(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、
一端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動カムに連係したロッカアームと、
該ロッカアームを、偏心制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、を備え、
機関運転状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置において、
前記バルブスプリングのばね力によりロッカアームと制御カムを介して前記制御軸に掛かる偏荷重トルクに起因した一方向の回転力に対抗するバイアストルクをバイアススプリングのばね力によって付与するバイアス機構を設け、
前記制御軸を回転制御するアクチュエータの故障時に、前記バイアススプリングのばね力によって前記制御軸に付与された前記バイアストルクと前記偏荷重トルクが釣り合う位置に前記偏心制御カムを保持したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、
バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、
一端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動カムに連係したロッカアームと、
該ロッカアームを、偏心制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、を備え、
機関運転状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置において、
前記バルブスプリングのばね力によりロッカアームと制御カムを介して前記制御軸に掛かる偏荷重トルクに起因した一方向の回転力に対抗するバイアストルクをバイアススプリングのばね力によって付与するバイアス機構を設け、
前記バイアススプリングのばね力によって前記制御軸に付与された前記バイアストルクと前記偏荷重トルクとの合成トルクにおける絶対値の最大値と最小値がほぼ等しくなるように形成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記バイアス機構は、制御軸の端部軸方向に一体に設けられ、軸心が制御軸の軸心から偏心した突出部と、該突出部のほぼ軸直角方向に形成されたシリンダと、該シリンダ内に摺動自在に設けられて、前記突出部にほぼ軸直角方向から当接するプランジャと、該プランジャを介して前記突出部を前記偏荷重トルクによる回転力方向と反対方向へ付勢する前記バイアススプリングとを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記突出部にブロックを回転自在に設け、かつ該ブロックの下端面に前記プランジャの先端部を、前記バイアススプリングのばね力を介して弾接させた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】
前記ブロックの下端面を前記プランジャの先端部に摺接移動可能に設けたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば吸気弁あるいは排気弁のバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の可変動弁装置としては、本出願人が先に出願した特願平９−２１２８３１号や特願平１０−２９７７１１号などに記載されたものがある。
【０００３】
図１２に基づいて概略を説明すれば、この可変動弁装置は、吸気弁側に適用されたもので、クランク軸の回転に同期して回転する駆動軸５１の外周に、軸心Ｙが駆動軸５１の軸心Ｘから偏心した駆動カム５２が設けられていると共に、駆動カム５２の回転力が多節リンク状の伝達機構を介して伝達されて、吸気弁５３の上端部に有するバルブリフター５４の上面をカム面５５が摺接して吸気弁５３をバルブスプリング６５のばね力に抗して開作動させる揺動カム５６を有している。
【０００４】
前記伝達機構は、揺動カム５６の上方に配置されて制御軸５７に揺動自在に支持されたロッカアーム５８と、円環状の一端部５９ａが駆動カム５２の外周面に嵌合しかつ他端部５９ｂがロッカアーム５８の一端部５８ａにピン６０を介して回転自在に連結されたリンクアーム５９と、一端部６１ａがロッカアーム５８の他端部５８ｂにピン６２を介して回転自在に連結され、他端部６１ｂが前記揺動カム５６のカムノーズ部５６ａにピン６３を介して回転自在に連結されたリンクロッド６１とから構成されている。
【０００５】
また、前記制御軸５７の外周面には、軸心Ｐ１が制御軸５７の軸心Ｐ２から所定量αだけ偏心した制御カム６４が固定されている。この制御カム６４は、ロッカアーム５８のほぼ中央に穿設された支持孔５８ｃ内に回転自在に嵌入保持されて、その回転位置に応じてロッカアーム５８の揺動支点を変化させて、揺動カム５６のカム面５５のバルブリフター５４上面に対する転接位置を変化させて、吸気弁５３のバルブリフト量を可変制御するようになっている。
【０００６】
すなわち、機関運転状態が、低回転低負荷域の場合は、図１２に示すように、図外のアクチュエータによって制御軸５７を他方向へ回転させて、制御カム６４も同方向へ回転させることにより、ロッカアーム５８の揺動支点位置を駆動軸５１より離れる方向へ移動させる。これにより、ロッカアーム５８とリンクロッド６１との枢支点が上方に移動して揺動カム５６のカムノーズ部５６ａを引き上げ、これによって揺動カム５６のバルブリフター５４上面上の当接位置がリフト部５５ｃから離れる方向に移動する。したがって、吸気弁５３は、そのバルブリフト量が最小となるように制御される。
