特許 6248876 エンジンの動弁装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6248876

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】エンジンの動弁装置

(51)【国際特許分類】

   F01L 1/356 20060101AFI20171211BHJP

【ＦＩ】

   F01L1/356 F

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-189040(P2014-189040)

(22)【出願日】2014年9月17日

(65)【公開番号】特開2016-61207(P2016-61207A)

(43)【公開日】2016年4月25日

【審査請求日】2017年2月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】瀬崎 貴史

(72)【発明者】

【氏名】坪内 正成

【審査官】 首藤 崇聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−７２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−１５０９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７０１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−３１８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８５６５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｌ １／３５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの吸気バルブ及び排気バルブと、
クランクシャフトにより回転し、前記吸気バルブ、前記排気バルブをそれぞれ開閉する吸気カム及び排気カムが設けられたカムシャフトと、
前記クランクシャフトに対する前記吸気カムまたは前記排気カムの回転方向の位相を相対的に変化させる位相可変装置と、を有するエンジンの動弁装置であって、
前記カムシャフトは、前記吸気カムが設けられた吸気カム側軸部と、前記排気カムが設けられた排気カム側軸部とを有してなり、これらの両軸部が回転方向に相対変位可能に構成され、
前記位相可変装置は、
前記クランクシャフトの回転が伝達され、前記排気カム側軸部または前記吸気カム側軸部に固定して設けられた従動部材と、
前記吸気カム側軸部または排気カム側軸部と回転一体に設けられ、前記従動部材に対して回転方向及び軸方向に相対変位可能なガイド部材と、
前記従動部材とガイド部材間に配設された遠心ウェイトと、
前記従動部材及びガイド部材を互いに接近する方向に付勢する付勢部材とを有し、
前記ガイド部材は、前記遠心ウェイトが遠心力の作用で前記付勢部材の付勢力に抗して移動することで、前記従動部材に対して回転方向及び軸方向に相対変位し、前記クランクシャフトに対する前記吸気カムまたは前記排気カムの回転方向の位相を相対的に変化させるように構成されたエンジンの動弁装置。

【請求項2】

前記カムシャフトは、吸気カム側軸部の一部の外側に、排気カム側軸部が同軸状態で配置されて構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁装置。

【請求項3】

前記カムシャフトに、吸気カム、排気カム及び位相可変装置が、順次設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの動弁装置。

【請求項4】

前記吸気カム側軸部と前記排気カム側軸部の一方に係止ピンが設けられ、他方に、前記係止ピンを係止する係止溝が設けられ、この係止溝は、前記吸気カム側軸部と前記排気カム側軸部との回転方向の相対変位を所定範囲で許容する寸法に設定されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジンの動弁装置。

【請求項5】

前記吸気カム側軸部にオイル溝が形成され、このオイル溝の排出口が、前記吸気カム側軸部における排気カム側軸部との摺接面側に設けられたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のエンジンの動弁装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クランクシャフトに対する吸気カムまたは排気カムの回転方向の位相を変化させる位相可変装置を備えて、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを変更可能とするＳＯＨＣ（シングルオーバーヘッドカムシャフト）型式のエンジンの動弁装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、エンジンの運転状態等に応じて吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを変化させるバルブタイミング可変装置を備えたエンジンの動弁装置が提案されている（例えば、特許文献１及び２）。

【0003】

これらの特許文献１及び２に記載のエンジンの動弁装置は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転方向の位相を変化させるカムシャフト位相可変装置を備えて、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを変更可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−７２９３号公報

【特許文献2】特開２０１０−３１８５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、上述の公報記載のカムシャフト位相可変装置は、一本のカムシャフトに吸気カムを、他の一本のカムシャフトに排気カムをそれぞれ備えるＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッドカムシャフト）型式の動弁装置に適用されるものであり、ＳＯＨＣ型式の動弁装置に適用することができない。

