JP2736997B2 - 内燃機関の弁駆動装置および弁駆動方法 - Google Patents

内燃機関の弁駆動装置および弁駆動方法

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JP2736997B2 JP1108946A JP10894689A JP2736997B2 JP 2736997 B2 JP2736997 B2 JP 2736997B2 JP 1108946 A JP1108946 A JP 1108946A JP 10894689 A JP10894689 A JP 10894689A JP 2736997 B2 JP2736997 B2 JP 2736997B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１） 産業上の利用分野 本発明は、いわゆるダブルオーバーヘッドカムシャフ
ト（DOHC）型の４サイクル内燃機関の弁装置に関し、特
に、吸気弁と排気弁のバルブタイミングおよびバルブリ
フトを個別に調整する内燃機関の弁駆動装置および弁駆
動方法に関する。
（２） 従来の技術 ４サイクル内燃機関における吸気弁と排気弁のバルブ
タイミングおよびバルブリフトは、その内燃機関の性能
を左右する大きな要因となることが知られている。
しかしながら、要求される最適のバルブタイミングと
バルブリフトは内燃機関の回転数変化に伴って変わるた
め、特定の回転域に適したバルブタイミングとバルブリ
フトを選択すると、他の回転域において十分な性能が得
られないという問題が生じる。このような問題に対処す
るために、内燃機関の回転数変化に応じて吸気弁あるい
は排気弁のバルブタイミングとバルブリフトを調整する
ことが可能な弁装置が提案されている（実公昭44−2344
2号公報参照）。
上記提案の弁装置は、ロッカアームに当接するカムと
アイドラギヤに噛合するカムギヤとを備えたカムシャフ
トを、基端部を前記アイドラギヤの回転軸に枢支したカ
ムシャフト支持腕の先端部に軸支したものであり、内燃
機関の回転数変化に応じて前記カムシャフト支持腕をア
イドラギヤの回転軸まわりに揺動させるように構成され
ている。
上記弁装置によれば、カムシャフト支持腕が揺動する
と、そのカムシャフトに設けたカムがロッカアームのス
リッパ面に沿って該ロッカアームの支点に接近または離
間するように移動してレバー比が変化し、バルブリフト
を増加あるいは減少させることができる。また、カムシ
ャフト支持腕が揺動すると、そのカムシャフに設けたカ
ムギヤがアイドラギヤに噛合して回転するため、このカ
ムギヤと一体で回転するカムの位相が変化し、排気弁と
吸気弁のバルブタイミングを変更することができる。
（３） 発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の弁装置は、吸気弁と排気弁
が１本のカムシャフトを介して駆動されるいわゆるシン
グルオーバーヘッドカムシャフト（SOHC）型の内燃機関
に適用されているため、吸気弁と排気弁のバルブタイミ
ングとバルブリフトを別個に調整することができず、そ
の特徴を必ずしも十分に生かすことが困難であった。
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、ダブ
ルオーバーヘッドカムシャフト型の内燃機関において、
吸気弁と排気弁のバルブタイミングおよびバルブリフト
を別個に的確に調整できるようにした弁駆動装置および
弁駆動方法を提供することを目的とする。
B.発明の構成 （１） 課題を解決するための手段 前記目的を達成するために、請求項１の発明は、シリ
ンダヘッドの上部に配設され、共通のアイドラギヤに噛
合する一対のカムギヤにより駆動される２本のカムシャ
フトと、各カムシャフトに設けたカムに当接して支点ま
わりに揺動するロッカアームと、これらロッカアームに
当接して駆動される吸気弁および排気弁とを備えた内燃
機関において、前記２本のカムシャフトにそれぞれ対応
した２本のカムシャフト支持腕を備え、その各カムシャ
フト支持腕は、対応するカムシャフトの複数のジャーナ
ル部を先部にそれぞれ支持する複数の支持腕部と、それ
ら支持腕部相互を一体的に結合する連結腕部とから構成
され、前記複数の支持腕部の基部は、アイドラギヤの回
