【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動二輪車あるいは自動車などにおける内燃機関において、アクセル開度に応じてバルブのリフト量、リフトタイミングおよび作動角を可変制御する動弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の内燃機関において、最近では可変位相とカム切換の組合せが出始め、その後作用角およびリフト量を連続可変する３次元カムを使用する方式が提案されている。たとえば、直打式円筒タペットの頂部に接触角変化に対する追従機構を設け、３次元カムを軸方向にスライドさせることにより、バルブリフト量を無段階に可変するものがある。
【０００３】
この種の動弁装置において気筒あたり４つの吸排気バルブを備え、特に低中速時におけるスワールあるいはタンブルを生成すべくバルブ休止機構を持つものが知られている（特許文献１参照）。その場合、従来では３次元カムのカムロブ部を単体として小型化することで、カムの加工性をよくし、またバルブリフトについても吸気側または排気側における左右２つのバルブを同一リフトにしたり、あるいはそれに差をつけるのを容易化することができる。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭６０‐３０３０４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来例において、実験結果によれば低リフト側では左右バルブのリフト量に差をつけることでタービランスを増加させた方が、左右同一リフトの場合よりも出力、燃費が向上する。また、高リフト側では左右バルブのリフト量に差がない方が、出力、燃費が向上するということが実証されている。
【０００６】
本発明はかかる実情に鑑み、加工精度および加工性に優れるともに、出力および燃費が大幅に向上し得る動弁装置およびこれを備えた内燃機関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】
本発明の動弁装置は、カム高さとカム作用角が連続的に変化するように形成され、カムシャフトと一体回転する立体カムと、前記立体カムのカム面に押圧されてバルブを進退させるバルブリフタとを備えた動弁装置であって、前記立体カムは前記カムシャフトの軸方向における所定位置に配設され、前記バルブリフタは前記カムシャフトの軸方向にスライド可能に構成され、吸気側または排気側に配設された複数のバルブとの同時接触状態を保持可能なタペットアームを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の動弁装置において、前記タペットアームは天秤部を支点として揺動自在に支持され、前記複数のバルブに同時接触しながら前記カムシャフトの軸方向にスライドすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の動弁装置において、吸気側および排気側に前記バルブリフタを備え、それぞれのバルブリフタをスライド駆動するためのスライド機構を、単一のアクチュエータにより同期作動させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の動弁装置において、前記タペットアームは前記バルブとの接触部が平面状に形成され、前記バルブは前記タペットアームとの接触部が円弧面状に形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の動弁装置において、前記天秤部の支点は、前記タペットアームが接触する前記複数のバルブのいずれか一方側に偏倚していることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の動弁装置において、吸気側および排気側の前記バルブリフタのスライド機構およびその駆動系が、シリンダヘッドおよびシリンダヘッドカバーの合せ面上に並設配置されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の動弁装置において、前記バルブリフタはスイングアーム式に構成され、そのスイングアームの先端に前記タペットアームを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の動弁装置において、吸気側および排気側のバルブ間ピッチの差に対応するように吸気側または排気側における前記バルブリフタの前記スライド機構に空ストロークを設け、吸気側および排気側の前記スライド機構のスライドストロークを同一に設定したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の動弁装置において、前記天秤部の支点が前記複数のバルブの弁軸よりも外側へ延出可能に構成され、該支点の延出側にある前記シリンダヘッドに前記タペットアームに対する逃げ部を設けたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の内燃機関は、吸気バルブおよび排気バルブにより吸排気を制御するようにした内燃機関であって、吸気側または排気側に上記いずれかの動弁装置を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、この種のエンジンにおいてアクセル開度に応じてバルブリフト量および作動角を無段階可変制御する。この場合、たとえば特に立体カムは気筒分だけ、１つのカムシャフト１１に対して一体形成されることで、カムシャフトに対する立体カムの加工精度および立体カム相互間の加工精度を向上させることができる。また、一体形成することにより加工時間を短縮し、コスト低減を図ることができる。
【００１８】
また、タペットアームを天秤支持することにより、特にエンジン始動時あるいはアイドリング時には一方のバルブを片閉じ状態にし、この片閉じ状態でタービランス流の増加とポート断面積減少による吸気流入速度の増大により、出力および燃費が大幅に向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明による動弁装置の好適な実施の形態を説明する。
（第１の実施形態）
本発明による動弁装置は、自動二輪車あるいは四輪自動車に搭載される各種のガソリンエンジンに対して有効に適用可能であり、この実施形態ではたとえば図１に示すように自動二輪車のエンジンの例とする。
【００２０】
ここで先ず、本実施形態に係る自動二輪車１００の全体構成を説明する。図１において、鋼製あるいはアルミニウム合金材でなる車体フレーム１０１の前部には、ステアリングヘッドパイプ１０２によって左右に回動可能に支持された２本のフロントフォーク１０３が設けられる。フロントフォーク１０３の上端にはハンドルバー１０４が固定され、ハンドルバー１０４の両端にグリップ１０５を有する。フロントフォーク１０３の下部には前輪１０６が回転可能に支持されるとともに、前輪１０６の上部を覆うようにフロントフェンダ１０７が固定される。前輪１０６は、前輪１０６と一体回転するブレーキディスク１０８を有している。
【００２１】
車体フレーム１０１の後部には、スイングアーム１０９が揺動可能に設けられるとともに、車体フレーム１０１とスイングアーム１０９の間にリヤショックアブソーバ１１０が装架される。スイングアーム１０９の後端には後輪１１１が回転可能に支持され、後輪１１１はチェーン１１２が巻回されたドリブンスプロケット１１３を介して、回転駆動されるようになっている。
【００２２】
車体フレーム１０１に搭載されたエンジンユニット１(実線部)には、エアクリーナ１１４に結合する吸気管１１５から混合気が供給されるとともに、燃焼後の排気ガスが排気管１１６を通って排気される。エアクリーナ１１４は容量確保のためにエンジンユニット１の後方、かつ燃料タンク１１７およびシート１１８の下方にある大きなスペース内に設置される。そのため吸気管１１５はエンジンユニット１の後部側に結合させ、排気管１１６はエンジンユニット１の前部側に結合される。また、エンジンユニット１の上方には、燃料タンク１１７が搭載され、燃料タンク１１７の後方にシート１１８およびシートカウル１１９が連設される。
【００２３】
ここで、エンジンユニット１におけるシリンダヘッド２乃至シリンダヘッドカバー２ａの所定部位には、後述するアクセルモータ４３が搭載される。アクセルモータ４３はたとえば図示例のように、シリンダヘッド２の後部に突設される。その場合、燃料タンク１１７やその他エンジン周辺の部品もしくは部材と相互に干渉しないように配置される。
【００２４】
アクセルモータ４３はリンクを用いれば、吸気側でも排気側でも設置可能であるが、排気側に設ける場合燃料タンク１１７に形成する凹部が露出されて、そのままでは外観性が低下するので、それを考慮に入れるとアクセルモータ４３は吸気側に設ける方が好ましい。
【００２５】
さらに図１において、１２０はヘッドランプ、１２１はスピードメータ、タコメータあるいは各種インジケータランプ等を含むメータユニット、１２２はステー１２３を介してハンドルバー１０４に支持されるバックミラーである。また、車体フレーム１０１の下部にはメインスタンド１２４が揺動自在に取付けられ、後輪１１１を接地させたり地面から浮かせたりできる。車体フレーム１０１は、前部に設けたヘッドパイプ１０２から後斜め下方へ向けて延設され、エンジンユニット１の下方を包むように湾曲した後、スイングアーム１０９の軸支部であるピボット１０９ａを形成してタンクレール１０１ａおよびシートレール１０１ｂに連結している。
【００２６】
この車体フレーム１０１には、フロントフェンダ１０７との干渉を避けるべく車体フレームと平行にラジエータ１２５が設けられるとともに、このラジエータ１２５から車体フレーム１０１に沿って冷却水ホース１２６が配設され、排気管１１６と干渉することなくエンジンユニット１に連通している。
