JP6726772B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関におけるバルブの作動特性を切替える可変動弁装置に関する。
バルブ作動特性を決めるカムプロファイルの異なる複数のカムロブを外周面に形成したカムキャリアが、カムシャフトに相対回転を禁止されて軸方向に摺動可能に嵌合され、このカムキャリアを軸方向に移動することで、異なるカムロブをバルブに作用させてバルブ作動特性を変える可変動弁装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に開示された可変動弁装置では、カムシャフトに摺動可能に嵌合するカムキャリア(カム)に、螺旋状の溝であるシフトリード溝(行程曲線)が形成されており、同シフトリード溝に切替ピン(操作ピン)が係合することで、カムキャリアが回転しながら軸方向に案内されて軸方向に移動し、内燃機関バルブ(ガス交換弁)に作動するカムを切替えることができる。
切替ピンは液圧ピストンとして作動し、液圧により突出して回転するシフトリード溝に先端を進入して係合し、回転するシフトリード溝に切替ピンが係合することで、カムキャリアは回転しながら軸方向にシフトする。
シフトリード溝に係合した切替ピンは、シフトリード溝の両側の溝側壁のうち一方の溝側壁の湾曲した壁面に摺接することで、カムキャリアを軸方向にシフトさせる。
したがって、高速で回転するカムキャリアの外周面に形成されたシフトリード溝に、切替ピンが進入すると、シフトリード溝の一方の溝側壁の湾曲した壁面に斜めに衝接することになる。
したがって、高速で回転するカムキャリアの外周面に形成されたシフトリード溝に、切替ピンが進入すると、シフトリード溝の一方の溝側壁の湾曲した壁面に斜めに衝接することになる。
切替ピンがシフトリード溝に十分進入された後に、切替ピンがシフトリード溝のシフト溝側壁面に衝接すれば、切替ピンは先端側の十分な長さの部分でシフト溝側壁面を受けることができ、摺接面積が大きいので、切替ピンに加わる負担が小さく、シフトリード溝に無理なく係合して円滑にカムキャリアをシフトすることができる。
しかし、切替ピンがシフトリード溝に進入し始めた早い時点で、切替ピンがシフトリード溝のシフト溝側壁面に衝接すると、切替ピンは先端の短い僅かな部分のみでシフト溝側壁面を受けることがあり、切替ピンの先端に無理な負荷が集中的に掛かり、切替ピンに加わる負担が大きく、ときに切替ピンがはじかれるようなカムキャリアの円滑なシフトには好ましくない切替ピンの挙動が起こることがある。
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、カムキャリアのシフトリード溝に切替ピンが進入するタイミングに関係なく、切替ピンに加わる力学的負担が小さく円滑にカムキャリアをシフトできる内燃機関の可変動弁装置を供する点にある。
上記目的を達成するために、本発明に係る可変動弁装置は、
内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に軸支されたカムシャフトと、前記カムシャフトの外周に相対回転を禁止され軸方向に移動可能に嵌合する円筒状部材であって、外周面にカムプロファイルの異なる複数のカムロブが軸方向に隣接して形成されるとともに、溝底面と同溝底面の両側の溝側壁面とでチャンネル状に構成されるシフトリード溝が形成されたリード溝円筒部を一体に備えたカムキャリアと、前記シフトリード溝に係合・離脱可能に進退する切替ピンと、前記切替ピンがばねにより付勢されて進行して前記シフトリード溝に係合することにより前記カムキャリアが回転しながら軸方向に案内されてシフトし、内燃機関のバルブに作動するカムロブが切替えられるカム切替機構とを備えた可変動弁装置において、
前記リード溝円筒部における前記シフトリード溝の前記切替ピンに摺接して押圧される側の前記溝側壁面には、前記カムキャリアがシフトを開始するシフト開始変曲部位からシフトを終了するシフト終了変曲部位までの間のシフト溝側壁面が形成されており、前記シフト溝側壁面における前記シフト開始変曲部位から前記シフト終了変曲部位までの間の所定部位にシフト中間部位が設定され、前記リード溝円筒部には、周方向で前記シフト開始変曲部位と前記シフト終了変曲部位との間の前記シフト溝側壁面を壁面として有するシフト溝側壁部が形成され、前記シフト溝側壁部には、前記シフト開始変曲部位の軸方向位置より軸方向で前記シフト中間部位側で、かつ前記シフト中間部位の周方向位置より周方向で前記シフト開始変曲部位に延びる領域に特定シフト溝側壁部が形成され、前記特定シフト溝側壁部は、前記シフト中間部位の周方向位置より前記溝底面に向けて周方向に徐々に深くなって前記シフト開始変曲部位に至る傾斜外周面が形成されていることを特徴とする。
内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に軸支されたカムシャフトと、前記カムシャフトの外周に相対回転を禁止され軸方向に移動可能に嵌合する円筒状部材であって、外周面にカムプロファイルの異なる複数のカムロブが軸方向に隣接して形成されるとともに、溝底面と同溝底面の両側の溝側壁面とでチャンネル状に構成されるシフトリード溝が形成されたリード溝円筒部を一体に備えたカムキャリアと、前記シフトリード溝に係合・離脱可能に進退する切替ピンと、前記切替ピンがばねにより付勢されて進行して前記シフトリード溝に係合することにより前記カムキャリアが回転しながら軸方向に案内されてシフトし、内燃機関のバルブに作動するカムロブが切替えられるカム切替機構とを備えた可変動弁装置において、
前記リード溝円筒部における前記シフトリード溝の前記切替ピンに摺接して押圧される側の前記溝側壁面には、前記カムキャリアがシフトを開始するシフト開始変曲部位からシフトを終了するシフト終了変曲部位までの間のシフト溝側壁面が形成されており、前記シフト溝側壁面における前記シフト開始変曲部位から前記シフト終了変曲部位までの間の所定部位にシフト中間部位が設定され、前記リード溝円筒部には、周方向で前記シフト開始変曲部位と前記シフト終了変曲部位との間の前記シフト溝側壁面を壁面として有するシフト溝側壁部が形成され、前記シフト溝側壁部には、前記シフト開始変曲部位の軸方向位置より軸方向で前記シフト中間部位側で、かつ前記シフト中間部位の周方向位置より周方向で前記シフト開始変曲部位に延びる領域に特定シフト溝側壁部が形成され、前記特定シフト溝側壁部は、前記シフト中間部位の周方向位置より前記溝底面に向けて周方向に徐々に深くなって前記シフト開始変曲部位に至る傾斜外周面が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、切替ピンが進行してシフトリード溝にシフト開始変曲部位の深さ以上に進入した後に、シフト溝側壁面のシフト開始変曲部位が切替ピンに達した場合には、切替ピンの先端に特定シフト溝側壁部におけるシフト溝側壁面が衝接するが、衝接の直後から、切替ピンの進行に加えて特定シフト溝側壁部の傾斜外周面により切替ピンとシフト溝側壁面の摺接面積が急増するため、切替ピンの先端に無理な負荷が集中的に掛かることが避けられ、切替ピンに加わる負担が小さく、また切替ピンの好ましくない挙動が防止され、カムキャリアを軸方向に円滑に案内してシフトすることができる。
また、切替ピンが進行してシフトリード溝にシフト開始変曲部位の深さに進入する前に、シフト溝側壁面のシフト開始変曲部位が切替ピンに達した場合には、切替ピンは、回転するシフト溝側壁部におけるシフト開始変曲部位の軸方向位置の軸方向に垂直な面に沿って位置して、シフト溝側壁面に衝接することなく、切替ピンの先端が特定シフト溝側壁部の傾斜外周面に摺接することになり、切替ピンはばねに抗して退行して傾斜外周面を円滑に遡り、シフト溝側壁部の外周面を乗り越えて、あらためてシフトリード溝に進入するので、次回には切替ピンがシフトリード溝に十分に進入したところで、シフト開始変曲部位が切替ピンに達し、前記したように、カムキャリアは円滑にシフトされる。
そして、切替ピンの先端は、シフト溝側壁面に衝接することがなく、ばねに付勢されて特定シフト溝側壁部の傾斜外周面にばねに付勢されて摺接されるので、切替ピンの先端に無理な負荷が集中的に掛かることがなく、切替ピンに加わる負担が小さい。
以上のように、本可変動弁装置は、カムキャリアのシフトリード溝に切替ピンが進入するタイミングに関係なく、常に切替ピンに加わる負担が小さくし、かつ円滑にカムキャリアをシフトすることができ、異なるカムロブをバルブに作用させてバルブ作動特性を円滑に変えることができる。
以上のように、本可変動弁装置は、カムキャリアのシフトリード溝に切替ピンが進入するタイミングに関係なく、常に切替ピンに加わる負担が小さくし、かつ円滑にカムキャリアをシフトすることができ、異なるカムロブをバルブに作用させてバルブ作動特性を円滑に変えることができる。
前記構成において、前記カムキャリアの前記リード溝円筒部には、軸方向の定位置で周方向に一周する定常リード溝が、前記シフトリード溝と軸方向に隣合ってされ、前記シフトリード溝は、前記前記シフト終了変曲部位で前記定常リード溝に合流するようにすることができる。
この構成によれば、シフトリード溝に係合してカムキャリアをシフトした切替ピンが定常リード溝に移行して係合するので、シフト方向の異なる2本のシフトリード溝のそれぞれに定常リード溝を並設する必要はなく、共通の定常リード溝を2本のシフトリード溝の間に1本設けることができ、リード溝円筒部の軸方向幅を抑制してカムキャリアの大型化を防止することができる。
リード溝円筒部における定常リード溝が周方向に加工される時に、湾曲したシフト溝側壁面を有するシフト溝側壁部の角部である特定シフト溝側壁部の傾斜外周面を、周方向に同時に加工することが可能で、製造コストを削減することができる。
リード溝円筒部における定常リード溝が周方向に加工される時に、湾曲したシフト溝側壁面を有するシフト溝側壁部の角部である特定シフト溝側壁部の傾斜外周面を、周方向に同時に加工することが可能で、製造コストを削減することができる。
前記構成において、前記シフト中間部位は、前記シフト開始変曲部位から軸方向に前記シフトリード溝のリード溝幅の半分以上離れた軸方向位置にあるようにすることができる。
この構成によれば、シフト中間部位が、シフト開始変曲部位から軸方向にシフトリード溝のリード溝幅の半分以上離れた軸方向位置にあるので、特定シフト溝側壁部の概ね直角三角形状をなす傾斜外周面の軸方向幅をリード溝幅の略半分以上の大きさにまで徐々に拡大して、傾斜外周面の上に進入した切替ピンが傾斜外周面を踏み外す可能性を少なくしており、切替ピンが傾斜外周面を踏み外すことによる切替ピンの先端の周縁部に負荷が集中的に掛かることを可及的に回避して、切替ピンに加わる負担を軽減することができる。
前記構成において、前記傾斜外周面の前記シフト開始変曲部位における前記リード溝円筒部の外周面からの深さは、リード溝深さの半分以上あるようにすることができる。
この構成によれば、傾斜外周面におけるシフト開始変曲部位のリード溝円筒部の外周面からの深さが、リード溝深さの半分以上あるので、特定シフト溝側壁部の傾斜外周面の傾斜角度を大きく設定することが容易にでき、よって、回転するシフトリード溝のシフト溝側壁面のシフト開始変曲部位が切替ピンに達したときに、シフト溝側壁面が切替ピンの先端に衝接しても、衝接の直後から切替ピンの進行に加えて、特定シフト溝側壁部Tabの傾斜外周面Sの急傾斜により、切替ピンのシフト溝側壁面Fazとの摺接面積が急増するため、切替ピンに加わる負担を小さくすることができる。
前記構成において、カムプロファイルの異なる複数の前記カムロブの共通の基礎円がバルブに作用する前記カムキャリアの回動角度内で、前記シフト溝側壁面が前記切替ピンに摺接可能に、前記シフト溝側壁面が前記リード溝円筒部に形成されるようにすることができる。
この構成によれば、カムプロファイルの異なる複数のカムロブの共通の基礎円がバルブに作用するカムキャリアの回動角度内で、シフト溝側壁面が切替ピンに摺接可能に形成されるので、複数のカムロブの共通の基礎円がバルブに作用しているときに、カムキャリアを支障なくシフトさせることができる。
