(57)【要約】  カムスプロケット２１１は、クランク軸１３０から伝達される駆動力により回転して、偏心プレート２５０を、カムスプロケット２１１の回転軸と平行な軸で回転させる。偏心プレート２５０は、カムスプロケット２１１の軸心位置から偏心位置に移動可能であり、偏心位置で回転して、可変カム軸２３０を介して吸気カム駒２４０を、カムスプロケット２１１に対して周期的に変動する回転位相差で回転駆動する。吸気カム駒２４０は吸気弁を駆動する。偏心プレート２５０における、カムスプロケット２１１及び可動カム軸２３０のそれぞれとの接続部分の偏心プレート２５０の軸に対する位相角は、偏心プレート２５０の回転方向を正として８０°から１６０°或いは２００°から２９０°である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸から伝達される駆動力により回転するカム駆動部材と、
前記カム駆動部材の駆動によって、前記カム駆動部材の回転軸と同方向の軸を中心に回転するとともに、前記軸が前記回転軸の軸心位置から偏心位置に移動可能に設けられる偏心部材と、
前記回転軸と同軸上に配置され、前記偏心部材により前記回転軸を中心に回転駆動されるとともに、前記偏心部材が前記偏心位置で回転駆動する際に、前記カム駆動部材に対する回転位相差が周期的に変動するカム軸と、
前記カム軸により前記カム軸と同じ回転位相で回転され、排気または吸気弁を駆動するカム駒とを備える可変バルブ駆動装置であって、
前記偏心部材は、前記カム駆動部材に接続され、前記カム駆動部材の回転力が入力される入力接続部と、
前記カム軸に接続され、前記入力接続部を介して入力される回転力により回転する前記偏心部材自体の回転力を前記カム軸に出力する出力接続部とを有し、
前記入力接続部及び前記出力接続部の前記偏心部材の軸に対する位相角を、前記偏心部材の回転中心位置の一方向の移動によって変化する前記排気または吸気弁の開きのタイミングを一意的に進角させ、及び／または前記排気または吸気弁の閉じのタイミングを一意的に遅角させることを特徴とする可変バルブ駆動装置。
【請求項２】
前記偏心部材の軸を、前記カム駆動部材の回転軸に対して同軸位置から偏心位置に移動させる偏心移動部を有することを特徴とする請求項１記載の可変バルブ駆動装置。
【請求項３】
前記偏心移動部は、前記偏心部材の軸を、円弧状に移動させることを特徴とする請求項２記載の可変バルブ駆動装置。
【請求項４】
前記カム駆動部材により前記カム駆動部材と同じ回転位相で回転するととともに、前記カム駒と隣り合う位置に配置される別のカム駒を有することを特徴とする請求項１記載の可変バルブ駆動装置。
【請求項５】
前記カム駒は、回転により吸気弁を駆動し、前記別のカム駒は回転により排気弁を駆動することを特徴とする請求項４記載の可変バルブ駆動装置。
【請求項６】
請求項１記載の可変バルブ駆動装置を具備し、
前記クランク軸は、前記カム駆動部材の回転軸と略平行に配置され、
前記カム駆動部材は、前記クランク軸に対して直交して配置される駆動力伝達部を介して前記クランク軸の回転と連動することを特徴とするエンジン。
【請求項７】
請求項６記載のエンジンが、前記クランク軸を車幅方向に配置して搭載されることを特徴とする自動二輪車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに設けられる可変バルブ駆動装置、エンジン及び自動二輪車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、４サイクルエンジンでは、吸気バルブ及び排気バルブが同時に開放されている期間（バルブオーバラップ）を、エンジンの高回転、低中回転のそれぞれにおいて変更することによって、エンジンの高出力及び低燃費、さらには排ガスの低減が図られている。【０００３】
このバルブオーバラップ量をエンジンの回転に応じて変更する構造として、エンジンの回転数に応じてバルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブタイミング（Variable Valve Timing）機構が知られている。【０００４】
この可変バルブタイミング機構では、カム駆動軸部分とカム軸部分との間に角速度変動を起こさせるカップリング（偏心部材）を配置することによってカムの作用角（Duration：「作動角」ともいう。）を可変にする技術が知られている。【０００５】
例えば、特許文献１では、クランクの回転に所定の回転速度で同期するカム駆動軸が、カム及び円板状の偏心プレート（偏心部材）に挿通され、カム駆動軸に設けたピンが偏心プレートにおいて半径方向に延びる溝部に遊嵌されている。また、偏心プレートには、カム駆動軸のピンが遊嵌される溝部とともに、偏心プレートの中心位置を挟んで、半径方向に延びる別の溝部が形成されている。この別の溝部には、カム側に設けられたピンが遊嵌されており、偏心プレートは、カム駆動軸の回転によりピン及び溝部を介してカム駆動軸に対して偏心した状態で回転し、カムを回転する。【０００６】
また、特許文献２では、偏心部材である偏心プレートが、ギアトレインを介して伝達されるクランク軸の駆動力により回転するスプロケットと、カムに一体的に設けたカム軸との間に配置されている。この偏心プレートには、カム軸の回転中心を挟んで、半径方向に延びる溝部が形成されている。これら溝部のそれぞれに、スプロケットに設けたピンと、カム軸に設けたピンとが摺動自在に遊嵌されており、このように構成された偏心プレートを介してカム駆動軸の駆動力は、カム軸に伝達されている。【０００７】
これら特許文献１及び２の構成では、いずれも偏心部材である偏心プレートは、可変バルブタイミング機構自体が装着されるエンジンに固定された一点を中心に回転する。また、特許文献１及び２では、偏心プレートにおけるカム駆動軸からの駆動力が入力される入力用接触部分（ピンと溝部）及びカム側に駆動力を出力する出力用接触部分（ピンと溝部）は、偏心プレート中心位置に対する回転位相を１８０°としている。よって、例えば、可変させるバルブの開き或いは閉じタイミングが一定となるような偏心プレートの中心位置（エンジンに固定される一点）の軌跡は略直線となる。【０００８】
また、これら特許文献１及び２では、構造上、偏心プレートの中心位置は、エンジン側に固定された一点を中心に回転する構造であるため、実際に可変操作を行う際における偏心プレートの中心位置の軌跡は円弧状となる。このため、特許文献１及び２の構造では、偏心プレートの中心位置を移動させる可変動作を行う際に、開き側のタイミングを変更すると閉じ側のタイミングも大きく変更され、バルブタイミングの最適な設定を行うための自由度に欠けるという問題がある。【０００９】
このようなバルブタイミング設定の自由度を確保するものとして、特許文献１と同様な基本的構成を有する特許文献３が知られている。【００１０】
この特許文献３は、カム駆動軸とカムとの間に角速度変動を起こさせるカップリングとして設けた偏心プレートの中心を、カム駆動軸と直交する方向に、２次元的に移動できる構造となっている。これにより、特許文献３は、偏心プレートの中心、つまり偏心中心を任意の位置に移動することができ、要求される特定のエンジン回転時における出力、燃費率等に対応してバルブの開きタイミング及び閉じタイミングの最適な設定を行うことができる。
【特許文献１】特公昭４７−０２０６５４号公報
【特許文献２】特開平３−４３６１１号公報
【特許文献３】特開平５−１１８２０８号公報  しかし、この特許文献３では、偏心プレートを移動させるために２つのアクチュエータが必要であり、これに伴い、偏心プレートの移動を２つの駆動系で行う構造となっている。このため、特許文献３は、複雑な構造となっており、さらに、機構自体の制御も複雑となるという問題がある。加えて、これら構造及び制御の複雑さに伴ってコストがかさみ、さらにメンテナンス性及び信頼性が低下するという問題がある。
【００１１】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡易でコストの低廉化が図られる構造で、カムの作用角を可変して、開き側および閉じ側の両方において、より最適なバルブタイミングを設定できる可変バルブ駆動装置、エンジン及び自動二輪車を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【００１２】
本発明の可変バルブ駆動装置は、クランク軸から伝達される駆動力により回転するカム駆動部材と、前記カム駆動部材の駆動によって、前記カム駆動部材の回転軸と同方向の軸を中心に回転するとともに、前記軸が前記回転軸の軸心位置から偏心位置に移動可能に設けられる偏心部材と、前記回転軸と同軸上に配置され、前記偏心部材により前記回転軸を中心に回転駆動されるとともに、前記偏心部材が前記偏心位置で回転駆動する際に、前記カム駆動部材に対する回転位相差が周期的に変動するカム軸と、前記カム軸により前記カム軸と同じ回転位相で回転され、排気または吸気弁を駆動するカム駒とを備える可変バルブ駆動装置であって、前記偏心部材は、前記カム駆動部材に接続され、前記カム駆動部材の回転力が入力される入力接続部と、前記カム軸に接続され、前記入力接続部を介して入力される回転力により回転する前記偏心部材自体の回転力を前記カム軸に出力する出力接続部とを有し、前記入力接続部及び前記出力接続部の前記偏心部材の軸に対する位相角を、前記偏心部材の回転中心位置の一方向の移動によって変化する前記排気または吸気弁の開きのタイミングを一意的に進角させ、及び／または前記排気または吸気弁の閉じのタイミングを一意的に遅角させる構成を採る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る可変バルブ駆動装置を備えたエンジンの要部分解斜視図である。
