JP2509937B2

JP2509937B2 - エンジンのバルブ駆動装置

Info

Publication number: JP2509937B2
Application number: JP15829387A
Authority: JP
Inventors: 則男湊; 良治阿部
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-06-24
Filing date: 1987-06-24
Publication date: 1996-06-26
Anticipated expiration: 2011-06-26
Also published as: JPS643213A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はエンジンのバルブ駆動装置に関するものであ
る。

（従来技術）従来よりエンジンには低速時と高速時とで吸・排気弁
の作動特性を適宜変更しもってエンジンの全速度域を通
じてより良好な出力性能を得るという要求があり、これ
に対処するひとつの手段として、例えば実開昭61-58605
号公報に開示されるように、カムシャフトに低速用カム
と高速用カムの二種類のカムを設ける一方、ロッカーア
ームとして例えば上記低速用カムにより揺動されて弁を
開閉駆動する低速用ロッカーアームと上記高速用カムに
より揺動される高速用ロッカーアームの二種類のロッカ
ーアームを設けるとともに、この二つのロッカーアーム
相互間にこの両者を選択的に係合連結する係脱機構を設
け、エンジンの低速時には低速用ロッカーアームと高速
用ロッカーアームとを切り離して上記弁を低速用カムに
より駆動し、また高速時には低速用ロッカーアームと高
速用ロッカーアームとを一体的に連結して上記弁を高速
用カムにより駆動することが知られている。

ところで、このような低速用の動弁系と高速用の動弁
系を並置した構成を、一気筒当り吸気弁あるいは排気弁
を２個備えた２弁式エンジンに適用した場合には、カム
シャフトにおいてはその軸方向のほぼ全長に亘ってカム
が形成され、またロッカーシャフトにおいてはその軸方
向の全長に亘ってロッカーアームが配置されるところか
ら、動弁系が大形化するという問題があるが、従来のバ
ルブ駆動装置においてはかかる点については何ら考慮が
払われておらず、この点について改善の余地を有してい
る。

（発明の目的）本発明は上記従来技術の項で指摘した問題点を改善し
ようとするもので、少なくとも吸気弁と排気弁のいずれ
か一方を２弁式とするとともに、この２つの弁を低速用
カムと高速用カムにより選択的に駆動させるようにした
エンジンにおいて、動弁系のコンパクト化を図り得るよ
うにしたパルス駆動装置を提供することを目的としてな
されたものである。

（目的を達成するための手段）本発明では上記の目的を達成するための手段として、
シリンダヘッドのシリンダボア間に配置したカムジャー
ナルにより回転自在に支承せしめられるカムシャフトに
相互にカムプロフィールの異なる低速用カムと高速用カ
ムを形成する一方、吸気弁及び排気弁のうち少なくとも
いすれが一方を一気筒当り２個の弁を有する二弁式と
し、さらにこの二弁式吸気弁あるいは排気弁側において
は上記カムシャフトに対して平行配置したロッカーシャ
フトに上記カムシャフトの低速用カムにより揺動される
低速用ロッカーアームと上記高速用カムにより揺動され
る高速用ロッカーアームとを設けるとともに、上記低速
用ロッカーアームと高速用ロッカーアームとの間に両者
を必要に応じて係脱する係脱機構を配置してなるエンジ
ンにおいて、上記低速用ロッカーアームと高速用ロッカ
ーアームのうち、一方のロッカーアームは上記二つの弁
を同時駆動させ得る如く二つのバルブステム当接部を有
するとともに、が二つのバルブステム当接部を上記カム
シャフトの低速用カムと高速用カム相互間に位置するよ
うにして配置したことを特徴としている。

（作用）本発明では上記の手段により、低速用ロッカーアーム
と高速用ロッカーアームのうちの一方のロッカーアーム
の二つのバルブステム当接部がカムシャフトの低速用カ
ムと高速用カムとの間に位置せしめられていることか
ら、該バルブステム当接部とカムシャフトとの低速用カ
ム及び高速用カムとをカムシャフト軸方向においてオー
バラップさせることが可能ならしめられるものである。

（実施例）以下、第１図ないし第４図を参照して本発明の好適な
実施例を説明する。

第１図には本発明の実施例に係るバルブ駆動装置を備
えた自動車用多気筒エンジンの動弁機構部分が、また第
２図にはその要部平面図が示されており、該各図におい
て符号１はシリンダヘッド、２は吸気弁、３は排気弁で
ある。このシリンダヘッド１は、エンジン幅方向（シリ
ンダ配列方向に直交する方向）の両側のしかもシリンダ
ボア間にそれぞれ設けたヘッドボルト11,11・・によっ
てシリンダブロック14側に締着固定されている。

