(57)【要約】【課題】バルブ作用角に対するバルブリフト量変更の自由度を高めポンプ損失を低減することができる内燃機関の可変動弁装置を提供すること。【解決手段】駆動カム２と、支持軸３と、支持軸３に揺動自在に軸支され、吸気バルブ１０を開閉動作させる揺動部材４と、揺動部材４に相対移動可能に取り付けられ、駆動カム２と接触する入力アームローラ１３を備える入力アーム５と、この入力アーム５と揺動部材４との間に設けられ、入力アーム５の揺動部材４に対する相対的な移動を規制するロック状態と入力アーム５の揺動部材４に対する相対的な移動を許容するロック解除状態とに切り替え可能であり、吸気バルブ１０がリフトする工程においてロック状態をロック解除状態に切り替えて吸気バルブ１０を閉じ動作させる切替機構６と、を備える。【選択図】図３
2013019308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸に固定された駆動カムと、
前記カム軸の側方に配置された支持軸と、
前記支持軸に揺動自在に軸支され、揺動動作に伴って吸気バルブを開閉動作させる揺動部材と、
前記揺動部材に相対移動可能に取り付けられ、前記駆動カムと接触する入力部を備える入力アームと、
前記入力アームと前記揺動部材との間に設けられ、前記入力アームの前記揺動部材に対する相対的な移動を規制するロック状態と前記入力アームの前記揺動部材に対する相対的な移動を許容するロック解除状態とに切り替え可能であり、前記吸気バルブがリフトする工程において前記ロック状態を前記ロック解除状態に切り替えて前記吸気バルブを閉じ動作させる切替機構と、
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記吸気バルブが閉じる場合に、前記揺動部材と接触して前記吸気バルブが閉じる速度を低下させる緩衝部材を備え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装置。
【請求項３】
前記入力アームは、前記揺動部材に揺動自在に支持され、
前記切替機構は、前記揺動部材側に配置され、前記入力アームと係合するロック位置と前記入力アームとの係合を解除するロック解除位置とに移動可能なロックピンと、当該ロックピンを前記ロック解除位置へ移動させる解除操作部と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記揺動部材と前記入力アームとの間に、前記入力アームの前記入力部を前記駆動カムへ押圧するように付勢する復帰用付勢部材を備え、
前記駆動カムは、ベース円筒部と該ベース円筒部のカム面より前記カム軸から遠ざかるように外側へ突出するノーズ部とを有し、
前記復帰用付勢部材は、前記ロックピンが前記ロック解除位置にあり、かつ前記入力部が前記駆動カムの前記ノーズ部と接触している間は圧縮され、前記入力部が前記駆動カムの前記ベース円筒面と接触している間は伸長して前記入力アームを前記ロック位置へ復帰させ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装置。
【請求項５】
前記解除操作部は、前記入力部が前記ベース円筒部のカム面と接触しているときの前記ロックピンとの離間距離を変化させることが可能であり、前記離間距離に応じて前記ロックピンを前記ロック位置から前記ロック解除位置へ移動させるタイミングを制御することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
前記入力アームは、前記ロックピンに装着される円筒状のカラーの周面と接触するとともに前記ロックピンの移動方向に延びる接触面を備え、
前記接触面の先端部が前記ロックピン側へ盛り上がるように形成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の可変動弁装置に関し、さらに詳しくは、バルブ作用角に対するバルブリフト量変更の自由度を高め、吸入抵抗によるポンプ損失を低減することができる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の可変動弁装置としては、バルブリフト量を変更可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような可変動弁装置は、シリンダへの吸入空気量をバルブリフト量とそれに伴う作用角の変化で調整して、スロットル開度を大きくしてポンプ損失を低減している。図１１は、従来の可変動弁装置でリフト量を変化させた場合のバルブリフト特性を示している。図１１に示すように、従来の可変動弁装置では、構造上の制約により大リフトから小リフトへの移行に伴いリフト量に対する相対的な作用角が広くなる（作用角と比べリフト量の減少割合が大きくなる）。
【０００３】
また、このような可変動弁装置では、図１１に示すようにバルブリフト量を変化させても、最大リフト量の中心位相がほとんど変化しないか変化が少量であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関の低負荷時（吸入空気量が少ない場合）に、吸入抵抗によって発生するポンプ損失を低減させるには、小リフト時に吸気バルブをできるだけ早い時期に開いて早く閉じる（バルブタイミングを進角させかつ作用角を小さくする）ことが有効である。
しかしながら、従来の可変動弁装置では、吸気バルブのリフト量を小さくしてもバルブの作用角はそれほど減少しない。また、バルブの作用角を小さくすると吸気バルブのリフト量は大幅に減少するため、それに伴なう吸入抵抗の増加が発生し、ポンプ損失を低減する効果が減少する問題があった。
