(57)【要約】【課題】バルブリフタまわりの偏磨耗等をなくし耐久性を向上し得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】回転軸方向に沿って無数に連続して連なるカムプロフィールを持つ３次元マップ状の立体カム２００と、立体カム２００のカム面に追従するバルブリフタとを備え、立体カム２００とバルブリフタの相対移動によりバルブのリフト特性を無段制御する。立体カム２００は、ほぼその回転軸方向に沿って滑らかに連なる稜線２１１を持つように形成されたカム山を有し、稜線の一部に少なくとも１つの谷２１２を含む山並み状を呈する。稜線２１１の谷２１２となるカム山２０２のカム山ピーク２０２ａは、稜線２１１における他のカム山よりも、カムの回転方向遅れ側に適度にずれて設定される。【選択図】        図７
2005048674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向に沿って無数に連続して連なるカムプロフィールを持つ３次元マップ状の立体カムと、この立体カムのカム面に追従するバルブリフタとを備え、前記立体カムと前記バルブリフタの相対移動によりバルブのリフト特性を無段制御するようにした動弁装置であって、
前記立体カムは、ほぼその回転軸方向に沿って滑らかに連なる稜線を持つように形成されたカム山を有し、前記稜線の一部に少なくとも１つの谷を含む山並み状を呈することを特徴とする動弁装置。
【請求項２】
前記稜線の前記谷となる前記カム山のカム山ピークは、前記稜線における他のカム山よりも、前記カムの回転方向遅れ側に適度にずれて設定され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】
前記立体カムの一端側をエンジン低回転域に対応させるとともに、その他端側をエンジン高回転域に対応させ、前記稜線の前記谷となる前記カム山は前記回転軸方向両側の前記カム山に対して連続する谷を形成するとともに、前記立体カムの一端側に偏倚して設定されることを特徴とする請求項２に記載の動弁装置。
【請求項４】
前記立体カムの他端側付近における前記稜線は、前記谷となる前記カム山よりも十分に高いカム山ピークを持ち、かつ前記回転軸方向に沿ってその高さを維持する尾根を持つように形成されることを特徴とする請求項３に記載の動弁装置。
【請求項５】
回転軸方向に沿って無数に連続して連なるカムプロフィールを持つ３次元マップ状の立体カムと、この立体カムのカム面に追従するバルブリフタとを備え、前記立体カムと前記バルブリフタの相対移動によりバルブのリフト特性を無段制御するようにした動弁装置であって、
前記立体カムは、ほぼその回転軸方向に沿って滑らかに連なる稜線を持つように形成されたカム山を有し、前記稜線の一部に前記回転軸方向両側の前記カム山に対して高く設定される少なくとも１つの峰を含む山並み状を呈することを特徴とする動弁装置。
【請求項６】
回転軸方向に沿って無数に連続して連なるカムプロフィールを持つ３次元マップ状の立体カムと、この立体カムのカム面に追従するバルブリフタとを備え、前記立体カムと前記バルブリフタの相対移動によりバルブのリフト特性を無段制御するようにした動弁装置であって、
前記立体カムは、ほぼその回転軸方向に沿って滑らかに連なる稜線を持つように形成されたカム山を有し、前記稜線の一部に少なくとも１つの谷と前記回転軸方向両側の前記カム山に対して高く設定される少なくとも１つの峰とを含む山並み状を呈し、これら谷および峰が前記カムの回転方向に沿ってそれぞれ連続する谷および尾根をなす山襞状を呈することを特徴とする動弁装置。
【請求項７】
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１〜６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】
【技術分野】
【０００１】
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用角を可変制御する動弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の内燃機関において、バルブリフト量、バルブタイミングおよびバルブ作動角を連続的かつ無段階的に変化させる３次元カムを有し、そのカム面と点接触する球面状のカム従動部をバルブリフタに設けている動弁機構を備えたものが知られている（特許文献１参照）。この構成によれば、カム面とバルブリフタとが点接触するため、バルブリフタは複雑なカム面形状に追従することができる。
【０００３】
かかる３次元カムを使用する動弁装置を持つエンジンでは当初、シリンダへの吸入空気量をアイドリング時から全開出力時まで変化させるため、吸気カムのカム山形状はバルブ作用角およびバルブリフト量を徐々に増加させるように成形されていた。また、排気カムについても吸気カムに合わせて、バルブリフト量を徐々に増加させる形状となっている。
