JP2012122436A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、内燃機関の可変動弁装置に関し、クランク軸の回転力を利用して駆動カム軸を回転駆動する構成を用いる場合において、バルブの開き時期または閉じ時期を一定（もしくは実質的に一定）としつつ、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更可能とすることを目的とする。
【解決手段】可変カム速度機構として、軌道面３６ａ１を有するガイド部材３６、駆動カム軸１２および従動カムロブ１８ａのそれぞれに連結され軌道面３６ａ１と接触する制御ローラ３２を有するリンク機構３５、および、ガイド部材３６を駆動するアクチュエータ４２等を備える。ガイド部材３６の上下位置調整時に駆動カム軸１２に対する前記従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度が等速時の値と等しくなる等回転角度タイミングと、吸気弁の開き時期または排気弁の閉じ時期とが一致するように設定する。
【選択図】図６

Description

この発明は、内燃機関の可変動弁装置に係り、特に、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更可能とする内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、バルブを駆動する従動カムロブが固定された駆動カム軸を電動モータによって回転駆動する構成を備える内燃機関の可変動弁装置が開示されている。この従来の可変動弁装置は、電動モータの回転速度を制御するモータ制御装置を備えている。このような構成によれば、モータ制御装置によって電動モータの回転速度を変化させることにより、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を増減することができる。

特開２００５−１８０２３８号公報 特開２００８−２７４９６２号公報

上述した特許文献１に記載の構成にように、電動モータを利用して駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を増減させる可変動弁装置では、バルブのリフト区間において従動カムロブの回転速度の制御を行うために、高応答なモータ制御が必要となる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、クランク軸の回転力を利用して駆動カム軸を回転駆動する構成を用いる場合において、バルブの開き時期または閉じ時期を一定（もしくは実質的に一定）としつつ、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更可能とする内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関の可変動弁装置であって、
クランク軸の回転力を利用して回転駆動される駆動カム軸と、
前記駆動カム軸と同心の従動カムロブと、
前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転角度を変更することによって、前記駆動カム軸が一回転する間に、前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転速度を増減させる可変カム速度機構と、
前記可変カム速度機構によって前記回転速度を増減させた際の前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転角度が、前記駆動カム軸が一回転する間じゅう当該回転角度が一定となる場合の値と等しくなる等回転角度タイミングと、前記従動カムロブにより駆動されるバルブの開き時期または閉じ時期とが一致するように設定されていることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記バルブは、吸気弁であり、
前記等回転角度タイミングと、前記吸気弁の開き時期とが一致するように設定されていることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記バルブは、排気弁であり、
前記等回転角度タイミングと、前記排気弁の閉じ時期とが一致するように設定されていることを特徴とする。

また、第４の発明は、第２の発明において、
内燃機関の運転領域が低回転高負荷領域である場合に、前記吸気弁のリフト開始区間において前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転速度が増加するように前記可変カム速度機構を制御する低回転高負荷時制御手段を更に備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第２または第４の発明において、
内燃機関の運転領域が低回転低負荷領域である場合に、前記吸気弁のリフト開始区間において前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転速度が減少するように前記可変カム速度機構を制御する低回転低負荷時制御手段を更に備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第２、第４または第５の発明において、
内燃機関の運転領域が高回転領域である場合に、前記吸気弁がリフト区間にある時に前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転速度が等しい状態が継続するように前記可変カム速度機構を制御する高回転時制御手段を更に備えることを特徴とする。

また、第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、
前記従動カムロブのプロファイルは、当該従動カムロブの全周にわたって負の曲率が生じないように設定されていることを特徴とする。

また、第８の発明は、第１乃至第７の発明の何れかにおいて、
前記従動カムロブは、前記駆動カム軸に回転自在に支持されており、
前記可変カム速度機構は、
前記駆動カム軸を覆うように形成された軌道面を有するガイド部材と、
前記駆動カム軸および前記従動カムロブのそれぞれに連結され、前記軌道面と接触する接触部材を有し、前記接触部材の位置変化に伴って前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの回転角度を変化させるリンク機構と、
前記駆動カム軸が一回転する間じゅう前記軌道面と前記接触部材との接触が維持されるようにする接触維持手段と、
前記ガイド部材を、前記駆動カム軸の軸線と直交する平面方向に移動させるアクチュエータと、
を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、上記等回転角度タイミングと、バルブの開き時期または閉じ時期とが一致するように設定することにより、上記可変カム速度機構によって上記回転速度の調整状態にかかわらす、バルブの開き時期または閉じ時期における上記回転角度を（ほぼ）一定に揃えることができる。このため、本発明によれば、クランク軸の回転力を利用して駆動カム軸を回転駆動する構成を用いる場合において、バルブの開き時期または閉じ時期を一定（もしくは実質的に一定）としつつ、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更することが可能となる。

第２の発明によれば、クランク軸の回転に対する駆動カム軸の回転位相を変更可能とする可変バルブタイミング機構を用いる必要なしに、吸気弁の開き時期を一定（もしくは実質的に）としつつ作用角を変更すること（すなわち、位相連成）が可能となる。これにより、可変バルブタイミング機構の故障に伴うバルブとピストンとの干渉（いわゆる、バルブスタンプ）が発生しないようにすることができる。

第３の発明によれば、上記可変バルブタイミング機構を用いる必要なしに、排気弁の閉じ時期を一定（もしくは実質的に）としつつ作用角を変更すること（すなわち、位相連成）が可能となる。これにより、可変バルブタイミング機構の故障に伴うバルブスタンプが発生しないようにすることができる。

第４の発明によれば、開き側において吸気弁の速度が高くなるので、吸気弁の閉じ時期が早くなり、吸気下死点に近づくので十分な空気量を素早く燃焼室内に供給できるようになる。これにより、低中速トルクを向上させることができる。

第５の発明によれば、吸気弁がゆっくりと開くようになるので、吸気弁の閉じ時期が遅くなり、一度吸った空気を戻すことで少ない空気量で運転する、いわゆるアトキンソンサイクルとなる。また、吸気が絞られることによって吸気流速が上昇し、燃焼を改善することができる。

第６の発明によれば、高回転時において高出力要求を満足するように従動カムロブの基本となるプロファイルを設定しつつ、低回転時には従動カムロブの回転速度の増減を利用することにより、吸気弁の運動性等の問題なしに、低回転側における内燃機関の各要求を満足する吸気弁の開弁特性を得られるようにすることができる。

上記第１乃至第６の発明に係る内燃機関の可変動弁装置によれば、従動カムロブのプロファイルとして全周にわたって負の曲率が生じない凸形状を用いながら、内燃機関の各運転条件における要求に応じて従動カムロブの回転速度を調整することによって、バルブのリフト開始区間やリフト終了区間における加速度を調整することが可能となる。そして、第７の発明のように、全周にわたって負の曲率が生じないように設定された従動カムロブのプロファイルを用いるようにすることで、従動カムロブの研削用の砥石のサイズを凹形状に合わせて小さくする必要がないので、従動カムロブの加工性を向上させることができる。

第８の発明によれば、アクチュエータによってガイド部材を駆動カム軸の軸線と直交する平面方向に移動させることにより、軌道面の位置が変化し、リンク機構の接触部材の位置変化が生ずる。それに伴い、駆動カム軸に対する従動カムロブの相対的な回転角度が変化する。その結果、ガイド部材の軌道面の制御位置に応じて、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度が変化することになる。本発明によれば、このような構成を使用する可変動弁装置において、バルブの開き時期または閉じ時期を一定（もしくは実質的に一定）としつつ、駆動カム軸が一回転する間の従動カムロブの回転速度を変更することが可能となる。

