JP3738526B2 - 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３−１６８３０９号，特開平４−１８３９０５号，特開平６−１０６３０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、偏心機構の回転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】
本発明の可変動弁機構では、内燃機関のクランク軸からカムシャフトに入力された回転駆動力は、カムシャフトに相対回転可能に設けられたカムローブに伝達され、カムローブがカムシャフトに対して不等速で回転する。一方、吸気弁又は排気弁は、カムローブに設けられたカム部により開閉駆動されるが、吸気弁又は排気弁の開弁期間は、カムシャフトとカムローブとの間に介装された制御機構により変更される。すなわち、上記の制御機構によりカムローブの偏心位相を調整することで、カムシャフトとカムローブとの偏心位相が変更され吸気弁又は排気弁の開弁期間が変更される。
【０００８】
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、変化過程の初期において、吸気弁の閉弁時期の遅角量及び排気弁の開弁時期の進角量が、吸気弁の開弁時期の進角量及び排気弁の閉弁時期の遅角量よりも大きくなるように、吸気弁又は排気弁の開弁期間が変更される。
そして、このように吸気弁又は排気弁の開弁期間を変更することにより、主に中低速域において内燃機関のドライバビリティが向上する。
【０００９】
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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１１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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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１６Ａ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。
【００２０】
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１９Ａ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２０Ａが設けられている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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）〜（Ｂ３）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。
【００２５】
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。
【００２６】
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１６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 ・Ｓ２）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・Ｏ2 ・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・Ｏ1 ・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。
【００２７】
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 ・Ｈ３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＞∠Ｓ２・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。
【００２８】
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 ・Ｈ４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。
【００２９】
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 ・Ｈ５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。
【００３０】
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 ・Ｈ６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＜∠Ｓ５・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。
【００３１】
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 ・Ｈ７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。
【００３２】
このように、係合ディスク１６側は位置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→Ｈ７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。
【００３３】
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Ｈ１０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。
【００３４】
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（Ａ３）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。
【００３５】
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（Ｂ１）〜（Ｂ３）に示すようになる。図６（Ａ１）〜（Ａ３）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。
【００３６】
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、Ｒ１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。
【００３７】
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→Ｒ３→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。
【００３８】
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。
【００３９】
図６（Ｂ３）は、このようなカムローブ１２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。
【００４０】
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１２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ＰＡ１に示すようになる。
【００４１】
図７の曲線ＰＡ１に示すように、図７（ａ１）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。
【００４２】
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１２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〕。
【００４３】
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２７０°から３６０°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〕。
【００４４】
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のリフトカーブ特性（リフトカーブベース）を示すものである。
【００４５】
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。
【００４６】
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 ，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（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。
【００４７】
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〕。
【００４８】
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２７０°から３６０°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〕。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、機関の高速回転時に適している。
【００５２】
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。
【００５３】
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ＶＬ０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。
【００５４】
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Ｏ2 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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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３５Ａ，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３６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３５Ａ，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。
【００５９】
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。
【００６０】
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１１INと排気弁用カムシャフト１１EXとをそなえ、吸気弁用カムシャフト１１INにおいても排気弁用カムシャフト１１EX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。
【００６１】
