JP2017218953A - 内燃機関用のカム位相可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心式カム位相変更機構において、入力回転部材の、第２カム軸を支持する軸受からのオーバハング量を抑えて軸受の負荷軽減等を達成し、且つ第２動弁カムの位相変更の応答性を高める。
【解決手段】カム位相変更機構Ａは、入力回転部材３０の、軸受Ｂ２と反対側の外側面に隣接し且つ入力回転部材３０にピボット軸３２で支持した遠心ウエイト５０と、同ウエイトを縮径方向に付勢する戻しばね５１と、入力回転部材３０の内側面に隣接し第２カム軸２０に固定の従動フランジ２１と、従動フランジ２１の従動孔２１ｈと、遠心ウエイト５０に連結され且つ入力回転部材３０の貫通孔３１を通して従動孔２１ｈに摺合する駆動ピン２２とを備え、従動孔２１ｈは、駆動ピン２２の移動軌跡とは異なる形状を有して従動フランジ２１の略半径方向に延びる長孔で構成され、ピボット軸３２から遠心ウエイト５０の重心までの距離Ｌ２が駆動ピン２２までの距離Ｌ１よりも長い。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関用の動弁装置、特に内燃機関のクランク軸により回転駆動される入力回転部材（例えばカムスプロケット）と、第１動弁カム（例えば排気カム）を有して入力回転部材に一体的に連結される第１カム軸と、第１動弁カムに隣接する第２動弁カム（例えば吸気カム）を有して第１カム軸に同一の軸線上で相対回転可能に連結される第２カム軸と、入力回転部材及び第２動弁カムの間に位置して第２カム軸を機関本体に回転自在に支持させる軸受と、機関回転数の変化に応じて第２動弁カムの第１動弁カムに対する相対位相を変化させ得るように、入力回転部材及び第２カム軸の相互間を連結する遠心式カム位相変更機構とを備えたカム位相可変動弁装置に関する。

上記カム位相可変動弁装置は、例えば、下記の非特許文献１及び特許文献１にもそれぞれ示されるように従来公知である。

ＳＡＥ論文２０１４．１１．２４（ＴＶＳ Ｍｏｔｅｒ社） 特開２００６−１７０１１７号公報

非特許文献１に示される従来の遠心式カム位相変更機構は、入力回転部材に一体的に結合される駆動板と、この駆動板及び軸受間に配置されて第２カム軸に一体的に連結される従動板と、駆動板に半径方向に延びる駆動溝と、駆動溝とは異なる形状をなして半径方向に延びるように従動板に設けられる従動孔と、これら駆動溝及び従動孔に摺動可能に係合する駆動ピンと、駆動板及び従動板間に配設され且つ機関回転数の上昇に応じて拡径方向に移動して駆動ピンの駆動溝及び従動孔との係合位置を変える遠心ウエイトと、この遠心ウエイトを縮径方向に付勢する戻しばねとより構成され、駆動ピンが駆動溝及び従動孔との係合位置を変えることで、第２カム軸を第１カム軸に対し相対回転させて第２動弁カムの位相を変更できるようになっている。

ところが非特許文献１の動弁装置では、上記遠心式カム位相変更機構が入力回転部材と、第２カム軸を支持する軸受との間に介設されるため、必然的に入力回転部材の軸受からのオーバハング量が大きくなる。このことは、クランク軸から入力回転部材に駆動力が入力されるときの上記軸受の負荷を増大させるのみならず、入力回転部材等の振動を誘起する要因ともなる。

一方、特許文献１に記載の遠心カム位相変更機構は、第２カム軸を低速用位相及び高速用位相にそれぞれ保持する低速用ストッパピン及び高速用ストッパピンを、入力回転部材と第２カム軸間を係脱し得るように配設し、入力回転部材に軸支した遠心ウエイトの遠心力と遠心ウエイトを縮径位置に保持する戻しばねとの力関係に基づいて、両ストッパピンを第２カム軸に対し交互に抜差可能としている。そして、両ストッパピンが抜けているときに、機関弁（吸気弁又は排気弁）から第２カム軸が受ける弁駆動反力を利用して、第２カム軸を入力回転部材に対し相対回転させることで第２動弁カムの位相を変更できるようにしている。

このような特許文献１の遠心式カム位相変更機構は、遠心ウエイト等の主要部品が入力回転部材及び前記軸受間に介在しないので、入力回転部材の前記軸受からのオーバハング量を小さくすることが可能であるものの、第２動弁カムの位相を変更する際には、動弁カムの駆動反力トルクのみを利用する関係からトルク不足を生じることがあって変更応答性が良好ではない、といった欠点がある。また低速用ストッパピン及び高速用ストッパピンを異なるタイミングで抜き差しするために、揺動方向を異にする２種類の遠心ウエイトを必要とすることから、構造が複雑化し、コスト高となる等の欠点もある。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、入力回転部材の前記軸受からのオーバハング量の増加を極力抑えながら遠心式カム位相変更機構の設置を可能にして前記軸受の負荷軽減等を達成し、しかも第２動弁カムの位相変更の応答性が良好であると共に遠心ウエイトの軽量化に寄与し得る、構造簡単な内燃機関用のカム位相可変動弁装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関のクランク軸により回転駆動される入力回転部材と、第１動弁カムを有して前記入力回転部材に一体的に連結される第１カム軸と、前記第１動弁カムに隣接する第２動弁カムを有して前記第１カム軸に同一の軸線上で相対回転可能に連結される第２カム軸と、前記入力回転部材及び前記第２動弁カムの間に位置して該第２カム軸を機関本体に回転自在に支持させる軸受と、機関回転数の変化に応じて前記第２動弁カムの前記第１動弁カムに対する相対位相を変化させ得るように、前記入力回転部材及び前記第２カム軸の相互間を連結する遠心式カム位相変更機構とを備えた、内燃機関用のカム位相可変動弁装置において、前記カム位相変更機構は、前記入力回転部材の、前記軸受とは反対側の外側面に隣接配置され且つ前記入力回転部材にピボット軸を介して支持されて、縮径位置及び拡径位置間を揺動可能な遠心ウエイトと、前記遠心ウエイトを縮径方向に付勢する戻しばねと、前記入力回転部材の内側面に隣接配置されて前記第２カム軸に一体的に連結される従動フランジと、前記従動フランジに設けた従動孔と、前記遠心ウエイトに連結されると共に前記入力回転部材の貫通孔を通して前記従動孔に摺動可能に係合する駆動ピンとを少なくとも備え、前記貫通孔は、前記遠心ウエイトの前記揺動に連動する前記駆動ピンの移動を許容する形状を有し、前記従動孔は、前記軸線と直交する投影面で見て、前記遠心ウエイトの前記揺動に伴う前記駆動ピンの移動軌跡とは異なる形状を有して前記従動フランジの略半径方向に延びる長孔で構成され、前記ピボット軸の中心から前記遠心ウエイトの重心までの距離が、前記ピボット軸の中心から前記駆動ピンの中心までの距離よりも長く設定されることを第１の特徴とする。

