JPH0441203Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、１気筒について２個の吸気バルブと
２個の排気バルブとを備え、これを１本の頭上カ
ム軸により夫々ロツカアームを介して駆動するよ
うにしたエンジンのバルブ駆動装置に関し、更に
詳しくは上記各ロツカアームの形状及び配置構造
に関する。

（従来の技術） 自動車用等のエンジンとして、１気筒ついて２
個の吸気バルブと２個の排気バルブとが略四角形
状に備えられた４バルブ式エンジンが実用化され
ている。このエンジンによれば、吸気充填効率や
排気効率が向上して燃焼状態が改善されることに
より、エンジンの高出力化が実現される。尚、こ
の４バルブ式エンジンにおいては、所要の吸気充
填効率を確保するために吸気バルブ径が排気バル
ブ径よりも大きくなるように構成され、これに伴
つて吸気バルブ中心間の距離も排気バルブ中心間
の距離に比べて大きくなるように各バルブが配置
されるのが通例である。

一方、吸気バルブと排気バルブとを夫々異なる
カム軸で駆動するようにした２頭上カム軸式エン
ジンが実用化されている。このエンジンによれ
ば、動弁機構におけるロツカアームが廃止される
ことにより、高回転化の妨げとなる往復慣性質量
が低減されてエンジンの高回転化が可能となる。
しかし、この２頭上カム軸式エンジンは、構造が
著しく複雑化するのでコストが高く付く難点があ
る。

そこで、高出力は要するが、特に高回転を要し
ないエンジンの場合は、１気筒について吸気バル
ブ及び排気バルブを夫々２個備えると共に、これ
らのバルブを１本の頭上カム軸で駆動するように
して、所要の出力を確保し且つコストを低減する
ことが考えられる。このような４バルブ１頭上カ
ム軸式エンジンは、例えば特開昭59−96405号公
報に示されている。これは、１つの燃焼室につい
て２個の吸気バルブと２個の排気バルブとを四角
形状に配置すると共に、燃焼室の中央部上方に１
本のカム軸を配設し、且つ該カム軸に２個の吸気
カムと２個の排気カムとを夫々交互に形成して、
これらのカムによつて吸気バルブ用ロツカアーム
及び排気バルブ用ロツカアームを介して上記吸気
バルブ及び排気バルブを駆動するようにしたもの
である。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、吸、排気バルブと燃焼室上方の吸、
排気カムとの間にロツカアームが夫々介設される
上記のような４バルブ１頭上カム軸式エンジンを
実際に製作する場合、次のような点を考慮する必
要がある。

即ち、上記各吸、排気カムについては、その面
圧が小さくなるように可能な限り広いカム幅（当
該ロツカアームに実際に摺接する部分の幅）を有
することが必要とされ、また各ロツカアームにつ
いては、製造時の誤組付やコスト上昇を回避する
ために同種類のものを用いることが望ましい。し
かし、実際には、略四角形状に配置された各吸、
排気バルブと、カム軸に沿つて一列に形成された
全部で４個（１気筒について）の各吸、排気カム
とに当該ロツカアームの両端を夫々対接させる必
要から、カム幅を十分に確保した上で４個のロツ
カアームの全てについて同種類のロツカアームを
用いることは困難である。言い換えれば、同種類
のロツカアームを用いる場合、カム幅を犠牲にせ
ざるを得ないのである。これに対して、互いに種
類の異なつた４個のロツカアームを採用した場合
には、各吸、排気カムについて十分なカム幅を確
保し得るようになるが、その反面、上述のように
コスト上昇や誤組付等の問題が生じることにな
る。

更に、この種のロツカアームを有するエンジン
の場合、各吸、排気バルブのバルブフエース部や
これに対応するバルブシートの偏摩耗を防止する
ために、各バルブのステム部に対してロツカアー
ムにおけるバルブステム部側の端部を若干オフセ
ツトさせる必要がある。

