JP6702038B2 - 可変動弁機構、エンジン及び自動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、可変動弁機構、エンジン及び自動二輪車に関し、特に、ＳＯＨＣ（Single OverHead Camshaft）式の動弁装置に適用可能な可変動弁機構、エンジン及び自動二輪車に関する。

従来、自動二輪車のエンジンにおいては、エンジン回転数に応じて吸気バルブ及び排気バルブの作動特性（バルブ開閉のタイミングやバルブのリフト量）を変化させる可変動弁機構を備えたものが存在する（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の可変動弁機構は、クランクシャフトの回転が伝達され、カムシャフトに対して相対回転可能な第１従動部材と、この第１従動部材に対して回転及び軸方向に相対変位可能な第２従動部材と、これらの第１従動部材と第２従動部材との間に配置される遠心ウェイトとを有する。遠心力の作用により遠心ウェイトが移動し、第２従動部材が第１従動部材に対して回転方向に相対変位することで、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転方向の位相を相対的に変化させている。

特開２０１１−１８８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の可変動弁機構においては、遠心ウェイトが第１従動部材と第２従動部材との間に挟み込んだ状態において、付勢部材で第２従動部材を第１従動部材側に付勢している。このため、遠心ウェイトが作動する際に受ける抵抗が大きく、カムシャフトの回転方向の位相を円滑に変化させるためには、この抵抗の影響も含めた付勢力の複雑な微調整を行う必要がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、より円滑にカムシャフトの回転方向の位相を変化させることができる可変動弁機構、エンジン及び自動二輪車を提供することを目的とする。

本発明に係る可変動弁機構は、エンジン回転数に応じて吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを切り替える可変動弁機構であって、クランクシャフトの回転に応じて回転するカムスプロケットと、吸気側及び排気側のカムのいずれか一方が一体的に設けられ、前記カムスプロケットに対して相対回転可能に設けられるカムシャフトと、前記カムスプロケット及び前記カムシャフトに係合し、前記カムスプロケットから前記カムシャフトに回転を伝達するリンク部材と、を具備し、前記リンク部材は、前記カムスプロケットに揺動可能に支持され、前記カムスプロケットの回転数変化に応じて揺動して、前記カムスプロケットに対して前記カムシャフトを相対回転させるものであって、前記リンク部材は、前記カムスプロケットに固定される揺動軸と、前記揺動軸から離間して配置されるウェイト部と、前記カムシャフトに設けられた係合ピンと係合して前記カムスプロケットの回転を前記カムシャフトに伝達する係合部とを有し、前記リンク部材は、前記カムスプロケットに対して揺動可能に支持され、前記カムスプロケットの回転に伴って前記ウェイト部が前記カムスプロケットの径方向外側に移動すると共に前記係合部が移動して前記係合ピンを移動させ、前記カムシャフトを前記カムスプロケットに対して相対回転させ、前記係合部は、溝部で構成され、前記溝部には、前記リンク部材が一定位置よりも揺動していない状態における前記係合ピンを収容する第１保持位置と、前記リンク部材が一定位置よりも揺動した状態における前記係合ピンを収容する第２保持位置とが設けられ、前記溝部の内壁面のうち、前記揺動軸から遠い位置に配置された内壁面には、前記第１保持位置の近傍に前記溝部の対向する内壁面側に突出する第１ストッパ部が設けられることを特徴とする。

この構成によれば、カムスプロケットの回転に伴ってリンク部材が揺動し、カムスプロケットに対してカムシャフトを相対回転させる。このため、リンク部材の揺動動作によって、カムシャフトの回転方向の位相を変化させることができる。これにより、遠心ウェイトを一対の従動部材で挟み込むような従来の構成と比べて作動時の抵抗を低く抑えることができる。この結果、より円滑にカムシャフトの回転方向の位相を変化させることができる。
また、前記リンク部材は、前記カムスプロケットに固定される揺動軸と、前記揺動軸から離間して配置されるウェイト部と、前記カムシャフトに設けられた係合ピンと係合して前記カムスプロケットの回転を前記カムシャフトに伝達する係合部とを有し、前記リンク部材は、前記カムスプロケットに対して揺動可能に支持され、前記カムスプロケットの回転に伴って前記ウェイト部が前記カムスプロケットの径方向外側に移動すると共に前記係合部が移動して前記係合ピンを移動させ、前記カムシャフトを前記カムスプロケットに対して相対回転させる。この構成によれば、カムスプロケットの回転に伴ってウェイト部がカムスプロケットの径方向外側に移動すると共に係合部が移動して係合ピンを移動させ、カムシャフトを相対回転させる。これにより、カムスプロケットの回転に伴って生じる遠心力によりリンク部材を揺動させ、カムシャフトを相対回転させることができる。このため、カムシャフトを相対回転させるための特別な制御機構を必要とせず、簡易な構成で安定してカムシャフトの回転方向の位相を変化させることができる。また、揺動軸に対する摩擦力が少なく、エンジンのトルク変動がない場合でもウェイト部を移動させることができ、カムシャフト単体での検査や動作確認が容易になる。
さらに、前記係合部は、溝部で構成され、前記溝部には、前記リンク部材が一定位置よりも揺動していない状態における前記係合ピンを収容する第１保持位置と、前記リンク部材が一定位置よりも揺動した状態における前記係合ピンを収容する第２保持位置とが設けられ、前記溝部の内壁面のうち、前記揺動軸から遠い位置に配置された内壁面には、前記第１保持位置の近傍に前記溝部の対向する内壁面側に突出する第１ストッパ部が設けられる。この構成によれば、溝部の内壁面のうち、揺動軸から遠い位置に配置された内壁面には、第１保持位置の近傍に溝部の対向する内壁面側に突出する第１ストッパ部が設けられることから、第１保持位置に収容された係合ピンを移動し難くできる。これにより、カムが吸気バルブ（排気バルブ）から受ける駆動反力がカムシャフト及び係合部を介してリンク部材に伝わる場合であっても、リンク部材が振動する事態を抑止することができる。

また、本発明に係る上記可変動弁機構は、前記リンク部材に係止され、前記ウェイト部を前記カムスプロケットの径方向内側に付勢する付勢部材を更に具備し、前記リンク部材は、非揺動状態において、前記揺動軸の中心と前記係合ピンの中心との距離Ｌ１が、前記揺動軸の中心と前記リンク部材に対する前記付勢部材の係止位置とを結ぶ仮想線の距離Ｌ２よりも小さいことが好ましい。この構成によれば、揺動軸と係合ピンとの距離が小さく設定されることから、カムが吸気バルブ（排気バルブ）から受ける駆動反力がカムシャフト及び係合部を介してリンク部材に伝わった場合にリンク部材を揺動させる回転モーメントを小さく抑えることができる。これにより、リンク部材が容易に揺動してしまう事態を防止することができる。

さらに、本発明に係る上記可変動弁機構において、前記リンク部材は、非揺動状態において、前記揺動軸の中心と前記係合ピンの中心とを結ぶ仮想線と、前記カムシャフトの回転軸を中心とし、前記係合ピンの中心を通過する円の接線とで構成される角度αが、前記揺動軸の中心と前記付勢部材の係止位置とを結ぶ仮想線と、前記付勢部材の中心線とで構成される角度βよりも小さいことが好ましい。この構成によれば、角度αが角度βよりも小さく設定されることから、カムが吸気バルブ（排気バルブ）から受ける駆動反力がカムシャフト及び係合部を介してリンク部材に伝わった場合にリンク部材を揺動させる回転モーメントを、付勢部材がリンク部材を抑え込む回転モーメントに比べて小さく抑えることができる。これにより、リンク部材が容易に揺動してしまう事態を防止することができる。

さらに、本発明に係る上記可変動弁機構において、前記リンク部材は、非揺動状態において、前記揺動軸の中心と前記係合ピンの中心とを結ぶ仮想線が、前記カムシャフトの回転軸の中心と前記係合ピンの中心とを結ぶ仮想線に対して略直角に交差することが好ましい。この構成によれば、非揺動状態にて、カムシャフトの回転に伴う移動方向、すなわち、上記接線方向の近傍に揺動軸が配置される。このため、カムが吸気バルブ（排気バルブ）から受ける駆動反力がカムシャフト及び係合部を介してリンク部材に伝わる場合であっても、この駆動反力の成分の殆どを、揺動軸を引っ張る方向の成分とすることができる。これにより、リンク部材を揺動させる回転モーメントを極めて小さく抑えることができ、リンク部材が容易に揺動してしまう事態を防止することができる。