本発明は、リード溝円筒部における切替ピンによりカムキャリアをシフトさせるシフト溝側壁面を有するシフト溝側壁部のうち、シフト開始変曲部位の軸方向位置より軸方向でシフト溝側壁面側で、かつシフト溝側壁面のシフト開始変曲部位からシフト終了変曲部位までの間のシフト中間部位の周方向位置より周方向でシフト溝側壁面側の特定シフト溝側壁部は、シフト中間部位の周方向位置より周方向にリード溝底に向けて徐々に深くなってシフト開始変曲部位に至る傾斜外周面が形成されているので、カムキャリアのシフトリード溝に切替ピンが進入するタイミングに関係なく、常に切替ピンに加わる負担を小さくし、かつ円滑にカムキャリアをシフトすることができ、異なるカムロブをバルブに作用させてバルブ作動特性を円滑に変えることができる。
以下、本発明に係る一実施の形態について図1ないし図21に基づいて説明する。
本実施の形態に係る可変動弁装置40(図3参照)を備えた内燃機関Eは、水冷式の単気筒4ストローク内燃機関であり、4バルブ方式のDOHC構造の動弁機構を備えている図示しない自動二輪車に搭載される。
なお、本明細書の説明において、前後左右の向きは、自動二輪車の直進方向を前方とする通常の基準に従うものとし、図面において、FRは前方を,RRは後方を、LHは左方を,RHは右方を示すものとする。
本実施の形態に係る可変動弁装置40(図3参照)を備えた内燃機関Eは、水冷式の単気筒4ストローク内燃機関であり、4バルブ方式のDOHC構造の動弁機構を備えている図示しない自動二輪車に搭載される。
なお、本明細書の説明において、前後左右の向きは、自動二輪車の直進方向を前方とする通常の基準に従うものとし、図面において、FRは前方を,RRは後方を、LHは左方を,RHは右方を示すものとする。
図1ないし図3を参照して、内燃機関Eは、クランクケース1のクランク室1cの上に、1本のシリンダ2aを有するシリンダブロック2と、シリンダブロック2の上部にガスケットを介して結合されるシリンダヘッド3と、シリンダヘッド3の上部に被せられるシリンダヘッドカバー4とから構成される機関本体を備える。
シリンダブロック2のシリンダ2aの中心軸線であるシリンダ軸線Lcは、若干後方に傾いており、クランクケース1の上に重ねられるシリンダブロック2,シリンダヘッド3,シリンダヘッドカバー4は、クランクケース1から若干後傾した姿勢で上方に延出している。
また、クランクケース1の下方には、オイルパン室1oを形成するオイルパン5が延出している。
また、クランクケース1の下方には、オイルパン室1oを形成するオイルパン5が延出している。
クランクケース1のミッション室1mには、変速機Mのメインシャフト11とカウンタシャフト12とが、クランクシャフト10と平行に左右水平方向に指向して配設されており(図3参照)、カウンタシャフト12はクランクケース1を左方に貫通して外部に突出して出力シャフトとなっている。
クランク室1cの後方のミッション室1mに配設される変速機Mは、メインギヤ群11gおよびカウンタギヤ群12gがそれぞれ設けられた前記メインシャフト11および前記カウンタシャフト12と、変速操作機構により操作されるシフトドラム16およびシフトフォーク17a,17bを有する変速切換え機構15とを備える(図3参照)。
図3を参照して、シリンダブロック2のシリンダ2a内を往復動するピストン20とクランクシャフト10は、ピストンピン20pとクランクピン10pとに両端を支承されたコネクティングロッド21により連結されてクランク機構を構成している。
本内燃機関Eは、4バルブ方式でDOHC構造の可変動弁装置40を備えている。
図3を参照して、シリンダヘッド3には、シリンダ2aに対応して、シリンダ軸線方向でピストン20の頂面に対向して燃焼室30が構成され、燃焼室30からは、2本の吸気ポート31iが前方に湾曲し斜め上方に延出するとともに、2本の排気ポート31eが後方に湾曲して延出している。
図3を参照して、シリンダヘッド3には、シリンダ2aに対応して、シリンダ軸線方向でピストン20の頂面に対向して燃焼室30が構成され、燃焼室30からは、2本の吸気ポート31iが前方に湾曲し斜め上方に延出するとともに、2本の排気ポート31eが後方に湾曲して延出している。
2本の吸気ポート31i,31iは、上流側で合流し、その延長である吸気通路にはスロットルボディ22が介装され、スロットルボディ22の吸気通路上流側は開放されている。
燃焼室30の天井壁中央には点火プラグ23が先端を燃焼室30に臨ませて取り付けられる。
燃焼室30の天井壁中央には点火プラグ23が先端を燃焼室30に臨ませて取り付けられる。
シリンダヘッド3に一体に嵌着されたバルブガイド32i,32eにそれぞれ摺動可能に支持される吸気バルブ41および排気バルブ51は、内燃機関Eに備えられる可変動弁装置40により駆動されて、吸気ポート31iの吸気開口および排気ポート31eの排気開口をクランクシャフト10の回転に同期して開閉する。
可変動弁装置40は、シリンダヘッド3とシリンダヘッドカバー4により形成される動弁室3c内に設けられる。
可変動弁装置40の一部を外しシリンダヘッド3を上方から視た上面図である図6を参照して、シリンダヘッド3は、前後の前側壁3Fr,後側壁3Rrと左右の左側壁3L,右側壁3Rにより矩形状をなし、左側壁3Lに寄って平行に形成された軸受壁3Uにより動弁室3cを仕切って、軸受壁3Uの左側にギア室3gを形成している。
また、動弁室3cは燃焼室30の上方に位置し、軸受壁3Vにより左右の室に仕切られている。
可変動弁装置40の一部を外しシリンダヘッド3を上方から視た上面図である図6を参照して、シリンダヘッド3は、前後の前側壁3Fr,後側壁3Rrと左右の左側壁3L,右側壁3Rにより矩形状をなし、左側壁3Lに寄って平行に形成された軸受壁3Uにより動弁室3cを仕切って、軸受壁3Uの左側にギア室3gを形成している。
また、動弁室3cは燃焼室30の上方に位置し、軸受壁3Vにより左右の室に仕切られている。
ギア室3gを仕切る軸受壁3Uの上端面には、前後に半円弧面をなす軸受凹面3Ui,3Ueが形成され、動弁室3c内を仕切る軸受壁3Vの上端面には、前後に半円弧面をなす軸受凹面3Vi,3Veが形成されるとともに、中央に点火プラグ23を嵌挿するプラグ嵌挿筒部3Vpが形成されている。
左右1対の吸気バルブ41,41の上を左右方向に指向して配設された吸気側カムシャフト42(図7)と左右1対の排気バルブ51,51の上を左右方向に指向して配設された排気側カムシャフト52(図7)が、シリンダヘッド3の軸方向(左右方向)に垂直な軸受壁3U,3Vとカムシャフトホルダ33,34(図4、図10)に挟まれるようにして回転自在に支持される。
図5,図10および図11を参照して、吸気側カムシャフト42は、左端部に拡径したジャーナル部42Bを有し、ジャーナル部42Bの左右にフランジ部42A,42Cが形成されている。
右側フランジ部42Cの右側に外周面にスプライン外歯を形成したスプライン軸部42Dが延出している。
右側フランジ部42Cの右側に外周面にスプライン外歯を形成したスプライン軸部42Dが延出している。
吸気側カムシャフト42には、右端面からスプライン軸部42Dの内部を経てジャーナル部42Bの内部まで中心軸に沿って給油路42hが穿穴されており、給油路42hの左端部からは放射方向にジャーナル部42Bの外周面まで給油連通孔42haが形成されるとともに、スプライン軸部42Dでは軸方向に3か所ほど給油路42hから放射方向にカム連通油孔42hb,軸受連通油孔42hc,カム連通油孔42hbが穿孔されている。
左側のカム連通油孔42hb,中央の軸受連通油孔42hc,右側のカム連通油孔42hbは、スプライン軸部42Dの外周面に周回するように形成された3条のカム外周溝42bv,軸受外周溝42cv,カム外周溝42bvにそれぞれ開口している(図10参照)。
給油路42hの右端は栓部材45が圧入されて閉塞されている。
左側のカム連通油孔42hb,中央の軸受連通油孔42hc,右側のカム連通油孔42hbは、スプライン軸部42Dの外周面に周回するように形成された3条のカム外周溝42bv,軸受外周溝42cv,カム外周溝42bvにそれぞれ開口している(図10参照)。
給油路42hの右端は栓部材45が圧入されて閉塞されている。
シリンダヘッド3の軸受部3UAにおける吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52を軸受する軸受凹面3Ui,3Ueには、図6および図7に示されるように、内周油溝3Uiv,3Uevが形成されている。
一方、カムシャフトホルダ33には、図7を参照して、ホルダ上面に沿って前後方向に穿孔して共通油路33sが形成されており、共通油路33sは、吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52を軸受する各軸受凹面33i,33eの上方を共通に通っている。
なお、共通油路33sは、後記する締結ボルト38dのボルト孔を途中経由している。
一方、カムシャフトホルダ33には、図7を参照して、ホルダ上面に沿って前後方向に穿孔して共通油路33sが形成されており、共通油路33sは、吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52を軸受する各軸受凹面33i,33eの上方を共通に通っている。
なお、共通油路33sは、後記する締結ボルト38dのボルト孔を途中経由している。
この共通油路33sから分岐した枝油路33it,33etが、シリンダヘッド3の軸受部3UAとの合せ面に向けて穿設されている(図7参照)。
図7に示されるように、枝油路33itは、シリンダヘッド3側の軸受凹面3Uiの後部側に開口した内周油溝3Uivに連通し、枝油路33etは、シリンダヘッド3側の軸受凹面3Ueの前部側に開口した内周油溝3Uevに連通する。
共通油路33sは、後端で垂直油路33rと連通し、垂直油路33rはシリンダヘッド3の軸受壁3U側の垂直油路3Urに連通する。
図7に示されるように、枝油路33itは、シリンダヘッド3側の軸受凹面3Uiの後部側に開口した内周油溝3Uivに連通し、枝油路33etは、シリンダヘッド3側の軸受凹面3Ueの前部側に開口した内周油溝3Uevに連通する。
共通油路33sは、後端で垂直油路33rと連通し、垂直油路33rはシリンダヘッド3の軸受壁3U側の垂直油路3Urに連通する。
したがって、シリンダヘッド3の垂直油路3Urを通ったオイルは、カムシャフトホルダ33側の垂直油路33rを介して共通油路33sに流入し、共通油路33sから枝油路33it,33etに分配されて、前後の内周油溝3Uiv,3Uevに供給されて、吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52の軸受を潤滑する。
図7,図10に示されるように、吸気側カムシャフト42のジャーナル部42Bに給油連通孔42haが設けられ、給油連通孔42haは内周油溝3Uivに開口しており、オイルは内周油溝3Uivから給油連通孔42haを通って吸気側カムシャフト42の給油路42hに供給される。
同様に、排気側カムシャフト52のジャーナル部52Bに給油連通孔52haが設けられ、給油連通孔52haは内周油溝3Uevに開口しており、オイルは内周油溝3Uevから給油連通孔52haを通って排気側カムシャフト52の給油路52hに供給される。
同様に、排気側カムシャフト52のジャーナル部52Bに給油連通孔52haが設けられ、給油連通孔52haは内周油溝3Uevに開口しており、オイルは内周油溝3Uevから給油連通孔52haを通って排気側カムシャフト52の給油路52hに供給される。
そして、図10を参照して、吸気側カムシャフト42のジャーナル部42Bの給油連通孔42haから給油路42hに供給されたオイルは、カム連通油孔42hb,軸受連通油孔42hc,カム連通油孔42hbからスプライン軸部42Dの外周面に排出される。
