JPH02215909A - ４サイクル並列４気筒エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔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
する動弁装置に関する。

〔従来の技術） 一般に自動車、自動二輪中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ゼる
ためのカムシャツｉ〜を具えている。そしてこのカムシ
ャフトがエンジンの動力により回転すると、カムシャフ
トに形成された固有のカムプロフィールを右するカムに
にって吸・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。

なお、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ノＪ
ムにＪ：って作動されており、このため、エンジンの回
転数に応じて設定される各パルプの開閉タイミング及び
カムの回転により上下動されるバルブのリフト最は変動
することなく常に一定である。

一方、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Δ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。

ところが上述した従来の動弁＠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及
びバルブのリフ］・巾は変動することなく常に一定であ
るので、エンジンの出力特性は概ねバルブを作動させる
カムのカムプロフィールにより制限され、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り、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
数域で一層に＾い出力を獲得することが出来なかった。

そこで、本願出願人は、上述した事情に鑑み、ロッカー
シャフトの回動により使用するカムを切替え、これによ
り低回転数域から中・高回転数域にかけての広い回転数
域内で出力を向上させるようにした４サイクルエンジン
のカム切替装置を提案した。

第９図は本願出願人が先に提案したカム切替装置１を示
１要部概念斜視図である。

なお、このカム切Ｖｉ装Ｗ１１は１シリンダに対し吸気
弁側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。

このカム切替装ｖ：１１はカムブロイールが異なる２Ｔ
４類のカム２．３が隣接して形成されたノｊムシャフト
４と、このカムシャツｌ−４の下方に配設された第１及
び第２のロッカーアーム５．６と、この各ロッカーアー
ム５．６の各支持部５ａ、６ａ内に嵌挿し、かつ図示せ
ぬ軸受部により回動自在に支承されたロンノコ−シャフ
ト７とから構成されている。

このうち前記カムシャフト４に形成されたカム２はカム
リフト吊が小さくかつバルブの開閉期間が短く設定され
た、いわゆる低速回転域においてエンジンの出力を向上
させるに好適なカムプロフィールを有するカム（以下低
速回転用カムと言うンであり、一方隣接して形成された
カム３は前記）Ｊム２とは対称的に全周に渡って前記カ
ム２よりもカムリフト但が大きくかつバルブの開閉期間
が長く設定された、いわゆる中・高速回転においてエン
ジンの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（以下高速回転用カムと言う）である。

なお、前記第１及び第２のロッカーアーム５．６のうち
第１のロッカーアーム５はカムシャフト４に形成された
低速回転用カム２の下方に配設され、先端５ｂ、５ｃは
二股に分岐して、図示せぬエンジンの燃焼室を開閉する
バルブのバルブステム８．９頭部に直接接当するように
配設されている。また隣接する第２のロッカーアーム６
はカムシャフト４に形成されたａ！ｉ通回転用ノＪム３
の下方に配設され、先端６ｂは前記の第１のロッカーア
ーム５の先端上面５ｄと係合するように配設されている
。

一方、上述した第１及び第２のロッカーアーム５．６を
回動自在に支承するロッカーシャフト７には、このロッ
カーシャフト７の他の部分よりも径が大きく、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が形成されており、このエキセントリック大径部
１０は前記第２のロッカーアーム６の支持部６ａ内に嵌
挿している。そして１．このエキセントリック大径部１
０は前記ロッカーシャフト７に嵌挿したエキセントリッ
クブツシュ１１と、このエキセントリックブツシュ１１
をロッカーシャフト７に固着させるピン１２とにより構
成されている。なお、第９図の要部破断平面図で示す第
１０図のように、エキセントリックブツシュ１１とロッ
カーシャフト７とには寸法公差が厳密に管理され、しか
も前記ピン１２の径よりも若干径の小さい孔１１ａ、７
ａが形成されており、この孔１１ａ、７ａ内に前記ピン
１２を打ち込むことによりエキセントリックブツシュ１
１とロッカーシャフト７とが互いに固着される。

なお、第９図で符号１３はそれぞれバルブクリアランス
調整用のネジ部であり、また符号１４はバルブスプリン
グである。

次に上述したカム切替装置１の動作を説明する。

図示せぬサーボモータ及びワイせ−等の回動手段により
、４サイクルエンジンの低回転数域゛で前記ロッカーシ
ャフト７を所定角度回転させ、第９図に示す位置に停止
さぜると、ロックノーシャフト７の軸心から最も遠ざか
ったエキセントリックブツシュ１１の表面１１ｔ）が最
下端に位置するので、前記第２のロッカーアーム６の支
持部６ａのみは前記第１のロッカーアーム５の支持部５
ａに対して相対的に下方へ移動しそこに停止する。

