JP2827427B2 - ４サイクルエンジンの動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は４サイクルエンジンの吸・排気バルブを駆
動する４サイクルエンジンの動弁装置に関する。

（従来の技術） 一般に自動車、自動二輪車等の車両に搭載される４サ
イクルエンジンでは燃焼室上方に吸・排気バルブが配設
されており、動弁装置はこの吸・排気バルブを作動させ
るためのカムを具えている。このカムは固有のカムプロ
フィールを有し、クランクシャフトに連動するカムシャ
フトに形成される。したがって、このカムシャフトがエ
ンジンの動力により回転すると、カムが回転し、このカ
ムによって吸・排気バルブが所定のタイミングで上下動
し、混合気の吸入と燃焼ガスの排気とを行う。

（発明が解決しようとする課題） ところで、自動二輪車等の車両に搭載される上述した
４サイクルエンジンでは低回転数域から中・高回転数域
にかけての広い回転数域内で高い出力、すなわちパワー
バンドの広帯域化を獲得することが要求されている。

しかし、上述した従来の動弁装置では、吸・排気バル
ブのそれぞれは、常に同一のカムプロフィールを有する
単一のカムによって作動されるので、各バルブの開閉タ
イミングやバルブのリフト量は変動することなく常に一
定となる。したがって、エンジンの出力特性は単一カム
のカムプロフィールにより制限されて、特定のエンジン
回転数域でピーク値を有する出力特性となる。このた
め、低回転数域から中・高回転数域にかけての広い回転
数域で高い出力を獲得することが出来ない。

この発明は上述した事情に鑑み、低回転数域から中・
高回転数域にかけての広い回転数域内で出力を確実に向
上させるようにした４サイクルエンジンの動弁装置を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上述した課題を達成するため、この発明は、回動可能
に支持されるとともにエキセントリック大径部が形成さ
れたロッカシャフトと、このロッカシャフトに直接嵌挿
されて分岐先端部が形成された第１のロッカアームと、
上記エキセントリック大径部に嵌挿されて上記第１のロ
ッカアームと並設されかつ分岐先端部が形成された第２
のロッカアームと、上記第１および第２のロッカアーム
をそれぞれ駆動する第１および第２のカムと、を有し、
上記第１および第２のカムのカムプロフィールが異なっ
て形成され、また、上記第１および第２のロッカアーム
の分岐先端部はバルブ直上位置まで延在されるととも
に、これらの第１のロッカアームの分岐先端部と第２の
ロッカアームの分岐先端部とが上下に重ね合されて構成
されたことを特徴とするものである。

（作用） したがって、この発明に係る４サイクルエンジンの動
弁装置によれば、ロッカシャフトを所定角度回転させて
エキセントリック大径部を回転させることにより、上記
第２ロッカアームの支持部を第１ロッカアームの支持部
に対し上下方向に相対的に位置変化させる。

第２ロッカアームの支持部を第１ロッカアームの支持
部に対し下方へ位置変化させたときには、第２ロッカア
ームと第２カムとの当接が解除され、第１ロッカアーム
と第１カムとが当接して、４サイクルエンジンのバルブ
はこの第１カムにより駆動する。

また、第２ロッカアームの支持部を第１ロッカアーム
の支持部に対しほぼ同一位置に位置変化させたときに
は、第１ロッカアームと第１カムとの当接が解除され、
第２ロッカアームと第２カムとが当接して、４サイクル
エンジンのバルブはこの第２のカムにより作動する。

このようにロッカシャフトを回動させることによるカ
ムの選択によって、広い回転数域に亘りエンジン出力を
向上させることができる。

さらに、第１および第２ロッカアームの分岐先端部が
バルブ直上位置まで延在され、かつこれら両ロッカアー
ムのそれぞれの分岐先端部が上下に重ね合されて構成さ
れたので、両ロッカアームは第１または第２カムのカム
プロフィールを、分岐先端部を介してバルブに正確に伝
えることができる。この結果、広い回転数域に亘りエン
ジン出力を確実に向上させることができる。

（実施例） 以下、この発明に係わる動弁装置の一実施例を詳述す
る。

第１図はこの発明に関わる４サイクルエンジンの動弁
装置の第１実施例を示す斜視図である。なお、この動弁
装置１は、１シリンダに対し吸気弁と排気弁側にそれぞ
れ一箇所づつ計二箇所配設されている。

この動弁装置１は、カムプロフィールが異なる２種類
の第１および第２のカム２および３が隣接して形成され
たカムシャフト４と、このカムシャフト４の下方に配設
された第２のロッカアームとしての中高速用ロッカアー
ム５および第１のロッカアームとしての低速用ロッカア
ーム６と、この各ロッカアーム5,6の各支持部5a,6aを支
持し、かつ図示せぬ軸受部により回動自在に支承された
ロッカシャフト７と、から構成されている。