【図２】同可変バルブ駆動装置を示す要部断面図である。
【図３】同可変バルブ駆動装置の分解斜視図である。
【図４】同可変バルブ駆動装置の偏心プレートの一例を示す平面図である。
【図５】偏心ボスの分解斜視図である。
【図６】偏心ボスの回転中心と、可変カム駆動軸の軸心と、偏心プレートの軸心との位置関係を示す模式図である。
【図７】本発明に係る可変バルブ駆動装置においてカム軸に対して偏心プレートの中心を偏心させた状態の駆動ピンと従動ピンの位置関係の一例を示す図である。
【図８】同可変バルブ駆動装置の構造における、吸気バルブの開きタイミングおよび閉じタイミングと、偏心プレートの偏心スロット位相角との関係を示す図である。
【図９】同可変バルブ駆動装置の構造における、吸気バルブの開きタイミングおよび閉じタイミングと、偏心プレートの偏心スロット位相角との関係を示す図である。
【図１０】一般的なエンジンのオーバラップ量とアイドリング安定性の関係を示す図である。
【図１１】偏心プレートの中心の回転中心と、その回転半径とのずれ量を示す図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係るエンジンのバルブ駆動装置を備える自動二輪車の要部構成を示す概略側断面図である。
【図１３】図１２の駆動ユニットの要部を示す概略平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態に係る可変バルブ駆動装置を備えたエンジンの要部分解斜視図である。【００１６】
図１に示すエンジン１００は、内部にピストン１０２が配置されるシリンダ部１０６及びシリンダヘッド１０４を有するエンジン本体部１１０と、図示しないクランクケースに収納されるクランク軸１３０と、可変バルブ駆動装置２００とを有する。【００１７】
なお、エンジン１００では、可変バルブ駆動装置２００は、クランク軸１３０と略平行に配置されている。この可変バルブ駆動装置２００が、排気カム駒２２０と吸気カム駒２４０との回転に周期的な位相差を設けることによって、排気カム駒２２０と吸気カム駒２４０のそれぞれの回転に対応して開閉する排気及び吸気バルブのバルブタイミングを可変させている。これにより、エンジン１００では、エンジン回転数に対応してバルブオーバラップ時間が可変する。【００１８】
本実施の形態では、エンジン１００は、例えば、スクータ型自動二輪車に搭載される単気筒ＳＯＨＣ（Single Over Head Camshaft）型のものとして説明する。なお、本実施の形態では、エンジン１００は、単気筒ＳＯＨＣ型のものとして説明するが、これに限らず、可変バルブ駆動装置２００を有するものであれば、どのようなエンジンとしてもよい。【００１９】
図１に示すように、シリンダ部１０６内のピストン１０２は、シリンダ部１０６内でシリンダ軸方向に進退動（上下動）自在であり、ピストン１０２の基端部側で、コンロッド１０８の小端を介してクランク軸１３０に接続される。なお、コンロッド１０８の大端は、クランク軸１３０に設けられたクランクウェブ１３２間のクランクピン（図示省略）に回動自在に取り付けられる。これにより、ピストン１０２は、クランク軸１３０の回転に伴いシリンダ部１０６内を進退動する。【００２０】
また、クランク軸１３０上には、クランクウェブ１３２（詳細には、クランクジャーナル）に隣接してタイミングギア１３４が設けられている。このタイミングギア１３４には、駆動力伝達部材としてのカム駆動チェーン１３３が巻回されている。このカム駆動チェーン１３３は、タイミングギア１３４とともに、エンジン本体部１１０におけるシリンダヘッド１０４内に配置されるカムスプロケット２１１に巻回され、可変バルブ駆動装置２００のカム駒２２０、２４０に回転駆動力を伝達する。なお、駆動力伝達部材としてカム駆動チェーン１３３としたが、これに限らず、クランク軸１３０からカムスプロケット２
１１に駆動力を伝達するものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、カム駆動チェーン１３３に変えて、コグベルトを用いてもよい。この場合、タイミングギア、カムスプロケット２１１の変わりにコグホイールを用いた構成となる。【００２１】
このカム駆動チェーン１３３の伝達ライン（この実施の形態では、チェーンライン）は、クランク軸１３０に対して略直交し、且つ、内部でピストン１０２が進退動するシリンダ部１０６のシリンダ軸に接近させた位置に配置されている。これは、エンジンの構造上、ピストン１０２を駆動するクランク部からカム駆動チェーン１３３が離間する程、カム駆動チェーン１３３に引っ張り力が加わり、クランク自体に加わる曲げ応力が大きくなるのを防ぐためである。【００２２】
カム駆動チェーン１３３は、エンジン本体部１１０においてシリンダ部１０６に隣接して一体的に設けられたチェーンケース部１１６内に配置されている。なお、チェーンケース部１１６の上部（以下、「ケース上部」という）１１６ａは、シリンダヘッド１０４に一体的に設けられている。このケース上部１１６ａは、シリンダヘッド１０４において、クランク軸と平行な方向に開口している。【００２３】
これら開口のうち一方の開口部１１６ｂは、シリンダ部１０６上方の空間に連通し、他方の開口部１１６ｃには、環状のシリンダヘッドカバー（以下、「ヘッドカバー」という）１０５が取り付けられている。この環状のヘッドカバー１０５内には、可変バルブ駆動装置２００の一端部側が配置され、可変バルブ駆動装置２００は、その一端部側でヘッドカバー１０５に支持されている。【００２４】
可変バルブ駆動装置２００は、カムスプロケット２１１、排気カム駒２２０、可変カム軸２３０、吸気カム駒２４０、偏心プレート（偏心部材）２５０、偏心ボス（部材移動部）２６０、偏心用モータ２７０を有し、シリンダヘッド１０４に、クランク軸１３０と平行に取り付けられる。なお、この可変バルブ駆動装置２００は、吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングのうち、一方のバルブタイミングを他方のバルブタイミングに対して変更し、バルブオーバラップ量を可変にする。ここでは、可変バルブ駆動装置２００は、吸気カム駒２４０による吸気バルブの開きタイミング及び閉じタイミングをそれぞれ変
更し、これにより排気バルブに対するバルブオーバラップを可変させるものとして説明する。【００２５】
図２は、シリンダヘッド１０４に取り付けられた可変バルブ駆動装置２００を示す要部断面図、図３は、同可変バルブ駆動装置２００の分解斜視図である。【００２６】
この可変バルブ駆動装置２００では、カムスプロケット２１１、排気カム駒２２０、可変カム軸２３０、吸気カム駒２４０、偏心プレート２５０、偏心ボス２６０のそれぞれの回転軸は互いに平行となっている。【００２７】
この可変バルブ駆動装置２００では、図１から図３に示すように、吸気カム駒２４０及び排気カム駒２２０は、可変カム軸２３０が挿通された状態で、シリンダヘッド１０４内におけるシリンダ部１０６の上部に配置されている。また、可変カム軸２３０は、カムスプロケット２１１に挿通され、このカムスプロケット２１１及び偏心プレート２５０はケース上部１１６ａ内に配置されている。【００２８】
そして、偏心ボス２６０は、環状のヘッドカバー１０５内に回動自在に取り付けられ、このヘッドカバー１０５がシリンダヘッド１０４に固定される。これにより、可変バルブ駆動装置２００はシリンダヘッド１０４に固定される。なお、偏心ボス２６０が配置されるヘッドカバー１０５が取り付けられるシリンダヘッド１０４の開口部は、カムスプロケット２１１が挿入可能な直径を有する。【００２９】
図１から図３に示すように、カムスプロケット２１１は、同一軸心を有し、回転することによりバルブ（ここでは、排気バルブ）を開閉する排気カム駒２２０と筒状部２２４を介して一体的に形成されている。つまり、これらカムスプロケット２１１、筒状部２２４及び排気カム駒２２０とで、クランク軸１３０の駆動力を直接受けて回転するカム駆動体２１０を形成している。【００３０】
カムスプロケット２１１は、タイミングギア１３４（図１参照）及びカム駆動チェーン１３３（図１参照）を介してクランク軸１３０の駆動に従動し、クランク軸１３０の回転数に対して一定の減速比で回転する。ここでは、カムスプロケット２１１は、クランク軸１３０の回転の１／２の速度で回転している。【００３１】
カムスプロケット２１１及び排気カム駒２２０の軸心は、カムシャフト軸心であり、カムシャフト軸心は、シリンダ部１０６の上部でクランク軸１３０（図１参照）と平行に配置されている。【００３２】
