JP2980703B2 - スイングアーム式動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、４サイクルエンジンに
採用されるスイングアーム式動弁装置に関し、特に低速
時と高速時とで作動するスイングアームを切り換えるよ
うにした場合の切換機構の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】４サイクルエンジンに採用される動弁装
置として、従来例えばスイングアーム式のものがある。
この方式の動弁装置は、スイングアームの基端をピボッ
トで枢支するとともに先端をバルブステムに当接させ、
上記スイングアームをカムで押圧するように構成されて
いる。このスイングアーム式動弁装置では、カムの回転
に伴ってスイングアームがピボットを支点として揺動
し、これによりバルブが吸気口を開閉し、その結果混合
気がシリンダ内に吸入される。ここで上記混合気の量は
上記バルブの開閉時間及び該バルブのリフト高さ等で決
定される。ところで、エンジンの低速回転時と高速回転
時とでは混合気の適量が異なり、従って最適なバルブの
開閉時間及びバルブのリフト高さも低速回転時と高速回
転時とで異なる。そこで、従来、例えば特開昭60-24331
0 号公報に記載されているように、上記バルブのリフト
高さを低速回転時と高速回転時とで変えることができる
ようにしたものがある。これは上記スイングアームの基
端を枢支する第１ピボットとは別に、該スイングアーム
のバルブ側部分を枢支する第２ピボットを設けたもので
ある。この第２ピボットは油圧シリンダ機構によって昇
降可能になっている。上記公報記載の従来装置では、エ
ンジンの低速回転時は、第１ピボットでスイングアーム
を支持し、高速回転時は第２ピボットでスイングアーム
を支持する。これにより高速回転時は低速回転時よりバ
ルブのリフト高さが大きくなり、多量の混合気を上記シ
リンダに供給することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでエンジン性能
を低速から高速まで広範囲に渡って向上させるには、上
記従来公報に記載されているように低速時と高速時とで
バルブのリフト量を変えるだけでなく、バルブの開閉タ
イミングも変えることが望ましい。そのためには、上記
スイングアーム，ピボット及びカムをそれぞれ低速用と
高速用とで構成し、高速回転時と低速回転時とで高速用
ピボットを固定，非固定にすることにより作動するスイ
ングアームを切り換えることが考えられる。ところが上
記スイングアームを切り換える方法を採用した場合、そ
の機構の如何によっては構造が複雑になったり、作動し
ていないピボットとスイングアームとの打音等が騒音の
原因となったりすることが懸念される。本発明は上記従
来の状況に鑑みてなされたもので、構造の複雑化を回避
し、かつ騒音を低減しながらエンジンの低速回転時と高
速回転時とでバルブのリフト量及び開閉タイミングの両
方を切り換えることのできるスイングアーム式動弁装置
を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、スイングアー
ムの基端をラッシュアジャスタで枢支するとともに先端
をバルブステムに当接させ、上記スイングアームをカム
で押圧するようにしたスイングアーム式動弁装置におい
て、上記スイングアーム，ラッシュアジャスタ，及びカ
ムをそれぞれ低速用と高速用とで構成するとともに、該
各スイングアームの先端同士を互いに回動自在に連結
し、上記各ラッシュアジャスタを、シリンダ内にピスト
ンを挿入するとともに、該ピストンをこれの先端が上記
各スイングアームの基端に隙間無く当接するよう外方に
付勢する付勢手段を設けた構造とし、上記高速用スイン
グアームのアーム比（高速用カムノーズ当接点からバル
ブステム当接点までの距離Ｌo ／高速用ラッシュアジャ
スタによる枢支点から高速用カムノーズ当接点までの距
離Ｌ）を低速用スイングアームのアーム比（低速用カム
ノーズ当接点からバルブステム当接点までの距離Ｌo ／
低速用ラッシュアジャスタによる枢支点から低速用カム
ノーズ当接点までの距離Ｌ′）より大きく設定し、高速
用スイングアームの高速用カムとの当接点に該高速用カ
ムが摺接するスリッパを設け、低速用スイングアームの
低速用カムとの当接点に該低速用カムが転接するローラ
を回転自在に配設し、上記何れか一方のラッシュアジャ
スタのピストンのみに油圧を作用させる油圧制御機構を
設けたことを特徴としている。

