揺動させることにより、吸気バルブ１１を上下動させることができるので、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変し、揺動カム５の揺動開始位置を調整すると、ロッカーアーム６を介して吸気バルブ１１の最大リフトのタイミングを調整して可変することが可能となる。
なお、案内部５ｂは、カムシャフト２の半径方向に対して傾斜する長孔であるが、これに限定されず、ローラ８を所定位置に案内でき、回転カム３に連動して揺動カム５を揺動できる形状であれば長孔でなくてもよく、例えば、揺動カム５の回転カム３側の側面部に、カムシャフト２の半径方向に対して傾斜する案内部５ｂとしての傾斜面を形成し、この傾斜面にローラシャフト７を当接させてこの傾斜面に沿ってローラシャフト７が移動するように案内することも可能である。また、案内方向がカムシャフト２の半径方向に対して傾斜しているが、これに限定されず、この案内方向を変えることにより、例えば、リフト量は可変しないが最大リフトのタイミングが可変するものや、リフト量は可変するが最大リフトのタイミングは可変しない等、案内方向を任意に設定することで、リフト量ならびにリフトの開閉タイミングを自由に設定することが可能となる。
次に、以上のように構成された可変動弁機構１の作用について説明する。
まず、最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構１の作用を第１図及び第２図にて詳しく説明する。
ここで、第１図は、この発明の実施の形態１に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図であり、第２図は、同実施の形態１に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
まず、第１図に示すように、ローラシャフト７を案内部５ｂの回転カム３側の端部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変する。すなわち、アクチュエータにより揺動シャフト４を所定角度で回動させ、駆動シャフト９を揺動シャフト４の円周方向に移動する。これにより、ローラシャフト７がアーム１０を介して連動し、案内部５ｂの回転カム３側の端部に移動され、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離が可変される。すると、揺動カム５のカム面５ａの位置が移動される。
そして、第１図に示すように、回転カム３のベース面３ａに揺動カム５に設けられたローラ８が接触しているときは、揺動カム５が吸気バルブ１１側に揺動されず、ロッカーアーム６がスプリング１７の付勢力により揺動カム５側に付勢されると共に、吸気バルブ１１がバルブスプリング２２の付勢力によりバルブシート側に付勢されているので、吸気バルブ１１のリフト量は発生せずに吸気バルブ１１は閉弁状態となる。この時、吸気バルブ１１のシム２３とロッカーアーム６との間にはバルブクリアランスが存在する。
そして、内燃機関のクランクシャフトの回転により、カムシャフト２を介して回転カム３が回転駆動されると、第２図に示すように、ノーズ面３ｂでローラ８が押圧される。さらに、ローラ８が押圧されるとローラシャフト７を介して揺動カム５が押圧されて、揺動カム５がスプリング１５の付勢力に抗して第１図中反時計回りに揺動される。
さらに、揺動カム５が揺動されると、揺動カム５のカム面５ａの中央部に接触しているローラ１４をカム面５ａの中央部から回転カム３側の先端部までの範囲（大リフト使用区間部ｂ）を使用して吸気バルブ１１側に押下げ、ローラシャフト１３を介してロッカーアーム６を吸気バルブ１１側に揺動する。このように、第１図に示すような、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｍから、第２図に示すような、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｎに、大きく変化させられるので、ロッカーアーム６が吸気バルブ側に大きく揺動される。
そして、吸気バルブ１１側に大きく揺動されたロッカーアーム６は、その先端部に形成された押圧部６ａでシム２３の上面を押圧して吸気バルブ１１を大きく押下げる。以上より、ローラシャフト７を案内部５ｂの回転カム３側の端部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変すると、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２から揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４までの相対距離を大きく変化させて吸気バルブ１１を大きく押下げることができるため、第９図の実線Ｚに示すように、最大のリフト量にて吸気バルブ１１を開放状態とすることができる。
