JPH09256827A

JPH09256827A - エンジンの動弁装置

Info

Publication number: JPH09256827A
Application number: JP28053996A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Matsunaga; 伸彦松長
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1995-11-07
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】運転状況に応じて低速用カムと高速用カムとの
切り替えを、簡単でコンパクトな構造で、容易に行なう
ことが可能である。【解決手段】エンジンのバルブを駆動し、かつバルブの
リフト量を可変可能であるエンジンの動弁装置１におい
て、カム軸２に固定した低速用カム３と、この低速用カ
ム３に並列してカム軸２に相対変位可能に設けられる高
速用カム４と、この高速用カム４をカム軸２に対して一
体回転可能にし一方カム長手方向には移動可能に支持す
る支持手段５と、高速用カム４をエンジンの運転条件に
応じてカム長手方向に移動させ低速用カム３と高速用カ
ム４とを切り替える切替手段６と、低速用カム３と高速
用カム４に当接して動力を共通のバルブに伝達するカム
従動手段７とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンのバル
ブを駆動し、かつバルブのリフト量を運転状況に応じて
可変可能であるエンジンの動弁装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、車両のエンジンでは、運転状況
に応じてバルブの開閉タイミングを可変することに加え
て、エンジン出力や空燃比をより向上させるために、バ
ルブのリフト量をも可変することが知られている。

【０００３】この種のバルブのリフト量を可変可能なエ
ンジンの動弁装置には、カム軸にバルブを駆動するため
の低速用カムと高速用カムとを、各バルブ毎に設け、そ
れぞれのカム軸の回転をロッカーアームを介してバルブ
に伝達するものがある。

【０００４】また、特開平１ー１６７４０５号公報及び
特開平５ー２３１１１４号公報等に開示されるように、
カム軸にバルブを駆動するための低速用カムと高速用カ
ムとの切り替えでカム軸の回転を共通のバルブに伝達す
るものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者のもの
では、低速用カムと高速用カムとを、各バルブ毎に設
け、それぞれのカム軸の回転をロッカーアームを介して
バルブに伝達するため、部品点数が多く、構造も複雑で
ある。

【０００６】また、後者のものでは、前者のような不具
合は解消されるが、低速用カムと高速用カムとの切り替
えを油圧等により行なう構造であり、切り替え構造が複
雑である等の問題点がある。

【０００７】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、運転状況に応じて低速用カムと高速用カムとの切
り替えを、簡単でコンパクトな構造で、確実かつ容易に
行なうことが可能なエンジンの動弁装置を提供すること
を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、請求項１記載の発明は、エンジ
ンのバルブを駆動し、かつ前記バルブのリフト量を可変
可能であるエンジンの動弁装置において、カム軸に固定
した低速用カムと、この低速用カムに並列してカム軸に
相対変位可能に設けられる高速用カムと、この高速用カ
ムをカム軸に対して一体回転可能にし一方カム長手方向
には移動可能に支持する支持手段と、前記高速用カムを
エンジンの運転条件に応じてカム長手方向に移動させ前
記低速用カムと前記高速用カムとを切り替える切替手段
と、前記低速用カムと前記高速用カムに当接して動力を
共通のバルブに伝達するカム従動手段とを備えることを
特徴としている。低速時にはカム軸に固定した低速用カ
ムにより、カム軸の回転をカム従動手段を介してバルブ
に伝達するが、高速時には高速用カムをカム長手方向に
移動させ、高速用カムによりカム軸の回転をカム従動手
段を介してバルブに伝達する。低速用カムと高速用カム
は並列に設けられ、エンジンの運転条件に応じて高速用
カムをカム長手方向に移動させ、低速用カムと高速用カ
ムとの切り替えを行なう簡単な構造である。

【０００９】請求項２記載の発明のエンジンの動弁装置
は、前記低速用カムの作動時にカム軸方向から視て前記
高速用カムの輪郭線が、前記低速用カムの輪郭線の外に
でない形状であることを特徴としている。低速用カムと
高速用カムは並列に設けられているが、低速用カムの作
動時には低速用カム以外はカム従動手段に接触しないた
め、高速用カムによる誤動作が防止される。

【００１０】請求項３記載の発明のエンジンの動弁装置
は、前記低速用カムのカム幅が、前記高速用カムのカム
幅と等しいか大きく形成されていることを特徴としてい
る。低速用カムのカム幅が大きく形成され、圧接応力に
対して低回転時の面圧を下げている。一方、高速用カム
は極力角度面積を稼ぐためにアーム長を長くすることが
好ましいが、低回転では使用されないからカム幅は、小
さくしてコンパクトにしている。

【００１１】請求項４記載の発明のエンジンの動弁装置
は、前記高速用カムが、長手方向がカム長手方向の長円
形孔を有し、この長円形孔に前記カム軸が貫通され、前
記高速用カムがカム長手方向に移動可能であることを特
徴としている。高速用カムに形成した長円形孔を、カム
軸に直接貫通してカム長手方向に移動可能であり、高速
用カムのカム長手方向の移動構造がカム軸を加工するこ
とがない簡単な構造である。

