JPH094423A

JPH094423A - エンジンのバルブ駆動機構

Info

Publication number: JPH094423A
Application number: JP15338395A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Hoshino; 昌文星野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】バルブ駆動機構から、エネルギロスの要因と
なるスプリングを排除すし、機械的効率をアップさせ
る。【構成】側面に、中心側の内側壁１４ａが既成のカム
における外周面に一致し、外周側の内側壁１４ｂが、前
記内側壁１４ａのカム面と相似形であるカム溝１４が形
成された確動タイプのカム（溝カム）１２と、ステム８
ａの端部に従動子１５を備えた吸気バルブ８とで構成さ
れ、従動子１５を前記カム溝１４係合せしめ、吸気バル
ブ８を強制的に押し出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、４サイクルエンジンに
おいて、カム面でバルブを直接開閉駆動させるエンジン
のバルブ駆動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】４サイクルエンジンは、吸入、圧縮、爆
発、排気の４工程を繰り返し行なうことにより回転する
が、吸入及び排気の際には、吸排気用の各バルブを開閉
動作させる必要がある。その開閉動作手段にはカムが有
効に利用され、近年の自動車エンジンの場合、スプリン
グによって閉方向へ付勢されているバルブを、クランク
シャフトの近くに配置されたカムにより、プッシュロッ
ド、ロッカアーム等を介して間接的に押し開かせる構造
から、カムシャフトをシリンダヘッドに配置し、ロッカ
アームを介して或は介さないでバルブを押し開くオーバ
ーヘッドカム構造、更には、吸排気夫々のバルブに対し
て独立したカムシャフトを設け、カム面で直接バルブを
押し開く構造のエンジンが主流となってきた。その代表
的なものとしては、クロスフロータイプのＤＯＨＣエン
ジンを挙げることができ、このエンジンはバルブの追従
性に優れ、高速回転には好都合である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】バルブをカム面で直接
押し開くといえども、閉動作させるために依然としてス
プリング力が利用されているため、スプリング力に抗し
てバルブを無理に押し開くためのエネルギロスが発生す
る。このエネルギロスは出力低下を招き、燃料消費量に
も影響する。閉動作用の別途独立したカムを追加するこ
とも考えられるが、開動作用と閉動作用の２本のシャフ
トが必要となって、そのシャフトを組み込むための空間
を確保することによりシリンダヘッドが巨大化し、搭載
性が悪くなる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、バルブ機構か
らスプリングを撤廃し、エネルギロスの低減を目的とし
たバルブ機構の提供にあり、その構成は、ステムの端部
に従動子を備えたバルブと、カム軸と一体回転可能に設
けられ、側面に前記従動子を係合させるカム溝を有し、
そのカム溝における中心側の内側壁に、少なくともバル
ブを開作動方向押し付けるカム面が形成されていると共
に、外周側の内側壁に、少なくとも前記従動子に対して
バルブを閉作動方向に押し付けるカム面が形成された正
面溝カムとを備えたことにある。前記正面溝カムは、カ
ム溝の幅を従動子の直径と等しくし、そのカム溝の両内
壁にカム面を有した確動タイプとすることができる。

【０００５】

【作用】正面カムが回転すると、カム溝に係合された従
動子を、中心側の内側壁に形成されたカム面でバルブを
開作動する方向に移動させ、又、外周側の内側壁に形成
されたカム面でバルブを閉作動する方向に移動させ、そ
れによってバルブは確実に開閉動作される。又、確動タ
イプの平面カムでは、従動子がカム溝の両内壁に挟まれ
て、軸方向にバウンドすることがなく、カム曲線に忠実
な動きとなる。

