JP2008190350A5

JP2008190350A5 -

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Publication number: JP2008190350A5
Application number: JP2007022918A
Authority: JP
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2010-03-04

Description

直接駆動弁強制開閉装置

この発明は、エンジンにより回転されるカムシャフトのカムにより弁を直接開閉動作させる弁強制開閉装置に関するものである。

従来、内燃機関、特にポペットバルブを使用するエンジンにおいては、燃焼室への吸気を行うための吸気バルブと燃焼室からの排気を行うための排気バルブを備えている。これらバルブを駆動する動弁機構は、開弁するときは、機関回転に同期して回転するカムシャフトに開弁用カムを設け、カムにより直接、またはロッカアームを介して駆動するが、閉弁するときは、スプリングにより閉弁する方式が一般的に知られている。

また、閉弁に関しては、閉弁用カムによりロッカアームを介してバルブを強制的に閉弁する強制開閉方式がある。（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）
特開平１−２４７７０７特開平１−２４７７０６

一般的に４サイクル式エンジンの高性能化を求める場合は、同じ排気量ならばエンジンは回転数を上げると出力が向上するとされている。そのための動弁機構は、カムシャフトの開弁カムによりバルブステムに付けられたタペットを直接的に押し下げることにより開弁して、スプリングにより閉弁する直接駆動式のものを選択する。

しかし、エンジンを高回転で駆動させる場合、短い周期でバルブを開閉するため、スプリングのサージングによってバルブが正確に閉動作されなくなる場合があるので一定の回転数以上は回転させることができないという欠点があった。また、このスプリングは高回転で回るエンジンほどより反発力が大きいスプリングが使われる為エンジンの出力を損失する。

また、バルブスプリングを使わない弁強制開閉装置としては、カムシャフトに開弁用カムと閉弁用カムを設け、開弁するときは開弁カムによりバルブステムに付けられたタペットを直接的に押し下げることにより開弁して、閉弁するときは、閉弁用カムにより閉弁用ロッカアームを介してバルブリテナーを引き上げ閉弁するものがある。
しかし、このような弁強制開閉装置においては、弁強制開閉装置の部品点数が多くなり、弁強制開閉装置の構造が複雑化してしまいコストもかかるという欠点があった。

さらに、１つの気筒に対して２つの吸気弁又は排気弁を持つ内燃機関の、２つのバルブを弁強制駆動体で連結した弁強制開閉装置では、この弁強制駆動体が重くなってしまい高速で往復運動する部品としては不適当である。

つまり、エンジンを高回転で回したときバルブやカム及びロッカアームやバルブスプリング等、多くの部品が高速で動く為、極めて大きな出力の損失となる。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、部品点数を減らして、シンプルな構造とすることで、今までより更に高回転で回すことのできるエンジンのための直接駆動弁強制開閉装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、エンジンにより回転されるカムシャフトに開弁用カムと閉弁用カムを設け、そのバルブ側に開弁用カムに摺接連動する開弁用接触板を設け、反対側に閉弁用カムに摺接連動する閉弁用接触板を設ける、その開弁用接触板と閉弁用接触板を連結部材で繋ぎ、開弁用接触板の下にバルブ取り付け部を設け、バルブを取り付ける。

開弁用カム又は閉弁用カムは、複数にしても良い。例えば開弁用カムを１枚、閉弁用カムを２枚にした場合、開弁用カムと閉弁用カムが1枚ずつのときに比べカムと接触版に接触したときの重心を中心にしてバランスをとることができる。

開弁用接触板と閉弁用接触板を繋ぐ連結部材を開弁用カムと閉弁用カムの間を通すことで、更にコンパクトで強度の高い直接駆動弁強制開閉装置とすることができる。

エンジンにより回転されるカムシャフトに設けられた開弁用カムと摺接連動する開弁用接触板により開弁し、閉弁用カムに摺接連動する閉弁用接触板により閉弁することでバルブはつねに開弁用カムと閉弁用カムに連動して動くことができる。その為従来使われていたロッカアームやバルブスプリングが不要になりコンパクトでシンプルな構造になる。そして、より高回転、高出力なエンジンが製作することができる。また、駆動抵抗が少ないので燃費もよくなる。また、従来では難しいとされていた、クランクシャフトとカムシャフトが同一回転で回る２サイクルエンジンでもカムシャフトを高速で回転させることができるため使用可能である。またこの発明は吸気弁、排気弁どちらでも使用可能である。

開弁用カム又は閉弁用カムを複数つけることにより、例えば開弁用カムを１枚、閉弁用カムを２枚にした場合、又は開弁用カムを２枚、閉弁用カムを１枚にした場合ともに、開弁用カムと閉弁用カムが1枚ずつのときに比べ、バルブユニットの駆動時の重心が中心に来るので安定して駆動できる。

開弁用接触板と閉弁用接触板を繋ぐ連結部材を、開弁用カムと閉弁用カムの間を通すことにより強度的にも優れ、より小型軽量にすることができる。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて以下に説明する。