また、カムスプロケット２１１には、図１から図３に示すように、カムスプロケット２１１の回転軸方向と平行に、且つ、排気カム駒２２０に対して逆側に向かって突出し、偏心プレート２５０を回転駆動させる駆動ピン２１２が設けられている。なお、駆動ピン２１２は、偏心プレート２５０の中心側から半径方向に切り欠かれたスロット２５２に遊嵌されている。【００３３】
駆動ピン２１２の軸心は、カムスプロケット２１１の軸心に対して偏心しており、カムスプロケット２１１が回転すると、カムスプロケット２１１の軸心の回りを周回し、スロット２５２を介して、回転軸が平行な偏心プレート２５０を回転駆動させる。なお、このカムスプロケット２１１には、半径方向に突出する突起片１１４が取り付けられている。【００３４】
この突起片１１４は、その回転位置をシリンダヘッド１０４に取り付けられたセンサ１１４ａにより検知される。【００３５】
また、カムスプロケット２１１には、カム駆動チェーン１３３（図１参照）を介してクランク軸１３０の駆動力が直接伝達されるため、カムスプロケット２１１の回転位置は、クランクの行程に連動する。つまり、回転位置には、クランクの行程（４サイクルの場合、吸入行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程）の情報が含まれる。このため、センサ１１４ａがカムスプロケット２１１の突起片１１４の位置を検出することによって、クランク行程を判別できる。【００３６】
また、カムスプロケット２１１、排気カム駒２２０及び筒状部２２４のそれぞれにおける同一の軸心部分、つまり、カム駆動体２１０の軸心部分には、軸方向に貫通する挿通孔２１５が設けられている。なお、この挿通孔２１５は、排気カム駒２２０のベースサークル面２２０ａに開口する孔部２２３と連通している（図２参照）。【００３７】
挿通孔２１５には、可変カム軸２３０の軸部２３０ａが軸方向に回転自在に挿通されている。【００３８】
可変カム軸２３０の軸部２３０ａは、挿通されるカム駆動体２１０から軸方向に両側で突出し、排気カム駒２２０側で突出する部分には、排気カム駒２２０と隣り合う吸気カム駒２４０が一体的に取り付けられている。【００３９】
また、可変カム軸２３０は、軸部２３０ａにおいて、カム駆動体２１０のカムスプロケット２１１側で突出する部分には従動ピン２３２が設けられている。【００４０】
可変カム軸２３０は、カム駆動体２１０に挿通された状態で、シリンダ部１０６の上方を横切るように配置されている。そして、可変カム軸２３０は、ベアリング１０４ａ及びベアリング１１３により回動自在に支持されている（図２参照）。【００４１】
また、可変カム軸２３０は、軸部２３０ａ内に軸方向に貫通する貫通孔２３８を有し、この貫通孔２３８は、可変バルブ駆動装置２００を構成する部材同士の摺動部分に供給される潤滑油の本体油路（主潤滑路）となっている。以下では、貫通孔２３８を本体油路２３８として説明する。【００４２】
詳細には、この本体油路２３８は、カム駆動体２１０（特に、カムスプロケット２１１）の回転軸を貫通して設けられ、カム駆動体２１０の他端部側における吸気カム駒２４０の摺動部分に潤滑油を供給する。また本体油路２３８は、カム駆動体２１０の一端部側における偏心プレート２５０の摺動部分に潤滑油を供給する。【００４３】
また、本体油路２３８は、分岐油路２３９ａ、２３９ｂ、２３９ｃにより軸部２３０ａの外周面と連通するとともに、軸部２３０ａ内のチェーンライン側に設けられた絞り２３５を介して一端面側（偏心プレート２５０側）に開口されている。【００４４】
分岐油路２３９ａ、２３９ｂ、２３９ｃは、軸部２３０ａに、それぞれ本体油路２３８から直交するように形成され、それぞれ軸部２３０ａの外面部分に開口している。これら分岐油路２３９ａ、２３９ｂが開口する外面部分には、軸部２３０ａの円周方向に窪み状に形成された油だまり溝２３６、２３７が設けられ、分岐油路２３９ａ、２３９ｂは、油だまり溝２３６、２３７に連通している。【００４５】
これら油だまり溝２３６、２３７は、筒状部２２４及び排気カム駒２２０の内周面部分を構成する挿通孔２１５の内周面に接触して摺動する部分に形成され、分岐油路２３９ａ、２３９ｂに案内される潤滑油により潤滑される。また、分岐油路２３９ｃは、軸部２３０ａに、本体油路２３８から直交するように形成され、吸気カム駒２４０の孔部２４５に連通する外面部分に開口している。【００４６】
これにより、分岐油路２３９ｃにより案内される潤滑油は、軸部２３０ａと吸気カム駒２４０との摺動部分に供給され、この摺動部分を潤滑する。なお、吸気カム駒２４０において軸部２３０ａの外周面上を摺動する部分には、吸気カム駒２４０の開口部の内周面に沿って油だまり溝２４６が形成されている。【００４７】
また、可変カム軸２３０の一端部は、シリンダヘッド１０４において、シリンダヘッド１０４に取り付けられたベアリング１１３に挿入されている。ベアリング１１３から突出する部位には、オイルシール部１１７を介してオイルシールキャップ１１５が被せられ、オイルシール部１１７によりシリンダヘッド１０４外部に潤滑油が漏れないようにしている。【００４８】
なお、シリンダヘッド１０４には、オイルポンプの吐出口１１８が取り付けられている。この吐出口１１８を介して潤滑油は、軸部２３０ａの一端部の開口２３０ｃと連通するオイル溜まり１１９に圧入され、このオイル溜まり１１９を介して、本体油路２３８内に案内される。【００４９】
吸気カム駒２４０は、軸部２３０ａの一端部側に外嵌されるとともに、ピン２４１を吸気カム駒２４０に形成された切欠部２４３（図３参照）に嵌合することにより固定されている。なお、吸気カム駒２４０は、排気カム駒２２０とともに、シリンダ部の上方に配置されている。【００５０】
この吸気カム駒２４０は、可変カム軸２３０の軸心を中心に回転した際に、同軸心を中心に回転駆動する。また、吸気カム駒２４０には、図２に示すように、ベースサークル面２４０ａと、軸部２３０ａの一端部に外嵌する開口部内面とを貫通する孔部２４５が形成されている。なお、この孔部２４５は、軸部２３０ａ内の本体油路２３８と連通している。【００５１】
この構成により、吐出口１１８から潤滑油が吐出されると、シリンダヘッド１０４内において、潤滑油は、分岐油路２３９ｃ、２３９ｂ、２３９ａを介して、吸気カム駒２４０、排気カム駒２２０のそれぞれの摺動部分及びそれぞれのプロファイル部分に供給される。【００５２】
この軸部２３０ａの他端部側には、軸部２３０ａの軸心と直交して張り出したプレート２３４が取り付けられている。このプレート２３４は、軸部２３０ａの回転に伴い、カムスプロケット２１１に隣接する位置で回転する。【００５３】
このプレート２３４の先端部には、軸部２３０ａが延びる方向とは逆方向に突出して従動ピン２３２が設けられている（図１〜図３参照）。【００５４】
この従動ピン２３２は、プレート２３４に、軸部２３０ａを挟んで駆動ピン２１２に対向し、軸部２３０ａの軸心と平行で、且つ、軸部２３０ａの軸心に対して偏心した位置に設けられている。【００５５】
そして、この従動ピン２３２は、偏心プレート２５０において、偏心プレート２５０の中心から半径方向に切り欠かれたスロット２５４に遊嵌し、偏心プレート２５０の回転によって、軸部２３０ａの軸心の回りを周回する。つまり、カムスプロケット２１１の回転とともに回転する駆動ピン２１２が偏心プレート２５０を回転駆動させると、従動ピン２３２を介して、偏心プレート２５０の回転により従動する可変カム軸２３０の回転に伴い、吸気カム駒２４０も回転する。【００５６】
なお、偏心プレート２５０では、駆動ピン２１２が遊嵌するスロット２５２を介して駆動力が入力され、従動ピン２３２が遊嵌するスロット２５４を介して駆動力が出力されている。このため、以下では、スロット２５２を入力側スロット（駆動スロット）といい、スロット２５４を出力側スロット（従動スロット）という。【００５７】
図４は本発明の実施の形態に係るバルブ駆動装置の偏心プレートの一例を示す平面図である。【００５８】
図１〜図４に示す偏心プレート２５０は、可変カム軸２３０のプレート２３４に対向配置される板状（ここでは円盤状）のプレート本体部２５６と、プレート本体部２５６の中央部からプレート２３４とは逆側で垂直に突出するプレート軸部２５８とを有する。【００５９】
プレート本体部２５６は、プレート軸部２５８を挟んで半径方向に延びるように入力側スロット２５２及び出力側スロット２５４が設けられている。【００６０】
これら入力側スロット２５２及び出力側スロット２５４は、プレート本体部２５６に、プレート軸部２５８の軸心を中心に所定の開角度Ｐを持って形成されている（図４参照）。【００６１】
この所定の開角度Ｐは、カムスプロケット２１１の回転方向を正方向として、プレート軸部２５８の軸心方向に対して、８０°から１６０°あるいは２００°から２９０°に設定されている。【００６２】
これら入力側スロット２５２及び出力側スロット２５４には、それぞれ駆動ピン２１２及び従動ピン２３２がそれぞれ遊嵌している。このため、所定の開角度Ｐは、駆動ピン２１２及び従動ピン２３２の位相角度となり、これら駆動ピン２１２及び従動ピン２３２を介して回転するカムスプロケット２１１及び排気カム駒２２０と、吸気カム駒２４０とに開角度Ｐ分の位相角度差が生じる。このように、開角度Ｐは、排気カム駒２２０に対する吸気カム駒２４０の位相角度差となる。よって、以下では、開角度Ｐをその機能上、偏心スロット位相角Ｐという。【００６３】