本発明の実施の形態１における可変動弁装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す可変動弁装置が備える駆動カム軸周りの構成を説明するための図である。 可変動弁装置を、図１に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図１における矢視Ｂ方向から可変動弁装置を見た斜視図である。 図１に示すアクチュエータの具体的な構成を説明するための図である。 ガイド部材の変位に伴う可変動弁装置の動作を説明するための模式図である。 ガイド部材の変位に伴う、吸気弁の作用角の変化、および基準状態時の値に対する駆動カム軸と従動カムロブとの回転角度θの差（変化）を表した図である。 ガイド部材の変位に伴う、排気弁の作用角の変化、および基準状態時の値に対する駆動カム軸と従動カムロブとの回転角度θの差（変化）を表した図である。 本発明の可変動弁装置が適用された内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 内燃機関の運転領域と吸気可変動弁装置による吸気弁の開弁特性の設定との関係を表した図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３における可変動弁装置の構成を示す斜視図である。 図１２に示す＃４気筒用カムピース側から＃４気筒用ドライブディスクを見た図である。

実施の形態１．
［可変動弁装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１における可変動弁装置１０の全体構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す可変動弁装置１０が備える駆動カム軸１２周りの構成を説明するための図である。

本実施形態の可変動弁装置１０は、内燃機関に搭載され、吸気弁または排気弁を駆動する装置として機能するものである。ここでは、可変動弁装置１０は、一例として、４つの気筒（＃１〜＃４）を有する直列４気筒型の内燃機関に適用されているものとする。

図１、２に示すように、可変動弁装置１０は、駆動カム軸１２を備えている。駆動カム軸１２は、タイミングプーリー１４およびタイミングチェーン等（図示省略）を介してクランク軸（図示省略）と連結され、クランクシャフトの１／２の速度で回転するように構成されている。図２に示すように、駆動カム軸１２とタイミングプーリー１４との間には、クランク軸の回転に対する駆動カム軸１２の回転位相を変更可能とする可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構１６が介在している。

図２に示すように、駆動カム軸１２には、気筒毎にカムピース１８が取り付けられている。カムピース１８は、駆動カム軸１２と同心であって当該駆動カム軸１２によって回転自在に支持されている。カムピース１８には、図示省略する吸気弁または排気弁（以下、単に「バルブ」と称することがある）を駆動するための従動カムロブ１８ａが２つ形成されている。従動カムロブ１８ａは、駆動カム軸１２と同軸の円弧状のベース円部１８ａ１と、当該ベース円の一部を半径方向外側に向かって膨らませるように形成されたノーズ部１８ａ２とを備えている。より具体的には、従動カムロブ１８ａのプロファイル（図３、４等参照）は、全周にわたって負の曲率が生じないように、つまり径方向外側に向かって凸曲面を描くように設定されている

また、駆動カム軸１２には、気筒毎に、駆動カム軸１２の径方向外側に突出した駆動アーム部２０ａを有する駆動アーム２０が取り付けられている。駆動アーム２０は、所定の固定部材（図示省略）を用いて駆動カム軸１２に一体的に固定されている。更に、カムピース１８には、同一気筒のための駆動アーム２０に近い方の従動カムロブ１８ａの近傍に、駆動カム軸１２の径方向外側に突出した従動アーム部１８ｂが一体的に形成されている。

図３および図４を新たに加えて説明を継続する。
図３は、可変動弁装置１０を、図１に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。図４は、図１における矢視Ｂ方向から可変動弁装置１０を見た斜視図である。尚、図３においては、リンクプレート３４の一部の図示を省略しており、図４においては、ガイド部材３６の図示を省略している。

図３、４に示すように、駆動アーム部２０ａには、カム軸側回転軸２２を介して、駆動リンク２４の一端が回転自在に連結されている。また、従動アーム部１８ｂには、カムロブ側回転軸２６を介して、従動リンク２８の一端が回転自在に連結されている。以下、カム軸側回転軸２２の中心点を、「カム軸側回転支点」と称し、カムロブ側回転軸２６の中心点を、「カムロブ側回転支点」と称する場合がある。

駆動リンク２４の他端と従動リンク２８の他端とは、制御ローラ側回転軸３０を介して、連結されている。制御ローラ側回転軸３０上における駆動リンク２４と従動リンク２８との間の部位には、制御ローラ３２とリンクプレート３４とが介在している。以下、駆動リンク２４と従動リンク２８との連結部である制御ローラ側回転軸３０の中心点を、「制御回転支点」と称することがある。

このように、本実施形態の可変動弁装置１０は、駆動カム軸１２の軸中心を共通の回転中心とする駆動アーム部２０ａおよび従動アーム部１８ｂと、駆動リンク２４と従動リンク２８とによって、図３に示すようにパンタグラフ状（菱形状）に連結された四節リンクであるリンク機構３５を備えている。また、図３に示すように、本実施形態では、従動リンク２８は、駆動リンク２４との間に制御ローラ３２を介在させた状態で当該駆動リンク２４よりも駆動カム軸１２の回転方向前方側に配置されている。

リンクプレート３４は、図４に示すように、環状に形成された２つのプレート部が同心となるように折り曲げられることにより成形されている。そして、リンクプレート３４は、その内部に駆動カム軸１２が貫通され、かつ、制御ローラ３２を外側から挟み込むようにした状態で、制御ローラ側回転軸３０上に配置されている。

リンクプレート３４の外周側には、図３に示すように、駆動カム軸１２が内部を貫通するリンクプレート３４を更に覆うように、ガイド部材３６の軌道面３６ａ１が配置されている。本実施形態の軌道面３６ａ１は、より具体的には円周面によって構成されている。また、上記制御ローラ３２は、駆動カム軸１２の回転と連動して軌道面３６ａ１上を転動できるように、軌道面３６ａ１と接する位置で制御ローラ側回転軸３０によって回転自在に支持されている。

更に、図３に示すように、リンクプレート３４には、制御ローラ３２以外にも、軌道面３６ａ１と接する位置に、２つの保持ローラ３８が保持用回転軸４０を介して回転自在に取り付けられている。より具体的には、制御ローラ３２に加えて２つの保持ローラ３８を含めた３つのローラ３２、３８間の配置が駆動カム軸１２を中心として等角度間隔となるように、これらの３つのローラ３２、３８がリンクプレート３４に取り付けられている。このような構成によれば、駆動カム軸１２の回転に伴い、制御ローラ３２および２つの保持ローラ３８が軌道面３６ａ１上を転動しながら、リンクプレート３４が軌道面３６ａ１の内側で回転することになる。つまり、リンクプレート３４は、制御ローラ３２および保持ローラ３８を介して、軌道面３６ａ１によって駆動カム軸１２の径方向の位置が規定されることになり、また、リンクプレート３４に取り付けられた制御ローラ３２の軌道面３６ａ１に対する位置が規定されることになる。このため、制御ローラ３２は、駆動カム軸１２の回転に伴い、軌道面３６ａ１に常に接した状態で当該軌道面３６ａ１上を転動するようになる。そして、制御ローラ３２の位置が規定された結果、駆動リンク２４および従動リンク２８を介して、駆動カム軸１２の回転角度に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θ（ここでは、図３中において、駆動カム軸１２の中心点とカム軸側回転支点とを結ぶ線と、駆動カム軸１２の中心点とカムロブ側回転支点とを結ぶ線とのなす角度として規定）も特定されることになる。

ガイド部材３６は、図１に示すように、気筒毎に、上記軌道面３６ａ１を有する環状部３６ａを備えている。各気筒の環状部３６ａは、架橋部３６ｂを介して橋渡しされることによって一体的に連結されている。尚、ガイド部材３６は、図３における上下方向（すなわち、気筒の上下方向）への移動自在な態様であって、図３における左右方向および駆動カム軸１２の軸方向への移動が拘束される態様で、所定の支持部材（図示省略）を介してシリンダヘッドもしくはカムキャリアによって支持されている。