また、吸気バルブのリフト量を変更する可変動弁機構に油圧もしくは電機で作動する可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）を追加して、図１２に示すように、吸気バルブが小リフトする際、バルブタイミングを上死点（ＴＤＣ）側へ移動（進角）させて吸気バルブを早閉じさせると、エンジンの駆動損失が増加する問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、バルブ作用角に対するバルブリフト量変更の自由度を高め、吸入抵抗によるポンプ損失を低減することができる内燃機関の可変動弁装置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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、カム軸に固定された駆動カムと、このカム軸の側方に配置された支持軸と、この支持軸に揺動自在に軸支され、揺動動作に伴って吸気バルブを開閉動作させる揺動部材と、揺動部材に相対移動可能に取り付けられ、駆動カムと接触する入力部を備える入力アームと、入力アームと揺動部材との間に設けられ、入力アームの揺動部材に対する相対的な移動を規制するロック状態と入力アームの揺動部材に対する相対的な移動を許容するロック解除状態とに切り替え可能であり、吸気バルブがリフトする工程においてロック状態をロック解除状態に切り替えて前記吸気バルブを閉じ動作させる切替機構と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記態様としては、吸気バルブが閉じる場合に、揺動部材と接触して吸気バルブが閉じる速度を低下させる緩衝部材を備えることが好ましい。
【０００９】
上記態様としては、入力アームが、揺動部材に揺動自在に支持され、切替機構が、前記揺動部材側に配置され、前記入力アームと係合するロック位置と入力アームとの係合を解除するロック解除位置とに移動可能なロックピンと、ロックピンをロック解除位置へ移動させる解除操作部と、を備える構成とすることができる。
【００１０】
上記態様としては、揺動部材と入力アームとの間に、入力アームの入力部を駆動カムへ押圧するように付勢する復帰用付勢部材を備え、駆動カムは、ベース円筒部とベース円筒部のカム面よりカム軸から遠ざかるように外側へ突出するノーズ部とを有し、復帰用付勢部材は、ロックピンがロック解除位置にあり、かつ入力部が駆動カムのノーズ部と接触している間は圧縮され、入力部が駆動カムのベース円筒面と接触している間は伸長して入力アームをロック位置へ復帰させる構成とすることができる。
【００１１】
上記態様としては、解除操作部は、入力部がベース円筒部のカム面と接触しているときのロックピンとの間の離間距離を変化させることが可能であり、前記離間距離に応じて前記ロックピンを前記ロック位置から前記ロック解除位置へ移動させるタイミングを制御する構成としてもよい。
【００１２】
上記態様としては、入力アームは、ロックピンに装着される円筒状のカラーの周面と接触するとともにロックピンの移動方向に延びる接触面を備え、接触面の先端部がロックピン側へ盛り上がるように形成されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る内燃機関の可変動弁装置によれば、バルブ作用角に対するバルブリフト量変更の自由度を高め、吸入抵抗によるポンプ損失を低減するとともに、油圧式や電動式の可変バルブタイミング機構を必要とせずに機械損失を減らして燃費性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の正面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置における入力アームが揺動部材側に配置されたロックピンと係合した状態を示す要部断面図である。
【図５−１】図５−１は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置において、最大リフト量となる場合の非リフト時の状態を示す正面図である。
【図５−２】図５−２は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置において、最大リフト量となる場合のリフト量が最大となった状態を示す正面図である。
【図６−１】図６−１は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置において、最小リフト量となる場合の非リフト時の状態を示す正面図である。
【図６−２】図６−２は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置において、最小リフト量となる場合のリフト状態を示す正面図である。
【図６−３】図６−３は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置において、最小リフト量となる場合のバルブが閉じる工程を示す正面図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置において、最大リフト量とクランク角との関係と、最大リフト量より小さいリフト量の場合にバルブリフトを中断するようにした場合のリフト量とクランク角との関係とを示すバルブリフト特性を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置における最大リフト量および最小リフト量とバルブ作用角との関係と、バルブリフトを中断しない比較例の最小リフト量とバルブ作用角との関係とを示す図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の正面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置における要部を示す図である。
【図１１】図１１は、従来の可変動弁装置のバルブリフト特性を示す図であり、大リフトから小リフトへの移行に伴いリフト量に対する相対的な作用角が広くなることを示すバルブリフト特性図である。
【図１２】図１２は、従来の可変動弁装置のバルブリフト特性を示す図であり、カムシャフトを回転させる可変バルブタイミング機構を使用して吸気バルブの開弁を上死点（ＴＤＣ）側へ移動（進角）させた例を示すバルブリフト特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置の詳細を図面に基づいて説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