【０００５】

【作用】本発明に係るスイングアーム式動弁装置によれ
ば、低速時には低速用ラッシュアジャスタのピストンが
固定され、低速用スイングアームが低速用カムで揺動駆
動され、これによりバルブは低速用スイングアームのア
ーム比及び低速用カムノーズの形状に応じたバルブリフ
ト量及び開閉タイミングで吸気口を開閉することとな
る。また高速時には高速用ラッシュアジャスタのピスト
ンが固定され、これによりバルブは高速用スイングアー
ムのアーム比及び高速用カムノーズの形状に応じたバル
ブリフト量及び開閉タイミングで吸気口を開閉する。そ
して本発明では、高速用スイングアームのアーム比を低
速用スイングアームのアーム比より大きく設定したの
で、バルブリフト量の可変幅は、カムノーズの高さによ
る可変幅に上記アーム比による可変幅を加えたものとな
り、バルブリフト量の可変幅を大きくすることができ、
従ってその選択上の自由度を拡大できる。また高速用ス
イングアームの高速用カムとの当接点にスリッパを設
け、低速用スイングアームの低速用カムとの当接点にロ
ーラを回転自在に配設したので、バルブリフト量が大き
くカムノーズ・スイングアーム間応力が大きくなる高速
回転時においては、高速用カムノーズが曲率半径の大き
いスリッパに摺接するようになっていることから、該高
速回転時におけるカムノーズ・スイングアーム間応力の
増加を抑制でき、低速回転時における該応力に均衡させ
ることができる。さらにまた本発明では、低速用，高速
用の何れか一方のラッシュアジャスタのピストンのみに
油圧を作用させることによって低速，高速の切換を行う
構造を採用したので、切り換え動作が容易確実であり
る。またラッシュアジャスタはシリンダ内にピストンを
ばね等で付勢して挿入しただけの構造であるから構造が
簡単である。また非作動側のラッシュアジャスタのピス
トンは上記付勢力でもって隙間無くスイングアームに当
接しているので、打音が生じることもなく、騒音を低減
できる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図１ないし図８は本発明の一実施例によるスイング
アーム式動弁装置を説明するための図であり、図１はス
イングアーム式動弁装置の側面図、図２はスイングアー
ム式動弁装置の平面図、図３は図２のIII −III 線断面
図、図４はラッシュアジャスタの縦断面図、図５は切換
装置の平面図、図６は該装置を備えたエンジンのシリン
ダヘッド部分の断面図、図７は排気バルブ，吸気バルブ
のリフト曲線図、図８は切り換えポイントを示す図であ
る。

【０００７】図において、１は本実施例装置を備えた４
サイクル４バルブエンジンであり、該エンジン１は、ピ
ストン３が摺動自在に挿入されたシリンダブロック２の
上面にシリンダヘッド４を積層締結し、該シリンダヘッ
ド４の上面をヘッドカバー５で覆った構成のものであ
る。

【０００８】上記シリンダヘッド４の下面には燃焼室６
が形成されており、該燃焼室６には、上記シリンダヘッ
ド４の左，右壁面に開口する吸気通路８，排気通路７が
それぞれ連通している。また上記燃焼室６には上記吸気
通路８，排気通路７の吸気口８ａ，排気口７ａがそれぞ
れ気筒当たり２つづつ開口しており、該各吸，排気口８
ａ，７ａには吸気，排気バルブ１４，１３のバルブヘッ
ド１４ｂ，１３ｂが位置している。また該各吸気，排気
バルブ１４，１３のバルブステム１４ａ，１３ａは上方
に延び、上記燃焼室６の中央に配置された点火プラグ９
を挟むように形成されたカム室１０ａ，１０ｂ内に突出
している。また上記各バルブステム１４ａ，１３ａの先
端部に装着されたリテーナ４６，４７と上記カム室１０
ａ，１０ｂに形成されたばね座１０ｃとの間にはバルブ
スプリング４８が介設されており、これにより上記各バ
ルブ１３，１４は閉方向に付勢されている。

【０００９】上記カム室１０ａ，１０ｂ内にはそれぞれ
吸気用動弁装置１１，排気用動弁装置１２が配設されて
いる。該吸気用動弁装置１１，排気用動弁装置１２は、
それぞれ吸，排気用スイングアーム１５，１６の基端を
吸，排気用ラッシュアジャスタ４４，４５で枢支すると
ともに、該スイングアーム１５，１６の先端を吸，排気
バルブ１４，１３の上端に当接させ、さらに上記吸，排
気用スイングアーム１５，１６を吸，排気カム軸１７，
１８で押圧するように構成されている。

