JPH03286108A - 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】 〔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、特に浮動するロッカアームと
カムとの間に生ずるおそれのある打音の発生を防止でき
る４サイクルエンジンの動弁装置に関する。

（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板・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、カムにより駆動されていないロッカアームと上記カ
ムとの間に生ずるおそれのある打音の発生を防止できる
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第
１のロッカアームと、この第１のロッカアームの両側に
配置されて上記エキセントリック大径部に嵌挿された第
２および第３のロッカアームと、上記第１１第２および
第３のロッカアームをそれぞれ駆動する第１、第２およ
び第３のカムと、を有し、上記第２および第３ロッカア
ームの先端部が上記第１のロッカアームの分岐先端部と
上下に重ね合されるとともに、上記第２および第３のカ
ムが同じカムプロフィールに形成され、上記第１のカム
のカムプロフィールが上記カムプロフィールと異なって
形成され、また、上記第１のロッカアームと上記第２お
よび第３ロッカアームのうち上方に配置されたロッカア
ームが弾性支持されて、このロッカアームを駆動する上
記カムの方向へ付勢された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、上記第
２および第３ロッカアームのカムフロア面を第１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。

第２および第３ロッカアームのカムフロア面を第１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、第２および第３ロッカアームと第２および第３
カムとの当接が解除され、第１ロッカアームと第１カム
とが当接して、４サイクルエンジンのバルブはこの第１
カムにより駆動する。

また、第２および第３ロッカアームのカムフロア面を第
１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、第１ロッカアーム
と第１カムとの当接が解除され、第２および第３ロッカ
アームと第２および第３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第２および第３のカム
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。

さらに、第１、第２および第３のロッカアームのうち、
上方に配置されたロッカアームは、動弁装置の作動中カ
ムに駆動されていないときに浮動状態となるが、この上
方に配置されたロッカアームか弾性支持されてカムに押
し付けられるので、上記浮動状態を回避できる。この結
果、ロッカアームを駆動していないカムと、このカムに
より駆動されていないロッカアームとの間に生ずるおそ
れのある打音の発生を防止できる。

（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１図は第３図のＩ−Ｉ線
に沿う概略断面図、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１
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、第１カムとしての低速用カム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
置された第２カムとしての中高速用カム４、および第３
カムとしての同じく中高速用カム５を有したカムシャフ
ト６と、カム３，４および５のそれぞれの下方に位置さ
れた第１ロッカアームとしての低速用ロッカアーム７、
第２ロッカアームとしての中高速用ロッカアーム８およ
び第３ロッカアームとしての同じく中高速用ロッカアー
ム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
ロッカシャフト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、中高速用ロッカアーム８および９
のそれぞれの先端部８ｂおよび９ｂ（後述）の上面に、
シム１４ａを介して当接される。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１２を介して、ロッカ
シャフト１１に対して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１１の中心から偏心しており、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
、この偏心プツシユニ２は、カムシャフト１１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もエキセントリック大径部として機能する
。

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、図示しないエンジンの燃料室を開閉する
バルブ１および２のステム頭部に、シム１４ｂを介して
それぞれ当接される。上記低速用ロッカアーム７の分岐
先端部７ｂは中高速用ロッカアーム８および９の先端部
８ｂおよび９ｂに重ね合され、これら分岐先端部７ｂ並
びに先端部８ｂおよび９ｂ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１図および第４図に示すように、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
下して、その各分岐先端部７ｂを下降させた場合、この
分岐先端部７ｂが中高速用ロッカアーム８および９の先
端部８ｂおよび９ｂを押下することから、これらの先端
部８ｂおよび９ｂは強制的に下降される。一方、第５図
に示すように中高速用カム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、低速用ロッカアーム７の分岐先
端部７ｂは、重力によりこの中高速用ロッカアーム８お
よび９の先端部８ｂおよび９ｂに追従して下降する。

