JPH10153272A - バルブの開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の機器１にバルブ駆動軸７１を簡単かつ
正確に組み付け、また、駆動軸７１にこじりを発生させ
ることなく、その回転を円滑に行うことができ、しか
も、駆動軸７１に大きな負荷をかけることのないバルブ
の開閉装置を提供する。 【解決手段】 ベース１０に一定方向に並んで取付けら
れた複数の機器１と、各機器１に設けられ、これを制御
するバルブ４と、各バルブ４に連結された一定方向に延
びるバルブ駆動軸７１と、隣接するバルブ駆動軸７１同
士を接続し、それらの軸方向が一直線状からずれて傾斜
するのを許容する自在継手９と、各バルブ４を全閉また
は全開位置に向かうばね力を付加するばね体５７，６６
と、すべてのバルブ駆動軸７１を回転駆動する共通の駆
動体７２とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒２サイクル
エンジンのシリンダに設けられた排気制御バルブのよう
なバルブの開閉装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、多気筒２サイクルエンジンに
おいて、クランクケースに一定方向に並んで取り付けら
れた複数のシリンダに、１つの共通のバルブ駆動軸を組
付け、この駆動軸に各シリンダ用の排気制御バルブを連
結して、駆動軸に設ける１つの駆動プーリにより各バル
ブを進退動作させるようにしたものがある（例えば実開
平２ー２６９３５７号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、クランクケ
ースに各シリンダを取付けるときには、僅かではあるが
取付公差を有するるのが通常である。また、バルブおよ
びその駆動軸は、シリンダのクランクケースへの取付部
位から離れた上部側に設けられているので、シリンダに
取付公差があると、駆動軸の組付部位での公差はより大
きくなる。そして、以上のように各シリンダに僅かでも
取付公差があると、各シリンダに１つの共通のバルブ駆
動軸を組付けるとき、その正確な組付けが難しくなり、
また、駆動軸には回転駆動時にこじり力が発生して、回
転が重くなる。しかも、駆動軸には大きな負荷が作用す
るので、強度を強化する必要があって、設計上の負担と
なる。なお、上記公報のものは、各シリンダからそれぞ
れバルブ駆動軸を突出させているが、これらバルブ駆動
軸は駆動プーリで一体に結合させているので、実質的に
は１つの共通のバルブ駆動軸と言える。

【０００４】本発明は、複数の機器にバルブ駆動軸を簡
単かつ正確に組付け、また、この駆動軸にこじりを発生
させることなく、駆動軸の回転を円滑に行え、しかも、
駆動軸に大きな負荷をかけることなく、設計上の負担を
軽減できるバルブの開閉装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、ベースに一定方向に並んで取付
けられた複数の機器と、各機器に設けられて、これを制
御するバルブと、各バルブに連結されて、前記一定方向
に駆動方向をもつバルブ駆動軸と、隣接するバルブ駆動
軸同士を接続し、それらの軸方向が一直線状からずれて
傾斜するのを許容する自在継手と、各バルブを全閉また
は全開位置に向かうばね力を付加するばね体と、すべて
のバルブ駆動軸を回転駆動する共通の駆動体とを備えて
いる。

【０００６】請求項１の発明によれば、駆動体の回転駆
動に伴い１つの機器に設けたバルブ駆動軸が回転し、そ
の回転力が自在継手を介して他の機器に設けた駆動軸に
伝えられ、これら各駆動軸によりばね体でばね力が付加
された各バルブが進退動作する。このとき、各機器に
は、それぞれバルブ駆動軸を各別に設けているので、例
えベースと各機器の間に取付公差があるために機器同志
の相対位置がずれても、各機器に各駆動軸が簡単かつ正
確に組付けられる。また、各駆動軸は、隣接するもの同
士を互いに自在継手により連結しているので、各駆動軸
が一直線状からずれて傾斜しても、その傾斜を自在継手
が吸収する。したがって、各駆動軸は、こじりが発生す
ることなく円滑に回転駆動し、また、駆動軸には大きな
負荷がかからないので、駆動軸を低強度のもので済ます
ことができる。しかも、１つの駆動体ですべての駆動軸
を回転駆動するときには、自在継手が介在しているため
に、各軸間に位相差が発生するが、これら各軸にはバル
ブが連結され、このバルブには、ばね体により常にばね
力を付勢しているので、そのばね力により各軸間の位相
差が吸収される。このため、１つの駆動体で各駆動軸を
回転駆動させても、各バルブが正確に動作する。