このようなロッカーシャフト７の停止位置によると、第
２のロッカーアーム６の支持部６ａのみが前記第１のロ
ッカーアーム５の支持部５ａに対して相対的に下方へ移
動するので第９図の要部断面側面図で示す第１１図のよ
うに、カムシャフト４に形成された高速回転用カム３の
周面と、２第２のロッカーアーム６との間に隙間ｔが形
成されることとなり、このためＩ＆速速回転用ハム３ｆ
ｆ１２のロッカーアーム６との周面との当接は解除され
、高速回転用カム３は空振り状態で回転することとなる
。

なお、エキセントリックブツシュ１１の外径及び偏心量
は上述した隙間ｔを形成すべく設定されることは言うま
でもない。

一方、第９図に示すロッカーシャフト７の停止位置によ
ると、前記第１のロッカーアーム５はバルブスプリング
１４の付勢力によってロッカーシャフト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、前記第１の
ロッカーアーム５と低速回転用カム２の周面とは常時当
接し、このため第９図に示すロッカーシャフト７の停止
位置でカムシャフト４が回転すると、燃焼室を開閉する
バルブのバルブステム８．９は前記低速回転用のカム２
のカムプロフィールに追従して上下動するので、バルブ
は低速回転で好適なバルブの開閉タイミング及びバルブ
のリフト吊を確保しつつ燃焼室を開閉することとなる。

一方、上述した図示せぬサーボモータ等の回転手段によ
り、４サイクルエンジンの中・高速回転数域で前記ロッ
カーシャフト７を第９図に示す位置から所定角度回転さ
せ、第９図と同一部分を同一符号で示す第１２図の位置
に停止させると、ロッカーシャフト７の軸心から最も遠
ざかったエキセントリックブツシュ１１の表面ｉｉｂｔ
ｆｉｇ上端に位置するので、前記第２のロッカーアーム
６の支持部６ａのみが前記第１のロッカーアーム５の支
持部５ａと同等の位置へ上昇しそこに停止する。

なお、カムを切替える際のロッカーシャフト７の回転方
向は時計方向でもよいし、あるいは反時計方向のいずれ
でもよいことはもちろんである。

このようなロッカーシャフト７の停止位置によると、第
２のロッカーアーム６の支持部６ａのみが前記第１のロ
ッカーアーム５の支持部５ａに対して相対的に上方へ移
動するので第１２図の要部側断面図で示す第１３図のよ
うに、カムシャフト４に形成された高速回転用カム３の
周面と前記第２のロッカーアーム６とが当接することと
なる。

一方、第１２図に示すカムシャフト４に形成された高速
回転用カム３の周面と前記第２のロッカ−アーム６とが
当接すると、当該高速回転用カム３の方が低速回転用の
カム２よりもカムリフト石が大きく確保さ゛れるように
形成されており、また前記第２のロッカーアーム６の先
端６ｂが前記の第１のロッカーアーム５の先端上面５ｄ
と係合するように配設されていることから、第１２図に
示すロッカーシャフト７の停止位置でカムシャフト４が
回転すると、低速回転用のカム２は空振り状態で回転す
るとともに第１のロッカーアーム５は第２のロッカーア
ーム６の先端６ｂに押されて作動するので、燃焼室を開
閉するバルブのバルブステム８．９は前記高速回転用ノ
」ム３のｊＪムプロフィールに追従して上下動すること
となり、このためバルブは高速回転で好適なバルブの開
閉タイミング及びバルブのリフｔ−ｍを確保しつつ燃焼
室を開閉することとなる。

上述したカム切替ｖ装置１によると、エンジンの各回転
域に応じてバルブを作動させるカムのカムプロフィール
を高速回転用と低速回転用の２種類のカムの中から選択
することが出来るため、各バルブの開閉タイミング及び
バルブのリフト量をエンジン回転数域に応じて最適な値
に変動させることが出来、このため低回転数域から中・
へ回転数域にかけての広い回転数域内で４サイクルエン
ジンの出力を向上させることが出来る。

ところで、上述したカム切替装置１を４サイクル並列４
気筒エンジンに適用する場合は、第１４図の概念平面図
で示すように、シリンダヘッドの吸・排気側にそれぞれ
一本づづロッカーシャフト７を配設するとともに、そこ
に前記高速回転用と低速回転用のカム２．３とにより作
動されるカム切替装置Ｉ１１の第１と第２のロッカーア
ーム５．６を気筒の数に応じた数だけ支承さゼ、この吸
・排気側に各−木づつ配設されたロッカーシャフト７を
図示せぬ独立した駆動手段（例えばサーボモータとワイ
ヤー）によってそれぞれ独立に回動させ、これにより複
数のカム切替装置１の操作を吸・排気側ごとに一時にお
こなわせるが考えられる。

