JPS63192908A - エンジンの動弁装置 - Google Patents

エンジンの動弁装置

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JPS63192908A
JPS63192908A JP62026070A JP2607087A JPS63192908A JP S63192908 A JPS63192908 A JP S63192908A JP 62026070 A JP62026070 A JP 62026070A JP 2607087 A JP2607087 A JP 2607087A JP S63192908 A JPS63192908 A JP S63192908A
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JP
Japan
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cam
valve
height
cams
engine
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JP62026070A
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Toru Kurisu
徹 栗栖
Tsuneo Kodama
児玉　恒雄
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/08—Shape of cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/18—DOHC [Double overhead camshaft]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの動弁装置に関するものである。
（従来技術） エンジンの動弁装置に用いられるカムシャフトのカムは
、第１図及び第２図（ａ）のカム形状図に示す如く最大
バルブリフトを現出するノーズ部２６の両側に連続して
形成されカムローラ（図示省略）が摺接することにより
吸・排気弁をリフトさ什る如く作用する開き側フランク
部２４と閉じ側フランク部２５と、カムシャフト１と同
心円状の基因部２１との間をそれぞれ開き側ランプ部２
２と閉じ側ランプ部２３で滑らかに連ねて一つのカムプ
ロフィールを構成している。この場合、フランク！５Ｉ
５２４．２５とランプ部２２．２３との連続点ａと基因
部２１とのカムローラ径方向の高さｈかいわゆるランプ
高さといわれるものである。このランプ高さｈは、次の
ような理由により設けられるものである。即ち、カムロ
ーラが常にカム２の基因部に接しているとエンジン運転
中にバルブ等が熱膨張すると弁が閉じなくなるおそれが
あるとの理由から予めカムローラとカムとの間に隙間を
与えておく必要があり、またカムローラがカム２のフラ
ンク部に当たってから実際に弁が開き始めるまでの間に
は動弁系がたわみ変形するためこのたわみ変形量に相当
する寸法だけ予め余分にバルブリフトを増加させておく
必要があり、これらのことからランプ高さを設けたもの
である。そして、この基因部とフランク部とがカム回転
方向に不連続であるとカムローラの乗り上げ時に騒音を
発生し、また弁が閉じる時にフランク部と暴内部とが不
連続であると乗り上げ時と同じく騒音を発生するため、
騒音防止の目的からこの両者間をランプ部によりなめら
かに連ねたものである。
従って、このランプ高さが適正に設定されていれば弁は
静かに開閉されるが、このランプ高さが適正でないと後
述する如くバウンスが発生することになる。即ち、弁が
その全開位置から閉作動する時、特に弁がバルブシート
に着座する直前位置においては弁の減速度が急増すると
ころから動弁系（特に弁ステム）が縮小変化する。この
場合、上記ランプ高さが適正に設定されていると、第７
図に示すようにカムの設計バルブリフトカーブ（曲Ｉａ
Ｌ＾）よりも実際のバルブリフトカーブ（曲線ＬＢ）が
小さくなっていても（即ち、寸法Ｑだけ動弁系が縮小変
