JPH07332026A - ４サイクル４気筒エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ４サイクル４気筒エンジンのクランク軸から
ギアトレーンを介して駆動され、吸・排気弁を開閉する
カムシャフトに、キャンセルトルク変動を与え、カムシ
ャフトのトルク変動をなくしてブレーキングコンタクト
現象、ギヤトレーンの歯打音（ギヤノイズ）をなくす。 【構成】 カムシャフト２の端部に略楕円形のダミーカ
ム１０を同軸的に取付け、ダミーカム１０の外周面上に
円周方向に９０°間隔を隔てて、半径方向に移動自在
に、かつ弾発力によりダミーカム１０の外周面と当接さ
れ得るようにローラタペット７を配設し、ダミーカム１
０のカムプロフィールを、カムシャフト２の駆動トルク
変動と周期および振幅の変化がほぼ同じキャンセルトル
ク変動をカムシャフト２に生じさせ得るように設定し、
ダミーカム１０と１８０°間隔を隔てたローラタペット
７一対との円周方向の相対位置を、駆動トルク変動と逆
位相のキャンセルトルクがカムシャフト２に加えられる
ように設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、４サイクル４気筒エン
ジンの動弁装置に係り、特にカムシャフトとエンジンの
動力伝達軸とをギヤトレーンで連結した４サイクル４気
筒エンジンの動弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、吸・排気弁を開閉動するカムシ
ャフトの駆動は、チェーンやベルトによってなされてい
たが、最近は、吸・排気弁の開閉タイミングをより正確
にする、駆動系の信頼性、耐久性を上げてそのメンテナ
ンスフリー化を達成する、といった目的から、図４に示
す如く、クランクシャフト１にクランクギヤ１ａを取り
付け、カムシャフト２にカムギヤ２ａを取り付け、クラ
ンクギヤ１ａとカムギヤ２ａとの間にアイドルギヤ３
…，３ａからなるギヤトレーン４を介設するといった、
ギヤトレーン駆動式の動弁装置が検討されるようになっ
た。

【０００３】しかし、この種の動弁装置にあっては、カ
ムギヤ２ａ（ドリブンギヤ）とアイドルギヤ３ａ（ドラ
イブギヤ）との間の歯打音（ギヤノイズ）が大きく、エ
ンジンから高い騒音が発生してしまうといった問題があ
った。

【０００４】そこで本発明者等は、供試エンジンに、４
気筒４サイクルディーゼルエンジンを用い、カムシャフ
トそれ自身の回転トルク変動，回転速度変動，ギヤトレ
ーンのギヤノイズの高さについて、試験を行ったとこ
ろ、ギヤノイズは、図５に示すように、カムシャフトの
トルク変動が、減速状態から加速状態に切り替わるとき
にピークに達することがわかった。

【０００５】これは、カムシャフト２が、吸・排気弁を
開閉駆動する際に、バルブスプリングから抗力を受ける
と、カムシャフト２に周期的なトルク変動（以下、「駆
動トルク変動」という。）が生じ（図５（ａ））、駆動
トルク変動が減速状態から加速状態に切り替わるとき
に、ドリブンギヤ２ａとドライブギヤ３ａの噛合部にお
いて、ブレーキングコンタクト現象が起きてしまい、大
きな歯打音（ギヤノイズ）（図５（ｃ））が発生してし
まうことによるものと考えられている。

【０００６】４サイクルエンジンにおいては、クランク
シャフト１が二回転すると、カムシャフト２は一回転し
て一行程（吸気→圧縮→爆発→排気）を終了し、また、
４気筒エンジンは、カムシャフト２が一回転する間にト
ルク変動は４回で、その周期Ｔは、クランク角で１８０
°，カム角で９０°となる。

【０００７】よって、吸・排気弁の開閉に伴うカムシャ
フト２の駆動トルク変動をキャンセルするには、それと
逆位相のトルク変動（以下、「キャンセルトルク変動」
という。）をカムシャフト２に生じさせればよく、カム
シャフト２に一体に回転体を設けて、その外周面に、周
期Ｔに対してカム角で４５°ずらした角加速度特性を有
するダミーカム部を設け、このダミーカム部を、駆動ト
ルク変動の大きさに見合った力で押圧すればよい。ここ
で、カムシャフト２が一回転する間に、駆動トルク変動
のピークは４回あるため、これをローラタペット２個で
キャンセルするためには、ローラタペットの間隔は１８
０°おきとなり、ダミーカム部の数は、９０°おきの合
計４となる。

