JPH0755286Y2 - ４サイクルエンジンの動弁装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） この考案は、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係り、特に運転状況に応じて吸
・排気バルブのリフト量や弁開閉タイミング等を変化さ
せることができる４サイクルエンジンの動弁装置に関す
る。

（従来の技術） 一般に、自動車および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
開閉駆動される。この動弁装置は、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ものである。

（考案が解決しようとする課題） ４サイクルエンジンは、一般に低回転数域から高回転数
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が余
儀なくされる。

この考案は、上述した事情に鑑みなされたものであり、
低回転数から中・高回転数域にかけての広い回転数域で
出力を向上させることができると共に、エンジン性能を
向上させことができる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。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段） この考案に係る４サイクルエンジンの動弁装置は、上述
した課題を解決するために、第１のロッカアームと、こ
の第１のロッカアームの一側方および他側方にそれぞれ
配置された第２および第３のロッカアームと、上記第１
のロッカアームの支持部を直接回動可能に支持するとと
もに第２および第３のロッカアームの支持部をエキセン
トリック大径部に回動可能に支持したロッカシャフト
と、前記第1,第２および第３のロッカアームをそれぞれ
駆動させる第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
るとともにこのカムプロフィールと異なるように第１の
カムのカムプロフィールが形成され、前記ロッカシャフ
トの回転駆動により第２および第３ロッカアームの支持
部が移動変位して第１のカムと第２および第３のカムと
のカム選択が行なわれる一方、上記第１カムのカムプロ
フィールと第２および第３カムの空転時のカムプロフィ
ールとにおいて、開弁側のカム角度の公差を閉弁側のカ
ム角度の公差より小さく設定したものである。

（作用） この考案に係る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
カムにより駆動する。

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第２および第３のカムによ
り２作動する。このように、ロッカシャフトを回動駆動
させることによりカムを選択し、バルブのリフト量や弁
開閉タイミングを調整することによって、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、この４サイクルエンジンの動弁装置では、カム角
度の公差が閉弁側において大きく設定され、開弁側で小
さくなるように設定されているので、カム角度精度に高
精度が要求されず、誤差が生じた場合にも、エンジン性
能が低下する等の不具合を生ずることがない。また、カ
ム角度の公差が開弁側において小さく設定されているの
で、開弁側における第１カムと第２および第３カムとの
カム角度の差を大きくとることができ、エンジン性能の
メリットが大きく、エンジン性能を向上させることがで
きる。

（実施例） 以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は、この考案に係る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、オーバヘッドカム（OHC）方式を採用
し、Ｖ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の一側方および他側方にそれぞれの
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の基部側の支持部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11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股に分岐し、これらの
両分岐先端部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に直接嵌挿支持されて、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ッシュ12を介して、ロッカシャフ
ト11に対して回動可能に嵌挿支持される。この偏心ブッ
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、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
ッシュ12は、ロッカシャフト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、偏心ブッシュ12と同一の形状を有しかつ同一方向
に偏心する偏心ブッシュ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。この偏心ブッシュ13もエ
キセントリック大径部として機能する。

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Ｔ字形状の消耗部品であり、低速用ロッカアーム７
の両分岐部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8b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を押下げて、その各
アーム分岐先端部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をそれぞれ押下げた場合には、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
の各分岐先端部7bを押下げることから、この分岐先端部
7bが強制的に下降される。

各カム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が運転されているときに適
したバルブリフト量および弁開閉タイミングが得られる
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・高回転数域が運
転されているときに適したバルブリフト量および弁開閉
タイミングが得られるようにそのカムプロフィールが設
定される。

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、カムリフト量と一致する。第１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la）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lb）で示している。この第１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。ここで、第１
図の二点鎖線Ｃは、ロッカシャフト11を回動して偏心ブ
ッシュ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）、つまり中高速用カム４および５
がカム作用をしない空転時（遊動時）のカムプロフィー
ルを示す。

このとき、カムプロフィールＡおよびＣ間における開弁
側のカム角度の公差ｙ°は、開弁側のカム角度の公差ｘ
°より小さく設定される（ｙ°＜ｘ°）。これらカム角
度の公差ｘ°,y°は、同一のカムリフト量を示す直線ｋ
とカムプロフィールＡおよびＣとの交点a,b,c,dで表示
することができ、交点ａおよびｂを結ぶ線分abが閉弁側
カム角度の公差ｘ°を示し、交点ｃおよびｄを結ぶ線分
cdが開弁側カム角度の公差ｙ°を示す。これらの公差ｘ
°は、一般的には例えば１°〜２°の値に設定される。
また、開弁側カム角度の公差ｙ°は正の値が一般的であ
るが、零または負の値としても設定され得る。

