JP4089424B2 - 動弁装置およびこれを備えた内燃機関 - Google Patents
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Description
【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】
この種の３次元カムは、長手方向（カムシャフトの軸方向）に緩やかに傾斜するカム部が延設され、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。このようなカムをカムシャフトに沿って移動させることにより、タペットを含むバルブリフタを介して吸気バルブのリフト量、作動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。
【０００４】
かかる３次元カムをたとえば吸気側の吸気バルブに適用することにより、混合気を形成するためのスロットルバルブを廃止し、いわゆるノンスロットルバルブエンジンを実現することができる。ところで、バルブリフト量を微調整し、あるいは多気筒エンジンにあっては気筒間の同調を行なう場合、従来ではたとえば偏芯カムを用いてタペットガイドをカムのスライド方向に微調整していた。
【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なバルブリフト量（吸気ブースト）の微調整あるいは気筒間の同調の際、シリンダヘッドカバーをシリンダヘッドから取り外した状態で行なわれる。その場合、エンジンを回して吸気ブーストで微調整を行なうと、潤滑オイルが飛散し易くなり、そのため特殊な同調用カバーを用いてオイルの飛散を防止する必要があった。また、エンジンを回さずに同調を行なう場合、シリンダヘッドユニットにてバルブリフト量を測定する装置を用いる必要があった。
【０００６】
さらに、生産、出荷後のメンテナンスサービス等において整備する際、シリンダヘッドカバーを取り外し、同調用カバーを用いてオイルの飛散を防止する方法しかとることができず、同調には極めて手間がかからざるを得なかった。
【０００７】
本発明はかかる実情に鑑み、簡単かつ効率的にバルブリフト量の微調整を行ない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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の動弁装置は、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カムと、前記カムのカム面に押圧されてバルブを進退させるバルブリフタと、前記カムを前記カムシャフトの軸方向に移動させるアクセルシャフトユニットとを備えた動弁装置であって、前記アクセルシャフトユニットは前記カムシャフトの軸方向に往復動可能に配置されたアクセルシャフトと、前記カムと係合すると共に前記アクセルシャフトの軸方向所定位置に固定される固定側アクセルフォークおよび前記アクセルシャフトの軸方向に微小ストロークだけスライド可能に装着される移動側アクセルフォークと、前記アクセルシャフトに対する移動側アクセルフォークの軸方向相対位置を微調整するアジャスト機構とを含み、前記アジャスト機構は、前記アクセルシャフト上に回動可能且つ軸方向相対移動不能に支持されると共に前記移動側アクセルフォークと係合して該移動側アクセルフォークを前記アクセルシャフトに対して軸方向にスライドさせるアジャストレバーと、該アジャストレバーを前記アクセルシャフトに対して回動させる回動駆動機構とを備え、該回動駆動機構の操作により前記アジャストレバーが前記アクセルシャフトに対して回動し、前記移動側アクセルフォークをアクセルシャフトに対して軸方向に微動させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の動弁装置において、前記アジャストレバーは、該アジャストレバーを前記アクセルシャフト上に支持する支持部の外周に雄ネジ部を形成する一方、前記移動側アクセルフォークは、前記アジャストレバーとの係合部に前記雄ネジ部と螺合する雌ネジ部を形成し、これら雄ネジ部および雌ネジ部により前記アジャストレバーの回動動作を前記移動側アクセルフォークの軸方向スライド動作に変換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、前記アジャスト機構は、前記アジャストレバーの回動動作を前記シリンダヘッドまたはシリンダヘッドカバーの外側から操作し得るように構成されるたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の動弁装置において、前記回動駆動機構は、前記シリンダヘッド乃至シリンダヘッドカバーの外側もしくは外側寄りに配設されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の動弁装置において、前記回動駆動機構は、前記アクセルフォーク上に支持されて配設され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。
【００１６】
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を無段階可変制御する。この場合、アクセルシャフトに対するアクセルフォークの軸方向相対位置を微調整するアジャスト機構を有し、このアジャスト機構は、アクセルシャフト上に回動可能に支持され、アクセルフォークと係合してアクセルシャフトの軸方向に微動させるアジャストレバーを有する。バルブリフト量を微調整し、あるいは多気筒エンジンにあっては気筒間の同調を行なう際、アジャストレバーの回動動作をシリンダヘッドまたはシリンダヘッドカバーの外側から操作することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
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。
【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。
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
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４５が装着される。アクセルモータ４５はたとえば図示例のように、シリンダヘッドカバー２ａの上面から突設される。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４５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。
【００２２】
アクセルモータ４５はリンクを用いれば、吸気側でも排気側でも設置可能であるが、排気側に設ける場合燃料タンク１１７に形成する凹部が露出されて、そのままでは外観性が低下するので、それを考慮に入れるとアクセルモータ４５は吸気側に設ける方が好ましい。
【００２３】
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。
【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に連通している。
【００２５】
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線に沿う断面図および図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。この実施形態では並列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。そして各気筒の吸気側および排気側双方に３次元カムを有し、この場、合吸気側カムシャフトと排気側カムシャフトの間にアクセルシャフトを配置し、このアクセルシャフトに設けたアクセルフォークを介して、吸気側および排気側のカムを駆動するものである。また、エンジンユニット１におけ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内に本発明の動弁装置が収容される。
【００２６】
本実施形態の動弁装置は、まず吸気側において気筒の列設方向に沿って配置されるカム／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バルブリフタユニット２０と、吸気制御するバルブユニット３０と、アクセル開度に応じてカム／カムシャフトユニット１０のカムを変位させるアクセルシャフトユニット４０と、必要に応じてバルブを休止させるバルブ休止ユニット５０とを含んでいる。