図１は、本発明に係る内燃機関の直接駆動弁強制開閉装置を示す側面図である。カムシャフト３に直交するように開弁用カム１と閉弁用カム２を形成する。その開弁用カム１に摺接連動する開弁用接触板６と、閉弁用カム２に摺接連動する閉弁用接触板７を設け、開弁用接触板６と閉弁用接触板７を連結部材８で繋ぐ。そして、開弁用接触板６の下に開弁用接触板６によりバルブ４を押えるような構造でバルブ取り付け部５を設け、そこにバルブ４を取り付ける。そして、これら開弁用接触板６、閉弁用接触板７、連結部材８、バルブ取り付け部５およびバルブ４を組み立てたものをバルブユニット９とする。

次に作用について説明する。図３は、実施例１に係る直接駆動弁強制開閉装置の作動状態を示す概略説明図（側面図）である。カムシャフト３に形成された開弁用カム１と閉弁用カム２が機関回転に同期して回転することにより、開弁用接触板６と開弁用カム１が接触点ａで、又閉弁用カム２と閉弁用接触板７が接触点ｂで常時、摺接連動することでバルブユニット９を動かす。これにより低回転から高回転までバルブ４は常にカム１，２の動きに追動することにより、正確にバルブ４の開閉ができる。

図４のＡは、閉弁用カム２を複数にした他の実施形態の直接駆動弁強制開閉装置の断面図である。前記した実施例１のカムシャフト３に形成された開弁用カム１の両側に閉弁用カム２を形成する。その開弁用カム１に摺接連動する開弁用接触板６と両側の閉弁用カム２に摺接連動する閉弁用接触板７を設け、開弁用接触板６と閉弁用接触板７を連結部材８で繋ぐ。そして、開弁用接触板６の下に、開弁用接触板６によりバルブ４を押えるような構造でバルブ取り付け部５を設け、そこにバルブ４を取り付ける。

図４のＢは、図４のＡの開弁用カム１と閉弁用カム２の位置を逆にした場合の他の実施形態の直接駆動弁強制開閉装置を示す断面図である。どちらの形態もバルブユニット９の駆動時の重心が中心に来るので、効果は同じであるが高速で安定して駆動できる。

図５は、他の実施形態の直接駆動弁強制開閉装置を示す断面図である。
図５に示すように、実施例１と同じくカムシャフト３に直交するように開弁用カム１と閉弁用カム２を形成する。その開弁用カム１に摺接連動する開弁用接触板６と、閉弁用カム２に摺接連動する閉弁用接触板７を設け、開弁用接触板６と閉弁用接触板７を開弁用カム１と閉弁用カム２の間を通るように連結部材８で繋ぐ。そして、開弁用接触板６の下に、開弁用接触板６によりバルブ４を押えるような構造でバルブ取り付け部５を設け、そこにバルブ４を取り付ける。

図６は、開弁用カム２を複数にした場合の他の実施形態を示す断面図である。また、図７は側面図である。
カムシャフト３に直交するように形成された開弁用カム１の両側に閉弁用カム２を形成する。その開弁用カム１に摺接連動する開弁用接触板６と、両側の閉弁用カム２に摺接連動する閉弁用接触板７を設け、連結部９を開弁用カム１と両側の閉弁用カム２の間を通し、開弁用接触板６と閉弁用接触板７を繋ぐ。このとき連結部材８と閉弁用接触板７をボルト又は固定ピン１０で固定すると分解組み立てがしやすくなる。そして開弁用接触板６の下に、開弁用接触板６によりバルブ４を押えるような構造でバルブ取り付け部５を設け、そこにバルブ４を取り付ける。また、開弁用カム１と閉弁用カム２の位置を逆にしても効果は同じである。（図示せず）
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない、またこの発明は吸気弁、排気弁どちらでも使用可能である。

本発明の直接駆動弁強制開閉装置は、頭上弁方式のすべての内燃機関に適用可能である。

この発明の実施例を示す直接駆動弁強制開閉装置の側面図である。この発明の実施例を示す直接駆動弁強制開閉装置の図1のＣ〜Ｃ″で切断して右側から見た断面図である。この発明の作動状態を示す直接駆動弁強制開閉装置の概略説明の側面図である。この発明の、Ａは閉弁用カムを２枚Ｂは開弁用カムを２枚にした実施例を示す直接駆動弁強制開閉装置の正面から見た断面図である。この発明の実施例を示す直接駆動弁強制開閉装置の正面から見た断面図である。この発明の実施例を示す直接駆動弁強制開閉装置の正面から見た断面図である。この発明の実施例を示す直接駆動弁強制開閉装置の側面図である。

１開弁用カム
２閉弁用カム
３カムシャフト
４バルブ
５バルブ取り付け部
６開弁用接触板
７閉弁用接触板
８連結部材
９バルブユニット
１０固定ピン
１１吸気管

Claims

エンジンにより回転されるカムシャフトに設けた開弁用カムおよび閉弁用カムと、
前記開弁用カムに摺接連動し、バルブ側に設けた開弁用接触板と、
前記閉弁用カムに摺接連動し、バルブ側とは反対側に設けた閉弁用接触板と、
前記開弁用接触板と前記閉弁用接触板を繋ぐ連結部材と、
前記開弁用接触板の下に設けたバルブ取り付け部と、
前記バルブ取り付け部に取り付けたバルブと、
を備えた直接駆動弁強制開閉装置において、
前記連結部材は、前記開弁用カムと前記閉弁用カムの間を通ることを特徴とする直接駆動弁強制開閉装置