また、本発明は、第１の特徴に加えて、前記遠心ウエイトの重心と前記ピボット軸とを結ぶ仮想線に沿う方向で、前記重心と前記ピボット軸との間に前記駆動ピンが配置されることを第２の特徴とする。

また本発明は、第１又は第２の特徴に加えて、前記駆動ピンが前記遠心ウエイトに固着され、前記遠心ウエイトが前記縮径位置にあるときに、前記投影面で見て、前記軸線を中心とした円弧の接線で且つ前記駆動ピンを横切る接線の上又はその近傍に前記ピボット軸が配置されることを第３の特徴とする。

また本発明は、第１〜第３の何れかの特徴に加えて、前記駆動ピンは、前記遠心ウエイトに設けた連結孔に遊嵌され、前記投影面で見て前記ピボット軸の軸線を中心とする円弧状をなす前記貫通孔と、該貫通孔とは前記投影面で見て形状を異にする前記従動孔とにそれぞれ前記駆動ピンが摺動可能に係合していることを第４の特徴とする。

本発明の第１の特徴において、「従動フランジの略半径方向に延びる長孔」とは、実施形態のように従動フランジの、厳密な意味で半径方向に延びる直線状の長孔のみに限定されず、例えば、孔の長手方向一端と他端とが、同一の半径上に無くても半径方向に互いに離間していて、概ね半径方向に延びる種々の形状の長孔（例えば、従動フランジの半径に対し多少傾斜した直線状、又は多少カーブした円弧状の長孔）をも含む。

本発明の第１の特徴によれば、遠心式カム位相変更機構の主要部（遠心ウエイト等）は入力回転部材の外側に在って、第２カム軸を機関本体に支持させる軸受と入力回転部材との間には、遠心式カム位相変更機構のごく一部だけが配置されるに過ぎないため、遠心式カム位相変更機構の特設に伴う入力回転部材の前記軸受からのオーバハング量の増加を十分に抑えることができる。これにより、クランク軸から入力回転部材に駆動力が入力されるときの軸受の負荷を軽減でき、また入力回転部材等の振動を効果的に抑制しながら、第１動弁カムに対する第２動弁カムの相対位相を機関回転数の変化に応じて変更可能となる。また特に遠心ウエイトは、遠心力と戻しばねの荷重との強弱関係に基づいて揺動し、その揺動に連動して駆動ピンを従動フランジの従動孔に摺動させることで、第２カム軸を第１カム軸に対し相対回転させて第２動弁カムの位相を変更するので、１種類の遠心ウエイトにより、第２動弁カムの位相変更を応答性良く実行可能となり、構造の簡素化、延いてはコスト節減に寄与することができる。

その上、従動孔は、遠心ウエイトのピボット軸回りの揺動に伴う駆動ピンの移動軌跡とは異なる形状を有して従動フランジの略半径方向に延びる長孔で構成されるので、機関運転時に第２カム軸に作用する弁駆動反力トルクが、略半径方向に延びる従動孔の内側面で駆動ピン側に受け止められ、これにより、遠心ウエイトの揺動が弁駆動反力トルクの影響を受けにくくなり、その影響に配慮して遠心ウエイトの遠心力（従ってウエイト重量）を特別に大きくする必要はなくなる。しかも遠心ウエイトのピボット軸の中心から遠心ウエイトの重心までの距離Ｌ２が、ピボット軸の中心から駆動ピンの中心までの距離Ｌ１よりも長く設定されるので、その両距離の比（即ちレバー比Ｌ２／Ｌ１）を大きく設定できて、遠心ウエイトにより駆動ピンを軽快に駆動することができる。以上の結果、遠心ウエイトの軽量化、並びに第２動弁カムの位相変更の応答性の向上に寄与することができる。

また第２の特徴によれば、遠心ウエイトの重心とピボット軸とを結ぶ仮想線に沿う方向で、重心とピボット軸との間に上記駆動ピンが配置されるので、遠心ウエイトを特に大型化しなくても、大なる上記レバー比の確保が可能となり、これにより、遠心ウエイトの更なる軽量化及び小型化に寄与することができる。