【０００７】請求項２の発明は、自在継手が、その中心
軸方向の両端にバルブ駆動軸の端部と相対回転不能に係
合するスリットを有し、これら両スリットが中心軸方向
から見て互いに９０度の位相差を有している。この構成
によれば、各駆動軸が一直線状からいずれの方向にずれ
たときでも、その傾斜を各スリットが確実かつ効果的に
吸収する。

【０００８】請求項３の発明は、自在継手を、中心軸を
通り、一方のスリットを縦方向に、他方のスリットを横
方向にそれぞれ２分割する分割面によって分割された一
対の継手半体で形成している。この構成によれば、自在
継手の各継手半体が対称形状となるので、同一金型によ
って両継手半体を製作できる。また、各駆動軸両端に各
継手半体のスリットをそれぞれ嵌合して、これら各継手
半体をねじ体などで結合することにより、自在継手の各
バルブ駆動軸への組付けも容易に行うことができる。

【０００９】請求項４の発明は、ベースをエンジンのク
ランクケースとし、機器をシリンダとしている。また、
請求項５の発明は、バルブを、２サイクルエンジンの排
気通路に進退自在に設けられて、排気ポートの開口タイ
ミングを調整する排気制御バルブとし、ばね体が、排気
制御バルブに排気ポートに近接した全閉位置に向かう方
向にばね力を付加している。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図５にしたがって説明する。図１は、自動２輪車等に
搭載する多気筒型２サイクルエンジンへの適用例を示し
ており、このエンジンは、クランクケース（ベース）１
０の上部側に、横方向（一定方向）に整列させて複数の
シリンダ（機器）１が取付けられている。

【００１１】図２において、ピストン（図示せず）が摺
動するシリンダ１の内面には、排気ポート２１を介して
排気通路２が連通している。この排気通路２の上部に
は、シリンダ１に設けたバルブ孔３１を介してバルブ室
３が開口している。バルブ室の背面はシリンダ１に取り
付けたカバー３２によって閉塞されている。また、バル
ブ室３には、バルブ孔３１に嵌合されて排気ポート２１
側に進退移動し、この排気ポート２１の開口タイミング
を調整するスライドバルブからなる排気制御バルブ４が
収納されている。

【００１２】前記排気制御バルブ４は、バルブ孔３１に
沿って案内される相対移動可能な２つのスライドバルブ
片５，６からなり、第２スライドバルブ片６が第１スラ
イドバルブ片５の上面に接触している。また、前記バル
ブ室３における両スライドバルブ片５，６等を除いた空
間部とカバー３２の内部とにより、共鳴室９が形成され
ている。

【００１３】第１スライドバルブ片５は、先端側に先鋭
なエッジ部５１ａをもつ平板状の制御部５１と、この制
御部５１の背面の幅方向中央部に設けられて後方に延び
る軸部５２とを備えている。そして、制御部５１と軸部
５２の境界部位で上面側に、矩形状の突起からなる係合
部５３を突設するとともに、軸部５２の下面側には、制
御部５１との境界部位から後端近くにかけて、ラック５
４を形成している。前記平板状の制御部５１はバルブ孔
３１の下面に沿って案内され、前記ラック５４は、バル
ブ室３に設けたピニオン７に常時噛み合う。

