JP4093849B2 - 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】
従来の可変動弁機構として、図１５に示すように、支持シャフト８２の周りに回転カム（図示略）により押圧される第一介在部材８４と、第一介在部材８４の左右に位置してそれぞれロッカアーム８１を介してバルブ９１を押圧する二つの第二介在部材８６とが回動可能に軸着され、第一介在部材８４と二つの第二介在部材８６との内側に形成されたスプライン８７，８８が噛み合うように設けられたスライダギヤ８９を、支持シャフト８２の中央部に摺動可能に挿通されたコントロールシャフト９０を介してスライドさせることにより第一介在部材８４と第二介在部材８６との相対回転角度を変えるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６３０１５公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記の可変動弁機構の場合、次のような問題があった。
（１）第一介在部材８４及び第二介在部材８６の内側面にスプライン８７，８８を加工するのが困難であった。
（２）スライダギヤ８９のスライド長を確保しなければならないため、第一介在部材８４と第二介在部材８６との幅を狭くするのに限界があり、可変動弁機構をコンパクトにすることが難しかった。
（３）第一介在部材８４と二つの第二介在部材８６とが支持シャフト８２に支持されているのは各第二介在部材８６の一部のみであり、第一介在部材８４と二つの第二介在部材８６とは共に不安定となってバルブ９１間のリフト量にバラツキが生じる場合があった。特に微小リフト時にはリフト量に対してばらつきの量が大きくなって内燃機関の燃焼が不安定になった。
（４）スライダギヤ８９は歯数が数十本あるため、必ず全ての歯がスプライン８７，８８の歯に均等に接触するとは限らず、低リフトから高リフトまで可変する場合、数十本の歯の中で乗り移りが発生するとリフト量がスムーズに可変できなくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、コンパクトであるとともに左右のバルブのリフト量にばらつきがでない安価な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、回転カムに押圧されて支持シャフトの軸心を中心に小角度回転する第一介在部材と、第一介在部材とともに支持シャフトの軸心を中心に小角度回転することによりロッカアームのカム対応部を押圧してバルブをリフトさせる第二介在部材とを備え、第一介在部材と第二介在部材との相対回転角度を支持シャフトと同軸上に配置されたコントロールシャフトの動きによって変化させる可変動弁機構において、コントロールシャフトと共に変位するスライダと該スライダの変位方向に対して斜めに形成されて該スライダが接触する斜状部とを設け、スライダを変位させて斜状部をスライダの変位方向とは略直交方向に押動させることにより、第一介在部材と第二介在部材との相対回転角度を変化させ、もってバルブのリフト量及び作用角を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変化させる相対回転角度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、回転カムに第一介在部材と第二介在部材とをその順に介して対応し押圧される部位という意味である。
【０００７】
スライダの形状は、特に限定されないが、丸棒状、角棒状のもの等を例示でき、斜状部の形状に応じて適宜選定される。
【０００８】
スライダ及び斜状部と、第一介在部材及び第二介在部材との位置関係には、次の四態様がある。
（１）第二介在部材に支持シャフトと平行に延びる摺動穴が貫設され、棒状のスライダが該摺動穴に摺動可能に挿通され、第一介在部材に、棒状のスライダの先端に接触する斜状部が設けられた態様。
（２）第二介在部材に支持シャフトと非平行に延びる斜状部としての摺動穴が貫設され、該摺動穴に棒状のスライダが摺動可能に挿通され、第一介在部材に、棒状のスライダの先端に接触してスライダの変位をガイドするガイド部が設けられた態様。
（３）第一介在部材にスリット穴からなる斜状部が設けられ、該スリット穴にスライダが挿通されて該スリット穴のスリット長さ方向に移動可能となっており、第二介在部材に、スライダの変位をガイドするガイド部が設けられた態様。
（４）第一介在部材に、スライダの変位をガイドするガイド部が設けられ、第二介在部材に、スリット穴からなる斜状部が設けられた態様。
上記（３）又は（４）において、ガイド部は、特に限定されず、スライダの変位方向を支持シャフトと平行とするように形成されていても、スライダの変位方向を斜状部と異なる角度の斜め方向とするように形成されていてもよい。
【０００９】
カム対応部は、特に限定されず、ロッカアームに固定された硬質チップでもロッカアームに回転可能に軸着されたローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、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。
【００１０】
第一介在部材の回転カムに押圧される部位は、特に限定されず、第一介在部材に固定された硬質チップでも第一介在部材に回転可能に軸着されたローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、第一介在部材に回転可能に軸着されたローラが好ましい。
【００１１】
ロッカアームの数は、特に限定されず、一つでも二つ以上でもよい。本発明の可変動弁機構を吸気バルブに適用する場合は、吸気効率や可変動弁機構を設けるスペース等を考慮してロッカアームの数が適宜選定される。また、本発明の可変動弁機構を排気バルブに適用する場合は、排気効率や可変動弁機構を設けるスペース等を考慮してロッカアームの数が適宜選定される。
【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、他端部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、他端部にバルブ押圧部があるタイプ。
但し、スペース効率が良い点で、本発明は上記（１）のタイプに具体化することが好ましい。
【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）揺動中心部はロッカシャフトに揺動可能に軸支された軸穴部である態様。
【００１４】
揺動中心部としてのピボットには、ネジによる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。例えば上記（ａ）の態様では、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】
相対回転角度制御装置は、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。
【００１６】
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。
【００１７】
【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８を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の可変動弁機構は、回転カム１０に押圧されて支持シャフト２０の軸心を中心に小角度回転する第一介在部材３０と、第一介在部材３０と共に支持シャフト２０の軸心を中心に小角度回転することによりロッカアーム１のカム対応部を押圧してバルブ６をリフトさせる第二介在部材４０とを備え、第一介在部材３０と第二介在部材４０との相対回転角度を支持シャフト２０と同軸上に配置されたコントロールシャフト２１の動きによって変化させるものである。
【００１８】
回転カム１０は、回転可能に軸支されたカムシャフト１１に形成されている。回転カム１０はベース円１０ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部１０ｂと、最大突出量となるノーズ１０ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部１０ｄとからなっている。
【００１９】
カムシャフト１１の下方には、スイングアームタイプのロッカアーム１が複数（図示例では二つ）のバルブ６及び各バルブ６に対応して複数（図示例では二つ）設けられている。各ロッカアーム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。また、各ロッカアーム１の他端下部には、バルブ押圧部５が凹設され、該バルブ押圧部５によりバルブ６がその基端部において押圧されるようになっている。
【００２０】
各ロッカアーム１の中央部に形成されたローラ配置穴８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それぞれ配され、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。
【００２１】
ピボット３の軸下部に設けられた雄ネジは、ピボット支持材４に設けられた雌ネジに螺入量調節可能に螺入されて、タペットクリアランス調整機構が構成されている。なお、タペットクリアランス調整機構は、ピボット３をピボット支持材４に対して上下動可能な構成にして、油圧でタペットクリアランスが自動調整されるものに変更してもよい。
