(57)【要約】【課題】軽量化を図ることができるとともに、製造作業の作業性を向上させることができる４サイクルエンジンを提供すること。【解決手段】エンジンは、バランサシャフト１６の外周部に、ベース円２０ａから径方向外方に突出するカムノーズ２０ｂを有する駆動カム２０と、駆動カム２０に対してバランサシャフト１６の軸方向に隣接し、円形の外周面を有する休止カム２１とを備えてバランサシャフト１６と一体回転し、かつ、バランサシャフト１６の軸方向に移動自在なカムキャリア１９を設け、バランサシャフト１６が１回転する毎に、操作機構３４によって駆動カム２０がバルブ駆動機構を介して吸気バルブおよび排気バルブに駆動力を伝達する駆動位置と、休止カム２１がバルブ駆動機構を介して吸気バルブおよび排気バルブに駆動力を伝達しない非駆動位置とに駆動カム２０と休止カム２１とが交互に位置するように、カムキャリア１９をバランサシャフト１６の軸方向に移動させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが取付けられたクランク軸と等速で回転する回転軸と、
前記回転軸に設けられた駆動カムと、
燃焼室に連通するポートを開閉するように往復動するバルブと、
前記駆動カムと前記バルブとの間に設けられ、前記バルブが往復動するように前記駆動カムから前記バルブに駆動力を伝達するバルブ駆動機構とを備え、
前記クランク軸が２回転する間に前記バルブを１回往復動させるようにした４サイクルエンジンであって、
前記回転軸の外周部に設けられ、前記回転軸と一体回転し、かつ、前記回転軸の軸方向に移動自在なカムキャリアを有し、
前記カムキャリアが、ベース円から径方向外方に突出するカムノーズを有する前記駆動カムと、前記駆動カムに対して前記回転軸の軸方向に隣接し、円形の外周面を有する休止カムとを含んで構成され、
前記カムキャリアを前記回転軸の軸方向に移動させる操作機構を有し、
前記操作機構は、前記回転軸が１回転する毎に、前記駆動カムが前記バルブ駆動機構を介して前記バルブに駆動力を伝達する駆動位置と、前記休止カムが前記バルブ駆動機構を介して前記バルブに駆動力を伝達しない非駆動位置とに前記駆動カムと前記休止カムとが交互に位置するように、前記カムキャリアを前記回転軸の軸方向に移動させることを特徴とする４サイクルエンジン。
【請求項２】
前記回転軸が、軸方向両端部にバランサウェイトを有し、前記クランクシャフトの周期的な回転振動を相殺するバランサ軸から構成され、
前記バランサウェイトの間に前記カムキャリアが設けられることを特徴とする請求項１に記載の４サイクルエンジン。
【請求項３】
前記ピストンの長手方向軸に沿った方向において、前記回転軸の軸心が前記クランク軸の軸心よりも前記バルブに近い位置に位置するように前記回転軸が設置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の４サイクルエンジン。
【請求項４】
前記操作機構が、前記カムキャリアの円周方向に沿って延在し、前記回転軸の軸方向に隣接して前記回転軸の円周方向に平行に延在する一対の溝部と、前記溝部の端部を互い違いに連続させるＸ字形状の交差溝部とを有する環状溝と、ピンを介してエンジン本体に回動自在に支持され、前記環状溝に装着されるガイド片とを含んで構成され、
前記溝部の壁面に沿う前記ガイド片の長さを、一方の前記溝部と他方の前記溝部とを連通し、隔壁を有していない前記交差溝部の交点の長さよりも長くしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の４サイクルエンジン。
【請求項５】
前記カムキャリアの外周面において、前記交差溝部が、前記カムノーズが形成されていない前記駆動カムの前記ベース円に対応する区間に形成されることを特徴とする請求項４に記載のサイクルエンジン。
【請求項６】
前記ガイド片は、先細り形状の導入部を備え、前記カムキャリアの回転方向を一方向とした場合に、前記導入部の先端が前記カムキャリアの回転方向と反対方向に向くように前記ガイド片が前記環状溝に装着されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の４サイクルエンジン。
【請求項７】
前記バルブ駆動機構が、ロッカシャフトと、前記ロッカシャフトに設けられ、前記バルブに接触する一端部を有するロッカアームと、前記ロッカアームの他端部に接触する上端を有するプッシュロッドと、前記プッシュロッドの下端に取付けられ、前記駆動カムまたは前記休止カムの外周面に接触するタペットとを含んで構成され、
前記環状溝が、休止カムの外周面に形成され、
前記回転軸の軸方向における前記タペットの幅が、前記回転軸の軸方向における前記交差溝部の溝幅よりも大きく形成されることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の４サイクルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４サイクルエンジンに関し、特に、クランク軸と等速で回転する回転軸を備える４サイクルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイクあるいは自動車等の車両において、シリンダヘッドに設けられる吸気バルブおよび排気バルブを、クランクケースに設けられたクランク軸と平行に支持されるカム軸により、プッシュロッドおよびロッカアームを介して開閉駆動するようにした動弁装置を備える４サイクルエンジンが知られている。
【０００３】
この４サイクルエンジンは、クランクシャフトが２回転する間に吸気、圧縮、膨張、排気の４行程（４サイクル）を行うようになっており、吸気行程と圧縮行程とにおいて吸気バルブおよび排気バルブをそれぞれ１回往復動させるようになっている。このため、クランクシャフトの回転を１／２回転に減速してプッシュロッドおよびロッカアームを介して吸気バルブおよび排気バルブに伝達する必要がある。
【０００４】
従来、クランクシャフトの回転を１／２回転に減速することができる４サイクルエンジンとしては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
