JPH0454042B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、軽量でかつコンパクトな設計と騒音
低減との両立をはかつた多気筒エンジンの動弁系
に関するものである。

［従来の技術］ 従来の動弁系構造おいては、第１図に示すよう
に、ロツカシヤフト１は通常ロツカアーム２を支
持している部分がロツカサポート３により支持さ
れている部分に対して両端支持梁となるように、
ロツカサポート３により支持されている。すなわ
ち、ロツカシヤフト１をシリンダヘツド４に支持
するロツカサポート３が、各ロツカアーム２の両
側に位置するように、配設されている。このよう
な両端支持梁のロツカシヤフトによるロツカアー
ム支持構造においては、ロツカアーム２を支持す
るロツカシヤフト１の剛性が高く、ロツカアーム
２によつて駆動されるバルブのバルブシートへの
着座は第３図のバルブリフト曲線Ａ（従来のカム
リフトを用いた場合で動弁系のたわみなしの場合
の曲線）の定速度部Ｓで行なわれ、バルブはあら
かじめ定められた定速度でバルブシートに衝突す
るため、その衝突音は比較的小さい。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、第１図に示すような両端支持梁構造で
ロツカシヤフト１を支持すると、ロツカサポート
３の数が多くなり、エンジンが大型化し、かつ重
量も大となる。近年、自動車用エンジンは燃費の
改善、コストの低減のために、エンジンおよび動
弁系のコンパクト化、軽量化が推進されている
が、前記の動弁系をコンパクト化し、軽量化する
ためには、第２図に示すように、ロツカサポート
１３の数を少なくし、両端部にあるロツカアーム
１２を片持梁の形式のロツカシヤフト１１に支持
させることが有効である。

しかしながら、第２図のようにロツカシヤフト
１１の両端を片持梁としてロツカアーム１２を支
持させると、その片持支持されたロツカアーム１
２によつて駆動されるバルブだけ、他の中央に位
置する両端支持梁構造のロツカアーム１２によつ
て駆動されるバルブに比べて、ロツカシヤフト１
１の曲げ変形によるたわみが大きくなり、バルブ
のバルブシートへの着座時に大きな異音を発生す
る場合があつた。

この大きな異音の発生原因を究明するとつぎの
通りである。ロツカアーム１２は、カムおよびバ
ルブから上方に持ち上げられる方向の荷重を受け
るので、ロツカシヤフト１１は上方にたわもうと
するが、片持梁形式となつているロツカシヤフト
両端部では、両端支持梁形式となつているロツカ
シヤフト中央部に比べて、ロツカシヤフト１１の
中心が剛性の低下分だけ上方に移動することとな
り、このたわみの増加分だけ、片持梁形式のロツ
カシヤフト１１で支持されているロツカアーム１
２により駆動されるバルブは、他のバルブに比べ
て早くバルブシートに着座する。カムのカムプロ
フイルは、バルブのバルブシートへの着座部分Ｓ
が定速度になるように設定されているが、片持梁
形式で支持されているロツカアーム１２により駆
動されるバルブは、第３図曲線Ｂ（従来のカムリ
フトを用いた場合で、動弁系のたわみが大の場
合）に示すように、早くバルブシートに着座する
ため、前記カムの定速度部分Ｓを外れた部分、す
なわち前記定速度より勾配が急な（したがつて速
度の早い）バルブリフト曲線部分でバルブシート
に着座する。（バルブリフトを時間で微分したも
の、すなわちバルブリフト曲線の勾配がバルブ速
度を示しており、勾配が急な程定速度が早い）。
したがつて、バルブのバルブシートへの衝突音が
高くなつていた。

上記のような問題は、直打式動弁系にも言え
る。すなわち、カムシヤフトの一部が片持梁とさ
れそこに支持されているカムによつて直接駆動さ
れるバルブには、異音発生の問題が生じる。