【0006】

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ＳＯＨＣ型式の動弁装置においても、バルブタイミングの変更に関し動作特性が安定で且つ応答性を向上できるエンジンの動弁装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係るエンジンの動弁装置は、エンジンの吸気バルブ及び排気バルブと、クランクシャフトにより回転し、前記吸気バルブ、前記排気バルブをそれぞれ開閉する吸気カム及び排気カムが設けられたカムシャフトと、前記クランクシャフトに対する前記吸気カムまたは前記排気カムの回転方向の位相を相対的に変化させる位相可変装置と、を有するエンジンの動弁装置であって、前記カムシャフトは、前記吸気カムが設けられた吸気カム側軸部と、前記排気カムが設けられた排気カム側軸部とを有してなり、これらの両軸部が回転方向に相対変位可能に構成され、前記位相可変装置は、前記クランクシャフトの回転が伝達され、前記排気カム側軸部または前記吸気カム側軸部に固定して設けられた従動部材と、前記吸気カム側軸部または排気カム側軸部と回転一体に設けられ、前記従動部材に対して回転方向及び軸方向に相対変位可能なガイド部材と、前記従動部材とガイド部材間に配設された遠心ウェイトと、前記従動部材及びガイド部材を互いに接近する方向に付勢する付勢部材とを有し、前記ガイド部材は、前記遠心ウェイトが遠心力の作用で前記付勢部材の付勢力に抗して移動することで、前記従動部材に対して回転方向及び軸方向に相対変位し、前記クランクシャフトに対する前記吸気カムまたは前記排気カムの回転方向の位相を相対的に変化させるように構成されたものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、遠心ウェイトが遠心力の作用で付勢部材の付勢力に抗して移動することで、ガイド部材が従動部材に対して回転方向及び軸方向に変位して、クランクシャフトに対する吸気カムまたは排気カムの回転方向の位相を相対的に変化させる。このため、吸気カム及び排気カムが設けられたカムシャフトを備えるＳＯＨＣ型式の動弁装置においても、簡単な構造で確実にバルブタイミングを変更でき、バルブタイミングの変更に関し、動作特性が安定化して信頼性が向上すると共に、応答性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係るエンジンの動弁装置における一実施形態が適用されたＳＯＨＣ型式の動弁装置を、カムシャフトの軸心に直交する方向で切断し、シリンダヘッド等と共に示す断面図。

【図2】図１の動弁装置において吸気バルブ、排気バルブ及びロッカアームなどを除き、シリンダヘッド等と共に示す斜視図。

【図3】図２の動弁装置の一部及びシリンダヘッド等を示す平面図。

【図4】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図。

【図5】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図。

【図6】図２〜図４におけるカムシャフト及び位相可変装置を示す斜視図。

【図7】図６のカムシャフト及び位相可変装置を分解して示す斜視図。

【図8】図６のカムシャフト及び位相可変装置を分解して示す側面図。

【図9】図６のカムシャフト及び位相可変装置を示す側面図。

【図10】図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図。

【図11】図９及び図１０における排気カム側軸部の係止溝と吸気カム側軸部の係止ピンとの位置関係を示す、図９のＸＩ−ＸＩ線に沿う概略断面図。

【図12】図９及び図１０における排気カム側軸部と位相可変装置の従動部材とを示し、（Ａ）が排気カム側軸部を示す斜視図、（Ｂ）が従動部材を示す正面図。

【図13】（Ａ）は図９及び図１０の従動部材を示す正面図、（Ｂ）は図１３（Ａ）のＸＩＩＩ部の部分拡大図。

【図14】（Ａ）は図９及び図１０のガイド部材を示す正面図、（Ｂ）は図１４（Ａ）のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図、（Ｃ）は図１４（Ｂ）の部分拡大図。