また第３の特徴によれば、駆動ピンが遠心ウエイトに固着されるので、駆動ピンが入力回転部材の貫通孔内面に強く擦られて摺動するのを回避でき、これにより、駆動ピンが入力回転部材より受ける摩擦抵抗の低減を図り、第２動弁カムの位相変更の応答性の更なる向上に寄与することができる。また、遠心ウエイトが縮径位置にあるときに、カム軸の軸線を中心とした円弧の接線で且つ駆動ピンを横切る接線の上又はその近傍にピボット軸が配置されるので、上記弁駆動反力トルクが、従動フランジの従動孔から駆動ピンを介して遠心ウエイトにピボット軸の略半径方向荷重として作用することとなって、弁駆動反力トルクが遠心ウエイトの揺動に及ぼす影響を最小限とすることができ、これにより、遠心力変化に応じた遠心ウエイトの揺動動作（特に第２動弁カムの低速用位相）の安定化に寄与することができる。

また第４の特徴によれば、駆動ピンは、遠心ウエイトに設けた連結孔に遊嵌され、ピボット軸の軸線を中心とする円弧状をなすよう入力回転部材に設けた貫通孔と、その貫通孔とは形状を異にする従動フランジ側の従動孔とにそれぞれ駆動ピンが摺動可能に係合するので、遠心ウエイトの揺動により駆動される駆動ピンを、入力回転部材の円弧状の貫通孔と、従動フランジの、該貫通孔とは形状を異にする従動孔とに摺動させることで、第２カム軸を第１カム軸に対し相対回転させることができる。これにより、駆動ピンは、遠心ウエイトの連結孔に単に遊嵌させるだけで足りることから、組立工数の削減や組立作業性の向上が図られ、更なるコスト節減が達成可能である。また機関運転時に第２カム軸が受ける弁駆動反力トルクが、従動フランジの従動孔から駆動ピンを介して入力回転部材の円弧状の貫通孔の内側面に略垂直荷重として作用して、入力回転部材に受け止められることから、遠心ウエイトの揺動が、弁駆動反力トルクの影響を受けにくくなり、これにより、遠心力変化に応じた遠心ウエイトの揺動動作（延いては第２動弁カムの低速用位相及び高速用位相）の安定化に寄与することができる。

第１実施形態に係るカム位相変更機構の要部縦断面図（図２の１−１線断面図） 第１実施形態に係るカム位相変更機構を、遠心ウエイトが縮径位置にある状態で示す要部端面図（図１の２矢視図） 第１実施形態に係るカム位相変更機構を、遠心ウエイトが拡径位置にある状態で示す要部端面図（図２対応図） 第１実施形態のカムリフトと位相の関係図であって、（ａ）は機関が低速回転域にあって遠心ウエイトが縮径位置にある状態を示し、（ｂ）は機関が高速回転域にあって遠心ウエイトが拡径位置にある状態を示す 第２実施形態に係るカム位相変更機構の要部縦断面図（図１対応図）

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態は、本発明の遠心作動装置を内燃機関用動弁装置におけるカム位相変更機構に適用した一例である。車両例えば自動二輪車に搭載される内燃機関としてのＳＯＨＣ型単気筒内燃機関の機関本体、特にシリンダヘッドＣＨには、複数の動弁用カム（即ち吸・排気カム２０ｃ・１０ｃ）のうちの一部（実施形態では吸気カム２０ｃ）のカム位相だけを機関回転数の増大変化に応じて変更させるカム位相変更機構Ａが設けられる。次に、図１〜図３を参照して、カム位相変更機構Ａの一例を具体的に説明する。

シリンダヘッドＣＨには、内燃機関の図示しないクランク軸にチェーン伝動機構３３を介して連動回転する第１カム軸１０が、軸受Ｂ１、Ｂ２を介して回転自在に支持される。第１カム軸１０の一端部には、スプロケット歯３０ｔを外周に有するカムスプロケット３０が、第１カム軸１０と一体回転するように適当な固定手段（例えばボルト３７及びワッシャ３８と、図示しない回止め手段の併用等）により一体的に締結される。カムスプロケット３０と、クランク軸に固定の駆動スプロケット（図示せず）と、その両スプロケット間に巻き掛けられる無端状チェーン３４とにより、調時伝動系としてのチェーン伝動機構３３が構成される。そして、カムスプロケット３０は、本発明の入力回転部材を構成している。

第１カム軸１０の外周部には、第１動弁カムとしての排気カム１０ｃが一体に形成される。排気カム１０ｃには、シリンダヘッドＣＨに揺動可能に軸支されて排気弁（図示せず）に係合する排気側ロッカアームＲ１が摺動可能に当接しており、第１カム軸１０の回転に連動して排気カム１０ｃが排気側ロッカアームＲ１を介して排気弁を開閉駆動する。

また、第１カム軸１０の外周部には、第２動弁カムとしての吸気カム２０ｃを一体に有して第１カム軸１０とは同一軸線Ｘ上に配置される円筒状の第２カム軸２０が、複数の軸受Ｂ３、Ｂ４を介して相対回動可能に嵌合、支持される。吸気カム２０ｃには、シリンダヘッドＣＨに揺動可能に軸支されて吸気弁（図示せず）に係合する吸気側ロッカアームＲ２が摺動可能に当接しており、第２カム軸２０の回転に連動して吸気カム２０ｃが吸気側ロッカアームＲ２を介して吸気弁を開閉駆動する。

尚、本実施形態では、第１カム軸１０を回転自在に支持する複数の上記軸受Ｂ１、Ｂ２のうちの一部の軸受Ｂ２が、吸気カム２０ｃの外側方で第２カム軸２０の外周部に装着される。即ち、第１カム軸１０は、第２カム軸２０及び軸受Ｂ３、Ｂ４を介してシリンダヘッドＣＨに回転自在に支持される。

