(57)【要約】【課題】バルブタイミングの変更に関し動作特性が安定化し、且つ応答性が良好であると共に、装置の大型化及び製造コストの上昇を回避できること。【解決手段】動弁装置２０のカムシャフト位相可変装置４０は、クランクシャフトにより駆動され、クランクシャフトに対する回転方向の位相が同一の従動部材４２と、吸気側カムシャフト３４と一体に回転すると共に、従動部材に対して相対回転可能なガイドプレート４３と、従動部材及びガイドプレートの放射状のガイド溝５１、５２間に保持され、従動部材の回転をガイドプレートへ伝達するウェイトボール４４と、従動部材をガイドプレートに接近する方向に付勢する付勢部材４５とを有し、ウェイトボール４４に遠心力が作用してウェイトボールがガイド溝内を径方向外方へ移動することで、従動部材が付勢部材の付勢力に抗して軸方向に移動すると共に、ガイドプレートが従動部材に対して相対回転するものである。【選択図】  図３
2009185656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトと、
このクランクシャフトにより駆動され、バルブを駆動するカムを備えたカムシャフトと、
このカムシャフトに設けられ、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転方向の位相を変化させるカムシャフト位相可変装置と、を有するエンジンの動弁装置において、
前記カムシャフト位相可変装置は、
前記クランクシャフトにより駆動され、当該クランクシャフトに対する回転方向の位相が同一の従動部材と、
前記カムシャフトと一体に回転すると共に、前記従動部材に対して相対回転可能なガイドプレートと、
前記従動部材及び前記ガイドプレートの相互に対向する面にそれぞれ形成された放射状のガイド溝間に保持されて、前記従動部材の回転を前記ガイドプレートへ伝達するウェイトボールと、
前記従動部材と前記ガイドプレートの少なくとも一方に、これらの従動部材及びガイドプレートを互いに接近する方向に付勢する付勢力を付与する付勢部材とを有し、
前記従動部材と前記ガイドプレートのガイド溝は、径方向外方に向かうに従って互いのガイド溝の底部が近づくよう形成されると共に、少なくとも一方のガイド溝が径方向に対して周方向一方側に傾斜して形成され、
前記ウェイトボールに遠心力が作用して当該ウェイトボールが前記ガイド溝内を径方向外方に移動することにより、前記従動部材が前記付勢部材の付勢力に抗して軸方向に移動すると共に、前記ガイドプレートが前記従動部材に対して所定量相対回転するよう構成されたことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項２】
前記従動部材には、外周面に動力受部が形成されると共に、この動力受部の内周側に周壁部が形成され、また、ガイドプレートの外周面が前記周壁部の壁面に摺接可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項３】
前記従動部材のガイド溝が一定の溝深さに形成されると共に、ガイドプレートのガイド溝に径方向外方に向かうに従って溝深さが浅くなる勾配が設けられたことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項４】
前記ガイドプレートのガイド溝が径方向に形成されると共に、前記従動部材のガイド溝が、径方向に対し周方向一方側に傾斜して形成されたことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項５】
前記ガイドプレートのガイド溝は、径方向外方に向かうに従って溝底部の勾配が急峻になるよう構成されたことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項６】
前記従動部材の動力受部がギアであることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項７】
前記カムシャフト位相可変装置は更に、摺動面部及び座面受部を備えた筒状部材を有し、前記摺動面部は、前記筒状部材の外周面に形成されて従動部材の摺動を案内し、前記座面受部は、前記筒状部材において前記摺動面部と軸方向反対側の端部に形成され、従動部材との間に付勢部材を介在させるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項８】
前記筒状部材には、前記摺動面部と座面受部との間に従動部材が当接可能な段部が形成されたことを特徴とする請求項７に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項９】
前記筒状部材は、前記摺動面部を備える摺動面部側部材と、前記座面受部を備える座面受部側部材とを有してなり、これらの両部材が互いに軸方向に相対移動可能に構成され、
また、前記カムシャフト位相可変装置は更に、前記座面受部側部材に対して軸方向に一体で相対回転自在なスライダギアと、
このスライダギアの送りねじに螺合し、このスライダギアの回転により当該スライダギアを軸方向に移動させるスライダギアガイドと、
減速装置を介して前記スライダギアを回転駆動させるアクチュエータと、を有して構成されたことを特徴とする請求項７に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項１０】
クランクシャフトと、
このクランクシャフトにより駆動され、バルブを駆動するカムを備えたカムシャフトと、
このカムシャフトに設けられ、前記クランクシャフトに対する当該カムシャフトの回転方向の位相を変化させるカムシャフト位相可変装置と、を有するエンジンの動弁装置において、
前記カムシャフト位相可変装置は、
前記クランクシャフトにより駆動され、当該クランクシャフトに対する回転方向の位相が同一の従動部材と、
前記カムシャフトと一体に回転すると共に、前記従動部材に対して相対回転可能なガイドプレートと、
前記従動部材及び前記ガイドプレートの相互に対向する面にそれぞれ形成された放射状のガイド溝間に保持されて、前記従動部材の回転を前記ガイドプレートへ伝達するウェイトボールと、
