(57)【要約】【課題】低リフト時のポンピングロスを低減することができるような内燃機関の可変動弁機構を提供すること。【解決手段】内燃機関の可変動弁機構３０では、第３連結ピン３８に連結された第３アーム４３が移動されることで、４節リンク部３１が変形され、第２連結ピン３７と第４連結ピン３９との距離が変更される。そのように、４節リンク部３１の第２連結ピン３７の位置が変更されると、吸気カムシャフト２３の中心軸から第２連結ピン３７に設けられたローラ５１のカム接触面までの距離が変更され、吸気バルブ２１のバルブ特性が変更される。【選択図】図１
2007262958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトに設けられたカムの回転により揺動される揺動部を備え、
前記揺動部には、機関バルブのバルブステムの端部に接するバルブ接触部と、カムフォロアとが設けられた内燃機関の可変動弁機構であって、
前記カムフォロアの位置が変更され、カムシャフトの中心軸からカムフォロアのカム接触面までの距離が変更されることで機関バルブのバルブ特性が変更されることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項２】
前記揺動部は、４節リンクで構成され、前記４節リンクの第１節に前記バルブ接触部が設けられ、第２節に前記カムフォロアが設けられており、
前記４節リンクが変形されることで、前記第２節に設けられた前記カムフォロアの位置が変更されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項３】
前記４節リンクの前記第２節と、前記カムに近い側に設けられた第３節と、前記カムに遠い側に設けられた第４節とには、それぞれアームが回動可能に連結され、
前記第２節と第４節との距離が変更されることで、前記４節リンクが変形されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項４】
前記第３節に連結されたアームが移動されることで、前記第２節と第４節との距離が変更されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項５】
カムシャフトに設けられたカムの回転により揺動される揺動部を備え、
前記揺動部には、機関バルブのバルブステムの端部に接するバルブ接触部と、カムフォロアとが設けられた内燃機関の可変動弁機構であって、
前記カムフォロアは、前記揺動部に連結軸を介して支持され、
前記連結軸は、前記カムシャフトが延びる方向に対し傾けて配置され、
前記カムの回転にともない前記カムフォロアが連結軸上を移動可能となっており、
前記カムフォロアの連結軸上における移動可能範囲が変更されることで機関バルブのバルブ特性が変更されることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項６】
前記連結軸には、前記カムフォロアの移動を規制する規制部材が設けられ、
前記規制部材の位置が変更されることで、前記カムフォロアの連結軸上における移動可能範囲が変更されることを特徴とする請求項５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】
【０００１】
本発明は、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を連続的に変更する可変動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）の可変動弁機構として、機関バルブ（吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブ）の作用角や最大リフト量のようなバルブ特性を、エンジンの運転状態に応じて連続的に変更可能とする技術が知られている。このようなエンジンの可変動弁機構を、吸気バルブに適用すると、例えば、エンジンの低回転低負荷域では、吸気バルブの作用角や最大リフト量を小さくして、吸入空気量を少なくすることで、スロットルバルブの開度制御によって生ずるポンピングロスを低減し、燃費の向上を図ることができる。また、エンジンの高回転高負荷域では、吸気バルブの作用角や最大リフト量を大きくして、吸気充填効率の向上により出力の増加を図ることができる。
【０００３】
そのようなエンジンの可変動弁機構の一例に、機関バルブの作用角を変えずに、最大リフト量だけを連続的に変更するものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。具体的には、機関バルブを開閉するロッカアームが一対のリンクアームを介してエンジン本体に枢支され、一対のリンクアームのうち、カムに近い側のリンクアームをカムにより駆動してロッカアームを揺動させるとともに、カムから遠い側のリンクアームのエンジン本体側の支点の位置を移動させることによって、機関バルブの最大リフト量だけを連続的に変更するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−３６５６０号公報
【特許文献２】特開２００４−３５３５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に記載のエンジンの可変動弁機構によれば、機関バルブの最大リフト量は、例えば、図１５に示すように変更される。ここでは、低リフト時の場合から高リフト時の場合までの複数のリフト曲線Ｃ２１〜Ｃ２３を示している。機関バルブの最大リフト量は、低リフト時の場合から高リフト時の場合までの間で無段階に変更可能となっている。一方、機関バルブの作用角、言い換えれば、機関バルブの開弁時期ＶＯから閉弁時期ＶＣまでの角度範囲（開弁期間；図１５ではクランク角で表している）は、変更されず、低リフト時の場合にも高リフト時の場合にも、同一となっている。
【０００５】
ここで、エンジンでは、低リフト時に吸気バルブの閉弁時期を下死点より早くなるようにして、エンジンのポンピングロスを低減するようにしている。しかし、上述のような可変動弁機構を吸気バルブに適用した場合、吸気バルブの作用角は変更されないので、低リフト時には、吸気バルブの閉弁時期を下死点より早くすることが困難であり、したがって、ポンピングロスを低減することができないといった問題点がある。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、低リフト時のポンピングロスを低減することができるような内燃機関の可変動弁機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、カムシャフトに設けられたカムの回転により揺動される揺動部を備え、前記揺動部には、機関バルブのバルブステムの端部に接するバルブ接触部と、カムフォロアとが設けられた内燃機関の可変動弁機構であって、前記カムフォロアの位置が変更され、カムシャフトの中心軸からカムフォロアのカム接触面までの距離が変更されることで機関バルブのバルブ特性が変更されることを特徴としている。
【０００８】
より具体的には、前記揺動部は、４節リンクで構成され、前記４節リンクの第１節に前記バルブ接触部が設けられ、第２節に前記カムフォロアが設けられており、前記４節リンクが変形されることで、前記第２節に設けられた前記カムフォロアの位置が変更される構成となっている。
【０００９】
上記構成によれば、４節リンクが変形され、カムシャフトの中心軸から４節リンクの第２節に設けられたカムフォロアのカム接触面までの距離が変更されると、機関バルブの作用角を可変とする可変バルブタイミング機構を別途用いなくても、機関バルブの最大リフト量だけではなく、機関バルブの作用角を変更可能となっている。これにより、低リフト時に、吸気バルブの閉弁時期を下死点より早くすることができ、ポンピングロスを低減することができる。
【００１０】
ここで、前記４節リンクの前記第２節と、前記カムに近い側に設けられた第３節と、前記カムに遠い側に設けられた第４節とには、それぞれアームが回動可能に連結され、前記第２節と第４節との距離が変更されることで、前記４節リンクが変形される構成とすることが好ましい。さらには、前記第３節に連結されたアームが移動されることで、前記第２節と第４節との距離が変更される構成とすることが好ましい。
