JPH0295708A - ４サイクルエンジンの動弁装置 - Google Patents

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〕 この発明は４サイクルエンジンの吸・排気バルブを駆動
する動弁装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に自動車、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、動弁装置はこの吸・排気バルブを作動させる
ためのカムシャフトを具えている。そしてこのカムシャ
フトがエンジンの動力により回転すると、カムシャフト
に形成された固有のカムプロフィールを有するカムによ
って吸・排気バルブが所定のタイミングで上下動し混合
気の吸入と燃焼カスの排気とを行う。

なお、上述した従来の動弁装置では、吸・排気バルブの
それぞれは、常に同一のカムプロフィールを有するカム
によって作動されており、このため、エンジンの回転数
に応じて設定される各バルブの開閉タイミング及びカム
の回転により上下動されるバルブのリフト量は変動する
ことなく常に一定である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、自動二輪車等の車両に搭載される上述した４
サイクルエンジンでは低回転数域から中・高回転数域に
かけての広い回転数域内で高い出力、すなわちパワーバ
ンドの広帯域化を獲得することが要求されている。

ところが上述した従来の動弁装置では、吸・排気バルブ
のそれぞれは、常に同一のカムプロフィールを有するカ
ムによって作動されるので各バルブの開閉タイミング及
びバルブのリフト量は変動することなく常に一定である
ので、エンジンの出力特性は概ねバルブを作動させるカ
ムのカムプロフィールにより制限され、特定のエンジン
回転数域でピーク値を有する出力特性となり、このため
、低回転数域から中・高回転数域にかけての広い回転数
域で一層に高い出力を獲得することが出来なかった。

この発明は上述した事情に鑑み、低回転数域から中・高
回転数域にかけての広い回転数域内で出力を向上させる
ようにした４サイクルエンジンの動弁装置を堤供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述した課題を達成するため、この発明では、カム１０
イールが異なる２種類のカムが隣接して形成され、かつ
、少なくとも一方のカムのカムリフト量が他方のカムの
カムリフト量よりも大きく形成されたカムシャフトと、
該カムシャフトに形成されたカムのうちカムリフト量の
小さいカムの下方に配設され、かつ燃焼室を開閉するバ
ルブ頭部に直接当接する第１のロッカーアームと、前記
カムシャフトに形成されたカムのうちカムリフト量の大
きいカムの下方に配設されるとともに前記の第１のロッ
カーアームの上面に係合する第２のロッカーアームと、
回動自在に支承され、かつ前記第１及び第２のロッカー
アームの各支持部に嵌挿するとともに、前記第２のロッ
カーアームの支持部に嵌挿する部分に他の部分よりも径
が大きく、しかも軸心が他の部分の軸心から偏心したエ
キセントリック大径部が形成されたロッカーシャフトと
を具え、エンジンの低回転数域で前記ロッカーシャフト
を所定角度回転させることにより、該ロッカーシャフト
の前記エキセントリック大径部によって前記第２のロッ
カーアームの支持部を前記第１のロッカーアームの支持
部に対して相対的に下方へ移動させ、これにより前記カ
ムシャフトに形成されたカムリフト量の大きいカムと前
記第２のロッカーアームとの当接を解除させて前記カム
リフト量の小さいカムと前記第１のロッカーアームとを
当接させ、前記バルブを前記カムリフト量の小さいカム
のカムプロフィールに追従させて作動させるとともに、
中・高回転数域で前記ロッカーシャフトを所定角度回転
させることにより、前記エキセントリック大径部によっ
て前記第２のロッカーアームの支持部を前記第１のロッ
カーアームの支持部と同等な位置に上昇させ、これによ
りカムリフト量の小さいカムと前記第１のロッカーアー
ムとの当接を解除させて前記カムリフト量の大きいカム
と前記第２のロッカーアームとを当接させ、前記バルブ
を前記カムリフト量の大きいカムのカムプロフィールに
追従させて作動させるようにしている。

〔作用〕

上述した動弁装置によると、エンジンの各回転域に応じ
てバルブを作動させるカムのカムプロフィールを２種類
の中から選択することか出来るため、各バルブの開閉タ
イミング及びバルブのリフト量をエンジン回転数域に応
じて最適な値に設定することができる。