【００２７】
また、排気側において、吸気側と実質的に同様に構成されたカム／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バルブリフタユニット２０Exと、排気制御するバルブユニット３０Exとを含んでいる。なお、排気側においてはバルブ休止ユニットは含んでいない。以下、これらのユニットに関して主に吸気側について説明するが、排気側においても同様の構成を有する。
【００２８】
カム／カムシャフトユニット１０およびカム／カムシャフトユニット１０Exのカム１３およびカム１３Exは、吸気バルブ３１および排気バルブ３１Exのバルブリフト量、作動角およびリフトタイミングを無段段に可変制御するように構成されている。また、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の間に配置されるアクセルシャフトユニット４０は、吸気側および排気側で共用される。
【００２９】
カム／カムシャフトユニット１０において、カムシャフト１１は、ベアリング１２（図３）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１１にはその軸方向に後述するカム１３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１１はたとえば３条のボールスプライン１１ａ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１１は中空構造とし、その中空内部に潤滑油路を形成してカム１３等に注油することができる。
【００３０】
カムシャフト１１の一端にはスプロケット１５が固着している。また、排気側のカムシャフト１１Exの一端にもスプロケット１５Exが固着しており、図５に示されるように、これらのスプロケット１５，１５Ex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との間にカムチェーン４が巻回装架される。なお、図５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。
【００３１】
ここで、カム１３およびカム１３Exは「３次元カム」として構成され、各気筒の吸気側および排気側に１つずつ設けられる。図３あるいは図４に示されるように長手方向（カムシャフト１１の軸方向）に緩やかに傾斜するカム部が延設され、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。
【００３２】
つぎに、バルブリフタユニット２０において、カム１３に接触するようにピン２２に支持されたタペットローラ２１を有する。ピン２２はカムシャフト１１とは平行にスライダ２３に固定されており、ニードルベアリングを介してタペットローラ２１を回転自在に支持する。なお、タペットローラ２１はピン２２の軸方向にはスライドしないように、スライダ２３の内側に配置される。スライダ２３は矩形の断面形状を持ち、タペットホルダ２４に形成されたガイド孔２４ａ（図２）にスライド可能に嵌合する。
【００３３】
ガイド孔２４ａはバルブステムの軸方向に沿って形成されており、これによりタペットローラ２１は、スライダ２３を介してタペットホルダ２４内部に収容されるかたちで浮動保持され、バルブステムの軸方向にのみ移動可能となる。このバルブリフタユニット２０（タペットローラ２１）は、カム１３のカム面に押されてバルブを進退させるバルブリフタとして機能する。
【００３４】
スライダ２３の下部にはピン２２と直交してピン２５が軸支され、このピン２５にニードルベアリングを介して天秤状腕部２６（スイングアーム）が揺動可能に保持される。天秤状腕部２６の両端には、バルブステム３１ａと当接する押圧部２６ａが設けられるとともに、その外側面にタペットストッパ５１との係合部として構成された嵌合凹部２６ｂを有する。なお、天秤状腕部２６の両端のうち一方の押圧部２６ａは、高さ調整可能に構成される。
【００３５】
この例では天秤状腕部２６の揺動支点であるピン２５は、タペットローラ２１の中心（ピン２２）に対して下方にオフセットして配置される。このようにオフセットすることにより、天秤状腕部２６は図３に示されるように下方に凸に湾曲した形態となっている。天秤状腕部２６はタペットストッパ５１によって規制されていないときには、カムシャフト１１と平行を保ったまま上下動する。また、タペットストッパ５１によって規制されているときには、嵌合凹部２６ｂを支点として揺動可能となる。
【００３６】
なお、バルブリフタユニット２０（およびバルブリフタユニット２０Ex）のタペットホルダ２４は図４に示すように、この例では４つのボルト２７によってシリンダヘッド２に固定される。
【００３７】
バルブユニット３０において、それぞれのバルブステム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を含んでいる。また、各バルブステム３１ａの端部は天秤状腕部２６の押圧部２６ａと当接し、バルブリテーナ３４とスプリングシート３５の間にバルブスプリング３６が装着される。
【００３８】
ここで、排気側におけるカム／カムシャフトユニット１０Ex、バルブリフタユニット２０Exおよびバルブユニット３０Exは、上述したように吸気側の各ユニットと基本構成は同様であるが、カム／カムシャフトユニット１０Exのカム１３Exの具体的な諸元についてはカム１３とは異なる。
【００３９】
アクセルシャフトユニット４０において、カムシャフト１１およびカムシャフト１１Exと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およびカム１３Exに連結するアクセルフォーク４２を含んでいる。アクセルシャフト４１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４１ａを介してドリブンギヤ４３（ホイール）と係合している。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、アクセルモータ４５の出力軸に固着したドライブギヤ４６（ウォーム）と噛合する。
【００４０】
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およびカムシャフト１１Ex側へ延出し、それぞれ二股状の先端部がベアリング４７を介して、カム１３およびカム１３Exの端部に回転自在に装着されたフォークガイド４８と係合する。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およびカム１３Exがカムシャフト１１およびカムシャフト１１Exに沿ってそれぞれスライドする。
【００４１】
ここで、アクセルフォーク４２は後述するように、アクセルシャフト４１に対する軸方向位置がアジャスト機構によって微調整されるようになっている。この場合、一方のアクセルフォーク４２（４２Ａ）は、アクセルシャフト４１の軸方向に微小ストロークだけスライド可能に装着される。なお、このアクセルフォーク４２Ａは必要以上にスライド移動しないように、両側からサークリップ（止め具）４９によって位置規制される。一方のサークリップ４９（図４においてアクセルフォーク４２の右側に配置されたもの）と該アクセルフォーク４２の端面との間には皿バネ４９′が装着され、軸方向のガタつきが生じないようにしている。他方のアクセルフォーク４２（４２Ｂ）は、アクセルシャフト４１の軸方向所定位置に固定される。
【００４２】
バルブ休止ユニット５０において、２つの吸気バルブ３１の一方を休止させるように構成されたタペットストッパ５１を有する。タペットストッパ５１は、シリンダヘッド２に装着されたスリーブ５２のガイド孔５２ａに内挿され、カムシャフト１１と平行にスライド可能である。タペットストッパ５１の一端には天秤状腕部２６の嵌合凹部２６ｂに係合可能な球状のストッパ部５１ａを有し、また他端には後述するフォークが係合するフォークガイド５３が取り付けられている。ガイド孔５２ａには、ストッパ部５１ａを天秤状腕部２６の嵌合凹部２６ｂ側へ付勢するリターンスプリング５４が装着されている。
【００４３】
駆動装置５５は、カムシャフト１１と平行に配置され、タペットストッパ５１を駆動（後退駆動）するための駆動シャフト５６を進退させる。駆動シャフト５６にはフォーク５７が結合しており、このフォーク５７はタペットストッパ５１のフォークガイド５３と係合する。２つのタペットストッパ５１は相互に、駆動シャフト５６によって連結されており、同期作動するようになっている。
【００４４】
