JPH03286107A - 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】 〔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。したかって、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
２０ツカアームの支持部を第１０ツ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２０ツカアームの支持部を第１０ツカアームの支持部
に対し下方へ位置変化させたときには、第２０ツカアー
ムと第２カムとの当接が解除され、第１０ツカアームと
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２０ツカアームの支持部を第１０ツカアームの
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１０ツカアームと第１カムとの当接が解除され、第２
０ツカアームと第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、広い回転数域に亘すエンジン出力を向
上させることができる。

さらに、第１および第２０ツカアームの分岐先端部がバ
ルブ直上位置まで延在され、かつこれら両口ツカアーム
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、両口ツカアームは第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、広い回転数域に亘すエンジ
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図はこの発明に係わる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、６
ａ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２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の上面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
ツシュ１１と、このエキセントリックブツシュ１１をロ
ッカシャフト７に固着させるピン１２とを備えて構成さ
れる。

このエキセントリックブツシュ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１１ａ１７ａ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ツシュ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
ブツシュ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ツシュ１１の厚内頂部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５
ａ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の局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ツシュ１１の厚肉頂部１
１ｂ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の局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、上述の高速用カム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］７
、このコイルスプリング２１の分岐先端部２１ａ、２１
ｂ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
丁字形状であり、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２０ツ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５０′が
、第１０ツ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６０′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ツシュ１１
に嵌挿され、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すエンジン出力を向
上させることかできる。

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６０′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′の両分枝先端部５ｂ’　および５０′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ｍ−ｍ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１
０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、６ｃｍ・・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ツシュ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。