JPH10280925A

JPH10280925A - 可変動弁機構

Info

Publication number: JPH10280925A
Application number: JP8421397A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Fujimoto; 昌弘藤本; Shinichi Murata; 真一村田; Atsushi Isomoto; 淳磯本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-10-20
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: KR19980081021A; JP3834921B2; DE19814888A1; KR100321206B1; DE19814888B4; US5992361A

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、可変動弁機構に関し、バルブタイ
ミングの変更過程において、エンジンの出力特性に適し
た特性でバルブリフト特性が変更されるようにする。【解決手段】可変動弁機構が、吸気弁側及び排気弁側
の少なくとも一方に配設され、内燃機関の運転状態が低
速運転から高速運転へ変化する際には、最初に吸気弁と
排気弁とのオーバラップ時間が増大するように吸気弁又
は排気弁の開弁期間が変更されるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気弁
や排気弁を機関の運転状態に応じたタイミングで開閉制
御する、可変動弁機構に関し、特に、入力回転の回転速
度を一回転中で増減しながら出力しうる不等速継手を利
用した、可変動弁機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】往復動式内燃機関（以下、エンジンとい
う）には、吸気弁や排気弁（以下、これらを総称して機
関弁又は単にバルブともいう）がそなえられるが、この
ようなバルブは、カムの形状や回転位相に応じたバルブ
リフト状態で駆動されるので、バルブの開閉タイミング
及び開放期間（バルブを開放している期間をクランクの
回転角度の単位で示した量）も、カムの形状や回転位相
に応じることになる。

【０００３】ところで、エンジンにそなえられた吸気弁
や排気弁の場合には、エンジンの負荷状態や速度状態に
応じて最適な開閉タイミングや開放期間が異なる。そこ
で、このようなバルブの開閉タイミングや開放期間を変
更できるようにした、所謂可変バルブタイミング装置
（可変動弁機構）が各種提案されている。特に、カムと
カムシャフトとの間に、偏心機構を用いた不等速継手を
介装し、カムシャフト側回転軸に対してカム側回転軸を
偏心した位置に設定することで、カムシャフトが１回転
する間にカムをカムシャフトの回転速度に対して増減又
は位相変化させうるようにして、偏心機構におけるかか
るカム側回転軸の偏心状態（即ち、カム側回転軸の軸心
軸位置）を調整することで、バルブの開閉タイミング及
び開放期間を調整できるようにした技術も開発されてい
る。

【０００４】このような不等速継手を用いた技術は、例
えば特公昭４７−２０６５４号，特開平３−１６８３０
９号，特開平４−１８３９０５号，特開平６−１０６３
０号等にて提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
不等速継手を用いた可変動弁機構では、偏心機構の偏心
位相をどのような回転方向で調整するかにより、吸気弁
や排気弁の作動タイミングの変化の仕方が異なり、エン
ジン出力の変化にも影響を与えることになる。そこで、
偏心機構の位相調整をエンジンの出力特性の合わせた回
転方向で行ないたいという要望がある。

【０００６】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、偏心機構によるバルブタイミングの変更過程
において、エンジンの出力特性に適した特性でバルブリ
フト特性が変更されるようにした、可変動弁機構を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の可変動弁機構は、内燃機関内燃機関のクラン
ク軸から回転駆動力が伝達されるカムシャフトと、該内
燃機関の吸気弁又は排気弁を駆動するカム部を有し該カ
ムシャフトに相対回転可能に設けられたカムローブと、
該カムシャフトと該カムローブとの間に介装され機関運
転状態に応じて該カムローブの回転位相を変化させて該
吸気弁又は該排気弁の開弁期間を可変とする制御機構と
を有する可変動弁機構であって、該可変動弁機構が、該
吸気弁側及び該排気弁側の少なくとも一方に配設され、
該内燃機関の運転状態が低速運転から高速運転へ変化す
る際には、最初に該吸気弁と該排気弁とのオーバラップ
時間が増大するように該吸気弁又は該排気弁の開弁期間
が変更されるように設定されていることを特徴としてい
る。

【０００８】また、請求項２記載の本発明の可変動弁機
構は、上記請求項１記載の構成に加えて、該可変動弁機
構が、該内燃機関の吸気弁側及び排気弁側の両方に設け
られ、該内燃機関の運転状態が低速運転から高速運転へ
変化する際には、最初に、該吸気弁の開弁時期を進角さ
せるとともに該排気弁の閉弁時期を遅角させ、その後、
該吸気弁の閉弁時期を遅角させるとともに該排気弁の開
弁時期を進角させるように設定されていることを特徴と
している。

【０００９】また、請求項３記載の本発明の可変動弁機
構は、上記請求項１又は２記載の構成に加えて、該可変
動弁機構が少なくとも該内燃機関の吸気弁側に配設さ
れ、該制御機構が、該カムシャフトの軸線と平行な軸線
を有する軸支部をそなえるとともに、該カムシャフトの
外周に相対回転可能又は揺動可能に設けられ該カムロー
ブを軸支する軸支部材と、該軸支部材に軸支された中間
回転部材と、該カムシャフトと該中間回転部材とを連結
して該中間回転部材を該カムシャフトと連動して回転可
能とする第１接続部材と、該中間回転部材と該カムロー
ブとを連結して該カムローブを該中間回転部材と連動し
て回転可能とする第２接続部材と、該軸支部材と係合す
る制御用部材と、該内燃機関の運転状態に応じて該制御
用部材を駆動し該カムローブの回転中心軸線を低速側の
第１所定位置と高速側の第２所定位置との間で連続的又
は段階的に変位させるアクチュエータと、をそなえてい
ることを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態としての可変動弁機構について説明する。この実
施形態にかかる内燃機関は、レシプロ式の内燃機関であ
り、また、この実施形態にかかる可変動弁機構は、気筒
上方に設置された吸気弁又は排気弁（これらを総称し
て、機関弁又は単にバルブという）を駆動するようにそ
なえられている。

【００１１】図３，図４，図５は本可変動弁機構の要部
を示す斜視図，断面図，模式的配置図（軸方向端面から
見た模式図）であり、図３，図４に示すように、シリン
ダヘッド１には、図示しない吸気ポート又は排気ポート
を開閉すべくバルブ（弁部材）２が装備されており、こ
のバルブ２のステム端部２Ａには、バルブ２を閉鎖側に
付勢するバルブスプリング３（図５参照）が設置されて
いる。

【００１２】さらに、バルブ２のステム端部２Ａには、
ロッカアーム８が当接しており、このロッカアーム８に
カム６が当接している。そして、カム６の凸部（カム山
部分）６Ａによってバルブスプリング３の付勢力に抗す
るようにしてバルブ２が開方向へ駆動される。本可変動
弁機構は、このようなカム６を回動させるためにそなえ
られている。

【００１３】本可変動弁機構は、図３，図４に示すよう
に、ベルト（タイミングベルト）４１とプーリ４２とを
介して、エンジンのクランク軸（図示略）に連動して回
転駆動されるカムシャフト（第１回転軸部材）１１と、
このカムシャフト１１の外周に設けられたカムローブ
（第２回転軸部材）１２とをそなえ、カム（カム部）６
はこのカムローブ１２の外周に突設されている。なお、
このカムローブ１２の外周はシリンダヘッド１側の軸受
部７によって回転自在に軸支されている。

【００１４】また、カムシャフト１１はこのカムローブ
１２を介して軸受部７に支持されるが、カムシャフト１
１の端部は、同一軸心線上に結合された端部部材４３を
介してシリンダヘッド１の軸受部１Ａに軸支されてい
る。前述のプーリ４２は、このような端部部材４３に装
備されているので、このプーリ４２を装備した端部部材
４３を、入力部と称することができる。

【００１５】なお、軸受部７は、図４，図５に示すよう
に、二つ割れ構造になっており、シリンダヘッド１に形
成された軸受下半部７Ａと、この軸受下半部７Ａに上方
から接合される軸受キャップ７Ｂと、軸受下半部７Ａに
軸受キャップ７Ｂを結合するボルト７Ｃとから構成され
る。また、図５に示すように、軸受下半部７Ａと軸受キ
ャップ７Ｂとの接合面７Ｄは、図示しないシリンダの軸
心線と直交するようにほぼ水平に設定されており、図
４，図５におけるほぼ鉛直方向（上下方向）に向けて締
結されるボルト７Ｃによって、軸受下半部７Ａと軸受キ
ャップ７Ｂとがほぼ鉛直方向に強固に結合されている。

【００１６】また、カムシャフト１１とカムローブ１２
との間には不等速継手１３が設けられており、これらカ
ムローブ１２及び不等速継手１３により、バルブ開弁時
期を連続的又は段階的に調整しうる弁作動調整手段５０
が構成されている。また、図４中の符号７Ｅ，１１Ａ，
１１Ｂは各摺動部へ潤滑油（エンジンオイル）を供給す
る油穴である。

【００１７】なお、本可変動弁機構は、多気筒エンジン
に適しており、多気筒エンジンに適用した場合には、各
気筒毎に、カムローブ１２及び不等速継手１３を設ける
ようにする。ここでは、一例として本可変動弁機構を直
列４気筒エンジンに適用した場合を説明する。

