(57)【要約】【課題】有効にコンパクト化等を図るとともに適正かつ円滑なバルブ動作を保証する動弁装置およびこれを備えた内燃機関を提供する。【解決手段】吸気制御および排気制御を行なう吸気バルブ２０および排気バルブ２０Ｅｘと、それぞれ一端が各バルブのバルブステムエンドに当接するように揺動軸に揺動可能に支持される吸気側バルブリフタ１６および排気側バルブリフタ１６Ｅｘと、各バルブリフタに設けられた回転摺動部１９，１９Ｅｘが摺接するようにカムシャフト１２と一体回転する吸気側カムおよび排気側カムと、を備える。吸気側カムおよび排気側カムは一体構成され、単一のカムシャフト１２の軸方向に沿って相対移動可能に装着され。【選択図】　　　　図２
2004019567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気制御および排気制御を行なう吸気バルブおよび排気バルブと、それぞれ一端が各バルブのバルブステムエンドに当接するように揺動軸に揺動可能に支持される吸気側バルブリフタおよび排気側バルブリフタと、各バルブリフタに設けられた回転摺動部が摺接するようにカムシャフトと一体回転する吸気側カムおよび排気側カムと、を備えた動弁装置であって、
前記吸気側カムおよび前記排気側カムは一体構成され、単一の前記カムシャフトの軸方向に沿って相対移動可能に装着されたことを特徴とする動弁装置。
【請求項２】
前記吸気側カムおよび前記排気側カムはそれぞれ、高回転用カムプロフィールから低回転用カムプロフィールまで前記カムシャフトの軸方向に連続的に変化するカム面を有し、かつ前記吸気側カムおよび前記排気側カムを前記カムシャフトの軸方向に沿って連設することを特徴とする請求項１に記載の動弁装置。
【請求項３】
前記カムシャフトの軸方向視にて前記吸気バルブまたは前記排気バルブの略バルブステム方向に沿って、点火プラグ挿脱用のプラグホールを形成し、前記吸気バルブまたは前記排気バルブを駆動するバルブリフタを支持する前記揺動軸が、前記プラグホール対応部位で分断して配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の動弁装置。
【請求項４】
前記吸気側バルブリフタおよび前記排気側バルブリフタは、相互に共用する単一の前記揺動軸に支持された片持ち式スイングアームとして構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の動弁装置。
【請求項５】
前記揺動軸は、前記カムシャフトの下方であって、シリンダ軸線方で該カムシャフトとオーバラップする位置に配置され、かつ前記吸気バルブまたは前記排気バルブのバルブステムエンドと前記プラグホールとの間に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の動弁装置。
【請求項６】
吸気バルブおよび排気バルブにより吸排気を制御するようにした内燃機関であって、
吸気側または排気側に請求項１〜５のいずれか１項に記載の動弁装置を備えたことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動二輪車あるいは自動車などにおける内燃機関において、アクセル開度に応じてバルブのリフト量、リフトタイミングおよび作動角を可変制御する動弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の内燃機関において、最近では可変位相とカム切換の組合せが出始め、その後作用角およびリフト量を連続可変する３次元カムを使用する方式が提案されている。たとえば、直打式円筒タペットの頂部に接触角変化に対する追従機構を設け、３次元カムを軸方向にスライドさせることにより、バルブリフト量を無段階に可変するものがある。
【０００３】
３次元カム等を用いてリフト特性（バルブリフト量、リフトタイミングおよび作動角）を連続無段階に可変制御する３次元カム機構として、たとえば特開平９−２１３０５号公報に記載のものが知られている。この公報に係る動弁装置において、エンジンの運転状態に応じて３次元カムをカム軸方向に移動し、バルブリフト量やリフトタイミングを連続的に無段可変させる。
【０００４】
また、特開昭６０−２０９６１２号公報に記載のものでは、カムシャフトとロッカシャフトを１軸化し、吸排気バルブの作動をロッカアーム（スイングアーム）で行ない、その揺動軸（ロッカシャフト）を吸気および排気で共用してカムシャフトの直下に配置する。この場合、カムシャフトについても吸気側と排気側とで共用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来例において、上述したようにたとえばカムシャフトおよびロッカシャフトを１軸化するようにしているが、基本的には所謂、ＤＯＨＣ構造である。つまり動弁装置としての構造は実質的に複雑であり、そのままではシリンダヘッドが大型化せざるを得ない等の問題がある。
【０００６】
本発明はかかる実情に鑑み、有効にコンパクト化等を図るとともに適正かつ円滑なバルブ動作を保証する動弁装置およびこれを備えた内燃機関を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の動弁装置は、吸気制御および排気制御を行なう吸気バルブおよび排気バルブと、それぞれ一端が各バルブのバルブステムエンドに当接するように揺動軸に揺動可能に支持される吸気側バルブリフタおよび排気側バルブリフタと、各バルブリフタに設けられた回転摺動部が摺接するようにカムシャフトと一体回転する吸気側カムおよび排気側カムと、を備えた動弁装置であって、前記吸気側カムおよび前記排気側カムは一体構成され、単一の前記カムシャフトの軸方向に沿って相対移動可能に装着されたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の動弁装置において、前記吸気側カムおよび前記排気側カムはそれぞれ、高回転用カムプロフィールから低回転用カムプロフィールまで前記カムシャフトの軸方向に連続的に変化するカム面を有し、かつ前記吸気側カムおよび前記排気側カムを前記カムシャフトの軸方向に沿って連設することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の動弁装置において、前記カムシャフトの軸方向視にて前記吸気バルブまたは前記排気バルブの略バルブステム方向に沿って、点火プラグ挿脱用のプラグホールを形成し、前記吸気バルブまたは前記排気バルブを駆動するバルブリフタを支持する前記揺動軸が、前記プラグホール対応部位で分断して配設されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の動弁装置において、前記吸気側バルブリフタおよび前記排気側バルブリフタは、相互に共用する単一の前記揺動軸に支持された片持ち式スイングアームとして構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の動弁装置において、前記揺動軸は、前記カムシャフトの下方であって、シリンダ軸線方向で該カムシャフトとオーバラップする位置に配置され、かつ前記吸気バルブまたは前記排気バルブのバルブステムエンドと前記プラグホールとの間に配置されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の内燃機関は、吸気バルブおよび排気バルブにより吸排気を制御するようにした内燃機関であって、吸気側または排気側に上記いずれかの動弁装置を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、この種のエンジンにおいてアクセル開度に応じてバルブリフト量および作動角等を無段階に可変制御する。この場合、たとえば特に吸気側および排気側共に３次元カム（立体カム）によりリフト特性を連続無段階に可変制御することにより、排気ガスや燃費性能を向上することができる。立体カムは、吸気側カムおよび排気側カムが一体構成され、単一のカムシャフトに装着されることで、アクセルシャフトが、１気筒あたり１本で済むためアクセルフォークの駆動時の摺動抵抗を小さくする。これによりバルブ特性変更のために立体カムの駆動に要する時間を短縮化し、スロットルレスポンスを向上することができる。
【００１４】
また、吸気側カムおよび排気側カムそれぞれにアクセルフォークを係止させる場合に比べて、これらのカムの軸方向寸法を小さく抑えることができる。この点を含めて、所謂ＳＯＨＣ化したことでシリンダヘッドまわりをコンパクトにし、低コスト化を実現する。また、吸気側および排気側のスイングアームを単一のスイングアームシャフトに支持する構成とすることで、両バルブ相互間のスペースを大きく確保することができ、バルブ挟み角を小さくすることができる。これにより燃焼室のＳ／Ｖ比を小さくすることができ、熱損失を減少させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明による動弁装置およびこれを備えた内燃機関の好適な実施の形態を説明する。
（第１の実施形態）
本発明による動弁装置は、自動二輪車あるいは四輪自動車に搭載される各種のガソリンエンジンに対して有効に適用可能であり、この実施形態ではたとえば図１に示すように自動二輪車のエンジンを例とする。
【００１６】
ここで先ず、本実施形態に係る自動二輪車１００の全体構成を説明する。図１において、鋼製あるいはアルミニウム合金材でなる車体フレーム１０１の前部には、ステアリングヘッドパイプ１０２によって左右に回動可能に支持された２本のフロントフォーク１０３が設けられる。フロントフォーク１０３の上端にはハンドルバー１０４が固定され、ハンドルバー１０４の両端にグリップ１０５を有する。フロントフォーク１０３の下部には前輪１０６が回転可能に支持されるとともに、前輪１０６の上部を覆うようにフロントフェンダ１０７が固定される。前輪１０６は、前輪１０６と一体回転するブレーキディスク１０８を有している。
【００１７】
車体フレーム１０１の後部には、スイングアーム１０９が揺動可能に設けられるとともに、車体フレーム１０１とスイングアーム１０９の間にリヤショックアブソーバ１１０が装架される。スイングアーム１０９の後端には後輪１１１が回転可能に支持され、後輪１１１はチェーン１１２が巻回されたドリブンスプロケット１１３を介して、回転駆動されるようになっている。
【００１８】
車体フレーム１０１に搭載されたエンジンユニット１（実線部）には、エアクリーナ１１４に結合する吸気管１１５から混合気が供給されるとともに、燃焼後の排気ガスが排気管１１６を通って排気される。エアクリーナ１１４は容量確保のためにエンジンユニット１の後方、かつ燃料タンク１１７およびシート１１８の下方にある大きなスペース内に設置される。そのため吸気管１１５はエンジンユニット１の後部側に結合させ、排気管１１６はエンジンユニット１の前部側に結合される。また、エンジンユニット１の上方には、燃料タンク１１７が搭載され、燃料タンク１１７の後方にシート１１８およびシートカウル１１９が連設される。
【００１９】
ここで、エンジンユニット１のシリンダヘッド２乃至シリンダヘッドカバー２ａの所定部位には、後述するアクセルモータ２９が装着される。アクセルモータ２９はたとえば図示例のように、シリンダヘッドカバー２ａの側部に突設される。その場合、燃料タンク１１７の下部に設けた凹部内にアクセルモータ２９部分が配設されるようになっており、燃料タンク１１７とシリンダヘッドカバー２ａは相互に干渉しないように配置される。
【００２０】
さらに図１において、１２０はヘッドランプ、１２１はスピードメータ、タコメータあるいは各種インジケータランプ等を含むメータユニット、１２２はステー１２３を介してハンドルバー１０４に支持されるバックミラーである。また、車体フレーム１０１の下部にはメインスタンド１２４が揺動自在に取付けられ、後輪１１１を接地させたり地面から浮かせたりできる。車体フレーム１０１は、前部に設けたヘッドパイプ１０２から後斜め下方へ向けて延設され、エンジンユニット１の下方を包むように湾曲した後、スイングアーム１０９の軸支部であるピボット１０９ａを形成してタンクレール１０１ａおよびシートレール１０１ｂに連結している。
【００２１】
この車体フレーム１０１には、フロントフェンダ１０７との干渉を避けるべく車体フレームと平行にラジエータ１２５が設けられるとともに、このラジエータ１２５から車体フレーム１０１に沿って冷却水ホース１２６が配設され、排気管１１６と干渉することなくエンジンユニット１に連通している。
【００２２】
つぎに、図２は本発明装置の要部側断面図、図３は図２のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿う断面図である。この実施形態ではエンジンユニット１として、並列２気筒エンジンであって、各気筒ごとに吸気側（ＩＮ）および排気側（ＥＸ）にそれぞれ２つのバルブ（つまり４バルブ）を有している。シリンダ内で上下に往復動するピストンの上部にシリンダヘッド２が配置され、このシリンダヘッド２内に動弁装置１０が収容される。
