JP2006037830A - カム装置、多気筒エンジンおよびカム装置におけるバルブの変位行程長と変位のタイミングとの変更方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転カムによってエンジンの従動節を変位させるカム装置において、前記従動節の変位行程長や従動節が変位するタイミングを素早く変更する。
【解決手段】 回転カム７によってエンジンのバルブ３を変位させるカム装置１において、バルブ３の変位行程長を変更可能な行程長変更手段１７と、バルブ３が変位するタイミングを変更可能なタイミング変更手段１５とを有し、変位行程長変更手段１７とタイミング変更手段１５とによって、前記エンジンの１サイクル毎に、バルブ３の変位行程長とバルブ３が変位するタイミングとを変更可能なように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、カム装置、多気筒エンジンおよびカム装置におけるバルブの変位行程長と変位のタイミングとの変更方法に係り、特に、バルブ等の従動節がリフトするタイミングと前記従動節のストロークとを、たとえば、各気筒毎に適宜変更可能なものに関する。

従来、エンジンのバルブの変位行程長（ストローク；最大リフト等）と、前記バルブが変位（リフト）するタイミング（バルブの作用角）とを調整可能なカム装置（バルブトロニック機構）が知られている（たとえば特許文献１のの従来の技術の段落を参照）。
特開２００３−２５４０２３号公報

ところで、前記従来のカム装置では、たとえば前記コントロールシャフトをサーボモータとウォームギヤとを用いて回動させているので、バルブのストロークや作用角を変えるために、３００ｍｓｅｃ（０．３秒）程度の時間を要し、バルブのストロークや作用角を素早く変更することができないという問題がある。

なお、前記各問題は、回転カムによって従動節が変位するカム装置（エンジン以外の装置に使用されるカム装置）においても発生する問題である。

本発明は、回転カムによってたとえばエンジンのバルブを変位させるカム装置、このカム装置を使用したエンジンおよびカム装置におけるバルブの変位行程長と変位のタイミングとの変更方法において、前記バルブの変位行程長やバルブが変位するタイミングを、素早く変更することができるものを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、回転カムによってエンジンの従動節を変位させるカム装置において、前記従動節の変位行程長を変更可能な変位行程長変更手段と、前記従動節が変位するタイミングを変更可能なタイミング変更手段とを有し、前記変位行程長変更手段と前記タイミング変更手段とによって、前記エンジンの１サイクル毎に、前記従動節の変位行程長と前記従動節が変位するタイミングとを変更可能なように構成されているカム装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカム装置において、前記変位行程長変更手段と前記タイミング変更手段とによって、前記エンジンの各気筒毎に、前記従動節の変位行程長と前記従動節が変位するタイミングとを変更可能なように構成されているカム装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のカム装置において、前記変位行程長変更手段と前記タイミング変更手段とを制御可能な制御手段を有し、前記制御手段は、前記エンジンの各気筒毎に、前記従動節が変位するタイミングと前記従動節の変位行程長との間に一定の関係を持たせつつ前記従動節が変位するタイミングと前記従動節の変位行程長とを変更できるように、前記変位行程長変更手段と前記タイミング変更手段とを制御する手段であるカム装置である。

請求項４に記載の発明は、回転カムによってエンジンの従動節を変位させるカム装置における従動節の変位行程長と変位のタイミングとの変更方法において、前記回転カムが１回転する間であって前記従動節が着座しているときに、前記従動節の変位行程長を、前記エンジンの各気筒毎に変更する変位行程長変更段階と、前記回転カムが１回転する間であって前記従動節が着座しているときに、前記従動節が変位するタイミングを、前記エンジンの各気筒毎に変更するタイミング変更段階とを有するカム装置における従動節の変位行程長と変位のタイミングとの変更方法である。

請求項５に記載の発明は、回転カムによって従動節が変位するカム装置において、フレームと、前記フレームに対して回転する前記回転カムによって揺動し、この揺動中心の位置が移動することによって前記従動節が変位するタイミングを変更可能な中間カムと、前記中間カムの揺動により前記フレームに対して揺動するロッカーアームと、前記ロッカーアームの揺動によって揺動し、この揺動をするときの揺動中心の位置が移動することによって前記従動節の変位行程長を変更可能な揺動カムと、前記中間カムの揺動中心の位置を移動位置決め可能な中間カム移動位置決め手段と、前記揺動カムの揺動中心の位置を移動位置決め可能な揺動カム移動位置決め手段とを有するカム装置である。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のカム装置において、前記従動節が変位しているときに前記揺動カムの揺動中心の位置を保持することが可能な制動手段を有するカム装置である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のカム装置において、前記制動手段は、前記揺動カムを用いて、前記揺動カムの揺動中心の位置を保持する手段であるカム装置である。

請求項８に記載の発明は、請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のカム装置において、前記中間カム移動位置決め手段は、第１のアクチュエータで駆動するようになっており、前記揺動カム移動位置決め手段は、前記第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータで駆動するようになっており、または、前記中間カム移動位置決め手段と前記揺動カム移動位置決め手段とは、１つのアクチュエータで駆動するようになっているカム装置である。

請求項９に記載の発明は、請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のカム装置において、前記中間カム移動位置決め手段と前記揺動カム移動位置決め手段とは、１つのアクチュエータで駆動するようになっており、前記アクチュエータは、前記フレームに対して直線移動可能なキャリッジを備えたアクチュエータであり、前記キャリッジが移動することによって、前記揺動カムの揺動中心の位置が前記フレームに対して直線的に移動し、前記キャリッジが移動することによって、前記中間カムの揺動中心の位置が前記フレームに対して円弧状に移動するようになっているカム装置である。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のカム装置において、基端部側が前記キャリッジに一体的に固定され先端部側が前記揺動カムを揺動自在に支持している第１の連結部材と、前記回転カムの回転中心軸と同じ軸を回動中心にして中間部で前記フレームに回動自在に支持され、一端部側で前記中間カムを揺動自在に支持している中間カム支持部材と、基端部側で前記キャリッジに回動自在に支持され、先端部側で前記中間カム支持部材の他端部側と回動自在に係合している第２の連結部材とを有し、前記従動節の変位行程長が小さくなるように前記キャリッジが移動すると、前記従動節が変位をし始めるタイミングが早くなるように、前記回転カムが回転し、前記第１の連結部材、前記第２の連結部材、前記中間カム支持部材が形成され結合されており、また、前記従動節の変位行程長が大きくなるように前記キャリッジが移動すると、前記従動節が変位をし始めるタイミングが遅くなるように、前記回転カムが回転し、前記第１の連結部材、前記第２の連結部材、前記中間カム支持部材が形成され結合されているカム装置である。

請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載のカム装置において、基端部側が前記キャリッジに一体的に固定され先端部側が前記揺動カムを揺動自在に支持している第１の連結部材と、前記回転カムの回転中心軸と同じ軸を中心にして前記フレームに対し円弧状に移動自在に支持され、前記中間カムを揺動自在に支持している中間カム支持部材と、前記アクチュエータの本体部から突出している突出部に、中間部が揺動自在に支持されている中間部材と、基端部側が前記キャリッジに一体的に固定され、先端部側で前記中間部材の一端部側と回動自在に係合している第２の連結部材と、一端部側で前記中間部材の他端部側と回動自在に係合し、他端部側で前記中間カム支持部材と回動自在に係合している第３の連結部材とを有し、前記従動節の変位行程長が小さくなるように前記キャリッジが移動すると、前記従動節が変位をし始めるタイミングが早くなるように、前記回転カムが回転し、前記第１の連結部材、前記第２の連結部材、前記第３の連結部材、前記中間部材、前記中間カム支持部材が形成され結合されており、また、前記従動節の変位行程長が大きくなるように前記キャリッジが移動すると、前記従動節が変位をし始めるタイミングが遅くなるように、前記回転カムが回転し、前記第１の連結部材、前記第２の連結部材、前記第３の連結部材、前記中間部材、前記中間カム支持部材が形成され結合されているカム装置である。