図５は、図１に示すアクチュエータ４２の具体的な構成を説明するための図である。より具体的には、図５（Ａ）は、アクチュエータ４２を、図１における矢視Ｃの方向から見た図であり、図５（Ｂ）および（Ｃ）は、アクチュエータ４２を、図５（Ａ）における矢視Ｄの方向から見た図である。尚、図１、図５（Ｂ）および（Ｃ）では、モータ４４およびウォームギヤ４６の図示を省略している。

本実施形態の可変動弁装置１０は、上記ガイド部材３６を、図３中に示す移動方向（本実施形態では、内燃機関の気筒の軸線方向と一致しているものとする）に所定の移動範囲内で駆動するためのアクチュエータ４２を備えている。より具体的には、アクチュエータ４２は、駆動カム軸１２の軸方向から見て、円周面である軌道面３６ａ１の中心点と駆動カム軸１２の中心点とが一致した状態を基準状態として、軌道面３６ａ１の中心点が駆動カム軸１２の軸線の法線方向かつ気筒の軸線方向に沿って移動するように（すなわち、図３における上下方向に）ガイド部材３６を移動させるものである。

アクチュエータ４２は、図５（Ａ）に示すように、モータ４４と、当該モータ４４の出力軸に固定されたウォームギヤ４６と、当該ウォームギヤ４６と噛み合わされたウォームホイール４８とを備えている。そして、図５（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、ウォームホイール４８には、当該ウォームホイール４８と同心の駆動軸５０が固定されている。駆動軸５０には、ガイド部材３６の並行する２つの架橋部３６ｂに対応して、２つのカム５２が固定されている。尚、モータ４４は、図示省略するＥＣＵ（Electronic Control Unit）の指令に基づいて駆動される。

図５（Ｂ）は、駆動軸５０に対してガイド部材３６の架橋部３６ｂが最も離れるようにカム５２がモータ４４により回転駆動された状態を示している。この状態では、ガイド部材３６が上記移動範囲内において、図３における上方向（すなわち、内燃機関の気筒の上方向）に最も変位することになる。一方、図５（Ｃ）は、駆動軸５０に対してガイド部材３６の架橋部３６ｂが最も近づくようにカム５２がモータ４４により回転駆動された状態を示している。この状態では、ガイド部材３６が上記移動範囲内において、図３における下方向（すなわち、内燃機関の気筒の下方向）に最も変位することになる。

上記の構成を有するアクチュエータ４２によれば、モータ４４によってカム５２の回転角度を制御することにより、ガイド部材３６の位置を上記移動範囲内において任意の位置に調整することができる。

また、図３に示す状態は、アクチュエータ４２によって軌道面３６ａ１が図３の上方向に移動させられたことによって、軌道面３６ａ１の中心点が駆動カム軸１２の中心点よりも図３の上方向に変位した状態を示している。この状態では、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の下半分側に位置している時に、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心（上記制御回転支点）との距離が上記基準状態の時よりも狭められることになる。以下、上記基準状態時よりも上記距離が狭められている軌道面３６ａ１の区間（図３の場合には下半分側の区間）のことを、単に「狭小区間」と称することがある。

図３に示すように上記距離が狭められると、上記基準状態時に比べて、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θが拡大することになる。駆動カム軸１２の回転方向は、図３における反時計回りである。従って、上記狭小区間において上記回転角度θが拡大すると、上記基準状態時と比べ、従動カムロブ１８ａの回転位置が駆動カム軸１２に対して駆動カム軸１２の回転方向の前方側に進められることになる。以下、上記基準状態時よりも上記回転角度θが拡大することにより、このような作用の生ずる上記狭小区間のことを、適宜「増速区間」と称する場合もある。

一方、図３に示すガイド部材３６の制御位置において駆動カム軸１２の回転に伴って制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の上半分側に位置した場合には、上記とは逆に、上記距離が上記基準状態時と比べて広げられることになる。以下、上記距離が広げられている軌道面３６ａ１の区間（図３の場合には上半分側の区間）のことを、単に「広大区間」と称することがある。この広大区間においては、上記回転角度θが上記基準状態時と比べて減少することになる。その結果、上記広大区間において上記回転角度θが縮小すると、上記基準状態時と比べ、従動カムロブ１８ａの回転位置が駆動カム軸１２に対して駆動カム軸１２の回転方向の後方側に遅らされることになる。以下、上記基準状態時よりも上記回転角度θが減少することにより、このような作用の生ずる上記広大区間のことを、適宜「減速区間」と称する場合もある。

また、図３に示すガイド部材３６の制御状態において、図３中における駆動カム軸１２の中心点を通る水平線と軌道面３６ａ１とが交わる点付近を制御ローラ３２が通過する際に、駆動カム軸１２の中心点と制御ローラ３２の中心点との距離が上記基準状態時の値と等しくなり、これにより、上記回転角度θが上記基準状態時の値と等しくなるタイミングが存在する。以下、このようなタイミングのことを、「等回転角度タイミング」と称するものとする。

本実施形態では、アクチュエータ４２によってガイド部材３６を図３における上方向に移動させた時に、上記狭小区間（増速区間）が従動カムロブ１８ａのリフト区間（従動カムロブ１８ａにより駆動されるバルブがリフトする区間）と重なるように、駆動カム軸１２の回転方向、および、軌道面３６ａ１に対する制御ローラ３２の位置が設定されている。

更に、本実施形態では、吸気弁に対して適用されている可変動弁装置１０については、次のような設定を有している。すなわち、アクチュエータ４２によってガイド部材３６を上記移動範囲内において図３における上方向に移動させた場合に上記広大区間（減速区間）から上記狭小区間（増速区間）に切り換わる方の等回転角度タイミングと、吸気弁の開き時期ＩＶＯとが（ほぼ）一致するように、軌道面３６ａ１に対する制御ローラ３２の位置が設定されている。

また、本実施形態では、排気弁に対して適用されている可変動弁装置１０については、次のような設定を有している。すなわち、アクチュエータ４２によってガイド部材３６を上記移動範囲内において図３における上方向に移動させた場合に上記狭小区間（増速区間）から上記広大区間（減速区間）に切り換わる方の等回転角度タイミングと、排気弁の閉じ時期ＥＶＣとが（ほぼ）一致するように、軌道面３６ａ１に対する制御ローラ３２の位置が設定されている。

尚、厳密には、後述する図６に示すように、上記等回転角度タイミングが到来する時の軌道面３６ａ１上の制御ローラ３２の位置は、ガイド部材３６の制御位置に応じて変化する。従って、上記等回転角度タイミングと吸気弁の開き時期ＩＶＯまたは排気弁の閉じ時期ＥＶＣとの上記設定には、より具体的には、上記移動範囲内におけるガイド部材３６の任意の制御位置における等回転角度タイミングを用いるようにすればよい。

［可変動弁装置の動作］
次に、図６乃至図８を参照して、本実施形態の可変動弁装置１０の動作について説明する。
図６は、ガイド部材３６の変位に伴う可変動弁装置１０の動作を説明するための模式図である。尚、図６の各図は、上記図３とは逆方向から見て、可変動弁装置１０の主たる構成を模式的に表した図である。また、図７は、ガイド部材３６の変位に伴う、吸気弁の作用角の変化、および上記基準状態時の値に対する駆動カム軸１２と従動カムロブ１８ａとの回転角度θの差（変化）を表した図である。同様に、図８は、ガイド部材３６の変位に伴う、排気弁の作用角の変化、および上記基準状態時の値に対する駆動カム軸１２と従動カムロブ１８ａとの回転角度θの差（変化）を表した図である。