前記従動部材と前記ガイドプレートの少なくとも一方に、これらの従動部材とガイドプレートとが周方向に沿って反発する方向の付勢力を付与する付勢部材とを有し、
前記従動部材と前記ガイドプレートのガイド溝における少なくとも一方が、径方向に対して周方向一方側に傾斜して形成され、
前記付勢部材の付勢力が、前記ウェイトボールを前記ガイド溝内で径方向内側端へ位置づけ、
前記ウェイトボールに遠心力が作用して、当該ウェイトボールが前記付勢部材の付勢力に抗して前記ガイド溝内を径方向外方に移動することにより、前記ガイドプレートが前記従動部材に対して所定量相対回転するよう構成されたことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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変化させるカムシャフト位相可変装置を備えて、吸気バルブ、排気バルブのバルブタイミングを変更可能なエンジンの動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンには吸、排気バルブを、クランクシャフトの回転と同期したタイミング（即ち、クランクシャフトと回転方向の位相が同一のタイミング）で開閉させる動弁装置が設置されている。しかしながら、このような動弁装置を備えたエンジンでは、吸気バルブ及び排気バルブの最適なバルブタイミングが、エンジンの運転状態（例えばエンジン回転数やエンジン負荷）などによって変化することが知られている。そこで、近年、エンジンの運転状態などに応じて吸気バルブ、排気バルブのバルブタイミングを変化させるバルブタイミング可変装置を備えた動弁装置を有するエンジンが提案されている。
【０００３】
上述のバルブタイミング可変装置は、そのほとんどが高圧の作動油を用いるものであり、例えば特許文献１に記載のように、カムシャフトに油路が形成されている。この特許文献１の可変バルブタイミング制御装置では、作動油圧を制御する油圧制御弁を廃止し、カムシャフトに配置されたシャッタバルブを、当該カムシャフトの回転時に生ずる遠心力の作用で作動させて上記油路を開閉し、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転方向の位相を変化させて、吸気バルブのバルブタイミングを変更している。
【０００４】
また、機械式のバルブタイミング可変装置も提案されている。このような機械式のバルブタイミング可変装置は、油圧式の場合よりも応答性が優れ、また、オイルポンプが不要なためメカニカルロスを低減でき、更に、作動油の油温や粘度による動作特性の不安定を解消できる等の利点がある。
【０００５】
例えば、特許文献２のバルブタイミング可変制御装置では、カムシャフトが高回転すると端部が拡開するウェイト部を設け、このウェイト部の拡開端部の反対側に爪部を設け、この爪部がカムシャフトの凹部に係止することで、このカムシャフトを軸方向にスライドさせる。カムシャフトには軸方向に２つのカムプロフィールが設けられているので、これらのカムプロフィールが選択されることで吸気バルブ、排気バルブのバルブタイミングが変更される。
【０００６】
また、特許文献３のバルブタイミング制御装置では、カムシャフトが高回転するときに低速用カムシャフトに作用する遠心力によってこのウェイトが開いて低速ロックピンが引き抜かれ、ドリブンスプロケット（クランクシャフト）に対してカムシャフトが相対回転した後、高速用ウェイトが開いて高速ロックピンがカムシャフトに挿入され、当該カムシャフトが高速用位相に変更され、これにより吸気バルブのバルブタイミングが変更される。
【特許文献１】特開平６−１８５３１６号公報
【特許文献２】実開昭６２−１５６１０８号公報
【特許文献３】特開２００６−１７０１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１を含めた油圧式のバルブタイミング可変装置では、作動油の温度や粘度によって動作特性が不安定になり、また、オイルポンプの駆動により油圧を生じさせて動作させるため応答性が低く、更に、カムシャフトに油路が形成されるためカムシャフトが大型化したり、高精度な油路が必要となることから製造コストが上昇してしまう。
【０００８】
また、特許文献２のバルブタイミング可変制御装置では、カムシャフトが軸方向にスライドする方式であるため、このカムシャフトを収容するシリンダヘッド周りの寸法が大きくなり、エンジンの小型化の妨げとなる。
【０００９】
更に、特許文献３のバルブタイミング制御装置では、バルブスプリングの付勢力が吸気カムに作用することで、カムシャフトがドリブンスプロケット（クランクシャフト）に対して相対回転する構成であり、ドリブンスプロケットに対するカムシャフトの相対回転の禁止／許容を切り替えるだけであって、これらに積極的に相対回転を生じさせるものではない。従って、バルブタイミングが能動的に変更されるものではないので、バルブタイミングの切り換えに際し応答遅れが生じやすい。
【００１０】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、バルブタイミングの変更に関し動作特性が安定化し、且つ応答性が良好であると共に、装置の大型化及び製造コストの上昇を回避できるエンジンの動弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、クランクシャフトと、このクランクシャフトにより駆動され、バルブを駆動するカムを備えたカムシャフトと、このカムシャフトに設けられ、前記クランクシャフトに対する当該カムシャフトの回転方向の位相を変化させるカムシャフト位相可変装置と、を有するエンジンの動弁装置において、前記カムシャフト位相可変装置は、前記クランクシャフトにより駆動され、前記クランクシャフトに対する回転方向の位相が同一の従動部材と、前記カムシャフトと一体に回転すると共に、前記従動部材に対して相対回転可能なガイドプレートと、前記従動部材及び前記ガイドプレートの相互に対向する面にそれぞれ形成された放射状のガイド溝間に保持されて、前記従動部材の回転を前記ガイドプレートへ伝達するウェイトボールと、前記従動部材と前記ガイドプレートの少なくとも一方に、これらの従動部材及びガイドプレートを互いに接近する方向に付勢する付勢力を付与する付勢部材とを有し、前記従動部材と前記ガイドプレートのガイド溝は、径方向外方に向かうに従って互いのガイド溝の底部が近づくよう形成されると共に、少なくとも一方のガイド溝が径方向に対して周方向一方側に傾斜して形成され、前記ウェイトボールに遠心力が作用して当該ウェイトボールが前記ガイド溝内を径方向外方に移動することにより、前記従動部材が前記付勢部材の付勢力に抗して軸方向に移動すると共に、前記ガイドプレートが前記従動部材に対して所定量相対回転するよう構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、カムシャフト位相可変装置は、遠心力によりウェイトボールがガイド溝内を移動することで、従動部材に対してガイドプレートを相対回転させるため、簡単な構造で確実にバルブタイミングを変更でき、バルブタイミングの変更に関し動作特性が安定化して信頼性が向上すると共に、応答性も向上する。また、ガイドプレートを相対回転させてカムシャフトを周方向に回転させる構造であり、カムシャフトを軸方向にスライドさせる構造ではないので、シリンダヘッド周りを含めた装置の小型化を実現できる。更に、作動油を一切用いない機械式のカムシャフト位相可変装置であるため、カムシャフトに油室や油路を形成するスペースが不要となり、カムシャフトの大型化に伴う装置の大型化を回避できると共に、油路形成などの機械加工を省略できるので製造コストの上昇を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００１４】
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図８）
図１は、本発明に係るエンジンの動弁装置における第１の実施の形態が適用されたエンジンを搭載する自動二輪車の右側面図である。図２は、図１のエンジンの上部を示す部分右側面図である。図３は、図２のIII−III線に沿う断面図である。
【００１５】
図１に示す自動二輪車１は、メインフレーム２とリヤフレーム３からなる車体フレーム４の前頭部に形成されたヘッドパイプ（不図示）に、前輪５を支持するフロントフォーク６が、ハンドルバー７やフロントフェンダー９等と共に左右回動自在に軸支され、メインフレーム２の後下部に架設されたピボット軸１１に、後輪１２を支持するスイングアーム１３が上下揺動自在に軸支されている。フロントフォーク６の上部及びヘッドパイプの前方にフロントカバー８が設けられている。
【００１６】
また、メインフレーム２に懸架されるようにしてエンジン１０が搭載され、このエンジン１０の上方に燃料タンク１４が配置され、リヤフレーム３上にライダーシート１５とピリオンシート１６が載置され、これらのシート１５、１６の下方かつエンジン１０の後方にサイドカバー１７が設けられている。
【００１７】
エンジン１０は、図２に示すように、クランクケース１８に前後二つのシリンダ部１９Ｆ、１９Ｒが設置された４サイクルＶ型２気筒エンジンである。このエンジン１０の動力は、クランクケース１８に配置されたクランクシャフト２１から、トランスミッション及びドライブチェーン（共に図示せず）を介して後輪１２へ伝達される。
【００１８】
各シリンダ部１９Ｆ、１９Ｒは、図示しないピストンを収容するシリンダブロック２２と、吸気バルブ及び排気バルブ（共に図示せず）を収容するシリンダヘッド２３と、シリンダヘッド２３の上部開口を覆うヘッドカバー２４とが順次連設されて構成される。また、このエンジン１０は、吸気バルブ及び排気バルブを駆動する動弁装置２０を備える。この動弁装置２０は、本実施の形態ではＤＯＨＣ（Ｄｏｕｂｌｅ  ＯｖｅｒＨｅａｄ  Ｃａｍｓｈａｆｔ）型式である。
【００１９】
この動弁装置２０は、クランクケース１８に配設されて、シャフトドライブギア２５を回転一体に備えたクランクシャフト２１と、クランクケース１８に配設されて、回転一体のシャフトドリブンギア２６及びカムドライブスプロケット２７を備えたカムドライブシャフト２８と、シリンダヘッド２３に配設されて、回転一体のアイドルドリブンスプロケット２９及びアイドルドライブギア３０を備えたアイドルシャフト３１と、シリンダヘッド２３及びヘッドカバー２４間に配設されると共に、吸気カム３２が一体に形成され、吸気側カムドリブンギア３３を備える吸気側カムシャフト３４と、シリンダヘッド２３とヘッドカバー２４間に配設されると共に、排気カム３５が一体に形成され、排気側カムドリブンギア３６を回転一体に備えた排気側カムシャフト３７と、吸気側カムシャフト３４と吸気側カムドリブンギア３３との間に配設されたカムシャフト位相可変装置４０（図３）と、を有して構成される。
【００２０】
図２に示すように、シャフトドライブギア２５がシャフトドリブンギア２６に噛み合って、クランクシャフト２１の駆動力が、これらのシャフトドライブギア２５及びシャフトドリブンギア２６を介してカムドライブスプロケット２７に伝達される。このカムドライブスプロケット２７とアイドルドリブンスプロケット２９間にカムチェーン３８が巻き掛けられて、クランクシャフト２１の駆動力が、これらのカムドライブスプロケット２７、カムチェーン３８及びアイドルドリブンスプロケット２９を経てアイドルドライブギア３０へ伝達される。このアイドルドライブギア３０と吸気側カムドリブンギア３３及び排気側カムドリブンギア３６とが噛み合い、これらの吸気側カムドリブンギア３３及び排気側カムドリブンギア３６は、クランクシャフト２１と回転方向に同一の位相で回転する。このうち、排気側カムドリブンギア３６が排気側カムシャフト３７と回転一体であることから、排気側カムシャフト３７の排気カム３５は、クランクシャフト２１により駆動されて、このクランクシャフト２１と回転方向に同一の位相で回転駆動され、排気バルブを開閉駆動する。
