(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方が機関のクランク軸によって回転駆動され、他方が非回転状態になっている吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトと、
前記回転駆動される一方のカムシャフトの外周に設けられて、前記吸気側あるいは排気側の一方側の機関弁を開作動させる駆動カムと、
前記各カムシャフトに並設された制御軸に制御カムを介して揺動自在に軸支されたロッカアームと、
一方のカムシャフトに前記駆動カムとともに設けられて、前記ロッカアームの一端部に連係した偏心カムと、
前記他方のカムシャフトに揺動自在に設けられて、ロッカアームの他端部に連係して他方側の機関弁を開作動させる揺動カムと、
前記制御軸を所定角度範囲で回転させる駆動機構と、
前記ロッカアームの一端部と前記偏心カムとを回動自在に連係するリンクアームと、
前記ロッカアームの他端部と前記揺動カムとを回動自在に連結するリンク部材と、を備え、
前記偏心カムが回転することに伴い前記リンクアームが回動して前記ロッカアームを揺動させ、該ロッカアームの揺動によって前記リンク部材を介して前記揺動カムをリフト方向及び反リフト方向へ揺動させることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記リンクアームの円環状の一端部を、該一端部に形成された嵌合孔を介して偏心カムに回動自在に連結したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記一方のカムシャフトを排気側カムシャフトに設定すると共に、他方のカムシャフトを吸気側カムシャフトに設定し、前記排気側カムシャフトのカム軸受の上端部に前記制御軸を軸受し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】
前記一方のカムシャフトを排気側カムシャフトに設定すると共に、他方のカムシャフトを吸気側カムシャフトに設定し、該吸気側カムシャフトのカム軸受の上端部に前記制御軸を軸受したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
前記偏心カムを、一方のカムシャフトをほぼクランク状に折曲して該カムシャフトと一体に形成すると共に、前記リンクアームの一端部を半割状に形成して、前記偏心カムに着脱自在に嵌合連結したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
前記リンクアームの一端部を円環状一体に形成すると共に、該一端部の内径を、前記駆動カムのベースサークル側の一端縁からカムノーズ側の他端縁までの長径よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
前記偏心カムと揺動カムとを互いにカムシャフト軸方向へオフセット配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】
前記偏心カムを、複数の隣接する気筒間に配置したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項９】
前記１つの気筒に、吸気側あるいは排気側のいずれか一方側の機関弁を少なくとも２つ設け、該２つの機関弁のうち一方の機関弁を開閉する一方側の揺動カムのプロフィールと他方の機関弁を開閉する他方側の揺動カムのプロフィールとを互いに異ならせたことを特徴とする請求項７または８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、吸・排気弁の開閉時期及び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動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知にように、機関低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸気・排気バルブの開閉時期とバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御する動弁装置は従来から種々提供されており、その一例として特開昭５５−１３７３０５号公報等に記載されているものが知られている。
【０００３】
図１９に基づきその概略を説明すれば、シリンダヘッド１のアッパデッキの略中央近傍上方位置にカムシャフト２が設けられていると共に、該カムシャフト２の外周にカム２ａが一体に設けられている。また、カムシャフト２の側部には、制御シャフト３が平行に配置されており、この制御シャフト３に偏心カム４を介してロッカアーム５が揺動自在に軸支されている。一方、シリンダヘッド１に摺動自在に設けられた吸気弁６の上端部には、バルブリフター７を介して揺動カム８が配置されている。この揺動カム８は、バルブリフター７の上方にカムシャフト２と並行に配置された支軸９に揺動自在に軸支され、下端のカム面８ａがバルブリフター７の上面に当接している。また、前記ロッカアーム５は、一端部５ａがカム２ａの外周面に当接していると共に、他端部５ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接して、カム２ａのリフトを揺動カム８及びバルブリフター７を介して吸気弁６に伝達するようになっている。