図６中に示す駆動カム軸１２の回転方向に駆動カム軸１２が回転すると、駆動カム軸１２の回転力が、駆動カム軸１２に一体的に固定された駆動アーム部２０ａを介して、駆動リンク２４に伝達される。駆動リンク２４に伝達された駆動カム軸１２の回転力は、制御ローラ側回転軸３０および従動リンク２８を介して、従動アーム部１８ｂと一体的に形成された従動カムロブ１８ａに伝達される。このように、駆動カム軸１２の回転力は、リンク機構３５を介して従動カムロブ１８ａに伝達されることになる。

その結果、駆動カム軸１２の回転と同期して、リンク機構３５の各要素および従動カムロブ１８ａが駆動カム軸１２と同一方向に回転することになる。この際、既述したように、制御ローラ３２は、軌道面３６ａ１に常に接した状態で当該軌道面３６ａ１上を転動することになる。

図６（Ｂ）に示す状態は、駆動カム軸１２の中心点と軌道面３６ａ１の中心点とが一致している状態（上記基準状態）であり、また、本実施形態の軌道面３６ａ１は、円周面である。このため、駆動カム軸１２の回転に伴って制御ローラ３２が軌道面３６ａ１上を一回転する間に、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心との距離に変化はなく、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転角度θに変化はない。従って、図６（Ｂ）に示す基準状態時には、従動カムロブ１８ａは、駆動カム軸１２と等速で一回転することになる。

次に、図６（Ａ）に示す状態は、図６（Ｂ）に示す基準状態時と比べて、軌道面３６ａ１が図６における上方向（気筒の上方向）に上記移動範囲内で最も移動した状態を示している。この状態では、軌道面３６ａ１の下半分側の区間が、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心（上記制御回転支点）との距離が上記基準状態の時よりも狭められた狭小区間となる。この狭小区間を通過する際の制御ローラ３２は、図６（Ａ）における右側の等回転角度タイミングから軌道面３６ａ１の真下位置に向かうにつれ、図７（Ｂ）に示すように、上記基準状態時の値に対する回転角度θの差がプラス側で大きくなっていく。このため、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転速度が増加していく。そして、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置から図６（Ａ）における左側の等回転角度タイミングに向かうにつれ、図７（Ｂ）に示すように、上記基準状態時の値に対する回転角度θの差がゼロに向けて徐々に減少していく。つまり、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転速度が減少していく。そして、制御ローラ３２が左側の等回転角度タイミングに到達した時点で、上記基準状態時との上記回転角度θの差がなくなり、従動カムロブ１８ａの回転速度も上記基準状態時の値と等しくなる。尚、制御ローラ３２が図６（Ａ）における左側の等回転角度タイミングを通過して軌道面３６ａ１の上半分側の区間に移動した後には、上記回転角度θが基準状態時の値よりも小さくなるので、上記基準状態時に対する回転角度θの差がマイナスに転じることになる。

一方、図６（Ｃ）に示す状態は、図６（Ｂ）に示す基準状態時と比べて、軌道面３６ａ１が図６における下方向（気筒の下方向）に上記移動範囲内で最も移動した状態を示している。この状態では、軌道面３６ａ１の下半分側の区間が、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心（上記制御回転支点）との距離が上記基準状態の時よりも広げられた広大区間となる。この広大区間を通過する際の制御ローラ３２は、図６（Ｃ）における右側の等回転角度タイミングから軌道面３６ａ１の真下位置に向かうにつれ、図７（Ｂ）に示すように、上記基準状態時の値に対する回転角度θの差がマイナス側で大きくなっていく。このため、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転速度が減少していく。そして、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置から図６（Ｃ）における左側の等回転角度タイミングに向かうにつれ、図７（Ｂ）に示すように、上記基準状態時の値に対する回転角度θの差がゼロに向けて徐々に減少していく。つまり、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転速度が増加していく。そして、制御ローラ３２が左側の等回転角度タイミングに到達した時点で、上記基準状態時との上記回転角度θの差がなくなり、従動カムロブ１８ａの回転速度も上記基準状態時の値と等しくなる。尚、制御ローラ３２が図６（Ｃ）における左側の等回転角度タイミングを通過して軌道面３６ａ１の上半分側の区間に移動した後には、上記回転角度θが上記基準状態時の値よりも大きくなるので、上記基準状態時に対する回転角度θの差がプラスに転じることになる。このように、上記基準状態に対する軌道面３６ａ１の駆動方向が逆になると、狭小区間（増速区間）と広大区間（減速区間）との関係が上下逆となる。

（吸気弁のリフトについて）
図７（Ａ）は、可変動弁装置１０が適用されるバルブが吸気弁である場合のものである。既述したように、本実施形態では、図６（Ａ）に示すように軌道面３６ａ１が上方向に移動した時の狭小区間（増速区間）が、従動カムロブ１８ａのリフト区間と重なるように設定されている。そして、図６に示すように、アクチュエータ４２によってガイド部材３６を上記移動範囲内において上方向に移動させた場合に上記広大区間（減速区間）から上記狭小区間（増速区間）に切り換わる方（右側）の等回転角度タイミングと、吸気弁の開き時期ＩＶＯとが（ほぼ）一致するように、軌道面３６ａ１に対する制御ローラ３２の位置が設定されている。

このため、本実施形態における吸気弁用の可変動弁装置１０によれば、軌道面３６ａ１が図６（Ａ）に示すように上方向に移動した場合には、吸気弁の開き側のリフト区間では、駆動カム軸１２に対して前方に進みながら従動カムロブ１８ａが回転することになる。このため、駆動カム軸１２に対する相対的な従動カムロブ１８ａの回転速度が図６（Ｂ）に示す基準状態時（等速時）と比べて増加することになる。このため、この場合には、図７（Ａ）中に「増速時リフト」と付して示すように、上記基準状態時の「等速時リフト」と比べて、吸気弁のリフト量が最大リフト量に早く到達するようになる。また、この場合には、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置を通過した後（吸気弁の開弁後にカム角度で９０°、クランク角度で１８０°ＣＡを経過した後）は、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転速度が減少し始める。従って、作用角が１８０°ＣＡを越える一般的な設定の吸気弁の場合には、吸気弁の閉じ時期付近では、「等速時リフト」と比べて、吸気弁の加速度（負の値）が小さくなる。しかしながら、吸気弁の開弁後に制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置に到達するまでの区間において、従動カムロブ１８ａの回転速度が高められているため、吸気弁の閉じ時期についても「等速時リフト」時と比べて早くなる。これにより、吸気弁の作用角を等速時リフトと比べて小さくすることができる。

また、本実施形態における吸気弁用の可変動弁装置１０によれば、軌道面３６ａ１が図６（Ｃ）に示すように下方向に移動した場合には、吸気弁の開き側のリフト区間では、駆動カム軸１２に対して後方に遅れながら従動カムロブ１８ａが回転することになる。このため、駆動カム軸１２に対する相対的な従動カムロブ１８ａの回転速度が図６（Ｂ）に示す基準状態時（等速時）と比べて減少することになる。このため、この場合には、図７（Ａ）中に「減速時リフト」と付して示すように、上記基準状態時の「等速時リフト」と比べて、吸気弁のリフト量が最大リフト量に到達するタイミングが遅くなる。また、上記「増速時リフト」に対して上述したものとは逆の理由により、吸気弁の閉じ時期についても「等速時リフト」時と比べて遅くなる。これにより、吸気弁の作用角を等速時リフトと比べて大きくすることができる。

また、本実施形態における吸気弁用の可変動弁装置１０では、上記のように、図６における右側の等回転角度タイミングと、吸気弁の開き時期ＩＶＯとが一致するように、軌道面３６ａ１に対する制御ローラ３２の位置が設定されている。このような設定によれば、アクチュエータ４２により制御される軌道面３６ａ１の位置にかかわらず、吸気弁の開き時期における従動カムロブ１８ａの上記回転角度θを（ほぼ）一定に揃えることができる。これにより、図７（Ａ）に示すように、吸気弁の開き時期を一定（もしくは実質的に一定）としつつ作用角を変更すること（すなわち、位相連成）が可能となる。