【００１８】この不等速継手１３は、カムシャフト１１
の外周に回動可能に支持されたコントロールディスク
（軸支部材）１４と、このコントロールディスク１４に
一体的に設けられた偏心部（軸支部）１５と、この偏心
部１５の外周に設けられた係合ディスク（中間回転部
材）１６と、係合ディスク１６に接続された第１スライ
ダ部材（第１接続部材又はカム軸側ピン部材）１７及び
第２スライダ部材（第２接続部材又はカムローブ側ピン
部材）１８とをそなえている。なお、係合ディスク１６
は、ハーモニックリングともいう。

【００１９】偏心部１５は、図３に示すように、カムシ
ャフト１１の回転中心（第１回転中心軸線）Ｏ₁ から偏
心した位置に回転中心Ｏ₂ を有しており、係合ディスク
１６はこの偏心部１５の中心（第２回転中心軸線）Ｏ₂
の回りに回転するようになっている。第１スライダ部材
１７及び第２スライダ部材１８は、図３に示すように、
それぞれその先端にスライダ本体部２１，２２をそな
え、その他端側にドライブピン部２３，２４をそなえて
いる。

【００２０】そして、係合ディスク１６の一面には、図
４に示すように、半径方向（ラジアル方向）に、第１ス
ライダ部材１７のスライダ本体部２１が摺動自在に嵌合
したスライダ用溝１６Ａと、第２スライダ部材１８のス
ライダ本体部２２が摺動自在に嵌合したスライダ用溝１
６Ａとが形成されている。ここでは、２つのスライダ用
溝１６Ａ，１６Ｂが互いに１８０°だけ回転位相をずら
せるように同一直径上に配置されている。

【００２１】また、カムシャフト１１にはドライブアー
ム１９が設けられ、カムローブ１２にはアーム部２０が
設けられ、ドライブアーム１９には、第１スライダ部材
１７のドライブピン部２３が回転自在に嵌入する穴部１
９Ａが設けられ、アーム部２０には、第２スライダ部材
１８のドライブピン部２４が回転自在に嵌入する穴部２
０Ａが設けられている。

【００２２】なお、ドライブアーム１９は、カムローブ
１２とコントロールディスク１４との間のアーム部２０
を除く空間に、カムシャフト１１から半径方向（ラジア
ル方向）に突出するように設けられ、ロックピン２５に
よりカムシャフト１１と一体回転するように結合されて
いる。一方、アーム部２０はカムローブ１２の端部を、
係合ディスク１６の一側面に近接する位置まで半径方向
（ラジアル方向）及び軸方向へ突出させるように一体形
成されている。

【００２３】ところで、スライダ本体部２１と溝１６Ａ
との間では、図５に示すように、スライダ本体部２１の
外側平面２１Ｂ，２１Ｃと溝１６Ａの内壁平面２８Ａ，
２８Ｂとの間で、溝１６Ｂとスライダ本体部２２との間
では、溝１６Ｂの内壁平面２８Ｃ，２８Ｄとスライダ本
体部２２の外側平面２２Ｂ，２２Ｃとの間で、それぞれ
回転力の伝達が行なわれる。

【００２４】このように回転を伝達する際に、係合ディ
スク１６が偏心していることにより、係合ディスク１６
はカムシャフト１１に対して先行したり遅延したりする
ことを繰り返し、また、カムローブ１２は係合ディスク
１６に対して先行したり遅延したりすることを繰り返し
ながら、カムローブ１２がカムシャフト１１とは不等速
で回転するようになっている。

【００２５】例えば図６は、カムローブ１２がカムシャ
フト１１とは不等速で回転することを説明する図であ
り、（Ａ１）〜（Ａ３）はカムシャフト１１に対する係
合ディスク１６の回転角速度変化を、（Ｂ１）〜（Ｂ
３）は係合ディスク１６に対するカムローブ１２の回転
角速度変化をそれぞれ説明する図である。図６（Ａ１）
に示すように、係合ディスク１６の回転中心（第２回転
中心軸線）Ｏ₂ が、カムシャフト１１の回転中心（第１
回転中心軸線）Ｏ₁ に対して上方に偏心しており、この
偏心した方向に、スライダ溝１６Ａ及び第１スライダ部
材１７に位置した状態を回転基準位置として、カムシャ
フト１１が時計回りに回転するものとする。

【００２６】なお、図６（Ａ１），（Ａ２）において、
Ｓ１はカムシャフト１１側の基準点（例えば第１スライ
ダ部材１７の中心点）の回転基準位置での位置を示し、
Ｈ１は係合ディスク１６側の基準点（例えばスライダ溝
１６Ａの基準点）の回転基準位置での位置を示してい
る。また、Ｓ２〜Ｓ１２はカムシャフト１１側の基準点
（第１スライダ部材１７の中心点）が回転基準位置Ｓ１
から所定角度（ここでは、３０°）ずつ回転した際の各
位置を示し、Ｈ２〜Ｈ１２はこれらのカムシャフト１１
側の基準点位置Ｓ２〜Ｓ１２に応じて回転する係合ディ
スク１６側の基準点（スライダ溝１６Ａの基準点）の各
位置を示している。

【００２７】ここで、カムシャフト１１側の基準点の回
転は、第１回転中心軸線Ｏ₁ を中心に、係合ディスク１
６側の基準点の回転は、第２回転中心軸線Ｏ₂ を中心
に、それぞれ行なわれる。図６（Ａ２）に示すように、
カムシャフト１１側の基準点（第１スライダ部材１７の
中心点）がＳ１→Ｓ２へと３０°（∠Ｓ１・Ｏ₁ ・Ｓ
２）だけ回転すると、係合ディスク１６側の基準点（ス
ライダ溝１６Ａの基準点）はＨ１→Ｈ２へと∠Ｈ１・Ｏ
₂ ・Ｈ２の角度分回転するため、カムシャフト１１側よ
りも大きな回転角度（∠Ｈ１・Ｏ₂ ・Ｈ２＞∠Ｓ１・Ｏ
₁ ・Ｓ２）だけ回転する。即ち、係合ディスク１６側は
カムシャフト１１側よりも速い速度で回転する。

【００２８】ついで、カムシャフト１１側がＳ２→Ｓ３
へと３０°（∠Ｓ２・Ｏ₁ ・Ｓ３）だけ回転すると、係
合ディスク１６側はＨ２→Ｈ３へと、∠Ｈ２・Ｏ₂ ・Ｈ
３の角度分回転するため、ここではカムシャフト１１側
よりもやや大きな回転角度（∠Ｈ２・Ｏ₂ ・Ｈ３＞∠Ｓ
２・Ｏ₁ ・Ｓ３）だけ回転する。即ち、この間は、係合
ディスク１６側はカムシャフト１１側よりもやや速い速
度で回転する。

【００２９】ついで、カムシャフト１１側がＳ３→Ｓ４
へと３０°（∠Ｓ３・Ｏ₁ ・Ｓ４）だけ回転すると、係
合ディスク１６側はＨ３→Ｈ４へと、∠Ｈ３・Ｏ₂ ・Ｈ
４の角度分回転するため、ここではカムシャフト１１側
とほぼ等しい回転角度（∠Ｈ３・Ｏ₂ ・Ｈ４≒∠Ｓ３・
Ｏ₁ ・Ｓ４）だけ回転する。即ち、この間は、係合ディ
スク１６側はカムシャフト１１側とほぼ等しい速度で回
転する。

【００３０】ついで、カムシャフト１１側がＳ４→Ｓ５
へと３０°（∠Ｓ４・Ｏ₁ ・Ｓ５）だけ回転すると、係
合ディスク１６側はＨ４→Ｈ５へと、∠Ｈ４・Ｏ₂ ・Ｈ
５の角度分回転するため、ここでもカムシャフト１１側
とほぼ等しい回転角度（∠Ｈ４・Ｏ₂ ・Ｈ５≒∠Ｓ４・
Ｏ₁ ・Ｓ５）だけ回転する。即ち、この間は、係合ディ
スク１６側はカムシャフト１１側とほぼ等しい速度で回
転する。

【００３１】さらに、カムシャフト１１側がＳ５→Ｓ６
へと３０°（∠Ｓ５・Ｏ₁ ・Ｓ６）だけ回転すると、係
合ディスク１６側はＨ５→Ｈ６へと、∠Ｈ５・Ｏ₂ ・Ｈ
６の角度分回転するため、ここではカムシャフト１１側
よりもやや小さな回転角度（∠Ｈ５・Ｏ₂ ・Ｈ６＜∠Ｓ
５・Ｏ₁ ・Ｓ６）だけ回転する。即ち、この間は、係合
ディスク１６側はカムシャフト１１側よりもやや遅い速
度で回転する。

【００３２】さらに、カムシャフト１１側がＳ６→Ｓ７
へと３０°（∠Ｓ６・Ｏ₁ ・Ｓ７）だけ回転すると、係
合ディスク１６側はＨ６→Ｈ７へと、∠Ｈ６・Ｏ₂ ・Ｈ
７の角度分回転するため、ここではカムシャフト１１側
よりも小さな回転角度（∠Ｈ６・Ｏ₂ ・Ｈ７＜∠Ｓ６・
Ｏ₁ ・Ｓ７）だけ回転する。即ち、この間は、係合ディ
スク１６側はカムシャフト１１側よりも遅い速度で回転
する。

