JP6782800B2 - 可変動弁装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関におけるバルブの作動特性を切替える可変動弁装置に関する。
バルブ作動特性を決めるカムプロファイルが異なる複数のカムロブが外周面に形成されたカムキャリアが、カムシャフトに相対回転を禁止され軸方向に摺動可能に嵌合され、カムキャリアの外周面に形成されたリード溝に切替ピンが係合することで、カムキャリアが回転しながら軸方向に案内されてシフトし、バルブに作動するカムロブを切替えてバルブ作動特性を変える可変動弁装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2017−180400号公報
カムキャリアの外周面に形成されたリード溝は、溝底面と同溝底面の両側の溝側壁面とで断面矩形のチャンネル状の外周溝であり、切替ピンの係合により軸方向にシフトすべく軸方向に偏移しながら周方向に延びている。
カムキャリアとともに一体に回転するリード溝に、定位置から切替ピンが進行して係合するので、適切なタイミングで切替ピンが進行して係合する必要がある。
しかし、機関回転数が高速回転化し、カムシャフトがカムキャリアとともに高速に回転することになると、切替ピンの作動が追従しきれずに、切替ピンが進行して回転するカムキャリアのリード溝に係合するタイミングが遅れて、切替ピンの先端がリード溝に入ったところで、リード溝の一方の溝側壁面が切替ピンの先端に衝接することがあり、この衝接があると、切替ピンの先端がはじかれて切替ピンがリード溝から抜けてしまい、切替ピンが余計な挙動をして確実で円滑なカム切替動作を妨げることがある。
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、機関回転数が高速回転化しても、切替ピンがリード溝によりはじかれることなく、円滑にリード溝に係合して、カム切替の作動性を向上させることができる可変動弁装置を供する点にある。
上記目的を達成するために、本発明は、
内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に設けられたカムシャフトと、
前記カムシャフトの外周に、相対回転を禁止され軸方向に摺動可能に嵌合する円筒状部材であって、外周面にカムプロファイルの異なる複数のカムロブが軸方向に隣接して形成されるとともに、溝底面と同溝底面の両側の溝側壁面とでチャンネル状に構成されるリード溝が形成されたリード溝円筒部を一体に備えたカムキャリアと、
前記リード溝に係合・離脱可能に切替ピンを進退させ、進行した前記切替ピンが係合した前記リード溝により前記カムキャリアが回転しながら軸方向に案内されてシフトし、バルブに作動するカムロブを切替えるカム切替機構と、
を備えた可変動弁装置において、
前記リード溝の両側の溝側壁面のうち前記カムキャリアをシフトさせるべく前記切替ピンが摺接して押圧される側の溝側壁面は、前記カムキャリアがシフトを開始するシフト開始変曲部位からシフト中間部位を経てシフトを終了するシフト終了変曲部位までのシフト有効側壁面を有し、
前記カムキャリアに、前記リード溝における前記シフト開始変曲部位より回転方向に若干進角した所定周方向位置から前記シフト中間部位の周方向位置までの所定周方向範囲に対して、前記切替ピンの進入を阻止するガード部材が設けられることを特徴とする可変動弁装置を提供する。
リード溝の両側の溝側壁面のうちカムキャリアをシフトさせるべく切替ピンが摺接して押圧される側の溝側壁面は、カムキャリアがシフトを開始するシフト開始変曲部位からシフト中間部位を経てシフトを終了するシフト終了変曲部位までのシフト有効側壁面を有し、前記シフト開始変曲部位より回転方向に若干進角した所定周方向位置から前記シフト中間部位の周方向位置までの所定周方向範囲のリード溝に、切替ピンが進入して係合しようとすると、シフト有効側壁面が切替ピンの先端に衝接して切替ピンがはじかれてリード溝から抜けることがある。
そこで、本構成によれば、カムキャリアには、リード溝における所定周方向範囲に対して、切替ピンの進入を阻止するガード部材が設けられるので、切替ピンがリード溝の溝側壁面によりはじかれるのを回避して、円滑にリード溝に係合し、カム切替の作動性を向上させることができる。
本発明の好適な実施形態では、
前記ガード部材は、前記リード溝円筒部に固定される固定側部分と、前記所定周方向範囲の前記リード溝に配設される円弧状をした切替ピン進入阻止部分と、を連続して備え、
前記切替ピン進入阻止部分は、前記切替ピンが前記所定周方向範囲で進行するときは、前記切替ピンの先端面と当接することで、前記切替ピンが前記リード溝に進入することを阻止し、
前記切替ピン進入阻止部分は、前記切替ピンが前記所定周方向範囲以外の周方向範囲で進入して前記リード溝に係合したときは、前記切替ピンの外側面に接して変動し、前記切替ピンが前記リード溝に係合している状態を維持する。
この構成によれば、ガード部材は、リード溝における所定周方向範囲に配設される円弧状をした切替ピン進入阻止部分を有し、切替ピン進入阻止部分は、切替ピンが所定周方向範囲でリード溝に進入するのを阻止し、切替ピンが所定周方向範囲以外の範囲で進入してリード溝に係合したときは、切替ピン進入阻止部分は、切替ピンの外側面に接して変動して、切替ピンがリード溝に係合している状態を維持してカムキャリアを移動することができるので、切替ピンがリード溝によりはじかれるのをガード部材により回避し、かつガード部材は変動することで、切替ピンのリード溝への係合状態を維持して、切替ピンによるカムキャリアの移動を妨げることない。
本発明の好適な実施形態では、
前記ガード部材の前記切替ピン進入阻止部分は、前記リード溝に係合した前記切替ピンの外側面が接すると、押圧されて弾性変形する。
この構成によれば、ガード部材の切替ピン進入阻止部分は、リード溝に係合した切替ピンの外側面が接すると、押圧されて弾性変形するので、切替ピンが所定周方向範囲以外の範囲で進入してリード溝に係合したときに、弾性変形して、切替ピンがリード溝に係合している状態を維持でき、切替ピンの外側面の接触が終わると、切替ピン進入阻止部分は弾性により元に戻ることができ、構造を簡素化することができる。
本発明の好適な実施形態では、
前記ガード部材は、弾性を有する円弧状の帯状部材であり、
前記ガード部材は、前記固定側部分に連続して前記切替ピン進入阻止部分が前記カムキャリアの回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出し、
前記固定側部分は、前記リード溝の両側の前記溝側壁面のうち一方の前記溝側壁面を有する溝側壁部に固定され、
前記切替ピン進入阻止部分は、前記固定側部分に連続する基部が一方の前記溝側壁面(F2)に前記シフト開始変曲部位より前記カムキャリアの回転方向に若干進角した前記所定周方向位置で接し、同基部から他方の前記溝側壁面に近づきながら前記カムキャリアの回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出し、末端部が前記シフト中間部位に位置する。
この構成によれば、ガード部材の切替ピン進入阻止部分は、一方の溝側壁面にシフト開始変曲部位より回転方向に若干進角した所定周方向位置で接する基部から他方の溝側壁面に近づきながらカムキャリアの回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出して、末端部が前記シフト中間部位に位置するので、切替ピン進入阻止部分が所定周方向範囲のリード溝内に配設され、所定周方向範囲でリード溝に進入しようとする切替ピンは先端面を切替ピン進入阻止部分の上端縁に当接して進入が阻止され、一方で、切替ピンが所定周方向範囲以外の範囲で進入してリード溝に係合したときは、リード溝に係合した切替ピンの外側面に切替ピン進入阻止部分が接して、切替ピン進入阻止部分を弾性変形させて切替ピンの通り道を開けて切替ピンを通して切替ピンのリード溝への係合状態を維持してカムキャリアをシフトすることができる。
本発明の好適な実施形態では、
前記ガード部材は、弾性を有する円弧状の鋼線部材であり、
前記リード溝円筒部の前記シフト有効側壁面を一部に備える前記溝側壁面を有する溝側壁部の外周面に、前記シフト開始変曲部位より前記ガード部材の幅長分だけ軸方向外側の部位と前記シフト中間部位との軸方向間の幅で、前記ガード部材の径方向の厚さに略等しい溝深さの周方向溝が、周方向に延びて形成され、
前記ガード部材は、前記固定側部分に連続して前記切替ピン進入阻止部分が前記カムキャリアの回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出し、さらに前記切替ピン進入阻止部分より遅角側に向けて延長部分が延出し、
前記固定側部分は、前記周方向溝の前記シフト開始変曲部位より軸方向外側の幅狭周方向溝部分に嵌合して固定され、