排気側カムシャフト52のジャーナル部52Bの給油連通孔52haから給油路52hに供給されたオイルは、図示しない同様の連通油孔からスプライン軸部52Dの外周面に排出される。
排気側カムシャフト52のジャーナル部52Bの給油連通孔52haから給油路52hに供給されたオイルは、図示しない同様の連通油孔からスプライン軸部52Dの外周面に排出される。
吸気側カムシャフト42のスプライン軸部42Dには、円筒状部材である吸気側カムキャリア43がスプライン嵌合する。
したがって、吸気側カムキャリア43は、吸気側カムシャフト42に対して相対回転を禁止されて軸方向に摺動可能に嵌合する。
このスプライン嵌合部にカム連通油孔42hb,軸受連通油孔42hc,カム連通油孔42hbから排出されたオイルが供給される(図10参照)。
したがって、吸気側カムキャリア43は、吸気側カムシャフト42に対して相対回転を禁止されて軸方向に摺動可能に嵌合する。
このスプライン嵌合部にカム連通油孔42hb,軸受連通油孔42hc,カム連通油孔42hbから排出されたオイルが供給される(図10参照)。
吸気側カムキャリア43は、外周面にカム山が低くバルブリフト量の小さい低速側カムロブ43Aとカム山が高くバルブリフト量の大きい高速側カムロブ43Bが軸方向左右に隣接したものが、軸方向で所定幅のジャーナル円筒部43Cを間に挟んで左右に1組ずつそれぞれ形成されている。
図8、図11から分かるように、隣接する低速側カムロブ43Aと高速側カムロブ43Bは、カムプロファイルの基礎円の外径は互いに等しく同じ周方向位置にある。
図8、図11から分かるように、隣接する低速側カムロブ43Aと高速側カムロブ43Bは、カムプロファイルの基礎円の外径は互いに等しく同じ周方向位置にある。
図5および図10を参照して、吸気側カムキャリア43は、左側の低速側カムロブ43Aと高速側カムロブ43Bの組のうち左側の低速側カムロブ43Aより左側に、リード溝44が周回するように形成されたリード溝円筒部43Dを有し、右側の低速側カムロブ43Aと高速側カムロブ43Bの組のうち右側の高速側カムロブ43Bより右側に、右端円筒部43Eを有する。
リード溝円筒部43Dの外径は、低速側カムロブ43Aと高速側カムロブ43Bの同径の基礎円の外径より小さい(図10参照)。
リード溝円筒部43Dの外径は、低速側カムロブ43Aと高速側カムロブ43Bの同径の基礎円の外径より小さい(図10参照)。
リード溝円筒部43Dのリード溝44は、軸方向定位置で円環状に周方向に一周する環状の定常リード溝44cが形成されるとともに、定常リード溝44cから左右に枝分かれして軸方向左右に所定距離離れた位置まで螺旋状に左シフトリード溝44lと右シフトリード溝44rが形成されている(図4,図10参照)。
図10を参照して、吸気側カムキャリア43のジャーナル円筒部43Cには、軸方向2カ所に円筒の内外を連通する軸受給油孔43Ca,43Cbが形成されている。
また、低速側カムロブ43Aおよび高速側カムロブ43Bにも内側から基礎円のカム面の外側に連通するカム給油孔43Ah,43Bhがそれぞれ形成されている(図9,図10参照)。
また、低速側カムロブ43Aおよび高速側カムロブ43Bにも内側から基礎円のカム面の外側に連通するカム給油孔43Ah,43Bhがそれぞれ形成されている(図9,図10参照)。
吸気側カムキャリア43および排気側カムキャリア53は、図9に示す側面視で時計回りに回転し、回転する吸気側カムキャリア43の図9に示される高速側カムロブ43Bのカム面は、後記する吸気ロッカアーム72に摺接して吸気ロッカアーム72を揺動し吸気バルブ41を作動する。
高速側カムロブ43Bのカム山のカム面には、先に吸気ロッカアーム72に摺接してカム面圧が上昇する側とその後で吸気ロッカアーム72に摺接してカム面圧が下降する側とがあるが、高速側カムロブ43Bのカム給油孔43Bhは、高速側カムロブ43Bの基礎円のカム面のうちカム山のカム面圧が下降する側よりカム面圧が上昇する側に近い位置に開口するように穿設されている。
高速側カムロブ43Bのカム山のカム面には、先に吸気ロッカアーム72に摺接してカム面圧が上昇する側とその後で吸気ロッカアーム72に摺接してカム面圧が下降する側とがあるが、高速側カムロブ43Bのカム給油孔43Bhは、高速側カムロブ43Bの基礎円のカム面のうちカム山のカム面圧が下降する側よりカム面圧が上昇する側に近い位置に開口するように穿設されている。
低速側カムロブ43Aのカム給油孔43Ahも同様に、低速側カムロブ43Aの基礎円のカム面のうちカム面圧が上昇する側に近い位置に開口するように穿設されている。
また排気側カムキャリア53の低速側カムロブ53Aおよび高速側カムロブ53Bにおけるカム給油孔も同様である。
また排気側カムキャリア53の低速側カムロブ53Aおよび高速側カムロブ53Bにおけるカム給油孔も同様である。
図10を参照して、吸気側カムキャリア43の右端円筒部43Eには、有底円筒状をしたキャップ部材46が嵌合して被せられる。
また、吸気側カムシャフト42の左側フランジ部42Aには、吸気側被動ギア47が同軸に左側から嵌合して2本のねじ48,48により一体に締結される。
また、吸気側カムシャフト42の左側フランジ部42Aには、吸気側被動ギア47が同軸に左側から嵌合して2本のねじ48,48により一体に締結される。
図10に示されるように、吸気側カムシャフト42のスプライン軸部42Dに吸気側カムキャリア43をスプライン嵌合し、吸気側カムキャリア43の右端円筒部43Eにキャップ部材46を被せた状態で、吸気側カムシャフト42のジャーナル部42Bがシリンダヘッド3の軸受壁3Uに形成された軸受凹面3Uiとカムシャフトホルダ33の半円弧面の軸受凹面33iに挟まれて回転自在に軸支されるとともに、吸気側カムキャリア43のジャーナル円筒部43Cがシリンダヘッド3の軸受壁3Vに形成された軸受凹面3Viとカムシャフトホルダ34の半円弧面の軸受凹面34iに挟まれて回転自在に支持される。
吸気側カムシャフト42は、ジャーナル部42Bの左右のフランジ部42A,42Cがシリンダヘッド3の軸受壁3Uとカムシャフトホルダ33を挟むようにして軸方向の位置決めがなされており、左側フランジ部42Aに取り付けられた吸気側被動ギア47はギア室3g内に位置する。
このように軸方向の位置決めがなされて回転する吸気側カムシャフト42のスプライン軸部42Dにスプライン嵌合された吸気側カムキャリア43は、吸気側カムシャフト42とともに回転しながら軸方向に移動可能である。
このように軸方向の位置決めがなされて回転する吸気側カムシャフト42のスプライン軸部42Dにスプライン嵌合された吸気側カムキャリア43は、吸気側カムシャフト42とともに回転しながら軸方向に移動可能である。
吸気側カムキャリア43は、軸方向で所定幅のジャーナル円筒部43Cがシリンダヘッド3の軸受壁3Vとカムシャフトホルダ34により軸受されるので、軸受壁3Vとカムシャフトホルダ34を挟んで左側に対向する高速側カムロブ43Bと右側に対向する低速側カムロブ43Aが、軸受壁3Vとカムシャフトホルダ34に当接することにより吸気側カムキャリア43の軸方向の移動が規制される(図10参照)。
図10を参照して、吸気側カムシャフト42の給油路42h内のオイルは、カム連通油孔42hb,軸受連通油孔42hc,カム連通油孔42hbから各カム外周溝42bv,軸受外周溝42cv,カム外周溝42bvにそれぞれ吐出されてスプライン軸部42Dの外周の吸気側カムキャリア43とのスプライン嵌合部を潤滑するとともに、吸気側カムシャフト42のジャーナル部42Bの軸受連通油孔42hcは、軸受壁3Vとカムシャフトホルダ34と同じ軸方向位置にあり、同軸受連通油孔42hcに対応して軸方向に移動する吸気側カムキャリア43の被軸受円筒部43Cには2つの軸受給油孔43Ca,43Cbがあり、吸気側カムキャリア43の左シフト時は図5に示すように一方の軸受給油孔43Cbが軸受連通油孔42hcに対向し、右シフト時は他方の軸受給油孔43Caが軸受連通油孔42hcに対向するので、いずれのシフト時も軸受給油孔43Caまたは軸受給油孔43Cbのいずれかを介して軸受凹面3Vi,34iにオイルが供給され潤滑することができる。
また、吸気側カムシャフト42の軸受連通油孔42hcの両側のカム連通油孔42hb,42hbは、それぞれ吸気バルブ41,41(および後記する吸気ロッカアーム72,72)と同じ軸方向位置にあって、吸気側カムキャリア43の左シフト時には、高速側カムロブ43B,43Bが同じ軸方向位置となり(図5参照)、吸気側カムキャリア43の右シフト時には、低速側カムロブ43A,43Aが同じ軸方向位置となる。
したがって、吸気側カムキャリア43が左シフトしたときは、図10に示されるように、高速側カムロブ43B,43Bのカム給油孔43Bh,43Bhが吸気側カムシャフト42のカム連通油孔42hb,42hbに対向して、高速側カムロブ43B,43Bのカム面にオイルが供給され吸気ロッカアーム72,72との摺接部を潤滑する。
吸気側カムキャリア43が右シフトしたときは、低速側カムロブ43A,43Aのカム給油孔43Ah,43Ahが吸気側カムシャフト42のカム連通油孔42hb,42hbに対向して低速側カムロブ43A,43Aのカム面にオイルが供給され吸気ロッカアーム72,72との摺接部を潤滑する。
このように、左右いずれのシフト時もカムロブ43A,43Bと吸気ロッカアーム72との摺接部にオイルを供給して潤滑することができる。
このように、左右いずれのシフト時もカムロブ43A,43Bと吸気ロッカアーム72との摺接部にオイルを供給して潤滑することができる。
一方で、図5に示されるように、排気側カムシャフト52は、吸気側カムシャフト42と同じ形状をしており、左側フランジ部52A,ジャーナル部52B,右側フランジ部52C,スプライン軸部52Dが順に形成されている。
そして、排気側カムシャフト52のスプライン軸部52Dにスプライン嵌合される排気側カムキャリア53は、吸気側カムキャリア43と同じように、外周面にカム山が低くバルブリフト量の小さい低速側カムロブ53Aとカム山が高くバルブリフト量の大きい高速側カムロブ53Bが軸方向左右に隣接したものが、軸方向で所定幅の被軸受円筒部53Cを間に挟んで左右に1組ずつそれぞれ形成されている。
隣接する低速側カムロブ53Aと高速側カムロブ53Bは、カムプロファイルの基礎円の外径は互いに等しい。
隣接する低速側カムロブ53Aと高速側カムロブ53Bは、カムプロファイルの基礎円の外径は互いに等しい。
しかし、図11を参照して、排気側カムキャリア53は、吸気側カムキャリア43と異なり、リード溝が2カ所に分かれて形成されており、左側の組の低速側カムロブ53Aの左側に、左側リード溝54が周回するように形成されたリード溝円筒部53Dを有し、右側の組の高速側カムロブ53Bの右側に右側リード溝55が周回するように形成されたリード溝円筒部53Eを有し、このリード溝円筒部53Eの右側に右端円筒部53Fを有する。
リード溝円筒部53D,53Eの外径は、低速側カムロブ53Aと高速側カムロブ53Bの同径の基礎円の外径より小さい。
リード溝円筒部53D,53Eの外径は、低速側カムロブ53Aと高速側カムロブ53Bの同径の基礎円の外径より小さい。
図4および図5を参照して、左側のリード溝円筒部53Dのリード溝54には、排気側カムキャリア53の左端面に近接する軸方向定位置で周方向に一周する環状の定常リード溝54cが形成され、定常リード溝54cから右に枝分かれして軸方向右に所定距離離れた位置まで螺旋状に右シフトリード溝54rが形成されている。
右側のリード溝円筒部53Eのリード溝55には、軸方向定位置で周方向に一周する環状の定常リード溝55cが形成され、定常リード溝55cから左に枝分かれして軸方向左に所定距離離れた位置まで螺旋状に左シフトリード溝55lが形成されている。
右側のリード溝円筒部53Eのリード溝55には、軸方向定位置で周方向に一周する環状の定常リード溝55cが形成され、定常リード溝55cから左に枝分かれして軸方向左に所定距離離れた位置まで螺旋状に左シフトリード溝55lが形成されている。
排気側カムキャリア53の右端円筒部53F(図11参照)には、図5に示されるように、有底円筒状をしたキャップ部材56が嵌合して被せられる。