【０００４】
この場合、効率よくガス交換を行なわせるためには吸気カムの低リフト時においても、排気カムは吸気カムの２倍程度のバルブ作用角が必要になる。そのようなバルブ作用角とするためには、バルブジャンプおよびバウンスを考慮すると必然的に排気バルブのバルブリフト量は吸気バルブの２倍以上になる（図１３、実線で示した吸気側および排気側のバルブリフトカーブ参照）。
【０００５】
なおここで、この種の３次元カムを持つ動弁装置を概略説明する。たとえば図１４に示す具体例のように、カムシャフトの軸方向にスライド移動可能（両矢印Ｘ）な３次元カムに対して、ローラ状タペットが常時接触する。そして、上下動（両矢印Ｙ）するタペットを介してバルブが開閉駆動されるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１８７８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のようなバルブリフト特性を持つ排気カムにあっては、通常運転時に多用されるエンジン低負荷の回転領域においても、バルブスプリングからかなり大きな反力を受ける。さらに、カム山が徐々に増加する形状となっている場合、タペットの特定部位（図１４、点線○印部参照）でのみカム山に接触し、その接触部位で偏磨耗が発生する。
【０００８】
本発明はかかる実情に鑑み、特にバルブリフタまわりの偏磨耗等をなくし耐久性を向上し得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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の動弁装置は、回転軸方向に沿って無数に連続して連なるカムプロフィールを持つ３次元マップ状の立体カムと、この立体カムのカム面に追従するバルブリフタとを備え、前記立体カムと前記バルブリフタの相対移動によりバルブのリフト特性を無段制御するようにした動弁装置であって、前記立体カムは、ほぼその回転軸方向に沿って滑らかに連なる稜線を持つように形成されたカム山を有し、前記稜線の一部に少なくとも１つの谷を含む山並み状を呈することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の動弁装置において、前記稜線の前記谷となる前記カム山のカム山ピークは、前記稜線における他のカム山よりも、前記カムの回転方向遅れ側に適度にずれて設定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、前記立体カムの一端側をエンジン低回転域に対応させるとともに、その他端側をエンジン高回転域に対応させ、前記稜線の前記谷となる前記カム山は前記回転軸方向両側の前記カム山に対して連続する谷を形成するとともに、前記立体カムの一端側に偏倚して設定されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の動弁装置において、前記立体カムの他端側付近における前記稜線は、前記谷となる前記カム山よりも十分に高いカム山ピークを持ち、かつ前記回転軸方向に沿ってその高さを維持する尾根を持つように形成されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の動弁装置は、回転軸方向に沿って無数に連続して連なるカムプロフィールを持つ３次元マップ状の立体カムと、この立体カムのカム面に追従するバルブリフタとを備え、前記立体カムと前記バルブリフタの相対移動によりバルブのリフト特性を無段制御するようにした動弁装置であって、前記立体カムは、ほぼその回転軸方向に沿って滑らかに連なる稜線を持つように形成されたカム山を有し、前記稜線の一部に前記回転軸方向両側の前記カム山に対して高く設定される少なくとも１つの峰を含む山並み状を呈することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の動弁装置は、回転軸方向に沿って無数に連続して連なるカムプロフィールを持つ３次元マップ状の立体カムと、この立体カムのカム面に追従するバルブリフタとを備え、前記立体カムと前記バルブリフタの相対移動によりバルブのリフト特性を無段制御するようにした動弁装置であって、前記立体カムは、ほぼその回転軸方向に沿って滑らかに連なる稜線を持つように形成されたカム山を有し、前記稜線の一部に少なくとも１つの谷と前記回転軸方向両側の前記カム山に対して高く設定される少なくとも１つの峰とを含む山並み状を呈し、これら谷および峰が前記カムの回転方向に沿ってそれぞれ連続する谷および尾根をなす山襞状を呈することを特徴とする。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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、立体カムは、単なる片上がり形状のプロフィールを持つカムロブでなく、たとえば途中に谷となるような山並み状を呈する。