転軸と同軸でシリンダヘッドに各々枢支され、更に各カ
ムシャフト支持腕の各１つの支持腕部の基部には、内燃
機関の回転数変化に応じて該各カムシャフト支持腕を強
制揺動させる支持腕駆動機構が連結され、その強制揺動
によってカムの位相角とロッカアームのレバー比を変え
ることにより、吸気弁と排気弁のバルブタイミングおよ
びバルブリフトをそれぞれ変化させることを特徴とす
る。
また請求項２の発明は、シリンダヘッドの上部に配設
され、共通のアイドラギヤに噛合する一対のカムギヤに
より駆動される２本のカムシャフトと、各カムシャフト
に設けたカムに当接して支点まわりに揺動するロッカア
ームと、これらロッカアームに当接して駆動される吸気
弁および排気弁とを備え、吸気弁および排気弁を駆動す
る各ロッカアームをシリンダの中心線に対して対称に配
設した内燃機関において、前記２本のカムシャフトを、
アイドラギヤの回転軸と同一軸線上で揺動可能にシリン
ダヘッドに枢支した一対のカムシャフト支持腕の先部に
それぞれ支持し、内燃機関の回転数変化に応じて支持腕
駆動機構で前記一対のカムシャフト支持腕をシリンダの
前記中心線に対して互いに対称に揺動させ、カムの位相
角とロッカアームのレバー比を変えることにより、吸気
弁と排気弁のバルブタイミングおよびバルブリフトをそ
れぞれ変化させることを特徴とする。
また請求項３の発明は、シリンダヘッドの上部に配設
され、共通のアイドラギヤに噛合する一対のカムギヤに
より駆動される２本のカムシャフトと、各カムシャフト
に設けたカムに当接して支点まわりに揺動するロッカア
ームと、これらロッカアームに当接して駆動される吸気
弁および排気弁とを備えた内燃機関の弁駆動方法におい
て、前記２本のカムシャフトを、アイドラギヤの回転軸
と同一軸線上で揺動可能にシリンダヘッドに枢支した２
つのカムシャフト支持腕の先部にそれぞれ支持し、内燃
機関の回転数変化に応じて支持腕駆動機構で前記カムシ
ャフト支持腕を揺動させて吸気弁と排気弁のバルブタイ
ミングおよびバルブリフトをそれぞれ変化させ、これに
より、内燃機関の回転数増加に伴ない、排気弁が開閉す
るバルブタイミングを早めるとともに吸気弁が開閉する
バルブタイミングを遅らせ、かつ両弁のバルブリフトを
増加させることを特徴とする。
（２） 作用 各請求項の発明の上記特徴によれば、内燃機関の回転
数増加に伴って先端にカムシャフトを軸支した一対のカ
ムシャフト支持腕を揺動させると、その各カムシャフト
に固着したカムギヤがアイドラギヤに噛合して回転す
る。これにより、その各カムシャフトのカムの位相角が
変わって吸気弁と排気弁のバルブタイミングを変更する
ことができる。同時に、各カムシャフト支持腕の揺動に
より、対応するロッカアームとカムの当接部の位置が変
わり、このロッカアームのレバー比が変化してバルブリ
フトを増減することができる。
また特に請求項１の前記特徴によれば、支持腕駆動機
構をアイドラギヤの軸心（従ってカムシャフト支持腕の
揺動中心）近くでコンパクトに配置することができるか
ら、該支持腕駆動機構のためにシリンダヘッド頂上部が
側方に膨大化するのが回避される。また上記支持腕駆動
機構が１つの支持腕部の基部にだけ連結されても、カム
シャフト支持腕全体が１つの剛体枠となって揺動し得る
ため、該基部に局部的に受けた大きな揺動力を支持腕全
体に無理なく作用させることができ、該揺動力のために
カムシャフトに過度の捩り荷重や曲げ荷重が作用する恐
れはなくなる。
また特に請求項２の前記特徴によれば、吸気弁および
排気弁を駆動する各ロッカアームをシリンダの中心線に
対して対称に配設し、一対のカムシャフト支持腕を前記
中心線に対して互いに対称に揺動させることで、両弁の
バルブタイミングとバルブリフトが互いに関連して調整
される。
また特に請求項３の前記特徴によれば、内燃機関の回
転数増加に伴って排気弁のバルブタイミングが低速回転
時に比べて早められ、排気脈動効果による同調回転域が
拡大されるとともに、吸気弁のバルブタイミングが低速
回転時に比べて遅められ、吸気慣性効果による同調回転
域が拡大される。しかも、上死点近傍におけるバルブオ
ーバーラップの時間面積が低速回転域に比べて減少する
ので、排気系が非同調回転域となる中速において問題と
なるトルクの減少が解消される。そして、吸気弁および
排気弁のバルブリフトの増加により、高速回転時におけ