前記切替ピン進入阻止部分は、前記固定側部分に連続する基部が前記シフト有効側壁面を有する前記溝側壁面に前記シフト開始変曲部位より回転方向に若干進角した前記所定周方向位置で接し、同基部から前記溝側壁面に対して離れた後に前記カムキャリアの回転方向と反対の遅角側に向けて前記リード溝の溝開口に沿って延出し、前記延長部分に連続する末部が前記溝側壁面に前記シフト中間部位で接し、
前記延長部分は、前記周方向溝の前記シフト開始変曲部位より軸方向内側の前記シフト有効側壁面に対応する幅広周方向溝部分に挿入される。
この構成によれば、ガード部材は、周方向溝のシフト開始変曲部位より軸方向外側の幅狭周方向溝部分に嵌合して固定された固定側部分からカムキャリアの回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出する切替ピン進入阻止部分が、シフト有効側壁面を有する溝側壁面にシフト開始変曲部位より回転方向に若干進角した所定周方向位置で接する基部から溝側壁面に対して離れた後に遅角側に向けてリード溝の溝開口に沿って延出し、溝側壁面にシフト中間部位で末部を接して、同末部に連続する延長部分は周方向溝のシフト開始変曲部位より軸方向内側の前記シフト有効側壁面に対応する幅広周方向溝部分に挿入されるので、ガード部材の切替ピン進入阻止部分は、所定周方向範囲でリード溝の溝開口にはみ出しており、よって所定周方向範囲でリード溝に進入しようとする切替ピンは、切替ピン進入阻止部分に先端面を当接して進入を阻止され、一方で、切替ピンが所定周方向範囲以外の範囲で進入してリード溝に係合したときは、リード溝に係合した切替ピンの外側面に切替ピン進入阻止部分が接して、切替ピン進入阻止部分を弾性変形させて切替ピンの通り道を開けて切替ピンを通して切替ピンのリード溝への係合状態を維持してカムキャリアをシフトすることができる。
本発明の好適な実施形態では、
前記ガード部材は、弾性を有する円弧状の鋼線部材であり、
前記ガード部材は、前記固定側部分に連続して前記切替ピン進入阻止部分が前記カムキャリアの回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出し、
前記固定側部分は、前記リード溝の両側の前記溝側壁面のうち一方の前記溝側壁面を有する溝側壁部に形成された嵌挿溝に嵌合して固定され、
前記切替ピン進入阻止部分は、前記固定側部分に連続する基部が一方の前記溝側壁面の外周縁に前記シフト開始変曲部位より回転方向に若干進角した前記所定周方向位置で接し、同基部から他方の前記溝側壁面に近づきながら前記カムキャリアの回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて前記リード溝の溝開口に沿って延出し、屈曲した末部が前記シフト中間部位に位置するとともに、末部の先端が前記リード溝の前記溝底面に接している。
この構成によれば、ガード部材は、一方の溝側壁面を有する溝側壁部に形成された嵌挿溝に嵌合して固定された固定側部分からカムキャリアの回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出する切替ピン進入阻止部分が、一方の溝側壁面の外周縁にシフト開始変曲部位より回転方向に若干進角した所定周方向位置で接する基部から他方の溝側壁面に近づきながら遅角側に向けてリード溝の溝開口に沿って延出し、屈曲した末部がシフト中間部位に位置し、末部の先端がリード溝の溝底面に接するので、ガード部材の切替ピン進入阻止部分は、切替ピンの進入に適さない所定周方向範囲でリード溝の溝開口に沿って配設され、よって所定周方向範囲でリード溝に進入しようとする切替ピンは、切替ピン進入阻止部分に先端面を当接して進入を阻止され、一方で、切替ピンが所定周方向範囲以外の範囲で進入してリード溝に係合したときは、リード溝に係合した切替ピンの外側面に切替ピン進入阻止部分が接して、切替ピン進入阻止部分を弾性変形させて切替ピンの通り道を開けて切替ピンを通して切替ピンのリード溝への係合状態を維持してカムキャリアをシフトすることができる。
本発明は、カムキャリアには、リード溝における所定周方向範囲に対して、切替ピンの進入を阻止するガード部材が設けられるので、切替ピンがリード溝によりはじかれるのを回避して、円滑にリード溝に係合し、カム切替の作動性を向上させることができる。
本発明の第1の実施形態に係る可変動弁装置を備える内燃機関が搭載される自動二輪車の全体側面図である。 同内燃機関の左側面図である。 同内燃機関の上面図である。 同内燃機関のシリンダヘッド等の輪郭を2点鎖線で示して、内部の動弁機構の要部を透かして示した左側面図である。 シリンダヘッドカバーを外して上側シリンダヘッドを上面視した上面図である。 吸気側カム切替機構と排気側カム切替機構の一部省略して主要な要部のみを示す斜視図である。 吸気側切替駆動シャフトに第1切替ピンと第2切替ピンを組付けた斜視図である。 吸気側カムキャリアの斜視図である。 同吸気側カムキャリアの異なる回転状態の斜視図である。 右ガード部材の斜視図である。 図10のXI矢視による右ガード部材の側面図である。 リード溝円筒部のリード溝およびガード部材の展開図である。 第1切替ピンによりガード部材が弾性変形した状態を示すリード溝およびガード部材の展開図である。 第2の実施形態の吸気側カムキャリアのリード溝円筒部部分の斜視図である。 同リード溝円筒部部分の側面図である。 同リード溝円筒部部分の異なる回転状態の側面図である。 同吸気側カムキャリアの一部断面とした斜視図である。 リード溝円筒部のリード溝およびガード部材の展開図である。 第1切替ピンによりガード部材が弾性変形した状態を示すリード溝およびガード部材の展開図である。 第3の実施形態の吸気側カムキャリアのリード溝円筒部部分の斜視図である。 吸気側カムキャリアおよび吸気カムシャフトのリード溝円筒部での断面図である。 リード溝円筒部のリード溝およびガード部材の展開図である。 第1切替ピンによりガード部材が弾性変形した状態を示すリード溝およびガード部材の展開図である。 第3の実施形態の変形例の吸気側カムキャリアのリード溝円筒部部分の斜視図である。 同吸気側カムキャリアおよび吸気カムシャフトのリード溝円筒部での断面図である。 リード溝円筒部のリード溝およびガード部材の展開図である。
以下、本発明に係る第1の実施形態について図1ないし図13に基づいて説明する。
図1は、本発明を適用した一実施の形態に係る可変動弁装置を備える内燃機関が搭載される鞍乗型車両である自動二輪車500の側面図である。
なお、本明細書および特許請求の範囲において、前後左右の向きは、本実施の形態に係る自動二輪車500の直進方向を前方とする通常の基準に従うものとし、図面において、FRは前方を,RRは後方を、LHは左方を,RHは右方を示すものとする。
自動二輪車500の車体フレームは、前輪506を軸支するフロントフォーク505を操向可能に支承するヘッドパイプ502から後方斜め下向きに左右一対のメインフレーム503が左右に分岐して延出している。
メインフレーム503の前部は下方にエンジンハンガー部503aが垂下しており、メインフレーム503の後部は屈曲してピボットフレーム部503bが下方に延出している。
メインフレーム503の中央の後寄りにシートレール504が連結されて後方に延びている。
ピボットフレーム部503bにピボット軸507により前端を軸支されたスイングアーム508が後方に延び、スイングアーム508の後端に後輪509が軸支されている。
スイングアーム508とピボットフレーム部503bとの間にはリンク機構510が設けられ、リンク機構510の一部とシートレール504との間にリヤクッション511が介装されている。
車体フレームには、メインフレーム503のエンジンハンガー部503aとピボットフレーム部503bとの間でパワーユニットPuが懸架されており、パワーユニットPuの変速機Mのカウンタシャフトである出力軸に嵌着された走行駆動スプロケット512と後輪509の後車軸に嵌着された走行被動スプロケット513との間に走行駆動チェーン514が架渡されている。
メインフレーム503には前半にエアクリーナ522、後半に燃料タンク516が架設されており、燃料タンク516の後方には、メインシート517とピリオンシート518がシートレール504に支持されて設けられている。
パワーユニットPuの前半を占める内燃機関Eは、クランク横置きの直列4気筒の水冷式4ストローク内燃機関であり、シリンダを適度に前傾した姿勢で車体フレームに搭載されている。
内燃機関Eのクランクシャフト10は、車体幅方向(左右方向)に指向してクランクケース1に軸支され、クランクケース1はクランクシャフト10の後方に変速機Mを一体に備えている。
図2を参照して、内燃機関Eは、上記クランクケース1の上に、4本のシリンダを直列に配列したシリンダブロック2と、シリンダブロック2の上部にガスケットを介して結合されるシリンダヘッド3と、シリンダヘッド3の上部に被せられるシリンダヘッドカバー4とから構成される機関本体を備える。
シリンダブロック2のシリンダボアの中心軸線であるシリンダ軸線Lcは、前方に傾いており、クランクケース1の上に重ねられるシリンダブロック2,シリンダヘッド3,シリンダヘッドカバー4は、クランクケース1から若干前傾した姿勢で上方に延出している。