カムおよびタペットローラが相対移動する際、タペットローラの接触領域が変化する。このためタペットローラに対する荷重方向が変わり、すなわち移動方向に与える荷重や移動方向と直交する方向に与える荷重が適当なバラツキをもって変動する。これによりタペットローラを相対移動させるための駆動系等の摺動面の磨耗を抑制することができ、その耐久性を向上することができる。また、タペットローラ（球状接触子）の接触点をその球面上の広域に広げることができるため、タペットの耐久性向上を図ることができる。このように耐久性向上を図ることで、長期に亘り適正かつ円滑作動を保証し、その結果、安全性確保にも寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づき、本発明による好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明によるラジエタ装置を備えたエンジンを搭載する自動二輪車の全体構成を示している。なお、本発明は自動二輪車に限らず、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る。
【００１８】
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が設けられる。フロントフォーク１０３の下部には前輪１０６が回転自在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を有する。
【００１９】
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、車体フレーム１０１とスイングアーム１０９と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が回転自在に支持され、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。
【００２０】
車体フレーム１０１に搭載されたエンジンユニット１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及びシート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。
【００２１】
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及びシートカウル１１９が連設される。
【００２２】
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、タコメータ或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が揺動自在に取り付けられ、後輪１１１を接地させたり、地面から浮かせたりできる。
【００２３】
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及びシートレール１０１ｂに連結する。
【００２４】
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に連通する。
【００２５】
つぎに、図２は動弁装置の要部を示す断面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図５は図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。内燃機関であるエンジンユニット１のシリンダ内でピストンが上下に往復動するとともに、ピストンの上部に配置されたシリンダヘッド２内に動弁装置が収容される。本実施形態で説明するエンジンユニット１は単気筒エンジンであって、吸気側（ＩＮ）及び排気側（ＥＸ）にそれぞれ２つのバルブを有する。
【００２６】
本実施形態の動弁装置は、吸気側においてカム／カムシャフトユニット１０と、カム／カムシャフトユニット１０の下側に配置されるタペットユニット２０と、吸気制御するバルブユニット３０とを含む。また、排気側においてカム／カムシャフトユニット１０EXと、カム／カムシャフトユニット１０EXの下側に配置されるタペットユニット２０EXと、排気制御するバルブユニット３０EXとを含む。
【００２７】
さらに、アクセル開度に応じてカム／カムシャフトユニット１０，１０EXのカム１３，１３EXを変位させるアクセルシャフトユニット４０を含むが、この実施形態では吸気側のカム／カムシャフトユニット１０と排気側のカム／カムシャフトユニット１０EXとの間に配置され、吸気側及び排気側で共用される。
【００２８】