【０００７】
したがって、機関運転状態に応じて機関性能を十分に発揮させる、つまり燃費や出力の向上などを図ることができる。
【０００８】
一方、中回転中負荷域から高回転高負荷域へ移行した場合は、図外のアクチュエータにより制御軸５７が破線矢印方向（反時計方向）へ回転して、制御カム６４を同方向へ回転させるため、図示のように、ロッカアーム５８の揺動支点が駆動軸５１に近づく方向に移動する。これにより、揺動カム５６は、リンクロッド６１などによって端部５６ａが押し下げられて、バルブリフター５４上面の当接位置がリフト部５５ｃ側に移動するため、吸気弁５３のバルブリフト量が増加するように制御される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の可変動弁装置にあっては、制御軸５７による制御カム６４の回転位置に応じてロッカアーム５８の揺動支点を変化させることによりバルブリフト量を大小可変にすることができるものの、制御軸５７に作用するバルブスプリング６５の偏荷重トルクによる回転駆動負荷については十分考慮されていなかった。
【００１０】
すなわち、図１２に示すように、バルブスプリング６５のばね反力がバルブリフター５４から揺動カム５６のカムノーズ部５６ａ側に矢印ＦSとしての力が作用し、さらにリンクロッド６１とロッカアーム５８の他端部５８ｂとを連結するピン６２の軸心（枢支点Ｚ１）にリンクロッド６１の中心を通る直線方向に矢印ＦRとしての力が作用する一方、駆動カム５２の偏心回転力による押圧力がリンクアーム５９とロッカアーム５８の一端部５８ａとを連結するピン６０の軸心（枢支点Ｚ２）にこの軸心（Ｚ２）と駆動軸５１の軸心Ｘとを結ぶ直線（Ｑ）方向に矢印Ｆａの力が作用する。したがって、制御カム６４には、前記ＦRとＦａの合力（Ｆｃ）が作用する。そして、この合力Ｆｃは、制御軸５７の軸心Ｐ２からオフセットした制御カム６４の軸心Ｐ１にＦａとほぼ同方向、つまり制御カム６４を図中時計方向に回転させる荷重トルク（回転モーメント）として作用する。このため、制御軸５７にも同じく時計方向へ偏荷重トルク（回転モーメント）が発生する。
【００１１】
この偏荷重トルク（回転モーメント）は、ピークトルクを抽出した図１１Ａに示すように制御カム６４の軸心Ｐ１が制御軸５７の軸心Ｐ２から離れた前記最小バルブリフト制御中に最も大きくなる。このため、制御軸５７は、かかる最小バルブリフト制御の回転位置から図１２に示す矢印方向へ回転して最大バルブリフトに制御する際に、前記合力ＦＣが矢印回転方向とは逆の時計方向に作用しているため、図中反時計方向の回転負荷が大きくなって、最大バルブリフトへの制御応答性が低下してしまう。
【００１２】
そこで、制御応答性を向上させるために、アクチュエータの出力容量を大きくする必要があり、該アクチュエータの大型化が余儀なくされ、この結果、重量の増加とエンジンルーム内への搭載性の悪化及びコストの高騰などを招いている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の可変動弁装置の実情に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、一端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動カムに連係したロッカアームと、該ロッカアームを、偏心制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸とを備え、機関運転状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置において、前記バルブスプリングのばね力によりロッカアームと制御カムを介して前記制御軸に掛かる偏荷重トルクに起因した一方向の回転力に対抗するバイアストルクをバイアススプリングのばね力によって付与するバイアス機構を設け、前記制御軸を回転制御するアクチュエータの故障時に、前記バイアススプリングのばね力によって前記制御軸に付与された前記バイアストルクと前記偏荷重トルクが釣り合う位置に前記偏心制御カムを保持したことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、バルブスプリングのばね力に抗して機関弁を開作動させる揺動カムと、一端部が前記駆動カムに連係する一方、他端部が前記揺動カムに連係したロッカアームと、該ロッカアームを、偏心制御カムを介して揺動自在に支承する制御軸と、を備え、機関運転状態に応じて前記制御軸の回転位置を制御してロッカアームの揺動支点位置を変化させて機関弁のリフト量を可変制御する内燃機関の可変動弁装置において、前記バルブスプリングのばね力によりロッカアームと制御カムを介して前記制御軸に掛かる偏荷重トルクに起因した一方向の回転力に対抗するバイアストルクをバイアススプリングのばね力によって付与するバイアス機構を設け、前記バイアススプリングのばね力によって前記制御軸に付与された前記バイアストルクと前記偏荷重トルクとの合成トルクにおける絶対値の最大値と最小値がほぼ等しくなるように形成したことを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記バイアス機構は、制御軸の端部軸方向に一体に設けられ、軸心が制御軸の軸心から