【００１１】
そのような構成によれば、４節リンクの第３節に連結されたアームが移動されると、カムシャフトの中心軸から４節リンクの第２節に設けられたカムフォロアのカム接触面までの距離が変更され、カムのベース円部分とカムフォロアとの間の隙間が変化するので、可変バルブタイミング機構を別途用いなくても、機関バルブの最大リフト量だけではなく、機関バルブの作用角を変更可能となっている。これにより、低リフト時に、吸気バルブの閉弁時期を下死点より早くすることができ、ポンピングロスを低減することができる。
【００１２】
また、本発明は、カムシャフトに設けられたカムの回転により揺動される揺動部を備え、前記揺動部には、機関バルブのバルブステムの端部に接するバルブ接触部と、カムフォロアとが設けられた内燃機関の可変動弁機構であって、前記カムフォロアは、前記揺動部に連結軸を介して支持され、前記連結軸は、前記カムシャフトが延びる方向に対し傾けて配置され、前記カムの回転にともない前記カムフォロアが連結軸上を移動可能となっており、前記カムフォロアの連結軸上における移動可能範囲が変更されることで機関バルブのバルブ特性が変更されることを特徴としている。
【００１３】
より具体的には、前記連結軸には、前記カムフォロアの移動を規制する規制部材が設けられ、前記規制部材の位置が変更されることで、前記カムフォロアの連結軸上における移動可能範囲が変更される構成となっている。
【００１４】
上記構成によれば、規制部材が移動され、カムフォロアの連結軸上における移動可能範囲が変更されると、連結軸上においてカムフォロアが移動している間は、機関バルブが開かないので、可変バルブタイミング機構を別途用いなくても、機関バルブの最大リフト量だけではなく、機関バルブの作用角を変更可能となっている。これにより、低リフト時に、吸気バルブの閉弁時期を下死点より早くすることができ、ポンピングロスを低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、機関バルブの最大リフト量だけではなく、機関バルブの作用角を変更できるので、低リフト時に、吸気バルブの閉弁時期を下死点より早くすることができ、これにより、ポンピングロスを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１７】
以下では、本発明の可変動弁機構を車両に搭載される内燃機関（エンジン）に適用した例を挙げて説明する。以下の例では、可変動弁機構を吸気バルブについて適用した場合について述べる。
【００１８】
まず、エンジンの概略構成について、図１を用いて説明する。
【００１９】
この例のエンジン１０は、気筒（シリンダ）１２を有するシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に取り付けられるシリンダヘッド１４とを備えている。シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１４は、それぞれエンジン本体の一部を構成している。
【００２０】
シリンダブロック１１の気筒１２内には、ピストン１３が往復運動可能な状態で収容されている。ピストン１３は、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されており、ピストン１３の往復運動がコネクティングロッドによってクランクシャフトの回転運動に変換される。
【００２１】
エンジン１０のシリンダヘッド１４には、燃焼室１５に連通する吸気ポート１７と排気ポート１８とが設けられている。吸気ポート１７には、吸気通路（図示略）が接続されており、エンジン１０の外部の空気が吸気通路および吸気ポート１７を通過して燃焼室１５に取り込まれる。吸気通路には、燃焼室１５へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁（図示略）が取り付けられている。噴射された燃料は、吸気ポート１７を通って燃焼室１５内に導入される吸入空気と混ざり合って混合気となる。
【００２２】
また、シリンダヘッド１４には、点火プラグ１６が配置されている。燃焼室１５に導入された上述の混合気は、点火プラグ１６の電気火花によって着火され、爆発・燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１３が往復動され、クランクシャフトが回転されて、エンジン１０の駆動力（出力トルク）が得られる。
【００２３】
一方、排気ポート１８には、排気通路（図示略）が接続されており、燃焼室１５で生じた燃焼ガスが、排気ポート１８、排気通路等を通ってエンジン１０の外部へ排出される。
【００２４】
シリンダヘッド１４には、吸気ポート１７を開閉する吸気バルブ２１と、排気ポート１８を開閉する排気バルブ２２とがそれぞれ配置されている。また、シリンダヘッド１４には、吸気バルブ２１の開閉作動をガイドするガイド筒２１ａと、排気バルブ２２の開閉作動をガイドするガイド筒２２ａとがそれぞれ設けられている。ガイド筒２１ａおよびガイド筒２２ａ内には、吸気バルブ２１のバルブステム２１ｂおよび排気バルブ２２のバルブステム２２ｂがそれぞれ摺動可能な状態で挿入されている。
【００２５】
ガイド筒２１ａから突出した吸気バルブ２１のバルブステム２１ｂの上部には、リテーナ２１ｃが取り付けられており、リテーナ２１ｃとシリンダヘッド１４との間には、バルブスプリング２１ｄが設けられている。吸気バルブ２１は、バルブスプリング２１ｄの弾性力によって吸気ポート１７を閉じる方向に付勢されている。また、排気バルブ２２にも同様に、リテーナ２２ｃ、バルブスプリング２２ｄが設けられており、排気バルブ２２は、バルブスプリング２２ｄの弾性力によって排気ポート１８を閉じる方向に付勢されている。
【００２６】
吸気バルブ２１の上方には、吸気カム２３ａを有する吸気カムシャフト２３が配置されている。吸気カム２３ａは、ベース円部分２３ｂとノーズ部分２３ｃとを備えている。また、排気バルブ２２の上方には、排気カム２４ａを有する排気カムシャフト２４が配置されている。吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２４は、それぞれシリンダヘッド１４に設けられた支持壁部によって回転自在に支持されている。なお、シリンダヘッド１４の支持壁部は、例えば、シリンダヘッドに一体的に設けられたカムハウジング等であり、エンジン本体の一部を構成している。
【００２７】
吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２４は、タイミングチェーン等を介してクランクシャフトに駆動連結されている。そして、クランクシャフトの回転がタイミングチェーン等を介して吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２４にそれぞれ伝達される。これにより、吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２４が回転されて、吸気バルブ２１および排気バルブ２２がそれぞれ開閉されるようになっている。なお、吸気カムシャフト２３は、時計方向（図１の矢印Ｚの方向）に回転される。
【００２８】
この例では、吸気バルブ２１を開閉するための動弁装置に、吸気バルブ２１のバルブ特性を変更するための可変動弁機構が備えられている。なお、排気バルブ２２を開閉するための動弁装置には、可変動弁機構は備えられておらず、排気バルブ２２は、排気カム２４ａの回転によりロッカアーム２６が揺動されることによって開閉されるようになっている。
【００２９】
以下、可変動弁機構の第１実施形態、第２実施形態について説明する。
【００３０】
［第１実施形態］
