JPH08483Y2

JPH08483Y2 - ４サイクルエンジンの動弁装置

Info

Publication number: JPH08483Y2
Application number: JP1990027683U
Authority: JP
Inventors: 達也新海
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1996-01-10
Anticipated expiration: 2005-03-20
Also published as: JPH03118205U

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、運転状況に応じて吸・排気バルブのリフ
ト量やバルブ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係り、特にロッカシ
ャフトを回動するロッカシャフト回動駆動源等の配置構
造を改良した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
て駆動される。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吸・排気バルブを所定の弁
開閉タイミングとリフト量を与えて上下動させている。

（考案が解決しようとする課題）ところで、４サイクルエンジンでは、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を
余儀なくされる。

この考案は、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、ロッカシャフトの回転駆動源等の組付けを容易に
実施でき、簡素な配置構造の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、少なくとも２つの気筒を
並設し、並設された各気筒上方の一側に吸気用のカムシ
ャフトおよびロッカシャフトを、他側に排気用のカムシ
ャフトおよびロッカシャフトをそれぞれ配設し、前記両
気筒間におけるカムチェーン室上部にロッカシャフト回
転駆動用のアクチュエータを配設し、前記各気筒の吸気
用および排気用ロッカシャフトのカムチェーン室側端部
にピニオンをそれぞれ設け、各ピニオンに前記アクチュ
エータにより進退自在に駆動されるラックを上方からそ
れぞれ噛合させる一方、前記ロッカシャフトはエキセン
トリック大径部を備えて回動可能に支持され、上記ロッ
カシャフトに低速用ロッカアームを直接嵌挿させるとと
もに、低速用ロッカアームの側方に配置される高速用ロ
ッカアームをロッカシャフトのエキセントリック大径部
に嵌挿させたものである。

（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、ロッカシャフトをアクチュエータの駆動により所定
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、高速用ロッカアームを低速用ロッカアームに
対し上下方向に相対的に位置変化させる。高速用ロッカ
アームを低速用ロッカアームに対し下方へ位置変化させ
たときには、高速用ロッカアームと高速用カムとの当接
が解除され、低速用ロッカアームと低速用カムとが当接
して、４サイクルエンジンのバルブはこの低速用カムに
より駆動され、低速用カムでバルブの開閉タイミングお
よびリフト量が制御されるまた、高速用ロッカアームを低速用ロッカアームに対
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、低速用ロッカアームと低速用カムとの当接が解除さ
れ、高速用ロッカアームと高速用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高速用カムにより
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。

さらに、カムチェーン室の上部にロッカシャフト回転
駆動用のアクチュエータを配置し、このアクチュエータ
により進退駆動されるラックを吸気用および排気用ロッ
カシャフトのカムチェーン室側端部に設けられたピニオ
ンに上方から噛合させたから、アクチュエータはカムチ
ェーン室のデッドスペースを利用して配置でき、このア
クチュエータで並設された各気筒の吸気用および排気用
ロッカシャフトをそれぞれ回転駆動させることができ、
各気筒の吸気用および排気用ロッカシャフトを回転駆動
させるために個別に独立したアクチュエータを必要とせ
ず、アクチュエータの数を減少させることができるので
配置構造を簡素化でき、組立コストの軽減が図れる。

また、アクチュエータにより駆動されるラックがロッ
カシャフトのピニオンに上方から噛み合うよう構成され
たので、シリンダヘッドにロッカシャフト、ロッカアー
ムおよびバルブ等を完全に組み付けた後、しかもロッカ
シャフトをスライドさせることなく、ラックおよびロッ
カシャフト回動駆動用アクチュエータ源をシリンダヘッ
ドに容易に設置することができる。

（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４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２図は第４図の動弁装
置が適用されたシリンダヘッドの部分平面図、第１図お
よび第３図は第２図のＩ−Ｉ線、III-III線にそれぞれ
沿う断面図、第５図は第４図の動弁装置の平面図、第６
図および第７図は第４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
４図〜第７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。

この動弁装置は、第２図に示すように、４サイクルエ
ンジンの気筒がカムチェーン室26の両側にそれぞれ列状
に並設され、並設された各気筒上方の一側に吸気用ロッ
カシャフト11が、他側に排気用ロッカシャフト18がそれ
ぞれ配設される。吸気用および排気用ロッカシャフト17
の上方に第３図に示すようにカムシャフト６が平行に配
設され、オーバーヘッドカム（OHC）方式の動弁装置が
構成される。

カムチェーン室26の上部に、第２図および第３図に示
すように、ロッカシャフト回転駆動用のアクチュエータ
15が設置される。このアクチュエータ15は油圧シリンダ
であり、アクチュエータ15の前後左右に進退駆動される
ラック16が配置され、各ラック16は吸気用および排気用
ロッカシャフト11のカムチェーン室26側に設けられたピ
ニオン17に上方から噛合している。