請求項１２に記載の発明は、請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のカム装置において、前記中間カム移動位置決め手段と前記揺動カム移動位置決め手段とは、１つのアクチュエータで駆動するようになっており、前記アクチュエータは、前記フレームに対して回動可能な回動子を備えたアクチュエータであり、前記回動子が回動することによって、前記揺動カムの揺動中心の位置は前記フレームに対して直線的に移動し、前記回動子が回動することによって、前記中間カムの揺動中心の位置が前記フレームに対して円弧状に移動するようになっているカム装置である。

請求項１３に記載の発明は、請求項５〜請求項１２のいずれか１項に記載のカム装置を、各気筒毎に設けてある多気筒エンジンである。

本発明によれば、バルブの変位行程長やバルブが変位するタイミングを素早く変更することができ、この変更によって、カム装置が使用されたエンジンのポンピングロスを低減できる等、カム装置が使用された装置の運転効率を上げることができるという効果を奏する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るカム装置１の概略構成を示す図である。

カム装置１は、たとえば、４サイクル多気筒エンジン等の内燃機関の吸気弁（従動節の例である吸気バルブ）３や排気弁（従動節の例である排気バルブ）を動作（リフト；変位）させるためのものであり、シリンダブロックやシリンダヘッドで構成されたフレーム５を備えている。

なお、前記カム装置１は、前記エンジンの各気筒毎に（たとえば各気筒の吸気バルブや排気バルブ毎に）設けられているものである。したがって、４気筒エンジンの場合には、８つの前記カム装置１を備えていることになる。また、回転カム７を回転させているカムシャフト２は、複数の各カム装置１に共通に使用されるものである。

前記フレーム５には、回転カム７（カムシャフト２）が回転自在に設けられている。前記回転カム７は、前記４サイクル多気筒エンジンのクランクシャフトから回転力を得て、回転中心軸ＣＬ１を中心にして、矢印ＡＲ１で示すようにたとえば反時計まわりに回転するようになっている。

また、前記カム装置１には、前記バルブ３が変位するタイミング（作用角）や前記バルブ３の変位行程長（ストローク）を変更可能な中間カム９が設けられている。

前記中間カム９は、前記回転カム７の回転によって、揺動中心ＣＬ３を中心にして矢印ＡＲ３で示すように揺動し、前記回転カム７の回転中心ＣＬ１を回動中心にして前記中間カム９の揺動中心ＣＬ３の位置が、矢印ＡＲ５で示すように円弧状に移動して、前記バルブ３がリフトするタイミングや前記バルブ３のストロークを変更することができるようになっている。

また、前記カム装置１には、前記中間カム９と協働して、前記バルブ３が変位するタイミングや前記バルブ３の変位行程長を変更するロッカーアーム１１が設けられている。このロッカーアーム１１は、この一端部側（たとえば上側）で、前記フレーム５に対し、揺動中心軸ＣＬ５を中心にして矢印ＡＲ７の方向に揺動自在なように、前記フレーム５に支持されており、前記中間カム９が揺動することによって揺動するようになっている。

さらに、前記カム装置１には、前記バルブ３の変位行程長と前記バルブ３が変位するタイミングとを変更可能な揺動カム１３が設けられている。

前記揺動カム１３は、前記ロッカーアーム１１の揺動により揺動中心ＣＬ７を中心にして矢印ＡＲ９の方向で揺動し、さらに時計まわりに揺動することによって前記バルブ３をリフト（変位）させることができるようになっている。また、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置が、直線的に移動することによって前記バルブ３の変位行程長と前記バルブ３が変位するタイミングとを変更することができるようになっている。

前記カム装置１には、前記中間カム９の揺動中心ＣＬ３の位置を移動位置決め可能な中間カム移動位置決め手段１５と、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を移動位置決め可能な揺動カム移動位置決め手段１７とが設けられている。

また、カム装置１には、前記バルブ３が変位しているときに前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を保持することが可能な制動手段１８が設けられている。この制動手段１８は、前記バルブ３が変位していないときには前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を保持しないようになっており、したがって、揺動カム移動位置決め手段１７を用いて、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を移動することができるようになっている。

なお、前記制動手段１８は、たとえば、前記揺動カム１３を用いて、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を保持するようになっている。

さらに説明すると、前記バルブ３は、前記揺動カム１３と係合している平面状のタペット面１９を備えており、このタペット面１９は、前記バルブ３の移動方向（リフト方向）に対して直角になっている。

また、前記バルブ３は、圧縮バネ２１によって（フレーム５とバルブ３との間に設けられた圧縮バネ２１によって）、着座するように（図１の上方に向かうように）付勢されている。なお、図１は、バルブ３が着座している（変位していない；リフトしていない）状態を示している。

前記タペット面１９の延伸方向（前記バルブ３の移動方向とほぼ直交する方向）で、揺動カム１３、ロッカーアーム１１、中間カム９、回転カム７が順に並んで配置されている。また、前記ロッカーアーム１１、前記中間カム９、前記回転カム７が並んでいる側とは反対側に、前記制動手段１８が設けられている。この制動手段１８については、後で詳しく説明する。

ところで、前記揺動カム１３は、図示しない付勢手段（たとえばネジリコイルバネ等のバネ）により、反時計まわりに回動するように付勢されている。

そして、揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置にかかわらず、また、揺動中心ＣＬ７を中心とした揺動カム１３の揺動角度にかかわらず、前記揺動カム１３と前記バルブ３のタペット面１９とが互いに常に接触し、前記揺動カム１３と前記ロッカーアーム１１とが互いに常に接触し、前記ロッカーアーム１１と前記中間カム９とが互いに常に接触し、前記中間カム９と前記回転カム７とが互いに常に接触するように構成されている。

なお、図１に示す状態では、バルブ３のストロークは最大になっており、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を、図１に示す状態から矢印ＡＲ１１の方向でロッカーアーム１１（回転カム７）から離れる方向に移動することによって、前記揺動カム１３によって変位するバルブ３のストロークが小さくなるようになっている。

また、図１に示す状態では、バルブ３のリフト量は「０」であり（バルブ３は着座していおり）、図１に示す状態から、回転カム７が矢印ＡＲ１の方向（反時計まわりの方向）に回転し、中間カム９が矢印ＡＲ３の方向で時計回りの方向に揺動し、ロッカーアーム１１が矢印ＡＲ７の方向で反時計回りの方向に揺動し、揺動カム１３が時計まわりの方向に、後述する角度「α７」（図３参照）だけ揺動したときに、この揺動カム１３の揺動によって、バルブ３が矢印ＡＲ１３の方向に移動し始めリフトし始めるようになっている。

また、図１に示す状態、すなわち、バルブ３のストロークが最大になる位置に前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７が位置しており、かつ、バルブ３がリフトし始めるような姿勢（揺動角度）にある揺動カム１３を揺動中心ＣＬ７を中心にして反時計まわりに角度α７だけ回転させた状態を、以下「揺動カムの基準状態」という場合がある。