また、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変して、ローラシャフト７を案内部５ｂの回転カム３側の端部に移動させた状態は、第１図及び第２図に示すように、カムシャフト２の中心軸Ｏ１からの水平方向と、カムシャフト２の中心軸Ｏ１から接触点１８までの相対方向との間の角度θ１が、大きくなるため、最大リフトのタイミングが遅くなる。
次に、最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構１の作用を第３図及び第４図にて詳しく説明する。
ここで、第３図は、この発明の実施の形態１に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図であり、第４図は、同実施の形態１に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
まず、第３図に示すように、ローラシャフト７を、第１図に示すような回転カム３側の端部に保持された状態から、案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変する。すなわち、アクチュエータにより揺動シャフト４を所定角度範囲で回動させ、駆動シャフト９を揺動シャフト４の円周方向に移動する。これにより、ローラシャフト７がアーム１０を介して連動し、ローラシャフト７が回転カム３側の端部に保持された状態から、案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動され、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離が可変される。すると、第１図及び第２図に示すような、カムシャフト２の中心軸Ｏ１からの水平方向と、カムシャフト２の中心軸Ｏ１から接触点１８までの相対方向との間の角度θ１が小さくなり、第３図及び第４図に示すような、角度θ２となると共に、揺動カム５が、第１図に示すような位置から、第３図に示すように、スプリング１５の付勢力により、回転カム３側に付勢されてカム面５ａが回転カム３側に揺動される。
そして、第３図に示すように、スプリング１５により回転カム３のベース面３ａに揺動カム５に設けられたローラ８が接触しているときは、揺動カム５が吸気バルブ１１側に揺動されず、ロッカーアーム６がスプリング１７の付勢力により揺動カム５側に付勢されると共に、吸気バルブ１１がバルブスプリング２２の付勢力によりバルブシート側に付勢されているので、吸気バルブ１１のリフト量は発生せずに吸気バルブ１１は閉弁状態となる。この時も、シム２３とロッカーアーム６との間にはバルブクリアランスが存在する。
そして、内燃機関のクランクシャフトの回転により、カムシャフト２を介して回転カム３が回転駆動されると、第４図に示すように、ノーズ面３ｂでローラ８が押圧される。さらに、ローラ８が押圧されるとローラシャフト７を介して揺動カム５が押圧されて、揺動カム５がスプリング１５の付勢力に抗して第３図中反時計回りに揺動される。また、前述した最大リフト量が必要なときのカムシャフト２の中心軸Ｏ１からの水平方向と、カムシャフト２の中心軸Ｏ１から接触点１８までの相対方向との間の角度θ１より、第３図及び第４図に示すように、角度θ２が小さくなっているため、揺動カム５の揺動開始位置が早くなっている。
さらに、揺動カム５が揺動されると、揺動カム５のカム面５ａの揺動シャフト４側の先端部に接触しているローラ１４をカム面５ａの揺動シャフト４側の先端部から中央部までの範囲（小リフト使用区間部ａ）を使用して吸気バルブ１１側に押下げ、ローラシャフト１３を介してロッカーアーム６を吸気バルブ１１側に揺動する。なお、この小リフト使用区間部ａの空走区間部ｃをローラ１４が移動している間は、ロッカーアーム６は揺動しない。
このように、第３図に示すような、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｐから、第４図に示すような、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｑに、小さく変化させるので、ロッカーアーム６が吸気バルブ側に小さく揺動される。
そして、吸気バルブ１１側に小さく揺動されたロッカーアーム６は、その先端部に形成された押圧部６ａでシム２３の上面を押圧して吸気バルブ１１を小さく押下げる。以上より、ローラシャフト７を案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変すると、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２から揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４までの相対距離を小さく変化させて吸気バルブ１１を小さく押下げることができるため、第９図の破線Ｃに示すように、実施の形態１では、最小のリフト量にて吸気バルブ１１を開放状態とすることができる。