吸気側のカム／カムシャフトユニット１０において、図３あるいは図５に示すように、シリンダヘッド２内でベアリング１２を介して回転自在に支持されるカムシャフト１１を備える。カムシャフト１１の一端にはスプロケット１５が固着し、この吸気側のスプロケット１５と、同じく排気側のカムシャフト１１EXの一端に固着するスプロケット１５EXと、図示しないクランクシャフトの一端に固着するドライブスプロケットとの間にカムチェーンが巻回装架される。
【００２９】
カムシャフト１１にはその軸方向にカム１３がスライド可能に装着される。この例ではカムシャフト１１とカム１３との間にボール１４が介在するスプラインが構成され、カム１３とカムシャフト１１の相対回転が規制されるとともに、カム１３が直線運動（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１１は中空構造を有し、その中空内部が潤滑油路となってスプライン部分等に注油することができる。
【００３０】
ここで、カム１３は「３次元カム」として構成され、長手方向（カムシャフト１１の軸方向）に傾斜するカム面１３ａを有し、バルブリフト量を連続的に変化させる形状とされる。この場合、カム高さと同時にカム作用角及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る。
【００３１】
なお、排気側のカム／カムシャフトユニット１０EXは、図４あるいは図５に示すように吸気側のカム／カムシャフトユニット１０と基本構成が同様であるが、カム１３EXの具体的な諸元についてはカム１３と異なる。カム１３EXの具体的構成については後述するものとする。
【００３２】
吸気側のタペットユニット２０において、図３に示すように外周面が球状面とされたタペットローラ２１を備え、その外周面がカム１３に接触する。タペットローラ２１内には腕部材２２が配置される。タペットローラ２１の内周面は球状面とされており、この内周面と腕部材２２中央の大径部との間にボール２４が介在する。したがって、ボール２４を介してタペットローラ２１が回転可能に支持されるとともに、腕部材２２が揺動可能である。腕部材２２がタペットローラ２１に対して傾いたときにもタペットローラ２１を正常回転可能とする調芯機能を発揮する。
【００３３】
腕部材２２を覆うようにタペットガイド２３が配置される。タペットガイド２３は、正面方向（図２）から見ると逆凹形状部分を有し、図３に示すようにその両端開口から腕部材２２の両端部が突出する。タペットガイド２３は、取付ボルト２５によってシリンダヘッド２に固定される。
【００３４】
また、タペットガイド２３の上面にはガイド孔２３ａが形成されており、このガイド孔２３ａの内側にタペットローラ２１が配置される。ガイド孔２３ａはバルブステムの軸方向に沿って形成され、これによりタペットローラ２１がバルブステムの軸方向にのみ移動可能となる。タペットローラ２１がカム１３のカム面１３ａに押圧されることにより、バルブを進退させるバルブリフタとして機能する。腕部材２２の両端部には、後述するバルブユニット３０のタペットシム３７に当接する押圧部２２ａが設けられる。
【００３５】
排気側のタペットユニット２０EXは、図４にも示すように吸気側のバルブユニット３０と基本構成が同様である。
【００３６】
吸気側のバルブユニット３０において、図２および図３に示すようにバルブステム３１ａがバルブガイド３２によってガイドされる２つの吸気バルブ３１を備える。吸気バルブ３１がリフトすることにより、吸気ポート３３を介してエアクリーナ１１４から導かれる空気と吸気ポート３３の下流側に配置されたインジェクタ３から噴霧される燃料との混合気が燃焼室に導入される。
【００３７】
各バルブステム３１ａの端部には、コッタ３４を介してバルブリテーナ３５が設けられ、バルブリテーナ３５にバルブスプリング３６の弾性力が作用する。さらにバルブリテーナ３５の上端開口にはタペットシム３７が装着されており、このタペットシム３７を介して腕部材２２の押圧部２２ａにより押圧される。
【００３８】
なお、排気側のバルブユニット３０EXは、図２および図４にも示すように吸気側のバルブユニット３０と基本構成が同様である。
【００３９】
アクセルシャフトユニット４０において、図２あるいは図５に示すようにカムシャフト１１、１１EX間に平行に配置されたアクセルシャフト４１と、アクセルシャフト４１に固着するとともにカム１３，１３EXに連結するアクセルフォーク４２とを備える。
【００４０】
アクセルシャフト４１は軸方向にスライド可能に支持され、一端側で送りネジ４１ａを介してドリブンギヤ４３（べベルギヤ）と螺合する。ドリブンギヤ４３はシリンダヘッド２に回転自在に支持され、図６に示すようにアクセルモータ４４の出力軸に固着するドライブギヤ４５（べベルギヤ）と噛合する。
【００４１】
アクセルフォーク４２は、アクセルシャフト４１と直交方向にカムシャフト１１，１１EX側へ延出し、それぞれ二股状の先端部を有する。また、カム１３，１３EXの端部には、ベアリング４６，４６EXを介して回転自在にされたフォークガイド４７，４７EXを備える。アクセルフォーク４２の二股状の各先端はフォークガイド４７，４７EXの係合溝に係合し、この係合溝に沿って移動可能である。これによりアクセルシャフト４１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、カム１３，１３EXがカムシャフト１１，１１EXに沿ってそれぞれスライドする。