このうち、前記第２のカム３は、カムリフト量が小さ
くかつバルブの開閉期間が短く設定された、いわゆるエ
ンジン低回転数域においてエンジン出力を向上させるに
好適なカムプロフィールを有するカム（以下「低速用カ
ム」と言う。）である。一方、第１のカム２は、前記
（低速用）カム３とは対称的に、全周に渡って当該カム
３よりもカムリフト量が大きくかつバルブの開閉期間が
長く設定された、いわゆるエンジン中・高回転数域にお
いてエンジン出力を向上させるに好適なカムプロフィー
ルを有するカム（以下「中高速用カム」と言う。）であ
る。

また、低速用ロッカアーム６は、低速用カム３の下方
に配設され、先端部は二股に分岐され、それぞれの分岐
先端部6bおよび6cが、図示せぬエンジンの燃焼室を開閉
するバルブ８および９のバルブシステム頭部にシム14を
介して接当するように配設されている。

一方、上記中高速用ロッカアーム５は高速用カム５の
下方に配設され、その先端も二股に分岐され、それぞれ
の分岐先端部5bおよび5cが低速用ロッカアーム６の分岐
先端部6bおよび6cの上部に当接するように配設されてい
る。

また、上記ロッカシャフト７には、このロッカシャフ
ト７よりも径が大きく、しかも軸心が他の部分の軸心か
ら偏心したエキセントリック大径部10が形成されてい
る。このエキセントリック大径部10は、上記中高速用ロ
ッカアーム５の支持部5a内に嵌挿している。このエキセ
ントリック大径部10は第２図〜第４図にも示すように、
ロッカシャフト７に嵌挿したエキセントリックブッシュ
11と、このエキセントリックブッシュ11をロッカシャフ
ト７に位置決めし固着させるピン12とを備えて構成され
る。

このエキセントリックブッシュ11およびロッカシャフ
ト７は寸法公差が厳密に管理され、しかもピン12の径よ
りも若干径の小さい孔11a、7aが形成される。この孔11a
および7a内にピン12を打ち込むことにより、エキセント
リックブッシュ11とロッカシャフト７とが互いに固着さ
れる。また、このエキセントリックブッシュ11の外径お
よび偏心量は、後述の第３図における隙間ｔを形成すべ
く設定される。

なお、第１図〜第５図中、符号13はそれぞれバルブク
リアランス調整用のネジである。

次に作用効果を説明する。

図示せぬサーボモータ、あるいはラック・ピニオン等
の回転駆動手段により、４サイクルエンジンの低回転数
域で前記ロッカシャフト７を所定角度回転させ、第１図
および第３図に示す位置に停止させる（低速側停止位
置）。すると、ロッカシャフト７の軸心から最も遠ざか
ったエキセントリックブッシュ11の厚肉頂部11bが最下
端に位置するので、中高速用ロッカアーム５の支持部5a
は低速用ロッカアーム６の支持部6aに対して相対的に下
方へ移動しそこに停止する。

このように、ロッカシャフト７の低速側停止位置で
は、中高速用ロッカアーム５の支持部5aが低速用ロッカ
アーム６の支持部6aに対して相対的に下方へ移動するの
で、中高速用カム２の周面と中高速用ロッカアーム５と
の間に隙間ｔ（第３図）が形成される。このため、中高
速用カム２と中高速用ロッカアーム５との当接は解除さ
れ、中高速用カム２は空転する。

一方、ロッカシャフト７の低速側停止位置では、低速
用ロッカアーム６の先端部6bが図示しないバルブスプリ
ングの付勢力によってロッカシャフト７の軸心を中心と
して常時上方へ押し上げられているので、この低速用ロ
ッカアーム６と低速用カム３の周面とは常時当接する。
このため、この状態でカムシャフト４が回転すると、バ
ルブ８および９は低速用カム３のカムプロフィールに追
従して上下動し、エンジン低回転域で好適なバルブの開
閉タイミング及びバルブのリフト量を確保しつつ燃焼室
を開閉する。

一方、図示せぬサーボモータ等の回転駆動手段によ
り、４サイクルエンジンの中・高速回転数域で、ロッカ
シャフト７を第１図に示す低速側停止位置から所定角度
回転させ、第４図および第５図に示す中高速側停止位置
に停止させると、エキセントリックブッシュ11の厚肉頂
部11bが最上端に位置する。このため、中高速用ロッカ
アーム５の支持部5aが、低速用ロッカアーム６の支持部
6aとほぼ同一水平位置へ上昇しそこに停止する。

