JPH0216002Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は４サイクルエンジンの弁装置に関す
る。

（従来技術及びその問題点） 従来４サイクルエンジンにおいては、シリンダ
ヘツドの吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開
閉する吸気弁及び排気弁は弁棒先端に円板型の弁
頭を一体的に設けてなるポペツトバルブにて構成
され、該ポペツトバルブをコイル状のバルブスプ
リングにより閉弁方向に付勢し、クランクシヤフ
トと連動し該クランクシヤフトの回転数の1/2の
回転数で回転するカムシヤフトのカム面を、前記
弁棒の末端側に当接させ、吸入、圧縮、爆発、排
気の各行程に応じて吸気ポート及び排気ポートを
開閉していた。

この場合ポペツトバルブはその弁頭側が燃焼室
内方に突出することにより、吸気ポート及び排気
ポートを開閉するものであるため、燃焼室の有効
容積がポペツトバルブの突出した分だけ小さくな
ると共に、弁頭自体が吸気及び排気に対して抵抗
となるため、ガス交換即ち吸気効率及び排気効率
を高めることは現状構成では困難であつた。

（考案の目的） 上記実情に鑑み、本出願人は先に、上記吸気弁
及び排気弁の少なくとも一方をピストンバルブで
構成することにより、吸気効率及び排気効率を大
幅に高めて４サイクルエンジンの資質を向上させ
得た弁装置の発明を出願した（特願昭59−066227
号）。

本考案は、当該発明に関連した考案であつて、
簡単な構造の可変バルブタイミング機構を具備
し、低速から高速まで最適なバルブタイミングを
得ることができる４サイクルエンジンの弁装置を
提供することを目的とする。

（考案の構成） 上記目的を達成するために本考案は、シリンダ
ヘツド吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開閉
する吸気弁及び排気弁の少なくとも一方をピスト
ンバルブにて構成した４サイクルエンジンの弁装
置にいて、前記吸気ポート及び排気ポートと連通
する孔が穿設されている円筒体を円周方向に回転
可能にシリンダヘツドに嵌装すると共に、クラン
クシヤフトの回転に連動して往復動する前記ピス
トンバルブを該円筒体内に嵌装し、かつ前記円筒
体の回転により前記ピストンバルブのヘツド面と
前記孔の該ヘツド面側の開口端との距離に差異が
生ずるように構成したものである。

（実施例） 以下本発明の第一実施例について図面を参照し
て説明する。第１図及び第２図中１は４サイクル
エンジンのシリンダで、内部にピストン２が摺動
自在に嵌装され、該ピストン２はコンロツド３を
介してクランクシヤフト４に連結され前記ピスト
ン２の摺動に伴い前記クランクシヤフト４が回転
する。

前記シリンダ１の上部のシリンダヘツド５とシ
リンダヘツドカバー５ａとの間の空隙部には本考
案の弁装置６が設けられている。即ち、弁装置６
はシリンダヘツド５の吸気ポート７及び排気ポー
ト８をそれぞれ開閉する吸気バルブ９及び排気バ
ルブ１０を有している。これら吸気バルブ９及び
排気バルブ１０は互いに同一構成で、ピストンバ
ルブ９ａ及び１０ａにて構成され、前記シリンダ
ヘツド５に設けた上下端面が開口する円筒体１１
ａ及び１２ａよりなるバルブ嵌装室１１及び１２
内にそれぞれ所定ストローク摺動自在に嵌装され
ている。これらの円筒体１１ａ及び１２ａの下端
面は燃焼室１３の略半球面状の天井壁と均一面と
されている。前記円筒体１１ａ及び１２ａの周壁
には、第６図、第７図の展開図に示したようにそ
れぞれ上下方向の幅が異なる大孔１１ｂ，１２ｂ
及び小孔１１b′，１２b′が１つ毎に２個づつ設け
てある。即ち、大孔１１ｂ，１２ｂ及び小孔１１
b′，１２b′がそれぞれ円筒体１１ａ及び１２ａの
180゜対称位置に配置されている。なお、それらの
大孔１１ｂ，１２ｂ及び小孔１１b′，１２b′は上
端面の高さが揃い、下端面の位置が異なつてい
る。そして、該大孔１１ｂ，１２ｂ及び小孔１１
b′，１２b′は、上記円筒体１１ａ及び１２ａの外
側位置にその全周に亘つて設けた環状空隙部７ａ
及び８ａを介して前記吸入ポート７及び排気ポー
ト８にそれぞれ連通されている。前記環状空隙部
７ａ及び８ａの幅Ｄ（第２図参照）は前記円筒体
１１ａ及び１２ａの大孔１１ｂ，１２ｂ及び小孔
１１b′，１２b′の位置変更を許容し得るに十分な
寸法に設定されている。