次に、回転カム７、揺動カム１３のプロフィールについて説明する。

図２は、回転カム７のプロフィールについて説明する図であり、図３は、揺動カム１３のプロフィールについて説明する図である。なお、図２や図３に示した回転カム７、揺動カム１３の姿勢（回転角度、揺動角度）は、図１と同じ状態になっている。

回転カム７のプロフィールは、中間カム９と接触する輪郭部２３によって形成されている。

前記輪郭部２３は、前記回転カム７が回転しても前記中間カム９が揺動しないような（図１に実線で示す姿勢に存在するような）円弧状の輪郭部（以下、「非揺動輪郭部」）２５と、前記回転カム７の回転で前記揺動カム１３を揺動させる（図１に破線で示す姿勢になるようにする）ことができる輪郭部（以下、「揺動輪郭部」）２７とによって構成されている。

なお、前記非揺動輪郭部２５は、回転カム７の回転中心ＣＬ１を中心とした中心角β１に応じた部位に形成されており、前記揺動輪郭部２７は、回転カム７の回転中心ＣＬ１を中心とした中心角β３に応じた部位に形成されている。

揺動カム１３のプロフィールは、前記ロッカーアーム１１と接触するロッカーアーム側輪郭部２９と、前記タペット面１９と接触するバルブ側輪郭部（従動節側輪郭部）３１、前記制動手段１８を稼動させるための制動用輪郭部３３とによって形成されている。

前記ロッカーアーム側輪郭部２９は、等速カムをある所定の領域で形成しており、揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７を中心とした中心角α１に応じた部位に形成されている。

前記ロッカーアーム側輪郭部２９が、等速カムをある所定の領域で形成していることにより、また、詳しくは後述するように、前記中間カム９や前記ロッカーアーム１１が、等速カムをある所定の領域で形成していることにより、揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置が、タペット面１９に平行に移動しても、回転カム７に対する揺動カム１３の揺動特性は、変化しないようになっている。

前記バルブ側輪郭部３１は、前記揺動カム１３が揺動しても前記バルブ３がリフトしないような円弧状の輪郭部（以下、「非リフト輪郭部」）３５と、前記揺動カム１３の揺動で前記バルブ３をリフトさせることができる輪郭部（以下、「リフト輪郭部」）３７とによって構成されている。

非リフト輪郭部３５は、揺動カム１３の回転中心ＣＬ７を中心とした中心角α３に応じた部位に形成されている。なお、前記非リフト輪郭部３５は、回転中心ＣＬ７を中心とした中心角α７に応じた第１の輪郭部３５Ａと、この第１の輪郭部３５Ａと隣接し、回転中心ＣＬ７を中心とした中心角α９に応じた第２の輪郭部３５Ｂとによって形成されている。

また、リフト輪郭部３７は、揺動カム１３の回転中心ＣＬ７を中心とした中心角α５に応じた部位に形成されている。

なお、前記非リフト輪郭部３５と前記リフト輪郭部３７とは、互いに隣接して設けられており、反時計まわりで順に、前記第２の輪郭部３５Ｂ、前記第１の輪郭部３５Ａ、前記リフト輪郭部３７が設けられている。一方、前記ロッカーアーム側輪郭部２９や前記制動用輪郭部３３は、前記非リフト輪郭部３５や前記リフト輪郭部３７から離れて設けられている。

図１や図３に示す揺動カムの基準状態から、回転カム７が回転し、回転カム７の揺動輪郭部２７が前記中間カム９に接触すると、前記中間カム９や前記ロッカーアーム１１を介して、揺動カム１３が時計まわりに（図１に破線で示すように）回動し、まず、揺動カム１３の前記第１の輪郭部３５Ａが前記タペット面１９に接触し、続いて、前記リフト輪郭部３７が、前記タペット面１９に接触したときにバルブ３がリフトする。

回転カム７がさらに回転するとバルブ３のリフト量が最大になり、この後、さらなる回転カム７の回転で、揺動カム１３が反時計まわりに回動し、前記リフト輪郭部３７にかわって前記第１の輪郭部３５Ａが前記タペット面１９に接したときに、前記バルブ３が着座し、この着座後、前記揺動カム１３が前記揺動カムの基準状態に戻る。

なお、前記バルブ３がリフトし始めるときには、前記バルブ３の移動速度が緩やかに上昇し、前記バルブ３が着座する直前では、前記バルブ３の移動速度が緩やかに減少するような形状に、前記リフト輪郭部３７の形状が調整されている。

ところで、前記揺動カムの基準状態から、揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を、図１や図３の右方向に移動すると、前記揺動カム１３は、バルブ３をリフトさせる方向とは逆の方向である反時計まわりに回動するので、バルブ３のストロークは小さくなる。なお、すでに理解されるように揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を図１や図３の右方向に移動すると、前記第２の輪郭部３５Ｂが前記タペット面１９と接するようになる。

また、回転カム７が高速回転することによる揺動カム１３やバルブ３に発生する衝撃力を小さくするために、揺動カム１３は、前記揺動カムの基準状態から時計まわりに揺動し始めたときからしばらくの間で、正の値の回転角加速度（揺動加速度）で回動する。

この正の回転角加速度で揺動する間においては、前記揺動カム１３の前記第１の輪郭部３５Ａが前記タペット面１９に接触している（バルブ３のストロークが小さいと、前記第２の輪郭部３５Ｂが前記タペット面１９に接触している場合もある。）。

さらに、回転カム７が回転すると、バルブ３のリフト量が最大になるまで、負の回転角速度で時計まわりに揺動カム１３が回動する。この負の回転角加速度で回動する間においては、前記揺動カム１３の前記リフト輪郭部３７が前記タペット面１９に接触している（バルブ３のストロークが小さいと、前記第２の輪郭部３５Ｂや前記第１の輪郭部３５Ａが前記タペット面１９に接触している場合もある。）。

また、回転カム７がさらに回転し、バルブ３のリフト量が最大になったときからしばらくの間、揺動カム１３は、反時計まわりに負の回転角速度で回動する。この負の回転角加速度で回動する間においては、前記揺動カム１３の前記リフト輪郭部３７が前記タペット面１９に接触している（バルブ３のストロークが小さいと、前記第２の輪郭部３５Ｂや前記第１の輪郭部３５Ａが前記タペット面１９に接触している場合もある。）。

さらに、回転カム７が回転すると、揺動カム１３は、反時計まわりに正の回転角速度で回動する。この正の回転角加速度で揺動する間においては、前記揺動カム１３の前記第１の輪郭部３５Ａが前記タペット面１９に接触している（バルブ３のストロークが小さいと、前記第２の輪郭部３５Ｂが前記タペット面１９に接触している場合もある。）。

したがって、前記揺動カム１３の揺動加速度が、正の値にあるときには、前記バルブ３はリフトしないようになっており、前記揺動カム１３の揺動加速度が、ゼロまたは負の値にあるときに、前記バルブ３がリフトするようになっている。

さらに、前記揺動カムの基準状態からバルブ３のストロークを小さくすべく揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を図１や図３よりも右方向に移動すると、前記揺動カム１３が反時計まわりに回動し前記第２の輪郭部３５Ｂが前記タペット面１９と接触するので、揺動カム１３のリフト輪郭部３７がタペット面１９に接触する前に、すなわち、前記第２の輪郭部３５Ｂや前記第１の輪郭部３５Ａがタペット面１９に接触している間に、揺動カム１３の回転角速度は負の値になり、したがって、バルブ３のストロークを小さくした場合でも、前記揺動カム１３の揺動加速度が、ゼロまたは負の値にあるときに、前記バルブ３がリフトするようになっている。

