JP2010229939A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の動弁装置において、サブロッカアームリターンスプリングをコンパクトに配置し、シリンダヘッドの前後長を短くする。
【解決手段】カムシャフト１５１と、カムシャフト１５１と一体回転する吸気カム１５３と、機関弁を開閉させる動弁カム５２と、弁駆動力を動弁カム５２に伝達するリンク機構５６と、サブロッカアーム支持部５９Ｂを支持するホルダ５３と、リンク機構５６の支点位置を変化させる駆動機構６０とを備え、サブロッカアーム支持部５９Ｂの揺動位置で、バルブ作動特性を変更可能にする内燃機関の動弁装置５０において、サブロッカアーム５４を備え、サブロッカアーム５４が、ローラ５４Ａと、偏心させて設けた段部７６と、リンク部５４Ｄとを備え、段部７６にスプリング受け部７５を備え、スプリング受け部７５とホルダ５３との間にリターンスプリング５８を介装した。
【選択図】図４

Description

本発明は、機関弁が開閉するバルブ作動特性を変更可能にする機能を備えた内燃機関の動弁装置に関する。

従来、内燃機関の動弁装置において、シリンダヘッドに支持されたカム軸と一体回転する駆動カムと、カム軸に揺動可能に支持され、機関弁を開閉させる動弁カムと、カム軸を中心に揺動可能に支持され、駆動カムの弁駆動力を動弁カムに伝達し、動弁カムを揺動させるリンク機構と、リンク機構に設けられた支点を中心にカム軸の周りを回動自在なホルダと、このホルダを回転させてリンク機構の支点位置を変化させる駆動機構とを備え、揺動されたリンク機構の揺動位置によって、機関弁の作動特性を変更可能にしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−２０８８００号公報

ところで、上記従来の内燃機関の動弁装置では、上記リンク機構を構成するサブロッカアームを上記駆動カムに押し付けるように付勢するコイルスプリング（サブロッカアームリターンスプリング）が車両の前後方向を向いて配置されているため、シリンダヘッドの前後長が長くなるという課題があった。

そこで、本発明は、内燃機関の動弁装置において、サブロッカアームリターンスプリングをコンパクトに配置し、シリンダヘッドの前後長を短くすることを目的とする。

上述課題を解決するため、本発明は、内燃機関の回転に同期して回転するカム軸と、前記カム軸と一体回転する駆動カムと、前記カム軸と相対回転し、機関弁を開閉させる動弁カムと、前記駆動カムの弁駆動力を前記動弁カムに伝達するリンク機構と、前記リンク機構の支持軸を支持し前記カム軸の周りを揺動可能なホルダ部材と、前記ホルダ部材を揺動し前記リンク機構の支点位置を変化させる駆動機構とを備え、前記リンク機構の支持軸の揺動位置で、前記機関弁が開閉するバルブ作動特性を変更可能にする内燃機関の動弁装置において、前記リンク機構が前記支持軸を支点に揺動するサブロッカアームを備え、前記サブロッカアームが、前記駆動カムのカム面を押圧する押圧部と、前記カム軸の軸方向に偏心させて設けた段部と、前記動弁カムに連結するリンク部とを備え、前記段部にスプリング受け部を備え、前記スプリング受け部と前記ホルダ部材との間に前記サブロッカアームのリターンスプリングを介装したことを特徴とする。
この構成によれば、サブロッカアームをカム軸の軸方向に偏心させて設けた段部にサブロッカアームのリターンスプリングの受け部を設け、この受け部とホルダ部材との間でリターンスプリングを支持したため、リターンスプリングをコンパクトに配置できる。例えば、受け部とホルダ部材とを車両の上下方向に配置し、リターンスプリングを受け部とホルダ部材との間で車両の上下方向に支持することで、リターンスプリングが車両の前後方向を占める長さを小さくできる。これにより、リターンスプリングを前後方向にコンパクトに配置でき、シリンダヘッドの前後長を短くすることができる。

また、上記構成において、前記ホルダ部材に上下に貫通し前記リターンスプリングを挿通保持させる貫通孔を設けても良い。
この場合、リターンスプリングが上下方向に貫通する貫通孔に収容されるため、リターンスプリングを車両の上下方向に配置して、リターンスプリングを前後方向にコンパクトに配置でき、シリンダヘッドの前後長を短くすることができる。
また、ホルダ部材に上下方向に貫通する貫通孔を設け、この貫通孔にリターンスプリングを設けてホルダ部材の内部にリターンスプリングを収容したため、リターンスプリングをコンパクトに配置できる。さらに、貫通孔にリターンスプリングを挿通保持させるため、動弁装置の各パーツを組み立てた後にリターンスプリングを挿通させて組み付けることができ、組立て性が良い。

また、前記ホルダ部材が左右一対のホルダープレートと前記ホルダープレートの各上部間を連結する連結部材とを備え、前記連結部材に前記貫通孔を設けても良い。
この場合、左右一対のホルダープレートの上部間を連結する連結部材に貫通孔を設け、貫通孔がホルダ部材の上部に位置するため、上方からリターンスプリングを簡単に挿通でき、組立て性が良い。

本発明に係る内燃機関の動弁装置では、サブロッカアームをカム軸の軸方向に偏心させて設けた段部にサブロッカアームのリターンスプリングの受け部を設け、この受け部とホルダ部材との間でリターンスプリングを支持したため、リターンスプリングをコンパクトに配置できる。例えば、受け部とホルダ部材とを車両の上下方向に配置し、リターンスプリングを受け部とホルダ部材との間で車両の上下方向に支持することで、リターンスプリングが車両の前後方向を占める長さを小さくできる。これにより、リターンスプリングを前後方向にコンパクトに配置でき、シリンダヘッドの前後長を短くすることができる。

