JPH0333414A - 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〕 本発明は、４サイクルエンジンの吸・排気バルブを駆動
するため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、これらのバルブは動弁装置によって駆動され
る。

すなわち、上記動弁装置は、エンジンのクランクシャフ
トに連動するカムシャフトを備え、このカムシャフトに
形成されたカムによって上記吸・排気バルブを所定のタ
イミングで上下動させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上記４サイクルエンジンは、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が得
られること、すなわちパワーバンドが広帯域であること
が望ましい。

しかし、従来の動弁装置ではバルブの開閉タイミングお
よびリフト量が固定されているため、特定のエンジン回
転数域でピーク値を有する出力特性しか得られず、した
がって低回転数域の出力特性に重点をおくか、もしくは
中・高回転数域のそれに重点をおくかの選択を余儀なく
される。

本発明は、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
ことができる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〕

そこで本発明では、エンジンの燃焼室に設けられたバル
ブの頭部に直接当接する第１のロッカーアームと、この
第１のロッカーアームに隣接して配設されカムフォロワ
面よりも回動支持部側に寄った部位を上記第１のロッカ
ーアームの上面に当接させた第２のロッカーアームと、
回動可能に支持され上記第１．第２のロッカーアームの
各回転支持部がそれぞれ嵌挿されるとともに上記第１お
よび第２のロッカーアームのいずれか一方の挿嵌部分に
他の部分よりも径が大きいエキセントリック大径部を形
成したロッカーシャフトと、上記第１および第２のロッ
カーアームを駆動するための互いにカムプロフィールの
異なる第１および第２のカムをそれぞれ有するカムシャ
フトとを設けることによって上記目的を達成した。

〔作用〕

この動弁装置によれば、ロッカーシャフトを回動させる
ことによる上記第１あるいは第２のロッカーアームの回
動支持部の上下方向位置変化に基づいて、上記第１のカ
ム、若しくは第２のカムが上記ロッカーアームと当接し
、これによりバルブが第１あるいは第２のカムによって
開閉動作される。

エキセントリック大径部に嵌挿されたロッカーアムの上
下方向位置がロッカーシャフトを回動させることにより
、変化され、これに伴ってエンジン回転数域に適応した
バルブ開閉タイミングとバルブリフト量が設定される。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明に係る動弁装置の一実
施例を説明する。

第１図は、本発明に係る動弁装置１の要一部を概念的に
示している。なお、この動弁装置１は、１つのシリンダ
の吸気弁側と排気弁側にそれぞれ配設されている。

この動弁装置１は、カムプロフィールが互いに異なる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、上記カム２および３の下方に、それぞれ配設された
第１０ツカ−アーム５および第２０ツカ−アーム６と、
これらのロッカーアーム５，６の各支持部５ａ、６ａが
嵌挿され、かつ図示せぬ軸受部により回動自在に支承さ
れたロッカーシャフト７とを有している。

第１のロッカーアーム５の先端は三方に分岐し、一方お
よび他方の分岐端５ｂは、図示していないエンジンの燃
焼室を開閉する一対のバルブ８および９（吸気または排
気用）のステム頭部にそれぞれ当接している。

また、この第１のロッカーアーム５は、第２のロッカー
アーム６側に張出した第２図に示すような当接板５ｃを
備えている。

第２のロッカーアーム６の支持部６ａは、ロッカーシャ
フト７よりも大径のエッキセントリックブツシュ１１を
介して該シャフト７に嵌挿されている。

ブツシュ１１は、第３図に示す如く、軸心がロッカーシ
ャフト７の軸心から偏心しており、ピン１２（第２図）
によってロッカーシャフト７に固定されている。ロッカ
ーアーム６は、ブツシュ１１に回動可能に嵌挿されてお
り、したがってブツシュ１１は、カムシャフト４におけ
るエキセントリック大径部として機能する。

一方、このロッカーアーム６には、ロツカーアームの当
接板５Ｃ上に位置する下面に第３図に示すような突起６
ｂが設けられている。この突起６ｂは、ロッカーアーム
６の基端部、具体的には該アーム６のカムフォロワ面６
ｃよりも支持部６ａ側に寄った部位の下面に突設されて
いる。

第３図に示したように、ロッカーアーム５の当接板５Ｃ
には、上記突起６ｂに対向する部位にシム１３が配設さ
れている。突起６ｂは、ロッカーアーム６の自重によっ
てこのシム１３に当接しており、したがってロッカーア
ーム５のカムフォロワ面５ｄを押下した場合、ロッカー
アーム５に追従してロッカーアーム６が回動する。なお
、ロッカーアーム５を押下すれば、当然、バルブ８，９
がリフトされる。

一方、ロッカーアーム６のカムフォロワ面６ｃを押下し
た場合、突起６ｂがシム１３の上面を押圧するので、ロ
ッカーアーム５が強制的に回動され、これに伴ってバル
ブ８．９がリフトされる。