【００２１】
また、吸気側カムシャフト３４と吸気側カムドリブンギア３３との間に設けられた前記カムシャフト位相可変装置４０は、クランクシャフト２１に対する吸気側カムシャフト３４の回転方向の位相を変化させるものである。従って、吸気側カムシャフト３４の吸気カム３２は、クランクシャフト２１により駆動されて、このクランクシャフト２１と回転方向に同一の位相または異なった位相で回転駆動され、吸気バルブを開閉駆動する。尚、カムチェーン３８は、チェーンガイド３９に案内されると共に、チェーンテンショナ４１によりその緩みが抑制される。
【００２２】
さて、図３に示すカムシャフト位相可変装置４０は、エンジン１０の運転状態に応じて、吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方（本実施の形態では吸気バルブ）のバルブタイミングを制御して、吸気バルブの開時期と排気バルブの開時期とが重なるバルブオーバーラップを調整するものである。例えば、エンジン１０の低回転時には、バルブオーバーラップを小さく設定して吸気の吹き抜けを防止し、トルク及び燃費を向上させると共に、排気中への有害物質の排出を抑制する。また、エンジン１０の高回転時にはバルブオーバーラップを大きく設定して、吸気の慣性を利用して吸気効率を高め、エンジン１０の出力を向上させる。
【００２３】
このカムシャフト位相可変装置４０は、図３及び図４に示すように、従動部材４２、ガイドプレート４３、ウェイトボール４４、付勢部材４５及び筒状部材４６を有して構成される。従動部材４２は、外周面に動力受部としての前記吸気側カムドリブンギア３３が形成され、クランクシャフト２１により駆動され、このクランクシャフト２１に対する回転方向の位相が同一に設けられる。また、ガイドプレート４３は、吸気側カムシャフト３４に回転一体に設けられると共に、従動部材４２に対して相対回転可能に設けられる。また、ウェイトボール４４は、従動部材４２とガイドプレート４３のガイド溝５１、５２（後述）間に保持されて、従動部材４２の回転をガイドプレート４３へ伝達する。更に、付勢部材４５は、従動部材４２とガイドプレート４３とを互いに接近する方向に常時付勢する。また、筒状部材４６は、摺動面部４７及び座面受部４８を備える。
【００２４】
更に詳説すると、従動部材４２は、図３及び図５に示すように、吸気側カムドリブンギア３３の内周側に周壁部４９が形成され、この周壁部４９の内壁面５０にガイドプレート４３の外周面が軸方向に摺接可能に設けられる。また、この従動部材４２には、周壁部４９の内側部分でガイドプレート４３に対向する面に、放射状のガイド溝５１が複数形成される。このガイド溝５１は、ウェイトボール４４を案内するものであり、溝深さが一定に形成されると共に、従動部材４２の径方向に対し周方向一方側に角度θ（図５（Ｂ））だけ傾斜して形成される。
【００２５】
ガイドプレート４３は、図３及び図６に示すように、従動部材４２と対向する面に放射状のガイド溝５２が複数形成される。このガイド溝５２は、ウェイトボール４４を案内するものであり、ガイドプレート４３の径方向に沿って形成される。また、このガイド溝５２には、ガイドプレート４３の径方向外方へ向かうに従って溝深さが浅くなる勾配が設けられると共に、この勾配は、ガイドプレート４３の径方向外方へ向かうに従って急峻になるよう構成される。つまり、ガイド溝５２の溝深さの勾配は、ガイドプレート４３の径方向内側が勾配αであり、外側が勾配β（β＞α）に設定される。勾配αと勾配βは、ガイド溝５２底部のある一点（図６（Ｂ）の点Ｘ）を境に切り替えられている。このガイド溝５２の勾配α及びβによって、従動部材４２のガイド溝５１とガイドプレート４３のガイド溝５２とは、径方向外側へ向かうに従って互いの溝底部が接近するよう構成される。
【００２６】
図３に示すウェイトボール４４は、鋼やタングステンなどのように比重の大きな材料にて構成される。また、付勢部材４５は、本実施の形態では皿ばねが用いられているが、波板ばね、渦巻ばね（竹の子ばね）等であってもよい。
【００２７】
筒状部材４６は、ボルト５３を用いて吸気側カムシャフト３４の一端面に結合され、この吸気側カムシャフト３４側に摺動面部４７が、この摺動面部４７と軸方向反対側の端部に座面受部４８がそれぞれ設けられる。摺動面部４７は、従動部材４２の内周面に摺接可能に設けられて、従動部材４２の軸方向移動を案内する。また、座面受部４８は、付勢部材４５の座面５５を支持して、従動部材４２との間に付勢部材４５を介在する。これにより、付勢部材４５の付勢力が従動部材４２に付与される。また、この筒状部材４６には、摺動面部４７と座面受部４８との間に、従動部材４２が当接可能な段部５４が形成され、この段部５４によって従動部材４２の摺動範囲が規定される。
【００２８】
次に、作用を説明する。
【００２９】
図７に示すように、エンジン９が低回転域にあるときには、ウェイトボール４４に作用する遠心力が小さく、このウェイトボール４４はガイドプレート４３のガイド溝５２の勾配αと付勢部材４５の付勢力との作用で、ガイド溝５１及び５２の径方向内側端の初期位置に留まる。このため、吸気側カムシャフト３４は、吸気側カムドリブンギア３３つまりクランクシャフト２１と回転方向の位相が同一となり、この吸気側カムシャフト３４に一体に形成された吸気カム３２は、組み付け時の位相で吸気バルブを駆動する。これにより、吸気バルブと排気バルブは、バルブオーバーラップの小さな低速用バルブタイミングとなり、トルク及び燃費が向上し、有害物質の排出が抑制される。
【００３０】
図８に示すように、エンジン９が高回転域に至ると、ウェイトボール４４に作用する遠心力が大きくなり、このウェイトボール４４は従動部材４２のガイド溝５１とガイドプレート４３のガイド溝５２内を径方向外方へ向かって移動する。これにより、従動部材４２は、ガイドプレート４３のガイド溝５２の勾配α及びβの作用で、付勢部材４５の付勢力に抗して、吸気側カムシャフト３４の軸方向外方側（矢印Ａ方向）へ移動する。このとき、従動部材４２のガイド溝５１には径方向に対して周方向一方側に角度θ(図５)の傾斜が設けられているので、ガイドプレート４３は、ガイド溝５１の傾斜方向（図８(Ｂ)及び(Ｃ)の矢印Ｂ方向）に従動部材４２に対して上記角度θだけ相対回転する。
