JPH08326515A

JPH08326515A - ４サイクルエンジンの動弁機構

Info

Publication number: JPH08326515A
Application number: JP13827395A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Shinkai; 達也新海
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1995-06-05
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】排気バルブ側の偏心ブッシュを回動させるに必
要なトルクと吸気バルブ側の偏心ブッシュを回動させる
に必要なトルクとを同一にし、油圧シリンダの小型化が
可能な４サイクルエンジンの動弁機構を提供するにあ
る。【構成】吸気バルブ１６を開閉させる吸気用カムシャフ
ト１８と、排気バルブ１７を開閉させる排気用カムシャ
フト１９とを平行に配置した４サイクルエンジンにおい
て、吸気用カムシャフト１８の回転方向と、排気用カム
シャフト１９の回転方向とを逆にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は４サイクルエンジンの動
弁機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な４サイクルエンジンの動弁機構
としては、シリンダの頭部にカムシャフトを配置し、ロ
ッカアームを介して吸・排気バルブを開閉させるオーバ
ーヘッドカムシャフト（ＯＨＣ）型のものが一般的にな
ってきてる。その中でも、高性能型のエンジンには吸・
排気バルブをそれぞれ別々のカムシャフトで開閉させる
ようにしたダブルオーバーヘッドカムシャフト（ＤＯＨ
Ｃ）型の動弁機構を採用したものもある。このＤＯＨＣ
型の動弁機構では、カムシャフトで直接バルブを開閉さ
せるものと、ロッカアームを介してバルブを開閉させる
ものとがある。

【０００３】なお、通常、クランクシャフトの回転がチ
ェーンやベルト、ギヤ等を介してカムシャフトに伝達さ
れ、カムシャフトが回転される。

【０００４】ところで、従来の４サイクルエンジンの動
弁機構では、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、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る目的で、近
年、例えば特開平３−２７９６０６号公報に開示されて
いるように、エンジン回転数に応じて低速用カムと中高
速用カムとを切り換えるようにした動弁機構が考え出さ
れた。

【０００５】この動弁機構は、例えば、図７および図８
に具体例を示すように、カムシャフト１上に低速用カム
２と中高速用カム３とを並設し、また、ロッカシャフト
４上に低速用ロッカアーム５と中高速用ロッカアーム６
とを同軸に備え、エンジンの低回転数域においては低速
用カム２で低速用ロッカアーム５を介して、また、エン
ジンの中・高回転数域においては中高速用カム３で中高
速用ロッカアーム６を介して、吸気バルブ７および排気
バルブ８を所定のタイミングで上下動させるようになっ
ている。

【０００６】中高速用ロッカアーム６の支持部６ａは、
ロッカシャフト４よりも大径の偏心ブッシュ９を介して
それぞれロッカシャフト４に回動可能に嵌挿されてい
る。偏心ブッシュ９は、その軸心がロッカシャフト４の
中心から偏心しており、したがって、この偏心ブッシュ
９は、ロッカシャフト４におけるエキセントリック大径
部として機能する。

【０００７】ロッカシャフト４の回動は、例えばエンジ
ンからの油圧によって作動する図示しない油圧シリンダ
によってなされ、エンジン回転数が低回転数域にあると
きには、偏心ブッシュ９は、図７に示すように、その肉
厚頂部１０が吸・排気バルブ７，８の頭頂部側へ位置す
るよう回動する。また、エンジン回転数が中・高転数域
にあるときには、偏心ブッシュ９は、図８に示すよう
に、その肉厚頂部１０が吸・排気バルブ７，８の頭頂部
から遠ざかる位置になるよう回動する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、吸気バ
ルブ用のカムシャフトと排気バルブ用のカムシャフトと
の回転方向は同一方向であるのが一般的である。例え
ば、上記実施例においては両カムシャフトは反時計回り
に回転する。

【０００９】一方、偏心ブッシュはエンジン回転数が低
回転数域から中・高転数域に変化するときに、例えば吸
気バルブ側の偏心ブッシュは時計回りに、排気バルブ側
の偏心ブッシュは反時計回りに回動する。

【００１０】このとき、吸気バルブ用のカムシャフトの
回転は吸気バルブ側の偏心ブッシュの回動を助ける方向
であるのに対し、排気バルブ用のカムシャフトの回転は
排気バルブ側の偏心ブッシュの回動を妨げる方向であ
り、排気バルブ側の偏心ブッシュを回動させるに必要な
トルクは吸気バルブ側の偏心ブッシュを回動させるに必
要なトルクより大きくなる。

【００１１】偏心ブッシュを回動させるに必要なトルク
が吸入側と排気側とで異なるのであれば、油圧シリンダ
を二系統設ければよいのだが、部品の共通化、部品点数
の削減、構造の簡素化といったことの妨げになる。結
局、油圧シリンダに要求される能力を排気バルブ側の偏
心ブッシュを回動させるに必要なトルクに合わせなけれ
ばならず、油圧シリンダが必要以上に大型化してしま
う。

