JPH0610101Y2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、内燃機関の吸・排気弁を機関の回転に同期し
て回転するカムにより、スイングアームを介して開閉す
る動弁装置に関する。

（従来の技術） 一般に、内燃機関の動弁装置は燃焼室の形状、要求され
る回転範囲、吸排気孔の設計自由度、組付サービス性、
重量、製造コストなどを考慮して目的に適したものから
選択されるが、近時は車両への高速性能要求と相俟って
出力性能を確保しつつ、動弁系の簡易化、コスト低減が
求められている。

従来の内燃機関の動弁装置としては、例えば第４図に示
すようなものがある（「モーターファン３月号」昭和６
０年３月１日発売、株式会社三栄書房参照）。第４図に
おいて、１ａ，１ｂは各気筒毎に設けられた第１および
第２吸気弁であり、２ａ，２ｂは同じく各気筒毎に設け
られた第１および第２排気弁である。これら吸・排気弁
１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂの上方には一対のカムシャフト
３ａ，３ｂが設けられている。一方のカムシャフト３ａ
には吸気弁用のカム４ａが設けられ、他方のカムシャフ
ト３ｂには排気弁用カム４ｂが設けられている。また、
吸・排気弁用カム４ａ，４ｂのカムにより夫々揺動する
スイングアーム５ａ，５ｂの揺動支点部は支持部材６
ａ，６ｂに摺動自在に支持されており、これらスイング
アーム５ａ，５ｂには前記吸・排気弁用カム４ａ，４ｂ
に夫々摺動するカムフォロア７ａ，７ｂが設けられてい
る。さらに、各スイングアーム５ａ，５ｂの先端部には
夫々吸・排気弁１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂの弁軸端部に当
接するアジャストスクリュー８ａ，８ｂが設けられてい
る。そして、吸・排気弁用カム４ａ，４ｂのカム力にて
スイングアーム５ａ，５ｂを摺動させることにより、揺
動力を各アジャストスクリュー８ａ，８ｂを介して各吸
・排気弁１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂに夫々伝達し、吸・排
気弁１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂの開閉動作を行うようにし
ている。なお、９ａ，９ｂはバルブスプリングである。
また、図中矢印は吸、排気の流れを示している。

このようにして、第１および第２吸気弁１ａ，１ｂと第
１および第２排気弁２ａ，２ｂとを夫々スイングアーム
５ａ，５ｂにて開閉動作させることにより、各吸・排気
弁を夫々別体のスイングアームにて動作させるものに較
べてカムおよびカムフォロアを半減させ、動弁系の簡易
化を図り、また動弁系の重量を軽減させ、最高回転速度
の上昇を図るようにしている。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の内燃機関の動弁装置に
あっては、カムフォロアがスイングアームに固定されて
いるため、カムとカムフォロアのフリクションが増大し
て燃費が悪化するといった不具合があり、またスイング
アームの支持構造が軸支持構造であったため、軸状の支
持部材が必要になって構造が複雑になるといった不具合
があった。これらの不具合を解消するために、カムフォ
ロアをローラ状にして回転自在に支持して、またスイン
グアームの支持構造を球面支持構造にすることが考えら
れるが、これらの構造を採用すると、以下のような不具
合が新たに発生するといった問題点があった。

すなわち、スイングアームを球面支持構造にした場合、
スイングアームはバルブ開閉のための揺動方向の他にカ
ム軸方向の揺動が可能になるので、スイングアームの作
動が不安定になるといった不具合が生じる。

また、カムフォロアをローラ状にしてスイングアームに
対して回転可能にするには、カムフォロアのローラ端面
とスイングアームの間に僅かではあるがある程度の隙間
をつくることが必要である。実際には製造誤差等により
カムフォロアとスイングアームの間にある程度大きな隙
間が存在することになる。このため、カムフォロアは、
自身の回転支持軸方向に移動可能になって、スイングア
ームに衝撃的に当接して、大きな打音が発生したり、耐
久性が低下したりするといった不具合が生じる。

さらに、上述の隙間を埋めるために、カムフォロアおよ
びスイングアームの製造における寸法管理を厳しくして
上述の隙間を極力小さくすることもできるが、極端にコ
ストが上昇することになるといった新たな不具合が発生
する。