【００２２】
二つのロッカアーム１と回転カム１０との間には、一本の円筒状の支持シャフト２０が配され、図示しない軸支部材により回転しないように軸支されている。支持シャフト２０の外周には、第一介在部材３０と、第二介在部材４０とが小角度回転可能に軸着されている。また、第二介在部材４０には、コントロールシャフト２１と共に変位するスライダ２５が設けられ、第一介在部材３０には、スライダ２５の変位方向に対して斜めに形成されて該スライダ２５が接触する斜状部３０ｃが設けられている。
【００２３】
支持シャフト２０の内部には、円柱状のコントロールシャフト２１が摺動可能に挿通され、コントロールシャフト２１の一箇所には半径方向に突出するブッシュ２２が設けられている。ブッシュ２２は、丸棒状の幹部２２ａと、支持シャフト２０と同軸の円板の一部と略同一形状に形成された先端部２２ｂとからなっている。コントロールシャフト２１の摺動によるブッシュ２２の支持シャフト２０の長さ方向への変位を許容するために、支持シャフト２０の一箇所には支持シャフト２０の長さ方向に延びるとともにブッシュ２２の幹部２２ａを挿通させる長孔２０ａが貫設されている。
【００２４】
第一介在部材３０は、支持シャフト２０に軸着された円筒状の基端部３０ａと、該基端部３０ａから略水平方向に延びるように突設された一対のローラ支持部３０ｂとを備えている。一対のローラ支持部３０ｂの間には、回転カム１０に押圧される第二ローラ３１が配され、該第二ローラ３１はローラ支持部３０ｂの側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。
【００２５】
また、基端部３０ａの上部には、後述するスライダ２５の先端に接触する斜状部３０ｃが設けられている。斜状部３０ｃは第二介在部材４０から第一介在部材３０に向かう方向に連れてロッカアーム１でいう揺動中心部側からバルブ押圧部側へ斜めに延びている。
【００２６】
第二介在部材４０は、支持シャフト２０に所定間隔をおいて軸着された一対の円筒部４０ａと、両円筒部４０ａの下部間に架設されるとともにロッカアーム１でいうバルブ押圧部側へ延びるアーム部４０ｂとで構成されている。アーム部４０ｂは（図１における）左側の円筒部４０ａよりも左方へ延長されていて、第一介在部材３０の左端付近まで延びている。また、アーム部４０ｂの左端と右端との下面には、第一ローラ７と略同一幅の押圧部４１がそれぞれ形成されている。
【００２７】
各押圧部４１は、円筒部４０ａ下側に形成された円筒面部４２と、円筒面部４２から滑らかに繋がってアーム部４０ｂ下側基端からアーム部４０ｂ下側先端に向かって延びる平面部４５と、円筒面部４２と平面部４５との間の境界部４３とからなっている。円筒面部４２は、円筒部４０ａと同軸でやや半径の大きな円弧面状に形成されている。また、平面部４５はアーム部４０ｂ下面からやや下方へ突出した略平面状に形成されている。また、境界部４３は円筒面部４２と平面部４５との間に位置して、円筒面部４２と平面部４５とを滑らかな曲面で連続させている。
【００２８】
また、第二介在部材４０は、図示しない付勢手段により押圧部４１が上昇する向きに常に付勢されている。
【００２９】
また、一対の円筒部４０ａの間に形成された開口部分には、ブッシュ２２の先端部２２ｂが余裕をもって遊通させられて、支持シャフト２０の軸心を中心に第二介在部材４０が所定角度の範囲内で小角度回転できるようになっている。
【００３０】
また、第一介在部材３０に隣接する円筒部４０ａの上部には、支持シャフト２０と平行に延びる摺動穴４６が貫設されるとともに、該摺動穴４６に前述のスライダ２５が支持シャフト２０の長さ方向に摺動可能に挿通されている。スライダ２５は、丸棒状に形成され、スライダ２５下部の右端寄りの位置には、スライダ２５を伴った第二介在部材４０の小角度回転を許容しつつ、ブッシュ２２に係合する係合溝２５ａが形成されている。
【００３１】
係合溝２５ａは、スライダ２５の断面方向にスライダ２５の下端から中央付近まで延びるように形成され、ブッシュ２２の先端部２２ｂがスライダ２５の長さ方向にガタつくことなく係合するとともに、ブッシュ２２の先端部２２ｂが支持シャフト２０の断面内で滑らかにスライドできるようになっている。
【００３２】
また、スライダ２５の左端には、面取り部２５ｂが形成されている。従って、スライダ２５は、斜状部３０ｃに対して斜めを向いているものの、スライダ２５と斜状部３０ｃとは面取り部２５ｂによる面接触するようになっている。
【００３３】
コントロールシャフト２１には、該コントロールシャフト２１を長さ方向に移動して、ブッシュ２２を介してスライダ２５を変位させて斜状部３０ｃをスライダ２５の変位方向とは略直交方向に押動させることにより、第一介在部材３０と第二介在部材４０との相対回転角度を変化させ、もってバルブ６のリフト量及び作用角を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）に変化させる相対回転角度制御装置が設けられている。すなわち、コントロールシャフト２１が長さ方向に移動すると、ブッシュ２２を介してスライダ２５がその長さ方向に摺動する。このときスライダ２５の先端が斜状部３０ｃを押動し、第二介在部材４０には第一介在部材３０から離間しようとする力と、第一介在部材３０との相対回転角度を変えようとする力とが発生する。しかし、第一介在部材３０と第二介在部材４０とは互いに離れることができないように支持シャフト２０に軸着されているので、第一介在部材３０に対して第二介在部材４０が小角度回転して第一介在部材３０と第二介在部材４０との相対回転角度が変化することになる。相対回転角度変化は、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。
【００３４】
上記の構成により、回転カム１０が回転して第一介在部材３０を押圧すると第一介在部材３０と共に第二介在部材４０が支持シャフト２０の軸心を中心に小角度回転し、第二介在部材４０の一対の押圧部４１が二つの第一ローラ７をそれぞれ押圧することにより、二つのロッカアーム１が揺動してバルブ６がリフトされるようになっている。また、付勢手段は、第二介在部材４０をアーム部４０ｂが上昇する向きに付勢するだけでなく、スライダ２５が斜状部３０ｃに当接しているので第一介在部材３０も同じ方向に付勢する。この付勢により、ローラ支持部３０ｂに軸着された第二ローラ３１が回転カム１０に向かって付勢されるので、第二ローラ３１が回転カム１０に常に摺接させられるようになっている。
【００３５】
従って、第二ローラ３１が回転カム１０のベース円１０ａに摺接しているとき（いわゆるベース時に）は、第一介在部材３０は小角度回転開始位置に停滞している。しかし、第二ローラ３１がノーズ漸増部１０ｂに当接し始めると、回転カム１０の突出量が増加するので、第一介在部材３０は図３（ａ）における右回転方向に小角度回転を開始し、回転カム１０の回転が進むにつれて第一介在部材３０の小角度回転が継続する。
【００３６】
その後、第二ローラ３１の回転カム１０に対する当接位置がノーズ１０ｃに移行する（いわゆるノーズ時になる）と、第一介在部材３０の小角度回転は停止して第一介在部材３０は小角度回転終了位置に到達する。さらに回転カム１０の回転が進み第二ローラ３１の当接位置がノーズ漸減部１０ｄに至ると、回転カム１０の突出量が減少するので第一介在部材３０は左回転を開始して、第二ローラ３１の当接位置がベース円１０ａに戻るときには第一介在部材３０は小角度回転開始位置に復帰するようになっている。即ち、第一介在部材３０は小角度回転開始位置から小角度回転終了位置までの往復動を繰り返し、第二介在部材４０も第一介在部材３０と共に往復動を繰り返すことになる。
【００３７】
また、相対回転角度制御装置によって第一介在部材３０に対する第二介在部材４０の相対回転角度を変化させると、第二介在部材４０の小角度回転開始位置及び小角度回転終了位置も同角度分だけ同方向にずれる。これは小角度回転開始位置にある第二介在部材４０の位置から、第一ローラ７を境界部４３に摺接させ始める第二介在部材４０の位置までの角度差を変えることになる。この角度差を小さくするほど、第一介在部材３０が小角度回転し始めてから第一ローラ７が境界部４３に摺接し始めるまでの時間が短いことを意味する。即ち、第一介在部材３０に対する第二介在部材４０の相対回転角度を変化させることにより、第一ローラ７の押圧部４１に対する当接位置を変化させて第一ローラ７の押圧量を変えてロッカアーム１の押圧量及び作用角を変えることができるようになっている。
【００３８】
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）、同（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スライダ２５の位置を示しており、図３（ａ）→同（ｂ）は、その時の第一介在部材３０及び第二介在部材４０の相対回転角度とそれによる作用を示している。このときブッシュ２２は、先端部２２ｂに係合するスライダ２５により斜状部３０ｃを押動して、第一介在部材３０と第二介在部材４０とは第二ローラ３１と押圧部４１とが最も遠ざかる所まで相対回転角度を変化させる。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は小角度回転開始位置に停滞している。このとき、第一介在部材３０と第二介在部材４０とは、二つのバルブ６が最大リフト量・最大作用角となるように相対回転角度が制御されているため、第二ローラ３１に対して押圧部４１が最も下がった位置に制御されている。このとき二つのロッカアーム１に軸着された二つの第一ローラ７は、第二介在部材４０の押圧部４１の境界部４３付近にそれぞれ当接して最上位置にある。このとき各ロッカアーム１は最上位置に停滞しており、二つのバルブ６のリフト量Ｌは０である。
