JP2005188502A - 動弁装置およびこれを備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 多気筒エンジンにおいて簡素な構成で各気筒のカムをスライドさせることができる動弁装置およびこれを備えた内燃機関を提供する。
【解決手段】 複数気筒それぞれにおいて３次元カム１３をスライドさせて、各気筒のバルブのリフト特性を連続可変するようにした動弁装置であって、複数気筒にまたがって延設され、各気筒の３次元カム１３がスライド可能に装着されたカムシャフト１１と、カムシャフト１１と平行に配置され、軸方向にスライド可能に支持されたアクセルシャフト４１と、アクセルシャフト４１に固定して設けられ、アクセルシャフト４１のスライドに伴って所定の気筒側の３次元カム１３をスライドさせるアクセルフォーク４２と、所定の気筒の３次元カム１３と別の気筒の３次元カム１３とを連結する連結ロッド４７とを備えている。
【選択図】 図２

Description

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用角を可変制御する動弁装置に関するものである。

最近の内燃機関において、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の動弁装置が提案されている。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。

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、さらにそれらのバルブの作動タイミングを変更する機構を持つものが開発されている。たとえば吸気側のカム位相を可変制御し、排気側とのオーバラップ量をエンジン回転数に応じて変化させることで、燃焼効率を向上させるようにしている。

かかる従来例において、気筒におけるバルブのリフト量、リフトタイミングおよび作用角を可変制御することができるが、特に多気筒エンジンの場合には、各気筒の３次元カムのスライドを簡素な構成で実施可能にすることが要求される。

さらに、多気筒エンジンの場合には、バルブ作動において気筒間の同調を図る必要があるが、その調整は必ずしも容易に行なうことはできず、実現するには複雑な装置あるいは機構等が必要になり、却ってコストアップに繋がってしまう。

本発明はかかる実情に鑑み、多気筒エンジンにおいて簡素な構成で各気筒のカムをスライドさせることができ、さらには簡素な構成でバルブ動作に関する優れた調整機能を有す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。

本発明の動弁装置は、複数気筒それぞれにおいて３次元カムをスライドさせて、各気筒のバルブのリフト特性を連続可変するようにした動弁装置であって、複数気筒にまたがって延設され、各気筒の３次元カムがスライド可能に装着されたカムシャフトと、前記カムシャフトと平行に配置され、軸方向にスライド可能に支持されたアクセルシャフトと、前記アクセルシャフトに固定して設けられ、前記アクセルシャフトのスライドに伴って所定の気筒側の３次元カムをスライドさせるアクセルフォークと、前記所定の気筒の３次元カムと別の気筒の３次元カムとを連結する連結部材とを備えた点に特徴を有する。
この場合に、前記連結部材はロッドであり、該ロッドが前記カムシャフトに形成された溝にスライド可能に組み込まれるようにしてもよい。
また、前記所定の気筒を基準となる気筒とし、また、前記別の気筒を調整される気筒として、前記連結ロッドは、その一端が前記基準となる気筒側の３次元カムに対して固定されるとともに、その他端が前記調整される気筒側の３次元カムに対してスライド方向への相対位置が変更可能とされるようにしてもよい。
また、前記連結ロッドと前記調整される気筒側の３次元カムとのスライド方向への相対位置を調整する調整機構を備えるようにしてもよい。
また、前記調整機構は、前記カムシャフトの軸方向に沿って連設された一対のスペーサ部材により構成され、一方のスペーサ部材は前記調整される気筒側の３次元カムに対して回転方向に固定されるのに対して、他方のスペーサ部材は前記調整される気筒側３次元カムに対して回転可能とされるとともに前記連結ロッドに連係し、前記スペーサ部材を相対的に回動させることにより、相互の合せ面に設けた傾斜カムの作用により、前記連結ロッドと前記調整される気筒側の３次元カムとのスライド方向への相対位置を調整するようにしてもよい。
また、前記スペーサ部材を回動させるための一対のアジャストスクリュを配設してもよい。
本発明の他の動弁装置は、複数気筒それぞれにおいて３次元カムをスライドさせて、各気筒のバルブのリフト特性を連続可変するようにした動弁装置であって、複数気筒にまたがって延設され、各気筒の３次元カムがスライド可能に装着されたカムシャフトと、前記カムシャフトと平行に配置され、軸方向にスライド可能に支持された軸部を有し、前記軸部のスライドに伴って所定の気筒側の３次元カムをスライドさせるアクセルフォークと、前記アクセルフォークに連結部材を介して連結し、前記所定の気筒の３次元カムとは別の気筒の３次元カムをスライドさせるアクセルフォークとを備えた点に特徴を有する。
この場合に、前記連結部材はロッドであり、前記所定の気筒のアクセルフォークおよび前記別の気筒のアクセルフォークのうち少なくともいずれか一方に対して、その軸方向位置が調整可能に組み付けられるようにしてもよい。
また、本発明の他の動弁装置の他の特徴とするところは、前記ロッドは前記所定の気筒のアクセルフォークおよび前記別の気筒のアクセルフォークのうち少なくともいずれか一方に螺合し、ナットにより固定されるようにしてもよい。
さらに、本発明の動弁装置の他の特徴とするところは、タペットを保持するタペットガイドの周囲に配設され、該タペットガイドをシリンダヘッドに固定するための複数の固定手段を有し、これらの固定手段をバルブステム方向に変位可能に構成し、前記タペットのタペットアームと前記タペットガイドのタペットアーム当接部との間でタペットクリアランスを調整可能とした点にある。
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。