この４サイクルエンジンは、クランク軸と平行にクランク軸と等速、すなわち、同一の回転数で回転するバランサ軸が配設されているとともに、バランサ軸の上方にカム軸が配設されており、カム軸にはプッシュロッドおよびロッカアームを介して吸気バルブおよび排気バルブが接続されている。
【０００５】
クランク軸およびバランサ軸は、歯車によって連結されているとともに、バランサ軸とカム軸とは歯車によって連結されており、これら歯車によってカム軸がクランク軸の１／２回転に減速されて回転するようになっている。このため、クランク軸が２回転する間にカム軸の回転によってプッシュロッドおよびロッカアームを介して吸気バルブおよび排気バルブが１回往復動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−６６６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の４サイクルエンジンにあっては、クランクシャフトの１回転を１／２回転に減速する複数の歯車やカムシャフトを用いて吸気バルブおよび排気バルブを往復動させているため、複数の歯車やカムシャフトが必要になってしまい、４サイクルエンジンの部品点数が増大してしまう。このため、４サイクルエンジンの重量が増大してしまうとともに、４サイクルエンジンの製造作業の作業性が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、軽量化を図ることができるとともに、製造作業の作業性を向上させることができる４サイクルエンジンを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、ピストンが取付けられたクランク軸と等速で回転する回転軸と、  回転軸に設けられた駆動カムと、燃焼室に連通するポートを開閉するように往復動するバルブと、駆動カムとバルブとの間に設けられ、バルブが往復動するように駆動カムからバルブに駆動力を伝達するバルブ駆動機構とを備え、クランク軸が２回転する間にバルブを１回往復動させるようにした４サイクルエンジンであって、回転軸の外周部に設けられ、回転軸と一体回転し、かつ、回転軸の軸方向に移動自在なカムキャリアを有し、カムキャリアが、ベース円から径方向外方に突出するカムノーズを有する駆動カムと、駆動カムに対して回転軸の軸方向に隣接し、円形の外周面を有する休止カムとを含んで構成され、カムキャリアを回転軸の軸方向に移動させる操作機構を有し、操作機構は、回転軸が１回転する毎に、駆動カムがバルブ駆動機構を介してバルブに駆動力を伝達する駆動位置と、休止カムがバルブ駆動機構を介してバルブに駆動力を伝達しない非駆動位置とに駆動カムと休止カムとが交互に位置するように、カムキャリアを回転軸の軸方向に移動させるものから構成されている。
【００１０】
本発明の第２の態様としては、回転軸が、軸方向両端部にバランサウェイトを有し、クランクシャフトの周期的な回転振動を相殺するバランサ軸から構成され、バランサウェイトの間にカムキャリアが設けられるものから構成されてもよい。
本発明の第３の態様としては、ピストンの長手方向軸に沿った方向において、回転軸の軸心がクランク軸の軸心よりもバルブに近い位置に位置するように回転軸が設置されるようにしてもよい。
【００１１】
本発明の第４の態様としては、操作機構が、カムキャリアの円周方向に沿って延在し、回転軸の軸方向に隣接して回転軸の円周方向に平行に延在する一対の溝部と、溝部の端部を互い違いに連続させるＸ字形状の交差溝部とを有する環状溝と、ピンを介してエンジン本体に回動自在に支持され、環状溝に装着されるガイド片とを含んで構成され、溝部の壁面に沿うガイド片の長さを、一方の溝部と他方の溝部とを連通し、隔壁を有していない交差溝部の交点の長さよりも長くしたものから構成してもよい。
【００１２】
本発明の第５の態様としては、カムキャリアの外周面において、交差溝部が、カムノーズが形成されていない駆動カムのベース円に対応する区間に形成されるようにしてもよい。
【００１３】
本発明の第６の態様としては、ガイド片は、先細り形状の導入部を備え、カムキャリアの回転方向を一方向とした場合に、導入部の先端がカムキャリアの回転方向と反対方向に向くようにガイド片が環状溝に装着されるようにしてもよい。
本発明の第７の態様としては、バルブ駆動機構が、ロッカシャフトと、ロッカシャフトに設けられ、バルブに接触する一端部を有するロッカアームと、ロッカアームの他端部に接触する上端を有するプッシュロッドと、プッシュロッドの下端に取付けられ、駆動カムおよび休止カムの外周面に接触するタペットとを含んで構成され、環状溝が、休止カムの外周面に形成され、回転軸の軸方向におけるタペットの幅が、回転軸の軸方向における交差溝部の溝幅よりも大きいものから構成されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
このように上記の第１の態様によれば、回転軸の外周部に、ベース円から径方向外方に突出するカムノーズを有する駆動カムと、駆動カムに対して回転軸の軸方向に隣接し、円形の外周面を有する休止カムとを備えて回転軸と一体回転し、かつ、回転軸の軸方向に移動自在なカムキャリアを設け、回転軸が１回転する毎に、操作機構によって駆動カムがバルブ駆動機構を介してバルブに駆動力を伝達する駆動位置と、休止カムがバルブ駆動機構を介してバルブに駆動力を伝達しない非駆動位置とに駆動カムと休止カムとが交互に位置するように、カムキャリアを回転軸の軸方向に移動させるので、クランク軸が２回転する間にバルブを１回往復動させることができる。
【００１５】
このため、従来のようにクランク軸の回転を１／２回転に減速するためのカム軸や複数の歯車を不要にでき、クランク軸と等速で回転する回転軸を備える４サイクルエンジンの軽量化を図ることができるとともに、４サイクルエンジンの製造作業の作業性を向上させることができる。
【００１６】
上記の第２の態様によれば、回転軸が、軸方向両端部にバランサウェイトを有するバランサ軸から構成され、バランサウェイトの間にカムキャリアが設けられるので、バランサ軸を回転軸として利用することによって４サイクルエンジンの軽量化をより効果的に図ることができるとともに、４サイクルエンジンの製造作業の作業性をより効果的に向上させることができる。