【００１４】また、第１スライドバルブ片５の軸部５２
の後端側には、支持部材５５を介して左右一対のストッ
パ５６，５６が突設されている。これらストッパ５６
は、第１スライドバルブ片５が排気ポート２１側から後
退するとき、前記カバー３２の内面に突設した１対の第
１受部材３３に当接して、制御部５１の先端エッジ部５
１ａをバルブ孔３１の前端縁（排気通路２の内面）と面
一になるように位置規制する。これらストッパ５６と受
部材３３の周りには、支持部材５５の後面とカバー３２
の内面とに当接して第１スライドバルブ片５を常時進出
方向に付勢するばね体５７を設けている。

【００１５】第２スライドバルブ片６は、第１スライド
バルブ片５とほぼ同形状に形成されて、先端側に先端エ
ッジ部６１ａをもち、バルブ孔３１の上面に沿って案内
される平板状の制御部６１と、この制御部６１の背面の
幅方向中央部に設けられて後方に延びる軸部６２とを備
えている。第１および第２スライドバルブ片５，６の先
端側に設けるエッジ部５１ａ，６１ａは、排気ポート２
１側への進出時に排気ポート２１の開口面、つまり、シ
リンダ内面１１に合致し、また、後退時には排気通路２
の内面に合致するように、平面視で円弧形状に形成され
ている。

【００１６】そして、第２スライドバルブ片６の制御部
６１と軸部６２の境界部位で下面側には、第１スライド
バルブ片５が前進位置から中間位置まで後退した図３の
状態のとき、前記係合部５３に係合する矩形凹部からな
る被係合部６３を形成している。これら係合部５３と被
係合部６３の係合により、第１スライドバルブ片５に伴
って第２スライドバルブ片６が、図４の状態へと一体的
に後退する。

【００１７】また、図２の軸部６２の後端上部側には、
第２スライドバルブ片６が排気ポート２１側に進出した
とき、バルブ室３の上面に形成した係合溝３４に係合し
て、制御部６１の先端エッジ部６１ａが排気ポート２１
の開口面、つまりシリンダ内面１１に合致するように位
置規制する係合突起６４が設けられている。さらに、軸
部６２の後端には、ストッパ６５が突設されている。こ
のストッパ６５は、第２スライドバルブ片６の排気ポー
ト２１側からの後退時に、前記カバー３２の内面に突設
した第２受部材３５に当接して、制御部６１の先端エッ
ジ部６１ａが排気通路２の内面に合致するように位置規
制する。これらストッパ６５と受部材３５の周りには、
軸部６２の後端面とカバー３２の内面とに両端が当接し
て、第２スライドバルブ片６を常時進出方向に付勢する
ばね体６６を設けている。

【００１８】さらに、第１スライドバルブ片５には、そ
の制御部５１の軸部５２から離れた左右両側に、左右一
対の連通路８が形成されている。これら連通路８は、制
御部５１の先端側の下面に開口する入口８１と、制御部
５１の後部に開口する端部５１ｂまで延び、上方が第２
スライドバルブ片６の下面により閉塞される出口８４と
を備えている。各スライドバルブ片５，６が排気ポート
２１側に進出した前進位置状態および図３に示す中間位
置にあるとき、その入口８１がバルブ孔３１から外れる
ことにより開放されて、排気通路２を共鳴室９に連通さ
せ、また、各スライドバルブ片５，６が排気ポート２１
側から後退した図４に示す後退位置にあるとき、バルブ
孔３１により閉止されて、排気通路２と共鳴室９の連通
を遮断する。

【００１９】また、図２に示すシリンダ１のバルブ室３
には、図１のクランクケース１０に対する各シリンダ１
の並置方向と同一方向、すなわち横方向を指向するよう
に、それぞれ各別にバルブ駆動軸７１を設け、これら駆
動軸７１に前記バルブ室３内のピニオン７を支持させ
る。このように、各シリンダ１に駆動軸７１を各別に設
けることにより、各駆動軸７１が各シリンダ１に容易か
つ正確に支持される。そして、互いに隣接する各バルブ
駆動軸７１の間を自在継手９を介して連結することによ
り、各バルブ駆動軸７１の軸方向が一直線状態からずれ
て傾斜するのを許容するが、軸方向が平行にずれる、い
わゆる芯ずれが発生するのは阻止するようにしている。