偏心した突出部と、該突出部のほぼ軸直角方向に形成されたシリンダと、該シリンダ内に摺動自在に設けられて、前記突出部にほぼ軸直角方向から当接するプランジャと、該プランジャを介して前記突出部を前記偏荷重トルクによる回転力方向と反対方向へ付勢する前記バイアススプリングとを備えたことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、前記突出部にブロックを回転自在に設け、かつ該ブロックの下端面に前記プランジャの先端部を、前記バイアススプリングのばね力を介して弾接させたことを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、前記ブロックの下端面を前記プランジャの先端部に摺接移動可能に設けたことを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態の可変動弁装置は、１気筒あたり２つの吸気弁を備え、かつ吸気弁のバルリフト量を機関運転状態に応じて可変にする可変機構を備えている。
【００１７】
すなわち、この可変動弁装置は、図１〜図３に示すようにシリンダヘッド１１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられて、バルブスプリング１０，１０によって閉方向に付勢された一対の吸気弁１２，１２と、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に圧入等により固設された駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面１３ａに揺動自在に支持されて、各吸気弁１２，１２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６に摺接して各吸気弁１２，１２を開作動させる２つの揺動カム１７，１７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７の揺動力として伝達する伝達機構１８と、該伝達機構１８の作動位置を可変にする可変機構１９と、該可変機構１９にバイアス力を付与するバイアス機構４０とを備えている。
【００１８】
前記駆動軸１３は、機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されており、この回転方向は図１中反時計方向に設定されている。
【００１９】
前記軸受１４は、シリンダヘッド１１の上端部に設けられて駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて後述する制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００２０】
前記駆動カム１５は、図４にも示すように、ほぼリング状を呈し、円環状のカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられた筒状部１５ｂとからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この各駆動カム１５は、駆動軸１３に対し前記両バルブリフター１６，１６に干渉しない両外側に駆動軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共に、カム本体１５ａの外周面１５ｄが偏心円のカムプロフィールに形成されている。
【００２１】
前記バルブリフター１６，１６は、有蓋円筒状に形成され、シリンダヘッド１１の保持孔内に摺動自在に保持されていると共に、揺動カム１７，１７が摺接する上面１６ａ，１６ａが平坦状に形成されている。
【００２２】
前記揺動カム１７は、図２に示すようにほぼ雨滴状を呈し、ほぼ円環状の基端部２０に駆動軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２０ａが貫通形成されていると共に、一端部のカムノーズ部２２側にピン孔２１ａが貫通形成されている。また、揺動カム１７の下面には、カム面２２が形成され、基端部２０側の基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノーズ部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ面２２ｂからカムノーズ部２１の先端側に有する最大リフトの頂面２２ｄに連なるリフト面２２ｃとが形成されており、該基円面２２ａとランプ面２２ｂ、リフト面２２ｃ及び頂面２２ｄとが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター１６の上面１６ａ所定位置に当接するようになっている。
【００２３】
すなわち、図５に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２２ａの所定角度範囲がベースサークル区間θ１になり、ランプ面２２ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲がいわゆるランプ区間θ２となり、さらにランプ面２２ｂのランプ区間θ２から頂面２２ｃまでの所定角度範囲がリフト区間θ３になるように設定されている。
【００２４】
前記伝達機構１８は、駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係するリンク部材であるリンクロッド２５とを備えている。
【００２５】