【００２７】
つぎに、図２は本発明装置の要部側断面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。この実施形態では並列２気筒エンジンであって、各気筒ごとに吸気側（ＩＮ）および排気側（ＥＸ）にそれぞれ２つのバルブ（つまり４バルブ）を有している。なお、この実施形態では吸気側および排気側に本発明を適用した例とするが、吸気側および排気側のいずれかのみに適用することもできる。シリンダ内で上下に往復動するピストンの上部にシリンダヘッド２が配置され、このシリンダヘッド２内に動弁装置が収容される。
【００２８】
動弁装置は、気筒の配列方向に沿って配置されるカム／カムシャフトユニット１０と、カム／カムシャフトユニット１０におけるカムのカム面に押されてバルブを進退させるバルブリフタユニット２０と、吸排気を制御するバルブユニット３０と、アクセル開度に応じてバルブリフタユニット２０をスライドさせるアクセルシャフトユニット４０と、バルブリフタユニット２０をスライド駆動するためのスライド機構５０とを含んでいる。
【００２９】
まず、カム／カムシャフトユニット１０において、カム高さとカム作用角が連続的に変化するように形成され、カムシャフト１１と一体回転する立体カム１２を有する。この立体カム１２はカムシャフト１１と一体形成され、該カムシャフト１１の軸方向における所定位置に配設される。カムシャフト１１は、ベアリング１３を介してシリンダヘッド２に回転自在に支持される。カムシャフト１１は中空構造とし、その中空内部に潤滑油路を形成して軸受部等に注油することができる。
【００３０】
カムシャフト１１の一端にはスプロケット１４が固着している。排気側のカムシャフト１１Exの一端にも同様なスプロケットが固着しており、図５に示すようにこれらのスプロケット１４とクランクシャフト（図示せず）の一端に固着するドライブスプロケット３との間には、カムチェーン４が巻回装架される。なお、図５に示されるようにチェーンガイド５、チェーンテンショナ６およびテンショナアジャスタ７等を含み、これらによりカムチェーン４が適正走行するようになっている。
【００３１】
ここで、立体カム１２は所謂「３次元カム」として構成され、各気筒の吸気側および排気側に１つずつ設けられる。長手方向（カムシャフト１１の軸方向）に緩やかに傾斜するカム面は、バルブリフト量を連続的に変化させる形状に成形されている。この場合、カム高さと同時にカム作用角およびリフトタイミングも変化し、すなわちバルブリフト量が大きくなるのに従ってカム作用角も大きくなり、さらにはバルブのリフトタイミングも変化させ得るように設定されている。このような立体カム１２に対してバルブリフタユニット２０をスライド移動させることにより、吸気バルブおよび排気バルブのリフト量、作用角およびリフトタイミングを無段階に可変制御することができる。
【００３２】
バルブリフタユニット２０において、バルブリフタはカムシャフト１１の軸方向にスライド可能に構成され、吸気側または排気側に配設された複数（２つ）のバルブとの同時接触状態を保持可能なタペットアーム２１を含む。タペットアーム２１は天秤部を支点として揺動自在に支持され、複数のバルブに同時接触しながらカムシャフト１１の軸方向にスライドするようになっている。
【００３３】
立体カム１２に接触するようにピン２２に支持されたタペットローラ２３を有する。ピン２２はカムシャフト１１とは平行にタペットホルダ２４に固定されており、ニードルベアリング２５を介してタペットローラ２３を回転自在に支持する。タペットホルダ２４は概略矩形の断面形状を持ち、タペットガイド２６に形成されたガイド孔２６ａにスライド可能に嵌合する。
【００３４】
タペットアーム２１はニードルベアリング２７を介して、ピン２８により回転自在に支持される。ピン２８はタペットローラ２３の真下に配置され、天秤部の支点としてタペットアーム２１を揺動自在に支持する。タペットアーム２１は図３に示されるようにバルブ弁軸の軸間よりも長い長さを有し、その上下でタペットローラ２３およびバルブに接触する。この場合、タペットアーム２１のバルブとの接触部が平面状に形成される。
【００３５】
バルブリフタユニット２０はアクセル開度に応じてスライドするが、揺動支点であるピン２８が立体カム１２のアイドリング対応部位に位置した際（略図３の図示状態）、ピン２８は各気筒における吸気側または排気側の２つのバルブの一方（この例では低リフト側）に対応配置される。このときタペットアーム２１の一端側は該一方のバルブからオーバハングするかたちで配置され、他端側は他方のバルブまで延出する。このように天秤部の支点であるピン２８は、タペットアーム２１が接触する２つのバルブの一方側に偏倚しているが、これら２つのバルブに同時接触する。
【００３６】
バルブユニット３０において、それぞれのバルブステム３１ａがバルブガイド３２によってガイドされる２つの吸気バルブ３１を含んでいる。また、各バルブステム３１ａの上端部には、タペットアーム２１の下面と当接するタペットシム３３を有し、バルブリテーナ３４とスプリングシート３５の間にバルブスプリング３６が装着される。タペットシム３３は、タペットアーム２１との接触部が円弧面状に形成される。
【００３７】
なお、排気側におけるカム／カムシャフトユニット１０Ex、バルブリフタユニット２０Exおよびバルブユニット３０Exは、上述したように吸気側の各ユニットと基本構成は同様であるが、カム／カムシャフトユニット１０Exのカム１３Exの具体的な諸元についてはカム１３とは異なる。
【００３８】
アクセルシャフトユニット４０において、カムシャフト１１およびカムシャフト１１Exの略中ほどで、これらと平行に配置されたアクセルシャフト４１を含んでいる。なお、図２に示されるようにアクセルシャフト４１はプラグホール８と干渉しないように、吸気側または排気側に偏って配置される。アクセルシャフト４１の軸方向所定位置には、前述したタペットガイド２６が固着し、両者は一体にカムシャフト１１の軸方向に移動可能に構成される。
【００３９】
アクセルシャフト４１は図４に示されるように、その軸方向にスライド可能にシリンダヘッド２によって支持され、一端側でネジリスプライン４１ａを介してドリブンギヤ４２（ホイール）と係合している。ドリブンギヤ４２はシリンダヘッド２に回転自在に支持され、アクセルモータ４３の出力軸に固着したドライブギヤ４４（ウォーム）と噛合する。
【００４０】
スライド機構５０において、図２あるいは図４に示されるようにアクセルシャフト４１と直交方向にカムシャフト１１およびカムシャフト１１Ex側へ延出するタペットガイド２６の先端部をそれぞれガイドするガイドシャフト５１，５１Exを含んでいる。各ガイドシャフト５１はアクセルシャフト４１と平行に配置され、タペットガイド２６の先端部をスライド自在に支持する。これによりアクチュエータである単一のアクセルモータ４３の作動で、アクセルシャフト４１がその軸方向にスライドするのに連動もしくは同期して、タペットガイド２６がカムシャフト１１およびカムシャフト１１Exの軸方向に沿ってスライドする。
【００４１】
この場合、図２からも明かなように吸気側および排気側にバルブリフタユニット２０，２０Exのスライド機構５０，５０Exおよびその駆動系（アクセルシャフト４１）は、シリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー２ａの合せ面上に並設配置される。
なお、上述のようにスライドするバルブリフタユニット２０、特にタペットアーム２１のスライド動作を許容すべく、シリンダヘッド２のタペットアーム２１対応部位には相互干渉しないように逃げ部９が設けられている。
【００４２】
ここで、カムシャフト１１の他端には位相センサユニット６０が設けられている（図３）。位相センサユニット６０は、カムシャフト１１の他端に植設されたピン６１とこのピン６１を検出して出力信号を得る位相センサ６２とを含んでいる。
【００４３】
上記構成において、アクセルグリップ（もしくはアクセルペダル）を操作するとアクセルモータ４３が作動し、その出力軸の回転によりアクセルシャフト４１がスライドする。たとえば、エンジン低速時には図３に示されるようにタペットローラ２３は立体カム１２に対して、カム高さの低い部位（低リフト側）に当接している。この状態で加速する、すなわちアクセルを開くと、アクセルモータ４３の作動によりドリブンギヤ４２が回転して、アクセルシャフト４１は図中、左方にスライドする。
【００４４】
タペットローラ２３はタペットガイド２６を介して、アクセルシャフト４１の動きに連動してカムシャフト１１に沿って、同様に図中、左方にスライドする。この際、タペットアーム２１は２つのバルブとの同時接触状態を保持しながら、タペットローラ２３と共にスライドする。なお、このときタペットローラ２３のスライド量や速度は、アクセルの開度および開く速さに対応している。タペットローラ２３は次第に、カム高さの高い部位に当接し、これにより立体カム１２のリフト特性に従ってバルブリフト量が増大する。一方、減速時にはアクセルを戻すことで、上記とは逆の動作でバルブリフト量を減少させる。
【００４５】
さて、上述した本発明の動弁装置あるいは内燃機関において特に、まず立体カム１２は、前述のようにカムシャフト１１と一体形成される。しかもこの場合、立体カム１２は気筒分だけ、すなわちこの例のように１つのカムシャフト１１に対して２つの立体カム１２が一体形成される。このように一体化構成することでカムシャフト１１に対する立体カム１２の加工精度および２つの立体カム１２相互間の加工精度を向上させることができる。また、一体形成することにより加工時間を短縮し、コスト低減を図ることができる。