また、リターンスプリングが上下方向に貫通する貫通孔に収容されるため、リターンスプリングを車両の上下方向に配置して、リターンスプリングを前後方向にコンパクトに配置でき、シリンダヘッドの前後長を短くすることができる。
また、ホルダ部材の上下方向に貫通する貫通孔の内部にリターンスプリングを収容したため、リターンスプリングをコンパクトに配置できる。さらに、貫通孔にリターンスプリングを挿通保持させるため、動弁装置の各パーツを組み立てた後にリターンスプリングを挿通させて組み付けることができ、組立て性が良い。
さらに、左右一対のホルダープレートの上部間を連結する連結部材に貫通孔を設け、貫通孔がホルダ部材の上部に位置するため、上方からリターンスプリングを簡単に挿通でき、組立て性が良い。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、説明中、前後左右及び上下といった方向の記載は、車体に対してのものとする。
図１は、本発明の実施の形態に係る動弁装置を適用した自動二輪車を示す側面図である。この自動二輪車１０は、車体フレーム１１と、車体フレーム１１の前端部に取り付けられたヘッドパイプ１２に回動自在に支持された左右一対のフロントフォーク１３と、フロントフォーク１３の上端部を支持するトップブリッジ１４に取り付けられた操舵用のハンドル１５と、フロントフォーク１３に回転自在に支持された前輪１６と、車体フレーム１１に支持された内燃機関としてのエンジン１７と、エンジン１７に排気管１８Ａ，１８Ｂを介して連結された排気マフラー１９Ａ，１９Ｂと、車体フレーム１１の後下部のピボット２０に上下に揺動自在に支持されたリアスイングアーム２１と、このリアスイングアーム２１の後端部に回転自在に支持された後輪２２とを備え、リアスイングアーム２１と車体フレーム１１との間にリアクッション２３が配設される。

車体フレーム１１は、ヘッドパイプ１２から後下がりに延びるメインフレーム２５と、メインフレーム２５の後部に連結される左右一対のピボットプレート（センターフレームとも言う）２６と、ヘッドパイプ１２から下方に延びた後に屈曲して延びてピボットプレート２６に連結されるダウンチューブ２７とを備えている。メインフレーム２５を跨ぐように燃料タンク２８が支持され、メインフレーム２５後方が後輪２２上方まで延びてリアフェンダ２９が支持され、このリアフェンダ２９上方から燃料タンク２８までの間にシート３０が支持される。なお、図１中、符号３１はダウンチューブ２７に支持されたラジエータ、符号３２はフロントフェンダ、符号３３はサイドカバー、符号３４はヘッドライト、符号３５はテールライト、符号３６は乗員用ステップである。

メインフレーム２５、ピボットプレート２６及びダウンチューブ２７によって囲まれる空間にはエンジン１７が支持される。エンジン１７は、シリンダ（気筒）がＶ字状に前後にバンクした前後Ｖ型の２気筒水冷式４サイクルエンジンである。エンジン１７は、車体に対してクランクシャフト１０５が左右水平方向に指向するように複数のエンジンブラケット３７（図１では一部のみを図示）を介して車体フレーム１１に支持される。エンジン１７の動力は後輪２２左側に配設されたドライブシャフト（不図示）を介して後輪２２に伝達される。

エンジン１７は、シリンダを各々構成する前バンク１１０Ａと後バンク１１０Ｂとの挟み角度（バンク角度とも言う）は９０度より小さい角度（例えば、５２度）で形成されている。各バンク１１０Ａ，１１０Ｂの動弁装置はともに、４バルブのダブルオーバーヘッドカムシャフト（ＤＯＨＣ）方式に構成されている。
前バンク１１０Ａと後バンク１１０Ｂによって形成されるＶ字状の空間には、エンジン吸気系を構成するエアクリーナ４１とスロットルボディ４２が配設される。スロットルボディ４２は、エアクリーナ４１で浄化された空気を前バンク１１０Ａ及び後バンク１１０Ｂに供給する。また、各バンク１１０Ａ，１１０Ｂには、エンジン排気系を構成する排気管１８Ａ，１８Ｂが接続され、各排気管１８Ａ，１８Ｂが車体右側を通ってその後端に排気マフラー１９Ａ，１９Ｂが各々接続され、これら排気管１８Ａ，１８Ｂ及び排気マフラー１９Ａ，１９Ｂを介して排気ガスが排出される。

図２はエンジン１７の内部構造を側方から見た図であり、図３は、図２の前バンク１１０Ａの内部構造を拡大して示す図である。
図２において、エンジン１７の前バンク１１０Ａ及び後バンク１１０Ｂは同一の構造である。図２中、前バンク１１０Ａはピストン周辺を示し、後バンク１１０Ｂはカムチェーン周辺を示している。また、図２において、符号１２１は中間シャフト（後側バランサシャフト）を示し、符号１２３はメインシャフトを示し、符号１２５はカウンタシャフトを示している。クランクシャフト１０５を含むこれらシャフト１２１，１２３，１２５は、車体前後方向及び上下方向にずらして互いに平行に配置され、これらシャフトを支持するクランクケース１１０Ｃ内には、クランクシャフト１０５の回転を、中間シャフト１２１、メインシャフト１２３及びカウンタシャフト１２５の順に伝達する歯車伝達機構が構成されている。