前記カム２は、エンジンが低速回転数域で運転されてい
るときに適したバルブ作用角範囲およびバルブリフト量
が得られるようにそのプロフィールが設定され、またカ
ム３はエンジンが中・高速回転数域で運転されていると
きに適したバルブ作用角範囲およびバルブリフト量が得
られるようにそのプロフィールが設定されている。

上記バルブ作用角範囲は、バルブ８．９を開状態にさせ
るカム２および３の角度範囲であり、第５図にはカム２
および３のバルブ作用角範囲がそれぞれθａおよびθｂ
で例示されている。同図から明らかなように、カム３は
カム２よりも大きなバルブ作用角範囲が得られるように
そのプロフィルが設定されている。なお、第５図はカム
２゜３によるバルブの開閉タイミングも示唆しており、
同図から明らかなようにカム３はカム２よりもバルブを
速く開き、遅く閉じる作用を威す。

バルブリフト量は、カム２またはカム３の回動力でバル
ブ８．９を駆動した場合の該バルブのストローク長であ
り、第５図にはカム２およびカム３の駆動に基づくバル
ブリフト量がそれぞれＡ。

および１ｂで例示されている。

同図から明らかなように、カム３はカム２よりも大きな
バルブリフト量が得られるようにそのプロフィールが設
定されている。

なお、第１図で符号１４はバルブクリアランス調整用の
ネジ部であり、また符号１５はバルブスプリングである
。

以下、この実施例の作用を説明する。

いま、第１図に示したロッカーシャフト７を矢印方向に
回動して、第３図に示す如くエキセントリックブツシュ
１１の頂部１１ａ（ロッカーシャフト７の軸心から最も
離れた部位）を上方に位置させると、ロッカーアーム６
の支持部６ａがロッカーアーム５の支持部５ａに対し上
方に移動される。

上記ロッカーアーム６の支持部６ａが上動すると、ロッ
カーアーム６は突起６ｂを支点として揺動し、カムフォ
ロワ面６Ｃが下降する。これにより、カム３の周面と上
記カムフォロワ面６Ｃとの間に隙間ｔが形成されること
となり、このため両者の当接が解除されて、カム３は空
振り状態で回転することになる。

一方、ロッカーアーム５は、第１図に示したバルブスプ
リング１５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、その
カムフォロワ面５ｄがカム２の周面と当接する。したが
ってカムシャフト４が回転すると、バルブ８．９は第５
図に例示したリフト特性Ａで上下動する。つまり、バル
ブ８゜９は、低回転数域で好適なバルブの開閉タイミン
グおよびバルブのリフト量を確保しつつ燃焼室を開閉す
ることとなる。

つぎに、ロッカーシャフト７を回動して、第１図および
第４図に示す如くエキセントリックブツシュ１１の頂部
１１ａを下方に位置させた場合について説明する。

この場合には、ロッカーアーム６の支持部６ａがロッカ
ーアーム５の支持部５ａに対して相対的に下方に移動す
る。

このとき、ロッカーアーム６の突起６ｂはシム１３に当
接しているので、該アーム６のカムフォロワ面６Ｃが上
昇し、これによって第４図に示すように、カムフォロワ
而６Ｃがカム３の周面に当接する。

第５図に示したように、カム３はカム２よりもカムリフ
ト量が大きく確保されるように形成されており、またロ
ッカーアーム６に形成された突起６ｂには、バルブスプ
リング１５の弾性によって前記シム１３が当接されてい
る。

したがって、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、カム２は空振り状態
で回転し、一方、カム３はロッカーアーム６、突起６ｂ
およびシム１３を介してロッカーアーム５を駆動する。

この結果、バルブ８，９は第５図に示すリフト特性Ｂに
従って、つまり中・高速回転で好適な開閉タイミングお
よびリフト量を確保しつつ燃焼室を開閉することとなる
。

ところで、第３図に示すカム３の空回転動作時において
は、ロッカーアーム６がフリー状態におかれるので、上
下動するシム１３にその突起６ｂが衝突して騒音を発生
する虞れがある。かかる不都合を防止するには、適当な
バネ手段を用いてロッカーアーム５に対してロッカーア
ーム６を第３図における反時計回り方向に付勢すればよ
い。かくすれば、突起６ｂがシム１３に強制接触される
ので、ロッカーアーム６をロッカーアーム５の運動に同
調させることができ、その結果、ロッカーアーム６のあ
ばれによる騒音の発生が防止される。

なお、上記実施例では、カム２，３によって第５図に示
したリフト特性Ａ、Ｂを得ているが、カム３のプロフィ
ールを変えることにより第６図および第７図に例示する
ようなリフト特性を得ることができる。