（排気弁のリフトについて）
図８（Ａ）は、可変動弁装置１０が適用されるバルブが排気弁である場合のものである。既述したように、本実施形態では、図６（Ａ）に示すように軌道面３６ａ１が上方向に移動した時の狭小区間（増速区間）が、従動カムロブ１８ａのリフト区間と重なるように設定されている。そして、図６に示すように、アクチュエータ４２によってガイド部材３６を上記移動範囲内において上方向に移動させた場合に上記狭小区間（増速区間）から上記広大区間（減速区間）に切り換わる方（左側）の等回転角度タイミングと、排気弁の閉じ時期ＥＶＣとが（ほぼ）一致するように、軌道面３６ａ１に対する制御ローラ３２の位置が設定されている。このような設定によれば、作用角が１８０°ＣＡを越える一般的な設定の排気弁の場合には、図６における右側の等回転角度タイミングと軌道面３６ａ１の真下位置との間に制御ローラ３２が位置しているタイミングで排気弁が開かれるようになる。

上記設定を有する本実施形態における排気弁用の可変動弁装置１０によれば、軌道面３６ａ１が図６（Ａ）に示すように上方向に移動した場合には、排気弁の開弁時の上記回転角度θが図６（Ｂ）に示す基準状態時（等速時）と比べて大きくなる。このため、図８（Ａ）に示すように、「等速時リフト」と比べて排気弁の開き時期が早くなる。また、排気弁の開弁当初において制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置に達するまでの間は、駆動カム軸１２に対して前方に進みながら従動カムロブ１８ａが回転することになる。このため、駆動カム軸１２に対する相対的な従動カムロブ１８ａの回転速度が図６（Ｂ）に示す基準状態時（等速時）と比べて増加することになる。このため、この場合には、図８（Ａ）中に「増速時リフト」と付して示すように、上記基準状態時の「等速時リフト」と比べて、排気弁のリフト量が最大リフト量に早く到達するようになる。また、この場合には、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置を通過した後は、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転速度が減少し始める。従って、この場合には、最大リフト量に達した後には、「等速時リフト」と比べてより長いクランク角期間を利用して、「等速時リフト」時とほぼ同じ閉じ時期ＥＶＣに到達することになる。このように、この場合には、開き時期が「等速時リフト」と比べて早いため、排気弁の作用角を等速時リフトと比べて大きくすることができる。

また、本実施形態における吸気弁用の可変動弁装置１０によれば、軌道面３６ａ１が図６（Ｃ）に示すように下方向に移動した場合には、排気弁の開弁時の上記回転角度θが図６（Ｂ）に示す基準状態時（等速時）と比べて小さくなる。このため、図８（Ａ）に示すように、「等速時リフト」と比べて排気弁の開き時期が遅くなる。また、排気弁の開弁当初において制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置に達するまでの間は、駆動カム軸１２に対して後方に遅れながら従動カムロブ１８ａが回転することになる。このため、駆動カム軸１２に対する相対的な従動カムロブ１８ａの回転速度が上記基準状態時（等速時）と比べて減少することになる。このため、この場合には、図８（Ａ）中に「減速時リフト」と付して示すように、上記基準状態時の「等速時リフト」と比べて、排気弁のリフト量が最大リフト量に到達するのが遅くなる。また、この場合には、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置を通過した後は、駆動カム軸１２に対する従動カムロブ１８ａの相対的な回転速度が増加し始める。従って、この場合には、最大リフト量に達した後には、「等速時リフト」と比べてより短いクランク角期間を利用して、「等速時リフト」時とほぼ同じ閉じ時期ＥＶＣに到達することになる。このように、この場合には、開き時期が「等速時リフト」と比べて遅いため、排気弁の作用角を等速時リフトと比べて小さくすることができる。

また、本実施形態における排気弁用の可変動弁装置１０では、上記のように、図６における左側の等回転角度タイミングと、排気弁の閉じ時期ＥＶＣとが一致するように、軌道面３６ａ１に対する制御ローラ３２の位置が設定されている。このような設定によれば、アクチュエータ４２により制御される軌道面３６ａ１の位置にかかわらず、排気弁の閉じ時期における従動カムロブ１８ａの上記回転角度θを（ほぼ）一定に揃えることができる。これにより、図８（Ａ）に示すように、排気弁の閉じ時期を一定（もしくは実質的に一定）としつつ作用角を変更すること（すなわち、位相連成）が可能となる。

（まとめ）
以上のように、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、上記基準状態時を基準として軌道面３６ａ１を気筒の軸線方向に沿って上下に移動させることにより、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心との距離が変化し、駆動カム軸１２と従動カムロブ１８ａとの回転角度θが変化する。言い換えれば、このように調整される軌道面３６ａ１の上下位置に応じて、軌道面３６ａ１に沿って転動することによって駆動カム軸１２の周りを公転することになる制御ローラ３２の公転中心が変更される。また、軌道面３６ａ１の移動量が大きいほど、上記回転角度θの変化量が大きくなる。その結果、軌道面３６ａ１の制御位置（調整量）に応じて、駆動カム軸１２が一回転する間の従動カムロブ１８ａの回転速度を、上記基準状態時を基準として連続的に増減することができる。これにより、軌道面３６ａ１の制御位置に応じて、バルブ（吸気弁または排気弁）の作用角を連続的に可変することができるようになる。そのうえで、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、クランク軸の回転力を利用して駆動カム軸１２を回転駆動する構成を用いる場合において、バルブの開き時期または閉じ時期を一定としつつ、駆動カム軸１２が一回転する間の従動カムロブ１８ａの回転速度を変更可能とすることができる。

また、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、可変バルブタイミング機構１６によって吸気弁の開き時期または排気弁の閉じ時期の調整を行う必要なしに、上述した位相連成を行うことが可能となる。これにより、可変バルブタイミング機構１６の故障に伴うバルブとピストンとの干渉（いわゆる、バルブスタンプ）が発生しないようにすることができる。

また、本実施形態では、従動カムロブ１８ａのプロファイルは、全周にわたって負の曲率が生じないように、つまり径方向外側に向かって凸曲面を描くように設定されている。従来、低中速時の内燃機関の性能を満足させつつ、高回転時にバルブのリフト開始区間やリフト終了区間での加速度が過大とならないようにするために、バルブのリフト開始区間やリフト終了区間に対応する部位のカムロブのプロファイルを、負の曲率（凹形状）で形成することが行われていた。これに対し、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、従動カムロブ１８ａのプロファイルとして全周にわたって負の曲率が生じない凸形状を用いながら、内燃機関の各運転条件における要求に応じて従動カムロブ１８ａの回転速度を調整することによって、バルブのリフト開始区間やリフト終了区間における加速度を調整することが可能となる。このため、従動カムロブ１８ａの研削用の砥石のサイズを凹形状に合わせて小さくする必要がないので、従動カムロブ１８ａの加工性を向上させることができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、従動リンク２８が駆動リンク２４との間に制御ローラ３２を介在させた状態で当該駆動リンク２４よりも駆動カム軸１２の回転方向前方側に配置されており、かつ、図６（Ａ）に示すように軌道面３６ａ１が上方向に移動した時の狭小区間（増速区間）が、従動カムロブ１８ａのリフト区間と重なるように設定されている。これにより、軌道面３６ａ１が上方向に移動した場合に、バルブの作用角を等速時と比べて小さくすることができ、逆に、軌道面３６ａ１が下方向に移動した場合に、バルブの作用角を等速時と比べて大きくすることができる。しかしながら、本発明は、このような構成に限定されるものではない。すなわち、例えば、図６（Ａ）に示すように軌道面３６ａ１が上方向に移動した時の狭小区間（増速区間）が、従動カムロブ１８ａのリフト区間と重なるように設定されているものにおいて、従動リンク２８が、駆動リンク２４との間に制御ローラ３２を介在させた状態で当該駆動リンク２４よりも駆動カム軸１２の回転方向後方側に配置されているものであってもよい。このような構成によれば、軌道面３６ａ１が図６（Ａ）に示すように上方向に移動した場合に、駆動カム軸１２に対して遅れながら従動カムロブ１８ａが回転することになるので、バルブの作用角を等速時と比べて大きくすることができ、逆に、軌道面３６ａ１が下方向に移動した場合に、バルブの作用角を等速時に比べて小さくすることができるようになる。