【０００８】本出願人等は、このような結果と考察とを
踏まえ、図６に示すように、外周面に９０°間隔でノー
ズ状にダミーカム部５を形成した回転体６をカムシャフ
ト２の端部に同軸的に取り付け、回転体６の半径方向外
側に円周方向に１８０°間隔を隔てて、ダミーカム部５
及び回転体６の外周面に当接し得るように、ローラタペ
ット７を２個配設し、回転体６とローラタペット７によ
り、カムシャフト２の開閉動に伴う周期的なトルク変動
とは逆位相のトルク変動をカムシャフト２に生じさせる
ように構成した動弁装置（特開平６−４２３１４号公
報）を案出し、先に提案した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記提案により、ギヤ
ノイズを一応低くすることができた。

【００１０】しかし、吸気、排気時のカムシャフトの駆
動トルク変動と反対向きのトルク変動をローラタペット
２個とダミーカム部４個とによってつくりだすようにし
ても、ダミーカム部から次のダミーカム部までの角度の
制限によって、ダミーカム部のカムプロフィールが制限
を受けてしまい、駆動トルク変動とほぼ同じ周期でかつ
振幅が同じように変化するキャンセルトルク変動をつく
りだすためには、ダミーカムの直径を大きくせざるを得
ないという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、ブレーキングコンタクト
現象を抑制し得る軽量・小型な４サイクル４気筒エンジ
ンの動弁装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、クランクシャフトと吸・排気弁を駆動する
カムシャフトとをギヤトレーンで連結した４サイクル４
気筒エンジンの動弁装置において、カムシャフトの端部
に略楕円形のダミーカムを同軸的に取付け、ダミーカム
の外周面上に円周方向に９０°間隔を隔てて、半径方向
に移動自在に、かつ弾発力によりダミーカムの外周面と
当接され得るようにローラタペットを配設し、ダミーカ
ムのカムプロフィールを、カムシャフトの駆動トルク変
動と周期および振幅の変化がほぼ同じキャンセルトルク
変動をカムシャフトに生じさせ得るプロフィールに設定
し、１８０°間隔を隔てたローラタペット一対とダミー
カムとの円周方向の相対位置を、駆動トルク変動と逆位
相のキャンセルトルクがカムシャフトに加えられるよう
に設定したものである。

【００１３】

【作用】上記構成により、ダミーカムの外径、ケーシン
グの外形を大きくすることなしに、カムシャフトに作用
する駆動トルク変動をキャンセルすることができ、ブレ
ーキングコンタクト現象をなくし、ギヤノイズをなくす
ことができる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明に係る４サイクル４気筒エン
ジンの動弁装置の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。なお従来と同じ構成についての説明はここでは省略
する。

【００１５】図１は、カムシャフトを軸方向に沿った方
向から見た断面であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断
面を示している。

【００１６】図１または図２において、２は吸・排気弁
（図示せず）を開閉するための吸気カム８と排気カム９
とを有するカムシャフトであり、カムシャフト２には、
その一端部にカムギヤ２ａ（ドリブンギヤ）が一体に取
り付けられ、他端部には、カムシャフト２に加わる駆動
トルクをキャンセルするためにダミーカム１０が一体的
に取り付けられている。そして、シリンダヘッド１１に
は、側面に、ダミーカム１０及びカムシャフト２の他端
部を同心的に収容し得るように筒状ケーシング１２が取
り付けられている。

【００１７】筒状ケーシング１２には、そのダミーカム
１０の外周面（カムフェイス）を取り囲んでいる部分に
円周方向に９０°間隔を隔てて有底筒体状に収容部１３
が形成されている。これら収容部１３…は、それぞれそ
の軸芯線がカムシャフト２の軸芯線と交わるように、か
つその収容部１３…の開口が、各々ダミーカム１０の外
周面に臨むようにして筒状ケーシング１２に一体的に設
けられている。

【００１８】そして各収容部１３…には、その底側に、
弾性体（コイルバネ又はゴム弾性体）１４が、ダミーカ
ム側に、ローラタペット７が収容されている。

【００１９】ローラタペット７は、先端部にローラ１５
を有しており、常に弾性体１４の弾発力を受けてダミー
カム側に押し出されるようになっており、またローラ１
５がダミーカム１０の外周面に常に接して回転し得るよ
うになっている。

【００２０】もちろんローラタペット７は、収容部１３
によってその軸芯回りの回転を規制され、ローラ１５
が、カムシャフト２の外周面に沿って転動し得るように
軸支されている。

【００２１】ダミーカム１０は、Ｘ軸１７方向に短くＹ
軸１８方向に長い楕円形の部材からなり、Ｘ軸１７（長
軸）を挟んだ上側の部分と下側の部分とがそれぞれ独立
にダミーカム部２０，２１を構成するようになってい
る。