【０００６】

【実施例】本発明に係るバルブ機構の実施例を図面に基
づいて説明する。図１において、１はシリンダブロック
２に形成された上下開放のシリンダであり、このシリン
ダ１内にはピストン３が往復運動自在に組み込まれ、屋
根型凹部を有したシリンダヘッド４で前記シリンダの上
端面を閉塞することにより、ピストン３が上死点位置に
て、そのピストン３の上面とシリンダヘッド４との間に
燃焼室５が形成される。前記シリンダヘッド４には、燃
焼室５に対して開口した吸気ポート６及び排気ポート７
が形成され、それら吸気及び排気ポート６，７の開口部
にはバルブシート６ａ，７ａが周設されている。又、シ
リンダヘッド４には、吸気バルブ８と排気バルブ９と
が、夫々ステム８ａ，９ａを各吸排気ポート６，７の開
口面に対して直交するよう組み込まれると共に、ステム
８ａ，９ａの延長上に夫々カムシャフト１０，１１が配
置されており、それら各カムシャフト１０，１１に設け
られたカム１２，１３によって、前記各バルブ８，９を
進退運動せしめ、それらバルブ８，９における傘部８
ｂ，９ｂを夫々バルブシート６ａ，７ａに密着させ、或
はバルブシート６ａ，７ａから離反させることによって
各ポート６，７が開閉動作可能となっている。

【０００７】尚、吸気バルブ８と排気バルブ９の各駆動
機構における基本構造は共通するので、以下、吸気バル
ブ８側のみについて説明する。図２において、カム１２
は、カムシャフト１０と一体回転可能に設けられた正面
溝カムで、側面に形成されたカム溝１４は、中心側のカ
ム面である内側壁１４ａを既成のカムにおける外周面に
一致させると共に、外周側のカム面である内側壁１４ｂ
を、前記内側壁１４ａのカム面と相似形とすることで、
一定の溝幅を確保した確動タイプとなっている。一方、
吸気バルブ８におけるステム８ａの基端部には、前記カ
ム溝１４に係合可能な従動子１５が取り付けられてお
り、その従動子１５が、前記カム１２のカム溝１４に係
合されるよう組み付けられる。尚前記従動子１５は、ロ
ーラを備えたものとなっている。

【０００８】このように構成されたバルブ駆動機構で
は、カムシャフト１０の回転に伴って、両側壁１４ａ，
１４ｂで挟まれた従動子１５がカム溝１４に誘導され、
ステム８ａの軸方向に進退運動するので、吸気バルブ８
は、強制的、且つ確実に吸気ポート６の開閉を行なう
（図３のａ，ｂ）。そしてこのバルブ駆動機構は、バル
ブを閉作動方向へ付勢するスプリングを有しないので、
エネルギロスの要因が１つ減り、カムシャフトの回転を
抵抗なく行なえる。排気バルブも同様であることは言う
までもない。

【０００９】前記実施例では、正面溝カムのカム溝が全
周に亘って形成されている確動タイプを説明したが、カ
ム溝は、少なくとも、中心側の内側壁に、従動子に対し
てバルブを押し下げる方向、即ち開作動方向に押し付け
るカム面が、又、外周側の内側壁に、従動子に対してバ
ルブを引き上げる方向、即ち閉作動方向に押し付けるカ
ム面が夫々形成されていれば充分であるから、図示はし
ないが、従動子の径をカム溝の溝幅より小さくし、中心
側の内側壁面のみで、従動子をバルブが開作動する方向
に押し付けると共に、外周側の内側壁面のみで、従動子
をバルブが閉作動方向に押し付けるようにしたり、又、
外周側の内側壁１４ｂにおける吸気バルブ８を開作動方
向に押し付ける不要なカム面を省略すべく、図４のａ，
ｂに示す如く、カム溝１４の外周側を一部開放し、開動
作させる場合に従動子１５を中心側の内側壁１４ａのみ
で押し付けるように変更し、カムの小型化を図ることが
できる。