〔実施例〕

以下、この発明に係わる動弁装置の一実施例を詳述する
。

第１図はこの発明に係わる動弁装置１を示す要部概念斜
視図である。なお、この動弁装置１は１シリンダに対し
吸気弁側と排気弁側にそれぞれ一箇所づつ計二箇所配設
されている。

この動弁装置１はカムプロイールが異なる２種類のカム
２．３が隣接して形成されたカムシャフト４と、このカ
ムシャフト４の下方に配設された第１及び第２のロッカ
ーアーム５．６と、この各ロッカーアーム５．６の各支
持部５ａ、６ａ内に嵌挿し、かつ図示せぬ軸受部により
回動自在に支承されたロッカーシャフト７とから構成さ
れている。

このうち前記カムシャフト４に形成されたカム２はカム
リフト量が小さくかつバルブの開閉期間が短く設定され
た、いわゆる低速回転域においてエンジンの出力を向上
させるに好適なカムプロフィールを有するカム（以下低
速回転用カムと言う）であり、一方隣接して形成された
カム３は前記カム２とは対称的に全周に渡って前記カム
２よりもカムリフト量が大きくかつバルブの開閉期間が
長く設定された、いわゆる中・高速回転においてエンジ
ンの出力を向上させるに好適なカムプロフィールを有す
るカム（以下高速回転用カムと言う）である。

一方。前記第１及び第２のロッカーアーム５゜６のうち
第１のロッカーアーム５はカムシャフト４に形成された
低速回転用カム２の下方に配設され、先１５ｂ、５ｃは
二股に分岐して、図示せぬエンジンの燃焼室を開閉する
バルブのバルブステム８，９頭部に直接接当するように
配設されている。また隣接する第２のロッカーアーム６
はカムシャフト４に形成された高速回転用カム３の下方
に配設され、先端６ｂは前記の第１のロッカーアーム５
の先端上面５ｄと係合するように配設されている。

一方、上述した第１及び第２のロッカーアーム５．６を
回動自在に支承するロッカーシャフト７には、このロッ
カーシャフト７の池の部分よりも径が大きく、しかも軸
心が他の部分の軸心から偏心したエキセントリック大径
部１０が形成されており、このエキセントリック大径部
１０は前記第２のロッカーアーム６の支持部６ａ内に嵌
挿している。そして、このエキセントリック大径部１０
は前記ロアカーシャフト７に嵌挿したエキセントリック
ブツシュ１１と、このエキセントリックブツシュ１１を
ロッカーシャフト７に固着させるピン１２とにより構成
されている。なお、第１図の要部破断平面図で示す第２
図のように、エキセントリックブツシュ１１とロッカー
シャフト７とには寸法公差がｆＦ１密に管理され、しか
も前記ビン１２の径よりも若干径の小さい孔１１ａ、７
ａが形成されており、この孔１１ａ、７ａ内に前記ピン
１２を打ち込むことによりエキセントリックブツシュ１
１とロッカーシャフト７とが互いに固着される。

なお、第１図で符号１３はそれぞれバルブクリアランス
調整用のネジ部であり、また符号１４はバルブスプリン
グである。

次に上述した動弁装置１の作用を説明し、併せて構成を
より詳細に説明する。

図示せぬサーボモータ、あるいはラック・ピニオン等の
回転手段により、４サイクルエンジンの低回転数域で前
記ロッカーシャフト７を所定角度回転させ、第１図に示
す位置に停止させると、ロッカーシャフト７の軸心から
最も遠ざかったエキセントリックブツシュ１１の表面１
１ｂが最下端に位置するので、前記第２のロッカーアー
ム６の支持部６ａのみは前記第１のロッカーアーム５の
支持部５ａに対して相対的に下方へ移動しそこに停止す
る。

このようなロッカーシャフト７の停止位置によると、第
２のロッカーアーム６の支持部６ａのみが前記第１のロ
ッカーアーム５の支持部５ａに対して相対的に下方へ移
動するので第１図の要部断面図で示す第３図のように、
カムシャフト４に形成された高速回転用カム３の周面と
、記第２のロッカーアーム６との間に隙間ｔが形成され
ることとなり、このため高速回転用カム３と第２のロッ
カーアーム６との周面との当接は解除され、高速回転用
カム３は空振り状態で回転することとなる。