また、排気側カムシャフト52の左側フランジ部52Aには、排気側被動ギア57が同軸に左側から嵌合して2本のねじ58,58により一体に締結される(図4,図5参照)。
また、排気側カムシャフト52の左側フランジ部52Aには、排気側被動ギア57が同軸に左側から嵌合して2本のねじ58,58により一体に締結される(図4,図5参照)。
図5に示されるように、排気側カムシャフト52のスプライン軸部52Dに排気側カムキャリア53をスプライン嵌合し、排気側カムキャリア53の右端円筒部53Fにキャップ部材56を被せた状態で、排気側カムシャフト52のジャーナル部52Bが、図6に示されるシリンダヘッド3の軸受壁3Uに形成された軸受凹面3Ueとカムシャフトホルダ33の半円弧面の軸受凹面に挟まれて回転自在に支持されるとともに、排気側カムキャリア53のジャーナル円筒部53Cがシリンダヘッド3の軸受壁3Vに形成された軸受凹面3Veとカムシャフトホルダ34の半円弧面の軸受凹面に挟まれて回転自在に支持される(図4の状態)。
排気側カムシャフト52は、ジャーナル部52Bの左右のフランジ部52A,52Cがシリンダヘッド3の軸受壁3Uとカムシャフトホルダ33を挟むようにして軸方向の位置決めがなされており、左側フランジ部52Aに取り付けられた排気側被動ギア57はギア室3g内に位置する。
このように軸方向の位置決めがなされて回転する排気側カムシャフト52のスプライン軸部52Dにスプライン嵌合された排気側カムキャリア53は、排気側カムシャフト52とともに回転しながら軸方向に移動可能である。
このように軸方向の位置決めがなされて回転する排気側カムシャフト52のスプライン軸部52Dにスプライン嵌合された排気側カムキャリア53は、排気側カムシャフト52とともに回転しながら軸方向に移動可能である。
排気側カムキャリア53は、軸方向で所定幅のジャーナル円筒部53Cがシリンダヘッド3の軸受壁3Vとカムシャフトホルダ34により軸受されるので、軸受壁3Vとカムシャフトホルダ34を挟んで左側に対向する高速側カムロブ53Bと右側に対向する低速側カムロブ53Aが、軸受壁3Vとカムシャフトホルダ34に当接することにより排気側カムキャリア53の軸方向の移動が規制される。
なお、排気側カムシャフト52と排気側カムキャリア53のスプライン嵌合部やその他の軸受を潤滑するオイルの供給経路は、吸気側カムシャフト42と吸気側カムキャリア43の構造と略同じである。
吸気側カムシャフト42の左側フランジ部42Aに取り付けられた吸気側被動ギア47と排気側カムシャフト52の左側フランジ部52Aに取り付けられた排気側被動ギア57は、ギア室3gに前後に並んで配設されている。
図2に示されるように、前後の同径の吸気側被動ギア47と排気側被動ギア57の双方に噛合するアイドルギア61が、両者の間の下方に設けられる。
アイドルギア61は、吸気側被動ギア47および排気側被動ギア57より大径のギアであり、図10に示されるように、シリンダヘッド3の左側壁3Lと軸受壁3Uとの間にギア室3gを貫通して架設される円筒状支軸65にベアリング63を介して回転自在に支持されている。
アイドルギア61は、吸気側被動ギア47および排気側被動ギア57より大径のギアであり、図10に示されるように、シリンダヘッド3の左側壁3Lと軸受壁3Uとの間にギア室3gを貫通して架設される円筒状支軸65にベアリング63を介して回転自在に支持されている。
円筒状支軸65は左側壁3Lを貫通してボルト64により軸受壁3Uに固定される。
円筒状支軸65は、大径部端面がベアリング63のインナレースをカラー部材65aを介して軸受壁3Uとの間に挟み、ボルト64により締付けて固定される。
円筒状支軸65は、大径部端面がベアリング63のインナレースをカラー部材65aを介して軸受壁3Uとの間に挟み、ボルト64により締付けて固定される。
図10を参照して、アイドルギア61は、ベアリング63のアウタレースに嵌合する円筒ボス部61bが右側に突出して形成されており、この円筒ボス部61bの外周にアイドルチェーンスプロケット62が嵌着されている。
アイドルチェーンスプロケット62は、アイドルギア61と略同径の大きな外径を有する。
アイドルチェーンスプロケット62は、アイドルギア61と略同径の大きな外径を有する。
大径のこのアイドルチェーンスプロケット62は、図7および図10に示されるように、吸気側カムシャフト42のジャーナル部42Bおよび排気側カムシャフト52のジャーナル部52Bを支持する軸受壁3Uの上端の軸受凹面3Ui,3Ueを形成する軸受部3UAと同じ軸方向(左右方向)位置にあって、軸受部3UAの下方に位置する。
図4を参照して、カムシャフトホルダ33は、シリンダヘッド3の軸受部3UAの軸受凹面3Ui,3Ueに吸気側カムシャフト42のジャーナル部42Bと排気側カムシャフト52のジャーナル部52Bを、軸受凹面33i,33eで挟んで軸支する。そして、カムシャフトホルダ33は、吸気側カムシャフト42を挟んで前後両側のボルト孔を有する締結部位33a,33bが締結ボルト38a,38bにより締結され、排気側カムシャフト52を挟んで前後両側のボルト孔を有する締結部位33c,33dが締結ボルト38c,38dにより締結される。
シリンダヘッド3の軸受部3UAの下方に大径のアイドルチェーンスプロケット62が配置されるので、図4,図7に示されるように、4本の締結ボルト38a,38b,38c,38dのうち前後外側2本の締結ボルト38a,38dは、アイドルチェーンスプロケット62を間に挟んで両側の締結部位33a,33dを締結する。
また、シリンダヘッド3の軸受壁3Uとカムシャフトホルダ33には、図4および図5に示されるように、吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52との間に軸方向内側(右側)に膨出した膨出部3UB,33Bがそれぞれ形成されている。
この膨出部3UB,33Bは、下方のアイドルチェーンスプロケット62を軸方向内側(右側)に避けた位置まで膨出しており、図4および図5に示されるように、吸気側カムキャリア43のリード溝円筒部43Dと軸方向位置を同じくして互いに前後に近接して設けられている。
前記4本の締結ボルト38a,38b,38c,38dのうち内側2本の締結ボルト38b,38cは、この膨出部33Bに設けられた締結部位33b,33cを締結する(図4,図7参照)。
前記4本の締結ボルト38a,38b,38c,38dのうち内側2本の締結ボルト38b,38cは、この膨出部33Bに設けられた締結部位33b,33cを締結する(図4,図7参照)。
図4を参照して、吸気側カムキャリア43のジャーナル円筒部43Cと排気側カムキャリア53のジャーナル円筒部53Cを軸受壁3Vとの間に挟んで支持するカムシャフトホルダ34は、ジャーナル円筒部43Cを挟んで前後両側を締結ボルト39a,39bにより締結され、ジャーナル円筒部53Cを挟んで前後両側を締結ボルト39c,39dにより締結される。
カムシャフトホルダ34の中央には、軸受壁3Vの点火プラグ嵌挿筒部3Vpに連結する点火プラグ嵌挿筒部34pが形成されている(図4参照)。
カムシャフトホルダ34の中央には、軸受壁3Vの点火プラグ嵌挿筒部3Vpに連結する点火プラグ嵌挿筒部34pが形成されている(図4参照)。
図2を参照して、大径のアイドルチェーンスプロケット62にはカムチェーン66が巻き掛けられ、同カムチェーン66は、一方で、下方のクランクシャフト10に嵌着された小径の駆動チェーンスプロケット67に巻き掛けられている。
アイドルチェーンスプロケット62と駆動チェーンスプロケット67に巻き掛けられたカムチェーン66は、カムチェーンテンショナガイド68により張力を与えられ、カムチェーンガイド69にガイドされて回動する。
アイドルチェーンスプロケット62と駆動チェーンスプロケット67に巻き掛けられたカムチェーン66は、カムチェーンテンショナガイド68により張力を与えられ、カムチェーンガイド69にガイドされて回動する。
したがって、クランクシャフト10の回転が、カムチェーン66を介してアイドルチェーンスプロケット62に伝達されて、アイドルチェーンスプロケット62をアイドルギア61とともに回転し、アイドルギア61の回転がアイドルギア61と噛合する吸気側被動ギア47と排気側被動ギア57を回転させるので、吸気側被動ギア47が吸気側カムシャフト42と一体に回転し、排気側被動ギア57が排気側カムシャフト52と一体に回転する。
図11は、可変動弁装置40の吸気側カム切替機構70と排気側カム切替機構80の主要な要素のみを示す斜視図である。
クランクシャフト10に同期して回転する吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52に、それぞれ吸気側カムキャリア43と排気側カムキャリア53がスプライン嵌合している。
クランクシャフト10に同期して回転する吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52に、それぞれ吸気側カムキャリア43と排気側カムキャリア53がスプライン嵌合している。
吸気側カムシャフト42の後斜め下方に吸気側カム切替機構70の吸気側切替駆動シャフト71が吸気側カムシャフト42と平行に配設されるとともに、排気側カムシャフト52の後斜め下方に排気側カム切替機構80の排気側切替駆動シャフト81が排気側カムシャフト52と平行に配設される。
吸気側切替駆動シャフト71および排気側切替駆動シャフト81は、シリンダヘッド3に支持される。
図6を参照して、シリンダヘッド3の動弁室3cに左右方向に指向した筒状部3Aが、中央より若干前寄り位置に軸受壁3Uから軸受壁3Vを貫いて右側壁3Rまで一直線に形成されている。
図6を参照して、シリンダヘッド3の動弁室3cに左右方向に指向した筒状部3Aが、中央より若干前寄り位置に軸受壁3Uから軸受壁3Vを貫いて右側壁3Rまで一直線に形成されている。
また、シリンダヘッド3の動弁室3cに左右方向に指向した筒状部3Bが、後側壁3Rrの内面に軸受壁3Uから軸受壁3Vを貫いて右側壁3Rまで一直線に形成されている。
筒状部3Aの軸孔に吸気側切替駆動シャフト71が軸方向に摺動自在に嵌挿され、筒状部3Bの軸孔に排気側切替駆動シャフト81が軸方向に摺動自在に嵌挿される。
筒状部3Aの軸孔に吸気側切替駆動シャフト71が軸方向に摺動自在に嵌挿され、筒状部3Bの軸孔に排気側切替駆動シャフト81が軸方向に摺動自在に嵌挿される。
筒状部3Aにおける軸受壁3Vを挟んだ両側位置で、左右の吸気バルブ41,41にそれぞれ対応する2カ所で筒状部3Aが欠損して、吸気側切替駆動シャフト71が露出しており、この吸気側切替駆動シャフト71の露出した部分に吸気ロッカアーム72,72が揺動自在に軸支される(図8参照)。
すなわち、吸気側切替駆動シャフト71はロッカアームシャフトを兼ねる。
すなわち、吸気側切替駆動シャフト71はロッカアームシャフトを兼ねる。
図11を参照して、吸気ロッカアーム72の先端部は、吸気バルブ41の上端部に当接し、吸気ロッカアーム72の湾曲した上端面には吸気側カムキャリア43の移動により低速側カムロブ43Aまたは高速側カムロブ43Bのいずれかが摺接する。
したがって、吸気側カムキャリア43が回転すると、低速側カムロブ43Aまたは高速側カムロブ43Bのいずれかが、そのプロファイルに従って吸気ロッカアーム72を揺動し、吸気バルブ41を押圧して燃焼室30の吸気弁口を開く。
したがって、吸気側カムキャリア43が回転すると、低速側カムロブ43Aまたは高速側カムロブ43Bのいずれかが、そのプロファイルに従って吸気ロッカアーム72を揺動し、吸気バルブ41を押圧して燃焼室30の吸気弁口を開く。
同様に、筒状部3Bにおける軸受壁3Vを挟んだ両側位置で、左右の排気バルブ51,51にそれぞれ対応する2カ所で筒状部3Bが欠損して排気側切替駆動シャフト81が露出しており、この排気側切替駆動シャフト81の露出した部分に,排気ロッカアーム82が揺動自在に軸支される(図6参照)。
すなわち、排気側切替駆動シャフト81はロッカアームシャフトを兼ねる。