又、このエンジンは吸排気機構からいえば、吸・排気
２弁式DOHCエンジンであって、１気筒当りに吸気弁２と
排気弁３をそれぞれ２個づつ設けるとともに、これら各
吸気弁2,2と排気弁3,3をそれぞれエンジン幅方向両側に
おいて相互に平行配置された２本のカムシャフト、即ち
吸気用カムシャフト６と排気用カムシャフト７とにより
それぞれ別々に開閉駆動するようにしている。

この吸気用カムシャフト６と排気用カムシャフト７と
を備えたバルブ駆動装置の具体的構造とその作用を以下
に詳述する。

先ず、吸気側の動弁系であるがこの実施例において
は、吸気弁２の作動特性をエンジン速度の高低に応じて
切換えるようにしており、そのために１個の低速用ロッ
カーアーム15と２個の高速用ロッカーアーム16,16の合
計三つのロッカーアームを備えている。

低速用ロッカーアーム15は、第１図、第２図及び第４
図にそれぞれ示すように、その中央部をロッカーシャフ
ト17により回転自在に支承されたアーム部材で構成され
るものであり、その一端側には、その先端部にスリッパ
ー51を設けた二本のカム当接部15a,15aとその先端部に
ハイドロリックラッシュアジャスタ27を設けた二本のバ
ルブステム当接部15b,15bとが、該２本のバルブステム
当接部15b,15bにより該カム当接部15a,15aをロッカーシ
ャフト軸方向に挟んだ状態で一体的に形成されている。
このスリッパー51は後述する吸気用カムシャフト６の低
速用カム８に、またハイドロリックラッシュアジャスタ
27は上記吸気弁２のステム上端部にそれぞれ当接せしめ
られる。従って、吸気弁２はハイドロリックラッシュア
ジャスタ27を介して伝達される低速用カム８のカム力に
より開閉駆動される。尚、ロッカーシャフト17は、相隣
接するカムジャーナル30,30の下方のシリンダヘッド１
部分をシリンダ配列方向に貫通して設けられており、そ
のジャーナル部17a,17aは該シリンダヘッド１に対して
非回動状態に取付けられている。

高速用ロッカーアーム16は、第１図ないし第３図に示
すように、その中央部を上記ロッカーシャフト17に回転
自在に支承されたアーム部材で構成されており、その一
端には後述する吸気用カムシャフト６の高速用カム９に
当接するスリッパー52が設けられている。この高速用ロ
ッカーアーム16は、上記低速用ロッカーアーム15のカム
当接部15bを上記スリッパー52と上記低速用ロッカーア
ーム15のバルブステム当接部15aとの間でその幅方向に
挟むようにして該低速用ロッカーアーム15の両側に１個
づつ合計２個配置されている。ところが、この高速用ロ
ッカーアーム16は、上述のように直接吸気弁２とは非係
合とされているため、これ単独では吸気弁２を開閉させ
ることができず、このため、この高速用ロッカーアーム
16の他端と上記低速用ロッカーアーム15の他端との間に
後述する係脱機構20を設け、この係脱機構20により低速
用ロッカーアーム15と高速用ロッカーアーム16とを必要
に応じて一体的に連結するようにしている。尚、後述す
る係脱機構20は、低速用ロッカーアーム15とその両側の
高速用ロッカーアーム16,16との間にそれぞれ一個づ
つ、合計二個が対称的に設けられるが、その構成は同一
であるためここではその一方側のみを例にとって説明す
る。

係脱機構20は、高速用ロッカーアーム16の他端側に形
成した高速側シリンダ25と、該高速側シリンダ25に対し
て同軸状に重合連通可能に低速用ロッカーアーム15側に
形成した低速側シリンダ24と、該高速側シリンダ25と低
速側シリンダ24内に摺動可能に嵌装されたプランジャ21
とを有しており、このプランジャ21をその一端側に形成
された圧力室22内に導入される油圧とその他端側に嵌装
されたリターンスプリング23のバネ力との釣合い状態に
応じて摺動変位させることにより、低速用ロッカーアー
ム15と高速用ロッカーアーム16とを選択的に連結するよ
うになっている。即ち、エンジンの高速時には圧力室22
内に高圧油を供給してプランジャ21を低速側シリンダ24
側に移動させ該プランジャ21をして高速用ロッカーアー
ム16と低速用ロッカーアーム15を一体的に連結する（第
２図に示す状態）。従って、この状態では高速用ロッカ
ーアーム16と低速用ロッカーアーム15は一体的に揺動し
吸気弁２を開閉駆動させるが、その場合、低速用カム８
のカムリフトよりも高速用カム９のカムリフトを予め大
きく設定しておくことにより、低速用カム８の作動は無
効とされ、吸気弁２は高速用カム９のカム作用により駆
動される（高速時作動特性の実現）。