【００１２】請求項５記載の発明のエンジンの動弁装置
は、前記支持手段が、前記低速用カムと前記高速用カム
とが互いにカム長手方向の溝と突起で摺動可能に嵌合し
て構成されることを特徴としている。高速用カムが低速
用カムを介してカム軸と一体回転し、かつカム長手方向
に移動でき、この時溝と突起で確実に摺動でき、かつ高
速用カムにかかる荷重を低速用カム側に伝達して確実に
作動することができる。

【００１３】請求項６記載の発明のエンジンの動弁装置
は、前記支持手段が、前記高速用カムの長円形孔に切欠
を形成し、この切欠と前記カム軸とを連結し前記高速用
カムをカム長手方向に移動可能に支持する構造であるこ
とを特徴としている。高速用カムがカム軸と一体回転し
てカム長手方向に移動でき、この時高速用カムの切欠と
カム軸とが連結されているため、高速用カムにかかる荷
重を直接カム軸に伝達して確実に作動することができ
る。

【００１４】請求項７記載の発明のエンジンの動弁装置
は、前記切替手段が、前記カム軸内に設けたエンジンの
運転条件に応じてカム軸方向に移動する制御軸と、この
制御軸の移動で前記高速用カムをカム長手方向に移動さ
せ前記低速用カムと前記高速用カムとを切り替えるカム
機構とを有することを特徴としている。エンジンの運転
条件に応じて制御軸をカム軸方向に移動させることで、
カム機構により高速用カムをカム長手方向に移動させ、
切り替え構造が簡単であり、しかも切り替え構造がカム
軸と高速用カムとに内蔵できコンパクトである。

【００１５】請求項８記載の発明のエンジンの動弁装置
は、前記切替手段が、前記カム軸内に設けたエンジンの
運転条件に応じて回転する制御軸と、この制御軸の回転
で前記前記高速用カムをカム長手方向に移動させ前記低
速用カムと前記高速用カムとを切り替えるカム機構とを
有することを特徴としている。エンジンの運転条件に応
じて制御軸をカム軸に対して相対的に回転させること
で、カム機構により高速用カムをカム長手方向に移動さ
せ、切り替え構造が簡単であり、しかも切り替え構造が
カム軸と高速用カムとに内蔵できコンパクトである。

【００１６】請求項９記載の発明のエンジンのバルブ駆
動装置は、前記カム従動手段が、その軸芯を前記低速用
カム側へ偏位させたことを特徴としている。カム従動手
段の軸芯を低速用カム側へ偏位させることで、低速用カ
ムのカム幅を大きく形成し、低速用カムの圧接応力に対
する低回転時の面圧を下げることができ、しかもコンパ
クトになる。

【００１７】請求項１０記載の発明のエンジンの動弁装
置は、前記低速用カムと高速用カムが、互いに対向する
面に幅の等しいキー溝を有し、このキー溝に嵌合するキ
ーを共有することを特徴としている。低速用カムと高速
用カムは、別体のキーを共用することにより、キー溝加
工でよくなり工具を共通化することで寸法管理が極めて
容易となる。

【００１８】請求項１１記載の発明のエンジンの動弁装
置は、前記キー溝が、深さ方向の断面形状がほぼ円弧状
で、前記低速用カム及び高速用カムの外周面に露出しな
い形状であり、このキー溝に嵌合するキーが前記キー溝
形状に対応した円弧輪郭形状であることを特徴としてい
る。低速用カム及び高速用カムの外周面はカムフォロワ
ーやバルブのリフターと摺動接触する面であるため、キ
ー溝の加工に生産性のよい円弧カッターを利用し、深さ
を円弧状にしてキー溝を開口することでカムフォロワー
やバルブのリフターを傷付けることがなく、カム焼き付
き等の問題の発生が軽減する。

【００１９】請求項１２記載の発明のエンジンの動弁装
置は、前記高速用カムによるバルブのリフト量及び低速
用カムによるバルブのリフト量の軌跡は、ベース円部に
よる基準バルブクリアランスにおけるカム部による開き
側及び閉じ側の高速用カムのランプカーブ勾配が低速用
カムのランプカーブ勾配より大きいことを特徴としてい
る。高速時に低速用カムのベース円部から高速用カムの
カム部に円滑、かつ簡単な構造で高精度に切り換わり、
カムフォロワーやバルブのリフターに衝突することが軽
減されて円滑な作動が行われる。

【００２０】請求項１３記載の発明のエンジンの動弁装
置は、前記高速用カム及び低速用カムは、ベース円部
と、このベース円部から突出するカム部から構成され、
前記高速用カムのべース円部の径が、前記低速用カムの
べース円部の径より小さいことを特徴としている。高速
時に低速用カムのベース円部から高速用カムのカム部に
円滑に切り換わり、カムフォロワーやバルブのリフター
に衝突することが軽減されて円滑な作動が行われる。

【００２１】請求項１４記載の発明のエンジンの動弁装
置は、前記低速用カムのカム部による開き側及び閉じ側
のランプ高さと、ベース円部の半径の差を加えた値と、
前記高速用カムのカム部による開き側及び閉じ側のラン
プ高さの値がほぼ等しいことを特徴としている。高速時
に低速用カムのベース円部から高速用カムのカム部に円
滑、かつ簡単な構造で高精度に切り換わり、カムフォロ
ワーやバルブのリフターに衝突することが軽減されて円
滑な作動が行われる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明のエンジンの動弁
装置を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２３】まず、第１の実施の形態を図１及び図２に
示す。図１はエンジンの動弁装置の構成図、図２は低速
用カムと高速用カムの切り替えを説明する図である。