【００４６】
タペットアーム２１は、揺動支点であるピン２８を支点として揺動自在に支持され、前述のようにアクセルシャフト４１の動きに連動して複数のバルブに同時接触しながらカムシャフト１１の軸方向にスライドする。エンジン始動時あるいはアイドリング時にはタペットアーム２１の揺動支点は、図３のように一方の右側（Ｒ）バルブの略弁軸上にあり、このときバルブスプリング３６のスプリング荷重の左右設定差に関係なく、他方の左側（Ｌ）バルブが片閉じ状態となる。なお、タペットアーム２１の揺動支点がＲ側バルブの弁軸上にある場合には、タペットアーム２１に対するバルブ作用点からの拘束力がなくなり、その動きがフリーとなるため、タペットアーム２１が暴れるのを防ぐためにその揺動支点を適度にＬ側にずらすとよい。あるいはまた、タペットアーム２１を常にＬ側バルブ作用点に押し付けるように、スプリング等による付勢手段を用いることができる。
【００４７】
タペットアーム２１の揺動支点がＬ側バルブ方向に移動するのに従って、左右バルブ作用点に加わる力は、揺動支点に関するアーム比の変化に対応して変化する。そして、Ｌ側バルブに対してそのイニシャル（初期）荷重以上の力が作用すると、Ｌ側バルブもリフトし始めるが、この間の片閉じ状態ではタービランス流の増加とポート断面積減少による吸気流入速度の増大により、出力および燃費が大幅に向上する。
【００４８】
その後、Ｌ側バルブがリフトしても一定期間もしくは区間において、Ｒ側バルブとのリフト差によりタービランス流が保持される。したがって、左右バルブ同一リフト量の場合よりも出力および燃費が向上する。タペットアーム２１をさらに高リフト側にスライドさせると、左右バルブのリフト量の差は小さく、もしくはほとんどなくなる。この場合、最大リフト量となる位置を左右バルブの中央に設定し、かつ左右のバルブスプリング３６の特性を同一に設定することで、左右バルブを同一リフト量にすることができる。これにより高出力域での出力は、最大リフト量に左右差がある場合よりも向上する。
【００４９】
ここで、最大リフト時の揺動支点の位置を左右バルブの中央よりもＬ側バルブ寄りに設定し（図３、２点鎖線参照）、左右のバルブスプリング３６の最大リフト荷重をＬ側バルブ；ｂ／ａで、Ｒ側バルブ；ａ／ｂの比率となるように設定することができる。
【００５０】
このようにタペットアーム２１、したがってタペットローラ２３のスライドストロークを大きくすることで、立体カム１２のカムロブのカム山傾斜角度を相対的に小さくすることができる。これにより立体カム１２およびタペットローラ２３間の接触スライド動作における機械的損失（メカロス）を低減するとともに、高精度のカムプロフィールを実現することができ、円滑かつ正確な作動制御を図ることができる。また、最大リフト量での最大出力域における左右バルブのリフト量を同一にできるが、最大リフト量に至るまでのバルブ開閉動作におけるリフト量には左右差が生じる。全リフトストローク域で左右差がない場合に比べて、タービランス流を増加させ出力が向上する。
【００５１】
また、本発明において吸気側および排気側のタペットホルダ２４を一体化し、吸気側および排気側のタペットローラ２３をスライド機構５０を介して、単一のアクセルモータ４３によってスライド駆動させる。このように吸気側および排気側のバルブリフタユニット２０，２０Exの駆動部を共用することで、構造の簡素化して重量およびコスト低減を図るとともに、吸気側および排気側間の作動タイミングを同調することができる。この場合、アクセルシャフト４１は吸気側および排気側のガイドシャフト５１，５１Exの略中間位置に配置されるため、いずれかのガイドシャフト５１，５１Exに偏荷重（モーメント荷重）がかかるのを防ぎ、スライド機構５０における円滑動作が保証される。
【００５２】
また、吸気側および排気側にバルブリフタユニット２０，２０Exのスライド機構５０，５０Exおよびその駆動系が、シリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー２ａの合せ面上に並設配置されるため、スライド機構部の上下方向のモーメントが発生せず、円滑動作が保証される。さらに、かかる配置構成により組立性に優れるとともに、バルブシム調整の際シックネスゲージの曲がり量を小さくして、その調整作業を容易化することができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
つぎに、本発明による第２の実施形態を説明する。なお、上述の第１の実施形態と同一または対応する部材には同一符号を用いて、図面を参照して説明する。
図６は本発明装置の要部側断面図、図７は図６のＣ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿う断面図、図８は図６のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。この実施形態では並列２気筒エンジンであって、各気筒ごとに吸気側（ＩＮ）および排気側（ＥＸ）にそれぞれ２つのバルブ（つまり４バルブ）を有している。シリンダ内で上下に往復動するピストンの上部にシリンダヘッド２が配置され、このシリンダヘッド２内に動弁装置が収容される。
【００５４】
動弁装置は、気筒の配列方向に沿って配置されるカム／カムシャフトユニット１０と、カム／カムシャフトユニット１０におけるカムのカム面に押されてバルブを進退させるバルブリフタユニット１２０と、吸排気を制御するバルブユニット３０と、アクセル開度に応じてバルブリフタユニット１２０をスライドさせるアクセルシャフトユニット１４０とを含んでいる。この実施形態ではアクセルシャフトユニット１４０は、バルブリフタユニット１２０をスライド駆動するためのスライド機構の機能を兼備している。
これらのうち第１の実施形態と基本的に同一のものについては、適宜その説明を省略もしくは簡略化するものとする。
【００５５】
カム／カムシャフトユニット１０において、カム高さとカム作用角が連続的に変化するように形成され、カムシャフト１１と一体回転する立体カム１２を有する。この立体カム１２はカムシャフト１１と一体形成され、該カムシャフト１１の軸方向における所定位置に配設される。カムシャフト１１は、ベアリング１３を介してシリンダヘッド２に回転自在に支持される。
【００５６】
バルブリフタユニット１２０において、この実施形態では特にバルブリフタはスイングアーム式に構成されるとともに、カムシャフト１１の軸方向にスライド可能に構成され、吸気側または排気側に配設された複数（２つ）のバルブとの同時接触状態を保持可能なタペットアーム１２１を含む。タペットアーム１２１は天秤部を支点として揺動自在に支持され、複数のバルブに同時接触しながらカムシャフト１１の軸方向にスライドするようになっている。
【００５７】
後述するアクセルシャフトにはスイングアーム１２２が回動自在に支持され、タペットアーム１２１は該スイングアーム１２２の先端で、ニードルベアリング１２３を介して揺動自在に支持される。スイングアーム１２２の途中所定位置には、立体カム１２に接触するようにピン１２４によって支持されたタペットローラ１２５を有する。ピン１２４は、カムシャフト１１とは平行にスイングアーム１２２に固定され、ニードルベアリング１２６を介してタペットローラ１２５を回転自在に支持する。
【００５８】
スイングアーム１２２の先端部は、天秤部の支点としてタペットアーム１２１を揺動自在に支持する。タペットアーム１２１は図７に示されるようにバルブ弁軸の軸間よりも長い長さを有し、その下面でバルブに接触する。タペットアーム１２１のバルブとの接触部が平面状に形成される。
【００５９】
バルブリフタユニット１２０はアクセル開度に応じてスライドするが、揺動支点であるスイングアーム１２２の先端部が立体カム１２のアイドリング対応部位に位置した際、該先端部は各気筒における吸気側または排気側の２つのバルブの一方に対応配置される。このときタペットアーム１２１の一端側は該一方のバルブからオーバハングするかたちで配置され、他端側は他方のバルブまで延出する。このように天秤部の支点であるスイングアーム１２２の先端部は、タペットアーム１２１が接触する２つのバルブの一方側に偏倚しているが、これら２つのバルブに同時接触する。
【００６０】
バルブユニット３０は実質的に第１の実施形態の同様であり、ここではその説明を省略するものとする。
【００６１】
アクセルシャフトユニット１４０において、カムシャフト１１と平行にその略斜め下方に配置されたアクセルシャフト１４１を含んでいる。アクセルシャフト１４１はその軸方向にスライド可能にシリンダヘッド２によって支持され、一端側でドリブンギヤ１４２（ホイール）と結合している。ドリブンギヤ１４２はシリンダヘッド２に回転自在に支持され、アクセルモータ１４３の出力軸に固着したドライブギヤ１４４（ウォーム）と噛合する。この場合、吸気側及び排気側のアクセルシャフト１４１およびアクセルシャフト１４１Exの一端側は連結アーム１４５によって相互に連結される。連結アーム１４５は、ドリブンギヤ１４２と一体形成されたネジリスプライン１４６を介して、アクセルシャフト１４１の軸方向に往復動する。
【００６２】
ここで、この実施形態では吸気側および排気側のバルブ間ピッチの差に対応するように吸気側または排気側におけるバルブリフタのスライド機構（本実施形態では排気側のアクセルシャフト１４１Ex）に空ストロークを設け、吸気側および排気側におけるスライドストロークを同一に設定している。
【００６３】