〈可変動弁装置の構成〉
図１〜４を用いて本発明の第１の実施の形態に係る可変動弁装置１００の構成について説明する。図１は本実施の形態に係る可変動弁装置１００の斜視図、図２は可変動弁装置１００の分解斜視図、図３は可変動弁装置１００の側面図、図４は入力アームを含む要部断面図である。図１〜３に示すように、本実施の形態に係る可変動弁装置１００は、カム軸１と、このカム軸１に固定された駆動カム２と、カム軸１の側方にカム軸１と平行に配置された支持軸（コントロールシャフト）３と、この支持軸３に揺動自在に軸支され、揺動動作に伴って吸気バルブ１０を開閉させる揺動部材４と、この揺動部材４に相対移動可能に取り付けられた入力アーム５と、揺動部材４に対する入力アーム５の相対移動を不可とするロック状態と可能とするロック解除状態との切り替えを行う切替機構６と、を備えて概略構成されている。
【００１７】
（駆動カム）
カム軸１は、図示しないシリンダヘッド側の軸受け部に回転自在に支持され、図示しないチェーンやベルト等により図示しないクランクシャフトと連動して回転するようになっている。カム軸１の回転数は、クランクシャフトの回転数の１／２となるように設定されている。また、本実施の形態において、このカム軸１は、図示しない内燃機関としてのエンジンの前後方向（図１および図２に矢印で示す方向）に沿って延びるように配置されている。
【００１８】
駆動カム２は、基礎となるベース円筒部２１と、ベース円筒部２１周面のベース面（カム面）２１Ａより外側へ膨出するように形成されたカムローブとしてのノーズ部２２と、を有する。このノーズ部２２の周面（カム面）は、ノーズ面２２Ａである。駆動カム２のベース円筒部２１の中心には、カム軸１が圧入、嵌合されて一体に設けられている。したがって、駆動カム２のカム軸１に対する配置状態により、図示しないクランクシャフトの動作に伴って動作する吸気バルブ１０のリフト開始のタイミングが規定されるようになっている。
【００１９】
（揺動部材）
支持軸３は、図示しないアクチュエータに連結されており、このアクチュエータを駆動することにより支持軸３を任意の角度だけ回転移動してその状態を保持されるようになっている。上述のように、揺動部材４は、この支持軸３に揺動自在に支持されている。
【００２０】
図１および図２に示すように、揺動部材４は、互いに所定の距離を隔てて平行をなす一対の細長い揺動アームプレート４１，４１と、これら揺動アームプレート４１の中間部同士を連結する中間連結プレート４２と、これら揺動アームプレート４１の上端同士を連結する上端連結部４３と、これら揺動アームプレート４１の下端同士を連結する揺動カム部４４と、を備えている。
【００２１】
図２に示すように、揺動アームプレート４１の上部には、支持軸３を挿入させるための第１軸支孔４１Ａが形成されている。揺動アームプレート４１の下部には、入力アーム５の下端部を軸支するための第２軸支孔４１Ｂが形成されている。揺動アームプレート４１の上部における第１軸支孔４１Ａから（本実施の形態では左方向へ向けて）離れた位置には、シャフト８が軸支される第３軸支孔４１Ｃが形成されている。揺動アームプレート４１の上半部には、上下方向に延びる長孔でなる伝達ピン用ガイド孔４１Ｄが形成されている。また、揺動アームプレート４１の中間部であって、伝達ピン用ガイド孔４１Ｄの下方に、上記の第２軸支孔４１Ｂの中心を回転中心とする円の円周方向に沿って所定距離だけ延びるように揺動ガイド孔４１Ｅが形成されている。なお、一対の揺動アームプレート４１には、上記した第１軸支孔４１Ａ、第２軸支孔４１Ｂ、第３軸支孔４１Ｃ、伝達ピン用ガイド孔４１Ｄ、揺動ガイド孔４１Ｅがそれぞれ対向する位置に形成されている。
【００２２】
図１および図２に示すように、一対の揺動アームプレート４１から揺動部材４の外側へ突出する支持軸３には、揺動アームプレート４１に近接した位置にコントロールギヤ７が同軸的に嵌合され、固定ピン９で固定されている。図２に示すように、コントロールギヤ７は、略１８０度の回転角の範囲の周面にピニオン歯が形成された歯車部７Ａと、歯が形成されていない非歯車部７Ｂと、を有し、非歯車部７Ｂの周面に中心軸に向けて固定ピン９を挿入する図示しないピン挿入孔が形成されている。なお、図２に示すように、支持軸３にも、固定ピン９が挿入されるピン挿入孔３Ａが形成されている。コントロールギヤ７は、支持軸３に対して、歯車部７Ａの中央部分が概ね第３軸支孔４１Ｃ側を向く位置に設定されている。
【００２３】
コントロールギヤ７の歯車部７Ａの向きの設定は、上述した図示しないアクチュエータを駆動することにより設定することが可能である。コントロールギヤ７は、向きが変更された後は、次の変更までその向きが変動しないように保持、固定されるようになっている。なお、コントロールギヤ７を支持軸３に固定する手段は、上記の手段に限定されるものではない。
【００２４】
図２に示すように、第２軸支孔４１Ｂには、入力アーム支持ピン１１が入力アーム５の下端部を貫通した状態で回転自在に軸支されている。したがって、入力アーム５の下端部は、揺動部材４の下端部に入力アーム支持ピン１１で揺動自在に軸支されている。一対の揺動アームプレート４１に形成した第３軸支孔４１Ｃには、シャフト８が回転自在に軸支されている。一対の揺動アームプレート４１の外側に突出するシャフト８のそれぞれの部分（端部）には、ギヤ付きアーム７０が固定されている。このギヤ付きアーム７０は、円筒形状のギヤ部７１と、解除操作部としてのアーム部７２とを備えている。ギヤ部７１には、略１８０度の回転角の範囲の周面にピニオン歯が形成された歯車部７１Ａと、歯が形成されていない非歯車部７１Ｂと、を有している。ここで、歯車部７１Ａは、上記コントロールギヤ７の歯車部７Ａと噛み合うように設定されている。
【００２５】
