JPH11229826A - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 限界回転数を上昇できるとともに耐久性を向
上できるエンジンの動弁装置を提供する。 【解決手段】 排気側，吸気側の最大弁リフトをそれぞ
れＬｅｘｏ，Ｌｉｎｏとするとき Ｌｅｘｏ＜Ｌｉｎｏ とし、かつ少なくとも吸気側については、弁リフトＹを
カム軸の回転角度θの関数Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最
大弁リフト付近での加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／
ｄθ² の絶対値が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト
域での加速度係数の絶対値より小さくなるようにする
か、又は最大弁リフト付近での曲率半径が進角側及び遅
角側に隣接する弁リフト域での曲率半径より大きくなる
ように設定された排気カムプロフィル，吸気カムプロフ
ィルを有するカム軸を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、４サイクルエンジ
ンの排気弁，吸気弁を開閉駆動する動弁装置に関し、詳
細には耐久性，作動の安定性を向上できるようにしたカ
ムプロフィルの改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】４サイクルエンジンの動弁装置は、排気
カムノーズ，吸気カムノーズによりリフタ，ロッカアー
ム等を介して排気弁，吸気弁をクランク軸の回転に同期
して開閉させるためのものである。

【０００３】従来のカム軸のカムノーズは、例えば図１
１に示すカム軸回転角一弁リフト（揚程）曲線ｙ，単位
角速度でカム軸が回転するとした時の各々カム軸回転角
に対する速度係数曲線ｙ′，及び加速度係数曲線ｙ′′
を有するカムプロフィルを備えたものが一般的である。
このカム軸のカムノーズは、ベース円部と、実際に弁を
開閉駆動するリトフ部とからなり、ベース円部はカム軸
心を中心とする半径Ｒｏの一定の円形をなすように設定
されている。一方リフト部は、カムが直接あるいはロッ
カアーム等を介して弁を押し始めるまでのランプ部及び
弁の開き始め付近では緩やかに増加させ、続いて放物線
状に増加減少させ、弁の閉じ終わり付近及び弁が弁座に
着座するカム軸回転角以降のランプ部では再び緩やかに
減少させるようにそのカムプロフィルが設定されてい
る。

【０００４】このようなカムプロフィルを有することか
ら、上記従来のカム軸の速度係数曲線ｙ′（カム軸回転
角度を変数とする弁リフト曲線を微分しさらにカム軸が
単位角速度で回転するとしてリフト方向の速度を算出し
て求めたもの）は、弁リフトの上記放物線的増加域で正
側最大値を示し、最大リフト域で正側から負側に反転
し、上記放物線的減少域で負側最大値を示す。また加速
度係数曲線ｙ′′（速度係数曲線ｙ´をさらに微分して
得られるもの）は、弁リフトの放物線的増加開始域，減
少終了域近傍でそれぞれ正側の最大値を示し、その間の
領域では最大リフト域で負側の最大値を示しかつ連続的
に緩やかに変化している。

【０００５】上記従来のカム軸の場合、上記加速度係数
曲線ｙ′′から判るように、加速度係数は最大リフト域
で負側の最大値を示す。そのため最大リフト付近でのカ
ムノーズとリフタあるいはロッカアームとの間に作用す
る荷重が小さくなり、エンジン回転を上昇させていくと
両者の追従性が悪くなり、限界回転数を高くできない。