【００３３】このように、係合ディスク１６側は位置Ｈ
１においてカムシャフト１１側に対して最も速く回転
し、この後、カムシャフト１１側がＳ１→Ｓ２→Ｓ３→
Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７へと回転する間には、係合ディ
スク１６側はＨ１→Ｈ２→Ｈ３→Ｈ４→Ｈ５→Ｈ６→Ｈ
７へと、次第にカムシャフト１１側に対する速度を減少
させ、この間、位置Ｈ３からＨ５の間付近で係合ディス
ク１６側がカムシャフト１１側とほぼ等しい速度にな
り、その後は、係合ディスク１６側はカムシャフト１１
側よりも遅くなり、位置Ｈ７においてカムシャフト１１
側に対して最も遅く回転することになる。

【００３４】この後、カムシャフト１１側がＳ７→Ｓ８
→Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１へと回転する間
には、係合ディスク１６側はＨ７→Ｈ８→Ｈ９→Ｈ１０
→Ｈ１１→Ｈ１２→Ｈ１へと、次第にカムシャフト１１
側に対する速度を増加させ、この間、位置Ｈ９からＨ１
０の間付近で係合ディスク１６側がカムシャフト１１側
とほぼ等しい速度になり、その後は、係合ディスク１６
側はカムシャフト１１側よりも速くなり、位置Ｈ１にお
いてカムシャフト１１側に対して最も速く回転すること
になる。

【００３５】このようなカムシャフト１１側の回転速度
に対する係合ディスク１６側の回転速度を、カムシャフ
ト１１の回転角度（位置Ｓ１を０°又は３６０°として
上述のような時計回りに回転するものとする）に対応さ
せて示すと、図６（Ａ３）のようになる。この図６（Ａ
３）では、カムシャフト１１の回転速度は一定（横軸
上）としており、係合ディスク１６側の回転速度は、余
弦カーブのような特性で変化する。

【００３６】このような係合ディスク１６側の回転に対
するカムローブ１２側の回転角速度変化は、図６（Ｂ
１）〜（Ｂ３）に示すようになる。図６（Ａ１）〜（Ａ
３）は図６（Ｂ１）〜（Ｂ３）とそれぞれ対応する。ま
た、図６（Ｂ１）に示すように、係合ディスク１６側と
カムローブ１２側とは、第１スライダ部材１７に対して
１８０°だけ回転した位置にあるスライダ溝１６Ｂ及び
第２スライダ部材１８を介して回転が伝達される。した
がって、係合ディスク１６の回転中心（第２回転中心軸
線）Ｏ₂ が、カムシャフト１１の回転中心（第１回転中
心軸線）Ｏ₁ に対して偏心した方向にスライダ溝１６Ａ
及び第１スライダ部材１７に位置した基準状態〔図６
（Ａ１）参照〕では、図６（Ｂ１）に示すように、スラ
イダ溝１６Ｂ及び第２スライダ部材１８は、スライダ溝
１６Ａ及び第１スライダ部材１７よりも１８０°だけ回
転した位置（図中下方）となり、これを、基準位置とす
る。

【００３７】また、図６（Ｂ１），（Ｂ２）において、
Ｈ′１は係合ディスク１６側の基準点（例えばスライダ
溝１６Ｂの基準点）の回転基準位置での位置を示し、Ｒ
１はカムローブ１２側の基準点（例えば第２スライダ部
材１８の中心点）の回転基準位置での位置を示してい
る。また、Ｈ′２〜Ｈ′１２は係合ディスク１６側の第
１の基準点（スライダ溝１６Ａの基準点）Ｈ２〜Ｈ１２
に対する係合ディスク１６側の第２の基準点（スライダ
溝１６Ｂの基準点）を示し、Ｒ２〜Ｒ１２はこれらの係
合ディスク１６側の第２の基準点（スライダ溝１６Ｂの
基準点）Ｈ′２〜Ｈ′１２に応じて回転するカムローブ
１２側の基準点（第２スライダ部材１８の中心点）の各
位置を示している。

【００３８】ここで、係合ディスク１６側の基準点の回
転は、第２回転中心軸線Ｏ₂ を中心に、カムローブ１２
側の基準点の回転は、第１回転中心軸線Ｏ₁ を中心に、
それぞれ行なわれる。図６（Ｂ２），（Ｂ３）に示すよ
うに、カムローブ１２側は、カムシャフト１１側に対す
る係合ディスク１６側の速度特性をさらに強めた特性で
回転し、位置Ｒ１において係合ディスク１６側に対して
最も速く回転し、この後、係合ディスク１６側がＨ′１
→Ｈ′２→Ｈ′３→Ｈ′４→Ｈ′５→Ｈ′６→Ｈ′７へ
と回転する間には、カムローブ１２側はＲ１→Ｒ２→Ｒ
３→Ｒ４→Ｒ５→Ｒ６→Ｒ７へと、次第に係合ディスク
１６側に対する速度を減少させ、この間、位置Ｒ３から
Ｒ４の間付近でカムローブ１２側が係合ディスク１６側
とほぼ等しい速度になり、その後は、カムローブ１２側
は係合ディスク１６側よりも遅くなり、位置Ｒ７におい
て係合ディスク１６側に対して最も遅く回転することに
なる。

【００３９】この後、係合ディスク１６側はＨ′７→
Ｈ′８→Ｈ′９→Ｈ′１０→Ｈ′１１→Ｈ′１２→Ｈ′
１へと回転する間には、カムローブ１２側がＲ７→Ｒ８
→Ｒ９→Ｒ１０→Ｒ１１→Ｒ１２→Ｒ１へと次第に係合
ディスク１６側に対する速度を増加させ、この間、位置
Ｒ９からＲ１０の間付近でカムローブ１２側が係合ディ
スク１６側側とほぼ等しい速度になり、その後は、カム
ローブ１２側は係合ディスク１６側よりも速くなり、位
置Ｒ１において係合ディスク１６側に対して最も速く回
転することになる。

【００４０】図６（Ｂ３）は、このようなカムローブ１
２側の回転速度特性を係合ディスク１６側の回転速度特
性〔図６（Ａ３）に示すものと同様な特性〕に対応させ
て示しており、カムローブ１２側の回転速度は、係合デ
ィスク１６側の回転速度と同様な余弦カーブのような特
性で変化し、しかも係合ディスク１６側の特性を一層増
大させた（つまり、振幅を増大させた）ものとなる。す
なわち、カムローブ１２側の回転速度は、カムシャフト
１１側の回転速度に対して、余弦カーブのような特性で
変化する。

【００４１】このようなカムローブ１２側の回転速度特
性に対して、カムローブ１２側の回転位相特性（即ち、
カムローブ１２側がカムシャフト１１側よりも進むか遅
れるかといった特性）については、図７の中段に記載し
たグラフ内の曲線ＰＡ１，ＰＡ２に示すようになる。つ
まり、図６（Ａ１），（Ｂ１）及び図７（ａ１）に示す
ように、係合ディスク１６の回転中心（第２回転中心軸
線）Ｏ₂ が、カムシャフト１１，カムローブ１２の回転
中心（第１回転中心軸線）Ｏ₁ に対して上方に偏心して
いるもの（高速上方偏心）とする（即ち、カムローブ１
２の回転中心が高速側の第２所定位置にある）。そし
て、回転中心Ｏ₁ ，Ｏ₂ の上方にスライダ溝１６Ａ及び
第１スライダ部材１７が位置し、回転中心Ｏ₁ ，Ｏ₂ の
下方にスライダ溝１６Ｂ及び第２スライダ部材１８が位
置した状態を、基準（カムシャフト回転角度が０）とす
ると、カムローブ１２側の位相特性は、図７の曲線ＰＡ
１に示すようになる。

【００４２】図７の曲線ＰＡ１に示すように、図７（ａ
１）及び図６（Ａ２），（Ｂ２）中の符合Ｓ１，Ｈ１，
Ｈ′１，Ｒ１に示すようなカムシャフト回転角度が０の
ときには、カムローブ１２側はカムシャフト１１側と等
しい位相角度となる。この後のカムシャフト１１の回転
角度に応じたカムローブ１２側の回転位相特性、即ち、
カムシャフト１１側の回転位相に対するカムローブ１２
側の回転位相の進みや遅れの特性は、カムシャフト１１
側の回転速度に対するカムローブ１２側の回転速度〔図
６（Ｂ３）参照〕を積分した積分値に相当する。

【００４３】したがって、図７の曲線ＰＡ１に示すよう
に、カムシャフト１１が０°から９０°へと回動する際
には、カムローブ１２側がカムシャフト１１側に先行し
てその進み角度が次第に増大するが、カムシャフト１１
が９０°となった時点でカムローブ１２側はカムシャフ
ト１１側よりも最も先行して〔図７（ａ２）参照〕、こ
の後、カムシャフト１１が９０°から１８０°へと回動
する際には、カムローブ１２側がカムシャフト１１側に
先行してはいるがその進み角度は次第に減少して、カム
シャフト１１が１８０°になった時点で、カムローブ１
２側はカムシャフト１１側と等しい位相角度となる〔図
７（ａ３）参照〕。