これに対して、エンジンの低速時には、圧力室22内に
低圧油を供給し、プランジャ21をリターンスプリング23
のバネ力により高速側シリンダ25側に後退させ、低速用
ロッカーアーム15と高速用ロッカーアーム16との連結状
態を解除する。従って、吸気弁２は低速用ロッカーアー
ム15を介して伝達される低速用カム８のカム作用により
開閉弁される（低速時作動特性の実現）。

一方、吸気用カムシャフト６は、上述の如く低速用ロ
ッカーアーム15と高速用ロッカーアーム16,16にそれぞ
れ対応して各気筒毎にひとつの低速用カム８と二つの高
速用カム９を有しており、シリンダボア間に設けたカム
ジャーナル30によって回転自在に支承されている。

このように構成されたれ吸気側動弁系においては、吸
気弁２からの大きな突上げ荷重を受ける高速用ロッカー
アーム16,16がロッカーシャフト17のジャーナル部17a,1
7a寄りに配置され、該突上げ荷重が比較的小さい低速用
ロッカーアーム15がロッカーシャフト17のジャーナル部
間略中央部に配置されているため、例えばこの低速用ロ
ッカーアーム15と高速用ロッカーアーム16,16の配置を
上記位置と逆にした場合（即ち、高速用ロッカーアーム
16を中央部に、低速用ロッカーアーム15をジャーナル部
17a寄りに配置した場合）に比して該ロッカーシャフト1
7にかかる曲げモーメントが小さく、それだけ該ロッカ
ーシャフト17の撓みが可及的に低減される。

また、吸気用カムシャフト６においても、上記ロッカ
ーシャフト17と同様に、高速用カム9,9が該吸気用カム
シャフト６のジャーナル部6a,6a寄りに、また低速用カ
ム８が該吸気用カムシャフト６の中央寄りにそれぞれ配
置されているため、該吸気用カムシャフト６にかかる曲
げモーメントが小さくそれだけその撓みが小さく抑えら
れる。

これら吸気用カムシャフト６とロッカーシャフト17の
撓みが可及的に低減されることから、吸気弁２に対する
動弁特性が長期に亘って良好に維持されることになる。

さらにこの実施例では、低速用ロッカーアーム15と高
速用ロッカーアーム16とがロッカーシャフト17の軸方向
中央部からその両側に対称的に配置され、しかも該低速
用ロッカーアーム15自体も二つのバルブステム当接部15
b,15bを一体的に且つ左右対称に配置しているため、該
低速用ロッカーアーム15にかかる力はロッカーシャフト
軸方向において対称となる。このため、上述のように該
各バルブステム当接部15b,15bがカム当接部15a,15aに対
してオフセットされた構成であるにもかかわらずロッカ
ーシャフト17にはこの両当接部のオフセットに起因する
モーメントは発生せず（換言すれば、該ロッカーシャフ
ト17にかかるモーメントは各ロッカーアーム15,16,16の
支点反力による曲げモーメントのみであり、上記バルブ
ステム当接部15bとカム当接部15aのオフセットは何らロ
ッカーシャフト17の強度上影響しない）、それだけロッ
カーシャフト17の強度性能上有利であるとともに、低速
用ロッカーアーム15がロッカーシャフト17に対して傾か
ないところから該ロッカーシャフト17及び低速用ロッカ
ーアーム15の偏摩耗の発生が未然に防止されるという利
点もある。

さらに、この実施例のものにおいては、低速用ロッカ
ーアームの左右一対のカム当接部15aとバルブステム当
接部15bとをそれぞれロッカーシャフト軸方向（即ち、
吸気用カムシャフト軸方向）にオフセットさせてこの二
つのバルブステム当接部15bを吸気用カムシャフト６の
低速用カム８と高速用カム９の間のスペース内に配置し
ている。このため、該バルブステム当接部15b及びハイ
ドロリックラッシュアジャスタ27の一部を吸気用カムシ
ャフト軸方向において該吸気用カムシャフト６に対して
上下方向及びカムシャフト軸方向に直交する方向にそれ
ぞれオーバラップさせることが可能となる。従って、例
えばこの両者を完全にオーバラップさせることが可能と
なる。従って、例えばこの両者を完全にオーバラップし
ない状態に配置する場合に比して吸気用カムシャフト６
をよりシリンダボア中心側でしかもより下位置に配置す
ることが可能となり、それだけ動弁装置全体延いてはエ
ンジンのコンパクト化を図れることになる。また、この
ように吸気用カムシャフト６をシリンダボア中心寄りに
配置できるということはそれだけ吸気弁２をより直立に
近い状態に立てて配置してエンジンの燃焼室のコンパク
ト化を図ることがてき、燃焼性能及び出力性能の向上と
いう点において有利である。