また、実施の形態１では、ローラシャフト７を案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動させて吸気バルブ１１を押し下げると小開度となるが、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と、ノーズ面３ｂに接触するローラ８との相対距離が小さくなるので、揺動カム５のレバー比が大きくなり、小開度の割に高いリフト量とすることができる。
さらに、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変して、ローラシャフト７を案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動させた状態は、第３図及び第４図に示すように、カムシャフト２の中心軸Ｏ１からの水平方向と、カムシャフト２の中心軸Ｏ１から接触点１８までの相対方向との間の角度θ２が、小さくなるため、第９図の最大リフト量を示す実線Ｚの最大リフト時点におけるカム角と、実施の形態１の最小リフト量を示す破線Ｃの最大リフト時点におけるカム角とに角度差Ｅが生じ、この角度差Ｅだけ、最大リフトのタイミングが早くなる。
また、ローラシャフト７を案内部５ｂの中央部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変すると、第９図の実線Ａに示すような、最大リフトのタイミング及びリフト量となる。
つまり、ローラシャフト７を案内部５ｂの中央部に移動させると、カムシャフト２の中心軸Ｏ１から接触点１８までの相対方向との間の角度は、第１図及び第２図に示すような、最大リフト量となる場合の角度θ１よりも小さくなる。
このため、第９図の最大リフト量を示す実線Ｚの最大リフト時点におけるカム角と、実線Ａの最大リフト時点におけるカム角とに角度差Ｇが生じ、この角度差Ｇだけ最大リフトのタイミングが早くなる。
また、第３図及び第４図に示すような、最小リフト量となる場合の角度θ２よりも大きくなるため、第９図の破線Ｃに示すような、最小のリフト量となる場合より、最大リフトのタイミングが遅くなる。
そして、リフト量は、最大リフト量と最小リフト量との中間のリフト量となる。
以上のことより、実施の形態１においてローラシャフト７を案内部５ｂの回転カム３側の端部に移動させた最大のリフト量が得られるときの最大リフトのタイミングを基準とすると、ローラシャフト７を案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動させて揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変するるにしたがって、第９図の実線Ｚ、実線Ａ、破線Ｃの順に、リフト量が小さくなると共に、最大リフトのタイミングが早くなる。
このように構成された内燃機関の可変動弁機構１にあっては、揺動カム５には、回転カム３に接触して、この回転カムからの駆動力を揺動カム５に伝える回転カム当接部としてのローラ８が設けられ、このローラ８を移動可能とすることにより、ローラ８と揺動シャフト４の中心軸Ｏ２との相対距離を可変する当接部可変機構を設け、相対距離を可変することにより、各バルブのリフト量等を可変可能としたので、構造を簡素化できるので安価に構成することができる。さらに、従来のようにスプライン機構で、バルブのリフト量ならびに最大リフトのタイミングを可変していないので、確実な作動によりバルブのリフト量ならびに最大リフトのタイミングを可変し、高い信頼性を実現することが可能である。
また、回転カム３からの荷重は、ローラ８に入力され、ローラシャフト７から揺動カム５の案内部５ａに荷重が直接伝達され、この揺動カム５からロッカーアーム６を介して吸気バルブ１１に荷重が伝達される。従って、従来と異なり、このローラ８を支持するアーム１０には、大きな曲げモーメントが作用することなく、単にアーム１０の長手方向に圧縮力が作用するだけであるので、このアーム１０の強度をそれ程大きくする必要はなく、アーム１０の重量増加や大型化を招くことがない。
これに対して、従来技術の後者のものでは、ロッカーアームの先端部のローラに荷重が入力され、この荷重がコントロールカムを挟んで反対側のノーズに伝達されるようになっているため、このロッカーアームの全長に渡って大きな曲げモーメントが作用することから、このロッカーアームの強度を確保する必要があった。
当接部可変機構は、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２に対して中心軸Ｏ４の位置が変化するように移動可能に設けられた駆動シャフト９と、一方の端部１０ａがローラシャフト７に連結され、他方の端部１０ｂが駆動シャフト９に連結されたアーム１０とを有し、駆動シャフト９を移動させることにより、アーム１０、ローラシャフト７を介してローラ８を移動させて、ローラ８と揺動シャフト４の中心軸Ｏ２との相対距離を可変するので、簡素な構造で、ローラ８と揺動シャフト４の中心軸Ｏ２との相対距離を容易に可変することでバルブのリフト量ならびに最大リフトのタイミングの変化の組合せを自在に設定することが可能となる。