【００４０】
次に、図３（ａ）から図３（ｂ）までの間、すなわち回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａからノーズ漸増部１０ｂに変位するときには、第二ローラ３１が回転カム１０により下方に押圧を受け、第一介在部材３０は右回転方向に小角度回転を開始するとともに第二介在部材４０も第一介在部材３０とともに小角度回転を開始する。このとき、第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を境界部４３から平面部４５側に変位させながら二つの第一ローラ７を下方へ押圧し始める。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ７がそれぞれ押圧され始めるのに対応して各ピボット３を中心として下方へ揺動を開始し、バルブ押圧部５が二つのバルブ６を下方に押圧して各バルブ６がリフトされ始める。
【００４１】
次に、図３（ｂ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がノーズ１０ｃの位置（いわゆるノーズ時）であるとき、第二ローラ３１は回転カム１０により最大押圧を受けて最大押下位置に到達する。これに伴って、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は、小角度回転終了位置に到達する。このとき第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を平面部４５の先端付近にまで変位させながら二つの第一ローラ７を下方へ最大押圧する。このとき、二つのロッカアーム１は下方へ最大揺動し、二つのバルブ６のリフト量Ｌは増加して最大値Ｌｍａｘに達する。また、ベース時に既に第一ローラ７が境界部４３付近に当接しており、第二介在部材４０の小角度回転開始位置から小角度回転終了位置までの広い範囲で二つのバルブ６がリフトされるようになっていることから作用角も最大となる。
【００４２】
次に、図４（ａ）、同（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スライダ２５の位置を示しており、図５（ａ）→同（ｂ）は、その時の第一介在部材３０及び第二介在部材４０の相対回転角度とそれによる作用を示している。このとき、ブッシュ２２は、先端部２２ｂに係合するスライダ２５により斜状部３０ｃを押動しながら最右位置に近い位置まで摺動し、第一介在部材３０と第二介在部材４０とは第二ローラ３１と押圧部４１とが最も近づいた所の付近まで相対回転角度を変化させる。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は小角度回転開始位置に停滞している。第一介在部材３０と第二介在部材４０とは、二つのバルブ６が微小リフト量・微小作用角となるように相対回転角度が制御されているため、第二ローラ３１に対して押圧部４１が最も上がった位置付近に制御されている。このとき二つのロッカアーム１に軸着された二つの第一ローラ７は、円筒面部４２の境界部４３寄りの位置にそれぞれ当接して最上位置にあり、各ロッカアーム１は最上位置に停滞しており二つのバルブ６のリフト量Ｌは０である。
【００４４】
次に、図５（ａ）から図５（ｂ）までの間、すなわち回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａからノーズ漸増部１０ｂに変位するときには、第二ローラ３１が回転カム１０により下方に押圧を受け、第一介在部材３０は右回転方向に小角度回転を開始するとともに第二介在部材４０も第一介在部材３０とともに小角度回転を開始する。このとき、第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を円筒面部４２から平面部４５に向かって変位させ、当接位置が平面部４５に移行し始めると二つの第一ローラ７は下方へ押圧され始める。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ７が平面部４５により押圧され始めると各ピボット３を中心として下方へ揺動を開始し、二つのバルブ押圧部５が二つのバルブ６を下方に押圧して各バルブ６がリフトされ始める。
【００４５】
次に、図５（ｂ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がノーズ１０ｃの位置（いわゆるノーズ時）であるとき、第二ローラ３１は回転カム１０により最大押圧を受けて最大押下位置に到達する。これに伴って、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は、小角度回転終了位置に到達する。このとき第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を平面部４５の基端部付近まで変位させながら二つの第一ローラ７を下方へ押圧する。このとき、二つのロッカアーム１は下方へ微小揺動し、二つのバルブ６のリフト量Ｌは微小増加してＬ１となる。また、一つの第二介在部材４０が二つのロッカアーム１を一度に押圧しているので、二つのバルブ６は、バルブ６間のリフト量をばらつかせることなくリフトされ、微小リフト時にもかかわらず内燃機関の燃焼が安定する。また、ベース時に二つの第一ローラ７が円筒面部４２の境界部４３寄りの位置に当接しており、二つのバルブ６は第二介在部材４０が小角度回転終了位置付近まで小角度回転しなければリフトされないようになっていることから作用角が微小となる。
【００４６】
なお、図２及び図３と図４及び図５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及び図３と図４及び図５との中間的な第一介在部材３０及び第二介在部材４０の相対回転角度が相対回転角度制御装置により連続的に又は多段階的に作られ、図８に示すように中間的なリフト量・作用角が連続的に又は多段階的に得られる。
【００４７】
次に、図６（ａ）、同（ｂ）は、リフト休止が必要な運転状況下におけるスライダ２５の位置を示しており、図７（ａ）→同（ｂ）は、その時の第一介在部材３０及び第二介在部材４０の相対回転角度とそれによる作用を示している。このとき、ブッシュ２２は、先端部２２ｂに係合するスライダ２５により斜状部３０ｃを押動しながら最右位置にまで摺動し、第一介在部材３０と第二介在部材４０とは、第二ローラ３１と押圧部４１とが最も近づいた所まで相対回転角度を変化させる。
【００４８】
図７（ａ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は小角度回転開始位置に停滞している。第一介在部材３０と第二介在部材４０とは、リフト休止となるように相対回転角度が制御されており、第二ローラ３１に対して押圧部４１が最も上がった位置に制御されている。このとき二つのロッカアーム１に軸着された二つの第一ローラ７は、円筒面部４２の略中央にそれぞれ当接して最上位置にあり、二つのロッカアーム１は最上位置に停滞しており二つのバルブ６のリフト量Ｌは０である。
【００４９】
次に、図７（ａ）から図７（ｂ）までの間、すなわち回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａからノーズ漸増部１０ｂに変位するときには、第二ローラ３１が回転カム１０により下方に押圧を受け、第一介在部材３０は右回転方向に小角度回転を開始するとともに第二介在部材４０も第一介在部材３０とともに小角度回転を開始する。このとき、第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を円筒面部４２の略中央から境界部４３に向かって変位させるが、当接位置が円筒面部４２内であり二つの第一ローラ７は変位しない。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ７が変位しないので揺動せず、二つのバルブ６はリフトし始めない。
【００５０】
次に、図７（ｂ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がノーズ１０ｃの位置（いわゆるノーズ時）であるとき、第二ローラ３１は回転カム１０により最大押圧を受けて最大押下位置に到達する。これに伴って、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は、小角度回転終了位置に到達する。このとき第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を円筒面部４２から平面部４５に向かって変位させるものの円筒面部４２の境界部４３寄りの位置又は境界部４３の基端部に変位させるに留まるので二つの第一ローラ７は変位しない。このとき、二つのロッカアーム１は揺動せず、二つのバルブ６はリフト休止となってリフト量及び作用角は０となる。
【００５１】
従って、本実施形態の可変動弁機構によれば、第一介在部材３０及び第二介在部材４０の内部にスプラインギヤを持たないので可変動弁機構を安価且つコンパクトにすることができる。また、二つのロッカアーム１を押圧する第二介在部材４０が一つの部材で構成されるとともに支持シャフト２０に軸着されていることから、二つのロッカアーム１がばらつくことなく同期して揺動させられて、バルブ６のリフト量にもバラツキが生じない。