【図15】図９及び図１０の位相可変装置におけるエンジン低回転時域での遠心ウェイトの位置をそれぞれ示す動作説明図。

【図16】図９及び図１０の位相可変装置におけるエンジン高回転域での遠心ウェイトの位置をそれぞれ示す動作説明図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係るエンジンの動弁装置における一実施形態が適用されたＳＯＨＣ型式の動弁装置を、カムシャフトの軸心に直交する方向で切断し、シリンダヘッド等と共に示す断面図である。また、図２は、図１の動弁装置において吸気バルブ、排気バルブ及びロッカアームなどを除き、シリンダヘッド等と共に示す斜視図である。更に、図３は、図２の動弁装置の一部及びシリンダヘッド等を示す平面図である。

【0011】

図１に示す４サイクル単気筒エンジン１０には、シリンダブロック１に接合されたシリンダヘッド１１内にＳＯＨＣ（シングルオーバーヘッドカムシャフト）方式の動弁装置１２が装備されている。この動弁装置１２は、それぞれ１本の吸気バルブ１３及び排気バルブ１４と、吸気カム１５及び排気カム１６が設けられた１本のカムシャフト１７と、それぞれ１本の吸気ロッカアーム１８及び排気ロッカアーム１９と、後述の位相可変装置４４（図２及び図３）と、を有して構成される。

【0012】

カムシャフト１７に設けられた位相可変装置４４の従動部材４５（後述）に、図２及び図３に示すカムドリブンスプロケット２０が形成される。このカムドリブンスプロケット２０は、図示しないカムチェーンを介して、クランクシャフト５（図１）に設けられたカムドライブスプロケット（不図示）に作動的に連結される。これにより、クランクシャフト５の回転がカムチェーンを介してカムシャフト１７に伝達されて、このカムシャフト１７が回転する。このカムシャフト１７に吸気カム１５及び排気カム１６が軸方向に並列して設けられ、例えば排気カム１６がカムドリブンスプロケット２０側に位置付けられる。

【0013】

ここで、図１に示すシリンダブロック１には、ピストン２が摺動状態で往復運動するシリンダボア３が形成される。ピストン２の往復運動は、コンロッド４を介してクランクシャフト５に伝達されて回転運動に変換される。

【0014】

吸気ロッカアーム１８及び排気ロッカアーム１９は、それぞれがロッカシャフト２４に軸支されて揺動可能に設けられ、一端にローラ２２が、他端にアジャストスクリュー２３がそれぞれ配設される。吸気ロッカアーム１８は、ローラ２２が吸気カム１５に接触して転動可能に設けられ、アジャストスクリュー２３が吸気バルブ１３に当接する。また、排気ロッカアーム１９は、ローラ２２が排気カム１６に接触して転動可能に設けられ、アジャストスクリュー２３が排気バルブ１４に当接する。

【0015】

従って、カムシャフト１７の回転により吸気カム１５及び排気カム１６が回転すると、吸気カム１５のカムプロフィールに沿って吸気ロッカアーム１８のローラ２２が転動することで吸気ロッカアーム１８が揺動し、この吸気ロッカアーム１８のアジャストスクリュー２３が吸気バルブ１３を開閉駆動する。と同時に、排気カム１６のカムプロフィールに沿って排気ロッカアーム１９のローラ２２が転動することで排気ロッカアーム１９が揺動し、この排気ロッカアーム１９のアジャストスクリュー２３が排気バルブ１４を開閉駆動する。

【0016】

尚、図１中の符号２５はアジャストナット、符号２６はバルブスプリングをそれぞれ示す。また、符号２１は、シリンダヘッド１１に取り付けられて排気バルブ１３、吸気バルブ１４のそれぞれのステムの移動を案内するステムガイドを示す。

【0017】

図４に示すように、上述のように構成された動弁装置１２のカムシャフト１７には、排気カム軸部３２に第１ボールベアリング２７が配設され、吸気カム軸部３１に第２ボールベアリング２８が配設される。これらの第１ボールベアリング２７及び第２ボールベアリング２８は、シリンダヘッド１１の上部に一体に形成されたカムシャフトハウジング２９に保持されることで、カムシャフト１７を回転自在に支持する。