また、本発明に係る上記可変動弁機構において、前記溝部の内壁面のうち、前記揺動軸から近い位置に配置された内壁面には、前記第２保持位置の近傍に前記溝部の対向する内壁面側に突出する第２ストッパ部が設けられる。この構成によれば、溝部の内壁面のうち、揺動軸から近い位置に配置された内壁面には、第２保持位置の近傍に溝部の対向する内壁面側に突出する第２ストッパ部が設けられることから、第２保持位置に収容された係合ピンを移動し難くできる。これにより、カムが吸気バルブ（排気バルブ）から受ける駆動反力がカムシャフト及び係合部を介してリンク部材に伝わる場合であっても、リンク部材が振動する事態を抑止することができる。

特に、本発明に係る上記可変動弁機構において、前記溝部には、正面視にて前記係合ピンの中心が、前記第１ストッパ部を迂回する一方、前記第２ストッパ部を迂回する、略Ｓ字形状を有する移動軌跡が設けられることが好ましい。この構成によれば、溝部には、係合ピンの中心が、前記第１ストッパ部を迂回する一方、前記第２ストッパ部を迂回する、略Ｓ字形状の移動軌跡が設けられることから、第１保持位置又は第２保持位置に収容された係合ピンが容易に移動するのを防止することができる。これにより、所望のタイミングでリンク部材を揺動させる一方、リンク部材を非揺動状態に復帰させることができる。

また、本発明に係る上記可変動弁機構において、前記付勢部材は、一端が前記揺動軸よりも前記ウェイト部側の位置に係止され、当該付勢部材の係止位置と前記揺動軸の中心とを通過する仮想線と、前記付勢部材の中心線とで構成される角度のうち、前記カムスプロケットの回転軸を挟む角度βが鋭角となるように配置されることが好ましい。この構成によれば、リンク部材の揺動角度が拡がるに連れて縮小される角度βが予め鋭角に設定されることから、リンク部材の揺動角度が拡がるに連れてウェイト部の回転半径を増加でき、ウェイト部に掛かる遠心力を回転半径に比例して増加させることができる。カムスプロケットの回転数増加によってリンク部材の揺動角度が拡がるほど、勢力が増して即時的に作動させる一方、カムスプロケットの回転数低下によりリンク部材を非揺動状態に復帰させることができる。この結果、カムスプロケットの回転数に応じたリンク部材の作動の応答性を向上することができる。

例えば、本発明に係る上記可変動弁機構において、前記リンク部材として、前記カムスプロケットの回転軸を挟んで一方側に配置される第１リンク部材と、他方側に配置される第２リンク部材とを有し、前記付勢部材として、前記カムスプロケットの回転軸を挟んで一方側に配置される第１付勢部材と、他方側に配置される第２付勢部材とを有する。この構成によれば、第１リンク部材と第２リンク部材とがカムスプロケットの回転軸を挟んで反対側に配置され、第１付勢部材と第２付勢部材とがカムスプロケットの回転軸を挟んで反対側に配置されることから、リンク部材及び付勢部材をバランス良く配置することができる。このため、バランスを確保するための錘部等を必要とすることなく、カムシャフトの回転を円滑に保つことができる。

特に、本発明に係る上記可変動弁機構において、前記第１リンク部材と前記第２リンク部材とが前記カムスプロケットの回転軸の中心に対して点対称に配置されると共に、前記第１付勢部材と前記第２付勢部材とが前記カムスプロケットの回転軸の中心に対して点対称に配置されることが好ましい。この構成によれば、第１リンク部材と第２リンク部材とがカムスプロケットの回転軸の中心に対して点対称に配置されることから、カムスプロケットからの回転力を複数のリンク部材を介してカムシャフトに対して対称的に伝達することができる。これにより、カムシャフトの回転を円滑化することができる。また、第１リンク部材と第２リンク部材とがカムスプロケットの回転軸の中心に対して点対称に配置されることから、バランスを確保するための錘部等を必要とすることなく、カムシャフトの回転を円滑に保つことができる。

また、本発明に係る上記可変動弁機構において、前記第１リンク部材及び第２リンク部材は、前記揺動軸の中心と前記カムスプロケットの回転軸の中心とを結ぶ仮想線に対して、一方側に前記ウェイト部が配置され、他方側に前記係合部が配置され、前記第１付勢部材は、一端が前記第１リンク部材における前記揺動軸よりも前記ウェイト部側の位置に係止され、他端が前記第２リンク部材における前記揺動軸よりも前記係合部側の位置に係止され、前記第２付勢部材は、一端が前記第２リンク部材における前記揺動軸よりも前記ウェイト部側の位置に係止され、他端が前記第１リンク部材における前記揺動軸よりも前記係合部側の位置に係止されることが好ましい。この構成によれば、第１リンク部材及び第２リンク部材のそれぞれに対して、第１付勢部材及び第２付勢部材の双方が係止される。このため、第１付勢部材及び第２付勢部材の一端側（ウェイト部側）がカムスプロケットの径方向外側に引っ張られると、第２付勢部材及び第１付勢部材の他端側（係合部側）がカムスプロケットの径方向内側に移動する。これにより、第１付勢部材及び第２付勢部材の伸縮量を縮小でき、これらの付勢部材の負担を軽減することができる。また、第１付勢部材及び第２付勢部材の両端が第１リンク部材及び第２リンク部材に係止されることから、リンク部材の揺動時に付勢部材が同時に作動して干渉することがない。このため、第１リンク部材と第２リンク部材とを近い位置に配置でき、可変動弁機構の構造をシンプル且つコンパクトにすることができる。

さらに、本発明に係る上記可変動弁機構において、前記第１リンク部材における前記ウェイト部側の前記第１付勢部材の係止位置と前記第１リンク部材の前記揺動軸の中心との距離が、前記２リンク部材における前記係合部側の前記第１付勢部材の係止位置と前記第２リンク部材の前記揺動軸の中心との距離より大きく、前記第２リンク部材における前記ウェイト部側の前記第２付勢部材の係止位置と前記第２リンク部材の前記揺動軸の中心との距離が、前記１リンク部材における前記係合部側の前記第２付勢部材の係止位置と前記第１リンク部材の前記揺動軸の中心との距離より大きいことが好ましい。この構成によれば、複数のリンク部材におけるウェイト部側及び係合部側の両方を引っ張る構造であっても、ウェイト部側の回転モーメントが係合部側の回転モーメントに対して大きくなり、両方のリンク部材を非揺動方向に付勢することができる。これにより、狭小なスペースで付勢部材の係止位置をウェイト部側及び係合部側の双方に設ける場合であっても、安定してカムシャフトの回転方向の位相を変化させることができる。

また、本発明に係るエンジンは、上記可変動弁機構を備えることが好ましい。この構成によれば、上述した可変動弁機構で奏する効果をエンジンにて得ることができる。

また、本発明に係る自動二輪車は、上記エンジンを備えることが好ましい。この構成によれば、上述したエンジンにて奏する効果を自動二輪車にて得ることができる。

本発明によれば、より円滑にカムシャフトの回転方向の位相を変化させることができる。

本実施の形態に係る可変動弁機構が適用されたエンジンを備える自動二輪車の概略構成を示す側面図である。 本実施の形態に係る動弁装置の斜視図である。 本実施の形態に係る動弁装置に組み込まれる可変動弁機構の一部を示す斜視図である。 図３に示す可変動弁機構の分解斜視図である。 本実施の形態に係るカムシャフトアセンブリの分解斜視図である。 図３に示す可変動弁機構の断面図である。 図３に示す可変動弁機構の側面図である。 本実施の形態に係る可変動弁機構が有するリンク部材の拡大図である。 本実施の形態に係る可変動弁機構におけるリンク部材の構成要素の位置関係の説明図である。 本実施の形態に係る可変動弁機構の動作説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る可変動弁機構を自動二輪車のエンジンに適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明に係る可変動弁機構を、他のタイプの自動二輪車や、バギータイプの自動三輪車、自動四輪車等のエンジンに適用してもよい。また、方向について、車両前方を矢印ＦＲ、車両後方を矢印ＲＥ、車両左方を矢印Ｌ、車両右方を矢印Ｒでそれぞれ示す。また、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略している。