【００１７】
上記の第３の態様によれば、ピストンの長手方向軸に沿った方向において、回転軸の軸心がクランク軸の軸心よりもバルブに近い位置に位置するように回転軸が設置されるので、カムキャリアに設けられた駆動カムおよび休止カムからバルブまでの距離を短くすることができる。このため、駆動カムおよび休止カムとバルブとの間に配置されるバルブ駆動機構の小型化および軽量化を図ることができる。
【００１８】
上記の第４の態様によれば、操作機構が、カムキャリアの円周方向に沿って延在し、回転軸の軸方向に隣接して回転軸の円周方向に平行に延在する一対の溝部および溝部の端部を互い違いに連続させるＸ字形状の交差溝部を有する環状溝と、ピンを介してエンジン本体に回動自在に支持され、環状溝に装着されるガイド片とを含んで構成される。
【００１９】
このため、カムキャリアの回転に伴ってガイド片が交差溝部に移動したときに、ガイド片がピンを中心に回転させることができ、ガイド片を一方の溝部から他方の溝部に移動させることができる。したがって、カムキャリアを回転軸の軸方向一方側に確実に移動させることができる。また、カムキャリアがさらに回転すると、交差溝部を介して他方の溝部から一方の溝部にガイド片を移動させることができるため、カムキャリアを回転軸の軸方向他方側に確実に移動させることができる。
【００２０】
このようにカムキャリアが１回転する毎にガイド片の回転方向を変化させてカムキャリアを駆動位置と非駆動位置との間で往復動させることができる。したがって、電磁ソレノイド等のアクチュエータを用いることなしに、カムキャリアを駆動位置と非駆動位置との間で往復動させることができ、４サイクルエンジンの構成を簡素化して、４サイクルエンジンのより一層軽量化することができる。
【００２１】
また、溝部の壁面に沿うガイド片の長さを、一方の溝部と他方の溝部とを連通し、隔壁を有していない交差溝部の交点の長さよりも長くしたので、ガイド片が交差溝部に移動したときに、ガイド片を、一方の溝部から他方の溝部に、あるいは他方の溝部から一方の溝部に確実に移動させることができ、カムキャリアを駆動位置と非駆動位置との間で確実に往復動させることができる。
【００２２】
また、４サイクルエンジンの停止時に、ガイド片が隔壁を有していない交差溝部の交点に位置した場合であっても、ガイド片が交点を挟んで一方の溝部と他方の溝部とに延在するので、４サイクルエンジンの再始動時にカムキャリアを駆動位置または非駆動位置に確実に切換えることができ、４サイクルエンジンを円滑に再始動させることができる。
【００２３】
上記の第５の態様によれば、カムキャリアの外周面において、交差溝部が、カムノーズが形成されていない駆動カムのベース円に対応する区間に形成されるので、駆動カムのベース円がバルブ駆動機構と対向する位置に配置され、バルブが昇降しないタイミングでカムキャリアを駆動位置と非駆動位置との間で往復動させることができる。このため、カムキャリアを回転軸の軸方向に確実に往復動させることができる。
【００２４】
上記の第６の態様によれば、ガイド片が先細り形状の導入部を備え、カムキャリアの回転方向を一方向とした場合に、導入部の先端がカムキャリアの回転方向と反対方向に向くようにガイド片が環状溝に装着されるので、先細りの導入部によってガイド片を交差溝部に円滑に通過させることができ、カムキャリアを回転軸の軸方向に円滑に往復動させることができる。
【００２５】
上記の第７の態様によれば、環状溝が、休止カムの外周面に形成されるので、回転軸の軸方向のカムキャリアの幅を短くすることができ、４サイクルエンジンの構成を簡素化して、４サイクルエンジンをより一層軽量化することができる。
【００２６】
また、バルブ駆動機構が、駆動カムおよび休止カムの外周面に接触するタペットを備え、回転軸の軸方向におけるタペットの幅が、回転軸の軸方向における交差溝部の溝幅よりも大きく形成されるので、タペットが環状溝に嵌まってしまうことを防止して、タペットに沿ってカムキャリアを回転軸の軸方向に円滑に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、エンジン本体の一部を断面で示すエンジンの正面図である。
【図２】図２は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、エンジンの全体構成図である。
【図３】図３は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、エンジンの側面図である。
【図４】図４は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、バランサシャフトおよびカムキャリアの側面図である。
【図５】図５は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、バランサシャフトおよびカムキャリアの断面図であり、図１０のＶ−Ｖ方向矢視断面図に相当する。
【図６】図６は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、バランサシャフトおよびカムキャリアの正面図である。
【図７】図７は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、カムキャリアの正面図である。
【図８】図８は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、図７に示すカムキャリアの上面図である。
【図９】図９は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、図７に示すカムキャリアの左側側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、図７に示すカムキャリアの右側側面図である。
【図１１】図１１は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、図７に示すカムの下面図である。