また、一対の揺動アームプレート４１に形成した伝達ピン用ガイド孔４１Ｄ同士の間には、円筒状の揺動伝達ピンカラー７３が配置され、これら揺動伝達ピンカラー７３と伝達ピン用ガイド孔４１Ｄを貫通するように揺動伝達ピン７４が挿通されている。揺動伝達ピン７４は、軸方向に所定長さを持つ被操作用頭部７４Ａが形成されている。また、揺動伝達ピン７４の先端部には、軸方向の長さおよび径寸法が被操作用頭部７４Ａと同程度の被操作用抜け止めスペーサ７５が固定されている。被操作用頭部７４Ａの外側端面の中央には、スプリング挿入孔７４Ｂが形成されている。被操作用抜け止めスペーサ７５の外側端面の中央にも、図示しないスプリング挿入孔が形成されている。なお、上記の揺動伝達ピンカラー７３、揺動伝達ピン７４および被操作用抜け止めスペーサ７５は、ロックピンを構成している。
【００２６】
図１および図２に示すように、揺動部材４の上端連結部４３には、上面にネジ孔４５Ａが形成されたスプリング固定部４５が突設されている。このスプリング固定部４５には、復帰用コイルスプリング１５が載置され、この復帰用コイルスプリング１５を挟むように固定板４６を配置し、固定板４６に形成されたネジ挿通孔４６Ａにネジ４７を通し、固定部４５のネジ孔４５Ａに螺合させている。この復帰用コイルスプリング１５は、直列に形成された２つのコイル部１５Ａを有し、これらコイル部１５Ａから延びる端末部の先端部１５Ｂを、被操作用頭部７４Ａのスプリング挿入孔７４Ｂと、被操作用抜け止めスペーサ７５の外側端面の中央の図示しないスプリング挿入孔に挿入している。そして、復帰用コイルスプリング１５は、揺動伝達ピン７４および被操作用抜け止めスペーサ７５を下方へ向けて常時付勢するように設定されている。
【００２７】
なお、上端連結部４３には、揺動部材４の揺動に伴い吸気バルブ１０の急激な着座を防ぐための緩衝部材としてのダンパ２３が接触するようになっている。図２に示すように、このダンパ２３は、ダンパピストン２３Ａと、ダンパピストン２３Ａを押し出すように付勢するダンパスプリング２３Ｂと、ダンパボール２３Ｃと、これらを収納するダンパシリンダ２３Ｄと、を備えている。ダンパシリンダ２３Ｄは、シリンダヘッド側へ固定され、ダンパピストン２３Ａの先端部が上端連結部４３に当接している。
【００２８】
上記の被操作用頭部７４Ａと被操作用抜け止めスペーサ７５は、ギヤ付きアーム７０が作動されることによりアーム部７２が係当する。そして、被操作用頭部７４Ａと被操作用抜け止めスペーサ７５は、ギヤ付きアーム７０の動作に伴い伝達ピン用ガイド孔４１Ｄに沿って上下に移動するようになっている。また、アーム部７２が上がった位置から下がた場合、上記の被操作用頭部７４Ａと被操作用抜け止めスペーサ７５は、復帰用コイルスプリング１５の付勢力により伝達ピン用ガイド孔４１Ｄに沿って下降するようになっている。
【００２９】
図１および図２に示すように、揺動カム部４４は、円筒の周面と同様の湾曲した面を持つベース円筒部４４Ａと、ベース円筒部４４Ａの半径方向に対して所定角度をもって外側へ突出するように形成されたリフト用突出部４４Ｂと、を備える。ベース円筒部４４Ａとリフト用突出部４４Ｂの下面は、ロッカアーム１６の上に当接するように配置されている。本実施の形態では、揺動部材４の揺動に伴いスイングするタイプのロッカアーム１６が用いられている。
【００３０】
このロッカアーム１６は、一端部がロッカアーム支持ピン１７に回動自在に設けられている。ロッカアーム１６の中央には、被押圧ローラ１８がローラピン１９で軸支されている。この被押圧ローラ１８は、ロッカアーム１６の上面から突出しており、揺動カム部４４のベース円筒部４４Ａおよびリフト用突出部４４Ｂの下面に当接するようになっている。ロッカアーム１６の他端側のアーム先端部１６Ａの下面は、吸気バルブ１０の上端に当接するようになっている。なお、吸気バルブ１０は、図示しないシリンダヘッド側のバルブガイドで軸方向に進退可能に設けられ、バルブスプリング２０により引き上げる方向（吸気ポートと燃焼室とを閉じる方向）に付勢されている。
【００３１】
（切替機構）
上述した切替機構６は、支持軸３に設けられたコントロールギヤ７と、このコントロールギヤ７に噛み合うギヤ付きアーム７０と、伝達ピン用ガイド孔４１Ｄ内を上下動する常時バネ付勢されたロックピン（揺動伝達ピンカラー７３、揺動伝達ピン７４、被操作用抜け止めスペーサ７５を含む）等を備えて構成されている。
【００３２】
（入力アーム）
図１に示すように、入力アーム５は、揺動部材４の一対の揺動アームプレート４１間に収納されている。図２に示すように、入力アーム５は、一対の入力アームプレート５１と、これら入力アームプレート５１の中間部同士を連結する中間連結プレート５２と、これら入力アームプレート５１の上部同士を連結するとともに入力アームプレート５１の長手方向に沿って延びるように突出する係止用突部５３と、を備えている。図１に示すように、中間連結プレート５２は、揺動部材４に入力アーム５を収納したときに、入力アームプレート５１における、揺動部材４の中間連結プレート４２と反対側に位置するプレート縁部同士を連結している。
【００３３】
図２に示すように、入力アームプレート５１の下部には、入力アーム支持ピン１１を挿入する支持ピン挿入孔５１Ａが形成されている。入力アーム５が揺動部材４の一対のアームプレート４同士の間に収納された状態で、入力アーム５の支持ピン挿入孔５１Ａと揺動部材４の第２軸支孔４１Ｂには、入力アーム支持ピン１１が抜け出さないように軸支されている。
【００３４】
入力アームプレート５１において、中間連結プレート５２と係止用突部５３との間の部分には、入力アームローラピン１２を軸支するローラピン挿入孔５１Ｂが形成されている。そして、入力アーム５において、一対の入力アームプレート５１で挟まれ、中間連結プレート５２と係止用突部５３との間の間隙には、入力部としての円筒状の入力アームローラ１３が収納されている。入力アームローラ１３は、この入力アームローラ１３の中心を貫通する入力アームローラピン１２をローラピン挿入孔５１Ｂに挿入することにより入力アーム５に対して回転自在に軸支されている。この入力アームローラ１３は、上記した駆動カム２に対して周面同士が当接するように配置されている。
【００３５】