而して、軸受Ｂ２は、カムスプロケット３０（入力回転部材）及び吸気カム２０ｃ（第２動弁カム）の間に位置して第２カム軸２０をシリンダヘッドＣＨ（機関本体）に回転自在に支持させる本発明の軸受を構成する。

また第２カム軸２０の外端部には、カムスプロケット３０の内側面（図１で右側面）に隣接する環状の従動フランジ２１が、適当な固定手段（例えば圧入手段やスプライン嵌合等）で一体的に連結される。尚、本実施形態では従動フランジ２１を第２カム軸２０とは別々に製作して第２カム軸２０に後付けで固定しているが、従動フランジ２１を第２カム軸２０に一体に形成してもよい。

カムスプロケット３０には、カムスプロケット３０の外側面に隣接する遠心ウエイト５０の薄肉の基端部５０ａがピボット軸３２を介して揺動可能に支持される。これにより、遠心ウエイト５０は、後述するように所定の縮径位置５０Ｘ（図２参照）と拡径位置５０Ｙ（図３参照）との間で揺動可能である。

遠心ウエイト５０は、上記基端部５０ａと、基端部５０ａの一端に段差を介して一体に連なり且つ軸方向外側（第２カム軸２０から離間する側）に張出す薄肉の中間部５０ｂと、中間部５０ｂの外端に一体に連なる厚肉の先部５０ｍとを備えていて、カムスプロケット３０の周方向に先拡がり状に延びるように形成される。

ピボット軸３２の基端部３２ａは、カムスプロケット３０に適当な固定手段（本実施形態では圧入）で固着される。また遠心ウエイト５０の基端部５０ａは、ピボット軸３２の中間部の外周に揺動可能に嵌合、支持される。そして、ピボット軸３２の先端部外周に連設した環状フランジ３２ｂと基端部５０ａとの間には、遠心ウエイト５０を縮径位置５０Ｘの側に常時付勢する後述の戻しばね５１の一端末５１ａが係止される。

またピボット軸３２には、遠心ウエイト５０とカムスプロケット３０の相互間隔を一定に保持するスペーサ３５（例えばワッシャ、ディスタンスカラー等）が設けられる。尚、上記スペーサを省略して遠心ウエイト５０とカムスプロケット３０とを直接的に摺接させるようにしてもよい。

ところで駆動ピン２２は、遠心ウエイト５０の重心Ｇとピボット軸３２とを結ぶ仮想線に沿う方向（即ち本実施形態では遠心ウエイト５０の長手方向と一致し、図２では上下方向）で、重心Ｇとピボット軸３２との間に配置される。上記配置により、ピボット軸３２の中心から遠心ウエイト５０の重心Ｇまでの距離Ｌ２が、ピボット軸３２の中心から駆動ピン２２の中心までの距離Ｌ１よりも長く設定される。

遠心ウエイト５０と第２カム軸２０とは、相互を連動させる連動機構Ｉを介して連結される。連動機構Ｉは、前記した従動フランジ２１と、遠心ウエイト５０の中間部５０ｂに設けた連結孔５０ｈに基部２２ａを固着（本実施形態では圧入固定）した駆動ピン２２と、従動フランジ２１に設けられて駆動ピン２２の先部２２ｂが摺動可能に嵌挿、連結される従動孔２１ｈとを備える。

従動孔２１ｈは、カムスプロケット３０の回転軸線Ｘと直交する投影面（図２参照）で見て、遠心ウエイト５０の揺動に伴う駆動ピン２２の移動軌跡（即ちピボット軸３２の軸線を中心とする円弧状）とは従動孔２１ｈが異なる形状を有して従動フランジ２１の半径方向に延びる長孔より構成される。このような従動孔２１ｈの孔形状によれば、遠心ウエイト５０に固定されて従動孔２１ｈに係合する駆動ピン２２が、遠心ウエイト５０の揺動に連動して上記移動軌跡を移動しながら従動孔２１ｈの内側面を摺動することで、従動フランジ２１（第２カム軸２０）をカムスプロケット３０に対し軸線Ｘ回りに相対回動させることができる。即ち、従動孔２１ｈの長手方向に沿う内側面は、上記連動のために駆動ピン２２と協働するカム面として機能する。

尚、従動孔２１ｈは、本実施形態では従動フランジ２１を貫通する貫通孔で構成されるが、カムスプロケット３０側に開口する溝状の有底孔で構成してもよい。

而して、遠心ウエイト５０がカムスプロケット３０に対しピボット軸３２回りに揺動すれば、その揺動に連動機構Ｉ（即ち駆動ピン２２、従動孔２１ｈ及び従動フランジ２１）を介して第２カム軸２０を連動させることで、カムスプロケット３０（従って第１カム軸１０）に対し第２カム軸２０を相対回動させることができる。そして、上記相対回動により、カムスプロケット３０に対し第１カム軸１０の回転位相を変更しないで第２カム軸２０の回転位相のみが変更され、これにより、吸気カム２０ｃの排気カム１０ｃに対する相対位相が変更される。

また、遠心ウエイト５０のカムスプロケット３０に対する揺動位置が固定された状態では、カムスプロケット３０から遠心ウエイト５０及び連動機構Ｉを介して第２カム軸２０へ回転駆動力を伝達して、カムスプロケット３０に第２カム軸２０を連動回転させることができる。

カムスプロケット３０には、駆動ピン２２の中間部が貫通する貫通孔３１が設けられる。貫通孔３１は、カムスプロケット３０に対する遠心ウエイト５０の上記揺動に伴う駆動ピン２２の、ピボット軸３２回りの回動を一定の角度範囲で許容する孔形状に形成される。特に、本実施形態の貫通孔３１は、遠心ウエイト５０の上記揺動に伴う駆動ピン２２の移動軌跡に相当する、ピボット軸３２を中心とした円弧状（従って前記投影面で見て従動孔２１ｈとは異なる形状）に形成される。