すなわち、排気側切替駆動シャフト81はロッカアームシャフトを兼ねる。
図11を参照して、排気ロッカアーム82の先端部は、排気バルブ51の上端部に当接し、排気ロッカアーム82の湾曲した上端面には排気側カムキャリア53の移動により低速側カムロブ53Aまたは高速側カムロブ53Bのいずれかが摺接する。
したがって、排気側カムキャリア53が回転すると、低速側カムロブ53Aまたは高速側カムロブ53Bのいずれかが、そのプロファイルに従って排気ロッカアーム82を揺動し、排気バルブ51を押圧して燃焼室30の排気弁口を開く。
したがって、排気側カムキャリア53が回転すると、低速側カムロブ53Aまたは高速側カムロブ53Bのいずれかが、そのプロファイルに従って排気ロッカアーム82を揺動し、排気バルブ51を押圧して燃焼室30の排気弁口を開く。
図5および図6を参照して、筒状部3Aの軸受壁3U寄りの位置で、吸気側カムキャリア43のリード溝円筒部43Dに対応する箇所に、左右に隣接して2つの円筒ボス部3As,3Asがリード溝円筒部43Dに向けて筒状部3Aから突出して形成されている。
円筒ボス部3Asの内側の孔は、筒状部3Aを貫通している。
この左右の円筒ボス部3As,3Asの各内側の孔には、それぞれ第1切替ピン73と第2切替ピン74が摺動自在に嵌挿される。
円筒ボス部3Asの内側の孔は、筒状部3Aを貫通している。
この左右の円筒ボス部3As,3Asの各内側の孔には、それぞれ第1切替ピン73と第2切替ピン74が摺動自在に嵌挿される。
図8を参照して、円筒ボス部3Asの第1切替ピン73および第2切替ピン74が突出する先端開口部は、低速側カムロブ43Aおよび高速側カムロブ43Bのカム山の最大径の円と図8における軸方向視で重なる。
すなわち、カム山の小さい低速側カムロブ43Aの最大径の円が円筒ボス部3Asの先端開口部と重なる。
よって、吸気側カムシャフト42に吸気側切替駆動シャフト71をできるだけ近づけて配設することができ、内燃機関Eの小型化を図ることができる。
よって、吸気側カムシャフト42に吸気側切替駆動シャフト71をできるだけ近づけて配設することができ、内燃機関Eの小型化を図ることができる。
図12を参照して、第1切替ピン73は、先端円柱部73aと基端円柱部73bとを中間連結棒部73cが一直線に連結している。先端円柱部73aより基端円柱部73bは外径が小さい。
また、先端円柱部73aには縮径した係合端73aeがさらに突出している。基端円柱部73bの中間連結棒部73c側の端面は円錐状をした円錐端面73btを形成している。
なお、基端円柱部73bの中間連結棒部73c側の端面は、球面状をしていてもよい。
第2切替ピン74も第1切替ピン73と同じ形状を有している。
なお、基端円柱部73bの中間連結棒部73c側の端面は、球面状をしていてもよい。
第2切替ピン74も第1切替ピン73と同じ形状を有している。
一方で、吸気側切替駆動シャフト71は、図13に示されるように、左側に軸中心を貫通する長孔71aが形成され、同長孔71aの左端に軸中心を貫通する円孔71bが形成されている。
長孔71aの幅は、第1切替ピン73の中間連結棒部73cの径より若干大きく、円孔71bの内径は、基端円柱部73bの外径より若干大きいが、先端円柱部73aの外径よりは小さい。
長孔71aの幅は、第1切替ピン73の中間連結棒部73cの径より若干大きく、円孔71bの内径は、基端円柱部73bの外径より若干大きいが、先端円柱部73aの外径よりは小さい。
図13を参照して、吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aの一方の開口端面は、縁取りされて傾斜して直線的に延びる平坦面71Cpと、その途中所定位置に所定の形状に凹んで形成された凹曲面71Cvとからなるカム面71Cを構成している。
第1切替ピン73は、吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aに中間連結棒部73cが貫通して摺動可能に係合する(図14参照)。
吸気側切替駆動シャフト71に第1切替ピン73を組付けるには、次のようにする。
吸気側切替駆動シャフト71に第1切替ピン73を組付けるには、次のようにする。
図13に示されるように、第1切替ピン73にコイルばね75を周設するが、コイルばね75は、内径が基端円柱部73bの外径より大きく、外径が先端円柱部73aの外径より小さいので、コイルばね75に第1切替ピン73を基端円柱部73b側から挿入すると、先端円柱部73aの中間連結棒部73c側の端面がコイルばね75の端部に当接する。
そして、シリンダヘッド3の筒状部3Aの軸孔に吸気側切替駆動シャフト71を挿入し、その円孔71bが筒状部3Aに形成された円筒ボス部3Asの内側の孔と同軸になるようにしておき、コイルばね75が周設された第1切替ピン73を円筒ボス部3Asの内側の孔に基端円柱部73b側から挿入すると、円筒ボス部3Asの内側の孔にコイルばね75ごと第1切替ピン73が摺動可能に嵌挿され(図8参照)、さらに筒状部3Aの軸孔に挿入された吸気側切替駆動シャフト71の円孔71bを基端円柱部73bが貫通する(図13参照)。
第1切替ピン73の基端円柱部73bが吸気側切替駆動シャフト71の円孔71bを貫通しても、コイルばね75は貫通できず、コイルばね75は端部が円孔71bの開口端面に当接して先端円柱部73aの端面との間で圧縮される。
この基端円柱部73bが円孔71bを貫通した状態で、第1切替ピン73の中間連結棒部73cが吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aに対応する位置にあるので、吸気側切替駆動シャフト71を左方に移動すると、コイルばね75が圧縮された状態で中間連結棒部73cが長孔71aに入っていく。
すると、図14に示されるように、第1切替ピン73はコイルばね75の付勢力により基端円柱部73bの円錐端面73btが、吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aの開口端面であるカム面71Cに押圧されて係合することで、第1切替ピン73が組付けられる。
すると、図14に示されるように、第1切替ピン73はコイルばね75の付勢力により基端円柱部73bの円錐端面73btが、吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aの開口端面であるカム面71Cに押圧されて係合することで、第1切替ピン73が組付けられる。
このように、第1切替ピン73は、中間連結棒部73cが吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aを貫通し、コイルばね75により付勢されて基端円柱部73bの円錐端面73btが吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aの開口端面であるカム面71Cに押圧され係合された状態に組付けられる。したがって、吸気側切替駆動シャフト71が軸方向に移動すると、軸方向定位置にあって摺動する第1切替ピン73の基端円柱部73bの円錐端面73btが当接するカム面71Cが摺動し、カム面71Cの形状に案内されて第1切替ピン73が軸方向と直角方向に進退する。これによって直動カム機構Caが構成されている。
直動カム機構Caは、第1切替ピン73の円錐端面73btが、吸気側切替駆動シャフト71のカム面71Cのうち平坦面71Cpに当接するときは、第1切替ピン73は後退位置にあり、吸気側切替駆動シャフト71が移動してカム面71Cのうち凹曲面71Cvに円錐端面73btが当接するようになると、コイルばね75の付勢力により第1切替ピン73は進行するものである。
第2切替ピン74も第1切替ピン73と同じ形状を有して、同じように吸気側切替駆動シャフト71の同じ長孔71aを貫通し、コイルばね75の付勢力により基端円柱部74bの円錐端面74btがカム面71Cに押圧されて係合し、直動カム機構Caを構成して組付けられる(図14参照)。
なお、第1切替ピン73と第2切替ピン74を吸気側切替駆動シャフト71に係合して組付けるときは、第2切替ピン74の方を先に組付ける。
なお、第1切替ピン73と第2切替ピン74を吸気側切替駆動シャフト71に係合して組付けるときは、第2切替ピン74の方を先に組付ける。
なお、吸気側切替駆動シャフト71の右側の吸気ロッカアーム72が軸支される部位の右側に、図11に示されるように、軸方向に所定長さの長孔である移動規制孔71zが形成されており、シリンダヘッド3の筒状部3Aに穿孔された小孔3Ahに嵌挿された移動規制ピン76が移動規制孔71zを貫通することで、吸気側切替駆動シャフト71の軸方向の移動が所定位置間の移動に規制される(図4参照)。
図14に示されるように、第1切替ピン73と第2切替ピン74は、吸気側切替駆動シャフト71の共通の長孔71aを貫通して互いに平行に並んで配設される。
図14は、吸気側切替駆動シャフト71のカム面71Cのうち凹曲面71Cvの中央が、第1切替ピン73の位置にある状態を示しており、第1切替ピン73が凹曲面71Cvに円錐端面73btを当接して進行した位置にあり、第2切替ピン74はカム面71Cのうち平坦面71Cpに当接して退行した位置にある。
図14は、吸気側切替駆動シャフト71のカム面71Cのうち凹曲面71Cvの中央が、第1切替ピン73の位置にある状態を示しており、第1切替ピン73が凹曲面71Cvに円錐端面73btを当接して進行した位置にあり、第2切替ピン74はカム面71Cのうち平坦面71Cpに当接して退行した位置にある。
この状態から吸気側切替駆動シャフト71が右方に移動すると、第1切替ピン73は円錐端面73btが凹曲面71Cvの中央から凹曲面71Cvの傾斜面を上り退行して平坦面71Cpに当接し、第2切替ピン74は円錐端面74btが平坦面71Cpから凹曲面71Cvの傾斜面を下り進行して凹曲面71Cvの中央に当接する。
このように、吸気側切替駆動シャフト71の軸方向の移動により第1切替ピン73と第2切替ピン74を交互に進退させることができる。
このように、吸気側切替駆動シャフト71の軸方向の移動により第1切替ピン73と第2切替ピン74を交互に進退させることができる。
図4ないし図6を参照して、シリンダヘッド3における軸受壁3Vの左側の筒状部3Bの中央で排気ロッカアーム82の左側に、排気側カムキャリア53のリード溝円筒部53Dに対応する箇所に、円筒ボス部3Bsがリード溝円筒部53Dに向けて突出して形成されるとともに、軸受壁3Vの右側の筒状部3Bの中央で排気ロッカアーム82の右側に、排気側カムキャリア53のリード溝円筒部53Eに対応する箇所に、円筒ボス部3Bsがリード溝円筒部53Eに向けて突出して形成されている。
排気側切替駆動シャフト81は、図11および図15に示すように、左側端部と右側に離れた部位に、それぞれ軸中心を貫通する長孔81a1,81a2が形成され、同長孔81a1,81a2の左端に軸中心を貫通する円孔81b1,81b2が形成されている。
長孔81a1,81a2の幅および円孔81b1,81b2の内径は、前記吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aおよび円孔71bと同じである。
長孔81a1,81a2の幅および円孔81b1,81b2の内径は、前記吸気側切替駆動シャフト71の長孔71aおよび円孔71bと同じである。
排気側切替駆動シャフト81の左側の長孔81a1の一方の開口端面は、縁取りされて傾斜して直線的に延びる平坦面81Cpと、その左寄りに所定の形状に凹んで形成された凹曲面81Cvとからなるカム面81C1を構成している。
また、排気側切替駆動シャフト81の右側の長孔81a2の一方の開口端面は、縁取りされて傾斜して直線的に延びる平坦面81Cpと、その右寄りに所定の形状に凹んで形成された凹曲面81Cvとからなるカム面81C2を構成している。
排気側切替駆動シャフト81の左右の長孔81a1,81a2および左右のカム面81C1,81C2は、左右対称に形成されている。