【００４４】さらに、カムシャフト１１が１８０°から
２７０°へと回動する際には、カムローブ１２側がカム
シャフト１１側から遅れてその遅れ角度が次第に増大す
るが、カムシャフト１１が２７０°となった時点でカム
ローブ１２側はカムシャフト１１側よりも最も遅れて
〔図７（ａ４）参照〕、その後、カムシャフト１１が２
７０°から３６０°へと回動する際には、カムローブ１
２側がカムシャフト１１側に遅れてはいるがその遅れ角
度は次第に減少して、カムシャフト１１が３６０°にな
った時点で、カムローブ１２側はカムシャフト１１側と
等しい位相角度となる〔図７（ａ５）参照〕。

【００４５】ここで、カムシャフト１１が１８０°の位
置で、バルブリフトが最大となるように、カム６に対す
るバルブ２の位置を設定すると、バルブのリフトカーブ
は、図７の曲線ＶＬ１に示すようになる。なお、図７中
の曲線ＶＬ０は、不等速継手１３（係合ディスク１６や
コントロールディスク１４等）をそなえず、カムローブ
１２とカムシャフト１１とが常に等しい位相角度となる
場合のバルブリフトカーブ（リフトカーブベース）を示
すものである。

【００４６】曲線ＶＬ１に示すリフトカーブ特性では、
バルブの開放タイミング（開放開始時期）ＳＴ１はリフ
トカーブベースの開放タイミングＳＴ０よりも早くな
り、バルブの閉鎖タイミング（開放終了時期）ＥＴ１は
リフトカーブベースの閉鎖タイミングＥＴ０よりも遅く
なる。バルブの開放タイミングＳＴ１がリフトカーブベ
ースよりも早まるのは、バルブが開放を開始する領域で
は、カムローブ１２側はカムシャフト１１側よりも回転
位相角度が進んでいるためであり、バルブの閉鎖タイミ
ングＥＴ１がリフトカーブベースよりも遅くなるのは、
バルブが開放を終了する領域では、カムローブ１２側は
カムシャフト１１側よりも回転位相角度が遅れているた
めである。

【００４７】一方、図７（ｂ１）に示すように、係合デ
ィスク１６の回転中心（第２回転中心軸線）Ｏ₂ が、カ
ムシャフト１１，カムローブ１２の回転中心（第１回転
中心軸線）Ｏ₁ に対して下方に偏心（低速下方偏心）し
ていて、回転中心Ｏ₁ ，Ｏ₂の上方にスライダ溝１６Ａ
及び第１スライダ部材１７が位置し、回転中心Ｏ₁ ，Ｏ
₂ の下方にスライダ溝１６Ｂ及び第２スライダ部材１８
が位置した状態を、基準（カムシャフト回転角度が０）
とする（即ち、カムローブ１２の回転中心が低速側の第
１所定位置にある）と、カムローブ１２側の位相特性
は、図７の曲線ＰＡ２に示すようになる。

【００４８】つまり、図７の曲線ＰＡ２に示すように、
図７（ａ１）に示すようなカムシャフト回転角度が０の
ときには、カムローブ１２側はカムシャフト１１側と等
しい位相角度となり、この後は、カムシャフト１１が０
°から９０°へと回動する際には、カムローブ１２側が
カムシャフト１１側から遅れてその遅れ角度が次第に増
大するが、カムシャフト１１が９０°となった時点でカ
ムローブ１２側はカムシャフト１１側よりも最も遅れて
〔図７（ｂ２）参照〕、この後、カムシャフト１１が９
０°から１８０°へと回動する際には、カムローブ１２
側がカムシャフト１１側から遅れてはいるがその遅れ角
度は次第に減少して、カムシャフト１１が１８０°にな
った時点で、カムローブ１２側はカムシャフト１１側と
等しい位相角度となる〔図７（ｂ３）参照〕。

【００４９】さらに、カムシャフト１１が１８０°から
２７０°へと回動する際には、カムローブ１２側がカム
シャフト１１側に先行してその進み角度が次第に増大す
るが、カムシャフト１１が２７０°となった時点でカム
ローブ１２側はカムシャフト１１側よりも最も進んで
〔図７（ｂ４）参照〕、その後、カムシャフト１１が２
７０°から３６０°へと回動する際には、カムローブ１
２側がカムシャフト１１側より先行してはいるがその進
み角度は次第に減少して、カムシャフト１１が３６０°
になった時点で、カムローブ１２側はカムシャフト１１
側と等しい位相角度となる〔図７（ｂ５）参照〕。

【００５０】このように、図７の曲線ＰＡ２に示すよう
な回転位相特性でカムローブ１２が回転する場合には、
バルブのリフトカーブは、図７の曲線ＶＬ２に示すよう
になる。この曲線ＶＬ２に示すリフトカーブ特性では、
バルブの開放タイミング（開放開始時期）ＳＴ２はリフ
トカーブベースの開放タイミングＳＴ０よりも遅くな
り、バルブの閉鎖タイミング（開放終了時期）ＥＴ２は
リフトカーブベースの閉鎖タイミングＥＴ０よりも早く
なる。

【００５１】このようにバルブの開放タイミングＳＴ２
がリフトカーブベースよりも遅くなるのは、バルブが開
放を開始する領域では、カムローブ１２側はカムシャフ
ト１１側よりも回転位相角度が遅れているためである。
また、バルブの閉鎖タイミングＥＴ２がリフトカーブベ
ースよりも早くなるのは、バルブが開放を終了する領域
では、カムローブ１２側はカムシャフト１１側よりも回
転位相角度が進んでいるためである。

【００５２】このように、係合ディスク１６の回転中心
（第２回転中心軸線）Ｏ₂ 、即ち、係合ディスク１６の
偏心位置に応じて、バルブのリフトカーブ特性を変更す
ることができるのである。バルブの開放タイミングが早
く閉鎖タイミングが遅い場合には、バルブ開放期間が長
くなり、機関の高速回転時に適し、バルブの開放タイミ
ングが遅く閉鎖タイミングが速い場合には、バルブ開放
期間が短くなり、機関の低速回転時に適している。

【００５３】このため、図７（ａ１）に示すように、係
合ディスク１６の回転中心（第２回転中心軸線）Ｏ₂ が
カムシャフト１１の回転中心（第１回転中心軸線）Ｏ₁
に対して上方（バルブリフトトップを与える回転位相方
向と逆方向）にあれば、バルブ開放期間が最も長くなる
ため、高速用偏心となり、図７（ｂ１）に示すように、
係合ディスク１６の回転中心（第２回転中心軸線）Ｏ₂
が、カムシャフト１１の回転中心（第１回転中心軸線）
Ｏ₁ に対して下方（バルブリフトトップを与える回転位
相方向）にあれば、バルブ開放期間が最も短くなるた
め、低速用偏心となる。

【００５４】そして、係合ディスク１６の回転中心（第
２回転中心軸線）Ｏ₂ が図７（ａ１）に示す位置と図７
（ｂ１）に示す位置との中間的な位置にある場合には、
その位置に応じたバルブ特性（バルブの開放タイミング
や閉鎖タイミング）でバルブ２を駆動することになる。
つまり、第２回転中心軸線Ｏ₂ を図７（ａ１）に示す上
方偏心位置（第２所定位置）から下方位置へずらしてい
くと、バルブ特性は、曲線ＶＬ１で示すリフトカーブ特
性（高速用特性）から曲線ＶＬ０で示すリフトカーブベ
ース特性へと近づいて、第２回転中心軸線Ｏ₂ が第１回
転中心軸線Ｏ₁ とほぼ等しい高さになる（上下方向への
偏差がなくなる）と、バルブ特性はほぼリフトカーブベ
ース特性に近いものになる。さらに、第２回転中心軸線
Ｏ₂ を図７（ｂ１）に示す下方偏心位置（第１所定位
置）へ向けてずらしていくと、バルブ特性は、曲線ＶＬ
０で示すリフトカーブベース特性から曲線ＶＬ２で示す
リフトカーブ特性（低速用特性）へと近づく。

【００５５】したがって、例えば機関の回転数（回転速
度）等の機関の運転状態に応じて、第２回転中心軸線Ｏ
₂ の位置を連続的又は段階的に調整すれば、機関の運転
状態に常に適した特性でバルブ２を駆動させることがで
きる。係合ディスク１６の回転中心（第２回転中心軸
線）Ｏ₂ を位置調整するためには、係合ディスク１６を
偏心状態に支持する偏心部１５を回転させればよいの
で、本機構には、偏心部１５を有するコントロールディ
スク１４を回転させて偏心部１５の偏心位置を調整する
偏心位置調整機構３０が設けられている。

【００５６】この偏心位置調整機構３０は、図３，図４
に示すように、コントロールディスク１４の外周に形成
された偏心制御ギア３１と、この偏心制御ギア３１と噛
合するコントロールギア３５をそなえカムシャフト１１
と平行に設置されたギア軸（コントロールシャフト又は
制御用部材）３２と、このコントロールシャフト３２を
回転駆動するためのアクチュエータ３３とをそなえて構
成されており、ＥＣＵ３４を通じて作動を制御するよう
になっている。