第１実施形態の可変動弁機構３０について、図１〜図４により説明する。可変動弁機構３０は、吸気バルブ２１のバルブ特性（最大リフト量および作用角）を連続的に変更するための機構であって、吸気カムシャフト２３の近傍に配置されている。この例の可変動弁機構３０には、吸気バルブ２１と吸気カム２３ａとの間に配設される４節リンク部（揺動部）３１と、４節リンク部３１に取り付けられるアーム部材（第１〜第３アーム４１〜４３）とが備えられている。４節リンク部３１は、４つのリンク（第１〜第４リンク３２〜３５）が、４つの節（第１〜第４連結ピン３６〜３９）により連結されて構成されている。
【００３１】
第１リンク３２と第４リンク３５とは、第１連結ピン３６で互いに回動可能な状態で連結されている。第１連結ピン３６は、４節リンク部３１の一端側に設けられている。第１連結ピン３６には、タペット部材５２が取り付けられている。タペット部材５２は、バルブ接触部となっており、吸気バルブ２１のバルブステム２１ｂの上端面に接している。
【００３２】
第１リンク３２と第２リンク３３とは、第２連結ピン３７で互いに回動可能な状態で連結されている。第２連結ピン３７には、第１アーム４１が取り付けられている。第２リンク３３と第３リンク３４とは、第３連結ピン３８で互いに回動可能な状態で連結されている。第３リンク３４と第４リンク３５とは、第４連結ピン３９で互いに回動可能な状態で連結されている。第２，第３，第４連結ピン３７，３８，３９は、４節リンク部３１の他端側に設けられている。第２連結ピン３７には、カムフォロアであるローラ５１が支持されている。なお、この例では、カムフォロアであるローラ５１が吸気カム２３ａに常に接しているわけではない。
【００３３】
４節リンク部３１は、従来の動弁装置におけるロッカアームに相当する部材であり、吸気カム２３ａの回転にしたがって一体的に揺動され、これにより、吸気バルブ２１が開閉される。つまり、吸気カムシャフト２３が駆動され、吸気カム２３ａが回転されると、ローラ５１が吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃによって押圧される。これにより、４節リンク部３１が揺動される。そして、その４節リンク部３１の揺動がタペット部材５２を介して吸気バルブ２１に伝えられることによって、吸気バルブ２１が開弁される。また、吸気カム２３ａがさらに回転されて、ローラ５１が吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃによって押圧されなくなると、吸気バルブ２１が閉弁される。そして、この例では、後述するようにして、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角を変更するようにしている。なお、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角は、上記発明が解決しようとする課題の欄で説明したとおりであって、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角は、図５に示すように、可変動弁機構３０によって互いに同期して変更される。
【００３４】
４節リンク部３１の他端側には、上述したように、第２，第３，第４連結ピン３７，３８，３９が上下方向に設けられている。最も上側の第２連結ピン３７には、第１アーム４１の一端側が回動可能に連結されている。最も下側の第４連結ピン３９には、第２アーム４２の一端側が回動可能に連結されている。上下方向中間の第３連結ピン３８には、第３アーム４３の一端側が回動可能に連結されている。
【００３５】
第１アーム４１は、吸気カム２３ａに最も近い側に配置されている。第１アーム４１の他端側は、シリンダヘッド１４の支持壁部に支持された第１支軸４６に回動可能に連結されている。第１アーム４１は、吸気カム２３ａの回転時には第１支軸４６を中心に揺動される。また、第１アーム４１は、後述する第３アーム４３の移動時には、第１支軸４６を中心に回動される。
【００３６】
第２アーム４２は、吸気カム２３ａから最も遠い側に配置されている。第２アーム４２の他端側は、シリンダヘッド１４の支持壁部に支持された第２支軸４７に回動可能に連結されている。第２アーム４２は、吸気カム２３ａの回転時には第２支軸４７を中心に揺動される。また、第２アーム４２は、後述する第３アーム４３の移動時には、第２支軸４７を中心に回動される。
【００３７】
第３アーム４３は、第１アーム４１と第２アーム４２との間に配置されている。第３アーム４３の他端側は、シリンダヘッド１４の支持壁部に支持された第３支軸４８に回動可能に連結されている。第３アーム４３は、吸気カム２３ａの回転時には第３支軸４８を中心に揺動される。また、第３アーム４３は、アクチュエータ４９により、図１の矢印Ｘ１方向または矢印Ｙ１方向に移動可能に設けられている。アクチュエータ４９が駆動され、第３アーム４３が移動されるにともなって、後述するように、４節リンク部３１が変形され、４節リンク部３１の４つの節の位置が変更される。
【００３８】
また、それにともない、第１アーム４１および第２アーム４２が第１支軸４６および第２支軸４７を中心に回動される。第１支軸４６および第２支軸４７の位置は第３アーム４３の移動によっては変更されない。第３アーム４３を移動するためのアクチュエータ４９として、ラック・ピニオン等の周知の機構や、公知の機構、例えば、モータにより回転されるねじ軸上にアームを連結したものを採用することができる（例えば、上記特許文献２参照）。なお、第３アーム４３の移動をスムーズに行うために、第３アーム４３を支持する第３連結ピン３８、第３支軸４８を、シリンダヘッド１４の支持壁部に形成されたガイド用の溝、長孔等に挿入し、その溝、長孔等に沿わせて第３連結ピン３８、第３支軸４８を移動させるようにしてもよい。
【００３９】
第３アーム４３の移動によって、４節リンク部３１が変形され、４節リンク部３１の４つの節の位置が変更され、第２連結ピン３７（ローラ５１）と吸気カム２３ａとの距離が変更される。これにより、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が変更されるようになっている。
【００４０】
次に、上記構成の可変動弁機構３０による吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角の変更について説明する。
【００４１】
まず、第３アーム４３の移動にともなう４節リンク部３１の動作について説明する。図１、図２に示す第２リンク３３および第３リンク３４がほぼ一直線の状態（第３アーム４３がＹ１方向に最大限に移動された状態）から、アクチュエータ４９が駆動され、第３アーム４３がＸ１方向に移動されると、４節リンク部３１の第３連結ピン３８がＸ１方向に移動される。これにともない、第１アーム４１および第２アーム４２がそれぞれ第１支軸４６および第２支軸４７を中心に回動される。そして、第２リンク３３および第３リンク３４が両者３３，３４のなす角θ１が小さくなるように折れ曲がる。これにより、第２連結ピン３７と第４連結ピン３９とが接近する。このとき、第２連結ピン３７（ローラ５１）は、第１アーム４１が第１支軸４６を中心に回動されるため、吸気カム２３ａ（吸気カムシャフト２３）から遠ざかるように移動される。
【００４２】
第３アーム４３をＸ１方向に移動させるほど、第１アーム４１および第２アーム４２がそれぞれ第１支軸４６および第２支軸４７を中心に回動され、第２リンク３３および第３リンク３４が折れ曲がる度合いが大きくなる（角θ１が小さくなる）。そして、第２連結ピン３７および第４連結ピン３９の位置が接近するように変更され、第２連結ピン３７上に設けられた吸気カムシャフト２３の中心軸からローラ５１のカム接触面までの距離が大きくなる。
【００４３】
逆に、図３、図４に示すような、第２リンク３３および第３リンク３４が最大限折れ曲がった状態（第３アーム４３がＸ１方向に最大限に移動された状態）から、アクチュエータ４９が駆動され、第３アーム４３がＹ１方向に移動されると、４節リンク部３１の第３連結ピン３８がＹ１方向に移動される。これにともない、第１アーム４１および第２アーム４２がそれぞれ第１支軸４６および第２支軸４７を中心に回動される。そして、第２リンク３３および第３リンク３４のなす角θ１が大きくなる。これにより、第２連結ピン３７と第４連結ピン３９とが離反する。このとき、第２連結ピン３７（ローラ５１）は、第１アーム４１が第１支軸４６を中心に回動されるため、吸気カム２３ａ（吸気カムシャフト２３）に近づくように移動される。
