(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、
前記リフト量を増加させる方向へ制御する制御軸の回転方向を、前記揺動カムがロッカアームの揺動力によって機関弁を開作動させる方向と同一に設定すると共に、前記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機械的に連係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、
前記リフト量を増加させる方向へ制御する制御軸の回転方向を、前記揺動カムがロッカアームの揺動力によって機関弁を開作動させる方向と同一に設定すると共に、前記ロッカアームの一端部と駆動カムとをリンクアームによって機械的に連係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】
前記制御カムの外周面と前記ロッカアームに形成されて前記制御カムが嵌合摺動する支持孔の内周面とを面接触するように形成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】
前記制御軸のリフト増加方向への最大回転位置を規制するストッパ機構を設け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５】
前記ロッカアームの一端部と駆動カムとをリンクアームによって機械的に連係したことを特徴とする請求項１，３または４のいずれか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特に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，特願平１０−２９７７１１号に記載されたものがある。
【０００３】
図１１及び図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の端部にピン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１１に示すように、図外のアクチュエータによって制御軸５７を一方向（時計方向）へ回転させて、制御カム６４も同方向へ位相θ２′まで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のカムノーズ部側の端部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１２に示すように図外のアクチュエータが制御軸５７を介して制御カム６４を白抜き矢印Ｂ方向へ回転させて、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、制御カム６４の回転方向、とりわけ最小バルブリフト制御位置からバルブリフト量を増加させる方向へ制御する際の制御軸５７の回転方向については十分に考慮されていなかった。
【００１０】
すなわち、図１１に示すように、最小バルブリフト制御位置（位相θ２′）から図１２に示すバルブリフト量を増加させる方向に制御する際の制御軸５７の回転方向を揺動カム５６が吸気弁５３を開作動させる回動方向（矢印Ａ方向）とは反対側の矢印Ｂ方向へ回転させるようになっている。このため、制御カム６４は、吸気弁５３の開作動におけるバルブスプリングの大きなばね反力と装置各部の摩擦抵抗力に起因してロッカアーム５８の支持孔５８ｃの内周面から回転方向（矢印Ｂ方向）とは逆方向に大きな摩擦トルクを受ける。このため、矢印Ｂ方向への回転速度が低下して吸気弁５３のバルブリフト量増加側への切換応答性が悪化する。
【００１１】
以下、この制御カム６４の矢印Ｂ方向への回転時における大きな摩擦トルクの発生原因を、図１３及び図１４に基づいて考察すると、まず制御軸５７が図１１に示す最小バルブリフト制御の回転位置から矢印Ｂ方向へ回転して図１２に示す中間バルブリフト制御の回転位置を経てさらに同方向へ回転して最大バルブリフトの回転位置に制御されるわけであるが、この間における制御軸５７に作用するトルク特性は図１３に示す形になる。ここで、特徴的であるのは、リフト上り区間（吸気弁の開作動時）で制御軸５７に非常に大きなピークトルク（矢印Ｂ方向と反対方向）が発生していることである。
【００１２】
この理由は、リフト区間では、装置各部のフリクションにより、図１２に示すように、制御カム６４に作用する荷重Ｆ３ｕが増加し、それに伴い制御カム６４がロッカアーム５８の支持孔５８ｃの内周面から受ける摩擦トルクＭｕも増加するが、この摩擦トルクの方向（Ｍ方向）が制御カム６４をバルブリフトの低減方向（Ｂ方向に対し逆方向）に作用するためである。
【００１３】
具体的に説明すれば、リフト上り区間では、図１２に示すように揺動カム５６がリフトするときにバルブスプリング６５からのばね反力Ｆがバルブリフタ５４を介して揺動カム５６に作用するほかに、バルブリフタ５４と揺動カム５６との間の摩擦力Ｆμｕが抗力として作用する。その結果、揺動カム５６に大きなモーメントが発生し、もってロッカアーム５８とリンクロッド６１の枢支点ＺにＦ２ｕなる大荷重が作用し、制御カム６４にはＦ３ｕなる大荷重が作用する。この制御軸５７の位相では、荷重Ｆ３ｕの制御軸軸心Ｐ２に対するモーメントの腕ｅも比較的長くなっており、Ｆ３ｕそのものによって大きなモーメントＭｆが発生する。