次に、前記制動手段１８について説明する。

前記制動手段１８は、図１に示すように、前記揺動カム１３を間にして前記バルブ３とは反対側に設けられている「Ｌ」字形状の制動用部材３９を備えており、この制動用部材３９が、折れ曲がっている中間部で回動中心ＣＬ９を中心にし矢印ＡＲ１５の方向に回動するよう前記フレーム５に支持されていると共に、前記制動用部材３９が、前記制動用輪郭部３３によって揺動することにより、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を保持しまたは開放することができるようになっている。

より詳しく説明すると、前記揺動カムの基準状態では、または、前記揺動カムの基準状態から、前記揺動カム１３が反時計回りに回動した状態では、前記制動用部材３９の一端部３９Ａ側は水平に（前記タペット面１９と平行に）延伸し、前記制動用部材３９の他端部３９Ｂ側が前記バルブ３側（下側）に延伸している。

また、前記揺動カム１３を一端部側で揺動自在に支持していると共に、他端部側が前記一端部側から前記タペット面１９と平行な方向であって前記ロッカーアーム１１から離れる方向に延伸している揺動カム支持部材４０が設けられている。

そして、前記制動用部材３９が時計回りに僅かに回動することにより、前記制動用部材３９の他端部３９Ｂ側に設けられているシュー４１と、フレーム５とによって、前記揺動カム支持部材４０が挟みこまれ、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置が保持される（制動される）ようになっている。

なお、前記制動用部材３９の一端部３９Ａ側が水平に延伸している状態では、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置は保持されずに開放されている。

次に、前記制動用輪郭部３３について説明する。前記制動用輪郭部３３は、前記制動用部材３９の一端部３９Ａ側と接触するものである。なお、前記接触を維持するために、前記制動用部材３９の中間部にはネジリコイルバネ４３等の付勢手段が設けられており、前記制動用部材３９が反時計回りに回動するように付勢している。

前記制動用輪郭部３３は、図３に示すように、第１の輪郭部３３Ａ（揺動中心ＣＬ７を中心とした角度γ１に対応している輪郭部）と、この第１の輪郭部３３Ａに反時計回りの側で隣接して設けられている第２の輪郭部３３Ｂ（揺動中心ＣＬ７を中心とした角度γ３に対応している輪郭部）と、この第２の輪郭部３３Ｂに反時計回りの側で隣接して設けられている第３の輪郭部３３Ｃ（揺動中心ＣＬ７を中心とした角度γ５に対応している輪郭部）とによって構成されている（図３参照）。

なお、前記第１の輪郭部３３Ａと、前記第２の輪郭部３３Ｂとは、前記揺動中心ＣＬ７を中心とした円弧状に形成されており、前記第３の輪郭部３３Ｃの任意の点と前記揺動中心ＣＬ７との間の距離は、前記第１の輪郭部３３Ａや前記第２の輪郭部３３Ｂの円弧の半径よりも大きくなっている。また、前記第１の輪郭部３３Ａや前記第２の輪郭部３３Ｂが、前記制動用部材３９の一端部３９Ａ側と接触している状態では、前記制動手段１８は制動力を発揮せず、前記第３の輪郭部３３Ｃが前記制動用部材３９の一端部３９Ａ側と接触している状態で、前記制動用部材３９が時計まわりに回動し前記制動手段１８が制動力を発揮するようになっている。

前記揺動カムの基準状態では、前記第１の輪郭部３３Ａと前記第２の輪郭部３３Ｂとの境界が前記制動用部材３９の一端部３９Ａ側と接触している。また、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置が前記制動手段１８によって保持されてから前記バルブ３がリフトするようにするために、前記角度γ３は前記角度α７よりも僅かに小さくなっている。

次に、中間カム９、ロッカーアーム１１等について説明する。

前記カム装置１では、前記回転カム７と前記中間カム９とは等速カムを構成しており、前記中間カム９と前記ロッカーアーム１１とは等速カムを構成しており、前記ロッカーアーム１１と前記揺動カム１３とは等速カムを構成している。したがって前述したように、前記回転カム７に対する前記揺動カム１３の揺動特性は変化しないようになっている。

たとえば、前記中間カム９は、この中間カム９の揺動中心軸ＣＬ３を通る直線に対して対称に形成されている。なお、前記直線は、前記中間カム９を前記カム装置１に設置した場合、前記中間カム９の揺動中心ＣＬ３の軌跡に対して接線をなすものである。

また、たとえば、前記ロッカーアーム１１は、所定の幅を備えた円弧状に形成されている。すなわち、前記ロッカーアーム１１を前記カム装置１に設置し前記ロッカーアーム１１の揺動角度（姿勢）が特定の値になったとき（前記非揺動輪郭部２５と前記中間カム９とが互いに接触しているとき）、前記ロッカーアーム１１のうちので前記中間カム９に接する中間カム側輪郭部１１Ａと、前記ロッカーアーム１のうちので前記揺動カム１３に接する揺動カム側輪郭部１１Ｂとが、前記回転カム７の回転中心軸ＣＬ１を中心とした同心円の円弧になるように形成されている。なお、前記中間カム側輪郭部１１Ａの半径よりも前記揺動カム側輪郭部１１Ｂの半径のほうが大きくなっている（図１参照）。

ところで、前記中間カム移動位置決め手段１５は、図８（中間カム移動位置決め手段に使用されているアクチュエータの概略構成を示す図）に示すような第１のアクチュエータ（たとえば、トルクモータ）４５で駆動するようになっている。

前記第１のアクチュエータ４５の本体部４５Ａは、前記フレーム５に対して、一体的に設けられている。前記第１のアクチュエータ４５の回動子４５Ｂは、前記第１のアクチュエータ４５の外にある所定の点ＣＬ１１を中心にして回動するようになっている。

また、前記回動子４５Ｂには、所定の点ＣＬ１３を中心にして、前記中間カム９が前記回動子４５Ｂに対し回動自在に設けられている。

なお、図１には前記第１のアクチュエータ４５は図示されていないが、前記所定の点ＣＬ１１が、前記回転カム７の中心軸ＣＬ１と一致するように、前記第１のアクチュエータ４５が前記カム装置に設置されていることにより、前記中間カム９の揺動中心ＣＬ３が、前記回転カム７の回転中心ＣＬ１を中心にして移動するようになっている。

前記揺動カム移動位置決め手段１７は、図９に示すような第２のアクチュエータ（前記第１のアクチュエータ４５とは異なるアクチュエータ；たとえば、リニアモータ）４７で駆動するようになっている。

前記第２のアクチュエータ４７の本体部４７Ａは、前記フレーム５に対して、一体的に設けられている。前記第２のアクチュエータ４７のキャリッジ４７Ｂは、直線的に移動するようになっている。

そして、図１には示していないが、前記揺動カム支持部材４０が前記キャリッジ４７Ｂに一体的に設けられていることにより、前記揺動カム１３の揺動中心軸ＣＬ７の位置が移動するようになっている。

次に、中間カム９の揺動中心ＣＬ３の位置を移動したときの、ロッカーアーム１１の揺動について説明する。

図４と図５は、中間カム９の揺動中心ＣＬ３の位置を移動したときの、ロッカーアーム１１の揺動について説明する図である。

なお、図５の横軸は時刻の経過を示し、縦軸は、ロッカーアーム１１の揺動角度（図４に示す状態を「０°」とした揺動角度）を示している。

中間カム９の揺動中心ＣＬ３が図４に示すＡ１の位置に存在しているときには、ロッカーアーム１１が揺動するタイミングは早くなると共に、ロッカーアーム１１が揺動する角度は小さくなる。中間カム９の揺動中心ＣＬ３が図４に示すＢ１の位置に存在しているときには、ロッカーアーム１１が揺動するタイミングは中程度であると共に、ロッカーアーム１１が揺動する角度も中程度になっている。さらに、中間カム９の揺動中心ＣＬ３が図４に示すＣ１の位置に存在しているときには、ロッカーアーム１１が揺動するタイミングは遅くなっていると共に、ロッカーアーム１１が揺動する角度は大きくなっている。

