JPH0361003B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は構造が簡単な小型汎用の４サイクルエ
ンジンに関するものである。

（従来技術及びその問題点） 一般に小型汎用４サイクルエンジンでは低コス
トであること、軽量コンパクトであることが要望
される。

斯かる要求を満足するために、本件出願人は従
来からカム軸を使用せずに吸気弁及び排気弁のい
ずれか一方又は双方を開閉する４サイクルエンジ
ンにおいて、ガイド部の加工を容易にし、連動機
構の構造を簡単にできる４サイクルエンジンのバ
ルブ駆動装置を開発し、既に出願している（特願
昭60−72948号（特開昭61−232307号公報参照）、
出願日昭和60年４月５日）。

この先行技術は、クランク軸の出力軸部に、出
力軸部を２周して元の位置に戻るガイド部を形成
し、ガイド部に案内される連動機構を介して吸気
弁及び排気弁のいずれか一方又は双方の開閉を制
御する４サイクルエンジンのバルブ駆動装置にお
いて、該連動機構を出力軸部と直交する支軸回り
に揺動する揺動部材から構成し、該揺動部材の揺
動運動により弁をリフト動作させるようにしてい
る。

ところで、吸排気行程の開弁長さは、理論的に
はクランク軸回転角で180゜であるが、通常吸気あ
るいは排気の慣性効果およびバルブ音低減等によ
り360゜以上にも達する長い開弁長さが設定される
ことがある。

しかしながら、前述の先行技術で斯かる長い開
弁長さを設定すると、ガイド部に摺接する揺動部
材のフオロワーが、ガイド部の交叉部のエツジに
衝突して、エツジを破損したリフオロワーの側面
が摩耗したりするという問題がある。

（発明の目的） 第１発明は、ガイド部の交叉部が破損すること
を防止できる４サイクルエンジンのバルブ駆動装
置を提供することを目的としている。

第２発明は、バルブのリフト量を吸排気の流れ
を阻害しない所定の大きさに設定できる４サイク
ルエンジンのバルブ駆動装置を提供することを目
的としている。

（発明の構成） (1) 技術的手段 第１発明は、クランク軸上にクランク軸を２回
転して元の位置にもどるたすき状のガイド部を設
け、ガイド部に案内されてバルブにリフトを与え
る連動機構を設け、前記ガイド部の形状をバルブ
のリフト動作がガイド部の交叉部以前に完了する
ように設定したことを特徴とする４サイクルエン
ジンのバルブ駆動装置である。

第２発明は、クランク軸上にクランク軸を２回
転して元の位置にもどるたすき状のガイド部を設
け、ガイド部に案内されてバルブにリフトを与え
る連動機構を、クランク軸に直交する支軸と支軸
に軸支され前記ガイド部に案内されて揺動自在な
揺動部材とから形成し、ガイド部のクランク軸回
転角に対する軸方向変位量を、バルブに所定のリ
フト量を与えるように設定したことを特徴とする
４サイクルエンジンのバルブ駆動装置である。

(2) 作用 第１発明では、ガイド部の形状をバルブのリフ
ト動作がガイド部の交叉部以前に完了するように
設定して連動機構を交叉部においても滑かに通過
させる。

第２発明では、ガイド部のクランク軸回転角に
対する軸方向変位量を、バルブに所定のリフト量
を与えるように設定して揺動部材に吸排気の流れ
を阻害しないような所定の大きさのリフト量を与
える。

（実施例） 第１図を参照して本発明を適用した場合のサイ
ドバルブ型の小型汎用４サイクルエンジンを説明
する。

第１図中において、１０はエンジンブロツクで
ある。エンジンブロツク１０にはシリンダ１２、
クランクケース１４等が一体に形成されている。
シリンダ１２の上端部にはシリンダヘツド１６が
取付けられており、シリンダ１２の内部にはピス
トン１８が摺動自在に嵌合している。

前記シリンダ１２の側部には排気弁２０が設け
られており、また排気弁２０と隣接して紙面の垂
直方向には吸気弁２１が同様に設けられている。
なお２２は着脱自在なサイドカバーである。２３
は排気弁２０に閉じ力を与えるスプリングであ
る。