なお、エキセントリックブツシュ１１の外径及び偏心量
は上述した隙間ｔを形成すべく設定されることは言うま
でもない。

一方、第１図に示すロッカーシャフト７の停止位置によ
ると、前記第１のロッカーアーム５はバルブスプリング
１４の付勢力によってロッカーシャフト７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、前記第１の
ロッカーアーム５と低速回転用カム２の周面とは常時当
接し、このため第１図に示すロッカーシャフト７の停止
位置でカムシャフト４が回転すると、燃焼室を開閉する
バルブのバルブステム８，９は前記低速回転用のカム２
のカムプロフィールに追従して上下動するので、バルブ
は低速回転で好適なバルブの開閉タイミング及びバルブ
のリフト量を確保しつつ燃焼室を開閉することとなる。

一方、上述した図示せぬサーボモータ等の回転手段によ
り、４サイクルエンジンの中・高速回転数域で前記ロッ
カーシャフト７を第１図に示す位置から所定角度回転さ
せ、第１図と同一部分を同一符号で示す第４図の位置に
停止させると、ロッカーシャフト７の軸心から最も遠ざ
かったエキセントリックブツシュ１１の表面１１ｂが最
上端に位置するので、前記第２のロッカーアーム６の支
持部６ａのみが前記第１のロッカーアーム５の支持部５
ａと同等の位置へ上昇しそこに停止する。

このようなロッカーシャフト７の停止位置によると、第
２のロッカーアーム６の支持部６ａのみが前記第１のロ
ッカーアーム５の支持部５ａに対して相対的に上方へ移
動するので第４図の要部側断面図で示す第５図のように
、カムシャフト４に形成された高速回転用カム３の周面
と前記第２のロッカーアーム６とが当接することとなる
。

一方、第４図に示すカムシャフト４に形成された高速回
転用カム３の周面と前記第２のロッカーアーム６とが当
接すると、当該高速回転用カム３の方が低速回転用のカ
ム２よりもカムリフト量が大きく確保されるように形成
されており、また前記第２のロッカーアーム６の先端６
ｂが前記の第１のロッカーアーム５の先端上面５ｄと係
合するように配設されていることから、第４図に示すロ
ッカーシャフト７の停止位置でカムシャフト４が回転す
ると、低速回転用のカム２は空振り状態で回転するとと
もに第１のロッカーアーム５は第２のロッカーアーム６
の先端６ｂに押されて作動するので、燃焼室を開閉する
バルブのバルブステム８．９は前記高速回転用カム３の
カムプロフィールに追従して上下動することとなり、こ
のためバルブは高速回転で好適なバルブの開閉タイミン
グ及びバルブのリフト量を確保しつつ燃焼室を開閉する
こととなる。

なお、第３図に示す高速回転用カム３の非動作時におい
ては、第２のロッカーアーム６は何等の拘束もないので
、ロッカーシャフト７は上下動する第１のロッカーアー
ム５の先１５ｄと衝突する等の要因によってあばれ、こ
のため騒音の発生源となる虞もあるが、その際には第３
図と同一部分を同一符号で示す第６図のように、第２の
ロッカーアーム６の先端６ｂと第１のロッカーアーム５
の先ｉ５ｄとの間にコイルバネ２０を介在させて両者を
互いに連結すると、第２のロッカーアーム６は第１のロ
ッカーアーム５の動きに同調して上下動することとなり
、このためこのような第２のロッカーアーム６のあばれ
を排除することが出来る。

なお、高速回転用カム３の非動作時における第２のロッ
カーアーム６のあばれを排除するには、第７図の概念斜
視図で示すように先端２１ａ。

２１ｂが互いに逆方向に折り曲げられたコイルスプリン
グ２１を使用し、このコイルスプリング２１を第２図と
同一部分を同一符号で示す第８図の如く、第１のロッカ
ーアーム５と第２のロッカーアーム６との間のロッカー
シャフト７に嵌挿し、その先端部２１ａ、２ｆｂ間で第
１及び第２のロッカーアーム５，６を互いに挟持させ第
１のロッカーアーム５の動きに第２のロッカーアーム６
の動きを同調させるようにしてもよい。