本考案は４バルブ１頭上カム軸式エンジンのバ
ルブ駆動装置に関する上記のような実情に対処す
るもので、この種のバルブ駆動装置において、ロ
ツカアームの形状及び配置を改善することによ
り、吸、排気カムのカム幅についてはシリンダボ
ア径等から決まる最大限の値が得られるようにし
た上で、ロツカアームについては２種類ですませ
ることができるようにし、これにより生産性及び
組付性の向上と信頼性の確保とを同時に達成する
ことを目的とする。また、本考案においては、こ
の目的に加えて、吸、排気バルブにおける所要の
バルブ径の確保と該バルブ及びバルブシート等の
偏摩耗の防止とを図ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため本考案に係るエンジ
ンのバルブ駆動装置は、１気筒について、２個の
吸気バルブ及び２個の排気バルブを、吸気バルブ
中心間の距離の方が排気バルブ中心間の距離より
も大きくなるように略四角形状に配置すると共
に、２個の吸気カム及び２個の排気カムが夫々交
互に配置された１本の頭上カム軸と、上記各バル
ブ及びカムに夫々対応させて該バルブのステム部
及びカム間に夫々介設された２個の吸気バルブ用
ロツカアーム及び２個の排気バルブ用ロツカアー
ムと、上記カム軸の両側に配置されて吸気バルブ
用及び排気バルブ用の各ロツカアームを夫々枢支
する２本のロツカアーム軸とを有し、各ロツカア
ームを介して上記各バルブをカム軸で駆動するも
のにおいて、次のように構成したことを特徴とす
る。

即ち、各ロツカアームのうちシリンダボアセン
タを中心にして対角線方向に位置する一対のロツ
カアームについては、そのバルブステム部側の端
部とカム側の端部とがカム軸方向に対してオフセ
ツトされた形状を有する同一種類のロツカアーム
とし、他方の一対のロツカアームについては、そ
のバルブステム部側の端部とカム側の端部とがカ
ム軸方向に対して略同一位置となる形状を有する
同一種類のロツカアームとする。そして、吸気側
については両バルブステム部の軸心をカム軸方向
に沿つて互いに遠ざかる方向に、また排気側につ
いては両バルブステム部の軸心をカム軸方向に沿
つて互いに近づく方向に、夫々対応するロツカア
ームにおけるバルブ当接部に対してオフセツトす
る。

（作用） 上記の構成によれば、１気筒について全部で４
個設けられるロツカアームのうち、シリンダボア
センタを中心にして対角線方向に位置するロツカ
アームについては、同種類のロツカアームとされ
た上でその各両端部が当該バルブステム部及びカ
ムに対応するようにオフセツトされた形状に形成
されており、且つ他方の一対のロツカアームにつ
いても同種類のロツカアームとされた上で、その
各両端部が当該バルブステム部及びカムに対応す
るようにカム軸方向に対して略同一位置となる形
状とされているので、カム軸に沿つて交互に形成
された各吸、排気カムに対して各ロツカアームの
カム側端部を最適の状態で対接させることができ
るようになる。これにより、ロツカアームの種類
を２種類にすることが可能になると同時に、スペ
ース上許される最大限のカム幅を確保し得るよう
になり、その結果、信頼性を犠牲にすることなく
生産性ないし組付性を向上させることができるよ
うになる。

また、上記構成によれば、吸気バルブ中心間の
距離が排気バルブ中心間の距離よりも大きくされ
た上で当該ロツカアームとバルブとの当接部が吸
気側は外方に、排気側は内方に夫々オフセツトさ
れているので、当該エンジンの運転時にはロツカ
アームとの当接によつて対応する吸気バルブ又は
排気バルブが回転するようになる。これにより、
所要のバルブ径を確保した上で、吸、排気バルブ
及びバルブシートの偏摩耗を防止することができ
る。