【００５２】
次に、本発明を実施した第二実施形態について、図９〜図１２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、スライダ、第一介在部材及び第二介在部材の構成が異なる点においてのみ第一実施形態と相違するものである。
【００５３】
即ち、第一介在部材３０に、スライダ２５と、スリット穴３２からなる斜状部３３とが設けられ、第二介在部材４０に、スライダ２５の変位をガイドするガイド部４９が設けられている。
【００５４】
スライダ２５は、支持シャフト２０の半径方向に延びる丸棒状に変更され、それに伴って係合溝２５ａがスライダ２５の基端部に移設されている。
【００５５】
第一介在部材３０は、二つのロッカアーム１の略中央位置に移設されている。また、第一介在部材３０の基端部３０ａの内部には、ブッシュ２２を内包してブッシュ２２の移動を許容するとともに、先端部２２ｂとの干渉を防ぐ逃がし溝３５が形成されている。
【００５６】
また、基端部３０ａの背面には、基端部３０ａ外面から基端部３０ａ内面にまで貫通するとともに、支持シャフト２０の周りに左螺旋（左に回して進行する方向の螺旋）状に延びるスリット穴３２が設けられ、該スリット穴３２には一対の対峙する斜状部３３が設けられている。
【００５７】
スリット穴３２は、スライダ２５の直径よりやや大きいスリット幅に形成されている。スライダ２５は、第一介在部材３０のスリット穴３２に挿通された状態に設けられるとともに、一対の斜状部３３の少なくともいずれかに接触しながらスリット穴３２のスリット長さ方向に滑らかに移動可能となっている。
【００５８】
第二介在部材４０は、第一介在部材３０を左右から挟みこむように一対の円筒部４０ａの位置が変更されている。また、アーム部４０ｂは、押圧部４１を除き中央部分が取り除かれ、その代わりに一対の円筒部４０ａの後端部間に、一対の円筒部４０ａ間に延びる架設部４０ｃが形成されている。
【００５９】
架設部４０ｃは、第一介在部材３０の基端部３０ａよりもひと回り大きい円筒状に形成され、その中央上側から中央前面を通って中央下側には、第一介在部材３０のローラ支持部３０ｂを遊通させて第一介在部材３０と第二介在部材４０との相対回転を許容する開口部５０が形成されている。
【００６０】
架設部４０ｃの背面には、架設部４０ｃの外面から架設部４０ｃの内面にまで貫通するとともに、支持シャフト２０の周りを右螺旋状に延びるスリット穴４７が設けられている。また、スリット穴４７には、一対の対峙するガイド部４９が設けられている。即ち、一対のガイド部４９は、スライダ２５の変位方向が、左螺旋状に延びる一対の斜状部３３の方向とは異なるように、右螺旋（右に回して進行する方向の螺旋）状に延びている。なお、スリット穴３２を右螺旋状に形成し、スリット穴４７を左螺旋状に形成して、コントロールシャフト２１によるスライダ２５の変位方向を逆にしてもよい。また、スリット穴３２とスリット穴４７とを角度の異なる右螺旋状に形成してもよいし、スリット穴３２とスリット穴４７とを角度の異なる左螺旋状に形成してもよい。さらに、スリット穴３２又はスリット穴４７のいずれか一方を支持シャフト２０と平行に形成し、他方を右螺旋状又は左螺旋状に形成してもよい。
【００６１】
スリット穴４７は、スライダ２５の直径よりやや大きいスリット幅に形成されている。スリット穴４７の内側にはスライダ２５の先端部が挿通されるとともに、スライダ２５が一対のガイド部４９の少なくともいずれかに接触しながらスリット穴４７の長さ方向に滑らかに移動可能となっている。
【００６２】
従って、スリット穴３２とスリット穴４７との交差位置にスライダ２５が連通された状態になっていて、スライダ２５を変位させると、スライダ２５はスリット穴４７のガイド部４９にガイドされながら変位するとともにスリット穴３２の斜状部３３を押動するので、第一介在部材３０と第二介在部材４０との相対回転角度が変化するようになっている。
【００６３】
従って、本実施形態の可変動弁機構によれば、スライダ２５、第一介在部材３０及び第二介在部材４０の構成が異な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。
【００６４】
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）相対回転角度制御装置の構成や制御の仕方を適宜変更すること。
（２）図１３に示すように、第一介在部材３０又は第二介在部材４０のいずれか一方に、スライダ２５と斜状部６０とを設け、第一介在部材３０又は第二介在部材４０の他方に、スライダ２５の変位をガイドするガイド部６１を設けること。
（３）第一介在部材に、スライダの変位をガイドするガイド部を設け、第二介在部材に、スリット穴からなる斜状部を設けること。
（４）スライダピンを、図１４に示すようなクロススライダ２６に変更すること。
（５）ロッカアームの数を変更すること。例えば、ロッカアームの数を一つに変更すると、バルブ間のリフト量のバラツキをなくす効果を発揮できなくなるものの、可変動弁機構を安価且つコンパクトにすることができる。
【００６５】
【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、コンパクトであるとともに左右のバルブのリフト量にばらつきが出ず、また安価であ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】最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部断面図である。
【図３】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側面図である。
【図４】微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部断面図である。
【図５】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側面図である。
【図６】リフト休止が必要なときの同機構の（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部断面図である。
【図７】リフト休止が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。
【図８】同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９】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１０】同機構の（ａ）は第二介在部材を省いた要部斜視図、（ｂ）は要部斜視図である。
【図１１】同機構の要部平面図である。
【図１２】同機構を示す側面図である。
【図１３】本発明の可変動弁機構の変更例を示す平面図である。
【図１４】本発明の可変動弁機構の別の変更例を示す斜視図である。
【図１５】従来の可変動弁機構を示す斜視図である。
【符号の説明】
６ バルブ
７ カム対応部としての第一ローラ
１０ 回転カム
２０ 支持シャフト
２１ コントロールシャフト
２５ スライダ
３０ 第一介在部材
３０ｃ 斜状部
４０ 第二介在部材
【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】
従来の可変動弁機構として、図１５に示すように、支持シャフト８２の周りに回転カム（図示略）により押圧される第一介在部材８４と、第一介在部材８４の左右に位置してそれぞれロッカアーム８１を介してバルブ９１を押圧する二つの第二介在部材８６とが回動可能に軸着され、第一介在部材８４と二つの第二介在部材８６との内側に形成されたスプライン８７，８８が噛み合うように設けられたスライダギヤ８９を、支持シャフト８２の中央部に摺動可能に挿通されたコントロールシャフト９０を介してスライドさせることにより第一介在部材８４と第二介在部材８６との相対回転角度を変えるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６３０１５公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記の可変動弁機構の場合、次のような問題があった。
（１）第一介在部材８４及び第二介在部材８６の内側面にスプライン８７，８８を加工するのが困難であった。
（２）スライダギヤ８９のスライド長を確保しなければならないため、第一介在部材８４と第二介在部材８６との幅を狭くするのに限界があり、可変動弁機構をコンパクトにすることが難しかった。
（３）第一介在部材８４と二つの第二介在部材８６とが支持シャフト８２に支持されているのは各第二介在部材８６の一部のみであり、第一介在部材８４と二つの第二介在部材８６とは共に不安定となってバルブ９１間のリフト量にバラツキが生じる場合があった。特に微小リフト時にはリフト量に対してばらつきの量が大きくなって内燃機関の燃焼が不安定になった。