【００４２】
ここで、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４４が作動し、アクセルモータ４４の出力軸の回転によってドリブンギヤ４３を介してアクセルシャフト４１がスライドする。カム１３，１３EXはアクセルフォーク４２を介してアクセルシャフト４１の動きに連動してカムシャフト１１，１１EXに沿ってスライドする。この実施形態では吸気側に加えて排気側においてもアクセル開度に応じてバルブリフト量及び作動角を無段階可変制御する。
【００４３】
このように吸排気量をアイドル回転域から全開域までコントロールし、エンジン回転数（または車両速度）に最も適した吸排気を行うことができる。たとえばエンジン低速時にはタペットローラ２１はカム１３，１３EXのカム面１３ａ，１３ａEXに対してカム高さの比較的低い部位に当接する。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４４の作動によりドリブンギヤ４３が回転して、アクセルシャフト４１は図５の矢印Ｘ方向にスライドする。カム１３，１３EXはアクセルフォーク４２を介してアクセルシャフト４１の動きに連動してカムシャフト１１，１１EXに沿って同様に矢印Ｘ方向にスライドする。カム１３，１３EXのスライドによりタペットローラ２１，２１EXは次第にカム高さの比較的高い部位に当接し、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。
【００４４】
さて、本発明ではバルブを駆動する立体カムは、ほぼその回転軸方向に沿って滑らかに連なる稜線を持つように形成されたカム山を有し、この稜線の一部に少なくとも１つの谷を含む山並み状を呈する。この実施形態では排気側のカム１３EXに本発明を適用するものとする。
図７は、その立体カム２００の具体的構成例を示す。立体カム２００は、カム高さおよびカム作用角が連続的に変化するように、回転軸Ｘ方向に沿って連続して連なる無数のカム山からなり、各カム山は互いに異なるが概して相似形であるカムプロフィールを持つ。なお、吸気側のカム１３については、図８に示すように単調な片上がり形状のプロフィールを持つカムロブであってもよい。
【００４５】
この例では回転軸Ｘ方向に沿ってカム山（もしくはカムプロフィール）２０１〜２０４を持ち、各カム山においてベースサークル２１０から最も突出するカム山ピーク（もしくはカム山の峰）２０１ａ〜２０４ａを有する。ここで、立体カム２００の回転軸Ｘは、カムシャフト１１EXの長手軸に一致するものとし、回転軸Ｘ方向の一端側（カム山２０１側）がエンジン低回転域に、また他端側（カム山２０４側）がエンジン高回転域に対応する。カム山ピーク２０１ａ〜２０４ａを連ねることで立体カム２００のカムロブの稜線２１１が得られる。この稜線２１１は、回転軸Ｘ方向に直線状に設定されるものではなく、すなわち各カム山ピーク（たとえば図７（ｂ）においてカム山ピーク２０２ａ）が回転軸Ｘまわりになす角度αは、微小な角度範囲でばらついている。
【００４６】
稜線２１１は図７（ｃ）に示されるように、概してカム山２０４側に向うに従って高くなるが、この例ではカム山２０２で谷となるような山並み状を呈する。この場合、谷となるカム山２０２のカム山ピーク２０２ａは、稜線２１１における他のカム山ピーク２０１ａ，２０３ａ，２０４ａよりも、立体カム２００の回転方向遅れ側に適度にずれて設定される。
【００４７】
また、単一のカム山２０２が図示されているが、このカム山２０２を含めた多数のカム山が、回転軸Ｘ方向両側のカム山２０１および２０３に対して連続する谷２１２を形成するとともに、立体カム２００の一端側に偏倚して設定される。なお、立体カム２００の他端側のカム山２０３は、この場合尾根を形成している。
【００４８】
カム山２０２は両側のカム山２０１および２０３との間で、回転方向に沿って連続する谷２１２を形成するが、この谷２１２（の深さ）はカム山ピークから遠ざかるように回転方向に沿って進むに従い次第に浅くなり、つまり徐々に両側のカム山２０１および２０３との凹凸が小さくなる。そして最終的には各カム山がベースサークル２１０と一体化することで、かかる凹凸がなくなる。
【００４９】
ここで、図９に示すように立体カム２００の他端側付近における稜線２１１は、谷となるカム山２０２′よりも十分に高いカム山ピーク２０４′ａを有し、かつ立体カム２００の回転軸Ｘ方向に沿って他端のカム山２０５までその高さを維持する尾根を持つように形成することができる。
【００５０】