図１を参照して、本実施の形態に係るエンジンが適用される自動二輪車の概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る可変動弁機構が適用されたエンジンを備える自動二輪車の概略構成を示す側面図である。

図１に示すように、自動二輪車１は、パワーユニット、電装系等の各部を搭載する鋼製又はアルミ合金製の車体フレーム１０にエンジン２を懸架して構成される。エンジン２は、例えば、単気筒の４サイクルエンジンである。エンジン２は、シリンダブロックやシリンダヘッド等を組み合わせたシリンダアセンブリ２０（以下、単にシリンダ２０という）が、クランクケース２１の上部に取り付けられて構成される。

シリンダ２０内には、ピストン（不図示）や、動弁装置５（図２参照）等の構成部品が収容されている。詳細は後述するが、本実施の形態に係る動弁装置５は、ＳＯＨＣ（Single OverHead Camshaft）式の動弁装置で構成される。また、クランクケース２１内には、クランクシャフト（不図示）の他、クランクシャフトの回転を伝達する各種軸等が収容される。

エンジン２の前方の排気口には、エキゾーストパイプ１１が接続されている。エキゾーストパイプ１１は、排気口から下方に延出し、クランクケース２１の下方で屈曲して車体後方へ延びている。エキゾーストパイプ１１の後端には、マフラー１２が取り付けられている。燃焼後の排気ガスは、エキゾーストパイプ１１及びマフラー１２を通って外部に排出される。

車体フレーム１０の上部には、燃料タンク１３が配置される。燃料タンク１３の後方には、運転者シート１４及び同乗者シート１５がリヤカウル１６と共に配置されている。車体フレーム１０の前頭部には、左右一対のフロントフォーク３０がハンドルバー３１と共に操舵可能に支持されている。ハンドルバー３１の前方には、ヘッドランプ３２が設けられている。フロントフォーク３０の下部には前輪３３が回転可能に支持されており、前輪３３の上方はフロントフェンダ３４によって覆われている。

車体フレーム１０の後部には、スイングアーム（不図示）が上下に揺動可能に連結されている。スイングアームの後部には、後輪４０が回転可能に支持されている。後輪４０の左側には、ドリブンスプロケット（不図示）が設けられており、ドライブチェーン（不図示）によってエンジン２の動力が後輪４０に伝達される。後輪４０の上方は、リヤカウル１６の後部に設けられたリヤフェンダ４１により覆われる。

次に、図２、図３を参照して、本実施の形態に係る動弁装置について説明する。図２は、エンジンからシリンダヘッドカバーを取り外した図であり、本実施の形態に係る動弁装置の斜視図を示している。図３は、本実施の形態に係る動弁装置に組み込まれる可変動弁機構の一部を示す斜視図である。

図２に示すように、シリンダ２０の上部には、吸気バルブ５０及び排気バルブ５１の開閉を制御する動弁装置５が設けられている。上記したように、動弁装置５は、ＳＯＨＣ式の動弁装置であり、吸気バルブ５０及び排気バルブ５１の上方にカムシャフトアセンブリ６（以下、単にカムシャフト６という）を配置して構成される。

カムシャフト６に対して車両後方側には、２つの吸気バルブ５０が左右方向（車幅方向）に並んで配置されている。また、カムシャフト６に対して車両前方側には、２つの排気バルブ５１が左右方向に並んで配置されている。吸気バルブ５０及び排気バルブ５１には、それぞれバルブスプリング５２が設けられている。吸気バルブ５０及び排気バルブ５１は、バルブスプリング５２によって常時上方向（閉方向）に付勢されている。

カムシャフト６は、左右方向に延びている（図３参照）。このカムシャフト６には、吸気カム６２及び排気カム６３が左右に並んで設けられている（吸気カム６２については図２に不図示、図３参照）。具体的には、図２及び図３に示すように、軸方向左側が吸気カム６２であり、軸方向右側が排気カム６３である。また、カムシャフト６の右端には、カムスプロケット５３が設けられている。カムスプロケット５３には、クランクシャフトの回転を伝達するカムチェーン（共に不図示）が巻き掛けられる。

カムシャフト６は、例えば、第１のカムシャフトを構成する吸気カムシャフト６０と、第２のカムシャフトを構成する排気カムシャフト６１とを同軸上にアセンブリして構成される（図４、図５参照）。詳細について後述するように、カムシャフト６及びこれらの周辺部品は、吸気バルブ５０及び排気バルブ５１の開閉タイミングを切り替える可変動弁機構１００を構成する。

図２に示すように、カムシャフト６（吸気カム６２及び排気カム６３）の上方には、吸気バルブ５０を開閉する吸気ロッカーアーム５４と、排気バルブ５１を開閉する排気ロッカーアーム５５とが設けられている。吸気ロッカーアーム５４は、左右に延びる吸気ロッカーシャフト（不図示）に対して揺動可能に支持されている。具体的には、吸気ロッカーアーム５４は、揺動支点となる支持部５４ａと、吸気カム６２に当接する当接部５４ｂと、吸気バルブ５０を押圧する押圧部５４ｃとによって構成される。

支持部５４ａは、吸気ロッカーシャフトを挿通可能な筒形状を有している。当接部５４ｂは、支持部５４ａから前下方に延び先端にローラ５４ｄを取り付けて構成される。ローラ５４ｄの外面は、吸気カム６２の外面に当接している。押圧部５４ｃは、支持部５４ａから後下方に向かって二股に延びており、各先端部分が吸気バルブ５０の上端に当接している。

排気ロッカーアーム５５も同様に、左右に延びる排気ロッカーシャフト（不図示）に対して揺動可能に支持されている。具体的には、排気ロッカーアーム５５は、揺動支点となる支持部５５ａと、排気カム６３に当接する当接部５５ｂと、排気バルブ５１を押圧する押圧部５５ｃとによって構成される。

支持部５５ａは、排気ロッカーシャフトを挿通可能な筒形状を有している。当接部５５ｂは、支持部５５ａから後下方に延び先端にローラ５５ｄを取り付けて構成される。ローラ５５ｄの外面は、排気カム６３の外面に当接している。押圧部５５ｃは、支持部５５ａから前下方に向かって二股に延びており、各先端部分が排気バルブ５１の上端に当接している。

このように構成される動弁装置５では、クランクシャフトの回転に伴ってカムシャフト６が回転されると、吸気カム６２（排気カム６３）のカム面（外面）に沿って当接部５４ｂ（当接部５４ｂ）が摺動する。特に、吸気カム６２（排気カム６３）の突出部分では、当接部５４ｂ（当接部５５ｂ）が上方に押し上げられる。このため、吸気ロッカーアーム５４（排気ロッカーアーム５５）が支持部５４ａ（支持部５５ａ）を支点に回動し、押圧部５４ｃ（押圧部５５ｃ）が下方に移動する。

このとき、押圧部５４ｃ（押圧部５５ｃ）は、バルブスプリング５２の付勢力に抗して吸気バルブ５０（排気バルブ５１）を下方（開方向）に押し下げる。この結果、吸気バルブ５０（排気バルブ５１）が開放される。当接部５４ｂ（当接部５５ｂ）が吸気カム６２（排気カム６３）の突出部分を乗り越えると、吸気バルブ５０（排気バルブ５１）は、バルブスプリング５２の付勢力によって上方に押し上げられる。この結果、吸気バルブ５０（排気バルブ５１）が閉じられる。このようにして、吸気バルブ５０及び排気バルブ５１の開閉が制御される。

次に、図３及び図４を参照して、本実施の形態に係る動弁装置５に組み込まれる可変動弁機構１００について説明する。図４は、図３に示す可変動弁機構１００の分解斜視図である。なお、図３及び図４においては、可変動弁機構１００を構成する一対のリンク部材７（第１リンク部材７１、第２リンク部材７２）が揺動していない状態（非揺動状態）について示している。