（４）スライダギヤ８９は歯数が数十本あるため、必ず全ての歯がスプライン８７，８８の歯に均等に接触するとは限らず、低リフトから高リフトまで可変する場合、数十本の歯の中で乗り移りが発生するとリフト量がスムーズに可変できなくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、コンパクトであるとともに左右のバルブのリフト量にばらつきがでない安価な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、回転カムに押圧されて支持シャフトの軸心を中心に小角度回転する第一介在部材と、第一介在部材とともに支持シャフトの軸心を中心に小角度回転することによりロッカアームのカム対応部を押圧してバルブをリフトさせる第二介在部材とを備え、第一介在部材と第二介在部材との相対回転角度を支持シャフトと同軸上に配置されたコントロールシャフトの動きによって変化させる可変動弁機構において、コントロールシャフトと共に変位するスライダと該スライダの変位方向に対して斜めに形成されて該スライダが接触する斜状部とを設け、スライダを変位させて斜状部をスライダの変位方向とは略直交方向に押動させることにより、第一介在部材と第二介在部材との相対回転角度を変化させ、もってバルブのリフト量及び作用角を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変化させる相対回転角度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、回転カムに第一介在部材と第二介在部材とをその順に介して対応し押圧される部位という意味である。
【０００７】
スライダの形状は、特に限定されないが、丸棒状、角棒状のもの等を例示でき、斜状部の形状に応じて適宜選定される。
【０００８】
スライダ及び斜状部と、第一介在部材及び第二介在部材との位置関係には、次の四態様がある。
（１）第二介在部材に支持シャフトと平行に延びる摺動穴が貫設され、棒状のスライダが該摺動穴に摺動可能に挿通され、第一介在部材に、棒状のスライダの先端に接触する斜状部が設けられた態様。
（２）第二介在部材に支持シャフトと非平行に延びる斜状部としての摺動穴が貫設され、該摺動穴に棒状のスライダが摺動可能に挿通され、第一介在部材に、棒状のスライダの先端に接触してスライダの変位をガイドするガイド部が設けられた態様。
（３）第一介在部材にスリット穴からなる斜状部が設けられ、該スリット穴にスライダが挿通されて該スリット穴のスリット長さ方向に移動可能となっており、第二介在部材に、スライダの変位をガイドするガイド部が設けられた態様。
（４）第一介在部材に、スライダの変位をガイドするガイド部が設けられ、第二介在部材に、スリット穴からなる斜状部が設けられた態様。
上記（３）又は（４）において、ガイド部は、特に限定されず、スライダの変位方向を支持シャフトと平行とするように形成されていても、スライダの変位方向を斜状部と異なる角度の斜め方向とするように形成されていてもよい。
【０００９】
カム対応部は、特に限定されず、ロッカアームに固定された硬質チップでもロッカアームに回転可能に軸着されたローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、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。
【００１０】
第一介在部材の回転カムに押圧される部位は、特に限定されず、第一介在部材に固定された硬質チップでも第一介在部材に回転可能に軸着されたローラでもよい。但し、摺動抵抗や摩耗を考慮すると、第一介在部材に回転可能に軸着されたローラが好ましい。
【００１１】
ロッカアームの数は、特に限定されず、一つでも二つ以上でもよい。本発明の可変動弁機構を吸気バルブに適用する場合は、吸気効率や可変動弁機構を設けるスペース等を考慮してロッカアームの数が適宜選定される。また、本発明の可変動弁機構を排気バルブに適用する場合は、排気効率や可変動弁機構を設けるスペース等を考慮してロッカアームの数が適宜選定される。
【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、他端部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、他端部にバルブ押圧部があるタイプ。
但し、スペース効率が良い点で、本発明は上記（１）のタイプに具体化することが好ましい。
【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）揺動中心部はロッカシャフトに揺動可能に軸支された軸穴部である態様。
【００１４】
揺動中心部としてのピボットには、ネジによる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。例えば上記（ａ）の態様では、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】
相対回転角度制御装置は、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。
【００１６】
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。
【００１７】
【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８を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の可変動弁機構は、回転カム１０に押圧されて支持シャフト２０の軸心を中心に小角度回転する第一介在部材３０と、第一介在部材３０と共に支持シャフト２０の軸心を中心に小角度回転することによりロッカアーム１のカム対応部を押圧してバルブ６をリフトさせる第二介在部材４０とを備え、第一介在部材３０と第二介在部材４０との相対回転角度を支持シャフト２０と同軸上に配置されたコントロールシャフト２１の動きによって変化させるものである。
【００１８】
回転カム１０は、回転可能に軸支されたカムシャフト１１に形成されている。回転カム１０はベース円１０ａと、突出量が漸増するノーズ漸増部１０ｂと、最大突出量となるノーズ１０ｃと、突出量が漸減するノーズ漸減部１０ｄとからなっている。
【００１９】
カムシャフト１１の下方には、スイングアームタイプのロッカアーム１が複数（図示例では二つ）のバルブ６及び各バルブ６に対応して複数（図示例では二つ）設けられている。各ロッカアーム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。また、各ロッカアーム１の他端下部には、バルブ押圧部５が凹設され、該バルブ押圧部５によりバルブ６がその基端部において押圧されるようになっている。
【００２０】
各ロッカアーム１の中央部に形成されたローラ配置穴８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それぞれ配され、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。
【００２１】
ピボット３の軸下部に設けられた雄ネジは、ピボット支持材４に設けられた雌ネジに螺入量調節可能に螺入されて、タペットクリアランス調整機構が構成されている。なお、タペットクリアランス調整機構は、ピボット３をピボット支持材４に対して上下動可能な構成にして、油圧でタペットクリアランスが自動調整されるものに変更してもよい。
【００２２】
二つのロッカアーム１と回転カム１０との間には、一本の円筒状の支持シャフト２０が配され、図示しない軸支部材により回転しないように軸支されている。支持シャフト２０の外周には、第一介在部材３０と、第二介在部材４０とが小角度回転可能に軸着されている。また、第二介在部材４０には、コントロールシャフト２１と共に変位するスライダ２５が設けられ、第一介在部材３０には、スライダ２５の変位方向に対して斜めに形成されて該スライダ２５が接触する斜状部３０ｃが設けられている。
【００２３】
支持シャフト２０の内部には、円柱状のコントロールシャフト２１が摺動可能に挿通され、コントロールシャフト２１の一箇所には半径方向に突出するブッシュ２２が設けられている。ブッシュ２２は、丸棒状の幹部２２ａと、支持シャフト２０と同軸の円板の一部と略同一形状に形成された先端部２２ｂとからなっている。コントロールシャフト２１の摺動によるブッシュ２２の支持シャフト２０の長さ方向への変位を許容するために、支持シャフト２０の一箇所には支持シャフト２０の長さ方向に延びるとともにブッシュ２２の幹部２２ａを挿通させる長孔２０ａが貫設されている。
【００２４】
第一介在部材３０は、支持シャフト２０に軸着された円筒状の基端部３０ａと、該基端部３０ａから略水平方向に延びるように突設された一対のローラ支持部３０ｂとを備えている。一対のローラ支持部３０ｂの間には、回転カム１０に押圧される第二ローラ３１が配され、該第二ローラ３１はローラ支持部３０ｂの側壁と直交する軸の周りに回転可能に軸着されている。
【００２５】
また、基端部３０ａの上部には、後述するスライダ２５の先端に接触する斜状部３０ｃが設けられている。斜状部３０ｃは第二介在部材４０から第一介在部材３０に向かう方向に連れてロッカアーム１でいう揺動中心部側からバルブ押圧部側へ斜めに延びている。
【００２６】
第二介在部材４０は、支持シャフト２０に所定間隔をおいて軸着された一対の円筒部４０ａと、両円筒部４０ａの下部間に架設されるとともにロッカアーム１でいうバルブ押圧部側へ延びるアーム部４０ｂとで構成されている。アーム部４０ｂは（図１における）左側の円筒部４０ａよりも左方へ延長されていて、第一介在部材３０の左端付近まで延びている。また、アーム部４０ｂの左端と右端との下面には、第一ローラ７と略同一幅の押圧部４１がそれぞれ形成されている。
【００２７】