すなわち、通常この種のエンジンでは排気側のバルブ間ピッチｐeの方が吸気側のバルブ間ピッチｐiよりも小さい（図７参照）。このようにバルブ間ピッチに差がある場合、本発明のようにバルブリフタをそのピッチ方向にスライドさせようとすると、吸気側および排気側のスライドストロークにも差が生じるため、基本的には吸気側および排気側に別個のスライド機構を設けることになる。本実施形態では上述のように排気側に空ストロークを設けることで、かかるバルブ間ピッチ差がある場合に対応している。
【００６４】
具体的には図８に示すように、排気側のアクセルシャフト１４１Exの所定部位に、その両側に装着したサークリップ（止め具）１４７，１４８間でスライド可能にスイングアーム１２２Exが軸支される。一方のサークリップ１４７側（低リフト側）にはシリンダヘッド２におけるアクセルシャフト１４１Exの軸受部に当接可能なシム１４９を装着するとともに、他方のサークリップ１４８側にはスプリング（圧縮コイルスプリング）１５０を装着する。アクセルシャフト１４１Exの低リフト側ストローク端では図示のように、サークリップ１４７とシム１４９の間に空ストロークＳが設定される。
【００６５】
アクセルシャフト１４１Exが図示状態から高リフト側（図中、左方）へスライドする際、スイングアーム１２２Exはスプリング１５０によって低リフト側へ弾圧されているため、空ストロークＳの間はスライド移動することなく、その位置に保持される。なお、吸気側のアクセルシャフト１４１は空ストロークＳ分だけスライドし、空ストロークＳの終了後はアクセルシャフト１４１およびアクセルシャフト１４１Exが同期作動する。
【００６６】
上記の場合、主に吸気側について説明したが、排気側におけるカム／カムシャフトユニット１０Ex、バルブリフタユニット１２０Exおよびバルブユニット３０Exは、上述したように吸気側の各ユニットと基本構成は同様である。なお、カム／カムシャフトユニット１０Exのカム１３Exの具体的な諸元についてはカム１３とは異なる。
【００６７】
また、図６からも明かなように吸気側および排気側におけるバルブリフタユニット２０，２０Exのスライド機構およびその駆動系（アクセルシャフト４１およびアクセルシャフト１４１Ex）は、シリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー２ａの合せ面上に並設配置される。
なお、上述のようにスライドするバルブリフタユニット１２０、特にタペットアーム１２１のスライド動作を許容すべく、シリンダヘッド２のタペットアーム１２１対応部位には相互干渉しないように逃げ部９が設けられている。
【００６８】
上記構成において、アクセルグリップ（もしくはアクセルペダル）を操作するとアクセルモータ１４３が作動し、その出力軸の回転によってアクセルシャフト１４１がスライドする。たとえば、エンジン低速時には図７に示されるようにタペットローラ１２５は立体カム１２に対して、カム高さの低い部位に当接している。この状態で加速する、すなわちアクセルを開くと、アクセルモータ１４３の作動によりドリブンギヤ１４２が回転して、アクセルシャフト１４１は図８において左方にスライドする。
【００６９】
タペットローラ１２５はスイングアーム１２２を介して、アクセルシャフト１４１の動きに連動してカムシャフト１１に沿って、同様に図中、左方にスライドする。この際、タペットアーム１２１は２つのバルブとの同時接触状態を保持しながら、タペットローラ１２５と共にスライドする。なお、このときタペットローラ１２５のスライド量や速度は、アクセルの開度および開く速さに対応している。タペットローラ１２５は次第に、カム高さの高い部位に当接し、これにより立体カム１２のリフト特性に従ってバルブリフト量が増大する。一方、減速時にはアクセルを戻すことで、上記とは逆の動作でバルブリフト量を減少させる。
【００７０】
この第２実施形態においても、立体カム１２はカムシャフト１１と一体形成され、前述の第１の実施形態の場合と同様に、カムシャフト１１に対する立体カム１２の加工精度および２つの立体カム１２相互間の加工精度を向上させることができる。また、一体形成することにより加工時間を短縮し、コスト低減を図ることができる。
【００７１】
タペットアーム１２１は揺動支点に揺動自在に支持され、前述のようにアクセルシャフト１４１の動きに連動して複数のバルブに同時接触しながらカムシャフト１１の軸方向にスライドする。エンジン始動時あるいはアイドリング時にはタペットアーム２１の揺動支点は、一方の右側（Ｒ）バルブの略弁軸上にあり、このときバルブスプリング３６のスプリング荷重の左右設定差に関係なく、他方の左側（Ｌ）バルブが片閉じ状態となる。このようにエンジン始動時あるいはアイドリング時に、タービランス流の増加とポート断面積減少による吸気流入速度の増大により、出力および燃費が大幅に向上する。
【００７２】
また、吸気側および排気側のアクセルシャフト１４１およびアクセルシャフト１４１Exの一端側は連結アーム１４５によって相互に連結され、単一のアクセルモータ１４３によってスライド駆動させる。このように吸気側および排気側のバルブリフタユニット１２０，１２０Exの駆動部を単一化することで、構造の簡素化して重量およびコスト低減を図るとともに、吸気側および排気側間の作動タイミングを同調することができる。
【００７３】
そして、駆動部が単一であるため吸気側および排気側の作動に差がなくなり、精度のよいコントロールが可能になる。また、吸気側および排気側のアクセルシャフト１４１およびアクセルシャフト１４１Exの連結部において、駆動反力によるこじれが生じないようにすることができ、円滑動作が保証される。
【００７４】
また、排気側のアクセルシャフト１４１Exに空ストロークＳを設けることにより、吸気側および排気側におけるスライドストロークを同一に設定することで、単一の駆動機構（アクセルモータ１４３）によるスライド駆動を実現させる。
なお、排気側における空ストロークＳの間には排気側のリフト特性は固定されるが、その間、吸気側では連続可変制御が行なわれのでエンジンの出力制御が保証される。
【００７５】
タペットアーム１２１は揺動支点に揺動自在に支持される天秤アームとして構成されるため、一方のバルブのシム調整により実質的に両側のバルブのシム調整を行なうことができる。この場合、タペットアーム１２１の揺動支点を両バルブの軸間よりも外側へスライドさせてタペットアーム１２１を揺動フリーとすることで、カムシャフト取付状態のままシム交換を可能にする。
【００７６】
以上、本発明を種々の実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
たとえば上記実施形態ではタペットアームが揺動支点に揺動自在に支持される例を説明したが、該タペットアームは揺動せずに固定式に支持してもよく、これにより構造の簡素化を図ることができる。また、上記実施形態において２気筒エンジンの場合の例を説明したが、本発明は単気筒または３気筒以上のエンジンに対しても有効に適用可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種の動弁装置においてアクセル開度に応じてバルブリフト量、作動角およびリフトタイミングを無段階可変制御する。この場合、立体カムは気筒分だけ、１つのカムシャフト１１に対して一体形成されることで、カムシャフトに対する立体カムの加工精度および立体カム相互間の加工精度を向上させることができる。また、一体形成することにより加工時間を短縮し、コスト低減を図ることができる。
【００７８】
また、タペットアームを天秤支持することにより、特にエンジン始動時あるいはアイドリング時には一方のバルブを片閉じ状態にし、この片閉じ状態でタービランス流の増加とポート断面積減少による吸気流入速度の増大により、出力および燃費が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用例に係るエンジンまわりを含む自動二輪車の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における動弁装置の要部側断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の動弁装置に係るカムシャフトの回転駆動系を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における動弁装置の要部断面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図８】図６のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１ エンジンユニット
２ シリンダヘッド
１０ カム／カムシャフトユニット
１１ カムシャフト
１２ 立体カム
１３ ベアリング
１４ スプロケット
２０ バルブリフタユニット
２１ タペットアーム
２３ タペットローラ
２４ タペットホルダ
２６ タペットガイド
３０ バルブユニット
３１ 吸気バルブ
３２ タペットガイド
３３ タペットシム
３４ バルブリテーナ
３５ スプリングシート
３６ バルブスプリング
４０ アクセルシャフトユニット
４１ アクセルシャフト
４２ ドリブンギヤ
４３ アクセルモータ
４４ ドライブギヤ
５０ スライド機構
５１ ガイドシャフト[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve train for variably controlling a valve lift, a lift timing, and an operating angle in accordance with an accelerator opening in an internal combustion engine of a motorcycle or an automobile.