一方、並列４気筒エンジンでは通常＃１と＃２２シリン
ダのクランク回転角は１８０＠であり、また＃３、＃４
４シリンダのクランク回転角も１８０°であるので、こ
のため吸・排気側にそれぞれ配設された複数のロッカー
アーム５．６を作動させるために、該ロッカーアーム５
．６の上部に配設されたカムシャフト４には、各気筒間
のクランク回転角度の位相差に応じて各ロッカーアーム
を駆動する複数個（並列４気筒では一本のカムシャフト
に高速用及び低速用のカムが各４個づづ計８個）のカム
がそれぞれ形成されている。これを、例えば８ｍ回転用
カム３を例にとると第１４図のＡ視による拡大側面図で
示ず第１５図のように各気筒のロッカーアームの作動時
開に対応し、６速用カム３はそれぞれ１８０°づつ位相
をずらして同一のカムシャフト４に計４個形成されてい
る。

なお、第１５図で、符号３（＃１）は＃１シリンダに配
設されたカム切替装置１のロッカーアームを作動させる
ための高速用カム３を、３　（＃２）は＃２シリンダに
配設されたカム切替装置１のロッカーアームを作動させ
るための高速用ノＪム３を、（＃３）は＃３シリンダに
配設されたカム切替袋Ｍ１のロッカーアームを作動させ
るための＾速用カム３を、３（＃４）は＃４シリンダに
配設されたカム切替袋＠１のロッカーアームを作動させ
るための高速用カム３をそれぞれ示している。

ところが、第１５図に示すように１８０°づつ位相をず
らして形成された各カム３（＃１）、３（＃２）　、３
　（＃３）、３　（＃４）に対し所定の中・高回転数域
でロッカーシャフト７を回転させ、そのエキセントリッ
ク大径部１０（第８図）により各シリンダごとに配設さ
れた複数の第２のロッカーアーム６を同時に上方へ移動
させようとすると、いずれかのシリンダに対応する第２
のロッカーアーム６が＾連用カム３のバルブリフト時に
おｔするカムプロフィールと当接することが考えられる
。このように第２のロッカーアーム６が高速用カム３の
バルブリフト時におけるカムプロフィールと当接すると
、その際のカムの押圧力により、ロッカーシャフト７の
回転動作に大きな負荷を与え、このためカム切換え時に
おけるロッカーシャフト７のスムーズな回転を確保する
ことができなくなるばかりでなく、その際のカムの押圧
力により、ロッカーアーム６及びロッカーシャフト７に
大きなストレスを与え、極端な場合はロッカーアーム６
とロッカーシャフト７に損傷を与える虞もある。

そこで本願出願人はさらに上述した事情に鑑み、カム切
替装置を装着した４サイクル並列４気ぬエンジンの動弁
装置において、使用す。るノｊムを切替える際に、ロッ
カーシャフトに対しストレスを与えることなくその回動
を許容させるようにした動弁装置を提案した。

第１６図は上述した動弁装置を装着した４サイクル並列
４気筒エンジンのシリンダヘッドを示ず我意平面図で、
第９図乃至第１５図と同一部分を同一符号で示す。

この４サイクル並列４気筒エンジンのシリンダヘッドで
は、＃Ｌ　＃２、＃３、＃４シリンダの吸・排気側には
、ロッカーシャフトの回動により、使用するカムの種類
を切替えることが出来るカム切替装ｆｆ１１がシリンダ
数に対応して８カ所配設されている。そしてこのカム切
替装ｒＭ１を作動さゼるロッカーシャフトは＃１、＃２
シリンダの吸気側に配設された２個のカム切替装置１の
みを役作する第１のロッカーシャフト２１と、＃１、＃
２シリンダの排気側に配設された２個のカム切替装置１
のみを操作する第２のロッカーシャフト２２と、＃、３
、＃４シリンダの吸気側に配設された２齢のカム切替装
置１のみを操作する第３のロッカーシャフト２３と、＃
３、＃４シリンダの排気側に配設された２＠の７Ｊム切
Ｖ！装ｅ１１のみを操作する第４のロッカーシャツ！・
２４とにそれぞれ分離独立して配設されている。

従って、第１乃至第４の各ロッカーシャフト２１．２２
．２３．２４はそれぞれ独立に回動することができ、ま
た独立して第１乃至第４の各ロッカーシャフト２１．２
２．２３．２４を回動さゼると、各シリンダの吸・排気
側ごとに配設されたそれぞれ各２個のカム切替装置１の
カムの切替えが独立して操作されることとなる。

なお、上述した第１乃至第４の各ロッノ」−シャフト２
１．２２．２３．２４は第９図で示すロッカーシャフト
７と同一のｎ能を果たすことは古うまでもない。

一方、上述した４サイクル並列４気筒エンジンでは＃１
、＃２シリンダは１８０°位相がずれたクランク回転角
を有しており、また＃３、＃４シリンダも同様に互いに
１８０°位相がずれたクランク回転角を有していること
から、例えば第１６図のＢ視の拡大側面図で示す第１７
図のように、＃１、＃２シリンダの吸気側上に配設され
るカムシャフト４に形成された、一対の高速回転用カム
３　（＃１　）　、３　（＃２）を例にとって説明する
と、高速回転用カム３　（＃１）、３　（＃２）間には
互いのカムプロフィール上で烈リフト、即ち双方の力ｌ
い３　（＃１）、３　（＃２）とも第２のロッカーアー
ム６に対し無負荷の状態で回転する区間りがある。