本発明は、上記のような、ロツカシヤフトまた
はカムシヤフトの片持梁形式によるロツカアーム
またはカム支持構造を導入して動弁系のコンパク
ト化、軽量化をはかる際に生じるバルブ異音の問
題を除去することを目的とするものであり、片持
梁形式のロツカシヤフトにより支持されたロツカ
アームまたは片持梁形式のカムシヤフトにより支
持されたカムにより駆動されるバルブのバルブシ
ートへの衝突速度を、両端支持梁形式のロツカシ
ヤフトにより支持されたロツカアームまたは両端
支持梁形式のカムシヤフトにより支持されたカム
により駆動されるバルブのバルブシートへの衝突
速度と同程度に、すなわち定速度領域にある速度
並みに低減することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明の多気筒エ
ンジンの動弁系においては、片持梁形式のロツカ
シヤフトで支持したロツカアームを駆動するカム
または片持梁形式のカムシヤフトで支持したカム
のバルブ着座部分（定速度部分）のカムリフト
が、前記片持梁形式のロツカシヤフトで支持した
ロツカアーム以外のロツカアーム（すなわち両端
支持梁形式のロツカシヤフトで支持したロツカア
ーム）を駆動するカムまたは前記片持梁形式のカ
ムシヤフトで支持したカム以外のカムの、バルブ
着座時に対応する部分（定速度部分）のカムリフ
トより大となるように、前記片持梁形式のロツカ
シヤフトで支持したロツカアームを駆動するカム
または前記片持梁形式のカムシヤフトで支持した
カムのカムプロフイルが設定されている。

［作用］ このように構成された動弁系の作用をロツカア
ーム形式で説明すると、片持梁形式で支持された
ロツカシヤフトのロツカアーム支持部の中心がロ
ツカシヤフトのたわみによつて上方に移動して
も、片持梁支持のロツカアームを駆動するカム
が、前記カムリフトを大にするようなカムプロフ
イルを有することにより、ロツカシヤフトのたわ
みを補正する方向にロツカアームを駆動するの
で、バルブのバルブシートへの着座を従来よりも
遅らせることができる。したがつて、従来カムリ
フト曲線の定速度領域を外れた速度の早い部分で
行われていたバルブのバルブシートへの着座が、
定速度領域またはそれに近い速度領域で行なわれ
るようになり、バルブのバルブシートへの衝突速
度が従来に比べて低減される。

したがつて、両端のバルブのバルブシート着座
時の衝突音は、両端支持梁形式のロツカシヤフト
によりロツカアームを支持した場合並みに低減さ
れ、異音の発生は防止される。

直打式動弁系の作用も上記作用に準じる。

［実施例］ 以下に、本発明の多気筒エンジンの動弁系の望
ましい実施例を、ロツカアームタイプの動弁系を
例にとり、図面を参照して説明する。

第２図は、本発明の一実施例に係る多気筒エン
ジンの動弁系を示している。図に示すように、ロ
ツカシヤフト１１はその両端部のロツカアーム１
２ａを片持梁形式で支持している。すなわち、両
端のロツカアーム１２ａに対しては、ロツカサポ
ート１３はロツカアーム１２ａの片側のみに配設
されており、両端のロツカアーム１２ａは両端の
ロツカサポート１３から外方に向かつて延びるロ
ツカシヤフト１１に片持梁の形式で支持されてい
る。その他のロツカアーム１２ｂは、すなわち中
央に位置するロツカアーム１２ｂはロツカシヤフ
ト１１に両端支持梁の形式で支持されている。な
お、ロツカアーム１２のうち1EXは第１気筒目の
排気バルブ駆動用のロツカアームを、1INは第１
気筒目の吸気バルブ駆動用のロツカアームを、
2INは第２気筒目の吸気バルブ駆動用のロツカア
ームを、2EXは第２気筒目の排気バルブ駆動用の
ロツカアームを、3EXは第３気筒目の排気バルブ
駆動用のロツカアームを、3INは第３気筒目の吸
気バルブ駆動用のロツカアームを、4INは第４気
筒目の吸気バルブ駆動用のロツカアームを、4EX
は第４気筒目の排気バルブ駆動用のロツカアーム
を示している。また、１４はシリンダヘツドを示
している。

