JPH02221620A - ４サイクル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
ためのカムシャフトを具えている。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有するカムによ
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。

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カム
によ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バルブ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。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、自ｖノ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。

ところが上述した従来の動弁ｇ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
びバルブのリフト但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
域で一層に高い出力を獲得することが出来なかった。

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。

（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Ｎｕ明では、カムプ
ロィールが異なる２種類のカムが隣接して形成され、か
つ、少なくとも一方のカムのカムリフト量が他方のカム
のカムリフト岳よりも大きく形成されたカムシャフトと
、該カムシャフトに形成されたカムのうちカムリフト量
の大きいカムに側に配設され、かつ燃焼室を開閉するバ
ルブ頭部に直接当接する第１のロッカーアームと、前記
カムシャフトに形成されたカムのうちカムリフト量の小
さいカム側に配設されるとともに前記の第１のロッカー
アームの上面に係合する第２のロッカーアームと、回動
自在に支承され、かつ前記第１及び第２のロッカーアー
ムの各支持部に嵌挿するとともに、前記第１のロッカー
アームの支持部に嵌挿する部分に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
ントリック大径部が形成されたロッカーシャフトとを具
え、エンジンの低回転数域で前記ロッカーシャフトを所
定角度回転さゼることにより、該ロッカーシャフトの前
記エキセントリック大径部によって前記第１のロッカー
アームの支持部を前記第２のロッカーアームの支持部に
対して相対的に下方へ移動させ、これにより前記カムシ
ャフトに形成されたカムリフト凸の大きいカムと前記第
１のロッカーアームとの当接を解除させて前記カムリフ
ト量の小さいカムと前記第２のロッカーアームとを当接
させ、前記バルブを前記カムリフト量の小さいカムのカ
ムプロフィールに追従させて作動させるとともに、中・
高回転数域で前記ロッカーシャフトを所定角度回転させ
ることにより、前記エキセントリック大径部によって前
記第１のロッカーアームの支持部を前記ｆｉ５２のロッ
カーアームの支持部と同等な位置に上昇させ、これによ
りカムリフト量の小さいカムと前記第２のロッカーアー
ムとの当接を解除させて前記カムリフト□の大きいカム
と前記第１のロッカーアームとを当接させ、前記バルブ
を前記カムリフト量の大きいカムのカムプロフィールに
追従さゼて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、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２Ｎ！
類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最をエンジン回転数域に
応じて最適な値に設定することができる。

〔実施例］ 以下、この発明に係わる動弁８置の一実施例を詳述する
。

第１図はこの発明に係わる動弁装置１を示す要部概念斜
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。

この動弁装置１はカムプａイールが異なる２種類のカム
２．３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ｖノ自在に支承されたロッカーシャフト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）であり、一方隣接して形成された
カム２は前記カム３とは対称的に全周に渡って当該カム
３よりもカムリフト団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。

一方、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
高速回転用ノ１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に形成された低速回転用カム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１．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１のロッカーアーム５の支持部５ａ内に
嵌挿している。そして、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１図の要部破断平面図で示す第
２図のように、エキセン１〜リツクブツシユ１１とロッ
カーシャツｈ　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、
７ａ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
１１とロッカーシャフト７とが互いに固着される。

なお、第１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。

次に上述した動弁装置１の作用を説明し、併せて構成を
より詳細に説明する。

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１図に示
す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１
１ｂが最下端に位置するので、前記第１のロッカーアー
ム５の支持部５ａのみは前記第２のロッカーアーム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。

このようなロッカーシャフト７の停止位置によると、第
１のロッカーアーム５の支持部５ａのみが前記第２のロ
ッカーアーム６の支持部６ａに対して相対的に下方へ移
動するので第１図の要部断面図で示す第３図のように、
カムシャフト４に形成された高速回転用ノ】ム２の周面
と、２第１のロッカーアーム５との間に隙間ｔが形成さ
れることとなり、このため高速回転用カム２と第１のロ
ッカーアーム５との周面との当接は解除され、高速回転
用カム２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１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２のロッカーアーム６の先端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
に配設されており、またバルブスプリング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２のロッカーアー
ム６と低速回転用カム３の周面とは常時当接し、このた
め第１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３のカムプロフ
ィールに追従して上下動し、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団を確保し
つつ燃焼室を開閉することとなる。