る出力の増加が可能となる。
（３） 実施例 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
第１図〜第３図は、本発明の第１実施例を示すもの
で、第１図はその弁駆動装置の側断面図、第２図は第１
図のII−II線拡大断面図、第３図は第１図のIII−III線
拡大断面図である。
この弁駆動装置Ｖは、ダブルオーバーヘッドカムシャ
フト型の４サイクル内燃機関に適用されたものであり、
内部にピストンＰを装着したシリンダブロックＳ上に接
合されるシリンダヘッドＨと一体のカバー部Ｃにより画
成される動弁室内に収納されている。
シリンダヘッドＨの一方の側部に形成した開口部を閉
鎖する蓋部材１の中心にはスプライン軸２がナット３で
固着されており、このシリンダヘッドＨの他方の側部に
は前記スプライン軸２と同軸上に位置するようにボス４
がボルト５で固着されている。前記スプライン軸２とボ
ス４には側面視逆Ｕ字状の一対のカムシャフト支持腕6
a,6bがその下端において揺動自在に枢支される。カムシ
ャフト支持腕6a,6bの上部にはそれぞれ２個のカム7a,7b
を一体に形成したカムシャフト8a,8bが軸支されてお
り、これらカムシャフト8a,8bの一端部に固着したカム
ギヤ9a,9bは前記ボス４にボールベアリング10を介して
軸支した共通のアイドラギヤ11に噛合している。而して
各カムシャフト支持腕6a,6bは、対応するカムシャフト8
a,8bの一対のジャーナル部8a1,8a2;8b1,8b2を先部にそ
れぞれ支持する一対の支持腕部6a1,6a2;6b1,6b2と、そ
れら支持腕部6a1,6a2;6b1,6b2相互を一体的に結合する
連結腕部6a3,6b3とから構成され、各支持腕部6a1,6a2;6
b1,6b2の基部は、アイドラギヤ11の回転軸と同軸でシリ
ンダヘッドＨに各々枢支される。
シリンダヘッドＨのカバー部Ｃには、前記アイドラギ
ヤ11のボス４を中心とする円弧面から構成されたスリッ
パ面12a,12bを有するロッカアーム13a,13bが支点14a,14
bにおいて枢支されており、このロッカアーム13a,13bの
下面には弁ばね15a,15bで閉方向に付勢された２個の吸
気弁16aと２個の排気弁16bの上端が当接している。
これにより、内燃機関のクランクシャフトの回転に連
動して前記アイドラギヤ11が回転すると、このアイドラ
ギヤ11の回転はカムギヤ9a、カムシャフト8a、カム7a、
ロッカアーム13aを介して一対の吸気弁16aに伝達され
る。一方、前記アイドラギヤ11の回転はカムギヤ9b、カ
ムシャフト8b、カム7b、ロッカアーム13bを介して一対
の排気弁16bに伝達される。
前記スプライン軸２の周囲には、カムシャフト支持腕
6a、6bを揺動させてバルブタイミングとバルブリフトを
調整するための支持腕駆動機構Da,Dbが装着されてい
る。
吸気弁16a側の支持腕駆動機構Daは、前記スプライン
軸２の外周と、カムシャフト支持腕6aの一方の支持腕部
6a2の基部（即ち下部）内周との間に、軸方向に摺動自
在に装着されたリング状のピストン17aを備えている。
このピストン17aの内周面とスプライン軸２の外周面は
ストレートスプライン18aを介して噛合しており、ピス
トン17aの外周面と前記一方の支持腕6a2の基端（下端）
内周面はヘリカルスプライン19aを介して噛合してい
る。前記ピストン17aの頂面はスプリング20aによって油
室21aに向けて付勢されており、この油室21aはスプライ
ン軸２の内部に形成した油路22a、ニップル23a、および
ソレノイド24aで駆動される三方電磁弁25aを介してポン
プ26とタンク27に選択的に連通するようになっている。
したがって、三方電磁弁25aを切換えてニップル23aお
よび油路22aを介してポンプ26から油室21aに圧油を供給
すると、ピストン17aはストレートスプライン18aに案内
されてスプリング20aを圧縮しながら右方向へ移動す
る。すると、このピストン17aの外周部にヘリカルスプ
ライン19aを介して噛合するカムシャフト支持腕6aは外
側（第２図における矢印Ａ方向）に向けて揺動する。三
方電磁弁25aを逆方向に切換えて油室21aをタンク27に連
通すると、スプリング20aの弾発力によりピストン17aが
左方向に移動し、カムシャフト支持腕6aは内側（第２図