【００１０】従動子１５には、実施例に示すようにロー
ラを取り付けてカム面に対する摩擦抵抗を軽減すること
が望ましいが、従動子はステムと一体に形成してローラ
レスとすることもでき、又、図５に例示するように、ス
テム８ａの軸方向に離反させ、カム溝１４の各内壁面専
用に小径の従動子１５´，１５´を格別に設けたり、図
６に例示するように、ステム８ａを挟むように一対のカ
ム１２，１２を配置すると共に、ステム８ａの両側に夫
々従動子１５，１５を取り付け、それらの従動子１５，
１５を前記カム１２，１２の対向面に夫々設けられたカ
ム溝１４，１４に係合させ、２つのカムで１つのバルブ
を駆動させることもできる。

【００１１】又、図７に示す如く、カム溝１４内に係合
させる従動子１５に加え、カム１２の外周面をトレース
する副従動子１６を設け、動作を確実に行なわせるよう
にしたり、更には図８のａ，ｂに示すように、カム溝形
成面におけるカム溝１４を挟んだ中心側を高くした段付
き形状とし、中心側の内側壁１４ａでステムの先端を直
接を押圧する一方、内壁壁１４ｂで従動子１５を引き上
げるようにして往復駆動させたり、図示はしないが、４
バルブタイプの場合、ステム間に配置したカムの両面に
カム溝を設け、それらのカム溝に各ステムに設けられた
従動子を係合させて、１つのカムで２つのバルブを同時
に駆動させるなど、正面溝カムの数、形状、カム溝や従
動子の数、大きさ、形態等は、本発明の前記目的の達成
される範囲内において適宜変更して差し支えない。尚、
本発明のバルブ駆動機構は、ＤＯＨＣエンジンに好適で
あるが、例えば楔型燃焼室を備え、吸気及び排気の両バ
ルブがいずれも同一側に配置され、一本のカムシャフト
に設けられたカムにより両バルブを直接駆動可能なタイ
プのＯＨＣエンジンに採用することもできる。

【００１２】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、バルブの開
閉駆動を、カムのみによって強制的に行なうことができ
るので、駆動機構からエネルギロスの要因であるスプリ
ングをなくすことが可能となり、而もバルブは確実に動
作する。又正面溝カムを確動タイプとすれば、高回転で
もバルブがバウンドする踊り現象が抑制される。そして
本発明のバルブ駆動機構は、既成のエンジンにおけるシ
リンダヘッドの一部設計変更により対応でき、カムシャ
フトの駆動系等は流用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバルブ機構を備えたエンジンの部
分説明図である。

【図２】カムとバルブとの関係を示す説明図である。

【図３】ａ，ｂはバルブ動作の説明図である。

【図４】ａ，ｂは変更例の説明図である。

【図５】変更例の説明図である。

【図６】変更例の説明図である。

【図７】変更例の説明図である。

【図８】ａ，ｂは変更例の説明図である。

【符号の説明】

１・・シリンダ、２・・シリンダブロック、３・・ピス
トン、４・・シリンダヘッド、５・・燃焼室、６・・吸
気ポート、７・・排気ポート、８・・吸気バルブ、８ａ
・・ステム、８ｂ・・傘部、９・・排気バルブ、９ａ・
・ステム、９ｂ・・傘部、１０，１１・・カムシャフ
ト、１２，１３・・カム、１４・・カム溝、１５・・従
動子、１５´・・小径の従動子、１６・・副従動子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステムの端部に従動子を備えたバルブ
と、カム軸と一体回転可能に設けられ、側面に前記従動
子を係合させるカム溝を有し、そのカム溝における中心
側の内側壁に、少なくとも前記バルブを開作動方向に押
し付けるカム面が形成されていると共に、外周側の内側
壁に、少なくとも前記従動子に対してバルブを閉作動方
向に押し付けるカム面が形成された正面溝カムとを備え
たエンジンのバルブ駆動機構。
【請求項２】前記正面溝カムが、カム溝の幅を従動子
の直径と等しくし、そのカム溝の両内壁にカム面を有し
た確動タイプである請求項１に記載したエンジンのカム
駆動機構。