JP2004301058A - エンジンの可変動弁装置 - Google Patents
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- F01L13/0063—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
- F01L2013/0073—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot with an oscillating cam acting on the valve of the "Delphi" type
Abstract
【課題】部品点数を少なくして軽量化と信頼性の向上を図り且つ開弁開始時期を略揃えながら、バルブリフト量を変化させる。
【解決手段】バルブ１，２をリフトさせる揺動カム５と、カムシャフト３の偏心輪６に嵌めた外輪７とをリンク８で連結する一方、該外輪７に規制リンク１３を連結して外輪７の変位を規制するようにした可変動弁装置において、リンク８と規制リンク１３とは外輪７を中間において連係し、コントロールアーム１２で規制リンク１３の位置を変更してバルブリフト量を変化させ、且つ小リフト制御時には大リフト制御時よりもカムシャフト３の回転方向手前側の回転角度でバルブリフトのピークが現れるようにする。
【選択図】 図２
【解決手段】バルブ１，２をリフトさせる揺動カム５と、カムシャフト３の偏心輪６に嵌めた外輪７とをリンク８で連結する一方、該外輪７に規制リンク１３を連結して外輪７の変位を規制するようにした可変動弁装置において、リンク８と規制リンク１３とは外輪７を中間において連係し、コントロールアーム１２で規制リンク１３の位置を変更してバルブリフト量を変化させ、且つ小リフト制御時には大リフト制御時よりもカムシャフト３の回転方向手前側の回転角度でバルブリフトのピークが現れるようにする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの吸排気バルブの開閉時期やバルブリフト量をエンジンの運転状態に応じて変化させることは一般に知られている。そのような可変動弁装置の一例として、カムシャフトに設けた偏心輪に外輪を嵌める一方、該カムシャフトに吸気バルブをリフトさせる揺動カムを揺動自在に支持し、偏心輪の回転に伴う外輪の変位を揺動カムにリンク手段で伝えるようにし、このリンク手段を、外輪に連結したロッカアームと、揺動カムに連結したリンクとによって構成し、ロッカアームの揺動支点と揺動カムの軸心との距離をエンジンの運転状態に応じて変化させるようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この可変動弁装置によれば、エンジン高回転高負荷時にはロッカアームの揺動支点を揺動カム軸心に近づけることにより、バルブ開弁開始時期を早めてバルブリフト量を大きくし、エンジン低回転低負荷時には上記揺動支点を離すことにより、バルブの開弁開始時期を遅らせてバルブリフト量を小さくすることができる。
【０００４】
可変動弁装置の他の例として、カムシャフトに支持アームを回動自在に支持し、この支持アーム先端に上記ロッカアームを揺動自在に支持し、エンジン低回転低負荷時には、支持アームを回動させてロッカアームの揺動支点をカムシャフトの軸心周りに変位させることにより、バルブ開弁開始時期を遅らせることなくバルブリフト量を小さくするという試みも知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１０７７２５号公報
【特許文献２】
特開平１１−２６４３０７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載されているような、エンジン低回転低負荷時にバルブリフト量が小さくなるだけでなく、バルブ開弁開始時期が遅くなる可変動弁装置では、これを吸気バルブに適用した場合、バルブリフト量が小さくなると、排気バルブと吸気バルブとのオーパラップ期間を確保することができなくなる。そのため、燃焼排ガスの排出に不利になり、或いは内部ＥＧＲ効果を得ることができなくなることや、ポンピングロスも小さくすることができない等の不具合がある。
【０００７】
一方、特許文献２に記載されているような、バルブ開弁開始時期を遅らせることなくバルブリフト量を小さくするという試みも、ロッカアームを支持するアーム及びこの支持アームを変位させるアクチュエータが必要となり、部品点数が多くなって可変動弁装置が複雑なものになるとともに、その重量が増大する。
【０００８】
そこで、本発明は、部品点数を少なくして軽量化と信頼性を満足させつつ、バルブ開弁開始時期を大きく変化させることなくバルブリフト量を変化させることができるようにすることを課題とする。
【０００９】
また、本発明の課題は、バルブリフト量を大きく変化させることができるようにすることにある。
【００１０】
また、本発明の課題は、既存のエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組み込むことができる可変動弁装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題に対して、偏心輪と外輪とを用いてバルブリフト用の揺動カムを揺動させるようにした可変動弁装置において、外輪と揺動カムとをリンク機構で連結し、偏心輪の回転に伴う外輪の変位をリンク手段で規制するようにした。
【００１２】
すなわち、請求項１にかかる発明は、エンジンのクランク軸に同期して回転する偏心輪を有するカムシャフトと、
上記カムシャフトを軸として揺動するように設けられた、バルブをリフトさせる揺動カムと、
上記偏心輪に回転自在に外嵌めされた外輪と、
上記揺動カムと外輪とを連結し、該外輪の変位を揺動カムに伝達するリンク機構と、
上記外輪に連結され、上記偏心輪の回転に伴う該外輪の変位を、上記リンク機構を介して上記揺動カムが揺動するように規制する規制リンクと、
エンジンの運転状態に応じて上記規制リンクの位置を変更するコントロール部材とを備え、
上記リンク機構と上記規制リンクとは上記外輪を中間において連係し、
上記コントロール部材は、上記揺動カムによる上記バルブのリフト量が変化するように、且つ小リフト制御時には大リフト制御時よりも上記カムシャフトの回転方向手前側の回転角度でバルブリフトのピークが現れるように、上記規制リンクの位置を変更することを特徴とするエンジンの可変動弁装置である。
【００１３】
従って、カムシャフトの回転に伴って偏心輪が回転すると、外輪とリンク機構との連結点が規制リンクに規制された所定の軌跡で運動し、この外輪の変位がリンク機構を介して揺動カムに伝わり、該揺動カムが揺動してバルブがリフトする。コントロール部材によって規制リンクの位置を変更すると、それに伴って上記外輪とリンク機構との連結点の運動軌跡が変化して、揺動カムの揺動態様が変化してバルブリフト量が変化する。
【００１４】
そうして、上記リンク機構と規制リンクとが上記外輪を中間において連係しているから、コントロール部材によって規制リンクの位置を変えて上記外輪とリンク機構との連結点をカムシャフトの軸心回りに変位させることが容易になり、しかも、規制リンクの位置を大きく変更させて揺動カムによるバルブリフト量を大きく変化させることができ、スロットルレス（スロットルバルブの廃止）を達成することも可能になる。また、バルブリフト量の変更にあたっては、小リフト制御時には大リフト制御時よりも上記カムシャフトの回転方向手前側の回転角度でバルブリフトのピークが現れるように規制リンクの位置を変更させるから、バルブ開弁開始時期自体はバルブリフト量の変更に拘わらず略揃えることが容易になる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジンの可変動弁装置において、上記規制リンクは、上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動自在に設けられて上記外輪に連結され、上記偏心輪の回転に伴って該外輪と上記リンク機構との連結点が往復円弧運動をするように該外輪の変位を規制し、
上記コントロール部材は、上記連結点の往復円弧運動位置が上記カムシャフトの軸心回りにおいて周方向に変位するように、上記規制リンクの回動軸の位置を変更することを特徴とする。
【００１６】
従って、本発明によれば、外輪とリンク機構との連結点を円弧運動させる構成としたから、規制リンクはカムシャフトに平行な軸を中心に回動自在に設ければよく、該規制リンクの構成が簡単になる。また、コントロール部材によって規制リンクの回動軸の位置を変えることによって上記連結点の円弧運動位置をカムシャフト軸心回りに移動させる構成としたから、小リフト制御時には大リフト制御時よりもカムシャフトの回転方向手前側の回転角度で最大リフト時が現れるようにして、バルブの開弁開始時期を略揃えることができる。そうして、コントロール部材自体も、規制リンクの回動軸の位置を変えるものであるから、その構成が簡単になる。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のエンジンの可変動弁装置において、
上記リンク機構は、上記揺動カムと外輪とを連結する１本のリンクで構成され、該リンク及び上記規制リンクは、各々の一端が上記外輪に回動自在に連結されていることを特徴とする。
【００１８】
従って、可変動弁装置の部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、そのコンパクト化及び軽量化に有利になるとともに、リンク連結点が少なくなることから、リンクの拗れを招くことや大きな荷重がかかるリンク連結点を生ずることを避けて可変動弁装置の信頼性の向上を図る上で有利になる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のエンジンの可変動弁装置において、
上記リンク機構は、上記揺動カムに連結された第１リンクと、上記外輪に連結された第２リンクとによって構成され、該第１リンクと第２リンクとが回動自在に連結されており、
上記第２リンクは上記外輪との連結点よりさらに上記第１リンクとは反対側に延長されて上記コントロール部材に連結されており、該第２リンクの延長部が上記規制リンクを形成していることを特徴とする。
【００２０】
従って、可変動弁装置の部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、そのコンパクト化及び軽量化に有利になるとともに、リンク連結点が少なくなることから、リンクの拗れを招くことや大きな荷重がかかるリンク連結点を生ずることを避けて可変動弁装置の信頼性の向上を図る上で有利になる。