ここで、カムシャフト１１の他端には位相センサユニット６０が設けられている。位相センサユニット６０は図３に示されるように、カムシャフト１１の他端に植設されたピン６１とこのピン６１を検出して出力信号を得る位相センサ６２を含んでいる。
【００４５】
本発明装置においてさらに、アクセルシャフト４１に対するアクセルフォーク４２の軸方向相対位置を微調整するアジャスト機構を有する。この実施形態ではエンジンユニット１は並列２気筒で構成され、図４に示されるように一方の気筒のアクセルフォーク４２（４２Ａ）側にアジャスト機構７０を有する。このアジャスト機構７０は、アクセルシャフト４１上に回動可能に支持され、アクセルフォーク４２と係合してアクセルシャフト４１の軸方向に微動させるアジャストレバー７１を有する。そして、該アジャストレバー７１の回動動作によりアクセルフォーク４２の軸方向位置を微調整するようになっている。
【００４６】
アジャストレバー７１は、アクセルシャフト４１との嵌合部の外周に沿って形成されたネジ部７１ａでアクセルフォーク４２のネジ部４２ａと螺合し、これによりアジャストレバー７１が回動するとアクセルフォーク４２が矢印Ｃのようにアクセルシャフト４１の軸方向にスライドする。後述するように本発明の動弁装置においては、アジャストレバー７１の回動動作をシリンダヘッドカバー２ａの外側から操作し得るように構成されている。
【００４７】
図６（図４、Ｄ矢視）は、この実施形態におけるアジャスト機構７０まわりを示している。アジャスト機構７０は、アクセルシャフト４１から離間した位置でアジャストレバー７１と係合して、該アジャストレバー７１の回動接線方向に付勢する回動駆動機構を有する。そして、該回動駆動機構によりアジャストレバー７１の回動位置を設定および固定する。
【００４８】
図４および図６において、アジャストレバー７１の端部にはアクセルシャフト４１と平行にガイドピン７２が植設される。なお、アクセルシャフト４１の端部は、カムシャフト１１の支持用ベアリング１２を固定するカムホルダ２ｂによって支持される。ガイドピン７２はアジャストレバー７１の位相（回動角度）を設定および固定するためのホルダ７３と係合する。ホルダ７３はシリンダヘッド２に形成された凹状ガイド部７４によって摺動ガイドされ、この例ではシリンダヘッド２の上下方向に往復動可能である。なお、ガイドピン７２とホルダ７３は、ガイドピン７２の両側のピン７５に回転自在に装着された一対のローラ７６を介して係合する。
【００４９】
ホルダ７３は、前述の回動駆動機構としてのアジャストスクリュ７７の操作によってアジャストレバー７１の回動接線方向に往復動する。すなわちアジャストスクリュ７７は、アジャストレバー７１の回動接線方向に沿ってシリンダヘッドカバー２ａに螺着し、一体形成されているスピンドル部７７ａがその端部でホルダ７３と回転自在に結合する。この場合、アジャストスクリュ７７はロックナット７８によってシリンダヘッドカバー２ａに固定可能である。なお、スピンドル部７７ａの端部は、ホルダ７３が抜けないようにＥリング等によって係止されるとともに、スピンドル部７７ａにはオイルシール７９が装着される。
【００５０】
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４５が作動し、その出力軸の回転によりアクセルシャフト４１がスライドする。そしてカム１３およびカム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１３およびカムシャフト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および作動角を無段階可変制御する。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、エンジン回転数に最も適した吸排気を行なうことができる。
【００５１】
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２１はカム１３に対して、カム高さの低い部位に当接している。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４５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は図中、右方にスライドする。カム１３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１３に沿って、同様に図中、右方にスライドする。カム１３のスライドによりタペットローラ２１は、次第にカム高さの高い部位に当接し、これにより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。
【００５２】
さて、本発明装置において特にアジャスト機構７０によれば、アジャストレバー７１の回動動作をねじ機構により軸方向動作に変換し、アクセルフォーク４２の軸方向位置を微調整することができる。すなわちこの場合、アジャストスクリュ７７を右左旋させると、スピンドル部７７ａが矢印のように進退し、これによりホルダ７３はアジャストレバー７１の回動接線方向に付勢される。そしてアジャストレバー７１はホルダ７３によって、ガイドピン７２を介して回動駆動される。アジャストレバー７１の回動により、これと螺合するアクセルフォーク４２はアジャストレバー７１の回動量もしくは角度に対応して軸方向位置が微動調整される。これによりバルブリフト量（吸気ブースト）の微調整あるいは気筒間の同調を行なうことができる。
【００５３】
この実施形態ではアジャストスクリュ７７はシリンダヘッドカバー２ａに螺着し、すなわちシリンダヘッドカバー２ａの外側でアジャスト操作することができるため、シリンダヘッドカバー２ａあるいはシリンダヘッド２をわざわざ取り外さないで済む。したがって、バルブリフト量の微調整に手間がかからず、簡単かつ適正に調整することができ、この場合エンジンを回して吸気ブーストで微調整可能になるとともに、潤滑オイルの飛散がないためメンテナンス時の調整が極めて簡単になる。
【００５４】
また、エンジンユニット１の並列２気筒のうち一方の気筒のアクセルフォーク４２Ａ側にアジャスト機構７０を有する。このようにアジャスト機構７０をアクセルフォーク４２Ｂ側で１セット省略しても、気筒間での同調を図ることができるためコストおよび重量等を軽減することができる。この場合、アクセルフォーク４２Ｂ側でアクセルシャフト４１の回転を規制し、ネジリスプライン４１ａを介してアクセルシャフト４１のスライド動作を行なわせることができる。
【００５５】
また、上述のようにシリンダヘッドカバー２ａに螺着する１つのアジャストスクリュ７７（およびロックナット７８）でアジャスト操作することができるため、調整工数を簡略化することができる。そして、自動調整機構による調整がより容易に実現可能になり、その場合調整精度を向上することが可能になる。さらに、アジャストスクリュ７７およびロックナット７８部分に適宜のアクチュエータを適用すれば、エンジン運転時につねに微調整および同調を行なうことができ、同調のための耐久性、精度が向上し、排気ガスあるいは燃費性能等につき耐久劣化の少ないエンジンを実現可能である。
【００５６】
さらに、本発明の具体的構成において、前述のようにガイドピン７２とホルダ７３は、ピン７５に回転自在に装着された一対のローラ７６を介して係合する。このようにローラ７６を介して係合させることにより、ガイドピン７２およびホルダ７３間のスライド抵抗を低減し、アクセルシャフト４１自体のスライド抵抗を低減することができる。したがって、アクセルモータ４５の作動を円滑化し、その駆動電力を実質的に減少する。
【００５７】
また、シリンダヘッド２に形成された凹状ガイド部７４（コ字状の溝）によって、ホルダ７３を回転しないようにしながら摺動ガイドし、これにより省スペース化や構成の簡素化を図っている。すなわち、たとえばガイドシャフト等によりホルダ７３の回転を規制してスライドガイドする場合、アジャストスクリュ７７の軸方向にスペースが必要になる上、２つ以上のガイドシャフトの相互間ピッチや平行度の精度が必要になり、高い加工・圧入精度等を要する。本発明ではシリンダヘッド２自体に凹状ガイド部７４を設けるため、フライス加工等の加工手段により容易に形成することができる。
【００５８】
なお、上記実施形態のアジャスト機構７０において、アジャストレバー７１の回動接線方向に付勢するための回動駆動機構としてアジャストスクリュ７７を有する例を説明したが、このようなスクリュ手段の代わりにたとえば、ラック＆ピニオン機構を用いることができる。
【００５９】
つぎに、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と実質的に同一または対応する部材には同一符号を用いるものとする。