このように構成される偏心プレート２５０の回転軸となるプレート軸部２５８は、図３に示すように、偏心ボス２６０に形成された偏心孔２６２に、回動自在に挿入されている。【００６４】
偏心ボス２６０は、ヘッドカバー１０５内部においてカム軸方向と平行な回転軸を中心（図３に示す回転中心Ｒ）に回転するボス本体部２６４を有する。この偏心ボス本体部２６４の外径は、カムスプロケット２１１の外径より小さく、偏心ボス２６０は、カムスプロケット２１１に対し、回転軸方向で重なる位置に配置されている。この偏心ボス２６０における偏心孔２６２は、ボス本体部２６４に、その回転中心に対して偏心した位置に形成されている。【００６５】
そして、このボス本体部２６４の外周の一部にラック２６６が設けられ、このラック２６６はヘッドカバー１０５に取り付けられる偏心用モータ２７０のウォームギア２７２に歯合される。この構成により、偏心ボス２６０は、ヘッドカバー１０５内部において、偏心用モータ２７０の駆動によって回転中心Ｒ（図３参照）を中心に回転する。【００６６】
図５は偏心ボスの分解斜視図である。【００６７】
図５に示すように、偏心ボス２６０のボス本体部２６４は、有底円筒状をなし、内部に偏心孔２６２が形成された本体ケース２６４ａに、蓋部２６４ｂを取り付けることにより構成される。【００６８】
本体ケース２６４ａには、偏心孔２６２の周囲に隔壁２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃにより仕切られた隔室２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃが設けられている。【００６９】
隔室２６７ａの底面部分には、隔室２６７と、偏心ボスの裏面側、つまり、偏心プレート２５０側とを連通する空気穴２６８が設けられている。また、この隔室２６７ａの周壁部には、ボス本体部２６４の外部と連通するオイル戻り穴２６８ａが形成されている。【００７０】
また、隔壁２６５ａ、２６５ｂには、切欠部２６９が設けられ、隔室２６７ａと隔室２６７ｂ、隔室２６７ｂと隔室２６７ｃとを連通させている。【００７１】
蓋部２６４ｂは、隔室２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃを覆う。この蓋部２６４ｂには隔室２６７ｃの天井部分に開口部２６４ｃが形成されている。【００７２】
このように、偏心ボス２６０は、空気穴２６８、隔室２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃ、切欠部２６９及び開口部２６４ｃを介して、軸方向、つまり、表裏面側に連通した構成となっている。言い換えれば、偏心ボス２６０内には、カムスプロケット２１１の回転軸方向に連通する中空部としての隔室２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃが設けられている。これにより、偏心ボス２６０は、ヘッドカバー１０５を介してシリンダヘッド１０４に取り付けられた状態において、シリンダヘッド１０４内外を連通させている。【００７３】
ヘッドカバー１０５内部には、偏心ボス２６０の回転軸心と平行に、オイル戻り穴１０５ａが形成されている。これにより、偏心ボス２６０内に偏心プレート２５０側からの潤滑油が流入した場合、隔室２６７ａ内部と連通するオイル戻り穴２６８ａとともに、エンジン１００内部に潤滑油を戻す。つまり、隔室２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃは、エンジン１００内で生じたブローバイガス中の潤滑油をエンジン１００外に排出することを防止するブリーザ室として機能している。【００７４】
このように構成された偏心ボス２６０の回転によって、偏心孔２６２の位置は、ボス本体部２６４の回転中心Ｒに対して偏心した位置に移動可能となっている。つまり、偏心ボス２６０は、偏心プレート２５０に、カムスプロケット２１１とは逆側で隣接して配置され、偏心プレート２５０のプレート軸部２５２を、カムスプロケット２１１の回転軸に対して同軸位置から偏心位置に移動させることができる。【００７５】
図６は、偏心ボス２６０の回転中心Ｒと、カムスプロケット２１１の軸心Ｃと、偏心プレート２５０の軸心Ｅとの位置関係を示す図である。詳細には、図６（ａ）は、偏心ボス２６０、カムスプロケット２１１及び偏心プレート２５０の概略正面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す回転中心Ｒ及び軸心Ｃ、Ｅ部分の拡大図である。【００７６】
図６に示すように、偏心ボス２６０は、ヘッドカバー１０５に回動自在に内嵌され、偏心用モータ２７０（図１〜図３参照）により、回転中心（ボス中心）Ｒを中心に回転する。なお、回転中心Ｒは、エンジン側に固定されており、可変カム軸２３０や排気カム駒２２０及び吸気カム駒２４０の回転軸心（カムシャフト軸心）Ｃに対する軸心（偏心中心）Ｅの回転する回転中心となっている。【００７７】
偏心ボス２６０の偏心孔２６２には、プレート軸部２５８（偏心プレート２５０の軸心Ｅ）が回動自在に挿入されているため、偏心ボス２６０の回転により、偏心プレート２５０の軸心（偏心中心）Ｅは、回転中心（ボス中心）Ｒを中心に円弧状に移動する。また、この軸心Ｅの移動線上に、可変カム軸２３０の軸心Ｃ、つまり、排気カム駒２２０及び吸気カム駒２４０の軸心Ｃが配置されている。【００７８】
この偏心ボス２６０のボス中心Ｒを中心とする回動により、偏心プレート２５０の軸心Ｅを、可変カム軸２３０の軸心Ｃと偏心させて、カムスプロケット２１１と一体の排気カム駒２２０の回転に対して、可変カム軸２３０と一体の吸気カム駒２４０の回転に位相差を設けることができる。【００７９】
また、この偏心ボス２６０の回動によって、軸心Ｅと、軸心Ｃとを一致させることができる。これら軸心Ｅと軸心Ｃとが一致した位置、つまり、偏心ボス２６０における偏心孔２６２の軸心Ｅの位置と可変カム軸２３０における軸心Ｃの位置とが重なる位置で偏心ボス２６０を固定できる。これにより、偏心プレート２５０と可変カム軸２３０とを、同一軸心を中心に回転させることができる。【００８０】
偏心ボス２６０のヘッドカバー１０５内における回転角度位置は、図２に示すように、偏心ボス２６０に設けられた角度センサ部２６、２７により検出する。このように検出された情報と、エンジン回転及びエンジン負荷等のエンジン側から得られる情報と、図示しない操作部を介してユーザから入力される情報などを用いて、偏心孔２６２の偏心位置は、図示しない制御部により、予め設定された位置（後述する）に制御される。【００８１】
次に、本実施の形態における可変バルブ駆動装置２００の動作について説明する。【００８２】
図１〜図３に示す可変バルブ駆動装置２００では、クランク軸１３０の回転より、カム駆動チェーン１３３を介してカムスプロケット２１１がクランク軸１３０回転の１/２の回転で駆動する。カムスプロケット２１１に、筒状部２２４を介して一体的に設けられた
排気カム駒２２０は回転駆動する。つまり、排気カム駒２２０は、クランク軸１３０の回転に同期して回転する。【００８３】
また、カムスプロケット２１１の回転により、偏心プレート２５０の入力側スロット２５２に遊嵌された駆動ピン２１２が、入力側スロット２５２を介して、偏心プレート２５０を、プレート軸部２５８を中心に押圧し、偏心プレート２５０を回転させる。【００８４】
この偏心プレート２５０の回転中心、つまり、プレート軸部２５８の位置は、偏心用モータ２７０の駆動により偏心させているため、カムスプロケット２１１が等速回転している場合でも、偏心プレート２５０は不等速回転する。【００８５】
ここで、図７を参照して、クランク軸１３０が一回転する間に駆動ピン２１２と、従動ピン２３２との間に不規則な角速度の差が発生する点について説明する。図７は、本可変バルブ駆動装置において、カム軸に対して偏心プレートの中心を偏心させた状態の駆動ピンと従動ピンの位置関係の一例を示す模式図である。詳細には、図７は、クランク軸を所定の回転速度で矢印方向に回転させた場合の駆動ピン２１２と従動ピン２３２との相対的な位置関係を段階的に示す。ここでは、クランク軸の回転角度が０°（上死点位置）、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°、３６０°のそれぞれにおける駆動ピン２１２と、従動ピン２３２の位置関係を示している。【００８６】
なお、駆動ピン２１２及び従動ピン２３２がそれぞれ遊嵌する入力側スロット２５２及び出力側スロット２５４（図１及び図３参照）に形成される所定の偏心スロット位相角Ｐは、ここでは、例えば、１５５°とする。【００８７】
また、駆動ピン２１２は、排気カム駒２２０（図１〜図３参照）に、従動ピン２３２は、吸気カム駒２４０の回転にそれぞれ同期する。これら排気カム駒２２０及び吸気カム駒２４０の回転によって排気バルブ及び吸気バルブは開閉するため、駆動ピン２１２及び従動ピン２３２の回転は、バルブの開閉タイミングを生じさせている。【００８８】
図７に示すように、本可変バルブ駆動装置２００では、クランク軸が回転すると、カムスプロケット２１１が連動して回転し、この回転に同期して、駆動ピン２１２もカム軸回りに回転する（図７では矢印方向に回転する）。【００８９】