における矢印Ａ′方向）に揺動する。
一方、排気弁16b側の支持腕駆動機構も、上記吸気弁1
6a側の支持腕駆動機構と同様に、ピストン17b、ストレ
ートスプライン18b、ヘリカルスプライン19b、スプリン
グ20b、および油室21bから構成されている。そして、こ
の油室21bにソレノイド24bで駆動される三方電磁弁25
b、ニップル23b、および油路22bを介してポンプ26から
圧油を供給するとカムシャフト支持腕6bは外側（第２図
における矢印Ｂ方向）に向けて揺動し、圧油をタンク27
に排出するとカムシャフト支持腕6bは内側（第２図にお
ける矢印Ｂ′方向）に揺動する。
なお、第2,3図においてカムシャフト支持腕6aは高速
位置、カムシャフト支持腕6bは低速位置の状態となる。
次に、前述の構成を備えた本発明の第１実施例の作用
について説明する。
内燃機関の運転に伴い、クランクシャフトの回転に連
動するアイドラギヤ11の回転は一対のカムギヤ9a,9bを
介してカムシャフト8a,8bに伝達され、このカムシャフ
ト8a,8bをクランクシャフトの1/2の回転速度で駆動す
る。カムシャフト8a,8bと共に回転するカム7a,7bに当接
するロッカアーム13a,13bは支点14a,14bまわりに揺動
し、このロックアーム13a,13bに押圧された吸気弁16aお
よび排気弁16bは、クランクシャフトの２回転につき１
度ずつ開かれる。
内燃機関が低速回転しているとき、両支持腕駆動機構
のピストン17a,17bはスプリング20a,20bに押圧されて後
退しており、両カムシャフト支持腕6a,6bはそれぞれ内
側（第２図矢印Ａ′方向及び矢印Ｂ′方向）に揺動して
互いに接近した状態にある。
第４図における実線は低速回転におけるバルブタイミ
ングとバルブリフトを示すものである。同図に示すよう
に、排気弁16bのバルブタイミングは、B.D.C.（下死
点）の僅かに手前位置で開き、T.D.C.（上死点）から僅
かに遅れた位置で閉じるように設定されるとともに、吸
気弁16aのバルブタイミングは、T.D.C.（上死点）の僅
かに手前位置で開き、B.D.C.（下死点）から僅かに遅れ
た位置で閉じるように設定されており、その特性曲線は
T.D.C.を中心にして対称になっている。そして、T.D.C.
の付近では、吸気弁16aと排気弁16bが共に開くバルブオ
ーバーラップの時間面積が比較的大きくなるように設定
されている。また、吸気弁16aと排気弁16bのバルブリフ
トは、いずれも約5mmの比較的小さな値に設定されてい
る。
上述の状態から内燃機関の回転数が増加すると、ソレ
ノイド24a,24bが励磁されて三方電磁弁25a,25bが開か
れ、ポンプ26から圧送された圧油が両支持腕駆動機構の
油室21a,21bに供給される。これにより、両カムシャフ
ト支持腕6a,6bが外側に揺動して内燃機関の回転数に見
合った位置に停止し、バルブタイミングとバルブリフト
が変化する。
次に、カムシャフト支持腕6a,6bの揺動によってバル
ブタイミングとバルブリフトが変化する原理を、排気弁
16b側を例にとって説明する。
第５図において、11はアイドラギヤ、9bはカムギヤ、
8bはカムシャフト、7bはカム、13bはロッカアームを示
しており、更に、Ｏはアイドラギヤ11中心、R1はアイド
ラギヤ11のピッチ円半径、Ｃはカムギヤ9b中心、R2はカ
ムギヤ9bのピッチ円半径、R3はカムシャフト8bのベース
円半径、Ｒはロッカアーム13bのスリッパ面12bの曲率半
径（Ｒ＝R1＋R2−R3）、Ｑはロッカアーム13bの支点中
心、Ｓはアイドラギヤ11中心Ｏとロッカアーム13bの支
点中心Ｑの距離を示している。
さて、図示の低速回転状態ではカム7bのベース円は点
P0においてロッカアーム13bのスリッパ面12bに当接して
おり、内燃機関の回転数が増加してカムシャフト支持腕
6bが外側（矢印Ｂ方向）に揺動すると、カム7bのベース
円は点P1においてロッカアーム13bのスリッパ面12bに当
接するようになる。このとき、アイドラギヤ11とカムギ
ヤ9bの回転方向はそれぞれ矢印ｐ方向と矢印ｑ方向に設
定されているため、前記カムシャフト支持腕6bの揺動に
よりアイドラギヤ11の外周を転動するカムギヤ9bは矢印
ｑ方向に回転し、その位相は進むことになる。すなわ