【００１２】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、排気バルブ側の偏心ブッシュを回動させるに必
要なトルクと吸気バルブ側の偏心ブッシュを回動させる
に必要なトルクとを同一にし、油圧シリンダの小型化が
可能な４サイクルエンジンの動弁機構を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る４サイクル
エンジンの動弁機構は、上述した課題を解決するため
に、請求項１に記載したように、吸気バルブを開閉させ
る吸気用カムシャフトと、排気バルブを開閉させる排気
用カムシャフトとを平行に配置した４サイクルエンジン
において、上記吸気用カムシャフトの回転方向と、上記
排気用カムシャフトの回転方向とを逆にしたものであ
る。

【００１４】

【作用】上記の構成を有する本発明においては、吸気バ
ルブを開閉させる吸気用カムシャフトと、排気バルブを
開閉させる排気用カムシャフトとを平行に配置した４サ
イクルエンジンの上記吸気用カムシャフトの回転方向
と、上記排気用カムシャフトの回転方向とを逆にしたた
め、エンジン回転数に応じて低速用カムと中高速用カム
とを切り換えるようにした動弁機構の場合、上記排気バ
ルブ側の偏心ブッシュを回動させるに必要なトルクと、
上記吸気バルブ側の偏心ブッシュを回動させるに必要な
トルクとが同一に、かつ従来より小さくなり、油圧シリ
ンダの小型化が可能になる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１６】図１は、この発明を適用した自動二輪車用
４サイクルエンジンの一例を示す縦断面図である。ま
た、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、
図３は、図１のIII −III 線に沿う断面図である。

【００１７】図１〜図３に示すように、エンジン１１
は、主にエンジンケース１２と、シリンダブロック１３
と、シリンダヘッド１４と、そしてシリンダヘッドカバ
ー１５とから外形が構成される。また、このエンジン１
１は例えば空冷４サイクル並列二気筒エンジンであり、
シリンダヘッド１４上部に設けられた吸気バルブ１６お
よび排気バルブ１７開閉用の二本のカムシャフト１８，
１９をそれぞれのバルブ１６，１７の斜上方に設けてバ
ルブ１６，１７を開閉するダブルオーバーヘッドカムシ
ャフト（ＤＯＨＣ）型の動弁機構２０を備えたものであ
る。そして、図４および図５は、この動弁機構２０の拡
大断面図である。

【００１８】図２、図４および図５に示すように、二本
のカムシャフト１８，１９のうち、吸気バルブ１６開閉
用のカムシャフト１８（以下、吸気用カムシャフトと称
す。）は例えば図２における向かって右側に、そして排
気バルブ１７開閉用のカムシャフト１９（以下、排気用
カムシャフトと称す。）は図２における向かって左側
に、平行に配置される。そして、それぞれのカムシャフ
ト１８，１９には卵型断面のカム２１，２２が設けられ
る。

【００１９】また図１、図２、図４および図５に示すよ
うに、それぞれのカムシャフト１８，１９のほぼ直下に
は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２３がそれぞれ配置される。これらのロッカ
シャフト２３にはロッカアーム２４，２５の支持部２４
ａ，２５ａが回動自在に軸支され、先端部が各バルブ１
６，１７の頭頂部に当接する。そして、カムシャフト１
８，１９の回転によりロッカアーム２４，２５のカムフ
ロア面２４ｂ，２５ｂがカム２１，２２に押し下げられ
て各バルブ１６，１７を開閉させる。なお、各バルブ１
６，１７はバルブスプリング２６により常時閉状態で保
持されている。

【００２０】ところで、このエンジン１１に用いられる
動弁機構２０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よう、エンジ
ン回転数に応じてバルブ１６，１７のリフト量およびバ
ルブ１６，１７の開閉時期を切り換えるようにしたもの
である。

【００２１】具体的には、図１、図４および図５に示す
ように、それぞれのカムシャフト１８，１９には低速用
カム２１およびこの低速用カム２１の両側方にそれぞれ
配置された中高速用カム２２が設けられる。また、低速
用カム２１および中高速用カム２２のそれぞれの下方に
は低速用ロッカアーム２４および中高速用ロッカアーム
２５がそれぞれ配置される。さらに、これらのロッカア
ーム２４，２５の支持部２４ａ，２５ａはロッカシャフ
ト２３に嵌挿される。