そして、図４に示すように、入力アームローラ１３は、中間連結プレート５２および係止用突部５３の表面ならびに入力アームプレート５１の端縁部（本実施の形態では左側の端縁部）よりも外側へ突出するように設定されている。また、図３に示すように、揺動部材４の中間連結プレート４２と、入力アーム５の中間連結プレート５２との間にはスプリング受けプレート１４Ａを介してリターンスプリング１４が圧縮された状態で介在されている。
【００３６】
図４に示すように、入力アーム５における係止用突部５３は、ロックピンを構成する上記の揺動伝達ピンカラー７３が伝達ピン用ガイド孔４１Ｄの下部に配置されたときに、揺動伝達ピンカラー７３に係当した状態となるように設定されている。また、揺動伝達ピンカラー７３が、ギヤ付きアーム７０が被操作用頭部７４Ａおよび被操作用抜け止めスペーサ７５を持ち上げる動作に伴い伝達ピン用ガイド孔４１Ｄに沿って上方に移動したときに、係止用突部５３は、揺動伝達ピンカラー７３との係当が解除されて入力アーム５が図中反時計回り方向に回動が可能となるように設定されている。
【００３７】
係止用突部５３には、揺動伝達ピンカラー７３との係当状態を安定させるために、図４に示すように、係止用突部５３における、揺動伝達ピンカラー７３に当接する接触面５３Ａがアール面状に凹むように形成されている。すなわち、接触面５３Ａの先端部が揺動伝達ピンカラー７３側へ向けて盛り上がるように形成されている。本実施の形態のように、接触面５３Ａが湾曲した凹面（図示省略する）でもよいし、平面状の接触面５３Ａの先端部に段差を有する突出段部（図示省略する）を形成してもよい。なお、図４に示すように、揺動伝達ピンカラー７３が乗り越える接触面５３Ａの高低差Ｄは、タペットクリアランスと同様であり、例えば０．１〜０．３ｍｍ程度に設定されている。
【００３８】
〈可変動弁装置の動作〉
次に、本実施の形態に係る可変動弁装置１００の動作について説明する。
【００３９】
（最大リフト量が選択された場合）
図５−１は、エンジンの回転数が一定の回転数以上のときに吸気バルブ１０の最大リフト量の設定が選択された場合の吸気バルブ１０の非作動時（バルブリフトが発生していないとき）の状態を示す正面図を示している。図５−２は、吸気バルブ１０の最大リフト量の設定が選択された場合において、吸気バルブ１０が作動してリフト量が最大となった状態を示している。
【００４０】
図５−１に示すように、最大リフト量の設定が選択された場合は、入力アーム５の入力アームローラ１３が、駆動カム２のベース円筒部２１のベース面２１Ａに接触するときに、ギヤ付きアーム７０のアーム部７２と、ロックピンの一部である揺動伝達ピン７４の被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）と、の間に離間距離であるクリアランスＣ１が設定されている。このクリアランスＣ１は、揺動部材４が最も大きく回動され、それに伴ってアーム部７２が所定の回転角の範囲で回動しても揺動伝達ピン７４の被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）を強制移動させない状態を保ち得るような長さである。
【００４１】
図３に示すように、揺動部材４と入力アーム５とは、揺動部材４の中間連結プレート４２と入力アーム５の中間連結プレート５２との間に介在された圧縮されたリターンスプリング１４により入力アーム支持ピン１１を支点として互いに離間する方向へ付勢されている。しかし、入力アーム５側の入力アームローラピン１２は、揺動部材４側の揺動ガイド孔４１Ｅ内のみでスライド可能となるように規制されている。したがって、揺動ガイド孔４１Ｅの駆動カム２側の端部に入力アームローラピン１２が配置されたときが、入力アーム支持ピン１１を支点として入力アーム５と揺動部材４とのなす角度が最も大きくなる。
【００４２】
図５−１に示すように、吸気バルブ１０の非作動時の状態（駆動カム２のベース面２１Ａが入力アームローラ１３に接触している状態）では、駆動カム２のベース面２１Ａと接触する入力アームローラ１３の入力アームローラピン１２は、揺動ガイド孔４１Ｅにおける駆動カム２側の端部位置に配置されている。このとき、入力アーム５の係止用突部５３は、揺動伝達ピンカラー７３における駆動カム２側の周面に当接している。このため、入力アーム５は、図５−１において揺動部材４の入力アーム支持ピン１１を支点として反時計回り方向への回動が揺動伝達ピンカラー７３（図３および図４参照）で阻止されている。
【００４３】
図５−１に示すように、駆動カム２側のベース面２１Ａが入力アームローラ１３に接触している場合は、駆動カム２が矢印ａ方向（図中、時計回り方向）に回転しても入力アームローラ１３は転動するだけで駆動カム２側から押圧力を受けない状態にある。
【００４４】
次に、図５−２に示すように、駆動カム２の矢印ａ方向への回転が進むと入力アームローラ１３に駆動カム２のノーズ面２２Ａが当接して入力アームローラ１３を押圧する。このとき、入力アーム５の係止用突部５３（図３および図４参照）がこの駆動カム２側からの押圧力（カムの作用力）に伴い揺動伝達ピンカラー７３に押圧力がかかり、揺動部材４を図５−２に示す矢印ｃ方向に揺動させる。駆動カム２のノーズ部２２の先端が入力アームローラ１３に当接したときに、揺動部材４は矢印ｃ方向に最も移動する。このとき、図５−２に示すように、揺動部材４の上部にシャフト８で回転可能に支持されたギヤ付きアーム７０のギヤ部７１は、回転が固定されたコントロールギヤ７の回りに角度θだけ公転する。ギヤ部７１の歯車部７１Ａとコントロールギヤ７の歯車部７Ａとは、噛み合っている。したがって、歯車部７１Ａの角度θの公転に伴い、ギヤ付きアーム７０のアーム部７２は、図５−２に矢印ｂで示す方向に所定角度回転する。
【００４５】