各押圧部４１は、円筒部４０ａ下側に形成された円筒面部４２と、円筒面部４２から滑らかに繋がってアーム部４０ｂ下側基端からアーム部４０ｂ下側先端に向かって延びる平面部４５と、円筒面部４２と平面部４５との間の境界部４３とからなっている。円筒面部４２は、円筒部４０ａと同軸でやや半径の大きな円弧面状に形成されている。また、平面部４５はアーム部４０ｂ下面からやや下方へ突出した略平面状に形成されている。また、境界部４３は円筒面部４２と平面部４５との間に位置して、円筒面部４２と平面部４５とを滑らかな曲面で連続させている。
【００２８】
また、第二介在部材４０は、図示しない付勢手段により押圧部４１が上昇する向きに常に付勢されている。
【００２９】
また、一対の円筒部４０ａの間に形成された開口部分には、ブッシュ２２の先端部２２ｂが余裕をもって遊通させられて、支持シャフト２０の軸心を中心に第二介在部材４０が所定角度の範囲内で小角度回転できるようになっている。
【００３０】
また、第一介在部材３０に隣接する円筒部４０ａの上部には、支持シャフト２０と平行に延びる摺動穴４６が貫設されるとともに、該摺動穴４６に前述のスライダ２５が支持シャフト２０の長さ方向に摺動可能に挿通されている。スライダ２５は、丸棒状に形成され、スライダ２５下部の右端寄りの位置には、スライダ２５を伴った第二介在部材４０の小角度回転を許容しつつ、ブッシュ２２に係合する係合溝２５ａが形成されている。
【００３１】
係合溝２５ａは、スライダ２５の断面方向にスライダ２５の下端から中央付近まで延びるように形成され、ブッシュ２２の先端部２２ｂがスライダ２５の長さ方向にガタつくことなく係合するとともに、ブッシュ２２の先端部２２ｂが支持シャフト２０の断面内で滑らかにスライドできるようになっている。
【００３２】
また、スライダ２５の左端には、面取り部２５ｂが形成されている。従って、スライダ２５は、斜状部３０ｃに対して斜めを向いているものの、スライダ２５と斜状部３０ｃとは面取り部２５ｂによる面接触するようになっている。
【００３３】
コントロールシャフト２１には、該コントロールシャフト２１を長さ方向に移動して、ブッシュ２２を介してスライダ２５を変位させて斜状部３０ｃをスライダ２５の変位方向とは略直交方向に押動させることにより、第一介在部材３０と第二介在部材４０との相対回転角度を変化させ、もってバルブ６のリフト量及び作用角を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）に変化させる相対回転角度制御装置が設けられている。すなわち、コントロールシャフト２１が長さ方向に移動すると、ブッシュ２２を介してスライダ２５がその長さ方向に摺動する。このときスライダ２５の先端が斜状部３０ｃを押動し、第二介在部材４０には第一介在部材３０から離間しようとする力と、第一介在部材３０との相対回転角度を変えようとする力とが発生する。しかし、第一介在部材３０と第二介在部材４０とは互いに離れることができないように支持シャフト２０に軸着されているので、第一介在部材３０に対して第二介在部材４０が小角度回転して第一介在部材３０と第二介在部材４０との相対回転角度が変化することになる。相対回転角度変化は、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。
【００３４】
上記の構成により、回転カム１０が回転して第一介在部材３０を押圧すると第一介在部材３０と共に第二介在部材４０が支持シャフト２０の軸心を中心に小角度回転し、第二介在部材４０の一対の押圧部４１が二つの第一ローラ７をそれぞれ押圧することにより、二つのロッカアーム１が揺動してバルブ６がリフトされるようになっている。また、付勢手段は、第二介在部材４０をアーム部４０ｂが上昇する向きに付勢するだけでなく、スライダ２５が斜状部３０ｃに当接しているので第一介在部材３０も同じ方向に付勢する。この付勢により、ローラ支持部３０ｂに軸着された第二ローラ３１が回転カム１０に向かって付勢されるので、第二ローラ３１が回転カム１０に常に摺接させられるようになっている。
【００３５】
従って、第二ローラ３１が回転カム１０のベース円１０ａに摺接しているとき（いわゆるベース時に）は、第一介在部材３０は小角度回転開始位置に停滞している。しかし、第二ローラ３１がノーズ漸増部１０ｂに当接し始めると、回転カム１０の突出量が増加するので、第一介在部材３０は図３（ａ）における右回転方向に小角度回転を開始し、回転カム１０の回転が進むにつれて第一介在部材３０の小角度回転が継続する。
【００３６】
その後、第二ローラ３１の回転カム１０に対する当接位置がノーズ１０ｃに移行する（いわゆるノーズ時になる）と、第一介在部材３０の小角度回転は停止して第一介在部材３０は小角度回転終了位置に到達する。さらに回転カム１０の回転が進み第二ローラ３１の当接位置がノーズ漸減部１０ｄに至ると、回転カム１０の突出量が減少するので第一介在部材３０は左回転を開始して、第二ローラ３１の当接位置がベース円１０ａに戻るときには第一介在部材３０は小角度回転開始位置に復帰するようになっている。即ち、第一介在部材３０は小角度回転開始位置から小角度回転終了位置までの往復動を繰り返し、第二介在部材４０も第一介在部材３０と共に往復動を繰り返すことになる。
【００３７】
また、相対回転角度制御装置によって第一介在部材３０に対する第二介在部材４０の相対回転角度を変化させると、第二介在部材４０の小角度回転開始位置及び小角度回転終了位置も同角度分だけ同方向にずれる。これは小角度回転開始位置にある第二介在部材４０の位置から、第一ローラ７を境界部４３に摺接させ始める第二介在部材４０の位置までの角度差を変えることになる。この角度差を小さくするほど、第一介在部材３０が小角度回転し始めてから第一ローラ７が境界部４３に摺接し始めるまでの時間が短いことを意味する。即ち、第一介在部材３０に対する第二介在部材４０の相対回転角度を変化させることにより、第一ローラ７の押圧部４１に対する当接位置を変化させて第一ローラ７の押圧量を変えてロッカアーム１の押圧量及び作用角を変えることができるようになっている。
【００３８】
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）、同（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スライダ２５の位置を示しており、図３（ａ）→同（ｂ）は、その時の第一介在部材３０及び第二介在部材４０の相対回転角度とそれによる作用を示している。このときブッシュ２２は、先端部２２ｂに係合するスライダ２５により斜状部３０ｃを押動して、第一介在部材３０と第二介在部材４０とは第二ローラ３１と押圧部４１とが最も遠ざかる所まで相対回転角度を変化させる。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は小角度回転開始位置に停滞している。このとき、第一介在部材３０と第二介在部材４０とは、二つのバルブ６が最大リフト量・最大作用角となるように相対回転角度が制御されているため、第二ローラ３１に対して押圧部４１が最も下がった位置に制御されている。このとき二つのロッカアーム１に軸着された二つの第一ローラ７は、第二介在部材４０の押圧部４１の境界部４３付近にそれぞれ当接して最上位置にある。このとき各ロッカアーム１は最上位置に停滞しており、二つのバルブ６のリフト量Ｌは０である。
【００４０】
次に、図３（ａ）から図３（ｂ）までの間、すなわち回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａからノーズ漸増部１０ｂに変位するときには、第二ローラ３１が回転カム１０により下方に押圧を受け、第一介在部材３０は右回転方向に小角度回転を開始するとともに第二介在部材４０も第一介在部材３０とともに小角度回転を開始する。このとき、第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を境界部４３から平面部４５側に変位させながら二つの第一ローラ７を下方へ押圧し始める。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ７がそれぞれ押圧され始めるのに対応して各ピボット３を中心として下方へ揺動を開始し、バルブ押圧部５が二つのバルブ６を下方に押圧して各バルブ６がリフトされ始める。
【００４１】
次に、図３（ｂ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がノーズ１０ｃの位置（いわゆるノーズ時）であるとき、第二ローラ３１は回転カム１０により最大押圧を受けて最大押下位置に到達する。これに伴って、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は、小角度回転終了位置に到達する。このとき第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を平面部４５の先端付近にまで変位させながら二つの第一ローラ７を下方へ最大押圧する。このとき、二つのロッカアーム１は下方へ最大揺動し、二つのバルブ６のリフト量Ｌは増加して最大値Ｌｍａｘに達する。また、ベース時に既に第一ローラ７が境界部４３付近に当接しており、第二介在部材４０の小角度回転開始位置から小角度回転終了位置までの広い範囲で二つのバルブ６がリフトされるようになっていることから作用角も最大となる。
【００４２】