尚、本実施形態では、駆動ピン２２が遠心ウエイト５０に固着されていて、遠心ウエイト５０の揺動に伴う駆動ピン２２の移動軌跡が一定形状（上記円弧状）である。このため、貫通孔３１で駆動ピン２２の移動を案内する必要はなく、従って、貫通孔３１は、駆動ピン２２の上記移動軌跡よりも大きな孔（例えば、駆動ピン２２よりも幅広の円弧孔や直線孔、大径の円孔等）に形成してもよい。

而して、駆動ピン２２は、上記貫通孔３１及び／又は従動孔２１ｈの長手方向一方側及び他方側の各内端面とそれぞれ当接することで、駆動ピン２２に連係する遠心ウエイト５０の、カムスプロケット３０に対する半径方向一方側の揺動限界と他方側の揺動限界をそれぞれ規定する。かくして、遠心ウエイト５０は、カムスプロケット３０に対し、上記一方側及び他方側の揺動限界にそれぞれ対応する縮径位置５０Ｘ（図２）及び拡径位置５０Ｙ（図３）の相互間でピボット軸３２回りに揺動可能である。

また本実施形態では、遠心ウエイト５０が図２に示す縮径位置５０Ｘにあるときに、ピボット軸３２は、カムスプロケット３０の回転軸線Ｘを中心とした円弧の接線で且つ駆動ピン２２を横切る接線の上に配置される。尚、ピボット軸３２は必ずしも上記接線の上に配置する必要はなく、例えば上記接線の近傍に配置することも可能である。

ところで遠心ウエイト５０は、カムスプロケット３０に一対設けられており、両遠心ウエイト５０を縮径方向に付勢する戻しばね５１は、両遠心ウエイト５０の相互間に一対、介装される。即ち、本実施形態では、遠心ウエイト５０、戻しばね５１及び連動機構Ｉの組は２組有って、カムスプロケット３０の回転軸線Ｘを挟んで点対称に配置される。そして、各々の戻しばね５１は、一方の組の遠心ウエイト５０のピボット軸３２と他方の組の遠心ウエイト５０の先部５０ｍとの間にそれぞれ介装される。尚、戻しばね５１は、本実施形態では引張コイルばねより構成されるが、それ以外のばね、例えば捩じりコイルばねや板ばねを使用してもよい。

内燃機関が低速回転域（例えば４０００ｒｐｍ未満の回転域、以下同様）にあって、遠心ウエイト５０の遠心力による拡径方向の揺動トルクが所定値未満の場合は、遠心ウエイト５０が戻しばね５１の付勢力で縮径位置５０Ｘに保持される。このときは、後述するように第２カム軸２０が吸気カム２０ｃに低速用位相を付与する第１作動態様、即ち、低速回転域において好適な開弁特性で吸気弁を開閉駆動する作動態様となる。

また、内燃機関が高速回転域（例えば４０００ｒｐｍ以上の回転域、以下同様）に移行して、遠心力で遠心ウエイト５０の上記揺動トルクが所定値以上になると、その揺動トルクが、戻しばね５１の付勢力に抗して遠心ウエイト５０を縮径位置５０Ｘから拡径位置５０Ｙへと揺動する。この場合は、遠心ウエイト５０の揺動位置に応じて第２カム軸２０が進角して吸気カム２０ｃに高速用位相を付与する第２作動態様、即ち、高速回転域において好適な開弁特性で吸気弁を開閉駆動する作動態様となる。

次に、第１実施形態の作用について、図４も併せて参照して説明する。

カム位相変更機構Ａは、内燃機関（従ってカムスプロケット３０）が低速運転域にあって、遠心力で遠心ウエイト５０に生じる拡径方向の揺動トルクが所定値未満のときは、その揺動トルクよりも戻しばね５１の付勢力が上回るため、遠心ウエイト５０は、戻しばね５１の付勢力で縮径位置５０Ｘに保持される。これにより、遠心ウエイト５０に連動機構Ｉ（即ち駆動ピン２２、従動孔２１ｈ及び従動フランジ２１）を介して連結される第２カム軸２０と一体の吸気カム２０ｃは、低速用位相に安定よく保持される。従って、低速回転域で好適な開弁特性（即ち図４（ａ）に示す吸気弁のリフトカーブを参照）により吸気弁を開閉駆動することができる。

また内燃機関（従ってカムスプロケット３０）が高速回転域になって、遠心力の増大に伴い遠心ウエイト５０の上記揺動トルクが所定値以上に増大すると、遠心ウエイト５０が戻しばね５１の付勢力に抗して拡径位置５０Ｙまで揺動し、その揺動に上記連動機構Ｉを介して第２カム軸２０をカムスプロケット３０に対し強制的に相対回転させるため、吸気カム２０ｃのカム位相を高速用位相へ変更する。これにより、高速回転域で好適な開弁特性（即ち図４（ｂ）に示す吸気弁のリフトカーブを参照）により吸気弁を開閉駆動することができ、しかも吸気カム２０ｃの位相変更の応答性は良好である。

かくして、本実施形態では、内燃機関の低速回転域から高速回転域への移行に伴い、遠心ウエイト５０が縮径位置５０Ｘから拡径位置５０Ｙに揺動するのに応じて、吸気カム２０ｃのカム位相を低速用位相から高速用位相へと変更（具体的には吸気弁の開閉時期を進角）させることができる。一方、排気カム１０ｃのカム位相は常に一定、即ち高速回転域になっても変化しない。従って、吸気弁の上記進角により、吸・排気弁が共に開いているバルブオーバラップ期間が長くなって掃気効率を高めることができるから、内燃機関の高速運転性能を向上させることができる。