（実施例） 以下、本考案の実施例について説明する。

第１，２図に示すように、この実施例に係るエ
ンジン１は、複数のシリンダを列状に配置したシ
リンダブロツク２と、該ブロツク２の上面にガス
ケツトを介して配置されたシリンダヘツド３とを
有し、シリンダブロツク２におけるシリンダ４の
内周面と、該シリンダ４内に嵌合されたピストン
５の上面と、シリンダヘツド３の上方に窪まされ
た下面３ａとで燃焼室６が画成されている。ま
た、シリンダヘツド３には、一方の側面３ｂから
上記燃焼室６に通じる２つの吸気ポート７，７
と、他方の側面３ｃから燃焼室６に通じる２つの
排気ポート８，８とが設けられ、これら各ポート
の燃焼室６への開口部がシリンダヘツド下面３ａ
に略四角形状に配設されていると共に、各開口部
を夫々開閉する２個の吸気バルブ９，９と２個の
排気バルブ１０，１０とが備えられている。これ
らの各バルブ上方に延びるステム部９ａ，９ａ，
１０ａ，１０ａはシリンダヘツド３の上面３ｄか
ら上方に突出され、その上端部に夫々固着された
スプリングリテーナ１１，１１，１２，１２と、
シリンダヘツド３の上面３ｄにおける各ステム部
９ａ，９ａ，１０ａ，１０ａの突出部に形成され
たスプリングシート部１３，１３，１４，１４と
の間には、各バルブ９，９，１０，１０を夫々閉
方向に付勢するバルブスプリング１５，１５，１
６，１６が装着されている。ここで、シリンダヘ
ツド３の各気筒における２個の排気ポート８，８
間には点火プラグ１７が装着されて、その着火部
１７ａが燃焼室６の上部中央に位置されている。
また、図面には示していないが各吸、排気バルブ
９，９，１０，１０は吸気バルブ９，９のバルブ
径及び中心間の距離が排気バルブ１０，１０のバ
ルブ径及び中心間の距離よりも大きくなるように
配置されており、これにより所要のバルブ径が確
保されている。更に、シリンダヘツド３における
燃焼室６への上記各開口部にはバルブシート３′，
３′，３″，３″が夫々配設されている。

一方、シリンダヘツド３の上部には上記吸、排
気バルブ９，９，１０，１０を駆動するバルブ駆
動装置１８が備えられている。このバルブ駆動装
置１８は、シリンダヘツド上部中央における吸気
バルブ９，９と排気バルブ１０，１０とに挾まれ
た位置に設けられてエンジン１のクランク軸方向
に延びる１本のカム軸１９と、該カム軸の上部両
側に平行に架設された２本のロツカアーム軸２
０，２１とを有する。このうちカム軸１９のジヤ
ーナル部２２…２２は、シリンダヘツド３の上面
中央部における隣接気筒間及びヘツド両端部に隣
接された軸受壁２３と、各軸受壁２３…２３に
夫々２本のボルト２４，２４を用いて固着された
軸受キヤツプ２５…２５とで形成された軸受２６
…２６に回転自在に軸承されている。そして、該
カム軸１９における隣接ジヤーナル部２２，２２
間には、１気筒分の２個の吸気カム２７，２７′
と２個の排気カム２８，２８′とが該カム軸１９
に沿つて交互に形成されている。また、上記２本
のロツカアーム軸２０，２１には、１気筒につい
て２個の吸気バルブ用ロツカアーム２９，２９′
及び２個の排気バルブ用ロツカアーム３０，３
０′が夫々揺動自在に支持されている。そして各
ロツカアーム２９，２９′，３０，３０′の両端
が、対応する吸気カム２７，２７′及び排気カム
２８，２８′の周面と、吸気バルブ９，９のステ
ム部９ａ，９ａ及び排気バルブ１０，１０のステ
ム部１０ａ，１０ａの上端とに夫々対接されてい
ることにより、クランク軸に同期するカム軸１９
の回転によつて各ロツカアーム２９，２９′，３
０，３０′を介して各バルブ９，９，１０，１０
が上記バルブスプリング１５，１５，１６，１６
に抗して開動されるようになつている。

ここで、上記各ロツカアーム２９，２９′，３
０，３０′においては、対応する吸、排気バルブ
９，９，１０，１０との対接位置に当接部材２９
ａ，２９a′，３０ａ，３０a′が夫々固着されてお
り、これらの当接部材２９ａ，２９a′，３０ａ，
３０a′が当該バルブステム部９ａ，９ａ，１０
ａ，１０ａの上端に当接するようになつている。
また、ロツカアーム軸２０，２１は、上記軸受キ
ヤツプ２５の上面に設けられた半円状凹部に下半
部を嵌合され、且つ上方から軸受キヤツプ２５を
軸受壁２３に固着する上記のボルト２４，２４に
よつて挾持部材３１，３１を介して締め付けられ
ることにより固定されている。更に、２個の吸気
バルブ用ロツカアーム２９，２９′及び排気バル
ブ用ロツカアーム３０，３０′間にはスプリング
３２，３２が介設されて、各ロツカアーム２９，
２９′，３０，３０′を所定の位置に保持するよう
になつている。

