JPH04179808A - 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、運転状況に応じて吸・排気バルブのリフト
量や開弁時期等を変化させることができる４サイクルエ
ンジンの動弁装置に係り、特にエキセントリック大径部
を構成する偏心ブツシュのロッカシャフトへの組付けを
容易にした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、自動車および自動二輪車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ている。

（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、つまり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置くか、もしく
は中・高回転数域の出力特性に重点を置くかの選択を余
儀なくされる。

この発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり
、広い回転数域内で出力を向上させることができると共
に、偏心ブツシュの組付性を向上でき、かつ偏心ブツシ
ュの材質選択の自由度を大きくできる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。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 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た第１のロッカアームと、こ
の第１のロッカアームの両側に配置されて上記エキセン
トリック大径部に嵌挿された第２および第３のロッカア
ームと、上記第１、第２および第３のロッカアームをそ
れぞれ駆動する第１、第２および第３のカムと、を有し
、上記第２および第３のカムが同じカムプロフィールに
形成され、上記第１のカムのカムプロフィールが上記カ
ムプロフィールと異なって形成され、また、前記エキセ
ントリック大径部は上記ロッカシャフトに偏心ブツシュ
を嵌合し、これらのピン挿入孔に位置決めピンを挿入し
て上記偏心ブツシュを上記ロッカシャフトに固定するこ
とにより構成され、上記位置決めピンは上記第２および
第３ロッカアームに穿設されたピンガイド孔を経て上記
ピン挿入孔に挿入される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
装置では、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２お
よび第３ロッカアームのカムフロア面を第１ロッカアー
ムのカムフロア面に対し上下方向に相対的に位置変化さ
せる。第２および第３ロッカアームのカムフロア面を第
１ロッカアームのカムフロア面に対し下方へ位置変化さ
せたときには、第２および第３ロッカアームと第２およ
び第３カムとの当接が解除され、第１ロッカアームと第
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カムにより作動する。

また、第２および第３ロッカアームのカムフロア面を第
１ロッカアームのカムフロア面に対しほぼ上方へまたは
同一位置に位置変化させたときには、第１ロッカアーム
と第１カムとの当接が解除され、第２および第３ロッカ
アームと第２および第３カムとがそれぞれ当接して、４
サイクルエンジンのバルブはこの第２および第３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、広い回転数域に亘り
エンジン出力を向上させることができる。

また、偏心ブツシュの組付時に位置決めピンを、第２お
よび第３ロッカアームのピンガイド孔を通してロッカシ
ャフトおよび偏心ブツシュのピン挿入孔に挿入できるの
で、偏心ブツシュの組付を容易にできる。

また、偏心ブツシュは、その挿入孔により位置決めピン
と面接触するので、位置決めピンから偏心ブツシュに作
用する面圧が小さくなる。このため、偏心ブツシュの材
質硬度を高くする必要がなく、その材質選定の自由度を
大きくできる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は、この発明に係る４サイクルエンジンの動弁装
置の一実施例を示す斜視図、第３図は第２図の動弁装置
の平面図、第４図および第５図は第２図の動弁装置の作
用を示す動作状態図である。

この動弁装置は、エンジンの１つのシリンダにおける吸
気側と排気側にそれぞれ配設される。したがって、第２
図〜第５図に示すバルブ１，２は吸気または排気を行な
うために配置されている。

この一実施例は、第１カムとしての低速用カム３、並び
にこの低速用カム３の両側方にそれぞれ配置された第２
カムとしての中高速用カム４および第３カムとしての同
じく中高速用カム５を有したカムシャフト６（第４図、
第５図）と、カム３゜４および５のそれぞれの下方に位
置された第１ロッカアームとしての低速用ロッカアーム
７、第２ロッカアームとしての中高速用ロッカアーム８
および第３ロッカアームとしての同じく中高速用ロッカ
アーム９と、これらのロッカアーム７．８および９の支
持部７ａ、８ａおよび９ａが嵌挿され、かつ図示しない
軸受部によって回動自在に支承されたロッカシャフト１
１と、を備えて構成される。

低速用ロッカアーム７の先端は２方に分岐し、これらの
両分岐端７ｂは、図示しないエンジンの燃焼室を開閉す
る上記バルブ１および２のステム頭部にそれぞれ当接し
ている。また、低速用ロッカアーム７の支持部７ａは、
ロッカシャフト１１に直接嵌挿されて、回動可能に設け
られる。