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用角を無段階可変制御することができる。この場合に、多気筒エンジンにおいて簡素な構成で各気筒の３次元カムをスライドさせることができ、有効にコンパクト化を図り、コストダウンを実現可能である。さらには、簡素な構成でバルブ動作に関する優れた調整機能を持たせることができ、気筒間の同調を図ることができる。

以下、図面に基づき、本発明による動弁装置およびこれを備えた内燃機関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。

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。

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。

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。

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４４が装着される。アクセルモータ４４は、たとえばシリンダヘッドカバー２ａの側部に突設されるが、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。

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が揺動自在に取り付けられ、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。

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。

つぎに、図２はこの実施形態における動弁装置を示す平面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図５は図３のＣ−Ｃ線に沿う断面の一部を示す図である。内燃機関であるエンジンユニット１のシリンダ内でピストンが上下に往復動するとともに、ピストンの上部に配置されたシリンダヘッド２内に動弁装置が収容される。本実施形態で説明するエンジンユニット１は並列２気筒（車幅方向）エンジンであって、各気筒において吸気側（ＩＮ）および排気側（ＥＸ）にそれぞれ２つのバルブを有する。なお、図４、５などにおいては、一部図面化を省略する。

本実施形態の動弁装置は、吸気側においてカム／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の下側に配置されるタペットユニット（もしくはバルブリフタユニット）２０と、吸気制御するバルブユニット３０とを含む。また、排気側においてカム／カムシャフトユニット１０_EXと、カム／カムシャフトユニット１０_EXの下側に配置されるタペットユニット２０_EXと、排気制御するバルブユニット３０_EXとを含む。

さらに、アクセル開度に応じてカム／カムシャフトユニット１０，１０_EXのカム１３，１３_EXを変位させるアクセルシャフトユニット４０を含むが、この実施形態では吸気側のカム／カムシャフトユニット１０と排気側のカム／カムシャフトユニット１０_EXとの間に配置され、吸気側および排気側で共用される。また、２気筒に対して単一のアクセルシャフトが使用される。

吸気側のカム／カムシャフトユニット１０において、図２に示すように、シリンダヘッド２内でベアリング１２を介して回転自在に支持されるカムシャフト１１を備える。なお、この例ではカムシャフト１１は２気筒にまたがって延設される。カムシャフト１１の一端にはスプロケット１５が固着し、排気側のカムシャフト１１_Exの一端にも同様なスプロケット１５_Exが固着しており、図６に示すようにこれらのスプロケット１５，１５_Ex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、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。

カムシャフト１１にはその軸方向に各気筒のカム１３がスライド可能に装着される。この例ではカムシャフト１１とカム１３との間にボール１４が介在するスプラインが構成され、カム１３とカムシャフト１１の相対回転が規制されるとともに、カム１３が直線運動（リニアモーション）するようになっている。なお、カムシャフト１１は概して中空構造を有し、その中空内部が潤滑油路となってスプライン部分等に注油することができる。

ここで、カム１３は「３次元カム」として構成され、長手方向（カムシャフト１１の軸方向）に傾斜するカム面１３ａを有し、バルブリフト量を連続的に変化させる形状とされる。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る。

なお、排気側のカム／カムシャフトユニット１０_EXは、吸気側のカム／カムシャフトユニット１０と基本構成が同様であるが、カム１３_EXの具体的な諸元についてはカム１３と異なる。

吸気側のタペットユニット２０において、図４に示すように、外周面が球状面とされたタペットローラ２１を備え、その外周面がカム１３に接触する。タペットローラ２１内には腕部材２２が配置される。タペットローラ２１の内周面は球状面とされており、この内周面と腕部材２２中央の大径部との間にボール２４が介在する。したがって、ボール２４を介してタペットローラ２１が回転可能に支持されるとともに、腕部材２２が揺動可能である。また、腕部材２２がタペットローラ２１に対して傾いたときにもタペットローラ２１を正常回転可能とする調芯機能を発揮する。

腕部材２２を覆うようにタペットガイド２３が配置される。タペットガイド２３は、正面方向（図３）から見ると逆凹形状部分を有し、図４に示すようにその両端開口から腕部材２２の両端部が突出する。タペットガイド２３は、ボルト２５によってシリンダヘッド２に固定される。