以上説明した第１実施形態によれば、遠心式カム位相変更機構Ａの主要部（遠心ウエイト５０、戻しばね５１等）がカムスプロケット３０の軸方向外側に在る一方、第２カム軸２０を支持するカムスプロケット３０側の軸受Ｂ２とカムスプロケット３０との間には、カム位相変更機構Ａのごく一部（即ち駆動ピン２２の一部や従動フランジ２１）だけが配置されるため、カム位相変更機構Ａの特設に伴うカムスプロケット３０の軸受Ｂ２からのオーバハング量の増加が十分に抑えられる。これにより、クランク軸からカムスプロケット３０に駆動力が入力されるときの軸受Ｂ２の負荷を軽減できるばかりか、カムスプロケット３０等の振動を効果的に抑制しながら、吸気カム２０ｃのカム位相を機関回転数の変化に応じて支障なく変更できる。

また本実施形態の遠心ウエイト５０は、遠心ウエイト５０に作用する遠心力と戻しばね５１の付勢力との強弱関係に基づいて揺動し、その揺動に機械的に連動して駆動ピン２２が従動フランジ２１の従動孔２１ｈを長手方向に摺動することで、第２カム軸２０を第１カム軸１０に対し相対回転させて吸気カム２０ｃのカム位相を変更する。これにより、只１種類の遠心ウエイト５０により、吸気カム２０ｃの位相変更を応答性良く実行可能となり、遠心式カム位相変更機構Ａの構造簡素化、延いてはコスト節減が図られる。

また本実施形態では、機関運転時に閉弁方向に弾発付勢された吸気弁から第２カム軸２０（従って従動フランジ２１）に作用する弁駆動反力トルクが、従動フランジ２１の半径方向に延びる従動孔２１ｈの内側面で駆動ピン２２側に受け止められるため、駆動ピン２２に連結した遠心ウエイト５０の揺動が、弁駆動反力トルクの影響を受けにくくなり、その影響に配慮して遠心ウエイト５０の遠心力（従ってウエイト重量）を特別に大きくする必要はなくなる。その上、本実施形態では、ピボット軸３２の中心から遠心ウエイト２０の重心Ｇまでの距離Ｌ２が、ピボット軸３２の中心から駆動ピン２２の中心までの距離Ｌ１よりも長く設定されていて、その両距離の比（即ちレバー比Ｌ２／Ｌ１）を大きく設定できることから、遠心ウエイト５０により駆動ピン２２を軽快に駆動できる。これらの結果、遠心ウエイト５０の軽量化、並びに吸気カム２０ｃの位相変更の応答性の向上に寄与することができる。

しかも本実施形態では、遠心ウエイト５０の重心Ｇとピボット軸３２とを結ぶ仮想線に沿う方向（即ち遠心ウエイト５０の長手方向）で、重心Ｇとピボット軸３２との間に駆動ピン２２が配置（即ち、ピボット軸３２から見て重心Ｇ及び駆動ピン２２が同側に配置）されている。これにより、遠心ウエイト５０を特に大型化しなくても、大なる上記レバー比Ｌ２／Ｌ１の確保が可能となるため、遠心ウエイト５０の更なる軽量化及び小型化を達成可能となる。

さらに本実施形態によれば、駆動ピン２２が遠心ウエイト５０に固着されていて、遠心ウエイト５０の揺動に追従移動する駆動ピン２２の移動軌跡が一定しているため、駆動ピン２２がカムスプロケット３０の貫通孔３１内を妄りに遊動せず、即ち駆動ピン２２が貫通孔３１の内面に強く擦られて摺動するのを回避できる。これにより、駆動ピン２２がカムスプロケット３０より受ける摩擦抵抗の低減を図り、吸気カム２０ｃの位相変更の応答性の更なる向上に寄与することができる。

また本実施形態では、遠心ウエイト５０が図２に示す縮径位置５０Ｘにあるときに、カムスプロケット３０の回転軸線Ｘを中心とした円弧の接線で且つ駆動ピン２２を横切る接線の上又はその近傍にピボット軸３２が配置されている。そのため、機関運転時に第２カム軸２０が受ける弁駆動反力トルクが、従動フランジ２１から駆動ピン２２を介して遠心ウエイト５０にピボット軸３２の略半径方向荷重として作用することとなり、これにより、弁駆動反力トルクが遠心ウエイト５０の揺動に及ぼす影響を最小限とすることができるから、遠心力変化に応じた遠心ウエイト５０の揺動動作（特に吸気カム２０ｃの低速用位相）の安定化に寄与することができる。

次に図５を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。先の第１実施形態では、駆動ピン２２を遠心ウエイト５０に固着したものを示したが、本第２実施形態では、駆動ピン２２を遠心ウエイト５０の連結孔５０ｈに遊嵌（即ち、遊隙６２を存して嵌合）させている。

そして、第２実施形態では、連結孔５０ｈに遊嵌した駆動ピン２２が外部に妄りに抜け出さないように、連結孔５０ｈの外方開口部を塞ぐ蓋体６０が適当な固定手段（第２実施形態では複数のボルト６１）を以て遠心ウエイト５０に着脱可能に固定され、また従動フランジ２１に設けられる従動孔２１ｈは、有底孔で構成される。