このように、ロッカシャフト７の高速側停止位置で
は、中高速側ロッカアーム５の支持部5aが低速用ロッカ
アーム６の支持部6aに対して相対的に上方へ移動するの
で第５図に示すように、中高速用カム２の周面と中高速
用ロッカアーム５とが当接することとなる。

ここで、中高速用カム２の方が低速用のカム３よりも
カムリフト量が大きく形成されているので、上述のよう
な中高速用カム２の周面と中高速用ロッカアーム５とが
当接した状態で、カムシャフト４が回転すると、低速用
カム３は空転する。このため、バルブ８および９は、中
高速用カム２のカムプロフィールに追従して上下動し、
エンジン中・高回転域で好適なバルブの開閉タイミング
及びバルブのリフト量を確保しつつ燃焼室を開閉する。

上述のように、ロッカシャフト７を回動して低速側停
止位置或いは中高速側停止位置にそれぞれ設置すること
により、バルブ８および９を駆動するカムを、中高速用
カム２或いは低速用カム３のいずれか一方に選択できる
ので、広い回転数域にわたり、エンジン出力を向上させ
ることができる。

しかも、中高速用ロッカアーム５の分岐先端部5bおよ
び5cならびに低速用ロッカアーム６の分岐先端部6bおよ
び6cは上下に重ね合させるとともに、バルブ８および９
の直上位置まで伸びているので、中高速用カム２および
低速用カム３のカムプロフィールをそれぞれロッカアー
ム５および６を介して正確にバルブ８および９に伝達で
きる。この結果、エンジン出力を広い回転数域に亘って
より一層向上させることができる。

さらに、この動弁装置では、ロッカシャフト７の回転
運動をエキセントリック大径部10により中高速用ロッカ
アームの上下運動に変換させ、これにより中高速用カム
２あるいは低速用カム３の選択を実施しているので、こ
れらのカム２または３の選択時に各部に大きなストレス
が作用することがない。この結果、カムの選択をスムー
ズに実施できる。

なお、第３図に示す中高速用カム２の非動作時（エン
ジン低回転数域）においては、中高速用ロッカアーム５
は何等の拘束もないので、上下動する低速用ロッカアー
ム６の分岐先端部6bおよび6cと衝突する等の要因によっ
てあばれ、このため、中高速用ロッカアーム５が低速用
ロッカアーム６および中高速用カム２に衝突して打音が
発生するおそれがある。そこで、第３図と同一部分を同
一符号で示す第６図のように、中高速用ロッカアーム５
の分岐先端部5bおよび5cと低速用ロッカアーム６の分岐
先端部6bおよび6cとの間にコイルバネ20を介在させて、
中高速用ロッカアーム５の分岐先端部5bおよび5cを中高
速用カム２の方向へ付勢し押し付ける（第１変形例）。
したがって、ロッカアーム５のあばれを防止でき、この
中高速用ロッカアーム５と低速用ロッカアーム６および
中高速用カム２との間における打音の発生を防止でき
る。

また、上記の高速用カム３の非動作時における中高速
用ロッカアーム５のあばれを排除するために、第７図に
示す第２変形例のように、分岐先端部21a,21bが互いに
逆方向に折り曲げられたコイルスプリング21を使用し、
このコイルスプリング21を第２図と同一部分を同一符号
で示す第８図の如く配設してもよい。つまり、低速用ロ
ッカアーム６と中高速用ロッカアーム５との間のロッカ
シャフト７にコイルスプリング21を嵌挿し、このコイル
スプリング21の分岐先端部21a,21bによって低速用およ
び中高速用ロッカアーム６および５を互いに挾持させ、
中高速用ロッカアーム５を低速用ロッカアーム６の動き
に同調させるようにしてもよい。

さらに、上記第１実施例では、調整ネジ13およびシム
14によってバルブクリアランスを調整するものを述べた
が、この調整ネジ13の代りに第９図に示すシム22を用い
てもよい（第３変形例）。このシム22は縦断面Ｔ字形状
であり、低速用ロッカアーム６のそれぞれの分岐先端部
6bおよび6cに上方から着脱自在に巻装される。この厚さ
の異なったシム22およびシム14を適当に選択することに
より、バルブクリアランスを最適化する。

第10図および第11図はこの発明に係る４サイクルエン
ジンの動弁装置の第２実施例を示す斜視図および要部破
断平面図である。この第10図は第１図に対応する。この
第２実施例において、前記第１実施例と同様な部分は同
一の符号を付すことにより説明を省略する。