また、タペットガイド２３にはガイド孔２３ａが形成されており、このガイド孔２３ａの内側にタペットローラ２１が配置される。ガイド孔２３ａはバルブステムの軸方向に沿って形成され、これによりタペットローラ２１がバルブステムの軸方向にのみ移動可能となる。タペットローラ２１がカム１３のカム面１３ａに押圧されることにより、バルブを進退させるバルブリフタとして機能する。腕部材２２の両端部には、後述するバルブユニットのタペットシムに当接する押圧部２２ａが設けられる。なお、図４に示すように、一方の押圧部２２ａは、アジャストスクリュ２６の先端（下端）に付設されるかたちで設けられる。

なお、排気側のタペットユニット２０_EXは、図５にも示すように、吸気側のタペットユニット２０と基本構成が同様である。

吸気側のバルブユニット３０において、図３および図４に示すように、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を備える。吸気バルブ３１がリフトすることにより、吸気ポート３３を介してエアクリーナ１１４（図１）から導かれる空気と吸気ポート３３の下流側に配置されるインジェクタ（図示せず）から噴霧される燃料との混合気が各気筒の燃焼室に導入される。

各バルブステム３１ａの端部にはコッタ３４を介してバルブリテーナ３５が設けられ、バルブリテーナ３５にはスプリングシート３６との間に装着されたバルブスプリング３７の弾性力が作用する。さらに、バルブステム３１ａの上端が、腕部材２２の押圧部２２ａにより押圧される。

なお、排気側のバルブユニット３０_EXは、図３に示すように、吸気側のバルブユニット３０と基本構成が同様である。

アクセルシャフトユニット４０において、図２に示すように、カムシャフト１１および１１_EX間に平行に配置されたアクセルシャフト４１と、アクセルシャフト４１に支持されるとともに一方の気筒側のカム１３，１３_EXに連結するアクセルフォーク４２とを備える。

ここで、本実施形態では、２気筒のうち一方の気筒を基準となる側（基準側）とし、他方の気筒を調整される側（調整側）とする。そして、アクセルシャフト４１は調整側気筒まで延設されず、アクセルシャフト４１に支持されるアクセルフォーク４２が基準側気筒のカム１３，１３_EXに連結する。

アクセルシャフト４１は軸方向にスライド可能に支持され、一端側で送りネジ４１ａを介してドリブンギヤ４３（べベルギヤ）と螺合する。ドリブンギヤ４３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４４（図１参照）の出力軸に固着するドライブギヤ（べベルギヤ）と噛合する。したがって、アクセルモータ４４の作動でアクセルシャフト４１を軸方向に所望量スライド移動させることができる。

アクセルフォーク４２は、アクセルシャフト４１と直交方向にカムシャフト１１，１１_EX側へ延出し、それら両側に二股状の先端部を有する。また、基準側気筒のカム１３，１３_EXの端部には、ベアリング４５，４５_EXを介して回転自在にされたフォークガイド４６，４６_EXを備える。アクセルフォーク４２の二股状の各先端はフォークガイド４６，４６_EXの係合溝に係合し、この係合溝に沿って移動可能である。これによりアクセルシャフト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、基準側気筒のカム１３，１３_EXがカムシャフト１１，１１_EXに沿ってそれぞれスライドする。

そして、本実施形態において、調整側気筒のカム１３，１３_EXは、基準側気筒のカム１３，１３_EXにそれぞれ連結ロッド４７，４７_EXを介して連結する。連結ロッド４７，４７_EXは、カムシャフト１１，１１_EXに形成された溝４８，４８_EXにスライド可能に組み込まれる。したがって、上記のようにアクセルシャフト４１のスライドに伴って基準側気筒のカム１３，１３_EXがスライドすると、連結ロッド４７，４７_EXを介して調整側気筒のカム１３，１３_EXもカムシャフト１１，１１_EXに沿ってスライドする。

なお、気筒間のベアリング１２，１２_EXのインナレース部に溝或いは穴を形成して連結ロッド４７，４７_EXを通過させるようにしてもよいが、その場合、ベアリング１２，１２_EXが大型化してしまう。それに対して、本実施形態のように、連結ロッド４７，４７_EXをカムシャフト１１，１１_EXに形成された溝４８，４８_EXにスライド可能に組み込む構成とすれば、ベアリング１２，１２_EXの大型化を避けることができる。

また、たとえばカラーを用いて連結するようにしてもよいが、カラーのスライド抵抗を減少させるようなローラベアリングなどを用いる必要が生じ、コストアップの要因となるおそれがある。それに対して、本実施形態のように、連結ロッド４７，４７_EXを用いることにより、コストアップを避けることができる。

さて、連結ロッド４７，４７_EXの両端部は側方に突出する形状とされ、その一端は基準側気筒のカム１３，１３_EXに対して所定位置で固定される一方、その他端は調整側気筒のカム１３，１３_EXに対してスライド方向への相対位置が調整可能とされている。すなわち、調整側気筒のカム１３，１３_EXの後端には抜け溝１３ｃ，１３ｃ_EXが形成されており、これら抜け溝１３ｃ，１３ｃ_EXに沿って連結ロッド４７，４７_EXの端部位置を移動させることができる。この場合に、調整側気筒のカム１３，１３_EXの最後端部にサークリップ１６，１６_EXが設けられ、サークリップ１６，１６_EXと連結ロッド４７，４７_EXの端部との間に皿バネ５５，５５_EXが配設される。これにより、連結ロッド４７，４７_EXを抜け溝１３ｃ，１３ｃ_EXの奥面に当接させるよう付勢することになり、ガタつきを防ぐことができる。