前述したようにカム１３，１３EXをアクセルフォーク４２を介してカムシャフト１１，１１EXに沿ってスライドさせ、それぞれタペットローラ２１，２１EXに対してスライド移動させることで吸気側および排気側のバルブリフト量及び作動角を無段階可変制御する。この場合、特に排気側のカム１３EXを構成する立体カム２００は、単なる片上がり形状のプロフィールを持つカムロブでなく、つまり稜線２１１はカム山２０２で谷となるような山並み状を呈する。したがってカム１３EXおよびタペットローラ２１EXが相対移動する際、すなわち、たとえば図７（ｃ）に示されるようにタペットローラ２１EXがエンジン低回転域からエンジン高回転域へと回転軸Ｘ方向に相対移動するとき、タペットローラ２１EXは初期段階で図中、その左側領域でカム１３EXと接触し、カム山２０２を通過後は右側領域でカム１３EXと接触する。一方、これとは逆にエンジン高回転域からエンジン低回転域へ相対移動する場合には、タペットローラ２１EXは右側から左側へ接触領域が変化する。
【００５１】
このようにカム１３EXおよびタペットローラ２１EXが相対移動する際、この例ではカム山２０２の前後でタペットローラ２１EXに対する荷重方向が変わり、すなわち移動方向に与える荷重や移動方向と直交する方向に与える荷重が適当なバラツキをもって変動する。これによりタペットローラ２１EXを相対移動させるための駆動系であるアクセルシャフトユニット４０、特にアクセルフォーク４２あるいはフォークガイド４７EXの摺動面の磨耗を抑制することができ、その耐久性を向上することができる。また、タペットローラ２１EX（球状接触子）の接触点をその球面上の広域に広げることができるため、タペットの耐久性向上を図ることができる。
【００５２】
また、谷となるカム山２０２のカム山ピーク２０２ａは、稜線２１１における他のカム山ピーク２０１ａ，２０３ａ，２０４ａよりも、立体カム２００の回転方向遅れ側に適度にずれて設定される。このように谷となるカム山２０２のカム山ピーク２０２ａを、回転軸Ｘ方向の一端側端面におけるカム山２０１のカム山ピーク２０１ａおよび他端側端面におけるカム山２０４のカム山ピーク２０４ａから回転方向遅れ側にずらすことで、立体カム２００を排気側のカム１３EXとして利用した場合、エンジン回転数で見て低回転域およびそこから中回転域への遷移区間、さらには中回転域においてカムプロフィール全体が遅角側へ移行する。このように排気弁遅閉じとすることで、排気行程の後行程である吸気行程における吸気カムとのラップ区間（オーバラップ）が大きくなり、吸気および排気効率が最適化されることにより、扱い易い好ましいエンジン特性が得られる。なお、アイドリング時等の極低回転域、あるいは高回転域では、エンジン回転の安定性やエンジン出力等の点から寧ろオーバラップ量が少ない方がよい。
【００５３】
また、谷となるカム山２０２は連続する谷２１２として、立体カム２００の一端側に偏倚して設定される。この場合特に、前述したカム山２０２のカム山ピーク２０２ａが立体カム２００の回転方向遅れ側にずれて設定される構成と相俟って、エンジン回転域全域に亘って吸気および排気効率が最も良くなる。このとき併せて高回転域側で高出力が得られる。
【００５４】
さらに、立体カム２００の他端側付近において、谷となるカム山２０２′よりも十分に高いカム山ピーク２０４′ａを有し、かつ立体カム２００の回転軸Ｘ方向に沿って他端のカム山２０５までその高さを維持する。この場合特に、前述したカム山２０２が立体カム２００の一端側に偏倚して設定される構成と相俟って、エンジンの高回転域における混合吸気の充填効率の最適化と、エンジン出力の向上とを両立させることができる。
【００５５】
通常、エンジン回転数で見て中回転域から高回転域への遷移区間、さらには高回転域においてカム山の高さを変えても、それに見合うだけの出力変化は得られない。カム山の高さ、すなわちリフト高さが同じで、作用角を変更した場合、カムプロフィールにおける周方向の傾斜角度が変わることでバルブスプリングのばね定数とのマッチングが悪化する弊害が生じ易くなる。そこで、立体カム２００の他端側のカム山２０５の高さを高く維持する、すなわちほぼ一定とする。また、このように立体カム２００の形状を簡素化することで加工し易いものにし、生産性向上を図ることができる。
【００５６】
ここで、この実施形態では立体カム２００（カム１３EX）、すなわちカムロブを移動させる例を説明したが、バルブリフタ側（タペット、タペットガイド（ロッカアームの場合を含む））を移動する構成としてもよく、その場合においても上記と同様な効果が得られる。
また、カムロブの移動手段としてアクセルフォーク４２をアクセルシャフト４１によって駆動する例を説明したが、たとえばカムシャフトと同軸にベーンポンプとヘリカルスプラインを含むアクチュエータを組み合せる構成としてもよく、その場合においても上記と同様な効果が得られる。
さらに、エンジンの低回転域側に対応するアイドリング用のカム位置に、デコンプ用のカムリフタを付設することができる。
【００５７】
つぎに、本発明の動弁装置における第２の実施形態を説明する。