この第２実施例では、第２ロッカアームとしての中高
速用ロッカアーム５′の分岐先端部5b′および5c′が、
第１ロッカアームとしての低速用ロッカアーム６′の分
岐先端部6b′および6c′の上面にそれぞれ重ね合され
る。第11図にも示すように中高速用ロッカアーム５′の
支持部5a′はエキセントリックブッシュ11に巻挿され、
また低速用ロッカアーム６′の支持部6a′はロッカシャ
フト７に直接嵌挿される。

この実施例の場合にも、ロッカシャフト７の回動によ
り中高速用ロッカアーム５′および低速用ロッカアーム
６′の支持部5a′および6a′の上下位置を変化させるこ
とによって、中高速用ロッカアーム５′を介し、中高速
用カム２のカムプロフィールを、また低速用ロッカアー
ム６′を介して低速用カム３のカムプロフィールをそれ
ぞれ選択的にバルブ８および９へ伝達できる。この結
果、エンジンの広い回転数域に亘りエンジン出力を向上
させることができる。

しかも、この場合も、中高速用ロッカアーム５′の分
岐先端部5bおよび5cならびに低速用ロッカアーム６′の
分岐先端部6b′および6c′がバルブ８および９の直上位
置まで延在して形成されるので、これらのロッカアーム
５′および６′がそれぞれ中高速用カム２および低速用
カム３のカムプロフィールを正確にバルブ８および９へ
伝達できる。このため、広い回転数域に亘るエンジン出
力をより一層向上させることができる。

なお、この第２実施例においても上記第1,第２および
第３変形例を適用できる。第１変形例の場合には、エン
ジン中高回転数域でスプリング20が低速用ロッカアーム
６′を低速用カム３の方向へ押しやるよう作用する。ま
た、第２変形例の場合には、コイルスプリング21がエン
ジン中高回転域で低速用ロッカアーム６′を中高速用ロ
ッカアーム５′の運動に同調するよう作用する。さら
に、第３変形例の場合には、シム23は高速用ロッカアー
ム５′の両分岐先端部5b′および5c′に嵌挿される。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る４サイクルエンジンの
動弁装置によれば、ロッカシャフトに直接嵌挿されて分
岐先端部が形成された第１のロッカアームと、ロッカシ
ャフトに形成されたエキセントリック大径部に嵌挿され
て上記第１のロッカアームと並設され、かつ分岐先端部
が形成された第２のロッカアームと、上記第１および第
２のロッカアームをそれぞれ駆動する第１および第２の
カムと、を有し、上記第１および第２のカムのカムプロ
フィールが異なって形成され、また、上記第１および第
２のロッカアームの分岐先端部がバルブ直上位置まで延
在されると共に、これらの第１のロッカアームの分岐先
端部と第２のロッカアーム分岐先端部とが上下に重ね合
されて構成されたことから、低回転数域から中高回転数
域への広い回転数域でエンジンの出力を確実に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る４サイクルエンジンの動弁装置
の第１実施例を示す斜視図、第２図は第１図の要部破断
平面図、第３図は第１図および第２図のIII−III線に沿
う断面図、第４図は第１図の動弁装置の動作を示す斜視
図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う側断面図、第６図
は第１変形例を示す断面図、第７図は第２変形例のばね
を示す斜視図、第８図は第７図に示すバネを装着した状
態を示す要部破断平面図、第９図は第３変形例を示す組
立斜視図、第10図はこの発明に係る４サイクルエンジン
の動弁装置の第２実施例を示す斜視図、第11図は第10図
の要部破断平面図である。 １……動弁装置、２……中高速用カム、３……低速用カ
ム、４……カムシャフト、５……中高速用ロッカアー
ム、６……低速用ロッカアーム、5a,6a……支持部、5b,
6b,5c,6c……分岐先端部、７……ロッカシャフト、8,9
……エキセントリック大径部、11……エキセントリック
ブッシュ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回動可能に支持されるとともにエキセント
   リック大径部が形成されたロッカシャフトと、このロッ
   カシャフトに直接嵌挿されて分岐先端部が形成された第
   １のロッカアームと、上記エキセントリック大径部に嵌
   挿されて上記第１のロッカアームと並設されかつ分岐先
   端部が形成された第２のロッカアームと、上記第１およ
   び第２のロッカアームをそれぞれ駆動する第１および第
   ２のカムと、を有し、上記第１および第２のカムのカム
   プロフィールが異なって形成され、また、上記第１およ
   び第２のロッカアームの分岐先端部はバルブ直上位置ま
   で延在されるとともに、これらの第１のロッカアームの
   分岐先端部と第２のロッカアームの分岐先端部とが上下
   に重ね合されて構成されたことを特徴とする４サイクル
   エンジンの動弁装置。