中高速用ロッカアーム８の支持部８ａは、ロッカシャフ
ト１１よりも大径の偏心ブツシュ１２を介して、ロッカ
シャフト１１に対し回動可能に嵌挿される。この偏心ブ
ツシュ１２は、第４図に示す如く、軸心がロッカシャフ
ト１１の中心から偏心しており、位置決めピン１０によ
ってロッカシャフト１１に着脱自在に固定される。した
がって、この偏心ブツシュ１２は、カムシャフト１１に
おけるエキセントリック大径部として機能する。

第３図に示す如く、中高速用ロッカシャフト９の支持部
９ａも、上記偏心ブツシュ１２と同一の形状を有しかつ
同一方向に偏心する偏心ブツシュ１３を介して、ロッカ
シャフト１１に対し回動可能に嵌挿される。この偏心ブ
ツシュ１３も位置決めピン１０によりロッカシャフト１
１に着脱自在に固定され、エキセントリック大径部とし
て機能する。

上述のような偏心ブツシュ１２および１３にはピン挿入
孔２１が貫通して形成され、またロッカシャフト１１に
もピン挿入孔２２が穿設される。

さらに、中高速用ロッカアーム８および９の支持部８ａ
および９ａに、ピンガイド孔２３が貫通状態で穿設され
る。上記位置決めピン１０は、ピンガイド孔２３を経て
ピン挿入孔２１および２２に挿入され、これにより偏心
ブツシュ１２および１３がロッカシャフト１１に固定さ
れる。

上記ピンガイド孔２３は、中高速用ロッカアーム８およ
び９の組付状態で、第４図および第５図の上方に位置す
る。つまり、ピンガイド孔２３は、偏心ブツシュ１２の
頂部１２ａおよび偏心ブツシュ１３の頂部１３ａを斜め
前方あるいは斜め後方に位置させるロッカシャフト１１
の回動両端位置において、位置決めピン１０と対応しな
い位置に設定される。さらに、このピンガイド孔２３は
、第１図に示すように、低速用ロッカアーム７、中高速
用ロッカアーム８および９並びに偏心ブツシュ１２およ
び１３の取付状態で、位置決めピン１０に対し、ロッカ
シャフト１１の軸方向に若干（約０．５〜１．０ｍｍ）
ずらして形成される。これにより、偏心ブツシュ１２の
頂部１２ａおよび偏心ブツシュ１３の頂部１３ａを斜め
前方あるいは斜め後方へ切り換える際に、位置決めピン
１゜がピンガイド孔２３と一致して抜は落ちることがな
いよう構成される。

なお、符号２４は位置決めスプリングであり、この位置
決めスプリング２４が中高速用ロッカアーム８の側面に
付勢力を及ぼすことにより、低速用ロッカアーム７並び
に中高速用ロッカアーム８および９が位置決めされる。

第４図および第５図に示すように、中高速用ロッカアー
ム８および９の各先端下面は、低速用ロッカアーム７の
一方および他方の分岐先端部７ｂに、シム１４を介して
それぞれ当接される。このシム１４は、縦断面丁字形状
のシムであり、低速用ロッカアーム７の両分峡部７ｂに
上方から嵌装される。また、低速用ロッカアーム７の分
岐部７ｂと中高速用ロッカアーム８および９の先端部８
ｂおよび９ｂとの接触点は、バルブ１および２の略軸線
上に設定される。

したがって、第４図に示すように、低速用カム３が低速
用ロッカアーム７のカムフロア面７Ｃを押下して、その
各先端部７ｂを下降させた場合、ロッカアーム８および
９の各先端部８ｂおよび９ｂは、重力によりこの分岐部
７ｂに追従して下降する。一方、第５図に示すように中
高速用カム４および５が中高速用ロッカアーム８および
９のカムフロア面８Ｃおよび９ｃをそれぞれ押下した場
合には、これらのロッカアーム８および９の先端部８ｂ
および９ｂが低速用ロッカアーム７の各先端部７ｂを押
下することから、この先端部７ｂが強制的に下降される
。

上記カム３，４および５のうち、中高速用カム４および
５は同一のカムプロフィールを有し、また低速用カム３
はこれらの中高速用カム４および５のカムプロフィール
とは異なるカムプロフィールを有する。つまり、低速用
カム３は、エンジンが低回転数域で運転されているとき
に適したバルブリフト量および開閉弁時期が得られるよ
うにそのカムプロフィールが設定される。また、中高速
用カム４および５は、エンジンが中・高回転数域で運転
されているときに適したバルブリフト量および開閉弁時
期が得られるようにそのカムプロフィールが設定される
。