排気側切替駆動シャフト81の左右の長孔81a1,81a2および左右のカム面81C1,81C2は、左右対称に形成されている。
図15を参照して、排気側切替駆動シャフト81の左側の長孔81a1には、第1切替ピン83が、中間連結棒部83cが貫通して摺動可能に係合し、カム面81C1により直動カム機構Cbが構成される。
同様に、排気側切替駆動シャフト81の右側の長孔81a2には、第2切替ピン84が、摺動可能に係合し、カム面81C2により直動カム機構Ccが構成される(図6,図11参照)。
同様に、排気側切替駆動シャフト81の右側の長孔81a2には、第2切替ピン84が、摺動可能に係合し、カム面81C2により直動カム機構Ccが構成される(図6,図11参照)。
組付け手順は、円孔81b1,81b2を利用して、前記吸気側切替駆動シャフト71と第1切替ピン73の組付けときと同じように行われる。
第1切替ピン83と第2切替ピン84は同時に組付けられる。
第1切替ピン83と第2切替ピン84は同時に組付けられる。
なお、排気側切替駆動シャフト81の右側の長孔81a2の右隣りに軸方向に所定長さの長孔である移動規制孔81zが形成されており、シリンダヘッド3の筒状部3Bに穿孔された小孔3Bhに嵌挿された移動規制ピン86が移動規制孔81zを貫通することで、排気側切替駆動シャフト81の軸方向の移動が所定位置間の移動に規制される(図6参照)。
図15は、排気側切替駆動シャフト81の左側のカム面81C1のうち右側の平坦面81Cpが、第1切替ピン83の位置にある状態を示しており、第1切替ピン83が平坦面81Cpに円錐端面83btを当接して退行した位置にあり、このとき第2切替ピン84は、右側のカム面81C2のうち凹曲面81Cvに円錐端面83btを当接して進行した位置にある(図6参照)。
この状態から排気側切替駆動シャフト81が右方に移動すると、第1切替ピン83は円錐端面83btが平坦面81Cpから凹曲面81Cvの傾斜面を下り凹曲面81Cvの中央に当接して進行し、第2切替ピン84は円錐端面84btが凹曲面81Cvの中央から凹曲面81Cvの傾斜面を上り平坦面81Cpに当接して退行する。
このように、排気側切替駆動シャフト81の軸方向の移動により第1切替ピン83と第2切替ピン84を交互に進退させることができる。
このように、排気側切替駆動シャフト81の軸方向の移動により第1切替ピン83と第2切替ピン84を交互に進退させることができる。
以上の吸気側カム切替機構70と排気側カム切替機構80は、図8に示されるように、吸気側カムシャフト42の中心軸線Ciおよび排気側カムシャフト52の中心軸線Ceよりクランクシャフト10側に配設されるとともに、一方の吸気側カム切替機構70は、吸気側カムシャフト42の中心軸線Ciを含みシリンダ軸線Lcに平行な吸気側平面Siと排気側カムシャフト52の中心軸線Ceを含みシリンダ軸線Lcに平行な排気側平面Seとの間に配設されている。
シリンダヘッド3の右側壁3Rには、図1,図4に示すように、吸気側切替駆動シャフト71を軸方向に移動する吸気側油圧アクチュエータ77が突設されるとともに、排気側切替駆動シャフト81を軸方向に移動する排気側油圧アクチュエータ87が吸気側油圧アクチュエータ77の後方に並んで突設されている。
吸気側カム切替機構70により吸気側カムキャリア43を移動して、低速側カムロブ43Aと高速側カムロブ43Bを切替えて吸気ロッカアーム72に作用させるときの吸気側カム切替機構70の動きを、図16の説明図に基づいて説明する。
図16は、吸気側カム切替機構70の主要部材の動作過程を経時的に順に示している。
図16は、吸気側カム切替機構70の主要部材の動作過程を経時的に順に示している。
図16の(1)に示す状態は、吸気側カムキャリア43が左側位置にあって、高速側カムロブ43Bが吸気ロッカアーム72に作用して、高速側カムロブ43Bのカムプロファイルに設定されたバルブ作動特性に従って吸気バルブ41が動作している。
このとき、吸気側切替駆動シャフト71も左側位置にあって、カム面71Cのうち凹曲面71Cvが第1切替ピン73の位置にあって、第1切替ピン73が凹曲面71Cvに当接して進行し吸気側カムキャリア43のリード溝円筒部43Dの定常リード溝44cに係合している。
第2切替ピン74は、カム面71Cの平坦面71Cpに当接して退行しリード溝44から離れている。
したがって、吸気側カムシャフト42にスプライン嵌合して回転する吸気側カムキャリア43は、周方向に一周に亘って形成された定常リード溝44cに第1切替ピン73が係合しているので、軸方向に移動せず所定位置に維持されている。
第2切替ピン74は、カム面71Cの平坦面71Cpに当接して退行しリード溝44から離れている。
したがって、吸気側カムシャフト42にスプライン嵌合して回転する吸気側カムキャリア43は、周方向に一周に亘って形成された定常リード溝44cに第1切替ピン73が係合しているので、軸方向に移動せず所定位置に維持されている。
この状態から吸気側油圧アクチュエータ77により吸気側切替駆動シャフト71が右方向に移動すると、第1切替ピン73は凹曲面71Cvの傾斜面に案内されて退行し、第2切替ピン74は平坦面71Cpから凹曲面71Cvの傾斜面に案内されて進行し(図16の(2)参照)、第1切替ピン73と第2切替ピン74がリード溝44から略同じ距離離れ(図16の(3)参照)、次いで、第1切替ピン73が平坦面71Cpに当接してさらに退行する代わりに、第2切替ピン74が凹曲面71Cvに当接してさらに進行してリード溝円筒部53Dの右シフトリード溝44rに係合する(図16の(4)参照)。
第2切替ピン74が右シフトリード溝44rに係合すると、吸気側カムキャリア43は、右シフトリード溝44rに案内されて回転しながら軸方向右側に移動する(図16の(4),(5)参照)。
吸気側カムキャリア43が右方に移動すると、第2切替ピン74は定常リード溝44cに係合することになるので、吸気側カムキャリア43は右方に移動した所定位置で維持され(図16の(5)参照)、このとき、高速側カムロブ43Bに代わって低速側カムロブ43Aが吸気ロッカアーム72に作用して、低速側カムロブ43Aのカムプロファイルに設定されたバルブ作動特性に従って吸気バルブ41が動作する。
吸気側カムキャリア43が右方に移動すると、第2切替ピン74は定常リード溝44cに係合することになるので、吸気側カムキャリア43は右方に移動した所定位置で維持され(図16の(5)参照)、このとき、高速側カムロブ43Bに代わって低速側カムロブ43Aが吸気ロッカアーム72に作用して、低速側カムロブ43Aのカムプロファイルに設定されたバルブ作動特性に従って吸気バルブ41が動作する。
このように、吸気側切替駆動シャフト71を右方に移動することで、吸気バルブ41に作用するカムロブを、高速側カムロブ43Bから低速側カムロブ43Aに切り替えることができる。
また、この状態から、逆に吸気側切替駆動シャフト71を左方に移動することで、第2切替ピン74が退行して定常リード溝44cから離れ、第1切替ピン73が進行して左シフトリード溝44lに係合して、左シフトリード溝44lに案内されて吸気側カムキャリア43は左方に移動し、吸気バルブ41に作用するカムロブを、低速側カムロブ43Aから高速側カムロブ43Bに切り替えることができる。
また、この状態から、逆に吸気側切替駆動シャフト71を左方に移動することで、第2切替ピン74が退行して定常リード溝44cから離れ、第1切替ピン73が進行して左シフトリード溝44lに係合して、左シフトリード溝44lに案内されて吸気側カムキャリア43は左方に移動し、吸気バルブ41に作用するカムロブを、低速側カムロブ43Aから高速側カムロブ43Bに切り替えることができる。
次に、排気側カム切替機構80の動きを、図17の説明図に基づいて説明する。
図17の(1)に示す状態は、排気側カムキャリア53が左側位置にあって、高速側カムロブ53Bが吸気ロッカアーム72に作用して、高速側カムロブ53Bのカムプロファイルに設定されたバルブ作動特性に従って吸気バルブ41が動作している。
図17の(1)に示す状態は、排気側カムキャリア53が左側位置にあって、高速側カムロブ53Bが吸気ロッカアーム72に作用して、高速側カムロブ53Bのカムプロファイルに設定されたバルブ作動特性に従って吸気バルブ41が動作している。
このとき、排気側切替駆動シャフト81も左側位置にあって、第1切替ピン83は左側のカム面81C1の平坦面81Cpに当接して退行して左側リード溝54から離れており、右側のカム面81C2のうち凹曲面81Cvが第2切替ピン84の位置にあって、第2切替ピン84が凹曲面81Cvに当接して進行し排気側カムキャリア53の右側リード溝55の定常リード溝55cに係合して、排気側カムキャリア53は軸方向に移動せず所定位置に維持されている。
この状態から排気側油圧アクチュエータ87により排気側切替駆動シャフト81が右方向に移動すると、第2切替ピン84は凹曲面81Cvの傾斜面に案内されて退行し、第1切替ピン83は平坦面81Cpから凹曲面81Cvの傾斜面に案内されて進行し(図17の(2)参照)、第1切替ピン83と第2切替ピン84がリード溝54,55から略同じ距離離れ(図17の(3)参照)、次いで、第2切替ピン84が平坦面81Cpに当接してさらに退行する代わりに、第1切替ピン83が凹曲面81Cvに当接してさらに進行して左側リード溝54の右シフトリード溝54rに係合する(図17の(4)参照)。
第1切替ピン83が右シフトリード溝54rに係合すると、排気側カムキャリア53は、右シフトリード溝54rに案内されて回転しながら軸方向右側に移動する(図17の(4),(5)参照)。
排気側カムキャリア53が右方に移動すると、第1切替ピン83は定常リード溝54cに係合することになるので、排気側カムキャリア53は右方に移動した所定位置で維持され(図17の(5)参照)、このとき、高速側カムロブ53Bに代わって低速側カムロブ53Aが排気ロッカアーム82に作用して、低速側カムロブ53Aのカムプロファイルに設定されたバルブ作動特性に従って排気バルブ51が動作する。
排気側カムキャリア53が右方に移動すると、第1切替ピン83は定常リード溝54cに係合することになるので、排気側カムキャリア53は右方に移動した所定位置で維持され(図17の(5)参照)、このとき、高速側カムロブ53Bに代わって低速側カムロブ53Aが排気ロッカアーム82に作用して、低速側カムロブ53Aのカムプロファイルに設定されたバルブ作動特性に従って排気バルブ51が動作する。
このように、排気側切替駆動シャフト81を右方に移動することで、排気バルブ51に作用するカムロブを、高速側カムロブ53Bから低速側カムロブ53Aに切り替えることができる。
また、この状態から、逆に排気側切替駆動シャフト81を左方に移動することで、第1切替ピン83および第2切替ピン84が退行して定常リード溝54cから離れ、第2切替ピン84が進行して左シフトリード溝55lに係合して、左シフトリード溝55lに案内されて排気側カムキャリア53は左方に移動し、排気バルブ51に作用するカムロブを、低速側カムロブ43Aから高速側カムロブ43Bに切り替えることができる。
また、この状態から、逆に排気側切替駆動シャフト81を左方に移動することで、第1切替ピン83および第2切替ピン84が退行して定常リード溝54cから離れ、第2切替ピン84が進行して左シフトリード溝55lに係合して、左シフトリード溝55lに案内されて排気側カムキャリア53は左方に移動し、排気バルブ51に作用するカムロブを、低速側カムロブ43Aから高速側カムロブ43Bに切り替えることができる。
本可変動弁装置40では、吸気側カムキャリア43のリード溝円筒部43Dに形成されるシフトリード溝44l,44rおよび排気側カムキャリア53のリード溝円筒部53D,53Eのシフトリード溝55l,54rの各シフト溝側壁部Tazに、図18に示すように特定シフト溝側壁部Tabが形成されている。
図18は、吸気側カムキャリア43のリード溝円筒部43Dを、吸気側カムシャフト42のスプライン軸部42Dとともに拡大して示した要部斜視図である。