そして、偏心位置調整機構３０は、吸気弁用カムシャフト１１IN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１１EX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１１IN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１１EX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。
【００６２】
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１１EX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３３Ａ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１１EX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。
【００６３】
この一方、排気弁側ドライブギア機構３９Ａ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３９Ａ，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１１IN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】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
さらに、各ドライブギア機構３９Ａ，３９Ｂ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。
【００６７】
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。
【００６８】
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１５の回転中心Ｏ2 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。
【００６９】
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様の動きとなる（バルブリフトの頂点位置の変化は本可変動弁機構及び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）。
【００７０】
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。
【００７１】
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、最初に吸気弁の閉弁時期を遅ら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、また、排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。
【００７２】
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（右回転），ギア４０ａ（左回転），４０ｂ（右回転），吸気側ドライブギア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３３から排気側のドライブギア３９ｅ（右回転）及びコントロールシャフト３２（左回転）を介して左回りの回転力が伝達される。
【００７３】
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、位相角の変化は、排気側のコントロールディスク１４の回転方向が図１中左回りの場合を正方向に設定しているので、この場合（即ち、アクチュエータ３３の設けられた排気側のコントロールディスク１４が右回りに回転する場合）は、コントロールディスク１４の位相角の変化は、３６０°〜２７０°〜１８０°となる。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３６０°（＝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。
【００７４】
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３６０°から２７０°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２７０°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。
【００７５】
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１４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３６０°（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３６０°〜２７０°までの期間と２７０°〜１８０°までの期間に分けて説明する。
【００７６】
まず、コントロールディスク１４の位相角が３６０°から２７０°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）は、ΔθIOだけ進角し、また、吸気弁の閉弁時期（図中ＩＣで示す）は、ΔθICだけ遅角することになる。ここで、開弁時期変化量ΔθIOは、閉弁時期変化量ΔθICと比べると微小である。
【００７７】
一方、排気弁の閉弁時期（図中ＥＣで示す）は、ΔθECだけ遅角し、また、排気弁の開弁時期（図中ＥＯで示す）は、ΔθEOだけ進角する。この場合は、閉弁時期変化量ΔθECは開弁時期変化量ΔθEOに比べると微小である。
したがって、３６０°〜２７０°までの間は、図１（ｃ）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。
【００７８】
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、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′）。
【００７９】
一方、排気弁の閉弁時期（ＥＣ）は、ΔθEC′だけ遅角し、排気弁の開弁時期（ＥＯ）は、ΔθEO′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′よりも大きい（ΔθEC′＞ΔθEO′）。したがって、２７０°〜１８０°までの間では、図１（ｄ）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）が遅角されることになる。
【００８０】
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３６０°（低速下方偏心）から１８０°（高速上方偏心）に調整されると、結果的に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、最初に吸気弁の閉弁時期が遅角するとともに排気弁の開弁時期が進角し、その後、吸気弁の開弁時期が進角するとともに排気弁の閉弁時期が遅角するのである。
【００８１】
そして、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、例えばバルブタイミングの変更開始時の回転数を１０００ｒｐｍ程度の低回転域に設定した場合には、このような低回転域から３０００ｒｐｍ程度の中速回転域にかけて、スムーズなトルクカーブを得ることができ、主に低中速回転領域においてドライバビリティが大幅に向上するのである。
【００８２】
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。
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
この場合、本実施形態では、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、図１（ａ）に示すように、吸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、また、排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る。
これにより、最初に吸気弁の閉弁時期が遅角するとともに排気弁の開弁時期が進角するように開弁期間が変更され、その後、吸気弁の開弁時期が進角するとともに排気弁の閉弁時期が遅角するように開弁期間が変更されるのである。
【００８６】
すなわち、コントロールディスク１４の位相角が、３６０°から２７０°に調整されると、図１（ｃ）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。
また、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１（ｄ）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、吸気弁と排気弁とのオーバラップが増大するのである。
【００８７】
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運転状態から高速運転状態に変化する際に、コントロールディスク１４の位相角が３６０°（低速下方偏心）から１８０°（高速上方偏心）に調整されると、最初に吸気弁の閉弁時期が遅角するとともに排気弁の開弁時期が進角し、その後、吸気弁と排気弁とのオーバラップが増加するように吸気弁と排気弁との開弁期間が変更されるのである。
【００８８】
そして、バルブタイミング変更時には、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、例えばバルブタイミングの変更開始時の回転数を低回転域に設定した場合には、例えば３０００ｒｐｍ程度の中速回転域までの間でスムーズなトルクカーブを得ることができ、主に中低速域においてエンジンのドライバビリティが大幅に向上するという利点がある。
【００８９】
なお、本発明の可変動弁機構は、上述のような実施形態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、本発明の可変動弁機構は、バルブタイミングの変更開始時の回転数を低回転域に設定した場合にのみ適用されるものではなく、本機構の適用されるエンジンの排気量や気筒数やその他の種々の特性に合わせてバルブタイミングの変更開始時の回転数を設定してもよいのは言うまでもない。また、従来技術に示した不等速継手を用いた動弁機構に本発明を適用してもよい。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の可変動弁機構によれば、バルブタイミングの変更時にはスムーズなトルクカーブを得ることができ、主に低回転領域においてドライバビリティが大幅に向上するという利点がある。特に、バルブタイミングの変更開始時の回転数を比較的低回転に設定した場合には、ドライバビリティがより一層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。
【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
【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３−１６８３０９号，特開平４−１８３９０５号，特開平６−１０６３０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、偏心機構の回転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】