【００２２】したがって、ダミーカム部２０，２１のＹ
軸１８方向の長さ、Ｘ軸１７方向の長さおよびカムプロ
フィールを調節し、ダミーカム１０の外周面の外側に円
周方向に９０°間隔を隔ててローラタペット７を配設す
れば、ダミーカム１０の外形、ケーシング１２の外形を
大きくすることなしに、カムシャフト２に、一回転当た
り４回のキャンセルトルクを加えることができるように
なり、しかも駆動トルク変動と周期、振幅の大きさがほ
ぼ同じキャンセルトルクをカムシャフト２に加えること
ができるようになる。

【００２３】もちろん、カムシャフト２にキャンセルト
ルクを与えて駆動トルク変動を打ち消すためには、ダミ
ーカム部２０，２１のカムプロフィールは、カムシャフ
ト２の駆動トルク変動と周期および振幅の変化がほぼ同
じキャンセルトルク変動をカムシャフト２に生じさせ得
るプロフィールに設定され、ダミーカム１０とローラタ
ペット７との円周方向の相対位置は、カムシャフト２の
駆動トルク変動と逆位相のキャンセルトルク変動をカム
シャフト２に生じさせ得るように決定される。

【００２４】たとえば、ダミーカム１０をカムシャフト
２に取り付けた後に、ケーシング１２の取り付け位置を
調節するという場合は、ケーシング１２の取り付け位置
は、カムシャフト２が駆動トルク変動のピークに到達す
る回転位置において、１８０°間隔を隔てたローラタペ
ット７の一対が、それぞれダミーカム部２０，２１の頂
点に位置するように決定される（このとき、残りのロー
ラタペット７は、ダミーカム１０の基礎円部分と接する
ようになる。）。

【００２５】よって、カムシャフト２の駆動トルク変動
は、これと周期、振幅の変化がほぼ同じで向きが反対の
キャンセルトルク変動によって打ち消されるようにな
り、ギヤトレーン４のブレーキングコンタクト現象およ
び、歯打音（ギヤノイズ）は、ほとんどなくなる。

【００２６】なお、図１に示した円筒状ケーシング１２
の取り付けボス２２を図３に示すように円周方向に延ば
し、そのボルト差込み孔２３を、円弧状長孔２３ａとし
て、カムシャフト２の軸芯回りに円筒状ケーシング１２
を回動させ得るようにし、ダミーカム部２０，２１に対
するローラタペット７の位置を調節し得るようしても構
わない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
如き優れた効果を発揮する。

【００２８】（１）吸・排気弁を開閉するカムシャフト
に、駆動トルク変動と周期、大きさがほぼ同じキャンセ
ルトルク変動を逆位相で加えることができるので、駆動
トルク変動に起因したブレーキングコンタクト現象を抑
制でき、歯打音（ギヤノイズ）を低減することができ
る。

【００２９】（２）装置を小型・軽量・コンパクトに構
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カムシャフトの軸方向に沿った方向から見た本
発明に係る４サイクル４気筒エンジンの動弁装置の要部
詳細断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】変形実施例を示す図である。

【図４】カムギヤトレーンの説明図である。

【図５】４気筒４サイクルエンジンのカムシャフトに生
じるトルク変動 (a)，回転速度変動 (b)，ギヤノイズの
様子 (c)を示す図である。

【図６】従来の４サイクル４気筒エンジンの動弁装置を
示す要部詳細断面図である。

【符号の説明】

２ カムシャフト ４ ギヤトレーン ７ ローラタペット １０ ダミーカム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランクシャフトと吸・排気弁を駆動す
   るカムシャフトとをギヤトレーンで連結した４サイクル
   ４気筒エンジンの動弁装置において、カムシャフトの端
   部に略楕円形のダミーカムを同軸的に取付け、ダミーカ
   ムの外周面上に円周方向に９０°間隔を隔てて、半径方
   向に移動自在に、かつ弾発力によりダミーカムの外周面
   と当接され得るようにローラタペットを配設し、ダミー
   カムのカムプロフィールを、カムシャフトの駆動トルク
   変動と周期および振幅の変化がほぼ同じキャンセルトル
   ク変動をカムシャフトに生じさせ得るプロフィールに設
   定し、１８０°間隔を隔てたローラタペット一対とダミ
   ーカムとの円周方向の相対位置を、駆動トルク変動と逆
   位相のキャンセルトルクがカムシャフトに加えられるよ
   うに設定したことを特徴とする４サイクル４気筒エンジ
   ンの動弁装置。