上記したように、本実施の形態に係る動弁装置５（図２参照）は、エンジン回転数に応じて吸気バルブ５０又は排気バルブ５１（共に図２参照）の開閉タイミングを切り替える可変動弁機構１００を備えている。この可変動弁機構１００は、図３に示すように、カムシャフト６（カムスプロケット５３）の回転に伴って生じる遠心力を用いて吸気バルブ５０のバルブタイミングを進角させる、いわゆるガバナー式の可変バルブタイミング機構である。

図３及び図４に示すように、可変動弁機構１００は、上述したカムシャフト６及びカムスプロケット５３と、一対のリンク部材７（第１リンク部材７１、第２リンク部材７２）とを含んで構成される。カムスプロケット５３は、カムシャフト６の右端に設けられ、一対のリンク部材７は、カムスプロケット５３の右側面に取り付けられている。以下、可変動弁機構１００のそれぞれの構成要素について説明する。

まず、本実施の形態に係る可変動弁機構１００が有するカムシャフト６の構成について説明する。図５は、本実施の形態に係るカムシャフト６の分解斜視図である。図６は、図３に示す可変動弁機構１００の断面図である。なお、図５においては、説明の便宜上、カムシャフト６の一部を構成するリンクフランジ６７を省略している。

図５及び図６に示すように、カムシャフト６は、吸気カムシャフト６０に対して円筒状の排気カムシャフト６１及びベアリング６５を通し、排気カムシャフト６１の右端にスプロケットフランジ６６を取り付けると共に、吸気カムシャフト６０の右端にリンクフランジ６７を取り付けて構成される（リンクフランジ６７については、図５に不図示、図４参照）。

吸気カムシャフト６０は、中空形状を有しており、左右方向に延びている。吸気カムシャフト６０の左端側には、吸気カム６２が一体的に設けられている。吸気カムシャフト６０の右端には、後述するボルト６８（図４、図６参照）用のネジ穴６０ａが形成されている。また、吸気カムシャフト６０の右端外周側には、リンクフランジ６７の係合ピン６７ｄが係合する係合溝６０ｂが形成されている。

また、吸気カムシャフト６０のうち吸気カム６２より右側であって、排気カムシャフト６１の内側に収まる部分では、基端部と右端部がその中間部分６０ｅに比べて径方向に大きく（太く）形成されている。この吸気カムシャフト６０の太くなった部分が、排気カムシャフト６１を支持する支持部６０ｃとして機能する。具体的に支持部６０ｃの外径は、排気カムシャフト６１の内径と略同一の大きさを有している。また、支持部６０ｃの外面には、環状溝６０ｄが形成されている。これらの環状溝６０ｄ及び中間部分６０ｅは、吸気カムシャフト６０と排気カムシャフト６１の摺動面にオイルを供給するためのオイル供給経路として機能する。

排気カムシャフト６１は、左側端、すなわちスプロケットのフランジ６６とは反対側の端部に、排気カム６３が一体的に設けられており、内側に吸気カムシャフト６０を挿通可能な円筒形状を有している。具体的には、排気カムシャフト６１の内径は、吸気カムシャフト６０の外径より僅かに大きく設定されている。排気カムシャフト６１の長さは、吸気カム６２より右側における吸気カムシャフト６０の長さと略同一である。また、排気カムシャフト６１と吸気カムシャフト６０とは、相対回転可能に構成される。

排気カムシャフト６１の右側端に設けられるスプロケットフランジ６６には、後述するカムスプロケット５３の貫通口５３ｂに対応して２つのネジ穴６６ａが形成されている。スプロケットフランジ６６は、排気カムシャフト６１に対して回転一体に取り付けられる。また、スプロケットフランジ６６には、後述するボルト７３によりカムスプロケット５３が固定される。

リンクフランジ６７は、図４に示すように、吸気カムシャフト６０に係合する円形部６７ａと、円形部６７ａの外周から径方向外側に広がるフランジ部６７ｂとを有している。円形部６７ａの中央には、円形穴６７ｃが形成されている。この円形穴６７ｃにボルト６８が通され、ボルト６８が吸気カムシャフト６０にねじ込まれることにより、リンクフランジ６７が吸気カムシャフト６０に固定される。なお、リンクフランジ６７は、カムスプロケット５３を介在させた状態にて吸気カムシャフト６０に固定される。

円形部６７ａには、中心から径方向に離れた位置に係合ピン６７ｄが取り付けられている。係合ピン６７ｄは、吸気カムシャフト６０側に突出している。吸気カムシャフト６０の係合溝６０ｂに係合ピン６７ｄが係合することで、リンクフランジ６７と吸気カムシャフト６０とが回転一体に構成される。フランジ部６７ｂには、軸方向外側（右側）に突出する２つの係合ピン６７ｅが設けられている。各係合ピン６７ｅは、後述する第１リンク部材７１、第２リンク部材７２の係合溝７１ｄ、７２ｄに係合する。

図４に示すように、カムスプロケット５３は、カムシャフト６におけるスプロケットフランジ６６と、リンクフランジ６７との間に配置される。カムスプロケット５３の中心には、円形穴５３ａが形成されている。また、カムスプロケット５３の側面には、一対のリンク部材７の揺動支点となる２つの貫通口５３ｂが形成されている。２つの貫通口５３ｂは、円形穴５３ａを挟んで対向する位置に配置されている。

次に、本実施の形態に係る可変動弁機構１００が有する一対のリンク部材７の構成について、図７を参照して説明する。図７は、図３に示す可変動弁機構１００の側面図である。図７においては、図３に示す可変動弁機構１００を右方側から示している。なお、図７においては、説明の便宜上、リンクフランジ６７を吸気カムシャフト６０に固定するボルト６８を省略している。図７においては、一対のリンク部材７が揺動していない状態（非揺動状態）について示している。以下に示す図８及び図１０においても同様である。

図７に示すように、一対のリンク部材７は、それぞれ同一の構成を有する第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２で構成される。第１リンク部材７１は、カムスプロケット５３（カムシャフト６）の回転軸を挟んで第２リンク部材７２と反対側の位置に配置されている。より具体的には、第１リンク部材７１と第２リンク部材７２とは、カムシャフト６及びカムスプロケット５３の回転軸の中心Ｃに対して点対称に配置されている。

第１リンク部材７１は、カムスプロケット５３の周方向に沿うように、略三日月状に形成されている。第１リンク部材７１は、カムスプロケット５３に対して揺動（回動）可能に支持される支持部７１ａと、支持部７１ａから離間して形成されるウェイト部７１ｂと、リンクフランジ６７の一部（係合ピン６７ｅ）に係合する係合部７１ｃとを有している（図４参照）。支持部７１ａとウェイト部７１ｂとの間には、後述する第１スプリング７４の一端を係止する係止穴７１ｅが形成されている。この係止穴７１ｅは、ウェイト部７１ｂの基端部近傍に配置されている。また、係合部７１ｃの上方側には、後述する第２スプリング７５の他端を係止する係止部７１ｆが形成されている。

支持部７１ａは、ボルト７３を挿通可能な円筒形状を有している。支持部７１ａに挿通され、カムスプロケット５３を介してスプロケットフランジ６６に固定されたボルト７３は、第１リンク部材７１の揺動軸として機能する。第１リンク部材７１は、支持部７１ａから回転方向前側に向かって延びており、先端が僅かに径方向内側に屈曲している。この屈曲した先端部分がウェイト部７１ｂとなっている。また、係合部７１ｃは、支持部７１ａから回転方向後側に向かって僅かに延びており、後端が支持部７１ａより僅かに径方向内側に位置している。係合部７１ｃの後端部分には、上記した係合ピン６７ｅが係合可能な係合溝７１ｄが形成されている。

第２リンク部材７２は、第１リンク部材７１と同様に、カムスプロケット５３の周方向に沿うように、略三日月状に形成されている。第２リンク部材７２は、カムスプロケット５３に対して回動可能に支持される支持部７２ａと、支持部７２ａから離間して形成されるウェイト部７２ｂと、リンクフランジ６７（係合ピン６７ｅ）に係合する係合部７２ｃとを有している。支持部７２ａとウェイト部７２ｂとの間には、後述する第２スプリング７４の一端を係止する係止穴７２ｅが形成されている。この係止穴７２ｅは、ウェイト部７２ｂの基端部近傍に設けられている。また、係合部７２ｃの下方側には、後述する第１スプリング７４の他端を係止する係止部７２ｆが形成されている。

