JP2003148116A - ４サイクルエンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】出力やトルク等のエンジン特性、燃費効率、エ
ンジン耐久性、高回転追従性等の向上を図ると共に、エ
ンジンノイズの低減とエンジンのコンパクト化を実現
し、かつ信頼性、製造性、調整作業性等を向上させる。 【解決手段】カム軸５に平行な回動軸線を軸に回動する
支点部材２５と、この支点部材２５を回動させるアクチ
ュエーター３０とを設ける一方、ロッカーアーム１７に
支点部材２５の先端の回動軌跡に沿う円弧状の支点区間
１７３を形成し、この支点区間１７３に支点部材２５の
先端を当接させ、支点区間１７３の円弧範囲内で支点部
材２５を回動させることによりロッカーアーム１７の支
点位置を変化させてバルブリフト量を可変させる構成と
した。また、バルブ８の開閉方向に沿う方向にのみ移動
自在なガイド部材２２をバルブ８の頂部に当接させ、ロ
ッカーアーム１７の作用点をガイド部材２２に屈折自在
に連結した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バルブリフト量を
可変するように構成した車両用レシプロ４サイクルエン
ジンの動弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】既存の車両用レシプロ４サイクルエンジ
ンは、カム軸に設けられた動弁カムにより吸気バルブと
排気バルブを所定のタイミングで開閉制御しており、動
弁カムの高さにより各バルブのリフト量（開弁量）が決
定されている。したがって、バルブリフト量はエンジン
の運転状況に関わらず常に一定である。エンジンの出力
調整は吸気バルブ上流側の吸気通路内に設置したスロッ
トルバルブの開弁量を変化させることにより行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに吸気バルブ上流側の吸気通路内に設置したスロット
ルバルブの開弁量を変化させてエンジンの出力調整がな
されるため、スロットルバルブ自体が吸気通路内の抵抗
物となって新気の充填効率が低下し、出力、トルク等の
エンジン特性に悪影響を及ぼしていた。

【０００４】しかも、アイドリング時や低負荷走行時、
スロットルＯＦＦ時（エンジンブレーキ使用時）等、新
気を多量に必要としない運転状況であっても吸気バルブ
が完全に開弁されてシリンダー内に新気が吸入されるた
め、ポンピングロスによる出力低下、燃費効率低下も無
視できなかった。

【０００５】さらに、アイドリング時や低負荷走行時等
においては、バルブをさほど大きく開弁させる必要がな
いにも拘わらず、強力なバルブスプリングの付勢力に抗
して各バルブを完全に押し開いているため、エンジンの
回転抵抗が大きく、これも燃費効率低下に繋がり、しか
もエンジンノイズの発生や部品摩耗によるエンジン耐久
性の低下も招いていた。

【０００６】本発明は、この問題を解決するためになさ
れたものであり、出力やトルク等のエンジン特性、燃費
効率、エンジン耐久性、高回転追従性等の向上を図ると
共に、エンジンノイズの低減とエンジンのコンパクト化
を実現し、かつ信頼性、製造性、調整作業性等に優れた
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る４サイクルエンジンの動弁装置は、請
求項１に記載したように、ロッカーアームを介して動弁
カムの動きをバルブに伝える４サイクルエンジンの動弁
装置において、上記動弁カムのカム軸に平行な回動軸線
を軸に回動する支点部材と、この支点部材を回動させる
アクチュエーターとを設ける一方、上記ロッカーアーム
に上記支点部材の先端の回動軌跡に沿う円弧状の支点区
間を形成し、この支点区間に支点部材の先端を当接さ
せ、支点区間の円弧範囲内で支点部材を回動させること
によりロッカーアームの支点位置を変化させてバルブリ
フト量を可変させる構成としたことを特徴とする。

【０００８】上記構成によれば、アクチュエーターの操
作によりバルブリフト量を略ゼロまたはアイドルリフト
量から最大リフト量まで自由に可変できるため、バルブ
リフト量そのものをスロットル開度とし、これにより従
来吸気バルブ上流側の吸気通路内に設置されていたスロ
ットルバルブを省略して吸気通路内の抵抗物を無くし、
新気の充填効率を向上させるとともに、不必要な吸気行
程、圧縮行程を削除してポンピングロスを小さくし、出
力、トルク等のエンジン特性と燃費効率を大幅に向上さ
せることができる。

【０００９】また、本発明に係る４サイクルエンジンの
動弁装置は、請求項２に記載したように、前記バルブの
開閉方向に沿う方向にのみ移動自在で他方向への移動を
規制されたガイド部材をバルブの頂部付近に当接させ、
前記ロッカーアームの作用点を上記ガイド部材に屈折自
在に連結した。

【００１０】これにより、ロッカーアームの作用点がバ
ルブの開閉方向以外の方向へ動くことが規制されるた
め、各バルブを正確なリフトカーブに沿って開閉させる
ことができる。しかも、バルブのステム（軸）に斜め方
向の力が加わらないため、ステムおよびバルブガイド
（軸受）の摩耗を抑制してエンジン耐久性を向上させる
ことができる。