また、クランクケース1の下方には、オイルパン5が下方に膨出して設けられている。
クランクケース1は、上下割りで構成され、上側クランクケース1Uと下側クランクケース1Lの割り面に挟まれてクランクシャフト10が軸支されている。
該クランクケース1は、クランクシャフト10の後方に変速機Mを内蔵しており、変速機Mを構成するメインシャフト11とカウンタシャフト12がクランクシャフト10と平行に車体幅方向に指向してクランクケース1に軸支されている(図2参照)。
クランクケース1のミッション室には、変速機Mのメインシャフト11とカウンタシャフト12とが、クランクシャフト10と平行に左右水平方向に指向して配設されており(図3参照)、カウンタシャフト12はクランクケース1を左方に貫通して外部に突出して出力シャフトとなっている。
シリンダヘッド3の後側面には、各気筒毎に延出する吸気管がスロットルボディ521を介して前記エアクリーナ522に接続されている(図1参照)。
また、シリンダヘッド3の前側面には、各気筒毎に排気管525が延出し、各排気管525は下方に延びて後方に屈曲してオイルパン5の右側を後方に延びている。
本内燃機関Eは、4バルブ方式でDOHC構造の可変動弁装置40をシリンダヘッド3に備えている。
本内燃機関Eのシリンダヘッド3は、シリンダ軸線方向(シリンダ軸線Lcの軸線方向)に上下2分割されており、シリンダブロック2の上に重ねられる下側シリンダヘッド3Lと、同下側シリンダヘッド3Lの上に重ねられる上側シリンダヘッド3Uとからなる(図2,図4参照)。
図4を参照して、下側シリンダヘッド3Lは、気筒毎に、燃焼室30から吸気ポート31iが2本後方に湾曲し斜め上方に延出するとともに、排気ポート31eが2本前方に湾曲して延出している。
下側シリンダヘッド3Lには、吸気ポート31iの燃焼室30への吸気開口および排気ポート31eの燃焼室30への排気開口をそれぞれ開閉する吸気バルブ41と排気バルブ51が、クランクシャフト10の回転に同期して往復摺動可能に支持されている。
この下側シリンダヘッド3Lは、シリンダブロック2とともに上側クランクケース1Uにスタッドボルト7により一体に締結される(図4,図5参照)。
下側シリンダヘッド3Lの上に重ねられる上側シリンダヘッド3Uは、上面視である図5を参照して、前後の左右に長尺の前側壁3Fr,後側壁3Rrと左右の前後に短尺の左側壁3Lh,右側壁3Rhにより矩形枠壁をなす。
上側シリンダヘッド3Uの矩形枠内は、右側壁3Rhに沿って平行に形成された軸受壁3vrにより右側の狭いカムチェーン室3cと左側の動弁室3dに仕切られ、動弁室3dは、さらに左右側壁3Lh,3Rhに平行な4つの軸受壁3vにより5つの室に仕切られている。
各軸受壁3vは、各気筒の燃焼室30の中央の上方に位置し、前後方向中央に点火プラグを嵌挿するプラグ嵌挿筒部3vpが形成されている。
可変動弁装置40は、シリンダヘッド3とシリンダヘッドカバー4により形成される動弁室3d内に設けられる。
図4および図5を参照して、直列4気筒の各気筒に設けられる左右1対の吸気バルブ41,41は、左右方向に直列に4対配列され、この4対の吸気バルブ41,41の上を1本の吸気側カムシャフト42が左右方向に指向して配設されて、上側シリンダヘッド3Uの軸受壁3v,3vrの半円弧面をなす軸受3vvに嵌合しカムシャフトホルダ33に挟まれるようにして回転自在に軸支される。
同様に、各気筒の左右方向に直列に設けられる左右1対の排気バルブ51,51は、左右方向に直列に4対配列され、この4対の排気バルブ51,51の上を1本の排気側カムシャフト52が左右方向に指向して配設されて、上側シリンダヘッド3Uの軸受壁3v,3vrの軸受にカムシャフトホルダ33に挟まれるようにして回転自在に軸支される。
排気側カムシャフト52は、吸気側カムシャフト42の前方に平行に配設される。
図5を参照して、吸気側カムシャフト42は、右端近傍に軸受壁3vrに軸支される被軸受部42aを有し、被軸受部42aの両側のフランジにより軸受壁3vrを挟んで軸方向の位置決めがなされ、同被軸受部42aより左側は外周面にスプライン外歯が形成されたスプライン軸部42bが動弁室3dの4つの軸受壁3vを貫通して長尺に延出している。
吸気側カムシャフト42のカムチェーン室3c内に突出した右端のフランジには、吸気側被動ギア49が嵌着されている。
同様に、排気側カムシャフト52は、右端近傍に軸受壁3vrに軸支される被軸受部52aを有し、被軸受部52aの両側のフランジにより軸受壁3vrを挟んで軸方向の位置決めがなされ、同被軸受部52aより左側は外周面にスプライン軸部52bが動弁室3dの4つの軸受壁3vを貫通して長尺に延出している。
排気側カムシャフト52のカムチェーン室3c内に突出した右端のフランジには、排気側被動ギア59が嵌着されている。
吸気側カムシャフト42のスプライン軸部42bには、円筒状部材である吸気側カムキャリア43が4個スプライン嵌合して配列される。
4個の吸気側カムキャリア43は、それぞれ吸気側カムシャフト42に対して相対回転を禁止されて軸方向に摺動可能に嵌合する。
同様に、排気側カムシャフト52のスプライン軸部52bには、円筒状部材である排気側カムキャリア53が4個スプライン嵌合して配列され、4個の排気側カムキャリア53は、それぞれ排気側カムシャフト52に対して相対回転を禁止されて軸方向に摺動可能に嵌合する。
図6は、吸気側カム切替機構と排気側カム切替機構の一部省略して主要な要部のみを示す斜視図である。
各吸気側カムキャリア43は、外周面にカムプロファイルの異なる一対のリフト量の大きい高速側カムロブ43Aとリフト量の小さい低速側カムロブ43Bが軸方向左右に隣接したものが、軸方向で所定幅の被軸受円筒部43Cを間に挟んで左右に1組ずつそれぞれ形成されている(図8,図9参照)。
隣接する高速側カムロブ43Aと低速側カムロブ43Bは、カムプロファイルの基礎円の外径は互いに等しく、基礎円は同じ周方向位置にある。
各吸気側カムキャリア43は、右側の高速側カムロブ43Aと低速側カムロブ43Bの組のうち右側の高速側カムロブ43Aより右側に、リード溝44が周回するように形成されたリード溝円筒部43Dを有する(図8,図9参照)。
リード溝円筒部43Dの外径は、高速側カムロブ43Aと低速側カムロブ43Bの同径の基礎円の外径より僅かに小さい。
この吸気側カムキャリア43が、吸気側カムシャフト42のスプライン軸部42bに、4個順次スプライン嵌合されて、所定間隔を空けて吸気側カムシャフト42上に配列される。
こうして4個の吸気側カムキャリア43が配設された吸気側カムシャフト42が、図5に示されるように、上側シリンダヘッド3Uの軸受壁3vrおよび4つの軸受壁3vの後側の各軸受3vvに軸支される。
吸気側カムシャフト42の被軸受部42aが軸受壁3vrに支持され、各吸気側カムキャリア43の被軸受円筒部43Cが各軸受壁3vに支持される。
他方、排気側カムシャフト52のスプライン軸部52bにスプライン嵌合する排気側カムキャリア53も、吸気側カムキャリア43と同様に、外周面にカムプロファイルの異なる一対の高速側カムロブ53Aと低速側カムロブ53Bが軸方向左右に隣接したものが、軸方向で所定幅の被軸受円筒部53Cを間に挟んで左右に1組ずつそれぞれ形成され、右側の高速側カムロブ53Aと低速側カムロブ53Bの組のうち右側の高速側カムロブ53Aより右側にリード溝円筒部53Dが形成されている。
リード溝円筒部53Dに形成されるリード溝54は、周方向に一周する定常リード溝54cから左右に枝分かれして軸方向左右に所定距離離れた位置まで螺旋状に右シフトリード溝54rと左シフトリード溝54lが形成されている(図5参照)。
この排気側カムキャリア53が4個順次スプライン軸部52bにスプライン嵌合した排気側カムシャフト52が、図5に示されるように、上側シリンダヘッド3Uの軸受壁3vrおよび4つの軸受壁3vの前側の各軸受3vvに軸支される。
排気側カムシャフト52の被軸受部52aが軸受壁3vrに支持され、各排気側カムキャリア53の被軸受円筒部53Cが各軸受壁3vに支持される。
以上のようにして、上側シリンダヘッド3Uの軸受壁3vrおよび4つの軸受壁3vに、吸気側カムシャフト42(および吸気側カムキャリア43)と排気側カムシャフト52(および排気側カムキャリア53)が支持されると、軸受壁3vrおよび4つの軸受壁3vの上にそれぞれ重ねられるカムシャフトホルダ33(図4参照)により、吸気側カムシャフト42(および吸気側カムキャリア43)と排気側カムシャフト52(および排気側カムキャリア53)が挟まれて回転自在に軸受される。
すなわち、4個の吸気側カムキャリア43は吸気側カムシャフト42とともに回転しながら軸方向に摺動可能に軸支され、4個の排気側カムキャリア53も排気側カムシャフト52とともに回転しながら軸方向に摺動可能に軸支される。
吸気側カムシャフト42の右端に取り付けられた吸気側被動ギア49と排気側カムシャフト52の右端に取り付けられた排気側被動ギア59は、同径であり、カムチェーン室3cに後と前に並んで配設されており、図4に示されるように、吸気側被動ギア49と排気側被動ギア59の双方に噛合する大径のアイドルギア61が、両者の間の下方に回転自在に軸支されている。