然して、本考案の特徴として上記吸気バルブ用
ロツカアーム２９，２９′及び排気バルブ用ロツ
カアーム３０，３０′は次のように構成されてい
る。即ち、シリンダボアセンタを中心にして対角
線方向に配置された吸気バルブ用及び排気バルブ
用の一対のロツカアーム２９′，３０′について
は、そのバルブステム部側の端部（上記各当接部
材２９a′，３０a′と各吸、排気バルブのステム部
９ａ，１０ａとが当接する部分）とカム側の端部
（ロツカアーム２９′，３０′と吸、排気カム２
７′，２８′とが摺接する部分）２９b′，３０b′と
がカム軸１９の軸方向に対してオフセツトされた
形状の同種類のロツカアームとされ、他方の一対
のロツカアーム２９，３０については、そのバル
ブステム部側の端部（上記各当接部材２９ａ，３
０ａと吸、排気バルブのステム部９ａ，１０ａと
が当接する部分）とカム側の端部（ロツカアーム
２９，３０と吸、排気カム２７，２８とが摺接す
る部分）２９ｂ，３０ｂとが上記カム軸方向に対
して略同一位置となる形状の同種類のロツカアー
ムとされている。そして、吸気バルブ側のロツカ
アーム２９，２９′においては、その当接部材２
９ａ，２９a′の中心ａ，a′が吸気バルブステム部
９ａ，９ａの中心ｂ，ｂに対して所定量だけ互
いに近づく方向にオフセツトされていると共に、
排気バルブ側のロツカアーム３０，３０′おいて
は、そのバルブ当接部材３０ａ，３０a′の中心
ｃ，c′が排気バルブステム部１０ａ，１０ａの中
心ｄ，ｄに対して所定量だけ互いに遠ざかる方
向にオフセツトされている。ここで、エンジン１
においては、上述したように吸気バルブ９，９の
方が排気バルブ１０，１０よりも夫々大径とされ
ており、これに伴つて上記吸気バルブステム部９
ａ，９ａの中心ｂ，ｂ間の距離₁は排気バルブ
ステム部１０ａ，１０ａの中心ｄ，ｄ間の距離
_２よりも大きくなるように構成されている。これ
らの関係を式で示すと₁−₂＝４となる。

上記の構成によれば、エンジン１の作動時にク
ランク軸に同期するカム軸１９の回転によつて吸
気行程時に吸気弁９，９が、また排気行程時に排
気弁１０，１０が夫々開かれる。その際、これら
を閉方向に付勢するバルブスプリング１５，１５
及び１６，１６の反力がロツカアーム２９，２
９′及び３０，３０′を介してカム軸１９のカム２
７，２７′及び２８，２８′に作用する。

然して、このような場合において、対応する各
カムとロツカアームとの当接面積が狭いと両者間
に大きな面圧が作用することになるが、上記構成
によれば、１本のカム軸１９上に各カム２７，２
７′，２８，２８′が交互に形成され且つ２種類の
ロツカアーム２９，３０及び２９′，３０′を用い
ているにも拘らず、制限された範囲内において最
大限の当接面積が得られるように各ロツカアーム
２９，２９′，３０，３０′の形状が設定されてい
るので、上記バルブスプリングの反力による各カ
ム２７，２７′，２８，２８′と各ロツカアーム２
９，２９′，３０，３０′との当接部における面圧
が低減されることになる。換言すれば、１気筒に
ついて全部で４個設けられるロツカアームの種類
が２種類となり、しかも各カムのカム幅について
もシリンダボア径等から決まる最大限の値が得ら
れるようになる。