本実施形態においては、吸気側において調整機構を備え、連結ロッド４７と調整側気筒のカム１３とのスライド方向への相対位置を調整できるようになっている。上記調整機構の具体的構成において、図２に示すように、カムシャフト１１の軸方向に沿って連設された一対のスペーサ部材４９，５０が配設される。一方のスペーサ部材４９はカム１３に対して回転方向に固定されるのに対して、他方のスペーサ部材５０はカム１３に対して回転可能とされるとともに連結ロッド４７の端部（突出部分）に当接する。

スペーサ部材４９，５０相互の合せ面には、図７に示すように傾斜カム４９ａ，５０ａが形成されている。そして、スペーサ部材４９，５０を相対的に回動させて、その合せ面において傾斜カム４９ａ，５０ａ相互の噛合深さを変えることにより、連結ロッド４７と調整側気筒のカム１３とのスライド方向への相対位置を調整することができる。

また、図７に示すように、スペーサ部材４９には、スペーサ部材５０を回動させるための一対のアジャストスクリュ５１，５２が取り付けられている。これらのアジャストスクリュ５１，５２は、スペーサ部材４９からカムシャフト１１の両側方向に延出する支持部に螺着し、それぞれナット５３，５４によってロックされるようになっている。スペーサ部材５０にはカムシャフト１１の両側方向に延出するアーム５０ｂおよび５０ｃが設けられ、これらのアーム５０ｂ，５０ｃにアジャストスクリュ５１，５２が当接するようになっている。

なお、具体的には図示しないが、シリンダヘッドカバー２ａには、アジャストスクリュ５１，５２の軸線が交わる位置に、アジャスタスクリュ５１，５２を操作するための調整孔が開設される。

以上述べた構成において、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４４が作動し、アクセルモータ４４の出力軸の回転によってドリブンギヤ４３を介してアクセルシャフト４１がスライドする。各気筒において、カム１３，１３_EXはアクセルフォーク４２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１１，１１_EXに沿ってスライドする。この実施形態では吸気側に加えて排気側においてもアクセル開度に応じてバルブリフト量および作用角を無段階可変制御する。

このように吸排気量をアイドル回転域から全開域までコントロールし、エンジン回転数（または車両速度）に最も適した吸排気を行うことができる。たとえばエンジン低速時にはタペットローラ２１はカム１３，１３_EXのカム面１３ａ，１３ａ_EXに対してカム高さの比較的低い部位に当接する。この状態で加速、すなわちアクセルを開くと、アクセルモータ４４の作動によりドリブンギヤ４３が回転して、アクセルシャフト４１は図２の矢印Ｘ方向にスライドする。カム１３，１３_EXはアクセルフォーク４２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１１，１１_EXに沿って同様に矢印Ｘ方向にスライドする。カム１３，１３_EXのスライドによりタペットローラ２１，２１_EXは次第にカム高さの比較的高い部位に当接し、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。

さて、本発明において、シリンダヘッドカバー２ａに開設された図示しない調整孔を介して、アジャストスクリュ５１，５２を適宜回転操作することでスペーサ部材５０が正逆回転し、傾斜カム４９ａ，５０ａ相互の噛合深さが変化する。これにより、スペーサ部材４９，５０を介して連結ロッド４７と調整側気筒のカム１３とのスライド方向への相対位置が調整され、２つの気筒の同調を図ることができる。

上記の場合、スライド調整量は、スペーサ部材４９，５０間の位相差により決定されるが、その調整後アジャストスクリュ５１，５２はナット５３，５４によってロックされるためガタつき等は全くなく、適正な同調状態に設定保持することができる。また、アジャストスクリュ５２，５３を設けた簡素な構造であるから、有効にコンパクト化を図り、コストダウンを実現可能である。

なお、傾斜カム４９ａ，５０ａの傾斜角度等は、適宜設定可能である。たとえば、アジャストスクリュ５１，５２として、たとえばＭ４×Ｐ０．７を使用した場合では、約８．５回転でスペーサ部材５０を１５°回転させる。傾斜カム４９ａ，５０ａのカム山ストローク３０°につきピッチ１ｍｍとすると、アジャストスクリュ５１，５２の１回転で０．０５９ｍｍのスライド量となるため、１／６回転（６０°）で０．０１ｍｍのスライド量となり、回転目測においても微調整が可能となる。

なお、上記実施形態では、吸気側にのみ調整機構を設けたが、排気側にも設けてもかまわない。ただし、排気側では、複数気筒の同調が多少ずれても、出力セッティングへの影響が小さいので、少なくとも吸気側にのみ設ければ十分である。

