JP2010229946A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の高さを低く抑えた内燃機関の動弁装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の動弁装置において、駆動機構６０は、吸気側カム軸１５１と排気側カム軸１５２とに跨って配置され、吸気側と排気側で異なる方向のねじ部６１Ａ〜６１Ｄを設けたボールねじ６１と、吸気側・排気側のそれぞれに設けられ、ボールねじ６１上を移動可能なスライダ６２と、スライダ６２及びホルダ部材５３間に設けられた連結リンク部材６３とを備える構成とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、機関弁のバルブ作動特性を変更可能な内燃機関の動弁装置に関する。

内燃機関の動弁装置として、内燃機関の回転に同期して回転するカム軸と、カム軸と一体回転する駆動カムと、カム軸と相対回転し、機関弁を開閉させる動弁カムと、駆動カムの弁駆動力を動弁カムに伝達するリンク機構と、リンク機構の支点を支持しカム軸の周りを揺動可能なホルダ部材と、ホルダ部材を揺動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、リンク機構の支点の揺動位置で、機関弁が開閉するバルブ作動特性を変更可能にしたものがある。この駆動機構は、ホルダ部材を揺動させるスライダと、内燃機関の上下方向に延出し、スライダを移動させる送りねじ軸とを備え、スライダが送りねじ軸上を移動することで、ホルダ部材を揺動させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２０７２５４号公報

しかしながら、上記従来の構成では、スライダを移動させる送りねじ軸が内燃機関の上下方向に延出していたため、内燃機関の高さが高くなり、自動二輪車のような小型車両に搭載するのは困難であった。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、内燃機関の高さを低く抑えた内燃機関の動弁装置を提供することにある。

上記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点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させて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点の揺動位置で、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、前記駆動機構は、吸気側カム軸と排気側カム軸とに跨って配置され、吸気側と排気側で異なる方向のねじ部を設けたボールねじと、吸気側・排気側のそれぞれに設けられ、前記ボールねじ上を移動可能なスライダと、前記スライダ及び前記ホルダ部材間に設けられた連結リンク部材とを備えることを特徴とする。
上記構成によれば、スライダを移動させるボールねじが吸気側カム軸と排気側カム軸とに跨って配置されるため、ボールねじが内燃機関の上下方向に延出する場合に比べ、内燃機関の高さを低く抑えることができる。また、ボールねじに吸気側と排気側で異なる方向のねじ部を設け、ボールねじの吸気側・排気側のそれぞれにボールねじ上を移動可能なスライダを設けたため、例えば、動弁装置をＤＯＨＣ方式にした際に吸排気カム軸間の距離が長くなっても、スライダとホルダ部材とを連結する連結リンク部材の長さを短く抑えることができる。

上記の内燃機関の動弁装置において、前記ボールねじのねじ部は前記吸気側駆動カムと前記排気側駆動カムとに挟まれた位置に形成され、前記連結リンク部材は回動可能に連結された２つのリンク部材を備え、前記２つのリンク部材の連結部はスライダ側連結部及びホルダ側連結部よりシリンダ中心側に位置してもよい。
上記構成によれば、ボールねじのねじ部は吸気側駆動カムと排気側駆動カムとに挟まれた位置に形成されるため、スライダが吸気側駆動カムと排気側駆動カムとの間のボールねじを移動するので、シリンダヘッドの幅を短くできる。また、連結リンク部材は回動可能に連結された２つのリンク部材を備え、２つのリンク部材の連結部はスライダ側連結部及びホルダ側連結部よりシリンダ中心側に位置するため、ボールねじとホルダ部材とをより接近して配置することができ、シリンダヘッドの高さを低くできる。

上記の内燃機関の動弁装置において、前記連結リンク部材のピボットのうち一箇所を偏心ピンで連結してもよい。
上記構成によれば、偏心ピンにより各部品の製造誤差が吸収されるので、各部品の位置調整を容易にできる。

本発明によれば、駆動機構は、スライダを移動させるボールねじが吸気側カム軸と排気側カム軸とに跨って配置されるため、ボールねじが内燃機関の上下方向に延出する場合に比べ、内燃機関の高さを低く抑えることができる。また、ボールねじに吸気側と排気側で異なる方向のねじ部を設け、ボールねじの吸気側・排気側のそれぞれにボールねじ上を移動可能なスライダを設けたため、例えば、動弁装置をＤＯＨＣ方式にした際に吸排気カム軸間の距離が長くなっても、スライダとホルダ部材とを連結する連結リンク部材の長さを短く抑えることができ、その結果、ホルダ部材の回動範囲を狭めることなく、ホルダ部材を回動させることが可能になる。

また、ボールねじのねじ部は吸気側駆動カムと排気側駆動カムとに挟まれた位置に形成されるため、スライダが吸気側駆動カムと排気側駆動カムとの間のボールねじを移動するので、シリンダヘッドの幅を短くできる。また、連結リンク部材は回動可能に連結された２つのリンク部材を備え、２つのリンク部材の連結部はスライダ側連結部及びホルダ側連結部よりシリンダ中心側に位置するため、ボールねじとホルダ部材とをより接近して配置することができるので、シリンダヘッドの高さを低くできる。