クランクケース１４には両端支持型のクランク
軸２４が回転自在に収容されており、クランクケ
ース１４の底部はオイルパン１５ａになつてい
る。クランク軸２４は出力軸部２５ａ，２５ｂ、
クランクウエブ２５ｃ，２５ｄ、クランクピン２
５ｅからなる一体鍛造品であり、このクランクピ
ン２５ｅとピストン１８の間はコンロツド２６で
連結されている。前記出力軸部２５ａ，２５ｂの
両端部はメタル軸受２８を介してクランクケース
１４に軸支されている。なお３０はオイルシール
である。

図中の右側の出力軸部２５ａにはガイド溝３２
（ガイド部）が１箇所に形成されており、ガイド
溝３２には詳しくは後述する連動機構３４ａ，３
４ｂ（第２図）が連動している。また左側の出力
軸部２５ｂには詳しくは後述するガバナー装置５
０が連動している。

ガイド溝３２は断面形状が略角溝形をなし、出
力軸部２５ａを２周して元の位置に戻るたすき状
に形成されている。また第２図に示すように、ガ
イド溝３２は出力軸部２５ａと同心に形成されて
いる。

連動機構３４ａ，３４ｂは第２図に示すよう
に、出力軸部２５ａを挟んで対向するように設け
られており、連動機構３４ａは排気弁２０用であ
り、連動機構３４ｂは吸気弁２１用である。

連動機構３４ａは支軸３６、ベルクランク３８
等から構成されている。支軸３６は出力軸部２５
ａの上方を出力軸部２５ａと直交する方向に配置
されており、支軸３６はクランクケース１４に固
定されている。

支軸３６にはベルクランク３８が回動自在に軸
支されている。ベルクランク３８は第１図に示す
ように、ボス部３９ａ、アーム部３９ｂ、押上部
３９ｃからなる一体鋳造品で、アーム部３９ｂは
ボス部３９ａの下方から出力軸部２５ａの側方に
迄伸びている。押上部３９ｃはボス部３９ａの半
径方向外方に形成されており、押上部３９ｃはタ
ペツト４０ａに圧接している。タペツト４０ａは
支持壁部４２を上下方向に摺動自在に貫通してい
る。

アーム部３９ｂの下端部にはフオロワー３９ｅ
（受働体）が軸支されており、フオロワー３９ｅ
はガイド溝３２に嵌合して出力軸部２５ａの回転
にともなつてベルクランク３８を支軸３６回りに
揺動運動を与える機能を有する。フオロワー３９
ｅの軸部３９ｆはアーム部３９ｂの下端部に回動
自在に嵌合している。

フオロワー３９ｅの形状は第１図に示すよう
に、両端部に向かつて滑かに細くなつた略紡錘形
をなし、フオロワー３９ｅの長さはガイド溝３２
の交叉部の長さより長く設定されている。

したがつて通常の正方向回転時は勿論、始動時
等に逆回転方向にクランク軸２４が回された場合
でもフオロワー３９ｅが前記交叉部で所定の経路
をたどらず、誤動作する恐れはない。

また吸気弁２１用の連動機構３４ｂも同様に構
成されており、前記ベルクランク３８の押上部３
９ｃは吸気弁２１用のタペツト４０ｂに圧接して
いる。

以上のガイド溝３２、連動機構３４ａ，３４ｂ
等でバルブ駆動装置が構成されている。

前記ガバナー装置５０は第１図に示すように、
ウエイト５２、スライダー５４（摺動子）、フオ
ーク５６等から構成されており、フランク軸２４
の回転数の変化を検出してエンジン回転数を一定
に維持するようになつている。

第３図を参照してガイド溝３２の詳細構造を説
明する。第３図はガイド溝３２の展開図であり、
左端部の交叉部中心点３３ａは右端部の交叉部中
心点３３ｂに連続している。ガイド溝３２には排
気弁２０用の連動機構３４ａのフオロワー３９ｅ
および吸気弁２１用の連動機構３４ｂのフオロワ
ー３９ｅが、例えばクランク軸回転角で200゜程度
の間隔を隔てて摺接している。

ガイド溝３２には最大リフト点３３ｃを中心と
して左右に110゜の範囲、すなわち合計で220゜範囲
でリフト部３３ｄ，３３ｅが設けられている。こ
れらのリフト部３３ｄ，３３ｅの両端には傾斜の
緩やかなランプ部３３ｆ，３３ｇが連続してお
り、ランプ部３３ｆ，３３ｇの端部３３ｈ，３３
ｉが図中の０リフト基準線３３ｊと一致してい
る。