【００２１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のエンジンの可変動弁装置において、上記コントロール部材は、上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動するものであり、
上記コントロール部材と上記第２リンクとの連結点と、上記揺動カムと上記第１リンクとの連結点とは、上記第２リンクと上記外輪との連結点を支点として互いに逆方向に移動するように配置されていることを特徴とする。
【００２２】
すなわち、揺動カムにはバルブ閉弁方向の付勢力が働いているから、バルブリフト量を変更すべく揺動カムの揺動位置を変更するには比較的大きな力が必要になる。これに対して、本発明の場合は、コントロール部材と揺動カムとは、第２リンクを言わばシーソーとして互いに逆方向に移動する関係にあるから、コントロール部材を動かしたときに揺動カムに対してその揺動方向に働く分力を大きくすることができ、その分、各連結点に作用する荷重が小さくなる。よって、バルブリフト量変更のために必要な駆動力を小さくすることができるとともに、リンク部材の動きが円滑になって信頼性が高くなる。
【００２３】
請求項６に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のエンジンの可変動弁装置において、
上記コントロール部材は、上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動するものであり、
上記外輪と上記リンク機構との連結点はカムシャフトの上方に配置され、
上記コントロール部材の回動軸は上記連結点の側方に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
従って、可変動弁装置全体が嵩高なものにならず、既存のエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００２５】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載のエンジンの可変動弁装置において、
上記揺動カムは、直動式タペットに当接していることを特徴とする。
【００２６】
従って、既存の直動式タペットを備えたエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明によれば、バルブをリフトさせる揺動カムと、カムシャフトの偏心輪に嵌めた外輪とをリンク機構で連結する一方、該外輪に規制リンクを連結して外輪の変位を規制するようにした可変動弁装置において、上記リンク機構と規制リンクとは上記外輪を中間において連係し、コントロール部材で規制リンクの位置を変更してバルブリフト量を変化させ、且つ小リフト制御時には大リフト制御時よりも上記カムシャフトの回転方向手前側の回転角度でバルブリフトのピークが現れるようにしたから、部品点数を少なくして軽量化と信頼性を満足させつつ、バルブ開弁開始時期を略揃えて所望のバルブオーバラップ期間を確保しながらバルブリフト量を変更することができ、しかも、バルブリフト量を大きく変化させることができ、スロットルレス（小リフト制御時のポンピングロスの低減と、大リフト制御時の吸気充填効率の向上）を図る上で有利になる。
【００２８】
請求項２に係る発明によれば、請求項１において、上記規制リンクによって外輪とリンク機構との連結点を往復円弧運動させる構成とし、上記コントロール部材で規制リンクの回動軸を移動させて当該連結点の往復円弧運動位置をカムシャフト軸心回りに移動させる構成としたから、可変動弁装置の構造を簡単なものになり、そのコンパクト化及び軽量化に有利になる。
【００２９】
請求項３に係る発明によれば、請求項１又は請求項２において、上記リンク機構は揺動カムと外輪とを連結する１本のリンクで構成し、該リンク及び上記規制リンク各々の一端を上記外輪に回動自在に連結する構成としたから、可変動弁装置の部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、そのコンパクト化及び軽量化に有利になるとともに、可変動弁装置の信頼性向上に有利になる。
【００３０】
請求項４に係る発明によれば、請求項１又は請求項２において、上記リンク機構は揺動カムに連結された第１リンクと、外輪に連結された第２リンクとによって構成し、該第１リンクと第２リンクとを回動自在に連結し、該第２リンクは上記外輪との連結点よりさらに上記第１リンクとは反対側に延長して上記コントロール部材に連結し、該延長部が上記規制リンクを形成している構成としたから、可変動弁装置の部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、そのコンパクト化及び軽量化に有利になるとともに、可変動弁装置の信頼性向上に有利になる。
【００３１】
請求項５に係る発明によれば、請求項４において、上記コントロール部材は上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動するものとし、このコントロール部材と上記第２リンクとの連結点と、上記揺動カムと上記第１リンクとの連結点とは、上記第２リンクと上記外輪との連結点を支点として互いに逆方向に移動するように配置したから、バルブリフト量変更のために必要な駆動力を小さくすることができるとともに、リンク部材の動きが円滑になって信頼性が高くなる。
【００３２】
請求項６に係る発明によれば、請求項１又は請求項２において、上記コントロール部材は上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動するものとし、上記外輪とリンク機構との連結点をカムシャフトの上方に配置し、上記コントロール部材の回動軸を上記連結点の側方に配置したから、可変動弁装置全体が嵩高なものにならず、既存のエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００３３】
請求項７に係る発明によれば、請求項１乃至請求項６のいずれか一において、直動式タペットを採用したから、既存の直動式タペットを備えたエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３５】
＜実施形態１＞
図１は本発明に係る可変動弁装置をエンジンの吸気バルブに適用した全体構成を示す。このエンジンは１つの気筒に２つの吸気バルブ１，２と２つの排気バルブ（図示省略）とを有する４バルブのダブルオーバヘッドカム方式を採用したものである。同図において、３はエンジンのクランク軸に同期して回転するカムシャフトである。吸気バルブ１，２の各々はカムシャフト３に揺動自在に支持された揺動カム４，５によって駆動され、バルブリフト量及びバルブタイミングがエンジンの運転状態に応じて変更される。
【００３６】
吸気バルブ１，２のリフト量及びタイミングの変更のために、カムシャフト３に複数の偏心輪６が軸方向に間隔を一体に形成され、各偏心輪６に外輪７が回転自在に外嵌めされている。この外輪７と上記揺動カム５とが１本の連結リンク（リンク機構）８によって連結されている。揺動カム４は揺動カム５と一体になって揺動するようにカムシャフト３に支持されている。また、上記カムシャフト３と平行に回動軸１１が設けられており、この回動軸１１に複数のコントロールアーム（コントロール部材）１２が軸方向に間隔をおいて結合されている。各コントロールアーム１２と上記外輪７とは、上記偏心輪６の回転に伴う外輪７の変位を上記揺動カム４，５が揺動するように規制する規制リンク１３によって連結されている。
【００３７】
上記回動軸１１には、円周の一部のみに歯が形成されたウォーム歯車１４が結合されている。このウォーム歯車１４の歯にモータ１５で回転駆動されるウォーム１６が噛み合っている。そうして、エンジンの運転状態に応じてモータ１５を作動させて上記コントロールアーム１２を回動させ、上記規制リンク１３の位置を変えて吸気バルブ１，２のリフト量及びタイミングを変更させるようになっている。この場合、コントロールアーム１２は、エンジン負荷が高くなるほどバルブリフト量が大きくなるように制御される。以下、可変動弁装置について具体的に説明する。
【００３８】
図２に示すように、吸気バルブ２のステム上端に直動式タペット２１が設けられ、該タペット２１に揺動カム５が当接している。吸気バルブ２は、タペット内部に設けられたリテーナ２２とシリンダヘッドに設けられたリテーナ２３との間に設けられたバルブスプリング２４によって吸気ポート２５を閉じる方向に付勢されている。吸気バルブ１も吸気バルブ２と同様の構成になっている。
【００３９】
連結リンク８は一端が揺動カム５にピン３１にて回動自在に連結され、規制リンク１３は一端がコントロールアーム１２の先端にピン３２にて回動自在に連結されている。そうして、この連結リンク８と規制リンク１３とは、外輪７を中間において連係している。すなわち、連結リンク８及び規制リンク１３の各々の他端は外輪７を一部を外方へ突出させてなる突出部に連結ピン３３によって同軸で回動自在に連結されている。ピン３１〜３３はいずれもカムシャフト３と平行に延びている。
【００４０】
外輪７と連結リンク８との連結ピン３３はカムシャフト３の上方に配置され、該連結点の側方にコントロールアーム１２の回動軸１１が配置されている。コントロールアーム１２の先端のピン３２は規制リンク１３の回動中心である。このピン３２を回動軸１１の下方に配置した図２は、大リフト制御状態である。図３に示すようにコントロールアーム１２の回動によってピン３２を上方へ移動させてカムシャフト３の上方に位置付けると、小リフト制御状態となる。
【００４１】
図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように外輪７の位置は偏心輪６の回転に伴って変化し、揺動カム５が同図（ａ）に示すように直動式タペット２１を介して吸気バルブ２を大きくリフトさせた状態（揺動カム４が直動式タペットを介して吸気バルブ１を大きくリフトさせた状態）と、同図（ｂ）に示すように吸気バルブ２（吸気バルブ１）のリフト量零の状態との間で揺動する。小リフト制御状態である図３の場合も同様である（同図（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００４２】
図４に上記可変動弁装置の作動を具体的に示す。なお、コントロールアーム１２、連結リンク８及び規制リンク１３については直線で表している。また、Ｃは偏心輪６の中心の回転軌跡である。また、吸気バルブ１と揺動カム４との関係も吸気バルブ２と揺動カム５との関係と同じであり、揺動カム４は揺動カム５と同様に働くので、以下では、吸気バルブ２と揺動カム５との関係で当該可変動弁装置を説明する。