また、上述した実施の形態１においては、２つの従動カムロブ１８ａを一体的に有するカムピース１８を気筒毎に駆動カム軸１２に回転自在な態様で備えるようにしている。しかしながら、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、各気筒の個々の従動カムロブが個別に駆動カム軸に回転自在に支持されているものであってもよい。そして、個々の従動カムロブ毎に、例えば、リンク機構３５のようなリンク機構、軌道面３６ａ１のような軌道面を有するガイド部材、およびアクチュエータ４２のようなアクチュエータを備えるものであってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、軌道面３６ａ１をそれぞれ有する各気筒用の環状部３６ａを架橋部３６ｂによって橋渡して一体的に形成されたガイド部材３６を備えるようにしている。しかしながら、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、気筒毎に、軌道面３６ａ１のような軌道面を有するガイド部材、およびアクチュエータ４２のようなアクチュエータを備えるものであってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、駆動カム軸１２の軸中心を共通の回転中心とする駆動アーム部２０ａおよび従動アーム部１８ｂと、駆動リンク２４と従動リンク２８とによって、パンタグラフ状（菱形状）に連結された（言い換えれば、上記回転角度θが９０°未満の鋭角側で使用される）四節リンクであるリンク機構３５を備えている。しかしながら、本発明におけるリンク機構は、このような構成のものに限定されるものではなく、例えば、上記回転角度θが９０°よりも大きな鈍角側で使用される四節リンクとなるものであってもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、リンク機構３５（駆動アーム部２０ａ、従動アーム部１８ｂ、駆動リンク２４、従動リンク２８および制御ローラ３２を含む）、リンクプレート３４、軌道面３６ａ１を有するガイド部材３６、保持ローラ３８およびアクチュエータ４２が前記第１の発明における「可変カム速度機構」に相当している。
また、上述した実施の形態１においては、制御ローラ３２が前記第８の発明における「接触部材」に、リンクプレート３４および保持ローラ３８が前記第８の発明における「接触維持手段」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
次に、図９乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図９は、本発明の可変動弁装置が適用された内燃機関６０のシステム構成を説明するための図である。内燃機関６０の筒内には、ピストン６２が設けられている。内燃機関６０の筒内には、ピストン６２の頂部側に燃焼室６４が形成されている。燃焼室６４には、吸気通路６６および排気通路６８が連通している。

吸気通路６６の入口近傍には、吸気通路６６に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７０が設けられている。エアフローメータ７０の下流には、スロットルバルブ７２が設けられている。また、スロットルバルブ７２の下流には、内燃機関６０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁７４が配置されている。また、内燃機関６０が備えるシリンダヘッドには、燃焼室の頂部から燃焼室内に突出するように点火プラグ７６が取り付けられている。

吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室６４と吸気通路６６、或いは燃焼室６４と排気通路６８を導通状態または遮断状態とするための吸気弁７８および排気弁８０が設けられている。吸気弁７８および排気弁８０は、それぞれ吸気可変動弁装置８２および排気可変動弁装置８４により駆動される。これらの可変動弁装置８２、８４は、図１乃至図８を参照して説明した可変動弁装置１０と同様に構成されているものとする。

更に、図９に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)８６を備えている。ＥＣＵ８６の入力部には、上述したエアフローメータ７０に加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ８８等の内燃機関６０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ８６の出力部には、上述したスロットルバルブ７２、燃料噴射弁７４、点火プラグ７６、および可変動弁装置８２、８４等の内燃機関６０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ８６は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関６０の運転状態を制御するものである。

図１０は、内燃機関６０の運転領域と吸気可変動弁装置８２による吸気弁７８の開弁特性の設定との関係を表した図である。
図１０に示すように、高回転数領域では、中作用角（図７（Ａ）に示す等速時リフト）が吸気弁７８の開弁特性として設定されている。この等速時リフトは、吸気弁７８の加速度が高くなる高回転数領域において、当該加速度を吸気弁７８の運動性等を考慮した規定の範囲内に収めつつ、高回転数時に求められる高出力要求を満足するように設定されたものである。より具体的には、等速時リフトは、凸形状の従動カムロブ１８ａを用いて、吸気弁７８の遅閉じによるアトキンソンサイクルを採用する場合の最大出力相当の作用角として設定されたものである。

そのうえで、図１０に示すように、低回転高負荷領域では、小作用角（図７（Ａ）に示す増速時リフト）が吸気弁７８の開弁特性として設定されている。また、低回転低負荷領域では、大作用角（図７（Ａ）に示す減速時リフト）が吸気弁７８の開弁特性として設定されている。

図１１は、上記図１０に示す設定に基づいて吸気可変動弁装置８２を制御するために、本実施の形態２においてＥＣＵ８６が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
図１１に示すルーチンでは、クランク角センサ８８の出力に基づいて、内燃機関６０の現在の運転領域が所定回転数よりも高い高回転領域であるか否かが判定される（ステップ１００）。その結果、高回転数領域であると判定された場合には、等速時リフトが選択される（ステップ１０２）。具体的には、駆動カム軸１２の回転中心と軌道面３６ａ１の中心点とが一致するように、ガイド部材３６の位置が制御される。

一方、上記ステップ１００において高回転数領域ではないと判定された場合には、エアフローメータ７０およびクランク角センサ８８の出力に基づいて、内燃機関６０の現在の運転領域が上記所定回転数以下であり、かつ所定負荷率よりも高い低回転高負荷領域であるか否かが判定される（ステップ１０４）。その結果、低回転高負荷領域であると判定された場合には、増速時リフトが選択される（ステップ１０６）。具体的には、図６（Ｂ）に示す基準状態時（等速時）に対して、図６における上方向にガイド部材３６の位置が制御される。

一方、上記ステップ１０４において低回転高負荷領域ではないと判定された場合には、エアフローメータ７０およびクランク角センサ８８の出力に基づいて、内燃機関６０の現在の運転領域が上記所定回転数以下であり、かつ上記所定負荷率以下である低回転低負荷領域であるか否かが判定される（ステップ１０８）。その結果、低回転低負荷領域であると判定された場合には、減速時リフトが選択される（ステップ１１０）。具体的には、上記基準状態時（等速時）に対して、図６における下方向にガイド部材３６の位置が制御される。

以上説明した本実施形態における運転領域に応じた吸気弁７８の開弁特性の設定によれば、高回転時には、加工性の良い凸形状の従動カムロブ１８ａを利用して広めの作用角に設定された等速時リフトを用いて、高回転時における高出力要求を満足させることができる。