[0002]
[Prior art]
In this type of internal combustion engine, recently, a combination of variable phase and cam switching has begun to appear, and thereafter, there has been proposed a system using a three-dimensional cam that continuously varies the operating angle and the lift amount. For example, there is a type in which a follow-up mechanism for a change in contact angle is provided at the top of a direct hit type cylindrical tappet, and a valve lift is continuously variable by sliding a three-dimensional cam in an axial direction.
[0003]
There is known a valve train of this type which is provided with four intake / exhaust valves per cylinder, and particularly has a valve stop mechanism for generating swirl or tumble at low and medium speeds (see Patent Document 1). In this case, the workability of the cam is improved by reducing the size of the cam lobe part of the three-dimensional cam as a single unit, and the two lift valves on the intake side or the exhaust side have the same lift. It can make it easier to differentiate.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 60-30304
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In this conventional example, according to the experimental results, the output and the fuel consumption are improved when the turbulence is increased by making the lift amounts of the left and right valves different on the low lift side, as compared with the case of the same lift on the left and right sides. Further, it has been demonstrated that the output and fuel efficiency are improved when there is no difference between the lift amounts of the left and right valves on the high lift side.
[0006]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a valve train that is excellent in machining accuracy and workability and that can significantly improve output and fuel efficiency, and an internal combustion engine provided with the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A valve gear according to the present invention includes a three-dimensional cam formed so that a cam height and a cam working angle are continuously changed, and a three-dimensional cam that rotates integrally with a camshaft; and a valve lifter that is pressed against a cam surface of the three-dimensional cam to advance and retract a valve. Wherein the three-dimensional cam is disposed at a predetermined position in the axial direction of the camshaft, and the valve lifter is configured to be slidable in the axial direction of the camshaft, and the intake side or the exhaust side And a tappet arm capable of maintaining a state of simultaneous contact with a plurality of valves provided in the apparatus.
[0008]
Further, in the valve gear of the present invention, the tappet arm is swingably supported by a balance portion as a fulcrum, and slides in the axial direction of the cam shaft while simultaneously contacting the plurality of valves.
[0009]
Further, in the valve gear of the present invention, the valve lifters are provided on the intake side and the exhaust side, and a slide mechanism for slidingly driving each of the valve lifters is synchronously operated by a single actuator.
[0010]
Further, in the valve train of the present invention, the tappet arm has a contact portion with the valve formed in a planar shape, and the valve has a contact portion with the tappet arm formed in an arc shape. .
[0011]
Further, in the valve gear of the present invention, the fulcrum of the balance portion is biased to one of the plurality of valves with which the tappet arm contacts.
[0012]
Further, in the valve gear of the present invention, a slide mechanism of the valve lifter on the intake side and an exhaust side and a drive system thereof are arranged side by side on a mating surface of the cylinder head and the cylinder head cover.
[0013]
Further, in the valve gear of the present invention, the valve lifter is configured as a swing arm type, and the tappet arm is provided at a tip of the swing arm.
[0014]
Further, in the valve gear of the present invention, the slide mechanism of the valve lifter on the intake side or the exhaust side is provided with an idle stroke so as to correspond to the difference between the valve pitches on the intake side and the exhaust side, and the intake side and the exhaust side are provided. The slide stroke of the slide mechanism is set to be the same.
[0015]
Further, in the valve operating device of the present invention, the fulcrum of the balance portion is configured to be able to extend outside the valve shafts of the plurality of valves, and the cylinder head on the extension side of the fulcrum is provided with respect to the tappet arm. A relief portion is provided.
[0016]
Further, an internal combustion engine of the present invention is an internal combustion engine in which intake and exhaust are controlled by an intake valve and an exhaust valve, and is provided with any one of the above-described valve operating devices on an intake side or an exhaust side. .
[0017]
According to the present invention, in this type of engine, the valve lift and the operating angle are steplessly variably controlled in accordance with the accelerator opening. In this case, for example, since the three-dimensional cam is formed integrally with one camshaft 11 by the number of cylinders, the processing accuracy of the three-dimensional cam with respect to the camshaft and the processing accuracy between the three-dimensional cams can be improved. In addition, by integrally forming, the processing time can be shortened and the cost can be reduced.
[0018]
In addition, by supporting the tappet arm on the balance, particularly when starting or idling the engine, one of the valves is in a partially closed state. And fuel efficiency is greatly improved.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a valve train according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
The valve gear according to the present invention can be effectively applied to various gasoline engines mounted on a motorcycle or a four-wheeled vehicle. In this embodiment, for example, as shown in FIG. I do.
[0020]
Here, first, the overall configuration of the motorcycle 100 according to the present embodiment will be described. In FIG. 1, two front forks 103 supported rotatably left and right by a steering head pipe 102 are provided at a front portion of a vehicle body frame 101 made of steel or an aluminum alloy material. A handlebar 104 is fixed to the upper end of the front fork 103, and has grips 105 at both ends of the handlebar 104. A front wheel 106 is rotatably supported at a lower portion of the front fork 103, and a front fender 107 is fixed so as to cover an upper portion of the front wheel 106. The front wheel 106 has a brake disc 108 that rotates integrally with the front wheel 106.
[0021]
A swing arm 109 is swingably provided at the rear of the body frame 101, and a rear shock absorber 110 is mounted between the body frame 101 and the swing arm 109. A rear wheel 111 is rotatably supported at the rear end of the swing arm 109. The rear wheel 111 is driven to rotate via a driven sprocket 113 around which a chain 112 is wound.
[0022]
An air-fuel mixture is supplied to an engine unit 1 (solid line portion) mounted on the body frame 101 from an intake pipe 115 connected to an air cleaner 114, and exhaust gas after combustion is exhausted through an exhaust pipe 116. The air cleaner 114 is installed behind the engine unit 1 and in a large space below the fuel tank 117 and the seat 118 to secure a capacity. Therefore, the intake pipe 115 is connected to the rear side of the engine unit 1, and the exhaust pipe 116 is connected to the front side of the engine unit 1. Further, a fuel tank 117 is mounted above the engine unit 1, and a seat 118 and a seat cowl 119 are continuously provided behind the fuel tank 117.
[0023]
Here, an accelerator motor 43 described later is mounted on a predetermined portion of the cylinder head 2 to the cylinder head cover 2a in the engine unit 1. The accelerator motor 43 protrudes from the rear of the cylinder head 2 as in the illustrated example, for example. In this case, the fuel tank 117 and other parts or members around the engine are arranged so as not to interfere with each other.
[0024]
If a link is used, the accelerator motor 43 can be installed on the intake side or the exhaust side. However, when the accelerator motor 43 is provided on the exhaust side, a concave portion formed in the fuel tank 117 is exposed, and if it is used as it is, the external appearance deteriorates. It is preferable that the accelerator motor 43 be provided on the intake side.
[0025]
1, reference numeral 120 denotes a headlamp; 121, a meter unit including a speedometer, a tachometer or various indicator lamps; and 122, a rearview mirror supported on the handlebar 104 via a stay 123. A main stand 124 is attached to the lower part of the vehicle body frame 101 so as to be swingable, so that the rear wheel 111 can be grounded or lifted off the ground. The body frame 101 extends obliquely downward and rearward from a head pipe 102 provided at a front portion, curves so as to wrap the lower portion of the engine unit 1, and forms a pivot 109 a which is a pivot support portion of a swing arm 109. It is connected to the tank rail 101a and the seat rail 101b.
[0026]
The body frame 101 is provided with a radiator 125 in parallel with the body frame to avoid interference with the front fender 107, and a cooling water hose 126 is provided from the radiator 125 along the body frame 101, and an exhaust pipe 116 is provided. And is communicated with the engine unit 1 without interference.
