JPH03279607A - 4サイクルエンジンの動弁装置 - Google Patents

4サイクルエンジンの動弁装置

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JPH03279607A
JPH03279607A JP7547890A JP7547890A JPH03279607A JP H03279607 A JPH03279607 A JP H03279607A JP 7547890 A JP7547890 A JP 7547890A JP 7547890 A JP7547890 A JP 7547890A JP H03279607 A JPH03279607 A JP H03279607A
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千秋 平田
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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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、運転状況に応じて吸・排気バルブのリフト
量や開弁時期等を変化させることができる4サイクルエ
ンジンの動弁装置に係り、特にロッカシャフト駆動源を
制御する駆動源制御装置の構成に関する。
(従来の技術) 一般に、自動車および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、これらのバルブは動弁装置によって
駆動される。すなわち、上記動弁装置は、エンジンのク
ランクシャフトに連動するカムシャフトを備え、このカ
ムシャフトに形成されたカムによって上記吸・排気バル
ブを所定のタイミングで上下動させている。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上記4サイクルエンジンは、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が
得られること、つまりパワーバンドが広帯域であること
が望ましい。
しかし、従来の動弁装置では、バルブの開閉タイミング
およびリフト量が固定されているため、特定のエンジン
回転数域でピーク値を有する出力特性しか得られず、し
たがって低回転数域の出力特性に重点を置くか、もしく
は中・高回転数域の出力特性に重点を置くかの選択を余
儀なくされる。
この発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり
、広い回転数域内で出力を向上させることができると共
に、中高速用カムが低速用カムの限界回転数を超える回
転数で回転中に駆動源制御装置に電気的トラブルが発生
しても、動弁装置の故障を回避できる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。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) この発明は、回動可能に支持されるとともにエキセント
リック大径部が形成されたロッカシャフトと、このロッ
カシャフトに直接嵌挿されて分岐先端部が形成された低
速用ロッカアームと、上記エキセントリック大径部に嵌
挿され、先端部が上記分岐先端部に重なり合うよう設け
られた中高速用ロッカアームと、上記低速用ロッカアー
ムを駆動する低速用カムと、この低速用カムのカムプロ
フィールと異なるカムプロフィールを備え、上記中高速
用ロッカアームを駆動する中高速用カムと、上記ロッカ
シャフトを回動させて、上記低速用カムおよび上記低速
用ロッカアームの当接と上記中高速用カムおよび上記中
高速用ロッカアームの当接とを選択的に切り換えるロッ
カシャフト駆動源と、電源OFF時に上記ロッカシャフ
ト駆動源を介して上記ロッカシャフトを作動し、上記中
高速用カムおよび上記中高速用ロッカアームを当接させ
、電源ON時に上記低速用カムおよび上記低速用ロッカ
アームを当接させる駆動源制御装置と、を有することを
特徴とするものである。