【０００６】またカムの曲率半径は、直動式の場合、等
価カムリフトと加速度係数とベース円部の半径の和で表
されるが、従来のカムプロフィルでは、最大リフト付近
の加速度係数が負側の最大値を示すことから判るよう
に、最大リフト付近の曲率半径が小さく設定されてい
る。カム面に作用する荷重は、慣性マス（弁，弁ばねの
一部、ロッカアームありではロッカーアーム、バルブフ
リター等からなる）と加速度の積による慣性力と、弁ば
ねの弾発力の和になる。一方カム面の応力は、このカム
面に作用する荷重に比例するとともに、カムの曲率半径
の平方根に反比例する。従来のカムプロフィルの場合、
カム軸の回転速度が低く加速度の影響が小さい低速，中
速回転域では、弁ばねの弾発力が最も大きくなるカム面
の最大リフト部分の応力がカムプロフィル全体で見た場
合に最大値を示すこととなる。このような従来のカムプ
ロフィルを低速，中速回転が常用される自動車用エンジ
ンの動弁装置に採用した場合、上述の最大リフト部分の
応力が高い点が動弁装置全体の耐久性を低下させること
となる。

【０００７】そこで本出願人は、最大リフト域における
曲率半径を隣接するリフト域における曲率半径よりも大
きく設定することにより、該最大リフト域における負側
の加速度係数を小さくし、もって最大リフト付近でのカ
ムノーズとリフタあるいはロッカアームとの間に作用す
る荷重を大きくし、両者の追従性を向上させ、限界回転
数を高くでき、また最大リフト付近でのカム面応力を低
下させて動弁装置全体の耐久性を向上できるカムプロフ
ィルを開発している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記開発に
係るカムプロフィルを吸気カムノーズ，及び排気カムノ
ーズのいずれか一方はるいは両方に適用する場合には、
吸気弁と排気弁の動作特性等に良く対応した形態でもっ
て適用することが要請される。

【０００９】本発明は、上記開発に係るカムプロフィル
を吸気カムノーズ，排気カムノーズのいずれか一方はる
いは両方に適用する場合に、より一層耐久性を向上で
き、開閉動作上の挙動を安定化して限界回転数を上昇で
きるエンジンの動弁装置を提供することを課題としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、図８
に示すように、排気側，吸気側の最大弁リフトをそれぞ
れＬｅｘｏ，Ｌｉｎｏとするとき、 Ｌｅｘｏ＜Ｌｉｎｏ とし、かつ少なくとも吸気側については、弁リフトＹを
カム軸の回転角度θの関数Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最
大弁リフト付近での加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／
ｄθ² の絶対値が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト
域での加速度係数の絶対値より小さくなるようにする
か、又は最大弁リフト付近での曲率半径が進角側及び遅
角側に隣接する弁リフト域での曲率半径より大きくなる
ように設定された排気カムプロフィル，吸気カムプロフ
ィルを有するカム軸を備えたことを特徴としている。

【００１１】請求項２の発明は、図９に示すように、排
気側，吸気側の弁開期間カム軸角度をそれぞれＡｅｘ，
Ａｉｎとするとき、 Ａｅｘ＜Ａｉｎ とし、かつ少なくとも排気側については、弁リフトＹを
カム軸の回転角度θの関数Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最
大弁リフト付近での加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／
ｄθ² の絶対値が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト
域での加速度係数の絶対値より小さくなるようにする
か、又は最大弁リフト付近での曲率半径が進角側及び遅
角側に隣接する弁リフト域での曲率半径より大きくなる
ように設定された排気カムプロフィル，吸気カムプロフ
ィルを有するカム軸を備えたことを特徴としている。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１において、排
気側，吸気側の最大弁リフト点でのカム軸角度をそれぞ
れθex，θinとし、排気側，吸気側の最大弁リフト点で
の加速度係数の絶対値をそれぞれＤex，Ｄinとすると
き、Ｄex＞Ｄinとし、かつ排気側についても、弁リフト
Ｙをカム軸の回転角度θの関数Ｙ＝ｆ（θ）とすると
き、最大弁リフト付近での加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ
（θ）／ｄθ² の絶対値が進角側及び遅角側に隣接する
弁リフト域での加速度係数の絶対値より小さくなるよう
にするか、又は最大弁リフト付近での曲率半径が進角側
及び遅角側に隣接する弁リフト域での曲率半径より大き
くなるように設定された排気カムプロフィル、吸気カム
プロフィルを有するカム軸を備えたことを特徴としてい
る。