【００３１】
これにより、吸気側カムシャフト３４は、クランクシャフト２１に対して回転方向の位相が変化する。このときの吸気側カムシャフト３４の位相の変化は、吸気側カムシャフト３４の回転方向（進角側）である。従って、この吸気側カムシャフト３４に一体に形成された吸気カム３２は、組み付け時の位相よりも進角側へ変化した位相で吸気バルブを駆動する。この結果、吸気バルブと排気バルブは、バルブオーバーラップが大きな高速用バルブタイミングとなり、エンジン１０の出力が向上する。
【００３２】
エンジン１０の回転数が低下すると、ウェイトボール４４に作用する遠心力が小さくなるため、遠心力によって従動部材４２を矢印Ａ方向に移動させる力よりも付勢部材４５による付勢力の方が勝り、付勢部材４５の付勢力の作用で従動部材４２がガイドプレート４３側へ移動し、ウェイトボール４４がガイド溝５１及び５２の径方向内側へ移動して、従動部材４２及びウェイトボール４４は、やがて図７に示す原位置に復帰する。ウェイトボール４４の原位置への復帰に伴い、ガイドプレート４３は、従動部材４２に対して遅角側（図８（Ｂ）及び（Ｃ）の矢印Ｂ方向の反対方向）に相対回転し、吸気側カムシャフト３４はクランクシャフト２１に対して遅角側へ位相を変化させる。この結果、吸気バルブと排気バルブは、バルブオーバーラップが小さな低速用バルブタイミングとなり、エンジン１０の出力が減少する。
【００３３】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（１１）を奏する。
【００３４】
（１）カムシャフト位相可変装置４０は、遠心力によりウェイトボール４４が従動部材４２のガイド溝５１及びガイドプレート４３のガイド溝５２内を移動することで、従動部材４２に対してガイドプレート４３を相対回転させ、クランクシャフト２１に対する吸気側カムシャフト３４の回転方向の位相を変化させる。このため、簡単な構造で確実に吸気バルブのバルブタイミングを変更でき、バルブタイミングの変更に関し動作特性が安定化して信頼性が向上すると共に、応答性も向上する。
【００３５】
（２）ガイドプレート４３を相対回転させて吸気側カムシャフト３４を周方向に回転させる構造であり、吸気側カムシャフト３４を軸方向にスライドさせる構造ではないので、シリンダヘッド２３周りを含めた動弁装置２０ひいてはエンジン１０の小型化を実現できる。
【００３６】
（３）作動油を一切用いない機械式のカムシャフト位相可変装置４０であるため、吸気側カムシャフト３４に油室や油路を形成するスペースが不要となり、この吸気側カムシャフト３４の大型化に伴う動弁装置２０ひいてはエンジン１０の大型化を回避できる。更に、油路形成などの機械加工を省略できるので、製造コストの上昇を防止できる。
【００３７】
（４）従動部材４２の外周に動力受部として吸気側カムドリブンギア３３が形成されたので、この吸気側カムドリブンギア３３の内周側に、ウェイトボール４４の最大位置を位置決めするための周壁部４９を形成できる。仮に、ガイドプレート４３に周壁部を形成すると、ウェイトボール４４のストロークを確保する必要上、ガイドプレート４３自体が径方向に大型化する。更に、ガイドプレート４３には従動部材４２が外嵌されるため、従動部材４２の外形寸法が大きくなり、カムシャフト位相可変装置４０が大型化してしまう。これに対し、従動部材４２に周壁部４９を形成することで、ガイドプレート４３側に周壁部を形成する場合に比べて従動部材４２の外形寸法を抑制でき、カムシャフト位相可変装置４０を小型化できる。
【００３８】
（５）従動部材４２の周壁部４９の内壁面５０に沿ってガイドプレート４３が摺動するので、この従動部材４２のガイド溝５１とガイドプレート４３のガイド溝５２との間に異物の侵入を防止でき、ウェイトボール４４の摺動抵抗の増大を回避できる。その結果、吸気バルブのバルブタイミング切替特性の変化や、カムシャフト位相可変装置４０の性能劣化を未然に防止できる。
【００３９】
（６）従動部材４２には、ウェイトボール４４の受部となる周壁部４９が形成されており、この周壁部４９の軸方向寸法は、ウェイトボール４４の径よりも長尺に形成する必要がある。従って、仮に従動部材４２のガイド溝５１に勾配α、βを設けると、その分だけ従動部材４２の軸方向寸法が増大することになり、カムシャフト位相可変装置４０が大型化してしまう。これに対し、ガイドプレート４３のガイド溝５２に勾配α、βが設けられたことで、従動部材４２の軸方向寸法の増大を防止でき、カムシャフト位相可変装置４０を小型化できる。
【００４０】
（７）従動部材４２のガイド溝５１は、一定の溝深さに形成されると共に、従動部材４２の径方向に対して周方向一方側に角度θだけ傾斜して形成されている。径方向に対して周方向に傾斜したガイド溝５１には、ウェイトボール４４を介して従動部材４２の径方向の力が作用する。仮に、このガイド溝５１の溝深さを径方向外方へ向かうに従って浅くなるように形成した場合、このガイド溝５１は、上記径方向の力を十分に受けることができず、溝の縁に摩耗が生じて耐久性が低下したり、従動部材４２とガイドプレート４３との間に周方向の滑りが生じて、吸気側カムシャフト３４の回転方向の位相を変化させることができない恐れがある。これに対し、溝深さが一定なガイド溝５１に、径方向に対して周方向一方側に傾斜を設けたことで、上述の耐久性の低下や、従動部材４２とガイドプレート４３間の滑りの発生を確実に防止できる。
【００４１】
（８）エンジン１０の高回転時における吸気バルブのバルブタイミングは、吸気側カムシャフト３４（つまり吸気カム３２）の位相をエンジン１０の低回転時に比べて進角側へ変化させて得られる。従って、エンジン高回転時のバルブタイミングからエンジン低回転時のバルブタイミングへ復帰させる際には吸気側カムシャフト３４を遅角側へ位相変化させることとなり、吸気側カムシャフト３４を回転方向の慣性力に抗して減速させる必要がある。このためには、ウェイトボール４４をガイド溝５１及び５２内で従動部材４２及びガイドプレート４３の径方向内側へ速く押し戻さなければならない。