【図１２】図１２は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、環状溝（休止カム）を展開した状態と、環状溝と駆動カムとの位置関係を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、ガイド片の外観図である。
【図１４】図１４は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、カムキャリアの動作を説明する図である。
【図１５】図１５は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、図１４に後続するカムキャリアの動作を説明する図である。
【図１６】図１６は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、図１５に後続するカムキャリアの動作を説明する図である。
【図１７】図１７は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、図１６に後続するカムキャリアの動作を説明する図である。
【図１８】図１８は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、図１７に後続するカムキャリアの動作を説明する図である。
【図１９】図１９は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、図１８に後続するカムキャリアの動作を説明する図である。
【図２０】図２０は、本発明の４サイクルエンジンの一実施形態を示す図であり、図１９に後続するカムキャリアの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る４サイクルエンジンの実施形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図２０は、本発明に係る一実施形態の４サイクルエンジンを示す図である。
【００２９】
まず、構成を説明する。図１において、車両に搭載された内燃機関としての４サイクルエンジン（以下、単にエンジンという）１は、クランクケース２が一体的に設けられたシリンダブロック３およびシリンダブロック３の上部に取付けられたシリンダヘッド４とを含んで構成されている。なお、クランクケース２、シリンダブロック３およびシリンダヘッド４は、エンジン本体を構成している。
【００３０】
また、シリンダブロック３には複数の気筒５が設けられており、気筒５内には図２に示すピストン６Ａ、６Ｂが図１中、上下方向に往復動自在に設けられている。本実施形態のエンジン１は、気筒５およびピストン６Ａ、６Ｂが２つ設けられており、２気筒エンジンから構成されているが、気筒数は、これに限定されるものではない。
【００３１】
ピストン６Ａ、６Ｂは、コネクティングロッド８Ａ、８Ｂを介してクランク軸としてのクランクシャフト９に接続されており、クランクシャフト９は、クランクケース２に回動自在に取付けられている。また、気筒５の上部にはピストン６Ａ、６Ｂの頂面と気筒５の内壁（シリンダボア）と、シリンダヘッド４の下面とによって燃焼室１０が形成されている。
【００３２】
燃焼室１０には吸気ポート４Ａを介して図示しない吸気マニホールドの内部の吸気通路が連通しているとともに、図示しない排気ポートを介して図示しない排気マニホールドの内部の排気通路が連通している。
また、シリンダヘッド４には吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂ（図１では、吸気バルブ１１Ａのみを図示）が気筒５の配列方向に沿って設けられており、吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂは、後述するバルブ駆動機構によって図１中、上下方向に往復動されることにより、吸気ポート４Ａおよび排気ポートが開閉されるようになっている。
【００３３】
また、エンジン１は、吸入行程において、吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂが吸気ポート４Ａを開放し、排気バルブ１２Ａ、１２Ｂが排気ポートを閉塞することにより、吸気マニホールドを介して吸気ポート４Ａから気筒５内に吸入空気と燃料とが含まれた混合気が導入されるようになっており、このとき、ピストン６Ａ、６Ｂは、下死点まで降下する。
【００３４】
次いで、圧縮行程において、吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂが吸気ポート４Ａを閉塞するとともに排気バルブ１２Ａ、１２Ｂが排気ポートを閉塞した状態でピストン６Ａ、６Ｂが上死点まで上昇する。
次いで、膨張行程において、吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂが吸気ポート４Ａを閉塞するとともに排気バルブが排気ポートを閉塞した状態で、図示しない点火プラグにより点火された混合気が燃焼され、燃焼ガスが膨張してピストン６Ａ、６Ｂが下死点まで押し下げられる。
【００３５】
次いで、排気行程において、慣性によりピストン６Ａ、６Ｂが上昇し、吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂが吸気ポート４Ａを閉塞するとともに排気バルブ１２Ａ、１２Ｂが排気ポートを開放することにより、気筒５内の燃焼ガスが排気ポートを介して排気マニホールドに排出される。
【００３６】
エンジン１は、吸気、圧縮、膨張および排気の４行程（４サイクル）を行うことにより、ピストン６Ａ、６Ｂの直線運動がコネクティングロッド８Ａ、８Ｂを介してクランクシャフト９の回転運動に変換されるようになっている。なお、本実施形態のエンジン１は、車両の前方から後方に向かって吸気バルブ１１Ａ、排気バルブ１２Ａ、排気バルブ１２Ｂおよび吸気バルブ１１Ｂが設置されており、排気バルブ１２Ａ、１２Ｂは、車両の前後方向に隣接して設置されている。
【００３７】
図１〜図３において、クランクシャフト９は、クランクケース２に回動自在に支持される複数のクランクジャーナル１３と、コネクティングロッド８Ａ、８Ｂを揺動自在に支持する複数のクランクピンと、クランクピンとクランクジャーナル１３とを連結する複数のクランクアーム１４とを備えており、クランクシャフト９の端部にはバランサギヤ１５が取付けられている。