【００２３】
動弁装置１０は、気筒の配列方向に沿って配置されるカム／カムシャフトユニットと、カム／カムシャフトユニットにおけるカムのカム面に押されてバルブを進退させるバルブリフタユニットと、吸排気を制御するバルブユニットと、アクセル開度に応じてカムを変位させるアクセルシャフトユニットとを含んでいる。
【００２４】
まずカム／カムシャフトユニットにおいて、カム高さとカム作用角が連続的に変化するように形成され、カムシャフトと一体回転するとともにその軸方向に相対移動可能に構成された立体カム１１を有する。この立体カム１１として、吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘが一体構成され、単一のカムシャフト１２の軸方向に沿って相対移動可能に装着される。
【００２５】
カムシャフト１２は、ベアリング１３を介してシリンダヘッド２に回転自在に支持される。カムシャフト１２にはその軸方向に立体カム１１がスライド可能に装着されるが、この例ではカムシャフト１２はたとえば３条のボールスプライン１２ａを有し、そのガイドによってボール１４を介して直線運動（リニアモーション）するようになっている。なお、カムシャフト１２は中空構造とし、その中空内部に潤滑油路を形成して立体カム１１等に注油することができる。
【００２６】
カムシャフト１２の一端にはスプロケット１５が固着している。このスプロケット１５とクランクシャフト（図示せず）の一端に固着するドライブスプロケット３との間には、図４に示すようにカムチェーン４が巻回装架される。なお、図４に示されるようにチェーンガイド５、チェーンテンショナ６およびテンショナアジャスタ７等を含み、これらによりカムチェーン４が適正走行するようになっている。
【００２７】
ここで、立体カム１１は所謂「３次元カム」として構成され、また各気筒に１つの立体カム１１が設けられる。前述のように立体カム１１は吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘからなり、吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘはそれぞれ、高回転用カムプロフィールから低回転用カムプロフィールまでカムシャフト１２の軸方向に連続的に変化するカム面を有し、かつ吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘはカムシャフト１２の軸方向に沿って連設される。
【００２８】
長手方向（カムシャフト１１の軸方向）に緩やかに傾斜するカム面は、バルブリフト量を連続的に変化させる形状に成形されている。この場合、カム高さと同時にカム作用角およびリフトタイミングも変化し、すなわちバルブリフト量が大きくなるのに従ってカム作用角も大きくなり、さらにはバルブのリフトタイミングも変化させ得るように設定されている。このような立体カム１１をカムシャフト１２に沿って移動させることにより、吸気バルブおよび排気バルブのリフト量、作用角およびリフトタイミングを無段階に可変制御することができる。
【００２９】
バルブリフタユニットにおいて、この例ではバルブリフタとしてスイングアーム１６を含み、このスイングアーム１６はその一端が吸気バルブの上端部（バルブステムエンド）に当接するように、揺動軸であるスイングアームシャフト１７によって揺動可能に支持される。スイングアーム１６の先端は図５にも示されるように、各気筒における２つの吸気バルブに当接すべく二股に分岐しており、すなわち単一のスイングアーム１６により２つの吸気バルブを駆動するようになっている。
【００３０】
スイングアームシャフト１７は図２に示されるように、カムシャフト１２の下方であって、シリンダ軸線方向で該カムシャフト１２とオーバラップする位置に配置される。この場合、排気バルブの略バルブステム方向に沿って、点火プラグ挿脱用のプラグホール８が形成され、スイングアームシャフト１７は吸気バルブのバルブステムエンドとプラグホール８との間に配置される。
【００３１】
スイングアーム１６の途中にはピン１８を介して、回転摺動部であるタペットローラ１９が回転自在に支持される。タペットローラ１９の外周面は典型的には円弧状（Ｒ状）に形成され、立体カム１１の吸気側カム１１Ｉｎと点接触するようになっている。
【００３２】
排気側において、スイングアーム１６Ｅｘはその一端が排気バルブの上端部（バルブステムエンド）に当接するように、スイングアームシャフト１７によって揺動可能に支持される。スイングアーム１６Ｅｘの先端は、各気筒における２つの排気バルブに当接すべく二股に分岐しており、単一のスイングアーム１６Ｅｘにより２つの排気バルブを駆動するようになっている。
また、スイングアーム１６Ｅｘの途中にはピン１８Ｅｘを介して、回転摺動部であるタペットローラ１９Ｅｘが回転自在に支持される。タペットローラ１９Ｅｘの外周面は典型的には円弧状（Ｒ状）に形成され、立体カム１１の排気側カム１１Ｅｘと点接触するようになっている。
【００３３】
本発明では吸気側バルブリフタおよび排気側バルブリフタ、すなわちスイングアーム１６およびスイングアーム１６Ｅｘは、相互に共用する単一の揺動軸に支持された片持ち式スイングアームとして構成される。図５に示されるようにスイングアーム１６およびスイングアーム１６Ｅｘの基端側は、相互に隣接するかたちでスイングアームシャフト１７に嵌合し、一方のスイングアーム１６Ｅｘがプラグホール８の周囲に回り込むように延出する。
【００３４】
バルブユニットにおいて、それぞれのバルブステム２０ａがバルブガイド２１によってガイドされる２つの吸気バルブ２０を含んでいる。また、各バルブステム２０ａの端部には、スイングアーム１６が当接するタペットシム２２を有し、バルブリテーナ２３とスプリングシート２４の間にバルブスプリング２５が装着される。排気バルブ２０Ｅｘについても、実質的に吸気側と同様に構成される。
【００３５】
アクセルシャフトユニットにおいて、カムシャフト１２と平行に配置されたアクセルシャフト２６と、アクセルシャフト２６に固着するとともに立体カム１１に連結するアクセルフォーク２７を含んでいる。アクセルシャフト２６はその軸方向にスライド可能にシリンダヘッド２によって支持され、一端側でネジリスプライン２６ａを介してドリブンギヤ２８（ホイール）と係合している。ドリブンギヤ２８はシリンダヘッド２に回転自在に支持され、アクセルモータ２９の出力軸に固着したドライブギヤ３０（ウォーム）と噛合する。