【００２４】このエンジンに備えられる動弁装置１は、
カム軸２に固定した低速用カム３と、この低速用カム３
に並列してカム軸２に相対変位可能に設けられる高速用
カム４と、この高速用カム４をカム軸２に対して一体回
転可能にし一方カム長手方向には移動可能に支持する支
持手段５と、高速用カム４をエンジンの運転条件として
のエンジン回転数に応じてカム長手方向に移動させ低速
用カム３と高速用カム４とを切り替える切替手段６と、
低速用カム３と高速用カム４に当接して動力を共通のバ
ルブに伝達するカム従動手段７とを備え、バルブを駆動
し、かつバルブのリフト量を可変可能である。なお、こ
の実施例では、エンジンの運転条件としてエンジン回転
数を用いているが、負荷或はエンジン温度等によって低
速用カム３と高速用カム４とを切り替えるようにしても
良い。

【００２５】このように、低速時にはカム軸２に固定し
た低速用カム３により、カム軸２の回転をカム従動手段
７を介してバルブに伝達するが、高速時には高速用カム
４をカム長手方向に移動させ、高速用カム４によりカム
軸２の回転をカム従動手段７を介してバルブに伝達す
る。低速用カム３と高速用カム４は並列に設けられ、エ
ンジンの回転数に応じて高速用カム４をカム長手方向に
移動させ、低速用カム３と高速用カム４との切り替えを
行なう簡単な構造である。

【００２６】以下、この動弁装置１の構造を詳細に説明
する。カム軸２は、エンジン本体１０に軸受１１を介し
て回動可能に軸支されている。カム軸２の端部には、ス
プロケット１００が設けられ、このスプロケット１００
とクランク軸１０１に設けられたスプロケット１０２に
はタイミングベルト１０３が掛け渡され、カム軸２は、
クランク軸１０１と連動して回転する。なお、カム軸２
はチエーンによってクランク軸１０１と連動して回転す
るようにしても良い。

【００２７】低速用カム３には、図２（ａ）に示すよう
に、円形孔３ａが形成され、この円形孔３ａをカム軸２
に挿通して図１に示すようにキー１２により固定され、
低速用カム３がカム軸２と一体に回転する。

【００２８】高速用カム４には、図２（ｂ）に示すよう
に、長円形孔４ａが形成され、この長円形孔４ａをカム
軸２に挿通してカム軸２に相対変位可能に設けられてい
る。この高速用カム４の長円形孔４ａは、長手方向がカ
ム長手方向であり、高速用カム４がカム長手方向に移動
可能である。このように、高速用カム４に形成した長円
形孔４ａを、カム軸２に直接貫通してカム長手方向に移
動可能であり、高速用カム４のカム長手方向の移動構造
がカム軸２を加工することがない簡単な構造である。

【００２９】低速用カム３と高速用カム４とは、互いに
カム長手方向の溝３ｂと突起４ｂで摺動可能に嵌合さ
れ、この実施例では低速用カム３に溝３ｂが形成され、
高速用カム４に突起４ｂが形成されているが、低速用カ
ム３に突起を形成し、高速用カム４に溝を形成しても良
い。このように、支持手段５が、低速用カム３と高速用
カム４とが互いにカム長手方向の溝３ｂと突起４ｂで摺
動可能に嵌合して構成され、低速用カム３と高速用カム
４とは、互いにカム長手方向の溝３ｂと突起４ｂで摺動
可能に嵌合されているため、高速用カム４が低速用カム
３を介してカム軸２と一体回転し、かつカム長手方向に
移動でき、この時溝３ｂと突起４ｂで確実に摺動でき、
かつ高速用カム４にかかる荷重を低速用カム３側に伝達
して確実に作動することができる。

【００３０】低速用カム３と高速用カム４とは、図２
（ｃ）に示すように、低速用カム３の作動時にカム軸方
向から視て高速用カム４の輪郭線Ｋ１が、低速用カム３
の輪郭線Ｋ２の外にでない形状である。このように、低
速用カム３と高速用カム４は並列に設けられているが、
低速用カム３の作動時には低速用カム３以外はカム従動
手段７に接触しないため、高速用カム４による誤動作が
防止される。

【００３１】低速用カム３のカム幅Ｄ１が、高速用カム
４のカム幅Ｄ２と等しいか大きく形成される。この実施
の形態では、低速用カム３のカム幅Ｄ１が、高速用カム
４のカム幅Ｄ２より大きく形成されている。このよう
に、低速用カム３のカム幅Ｄ１を大きく形成され、低速
用カム３の圧接応力に対する低回転時の面圧を下げてい
る。一方、高速用カム４は極力角度面積を稼ぐためにア
ーム長を長くすることが好ましいが、低回転では使用さ
れないからカム幅Ｄ２は、小さくしてコンパクトにして
いる。

【００３２】カム従動手段７は、例えば、バルブのバル
ブリフター２０を有し、このバルブリフター２０の軸芯
Ｌ３を、高速用カム４より低速用カム３側へ偏位させて
いる。このように、バルブリフター２０の軸芯Ｌ３を低
速用カム３側へ偏位させることで、低速用カム３のカム
幅Ｄ１が大きく形成され、低速用カム３の圧接応力に対
する低回転時の面圧を下げることができ、しかもコンパ
クトになる。