本実施の形態では、このようなアーム部７２の所定角度の回転では、被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）を上方へ持ち上げることがないように設定されている。すなわち、上記クリアランスＣ１を適宜設定することにより、アーム部７２が回動しても被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）を上側へ向けて押し上げないようにしている。すなわち、ロックピンは、ロック位置に留まる。なお、アーム部７２による被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）の押し上げ量は、コントロールギヤ７とギヤ付きアーム７０のギヤ部７１のギヤ比によっても設定することができる。また、アーム部７２における、シャフト８の中心軸から被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）と当接する部分までの長さを適宜変更することによっても、被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）の押し上げ量を設定することが可能である。
【００４６】
上述のように、図５−２に示す最大リフト量状態が選択されている場合は、吸気バルブ１０のリフト量が最大となっても、入力アーム５の係止用突部５３が、被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）から外れることはない。このように駆動カム２のノーズ面２２Ａで入力アームローラ１３が押されて、揺動部材４が矢印ｃ方向に最大の振れ幅で揺動する。このとき、揺動部材４の揺動カム部４４のリフト用突出部４４Ｂ先端下面が、ロッカアーム１６の被押圧ローラ１８を押圧して、ロッカアーム１６はロッカアーム支持ピン１７を支点として矢印ｄ方向に回動する。揺動カム部４４のリフト用突出部４４Ｂの先端下面が被押圧ローラ１８を押圧するときが、最もリフト量が大きくなる。このとき、図５−２に示すように、吸気バルブ１０は、図示しないバルブスプリング２０（図３参照）の付勢力に抗して吸気バルブ１０を最大リフト量ＬＭＡＸとなるまで押し下げる。
【００４７】
さらに、駆動カム２が矢印ａ方向に回転してノーズ面２２Ａが入力アームローラ１３を通過して再度ベース面２１Ａが入力アームローラ１３に接触すると、揺動部材４は図５−１に示す位置に戻る。この動作に伴い、回転が固定されたコントロールギヤ７に噛み合ったギヤ付きアーム７０の歯車部７１Ａは、コントロールギヤ７の回りを角度θだけ反対方向へ公転してアーム部７２を図５−１に示す位置まで回転させて戻す。このように、最大リフト量状態が選択されている場合は、入力アームローラピン１２や、揺動伝達ピンカラー７３、揺動伝達ピン７４等でなるロックピンは、揺動部材４に対して変位しない。
【００４８】
（最小リフト量が選択された場合）
図６−１は、エンジンの回転数が一定の回転数以下のときに吸気バルブ１０の最小リフト量の設定が選択された場合の吸気バルブ１０の非作動時（バルブリフトが発生していないとき）の状態を示している。図６−２は、吸気バルブ１０の最小リフト量の設定が選択された場合において、吸気バルブ１０が作動して最小リフト量のバルブリフト状態を示している。図６−３は、吸気バルブ１０の最小リフト量の設定が選択された場合において、切替機構６の作動に基づいて吸気バルブを閉じる状態を示している。
【００４９】
図６−１に示すように、最小リフト量の設定が選択された場合は、入力アーム５の入力アームローラ１３が、駆動カム２のベース円筒部２１のベース面２１Ａに接触するときに、ギヤ付きアーム７０のアーム部７２と、揺動伝達ピン７４の被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）と、の間に離間距離であるクリアランスＣ２が設定されている。このクリアランスＣ２は、駆動カム２の回転に伴って駆動カム２のノーズ面２２Ａの先端が入力アームローラ１３に接触する前に、被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）を伝達ピン用ガイド孔４１Ｄに沿って上方へ強制移動させ得る長さに設定されている。
【００５０】
図６−１に示すように、吸気バルブ１０の非作動時の状態（駆動カム２のベース面２１Ａが入力アームローラ１３に接触している状態）では、駆動カム２のベース面２１Ａと接触する入力アームローラ１３の入力アームローラピン１２は、揺動ガイド孔４１Ｅにおける駆動カム２側の端部位置に配置されている。このとき、入力アーム５の係止用突部５３は、揺動伝達ピンカラー７３における駆動カム２側の周面に当接している。このため、入力アーム５は、図６−１において揺動部材４の入力アーム支持ピン１１を支点として反時計回り方向への回動が揺動伝達ピンカラー７３（図３および図４参照）で阻止されている。
【００５１】
図６−１に示すように、駆動カム２側のベース面２１Ａが入力アームローラ１３に接触している場合は、駆動カム２が矢印ａ方向（図中、時計回り方向）に回転しても入力アームローラ１３は転動するだけで駆動カム２側から押圧力を受けない状態にある。
【００５２】
次に、図６−２に示すように、駆動カム２の矢印ａ方向への回転が進むと入力アームローラ１３に駆動カム２のノーズ面２２Ａの基部が当接して入力アームローラ１３を徐々に押圧し始める。このとき、入力アーム５の係止用突部５３（図３および図４参照）がこの駆動カム２側からの押圧力（カムの作用力）に伴い揺動伝達ピンカラー７３に押圧力がかかり、揺動部材４を図６−２に示す矢印ｃ１方向に揺動させる。揺動部材４の揺動に伴い、揺動カム部４４のリフト用突出部４４Ｂが、ロッカアーム１６の被押圧ローラ１８を矢印ｄ１方向へ押圧してアーム先端部１６Ａで吸気バルブ１０を最小リフト量ＬＭＩＮとなるまで矢印ｅ１方向へ押し下げる。
【００５３】
このとき、図６−２に示すように、上記最大リフト量状態が選択された場合の動作と同様に、ギヤ部７１のコントロールギヤ７に対する公転動作に伴い、ギヤ付きアーム７０のアーム部７２は、図６−２に矢印ｂ１で示す方向に所定角度回転する。ここでは、上述した最大リフト量状態が選択された場合のクリアランスＣ１よりも短いクリアランスＣ２に設定されているため、図６−３に示すように、駆動カム２のノーズ面２２Ａの頂点が入力アームローラ１３を押圧する前に、アーム部７２が被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）を強制移動させる（ロック解除位置へ変位させる）。したがって、図６−３に示すように、駆動カム２のノーズ面２２Ａの頂点が入力アームローラ１３を押圧する前に揺動伝達ピンカラー７３（図４参照）が矢印ｆで示すように上昇動作して入力アーム５の係止用突部５３が揺動伝達ピンカラー７３から外れる。