[0027]
Next, FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the device of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. In this embodiment, a parallel two-cylinder engine has two valves (in other words, four valves) on each intake side (IN) and each exhaust side (EX) for each cylinder. In this embodiment, the present invention is applied to the intake side and the exhaust side, but may be applied to either the intake side or the exhaust side. A cylinder head 2 is arranged above a piston that reciprocates up and down in the cylinder, and a valve gear is accommodated in the cylinder head 2.
[0028]
The valve gear includes a cam / camshaft unit 10 arranged along the direction in which the cylinders are arranged, a valve lifter unit 20 which is pushed by a cam surface of a cam in the cam / camshaft unit 10 to advance and retract a valve, The control unit includes a valve unit 30 to be controlled, an accelerator shaft unit 40 for sliding the valve lifter unit 20 according to the accelerator opening, and a slide mechanism 50 for slidingly driving the valve lifter unit 20.
[0029]
First, the cam / camshaft unit 10 has a three-dimensional cam 12 that is formed so that the cam height and the cam working angle change continuously, and that rotates integrally with the camshaft 11. The three-dimensional cam 12 is formed integrally with the camshaft 11 and is disposed at a predetermined position in the axial direction of the camshaft 11. The camshaft 11 is rotatably supported by the cylinder head 2 via a bearing 13. The camshaft 11 has a hollow structure, and a lubricating oil passage is formed inside the hollow, so that the bearing can be lubricated.
[0030]
A sprocket 14 is fixed to one end of the camshaft 11. Exhaust side camshaft 11 Ex A similar sprocket is fixed to one end of the camshaft. As shown in FIG. 5, a cam chain 4 is wound between the sprocket 14 and a drive sprocket 3 fixed to one end of a crankshaft (not shown). Remounted. In addition, as shown in FIG. 5, it includes a chain guide 5, a chain tensioner 6, a tensioner adjuster 7, and the like, so that the cam chain 4 travels properly.
[0031]
Here, the three-dimensional cam 12 is configured as a so-called “three-dimensional cam”, and is provided one each on the intake side and the exhaust side of each cylinder. The cam surface that is gently inclined in the longitudinal direction (the axial direction of the camshaft 11) is formed into a shape that continuously changes the valve lift. In this case, the cam working angle and the lift timing change simultaneously with the cam height, that is, the cam working angle increases as the valve lift increases, and the valve lift timing can also be changed. By sliding the valve lifter unit 20 with respect to the three-dimensional cam 12, the lift amount, operating angle and lift timing of the intake valve and the exhaust valve can be variably controlled in a stepless manner.
[0032]
In the valve lifter unit 20, the valve lifter is configured to be slidable in the axial direction of the camshaft 11, and is provided with a tappet arm 21 capable of maintaining a state of simultaneous contact with a plurality of (two) valves disposed on the intake side or the exhaust side. Including. The tappet arm 21 is swingably supported by a balance portion as a fulcrum, and slides in the axial direction of the camshaft 11 while simultaneously contacting a plurality of valves.
[0033]
It has a tappet roller 23 supported by a pin 22 so as to contact the three-dimensional cam 12. The pin 22 is fixed to a tappet holder 24 in parallel with the camshaft 11, and rotatably supports a tappet roller 23 via a needle bearing 25. The tappet holder 24 has a substantially rectangular cross-sectional shape, and is slidably fitted in a guide hole 26 a formed in the tappet guide 26.
[0034]
The tappet arm 21 is rotatably supported by a pin 28 via a needle bearing 27. The pin 28 is disposed directly below the tappet roller 23, and swingably supports the tappet arm 21 as a fulcrum of the balance portion. As shown in FIG. 3, the tappet arm 21 has a length longer than the distance between the valve valve shafts, and contacts the tappet roller 23 and the valve above and below it. In this case, the contact portion of the tappet arm 21 with the valve is formed in a planar shape.
[0035]
The valve lifter unit 20 slides according to the accelerator opening, but when the pin 28, which is the swing fulcrum, is located at a position corresponding to idling of the three-dimensional cam 12 (shown in FIG. 3), the pin 28 is connected to the intake side of each cylinder or It is arranged corresponding to one of the two valves on the exhaust side (in this example, the low lift side). At this time, one end of the tappet arm 21 is arranged so as to overhang from the one valve, and the other end extends to the other valve. As described above, the pin 28 serving as the fulcrum of the balance portion is biased to one side of the two valves with which the tappet arm 21 contacts, but contacts the two valves at the same time.
[0036]
In the valve unit 30, each valve stem 31a includes two intake valves 31 guided by a valve guide 32. At the upper end of each valve stem 31a, there is a tappet shim 33 that contacts the lower surface of the tappet arm 21, and a valve spring 36 is mounted between the valve retainer 34 and the spring seat 35. The contact portion of the tappet shim 33 with the tappet arm 21 is formed in an arc shape.
[0037]
The cam / camshaft unit 10 on the exhaust side Ex , Valve lifter unit 20 Ex And valve unit 30 Ex Although the basic configuration is the same as that of each unit on the intake side as described above, the cam / camshaft unit 10 Ex Cam 13 Ex Are different from those of the cam 13.
[0038]
In the accelerator shaft unit 40, the camshaft 11 and the camshaft 11 Ex , And includes an accelerator shaft 41 arranged in parallel with them. In addition, as shown in FIG. 2, the accelerator shaft 41 is biased toward the intake side or the exhaust side so as not to interfere with the plug hole 8. The tappet guide 26 described above is fixed at a predetermined position in the axial direction of the accelerator shaft 41, and both are configured to be integrally movable in the axial direction of the camshaft 11.
[0039]
As shown in FIG. 4, the accelerator shaft 41 is supported by the cylinder head 2 so as to be slidable in the axial direction, and is engaged at one end with a driven gear 42 (wheel) via a screw respline 41a. The driven gear 42 is rotatably supported by the cylinder head 2 and meshes with a drive gear 44 (worm) fixed to an output shaft of an accelerator motor 43.
[0040]
In the slide mechanism 50, as shown in FIG. 2 or FIG. Ex Guide shafts 51, 51 for guiding the tip portions of the tappet guide 26 extending to the side, respectively. Ex Contains. Each guide shaft 51 is arranged in parallel with the accelerator shaft 41, and slidably supports the tip of the tappet guide 26. With the operation of the single accelerator motor 43 which is an actuator, the tappet guide 26 moves the camshaft 11 and the camshaft 11 in synchronization with or in synchronization with the sliding of the accelerator shaft 41 in the axial direction. Ex Slide along the axial direction of.
[0041]
In this case, as is apparent from FIG. 2, the valve lifter units 20 and 20 are provided on the intake side and the exhaust side. Ex Slide mechanism 50, 50 Ex And its drive system (accelerator shaft 41) are arranged side by side on the mating surface of the cylinder head 2 and the cylinder head cover 2a.
In order to allow the sliding operation of the valve lifter unit 20, which slides as described above, in particular, the tappet arm 21, a relief portion 9 is provided at a portion corresponding to the tappet arm 21 of the cylinder head 2 so as not to interfere with each other.
[0042]
Here, a phase sensor unit 60 is provided at the other end of the camshaft 11 (FIG. 3). The phase sensor unit 60 includes a pin 61 implanted at the other end of the camshaft 11 and a phase sensor 62 that detects the pin 61 and obtains an output signal.
[0043]
In the above configuration, when the accelerator grip (or the accelerator pedal) is operated, the accelerator motor 43 operates, and the rotation of the output shaft causes the accelerator shaft 41 to slide. For example, when the engine is running at a low speed, the tappet roller 23 is in contact with the three-dimensional cam 12 at a position where the cam height is low (low lift side) as shown in FIG. When the vehicle accelerates in this state, that is, when the accelerator is opened, the driven gear 42 rotates by the operation of the accelerator motor 43, and the accelerator shaft 41 slides leftward in the drawing.
[0044]
The tappet roller 23 also slides to the left in the drawing along the camshaft 11 in conjunction with the movement of the accelerator shaft 41 via the tappet guide 26. At this time, the tappet arm 21 slides together with the tappet roller 23 while maintaining the state of simultaneous contact with the two valves. At this time, the sliding amount and speed of the tappet roller 23 correspond to the opening degree and opening speed of the accelerator. The tappet roller 23 gradually comes into contact with a portion having a high cam height, whereby the valve lift increases according to the lift characteristics of the three-dimensional cam 12. On the other hand, by returning the accelerator at the time of deceleration, the valve lift amount is reduced by the operation opposite to the above.