本発明の可変動弁機構では、内燃機関のクランク軸からカムシャフトに入力された回転駆動力は、カムシャフトに相対回転可能に設けられたカムローブに伝達され、カムローブがカムシャフトに対して不等速で回転する。一方、吸気弁又は排気弁は、カムローブに設けられたカム部により開閉駆動されるが、吸気弁又は排気弁の開弁期間は、カムシャフトとカムローブとの間に介装された制御機構により変更される。すなわち、上記の制御機構によりカムローブの偏心位相を調整することで、カムシャフトとカムローブとの偏心位相が変更され吸気弁又は排気弁の開弁期間が変更される。
【０００８】
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、変化過程の初期において、吸気弁の閉弁時期の遅角量及び排気弁の開弁時期の進角量が、吸気弁の開弁時期の進角量及び排気弁の閉弁時期の遅角量よりも大きくなるように、吸気弁又は排気弁の開弁期間が変更される。
そして、このように吸気弁又は排気弁の開弁期間を変更することにより、主に中低速域において内燃機関のドライバビリティが向上する。
【０００９】
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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１１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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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１６Ａ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。
【００２０】
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１９Ａ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２０Ａが設けられている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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）〜（Ｂ３）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。
【００２５】
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。
【００２６】
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１６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 ・Ｓ２）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・Ｏ2 ・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・Ｏ1 ・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。
【００２７】
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 ・Ｈ３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＞∠Ｓ２・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。
【００２８】
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 ・Ｈ４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。
【００２９】
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 ・Ｈ５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。
【００３０】
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 ・Ｈ６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＜∠Ｓ５・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。
【００３１】
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 ・Ｈ７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。
【００３２】
このように、係合ディスク１６側は位置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→Ｈ７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。
【００３３】
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Ｈ１０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。
【００３４】
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（Ａ３）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。
【００３５】
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（Ｂ１）〜（Ｂ３）に示すようになる。図６（Ａ１）〜（Ａ３）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。
【００３６】
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、Ｒ１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。
【００３７】
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→Ｒ３→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。
【００３８】
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。
【００３９】
図６（Ｂ３）は、このようなカムローブ１２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。
【００４０】
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１２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ＰＡ１に示すようになる。
【００４１】
図７の曲線ＰＡ１に示すように、図７（ａ１）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。
【００４２】
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１２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〕。
【００４３】
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２７０°から３６０°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〕。
【００４４】
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のリフトカーブ特性（リフトカーブベース）を示すものである。
【００４５】
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。
【００４６】
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 ，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（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。
【００４７】
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〕。
【００４８】
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２７０°から３６０°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〕。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、機関の高速回転時に適している。
【００５２】
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。
【００５３】
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ＶＬ０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。
【００５４】
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Ｏ2 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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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３５Ａ，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３６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３５Ａ，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。
【００５９】
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。
【００６０】
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１１INと排気弁用カムシャフト１１EXとをそなえ、吸気弁用カムシャフト１１INにおいても排気弁用カムシャフト１１EX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。
【００６１】
そして、偏心位置調整機構３０は、吸気弁用カムシャフト１１IN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１１EX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１１IN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１１EX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。