(作用) したがって、この発明に係る4サイクルエンジンの動弁
装置によれば、ロッカシャフトを所定角度回転させてエ
キセントリック大径部を回転させることにより、上記中
高速用ロッカアームのカムフロア面を低速用ロッカアー
ムのカムフロア面に対し上下方向に相対的に位置変化さ
せる。中高速用ロッカアームのカムフロア面を低速用ロ
ッカアームのカムフロア面に対し下方へ位置変化させた
ときには、中高速用ロッカアームと中高速用カムとの当
接が解除され、低速用ロッカアームと低速用カムとが当
接して、4サイクルエンジンのバルブはこの低速用ノy
ムにより駆動する。
また、中高速用ロッカアームのカムフロア面を低速用ロ
ッカアームのカムフロア面に対しほぼ上方へまたは同一
位置に位置変化させたときには、低速用ロッカアームと
低速用カムとの当接が解除され、中高速用ロッカアーム
と中高速用カムとがそれぞれ当接して、4サイクルエン
ジンのバルブはこの中高速用カムにより作動する。この
ようにロッカシャフトを回動させることによるカムの選
択によって、広い回転数域に亘りエンジン出力を向上さ
せることができる。
また、駆動源制御装置の電源OFF時に中高速用カムが
中高速用ロッカアームを駆動させるので、このとき、電
気的トラブルが発生しても何ら支障なく、中高速用カム
は中高速用ロッカアームを駆動し続ける。また、電源O
N時に電気的トラブルが発生して電源OFFになると、
ロッカシャフト駆動源の作動により、低速用カムによる
低速用ロッカアームの駆動から中高速用カムによる中高
速用ロッカアームの駆動へ切り換わる。しかし、中高速
用カムの限界回転数が低速用カムの限界回転数より高い
ので、この不慮の切換によっても、中高速用カムは正常
に回転し、その結果、動弁装置が故障することがない。
(実施例) 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第2図は、この発明に係る4サイクルエンジンの動弁装
置の一実施例を示す斜視図、第3図は第2図の動弁装置
の平面図、第4図および第5図は第2図の動弁装置の作
用を示す動作状態図である。
この動弁装置は、エンジンの1つのシリンダにおける吸
気側と排気側にそれぞれ配設される。したがって、第2
図〜第5図に示すバルブ1,2は吸気または排気を行な
うために配置されている。
この一実施例は、低速用カム3、並びにこの低速用カム
3の一側方および他側方にそれぞれ配置された中高速用
カム4および5を有したカムシャフト6(第4図、第5
図)と、カム3,4および5のそれぞれの下方に位置さ
れた低速用ロッカアーム7、中高速用ロッカアーム8お
よび9と、これらのロッカアーム7.8および9の支持
部7a。
8aおよび9aが嵌挿され、かつ図示しない軸受部によ
って回動自在に支承されたロッカシャフト11と、を備
えて構成される。
低速用ロッカアーム7の先端は2方に分岐し、これらの
両分枝先端部7bは、図示しないエンジンの燃焼室を開
閉する上記バルブ1および2のステム頭部にそれぞれ当
接している。また、低速用ロッカアーム7の支持部7a
は、ロッカシャフト11に直接嵌挿されて、回転可能に
設けられる。
中高速用ロッカアーム8の支持部8aは、ロッカシャフ
ト11よりも大径の偏心ブツシュ1−2を介して、ロッ
カシャフト11に対し回転可能に嵌挿される。この偏心
ブツシュ12は、第4図に示す如く、軸心がロッカシャ
フト1−1の中心から偏心しており、抜止めピン10に
よってロッカシャフト11に着脱自在に固定される。し
たがって、この偏心ブツシュ12は、ロッカシャフト1
1におけるエキセントリック大径部として機能する。
第3図に示す如く、中高速用ロッカシャフト9の支持部
9aも、上記偏心ブツシュ12と同一の形状を有しかつ
同一方向に偏心する偏心ブツシュ13を介して、ロッカ
シャフト11に対し回転可能に嵌挿される。この偏心ブ
ツシュ13も抜止めピン10によりロッカシャフト11
に着脱自在に固定され、エキセントリック大径部として
機能する。
また、中高速用ロッカアーム8および9の各先端部8b
および9bの下面は、低速用ロッカアーム7の一方およ
び他方の分岐先端部7bに、シム14aを介してそれぞ
れ当接される。これらの低速用ロッカアーム7の分岐部