このアイドルギア61に下方のクランクシャフト10の動力がカムチェーン66等を介して伝達される。
図6を参照して、吸気側カムシャフト42の前斜め下方に吸気側カム切替機構70の吸気側切替駆動シャフト71が吸気側カムシャフト42と平行に配設されるとともに、排気側カムシャフト52の前斜め下方に排気側カム切替機構80の排気側切替駆動シャフト81が排気側カムシャフト52と平行に配設される。
吸気側切替駆動シャフト71および排気側切替駆動シャフト81は、上側シリンダヘッド3Uに支持される。
図5および図6を参照して、上側シリンダヘッド3Uには、動弁室3dに左右方向に指向した筒状部3Aが、中央より若干後寄りの位置に軸受壁3vrから4つの軸受壁3vを貫いて一直線に形成されている。
同様に、上側シリンダヘッド3Uには、動弁室3dに左右方向に指向した筒状部3Bが、前壁3Uの内面に軸受壁3vrから4つの軸受壁3vを貫いて一直線に形成されている(図5参照)。
筒状部3Aの軸孔に吸気側切替駆動シャフト71が軸方向に摺動自在に嵌挿され、筒状部3Bの軸孔に排気側切替駆動シャフト81が軸方向に摺動自在に嵌挿される。
筒状部3Aにおける軸受壁3vを挟んだ両側位置で、左右の吸気バルブ41,41にそれぞれ対応する2カ所が欠損して吸気側切替駆動シャフト71が露出しており、この吸気側切替駆動シャフト71の露出した部分に吸気ロッカアーム72,72が揺動自在に軸支される(図5,図6参照)。
すなわち、吸気側切替駆動シャフト71はロッカアームシャフトを兼ねる。
図4および図6を参照して、吸気ロッカアーム72の先端部は、吸気バルブ41の上端部に当接し、吸気ロッカアーム72の湾曲した上端面には吸気側カムキャリア43の軸方向の移動により高速側カムロブ43Aまたは低速側カムロブ43Bのいずれかが摺接する。
したがって、吸気側カムキャリア43が回転すると、高速側カムロブ43Aまたは低速側カムロブ43Bのいずれかが、そのプロファイルに従って吸気ロッカアーム72を揺動し、吸気バルブ41を押圧して燃焼室30の吸気弁口を開く。
同様に、筒状部3Bにおける軸受壁3Vを挟んだ両側位置で、左右の排気バルブ51,51にそれぞれ対応する2カ所が欠損して排気側切替駆動シャフト81が露出しており、この排気側切替駆動シャフト81の露出した部分に,排気ロッカアーム82が揺動自在に軸支される(図5,図6参照)。
すなわち、排気側切替駆動シャフト81はロッカアームシャフトを兼ねる。
図4および図6を参照して、排気ロッカアーム82の先端部は、排気バルブ51の上端部に当接し、排気ロッカアーム82の湾曲した上端面には排気側カムキャリア53の移動により高速側カムロブ53Aまたは低速側カムロブ53Bのいずれかが摺接する。
したがって、排気側カムキャリア53が回転すると、高速側カムロブ53Aまたは低速側カムロブ53Bのいずれかが、そのプロファイルに従って排気ロッカアーム82を揺動し、排気バルブ51を押圧して燃焼室30の排気弁口を開く。
図5を参照して、筒状部3Aにおける吸気側カムキャリア43のリード溝円筒部43Dに対応する箇所に、左右に隣接して2つの円筒ボス部3As,3Asがリード溝円筒部43Dに向けて突出して形成されている。
円筒ボス部3Asの内側の孔は、筒状部3Aを貫通している。
この左右の円筒ボス部3As,3Asの各内側の孔には、それぞれ第1切替ピン73と第2切替ピン74が摺動自在に嵌挿される。
図7を参照して、第1切替ピン73は、先端側円柱部73aと基端円柱部73bとを中間連結棒部73cが一直線に連結している。
また、先端側円柱部73aには縮径した係合端部73dが突出している。
係合端部73dは、平坦な先端面73dfと外側面である外周面73dsとを有している。
基端円柱部73bの中間連結棒部73c側の端面は、球面をなす球状端面73bfとなっている。
第2切替ピン74も同じ形状をしており、先端側円柱部74aと基端円柱部74bとを中間連結棒部74cが一直線に連結していて、先端側円柱部74aには縮径した係合端部74dが突出している。
一方で、吸気側切替駆動シャフト71は、図7に示されるように、軸中心を貫通する長孔71aが形成され、
長孔71aの幅は、第1切替ピン73の中間連結棒部73cの径より若干大きいが、基端円柱部73bの径より小さい。
吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aの一方の開口端面には、左右2つ平坦面71Cp,71Cpの間に所定の形状に凹んで形成された凹曲面71Cvが連続して形成されるカム面71Cが構成されている。
第1切替ピン73は、中間連結棒部73cが吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aを貫通し、コイルばね75により付勢されて基端円柱部73bの球状端面73bfが吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aの開口端面であるカム面71Cに押圧された状態に組付けられる。
したがって、吸気側切替駆動シャフト71が軸方向に移動すると、軸方向定位置にあって軸方向と直交する方向に摺動する第1切替ピン73の基端円柱部73bの球状端面73bfがカム面71Cに当接し、カム面71Cの形状に案内されて第1切替ピン73が軸方向と直角方向に進退する直動カム機構Caが構成されている。
図7に示されるように、第1切替ピン73と第2切替ピン74は、吸気側切替駆動シャフト71の共通の長孔71aを貫通して互いに平行に並んで配設される。
なお、長孔71aの左端に軸中心を貫通する円孔71bが形成されている。
円孔71bは、内径が基端円柱部73b,74bの外径より若干大きく、第1切替ピン73と第2切替ピン74の組付け作業に利用される。
図7は、吸気側切替駆動シャフト71のカム面71Cのうち凹曲面71Cvの中央が、第1切替ピン73の位置にある状態を示しており、第1切替ピン73が凹曲面71Cvに球状端面73bfを当接して進行した位置にあり、第2切替ピン74はカム面71Cのうち平坦面71Cpに当接して退行した位置にある。
この状態から吸気側切替駆動シャフト71が左方に移動すると、第1切替ピン73は球状端面73bfが凹曲面71Cvの中央から凹曲面71Cvの右側傾斜面を上りながら退行して右側平坦面71Cpに当接し、第2切替ピン74は球状端面74bfが平坦面71Cpから凹曲面71Cvの左側傾斜面を下りながら進行して凹曲面71Cvの中央に当接する。
このように、吸気側切替駆動シャフト71の軸方向の移動により第1切替ピン73と第2切替ピン74を交互に進退させることができる。
なお、排気側切替駆動シャフト81が軸方向に摺動自在に嵌挿される筒状部3Bには、図示されないが、筒状部3Aと同様に、第1切替ピン83と第2切替ピン84が摺動自在に嵌挿される2つの円筒ボス部3Bs,3Bsが左右に隣接して形成されており、第1切替ピン83と第2切替ピン84は、排気側切替駆動シャフト81の共通の長孔81aを貫通して互いに平行に並んで配設される(図5,図6参照)。
排気側切替駆動シャフト81の軸方向の移動で、長孔81aのカム面(カム面71Cと同じ形状のカム面)により第1切替ピン83と第2切替ピン84が軸方向と直角方向に交互に進退する直動カム機構Cbが構成されている。
図5および図6を参照して、上側シリンダヘッド3Uの左側壁3Lhには、吸気側切替駆動シャフト71を軸方向に移動させる吸気側油圧アクチュエータ77が動弁室3d内に突出して設けられるとともに、排気側切替駆動シャフト81を軸方向に移動させる排気側油圧アクチュエータ87が動弁室3d内に吸気側油圧アクチュエータ77の前方に並んで突出して設けられる。
吸気側油圧アクチュエータ77は、吸気側アクチュエータハウジング78の円孔状のハウジング内室に、有底円筒状をなす吸気側アクチュエータ駆動体79が吸気側切替駆動シャフト71の軸方向(左右方向)に往復摺動可能に嵌合されており、吸気側切替駆動シャフト71の左端部が吸気側アクチュエータ駆動体79に嵌着されて一体に移動する。
同様に、排気側油圧アクチュエータ87は、排気側アクチュエータハウジング88の円孔状のハウジング内室に、有底円筒状をなす排気側アクチュエータ駆動体89が左右方向に往復摺動可能に嵌合されており、排気側切替駆動シャフト81の左端部が排気側アクチュエータ駆動体89に嵌着されて一体に移動する。
上側シリンダヘッド3Uの前側壁3Frの前面の左端合せ面には、リニアソレノイドバルブ91が取り付けられる。
リニアソレノイドバルブ91は、電磁コイル内をプランジャが移動する電磁ソレノイド92の延長にスリーブ93が設けられている。
このリニアソレノイドバルブ91によりスリーブ93から吸気側油圧アクチュエータ77と排気側油圧アクチュエータ87に圧油が供給されて、吸気側切替駆動シャフト71と排気側切替駆動シャフト81が軸方向に移動される。
図8および図9は、吸気側カムキャリア43の互いに異なる回転状態を同じ方向から視た斜視図である。
リード溝円筒部43Dのリード溝44は、軸方向定位置で周方向に一周する定常リード溝44cが形成されるとともに、定常リード溝44cから左右に枝分かれして軸方向左右に所定距離離れた位置まで螺旋状に左シフトリード溝44lと右シフトリード溝44rが形成されている。