【００３３】カム軸２内には、制御軸３０がカム軸方向
に移動可能に設けられ、この制御軸３０にはカム軸方向
のカム面３０ａ，３０ｂを有するカム部３０ｃが設けら
れている。カム軸２には、カム部３０ｃに対向する位置
に支持孔２ａ，２ｂが形成され、この支持孔２ａ，２ｂ
には、それぞれ押動ピン４０，４１が移動可能に貫通さ
れている。

【００３４】押動ピン４０は、一端に形成されたカム面
４０ａがカム部３０ｃのカム面３０ａに当接し、他端に
形成された押圧部４０ｂが高速用カム４の長円形孔４ａ
に当接し、高速用カム４をカム長手方向に押動可能にな
っている。他方の押動ピン４１は、一端に形成されたカ
ム面４１ａがカム部３０ｃのカム面３０ｂに当接し、他
端に形成された凹部４１ｂにバネ４２が収納され、バネ
４２により高速用カム４の長円形孔４ａと、押動ピン４
０，４１との間にクリアランスが生じないように付勢
し、確実に作動させると共に、作動音の発生を防止して
いる。このように、押動ピン４０，４１は、高速用カム
４をカム軸２に対して一体回転可能に係止し、一方カム
長手方向には高速用カム４を移動可能にしている。

【００３５】カム軸２には、制御軸３０がエンジン回転
数に応じてカム軸方向に往復移動可能に設けられてい
る。制御軸３０の図１において右方向の低速方向の移動
で、カム部３０ｃによって押動ピン４０が図２（ｃ）の
ようにカム軸２内に入り、一方押動ピン４１がカム軸２
から突出し、低速用カム３が作動し、また制御軸３０の
図１において左方向の高速方向の移動で、カム部３０ｃ
によって押動ピン４１が図２（ｄ）のようにカム軸２内
に入り、一方押動ピン４０がカム軸２から突出し、高速
用カム４が作動するように切り換わる。このように、制
御軸３０のカム軸方向の移動で高速用カム４をカム長手
方向に移動させ、低速用カム３と高速用カム４とを切り
替えるカム機構５８を構成している。

【００３６】制御軸３０には、ベアリング５０を介して
制御レバー５１が設けられ、この制御レバー５１は支持
軸５２を支点にして回動可能になっている。制御レバー
５１の端部にはリターンスプリング５３が設けられ、リ
ターンスプリング５３は制御レバー５１を常に低速側に
付勢している。制御レバー５１には油圧アクチュエータ
５４が連結され、油圧アクチュエータ５４には電磁弁５
５の作動でオイルポンプ５６からオイルが供給される。

【００３７】電磁弁５５は制御装置５７の指令によって
開閉され、制御装置５７はエンジンの回転数が所定の回
転数になると電磁弁５５を開いて油圧アクチュエータ５
４を作動させて制御レバー５１をリターンスプリング５
３に抗して高速側へ移動させる。図１は制御レバー５１
を高速側へ移動した状態を示しており、電磁弁５５が閉
じると、制御レバー５１がリターンスプリング５３よっ
て低速側へ移動する。

【００３８】このように、切替手段６が、カム軸２内に
設けたエンジン回転数に応じて回転する制御軸３０と、
この制御軸３０の移動で高速用カム４をカム長手方向に
移動させ低速用カム３と高速用カム４とを切り替えるカ
ム機構５８とを有しており、エンジン回転数に応じて制
御軸３０を移動させることで、カム機構５８により高速
用カム４をカム長手方向に移動させ、切り替え構造が簡
単であり、しかも切り替え構造がカム軸２と高速用カム
４とに内蔵できコンパクトである。

【００３９】次に、第２の実施の形態を図３及び図４に
示す。図３はエンジンの動弁装置の構成図、図４は低速
用カムと高速用カムの切り替えを説明する図である。

【００４０】この実施の形態では、図４（ｂ）に示すよ
うに、高速用カム４の長円形孔４ａに、長手方向の位置
に切欠４ｃが形成され、図４（ｃ）に示す低速作動時か
ら図４（ｄ）に示す高速作動時まで、切欠４ｃに押動ピ
ン４０の押圧部４０ｂが嵌合されている。このように、
高速用カム４がカム長手方向に移動する時、押動ピン４
０の押圧部４０ｂが高速用カム４の切欠４ｃに嵌合して
いるため、高速用カム４が押動ピン４０に支持されて確
実に移動することができ、かつ高速用カム４にかかる荷
重を押動ピン４０を介してカム軸２側に伝達することが
できる。

【００４１】次に、第３の実施の形態を図５乃至図７に
示す。図５はエンジンの動弁装置の構成図、図６は低速
用カムと高速用カムの切り替えを説明する図、図７は低
速用カムと高速用カムの切り替え状態を示す図である。

【００４２】この実施の形態は、図１及び図２の第１の
実施例と同じ符号を付した部材は同様に構成されている
が、切替手段６の一部の構成が相違している。切替手段
６を構成する制御軸３０には、カムピン部３０ｆが偏心
位置に形成され、この制御軸３０の回転により押圧ピン
４０，４１が作動する。低速時には、図６（ａ）に示す
ようにカムピン部３０ｆが押圧ピン４１側に位置し、カ
ム軸２から押圧ピン４１が突出し、押圧ピン４０がカム
軸２に入り込み低速用カム３が作動する。