【００４２】
本実施の形態のごとく、ガイドプレート４３のガイド溝５２の溝底部の勾配が、ガイドプレート４３の径方向外側へ向かうに従って急峻になるよう構成されたので（勾配α＜勾配β）、ウェイトボール４４の上述の戻りを速くすることができる。また、付勢部材４５の付勢方向に対向するガイドプレート４３に、径方向外方へ向かって溝深さが浅くなる勾配を有するガイド溝５２が形成されているので、ウェイトボール４４の上述の戻りを更に速くすることができる。
【００４３】
（９）吸気バルブのバルブタイミングを変更するに際して従動部材４２が軸方向に移動するため、この従動部材４２の動力受部をスプロケットとしたカムチェーン方式を採用した場合には、チェーンラインが移動することになり、また、このチェーンラインの移動に伴いチェーンテンショナ等を移動させることになるので、構造が複雑になる。これに対し、従動部材４２の動力受部がギア（吸気側カムドリブンギア３３）であって、従動部材４２の最終動力伝達をギア駆動で行う場合には、この吸気側カムドリブンギア３３の歯幅を広く設定するだけで従動部材４２の軸方向の移動に対応でき、構造を簡素化できる。
【００４４】
（１０）吸気側カムシャフト３４の一端部に筒状部材４６がボルト５３にて結合され、この筒状部材４６の座面受部４８と従動部材４２との間に付勢部材４５が介在されたので、ヘッドカバー２４を取り外し、筒状部材４６を取り外すだけで付勢部材４５を交換できる。この結果、イニシャル荷重の異なる付勢部材４５に交換することで、吸気バルブのバルブタイミング切替特性を容易に変更できる。
【００４５】
（１１）筒状部材４６の摺動面部４７と座面受部４８との間に段部５４が形成され、この段部５４により従動部材４２の摺動範囲が規定されるので、ウェイトボール４４が、従動部材４２のガイド溝５１とガイドプレート４３のガイド溝５２との間でガタツクことを防止できる。更に、ウェイトボール４４がガイド溝５１やガイド溝５２から飛び出して、従動部材４２とガイドプレート４３との間に噛み込まれることを防止でき、これにより、カムシャフト位相可変装置４０のロック（動作不良）を回避できる。
【００４６】
尚、付勢部材４５の付勢力は従動部材４２に付与されず、ガイドプレート４３に付与されてもよく、これらの両者に付与されてもよい。また、従動部材４２のガイド溝５１に、溝深さの勾配α及びβを設け、ガイドプレート４２のガイド溝５２を角度θだけ傾斜して形成してもよい。または、ガイド溝５１とガイド溝５２のいずれか一方に、溝深さの勾配α及びβを設け、且つ角度θの傾斜を設けてもよい。更に、従動部材４２が形成された動力受部はギアに限らず、ベルトプーリまたはスプロケットであってもよい。
【００４７】
［Ｂ］第２の実施の形態（図９〜図１１）
図９は、本発明に係るエンジンの動弁装置における第２の実施の形態のカムシャフト位相可変装置において、付勢部材のイニシャル荷重変更前の状態を示す断面図である。図１０は、図９のカムシャフト位相可変装置において、付勢部材のイニシャル荷重変更後の状態を示す断面図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分には同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
【００４８】
本実施の形態における動弁装置６０のカムシャフト位相可変装置６１が前記実施の形態における動弁装置２０のカムシャフト位相可変装置４０と異なる点は、付勢部材４５のイニシャル荷重が、当該付勢部材４５を交換することなく無段階に変更可能に構成された点である。
【００４９】
つまり、本実施の形態におけるカムシャフト位相可変装置６１における筒状部材６２は、摺動面部４７を備える摺動面部側部材６３と、座面受部４８を備える座面受部側部材６４とを有してなる。摺動面部側部材６３がボルト５３により吸気側カムシャフト３４の一端面に結合されると共に、座面受部側部材６４が摺動面部側部材６３に対して軸方向に相対移動可能に設けられる。
【００５０】
また、カムシャフト位相可変装置６１は、従動部材４２、ガイドプレート４３、ウェイトボール４４、付勢部材４５及び上記筒状部材６２の他、スライドギア６５、スライドギアガイド６６、アイドルギア６７、ドライブギア６８及び電動アクチュエータ６９を有して構成される。
【００５１】
スライドギア６５は、座面受部側部材６４とベアリング７０を介して連結され、この座面受部側部材６４に対して、軸方向に一体で相対回転自在に構成される。また、スライドギアガイド６６は、シリンダヘッド２３に固定されると共に、スライドギア６５の送りねじ７１に螺合するねじ部７２を備える。このスライドギアガイド６６は、スライドギア６５の回転により当該スライドギア６５を軸方向に移動させる。
【００５２】
ドライブギア６８は、電動アクチュエータ６９のシャフトに結合され、アイドルギア６７の大径ギアに噛み合う。このアイドルギア６７の小径ギアは、スライドギア６５のドリブンギア７３に噛み合う。これらのドライブギア６８、アイドルギア６７及びドリブンギア７３が、電動アクチュエータ６９の回転を減速する減速装置として機能する。電動アクチュエータ６９は、この減速装置を経てスライドギア６５を回転駆動し、当該スライドギア６５及び座面受部側部材６４を軸方向に移動させる。この座面受部側部材６４の軸方向位置は、スライドギア６５の背面に当接したギャップセンサ７４により検出される。
【００５３】
従って、座面受部側部材６４が摺動面部側部材６３に最も接近した図９に示す位置で電動アクチュエータ６９を所定方向に回転させると、ギア６８、６７及び７３の作用でスライドギア６５が回転し、このスライドギア６５は、図１０に示すように、スライドギア６５の送りねじ７１とスライドギアガイド６６のねじ部７２とによって軸方向外方へ移動し、座面受部側部材６４を摺動面部側部材６３から離反する方向に移動する。これにより、付勢部材４５の座面５５が従動部材４２から離反し、付勢部材４５のイニシャル荷重が減少する。