なお、シフトリード溝44l,44rは、溝底面Gと同溝底面Gの両側の溝側壁面F,Fとでチャンネル状に構成されている。
本第1の実施形態では、リード溝円筒部43Dの右シフトリード溝44rと左シフトリード溝44lに、それぞれ弾性を有する帯状部材である右ガード部材101と左ガード部材102が設けられている。
図12は、リード溝円筒部43Dのリード溝44(右シフトリード溝44r,定常リード溝44c,左シフトリード溝44l)およびガード部材101,102の展開図である。
図12を参照して、右シフトリード溝44rの溝側壁面F,Fのうち第1切替ピン73に摺接して押圧される側の溝側壁面Fおよび左シフトリード溝44lの第2切替ピン74に摺接して押圧される側の溝側壁面Fの各溝側壁面F,Fには、切替ピン73,74により吸気側カムキャリア43がシフトを開始するシフト開始変曲部位Paからシフト中間部位Pbを経てシフトを終了するシフト終了変曲部位Pzまでの間のシフト作用が働くシフト有効側壁面Faz,Fazが形成されている。
シフトリード溝44r,44lは、シフト終了変曲部位Pzで定常リード溝44cに合流する。
右シフトリード溝44rに設けられる帯状の弾性部材である右ガード部材101は、図8および図9に示されるように、右シフトリード溝44rに沿って概ね円弧状に湾曲している。
図10は、右ガード部材101の斜視図であり、図11は図10のXI矢視による右ガード部材101の側面図である。
図10および図8,図9を参照して、右ガード部材101の円弧の中央より幾らか回転方向に進角した箇所から突設されたフック部101hが、U字状に屈曲して右シフトリード溝44rの一方の溝側壁面Fを有する溝側壁部Wを外側から跨って挟持するようにして、溝側壁部Wに掛止される。
なお、右ガード部材101のフック部101hが掛止される溝側壁部Wの被掛止部wkは、外周面が平坦に削られ、溝側壁部Wの溝側壁面Fと反対の溝側壁面が抉られていて、掛止されたフック部101hが溝側壁部Wの外周面および溝側壁面よりはみ出さないようにしている。
右ガード部材101は、フック部101hより進角側に右シフトリード溝44rに嵌合して固定される固定側部分101aが円弧状に延出し、他方、フック部101hより遅角側に固定されない自由側部分である切替ピン進入阻止部分101bが円弧状に延出している。
固定側部分101aと切替ピン進入阻止部分101bは連続しており、双方ともに右シフトリード溝44r内に設けられる。
右ガード部材101の固定側部分101aは、フック部101hより溝側壁面Fに接しながら進角側に延び、右シフトリード溝44rの湾曲した進角側内端面に沿って湾曲基端部101aeが嵌合して固定される。
右ガード部材101の切替ピン進入阻止部分101bは、フック部101h近辺の溝側壁面Fに接した部分より遅角側に、溝側壁面Fから徐々に離れて他方の溝側壁面Fに近づくように延び、その自由側の末端部101beは、溝側壁面Fに接するか、または近接する。
右ガード部材101の円弧状に湾曲した切替ピン進入阻止部分101bの内周縁は、右シフトリード溝44rの溝底面Gから離れているが、切替ピン進入阻止部分101bの末端部101beと中間部に溝底面Gに接する突部101bp,101bqを有する。
なお、右ガード部材101のフック部101hの近傍は、溝側壁部Wの外周面が平坦に削られた被掛止部wkに合わせて直線的に形成されて、直線的に形成された右ガード部材101の内周縁の一部が溝底面Gに接する。
右ガード部材101の固定側部分101aと切替ピン進入阻止部分101bは、約4分の3周程の円弧状をなし、右シフトリード溝44rの溝底面Gの円周面を掴持するようにしてシフトリード溝44rに嵌合する。
円弧状に湾曲した切替ピン進入阻止部分101bの外周縁は、リード溝円筒部43Dの外周面と同一円周面上にある。
図12に示されるように、右ガード部材101は、フック部101hが溝側壁面Fのシフト開始変曲部位Paと右シフトリード溝44rの進角側内端部との略中間の周方向位置において溝側壁部Wに固定され、フック部101hより回転方向遅角側の切替ピン進入阻止部分101bは、シフト開始変曲部位Paより若干進角した所定周方向位置Yaaから溝側壁面Fから離れて溝側壁面Fに近づきながらに延び、シフト有効側壁面Fazの中間部位であるシフト中間部位Pbに至って一方の溝側壁面Fに接しているか、または近接する。
図12を参照して、右シフトリード溝44rにおいて、シフト開始変曲部位Paより若干進角した所定周方向位置Yaaからシフト中間部位Pbまでの所定周方向範囲Zabは、第1切替ピン73が進入しようとすると、第1切替ピン73の先端に右シフトリード溝44rの溝側壁面Fが衝接して第1切替ピン73がはじかれるような事象が生じる可能性がある範囲であり、第1切替ピン73の進入に適さない周方向範囲である。
右ガード部材101の切替ピン進入阻止部分101bは、右シフトリード溝44rにおける所定周方向範囲Zabで溝側壁面Fから溝側壁面Fに右シフトリード溝44rを斜めに横切るように配設されるので、所定周方向範囲Zabで進入しようとする第1切替ピン73は、切替ピン進入阻止部分101bの外周縁に第1切替ピン73の係合端部73dの先端面73dfが当接して進入が阻止される。
よって、第1切替ピン73が溝側壁面Fによりはじかれるような事象の発生を回避することができる。
右ガード部材101の所定周方向範囲Zab以外の周方向範囲において、第1切替ピン73が右シフトリード溝44rに進入したときは、右シフトリード溝44rに円滑に係合することができ、係合した第1切替ピン73は、回転する右シフトリード溝44rの所定周方向範囲Zabに達すると、右シフトリード溝44rの通路を塞ぐように所定周方向範囲Zabに配設された右ガード部材101の切替ピン進入阻止部分101bに、第1切替ピン73の係合端部73dの外周面73dsが接し、図13に示すように、切替ピン進入阻止部分101bを押圧して弾性変形させて溝側壁面Fに押し付けるようにして右シフトリード溝44rの通路を開き、第1切替ピン73が右シフトリード溝44rに係合している状態を維持することができ、吸気側カムキャリア43の右シフトを行うことができる。
第1切替ピン73が所定周方向範囲Zabを過ぎれば、弾性部材である右ガード部材101の切替ピン進入阻止部分101bは、右シフトリード溝44rの通路を塞ぐ元の位置に戻り、第1切替ピン73は、右シフトリード溝44rから定常リード溝44cに移る。
以上のように、吸気側カムキャリア43の右シフトリード溝44rに、第1切替ピン73の進入に適さない所定周方向範囲Zabで第1切替ピン73の進入を阻止する右ガード部材101が設けられるので、第1切替ピン73が右シフトリード溝44rの溝側壁面Fによりはじかれるのを回避して、円滑に右シフトリード溝44rに係合し、カム切替の作動性を向上させることができる。
他方の左ガード部材102は、固定側部分102aと切替ピン進入阻止部分102bおよびフック部102h,からなり、右ガード部材101と左右対称な形状をしており、略左右対称に左シフトリード溝44lに設けられるので、上記した右ガード部材101と同じように作用じ、同じ効果を奏する。
次に、第2の実施形態について、図14ないし図19に基づいて説明する。
カムキャリアの形状は、一部を除き前記第1の実施形態のカムキャリア43,53と同じであり、同じ符号を用いて説明する。
特に、吸気側カムキャリア43について図14ないし図17に従って説明するが、図示しない排気側カムキャリア53も同様である。
本第2の実施形態の吸気側カムキャリア43は、リード溝円筒部43Dの軸方向定位置で周方向に一周する定常リード溝44cと定常リード溝44cから左右に枝分かれした左シフトリード溝44lと右シフトリード溝44rからなる各リード溝44の形状も前記第1の実施形態と同じである。
そして、本第2の実施形態では、リード溝円筒部43Dの右シフトリード溝44rと左シフトリード溝44lに、それぞれ弾性を有する円弧状の鋼線部材である右ガード部材201と左ガード部材202が設けられている。
図18のリード溝円筒部43Dのリード溝44およびガード部材201,202の展開図を参照して、リード溝円筒部43Dのシフト開始変曲部位Paからシフト中間部位Pbを経てシフトを終了するシフト終了変曲部位Pzまでのシフト有効側壁面Fazを一部に備える溝側壁面Fを有する溝側壁部Wの外周面に、シフト開始変曲部位Paよりガード部材201,202の幅長分だけ軸方向外側の部位とシフト中間部位Pbとの軸方向間の幅で、ガード部材201,202の径方向の厚さに等しい溝深さの底の浅い周方向溝45vが、周方向に延びて形成されている。
周方向溝45vは、シフト開始変曲部位Paより軸方向内側の前記シフト有効側壁面に対応する幅広周方向溝部分45vwと、シフト開始変曲部位Paより軸方向外側のガード部材201,202の幅長の幅の狭い幅狭周方向溝部分45vnとからなる。
右シフトリード溝44rと左シフトリード溝44lにそれぞれ対応して、周方向溝45vが、左右対称に形成されている。