第８図は、ロッカーシャフト７を回動させるための手段
を示している。

同図に示すように、ロッカーシャフト７の端部にはピニ
オン７ａが形成され、このピニオン７ａにラック１６が
噛合されている。また、ラック１６には、電磁弁１７を
介して油圧または空圧が作用されるシリンダ１８が連結
されている。

エンジン回転センサ１９は、図示していないエンジンの
回転数を検出し、この回転数に対応した信号を電磁弁駆
動回路２０に加える。

電磁弁駆動回路２０は、センサ１９の出力信号に基づき
、エンジン回転数が低回転数域および中・高回転数域の
値を示している場合にそれぞれシリンダ１８を伸長およ
び縮退させる。

したがって、たとえば、エンジン回転数が中、高回転数
域の値から低回転数域の値に変化した場合、シリンダ１
８が伸張動作され、これによりロッカーシャフト７はブ
ツシュ１１が第３図に示した状態となるまで回動される
。その結果、バルブ８．９はカム２によって低回転数域
に適した開閉動作（第５図の特性Ａに示す動作）を行な
うことになる。

一方、エンジン回転数が低回転数域の値から中、高回転
数域の値に変化した場合には、シリンダ１８が縮退作動
され、これに伴いブツシュ１１が第４図に示した状態と
なるまでロッカーシャフト７が回動される。この結果、
バルブ８，９はカム３によって中・高回転数域に適した
開閉動作（第５図の特性Ｂに示す動作）を行なうことに
なる。

なお、ロッカーシャフト７の回動手段としてサーボモー
タ等の電動機を使用することも当然可能である。

第９図は、本発明の他の実施例を示している。

なお、同図においては、第２図に示す各要素との対応関
係を表わすため、それらの要素と同じ機能をもつ要素の
符号にダッシュを付しである。

この実施例では、ロッカーアーム５′の支持部５　ａ　
／が偏心ブツシュ１１′を介してロッカーシャフト７′
に嵌挿されており、また、ロッカーアーム６′の支持部
６ａ’が直接ロッカーシャフト７′に咲挿されている。

したがって、ロッカーシャフト７′を回動させることに
より、ロッカーアーム５′の支持部５　ａ　／がロッカ
ーアーム６′の支持部６ａ′に対して相対的に上下動（
第９図では、紙面に垂直な方向）する。

いま、ロッカーシャフト７′を回動して、ロッカーアー
ム５′の支持部５ａ′をロッカーアーム６′の支持部６
ａ′に対して相対的に下方へ移動させると、ロッカーア
ーム６′のカムフォロワ而６ｃ′がロッカーアーム５′
のカムフォロワ面５ｄ’に対して相対的に下降する。こ
れにより、ロッカーアーム５′にのみカムが当接し、こ
のカムの回転により、上記ロッカーアーム５′を介して
バルブが開閉動作される。

一方、ロッカーシャフト７′を回動して、ロロツカーア
ーム５′の支持部５　ａ　／をロロッカーアーム６′の
支持部６ａ’に対して相対的に上方へ移動させると、該
ロッカーアーム５′のカムフォロワ面５ｄ’がロッカー
アーム６′のカムフォロワ面６ｃ′に対して相対的に下
降する。これにより、ロッカーアーム６′にのみカムが
当接し、このカムがロッカーアーム６′、突起６ｂ′、
およびロッカーアーム５′を介してバルブを開閉動作さ
せる。

〔発明の効果〕

本発明に係る動弁装置では、互いにプロフィールの異な
る２種のバルブ駆動用カムを備え、口、ンカーシャフト
を所定角度回転させることにより、それらカムのいずれ
を使用するかを選択することができる。したがって、そ
れらのカムの一方に低回転数域での駆動に適したプロフ
ィールを持たせ、他方に中、高回転数域での駆動に適し
たプロフィールを持たせておけば、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できる。

また本発明の動弁装置は、カムの選択をエキセントリッ
ク大径部の回動によって行っているため、カムの選択時
に各部に大きなストレスが加わることがなく、このため
カムの選択がスムーズに行われる。

更に、第２のロッカーアームの基端部を第１のロッカー
アームの上面に当接させているので、第２のロッカーア
ームの長さを可及的に短かくしてその等価慣性質量を低
減することができる。