7bと中高速用ロッカアーム8および9の先端部8bお
よび9bとの接触点は、バルブ1および2の略軸線上に
設定される。
したがって、第4図に示すように、偏心ブツシュ1−2
および13の厚肉頂部12aおよび13aが斜め前方へ
位置して、低速用カム3が低速用ロッカアーム7のカム
フロア面7Cを押下し、その各先端部7bを下降させた
場合、ロッカアーム8および9の各先端部8bおよび9
bは、重力によりこの分岐先端部7bに追従して下降す
る。一方、第5図に示すように、偏心ブツシュ12およ
び13の厚肉頂部12aおよび13aが斜め後方に位置
して、中高速用カム4および5が中高速用ロッカアーム
8および9のカムフロア面8Cおよび9Cをそれぞれ押
下した場合には、これらのロッカアーム8および9の先
端部8bおよび9bが低速用ロッカアーム7の各分岐先
端部7bを押下することから、この分岐先端部7bが強
制的に下降される。
なお、上記シム14a1縦断面T字形状のシムであり、
低速用ロッカアーム7の両分枝先端部7bに上方から嵌
装される。また、バルブ1および2のバルブステム頭部
に有蓋円筒形状のシム14bが被冠され、このシム14
bに、低速用ロッカアーム7の分岐先端部7b下面が当
接する。これらのシム14aおよび14bは、バルブ1
および2のタペットクリアランス調整用に用いられる。
上記カム3.4および5のうち、中高速用カム4および
5は同一のカムプロフィールを有し、また低速用カム3
はこれらの中高速用カム4および5のカムプロフィール
とは異なるカムブロフィールを有する。つまり、低速用
カム3は、エンジンが低回転数域で運転されているとき
に適したバルブリフト量および開閉弁時期が得られるよ
うにそのカムプロフィールが設定される。また、中高速
用カム4および5は、エンジンが中・高回転数域で運転
されているときに適したバルブリフト量および開閉弁時
期が得られるようにそのカムプロフィールが設定される
上記バルブリフト量は、バルブ1および2のストローク
長であり、カムリフト量と一致する。第6図には、低速
用カム3のカムプロフィールを実線A(カムリフト量J
a)で示し、また中高速用カム4および5のカムプロフ
ィールを破線B(カムリフト量Jb)で示している。こ
の第6図から明らかなように、中高速用カム4および5
は、低速用カム3よりも大きなバルブリフト量が得られ
るようにそのカムプロフィールが設定されている。
なお、第6図の二点鎖線Cは、ロッカシャフト11を回
動して偏心ブツシュ12および13の厚肉頂部12aお
よび13aを斜め前方へ位置させたとき(第4図)の中
高速用カム4および5におけるカムプロフィールを示す
ところで、第2図に示すように、ロッカシャフト11の
回動は、エンジンからの油圧によって作動する油圧シリ
ンダ15によってなされる。この油圧シリンダ15のピ
ストン21(第1図)にラック16が連結され、このラ
ック16が、ロッカシャフト11の一端部に形成された
ピニオン17に噛み合される。これらの油圧シリンダ1
5、ラック16およびピニオン17がロッカシャフト駆
動源を構成する。この油圧シリンダ15には、低速用油
圧ボート18および高速用油圧ボート1−9がそれぞれ
設けられ、それぞれのボート18.19に駆動源制御装
置22を介して、選択的にエンジンからの油圧が導かれ
る。
駆動源制御装置22は、第1図に示すようにスプールバ
ルブ23と電磁石24が結合して構成される。スプール
バルブ23は、スリーブ25にスプール26がスライド
自在に配設されたものであり、スリーブ25に給圧ボー
ト27およびリター 1 ンポート28aおよび28bが形成される。給圧ボート
27はエンジンの油圧源に連結され、リターンボート2
8aおよび28bはドレン管路に連結される。さらに、
スリーブ25には中高速用給油ボート29および低速用
給油ボート30が形成される。この中高速用給油ボート
29が中高速用油圧ホース31を介して高速用油圧ボー
ト19に接続される。また、低速用給油ボート30が低
速用油圧ホース32を介して低速用油圧ボート18に接
続される。
一方、電磁石24は、エンジン回転数センサ33によっ
てON・OFF操作されるスイッチ34により、それぞ