【００４４】
第３アーム４３をＹ１方向に移動させるほど、第１アーム４１および第２アーム４２がそれぞれ第１支軸４６および第２支軸４７を中心に回動され、第２リンク３３および第３リンク３４が折れ曲がる度合いが小さくなる（角θ１が大きくなる）。そして、第２連結ピン３７および第４連結ピン３９の位置が離反するように変更され、第２連結ピン３７上に設けられた吸気カムシャフト２３の中心軸からローラ５１のカム接触面までの距離が小さくなる。
【００４５】
図１に示すように、吸気バルブ２１が最大リフト量および作用角でリフトする場合には、角θ１が最大となり、第２リンク３３および第３リンク３４がほぼ一直線になっている。このとき、ローラ５１は吸気カム２３ａのベース円部分２３ｂに接している。つまり、ローラ５１と吸気カム２３ａのベース円部分２３ｂとの間には隙間がなく、両者５１，２３ｂの距離Ｌ１（図３）が「０」となっている。この場合、吸気カム２３ａの回転位置にかかわらず、ローラ５１は、常に吸気カム２３ａに接することになる。
【００４６】
吸気カム２３ａが回転すると、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの一端部（ベース円部分２３ｂとの一方の境目）２３ｄがローラ５１に接触した時点で、ローラ５１が押し下げられ始める。これにより、４節リンク部３１が一体的に揺動され始め、吸気バルブ２１が開き始める。そして、吸気カム２３ａがさらに回転して、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの頂部２３ｅがローラ５１に接触したとき、ローラ５１が最大限に押し下げられ、これにより、吸気バルブ２１のリフト量が最大になる。吸気カム２３ａがさらに回転すると、今度は吸気バルブ２１が閉じ始め、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの他端部（ベース円部分２３ｂとの他方の境目）２３ｆがローラ５１に接触した時点で、吸気バルブ２１が閉じ終わる。このような１サイクルの吸気バルブ２１のリフト曲線は、図５のＣ１に示すようになっている。
【００４７】
図１に示す状態から第３アーム４３がＸ１方向に移動されると、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が変更される。第３アーム４３のＸ１方向への移動により、上述したように、第１アーム４１が第１支軸４６を中心に回動されるため、ローラ５１は、吸気カム２３ａのベース円部分２３ｂから離れ、ローラ５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が大きくなる。
【００４８】
このため、吸気カム２３ａが回転しても、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの一端部２３ｄによってはローラ５１が押し下げられず、吸気カム２３ａがさらに回転して、吸気カム２３ａの一端部２３ｄよりも頂部２３ｅ寄りの部分がローラ５１に接触した時点で、ローラ５１が押し下げられ始める。そして、４節リンク部３１が一体的に揺動され始め、吸気バルブ２１が開き始める。このように、ローラ５１と吸気カム２３ａのベース円部分２３ｂとの間に隙間が生じ、両者５１，２３ｂの距離Ｌ１が「０」ではなくなるため、吸気バルブ２１が開き始めるタイミング（開弁時期）は、上記距離Ｌ１が「０」である場合（上記隙間が生じない場合）に比べて遅くなる。
【００４９】
また、吸気カム２３ａがさらに回転して、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの頂部２３ｅがローラ５１に接触すると、ローラ５１が最大限に押し下げられて吸気バルブ２１のリフト量は最大になる。このとき、上記距離Ｌ１が「０」ではないため、吸気バルブ２１のリフト量は、上記距離Ｌ１が「０」である場合に比べて小さくなる。つまり、最大リフト量が小さくなる。ここで、第３アーム４３のＸ１方向への移動によって、第１アーム４１が第１支軸４６を中心に回動されるに際し、ローラ５１は、吸気カムシャフト２３の径方向（図１の矢印Ａ方向）を基準として、それよりも第１支軸４６側（図１では右側）に移動される。したがって、そのような方向にローラ５１が移動された分だけ、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの頂部２３ｅでローラ５１を押圧するタイミングが早くなる。これにより、吸気バルブ２１のリフト量が最大となるタイミングが、上記距離Ｌ１が「０」である場合に比べて早くなる。
【００５０】
また、吸気カム２３ａがさらに回転すると、吸気バルブ２１が閉じ始め、吸気カム２３ａの他端部２３ｆよりも頂部２３ｅ寄りの部分がローラ５１に接触した時点で、吸気バルブ２１が閉じ終わる。このように、上記距離Ｌ１が「０」ではないため、吸気バルブ２１が閉じ終わるタイミング（閉弁時期）は、上記距離Ｌ１が「０」である場合に比べて早くなる。そして、吸気バルブ２１の開弁時期から閉弁時期までの開弁期間については、吸気カム２３ａにおける吸気バルブ２１の開弁に寄与する部分が小さくなるので、上記距離Ｌ１が「０」である場合に比べて短くなっている。つまり、吸気バルブ２１の作用角が小さくなっている。
【００５１】
ここで、第３アーム４３がＸ１方向に移動されるほど、ローラ５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が大きくなり、上記距離Ｌ１が大きくなる。これにより、第３アーム４３がＸ１方向に移動されるにしたがって、吸気バルブ２１の開弁時期が遅くなり、閉弁時期が早くなる。吸気カム２３ａにおける吸気バルブ２１の開弁に寄与する部分が小さくなり、吸気バルブ２１の開弁期間が短くなる。つまり、吸気バルブ２１の作用角が小さくなる。また、吸気バルブ２１の最大リフト量が小さくなる。また、吸気バルブ２１のリフト量が最大となるタイミングが早くなる。
【００５２】
そして、第３アーム４３がＸ１方向に最大限に移動されると、図３に示すように、第１アーム４１および第２アーム４２がそれぞれ第１支軸４６および第２支軸４７を中心に最大限に回動され、第２リンク３３および第３リンク３４が折れ曲がる度合いが最も大きくなる（角θ１が最も小さくなる）。ローラ５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が最も大きくなり、上記距離Ｌ１が最も大きくなる。この状態では、吸気バルブ２１の開弁時期が最も遅くなり、閉弁時期が最も早くなる。つまり、吸気バルブ２１の作用角が最も小さくなる。また、吸気バルブ２１の最大リフト量が最も小さくなる。なお、図３では、図４に示すように、吸気カム２３ａが回転しても、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの頂部２３ｅがローラ５１を押圧しない位置まで、ローラ５１が吸気カム２３ａから離れた状態を示している。この場合、吸気バルブ２１の最大リフト量は「０」になり、吸気カム２３ａが回転しても、吸気バルブ２１は開弁されず、閉弁状態が維持される。
【００５３】
上述したように、第３アーム４３がＸ１方向に移動されると、ローラ５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が大きくなり、ローラ５１と吸気カム２３ａのベース円部分２３ｂとの間の隙間が広くなるので、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が小さくなる。そして、ローラ５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離の変化量に応じて、言い換えれば、ローラ５１と吸気カム２３ａのベース円部分２３ｂとの間の隙間（つまり、上記距離Ｌ１）の変化量に応じて、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が小さくなる。したがって、第３アーム４３をＸ１方向に移動することによって、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角を連続的に小さくすることができる。