【００４３】
まず、揺動カム５の周面には、曲率半径が所定角度範囲一定になっている基円面（ベースサークル区間）θ１と、該θ１に続いて曲率半径が漸次大きくなっているカム面（リフト区間）θ２とが形成されている。カムシャフト３（偏心輪６）の回転方向は図４における時計方向（右回り）に設定されている。図４に実線で示す状態は、コントロールアーム１２が大リフト制御位置とされ、外輪７の連結ピン３３が最も上方に位置付けられたバルブリフトピーク時である。このときに、揺動カム５はカム面θ２のカムノーズ側の端がタペット２１に当接した状態になるように設けられている。
【００４４】
図４の実線状態において、偏心輪６が回転すると、それに伴って外輪７が変位するが、その変位は規制リンク１３によって規制される。すなわち、規制リンク１３は回動軸１１の下方に配置されたピン３２を中心に回動するから、外輪７の連結ピン３３は、偏心輪６が１回転する度に、ピン３２を中心として往復円弧運動Ａをすることになる（規制リンク１３は実線状態と破線状態との間で往復回動する）。
【００４５】
上記往復円弧運動Ａの方向は、揺動カム５と連結リンク８との連結点（ピン３１）の揺動方向と略同じになされている。すなわち、連結ピン３３の往復円弧運動Ａの両端（実線の連結ピン３３と破線の連結ピン３３と）を結ぶ弦の方向（以下、この方向を往復円弧運動Ａの方向という。）と、揺動カム５の連結ピン３１の両揺動端（実線の連結ピン３１と破線の連結ピン３１と）を結ぶ弦の方向（以下、この方向を揺動カム５の揺動方向という。）とのなす角度が小さくなっている（３０度以下）。
【００４６】
上記連結ピン３３の往復円弧運動Ａに伴って、外輪７に連結リンク８で連結された揺動カム５は、実線状態と破線状態との間で揺動運動をする。揺動カム５は破線状態ではその基円面θ１がタペット２１に接しており、バルブリフト量は零（吸気バルブ１，２は閉）となる。
【００４７】
揺動カム５が図４の実線状態と破線状態との間で揺動するときの吸気バルブ１，２のリフト特性を図５にＬ１で示す。
【００４８】
次にコントロールアーム１２を図４に実線で示す状態から回動軸１１周りに上方へ回動させて、規制リンク１３の回動中心であるピン３２を大リフト制御時よりもカムシャフト３の回転方向手前側に位置付けた１点鎖線で示す略水平な状態にすると、小リフト制御状態となる。すなわち、偏心輪６が回転するとき、外輪７の連結ピン３３は規制リンク１３によって変位が規制され、回動軸１１の側方に配置されたピン３２を中心として往復円弧運動Ｂをすることになる（規制リンク１３は１点鎖線状態と２点鎖線状態との間で往復回動する）。
【００４９】
この小リフト制御時の往復円弧運動Ｂの位置は大リフト制御時の往復円弧運動Ａの位置よりもカムシャフト３の回転方向手前側に位置付けられている。また、往復円弧運動Ｂの方向（１点鎖線の連結ピン３３と２点鎖線の連結ピン３３とを結ぶ弦の方向）と往復円弧運動Ａの方向とは、４５度以上９０度以下程度の角度をもって交差している。そのため、往復円弧運動Ｂの方向は、揺動カム５の揺動方向に対して横向きになっている。すなわち、往復円弧運動Ｂの方向と揺動カム５の揺動方向とのなす角度が大リフト制御時の場合よりも大きくなっている（４５度以上１２０度以下）。
【００５０】
上記連結ピン３３の往復円弧運動Ｂに伴って、外輪７に連結リンク８で連結された揺動カム５は、１点鎖線状態と破線状態との間で揺動運動をする。なお、本例の場合、連結ピン３３が往復円弧運動Ｂによってバルブリフト量零になったときの位置（２点鎖線位置）は、往復円弧運動Ａによってバルブリフト量零になったときの位置（破線位置）と略同じであるから、連結ピン３３が往復円弧運動Ｂによって２点鎖線位置に位置付けられたときの揺動カム５の状態は破線状態で代用した。
【００５１】
揺動カム５が図４の１点鎖線状態と破線状態との間で揺動するときの吸気バルブ１，２のリフト特性を図５にＬ２で示す。
【００５２】
そうして、上述の如く大リフト制御時から小リフト制御時への移行にあたっては、コントロールアーム１２の回動により規制リンク１３の回動中心であるピン３２を移動させて連結ピン３３の往復円弧運動の位置をＡからＢへ、すなわち、カムシャフト３の回転方向手前側に移動させている。これにより、大リフト制御時にはバルブリフトピーク時の偏心輪６の中心はＣ１に位置するが、小リフト時にはバルブリフトピーク時の偏心輪６の中心はＣ２に移動する。つまり、大リフト制御時から小リフト制御時に移行したとき、バルブリフトピーク時はＣ１とＣ２とに関する中心角αだけ進角することになる。
【００５３】
このように、バルブリフト量を小さくしていくと、バルブリフトのピーク時が進角するから、図５に示すように、バルブリフト量の大小に拘わらず吸気バルブ１，２の開弁開始時期を略揃える上で有利になる。
【００５４】
次に吸気バルブ２のリフト・ダウン速度をみると、まず、大リフト制御時及び小リフト制御時に揺動カム５がバルブリフト量零側の揺動端に位置するときの偏心輪６の中心は図５のＣ３にある。
【００５５】
偏心輪６の中心がＣ３点からカムシャフト３の軸心を中心として右回りしていくとき、大リフト制御時の場合、Ｃ３点から６０度の回転角ぐらいまでは偏心輪６の中心の移動方向が連結ピン３３の往復円弧運動Ａの方向に対して横向きになっているから、連結ピン３３は破線側の揺動端から殆ど上昇しない。従って、揺動カム５も殆ど動かない。
【００５６】
上記６０度の回転角を過ぎた頃から偏心輪６の中心の回転移動方向が往復円弧運動Ａの方向に沿うようになるから、偏心輪６の中心の回転移動に伴って連結ピン３３が比較的速く上昇していく。この往復円弧運動Ａの方向と揺動カム５の揺動方向とが略同じになっているから、連結ピン３３の上昇に伴って揺動カム５が実質的に揺動し始める。そうして、偏心輪６の中心が上記Ｃ３点から９０度を越えた回転角になると、揺動カム５はそのカム面（リフト区間）θ２がタペット２１に当接するようになって吸気バルブ２が開弁し始める。
【００５７】
一方、小リフト制御時の場合、偏心輪６の中心が上記Ｃ３点から回転移動していくときの移動方向が往復円弧運動Ｂの方向に比較的近いから、この回転移動に伴って、連結ピン３３は大リフト制御時の場合よりも比較的早く上昇していく。
しかし、往復円弧運動Ｂの方向と揺動カム５の揺動方向との交差角度が大きいから、連結ピン３３が往復円弧運動Ｂでの上昇を開始しても揺動カム５は殆ど揺動せず、偏心輪６の中心がＣ３から９０度乃至１２０度程度の回転角になったときに吸気バルブ２が開き始める。
【００５８】
すなわち、バルブリフト量の制御において、リフト量が小さくなるほど、連結ピン３３の往復円弧運動の位置をカムシャフト３の回転方向手前側に移動させてバルブリフトピーク時を進角させるようにしたことに加えて、上記往復円弧運動の方向と揺動カム５の揺動方向とのなす角度を大きくしていくようにしたから、吸気バルブ２の開弁開始時期を略揃える上でさらに有利になっている。
【００５９】
また、本例の場合、バルブリフト量が大きくなるほど、規制リンク１３の回動中心（連結ピン３２）をカムシャフト３の軸心側に近づけて、連結ピン３３の往復円弧運動の弦がカムシャフト３の軸心側を向くようにしている。従って、偏心輪６の中心がＣ１点から右回りに回転移動するときの、連結ピン３３の下降速度が速くなり、その結果、吸気バルブ２が早めに閉弁する。すなわち、吸気バルブ２を早閉じにすることができ、ポンピングロス低減にも有利になる。
【００６０】
そうして、上記連結リンク８と規制リンク１３とが外輪７を中間において連係しているから、コントロールアーム１２によって規制リンク１３の位置を大きく変更させて揺動カム５によるバルブリフト量を大きく変化させることができ、このバルブリフト量の制御のみでエンジンの運転状態に応じた最適な吸気量を得ることができるため、スロットルレスとしてポンピングロスを低減することができるとともに、大リフト制御時の吸気充填効率を向上させることができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、揺動カム５と外輪７とを１本のリンク８で連結し、該リンク８及び規制リンク１３各々の一端を外輪７に連結する構成としたから、部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、可変動弁装置のコンパクト化及び軽量化に有利になる。しかも、コントロールアーム１２の回動軸１１を外輪７の連結ピンの側方に配置したから、可変動弁装置全体が嵩高なものにならず、既存のエンジンに対して、特に直動タペット式のエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００６２】
なお、連結リンク８と規制リンク１３とは、外輪７に対して別個のピンで異なる位置に連結することもできる。
【００６３】
＜実施形態２＞
図６は本実施形態に係る吸気バルブの可変動弁装置の全体構成を示す。実施形態１と同様に、このエンジンは１つの気筒に２つの吸気バルブ１，２と２つの排気バルブ（図示省略）とを有する４バルブのダブルオーバヘッドカム方式を採用したものである。同図において、３はエンジンのクランク軸に同期して回転するカムシャフトである。吸気バルブ１，２の各々はカムシャフト３に揺動自在に支持された揺動カム４，５によって駆動され、バルブリフト量及びバルブタイミングがエンジンの運転状態に応じて変更される。
【００６４】
吸気バルブ１，２のリフト量及びタイミングの変更のために、カムシャフト３には複数の偏心輪６が軸方向に間隔をおいて且つ該カムシャフト３と一体になって回転するように設けられ、各偏心輪６に外輪７が回転自在に外嵌めされている。この外輪７と上記揺動カム５とがリンク機構によって連結されている。揺動カム４は揺動カム５と一体になって揺動するようにカムシャフト３に支持されている。リンク機構は、揺動カム５に連結された第１リンク９と、外輪７に連結された第２リンク１０とによって構成され、該第１リンク９と第２リンク１０とが回動自在に連結されている。
【００６５】
また、上記カムシャフト３と平行に回動軸１１が設けられており、この回動軸１１に複数のコントロールアーム（コントロール部材）１２が軸方向に間隔をおいて結合されている。各コントロールアーム１２と上記外輪７とは、上記第２リンク１０を利用して連結されている。すなわち、第２リンク１０は外輪７との連結点よりさらに上記第１リンク９とは反対側に延長されてコントロールアーム１２に連結されている。この第２リンク１０の延長部が、偏心輪６の回転に伴う外輪７の変位を上記揺動カム５が揺動するように規制する規制リンク１３を形成している。
【００６６】