（考案の目的） そこで本考案は、カムフォロアをローラ状として動弁装
置において、スイングアームの支持構造を球面支持構造
とするとともに、ローラからなるカムフォロアの端面と
スイングアームの間にシム部材を挿入してカムに当接さ
せることによって、スイングアームの支持構造を簡素化
しながら、カムフォロアをローラ状としたことおよび球
面支持構造を採用したことによる不具合を解消すること
ができる内燃機関の動弁装置を提供することを目的とし
ている。

（問題点を解決するための手段） 本考案による内燃機関の動弁装置は上記目的を達成のた
め、吸気弁と排気弁の少なくとも一方を各気筒毎に二つ
以上備え、吸気弁あるいは排気弁を一つのスイングアー
ムで作動させ、スイングアームのカムフォロアをローラ
状とした内燃機関の動弁装置において、前記スイングア
ームの一端部を球面支持して他端部を吸気弁あるいは排
気弁に当接させ、スイングアームに両端を支持されたロ
ーラ軸によって前記カムフォロアを回転自在に支持し、
カムフォロアとは別部材からなりカムフォロアより大き
い外径を有するシム部材を前記カムフォロアの端面とス
イングアームの間の隙間が埋まるようにカムフォロアと
スイングアームの間に挿入し、該シム部材をカム側面に
当接させている。

（作用） 本考案では、スイングアームの一端部が球面支持され、
カムフォロアとは別部材からなりカムフォロアより大き
い外径を有するシム部材がカムフォロアの端面とスイン
グアームの間の隙間が埋まるようにカムフォロアとスイ
ングアームの間に挿入され、シム部材がカムに当接す
る。

したがって、スイングアームが球面支持されたことによ
り、スイングアームの支持構造が簡素化されると共に、
スイングアームのカム軸方向の揺動が、カム側面に当接
するシム部材により防止され、スイングアームの作動が
安定化する。

また、カムフォロアのローラ軸方向の移動がシム部材に
より規制されてカムフォロアとスイングアームとの衝撃
的な当接が防止され、打音の防止および耐久性の向上が
図られる。

さらに、スイングアームおよびカムフォロアの製造誤差
を安価なシム部材の厚さ調整により吸収することが可能
になり、コストが低減される。

（実施例） 以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は本考案の一実施例を示す図であり、本考案
を４バルブエンジンに適用した例である。

まず、構成を説明する。第１図において、11a,11bは各
気筒毎の吸気通路であり、第１図では各部がオーバーラ
ップしているため、片側一組の吸気系および排気弁のみ
を図示している。吸気通路11a,11bの各吸気ボートには
それぞれ吸気弁12a,12bが配設され、これらに対向して
排気弁13a,13bがそれぞれ排気通路14a,14bの各排気ポー
トに配設されている。これらの各弁12a,12b、13a,13bは
バルブスプリング15a,15b,15c,15dにより常時閉弁方向
に付勢されている。なお、吸気側、排気側とも同様の構
成のため、以下の説明では吸気側を符号ｉを添えて説明
し、同様の機能を有する排気側部材には符号ｅを添えた
同一符号を付すものとする。

吸気弁12a,12bの上方にはカムシャフト16iが設けられて
おり、カムシャフト16iには吸気弁用のカム17iが形成さ
れている。また、吸気弁12a,12bの外側のシリンダヘッ
ド18には支持部材としてのエンドピボット19iが設けら
れており、エンドピボット19iはスイングアーム20iの一
端に連結している。スイングアーム20iの他端は吸気弁1
2a,12bの弁頭部に当接しており、その中間部に設けられ
たカムフォロア21iは吸気弁用カム17iと当接している。

エンドピボット19iのシート部は球状に形成され、この
シート部に対向するスイングアーム20iの一端側の揺動
支点部は凹状の球面座に形成されている。したがって、
スイングアーム20iはこの凹状球面座においてエンドピ
ボット19iの球状のシート部を揺動自在に被冠し、すな
わち球面支持されている。エンドピボット19iはシリン
ダヘッド18に形成されたオイル通路22iから供給される
オイルによって伸長し、吸気弁用カム17iとカムフォロ
ア21iとの接触面のクリアランスを常にゼロに保持す
る。すなわち、エンドピボット19iは上記両者のクリア
ランスを自動調節する機能を有する。なお、このような
油圧による調節に限らず、例えばエンドピボット19iの
位置をネジにより調節可能にしてもよい。