【００１１】さらに、本発明に係る４サイクルエンジン
の動弁装置は、請求項３に記載したように、前記バルブ
の開閉方向に平行するガイド軸を固設し、このガイド軸
に前記ガイド部材を摺動自在に組み付けた。これによ
り、簡素な構造で各バルブを正確に開閉可能にしてエン
ジンの信頼性を高めることができる。

【００１２】そして、本発明に係る４サイクルエンジン
の動弁装置は、請求項４に記載したように、前記カム軸
の軸方向に沿って２つのバルブが並べて配置されている
場合において、両バルブのバルブスプリング間の領域
に、かつ両バルブ間を結ぶ連絡線を略直角方向から挟む
形で前記ガイド軸を２本設けた。こうすれば、ロッカー
アームの揺動時にロッカーアームの作用点がバルブとガ
イド部材をカム軸側に引き寄せようとする力に沿って２
本のガイド軸が並ぶため、バルブステムに軸方向以外の
力が加わることを一層有効に防ぐことができる。

【００１３】また、本発明に係る４サイクルエンジンの
動弁装置は、請求項５に記載したように、前記支点部材
の先端付近の両サイドに、前記ロッカーアームの支点区
間を挟む一対のフランジ部を形成した。これにより、ロ
ッカーアームがその揺動面方向に対し直角な方向に移動
したり傾斜することが確実に抑制されるため、エンジン
ノイズを低減させるとともに、ロッカーアームの傾斜に
よるロッカーアームと動弁カム（カム面）の片当りを抑
制してエンジン耐久性を向上させることができる。しか
も、ロッカーアームや、ロッカーアームとガイド部材と
の連結部（作用点）およびガイド軸等を捻る力が無くな
るので、これらの部材を軽量化してエンジンの高回転追
従性を向上させることができる。

【００１４】さらに、本発明に係る４サイクルエンジン
の動弁装置は、請求項６に記載したように、前記フラン
ジ部を、前記支点部材の回動方向の少なくとも前記動弁
カム側に延長形成した。こうすれば、バルブリフト量が
小さい時、即ち支点部材の先端位置がロッカーアームの
作用点に近づいた時に、ロッカーアームの支点よりも力
点寄りの部分がフランジ部により保持されるため、ロッ
カーアームのカム軸軸方向への移動をより効果的に抑制
することができる。

【００１５】そして、本発明に係る４サイクルエンジン
の動弁装置は、請求項７に記載したように、前記カム軸
の軸方向に沿って複数の動弁カムが並べて配置されてい
る場合において、バルブリフト量を可変させる方のバル
ブを開閉する動弁カムを、バルブリフト量を可変させな
い方のバルブを開閉する動弁カムよりも燃焼室の中心部
寄りに配置した。これにより、ロッカーアームの力点、
支点、作用点の３点がロッカーアーム揺動面方向に対し
直角な方向にずれることなく、３点が略直線的に配列さ
れるので、ロッカーアームを捻る力が加わらなくなる。
したがって、その分ロッカーアームを軽量化してエンジ
ンの高回転追従性を向上させることができる。

【００１６】また、本発明に係る４サイクルエンジンの
動弁装置は、請求項８に記載したように、前記支点部材
の先端の回動軌跡と前記ロッカーアームの支点区間との
間の隙間を、バルブリフト量大側からバルブリフト量小
側に向かって小さくした。こうすれば、ロッカーアーム
がガタつきやすいバルブリフト量小時においてロッカー
アームのガタつきを極力抑え、エンジンノイズの低減を
図ることができる。

【００１７】さらに、本発明に係る４サイクルエンジン
の動弁装置は、請求項９に記載したように、前記ロッカ
ーアームの作用点と前記バルブとの間にゼロラッシュア
ジャスター機構を設けたので、動弁カムとロッカーアー
ムとバルブとの間における隙間の発生を防いでエンジン
ノイズの低減を図ることができる。

【００１８】そして、本発明に係る４サイクルエンジン
の動弁装置は、請求項１０に記載したように、前記支点
部材の先端に転がり部を設け、この転がり部を前記ロッ
カーアームの支点区間に当接させた。これにより、支点
部材の先端とロッカーアーム（支点区間）との間の摩擦
が軽減されてエンジン耐久性の向上に繋がる。

【００１９】また、本発明に係る４サイクルエンジンの
動弁装置は、請求項１１に記載したように、前記バルブ
が２つ並んで配置されている場合において、一つの天秤
状のタペット部材を両バルブの頂部に当接するように設
置し、このタペット部材の中央部に前記ロッカーアーム
の作用点を連結し、その連結部を球面待遇とした。

【００２０】こうすれば、各バルブのステム先端高さの
差がタペット部材の天秤作用により吸収されるので、連
結部に設けるバルブクリアランスアジャスト部を単一化
でき、その調整作業性が向上するとともにエンジンノイ
ズが低減する。同時に可動部の重量軽減となってエンジ
ンの高回転追従性向上に貢献する。

【００２１】さらに、本発明に係る４サイクルエンジン
の動弁装置は、請求項１２に記載したように、前記タペ
ット部材に前記各バルブの頂部を密に嵌合させた。これ
により、各バルブの頂部がタペット部材の本来の移動方
向以外の方向への動きを規制するため、他に動きを規制
する部材を設ける必要がなくなり、可動部の重量を軽減
させてエンジンの高回転追従性を向上させることができ
る。