リード溝円筒部43Dには、軸方向定位置で周方向に一周する定常リード溝44cが形成されるとともに、定常リード溝44cから左右に枝分かれして螺旋状に延びたのちに軸方向左右定位置で周方向に一定距離延びた左シフトリード溝44lと右シフトリード溝44rが形成されている。
なお、シフトリード溝44l,44rは、溝底面Gと同溝底面Gの両側の溝側壁面F1,F2とでチャンネル状に構成されている。
リード溝円筒部43Dには、軸方向定位置で周方向に一周する定常リード溝44cが形成されるとともに、定常リード溝44cから左右に枝分かれして螺旋状に延びたのちに軸方向左右定位置で周方向に一定距離延びた左シフトリード溝44lと右シフトリード溝44rが形成されている。
なお、シフトリード溝44l,44rは、溝底面Gと同溝底面Gの両側の溝側壁面F1,F2とでチャンネル状に構成されている。
図19は、リード溝円筒部43Dのリード溝44(左シフトリード溝44l,定常リード溝44c,右シフトリード溝44r)の展開図である。
図18および図19を参照して、左シフトリード溝44lの溝側壁面F1,F2のうち第1切替ピン73に摺接して押圧される側の溝側壁面F1および右シフトリード溝44rの第2切替ピン74に摺接して押圧される側の溝側壁面F1のそれぞれの溝側壁面F1には、切替ピン73,74により吸気側カムキャリア43がシフトを開始するシフト開始変曲部位Paからシフトを終了するシフト終了変曲部位Pzまでの間のシフト作用が働くシフト溝側壁面Faz,Fazが形成されている。
シフトリード溝44l,44rは、シフト終了変曲部位Pzで定常リード溝44cに合流する。
図18および図19を参照して、左シフトリード溝44lの溝側壁面F1,F2のうち第1切替ピン73に摺接して押圧される側の溝側壁面F1および右シフトリード溝44rの第2切替ピン74に摺接して押圧される側の溝側壁面F1のそれぞれの溝側壁面F1には、切替ピン73,74により吸気側カムキャリア43がシフトを開始するシフト開始変曲部位Paからシフトを終了するシフト終了変曲部位Pzまでの間のシフト作用が働くシフト溝側壁面Faz,Fazが形成されている。
シフトリード溝44l,44rは、シフト終了変曲部位Pzで定常リード溝44cに合流する。
図19を参照して、リード溝円筒部43Dにおけるシフト溝側壁面Fazを壁面として有するシフト溝側壁部Taz(図19で濃い散点模様で示す部分)には、前記特定シフト溝側壁部Tab(図19で格子ハッチで示す部分)が含まれている。特定シフト溝側壁部Tabは、シフト開始変曲部位Paの軸方向位置Xaより軸方向でシフト溝側壁面Faz側であり、かつシフト溝側壁面Fazのシフト開始変曲部位Paからシフト終了変曲部位Pzまでの間のシフト中間部位Pbの周方向位置Ybより周方向でシフト溝側壁面Faz側の概ね直角三角形状の部分である。この特定シフト溝側壁部Tabには、シフト中間部位Pbの周方向位置Ybより周方向にリード溝底に向けて徐々に深くなってシフト開始変曲部位Paに至る傾斜外周面Sが形成されている。
シフト中間部位Pbは、図20に示されるように、シフト開始変曲部位Paから軸方向にシフトリード溝44のリード溝幅Wの半分以上の距離w(≧W/2)離れた軸方向位置にある。
また、図20に示されるように、傾斜外周面Sのシフト開始変曲部位Paにおけるリード溝円筒部43Dの外周面からの深さdは、リード溝深さDの略半分以上ある。すなわち、シフト開始変曲部位Paの深さd≧D/2である。
また、図20に示されるように、傾斜外周面Sのシフト開始変曲部位Paにおけるリード溝円筒部43Dの外周面からの深さdは、リード溝深さDの略半分以上ある。すなわち、シフト開始変曲部位Paの深さd≧D/2である。
特定シフト溝側壁部Tabは、左シフトリード溝44lと右シフトリード溝44rの双方に略左右対称に形成されている(図4,図5,図19参照)。
また、排気側カムキャリア53のリード溝円筒部53D,53Eのシフトリード溝54r,55lの各シフト溝側壁部Tazにも、それぞれ同様の特定シフト溝側壁部Tabが形成されている(図4,図5参照)。
また、排気側カムキャリア53のリード溝円筒部53D,53Eのシフトリード溝54r,55lの各シフト溝側壁部Tazにも、それぞれ同様の特定シフト溝側壁部Tabが形成されている(図4,図5参照)。
傾斜外周面Sを有する特定シフト溝側壁部Tabの作用を、第2切替ピン74が右シフトリード溝44rに係合して、吸気側カムキャリア43を軸方向右側に移動させる図16に示された前記動作過程を例に、図20および図21に基づいて説明する。
図20および図21は、リード溝円筒部43Dの一部である右シフトリード溝44rにおける主に第2切替ピン74が摺接して押圧されるシフト溝側壁面Fazおよびシフト溝側壁部Tazを、それぞれ直線的に展開して示した側面図と平面図であり、互いに回転角度を対応させて示しており、右シフトリード溝44rと第2切替ピン74の相対位置関係を、吸気側カムキャリア43の回転および軸方向移動を固定して第2切替ピン74の方を旋回移動および軸方向移動させて示している。
すなわち、図20および図21において、実際は、破線白抜き矢印の方向に吸気側カムキャリア43は、回転および軸方向移動するものである。
すなわち、図20および図21において、実際は、破線白抜き矢印の方向に吸気側カムキャリア43は、回転および軸方向移動するものである。
図20は、第2切替ピン74が進行して右シフトリード溝44rに十分に進入した後に、回転する特定シフト溝側壁部Tabのシフト溝側壁面Fazのシフト開始変曲部位Paが第2切替ピン74に達する場合における第2切替ピン74の動きを、適当な時間間隔で移動した位置における第2切替ピン741,742,743,744として同時に示している。
図20を参照して、まず第2切替ピン74にシフト開始変曲部位Paが達する直前に、第2切替ピン741が右シフトリード溝44rに十分に進入しており、すなわち、第2切替ピン741は、傾斜外周面Sのシフト開始変曲部位Paにおけるリード溝円筒部43Dの外周面からの深さdより深く進入している。
そのため、次の時間経過で、第2切替ピン742は、特定シフト溝側壁部Tabのシフト溝側壁面Fazに衝接し、衝接の直後から、第2切替ピン742の進行に加えて、特定シフト溝側壁部Tabが傾斜外周面Sを有するので、第2切替ピン742のシフト溝側壁面Fazとの摺接面積が急増する。したがって、切替ピンの先端に無理な負荷が集中的に掛かることが避けられて第2切替ピン742に加わる負担が小さく済むとともに、第2切替ピン742のはじかれるような好ましくない挙動が防止される。
このように第2切替ピン742が無理のない安定した状態で、第2切替ピン742にシフト溝側壁面Fazが摺接され、吸気側カムキャリア43は回転しながら軸方向に円滑に案内される。
次の時間経過で、第2切替ピン743にはシフト溝側壁面Fazが摺接面積を十分維持されたまま摺接され、第2切替ピン743に加わる負担が小さく維持された状態で、さらに吸気側カムキャリア43は回転しながら軸方向に案内されて円滑に軸方向にシフトすることができる。
次の時間経過で、第2切替ピン743にはシフト溝側壁面Fazが摺接面積を十分維持されたまま摺接され、第2切替ピン743に加わる負担が小さく維持された状態で、さらに吸気側カムキャリア43は回転しながら軸方向に案内されて円滑に軸方向にシフトすることができる。
そして、次の時間経過では、第2切替ピン743をシフト終了変曲部位Pzが通過して、第2切替ピン744は定常リード溝44cに入り、吸気側カムキャリア43の右シフトは完了し、吸気バルブ41に作用するカムロブを、高速側カムロブ43Bから低速側カムロブ43Aに切り替えることができる。
第2切替ピン74がシフトリード溝に浅く進入した場合を示す図21は、第2切替ピン74が進行して右シフトリード溝44rに僅かに進入したところで、回転する特定シフト溝側壁部Tabのシフト溝側壁面Fazのシフト開始変曲部位Paが第2切替ピン74に達する場合における第2切替ピン74の動きを示している。
図21の場合は、第2切替ピン741にシフト開始変曲部位Paが達する直前に、第2切替ピン741が右シフトリード溝44rに少し進入しており、すなわち、シフト開始変曲部位Paが第2切替ピン741に達したときに、第2切替ピン741が、傾斜外周面Sの尖端であるシフト開始変曲部位Paのリード溝円筒部43Dの外周面からの深さdより浅く進入しているような場合であり、次の時間経過で第2切替ピン742の先端は、回転するシフト溝側壁部Tazにおけるシフト開始変曲部位Paの軸方向位置Xaの軸方向に垂直な面に沿って位置してシフト溝側壁面Fazに衝接することはなく、代わりに特定シフト溝側壁部Tabの傾斜外周面Sに摺接し、第2切替ピン742は左右に移動することなく、ばね75に抗して径方向に退行して傾斜外周面Sを遡る。
そして、次の時間経過で第2切替ピン743はリード溝円筒部43Dの外周面に乗り移り、さらに次の時間経過では、第2切替ピン744は、リード溝円筒部43Dの外周面を乗り越えて、あらためて右シフトリード溝44rにばね75の付勢力により進入する。
そのため、次回には第2切替ピン744が右シフトリード溝44rに十分に進入したところで、シフト開始変曲部位Paが切替ピンに達し、前記図20に示されたような過程を経て、吸気側カムキャリア43は円滑に右シフトされる。
そのため、次回には第2切替ピン744が右シフトリード溝44rに十分に進入したところで、シフト開始変曲部位Paが切替ピンに達し、前記図20に示されたような過程を経て、吸気側カムキャリア43は円滑に右シフトされる。
したがって、第2切替ピン74の先端は、シフト溝側壁面Fazに衝接することがなく、ばね75に付勢されて特定シフト溝側壁部Tabの傾斜外周面に摺接されるので、第2切替ピン74の先端に無理な負荷が集中的に掛かることがなく、第2切替ピン74に加わる負担が小さい。
以上、図20および図21に示されるように、吸気側カムキャリア43の右シフトリード溝44rに第2切替ピン74が進入するタイミングに関係なく、常に第2切替ピン74に加わる負担が小さく、吸気側カムキャリア43を円滑に右方にシフトすることができる。
左シフトリード溝44lと右シフトリード溝44rのそれぞれに別個の定常リード溝を並設するのではなく、左シフトリード溝44lと右シフトリード溝44rの間に定常リード溝44cを1本並設するので、リード溝円筒部43Dの軸方向幅を抑制してカムキャリア43の大型化を防止することができる。
シフト中間部位Pbが、シフト開始変曲部位Paから軸方向に右シフトリード溝44rのリード溝幅Wの略半分以上離れた軸方向位置にあるので、特定シフト溝側壁部Tabの概ね直角三角形状をなす傾斜外周面Sの軸方向幅をリード溝幅Wの略半分以上の大きさにまで徐々に拡大して、傾斜外周面Sの上に進入した第2切替ピン74が傾斜外周面Sを踏み外す可能性を少なくしており、第2切替ピン74が傾斜外周面Sを踏み外すことによる第2切替ピン74の先端の周縁部に負荷が集中的に掛かることを可及的に回避して、第2切替ピン74に加わる負担を軽減することができる。
傾斜外周面Sにおけるシフト開始変曲部位Paのリード溝円筒部43Dの外周面からの深さdが、リード溝深さDの半分以上あるので、特定シフト溝側壁部Tabの傾斜外周面Sの傾斜角度を大きく設定することが容易にでき、よって、回転するシフトリード溝のシフト溝側壁面Fazのシフト開始変曲部位Paが第2切替ピン74に達したときに、シフト溝側壁面Fazが切替ピンの先端に衝接しても、衝接の直後から第2切替ピン74の進行に加えて、特定シフト溝側壁部Tabの傾斜外周面Sの急傾斜により、第2切替ピン74のシフト溝側壁面Fazとの摺接面積が急増するため、第2切替ピン74に加わる負担を小さくすることができる。
以上、第2切替ピン74が右シフトリード溝44rに係合して、吸気側カムキャリア43を軸方向右側に移動させるときの傾斜外周面Sを有する特定シフト溝側壁部Tabの作用および効果を説明したが、第1切替ピン73が左シフトリード溝44lに係合して吸気側カムキャリア43を軸方向左側に移動させるときも、左シフトリード溝44lのシフト溝側壁部Tazに形成された特定シフト溝側壁部Tabは、同様に作用し同様の効果を奏することができる。