【０００４】
また、前記制御シャフト３は、図外のアクチュエータによって所定角度範囲で回転制御されて、偏心カム４の回動位置を制御し、これによってロッカアーム５の揺動支点を変化させるようになっている。
【０００５】
そして、偏心カム４が正逆の所定回動位置に制御されるとロッカアーム５の揺動支点が変化して、他端部５ｂの揺動カム８の上端面８ｂに対する当接位置が図中上下方向に変化し、これによって揺動カム８のカム面８ａのバルブリフター７上面に対する当接位置の変化に伴い、揺動カム８の揺動軌跡が変化することにより吸気弁６の開閉時期（バルブタイミング）とバルブリフト量を可変制御するようになっている。尚、図中１０は、揺動カム８の上端面８ｂを常時ロッカアーム５の他端部５ｂに弾接付勢するスプリングである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の動弁装置にあっては、カム２ａと揺動カム８がそれぞれカムシャフト２と支軸９に設けられて、両者２ａ，８は、機関の巾方向へ大きく離間した位置に別個に配置されている。このため、特に揺動カム８を設置する大きなスペースが要求される。
【０００７】
また、カム２ａと揺動カム８が機関巾方向へ大きく離れているため、ロッカアーム５の両端部５ａ，５ｂを必然的に機関巾方向へほぼへ字形状に延出させなければならない。したがって、配置スペースの増加と相俟ってロッカアーム５の大型化により、動弁装置の機関への搭載性が悪化すると共に、重量の増加が余儀なくされている。
【０００８】
しかも、カムシャフト２の他に支軸９を必要とするので、部品点数が増加すると共に、カムシャフト２と支軸９との互いの軸心のずれが生じ易くなり、これによってバルブタイミングの制御精度が低下するおそれがある。
【０００９】
【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課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、一方が機関のクランク軸によって回転駆動され、他方が非回転状態になっている吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトと、前記回転駆動される一方のカムシャフトの外周に設けられて、前記吸気側あるいは排気側の一方側の機関弁を開作動させる駆動カムと、前記各カムシャフトに並設された制御軸に制御カムを介して揺動自在に軸支されたロッカアームと、一方のカムシャフトに前記駆動カムとともに設けられて、前記ロッカアームの一端部に連係した偏心カムと、前記他方のカムシャフトに揺動自在に設けられて、ロッカアームの他端部に連係して他方側の機関弁を開作動させる揺動カムと、前記制御軸を所定角度範囲で回転させる駆動機構と、前記ロッカアームの一端部と前記偏心カムとを回動自在に連係するリンクアームと、前記ロッカアームの他端部と前記揺動カムとを回動自在に連結するリンク部材と、を備え、前記偏心カムが回転することに伴い前記リンクアームが回動して前記ロッカアームを揺動させ、該ロッカアームの揺動によって前記リンク部材を介して前記揺動カムをリフト方向及び反リフト方向へ揺動させることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記リンクアームの円環状一端部を、該一端部に形成された嵌合孔を介して前記偏心カムの外周面に回動自在に連結したことを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記一方のカムシャフトを排気側カムシャフトに設定すると共に、他方のカムシャフトを吸気側カムシャフトに設定し、前記排気側カムシャフトのカム軸受の上端部に前記制御軸を軸受したことを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記一方のカムシャフトを排気側カムシャフトに設定すると共に、他方のカムシャフトを吸気側カムシャフトに設定し、該吸気側カムシャフトのカム軸受の上端部に前記制御軸を軸受したことを特徴としている。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記偏心カムを、一方のカムシャフトをほぼクランク状に折曲して該カムシャフトと一体に形成すると共に、前記リンクアームの一端部を半割状に形成して、前記偏心カムに着脱自在に嵌合連結したことを特徴としている。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記リンクアームの一端部を円環状一体に形成すると共に、該一端部の内径を、前記駆動カムのベースサークル側の一端縁からカムノーズ側の他端縁までの長径よりも大きく設定したことを特徴としている。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記偏心カムと揺動カムとを互いにカムシャフト軸方向へオフセット配置したことを特徴としている。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、前記偏心カムを、複数の隣接する気筒間に配置したことを特徴としている。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、前記１つの気筒に、吸気側あるいは排気側のいずれか一方側の機関弁を少なくとも２つ設け、該２つの機関弁のうち一方の機関弁を開閉する一方側の揺動カムのプロフィールと他方の機関弁を開閉する他方側の揺動カムのプロフィールとを互いに異ならせたことを特徴としている。