また、連結リンク部材のピボットのうち一箇所を偏心ピンで連結したため、偏心ピンにより各部品の製造誤差が吸収されるので、各部品の位置調整を容易にできる。

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（シリンダ中心）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。
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及び図５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（支点）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、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（不図示）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、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に接触するローラ５４Ａ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（図４参照）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（図４参照）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、図４に示すように、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、サブロッカアーム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がサブロッカアーム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６に示すように、駆動機構６０に連結されている。

図６は、駆動機構６０を側面側から見た縦断面図であり、図７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６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（スライダ）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の排気側の一端部にはギヤ６４が固着され、ギヤ６４にはボールねじ６１を回転させるための電動アクチュエータ（不図示）がギヤ輪列で連結されている。

ボールねじ６１は、その軸線をヘッドカバー１３３Ａ（１３３Ｂ）の頂面と略平行にして設けられている。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（図２参照）が固定される側と反対側に配置されている。ボールねじ６１は、その両端がそれぞれボールねじ支持部２０３によって回転自在に支持されている。ボールねじ支持部２０３は、図５に示すように、カムシャフト支持部２０２の上部に形成されたカムシャフト側支持部２０３Ａに、断面半円状の支持部を有するキャップ２０３Ｂをそれぞれ固定して構成されている。
図６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、ねじ部を構成している。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。ねじ部６１Ａ〜６１Ｄは、吸気カム１５３（図３参照）（吸気側カムシャフト１５１）と排気カム１５４（図３参照）（排気側カムシャフト１５２）とに挟まれた位置に形成されている。

ボールねじ６１の吸気側の他端部には、ボールねじ６１の回転を検出するセンサ８０が設けられている。センサ８０は、ヘッドカバー１３３Ａ（１３３Ｂ）のＶバンク内側に位置する側壁部に固定されている。このように、センサ８０がＶバンク内側に配置されているので、エンジン１７の車体前後方向の長さを短くすることが可能になるとともに、センサ８０周囲を前バンク１１０Ａ及び後バンク１１０Ｂ（図２参照）によって囲うことが可能になる。
センサ８０は、ボールねじ６１の他端部に固定される回転軸８１と、この回転軸８１の下方に略平行に配置され、ボールねじ支持部２０３に固定される六角ねじからなる固定軸８２とを備えている。回転軸８１の外周面には駆動ギヤ８３が形成され、固定軸８２には、駆動ギヤ８３と噛み合う従動ギヤ８４が形成されている。したがって、ボールねじ６１が回転すると、ボールねじ６１と一体に回転する回転軸８１の回転が駆動ギヤ８３を介して従動ギヤ８４に伝達される。センサ８０は、従動ギヤ８４の回転量により、ボールねじ６１の回転量を検出する。

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６及び図７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（リンク部材）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（リンク部材）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（スライダ側連結部）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（連結部）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（ホルダ側連結部）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。ピン６７は、ボルト６６及び偏心ピン６８よりシリンダ軸線Ｃ側に位置している。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６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。

ボールねじ６１は、図６に示すように、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とに跨ってヘッドカバー１３３Ａ（１３３Ｂ）の頂面と略平行にして配置されるので、ボールねじが上下方向に延出する場合に比べ、エンジン１７の高さを低く抑えることができる。
また、ボールねじ６１に吸気側と排気側で異なる方向のねじ部６１Ａ〜６１Ｄを設け、ボールねじ６１の吸気側・排気側のそれぞれにボールねじ６１上を移動可能なナット６２を設けたので、ＤＯＨＣ方式の動弁装置５０において、吸排気カムシャフト１５１，１５２間の距離が長くなっても、吸排気カムシャフト１５１，１５２間の略中央にナットを設ける場合に比べ、ナット６２とホルダ５３とを連結する連結リンク部材６３の長さを短く抑えることができる。その結果、連結リンク部材６３が長くなることによって連結リンク部材６３の移動量に対するホルダ５３の回動範囲が小さくなることを回避することが可能になる。さらに、吸気側・排気側のナット６２を移動させるボールねじ６１を吸気側と排気側とで分割せずに共通の部品としたため、部品点数を削減できる。

ボールねじ６１のねじ部６１Ａ〜６１Ｄは、吸気カム１５３と排気カム１５４とに挟まれた位置に形成されるので、ナット６２が吸気カム１５３と排気カム１５４との間のボールねじ６１を移動することとなり、シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂの幅を短くできる。
連結リンク部材６３は、２つのナット側リンク６３Ａ及びホルダ側リンク６３Ｂを備え、ナット側リンク６３Ａとホルダ側リンク６３Ｂとを連結するピン６７は、ナット側リンク６３Ａとナット６２とを連結するボルト６６、及びホルダ側リンク６３Ｂとホルダ５３とを連結する偏心ピン６８よりシリンダ軸線Ｃ側に位置する。これにより、ボールねじ６１とホルダ５３とをより接近して配置することが可能になり、シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂの高さを低くすることが可能になる。