【００３６】
アクセルモータ２９は、アクセル変化（アクセル開度や加速・減速方向など）に対応してその出力軸が回転し、その回転はドライブギヤ３０およびドリブンギヤ２８を介して、アクセルシャフト２６のスライド運動に変換される。この例ではアクセルモータ２９はシリンダ軸線と略直交方向に配置される。
なお、たとえば自動二輪車の場合にあっては、アクセルグリップの回転操作量をアクセルモータ２９の出力軸の回転量に対応させるようにしてもよい。また、アクセルモータ２９を駆動する際、そのときの走行状況（出力）に合うようにコントローラ（図示せず）によって駆動制御されるようになっている。
【００３７】
アクセルフォーク２７は、ベアリング３１を介して立体カム１１の端部に回転自在に装着されたフォークガイド３２と係合する。これによりアクセルシャフト２６がその軸方向にスライドするのに連動もしくは同期して、立体カム１１がカムシャフト１２に沿ってスライドする。
【００３８】
ここで、カムシャフト１２の他端には位相センサユニットが設けられている。位相センサユニットは、カムシャフト１２の他端に植設されたピン３３とこのピン３３を検出して出力信号を得る位相センサ３４を含んでいる。
【００３９】
上記構成において、アクセルグリップ（もしくはアクセルペダル）を操作するとアクセルモータ２９が作動し、その出力軸の回転によりアクセルシャフト２６がスライドする。たとえば、エンジン低速時には図３に示されるようにタペットローラ１９は立体カム１１の吸気側カム１１Ｉｎに対して、カム高さの低い部位に当接している。また、タペットローラ１９Ｅｘは排気側カム１１Ｅｘと当接している。この状態で加速、すなわちアクセルを開くと、アクセルモータ２９の作動によりドリブンギヤ２８が回転して、アクセルシャフト２６は図中、右方にスライドする。立体カム１１はアクセルフォーク２７を介して、アクセルシャフト２６の動きに連動してカムシャフト１２に沿って、同様に図中、右方にスライドする。
【００４０】
このとき立体カム１１のスライド量や速度は、アクセルの開度および開く速さに対応している。立体カム１１のスライドによりタペットローラ１９（あるいは１９Ｅｘ）は次第に、カム高さの高い部位に当接し、これにより立体カム１１の所定のリフト特性に従ってバルブリフト量が増大する。一方、減速時にはアクセルを戻すことで、上記とは逆の動作でバルブリフト量を減少させる。
【００４１】
上述した本発明の動弁装置あるいは内燃機関において特に、吸気側および排気側共に３次元カムによりリフト特性（バルブリフト量、リフトタイミングおよび作動角）を連続無段階に可変制御することにより、吸気側および排気側のいずれか一方のみの場合に比べて排気ガスや燃費性能を向上することができる。この場合立体カム１１は、吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘが一体構成され、単一のカムシャフト１２に装着される。これにより立体カム１１をカムシャフト１２の軸方向に沿って移動させるためのアクセルシャフト２６が、１気筒あたり１本で済むためアクセルフォーク２７の駆動時の摺動抵抗を小さくする。したがって、バルブ特性変更のために立体カム１１の駆動に要する時間を短縮化し、アクセルレスポンスを向上することができる。
【００４２】
また、吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘそれぞれにアクセルフォークを係止させる場合に比べて、これらのカムの軸方向寸法を小さく抑えることができる。この点を含めて、ＳＯＨＣ化したことでシリンダヘッドまわりをコンパクトにし、低コスト化を実現することができる。
【００４３】
また、吸気側および排気側のスイングアーム１６およびスイングアーム１６Ｅｘは、単一のスイングアームシャフト１７に支持された片持ち式スイングアームとして構成される。吸気バルブ２０と排気バルブ２０Ｅｘの間に配設されるスイングアームシャフト１７が１本で済むため、両バルブ相互間のスペースを大きく確保することができ、バルブ挟み角を小さくすることができる。これにより燃焼室のＳ／Ｖ比を小さくすることができ、熱損失を減少させることができる。
【００４４】
また、スイングアームシャフト１７をカムシャフト１２の下方であって、シリンダ軸線方向で該カムシャフト１２とオーバラップするように配置し、かつ吸気バルブ２０のバルブステムエンドとプラグホール８との間に配置する。スイングアームシャフト１７を１本としたことで、プラグホール８を避けてシリンダヘッド２に軸支させるだけのスペースを確保することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
つぎに、本発明による第２の実施形態を説明する。なお、上述の第１の実施形態と同一または対応する部材には同一符号を用いて、図面を参照して説明する。図６は本発明装置の要部断面図であり、基本構成は第１の実施形態と実質的に同一である。
【００４６】
第２の実施形態では特に、全気筒に対して立体カム１１はカムシャフト１２と一体構成される。この場合、立体カム１１にカムシャフト１２を圧入することにより両者を一体化してもよい。なお、立体カム１１は、吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘを含んでいる。カムシャフト１２の一端にはたとえば３条のボールスプライン１２ｂを有し、ボール３５を介してスプロケット１５と係合している。スプロケット１５はシリンダヘッド２に回転自在に装着され、カムシャフト１２が往復動可能に挿通する。
【００４７】
この場合、スプロケット１５のボス部１５ａの外周側をカムシャフト１２のためのジャーナル軸受として使用し、その内径側をボールスプラインとする。これによりカムシャフト１２はスプロケット１５に対してスライド自在で、回転固定になる。そして、ジャーナル軸受とボールスプラインとは、エンジン幅方向で重なるように配置構成される。
【００４８】
アクセルシャフトユニットにおいて、カムシャフト１２と平行に配置されたアクセルシャフト２６と、アクセルシャフト２６に固着するとともに立体カム１１に連結するアクセルフォーク２７を含んでいる。アクセルフォーク２７はベアリング３１を介して、スプロケット１５側の気筒の立体カム１１の端部に回転自在に装着されたフォークガイド３２と係合する。この場合、ドリブンギヤ２８のボス部２８ａの外周側をアクセルシャフト２６のためのジャーナル軸受として使用し、その内径側をボールスプラインとする。