すなわち、回転カム７が反時計回りに回転している状態では、前記中間カム９の揺動中心ＣＬ３の位置が、反時計まわりの方向に移動するにしたがって、ロッカーアーム１１が揺動するタイミングが遅くなると共に、ロッカーアーム１１の揺動量が大きくなるようになっている。

なお、前記中間カム９の揺動中心ＣＬ３の位置にかかわらず、前記ロッカーアーム１１が揺動している時間は一定になっている。すなわち、図５に示す時間ｔＡ１、時間ｔＢ１、時間ｔＣ１は互いが等しくなっている。

次に、揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を移動したときの、バルブ３の変位について説明する。

図６と図７は、揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を移動したときの、バルブ３の変位について説明する図である。

なお、この説明において、前記中間カム９の揺動中心ＣＬ３の位置は一定であるものとする。また、図７の横軸は時刻の経過を示し、縦軸は、バルブ３のリフト量（変位量）を示している。

揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７が図６に示すＡ３の位置に存在しているときには、バルブ３のストロークが最大になっていると共に、バルブ３は早くリフトを開始し遅く着座しバルブ３がリフトしている時間ｔＡ３は長くなっている。揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７が図６に示すＢ３の位置に存在しているときには、バルブ３のストロークが中程度になっていると共に、バルブ３はリフトをやや遅く開始しやや早く着座しバルブ３がリフトしている時間ｔＢ３は中程度になっている。さらに、揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７が図６に示すＣ３の位置に存在しているときには、バルブ３のストロークが小さくなっていると共に、バルブ３はリフトを遅く開始し早く着座しバルブ３がリフトしている時間ｔＣ３は短くなっている。

すなわち、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置が、ロッカーアーム１１から離れる方向に移動するにしたがって、バルブ３のストロークは小さくなり、バルブ３がリフトを開始する時刻が遅くなり着座する時刻が早くなりバルブ３がリフトしている時間が短くなっている。

なお、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置にかかわらず、前記バルブ３が最大にリフトする時刻は一定になっている。

次に、前記中間カム移動位置決め手段１５と、前記揺動カム移動位置決め手段１７とを制御して、カム装置１を稼動した場合について説明する。

図１０は、前記中間カム移動位置決め手段１５と、前記揺動カム移動位置決め手段１７とを制御して、カム装置１を稼動した場合について説明する図である。

なお、図１０の横軸は回転カム７の回転角を示し、縦軸はバルブ３のリフト量を示している。なお、回転カム７の回転速度が一定であるとすれば、図１０の横軸は時刻の経過を示しているということもできる。また、図１０に描かれた各グラフＧ１、Ｇ３、Ｇ５は、リフト量（作用角）を変えた場合におけるバルブ３の変位状態を示している。

カム装置１では、バルブ３が最大量リフトする時刻が、バルブ３のストロークが大きくなるにしたがって徐々に遅くなるように、前記中間カム移動位置決め手段１５と前記揺動カム移動位置決め手段１７とを図示しない制御手段で制御するようになっている。

なお、バルブ３が最大量リフトする時刻が遅くなるにしたがって、バルブ３がリフトし始める時刻が徐々に遅くなり、バルブ３が着座する時刻が徐々に早くなるが、リフトし始める時刻が遅くなる度合いよりも、着座する時刻が早くなる度合いのほうが大きい。

また、バルブ３のストロークが大きくなるにしたがって、バルブ３のリフトしている時間が長くなっている。

さらに、エンジンの１サイクル毎（たとえば、回転カム７が１回転する間であって前記バルブ３が着座状態にある間）に、前記中間カム移動位置決め手段１５と前記揺動カム移動位置決め手段１７とで、バルブ３のリフト量やリフトするタイミングを変更するようになっている。

カム装置１によれば、中間カム９の揺動中心ＣＬ３の位置を移動位置決めし揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を移動位置決めすることによって、前記バルブ３の変位行程長と前記バルブ３が変位するタイミングとを変更しているので、前記バルブ３の変位行程長（ストローク）と前記バルブ３が変位するタイミング（作用角）とを、素早く、すなわち、エンジンの１サイクル毎（たとえば、回転カム７が１回転する間であって前記バルブ３が着座状態にある間）に、変更することができる。

また、前記中間カム移動位置決め手段１５や前記揺動カム移動位置決め手段１７を、トルクモータ４５、リニアモータ４７を用いて構成してあるので、前記バルブ３のストロークと作用角とを、素早く変更することを確実に行うことができ、また、カム装置１自体を小型に形成することが容易であり、カム装置１を多気筒エンジンの各気筒毎に設置することが容易になる。

また、カム装置１によれば、前記バルブ３が変位しているときに前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を保持することが可能な制動手段１８を備えているので、バルブ３がリフト（変位）しているときであっても、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ１７の位置の保持を確実に行うことができる。

たとえば、バルブ３がリフトしているときには、前記バルブ３の前記圧縮バネ２１等によって、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の１の位置を移動させる大きな力が前記揺動カム１３にかかるが、前記制動手段１８で前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を保持するので、リニアモータ４７等のアクチュエータの保持力が小さくてもよく、アクチュエータを小型化することができる。

また、カム装置１によれば、前記揺動カム１３を用いて、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を保持するように前記制動手段１８が構成されているので、別途前記制動手段１８を制御する必要がなく、前記バルブ３が変位しているときに前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置を、簡素な構成の装置で保持することができる。

さらに、カム装置１によれば、２つのアクチュエータ４５、４７のそれぞれで、前記中間カム移動位置決め手段１５を駆動し、また、前記揺動カム移動位置決め手段１７を駆動しているので、前記バルブ３のストロークの変更と前記バルブ３の作用角の変更とを別個に行うことができ、前記バルブ３のストロークと前記バルブ３の作用角との設定を、図１０に示したようなもの以外のものにすることができ、前記変更し設定するときの自由度が高くなっている。

また、前記カム装置１を多気筒エンジンの各気筒毎に設ければ、前記多気筒エンジンの各気筒毎に、バルブ３のストロークや作用角を変更し調整することができる。

さらに、前記カム装置１を、前記多気筒エンジンの各気筒の吸気バルブ毎に設ければ、前記多気筒エンジンの各気筒毎に吸気バルブのストロークや作用角を変更し調整することができ、また、前記カム装置１を、前記多気筒エンジンの各気筒の排気バルブ毎に設ければ、前記多気筒エンジンの各気筒毎に、排気バルブのストロークや作用角を変更し調整することができる。

このように、各気筒毎に、バルブのストロークや作用角を変更することができれば、たとえば、エンジンの高出力時には総ての気筒を稼動させ、低出力時には何本かの気筒のバルブを閉じたままにするような制御を行うことができ、エンジンの低燃費や低エミッションを実現することができる。