スイングアーム20iは第２図（ａ）にその平面図を示す
ように、揺動支点部から吸気弁12a,12bのリテーナ23a,2
3bに向かって延在する一対の略Ｙ字状の腕部を有するよ
うに形成されている。各弁頭部はコレット24a,24bを介
してそれぞれリテーナ23a,23bに固定され、リテーナ23
a,23bに前記バルブスプリング15a,15bの端部が当接して
いる。

カムフォロア21iは第２図（ａ）、（ｂ）に示すように
ローラ26iおよびニードル27i（円筒状部材）からなり、
ローラ状のいわゆるローラカムフォロアとして構成され
ている。ローラ26iはローラ状に形成されており、ロー
ラ26iとローラ軸25iとの間には略円柱状のニードル27i
が円筒状部材として組み込まれている。ローラ26iはス
イングアーム20iの中間部に形成されたカムフォロア収
納部28i内にローラ軸25iおよびニードル27iによって回
転自在に取り付けられている。すなわち、カムフォロア
21iは、スイングアーム20iに両端を支持されたローラ軸
25iによって回転自在に支持されている。また、ローラ2
6iのローラ端面30iとカムフォロア収納部28iの間にはシ
ム部材29iが挿入されており、ローラ端面30iとカムフォ
ロア収納部28iの間の隙間はシム部材29iにより埋められ
ている。シム部材29iの外径はローラ26iより大きく形成
されている。シム部材29iのローラ26i側の側面は第３図
に示すように吸気弁用カム17iのカム側面31iに当接して
おり、シム部材29iと吸気弁用カム17iの間隙は小さく抑
えられている。また、ローラ26iおよびシム部材29iはス
イングアーム20iより非常に高い硬度で形成されてお
り、吸気弁用カム17iとの接触による摩耗を少なくして
いる。

再び第１図において、シリンダヘッド18の図中左方には
吸気マニホールド32が連結され、図中右方には排気マニ
ホールド33が連結される。これらマニホールド32、33は
それぞれ前記吸気通路11a,11bおよび排気通路14a,14bの
一部をなす。また、シリンダヘッド18の図中下方にはガ
スケット34を介してシリンダブロック35が連結されてお
り、シリンダブロック35内にはピストン36が摺動自在に
収納される。さらに、シリンダブロック35の図中上部に
は燃焼室に臨むように点火プラグ37が設けられている。
一方、カムシャフト16iの上方はカムブラケット38iで覆
われており、吸・排気双方のカムブラケット38i,38eは
さらにロッカカバー39で覆われている。

次に、作用を説明する。説明の便宜上、吸気側について
述べるが、これは排気側についても同様である。

機関が回転すると、この回転駆動力により吸気弁用カム
17iが駆動され、カムフォロア21iを介してスイングアー
ム20iがエンドピボット19iを揺動支点として揺動し、吸
気弁12a,12bが同時に開閉する。このとき、カムフォロ
ア21iのローラ26iが吸気弁用カム17iところがり接触す
るため、カムフォロア21iと吸気弁用カム17iのフリクシ
ョンが低減される。したがって、カムフォロア21iと吸
気弁用カム17iの摩耗を低減しつつ吸気弁12a,12bの開閉
を円滑に行うことができ、耐久性の向上および燃費の低
減を図ることができる。また、スイングアーム20iがエ
ンドピボット19iによって揺動自在に支持され、シム部
材29iと吸気弁用カム17iが当接しているので、揺動支持
部の簡素化が図れる共に、スイングアーム20iの動きが
吸気弁12a,12bの開閉を行う方向にのみ運動が規制され
る。さらに、エンドピボット19iが油圧により伸長する
ので、吸気弁用カム17iとスイングアーム20iのクリアラ
ンスが常時ゼロになるように自動的に調節され、アジャ
ストスクリューを省略でき、メンテナンス工数の低減を
図ることができる。