【００５４】
係止用突部５３が揺動伝達ピンカラー７３から外れると入力アーム５の入力アームローラピン１２は、揺動部材４の揺動ガイド孔４１Ｅの範囲で移動可能となる。駆動カム２が回転してノーズ面２２Ａの頂点が入力アームローラ１３に接触するまで回転しても、駆動カム２側からの押圧力は揺動部材４に伝達されない。ここで、図６−３に示すように、バルブスプリング２０（図１〜３参照）の反力で矢印ｅ２方向へ引き上げられて閉じ動作を行う吸気バルブ１０の上端が、ロッカアーム１６のアーム先端部１６Ａを押し上げる。すると、ロッカアーム１６の被押圧ローラ１８は、揺動部材４の揺動カム部４４のベース円筒部４４Ａを矢印ｄ２方向へ押し上げて揺動部材４を矢印ｃ２方向（図中、反時計回り方向）へ揺動させる。このとき、支持軸３に揺動自在に支持されている揺動部材４はバルブスプリング２０の付勢力により素早く矢印ｃ２方向へ揺動する。このように揺動部材４が素早く矢印ｃ２方向へ揺動すると、吸気バルブ１０も素早く閉じ動作を行う。このように吸気バルブ１０が素早く閉じ動作を行っても、揺動部材４の上部の上端連結部４３にダンパ２３が当接しているため揺動部材４の急激な揺動を緩衝することできる。したがって、吸気バルブ１０の図示しないシリンダヘッド側の着座部との着座の衝撃を和らげることができる。
【００５５】
さらに、図６−３に示すように、駆動カム２が矢印ａ方向に回転してノーズ面２２Ａが入力アームローラ１３を通過して再度ベース面２１Ａが入力アームローラ１３に接触すると、揺動部材４は図６−１に示す位置に戻る。この動作に伴い、回転が固定されたコントロールギヤ７に噛み合ったギヤ付きアーム７０の歯車部７１Ａは、コントロールギヤ７の回りを図中反時計回り方向へ公転し、それに伴ってアーム部７２は、図６−３に示す矢印ｂ２方向へ回転して図６−１に示した位置まで戻る。
【００５６】
図７は、本実施の形態に係る可変動弁装置１００のバルブリフト特性を示している。本実施の形態では、被操作用頭部７４Ａおよび被操作用抜け止めスペーサ７５とアーム部７２とのクリアランスＣ２を、支持軸３を回転調整することにより適宜設定することにより、図７に示すように最大リフト量に対して最小リフト量を任意に設定することができる。
【００５７】
図８は、本実施の形態に係る可変動弁装置１００のバルブリフト特性と、比較例とした従来のリフト可変機構［可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）を使用して、小リフト時に吸気バルブの開弁を上死点（ＴＤＣ）側へ移動（進角）させる］の最小バルブリフト時のバルブリフト特性とを示している。
【００５８】
図８に示すように、本実施の形態に係る可変動弁装置１００は、吸気バルブ１０のリフト量と作用角を小さくする際に、リフト量とバルブ作用角を最大とした場合と同じ時期に吸気バルブ１０を開くとともに吸気バルブ１０が閉じる時期を比較例よりも早めることができる。また、吸気バルブのリフト量を比較例より大きくでき、吸気抵抗を低減できる。これに対して、比較例では、吸気バルブを開くタイミングは、リフト量とバルブ作用角を最大とした場合と同じ時期に吸気バルブ１０を開く点では、本実施の形態と同様である。しかし、比較例では最小バルブリフトの場合に、吸気バルブの作用角が本実施形態よりも広くなり、かつ吸気バルブのリフト量が本実施形態よりも少なくなるため、ポンプ損失を低減することが困難になることが判る。よって、本実施の形態に係る可変動弁装置１００では、吸気バルブ１０のバルブリフト量とバルブ作用角を小さくする際に、比較例よりもバルブ作用角を小さくしつつもバルブリフト量を大きくできるため、内燃機関のポンプ損失を低減できる。
【００５９】
図８に示すように、本実施の形態の可変動弁装置１００では、最小バルブリフトにおいて急激にリフト量が下がる際に、ダンパ２３の緩衝作用により、吸気バルブ１０が図示しないシリンダヘッド側のバルブシートに急激に着座することを防止することができる。このため、本実施の形態の可変動弁装置１００によれば、吸気バルブ１０の耐久性の低下を防止できる。
【００６０】
また、本実施の形態では、切替機構６が、支持軸３に設けられたコントロールギヤ７と、コントロールギヤ７に噛み合うギヤ付きアーム７０と、伝達ピン用ガイド孔４１Ｄ内を上下動する常時バネ付勢された揺動伝達ピン７４（揺動伝達ピンカラー７３、被操作用頭部７４Ａ、被操作用抜け止めスペーサ７５を含む）と、を備える簡単な構成でありながら安定した動作で、バルブ作用角に対するバルブリフト量変更の自由度を高めることができる。
【００６１】
本実施の形態では、揺動部材４と入力アーム５との間にリターンスプリング１４を介在したことにより、入力アーム５の入力アームローラ１３が駆動カム２のノーズ面２２Ａと接触している間に吸気バルブ１０を確実に閉じるとともに、入力アーム５の入力アームローラ１３が駆動カム２のベース面２１Ａと接触するまでに入力アーム５の係止用突部５３を揺動伝達ピンカラー７３に係当するロック位置へ復帰させることができる。
【００６２】
本実施の形態では、係止用突部５３が、この揺動伝達ピンカラー７３に当接する接触面５３Ａが凹むように湾曲して形成されているため、揺動伝達ピンカラー７３が接触面５３Ａから外れることを防止できる。
【００６３】
本実施の形態では、ギヤ付きアーム７０のアーム部７２と揺動伝達ピン７４の被操作用頭部７４Ａ（被操作用抜け止めスペーサ７５）とのクリアランス（離間距離）を設定するという簡単な制御により吸気バルブのリフト量と作用角の変更を実現することができる。
【００６４】
［第２の実施の形態］
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の可変動弁装置１００Ａを示している。この可変動弁装置１００Ａは、上記した第１の実施の形態に係る可変動弁装置１００に対して切替機構６Ａの構成が異なるものであり、他の構成は上記第１の実施の形態に係る可変動弁装置１００と同様である。したがって、以下、本実施の形態における係る可変動弁装置１００Ａの切替機構６Ａを主に説明して、他の構成の説明は省略する。