支持部７２ａは、ボルト７３を挿通可能な円筒形状を有している。支持部７２ａに挿通され、カムスプロケット５３を介してスプロケットフランジ６６に固定されたボルト７３は、第２リンク部材７２の揺動軸として機能する。第２リンク部材７２は、支持部７２ａから回転方向後側に向かって延びており、先端が僅かに径方向内側に屈曲している。この屈曲した先端部分がウェイト部７２ｂとなっている。また、係合部７２ｃは、支持部７２ａから回転方向前側に向かって僅かに延びており、前端が支持部７２ａより僅かに径方向内側に位置している。係合部７２ｃの後端部分には、上記した係合ピン６７ｅが係合可能な係合溝７２ｄが形成されている。

第１リンク部材７１は、係合溝７１ｄにリンクフランジ６７の係合ピン６７ｅを係合させた状態で支持部７１ａ及びカムスプロケット５３の貫通口５３ｂにボルト７３を挿通し、ボルト７３をスプロケットフランジ６６にねじ込むことで、カムスプロケット５３に対して揺動可能に取り付けられる。同様に、第２リンク部材７２は、係合溝７２ｄにリンクフランジ６７の係合ピン６７ｅを係合させた状態で支持部７２ａ及びカムスプロケット５３の貫通口５３ｂにボルト７３を挿通し、ボルト７３をスプロケットフランジ６６にねじ込むことで、カムスプロケット５３に対して揺動可能に取り付けられる。

ここで、第１リンク部材７１、第２リンク部材７２に形成される係合溝７１ｄ、７２ｄの構成について図８を参照して説明する。図８は、本実施の形態に係る可変動弁機構１００が有するリンク部材７（第１リンク部材７１）の拡大図である。第１リンク部材７１、第２リンク部材７２に形成される係合溝７１ｄ、７２ｄは、方向を除いて同一の構成を有する。ここでは、第１リンク部材７１に形成される係合溝７１ｄを使用して説明し、第２リンク部材７２に形成される係合溝７２ｄの説明を省略する。

図８に示すように、係合溝７１ｄは、第１リンク部材７１が非揺動状態において、カムスプロケット５３の径方向に延在する長穴形状を有している。係合溝７１ｄは、第１リンク部材７１が一定位置以上に揺動していない状態（言い換えると、第１リンク部材７１が閉じた状態）において、係合ピン６７ｅを保持する第１保持位置７１１と、第１リンク部材７１が一定位置以上に揺動した状態（言い換えると、第１リンク部材７１が開いた状態）において、係合ピン６７ｅを保持する第２保持位置７１２とを有している。第１保持位置７１１、第２保持位置７１２は、概して円形状を有している。係合溝７１ｄは、これらの第１保持位置７１１及び第２保持位置７１２を両端に有し、これらを連結する構成を有している。

係合溝７１ｄの内壁面のうち、ボルト７３から遠い位置に配置された内壁面７１３には、第１保持位置７１１の近傍に係合溝７１ｄの対向する内壁面７１４側に突出する第１ストッパ部７１３ａが設けられている。この第１ストッパ部７１３ａは、第１保持位置７１１に収容された係合ピン６７ｅを第２保持位置７１２側に移動し難くする役割を果たす。一方、係合溝７１ｄの内壁面のうち、ボルト７３に近い位置に配置された内壁面７１４には、第２保持位置７１２の近傍に係合溝７１ｄの対向する内壁面７１３側に突出する第２ストッパ部７１４ａが設けられている。この第２ストッパ部７１４ａは、第２保持位置７１２に収容された係合ピン６７ｅを第１保持位置７１１側に移動し難くする役割を果たす。

係合溝７１ｄには、係合ピン６７ｅの中心が、第１ストッパ部７１３ａを迂回する一方、第２ストッパ部７１４ａを迂回する、略Ｓ字形状の移動軌跡ＭＬが設けられている。すなわち、係合溝７１ｄ内において、係合ピン６７ｅは、第１保持位置７１１から第２保持位置７１２に移動する際、その中心が第１ストッパ部７１３ａから離れた後、第２ストッパ部７１４ａから離れる経路を通って第２保持位置７１２に到達する。

また、第１リンク部材７１、第２リンク部材７２には、ウェイト部７１ｂ、７２ｂをカムスプロケット５３の径方向内側に付勢する一対のスプリング（第１スプリング７４、第２スプリング７５）が設けられている。例えば、これらのスプリングは、圧縮コイルバネで構成される。第１スプリング７４は、カムスプロケット５３（カムシャフト６）の回転軸を挟んで第２スプリング７５と反対側に配置されている。より具体的には、第１スプリング７４と第２スプリング７５とは、カムシャフト６及びカムスプロケット５３の回転軸の中心Ｃに対して点対称に配置されている。

第１スプリング７４の一端（上端）は、第１リンク部材７１のウェイト部７１ｂ側の係止穴７１ｅに係止される。一方、第１スプリング７４の他端（下端）は、第２リンク部材７２の係合部７２ｃ側の係止部７２ｆに係止される。また、第２スプリング７５の一端（下端）は、第２リンク部材７２のウェイト部７２ｂ側の係止穴７２ｅに係止される。一方、第２スプリング７５の他端（上端）は、第１リンク部材７１の係合部７１ｃ側の係止部７１ｆに係止される。第１スプリング７４及び第２スプリング７５は、両端が第１リンク部材７１と第２リンク部材７２とに係止され、両者をカムスプロケット５３の径方向内側に引っ張る付勢力を付与している。

次に、このような構成を有する可変動弁機構１００の動作について、図９を参照して説明する。図９は、本実施の形態に係る可変動弁機構１００の動作説明図である。図９Ａは、一対のリンク部材７が揺動していない状態（非揺動状態：閉状態）を示し、図９Ｂは一対のリンク部材７が最大限まで揺動した状態（揺動状態：開状態）を示している。なお、図９においては、説明の便宜上、ボルト６７、第１スプリング７４及び第２スプリング７５を省略している。

可変動弁機構１００では、図９に示すように、第１スプリング７４、第２スプリング７５によって第１リンク部材７１、第２リンク部材７２がカムスプロケット５３の径方向内側に付勢されている。例えば、エンジン回転数が所定回転数以下の場合、図９Ａに示すように、ウェイト部７１ｂ、７２ｂに生じる遠心力が第１スプリング７４、第２スプリング７５の付勢力よりも小さい。このため、第１リンク部材７１、第２リンク部材７２は、支持部７１ａ、７２ａを支点に揺動することがない。

また、ウェイト部７１ｂ、７２ｂは、カムスプロケット５３の外縁から径方向外側に突出しない位置に位置付けられている。このとき、リンクフランジ６７の係合ピン６７ｅは、係合溝７１ｄ、７２ｄの径方向内側の第１保持位置７１１に収容されている。この場合、リンクフランジ６７とカムスプロケット５３は、相対回転することなく一体的に回転する。これにより、リンクフランジ６７に係合する吸気カムシャフト６０及び排気カムシャフト６１（共に図５参照）もカムスプロケット５３と一体回転する。この結果、動弁装置５（図２参照）では、通常のバルブタイミングで吸気バルブ５０及び排気バルブ５１の開閉が制御される。

一方、エンジン回転数が所定回転数を超えると、ウェイト部７１ｂ、７２ｂに生じる遠心力が第１スプリング７４、第２スプリング７５の付勢力よりも大きくなる。このため、図９Ｂに示すように、第１リンク部材７１、第２リンク部材７２は、支持部７１ａ、７２ａに挿通されたボルト７３を支点に揺動し、ウェイト部７１ｂ、７２ｂがカムスプロケット５３の径方向外側に移動する。これにより、ウェイト部７１ｂ、７２ｂは、カムスプロケット５３の外縁から径方向外側に突出した位置に位置付けられる。