【００１９】
本発明によれば、駆動カムを例えば一方のカムシャフトである排気側カムシャフトに設けて排気弁の開作動用に供する一方、揺動カムを他方のカムシャフトである吸気側カムシャフトに設けて吸気弁の開作動用に供し、さらに、ロッカアームを揺動させる偏心カムを駆動カムとともに排気側カムシャフトに設けることによって偏心カムを回転駆動させるための独自のカムシャフトが不要となり、部品点数の増加の抑制と機関巾方向の省スペース化が図れ、装置の機関への搭載性が向上する。
さらに、ロッカアームの一端部と偏心カムとをリンクアームによって回転自在に連係すると共に、ロッカアームの他端部と揺動カムとをリンク部材によって回転自在に連結したことから、揺動カムがロッカアームによりリンク部材を介してリフト方向及び反リフト方向へ強制的に揺動させられることになるため、従来のようなリターンスプリングやバルブスプリングのばね力に依存することなく揺動カムを回転方向の所定位置へと戻すことができ、これによって前記各スプリングの反力によるフリクションの発生を防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明の可変動弁装置の第１の実施形態を示しており、この可変動弁装置は、図５に示すような所定のバンク角を有するＶ型内燃機関１１に適用したものである。具体的に説明すれば、可変動弁装置は、シリンダブロック１１ａ上部に設けられた一対のシリンダヘッド１１ｂ，１１ｂに装着されて、このシリンダヘッド１１ｂ，１１ｂの上部に設けられたロッカカバー１１ｃ，１１ｃに被われている。すなわち、図１及び図３に示すように、各シリンダヘッド１１ｂ，１１ｂの両側部に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられた夫々一対の吸気弁１２，１２と排気弁１３，１３と、シリンダヘッド１１ｂ，１１ｂの上部両側に機関前後方向に沿って並設された各１本の吸気側カムシャフト１４及び排気側カムシャフト１５とを備えている。
【００２１】
前記吸気弁１２，１２と排気弁１３，１３は、図外の傘部と一体のバルブステムの上端部に有蓋円筒状の直動型バルブリフター１６，１６、１７，１７が設けられており、このバルブリフター１６，１６，１７，１７はシリンダヘッド１１ｂ，１１ｂの円柱状の保持孔１１ｄ，１１ｄ内に摺動自在に設けられている。
【００２２】
前記排気側カムシャフト１５は、各排気弁１３，１３に対応する位置に該排気弁１３，１３を開作動させる駆動カム１８，１８を一体に有していると共に、該駆動カム１８側部の隣接する気筒間の位置に偏心カム１９が設けられている。また、排気側カムシャフト１５は、一端部に設けられた図外の従動スプロケットやタイミングチェーンを介して機関のクランク軸から回転力が伝達されていると共に、シリンダヘッド１１ｂの上端部に設けられた排気側カム軸受２０に回転自在に軸支されている。前記各駆動カム１８，１８は、一般的な雨滴状に形成されて、夫々同一のカムプロフィールに形成されている。
【００２３】
前記偏心カム１９は、排気側カムシャフト１５をクランク状に折曲して形成されて、排気側カムシャフト１５と一体になっており、隣接する気筒間の位置でかつ前記排気側バルブリフター１７から軸方向へ離間した位置に配置されている。また、偏心カム１９の軸心Ｘ１は、図１に示すように排気側カムシャフト１５の軸心Ｘからε分だけオフセットしている。
【００２４】
また、前記排気側カム軸受２０は、シリンダヘッド１１ｂ上面に有する円弧状支持面と共働して排気側カムシャフト１５を軸支するメインブラケット２０ａと、該メインブラケット２０ａの上端部に設けられて、該メインブラケット２０ａ上面の円弧状支持面と共働して後述する制御軸２５を回転自在に支持するサブブラケット２０ｂと、該両ブラケット２０ａ，２０ｂを共締め固定する一対のボルト２０ｃ，２０ｃとから構成されている。
【００２５】
前記吸気側カムシャフト１４は、内部中空状に形成され、両端部１４ａがボルト２１によってシリンダヘッド１１ｂ上に固定されて非回転状態になっていると共に、各吸気弁１２，１２に対応する位置にそれぞれ吸気弁１２，１２を開作動させる各一対の揺動カム２２，２２が揺動自在に支持されている。
【００２６】
前記一対の揺動カム２２，２２は、図１〜図３に示すように筒状の基端部２２ａを介して一体に連結されていると共に、夫々がほぼ横Ｕ字形状を呈している。また、前記基端部２２ａの内部には、吸気側カムシャフト１８，１８が回転自在に挿通する支持孔２２ｂが貫通形成されていると共に、該基端部２２ａの外周面の両側フランジ部２２ｃ，２２ｃ間がシリンダヘッド１１ｂ上面の円弧面とカムブラケット２３の内面とによって回転自在に軸受されている。また、前記基端部２２ａから斜め上方向に延びる上端部２２ｄには、ピン孔２２ｅが貫通形成されている。