次に、図４（ａ）、同（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スライダ２５の位置を示しており、図５（ａ）→同（ｂ）は、その時の第一介在部材３０及び第二介在部材４０の相対回転角度とそれによる作用を示している。このとき、ブッシュ２２は、先端部２２ｂに係合するスライダ２５により斜状部３０ｃを押動しながら最右位置に近い位置まで摺動し、第一介在部材３０と第二介在部材４０とは第二ローラ３１と押圧部４１とが最も近づいた所の付近まで相対回転角度を変化させる。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は小角度回転開始位置に停滞している。第一介在部材３０と第二介在部材４０とは、二つのバルブ６が微小リフト量・微小作用角となるように相対回転角度が制御されているため、第二ローラ３１に対して押圧部４１が最も上がった位置付近に制御されている。このとき二つのロッカアーム１に軸着された二つの第一ローラ７は、円筒面部４２の境界部４３寄りの位置にそれぞれ当接して最上位置にあり、各ロッカアーム１は最上位置に停滞しており二つのバルブ６のリフト量Ｌは０である。
【００４４】
次に、図５（ａ）から図５（ｂ）までの間、すなわち回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａからノーズ漸増部１０ｂに変位するときには、第二ローラ３１が回転カム１０により下方に押圧を受け、第一介在部材３０は右回転方向に小角度回転を開始するとともに第二介在部材４０も第一介在部材３０とともに小角度回転を開始する。このとき、第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を円筒面部４２から平面部４５に向かって変位させ、当接位置が平面部４５に移行し始めると二つの第一ローラ７は下方へ押圧され始める。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ７が平面部４５により押圧され始めると各ピボット３を中心として下方へ揺動を開始し、二つのバルブ押圧部５が二つのバルブ６を下方に押圧して各バルブ６がリフトされ始める。
【００４５】
次に、図５（ｂ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がノーズ１０ｃの位置（いわゆるノーズ時）であるとき、第二ローラ３１は回転カム１０により最大押圧を受けて最大押下位置に到達する。これに伴って、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は、小角度回転終了位置に到達する。このとき第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を平面部４５の基端部付近まで変位させながら二つの第一ローラ７を下方へ押圧する。このとき、二つのロッカアーム１は下方へ微小揺動し、二つのバルブ６のリフト量Ｌは微小増加してＬ１となる。また、一つの第二介在部材４０が二つのロッカアーム１を一度に押圧しているので、二つのバルブ６は、バルブ６間のリフト量をばらつかせることなくリフトされ、微小リフト時にもかかわらず内燃機関の燃焼が安定する。また、ベース時に二つの第一ローラ７が円筒面部４２の境界部４３寄りの位置に当接しており、二つのバルブ６は第二介在部材４０が小角度回転終了位置付近まで小角度回転しなければリフトされないようになっていることから作用角が微小となる。
【００４６】
なお、図２及び図３と図４及び図５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及び図３と図４及び図５との中間的な第一介在部材３０及び第二介在部材４０の相対回転角度が相対回転角度制御装置により連続的に又は多段階的に作られ、図８に示すように中間的なリフト量・作用角が連続的に又は多段階的に得られる。
【００４７】
次に、図６（ａ）、同（ｂ）は、リフト休止が必要な運転状況下におけるスライダ２５の位置を示しており、図７（ａ）→同（ｂ）は、その時の第一介在部材３０及び第二介在部材４０の相対回転角度とそれによる作用を示している。このとき、ブッシュ２２は、先端部２２ｂに係合するスライダ２５により斜状部３０ｃを押動しながら最右位置にまで摺動し、第一介在部材３０と第二介在部材４０とは、第二ローラ３１と押圧部４１とが最も近づいた所まで相対回転角度を変化させる。
【００４８】
図７（ａ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａの位置（いわゆるベース時）であるとき、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は小角度回転開始位置に停滞している。第一介在部材３０と第二介在部材４０とは、リフト休止となるように相対回転角度が制御されており、第二ローラ３１に対して押圧部４１が最も上がった位置に制御されている。このとき二つのロッカアーム１に軸着された二つの第一ローラ７は、円筒面部４２の略中央にそれぞれ当接して最上位置にあり、二つのロッカアーム１は最上位置に停滞しており二つのバルブ６のリフト量Ｌは０である。
【００４９】
次に、図７（ａ）から図７（ｂ）までの間、すなわち回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がベース円１０ａからノーズ漸増部１０ｂに変位するときには、第二ローラ３１が回転カム１０により下方に押圧を受け、第一介在部材３０は右回転方向に小角度回転を開始するとともに第二介在部材４０も第一介在部材３０とともに小角度回転を開始する。このとき、第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を円筒面部４２の略中央から境界部４３に向かって変位させるが、当接位置が円筒面部４２内であり二つの第一ローラ７は変位しない。二つのロッカアーム１は、二つの第一ローラ７が変位しないので揺動せず、二つのバルブ６はリフトし始めない。
【００５０】
次に、図７（ｂ）に示すように、回転カム１０の第二ローラ３１に対する当接位置がノーズ１０ｃの位置（いわゆるノーズ時）であるとき、第二ローラ３１は回転カム１０により最大押圧を受けて最大押下位置に到達する。これに伴って、第一介在部材３０及び第二介在部材４０は、小角度回転終了位置に到達する。このとき第二介在部材４０の押圧部４１が二つの第一ローラ７に対する当接位置を円筒面部４２から平面部４５に向かって変位させるものの円筒面部４２の境界部４３寄りの位置又は境界部４３の基端部に変位させるに留まるので二つの第一ローラ７は変位しない。このとき、二つのロッカアーム１は揺動せず、二つのバルブ６はリフト休止となってリフト量及び作用角は０となる。
【００５１】
従って、本実施形態の可変動弁機構によれば、第一介在部材３０及び第二介在部材４０の内部にスプラインギヤを持たないので可変動弁機構を安価且つコンパクトにすることができる。また、二つのロッカアーム１を押圧する第二介在部材４０が一つの部材で構成されるとともに支持シャフト２０に軸着されていることから、二つのロッカアーム１がばらつくことなく同期して揺動させられて、バルブ６のリフト量にもバラツキが生じない。
【００５２】
次に、本発明を実施した第二実施形態について、図９〜図１２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、スライダ、第一介在部材及び第二介在部材の構成が異なる点においてのみ第一実施形態と相違するものである。
【００５３】
即ち、第一介在部材３０に、スライダ２５と、スリット穴３２からなる斜状部３３とが設けられ、第二介在部材４０に、スライダ２５の変位をガイドするガイド部４９が設けられている。
【００５４】
スライダ２５は、支持シャフト２０の半径方向に延びる丸棒状に変更され、それに伴って係合溝２５ａがスライダ２５の基端部に移設されている。
【００５５】
第一介在部材３０は、二つのロッカアーム１の略中央位置に移設されている。また、第一介在部材３０の基端部３０ａの内部には、ブッシュ２２を内包してブッシュ２２の移動を許容するとともに、先端部２２ｂとの干渉を防ぐ逃がし溝３５が形成されている。
【００５６】
また、基端部３０ａの背面には、基端部３０ａ外面から基端部３０ａ内面にまで貫通するとともに、支持シャフト２０の周りに左螺旋（左に回して進行する方向の螺旋）状に延びるスリット穴３２が設けられ、該スリット穴３２には一対の対峙する斜状部３３が設けられている。
【００５７】
スリット穴３２は、スライダ２５の直径よりやや大きいスリット幅に形成されている。スライダ２５は、第一介在部材３０のスリット穴３２に挿通された状態に設けられるとともに、一対の斜状部３３の少なくともいずれかに接触しながらスリット穴３２のスリット長さ方向に滑らかに移動可能となっている。
【００５８】
第二介在部材４０は、第一介在部材３０を左右から挟みこむように一対の円筒部４０ａの位置が変更されている。また、アーム部４０ｂは、押圧部４１を除き中央部分が取り除かれ、その代わりに一対の円筒部４０ａの後端部間に、一対の円筒部４０ａ間に延びる架設部４０ｃが形成されている。
【００５９】
架設部４０ｃは、第一介在部材３０の基端部３０ａよりもひと回り大きい円筒状に形成され、その中央上側から中央前面を通って中央下側には、第一介在部材３０のローラ支持部３０ｂを遊通させて第一介在部材３０と第二介在部材４０との相対回転を許容する開口部５０が形成されている。
【００６０】