そこで、所定の中・高回転数域で、この区間りを高速回
転用カム３　（＃１　）、３　（＃２）が通過する期間
内に、第１８図で示すように第１のロッカーシャフト２
１を回転させ、そのエキセントリック大径部１０により
＃１、＃２シリンダの吸気側に配設された２個の第２の
ロッカーアーム６（第１６図）を同時に上方へ移動させ
ると、°各ロッカーアーム６は各高速回転用カム３（＃
１）、３　（＃２）から負荷を受けること烈く上昇する
ので、第１のロッカーシャフト２１はストレスを受ける
ことなく回転し、このため第１のロッカーシャフト２１
の回転による吸気側の一対のカム切替装置１の切替操作
がスムーズに行われることとなる。

なお、上述したカム切＋３装置１を構成する第２のロッ
カーアーム６に対し、無負荷の状態で一対の高速回転用
カム３が回転する区間りが形成されるタイミングは、＃
１、＃２シリンダ側と＃３、＃４シリンダ側とでは相界
なり、また吸・排気側とでもそれぞれ相界なるが、第１
６図で示すよう【カム切替装置１を切換えるロッカーシ
ャフトをそれぞれ吸・排気側と、さらに＃１．＃２シリ
ンダと＃３、＃４シリンダとにそれぞれ分離して配設し
ているので、この分離された第１乃至第４の各ロッカー
シャフト２１．２２．２３．２４を、タイミングは異な
るが対応するカムシャフトに形成された一対のｒ５速回
転用カム３同士が第２のロッカーシャフト６に対し無負
荷の状態で高速用カムが回転する区間りを形成する時期
に回転させれば、４サイクル並列４気ねエンジンのシリ
ンダヘッドに配設されたカム切ＶＩ装置１の切替動作を
おこなう第１乃至第４の各ロッカーシャフト２１゜２２
．２３，２４の回転操作が全てスムーズに行われること
となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上述した動弁装置が有する第１乃至第４の各ロ
ッカーシャフト２１．２２．２３．２４を駆動させる具
体的な駆動手段としては、第１乃至第４の各ロッカーシ
ャフト２１．２２．２３．２４の各端部にそれぞれプー
リを固着し、この各プーリーに巻回したワイ１７−をそ
れぞれ独立した４個のサーボモータにより所定のタイミ
ングで作動させ、これにより各ロッカーシャフト２１．
２２．２３．２４を独立に回動させてカムを切替えるこ
とが考えられるが、このようなサーボモータを使用する
駆動手段による゛と、４個のサーボモータを使用し、か
つこのサーボモータをそれぞれ電気的に１ＩＩＪＩＩＩ
する制ｔｇ＋装置も必要となるので、構成が極めて複雑
となるばかりかＭｌコストも大ｒｊＪに上昇し、さらに
これらの駆動手段を取り付ける為のスペースをシリンダ
ヘッドに確保しなければならぬのでシリンダヘッドの従
来形状に対しその形状構造が大巾に変更するｎ点がある
。

この発明は上述した事情に鑑み、構造が簡単で、しかも
シリンダヘッドの構造及び形状を従来に比較して大巾に
変更することなくカム切￥！Ｉ装置の駆動手段を配設し
をるようにした４サイクル並列４気筒エンジンの動弁装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段） 上述した課題を解決するため、この発明の動弁装置では
第１乃至第４の各ロッカーシャフトを回動させる駆動手
段を、各ロッカーシャフトに形成したピニオンと、先端
にラックが形成された４本のエアープランジャにより構
成し、この駆動手段をシリンダヘッドのノＪムチェーン
室に配設するとともに、４本の１アープランジヤを１カ
所から供給されたエアーにより作動させるようにしてい
る。

〔作用〕

上述した動弁装置によると第１乃至第４の各ロッカーシ
ャフトは各ピニオンに歯合するラックと、このラックを
作動させるエアープランジャからなる駆動手段によって
、それぞれ所定のタイミングで独立に回動される。

〔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２図はこの発明に係わる動弁装置を装着した４サイク
ル並列４気筒エンジンのシリンダヘッド３０の概念平面
図で第９図乃至第１８図と同一部分を同一符号で示す。

このこの４サイクル並列４気筒エンジンのシリンダヘッ
ド３０には、その＃１、＃２、＃３、＃４シリンダの吸
・排気側に、ロッカーシャフトの回動により、使用する
カムの種類を切替えることが出来るカム切替装置１がシ
リンダ数に対応して８カ所（吸気側４カ所、排気側４カ
所）配設されている。またこのシリンダヘッド３０には
、その中間部にノｊムチェーン室３１が形成されており
、このカムチエーン室３１に臨んで配設された一対のカ
ムスプロケット３２．３３には図示せぬカムチエーンが
巻回している。なお、このｊｊムスプロケット３２．３
３はそれぞれ吸・排気側に配設された各カムシャフト４
．４の中央部に固着されている。従ってエンジンが始動
すると図示ゼぬカムチエーンによつスプロケット３２．
３３を介し一対のカムシャフト４．４が回転する。