【００５７】つまり、図３に示すように、ＥＣＵ３４
に、エンジン回転数センサ（図示略）からの検出情報
（エンジン回転数情報），スロットルポジションセンサ
からの検出情報（ＴＰＳ情報），エアフローセンサ（図
示略）からの検出情報（ＡＦＳ情報）等が入力されるよ
うになっており、偏心位置調整機構３０におけるモータ
の制御は、これらの情報に基づいて、エンジンの回転速
度や負荷状態に応じて行なうようになっている。

【００５８】そして、例えばエンジンの高速時や高負荷
時には、図７中の曲線ＶＬ１のようなバルブリフト特性
になるようにコントロールディスク１４の回転位相を調
整して、バルブの開放期間を長期間にするように制御す
る。また、エンジンの低速時や低負荷時には、図７中の
曲線ＶＬ２のようなバルブリフト特性になるようにコン
トロールディスク１４の回転位相を調整して、バルブの
開放期間を短期間にするように制御する。一般には、エ
ンジンの速時や負荷に応じて、図７中の曲線ＶＬ１と曲
線ＶＬ２との中間的なバルブリフト特性になるようにコ
ントロールディスク１４の回転位相を調整する。

【００５９】ところで、コントロールシャフト３２にそ
なえられたコントロールギア３５は、２つのギア３５
Ａ，３５Ｂからなるシザースギアであって、一方のギア
３５Ａはコントロールシャフト３２に固定されている
が、他方のギア３５Ｂはコントロールシャフト３２に対
して回転可能に装備されている。つまり、ギア３５Ｂ
は、ギア３５Ａに当接するように配設されており、コン
トロールシャフト３２の外周に固定されるジャーナル３
６との間に装備されたねじりスプリング３８によって、
回転方向への付勢力を受けるように設置され、両ギア３
５Ａ，３５Ｂによって、コントロールディスク１４側の
偏心制御ギア３１とコントロールギア３５とがガタつく
ことなく噛合するようになっている。

【００６０】なお、偏心位置調整機構３０の設置にあた
っては、既に設置されているカムシャフト１１外周のコ
ントロールディスク１４側の偏心制御ギア３１に対し
て、両ギア３５Ａ，３５Ｂを噛合させた上で、ジャーナ
ル３６をコントロールシャフト３２に対して回転させな
がら軸方向所定位置に配置することで、ギア３５Ｂに軸
方向付勢力及び回転方向付勢力を与えておいてから、ジ
ャーナル３６を回り止めピン３６Ａによりコントロール
シャフト３２と一体回転するように固定する。

【００６１】また、本可変動弁機構を多気筒エンジン
（ここでは４気筒エンジン）に適用した場合には、各気
筒毎にカムローブ１２及び不等速継手１３（即ち、弁作
動調整手段５０）を設けるようにすることになるが、こ
こでは、各気筒に、吸気弁駆動用の可変動弁機構と、排
気弁駆動用の可変動弁機構とをそなえている。つまり、
図８に示すように、吸気弁用カムシャフト１１_INと排気
弁用カムシャフト１１_EXとをそなえ、吸気弁用カムシャ
フト１１_INにおいても排気弁用カムシャフト１１ _EXにお
いても、それぞれ各気筒毎にカムローブ１２及び不等速
継手１３がそなえられる。

【００６２】そして、偏心位置調整機構３０は、吸気弁
用カムシャフト１１_INに各気筒毎に装備されたコントロ
ールディスク１４側の偏心制御ギア３１と、排気弁用カ
ムシャフト１１_EXにやはり各気筒毎に装備されたコント
ロールディスク１４側の偏心制御ギア３１と、吸気弁用
カムシャフト１１_INに隣接した吸気弁側コントロールシ
ャフト３２と、排気弁用カムシャフト１１_EXに隣接した
排気弁側コントロールシャフト３２と、これらの各コン
トロールシャフト３２において各気筒毎に設置されて各
偏心制御ギア３１と噛合するコントロールギア３５及び
ジャーナル３６及びスプリング３８とをそなえている。

【００６３】一方、アクチュエータ３３はスプロケット
（端部部材）４３と反対側端部の図示しないシリンダヘ
ッド側部分に１つだけそなえられ、ここでは、排気弁用
カムシャフト１１_EXの軸端部にアクチュエータ３３がそ
なえられる。このアクチュエータ３３は、ジョイント３
３Ａを介して排気弁側ドライブギア機構３９Ａに接続さ
れており、アクチュエータ３３の駆動力は、排気弁側ド
ライブギア機構３９Ａから排気弁側コントロールシャフ
ト３２に伝達され、排気弁用カムシャフト１１_EXの各偏
心制御ギア３１の回転駆動が行なわれるようになってい
る。

【００６４】この一方、排気弁側ドライブギア機構３９
Ａはインタメディエイトギア機構４０を介して吸気弁側
ドライブギア機構３９Ｂに接続されており、アクチュエ
ータ３３の駆動力は、排気弁側ドライブギア機構３９
Ａ，インタメディエイトギア機構４０，吸気弁側ドライ
ブギア機構３９Ｂを経て吸気弁側コントロールシャフト
３２に伝達され、吸気弁用カムシャフト１１_INの各偏心
制御ギア３１の回転駆動が行なわれるようになってい
る。

【００６５】したがって、図９に示すように、排気弁側
（図中ＥＸ参照）では、アクチュエータ３３の駆動力
は、ドライブギア機構３９Ａ，排気弁側コントロールシ
ャフト３２及び各コントロールギア３５を介して各偏心
制御ギア３１に伝達され、吸気弁側（図中ＩＮ参照）で
は、アクチュエータ３３の駆動力は、ドライブギア機構
３９Ａ，インタメディエイトギア機構４０，ドライブギ
ア機構３９Ｂ，吸気弁側コントロールシャフト３２及び
各コントロールギア３５を介して各偏心制御ギア３１に
伝達されるようになっている。

【００６６】また、インタメディエイトギア機構４０
は、互いに噛合する２つのギア４０ａ，４０ｂからな
り、排気弁側ドライブギア機構３９Ａの軸３９ａの回転
を逆方向に同速度で吸気弁側ドライブギア機構３９Ｂの
軸３９ａに伝達するようになっている。なお、各ドライ
ブギア機構３９Ａ，３９Ｂは、図８に示すように、いず
れも軸３９ａに固定された固定ギア３９ｂ及び固定ギア
３９ｂとの間にスプリング３９ｃを介して装備された可
動ギア３９ｄの２枚のギアからなるシザースギア３９ｅ
と、コントロールシャフト３２の端部に固定されたギア
３９ｆとから構成される。シザースギア３９ｅでは、可
動ギア３９ｄがスプリング３９ｃにより回転方向に付勢
された状態で、固定ギア３９ｂと共にギア３９ｆと噛合
しており、ドライブギア機構３９Ａ，３９Ｂにガタが生
じないようになっている。

【００６７】さらに、各ドライブギア機構３９Ａ，３９
Ｂのシザースギア３９ｅ（即ち、ギア３９ｂ，３９ｄ）
は各偏心制御ギア３１と等しい歯数に設定され、各ドラ
イブギア機構３９Ａ，３９Ｂのギア３９ｆは各コントロ
ールギア３５と等しい歯数に設定されており、アクチュ
エータ軸の回転角度と偏心制御ギア３１の回転角度とが
等しくなるように設定されている。

【００６８】ところで、上述したように、偏心部１５の
回転位相を調整する際には、偏心位置調整機構３０によ
ってコントロールディスク１４が回転駆動されるように
なっているが、この時コントロールディスク１４をどち
らの方向に回転駆動させて位相調整を行なうかで、バル
ブ２の作動タイミングの変化の仕方が異なり、エンジン
出力の変化にも影響を与えることになる。

【００６９】つまり、上述したように、偏心部１５及び
係合ディスク１６の回転中心（第２回転中心軸線）Ｏ₂
を図７（ａ１）に示す上方偏心位置から図７（ｂ１）に
示す下方偏心位置へ向けてずらしていくと、バルブ特性
は、曲線ＶＬ１で示すリフトカーブ特性（高速用特性）
から曲線ＶＬ２で示すリフトカーブ特性（低速用特性）
へと変化するが、このとき、コントロールディスク１４
を図中右回りで回転駆動させて偏心部１５の位相を調整
するか、コントロールディスク１４を左回りで回転駆動
させて偏心部１５の位相を調整するかにより、偏心部１
５の回転中心Ｏ ₂ の描く軌跡が異なり、バルブリフトカ
ーブの変化する過程がそれぞれ異なることになるのであ
る。