図２に示すように、エンジン１７のクランクケース１１０Ｃ上面には、前側シリンダブロック１３１Ａ及び後側シリンダブロック１３１Ｂが車体前後に所定の挟み角度をなすように配置され、これらシリンダブロック１３１Ａ、１３１Ｂの上面に前側シリンダヘッド１３２Ａ、後側シリンダヘッド１３２Ｂが各々結合され、さらに各シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂの上面にはヘッドカバー１３３Ａ，１３３Ｂが各々装着されて前バンク１１０Ａ及び後バンク１１０Ｂが構成される。

各シリンダブロック１３１Ａ，１３１Ｂには、シリンダボア１３５が各々形成され、各シリンダボア１３５にはそれぞれピストン１３６が摺動自在に挿入され、各ピストン１３６は、コンロッド１３７を介してクランクシャフト１０５に連結される。
各シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂの下面には、ピストン１３６上方に形成される燃焼室の天面を構成する燃焼凹部１４１が形成され、各燃焼凹部１４１には、点火プラグ１４２がその先端を臨ませて配置される。この点火プラグ１４２は、シリンダ軸線Ｃと略同軸に設けられる。

エンジン１７は、各燃焼凹部１４１に設けられたインジェクタ１４３から燃焼室に直接燃料を噴射する筒内噴射式エンジンである。各インジェクタ１４３は、各シリンダヘッド１３２Ａ，１３２ＢのＶバンク内側側面から挿入され、その先端を各燃焼凹部１４１に臨ませて配置される。インジェクタ１４３は、シリンダ軸線Ｃに対して寝かせた状態で取り付けられる。
シリンダヘッド１３２Ａの上部には、燃料ポンプ１４４が設けられ、燃料ポンプ１４４から燃料配管１４４Ａを介して各インジェクタ１４３に燃料が供給される。

各シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂには、一対の開口部１４５Ａにて各燃焼凹部１４１に連通する吸気ポート１４５と、一対の開口部１４６Ａにて各燃焼凹部１４１に連通する排気ポート１４６とが形成されている。吸気ポート１４５は、シリンダ軸線Ｃとインジェクタ１４３との間に配置される。
各吸気ポート１４５は、図２及び図３に示すように、シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂと一体に設けた下部吸気ポート１４５Ｂと、シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂと別体に設けた上部吸気ポート１４５Ｃとを備えている。上部吸気ポート１４５Ｃは、下部吸気ポート１４５Ｂに対し、よりヘッドカバー１３３Ａ，１３３Ｂに接近する方向に角度を変えて取り付けられている。

各吸気ポート１４５は吸気チャンバ４３で合流しており、この吸気チャンバ４３はスロットルボディ４２に連結される。スロットルボディ４２には、スロットルバルブの断面積をアクチュエータの駆動により変化させるＴＢＷ（スロットル・バイ・ワイヤ）が採用されている。シリンダヘッド１３２Ａの排気ポート１４６は、排気管１８Ａ（図１参照）に連結されており、シリンダヘッド１３２Ｂの排気ポート１４６は、排気管１８Ｂ（図１参照）に連結されている。

シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂには、吸気ポート１４５の開口部１４５Ａを開閉する一対の吸気弁１４７（機関弁）と、排気ポート１４６の開口部１４６Ａを開閉する一対の排気弁１４８（機関弁）とが配置される。吸気弁１４７及び排気弁１４８は、弁ばね１４９，１４９で各ポートを閉じる方向に各々付勢されている。各弁体１４７，１４８は、開閉のタイミングやリフト量等のバルブ作動特性を変更可能な動弁装置５０によって駆動される。動弁装置５０は、シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂに回転可能に支持され、エンジン１７の回転に同期して回転する吸気側と排気側のカムシャフト１５１，１５２（カム軸）を備える。

カムシャフト１５１には、吸気カム１５３（駆動カム）が一体に形成されている。吸気カム１５３は、円形のカム面を形成するベース円部１５３Ａ（カム面）と、ベース円部１５３Ａから外周側に突出して山形のカム面を形成するカム山部１５３Ｂ（カム面）とを備えている。また、カムシャフト１５２には、排気カム１５４（駆動カム）が一体に形成されている。排気カム１５４は、円形のカム面を形成するベース円部１５４Ａと、ベース円部１５４Ａから外周側に突出して山形のカム面を形成するカム山部１５４Ｂとを備えている。

図２に示すように、シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂの幅方向の一端側には、中間軸１５８が回転可能に支持され、この中間軸１５８に中間スプロケット１５９，１６０が固定される。カムシャフト１５１の一端側には被動スプロケット１６１が固定され、カムシャフト１５２の一端側には被動スプロケット１６２が固定され、クランクシャフト１０５の両端側には駆動スプロケット１６３が固定される。これらスプロケット１５９，１６３間には第１カムチェーン１６４が巻回され、スプロケット１６０〜１６２間には第２カムチェーン１６５が巻回される。これらスプロケット１５９〜１６３及びカムチェーン１６４，１６５は、各バンク１１０Ａ、１１０Ｂの一端側に形成されたカムチェーン室１６６に収容される。

駆動スプロケット１６３から被動スプロケット１６１，１６２への減速比は２に設定され、クランクシャフト１０５が回転すると、クランクシャフト１０５と一体に駆動スプロケット１６３が回転し、カムチェーン１６４，１６５を介して被動スプロケット１６１，１６２がクランクシャフト１０５の半分の回転速度で回転して、被動スプロケット１６１，１６２と一体に回転するカムシャフト１５１，１５２のカムプロフィールに従って吸気弁１４７及び排気弁１４８が吸気ポート１４５及び排気ポート１４６を各々開閉させる。