【００６２】
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１１EX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３３Ａ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１１EX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。
【００６３】
この一方、排気弁側ドライブギア機構３９Ａ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３９Ａ，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１１IN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】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
さらに、各ドライブギア機構３９Ａ，３９Ｂ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。
【００６７】
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。
【００６８】
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１５の回転中心Ｏ2 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。
【００６９】
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様の動きとなる（バルブリフトの頂点位置の変化は本可変動弁機構及び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）。
【００７０】
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。
【００７１】
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、最初に吸気弁の閉弁時期を遅ら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、また、排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。
【００７２】
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（右回転），ギア４０ａ（左回転），４０ｂ（右回転），吸気側ドライブギア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３３から排気側のドライブギア３９ｅ（右回転）及びコントロールシャフト３２（左回転）を介して左回りの回転力が伝達される。
【００７３】
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、位相角の変化は、排気側のコントロールディスク１４の回転方向が図１中左回りの場合を正方向に設定しているので、この場合（即ち、アクチュエータ３３の設けられた排気側のコントロールディスク１４が右回りに回転する場合）は、コントロールディスク１４の位相角の変化は、３６０°〜２７０°〜１８０°となる。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３６０°（＝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。
【００７４】
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３６０°から２７０°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２７０°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。
【００７５】
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１４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３６０°（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３６０°〜２７０°までの期間と２７０°〜１８０°までの期間に分けて説明する。
【００７６】
まず、コントロールディスク１４の位相角が３６０°から２７０°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）は、ΔθIOだけ進角し、また、吸気弁の閉弁時期（図中ＩＣで示す）は、ΔθICだけ遅角することになる。ここで、開弁時期変化量ΔθIOは、閉弁時期変化量ΔθICと比べると微小である。
【００７７】
一方、排気弁の閉弁時期（図中ＥＣで示す）は、ΔθECだけ遅角し、また、排気弁の開弁時期（図中ＥＯで示す）は、ΔθEOだけ進角する。この場合は、閉弁時期変化量ΔθECは開弁時期変化量ΔθEOに比べると微小である。
したがって、３６０°〜２７０°までの間は、図１（ｃ）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。
【００７８】
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、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′）。
【００７９】
一方、排気弁の閉弁時期（ＥＣ）は、ΔθEC′だけ遅角し、排気弁の開弁時期（ＥＯ）は、ΔθEO′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′よりも大きい（ΔθEC′＞ΔθEO′）。したがって、２７０°〜１８０°までの間では、図１（ｄ）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）が遅角されることになる。
【００８０】
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３６０°（低速下方偏心）から１８０°（高速上方偏心）に調整されると、結果的に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、最初に吸気弁の閉弁時期が遅角するとともに排気弁の開弁時期が進角し、その後、吸気弁の開弁時期が進角するとともに排気弁の閉弁時期が遅角するのである。
【００８１】
そして、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、例えばバルブタイミングの変更開始時の回転数を１０００ｒｐｍ程度の低回転域に設定した場合には、このような低回転域から３０００ｒｐｍ程度の中速回転域にかけて、スムーズなトルクカーブを得ることができ、主に低中速回転領域においてドライバビリティが大幅に向上するのである。
【００８２】
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。
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
この場合、本実施形態では、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、図１（ａ）に示すように、吸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、また、排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る。
これにより、最初に吸気弁の閉弁時期が遅角するとともに排気弁の開弁時期が進角するように開弁期間が変更され、その後、吸気弁の開弁時期が進角するとともに排気弁の閉弁時期が遅角するように開弁期間が変更されるのである。
【００８６】
すなわち、コントロールディスク１４の位相角が、３６０°から２７０°に調整されると、図１（ｃ）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。
また、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１（ｄ）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、吸気弁と排気弁とのオーバラップが増大するのである。
【００８７】
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運転状態から高速運転状態に変化する際に、コントロールディスク１４の位相角が３６０°（低速下方偏心）から１８０°（高速上方偏心）に調整されると、最初に吸気弁の閉弁時期が遅角するとともに排気弁の開弁時期が進角し、その後、吸気弁と排気弁とのオーバラップが増加するように吸気弁と排気弁との開弁期間が変更されるのである。
【００８８】
そして、バルブタイミング変更時には、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、例えばバルブタイミングの変更開始時の回転数を低回転域に設定した場合には、例えば３０００ｒｐｍ程度の中速回転域までの間でスムーズなトルクカーブを得ることができ、主に中低速域においてエンジンのドライバビリティが大幅に向上するという利点がある。
【００８９】
なお、本発明の可変動弁機構は、上述のような実施形態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、本発明の可変動弁機構は、バルブタイミングの変更開始時の回転数を低回転域に設定した場合にのみ適用されるものではなく、本機構の適用されるエンジンの排気量や気筒数やその他の種々の特性に合わせてバルブタイミングの変更開始時の回転数を設定してもよいのは言うまでもない。また、従来技術に示した不等速継手を用いた動弁機構に本発明を適用してもよい。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の可変動弁機構によれば、バルブタイミングの変更時にはスムーズなトルクカーブを得ることができ、主に低回転領域においてドライバビリティが大幅に向上するという利点がある。特に、バルブタイミングの変更開始時の回転数を比較的低回転に設定した場合には、ドライバビリティがより一層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。
【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 (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、変化過程の初期において、該吸気弁の閉弁時期の遅角量及び該排気弁の開弁時期の進角量が該吸気弁の開弁時期の進角量及び該排気弁の閉弁時期の遅角量よりも大きくな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。
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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1997
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