JP2002129913A - ４サイクルエンジンの動弁機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルブリフタとカムとの摺動面の摩耗を防い
でその耐久性向上を図りつつ、軽量且つ低コストで吸・
排気バルブの放射状配置（ラジアルバルブ配置）を実現
することができる４サイクルエンジンの動弁機構を提供
すること。 【構成】 複数の吸気バルブ９と排気バルブ１０を放射
状に配置し、吸・排気カム軸１９，２０の回転をこれら
に一体に形成された吸・排気カム１９ａ，２０ａとこれ
らに当接するバルブリフタ１７，１８を介して前記吸・
排気バルブ９，１０の摺動運動に変換して該吸・排気バ
ルブ９，１０を開閉する４サイクルエンジン１の動弁機
構において、前記バルブリフタ１７，１８を前記吸・排
気カム軸１９，２０の軸線に対して直角方向に摺動自在
に保持するとともに、該バルブリフタ１７，１８と前記
吸・排気バルブ９，１０のステム９ａ，１０ａの当接部
の一方を球面として両者を点接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の吸・排気バ
ルブを放射状に配置して成る４サイクルエンジンの動弁
機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】４サイクルエンジンにおいては、燃焼室
に開口する吸気ポートと排気ポートが吸気バルブと排気
バルブによってそれぞれ適当なタイミングで開閉されて
シリンダ内で所要のガス交換がなされるが、吸・排気バ
ルブを開閉駆動するための動弁機構の１つとして、吸・
排気カム軸の回転をこれらに一体に形成された吸・排気
カムとこれらに当接するバルブリフタを介して前記吸・
排気バルブの摺動運動に変換して該吸・排気バルブを開
閉するＤＯＨＣ（Double Overhead Camshaft）方式が知
られている。

【０００３】又、エンジンの吸・排気ポート面積を拡大
して吸・排気効率を高めるとともに、吸・排気バルブの
慣性力を低く抑えて高速化を図るために吸・排気バルブ
を複数とする多バルブ化が進んでいる。

【０００４】ところで、複数の吸・排気バルブを備える
多バルブエンジンにおいては、燃焼室容積を小さく抑え
るとともに、バルブリフト時のシリンダボアとのマスキ
ングを改善して高出力化を図る等のために複数の吸・排
気バルブを放射状に配置する構成が採用されている（例
えば、特許第３０３１４７０号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、図７に３つの
バルブ１０９を放射状に配置した４サイクルエンジンの
動弁機構部分の断面を示すが、このような構成を採用す
ると、カム軸１１９に一体に形成されたカム１１９ａ，
１１９ｂ，１１９ｃのうち、外側２つのカム１１９ａ，
１１９ｃを外周面がテーパ状を成す３次元カムとする必
要があり、その加工に多大な時間とコストを要するとい
う問題があった。

【０００６】そこで、図８に示すように、３つのバルブ
２０９を放射状に配置した４サイクルエンジンの動弁機
構において、３つのバルブリフタ２１７ａ，２１７ｂ，
２１７ｃのうち、外側２つのバルブリフタ２１７ａ，２
１７ｃの当接面（バルブ２０９のステムとの当接面）
ａ，ｃを斜面として各バルブリフタ２１７ａ，２１７ｃ
をカム軸の軸線に対して直角方向に摺動させることによ
って、カム２１９ａ，２１９ｂ，２１９ｃとして通常の
ものを使用し得るようにした構成が提案されている（特
許第２５９９３１７号公報参照）。

【０００７】ところが、上記構成では、バルブ２０９の
ステムがバルブリフタ２１７ａ〜２１７ｃの当接面ａ，
ｂ，ｃと面接触させる必要があり、バルブリフタ２１７
ａ〜２１７ｃが回転しないように規制する機構も必要で
ある。その場合、回転しないバルブリフタ２１７ａ〜２
１７ｃとカム２１９ａ〜２１９ｃとの摺動面に偏摩耗を
引き起こすため、両者の間に回転するアウターシムを介
設せざるを得ず、このことが動弁系の重量増加と異形バ
ルブとなることによるコストアップを招いていた。