駆動シャフト９は、揺動シャフト４に設けられており、駆動シャフト９の中心軸Ｏ４は、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２に対して偏心した位置に設けられ、揺動シャフト４が所定角度に回動することにより、アーム１０を介してローラシャフト７の位置が移動し、相対距離を可変するので、さらに構造を簡素化することが可能となり、コンパクトに可変動弁機構１を構成することができる。
揺動カム５は、ローラ８を所定位置に案内する案内部５ｂを有し、案内部５ｂの案内方向がカムシャフト２の半径方向に対して傾斜しているので、案内部５ｂを移動させるだけで、ローラシャフト７の中心軸Ｏ３と揺動シャフト４の中心軸Ｏ２との相対距離を容易に可変して、バルブのリフト量ならびにリフトの開閉タイミングを可変することが可能となる。また、案内部５ｂは、長孔であるので、可変動弁機構１の組立て時に、ローラシャフト７の落下を防止することができるため、組立て作業を円滑に行える。
また、揺動シャフト４と軸方向に連続して設けられ、この揺動シャフト４の中心軸Ｏ２に対して平行で、且つ、偏心した位置に中心軸Ｏ４を有する駆動シャフト９を有し、この駆動シャフト９にアーム１０が回動自在に取り付けられているため、揺動シャフト４の回転角を大きくしても、アーム１０が揺動シャフト４と干渉することがないことから、相対距離の変化量を大きく設定できる。しかも、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と駆動シャフト９の中心軸Ｏ４との距離を短くしても、前記相対距離の変化量を確保できるため、アーム１０から駆動シャフト９を介して揺動シャフト４に作用する捻りモーメントを小さくすることができる。
しかも、前記相対距離の変化量に対して揺動シャフト４の回転角を大きくできるため、相対距離の微少な調整が容易で、揺動シャフト４を回動制御するのに制御性が良好である。
また、駆動シャフト９は、軸方向から見てその外周円が、揺動シャフト４の外周円内に納まるように形成されているため、成形が容易であると共に、揺動シャフト４に対する捻りモーメントをより小さくすることができる。
さらに、アーム１０は、半割り貫通孔１０ｄが形成されると共に、この半割り貫通孔１０ｄの開口端側に駆動シャフト９の開口端側への抜け止めを行うピン１６が設けられているため、アーム１０を簡単に配設することができる。しかも、このアーム１０には、回転カム３の駆動時に圧縮力が作用するため、ピン１６には大きな力が作用しないことから、この抜け止めのための部材は強度の弱い部材で足りる。
さらにまた、揺動カム５はスプリング１５により、回転カム３側に付勢されているため、バルブクリアランスがあっても回転カム３側と揺動カム５側との間に常に隙間は生ぜず、揺動カム５は回転カム面にスムーズに追従し、回転カム３によって叩かれることがない。特に、後述するように揺動カム５のカム面５ａに空走区間ｃを設けても、揺動カム５は常に回転カム面に追従するため、揺動カム５が回転カム３によって叩かれることがない。
また、揺動カム５により揺動されるロッカーアーム６は、スプリング１７により揺動カム５側に付勢されているため、バルブクリアランスがあっても、ロッカーアーム６側と揺動カム５側との間のガタ付きを防止できる。しかも、ローラ１４が自由に回転することがなく、ローラ１４と揺動カム５との摺接部の摩耗が抑制できる。
しかも、揺動シャフト４の一方の端部にアクチュエータが設けられているため、このアクチュエータを作動させることにより、各気筒毎の複数の駆動シャフト９を移動させることが可能となる。
また、当接部可変機構は、小リフト設定状態と大リフト設定状態との間において、揺動シャフト４が略１８０°回動されて、各設定状態において、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と、駆動シャフト９の中心軸Ｏ４とを結ぶ直線Ｌが、アーム１０の延長方向に略沿っているため、回転カム３からアーム１０に力が作用した場合でも、揺動シャフト４には捻りモーメントが作用せず、揺動シャフト４の強度を小さくできる。このことは、特に、最大リフト時に有利であり、又、最小リフト時にあっては、揺動シャフト４の回動に対するアーム１０の動きが鈍感になるので制御性が良好となる。
［発明の実施の形態２］
第１０図乃至第１３図は、この発明の実施の形態２に係る図である。
この実施の形態２は、第１０図に示すように、実施の形態１と同様の長孔である案内部５ｂがカムシャフト２の半径方向に対して実施の形態１とは逆向きに傾斜しており、ローラシャフト７が揺動カム５に対して上下に移動できるように形成されている。
また、アーム１０は、一方の端部１０ａには、ローラシャフト７が嵌合される貫通孔１０ｃが形成され、他方の端部には、駆動シャフト９が嵌合される半割り貫通孔１０ｄが形成されている。これにより、一方の端部１０ａの貫通孔１０ｃにローラシャフト７が回動自在に嵌合され、他方の端部１０ｂの半割り貫通孔１０ｄに駆動シャフト９が回動自在に嵌合されている。さらに、駆動シャフト９に嵌合される嵌合部２４ａを備えた固定部材２４が、駆動シャフト９からアーム１０が外れないように取付ねじ２５によりアーム１０の他方の端部１０ｂに取付られている。
以上のように構成された可変動弁機構１の作用について説明する。