以上述べた実施の形態の動弁装置では、多気筒エンジンにおいて簡素な構成で各気筒のカム１３，１３_EXをスライドさせることができ、有効にコンパクト化を図り、コストダウンを実現可能である。すなわち、通常であれば、アクセルシャフト４１には気筒ごとにアクセルフォークを設けるが、上述したようにアクセルシャフト４１のスライドに伴って基準側気筒のカム１３，１３_EXがスライドさせるとともに、連結ロッド４７，４７_EXを介して調整側気筒のカム１３，１３_EXもスライドさせる構成としたので、アクセルシャフト４１を複数気筒にまたがって延設する必要がなく、図２にも示すように、アクセルシャフト４１を短くすることができる。

また、アクセルシャフト４１を短くすることができるので、その配置の自由度を高めることができ、バルブ挟み角を小さくするようなことも可能となる。たとえば、図示例に基づいて説明すると、アクセルシャフト４１をカムチェーン４側に配置し、アクセルシャフト４１がプラグホールと干渉しないようにすれば、バルブ挟み角を小さくすることができる。

（第２の実施形態）
つぎに、本発明による動弁装置の第２の実施形態を説明する。この実施形態における基本構成は実質的に、前述した第１の実施形態の場合と同様であり、同一または対応する部材には同一符号を用いるものとする。

第２の実施形態では特に、タペットローラ２１を保持するタペットガイド２３の周囲に配設され、該タペットガイド２３をシリンダヘッド２に固定するための複数の固定手段を有し、これらの固定手段をバルブステム方向に変位可能に構成し、タペットアーム（腕部材２２）とタペットガイド２３のタペットアーム当接部との間でタペットクリアランスを調整可能とするものである。なお、排気側および吸気側のいずにも適用可能である。

その具体的構成として、たとえば図８に示すようにタペットガイド２３から四方に延出するブラケット６０（６０Ａ〜６０Ｄ）を有し、このブラケット６０を介してタペットガイド２３をシリンダヘッド２に固定する。シリンダヘッド２側にはスタッドボルト６１が植設され、各ブラケット６０の先端部がスタッドボルト６１の立設部６１ａに嵌合する。立設部６１ａにはブラケット６０の先端部を上下に挟むかたちで、アジャストナット６２およびロックナット６３が螺着する。アジャストナット６２の調整で各ブラケット６０のシリンダヘッド２の座面からの高さ位置を調整し、ロックナット６３によりその位置に固定することができるようになっている。

ここで、カム１３，１３_EXのカムロブとタペットとの間の隙間（タペットクリアランス）を調整する際、カムロブのベースサークル部を基準にしてタペットクリアランスが調整される。カムロブにおけるベースサークル部以外の部分は、バルブリフト量０領域としてベースサークル無加工部１３ｂ_EX（たとえば図５に二点鎖線により示される）とすることができる。

第２の実施形態においてタペットクリアランス調整を行なう場合、まずカム１３または１３_EXのベースサークル部にて、タペットクリアランス０とした後、必要クリアランスとなるように調整し、タペットの位置出しを行なう。つぎに、ベースサークル無加工部１３ｂにて図８（ｂ）のＰ部に示すようにタペットガイド２３の端面と腕部材２２との当接部に対して、アジャストナット６２の調整によりタペットクリアランスを調整する。

第２の実施形態によれば、タペットガイド２３をスタッドボルト６１の軸方向に位置規制し、固定するという簡単な構造によりカムロブに対するタペットの位置決めおよびタペットクリアランス調整を行なうことができる。また、カムロブにおけるベースサークル無加工部１３ｂを実質的に増大することができ、カム仕上げ加工範囲を減少し、コストダウンを図るとともに、タペットローラ２１の中央部に発生し易い所謂フレッティングコロージョンを低減することができる。

また、アジャストスクリュ２６とアジャストナット６２とによりタペットクリアランス調整を行なう方式としたことで、いずれかのタペットクリアランス調整により２つの吸気バルブ３１（または排気バルブ３１_EX）の調整が可能になる。段階的に行なうシム調整の場合に比べて、無段階に微調整することができるため、この種のノンスロットルエンジンにおいて特に低リフト領域で精密かつ正確にバルブリフト量を制御することができる。

（第３の実施形態）
つぎに、本発明による動弁装置の第３の実施形態を説明する。図９はこの実施形態における動弁装置を示す平面図、図１０は図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図、図１１は図１０のＥ−Ｅ線に沿う断面の一部を示す図、図１２は図１０のＦ−Ｆ線に沿う断面の一部を示す図である。なお、自動二輪車および内燃機関の構成については上記第１の実施形態で説明したものと同様であり、それらについては同一の符号を付すとともに、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の動弁装置でも、吸気側においてカム／カムシャフトユニット２１０と、カム／カムシャフトユニット２１０の下側に配置されるタペットユニット（もしくはバルブリフタユニット）２２０と、吸気制御するバルブユニット２３０とを含む。また、排気側においてカム／カムシャフトユニット２１０_EXと、カム／カムシャフトユニット２１０_EXの下側に配置されるタペットユニット２２０_EXと、排気制御するバルブユニット２３０_EXとを含む。