【００２７】
さらに、両揺動カム２２の下面には、図１に示すように基端部２２ａ側の基円面２４ａを該基円面２４ａから先端部２４ｃの端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４とが両揺動カム２２とも同一のプロフィールに形成されていると共に、揺動カム２２の揺動位置に応じて各バルブリフター１６，１６の上面所定位置に当接するようになっている。すなわち、図４に示すバルブリフト特性からみると、図１に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２がいわゆるランプ区間となり、さらにカム面２４ｂのランプ区間θ２から先端部（カムノーズ部）２４ｃまでの所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００２８】
また、前記排気側カム軸受２０の上部に軸受けされた制御軸２５には、制御カム２６を介してロッカアーム２７が揺動自在に支持されており、このロッカアーム２７の一端部２７ａがリンクアーム２８を介して前記偏心カム１９に連係していると共に、他端部２７ｂがリンク部材２９を介して前記一方の揺動カム２２に連係している。
【００２９】
前記制御カム２６は、円環状を呈し、制御軸２５の外周に配置されていると共に、図１に示すように軸心Ｐ１が制御軸２５の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。
【００３０】
前記ロッカアーム２７は、図１に示すように機関巾方向へ沿ってほぼく字形状に折曲形成され、その長さは排気側カム軸受２０の巾長さ程度の比較的短く設定されていると共に、中央の基部に有するカム孔２７ｃを介して制御カム２６に揺動自在に支持されている。ロッカアーム２７の一端部２７ａには、前記リンクアーム２８と連結するピン３０の先端部が回転自在に挿通支持されるピン挿通孔２７ｄが貫通形成されている一方、他端部２７ｂには、リンク部材２９と連結するピン３１が圧入されるピン孔２７ｅが貫通形成されている。
【００３１】
前記リンクアーム２８は、比較的大径な円環状の基部２８ａと、該基部２８ａの外周面所定位置から突出した突出端２８ｂとを備えている。前記基部２８ａは、半割状に形成されて、分割された半円形状のブラケット２８ｃの両側部が基端部２８ａの一方側分割端部にボルト３６，３６により固定されていると共に、対向する内面に偏心カム１９の外周面に外側から回転自在に嵌合する夫々半円形の嵌合溝２８ｄ，２８ｅが形成されている。一方、突出端２８ｂには、前記ピン３０の基端部が圧入固定されるピン孔２８ｆが貫通形成されている。
【００３２】
さらに、前記リンク部材２９は、図１にも示すように機関巾方向へ沿った所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２９ａ，２９ｂにはロッカアーム２７の他端部２７ｂに圧入したピン３１の先端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２９ｃと、前記揺動カム上端部２２ｄのピン孔２２ｅに圧入したピン３２の先端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２９ｄが夫々貫通形成されている。
【００３３】
尚、各ピン３０，３１，３２の先端部には、各ピン挿通孔２７ｄ，２９ｃ，２９ｄからの抜け出しを防止するスナップリング３３，３４，３５が嵌着されている。また、シリンダヘッド１１ｂ，１１ｂの巾方向の中央位置には、プラグポスト３７が設けられている。
【００３４】
前記制御軸２５は、一端部に設けられた図外の電磁アクチュエータによって所定回転角度範囲内で回転するように制御されており、前記電磁アクチュエータは、機関の運転状態を検出する図外のコントローラからの制御信号によって駆動するようになっている。コントローラは、クランク角センサやエアーフローメータ，水温センサ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、前記電磁アクチュエータに制御信号を出力している。
【００３５】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、各排気弁１３は、機関運転状態の変化に拘わらず、各駆動カム１８のカムプロフィールによって図８に示すような同一かつ固定的なバルブリフト特性（破線）を示す一方、各吸気弁１２は機関運転状態の変化に応じてバルブリフト特性が変化する。すなわち、まず、機関低速低負荷時には、コントローラからの制御信号によって電磁アクチュエータが一方に回転駆動される。このため、制御カム２６は、軸心Ｐ１が図６Ａ，Ｂに示すように制御軸２５の軸心Ｐ２から左上方の回動位置に保持され、厚肉部２６ａが排気側カムシャフト１５から上方向に離間移動する。このため、ロッカアーム２７は、全体が排気側カムシャフト１５に対して上方向へ移動し、これによって各揺動カム２２の上端部２２ｄがリンク部材２９を介して強制的に若干引き上げられて全体が図中左方向へ回動して、バルブリフター１６，１６の上面に対する下面の当接位置が基円部２４ａの端縁側寄りになる。