また、第１リンク部材７１、第２リンク部材７２が揺動することで係合部７１ｃ、７２Ｃは径方向内側に移動する。これに伴い、リンクフランジ６７は、係合溝７１ｄ、７２ｄの径方向外側の第２保持位置７１２に係合ピン６７ｅが収容されると共に、カムスプロケット５３に対して反対方向に相対回転する。これにより、リンクフランジ６７に係合する吸気側カムシャフト６０がカムスプロケット５３に対して相対回転する。この結果、吸気バルブ５０の開閉タイミングが調整される。このように、可変動弁機構１００では、エンジン回転数に応じて第１リンク部材７１、第２リンク部材７２を揺動させ、吸気側カムシャフト６０（リンクフランジ６７）とカムスプロケット５３とを相対回転させることにより、吸気バルブ５０の開閉タイミングを変化させることが可能になっている。

このように本実施の形態に係る可変動弁機構１００では、所定条件下において、第１リンク部材７１、第２リンク部材７２がカムスプロケット５３の径方向外側に揺動し、吸気側カムシャフト６０（リンクフランジ６７）をカムスプロケット５３に対して相対回転させる。このため、リンク部材７（第１リンク部材７１、第２リンク部材７２）の揺動動作によって、吸気側カムシャフト６０の回転方向の位相を変化させることができる。これにより、遠心ウェイトを一対の従動部材で挟み込むような従来の構成と比べて作動時の抵抗を低く抑えることができる。この結果、円滑にカムシャフト６の回転方向の位相を変化させることができる。

また、第１リンク部材７１は、カムスプロケット５３に固定される揺動軸としてのボルト７３と、ボルト７３から離間して配置されるウェイト部７１ｂと、カムシャフト６に設けられた係合ピン６７ｅと係合してカムスプロケット５３の回転をカムシャフト６に伝達する係合部７１ｃとを有し、カムスプロケット５３に対して揺動可能に支持され、カムスプロケット５３の回転に伴ってウェイト部７１ｂがカムスプロケット５３の径方向外側に移動すると共に係合部７１ｃが移動して係合ピン６７ｅを移動させ、吸気側カムシャフト６０を相対回転させる。第２リンク部材７２も同様である。これにより、カムスプロケット５３の回転に伴って（回転数変化に応じて）生じる遠心力により第１リンク部材７１、第２リンク部材７２を揺動させ、吸気側カムシャフト６０を相対回転させることができる。このため、吸気側カムシャフト６０を相対回転させるための特別な制御機構を必要とせず、簡易な構成で円滑にカムシャフト６の回転方向の位相を変化させることができる。

また、カムスプロケット５３の回転に伴って生じる遠心力により第１リンク部材７１、第２リンク部材７２を揺動させることから、ボルト７３に対する摩擦力を低減することができる。このため、エンジン２のトルク変動がない場合でもウェイト部７１ｂ、７２ｂを移動させることができる。この結果、カムシャフト６単体での検査や動作確認が容易になる。

さらに、本実施の形態に係る可変動弁機構１００においては、第１リンク部材７１と第２リンク部材７２とが、カムスプロケット５３の回転軸を挟んで反対側に配置され、第１スプリング７４と第２スプリング７５とがカムスプロケット５３の回転軸を挟んで反対側に配置されている。これにより、第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２、並びに、第１スプリング７４及び第２スプリング７５をバランス良く配置することができる。このため、バランスを確保するための錘部等を必要とすることなく、カムシャフト６の回転を円滑に保つことができる。

特に、第１リンク部材７１と第２リンク部材７２とがカムスプロケット５３の回転軸の中心Ｃに対して点対称に配置されている。このため、カムスプロケット５３からの回転力を複数のリンク部材７を介してカムシャフト６に対して対称的に伝達することができる。これにより、カムシャフト６の回転を円滑化することができる。また、バランスを確保するための錘部等を必要とすることなく、カムシャフト６の回転を円滑に保つことができる。

さらに、第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２の係合部７１ｃ、７２ｃには、係合溝７１ｄ、７２ｄが設けられている。これらの係合溝７１ｄ、７２ｄには、それぞれ第１保持位置７１１と、第２保持位置７１２とが設けられ、係合溝７１ｄ、７２ｄの内壁面のうち、ボルト７３から遠い位置に配置された内壁面７１３には、対向する内壁面７１４側に突出する第１ストッパ部７１３ａが設けられている。このため、第１保持位置７１１に収容された係合ピン６７ｅを移動し難くできる。これにより、吸気カム６２（排気カム６３）が吸気バルブ５０（排気バルブ５１）から受ける駆動反力がカムシャフト６及び係合部７１ｃ、７２ｃを介して第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２に伝わる場合であっても、第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２が振動する事態を抑止することができる。

同様に、係合溝７１ｄ、７２ｄの内壁面のうち、ボルト７３から近い位置に配置された内壁面７１４には、対向する内壁面７１３側に突出する第２ストッパ部７１４ａが設けられている。このため、第２保持位置７１２に収容された係合ピン６７ｅを移動し難くできる。これにより、吸気カム６２（排気カム６３）が吸気バルブ５０（排気バルブ５１）から受ける駆動反力がカムシャフト６及び係合部７１ｃ、７２ｃを介して第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２に伝わる場合であっても、第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２が振動する事態を抑止することができる。

また、係合溝７１ｄ、７２ｄには、係合ピン６７ｅの中心が、第１ストッパ部７１３ａを迂回する一方、第２ストッパ部７１４ａを迂回する、略Ｓ字形状の移動軌跡が設けられている。このため、係合ピン６７ｅの移動軌跡が直線状である場合に比べ、第１保持位置７１１又は第２保持位置７１２に収容された係合ピン６７ｅが容易に移動するのを防止することができる。これにより、所望のタイミングで第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２を揺動させる一方、第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２を非揺動状態に復帰させることができる。

ここで、本実施の形態に係る可変動弁機構１００におけるリンク部材７の構成要素の位置関係について、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施の形態に係る可変動弁機構１００におけるリンク部材７の構成要素の位置関係の説明図である。第１リンク部材７１の構成要素と、第２リンク部材７２の構成要素とは同一の位置関係を有する。以下においては、第１リンク部材７１を用いて説明し、第２リンク部材７２の具体的な説明は省略する。なお、図１０においては、説明の便宜上、第２スプリング７５を省略している。

図１０に示すように、第１リンク部材７１は、非揺動状態において、揺動軸を構成するボルト７３の中心Ｃ１と、第１保持位置７１１に収容された係合ピン６７ｅの中心Ｃ２とを結ぶ仮想線ＬＡの距離Ｌ１が、ボルト７３の中心Ｃ１と係止穴７１ｅに対する第１スプリング７４の係止位置Ｃ３とを結ぶ仮想線ＬＢの距離Ｌ２よりも小さく構成されている。

このようにボルト７３と係合ピン６７ｅとの距離Ｌ１が、ボルト７３と第１スプリング７４との距離Ｌ２より小さく設定されることから、吸気カム６２（排気カム６３）が吸気バルブ５０（排気バルブ５１）から受ける駆動反力がカムシャフト６、係合ピン６７ｅ及び係合部７１ｃを介して第１リンク部材７１に伝わった場合に、第１リンク部材７１を揺動させる回転モーメントＭａを小さく抑えることができる。これにより、第１リンク部材７１が容易に揺動してしまう事態を防止することができる。

ここで、係合ピン６７ｅから第１リンク部材７１に伝わる駆動反力の方向は、係合ピン６７ｅの中心Ｃ２を通過するカムシャフト６との同心円の接線ＴＬの方向となる。ここで、回転モーメントＭａは、前記駆動反力によって係合ピン６７ｅから受ける力を「Ｆ」として、非揺動状態において、ボルト７３の中心Ｃ１と係合ピン６７ｅの中心Ｃ２とを結ぶ仮想線ＬＡと、カムシャフト６（カムスプロケット５３）の回転軸を中心Ｃとして、係合ピン６７ｅの中心Ｃ２を通過する破線で示す円の接線ＴＬとで構成される角度を「α」とした場合に、以下の式により求められる。
回転モーメントＭａ＝Ｆ ｓｉｎα・Ｌ１

また、第１リンク部材７１は、角度αが、ボルト７３の中心Ｃ１と第１スプリング７４の係止位置Ｃ３とを結ぶ仮想線ＬＢと、第１スプリング７４の中心線ＬＣとで構成される角度βよりも小さく構成されている。