【００５４】
これに対し、第３アーム４３がＹ１方向に移動されると、上述の第３アーム４３をＸ１方向に移動した場合とは逆になる。すなわち、第３アーム４３がＹ１方向に移動されるほど、第１アーム４１および第２アーム４２がそれぞれ第１支軸４６および第２支軸４７を中心に回動され、第２リンク３３および第３リンク３４が折れ曲がる度合いが小さくなる（角θ１が大きくなる）。ローラ５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が小さくなり、上記距離Ｌ１が小さくなる。これにより、第３アーム４３がＹ１方向に移動されるにしたがって、吸気バルブ２１の開弁時期が早くなり、閉弁時期が遅くなる。吸気カム２３ａにおける吸気バルブ２１の開弁に寄与する部分が大きくなり、吸気バルブ２１の開弁期間が長くなる。つまり、吸気バルブ２１の作用角が大きくなる。また、吸気バルブ２１の最大リフト量が大きくなる。
【００５５】
また、第３アーム４３のＹ１方向への移動によって、第１アーム４１が第１支軸４６を中心に回動されるに際し、ローラ５１は、吸気カムシャフト２３の径方向（図１の矢印Ａ方向）を基準として、それよりも第１支軸４６側（図１では右側）に移動される。したがって、そのような方向にローラ５１が移動された分だけ（第３アーム４３がＹ１方向に移動されるほど）、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの頂部２３ｅでローラ５１を押圧するタイミングが遅くなる。これにより、吸気バルブ２１のリフト量が最大となるタイミングが遅くなる。
【００５６】
このように、第３アーム４３がＹ１方向に移動されると、ローラ５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が小さくなり、ローラ５１と吸気カム２３ａのベース円部分２３ｂとの間の隙間が狭くなるので、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が大きくなる。そして、ローラ５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離の変化量に応じて、言い換えれば、ローラ５１と吸気カム２３ａのベース円部分２３ｂとの間の隙間（つまり、上記距離Ｌ１）の変化量に応じて、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が大きくなる。したがって、第３アーム４３をＸ１方向に移動することによって、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角を連続的に大きくすることができる。
【００５７】
以上のように、アクチュエータ４９の駆動により第３アーム４３が移動されると、ローラ５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が変化し、ローラ５１と吸気カム２３ａのベース円部分２３ｂとの間の隙間が変化するので、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が変更される。そして、ローラ５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離の変化量に応じて、言い換えれば、ローラ５１と吸気カム２３ａのベース円部分２３ｂとの間の隙間（つまり、上記距離Ｌ１）の変化量に応じて、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が変更される。したがって、第３アーム４３を移動することによって、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角を連続的に変更することができる。図５には、吸気バルブ２１の最大リフト量が大きい高リフト時の場合から最大リフト量が小さい低リフト時の場合までの複数のリフト曲線Ｃ１〜Ｃ３を示している。吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角は、高リフト時の場合から低リフト時の場合までの間で無段階に変更可能となっている。
【００５８】
以上より、この例の可変動弁機構３０によれば、吸気バルブ２１の作用角を可変とする可変バルブタイミング機構を別途用いなくても、吸気バルブ２１の最大リフト量だけではなく、吸気バルブ２１の作用角を変更可能となっている。これにより、低リフト時に、吸気バルブ２１の閉弁時期を下死点より早くすることができ、エンジン１０のポンピングロスを低減することができる。
【００５９】
以上の第１実施形態では、第２リンク３３および第３リンク３４のなす角θ１が１８０度以下になるように、第３アーム４３が移動される場合について説明したが、逆に、第２リンク３３および第３リンク３４のなす角θ１が１８０度以上になるように、第３アーム４３を移動させてもよい。なお、この場合には、第１アーム４１および第２アーム４３の延びる方向を逆向きにしておけばよい。
【００６０】
［第２実施形態］
第２実施形態の可変動弁機構１３０について、図６〜図１４により説明する。第２実施形態では、エンジン１１０の概略構成は、図１に示す上記第１実施形態とほぼ同様であり、吸気バルブ２１のバルブ特性を変更するための可変動弁機構が上記第１実施形態とは異なっている。
【００６１】
可変動弁機構１３０は、吸気バルブ２１のバルブ特性（最大リフト量および作用角）を連続的に変更するための機構であって、吸気カムシャフト２３の近傍に配置されている。この例の可変動弁機構１３０には、吸気バルブ２１と吸気カム２３ａとの間に配設されるロッカアーム（揺動部）１３１と、ロッカアーム１３１に取り付けられるアーム部材（第１アーム１４１および第２アーム１４２）とが備えられている。
【００６２】
ロッカアーム１３１の一端側には、油圧式のラッシュアジャスタ１５２が取り付けられている。ラッシュアジャスタ１５２は、バルブ接触部となっており、吸気バルブ２１のバルブステム２１ｂの上端面に接している。ラッシュアジャスタ１５２は、ボディ内のプランジャが油圧によって上下にスライドする周知の構造となっている。
【００６３】
ロッカアーム１３１の他端側には、第１連結軸１３６および第２連結軸１３７が上下方向に設けられている。上側の第１連結軸１３６には、第１アーム１４１の一端側が回動可能に連結されている。下側の第２連結軸１３７には、第２アーム１４２の一端側が回動可能に連結されている。
【００６４】
また、第１連結軸１３６には、カムフォロアであるローラ１５１が支持されている。なお、この例では、ロッカアーム１３１の一端側がラッシュアジャスタ１５２によって支持されるため、カムフォロアであるローラ１５１が吸気カム２３ａに常に接している。また、吸気カム２３ａの吸気カムシャフト２３の軸方向に沿う方向の幅が、後述するように、第１連結軸１３６上を移動するローラ１５１に常に接しているような幅となっている。
【００６５】
第１アーム１４１は、吸気カム２３ａに近い側に配置されている。第１アーム１４１の他端側は、シリンダヘッド１４の支持壁部に支持された第１支軸１４６に回動可能に連結されている。第１アーム１４１は、吸気カム２３ａの回転時には、後述するように、スライダー１６１の突起１６１ａがストッパー１６３に突き当たるまでは、ローラ１５１とともに移動され、スライダー１６１の突起１６１ａがストッパー１６３に突き当たった後は、第１支軸１４６を中心に揺動される。そのような第１アーム１４１の移動を可能とするために、第１アーム１４１の他端側は長孔１４１ｂを介して第１支軸１４６に連結されている。
【００６６】
第２アーム１４２は、吸気カム２３ａから遠い側に配置されている。第２アーム１４２の他端側は、シリンダヘッド１４の支持壁部に支持された第２支軸１４７に回動可能に連結されている。第２アーム１４２は、吸気カム２３ａの回転時には第２支軸１４７を中心に揺動される。