幅広周方向溝部分45vwは、右シフトリード溝44rと左シフトリード溝44lの吸気側カムキャリア43の回転方向の進角側の内端部44re,44leとシフト有効側壁面Fazとの間に形成され、幅広周方向溝部分45vwより軸方向外側の幅狭周方向溝部分45vnは、溝側壁面Fを有する溝側壁部Wの側縁を切り欠いたようにして全周に亘って形成されている。
幅狭周方向溝部分45vnには、右シフトリード溝44rと左シフトリード溝44lの吸気側カムキャリア43の回転方向の進角側の内端部44re,44leより進角側位置に被掛止孔45vh,45vhが形成されている。
弾性を有する鋼線部材である右ガード部材201と左ガード部材202は、それぞれ固定側部分201a,202aに連続して切替ピン進入阻止部分201b,202bが延出し、さらに切替ピン進入阻止部分201b,202bに連続して延長部分201c,202cが延出している。
一方の右ガード部材201は、固定側部分201aの基端部201aeが屈曲して、周方向溝45vの外側の幅狭周方向溝部分45vnの被掛止孔45vhに挿入されて掛止され、吸気側カムキャリア43の回転方向の進角側と反対の遅角側に延出して周方向溝45vの外側の幅狭周方向溝部分45vnに嵌合して固定される。
図18を参照して、右ガード部材201の切替ピン進入阻止部分201bは、固定側部分201aに連続する基部201baがシフト開始変曲部位Paより若干進角した所定周方向位置Yaaで溝側壁面Fに接し、同基部201baから溝側壁面Fに対して徐々に離れた後に湾曲する溝側壁面F(シフト有効側壁面Faz)に近づきながら吸気側カムキャリア43の回転方向と反対の遅角側に延出して、延長部分201cに連続する末部201beがシフト有効側壁面Fazのシフト中間部位Pbに接する。
したがって、右ガード部材201の切替ピン進入阻止部分201bは、第1切替ピン73の進入に適さない周方向範囲である所定周方向範囲Zabで右シフトリード溝44r内にはみ出している。
右ガード部材201の切替ピン進入阻止部分201bの末部201beに連続する延長部分201cは、溝側壁部Wの周方向溝45vの幅広周方向溝部分45vwに挿入されて、幅広周方向溝部分45vwの幅狭周方向溝部分45vnとは反対側の溝側壁45vfに摺動自在に接している。
右ガード部材201は、切替ピン進入阻止部分201bの両側の固定側部分201aと延長部分201cが、溝側壁部Wの外周面にガード部材201の径方向の厚さに略等しい溝深さで形成された周方向溝45vにそれぞれ嵌挿されるので、右シフトリード溝44r内にはみ出す切替ピン進入阻止部分201bは、右シフトリード溝44rの溝開口に沿って配設される。
右ガード部材201の切替ピン進入阻止部分201bは、第1切替ピン73の進入に適さない所定周方向範囲Zabで右シフトリード溝44r内に溝開口に沿ってはみ出しているので、所定周方向範囲Zabで進入しようとする第1切替ピン73は、切替ピン進入阻止部分201bの外周縁に第1切替ピン73の係合端部73dの先端面73dfが当接して進入が阻止される。
よって、第1切替ピン73が溝側壁面Fによりはじかれるような事象の発生を回避することができる。
右ガード部材201の所定周方向範囲Zab以外の周方向範囲において、第1切替ピン73が右シフトリード溝44rに進入したときは、右シフトリード溝44rに円滑に係合することができ、係合した第1切替ピン73は、回転する右シフトリード溝44rの所定周方向範囲Zabに達すると、右シフトリード溝44rの通路を塞ぐように所定周方向範囲Zabに配設された右ガード部材201の切替ピン進入阻止部分201bに、第1切替ピン73の係合端部73dの外周面73dsが接し、図19に示すように、切替ピン進入阻止部分201bを押圧して弾性変形させて溝側壁面Fに押し付けるようにして周方向溝45vに挿入して右シフトリード溝44rの通路を開き、第1切替ピン73が右シフトリード溝44rに係合している状態を維持することができ、吸気側カムキャリア43の右シフトを行うことができる。
第1切替ピン73が所定周方向範囲Zabを過ぎれば、弾性部材である右ガード部材201の切替ピン進入阻止部分201bは、右シフトリード溝44rの通路にはみ出す元の位置に戻り、第1切替ピン73は、右シフトリード溝44rから定常リード溝44cに移る。
以上のように、吸気側カムキャリア43の右シフトリード溝44rに、第1切替ピン73の進入に適さない所定周方向範囲Zabで第1切替ピン73の進入を阻止する右ガード部材201が設けられるので、第1切替ピン73が右シフトリード溝44rの溝側壁面Fによりはじかれるのを回避して、円滑に右シフトリード溝44rに係合し、カム切替の作動性を向上させることができる。
他方の左ガード部材202は、右ガード部材201の左右対称な形状をしており、略左右対称に左シフトリード溝44lに設けられるので、上記した右ガード部材201と同じように作用じ、同じ効果を奏する。
次に、第3の実施形態について、図20ないし図26に基づいて説明する。
カムキャリアの形状は、一部を除き前記第1の実施形態のカムキャリア43,53と同じであり、同じ符号を用いて説明する。
特に、吸気側カムキャリア43について図20ないし図23に従って説明するが、図示しない排気側カムキャリア53も同様である。
本第3の実施形態の吸気側カムキャリア43は、リード溝円筒部43Dの軸方向定位置で周方向に一周する定常リード溝44cと定常リード溝44cから左右に枝分かれした左シフトリード溝44lと右シフトリード溝44rからなる各リード溝44の形状も前記第1の実施形態と同じである。
そして、本第3の実施形態では、リード溝円筒部43Dの右シフトリード溝44rと左シフトリード溝44lに、それぞれ弾性を有する円弧状の鋼線部材である右ガード部材301と左ガード部材302が設けられている。
リード溝円筒部43Dのリード溝44およびガード部材301,302の展開図である図22を参照して、リード溝円筒部43Dのシフト開始変曲部位Paからシフト中間部位Pbを経てシフトを終了するシフト終了変曲部位Pzまでのシフト有効側壁面Fazを一部に備える溝側壁面Fに対向する溝側壁面Fを有する溝側壁部Wには、ガード部材301,302が嵌挿される嵌挿溝46が形成されている。
嵌挿溝46は、リード溝円筒部43Dのスプライン内歯を備える内周面に周方向に形成される内周溝条46iと、溝側壁部Wの一部を内周面まで切り抜いて溝側壁部Wを外側から内側に貫通して内周溝条46iと連通する溝孔46jとからなる。
図22を参照して、溝孔46jは、溝側壁部Wの溝側壁面Fの側の一部であり、シフト開始変曲部位Paより回転方向に若干進角した所定周方向位置Yaaから回転方向に進角した所定周方向位置までの周方向部分が切り欠かれ、かつ内側に切り抜かれて形成されている。
したがって、溝孔46jは、シフトリード溝44r,44l側に開口している。
弾性を有する鋼線部材である右ガード部材301と左ガード部材302は、それぞれ固定側部分301a,302aに連続して切替ピン進入阻止部分301b,302bが延出している。
一方の右ガード部材301は、固定側部分301aがリード溝円筒部43Dの内周面に形成された嵌挿溝46の内周溝条46iに嵌合し、固定側部分301aの回転方向の進角側の基端部301aeが屈曲して吸気側カムシャフト42のスプライン外歯に掛止して固定される(図21参照)。
固定側部分301aは、リード溝円筒部43Dの内周面の内周溝条46iから外周面に開口する溝孔46jを外側に向けて通る。
そして、固定側部分301aに連続する切替ピン進入阻止部分301bは、固定側部分301aに連続する基部301baが溝側壁部Wの溝側壁面Fの外周縁に所定周方向位置Yaaで接し、所定周方向位置Yaaの同基部301baから右シフトリード溝44r内に他方の溝側壁面Fに近づくように右シフトリード溝44rのリード溝円筒部43Dの外周面上にある溝開口に沿って吸気側カムキャリア43の回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出し、その切替ピン進入阻止部分301bの末部301beは、屈曲して溝側壁面Fにシフト中間部位Pbで接するとともに、末部301beの屈曲した先端が右シフトリード溝44rの溝底面Gに接している。
したがって、右ガード部材301の切替ピン進入阻止部分301bは、右シフトリード溝44rにおける第1切替ピン73の進入に適さない所定周方向範囲Zabで溝側壁面Fから溝側壁面Fに右シフトリード溝44rを斜めに横切るように右シフトリード溝44r内に溝開口に沿って配設されるので、所定周方向範囲Zabで進入しようとする第1切替ピン73は、切替ピン進入阻止部分301bの外周縁に第1切替ピン73の係合端部73dの先端面73dfが当接して進入が阻止される。
よって、第1切替ピン73が溝側壁面Fによりはじかれるような事象の発生を回避することができる。