【００７０】その一例として、吸気側と排気側との偏心
部１５の回転方向（図７に示す低速下方偏心から高速上
方偏心への調整方向）をエンジン回転方向と逆回転させ
た場合の偏心部１５の位相角変化に伴うバルブリフト特
性変化を図１０（ａ）〜（ｅ）に示す。この図１０
（ａ）〜（ｅ）に示すように、偏心部１５の位相角変化
（４５°毎の変化）過程において、最初は、主に吸気側
及び排気側の開弁タイミングが早くなる方向（吸気弁と
排気弁とのオーバラップが大きくなる方向）へ変化し、
その後、主に吸気側及び排気側の閉弁タイミングが遅く
なる方向へ変化する。なお、このときバルブリフトの頂
点位置は、位相変化にともなってバルブ開閉タイミング
と同方向へ移動し、これによりリフトのクランクアング
ルの積分値も大きくなる。この作用は、オーバラップや
吸気効率の面で有効に働く（バルブリフトの頂点位置の
変化は本可変動弁機構のような不等速継手を用いた従来
技術における特有の動きである）。

【００７１】つまり、エンジン回転方向に対する偏心部
１５の位相角変化方向の設定の仕方によってバルブ開閉
タイミングの変化が異なり、これによりエンジンの出力
特性も異なるものとなるのである。なお、この場合に
は、コントロールディスク１４の回転方向の差異によ
り、バルブタイミングの変化する過程における特性（即
ち、開弁時期が先に変更されてから閉弁時期が変更され
るのか、あるいは、閉弁時期が先に変更されてから開弁
時期が変更されるのかという特性）が異なるのであっ
て、最終的なバルブ２のリフト特性は、どちらの回転方
向でコントロールディスク１４を駆動しても勿論同一の
ものとなる。

【００７２】そこで、本発明の可変動弁機構では、エン
ジンの出力特性等を考慮して、エンジンの運転状態が低
速運転から高速運転へ変化する際には、最初に吸気弁と
排気弁とのオーバラップ時間が大きくなるように開弁期
間が変更されるように設定されているのである。具体的
には、本実施形態では、エンジンの運転状態が低速運転
状態から高速運転状態へ変化する際には、図１（ａ），
図２に示すような回転方向でドライブギア３９ｅを回転
駆動するようになっている。すなわち、この場合は、吸
気側のコントロールディスク１４は図中右回りに回転駆
動され、また、排気側のコントロールディスク１４は図
中左回り（本実施形態では、この回転方向がエンジン回
転方向及びカムシャフト１１の回転方向と一致するもの
とする）に回転駆動されるように構成されているのであ
る。なお、図１（ａ），図２はアクチュエータ３３（図
８参照）が配設された側から動弁機構を見た図である。

【００７３】また、本実施形態では、図２に示すよう
に、インタメディエイトギア機構４０が偶数個のギア
（ここでは、２つのギア４０ａ，４０ｂ）により構成さ
れることにより、吸気側のコントロールディスク１４と
排気側のコントロールディスク１４とが互いに逆方向に
回転駆動されるようになっている。つまり、吸気側のコ
ントロールディスク１４は、アクチュエータ３３から排
気側のドライブギア３９ｅ（左回転），ギア４０ａ（右
回転），４０ｂ（左回転），吸気側ドライブギア３９ｅ
（右回転）及びコントロールシャフト３２（左回転）を
介して右回りの回転力が伝達されるのである。なお、排
気側のコントロールディスク１４は、アクチュエータ３
３から排気側のドライブギア３９ｅ（左回転）及びコン
トロールシャフト３２（右回転）を介して左回りの回転
力が伝達される。

【００７４】そして、このような場合には、バルブタイ
ミングの変化は、図１（ｂ）に示すような特性となる。
なお、図中、横軸はコントロールディスク１４の基準状
態に対する位相角、縦軸はクランク角であって、縦軸上
方側が遅角側、縦軸下方側が進角側である。また、破線
は吸気弁のバルブタイミングの変化を示し、実線は排気
弁のバルブタイミングの変化を示している。また、図１
（ｂ）における位相角０°は、図７（ｂ１）に示すよう
な状態、即ち、係合ディスク１６の回転中心（第２回転
中心軸線）Ｏ₂ が、カムシャフト１１，カムローブ１２
の回転中心（第１回転中心軸線）Ｏ₁ に対して下方に偏
心（低速下方偏心）している状態であり、また、位相角
１８０°は、図７（ａ１）に示すような状態、即ち、係
合ディスク１６の回転中心Ｏ₂ が、カムシャフト１１，
カムローブ１２の回転中心Ｏ₁ に対して上方に偏心（高
速上方偏心）している状態である。

【００７５】また、図１（ｃ），（ｄ）はいずれも吸気
弁及び排気弁のバルブリフトカーブの変化を模式的に示
す概念図であって、図１（ｃ）はコントロールディスク
１４の位相角を０°から９０°に変化させたときのバル
ブリフトカーブを示す概念図、図１（ｄ）はコントロー
ルディスク１４の位相角を９０°から１８０°に変化さ
せたときのバルブリフトカーブを示す概念図である。

【００７６】さて、上述のように、吸気側のコントロー
ルディスク１４と排気側のコントロールディスク１４と
が逆方向に回転し、且つ吸気側コントロールディスク１
４がカムシャフト１１に対して逆方向に回転するように
構成した場合のバルブリフトカーブの変化について図１
（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。ここで、エンジン運
転状態が低速側から高速側に変化して、コントロールデ
ィスク１４の位相角が、図１（ａ）に示すような回転方
向で０°（低速下方偏心）から１８０°（高速上方偏
心）に調整される場合、その過程を０°〜９０°までの
期間と９０°〜１８０°までの期間に分けて説明する。

【００７７】まず、コントロールディスク１４の位相角
が０°から９０°に調整されると、図１（ｂ）に示すよ
うに、吸気弁の開弁時期（図中ＩＯで示す）が、徐々に
進角して、ΔθIOだけ進角する。また、吸気弁の閉弁時
期（図中ＩＣで示す）は、ΔθICだけ遅角するが、この
変化量ΔθICは、上記の開弁時期変化量ΔθIOと比べる
と微小である。

【００７８】一方、排気弁の閉弁時期（図中ＥＣで示
す）は、徐々に遅角して、ΔθECだけ遅角する。また、
排気弁の開弁時期（図中ＥＯで示す）は、ΔθEOだけ進
角するが、この変化量ΔθEOは上記の閉弁時期変化量Δ
θECに比べると微小である。したがって、０°〜９０°
までの間は、図１（ｃ）に示すように、相対的に吸気弁
の開弁時期（ＩＯ）が進角されるとともに、排気弁の閉
弁時期（ＥＣ）が遅角され、結果的に、吸気弁と排気弁
とのオーバラップが増大するのである。

【００７９】次に、コントロールディスク１４の位相角
が９０°から１８０°に調整されると、図１（ｂ）に示
すように、吸気弁の開弁時期（ＩＯ）は、ΔθIO′だけ
進角する。また、吸気弁の閉弁時期（ＩＣ）は、ΔθI
C′だけ遅角するが、この場合は、閉弁時期変化量ΔθI
C′の方が開弁時期変化量ΔθIO′よりも大きい（ΔθI
C′＞ΔθIO′）。

【００８０】一方、排気弁の閉弁時期（ＥＣ）は、Δθ
EC′だけ遅角し、排気弁の開弁時期（ＥＯ）は、ΔθE
O′だけ進角する。そして、このときには、開弁時期変
化量ΔθEO′に比べれば閉弁時期変化量ΔθEC′は微小
な変化量となる。したがって、９０°〜１８０°までの
間では、図１（ｄ）に示すように、相対的に吸気弁の閉
弁時期（ＩＣ）が遅角されるとともに、排気弁の開弁時
期（ＥＯ）が進角されることになる。

【００８１】このように、エンジン運転状態が低速側か
ら高速側に変化する際に、コントロールディスク１４の
位相角が０°（低速下方偏心）から１８０°（高速上方
偏心）に調整されると、吸気弁及び排気弁の開弁期間が
増大することになるが、特に、本実施手形態では、図１
（ａ），図２に示すような方向で各コントロールディス
ク１４を回転駆動することにより、まず、最初に吸気弁
と排気弁とのオーバーラップ時間が増大して、その後、
吸気弁閉弁時期が遅角側に、排気弁の開弁時期が進角側
に調整されることになるのである。

【００８２】そして、このようにコントロールディスク
１４の位相調整方向を設定することにより、中速回転域
でのトルクピークを増大させることができ、また、バル
ブタイミングを変更する際のトルク特性を滑らかなもの
とすることができるのである。本発明の一実施形態とし
ての可変動弁機構は、上述のように構成されているの
で、このような可変動弁機構をそなえた内燃機関では、
偏心位置調整機構３０を通じて、コントロールディスク
１４の回転位相を調整しながら、バルブの開度特性が制
御される。

【００８３】つまり、ＥＣＵ３４において、エンジン回
転数情報や吸入空気量情報等に基づき、エンジンの回転
速度や負荷状態に応じたコントロールディスク１４の回
転位相を設定して、ポジションセンサの検出信号に基づ
いて、コントロールディスク１４の実際の回転位相が設
定された状態になるように、アクチュエータ３３の作動
制御を通じてコントロールディスク１４を駆動する。