【００３８】
また、クランクケース２内には回転軸およびバランサ軸としてのバランサシャフト１６を備えており、このバランサシャフト１６は、クランクシャフト９と平行に延在し、クランクケース２に回動自在に支持されている。
【００３９】
バランサシャフト１６の軸方向一端部にはバランサギヤ１７が設けられており、このバランサギヤ１７は、バランサギヤ１５に噛合している。バランサギヤ１５、１７の歯数は、同数に形成されており、バランサシャフト１６は、クランクシャフト９と等速（同一回転数）で逆回転するようになっている。
【００４０】
また、バランサシャフト１６の軸方向他端部には扇形状のバランサウェイト１８が設けられており、このバランサウェイト１８は、バランサシャフト１６の軸心に対して径方向にオフセットして設けられている。また、バランサギヤ１７には厚肉のバランサウェイト１７Ａが形成されており、このバランサウェイト１７Ａは、バランサシャフト１６の軸心に対して径方向にオフセットしたバランサギヤ１７の部位に形成されている。
【００４１】
すなわち、バランサシャフト１６は、ピストン６Ａ、６Ｂの往復運動等により発生する振動を打ち消すために、バランサシャフト１６の軸心に対してオフセットしたバランサウェイト１７Ａ、１８を有しており、バランサシャフト１６がクランクシャフト９に同期してクランクシャフト９の回転方向と反対方向に等速で回転することで、上述した振動を打ち消す方向の荷重（起振力）を発生させ、クランクシャフト９の周期的な回転振動を相殺するようになっている。
【００４２】
図１に示すように、ピストン６Ａ、６Ｂの長手方向軸に沿った方向において、バランサシャフト１６は、バランサシャフト１６の軸心ａがクランクシャフト９の軸心ｃよりも吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂに近い位置に位置するようにクランクケース２に設置されている。すなわち、ピストン６Ａ、６Ｂの長手方向軸ｂに沿った方向において、バランサシャフト１６の軸心ａは、クランクシャフト９の軸心ｃよりも距離Ｈだけ上方にオフセットしている。
【００４３】
また、吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂにはリテーナ４１が固定されており、このリテーナ４１とシリンダヘッド４の支持ブロック４Ｂとの間にはスプリング４２が介装され、吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂは、それぞれスプリング４２によって上方に付勢されることにより、吸気ポート４Ａおよび排気ポートを閉塞するようになっている。
【００４４】
図２〜図４に示すように、バランサシャフト１６の外周部には４つの中空のカムキャリア１９が設けられており、このカムキャリア１９は、バランサウェイト１８およびバランサウェイト１７Ａが形成されたバランサギヤ１７との間に設けられている。
【００４５】
また、バランサシャフト１６の外周面にはスプライン１６ａが形成されており（図５参照）、カムキャリア１９の内周面にはスプライン１６ａに嵌合されるスプライン１９ａが形成されている。したがって、カムキャリア１９は、バランサシャフト１６と一体回転するとともに、バランサシャフト１６の軸方向に移動自在となっている。
【００４６】
図４、図６、図７に示すように、カムキャリア１９は、駆動カム２０を備えており、この駆動カム２０は、ベース円２０ａから径方向外方に突出するカムノーズ２０ｂを有している。また、カムキャリア１９は、休止カム２１を備えており、この休止カム２１は、駆動カム２０に対してバランサシャフト１６の軸方向に隣接して駆動カム２０と一体的に設けられ、円形の外周面を有している。すなわち、休止カム２１は、カムノーズを有していない。
【００４７】
図４、図７〜図１２に示すように、休止カム２１の外周部には環状溝２２が形成されており、この環状溝２２は、休止カム２１の一部を円周方向に亙って切削することによって休止カム２１に形成されている。
この環状溝２２は、カムキャリア１９の円周方向、すなわち、休止カム２１の円周方向に沿って延在し、バランサシャフト１６の軸方向に隣接する一対の溝部２３、２４を備えており、この溝部２３、２４は、バランサシャフト１６の円周方向に平行に延在している。
【００４８】
また、環状溝２２は、溝部２３、２４の端部を互い違いに連続させるＸ字形状の交差溝部２５を備えており、溝部２３、２４および交差溝部２５は、隔壁を有している。また、交差溝部２５の交点２６は、隔壁を有していない構成となっており（図１２参照）、この交点２６は、溝部２３と溝部２４とを連通している。なお、本実施形態の交差溝部２５は、溝部２３を一方の溝部とした場合には、溝部２４が他方の溝部に相当し、溝部２４を一方の溝部とした場合には、溝部２３が他方の溝部に相当する。
【００４９】
また、図１２に示すように、交差溝部２５は、カムキャリア１９の外周面、すなわち、休止カム２１の外周面において、カムノーズ２０ｂが形成されていない駆動カム２０のベース円２０ａに対応する区間に形成されている。
なお、図１２は、環状溝２２の全体の形状と環状溝２２とカムノーズ２０ｂの位置関係を分かり易く説明するために、環状溝２２（休止カム２１）を展開した状態と、環状溝２２と駆動カム２０との位置関係とを示している。
【００５０】
図３〜図６において、環状溝２２にはガイド片２７が装着されており、このガイド片２７は、図１３に示すように、本体部２７ａおよび本体部２７ａの先端に形成された先細り形状の導入部２７ｂを備えている。
【００５１】
このガイド片２７は、カムキャリア１９の回転方向Ｒを一方向（図１の反時計回転方向、図１２の左方向）とした場合に、導入部２７ｂの先端がカムキャリア１９の回転方向Ｒと反対方向（図１の時計回転方向、図１２の右方向）に向くように環状溝２２に装着されている。
【００５２】