【００２２】そして、本発明に係る４サイクルエンジン
の動弁装置は、請求項１３に記載したように、少なくと
も前記バルブリフト量がゼロの区間全域において、前記
ロッカーアームの力点が前記動弁カムの外周から離れな
いように規制する踊り防止カムを設けた。この踊り防止
カムを設けることにより、ロッカーアームの踊りが確実
に防止されるため、エンジンの高回転追従性をより向上
させることができる。

【００２３】また、本発明に係る４サイクルエンジンの
動弁装置は、請求項１４に記載したように、前記踊り防
止カムを吸気バルブと排気バルブのなすＶバンク間に、
かつ前記カム軸と踊り防止カムとの間にロッカーアーム
の力点が挟まれる位置に配置した。このため、Ｖバンク
間のデッドスペースを有効に利用し、シリンダーヘッド
を大型化することなく踊り防止カムを設けることができ
る。

【００２４】さらに、本発明に係る４サイクルエンジン
の動弁装置は、請求項１５に記載したように、前記踊り
防止カムを前記カム軸により直接駆動した。こうすれ
ば、カム軸と踊り防止カムとの間の軸間距離が小さいこ
とから、駆動ギヤ等の駆動系を小型化してエンジンのコ
ンパクト化を図ることができる。

【００２５】そして、本発明に係る４サイクルエンジン
の動弁装置は、請求項１６に記載したように、前記ロッ
カーアームの力点を前記動弁カム側に付勢する付勢手段
を設けた。このような付勢手段を設ければ、動弁カムと
ロッカーアームとの間の隙間が常時ゼロに保たれるの
で、エンジンノイズの低減に貢献することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明に係る動弁装置が適用
された車両用４サイクルエンジンの第一実施形態を示す
シリンダーヘッドの縦断面図であり、図２と図３はそれ
ぞれ図１のＩＩ−ＩＩ線とＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う縦断
面図、図４は図３のＩＶ矢視図である。

【００２７】このシリンダーヘッド１は、燃焼室２に吸
気ポート３と排気ポート４が対向方向から連通し、燃焼
室２の上方に１本のカム軸５が軸支されたＳＯＨＣクロ
スフロー形式であり、上部にヘッドカバー６が被装され
ている。部材７は点火プラグである。

【００２８】吸気ポート３と排気ポート４には、それぞ
れ吸気バルブ８と排気バルブ９が筒状のバルブガイド１
０，１１により摺動自在に設けられ、これらのバルブ
８，９はバルブスプリング１２，１３により常時閉弁方
向に付勢されている。このバルブ回りの構造は公知の４
サイクルエンジンと同様である。カム軸５はタイミング
チェーン１４とカムスプロケット１５により図示しない
クランク軸に駆動される。

【００２９】このエンジンにおいて、少なくとも吸気ポ
ート３側は燃焼室２に対して二股状に分岐して繋がって
おり、その分岐路の末端部に吸気バルブ８が設けられて
いる。したがって、１つの燃焼室あたり２個の吸気バル
ブ８がカム軸５の軸方向沿いに並んで配置されている。
排気ポート４と排気バルブ９も同様な構造であってよ
い。

【００３０】そして、カム軸５に設けられた動弁カムで
ある吸気カム１６の動きがロッカーアーム１７を介して
吸気バルブ８に伝えられ、同じくカム軸５に設けられた
動弁カムである排気カム１８の動きがロッカーアーム１
９を介して排気バルブ９に伝えられ、吸気バルブ８と排
気バルブ９が所定のタイミングで開閉される。

【００３１】排気側のロッカーアーム１９は一般的なシ
ーソー型であり、その中間のピボット部１９１がロッカ
ー軸２０により揺動自在に軸支され、力点であるスリッ
パ面１９２に排気カム１８の山が押し付けられると、作
用点であるアジャスト部（タペット）１９３が排気バル
ブ９のステム（軸）上端を押し下げ、バルブスプリング
１３の付勢力に抗して排気バルブ９を開弁させる。

【００３２】一方、吸気側のロッカーアーム１７は、排
気側のロッカーアーム１９よりも屈曲した別形状とさ
れ、その一端に力点として設けられたスリッパ面１７１
が吸気カム１６上にあてがわれ、他端に作用点として設
けられたピボット部１７２にピボット軸２１を介してガ
イド部材２２が回動自在に連結され、このガイド部材２
２の両端に設けられたアジャスト部（タペット）２３，
２３が２つの吸気バルブ８，８の頂部（ステム上端）に
当接する。

【００３３】また、吸気側のロッカーアーム１７には後
述する円弧状の支点区間１７３が設けられ、その上方に
レバー状の支点部材２５が軸支されている。この支点部
材２５は例えば中空軸状の回動軸２５１に一体形成さ
れ、回動軸２５１の回動軸線はカム軸５に平行であり、
その両端がシリンダーヘッド１に設けられた軸受部２
６，２７に回転自在に軸支されている。

【００３４】回動軸２５１の一端にはウォームホイール
２９が固定される一方、ヘッドカバー６にはアクチュエ
ーターとしてサーボモーター３０が設けられ、このサー
ボモーター３０の主軸に形成されたウォームギヤ３１が
ウォームホイール２９に噛み合い、サーボモーター３０
の作動により回動軸２５１と支点部材２５が回動する。
ヘッドカバー６には回動軸２５１の回動量を検出する回
動量検出センサー３２が設けられている。