一方、第２図からカムシャフト４．４を取り除いた状態
を示す第１図のように、この４サイクル並列４気筒エン
ジンのシリンダヘッド３０には第１６図と同様に＃１、
＃２、＃３、＃４シリンダの吸・排気側に、＃１、＃２
シリンダの吸気側に２カ所配股されたカム切替装置１の
みを操作する第１のロッカーシャフト２１と、＃１、＃
２シリンダの排気側に２カ所配設されたカム切替装置１
のみを操作する第２のロッカーシャフト２２と、＃３、
＃４シリンダの吸気側に２カ所配設されたカム切替装置
１のみを操作する第３のロッカーシャフト２３と、＃３
、＃４シリンダの排気側に２カ所配設されたカム切替装
置１のみを操作する第４のロッカーシャフト２４とがそ
れぞれ配設され、それぞれ独立して回動し得るように構
成されている。

従って、第１乃至第４の各ロッカーシャフト２１．２２
．２３．２４の独立した回動により、各シリンダの吸・
排気側ごとに２ｈ所づつ配設されたそれぞれのカム切替
８置１が独立して作ｖＪ′！ｊることとなる。

一方、上述した第１乃至第４の各ロッカーシャフト２１
．２２．２３．２４をそれぞれ独立して回動させる駆動
手段４０はシリンダヘッド３０のカムチエーン室３１中
央に配設されており、この駆動手段４０は第１図の要部
拡大断面図で示す第３図のように、第１乃至第４の各ロ
ッカーシャフト２１．２２．２３．２４の各カムチエー
ン室側端部に一体に形成されたピニオン２１ａ、２２ａ
、２３ａ、２４ａと、対応する各ピニオン２１ａ１２２
ａ、２３ａ、２４ａｋ−歯合するラック４１ａ１４２ａ
、４３ａ１４４ａが先端に一体形成された４本のエアー
プランジャ４１．４２．４３．４４とから構成されてい
る。なお、これらの各エアープランジャ４１．４２．４
３．４４は一体構成されたケーシング５０内に収容配置
されている。

一方、前記各エアープランジｔ４１．４２．４３．４４
を構成する各ビスＩ〜ン４１ｂ、４２ｂ。

４３ｂ、４４ｂに圧力を加える一対の圧力室４５．４５
内へは、それぞれ一つのインレットボー１・４６（第１
図）から分岐されたアウトレットボート４６−１４６−
（−点ｆｆｉ線）を介しエアーが供給され、供給された
工１−（矢印）は各エアープランジャ４１．４２．４３
．４４の各ピストン４１ｂ１４２ｂ１４３ｂ、４４ｉ）
を、各工？−プランジャ４１．４２．４３．４４の先端
内に配設されたリターンスプリング４７の弾光力に抗し
て同一の圧力で押圧する構成となっている。

また、実施例において、前記エアープランジャ作動用の
エアーを供給する図示せぬエアー供給装置は、電動コン
プレッサと、エアーを所定の圧力（例えば４Ｋｇ／ｃＩ
ｌ〜５Ｋｇ／ｃＩＩ）に保持するエアタンクと、所定の
エンジンの回転数（例えば約９００Ｏｒｐｍ）に応じて
１アーの供給通路を解放し、その所定の回転数以下では
エアーの供給通路を閉塞し、同時に前記一対の圧力室４
５．４５に供給されたエアーをドレインするバルブ（例
えばソレノイドバルブ）とから構成されており、このエ
アー供給装置と前記ケーシング５０のインレッ］・ボー
ト４６との間は図示せぬパイプによって連結されている
。

次に上述した駆動手段４０の作用を説明し、併せて構成
をより詳細に説明する。

４サイクル並列４気筒エンジンの停止中（即ちエンジン
の回転数が９０００ｒｏｍ以下の場合）はエアー供給装
置のエアーの供給通路を閉塞するバルブによりケーシン
グ５０内の一対の圧力室４５．４５内にはエアーは供給
されず、このため各エアープランジャ４１．４２．４３
．４４の各ピストン４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂは
リターンスプリング４７の付勢力でそれぞれ第３図に示
す初期位置に停止している。

なお、第３図に示す各エアープランジャ４１．４２．４
３．４４の初期位置では、第１図に示す第１乃至第４の
各ロッカーシャフト２１．２２．２３．２４は、第９図
で示すようにカム切替装置１の第２のロッカーアーム６
を第１のロッカ−アーム５に対し相対的に下方へ移動さ
せた位置に停止している。