この実施形態における基本構成は実質的に、前述した第１の実施形態の場合と同様である。したがって、図７に示されるように一方の気筒のアクセルフォーク４２（４２Ａ）側にアジャスト機構７０を有する。このアジャスト機構７０は、アクセルシャフト４１上に回動可能に支持され、アクセルフォーク４２と係合してアクセルシャフト４１の軸方向に微動させるアジャストレバー７１を有する。そして、該アジャストレバー７１の回動動作によりアクセルフォーク４２の軸方向位置を微調整するようになっている。
【００６０】
アジャストレバー７１は、アクセルシャフト４１との嵌合部の外周に沿って形成されたネジ部７１ａでアクセルフォーク４２のネジ部４２ａと螺合し、これによりアジャストレバー７１が回動するとアクセルフォーク４２が矢印Ｃのようにアクセルシャフト４１の軸方向にスライドする。
【００６１】
図８（ａ）（図７、Ｅ矢視）は、この実施形態におけるアジャスト機構７０まわりを示している。アジャスト機構７０は、アクセルシャフト４１から離間した位置でアジャストレバー７１と係合して、該アジャストレバー７１の回動接線方向に付勢する回動駆動機構を有する。そして、該回動駆動機構によりアジャストレバー７１の回動位置を設定および固定するが、この実施形態では特に回動駆動機構は、アクセルフォーク４２上に支持されて配設される。
【００６２】
図８において、アジャストレバー７１の端部には長穴７１ｂが形成され、ホルダ８０に植設されたピン８１が長穴７１ｂに嵌入する。ホルダ８０はアジャストレバー７１の位相（回動角度）を設定および固定するが、図８（ｂ）に示されるようにアクセルフォーク４２とアジャストレバー７１によって挟まれるかたちでそれらの間に摺動可能に介装される。アジャストスクリュ８２はアジャストレバー７１の回動接線方向に沿って、アクセルフォーク４２の一部に立上げ形成されたネジ部８３に螺着し、その端部８２ａでホルダ８０と回転自在に結合する。
【００６３】
ホルダ８０は、回動駆動機構としてのアジャストスクリュ８２の操作によってアジャストレバー７１の回動接線方向に往復動する。この場合、アジャストスクリュ８２はロックナット８４によってアクセルフォーク４２に固定可能である。なお、アジャストスクリュ８２の端部８２ａは、ホルダ８０が抜けないようにＥリング８５等によって係止される。
【００６４】
また、図８（ａ）に示されるようにシリンダヘッドカバー２ａにおけるアジャストスクリュ８２の対応部位には操作用の開口部８６が開設される。この開口部８６にはＯリング８７を介して、キャップ８８が螺着する。
【００６５】
本発明装置の第２の実施形態において、図８のようにアジャストスクリュ８２を右左旋させることで矢印のように進退し、これによりホルダ８０はアジャストレバー７１の回動接線方向に付勢される。そしてアジャストレバー７１はホルダ８０によって、ピン８１を介して回動駆動される。アジャストレバー７１の回動により、これと螺合するアクセルフォーク４２はアジャストレバー７１の回動量もしくは角度に対応して軸方向位置が微動調整される。これによりバルブリフト量（吸気ブースト）の微調整あるいは気筒間の同調を行なうことができる。
【００６６】
この実施形態ではたとえば図９に示すような同調工具９０を用いて、アジャスト操作を効率的に行なうことができる。すなわち同調工具９０は、ロックナット８４との係合部９１ａを有するボックスレンチ９１と、ボックスレンチ９１に回転およびスライド自在に装着されたドライバ９２とを含み、スプリング９３により弾性付勢されるオイル飛散防止キャップ９４が付設される。
【００６７】
アジャスト作業に際して、キャップ８８を取り外して開口部８６にオイル飛散防止キャップ９４をあてがって、ボックスレンチ９１によってロックナット８４を弛めた後、ドライバ９２によってアジャストスクリュ８２を右左旋させる。これによりアジャストレバー７１を所望角度だけ回動させ、その後にロックナット８４を締めてアジャストレバー７１の位相を固定する。
【００６８】
第２の実施形態でもシリンダヘッドカバー２ａあるいはシリンダヘッド２を取り外すことなく、シリンダヘッドカバー２ａの外側でアジャスト操作することができるため、バルブリフト量の微調整に手間がかからず、簡単かつ適正に調整することができる。
【００６９】
特にこの例ではアクセルフォーク４２とアジャストレバー７１とが一体化して固定されるため、アクセルシャフト４１のスライド時にガタつきや倒れによる誤差が生じない。したがって、アクセルシャフト４１がスライドする際の抵抗にならず、その駆動力が増加しないばかりか同調誤差も生じない。また、アジャスト機構７０の構造が簡単であり、コストおよび重量等を軽減することができる。この場合、アジャストスクリュ８２まわりが露出しないので外観的が極めて良好である。
【００７０】
また、前述したようにホルダ８０は、アクセルフォーク４２とアジャストレバー７１の間に介装される。すなわち、これらの部材によりホルダ８０を両側からガイドすることができ、特別な部品を用いることなく回転防止を図ることができる。したがって、この点でも構成の簡素化が図られる。
【００７１】
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。
たとえば各実施形態において、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。
【００７２】
【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、特にアクセルシャフトに対するアクセルフォークの軸方向相対位置を微調整するアジャスト機構を有し、そのアジャストレバーの回動動作をシリンダヘッドまたはシリンダヘッドカバーの外側から操作することができるため、簡単かつ効率的にバルブリフト量の微調整を行ない得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】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６】本発明の動弁装置の第１の実施形態に係るアジャスト機構まわりを示す図４のＤ矢視図である。
【図７】本発明の動弁装置の第２の実施形態に係る平面図である。
【図８】本発明の動弁装置の第２の実施形態に係るアジャスト機構まわりを示す（ａ）は図７のＥ矢視図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図９】本発明の動弁装置の第２の実施形態に係る同調工具の例を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
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 チェーンアジャスタ
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 バルブリフタユニット
２１ タペットローラ
２４ タペットホルダ
３０，３０Ex バルブユニット
３１ 吸気バルブ
３２ バルブガイド
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
５０ バルブ休止ユニット
５１ タペットストッパ
５２ 回転シャフト
５３ 駆動装置
６０ 位相センサユニット
６１ ピン
６２ 位相センサ
７０ アジャスト機構
７１ アジャストレバー
７２ ガイドピン
７３ ホルダ
７４ 凹状ガイド部
７５ ピン
７６ ローラ
７７ アジャストスクリュ
７８ ロックナット
【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】
この種の３次元カムは、長手方向（カムシャフトの軸方向）に緩やかに傾斜するカム部が延設され、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。このようなカムをカムシャフトに沿って移動させることにより、タペットを含むバルブリフタを介して吸気バルブのリフト量、作動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。
【０００４】
かかる３次元カムをたとえば吸気側の吸気バルブに適用することにより、混合気を形成するためのスロットルバルブを廃止し、いわゆるノンスロットルバルブエンジンを実現することができる。ところで、バルブリフト量を微調整し、あるいは多気筒エンジンにあっては気筒間の同調を行なう場合、従来ではたとえば偏芯カムを用いてタペットガイドをカムのスライド方向に微調整していた。