クランクシャフト１０５の左端部には図示しない発電機が設けられ、クランクシャフト１０５の右端部には、上記右側の駆動スプロケット１６３の内側（車体左側）に駆動歯車（以下、クランク側駆動歯車という）１７５が固定される。このクランク側駆動歯車１７５は、中間シャフト１２１に設けられた被動歯車（以下、中間側被動歯車という）１７７と噛み合い、クランクシャフト１０５の回転を等速で中間シャフト１２１に伝達し、クランクシャフト１０５と同速かつ逆向きで中間シャフト１２１を回転させる。

中間シャフト１２１は、クランクシャフト１０５の後側下方かつメインシャフト１２３の前側下方に回転可能に支持されている。
この中間シャフト１２１の右端部には、オイルポンプ用駆動スプロケット１８１と、上記中間側被動歯車１７７と、この被動歯車１７７より小径の駆動歯車（以下、中間側駆動歯車という）１８２とが順に取り付けられている。
オイルポンプ用駆動スプロケット１８１は、中間シャフト１２１の後側であって、メインシャフト１２３下方に配置されたオイルポンプ１８４の駆動軸１８５に固定された被動スプロケット１８６に伝動チェーン１８７を介して該中間シャフト１２１の回転力を伝達し、オイルポンプ１８４を駆動させる。

また、中間側駆動歯車１８２は、メインシャフト１２３に相対回転自在に設けられた被動歯車（以下、メイン側被動歯車という）１９１に噛み合い、中間シャフト１２１の回転を減速してクラッチ機構（不図示）を介してメインシャフト１２３に伝達する。すなわち、中間側駆動歯車１８２及びメイン側被動歯車１９１の減速比によって、クランクシャフト１０５からメインシャフト１２３までの減速比、つまり、エンジン１７の１次減速比が設定される。

メインシャフト１２３は、クランクシャフト１０５の後側上方に回転可能に支持され、メインシャフト１２３の略後方には、カウンタシャフト１２５が回転可能に支持される。メインシャフト１２３とカウンタシャフト１２５には、図示しない変速歯車群が跨って配置され、これらによって変速装置が構成される。
カウンタシャフト１２５の左端部は、車体の前後方向に延びるドライブシャフト（不図示）に連結される。これによって、カウンタシャフト１２５の回転がドライブシャフトに伝達される。

図４は、動弁装置５０を示す一部破断側面図であり、図５は、前バンク１１０Ａの動弁装置５０を後部側から見た縦断面図である。図６は、動弁装置５０を示す斜視図である。
動弁装置５０は、図３に示すように、シリンダ軸線Ｃを中心として吸気側と排気側とに独立して対称に設けられている。前バンク１１０Ａ及び後バンク１１０Ｂの動弁装置５０は略同一構造であるため、本実施の形態では、前バンク１１０Ａの吸気側の動弁装置５０について説明する。

動弁装置５０は、図４〜図６に示すように、カムシャフト１５１（排気側ではカムシャフト１５２）と、カムシャフト１５１と一体回転する吸気カム１５３（排気側では排気カム１５４）と、吸気弁１４７（排気側では排気弁１４８）を開閉するロッカアーム５１と、カムシャフト１５１に相対回転可能に支持され、ロッカアーム５１を介して吸気弁１４７を開閉する動弁カム５２と、カムシャフト１５１の周りを揺動自在なホルダ５３（ホルダ部材）と、ホルダ５３に揺動可能に支持され、吸気カム１５３の弁駆動力を動弁カム５２に伝達し、動弁カム５２を揺動させるリンク機構５６と、ホルダ５３を揺動する駆動機構６０とを備えている。また、リンク機構５６は、ホルダ５３に連結されるサブロッカアーム５４と、サブロッカアーム５４と動弁カム５２とを揺動可能に連結するコネクトリンク５５とを備えている。

ロッカアーム５１は幅広に形成されており、１つのロッカアーム５１によって一対の吸気弁１４７を開閉する。ロッカアーム５１は、一端部において、シリンダヘッド１３２Ａに固定されるロッカアームピボット５１Ａに揺動可能に支持される。ロッカアーム５１の他端部には、各吸気弁１４７の上端部に当接する一対の調整ねじ５１Ｂが設けられ、中央部には、動弁カム５２に接触するローラ５１Ｃが回転可能に支持されている。

図５及び図６に示すように、カムシャフト１５１は、一端側に被動スプロケット１６１（図２参照）が固定されるスプロケット固定部１５１Ａを有し、スプロケット固定部１５１Ａの側から順に、カムシャフト１５１の外周に突出し断面円形形状を有する位置決め部１５１Ｂ、吸気カム１５３、動弁カム５２を揺動可能に支持する揺動カム支持部１５１Ｃ、及び、揺動カム支持部１５１Ｃよりも小径に形成されたカラー嵌合部１５１Ｄが設けられている。カラー嵌合部１５１Ｄには、カムシャフト１５１のベアリングとして機能するカムシャフトカラー１５５が嵌合され、カムシャフトカラー１５５はカムシャフト１５１の他端側に締めこまれた固定ボルト１５６によって動弁カム５２の側に押し付けられている。

カムシャフト１５１は、その両端がそれぞれカムシャフト支持部２０１，２０２によって回転自在に支持されている。詳細には、カムシャフト支持部２０１，２０２は、シリンダヘッド１３２Ａの上部に形成されたヘッド側支持部２０１Ａ，２０２Ａに、断面半円状の支持部を有するキャップ２０１Ｂ，２０２Ｂをそれぞれ固定して構成されている。位置決め部１５１Ｂの側に設けられたカムシャフト支持部２０１には、位置決め部１５１Ｂの形状に合わせて形成された溝２０１Ｃが形成され、位置決め部１５１Ｂの位置が溝２０１Ｃに規制されることによって、カムシャフト１５１は軸方向に位置決めされている。
また、カムシャフト支持部２０１，２０２における吸気カム１５３の側の面には、ホルダ５３を支持するホルダ支持部２０１Ｄ，２０２Ｄがそれぞれ設けられている。