【００６７】
ロッカアーム１３１は、吸気カム２３ａの回転にしたがって揺動され、これにより、吸気バルブ２１が開閉される。つまり、吸気カムシャフト２３が駆動され、吸気カム２３ａが回転されると、ローラ１５１が吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃによって押し下げられる。これにより、ロッカアーム１３１が揺動される。そして、そのロッカアーム１３１の揺動がラッシュアジャスタ１５２を介して吸気バルブ２１に伝えられることによって、吸気バルブ２１が開弁される。また、吸気カム２３ａがさらに回転されて、ローラ１５１が吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃによって押し下げられなくなると、吸気バルブ２１が閉弁される。そして、この例では、後述するようにして、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角を変更するようにしている。なお、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角は、上記発明が解決しようとする課題の欄で説明したとおりであって、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角は、図１４に示すように、可変動弁機構１３０によって互いに同期して変更される。
【００６８】
この例では、ロッカアーム１３１の他端側が、図７に示すように、一対のアーム部１３１ａ，１３１ａに分かれた二股形状に形成されており、一対のアーム部１３１ａ，１３１ａの間に第１アーム１４１の一端側が配置されている。また、第１アーム１４１の一端側が、一対の突出片１４１ａ，１４１ａに分かれた二股形状に形成されており、一対の突出片１４１ａ，１４１ａの間にローラ１５１が配置されている。
【００６９】
そして、ローラ１５１を支持する第１連結軸１３６が、吸気カムシャフト２３の径方向に直交する方向（図６の矢印Ｂ方向）から見ると吸気カムシャフト２３が延びる方向に対し平行ではなく、傾けて配置されている。第１連結軸１３６は、図７の矢印Ｘ２方向に向かうほど吸気カムシャフト２３から離れるように傾けられている。ローラ１５１は、第１連結軸１３６上で第１連結軸１３６の延びる方向に沿って（図７の矢印Ｘ２方向または矢印Ｙ２方向に）移動可能に設けられている。ローラ１５１は、後述するように、吸気カム２３ａの回転にともない、第１連結軸１３６上をＸ２方向またはＹ２方向に移動する。なお、第１連結軸１３６は、吸気カムシャフト２３の径方向であって図６の矢印Ｂ方向に直交する方向（図６の矢印Ｄ方向）から見ると傾いておらず、吸気カムシャフト２３が延びる方向に対し平行に配置されている。
【００７０】
また、第１連結軸１３６の一端側（図７ではローラ１５１の左側）のロッカアーム１３１の一方のアーム部１３１ａと第１アーム１４１の一方の突出片１４１ａとの間には、スライダー１６１と、スプリング１６２と、ストッパー１６３とが設けられている。スライダー１６１は、吸気カム２３ａの回転によるローラ１５１の移動にともない、第１連結軸１３６上を移動する可動部材である。スライダー１６１は、図８に示すように、Ｘ２方向側に向けて設けられている突起１６１ａがストッパー１６３に突き当たるまで、Ｘ２方向へ移動可能となっている。スプリング１６２は、その弾性力によって、スライダー１６１を常にＹ２方向へ向けて付勢する付勢部材である。スプリング１６２は、圧縮状態でスライダー１６１とストッパー１６３との間に配設されている。
【００７１】
ストッパー１６３は、吸気カム２３ａの回転時に、ローラ１５１と第１アーム１４１とスライダー１６１のＸ２方向への移動を規制する規制部材である。ストッパー１６３は、アクチュエータ１６４により、Ｘ２方向またはＹ２方向に移動可能に設けられており、第１連結軸１３６上の位置が可変となっている。ストッパー１６３を移動するためのアクチュエータ１６４として、油圧式の機構やラック・ピニオンのような機械式の機構等の周知ないしは公知の機構を採用することができる。
【００７２】
ストッパー１６３の移動により、ストッパー１６３の第１連結軸１３６上における位置が変更され、スライダー１６１との距離Ｌ２（図７）が変更される。言い換えれば、ストッパー１６３の移動により、ローラ１５１の第１連結軸１３６上における移動可能範囲が変更される。そして、これにより、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が変更されるようになっている。
【００７３】
次に、上記構成の可変動弁機構１３０による吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角の変更について説明する。
【００７４】
吸気バルブ２１が最大リフト量および作用角でリフトする場合には、図１０に示すように、ストッパー１６３がスライダー１６１の突起１６１ａに突き当たっており、スライダー１６１とストッパー１６３との距離Ｌ２が「０」となっている。このとき、ストッパー１６３は、Ｙ２方向に最大限に移動された状態となっている。
【００７５】
この場合、上記距離Ｌ２が「０」であり、ローラ１５１と第１アーム１４１とスライダー１６１とは、Ｙ２方向へ移動できない。このため、吸気カム２３ａが回転すると、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの一端部（ベース円部分２３ｂとの一方の境目）２３ｄがローラ１５１に接触した時点で、ローラ１５１が図６のほぼ下方に向けて押し下げられ始める。これにより、ロッカアーム１３１が揺動され始め、吸気バルブ２１が開き始める。
【００７６】
そして、吸気カム２３ａがさらに回転して、図１１に示すように、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの頂部２３ｅがローラ１５１に接触したとき、ローラ１５１が図６のほぼ下方に向けて最大限に押し下げられ、これにより、吸気バルブ２１のリフト量が最大になる。吸気カム２３ａがさらに回転すると、今度は吸気バルブ２１が閉じ始め、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの他端部（ベース円部分２３ｂとの他方の境目）２３ｆがローラ１５１に接触した時点で、吸気バルブ２１が閉じ終わる。このような１サイクルの吸気バルブ２１のリフト曲線は、図１４のＣ１１に示すようになっている。
【００７７】
次に、図１０に示すストッパー１６３がスライダー１６１の突起１６１ａに突き当たった状態（ストッパー１６３がＹ２方向に最大限に移動された状態）から、アクチュエータ１６４の駆動によりストッパー１６３がＸ２方向に移動されると、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が変更される。ストッパー１６３のＸ２方向への移動により、ストッパー１６３がスライダー１６１の突起１６１ａから離れ、上記距離Ｌ２が「０」ではなくなる。これにより、ローラ１５１と第１アーム１４１とスライダー１６１とが第１連結軸１３６上をＸ２方向へ移動可能となる。
【００７８】