したがつて、フオロワー３９ｅは端部３３ｈか
らランプ部３３ｆに案内されて僅かなリフト動作
を開始し、リフト部３３ｄ，３３ｅの間で大きな
リフト動作を続け、ランプ部３３ｇの端部３３ｉ
でリフト動作を完了するようになつている。

またランプ部３３ｆ，３３ｇの両端には「たす
き状」の交叉および交叉導入部３３ｋ，３３ｎが
連続しており、端部３３ｉでリフト動作を完了し
たフオロワー３９ｅを矢印Ａに沿つて閉弁部３３
ｍに案内する構造である。

閉弁部３３ｍ内を摺接したフオロワー３９ｅは
矢印Ｂに沿つてランプ部３３ｆからリフト部３３
ｄ，３３ｅに案内されるようになつている。

３３ｐは基準線であり、基準線３３ｐを挟んで
全揺動範囲Ｒの範囲でフオロワー３９ｅが連結し
ているアーム部３９ｂを揺動させる構造である。
この全揺動範囲Ｒの内、０リフト基準線３３ｊの
上方は開弁側OPであり、０リフト基準線３３ｊ
の下方は閉弁側CLである。

次に作用を説明する。クランク軸２４が回転す
ると、例えば排気弁２０用の連動機構３４ａのフ
オロワー３９ｅがガイド溝３２にガイドされ、ク
ランク軸２４が２回転する間にフオロワー３９ｅ
はガイド溝３２の全周にわたつて摺接し、ベルク
ランク３８全体を支軸３６回りに回動させる。

以上のようにベルクランク３８が回動すると、
押上部３９ｃは支軸３６回りに回動し、このとき
押上部３９ｃに圧接しているタペツト４０ａはリ
フト量の範囲で昇降し、排気弁２０にリフト動作
を与えて開閉動作させる。

吸気弁２１用の連動機構３４ｂは排気弁２０用
の連動機構３４ａと出力軸部２５ａを挟んで対向
した位置に配置されているので、同一のガイド溝
３２に摺接していても排気弁２０と略200゜の位相
差で後述するように吸気弁２１を適正な開閉時期
で開閉動作させる。

またメタル軸受２８、ガイド溝３２、フオロワ
ー３９ｅ等の潤滑は所謂はねかけ式で行なう。

連動機構３４ａ，３４ｂのフオロワー３９ｅが
ガイド溝３２に沿つて摺接すると、例えば排気弁
２０は第４図に示すように、リフト曲線EXにし
たがつてリフト動作し、端部３３ｈで０リフト点
を通過し、ランプ部３３ｆで僅かずつリフト動作
し、リフト部３３ｄ，３３ｅ（第３図）で大きく
リフト動作し、端部３３ｉで再びＯリフト点に戻
る。

一方吸気弁２１は排気弁２０と所定の位相差
で、排気弁２０と同様にリフト曲線INにしたが
つてリフト動作する。

以上のような排気弁２０、吸気弁２１の開閉動
作の過程において、フオロワー３９ｅは交叉およ
び交叉導入部３３ｋ，３３ｎで矢印Ａあるいは矢
印Ｂ方向に案内されるが、例えばリフト部３３ｅ
から交叉および交叉導入部３３ｎに走行する間に
ランプ部３３ｇを通過するので、ランプ部３３ｇ
でリフト量の変化率が小さくなり、バルブのリフ
ト動作が完了したのち、即ち連動機構３４ａがバ
ルブスプリング２３の力より解放されたのち、滑
かに交叉および交叉導入部３３ｎに案内されるこ
とになり、従来のようにガイド溝３２のエツジＥ
にフオロワー３９ｅが衝突してエツジＥが破損し
たり、フオロワー３９ｅの側面とガイド溝３２の
側面が擦合つて摩耗することが防止される。

（発明の効果） 以上説明したように第１発明による、４サイク
ルエンジンのバルブ駆動装置は、クランク軸上に
クランク軸を２回転して元の位置にもどるたすき
状のガイド部を設け、ガイド部に案内されてバル
ブにリフトを与える連動機構を設け、前記ガイド
部の形状をバルブのリフト動作がガイド部の交叉
部以前に完了するように設定したので、次の効果
を奏する。