動弁カム５２は、カムシャフト１５１の中間部に設けられた揺動カム支持部１５１Ｃに配置される。動弁カム５２には、図４に示すように、吸気弁１４７を閉弁状態に維持するベース円部５２Ａと、吸気弁１４７を押し下げて開弁させるカム山部５２Ｂとが形成され、カム山部５２Ｂには貫通孔５２Ｃが形成されている。貫通孔５２Ｃには、カム山部５２Ｂがロッカアーム５１のローラ５１Ｃから離れる方向、すなわち、吸気弁１４７を閉弁する方向に動弁カム５２を付勢する動弁カムリターンスプリング５７（図５参照）の一端が取り付けられる。動弁カムリターンスプリング５７は、図５に示すように、カムシャフト１５１に巻き掛けられており、その他端はホルダ５３に取り付けられる。

ホルダ５３は、吸気カム１５３及び動弁カム５２を挟んでカムシャフト１５１の軸方向に所定の間隔を空けて配置される第１，第２プレート５３Ａ，５３Ｂ（ホルダープレート）と、第１，第２プレート５３Ａ，５３Ｂをカムシャフト１５１の軸方向に連結する連結部材５９とを備えている。第１プレート５３Ａはカムシャフト１５１の被動スプロケット１６１が固定される一端側に配置され、第２プレート５３Ｂはカムシャフト１５１の他端側に配置される。
また、連結部材５９は、カムシャフト１５１と平行な軸部５９Ａを有し、軸部５９Ａの第１プレート５３Ａ側の端には、サブロッカアーム５４の一端が連結されるサブロッカアーム支持部５９Ｂ（支持軸）が形成されている。連結部材５９は、第１，第２プレート５３Ａ，５３Ｂの外面側から軸部５９Ａの両端に挿入される一対のボルト５３Ｄによって第１，第２プレート５３Ａ，５３Ｂに固定される。また、連結部材５９は、図４に示すように、軸部５９Ａに平行な軸部５９Ｃを備えており、第１，第２プレート５３Ａ，５３Ｂの外面側からこの軸部５９Ｃの両端に挿入される一対のボルト５３Ｅ（図６参照）によっても第１，第２プレート５３Ａ，５３Ｂに固定される。

また、第１，第２プレート５３Ａ，５３Ｂは、図５に示すように、カムシャフト１５１が貫通するシャフト孔１５７Ａ，１５８Ａをそれぞれ有し、これらシャフト孔１５７Ａ，１５８Ａの周縁部は、ホルダ支持部２０１Ｄ，２０２Ｄに向けて突出した円環状の凸部１５７Ｂ，１５８Ｂとなっている。ホルダ５３は、凸部１５７Ｂ，１５８Ｂがホルダ支持部２０１Ｄ，２０２Ｄに嵌合されることで支持され、カムシャフト１５１を中心に揺動可能となっている。

サブロッカアーム５４は、第１，第２プレート５３Ａ，５３Ｂ間に吸気カム１５３及び動弁カム５２と共に配置されており、一端部において連結部材５９のサブロッカアーム支持部５９Ｂに回転可能に支持され、サブロッカアーム支持部５９Ｂを中心として揺動するようになっている。サブロッカアーム５４の中央部には、吸気カム１５３に接触してカム面を押圧するローラ５４Ａ（押圧部）が回転可能に支持されている。サブロッカアーム５４の他端部には、コネクトリンク５５を揺動可能に支持するピン５５Ａを介してコネクトリンク５５の一端が連結され、コネクトリンク５５の他端には、動弁カム５２を揺動可能に支持するピン５５Ｂを介して動弁カム５２が連結される。
また、サブロッカアーム５４は、連結部材５９に収容されたサブロッカアームリターンスプリング５８（以下、リターンスプリングという）により付勢されており、サブロッカアーム５４のローラ５４Ａが常に吸気カム１５３に押し付けられている。ここで、リターンスプリング５８はコイルスプリングである。

つぎに、動作を説明する。
このように構成された動弁装置５０において、図４を参照し、カムシャフト１５１が回転されると、カムシャフト１５１と一体に回転する吸気カム１５３のカム山部１５３Ｂにより、サブロッカアーム５４がローラ５４Ａを介して押し上げられて軸部５９Ａを中心として揺動し、これに伴い、コネクトリンク５５を介して動弁カム５２がカムシャフト１５１を中心として図４中の時計回りに回転する。そして、動弁カム５２の回転によりカム山部５２Ｂがローラ５１Ｃを介してロッカアーム５１と共に吸気弁１４７を押し下げ、吸気弁１４７が開弁される。また、カムシャフト１５１がさらに回転されて吸気カム１５３のベース円部１５３Ａがローラ５４Ａに当接する状態では、サブロッカアーム５４がリターンスプリング５８により押し下げられると共に、動弁カム５２が動弁カムリターンスプリング５７より図４中の反時計回りに回転させられてベース円部５２Ａがローラ５１Ｃに当接する。これにより、吸気弁１４７は弁ばね１４９（図２参照）により押し上げられて閉弁される。