化している）この動弁系の変化分がランプ高さ部分によ
り吸収され、カムローラがカムの基因部に接する時、弁
も静かにバルブシートに着座せしめられる。
ところが、このランプ高さｈが小さすぎると、第８図に
示すように動弁系の変化分をランプ高さ部分で吸収する
ことができず、弁は衝撃的にバルブシートに衝突し、さ
らにはね返されて再開弁するいわゆる弁のバウンスが発
生することになる。
このようにバウンスが発生した場合、過大な衝撃力が動
弁系、特に弁ステム部に作用し該弁ステム部の損傷を招
くとか、また正規の閉弁時期の後で再開弁されるためエ
ンジンの吸・排気特性がくずれてしまうなと、エンジン
保護上及び運転特性上程々の悪影響を及ぼす・ことにな
る。
このため、エンジンの回転限界は、通常このバウンスに
よって支配される。
ところで、例えば吸・排気２弁式の４気筒り。
ＨＣエンジンにおいては、第３図に示す如くそのカムシ
ャフトｌは、各気筒１ＯＡ、１０Ｉ３・・毎にそれぞれ
２個づつ形成されたカム２Ａ、２Ｂ・・、同２Ｃ，２Ｄ
、同２　Ｅ、２１’；’、同２Ｇ、２Ｈのそれぞれ中間
位置にジャーナル３，３・・をそれぞれ設け、このジャ
ーナル３を軸受７で回転自在に支持するようにしている
。また、このカムシャフトｌの第１気ＩＩ　ＯＡ側の一
端１ａにはタイミングギヤ５が巻き掛けられるタイミン
グギヤ５が、また第４気筒１（ＩＤ側の他端１ｂにはデ
ィストリビュータ駆動用のギヤ部４がそれぞれ形成され
ている。
このような溝成のカムシャフトｌにおいては、一端ｌａ
側の第１のカム２Ａと他端Ｉｂ側の第８のカム２　Ｈが
それぞれ軸受７．７より外端側にオーバハング状態で配
置されることになる。このため、この２つのカム２Ａ、
２８部分においてはそれ以外の部分よりもそのたわみ剛
性が弱くなる。
さらにこの２つのカム２Ａと同２１−１の間においても
、第１のカム２Ａ側はタイミングギヤ５にかけられるタ
イミングベルト６のベルト張力がカムシャフト１のたわ
み剛性アップ方向に作用するが、第８のカム２１−１側
にはそのような作用がないため、この第１のカム２人よ
りも第８のカム２　Ｈの方がよりたわみ剛性が弱いとい
える（この第８のカム２　Ｈが特許請求の範囲でいう最
外端カムに該当する）。
このようにたわみ剛性が弱いということは、運転中のた
わみ変形によりカム２のバルブリフトが実質上、全体的
に小さくなること、換言すればランプ高さが実質上設計
値よりも低くなり、それだけバウンスが発生し易くなる
ことである。これを実証すべく、第６図にエンジン回転
数の上昇変化に伴うバルブシート部分の荷重変化を示し
た。この第６図によれば、荷重の急上昇点が、第１ない
し第３の気筒に対応するものに比べて第４の気筒に対応
するものの方がより低回転側にあること、換言すれば、
低回転（回転数ｎ、付近）側からバウンスが発生するこ
とがわかる。
従って、このようなカムシャフト構造をもったエンジン
においては、例えば第１〜第３の気前に対応する弁のバ
ウンスを基準にして考えれば回転数ｎ、まで回転限界を
上げることができるものであるにもかかわらず、第４の
気筒に対応する弁がそれよりも低回転数側からバウンス
を発生するため、この第４の気筒に対応する弁のバウン
ス発生回転数０１をエンジンの回転限界としなければな
らず、その結果、回転限界の低下によりエンジン性能を
十分に利用することができないという問題が発生ずるこ
とになる。
尚、端部のジャーナルよりさらにその外端側にカムを配
置したカムシャフトの従来例としては例えば特開昭５８
−５１２０４号公報に開示されるものがある。
（発明の目的） 本発明は上記従来技術の項で指摘した問題点を解決しよ
うとするもので、軸方向の端部に形成されたジャーナル
部よりもさぢにその外端側にカムを配置したカムシャフ
トを備えたエンジンにおいて、エンジン回転限界を高め
てエンジン性能の有効利用を図ることのできる動弁装置
を提供することを目的とするものである。
（目的を達成するための手段） 本発明は上記の目的を達成するための手段として、複数
のジャーナルと複数のカムとを有し且つ上記複数のカム
のうち軸方向最外端側に位置する最外端カムを上記複数
のジャーナルのうち軸方向最外端に位置するジャーナル