なお、その他の構成については、実質的に第１の実施形態の場合と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００４９】
第２の実施形態において特に、立体カム１１はアクセルシャフトユニットの作用により、カムシャフト１２と伴にその軸方向に移動し、つまり立体カム１１自体をスライドさせる機構が不要となる。この場合、立体カム１１およびカムシャフト１２を同時に加工することができ、構成の簡素化や加工費用等の点で大幅なコストダウンを図ることができる。単一のアクセルシャフトユニットで済むため、装置重量を軽減するとともにコスト削減を実現する。
【００５０】
また、スプロケット１５のボス部１５ａの外周側をカムシャフト１２のためのジャーナル軸受として使用し、その内径側をボールスプラインとし、エンジン幅方向で重なるように配置することにより、エンジン幅を狭くしてコンパクト化を図ることができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
つぎに、本発明による第３の実施形態を説明する。なお、上述の第１の実施形態と同一または対応する部材には同一符号を用いて、図面を参照して説明する。
図７は本発明装置の要部側断面図、図８は図７のＤ−Ｄ線およびＥ−Ｅ線に沿う断面図、図９は図７のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。この実施形態において、シリンダ内で上下に往復動するピストンの上部にシリンダヘッド２が配置され、このシリンダヘッド２内に動弁装置が収容される。
【００５２】
第３の実施形態による動弁装置は、気筒の配列方向に沿って配置されるカム／カムシャフトユニットと、カム／カムシャフトユニットにおけるカムのカム面に押されてバルブを進退させるバルブリフタユニットと、吸排気を制御するバルブユニットと、アクセル開度に応じてカムを変位させるアクセルシャフトユニットとを含んでいる。
【００５３】
まずカム／カムシャフトユニットにおいて、カム高さとカム作用角が連続的に変化するように形成され、カムシャフトと一体回転するとともにその軸方向に相対移動可能に構成された立体カム１１を有する。この立体カム１１として、吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘが一体構成され、単一のカムシャフト１２の軸方向に沿って相対移動可能に装着される。
【００５４】
カムシャフト１２は、ベアリング１３を介してシリンダヘッド２に回転自在に支持される。カムシャフト１２にはその軸方向に立体カム１１がスライド可能に装着されるが、この例ではカムシャフト１２はたとえば３条のボールスプライン１２ａを有し、そのガイドによってボール１４を介して直線運動するようになっている。なお、カムシャフト１２は中空構造とし、その中空内部に潤滑油路を形成して立体カム１１等に注油することができる。
【００５５】
カムシャフト１２の一端にはスプロケット１５が固着している。このスプロケット１５とクランクシャフト（図示せず）の一端に固着するドライブスプロケット３との間には、図４に示したようにカムチェーン４が巻回装架される。なお、図４に示されるようにチェーンガイド５、チェーンテンショナ６およびテンショナアジャスタ７等を含み、これらによりカムチェーン４が適正走行するようになっている。
【００５６】
ここで、立体カム１１は所謂「３次元カム」として構成され、また各気筒に１つの立体カム１１が設けられる。前述のように立体カム１１は吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘからなり、吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘはそれぞれ、高回転用カムプロフィールから低回転用カムプロフィールまでカムシャフト１２の軸方向に連続的に変化するカム面を有し、かつ吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘはカムシャフト１２の軸方向に沿って連設される。
【００５７】
長手方向（カムシャフト１１の軸方向）に緩やかに傾斜するカム面は、バルブリフト量を連続的に変化させる形状に成形されている。この場合、カム高さと同時にカム作用角およびリフトタイミングも変化し、すなわちバルブリフト量が大きくなるのに従ってカム作用角も大きくなり、さらにはバルブのリフトタイミングも変化させ得るように設定されている。このような立体カム１１をカムシャフト１２に沿って移動させることにより、吸気バルブ２０および排気バルブ２０Ｅｘのリフト量、作用角およびリフトタイミングを無段階に可変制御することができる。
【００５８】
バルブリフタユニットにおいて、この例ではバルブリフタとしてスイングアーム１６を含み、このスイングアーム１６はその一端が吸気バルブ２０の上端部（バルブステムエンド）に当接するように、揺動軸であるスイングアームシャフト１７によって揺動可能に支持される。スイングアーム１６の先端は図９にも示されるように、各気筒における２つの吸気バルブ２０に当接すべく二股に分岐しており、すなわち単一のスイングアーム１６により２つの吸気バルブ２０を駆動するようになっている。
【００５９】
スイングアームシャフト１７は図７に示されるように、カムシャフト１２の下方であって、シリンダ軸線方向視にて該カムシャフト１２とオーバラップする位置に配置される。この場合、排気バルブ２０Ｅｘの略バルブステム方向に沿って、点火プラグ挿脱用のプラグホール８が形成され、スイングアームシャフト１７は吸気バルブ２０のバルブステムエンドとプラグホール８との間に配置される。
【００６０】
スイングアーム１６の途中にはピン１８を介して、回転摺動部であるタペットローラ１９が回転自在に支持される。タペットローラ１９の外周面は典型的には円弧状（Ｒ状）に形成され、立体カム１１の吸気側カム１１Ｉｎと点接触するようになっている。
【００６１】
排気側において、バルブリフタとしてのロッカアーム３６を含み、その一端が排気バルブ２０Ｅｘの上端部（バルブステムエンド）に当接するように、ロッカアームシャフト３７によって揺動可能に支持される。ロッカアームシャフト３７は図７に示されるようにスイングアームシャフト１７の至近位置に平行配置され、かつプラグホール８に対応配置される。このためロッカアームシャフト３７はプラグホール８と干渉しなように、図９に示すようにプラグホール８の対応部位で分断され、その分断されたプラグホール８の両側のロッカアームシャフト３７によってロッカアーム３６を軸支するようにしている。