れ励磁・消磁される。つまり、スイッチ34は、エンジ
ン回転数センサ33がエンジンの中高速回転数域(90
00rpm以上)を検出することによりOFF操作され
、電磁石24は消磁される。すると、電磁石24とスプ
ール26のロッド端部との間に介装されたリターンスプ
リング35の付勢力により、スプール26がX方向へ移
動される。また、スイッチ34は、エンジ Z ン回転数センサ33がエンジンの低速回転数域(900
0rpm以下)を検出するとON操作され、電磁石24
は励磁される。この電磁石24の励磁により、スプール
26はリターンスプリング35の付勢力に抗してY方向
へ移動する。
したがって、エンジンが中・高速用回転数域にあり、ス
イッチ34がOFF操作されたときには、リターンスプ
リング35の付勢力によりスプール26がX方向に移動
して、給圧ボート27および中高速用給油ポート29が
連通し、同時にリターンボート28bおよび低速用給油
ボート30が連通ずる。このため、エンジンの油圧源か
らの油圧は、給圧ボート27、中高速用給油ボート29
および中高速用油圧ホース31を経て中高速用油圧ボー
ト19へ導かれる。すると、油圧シリンダ15のピスト
ン21が押し出され、ラック16が押し出されて、ピニ
オン17が矢印N方向へ回動される。これにより、偏心
ブツシュ12および13は第5図に示すように、その厚
肉頂部12aおよび13aが斜め後方へ位置するよう回
動し、中高速用ロッカアーム8および9が中高速用カム
4および5にそれぞれ当接して駆動される。
また、第1図に示すように、エンジンが低速回転数域に
あり、スイッチ34がON操作されているときには、電
磁石24の励磁によりスプール26が矢印Y方向へ移動
し、給圧ポート27が低圧用給油ボース30に連通し、
同時にリターンポート28aが中高速用給油ポート29
に連通ずる。
このため、エンジンの油圧源からの油圧は、給圧ポート
27、低速用給油ポート30および低速用油圧ホース3
2を経て低速用油圧ポート18へ導かれる。すると、油
圧シリンダ15のピストン21が押し戻され、ラック1
6が引き戻されて、ピニオン17がM方向(第2図)へ
回動される。これにより、偏心ブツシュ12および13
は第4図に示すように、その厚肉頂部12aおよび13
aが斜め前方へ位置するよう回動し、低速用ロッカアー
ム7は低速用カム3に当接して駆動される。
次に、作用効果を説明する。
エンジンが低回転数域にあるときに、駆動源制御 5 御装置22の制御により油圧シリンダ15が作動し、ロ
ッカシャフト11が矢印M方向に回動すると、偏心ブツ
シュ12および13のそれぞれの厚肉頂部12aおよび
13aが斜め前方に位置する(第4図)。これにより、
中高速用ロッカアーム8および9のカムフロア面8dお
よび9Cが低速用ロッカアーム7のカムフロア面7Cに
対し相対的に下方へ移動する。したがって、中高速用カ
ム4および5の周面と中高速用ロッカアーム8および9
のカムフロア面8Cおよび9Cとの間に隙間が形成され
ることになり、その結果、中高速用カム4および5は空
転する。
また、このとき、低速用ロッカアーム7は、バルブスプ
リング20の付勢力によってロッカシャフト11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、その
カムフロア面7Cが低速用カム3の周面と当接する。し
たがって、カムシャフト6が回転すると、バルブ1およ
び2は第6図に示した低速用カム3のリフト特性Aに基
づいて上下動する。つまり、バルブ1および2は、エン
ジン低速回転数域に適したバルブのリフト量を確保しつ
つ、燃焼室を開閉する。
一方、エンジンが中・高回転域にあるときに、駆動源制
御装置22の制御によって油圧シリンダ15が作動し、
ロッカシャフト11が矢印N方向に回転すると、偏心ブ
ツシュ12および13のそれぞれ厚肉頂部12aおよび
13aが斜め後方に位置する(第5図)。これにより、
中高速用ロッカアーム8および9のカムフロア面8Cお
よび9Cが低速用ロッカアーム7のカムフロア面7Cに
対して相対的に路上力または同一位置まで移動し、この
カムフロア面8Cおよび9Cがそれぞれ中高速用カム4
および5の周面に当接する。
ここで、第6図に示したように、中高速用カム4および