そして、駆動ピン２１２（排気カム駒２２０）がカム軸を中心に、回転角度０°から１３５°まで回転する場合、従動ピン２３２（吸気カム駒２４０）は、駆動ピン２１２の回転角度より多く（図７では、約２００°の回転角度を有している）移動する。つまり、この区間においては、従動ピン２３２は、駆動ピン２１２より速く回転する。駆動ピン２１２が０°から１３５°まで移動する間においても従動ピンは不規則な速度で周期的に回転する。具体的には、駆動ピン２１２が回転角度０°から回転角度４５°まで移動する場合には、従動ピン２３２は約５５°回転する。また、駆動ピン２１２が回転角度４５°から
９０°まで移動する場合、従動ピン２３２は約８０°回転する。さらに、駆動ピン２１２が回転角度９０°から１３５°まで移動する場合、従動ピン２３２は約６５°回転する。【００９０】
また、駆動ピン２１２が回転角度１３５°から３６０°まで移動する場合、従動ピン２３２は、駆動ピン２１２の回転角度より少なく（図７では、約１６０°の回転角度を有している）移動し、駆動ピン２１２の回転速度より遅い。具体的には、駆動ピン２１２が回転角度１３５°から１８０°まで移動する場合には、従動ピン２３２は約４０°回転する。また、駆動ピン２１２が回転角度１８０°から２２５°まで移動する場合、従動ピン２３２は約３０°回転する。さらに、駆動ピン２１２が回転角度２２５°から２７０°まで移動する場合、従動ピン２３２は約２７°回転し、駆動ピン２１２が回転角度２７０°から３１５°まで移動する場合、従動ピン２３２は約２６°回転する。また、駆動ピン２１２が回転角度３１５°から３６０°まで移動する場合、従動ピン２３２は約３７°回転する。【００９１】
このように構成される可変バルブ駆動装置２００では、カムスプロケット２１１に連動する駆動ピン２１２がカムスプロケット２１１の軸心Ｃに対して偏心プレート２５０の中心（回転軸心）Ｅ側にある場合、偏心プレート２５０中心Ｅと駆動ピン２１２中心間の距離が、カムスプロケット２１１中心と駆動ピン中心間の距離より小さくなる。よって、カムスプロケット２１１の回転角より、偏心プレート２５０の回転角の方が大きくなる。【００９２】
一方、駆動ピン２１２がその反対側、つまり、カムスプロケット２１１に対して偏心プレート２５０の中心から離間する側にある場合、偏心プレート２５０中心と駆動ピン２１２中心間の距離が、カムスプロケット２１１中心と駆動ピン中心間の距離より大きくなる。よって、カムスプロケット２１１の回転角より、偏心プレート２５０の回転角の方が小さくなる。【００９３】
また、偏心プレート２５０のプレート本体部２５６に形成された出力側スロット２５４は、プレート本体部２５６の回転に伴い、不等速回転する。この出力側スロット２５４に遊嵌された従動ピン２３２は、カムスプロケット２１１及び吸気カム駒２４０と同心であるため、出力側スロット２５４を介して不等速運動が従動ピン２３２に伝達される。不等速運動が伝達される従動ピン２３２を介して、軸部２３０ａは不等速な回転を行い、これに伴い吸気カム駒２４０は不等速な回転を行う。【００９４】
例えば、吸気カム駒２４０が開いているクランク角付近で、吸気カム駒２２０はクランク軸の角速度の１/２より速い角速度で駆動するものとする。このとき、クランクが作用角分（例えば、２６８°）回転する場合に、カムは作用角より多く回転するため、吸気バルブはそれよりも短い時間で開閉させるものとなる。つまり、作用角は狭くなる。一方、吸気カムが遅く回転する場合には作用角を広くとることができる。【００９５】
このように可変バルブ駆動装置２００では、カムスプロケット２１１と一体的に設けられた排気カム駒２２０に対して、偏心プレート２５０を介して駆動する可変カム軸２３０とともに回転する吸気カム駒２４０の回転位相差が周期的に変動する。つまり、吸気カム駒２４０の作用角は周期的に可変、言い換えれば、吸気カム駒２４０は不等速に回転し、この回転により開閉する吸気バルブ（可変バルブ）の作用角及び開閉タイミングは可変となる。【００９６】
なお、吸気カム駒２４０を排気カム駒２２０に対し、どのタイミングで速く回転させ、どのタイミングで遅く回転させるかは、カムスプロケット２１１中心に対する、偏心プレート２５０中心と、カムノーズ及び各スロット２５２、２５４との位置関係で決定する。【００９７】
本可変バルブ駆動装置２００は、スロット２５２、２５４により形成する偏心スロット位相角Ｐ（図４参照）を設定することによって、吸気バルブの閉じタイミング及び開きタイミングを別々に設定している。【００９８】
ここで、本可変バルブ駆動装置２００における偏心プレート２５０中心であるプレート軸部２５８の設定位置、及び偏心プレート２５０における所定の偏心スロット位相角Ｐ（図４参照）について説明する。なお、プレート軸部２５８の設定位置は、構造上、偏心孔２６２の位置と同様の位置である。このため、以下では、偏心孔２６２を有する偏心ボス２６０がシリンダヘッド１０４に回転自在に取り付けられるレイアウトも踏まえて説明する。【００９９】
図８及び図９は、上記可変バルブ駆動装置２００の構造における、吸気バルブの開きタイミングおよび閉じタイミングと、偏心プレートの偏心スロット位相角との関係を示す図である。なお、これら図８及び図９のそれぞれの図では、中心（０、０）ｍｍを可変カム軸２３０や排気カム駒２２０及び吸気カム駒２４０の回転軸心（図５で示す軸心Ｃ）の位置として、偏心中心、つまり、偏心プレート２５０のプレート軸部２５２の位置を示している。【０１００】
さらに、図８（ａ）〜図８（ｈ）及び図９（ａ）〜図９（ｆ）では、それぞれ、偏心中心の位置に対応するバルブの開きタイミングを、クランク軸の回転方向を正方向とした角度とし、その角度が一定である線を等タイミング線と称して示す。つまり、これら等タイミング線は、それぞれクランク軸の作用角に対応した一定のバルブの開きタイミングを示している。なお、これら等タイミング線は、角度毎に存在するが、図８（ａ）〜（ｈ）及び図９（ａ）〜（ｆ）のそれぞれでは、便宜上、２０°毎の等タイミング線として示す。【０１０１】
図８及び図９を詳細に述べると、まず、図８（ａ）は、偏心スロット位相角４５°の場合における吸気バルブの開きタイミングと偏心位置との関係を示す図、図８（ｂ）は、同４５°における吸気バルブの閉じタイミングと偏心位置との関係を示す図である。【０１０２】
図８（ｃ）は、偏心スロット位相角９０°の場合における吸気バルブの開きタイミングと偏心位置との関係を示し、図８（ｄ）は同９０°における吸気バルブの閉じタイミング
とのと偏心位置との関係を示す図である。【０１０３】
また、図８（ｅ）は、偏心スロット位相角１３５°の場合における吸気バルブの開きタイミングと偏心位置との関係を示し、図８（ｆ）は同１３５°における吸気バルブの閉じタイミングと偏心位置との関係を示す図である。さらに、図８（ｇ）は、偏心スロット位相角１８０°の場合における吸気バルブの開きタイミングと偏心位置との関係を示し、図８（ｈ）は、同１８０°における吸気バルブの閉じタイミングと偏心位置との関係を示す図である。【０１０４】
また、図９（ａ）は、偏心スロット位相角２２５°の場合における吸気バルブの開きタイミングと偏心位置との関係を示す図であり、図９（ｂ）は、同２２５°における吸気バルブの閉じタイミングと偏心位置との関係を示す図である。【０１０５】
図９（ｃ）は、偏心スロット位相角２７０°の場合における吸気バルブの開きタイミングと偏心位置との関係を示し、図９（ｄ）は同２７０°における吸気バルブの閉じタイミングとのと偏心位置との関係を示す図である。また、図９（ｅ）は、偏心スロット位相角３１５°の場合における吸気バルブの開きタイミングと偏心位置との関係を示し、図９（ｆ）は同３１５°における吸気バルブの閉じタイミングと偏心位置との関係を示す図である。【０１０６】
これら図８及び図９に示すように、偏心スロット位相角が０°に近い程、等タイミング線では曲がり（曲率の絶対値）が大きくなり、１８０°に近い程、直線に近くなっている。また、単位偏心中心（偏心プレート２５０の中心Ｅ）移動距離当たりのタイミング変化量（等タイミング線の間隔）は、偏心スロット位相角が１８０°に近いほど大きく（等タイミング線の間隔は小さく）なる。【０１０７】
よって、少ない偏心中心Ｅの移動距離によって、大きくバルブタイミングを変化させるためには偏心スロット位相角を１８０°近くに設定することが好ましい。しかし、偏心ボス２６０の回転によって偏心プレート２５０の偏心中心を回転する構成において、偏心スロット位相角を１８０°近くに設定する場合、開きと閉じタイミングを独立に変化させることができない。【０１０８】
この点を踏まえて、本可変バルブ駆動装置２００では、偏心スロット位相角を１８０°以外の角度として、偏心中心の少ない移動距離でバルブタイミング可変幅を大きくとり、さらに、開きと閉じのタイミング設定の自由度を確保している。【０１０９】
このような適切な偏心スロット位相角Ｐの範囲の決定には、要求されるタイミングの変化幅と、偏心孔２６２の位置を移動させる偏心ボス２６０がヘッドカバー１０５内を回転するレイアウト上において好適な偏心ボス２６０の回転半径と、を設定する必要が生じる。【０１１０】