【００６２】
また、ロッカアーム３６の他端にはピン１８Ｅｘを介して、回転摺動部であるタペットローラ１９Ｅｘが回転自在に支持される。タペットローラ１９Ｅｘの外周面は典型的には円弧状（Ｒ状）に形成され、立体カム１１の排気側カム１１Ｅｘと点接触するようになっている。
【００６３】
バルブユニットにおいて、それぞれのバルブステム２０ａがバルブガイド２１によってガイドされる２つの吸気バルブ２０を含んでいる。また、各バルブステム２０ａの端部には、スイングアーム１６が当接するタペットシム２２を有し、バルブリテーナ２３とスプリングシート２４の間にバルブスプリング２５が装着される。排気バルブ２０Ｅｘについても、実質的に吸気側と同様に構成される。
【００６４】
アクセルシャフトユニットにおいて、カムシャフト１２と平行に配置されたアクセルシャフト２６と、アクセルシャフト２６に固着するとともに立体カム１１に連結するアクセルフォーク２７を含んでいる。アクセルシャフト２６はその軸方向にスライド可能にシリンダヘッド２によって支持され、一端側でネジリスプライン２６ａを介してドリブンギヤ２８（ホイール）と係合している。ドリブンギヤ２８はシリンダヘッド２に回転自在に支持され、アクセルモータ２９の出力軸に固着したドライブギヤ３０（ウォーム）と噛合する。
【００６５】
アクセルモータ２９は、アクセル変化（アクセル開度や加速・減速方向など）に対応してその出力軸が回転し、その回転はドライブギヤ３０およびドリブンギヤ２８を介して、アクセルシャフト２６のスライド運動に変換される。この例ではアクセルモータ２９はシリンダ軸線と略直交方向に配置される。
【００６６】
アクセルフォーク２７は、ベアリング３１を介して立体カム１１の端部に回転自在に装着されたフォークガイド３２と係合する。これによりアクセルシャフト２６がその軸方向にスライドするのに連動もしくは同期して、立体カム１１がカムシャフト１２に沿ってスライドする。
【００６７】
上記構成において、アクセルグリップ（もしくはアクセルペダル）を操作するとアクセルモータ２９が作動し、その出力軸の回転によりアクセルシャフト２６がスライドする。たとえば、エンジン低速時には図８に示されるようにタペットローラ１９は立体カム１１の吸気側カム１１Ｉｎに対して、カム高さの低い部位に当接している。また、タペットローラ１９Ｅｘは排気側カム１１Ｅｘと当接している。この状態で加速、すなわちアクセルを開くと、アクセルモータ２９の作動によりドリブンギヤ２８が回転して、アクセルシャフト２６は図中、右方にスライドする。立体カム１１はアクセルフォーク２７を介して、アクセルシャフト２６の動きに連動してカムシャフト１２に沿って、同様に図中、右方にスライドする。
【００６８】
このとき立体カム１１のスライド量や速度は、アクセルの開度および開く速さに対応している。立体カム１１のスライドによりタペットローラ１９（あるいは１９Ｅｘ）は次第に、カム高さの高い部位に当接し、これにより立体カム１１の所定のリフト特性に従ってバルブリフト量が増大する。一方、減速時にはアクセルを戻すことで、上記とは逆の動作でバルブリフト量を減少させる。
【００６９】
上述した本発明の動弁装置あるいは内燃機関において特に、排気側においてバルブリフタとしてのロッカアーム３６を有し、そのロッカアームシャフト３７はプラグホール８に対応配置され、すなわち側面視でオーバラップする。このように配置することでシリンダヘッド２内のデッドスペースを減少させ、その有効利用を図ることができる。
【００７０】
また、図７からも分かるようにロッカアームシャフト３７はカムシャフト１２よりも吸気バルブ２０（排気バルブ２０Ｅｘ）側に配置される。たとえばバルブのタペットシム部とカムシャフトの軸心を結んだ線よりも上側に配置されるロッカアームに比べて、ロッカアーム３６のアーム長を短くすることができ、高回転化を図ることができる。この場合、吸気側のタペットローラ１９の中心およびカムシャフト１２の軸心を結ぶ線と、排気側のタペットローラ１９Ｅｘの中心およびカムシャフト１２の軸心を結ぶ線とのなす角度を略直角に近づけることができる。これにより吸気側カム１１Ｉｎと排気側カム１１Ｅｘのカム山の位相差をなくするように形成することができ、吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘをコンパクト化し、それらの加工を容易化することができる。
【００７１】
（第４の実施形態）
つぎに、本発明による第４の実施形態を説明する。なお、上述の第１の実施形態と同一または対応する部材には同一符号を用いて、図面を参照して説明する。
図１０は本発明装置の要部側断面図、図１１は図１０のＧ−Ｇ線およびＨ−Ｈ線に沿う断面図、図１２は図１０のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。この実施形態において、シリンダ内で上下に往復動するピストンの上部にシリンダヘッド２が配置され、このシリンダヘッド２内に動弁装置が収容される。
【００７２】
第４の実施形態による動弁装置は、気筒の配列方向に沿って配置されるカム／カムシャフトユニットと、カム／カムシャフトユニットにおけるカムのカム面に押されてバルブを進退させるバルブリフタユニットと、吸排気を制御するバルブユニットと、アクセル開度に応じてカムを変位させるアクセルシャフトユニットとを含んでいる。
【００７３】
まずカム／カムシャフトユニットにおいて、カム高さとカム作用角が連続的に変化するように形成され、カムシャフトと一体回転するとともにその軸方向に相対移動可能に構成された立体カム１１を有する。この立体カム１１として、吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘが一体構成され、単一のカムシャフト１２の軸方向に沿って相対移動可能に装着される。
【００７４】
カムシャフト１２は、ベアリング１３を介してシリンダヘッド２に回転自在に支持される。カムシャフト１２にはその軸方向に立体カム１１がスライド可能に装着されるが、この例ではカムシャフト１２はたとえば３条のボールスプライン１２ａを有し、そのガイドによってボール１４を介して直線運動するようになっている。なお、カムシャフト１２は中空構造とし、その中空内部に潤滑油路を形成して立体カム１１等に注油することができる。