【００３５】ロッカーアーム１７の支点区間１７３はロ
ッカーアーム１７の中間部からピボット部１７２にかけ
て形成されており、その円弧形状が支点部材２５の先端
の回動軌跡に沿うようにされ、支点部材２５の先端が支
点区間１７３の内周面に当接する。支点部材２５は支点
区間１７３の円弧範囲内の角度で回動し、これによりロ
ッカーアーム１７の支点位置が変化して吸気バルブ８の
バルブリフト量が可変する。

【００３６】例えば、支点部材２５が図１中に実線で示
すＡ位置にある時には、ロッカーアーム１７の支点位置
が最もカム軸５寄りに位置してレバー比が小さくなり、
吸気バルブ８のバルブリフト量が最大になる。このた
め、燃焼室２に吸入される燃料混合気量が増大してエン
ジン出力が大きくなる。

【００３７】また、支点部材２５が図１中に二点鎖線で
示すＢ位置にある時には、ロッカーアーム１７の支点位
置が最もピボット部１７２（ピボット軸２１）寄りに位
置してレバー比が大きくなり、吸気バルブ８のバルブリ
フト量が最小（ゼロまたは微小量）になる。このため、
燃焼室２に吸入される燃料混合気量が減少してエンジン
出力が小さくなる。

【００３８】このように、支点部材２５がＡ位置とＢ位
置の間を移動することにより、吸気バルブ８のバルブリ
フト量が無段階に変化し、エンジンの出力がリニアに変
化する。

【００３９】サーボモーター３０は図示しない制御装置
（ＣＰＵ）により制御される。制御装置はスロットル開
度の入力と、回動量検出センサー３２から入力される支
点部材２５の回動量の入力に基づいてサーボモーター３
０を作動させ、これにより運転者の意図に応じてエンジ
ン出力が設定される。

【００４０】この構成によれば、吸気バルブ８のバルブ
リフト量を略ゼロまたはアイドルリフト量から最大リフ
ト量までスムーズに可変させることができるため、バル
ブリフト量そのものをスロットル開度とし、従来吸気バ
ルブ８の上流側の吸気通路内に設置されていたスロット
ルバルブを省略して吸気通路内の抵抗物を無くし、その
結果、新気の充填効率を向上させて出力、トルク等のエ
ンジン特性を飛躍的に向上させることができる。

【００４１】しかも、アイドリング時や低負荷走行時、
スロットルＯＦＦ時（エンジンブレーキ使用時）等、新
気を多量に必要としないような運転状況においては、吸
気バルブ８の開弁量が減少されて新気の吸入量が少なく
なるため、ポンピングロスを低減させて燃費効率をも向
上させることができる。

【００４２】さらに、このようにアイドリング時や低負
荷走行時等に吸気バルブ８の開弁量が小さくなるため、
強力なバルブスプリング１２を押し縮める量が小さくな
り、その分エンジンの回転抵抗が減少し、この点でも燃
費効率の向上に貢献するとともに、動弁装置を構成する
各部品の摩耗が遅延されてエンジン耐久性が向上し、併
せてエンジンノイズのレベルが低減される。

【００４３】ところで、図１および図４に示すように、
２つの吸気バルブ８，８のバルブスプリング１２，１２
間の領域、かつ両吸気バルブ８，８間を結ぶ連絡線Ｃを
略直角方向から挟む形で２本のガイド軸３５，３５が固
設されている。これらのガイド軸３５，３５の軸方向は
吸気バルブ８の開閉方向（軸方向）に平行とされ、この
ガイド軸３５，３５にガイド部材２２が摺動メタル３
６，３６を介して摺動自在に、かつガイド軸３５，３５
の径方向にガタ付くことなく組み付けられている。

【００４４】このように、２本のガイド軸３５，３５に
ガイド部材２２を摺動自在に組み付けてガイド部材２２
を吸気バルブ８の開閉方向（軸方向）に沿う方向にのみ
摺動可能に保持し、このガイド部材２２にロッカーアー
ム１７の作用点（ピボット部１７２）を連結し、ガイド
部材２２の両端を各吸気バルブ８，８の頂部に当接させ
る構造としたため、ロッカーアーム１７の作用点（１７
２）や各吸気バルブ８，８の頂部がバルブ開閉方向以外
の方向へ動くことが規制される。

【００４５】これにより、簡素な構造で各吸気バルブ
８，８を吸気カム１６のリフトカーブに沿って正確に開
閉可能にするとともに、各吸気バルブ８，８のステム
（軸）に斜め方向の力が加わることを防止してステムお
よびバルブガイド１０の摩耗を抑制し、エンジン耐久性
を著しく向上させて総合的にエンジンの信頼性を高める
ことができる。

【００４６】しかも、このように各吸気バルブ８，８の
ステム（軸）に負荷が掛からないため、その分ステム径
を細くして各吸気バルブ８，８の往復運動に伴う慣性重
量を軽減し、エンジンの高回転追従性を向上させること
ができる。なお、ガイド部材２２はロッカーアーム１７
と別体であるため、ガイド部材２２を軽合金化してより
軽量にすることもできる。