【００１４】
ここで、Ｍｆ＝Ｆ３ｕ×ｅの式が成立し、さらに、この大荷重Ｆ３ｕにより、大きな摩擦モーメントＭｕが制御カム６４の軸心Ｐ１に発生する。
【００１５】
ここで、Ｍｕ＝Ｆ３ｕ×μ×ｒである（ｒは制御カムの半径、μはロッカアームの支持孔と制御カムとの間の摩擦係数）。このＭｕにより軸心Ｐ２回りにも同方向に大きなモーメントが発生する。
【００１６】
このとき、ＭｆとＭｕはともに制御カム６４の図中時計方向、すなわちリフト増大方向（Ｂ方向）とは逆方向に作用し、図１３に示すピークトルクが発生する。
【００１７】
ちなみに、各部（揺動カムとバルブリフタ間、ロッカアームと制御カム間など）の摩擦係数μが０と想定した場合の制御軸５７トルクを図１３の破線で示す。この破線と実線との間のＡ’部がμの存在によって増幅される。このため、前述したピークトルクがリフト増大方向（Ｂ方向）と逆方向に作用して、リフト増大方向の回転速度の低下を招く。
【００１８】
一方、リフト下り区間では、ロッカアーム５８と制御カム６４との間のμによる摩擦モーメントの方向がＢ方向となり、リフト増大方向へ付勢するため有利になるが、図１３のＢ’部及び図１４で示すように、リフト下り区間では、制御カム６４に作用する荷重（Ｆ３ｄ）自身が小さくなっているため（Ｆ３ｄ＜Ｆ３ｕ）、摩擦モーメントＭｄも、上り区間のＭｕに対し小さくなっている。その結果、上り区間・下り区間トータルで見れば、Ｍｕの影響がＭｄの影響より大きく、したがって、リフト増加方向への回転速度が遅くなり、応答性が低下する。
【００１９】
なお、ここで、Ｍｄ＝Ｆ３ｄ×μ×ｒである。
【００２０】
リフト下り区間のＦ３ｄが、リフト上り区間のＦ３ｕに対して小さくなるのは、図１２において、リフト下り区間では、揺動カム５６とバルブリフタ５４の接点に作用する摩擦力Ｆμｄが抗力として働くのではなく、揺動カム５６にかかるモーメントを低減する方向に働くためである。これにより、Ｆ２ｕが減少し、Ｆ４ｄやＦ３ｄも減少する。
【００２１】
【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、前記リフト量を増加させる方向へ制御する制御軸の回転方向を、前記揺動カムがロッカアームの揺動力によって機関弁を開作動させる方向と同一に設定すると共に、前記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機械的に連係したことを特徴としている。
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、前記リフト量を増加させる方向へ制御する制御軸の回転方向を、前記揺動カムがロッカアームの揺動力によって機関弁を開作動させる方向と同一に設定すると共に、前記ロッカアームの一端部と駆動カムとをリンクアームによって機械的に連係したことを特徴としている。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記制御カムの外周面と前記ロッカアームに形成されて前記制御カムが嵌合摺動する支持孔の内周面とを面接触するように形成したことを特徴としている。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、前記制御軸のリフト増加方向への最大回転位置を規制するストッパ機構を設けたことを特徴としている。
【００２４】
請求項５記載の発明は、前記ロッカアームの一端部と駆動カムとをリンクアームによって機械的に連係したことを特徴としている。
【００２６】
【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。
【００２７】
すなわち、この可変動弁装置は、図１，図２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偏心回転カムである駆動カム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とを備えている。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
前記駆動カム１５は、図３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。
【００３１】
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。
【００３２】
前記揺動カム１７は、図１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。
【００３３】