また、カム装置１によれば、バルブ３のストロークや作用角を素早く変更することができるので、つまり、前記回転カム７が１回転する間であって前記バルブ３が着座している間に、バルブ３のストロークや作用角を素早く変更することができるので、バルブ３のストロークや作用角の変更時における内部ＥＧＲ（排ガスの再循環；Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）やＨＣＣＩ（予混合圧縮着火；Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）等を確実に行うことができると共に、エンジンのポンピングロスを小さく抑えることができる等、エンジンの運転効率を上げることができる。

すなわち、従来のカム装置では、バルブのストロークや作用角の変更するときにある程度の時間がかかるので、バルブのストロークや作用角を変更する間には、内部ＥＧＲ等を十分に行うことが困難であるが、本実施形態のカム装置１では、前記回転カム７が１回転する間であって前記バルブ３が変位していない間に、バルブ３のストロークや作用角を変更することができるので、バルブ３のストロークや作用角の変更時における内部ＥＧＲ制御等を確実に行うことができる。

[第２の実施形態]
図１１は、本発明の第２の実施形態に係るカム装置１ａの概略構成を示す図である。

第２の実施形態に係るカム装置１ａは、１つのアクチュエータで、前記中間カム移動位置決め手段１５と前記揺動カム移動位置決め手段１７とを駆動している点が、前記第１の実施形態に係るカム装置１と異なり、その他の点は、前記第１の実施形態に係るカム装置１とほぼ同様に構成されほぼ同様の効果を奏する。

なお、図１１において、前記第１の実施形態に係るカム装置１と同様に構成されているものには同じ符号を付してある。

前記中間カム移動位置決め手段１５と前記揺動カム移動位置決め手段１７とを駆動している前記アクチュエータとして、たとえば、図９に示すリニアモータ４７が採用されており、前記リニアモータ４７の本体部４７Ａが前記フレーム５に一体的に固定され、前記リニアモータ４７のキャリッジ４７Ｂが前記フレーム５に対して直線移動できるようになっている。

そして、前記キャリッジ４７Ｂが移動することによって、前記揺動カム１３の揺動中心Ｃｌ７の位置が前記フレーム５に対して直線的に移動し、前記中間カム９の揺動中心ＣＬ３の位置が前記フレーム５に対して円弧状に移動するようになっている。

詳しく説明すると、前記リニアモータ４７は、前記揺動カム１３を間にして前記バルブ３とは反対側に設けられており、前記リニアモータ４７のキャリッジ４７Ｂは、前記タペット面１９と平行に移動できるようになっている。

また、カム装置１ａには、第１の連結部材５１が設けられており、この連結部材５１はこの基端部側で前記キャリッジ４７Ｂに一体的に固定されており、先端部側で前記揺動カム１３を揺動自在に支持している。

また、カム装置１ａには、前記回転カム７の回転中心軸ＣＬ１と同じ軸を回動中心にして中間部で前記フレーム５に回動自在に支持され、一端部側で前記中間カム９を揺動自在に支持している中間カム支持部材５３が設けられている。

第２の連結部材５５が、前記キャリッジ４７Ｂと前記中間カム支持部材５３とを互いに連結している。より詳しく説明すると、前記第２の連結部材５５はこの基端部側で前記キャリッジ４７Ｂに回動自在に支持され、先端部側で前記中間カム支持部材５３の他端部側と回動自在に係合している。

また、回転カム７が反時計まわりに回転している状態において、前記バルブ３の変位行程長が小さくなるように前記キャリッジ４７Ｂが移動する（図１１の右方向に移動する）と、前記バルブ３が変位をし始めるタイミングが早くなるように、前記第１の連結部材５１、前記第２の連結部材５５、前記中間カム支持部材５３が形成され結合されており、また、前記バルブ３の変位行程長が大きくなるように前記キャリッジ４７Ｂが移動すると、前記バルブ３が変位をし始めるタイミングが遅くなるように、前記第１の連結部材５１、前記第２の連結部材５５、前記中間カム支持部材５３が形成され結合されている。

そして、たとえば、図１２に示すように、前記キャリッジ４７Ｂが移動することによって、前記バルブ３がリフトし始めるタイミングを一定にしておいて前記バルブ３の変位行程長を変更できるようになっている。なお、バルブ３のストロークが大きくなるにしたがって、バルブ３のリフトしている時間が長くなっている。

さらに、図１０の場合と同様に、図１２の横軸は回転カム７の回転角を示し、縦軸はバルブ３のリフト量を示している。なお、回転カム７の回転速度が一定であるとすれば、図１２の横軸は時刻の経過を示しているということもできる。また、図１２に描かれた各グラフＧ７、Ｇ９、Ｇ１１は、リフト量（作用角）を変えた場合におけるバルブ３の変位状態を示している。

カム装置１ａによれば、１つのアクチュエータ（たとえばリニアモータ４７）で、前記中間カム移動位置決め手段１５を駆動し、また、前記揺動カム移動位置決め手段１７を駆動しているので、簡素な構成で前記中間カム移動位置決め手段１５と前記揺動カム移動位置決め手段１７とを駆動することができる。また、前記制動手段１８を設けた場合、前記制動手段１８で前記中間カム９の揺動中心の位置ＣＬ３をも確実に保持することができる。

[第３の実施形態]
図１３は、本発明の第３実施形態に係るカム装置１ｂの概略構成を示す図である。

第３実施形態に係るカム装置１ｂは、中間カム移動位置決め手段１５の機構が、前記第２の実施形態に係るカム装置１ａと異なり、その他の点は、前記第２の実施形態に係るカム装置１ａとほぼ同様に構成されほぼ同様の効果を奏する。

なお、図１３において、前記第２の実施形態に係るカム装置１ａと同様に構成されているものには同じ符号を付してある。

カム装置１ｂは、前記第２の実施形態に係るカム装置１ａのロッカーアーム１１とは異なる形態のロッカーアーム６０を備えており、このロッカーアーム６０は、長手方向の中間部で前記フレーム５に対して揺動自在に支持されている。ロッカーアーム６０の一端部側が揺動カム１３と係合し、他端部側が中間カム９と係合するようになっている。

また、カム装置１ｂには、前記回転カム７の回転中心軸ＣＬ１と同じ軸を中心にして前記フレーム５に対して円弧状に移動自在に支持され、前記中間カム９を揺動自在に支持している中間カム支持部材６１が設けられている。

また、カム装置１ｂには、前記リニアモータ４７の本体部４７Ａから突出している突出部６２に中間部が揺動自在に支持されている中間部材６３と、基端部が前記キャリッジ４７Ｂに一体的に固定され先端部側で前記中間部材６３の一端部側と回動自在に係合している第２の連結部材６５と、一端部側で前記中間部材６３の他端部側と回動自在に係合し他端部側で前記中間カム支持部材６１と回動自在に係合している第３の連結部材６７とが設けられている。

そして、回転カム７が反時計まわりに回転している状態において、前記バルブ３の変位行程長が小さくなるように前記キャリッジ４７Ｂが移動（図１３の右方向に移動）すると、前記バルブ３が変位をし始めるタイミングが早くなるように、第１の連結部材（前記第２の実施形態に係る第１の連結部材と同様に構成され設置されている連結部材）５１、前記第２の連結部材６５、前記第３の連結部材６７、前記中間部材６３、前記中間カム支持部材６１が形成され結合されており、また、前記バルブ３の変位行程長が大きくなるように前記キャリッジ４７Ｂが移動すると、前記バルブ３が変位をし始めるタイミングが遅くなるように、前記第１の連結部材５１、前記第２の連結部材６５、前記第３の連結部材６７、前記中間部材６３、前記中間カム支持部材６１が形成され結合されている。