【００１３】請求項４の発明は、図８又は図９に示すよ
うに、請求項１又は２において、排気側，吸気側の最大
弁リフト点でのカム軸角度をそれぞれθex，θinとし、
排気側，吸気側の最大弁リフト点での加速度係数の絶対
値をそれぞれＤex，Ｄinとするとき、Ｄex＜Ｄinとし、
かつ排気側についても、弁リフトＹをカム軸の回転角度
θの関数Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最大弁リフト付近で
の加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／ｄθ² の絶対値が
進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域での加速度係数
の絶対値より小さくなるようにするか、又は最大弁リフ
ト付近での曲率半径が進角側及び遅角側に隣接する弁リ
フト域での曲率半径より大きくなるように設定された排
気カムプロフィル、吸気カムプロフィルを有するカム軸
を備えたことを特徴としている。

【００１４】請求項５の発明は、図８〜図１０に示すよ
うに、燃焼室への入口となる吸気弁径を燃焼室からの出
口となる排気弁径より大きくし、かつ少なくとも吸気側
については、弁リフトＹをカム軸の回転角度θの関数Ｙ
＝ｆ（θ）とするとき、最大弁リフト付近での加速度係
数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／ｄθ² の絶対値が進角側及び
遅角側に隣接する弁リフト域での加速度係数の絶対値よ
り小さくなるようにするか、又は最大弁リフト付近での
曲率半径が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域での
曲率半径より大きくなるように設定された吸気カムプロ
フィルを有するカム軸を備えたことを特徴としている。

【００１５】請求項６の発明は、図１０に示すように、
請求項５において、排気側，吸気側の最大弁リフト点で
のカム軸角度をそれぞれθex，θinとし、排気側，吸気
側の最大弁リフト点での加速度係数の絶対値をそれぞれ
Ｄex，Ｄinとするとき、Ｄex＞Ｄinとし、かつ排気側に
ついても、弁リフトＹをカム軸の回転角度θの関数Ｙ＝
ｆ（θ）とするとき、最大弁リフト付近での加速度係数
Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／ｄθ² の絶対値が進角側及び遅
角側に隣接する弁リフト域での加速度係数の絶対値より
小さくなるようにするか、又は最大弁リフト付近での曲
率半径が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域での曲
率半径より大きくなるように設定された排気カムプロフ
ィル、吸気カムプロフィルを有するカム軸を備えたこと
を特徴としている。

【００１６】請求項７の発明は、図８，図９に示すよう
に、請求項５において、排気側，吸気側の最大弁リフト
点でのカム軸角度をそれぞれθex，θinとし、排気側，
吸気側の最大弁リフト点での加速度係数の絶対値をそれ
ぞれＤex，Ｄinとするとき、Ｄex＜Ｄinとし、かつ排気
側についても、弁リフトＹをカム軸の回転角度θの関数
Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最大弁リフト付近での加速度
係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／ｄθ² の絶対値が進角側及
び遅角側に隣接する弁リフト域での加速度係数の絶対値
より小さくなるようにするか、又は最大弁リフト付近で
の曲率半径が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域で
の曲率半径より大きくなるように設定された排気カムプ
ロフィル、吸気カムプロフィルを有するカム軸を備えた
ことを特徴としている。

【００１７】

【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、吸気カム
ノーズの最大リフトを排気カムノーズの最大リフトより
大きく設定したので、吸気弁の弁開度のカム軸回転角あ
るいは時間による積分値を大きくでき、これにより吸入
空気量を増加でき、エンジン性能を向上できる。さらに
最大弁リフトが大きい吸気弁の最大弁リフト部の曲率半
径を、最大弁リフト部に対し進角側及び遅角側に隣接す
る弁リフト域での曲率半径より大きくしているので、最
大弁リフト付近においてカムノーズとリフタあるいはロ
ッカーアームとの間に作用する荷重が小さくならず、エ
ンジン回転を上昇させていく時の両者の追従性の低下を
防止できる。しかも、最大弁リフトが大きいのでバネ荷
重が大きくなり、これも追従性の低下防止に寄与する。

