JP4010855B2 - 可変動弁機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の出力、トルク、燃費、排気ガスのクリーン度等の諸特性を両立させるため、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量又は作用角を連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構が種々考えられている。その一つの代表例として二本のカムシャフトを回転させてロッカアームを揺動させると共に２本のカムシャフトの位相を相対的に変えることによりロッカアームの揺動角を変えて、バルブのリフト量又は作用角を連続的に変化させるようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記代表例のように２本のカムシャフトを回転させるには、１本のカムシャフトを回転させてきた従来の駆動系を大きく変えることになると共に、駆動上難しいという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、従来の駆動系を大きく変えることなく、１本のカムシャフトを回転させて、バルブのリフト量及び作用角を連続的又は段階的に変化させることができる可変動弁機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可変動弁機構は、ロッカアームのカム対応部の近傍に該カム対応部を押圧する押圧面を備えた第一介在アームを揺動可能に軸着し、前記第一介在アームに回転カム摺接部と制御カム摺接部とを備えた第二介在アームを揺動可能に軸着し、前記回転カム摺接部を第二介在アームの揺動方向の一方側から押圧し、第二介在アーム及び第一介在アームをその順に介してロッカアームを押圧することによりバルブをリフトさせる回転カムを形成した１本のカムシャフトを回転可能に軸支し、前記制御カム摺接部を第二介在アームの揺動方向の他方側から押圧する制御カムを形成した１本の支持シャフトを回転可能に軸支し、前記制御カムの配向角を１回転以内の範囲で内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変えることにより第二介在アームの揺動の仕方を変えることを介して第一介在アームの揺動開始角を変え、もってカム対応部に対する第一介在アームの押圧面の当接位置を第一介在アームの長さ方向に変えることにより前記回転カムによるバルブのリフト量及び作用角を変化させるリフト制御装置を設けたことを特徴としている。なお、カム対応部とは、回転カムに第二介在アーム及び第一介在アームを介して対応し押圧される部位という意味である。
【０００７】
カム対応部は、固定された硬質チップでも回転可能なローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、カム対応部はロッカアームに回転可能に軸着されたローラが好ましい。
【０００８】
回転カム摺接部又は制御カム摺接部は、固定された硬質チップでも回転可能なローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、回転カム摺接部又は制御カム摺接部の少なくとも一方（好ましくは両方）は、第二介在アームに回転可能に軸着されたローラが好ましい。
【０００９】
回転カム摺接部及び制御カム摺接部が共に回転可能なローラである場合、両ローラは同軸上に並設しても平行な別々の軸上に設けてもよい。また、いずれか一方のローラの１つを対称面にして他方のローラを２つ配するようにし、回転カム及び制御カムから受ける力が第二介在アームにねじれ応力を生じさせないようにしてもよい。
【００１０】
回転カム摺接部及び制御カム摺接部の一方のみが回転可能なローラである場合、他方としては、第二介在アームに形成されたローラ片持ち支持部や、ローラを両側から支持する第二介在アームに形成された一対のフォーク片等が例示できる。また、フォーク片間にローラの回転を妨げないようにローラの側周面の少なくとも一部を包み込むローラ包囲部が架設され、ローラ包囲部を回転カム摺接部及び制御カム摺接部の他方側としてもよい。
【００１１】
ロッカアーム、第一介在アーム及び第二介在アームは、別の面内で揺動してもよいが、スペース効率上、同一面内で揺動することが好ましい。
【００１２】
ここで、ロッカアームは、次のいずれのタイプでもよい。
（１）ロッカアームの一端部に揺動中心部があり、中央部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ。（いわゆるスイングアーム）
（２）ロッカアームの中央部に揺動中心部があり、一端部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ。
【００１３】
揺動中心部としては、次の二態様を例示できる。
（ａ）揺動中心部はピボットに支持された凹球面部である態様。
（ｂ）揺動中心部はシーソアームが回動可能に軸支された軸穴部である態様。
【００１４】
上記（ａ）の態様では、揺動中心部にタペットクリアランス調整機構が設けられることが好ましい。例えば、ピボットに設けた雄ネジをピボット支持材に設けた雌ネジに螺入量調節可能に螺入するようにしたタペットクリアランス調整機構を例示できる。
【００１５】
回転カムと制御カムとに回転カム摺接部と制御カム摺接部とがそれぞれ常に摺接するように第一介在アームと第二介在アームとを付勢する付勢手段を設けることが好ましい。
【００１６】
付勢手段としては、特に限定されないが、次の二態様を例示できる。
（ｉ）第一介在アームをその揺動方向に沿って付勢することで第二介在アームの回転カム摺接部と制御カム摺接部とが回転カムと制御カムとから離間しないように第二介在アームを付勢するバネ部材である態様。
具体的には、第一介在アームのアーム部又はアーム部とは別に設けられた突起とシリンダヘッドとの間に押し縮めたバネ部材を設けたもの等を例示できる。
【００１７】
（ｉｉ）第一介在アームと第二介在アームとを相対変位させるように付勢して第二介在アームの回転カム摺接部と制御カム摺接部とを回転カムと制御カムとの間に進入する方向に付勢するバネ部材である態様。
具体的には、第二介在アームの軸支部に第一介在アームと第二介在アームとをそれらのなす角度を広げる方向に付勢するバネ部材を設けたもの等を例示できる。
【００１８】
リフト制御装置としては、特に限定されないが、ヘリカルスプライン機構と、油圧を用いた駆動部と、マイクロコンピュータ等の制御装置とを備えたものを例示できる。
【００１９】
なお、本発明の可変動弁機構は、吸気バルブ又は排気バルブの何れか一方に適用することもできるが、両方に適用することが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した可変動弁機構の第一実施形態例について、図１〜図５を参照して説明する。この可変動弁機構にはスイングアームタイプのロッカアーム１が使用され、ロッカアーム１の一端部は同部に形成された凹球面部２がピボット３に支持されてなる揺動中心部となっている。ピボット３はネジによるタペットクリアランス調整機構を内蔵している。ロッカアーム１の他端部は二股状に分かれて、それぞれの先端下部にバルブ押圧部４が凹設され、バルブ５の基端部をバルブ押圧部４が押圧するようになっている。
【００２１】
ロッカアーム１の中央部に形成されたローラ配置穴６には、カム対応部としての第一ローラ７が、ロッカアーム１の上面からやや突出するように配され、該第一ローラ７はアーム側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。
【００２２】
第一ローラ７の上方近傍には、第一ローラ７を押圧する第一介在アーム１０が配されている。第一介在アーム１０はその基端の円筒部１１がアームシャフト１２に揺動可能に軸着され、該円筒部１１からロッカアーム１のバルブ押圧部４側へ向かって延びるアーム部１３の下面は、第一ローラ７を押圧するための押圧面１９となっている。押圧面１９は第一ローラ７の半径よりも大きい曲率半径の凹曲面に形成され、後述するように第一ローラ７に対する押圧面１９の当接位置が第一介在アーム１０の長さ方向に変わっても、押圧面１９はその略垂線方向に第一ローラ７を押圧するようになっている。
【００２３】
アーム部１３の上部に形成された一対のフォーク片１４の間には上方へ延びる第二介在アーム１５の下端が配され、該第二介在アーム１５はフォーク片１４の内側壁と直交する軸の周りに揺動可能に軸支されている。第二介在アーム１５の上端に形成された一対のフォーク片１６の間には回転カム摺接部としての第二ローラ１７が配され、該フォーク片１６の両外側には制御カム摺接部としての２つの第三ローラ１８が配されている。すなわち、第二ローラ１７を対称面にして２つの第三ローラ１８が配されている。第二ローラ１７と第三ローラ１８とは、フォーク片１６の内側壁と直交する同軸上に並設されるとともに、その軸の周りにそれぞれ独立して回転可能に軸着されている。第二ローラ１７と第三ローラ１８とは外径が同一であるが、異なっていてもよい。
【００２４】
第二ローラ１７の上方であってロッカアーム１でいうとバルブ押圧部４側には、１本のカムシャフト２１が回転可能に軸支されている。カムシャフト２１には、第二ローラ１７を第二介在アーム１５の揺動方向の一方側（本例ではロッカアーム１でいうとバルブ押圧部４側）から斜め下方へ押圧し、第二介在アーム１５及び第一介在アーム１０をその順に介してロッカアーム１を押圧することによりバルブ５をリフトさせる回転カム２０が形成されている。回転カム２０は、ベース円２０ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部２０ｂと、最大突出量となるノーズ２０ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部２０ｄとからなり、第二ローラ１７と略同一幅に形成されている。
【００２５】
第三ローラ１８の上方（必ずしも上方でなくてもよい）であってロッカアーム１でいうと揺動中心部側には１本の支持シャフト３１が回転可能に軸支されている。支持シャフト３１には、２つの第三ローラ１８を第二介在アーム１５の揺動方向の他方側（本例ではロッカアーム１でいうと揺動中心部側）から押圧する２つの制御カム３０が形成されている。２つの制御カム３０の間は、各制御カム３０が第二ローラ１７に干渉しないように環状溝３２となっている。各制御カム３０は、ベース円３０ａと、ノーズが漸増するノーズ漸増部３０ｂとからなり、第三ローラ１８と略同一幅に形成されている。なお、可変動弁機構全体をコンパクトにするために制御カム３０を第一介在アーム１０に近設させてあるので、第一介在アーム１０の上部にはノーズ漸増部３０ｂの当接を逃がして干渉を防ぐ逃がし溝２２が形成されている。
【００２６】
支持シャフト３１には、制御カム３０の配向角を１回転以内の範囲で内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的（好ましくは三段階以上、さらに好ましくは四段階以上の多段階）に変えることにより第二介在アーム１５の揺動の仕方を変えることを介して第一介在アーム１０の揺動開始角を変え、もって第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置を第一介在アーム１０の長さ方向に変えることにより前記回転カム２０によるバルブのリフト量及び作用角を変化させるリフト制御装置（図示略）が接続されている。
【００２７】
リフト制御装置は、例えば、ヘリカルスプラインを設けたピストンが油圧により所定角の回転を伴いながら軸方向に移動し、該回転が支持シャフト３１を回転させることにより制御カム３０の配向角を１回転以内の範囲で変える構造となっており、内燃機関の回転センサやアクセル開度センサ等からの検知値に基づいてマイクロコンピュータ等の制御装置により制御されるようになっている。