また、上記エンジン１においては、各吸気バル
ブ９，９の方が各排気バルブ１０，１０よりも
夫々大径とされていることに伴つて、両吸気バル
ブステム部９ａ，９ａの中心ｂ，ｂ間の距離₁
の方が両排気バルブステム部１０ａ，１０ａの中
心ｄ，ｄ間の距離₂よりも大きくなるように各
バルブ９，９，１０，１０が配置されているが、
その場合、上記構成によれば次のようにして各バ
ルブ９，９，１０，１０のフエース部及びバルブ
シート３′，３′，３″，３″の偏摩耗が防止され
る。即ち、上記エンジン１の吸気側については各
吸気バルブ用ロツカアーム２９，２９′における
当接部材２９ａ，２９a′の中心ａ，a′が両部材２
９ａ，２９a′間の内側方向に所定量，だけ
夫々上記各吸気バルブステム部９ａ，９ａの中心
ｂ，ｂに対してオフセツトされた状態で、また排
気側については各排気バルブ用ロツカアーム３
０，３０′における当接部材３０ａ，３０a′の中
心ｃ，c′が上記吸気側の場合とは逆に両部材３０
ａ，３０a′の外側方向に所定量，だけ夫々上
記各排気バルブステム部１０ａ，１０ａの中心
ｄ，ｄに対してオフセツトされた状態で、夫々対
応するロツカアームとバルブとが当接し合うの
で、各バルブ９，９，１０，１０の開閉動作に伴
つて該バルブはその軸心回りに自ずと回転するよ
うになり、その結果、各バルブ９，９，１０，１
０及びバルブシート３′，３′，３″，３″の偏摩耗
が防止されることになる。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、１気筒について
２個の吸気バルブ及び２個の排気バルブと、２個
の吸気カムおよび２個の排気カムが交互に形成さ
れた１本のカム軸とを有し且つ上記吸気バルブの
方が排気バルブよりも大径とされた４バルブ１頭
上カム軸式のエンジンにおいて、夫々対応する
吸、排気バルブと吸、排気カムとの間に介設され
る４個のロツカアームの種類を２種類としたにも
拘らず、これらのロツカアームと上記カムとの各
当接面積つまりカム幅についてはスペース上許さ
れる最大限の値が得られるようになり、その結
果、所要のバルブ径を確保しつつ上記ロツカアー
ム及びカム間の面圧を下げることができるように
なる。これにより、信頼性を犠牲にすることなく
ロツカアームの種類を２種類ですませることがで
きるようになり、生産性や粗付性の向上が図れる
ようになる。

また、本考案によれば、上記各吸、排気バルブ
のステム部とこれに対接するロツカアームのバル
ブ当接部とが所定方向にオフセツトされるように
各ロツカアームが位置決め配置されているから、
エンジンの運転時には上記各バルブがその軸心の
回りに回転するようになる。これにより、各バル
ブ及びバルブシートの偏摩耗が防止され、この面
からも性能の向上が図れることになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は
燃焼室の中央で切断したシリンダヘツド及びその
周辺の縦断面図、第２図はバルブ駆動装置の平面
図である。 ９……吸気バルブ、９ａ……吸気バルブステム
部、１０……排気バルブ、１０ａ……排気バルブ
ステム部、１８……バルブ駆動装置、１９……カ
ム軸、２７，２７′……吸気カム、２８，２８′…
…排気カム、２９，２９′……吸気バルブ用ロツ
カアーム、３０，３０′……排気バルブ用ロツカ
アーム、ａ，a′，ｃ，c′……各ロツカアームにお
けるバルブ当接部の中心（各当接部材の軸心）、
ｂ……吸気バルブステム部の軸心、ｄ……排気バ
ルブステム部の軸心。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １気筒について、２個の吸気バルブ及び２個の
   排気バルブを、吸気バルブ中心間の距離の方が排
   気バルブ中心間の距離よりも大きくなるように略
   四角形状に配置すると共に、２個の吸気カム及び
   ２個の排気カムが夫々交互に配置された１本の頭
   上カム軸と、上記各バルブ及びカムに夫々対応さ
   せて該バルブのステム部及びカム間に夫々介設さ
   れた２個の吸気バルブ用ロツカアーム及び２個の
   排気バルブ用ロツカアームと、上記カム軸の両側
   に配置されて吸気バルブ用及び排気バルブ用の各
   ロツカアームを夫々枢支する２本のロツカアーム
   軸とを有し、各ロツカアームを介して上記各バル
   ブをカム軸で駆動するようにしたエンジンのバル
   ブ駆動装置であつて、上記各ロツカアームのうち
   シリンダボアセンタを中心にして対角線方向に位
   置する一対のロツカアームは、そのバルブステム
   部側の端部とカム側の端部とがカム軸方向に対し
   てオフセツトされた形状を有する同一種類のロツ
   カアームとされ、他方の一対のロツカアームは、
   そのバルブステム部側の端部とカム側の端部とが
   カム軸方向に対して略同一位置となる形状を有す
   る同一種類のロツカアームとされており、且つ、
   吸気側については両バルブステム部の軸心がカム
   軸方向に沿つて互いに遠ざかる方向に、排気側に
   ついては両バルブステム部の軸心がカム軸方向に
   沿つて互いに近づく方向に、夫々対応するロツカ
   アームにおけるバルブ当接部に対してオフセツト
   されるように各ロツカアームが位置決めされてい
   ることを特徴とするエンジンのバルブ駆動装置。