【０００８】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、バルブリフタとカムとの摺動
面の摩耗を防いでその耐久性向上を図りつつ、軽量且つ
低コストで吸・排気バルブの放射状配置（ラジアルバル
ブ配置）を実現することができる４サイクルエンジンの
動弁機構を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、複数のバルブを放射状に配
置し、カム軸の回転をこれらに一体に形成されたカムと
これらに当接するバルブリフタを介して前記バルブの摺
動運動に変換して該バルブを開閉する４サイクルエンジ
ンの動弁機構において、前記バルブリフタを前記カム軸
の軸線に対して直角方向に摺動自在に保持するととも
に、該バルブリフタと前記バルブのステムの当接部の一
方を球面として両者を点接触させたことを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記バルブリフタと前記バルブのステムと
をシムを介して当接せしめ、該シムとバルブリフタの当
接部の一方又はシムとバルブのステムとの当接部の一方
を球面としたことを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記バルブリフタの頂面にシムを嵌着し、
該シムを介してバルブリフタと前記カムとを当接せしめ
たことを特徴とする。

【００１２】従って、請求項１記載の発明によれば、放
射状に配置された吸・排気バルブを備える４サイクルエ
ンジンにおいて、バルブリフタと吸・排気バルブのステ
ムの当接部の一方を球面として両者を点接触させたた
め、バルブリフタがその軸心回りに回転することがで
き、カムとバルブリフタとの摺動面の摩擦が防がれてバ
ルブリフタの耐久性が高められる。そして、バルブリフ
タはカム軸の軸線に対して直角方向に摺動するため、該
バルブリフタに当接するカムとして３次元カム以外の通
常のものを使用することができ、低コストで吸・排気バ
ルブの放射状配置（ラジアルバルブ配置）を実現するこ
とができる。

【００１３】請求項２記載の発明によれば、バルブリフ
タとバルブステムとの間にシムを介設し、請求項３記載
の発明によれば、バルブリフタとカムとの間にシムを介
設したため、シムの厚さを調整することによってバルブ
リフタをエンジンの複数機種に対して共用することがで
き、エンジンのコストダウンを図ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は本発明に係る動弁機構を備える４サ
イクルエンジンの部分断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断
面図である。

【００１６】本実施の形態に係る４サイクルエンジン１
は、筒内噴射式の水冷多気筒エンジンであって、図１に
示すように、シリンダブロック２には複数のシリンダ３
が図１の紙面垂直方向に並設されている。そして、各シ
リンダ３内にはピストン４が上下摺動自在に嵌挿されて
おり、各ピストン４は不図示のコンロッドを介して図１
の紙面垂直方向に長く配された不図示のクランク軸に連
結され、ピストン４の上下方向の往復直線運動はコンロ
ッドによってクランク軸の回転運動に変換される。尚、
シリンダブロック２の各シリンダ３の周囲にはウォータ
ジャケット５が形成されている。

【００１７】又、上記シリンダブロック２の上面にはシ
リンダヘッド６が被着されており、該シリンダヘッド６
には各気筒について各２つの吸気通路７と排気通路８
（図１には各１つのみ図示）及び１つの燃焼室Ｓがそれ
ぞれ形成されている。そして、吸気通路７と排気通路８
が燃焼室Ｓに開口する吸気ポート７ａと排気ポート８ａ
は本発明に係る動弁機構によって駆動される各２つの吸
気バルブ９と排気バルブ１０（図には各１つのみ図示）
によってそれぞれ適当なタイミングで開閉され、これに
よって各シリンダ３内において所要のガス交換がなされ
る。

【００１８】ところで、本実施の形態に係る４サイクル
エンジン１においては、計４つの吸気バルブ９と排気バ
ルブ１０は放射状に配置（ラジアルバルブ配置）されて
おり、これらの吸・排気バルブ９，１０のステム９ａ，
１０ａは図示のように上方に向かって開くよう３次元的
に配置されている。

【００１９】ここで、本発明に係る動弁機構について説
明する。

【００２０】前記吸気バルブ９と排気バルブ１０は、シ
リンダヘッド６に放射状に圧入されたバルブガイド１
１，１２にそのステム９ａ，１０ａ部分が挿通すること
によって摺動自在に保持されるとともに、各ステム９
ａ，１０ａの頂部に固定されたスプリングリテーナ１
３，１４とシリンダヘッド６との間に縮装されたバルブ
スプリング１５，１６によってそれぞれ閉じ側に付勢さ
れ、バルブリフタ１７，１８を介して吸気カム１９ａと
排気カム２０ａにそれぞれ当接されている。