【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なバルブリフト量（吸気ブースト）の微調整あるいは気筒間の同調の際、シリンダヘッドカバーをシリンダヘッドから取り外した状態で行なわれる。その場合、エンジンを回して吸気ブーストで微調整を行なうと、潤滑オイルが飛散し易くなり、そのため特殊な同調用カバーを用いてオイルの飛散を防止する必要があった。また、エンジンを回さずに同調を行なう場合、シリンダヘッドユニットにてバルブリフト量を測定する装置を用いる必要があった。
【０００６】
さらに、生産、出荷後のメンテナンスサービス等において整備する際、シリンダヘッドカバーを取り外し、同調用カバーを用いてオイルの飛散を防止する方法しかとることができず、同調には極めて手間がかからざるを得なかった。
【０００７】
本発明はかかる実情に鑑み、簡単かつ効率的にバルブリフト量の微調整を行ない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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の動弁装置は、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カムと、前記カムのカム面に押圧されてバルブを進退させるバルブリフタと、前記カムを前記カムシャフトの軸方向に移動させるアクセルシャフトユニットとを備えた動弁装置であって、前記アクセルシャフトユニットは前記カムシャフトの軸方向に往復動可能に配置されたアクセルシャフトと、前記カムと係合すると共に前記アクセルシャフトの軸方向所定位置に固定される固定側アクセルフォークおよび前記アクセルシャフトの軸方向に微小ストロークだけスライド可能に装着される移動側アクセルフォークと、前記アクセルシャフトに対する移動側アクセルフォークの軸方向相対位置を微調整するアジャスト機構とを含み、前記アジャスト機構は、前記アクセルシャフト上に回動可能且つ軸方向相対移動不能に支持されると共に前記移動側アクセルフォークと係合して該移動側アクセルフォークを前記アクセルシャフトに対して軸方向にスライドさせるアジャストレバーと、該アジャストレバーを前記アクセルシャフトに対して回動させる回動駆動機構とを備え、該回動駆動機構の操作により前記アジャストレバーが前記アクセルシャフトに対して回動し、前記移動側アクセルフォークをアクセルシャフトに対して軸方向に微動させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の動弁装置において、前記アジャストレバーは、該アジャストレバーを前記アクセルシャフト上に支持する支持部の外周に雄ネジ部を形成する一方、前記移動側アクセルフォークは、前記アジャストレバーとの係合部に前記雄ネジ部と螺合する雌ネジ部を形成し、これら雄ネジ部および雌ネジ部により前記アジャストレバーの回動動作を前記移動側アクセルフォークの軸方向スライド動作に変換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、前記アジャスト機構は、前記アジャストレバーの回動動作を前記シリンダヘッドまたはシリンダヘッドカバーの外側から操作し得るように構成されるたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の動弁装置において、前記回動駆動機構は、前記シリンダヘッド乃至シリンダヘッドカバーの外側もしくは外側寄りに配設されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の動弁装置において、前記回動駆動機構は、前記アクセルフォーク上に支持されて配設され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。
【００１６】
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を無段階可変制御する。この場合、アクセルシャフトに対するアクセルフォークの軸方向相対位置を微調整するアジャスト機構を有し、このアジャスト機構は、アクセルシャフト上に回動可能に支持され、アクセルフォークと係合してアクセルシャフトの軸方向に微動させるアジャストレバーを有する。バルブリフト量を微調整し、あるいは多気筒エンジンにあっては気筒間の同調を行なう際、アジャストレバーの回動動作をシリンダヘッドまたはシリンダヘッドカバーの外側から操作することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
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。
【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。
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
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４５が装着される。アクセルモータ４５はたとえば図示例のように、シリンダヘッドカバー２ａの上面から突設される。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４５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。
【００２２】
アクセルモータ４５はリンクを用いれば、吸気側でも排気側でも設置可能であるが、排気側に設ける場合燃料タンク１１７に形成する凹部が露出されて、そのままでは外観性が低下するので、それを考慮に入れるとアクセルモータ４５は吸気側に設ける方が好ましい。
【００２３】
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。
【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に連通している。
【００２５】
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線に沿う断面図および図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。この実施形態では並列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。そして各気筒の吸気側および排気側双方に３次元カムを有し、この場、合吸気側カムシャフトと排気側カムシャフトの間にアクセルシャフトを配置し、このアクセルシャフトに設けたアクセルフォークを介して、吸気側および排気側のカムを駆動するものである。また、エンジンユニット１におけ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内に本発明の動弁装置が収容される。
【００２６】
本実施形態の動弁装置は、まず吸気側において気筒の列設方向に沿って配置されるカム／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バルブリフタユニット２０と、吸気制御するバルブユニット３０と、アクセル開度に応じてカム／カムシャフトユニット１０のカムを変位させるアクセルシャフトユニット４０と、必要に応じてバルブを休止させるバルブ休止ユニット５０とを含んでいる。
【００２７】
また、排気側において、吸気側と実質的に同様に構成されたカム／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バルブリフタユニット２０Exと、排気制御するバルブユニット３０Exとを含んでいる。なお、排気側においてはバルブ休止ユニットは含んでいない。以下、これらのユニットに関して主に吸気側について説明するが、排気側においても同様の構成を有する。
【００２８】
カム／カムシャフトユニット１０およびカム／カムシャフトユニット１０Exのカム１３およびカム１３Exは、吸気バルブ３１および排気バルブ３１Exのバルブリフト量、作動角およびリフトタイミングを無段段に可変制御するように構成されている。また、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の間に配置されるアクセルシャフトユニット４０は、吸気側および排気側で共用される。
【００２９】
カム／カムシャフトユニット１０において、カムシャフト１１は、ベアリング１２（図３）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１１にはその軸方向に後述するカム１３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１１はたとえば３条のボールスプライン１１ａ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１１は中空構造とし、その中空内部に潤滑油路を形成してカム１３等に注油することができる。