上記回動軸１１には、ウォーム歯車１４が結合されている。このウォーム歯車１４の歯にモータ１５で回転駆動されるウォーム１６が噛み合っている。そうして、エンジンの運転状態に応じてモータ１５を作動させて上記コントロールアーム１２を回動させ、上記規制リンク１３の位置を変えて吸気バルブ１，２のリフト量及びタイミングを変更させるようになっている。この場合、コントロールアーム１２は、エンジン負荷が高くなるほどバルブリフト量が大きくなるように制御される。以下、可変動弁装置について具体的に説明する。
【００６７】
図７に示すように、吸気バルブ２のステム上端に直動式タペット２１が設けられ、該タペット２１に揺動カム５が当接している。吸気バルブ２は、タペット内部に設けられたリテーナ２２とシリンダヘッドに設けられたリテーナ２３との間に設けられたバルブスプリング２４によって吸気ポート２５を閉じる方向に付勢されている。吸気バルブ１も吸気バルブ２と同様の構成になっている。
【００６８】
第１リンク９は、一端が揺動カム５にピン３１にて回動自在に連結され、他端は第２リンク１０の一端にピン３０にて回動自在に連結されている。第２リンク１０は、その中間部が外輪７を一部を外方へ突出させてなる突出部に連結ピン３３によって連結されている。第２リンク１０の他端、すなわち、規制リンク１３の基端はコントロールアーム１２の先端にピン３２にて回動自在に連結されている。従って、リンク機構と規制リンク１３とは外輪７を中間において連係している。ピン３０〜３３はいずれもカムシャフト３と平行に延びている。
【００６９】
外輪７と第２リンク１０との連結ピン３３はカムシャフト３の上方に配置され、該連結ピン３３の側方にコントロールアーム１２の回動軸１１が配置されている。コントロールアーム１２の先端のピン３２は第２リンク１０（規制リンク１３）の回動中心である。このピン３２を高位置（カムシャフト３の軸心位置よりも比較的上方に離した位置）に配置した図７は、大リフト制御状態である。図８に示すようにコントロールアーム１２の回動によってピン３２を下方へ移動させて低位置（カムシャフト３の軸心の側方位置）に位置付けると、小リフト制御状態となる。
【００７０】
図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように外輪７の位置は偏心輪６の回転に伴って変化し、揺動カム５が同図（ａ）に示すように直動式タペット２１を介して吸気バルブ２を大きくリフトさせた状態（揺動カム４が直動式タペットを介して吸気バルブ１を大きくリフトさせた状態）と、同図（ｂ）に示すように吸気バルブ２（吸気バルブ１）のリフト量零の状態との間で揺動する。小リフト制御状態である図８の場合も同様である（同図（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００７１】
図９に上記可変動弁装置の作動を具体的に示す。なお、コントロールアーム１２、第１リンク９及び第２リンク１０（規制リンク１３）については直線で表している。また、Ｃは偏心輪６の中心の回転軌跡である。また、吸気バルブ１と揺動カム４との関係も吸気バルブ２と揺動カム５との関係と同じであり、揺動カム４は揺動カム５と同様に働くので、以下では、吸気バルブ２と揺動カム５との関係で当該可変動弁装置を説明する。
【００７２】
まず、揺動カム５の周面には、曲率半径が所定角度範囲一定になっている基円面（ベースサークル区間）θ１と、該θ１に続いて曲率半径が漸次大きくなっているカム面（リフト区間）θ２とが形成されている。カムシャフト３（偏心輪６）の回転方向は図９における時計方向（右回り）に設定されている。図９に実線で示す状態は、コントロールアーム１２が大リフト制御位置とされ、外輪７の連結ピン３３が最も下方に位置付けられたバルブリフトピーク時である。このときに、揺動カム５はカム面θ２のカムノーズ側の端がタペット２１に当接した状態になるように設定されている。
【００７３】
図９の実線状態において、偏心輪６が回転すると、それに伴って外輪７が変位するが、その変位は規制リンク１３によって規制される。すなわち、規制リンク１３はピン３２を中心に回動するから、外輪７の連結ピン３３は、偏心輪６が１回転する度に、ピン３２を中心として往復円弧運動Ａをすることになる（規制リンク１３は実線状態と破線状態との間で往復回動する）。
【００７４】
上記連結ピン３３の往復円弧運動Ａに伴って、外輪７に第１及び第２のリンク９，１０で連結された揺動カム５は、実線状態と破線状態との間で揺動運動をする。揺動カム５は破線状態ではその基円面θ１がタペット２１に接しており、バルブリフト量は零（吸気バルブ１，２は閉）となる。
【００７５】
次にコントロールアーム１２を図９に実線で示す状態から回動軸１１周りに下方へ回動させて規制リンク１３の回動中心であるピン３２を大リフト制御時よりもカムシャフト３の回転方向手前側に位置付けると、小リフト制御状態となる。
すなわち、偏心輪６が回転するとき、外輪７の連結ピン３３は規制リンク１３によって変位が規制され、回動軸１１の下方に配置されたピン３２を中心として往復円弧運動Ｂをすることになる（規制リンク１３は１点鎖線状態と２点鎖線状態との間で往復回動する）。
【００７６】
この小リフト制御時の往復円弧運動Ｂの位置は大リフト制御時の往復円弧運動Ａの位置よりもカムシャフト３の回転方向手前側に位置付けられている。
【００７７】
上記連結ピン３３の往復円弧運動Ｂに伴って、外輪７に連結リンク８で連結された揺動カム５は、１点鎖線状態と２点鎖線状態との間で揺動運動をする。
【００７８】
上述の如く大リフト制御時から小リフト制御時へ移行すると、連結ピン３３の往復円弧運動の位置がカムシャフト３の回転方向手前側に移動するから、バルブリフトピーク時の偏心輪６の中心はＣ１からＣ２に移動する。つまり、大リフト制御時から小リフト制御時に移行したとき、バルブリフトピーク時はＣ１とＣ２とに関する中心角αだけ進角することになる。
【００７９】
このように、バルブリフト量を小さくしていくと、バルブリフトのピーク時が進角するから、バルブリフト量の大小に拘わらず吸気バルブ１，２の開弁開始時期を略揃える上で有利になる。
【００８０】
そうして、上記連結リンク８と規制リンク１３とが外輪７を中間において連係しているから、コントロールアーム１２によって規制リンク１３の位置を大きく変更させて揺動カム５によるバルブリフト量を大きく変化させることができ、このバルブリフト量の制御のみでエンジンの運転状態に応じた最適な吸気量を得ることができるため、スロットルレスとしてポンピングロスを低減することができるとともに、大リフト制御時の吸気充填効率を向上させることができる。
【００８１】
また、上記実施形態では、揺動カム５と外輪７とを２本のリンク９，１０で連結するとともに、第２リンク１０の一部を規制リンク１３とする構成としたから、部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、可変動弁装置のコンパクト化及び軽量化に有利になる。しかも、コントロールアーム１２の回動軸１１を外輪７の連結ピンの側方に配置したから、可変動弁装置全体が嵩高なものにならず、既存のエンジンに対して、特に直動タペット式のエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００８２】
また、コントロールアーム１２と第２リンク１０（規制リンク１３）との連結ピン３２と、揺動カム５と第１リンク９との連結ピン３１とは、第２リンク１０と外輪７との連結ピン３３を支点として互いに逆方向に移動する。すなわち、コントロールアーム１２と揺動カム５とは、第２リンク１０を言わばシーソーとして互いに逆方向に移動する関係にあるから、エンジンの運転状態に応じてコントロールアーム１２を動かしたときに、揺動カム５に対してその揺動方向に働く分力が大きくなり、その分、各連結ピン３０〜３３に作用する荷重が小さくなる。
よって、バルブリフト量変更のために必要な駆動力を小さくすることができるとともに、リンク９，１０及びコントロールアーム１２の動きが円滑になって当該可変動弁装置の信頼性が高くなる。
【００８３】
なお、上記各実施形態では、コントロール部材（アーム１２）が規制リンクの基端の回動中心を旋回移動させるようにしたが、コントロール部材は規制リンクの回転中心を直線的に移動させるものであってもよい。
【００８４】
また、上記各実施形態では、外輪とリンク機構との連結点が往復円弧運動をするように規制リンクが該外輪の変位を規制するようにしたが、規制リンクは上記連結点が例えば楕円状に循環軌跡移動するように外輪の変位を規制するものであってもよい。
【００８５】
また、上記各実施形態は吸気バルブの可変動弁装置に関するが、本発明は、排気バルブの可変動弁装置とし採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る可変動弁装置を示す斜視図。
【図２】同装置の大リフト制御時におけるバルブリフトピーク時（ａ）及びリフト量零時（ｂ）各々の状態を示す断面図。
【図３】同装置の小リフト制御時におけるバルブリフトピーク時（ａ）及びリフト量零時（ｂ）各々の状態を示す断面図。
【図４】同装置の作動の説明図。
【図５】同装置のバルブリフト特性を示すグラフ図。
【図６】本発明の実施形態２に係る可変動弁装置を示す斜視図。
【図７】同装置の大リフト制御時におけるバルブリフトピーク時（ａ）及びリフト量零時（ｂ）各々の状態を示す断面図。
【図８】同装置の小リフト制御時におけるバルブリフトピーク時（ａ）及びリフト量零時（ｂ）各々の状態を示す断面図。
【図９】同装置の作動の説明図。
【符号の説明】
１，２ 吸気バルブ
３ カムシャフト
４，５ 揺動カム
６ 偏心輪
７ 外輪
８ 連結リンク（リンク機構）
９ 第１リンク
１０ 第２リンク
１１ 回動軸
１２ コントロールアーム
１３ 規制リンク
２１ タペット
３０〜３３ 連結ピン
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの吸排気バルブの開閉時期やバルブリフト量をエンジンの運転状態に応じて変化させることは一般に知られている。そのような可変動弁装置の一例として、カムシャフトに設けた偏心輪に外輪を嵌める一方、該カムシャフトに吸気バルブをリフトさせる揺動カムを揺動自在に支持し、偏心輪の回転に伴う外輪の変位を揺動カムにリンク手段で伝えるようにし、このリンク手段を、外輪に連結したロッカアームと、揺動カムに連結したリンクとによって構成し、ロッカアームの揺動支点と揺動カムの軸心との距離をエンジンの運転状態に応じて変化させるようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この可変動弁装置によれば、エンジン高回転高負荷時にはロッカアームの揺動支点を揺動カム軸心に近づけることにより、バルブ開弁開始時期を早めてバルブリフト量を大きくし、エンジン低回転低負荷時には上記揺動支点を離すことにより、バルブの開弁開始時期を遅らせてバルブリフト量を小さくすることができる。