この動弁装置５０では、図４に示すように、ホルダ５３に連結リンク部材６３を接続している。この連結リンク部材６３を矢印Ａ方向に移動すると、ホルダ５３が吸気側カムシャフト１５１の軸心を中心に時計回り方向に揺動し、サブロッカアーム支持部５９Ｂが図中下に変位し、矢印Ｂ方向に移動すると、ホルダ５３が吸気側カムシャフト１５１の軸心を中心に反時計回り方向に揺動し、サブロッカアーム支持部５９Ｂが図中上に変位する。
これによって、動弁装置５０は、吸気弁１４７及び排気弁１４８の開閉の作動特性を変更可能に構成されている。
連結リンク部材６３は、図７に示すように、駆動機構６０に連結されている。
図７は、駆動機構６０を側面側から見た縦断面図であり、図８は、駆動機構６０を前部側から見た縦断面図である。
駆動機構６０は、図７に示すように、連結リンク部材６３を介してホルダ５３に連結されている。駆動機構６０は、吸気側カムシャフト１５１と排気側カムシャフト１５２とに跨って配置されたボールねじ６１と、吸気側・排気側のそれぞれに設けられ、ボールねじ６１上を軸方向に移動可能な２つのナット６２とを備え、ナット６２及びホルダ５３間に連結リンク部材６３が設けられている。
ボールねじ６１の端部にはギヤ６４が固着され、ギヤ６４には図示を省略した電動アクチュエータがギヤ輪列で連結されている。

ボールねじ６１は、カムシャフト１５１，１５２と直交し、これらカムシャフト１５１，１５２の他端側、すなわち被動スプロケット１６１，１６２が固定される側と反対側に配置されている。このように、ボールねじ６１は、エンジン１７の上下方向に延出するのではなく、吸気側カムシャフト１５１と排気側カムシャフト１５２とに跨って配置されるので、エンジン１７の高さを低く抑えることが可能になる。ボールねじ６１は、図７に示すように、シリンダヘッド１３２Ａの上部に設けられたボールねじ支持部２０３によって両端をそれぞれ支持され、回転自在となっている。
図７に示すように、ボールねじ６１の外周面には、吸気側と排気側にそれぞれ螺旋状のねじ山６１Ａ，６１Ｂと、螺旋状の軸ねじ溝６１Ｃ，６１Ｄとが形成されている。これらねじ山６１Ａ，６１Ｂ及び軸ねじ溝６１Ｃ，６１Ｄは、巻き方向が吸気側と排気側で異なる方向に設定されている。

ナット６２は、ボールねじ６１が貫通する貫通孔６２Ａを有し、貫通孔６２Ａの内周面には、ねじ山６１Ａ，６１Ｂに対応する螺旋状のナットねじ山６２Ｂと、軸ねじ溝６１Ｃ，Ｄに対応する螺旋状のナットねじ溝６２Ｃが形成されている。このナットねじ溝６２Ｃと軸ねじ溝６１Ｃ，６１Ｄとの間に、転動可能な複数のボール６５が配置される。ナット６２は、ボールねじ６１が回転されることにより、ボール６５を介してボールねじ６１上を移動する。

連結リンク部材６３は、図７及び図８に示すように、ナット６２に一端部が固定されるナット側リンク６３Ａと、ナット側リンク６３Ａの他端部と第２プレート５３Ｂとを連結するホルダ側リンク６３Ｂとを備えている。
ナット側リンク６３Ａの一端部は、ナット６２を両側方から挟み込み、ボルト６６によってナット６２に固定されている。ナット側リンク６３Ａの他端部は、ピン６７によってホルダ側リンク６３Ｂの一端部に揺動可能に支持されている。ホルダ側リンク６３Ｂの他端部は、偏心ピン６８によって第２プレート５３Ｂに揺動可能に支持されている。偏心ピン６８は、六角ボルト６８Ａと、六角ボルト６８Ａの頭部に偏心して一体形成された偏心軸６８Ｂとを備えて構成されている。六角ボルト６８Ａは、スプリングワッシャ６８Ｃ及び六角ナット６８Ｄによって第２プレート５３Ｂに固定され、偏心軸６８Ｂは、ナット側リンク６３Ａに回転自在に支持される。

図７において、ホルダ５３が矢印Ｐ、Ｑの方向に揺動すると、図４に示すリンク機構５６のサブロッカアーム支持部５９Ｂの位置が変化させられる。サブロッカアーム支持部５９Ｂの位置が変化されることにより、動弁カム５２は、カムシャフト１５１を中心に揺動し、カムシャフト１５１に対して周方向に位置が変位されて、吸気カム１５３に対する周方向の位相、ここでは、角度位置又は周方向位置が変更される。このように、吸気カム１５３に対する動弁カム５２の周方向の位置を変化させることで、動弁カム５２のカム山部５２Ｂがローラ５１Ｃに当接する期間及び押し下げる量を変更できるため、吸気弁１４７の開弁期間及びリフト量を変更することができる。
例えば、ボールねじ６１が回転してナット６２がボールねじ６１の中央側に移動させられ、連結リンク部材６３によってホルダ５３が図４中の時計回り方向にさらに揺動されると、動弁カム５２はリンク機構５６によって時計回り方向に回転され、この状態でカムシャフト１５１が回転されると、カム山部５２Ｂがローラ５１Ｃを押し下げる期間及び押し下げ量が大きくなり、吸気弁１４７の開弁期間及びリフト量が大きくなる。

図９は、前バンク１１０Ａの動弁装置５０を後部側から見た要部正面図である。図１０は、ホルダ５３の近傍を上方から見た平面図である。
図９及び図１０に示すように、ホルダ５３の連結部材５９は、第１，第２プレート５３Ａ，５３Ｂの上部間を連結している。連結部材５９は、軸部５９Ａと、軸部５９Ａより上方に位置する軸部５９Ｃとを繋いで結合する結合部７３を有している。結合部７３は、第１プレート５３Ａと第２プレート５３Ｂとの間隔において中間部に位置している。