尚、上記連結孔５０ｈと駆動ピン２２との間に遊隙６２を設けたことで、遠心ウエイト５０の、遠心力変化に応じた揺動の初期に駆動ピン２２に若干の作動遅れが発生するが、上記遊隙６２は、上記作動遅れが実質上、問題ない程度の小さなクリアランスに設定されるので、上記遊隙６２を特設しても、第２実施形態の遠心式カム位相変更機構Ａの基本的な作動に支障を来たす虞れはない。

第２実施形態の、その他の構成は、基本的に第１実施形態と同様であり、各構成部材には、第１実施形態と同様の参照符号を付してある。

そして、第２実施形態も、第１実施形態と同様の作用効果を達成可能である。更に第２実施形態によれば、駆動ピン２２は、遠心ウエイト５０の連結孔５０ｈに遊嵌され、ピボット軸３２の軸線を中心とする円弧状をなすよう（即ち遠心ウエイト５０の揺動に伴う駆動ピン２２の移動軌跡に一致するよう）にカムスプロケット３０に設けた貫通孔３１と、従動フランジ２１の半径方向に延びる従動孔２１ｈとに駆動ピン２２が摺動可能に係合している。そして、遠心ウエイト５０の揺動により駆動される駆動ピン２２を、カムスプロケット３０の円弧状の貫通孔３１と、従動フランジ２１の、貫通孔３１とは形状を異にする従動孔２１ｈとに摺動させることで、第２カム軸２０を第１カム軸１０に対し相対回転させることができる。

これにより、駆動ピン２２は、遠心ウエイト５０には固着せずに、遠心ウエイト５０の連結孔５０ｈに単に遊嵌させるだけで足りることから、組立工数の削減や組立作業性の向上が達成され、更なるコスト節減が図られる。また内燃機関の運転時、第２カム軸２０が機関弁から受ける弁駆動反力トルクが、従動フランジ２１（従動孔２１ｈ）から駆動ピン２２を介してカムスプロケット３０の円弧状の貫通孔３１の内側面に略垂直荷重として作用して、カムスプロケット３０に受け止められるため、遠心ウエイト５０の揺動が、弁駆動反力トルクの影響を受けにくくなる。これにより、遠心力変化に応じた遠心ウエイト５０の揺動動作（延いては吸気カム２０ｃの低速用位相及び高速用位相）の安定化が図られる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、前記実施形態では、本発明のカム位相変更機構を、動弁カムとしての吸気カム２０ｃの位相変更に用いたものを示したが、本発明では、動弁カムとしての排気カム１０ｃの位相変更に用いるようにしてもよい。その場合には、内燃機関の低速回転域では排気カム１０ｃに低速回転域で好適な低速用位相を付与し、また高速回転域では排気カム１０ｃに、低速用位相よりも遅角させた高速用位相を付与するように、第１カム軸１０を制御可能であり、その場合には、高速回転域において排気弁を遅角させることによりバルブオーバラップ期間が長くなって掃気効率を高めることができる。

また前記実施形態では、第１、第２動弁カム１０ｃ、２０ｃのうちの何れか一方を排気カム１０ｃ、また何れか他方を吸気カム２０ｃとしたものを示したが、本発明では、第１、第２動弁カム１０ｃ、２０ｃを両方とも吸気カム（即ち第１、第２吸気カム）とし又は両方とも排気カム（即ち第１、第２排気カム）とした内燃機関に適用してもよい。

また、前記実施形態では、動弁装置が設けられる内燃機関を単気筒エンジンとしたものを示したが、多気筒（例えば２気筒）エンジンに適用してもよい。この場合は、各気筒毎に本発明のカム位相変更機構を設けるようにする。

また、前記実施形態では、動弁装置が設けられる内燃機関をＳＯＨＣ型エンジンとしたものを示したが、本発明は、ＤＯＨＣ型エンジンに適用してもよい。この場合は、吸気弁及び排気弁毎に設けられる吸気用カム軸及び排気用カム軸のうちの少なくとも一方のカム軸に本発明のカム位相変更機構を設けるようにする。

また、前記実施形態では自動二輪車用内燃機関を示したが、本発明は、自動二輪車以外の車両に搭載される内燃機関に適用してもよく、或いは車両用以外の用途の内燃機関（例えば定置式の内燃機関）に適用してもよい。

尚、機関回転数（特に車両用内燃機関の場合は車速）と吸、排気バルブの開閉タイミングとの最適な関係は、内燃機関の構造や仕様によって様々に設定可能である。例えば、内燃機関の機種や要求特性によっては、吸気カム２０ｃを高速回転域では低速回転域のときよりも遅角させるようにしてもよく、或いは、排気カム１０ｃを高速回転域では低速回転域のときよりも進角させるようにしてもよい。

また前記実施形態では、入力回転部材として、内燃機関のクランク軸に動弁カム軸を連動回転させる調時伝動系のカムスプロケット３０を例示したが、内燃機関のクランク軸に連動回転する入力回転部材であれば、実施形態のカムスプロケットに限定されず、例えば、調時伝動系のカムプーリ、歯車等であってもよい。

また前記実施形態では、駆動ピン２２をカムスプロケット３０の貫通孔３１及び／又は被動フランジ２１の従動孔２１ｈの長手方向両端面とそれぞれ当接することで、駆動ピン２２に連係する遠心ウエイト５０の、カムスプロケット３０に対する揺動限界（延いては吸気カム２０ｃの低速用位相及び高速用位相）を規定するものを示したが、本発明では、第１，第２カム軸１０，２０相互の嵌合面の何れか一方に位置決めピンを、また何れか他方に、位置決めピンが一定角度の範囲で摺動可能に係合する位置決め溝をそれぞれ設けることで、上記揺動限界（延いては吸気カム２０ｃの低速用位相及び高速用位相）を規定するようにしてもよい。