【００１０】上記吸気用スイングアーム１５は、高速用
アーム２１とこれの両側に配設された低速用アーム２
０，２２とで構成されている。上記高速用アーム２１と
低速用アーム２０，２２は、その先端部２０ｂ，２１
ｂ，２２ｂ同士が１本のピン２３によって回動自在に連
結されており、低速用アーム２０，２２の上記先端部２
０ｂ，２２ｂの下面が上記吸気バルブ１４の上端に当接
している。また各アームの基端２０ａ，２１ａ，２２ａ
には上記ラッシュアジャスタ４４で支持される支持穴２
０ｃ，２１ｃ，２２ｃがそれぞれ形成されている。上記
低速用アーム２０，２２は長さは同じであり、それぞれ
の長手方向中央部にはローラ２４が回転自在に配設され
ている。また上記高速用アーム２１は上記低速用アーム
２０，２２より短くなっており、その中央部にはスリッ
パ２５が固着されている。なお、２６は潤滑油通路であ
る。従って本実施形態では、上記高速用スイングアーム
２１のアーム比（高速用カムノーズ１７ａ当接点からバ
ルブステム１４ａ当接点までの距離Ｌo ／高速用ラッシ
ュアジャスタ４４ａによる枢支点から高速用カムノーズ
１７ａ当接点までの距離Ｌ）は、低速用スイングアーム
２０，２２のアーム比（低速用カムノーズ１７ｂ当接点
からバルブステム１４ａ当接点までの距離Ｌo ／低速用
ラッシュアジャスタ４４ｂによる枢支点から低速用カム
ノーズ１７ｂ当接点までの距離Ｌ′）より大きく設定さ
れている。

【００１１】上記吸気用スイングアーム１５を駆動する
カム軸１７には、高速用カム１７ａと、一対の低速用カ
ム１７ｂが形成されており、高速用カム１７ａは上記高
速用アーム２１のスリッパ２５に摺接しており、また低
速用カム１７ｂ，１７ｂは上記低速用アーム２０，２２
のローラ２４，２４に転接している。

【００１２】また上記ラッシュアジャスタ４４は高速用
アジャスタ４４ａとこれの両側に配置された低速用アジ
ャスタ４４ｂ，４４ｂとで構成されており、後述するそ
れぞれの支持ピストン３１に形成された支持部３１ａが
上記高速用アーム２１，低速用アーム２０，２２の支持
穴２１ｃ，２０ｃ，２２ｃを支持している。上記低速
用，高速用アジャスタ４４ｂ，４４ａは、シリンダ３０
と、該シリンダ３０内に摺動自在に挿入された支持ピス
トン３１と、上記シリンダ３０の下部に固着された切換
弁２９とから構成されている。高速用ラッシュアジャス
タ４４ａを示す図４において上記シリンダ３０は、上部
にピストン導出孔３０ａが、下部には油穴３０ｂがそれ
ぞれ形成された円筒状のものである。上記支持ピストン
３１は、内部が空洞になった棒状のもので、外方に突出
する上端部にはピボット部３１ａが形成されており、該
ピボット部３１ａが上記各支持穴２０ｃ〜２２ｃを支持
する。また上記シリンダ３０の底面と支持ピストン３１
の下端面との間にばね３２が介在されており、これによ
り該支持ピストン３１は上端位置に付勢され、かつ上記
支持穴２０ｃ〜２２ｃの内面に隙間なく当接している。
また上記シリンダ３０の高さ方向中程にはピストン３１
の内部に潤滑油を導入するオイル導入孔３０ｃが形成さ
れており、該ピストン３１内に導入されたオイルはオイ
ル通路３１ｂを通ってスイングアーム１５の支持穴２０
ｃ〜２２ｃに供給される。なお、５０は上記オイル導入
孔３０ｃに潤滑油を供給するオイル供給通路である。

【００１３】上記切換弁２９は弁シリンダ２９ａと、該
弁シリンダ２９ａに摺動自在に挿入された弁ピストン２
９ｂと、該弁ピストン２９ｂと上記弁シリンダ２９ａと
の間に介在されたばね２９ｄとから構成されている。上
記弁シリンダ２９ａの上部には油穴２９ｇが形成され、
該油穴２９ｇは上記油穴３０ｂと連通している。また上
記弁シリンダ２９ａの下部には高圧用油穴２９ｅ，低圧
用油穴２９ｆが形成されている。２９ｃは上記弁シリン
ダ２９ａの開口部を閉塞する蓋である。なお、低速用ア
ジャスタ４４ｂは、切換弁２９部分が図示のものと左右
対称になっている。