[第４の実施形態]
第４の実施形態に係るカム装置は、アクチュエータとして、本体部に対して回動子が回動するトルクモータ等を使用している点が、前記第２の実施形態に係るカム装置１ａ、前記第３の実施形態に係るカム装置１ｂとは異なり、その他の点は、前記第２の実施形態に係るカム装置１ａ、前記第３の実施形態に係るカム装置１ｂとほぼ同様に構成されほぼ同様の効果を奏する。

すなわち、第４の実施形態に係るカム装置は、図１４（第４の実施形態に係るカム装置に使用するトルクモータの概略構成を示す図）に示すようなトルクモータ７１を備えている。このトルクモータ７１は、本体部７１Ａがフレーム５に一体的に固定され、本体部７１Ａに対して回動する回動子７３を備えている。

前記回動子７３は２つの腕部７３Ａ、７３Ｂを備えており、前記腕部７３Ａが回動することにより、図示しないカム機構やリンク機構を介して、前記中間カム９の揺動中心ＣＬ３の位置が前記フレーム５に対して円弧状に移動するようになっている。

また、前記腕部７３Ｂが回動することにより、図示しないカム機構やリンク機構を介して、前記揺動カム１３の揺動中心ＣＬ７の位置が前記フレーム５に対して直線的に移動するようになっている。

ところで、上述した各実施形態に係るカム装置は、回転カム７によって多気筒エンジンのバルブ（吸気バルブ、排気バルブ）３を変位させるカム装置であって、前記回転カム７と前記バルブ３との間に設けられた揺動カム１３を用いて前記バルブ３の変位行程長を変更可能な変位行程長変更手段と、前記回転カム７と前記バルブ３との間に設けられた中間カム９を用いて前記バルブ３が変位するタイミング（前記回転カム７の回転角度に対する前記バルブ３が変位するタイミング；バルブ３の変位の位相）を変更可能なタイミング変更手段とを有し、前記タイミング変更手段で前記バルブ３が変位するタイミングを変更することにより前記バルブ３の変位行程長が変化したときに、前記変位行程長変更手段で前記バルブ３の変位行程長を修正可能であり、または、前記変位行程長変更手段で前記バルブ３の変位行程長を変更することにより前記バルブ３が変位するタイミングが変化したときに、前記タイミング変更手段で前記バルブ３がリフトするタイミングを修正可能であるように構成されていると共に、前記変位行程長変更手段と前記タイミング変更手段とによって、前記多気筒エンジンの各気筒毎に、前記バルブ３の変位行程長とタイミングとを変更可能なように構成されているカム装置の例である。

なお、前記変位行程長変更手段で、前記バルブ３の変位行程長を変更しても前記バルブ３が最大に変位するタイミングは一定であるが、変位行程長を変更することによって、前記バルブ３がリフトし始めるタイミングと前記バルブ３が着座するタイミングは変化する。たとえば、変位行程長を大きくした場合には、前記バルブ３が早くリフトし始めまた前記バルブ３が遅く着座し、回転カム７の回転速度が一定であるとすると前記バルブ３がリフトしている時間が長くなる。一方、変位行程長を小さくした場合には、前記バルブ３が遅くリフトし始めまた前記バルブ３が早く着座し、回転カム７の回転速度が一定であるとすると前記バルブ３がリフトしている時間が短くなる。

また、前記タイミング変更手段で、前記バルブ３が変位するタイミングを変更することによって、前記バルブ３の変位行程長が変化する。たとえば、前記バルブ３が変位し始めるタイミングを早くすることによって前記バルブ３の変位行程長が小さくなり、前記バルブ３が変位し始めるタイミングを遅くすることによって前記バルブ３の変位行程長は大きくなる。逆に、前記バルブ３が変位し始めるタイミングを早くすることによって前記バルブ３の変位行程長は大きくなり、前記バルブが変位し始めるタイミングを遅くすることによって前記バルブの変位行程長は小さくなる場合（図１において回転カム７が時計まわりに回転している場合）もある。ただし、前記バルブ３がリフトし始めるタイミングを変更しても、回転カム７の回転速度が一定であるとすると、前記バルブ３がリフトしている時間（時間間隔）は一定である。

また、上述した各実施形態に係るカム装置は、さらに、前記変位行程長変更手段と前記タイミング変更手段とを制御可能な制御手段を有するカム装置の例である。なお、前記制御手段は、前記多気筒エンジンの各気筒毎に、前記バルブ３が変位するタイミングと前記バルブ３の変位行程長との間に一定の関係を持たせつつ前記バルブ３が変位するタイミングと前記バルブ３の変位行程長とを変更できるように、前記変位行程長変更手段と前記タイミング変更手段とを制御する手段である。

たとえば、前記バルブ３がリフトし始めるタイミングを一定にしておいて前記バルブ３の変位行程長を変更することができる。このように変更することで、前記バルブ３の変位行程長が長いときにはバルブ３が着座するタイミングが遅く、前記バルブ３の変位行程長が短くなるにしたがってバルブ３が着座するタイミングが早くなる。すなわち、前記バルブ３の変位行程長が短くなるにしたがってバルブ３が変位している時間が短くなる（図１２参照）。この場合、前記バルブ３の変位が最大になるタイミングは、前記バルブ３の変位行程長が長くなるにしたがって遅くなる。

または、前記バルブ３がリフトし始めるタイミングが、前記バルブ３の変位行程長が短くなるにしたがって僅かずつ遅くなるように、前記バルブ３の変位行程長を変更することができる。このように変更することで、図１２に示す場合とほぼ同様に、前記バルブ３の変位行程長が長いときにはバルブ３が着座するタイミングが遅く、前記バルブ３の変位行程長が短くなるにしたがってバルブ３が着座するタイミングが早くなる。すなわち、前記バルブ３の変位行程長が短くなるにしたがってバルブ３が変位している時間が短くなる（図１０参照）。この場合、前記バルブ３の変位が最大になるタイミングは、前記バルブ３の変位行程長が長くなるにしたがって遅くなる。

さらにまた、上述した各実施形態に係るカム装置を、回転カムによって多気筒エンジンのバルブを変位させるカム装置におけるバルブの変位行程長と変位のタイミングとの変更方法であって、前記回転カムが１回転する間であって前記バルブが着座しているとき（前記バルブが変位していないとき）に、前記バルブの変位行程長を、前記多気筒エンジンの各気筒毎に変更する変位行程長変更段階と、前記回転カムが１回転する間であって前記バルブが着座しているとき（前記バルブが変位していないとき）に、前記バルブが変位するタイミングを、前記多気筒エンジンの各気筒毎に変更するタイミング変更段階とを有するカム装置におけるバルブの変位行程長と変位のタイミングとの変更方法として把握してもよい。

本発明の第１の実施形態に係るカム装置の概略構成を示す図である。 回転カムのプロフィールについて説明する図である。 揺動カムのプロフィールについて説明する図である。 中間カムの揺動中心の位置を移動したときの、ロッカーアームの揺動について説明する図である。 中間カムの揺動中心の位置を移動したときの、ロッカーアームの揺動について説明する図である。 揺動カムの揺動中心の位置を移動したときの、バルブの変位について説明する図である。 揺動カムの揺動中心の位置を移動したときの、バルブの変位について説明する図である。 中間カム移動位置決め手段に使用されているアクチュエータの概略構成を示す図である。 揺動カム移動位置決め手段に使用されているアクチュエータの概略構成を示す図である。 中間カム移動位置決め手段と、揺動カム移動位置決め手段とを制御して、カム装置を稼動した場合について説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係るカム装置の概略構成を示す図である。 中間カム移動位置決め手段と、揺動カム移動位置決め手段とを制御して、カム装置を稼動した場合について説明する図である。 本発明の第３実施形態に係るカム装置の概略構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るカム装置に使用するトルクモータの概略構成を示す図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ カム装置
３ ハルブ
５ フレーム
７ 回転カム
９ 中間カム
１１ ロッカーアーム
１３ 揺動カム
１５ 中間カム移動位置決め手段
１７ 揺動カム移動位置決め手段
１８ 制動手段
４５、４７ アクチュエータ