【００３０】
カムシャフト１１の一端にはスプロケット１５が固着している。また、排気側のカムシャフト１１Exの一端にもスプロケット１５Exが固着しており、図５に示されるように、これらのスプロケット１５，１５Ex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との間にカムチェーン４が巻回装架される。なお、図５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。
【００３１】
ここで、カム１３およびカム１３Exは「３次元カム」として構成され、各気筒の吸気側および排気側に１つずつ設けられる。図３あるいは図４に示されるように長手方向（カムシャフト１１の軸方向）に緩やかに傾斜するカム部が延設され、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。
【００３２】
つぎに、バルブリフタユニット２０において、カム１３に接触するようにピン２２に支持されたタペットローラ２１を有する。ピン２２はカムシャフト１１とは平行にスライダ２３に固定されており、ニードルベアリングを介してタペットローラ２１を回転自在に支持する。なお、タペットローラ２１はピン２２の軸方向にはスライドしないように、スライダ２３の内側に配置される。スライダ２３は矩形の断面形状を持ち、タペットホルダ２４に形成されたガイド孔２４ａ（図２）にスライド可能に嵌合する。
【００３３】
ガイド孔２４ａはバルブステムの軸方向に沿って形成されており、これによりタペットローラ２１は、スライダ２３を介してタペットホルダ２４内部に収容されるかたちで浮動保持され、バルブステムの軸方向にのみ移動可能となる。このバルブリフタユニット２０（タペットローラ２１）は、カム１３のカム面に押されてバルブを進退させるバルブリフタとして機能する。
【００３４】
スライダ２３の下部にはピン２２と直交してピン２５が軸支され、このピン２５にニードルベアリングを介して天秤状腕部２６（スイングアーム）が揺動可能に保持される。天秤状腕部２６の両端には、バルブステム３１ａと当接する押圧部２６ａが設けられるとともに、その外側面にタペットストッパ５１との係合部として構成された嵌合凹部２６ｂを有する。なお、天秤状腕部２６の両端のうち一方の押圧部２６ａは、高さ調整可能に構成される。
【００３５】
この例では天秤状腕部２６の揺動支点であるピン２５は、タペットローラ２１の中心（ピン２２）に対して下方にオフセットして配置される。このようにオフセットすることにより、天秤状腕部２６は図３に示されるように下方に凸に湾曲した形態となっている。天秤状腕部２６はタペットストッパ５１によって規制されていないときには、カムシャフト１１と平行を保ったまま上下動する。また、タペットストッパ５１によって規制されているときには、嵌合凹部２６ｂを支点として揺動可能となる。
【００３６】
なお、バルブリフタユニット２０（およびバルブリフタユニット２０Ex）のタペットホルダ２４は図４に示すように、この例では４つのボルト２７によってシリンダヘッド２に固定される。
【００３７】
バルブユニット３０において、それぞれのバルブステム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を含んでいる。また、各バルブステム３１ａの端部は天秤状腕部２６の押圧部２６ａと当接し、バルブリテーナ３４とスプリングシート３５の間にバルブスプリング３６が装着される。
【００３８】
ここで、排気側におけるカム／カムシャフトユニット１０Ex、バルブリフタユニット２０Exおよびバルブユニット３０Exは、上述したように吸気側の各ユニットと基本構成は同様であるが、カム／カムシャフトユニット１０Exのカム１３Exの具体的な諸元についてはカム１３とは異なる。
【００３９】
アクセルシャフトユニット４０において、カムシャフト１１およびカムシャフト１１Exと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およびカム１３Exに連結するアクセルフォーク４２を含んでいる。アクセルシャフト４１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４１ａを介してドリブンギヤ４３（ホイール）と係合している。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、アクセルモータ４５の出力軸に固着したドライブギヤ４６（ウォーム）と噛合する。
【００４０】
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およびカムシャフト１１Ex側へ延出し、それぞれ二股状の先端部がベアリング４７を介して、カム１３およびカム１３Exの端部に回転自在に装着されたフォークガイド４８と係合する。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およびカム１３Exがカムシャフト１１およびカムシャフト１１Exに沿ってそれぞれスライドする。
【００４１】
ここで、アクセルフォーク４２は後述するように、アクセルシャフト４１に対する軸方向位置がアジャスト機構によって微調整されるようになっている。この場合、一方のアクセルフォーク４２（４２Ａ）は、アクセルシャフト４１の軸方向に微小ストロークだけスライド可能に装着される。なお、このアクセルフォーク４２Ａは必要以上にスライド移動しないように、両側からサークリップ（止め具）４９によって位置規制される。一方のサークリップ４９（図４においてアクセルフォーク４２の右側に配置されたもの）と該アクセルフォーク４２の端面との間には皿バネ４９′が装着され、軸方向のガタつきが生じないようにしている。他方のアクセルフォーク４２（４２Ｂ）は、アクセルシャフト４１の軸方向所定位置に固定される。
【００４２】
バルブ休止ユニット５０において、２つの吸気バルブ３１の一方を休止させるように構成されたタペットストッパ５１を有する。タペットストッパ５１は、シリンダヘッド２に装着されたスリーブ５２のガイド孔５２ａに内挿され、カムシャフト１１と平行にスライド可能である。タペットストッパ５１の一端には天秤状腕部２６の嵌合凹部２６ｂに係合可能な球状のストッパ部５１ａを有し、また他端には後述するフォークが係合するフォークガイド５３が取り付けられている。ガイド孔５２ａには、ストッパ部５１ａを天秤状腕部２６の嵌合凹部２６ｂ側へ付勢するリターンスプリング５４が装着されている。
【００４３】
駆動装置５５は、カムシャフト１１と平行に配置され、タペットストッパ５１を駆動（後退駆動）するための駆動シャフト５６を進退させる。駆動シャフト５６にはフォーク５７が結合しており、このフォーク５７はタペットストッパ５１のフォークガイド５３と係合する。２つのタペットストッパ５１は相互に、駆動シャフト５６によって連結されており、同期作動するようになっている。
【００４４】
ここで、カムシャフト１１の他端には位相センサユニット６０が設けられている。位相センサユニット６０は図３に示されるように、カムシャフト１１の他端に植設されたピン６１とこのピン６１を検出して出力信号を得る位相センサ６２を含んでいる。
【００４５】
本発明装置においてさらに、アクセルシャフト４１に対するアクセルフォーク４２の軸方向相対位置を微調整するアジャスト機構を有する。この実施形態ではエンジンユニット１は並列２気筒で構成され、図４に示されるように一方の気筒のアクセルフォーク４２（４２Ａ）側にアジャスト機構７０を有する。このアジャスト機構７０は、アクセルシャフト４１上に回動可能に支持され、アクセルフォーク４２と係合してアクセルシャフト４１の軸方向に微動させるアジャストレバー７１を有する。そして、該アジャストレバー７１の回動動作によりアクセルフォーク４２の軸方向位置を微調整するようになっている。
【００４６】
アジャストレバー７１は、アクセルシャフト４１との嵌合部の外周に沿って形成されたネジ部７１ａでアクセルフォーク４２のネジ部４２ａと螺合し、これによりアジャストレバー７１が回動するとアクセルフォーク４２が矢印Ｃのようにアクセルシャフト４１の軸方向にスライドする。後述するように本発明の動弁装置においては、アジャストレバー７１の回動動作をシリンダヘッドカバー２ａの外側から操作し得るように構成されている。
【００４７】
図６（図４、Ｄ矢視）は、この実施形態におけるアジャスト機構７０まわりを示している。アジャスト機構７０は、アクセルシャフト４１から離間した位置でアジャストレバー７１と係合して、該アジャストレバー７１の回動接線方向に付勢する回動駆動機構を有する。そして、該回動駆動機構によりアジャストレバー７１の回動位置を設定および固定する。