まず、要求されるタイミングの可変幅の設定について説明する。なお、ここでは、吸気タイミングの可変幅、つまり、吸気バルブの開きタイミングと、閉じタイミングについて説明する。排気タイミングについては、ほぼ吸気タイミングと同様のタイミングの可変幅であるので説明は省略する。【０１１１】
吸気バルブの開きタイミングについては、オーバラップの大きさと、エンジンの特性との関係について着目し、吸気バルブの閉じタイミングについては、吹き返し量と慣性過給効果に着目する。【０１１２】
図１０は、一般的なエンジンのオーバラップ量とアイドリング安定性の関係を示す図である。なお、図１０では、オーバラップ量に対するアイドリング安定性を、速度変動率のグラフで示すとともに、オーバラップ量に対するＨＣ（Hydro Carbon：炭化水素）排出量をグラフで示している。【０１１３】
図１０に示すように、一般的なエンジンでは、オーバラップ量が増えるに従ってアイドリング安定性が悪化する。よって、図１０に示すように、適切なアイドリング安定性を保持させるためには、オーバラップ量を確保するために、２０°以下、すなわちクランク軸の上死点前１０°以降に吸気バルブを開くことが適切である。【０１１４】
また、図１０に示すように、ＨＣ排出量は、アイドリング安定性の傾向と同様に、オーバラップ量に比例して増加する。これにより、オーバラップ量の少ない方が、ＨＣ排出量も少なく、好適な排ガス特性であることとなる。【０１１５】
一方、オーバラップ量を増加させた場合、エンジンの排気脈動を吸気行程初期に有効に利用することができ、これにより、新気の吸入量が増加し、体積効率が上がることが知られている。その結果、エンジンの出力トルクを増加させることができる。このようなエンジン出力向上のための適切なオーバラップ量は、最大でおよそ８０°程度であり、これより、吸気の開きタイミングは−４０°〜０°程度の可変幅を持たせることが好ましい。【０１１６】
これに対し、バルブ閉じのタイミングは、吸気の慣性効果を考慮して決定することが一般的であり、吸気の慣性効果は、高回転で遅く、低回転で早く閉じることによってその効果を最大限に利用できる。これにより、通常のエンジン回転範囲では、吸気バルブの閉じのタイミングは、クランク軸の下死点後０°〜７０°程度に設定している。【０１１７】
これらの点を鑑みて、排ガス及びエンジン出力上有効であるバルブタイミングを得るため、次のように制御する。この制御では、エンジン回転数が低い範囲においては、開きタイミングはオーバラップ量を最小限に固定しつつ、閉じタイミングをクランク軸の下死点付近に設定する。そして、エンジン回転数の上昇に伴ってバルブ開きタイミングは固定の状態に維持させつつ、閉じタイミングを徐々に遅らせる。次いで、エンジンの高回転域の排気脈動が有効に利用できる領域（エンジン回転数が高い範囲）に至った段階で開きタイミングを進めていくと同時に閉じタイミングを遅らせるようにする。【０１１８】
このように排ガス及びエンジン出力上有効であるバルブタイミングを得るため、バルブの開閉を制御することによって決定した最適な開きと閉じのタイミングを、図８及び図９に示す等タイミング線図上にプロットする。これらプロットした開きタイミング及び閉じタイミングの等タイミング線図を重ねて、両者の要求を満たす一点を決定する。この決定した点をプロットしていくことによって、排ガス及びエンジン出力上もっとも望ましい偏心プレート２５０の軸心の移動軌跡を得ることができる。【０１１９】
一方、本可変バルブ駆動装置２００では、偏心プレート２５０の軸心Ｅは、エンジンに固定される一点、つまり、偏心ボス２６０の回転中心Ｒを中心に回転移動する。よって、可変バルブ駆動装置２００によれば、簡易な構造で、可変バルブタイミングを実現している。【０１２０】
このレイアウトでは、偏心プレート２５０の軸心は、ヘッドカバー１０５の開口部の径によって上限が決定する偏心プレート軸心の回転半径を持つ円の円周上を移動する。このため、先に求めた排ガス及びエンジン出力上、もっとも望ましい偏心プレート２５０の軸心の移動軌跡に対しては、ある程度のずれが生じる。【０１２１】
図１１は、偏心プレート２５０の中心の回転中心と、その回転半径とのずれ量を示す図である。この図１１（ａ）は、図８及び図９で示す偏心スロット位相角毎に、そのずれ量が最小になるように偏心プレート２５０の中心の回転中心（偏心ボス２６０の回転中心に相当）と、その回転半径を決定し、その最大のずれ量をプロットしたものである。【０１２２】
図１１（ｂ）は、実際にプロットした偏心スロット位相角と、最適軌跡からの最大ずれ量との関係を示すデータである。ここで、最大ずれ量は２０°以下であることが排ガス及びエンジン出力上必要であることが知られている。【０１２３】
これらの点を踏まえて図１１を参照して考察することにより、可変バルブ駆動装置２００では、偏心プレート２５０における偏心スロット位相角Ｐは、８０°〜１６０°あるいは２００°〜２９０°に設定されている。【０１２４】
したがって、上述のように構成された可変バルブ駆動装置２００によれば、吸気カム駒２４０を、排気カム駒２２０に対して周期的な回転位相差を設けた状態で回転させることができるとともに、この回転位相差を適宜変更できるため、バルブオーバラップ量（オーバラップの期間）を、エンジン行程に伴い可変させることができる。【０１２５】
詳細には、オーバラップ量は、図８及び図９で示すように、偏心プレート２５０の偏心スロット位相角Ｐを１８０°を除く角度に設定することによって、吸気バルブの開きタイミングと閉じタイミングとをそれぞれ別々に設定することにより調整できる。【０１２６】
よって、オーバラップ量をコントロールして、アイドリング時には、吸気カム駒２４０によるバルブの開閉を早めに行うことでオーバラップ量を小さくするまたは無くことによって、残留ガスの混入を抑え、ガスの燃焼を安定させることができる。【０１２７】
また、排気脈動の効果による残留ガスの掃気及び吹き返しの低減化を図ることができ、さらに、混合気の吸入効果を向上させて、十分な混合気を吸入して、アイドリングの安定化、始動性の向上を図ることができる。【０１２８】
また、吹き抜けを防止し、排ガスを減少させることができるとともに、エンジン低回転時でのエンジン出力を上げて、燃費の向上を図ることができる。【０１２９】
特にエンジン低回転時には、ピストン１０２が下死点に位置した時に吸気バルブが全閉するように吸気カム駒２４０、つまり、従動ピン２３２を回転させることができる。【０１３０】
また、エンジン中速回転時（中負荷域）では、吸気バルブを早くから大きく開いてオーバラップ量を大きくとることによりポンピンググロスを少なくして、燃焼効率を上げることができるとともに、燃費向上を図ることができる。エンジン高回転時にも同様に、エンジン回転数に対応したオーバラップ量とすることができ、燃費向上を図ることができる。【０１３１】
また、可変バルブ駆動装置２００では、偏心プレート２５０の中心は、エンジンに固定の一点（偏心ボス２６０の回転中心）を中心に回転移動させることによって、簡単な構造で偏心中心位置を移動させて可変バルブタイミングを実現している。詳細には、可変バルブ駆動装置２００では、偏心ボス２６０が、偏心プレート２５０のプレート軸部２５８を支持するとともに、取り付けられたヘッドカバー１０５の開口部の中心をプレート軸部２５８の回転中心としてプレート軸部２５８の移動を可能にしている。【０１３２】
このような偏心ボス２６０を備える可変バルブ駆動装置２００では、偏心プレート２５０のプレート軸部２５８の支持構造と、プレート軸部２５８の移動構造とを別々に設ける必要がなく、コンパクトに配置された簡易な構造となっている。これにより、従来と異なり、可変バルブ駆動装置２００自体の制御も簡単であり、コストの低廉化を図ることができるとともに、メンテナンス性及び信頼性の向上を図ることができる。また、偏心ボス２６０（ボス本体部２６４）の外径は、カムスプロケット２１１の外径より小さく、偏心ボス２６０は、回転軸と直交する方向において、カムスプロケット２１１の外径より内側に配置されている。よって、可変バルブ駆動装置２００を備えるエンジン１００では、偏心ボス２６０を備えない構造のエンジンと比べて、カムシャフト軸心方向にのみ大きくなり、カムシャフト軸心と直交する方向に張り出すことがない。【０１３３】
また、本可変バルブ駆動装置２００では、偏心プレート２５０における偏心スロット位相角Ｐは８０°〜１６０°あるいは２００°〜２９０°であるため、バルブの開き及び閉じタイミング一定のラインは、略円弧状になる（図８及び図９参照）。【０１３４】
このように、偏心プレート２５０における偏心スロット位相角Ｐを８０°〜１６０°あるいは、２００°〜２９０°内の値に設定することによって、従来の位相角１８０°固定の構造とは異なり、多様な曲線のタイミング線を得ることとなる。【０１３５】
よって、偏心ボス２６０により、ヘッドカバー１０５内において偏心プレート２５０の中心を移動させる構成において、円弧状の偏心プレート２５０の中心軌跡に、多様な曲線のタイミング線を対応させることができる。これにより、エンジン１００では、可変バルブ駆動装置２００は、バルブタイミングを最適化できる効率を向上させることができ、広範なエンジンからの要求に十分対応し、要求されるエンジンの特性に合わせて広い設定を行うことができる。【０１３６】