よりもさらに軸方向外端側に配置してなるカムシャフト
を備えたエンジンにおいて、上記最外端カムのカムプロ
フィールにおける開き側ランプ部と閉じ側ランプ部のう
ち少なくとも閉じ側ランプ部のバルブリフト方向の高さ
を、それ以外のカムの閉じ側ランプ部のそれよりも高く
設定したものである。
（作　用） 本発明では上記の手段により、カムシャフトのうちで最
も剛性が弱くエンジンの回転限界を支配する最外端カム
のランプ部のバルブリフト方向における高さがそれ以外
のカムのランプ部のバルブリフト方向における高さより
も高く設定されているので、その剛性の弱さにもかかわ
らず該最外端カムにより駆動される弁のバウンス発生回
転数がそれ以外のカムにより駆動される弁のバウンス発
生回転数に近づけられ、それだけエンジンの回転限界が
上昇仕しめられることになる。
（実施例） 以下、第１図ないし第５図を参照して本発明の好適な実
施例を説明する。
第３図には本発明の実施例に係る動弁装置を備えた自動
車用板・排気２弁式の４気筒Ｄ　ＯＨＣエンジンのカム
シャフト１が示されている。このカムシャフトｌは、上
記（従来技術）の項で説明したように、第４の気筒１０
Ｄに対応する２つのカム２　Ｇ　、　２　）［のうち、
端部の′ジャーナルよりもさらに外端側に位置する第８
のカム（以下、最外端カムという）２Ｈのランプ部のバ
ルブリフト方向の高さくランプ高さ）をこれ以外のカム
のランプ部のランプ高さよりも高くすることにより最外
端カム２　Ｈに対応する弁のバウンス発生回転数により
支配されるエンジン回転限界を゛上昇させるようにして
いる。即ち、第２図（ａ）において実線で示す最外端カ
ム２Ｈのランプ部２３の高さｈを、これ以外のカムのラ
ンプ部の高さｈ’　（即ち、ランプ部２３′　とフラン
ク部２５との連続点すと基円部２１とのバルブリフト方
向の高さ）よりも高くし、これにより最外端カム２　Ｈ
に対応する弁のバウンスをより高回転側まで防止するも
のである。
この最外端カム２　Ｈのランプ高さをこれ以外のカムの
ランプ高さよりも高くする時の実施態様としては例えば
次の３つの実施態様が考えられる。
第１の実施例は、弁のバウンスか発生するのは閉弁時の
みであるからこのバウンスを有効に抑制するにはカムの
２つのランプ部のうち少なくとも閉じ側ランプ部のラン
プ高さを他のカムのランプ高さより高くすればよく、こ
のことから、第４図（ａ）に示すように、閉じ側ランプ
部のランプ高さのみを高＜シ（バルブリフトカーブＬ、
）、開き側ランプ部のランプ高さは他のカムのカムプロ
フィール（バルブリフトカーブＬ１）と同様に維持する
ものであり、しかもその場合、最外端カムのランプ高さ
と他のカムのランプ高さとの差をカム回転角の進行に従
ってゆるやかに減少変化させるものである。
具体的には第２図（ａ）に示す如く最外端カムのランプ
部２３の終点と他のカムのランプ部２３′の終点とを基
因部２Ｉ上の点Ｃにおいて合致させるものである。
第２の実施例は、最外端カムの閉じ側ランプ部のランプ
高さのみを他のカムのランプ高さより高くするという点
においては上記第１の実施例のものと同様であるが、両
者のランプ高さの差の変化状態は異っている。即ち、こ
の第２の実施例のものは第４図（ｂ）に示すように両者
のランプ高さの差をランプ部の全域においてほぼ同一寸
法に維持するものであり、具体的には第２図（ｂ）に示
すように、最外端カムのランプ部２３と他のカムのラン
プ部２３′　とが略平行になるようにランプ部の形状寸
法を設定したものである（当然のことながら、最外端カ
ムのランプ部の終点と、他４のカムのランプ部の終点と
は一致しない）。
第３の実施例は、第５図に示すように、最外端カムのカ
ムプロフィールとそれ以外のカムのカムプロフィールと
を同一に設定したまま、最外端カムのバルブリフトを全
体的に増大させもって最外端カムのランプ部のランプ高
さを他のものより高くするようにしたものである。この
ようにした場合には、カムシャフトの各カムを同時加工
する場合に全てのカムを同一の加工プロフィールで加工
することができ、上記第１及び第２の実施例の場合にし
て加工が容易であるという利点がある。
この各実施例の如くして最外端カムの閉じ側ランプ部の