【００３６】
したがって、図６Ａ，Ｂに示すように排気側カムシャフト１５の回転に伴い偏心カム１９が回転してリンクアーム２８を介してロッカアーム２７の一端部２７ａを押し上げると、そのリフト量がリンク部材２９を介して揺動カム２２及び各バルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は図６Ｂに示すように比較的小さくなる。
【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各吸気弁１２，１２のバルブリフト量が小さくなると共に、開時期が遅くなり、各排気弁１３，１３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】
一方、機関高速高負荷時に移行した場合は、コントローラからの制御信号によって電磁アクチュエータが反対方向に回転駆動される。したがって、図１及び図７に示すように制御軸２５が、制御カム２６を図６に示す位置から時計方向に回転させ、軸心Ｐ１（厚肉部２６ａ）を下方向へ移動させる。このため、ロッカアーム２７は、今度は全体が排気側カムシャフト１５方向（下方向）に移動して他端部２７ｂが揺動カム２２の上端部２２ｄをリンク部材２９を介して下方へ押圧して該揺動カム２２全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。
【００３９】
したがって、揺動カム２２のバルブリフター１６，１６上面に対する下面当接位置が図１，図７に示すように図中右側位置に移動する。このため、偏心カム２６が回転してロッカアーム２７の一端部２７ａをリンクアーム２８を介して押し上げると、バルブリフター１６，１６に対するそのリフト量Ｌ２は図１に示すように大きくなる。
【００４０】
よって、かかる高速高負荷域では、カムリフト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図８に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。
【００４１】
このように、本実施形態では、各吸気弁１２の開閉時期やバルブリフト量を可変にできることは勿論のこと、排気側カムシャフト１５に、偏心カム１９を一体に設け、つまり偏心カム１９の回転駆動を従来のような独自のカムシャフトではなく既存の排気側カムシャフト１５によって行うため、機関巾方向の省スペース化が可能となると共に、部品点数の増加を抑制できる。この結果、製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れると共に、装置の機関への搭載性が向上する。
【００４２】
また、偏心カム１９を、揺動カム２２に対して軸方向へ偏倚させた位置に配置したため、偏心カム１９やロッカアーム２７及びリンクアーム２８などを隣接する気筒間のデッドスペースに配置することができ、該デッドスペースの有効利用が図れる。しかも、偏心カム１９を、図２に示すように隣接する気筒間の各バルブリフター１７と１７との間に配置したため、各バルブリフター１７に駆動カム１８やリンクアーム２８等が干渉しないので、該偏心カム１９の偏心量εを大きく設定することができる。
【００４３】
また、偏心カム１９とロッカアーム２７並びにロッカアーム２７と揺動カム２２とをリンクアーム２８とリンク部材２９によって連係したことにより、全体がいわゆる６リンク式となるため、ロッカアーム２７のロッカ比を大きく取ることが可能になり、これによって偏心カム１９の排気側カムシャフト１５に対するオフセット量を大きく設定しなくても、つまり偏心カム１９の外径を大きく設定しなくても、偏心量を大きくすることができ、揺動カム２２の大きな揺動角が得られる。この結果、大きなバルブリフト特性が得られると共に装置全体のコンパクト化が図れる。
【００４４】
また、偏心カム１９を排気側カムシャフト１５と一体化したため、別体とした場合における最小肉厚部を考慮する必要がないので、偏心カム１９の外径を大きくしなくても偏心量を大きくすることが可能になる。したがって、この点でも揺動カム２２の大きな揺動角が得られる。
【００４５】
このように、揺動カム２２の大きな揺動角が得られることにより、揺動カム２２の前記ランプ区間θ２を大きくすることが可能になり、これによってバルブリフター１６と揺動カム２２の衝突速度を緩和でき、この結果、駆動騒音の発生を抑制することが可能になる。
【００４６】
さらに、揺動カム２２は、ロッカアーム２７によりリンク部材２９を介して強制的に左右に揺動させられるため、従来のようなリターンスプリングが不要になり、これによってスプリング反力によるフリクションの発生を防止できる。
【００４７】
さらにＶバンク内燃機関１１の外側である排気側に偏心カム２６やロッカアーム２７及び制御軸２５等を配置したため、内側の吸気側バルブトレインの高さを低くできるため、図５に示すように各ロッカカバー１１ｃ，１１ｃの全体の高さを可及的に低く形成することが可能になる。
【００４８】