【００１４】上記シリンダヘッド４の高速，低速用アジ
ャスタ４４ａ，４４ｂの下方部分には油路３３〜３５が
クランク軸方向に延びるよう形成されている。上記高圧
用アジャスタ４４ａの高圧用油穴２９ｅは油路３３と連
通し、低圧用油穴２９ｆは油路３４と連通している。ま
た低圧用アジャスタ４４ｂの高圧用，低圧用油穴２９
ｅ，２９ｆはそれぞれ油路３５，３４と連通している。
なお、油路３４は油だまりに開放されている。

【００１５】そして上記油路３３，３５の一端は油圧ポ
ンプに接続されており、他端は該油路３３，３５の開閉
を行う切換装置３６に連結されている。該切換装置３６
は、常時低圧に保持されたハウジング３９と、該ハウジ
ング３９内に嵌着されたシリンダ４０と、該シリンダ４
０内に摺動自在に挿入されたピストン４１と、該ピスト
ン４１を図示左方に付勢するばね４３と上記ハウジング
３９に取り付けられ、そのピストンロッド４２ａが上記
ピストン４１に当接しているソレノイド４２とから構成
されている。上記油路３３，３５は上記シリンダ４０に
形成された穴３７，３８及びピストン４１の穴４１ｂ，
４１ａを介して上記ハウジング３９内に連通可能になっ
ている。ソレノイド４２がオフすると上記ピストン４１
が図示位置に位置し、これにより油路３３が高圧に保持
されるとともに油路３５が解放され、またソレノイド４
２がオンするとピストン４１が前進し、油路３５が高圧
に保持され、油路３３が解放される。

【００１６】次に本実施例の作用効果について説明す
る。エンジンの高速回転時には、上記切換装置３６のソ
レノイド４２がオフし、ピストン４１は図示位置に位置
する。これによりピストン４１が上記油路３３を閉じる
ことから該油路３３内が高圧になり、この油圧によって
高圧用アジャスタ４４ａの弁ピストン２９ｂが前進して
上記油穴２９ｇを閉じる。その結果、シリンダ３０と支
持ピストン３１の間に充填されていたオイルの流出が阻
止され、該高圧用アジャスタ４４ａのピストン３１が固
定され、そのピボット部３１ａが高速用アーム２１を確
実に支持することとなる。またこのとき低圧用アジャス
タ４４ｂは、油路３５が解放されることからその油穴２
９ｇが開となり、そのピストン３１はばね３２の付勢力
のみでもって低速用アーム２０，２２を支持することと
なる。従って上記吸気用スイングアーム１５、ひいては
吸気バルブ１４は、高速用カム１７ａの形状及び高速用
アーム２１のアーム長に応じたリフト量及び開閉タイミ
ングで吸気口８ａを開閉することとなる。

【００１７】一方、低速回転時にはソレノイド４２がオ
ンし、上記ピストン４１を前進させ上記油路３３を開く
とともに油路３５を閉じる。すると油路３３の圧力が下
がるとともに油路３５の圧力が上昇する。これにより高
速用アジャスタ４４ａにおいては、上記弁ピストン２９
ｂがばね２９ｄで押されて上記油穴２９ｇを開き、上記
シリンダ３０と支持ピストン３１との間にあるオイルを
開放して支持ピストン３１をフリーにする。一方低速用
アジャスタ４４ｂにおいては弁ピストン２９ｂが油圧２
９ｇを閉じ、これにより低速用アジャスタ４４ｂのピス
トン３１が固定され、吸気用スイングアーム１５は低速
用カム１７ｂ，低速用アーム２０，２２に応じて揺動
し、吸気バルブ１４を駆動する。

【００１８】図８は、本実施例エンジンにおける切り換
えポイントを示す図である。即ち、本実施例では負荷が
低いほどエンジン回転速度が高くなってから高速側に切
り換え、負荷が高いほどエンジン回転速度が低いうちに
高速側に切り換える。図７は本実施例エンジンにおける
バルブリフト量及び開閉タイミングを示す図である。同
図からも明らかなように本実施例では、高速側に切り換
えることにより、バルブリフト量が低速時よりも大きく
なるとともに、その開，閉タイミングがそれぞれ進角，
遅角し、吸，排気バルブの両方が開くオーバーラップ期
間が長くなっている。