上記バルブリフト量は、バルブ１および２のストローク
長であり、カムリフト量に対応する。第１０図には、低
速用カム３のカムプロフィールを実線Ａ（カムリフト量
１ａ）で示し、また中高速用カム４および５のカムプロ
フィールを破線Ｂ（カムリフト量１１）で示している。

この第１０図から明らかなように、中高速用カム４およ
び５は、低速用カム３よりも大きなバルブリフト量が得
られるようにそのカムプロフィールが設定されている。

なお、第１０図の二点鎖線Ｃは、ロッカシャフト１１を
回動して偏心ブツシュ１２および１３の頂部１２ａおよ
び１３ａを斜め前方へ位置させたとき（第４図）の中高
速用カム４および５におけるカムプロフィールを示す。

ところで、第２図に示すように、ロッカシャフト１１の
回動は、エンジンからの油圧によって作動する油圧シリ
ンダ１５によってなされる。この油圧シリンダ１５のピ
ストン（図示せず）にラック１６が連結され、このラッ
ク１６が、ロッカシャフト１１の一端部に形成されたピ
ニオン１７に噛み合される。また、油圧シリンダ１５に
は、低速用油圧ポート１８および中高速用油圧ポート１
９がそれぞれ設けられ、それぞれのポー）１８゜１９に
選択的にエンジンからの油圧が導かれる。

エンジン回転数が低回転数域にあるときには、低速用油
圧ポート１８へ油圧が供給され、ラック１６は引き戻さ
れ、ピニオン１７は矢印０方向に回転されて、偏心ブツ
シュ１２および１３は第６図に示すように、その頂部１
２ａおよび１３ａが斜め前方へ位置するよう回動する。

また、エンジン回転数が中・高回転域にあるときには、
中高速用油圧ポート１９へ油圧が供給されて、ラック１
６は押し出され、ピニオン１７は矢印Ｐ方向へ回動され
て、偏心ブツシュ１２および１３は第５図に示すように
、その頂部１２ａおよび１３ａが斜め後方へ位置するよ
う回動する。

次に、作用効果を説明する。

エンジンが低回転数域にあるときに、油圧シリンダ１５
の作動によってロッカシャフト１１が矢印０方向に回動
すると、偏心ブツシュ１２および１３のそれぞれの頂部
１２ａおよび１３ａが斜め前方に位置する（第４図）。

これにより、中高速用ロッカアーム８および９のカムフ
ロア面８ｃおよび９ｃが低速用ロッカアーム７のカムフ
ロア面７Ｃに対し相対的に下方へ移動する。したがって
、中高速用カム４および５の周面と中高速用ロッカアー
ム８および９のカムフロア面８Ｃおよび９ｃとの間に隙
間が形成されることになり、その結果、中高速用カム４
および５は空転する。

また、このとき、低速用ロッカアーム７は、バルブスプ
リング２０の付勢力によってロッカシャフト１１の細心
を中心として常時上方へ押し上げられているので、その
カムフロア面７Ｃが低速用カム３の周面と当接する。し
たがって、カムシャフト６が回転すると、バルブ１およ
び２は第１０図に示した低速用カム３のリフト特性Ａに
基づいて上下動する。つまり、バルブ１および２は、低
エンジン回転数域に適したバルブのリフト量を確保しつ
つ、燃焼室を開閉する。

一方、エンジンが中・高回転域にあるときに、油圧シリ
ンダ１５の作動によってロッカシャフト１１が矢印Ｐ方
向に回転すると、偏心ブツシュ１２および１３のそれぞ
れ頂部１２ａおよび１３ａが斜め後方に位置する（第５
図）。これにより、中高速用ロッカアーム８および９の
カムフロア面８Ｃおよび９Ｃが低速用ロッカアーム７の
カムフロア面７ｃに対して相対的に路上方または同一位
置まで移動し、このカムフロア面８Ｃおよび９Ｃがそれ
ぞれ中高速用カム４および５の周面に当接する。

ここで、第１０図に示したように、中高速用カム４およ
び５は低速用カム３よりもカムリフト量が大きく形成さ
れているので、第５図に示す状態下でカムシャフト６が
回転された場合、低速用カム３は空転し、一方、中高速
用カム４および５がそれぞれ中高速用ロッカアーム８お
よび９を介して、第１０図のリフト特性Ｂに基づきバル
ブ１および２を駆動する。この結果、バルブ１および２
は、エンジンの中・高回転数域に適したバルブリフト量
を確保しつつ、燃焼室を開閉する。