さらに、アクセル開度に応じてカム／カムシャフトユニット２１０，２１０_EXのカム２１３，２１３_EXを変位させるアクセルフォークユニット２４０を含む。

吸気側のカム／カムシャフトユニット２１０において、図９に示すように、シリンダヘッド２内でベアリング２１２を介して回転自在に支持されるカムシャフト２１１を備える。なお、この例ではカムシャフト２１１は２気筒にまたがって延設される。カムシャフト２１１の一端にはスプロケット２１５が固着し、排気側のカムシャフト２１１_Exの一端にも同様なスプロケット１５_Exが固着しており、上記第１の実施形態で図６に示したように、これらのスプロケット２１５，２１５_Exとクランクシャフトの一端に固着するドライブスプロケットとの間には、カムチェーンが巻回装架される。

カムシャフト２１１にはその軸方向に各気筒のカム２１３がスライド可能に装着される。この例ではカムシャフト２１１とカム２１３との間にボール２１４が介在するスプラインが構成され、カム２１３とカムシャフト２１１の相対回転が規制されるとともに、カム２１３が直線運動（リニアモーション）するようになっている。なお、カムシャフト２１１は概して中空構造を有し、その中空内部が潤滑油路となってスプライン部分等に注油することができる。

カム２１３は、上記第１の実施形態で説明したカム１３と同様に「３次元カム」として構成される。

なお、排気側のカム／カムシャフトユニット２１０_EXは、吸気側のカム／カムシャフトユニット２１０と基本構成が同様であるが、カム２１３_EXの具体的な諸元についてはカム２１３と異なる。

吸気側のタペットユニット２２０において、図１１に示すように、外周面が球状面とされたタペットローラ２２１を備え、その外周面がカム２１３に接触する。タペットローラ２２１内には腕部材２２２が配置される。タペットローラ２２１の内周面は球状面とされており、この内周面と腕部材２２２中央の大径部との間にボール２２４が介在する。したがって、ボール２２４を介してタペットローラ２２１が回転可能に支持されるとともに、腕部材２２２が揺動可能である。また、腕部材２２２がタペットローラ２１に対して傾いたときにもタペットローラ２２１を正常回転可能とする調芯機能を発揮する。

腕部材２２２を覆うようにタペットガイド２２３が配置される。タペットガイド２２３は、正面方向（図１０）から見ると逆凹形状部分を有し、図１１に示すようにその両端開口から腕部材２２２の両端部が突出する。タペットガイド２２３は、ボルト２２５によってシリンダヘッド２に固定される。

また、タペットガイド２２３にはガイド孔２２３ａが形成されており、このガイド孔２２３ａの内側にタペットローラ２２１が配置される。ガイド孔２２３ａはバルブステムの軸方向に沿って形成され、これによりタペットローラ２２１がバルブステムの軸方向にのみ移動可能となる。タペットローラ２２１がカム２１３のカム面に押圧されることにより、バルブを進退させるバルブリフタとして機能する。腕部材２２２の両端部には、後述するバルブユニットのタペットシムに当接する押圧部２２２ａが設けられる。なお、図１１に示すように、一方の押圧部２２２ａは、アジャストスクリュ２２６の先端（下端）に付設されるかたちで設けられる。

なお、排気側のタペットユニット２２０_EXは、図１２にも示すように、吸気側のタペットユニット２２０と基本構成が同様である。

吸気側のバルブユニット２３０において、図１０に示すように、バルブステム２３１ａがバルブガイド２３２によってガイドされる２つの吸気バルブ２３１を備える。吸気バルブ２３１がリフトすることにより、吸気ポート３３を介してエアクリーナ１１４（図１）から導かれる空気と吸気ポート３３の下流側に配置されるインジェクタ（図示せず）から噴霧される燃料との混合気が各気筒の燃焼室に導入される。

各バルブステム２３１ａの端部にはコッタ２３４を介してバルブリテーナ２３５が設けられ、バルブリテーナ２３５にはスプリングシート２３６との間に装着されたバルブスプリング２３７の弾性力が作用する。さらに、バルブステム２３１ａの上端が、腕部材２２２の押圧部２２２ａにより押圧される。

なお、排気側のバルブユニット２３０_EXは、吸気側のバルブユニット２３０と基本構成が同様である。

アクセルフォークユニット２４０において、図９に示すように、図中下側のカム２１３，２１３_EXに連結する第１のアクセルフォーク２４１と、図中上側のカム２１３，２１３_EXに連結する第２のアクセルフォーク２４２とを備える。

アクセルフォーク２４１，２４２は、カムシャフト２１１，２１１_EXと直交方向へ延出するもので、それら両側に二股状の先端部を有する。また、各気筒のカム２１３，２１３_EXの端部には、ベアリング２４５，２４５_EXを介して回転自在にされたフォークガイド２４６，２４６_EXを備える。アクセルフォーク２４１，２４２の二股状各先端はフォークガイド２４６，２４６_EXの係合溝にそれぞれ係合し、この係合溝に沿って移動可能である。