【００２０】この自在継手９は、図５に示すように、円
柱状体を中心から上下２つに分割したような２つの継手
半体９１，９１からなり、これら各継手本体９１の長さ
方向の一側には、分割面（合せ面）９２から所定深さに
わたって延びる狭い幅の縦溝９３ａを、また、他側に
は、この縦溝９３ａに対し、軸方向から見て９０度の位
相差をもって、浅くて広い幅の横溝９４ａを、それぞれ
上下対称形状に形成している。

【００２１】そして、各継手半体９１，９１を分割面９
２が突き合うように重ね合わせて、その縦溝９３ａ，９
３ａおよび横溝９４ａ，９４ａ同士を互いに上下対向さ
せたとき、各縦溝９３ａにより、一方のバルブ駆動軸７
１の端部と相対回転不能に係合する縦スリット９３が、
また、各横溝９４ａにより、前記縦スリット９３に対し
９０度の位相差をもち、他方の駆動軸７１の端部と相対
回転不能に係合する横スリット９４が、それぞれ形成さ
れる。さらに、各継手半体９１の軸方向中間部には、互
いに対向する挿通孔９５，９５を形成して、各挿通孔９
５にねじ体９６を挿通して、ナット９７で締結すること
により、両継手半体９１を結合して自在継手９を組み立
てる。このように、各継手本体９１を上下対称形状に形
成する場合、同一金型を用いて両方の継手半体９１を製
作できる。また、自在継手９を各駆動軸７１間に組み付
けるとき、各継手半体９１を分割した状態で、その縦，
横スリット９３，９４を各駆動軸７１の端部に係合し
て、各継手半体９１をボルト・ナット止めする。

【００２２】他方、前記各駆動軸７１の端部には、自在
継手９の軸方向両側に設けた縦および横スリット９３，
９４に相対回転不能に係合する係合部７１ａ，７１ｂを
形成する。これら係合部７１ａ，７１ｂとスリット９
３，９４は、互いに係合させたとき、各者間に各駆動軸
７１の傾斜を許容するような若干の隙間をあけて形成す
る。

【００２３】また、前記駆動軸７１の１つには、図２の
ラック５４に噛み合って回転し、各スライドバルブ片
５，６を進退動作させるための駆動プーリからなる図１
の駆動体７２を取付ける。この駆動体７２は、図示しな
いモータ等のアクチュエータによって駆動され、また、
アクチュエータは、エンジンの点火を制御するイグナイ
タからの信号により、エンジンの回転数に応じて駆動体
７２を回転させ、これにより、ラック５４を介して第１
および第２スライドバルブ片５，６を進退させることに
より、排気ポート２１の開口タイミングを調整する。

【００２４】次に、上記構成の動作について説明する。
図１の駆動体７２の駆動により、シリンダ１に設けた１
つの駆動軸７１に回転動力が伝えられ、この駆動軸７１
から自在継手９を介して他のシリンダ１に設けた駆動軸
７１へと回転動力が伝達されて、図２の各シリンダ１内
の第１スライドバルブ片５に設けたラック５４により、
各スライドバルブ片５，６が排気ポート２１に対し進退
移動する。

【００２５】このとき、図１の各シリンダ１のクランク
ケース１０に対する取付公差などにより、各駆動軸７１
が一直線状態からずれて傾斜することがあっても、その
端部の係合部７１ａ，７１ｂが、自在継手９の軸方向両
側に設けた９０度位相差の縦，横スリット９３，９４に
係合していることにより、前記傾斜が吸収される。した
がって、こじりが発生することなく、また、駆動軸７１
に大きな負荷がかかることもなく、この駆動軸７１が円
滑に回転駆動する。