【００４３】一方、高速時には、図６（ｄ）に示すよう
にカムピン部３０ｆが押圧ピン４０側に位置し、カム軸
２から押圧ピン４０が突出し、押圧ピン４１がカム軸２
に入り込み高速用カム４が作動する。この低速用カム３
と高速用カム４の切り替えは、図７に示すように制御軸
３０を回転して行なわれ、制御軸３０は同方向に回転さ
せても、逆方向に回転させても良く、また往復回転させ
ても良い。

【００４４】制御軸３０には、スプライン凹部３０ｇが
形成され、このスプライン凹部３０ｇに、切替軸７０の
スプライン軸部７０ａがスプライン嵌合され、切替軸７
０と制御軸３０は、軸方向に移動可能で、かつ一体回転
可能になっている。

【００４５】切替軸７０にはピン７０ｂが形成され、こ
のピン７０ｂはカム軸２の螺旋溝２ｈに係合されてい
る。また、切替軸７０の頭部７０ｃには軸受７１を介し
てカバー７２が設けられ、このカバー７２が制御レバー
７３により押動される。また、カム軸２の端部に固定さ
れた支持プレート８０と、切替軸７０の頭部７０ｃに設
けた支持プレート８１の間にはリターンスプリング８２
が設けられ、リターンスプリング８２により切替軸７０
のカバー７２を常に制御レバー７３に当接させ、制御レ
バー７３が低速側に位置させるように付勢される。

【００４６】制御レバー７３は支持軸７４により回動可
能に支持され、制御レバー７３には油圧アクチュエータ
７５が連結され、油圧アクチュエータ７５には電磁弁７
６の作動でオイルポンプ７７からオイルが供給される。

【００４７】電磁弁７６は制御装置７８の指令によって
開閉され、制御装置７８はエンジンの回転数が所定の回
転数になると電磁弁７６を開いて油圧アクチュエータ７
５を作動させて制御レバー７３を高速側に回転し、切替
軸７０をリターンスプリング８２に抗して高速側へ移動
させる。この移動する時、カム軸２は、スプロケット１
００、タイミングベルト１０３及びスプロケット１０２
によりクランク軸１０１に連結されて回転が規制されて
いるため、切替軸７０のピン７０ｂがカム軸２の螺旋溝
２ｈにガイドされて切替軸７０が回転し、これに連動し
て制御軸３０が回転する。

【００４８】図５は制御レバー７３を高速側へ移動した
状態を示しており、電磁弁７６が閉じると、リターンス
プリング８２によって切替軸７０が逆方向に回転しなが
ら逆方向に移動し、制御レバー７３が低速側へ回転す
る。

【００４９】このように、切替手段６が、カム軸２内に
設けたエンジン回転数に応じて回転する切替軸７０及び
制御軸３０と、この制御軸３０の回転で高速用カム４を
カム長手方向に変位させ低速用カム３と高速用カム４と
を切り替えるカム機構５８とを有しており、エンジン回
転数に応じて制御軸３０を回転させることで、カム機構
５８により高速用カム４をカム長手方向に移動させ、切
り替え構造が簡単であり、しかも切り替え構造がカム軸
２と高速用カム４とに内蔵できコンパクトである。

【００５０】次に、第４の実施の形態を図８乃至図１１
に示す。図８はエンジンの動弁装置の構成図、図９は低
速用カムを示す図、図１０は高速用カムを示す図、図１
１は低速用カムと高速用カムの切り替えを説明する図で
ある。

【００５１】この実施の形態は、図１及び図２の第１の
実施例と同じ符号を付した部材は同様に構成されている
が、低速用カム３と高速用カム４及びこれらを作動する
構成が相違している。また、カム軸２には、排気バルブ
を作動する排気用カム２１０が低速用カム３とともにキ
ー２１１により固定され、排気用カム２１０及び低速用
カム３がカム軸２と一体回転可能になっている。排気用
カム２１０が排気バルブのリフター２１２を作動する。

【００５２】低速用カム３と高速用カム４には、互いに
対向する面に幅の等しいキー溝３ｈ，４ｈが形成され、
このキー溝３ｈ，４ｈにキー２００が嵌合され、低速用
カム３と高速用カム４はキー２００を共有している。低
速用カム３と高速用カム４は、別体のキー２００を共用
することにより、キー溝加工でよくなり工具を共通化す
ることで寸法管理が極めて容易となる。

【００５３】また、キー溝３ｈ，４ｈは、深さ方向の断
面形状がほぼ円弧状で、低速用カム３及び高速用カム４
の外周面３ｉ，４ｉに露出しない形状であり、このキー
溝３ｈ，４ｈに嵌合するキー２００がキー溝形状に対応
した円弧輪郭形状である。低速用カム３及び高速用カム
４の外周面３ｉ，４ｉは吸気バルブのリフター２０１と
摺動接触する面であるため、キー溝３ｈ，４ｈの加工に
生産性のよい円弧カッターを利用し、深さを円弧状にし
てキー溝３ｈ，４ｈを開口することでリフター２０１を
傷付けることがなく、カム焼き付き等の問題の発生を軽
減することができる。