【００２８】
上記の構成により、制御カム３０が第三ローラ１８を第二介在アーム１５の揺動方向の他方側から押圧（いわばバックアップ）した状態で、回転カム２０が第二ローラ１７を第二介在アーム１５の揺動方向の一方側から斜め下方へ押圧し、第二介在アーム１５及び第一介在アーム１０をその順に介してロッカアーム１を押圧することによりバルブ５をリフトさせるようになっている。このとき、回転カム２０により第二ローラ１７を押圧された第二介在アーム１５は所定の角度範囲で揺動し（設計によっては揺動は僅かでアーム全体が上下するケースもあり得る）、該第二介在アーム１５を介して下方へ押圧された第一介在アーム１０も所定の角度範囲で揺動する。
【００２９】
またこのとき、制御カム３０の配向角を変えて、第三ローラ１８を押圧する箇所をベース円３０ａにしたりノーズ漸増部３０ｂの各所にしたりすることにより、前記回転カム２０により揺動する第二介在アーム１５の揺動の仕方が変わるため、第一介在アーム１０の揺動開始角も変わることになる。すると、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置が第一介在アーム１０の長さ方向に変わり、具体的には、第一介在アーム１０の揺動開始角が高いときには押圧面１９の当接位置はアーム部１３基端側となり、第一介在アーム１０の揺動開始角が低いときには押圧面１９の当接位置はアーム部１３先端側となる。
【００３０】
以上のように構成された可変動弁機構は、次のように作用する。
まず、図２（ａ）→（ｂ）は、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下における制御カム３０の配向角度とそれによる作用を示している。
図２（ａ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下では、制御カム３０はノーズ漸増部３０ｂの最大突出部付近が第三ローラ１８に当接するように配向制御される。これにより、第二介在アーム１５はロッカアーム１でいうとバルブ押圧部４側に傾いた所が揺動開始角となり、同時に第二介在アーム１５は下方へやや押圧されるため、第一介在アーム１０は下方へやや傾いた所が揺動開始角となる。その状態で、回転カム２０のベース円２０ａの後半部が第二ローラ１７に摺接するとき、第一介在アーム１０は前記揺動開始角にある（下方へやや傾いた所といっても依然として高い）ため、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３基端側であり、まだバルブ５のリフトは発生しない。
図２（ｂ）に示すように、制御カム３０が図２（ａ）と同じ配向角度に保たれた状態で、回転カム２０のノーズ漸増部２０ｂを経てノーズ２０ｃが第二ローラ１７に摺接するとき、第二介在アーム１５はロッカアーム１でいうと揺動中心部側に若干揺動しながら下方へ大きく押圧されるため、第一介在アーム１０は下方へ最大に揺動する。すると、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３先端側に変わり、第一介在アーム１０はロッカアーム１を下方へ最大に揺動させるので、バルブ５のリフト量Ｌは発生・増加して最大値Ｌmax に達し、作用角も最大となる。
なお、前記の通り、前記当接位置が変わっても、凹曲面に形成された押圧面１９はその略垂線方向に第一ローラ７を押圧するので、第一介在アーム１０にその長さ方向の応力成分がほとんど生じず、円筒部１１とアームシャフト１２との間に負担がかからない。
【００３１】
次に、図３（ａ）→（ｂ）は、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における制御カム３０の配向角度とそれによる作用を示している。
図３（ａ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下では、制御カム３０はノーズ漸増部３０ｂの小突出部付近が第三ローラ１８に当接するように配向制御される。これにより、第二介在アーム１５は図２の状態よりも直立に近付いた所が揺動開始角となり、同時に第二介在アーム１５は下方への押圧が少なくなるため、第一介在アーム１０は図２の状態よりも高くなった所が揺動開始角となる。その状態でベース円２０ａの後半部が第二ローラ１７に摺接するとき、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３基端側（円筒部１１ともいえる）であり、まだバルブ５のリフトは発生しない。
図３（ｂ）に示すように、制御カム３０が図３（ａ）と同じ配向角度に保たれた状態で、ノーズ２０ｃが第二ローラ１７に摺接するとき、第二介在アーム１５はロッカアーム１でいうと揺動中心部側に揺動しながら下方へ押圧されるため、第一介在アーム１０は下方へ揺動する。すると、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３の基端側から先端側に向けてやや変わり、第一介在アーム１０はロッカアーム１を下方へやや揺動させるので、バルブ５のリフト量Ｌ及び作用角はともに微小となる（図５参照）。
【００３２】
なお、図２と図３との中間的なリフト量・作用角が必要な運転状況下では、図２と図３との中間的な制御カム３０の配向角度をリフト制御装置により連続的に又は段階的に作ることで、図５に示すように中間的なリフト量・作用角が連続的に又は段階的に得られる。
【００３３】
次に、図４（ａ）→（ｂ）は、リフト休止が必要な運転状況下における制御カム３０の配向角度とそれによる作用を示している。
図４（ａ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下では、制御カム３０はベース円３０ａが第三ローラ１８に当接するように配向制御される。これにより、第二介在アーム１５は図３の状態よりもさらに直立に近付いた所が揺動開始角となり、同時に第二介在アーム１５は下方への押圧がさらに少なくなるため、第一介在アーム１０は図３の状態よりもさらに高くなった所が揺動開始角となる。その状態でベース円２０ａの後半部が第二ローラ１７に摺接するとき、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３基端側（円筒部１１ともいえる）であり、バルブ５はリフトしない。
図４（ｂ）に示すように、制御カム３０が図４（ａ）と同じ配向角度に保たれた状態で、ノーズ２０ｃが第二ローラ１７に摺接するとき、第二介在アーム１５はロッカアーム１でいうと揺動中心部側に揺動しながら下方へ押圧されるため、第一介在アーム１０は下方へ揺動する。しかし、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３の基端側からほとんど変わらず、第一介在アーム１０はロッカアーム１を下方へ揺動させないので、バルブ５はリフトしない。
【００３４】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第二実施形態について、図６を参照して第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、制御カム摺接部の構成、第一介在アームの形状及びロッカアームの構成においてのみ第一実施形態と相違するものである。
【００３５】
すなわち、本実施形態の可変動弁機構は、第三ローラに代えて一対のフォーク片１６が制御カム摺接部として機能している。一対のフォーク片１６は、両方ともに制御カム３０と略同一幅に形成されている。また、各フォーク片１６は、回転カム２０に近い前側が第二ローラ１７と同軸で第二ローラ１７よりやや小さい半径の円弧面状に形成され、制御カム３０に近い後側は第二ローラ１７と同軸で第二ローラ１７よりやや大きい半径の円弧面状に形成されている。各制御カム３０には、一対のフォーク片１６の制御カム３０に近い後側面がそれぞれ摺接するようになっている。
【００３６】
また、本実施形態の第一介在アーム１０は、アーム部１３がフォーク片１４と同一幅のフォーク状となっていて、それに伴い押圧面１９は左右一対に分割形成されている。また、各押圧面１９の下側には、細型に形成されたロッカアーム１及びそれを支持するピボット３がそれぞれ設けられている。各ロッカアーム１には、ローラ配置穴６、バルブ押圧部４及び第一ローラ７が一つずつ設けられ、一つのロッカアーム１が一つのバルブ５を押圧するようになっている。なお、第一介在アーム１０の形状とロッカアーム１の構成とは、第一実施形態と同じでもよい。
【００３７】
本実施形態の可変動弁機構は、基本的には第一実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果が得られるとともに、ローラ１８が不要となるので第二介在アーム１５の構造をシンプルにすることができるとともに軽量化を図ることができる。これにより第一介在アーム１０及び第二介在アーム１５の運動性が向上し、更なる燃費の向上が期待できる。
【００３８】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第三実施形態について、図７を参照して第二実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、第二介在アームの形状と支持シャフトの構成とにおいてのみ第二実施形態と相違するものである。
【００３９】
すなわち、本実施形態の可変動弁機構は、第二介在アーム１５の上部に第二ローラ１７の回転を許容しつつ第二ローラ１７の制御カム３０に近い略半周部分を包み込むローラ包囲部１５ａが形成されている。ローラ包囲部１５ａは、一対のフォーク片１６の後側内縁間を略塞ぐように形成され、フォーク片１６の円弧面形状がローラ包囲部１５ａ上にも連続形成されている。
【００４０】
また、本実施形態の支持シャフト３１には、第二介在アーム１５のローラ包囲部１５ａを押圧する制御カム３０が一つだけ形成されている。従って、本実施形態の可変動弁機構は、基本的には第二実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、第二実施形態と同様の効果が得られるとともに、制御カム３０を一つに減らすことができるので支持シャフト３１に係る原材料を節約することができる。
【００４１】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第四実施形態について、図８〜図１１を参照して第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、第一介在アームの構成と、回転カムと制御カムとに回転カム摺接部と制御カム摺接部とがそれぞれ常に摺接するように第一介在アームと第二介在アームとを付勢する付勢手段が設けられている点においてのみ第一実施形態と相違するものである。
【００４２】
すなわち、本実施形態の可変動弁機構は、第一介在アーム１０のアーム部１３の略反対方向に半径方向に延びる突出部１１ａが設けられている。また、付勢手段として、第一介在アーム１０をその揺動方向に沿って付勢することで第二介在アーム１５の第二ローラ１７と第三ローラ１８とが回転カム２０と制御カム３０とから離間しないように第二介在アーム１５を付勢するバネ部材４４が設けられている。
【００４３】
バネ部材４４は、互いに開口側を対峙させて当接及び離間可能に側周壁が内外に係合したカップ状の内側部材４２のカップ内底面と、シリンダヘッド４５に形成された外側部材４３の内底面との間に圧縮状態で設置され、外側部材４３から内側部材４２を離間方向に付勢する。内側部材４２は、シリンダヘッド４５の外側部材４３の内側にガイドされて摺動するようになっていて、内側部材４２の先端に形成された半球面が突出部１１ａの上側に当接されている。