【００６５】
本実施の形態の係る可変動弁装置１００Ａは、支持軸３に第１アーム３１の一端（基端）が連結、固定されている。第１アーム３１は、支持軸３に直角をなすように設定されている。この第１アーム３１の他端（自由端）には、第２アーム３３の一端が連結軸３２で揺動自在に軸支されている。この第２アーム３３には、長手方向に沿ってガイド孔３３Ａが形成されている。このガイド孔３３Ａ内には、揺動伝達ピン７４（図２参照）がガイド孔３３Ａの長手方向に沿って移動可能に配置されている。また、この揺動伝達ピン７４は、揺動アームプレート４１に形成した伝達ピン用ガイド孔４１Ｄを上下に移動可能であるとことは、上記の第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態に係る可変動弁装置１００Ａの他の構成は上記第１の実施の形態に係る可変動弁装置１００と同様である。
【００６６】
本実施の形態に係る可変動弁装置１００Ａは、支持軸３を回動調節することにより第１アーム３１の位置を決定する。第１アーム３１の位置が決まると、この第１アーム３１に軸支されている第２アーム３３と揺動伝達ピン７４との位置関係が決定される。このとき、図１０に示すように、第２アーム３３のガイド孔３３Ａの端縁と揺動伝達ピン７４とのクリアランスをＣ１とすることにより最大リフト量が選択された状態に設定することができ、クリアランスをＣ２とすることにより最小リフト量が選択された状態に設定することができる。
【００６７】
本実施の形態に係る可変動弁装置１００Ａでは、第１アーム３１が固定され、第２アーム３３が連結軸３２で揺動自在に支持されているが、第２アーム３３は、揺動部材４の揺動に伴い揺動伝達ピン７４をガイド孔３３Ａの端縁で、伝達ピン用ガイド孔４１Ｄに対して相対的に上向き引き上げる。クリアランスＣ１が設定されている場合は、ガイド孔３３Ａの端縁で揺動伝達ピン７４を引き上げることはない（揺動伝達ピン７４はロック位置に留まる）が、クリアランスＣ２が設置されている場合は、ガイド孔３３Ａの端縁で揺動伝達ピン７４をロック解除位置まで引き上げる。この結果、揺動伝達ピン７４の揺動伝達ピンカラー７３が、入力アーム５の係止用突部５３から外れて、入力アーム５のロック状態を解除することができ、駆動カム２のノーズ面２２Ａが入力アームローラ１３に接触する場合でも吸気バルブ１０では素早い閉じ動作を行える。このように、この可変動弁装置１００Ａの動作により、上記第１の実施の形態に係る可変動弁装置１００と同様な機能を果たすことができる。本実施の形態の係る可変動弁装置１００Ａは、構成をより簡単にできるという効果を奏し、その他の効果は上記第１の実施の形態と同様である。
【００６８】
［その他の実施の形態］
以上、実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００６９】
例えば、上記第１および第２の実施の形態では、ロッカアーム１６を揺動部材４で揺動させる構成としたが、揺動部材４の揺動カム部４４で、吸気バルブ１０の上端に直接作用を及ぼす構成としてもよい。
【００７０】
また、上記第１の実施の形態では、コントロールギヤ７とギヤ付きアームのギヤ部７１に対して１８０度の周面に歯車部７Ａ，７１Ａを形成したが、全周に亘って歯車を形成しても勿論よい。
【００７１】
さらに、上記第２の実施の形態では、第２アーム３３にガイド孔３３Ａを形成し、このガイド孔３３Ａで揺動伝達ピン７４を引き上げるようにしたが、揺動伝達ピン７４を貫通するガイドロッドに揺動伝達ピン７４の摺動範囲を規定してガイドロッドで揺動伝達ピン７４を引き上げるように構成してもよい。
【００７２】
また、上記第１および第２の実施の形態では、最大リフト量状態と最小リフト量状態との２つの状態を選択する場合について説明したが、複数の小リフト量状態に切り替えるように設定することも本発明の適用範囲であることは云うまでもない。
【符号の説明】
【００７３】
１００  可変動弁装置
１０  吸気バルブ
１  カム軸
１１  入力アーム支持ピン
１２  入力アームローラピン
１３  入力アームローラ（入力部）
１４  リターンスプリング（復帰用付勢部材）
１５  復帰用コイルスプリング
１６  ロッカアーム
２  駆動カム
２０  バルブスプリング
２１  ベース円筒部
２１Ａ  ベース面
２２  ノーズ部
２２Ａ  ノーズ面
２３  ダンパ
３  支持軸
３１  第１アーム
３３  第２アーム（解除操作部）
４  揺動部材
４１  揺動アームプレート
４１Ｄ  伝達ピン用ガイド孔
４１Ｅ  揺動ガイド孔
４２  中間連結プレート
４３  上端連結プレート
４４  揺動カム部
４４Ａ  ベース円筒部
４４Ｂ  リフト用突出部
５  入力アーム
５３  係止用突部
５３Ａ  接触面
６，６Ａ  切替機構
７  コントロールギヤ
７Ａ  歯車部
７Ｂ  非歯車部
７０  ギヤ付きアーム
７１  ギヤ部
７２  アーム部（解除操作部）
７３  揺動伝達ピンカラー（ロックピン）
７４  揺動伝達ピン（ロックピン）
７４Ａ  被操作用頭部（ロックピン）
７５  被操作用抜け止めスペーサ（ロックピン）
【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５−１】
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【図５−２】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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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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