第２プレート５３Ｂ及びナット側リンク６３Ａには、各部品の製造誤差や組み付け誤差等が生じる場合があり、第２プレート５３Ｂとナット側リンク６３Ａとを連結するのが困難な場合がある。
本実施の形態では、第２プレート５３Ｂとナット側リンク６３Ａとを連結するナット側リンク６３Ａのピボットに偏心ピン６８が用いられているので、偏心ピン６８の第２プレート５３Ｂへの取り付け角度を変更することで、各部品の製造誤差が吸収され、各部品の位置調整が容易になる。その結果、第２プレート５３Ｂとナット側リンク６３Ａとを連結するのが容易になる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ナット６２を移動させるボールねじ６１が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ため、ボールねじがエンジンの上下方向に延出する場合に比べ、エンジン１７の高さを低く抑えることができる。また、ボールねじ６１に吸気側と排気側で異なる方向のねじ部６１Ａ〜６１Ｄを設け、ボールねじ６１の吸気側・排気側のそれぞれにボールねじ６１上を移動可能なナット６２を設けたため、ＤＯＨＣ方式の動弁装置５０において、吸排気カムシャフト１５１，１５２間の距離が長くなっても、吸排気カムシャフト１５１，１５２間の略中央にナットを設ける場合に比べ、ナット６２とホルダ５３とを連結する連結リンク部材６３の長さを短く抑えることができる。その結果、ホルダ５３の回動範囲を狭めることなく、ホルダ５３を回動させることが可能になる。

また、上記実施の形態によれば、ボールねじ６１のねじ部６１Ａ〜６１Ｄは、吸気カム１５３と排気カム１５４とに挟まれた位置に形成されるため、ナット６２が吸気カム１５３と排気カム１５４との間のボールねじ６１を移動するので、シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂの幅を短くできる。また、連結リンク部材６３は、回動可能に連結された２つのナット側リンク６３Ａ及びホルダ側リンク６３Ｂを備え、２つのナット側リンク６３Ａ及びホルダ側リンク６３Ｂを連結するピン６７は、ナット側リンク６３Ａとナット６２とを連結するボルト６６、及びホルダ側リンク６３Ｂとホルダ５３とを連結する偏心ピン６８よりシリンダ軸線Ｃ側に位置するため、ボールねじ６１とホルダ５３とをより接近して配置することができるので、シリンダヘッド１３２Ａ，１３２Ｂの高さを低くできる。

また、上記実施の形態によれば、連結リンク部材６３のピボットのうち一箇所を偏心ピン６８で連結したことで、偏心ピン６８により各部品の製造誤差が吸収されるので、各部品の位置調整を容易にできる。

但し、上記実施の形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、センサ８０を前後バンク１１０Ａ，１１０Ｂに設ける構成としたが、センサ８０を前後バンク１１０Ａ，１１０Ｂの一方に設けてもよい。
また、上記実施の形態では、ホルダ５３とナット側リンク６３Ａとを連結するナット側リンク６３Ａのピボットに偏心ピン６８を用いる構成としたが、これに限定されず、連結リンク部材６３の連結部、すなわち、ピン６７及びボルト６６に偏心ピン構造を採用してもよい。

本発明の実施の形態に係る動弁装置が搭載された自動二輪車を示す側面図である。 エンジンの内部構造を示す側面図である。 図２の前バンクの内部構造を拡大して示す側面図である。 動弁装置を示す側面図である。 前バンクの動弁装置を後部側から見た縦断面図である。 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。

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）
５４ サブロッカアーム
５５ コネクトリンク
５６ リンク機構
５９Ｂ サブロッカアーム支持部（支点）
６０ 駆動機構
６１ ボールねじ
６１Ａ，６１Ｂ ねじ山（ねじ部）
６１Ｃ，６１Ｄ 軸ねじ溝（ねじ部）
６２ ナット（スライダ）
６３ 連結リンク部材
６３Ａ ナット側リンク（リンク部材）
６３Ｂ ホルダ側リンク（リンク部材）
６６ ボルト（スライダ側連結部）
６７ ピン（連結部）
６８ 偏心ピン（ホルダ側連結部）
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）
１５４ 排気カム（駆動カム）
Ｃ シリンダ軸線（シリンダ中心）

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点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させて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点の揺動位置で、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、前記駆動機構は、吸気側カム軸と排気側カム軸とに跨って配置され、吸気側と排気側で異なる方向のねじ部を設けたボールねじと、吸気側・排気側のそれぞれに設けられ、前記ボールねじ上を移動可能なスライダと、前記スライダ及び前記ホルダ部材間に設けられた連結リンク部材とを備えることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. 前記ボールねじのねじ部は前記吸気側駆動カムと前記排気側駆動カムとに挟まれた位置に形成され、前記連結リンク部材は回動可能に連結された２つのリンク部材を備え、前記２つのリンク部材の連結部はスライダ側連結部及びホルダ側連結部よりシリンダ中心側に位置する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. 前記連結リンク部材のピボットのうち一箇所を偏心ピンで連結したことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の動弁装置。

Images