5は低速用カム3よりもカムリフト量が大きく形成され
ているので、第5図に示す状態下でカムシャフト6が回
転された場合、低速用カム3は空転し、一方、中高速用
カム4および5がそれぞれ中高速用ロッカアーム8およ
び9を介して、第6図のリフト特性Bに基づきバルブ1
および2を駆動する。この結果、バルブ1および2は、
エンジンの中・高回転数域に適したバルブリフト量を確
保しつつ、燃焼室を開閉する。
上記実施例によれば、低速用カム3にエンジンの低回転
数域に適したカムプロフィールが形成され、中高速用カ
ム4および5にエンジンの中・高回転数域に適したカム
プロフィールが形成され、さらにロッカシャフト11の
偏心ブツシュ12および13に中高速用ロッカアーム8
および9をそれぞれ回転自在に嵌挿し、ロッカシャフト
11に低速用ロッカアーム7を直接嵌挿して、ロッカシ
ャフト11の回動により、低速用カム3と低速用ロッカ
アーム7との当接、中高速用カム4および5と中高速用
ロッカアーム8および9とのそれぞれの当接を選択でき
るので、バルブ1および2を低速用カム3あるいは中高
速用カム4,5にて選択的に駆動させることができる。
したがって、エンジンの低回転数域から中・高回転数域
にかけての広い回転数域で、4サイクルエンジンの出力
を向上させることができる。
また、低速用カム3、中高速用カム4および5の選択を
偏心ブツシュ12および13の回動によって行なってい
るので、カム3. 4. 5の選択時に各部に大きなス
トレスが生ずることがない。このため、カム3. 4.
 5をスムーズに選択することができる。
また、一般に、低速用カム3と中高速用カム4および5
とはカムの性格上加速度に大きな差があり、これにより
限界回転数がそれぞれ異なる。例えば、中高速用カム4
および5の限界回転数は15000rpmであり、低速
用カム3の限界回転数は1l1000rpである。とこ
ろで、駆動源制御装置22はエンジン中・高回転数域で
スイッチ34がOFF操作され、電磁石24を消磁状態
として、油圧シリンダ15の高速用油圧ポート1−9へ
油圧を供給するよう構成される。この結果、第5図に示
すように、中高速用ロッカアーム8および9が中高速用
カム4および5に当接し、この中高速用カム4および5
が中高速用ロッカアーム8および9を駆動させる。した
がって、中高速用 q カム4および5が低速用カム3の限界回転数以上の回転
数で回転中に、駆動源制御装置22に電気的トラブルが
生じて、電磁石24へ給電されない事態が生じても、動
弁装置は上記状態を継続し、何ら故障することがない。
また、逆に、エンジン低回転数域にあるときには、駆動
源制御装置22のスイッチ34がON操作して電磁石2
4が励磁され、低速用油圧ポート18へ油圧を供給され
て、低速用カム3と低速用ロッカアーム7とが当接し、
この低速用カム3が低速用ロッカアーム7を駆動してい
る。このとき、駆動源制御装置22に電気的トラブルが
生ずると、電磁石24が消磁し、スプール26がX方向
に移動して、中高速用油圧ポート19へ油圧が供給され
る。この結果、中高速用ロッカアーム8および9が中高
速用カム4および5に当接して、この中高速用カム4お
よび5が中高速用ロッカアーム8および9を駆動させる
ことになる。しかし、低速用カム3の限界回転数より中
高速用カム4および5の限界回転数が高いので、駆動源
制御装置22の電気的トラブル以前に低速用カム3が限
界回転数に近い回転数で回転し、その後電気的トラブル
によって中高速用カム4および5に切り換わっても、こ
の中高速用カム4および5はそのまま適正に回転を続け
ることができる。この結果、動弁装置が故障することが
ない。
なお、上記実施例では、中高速用カム4および5のカム
プロフィールが第6図の破線Bに示すものである場合に
つき述べたが、この中高速用カム4および5のカムプロ
フィールを第7図の破線B′あるいは第8図の破線B#
に示すものとして、エンジンの中・高回転時におけるバ
ルブ1および2のリフトを変更してもよい。
また、上記実施例では、ロッカシャフト駆動源として油
圧シリンダ等15.16.17を用いる場合につき説明
したが、このロッカシャフト駆動源としてモータを用い