【００４４】
従って、本実施形態の可変動弁機構は次のように作用する。
まず、図９（ａ）→（ｂ）は、リフト休止が必要な運転状況下におけるバネ部材４４の状態とそれによる作用を示している。
図９（ａ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するとき、バネ部材４４は内側部材４２を外側部材４３に沿って斜め下方に付勢し、内側部材４２は突出部１１ａを斜め上方から斜め下方へ付勢するので第一介在アーム１０はアームシャフト１２を中心に左回転方向に付勢される。この時、第二介在アーム１５は第一介在アーム１０により上方向に付勢され、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ押し当てられるので、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０とに常に摺接し続ける。また、この時バネ部材４４の全長はＬａ１であり、突出部１１ａはバネ部材４４からＰ１の力で付勢を受けており、バネ部材４４は反作用により荷重Ｐ１で押し縮められた状態になっている。
次に、図９（ｂ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するようになっても、第二ローラ１７及び第三ローラ１８はバネ部材４４による付勢を受け続けるので回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続ける。この時、第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動して、第二ローラ１７がノーズ２０ｃにより最大押圧を受ける。そのために第二ローラ１７、第三ローラ１８及び第二介在アーム１５は第二ローラ１７と第三ローラ１８とを回転カム２０と制御カム３０とに摺接させ続けながらバネ部材４４による付勢に抗して下方に押圧されるとともに第一介在アーム１０は下方へ揺動させられる。この時、バネ部材４４は第一介在アーム１０の揺動により上方向に移動した突出部１１ａにより押し縮められて全長がＬａ２となり、荷重がＰ２に増大する。
【００４５】
次に、図１０（ａ）→（ｂ）は、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下におけるバネ部材４４の状態とそれによる作用を示している。
図１０（ａ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するときも、第二ローラ１７及び第三ローラ１８はバネ部材４４による付勢を受け続けるので回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続ける。この時、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの小突出部付近に移動するので、第三ローラ１８及び第二介在アーム１５は、図９（ａ）の位置よりもやや下方に押圧される。これにより第一介在アーム１０の揺動開始角が図９（ａ）よりもやや下方に傾いて突出部１１ａもやや上方向に移動するので、バネ部材４４の全長はＬａ１よりやや短いＬａ３となり、荷重がＰ１よりやや大きいＰ３に増大する。次に、図１０（ｂ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するようになっても、第二ローラ１７及び第三ローラ１８はバネ部材４４による付勢を受け続けるので回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続ける。この時、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの小突出部付近に移動するとともに第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動して、第二ローラ１７がノーズ２０ｃにより最大押圧を受ける。そのために第二ローラ１７、第三ローラ１８及び第二介在アーム１５は第二ローラ１７と第三ローラ１８とを回転カム２０と制御カム３０とに摺接させ続けながらバネ部材４４による付勢に抗して下方に押圧されるとともに第一介在アーム１０は下方へ揺動させられる。この時、コイルスプリング４４は第一介在アーム１０の揺動により上方向に移動した突出部１１ａにより押し縮められて全長がＬａ４となり、荷重がＰ４に増大する。
【００４６】
次に、図１１（ａ）→（ｂ）は、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下におけるバネ部材４４の状態とそれによる作用を示している。
図１１（ａ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するときも、第二ローラ１７及び第三ローラ１８はバネ部材４４による付勢を受け続けるので回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続ける。この時、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの最大突出部付近に移動するので、第三ローラ１８及び第二介在アーム１５は、図１０（ａ）の位置よりも大きく下方に押圧される。これにより第一介在アーム１０の揺動開始角が図１０（ａ）よりも大きく下方に傾いて突出部１１ａも上方向に移動するので、バネ部材４４の全長はＬａ３より短いＬａ５となり、荷重がＰ３より大きいＰ５に増大する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するようになっても、第二ローラ１７及び第三ローラ１８はバネ部材４４による付勢を受け続けるので回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続ける。この時、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの最大突出部付近に移動するとともに第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動して、第二ローラ１７と第三ローラ１８とがノーズ２０ｃとノーズ漸増部３０ｂとにより最大押圧を受ける。そのために第二ローラ１７、第三ローラ１８及び第二介在アーム１５は第二ローラ１７と第三ローラ１８とを回転カム２０と制御カム３０とに摺接させ続けながらバネ部材４４による付勢に抗して下方に押圧されるとともに第一介在アーム１０は下方へ最大揺動させられる。この時、バネ部材４４は第一介在アーム１０の揺動により上方向に移動した突出部１１ａにより押し縮められて全長はＬａ４より短いＬａ６となり、荷重がＰ４より大きいＰ６に増大する。
【００４７】
従って、本実施形態の可変動弁機構は、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とを付勢する付勢手段が設けられているものの、基本的には第一実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果が得られるとともに、バネ部材４４が設けられたことにより回転カム２０と第二ローラ１７と、または制御カム３０と第三ローラとのいずれか又は両方が離間するのを防止して、回転カム２０と制御カム３０とに第二ローラ１７と第三ローラ１８とをそれぞれ常に摺接させることができる。
【００４８】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第五実施形態について、図１２〜１６を参照して第四実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、付勢手段の構成においてのみ第四実施形態と相違するものである。
【００４９】
すなわち、本実施形態の可変動弁機構には、回転カム２０と制御カム３０とに第二ローラ１７と第三ローラ１８とがそれぞれ常に摺接するように第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とを付勢する付勢手段として、バネ部材４４と突出部１１ａとに代えて、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とを相対変位させるように付勢して第二介在アーム１５の第二ローラ１７と第三ローラ１８とを回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢するバネ部材５１が設けられている。
【００５０】
バネ部材５１は、一対のフォーク片１４の間に配されて第二介在アーム１５と同軸上に軸支され、その両端は接線方向にやや延ばされて一対のフォーク片１４の底壁と第二介在アーム１５に形成された係合溝１５ａとにそれぞれ係合させられている。この時、バネ部材５１は、第二介在アーム１５の軸支部を中心として第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とが離間する方向に付勢されるように捻られた状態で取付けられている。
【００５１】
また、第二介在アーム１５の下端には、第一介在アーム１０に対する第二介在アーム１５の揺動範囲を制限する突起１５ｂが形成されている。突起１５ｂは、第一介在アーム１０に対して第二介在アーム１５が離間する方向に揺動すると円筒部１１の前面に当接するようになっていて、それ以上は第二介在アーム１５が揺動できないようになっている。この突起１５ｂが設けられていることにより可変動弁機構の組立が容易になる。なお、突起１５ｂは省略してもよい。
【００５２】
すなわち、バネ部材５１により第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とは、双方のなす角度が広がるように第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とを付勢するようになっている。第一介在アーム１０がアームシャフト１２に軸着されていることから、アームシャフト１２の中心から第二介在アーム１５の上端が遠ざけられるように付勢される。この時、第二介在アーム１５の上端に軸着された第二ローラ１７と第三ローラ１８とは、回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢され、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０の角度や制御カム３０の配向角度に関係なく、回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続けるようになっている。
【００５３】
従って、本実施形態の可変動弁機構は次のように作用する。
図１３（ａ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はベース円３０ａとなるとともに第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はベース円２０ａとなる。この時、第二介在アーム１５の揺動中心とアームシャフト１２の中心とを結んだ線と第二介在アーム１５の揺動中心と第二ローラ１７の中心とを結んだ線とのなす角度を第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度とすると、その角度はＡ７となり、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とを離間させようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）はＰ７となる。