前記各ロッカアーム２３は、中央に有する筒状基部が支持孔２３ｄを介して後述する制御カム３３に回転自在に支持されている。また、各筒状基部の各外端に外端部に突設された前記一端部２３ａには、ピン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、各基部の各内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂには、各リンクロッド２５の一端部２５ａと連結するピン２７が嵌入するピン孔が形成されている。
【００２６】
また、前記リンクアーム２４は、比較的大径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に挿通するピン孔２４ｄが貫通形成されている。
【００２７】
さらに、前記リンクロッド２５は、図２にも示すようにロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２１の各ピン孔に圧入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが貫通形成されており、前記ピン２８の軸心が揺動カム１７の枢支点になっている。
【００２８】
尚、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制するスナップリング２９，３０，３１，が設けられている。
【００２９】
前記可変機構１９は、駆動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在に支持された制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３支持孔２３ｄに摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３とを備えている。
【００３０】
前記制御軸３２は、図３に示すように駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、一端部３２ａに設けられた電動アクチュエータ３４によって所定回転角度範囲内で回転するようになっている。
【００３１】
また、前記制御カム３３は、円筒状を呈し、図２に示すように軸心Ｐ１位置が肉厚部３３ａの分だけ制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。
【００３２】
さらに、前記制御軸３２を前述の最小−最大バルブリフト制御の回転範囲内で回転制御する電動アクチュエータ３４は、図３に示すように機関の運転状態を検出するコントローラ３５からの制御信号によって駆動するようになっている。このコントローラ３５は、クランク角センサやエアーフローメータ，水温センサ制御軸３２の回転位置検出センサ３６等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出して、前記電動アクチュエータ３４に制御信号を出力している。
【００３３】
そして、前記バイアス機構４０は、図１及び図３に示すように、制御軸３２の他端部３２ｂに軸方向から一体に設けられて、軸受１４の外端面から外方へ突出した突出部４１と、前記軸受１４のメインブラケット１４ａの外端面に一体に設けられた矩形状のボス部４２と、該ボス部４２の内部に形成されて上端側が開口した円柱状のシリンダ４３と、該シリンダ４３の内部に摺動自在に設けられて、先端頭部４４ａが前記突出部４１のほぼ軸直角方向に指向した有蓋円筒状のブラケット４４と、シリンダ４３内に弾装されて、プランジャ４４を突出部４１方向へ付勢するバイアススプリング４５とから構成されている。
【００３４】
前記突出部４１は、図１〜図３に示すように横断面円形状の丸棒状を呈し、その軸心Ｐ３が制御軸３２の軸心Ｐ２から所定の距離βの垂直上方向位置に偏心して配置されていると共に、その外周には、矩形ブロック状の摺動体４６が設けられている。この摺動体４６は、中央に制御軸３２の軸方向に沿って貫通形成された貫通孔４６ａ内に前記突出部４１が回転自在に配置されていると共に、下端面４６ｂが前記プランジャ４４の先端頭部４４ａ上面に摺動自在に当接している。尚、突出部４１の先端部には、摺動体４６の前方への脱落を規制するスナップリング４７が設けられている。
【００３５】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関低速低負荷時には、コントローラ３５からの制御信号によって電動アクチュエータ３４を介して制御軸３２が図６Ａ，Ｂの回転位置に駆動される。このため、制御カム３３は、軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）が同図に示すように、制御軸３２の軸心Ｐ２から左側の回動角度位置に保持される。これにより、ロッカアーム他端部２３ｂとリンクロッドの枢支点は、駆動軸１３に対して左上方向へ移動し、このため、各揺動カム１７は、リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側が強制的に引き上げられて全体が反時計方向へ回動する。
【００３６】
したがって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は充分小さくなる。
【００３７】
よって、かかる低速低負荷域では、図８の一点鎖線で示すようにバルブリフト量が小さくなることにより、各吸気弁１２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。