したがって、要求により、吸気バルブまたは排気バルブの開きタイミング及び閉じタイミングの一方を略固定したまま、他方のタイミングのみを変更する場合、開きタイミング一定ラインの円弧の中心付近に、偏心ボス２６０の回転中心Ｒ（図６参照）が位置するように構成できる。これにより、吸気バルブまたは排気バルブの開きタイミング及び閉じタイミングの一方を略固定したまま、他方のタイミングのみを変更することができる。【０１３７】
このように本可変バルブ駆動装置２００では、シリンダヘッド１０４に固定される偏心ボス２６０により、シリンダヘッド１０４を閉塞した状態で、コンパクトな構造で、この偏心ボス２６０により、可変するバルブの閉じ開きをそれぞれ適宜変更自在な可変バルブ機構を実現している。【０１３８】
さらに、このように構成される可変バルブ駆動装置２００は、可変バルブ駆動機構、所謂、可変バルブタイミング機構が無いカムシャフトと比べ、カム軸線上において、排気カム駒２２０及び吸気カム駒２４０と、カムスプロケット２１１との位置関係は変わらない。よって、可変バルブ駆動機構がない従来の自動二輪車、例えば、スクータのエンジン構造において、カムシャフト部分を可変バルブ駆動装置２００に変更するのみで、可変バルブ機能を備えたエンジンとして利用できる。【０１３９】
詳細には、可変バルブ駆動装置２００を搭載するために、クランク軸、エンジン本体のシリンダ部及びシリンダヘッド、タイミングギア等のカム軸を駆動するために各部材の寸法、配置位置などを変更することがない。【０１４０】
本実施の形態では、エンジン１００は、単気筒ＳＯＨＣ（Single Over Head Camshaft）型のものとしているが、これに限らず、多気筒のＳＯＨＣ型、ＤＯＨＣ（Double Over Head Camshaft）としてもよい。【０１４１】
なお、本可変バルブ駆動装置２００では、吸気バルブの作用角を可変させるべく、排気カム駒２２０に対して、吸気カム駒２４０の回転位相差を周期的に変動するものとしたが、これに限らない。つまり、吸気カム駒２４０に対して、排気カム駒２２０の回転位相差を周期的に変動するものとしてもよい。【０１４２】
この場合、上記可変バルブ駆動装置２００は、カムスプロケット２１１と一体に回転することにより吸気バルブを駆動する吸気カム駒を備えるとともに、可変カム軸２３０に、排気バルブを駆動する排気カム駒を備えた構成とする。この構成により、排気バルブの作用角を可変させることで、オーバラップ量を変更することができ、上記と同様の作用効果を有することができる。詳細には、排気バルブの作用角形成の要因となる排気バルブの開きタイミング及び閉じタイミングを、上述した吸気バルブでの開きタイミング及び閉じタイミングの設定と同様に、それぞれ別途に設定することができる。【０１４３】
次に、この可変バルブ駆動装置２００を備えるエンジン１００が搭載された車両について説明する。【０１４４】
ここでは、エンジン１００を搭載する車両を、スクータ型の自動二輪車として説明するが、これに限らず、エンジン１００が搭載される車両であればどのような車両でもよい。【０１４５】
図１２は、本発明の一実施の形態に係るエンジンの可変バルブ駆動装置を備える自動二輪車の要部構成を示す概略側面図である。なお、本実施の形態において前、後、左、右とは、上記自動二輪車のシートに着座した状態で見た場合の前、後、左、右を意味する。また、本実施の形態における自動二輪車は、スクータ型二輪車として説明するが、これに限らず、バルブ駆動装置付きの車両であれば、どのような車両でも良い。【０１４６】
図１２に示す自動二輪車５００は、タンデム型スクータタイプであり、前側でハンドル５０２を回動自在に支持する車両本体５０３の後側にタンデムシート５０４を備える。このタンデムシート５０４は、下部に配置されたトランクスペース５０５に対し開閉自在に取り付けられている。このトランクスペース５０５の下方には、駆動ユニット６００が配置されている。【０１４７】
この駆動ユニット６００の前端部は、ハンドル５０２の下方から後方に向けてタンデムシート５０４の下方まで延びる前側本体５０３ａの後端部に、車幅方向に水平配置されたピボット軸（図示せず）を介して上下に揺動自在に取り付けられている。【０１４８】
また、駆動ユニット６００の後端部には、後輪５０８が車軸５１０を介して取り付けられ、その後端部と、トランクスペース５０５の後端部を支持するフレームピボットとの間にはリアサスペンション５１２が懸架されている。なお、駆動ユニット６００の前端部の上部前方には、トランクスペース５０５の前端部が配置されている。【０１４９】
図１３は、図１２の駆動ユニットの要部を示す概略平面図である。【０１５０】
図１３に示すように、駆動ユニット６００では、車両の前側にエンジン１００が搭載され、エンジン１００の駆動力を、駆動ユニット６００の後端部に配置された車軸５１０に、ＣＶＴ機構部６１０を介して回転駆動することによって後輪５０８を回転させる。【０１５１】
エンジン１００は、そのシリンダ部１０６の軸線を略水平にし、且つ、クランク軸１３０を車幅方向と略平行にして、トランクスペース５０５の下方で車両前後方向の略中央部分に位置されている。【０１５２】
クランク軸１３０の他端部側、ここでは、車両の左側の端部には、車両後方に延びるＣＶＴ機構部６１０が配置されている。ＣＶＴ機構部６１０は、シリンダ軸と平行に配置され、クランク軸１３０に取り付けられるプーリ６１１と、車軸５１０に取り付けられるプーリ６１２と、これらプーリ６１１、６１２とに掛け渡されたベルト６１３と、遠心クラッチ６１４とを有する。【０１５３】
遠心クラッチ６１４は、車軸５１０に取り付けられている。また、この車軸５１０には、減速ギア６１５が取り付けられ、プーリ６１１及びベルト６１３を介して伝達されるクランク軸１３０の駆動力を減速する。【０１５４】
モータサイクルでは、排ガス規制問題等により、可変バルブタイミング機構を搭載することが考えられ、特に、スクータ型の車両（以下、「スクータ」という）等においては、車両寸法の制限上、エンジン構造は、より簡略化されることが望ましい。【０１５５】
本実施の形態のエンジン１００は、従来エンジン構成におけるカム駆動軸に相当するカム駆動体２１０と、シリンダ部１０６の上部に配置される排気及び吸気カム駒２２０、２４０との間には、偏心部材に相当する偏心プレート２５０を配置していない。【０１５６】
エンジン１００では、カム駆動体２１０を挟んで、カム軸線上に、偏心プレート２５０と、排気及び吸気カム駒２２０、２４０とを配置している。【０１５７】
すなわち、カム駆動チェーン１３３のチェーンライン上に配置されるカムスプロケット２１１を挟んで、カム軸線上に、偏心プレート２５０と、排気及び吸気カム駒２２０、２４０とが配置されている。【０１５８】
排気及び吸気カム駒２２０、２４０は、エンジン構造上、シリンダ部１０６の上部に、シリンダ軸線ＣＬに沿って配置されるため、従来構成と異なり、シリンダ軸線と、カムチェーンラインは隣り合う位置に配設された構造となっている。【０１５９】
このため、図１３に示すように、エンジン１００のチェーンラインＬは、カムスプロケット２１１と排気及び吸気カム駒２２０、２４０との間に偏心部材が配置された従来構成の場合のチェーンラインＬＡと比べて、シリンダ軸線ＣＬに接近した位置に配置される。【０１６０】
これにより、チェーンラインＬの外側で、チェーンラインＬと平行に配置されるＣＶＴ機構部６１０のベルト６１３ラインは、従来構造の場合より、シリンダ軸線ＣＬに近くなる。【０１６１】
よって、駆動ユニット６００自体の横幅が小さくなる。詳細には、駆動ユニット６００において、左側端面６００ａが、チェーンラインＬがシリンダ軸線ＣＬに接近する分、従来構成の可変バルブ駆動装置装備のエンジンを搭載した場合の左側側面６００ｂよりも、右側側面に接近する。【０１６２】
つまり、スクータ型の自動二輪車５００は、構造上、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission：無段階変速装置）用のシーブなどクランク軸上においてカム駆動チェーン１３３より外側に設けられる部品を備える。【０１６３】
このような自動二輪車５００に搭載されるエンジン１００では、カム軸上において、カム駆動チェーン１３３のチェーンラインＬと、シリンダ軸線ＣＬとの間に可変バルブ駆動のための部材を設けることがない。これにより、クランク軸１３０上でも、その部材と対応する分のスペースを設ける必要がなく、従来の可変バルブタイミング機構を備えたエンジンと比べて、カムスプロケット２１１と各カム駒２２０、２４０とが離間しない。【０１６４】
言い換えれば、クランク軸１３０に対して略直交配置されるカム駆動チェーン１３３のチェーンラインＬが、シリンダ軸線ＣＬから離間することがない。【０１６５】
これにより、自動二輪車５００は、可変バルブタイミング機構を搭載しない構造と同様のクランクケース１１２幅を有するものとなる。【０１６６】
よって、自動二輪車５００における十分なバンク角を取ることが出来、車両の運動特性の低下を防ぎ、車両の運動性を確保することができる。【０１６７】
さらに、可変バルブ駆動装置２００では、偏心プレート２５０等の偏心機構部分は、排気及び吸気カム駒２２０、２４０とカムスプロケット２１１との間に配置されていない。【０１６８】