一方、上述した図示ゼ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１図に示す位置から所定角度回転さ
せ、第１図と同一部分を同一符号で示す第４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１１ｂが最
上端に位置するので、前記第１のロッカーアーム５の支
持部５ａのみが前記第２のロッカーアーム６の支持部６
ａと同等の位置へ上昇しそこに停止する。

このようなロッカーシャツ１〜７の停止位置によると、
第１のロッカーアーム５の支持部５ａのみが前記第２の
ロッカーアーム６の支持部６ａに対して相対的に上方へ
移動するので第４図の要部側断面図で示す第５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２の周
面と前記第１のロッカーアーム５とが当接することとな
る。

一方、第４図に示すカムシャフト４に形成された高速回
転用カム２の周面と前記第１のロッカーアーム５とが当
接すると、当該高速回転用カム２の方が低速回転用のカ
ム３よりもカムリフト吊が大きく確保されるように形成
されているので、第４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３は空振り状態で回転し、このため燃焼室を開閉する
バルブのバルブステム８．９は前記高速回転用カム２の
カ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ト母を確保しつつ燃焼室を開閉する
こととなる。

なお、第４図に示す低速回転用りｊ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、ロッカーシャフト７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あばれ、
このため騒音の発生源となる虞もあるが、その際には第
４図の要部断面図で示す第６図のように、第１のロッカ
ーアーム５の先端５ｄと第２のロッカーアーム６の先端
６ｂどの間にコイルバネ２ｏを介在させて両者を互いに
連結すると、第２のロッカーアーム６は第１のロッカー
アーム５の動きに同調して上下動することとなり、この
ためこのような第２のロッカーアーム６のあばれを排除
することが出来る。

なお、低速転用カム３の非動作時における第２のロッカ
ーアーム６のあばれを排除するには、第７図の概念斜視
図で示すように先端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、第１のロッカーアーム５と第２のロッカ
ーアーム６との間のロッカーシャフト７に嵌挿し、その
先端部２１ａ、２Ｉｂ間で第１及び第２のロッカーアー
ム５．６を互いに挟持させ第１のロッカーアーム５の動
きに第２のロッカーアーム６の動きを同調させるように
してもよい。

なお、上記実施例ではエキセントリック大径部１０を構
成するにあたり、第２図で示すようにエセントリックプ
ッシュ１１とピン１２を使用し、かつこのピン１２を寸
法公差が厳しく管理された孔１１ａ、７ａ内に打込んで
圧入することによりエキセントリックブツシュ１１とロ
ッカーシャフト７とを固着させるようにしたが、この発
明は上記実施例に限定されることなく、第２図と同一部
分を同一符号で示す第９図に示すように、エキセントリ
ックブツシュ１１とロッカーシャフト７に形成される８
孔１１ａ、７ａを寸法公差のルーズな、いわゆるばか孔
に形成し、この孔１１ａ、７ａ内にピン１２をスライド
自在に嵌挿させた後、このエキセトリックプッシュ１１
の全てを第１のロッカーアーム５の支持部５ａ内に嵌挿
させ、さらにロッカーシャフト７を回動自在に支承する
軸受部３０．３１のうち一方の軸受部３１側のロッカー
シャフト７にコイル状のスラストバネ３２を配設し、こ
のスラストバネ３２の付勢力により第１及び第２のロッ
カーアーム５．６全体を他側（第１のロッカーアーム５
側）の軸受部３０側に押圧して位置決めし、それにより
第１のロッカーアーム５の支持部５ａ内囚壁でピン１２
の抜止めを図るとともにエキセントリックシャフト１１
とロッカーシャフト７との締結を図るようにしてもよい
。