【００２６】１つの駆動体７２により各シリンダ１の駆
動軸７１を回転駆動させる場合、自在継手９の存在によ
り、各軸７１間に位相差が発生する。しかし、これら各
軸７１には、図２の第１スライドバルブ片５がラック５
４を介して連結され、また、各スライドバルブ片５，６
には、これら各者を常に進出方向に付勢するばね体５
７，６６が設けられ、各者の後退時には、各ばね体５
７，６６を圧縮した状態で各ストッパ５６，６５を各受
部材３３，３５に当接させているので、各ばね体５７，
６６のばね力により各軸７１間の位相差が吸収される。
また、後退位置からの進出時には、前述したように、ば
ね体５７，６６による付勢力と、各バルブ片５，６の背
面に付与される排気の背圧とにより、各スライドバルブ
片５，６は、位相差による影響をほとんど受けることな
くスムーズに進出する。このため、１つの駆動体７２で
各駆動軸７１を回転駆動させても、各スライドバルブ片
５，６は正確に動作する。

【００２７】そして、エンジンが低回転の場合は、図２
に示すように、第１および第２スライドバルブ片５，６
がバルブ孔３１に沿って、その先端エッジ部５１ａ，６
１ａが排気ポート２１の開口面に合致するように進出す
る。これに伴い各スライドバルブ片５，６により排気ポ
ート２１の上部側が閉塞され、開口タイミングが遅くな
って、低回転・高トルク型となる。このとき、第１スラ
イドバルブ片５に設けた各連通路８の入口８１が排気通
路２に開口し、その排気の一部が共鳴室９に導入される
から、排気通路が長くなったのと同様な効果が得られる
ので、エンジンとしては高速型に設定されていても、低
回転時のトルクが一層大きくなる。また、このとき、排
気通路２内の排気の一部を共鳴室９に導入して、導入排
気を共鳴吸収することにより、排気が効果的に消音され
る。

【００２８】また、エンジンの回転数が上がると、第２
スライドバルブ片６を進出させたままの状態で、ピニオ
ン７とラック５４を介して第１スライドバルブ片５がバ
ルブ孔３１に沿って後退し、図３に示す中間状態が作ら
れる。この低回転から中回転までの間にも、連通路８の
入口８１が排気通路２に開口しているので、上記した場
合と同様に、共鳴室９での消音効果が得られる。

【００２９】エンジンの回転数がさらに上昇して高回転
となった場合、図４に示すように、各スライドバルブ片
５，６が、係合部５３と被係合部６３の係合により、排
気ポート２１からバルブ孔３１に沿って一体的に後退
し、このバルブ孔３１の前端縁（排気通路２の内面）に
先端エッジ部５１ａ，６１ａが合致する。そして、各ス
ライドバルブ片５，６により排気ポート２１の上部側が
開放されて、開口タイミングが早められる。このとき、
連通路８の入口８１がバルブ孔３１によって閉鎖され
て、実質的に排気通路の長さが短くなり、しかも、各ス
ライドバルブ片５，６は、その先端エッジ部５１ａ，６
１ａが排気通路２の内面と面一になって、排気ポート２
１から排気通路２への排気の流れを阻害しなくなる、高
回転・高出力が容易に実現する。

【００３０】なお、以上の実施形態では、排気制御バル
ブ４として、２つのスライドバルブ片５，６を使用した
が、１つのスライドバルブ片のみからなる排気バルブを
用いることもできる。

【００３１】また、自在継手９は、２分割することな
く、丸棒または角棒からの機械加工（削り出し）や型成
形によって一体的に形成することもできる。

【００３２】さらに、図６に示すように、それぞれの継
手半体９１Ａ，９１Ａにおける一方の溝、例えば縦溝９
３ａを形成する部分を膨出させて、非円柱形状の自在継
手９Ａとすることも可能である。