バルブ嵌装室１１，１２を構成する円筒体１１
ａ，１２ａは、シリンダヘツド５に円周方向に回
転可能に設けてあり、その上端のフランジ部外周
には歯車１１ｃ，１２ｃが刻設されている。ま
た、シリンダヘツド５にはこれらの歯車１１ｃ，
１２ｃと噛合する歯車２８ａ，２９ａが刻設され
ている回転体２８，２９が回転可能に取り付けら
れている。従つて、該回転体２８，２９を回転さ
せることによつて、上記歯車２８ａ，２９ａ及び
１１ｃ，１２ｃを介して円筒体１１ａ，１２ａが
円周方向に回転するように構成されている。

前記ピストンバルブ９ａ，１０ａのヘツド面
（下端面）は、第８図に示したように両端側の凸
面９ｂ，１０ｂと中央の凹面９ｃ，１０ｃとから
成る段状に形成されている。

また、前記ピストンバルブ９ａ，１０ａが上死
点側から下死点側（反燃焼室１３側）へ摺動時、
これらピストンバルブ9a，10aのストロークの略
中間点より下死点側で、前記大孔１１ｂ，１２ｂ
及び小孔１１b′，１２b′が開口し、吸気ポート７
及び排気ポート８が環状空隙部７ａ，８ａ、バル
ブ嵌装室１１，１２を介して燃焼室１３に開口し
得るように設定されている。

前記ピストンバルブ９ａ，１０ａは動弁機構１
４，１５により開閉駆動される。これら動弁機構
１４，１５は互いに同一構成で、一端に歯車１４
ａ，１５ａを同心一体に設けた回転軸１４ｂ，１
５ｂと、これら回転軸１４ｂ，１５ｂとピストン
バルブ９ａ，１０ａとを連結するコンロツド１４
ｃ，１５ｃとを有している。

前記回転軸１４ｂ，１５ｂは第４図に示す如く
軸受１４ｄ，１５ｄを介してシリンダヘツド５に
回転自在に支持されている。

前記コンロツド１４ｃ，１５ｃは、その大径端
部が前記歯車１４ａ，１５ａに回転軸１４ｂ，１
５ｂに対して偏心して突設した偏心軸１４ｅ，１
５ｅに軸受１４ｆ，１５ｆを介して回転自在に嵌
着され、小径端部が前記ピストンバルブ９ａ，１
０ａに取付軸１４ｇ，１５ｇを介して回転自在に
取り付けられている。そして回転軸１４ｂ，１５
ｂの回転に伴い、コンロツド１４ｃ，１５ｃを介
してピストンバルブ９ａ，１０ａが円筒体１１
ａ，１２ａ内を軸線方向に摺動し得るようになつ
ている。

前記歯車１４ａ，１５ａはタイミングシヤフト
１６に固着した歯車１７に噛合しており、該タイ
ミングシヤフト１６は第１図に示す如くシリンダ
ヘツド５に軸受１８及び１９を介して回転自在に
支持されている。前記タイミングシヤフト１６の
一端部にはチエンスプロケツト２０が固着され、
該チエンスプロケツト２０と前記クランクシヤフ
ト４に固着したチエンスプロケツト２１との間
に、エンドレスチエン２２が巻装されている。従
つて、クランクシヤフト４の回転に伴ない、チエ
ンスプロケツト２１、エンドレスチエン２２、チ
エンスプロケツト２０、タイミングシヤフト１
６、歯車１７，１４ａ，１５ａを介して回転軸１
４ｂ，１５ｂが、クランクシヤフト４の回転数の
１／２の回転数で回転するようになつている。

尚、第３図中２３はチエンガイドローラ、２４
はチエンテンシヨナー、２５は該チエンテンシヨ
ナー２４のテンシヨン調整機構、２６はオイルポ
ンプ駆動用スプロケツトであり、また、第１図中
２７は点火プラグである。