このように角度αが角度βよりも小さく設定されることから、吸気カム６２（排気カム６３）が吸気バルブ５０（排気バルブ５１）から受ける駆動反力がカムシャフト６及び係合部７１ｃを介して第１リンク部材７１に伝わった場合に、第１リンク部材７１を揺動させる回転モーメントＭａを、第１スプリング７４、第２スプリング７５が第１リンク部材７１を抑え込む回転モーメントＭｂに比べて小さく抑えることができる。これにより、第１リンク部材７１が容易に揺動してしまう事態を防止することができる。ここで、回転モーメントＭｂは、第１スプリング７４、第２スプリング７５のバネ定数を「Ｋ」とし、第１スプリング７４、第２スプリング７５の伸び長さを「ｘ」とした場合に、以下の式により求められる。
回転モーメントＭｂ＝Ｋ・ｘ ｓｉｎβ・Ｌ２

さらに、第１リンク部材７１は、非揺動状態において、ボルト７３の中心Ｃ１と係合ピン６７ｅの中心Ｃ２とを結ぶ仮想線ＬＡが、カムシャフト６（カムスプロケット５３）の回転軸の中心Ｃと係合ピン６７ｅの中心Ｃ２とを結ぶ仮想線ＬＤに対して略直角に交差するように配置されている。

これにより、非揺動状態にて、カムシャフト６の回転に伴う移動方向、すなわち、上記接線方向の近傍にボルト７３が配置される。このため、吸気カム６２（排気カム６３）が吸気バルブ５０（排気バルブ５１）から受ける駆動反力がカムシャフト６、係合ピン６７ｅ及び係合部７１ｃを介して第１リンク部材７１に伝わる場合であっても、この駆動反力の方向がほぼ仮想線ＬＡに重なる。これにより、上述の角度αは微小となり、第１リンク部材７１を揺動させる回転モーメントＭａを極めて小さく抑えることができ、第１リンク部材７１の意図しない揺動を効果的に抑えることができる。

さらに、第１リンク部材７１は、非揺動状態において、ボルト７３の中心Ｃ１と第１スプリング７４の係止位置Ｃ３とを結ぶ仮想線ＬＢと、第１スプリング７４の中心線ＬＣとで構成される角度のうち、カムスプロケット５３の回転軸を含む角度βが鋭角となるように配置されている。

このように第１リンク部材７１の揺動角度が拡がるに連れて縮小される角度βが予め鋭角に設定されることから、第１リンク部材７１の揺動角度が拡がるに連れてウェイト部７１ｂの回転半径を増加でき、ウェイト部７１ｂに掛かる遠心力を回転半径に比例して増加させることができる。これにより、カムスプロケット５３の回転数増加によって第１リンク部材７１の揺動角度が拡がるほど、勢力が増して即時的に作動させる一方、カムスプロケット５３の回転数低下により第１リンク部材７１を非揺動状態に復帰させることができる。この結果、カムスプロケット５３の回転数に応じた第１リンク部材７１の作動の応答性を向上することができる。

さらに、第１リンク部材７１の係止穴７１ｅに対する第１スプリング７４の係止位置Ｃ３と、第１リンク部材７１のボルト７３の中心Ｃ１との距離Ｌ２が、第２リンク部材７２の係止部７２ｆに対する第１スプリング７４の係止位置Ｃ４と第２リンク部材７２のボルト７３の中心Ｃ５とを結ぶ仮想線ＬＦの距離Ｌ３より大きく構成されている。また、第２リンク部材７２の係止穴７２ｅに対する第２スプリング７５の係止位置Ｃ６と第２リンク部材７２のボルト７３の中心Ｃ５との距離Ｌ４が、第１リンク部材７１の係止部７１ｆに対する第２スプリング７５の係止位置Ｃ７と第１リンク部材７１のボルト７３の中心Ｃ１との距離Ｌ６より大きく構成されている。

これにより、第１リンク部材７１、第２リンク部材７２におけるウェイト部７１ｂ、７２ｂ側及び係合部７１ｃ、７２ｃ側の両方を引っ張る構造であっても、ウェイト部７１ｂ、７２ｂ側の回転モーメントＭｃが係合部７１ｃ、７２ｃ側の回転モーメントＭｄに対して大きくなり、両方の第１リンク部材７１、第２リンク部材７２を非揺動方向に付勢することができる。これにより、狭小なスペースで第１スプリング７４、第２スプリング７５の係止位置をウェイト部７１ａ、７２ａ側及び係合部７１ｃ、７２ｃ側の双方に設ける場合であっても、安定してカムシャフト６の回転方向の位相を変化させることができる。

ここで、回転モーメントＭｃは、第１スプリング７４、第２スプリング７５のバネ定数を「Ｋ」とし、第１スプリング７４、第２スプリング７５の伸び長さを「ｘ」とした場合に、以下の式により求められる。また、回転モーメントＭｄは、第１スプリング７４、第２スプリング７５のバネ定数を「Ｋ」とし、第１スプリング７４、第２スプリング７５の伸び長さを「ｘ」とし、仮想線ＬＣと仮想線ＬＦとの間の角度を「γ」とした場合に、以下の式により求められる。
回転モーメントＭｃ＝Ｋ・ｘ ｓｉｎβ・Ｌ２
回転モーメントＭｄ＝Ｋ・ｘ ｓｉｎγ・Ｌ３

さらに、第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２は、ボルト７３の中心Ｃ１とカムスプロケット５３の回転軸の中心Ｃとを結ぶ仮想線ＬＥに対して、一方側にウェイト部７１ｂ、７２ｂが配置され、他方側に係合部７１ｃ、７２ｃが配置されている。そして、第１スプリング７４は、一端が第１リンク部材７１におけるウェイト部７１ｂ側の係止穴７１ｅに係止され、他端が第２リンク部材７２における係合部７２ｃ側の係止部７２ｆに係止されている。一方、第２スプリング７５は、一端が第２リンク部材７２におけるウェイト部７２ｂ側の係止穴７２ｅに係止され、他端が第１リンク部材７１における係合部７１ｃ側の係止部７１ｆに係止されている。

すなわち、第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２のそれぞれに対して、第１スプリング７４及び第２スプリング７５の双方が係止される。このため、第１スプリング７４及び第２スプリング７５の一端側（ウェイト部７１ｂ、７２ｂ側）がカムスプロケット５３の径方向外側に引っ張られると、第２スプリング７５及び第１スプリング７４の他端側（係合部７２ｃ、７１ｃ側）がカムスプロケット５３の径方向内側に移動する。これにより、第１スプリング７４及び第２スプリング７５の伸縮量を縮小でき、これらのスプリングの負担を軽減することができる。

また、第１スプリング７４と第２スプリング７５の両端が第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２に係止されることから、第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２の揺動時に第１スプリング７４、第２スプリング７５が同時に作動することとなる。このため、第１スプリング７４と第２スプリング７５とが干渉することがない。これにより、第１リンク部材７１と第２リンク部材７２とを近い位置に配置でき、可変動弁機構１００の構造をシンプル且つコンパクトにすることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態においては、一対のリンク部材７（第１リンク部材７１、第２リンク部材７２）を備えると共に、一対の第１スプリング７４、第２スプリング７５を備える場合について説明したが、この構成に限定されない。例えば、リンク部材やスプリングについては、カムスプロケット５３の回転に伴って吸気カムシャフト６０の回転方向の位相を変化できることを条件として、１つであっても良く、また３つ以上であってもよい。

また、上記実施の形態においては、第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２がカムスプロケット５３の回転軸の中心Ｃに対して点対称に配置される場合について説明したが、この構成に限定されない。第１リンク部材７１及び第２リンク部材７２の位置については、カムスプロケット５３の回転に伴って吸気カムシャフト６０の回転方向の位相を変化できることを条件として、任意の位置に配置することができる。

また、上記実施の形態においては、単気筒のエンジン２を例にして説明したが、この構成に限定されない。例えば、本実施の形態に係る動弁装置５（可変動弁機構１００）を多気筒のエンジンに適用してもよい。

また、上記した実施の形態において、一気筒につき、吸気バルブ５０及び排気バルブ５１がそれぞれ２つずつ、合計４つ設けられる、いわゆる４バルブ式の動弁装置で構成したが、この構成に限定されない。吸気バルブ５０及び排気バルブ５１の数は適宜変更が可能である。