【００４７】また、２本のガイド軸３５，３５が２つの
バルブスプリング１２，１２間の領域に、かつ両吸気バ
ルブ８，８の連絡線Ｃを略直角方向から挟む形で設けら
れているため、ロッカーアーム１７の揺動時にピボット
部１７２が吸気バルブ８，８とガイド部材２２をカム軸
５側に引き寄せようとする力に沿って２本のガイド軸３
５，３５が並ぶ形態となり、このため吸気バルブ８，８
に軸方向以外の力が加わることを一層有効に防ぐことが
できる。

【００４８】ガイド軸３５，３５はバルブスプリング１
２，１２間のデッドスペースに設置されるため、ガイド
軸３５，３５の設置に伴うエンジンの大型化はあり得
ず、しかもガイド軸３５，３５の軸間を狭めてガイド部
材２２を小型化し、高回転追従化に一層貢献できる。

【００４９】一方、図１および図３に示すように、支点
部材２５の先端付近の両サイドには、ロッカーアーム１
７の支点区間１７３を挟む一対のフランジ部２５２，２
５２が形成されている。このフランジ部２５２，２５２
は、支点部材２５の回動方向の少なくとも吸気カム１６
側に延長形成されている。

【００５０】フランジ部２５２，２５２は、ロッカーア
ーム１７がその揺動面方向に対し直角な方向（カム軸５
の軸方向）に移動したり傾斜することを確実に抑制する
ため、ロッカーアーム１７の移動や傾斜により発生しが
ちなエンジンノイズを低減させるとともに、傾斜による
ロッカーアーム１７と吸気カム１６の片当り（偏摩耗）
を抑制してエンジン耐久性を向上させることができる。

【００５１】しかも、ロッカーアーム１７や、ロッカー
アーム１７とガイド部材２２とを連結するピボット軸２
１およびガイド軸３５，３５等を捻る力が無くなるの
で、その分、ロッカーアーム１７、ピボット軸２１、ガ
イド部材２２、ガイド軸３５，３５等の強度を落とすこ
とができ、これらの部材を軽量化してエンジンの高回転
追従性を向上させることができる。

【００５２】また、フランジ部２５２，２５２を支点部
材２５の回動方向の少なくとも吸気カム１６側に延長形
成したことにより、バルブリフト量が小さい時、即ち支
点部材２５の先端位置がロッカーアーム１７のピボット
部１７２に近づいた時（Ｂ位置付近）に、ロッカーアー
ム１７の支点よりも力点寄りの部分がフランジ部２５
２，２５２の延長形成部により保持されるため、ロッカ
ーアーム１７がカム軸５の軸方向に移動することをより
効果的に抑制することができる。なお、フランジ部２５
２，２５２は支点部材２５の回動方向の吸気カム１６側
のみならず、吸気バルブ８側に延長形成してもよい。

【００５３】ところで、図２に示すように、カム軸５に
は吸気カム１６と排気カム１８が軸方向に並べて配置さ
れているが、バルブリフト量の可変する吸気バルブ８を
開閉する方の吸気カム１６が、バルブリフト量の可変し
ない排気バルブ９を開閉する方の排気カム１８よりも燃
焼室２の中心部寄りに配置されている。

【００５４】こうすることにより、ロッカーアーム１７
の力点（スリッパ面１７１）、支点（支点区間１７
３）、作用点（ピボット部１７２）の３点がロッカーア
ーム１７の揺動面方向に対し直角な方向にずれず、この
３点が略直線的に配列されるので、ロッカーアーム１７
を捻る力が加わらなくなる。したがって、その分ロッカ
ーアーム１７を軽量化してエンジンの高回転追従性を向
上させることができる。

【００５５】また、図５に示すように、支点部材２５の
先端の回動軌跡とロッカーアーム１７の支点区間１７３
との間の隙間Ｓは、バルブリフト量大側（Ａ位置側）か
らバルブリフト量小側（Ｂ位置側）に向かって小さくな
るように設定されている。

【００５６】こうすれば、ロッカーアーム１７がガタつ
きやすいバルブリフト量小時においてロッカーアーム１
７のガタつき（踊り）を極力抑えるとともに、吸気バル
ブ８の着座音を減少させてエンジンノイズの低減に一層
貢献することができる。

【００５７】図６は本発明の第二実施形態を示すシリン
ダーヘッドの縦断面図であり、図７は図６のＶＩＩ−Ｖ
ＩＩ線に沿う縦断面図である。ここにおいて、支点部材
４１以外の部分品の構成および作用については、第一実
施形態（図１、図３）のものと全く同一であるため、同
一符号を付して説明を省略する。

【００５８】ここに示すように、支点部材４１の先端に
は転がり部４１１が設けられている。この転がり部４１
１は、図７に示すように平板状のフランジ部４１２，４
１２の先端間にローラー軸４１３を架設してＥリング４
１４等で抜け止めをし、このローラー軸４１３に筒状の
ローラー部材４１５を回転自在に軸支したものである。
フランジ部４１２，４１２の機能は第一実施形態のフラ
ンジ部２５２，２５２と同様である。