第２の実施形態では立体カムは、ほぼその回転軸方向に沿って滑らかに連なる稜線を持つように形成されたカム山を有し、稜線の一部に回転軸方向両側のカム山に対して高く設定される少なくとも１つの峰を含む山並み状を呈する。
図１０は、第２の実施形態においてカム１３EXを構成する立体カム２００の具体的構成例を示す。立体カム２００は、カム高さおよびカム作用角が連続的に変化するように、回転軸Ｘ方向に沿って連続して連なる無数のカム山からなり、各カム山は互いに異なるが概して相似形であるカムプロフィールを持つ。
【００５８】
この例では回転軸Ｘ方向に沿ってカム山２０１〜２０４を持ち、各カム山においてベースサークル２１０から最も突出するカム山ピーク２０１ａ〜２０４ａを有する。ここで、立体カム２００の回転軸Ｘは、カムシャフト１１EXの長手軸に一致するものとし、回転軸Ｘ方向の一端側（カム山２０１側）がエンジン低回転域に、また他端側（カム山２０４側）がエンジン高回転域に対応する。カム山ピーク２０１ａ〜２０４ａを連ねることで立体カム２００のカムロブの稜線２１１が得られる。この稜線２１１は、回転軸Ｘ方向に直線状に設定されるものではなく、すなわち各カム山ピーク（たとえば図１０（ｂ）においてカム山ピーク２０２ａ）が回転軸Ｘまわりになす角度αは、微小な角度範囲でばらついている。
【００５９】
この例では立体カム２００の一端側寄りのカム山２０２は、回転軸Ｘ方向両側のカム山２０１および２０３に対して高く設定される峰を持つように形成される。この峰が回転方向に連続する尾根２１３を形成する山並み状を呈する。
【００６０】
また、立体カム２００の他端側寄りのカム山２０３は、回転軸Ｘ方向両側のカム山２０２および２０４に対して低く設定される谷を持つように形成され、すなわち両側のカム山２０２および２０４との間で、回転方向に沿って連続する谷２１４を形成する。そして、これら尾根２１３および谷２１４により山襞状を呈する。
【００６１】
カム１３EXおよびタペットローラ２１EXが相対移動する際、すなわち、たとえば図１０（ｃ）に示されるようにタペットローラ２１EXがエンジン低回転域からエンジン高回転域へと回転軸Ｘ方向に相対移動するとき、タペットローラ２１EXは初期段階で図中、その右側領域でカム１３EXと接触し、カム山２０２を通過後は左側領域でカム１３EXと接触する。
さらに、カム山２０３を通過後は右側領域でカム１３EXと接触し、一方、これとは逆にエンジン高回転域からエンジン低回転域へ相対移動する場合には、タペットローラ２１EXは上記とは逆の順に接触領域が変化する。
【００６２】
第２の実施形態においてもカム１３EXおよびタペットローラ２１EXが相対移動する際、この例ではカム山２０２の前後、およびカム山２０３の前後でタペットローラ２１EXに対する荷重方向が変わり、すなわち移動方向に与える荷重や移動方向と直交する方向に与える荷重が適当なバラツキをもって変動する。これによりタペットローラ２１EXを相対移動させるための駆動系であるアクセルシャフトユニット４０、特にアクセルフォーク４２あるいはフォークガイド４７EXの摺動面の磨耗を抑制することができ、その耐久性を向上することができる。また、タペットローラ２１EX（球状接触子）の接触点をその球面上の広域に広げることができるため、タペットの耐久性向上を図ることができる。
【００６３】
つぎに、本発明の動弁装置における第３の実施形態を説明する。
第３の実施形態では吸気側のカム１３に本発明を適用するものとする。図１１は、第３の実施形態においてカム１３を構成する立体カム２００の構成例を示している。立体カム２００は、回転軸Ｘ方向に沿ってカム山２０１〜２０４を持ち、各カム山においてベースサークル２１０から最も突出するカム山ピーク２０１ａ〜２０４ａを有する。ここで、立体カム２００の回転軸Ｘは、カムシャフト１１の長手軸に一致するものとし、回転軸Ｘ方向の一端側（カム山２０１側）がエンジン低回転域に、また他端側（カム山２０４側）がエンジン高回転域に対応する。カム山ピーク２０１ａ〜２０４ａを連ねることで立体カム２００のカムロブの稜線２１１が得られる。
【００６４】
この例では特に高温時もしくは常温付近のアイドリング（低速回転域）用カム山２０６を有し、さらにエンジンの極低速回転域において吸気行程の後期付近で吸気バルブ３１を微小量リフトさせるように形成された始動用カム山２０７〜２０９が付設されている。始動用カム山２０７〜２０９は、立体カム２００のカムロブの最少カム高さと略同一またはそれ以上のカム高さに設定される。カム山２０１〜２０４、アイドリング用カム山２０６および始動用カム山２０７〜２０９は、滑らかなリフトカーブを描くように連続曲線で形成される。
【００６５】
この場合、たとえば図１２（ａ）のバルブリフトカーブに示されるように、始動用カム山２０７〜２０９は略同一のカム高さに設定されるとともに、各カム山の作用角は次第に大きくなるように設定される。また、各カム山２０７〜２０９による吸気バルブ３１の開きタイミングは、同一となるように設定される。また、図１２（ｂ）のバルブリフトカーブに示されるように、始動用カム山２０７〜２０９のカム高さおよびそれらの作用角は、次第に大きくなるように設定される。