次に、図１３（ｂ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はベース円３０ａから移動しないが、第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動する。この時、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度はＡ７からＡ８に大きく縮小させられる。また、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度を広げようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）は、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度の縮小に伴ってＰ７からＰ８に大きく増大する。
【００５４】
次に、図１４（ａ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの小突出部付近となるとともに第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はベース円２０ａとなる。この時、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度はＡ７より極僅かに小さいＡ９となる。また、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度を広げようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）はＰ９となるが、Ａ７とＡ９との差が僅かであるためＰ９はＰ７と略同等値となる。
次に、図１４（ｂ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの小突出部付近から僅かに突出量の大きい側へ移動し、第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動する。この時、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度はＡ９からＡ１０に大きく縮小させられる。また、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度を広げようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）はＰ９からＰ１０に大きく増大するがＡ８とＡ１０とが略同等値となるのでＰ１０はＰ８と略同等値となる。
【００５５】
次に、図１５（ａ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの最大突出部付近となるとともに第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はベース円２０ａとなる。この時、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度はＡ７よりやや小さいＡ１１となる。また、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度を広げようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）はＰ１１となるが、Ａ７とＡ１１との差がＡ７とＡ９との差よりは大きいものの僅かであるためＰ１１はＰ７及びＰ９と略同等値となる。
次に、図１５（ｂ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの最大突出部付近を更に突出量の大きい側へ移動し、第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動する。この時、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度はＡ１１からＡ１２に大きく縮小させられる。また、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度を広げようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）はＰ１１からＰ１２に大きく増大するがＡ８とＡ１０とＡ１２とが略同等値となるのでＰ１２はＰ８及びＰ１０と略同等値となる。
【００５６】
従って、図１６に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下でのベース時（第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置がベース円２０ａである時）及びノーズ時（第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置がノーズ２０ｃである時）におけるバネ部材４４，５１に加わる荷重と、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下でのベース時及びノーズ時におけるバネ部材４４，５１に加わる荷重とを第四実施形態と第五実施形態とで比較すると、第四実施形態の微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下でのノーズ時におけるバネ部材４４に加わる荷重Ｐ４が、第四実施形態の最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下でのベース時におけるバネ部材４４に加わる荷重Ｐ５が略同等値となる場合があり、そうなった場合、第四実施形態で最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下でのノーズ時におけるバネ部材４４に加わる荷重Ｐ６が余分な荷重となりフリクションロスが大きくなる場合がある。しかし、第五実施形態では、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下でのベース時におけるバネ部材５１に加わる荷重Ｐ９と最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下でのベース時におけるバネ部材５１に加わる荷重Ｐ１１とが略同等値となり、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下でのノーズ時におけるバネ部材５１に加わる荷重Ｐ１０と最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下でのノーズ時におけるバネ部材５１に加わる荷重Ｐ１２とが略同等値となり、すなわち制御カム３０の配向角度を変えてもバネ部材５１に加わる荷重がほとんど変わらないのでフリクションロスが発生しない。また、バネ部材５１が第一介在アーム１０と第二介在アーム１５と一体式となり、可変動弁機構をコンパクトにすることができる。
【００５７】
従って、本実施形態の可変動弁機構は、付勢手段が異なるものの、基本的には第四実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、第四実施形態と同様の効果が得られるとともに、フリクションロスをなくすとともに可変動弁機構をコンパクトにすることができる。
【００５８】
なお、本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば次のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で変更して具体化することもできる。
（１）リフト制御装置の構成や制御の仕方を適宜変更すること。
（２）中央部に揺動中心部があるロッカアームとすること。
（３）第三ローラ１８及び制御カム３０をそれぞれ１つとすること。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の可変動弁機構は、上記の通り構成されているので、従来の駆動系を大きく変えることなく、一本のカムシャフトを回転させて、バルブのリフト量及び作用角を連続的又は段階的に変化させることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図２】図１の最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図３】図１の微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図４】図１のリフト休止が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図５】本実施形態に係る可変動弁機構により得られるバルブのリフト量及び作用角を示すグラフである。
【図６】本発明の第二実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図８】本発明の第四実施形態に係る可変動弁機構を示す断面図である。
【図９】図８のリフト休止が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１０】図８の微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１１】図８の最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１２】本発明の第五実施形態に係る可変動弁機構を示す断面図である。
【図１３】図１２のリフト休止が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１４】図１２の微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１５】図１２の最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１６】第四実施形態に係る可変動弁機構及び第五実施形態に係る可変動弁機構により得られるバネ部材の荷重の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ロッカアーム
５ バルブ
７ カム対応部としての第一ローラ
１０ 第一介在アーム
１２ アームシャフト
１３ アーム部
１５ 第二介在アーム
１７ 回転カム摺接部としての第二ローラ
１８ 制御カム摺接部としての第三ローラ
１９ 押圧面
２０ 回転カム
２０ａ ベース円
２０ｂ ノーズ漸増部
２０ｃ ノーズ
２０ｄ ノーズ漸減部
２１ カムシャフト
３０ 制御カム
３０ａ ベース円
３０ｂ ノーズ漸増部
３１ 支持シャフト