まず、最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構１の作用を第１０図及び第１１図にて詳しく説明する。
ここで、第１０図は、この発明の実施の形態２に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図であり、第１１図は、同実施の形態２に係る最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
まず、第１０図に示すように、ローラシャフト７を案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変する。すなわち、アクチュエータにより揺動シャフト４を所定角度で回動させ、駆動シャフト９を揺動シャフト４の円周方向に移動する。これにより、ローラシャフト７がアーム１０を介して連動し、案内部５ｂの回転カム３側の端部に移動させられ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離が可変させられる。これにより、揺動カム５のカム面５ａの位置が移動される。
そして、第１０図に示すように、回転カム３のベース面３ａに揺動カム５に設けられたローラ８が接触しているときは、揺動カム５が吸気バルブ１１側に揺動されず、ロッカーアーム６がスプリング１７の付勢力により揺動カム５側に付勢されると共に、吸気バルブ１１がバルブスプリング２２の付勢力によりバルブシート側に付勢されているので、吸気バルブ１１のリフトは発生せずに吸気バルブ１１は閉弁状態となる。この時、吸気バルブ１１のシム２３とロッカーアーム６との間には、バルブクリアランスが存在する。
そして、内燃機関のクランクシャフトの回転により、カムシャフト２を介して回転カム３が回転駆動されると、第１１図に示すように、ノーズ面３ｂでローラ８が押圧される。さらに、ローラ８が押圧されるとローラシャフト７を介して揺動カム５が押圧されて、揺動カム５がスプリング１５の付勢力に抗して第１０図中反時計回りに揺動される。
さらに、揺動カム５が揺動されると、揺動カム５のカム面５ａの中央部に接触しているローラ１４をカム面５ａの中央部から回転カム３側の先端部までの範囲を使用して吸気バルブ１１側に押下げ、ローラシャフト１３を介してロッカーアーム６を吸気バルブ１１側に揺動する。このように、第１０図に示すように、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｒから、第１１図に示すように、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｓに、大きく変化させられるので、ロッカーアーム６が吸気バルブ側に大きく揺動される。
そして、吸気バルブ１１側に大きく揺動されたロッカーアーム６は、その先端部に形成された押圧部６ａでシム２３の上面を押圧して吸気バルブ１１を大きく押下げる。以上より、ローラシャフト７を案内部５ｂの揺動シャフト４側の先端に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変すると、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２から揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４までの相対距離を大きく変化させて吸気バルブ１１を大きく押下げることができるため、第９図の実線Ｚに示すように、最大のリフト量にて吸気バルブ１１を開放状態とすることができる。
また、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変して、ローラシャフト７を案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動させた状態は、第１０図及び第１１図に示すように、カムシャフト２の中心軸Ｏ１からの水平方向と、カムシャフト２の中心軸Ｏ１から接触点１８までの相対方向との間の角度θ３が、小さくなるため、最大リフトのタイミングが早くなる。
次に、最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構１の作用を第１２図及び第１３図にて詳しく説明する。
ここで、第１２図は、この発明の実施の形態２に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図であり、第１３図は、同実施の形態２に係る最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが開弁した状態の要部縦断面図である。