なお、上記実施例ではエキセントリック大径部１０を構
成するにあたり、第２図で示すようにエセントリックプ
ッシュ１１とピン１２を使用し、かつこのピン１２を寸
法公差が厳しく管理された孔１１ａ、７ａ内に打込んで
圧入することによりエキセントリックブツシュ１１とロ
ッカーシャフト７とを固着させるようにしたが、この発
明は上記実施例に限定されることなく、第２図と同一部
分を同一符号で示す第９図に示すように、エキセントリ
ックブツシュ１１とロッカーシャフト７に形成される答
礼１１ａ、７ａを寸法公差のルーズな、いわゆるばか孔
に形成し、この孔１１ａ。

７ａ内にピン１２をスライド自在に嵌挿させた後、この
エキセトリックプッシュ１１の全てを第２のロッカーア
ーム６の支持部６ａ内に嵌挿させ、さらにロッカーシャ
フト７を回動自在に支承する軸受部３０．３１のうち一
方の軸受部３１側のロッカーシャフト７にコイル状のス
ラストバネ３２を配設し、このスラストバネ３２の付勢
力により第１及び第２のロッカーアーム５，６全体を他
側（第２のロッカーアーム６ｆＪＩ！ｌ）の軸受部３ｏ
側に押圧して位置決めし、それにより第２のロッカーア
ーム６の支持部６ａ内周壁でピン１２の抜止めを図ると
ともにエキセントリックシャフト１１とロッカーシャフ
ト７との締結を図るようにしてもよい。

なお、第９図に示す実施例の如く、エキセントリックブ
ツシュ１１とロッカーシャフト７に形成される答礼１１
ａ、７ａを寸法公差の管理がルーズな、いわゆるばか孔
に形成し、この孔１１ａ。

７ａ内にピン１２をスライド自在に嵌挿させた後、この
エキセトリックプッシュ１１の全てを第２のロッカーア
ーム６の支持部６ａ内に嵌挿させ、さらにスラストバネ
３２により位置決めを図ると共に支持部６ａ内周壁でピ
ン１２の抜止めを図るように構成すると、スラストスプ
リング３２を伸縮させる簡単な作業により、動弁装置１
の組立て分解作業が行われることとなり、また、答礼１
１ａ。

７ａは寸法公差の管理かルーズな、いわゆるばか孔でよ
いので、寸法公差が管理し易く、従って動弁装置の製造
工程が一層簡単となる。

なお、上記各実施例では本願発明に係わる動弁装置１を
、吸・排気側にそれぞれ２つのバルブを有するいわゆる
４バルブ式のエンジンに適用した場合についてのべたが
、本発明は上記実施例に限定されることなく、吸・排気
側にそれぞれ一つのバルブを有するいわゆる２バルブ式
のエンジンの吸・排気側に本願に係わる動弁装置１をそ
れぞれ適用してもよい。

さらに、上記実施例ではエキセントリック大径部１０を
エキセントリックブツシュ１１とピンＩ２とにより構成
したが、この発明は上記実施例に限定されることなく、
エキセントリック大径部１０をロッカーシャフト７と一
体に形成しても良い。〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明の動弁装置ではエンジン
の各回転域に応じてバルブを作動させるカムのカムプロ
フィールを２種類の中からエンジン回転数に応じて選択
させ、各バルブの開閉タイミング及びバルブのリフト量
をエンジン回転数域に応じて最適な値に変動させること
ができるため、低回転数域から中・高回転数域にかけて
の広い回転数域内で４サイクルエンジンの出力を向上さ
せることが出来る６ またこの発明の動弁装置では、カムの選択時におけるロ
ッカーシャフトの回転運動をエキセントリック大径部に
よって第２のロッカーアームの上下運動に変換させる構
成のため、カムの選択時に各部に大きなストレスが加わ
ることはなく、このためカムの選択がスムーズに行われ
る。