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量及び作用角を連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の出力、トルク、燃費、排気ガスのクリーン度等の諸特性を両立させるため、内燃機関の運転状況に応じてバルブのリフト量又は作用角を連続的に又は段階的に変化させる可変動弁機構が種々考えられている。その一つの代表例として二本のカムシャフトを回転させてロッカアームを揺動させると共に２本のカムシャフトの位相を相対的に変えることによりロッカアームの揺動角を変えて、バルブのリフト量又は作用角を連続的に変化させるようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記代表例のように２本のカムシャフトを回転させるには、１本のカムシャフトを回転させてきた従来の駆動系を大きく変えることになると共に、駆動上難しいという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、従来の駆動系を大きく変えることなく、１本のカムシャフトを回転させて、バルブのリフト量及び作用角を連続的又は段階的に変化させることができる可変動弁機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可変動弁機構は、ロッカアームのカム対応部の近傍に該カム対応部を押圧する押圧面を備えた第一介在アームを揺動可能に軸着し、前記第一介在アームに回転カム摺接部と制御カム摺接部とを備えた第二介在アームを揺動可能に軸着し、前記回転カム摺接部を第二介在アームの揺動方向の一方側から押圧し、第二介在アーム及び第一介在アームをその順に介してロッカアームを押圧することによりバルブをリフトさせる回転カムを形成した１本のカムシャフトを回転可能に軸支し、前記制御カム摺接部を第二介在アームの揺動方向の他方側から押圧する制御カムを形成した１本の支持シャフトを回転可能に軸支し、前記制御カムの配向角を１回転以内の範囲で内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変えることにより第二介在アームの揺動の仕方を変えることを介して第一介在アームの揺動開始角を変え、もってカム対応部に対する第一介在アームの押圧面の当接位置を第一介在アームの長さ方向に変えることにより前記回転カムによるバルブのリフト量及び作用角を変化させるリフト制御装置を設けたことを特徴としている。なお、カム対応部とは、回転カムに第二介在アーム及び第一介在アームを介して対応し押圧される部位という意味である。
【０００７】
カム対応部は、固定された硬質チップでも回転可能なローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、カム対応部はロッカアームに回転可能に軸着されたローラが好ましい。
【０００８】
回転カム摺接部又は制御カム摺接部は、固定された硬質チップでも回転可能なローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、回転カム摺接部又は制御カム摺接部の少なくとも一方（好ましくは両方）は、第二介在アームに回転可能に軸着されたローラが好ましい。
【０００９】
回転カム摺接部及び制御カム摺接部が共に回転可能なローラである場合、両ローラは同軸上に並設しても平行な別々の軸上に設けてもよい。また、いずれか一方のローラの１つを対称面にして他方のローラを２つ配するようにし、回転カム及び制御カムから受ける力が第二介在アームにねじれ応力を生じさせないようにしてもよい。
【００１０】
回転カム摺接部及び制御カム摺接部の一方のみが回転可能なローラである場合、他方としては、第二介在アームに形成されたローラ片持ち支持部や、ローラを両側から支持する第二介在アームに形成された一対のフォーク片等が例示できる。また、フォーク片間にローラの回転を妨げないようにローラの側周面の少なくとも一部を包み込むローラ包囲部が架設され、ローラ包囲部を回転カム摺接部及び制御カム摺接部の他方側としてもよい。
【００１１】
ロッカアーム、第一介在アーム及び第二介在アームは、別の面内で揺動してもよいが、スペース効率上、同一面内で揺動することが好ましい。
【００１２】
ここで、ロッカアームは、次のいずれのタイプでもよい。
（１）ロッカアームの一端部に揺動中心部があり、中央部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ。（いわゆるスイングアーム）
（２）ロッカアームの中央部に揺動中心部があり、一端部にカム対応部があり、他端端にバルブ押圧部があるタイプ。
【００１３】
揺動中心部としては、次の二態様を例示できる。
（ａ）揺動中心部はピボットに支持された凹球面部である態様。
（ｂ）揺動中心部はシーソアームが回動可能に軸支された軸穴部である態様。
【００１４】
上記（ａ）の態様では、揺動中心部にタペットクリアランス調整機構が設けられることが好ましい。例えば、ピボットに設けた雄ネジをピボット支持材に設けた雌ネジに螺入量調節可能に螺入するようにしたタペットクリアランス調整機構を例示できる。
【００１５】
回転カムと制御カムとに回転カム摺接部と制御カム摺接部とがそれぞれ常に摺接するように第一介在アームと第二介在アームとを付勢する付勢手段を設けることが好ましい。
【００１６】
付勢手段としては、特に限定されないが、次の二態様を例示できる。
（ｉ）第一介在アームをその揺動方向に沿って付勢することで第二介在アームの回転カム摺接部と制御カム摺接部とが回転カムと制御カムとから離間しないように第二介在アームを付勢するバネ部材である態様。
具体的には、第一介在アームのアーム部又はアーム部とは別に設けられた突起とシリンダヘッドとの間に押し縮めたバネ部材を設けたもの等を例示できる。
【００１７】
（ｉｉ）第一介在アームと第二介在アームとを相対変位させるように付勢して第二介在アームの回転カム摺接部と制御カム摺接部とを回転カムと制御カムとの間に進入する方向に付勢するバネ部材である態様。
具体的には、第二介在アームの軸支部に第一介在アームと第二介在アームとをそれらのなす角度を広げる方向に付勢するバネ部材を設けたもの等を例示できる。
【００１８】
リフト制御装置としては、特に限定されないが、ヘリカルスプライン機構と、油圧を用いた駆動部と、マイクロコンピュータ等の制御装置とを備えたものを例示できる。
【００１９】
なお、本発明の可変動弁機構は、吸気バルブ又は排気バルブの何れか一方に適用することもできるが、両方に適用することが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した可変動弁機構の第一実施形態例について、図１〜図５を参照して説明する。この可変動弁機構にはスイングアームタイプのロッカアーム１が使用され、ロッカアーム１の一端部は同部に形成された凹球面部２がピボット３に支持されてなる揺動中心部となっている。ピボット３はネジによるタペットクリアランス調整機構を内蔵している。ロッカアーム１の他端部は二股状に分かれて、それぞれの先端下部にバルブ押圧部４が凹設され、バルブ５の基端部をバルブ押圧部４が押圧するようになっている。
【００２１】
ロッカアーム１の中央部に形成されたローラ配置穴６には、カム対応部としての第一ローラ７が、ロッカアーム１の上面からやや突出するように配され、該第一ローラ７はアーム側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。
【００２２】
第一ローラ７の上方近傍には、第一ローラ７を押圧する第一介在アーム１０が配されている。第一介在アーム１０はその基端の円筒部１１がアームシャフト１２に揺動可能に軸着され、該円筒部１１からロッカアーム１のバルブ押圧部４側へ向かって延びるアーム部１３の下面は、第一ローラ７を押圧するための押圧面１９となっている。押圧面１９は第一ローラ７の半径よりも大きい曲率半径の凹曲面に形成され、後述するように第一ローラ７に対する押圧面１９の当接位置が第一介在アーム１０の長さ方向に変わっても、押圧面１９はその略垂線方向に第一ローラ７を押圧するようになっている。
【００２３】
アーム部１３の上部に形成された一対のフォーク片１４の間には上方へ延びる第二介在アーム１５の下端が配され、該第二介在アーム１５はフォーク片１４の内側壁と直交する軸の周りに揺動可能に軸支されている。第二介在アーム１５の上端に形成された一対のフォーク片１６の間には回転カム摺接部としての第二ローラ１７が配され、該フォーク片１６の両外側には制御カム摺接部としての２つの第三ローラ１８が配されている。すなわち、第二ローラ１７を対称面にして２つの第三ローラ１８が配されている。第二ローラ１７と第三ローラ１８とは、フォーク片１６の内側壁と直交する同軸上に並設されるとともに、その軸の周りにそれぞれ独立して回転可能に軸着されている。第二ローラ１７と第三ローラ１８とは外径が同一であるが、異なっていてもよい。
【００２４】
第二ローラ１７の上方であってロッカアーム１でいうとバルブ押圧部４側には、１本のカムシャフト２１が回転可能に軸支されている。カムシャフト２１には、第二ローラ１７を第二介在アーム１５の揺動方向の一方側（本例ではロッカアーム１でいうとバルブ押圧部４側）から斜め下方へ押圧し、第二介在アーム１５及び第一介在アーム１０をその順に介してロッカアーム１を押圧することによりバルブ５をリフトさせる回転カム２０が形成されている。回転カム２０は、ベース円２０ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部２０ｂと、最大突出量となるノーズ２０ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部２０ｄとからなり、第二ローラ１７と略同一幅に形成されている。
【００２５】
第三ローラ１８の上方（必ずしも上方でなくてもよい）であってロッカアーム１でいうと揺動中心部側には１本の支持シャフト３１が回転可能に軸支されている。支持シャフト３１には、２つの第三ローラ１８を第二介在アーム１５の揺動方向の他方側（本例ではロッカアーム１でいうと揺動中心部側）から押圧する２つの制御カム３０が形成されている。２つの制御カム３０の間は、各制御カム３０が第二ローラ１７に干渉しないように環状溝３２となっている。各制御カム３０は、ベース円３０ａと、ノーズが漸増するノーズ漸増部３０ｂとからなり、第三ローラ１８と略同一幅に形成されている。なお、可変動弁機構全体をコンパクトにするために制御カム３０を第一介在アーム１０に近設させてあるので、第一介在アーム１０の上部にはノーズ漸増部３０ｂの当接を逃がして干渉を防ぐ逃がし溝２２が形成されている。
【００２６】
支持シャフト３１には、制御カム３０の配向角を１回転以内の範囲で内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的（好ましくは三段階以上、さらに好ましくは四段階以上の多段階）に変えることにより第二介在アーム１５の揺動の仕方を変えることを介して第一介在アーム１０の揺動開始角を変え、もって第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置を第一介在アーム１０の長さ方向に変えることにより前記回転カム２０によるバルブのリフト量及び作用角を変化させるリフト制御装置（図示略）が接続されている。
【００２７】
リフト制御装置は、例えば、ヘリカルスプラインを設けたピストンが油圧により所定角の回転を伴いながら軸方向に移動し、該回転が支持シャフト３１を回転させることにより制御カム３０の配向角を１回転以内の範囲で変える構造となっており、内燃機関の回転センサやアクセル開度センサ等からの検知値に基づいてマイクロコンピュータ等の制御装置により制御されるようになっている。
【００２８】
上記の構成により、制御カム３０が第三ローラ１８を第二介在アーム１５の揺動方向の他方側から押圧（いわばバックアップ）した状態で、回転カム２０が第二ローラ１７を第二介在アーム１５の揺動方向の一方側から斜め下方へ押圧し、第二介在アーム１５及び第一介在アーム１０をその順に介してロッカアーム１を押圧することによりバルブ５をリフトさせるようになっている。このとき、回転カム２０により第二ローラ１７を押圧された第二介在アーム１５は所定の角度範囲で揺動し（設計によっては揺動は僅かでアーム全体が上下するケースもあり得る）、該第二介在アーム１５を介して下方へ押圧された第一介在アーム１０も所定の角度範囲で揺動する。
【００２９】