【０００４】
可変動弁装置の他の例として、カムシャフトに支持アームを回動自在に支持し、この支持アーム先端に上記ロッカアームを揺動自在に支持し、エンジン低回転低負荷時には、支持アームを回動させてロッカアームの揺動支点をカムシャフトの軸心周りに変位させることにより、バルブ開弁開始時期を遅らせることなくバルブリフト量を小さくするという試みも知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１０７７２５号公報
【特許文献２】
特開平１１−２６４３０７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載されているような、エンジン低回転低負荷時にバルブリフト量が小さくなるだけでなく、バルブ開弁開始時期が遅くなる可変動弁装置では、これを吸気バルブに適用した場合、バルブリフト量が小さくなると、排気バルブと吸気バルブとのオーパラップ期間を確保することができなくなる。そのため、燃焼排ガスの排出に不利になり、或いは内部ＥＧＲ効果を得ることができなくなることや、ポンピングロスも小さくすることができない等の不具合がある。
【０００７】
一方、特許文献２に記載されているような、バルブ開弁開始時期を遅らせることなくバルブリフト量を小さくするという試みも、ロッカアームを支持するアーム及びこの支持アームを変位させるアクチュエータが必要となり、部品点数が多くなって可変動弁装置が複雑なものになるとともに、その重量が増大する。
【０００８】
そこで、本発明は、部品点数を少なくして軽量化と信頼性を満足させつつ、バルブ開弁開始時期を大きく変化させることなくバルブリフト量を変化させることができるようにすることを課題とする。
【０００９】
また、本発明の課題は、バルブリフト量を大きく変化させることができるようにすることにある。
【００１０】
また、本発明の課題は、既存のエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組み込むことができる可変動弁装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題に対して、偏心輪と外輪とを用いてバルブリフト用の揺動カムを揺動させるようにした可変動弁装置において、外輪と揺動カムとをリンク機構で連結し、偏心輪の回転に伴う外輪の変位をリンク手段で規制するようにした。
【００１２】
すなわち、請求項１にかかる発明は、エンジンのクランク軸に同期して回転する偏心輪を有するカムシャフトと、
上記カムシャフトを軸として揺動するように設けられた、バルブをリフトさせる揺動カムと、
上記偏心輪に回転自在に外嵌めされた外輪と、
上記揺動カムと外輪とを連結し、該外輪の変位を揺動カムに伝達するリンク機構と、
上記外輪に連結され、上記偏心輪の回転に伴う該外輪の変位を、上記リンク機構を介して上記揺動カムが揺動するように規制する規制リンクと、
エンジンの運転状態に応じて上記規制リンクの位置を変更するコントロール部材とを備え、
上記リンク機構と上記規制リンクとは上記外輪を中間において連係し、
上記コントロール部材は、上記揺動カムによる上記バルブのリフト量が変化するように、且つ小リフト制御時には大リフト制御時よりも上記カムシャフトの回転方向手前側の回転角度でバルブリフトのピークが現れるように、上記規制リンクの位置を変更することを特徴とするエンジンの可変動弁装置である。
【００１３】
従って、カムシャフトの回転に伴って偏心輪が回転すると、外輪とリンク機構との連結点が規制リンクに規制された所定の軌跡で運動し、この外輪の変位がリンク機構を介して揺動カムに伝わり、該揺動カムが揺動してバルブがリフトする。コントロール部材によって規制リンクの位置を変更すると、それに伴って上記外輪とリンク機構との連結点の運動軌跡が変化して、揺動カムの揺動態様が変化してバルブリフト量が変化する。
【００１４】
そうして、上記リンク機構と規制リンクとが上記外輪を中間において連係しているから、コントロール部材によって規制リンクの位置を変えて上記外輪とリンク機構との連結点をカムシャフトの軸心回りに変位させることが容易になり、しかも、規制リンクの位置を大きく変更させて揺動カムによるバルブリフト量を大きく変化させることができ、スロットルレス（スロットルバルブの廃止）を達成することも可能になる。また、バルブリフト量の変更にあたっては、小リフト制御時には大リフト制御時よりも上記カムシャフトの回転方向手前側の回転角度でバルブリフトのピークが現れるように規制リンクの位置を変更させるから、バルブ開弁開始時期自体はバルブリフト量の変更に拘わらず略揃えることが容易になる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジンの可変動弁装置において、上記規制リンクは、上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動自在に設けられて上記外輪に連結され、上記偏心輪の回転に伴って該外輪と上記リンク機構との連結点が往復円弧運動をするように該外輪の変位を規制し、
上記コントロール部材は、上記連結点の往復円弧運動位置が上記カムシャフトの軸心回りにおいて周方向に変位するように、上記規制リンクの回動軸の位置を変更することを特徴とする。
【００１６】
従って、本発明によれば、外輪とリンク機構との連結点を円弧運動させる構成としたから、規制リンクはカムシャフトに平行な軸を中心に回動自在に設ければよく、該規制リンクの構成が簡単になる。また、コントロール部材によって規制リンクの回動軸の位置を変えることによって上記連結点の円弧運動位置をカムシャフト軸心回りに移動させる構成としたから、小リフト制御時には大リフト制御時よりもカムシャフトの回転方向手前側の回転角度で最大リフト時が現れるようにして、バルブの開弁開始時期を略揃えることができる。そうして、コントロール部材自体も、規制リンクの回動軸の位置を変えるものであるから、その構成が簡単になる。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のエンジンの可変動弁装置において、
上記リンク機構は、上記揺動カムと外輪とを連結する１本のリンクで構成され、該リンク及び上記規制リンクは、各々の一端が上記外輪に回動自在に連結されていることを特徴とする。
【００１８】
従って、可変動弁装置の部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、そのコンパクト化及び軽量化に有利になるとともに、リンク連結点が少なくなることから、リンクの拗れを招くことや大きな荷重がかかるリンク連結点を生ずることを避けて可変動弁装置の信頼性の向上を図る上で有利になる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のエンジンの可変動弁装置において、
上記リンク機構は、上記揺動カムに連結された第１リンクと、上記外輪に連結された第２リンクとによって構成され、該第１リンクと第２リンクとが回動自在に連結されており、
上記第２リンクは上記外輪との連結点よりさらに上記第１リンクとは反対側に延長されて上記コントロール部材に連結されており、該第２リンクの延長部が上記規制リンクを形成していることを特徴とする。
【００２０】
従って、可変動弁装置の部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、そのコンパクト化及び軽量化に有利になるとともに、リンク連結点が少なくなることから、リンクの拗れを招くことや大きな荷重がかかるリンク連結点を生ずることを避けて可変動弁装置の信頼性の向上を図る上で有利になる。
【００２１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のエンジンの可変動弁装置において、上記コントロール部材は、上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動するものであり、
上記コントロール部材と上記第２リンクとの連結点と、上記揺動カムと上記第１リンクとの連結点とは、上記第２リンクと上記外輪との連結点を支点として互いに逆方向に移動するように配置されていることを特徴とする。
【００２２】
すなわち、揺動カムにはバルブ閉弁方向の付勢力が働いているから、バルブリフト量を変更すべく揺動カムの揺動位置を変更するには比較的大きな力が必要になる。これに対して、本発明の場合は、コントロール部材と揺動カムとは、第２リンクを言わばシーソーとして互いに逆方向に移動する関係にあるから、コントロール部材を動かしたときに揺動カムに対してその揺動方向に働く分力を大きくすることができ、その分、各連結点に作用する荷重が小さくなる。よって、バルブリフト量変更のために必要な駆動力を小さくすることができるとともに、リンク部材の動きが円滑になって信頼性が高くなる。
【００２３】
請求項６に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のエンジンの可変動弁装置において、
上記コントロール部材は、上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動するものであり、
上記外輪と上記リンク機構との連結点はカムシャフトの上方に配置され、
上記コントロール部材の回動軸は上記連結点の側方に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
従って、可変動弁装置全体が嵩高なものにならず、既存のエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００２５】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載のエンジンの可変動弁装置において、
上記揺動カムは、直動式タペットに当接していることを特徴とする。
【００２６】