本発明ではカムシャフト１２は、吸気バルブ２０および排気バルブ２０Ｅｘのそれぞれバルブステムにより形成されるＶバンクの上方であって、その外側に配置される。
【００７５】
カムシャフト１２の一端にはスプロケット１５が固着している。このスプロケット１５とクランクシャフト（図示せず）の一端に固着するドライブスプロケット３との間には、図４に示したようにカムチェーン４が巻回装架される。なお、図４に示されるようにチェーンガイド５、チェーンテンショナ６およびテンショナアジャスタ７等を含み、これらによりカムチェーン４が適正走行するようになっている。
【００７６】
ここで、立体カム１１は所謂「３次元カム」として構成され、また各気筒に１つの立体カム１１が設けられる。前述のように立体カム１１は吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘからなり、吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘはそれぞれ、高回転用カムプロフィールから低回転用カムプロフィールまでカムシャフト１２の軸方向に連続的に変化するカム面を有し、かつ吸気側カム１１Ｉｎおよび排気側カム１１Ｅｘはカムシャフト１２の軸方向に沿って連設される。
【００７７】
長手方向（カムシャフト１１の軸方向）に緩やかに傾斜するカム面は、バルブリフト量を連続的に変化させる形状に成形されている。この場合、カム高さと同時にカム作用角およびリフトタイミングも変化し、すなわちバルブリフト量が大きくなるのに従ってカム作用角も大きくなり、さらにはバルブのリフトタイミングも変化させ得るように設定されている。このような立体カム１１をカムシャフト１２に沿って移動させることにより、吸気バルブ２０および排気バルブ２０Ｅｘのリフト量、作用角およびリフトタイミングを無段階に可変制御することができる。
【００７８】
バルブリフタユニットにおいて、この例ではバルブリフタとしてスイングアーム１６を含み、このスイングアーム１６はその一端が吸気バルブ２０の上端部（バルブステムエンド）に当接するように、揺動軸であるスイングアームシャフト１７によって揺動可能に支持される。スイングアーム１６の先端は図１２にも示されるように、各気筒における２つの吸気バルブ２０に当接すべく二股に分岐しており、すなわち単一のスイングアーム１６により２つの吸気バルブ２０を駆動するようになっている。
【００７９】
この実施形態ではスイングアームシャフト１７は図１０に示されるように、カムシャフト１２の下方において、Ｖバンクの外側に配置される。なお、排気バルブ２０Ｅｘの略バルブステム方向に沿って、点火プラグ挿脱用のプラグホール８が形成される。
【００８０】
また、スイングアーム１６の途中にはピン１８を介して、回転摺動部であるタペットローラ１９が回転自在に支持される。タペットローラ１９の外周面は典型的には円弧状（Ｒ状）に形成され、立体カム１１の吸気側カム１１Ｉｎと点接触するようになっている。
この実施形態ではタペットローラ１９は、２つの吸気バルブ２０の間に配置され、かつ図１０のように側面視にて吸気バルブ２０のバルブステム２０ａとオーバラップするように配置される。
【００８１】
排気側において、バルブリフタとしてのロッカアーム３６を含み、その一端が排気バルブ２０Ｅｘの上端部（バルブステムエンド）に当接するように、ロッカアームシャフト３７によって揺動可能に支持される。ロッカアームシャフト３７は図１２に示されるようにスイングアームシャフト１７に平行配置され、この例では特にプラグホール８に対応するようにＶバンク内に配置される。そしてロッカアーム３６は、プラグホール８の周囲に回り込むようにロッカアームシャフト３７によって軸支される。
【００８２】
また、ロッカアーム３６の他端にはピン１８Ｅｘを介して、回転摺動部であるタペットローラ１９Ｅｘが回転自在に支持される。タペットローラ１９Ｅｘの外周面は典型的には円弧状（Ｒ状）に形成され、立体カム１１の排気側カム１１Ｅｘと点接触するようになっている。
【００８３】
バルブユニットにおいて、それぞれのバルブステム２０ａがバルブガイド２１によってガイドされる２つの吸気バルブ２０を含んでいる。また、各バルブステム２０ａの端部には、スイングアーム１６が当接するタペットシム２２を有し、バルブリテーナ２３とスプリングシート２４の間にバルブスプリング２５が装着される。排気バルブ２０Ｅｘについても、実質的に吸気側と同様に構成される。
【００８４】
アクセルシャフトユニットにおいて、カムシャフト１２と平行に配置されたアクセルシャフト２６と、アクセルシャフト２６に固着するとともに立体カム１１に連結するアクセルフォーク２７を含んでいる。アクセルシャフト２６はその軸方向にスライド可能にシリンダヘッド２によって支持され、一端側でネジリスプライン２６ａを介してドリブンギヤ２８（ホイール）と係合している。ドリブンギヤ２８はシリンダヘッド２に回転自在に支持され、アクセルモータ２９の出力軸に固着したドライブギヤ３０（ウォーム）と噛合する。
【００８５】
アクセルモータ２９は、アクセル変化（アクセル開度や加速・減速方向など）に対応してその出力軸が回転し、その回転はドライブギヤ３０およびドリブンギヤ２８を介して、アクセルシャフト２６のスライド運動に変換される。この例ではアクセルモータ２９はシリンダ軸線に対して傾斜配置される（図１０）。
【００８６】
アクセルフォーク２７は、ベアリング３１を介して立体カム１１の端部に回転自在に装着されたフォークガイド３２と係合する。これによりアクセルシャフト２６がその軸方向にスライドするのに連動もしくは同期して、立体カム１１がカムシャフト１２に沿ってスライドする。
【００８７】
上記構成において、アクセルグリップ（もしくはアクセルペダル）を操作するとアクセルモータ２９が作動し、その出力軸の回転によりアクセルシャフト２６がスライドする。たとえば、エンジン低速時には図１１に示されるようにタペットローラ１９は立体カム１１の吸気側カム１１Ｉｎに対して、カム高さの低い部位に当接している。また、タペットローラ１９Ｅｘは排気側カム１１Ｅｘと当接している。この状態で加速、すなわちアクセルを開くと、アクセルモータ２９の作動によりドリブンギヤ２８が回転して、アクセルシャフト２６は図中、右方にスライドする。立体カム１１はアクセルフォーク２７を介して、アクセルシャフト２６の動きに連動してカムシャフト１２に沿って、同様に図中、右方にスライドする。