またこのとき、制御カム３０の配向角を変えて、第三ローラ１８を押圧する箇所をベース円３０ａにしたりノーズ漸増部３０ｂの各所にしたりすることにより、前記回転カム２０により揺動する第二介在アーム１５の揺動の仕方が変わるため、第一介在アーム１０の揺動開始角も変わることになる。すると、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置が第一介在アーム１０の長さ方向に変わり、具体的には、第一介在アーム１０の揺動開始角が高いときには押圧面１９の当接位置はアーム部１３基端側となり、第一介在アーム１０の揺動開始角が低いときには押圧面１９の当接位置はアーム部１３先端側となる。
【００３０】
以上のように構成された可変動弁機構は、次のように作用する。
まず、図２（ａ）→（ｂ）は、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下における制御カム３０の配向角度とそれによる作用を示している。
図２（ａ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下では、制御カム３０はノーズ漸増部３０ｂの最大突出部付近が第三ローラ１８に当接するように配向制御される。これにより、第二介在アーム１５はロッカアーム１でいうとバルブ押圧部４側に傾いた所が揺動開始角となり、同時に第二介在アーム１５は下方へやや押圧されるため、第一介在アーム１０は下方へやや傾いた所が揺動開始角となる。その状態で、回転カム２０のベース円２０ａの後半部が第二ローラ１７に摺接するとき、第一介在アーム１０は前記揺動開始角にある（下方へやや傾いた所といっても依然として高い）ため、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３基端側であり、まだバルブ５のリフトは発生しない。
図２（ｂ）に示すように、制御カム３０が図２（ａ）と同じ配向角度に保たれた状態で、回転カム２０のノーズ漸増部２０ｂを経てノーズ２０ｃが第二ローラ１７に摺接するとき、第二介在アーム１５はロッカアーム１でいうと揺動中心部側に若干揺動しながら下方へ大きく押圧されるため、第一介在アーム１０は下方へ最大に揺動する。すると、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３先端側に変わり、第一介在アーム１０はロッカアーム１を下方へ最大に揺動させるので、バルブ５のリフト量Ｌは発生・増加して最大値Ｌmax に達し、作用角も最大となる。
なお、前記の通り、前記当接位置が変わっても、凹曲面に形成された押圧面１９はその略垂線方向に第一ローラ７を押圧するので、第一介在アーム１０にその長さ方向の応力成分がほとんど生じず、円筒部１１とアームシャフト１２との間に負担がかからない。
【００３１】
次に、図３（ａ）→（ｂ）は、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下における制御カム３０の配向角度とそれによる作用を示している。
図３（ａ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下では、制御カム３０はノーズ漸増部３０ｂの小突出部付近が第三ローラ１８に当接するように配向制御される。これにより、第二介在アーム１５は図２の状態よりも直立に近付いた所が揺動開始角となり、同時に第二介在アーム１５は下方への押圧が少なくなるため、第一介在アーム１０は図２の状態よりも高くなった所が揺動開始角となる。その状態でベース円２０ａの後半部が第二ローラ１７に摺接するとき、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３基端側（円筒部１１ともいえる）であり、まだバルブ５のリフトは発生しない。
図３（ｂ）に示すように、制御カム３０が図３（ａ）と同じ配向角度に保たれた状態で、ノーズ２０ｃが第二ローラ１７に摺接するとき、第二介在アーム１５はロッカアーム１でいうと揺動中心部側に揺動しながら下方へ押圧されるため、第一介在アーム１０は下方へ揺動する。すると、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３の基端側から先端側に向けてやや変わり、第一介在アーム１０はロッカアーム１を下方へやや揺動させるので、バルブ５のリフト量Ｌ及び作用角はともに微小となる（図５参照）。
【００３２】
なお、図２と図３との中間的なリフト量・作用角が必要な運転状況下では、図２と図３との中間的な制御カム３０の配向角度をリフト制御装置により連続的に又は段階的に作ることで、図５に示すように中間的なリフト量・作用角が連続的に又は段階的に得られる。
【００３３】
次に、図４（ａ）→（ｂ）は、リフト休止が必要な運転状況下における制御カム３０の配向角度とそれによる作用を示している。
図４（ａ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下では、制御カム３０はベース円３０ａが第三ローラ１８に当接するように配向制御される。これにより、第二介在アーム１５は図３の状態よりもさらに直立に近付いた所が揺動開始角となり、同時に第二介在アーム１５は下方への押圧がさらに少なくなるため、第一介在アーム１０は図３の状態よりもさらに高くなった所が揺動開始角となる。その状態でベース円２０ａの後半部が第二ローラ１７に摺接するとき、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３基端側（円筒部１１ともいえる）であり、バルブ５はリフトしない。
図４（ｂ）に示すように、制御カム３０が図４（ａ）と同じ配向角度に保たれた状態で、ノーズ２０ｃが第二ローラ１７に摺接するとき、第二介在アーム１５はロッカアーム１でいうと揺動中心部側に揺動しながら下方へ押圧されるため、第一介在アーム１０は下方へ揺動する。しかし、第一ローラ７に対する第一介在アーム１０の押圧面１９の当接位置はアーム部１３の基端側からほとんど変わらず、第一介在アーム１０はロッカアーム１を下方へ揺動させないので、バルブ５はリフトしない。
【００３４】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第二実施形態について、図６を参照して第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、制御カム摺接部の構成、第一介在アームの形状及びロッカアームの構成においてのみ第一実施形態と相違するものである。
【００３５】
すなわち、本実施形態の可変動弁機構は、第三ローラに代えて一対のフォーク片１６が制御カム摺接部として機能している。一対のフォーク片１６は、両方ともに制御カム３０と略同一幅に形成されている。また、各フォーク片１６は、回転カム２０に近い前側が第二ローラ１７と同軸で第二ローラ１７よりやや小さい半径の円弧面状に形成され、制御カム３０に近い後側は第二ローラ１７と同軸で第二ローラ１７よりやや大きい半径の円弧面状に形成されている。各制御カム３０には、一対のフォーク片１６の制御カム３０に近い後側面がそれぞれ摺接するようになっている。
【００３６】
また、本実施形態の第一介在アーム１０は、アーム部１３がフォーク片１４と同一幅のフォーク状となっていて、それに伴い押圧面１９は左右一対に分割形成されている。また、各押圧面１９の下側には、細型に形成されたロッカアーム１及びそれを支持するピボット３がそれぞれ設けられている。各ロッカアーム１には、ローラ配置穴６、バルブ押圧部４及び第一ローラ７が一つずつ設けられ、一つのロッカアーム１が一つのバルブ５を押圧するようになっている。なお、第一介在アーム１０の形状とロッカアーム１の構成とは、第一実施形態と同じでもよい。
【００３７】
本実施形態の可変動弁機構は、基本的には第一実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果が得られるとともに、ローラ１８が不要となるので第二介在アーム１５の構造をシンプルにすることができるとともに軽量化を図ることができる。これにより第一介在アーム１０及び第二介在アーム１５の運動性が向上し、更なる燃費の向上が期待できる。
【００３８】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第三実施形態について、図７を参照して第二実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、第二介在アームの形状と支持シャフトの構成とにおいてのみ第二実施形態と相違するものである。
【００３９】
すなわち、本実施形態の可変動弁機構は、第二介在アーム１５の上部に第二ローラ１７の回転を許容しつつ第二ローラ１７の制御カム３０に近い略半周部分を包み込むローラ包囲部１５ａが形成されている。ローラ包囲部１５ａは、一対のフォーク片１６の後側内縁間を略塞ぐように形成され、フォーク片１６の円弧面形状がローラ包囲部１５ａ上にも連続形成されている。
【００４０】
また、本実施形態の支持シャフト３１には、第二介在アーム１５のローラ包囲部１５ａを押圧する制御カム３０が一つだけ形成されている。従って、本実施形態の可変動弁機構は、基本的には第二実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、第二実施形態と同様の効果が得られるとともに、制御カム３０を一つに減らすことができるので支持シャフト３１に係る原材料を節約することができる。
【００４１】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第四実施形態について、図８〜図１１を参照して第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、第一介在アームの構成と、回転カムと制御カムとに回転カム摺接部と制御カム摺接部とがそれぞれ常に摺接するように第一介在アームと第二介在アームとを付勢する付勢手段が設けられている点においてのみ第一実施形態と相違するものである。
【００４２】
すなわち、本実施形態の可変動弁機構は、第一介在アーム１０のアーム部１３の略反対方向に半径方向に延びる突出部１１ａが設けられている。また、付勢手段として、第一介在アーム１０をその揺動方向に沿って付勢することで第二介在アーム１５の第二ローラ１７と第三ローラ１８とが回転カム２０と制御カム３０とから離間しないように第二介在アーム１５を付勢するバネ部材４４が設けられている。
【００４３】
バネ部材４４は、互いに開口側を対峙させて当接及び離間可能に側周壁が内外に係合したカップ状の内側部材４２のカップ内底面と、シリンダヘッド４５に形成された外側部材４３の内底面との間に圧縮状態で設置され、外側部材４３から内側部材４２を離間方向に付勢する。内側部材４２は、シリンダヘッド４５の外側部材４３の内側にガイドされて摺動するようになっていて、内側部材４２の先端に形成された半球面が突出部１１ａの上側に当接されている。
【００４４】
従って、本実施形態の可変動弁機構は次のように作用する。
まず、図９（ａ）→（ｂ）は、リフト休止が必要な運転状況下におけるバネ部材４４の状態とそれによる作用を示している。
図９（ａ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するとき、バネ部材４４は内側部材４２を外側部材４３に沿って斜め下方に付勢し、内側部材４２は突出部１１ａを斜め上方から斜め下方へ付勢するので第一介在アーム１０はアームシャフト１２を中心に左回転方向に付勢される。この時、第二介在アーム１５は第一介在アーム１０により上方向に付勢され、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ押し当てられるので、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０とに常に摺接し続ける。また、この時バネ部材４４の全長はＬａ１であり、突出部１１ａはバネ部材４４からＰ１の力で付勢を受けており、バネ部材４４は反作用により荷重Ｐ１で押し縮められた状態になっている。