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２２ａの所定角度範囲がベースサークル区間θ１１になり、ランプ面２２ｂの前記ベースサークル区間から所定角度範囲がいわゆるランプ区間θ１２となり、さらにランプ面２２ｂのランプ区間から頂面２２ｄまでの所定角度範囲がリフト区間θ１３になるように設定されている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
さらに、前記リンクロッド２５は、図１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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
前記制御軸３２は、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、図２に示すように、一端部に設けられた電磁アクチュエータ３６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。
【００４１】
また、前記制御カム３３は、円筒状を呈し、図に示すように軸心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。
【００４２】
そして、前記制御軸３２は、最大バルブリフト制御回転位置から最小バルブリフト制御回転位置までの回転方向が、図５の黒太矢印に示すようにロッカアーム２３が吸気弁１２を閉作動させる回動方向（矢印Ａ１）と同一になるように設定されている一方、最小バルブリフト制御回転位置から最大バルブリフト制御回転位置までの回転方向が図１の白抜き矢印Ｂ２に示すようにロッカアーム２３が吸気弁１２を開作動させる方向（矢印Ａ２方向）と同一になるように設定されている。
【００４３】
また、この制御軸３２は、図２に示すように最大バルブリフト制御時の最大回転位置がストッパ機構３４によって規制されており、このストッパ機構３４は制御軸３２の上端部直径方向から挿通固定されたストッパピン３４ａと、シリンダヘッド１１上端部のロッカカバー３５に固定されてＬ字状に折曲された先端部が制御軸の最大回転位置（位相θ１）でストッパピン３４ａに当接してそれ以上の回転を規制するロッド状のストッパ部材３４ｂとから構成されている。
【００４４】
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磁アクチュエータ３６は、図２に示すように機関の運転状態を検出するコントローラ３７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３７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３８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。
【００４５】
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、コントローラからの制御信号によって電磁アクチュエータを介して制御軸３２が図１の回転位置に駆動される。このため、制御カム３３は、軸心Ｐ１が同図に示すように、肉厚部３３ａが駆動軸１３から上方向に離間移動し、制御軸３２の軸心Ｐ２から右上方の回動角度位置（位相θ２）に保持される。これにより、ロッカアーム端部２３ｂとリンクロッドの枢支点は、駆動軸１３に対して上方向へ移動し、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。
【００４６】
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。
【００４７】
よって、かかる低速低負荷域では、図７の破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。
【００４８】
一方、機関高速高負荷時に移行した場合は、コントローラ３７からの制御信号によって電磁アクチュエータ３６により制御軸３２が図１の時計方向（Ｂ２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１に示す位置から時計方向へ回転させ、軸心Ｐ１（肉厚部３３ａ）が図６Ａ，Ｂに示す下方向（θ１）へ移動する。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３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。
【００４９】
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６Ａに示すように右方向位置（リフト部２２ｄ側）に移動する。このため、吸気弁１２の開作動時に図６Ａ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６Ａに示すように大きくなる。
【００５０】
よって、かかる高速高負荷域では、図７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。