【００４８】
図４および図６において、アジャストレバー７１の端部にはアクセルシャフト４１と平行にガイドピン７２が植設される。なお、アクセルシャフト４１の端部は、カムシャフト１１の支持用ベアリング１２を固定するカムホルダ２ｂによって支持される。ガイドピン７２はアジャストレバー７１の位相（回動角度）を設定および固定するためのホルダ７３と係合する。ホルダ７３はシリンダヘッド２に形成された凹状ガイド部７４によって摺動ガイドされ、この例ではシリンダヘッド２の上下方向に往復動可能である。なお、ガイドピン７２とホルダ７３は、ガイドピン７２の両側のピン７５に回転自在に装着された一対のローラ７６を介して係合する。
【００４９】
ホルダ７３は、前述の回動駆動機構としてのアジャストスクリュ７７の操作によってアジャストレバー７１の回動接線方向に往復動する。すなわちアジャストスクリュ７７は、アジャストレバー７１の回動接線方向に沿ってシリンダヘッドカバー２ａに螺着し、一体形成されているスピンドル部７７ａがその端部でホルダ７３と回転自在に結合する。この場合、アジャストスクリュ７７はロックナット７８によってシリンダヘッドカバー２ａに固定可能である。なお、スピンドル部７７ａの端部は、ホルダ７３が抜けないようにＥリング等によって係止されるとともに、スピンドル部７７ａにはオイルシール７９が装着される。
【００５０】
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４５が作動し、その出力軸の回転によりアクセルシャフト４１がスライドする。そしてカム１３およびカム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１３およびカムシャフト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および作動角を無段階可変制御する。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、エンジン回転数に最も適した吸排気を行なうことができる。
【００５１】
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２１はカム１３に対して、カム高さの低い部位に当接している。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４５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は図中、右方にスライドする。カム１３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１３に沿って、同様に図中、右方にスライドする。カム１３のスライドによりタペットローラ２１は、次第にカム高さの高い部位に当接し、これにより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。
【００５２】
さて、本発明装置において特にアジャスト機構７０によれば、アジャストレバー７１の回動動作をねじ機構により軸方向動作に変換し、アクセルフォーク４２の軸方向位置を微調整することができる。すなわちこの場合、アジャストスクリュ７７を右左旋させると、スピンドル部７７ａが矢印のように進退し、これによりホルダ７３はアジャストレバー７１の回動接線方向に付勢される。そしてアジャストレバー７１はホルダ７３によって、ガイドピン７２を介して回動駆動される。アジャストレバー７１の回動により、これと螺合するアクセルフォーク４２はアジャストレバー７１の回動量もしくは角度に対応して軸方向位置が微動調整される。これによりバルブリフト量（吸気ブースト）の微調整あるいは気筒間の同調を行なうことができる。
【００５３】
この実施形態ではアジャストスクリュ７７はシリンダヘッドカバー２ａに螺着し、すなわちシリンダヘッドカバー２ａの外側でアジャスト操作することができるため、シリンダヘッドカバー２ａあるいはシリンダヘッド２をわざわざ取り外さないで済む。したがって、バルブリフト量の微調整に手間がかからず、簡単かつ適正に調整することができ、この場合エンジンを回して吸気ブーストで微調整可能になるとともに、潤滑オイルの飛散がないためメンテナンス時の調整が極めて簡単になる。
【００５４】
また、エンジンユニット１の並列２気筒のうち一方の気筒のアクセルフォーク４２Ａ側にアジャスト機構７０を有する。このようにアジャスト機構７０をアクセルフォーク４２Ｂ側で１セット省略しても、気筒間での同調を図ることができるためコストおよび重量等を軽減することができる。この場合、アクセルフォーク４２Ｂ側でアクセルシャフト４１の回転を規制し、ネジリスプライン４１ａを介してアクセルシャフト４１のスライド動作を行なわせることができる。
【００５５】
また、上述のようにシリンダヘッドカバー２ａに螺着する１つのアジャストスクリュ７７（およびロックナット７８）でアジャスト操作することができるため、調整工数を簡略化することができる。そして、自動調整機構による調整がより容易に実現可能になり、その場合調整精度を向上することが可能になる。さらに、アジャストスクリュ７７およびロックナット７８部分に適宜のアクチュエータを適用すれば、エンジン運転時につねに微調整および同調を行なうことができ、同調のための耐久性、精度が向上し、排気ガスあるいは燃費性能等につき耐久劣化の少ないエンジンを実現可能である。
【００５６】
さらに、本発明の具体的構成において、前述のようにガイドピン７２とホルダ７３は、ピン７５に回転自在に装着された一対のローラ７６を介して係合する。このようにローラ７６を介して係合させることにより、ガイドピン７２およびホルダ７３間のスライド抵抗を低減し、アクセルシャフト４１自体のスライド抵抗を低減することができる。したがって、アクセルモータ４５の作動を円滑化し、その駆動電力を実質的に減少する。
【００５７】
また、シリンダヘッド２に形成された凹状ガイド部７４（コ字状の溝）によって、ホルダ７３を回転しないようにしながら摺動ガイドし、これにより省スペース化や構成の簡素化を図っている。すなわち、たとえばガイドシャフト等によりホルダ７３の回転を規制してスライドガイドする場合、アジャストスクリュ７７の軸方向にスペースが必要になる上、２つ以上のガイドシャフトの相互間ピッチや平行度の精度が必要になり、高い加工・圧入精度等を要する。本発明ではシリンダヘッド２自体に凹状ガイド部７４を設けるため、フライス加工等の加工手段により容易に形成することができる。
【００５８】
なお、上記実施形態のアジャスト機構７０において、アジャストレバー７１の回動接線方向に付勢するための回動駆動機構としてアジャストスクリュ７７を有する例を説明したが、このようなスクリュ手段の代わりにたとえば、ラック＆ピニオン機構を用いることができる。
【００５９】
つぎに、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と実質的に同一または対応する部材には同一符号を用いるものとする。
この実施形態における基本構成は実質的に、前述した第１の実施形態の場合と同様である。したがって、図７に示されるように一方の気筒のアクセルフォーク４２（４２Ａ）側にアジャスト機構７０を有する。このアジャスト機構７０は、アクセルシャフト４１上に回動可能に支持され、アクセルフォーク４２と係合してアクセルシャフト４１の軸方向に微動させるアジャストレバー７１を有する。そして、該アジャストレバー７１の回動動作によりアクセルフォーク４２の軸方向位置を微調整するようになっている。
【００６０】
アジャストレバー７１は、アクセルシャフト４１との嵌合部の外周に沿って形成されたネジ部７１ａでアクセルフォーク４２のネジ部４２ａと螺合し、これによりアジャストレバー７１が回動するとアクセルフォーク４２が矢印Ｃのようにアクセルシャフト４１の軸方向にスライドする。
【００６１】
図８（ａ）（図７、Ｅ矢視）は、この実施形態におけるアジャスト機構７０まわりを示している。アジャスト機構７０は、アクセルシャフト４１から離間した位置でアジャストレバー７１と係合して、該アジャストレバー７１の回動接線方向に付勢する回動駆動機構を有する。そして、該回動駆動機構によりアジャストレバー７１の回動位置を設定および固定するが、この実施形態では特に回動駆動機構は、アクセルフォーク４２上に支持されて配設される。
【００６２】