【００８４】そして、このＥＣＵ３４によるアクチュエ
ータ３３の作動制御を通じて、偏心部１５を回動させて
位相角度を調整し、係合ディスク１６の回転中心（第２
回転中心軸線）Ｏ₂ を変位させながら、、例えばエンジ
ンの回転速度やエンジンの負荷が高くなるほど、図７の
曲線ＶＬ１に近づけるようにしてバルブ開放期間を長く
していき、逆に、エンジンの回転速度やエンジンの負荷
が低くなるほど、図７の曲線ＶＬ２に近づけるようにし
てバルブ開放期間を短くしていく。

【００８５】このようにして、エンジンの運転状態に応
じてコントロールディスク１４の回転位相（位置）を制
御しながら、エンジンの運転状態に適したバルブ駆動を
行なえるようになる。特に、バルブのリフト特性は、連
続的に調整することができるので、常にエンジンの運転
状態に最適の特性でバルブ駆動を行なえるようになるの
である。

【００８６】また、この場合には、エンジンの運転状態
が低速運転から高速運転へ変化する際には、最初に吸気
弁と排気弁とのオーバラップ時間が大きくなるように開
弁期間が変更される。この場合、本実施形態では、図１
（ａ）に示すように、吸気側のコントロールディスク１
４は図中右回りに回転駆動され、また、排気側のコント
ロールディスク１４は図中左回りに回転駆動される。

【００８７】すなわち、コントロールディスク１４の位
相角が、０°から９０°に調整されると、図１（ｃ）に
示すように、相対的に吸気弁の開弁時期（ＩＯ）が進角
されるとともに、排気弁の閉弁時期（ＥＣ）が遅角さ
れ、結果的に、吸気弁と排気弁とのオーバラップが増大
するのである。また、コントロールディスク１４の位相
角が９０°から１８０°に調整されると、図１（ｄ）に
示すように、相対的に吸気弁の閉弁時期（ＩＣ）が遅角
されるとともに、排気弁の開弁時期（ＥＯ）が進角され
ることになる。

【００８８】このように、本発明の可変動弁機構では、
エンジン運転状態が低速側から高速側に変化する際に、
コントロールディスク１４の位相角が０°（低速下方偏
心）から１８０°（高速上方偏心）に調整されると、ま
ず、最初に吸気弁と排気弁とのオーバーラップ時間が増
大して、その後、吸気弁閉弁時期が遅角側に、排気弁の
開弁時期が進角側に調整される。

【００８９】そして、このようにコントロールディスク
１４の位相調整方向を設定しておくことにより、中速回
転域でのトルクピークが増大して、バルブタイミングを
変更する際のトルク特性を滑らかなものとすることがで
きるのである。すなわち、低速運転状態から高速運転状
態への移行時には、最初に吸気弁と排気弁とのオーバー
ラップ時間を増大させることにより、トルク段差を極力
抑制することができ、滑らかな加速感を得ることができ
るのである。

【００９０】次に、本発明の一実施形態における第１の
変形例について説明すると、この第１の変形例では、図
１１（ａ），図１２に示すように、インタメディエイト
ギア機構４０を奇数個のギア（ここでは、ギア４０ａ，
４０ｂ，４０ｃ）により構成して、吸気弁側と排気弁側
とで、コントロールディスク１４が同方向に回転駆動さ
れるように構成されたものである。なお、この場合は、
エンジンの運転状態が低速運転状態から高速運転状態へ
変化する際には、吸気側及び排気側のコントロールディ
スク１４は図中右回り（エンジン回転方向及びカムシャ
フト１１の回転方向とは逆方向）に回転駆動されるよう
に構成されている。

【００９１】また、上述のように吸気弁側と排気弁側と
で、コントロールディスク１４が同方向に回転駆動され
るように設定した場合には、バルブタイミングの変化す
る過程におけるバルブリフトの特性（即ち、開弁時期が
先に変更されてから閉弁時期が変更されるのか、あるい
は、閉弁時期が先に変更されてから開弁時期が変更され
るのかという特性）は、吸気弁側と排気弁側とで同様の
特性となる。

【００９２】そして、コントロールディスク１４の回転
方向をこのように設定した場合であっても、エンジンの
運転状態が低速運転から高速運転へ変化する際には、最
初に吸気弁と排気弁とのオーバラップ時間が増大するよ
うに吸気弁及び排気弁の開弁期間が変更されことにな
る。ここで、このような場合のバルブタイミングの変化
について図１１（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。

【００９３】なお、この変形例の場合は、上述の実施形
態と比べてアクチュエータ３３（図３参照）の回転方向
が逆方向となるため、図１１（ｂ）における位相角０°
を位相角３６０°とし、位相角が３６０°から２７０°
を経て１８０°に調整される。

【００９４】まず、コントロールディスク１４の位相角
が０°（＝３６０°）から２７０°に調整されると、図
１１（ｂ）に示すように、吸気弁の開弁時期（ＩＯ）
が、徐々に進角して、ΔθIOだけ進角する。また、吸気
弁の閉弁時期（ＩＣ）は、ΔθICだけ遅角するが、この
変化量ΔθICは、上記の開弁時期変化量ΔθIOと比べる
と微小である。

【００９５】一方、排気弁の開弁時期（ＥＯ）は、Δθ
EOだけ進角する。また、排気弁の閉弁時期（ＥＣ）は、
徐々に遅角して、ΔθECだけ遅角すが、この変化量Δθ
ECは上記の閉弁時期変化量ΔθEOに比べると微小であ
る。

【００９６】したがって、３６０°〜２７０°までの間
は、図１１（ｃ）に示すように、相対的に吸気弁及び排
気弁の開弁時期（ＩＯ，ＥＯ）が進角されることにな
り、結果的に、吸気弁の開弁時期が進角した分だけ、吸
気弁と排気弁とのオーバラップが増大するのである。次
に、コントロールディスク１４の位相角が２７０°から
１８０°に調整されると、図１１（ｂ）に示すように、
吸気弁の開弁時期（ＩＯ）は、ΔθIO′だけ進角する。
また、吸気弁の閉弁時期（ＩＣ）は、ΔθIC′だけ遅角
するが、この場合は、閉弁時期変化量ΔθIC′の方が開
弁時期変化量ΔθIO′よりも大きい（ΔθIC′＞ΔθI
O′）。

【００９７】一方、排気弁の閉弁時期（ＥＣ）は、Δθ
EC′だけ遅角し、排気弁の開弁時期（ＥＯ）は、ΔθE
O′だけ進角する。そして、このときには、閉弁時期変
化量ΔθEC′の方が開弁時期変化量ΔθEO′よりも大き
くなる（ΔθEC′＞ΔθEO′）。したがって、２７０°
〜１８０°までの間では、図１１（ｄ）に示すように、
相対的に吸気弁及び排気弁の閉弁時期（ＩＣ，ＥＣ）が
進角されることになるのである。

【００９８】このように、第１の変形例では、エンジン
運転状態が低速側から高速側に変化する際に、コントロ
ールディスク１４の位相角が３６０°から１８０°に調
整されると、まず最初に吸気弁と排気弁との開弁時期が
進角され、その後吸気弁と排気弁との閉弁時期が遅角さ
れるのである。そして、まず最初に吸気弁の開弁時期が
進角した分だけ、吸気弁と排気弁とのオーバラップが増
大することになるのである。なお、その後に排気弁の閉
弁時期が遅角されたことによっても、オーバラップは増
大されることになる。

【００９９】したがって、この第１の変形例では、上述
のようにコントロールディスク１４の位相調整方向を設
定することにより、上述した実施形態と同様の効果が得
られる。すなわち、エンジンの低速運転状態から高速運
転状態への移行時には、最初に吸気弁と排気弁とのオー
バラップが増大するので、中速回転域でのトルクピーク
が増大して、バルブタイミングを変更する際のトルク特
性を滑らかなものとすることができる。

【０１００】また、低速運転状態から高速運転状態への
移行時には、最初に吸気弁と排気弁とのオーバーラップ
時間を増大させることにより、トルク段差を極力抑制す
ることができ、滑らかな加速感を得ることができるので
ある。次に、本発明の一実施形態における第２の変形例
について説明すると、この第２の変形例では、上述の第
１の変形例に対して、エンジンの運転状態が低速運転状
態から高速運転状態へ変化する際に、吸気側及び排気側
のコントロールディスク１４が逆方向（左回り）に回転
するようにしたものである。

【０１０１】すなわち、図１３（ａ）に示すように、イ
ンタメディエイトギア機構４０は奇数個のギア（ここで
は、ギア４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）により構成されてお
り、吸気弁側と排気弁側とで、コントロールディスク１
４が同方向に回転駆動されるようになっている。そし
て、この第２変形例では、吸気側及び排気側のコントロ
ールディスク１４はエンジン回転方向及びカムシャフト
１１の回転方向とは逆方向（図中左回り）に回転駆動さ
れるように構成されているのである。

【０１０２】したがって、この場合は、図１０（ａ）〜
（ｅ）を用いて説明した場合と同様のバルブリフト特性
となる。すなわち、この場合には、エンジンの運転状態
が低速運転状態から高速運転状態へと変化すると、吸気
弁側及び排気弁側のコントロールディスク１４は、図１
３（ａ）に示すような方向に駆動され、この場合には、
まず最初に吸気弁と排気弁との閉弁時期が遅角され、そ
の後吸気弁と排気弁との開弁時期が進角されるのであ
る。