【００５４】
このように付勢部材４５のイニシャル荷重が減少すると、ウェイトボール４４は、従動部材４２のガイド溝５１とガイドプレート４３のガイド溝５２内を径方向外方へ移動し易くなり、吸気側カムシャフト３４（つまり吸気カム３２）の進角側への回転方向位相の変化は、第１実施形態におけるエンジン１０の高回転でない回転域でも発生する。従って、吸気バルブのバルブタイミングも、第１実施形態におけるエンジン１０の高回転でない回転域で、バルブオーバーラップの小さな低速用バルブタイミングから、バルブオーバーラップの大きな高速用バルブタイミングへと切り替わり、バルブタイミング切替のエンジン回転数が低く設定される。
【００５５】
例えば、筒状部材６２の座面受部側部材６４が摺動面部側部材６３に最も接近して、付勢部材４５のイニシャル荷重が最も高い図９に示す状態では、図１１の実線Ｎに示すように、エンジン回転数が例えば１２０００ｒｐｍ程度を越えなければ吸気側カムシャフト３４（吸気カム３２）の回転方向の位相が進角側へ変化せず、吸気バルブのバルブタイミングが、バルブオーバーラップの大きな高速用バルブタイミングへと切り替わらない。
【００５６】
これに対し、筒状部材６２の座面受部側部材６４が摺動面部側部材６３から最も離反して、付勢部材４５のイニシャル荷重が最も低い図１０に示す状態では、図１１の実線Ｍに示すように、エンジン回転数が例えば６０００ｒｐｍ程度の段階で、吸気側カムシャフト３４（吸気カム３２）の回転方向の位相が進角側へ変化する。これにより、吸気バルブのバルブタイミングは、バルブオーバーラップの大きな高速用バルブタイミングに切り替わる。付勢部材４５のイニシャル荷重を任意に変更することで、バルブオーバーラップの大きな高速用バルブタイミングへ切り替えるバルブタイミング切替回転数を無段階に変更することが可能となる。
【００５７】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、前記実施の形態の効果（１）〜（１１）と同様な効果を奏するほか、次の効果（１２）を奏する。
【００５８】
（１２）電動アクチュエータ６９を駆動して付勢部材４５のイニシャル荷重を任意に変更することで、吸気バルブをバルブオーバーラップの大きな高速用バルブタイミングへ切り替えるバルブタイミング切替回転数を無段階に変更可能に構成している。このことから、車両走行中に、エンジン回転数などの運転状況や路面状況に応じて付勢部材４５のイニシャル荷重を変更することで、吸気バルブのバルブタイミング切替特性を、その時点の運転状況などに応じて最適に設定することができる。
【００５９】
［Ｃ］第３の実施の形態（図１２〜図１５）
図１２は、本発明に係るエンジンの動弁装置における第３の実施の形態のカムシャフト位相可変装置を示す断面図である。この第３の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分には同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
【００６０】
本実施の形態における動弁装置８０のカムシャフト位相可変装置８１が前記第１の実施の形態における動弁装置２０のカムシャフト位相可変装置４０と異なる点は、付勢部材４５に代えて、従動部材４２とガイドプレート４３とが周方向に沿って反発する方向の付勢力を付与する付勢部材８２を用い、また、ガイドプレート４３のガイド溝５２の溝深さが一定に形成され、更に、筒状部材４６に代えて筒状部材８３を用いた点である。
【００６１】
つまり、筒状部材８３は、吸気側カムシャフト３４の一端にボルト５３を用いて結合され、内部に付勢部材８２としての捩りコイルスプリング（図１３）を収容すると共に、この付勢部材８２の一端８２Ａを係止する。付勢部材８２の他端８２Ｂは従動部材４２に係止される。
【００６２】
図１４及び図１５に示す従動部材４２のガイド溝５１とガイドプレート４３のガイド溝５２とは、共に溝深さが一定に形成される。また、これらのガイド溝５１と５２のうち少なくとも一方、本実施の形態ではガイド溝５１が、従動部材４２の径方向に対して周方向一方側に角度θだけ傾斜して形成され、ガイド溝５２がガイドプレート４３の径方向に形成されている。そして、これらのガイド溝５１及び５２間にウェイトボール４４が保持される。
【００６３】
付勢部材８２は、その一端８２Ａが筒状部材８３に、他端８２Ｂが従動部材４２にそれぞれ係止されているので、従動部材４２とガイドプレート４３の少なくとも一方、本実施の形態では従動部材４２及びガイドプレート４３に、従動部材４２と、筒状部材８３及び吸気側カムシャフト３４を介してのガイドプレート４３とが周方向に沿って反発する方向の付勢力を付与する。つまり、付勢部材８２は、従動部材４２に対しては図１４の矢印Ｐ方向の付勢力を、ガイドプレート４３に対しては上記矢印Ｐ方向と反対の矢印Ｑ（図１４、図１５）方向の付勢力をそれぞれ付与する。
【００６４】
また、この付勢部材８２の付勢力は、従動部材４２のガイド溝５１とガイドプレート４３のガイド溝５２とを、それぞれの径方向内側端で重なる初期位置に設定し、ウェイトボール４４をガイド溝５１及び５２内で上記初期位置に位置させる方向に作用する。上記初期位置は、従動部材４２の周壁部４９に形成された位置決め突起８４と、ガイドプレート４３の外周面に設けられた位置決めピン８５とが当接することにより得られる。
【００６５】
従って、エンジン１０が高回転域に至り、吸気側カムシャフト３４が高回転してウェイトボール４４に作用する遠心力が大きくなると、このウェイトボール４４が、従動部材４２のガイド溝５１とガイドプレート４３のガイド溝５２の径方向外方へ移動する。このとき、ガイドプレート４３は、ガイド溝５１及び５２のガイド溝形状によって、吸気側カムシャフト３４及び筒状部材８３と一体的に、付勢部材８２の付勢力（矢印Ｑ方向）に抗し、従動部材４２に対して図１５の矢印Ｒ方向（図１４の矢印Ｐ方向）に相対回転する。その結果、ガイドプレート４３は、従動部材４２に対して、当該従動部材４２におけるガイド溝５１の傾斜方向に角度θだけ相対回転して、吸気側カムシャフト３４のクランクシャフト２１に対する回転方向の位相が変化する。このときの吸気側カムシャフト３４の位相の変化は、この吸気側カムシャフト３４の回転方向の進角側である。この吸気側カムシャフト３４（吸気カム３２）のクランクシャフト２１に対する位相の変化により、吸気バルブと排気バルブは、バルブオーバーラップの大きな高速用バルブタイミングとなる。