【００１９】このように本実施例のスイングアーム式動
弁装置によれば、スイングアーム，ラッシュアジャス
タ，及びカムをそれぞれ低速用と高速用とで構成すると
ともに、該各低速用，高速用アジャスタ４４ｂ，４４ａ
を油圧で切り換えるようにしたのでバルブリフト量及び
開閉タイミングの両方を低速時と高速時とで切り換える
ことができ、エンジン運転状態に適した吸気制御ができ
る。また本実施例では、ラッシュアジャスタとして、シ
リンダ３０内にピストン３１を挿入した構造とし、該ピ
ストン３１に作用させるオイルを封じ込め、あるいは解
放することによって切り換えるようにしたので、低速時
と高速時とにおける切り換えが容易確実であり、かつ構
造が簡単である。また、非作動側のスイングアームに対
しては、ピストン３１のピボット部３１ａがばね３２の
付勢力でもって隙間なく当接するので、該部分における
打音が生じることはなく、それだけエンジン騒音を低減
できる。

【００２０】また上記実施例では低速用アームと高速用
アームとを１本のピン２３で連結したが、これは左，右
に２分割された短い２本のピンで連結しても良い。これ
により軽量化が図れる。

【００２１】以上のように本発明に係るスイングアーム
式動弁装置によれば、高速用スイングアームのアーム比
（Ｌo ／Ｌ）を低速用スイングアームのアーム比（Ｌo
／Ｌ′）より大きく設定したので、低速回転時と高速可
変時におけるバルブリフト量の可変幅を、カムノーズの
高さによる可変幅に上記アーム比による可変幅を加えた
ものとして大きくすることができ、また、高速用スイン
グアームの高速用カムとの当接点にスリッパを設け、低
速用スイングアームの低速用カムとの当接点にローラを
回転自在に配設したので、高速回転時におけるカムノー
ズ・スイングアーム間応力の増加を抑制でき、低速回転
時における該応力に均衡させることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるスイングアーム式動弁
装置の側面図である。

【図２】上記スイングアーム式動弁装置の平面図であ
る。

【図３】図２のIII −III 線断面図である。

【図４】上記実施例装置のラッシュアジャスタの縦断面
である。

【図５】上記実施例装置の切換装置の平面図である。

【図６】上記実施例エンジンのシリンダヘッド部分の断
面図である。

【図７】上記実施例装置の排気バルブ，吸気バルブのリ
フト曲線図である。

【図８】上記実施例装置の切換ポイントを示す図であ
る。

【符号の説明】

１４ａ バルブステム １７ａ 高速用カム １７ｂ 低速用カム ２０，２２ 低速用スイングアーム ２０ａ，２１ａ，２２ａ スイングアームの基端 ２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ スイングアームの先端 ２１ 高速用スイングアーム ２３ 連結ピン ３０ シリンダ ３１ 支持ピストン（ピストン） ３２ 付勢ばね ３６ 切換装置（油圧制御機構） ４４ａ 高速用ラッシュアジャスタ ４４ｂ 低速用ラッシュアジャスタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイングアームの基端をラッシュアジャ
   スタで枢支するとともに先端をバルブステムに当接さ
   せ、上記スイングアームをカムで押圧するようにしたス
   イングアーム式動弁装置において、上記スイングアー
   ム，ラッシュアジャスタ，及びカムをそれぞれ低速用と
   高速用とで構成するとともに、該各スイングアームの先
   端同士を互いに回動自在に連結し、上記各ラッシュアジ
   ャスタを、シリンダ内にピストンを挿入するとともに、
   該ピストンをこれの先端が上記各スイングアームの基端
   に隙間無く当接するよう外方に付勢する付勢手段を設け
   た構造とし、上記高速用スイングアームのアーム比（高
   速用カムノーズ当接点からバルブステム当接点までの距
   離Ｌo ／高速用ラッシュアジャスタによる枢支点から高
   速用カムノーズ当接点までの距離Ｌ）を低速用スイング
   アームのアーム比（低速用カムノーズ当接点からバルブ
   ステム当接点までの距離Ｌo ／低速用ラッシュアジャス
   タによる枢支点から低速用カムノーズ当接点までの距離
   Ｌ′）より大きく設定し、高速用スイングアームの高速
   用カムとの当接点に該高速用カムが摺接するスリッパを
   設け、低速用スイングアームの低速用カムとの当接点に
   該低速用カムが転接するローラを回転自在に配設し、上
   記何れか一方のラッシュアジャスタのピストンのみに油
   圧を作用させる油圧制御機構を設けたことを特徴とする
   スイングアーム式動弁装置。