まず、第１２図に示すように、ローラシャフト７を、第１０図に示すような揺動シャフト４側の端部に保持された状態から、案内部５ｂのロッカーアーム６側の端部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変する。すなわち、アクチュエータにより揺動シャフト４を所定角度範囲で回動させ、駆動シャフト９を揺動シャフト４の円周方向に移動する。これにより、ローラシャフト７がアーム１０を介して連動し、ローラシャフト７が揺動シャフト４側の端部に保持された状態から、案内部５ｂのロッカーアーム６側の端部に移動され、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離が可変される。すると、第１０図及び第１１図に示すような、カムシャフト２の中心軸Ｏ１からの水平方向と、カムシャフト２の中心軸Ｏ１から接触点１８までの相対方向との間の角度θ３が大きくなり、第１２図及び第１３図に示すような、角度θ４となると共に、揺動カム５が、第１０図に示すような位置から、第１２図に示すように、スプリング１５の付勢力により、回転カム３側に付勢されてカム面５ａが回転カム３側に揺動される。
そして、第１２図に示すように、スプリング１５により、回転カム３のベース面３ａに揺動カム５に設けられたローラ８が接触しているときは、揺動カム５が吸気バルブ１１側に揺動されず、ロッカーアーム６がスプリング１７の付勢力により揺動カム５側に付勢されると共に、吸気バルブ１１がバルブスプリング２２の付勢力によりバルブシート側に付勢されているので、吸気バルブ１１のリフト量は発生せずに吸気バルブ１１は閉弁状態となる。この時もシム２３とロッカーアーム６との間には、バルブクリアランスが存在する。
そして、内燃機関のクランクシャフトの回転により、カムシャフト２を介して回転カム３が回転駆動されると、第１３図に示すように、ノーズ面３ｂでローラ８が押圧される。さらに、ローラ８が押圧されるとローラシャフト７を介して揺動カム５が押圧されて、揺動カム５がスプリング１５の付勢力に抗して第１２図中反時計回りに揺動される。また、前述した最大リフト量が必要なときのカムシャフト２の中心軸Ｏ１からの水平方向と、カムシャフト２の中心軸Ｏ１から接触点１８までの相対方向との間の角度θ３より、第１２図及び第１３図に示すように、角度θ４が大きくなっているため、揺動カム５の揺動開始位置が遅くなっている。
さらに、揺動カム５が揺動されると、揺動カム５のカム面５ａの揺動シャフト４側の先端部に接触しているローラ１４をカム面５ａの揺動シャフト４側の先端部から中央部までの範囲（小リフト使用区間部ａ）を使用して吸気バルブ１１側に押下げ、ローラシャフト１３を介してロッカーアーム６を吸気バルブ１１側に揺動する。なお、この小リフト使用区間部ａの空走区間部ｃをローラ１４が移動している間は、ロッカーアーム６は揺動しない。
このように、第１２図に示すような、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｔから、第１３図に示すような、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４との相対距離Ｕに、小さく変化させることで、ロッカーアーム６が吸気バルブ側に小さく揺動される。
そして、吸気バルブ１１側に小さく揺動されたロッカーアーム６は、その先端部に形成された押圧部６ａでシム２３の上面を押圧して吸気バルブ１１を小さく押下げる。以上より、ローラシャフト７を案内部５ｂのロッカーアーム６側の端部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変すると、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２から揺動カム５のカム面５ａに接触するローラ１４までの相対距離を小さく変化させて吸気バルブ１１を小さく押し下げることができるため、第９図の二点鎖線Ｄに示すように、実施の形態２では、最小のリフト量にて吸気バルブ１１を開放状態とすることができる。
また、実施の形態２では、ローラシャフト７を案内部５ｂのロッカーアーム６側の端部に移動させて吸気バルブ１１を押し下げると小開度となるが、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２と、ノーズ面３ｂに接触するローラ８との相対距離が大きくなり、揺動カムのレバー比を小さくするようにしているので、実施の形態１の小開度より小さいリフト量とすることができる。
さらに、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変して、ローラシャフト７を案内部５ｂのロッカーアーム６側の端部に移動させた状態は、第１２図及び第１３図に示すように、カムシャフト２の中心軸Ｏ１からの水平方向と、カムシャフト２の中心軸Ｏ１から接触点１８までの相対方向との間の角度θ４が、大きくなるため、第９図の最大リフト量を示す実線Ｚの最大リフト時点におけるカム角と、実施の形態２の最小リフト量を示す二点鎖線Ｄの最大リフト時点におけるカム角とに角度差Ｆが生じ、この角度差Ｆだけ最大リフトのタイミングが遅くなる。
また、ローラシャフト７を案内部５ｂの中央部に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変すると、第９図の一点鎖線Ｂに示すような、最大リフトのタイミング及びリフト量となる。