それ故、エンジンか高回転数域で運転されてる場合にお
ける第２のロッカーアームのレスポンスを向上して、円
滑なバルブの開閉を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る動弁装置の一実施例を概念的に
示した斜視図、第２図は、この実施例の動弁装置の平面
図、第３図および第４図は、それぞれこの実施例の作用
を示した動作態様図、第５図、第６図および第７図は、
それぞれバルブのリフト特性を例示したグラフ、第８図
は、ロッカーシャフトを回動させる手段を例示した概念
図、第９図は、本発明の他の実施例を示した平面図であ
る。 １・・・動弁装置、２，３・・・カム、４・・・カムシ
ャフト、５，６．５’　、６’　・・・ロッカーアーム
、５Ｃ・・・当接板、５ｄ、６ｃ、５ｄ’　、６ｃ’　
・・・カムフォロワ面、６ｂ・・・突起、７・・・ロッ
カーシャフト、７ａ・・・ビニオン、８，９・・・バル
ブ、１１．１１’・・・エキセン ト リ ツクブツシュ、 ■ ３・・・シム、 ・・・ラック、 ８・・・シリ ンダ、 １つ・・・エンジン回転 センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの燃焼室に設けられたバルブの頭部に直
   接当接する第１のロッカーアームと、この第１のロッカ
   ーアームに隣接して配設され、基端部を上記第１のロッ
   カーアームの上面に当接させた第２のロッカーアームと
   、 回動可能に支持され、上記第１、第２のロッカーアーム
   の各支持部がそれぞれ嵌挿されるとともに、上記第２の
   ロッカーアームの支持部が嵌挿される部分に他の部分よ
   りも径が大きくかつ軸心が上記他の部分の軸心から偏心
   したエキセントリック大径部を形成したロッカーシャフ
   トと、 上記第１および第２のロッカーアームを駆動するための
   互いにプロフィールの異なる第１および第２のカムを有
   するカムシャフトとを備え、上記ロッカーシャフトを所
   定角度回動させることによる上記エキセントリック大径
   部の回転によって、上記第２のロッカーアームの支持部
   を上記第１のロッカーアームの支持部に対して相対的に
   下方へ移動させることにより、上記第１のロッカーアー
   ムの上面に当接する第２のロッカーアームの基端部を支
   点として上記第２のロッカーアームのカムフォロワ面を
   上動させ、これによって第１のカムに対する第１のロッ
   カーアームの当接を解除し、かつ上記第２のカムに上記
   第２のロッカーアームを当接させて、上記第１のロッカ
   ーアームの上面に当接する第２のロッカーアームの基端
   部を介して上記バルブを上記第２のカムで作動させ、上
   記ロッカーシャフトを所定角度回転させることによる上
   記エキセントリック大径部の回転によって、上記第２の
   ロッカーアームの支持部を上記第１のロッカーアームの
   支持部に対して相対的に上方へ移動させることにより、
   上記第１のロッカーアームの上面に当接する第２のロッ
   カーアームの基端部を支点として上記第２のロッカーア
   ームのカムフォロワ面を下降させ、これによって第２の
   カムに対する第２のロッカーアームの当接を解除し、か
   つ上記第１のカムに上記第１のロッカーアームを当接さ
   せて上記バルブを上記第１のカムで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）燃焼室に設けられたバルブの頭部に直接当接する
   第１のロッカーアームと、 この第１のロッカーアームに隣接して配設され、基端部
   を上記第１のロッカーアームの上面に当接させた第２の
   ロッカーアームと、 回動可能に支持され、上記第１、第２のロッカーアーム
   の各支持部がそれぞれ嵌挿されるとともに、上記第１の
   ロッカーアーム支持部が嵌挿される部分に他の部分より
   も径が大きくかつ軸心が上記他の部分の軸心から偏心し
   たエキセントリック大径部を形成したロッカーシャフト
   と、 上記第１および第２のロッカーアームを駆動するための
   互いにプロフィールの異なる第１および第２のカムを有
   するカムシャフトとを備え、上記ロッカーシャフトを所
   定角度回転させることによる上記エキセントリック大径
   部の回転によって上記第１のロッカーアームの支持部を
   上記第２のロッカーアームの支持部に対して相対的に上
   方へ移動させることにより、上記第１のロッカーアーム
   の上面に当接する第２のロッカーアームの基端部を支点
   として上記第２のロッカーアームのカムフォロワ面を上
   記第１のロッカーアームのカムフォロワ面に対して相対
   的に上動させ、これによって第１のカムに対する第１の
   ロッカーアームの当接を解除し、かつ上記第２のカムに
   上記第２のロッカーアームを当接させて、上記第１のロ
   ッカーアームの上面に当接する上記第２のロッカーアー
   ムの基端部を介して上記バルブを上記第２のカムで作動
   させ、 上記ロッカーシャフトを所定角度回転させることによる
   上記エキセントリック大径部の回転によって上記第１の
   ロッカーアームの支持部を上記第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ることにより、
   上記第１のロッカーアームの上面に当接する第２のロッ
   カーアームの基端部を支点として上記第２のロッカーア
   ームのカムフォロワ面を上記第１のロッカーアームのカ
   ムフォロワ面に対して相対的に下降させ、これによって
   第２のカムに対する第２のロッカーアームの当接を解除
   し、かつ上記第１のカムに上記第１のロッカーアームを
   当接させて、上記バルブを第１のカムで作動させるよう
   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
   。