また、この４サイクルエンジンの動弁装置において
は、カムシャフト６に、第３図、第６図および第７図に
示すように、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
しての中高速用カム５が備えられており、またカム3,4
および５のそれぞれの下方に配置されたロッカシャフト
11には、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（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中高速用
（高速用）ロッカアーム９の基部側に形成される各支持
部7a,8aおよび9aが嵌挿される。ロッカシャフト11は後
述のロッカシャフト軸受部28（第３図）によって回動自
在に支承される。

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に対し回動可能に嵌挿される。この偏心ブッシュ
12は、第６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、抜止めピン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５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も抜止めピン10によりロッカシャフト11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。

また、中高速用ロッカアーム８および９の各先端部8a
および9aの下面は、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14aを介してそれぞれ当接
される。これらの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６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７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の各先端部7bを押下げることから、こ
の先端部7bが強制的に下降される。

なお、このシム14aは、縦断面Ｔ字形状の間隔保持片
であり、低速用ロッカアーム７の両分岐先端部7bに上方
から嵌装される。また、バルブ１および２のバルブステ
ム頭部には有蓋円筒形状のシム14bが被冠され、このシ
ム14bに、低速用ロッカアーム７の分岐先端部7b下面が
当接する。これらのシム14aおよび14bは、バルブ１およ
び２のタペットクリアランス調整用に用いられる。

また、前記カム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、カムリフト量と一致する。第８図には、低
速用カム３のカムプロフィールを実戦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８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８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の厚肉頂部12aおよび13a
を斜め前方へ位置させたとき（第６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１図、第３図および第４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
よって作動するロッカシャフト回動駆動源としての油圧
アクチュエータ15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27（第１図）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へ油圧が供給されてピストン27が押し戻さ
れ、ラック16も引き戻され、ピニオン17は第４図の矢印
Ｏ方向に回転されて、偏心ブッシュ12および13は第６図
に示すように、そのブッシュ厚肉部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、高速用油圧ポート19へ油
圧が供給されてピストン27が押し出され、ラック16も押
し出されて、ピニオン17は第４図の矢印Ｐ方向へ回動さ
れ、偏心ブッシュ12および13は第７図に示すように、そ
のブッシュ厚肉部12aおよび13aが斜め後方へ位置するよ
う回動する。

このように、ロッカシャフト11は、油圧アクチュエー
タ等15,16,17の作動により、偏心ブッシュ12,13のブッ
シュ厚肉部12aおよび13aが常時ロッカシャフト11の上半
側で斜め前方から斜め後方の範囲を回動するように構成
される。

上述のようなロッカシャフト11および油圧アクチュエ
ータ15等は、第１図〜第３図に示すシリンダヘッド21に
配置される。ロッカシャフト11は、シリンダヘッド21の
車両前後および左右に１本ずつ計４本配置され、車両左
右方向い延びて配設される。各ロッカシャフト11は、シ
リンダヘッド21に形成されたロッカシャフト軸受部28に
より回動可能に支持される。これらのロッカシャフト11
の上方に、カムシャフト６を支持する下半軸受孔22が形
成される。また、この下半軸受孔22付近にはバルブガイ
ド23が配置され、スタッドボルト挿通孔24が形成され
る。さらに、シリンダヘッド21の上部には、ヘッドカバ
ーとの合せ面25が形成され、またシリンダヘッド21の車
両左右方向中央位置にカムチェーン室26が形成される。

また、シリンダヘッド21の下部には、図示しない燃焼
室が形成され、この燃焼室に連通して吸気ポートおよび
排気ポート（共に図示せず）が形成される。バルブ１お
よび２のバルブフェースは、燃焼室と吸気ポートおよび
排気ポートとの境界に配置される。バルブスプリング20
並び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の作用により、吸気ポートおよび排気ポートが
開閉される。

これらの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は、第２図および第３図に示すように１本
のロッカシャフト11に２組設置される。各組の低速用ロ
ッカアーム７および中高速用ロッカアーム８および９
は、ロッカシャフト11に介在された位置決めスプリング
29によって、ロッカシャフト11とともにその位置が規制
される。

さらに、第１図〜第３図に示すように、シリンダヘッ
ド21のカムチェーン室26内に油圧アクチュエータ15およ
びラック16が配置される。このラック16は、ロッカシャ
フト11のピニオン17に上方から噛み合うよう構成され
る。したがって、この油圧シリンダ15およびラック16
は、シリンダヘッド21にロッカシャフト11;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並びにバ
ルブ１および２等の各種部品を組み付けた後、最後に組
み付けられる。

なお、第１図および第３図中、符号30は軸受ハウジン
グであり、下半軸受孔22と共にカムシャフト６を軸支す
る。また、符号31はヘッドカバーを示す。さらに、第１
図では軸受ハウジング30を省略して示し、第２図ではバ
ルブ１および２並びにバルブスプリング20を省略して示
す。