そして、エンジンが始動しその回転数が所定の回転数以
下の場合（即ちエンジンの回転数が９００Ｏｒｐｍ以下
の場合）はエアー供給装置のエアーの供給通路を閉塞す
るバルブによりケーシング５０内・の一対の圧力室４５
．４５内にはエアーは供給されず、このため各エアープ
ランジｔ７４１．４２．４３．４４の各ラック４１ａ、
４２ａ、４３ａ、４４ａは依然として動かず、従って各
ロッカーシャフト２１．２２．２３．２４は回転しない
ので第９図で示すようにカム切替装［１の第２のロッカ
ーアーム６はエキセントリック大径部１０により上方へ
移動して使用するカムをＩ！％速回転用カム３に切り、
替えることはなくｆｆ、９図の状態、即ち、低速回転用
カム２によりバルブを作動させる状態に維持されている
。

なお、上述したリターンスプリング４７のバネ定数は、
該リターンスプリング４７によるピストンへの付勢力と
、使用するカムを切換えるべく設定された所定のエンジ
ン回転数（例えば約９００Ｏｒｐｍ以上）における前記
エアー供給装置から供給される工１−のビス！・ンヘ加
える圧力よりは小さくなるよう設定することは言うまで
もない。

一方、エンジンが所定のエンジン回転数′（例えば約９
０００　ｒ　ｐ　ｒｎ以上）以上に達すると、前記エア
ー供給装置のバルブがエアーの供給通路を解放し、第３
図に示す各１１−プランジ１７４１．４２．４３．４４
の各ピストン４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂへ前記エ
アー供給装置から前記リターンスプリング４７によるピ
ストンへの付勢力に打ち勝つのに十分な圧力（例えば４
　Ｋｇ／　ｃｄ〜５　Ｋｇ／ｄ）のエアーが加えられる
。このため各エアープランジャ４１．４２．４３．４４
のラック４１ａ、４２ａ、４３ａは、使用するカムを低
速回転用カム２から高速回転用カム３へ切換えるべくそ
れぞれ第３図の矢印で示す方向に移動し、各ピニオン２
１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａを介し第１乃至第４の各
ロッカーシャフト２１．２２．２３．２４をそれぞれ回
転させようとする。ところが、その回転をさせるタイミ
ングが、第１１図に示す高速回転用カム３のカムリフト
時にあたると、高速回転用カム３のカムプロフィールが
第２のＯツカ−アーム６に加える負荷によってその回転
が規制されるので、そのため低速回転用カム２から高速
回転用カム３へのカムの切替えは出来なくなる。

しかし、カムシャフト４ガその位置から更に回転し、第
１７図で示すようにカムシャツ］・４に形成された一対
のａ％ｉ速回転用カム３同士が第２のロッカーシャフト
６に対し無負荷の状態で回転する区間りに至ると、一対
の轟速回転用カム３による第２のロッカーアーム６への
負荷が無くなるのでロッカーシャツ！・の回転規制が解
除され、このため第４図に示すように上述する一対のへ
速回転用カム３同士が区間しに至った順に、対応する各
ロッカーシャフトを回転させようとする工１−プランジ
ャのラック（第４図ではロッカーシャツＩ・２１を回転
させるエアープランジャ４１のラック４１）のみがリタ
ーンスプリング４７の付勢力に抗して矢印方向へ移動し
、ロッカーシャツ１−を回転させて使用するカムをスム
ーズに切替える。そして同様の動作によって作動タイミ
ングは異なるが一対の高速回転用カム３同士が区間りに
至った順に次々とエアープランジャのラックは対応する
ロッカーシャフトを回転させ使用されるカムを低速回転
用カム２から高速回転用カム３にそれぞれ独立してスム
ーズに切替える。

一方、エンジン回転数が所定のエンジン回転数（例えば
約９０００ｒｃ＋ｍ）以下に降下すると、その所定の回
転数以下ではエアーの供給通路を閉塞するとともに、前
記一対の仔力室４５．４５に供給されたエアーをドレイ
ンする前記エアー供給装置のバルブによって加える圧力
が解除され、このため各エアープランジャ４１．４２．
４３．４４の各ラック４１ａ１４２ａ、４３ａは、前記
リターンスプリング４７の付勢力により後退し第３図に
示す初期位置に復帰する。その復帰の際、各ラック４１
ａ、４２ａ、４３ａは各ピニオン２１ａ、２２ａ、２３
ａ、２４ａを介し第１乃至第４の各ロッカーシャフト２
１．２２．２３．２４をそれぞれ回転させ、第９図に示
すように第２のロッカーアーム６を第１のロッカーアー
ム５に対し相対的に下方へ移動させるので、使用するカ
ムが高速回転用カム３から低速回転用カム２に切り替わ
ることとなる。なお、使用するカムが高速回転用カム３
から低速回転用カム２に切り替える際は、高速回転用カ
ム３による各ラック４１ａ、４２ａ、４３ａの後退方向
に対し負荷は加わらないのでその切替え操作は常にスム
ーズに行われることとなる。