まず、リフト部３３ｅから交叉および交叉導入
部３３ｎに走行する間にランプ部３３ｇを通過す
るので、ランプ部３３ｇでリフト量の変化率が小
さくなり、バルブのリフト動作が完了したのち即
ちフオロワー３９ｅがスプリング２３よりの力を
受けなくなつた状態で、フオロワー３９ｅを滑か
に交叉および交叉導入部３３ｎに案内することが
できるため、従来のようにガイド溝３２のエツジ
Ｅにフオロワー３９ｅが衝突してエツジＥが破損
したり、フオロワー３９ｅの側面とガイド溝３２
の側面が擦合つて摩耗することを確実に防止でき
る。

また交叉および交叉導入部３３ｋ，３３ｎを通
過する時にフオロワー３９ｅがエツジＥやガイド
溝３２の側面に衝突せず、斯かる打撃音による騒
音を低減できる。

次に第２発明による、４サイクルエンジンのバ
ルブ駆動装置では、特に、連動機構を、クランク
軸に直交する支軸と支軸に軸支され前記ガイド部
に案内されて揺動自在な揺動部材とから形成し、
ガイド部のクランク軸回転角に対する軸方向変位
量を、バルブに所定のリフト量を与えるように設
定したので、次の効果を奏する。

従来の支軸３６に軸支された揺動部材を利用し
たバルブ駆動装置では、タペツト４０ａ，４０ｂ
の押し上げ量が小さくなる欠点があるが、ベルク
ランク３８の押上部３９ｃはタペツト４０ａ，４
０ｂに対して略直交しているので、ベルクランク
３８の揺動に対してタペツト４０ａ，４０ｂの押
し上げ量を大きくできる。

またベルクランク３８のクランク軸回転角に対
する揺動角の変化、すなわちリフト曲線は第３図
に示すように、リフト部３３ｄ，３３ｅの形状を
任意に選択することによつて、第４図のリフト曲
線EX，INを最適な形状に設定することができ
る。

更に第２発明において、開弁側OPを閉弁側CL
より大きく設定した場合には、全揺動範囲Ｒの内
の大部分を排気弁２０、吸気弁２１のリフト動作
に使えるので、全揺動範囲Ｒの大きさを小さくす
ることができ、ガイド溝３２を出力軸部２５ａに
形成するのに要する出力軸部２５ａの軸方向の長
さを短くできる。

（別の実施例） (1) 本発明の装置は以上の実施例に限定されず、
例えば第５図に示すように、クランクウエブ２
５ｃの端面に設けられた環状ガイド溝５０に案
内されるフオロワー５２で排気弁２０、吸気弁
２１を開閉することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した４サイクルエンジン
の縦断面図、第２図は第１図の−断面部分
図、第３図はガイド溝の展開図、第４図は吸排気
弁のリフト曲線を示すグラフ、第５図は別の実施
例を示す構造略図である。２０……排気弁、２１
……吸気弁、２４……クランク軸、２５ａ……出
力軸部、３２……ガイド溝、３４ａ，３４ｂ……
連動機構、３３ｄ，３３ｅ……リフト部、３３
ｋ，３３ｎ……交叉および交叉導入部、３６……
支軸、３８……ベルクランク、Ｒ……全揺動範
囲、OP……開弁側、CL……閉弁側。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クランク軸上にクランク軸を２回転して元の
   位置にもどるたすき状のガイド部を設け、ガイド
   部に案内されてバルブにリフトを与える連動機構
   を設け、前記ガイド部の形状をバルブのリフト動
   作がガイド部の交叉部以前に完了するように設定
   したことを特徴とする４サイクルエンジンのバル
   ブ駆動装置。 ２ クランク軸上にクランク軸を２回転して元の
   位置にもどるたすき状のガイド部を設け、ガイド
   部に案内されてバルブにリフトを与える連動機構
   を、クランク軸に直交する支軸と支軸に軸支され
   前記ガイド部に案内されて揺動自在な揺動部材と
   から形成し、ガイド部のクランク軸回転角に対す
   る軸方向変位量を、バルブに所定のリフト量を与
   えるように設定したことを特徴とする４サイクル
   エンジンのバルブ駆動装置。 ３ 前記ガイド部の交叉部を、揺動部材の全揺動
   角度範囲の中央からいずれかの側に偏倚した位置
   に設け、ガイド部の揺動角の大きい部分でバルブ
   にリフト動作を与えるとともに、揺動角の小さい
   部分で閉弁動作を与えるようにした特許請求の範
   囲第２項記載の４サイクルエンジンのバルブ駆動
   装置。