第４図は、両端のロツカアーム１２ａ部におけ
るロツカアーム１２とカム１５、バルブ１６との
関係を示している。図に示すように、オーバーヘ
ツドバルブ型エンジンにおいて、カム１５はバル
ブリフタ１７を駆動し、バルブリフタ１７とロツ
カアーム１２ａの一端との間にはプツシユロツド
１８が介装されている。ロツカアーム１２の他端
はバルブ１６のバルブステム部の上端に摺接して
いる。ロツカアーム１２ａは長手方向中央でロツ
カシヤフト１１により支持されており、ロツカシ
ヤフト１１まわりに揺動可能となつている。また
ロツカシヤフト１１は両端のロツカアーム１２ａ
支持部において片持梁となつている。

第５図は本発明に係るカム１５のカムプロフイ
ルを示している。第５図において、カム１５のカ
ムプロフイルは、片持梁形式のロツカシヤフト１
１で示したロツカアーム１２ａを駆動するカム１
５のバルブ着座時に対応する部分のカムリフト
Y₂が、両端支持梁形式のロツカシヤフトで支持
したロツカアーム１２ｂを駆動するカム（第５図
で２点鎖線でカムプロフイルが示してあるカム）
のバルブ着座時に対応するカムシヤフトより大と
なるように、設定されている。上記Y₂は、後で
述べる第６図に示されている。

つぎに、上記実施例に係る多気筒エンジンの動
弁系における作用について説明する。

第４図において、ロツカアーム１２ａは、カム
１５のカムノーズ部がバルブリフタ１７を上方に
持ち上げ始めたときに、プツシユロツド１８を介
して上方への力を受け、ロツカシヤフト１１まわ
りに揺動してバルブ１６を押し下げる。バルブ１
６の開きの動作は、バルブスプリング１９に抗し
て行なわれるため、ロツカアーム１２ａはバルブ
１６とカム１５との両方から上方への力を受け
る。片持梁形式でロツカアーム１２ａを支持して
いるロツカシヤフト１１の中心は、両端支持梁形
式でロツカアーム１２ｂを支持しているロツカシ
ヤフト１１の中心に比べて、片持梁によるロツカ
シヤフト１１の剛性の低下分だけ上方に移動す
る。

しかし、本発明実施例においてはカムリフト
Y₂が従来のカムシヤフトY₁と異なるので、その
バルブリフト曲線は第６図に示すようになる。す
なわち、第６図において、Ｃは本発明実施例のカ
ムリフトを有するカムを用いた場合の動弁系たわ
みなしの場合のカムリフト曲線を示し、Ｄは本発
明実施例のカムリフトを有するカムを用いた場合
の動弁系たわみ大の場合（第２図のロツカアーム
１２ａの場合）のカムリフト曲線を示している。
図に示すように、本実施例ではカムの着座分のカ
ムリフトY₂を高くし、Y₂＞Y₁としたので、動弁
系のたわみの大きい第２図のロツカアーム１２ａ
の場合でも、バルブリフト曲線Ｄに示すように、
カムの定速度部分Ｓで着座するようになる。（着
座点は曲線Ｃ，ＤのバルブリフトＯ、すなわち横
軸との交点であり、曲線Ｄの横軸との交点が定速
度部分Ｓにある。）したがつて、片持梁形式のロ
ツカシヤフト１１の場合のバルブ駆動において
も、バルブの衝突音は他の気筒並の衝突音並み
（第３図の曲線Ａの場合のバルブの衝突音並み）
になる。すなわち、従来のカムリフトY₁を有す
るカムを用いた場合のバルブのバルブシートへの
衝突速度（着座速度）は第３図のθ₁であつたもの
が、本考案実施例のカムリフトY₂を有するカム
を用いた場合のバルブ１６のバルブシート２０へ
の衝突連行は第６図のθ₂となり、θ₂＜θ₁で衝突速
度が従来に比し小となり、衝突音が他気筒並みに
小となる。

なお、前記カム１５のカムプロフイルの補正は
たかだか数100ミクロンのオーダの補正で済み、
バルブ１６の開閉量を本質的に左右するものでな
いので、エンジンの他の部分の設計変更を必要と
するものでなく、またエンジンの吸、排気性能を
変化させるものでもない。