架設部４０ｃの背面には、架設部４０ｃの外面から架設部４０ｃの内面にまで貫通するとともに、支持シャフト２０の周りを右螺旋状に延びるスリット穴４７が設けられている。また、スリット穴４７には、一対の対峙するガイド部４９が設けられている。即ち、一対のガイド部４９は、スライダ２５の変位方向が、左螺旋状に延びる一対の斜状部３３の方向とは異なるように、右螺旋（右に回して進行する方向の螺旋）状に延びている。なお、スリット穴３２を右螺旋状に形成し、スリット穴４７を左螺旋状に形成して、コントロールシャフト２１によるスライダ２５の変位方向を逆にしてもよい。また、スリット穴３２とスリット穴４７とを角度の異なる右螺旋状に形成してもよいし、スリット穴３２とスリット穴４７とを角度の異なる左螺旋状に形成してもよい。さらに、スリット穴３２又はスリット穴４７のいずれか一方を支持シャフト２０と平行に形成し、他方を右螺旋状又は左螺旋状に形成してもよい。
【００６１】
スリット穴４７は、スライダ２５の直径よりやや大きいスリット幅に形成されている。スリット穴４７の内側にはスライダ２５の先端部が挿通されるとともに、スライダ２５が一対のガイド部４９の少なくともいずれかに接触しながらスリット穴４７の長さ方向に滑らかに移動可能となっている。
【００６２】
従って、スリット穴３２とスリット穴４７との交差位置にスライダ２５が連通された状態になっていて、スライダ２５を変位させると、スライダ２５はスリット穴４７のガイド部４９にガイドされながら変位するとともにスリット穴３２の斜状部３３を押動するので、第一介在部材３０と第二介在部材４０との相対回転角度が変化するようになっている。
【００６３】
従って、本実施形態の可変動弁機構によれば、スライダ２５、第一介在部材３０及び第二介在部材４０の構成が異な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。
【００６４】
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）相対回転角度制御装置の構成や制御の仕方を適宜変更すること。
（２）図１３に示すように、第一介在部材３０又は第二介在部材４０のいずれか一方に、スライダ２５と斜状部６０とを設け、第一介在部材３０又は第二介在部材４０の他方に、スライダ２５の変位をガイドするガイド部６１を設けること。
（３）第一介在部材に、スライダの変位をガイドするガイド部を設け、第二介在部材に、スリット穴からなる斜状部を設けること。
（４）スライダピンを、図１４に示すようなクロススライダ２６に変更すること。
（５）ロッカアームの数を変更すること。例えば、ロッカアームの数を一つに変更すると、バルブ間のリフト量のバラツキをなくす効果を発揮できなくなるものの、可変動弁機構を安価且つコンパクトにすることができる。
【００６５】
【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、コンパクトであるとともに左右のバルブのリフト量にばらつきが出ず、また安価であ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】最大リフト量・作用角が必要なときの同機構の（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部断面図である。
【図３】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側面図である。
【図４】微小リフト量・作用角が必要なときの同機構の（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部断面図である。
【図５】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側面図である。
【図６】リフト休止が必要なときの同機構の（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部断面図である。
【図７】リフト休止が必要なときの同機構の作用を示す側面図である。
【図８】同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９】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１０】同機構の（ａ）は第二介在部材を省いた要部斜視図、（ｂ）は要部斜視図である。
【図１１】同機構の要部平面図である。
【図１２】同機構を示す側面図である。
【図１３】本発明の可変動弁機構の変更例を示す平面図である。
【図１４】本発明の可変動弁機構の別の変更例を示す斜視図である。
【図１５】従来の可変動弁機構を示す斜視図である。
【符号の説明】
６ バルブ
７ カム対応部としての第一ローラ
１０ 回転カム
２０ 支持シャフト
２１ コントロールシャフト
２５ スライダ
３０ 第一介在部材
３０ｃ 斜状部
４０ 第二介在部材
Claims (4)
- 回転カムに押圧されて支持シャフトの軸心を中心に小角度回転する第一介在部材と、前記第一介在部材とともに前記支持シャフトの軸心を中心に小角度回転することによりロッカアームのカム対応部を押圧してバルブをリフトさせる第二介在部材とを備え、前記第一介在部材と前記第二介在部材との相対回転角度を前記支持シャフトと同軸上に配置されたコントロールシャフトの動きによって変化させる可変動弁機構において、
前記コントロールシャフトと共に変位するスライダと該スライダの変位方向に対して斜めに形成されて該スライダが接触する斜状部とを有し、
前記第二介在部材に支持シャフトと平行に延びる摺動穴が貫設され、棒状の前記スライダが該摺動穴に摺動可能に挿通され、
前記第一介在部材に、前記棒状のスライダの先端に接触する前記斜状部が設けられ、
前記スライダを変位させて前記斜状部を前記スライダの変位方向とは略直交方向に押動させることにより、前記第一介在部材と第二介在部材との相対回転角度を変化させ、もってバルブのリフト量及び作用角を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変化させる相対回転角度制御装置を設けた可変動弁機構。 - 回転カムに押圧されて支持シャフトの軸心を中心に小角度回転する第一介在部材と、前記第一介在部材とともに前記支持シャフトの軸心を中心に小角度回転することによりロッカアームのカム対応部を押圧してバルブをリフトさせる第二介在部材とを備え、前記第一介在部材と前記第二介在部材との相対回転角度を前記支持シャフトと同軸上に配置されたコントロールシャフトの動きによって変化させる可変動弁機構において、
前記コントロールシャフトと共に変位するスライダと該スライダの変位方向に対して斜めに形成されて該スライダが接触する斜状部とを有し、
前記第二介在部材に支持シャフトと非平行に延びる前記斜状部としての摺動穴が貫設され、該摺動穴に棒状の前記スライダが摺動可能に挿通され、
前記第一介在部材に、前記棒状のスライダの先端に接触して前記スライダの変位をガイドするガイド部が設けられ、
前記スライダを変位させて前記斜状部を前記スライダの変位方向とは略直交方向に押動させることにより、前記第一介在部材と第二介在部材との相対回転角度を変化させ、もってバルブのリフト量及び作用角を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変化させる相対回転角度制御装置を設けた可変動弁機構。 - 回転カムに押圧されて支持シャフトの軸心を中心に小角度回転する第一介在部材と、前記第一介在部材とともに前記支持シャフトの軸心を中心に小角度回転することによりロッカアームのカム対応部を押圧してバルブをリフトさせる第二介在部材とを備え、前記第一介在部材と前記第二介在部材との相対回転角度を前記支持シャフトと同軸上に配置されたコントロールシャフトの動きによって変化させる可変動弁機構において、
前記コントロールシャフトと共に変位するスライダと該スライダの変位方向に対して斜めに形成されて該スライダが接触する斜状部とを有し、
前記第一介在部材にスリット穴からなる前記斜状部が設けられ、該スリット穴に前記スライダが挿通されて該スリット穴のスリット長さ方向に移動可能となっており、
前記第二介在部材に、前記スライダの変位をガイドするガイド部が設けられ、
前記スライダを変位させて前記斜状部を前記スライダの変位方向とは略直交方向に押動させることにより、前記第一介在部材と第二介在部材との相対回転角度を変化させ、もってバルブのリフト量及び作用角を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変化させる相対回転角度制御装置を設けた可変動弁機構。 - 回転カムに押圧されて支持シャフトの軸心を中心に小角度回転する第一介在部材と、前記第一介在部材とともに前記支持シャフトの軸心を中心に小角度回転することによりロッカアームのカム対応部を押圧してバルブをリフトさせる第二介在部材と を備え、前記第一介在部材と前記第二介在部材との相対回転角度を前記支持シャフトと同軸上に配置されたコントロールシャフトの動きによって変化させる可変動弁機構において、
前記コントロールシャフトと共に変位するスライダと該スライダの変位方向に対して斜めに形成されて該スライダが接触する斜状部とを有し、
前記第一介在部材に、前記スライダの変位をガイドするガイド部が設けられ、
前記第二介在部材に、スリット穴からなる前記斜状部が設けられ、
前記スライダを変位させて前記斜状部を前記スライダの変位方向とは略直交方向に押動させることにより、前記第一介在部材と第二介在部材との相対回転角度を変化させ、もってバルブのリフト量及び作用角を内燃機関の運転状況に応じ連続的に又は段階的に変化させる相対回転角度制御装置を設けた可変動弁機構。
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