そのうえで、吸気弁７８の加速度の制限が高回転時と比べて相対的に緩くなる低回転時には、吸気弁７８のリフト区間における従動カムロブ１８ａの回転速度の調整を行うようにすることで、以下に示すような性能要求を満足することが可能となる。すなわち、低回転高負荷時には、増速時リフトを用いることにより、開き側において吸気弁７８の速度が等速時リフト時と比べて高くなる。これにより、吸気弁の閉じ時期が早くなり、吸気下死点に近づくので十分な空気量を素早く燃焼室６４内に供給できるようになるので、低中速トルクを向上させることができる。また、低回転低負荷時には、減速時リフトを用いることにより、等速時リフト時に比べて、吸気弁７８がゆっくりと開くようになる。このため、吸気弁の閉じ時期が遅くなり、一度吸った空気を戻すことで少ない空気量で運転する、いわゆるアトキンソンサイクルとなる。また、吸気が絞られることによって吸気流速が上昇し、燃焼を改善することができる。尚、上記増速時リフトの場合には、開き側において吸気弁７８の加速度が等速時リフト時よりも大きくなり、上記減速時リフトの場合には、閉じ側において吸気弁７８の加速度（負の値）が等速時リフト時よりも大きくなるが、低回転数領域であるので問題とならないといえる。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ８６が、上記ステップ１０４の判定が成立した場合に上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第４の発明における「低回転高負荷時制御手段」が、上記ステップ１０８の判定が成立した場合に上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第５の発明における「低回転低負荷時制御手段」が、上記ステップ１００の判定が成立した場合に上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第６の発明における「高回転時制御手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態３．
次に、図１２および図１３を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図１２は、本発明の実施の形態３における可変動弁装置９０の構成を示す斜視図である。本可変動弁装置９０は、ここでは、一例として、＃１〜＃４の４つの気筒を有する直列４気筒型の内燃機関に適用されているものとする。より具体的には、図１２は、可変動弁装置９０が備える構成のうちの＃３および＃４気筒用の構成を図示している。＃１および＃２気筒用の構成は、図１２に示す構成を、＃２気筒と＃３気筒との間の部位において駆動カム軸９２の軸線を法線とする平面で面対称にして得られるものである。

図１２に示すように、可変動弁装置９０は、＃３および＃４気筒用の駆動カム軸９２を備えている。この駆動カム軸９２は、全気筒の排気弁（図示省略）を駆動するための排気カムシャフト（図示省略）を介して伝達されるクランク軸（図示省略）の回転力によって一定速度で回転駆動される。尚、＃１および＃２気筒用の駆動カム軸（図示省略）は、タイミングチェーン等を介して伝達される上記クランク軸の回転力によって一定速度で回転駆動される。

また、図１２に示すように、可変動弁装置９０は、＃３気筒用の２つの従動カムロブ９４ａが形成された＃３気筒用カムピース９４と、＃４気筒用の２つの従動カムロブ９６ａが形成された＃４気筒用カムピース９６とを備えている。＃３気筒用カムピース９４は、その内部を貫通する独立シャフト９８と一体的に結合されている。独立シャフト９８の軸線は、駆動カム軸９２の軸線と一致するように設定されている。また、独立シャフト９８は、＃４気筒用カムピース９６の内部をも貫通している。

また、＃４気筒用カムピース９６側の独立シャフト９８の端部には、独立シャフト９８の径方向外側に突出した位置にピン挿入穴１００ａが形成された＃３気筒用従動アーム部１００が一体的に結合されている。また、＃３気筒用従動アーム部１００側の＃４気筒用カムピース９６の端部には、独立シャフト９８の径方向外側に突出した位置にピン挿入穴（図示省略）が形成された円筒状の＃４気筒用従動アーム部９６ｂが一体的に形成されている。

以下、図１３を新たに追加して、可変動弁装置９０の構成についての説明を継続する。
図１３は、図１２に示す＃４気筒用カムピース９６側から＃４気筒用ドライブディスク１０４を見た図である。
図１２に示すように、駆動カム軸９２と＃４気筒用カムピース９６との間には、＃３気筒用のドライブディスク１０２と、＃４気筒用のドライブディスク１０４とが配置されている。これらのドライブディスク１０２、１０４は、同様の形状で形成されており、図１２に示すように、逆向きで配置されている。

＃３気筒用のドライブディスク１０２には、断面四角状の一対のガイドブロック１０６を案内するラジアルスロット１０２ａが形成されている。ラジアルスロット１０２ａは、一対のガイドブロック１０６が＃３気筒用のドライブディスク１０２内をその径方向に往復移動できるように案内する溝として形成されている。＃４気筒用のドライブディスク１０４にも、断面四角状の一対のガイドブロック１０８を案内する同様のラジアルスロット１０４ａが形成されている。

また、駆動カム軸９２には、駆動カム軸９２の径方向外側に突出した位置に、＃３気筒用のドライブピン１１０を挿入するためのピン挿入穴９２ａが設けられている。このピン挿入穴９２ａに挿入されるドライブピン１１０は、＃３気筒用の一方のガイドブロック１０６に設けられたピン挿入穴１０６ａにも挿入されている。また、＃３気筒用の他方のガイドブロック１０６に設けられたピン挿入穴１０６ａに挿入される、もう１つの＃３気筒用のドライブピン１１０は、＃３気筒用従動アーム部１００に設けられたピン挿入穴１００ａにも挿入されている。このような構成によって、２つのガイドブロック１０６が係合するドライブディスク１０２、２つのドライブピン１１０、＃３気筒用従動アーム部１００、および独立シャフト９８を介して、駆動カム軸９２と＃３気筒用の従動カムロブ９４ａとが連結されている。尚、＃４気筒用のドライブディスク１０４には、＃３気筒用のドライブピン１１０を逃がすためのピンクリアランスホール１０４ｂが形成されている。

同様に、駆動カム軸９２には、駆動カム軸９２の径方向外側に突出した位置に、＃４気筒用のドライブピン１１２を挿入するためのピン挿入穴９２ｂが設けられている。このピン挿入穴９２ｂに挿入されるドライブピン１１２は、＃４気筒用の一方のガイドブロック１０８に設けられたピン挿入穴１０８ａにも挿入されている。また、＃４気筒用の他方のガイドブロック１０８に設けられたピン挿入穴１０８ａに挿入される、もう１つの＃４気筒用のドライブピン１１２は、＃４気筒用従動アーム部９６ｂに設けられた上記ピン挿入穴（図示省略）にも挿入されている。このような構成によって、２つのガイドブロック１０８が係合するドライブディスク１０４、２つのドライブピン１１２、および＃４気筒用従動アーム部９６ｂを介して、駆動カム軸９２と＃４気筒用の従動カムロブ９６ａとが連結されている。尚、＃３気筒用のドライブディスク１０２には、＃４気筒用のドライブピン１１２を逃がすためのピンクリアランスホール１０２ｂが形成されている。

また、図１２に示すように、２つのドライブディスク１０２、１０４の外周は、円筒状のコントロールスリーブ１１４によって回転自在に支持されている。また、図１３に示すように、ドライブディスク１０２、１０４は、その回転中心がコントロールスリーブ１１４の外周の中心に対して偏心した状態で、コントロールスリーブ１１４内に挿入されている。

また、図１２に示すように、コントロールスリーブ１１４の外周には、コントロールシャフト１１６の一方の先端に形成されたギヤ１１６ａと噛み合わされるギヤ１１４ａが形成されている。コントロールシャフト１１６は、図示省略するアクチュエータによって回転駆動されるようになっている。尚、コントロールシャフト１１６の他方の先端に形成されたギヤ（図示省略）には、＃１および＃２気筒用のコントロールスリーブ（図示省略）の外周に形成されたギヤ（図示省略）が噛み合わされている。

以上説明した構成を有する可変動弁装置９０によれば、駆動カム軸９２が回転すると、ピン挿入穴９２ａに挿入されたドライブピン１１０および対応するガイドブロック１０６を介して、＃３気筒用のドライブディスク１０２が回転する。ドライブディスク１０２に伝達された駆動カム軸９２の回転力は、もう一方のガイドブロック１０６およびドライブピン１１０、並びに＃３気筒用従動アーム部１００および独立シャフト９８を介して、＃３気筒用の従動カムロブ９４ａに伝達される。＃４気筒、並びに図示を省略した＃１および＃２気筒についても同様である。そして、上記可変動弁装置９０によれば、上記アクチュエータによってコントロールスリーブ１１４を回転させることにより、ドライブディスク１０２、１０４の回転中心を変化させることができる。