また、第１のアクセルフォーク２４１はカムシャフト２１１，２１１_EXと平行に配置された軸部２４１ｂを有し、その軸部２４１ｂが送りネジ２４１ａを介してドリブンギヤ２４３（べベルギヤ）と螺合する。ドリブンギヤ２４３はシリンダヘッド２に回転自在に支持され、上記第１の実施形態で説明したようにアクセルモータ４４（図１参照）の出力軸に固着するドライブギヤ（べベルギヤ）と噛合する。したがって、アクセルモータ４４の作動でアクセルフォーク２４１をその軸部２４１ｂの軸方向に所望量スライド移動させることができる。

本実施形態においては、カム２１３，２１３_EXの向き（作動方向）を上記第１の実施形態（図２を参照）とは逆にし、アクセルフォーク２４１の軸部２４１ｂを図９上方向にスライドさせたときに、カム２１３，２１３_EXのカム高さの高い部位が作用するようになっている。すなわち、カム２１３，２１３_EXにおけるアクセルフォーク２４１，２４２を係合させる部位がドリブンギヤ２４３に近い位置になっており、アクセルフォーク２４１の軸部２４１ｂを短くすることができる。これにより、プラグホール６４との干渉を避けるようにしてアクセルシャフトを配置する必要がなくなり、バルブ挟み角を小さくすることができる。

そして、本実施形態において、図１０に示すように、アクセルフォーク２４１，２４２が連結ロッド２４７，２４７_EXを介して連結する。連結ロッド２４７，２４７_EXはカムシャフト２１１，２１１_EXと平行に配置され、プラグホール６４を挟んで両側に配設される。また、第１のアクセルフォーク２４１には、連結ロッド２４７，２４７_EXを組み付けるための左右の突出部２４１ｃが形成され、同じく第２のアクセルフォーク２４２にも、連結ロッド２４７，２４７_EXを組み付けるための左右の突出部２４２ｃが形成される。

より詳細には、図１２に示すように、アクセルフォーク２４１（２４２）の左右の突出部２４１ｃ（２４２ｃ）に挿通穴が形成されており、連結ロッド２４７，２４７_EX端部のネジ部２４７ａ，２４７ａ_EXがそれぞれ螺合する。この場合に、連結ロッド２４７（２４７_EX）端部のネジ部２４７ａ，２４７ａ（２４７ａ_EX，２４７ａ_EX）逆ネジの関係にあり、たとえば連結ロッド２４７（２４７_EX）を一方向に回転させるとアクセルフォーク２４１，２４２同士が近づき、他方に回転させるとアクセルフォーク２４１，２４２同士が離れることになる。

連結ロッド２４７，２４７_EXの各端部にはアクセルフォーク２４１，２４２それぞれの両面側からナット２４８が組み付けられており、連結２４７，２４７_EXの回転を規制した状態でロッドナット２４８を回転させることによりアクセルフォーク２４１，２４２間の距離を調整して２つの気筒の同調を図ることができ、その状態でロックできるようになっている。

かかる構成により、軸部２４１ｂのスライドに伴ってアクセルフォーク２４１によりカム２１３，２１３_EXがカムシャフト２１１，２１１_EXに沿ってスライドすると、連結ロッド２４７，２４７_EXを介してカム２１３，２１３_EXもスライドすることになる。

なお、アクセルフォーク２４１，２４２を１本の連結ロッドを介して連結することも可能であるが、吸気および排気側それぞれに連結ロッド２４７，２４７_EXを配設することにより、アクセルフォーク２４１，２４２に偏った力が作用するのを防ぎ、スムーズな作動が可能になる。特に、アクセルフォーク２４１の軸部２４１ｃを吸気側および排気側の連結ロッド２４７，２４７_EXの中央（連結ロッド２４７，２４７_EXから等距離）に配置することにより、よりスムーズな作動が可能になる。

また、吸気および排気側それぞれに連結ロッド２４７，２４７_EXを配設することにより、吸気および排気それぞれにおいてアクセルフォーク２４１，２４２間の距離を調整して２つの気筒の同調を図ることができる。

また、上記実施形態では、連結ロッド２４７，２４７_EXの両端部をアクセルフォーク２４１（２４２）に螺合させるようにしたが、一端をアクセルフォーク２４１（２４２）に固定し、他端だけをアクセルフォーク２４２（２４１）に螺合するようにしてもよい。

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説明した具体的な数値例等は、必ずしもこれに限定されず、必要に応じて変更可能である。また、各実施形態において、２気筒エンジンの場合の例を説明したが、本発明は３気筒以上の多気筒エンジンに対しても有効に適用可能である。