さらに、制御軸２５を、排気側カム軸受２０に排気側カムシャフト１５と一緒に軸支するようにしたため、この点でも部品点数の増加の抑制と装置のコンパクト化が図れる。しかも、カム軸受２０の共用化により、従来の内燃機関にそのまま搭載することが可能となり、この結果、シリンダヘッド１１ｂの形状変更を要さない。
【００４９】
図９〜図１３は本発明の第２の実施形態を示し、Ｖ型内燃機関に代えて、図１４に示すような車両ＣのエンジンルームＲ内に車体巾方向に横置きされた直列型内燃機関４１に適用したものであって、制御軸２５を第１の実施形態とは逆に吸気側カムシャフト１４のカム軸受２３の上端部に軸受したのもである。
【００５０】
すなわち、排気側カムシャフト１５は、シリンダヘッド４１ｂの上端部にボルト２０ｄ，２０ｄによって固定された低位な排気側カム軸受２０に回転自在に軸支されていると共に、各排気弁１３，１３を開閉作動させる駆動カム１８，１８が一体に設けられている。また、該駆動カム１８側部の隣接する気筒間の位置に、軸心Ｘ１が排気側カムシャフト１５の軸心Ｘからε分だけオフセットした偏心カム１９が固定されている。この偏心カム１９は、その外径ｄ１が図１１にも示すように前記駆動カム１８，１８のベースサークル側の一端縁からカムノーズ部側の他端縁までの長径ｄ２よりも大きく設定されている。
【００５１】
前記吸気側カムシャフト１４は、第１の実施形態では排気側カムシャフト１５を軸支していたものと同様な構造で、吸気側カム軸受２３によってシリンダヘッド４１ｂ上に非回転状態に軸支されていると共に、吸気弁１２，１２を開閉作動させる一対の揺動カム２２，２２が揺動自在に支持されている。
【００５２】
前記揺動カム２２，２２は、ほぼ雨滴状を呈し、不使用な上端部が軽量化を考慮して水平方向から切欠形成されている。
【００５３】
前記吸気側カム軸受２３は、メインブラケット２３ａ上にサブブラケット２３ｂと共働して制御軸２５を回転自在に支持しており、この両ブラケット２３ａ，２３ｂは一対のボルト２３ｃ，２３ｃによってシリンダヘッド４１ｂに共締め固定されている。
【００５４】
また、制御軸２５には、制御カム２６を介してロッカアーム２７が揺動自在に支持されており、このロッカアーム２７の一端部２７ａがリンクアーム２８を介して偏心カム１９に連係していると共に、他端部２７ｂがリンク部材２９を介して前記一方の揺動カム２２に連係している。
【００５５】
前記ロッカアーム２７は、第１の実施形態のものとほぼ同一の形状に形成されているが、リンクアーム２８は、一端部の基部２８ａが２分割されることなく、円環状一体に形成されている。また、この基部２８ａは、内径ｄ１が偏心カム１９の外径ｄ１とほぼ等しく形成されて両者の内外周面が回転摺動自在に嵌合していると共に、駆動カム１８，１８の長径ｄ２よりも大きく設定されている。また、突出端２８ｂは、機関巾方向へ延設されて、先端部２８ｃがピン３０を介してロッカアーム２７の一端部２７ａに回転自在に連結されている。
【００５６】
前記リンク部材２９は、第１の実施形態のものよりも十分に短尺化され、かつ機関上下方向に沿って配置されていると共に、直線状ではなく、ほぼく字形状に折曲形成されている。また、両端部２９ａ，２９ｂがピン３１，３２を介してロッカアーム２７の他端部２７ｂ及び揺動カム２２のカムノーズ部２２ｅに回転自在に連結されている。
【００５７】
その後、制御軸２５の配置や回転制御などの構成は第１の実施形態のものと同様である。
【００５８】
また、この第２の実施形態に係る装置の動作については、基本的に第１の実施形態と同じであり、機関低速低負荷時には、図１２及び図１３の各破線で示すように、一方向へ回転制御された制御軸２５によって制御カム２６の回動位置が図示のように右上方位置に保持されて厚肉部２６ａが上方向に移動する。これによって、各揺動カム２２のカムノーズ部２２ｅが強制的に引き上げられて、バルブリフター１６，１６の上面に対する下面の当接位置が基円部２４ａの端縁側寄りになる。
【００５９】
したがって、各吸気弁１２のリフト量は比較的小さくなり、この小リフト領域で揺動カム２２を介して吸気弁１２，１２の開閉作動が行われる。
【００６０】
一方、高速高負荷域に移行した場合は、図１２及び図１３の各実線で示すように、他方向へ回転制御された制御軸２５によって制御カム２６の回動位置が図示のように厚肉部２６ａを下方向に移動するように制御される。これによって、各揺動カム２２のカムノーズ部２２ｅが押し下げられて、バルブリフター１６，１６の上面に対する下面の当接位置がカムノーズ部２２ｅ側に移動する。
【００６１】
したがって、各吸気弁１２，１２のリフト量Ｌ２は図１３に示すように大きくなり、この大きなリフト領域で揺動カム２２，２２を介して吸気弁１２，１２の開閉作動が行われる。
【００６２】
依って、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な作用効果が得られることは勿論のこと、特に、ロッカアーム２７等を吸気弁１２側に配置したため、排気弁１３側の高さを十分に低くすることができる。つまり、図１４に示すように、シリンダヘッド４１ｂの上端部に固定されるロッカカバー４２の排気側を低くすることができる。このため、エンジンルームＲへ横置タイプでかつ排気側が車両Ｃのフロント側に存する直列型内燃機関でもエンジンフード４３と干渉することなく、搭載することが可能になる。