なお、第９図に示す実施例の如く、エキセントリックブ
ツシュ１１とロッカーシャフト７に形成される８孔１１
ａ、７ａを寸法公差の管理がルーズな、いわゆるばか孔
に形成し、この孔１１ａ、７ａ内にピン１２をスライド
自在に嵌挿させた後、このエキセトリックプッシュ１１
の全てを第１のロッカーアーム５の支持部５ａ内に嵌挿
させ、さらにスラストバネ３２により位置決めを図ると
共に支持部５ａ内周壁でピン１２の抜止めを図るように
構成すると、スラストスプリング３２を伸縮させる簡単
な作業により、動弁装置１の組立て分解作業が行われる
こととなり、また、８孔１１ａ１７ａは寸法公差の管理
がルーズな、いわゆるばか孔でよいので、寸法公差が管
理し易く、従って動弁装置の製造工程が一層簡単となる
。

なお、上記各実施例では本願発明に係わる動弁装置１を
、吸・排気側にそれぞれ２つのバルブを有するいわゆる
４バルブ式のエンジンに適用した場合についてのべたが
、本１を明は上記実施例に限定されることなく、吸・排
気側にそれぞれ一つのバルブを有するいわゆる２バルブ
式のエンジンの吸・排気側に本願に係わる動弁装置１を
それぞれ適用してもよいい。

さらに、上記実施例ではエキセントリック大径部１０を
エキセントリックブツシュ１１とピン１２とにより構成
したが、この発明は上記実施例に限定されることなく、
エキセントリック大径部１０をロッカーシャフト７と一
体に形成しても良い。

さらに、上記実施例では本願発明をロツカーア−ムに対
し、その上方にカムシャフトを配設するタイプの動弁機
構に適用した場合について詳述したが、もちろんこの発
明は上記実施例に限定されることなく、バルブ配設側と
は反対方向にさらにロッカーアームを延設し、その延設
された側のロッカーアームの下方にカムシャフトを配設
するタイプの動弁ｔｅｌ＠に適用してもよい。

なお、上記実施例では、燃焼室を開閉するバルブ頭部に
高速回転用の第１のロッカーアームを直接当接させ、さ
らにこの高速回転用の第１のロッカーアームの上面に低
速回転用の第２のロッカーアームを係合させるように構
成したが、このような構成とは別に燃焼室を開閉するバ
ルブ頭部に低速転用の第２のロッカーアームを直接当接
させ、さらにこの低速回転用の第２のロッカーアームの
上面に高速回転用の第１のロッカーアームを係合させる
構成も考えられるが、このような構成の場合、高速回転
時に第１及び第２のロッカーアーム双方が同時に作動状
態となるので、往復運［＋　ｍ　ｍが大きくなり、高速
回転には不向きとなる虞がある。従って、高速回転性を
向上させようとすれば本願の如く燃焼室を開閉するバル
ブ頭部に高速回転用の第１のロッカ−アームを直接当接
させ、さらにこの高速回転用の第１のロッカーアームの
上面に低速回転用の第２のロッカーアームを係合させる
ように構成する方が高速回転時における往復運動重量が
減少するので好ましい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の動弁装置ではエンジン
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２種類の中からエンジン回転数に応じて選択
させ、各バルブの開閉タイミング及びバルブのリフト争
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
かできるため、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。

またこの発明の動弁装置では、カムの選択時におけるロ
ッカーシャフトの回転運動をエキセントリック大径部に
よって第１のロッカーアームの上下運動に変換させる構
成のため、カムの選択時に各部に大ぎなス１〜レスが加
わることはなく、このためカムの選択がスムーズに行わ
れる。

さらに、この発明の動弁装置は、従来の動弁装置に対し
大幅な変更を加えることなく構成したので、従来形状の
シリンダヘッドに最少限度の加工を施すことにより装着
させることが出来、このため本発明を実゛施するにあた
っての、生産コストの上昇を最少限度に押さえることが
出来るという°勝れた効果もある。