【００３８】
そして、制御軸３２が前述の回転位置に保持されると、突出部４１は、図６Ａ，Ｂの一点鎖線で示す位置、つまり、軸心Ｐ３が制御軸３２の軸心Ｐ２を挟んだ制御カム３３の軸心Ｐ１とほぼ反対側の位置に偏心回動する。したがって、摺動体４６は、突出部４１の回動に伴い図１の一点鎖線で示す位置に偏倚摺動する。このため、突出部４１には、プランジャ４４と摺動体４６を介してバイアススプリング４５のばね力が下方から垂直上方向（直径方向）に作用し、したがって、制御軸３２には、突出部４１を介して図６Ａの破線矢印で示すように、バルブスプリング１０のばね反力に起因して制御軸３２に発生するＦRとＦａの合力Ｆｃに対抗するバイアストルクＦｂが発生する。すなわち、このバイアストルクＦｂは、制御軸３２の軸心Ｐ２を挾んで合力Ｆｃとほぼ反対側の位置でかつほぼ平行に作用する。したがって、制御軸３２には、合力Ｆｃによる図中時計方向の回転モーメントと、この回転モーメントに対抗してバイアストルクＦｂによる図中反時計方向の回転モーメントが作用して、両トルクＦｃとＦｂが互いに打ち消し合うため、合力Ｆｃによる時計方向のみの偏荷重トルク（回転モーメント）の発生が抑制できる。
【００３９】
したがって、かかる小バルブリフト域からリフト量が増加する方向への制御軸３２の回転負荷が低減されるため、制御応答性の向上が図れる。すなわち、この低速低回転域から機関高速高負荷時に移行した場合は、コントローラ３５からの制御信号によって電動アクチュエータ３４により制御軸３２が図２の反時計方向に回転駆動される。したがって、制御軸３２は、制御カム３３を図６Ａ，Ｂに示す位置から反時計方向へ回転させて軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）を図７Ａ，Ｂに示す下方向へ移動させる。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３に近づく方向に移動して他端部２３ｂが揺動カム１７のカムノーズ部２１をリンクロッド２５を介して下方へ押圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。
【００４０】
したがって、揺動カム１７のバルブリフター１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が、図７Ａ，Ｂに示すように右方向位置に移動する。このため、吸気弁１２の開作動時に図７Ａに示すように駆動カム１５が回転してロッカアーム２３の一端部２３ａをリンクアーム２４を介して押し上げると、バルブリフター１６に対するそのリフト量Ｌ２は図７Ａに示すように大きくなる。
【００４１】
よって、かかる高速高負荷域では、図８の実線で示すようにバルブリフト量も大きくなると共に、各吸気弁１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００４２】
そして、かかる制御軸３２が最小バルブリフト制御の回転位置から最大バルブリフト制御へリフト増加させる方向へ回転するに伴い、突出部４１も図６Ａ，Ｂに示す位置から反時計方向へ回動して図７Ａ，Ｂに示す回動位置、つまり制御軸３２の軸心Ｐ２に近い図中左側位置に保持され、この回動に伴い摺動体４６もプランジャ４４の先端頭部４４ａ上を摺接しながら、図１の左方向の二点鎖線位置に移動しバイアストルクＦｂを付与し続ける。そして、このバイアストルク機構４０のバイアストルクＦｂは、それを単独でみた場合は図１１Ｂに示すように、前記小バルブリフト制御中に最大となり、リフト量が増加するにしたがって零に近くなり、最大バルブリフト時には突出部４１の回動位置が制御軸３２の軸心Ｐ２から反転するため、トルクが若干大きくなる。
【００４３】
したがって、制御軸３２に作用する偏荷重トルクは、図１１Ｃに示すようにバイアストルクＦｂと合力Ｆｃが互いに打ち消すように作用するため、最小バルブリフト近傍の制御位置では最小となり、リフトが次第に増加するにしたがって突出部４１と制御カム３３の相対位置の変化により、徐々に大きくなる。しかし、最大バルブリフト位置では、制御軸３２の軸心Ｐ２と制御カム３３の軸心Ｐ１を結ぶ直線方向がロッカアーム２３に作用する合力Ｆｃの方向と一致するため、合力Ｆｃによる偏荷重トルクは図１１Ａに示すように零になる。したがって、制御軸３２に作用する偏荷重トルク（図中時計方向の回転モーメント）は、バイアストルクＦｂのみとなり、十分に小さくなる。
【００４４】
このように、制御軸３２に作用する偏荷重トルクが最小バルブリフトから最大バルブリフト制御までの間で小さく抑制され、かつ時計方向のプラストルクとマイナストルクが図１１ＣのＳ１，Ｓ２に示すようにそれぞれほぼ等しく小さく設定できる。この結果、電動アクチュエータ３４の駆動トルクを十分に小さくすることが可能になり、該電動アクチュエータ３４のコンパクト化を図ることができ、機関への搭載性が向上する。
【００４５】
また、前記バイアス機構４０は、突出部４１の正逆回動に伴い摺動体４６の下端面４６ａがプランジャ４４の先端頭部４４ａ上面を摺接移動して突出部４１の回動位置変化に追従するため、バイアススプリング４５のばね力を突出部４１に常時安定かつ確実に伝達することができる。
【００４６】
また、例えば電動アクチュエータ３４が故障した場合には、バイアス機構４０のプランジャ４４が突出部４１を下方から押圧して、偏荷重トルクＦｃとバイアストルクＦｂが釣り合う位置（図１１ＣのＢ点）に制御カム３３を保持する。このため、制御軸３２は、常に回転中立位置に保持されて、バルブリフトを中間のリフト位置に制御し、いわゆるフェールセーフ機能を働かせる。したがって、機関始動性や燃費等の性能の大巾な低下を防止することができる。