ランプ高さを他のカムのそれよりも高くすることにより
、最外端カムに対応する動弁系のたわみ変形あるいは熱
変形等をこのランプ高さによりうまく吸収し、該最外端
カムに対応する弁のバウンス発生回転数をより高回転側
に設定することができ、それだけこの最外端カムに対応
する弁のバウンス発生回転数により支配されるエンジン
回転限界をより一層高めることが可能となるものである
。
（発明の効果） 本発明は、複数のジャーナルと複数のカムとを有し且つ
上記複数のカムのうち軸方向最外端側に位置する最外端
カムを上記複数のジャーナルのうち軸方向最外端に位置
するジャーナルよりもさらに軸方向外端側に配置してな
るカムシャフトを備えたエンジンにおいて、上記最外端
カムのカムプロフィールにおける開き側ランプ部と閉じ
側ランプ部のうち少なくと６閉じ側ランプ部のバルブリ
フト方向の高さを、それ以外のカムの閉じ側ランプ部の
それよりも高く設定したことを特徴とするものである。
従って、本発明のエンジンの動弁装置によれば、カムシ
ャフトのうちで最も剛性が弱くエンジンの回転限界を支
配する最外端カムのランプ部のバルブリフト方向におけ
る高さがそれ以外のカムのランプ部のバルブリフト方向
における高さよりも高く設定されているので、その剛性
の弱さにもかかわらず該最外端カムにより駆動される弁
のバウンス発生回転数がそれ以外のカムにより駆動され
る弁のバウンス発生回転数に近づけられ、その結果、エ
ンジンの回転限界が上昇しそれだけエンジン性能の有効
利用が図れるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図はエンジンの動弁カムの形状図（第３図のＩ−Ｉ
拡大縦断面図）、第２図（ａ）及び第２図（ｂ）は第１
図の■部拡大図、第３図は本発明の実施例に係る動弁装
置に適用されるカムシャフトの要部平面図、第４図（ａ
）は第２図（ａ）に示したカム（第１の実施例）におけ
るバルブリフト特性図、第４図（ｂ）は第２図（ｂ）に
示したカム（第２の実施例）におけるバルブリフト特性
図、第５図は第３の実施例に係るカムにおけるバルブリ
フト特性図、第６図はエンジン回転数とバルブ荷重との
相関図、第７図及び第８図はバウンスの発生状態説明図
である。 Ｉ・・・・・カムシャフト ２・・・・・カム ３・・・・・ジャーナル ４・・・・・ギヤ部 ５・・・・・タイミングギャ ６・・・・・タイミングベルト ７・・・・・軸受 ＩＯ・・・・気筒 ２！・・・・基円部 ２２・・・・開き側ランプ部 ２３・・・・閉じ側ランプ部 ２４・・・・開き側フランク部 ２５・・・・閉じ側フランク部 ２６・・・・ノーズ部 ７　９カムシヤフト ２　　＝カム ３　　：ジャーナル ＩＩ：ギヤ部 ｊ　　：タイミングギャ ６　　：タイミングベルト ７　　　：Ｍ受 ｌＯ：気筒 ＋ｉ！／　　：基円部 、！、！　　：ｌ１１側ランプ部 ２３　：閉じ飼ランプ部 ＋２’７　　：ｌ＋８き側フランク部 ＋２５　＝閉じ側フランク部 ２６　：ノーズ部 開き側　　カム回転角　　　　閉じ側 開き側　　　カム回転角　　　　ＭＩＩＭ第５図 第７図　　　　　　第８図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １．複数のジャーナルと複数のカムとを有し且つ上記複
    数のカムのうち軸方向最外端側に位置する最外端カムを
    上記複数のジャーナルのうち軸方向最外端に位置するジ
    ャーナルよりもさらに軸方向外端側に配置してなるカム
    シャフトを備えたエンジンにおいて、上記最外端カムの
    カムプロフィールにおける開き側ランプ部と閉じ側ラン
    プ部のうち少なくとも閉じ側ランプ部のバルブリフト方
    向の高さが、それ以外のカムの閉じ側ランプ部のそれよ
    りも高く設定されていることを特徴とするエンジンの動
    弁装置。
JP62026070A 1987-02-05 1987-02-05 エンジンの動弁装置 Pending JPS63192908A (ja)

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