ここで、上記シム１４ａおよび１４ｂは、共にタペット
クリアランス調整用に用いられる。シム１４ａは縦断面
丁字形状であり、中高速用ロッカアーム８および９の先
端部８ｂおよび９ｂに上方から嵌装される。また、シム
１．４　ｂは有蓋円筒形状であり、バルブ１および２の
ステム頭部を被冠する。

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
とは異なるカムプ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ｆｆ１ｂ）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の頂部１２ａおよび
１３ａを斜め前方へ位置させたとき（第１図、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、ロッカシャフト１１の回動は、第２図に示す
ように、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（図示せず）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。また、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１９
がそれぞれ設けられ、それぞれのボート１８．１９に選
択的にエンジンからの油圧が導かれる。

エンジン回転数が低回転数域にあるときには、低速用油
圧ボート１８へ油圧が供給され、ラック１６は引き戻さ
れ、ピニオン１７は第２図の矢印Ｍ方向に回動されて、
偏心ブツシュ１２および１３は第１図および第４図に示
すように、その頂部１２ａおよび１３ａが斜め前方へ位
置するよう回動する。また、エンジン回転数が中・高回
転域にあるときには、中高速用油圧ボート１９へ油圧が
供給されて、ラック１６は押し出され、ピニオン１７は
第２図の矢印Ｎ方向へ回動されて、偏心ブツシュ１２お
よび１３は第５図に示すように、その頂部１２ａおよび
１３ａが斜め後方へ位置するよう回動する。

分岐先端部７ｂが中高速用ロッカアーム８および９の先
端部８ｂおよび９ｂの上方に位置する低速用ロッカアー
ム７は、第１図に示すように、ロッカアームクツション
ユニット２１によってシリンダヘッド２２に弾性支持さ
れる。つまり、低速用ロッカアーム７には、カムフロア
面７ｃに対向する下面に、当接部２３が下方へ突出して
一体成形される。また、ロッカアームクツションユニッ
ト２１は、ロッカアームスプリング２４、テンションロ
ッド２５およびロッドガイド２６等を有して構成される
。

ロッドガイド２６は、フランジ部２７を有する円筒形状
に形成され、フランジ部２７下部がシリンダヘッド２２
に螺装される。また、このロッドガイド２６内にテンシ
ョンロッド２５が、その軸方向に摺動自在に収容される
。テンションロッド２５の先端部には、コツタ２８を介
してスプリングリテーナ２９か設置され、このスプリン
グリテーす２９の頂部にシム３０が嵌装される。このス
プリングリテーナ２９とロッドガイド２６のフランジ部
２７との間にロッカアームスプリング２４が介装される
。このロッカアームスプリング２４の付勢力は、スプリ
ングリテーナ２９およびシム３０を介して低速用ロッカ
アーム７の当接部２３へ伝達され、低速用ロッカアーム
７を低速用カム３の方向へ付勢する。

上記ロッカアームクツションユニット２１のユニット長
は、テンションロッド２５の下端部３１がロッドガイド
２６の内周段部（ストッパ部３２）に当接することによ
り規制される。また、シム３０については、低速用カム
３のベースサークル時に、この低速用カム３と低速用ロ
ッカアーム７のカムフロア面７ｃとの間にクリアランス
が保たれて、両者３および７間の潤滑が好適となるよう
な厚さのシム３０が選択される。また、低速用カム３の
リフト時には、ロッカアームスプリング２４が収縮して
、このリフト量を吸収する。

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、油圧シリンダ１５
の作動によってロッカシャフト１１が第２図の矢印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、中高速用ロッカアーム８
および９の先端部８ｂおよび９ｂを介し、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、低エンジン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、油圧シリ
ンダ１５の作動によってロッカシャフト１１が第２図の
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方また
は同一位置まで移動し、このカムフロア面８Ｃおよび９
ｃ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ｌ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をそれぞれ回動自在に嵌挿し、ロッカシャフト
１１に直接低速用ロッカアーム７を嵌挿して、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。