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が第４図の矢印Ｏ方向
に回動すると、偏心ブッシュ12および13のそれぞれのブ
ッシュ厚肉部12aおよび13aが斜め前方に位置する（第６
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（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８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、油圧ア
クチュエータ15の作動によってロッカシャフト11が第４
図の矢印Ｐ方向に回転すると、偏心ブッシュ12および13
のそれぞれブッシュ厚肉部12aおよび13aが斜め後方に位
置する（第７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８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７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８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高回転数域にかけての広
いエンジン回転数域で、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、油圧アクチュエータ15のピストン27に連結さ
れたラック16が、シリンダヘッド21の上方からピニオン
17に噛み合うよう構成されたことから、シリンダヘッド
21にロッカシャフト11、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並びにバルブ１および２等の
部品を完全に組み付けた後に、油圧アクチュエータ15お
よびラック16をシリンダヘッド21に組み付けることがで
きる。しかも、油圧アクチュエータ15およびラック16の
組付けの際に、ロッカシャフト11を位置決めスプリング
29の付勢力に抗してシリンダヘッド21の外方へスライド
させる必要がないので、油圧アクチュエータ15およびラ
ック16を容易に設置できる。

また、ラック16の歯面が下方に向いているので、切削
屑等がラック16の歯に詰まることがなく、ラック16およ
びピニオン17の作動不良を防止できる。

さらに、ラック16がピニオン17の下方から噛み合う場
合には、油圧アクチュエータ15の設置位置がカムチェー
ン室26内において下方に位置してしまう。これに対し、
上記実施例の如く、ラック16がピニオン17に上方から噛
み合される場合には、油圧アクチュエータ15の設置位置
がカムチェーン室26内において上方位置にあるため、こ
のカムチェーン室26内においてヘッド潤滑用オイルの落
下通路を確実に確保できる。

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８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９図の破線Ｂ′あるいは第10図の破線
Ｂ″に示すものとして、エンジンの中・高速回転時にお
けるバルブ１および２のリフトを変更してもよい。

〔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、オーバヘッドカム（OHC）方式が採
用され、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、高速用ロッカアームがこ
のエキセントリック大径部に嵌挿されると共に、低速用
ロッカアームが高速用ロッカアームの側方に配置されて
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。

さらに、カムチェーン室の上部にロッカシャフト回転
駆動用のアクチュエータを配置し、このアクチュエータ
により進退駆動させるラックを吸気用および排気用ロッ
カシャフトのカムチェーン室側端部に設けられたピニオ
ンに上方から噛合させたから、アクチュエータはカムチ
ェーン室のデッドスペースを利用して配置でき、このア
クチュエータで並設された各気筒の吸気用および排気用
ロッカシャフトをそれぞれ回転駆動させることができ、
各気筒の吸気用および排気用ロッカシャフトを回転駆動
させるために個別に独立したアクチュエータを必要とせ
ず、アクチュエータの数を減少させることができるので
配置構造を簡素化でき、組立コストの軽減が図れる。

また、アクチュエータにより駆動されるラックがロッ
カシャフトのピニオンに上方から噛み合うように構成さ
れたので、シリンダヘッドにロッカシャフト、ロッカア
ームおよびバルブ等を完全に組み付けた後、しかもロッ
カシャフトをスライドさせることなく、ラックおよびロ
ッカシャフト回転駆動用アクチュエータをシリンダヘッ
ドに容易に設置することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図のＩ−Ｉ線に沿う断面図、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を備えたシリ
ンダヘッドの部分平面図、第３図は第２図のIII-III線
に沿う断面図、第４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５図は第４
図の動弁装置の平面図、第６図および第７図は第４図の
動弁装置の作用を示す動作状態図、第８図は第４図のカ
ムのカムプロフィールを示す図、第９図および第10図は
第８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、６……カムシャフト、７……低速用ロッカアーム、
8,9……中高速用ロッカアーム、11……ロッカシャフ
ト、12,13……偏心ブッシュ、15……油圧アクチュエー
タ、16……ラック、17……ピニオン、21……シリンダヘ
ッド、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。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つの気筒を並設し、並設され
た各気筒上方の一側に吸気用のカムシャフトおよびロッ
カシャフトを、他側に排気用のカムシャフトおよびロッ
カシャフトをそれぞれ配設し、前記両気筒間におけるカ
ムチェーン室上部にロッカシャフト回転駆動用のアクチ
ュエータを配設し、前記各気筒の吸気用および排気用ロ
ッカシャフトのカムチェーン室側端部にピニオンをそれ
ぞれ設け、各ピニオンに前記アクチュエータにより進退
自在に駆動されるラックを上方からそれぞれ噛合させる
一方、前記ロッカシャフトはエキセントリック大径部を
備えて回動可能に支持され、上記ロッカシャフトに低速
用ロッカアームを直接嵌挿させるとともに、低速用ロッ
カアームの側方に配置される高速用ロッカアームをロッ
カシャフトのエキセントリック大径部に嵌挿させたこと
を特徴とする４サイクルエンジンの動弁装置。