【００５１】
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のリフト増加制御時の回転方向（Ｂ２方向）を吸気弁１２の開作動時のロッカアーム２３の回動方向（Ａ２）と同一に設定したことにより、該制御軸３２の回転速度を早くすることができる。
【００５２】
以下、この制御軸３２のＢ２方向への回転中における各部の摩擦トルク特性を考察する。図８は制御軸３２の位相と最大バルブリフト（Ｌｍａｘ）の関係を示しており、制御軸位相がθ２のときのＬｍａｘは前述のようにＬ１になっており、この部分は図１と対応する。また、制御軸位相がθ１のときＬｍａｘは前述のようにＬ２になっており、この部分は図６と対応する。さらに、制御軸位相がθ３のときＬｍａｘは中間リフトＬ３となっており、この部分は後述の図５と対応する。なお、θ２′，θ３′は従来例を説明した図１１，１２とそれぞれ対応する。図９は制御軸３２に作用するトルク特性、図１０は各部の荷重特性を示している。
【００５３】
この図９で特徴的なのは、吸気弁１２の開作動（リフト上り区間）での制御軸３２のトルクが大幅に減少していることである。この理由は、リフト上り区間では装置各部のフリクションにより制御カム３３に作用する荷重Ｆ３ｕが増加し、それに伴い制御カム３３がロッカアーム２３から受ける摩擦モーメントＭｕも増加するが、この摩擦モーメントの方向（Ｍ方向）が、制御カム３３をバルブリフトの増加する方向（Ｂ２方向）に働くためである。
【００５４】
具体的に説明すれば、リフト上り区間では、揺動カム１７がリフト（押し下げられる）する時、バルブスプリング１０からの反力Ｆがバルブリフタ１６を介して揺動カム１７に作用し、バルブリフタ１６と揺動カム１７との間の摩擦力Ｆμｕも作用する。その結果、揺動カム１７には大きなモーメントが発生し、もって、ロッカアーム２３とリンクロッド２５の枢支点ｚにＦ２ｕなる大荷重が作用し、制御カム３３の軸心Ｐ１にはＦ３ｕなる大荷重が作用する。
【００５５】
この制御軸３２の位相では、荷重Ｆ３ｕの制御軸３２の軸心Ｐ２に対するモーメントの腕ｅも比較的長くなっており、Ｆ３ｕそのものによって大きなモーメント（Ｍｆ）が発生し、Ｂ２方向とは逆に作用する。
【００５６】
ここで、Ｍｆ＝Ｆ３ｕ×ｅ
この大荷重Ｆ３ｕにより、大きな摩擦モーメントＭｕが制御カム３３の軸心Ｐ１に発生する。ここで、Ｍｕ＝Ｆ３ｕ×μ×ｒである。
【００５７】
（ｒは制御カムの半径、μはロッカアームと制御カムの間の摩擦係数）このＭｕにより、制御軸３２の軸心Ｐ２にも同方向に大きなモーメントが発生する。
【００５８】
ところが、この摩擦モーメントＭｕは、制御カム３３をリフト増大方向（Ｂ２方向）に作用するため、Ｍｆと相殺し、もって図９に示す様にリフト低下方向（Ｂ２と逆方向）の制御軸トルクが大幅に減少する。
【００５９】
特に、上りリフト区間ではＦ３ｕが大きいので、Ｍｕも大きく、もって、摩擦モーメントによる制御軸トルク低減効果が大きい。
【００６０】
ちなみに、各部（揺動カムとバルブリフタとの間、ロッカアームと制御カムとの間など）の摩擦係数μが０と想定した時の制御軸トルクを図９の破線で示す。この破線と実線の間のＡ部がμの存在により低減される。このため、前述のようにリフト低減方向（Ｂと逆方向）の制御軸トルクが大幅に低下し、リフト増大方向の応答性が大幅に向上する。
【００６１】
一方、リフト下り区間では、ロッカアーム２３と制御カム３３との間のμによる摩擦モーメントの方向がＢ２と逆方向となり、リフト低減方向へ付勢し、不利になる（図９のＢ部）が、図１０で示すように、リフト下り区間では、制御カム３３に作用する荷重自身（Ｆ３ｄ）が小さくなっているため（Ｆ３ｄ＜Ｆ３ｕ）、摩擦モーメントＭｄも、上り区間のＭｕに対して小さくなっている。その結果、上り区間と下り区間のトータルで見れば、Ｍｕの影響がＭｄ（Ｍｄ＝Ｆ３ｄ×μ×ｒ）の影響より大きく、したがって、リフト増加方向への回転速度が早くなり、応答性が向上する。
【００６２】
なお、リフト下り区間のＦ３ｄが、リフト上り区間のＦ３ｕに対して小さくなるのは、前述のように図５において、リフト下り区間では、揺動カム１７とバルブリフタ１６の接点に作用する摩擦力Ｆμｄが抗力として働くのではなく、揺動カム１７に掛かるモーメントを低減する方向に動くためであり、これにより、Ｆ２ｕが減少し、Ｆ４ｄも減少、Ｆ３ｄも減少するためである。
【００６３】
さらに、ロッカアーム２３と制御カム３３との摺動を、ニードル等を用いたころがり接触ではなく面接触としたため、μが大きく、したがって、摩擦モーメントＭｕも大きくなる。この結果、リフト増加方向への制御軸回転速度を顕著に高めることができる。
【００６４】
一方、この回転速度上昇により、制御軸３２が勢い付いて最大リフト制御軸位相θ１を越えて行き過ぎてしまう懸念がある。これは、特にμにばらつきがある場合に生じ易い。本実施形態では、図２，図５，図６に示すストッパ機構３４を設けることにより、このような過度な回転を防止することができる。