【００２１】上記吸気カム１９ａと排気カム２０ａは図
１の紙面垂直方向に長く配された吸気カム軸１９と排気
カム軸２０にそれぞれ一体に形成されており、エンジン
動力の一部で吸気カム軸１９と排気カム軸２０が回転駆
動されることによって吸気バルブ９と排気バルブ１０が
それぞれ適当なタイミングで開閉される。

【００２２】ここで、図２に示すように、各吸気カム１
９ａは通常のもの（つまり、吸気カム軸１９の軸線に対
して直角に形成されもの）であって、該吸気カム１９ａ
が当接するバルブリフタ１７は吸気カム軸１９の軸線に
対して直角方向に摺動自在に保持されている。そして、
各バルブリフタ１７の天壁の吸気バルブ９のステム９ａ
が当接する部分には球面状の突起１７ａが形成されてお
り、ステム９ａの頂部とバルブリフタ１７とは点接触し
ている。尚、図２に示すように、吸気バルブ９は吸気カ
ム軸１９の軸線に直角な方向に対して図示の角度αだけ
上方に向かって開くように傾斜している。

【００２３】ところで、図示しないが、各排気カム２０
ａも通常のもの（つまり、排気カム軸２０の軸線に対し
て直角に形成されもの）であって、該排気カム２０ａが
当接するバルブリフタ１８は排気カム軸２０の軸線に対
して直角方向に摺動自在に保持されている。そして、図
１に示すように、各バルブリフタ１８の天壁の排気バル
ブ１０のステム１０ａが当接する部分には球面状の突起
１８ａが形成されており、ステム１０ａの頂部とバルブ
リフタ１８とは点接触している。

【００２４】而して、図１に示すように、吸気カム軸１
９と排気カム軸２０はシリンダヘッド６の上面に取り付
けられたベアリングキャップ２１，２２によってその上
半部がそれぞれ回転自在に支承されており、シリンダヘ
ッド６の上面にはヘッドカバー２３が被着されている。

【００２５】又、シリンダヘッド６の各気筒の頂部には
点火プラグ２４が取り付けられており、各点火プラグ２
４の電極部は燃焼室Ｓの中央頂部に臨んでいる。更に、
シリンダヘッド６の各気筒の吸気通路７の下方にはイン
ジェクタ２５が斜めに取り付けられており、各インジェ
クタ２５からは適量の燃料が適当なタイミングでシリン
ダ３内に直接噴射されて燃焼室Ｓ内での燃焼に供され
る。尚、シリンダヘッド６の吸気通路７と排気通路８の
周囲にはウォータジャケット２６が形成されている。

【００２６】以上において、本実施の形態においては、
放射状に配置された吸・排気バルブ９，１０を備える４
サイクルエンジン１において、各バルブリフタ１７，１
８の吸・排気バルブ９，１０のステムが当接する部分に
は球面状の突起１７ａ，１８ａが形成されて各ステム９
ａ，１０ａの頂部と各バルブリフタ１７，１８とを点接
触させたため、各バルブリフタ１７，１８がその軸心回
りに回転することができ、該バルブリフタ１７，１８と
吸・排気カム１９ａ，２０ａとの摺動面の摩耗が防がれ
てバルブリフタ１７，１８の耐久性が高められる。そし
て、各バルブリフタ１７，１８は吸・排気カム軸１９，
２０の軸線に対して直角方向に摺動するため、該バルブ
リフタ１７，１８に当接する吸・排気カム１９ａ，２０
ａとして３次元カム以外の通常のものを使用することが
でき、低コストで吸・排気バルブ９，１０の放射状配置
（ラジアルバルブ配置）を実現することができる。

【００２７】次に、本発明の別形態を図３〜図６にそれ
ぞれ示す。尚、図３〜図６は吸気バルブ駆動系の構成を
示す断面図であり、これらの図においては図２に示した
と同一要素には同一符号を付している。又、図３〜図６
には吸気バルブ側の構成のみを示すが、排気バルブ側の
構成も同様である。

【００２８】図３に示す形態では、図２に示す構成とは
逆に吸気バルブ９のステム９ａの頂部を球面とし、バル
ブリフタ１７のステム９ａとの当接部を平面として吸気
バルブ９のステム９ａとバルブリフタ１７とを点接触さ
せている。この構成においても吸気バルブ９のステム９
ａの頂部とバルブリフタ１７とが点接触するため、各バ
ルブリフタ１７がその軸心回りに回転することができ、
該バルブリフタ１７と吸気カム９ａとの摺動面の摩耗が
防がれてバルブリフタ１７の耐久性が高められる。