【００６６】
エンジン１０の回転数が低下して、吸気側カムシャフト３４が低回転になり、ウェイトボール４４に作用する遠心力が小さくなり、付勢部材８２の付勢力が勝ると、この付勢力が筒状部材８３、吸気側カムシャフト３４及びガイドプレート４３を矢印Ｑ方向に回転させ、ウェイトボール４４をガイド溝５１及び５２の径方向内側端の方向へ移動させ、やがて従動部材４２とガイドプレート４３との相対位置が初期位置に復帰する。この結果、吸気バルブと排気バルブは、バルブオーバーラップの小さな低速用バルブタイミングとなる。
【００６７】
以上のように構成されたことから、本実施の形態の動弁装置８０においても、前記第１の実施の形態の動弁装置２０の効果（１）〜（１１）と同様な効果を奏する（効果（６）〜（８）は除く）。
【００６８】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６９】
例えば、上述の第１〜第３の実施の形態では、吸気側カムシャフト３４にカムシャフト位相可変装置４０、６１、８１が設置されて、エンジン高回転時に吸気側カムシャフト３４の回転方向の位相をクランクシャフト２１に対し進角側に変化させ、吸気バルブと排気バルブとのバルブタイミングを、バルブオーバーラップの大きな高速用バルブタイミングに変更するものを述べた。これに対し、排気側カムシャフト３７に、カムシャフト位相可変装置４０と同様なカムシャフト位相可変装置を設置し、エンジン高回転時に排気側カムシャフト３７の回転方向の位相をクランクシャフト２１に対し遅角側に変化させて、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを、バルブオーバーラップの大きな高速用バルブタイミングに変更するように構成してもよい。また、これらの吸気側カムシャフト３４と排気側カムシャフト３７の両者にカムシャフト位相可変装置を設置して、エンジン高回転時に吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを、バルブオーバーラップの大きな高速用バルブタイミングに変更するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るエンジンの動弁装置における第１の実施の形態が適用されたエンジンを搭載する自動二輪車の右側面図。
【図２】図１のエンジンの上部を示す部分右側面図。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図。
【図４】図３のカムシャフト位相可変装置を示す分解斜視図。
【図５】（Ａ）は図３の従動部材を示す正面図、（Ｂ）は図５（Ａ）のVＢ部の部分拡大図。
【図６】（Ａ）は図３のガイドプレートを示す正面図、（Ｂ）は図６（Ａ）のVI−VI線に沿う断面図。
【図７】図３のカムシャフト位相可変装置におけるエンジン低回転時のウェイトボールの位置を示す動作説明図。
【図８】図３のカムシャフト位相可変装置におけるエンジン高回転時のウェイトボールの位置を示す動作説明図。
【図９】本発明に係るエンジンの動弁装置における第２の実施の形態のカムシャフト位相可変装置において、付勢部材のイニシャル荷重変更前の状態を示す断面図。
【図１０】図９のカムシャフト位相可変装置において、付勢部材のイニシャル荷重変更後の状態を示す断面図。
【図１１】図９及び図１０のカムシャフト位相可変装置におけるエンジン回転数と吸気カムの回転方向の位相との関係を示すグラフ。
【図１２】本発明に係るエンジンの動弁装置における第３の実施の形態のカムシャフト位相可変装置を示す断面図。
【図１３】図１２の捩りコイルスプリングを示す斜視図。
【図１４】図１２の従動部材を示す正面図。
【図１５】図１２のガイドプレートを示す正面図。
【符号の説明】
【００７１】
１０  エンジン
２０  動弁装置
２１  クランクシャフト
２３  シリンダヘッド
３２  吸気カム
３４  吸気側カムシャフト
３７  排気側カムシャフト
４０  カムシャフト位相可変装置
４２  従動部材
４３  ガイドプレート
４４  ウェイトボール
４５  付勢部材
４６  筒状部材
４７  摺動面部
４８  座面受部
４９  周壁部
５０  内壁面
５１、５２  ガイド溝
５４  段部
６０  動弁装置
６１  カムシャフト位相可変装置
６２  筒状部材
６３  摺動面部側部材
６４  座面受部側部材
６５  スライドギア
６６  スライドギアガイド
６７  アイドルギア(減速装置)
６８  ドライブギア(減速装置)
６９  電導アクチュエータ
７３  ドリブンギア(減速装置)
８０  動弁装置
８１  カムシャフト位相可変装置
８２  付勢部材
８３  筒状部材
θ  角度
α、β  勾配
【図１】
2009185656.tif 000003
【図２】
2009185656.tif 000004
【図３】
2009185656.tif 000005
【図４】
2009185656.tif 000006
【図５】
2009185656.tif 000007
【図６】
2009185656.tif 000008
【図７】
2009185656.tif 000009
【図８】
2009185656.tif 000010
【図９】
2009185656.tif 000011
【図１０】
2009185656.tif 000012
【図１１】
2009185656.tif 000013
【図１２】
2009185656.tif 000014
【図１３】
2009185656.tif 000015
【図１４】
2009185656.tif 000016
【図１５】
2009185656.tif 000017