第７図で示すバネを装着した状態を示す要部破断平面図
、第９図はこの発明に係わる動弁装置の他の実施例を示
す要部破断平面図である。

１・・・動弁装置、２．３・・・カム、４・・・カムシ
ャフト、５・・・第１のロッカーアーム、６・・・第２
のロッカーアーム、５ａ、６ａ・・・支持部、７・・・
ロッカーシャフト、８．９・・・バルブ（バルブステム
）、１０・・・エキセントリック大径部、１１・・・エ
キセントリックブツシュ、１２・・・ピン。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる動弁装置の概念斜視図、第２
図は第１図の要部側断面図、第３図は第１図の要部側断
面図、第４図はこの発明に係わる動弁装置の動作を示ず
概念斜視図、第５図は第４図の要部側断面図、第６図は
第１と第２のロッカーアームとを連結するバネを示す要
部側断面図、第７図は第１と第２のロッカーアームとを
連結するバネの他の実施例を示す概念斜視図、第８図は
第２図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）カムプロィールが異なる２種類のカムが隣接して
   形成され、かつ一方のカムのカムリフト量が他方のカム
   のカムリフト量よりも大きく形成されたカムシャフトと
   、 該カムシャフトに形成されたカムのうちカムリフト量の
   大きいカム側に配設され、かつ燃焼室を開閉するバルブ
   頭部に直接当接する第１のロッカーアームと、 前記カムシャフトに形成されたカムのうちカムリフト量
   の小さいカム側に配設されるとともに前記の第１のロッ
   カーアームの上面に係合する第２のロッカーアームと、 回動自在に支承され、かつ前記第１及び第２のロッカー
   アームの各支持部に嵌挿するとともに、前記第１のロッ
   カーアームの支持部に嵌挿する部分に、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が形成されたロッカーシャフト
   とを具え、前記ロッカーシャフトを所定角度回転させる
   ことにより、前記エキセントリック大径部によつて前記
   第１のロッカーアームの支持部を前記第２のロッカーア
   ームの支持部に対して相対的に下方へ移動させ、前記カ
   ムリフト量の大きいカムと前記第１のロッカーアームと
   の当接を解除して前記カムリフト量の小さいカムと前記
   第２のロッカーアームとを当接させ、前記バルブを前記
   カムリフト量の小さいカムのカムプロフィールに追従さ
   せて作動させるとともに、 前記ロッカーシャフトを所定角度回転させることにより
   、前記エキセントリック大径部によつて前記第１のロッ
   カーアームの支持部を前記第１のロッカーアームの支持
   部と同等な位置に上昇させ、前記カムリフト量の小さい
   カムと前記第２のロッカーアームとの当接を解除して前
   記カムリフト量の大きいカムと前記第１のロッカーアー
   ムとを当接させ、前記バルブを前記カムリフト量の大き
   いカムのカムプロフィールに追従させて作動させるよう
   にしたことを特徴とする４サイクルエンジンの動弁装置
   。
2. （２）請求項（１）記載の動弁装置において、前記エキ
   セントリック大径部は、前記ロッカーシャフトに軸支さ
   れ、かつ前記第１のロッカーアームの支持部内に嵌挿す
   るエキセントリックブッシュと、該エキセントリックブ
   ッシュと前記ロッカーシャフトとにそれぞれ形成された
   孔内にスライド自在に嵌挿し、かつ前記第１のロッカー
   アームの支持部内に嵌挿した際に、該第１のロッカーア
   ームの支持部内周壁によりその移動が規制されたピンと
   を有し、 前記ロッカーシャフトは、前記第２のロッカーアームと
   第１のロッカーアームとを該第１のロッカーアーム側へ
   同時に付勢し位置決めするスラストバネを有することを
   特徴とする４サイクルエンジンの動弁装置。