ち、カムギヤ9bの位相の変化をψとすると、 ψR2＝θ1R1 の関係から ψ＝（R1/R2）θ１ だけカムギヤ9b、すなわちカム7bの位相が進み、排気弁
16bのバルブタイミングが早められることになる。
また、カムシャフト支持腕6bの外側（矢印Ｂ方向）へ
の揺動に伴い、カム7bのベース円とロッカアーム3bのス
リッパ面12bの当接点がP0からP1に移動するため、ロッ
カアーム13bのレバー比はQP0からQP1に減少する。これ
により、ロッカアーム13bの揺動角が大きくなり、排気
弁16bのバルブリフトが増加する。すなわち、レバー比
の比率ηは η＝QP1/QP2 で表され、上式に三角形QOP0および三角形 QOP1について余弦定理を適用すると となり、θ１の増加（すなわちカムシャフト支持腕6bの
外側への揺動）に伴ってレバー比の比率ηが減少するこ
とが理解される。
上述のカムシャフト支持腕6bの外側への揺動による排
気弁16bのバルブタイミングとバルブリフトの変更と同
時に、吸気弁16a側のカムシャフト支持腕6aも外側に揺
動するように駆動され、吸気弁16aのバルブタイミング
は前述の排気弁16bとは逆に遅められ、そのバルブリフ
トは前述の排気弁16bと同様に増加する。
すなわち、第４図に破線で示すように、内燃機関の高
速回転時における排気弁16bのバルブタイミングが低速
回転時に比べて早められ、排気脈動効果による同調回転
域が拡大されるとともに、高速回転時における吸気弁16
aのバルブタイミングが低速回転時に比べて遅められ、
吸気慣性効果による同調回転域が拡大される。また、T.
D.C.の付近におけるバルブオーバーラップの時間面積が
低速回転域に比べて減少するので、排気系が非同調回転
域となる中速において問題となるトルクの減少が解消さ
れる。また、吸気弁16aおよび排気弁16bのバルブリフト
はいずれも約7mmに増加し、高速回転時における出力の
増加が可能となる。
したがって、第６図に示すように、従来の高速型バル
ブタイミングを採用した内燃機関においては、低速域に
おいて吸気の体積効率ηＶが（イ）のように低下する問
題があり、また従来の低速域のバルブオーバーラップの
時間面積を大きく設定した低速型バルブタイミングを採
用した内燃機関においては、中速域において体積効率η
Ｖが（ロ）のように低下する問題があったが、本発明に
よれば、（ハ）に示すように中速域における体積効率η
Ｖの低下が補償されてフラットなトルク特性を得ること
が可能となる。
第７図は本発明の第２実施例を示すものであり、この
実施例はロッカアーム13a,13bの支点14a,14bが一対のカ
ムシャフト8a,8bの中間に同軸に配置されている点に特
徴を有している。そして、前記カムシャフト8a,8bの移
動方向は先の実施例とは逆方向に設定されている。すな
わち、低速回転域において両カムシャフト8a,8bはカム7
a,7bとロッカアーム13a,13bの当接点を支点14a,14bから
遠ざけるべく外側に駆動され、高速回転域において両カ
ムシャフト8a,8bはカム7a,7bとロッカアーム13a,13bの
当接点を支点14a,14bに近づけるべく内側に駆動され
る。これにより、先の実施例と同じ第４図のバルブタイ
ミングとバルブリフト特性が得られ、広い回転域におけ
る高出力が実現される。
第８図は本発明の第３実施例を示すものであり、この
実施例は支持腕駆動機構の構造に特徴を有している。
この支持腕駆動機構は一対の油圧シリンダ28a、28bを
備えており、そのピストンロッド29a,29bの先端に設け
たローラ30a,30bがカムシャフト支持腕6a,6bの下面に当
接している。一方、両カムシャフト支持腕6a,6bを上部
には他の油圧シリンダ31の一端が枢軸32で支持されてお
り、この油圧シリンダ31のピストンロッド33の先端に設
けた一対のローラ34a,34bは各カムシャフト支持腕6a,6b
の上面に当接している。したがって、前記３個の油圧シ
リンダ28a,28b,31を選択的にポンプとタンクに接続する
ことにより、両カムシャフト支持腕6a,6bを独立に、か
つ任意の方向に揺動させることができる。したがって、
この実施例によれば吸気弁16aと排気弁16bのバルブタイ
ミングとバルブリフトを更に精密に調整することがで
き、一層の性能向上を図ることが可能となる。
また機関の運転騒音の大きな割合をしめる排気音は、