【００５４】切替手段６を構成する制御軸３０のカム部
３０ｃには、押動ピン２４０が移動可能に貫通され、こ
の押動ピン２４０は高速用カム４の長円形孔４ａに長軸
方向に位置している。低速時には、図８及び図１１
（ｃ）に示すように、低速用カム３がリフター２０１に
当接しており、低速用カム３が作動する。高速時には、
図８において制御軸３０を矢印方向へ移動すると、カム
部３０ｃによって押動ピン２４０が移動して高速用カム
４を高速側へ移動させる。この高速用カム４の移動に応
じてキー２００が転動し、図１１（ｄ）の状態になり、
低速用カム３及び高速用カム４が作動する。

【００５５】図２（ｃ）に示したように高速用カム４の
ベース円部は、低速時に低速用カム３のベース円輪郭か
らでないようにする必要がある。図１２に示すように、
先ず、高速用カム４のベース円半径Ｒ_Oが低速用カム３
のベース円半径と等しい場合、高速用カム４の高速状態
への移動ストロークをＳとすれば、図１２においてハッ
チングした部分Ｅは、低速状態では、低速用カム３のベ
ース円より外に出るため除去しなければならない。これ
に伴い、高速用カム４のベース円を含めた輪郭線Ｋ１の
うちベース円をカムトップ方向にＳだけずらした円Ｋ１
１との交点Ａよりも図中左の部分は除去されることにな
る。もしも高速用カム４のランプ部の起点が図中Ａ点よ
りも左にくるならばその部分のランプ曲線はカットされ
てしまうことになる。

【００５６】図１３は図１２に対応する高速用カム４の
カムリフト曲線であり点Ｂは、ベース円からランプ曲線
が開始する点である。点Ｃはランプ曲線の終点である。
高速用カム４の作用角ｗはできるだけ大きくしたいが図
１４（ａ）に示すように起点Ｂが、Ａ点を越えてしまう
と、即ち図１２で起点Ｂが点Ａの左側であると、その部
分は切り取られ、ランプは実質的にはＡ−Ａ´−Ｃとな
ってしまい、Ａ−Ａ´の部分でリフターに接触すると言
う問題が生じる。

【００５７】これを避けるためには、図１４（ｂ）に示
すようにランプの勾配を大きくし、Ｂ´−Ｃのようにし
てＡ点を越えにようにすればよい。これは、開き側のラ
ンプのみでなく、閉じ側のランプについても同様であ
る。

【００５８】即ち、高速用カム４によるバルブのリフト
量及び低速用カム３によるバルブのリフト量の軌跡は、
ベース円部による基準バルブクリアランスにおけるカム
部による開き側及び閉じ側の高速用カム４のランプカー
ブ勾配が低速用カム３のランプカーブ勾配より大きく、
高速時に低速用カム３のベース円部から高速用カム４の
カム部に円滑、かつ簡単な構造で高精度に切り換わり、
カムフォロワーやバルブのリフターに衝突することが軽
減されて円滑な作動が行われる。

【００５９】次に、図１４（ｂ）に示すようにランプを
Ｂ´−Ｃのようにしたとしても、次のような問題が残
る。図１４（ｂ）において、Ａ−Ｂ´は高速用カム４の
ベース円を表しているが、低速用カムのベース円と同一
半径である場合は、図１４（ｃ）に示すように製作上及
び組付け上の避けられない誤差により、Ａ−Ｂ´が低速
用カム３のベース円よりも外に突出することが起こり得
る。

【００６０】これに対しは、図１４（ｄ）に示すよう
に、高速用カム４のベース円を低速用カム３のベース円
より小さくし、その半径差だけ高速用カム４のランプ高
さを大きくすれば実質的なランプ高さ（低速用カム３の
ベース円からＣ点の高さ）は、従来と同じ必要な高さが
得られる。

【００６１】即ち、高速用カム４及び低速用カム３は、
ベース円部と、このベース円部から突出するカム部から
構成され、高速用カム４のべース円部の径が、低速用カ
ム３のべース円部の径より小さく、高速時に低速用カム
３のベース円部から高速用カム４のカム部に円滑に切り
換わり、カムフォロワーやバルブのリフターに衝突する
ことが軽減されて円滑な作動が行われる。

【００６２】また、低速用カム３のカム部による開き側
及び閉じ側のランプ高さと、ベース円部の半径の差を加
えた値と、高速用カム４のカム部による開き側及び閉じ
側のランプ高さの値がほぼ等しく、高速時に低速用カム
３のベース円部から高速用カム４のカム部に円滑、かつ
簡単な構造で高精度に切り換わり、カムフォロワーやバ
ルブのリフターに衝突することが軽減されて円滑な作動
が行われる。

【００６３】このエンジンの動弁装置は、オーバヘッド
カムシャフト（ＯＨＣ）、オーバヘッドバルブ（ＯＨ
Ｖ）等の種々のバルブ形式に用いられ、カムで直接バル
ブを押動させたり、カムでロッカアームを介してバルブ
を押動させてもよい。