図４、図６及び図９に示すように、連結部材５９は、カムシャフト１５１の上方に設けられ、連結部材５９の結合部７３には、車両の上下方向に結合部７３を貫通するスプリング収容部７４（貫通孔）が設けられている。スプリング収容部７４はカムシャフト１５１の上方に位置する円形状の貫通孔であり、その内部にはリターンスプリング５８が収容されている。
スプリング収容部７４の上部には、スプリング収容部７４の内周部を一周するように窪ませて形成されたサークリップ係合溝７４Ａが形成されている。このサークリップ係合溝７４Ａには、リターンスプリング５８の上端を受けるサークリップ７８が係合される。サークリップ７８とリターンスプリング５８の上端との間には、ワッシャ６９が介装されている。

サブロッカアーム５４は、サブロッカアーム支持部５９Ｂに連結されてカムシャフト１５１に直交するように延びるホルダ連結部５４Ｂと、ホルダ連結部５４Ｂからカムシャフト１５１の外径に沿うように下方に湾曲する偏心部５４Ｃと、コネクトリンク５５を介して動弁カム５２に連結されるリンク部５４Ｄとを有している。
ホルダ連結部５４Ｂは、第１プレート５３Ａと結合部７３との間に設けられ、吸気カム１５３のカム面の直上に位置している。上記カム面に当接するローラ５４Ａはホルダ連結部５４Ｂに設けられている。

偏心部５４Ｃは、第１プレート５３Ａの側から第２プレート５３Ｂの側に吸気カム１５３を避けるようにカムシャフト１５１の軸方向に偏心し、この偏心部５４Ｃの側面には、カムシャフト１５１の軸方向に張り出た板状の段部７６が形成されている。図４及び図６に示すように、段部７６はサブロッカアーム５４の下縁部に沿って湾曲して設けられている。また、段部７６は、図１０に示すように、その幅が偏心部５４Ｃの幅よりも小さく形成され、サブロッカアーム５４の最大幅寸法に影響しておらず、コンパクトに形成されている。
リンク部５４Ｄは偏心部５４Ｃの端に連続して設けられ、動弁カム５２に連結されている。このように、サブロッカアーム５４は偏心部５４Ｃが偏心することで、カムシャフト１５１上の軸方向に異なる位置に設けられた吸気カム１５３と動弁カム５２とを連結している。

リターンスプリング５８は、連結部材５９のスプリング収容部７４に挿通保持され、リターンスプリング５８の軸線が車両の上下方向を向くように収容されている。スプリング収容部７４は、その下端がサブロッカアーム５４の上面よりも下方まで延びており、リターンスプリング５８のガイド長が長く確保されている。
段部７６は、平面視において結合部７３及びスプリング収容部７４に重なって形成されおり、スプリング収容部７４の下方に位置する段部７６は、リターンスプリング５８の下端を受けるスプリング受け部７５として機能している。

リターンスプリング５８の下端には、リターンスプリング５８の内径に嵌合するばね座金７７が設けられており、スプリング受け部７５は、ばね座金７７を介してリターンスプリング５８を受けている。図４に示すように、吸気カム１５３のベース円部１５３Ａがローラ５４Ａに当接した状態では、ばね座金７７は、その円形の当接部における軸部５９Ａの側の略半分の部分がスプリング受け部７５の平行部７５Ａに当接している。そして、図４において吸気カム１５３が回転し、カム山部１５３Ｂがローラ５４Ａに当接してサブロッカアーム５４が上方に揺動した場合、スプリング受け部７５の曲面部７５Ｂがサブロッカアーム支持部５９Ｂを中心に上方へ揺動し、ばね座金７７の当接部との接触位置を変えながらリターンスプリング５８を圧縮する。このように、サブロッカアーム５４がサブロッカアーム支持部５９Ｂを中心に揺動する場合において、曲面部７５Ｂがばね座金７７を押し上げるため、リターンスプリング５８を屈曲させずに略垂直に撓ませることができ、リターンスプリング５８を安定して伸縮させることができる。

また、図４に示すように、側面視においてリターンスプリング５８は、その軸線がカムシャフト１５１の中心に重なって、カムシャフト１５１の上方からカムシャフト１５１に直交して設けられており、車両の前後方向にコンパクトに配置されている。さらに、リターンスプリング５８は、その軸線がローラ５４Ａの中心に重なるとともに、図１０に示すように、平面視においてローラ５４Ａに隣接して設けられるため、ローラ５４Ａの近傍を介してローラ５４Ａを押圧することができ、ローラ５４Ａを効果的に吸気カム１５３に押圧させることができる。

また、スプリング収容部７４がサブロッカアーム５４を避けるようにホルダ連結部５４Ｂに隣接して設けられ、サブロッカアーム５４の下縁に形成されたスプリング受け部７５とホルダ５３の上部のサークリップ７８とでリターンスプリング５８を保持するため、スプリング収容部７４の全長を確保できる。これにより、リターンスプリング５８の全長を長くできるため、設計の自由度を向上できる。
さらに、スプリング受け部７５は、軸方向に偏心するサブロッカアーム５４の形状を利用して設けられており、スプリング受け部７５を設けるためにサブロッカアーム５４の幅方向の大きさを大きくする必要がなく、動弁装置５０をコンパクトな構成とすることができる。