【０１０３】すなわち、コントロールディスク１４の位
相角が０°から９０°に調整されると、図１３（ｂ）に
示すように、吸気弁の閉弁時期（ＩＣ）は、ΔθICだけ
遅角する。一方、吸気弁の開弁時期（ＩＯ）は、ΔθIO
だけ進角するが、この変化量ΔθIOは、上記の開弁時期
変化量ΔθICと比べると微小である。一方、排気弁の閉
弁時期（ＥＣ）は、ΔθECだけ遅角する。また、排気弁
の開弁時期（ＥＯ）は、ΔθEOだけ進角するが、この変
化量ΔθEOは上記の閉弁時期変化量ΔθECに比べると微
小である。

【０１０４】したがって、０°〜９０°までの間は、図
１３（ｃ）に示すように、相対的に吸気弁及び排気弁の
閉弁時期（ＩＣ，ＥＣ）が遅角されることになり、結果
的に、排気弁の閉弁時期が進角した分だけ、吸気弁と排
気弁とのオーバラップが増大するのである。次に、コン
トロールディスク１４の位相角が９０°から１８０°に
調整されると、図１３（ｂ）に示すように、吸気弁の開
弁時期（ＩＯ）は、ΔθIO′だけ進角する。また、吸気
弁の閉弁時期（ＩＣ）は、ΔθIC′だけ遅角するが、こ
の場合は、開弁時期変化量ΔθIO′の方が閉弁時期変化
量ΔθIC′よりも大きい（ΔθIO′＞ΔθIC′）。

【０１０５】一方、排気弁の閉弁時期（ＥＣ）は、Δθ
EC′だけ遅角し、排気弁の開弁時期（ＥＯ）は、ΔθE
O′だけ進角する。そして、このときには、閉弁時期変
化量ΔθEO′の方が開弁時期変化量ΔθEC′よりも大き
くなる（ΔθEO′＞ΔθEC′）。したがって、９０°〜
１８０°までの間では、図１３（ｄ）に示すように、相
対的に吸気弁及び排気弁の開弁時期（ＩＯ，ＥＯ）が進
角されることになるのである。

【０１０６】そして、図１３，（ｃ）に示すように、ま
ず最初に排気弁の閉弁時期が遅角した分だけ、吸気弁と
排気弁とのオーバラップが増大することになるのであ
る。なお、その後に吸気弁の開弁時期が進角されたこと
によっても、オーバラップは増大されることになる。し
たがって、この第２の変形例においても上述の第１の変
形例と同様の効果が得られる。すなわち、エンジンの低
速運転状態から高速運転状態への移行時には、最初に吸
気弁と排気弁とのオーバラップが増大するので、中速回
転域でのトルクピークが増大して、バルブタイミングを
変更する際のトルク特性を滑らかなものとすることがで
きる。

【０１０７】また、低速運転状態から高速運転状態への
移行時には、最初に吸気弁と排気弁とのオーバーラップ
時間を増大させることにより、トルク段差を極力抑制す
ることができ、滑らかな加速感を得ることができるので
ある。なお、本発明の可変動弁機構は、上述のような実
施形態やその変形例に限定されるものではなく、これ以
外にも、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変形が可
能である。例えば、従来技術に示した不等速継手を用い
た動弁機構に適用してもよく、また、吸気側と排気側と
の偏心部１５の調整は上述の実施形態に限定されるもの
ではない。さらに、可変動弁機構は、必ずしも吸気側及
び排気側の両方に配設されるものではなく、本発明のご
とく、低速から高速への位相角変化の際にオーバラップ
が先に増大されるよう設定されれば、少なくとも吸気側
及び排気側の何れか一方に配設されていればよい。

【０１０８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の可変動弁機構によれば、内燃機関の運転状態が低
速運転から高速運転へ変化する際には、最初に吸気弁と
排気弁とのオーバラップ時間が増大するように吸気弁又
は排気弁の開弁期間が変更されるように設定されている
ので、バルブタイミングを変更する際のトルク特性を滑
らかなものとすることができるという利点がある。すな
わち、低速運転状態から高速運転状態への移行時には、
最初に吸気弁と排気弁とのオーバーラップ時間を増大さ
せることにより、トルク段差を極力抑制することがで
き、滑らかな加速感を得ることができるのである。ま
た、中速域でのトルクピークを増大させることができる
という利点もある。

【０１０９】また、請求項２記載の本発明の可変動弁機
構によれば、内燃機関の運転状態が低速運転から高速運
転へ変化する際には、吸気弁の開弁時期を進角させると
ともに排気弁の閉弁時期を遅角させ、その後、吸気弁の
閉弁時期を遅角させるとともに排気弁の開弁時期を進角
させるように設定されているので、吸気弁と排気弁との
オーバラップ時間の増大分をさらに大きくすることがで
き、トルク段差を一層抑制することができるという利点
がある。

【０１１０】また、請求項３記載の本発明の可変動弁機
構によれば、カムローブの回転中心軸線を低速側の第１
所定位置から高速側の第２所定位置の変位させた場合、
吸気弁の進角時期が進角されるのにともない吸気弁のバ
ルブリフトカーブの頂点が進角側に変位するため、オー
バラップが増加し吸気効率が向上するという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての可変動弁機構にお
ける要部構成及びその動作を説明するための図である。

【図２】本発明の一実施形態としての可変動弁機構にお
ける要部構成を示す模式的な構成図である。

【図３】本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構の斜
視図である。

【図４】本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構の要
部縦断面図である。

【図５】本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構にお
ける不等速継手の要部配置をす模式的な断面図である。

【図６】本発明の一実施形態の可変動弁機構における不
等速機構の作動原理について示す図である。

【図７】本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構の不
等速機構についての作動特性を説明する特性図である。

【図８】本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構の分
解斜視図である。

【図９】本発明の一実施形態にかかる可変動弁機構の偏
心位置調整の動力伝達経路を示す図である。

【図１０】本発明の一実施形態としての可変動弁機構に
おけるバルブリフト特性変化を示す図であって、吸気側
と排気側との偏心部の回転方向をエンジン回転方向と逆
回転させた場合の偏心部の位相角変化に伴うバルブリフ
ト特性変化を示す図である。

【図１１】本発明の一実施形態としての可変動弁機構の
第１の変形例を示す図であって、その要部構成及びその
動作を説明するための図である。

【図１２】本発明の一実施形態としての可変動弁機構の
第１の変形例を示す図であって、その要部構成を示す模
式的な構成図である。

【図１３】本発明の一実施形態としての可変動弁機構の
第２の変形例を示す図であって、その要部構成及びその
動作を説明するための図である。

【符号の説明】

１４コントロールディスク（軸支部材又はハーモニッ
クギア）３９ｅドライブギア（ギア部材、シザースギア）３９ｆギア（ギア部）４０インタメディエイトギア機構（伝達機構）４０ａ，４０ｂ，４０ｃギア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のクランク軸から回転駆動力が
伝達されるカムシャフトと、該内燃機関の吸気弁又は排気弁を駆動するカム部を有し
該カムシャフトに相対回転可能に設けられたカムローブ
と、該カムシャフトと該カムローブとの間に介装され機関運
転状態に応じて該カムローブの偏心位相を変化させて該
吸気弁又は該排気弁の開弁期間を可変とする制御機構と
を有する可変動弁機構であって、該可変動弁機構が、該吸気弁側及び該排気弁側の少なく
とも一方に配設され、該内燃機関の運転状態が低速運転
から高速運転へ変化する際には、最初に該吸気弁と該排
気弁とのオーバラップ時間が増大するように該吸気弁又
は該排気弁の開弁期間が変更されるように設定されてい
ることを特徴とする、可変動弁機構。
【請求項２】該可変動弁機構が、該内燃機関の吸気弁
側及び排気弁側の両方に設けられ、該内燃機関の運転状態が低速運転から高速運転へ変化す
る際には、最初に、該吸気弁の開弁時期を進角させると
ともに該排気弁の閉弁時期を遅角させ、その後、該吸気
弁の閉弁時期を遅角させるとともに該排気弁の開弁時期
を進角させるように設定されていることを特徴とする、
請求項１記載の可変動弁機構。
【請求項３】該可変動弁機構が、少なくとも該内燃機
関の吸気弁側に配設され、該制御機構が、該カムシャフトの軸線と平行な軸線を有する軸支部をそ
なえるとともに、該カムシャフトの外周に相対回転可能
又は揺動可能に設けられ該カムローブを軸支する軸支部
材と、該軸支部に軸支された中間回転部材と、該カムシャフトと該中間回転部材とを連結して該中間回
転部材を該カムシャフトと連動して回転可能とする第１
接続部材と、該中間回転部材と該カムローブとを連結して該カムロー
ブを該中間回転部材と連動して回転可能とする第２接続
部材と、該軸支部材と係合する制御用部材と、該内燃機関の運転状態に応じて該制御用部材を駆動し該
カムローブの回転中心軸線を低速側の第１所定位置と高
速側の第２所定位置との間で連続的又は段階的に変位さ
せるアクチュエータと、をそなえていることを特徴とす
る、請求項１又は２記載の可変動弁機構。