次に、図９（ｂ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するようになっても、第二ローラ１７及び第三ローラ１８はバネ部材４４による付勢を受け続けるので回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続ける。この時、第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動して、第二ローラ１７がノーズ２０ｃにより最大押圧を受ける。そのために第二ローラ１７、第三ローラ１８及び第二介在アーム１５は第二ローラ１７と第三ローラ１８とを回転カム２０と制御カム３０とに摺接させ続けながらバネ部材４４による付勢に抗して下方に押圧されるとともに第一介在アーム１０は下方へ揺動させられる。この時、バネ部材４４は第一介在アーム１０の揺動により上方向に移動した突出部１１ａにより押し縮められて全長がＬａ２となり、荷重がＰ２に増大する。
【００４５】
次に、図１０（ａ）→（ｂ）は、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下におけるバネ部材４４の状態とそれによる作用を示している。
図１０（ａ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するときも、第二ローラ１７及び第三ローラ１８はバネ部材４４による付勢を受け続けるので回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続ける。この時、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの小突出部付近に移動するので、第三ローラ１８及び第二介在アーム１５は、図９（ａ）の位置よりもやや下方に押圧される。これにより第一介在アーム１０の揺動開始角が図９（ａ）よりもやや下方に傾いて突出部１１ａもやや上方向に移動するので、バネ部材４４の全長はＬａ１よりやや短いＬａ３となり、荷重がＰ１よりやや大きいＰ３に増大する。次に、図１０（ｂ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するようになっても、第二ローラ１７及び第三ローラ１８はバネ部材４４による付勢を受け続けるので回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続ける。この時、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの小突出部付近に移動するとともに第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動して、第二ローラ１７がノーズ２０ｃにより最大押圧を受ける。そのために第二ローラ１７、第三ローラ１８及び第二介在アーム１５は第二ローラ１７と第三ローラ１８とを回転カム２０と制御カム３０とに摺接させ続けながらバネ部材４４による付勢に抗して下方に押圧されるとともに第一介在アーム１０は下方へ揺動させられる。この時、コイルスプリング４４は第一介在アーム１０の揺動により上方向に移動した突出部１１ａにより押し縮められて全長がＬａ４となり、荷重がＰ４に増大する。
【００４６】
次に、図１１（ａ）→（ｂ）は、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下におけるバネ部材４４の状態とそれによる作用を示している。
図１１（ａ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するときも、第二ローラ１７及び第三ローラ１８はバネ部材４４による付勢を受け続けるので回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続ける。この時、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの最大突出部付近に移動するので、第三ローラ１８及び第二介在アーム１５は、図１０（ａ）の位置よりも大きく下方に押圧される。これにより第一介在アーム１０の揺動開始角が図１０（ａ）よりも大きく下方に傾いて突出部１１ａも上方向に移動するので、バネ部材４４の全長はＬａ３より短いＬａ５となり、荷重がＰ３より大きいＰ５に増大する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するようになっても、第二ローラ１７及び第三ローラ１８はバネ部材４４による付勢を受け続けるので回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続ける。この時、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの最大突出部付近に移動するとともに第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動して、第二ローラ１７と第三ローラ１８とがノーズ２０ｃとノーズ漸増部３０ｂとにより最大押圧を受ける。そのために第二ローラ１７、第三ローラ１８及び第二介在アーム１５は第二ローラ１７と第三ローラ１８とを回転カム２０と制御カム３０とに摺接させ続けながらバネ部材４４による付勢に抗して下方に押圧されるとともに第一介在アーム１０は下方へ最大揺動させられる。この時、バネ部材４４は第一介在アーム１０の揺動により上方向に移動した突出部１１ａにより押し縮められて全長はＬａ４より短いＬａ６となり、荷重がＰ４より大きいＰ６に増大する。
【００４７】
従って、本実施形態の可変動弁機構は、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とを付勢する付勢手段が設けられているものの、基本的には第一実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果が得られるとともに、バネ部材４４が設けられたことにより回転カム２０と第二ローラ１７と、または制御カム３０と第三ローラとのいずれか又は両方が離間するのを防止して、回転カム２０と制御カム３０とに第二ローラ１７と第三ローラ１８とをそれぞれ常に摺接させることができる。
【００４８】
次に、本発明を実施した可変動弁機構の第五実施形態について、図１２〜１６を参照して第四実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態の可変動弁機構は、付勢手段の構成においてのみ第四実施形態と相違するものである。
【００４９】
すなわち、本実施形態の可変動弁機構には、回転カム２０と制御カム３０とに第二ローラ１７と第三ローラ１８とがそれぞれ常に摺接するように第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とを付勢する付勢手段として、バネ部材４４と突出部１１ａとに代えて、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とを相対変位させるように付勢して第二介在アーム１５の第二ローラ１７と第三ローラ１８とを回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢するバネ部材５１が設けられている。
【００５０】
バネ部材５１は、一対のフォーク片１４の間に配されて第二介在アーム１５と同軸上に軸支され、その両端は接線方向にやや延ばされて一対のフォーク片１４の底壁と第二介在アーム１５に形成された係合溝１５ａとにそれぞれ係合させられている。この時、バネ部材５１は、第二介在アーム１５の軸支部を中心として第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とが離間する方向に付勢されるように捻られた状態で取付けられている。
【００５１】
また、第二介在アーム１５の下端には、第一介在アーム１０に対する第二介在アーム１５の揺動範囲を制限する突起１５ｂが形成されている。突起１５ｂは、第一介在アーム１０に対して第二介在アーム１５が離間する方向に揺動すると円筒部１１の前面に当接するようになっていて、それ以上は第二介在アーム１５が揺動できないようになっている。この突起１５ｂが設けられていることにより可変動弁機構の組立が容易になる。なお、突起１５ｂは省略してもよい。
【００５２】
すなわち、バネ部材５１により第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とは、双方のなす角度が広がるように第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とを付勢するようになっている。第一介在アーム１０がアームシャフト１２に軸着されていることから、アームシャフト１２の中心から第二介在アーム１５の上端が遠ざけられるように付勢される。この時、第二介在アーム１５の上端に軸着された第二ローラ１７と第三ローラ１８とは、回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢され、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０の角度や制御カム３０の配向角度に関係なく、回転カム２０と制御カム３０とにそれぞれ摺接し続けるようになっている。
【００５３】
従って、本実施形態の可変動弁機構は次のように作用する。
図１３（ａ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はベース円３０ａとなるとともに第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はベース円２０ａとなる。この時、第二介在アーム１５の揺動中心とアームシャフト１２の中心とを結んだ線と第二介在アーム１５の揺動中心と第二ローラ１７の中心とを結んだ線とのなす角度を第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度とすると、その角度はＡ７となり、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とを離間させようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）はＰ７となる。
次に、図１３（ｂ）に示すように、リフト休止が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はベース円３０ａから移動しないが、第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動する。この時、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度はＡ７からＡ８に大きく縮小させられる。また、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度を広げようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）は、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度の縮小に伴ってＰ７からＰ８に大きく増大する。
【００５４】
次に、図１４（ａ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの小突出部付近となるとともに第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はベース円２０ａとなる。この時、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度はＡ７より極僅かに小さいＡ９となる。また、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度を広げようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）はＰ９となるが、Ａ７とＡ９との差が僅かであるためＰ９はＰ７と略同等値となる。