そして、リターンスプリング５８を組み込む際には、ばね座金７７が取り付けられたリターンスプリング５８をスプリング収容部７４の上方からスプリング収容部７４に挿入し、その後、ワッシャ６９を上端に配置し、サークリップ７８をサークリップ係合溝７４Ａに係合させれば良い。このように、リターンスプリング５８は連結部材５９の上方から組み付けできるため、ホルダ５３にリンク機構５６及び動弁カム５２等を組み付けた後に、リターンスプリング５８を組み付けでき、ホルダ５３、リンク機構５６及び動弁カム５２を組み付けする際にリターンスプリング５８のばね力に反して作業をしなくて良い。このため、動弁装置５０の組立て性を向上できる。

以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によれば、サブロッカアーム５４をカムシャフト１５１の軸方向に偏心させて設けた段部７６にサブロッカアームのリターンスプリング５４のスプリング受け部７５を設け、スプリング受け部７５とスプリング受け部７５の上方に位置するホルダ５３との間でリターンスプリング５８を車両の上下方向に支持したため、リターンスプリング５８が車両の前後方向を占める長さを小さくできる。これにより、リターンスプリング５８を車両の前後方向にコンパクトに配置でき、シリンダヘッド１３２Ａの前後長を短くすることができる。

また、リターンスプリング５８が上下方向に貫通するスプリング収容部７４に収容されるため、リターンスプリング５８を車両の上下方向に配置して、リターンスプリング５８を前後方向にコンパクトに配置でき、シリンダヘッド１３２Ａの前後長を短くすることができる。また、ホルダ５３の上下方向に貫通するスプリング収容部７４にリターンスプリング５８を設けてホルダ５３の内部にリターンスプリング５８を収容したため、リターンスプリング５８をコンパクトに配置できる。さらに、スプリング収容部７４にリターンスプリング５８を挿通保持させるため、動弁装置５０の各パーツを組み立てた後にリターンスプリング５８を挿通させて組み付けることができ、組立て性が良い。

また、左右一対の第１，第２プレート５３Ａ，５３Ｂの上部間を連結する連結部材５９の結合部７３にスプリング収容部７４を設け、スプリング収容部７４がホルダ５３の上部に位置するため、上方からリターンスプリング５８を簡単に挿通でき、組立て性が良い。

なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されない。
上記実施の形態においては、スプリング収容部７４は上下方向に結合部７３を貫通する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、スプリング収容部７４を貫通孔とせず、結合部７３の下面から上方へ向かって延在する袋状の止まり穴として、上部の閉じた部分でリターンスプリング５８の上端を受けても良い。
また、上記実施の形態では、エンジン１７は、ＤＯＨＣ型のエンジンであるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの気筒に設けられるカムシャフト１５１、吸気弁１４７及び排気弁１４８の数は特に限定ざれず、例えば、エンジンはＳＯＨＣ型のエンジンであっても良い。その他の自動二輪車１０の細部構成についても任意に変更可能であることは勿論である。

本発明の実施形態に係るクルーザタイプの自動二輪車の側面図である。 エンジンの内部構造を側方から見た図である。 図２の前バンクの内部構造を拡大して示す図である。 動弁装置を示す一部破断側面図である。 前バンクの動弁装置を後部側から見た縦断面図である。 動弁装置を示す斜視図である。 駆動機構を側面側から見た縦断面図である。 駆動機構を前部側から見た縦断面図である。 前バンクの動弁装置を後部側から見た要部正面図である。 ホルダの近傍を上方から見た平面図である。

１０ 自動二輪車
１７ エンジン（内燃機関）
５０ 動弁装置
５２ 動弁カム
５３ ホルダ（ホルダ部材）
５３Ａ 第１プレート（ホルダープレート）
５３Ｂ 第２プレート（ホルダープレート）
５４ サブロッカアーム
５４Ｄ リンク部
５６ リンク機構
５７ 動弁カムリターンスプリング
５８ リターンスプリング
５９ 連結部材
５９Ｂ サブロッカアーム支持部（支持軸）
６０ 駆動機構
７４ スプリング収容部（貫通孔）
７５ スプリング受け部
７６ 段部
１３２Ａ、１３２Ｂ シリンダヘッド
１４７ 吸気弁（機関弁）
１４８ 排気弁（機関弁）
１５１、１５２ カムシャフト（カム軸）
１５３ 吸気カム（駆動カム）
１５３Ａ ベース円部（カム面）
１５３Ｂ カム山部（カム面）
１５４ 排気カム（駆動カム）

Claims (3)

1. 内燃機関の回転に同期して回転するカム軸と、前記カム軸と一体回転する駆動カムと、前記カム軸と相対回転し、機関弁を開閉させる動弁カムと、前記駆動カムの弁駆動力を前記動弁カムに伝達するリンク機構と、前記リンク機構の支持軸を支持し前記カム軸の周りを揺動可能なホルダ部材と、前記ホルダ部材を揺動し前記リンク機構の支点位置を変化させる駆動機構とを備え、前記リンク機構の支持軸の揺動位置で、前記機関弁が開閉するバルブ作動特性を変更可能にする内燃機関の動弁装置において、前記リンク機構が前記支持軸を支点に揺動するサブロッカアームを備え、前記サブロッカアームが、前記駆動カムのカム面を押圧する押圧部と、前記カム軸の軸方向に偏心させて設けた段部と、前記動弁カムに連結するリンク部とを備え、前記段部にスプリング受け部を備え、前記スプリング受け部と前記ホルダ部材との間に前記サブロッカアームのリターンスプリングを介装したことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. 前記ホルダ部材に上下に貫通し前記リターンスプリングを挿通保持させる貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
3. 前記ホルダ部材が左右一対のホルダープレートと前記ホルダープレートの各上部間を連結する連結部材とを備え、前記連結部材に前記貫通孔を設けたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の動弁装置。

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