また、ガイド片２７の本体部２７ａにはピン穴２７ｃが形成されており、このピン穴２７ｃにはピン２８が挿通され、ガイド片２７は、ピン２８に対して回動自在となっている。ピン２８は、ベース部材２９に取付けられており、このベース部材２９は、クランクケース２に固定されている。すなわち、ガイド片２７は、ピン２８およびベース部材２９を介して回動自在かつ、ピン２８の放射方向に移動不能に取付けられている。
【００５３】
また、図１２に示すように、溝部２３、２４の壁面に沿うガイド片２７の長さは、溝部２３と溝部２４とを連通し、隔壁を有していない交差溝部２５の交点２６の長さよりも長く形成されている。図１２では、ガイド片２７を斜線で示している。
【００５４】
なお、図１２ではガイド片２７と環状溝２２の位置関係を分かり易く説明するために、ガイド片２７の幅を環状溝２２の幅よりも小さくしているが、ガイド片２７の幅は、カムキャリア１９の回転時にカムキャリア１９が車両の左右方向に振れないように環状溝２２の幅に対して設定されている。
【００５５】
図１〜図３において、シリンダヘッド４にはロッカシャフト３０が設けられており、このロッカシャフト３０には複数のロッカアーム３１が取付けられている。このロッカアーム３１の一端部は、それぞれ吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂに接触している。
【００５６】
また、ロッカアーム３１の他端部にはそれぞれプッシュロッド３２の上端が接触しており、このプッシュロッド３２の下端にはタペット３３が取付けられている。このタペット３３の下端にはタペットローラ３３ａが設けられており、このタペットローラ３３ａは、カムキャリア１９の外周面、すなわち、駆動カム２０および休止カム２１の外周面に接触するようになっている。
【００５７】
このタペットローラ３３ａの幅ｅは、バランサシャフト１６の軸方向における交差溝部２５の溝幅よりも大きく形成されている（図４参照）。なお、本実施形態のタペット３３は、タペットローラ３３ａを介してカムキャリア１９の外周面に接触しているが、タペットローラ３３ａを廃止してタペット３３の下面がカムキャリア１９の外周面に直接接触してもよい。なお、本実施形態のエンジン１は、カムキャリア１９に接触するタペットローラ３３ａの幅がタペット３３の幅に相当する。
【００５８】
なお、本実施形態のエンジン１は、環状溝２２、ガイド片２７、ピン２８およびベース部材２９がカムキャリア１９を軸方向に移動させる操作機構３４を構成しており、ロッカシャフト３０、ロッカアーム３１、プッシュロッド３２およびタペット３３がバルブ駆動機構３５を構成している。
【００５９】
また、図３、図４に示すように、車両の前方のピストン６Ａ側に設けられたカムキャリア１９は、車両の前方側に駆動カム２０が設けられており、車両の後方のピストン６Ｂ側に設けられたカムキャリア１９は、車両の後方側に駆動カム２０が設けられている。また、図７に示すように、タペットローラ３３ａは、カムキャリア１９の回転方向Ｒに対してガイド片２７に対して下流側に設けられている。
【００６０】
また、本実施形態のエンジン１は、同一の気筒５において、駆動カム２０のカムノーズ２０ｂの位相がカムキャリア１９の円周方向にずれるように配置されている。また、隣接する気筒５において、吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂに駆動力を伝達する駆動カム２０のカムノーズ２０ｂの位相が同一の位相になるように駆動カム２０が配置されており、排気バルブ１２Ａ、１２Ｂに駆動力を伝達するカムキャリア１９の駆動カム２０のカムノーズ２０ｂの位相が同一の位相になるように駆動カム２０が配置されている。
【００６１】
本実施形態のエンジン１は、バランサシャフト１６と共にカムキャリア１９が回転すると、ガイド片２７に沿って環状溝２２が移動する。この移動時において、バランサシャフト１６が１回転する毎に交差溝部２５を挟んでガイド片２７が通過する溝部２３と溝部２４との位置が切換えられる。
【００６２】
ガイド片２７が通過する溝部２３と溝部２４との位置が切換えられると、駆動カム２０がバルブ駆動機構３５を介して吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂに駆動力を伝達する駆動位置と、休止カム２１がバルブ駆動機構３５を介して吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂに駆動力を伝達しない非駆動位置とに駆動カム２０と休止カムとが交互に位置するように、カムキャリア１９がバランサシャフト１６の軸方向に移動する。
【００６３】
次に、作用を説明する。
クランクシャフト９が回転すると、クランクシャフト９の駆動力がバランサギヤ１５、１７を介してバランサシャフト１６に伝達され、バランサシャフト１６は、クランクシャフト９と等速で回転し、ガイド片２７に沿って環状溝２２が移動することで、カムキャリア１９がバランサシャフト１６の軸方向に沿って移動する。
【００６４】
ここで、図３において車両の前方に設けられた吸気バルブ１１Ａに駆動力を伝達するためのカムキャリア１９の動作を図１４〜図２０に基づいて説明する。なお、本実施形態のガイド片２７は、クランクケース２に固定されて移動しないようになっているが、説明の便宜上、環状溝２２とガイド片２７との相対運動において、ガイド片２７が環状溝２２に対して移動するものとして説明を行う。
【００６５】
図１４、図１５に示すように、カムキャリア１９がＲ方向に回転するのに伴って、ガイド片２７が溝部２３から交差溝部２５を介して溝部２４に向かって移動すると、カムキャリア１９がバランサシャフト１６の軸方向に沿って車両の前方から後方に移動する。図１４の状態では、休止カム２１の外周面がタペットローラ３３ａに接触している。
【００６６】
次いで、ガイド片２７が交差溝部２５を抜け出て直線状の溝部２４を移動すると、図１６に示すように、駆動カム２０のカムノーズ２０ｂがタペットローラ３３ａを押し上げる駆動位置に移動する。
次いで、図１７に示すようにカムノーズ２０ｂがタペットローラ３３ａを押し上げると、プッシュロッド３２の先端がロッカアーム３１の他端部を上方に押圧してロッカシャフト３０を回動させる。
【００６７】
このとき、ロッカアーム３１の他端部がスプリング４２の付勢力に抗して吸気バルブ１１Ａを下方に押し下げることにより、吸気バルブ１１Ａが吸気ポート４Ａを開放する。