【００５９】これにより、支点部材４１の先端（転がり
部４１１）がロッカーアーム１７の支点区間１７３に当
接し、ローラー部材４１５が回転自在であることから支
点部材４１とロッカーアーム１７との間の摩擦が大幅に
軽減される。よって、支点部材４１とロッカーアーム１
７との間の摩耗を防止してエンジン耐久性を向上させる
ことができる。

【００６０】図８は本発明の第三実施形態を示すシリン
ダーヘッドの縦断面図であり、図９は図８のＩＸ−ＩＸ
線に沿う縦断面図、図１０は図９のＸ矢視図である。

【００６１】ここでは、カム軸５の軸方向沿いに２つ並
んで配置された吸気バルブ８，８の各々の頂部に当接す
るように一つの天秤状のタペット部材４５が設置され、
このタペット部材４５の上面中央部にネジ結合されたボ
ールジョイント４６と、ロッカーアーム４７の作用点で
あるピボット部４７１との間が連結されている。

【００６２】ボールジョイント４６の上部は球形状であ
り、ピボット部４７１にはボールジョイント４６の球形
状をガタなく包み込む凹形状のメタル軸受４７２が内蔵
されているため、連結部の待遇が球面待遇となってお
り、タペット部材４５とロッカーアーム４７との間がガ
タ無く屈曲自在に連結されている。なお、サークリップ
４７３によりボールジョイント４６がピボット部４７１
から抜け出ることが防止されている。２つの吸気バルブ
８，８の頂部はタペット部材４５の下面に密に嵌合され
ている。

【００６３】タペット部材４５とボールジョイント４６
との間のネジ結合部はバルブクリアランスアジャスト部
４８となり、ボールジョイント４６を捻ることでバルブ
クリアランスが調整され、調整後はロックナット４９で
固定される。

【００６４】この構成によれば、もしも各吸気バルブ
８，８のステム先端の高さに差があったとしても、その
差がタペット部材４５の天秤作用により吸収されるた
め、結果的に１つのバルブクリアランスアジャスト部４
８で２つの吸気バルブ８，８のバルブクリアランスを同
時に調整できる。したがって、バルブクリアランス調整
が容易になるとともに、調整部の数が減少することでエ
ンジンノイズが低減する。しかも、このようにアジャス
ト部が単一化されるので可動部の重量軽減となり、エン
ジンの高回転追従性の向上にも大きく貢献することがで
きる。

【００６５】また、各吸気バルブ８，８の頂部がタペッ
ト部材４５に密に嵌合されているため、各吸気バルブ
８，８の頂部がタペット部材４５の本来の移動方向以外
の方向への動きを規制する。このため、他に動きを規制
するガイド部材等を設ける必要がなくなり、可動部の重
量を軽減させてエンジンの高回転追従性を向上させるこ
とができる。

【００６６】図１１は本発明の第四実施形態を示すシリ
ンダーヘッドの縦断面図であり、図１２は図１１のＸＩ
Ｉ−ＸＩＩ線に沿う縦断面図、図１３は図１２のＸＩＩ
Ｉ矢視図である。

【００６７】ここでも、第三実施形態と同じく、カム軸
５の軸方向沿いに２つ並んで配置された吸気バルブ８，
８の各々の頂部に当接するように一つの天秤状のタペッ
ト部材５３が設置されており、各吸気バルブ８，８の頂
部がタペット部材５３の下面に密に嵌合されているが、
タペット部材５３とロッカーアーム５４のピボット部５
４１とを連結するボールジョイント５５は、タペット部
材５３側ではなくロッカーアーム５４側にネジ結合さ
れ、ロックナット５６で固定されている。

【００６８】タペット部材５３の上面中央部にはボール
ジョイント５５の球形状をガタなく包み込む凹形状のメ
タル軸受５３１が内蔵されているため、ボールジョイン
ト５５とタペット部材５３との間が球面待遇となってお
り、タペット部材５３とロッカーアーム５４との間がガ
タ無く屈曲自在に連結されている。そして、サークリッ
プ５３２によりボールジョイント５５の抜け止めがなさ
れている。

【００６９】ロッカーアーム５４（ピボット部５４１）
とボールジョイント５５との間のネジ結合部はバルブク
リアランスアジャスト部５７となり、ボールジョイント
５５を捻ることによりバルブクリアランスが調整され、
調整後はロックナット５６で緩み止めがなされる。

【００７０】この構成によれば、バルブクリアランスア
ジャスト部５７にアクセスしやすくなるのでバルブクリ
アランス調整が容易になるメリットがある。

【００７１】ところで、前記第三実施形態および第四実
施形態において、バルブクリアランスアジャスト部４
８，５７の代わりに公知のゼロラッシュアジャスター機
構を設けることが考えられる。こうすれば、吸気カムと
ロッカーアームと吸気バルブとの間における隙間の発生
が完全に防止されるため、エンジンノイズが低減される
とともに、バルブクリアランス調整が不要になりメンテ
ナンスフリーになる。

【００７２】図１４は本発明の第五実施形態を示すシリ
ンダーヘッドの縦断面図であり、図１５は図１４のＸＶ
−ＸＶ線に沿う縦断面図である。ここにおける基本的な
構成は第一実施形態〜第四実施形態のものと同様である
が、相違点はカム軸５の上部に踊り防止カム６１が設け
られていることである。