閉弁側のカム角度の公差ｘ°を１°〜２°の値に設定し
たのは、この公差ｘ°を小さく、例えば負の値にする
と、バルブリフトの切換えが円滑に行なわれず、ランプ
部が成形されなくなり、低回転からのエンジン性能が著
しく低下してバウンスが起こり易くなり耐久性が低下す
るためである。

また、開弁側におけるカム角度の公差ｙ°を閉弁側カム
角度の公差ｘ°より小さく設定したのは、開弁側のカム
角度の公差ｙ°を例えば負の値にすることにより、ラン
プ部が成形されなくなっても、騒音は激しくなるもの
の、エンジン性能上のディメリットが生じないからであ
る。

一方、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アクチュ
エータ15としての油圧シリンダによってなされる。この
油圧アクチュエータ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
圧アクチュエータ15には、低速用油圧ポート18および高
速用油圧ポート19がそれぞれ設けられ、それぞれのポー
ト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Ｏ方向に回転されて、偏心ブッシュ12
および13は第３図に示すように、その頂部12a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16は
押し出され、ピニオン17は矢印Ｐ方向へ回動されて、偏
心ブッシュ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、油圧アクチュエー
タ15の作動によってロッカシャフト11が矢印Ｏ方向に回
動すると、偏心ブッシュ12および13のそれぞれの頂部12
a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のカム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
（遊動）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
フロア面7cが低速用カム３のカム（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１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、弁開閉タ
イミングを確保しつつ、燃焼室を開閉する。

一方、エンジンが高回転域（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、偏心ブッシュ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に対して相対的に略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１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５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。

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および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
心ブッシュ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
ロッカシャフト遮蔽の回動に伴う偏心ブッシュ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、低速用カムのカムプロフィールＡと空転時の中
高速用カム３および５のカムプロフィールＣとにおい
て、閉弁側におけるカム角度の公差ｘ°が大きく設定さ
れているので、カム角度の精度が低く誤差が生じた場合
にも、エンジン性能が低下する等の不具合を生ずること
がない。

また、開弁側におけるカム角度の公差ｙ°が小さく設定
されているので、開弁側における低速用カム３と中高速
用カム４および５とのカム角度の差をエンジン性能の観
点から大きく形成でき、エンジン性能を向上させること
ができる。

なお、上記実施例では、ロッカシャフト11の回転駆動源
として油圧アクチュエータ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。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案に係る４サイクルエンジンの動
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支持
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
れて構成され、ロッカシャフトの回転駆動により第２お
よび第３のロッカアームの支持部が移動変位して第１の
カムと第２および第３のカムとのカム選択切換が行なわ
れるので、低回転数域から高回転数域にかけての広いエ
ンジン回転数域で出力を向上させることができる。

さらに、第１のカムのカムプロフィールと空転時の上記
第２および第３カムのカムプロフィールとにおいて、開
弁側のカム角度の公差を閉弁側のカム角度の公差より小
さく設定したので、エンジン性能も向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図のカムのカムプロフィールを示す図、第
２図はこの考案に係る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。 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、11……ロッカシャフ
ト、12,13……偏心ブッシュ、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フィー
ル、Ｃ……空転時における中高速用カムのカムプロフィ
ール、ｘ°……閉弁側におけるカム角度の公差の安全
率、ｙ°……開弁側におけるカム角度の公差の安全率。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のロッカアームと、この第１のロッカ
   アームの一側方および他側方にそれぞれ配置された第２
   および第３のロッカアームと、上記第１のロッカアーム
   の支持部を直接回動可能に支持するとともに第２および
   第３のロッカアームの支持部をエキセントリック大径部
   に回動可能に支持したロッカシャフトと、前記第1,第２
   および第３のロッカアームをそれぞれ駆動させる第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るとともにこのカ
   ムプロフィールと異なるように第１のカムのカムプロフ
   ィールが形成され、前記ロッカシャフトの回転駆動によ
   り第２および第３ロッカアームの支持部が移動変位して
   第１のカムと第２および第３のカムとのカム選択が行な
   われる一方、上記第１カムのカムプロフィールと第２お
   よび第３カムの空転時のカムプロフィールとにおいて、
   開弁側のカム角度の公差を閉弁側のカム角度の公差より
   小さく設定したことを特徴とする４サイクルエンジンの
   動弁装置。