【0018】

図４及び図６に示すように、吸気カム１５及び排気カム１６が設けられたカムシャフト１７は、図７及び図８に示すように、吸気カム１５が一体に形成された吸気カム側軸部３１と、排気カム１６が一体に形成された排気カム側軸部３２とを有してなる。図９及び図１０に示すように、吸気カム側軸部３１の軸部３１Ａが排気カム側軸部３２内に挿入されることで、この軸部３１Ａの外側に排気カム側軸部３２が同軸状態で配置される。このようにして、吸気カム側軸部３１と排気カム側軸部３２とは、回転方向に相対変位可能に構成される。

【0019】

但し、吸気カム側軸部３１と排気カム側軸部３２との回転方向の相対変位は、後述の所定範囲においてのみ許容される。つまり、図６〜図９に示すように、吸気カム側軸部３１は、前記軸部３１Ａと、この軸部３１Ａよりも拡径で吸気カム１５が形成されたカム形成部３１Ｂとが一体成形されている。この吸気カム側軸部３１のカム形成部３１Ｂに係止ピン３３が、吸気カム側軸部３１の軸心Ｏに平行で軸部３１Ａへ向かって突設されている。また、排気カム側軸部３２には、排気カム１６の側面に、吸気カム側軸部３１と排気カム側軸部３２との組付状態で係止ピン３３を係止する係止溝３４が形成されている。

【0020】

図１１に示すように、排気カム側軸部３２内に同軸状態で配置された吸気カム側軸部３１は排気カム側軸部３２に対して回転方向に相対変位するとき、吸気カム側軸部３１の係止ピン３３が排気カム側軸部３２の係止溝３４の両溝端面３５に当接することで、吸気カム側軸部３１の排気カム側軸部３２に対する回転方向の相対変位が規制される。従って、係止溝３４の両溝端面３５の寸法は、吸気カム側軸部３１の排気カム側軸部３２に対する回転方向の相対変位が角度δの所定範囲で許容されるように設定されている。

【0021】

一方、図３及び図５に示すように、カムシャフトハウジング２９には複数、例えば４つのボルト挿通孔３６が、カムシャフトハウジング２９及びシリンダヘッド１１に貫通して形成されている。このボルト挿通孔３６に図示しないヘッド締付ボルトが挿通されることで、カムシャフトハウジング２９が一体成形されたシリンダヘッド１１がシリンダブロック１と共に、図示しないクランクケースに締め付け固定される。

【0022】

カムシャフトハウジング２９には、図４及び図５に示すように、ボルト挿通孔３６の少なくとも１つに連通するオイル導入溝３７が形成される。また、図４及び図１０に示すように、吸気カム側軸部３１には、軸心Ｏに沿って延びるメインオイル溝３８が形成されると共に、このメインオイル溝３８に連通するサブオイル溝３９が、吸気カム側軸部３１の径方向に延在して形成される。メインオイル溝３８がオイル導入溝３７に連通する。また、サブオイル溝３９の排出口４０は、吸気カム側軸部３１の軸部３１Ａの外周面、つまり排気カム側軸部３２との摺接面４１に形成された環状溝４２に連通する。

【0023】

従って、ボルト挿通孔３６内を矢印Ｑ（図５）方向に上昇した潤滑オイルは、カムシャフトハウジング２９のオイル導入溝３７を経て吸気カム側軸部３１のメインオイル溝３８へ供給され、更に吸気カム側軸部３１のサブオイル溝３９から環状溝４２内へ供給されて、相対回転可能な吸気カム側軸部３１と排気カム側軸部３２とを潤滑する。