また前記実施形態では、駆動ピン２２が、遠心ウエイト５０の重心Ｇとピボット軸３２とを結ぶ仮想線に沿う方向（即ち実施形態では遠心ウエイト５０の長手方向）で、重心Ｇとピボット軸３２との間に配置されるものを示したが、本発明では、駆動ピン２２の位置は実施形態に限定されず、例えば、ピボット軸３２を間に挟むように遠心ウエイト５０の重心Ｇと駆動ピン２２とを配置してもよい。但し、その場合でも、ピボット軸３２の中心から遠心ウエイト５０の重心Ｇまでの距離Ｌ２は、ピボット軸３２の中心から駆動ピン２２の中心までの距離Ｌ１よりも長く設定される。

Ａ・・・・・・カム位相変更機構
Ｂ２・・・・・軸受
ＣＨ・・・・・シリンダヘッド（機関本体）
Ｇ・・・・・・重心
Ｌ１・・・・・ピボット軸の中心から駆動ピンの中心までの距離
Ｌ２・・・・・ピボット軸の中心から遠心ウエイトの重心までの距離
Ｘ・・・・・・回転軸線（軸線）
１０，２０・・・第１，第２カム軸
１０ｃ・・・・排気カム（第１動弁カム）
２０ｃ・・・・吸気カム（第２動弁カム）
２１・・・・・従動フランジ
２１ｈ・・・・従動孔
２２・・・・・駆動ピン
３０・・・・・カムスプロケット（入力回転部材）
３１・・・・・貫通孔
３２・・・・・ピボット軸
５０・・・・・遠心ウエイト
５０ｈ・・・・連結孔
５０Ｘ・・・・縮径位置
５０Ｙ・・・・拡径位置
５１・・・・・戻しばね

Claims (4)

1. 内燃機関のクランク軸により回転駆動される入力回転部材（３０）と、第１動弁カム（１０ｃ）を有して前記入力回転部材（３０）に一体的に連結される第１カム軸（１０）と、前記第１動弁カム（１０ｃ）に隣接する第２動弁カム（２０ｃ）を有して前記第１カム軸（１０）に同一の軸線（Ｘ）上で相対回転可能に連結される第２カム軸（２０）と、前記入力回転部材（３０）及び前記第２動弁カム（２０ｃ）の間に位置して該第２カム軸（２０）を機関本体（ＣＨ）に回転自在に支持させる軸受（Ｂ２）と、機関回転数の変化に応じて前記第２動弁カム（２０ｃ）の前記第１動弁カム（１０ｃ）に対する相対位相を変化させ得るように、前記入力回転部材（３０）及び前記第２カム軸（２０）の相互間を連結する遠心式カム位相変更機構（Ａ）とを備えた、内燃機関用のカム位相可変動弁装置において、
   前記カム位相変更機構（Ａ）は、前記入力回転部材（３０）の、前記軸受（Ｂ２）とは反対側の外側面に隣接配置され且つ前記入力回転部材（３０）にピボット軸（３２）を介して支持されて、縮径位置（５０Ｘ）及び拡径位置（５０Ｙ）間を揺動可能な遠心ウエイト（５０）と、前記遠心ウエイト（５０）を縮径方向に付勢する戻しばね（５１）と、前記入力回転部材（３０）の内側面に隣接配置されて前記第２カム軸（２０）に一体的に連結される従動フランジ（２１）と、前記従動フランジ（２１）に設けた従動孔（２１ｈ）と、前記遠心ウエイト（５０）に連結されると共に前記入力回転部材（３０）の貫通孔（３１）を通して前記従動孔（２１ｈ）に摺動可能に係合する駆動ピン（２２）とを少なくとも備え、
   前記貫通孔（３１）は、前記遠心ウエイト（５０）の前記揺動に連動する前記駆動ピン（２２）の移動を許容する形状を有し、
   前記従動孔（２１ｈ）は、前記軸線（Ｘ）と直交する投影面で見て、前記遠心ウエイト（５０）の前記揺動に伴う前記駆動ピン（２２）の移動軌跡とは異なる形状を有して前記従動フランジ（２１）の略半径方向に延びる長孔で構成され、
   前記ピボット軸（３２）の中心から前記遠心ウエイト（５０）の重心（Ｇ）までの距離（Ｌ２）が、前記ピボット軸（３２）の中心から前記駆動ピン（２２）の中心までの距離（Ｌ１）よりも長く設定されることを特徴とする、内燃機関用のカム位相可変動弁装置。
2. 前記遠心ウエイト（５０）の重心（Ｇ）と前記ピボット軸（３２）とを結ぶ仮想線に沿う方向で、前記重心（Ｇ）と前記ピボット軸（３２）との間に前記駆動ピン（２２）が配置されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用のカム位相可変動弁装置。
3. 前記駆動ピン（２２）が前記遠心ウエイト（５０）に固着され、
   前記遠心ウエイト（５０）が前記縮径位置（５０Ｘ）にあるときに、前記投影面で見て、前記軸線（Ｘ）を中心とした円弧の接線で且つ前記駆動ピン（２２）を横切る接線の上又はその近傍に前記ピボット軸（３２）が配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関用のカム位相可変動弁装置。
4. 前記駆動ピン（２２）は、前記遠心ウエイト（５０）に設けた連結孔（５０ｈ）に遊嵌され、
   前記投影面で見て前記ピボット軸（３２）の軸線を中心とする円弧状をなす前記貫通孔（３１）と、該貫通孔（３１）とは前記投影面で見て形状を異にする前記従動孔（２１ｈ）とにそれぞれ前記駆動ピン（２２）が摺動可能に係合していることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の内燃機関用のカム位相可変動弁装置。

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