排気弁の開弁直後のガス吹き出し（ブローダウン）によ
り生じる排気管内の正圧波の圧力が加振源となるが、こ
の正圧波の圧力は排気弁の開弁速度を減少させ、緩慢な
ブローダウンを行うことにより減少させることが可能で
あり、したがって本実施例において機関の通常運転域で
排気弁のバルブリフトを低くすることにより前記騒音の
低減が可能となる。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記
実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載された本発明を逸脱することなく、種々の小設計変更
を行うことが可能である。
例えば、ロッカアーム13a,13bの向きと支点14a,14bの
位置を選択することにより種々の異なった弁特性を得る
ことができる。すなわち、第9A図は前述の第１実施例に
対応するもので、外側に設けた支点14a,14bによりロッ
カアーム13a,13bを内側に向けて枢支している。このレ
イアウトによれば、カムシャフト支持腕6aを矢印Ａまた
はＡ′方向に揺動させることにより、第10図のまたは
に対応する弁特性が得られ、逆にカムシャフト支持腕
6bを矢印ＢまたはＢ′方向に揺動させることにより、第
10図のまたはに対応する弁特性が得られる。そし
て、上記弁特性はアイドラギヤ11およびカムギヤ9a,9b
の回転方向が反転すると第9B図のように変化する。
第9D図は内側に設けた支点14a,14bによりロッカアー
ム13a,13bを外側に向けて枢支した前述の第２実施例に
対応するもので、第10図の〜に対応する弁特性が得
られることを示している。そして、上記弁特性はアイド
ラギヤ11およびカムギヤ9a,9bの回転方向が反転すると
第9C図のように変化する。
ロッカアーム13a,13bのレイアウトには第9E図および
第9F図に示すバリエーションも考えられ、これらのバリ
エーションを適宜組み合わせることにより、第10図の
〜に対応する４種の弁特性から必要に応じて任意のも
のを選択することができる。
また、カムシャフト支持腕6a,6bを揺動させる支持腕
駆動機構は実施例の油圧駆動のものに限らず、電気的な
駆動を行うこともできる。例えば、両カムシャフト支持
腕6a,6bに偏心カムを当接させ、この偏心カムをステッ
プモータにより所定角度ずつ回転させることが可能であ
る。
また、ロッカアーム13a,13bのスリッパ面12a,12bをア
イドラギヤ11と同心の円弧面で形成する代わりに、この
スリッパ面12a,12bの曲率中心をアイドラギヤ11の中心
からずらすことにより、低速回転時と高速回転時の弁ク
リアランスを変化させることができる。例えば、ロッカ
アーム13a,13bのスリッパ面12a,12bの支点14a,14bから
離れた側を僅かに高く形成することにより、低速回転時
の弁クリアランスが減少し、騒音を低下させることがで
きる。
更に、吸気弁16aと排気弁16bの数は必ずしも２個ずつ
である必要はなく、たとえばそれぞれ１個ずつであって
もよく、また一方が１個、他方が２個であってもよい。
そして、クランクシャフトからアイドラギヤ11への動力
伝達は、ギヤまたはチェーンのいずれを介して行うこと
も可能である。
C.発明の効果 以上のように各請求項の発明によれば、内燃機関の回
転数増加に伴って、先部にカムシャフトを支持したカム
シャフト支持腕を支持腕駆動機構により強制揺動させる
ことで、カムシャフトに固着したカムギヤがアイドラギ
ヤに噛合して回転して、カムの位相角を変わり吸気弁と
排気弁のバルブタイミングを各々変更することができ、
またこれと同時に、前記カムシャフト支持腕の揺動によ
りロッカアームとカムの当接部の位置が変わり、このロ
ッカアームのレバー比が変化してバルブリフトを増減す
ることができる。従って吸気弁および排気弁の両方につ
いて、バルブタイミングの調整とバルブリフトの調整と
を別個に且つ的確に行うことができるので、低速回転域
から高速回転域までの広い範囲に亘って良好な弁特性が
得られる。
また特に請求項１の発明によれば、２本のカムシャフ
トにそれぞれ対応した２本のカムシャフト支持腕を備
え、その各カムシャフト支持腕は、対応するカムシャフ
トの複数のジャーナル部を先部にそれぞれ支持する複数
の支持腕部と、それら支持腕部相互を一体的に結合する