ところで、低速用ロッカアーム７、中高速用ロッカアー
ム８および９と偏心ブツシュ１２および１３とをロッカ
シャフト１１に取り付けるには、まず中高速用ロッカア
ーム８および９の内側に偏心ブツシュ１２および１３を
それぞれ嵌挿する。

次に、低速用ロッカアーム７を第６図〜第９図に示す組
付用治具２５に直接挿通し、さらにこの低速用ロッカア
ーム７を両側から挟むようにして、偏心ブツシュ１２お
よび１３を介し中高速用ロッカアーム８および９並びに
位置決めスプリング２４を組付用治具２５に挿通する。

この状態で、中高速用ロッカアーム８および９のピンガ
イド孔２３および偏心ブツシュ１２および１３のピン挿
入孔２１に位置決めピン１０を挿入する。そして、これ
ら組付用治具２５に取り付けられた低速用ロッカアーム
７、中高速用ロッカアーム８および９並びに偏心ブツシ
ュ１２．１３および位置決めスプリング２４を、第６図
に示すエンジンの所定位置に設置する。このとき、位置
決めピン１０は、その先端が組付用治具２５の外周に当
接して、抜は落ちが防止される。

ここで、上記組付用治具２５は、第１パーツ２６および
第２パーツ２７を軸支ピン２８で連結したものであり、
第９図に示すように、第１パーツ２６および第２パーツ
２７を軸支ピン２８周りに相互に回動し得るよう構成さ
れる。

次に、第７図に示すように、シリンダヘッド２９および
ヘッドカバー３０間に設置されたロッカシャフト１１を
軸方向にスライドして組付用治具２５と置き換え、この
ロッカシャフト１１に低速用ロッカアーム７、中高速用
ロッカアーム８および９並びに偏心ブツシュ１２．１３
および位置決めスプリング２６を嵌挿する。そして、組
付用治具２５を取り出す。

その後再び、第８図に示すように、組付用治具２５に取
り付けられた低速用ロッカアーム７、中高速用ロッカア
ーム８および９並びに偏心ブツシュ１２．１３および位
置決めスプリング２５をエンジンの所定位置に設置し、
ロッカシャフト１１をスライドして、上記低速用ロッカ
アーム７、中高速用ロッカアーム８および９並びに偏心
ブツシュ１２および１３等をロッカシャフト１１に移し
く第９図）、組付用治具２５を取り出す。

その後、第１図に示すように、ロッカシャフト１１を所
定位置までスライドさせ、このロッカシャフト１１を若
干回動して、位置決めピン１０を偏心ブツシュ１２およ
び１３のピン挿入孔２１並びにロッカシャフト１１のピ
ン挿入孔２２内に納める。すると、位置決めスプリング
２４の作用により中高速用ロッカアーム８および９がス
ライドし、この中高速用ロッカアーム８および９のピン
ガイド孔２３が偏心ブツシュ１２およびその１３のピン
挿入孔２１並びにロッカシャフト１１のピン挿入孔２２
とずれて、位置決めピン１０の抜は止めが果される。こ
のようにして、低速用ロッカアーム７、中高速用ロッカ
アーム８および９並びに偏心ブツシュ１２および１３の
組付が完了する。

上記実施例によれば、低速用カム３にエンジンの低回転
数域に適したカムプロフィールが形成され、中高速用カ
ム４鄭よび５にエンジンの中・高回転数域に適したカム
プロフィールが形成され、さらにロッカシャフト１１の
偏心ブツシュ１２および１３に中高速用ロッカアーム８
および９をそれぞれ回動自在に嵌挿し、ロッカシャフト
１１に直接低速用ロッカアーム７を嵌挿して、ロッカシ
ャフト１１の回動により、低速用カム３と低速用ロッカ
アーム７との当接、中高速用カム４および５と中高速用
ロッカアーム８および９とのそれぞれの当接を選択でき
るので、バルブ１および２を低速用カム３あるいは中高
速用カム４，５にて選択的に駆動させることができる。

したがって、エンジンの低回転数域から中・高回転数域
にかけての広い回転数域で、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、低速用カム３、中高速用カム４および５の選択を
偏心ブツシュ１２および１３の回動によって行なってい
るので、カム３．　４．　５の選択時に各部に大きなス
トレスが生ずることがない。このため、カム３．　４．
　５をスムーズに選択することができる。

さらに、偏心ブツシュ１２および１３の組付時に位置決
めピン１０を、中高速用ロッカアーム８および９のピン
ガイド孔２３を通して、ロッカシャフト１１のピン挿入
孔２２並びに偏心ブツシュ１２および１３のピン挿入孔
２１に挿入できるので、偏心ブツシュ１２および１３の
組付を容易に実施できる。