【００２２】低速用ロッカアーム２４の支持部２４ａは
ロッカシャフト２３に直接嵌挿される一方、中高速用ロ
ッカアーム２５の支持部２５ａは、ロッカシャフト２３
よりも大径の偏心ブッシュ２７を介してロッカシャフト
２３に回動可能に嵌挿される。偏心ブッシュ２７は、図
４および図５に示すように、その軸心がロッカシャフト
２３の中心から偏心しており、抜け止めピン２８によっ
てロッカシャフト２３に着脱自在に固定される。したが
って、これらの偏心ブッシュ２７は、ロッカシャフト２
３におけるエキセントリック大径部として機能する。な
お、ロッカシャフト２３は、エンジン１１からの油圧に
よって作動する図示しない油圧シリンダによって回動さ
れる。

【００２３】また、上述したカム２１，２２のうち、中
高速用カム２２は同一のカムプロフィール（カムの断面
形状）を有し、また、低速用カム２１は中高速用カム２
２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。すなわち、低速用カム２１は、エンジン１１が低
回転数域で運転しているときに適したバルブリフト量お
よびバルブ開閉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２２は、エンジ
ン１１が中・高回転数域で運転しているときに適したバ
ルブリフト量およびバルブ開閉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。

【００２４】図２に示すように、シリンダヘッド１４内
には吸気通路２９および排気通路３０が設けられる。吸
気通路２９にはエンジン吸気系である図示しないキャブ
レタおよびエアクリーナが接続される。一方、排気通路
３０にはエンジン排気系である図示しないエキゾースト
パイプおよびマフラが接続される。

【００２５】エンジンケース１２の図２における向かっ
て左側はクランクケース３１、そして右側はミッション
ケース３２となっている。クランクケース３１内にはク
ランクシャフト３３が両カムシャフト１８，１９と平行
に配置される。クランクシャフト３３には、コンロッド
３４の大端部３４ａが連結される。また、コンロッド３
４の小端部３４ｂは、ピストンピン３５を介してピスト
ン３６に連結される。そして、このピストン３６がシリ
ンダブロック１３内に嵌挿されたシリンダライナ３７内
を図１および図２の上下方向に往復し、この往復ストロ
ークがコンロッド３４を介してクランクシャフト３３に
伝達され、クランクシャフト３３を回転運動させる。

【００２６】一方、クランクケース３１後方のミッショ
ンケース３２内には、図２および図３に示すように一次
減速装置であるトランスミッション機構３８が設けられ
る。このトランスミッション機構３８にはクランクシャ
フト３３からの駆動力がクラッチ機構３９を介して入力
されるカウンターシャフト４０と、図示しない駆動輪に
駆動力を出力する駆動軸であるドライブシャフト４１と
が設けられる。カウンターシャフト４０とドライブシャ
フト４１とには直径の異なる複数枚のミッションギヤ４
２が設けられており、これらのミッションギヤ４２の組
合わせを変えて一次減速を行っている。

【００２７】クランクシャフト３３の図１における右端
部側、つまりマグネト室４３内には充電装置の一部を構
成するオルタネータ４４が設けられ、クランクシャフト
３３の回転により発電し、車両各部に送電している。そ
して、クランクシャフト３３上、オルタネータ４４の手
前にはカムチェーンドライブスプロケット４５が設けら
れる。

【００２８】図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図
である。図１、図３および図６に示すように、吸気用カ
ムシャフト１８の一端にはカムスプロケット４６が設け
られ、このカムスプロケット４６は例えばカムチェーン
４７によってカムチェーンドライブスプロケット４５と
作動連結される。なお、カムスプロケット４６とカムチ
ェーンドライブスプロケット４５とはカムチェーン４７
の他に図示しないベルトや複数のギヤ列で作動連結して
もよい。

【００２９】図３〜図６に示すように、吸気用カムシャ
フト１８の一端には吸気用カムギヤ４８がカムスプロケ
ット４６に隣接して設けられる。また、排気用カムシャ
フト１９の一端にも排気用カムギヤ４９が設けられる。
そして、吸気用カムシャフト１８の回転方向は、排気用
カムシャフト１９の回転方向と逆になるように構成され
る。具体的には、例えば吸気用カムギヤ４８と排気用カ
ムギヤ４９とを偶数個、本実施例においては二個のアイ
ドラギヤ５０，５１で作動連結させることにより、図４
に示すように、吸気用カムシャフト１８が反時計回りに
回転すると排気用カムシャフト１９は時計回りに回転す
る。

【００３０】そして、クランクシャフト３３の回転が吸
気用カムシャフト１８に伝達されることによりシリンダ
ヘッド１４内に設けられた動弁機構２０が作動される。
また、カムチェーン４７の張りはチェーンテンショナー
５２により常に適切な状態に保たれている。なお、動弁
機構２０はその上部をシリンダヘッドカバー１５により
覆われる。