右ガード部材301の所定周方向範囲Zab以外の周方向範囲において、第1切替ピン73が右シフトリード溝44rに進入したときは、右シフトリード溝44rに円滑に係合することができ、係合した第1切替ピン73は、回転する右シフトリード溝44rの所定周方向範囲Zabに達すると、右シフトリード溝44rの通路を塞ぐように所定周方向範囲Zabに配設された右ガード部材301の切替ピン進入阻止部分301bに、第1切替ピン73の係合端部73dの外周面73dsが接し、図23に示すように、切替ピン進入阻止部分301bを押圧して弾性変形させて溝側壁面Fに押し付けるようにして右シフトリード溝44rの通路を開き、第1切替ピン73が右シフトリード溝44rに係合している状態を維持することができ、吸気側カムキャリア43の右シフトを行うことができる。
第1切替ピン73が所定周方向範囲Zabを過ぎれば、弾性部材である右ガード部材301の切替ピン進入阻止部分301bは、右シフトリード溝44rの通路を塞ぐ元の位置に戻り、第1切替ピン73は、右シフトリード溝44rから定常リード溝44cに移る。
以上のように、吸気側カムキャリア43の右シフトリード溝44rに、第1切替ピン73の進入に適さない所定周方向範囲Zabで第1切替ピン73の進入を阻止する右ガード部材301が設けられるので、第1切替ピン73が右シフトリード溝44rの溝側壁面Fによりはじかれるのを回避して、円滑に右シフトリード溝44rに係合し、カム切替の作動性を向上させることができる。
他方の左ガード部材302は、右ガード部材301の左右対称な形状をしており、略左右対称に左シフトリード溝44lに設けられるので、上記した右ガード部材301と同じように作用じ、同じ効果を奏する。
本第3の実施形態の変形例を、図24ないし図26に示す。
本変形例は、リード溝円筒部43Dのシフト有効側壁面Fazを一部に備える溝側壁面Fに対向する溝側壁面Fを有する溝側壁部Wは、溝側壁面F側の一部が切り欠かれて周方向に延びる嵌挿溝47が形成されている。
図26を参照して、嵌挿溝47は、回転方向の進角側と反対の遅角側の端部がシフト開始変曲部位Paより回転方向に若干進角した所定周方向位置Yaaにあり、同所定周方向位置Yaaから進角側に延び、進角側の端部がシフトリード溝44r,44lの進角側端部より若干進角した位置にある。
嵌挿溝47の溝底面は、シフトリード溝44r,44lの溝底面Gと同一周面上にある。
嵌挿溝47の回転方向の進角側の端部には、被掛止孔47hが形成されている。
弾性を有する円弧状の鋼線部材である右ガード部材351と左ガード部材352は、左右対称であり、それぞれ固定側部分351a,352aに連続して切替ピン進入阻止部分351b,352bが延出している。
一方の右ガード部材351について説明すると、固定側部分351aが溝側壁部Wに形成された嵌挿溝47に嵌合し、固定側部分351aの回転方向の進角側の基端部351aeが屈曲して被掛止孔47hに掛止して固定される(図25参照)。
そして、固定側部分351aに連続する切替ピン進入阻止部分351bは、固定側部分351aに連続する基部351baが溝側壁部Wの溝側壁面Fの外周縁に所定周方向位置Yaaで接し、所定周方向位置Yaaの同基部351baから右シフトリード溝44r内に他方の溝側壁面Fに近づくように右シフトリード溝44rのリード溝円筒部43Dの外周面上にある溝開口に沿って吸気側カムキャリア43の回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出し、その切替ピン進入阻止部分351bの末部351beは、屈曲して溝側壁面Fにシフト中間部位Pbで接するか、または近接するとともに、末部351beの屈曲した先端が右シフトリード溝44rの溝底面Gに接している。
したがって、本右ガード部材351の切替ピン進入阻止部分351bは、前記切替ピン進入阻止部分301bと同じように、右シフトリード溝44rにおける第1切替ピン73の進入に適さない所定周方向範囲Zabで溝側壁面Fから溝側壁面Fに右シフトリード溝44rを斜めに横切るように右シフトリード溝44r内に溝開口に沿って配設されるので、所定周方向範囲Zabで進入しようとする第1切替ピン73は、切替ピン進入阻止部分351bの外周縁に第1切替ピン73の係合端部73dの先端面73dfが当接して進入が阻止される。
よって、第1切替ピン73が溝側壁面Fによりはじかれるような事象の発生を回避することができる。
右ガード部材351の所定周方向範囲Zab以外の周方向範囲において、第1切替ピン73が右シフトリード溝44rに進入したときは、右シフトリード溝44rに円滑に係合することができ、係合した第1切替ピン73は、回転する右シフトリード溝44rの所定周方向範囲Zabに達すると、右シフトリード溝44rの通路を塞ぐように所定周方向範囲Zabに配設された右ガード部材351の切替ピン進入阻止部分351bに、第1切替ピン73の係合端部73dの外周面73dsが接し、切替ピン進入阻止部分351bを押圧して弾性変形させて溝側壁面Fに押し付けるようにして右シフトリード溝44rの通路を開き、第1切替ピン73が右シフトリード溝44rに係合している状態を維持することができ、吸気側カムキャリア43の右シフトを行うことができる。
第1切替ピン73が所定周方向範囲Zabを過ぎれば、弾性部材である右ガード部材351の切替ピン進入阻止部分351bは、右シフトリード溝44rの通路を塞ぐ元の位置に戻り、第1切替ピン73は、右シフトリード溝44rから定常リード溝44cに移る。
他方の左ガード部材352も右ガード部材351と同じように作用し、同じ効果を奏する。
以上、本発明に係る3つの実施形態に係る可変動弁装置について説明したが、本発明の態様は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲で、多様な態様で実施されるものを含むものである。
Pu…パワーユニット、E…内燃機関、M…変速機、
1…クランクケース、2…シリンダブロック、3…シリンダヘッド、3L…下側シリンダヘッド、3U…上側シリンダヘッド、3Lh…左側壁、3FL…左端合せ面、3v…軸受壁、3c…カムチェーン室、4…シリンダヘッドカバー、5…オイルパン、7…スタッドボルト、10…クランクシャフト、11…メインシャフト、12…カウンタシャフト、30…燃焼室、33…カムシャフトホルダ、
40…可変動弁装置、
41…吸気バルブ、42…吸気側カムシャフト、43…吸気側カムキャリア、43A…高速側カムロブ、43B…低速側カムロブ、43D…リード溝円筒部、44…リード溝、44c…定常リード溝、44l…左シフトリード溝、44r…右シフトリード溝、45v…周方向溝、45vw…幅広周方向溝部分、45vn…幅狭周方向溝部分、46…嵌挿溝、46i…内周溝条、46j…溝孔、47…嵌挿溝、49…吸気側被動ギア、
51…排気バルブ、52…排気側カムシャフト、53…排気側カムキャリア、53A…高速側カムロブ、53B…低速側カムロブ、53D…リード溝円筒部、54…リード溝、54c…定常リード溝、54l…左シフトリード溝、54r…右シフトリード溝、59…排気側被動ギア、
61…アイドルギア、62…アイドルチェーンスプロケット、66…カムチェーン、
70…吸気側カム切替機構、71…吸気側切替駆動シャフト、Ca…直動カム機構、72…吸気ロッカアーム、73…第1切替ピン、73a…先端側円柱部、73v…被係止溝、73v1,73v2…溝側面、73b…基端円柱部、73bf…球状端面、73c…連結円柱部、73d…係合端部、73df…先端面、73ds…外周面、74…第2切替ピン、75…コイルばね、77…吸気側油圧アクチュエータ、79…吸気側アクチュエータ駆動体、
80…排気側カム切替機構、81…排気側切替駆動シャフト、Cb…カム機構、82…排気ロッカアーム、83…第1切替ピン、84…第2切替ピン、87…排気側油圧アクチュエータ、89…排気側アクチュエータ駆動体、
91…リニアソレノイドバルブ、92…電磁ソレノイド、93…スリーブ、
101…右ガード部材、101a…固定側部分、101ae…湾曲基端部、101h…フック部、101b…切替ピン進入阻止部分、101ba…基部、101be…末端部、101bp,101bq…突部、
102…左ガード部材、102a…固定側部分、102b…切替ピン進入阻止部分、102h…フック部、102ba…基部、102be…末端部、
201…右ガード部材、201a…固定側部分、201ae…基端部、201b…切替ピン進入阻止部分、201ba…基部、201be…末部、201c…延長部分、
202…左ガード部材、202a…固定側部分、202ae…基端部、202b…切替ピン進入阻止部分、202ba…基部、202be…末部、202c…延長部分、
301…右ガード部材、301a…固定側部分、301ae…基端部、301b…切替ピン進入阻止部分、301ba…基部、301be…末部、
302…左ガード部材、302a…固定側部分、302b…切替ピン進入阻止部分、302ba…基部、302be…末部、
351…右ガード部材、351a…固定側部分、351ae…基端部、351b…切替ピン進入阻止部分、
352…左ガード部材、352a…固定側部分、352ae…基端部、352b…切替ピン進入阻止部分、