一方、カムフォロア21iはスイングアーム20iに両端を支
持されたローラ軸25iによって支持されているので、カ
ムフォロア端面とスイングアーム20iとの間にはそれぞ
れの部材の製造誤差により隙間が発生するが、この隙間
はシム部材によって埋められる。このため、カムフォロ
ア21iのローラ軸方向の移動をシム部材29iにより規制す
ることができ、カムフォロア21iとスイングアーム20iと
の衝撃的な当接を防止することができる。したがって、
カムフォロア21iとスイングアーム20iの打音の防止およ
び耐久性を向上することができる。

また、上記製造誤差によるカムフォロア21iの端面とス
イングアーム20iとの隙間寸法の変動は、製造コストの
安価な厚さが異なるシム部材29iを複数用意してシム部
材29iの厚さ調整により吸収することができるので、カ
ムフォロア21iおよびスイングアーム20iの製造誤差を吸
収するために、製造コストのかかる寸法の異なるカムフ
ォロア21iを複数個準備するといった必要がなく、コス
トを低減することができる。

吸気弁12a,12bの弁軸端部の加工精度等の誤差により段
差が生じた場合、エンドピボット19iを支点とした揺動
運動に加えて回転運動が生じる。このとき、スイングア
ーム20iのカムフォロア収納部28iとローラ26iのローラ
端面30iとの間に硬度の高いシム部材29iが挿入され、シ
ム部材29iと吸気弁用カム17iの間隙が小さく規制されて
いるので、カム側面31iとシム部材29iの摩耗を低減しつ
つエンドピボット19iを支点としたスイングアーム20iの
回転運動を抑えることができる。また、ローラ26iのロ
ーラ端面30iとスイングアーム20iのカムフォロア収納部
28iの間のクリアランスをシム部材で調節できるため、
スイングアーム20iとカムフォロア21iのローラ軸25iの
軸方向の動き、エンドピボット19iを支点としたスイン
グアーム20iの回転運動およびカムフォロア収納部28iの
内面の摩耗をさらに小さく抑えることができる。したが
って、高回転域まで弁のバウンス等を生じ難くサージ等
の発生を抑制して動弁装置の安定化を計ることができる
とともに、各部材の摩耗の低減を図ることができ、性能
および耐久性の向上を図ることができる。

（効果） 本考案によれば、スイングアームを球面支持構造として
いるので、スイングアームを軸支持構造にした従来のも
のに比較すると、その支持部の構造を簡素化することが
でき、結果的に装置全体の構造を簡素化することができ
る。

また、スイングアームのカム軸方向の揺動を、カム側面
に当接するシム部材により防止するこができ、スイング
アームの作動を安定化することができる。

さらに、カムフォロアのローラ軸方向の移動がシム部材
により規制されてカムフォロアとスイングアームとの衝
撃的な当接を防止することができ、打音の防止および耐
久性の向上を図ることができる。

さらにまた、スイングアームおよびカムフォロアの製造
誤差を安価なシム部材の厚さ調整により吸収することが
可能になり、コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本考案の一実施例を示す図であり、第１図
はその断面図、第２図（ａ）はそのスイングアームの平
面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）のII−II′矢視断面
図、第３図はその吸気弁用カムとカムフォロアの部分正
面図、第４図は従来の動弁装置を示すその要部斜視図で
ある。 12a,12b……吸気弁、 13a,13b……排気弁、 20i,20e……スイングアーム 21i,21e……カムフォロア、 25i,25e……ローラ軸、 26i,26e……ローラ、 29i,29e……シム部材、 31i,31e……カム側面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気弁と排気弁の少なくとも一方を各気筒
   毎に二つ以上備え、吸気弁あるいは排気弁を一つのスイ
   ングアームで作動させ、スイングアームのカムフォロア
   をローラ状とした内燃機関の動弁装置において、前記ス
   イングアームの一端部を球面支持して他端部を吸気弁あ
   るいは排気弁に当接させ、スイングアームに両端を支持
   されたローラ軸によって前記カムフォロアを回転自在に
   支持し、カムフォロアとは別部材からなりカムフォロア
   より大きい外径を有するシム部材を前記カムフォロアの
   端面とスイングアームの間の隙間が埋まるようにカムフ
   ォロアとスイングアームの間に挿入し、該シム部材をカ
   ム側面に当接させたことを特徴とする内燃機関の動弁装
   置。