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。 本発明の第１の実施形態における動弁装置の平面図である。 本発明の第１の実施形態における動弁装置の要部構成を示す図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の動弁装置に係るクランクシャフト駆動系を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るスペーサ部材の係合構造を示す図である。 本発明の第２の実施形態におけるタペットクリアランス調整機構を示す平面図および側断面図である。 本発明の第３の実施形態における動弁装置の平面図である。 本発明の第３の実施形態における動弁装置の要部構成を示す図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 図１０のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 図１０のＦ−Ｆ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
３ ドライブスプロケット
４ カムチェーン
５ チェーンガイド
６ チェーンテンショナ
７ テンショナアジャスタ
１１，２１１ カムシャフト
１３，２１３ カム
１５，２１５ スプロケット
２１，２２１ タペットローラ
２２，２２２ 腕部材
２３，２２３ タペットガイド
３１，２３１ 吸気バルブ
３２，２３２ バルブガイド
３５，２３５ バルブリテーナ
３７，２３７ バルブスプリング
４１ アクセルシャフト
４２ アクセルフォーク
４４ アクセルモータ
４７ 連結ロッド
４８ 溝
４９，５０ スペーサ部材
５１，５２ アジャストスクリュ
５５ 皿バネ
２４１ アクセルフォーク
２４１ｃ 軸部
２４２ アクセルフォーク
２４７ 連結ロッド
２４８ ナット

Claims (11)

1. 複数気筒それぞれにおいて３次元カムをスライドさせて、各気筒のバルブのリフト特性を連続可変するようにした動弁装置であって、
   複数気筒にまたがって延設され、各気筒の３次元カムがスライド可能に装着されたカムシャフトと、
   前記カムシャフトと平行に配置され、軸方向にスライド可能に支持されたアクセルシャフトと、
   前記アクセルシャフトに固定して設けられ、前記アクセルシャフトのスライドに伴って所定の気筒側の３次元カムをスライドさせるアクセルフォークと、
   前記所定の気筒の３次元カムと別の気筒の３次元カムとを連結する連結部材とを備えたことを特徴とする動弁装置。
2. 前記連結部材はロッドであり、該ロッドが前記カムシャフトに形成された溝にスライド可能に組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の動弁装置。
3. 前記所定の気筒を基準となる気筒とし、また、前記別の気筒を調整される気筒として、前記連結ロッドは、その一端が前記基準となる気筒側の３次元カムに対して固定されるとともに、その他端が前記調整される気筒側の３次元カムに対してスライド方向への相対位置が変更可能とされることを特徴とする請求項２に記載の動弁装置。
4. 前記連結ロッドと前記調整される気筒側の３次元カムとのスライド方向への相対位置を調整する調整機構を備えたことを特徴とする請求項３に記載の動弁装置。
5. 前記調整機構は、前記カムシャフトの軸方向に沿って連設された一対のスペーサ部材により構成され、一方のスペーサ部材は前記調整される気筒側の３次元カムに対して回転方向に固定されるのに対して、他方のスペーサ部材は前記調整される気筒側３次元カムに対して回転可能とされるとともに前記連結ロッドに連係し、
   前記スペーサ部材を相対的に回動させることにより、相互の合せ面に設けた傾斜カムの作用により、前記連結ロッドと前記調整される気筒側の３次元カムとのスライド方向への相対位置を調整するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の動弁装置。
6. 前記スペーサ部材を回動させるための一対のアジャストスクリュを配設したことを特徴とする請求項５に記載の動弁装置。
7. 複数気筒それぞれにおいて３次元カムをスライドさせて、各気筒のバルブのリフト特性を連続可変するようにした動弁装置であって、
   複数気筒にまたがって延設され、各気筒の３次元カムがスライド可能に装着されたカムシャフトと、
   前記カムシャフトと平行に配置され、軸方向にスライド可能に支持された軸部を有し、前記軸部のスライドに伴って所定の気筒側の３次元カムをスライドさせるアクセルフォークと、
   前記アクセルフォークに連結部材を介して連結し、前記所定の気筒の３次元カムとは別の気筒の３次元カムをスライドさせるアクセルフォークとを備えたことを特徴とする動弁装置。
8. 前記連結部材はロッドであり、前記所定の気筒のアクセルフォークおよび前記別の気筒のアクセルフォークのうち少なくともいずれか一方に対して、その軸方向位置が調整可能に組み付けられることを特徴とする請求項７に記載の動弁装置。
9. 前記ロッドは前記所定の気筒のアクセルフォークおよび前記別の気筒のアクセルフォークのうち少なくともいずれか一方に螺合し、ナットにより固定されることを特徴とする請求項８に記載の動弁装置。
10. タペットを保持するタペットガイドの周囲に配設され、該タペットガイドをシリンダヘッドに固定するための複数の固定手段を有し、これらの固定手段をバルブステム方向に変位可能に構成し、
    前記タペットのタペットアームと前記タペットガイドのタペットアーム当接部との間でタペットクリアランスを調整可能としたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の動弁装置。
11. 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請求項１〜１０のいずれか１項に記載の動弁装置を備えたことを特徴とする内燃機関。

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