【００６４】例えば、図１５に示すようにＶ型エンジン
に適用することもできる。Ｖ型エンジン９０の気筒９
１，９２の間には、カム軸９３が配置され、このカム軸
９３はクランク軸９４と連動して回転する。このカム軸
９３には前記した低速用カムと高速用カムが配置され
る。カム軸９３の回転で各気筒９１，９２に応じて配置
されたプッシュロッド９５，９６を往復動させてロッカ
アーム９７，９８を作動し、これによってバルブ９９，
１００を開閉する。この実施例では、動弁装置を交換す
るだけで、ロッカーカムを交換することなく、エンジン
に応じた動弁装置とすることができ、部品の標準化、共
通化が可能になる。

【００６５】

【発明の効果】前記したように、請求項１記載の発明で
は、低速用カムと高速用カムは並列に設け、エンジンの
運転条件に応じて高速用カムをカム長手方向に移動させ
るから、低速用カムと高速用カムとに切替機構等を内蔵
でき、切替機構が簡単で、かつコンパクトになり、切り
替えを簡単な構造で確実に行なうことができる。

【００６６】請求項２記載の発明では、低速用カムの作
動時にカム軸方向から視て高速用カムの輪郭線が、低速
用カムの輪郭線の外にでない形状であり、低速用カムと
高速用カムは並列に設けられているが、低速用カムの作
動時には低速用カム以外はカム従動手段に接触しないた
め、高速用カムによる誤動作を防止することができる。

【００６７】請求項３記載の発明では、低速用カムのカ
ム幅が、高速用カムのカム幅と等しいか大きく形成され
ているから、低速用カムの圧接応力に対して低回転時の
面圧を下げ、かつ低回転では使用されない高速用カムの
カム幅が小さくなり、コンパクトである。

【００６８】請求項４記載の発明では、高速用カムに形
成した長円形孔を、カム軸に直接貫通してカム長手方向
に移動可能であるから、高速用カムのカム長手方向の移
動構造がカム軸を加工することがない簡単な構造であ
る。

【００６９】請求項５記載の発明では、高速用カムが低
速用カムを介してカム軸と一体回転し、かつカム長手方
向に移動でき、この時溝と突起で確実に摺動でき、かつ
高速用カムにかかる荷重を低速用カム側に伝達して確実
に作動することができる。

【００７０】請求項６記載の発明では、高速用カムがカ
ム軸と一体回転してカム長手方向に移動でき、この時高
速用カムの切欠とカム軸とが連結されているため、高速
用カムにかかる荷重を直接カム軸に伝達して確実に作動
することができる。

【００７１】請求項７記載の発明では、エンジンの運転
条件に応じて制御軸をカム軸方向に移動させることで、
カム機構により高速用カムをカム長手方向に移動させる
ことができ、切り替え構造が簡単であり、しかも切り替
え構造がカム軸と高速用カムとに内蔵できコンパクトで
ある。

【００７２】請求項８記載の発明では、エンジンの運転
条件に応じて制御軸を回転させることで、カム機構によ
り高速用カムをカム長手方向に移動させることができ、
切り替え構造が簡単であり、しかも切り替え構造がカム
軸と高速用カムとに内蔵できコンパクトである。

【００７３】請求項９記載の発明では、カム従動手段の
軸芯を低速用カム側へ偏位させることで、低速用カムの
カム幅を大きく形成し、低速用カムの圧接応力に対して
低回転時の面圧を下げることができ、しかもコンパクト
になる。

【００７４】請求項１０記載の発明では、低速用カムと
高速用カムが、別体のキーを共用することにより、キー
溝加工でよくなり工具を共通化することで寸法管理が極
めて容易となる。

【００７５】請求項１１記載の発明では、低速用カム及
び高速用カムの外周面がカムフォロワーやバルブのリフ
ターと摺動接触する面であるため、キー溝の加工に生産
性のよい円弧カッターを利用し、深さを円弧状にしてキ
ー溝を開口することでカムフォロワーやバルブのリフタ
ーを傷付けることがなく、カム焼き付き等の問題の発生
が軽減する。

【００７６】請求項１２記載の発明では、カム部による
開き側及び閉じ側の高速用カムのランプカーブ勾配が低
速用カムのランプカーブ勾配より大きくする簡単な構造
で、高速時に低速用カムのベース円部から高速用カムの
カム部に高精度にかつ円滑に切り換わり、カムフォロワ
ーやバルブのリフターに衝突することが軽減され、円滑
な作動を行うことができる。

【００７７】請求項１３記載の発明では、高速用カムの
べース円部の径を、低速用カムのべース円部の径より小
さくする簡単な構造で高速時に低速用カムのベース円部
から高速用カムのカム部に円滑に切り換わり、カムフォ
ロワーやバルブのリフターに衝突することが軽減され、
円滑な作動を行うことができる。

【００７８】請求項１４記載の発明では、低速用カムの
カム部による開き側及び閉じ側のランプ高さと、ベース
円部の半径の差を加えた値と、高速用カムのカム部によ
る開き側及び閉じ側のランプ高さの値がほぼ等しくする
簡単な構造で、高速時に低速用カムのベース円部から高
速用カムのカム部に高精度にかつ円滑に切り換わり、カ
ムフォロワーやバルブのリフターに衝突することが軽減
され、円滑な作動を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のエンジンの動弁装置の構成図で
ある。