【００７３】この踊り防止カム６１は吸気バルブ８と排
気バルブ９のなすＶバンク間に回転自在に軸支されてお
り、カム軸５に回転一体に設けられたドライブギヤ６２
が、踊り防止カム６１に回転一体に設けられたドリブン
ギヤ６３に噛み合わされているため、踊り防止カム６１
はカム軸５に直接駆動されてカム軸５と等速で回転す
る。

【００７４】一方、ロッカーアーム６５の力点であるス
リッパ面６５１の上面には、このスリッパ面６５１を吸
気カム１６側に付勢する付勢手段が設けられている。図
１５に示すように、この付勢手段は、スリッパ面６５１
の上面に形成された凹部にスプリング６６を挟んで凸型
断面の押圧子６７を挿入し、サークリップ６８で抜け止
めを施したものである。

【００７５】カム軸５と踊り防止カム６１との間にはロ
ッカーアーム６５のスリッパ面６５１が挟まれる。踊り
防止カム６１のカムプロファイルは、少なくともバルブ
リフト量がゼロの区間全域においてスリッパ面６５１が
吸気カム１６の外周から離れないように設定され、好ま
しくは吸気カム１６がどの位置に回動していても吸気カ
ム１６と踊り防止カム６１との間にスリッパ面６５１の
厚み分の間隔が空くように、例えば略半月形状に設定さ
れている。そして、押圧子６７がスプリング６６の付勢
力により常に踊り防止カム６１の周面に押し付けられる
ため、その反力でスリッパ面６５１が吸気カム１６の周
面に押し付けられる。

【００７６】この踊り防止カム６１を設けたことによ
り、ロッカーアーム６５の踊りが防止される。特に支点
部材７０が吸気バルブ８側に回動している時にはスリッ
パ面６５１側の端部の自由度が大きくなるが、踊り防止
カム６１がスリッパ面６５１の吸気カム１６周面からの
浮き上がりを防止するため、ロッカーアーム６５の踊り
が確実に防止されてエンジンの高回転追従性をより向上
させることができる。

【００７７】また、ロッカーアーム６５のスリッパ面６
５１にスプリング６６と押圧子６７を付勢手段として設
けたことにより、吸気カム１６とロッカーアーム６５
（スリッパ面６５１）との間の隙間が常時ゼロに保た
れ、吸気カム１６とスリッパ面６５１とがぶつかり合う
騒音が発生しなくなるため、エンジンノイズの低減にも
多大に貢献できる。

【００７８】踊り防止カム６１は吸気バルブ８と排気バ
ルブ９のなすＶバンク間に配置されているため、Ｖバン
ク間のデッドスペースを有効に利用し、シリンダーヘッ
ド１を大型化することなく踊り防止カム６１を設けるこ
とができる。

【００７９】また、踊り防止カム６１はカム軸５により
直接駆動されるが、カム軸５と踊り防止カム６１間の軸
間距離が小さいことから、ドライブギヤ６２とドリブン
ギヤ６３を小径化でき、これによりエンジンのコンパク
ト性を損なうことなく踊り防止カム６１を設けることが
できる。

【００８０】ところで、上記第一〜第五実施形態におい
ては、吸気バルブ８のみがバルブリフト量を可変できる
ように構成されているが、排気バルブ９もバルブリフト
量を可変できるように構成してもよい。また、第五実施
形態に説明した踊り防止カム６１や付勢手段は第一〜第
四実施形態においても適用可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出力やトルク等のエンジン特性、燃費効率、エンジン耐
久性、高回転追従性等の向上を図ると共に、エンジンノ
イズの低減とエンジンのコンパクト化を実現し、かつ信
頼性、製造性、調整作業性等に優れた４サイクルエンジ
ンの動弁装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動弁装置が適用された車両用４サ
イクルエンジンの第一実施形態を示すシリンダーヘッド
の縦断面図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う縦断面図。

【図４】図３のＩＶ矢視図。

【図５】支点部材の先端とロッカーアームの支点区間と
の間の隙間を示す図。

【図６】本発明の第二実施形態を示すシリンダーヘッド
の縦断面図。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う縦断面図。

【図８】本発明の第三実施形態を示すシリンダーヘッド
の縦断面図。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う縦断面図。

【図１０】図９のＸ矢視図。

【図１１】本発明の第四実施形態を示すシリンダーヘッ
ドの縦断面図。

【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う縦断面図。

【図１３】図１２のＸＩＩＩ矢視図。

【図１４】本発明の第五実施形態を示すシリンダーヘッ
ドの縦断面図。

【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う縦断面図。

【符号の説明】

１ シリンダーヘッド ２ 燃焼室 ５ カム軸 ８ バルブ １７ ロッカーアーム １７１ ロッカーアームの作用点であるスリッパ面 １７２ ロッカーアームの作用点であるピボット部 １７３ 支点区間 １８ 動弁カムとしての吸気カム ２２ ガイド部材 ２５ 支点部材 ２５２ フランジ部 ３０ アクチュエーターとしてのサーボモーター ３５ ガイド軸 ４１１ 転がり部 ４５ タペット部材 ６１ 踊り防止カム ６６ 付勢手段を構成するスプリング ６７ 付勢手段を構成する押圧子 ６８ 付勢手段を構成するサークリップ Ｃ ２つの吸気バルブ間を結ぶ連絡線 Ｓ 支点部材の先端の回動軌跡とロッカーアームの支点
区間との間の隙間