このため、エンジン１００において、可変バルブ駆動装置２００以外の構造は、可変バルブ駆動装置２００を備えないエンジンと略同様の構成部材を用いることができる。つまり、エンジン本体部１１０のシリンダヘッド１０４から可変バルブ駆動装置２００を抜いて、偏心プレート２５０、可変カム軸２３０、偏心ボス２６０及び、ヘッドカバー１０５を変更するだけで、可変バルブ駆動装置２００を備えないエンジンとして用いることができる。【０１６９】
よって、自動二輪車に搭載する場合でも、従来のエンジンに対して大幅に構造を変更する必要は生じることがなく、従来のエンジンと非可変仕様のエンジンでシリンダヘッドなどの主なエンジン構成部品を共通にすることができる。【０１７０】
また、エンジンに、カムスプロケットと、カム軸との間に偏心プレート等の偏心機構が配置されていないため、カムスプロケットがシリンダ軸から離間するために生じるクランクの曲げ強度は低下しない。【０１７１】
また、カム駆動軸そのものを軸方向に移動させる構造と異なり、簡易な構成でオーバラップ期間の可変を実現することができる。【０１７２】
本発明の第１の態様に係る可変バルブ駆動装置は、クランク軸から伝達される駆動力により回転するカム駆動部材と、前記カム駆動部材の駆動によって、前記カム駆動部材の回転軸と同方向の軸を中心に回転するとともに、前記軸が前記回転軸の軸心位置から偏心位置に移動可能に設けられる偏心部材と、前記回転軸と同軸上に配置され、前記偏心部材により前記回転軸を中心に回転駆動されるとともに、前記偏心部材が前記偏心位置で回転駆動する際に、前記カム駆動部材に対する回転位相差が周期的に変動するカム軸と、前記カム軸により前記カム軸と同じ回転位相で回転され、排気または吸気弁を駆動するカム駒とを備える可変バルブ駆動装置であって、前記偏心部材は、前記カム駆動部材に接続され、前記カム駆動部材の回転力が入力される入力接続部と、前記カム軸に接続され、前記入力接続部を介して入力される回転力により回転する前記偏心部材自体の回転力を前記カム軸に出力する出力接続部とを有し、前記入力接続部及び前記出力接続部の前記偏心部材の軸に対する位相角を、前記偏心部材の回転中心位置の一方向の移動によって変化する前記排気または吸気弁の開きのタイミングを一意的に進角させ、及び／または前記排気または吸気弁の閉じのタイミングを一意的に遅角させる構成を採る。【０１７３】
この構成によれば、カム駆動部材の駆動により偏心部材が、カム駆動部材の回転軸心からの偏心位置で回転駆動する際に、カム軸は、カム駆動部材に対する回転位相差が周期的な変動を伴い回転する。【０１７４】
このカム軸と同じ回転位相で回転するカム駒は、カム駆動部材に対する回転位相差が周期的に変動しつつ駆動する。つまり、カム駒の作用角が可変し、これにより、排気弁または吸気弁を駆動し、排気弁または吸気弁の作用角を可変する。【０１７５】
その際に、偏心部材が有する入力接続部及び出力接続部の前記偏心部材の軸に対する位相角が、偏心部材の回転方向を正として８０°から１６０°或いは２００°から２９０°となっている。このため、開き及び閉じタイミングにおいてタイミング一定となるラインが円弧状となり、開き及び閉じタイミングの一方における所定のタイミングが、他方のタイミングと複数交差することとなり、開き及び閉じタイミングの設定自由度が増加する。【０１７６】
よって、排気弁または吸気弁の作用角を形成する開きタイミング及び閉じタイミングのそれぞれを任意に設定することができる。【０１７７】
このように、簡易でコストの低廉化が図られる構造で、カムの作用角を可変して、開き側および閉じ側の両方において、より最適なバルブタイミングを設定により、排気弁または吸気弁の作用角を可変して、バルブオーバラップを可変させることができる。【０１７８】
本発明の第２の態様に係る可変バルブ駆動装置は、上記構成において、前記偏心部材の軸を、前記カム駆動部材の回転軸に対して同軸位置から偏心位置に移動させる偏心移動部を有する構成を採る。【０１７９】
この構成によれば、偏心部材の軸を、カム駆動部材の回転軸に対して同軸位置から偏心位置に移動させる偏心移動部を備えるため、偏心移動部を介して、カム駆動部材とカム駒の回転位相差を周期的に変動させて、排気または吸気バルブの作用角を可変できる。【０１８０】
本発明の第３の態様に係る可変バルブ駆動装置は、上記構成において、前記偏心移動部は、前記偏心部材の軸を、円弧状に移動させる構成を採る。【０１８１】
この構成によれば、偏心移動部は、偏心部材の軸を円弧状に移動させるため、円弧状である多様の開き及び閉じタイミング一定のラインに対応させやすくなり、バルブタイミングを最適化できる効率を向上させることができ、広範なエンジンからの要求に十分対応し、要求されるエンジンの特性に合わせて広い設定を行うことができる。【０１８２】
本発明の第４の態様に係る可変バルブ駆動装置は、上記構成において、前記カム駆動部材により前記カム駆動部材と同じ回転位相で回転するととともに、前記カム駒と隣り合う位置に配置される別のカム駒を有する構成を採る。【０１８３】
この構成によれば、カム駆動部材と同じ回転位相で回転する別のカム駒を備えるため、カム駒及び別のカム駒のうち一方を、吸気バルブを駆動する吸気用カム駒とし、他方を、排気バルブを駆動する排気用カム駒とすることができる。これにより、吸気弁及び排気弁を同じカム軸に配置するＳＯＨＣタイプのエンジンに、容易に搭載することができ、可変バルブ機構の採用自由度を向上させることができる。【０１８４】
本発明の第５の態様に係る可変バルブ駆動装置は、上記構成において、前記カム駒は、回転により吸気弁を駆動し、前記別のカム駒は回転により排気弁を駆動する構成を採る。【０１８５】
この構成によれば、カム駒の回転により吸気弁を駆動し、別のカム駒の回転により排気弁を駆動するため、排気弁の作用角に対して、吸気弁の開きタイミング及び閉じタイミングのそれぞれを任意に可変させることにより、所望の作用角可変を行うことができる。これにより、低速回転時では、吸気弁の開き時期を長くとることにより、オーバラップを広くとることができ、低速回転時の出力性能を犠牲にすることなく、高速回転時の性能を確保することができる。【０１８６】
本発明の第６の態様に係るエンジンは、上記構成の可変バルブ駆動装置を具備し、前記クランク軸は、前記カム駆動部材の回転軸と略平行に配置され、前記カム駆動部材は、前記クランク軸に対して直交して配置される駆動力伝達部を介して前記クランク軸の回転と連動する構成を採る。【０１８７】
この構成によれば、カム駆動部材の駆動により偏心部材が、カム駆動部材の回転軸心からの偏心位置で回転駆動する際に、カム軸は、カム駆動部材に対して周期的に変動する回転位相差を持って回転する。このカム軸と同じ回転位相で回転するカム駒では、カム駆動部材に対する回転位相差が周期的に変動する。つまり、カム駒の作用角が可変となり、これにより、排気弁または吸気弁を駆動し、排気弁または吸気弁の作用角を可変する。【０１８８】
その際に、偏心部材が有する入力接続部及び出力接続部の前記偏心部材の軸に対する位相角が、偏心部材の回転方向を正として８０°から１６０°或いは２００°から２９０°となっている。このため、開き及び閉じタイミングにおいてタイミング一定となるラインが円弧状となり、開き及び閉じタイミングの一方における所定のタイミングが、他方のタイミングと複数交差し、開き及び閉じタイミングの設定自由度が増加する。よって、排気弁または吸気弁の作用角を形成する開きタイミング及び閉じタイミングのそれぞれを任意に設定することができる。【０１８９】
このように、簡易でコストの低廉化が図られる構造で、カムの作用角を可変して、開き側および閉じ側の両方において、より最適なバルブタイミングを設定により、排気弁または吸気弁の作用角を可変して、バルブオーバラップを可変させることができる。【０１９０】
本発明の第７の態様に係る自動二輪車は、上記構成のエンジンが、前記クランク軸を車幅方向に配置して搭載される構成を採る。【０１９１】
この構成によれば、上記構成のエンジンと同様の効果を有する自動二輪車を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１９２】
本発明に係る可変バルブ駆動装置、エンジン及び自動二輪車は、エンジン構成を大幅に変更することなく、簡易な構成でカムの作用角を可変する効果を有するものとして有用である。
【図１】
2006030587.tif 000002
【図２】
2006030587.tif 000003
【図３】
2006030587.tif 000004
【図４】
2006030587.tif 000005
【図５】
2006030587.tif 000006
【図６】
2006030587.tif 000007
【図７】
2006030587.tif 000008
【図８】
2006030587.tif 000009
【図９】
2006030587.tif 000010
【図１０】
2006030587.tif 000011
【図１１】
2006030587.tif 000012
【図１２】
2006030587.tif 000013
【図１３】
2006030587.tif 000014
【国際調査報告】
2006030587.tif 000015
2006030587.tif 000016
2006030587.tif 000017
2006030587.tif 000018