【００６８】
次いで、図１８、図１９に示すように、カムキャリア１９の回転に伴ってガイド片２７が交差溝部２５を通過すると、カムキャリア１９がバランサシャフト１６の軸方向に沿って車両の後方から前方に徐々に移動し、駆動カム２０のベース円２０ａから休止カム２１にタペットローラ３３ａが接触する位置に徐々に切換られていく。
【００６９】
次いで、図２０に示すように、カムキャリア１９がＲ方向に回転するのに伴って、ガイド片２７に沿って溝部２４から交差溝部２５を介して溝部２３に移動すると、カムキャリア１９がバランサシャフト１６の軸方向に沿って車両の後方から前方に移動し、休止カム２１にタペットローラ３３ａが接触する非駆動位置に切換えられる。
【００７０】
このとき、プッシュロッド３２を上方に押し上げるための力がプッシュロッド３２に作用しなくなるため、吸気バルブ１１Ａがスプリング４２に付勢されて上方に移動し、吸気ポート４Ａを閉塞する。この吸気ポート４Ａを開閉する時期は、上述した吸入行程であり、吸気バルブ１１Ａが昇降するのは、クランクシャフト９が２回転に対して１回である。
【００７１】
カムキャリア１９が１回転する間に休止カム２１をタペットローラ３３ａに接触させると、図１４の動作に戻って図１４〜図２０に示す動作を繰り返す。なお、排気バルブ１２Ａに駆動力を伝達するためのカムキャリア１９の動作については、吸入行程の１つ前の排気行程において、排気バルブ１２Ａを昇降させるようになっており、このカムキャリア１９の動作は、上述したカムキャリア１９と同じ動作であり、説明を省略する。
また、車両の後方に設けられた気筒の吸気バルブ１１Ｂおよび排気バルブ１２Ｂを駆動するカムキャリア１９の動作も上述した動作と同一であり、説明を省略する。
【００７２】
このように本実施形態のエンジン１は、バランサシャフト１６の外周部に、ベース円２０ａから径方向外方に突出するカムノーズ２０ｂを有する駆動カム２０と、駆動カム２０に対してバランサシャフト１６の軸方向に隣接し、円形の外周面を有する休止カム２１とを備えてバランサシャフト１６と一体回転し、かつ、バランサシャフト１６の軸方向に移動自在なカムキャリア１９を設け、バランサシャフト１６が１回転する毎に、操作機構３４によって駆動カム２０がバルブ駆動機構３５を介して吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂに駆動力を伝達する駆動位置と、休止カム２１がバルブ駆動機構３５を介して吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂに駆動力を伝達しない非駆動位置とに駆動カム２０と休止カム２１とが交互に位置するように、カムキャリア１９をバランサシャフト１６の軸方向に移動させるようにした。
【００７３】
このため、クランクシャフト９が２回転する間に吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂを１回往復動させることができ、従来のようにクランクシャフト９の回転を１／２回転に減速するためのカム軸や複数の歯車を不要にできる。この結果、クランクシャフト９と等速で回転するバランサシャフト１６を備えるエンジン１の軽量化を図ることができるとともに、エンジン１の製造作業の作業性を向上させることができる。
【００７４】
また、本実施形態のエンジン１において、軸方向両端部にバランサウェイト１７Ａ、１８を有するバランサシャフト１６から回転軸を構成し、バランサウェイト１７Ａ、１８の間にカムキャリア１９を設けたので、回転軸をバランサシャフト１６として利用することによってエンジン１の軽量化をより効果的に図ることができるとともに、エンジン１の製造時の組付け作業性をより効果的に向上させることができる。
【００７５】
また、本実施形態のエンジン１は、ピストン６Ａ、６Ｂの長手方向軸ｂに沿った方向において、バランサシャフト１６の軸心ａが、クランクシャフト９の軸心ｃよりも吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂに近い位置に位置するようにバランサシャフト１６を設置したので、カムキャリア１９に設けられた駆動カム２０および休止カム２１から吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂまでの距離を短くすることができる。このため、駆動カム２０および休止カム２１と吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂとの間に配置されるバルブ駆動機構３５の小型化および軽量化を図ることができる。
【００７６】
これに加えて、公知のように、バランサシャフト１６が発生するモーメントを、燃焼圧によるモーメントの一部によって打ち消すことができ、エンジン１のＮＶ（ノイズアンドバイブレーション）性能を向上させることができる。
【００７７】
また、本実施形態のエンジン１において、操作機構３４を、カムキャリア１９の円周方向に沿って延在し、バランサシャフト１６の軸方向に隣接してバランサシャフト１６の円周方向に平行に延在する一対の溝部２３、２４と、溝部２３、２４の端部を互い違いに連続させるＸ字形状の交差溝部２５とを有する環状溝２２と、ピン２８を介してクランクケース２に回動自在に支持され、環状溝２２に装着されるガイド片２７とを含んで構成した。
このため、カムキャリア１９の回転に伴ってガイド片２７が交差溝部２５に移動したときに、ピン２８を中心にガイド片２７を回転させることができる。
【００７８】
したがって、交差溝部２５を通して溝部２３から溝部２４、あるいは、溝部２４から溝部２３にガイド片２７を移動させることができ、カムキャリア１９をバランサシャフト１６の軸方向に確実に移動させることができる。
【００７９】
このようにカムキャリア１９が１回転する毎にガイド片２７の回転方向を変化させてカムキャリア１９を駆動位置と非駆動位置との間で往復動させることができるため、電磁ソレノイド等のアクチュエータを用いることなしに、カムキャリア１９を駆動位置と非駆動位置との間で往復動させることができ、エンジン１の構成を簡素化して、エンジン１をより一層軽量化することができる。