、プーリおよびベルト等の動力伝達手段によってロッカ
シャフト11を回転駆動させるようにしてもよい。この
場合には、駆動源制御装置は、電源ON時にモータがロ
ッカシャフト11を回動し低速用ロッカアーム7と低速
用カム3とを当接させ、また電源OFF時にロッカシャ
フト11が逆方向に回動して、中高速用ロッカアーム8
および9と中高速用カム4および5とを当接させるよう
制御する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係る4サイクルエンジンの動
弁装置によれば、回動可能に支持されたロッカシャフト
にエキセントリック大径部が形成され、中高速用ロッカ
アームがこのエキセントリック大径部に嵌挿され、さら
に低速用ロッカアームの分岐先端部が中高速用ロッカア
ームの先端部に重ね合されるとともに、低速用ロッカア
ームが直接ロッカシャフトに嵌挿されたことから、ロッ
カシャフトの回動による上記カムの選択によって、広い
回転数域に亘すエンジン出力を向上させることができる
また、駆動源制御装置は、電源OFF時にロッカシャフ
ト駆動源を介してロッカシャフトを作動し、中高速用カ
ムおよび中高速用ロッカアームを当接させ、また電源O
N時に低速用カムおよび低速用ロッカアームを当接させ
るよう構成され、しかも一般に、中高速用カムの限界回
転数が低速用カムの限界回転数より高いので、中高速用
カムが低速用カムの限界回転数を超える回転数で回転中
に駆動源制御装置に電気的トラブルが発生しても、動弁
装置が故障することがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は駆動源制御装置を第2図の油圧シリンダ等とと
もに示す概略図、第2図はこの発明に係る4サイクルエ
ンジンの動弁装置の一実施例を示す斜視図、第3図は第
2図の動弁装置の平面図、第4図および第5図は第2図
の動弁装置の作用を示す動作状態図、第6図は第2図の
カムのカムプロフィールを示す図、第7図および第8図
は第6図に示すカムプロフィールのそれぞれの変形例を
示す図である。 1.2・・・パルプ、3・・・低速用カム、4,5・・
・中高速用カム、7・・・低速用ロッカアーム、7b・
・・3 低速用ロッカアームの分岐先端部、8,9・・・中高速
用ロッカアーム、8b、9b・・・中高速用口・ツカア
ームの先端部、11・・・ロッカシャフト、1213・
・・偏心ブツシュ、A・・・低速用カムのカムプロフィ
ール、B・・・中高速用カムのカムプロフィール、15
・・・油圧シリンダ、16・・・ラック、17・・・ピ
ニオン、22・・・駆動源制御装置、23・・・スブー
ルノくルブ、24・・・電磁石、33・・・エンジン回
転数センサ、34・・・スイッチ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 回動可能に支持されるとともにエキセントリック大径部
    が形成されたロッカシャフトと、このロッカシャフトに
    直接嵌挿されて分岐先端部が形成された低速用ロッカア
    ームと、上記エキセントリック大径部に嵌挿され、先端
    部が上記分岐先端部に重なり合うよう設けられた中高速
    用ロッカアームと、上記低速用ロッカアームを駆動する
    低速用カムと、この低速用カムのカムプロフィールと異
    なるカムプロフィールを備え、上記中高速用ロッカアー
    ムを駆動する中高速用カムと、上記ロッカシャフトを回
    動させて、上記低速用カムおよび上記低速用ロッカアー
    ムの当接と上記中高速用カムおよび上記中高速用ロッカ
    アームの当接とを選択的に切り換えるロッカシャフト駆
    動源と、電源OFF時に上記ロッカシャフト駆動源を介
    して上記ロッカシャフトを作動し、上記中高速用カムお
    よび上記中高速用ロッカアームを当接させ、電源ON時
    に上記低速用カムおよび上記低速用ロッカアームを当接
    させる駆動源制御装置と、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。
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