[0045]
Now, in the above-described valve gear or the internal combustion engine of the present invention, first, the three-dimensional cam 12 is integrally formed with the camshaft 11 as described above. Moreover, in this case, the three-dimensional cams 12 are formed by the number of cylinders, that is, two three-dimensional cams 12 are integrally formed with one camshaft 11 as in this example. With such an integrated configuration, the processing accuracy of the three-dimensional cam 12 with respect to the camshaft 11 and the processing accuracy between the two three-dimensional cams 12 can be improved. In addition, by integrally forming, the processing time can be shortened and the cost can be reduced.
[0046]
The tappet arm 21 is swingably supported with a pin 28 serving as a swing fulcrum as a fulcrum. As described above, the tappet arm 21 simultaneously contacts a plurality of valves in conjunction with the movement of the accelerator shaft 41 and moves in the axial direction of the camshaft 11. Slide. When the engine is started or idling, the swing fulcrum of the tappet arm 21 is substantially on the valve shaft of one right (R) valve as shown in FIG. 3, and at this time, regardless of the difference between the left and right setting of the spring load of the valve spring 36. , The other left (L) valve is in a single closed state. When the swinging fulcrum of the tappet arm 21 is on the valve shaft of the R-side valve, the tappet arm 21 loses its restraining force from the valve action point, and its movement becomes free. In order to prevent this, the swing fulcrum should be appropriately shifted to the L side. Alternatively, a biasing means such as a spring can be used so that the tappet arm 21 is always pressed against the L-side valve action point.
[0047]
As the swing fulcrum of the tappet arm 21 moves in the L-side valve direction, the force applied to the left and right valve action points changes corresponding to a change in the arm ratio with respect to the swing fulcrum. Then, when a force greater than the initial (initial) load acts on the L-side valve, the L-side valve also starts to lift, but in the half-closed state during this time, the turbulence flow increases and the intake inflow velocity due to the decrease in the port cross-sectional area decreases. The increase significantly improves output and fuel economy.
[0048]
Thereafter, even if the L-side valve is lifted, the turbulence flow is maintained for a certain period or section due to a lift difference from the R-side valve. Therefore, the output and the fuel efficiency are improved as compared with the case where the left and right valves have the same lift amount. When the tappet arm 21 is further slid to the higher lift side, the difference between the lift amounts of the left and right valves is small or almost eliminated. In this case, by setting the position where the maximum lift amount is at the center of the left and right valves and setting the characteristics of the left and right valve springs 36 to be the same, the left and right valves can be set to the same lift amount. As a result, the output in the high output range is improved as compared with the case where there is a left-right difference in the maximum lift amount.
[0049]
Here, the position of the swing fulcrum at the time of the maximum lift is set closer to the L-side valve than the center of the left and right valves (see the two-dot chain line in FIG. 3), and the maximum lift load of the left and right valve springs 36 is set to the L-side valve The ratio can be set so that the ratio of b / a is the ratio of the R-side valve; a / b.
[0050]
As described above, by increasing the slide stroke of the tappet arm 21 and therefore the tappet roller 23, the cam lobe inclination angle of the cam lobe of the three-dimensional cam 12 can be relatively reduced. Accordingly, mechanical loss (mechanical loss) in the contact sliding operation between the three-dimensional cam 12 and the tappet roller 23 can be reduced, a highly accurate cam profile can be realized, and smooth and accurate operation control can be achieved. In addition, the lift amounts of the left and right valves in the maximum output range at the maximum lift amount can be the same, but there is a left-right difference in the lift amount in the valve opening / closing operation up to the maximum lift amount. The turbulence flow is increased and the output is improved as compared with the case where there is no left-right difference in the entire lift stroke range.
[0051]
In the present invention, the tappet holders 24 on the intake side and the exhaust side are integrated, and the tappet rollers 23 on the intake side and the exhaust side are slid by the single accelerator motor 43 via the slide mechanism 50. Thus, the intake side and exhaust side valve lifter units 20, 20 Ex By using the same drive unit, the structure can be simplified, the weight and cost can be reduced, and the operation timing between the intake side and the exhaust side can be synchronized. In this case, the accelerator shaft 41 includes guide shafts 51, 51 on the intake side and the exhaust side. Ex Of the guide shafts 51, 51 Ex Is prevented from being applied with an eccentric load (moment load), and a smooth operation in the slide mechanism 50 is guaranteed.
[0052]
The valve lifter units 20 and 20 are provided on the intake side and the exhaust side. Ex Slide mechanism 50, 50 Ex Since the drive system and the drive system are arranged side by side on the mating surface of the cylinder head 2 and the cylinder head cover 2a, no vertical moment of the slide mechanism is generated, and smooth operation is guaranteed. Furthermore, such an arrangement structure is excellent in assemblability, and can reduce the amount of bending of the thickness gauge during valve shim adjustment, thereby facilitating the adjustment operation.
[0053]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment according to the present invention will be described. Note that members that are the same as or correspond to those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and will be described with reference to the drawings.
6 is a cross-sectional view of a main part of the device of the present invention, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line CC and DD of FIG. 6, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line EE of FIG. In this embodiment, a parallel two-cylinder engine has two valves (in other words, four valves) on each intake side (IN) and each exhaust side (EX) for each cylinder. A cylinder head 2 is arranged above a piston that reciprocates up and down in the cylinder, and a valve gear is accommodated in the cylinder head 2.
[0054]
The valve gear includes a cam / camshaft unit 10 arranged along the direction in which the cylinders are arranged, a valve lifter unit 120 which is pushed by a cam surface of a cam in the cam / camshaft unit 10 to advance and retract a valve, It includes a valve unit 30 to be controlled and an accelerator shaft unit 140 that slides a valve lifter unit 120 according to the accelerator opening. In this embodiment, the accelerator shaft unit 140 also has a function of a slide mechanism for slidingly driving the valve lifter unit 120.
Of these, those that are basically the same as those in the first embodiment will be appropriately omitted or simplified.
[0055]
The cam / camshaft unit 10 has a three-dimensional cam 12 that is formed so that a cam height and a cam working angle change continuously, and that rotates integrally with a camshaft 11. The three-dimensional cam 12 is formed integrally with the camshaft 11 and is disposed at a predetermined position in the axial direction of the camshaft 11. The camshaft 11 is rotatably supported by the cylinder head 2 via a bearing 13.
[0056]
In this embodiment, in the valve lifter unit 120, in particular, the valve lifter is configured in a swing arm type, is configured to be slidable in the axial direction of the camshaft 11, and is provided with a plurality (two) provided on the intake side or the exhaust side. It includes a tappet arm 121 capable of holding a simultaneous contact state with the valve. The tappet arm 121 is swingably supported by the balance portion as a fulcrum, and slides in the axial direction of the camshaft 11 while simultaneously contacting a plurality of valves.
[0057]
A swing arm 122 is rotatably supported by an accelerator shaft to be described later, and a tappet arm 121 is swingably supported by a tip end of the swing arm 122 via a needle bearing 123. At a predetermined position in the middle of the swing arm 122, a tappet roller 125 supported by a pin 124 so as to contact the three-dimensional cam 12 is provided. The pin 124 is fixed to the swing arm 122 in parallel with the camshaft 11, and rotatably supports a tappet roller 125 via a needle bearing 126.
[0058]
The tip of the swing arm 122 swingably supports the tappet arm 121 as a fulcrum of the balance unit. As shown in FIG. 7, the tappet arm 121 has a length longer than the distance between the valve valve shafts, and contacts the valve at its lower surface. The contact portion of the tappet arm 121 with the valve is formed in a planar shape.
[0059]
The valve lifter unit 120 slides according to the accelerator opening, but when the tip of the swing arm 122, which is a swing fulcrum, is located at a portion corresponding to idling of the three-dimensional cam 12, the tip is moved to the intake side or the exhaust side of each cylinder. Are arranged corresponding to one of the two valves. At this time, one end of the tappet arm 121 is arranged so as to overhang from the one valve, and the other end extends to the other valve. As described above, the tip of the swing arm 122, which is the fulcrum of the balance unit, is biased to one side of the two valves with which the tappet arm 121 contacts, but contacts the two valves simultaneously.
[0060]
The valve unit 30 is substantially the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted here.
[0061]
The accelerator shaft unit 140 includes an accelerator shaft 141 that is disposed substantially obliquely below and parallel to the camshaft 11. The accelerator shaft 141 is supported by the cylinder head 2 so as to be slidable in the axial direction, and is connected at one end to a driven gear 142 (wheel). The driven gear 142 is rotatably supported by the cylinder head 2 and meshes with a drive gear 144 (worm) fixed to the output shaft of the accelerator motor 143. In this case, the accelerator shaft 141 and the accelerator shaft 141 on the intake and exhaust sides Ex Are connected to each other by a connection arm 145. The connection arm 145 reciprocates in the axial direction of the accelerator shaft 141 via a screw respline 146 integrally formed with the driven gear 142.