（作用） 次に、上記構成の本実施例の４サイクルエンジ
ンの弁装置の作用を説明する。ピストン２の上下
運動に伴ないコンロツド３を介してクランクシヤ
フト４が回転すると、チエンスプロケツト２１、
エンドレスチエン２２、チエンスプロケツト２
０、タイミングシヤフト１６、歯車１７，１４
ａ，１５ａ、回転軸１４ｂ，１５ｂ、コンロツド
１４ｃ，１５ｃを介してピストンバルブ９ａ，１
０ａが所定のタイミングで円筒体１１ａ，１２ａ
内を摺動することによつて、吸気ポート７及び排
気ポート８がそれぞれ開閉されるものである。

そこで、上記バルブタイミングを変化させたい
場合には、回転体２８，２９を回転操作すること
によつて、歯車２８ａ，２９ａ及び１１ｃ，１２
ｃを介して円筒体１１ａ，１２ａを90゜だけ回転
させる。これによつて、円筒体１１ａ，１２ａの
大孔１１ｂ，１２ｂ及び小孔１１b′，１２b′の円
周方向の位置が変化するため、吸気ポート７及び
排気ポート８の開閉タイミングが変化する。すな
わち、第６図の回転前の状態においては、ピスト
ンバルブ９ａ，１０ａの凸面９ｂ，１０ｂと円筒
体１１ａ，１２ａの大孔１１ｂ，１２ｂとの位
置、及びピストンバルブ９ａ，１０ａの凹面９
ｃ，１０ｃと円筒体１１ａ，１２ａの小孔１１
ｃ，１２ｃとの位置がそれぞれ一致しており、上
死点におけるピストンバルブ９ａ，１０ａの下端
面と上記大孔１１ｂ，１２ｂ及び小孔１１ｃ，１
２ｃの下端面との距離がそれぞれ₁で等しくな
つている。

次いで、円筒体１１ａ，１２ａが90゜回転する
と、第７図の如く凸面９ｂ，１０ｂの位置に小孔
１１ｃ，１２ｃが、凹面９ｃ，１０ｃの位置に大
孔１１ｂ，１２ｂがそれぞれ来るため、該凹面９
ｃ，１０ｃと大孔１１ｂ，１２ｂ下端面との距離
が₂となり、上記₁より大幅に縮小する。した
がつて、この状態においてはピストンバルブ９
ａ，１０ａの上昇時に大孔１１ｂ，１２ｂの開口
が早まると共に下降時には閉塞が遅れるため、吸
気ポート７及び排気ポート８の開口時間が長くな
り、エンジンの高速運転に適応することができ
る。また、前記第６図の状態においては開口が遅
れると共に閉塞が早まるため開口時間が短くな
り、エンジンの低速運転に適応することができ
る。

なお、円筒体１１ａ，１２ａを回転させる手段
は前記の歯車機構に限定されるものではなく、適
宜の手段によることができる。

また、上記実施例においては吸気側及び排気側
の円筒体１１ａ，１２ａの両方を回転可能な構成
としたが、本考案ではそのいずれか一方を回転可
能な構成としてもよい。

（第二実施例） 本考案の第二実施例を説明する。本実施例にお
いては、第１０図に示したように円筒体１１ａ，
１２ａの周壁に大孔１１ｂ，１２ｂを１個及び小
孔１１b′，１２b′を３個穿設してあり、一方、シ
リンダヘツド５に設けた環状空隙部は第９図の如
くその略1/4を閉塞壁３０とした平面「Ｃ」型の
環状空隙部３１，３２に形成されている。また、
ピストンバルブ９ａ，１０ａのヘツド面は第１２
図の如く平面３３，３４に形成されている。その
他の構成は第一実施例と同様である。

そこで、第１０図の状態では大孔１１ｂ，１２
ｂが閉塞壁３０の位置にあるため該大孔１１ｂ，
１２ｂは閉塞されており、したがつて、ピストン
バルブ９ａ，１０ａのヘツド面（平面３３，３
４）が上死点から小孔１１b′，１２b′の上端面ま
での距離₁を摺動すると、該小孔１１b′，１２
b′が開口するようになつている。この状態からバ
ルブタイミングを変化させるには、前記回転体２
８，２９を操作して円筒体１１ａ，１２ａを例え
ば90゜回転させると、第１１図の如く大孔１１ｂ，
１２ｂが環状空隙部３１，３２の位置に来るた
め、ピストンバルブ９ａ，１０ａは上記₁より
も短い距離₂を上死点から摺動すれば大孔１１
ｂ，１２ｂが開口するようになり、開口タイミン
グが早まるようになる。また、同様に閉塞タイミ
ングも遅れることとなる。