【００６３】
また、リンクアーム２８の基部２８ａの内径ｄ１を駆動カム１８の長径ｄ２よりも大径化したことにより、図１１に示すように装置の組立て時において、該基部２８ａを偏心カム１９に嵌合する際に、各駆動カム１８，１８に対して基部２８ａの内部を自由に通過させることができる。したがって、該リンクアーム２８を排気側カムシャフト１５の軸端から順次組み付けることが可能になる。このため、第１の実施形態のように基部２８ａを２分割形成する必要がなくなり、部品点数の削減により製造作業能率と組立作業能率の向上が図れると共に、コストの低廉化が図れる
図１５〜図１７は、本発明の第３の実施形態を示し、この実施形態では、偏心カム１９の大径化に伴い、該偏心カム１９の中心Ｘ１と排気側カムシャフト１５の軸心Ｘまでのオフセット量εの大小によって制御カム２６の軸心Ｐ１からロッカアーム一端部２７ａ側のピン３０の軸心３０ａまでの長さＬ３、及びロッカアーム他端部２７ｂ側のピン３１軸心３１ａまでの長さＬ４の比率割合の相違によるリンクアーム２８の軸方向の入力荷重の変化に着目して、ロッカアーム２７の他端部２７ｂの長さを一端部２７ａよりも短く設定することにより長さＬ３よりも長さＬ４を小さく設定したのである。
【００６４】
すなわち、図１８に示すようにリンクアーム２８入力荷重解析結果に基づいて説明すれば、長さεが小さい場合と大きい場合の比率を３：５とすると、長さεが小さい（比率３）場合は、長さＬ３とＬ４の比率割合は４：５となる。これに対し、長さεが大きい場合（比率５）の場合は、長さＬ３とＬ４の比率割合を５：３と、Ｌ４を十分に小さくすることができる。そして、長さＬ３よりも長さＬ４を小さくすることができることにより、図１７に示すように揺動カム２２，２２からリンク部材２８及びロッカアーム２７からリンクアーム２８を経て偏心カム１９に入力される荷重Ｆが大巾に小さくなっている。これは、長さＬ３よりも長さＬ４の短尺化により、リンク部材２９からロッカアーム２７への回転モーメントが十分に小さくなるからである。
【００６５】
したがって、リンクアーム２８から偏心カム１９への入力荷重や排気側カムシャフト１５周辺への入力荷重及び入力トルクなどの全てが低減されることになる。この結果、ロッカアーム２７や偏心カム１９の機械的剛性を高くする必要がなくなり、薄肉化が可能になるため、装置の軽量化や材料コストの低減化が図れる。
【００６６】
また、ロッカアーム２７や偏心カム１９などへの入力荷重の低下により装置全体の耐久性が向上する。
【００６７】
また、本実施形態における装置の動作については、図１６，図１７に記載したように、第２の実施形態と同様であるから具体的な説明は省略する。
【００６８】
尚、本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば各揺動カム２２，２２のプロフィールを異ならせて、２つの吸気弁１６，１６にリフト差を与えることも可能である。これによって１つの気筒内での吸気スワール効果が大きくなり、燃焼性が良好になる効果が得られる。また、一方側のカムシャフトを吸気側カムシャフトに設定すると共に、他方側のカムシャフトを排気側カムシャフトに設定することも可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、機関弁の開閉時期やバルブリフト量を可変にできることは勿論のこと、既存の吸気側あるいは排気側のカムシャフトに、駆動カムとともに偏心カムを設けたため、偏心カム独自のカムシャフトが不要になる。この結果、機関巾方向の省スペース化が可能になると共に、部品点数の増加が抑制され、製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れると共に、装置の機関への搭載性が良好となる。
【００７０】
さらに、前記回転駆動される一方のカムシャフト側の偏心カムとロッカアーム一端部をリンクアームによって回転自在に連係すると共に、非回転状態にある他方のカムシャフト側の揺動カムとロッカアームの他端部をリンク部材によって回転自在に連結することによって装置全体が６リンク方式となるため、ロッカアームのロッカ比を大きく取ることが可能になり、これによって偏心カムの外径を大きくしなくても揺動カムの大きな揺動角を得ることができる。この結果、大きなバルブリフト特性が得られると共に、装置全体のコンパクト化が図れる。
しかも、かかる構成によれば、揺動カムは、ロッカアームによりリンク部材を介してリフト方向及び反リフト方向へ強制的に揺動させられることになり、従来のようなリターンスプリングやバルブスプリングのばね力に依存せずに回転方向の所定位置へと戻されることになる。この結果、前記各スプリングの反力によるフリクションの発生を防止することができる。
【００７１】
請求項２に記載の発明によれば、偏心カムの外周面にリンクアームの円環状一端部を嵌合孔を介して連結したため、リンクアームとの面圧を十分に低減できる。したがって、両者間の摩耗の発生が抑制できると共に、潤滑も行い易くなる。また、面圧の低下に伴い偏心カムの材料選択の自由度が向上し、加工と材料の低廉化が図れる。