つまり、ローラシャフト７を案内部５ｂの中央部に移動させると、カムシャフト２の中心軸Ｏ１から接触点１８までの相対方向との間の角度は、第１０図及び第１１図に示すような、最大リフト量となる場合の角度θ３よりも大きくなる。
このため、第９図の最大リフト量を示す実線Ｚの最大リフト時点におけるカム角と、一点鎖線Ｂの最大リフト時点におけるカム角とに角度差Ｈが生じ、この角度差Ｈだけ最大リフトのタイミングが遅くなる。
また、第１２図及び第１３図に示すような、最小リフト量となる場合の角度θ４よりも小さくなるため、第９図の二点鎖線Ｄに示すような、最小のリフト量となる場合より、最大リフトのタイミングが早くなる。
そして、リフト量は、最大リフト量と最小リフト量との中間のリフト量となる。
以上のことより、実施の形態２においてローラシャフト７を案内部５ｂの揺動シャフト４側の端部に移動させた最大のリフト量が得られるときの最大リフトのタイミングを基準とすると、ローラシャフト７を案内部５ｂのロッカーアーム６側の端部に移動させて揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離とを可変するにしたがって、第９図の実線Ｚ、一点鎖線Ｂ、二点鎖線Ｄの順に、リフト量が小さくなると共に、最大リフトのタイミングが遅くなる。
このように構成された内燃機関の可変動弁機構１にあっても、実施の形態１と同様に、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変することにより、第９図に示すように、リフト量ならびに最大リフトのタイミングを可変することが可能となる。
その他の構成及び作用は発明の実施の形態１と同様であるので重複した説明は省略する。
［発明の実施の形態３］
第１４図及び第１５図は、この発明の実施の形態３に係る図であり、第１４図は、最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。第１５図は、最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
この実施の形態３は、実施の形態１の吸気バルブ１１を開閉するロッカーアーム６を配置せずに、揺動カム５で吸気バルブ１１を直接上下動させて開閉するように構成されている。
揺動カム５は、第１４図及び第１５図に示すように、側面視において曲玉形状に形成され、揺動シャフト４の外周面に嵌合して揺動シャフト４の中心軸Ｏ２を中心に揺動自在に支持されている。
より詳しくは、揺動カム５の下面部には、吸気バルブ１１側に凸状に湾曲し、吸気バルブ１１のリフタ２６を押圧して上下動させるカム面５ａが形成されている。さらに、カム面５ａの上側には、ローラ８が設けられたローラシャフト７が摺動される案内部５ｂが形成されている。
そして、駆動シャフト９に連結されたアーム１０の一方の端部１０ａに連結されたローラシャフト７が回転カム３と揺動カム５の案内部５ｂとの間に配設されている。
また、揺動シャフト４には、揺動カム５を回転カム３側に付勢するスプリング（図示せず）が配設されている。これにより、揺動カム５はスプリングの付勢力により回転カム３側に付勢され、ローラシャフト７の外周面が常に案内部５ｂに接触すると共に、ローラ８の外周面が常に回転カム３のベース面３ａ又はノーズ面３ｂに接触している。
そして、揺動カム５のカム面５ａの下側には、吸気バルブ１１に冠着されたリフタ２６が配設されているので、揺動カム５の揺動で直接、吸気バルブ１１を上下動させることができる。
これにより、揺動シャフト４がアクチュエータにより所定角度で回転駆動すると、揺動シャフト４に設けられている駆動シャフト９が揺動シャフト４の中心軸Ｏ２を中心に所定角度で回動され、これに伴って、ローラシャフト７がアーム１０を介して連動される。そして、アーム１０でローラシャフト７の中心軸Ｏ３と駆動シャフト９の中心軸Ｏ４との距離を一定に保持しながらローラシャフト７が案内部５ｂを移動して揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変させることができ、吸気バルブ１１のリフト及び最大リフトのタイミングを調整して可変することが可能となる。
そして、第１４図に示すように、ローラシャフト７を案内部５ｂの先端部側に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変させた状態は、揺動カム５のカム面５ａで吸気バルブ１１を大きく押し下げることができるので、実施の形態３では最大リフト量となる。
また、第１５図に示すように、ローラシャフト７を、案内部５ｂの揺動シャフト４側に移動させ、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変させた状態は、揺動カム５のカム面５ａで吸気バルブ１１を小さく押し下げることができるので、実施の形態３では最小リフト量となる。
このように構成された内燃機関の可変動弁機構１にあっても、実施の形態１及び２と同様に、揺動シャフト４の中心軸Ｏ２とローラ８との相対距離を可変することにより、リフト量ならびに最大リフトのタイミングを可変することが可能となる。