図８において、アジャストレバー７１の端部には長穴７１ｂが形成され、ホルダ８０に植設されたピン８１が長穴７１ｂに嵌入する。ホルダ８０はアジャストレバー７１の位相（回動角度）を設定および固定するが、図８（ｂ）に示されるようにアクセルフォーク４２とアジャストレバー７１によって挟まれるかたちでそれらの間に摺動可能に介装される。アジャストスクリュ８２はアジャストレバー７１の回動接線方向に沿って、アクセルフォーク４２の一部に立上げ形成されたネジ部８３に螺着し、その端部８２ａでホルダ８０と回転自在に結合する。
【００６３】
ホルダ８０は、回動駆動機構としてのアジャストスクリュ８２の操作によってアジャストレバー７１の回動接線方向に往復動する。この場合、アジャストスクリュ８２はロックナット８４によってアクセルフォーク４２に固定可能である。なお、アジャストスクリュ８２の端部８２ａは、ホルダ８０が抜けないようにＥリング８５等によって係止される。
【００６４】
また、図８（ａ）に示されるようにシリンダヘッドカバー２ａにおけるアジャストスクリュ８２の対応部位には操作用の開口部８６が開設される。この開口部８６にはＯリング８７を介して、キャップ８８が螺着する。
【００６５】
本発明装置の第２の実施形態において、図８のようにアジャストスクリュ８２を右左旋させることで矢印のように進退し、これによりホルダ８０はアジャストレバー７１の回動接線方向に付勢される。そしてアジャストレバー７１はホルダ８０によって、ピン８１を介して回動駆動される。アジャストレバー７１の回動により、これと螺合するアクセルフォーク４２はアジャストレバー７１の回動量もしくは角度に対応して軸方向位置が微動調整される。これによりバルブリフト量（吸気ブースト）の微調整あるいは気筒間の同調を行なうことができる。
【００６６】
この実施形態ではたとえば図９に示すような同調工具９０を用いて、アジャスト操作を効率的に行なうことができる。すなわち同調工具９０は、ロックナット８４との係合部９１ａを有するボックスレンチ９１と、ボックスレンチ９１に回転およびスライド自在に装着されたドライバ９２とを含み、スプリング９３により弾性付勢されるオイル飛散防止キャップ９４が付設される。
【００６７】
アジャスト作業に際して、キャップ８８を取り外して開口部８６にオイル飛散防止キャップ９４をあてがって、ボックスレンチ９１によってロックナット８４を弛めた後、ドライバ９２によってアジャストスクリュ８２を右左旋させる。これによりアジャストレバー７１を所望角度だけ回動させ、その後にロックナット８４を締めてアジャストレバー７１の位相を固定する。
【００６８】
第２の実施形態でもシリンダヘッドカバー２ａあるいはシリンダヘッド２を取り外すことなく、シリンダヘッドカバー２ａの外側でアジャスト操作することができるため、バルブリフト量の微調整に手間がかからず、簡単かつ適正に調整することができる。
【００６９】
特にこの例ではアクセルフォーク４２とアジャストレバー７１とが一体化して固定されるため、アクセルシャフト４１のスライド時にガタつきや倒れによる誤差が生じない。したがって、アクセルシャフト４１がスライドする際の抵抗にならず、その駆動力が増加しないばかりか同調誤差も生じない。また、アジャスト機構７０の構造が簡単であり、コストおよび重量等を軽減することができる。この場合、アジャストスクリュ８２まわりが露出しないので外観的が極めて良好である。
【００７０】
また、前述したようにホルダ８０は、アクセルフォーク４２とアジャストレバー７１の間に介装される。すなわち、これらの部材によりホルダ８０を両側からガイドすることができ、特別な部品を用いることなく回転防止を図ることができる。したがって、この点でも構成の簡素化が図られる。
【００７１】
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。
たとえば各実施形態において、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。
【００７２】
【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、特にアクセルシャフトに対するアクセルフォークの軸方向相対位置を微調整するアジャスト機構を有し、そのアジャストレバーの回動動作をシリンダヘッドまたはシリンダヘッドカバーの外側から操作することができるため、簡単かつ効率的にバルブリフト量の微調整を行ない得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】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６】本発明の動弁装置の第１の実施形態に係るアジャスト機構まわりを示す図４のＤ矢視図である。
【図７】本発明の動弁装置の第２の実施形態に係る平面図である。
【図８】本発明の動弁装置の第２の実施形態に係るアジャスト機構まわりを示す（ａ）は図７のＥ矢視図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図９】本発明の動弁装置の第２の実施形態に係る同調工具の例を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
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 チェーンアジャスタ
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 バルブリフタユニット
２１ タペットローラ
２４ タペットホルダ
３０，３０Ex バルブユニット
３１ 吸気バルブ
３２ バルブガイド
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
５０ バルブ休止ユニット
５１ タペットストッパ
５２ 回転シャフト
５３ 駆動装置
６０ 位相センサユニット
６１ ピン
６２ 位相センサ
７０ アジャスト機構
７１ アジャストレバー
７２ ガイドピン
７３ ホルダ
７４ 凹状ガイド部
７５ ピン
７６ ローラ
７７ アジャストスクリュ
７８ ロックナット
Claims (6)
- 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カムと、前記カムのカム面に押圧されてバルブを進退させるバルブリフタと、前記カムを前記カムシャフトの軸方向に移動させるアクセルシャフトユニットとを備えた動弁装置であって、
前記アクセルシャフトユニットは前記カムシャフトの軸方向に往復動可能に配置されたアクセルシャフトと、前記カムと係合すると共に前記アクセルシャフトの軸方向所定位置に固定される固定側アクセルフォークおよび前記アクセルシャフトの軸方向に微小ストロークだけスライド可能に装着される移動側アクセルフォークと、前記アクセルシャフトに対する移動側アクセルフォークの軸方向相対位置を微調整するアジャスト機構とを含み、
前記アジャスト機構は、前記アクセルシャフト上に回動可能且つ軸方向相対移動不能に支持されると共に前記移動側アクセルフォークと係合して該移動側アクセルフォークを前記アクセルシャフトに対して軸方向にスライドさせるアジャストレバーと、該アジャストレバーを前記アクセルシャフトに対して回動させる回動駆動機構とを備え、該回動駆動機構の操作により前記アジャストレバーが前記アクセルシャフトに対して回動し、前記移動側アクセルフォークをアクセルシャフトに対して軸方向に微動させることを特徴とする動弁装置。 - 前記アジャストレバーは、該アジャストレバーを前記アクセルシャフト上に支持する支持部の外周に雄ネジ部を形成する一方、前記移動側アクセルフォークは、前記アジャストレバーとの係合部に前記雄ネジ部と螺合する雌ネジ部を形成し、これら雄ネジ部および雌ネジ部により前記アジャストレバーの回動動作を前記移動側アクセルフォークの軸方向スライド動作に変換することを特徴とする請求項１に記載の動弁装置。
- 前記アジャスト機構は、前記アジャストレバーの回動動作を前記シリンダヘッドまたはシリンダヘッドカバーの外側から操作し得るように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の動弁装置。
- 前記回動駆動機構は、前記シリンダヘッド乃至シリンダヘッドカバーの外側もしくは外側寄りに配設されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の動弁装置。
- 前記回動駆動機構は、前記アクセルフォーク上に支持されて配設されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の動弁装置。
- 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。
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