【００７２】
請求項３に記載の発明によれば、装置の吸気側バルブトレインの高さを低くすることができるため、例えばＶ型内燃機関に適用すれば、機関の低位化が図れ、エンジンルーム内への搭載性が良好になる。
【００７３】
請求項４に記載の発明によれば、逆に排気側バルブトレインの高さを低くすることができるため、直列型横置きタイプの内燃機関に適用すれば、エンジンルーム内への搭載性が良好となり、請求項３に記載の発明と共に、適宜機関の形態に応じた変更により、機関への搭載性が向上する。
【００７４】
また、請求項３および４に記載の発明によれば、吸気側あるいは排気側カムシャフトのカム軸受を制御軸の軸受としても利用したため、別異の軸受を設ける必要がなく、部品点数の増加を抑制できると共に、設置スペースを省略できる。
【００７５】
請求項５に記載の発明によれば、偏心カムとカムシャフトとを一体化したため、偏心カムの外径を大きくしなくとも、偏心量を大きくすることが可能になる。したがって、限られたレイアウト内でのロッカアームや揺動カムの大きな揺動角が得られ、その分大きなバルブリフト特性が得られる。また、揺動カムのランプ区間（角度）を大きく取れるので、機関弁のランプ速度を小さくでき、機関弁の着座音を低減できる。
【００７６】
しかも、リンクアームの一端部を半割状として偏心カムに対して着脱自在としたため、偏心カムへの連結作業が容易になる。
【００７７】
請求項６に記載の発明によれば、リンクアームの一端部の大径化により、該一端部を駆動カムを挿通させながら偏心カムに嵌合させることができるため、該偏心カムに対する組付作業がきわめて容易になると共に、該リンクアーム一端部を２分割することなく一体化することができるため、該リンクアームの製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。
【００７８】
さらに、リンクアームの一端部の大径化に伴い、制御カムの軸心からロッカアーム一端部の枢支点までの長さよりも、ロッカアーム他端部の枢支点までの長さ割合を小さくすることができるため、揺動カムからリンク部材及びロッカアームを介してリンクアームに入力される荷重を十分に小さくすることができる。この結果、ロッカアーム等の小型化，薄肉化が可能になり、軽量化や材料コストの低廉化が可能になる。また、偏心カムなどへの入力荷重の低減により装置全体の耐久性の向上が図れる。
【００７９】
請求項７に記載の発明によれば、駆動カムやロッカアーム，リンクアームなどを気筒間のデッドスペースに配置できるため、該デッドスペースの有効利用が図れる。
【００８０】
請求項８に記載の発明によれば、機関弁の上部に設けられたバルブリフターに対して偏心カムやリンクアーム等の干渉が回避され、この結果、偏心カムを十分に大きく形成できるので、カムシャフトとの偏心量を大きく設定することができる。
【００８１】
請求項９に記載の発明によれば、例えば両吸気弁のバルブリフト特性を異ならしめることが可能になるため、気筒内での吸気スワール効果によって燃焼性が良好となり、燃費の向上が図れる。
【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−Ａ線断面図。
【図２】本実施形態を示す要部平面図。
【図３】同実施形態の平面図。
【図４】揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図５】本実施形態が適用されるＶ型内燃機関の正面図
【図６】Ａ，Ｂは低速低負荷時における吸気弁閉弁時と開弁時の作用を示す図２のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】高速高負荷時における吸気弁閉弁時の作用を示す図２のＢ−Ｂ線断面図。
【図８】本実施形態のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図９】本発明の第２の実施形態を示す図１０のＣ−Ｃ線断面図。
【図１０】本実施形態の平面図。
【図１１】本実施形態の要部斜視図。
【図１２】本実施形態の作用を示す説明図。
【図１３】本実施形態の作用を示す説明図。
【図１４】本実施形態が適用される車両のフロント側断面図。
【図１５】本発明の第３の実施形態を示す要部断面図。
【図１６】本実施形態の作用説明図。
【図１７】本実施形態の作用説明図。
【図１８】リンクアーム入力荷重解析結果を示す特性図。
【図１９】従来の可変動弁装置を示す断面図。
【符号の説明】
１１…Ｖ型内燃機関
１１ｂ…シリンダヘッド
１１ｃ…ロッカカバー
１２…吸気弁
１３…排気弁
１４…吸気側カムシャフト
１５…排気側カムシャフト
１８…駆動カム
１９…偏心カム
２０…排気側カム軸受
２２…揺動カム
２５…制御軸
２６…制御カム
２７…ロッカアーム
２７ａ…一端部
２７ｂ…他端部
２８…リンクアーム
２８ａ…基端部（一端部）
２８ｂ…突出端（他端部）
２９…リンク部材
２９ａ…一端部
２９ｂ…他端部
【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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