従って、既存の直動式タペットを備えたエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明によれば、バルブをリフトさせる揺動カムと、カムシャフトの偏心輪に嵌めた外輪とをリンク機構で連結する一方、該外輪に規制リンクを連結して外輪の変位を規制するようにした可変動弁装置において、上記リンク機構と規制リンクとは上記外輪を中間において連係し、コントロール部材で規制リンクの位置を変更してバルブリフト量を変化させ、且つ小リフト制御時には大リフト制御時よりも上記カムシャフトの回転方向手前側の回転角度でバルブリフトのピークが現れるようにしたから、部品点数を少なくして軽量化と信頼性を満足させつつ、バルブ開弁開始時期を略揃えて所望のバルブオーバラップ期間を確保しながらバルブリフト量を変更することができ、しかも、バルブリフト量を大きく変化させることができ、スロットルレス（小リフト制御時のポンピングロスの低減と、大リフト制御時の吸気充填効率の向上）を図る上で有利になる。
【００２８】
請求項２に係る発明によれば、請求項１において、上記規制リンクによって外輪とリンク機構との連結点を往復円弧運動させる構成とし、上記コントロール部材で規制リンクの回動軸を移動させて当該連結点の往復円弧運動位置をカムシャフト軸心回りに移動させる構成としたから、可変動弁装置の構造を簡単なものになり、そのコンパクト化及び軽量化に有利になる。
【００２９】
請求項３に係る発明によれば、請求項１又は請求項２において、上記リンク機構は揺動カムと外輪とを連結する１本のリンクで構成し、該リンク及び上記規制リンク各々の一端を上記外輪に回動自在に連結する構成としたから、可変動弁装置の部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、そのコンパクト化及び軽量化に有利になるとともに、可変動弁装置の信頼性向上に有利になる。
【００３０】
請求項４に係る発明によれば、請求項１又は請求項２において、上記リンク機構は揺動カムに連結された第１リンクと、外輪に連結された第２リンクとによって構成し、該第１リンクと第２リンクとを回動自在に連結し、該第２リンクは上記外輪との連結点よりさらに上記第１リンクとは反対側に延長して上記コントロール部材に連結し、該延長部が上記規制リンクを形成している構成としたから、可変動弁装置の部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、そのコンパクト化及び軽量化に有利になるとともに、可変動弁装置の信頼性向上に有利になる。
【００３１】
請求項５に係る発明によれば、請求項４において、上記コントロール部材は上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動するものとし、このコントロール部材と上記第２リンクとの連結点と、上記揺動カムと上記第１リンクとの連結点とは、上記第２リンクと上記外輪との連結点を支点として互いに逆方向に移動するように配置したから、バルブリフト量変更のために必要な駆動力を小さくすることができるとともに、リンク部材の動きが円滑になって信頼性が高くなる。
【００３２】
請求項６に係る発明によれば、請求項１又は請求項２において、上記コントロール部材は上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動するものとし、上記外輪とリンク機構との連結点をカムシャフトの上方に配置し、上記コントロール部材の回動軸を上記連結点の側方に配置したから、可変動弁装置全体が嵩高なものにならず、既存のエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００３３】
請求項７に係る発明によれば、請求項１乃至請求項６のいずれか一において、直動式タペットを採用したから、既存の直動式タペットを備えたエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３５】
＜実施形態１＞
図１は本発明に係る可変動弁装置をエンジンの吸気バルブに適用した全体構成を示す。このエンジンは１つの気筒に２つの吸気バルブ１，２と２つの排気バルブ（図示省略）とを有する４バルブのダブルオーバヘッドカム方式を採用したものである。同図において、３はエンジンのクランク軸に同期して回転するカムシャフトである。吸気バルブ１，２の各々はカムシャフト３に揺動自在に支持された揺動カム４，５によって駆動され、バルブリフト量及びバルブタイミングがエンジンの運転状態に応じて変更される。
【００３６】
吸気バルブ１，２のリフト量及びタイミングの変更のために、カムシャフト３に複数の偏心輪６が軸方向に間隔を一体に形成され、各偏心輪６に外輪７が回転自在に外嵌めされている。この外輪７と上記揺動カム５とが１本の連結リンク（リンク機構）８によって連結されている。揺動カム４は揺動カム５と一体になって揺動するようにカムシャフト３に支持されている。また、上記カムシャフト３と平行に回動軸１１が設けられており、この回動軸１１に複数のコントロールアーム（コントロール部材）１２が軸方向に間隔をおいて結合されている。各コントロールアーム１２と上記外輪７とは、上記偏心輪６の回転に伴う外輪７の変位を上記揺動カム４，５が揺動するように規制する規制リンク１３によって連結されている。
【００３７】
上記回動軸１１には、円周の一部のみに歯が形成されたウォーム歯車１４が結合されている。このウォーム歯車１４の歯にモータ１５で回転駆動されるウォーム１６が噛み合っている。そうして、エンジンの運転状態に応じてモータ１５を作動させて上記コントロールアーム１２を回動させ、上記規制リンク１３の位置を変えて吸気バルブ１，２のリフト量及びタイミングを変更させるようになっている。この場合、コントロールアーム１２は、エンジン負荷が高くなるほどバルブリフト量が大きくなるように制御される。以下、可変動弁装置について具体的に説明する。
【００３８】
図２に示すように、吸気バルブ２のステム上端に直動式タペット２１が設けられ、該タペット２１に揺動カム５が当接している。吸気バルブ２は、タペット内部に設けられたリテーナ２２とシリンダヘッドに設けられたリテーナ２３との間に設けられたバルブスプリング２４によって吸気ポート２５を閉じる方向に付勢されている。吸気バルブ１も吸気バルブ２と同様の構成になっている。
【００３９】
連結リンク８は一端が揺動カム５にピン３１にて回動自在に連結され、規制リンク１３は一端がコントロールアーム１２の先端にピン３２にて回動自在に連結されている。そうして、この連結リンク８と規制リンク１３とは、外輪７を中間において連係している。すなわち、連結リンク８及び規制リンク１３の各々の他端は外輪７を一部を外方へ突出させてなる突出部に連結ピン３３によって同軸で回動自在に連結されている。ピン３１〜３３はいずれもカムシャフト３と平行に延びている。
【００４０】
外輪７と連結リンク８との連結ピン３３はカムシャフト３の上方に配置され、該連結点の側方にコントロールアーム１２の回動軸１１が配置されている。コントロールアーム１２の先端のピン３２は規制リンク１３の回動中心である。このピン３２を回動軸１１の下方に配置した図２は、大リフト制御状態である。図３に示すようにコントロールアーム１２の回動によってピン３２を上方へ移動させてカムシャフト３の上方に位置付けると、小リフト制御状態となる。
【００４１】
図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように外輪７の位置は偏心輪６の回転に伴って変化し、揺動カム５が同図（ａ）に示すように直動式タペット２１を介して吸気バルブ２を大きくリフトさせた状態（揺動カム４が直動式タペットを介して吸気バルブ１を大きくリフトさせた状態）と、同図（ｂ）に示すように吸気バルブ２（吸気バルブ１）のリフト量零の状態との間で揺動する。小リフト制御状態である図３の場合も同様である（同図（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００４２】
図４に上記可変動弁装置の作動を具体的に示す。なお、コントロールアーム１２、連結リンク８及び規制リンク１３については直線で表している。また、Ｃは偏心輪６の中心の回転軌跡である。また、吸気バルブ１と揺動カム４との関係も吸気バルブ２と揺動カム５との関係と同じであり、揺動カム４は揺動カム５と同様に働くので、以下では、吸気バルブ２と揺動カム５との関係で当該可変動弁装置を説明する。
【００４３】
まず、揺動カム５の周面には、曲率半径が所定角度範囲一定になっている基円面（ベースサークル区間）θ１と、該θ１に続いて曲率半径が漸次大きくなっているカム面（リフト区間）θ２とが形成されている。カムシャフト３（偏心輪６）の回転方向は図４における時計方向（右回り）に設定されている。図４に実線で示す状態は、コントロールアーム１２が大リフト制御位置とされ、外輪７の連結ピン３３が最も上方に位置付けられたバルブリフトピーク時である。このときに、揺動カム５はカム面θ２のカムノーズ側の端がタペット２１に当接した状態になるように設けられている。
【００４４】
図４の実線状態において、偏心輪６が回転すると、それに伴って外輪７が変位するが、その変位は規制リンク１３によって規制される。すなわち、規制リンク１３は回動軸１１の下方に配置されたピン３２を中心に回動するから、外輪７の連結ピン３３は、偏心輪６が１回転する度に、ピン３２を中心として往復円弧運動Ａをすることになる（規制リンク１３は実線状態と破線状態との間で往復回動する）。
【００４５】
上記往復円弧運動Ａの方向は、揺動カム５と連結リンク８との連結点（ピン３１）の揺動方向と略同じになされている。すなわち、連結ピン３３の往復円弧運動Ａの両端（実線の連結ピン３３と破線の連結ピン３３と）を結ぶ弦の方向（以下、この方向を往復円弧運動Ａの方向という。）と、揺動カム５の連結ピン３１の両揺動端（実線の連結ピン３１と破線の連結ピン３１と）を結ぶ弦の方向（以下、この方向を揺動カム５の揺動方向という。）とのなす角度が小さくなっている（３０度以下）。
【００４６】
上記連結ピン３３の往復円弧運動Ａに伴って、外輪７に連結リンク８で連結された揺動カム５は、実線状態と破線状態との間で揺動運動をする。揺動カム５は破線状態ではその基円面θ１がタペット２１に接しており、バルブリフト量は零（吸気バルブ１，２は閉）となる。
【００４７】
揺動カム５が図４の実線状態と破線状態との間で揺動するときの吸気バルブ１，２のリフト特性を図５にＬ１で示す。
【００４８】
次にコントロールアーム１２を図４に実線で示す状態から回動軸１１周りに上方へ回動させて、規制リンク１３の回動中心であるピン３２を大リフト制御時よりもカムシャフト３の回転方向手前側に位置付けた１点鎖線で示す略水平な状態にすると、小リフト制御状態となる。すなわち、偏心輪６が回転するとき、外輪７の連結ピン３３は規制リンク１３によって変位が規制され、回動軸１１の側方に配置されたピン３２を中心として往復円弧運動Ｂをすることになる（規制リンク１３は１点鎖線状態と２点鎖線状態との間で往復回動する）。
【００４９】