【００６５】
このストッパ機構３４は、最大リフト制御軸位相θ１に設けた例を示したが、必ずしも最大リフトを必要としないエンジンなどに適用する場合においては、ストッパの位置を図８に示す位置からθ２方向へ少しずらすことも可能である。
【００６６】
また、本実施形態では、揺動カム１７とロッカアーム２３がリンクロッド２５によって機械的に連係されており、特に、機関高回転でロッカアーム２３と揺動カム１７の離接による衝突が回避でき、制御軸３２に対する衝突入力の作用が防止されて、常時円滑な制御軸３２の回転作用が得られる。また、駆動カム１５とロッカアーム２３がリンクアーム２４によって機械的に連係されており、特に、高回転域でロッカアーム２３と駆動カム１５の離接による衝突が回避でき、同様な効果が得られる。
【００６７】
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、可変機構をロッカアームと揺動カムを備えた他構成のものにも適用できると共に、排気弁側に適用することも可能である。また、本実施形態のように、揺動カム１７を駆動軸１３に支持させることにより、部品点数の削減され、コンパクト化が図れるが、揺動カム１７を駆動軸１３と異なる支軸に支持させることも可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１又は２に記載の可変動弁装置によれば、リフト量を増加させる方向へ制御する際の制御軸の回転方向を、揺動カムがロッカアームの揺動力によって機関弁を開作動させる方向と同一に設定したため、制御カムが機関弁の開作動時にロッカアームとの摺動部から受ける摩擦モーメントの方向が制御軸のリフト増加回転方向と一致する。この結果、制御軸に作用するモーメントが低減して、小バルブリフトから大バルブリフトへの制御応答性が向上する。
しかも、ロッカアームと揺動カムとの間あるいはロッカアームと駆動カムとの間をリンクアームやリンク部材により機械的に連係させたため、特に機関高回転時において揺動カムとロッカアームの離接あるいは駆動カムとロッカアームの離接による衝突が回避され、したがって、制御軸に衝撃入力が作用するのが防止されて、常時円滑な回転作用が得られる。
【００６９】
請求項３記載の発明によれば、前記請求項１又は２に記載の発明の作用効果に加えて、摩擦モーメントを大きくできるため、小バルブリフトから大バルブリフト側への制御応答性をさらに向上させることができる。
【００７０】
請求項４に記載の発明によれば、前記請求項１又は２に記載の発明の作用効果に加えて、ストッパ機構によって前記摩擦モーメントに起因する制御軸の過度なバルブリフト増加方向への回転を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態における最小バルブリフト時を示す図２のＡ矢視図。
【図２】  実施形態の要部斜視図
【図３】  本実施形態に供される駆動カムの斜視図。
【図４】  揺動カムのカム面のリフト特性図。
【図５】  本実施形態の中間バルブリフト時の作動説明図。
【図６】  Ａは本実施形態の最大バルブリフト時の弁開作動状態を示す作動説明図、Ｂは同じく弁開作動状態を示す作動説明図。
【図７】  本実施形態のバルブリフト特性図。
【図８】  バルブリフト中の制御軸位相変化特性図。
【図９】  本実施形態における制御軸トルク特性図
【図１０】  本実施形態における各部に作用する荷重特性図
【図１１】  先願に係る可変動弁装置を示す断面図。
【図１２】  同先願の装置における作動説明図。
【図１３】  同先願の装置における制御軸トルクの特性図。
【図１４】  同先願の装置における各部に作用する荷重特性図。
【符号の説明】
１１…シリンダヘッド
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１５…駆動カム
１６…バルブリフター
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
２３ｄ…支持孔
２４…リンクアーム
２５…リンクロッド
２８…ピン
３２…制御軸
３３…制御カム
Ｐ１…制御カムの軸心
Ｐ２…制御軸の軸心
【図１】
0003790379.tif 000002
【図２】
0003790379.tif 000003
【図３】
0003790379.tif 000004
【図４】
0003790379.tif 000005
【図５】
0003790379.tif 000006
【図６】
0003790379.tif 000007
【図７】
0003790379.tif 000008
【図８】
0003790379.tif 000009
【図９】
0003790379.tif 000010
【図１０】
0003790379.tif 000011
【図１１】
0003790379.tif 000012
【図１２】
0003790379.tif 000013
【図１３】
0003790379.tif 000014
【図１４】
0003790379.tif 000015