次に、図１４（ｂ）に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの小突出部付近から僅かに突出量の大きい側へ移動し、第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動する。この時、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度はＡ９からＡ１０に大きく縮小させられる。また、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度を広げようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）はＰ９からＰ１０に大きく増大するがＡ８とＡ１０とが略同等値となるのでＰ１０はＰ８と略同等値となる。
【００５５】
次に、図１５（ａ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のベース円２０ａが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの最大突出部付近となるとともに第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はベース円２０ａとなる。この時、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度はＡ７よりやや小さいＡ１１となる。また、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度を広げようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）はＰ１１となるが、Ａ７とＡ１１との差がＡ７とＡ９との差よりは大きいものの僅かであるためＰ１１はＰ７及びＰ９と略同等値となる。
次に、図１５（ｂ）に示すように、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下で、回転カム２０のノーズ２０ｃが第二ローラ１７に配向するとき、第二ローラ１７と第三ローラ１８とは回転カム２０と制御カム３０との間に進入する方向に付勢されているので、第三ローラ１８と制御カム３０との当接位置はノーズ漸増部３０ｂの最大突出部付近を更に突出量の大きい側へ移動し、第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置はノーズ２０ｃに移動する。この時、第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度はＡ１１からＡ１２に大きく縮小させられる。また、バネ部材５１による第一介在アーム１０と第二介在アーム１５とのなす角度を広げようとする力（すなわちバネ部材５１に加わる荷重）はＰ１１からＰ１２に大きく増大するがＡ８とＡ１０とＡ１２とが略同等値となるのでＰ１２はＰ８及びＰ１０と略同等値となる。
【００５６】
従って、図１６に示すように、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下でのベース時（第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置がベース円２０ａである時）及びノーズ時（第二ローラ１７と回転カム２０との当接位置がノーズ２０ｃである時）におけるバネ部材４４，５１に加わる荷重と、最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下でのベース時及びノーズ時におけるバネ部材４４，５１に加わる荷重とを第四実施形態と第五実施形態とで比較すると、第四実施形態の微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下でのノーズ時におけるバネ部材４４に加わる荷重Ｐ４が、第四実施形態の最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下でのベース時におけるバネ部材４４に加わる荷重Ｐ５が略同等値となる場合があり、そうなった場合、第四実施形態で最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下でのノーズ時におけるバネ部材４４に加わる荷重Ｐ６が余分な荷重となりフリクションロスが大きくなる場合がある。しかし、第五実施形態では、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下でのベース時におけるバネ部材５１に加わる荷重Ｐ９と最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下でのベース時におけるバネ部材５１に加わる荷重Ｐ１１とが略同等値となり、微小リフト量・微小作用角が必要な運転状況下でのノーズ時におけるバネ部材５１に加わる荷重Ｐ１０と最大リフト量・最大作用角が必要な運転状況下でのノーズ時におけるバネ部材５１に加わる荷重Ｐ１２とが略同等値となり、すなわち制御カム３０の配向角度を変えてもバネ部材５１に加わる荷重がほとんど変わらないのでフリクションロスが発生しない。また、バネ部材５１が第一介在アーム１０と第二介在アーム１５と一体式となり、可変動弁機構をコンパクトにすることができる。
【００５７】
従って、本実施形態の可変動弁機構は、付勢手段が異なるものの、基本的には第四実施形態と同様である。そして、本実施形態によれば、第四実施形態と同様の効果が得られるとともに、フリクションロスをなくすとともに可変動弁機構をコンパクトにすることができる。
【００５８】
なお、本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば次のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で変更して具体化することもできる。
（１）リフト制御装置の構成や制御の仕方を適宜変更すること。
（２）中央部に揺動中心部があるロッカアームとすること。
（３）第三ローラ１８及び制御カム３０をそれぞれ１つとすること。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の可変動弁機構は、上記の通り構成されているので、従来の駆動系を大きく変えることなく、一本のカムシャフトを回転させて、バルブのリフト量及び作用角を連続的又は段階的に変化させることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図２】図１の最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図３】図１の微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図４】図１のリフト休止が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図５】本実施形態に係る可変動弁機構により得られるバルブのリフト量及び作用角を示すグラフである。
【図６】本発明の第二実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係る可変動弁機構を示す斜視図である。
【図８】本発明の第四実施形態に係る可変動弁機構を示す断面図である。
【図９】図８のリフト休止が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１０】図８の微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１１】図８の最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１２】本発明の第五実施形態に係る可変動弁機構を示す断面図である。
【図１３】図１２のリフト休止が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１４】図１２の微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１５】図１２の最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の作用を示す断面図である。
【図１６】第四実施形態に係る可変動弁機構及び第五実施形態に係る可変動弁機構により得られるバネ部材の荷重の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ロッカアーム
５ バルブ
７ カム対応部としての第一ローラ
１０ 第一介在アーム
１２ アームシャフト
１３ アーム部
１５ 第二介在アーム
１７ 回転カム摺接部としての第二ローラ
１８ 制御カム摺接部としての第三ローラ
１９ 押圧面
２０ 回転カム
２０ａ ベース円
２０ｂ ノーズ漸増部
２０ｃ ノーズ
２０ｄ ノーズ漸減部
２１ カムシャフト
３０ 制御カム
３０ａ ベース円
３０ｂ ノーズ漸増部
３１ 支持シャフト
Claims (6)
- ロッカアームのカム対応部の近傍に該カム対応部を押圧する押圧面を備えた第一介在アームを揺動可能に軸着し、
前記第一介在アームに回転カム摺接部と制御カム摺接部とを備えた第二介在アームを揺動可能に軸着し、
前記回転カム摺接部を第二介在アームの揺動方向の一方側から押圧し、第二介在アーム及び第一介在アームをその順に介してロッカアームを押圧することによりバルブをリフトさせる回転カムを形成した１本のカムシャフトを回転可能に軸支し、
前記制御カム摺接部を第二介在アームの揺動方向の他方側から押圧する制御カムを形成した１本の支持シャフトを回転可能に軸支し、
前記制御カムの配向角を１回転以内の範囲で内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変えることにより第二介在アームの揺動の仕方を変えることを介して第一介在アームの揺動開始角を変え、もってカム対応部に対する第一介在アームの押圧面の当接位置を第一介在アームの長さ方向に変えることにより前記回転カムによるバルブのリフト量及び作用角を変化させるリフト制御装置を設けた可変動弁機構。 - 前記カム対応部が、前記ロッカアームに回転可能に軸着されたローラである請求項１記載の可変動弁機構。
- 前記回転カム摺接部又は制御カム摺接部の少なくとも一方が、前記第二介在アームに回転可能に軸着されたローラである請求項１記載の可変動弁機構。
- 前記回転カムと制御カムとに前記回転カム摺接部と制御カム摺接部とがそれぞれ常に摺接するように前記第一介在アームと第二介在アームとを付勢する付勢手段が設けられた請求項１、２又は３記載の可変動弁機構。
- 前記付勢手段は、第一介在アームをその揺動方向に沿って付勢することで前記第二介在アームの前記回転カム摺接部と制御カム摺接部とが前記回転カムと制御カムとから離間しないように前記第二介在アームを付勢するバネ部材である請求項４記載の可変動弁機構。
- 前記付勢手段は、前記第一介在アームと第二介在アームとを相対変位させるように付勢して前記第二介在アームの前記回転カム摺接部と制御カム摺接部とを前記回転カムと制御カムとの間に進入する方向に付勢するバネ部材である請求項４記載の可変動弁機構。
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