【００３１】次に、本実施例の作用について説明する。

【００３２】エンジン１１が低回転数域にあるときに
は、図４に示すように、図示しない油圧シリンダの作動
によって偏心ブッシュ２７の肉厚頂部５３が吸・排気バ
ルブ１６，１７の頭頂部側へ位置するようロッカシャフ
ト２３が回動される。これにより、中高速用ロッカアー
ム２５のカムフロア面２５ｂが低速用ロッカアーム２４
のカムフロア面２４ｂ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２２の周面と中高速用ロッカ
アーム２５のカムフロア面２５ｂ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２２は空転す
る。

【００３３】また、このとき低速用ロッカアーム２４
は、バルブスプリング２６の付勢力によってロッカシャ
フト２３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、それらが低速用カム２１の周面と当接する。
したがって、カムシャフト１８，１９が回転すると、吸
・排気バルブ１６，１７は低速用カム２１のリフト特性
に基づいて上下動する。つまり、吸・排気バルブ１６，
１７は低エンジン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。

【００３４】一方、エンジン１１が中・高回転数域にあ
るときには、図５に示すように、図示しない油圧シリン
ダの作動によって偏心ブッシュ２７の肉厚頂部５３が吸
・排気バルブ１６，１７の頭頂部から遠ざかる位置にな
るようロッカシャフト２３が回動される。これにより、
中高速用ロッカアーム２５のカムフロア面２５ｂが低速
用ロッカアーム２４のカムフロア面２４ｂに対し相対的
に略上方または同一位置へ移動し、中高速用ロッカアー
ム２５のカムフロア面２５ｂが中高速用カム２２の周面
に当接する。

【００３５】ここで、中高速用カム２２は低速用カム２
１よりカムリフト量が大きく形成されているので、図４
に示す状態下でカムシャフト１８，１９が回転された場
合、低速用カム２１は空転する一方、中高速用カム２２
がそれぞれ中高速用ロッカアーム２５を介して中高速用
カム２２のリフト特性に基づき両方のバルブ１６，１７
を駆動する。この結果、両方のバルブ１６，１７は、エ
ンジン１１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。

【００３６】ところで、偏心ブッシュ２７はエンジン回
転数が低回転数域から中・高転数域に変化するときに、
図４および図５に示すように、例えば吸気バルブ１６側
の偏心ブッシュ２７ａは時計回りに、排気バルブ１７側
の偏心ブッシュ２７ｂは反時計回りに回動する。

【００３７】ここで、吸気用カムシャフト１８の回転方
向と、排気用カムシャフト１９の回転方向とを逆になる
ように、また、それぞれ偏心ブッシュ２７の回動を助け
る方向に回動させることにより、偏心ブッシュ２７を回
動させるに必要なトルクが吸入側と排気側とで同じにな
る。その結果、偏心ブッシュ２７を回動させるに必要な
トルクが従来より小さくて済み、油圧シリンダの小型化
が可能となってエンジン１１もまた小型化される。

【００３８】また、油圧シリンダを二系統設ける必要は
なく、部品の共通化、部品点数の削減、構造の簡素化と
いったことの妨げにならない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る４サ
イクルエンジンの動弁機構によれば、吸気バルブを開閉
させる吸気用カムシャフトと、排気バルブを開閉させる
排気用カムシャフトとを平行に配置した４サイクルエン
ジンにおいて、上記吸気用カムシャフトの回転方向と、
上記排気用カムシャフトの回転方向とを逆にしたため、
エンジン回転数に応じて低速用カムと中高速用カムとを
切り換えるようにした動弁機構の場合、上記排気バルブ
側の偏心ブッシュを回動させるに必要なトルクと、上記
吸気バルブ側の偏心ブッシュを回動させるに必要なトル
クとが同一に、かつ従来より小さくなり、油圧シリンダ
の小型化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る４サイクルエンジンの動弁機構の
一実施例を示す自動二輪車用４サイクルエンジンの縦断
面図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。

【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図。

【図４】動弁機構の拡大断面図。

【図５】動弁機構の拡大断面図。

【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。

【図７】従来の動弁機構の拡大断面図。

【図８】従来の動弁機構の拡大断面図。

【符号の説明】

１１エンジン１４シリンダヘッド１６吸気バルブ１７排気バルブ１８吸気用カムシャフト１９排気用カムシャフト２０動弁機構２１低速用カム２２中高速用カム２３ロッカシャフト２４低速用ロッカアーム２５中高速用ロッカアーム２７偏心ブッシュ４５カムチェーンドライブスプロケット４６カムスプロケット４７カムチェーン４８吸気用カムギヤ４９排気用カムギヤ５０，５１アイドラギヤ５３偏心ブッシュの肉厚頂部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気バルブ１６を開閉させる吸気用カム
シャフト１８と、排気バルブ１７を開閉させる排気用カ
ムシャフト１９とを平行に配置した４サイクルエンジン
１１において、上記吸気用カムシャフト１８の回転方向
と、上記排気用カムシャフト１９の回転方向とを逆にし
たことを特徴とする４サイクルエンジンの動弁機構。