【0024】

ところで、図４、図６、図９及び図１０に示すように、カムシャフト１７には吸気カム１５、排気カム１６及び位相可変装置４４が順次設けられる。この位相可変装置４４は、クランクシャフト５に対する吸気カム１５または排気カム１６（本実施形態では吸気カム１５）の回転方向の位相を相対的に変化させるものであり、従動部材４５、ガイド部材４６、遠心ウェイト４７、付勢部材４８及びサークリップ４９を有して構成される。

【0025】

本実施形態では、排気カム１６は、クランクシャフト５と回転方向に同一の位相で回転駆動されて排気バルブ１４を開閉する。これに対し、吸気カム１５は、位相可変装置４４によって、クランクシャフト５と回転方向に同一の位相または異なった位相で回転駆動されて、吸気バルブ１３を開閉する。この位相可変装置４４によって、吸気バルブ１３のバルブタイミングは、エンジン１０の運転状態に応じて制御され、吸気バルブ１３の開時期と排気バルブ１４の開時期とが重なるオーバーラップが調整される。

【0026】

例えば、位相可変装置４４は、エンジン１０の高回転域では、吸気バルブ１３と排気バルブ１４のバルブオーバーラップを小さく設定して吸気の吹き抜けを防止し、出力及び燃費を向上させると共に、排気中の有害物質の排出を抑制する。また、位相可変装置４４は、エンジン１０の低回転域では、吸気バルブ１３と排気バルブ１４のバルブオーバーラップを大きく設定し、吸気の慣性を利用して吸気効率を高め、エンジン１０のトルクを向上させる。

【0027】

従動部材４５は、図１０及び図１３に示すように、外周面にカムドリブンスプロケット２０が形成され、カムチェーンを介してクランクシャフト５の回転が伝達されて駆動され、このクランクシャフト５に対して回転方向の位相が一定（つまり同一）に設けられる。更に、図１２にも示すように、従動部材４５の内周面に嵌合溝５３が形成されると共に、排気カム側軸部３２の一端部に嵌合凸部５４が形成される。これらのカム溝５３と嵌合凸部５４とが嵌合することで、従動部材４５は排気カム側軸部３２に固定して設けられる。

【0028】

また、ガイド部材４６は、図４、図７及び図８に示すように、係合軸５５を介して吸気カム側軸部３１に回転一体に構成される。つまり、吸気カム側軸部３１の軸部３１Ａには、その軸心Ｏを通過して径方向に貫通する貫通孔５６が形成される。また、係合軸５５には両軸端に突起５７が設けられ、この係合軸５５が吸気カム側軸部３１の貫通孔５６に挿通される。この挿通状態では、係合軸５５の両突起５７が吸気カム側軸部３１の軸部３１Ａから突設される。そして、この突起５７が、ガイド部材４６の内周面に対向して形成された一対の係合溝５８のそれぞれに係合される。

【0029】

このように、吸気カム側軸部３１の貫通孔５６に挿通された係合軸５５の突起５７がガイド部材４６の係合溝５８に係合することで、ガイド部材４６は、吸気カム側軸部３１と回転一体で、且つ吸気カム側軸部３１の軸心Ｏ方向に摺動自在に設けられる。更に、このガイド部材４６は、従動部材４５に対し回転方向及び軸方向に相対変位可能に設けられる。

【0030】

遠心ウェイト４７は、図４及び図１０に示すように、従動部材４５とガイド部材４６のそれぞれのガイド溝５１、５２（後述）間に保持されて、従動部材４５の回転をガイド部材４６へ伝達する。また付勢部材４８は、従動部材４５とガイド部材４６の少なくとも一方（本実施の形態ではガイド部材４６）に、これらの従動部材４５及びガイド部材４６を互いに接近する方向に付勢する付勢力を与える。更に、サークリップ４９は、吸気カム側軸部３１の軸部３１Ａの軸端に取り付けられ、ワッシャ５０を介して付勢部材４８を保持する。