さらに、揺動カム５で吸気バルブ１１を直接上下動させているため、安価に構成することができる。
その他の構成及び作用は発明の実施の形態１又は２と同様であるので重複した説明は省略する。
［発明の実施の形態４］
第１６図及び第１７図は、この発明の実施の形態４に係る図であり、第１６図は、最大リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。第１７図は、最小リフト量が必要なときの内燃機関の可変動弁機構を示した、吸気バルブが閉弁した状態の要部縦断面図である。
この実施の形態４は、実施の形態３と比較すると、実施の形態３では、ローラシャフト７の外周面が揺動カム５の案内部５ｂに接触するように構成されているが、この実施の形態４では、アーム１０の先端部１０ａが揺動カム５の案内部５ｂに摺接している。
このようなものにあっては、揺動シャフト４が例えば第１６図に示す状態から第１７図に示すように回動すると、アーム１０の先端部１０ａが揺動カム５の案内部５ｂを摺動することとなる。これにより、ローラ８と揺動シャフト４の中心軸Ｏ２との相対距離が変化して、リフト量が調整できる。
その他の構成及び作用は発明の実施の形態３と同様であるので重複した説明は省略する。
［発明の実施の形態５］
第１８図は、この発明の実施の形態５を示す図である。
この実施の形態５は、実施の形態１と比較すると、実施の形態１では、「回転カム当接部」がローラ８であったが、この実施の形態５では、スリッパ部１０ｇである。また、実施の形態１では、案内部５ｂが長孔形状であったが、この実施の形態５では、揺動カム５の一部を切り欠くようにして形成された傾斜面が案内部５ｂとなっている。
そのスリッパ部１０ｇは、アーム１０の先端部に形成され、一方の当接面１０ｈが回転カム３に摺接するようになっていると共に、他方の当接面１０ｉが揺動カム５の案内部５ｂに摺接している。
このようなものにあっては、揺動シャフト４が回動させられると、アーム１０を介してスリッパ部１０ｇが案内部５ｂを摺動することにより、スリッパ部１０ｇと揺動シャフト４の中心軸Ｏ２との相対距離が可変されるように構成されている。
このようにローラ８の代わりに、スリッパ部１０ｇを設けることにより、構造を簡単にできる。
その他の構成及び作用は発明の実施の形態１と同様であるので重複した説明は省略する。
［発明の実施の形態６］
第１９図は、この発明の実施の形態６を示す図である。
この実施の形態６は、揺動シャフト４にロッカーアームタイプの揺動カム５が回動自在に設けられ、この揺動シャフト４に駆動シャフト９が固定されている。その揺動シャフト４は中心軸Ｏ２を有し、駆動シャフト９は中心軸Ｏ４を有している。
そして、その揺動シャフト４に揺動カム５が回動自在に設けられると共に、駆動シャフト９にアーム１０の他方の端部１０ｂが回動自在に設けられ、このアーム１０の一方の端部１０ａにローラ８がローラシャフト７を介して回転自在に設けられている。そして、そのローラ８が回転カム３に当接すると共に、アーム１０の一方の端部１０ａに形成された突部１０ｆが、揺動カム５の案内部５ｂに摺接している。
また、この揺動カム５の、揺動シャフト４を挟んで案内部５ｂと反対側にはカム面５ａが形成され、このカム面５ａが、ロッカーアーム６のローラ１４に当接している。
このようなものにあっては、回転カム３が一定の方向に回転されることにより、この回転カム３によりローラ８が押圧され、この押圧力がアーム１０の一方の端部１０ａを介して揺動カム５の案内部５ｂに伝達される。
これにより、揺動カム５が揺動シャフト４を中心に回動され、カム面５ａによりロッカーアーム６のローラ１４が押圧されて揺動されて、図示省略のバルブが開閉されることとなる。
一方、リフト量を調整したい場合には、揺動シャフト４を所定量回動させることにより、偏心した位置にある駆動シャフト９が揺動シャフト４の中心軸Ｏ２を中心に回動し、このアーム１０の一方の端部１０ａが揺動カム５の案内部５ｂを摺動することにより、ローラ８が所定の方向に案内される。
このようにローラ８が所定の方向に案内されることにより、バルブリフト量等を変化させることができる。
このようなものにあっても、回転カム３からの荷重は、ローラ８、アーム１０の一方の端部１０ａを介して揺動カム５の案内部５ｂに伝達されるため、アーム１０全体には大きな曲げモーメントが作用することが無く、アーム１０の強度をそれ程向上させる必要がない。
その他の構成及び作用は発明の実施の形態１と同様であるので重複した説明は省略する。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明にかかる内燃機関の可変動弁機構は、自動二輪車、自動車に搭載される内燃機関の可変動弁機構として好適に利用できる。
【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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【国際調査報告】
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