Claims (13)

1. 回転カムによってエンジンの従動節を変位させるカム装置において、
   前記従動節の変位行程長を変更可能な変位行程長変更手段と；
   前記従動節が変位するタイミングを変更可能なタイミング変更手段と；
   を有し、前記変位行程長変更手段と前記タイミング変更手段とによって、前記エンジンの１サイクル毎に、前記従動節の変位行程長と前記従動節が変位するタイミングとを変更可能なように構成されていることを特徴とするカム装置。
2. 請求項１に記載のカム装置において、
   前記変位行程長変更手段と前記タイミング変更手段とによって、前記エンジンの各気筒毎に、前記従動節の変位行程長と前記従動節が変位するタイミングとを変更可能なように構成されていることを特徴とするカム装置。
3. 請求項２に記載のカム装置において、
   前記変位行程長変更手段と前記タイミング変更手段とを制御可能な制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記エンジンの各気筒毎に、前記従動節が変位するタイミングと前記従動節の変位行程長との間に一定の関係を持たせつつ前記従動節が変位するタイミングと前記従動節の変位行程長とを変更できるように、前記変位行程長変更手段と前記タイミング変更手段とを制御する手段であることを特徴とするカム装置。
4. 回転カムによってエンジンの従動節を変位させるカム装置における従動節の変位行程長と変位のタイミングとの変更方法において、
   前記回転カムが１回転する間であって前記従動節が着座しているときに、前記従動節の変位行程長を、前記エンジンの各気筒毎に変更する変位行程長変更段階と；
   前記回転カムが１回転する間であって前記従動節が着座しているときに、前記従動節が変位するタイミングを、前記エンジンの各気筒毎に変更するタイミング変更段階と；
   を有することを特徴とするカム装置における従動節の変位行程長と変位のタイミングとの変更方法。
5. 回転カムによって従動節が変位するカム装置において、
   フレームと；
   前記フレームに対して回転する前記回転カムによって揺動し、この揺動中心の位置が移動することによって前記従動節が変位するタイミングを変更可能な中間カムと；
   前記中間カムの揺動により前記フレームに対して揺動するロッカーアームと；
   前記ロッカーアームの揺動によって揺動し、この揺動をするときの揺動中心の位置が移動することによって前記従動節の変位行程長を変更可能な揺動カムと；
   前記中間カムの揺動中心の位置を移動位置決め可能な中間カム移動位置決め手段と；
   前記揺動カムの揺動中心の位置を移動位置決め可能な揺動カム移動位置決め手段と；
   を有することを特徴とするカム装置。
6. 請求項５に記載のカム装置において、
   前記従動節が変位しているときに前記揺動カムの揺動中心の位置を保持することが可能な制動手段を有することを特徴とするカム装置。
7. 請求項６に記載のカム装置において、
   前記制動手段は、前記揺動カムを用いて、前記揺動カムの揺動中心の位置を保持する手段であることを特徴とするカム装置。
8. 請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のカム装置において、
   前記中間カム移動位置決め手段は、第１のアクチュエータで駆動するようになっており、前記揺動カム移動位置決め手段は、前記第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータで駆動するようになっており、
   または、前記中間カム移動位置決め手段と前記揺動カム移動位置決め手段とは、１つのアクチュエータで駆動するようになっていることを特徴とするカム装置。
9. 請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のカム装置において、
   前記中間カム移動位置決め手段と前記揺動カム移動位置決め手段とは、１つのアクチュエータで駆動するようになっており、
   前記アクチュエータは、前記フレームに対して直線移動可能なキャリッジを備えたアクチュエータであり、
   前記キャリッジが移動することによって、前記揺動カムの揺動中心の位置が前記フレームに対して直線的に移動し、
   前記キャリッジが移動することによって、前記中間カムの揺動中心の位置が前記フレームに対して円弧状に移動するようになっていることを特徴とするカム装置。
10. 請求項９に記載のカム装置において、
    基端部側が前記キャリッジに一体的に固定され先端部側が前記揺動カムを揺動自在に支持している第１の連結部材と；
    前記回転カムの回転中心軸と同じ軸を回動中心にして中間部で前記フレームに回動自在に支持され、一端部側で前記中間カムを揺動自在に支持している中間カム支持部材と；
    基端部側で前記キャリッジに回動自在に支持され、先端部側で前記中間カム支持部材の他端部側と回動自在に係合している第２の連結部材と；
    を有し、前記従動節の変位行程長が小さくなるように前記キャリッジが移動すると、前記従動節が変位をし始めるタイミングが早くなるように、前記回転カムが回転し、前記第１の連結部材、前記第２の連結部材、前記中間カム支持部材が形成され結合されており、また、前記従動節の変位行程長が大きくなるように前記キャリッジが移動すると、前記従動節が変位をし始めるタイミングが遅くなるように、前記回転カムが回転し、前記第１の連結部材、前記第２の連結部材、前記中間カム支持部材が形成され結合されていることを特徴とするカム装置。
11. 請求項９に記載のカム装置において、
    基端部側が前記キャリッジに一体的に固定され先端部側が前記揺動カムを揺動自在に支持している第１の連結部材と；
    前記回転カムの回転中心軸と同じ軸を中心にして前記フレームに対し円弧状に移動自在に支持され、前記中間カムを揺動自在に支持している中間カム支持部材と；
    前記アクチュエータの本体部から突出している突出部に、中間部が揺動自在に支持されている中間部材と；
    基端部側が前記キャリッジに一体的に固定され、先端部側で前記中間部材の一端部側と回動自在に係合している第２の連結部材と；
    一端部側で前記中間部材の他端部側と回動自在に係合し、他端部側で前記中間カム支持部材と回動自在に係合している第３の連結部材と；
    を有し、前記従動節の変位行程長が小さくなるように前記キャリッジが移動すると、前記従動節が変位をし始めるタイミングが早くなるように、前記回転カムが回転し、前記第１の連結部材、前記第２の連結部材、前記第３の連結部材、前記中間部材、前記中間カム支持部材が形成され結合されており、また、前記従動節の変位行程長が大きくなるように前記キャリッジが移動すると、前記従動節が変位をし始めるタイミングが遅くなるように、前記回転カムが回転し、前記第１の連結部材、前記第２の連結部材、前記第３の連結部材、前記中間部材、前記中間カム支持部材が形成され結合されていることを特徴とするカム装置。
12. 請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のカム装置において、
    前記中間カム移動位置決め手段と前記揺動カム移動位置決め手段とは、１つのアクチュエータで駆動するようになっており、
    前記アクチュエータは、前記フレームに対して回動可能な回動子を備えたアクチュエータであり、
    前記回動子が回動することによって、前記揺動カムの揺動中心の位置は前記フレームに対して直線的に移動し、
    前記回動子が回動することによって、前記中間カムの揺動中心の位置が前記フレームに対して円弧状に移動するようになっていることを特徴とするカム装置。
13. 請求項５〜請求項１２のいずれか１項に記載のカム装置を、各気筒毎に設けてあることを特徴とする多気筒エンジン。

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