このため、上記距離Ｌ２が「０」である場合とは異なり、吸気カム２３ａが回転し、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの一端部２３ｄがローラ１５１に接触しても、直ちにロッカアーム１３１が揺動され始めるわけではない。具体的には、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの一端部２３ｄがローラ１５１に接触すると、吸気カム２３ａによりローラ１５１が図６のほぼ下方に向けて押圧され始めるが、第１連結軸１３６が上述したような方向に傾斜しているため、吸気カム２３ａによるローラ１５１への押圧力が第１連結軸１３６の傾斜方向にも作用する。これにより、吸気カム２３ａがさらに回転することによって、ローラ１５１は、第１アーム１４１およびスライダー１６１とともにスプリング１６２に抗して第１連結軸１３６上をＸ２方向へ移動される。ローラ１５１と第１アーム１４１とスライダー１６１とは、スライダー１６１の突起１６１ａがストッパー１６３に突き当たるまで、第１連結軸１３６上をＸ２方向へ移動される。そして、スライダー１６１の突起１６１ａがストッパー１６３に突き当たった時点で、ローラ１５１と第１アーム１４１とスライダー１６１とがそれ以上Ｘ２方向へ移動されなくなるので、その時点で、ローラ１５１が図６のほぼ下方に向けて押し下げられて、ロッカアーム１３１が揺動され始め、吸気バルブ２１が開き始める。その時点では、ローラ１５１には、吸気カム２３ａの一端部２３ｄよりも頂部２３ｅ寄りの部分が接触している。
【００７９】
このように、第１連結軸１３６上においてローラ１５１がＸ２方向へ移動している間は、吸気バルブ２１が開かないので、吸気バルブ２１が開き始めるタイミング（開弁時期）が、上記距離Ｌ２が「０」である場合に比べて遅くなる。言い換えれば、吸気カム２３ａの回転によって、第１連結軸１３６上でローラ１５１が移動されると、ローラ１５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が大きくなるので、吸気バルブ２１の開弁時期が遅くなる。
【００８０】
また、吸気カム２３ａがさらに回転して、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの頂部２３ｅがローラ１５１に接触すると、ローラ１５１が図６のほぼ下方に向けて最大限に押し下げられて吸気バルブ２１のリフト量は最大になる。このとき、上述のように、ローラ１５１がＸ２方向へ移動した分、ローラ１５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が大きくなるので、吸気バルブ２１のリフト量は、上記距離Ｌ２が「０」である場合に比べて小さくなる。つまり、最大リフト量が小さくなる。
【００８１】
また、吸気カム２３ａがさらに回転すると、吸気バルブ２１が閉じ始め、吸気カム２３ａの他端部２３ｆよりも頂部２３ｅ寄りの部分がローラ１５１に接触した時点で、吸気カム２３ａによりローラ１５１が押し下げられなくなり、吸気バルブ２１が閉じ終わる。上述のように、ローラ１５１はＸ２方向へ移動されているので、ローラ１５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が大きくなっている。このため、吸気バルブ２１が閉じ終わるタイミング（閉弁時期）が、上記距離Ｌ２が「０」である場合に比べて早くなる。そして、吸気バルブ２１の開弁時期から閉弁時期までの開弁期間については、吸気カム２３ａにおける吸気バルブ２１の開弁に寄与する部分が小さくなるので、上記距離Ｌ２が「０」である場合に比べて短くなっている。つまり、吸気バルブ２１の作用角が小さくなっている。
【００８２】
その後、吸気カム２３ａがさらに回転しても、吸気カム２３ａによってはローラ１５１が押し下げられないため、スプリング１６２の弾性力によって、ローラ１５１は、第１アーム１４１およびスライダー１６１とともに第１連結軸１３６上をＹ２方向へ移動される。ローラ１５１と第１アーム１４１とスライダー１６１とは、吸気カム２３ａの一端部２３ｄがローラ１５１に接触するまで、第１連結軸１３６上をＹ２方向へ移動され、元の位置に戻される。
【００８３】
ここで、ストッパー１６３がＸ２方向に移動されるほど、上記距離Ｌ２が大きくなり、ローラ１５１の第１連結軸１３６上における移動可能な範囲が大きくなる。そして、第１連結軸１３６が上述したような方向に傾斜しているので、吸気カム２３ａの回転時に、第１連結軸１３６上においてローラ１５１が移動する際、ローラ１５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が大きくなる。第１連結軸１３６上においてローラ１５１が移動している間は、吸気バルブ２１が開かないので、ストッパー１６３がＸ２方向に移動されるにしたがって、吸気バルブ２１の開弁時期が遅くなり、閉弁時期が早くなる。吸気カム２３ａにおける吸気バルブ２１の開弁に寄与する部分が小さくなり、吸気バルブ２１の開弁期間が短くなる。つまり、吸気バルブ２１の作用角が小さくなる。また、ストッパー１６３がＸ２方向に移動されるにしたがって、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの頂部２３ｅがローラ１５１に接触した際に、ローラ１５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が大きくなるので、吸気バルブ２１の最大リフト量が小さくなる。なお、図７、図８では、ストッパー１６３が、その可動範囲のほぼ中間位置に移動された状態を示している。この状態では、図９に示すように、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの頂部２３ｅがローラ１５１に接触したとき、ローラ１５１が図６のほぼ下方に向けて最大限に押し下げられるが、このときの吸気バルブ２１のリフト量は、図１０、図１１に示す場合のほぼ半分になる。
【００８４】
そして、ストッパー１６３がＸ２方向に最大限に移動されると、図１２に示すように、上記距離Ｌ２が最大となり、ローラ１５１の第１連結軸１３６上における移動可能な範囲が最大となる。この状態では、吸気バルブ２１の開弁時期が最も遅くなり、閉弁時期が最も早くなる。つまり、吸気バルブ２１の作用角が最も小さくなる。また、吸気バルブ２１の最大リフト量が最も小さくなる。なお、図１２では、吸気カム２３ａが回転しても、図１３に示すように、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの頂部２３ｅがローラ１５１を図６のほぼ下方に向けて押し下げないような位置まで、ストッパー１６３がスライダー１６１から離れた状態を示している。この場合、吸気バルブ２１の最大リフト量は「０」になり、吸気カム２３ａが回転しても、吸気バルブ２１は開弁されず、閉弁状態が維持される。
【００８５】
上述したように、ストッパー１６３がＸ２方向に移動されると、上記距離Ｌ２が大きくなり、ローラ１５１の第１連結軸１３６上における移動可能な範囲が最大となる。また、第１連結軸１３６が上述したような方向に傾斜しているので、吸気カム２３ａの回転時に、第１連結軸１３６上においてローラ１５１が移動する際、ローラ１５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が大きくなる。これにより、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が小さくなる。そして、ストッパー１６３がＸ２方向に移動した距離に応じて、言い換えれば、ストッパー１６３とスライダー１６１との間の隙間（つまり、上記距離Ｌ２）の変化量に応じて、ローラ１５１の第１連結軸１３６上における移動可能な範囲が変更され、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が小さくなる。したがって、ストッパー１６３がＸ２方向に移動することによって、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角を連続的に小さくすることができる。
【００８６】