【００２９】図４に示す形態では、図２に示す構成によ
って吸気バルブ９のステム９ａの頂部とバルブリフタ１
７とを点接触させているが、各バルブリフタ１７の頂面
にアウターシム２７を嵌着し、このアウターシム２７に
吸気カム１９ａを当接させる構成を採用している。

【００３０】一方、図５及び図６に示す形態では、各バ
ルブリフタ１７と吸気バルブ９のステム９ａとの間にイ
ンナーシム２８，２９をそれぞれ介設しており、図５に
示す形態では、インナーシム２８をスプリングリテーナ
１３に嵌着し、このインナーシム２８の平面上の上面に
バルブリフタ１７の天壁に突設された球面状の突起１７
ａを当接させてインナーシム２８とバルブリフタ１７と
を点接触させている。

【００３１】又、図６に示す形態では、インナーシム２
９をバルブリフタ１７の天壁に嵌着し、このインナーシ
ム２９の吸気バルブ９のステム９ａへの当接部を球面と
してインナーシム２９とステム９ａとを点接触させてい
る。

【００３２】而して、図４〜図６に示す形態において
も、バルブリフタ１７がその軸心回りに回転することが
できるため、該バルブリフタ１７と吸気カム１９ａとの
摺動面の摩耗が防がれてバルブリフタ１７の耐久性が高
められるという効果が得られるが、アウターシム２７又
はインナーシム２８，２９の厚さを調整することによっ
てバルブリフタ１７をエンジンの複数機種に対して共用
することができ、エンジンのコストダウンを図ることが
できるという効果も得られる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、複数のバルブを放射状に配置し、カム軸の回転
をこれらに一体に形成されたカムとこれらに当接するバ
ルブリフタを介して前記バルブの摺動運動に変換して該
バルブを開閉する４サイクルエンジンの動弁機構におい
て、前記バルブリフタを前記カム軸の軸線に対して直角
方向に摺動自在に保持するとともに、該バルブリフタと
前記バルブのステムの当接部の一方を球面として両者を
点接触させたため、バルブリフタとカムとの摺動面の摩
耗を防いでその耐久性向上を図りつつ、軽量且つ低コス
トで吸・排気バルブの放射状配置（ラジアルバルブ配
置）を実現することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動弁機構を備える４サイクルエン
ジンの部分断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明に係る動弁機構の別形態を示す吸気バル
ブ駆動系の断面図である。

【図４】本発明に係る動弁機構の別形態を示す吸気バル
ブ駆動系の断面図である。

【図５】本発明に係る動弁機構の別形態を示す吸気バル
ブ駆動系の断面図である。

【図６】本発明に係る動弁機構の別形態を示す吸気バル
ブ駆動系の断面図である。

【図７】４サイクルエンジンの動弁機構の従来例を示す
断面図である。

【図８】４サイクルエンジンの動弁機構の従来例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ ４サイクルエンジン ９ 吸気バルブ ９ａ バルブステム １０ 排気バルブ １０ａ バルブステム １７，１８ バルブリフタ １９ 吸気カム軸 １９ａ 吸気カム ２０ 排気カム軸 ２０ａ 排気カム ２７ アウターシム ２８，２９ インナーシム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のバルブを放射状に配置し、カム軸
   の回転をこれらに一体に形成されたカムとこれらに当接
   するバルブリフタを介して前記バルブの摺動運動に変換
   して該バルブを開閉する４サイクルエンジンの動弁機構
   において、 前記バルブリフタを前記カム軸の軸線に対して直角方向
   に摺動自在に保持するとともに、該バルブリフタと前記
   バルブのステムの当接部の一方を球面として両者を点接
   触させたことを特徴とする４サイクルエンジンの動弁機
   構。
2. 【請求項２】 前記バルブリフタと前記バルブのステム
   とをシムを介して当接せしめ、該シムとバルブリフタの
   当接部の一方又はシムとバルブのステムとの当接部の一
   方を球面としたことを特徴とする請求項１記載の４サイ
   クルエンジンの動弁機構。
3. 【請求項３】 前記バルブリフタの頂面にシムを嵌着
   し、該シムを介してバルブリフタと前記カムとを当接せ
   しめたことを特徴とする請求項１記載の４サイクルエン
   ジンの動弁機構。