尚、排気側は吸気側の動弁系と異なり、各排気弁３を
それぞれ１個の排気用ロッカーアーム13を介して開閉弁
させるようになっている。また、第１図において符号28
は排気用ロッカーアーム13の一端に設けたハイドロリッ
クラッシュアジャスタである。

（発明の効果）本発明は、シリンダヘッドのシリンダボア間に配置し
たカムジャーナルにより回転自在に支承せしめられるカ
ムシャフトに相互にカムプロフィールの異なる低速用カ
ムと高速用カムを形成する一方、吸気弁及び排気弁のう
ち少なくともいずれか一方を一気筒当り２個の弁を有す
る二弁式とし、さらにこの二弁式吸気弁あるいは排気弁
側においては上記カムシャフトに対して平行配置したロ
ッカーシャフトに上記カムシャフトの低速用カムにより
揺動される低速用ロッカーアームと上記高速用カムによ
り揺動される高速用ロッカーアームとを設けるととも
に、上記低速用ロッカーアームと高速用ロッカーアーム
との間に両者を必要に応じて係脱する係脱機構を配置し
てなるエンジンにおいて、上記低速用ロッカーアームと
高速用ロッカーアームのうち、一方のロッカーアームは
上記二つの弁を同時駆動させ得る如く二つのバルブステ
ム当接部を有するとともに、該二つのバルブステム当接
部が上記カムシャフトの低速用カムと高速用カム相互間
に位置するようにして配置されていることを特徴として
いる。

従って、本発明のエンジンのバルブ駆動装置によれ
ば、低速用ロッカーアームと高速用ロッカーアームのう
ちの一方のロッカーアームの二つのバルブステム当接部
がカムシャフトの低速用カムと高速用カムとの間に位置
せしめられているため、該バルブステム当接部とカムシ
ャフトの低速用カム及び高速用カムとをカムシャフト軸
方向においてオーバラップさせることが可能となり、そ
れだけ動弁系の気筒配列方向に直交する方向並びに上下
方向における寸法を小さくしてそのコンパクト化を図る
ことができるという効果が奏せられるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るバルブ駆動装置を備えた
エンジンの要部縦断面図、第２図は第１図のII-II要部
矢視図、第３図は第２図のIII-III要部矢視図、第４図
は第２図のIV-IV要部矢視図である。１……シリンダヘッド２……吸気弁３……排気弁４……シリンダボア５……点火プラグ６……吸気用カムシャフト７……排気用カムシャフト８……低速用カム９……高速用カム 11……ヘッドボルト 12……ヘッドボルト穴 13……排気用ロッカーアーム 15……低速用ロッカーアーム 15b……バルブステム当接部 16……高速用ロッカーアーム 17……ロッカーシャフト 20……係脱機構 27……ハイドロリックラッシュアジャスタ 28……ハイドロリックラッシュアジャスタ 30……カムジャーナル

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッドのシリンダボア間に配置し
たカムジャーナルにより回転自在に支承せしめられるカ
ムシャフトに相互にカムプロフィールの異なる低速用カ
ムと高速用カムを形成する一方、吸気弁及び排気弁のう
ち少なくともいずれか一方を一気筒当り２個の弁を有す
る二弁式とし、さらにこの二弁式の吸気弁あるいは排気
弁側においては上記カムシャフトに対して平行配置した
ロッカーシャフトに上記カムシャフトの低速用カムによ
り揺動される低速用ロッカーアームと上記高速用カムに
より揺動される高速用ロッカーアームとを設けるととも
に、上記低速用ロッカーアームと高速用ロッカーアーム
との間に両者を必要に応じて係脱する係脱機構を配置し
てなるエンジンにおいて、上記低速用ロッカーアームと
高速用ロッカーアームのうち、一方のロッカーアームは
上記二つの弁を同時駆動させ得る如く二つのバルブステ
ム当接部を有するとともに、該二つのバルブステム当接
部が上記カムシャフトの低速用カムと高速用カム相互間
に位置するようにして配置されていることを特徴とする
エンジンのバルブ駆動装置。