【0031】

更に詳説すると、従動部材４５は、図４、図１０及び図１３に示すように、カムドリブンスプロケット２０の内側部分でガイド部材４６に対向する面に、放射状のガイド溝５１が複数形成される。このガイド溝５１は、遠心ウェイト４７を案内するものであり、溝深さが一定に形成されると共に、従動部材４５の径方向に対し周方向一方側に角度θ（図１３（Ｂ））だけ傾斜して形成される。

【0032】

ガイド部材４６は、図４、図１０及び図１４に示すように、従動部材４５と対向する面に放射状のガイド溝５２が複数形成される。このガイド溝５２は、遠心ウェイト４７を案内するものであり、ガイド部材４６の径方向に沿って形成される。また、このガイド溝５２には、ガイド部材４６の径方向外方へ向かうに従って溝深さが浅くなる勾配が設けられると共に、この勾配は、ガイド部材４６の径方向外方へ向かうに従って急峻になるように構成される。つまり、ガイド溝５２の溝深さの勾配は、ガイド部材４６の径方向内側が勾配αであり、外側が勾配β（β＞α）に設定される。勾配αと勾配βは、ガイド溝５２の底部のある一点（図１４（Ｂ）の点Ｘ）付近で滑らかに変化するように構成されている。このガイド溝５２の勾配α及びβによって、従動部材４５のガイド溝５１とガイド部材４６のガイド溝５２とは、径方向外側へ向かうに従って互いの溝底部が接近するように構成される。

【0033】

具体的には、ガイド部材４６のガイド溝５２は、径方向内側の勾配αの面が径方向外側の勾配βの面に所要の曲率Ｐの曲面を介して滑らかに連続している。図１４（Ｃ）に示すように、ある点Ｘを通る曲面が所要の曲率Ｐで形成され、この曲面の両側（径方向内側と径方向外側）が勾配αと勾配βの面で構成されている。

【0034】

図４及び図１０に示す遠心ウェイト４７は、鋼やタングステンなどのように比重の大きな材料にて構成され、ボール形状に形成される。また、付勢部材４８は、本実施の形態では皿ばねが用いられているが、波板ばね、渦巻ばね（竹の子ばね）等であってもよい。更に、サークリップ４９は、図４及び図１０に示すように、吸気カム側軸部３１の軸部３１Ａの軸端に結合され、ワッシャ５０を介し付勢部材４８を支持して、ガイド部材４６との間で付勢部材４８を保持する。これにより、付勢部材４８の付勢力がガイド部材４６に付与される。

【0035】

このように構成された位相可変装置４４では、図１０に示すように、遠心ウェイト４７に遠心力が作用して、この遠心ウェイト４７が従動部材４５、ガイド部材４６のそれぞれのガイド溝５１、５２内を径方向外方へ移動する。これにより、ガイド部材４６は、付勢部材４８の付勢力に抗して、カムシャフト１７の吸気カム側軸部３１における軸心Ｏ方向に沿って従動部材４５から離反する方向に移動すると共に、従動部材４５のガイド溝５１の傾斜（角度θ）の作用で、従動部材４５に対して回転方向に相対変位する。この結果、クランクシャフト５に対する吸気カム１５の回転方向の位相が相対的に変化して、この吸気カム１５による吸気バルブ１３のバルブタイミングが変更される。

【0036】

次に、作用を説明する。
図１５に示すように、エンジン１０が低回転域にあるときには、遠心ウェイト４７に作用する遠心力が小さく、この遠心ウェイト４７はガイド部材４６のガイド溝５２の勾配αと付勢部材４８の付勢力との作用で、ガイド溝５１及び５２の径方向内側端の初期位置に留まる。このため、カムシャフト１７の吸気カム側軸部３１は、カムドリブンスプロケット２０（つまりクランクシャフト５）と回転方向の位相が同一となり、この吸気カム側軸部３１に一体に形成された吸気カム１５は、組み付け時の位相で吸気バルブ１３を駆動する。これにより、吸気バルブ１３と排気バルブ１４は、バルブオーバーラップの大きな低中速用バルブタイミングとなり、中速トルクが向上する。