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G016 AA02 AA06 AA10 AA19 BB09 BB11 BB16 BB19 BB20 BB21 BB25 CA04 CA08 CA11 CA16 CA25 CA46 DA01 DA08 DA11 DA16 DA17 FA38 3G018 AB02 AB03 AB05 AB16 BA11 BA17 BA19 CA11 CA13 DA08 DA11 DA70 DA85 FA01 FA06

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロッカーアームを介して動弁カムの動き
   をバルブに伝える４サイクルエンジンの動弁装置におい
   て、上記動弁カムのカム軸に平行な回動軸線を軸に回動
   する支点部材と、この支点部材を回動させるアクチュエ
   ーターとを設ける一方、上記ロッカーアームに上記支点
   部材の先端の回動軌跡に沿う円弧状の支点区間を形成
   し、この支点区間に支点部材の先端を当接させ、支点区
   間の円弧範囲内で支点部材を回動させることによりロッ
   カーアームの支点位置を変化させてバルブリフト量を可
   変させる構成としたことを特徴とする４サイクルエンジ
   ンの動弁装置。
2. 【請求項２】 前記バルブの開閉方向に沿う方向にのみ
   移動自在で他方向への移動を規制されたガイド部材をバ
   ルブの頂部付近に当接させ、前記ロッカーアームの作用
   点を上記ガイド部材に屈折自在に連結した請求項１に記
   載に４サイクルエンジンの動弁装置。
3. 【請求項３】 前記バルブの開閉方向に平行するガイド
   軸を固設し、このガイド軸に前記ガイド部材を摺動自在
   に組み付けた請求項２に記載の４サイクルエンジンの動
   弁装置。
4. 【請求項４】 前記カム軸の軸方向に沿って２つのバル
   ブが並べて配置されている場合において、両バルブのバ
   ルブスプリング間の領域に、かつ両バルブ間を結ぶ連絡
   線を略直角方向から挟む形で前記ガイド軸を２本設けた
   請求項３に記載の４サイクルエンジンの動弁装置。
5. 【請求項５】 前記支点部材の先端付近の両サイドに、
   前記ロッカーアームの支点区間を挟む一対のフランジ部
   を形成した請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の
   ４サイクルエンジンの動弁装置。
6. 【請求項６】 前記フランジ部を、前記支点部材の回動
   方向の少なくとも前記動弁カム側に延長形成した請求項
   ５に記載の４サイクルエンジンの動弁装置。
7. 【請求項７】 前記カム軸の軸方向に沿って複数の動弁
   カムが並べて配置されている場合において、バルブリフ
   ト量を可変させる方のバルブを開閉する動弁カムを、バ
   ルブリフト量を可変させない方のバルブを開閉する動弁
   カムよりも燃焼室の中心部寄りに配置した請求項１に記
   載の４サイクルエンジンの動弁装置。
8. 【請求項８】 前記支点部材の先端の回動軌跡と前記ロ
   ッカーアームの支点区間との間の隙間を、バルブリフト
   量大側からバルブリフト量小側に向かって小さくした請
   求項１に記載の４サイクルエンジンの動弁装置。
9. 【請求項９】 前記ロッカーアームの作用点と前記バル
   ブとの間にゼロラッシュアジャスター機構を設けた請求
   項１に記載の４サイクルエンジンの動弁装置。
10. 【請求項１０】 前記支点部材の先端に転がり部を設
    け、この転がり部を前記ロッカーアームの支点区間に当
    接させた請求項１に記載の４サイクルエンジンの動弁装
    置。
11. 【請求項１１】 前記バルブが２つ並んで配置されてい
    る場合において、一つの天秤状のタペット部材を両バル
    ブの頂部に当接するように設置し、このタペット部材の
    中央部に前記ロッカーアームの作用点を連結し、その連
    結部を球面待遇とした請求項１に記載の４サイクルエン
    ジンの動弁装置。
12. 【請求項１２】 前記タペット部材に前記各バルブの頂
    部を密に嵌合させた請求項１１に記載の４サイクルエン
    ジンの動弁装置。
13. 【請求項１３】 少なくとも前記バルブリフト量がゼロ
    の区間全域において、前記ロッカーアームの力点が前記
    動弁カムの外周から離れないように規制する踊り防止カ
    ムを設けた請求項１に記載の４サイクルエンジンの動弁
    装置。
14. 【請求項１４】 前記踊り防止カムを吸気バルブと排気
    バルブのなすＶバンク間に、かつ前記カム軸と踊り防止
    カムとの間にロッカーアームの力点が挟まれる位置に配
    置した請求項１３に記載の４サイクルエンジンの動弁装
    置。
15. 【請求項１５】 前記踊り防止カムを前記カム軸により
    直接駆動した請求項１３または請求項１４に記載の４サ
    イクルエンジンの動弁装置。
16. 【請求項１６】 前記ロッカーアームの力点を前記動弁
    カム側に付勢する付勢手段を設けた請求項１３〜請求項
    １５のいずれか一項に記載の４サイクルエンジンの動弁
    装置。