【００３３】また、図７に示すように、自在継手９１Ｂ
は軸方向に２分割した構造としてもよい。その場合、２
つの継手半体９１Ｂ，９１Ｂを、丸棒材または角棒材の
機械加工、あるいは型成形により形成し、各継手半体９
１Ｂにスリットを貫通させて、または非貫通で形成して
おき、両スリットを軸周りに９０度ずらせた状態で、両
継手半体９１Ｂ，９１Ｂを溶接、ボルト等で結合するこ
とにより、縦スリット９３および横スリット９４を備え
た自在継手９１Ｂとすることができる。

【００３４】図８は、本発明の別の実施形態を示し、機
器としてクランクケース１０の内部に吸気を導入する吸
気系に設けたキャブレター１２への適用例を示してい
る。各キャブレター１２の吸気通路１３内に設けたスロ
ットルバルブ１４を全閉および全開状態に操作する駆動
軸７１を各別に設け、これら各軸７１間を前記自在継手
９により連結している。また、いずれか１つの駆動軸７
１には駆動体７２を設け、この駆動体７２と、例えば自
動二輪車のハンドルグリップ７３との間には、各スロッ
トルバルブ４を常時全閉方向に付勢するばね体を備えた
操作ワイヤなどの連結体７４を介装させている。このと
きにも、前述した場合と同様な作用効果が得られる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複数の
機器に各別にバルブ駆動軸を設け、これら各軸間を自在
継手で連結することにより、駆動軸の各機器に対する組
付けを容易かつ正確に行うことができる。また、駆動軸
にこじりを発生させることなく、駆動軸を円滑に回転駆
動させることができ、しかも、駆動軸に大きな負荷をか
けることがないので、駆動軸を低強度のものとすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す２サイクルエンジン
の背面図である。

【図２】同エンジンを低回転・高トルク型とする場合の
シリンダの縦断面図である。

【図３】同エンジンを中間状態とする場合のシリンダの
縦断面図である。

【図４】同エンジンを高回転・高出力とする場合のシリ
ンダの縦断面図である。

【図５】自在継手の分解斜視図である。

【図６】自在継手の変形例を示す分解斜視図である。

【図７】自在継手の他の変形例を示す分解斜視図であ
る。

【図８】本発明をキャブレターに適用した実施形態を示
す平面図である。

【符号の説明】

１，１１…機器（シリンダ，キャブレター）、２…排気
通路、４…バルブ（排気制御バルブ）、５７，６６…ば
ね体、７１…バルブ駆動軸、７２…駆動体、９…自在継
手、９１…継手半体、９２…分割面、９３，９４…スリ
ット、１０…ベース（クランクケース）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースと、このベースに一定方向に並ん
   で取付けられた複数の機器と、 各機器に設けられて、これを制御するバルブと、 各バルブに連結されて、前記一定方向に駆動方向をもつ
   バルブ駆動軸と、 隣接するバルブ駆動軸同士を接続し、それらの軸方向が
   一直線状からずれて傾斜するのを許容する自在継手と、 各バルブに全閉または全開位置に向かうばね力を付加す
   るばね体と、 すべてのバルブ駆動軸を回転駆動する共通の駆動体とを
   備えたバルブの開閉装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記自在継手は、そ
   の中心軸方向の両端にバルブ駆動軸の端部と相対回転不
   能に係合するスリットを有し、これら両スリットは、前
   記中心軸方向から見て互いに９０度の位相差を有してい
   るバルブの開閉装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記自在継手は、中
   心軸を通り、一方のスリットを縦方向に、他方のスリッ
   トを横方向にそれぞれ２分割する分割面によって分割さ
   れた一対の継手半体からなるバルブの開閉装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、前記
   ベースはエンジンのクランクケースであり、前記機器は
   シリンダであるバルブの開閉装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、前記
   バルブは、２サイクルエンジンの排気通路に進退自在に
   設けられて排気ポートの開口タイミングを調整する排気
   制御バルブであり、前記ばね体は、前記排気制御バルブ
   に排気ポートに近接した全閉位置に向かう方向にばね力
   を付加しているバルブの開閉装置。