また、本実施形態の可変動弁装置９０では、上記アクチュエータによるドライブディスク１０２、１０４の回転中心の位置調整時に、当該ドライブディスク１０２、１０４の回転中心と駆動カム軸９２の回転中心とが一致する状態（基準状態）が生ずるように設定されている。このような設定により、上記基準状態時では、ラジアルスロット１０２ａ、１０４ａ上における一対のガイドブロック１０６、１０８の位置が変化しない状態で、駆動カム軸９２の回転に連動して、従動カムロブ９４ａ、９６ａが回転することになる。つまり、この基準状態では、駆動カム軸９２が一回転する間に、駆動カム軸９２に対する従動カムロブ９４ａ、９６ａの相対的な回転角度（上記回転角度θに相当）が変化しない状態となる。これにより、この基準状態では、上述した実施の形態１において上述した可変動弁装置１０と同様に、「等速時リフト」を実現することができる。

そして、本実施形態の可変動弁装置９０によれば、上記アクチュエータによって駆動カム軸９２の回転中心に対してドライブディスク１０２、１０４の回転中心を偏心させた状態では、駆動カム軸９２が一回転する間に、ラジアルスロット１０２ａ、１０４ａ内を一対のガイドブロック１０６、１０８が往復移動するようになる。その結果、駆動カム軸９２が一回転する間に、駆動カム軸９２に対する従動カムロブ９４ａ、９６ａの相対的な回転角度を変更されるようになる。このため、上述した実施の形態１の可変動弁装置９０と同様に、駆動カム軸９２が一回転する間に、駆動カム軸９２に対する従動カムロブ９４ａ、９６ａの相対的な回転速度を増減することが可能となる。

また、本実施形態の可変動弁装置９０の構成においても、上記アクチュエータによって駆動カム軸９２の回転中心に対してドライブディスク１０２、１０４の回転中心を偏心させた状態において、上記可変動弁装置１０と同様に、駆動カム軸９２に対する従動カムロブ９４ａ、９６ａの相対的な回転角度が、駆動カム軸９２が一回転する間に従動カムロブ９４ａ、９６ａの相対的な回転角度が一定となる場合（上記基準状態時）の値と等しくなる等回転角度タイミングが存在することになる。

そこで、本実施形態では、上述した実施の形態１と同様に、上記等回転角度タイミングと、従動カムロブ９４ａ、９６ａにより駆動されるバルブの開き時期または閉じ時期とが一致するように、駆動カム軸９２に対する従動カムロブ９４ａ、９６ａの回転角度、および、バルブの開き時期または閉じ時期と駆動カム軸９２の回転位相との関係等を設定している。これにより、本実施形態の可変動弁装置９０においても、吸気弁の開き時期に対して本設定を適用することにより、上記図７（Ａ）に示すように、吸気弁の開き時期を一定（もしくは実質的に）としつつ作用角を変更すること（すなわち、位相連成）が可能となる。また、排気弁の閉じ時期に対して本設定を適用することにより、上記図８（Ａ）に示すように、排気弁の閉じ時期を一定（もしくは実質的に）としつつ作用角を変更すること（すなわち、位相連成）が可能となる。

尚、上述した実施の形態３においては、従動アーム部９６ｂ、１００、独立シャフト９８、ラジアルスロット１０２ａ、１０４ａを有するドライブディスク１０２、１０４、ガイドブロック１０６、１０８、ドライブピン１１０、１１２、コントロールスリーブ１１４、コントロールシャフト１１６、および図示省略するアクチュエータが前記第１の発明における「可変カム速度機構」に相当している。

１０、９０ 可変動弁装置
１２、９２ 駆動カム軸
１４ タイミングプーリー
１８、９４、９６ カムピース
１８ａ、９４ａ、９６ａ 従動カムロブ
１８ａ１ ベース円部
１８ａ２ ノーズ部
１８ｂ、９６ｂ、１００ 従動アーム部
２０ 駆動アーム
２０ａ 駆動アーム部
２２ カム軸側回転軸
２４ 駆動リンク
２６ カムロブ側回転軸
２８ 従動リンク
３０ 制御ローラ側回転軸
３２ 制御ローラ
３４ リンクプレート
３５ リンク機構
３６ ガイド部材
３６ａ 環状部
３６ａ１ 軌道面
３６ｂ 架橋部
３８ 保持ローラ
４０ 保持用回転軸
４２ アクチュエータ
６０ 内燃機関
６４ 燃焼室
６６ 吸気通路
６８ 排気通路
７０ エアフローメータ
７２ スロットルバルブ
７４ 燃料噴射弁
７６ 点火プラグ
７８ 吸気弁
８０ 排気弁
８２ 吸気可変動弁装置
８４ 排気可変動弁装置
８６ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
８８ クランク角センサ
９２ａ、９２ｂ、１００ａ、１０６ａ、１０８ａ ピン挿入穴
９８ 独立シャフト
１０２、１０４ ドライブディスク
１０２ａ、１０４ａ ラジアルスロット
１０２ｂ、１０４ｂ ピンクリアランスホール
１０６、１０８ ガイドブロック
１１０、１１２ ドライブピン
１１４ コントロールスリーブ
１１６ コントロールシャフト

Claims (8)

1. クランク軸の回転力を利用して回転駆動される駆動カム軸と、
   前記駆動カム軸と同心の従動カムロブと、
   前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転角度を変更することによって、前記駆動カム軸が一回転する間に、前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転速度を増減させる可変カム速度機構と、
   前記可変カム速度機構によって前記回転速度を増減させた際の前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転角度が、前記駆動カム軸が一回転する間じゅう当該回転角度が一定となる場合の値と等しくなる等回転角度タイミングと、前記従動カムロブにより駆動されるバルブの開き時期または閉じ時期とが一致するように設定されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記バルブは、吸気弁であり、
   前記等回転角度タイミングと、前記吸気弁の開き時期とが一致するように設定されている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。
3. 前記バルブは、排気弁であり、
   前記等回転角度タイミングと、前記排気弁の閉じ時期とが一致するように設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 内燃機関の運転領域が低回転高負荷領域である場合に、前記吸気弁のリフト開始区間において前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転速度が増加するように前記可変カム速度機構を制御する低回転高負荷時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 内燃機関の運転領域が低回転低負荷領域である場合に、前記吸気弁のリフト開始区間において前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転速度が減少するように前記可変カム速度機構を制御する低回転低負荷時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項２または４記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 内燃機関の運転領域が高回転領域である場合に、前記吸気弁がリフト区間にある時に前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの相対的な回転速度が等しい状態が継続するように前記可変カム速度機構を制御する高回転時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項２、４または５記載の内燃機関の可変動弁装置。
7. 前記従動カムロブのプロファイルは、当該従動カムロブの全周にわたって負の曲率が生じないように設定されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の可変動弁装置。
8. 前記従動カムロブは、前記駆動カム軸に回転自在に支持されており、
   前記可変カム速度機構は、
   前記駆動カム軸を覆うように形成された軌道面を有するガイド部材と、
   前記駆動カム軸および前記従動カムロブのそれぞれに連結され、前記軌道面と接触する接触部材を有し、前記接触部材の位置変化に伴って前記駆動カム軸に対する前記従動カムロブの回転角度を変化させるリンク機構と、
   前記駆動カム軸が一回転する間じゅう前記軌道面と前記接触部材との接触が維持されるようにする接触維持手段と、
   前記ガイド部材を、前記駆動カム軸の軸線と直交する平面方向に移動させるアクチュエータと、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の可変動弁装置。

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