また、排気側カムキャリア53のシフトについても、シフトリード溝54r,55lの各シフト溝側壁部Tazに形成された特定シフト溝側壁部Tabは、同様に作用し同様の効果を奏することができる。
また、排気側カムキャリア53のシフトについても、シフトリード溝54r,55lの各シフト溝側壁部Tazに形成された特定シフト溝側壁部Tabは、同様に作用し同様の効果を奏することができる。
なお、吸気側カムキャリア43は、カムプロファイルの異なる低速側カムロブ43Aと高速側カムロブ43Bの共通の基礎円が吸気バルブ41に作用する吸気側カムキャリア43の回動角度内で、シフト溝側壁面Fazが切替ピン73,74に摺接してシフト可能に構成されている。
したがって、低速側カムロブ43Aと高速側カムロブ43Bの共通の基礎円が吸気バルブ41に作用しているときに、吸気側カムキャリア43を支障なくシフトさせることができる。
排気側カムキャリア53についても同様に構成されている。
したがって、低速側カムロブ43Aと高速側カムロブ43Bの共通の基礎円が吸気バルブ41に作用しているときに、吸気側カムキャリア43を支障なくシフトさせることができる。
排気側カムキャリア53についても同様に構成されている。
カムキャリアのリード溝円筒部の変形例を、図22に示し説明する。
図22には、カムシャフト90に摺動自在に嵌合するカムキャリア91のリード溝円筒部91Dのみを示しており、リード溝円筒部91Dは、前記吸気側カムキャリア43と同様に、定常リード溝92cと定常リード溝92cから左右に枝分かれした左シフトリード溝92lと右シフトリード溝92rが形成され、さらにシフトリード溝92l,92rの各シフト溝側壁部Tazに、傾斜外周面Sを有する特定シフト溝側壁部Tab(図22で格子ハッチで示す部分)が形成されている。
図22には、カムシャフト90に摺動自在に嵌合するカムキャリア91のリード溝円筒部91Dのみを示しており、リード溝円筒部91Dは、前記吸気側カムキャリア43と同様に、定常リード溝92cと定常リード溝92cから左右に枝分かれした左シフトリード溝92lと右シフトリード溝92rが形成され、さらにシフトリード溝92l,92rの各シフト溝側壁部Tazに、傾斜外周面Sを有する特定シフト溝側壁部Tab(図22で格子ハッチで示す部分)が形成されている。
図22に示すリード溝円筒部91Dは、左シフトリード溝92lの溝側壁面F1,F2のうち第1切替ピンに摺接して押圧される側の溝側壁面F1を備える左側壁94Lと、右シフトリード溝92rの溝側壁面F1,F2のうち第2切替ピンに摺接して押圧される側の溝側壁面F1を備える右側壁94Rと、さらに、定常リード溝92cを構成する両側の側壁93L,93Rとを、すべて同時に切削加工して形成したものである。
定常リード溝92cを構成する両側の側壁93L,93Rは先細になった先端側壁部Tc,Tcを備え、先端側壁部Tc,Tcおよび両側の左右側壁94L,94Rには、前記特定シフト溝側壁部Tabに形成された傾斜外周面Sと同一周面上に傾斜外周面Sc,Sc,Sl,Srが形成されている。
左右シフトリード溝44l,44rの外側の特定シフト溝側壁部Tab,Tabの傾斜外周面S,Sおよび左右シフトリード溝44l,44rの内側の先端側壁部Tc,Tcの傾斜外周面Sc,Scは、リード溝円筒部91Dの同じ周方向位置にあって、同一周面上に形成されており、4つの傾斜外周面S,S,Sc,Scを、1つの切削加工具により同時に加工形成することができる。
すなわち、特定シフト溝側壁部Tab,Tabの傾斜外周面S,Sを、1つの切削加工具により同時に加工形成することが容易にでき、製造コストを削減することができる。
以上、本発明に係る実施の形態に係る可変動弁装置について説明したが、本発明の態様は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲で、多様な態様で実施されるものを含むものである。
E…内燃機関、M…変速機、
3…シリンダヘッド、3A,3B…筒状部、3c…動弁室、
40…可変動弁装置、
41…吸気バルブ、42…吸気側カムシャフト、42A…左側フランジ部,42B…ジャーナル部、42C…右側フランジ部、42D…スプライン軸部、
43…吸気側カムキャリア、43A…低速側カムロブ、43B…高速側カムロブ、43C…被軸受円筒部、43D…リード溝円筒部、43E…右端円筒部、44…リード溝、44c…定常リード溝、44l…左シフトリード溝、44r…右シフトリード溝、
51…排気バルブ、52…排気側カムシャフト、52A…左側フランジ部,52B…ジャーナル部、52C…右側フランジ部、52D…スプライン軸部、
53…排気側カムキャリア、53A…低速側カムロブ、53B…高速側カムロブ、53C…被軸受円筒部、53D…リード溝円筒部、53E…リード溝円筒部、54…左側リード溝、54c…定常リード溝、54r…右シフトリード溝、55…右側リード溝、55c…定常リード溝、55l…左シフトリード溝、
70…吸気側カム切替機構、71…吸気側切替駆動シャフト、71C…カム面、72…吸気ロッカアーム、73…第1切替ピン、74…第2切替ピン、75…コイルばね、Ca…直動カム機構、
80…排気側カム切替機構、81…排気側切替駆動シャフト、81C1,81C2…カム面、82…排気ロッカアーム、83…第1切替ピン、84…第2切替ピン、85…コイルばね、Cb,Cc…直動カム機構、
Faz…シフト溝側壁面、Pa…シフト開始変曲部位、Pb…シフト中間部位、Pz…シフト終了変曲部位、
Taz…シフト溝側壁部、Tab…特定シフト溝側壁部、S…傾斜外周面、
90…カムシャフト、91…カムキャリア、91D…リード溝円筒部、92c…定常リード溝、92l…左シフトリード溝、92r…右シフトリード溝、93L,93R…側壁、94L…左側壁、94R…右側壁、Tc…先端側壁部、Sc…傾斜外周面。
3…シリンダヘッド、3A,3B…筒状部、3c…動弁室、
40…可変動弁装置、
41…吸気バルブ、42…吸気側カムシャフト、42A…左側フランジ部,42B…ジャーナル部、42C…右側フランジ部、42D…スプライン軸部、
43…吸気側カムキャリア、43A…低速側カムロブ、43B…高速側カムロブ、43C…被軸受円筒部、43D…リード溝円筒部、43E…右端円筒部、44…リード溝、44c…定常リード溝、44l…左シフトリード溝、44r…右シフトリード溝、
51…排気バルブ、52…排気側カムシャフト、52A…左側フランジ部,52B…ジャーナル部、52C…右側フランジ部、52D…スプライン軸部、
53…排気側カムキャリア、53A…低速側カムロブ、53B…高速側カムロブ、53C…被軸受円筒部、53D…リード溝円筒部、53E…リード溝円筒部、54…左側リード溝、54c…定常リード溝、54r…右シフトリード溝、55…右側リード溝、55c…定常リード溝、55l…左シフトリード溝、
70…吸気側カム切替機構、71…吸気側切替駆動シャフト、71C…カム面、72…吸気ロッカアーム、73…第1切替ピン、74…第2切替ピン、75…コイルばね、Ca…直動カム機構、
80…排気側カム切替機構、81…排気側切替駆動シャフト、81C1,81C2…カム面、82…排気ロッカアーム、83…第1切替ピン、84…第2切替ピン、85…コイルばね、Cb,Cc…直動カム機構、
Faz…シフト溝側壁面、Pa…シフト開始変曲部位、Pb…シフト中間部位、Pz…シフト終了変曲部位、
Taz…シフト溝側壁部、Tab…特定シフト溝側壁部、S…傾斜外周面、
90…カムシャフト、91…カムキャリア、91D…リード溝円筒部、92c…定常リード溝、92l…左シフトリード溝、92r…右シフトリード溝、93L,93R…側壁、94L…左側壁、94R…右側壁、Tc…先端側壁部、Sc…傾斜外周面。
Claims (5)
- 内燃機関(E)のシリンダヘッド(3)に回転自在に支持されたカムシャフト(42, 52)と、
前記カムシャフト(42, 52)の外周に相対回転を禁止され軸方向に移動可能に嵌合する円筒状部材であって、外周面にカムプロファイルの異なる複数のカムロブ(43A,43B; 53A,53B)が軸方向に隣接して形成されるとともに、溝底面(G)と同溝底面(G)の両側の溝側壁面(F1,F2)とでチャンネル状に構成されるシフトリード溝(44l,44r; 54l,55r)が形成されたリード溝円筒部(43D; 53D)を一体に備えたカムキャリア(43; 53)と、
前記シフトリード溝(44l,44r; 54l,55r)に係合・離脱可能に進退する切替ピン(73,74; 83,84)と、
前記切替ピン(73,74; 83,84)がばね(75; 85)により付勢されて進行して前記シフトリード溝(44l,44r; 54l,55r)に係合することにより前記カムキャリア(43; 53)が回転しながら軸方向に案内されてシフトし、内燃機関(E)のバルブ(41; 51)に作用する前記カムロブ(43A,43B; 53A,53B)が切替えられるカム切替機構(70)と、
を備えた可変動弁装置において、
前記リード溝円筒部(43D; 53D)における前記シフトリード溝(44l,44r; 54l,55r)の前記切替ピン(73,74; 83,84)に摺接して押圧される側の前記溝側壁面(F1)には、前記カムキャリア(43; 53)がシフトを開始するシフト開始変曲部位(Pa)からシフトを終了するシフト終了変曲部位(Pz)までの間のシフト溝側壁面(Faz)が形成されており、
前記シフト溝側壁面(Faz)における前記シフト開始変曲部位(Pa)から前記シフト終了変曲部位(Pz)までの間の所定部位にシフト中間部位(Pb)が設定され、
前記リード溝円筒部(43D; 53D)には、周方向で前記シフト開始変曲部位(Pa)と前記シフト終了変曲部位(Pz)との間の前記シフト溝側壁面(Faz)を壁面として有するシフト溝側壁部(Taz)が形成され、
前記シフト溝側壁部(Taz)には、前記シフト開始変曲部位(Pa)の軸方向位置(Xa)より軸方向で前記シフト中間部位(Pb)側で、かつ前記シフト中間部位(Pb)の周方向位置(Yb)より周方向で前記シフト開始変曲部位(Pa)に延びる領域に特定シフト溝側壁部(Tab)が形成され、
前記特定シフト溝側壁部(Tab)は、前記シフト中間部位(Pb)の周方向位置(Yb)より前記溝底面(G)に向けて周方向に徐々に深くなって前記シフト開始変曲部位(Pa)に至る傾斜外周面(S)が形成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 前記カムキャリア(43)の前記リード溝円筒部(43D)には、軸方向の定位置で周方向に一周する定常リード溝(44c)が、前記シフトリード溝(44l,44r)と軸方向に隣り合って並設され、
前記シフトリード溝(44l,44r)は、前記シフト終了変曲部位(Pz)で前記定常リード溝(44c)に合流することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 前記シフト中間部位(Pb)は、前記シフト開始変曲部位(Pa)から軸方向に前記シフトリード溝(44l,44r)のリード溝幅(W)の半分以上離れた軸方向位置にあることを特徴とする請求項1または請求項2記載の内燃機関の可変動弁装置。
- 前記傾斜外周面(S)の前記シフト開始変曲部位(Pa)における前記リード溝円筒部(43D)の外周面からの深さ(d)は、リード溝深さ(D)の半分以上あることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の内燃機関の可変動弁装置。
- カムプロファイルの異なる複数の前記カムロブ(43A,43B)の共通の基礎円がバルブ(41)に作用する前記カムキャリア(43)の回動角度内で、前記シフト溝側壁面(Faz)が前記切替ピン(73,74)に摺接可能に前記リード溝円筒部(43D)に形成されることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載の内燃機関の可変動弁装置。
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