【００８８】
このとき立体カム１１のスライド量や速度は、アクセルの開度および開く速さに対応している。立体カム１１のスライドによりタペットローラ１９（あるいは１９Ｅｘ）は次第に、カム高さの高い部位に当接し、これにより立体カム１１の所定のリフト特性に従ってバルブリフト量が増大する。一方、減速時にはアクセルを戻すことで、上記とは逆の動作でバルブリフト量を減少させる。
【００８９】
上述した本発明の動弁装置あるいは内燃機関において特に、カムシャフト１２およびスイングアームシャフト１７はＶバンクの上方あるいは外側に配置され、ロッカアームシャフト３７はＶバンク内に配置される。このように各シャフトを配置することで排気側のシリンダヘッド高を低く抑えることができる（図１０参照）。また、Ｖバンク角を狭く設定することにより、シリンダヘッド２の前後方向をコンパクトにすることができる。
【００９０】
また、吸気側および排気側のそれぞれタペットローラ１９およびタペットローラ１９Ｅｘと立体カム１１との接触部の位相のずれを略９０°（クランク軸においては１８０°相当）にすることができる。これにより吸気側カム１１Ｉｎと排気側カム１１Ｅｘのカム山を略連続した形状にすることができ、スライド方向寸法をコンパクト化することができる。
【００９１】
さらに、タペットローラ１９は前述のように、２つの吸気バルブ２０の間に配置され、かつ吸気バルブ２０のバルブステム２０ａとオーバラップするように配置される。これによりカムシャフト１２の高さ位置を低くし、シリンダヘッド高を低く抑えることができる。また、タペットローラ１９とタペット空き部を近接配置し、スイングアーム１６の長さを短くすることができ、高回転化および高リフト化を図ることができる。
【００９２】
以上、本発明を種々の実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
たとえば上記実施形態では２気筒エンジンの場合の例を説明したが、本発明は単気筒または３気筒以上のエンジンに対しても有効に適用可能である。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種の動弁装置においてアクセル開度に応じてバルブリフト量、作動角およびリフトタイミングを無段階可変制御する。この場合、たとえば特に吸気側および排気側共に３次元カムによりリフト特性を連続無段階に可変制御することにより、排気ガスや燃費性能を向上することができる。立体カムは、吸気側カムおよび排気側カムが一体構成され、単一のカムシャフトに装着されることで、アクセルシャフトが、１気筒あたり１本で済むためアクセルフォークの駆動時の摺動抵抗を小さくする。これによりバルブ特性変更のために立体カムの駆動に要する時間を短縮化し、スロットルレスポンスを向上することができる等の利点を有する。
【００９４】
また、吸気側カムおよび排気側カムのカム軸方向寸法を小さく抑えることができ、シリンダヘッドまわりをコンパクトにし、低コスト化を実現する。また、たとえば吸気側および排気側のスイングアームを単一のスイングアームシャフトに支持する構成とすることで、両バルブ相互間のスペースを大きく確保することができ、バルブ挟み角を小さくすることができる。これにより燃焼室のＳ／Ｖ比を小さくすることができ、熱損失を減少させることができる等の利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用例に係るエンジンまわりを含む自動二輪車の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における動弁装置の要部側断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の動弁装置に係るカムシャフトの回転駆動系を示す図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における動弁装置の要部断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における動弁装置の要部側断面図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線およびＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図９】図７のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態における動弁装置の要部側断面図である。
【図１１】図１０のＧ−Ｇ線およびＨ−Ｈ線に沿う断面図である。
【図１２】図１０のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１　エンジンユニット、２　シリンダヘッド、２ａ　シリンダヘッドカバー、３ドライブスプロケット、４　カムチェーン、５　チェーンガイド、６　チェーンテンショナ、７　テンショナアジャスタ、８　プラグオール、９　吸気ポート、１０　動弁装置、１１　立体カム、１１Ｉｎ　吸気側カム、１１Ｅｘ　排気側カム、１２　カムシャフト、１３　ベアリング、１４　ボール、１５　スプロケット、１６，１６Ｅｘ　　スイングアーム、１７　スイングアームシャフト、１８，１８Ｅｘ　ピン、１９，１９Ｅｘ　タペットローラ、２０　吸気バルブ、２０Ｅｘ　排気バルブ、２２　タペットシム、２３　バルブリテーナ、２４　スプリングシート、２５　バルブスプリング、２６　アクセルシャフト、２７　アクセルフォーク、２８　ドリブンギヤ、２９　アクセルモータ、３０　ドライブギヤ、３２　フォークガイド、３３　ピン、３４　位相センサ、３６　ロッカアーム、３７　ロッカアームシャフト。
【図１】
2004019567.tif 000003
【図２】
2004019567.tif 000004
【図３】
2004019567.tif 000005
【図４】
2004019567.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004019567.tif 000009
【図８】
2004019567.tif 000010
【図９】
2004019567.tif 000011
【図１０】
2004019567.tif 000012
【図１１】
2004019567.tif 000013
【図１２】
2004019567.tif 000014