【００６６】
第３の実施形態では特に、低温始動時あるいはその後のアイドリング時に、タペットローラ２１をカム１３の始動用カム山２０７〜２０９およびアイドリング用カム山２０６に接触させるようにする。タペットローラ２１がこれらのカム山に当接することで、それらのリフトカーブに沿って吸気バルブ３１が開く。すなわち吸気行程の後期付近で吸気バルブ３１を微小量リフトさせ、その後吸気行程の下死点を過ぎて吸気バルブ３１が閉じ、つまり低温始動時には吸気バルブ３１は遅閉じのバルブタイミングになる。このように吸気バルブ３１を遅閉じのバルブタイミングとすることにより、断熱膨張による温度低下をなくし、圧縮行程の上死点における混合気温度を上昇させる、特に低温始動時の着火性を向上させるとともに、その後のアイドリング時の持続安定性を確保することができる。
【００６７】
第３の実施形態においてエンジン始動後あるいはその後のアイドリングを経て、タペットローラ２１がエンジン低回転域からエンジン高回転域へと回転軸Ｘ方向に相対移動するとき、タペットローラ２１のカム１３に対する接触領域が変化する。したがって、この場合にもタペットローラ２１に対する荷重方向が変わり、すなわち移動方向に与える荷重や移動方向と直交する方向に与える荷重が適当なバラツキをもって変動する。これによりアクセルフォーク４２あるいはフォークガイド４７の摺動面の磨耗を抑制することができ、その耐久性を向上することができる。また、タペットローラ２１の接触点をその球面上の広域に広げることができるため、タペットの耐久性向上を図ることができる。
【００６８】
なお、立体カム２００の構成として、たとえばカム山の回転軸方向における中間部位を最も低リフトとなるように設定することでエンジン低回転域とし、両端部位をエンジンの中もしくは高回転域とする。そして、回転軸方向の一方を冷機始動用にするとともに、他方を暖機（完了時）用に設定し、回転軸方向に対称的に構成することも可能である。
【００６９】
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説明した具体的な数値例等は、必ずしもこれに限定されず、必要に応じて変更可能である。また、各実施形態において、単気筒エンジンの場合の例を説明したが、本発明は２気筒以上のエンジンに対しても有効に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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】本発明の動弁装置の要部側断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の動弁装置に係るアクセルシャフトの回転駆動系を示す図である。
【図７】本発明の動弁装置の第１の実施形態に係る３次元カムを示す斜視図、正面図、側面図およびバルブリフト特性を示す図である。
【図８】本発明の動弁装置の第１の実施形態に係るバルブリフト特性を示す図である。
【図９】本発明の動弁装置の第１の実施形態に係る３次元カムの変形例を示す図である。
【図１０】本発明の動弁装置の第２の実施形態に係る３次元カムを示す斜視図、正面図、側面図およびバルブリフト特性を示す図である。
【図１１】本発明の動弁装置の第３の実施形態に係る３次元カムを示す斜視図、正面図側面図およびバルブリフト特性を示す図である。
【図１２】本発明の動弁装置の第３の実施形態に係るバルブリフト特性を示す図である。
【図１３】従来のカムのバルブリフト特性を示す図である。
【図１４】従来のカムまわりの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  エンジン
２  シリンダヘッド
１０，１０Ex  カム／カムシャフトユニット
１１  カムシャフト
１２  ベアリング
１３  カム
２０，２０Ex  タペットユニット
２１  タペットローラ
２３  タペットガイド
３０，３０Ex  バルブユニット
３１  吸気バルブ
３２  バルブガイド
３３  タペットシム
３４  タペットリテーナ
３５  スプリングシート
３６  バルブスプリング
４０  アクセルシャフトユニット
４１  アクセルシャフト
４２  アクセルフォーク
４３  ドリブンギヤ
４４  ボールベアリング
４５  アクセルモータ
４６  ドライブギヤ
２００  立体カム
２０１〜２０４  カム山
２０１ａ〜２０４ａ  カム山ピーク
２１１  稜線
２１２  谷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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