（第三実施例） 第１３図〜第１５図に示した第三実施例におい
ては、円筒体１１ａ，１２ａの周壁に透孔１１
ｂ，１２ｂが１個のみ穿設されており、またピス
トンバルブ９ａ，１０ａのヘツド面は第１５図の
如く傾斜面３５，３６に形成されている。その他
の構成は第一実施例と同様である。

したがつて、第１３図の状態では透孔１１ｂ，
１２ｂがピストンバルブ９ａ，１０ａの傾斜面下
部３５ａ，３６ａに対応した位置にあるためピス
トンバルブ９ａ，１０ａのヘツド面と透孔１１
ｂ，１２ｂとの距離₁は長いが、この状態から
円筒体１１ａ，１２ａを例えば180゜回転させる
と、第１４図の如く透孔１１ｂ，１２ｂがピスト
ンバルブ９ａ，１０ａの傾斜面上部３５ｂ，３６
ｂに対応した位置に来るため、ピストンバルブ９
ａ，１０ａのヘツド面と透孔１１ｂ，１２ｂとの
距離が上記₁より短い₂となるため、開口タイ
ミングが早まることになる。

（考案の効果） 以上説明したように本考案は、シリンダヘツド
の吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開閉する
吸気弁及び排気弁の少なくとも一方をピストンバ
ルブにて構成した４サイクルエンジンの弁装置に
おいて、前記吸気ポート及び排気ポートと連通す
る孔が穿設されている円筒体を円周方向に回転可
能にシリンダヘツドに嵌装すると共に、クランク
シヤフトの回転に連動して往復動する前記ピスト
ンバルブを該円筒体内に嵌装し、かつ前記円筒体
の回転により前記ピストンバルブのヘツド面と前
記孔の該ヘツド面側の開口端との距離に差異が生
ずるように構成したので、低速から高速までの全
ての運転条件に適応する最適のバルブタイミング
を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第一実施例を示す弁装置を備
えた４サイクルエンジンの要部縦断面図、第２図
は第１図の−線に沿う縦断面図、第３図は第
１図の−線に沿う縦断面図、第４図は第２図
の−線に沿う縦断面図、第５図は第２図の
−線に沿う横断面図、第６図はピストンバルブ
下部と円筒体の孔との展開図、第７図は、同、円
筒体回転後の状態を示す展開図、第８図はピスト
ンバルブ下部の斜視図、第９図は第二実施例を示
すシリンダヘツド下部の横断面図、第１０図は
同、ピストンバルブ下部と円筒体の孔との展開
図、第１１図は同、円筒体回転後の状態を示す展
開図、第１２図は同、ピストンバルブ下部の斜視
図、第１３図は第三実施例を示すシリンダヘツド
下部と円筒体の孔との展開図、第１４図は同、円
筒体回転後の状態を示す展開図、第１５図は同、
ピストンバルブ下部の斜視図である。 ４……クランクシヤフト、５……シリンダヘツ
ド、６……弁装置、７……吸気ポート、８……排
気ポート、９……吸気バルブ、９ａ，１０ａ……
ピストンバルブ、１０……排気バルブ、１１ａ，
１２ａ……円筒体、１１ｂ，１１b′，１２ｂ，１
２b′……孔、９ｂ，９ｃ，１０ｂ，１０ｃ，３
３，３４，３５，３６……ヘツド面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘツドの吸気ポート及び排気ポートを
   それぞれ開閉する吸気弁及び排気弁の少なくとも
   一方をピストンバルブにて構成した４サイクルエ
   ンジンの弁装置において、前記吸気ポート及び排
   気ポートと連通する孔が穿設されている円筒体を
   円周方向に回転可能にシリンダヘツドに嵌装する
   と共に、クランクシヤフトの回転に連動して往復
   動する前記ピストンバルブを該円筒体内に嵌装
   し、かつ前記円筒体の回転により前記ピストンバ
   ルブのヘツド面と前記孔の該ヘツド面側の開口端
   との距離に差異が生ずるように構成したことを特
   徴とする４サイクルエンジンの弁装置。