連結腕部とから構成され、前記複数の支持腕部の基部
は、アイドラギヤの回転軸と同軸でシリンダヘッドに各
々枢支され、更に各カムシャフト支持腕の各１つの支持
腕部の基部に支持腕駆動機構が連結されるので、その支
持腕駆動機構をアイドラギヤの軸心（従ってカムシャフ
ト支持腕の揺動中心）近くでコンパクトに配置すること
ができ、従って該支持腕駆動機構のためにシリンダヘッ
ド頂上部が側方に膨大化するのを回避することができ、
内燃機関の重心位置を低くする上でも有利となる。また
上記支持腕駆動機構が１つの支持腕部の基部にだけ連結
されても、カムシャフト支持腕全体が１つの剛体枠とな
って揺動し得ることから、該基部に局部的に受けた大き
な揺動力を支持腕全体に無理なく作用させることがで
き、カムシャフトに過度の捩り荷重や曲げ荷重が作用す
る恐れはなく、カムシャフトを常にスムーズに回転駆動
することができ、また該シャフト自体を特別に高強度に
製作する必要もなくなる。
また特に請求項２の発明によれば、吸気弁および排気
弁を駆動する各ロッカアームをシリンダの中心線に対し
て対称に配設し、一対のカムシャフト支持腕を前記中心
線に対して互いに対称に揺動させるので、両弁のバルブ
タイミングとバルブリフトが互いに関連して調整されて
良好な特性を得ることが可能となる。
また特に請求項３の発明によれば、内燃機関の回転数
増加に伴って排気弁のバルブタイミングが低速回転時に
比べて早められ、排気脈動効果による同調回転域が拡大
されるとともに、吸気弁のバルブタイミングが低速回転
時に比べて遅められ、吸気慣性効果による同調回転域が
拡大され、しかも上死点近傍におけるバルブオーバーラ
ップの時間面積が低速回転域に比べて減少するので、排
気系が非同調回転域となる中速において問題となるトル
クの減少が解消される。更に吸気弁及び排気弁のバルブ
リフトの増加により、高速回転時における出力の増加が
可能となる。そして上記のような吸，排気弁の各々のバ
ルブタイミング・バルブリフトの、機関回転変化に応じ
た各変化を、その各弁に対応したカムシャフト支持腕を
揺動させることで連続的且つ簡単的確に変化させること
ができ、それらバルブタイミング・バルブリフトの設定
を各々支障なく容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１実施例による弁駆動装置の側断面
図、第２図は第１図のII−II線断面図、第３図は第１図
のIII−III線断面図、第４図は同実施例のバルブタイミ
ングおよびバルブリフト特性を示すグラフ、第５図は同
じくバルブタイミングおよびバルブリフトを変更する原
理の説明図、第６図は同じく吸気の体積効率を示すグラ
フ、第７図は本発明の第２実施例を示す図、第８図は本
発明の第３実施例を示す図、第9A図〜第9F図はロッカア
ームのレイアウトのバリエーションを示す図、第10図は
弁特性のバリエーションを示すグラフである。 6a,6b……カムシャフト支持腕、6a1,6a2;6b1,6b2……支
持腕部、6a3,6b3……連結腕部、7a,7b……カム、8a,8b
……カムシャフト、8a1,8a2;8b1,8b2……ジャーナル
部、9a,9b……カムギヤ、11……アイドラギヤ、13a,13b
……ロッカアーム、16a……吸気弁、16b……排気弁、D
a,Da……支持腕駆動機構、Ｈ……シリンダヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−150409（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−57806（ＪＰ，Ａ) 実公 昭44−23442（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シリンダヘッド（Ｈ）の上部に配設され、
    共通のアイドラギヤ（11）に噛合する一対のカムギヤ
    （9a,9b）により駆動される２本のカムシャフト（8a,8
    b）と、各カムシャフト（8a,8b）に設けたカム（7a,7
    b）に当接して支点（14a,14b）まわりに揺動するロッカ
    アーム（13a,13b）と、これらロッカアーム（13a,13b）
    に当接して駆動される吸気弁（16a）および排気弁（16
    b）とを備えた内燃機関において、 前記２本のカムシャフト（8a,8b）にそれぞれ対応した