[0062]
Here, in this embodiment, the valve lifter slide mechanism on the intake side or the exhaust side (in this embodiment, the accelerator shaft 141 on the exhaust side) corresponds to the difference in the pitch between the valves on the intake side and the exhaust side. Ex ) Is provided with an idle stroke, and the slide strokes on the intake side and the exhaust side are set to be the same.
[0063]
That is, in this type of engine, the pitch p between the valves on the exhaust side is usually used. e Is the pitch p between the valves on the intake side i (See FIG. 7). When there is a difference between the valve pitches as described above, when the valve lifter is slid in the pitch direction as in the present invention, a difference also occurs in the slide strokes on the intake side and the exhaust side. And a separate slide mechanism on the exhaust side. In the present embodiment, by providing an empty stroke on the exhaust side as described above, it is possible to cope with such a pitch difference between valves.
[0064]
More specifically, as shown in FIG. Ex Swing arm 122 so as to be slidable between circlips (stops) 147 and 148 mounted on both sides of the Ex Is supported. On one circlip 147 side (low lift side), an accelerator shaft 141 of the cylinder head 2 is provided. Ex A spring (compression coil spring) 150 is mounted on the other circlip 148 side. Accelerator shaft 141 Ex At the low-lift-side stroke end, an empty stroke S is set between the circlip 147 and the shim 149 as shown in the figure.
[0065]
Accelerator shaft 141 Ex Slides from the illustrated state toward the high lift side (left side in the figure) when the swing arm 122 Ex Is pressed to the low lift side by the spring 150, and thus is held at that position without sliding during the idle stroke S. The intake-side accelerator shaft 141 slides by the idle stroke S, and after the idle stroke S ends, the accelerator shaft 141 and the accelerator shaft 141 Ex Operate synchronously.
[0066]
In the above case, description has been made mainly on the intake side, but the cam / camshaft unit 10 on the exhaust side has been described. Ex , Valve lifter unit 120 Ex And valve unit 30 Ex As described above, the basic configuration is the same as that of each unit on the intake side. The cam / camshaft unit 10 Ex Cam 13 Ex Are different from those of the cam 13.
[0067]
Further, as is apparent from FIG. 6, the valve lifter units 20, 20 on the intake side and the exhaust side are provided. Ex Slide mechanism and its driving system (accelerator shaft 41 and accelerator shaft 141) Ex ) Are arranged side by side on the mating surface of the cylinder head 2 and the cylinder head cover 2a.
In order to allow the sliding operation of the valve lifter unit 120, particularly the tappet arm 121, which slides as described above, a relief portion 9 is provided at a portion corresponding to the tappet arm 121 of the cylinder head 2 so as not to interfere with each other.
[0068]
In the above configuration, when the accelerator grip (or the accelerator pedal) is operated, the accelerator motor 143 operates, and the rotation of the output shaft causes the accelerator shaft 141 to slide. For example, when the engine is running at a low speed, the tappet roller 125 is in contact with the three-dimensional cam 12 at a position where the cam height is low, as shown in FIG. When acceleration is performed in this state, that is, when the accelerator is opened, the driven gear 142 is rotated by the operation of the accelerator motor 143, and the accelerator shaft 141 slides leftward in FIG.
[0069]
The tappet roller 125 also slides to the left in the figure along the camshaft 11 in conjunction with the movement of the accelerator shaft 141 via the swing arm 122. At this time, the tappet arm 121 slides together with the tappet roller 125 while maintaining the state of simultaneous contact with the two valves. At this time, the sliding amount and speed of the tappet roller 125 correspond to the opening degree and opening speed of the accelerator. The tappet roller 125 gradually comes into contact with a portion having a high cam height, whereby the valve lift increases in accordance with the lift characteristics of the three-dimensional cam 12. On the other hand, by returning the accelerator at the time of deceleration, the valve lift amount is reduced by the operation opposite to the above.
[0070]
Also in the second embodiment, the three-dimensional cam 12 is formed integrally with the camshaft 11, and the processing accuracy of the three-dimensional cam 12 with respect to the camshaft 11 and the mutual It is possible to improve the machining accuracy during the process. In addition, by integrally forming, the processing time can be shortened and the cost can be reduced.
[0071]
The tappet arm 121 is swingably supported by a swing fulcrum, and slides in the axial direction of the camshaft 11 while simultaneously contacting a plurality of valves in conjunction with the movement of the accelerator shaft 141 as described above. When the engine is started or idling, the swing fulcrum of the tappet arm 21 is located substantially on the valve shaft of one right (R) valve. At this time, regardless of the difference between the right and left setting of the spring load of the valve spring 36, the other left ( L) The valve is in a partially closed state. As described above, when the engine is started or idling, the output and the fuel efficiency are greatly improved due to the increase in the turbulence flow and the increase in the intake air flow rate due to the decrease in the port cross-sectional area.
[0072]
Further, the accelerator shaft 141 and the accelerator shaft 141 on the intake side and the exhaust side Ex Are connected to each other by a connecting arm 145 and are slid by a single accelerator motor 143. Thus, the intake side and exhaust side valve lifter units 120, 120 Ex By using a single drive unit, the structure can be simplified, the weight and cost can be reduced, and the operation timing between the intake side and the exhaust side can be synchronized.
[0073]
Since there is a single drive unit, there is no difference between the operations on the intake side and the exhaust side, and accurate control is possible. Further, the accelerator shaft 141 and the accelerator shaft 141 on the intake side and the exhaust side Ex Can be prevented from being twisted by the driving reaction force at the connecting portion, and a smooth operation is guaranteed.
[0074]
Also, the accelerator shaft 141 on the exhaust side Ex By providing an idle stroke S, the slide drive on the intake side and the exhaust side is set to be the same, thereby realizing slide drive by a single drive mechanism (accelerator motor 143).
While the exhaust-side lift characteristic is fixed during the idle stroke S on the exhaust side, the output control of the engine is guaranteed during this time because the continuously variable control is performed on the intake side.
[0075]
Since the tappet arm 121 is configured as a balance arm that is swingably supported at the swing fulcrum, shim adjustment of one valve can substantially perform shim adjustment of the valves on both sides. In this case, the tappet arm 121 is slid outward from the center between the axes of the two valves to make the tappet arm 121 free to swing, thereby enabling shim replacement while the camshaft is mounted.
[0076]
As described above, the present invention has been described with various embodiments. However, the present invention is not limited to only these embodiments, and can be modified within the scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the example has been described in which the tappet arm is swingably supported at the swing fulcrum. However, the tappet arm may be fixedly supported without swinging, thereby simplifying the structure. Can be planned. Further, in the above embodiment, the example of the case of the two-cylinder engine has been described, but the present invention can be effectively applied to a single-cylinder engine or an engine having three or more cylinders.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in this type of valve train, the valve lift, the operating angle and the lift timing are steplessly variably controlled in accordance with the accelerator opening. In this case, since the three-dimensional cams are formed integrally with one camshaft 11 by the number of cylinders, the processing accuracy of the three-dimensional cams with respect to the camshaft and the processing accuracy between the three-dimensional cams can be improved. In addition, by integrally forming, the processing time can be shortened and the cost can be reduced.
[0078]
In addition, by supporting the tappet arm on the balance, particularly when starting or idling the engine, one of the valves is in a partially closed state. And fuel efficiency is greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a motorcycle including a periphery of an engine according to an application example of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of a main part of the valve gear according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 2;
FIG. 5 is a view showing a rotation drive system of a camshaft according to the valve train of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a main part of a valve train according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view taken along lines CC and DD in FIG. 6;
FIG. 8 is a sectional view taken along line EE in FIG. 6;
[Explanation of symbols]
1 engine unit
2 Cylinder head
10 Cam / camshaft unit
11 Camshaft
12 3D cam
13 Bearing
14 Sprocket
20 Valve lifter unit
21 Tappet arm
23 Tappet Roller
24 Tappet Holder
26 Tappet Guide
30 valve unit
31 Intake valve
32 Tappet Guide
33 Tappet Sim
34 Valve retainer
35 spring seat
36 Valve spring
40 Accel shaft unit
41 Accel shaft
42 Driven gear
43 Accelerator motor
44 Drive gear
50 slide mechanism
51 Guide shaft