また、偏心ブツシュ１２および１３は、そのピン挿入孔
２１により位置決めピン１０と面接触するので、位置決
めピン１０から偏心ブツシュ１２および１３に作用する
面圧が小さくなる。このため、偏心ブツシユ１２および
１３の材質硬度を高くする必要がなく、その材質選定の
自由度を大きくできる。

なお、上記実施例では、中高速用カム４および５のカム
プロフィールが第１０図の破線Ｂに示すものである場合
につき述べたが、この中高速用カム４および５のカムプ
ロフィールを第１１図の破線Ｂ′あるいは第１２図の破
線Ｂ′に示すものとして、エンジンの中・高回転時にお
けるバルブ１および２のリフトを変更してもよい。

また、上記実施例では、ロッカシャフト１１の回転駆動
源として油圧シリンダ１５を用いる場合につき説明した
が、この回転駆動源としてモータを用い、プーリおよび
ベルト等の動力伝達手段によってロッカシャフト１１を
回転駆動させるようにしてもよい。

〔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勘
弁装置によれば、回動可能に支持されたロッカシャフト
にエキセントリック大径部が形成され、第２および第３
ロッカアームがこのエキセントリック大径部に嵌挿され
ると共に、第１ロッカアームが第２および第３ロッカア
ームの間に配置されて直接ロッカシャフトに嵌挿された
ことから、ロッカシャフトの回動による上記カムの選択
によって、広い回転数域に亘りエンジン出力を向上させ
ることができる。

また上記エキセントリック大径部がロッカシャフトに偏
心ブツシュを嵌合し、これらのピン挿入孔に位置決めピ
ンを挿入して上記偏心ブツシュを上記ロッカシャフトに
固定することにより構成され、上記位置決めピンが上記
第２および第３ロッカアームに穿設されたピンガイド孔
を経て上記ピン挿入孔に挿入されたことから、偏心ブツ
シュの組付性を向上できると共に、偏心ブツシュの材質
選択の自由度を大きくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第３図のＩ−Ｉ線に沿う断面図、第２図はこの
発明に係る４サイクルエンジンの動弁装置の一実施例を
示す斜視図、第３図は第２図の動弁装置の平面図、第４
図および第５図は第２図の動弁装置の作用を示す動作状
態図、第６図〜第９図はロッカアームおよび偏心ブツシ
ュの組付作業を示す第１図に対応した断面図、第１０図
は第２図のカムのカムプロフィールを示す図、第１１図
および第１２図は第１０図に示すカムプロフィールのそ
れぞれの変形例を示す図である。 １．２・・・バルブ、３・・・低速用カム、４．５・・
・中高速用カム、７・・・低速用ロッカアーム、７ａ・
・・低速用ロッカアームの支持部、８．９・・・中高速
用ロッカアーム、８ａ、９ａ・・・中高速用ロッカアー
ムの支持部、１０・・・位置決めピン、１１・・・ロッ
カシャフト、１２．１３・・・偏心ブツシュ、２１・・
・偏心ブツシュのピン挿入孔、２２・・・ロッカシャフ
トのピン挿入孔、２３・・・中高速用ロッカアームのピ
ンガイド孔、２４・・・位置決めスプリング、２５・・
・組付用治具、Ａ・・・低速用カムのカムプロフィール
、Ｂ・・・中高速用カムのカムプロイール。 第２閣 カムシャフト目動角 第１０ｍ１ カムシャフト回動角 第１１１１ カムシャフト回動角 第１２ＩＩ 手続補正書帽発） 平成　ａｌｌ−２月　８日

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
   直接嵌挿された第１のロッカアームと、この第１のロッ
   カアームの両側に配置されて上記エキセントリック大径
   部に嵌挿された第２および第３のロッカアームと、上記
   第１、第２および第３のロッカアームをそれぞれ駆動す
   る第１、第２および第３のカムと、を有し、上記第２お
   よび第３のカムが同じカムプロフィールに形成され、上
   記第１のカムのカムプロフィールが上記カムプロフィー
   ルと異なって形成され、また、前記エキセントリック大
   径部は上記ロッカシャフトに偏心ブッシュを嵌合し、こ
   れらのピン挿入孔に位置決めピンを挿入して上記偏心ブ
   ッシュを上記ロッカシャフトに固定することにより構成
   され、上記位置決めピンは上記第２および第３ロッカア
   ームに穿設されたピンガイド孔を経て上記ピン挿入孔に
   挿入されることを特徴とする４サイクルエンジンの動弁
   装置。