    ２本のカムシャフト支持腕（6a,6b）を備え、 その各カムシャフト支持腕（6a,6b）は、対応するカム
    シャフト（8a,8b）の複数のジャーナル部（8a1,8a2;8
    b1,8b2）を先部にそれぞれ支持する複数の支持腕部（6a
    1,6a2;6b1,6b2）と、それら支持腕部（6a1,6a2;6b1,6
    b2）相互を一体的に結合する連結腕部（6a3,6b3）とか
    ら構成され、 前記複数の支持腕部（6a1,6a2;6b1,6b2）の基部は、ア
    イドラギヤ（11）の回転軸と同軸でシリンダヘッド
    （Ｈ）に各々枢支され、 更に各カムシャフト支持腕（6a,6b）の各１つの支持腕
    部（62,6b2）の基部には、内燃機関の回転数変化に応じ
    て該各カムシャフト支持腕（6a,6b）を強制揺動させる
    支持腕駆動機構（Da,Db）が連結され、その強制揺動に
    よってカム（7a,7b）の位相角とロッカアーム（13a,13
    b）のレバー比を変えることにより、吸気弁（16a）と排
    気弁（16b）のバルブタイミングおよびバルブリフトを
    それぞれ変化させることを特徴とする内燃機関の弁駆動
    装置。
  2. 【請求項２】シリンダヘッド（Ｈ）の上部に配設され、
    共通のアイドラギヤ（11）に噛合する一対のカムギヤ
    （9a,9b）により駆動される２本のカムシャフト（8a,8
    b）と、各カムシャフト（8a,8b）に設けたカム（7a,7
    b）に当接して支点（14a,14b）まわりに揺動するロッカ
    アーム（13a,13b）と、これらロッカアーム（13a,13b）
    に当接して駆動される吸気弁（16a）および排気弁（146
    b）とを備え、吸気弁（16a）および排気弁（16b）を駆
    動する各ロッカアーム（13a,13b）をシリンダの中心線
    に対して対称に配設した内燃機関において、 前記２本のカムシャフト（8a,8b）を、アイドラギヤ（1
    1）の回転軸と同一軸線上で揺動可能にシリンダヘッド
    （Ｈ）に枢支した一対のカムシャフト支持腕（6a,6b）
    の先部にそれぞれ支持し、内燃機関の回転数変化に応じ
    て支持腕駆動機構（Da,Db）で前記一対のカムシャフト
    支持腕（6a,6b）をシリンダの前記中心線に対して互い
    に対称に揺動させ、カム（7a,7b）の位相角とロッカア
    ーム（13a,13b）のレバー比を変えることにより、吸気
    弁（16a）と排気弁（16b）のバルブタイミングおよびバ
    ルブリフトをそれぞれ変化させることを特徴とする、内
    燃機関の弁駆動装置。
  3. 【請求項３】シリンダヘッド（Ｈ）の上部に配設され、
    共通のアイドラギヤ（11）に噛合する一対のカムギヤ
    （9a,9b）により駆動される２本のカムシャフト（8a,8
    b）と、各カムシャフト（8a,8b）に設けたカム（7a,7
    b）に当接して支点（14a,14b）まわりに揺動するロッカ
    アーム（13a,13b）と、これらロッカアーム（13a,13b）
    に当接して駆動される吸気弁（16a）および排気弁（16
    b）とを備えた内燃機関の弁駆動方法において、 前記２本のカムシャフト（8a,8b）を、アイドラギヤ（1
    1）の回転軸と同一軸線上で揺動可能にシリンダヘッド
    （Ｈ）に枢支した２つのカムシャフト支持腕（6a,6b）
    の先部にそれぞれ支持し、内燃機関の回転数変化に応じ
    て支持腕駆動機構（Da,Db）で前記カムシャフト支持腕
    （6a,6b）を揺動させて吸気弁（16a）と排気弁（16b）
    のバルブタイミングおよびバルブリフトをそれぞれ変化
    させ、これにより、内燃機関の回転数増加に伴ない、排
    気弁（16b）が開閉するバルブタイミングを早めるとと
    もに吸気弁（16a）が開閉するバルブタイミングを遅ら
    せ、かつ両弁（16a,16b）のバルブリフトを増加させる
    ことを特徴とする、内燃機関の弁駆動方法。
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