【図２】低速用カムと高速用カムの切り替えを説明する
図である。

【図３】第２の実施例のエンジンの動弁装置の構成図で
ある。

【図４】低速用カムと高速用カムの切り替えを説明する
図である。

【図５】第３の実施例のエンジンの動弁装置の構成図で
ある。

【図６】低速用カムと高速用カムの切り替えを説明する
図である。

【図７】低速用カムと高速用カムの切り替え状態を示す
図である。

【図８】第４の実施の形態のエンジンの動弁装置の構成
図である。

【図９】低速用カムを示す図である。

【図１０】高速用カムを示す図である。

【図１１】低速用カムと高速用カムの切り替えを説明す
る図である。

【図１２】高速用カムの形状を示す図である。

【図１３】高速用カム及び低速用カムによるバルブのリ
フト量の軌跡を示す図である。

【図１４】高速用カムのランプ曲線を示す図である。

【図１５】エンジンの動弁装置を適用したＶ型エンジン
の断面図である。

【符号の説明】

１動弁装置２カム軸３低速用カム４高速用カム５支持手段６切替手段７カム従動手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのバルブを駆動し、かつ前記バル
ブのリフト量を可変可能であるエンジンの動弁装置にお
いて、カム軸に固定した低速用カムと、この低速用カム
に並列してカム軸に相対変位可能に設けられる高速用カ
ムと、この高速用カムをカム軸に対して一体回転可能に
し一方カム長手方向には移動可能に支持する支持手段
と、前記高速用カムをエンジンの運転条件に応じてカム
長手方向に移動させ前記低速用カムと前記高速用カムと
を切り替える切替手段と、前記低速用カムと前記高速用
カムに当接して動力を共通のバルブに伝達するカム従動
手段とを備えることを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項２】前記低速用カムの作動時にカム軸方向から
視て前記高速用カムの輪郭線が、前記低速用カムの輪郭
線の外にでない形状であることを特徴とする請求項１記
載のエンジンの動弁装置。
【請求項３】前記低速用カムのカム幅が、前記高速用カ
ムのカム幅と等しいか大きく形成されていることを特徴
とする請求項１又は請求項２記載のエンジンの動弁装
置。
【請求項４】前記高速用カムは、長手方向がカム長手方
向の長円形孔を有し、この長円形孔に前記カム軸が貫通
され、前記高速用カムがカム長手方向に移動可能である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記
載のエンジンの動弁装置。
【請求項５】前記支持手段は、前記低速用カムと前記高
速用カムとが互いにカム長手方向の溝と突起で摺動可能
に嵌合して構成されることを特徴とする請求項１乃至請
求項４のいずれかに記載のエンジンの動弁装置。
【請求項６】前記支持手段は、前記高速用カムの長円形
孔に切欠を形成し、この切欠と前記カム軸とを連結し前
記高速用カムをカム長手方向に移動可能に支持する構造
であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ
かに記載のエンジンの動弁装置。
【請求項７】前記切替手段は、前記カム軸内に設けたエ
ンジンの運転条件に応じてカム軸方向に移動する制御軸
と、この制御軸の移動で前記高速用カムをカム長手方向
に移動させ前記低速用カムと前記高速用カムとを切り替
えるカム機構とを有することを特徴とする請求項１乃至
請求項６のいずれかに記載のエンジンの動弁装置。
【請求項８】前記切替手段は、前記カム軸内に設けたエ
ンジンの運転条件に応じて回転する制御軸と、この制御
軸の回転で前記高速用カムをカム長手方向に移動させ前
記低速用カムと前記高速用カムとを切り替えるカム機構
とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のい
ずれかに記載のエンジンの動弁装置。
【請求項９】前記カム従動手段は、その軸芯を前記低速
用カム側へ偏位させたことを特徴とする請求項１乃至請
求項８のいずれかに記載のエンジンの動弁装置。
【請求項１０】前記低速用カムと高速用カムは、互いに
対向する面に幅の等しいキー溝を有し、このキー溝に嵌
合するキーを共有することを特徴とする請求項１乃至請
求項９のいずれかに記載のエンジンの動弁装置。
【請求項１１】前記キー溝は、深さ方向の断面形状がほ
ぼ円弧状で、前記低速用カム及び高速用カムの外周面に
露出しない形状であり、このキー溝に嵌合するキーが前
記キー溝形状に対応した円弧輪郭形状であることを特徴
とする請求項１０に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項１２】前記高速用カムによるバルブのリフト量
及び低速用カムによるバルブのリフト量の軌跡は、ベー
ス円部による基準バルブクリアランスにおけるカム部に
よる開き側及び閉じ側の高速用カムのランプカーブ勾配
が低速用カムのランプカーブ勾配より大きいことを特徴
とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のエン
ジンの動弁装置。
【請求項１３】前記高速用カム及び低速用カムは、ベー
ス円部と、このベース円部から突出するカム部から構成
され、前記高速用カムのべース円部の径が、前記低速用
カムのべース円部の径より小さいことを特徴とする請求
項１乃至請求項１２のいずれかに記載のエンジンの動弁
装置。
【請求項１４】前記低速用カムのカム部による開き側及
び閉じ側のランプ高さと、ベース円部の半径の差を加え
た値と、前記高速用カムのカム部による開き側及び閉じ
側のランプ高さの値がほぼ等しいことを特徴とする請求
項１乃至請求項１３のいずれかに記載のエンジンの動弁
装置。