さらに、この発明の動弁装置は、従来の動弁装置に対し
大幅な変更を加えることなく構成しなので、従来形状の
シリンダヘッドに壺少限度の加工を施すことにより装着
させることが出来、このため本発明を実施するにあたっ
ての、生産コストの上昇を最少限度に押さえることが出
来るという勝れた効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１（２Ｉはこの発明に係わる動弁装置の概念斜視図、
第２図は第１図の要部破断平面図、第３図は第１図の要
部側断面図、第４図はこの発明に係わる動弁装置の動作
を示す概念斜視図、第５図は第４図の要部側断面図、第
６図は第１と第２のロッカーアームとを連結するバネを
示す要部側断面図、第７図は第１と第２のロッカーアー
ムとを連結するバネの他の実施例を示す概念斜視図、第
８図は第７図で示すバネを装着した状態を示す要部破断
平面図、第９図はこの発明に係わる動弁装置の池の実施
例を示す要部破断平面図である。 １・・・動弁装置、２．３・・・カム、４・・・カムシ
ャフト、５・・・第１のロッカーアーム、６・・・第２
のロッカーアーム、５ａ、６ａ・・・支持部、７・・・
ロッカーシャフト、８．９・・・バルブ（バルブステム
）、１０・・・エキセントリック大径部、１１・・・エ
キセントリックブツシュ、１２・・・ピン。 第２図 第５図 ＼ 第６図 ｂ ゝ）、 １ｂ 第７図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）カムプロィールが異なる２種類のカムが隣接して
   形成され、かつ一方のカムのカムリフト量が他方のカム
   のカムリフト量よりも大きく形成されたカムシャフトと
   、 該カムシャフトに形成されたカムのうちカムリフト量の
   小さいカムの下方に配設され、かつ燃焼室を開閉するバ
   ルブ頭部に直接当接する第１のロッカーアームと、 前記カムシャフトに形成されたカムのうちカムリフト量
   の大きいカムの下方に配設されるとともに前記の第１の
   ロッカーアームの上面と係合する第２のロッカーアーム
   と、 回動自在に支承され、かつ前記第１及び第２のロッカー
   アームの各支持部に嵌挿するとともに、前記第２のロッ
   カーアームの支持部に嵌挿する部分に、他の部分よりも
   径が大きく、しかも軸心が他の部分の軸心から偏心した
   エキセントリック大径部が形成されたロッカーシャフト
   とを具え、前記ロッカーシャフトを所定角度回転させる
   ことにより、前記エキセントリック大径部によって前記
   第２のロッカーアームの支持部を前記第１のロッカーア
   ームの支持部に対して相対的に下方へ移動させ、前記カ
   ムリフト量の大きいカムと前記第２のロッカーアームと
   の当接を解除して前記カムリフト量の小さいカムと前記
   第１のロッカーアームとを当接させ、前記バルブを前記
   カムリフト量の小さいカムのカムプロフィールに追従さ
   せて作動させるとともに、 前記ロッカーシャフトを所定角度回転させることにより
   、前記エキセントリック大径部によって前記第２のロッ
   カーアームの支持部を前記第１のロッカーアームの支持
   部と同等な位置に上昇させ、前記カムリフト量の小さい
   カムと前記第１のロッカーアームとの当接を解除して前
   記カムリフト量の大きいカムと前記第２のロッカーアー
   ムとを当接させ、前記バルブを前記カムリフト量の大き
   いカムのカムプロフィールに追従させて作動させるよう
   に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. （２）請求項（１）記載の動弁装置において、前記エキ
   セントリック大径部は、前記ロッカーシャフトに軸支さ
   れ、かつ前記第２のロッカーアームの支持部内に嵌挿す
   るエキセントリックブッシュと、該エキセントリックブ
   ッシュと前記ロッカーシャフトとにそれぞれ形成された
   孔内にスライド自在に嵌挿し、かつ前記第２のロッカー
   アームの支持部内に嵌挿した際に、該第２のロッカーア
   ームの支持部内周壁によりその移動が規制されたピンと
   を有し、 前記ロッカーシャフトは、前記第１のロッカーアームと
   第２のロッカーアームとを該第２のロッカーアーム側へ
   同時に付勢し位置決めするスラストバネを有することを
   特徴とする４サイクルエンジンの動弁装置。