さらに、第１図のように低速用ロッカアーム７のカムフ
ロア面７Ｃと低速用カム３とが当接するエンジン低回転
数域では、ロッカアームクツションユニット２１は低速
用ロッカアーム７の重量を支持する（後述）に留まるが
、第５図に示すエンジン中高回転数域では、この重量支
持と同時にロッカアーム７の浮動も回避する。

つまり、エンジン中高回転数域では、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に駆動されて
バルブ１および２を作動させる。

このとき、低速用ロッカアーム７は、ロッカアームクツ
ションユニット２１が存在しなければ、低速用カム３に
駆動されず浮動状態となる。したがって、このロッカア
ームクツションユニット２１の存在により、低速用ロッ
カアーム７は上方の低速用カム３方向へ付勢されて押し
付けられるので、浮動状態が回避される。この結果、低
速用ロッカアーム７と低速用カム３とが激しく衝突せず
、これら低速用ロッカアーム７および低速用カム３との
間に生ずるおそれのある打音の発生を防止できる。しか
も、低速用ロッカアーム７と低速用カム３との激しい衝
突を防止できるので、これら低速用カム３および低速用
ロッカアーム７の耐久性も向上させることができる。

また、低速用ロッカアーム７がロッカアームクツション
ユニット２１を介してシリンダヘッド２２に支持された
ので、このロッカアームクツションユニット２１により
低速用ロッカアーム７の等価慣性重量を支持できる。こ
の結果、低速用ロッカアーム７の重量増大によっても、
エンジンの限界回転数の低下を防止できる。

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１１の回転駆動
源として油圧シリンダ１５を用いる場合につき説明した
が、この回転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。

〔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、第２および第３
ロッカアームがこのエキセントリック大径部に嵌装され
ると共に、第１ロッカアームが第２および第３ロッカア
ームの間に配置されて直接ロッカシャフトに嵌装され、
上記第１ロッカアームの分岐先端部と上記第２および第
３ロッカアームの先端部とが上下に重ね合されたことか
ら、ロッカシャフトの回動による第１、第２および第３
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、上記第１のロッカアームと第２および第３のロッ
カアームのうち上方に配置されたロッカアームが弾性支
持されて、このロッカアームを駆動するカムの方向へ付
勢されたことから、上方にあるロッカアームがカムによ
り駆動されていないときにも、浮動状態をとなるのを回
避できる。この結果、カムにより駆動されていないロッ
カアームと上記カムとの間に生ずるおそれのある打音の
発生を防止できる。

第１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・・・バルブ、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・・
・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・・・中高速用ロッカア
ームの先端部、１１・・・ロッカシャフト、１２゜１３
・・・偏心ブツシュ、２１・・・ロッカアームクツショ
ンユニット、２４・・ロッカアームスプリング、２５・
・・テンションロッド、２６・・・ロッドガイド、３０
・・・シム、Ａ・・・低速用カムのカムプロイール、Ｂ
・・・中高速用カムのカムプロイール。

【図面の簡単な説明】

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第１のロッカア
   ームと、この第１のロッカアームの両側に配置されて上
   記エキセントリック大径部に嵌挿された第２および第３
   のロッカアームと、上記第１、第２および第３のロッカ
   アームをそれぞれ駆動する第１、第２および第３のカム
   と、を有し、上記第２および第３ロッカアームの先端部
   が上記第１のロッカアームの分岐先端部と上下に重ね合
   されるとともに、上記第２および第３のカムが同じカム
   プロフィールに形成され、上記第１のカムのカムプロフ
   ィールが上記カムプロフィールと異なって形成され、ま
   た、上記第１のロッカアームと上記第２および第３ロッ
   カアームのうち上方に配置されたロッカアームが弾性支
   持されて、このロッカアームを駆動する上記カムの方向
   へ付勢されたことを特徴とする４サイクルエンジンの動
   弁装置。