なお、この発明では駆動手段４０の構成要素としてエア
ープランジャを使用するようにしたが、このエアープラ
ンジャに替えて油圧プランジャを使用することも考゛え
られる。しかし、油圧プランジＶを使用する場合、油温
、油圧の管理が煩雑であるばかりでなく、油路の管路抵
抗（損失）も大きくなるので、この影響を低減するため
、油圧プランジＶを作動させる油路が形成された駆動手
段の形状も大きくゼざるを得ない問題点があり、さらに
作動油の油路を所定のエンジン回転数で開閉するバルブ
との間の２［［も極力短くしなければなないので、この
ため小ＩＩＩ！搭載時に油圧供給手段の設置場所に制限
が設けられるｆｆ貞もある。

このような油圧プランジャを使用する場合に対し、本願
発明の如（ｘ７ｔ−プランジャを使用する場合は、管路
抵抗（ＪＨ失）が小さいため、工１−通路が形成された
駆動手段４０も小形で良く、またエアー圧も電動コンプ
レッサを使用することによりエアー圧を４Ｋｙ／ｃｉ〜
５Ｋｙ／ｄ程度に上げることもできるので（エンジンに
内臓されたオイルポンプを使用する場合の油圧は３Ｋｙ
／ｃｄ前後）工１−の供給も迅速となりエア−ブランジ
セの切替え作動時間も短時間で痛む。また、エアー供給
路を所定のエンジン回転数で開閉するバルブとの間の距
離も油圧プランジャを使用する場合に比べて極力短くし
なければならぬ制限も大巾に緩和されるため、車載搭載
時におけるエアー供給手段の設置場所の自由度が向上す
るという顕箸な差異がある。

なお、本願光明に使用されるカム切替装置１（第１図）
には、ロッカーアームの騒音防止装置が配設されている
。つまり第１１図に示す高速回転用カム３の非動作時に
おいては、第２のロッカーアーム６は何等の拘束もない
ので、当該第２のロッカーアーム６は上下動する第１の
ロッカーアーム５の先端５ｄと衝突する等の要因によっ
てＭれ、このため騒音の発生源となる虞がある。

そこでこのような高速回転用カム３の非動作詩における
第２のロッカーアーム６の暴れを阻止するために、第１
０図と同一部分を同一符号で示す第５図のように、第２
のロッカーアーム６の先端６ｂと第１のロッカーアーム
５の先端５ｄとの間にコイルバネ６０を介在させて両者
を互いに強制的に離間させるようにしている。

このように、コイルバネ６０によって第２のロッカーア
ーム６の先！＠！６ｂと第１のロッカーアーム５の先端
５ｄとの間を強制的に離間させると、第１１図と同一部
分を同一符号で示す第６図のように、高速回転用カム３
の非動作時であっても、第２のロッカーアーム６が高速
回転用カム３の周面に押し付けられるので、九速回転用
カム３の非動作時における第２のロッカーアーム６の暴
れが阻止され、このためロッカーアームの騒音が防止さ
れることとなる。

なお、上記実施例では第２のロッカーアーム６の先ｆｊ
Ａ６ｂと第１のロッカーアーム５の先端５ｄとの間を強
制的に離間させる手段として、コイルバネ６０を使用す
るようにしたが、このようなコイルバネ６０を使用する
ことなく、第６図と同一部分を同一符号で示す第７図の
ように、第２のロッカ−アーム６の先端６ｂと第１のロ
ッカーアーム５の先端５ｄとの間に断面がＵ字形状の板
バネ７０を配設し、この板バネ７０によって第２のロッ
カーアーム６の先端６ｂと第１のロッカーアーム５の先
端５ｄとの間を強制的に離間させ、高速回転用カム３の
非動作時に、第２のロッカーアーム６を高速回転用カム
３の周面に押し付けるようにしてもよい。なお、前記Ｕ
字形状の板バネ７０は、一端が図示せぬネジ等の締着手
段によって、第１のロッカーアーム５の先端５ｄに固着
されていることは言うまでもない。

また上記各実施例では、第２のロッカーアーム６の先端
６ｂと第１のロッカーアーム５の先端５ｄとの間を強制
的に離間させるバネを使用し、高速回転用カム３の非動
作時に、第２のロッカーアーム６を高速回転用カム３の
周面に押し付けて高速回転用カム３の非動作時における
第２のロッカーアーム６のνれを阻止するようにしたが
、このようなバネを使用する。ことなく高速回転用カム
３の非動作時における第２のロッカーアーム６の暴れを
阻止することもできる。

第８図はロッカーアームにおけるｌ５ｌｅ防止装置の他
の実施例を示す一部破断面図で、第１０図と同一部分を
同一符号で示す。

この騒音防止装置は、第１のロッカーアーム５の先端左
側方に形成された穴８０と、この穴８０に対向する位置
の第２のロッカーアーム６の先端右側方であって、第２
のロッカーアーム６の長手方向に沿って形成された長穴
８１と、一端が前記穴８０に圧入固着され、他端が前記
長穴８１内に嵌挿した剛体のピン（例えばピアノ線）８
２によって構成してもよい。なお、長穴８１は嵌挿した
ピン８２が第２のロッカーアーム６の長手方向に沿って
移動するだけのクリアランスを有している。