【００４７】
図９及び図１０は本発明の第２の実施形態を示し、バイアス機構４０の構造を変更したものである。すなわち、制御軸３２の他端部３２ａの偏心した位置に一体に設けられた突出部４１を横断面ほぼ楕円形状に形成すると共に、その下面４１ａを湾曲状に形成した。また、摺動体４６を廃止してプランジャ４４の先端頭部４４ａの上面を突出部４１の下面４１ａに当接したものである。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００４８】
したがって、この実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、制御軸３２の回転駆動トルクを低減できることは勿論のこと、制御軸３２の回転に伴う突出部４１の回動時に、該突出部４１の湾曲状下面４１ａがプランジャ４４の先端頭部４４ａ上面上をローリング状に滑らかに転動するため、該下面４１ａと先端頭部４４ａ上面との打音の発生が抑制されると共に、両者間の摩耗の発生も防止でき、耐久性の向上が図れる。また、摺動体４６の廃止により、部品点数の削減と制御作業能率の向上が図れる。
【００４９】
なお、本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えばバイアス機構４０に潤滑油を積極的に供給してプランジャ４４と摺動体４６あるいは突出部４１との間の潤滑性能を高めて、常時円滑な作動を得ると共に、摩耗の派生をさらに防止することも可能である。また、バイアススプリングに代えて油圧によりプランジャ４４を作動させることも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、バイアス機構のバイアススプリングのばね力によって制御軸に対するバルブスプリングのばね力に起因した偏荷重トルクを低減できるため、この制御軸を回転駆動するアクチュエータの駆動トルクを十分に低減できる。この結果、制御応答性の向上とアクチュエータの小型化が図れ、機関への搭載性が向上する。
しかも、前記バイアススプリングのばね力によるバイアストルクと前記偏荷重トルクが釣り合う位置に前記偏心制御カムを保持したため、アクチュエータの故障時にはバイアス機構によって制御軸を中回転位置に保持できるので、フェールセース機能が発揮され、機関性能の低下を防止できる。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、制御軸に作用する偏荷重トルクが最小バルブリフトから最大バルブリフト制御までの間で小さく抑制され、かつ一方向のプラストルクとマイナストルクがそれぞれほぼ等しく小さく設定できる。
この結果、制御軸を駆動するアクチュエータの駆動トルクを十分に小さくすることが可能になり、該アクチュエータのコンパクト化を図ることができ、機関への搭載性が向上する。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、バイアス機構が簡単な構造であるため、製造作業性が良好になると共に、コストの低廉化が図れる。
【００５３】
請求項４に記載の発明によれば、ブロックの摺動によって、突出部の滑らかな回動が得られ、制御応答性がさらに向上する。
請求項５に記載の発明によれば、ブロックの下端面がプランジャの先端部上面を摺接移動して突出部の回動位置変化に追従するため、バイアススプリングのばね力を突出部に常時安定かつ確実に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態を示す図３のＡ矢視図。
【図２】  図３のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】  本実施形態の要部平面図。
【図４】  本実施形態に供される駆動カムの斜視図。
【図５】  本実施形態に供される揺動カムのカム面のリフト特性図。
【図６】  Ａは最小バルブリフト制御時の閉弁状態を示す作用説明図、Ｂは開弁状態の作用説明図。
【図７】  Ａは最大バルブリフト制御時の開弁状態を示す作用説明図。Ｂは閉弁状態の作用説明図。
【図８】  本装置のバルブリフト特性図
【図９】  本発明の第２の実施形態に供されるバイアス機構の断面図。
【図１０】  同実施形態に供されるバイアス機構の平面図。
【図１１】  Ａはバイアス機構を有しない制御軸に発生する偏荷重トルク特性図、Ｂはバイアス機構によるバイアストルク特性図、Ｃは前記ＡとＢの合成力による制御軸に発生する荷重トルク特性図。
【図１２】  先願に係る可変動弁装置の要部断面図。
【符号の説明】
１０…バルブスプリング
１１…シリンダヘッド
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１５…駆動カム
１７…揺動カム
１８…伝達機構
１９…可変機構
２３…ロッカアーム
２３ａ，２３ｂ…端部
３２…制御軸
３３…制御カム
４０…バイアス機構
４１…突出部
４２…ボス部
４３…シリンダ
４４…プランジャ
４５…バイアススプリング
４６…摺動体（ブロック）
Ｐ１…制御カムの軸心
Ｐ２…制御軸の軸心
【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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