500…自動二輪車、501…、502…ヘッドパイプ、503…メインフレーム、504…シートレール、505…フロントフォーク、506…前輪、507…ピボット軸、508…スイングアーム、509…後輪、510…リンク機構、511…リヤクッション、512…走行駆動スプロケット、513…走行被動スプロケット、514…走行駆動チェーン、516…燃料タンク、517…メインシート、518…ピリオンシート、521…スロットルボディ、522…エアクリーナ、525…排気管。

Claims (6)

  1. 内燃機関(E)のシリンダヘッド(3)に回転自在に設けられたカムシャフト(42,52)と、
    前記カムシャフト(42,52)の外周に、相対回転を禁止され軸方向に摺動可能に嵌合する円筒状部材であって、外周面にカムプロファイルの異なる複数のカムロブ(43A,43B,53A,53B)が軸方向に隣接して形成されるとともに、溝底面(G)と同溝底面(G)の両側の溝側壁面(F1,F2)とでチャンネル状に構成されるリード溝(44,54)が形成されたリード溝円筒部(43D,53D)を一体に備えたカムキャリア(43,53)と、
    前記リード溝(44,54)に係合・離脱可能に切替ピン(73,74,83,84)を進退させ、進行した前記切替ピン(73,74,83,84)が係合した前記リード溝(44,54)により前記カムキャリア(43,53)が回転しながら軸方向に案内されてシフトし、バルブ(41,51)に作動するカムロブ(43A,43B,53A,53B)を切替えるカム切替機構(70,80)と、
    を備えた可変動弁装置において、
    前記リード溝(44,54)の両側の溝側壁面(F1,F2)のうち前記カムキャリア(43,53)をシフトさせるべく前記切替ピン(73,74,83,84)が摺接して押圧される側の溝側壁面(F1)は、前記カムキャリア(43)がシフトを開始するシフト開始変曲部位(Pa)からシフト中間部位(Pb)を経てシフトを終了するシフト終了変曲部位(Pz)までのシフト有効側壁面(Faz)を有し、
    前記カムキャリア(43,53)に、前記リード溝(44,54)における前記シフト開始変曲部位(Pa)より回転方向に若干進角した所定周方向位置(Yaa)から前記シフト中間部位(Pb)の周方向位置(Yb)までの所定周方向範囲(Zab)に対して、前記切替ピン(73,74,83,84)の進入を阻止するガード部材(101,102;201,202;301,302)が設けられることを特徴とする可変動弁装置。
  2. 前記ガード部材(101,102;201,202;301,302)は、前記リード溝円筒部(43D,53D)に固定される固定側部分(101a,102a;201a,202a;301a,302a)と、前記所定周方向範囲(Zab)の前記リード溝(44,54)に配設される円弧状をした切替ピン進入阻止部分(101b,102b;201b,202b;301b,302b)と、を連続して備え、
    前記切替ピン進入阻止部分(101b,102b;201b,202b;301b,302b)は、前記切替ピン(73,74,83,84)が前記所定周方向範囲(Zab)で進行するときは、前記切替ピン(73,74,83,84)の先端面(73df)と当接することで、前記切替ピン(73,74,83,84)が前記リード溝(44,54)に進入することを阻止し、
    前記切替ピン進入阻止部分(101b,102b;201b,202b;301b,302b)は、前記切替ピン(73,74,83,84)が前記所定周方向範囲(Zab)以外の周方向範囲で進入して前記リード溝(44,54)に係合したときは、前記切替ピン(73,74,83,84)の外側面(73ds)に接して変動し、前記切替ピン(73,74,83,84)が前記リード溝(44,54)に係合している状態を維持することを特徴とする請求項1に記載の可変動弁装置。
  3. 前記ガード部材(101,102;201,202;301,302)の前記切替ピン進入阻止部分(101b,102b;201b,202b;301b,302b)は、前記リード溝(44,54)に係合した前記切替ピン(73,74,83,84)の外側面(73ds)が接すると、押圧されて弾性変形することを特徴とする請求項2に記載の可変動弁装置。
  4. 前記ガード部材(101,102)は、弾性を有する円弧状の帯状部材であり、
    前記ガード部材(101,102)は、前記固定側部分(101a,102a)に連続して前記切替ピン進入阻止部分(101b,102b)が前記カムキャリア(43,53)の回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出し、
    前記固定側部分(101a,102a)は、前記リード溝(44,54)の両側の前記溝側壁面(F1,F2)のうち一方の前記溝側壁面(F2)を有する溝側壁部(W2)に固定され、
    前記切替ピン進入阻止部分(101b,102b)は、前記固定側部分(101a,102a)に連続する基部(101ba,102ba)が一方の前記溝側壁面(F2)に前記シフト開始変曲部位(Pa)より前記カムキャリア(43,53)の回転方向に若干進角した前記所定周方向位置(Yaa)で接し、同基部(101ba,102ba)から他方の前記溝側壁面(F1)に近づきながら前記カムキャリア(43,53)の回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出し、末端部(101be,102be)が前記シフト中間部位(Pb)に位置することを特徴とする請求項3に記載の可変動弁装置。
  5. 前記ガード部材(201,202)は、弾性を有する円弧状の鋼線部材であり、
    前記リード溝円筒部(43D)の前記シフト有効側壁面(Faz)を一部に備える前記溝側壁面(F1)を有する溝側壁部(W)の外周面に、前記シフト開始変曲部位(Pa)より前記ガード部材(201,202)の幅長分だけ軸方向外側の部位と前記シフト中間部位(Pb)との軸方向間の幅で、前記ガード部材(201,202)の径方向の厚さに略等しい溝深さの周方向溝(45v)が、周方向に延びて形成され、
    前記ガード部材(201,202)は、前記固定側部分(201a,202a)に連続して前記切替ピン進入阻止部分(201b,202b)が前記カムキャリア(43,53)の回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出し、さらに前記切替ピン進入阻止部分(201b,202b)より遅角側に向けて延長部分(201c,202c)が延出し、
    前記固定側部分(201a,202a)は、前記周方向溝(45v)の前記シフト開始変曲部位(Pa)より軸方向外側の幅狭周方向溝部分(45vn)に嵌合して固定され、
    前記切替ピン進入阻止部分(201b,202b)は、前記固定側部分(201a,202a)に連続する基部(201ba,202ba)が前記シフト有効側壁面(Faz)を有する前記溝側壁面(F1)に前記シフト開始変曲部位(Pa)より回転方向に若干進角した前記所定周方向位置(Yaa)で接し、同基部(201ba,202ba)から前記溝側壁面(F1)に対して離れた後に前記カムキャリア(43,53)の回転方向と反対の遅角側に向けて前記リード溝(44,54)の溝開口に沿って延出し、前記延長部分(201c,202c)に連続する末部(201be,202be)が前記溝側壁面(F1)に前記シフト中間部位(Pb)で接し、
    前記延長部分(201c,202c)は、前記周方向溝(45v)の前記シフト開始変曲部位(Pa)より軸方向内側の前記シフト有効側壁面に対応する幅広周方向溝部分(45vw)に挿入されることを特徴とする請求項3に記載の可変動弁装置。
  6. 前記ガード部材(301,302)は、弾性を有する円弧状の鋼線部材であり、
    前記ガード部材(301,302)は、前記固定側部分(301a,302a)に連続して前記切替ピン進入阻止部分(301b,302b)が前記カムキャリア(43,53)の回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて延出し、
    前記固定側部分(301a,302a)は、前記リード溝(44,54)の両側の前記溝側壁面(F1,F2)のうち一方の前記溝側壁面(F2)を有する溝側壁部(W)に形成された嵌挿溝(46)に嵌挿して固定され、
    前記切替ピン進入阻止部分(301b,302b)は、前記固定側部分(301a,302a)に連続する基部(301ba,302ba)が一方の前記溝側壁面(F2)の外周縁に前記シフト開始変曲部位(Pa)より回転方向に若干進角した前記所定周方向位置(Yaa)で接し、同基部(301ba,302ba)から他方の前記溝側壁面(F1)に近づきながら前記カムキャリア(43,53)の回転方向の進角側と反対の遅角側に向けて前記リード溝(44,54)の溝開口に沿って延出し、屈曲した末部(301be,302be)が前記シフト中間部位(Pb)に位置するとともに、末部(301be,302be)の先端が前記リード溝(44,54)の前記溝底面(G)に接していることを特徴とする請求項3に記載の可変動弁装置。
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