これに対し、ストッパー１６３がＹ２方向に移動されると、上述のストッパー１６３をＸ２方向に移動した場合とは逆になる。すなわち、ストッパー１６３がＹ２方向に移動されるほど、上記距離Ｌ２が小さくなり、ローラ１５１の第１連結軸１３６上における移動可能な範囲が小さくなる。また、第１連結軸１３６が上述したような方向に傾斜しているので、吸気カム２３ａの回転時に、第１連結軸１３６上においてローラ１５１が移動する際、ローラ１５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が小さくなる。第１連結軸１３６上においてローラ１５１が移動している間は、吸気バルブ２１が開かないので、ストッパー１６３がＹ２方向に移動されるにしたがって、吸気バルブ２１の開弁時期が早くなり、閉弁時期が遅くなる。吸気カム２３ａにおける吸気バルブ２１の開弁に寄与する部分が大きくなり、吸気バルブ２１の開弁期間が長くなる。つまり、吸気バルブ２１の作用角が大きくなる。また、ストッパー１６３がＹ２方向に移動されるにしたがって、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃの頂部２３ｅがローラ１５１に接触したとき、ローラ１５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が小さくなるので、吸気バルブ２１の最大リフト量が大きくなる。
【００８７】
そのように、ストッパー１６３がＹ２方向に移動されると、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が大きくなる。そして、ストッパー１６３がＹ２方向に移動した距離に応じて、言い換えれば、ストッパー１６３とスライダー１６１との間の隙間（つまり、上記距離Ｌ２）の変化量に応じて、ローラ１５１の第１連結軸１３６上における移動可能な範囲が変更され、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が大きくなる。したがって、ストッパー１６３がＹ２方向に移動することによって、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角を連続的に大きくすることができる。
【００８８】
以上のように、アクチュエータ１６４の駆動によりストッパー１６３が移動されると、上記距離Ｌ２が変化し、ローラ１５１の第１連結軸１３６上における移動可能な範囲が変更される。また、第１連結軸１３６が上述したような方向に傾斜しているので、吸気カム２３ａの回転時に、第１連結軸１３６上においてローラ１５１が移動する際、ローラ１５１の吸気カムシャフト２３の中心軸からの距離が変化する。これにより、１連結軸１３６上においてローラ１５１が移動している間は、吸気バルブ２１が開かないので、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が変更される。そして、ストッパー１６３が移動した方向および距離に応じて、言い換えれば、ストッパー１６３とスライダー１６１との間の隙間（つまり、上記距離Ｌ２）の変化量に応じて、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角が変更される。したがって、ストッパー１６３を移動することによって、吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角を連続的に変更することができる。図１４には、吸気バルブ２１の最大リフト量が大きい高リフト時の場合から最大リフト量が小さい低リフト時の場合までの複数のリフト曲線Ｃ１１〜Ｃ１３を示している。吸気バルブ２１の最大リフト量および作用角は、高リフト時の場合から低リフト時の場合までの間で無段階に変更可能となっている。なお、この例では、上述したように、第１連結軸１３６は、図６の矢印Ｄ方向から見て傾いていないため、高リフト時の場合にも低リフト時の場合にも、吸気バルブ２１のリフト量が最大となるタイミングは変化しない。
【００８９】
以上より、この例の可変動弁機構１３０によれば、吸気バルブ２１の作用角を可変とする可変バルブタイミング機構を別途用いなくても、吸気バルブ２１の最大リフト量だけではなく、吸気バルブ２１の作用角を変更可能となっている。これにより、低リフト時に、吸気バルブ２１の閉弁時期を下死点より早くすることができ、エンジン１１０のポンピングロスを低減することができる。
【００９０】
以上の第２実施形態では、第１アーム１４１の一対の突出片１４１ａ，１４１ａの間隔を広くして、一対の突出片１４１ａ，１４１ａの間に、ローラ１５１とスライダー１６１とスプリング１６２とストッパー１６３とを配置するようにしてもよい。この場合、吸気カム２３ａの回転時、第１連結軸１３６上をローラ１５１とスライダー１６１とが移動される。また、スライダー１６１を省略して、第１アーム１４１がスライダーの役割を果たすようにしてもよい。この場合には、第１アーム１４１の一方の突出片１４１ａにストッパー１６３に突き当たる突起を設けるようにする。
【００９１】
以上の第１実施形態、第２実施形態では、可変動弁機構を吸気バルブ２１に適用した例について説明したが、排気バルブ２２に対しても同様に適用することが可能である。また、吸気バルブ２１および排気バルブ２２の両方に適用することも可能である。また、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて適用することも可能である。
【００９２】
また、エンジンのシリンダヘッドに吸気バルブ２１および排気バルブ２２がそれぞれ１つ設けられている例について説明したが、シリンダヘッドに複数の吸気バルブ２１が設けられている場合にも、複数の排気バルブ２２が設けられている場合にも同様に適用することが可能である。
【００９３】
また、エンジンは、単気筒のものであっても多気筒のものであっても同様に適用することが可能である。多気筒の場合には、各気筒ごとの機関バルブの最大リフト量および作用角を同期させて変更するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明を適用する内燃機関の可変動弁機構の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】第３アーム４３がＹ１方向に最大限に移動されたときの可変動弁機構の動作を示す図である。
【図３】第３アーム４３がＸ１方向に最大限に移動されたときの可変動弁機構の動作を示す図であって、吸気カムとローラとの間に隙間のある状態を示す図である。
【図４】第３アーム４３がＸ１方向に最大限に移動されたときの可変動弁機構の動作を示す図である。
【図５】吸気バルブの最大リフト量が大きい高リフト時の場合から最大リフト量が小さい低リフト時の場合の複数のリフト曲線を示す図である。
【図６】本発明を適用する内燃機関の可変動弁機構の第２実施形態を示す断面図である。
【図７】図６のＢ方向から見た吸気カム、第１連結軸、ローラ等を示す図である。
【図８】図７における吸気カムの回転時のローラ、スライダー等の動作を示す図である。
【図９】図７に示す位置までストッパーが移動されたときの可変動弁機構の動作を示す図である。
【図１０】ストッパーがＹ２方向に最大限に移動されたときの図６のＢ方向から見た吸気カム、第１連結軸、ローラ等を示す図である。
【図１１】図１０に示す位置までストッパーが移動されたときの可変動弁機構の動作を示す図である。
【図１２】ストッパーがＸ２方向に最大限に移動されたときの図６のＢ方向から見た吸気カム、第１連結軸、ローラ等を示す図である。
【図１３】図１２に示す位置までストッパーが移動されたときの可変動弁機構の動作を示す図である。
【図１４】吸気バルブの最大リフト量が大きい高リフト時の場合から最大リフト量が小さい低リフト時の場合の複数のリフト曲線を示す図である。
【図１５】従来の可変動弁機構において、機関バルブの最大リフト量が大きい高リフト時の場合から最大リフト量が小さい低リフト時の場合の複数のリフト曲線を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０    エンジン
１４    シリンダヘッド
２１    吸気バルブ
２３    吸気カムシャフト
２３ａ  吸気カム
３０    可変動弁機構
３１    ４節リンク部
３７    第２連結ピン
３８    第３連結ピン
３９    第４連結ピン
４３    第３アーム
４９    アクチュエータ
５１    ローラ
【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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