この小リフト制御時の往復円弧運動Ｂの位置は大リフト制御時の往復円弧運動Ａの位置よりもカムシャフト３の回転方向手前側に位置付けられている。また、往復円弧運動Ｂの方向（１点鎖線の連結ピン３３と２点鎖線の連結ピン３３とを結ぶ弦の方向）と往復円弧運動Ａの方向とは、４５度以上９０度以下程度の角度をもって交差している。そのため、往復円弧運動Ｂの方向は、揺動カム５の揺動方向に対して横向きになっている。すなわち、往復円弧運動Ｂの方向と揺動カム５の揺動方向とのなす角度が大リフト制御時の場合よりも大きくなっている（４５度以上１２０度以下）。
【００５０】
上記連結ピン３３の往復円弧運動Ｂに伴って、外輪７に連結リンク８で連結された揺動カム５は、１点鎖線状態と破線状態との間で揺動運動をする。なお、本例の場合、連結ピン３３が往復円弧運動Ｂによってバルブリフト量零になったときの位置（２点鎖線位置）は、往復円弧運動Ａによってバルブリフト量零になったときの位置（破線位置）と略同じであるから、連結ピン３３が往復円弧運動Ｂによって２点鎖線位置に位置付けられたときの揺動カム５の状態は破線状態で代用した。
【００５１】
揺動カム５が図４の１点鎖線状態と破線状態との間で揺動するときの吸気バルブ１，２のリフト特性を図５にＬ２で示す。
【００５２】
そうして、上述の如く大リフト制御時から小リフト制御時への移行にあたっては、コントロールアーム１２の回動により規制リンク１３の回動中心であるピン３２を移動させて連結ピン３３の往復円弧運動の位置をＡからＢへ、すなわち、カムシャフト３の回転方向手前側に移動させている。これにより、大リフト制御時にはバルブリフトピーク時の偏心輪６の中心はＣ１に位置するが、小リフト時にはバルブリフトピーク時の偏心輪６の中心はＣ２に移動する。つまり、大リフト制御時から小リフト制御時に移行したとき、バルブリフトピーク時はＣ１とＣ２とに関する中心角αだけ進角することになる。
【００５３】
このように、バルブリフト量を小さくしていくと、バルブリフトのピーク時が進角するから、図５に示すように、バルブリフト量の大小に拘わらず吸気バルブ１，２の開弁開始時期を略揃える上で有利になる。
【００５４】
次に吸気バルブ２のリフト・ダウン速度をみると、まず、大リフト制御時及び小リフト制御時に揺動カム５がバルブリフト量零側の揺動端に位置するときの偏心輪６の中心は図５のＣ３にある。
【００５５】
偏心輪６の中心がＣ３点からカムシャフト３の軸心を中心として右回りしていくとき、大リフト制御時の場合、Ｃ３点から６０度の回転角ぐらいまでは偏心輪６の中心の移動方向が連結ピン３３の往復円弧運動Ａの方向に対して横向きになっているから、連結ピン３３は破線側の揺動端から殆ど上昇しない。従って、揺動カム５も殆ど動かない。
【００５６】
上記６０度の回転角を過ぎた頃から偏心輪６の中心の回転移動方向が往復円弧運動Ａの方向に沿うようになるから、偏心輪６の中心の回転移動に伴って連結ピン３３が比較的速く上昇していく。この往復円弧運動Ａの方向と揺動カム５の揺動方向とが略同じになっているから、連結ピン３３の上昇に伴って揺動カム５が実質的に揺動し始める。そうして、偏心輪６の中心が上記Ｃ３点から９０度を越えた回転角になると、揺動カム５はそのカム面（リフト区間）θ２がタペット２１に当接するようになって吸気バルブ２が開弁し始める。
【００５７】
一方、小リフト制御時の場合、偏心輪６の中心が上記Ｃ３点から回転移動していくときの移動方向が往復円弧運動Ｂの方向に比較的近いから、この回転移動に伴って、連結ピン３３は大リフト制御時の場合よりも比較的早く上昇していく。
しかし、往復円弧運動Ｂの方向と揺動カム５の揺動方向との交差角度が大きいから、連結ピン３３が往復円弧運動Ｂでの上昇を開始しても揺動カム５は殆ど揺動せず、偏心輪６の中心がＣ３から９０度乃至１２０度程度の回転角になったときに吸気バルブ２が開き始める。
【００５８】
すなわち、バルブリフト量の制御において、リフト量が小さくなるほど、連結ピン３３の往復円弧運動の位置をカムシャフト３の回転方向手前側に移動させてバルブリフトピーク時を進角させるようにしたことに加えて、上記往復円弧運動の方向と揺動カム５の揺動方向とのなす角度を大きくしていくようにしたから、吸気バルブ２の開弁開始時期を略揃える上でさらに有利になっている。
【００５９】
また、本例の場合、バルブリフト量が大きくなるほど、規制リンク１３の回動中心（連結ピン３２）をカムシャフト３の軸心側に近づけて、連結ピン３３の往復円弧運動の弦がカムシャフト３の軸心側を向くようにしている。従って、偏心輪６の中心がＣ１点から右回りに回転移動するときの、連結ピン３３の下降速度が速くなり、その結果、吸気バルブ２が早めに閉弁する。すなわち、吸気バルブ２を早閉じにすることができ、ポンピングロス低減にも有利になる。
【００６０】
そうして、上記連結リンク８と規制リンク１３とが外輪７を中間において連係しているから、コントロールアーム１２によって規制リンク１３の位置を大きく変更させて揺動カム５によるバルブリフト量を大きく変化させることができ、このバルブリフト量の制御のみでエンジンの運転状態に応じた最適な吸気量を得ることができるため、スロットルレスとしてポンピングロスを低減することができるとともに、大リフト制御時の吸気充填効率を向上させることができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、揺動カム５と外輪７とを１本のリンク８で連結し、該リンク８及び規制リンク１３各々の一端を外輪７に連結する構成としたから、部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、可変動弁装置のコンパクト化及び軽量化に有利になる。しかも、コントロールアーム１２の回動軸１１を外輪７の連結ピンの側方に配置したから、可変動弁装置全体が嵩高なものにならず、既存のエンジンに対して、特に直動タペット式のエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００６２】
なお、連結リンク８と規制リンク１３とは、外輪７に対して別個のピンで異なる位置に連結することもできる。
【００６３】
＜実施形態２＞
図６は本実施形態に係る吸気バルブの可変動弁装置の全体構成を示す。実施形態１と同様に、このエンジンは１つの気筒に２つの吸気バルブ１，２と２つの排気バルブ（図示省略）とを有する４バルブのダブルオーバヘッドカム方式を採用したものである。同図において、３はエンジンのクランク軸に同期して回転するカムシャフトである。吸気バルブ１，２の各々はカムシャフト３に揺動自在に支持された揺動カム４，５によって駆動され、バルブリフト量及びバルブタイミングがエンジンの運転状態に応じて変更される。
【００６４】
吸気バルブ１，２のリフト量及びタイミングの変更のために、カムシャフト３には複数の偏心輪６が軸方向に間隔をおいて且つ該カムシャフト３と一体になって回転するように設けられ、各偏心輪６に外輪７が回転自在に外嵌めされている。この外輪７と上記揺動カム５とがリンク機構によって連結されている。揺動カム４は揺動カム５と一体になって揺動するようにカムシャフト３に支持されている。リンク機構は、揺動カム５に連結された第１リンク９と、外輪７に連結された第２リンク１０とによって構成され、該第１リンク９と第２リンク１０とが回動自在に連結されている。
【００６５】
また、上記カムシャフト３と平行に回動軸１１が設けられており、この回動軸１１に複数のコントロールアーム（コントロール部材）１２が軸方向に間隔をおいて結合されている。各コントロールアーム１２と上記外輪７とは、上記第２リンク１０を利用して連結されている。すなわち、第２リンク１０は外輪７との連結点よりさらに上記第１リンク９とは反対側に延長されてコントロールアーム１２に連結されている。この第２リンク１０の延長部が、偏心輪６の回転に伴う外輪７の変位を上記揺動カム５が揺動するように規制する規制リンク１３を形成している。
【００６６】
上記回動軸１１には、ウォーム歯車１４が結合されている。このウォーム歯車１４の歯にモータ１５で回転駆動されるウォーム１６が噛み合っている。そうして、エンジンの運転状態に応じてモータ１５を作動させて上記コントロールアーム１２を回動させ、上記規制リンク１３の位置を変えて吸気バルブ１，２のリフト量及びタイミングを変更させるようになっている。この場合、コントロールアーム１２は、エンジン負荷が高くなるほどバルブリフト量が大きくなるように制御される。以下、可変動弁装置について具体的に説明する。
【００６７】
図７に示すように、吸気バルブ２のステム上端に直動式タペット２１が設けられ、該タペット２１に揺動カム５が当接している。吸気バルブ２は、タペット内部に設けられたリテーナ２２とシリンダヘッドに設けられたリテーナ２３との間に設けられたバルブスプリング２４によって吸気ポート２５を閉じる方向に付勢されている。吸気バルブ１も吸気バルブ２と同様の構成になっている。
【００６８】
第１リンク９は、一端が揺動カム５にピン３１にて回動自在に連結され、他端は第２リンク１０の一端にピン３０にて回動自在に連結されている。第２リンク１０は、その中間部が外輪７を一部を外方へ突出させてなる突出部に連結ピン３３によって連結されている。第２リンク１０の他端、すなわち、規制リンク１３の基端はコントロールアーム１２の先端にピン３２にて回動自在に連結されている。従って、リンク機構と規制リンク１３とは外輪７を中間において連係している。ピン３０〜３３はいずれもカムシャフト３と平行に延びている。
【００６９】
外輪７と第２リンク１０との連結ピン３３はカムシャフト３の上方に配置され、該連結ピン３３の側方にコントロールアーム１２の回動軸１１が配置されている。コントロールアーム１２の先端のピン３２は第２リンク１０（規制リンク１３）の回動中心である。このピン３２を高位置（カムシャフト３の軸心位置よりも比較的上方に離した位置）に配置した図７は、大リフト制御状態である。図８に示すようにコントロールアーム１２の回動によってピン３２を下方へ移動させて低位置（カムシャフト３の軸心の側方位置）に位置付けると、小リフト制御状態となる。
【００７０】
図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように外輪７の位置は偏心輪６の回転に伴って変化し、揺動カム５が同図（ａ）に示すように直動式タペット２１を介して吸気バルブ２を大きくリフトさせた状態（揺動カム４が直動式タペットを介して吸気バルブ１を大きくリフトさせた状態）と、同図（ｂ）に示すように吸気バルブ２（吸気バルブ１）のリフト量零の状態との間で揺動する。小リフト制御状態である図８の場合も同様である（同図（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００７１】