また、上記の実施の形態において、可変動弁機構１００をＳＯＨＣタイプの動弁装置５に適用した場合について説明したが、この構成に限定されない。例えば、可変動弁機構１００をＤＯＨＣ（Double OverHead Camshaft）式の動弁装置に適用してもよい。

また、上記の実施の形態では、各部材同士が係合する部分において、一方が係合ピンで他方が係合穴や溝で形成される構成としたが、この構成に限定されない。例えば、一方が係合穴や溝で形成され、他方が係合ピン等の突起で形成されてもよい。

また、上記の実施の形態において、可変動弁機構１００は、吸気バルブ５０の開閉タイミングを調整する構成としたが、この構成に限定されない。排気バルブ５１の開閉タイミングを調整するように可変動弁機構１００を構成してもよい。

また、上記の実施の形態において、可変動弁機構１００が作動する（第１リンク部材７１、第２リンク部材７２が揺動する）際の所定の遠心力（エンジン回転数）は、調整したいバルブタイミングに応じて適宜変更が可能である。

以上説明したように、本発明は、安定してカムシャフトの回転方向の位相を変化させることができるという効果を有し、特に、ＳＯＨＣ（Single OverHead Camshaft）式の動弁装置に適用可能な可変動弁機構、エンジン及び自動二輪車に有用である。

１ 自動二輪車
２ エンジン
５ 動弁装置
５０ 吸気バルブ
５１ 排気バルブ
５３ カムスプロケット
６ カムシャフト
６０ 吸気カムシャフト
６１ 排気カムシャフト
６２ 吸気カム（吸気側のカム）
６３ 排気カム（排気側のカム）
６６ スプロケットフランジ
６７ リンクフランジ
１００ 可変動弁機構
７ リンク部材
７１ 第１リンク部材
７１ａ、７２ａ 支持部
７１ｂ、７２ｂ ウェイト部
７１ｃ、７２ｃ 係合部
７１ｄ、７２ｄ 係合溝（溝部）
７１１ 第１保持位置
７１２ 第２保持位置
７１３ａ 第１ストッパ部
７１４ａ 第２ストッパ部
７２ 第２リンク部材
７３ ボルト（揺動軸）
７４ 第１スプリング（第１付勢部材）
７５ 第２スプリング（第２付勢部材）

Claims (13)

1. エンジン回転数に応じて吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを切り替える可変動弁機構であって、
   クランクシャフトの回転に応じて回転するカムスプロケットと、
   吸気側及び排気側のカムのいずれか一方が一体的に設けられ、前記カムスプロケットに対して相対回転可能に設けられるカムシャフトと、
   前記カムスプロケット及び前記カムシャフトに係合し、前記カムスプロケットから前記カムシャフトに回転を伝達するリンク部材と、を具備し、
   前記リンク部材は、前記カムスプロケットに揺動可能に支持され、前記カムスプロケットの回転数変化に応じて揺動して、前記カムスプロケットに対して前記カムシャフトを相対回転させるものであって、
   前記リンク部材は、前記カムスプロケットに固定される揺動軸と、前記揺動軸から離間して配置されるウェイト部と、前記カムシャフトに設けられた係合ピンと係合して前記カムスプロケットの回転を前記カムシャフトに伝達する係合部とを有し、
   前記リンク部材は、前記カムスプロケットに対して揺動可能に支持され、前記カムスプロケットの回転に伴って前記ウェイト部が前記カムスプロケットの径方向外側に移動すると共に前記係合部が移動して前記係合ピンを移動させ、前記カムシャフトを前記カムスプロケットに対して相対回転させ、
   前記係合部は、溝部で構成され、
   前記溝部には、前記リンク部材が一定位置よりも揺動していない状態における前記係合ピンを収容する第１保持位置と、前記リンク部材が一定位置よりも揺動した状態における前記係合ピンを収容する第２保持位置とが設けられ、前記溝部の内壁面のうち、前記揺動軸から遠い位置に配置された内壁面には、前記第１保持位置の近傍に前記溝部の対向する内壁面側に突出する第１ストッパ部が設けられることを特徴とする可変動弁機構。
2. 前記リンク部材に係止され、前記ウェイト部を前記カムスプロケットの径方向内側に付勢する付勢部材を更に具備し、
   前記リンク部材は、非揺動状態において、前記揺動軸の中心と前記係合ピンの中心との距離Ｌ１が、前記揺動軸の中心と前記リンク部材に対する前記付勢部材の係止位置とを結ぶ仮想線の距離Ｌ２よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構。
3. 前記リンク部材は、非揺動状態において、前記揺動軸の中心と前記係合ピンの中心とを結ぶ仮想線と、前記カムシャフトの回転軸を中心とし、前記係合ピンの中心を通過する円の接線とで構成される角度αが、前記揺動軸の中心と前記付勢部材の係止位置とを結ぶ仮想線と、前記付勢部材の中心線とで構成される角度βよりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の可変動弁機構。
4. 前記リンク部材は、非揺動状態において、前記揺動軸の中心と前記係合ピンの中心とを結ぶ仮想線が、前記カムシャフトの回転軸の中心と前記係合ピンの中心とを結ぶ仮想線に対して略直角に交差することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の可変動弁機構。
5. 前記溝部の内壁面のうち、前記揺動軸から近い位置に配置された内壁面には、前記第２保持位置の近傍に前記溝部の対向する内壁面側に突出する第２ストッパ部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構。
6. 前記溝部には、正面視にて前記係合ピンの中心が、前記第１ストッパ部を迂回する一方、前記第２ストッパ部を迂回する、略Ｓ字形状の移動軌跡が設けられることを特徴とする請求項５に記載の可変動弁機構。
7. 前記付勢部材は、一端が前記揺動軸よりも前記ウェイト部側の位置に係止され、当該付勢部材の係止位置と前記揺動軸の中心とを通過する仮想線と、前記付勢部材の中心線とで構成される角度のうち、前記カムスプロケットの回転軸を挟む角度βが鋭角となるように配置されることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載の可変動弁機構。
8. 前記リンク部材として、前記カムスプロケットの回転軸を挟んで一方側に配置される第１リンク部材と、他方側に配置される第２リンク部材とを有し、
   前記付勢部材として、前記カムスプロケットの回転軸を挟んで一方側に配置される第１付勢部材と、他方側に配置される第２付勢部材とを有することを特徴とする請求項２から請求項７のいずれかに記載の可変動弁機構。
9. 前記第１リンク部材と前記第２リンク部材とが前記カムスプロケットの回転軸の中心に対して点対称に配置されると共に、前記第１付勢部材と前記第２付勢部材とが前記カムスプロケットの回転軸の中心に対して点対称に配置されることを特徴とする請求項８に記載の可変動弁機構。
10. 前記第１リンク部材及び第２リンク部材は、前記揺動軸の中心と前記カムスプロケットの回転軸の中心とを結ぶ仮想線に対して、一方側に前記ウェイト部が配置され、他方側に前記係合部が配置され、
    前記第１付勢部材は、一端が前記第１リンク部材における前記揺動軸よりも前記ウェイト部側の位置に係止され、他端が前記第２リンク部材における前記揺動軸よりも前記係合部側の位置に係止され、
    前記第２付勢部材は、一端が前記第２リンク部材における前記揺動軸よりも前記ウェイト部側の位置に係止され、他端が前記第１リンク部材における前記揺動軸よりも前記係合部側の位置に係止されることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の可変動弁機構。
11. 前記第１リンク部材における前記ウェイト部側の前記第１付勢部材の係止位置と前記第１リンク部材の前記揺動軸の中心との距離が、前記２リンク部材における前記係合部側の前記第１付勢部材の係止位置と前記第２リンク部材の前記揺動軸の中心との距離より大きく、
    前記第２リンク部材における前記ウェイト部側の前記第２付勢部材の係止位置と前記第２リンク部材の前記揺動軸の中心との距離が、前記１リンク部材における前記係合部側の前記第２付勢部材の係止位置と前記第１リンク部材の前記揺動軸の中心との距離より大きいことを特徴とする請求項１０に記載の可変動弁機構。
12. 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の可変動弁機構を備えることを特徴とするエンジン。
13. 請求項１２に記載のエンジンを備えることを特徴とする自動二輪車。

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