こような騒音防止装置によると、ピンによって高速回転
用カム３の非動作時に、第２のロッカーアーム６は第１
のロッカーアーム５と同調して上下動するので、高速回
転用カム３の非動作時における第２のロッカーアーム６
の塁れが阻止され、騒音が防止されることとなる。なお
、このような騒音防止装置では、高速回転用カム３の非
動作時から当該高速回転用カム３の動作時に切り替わっ
た際は、第１のロッカーアーム５に対する第２のロッカ
ーアーム６の位置が相対的に移動するが、この移動の際
にビン８２は長穴８２内を移動してその嵌挿位置を変え
ることができるので、その移動はスムーズに行えること
となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の動弁装置によると＃Ｌ
　＃２シリンダと＃３、＃４シリンダの８吸・排気側ご
とに配設されたカム切替え用の４本の各ロッカーシャフ
トを作動させる駆動手段を、各ロッカーシャフトの端部
に形成したピニオンと、この各ピニオンに歯合するラッ
クが形成された工？−プランジＶとにより構成したため
、サーボモータ及びワイヤとからなる駆動手段に比較し
て構造及び形状が極めてコンパクトとなり、このため従
来の４サイクル並列４気筒エンジンのシリンダヘッド形
状に大幅な変更を加えることなくカム切替装置の駆動手
段を装着させることが出来る。

また駆動手段はごニオンとラックとにより構成されてい
るので構造が極めて簡単であり、またサーボモータ及び
ワイヤとからなる駆動手段にくらべ組立て及び保守点検
時における調整作業も極めて簡単となる。

また、駆動手段がシリンダヘッド内のいわゆるウェット
サイドに配設されているため、オイルのにじみ及び各部
に付着するゴミ等による作動トラブルを可及的に減少さ
せることも出来る。

さらに、駆動手段を従来デッドスペースとして取り扱わ
れていたカムチエーン室に配設したので、シリンダヘッ
ド内に特別に駆動手段を配設するためのスペースを確保
する必要がなく、このため従来のシリンダヘッドに特別
な加工を施すことなく駆動手段を配設することも出来る
。

さらに、独立して作動する駆動手段をエアープランジャ
によって構成したため、エアー供給手段の供給エアー圧
を高く設定することが出来、このためカムの切替え作動
時間を類時間でおこなわせることが出来るとともに、駆
動手段を小形に形成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本願発明の動弁装置を装着した４サ
イクル並列４気筒エンジンのシリンダヘッドを示す概念
平面図、第３図及び第４図は本願発明に係わる駆動手段
を示す概念拡大断面図、第５図乃至第８図はロッカーア
ームの騒音防止装置を示す概念図。第９図はカム切替装
置の概念斜視図、第１０図は第９図の要部破断平面図、
第１１図は第９図の要部側断面図、第１２図はカム切替
装置の動作を示す概念斜視図、第１３図は第１２図の要
部側断面図、第１４図は４サイクル並列４気筒エンジン
のシリンダヘッドの概念平面図、第１５図は第１４図の
Ａ視による概念拡大側面図、第１６図は４本のロッカー
シャツ］・を装着した４サイクル並列４気筒エンジンの
シリンダヘッドの概念平面図、第１７図及び第１８図は
第１６図のＢ視による概念拡大側面図である。 １・・・カム切替装置、２・・・低速回転用カム、３・
・・高速回転用カム、４・・・カムシャフト、５．６・
・・ロッカーアーム、２１・・・第１のロッカーシャフ
ト、２２・・・第２のロッカーシャフト、２３・・・第
３のロッカーシャツｌ−１２４・・・第４のロッカーシ
ャフト、２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ・・・ごニオ
ン、４０・・・駆動手段、４１．４２．４３．４４・・
・エアープランジャ、４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ
・・・ラック、４６・・・インレットボート 第３図 第４ 図 第７図 第８図 第１０図 第１１図 第１，３図 第１４図 第１５図 第１６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ４サイクル並列４気筒エンジンのシリンダヘッド吸・排
   気側に、それぞれロッカーシャフトの回動によりロッカ
   ーアームを駆動するカムを切替えるカム切替装置を配設
   し、かつカム切替え用の前記ロッカーシャフトを＃１、
   ＃２シリンダと＃３、＃４シリンダの各吸・排気側ごと
   に４本に分割して配設するようにした４サイクル並列４
   気筒エンジンの動弁装置において、 前記４本の各ロッカーシャフトは、各ロッカーシャフト
   の端部に形成された４個のピニオンと、該ピニオンに歯
   合するラックが形成されたエアープランジャを４本有す
   る駆動手段により所定のタイミングでそれぞれ独立に回
   動されることを特徴とする４サイクル並列４気筒エンジ
   ンの動弁装置。