図９に上記可変動弁装置の作動を具体的に示す。なお、コントロールアーム１２、第１リンク９及び第２リンク１０（規制リンク１３）については直線で表している。また、Ｃは偏心輪６の中心の回転軌跡である。また、吸気バルブ１と揺動カム４との関係も吸気バルブ２と揺動カム５との関係と同じであり、揺動カム４は揺動カム５と同様に働くので、以下では、吸気バルブ２と揺動カム５との関係で当該可変動弁装置を説明する。
【００７２】
まず、揺動カム５の周面には、曲率半径が所定角度範囲一定になっている基円面（ベースサークル区間）θ１と、該θ１に続いて曲率半径が漸次大きくなっているカム面（リフト区間）θ２とが形成されている。カムシャフト３（偏心輪６）の回転方向は図９における時計方向（右回り）に設定されている。図９に実線で示す状態は、コントロールアーム１２が大リフト制御位置とされ、外輪７の連結ピン３３が最も下方に位置付けられたバルブリフトピーク時である。このときに、揺動カム５はカム面θ２のカムノーズ側の端がタペット２１に当接した状態になるように設定されている。
【００７３】
図９の実線状態において、偏心輪６が回転すると、それに伴って外輪７が変位するが、その変位は規制リンク１３によって規制される。すなわち、規制リンク１３はピン３２を中心に回動するから、外輪７の連結ピン３３は、偏心輪６が１回転する度に、ピン３２を中心として往復円弧運動Ａをすることになる（規制リンク１３は実線状態と破線状態との間で往復回動する）。
【００７４】
上記連結ピン３３の往復円弧運動Ａに伴って、外輪７に第１及び第２のリンク９，１０で連結された揺動カム５は、実線状態と破線状態との間で揺動運動をする。揺動カム５は破線状態ではその基円面θ１がタペット２１に接しており、バルブリフト量は零（吸気バルブ１，２は閉）となる。
【００７５】
次にコントロールアーム１２を図９に実線で示す状態から回動軸１１周りに下方へ回動させて規制リンク１３の回動中心であるピン３２を大リフト制御時よりもカムシャフト３の回転方向手前側に位置付けると、小リフト制御状態となる。
すなわち、偏心輪６が回転するとき、外輪７の連結ピン３３は規制リンク１３によって変位が規制され、回動軸１１の下方に配置されたピン３２を中心として往復円弧運動Ｂをすることになる（規制リンク１３は１点鎖線状態と２点鎖線状態との間で往復回動する）。
【００７６】
この小リフト制御時の往復円弧運動Ｂの位置は大リフト制御時の往復円弧運動Ａの位置よりもカムシャフト３の回転方向手前側に位置付けられている。
【００７７】
上記連結ピン３３の往復円弧運動Ｂに伴って、外輪７に連結リンク８で連結された揺動カム５は、１点鎖線状態と２点鎖線状態との間で揺動運動をする。
【００７８】
上述の如く大リフト制御時から小リフト制御時へ移行すると、連結ピン３３の往復円弧運動の位置がカムシャフト３の回転方向手前側に移動するから、バルブリフトピーク時の偏心輪６の中心はＣ１からＣ２に移動する。つまり、大リフト制御時から小リフト制御時に移行したとき、バルブリフトピーク時はＣ１とＣ２とに関する中心角αだけ進角することになる。
【００７９】
このように、バルブリフト量を小さくしていくと、バルブリフトのピーク時が進角するから、バルブリフト量の大小に拘わらず吸気バルブ１，２の開弁開始時期を略揃える上で有利になる。
【００８０】
そうして、上記連結リンク８と規制リンク１３とが外輪７を中間において連係しているから、コントロールアーム１２によって規制リンク１３の位置を大きく変更させて揺動カム５によるバルブリフト量を大きく変化させることができ、このバルブリフト量の制御のみでエンジンの運転状態に応じた最適な吸気量を得ることができるため、スロットルレスとしてポンピングロスを低減することができるとともに、大リフト制御時の吸気充填効率を向上させることができる。
【００８１】
また、上記実施形態では、揺動カム５と外輪７とを２本のリンク９，１０で連結するとともに、第２リンク１０の一部を規制リンク１３とする構成としたから、部品点数を少なくして構成を簡単にすることができ、可変動弁装置のコンパクト化及び軽量化に有利になる。しかも、コントロールアーム１２の回動軸１１を外輪７の連結ピンの側方に配置したから、可変動弁装置全体が嵩高なものにならず、既存のエンジンに対して、特に直動タペット式のエンジンに対して、エンジンの全高が増大することを抑えつつ且つ大きな設計変更をすることなく、組込む上で有利になる。
【００８２】
また、コントロールアーム１２と第２リンク１０（規制リンク１３）との連結ピン３２と、揺動カム５と第１リンク９との連結ピン３１とは、第２リンク１０と外輪７との連結ピン３３を支点として互いに逆方向に移動する。すなわち、コントロールアーム１２と揺動カム５とは、第２リンク１０を言わばシーソーとして互いに逆方向に移動する関係にあるから、エンジンの運転状態に応じてコントロールアーム１２を動かしたときに、揺動カム５に対してその揺動方向に働く分力が大きくなり、その分、各連結ピン３０〜３３に作用する荷重が小さくなる。
よって、バルブリフト量変更のために必要な駆動力を小さくすることができるとともに、リンク９，１０及びコントロールアーム１２の動きが円滑になって当該可変動弁装置の信頼性が高くなる。
【００８３】
なお、上記各実施形態では、コントロール部材（アーム１２）が規制リンクの基端の回動中心を旋回移動させるようにしたが、コントロール部材は規制リンクの回転中心を直線的に移動させるものであってもよい。
【００８４】
また、上記各実施形態では、外輪とリンク機構との連結点が往復円弧運動をするように規制リンクが該外輪の変位を規制するようにしたが、規制リンクは上記連結点が例えば楕円状に循環軌跡移動するように外輪の変位を規制するものであってもよい。
【００８５】
また、上記各実施形態は吸気バルブの可変動弁装置に関するが、本発明は、排気バルブの可変動弁装置とし採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る可変動弁装置を示す斜視図。
【図２】同装置の大リフト制御時におけるバルブリフトピーク時（ａ）及びリフト量零時（ｂ）各々の状態を示す断面図。
【図３】同装置の小リフト制御時におけるバルブリフトピーク時（ａ）及びリフト量零時（ｂ）各々の状態を示す断面図。
【図４】同装置の作動の説明図。
【図５】同装置のバルブリフト特性を示すグラフ図。
【図６】本発明の実施形態２に係る可変動弁装置を示す斜視図。
【図７】同装置の大リフト制御時におけるバルブリフトピーク時（ａ）及びリフト量零時（ｂ）各々の状態を示す断面図。
【図８】同装置の小リフト制御時におけるバルブリフトピーク時（ａ）及びリフト量零時（ｂ）各々の状態を示す断面図。
【図９】同装置の作動の説明図。
【符号の説明】
１，２ 吸気バルブ
３ カムシャフト
４，５ 揺動カム
６ 偏心輪
７ 外輪
８ 連結リンク（リンク機構）
９ 第１リンク
１０ 第２リンク
１１ 回動軸
１２ コントロールアーム
１３ 規制リンク
２１ タペット
３０〜３３ 連結ピン
Claims (7)
- エンジンのクランク軸に同期して回転する偏心輪を有するカムシャフトと、
上記カムシャフトを軸として揺動するように設けられた、バルブをリフトさせる揺動カムと、
上記偏心輪に回転自在に外嵌めされた外輪と、
上記揺動カムと外輪とを連結し、該外輪の変位を揺動カムに伝達するリンク機構と、
上記外輪に連結され、上記偏心輪の回転に伴う該外輪の変位を、上記リンク機構を介して上記揺動カムが揺動するように規制する規制リンクと、
エンジンの運転状態に応じて上記規制リンクの位置を変更するコントロール部材とを備え、
上記リンク機構と上記規制リンクとは上記外輪を中間において連係し、
上記コントロール部材は、上記揺動カムによる上記バルブのリフト量が変化するように、且つ小リフト制御時には大リフト制御時よりも上記カムシャフトの回転方向手前側の回転角度でバルブリフトのピークが現れるように、上記規制リンクの位置を変更することを特徴とするエンジンの可変動弁装置。 - 請求項１において、
上記規制リンクは、上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動自在に設けられて上記外輪に連結され、上記偏心輪の回転に伴って該外輪と上記リンク機構との連結点が往復円弧運動をするように該外輪の変位を規制し、
上記コントロール部材は、上記連結点の往復円弧運動位置が上記カムシャフトの軸心回りにおいて周方向に変位するように、上記規制リンクの回動軸の位置を変更することを特徴とするエンジンの可変動弁装置。 - 請求項１又は請求項２において、
上記リンク機構は、上記揺動カムと外輪とを連結する１本のリンクで構成され、該リンク及び上記規制リンクは、各々の一端が上記外輪に回動自在に連結されていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。 - 請求項１又は請求項２において、
上記リンク機構は、上記揺動カムに連結された第１リンクと、上記外輪に連結された第２リンクとによって構成され、該第１リンクと第２リンクとが回動自在に連結されており、
上記第２リンクは上記外輪との連結点よりさらに上記第１リンクとは反対側に延長されて上記コントロール部材に連結されており、該第２リンクの延長部が上記規制リンクを形成していることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。 - 請求項４において、
上記コントロール部材は、上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動するものであり、
上記コントロール部材と上記第２リンクとの連結点と、上記揺動カムと上記第１リンクとの連結点とは、上記第２リンクと上記外輪との連結点を支点として互いに逆方向に移動するように配置されていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。 - 請求項１又は請求項２において、
上記コントロール部材は、上記カムシャフトに平行な軸を中心に回動するものであり、
上記外輪と上記リンク機構との連結点はカムシャフトの上方に配置され、
上記コントロール部材の回動軸は上記連結点の側方に配置されていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。 - 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
上記揺動カムは、直動式タペットに当接していることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
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