第７図は本発明の動弁系によつたときの異音の
抑制の試験結果を示している。第７図イはカム１
５のカムプロフイルを補正する前の音圧波形を示
しており、ロはカム１５のカムプロフイルをカム
リフトY₂が従来のカムリフトY₁に対しY₂＝Y₁＋
0.1mmの関係にあるように設定した場合の音圧波
形、すなわち本発明の場合の音圧波形を示してい
る。図中、カムプロフイル補正前では、両端のカ
ム１５、すなわち第４気筒目の排気バルブと第１
気筒目の排気バルブの着座時の音圧波形は他のバ
ルブの着座時の音圧波形に比べて大きいが、カム
プロフイル補正後、すなわち、本発明のカムによ
るときは、両端のバルブの着座時の音圧波形は他
のバルブの着座時の音圧波形と同程度に抑えられ
ている。

上記説明はロツカアームタイプ動弁系を例にと
つたが、直打式動弁系でも同じことが言える。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の多気筒エンジン
の動弁系は、ロツカアームの少なくとも一つがロ
ツカシヤフトの片持梁部分に支持された、または
カムの少なくとも一つがカムシヤフトの片持梁部
分に支持された多気筒エンジンの動弁系におい
て、前記ロツカシヤフトの片持梁部分で支持され
たロツカアームを駆動するカムまたはカムシヤフ
トの片持梁部分で支持されたカムのカムプロフイ
ルを、動弁系のたわみを補正するように着座部の
リフトY₂を他のカムの着座部のリフトY₁より大
に設定したものから成るので、従来、動弁系のた
わみにより弁がカムリフトの定速度部分を外れた
着座速度の速い部分で着座していたのに対し、本
発明によるときは、バルブのバルブシートへの衝
突速度を小にでき、バルブ着座時の異音を低く抑
えることができるとう効果が得られる。

したがつて、片持梁形式のロツカシヤフト部分
によつて両端のロツカアームを支持することによ
り、または片持梁形式のカムシヤフト部分により
一部のカムを支持することにより、動弁系および
エンジンのコンパクト化、軽量化をはかることが
でき、このエンジンのコンパクト化、軽量化と、
異音の低減とを両立させることができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のエンジン動弁系の側面図、第２
図は本発明の場合も含む両端のロツカアームを片
持梁形式のロツカシヤフトで支持したエンジン動
弁系の側面図、第３図はカムのカムプロフイルを
補正する前のカムリフトを有するカムを用いた場
合のバルブリフト特性図、第４図は第２図の動弁
系の断面図、第５図は本発明に係る動弁系のカム
のカムプロフイルを示す正面図、第６図は本発明
のカムリフトを有するカムを用いた場合のバルブ
リフト特性図、第７図イ，ロはそれぞれカムプロ
フイル補正前および補正後のバルブ着座音の音圧
波形図、である。 １１……ロツカシヤフト、１２……ロツカアー
ム、１５……カム、１６……バルブ、２０……バ
ルブシート、Ａ……従来のカムリフトを用いた場
合の動弁系たわみなしのバルブリフト曲線、Ｂ…
…従来のカムリフトを用いた場合の動弁系たわみ
大（片持梁支持のとき）のバルブリフト曲線、Ｃ
……本発明のカムリフトを用いた場合の動弁系た
わみなしのバルブリフト曲線、Ｄ……本発明のカ
ムリフトを用いた場合の動弁系のたわみ大（片持
梁支持のとき）のバルブリフト曲線、Y₁……従
来のバルブ着座部（定速度部分）のカムリフト、
Y₂……本発明のバルブ着座部の（定速度部分）
のカムリフト、θ₁……従来のバルブの着座速度、
θ₂……本発明のバルブの着座速度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バルブを駆動する複数個のロツカアームまた
   はカムのうち少なくとも１つのロツカアームまた
   はカムを、それぞれロツカシヤフトまたはカムシ
   ヤフトの一部を片持梁にしてそこに支持させた多
   気筒エンジンの動弁系において、前記片持梁部分
   のロツカシヤフトに支持したカムのカムプロフイ
   ルを、該カムのバルブ着座部分のカムリフトが、
   それぞれ、片持梁部分以外のロツカシヤフトに支
   持したロツカアームを駆動するカムまたは片持梁
   部分以外のカムシヤフトに支持したカムのバルブ
   着座部分のカムリフトより大となるように設定し
   たことを特徴とする多気筒エンジンの動弁系。