【００８０】
また、溝部２３、２４の壁面に沿うガイド片２７の長さを、溝部２３、２４を連通し、隔壁を有していない交差溝部２５の交点２６の長さよりも長くしたので、ガイド片２７が交差溝部２５に移動したときに、溝部２３から溝部２４に、あるいは溝部２４から溝部２３に確実に移動させることができ、カムキャリア１９を駆動位置と非駆動位置との間で確実に往復動させることができる。
【００８１】
また、エンジン１の停止時に、ガイド片２７が隔壁を有していない交差溝部２５の交点２６に位置した場合であっても、交点２６を挟んでガイド片２７を溝部２３と溝部２４とに延在させることができる。このため、エンジン１の再始動時にカムキャリア１９を駆動位置または非駆動位置に確実に切換えることができ、エンジン１を円滑に再始動させることができる。
【００８２】
また、本実施形態のカムキャリア１９の外周面において、交差溝部２５を、カムノーズ２０ｂが形成されていない駆動カム２０のベース円２０ａに対応する区間に形成したので、駆動カム２０のベース円２０ａがタペット３３と対向する位置に配置され、吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂが昇降しないタイミングでカムキャリア１９を駆動位置と非駆動位置との間で往復動させることができる。このため、カムキャリア１９をバランサシャフト１６の軸方向に確実に往復動させることができる。
【００８３】
また、本実施形態のガイド片２７が先細り形状の導入部２７ｂを備え、カムキャリア１９の回転方向Ｒを一方向とした場合に、導入部２７ｂの先端がカムキャリア１９の回転方向Ｒと反対方向に向くようにガイド片２７を環状溝２２に装着したので、先細りの導入部２７ｂによってガイド片２７を交差溝部２５に円滑に通過させることができ、カムキャリア１９をバランサシャフト１６の軸方向に円滑に往復動させることができる。
【００８４】
また、本実施形態の環状溝２２が休止カム２１の外周面に形成されるので、バランサシャフト１６の軸方向のカムキャリア１９の幅を短くすることができ、エンジン１の構成を簡素化して、エンジン１をより一層軽量化することができる。
【００８５】
また、バルブ駆動機構３５が、駆動カム２０および休止カム２１の外周面に接触するタペット３３を備え、バランサシャフト１６の軸方向におけるタペットローラ３３ａの幅ｅを、バランサシャフト１６の軸方向における交差溝部２５の溝幅よりも大きくしたので、タペット３３が環状溝２２に嵌まってしまうことを防止して、タペット３３に沿ってカムキャリアをバランサシャフト１６の軸方向に円滑に移動させることができる。
【００８６】
なお、本実施形態のエンジン１は、休止カム２１の外周部に環状溝２２を形成しているが、これに限定されるものではない。例えば、駆動カム２０と休止カム２１との間のカムキャリア１９の外周面を切削して、駆動カム２０のベース円２０ａおよび休止カム２１の外周面よりも小径の円筒部を形成し、この円筒部の外周面に環状溝２２を形成してもよい。
【００８７】
また、本実施形態のカムキャリア１９は、吸気バルブ１１Ａ、１１Ｂおよび排気バルブ１２Ａ、１２Ｂ毎に１つ設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、車両の前後方向に隣接して設置されて排気バルブ１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ対応するカムキャリア１９を一体化し、一体化したカムキャリア１９に１つの環状溝２２と環状溝２２に装着される１つのガイド片２７を設けてもよい。
【００８８】
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００８９】
１…エンジン（４サイクルエンジン）、２…クランクケース（エンジン本体）、シリンダブロック３（エンジン本体）、４…シリンダヘッド（エンジン本体）、４Ａ…吸気ポート、６Ａ，６Ｂ…ピストン、９…クランクシャフト（クランク軸）、１０…燃焼室、１１Ａ、１１Ｂ…吸気バルブ（バルブ）、１２Ａ、１２Ｂ…排気バルブ（バルブ）、１６…バランサシャフト（バランサ軸）、１９…カムキャリア、２０…駆動カム、２０ａ…ベース円、２０ｂ…カムノーズ、２１…休止カム、２２…環状溝（操作機構）、２３，２４…溝部、２５…交差溝部、２６…交点（交差溝部の交点）、２７…ガイド片（操作機構）、２７ｂ…導入部、２８…ピン（操作機構）、２９…ベース部材（操作機構）、３０…ロッカシャフト（バルブ駆動機構）、３１…ロッカアーム（バルブ駆動機構）、３２…プッシュロッド（バルブ駆動機構）、３３…タペット（バルブ駆動機構）、３４…操作機構、３５…バルブ駆動機構、ａ…軸心（回転軸の軸心）、ｂ…ピストンの長手方向軸、ｃ…軸心（クランク軸の軸心）ｅ…タペットの幅、Ｒ…回転方向（カムキャリアの回転方向）
【図１】
2015081587.tif 000003
【図２】
2015081587.tif 000004
【図３】
2015081587.tif 000005
【図４】
2015081587.tif 000006
【図５】
2015081587.tif 000007
【図６】
2015081587.tif 000008
【図７】
2015081587.tif 000009
【図８】
2015081587.tif 000010
【図９】
2015081587.tif 000011
【図１０】
2015081587.tif 000012
【図１１】
2015081587.tif 000013
【図１２】
2015081587.tif 000014
【図１３】
2015081587.tif 000015
【図１４】
2015081587.tif 000016
【図１５】
2015081587.tif 000017
【図１６】
2015081587.tif 000018
【図１７】
2015081587.tif 000019
【図１８】
2015081587.tif 000020
【図１９】
2015081587.tif 000021
【図２０】
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