【0037】

図１６に示すように、エンジン１０が高回転域に至ると、遠心ウェイト４７に作用する遠心力が大きくなり、この遠心ウェイト４７は従動部材４５のガイド溝５１とガイド部材４６のガイド溝５２内を径方向外方へ向かって移動する。これにより、ガイド部材４６は、ガイド溝５２の勾配α及びβの作用で、付勢部材４８の付勢力に抗して、カムシャフト１７の軸方向外方側（矢印Ａ方向）へ移動する。このとき、従動部材４５のガイド溝５１には径方向に対して周方向一方側に角度θ（図１３）の傾斜が設けられているので、ガイド部材４６は、ガイド溝５１の傾斜方向（図１６（Ｂ）及び（Ｃ）の矢印Ｂ方向）に従動部材４５に対して上記角度θだけ相対回転する。尚、図１６（Ｂ）及び（Ｃ）の矢印Ｂ方向の反対方向が、クランクシャフト５の駆動力によるカムシャフト１７の回転方向Ｒである。

【0038】

これにより、カムシャフト１７の吸気カム側軸部３１は、ガイド部材４６との係合軸５５及び係合溝５８による結合の作用で、クランクシャフト５に対して回転方向の位相が変化する。このときの吸気カム側軸部３１の位相の変化は、カムシャフト１７の回転方向Ｒと反対方向（遅角側）である。従って、この吸気カム側軸部３１に一体に形成された吸気カム１５は、組み付け時の位相よりも遅角側へ変化した位相で吸気バルブ１３を駆動する。この結果、吸気バルブ１３と排気バルブ１４は、バルブオーバーラップが小さな高速用バルブタイミングとなり、エンジン１０の出力及び燃費が向上し、有害物質の排出が抑制される。

【0039】

エンジン１０の回転数が低下すると、遠心ウェイト４７に作用する遠心力が小さくなるため、遠心力によってガイド部材４６を矢印Ａ方向に移動させる力よりも付勢部材４８による付勢力が勝り、この付勢部材４８の付勢力の作用でガイド部材４６が従動部材４５側へ移動し、遠心ウェイト４７がガイド溝５１及び５２の径方向内側へ移動して、ガイド部材４６及び遠心ウェイト４７は、やがて図１５に示す原位置に復帰する。遠心ウェイト４７の原位置への復帰に伴い、ガイド部材４６は、従動部材４５に対して進角側（図１６（Ｂ）及び（Ｃ）の矢印Ｂ方向と反対方向）に相対回転し、係合軸５５及び係合溝５８の作用で、カムシャフト１７の吸気カム側軸部３１はクランクシャフト５に対して進角側へ位相を変化させる。この結果、吸気バルブ１３と排気バルブ１４は、バルブオーバーラップが大きな低中速用バルブタイミングとなり、前述のごとく中速トルクが向上する。

【0040】

以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（４）を奏する。
（１）図４及び図１０に示すように、位相可変装置４４では、遠心ウェイト４７が遠心力の作用で付勢部材４８の付勢力に抗して移動することで、ガイド部材４６が従動部材４５に対して回転方向及び軸方向に変位して、クランクシャフト５に対する吸気カム１５の回転方向の位相を相対的に変化させる。このため、別体の吸気カム軸部３１および排気カム軸部３２が設けられたカムシャフト１７を備えるＳＯＨＣ形式の動弁装置１２においても、吸気カム１５及び排気カム１６の回転動作中に、吸気バルブ１３もしくは排気バルブ１４のバルブタイミングを簡単な構造で確実に変更できる。この結果、吸気バルブ１３と排気バルブ１４のバルブタイミングの変更に対し、動作特性が安定化して信頼性を向上できると共に、応答性も向上できる。

【0041】

（２）カムシャフト１７の吸気カム側軸部３１の貫通孔５６に挿通された係合軸５５の両軸端の突起５７が、ガイド部材４６の内周面に形成された係合溝５８に係合して、ガイド部材４６が吸気カム側軸部３１に回転一体に構成されている。このため、吸気カム側軸部３１とガイド部材４６とをスプライン結合させる場合と比較して、吸気カム側軸部３１とガイド部材４６との結合が簡易な構成になるため、位相可変装置４４（ひいては動弁装置１２）の製造コストを低減できる。また、係合軸５５が吸気カム側軸部３１とは別部材にて構成されるので、この係合軸５５を耐磨耗性に優れた材料で構成できる。これらの結果、カムシャフト１７の吸気カム側軸部３１とガイド部材４６との結合部分の耐磨耗性及び摺動性を向上させることができる。

【0042】

（３）図７、図９及び図１１に示すように、カムシャフト１７における吸気カム側軸部３１に係止ピン３３が突設され、排気カム側軸部３２に、係止ピン３３を係止する係止溝３４が形成され、この係止溝３４は、吸気カム側軸部３１と排気カム側軸部３２との回転方向の相対変位を角度δの所定範囲で許容する寸法に設定されている。このため、吸気カム側軸部３１と排気カム側軸部３２との組み付けを容易に実施できる。更に、位相可変装置４４の遠心ウェイト４７が従動部材４５のガイド溝５１及びガイド部材４６のガイド溝５２から脱落するような過大トルクが作用した場合であっても、吸気カム側軸部３１と排気カム側軸部３２との相対回転が係止ピン３３及び係止溝３４により規制されることで、吸気カム１５及び排気カム１６による吸気バルブ１３と排気バルブ１４のバルブタイミングが大幅にずれることを抑制できる。

【0043】

（４）図４及び図１０に示すように、カムシャフト１７の吸気カム側軸部３１の軸部３１Ａに、互いに連通するメインオイル溝３８及びサブオイル溝３９が形成され、このサブオイル溝３９の排出口４０が、軸部３１Ａにおける排気カム側軸部３２との摺動面４１の環状溝４２に連通している。このため、吸気カム側軸部３１の軸部３１Ａと排気カム側軸部３２との摩耗やかじりを防止でき、吸気カム側軸部３１と排気カム側軸部３２との相対回転をスムーズに実施できる。

【0044】

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

【0045】

例えば、係止ピン３３が吸気カム側軸部３１のカム形成部３１Ｂから突設され、係止溝３４が排気カム側軸部３２の排気カム１６の側面に形成されるものを述べたが、係止ピン３３が排気カム側軸部３２の排気カム１６の側面から突設され、係止溝３４が、吸気カム側軸部３１のカム形成部３１Ｂに形成されてもよい。

【0046】

また、３１を、排気カムが一体に設けられた排気カム側軸部とし、３２を、吸気カムが一体に設けられた吸気カム側軸部とし、排気カム側軸部が係合軸５５によりガイド部材４６と回転一体に設けられ、吸気カム側軸部が摺動部材４５に固定され、これにより、位相可変装置４４が例えばエンジン１０の高回転時に、クランクシャフト５に対する排気カムの回転方向の位相を進角側に変化させて、吸気バルブ１３と排気バルブ１４とのバルブタイミングを、オーバーラップの小さな高速用バルブタイミングに変更するよう構成されてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１０ エンジン
１２ 動弁装置
１３ 吸気バルブ
１４ 排気バルブ
１５ 吸気カム
１６ 排気カム
１７ カムシャフト
１８ 吸気ロッカアーム
１９ 排気ロッカアーム
２０ カムドリブンスプロケット
３１ 吸気カム側軸部
３２ 排気カム側軸部
３３ 係止ピン
３４ 係止溝
３８ メインオイル溝
３９ サブオイル溝
４０ 排出口
４１ 摺動面
４４ 位相可変装置
４５ 従動部材
４６ ガイド部材
４７ 遠心ウェイト
４８ 付勢部材
δ 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】