【００１８】一方、吸気弁の弁開期間カム軸角度が一定
のまま最大弁リフトを大きくすると最大弁リフト付近に
おいて曲率半径が小さくなってしまうが、最大弁リフト
が大きい吸気弁の最大弁リフト部の曲率半径を、最大弁
リフト部に対し進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域
での曲率半径より大きくしているので、最大弁リフトを
大きくすることによる曲率半径の減少を防止できる。カ
ムノーズとリフタあるいはロッカーアームとの間に作用
する荷重が小さくならないか却って大きくなっても、カ
ム面の応力は曲率半径の２乗に反比例するので、吸気弁
におけるカム面の応力の増加を防止でき動弁装置の耐久
性の低下を防止できる。

【００１９】請求項２の発明によれば、吸気弁開角度を
排気側開角度より大きく設定したので、吸気弁の弁開度
のカム軸回転角あるいは時間による積分値を大きくで
き、これにより吸入空気量を増加でき、エンジン性能を
向上できる。さらに弁開期間が吸入側に比べて相対的に
小さい排気弁の最大弁リフト部の曲率半径を、最大弁リ
フト部に対し進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域で
の曲率半径より大きくしているので、最大弁リフト付近
においてカムノーズとリフタあるいはロッカーアームと
の間に作用する荷重が小さくならず、エンジン回転を上
昇させていく時の両者の追従性の低下を防止できる。

【００２０】一方、吸気弁の最大弁リフトを一定のまま
弁開期間カム軸角度を大きくすると最大弁リフト付近に
おいて曲率半径が大きくなる一方、排気弁は相対的に最
大弁リフト付近において曲率半径が小さくなる。弁開期
間カム軸角度が相対的に小さい排気弁の最大弁リフト部
の曲率半径を、最大弁リフト部に対し進角側及び遅角側
に隣接する弁リフト域での曲率半径より大きくしている
ので、カムノーズとリフタあるいはロッカーアームとの
間に作用する荷重が小さくならないか却って大きくなっ
ても、カム面の応力は曲率半径の２乗に反比例するの
で、熱負荷も大きい排気弁におけるカム面の応力を低下
でき動弁装置の耐久性の低下を防止できる。

【００２１】請求項３の発明によれば、排気弁側につい
ても、最大弁リフト部の曲率半径を最大弁リフト部に対
し進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域での曲率半径
より大きくしているので、最大弁リフト付近においてカ
ムノーズとリフタあるいはロッカーアームとの間に作用
する荷重が小さくならず、エンジン回転を上昇させてい
く時の両者の追従性を防止できる。

【００２２】さらに最大弁リフトが排気弁より大きい吸
気弁の最大弁リフト部の曲率半径の方が、排気弁の最大
弁リフト部の曲率半径より小さくなりやすいが、排気
側，吸気側の最大弁リフト点での加速度係数の絶対値を
それぞれＤex，Ｄin とするとき、Ｄex＞Ｄinとしてい
るので、吸気側の最大弁リフト点での曲率半径Ｒexは、
排気側の最大弁リフト点での曲率半径Ｒinより大きくな
る。カムノーズとリフタあるいはロッカアームとの間に
作用する荷重が弁ばね荷重の増大により特に大きくなっ
ても、カム面の応力は曲率半径の２乗に反比例するの
で、弁ばね荷重の増大により大きな吸気弁側についての
カム面の応力を、排気弁側のカム面の応力と同等にする
ことが可能となるので動弁装置の耐久性の低下を防止で
きる。

【００２３】請求項４の発明によれば、排気弁側につい
ても、最大弁リフト部に対し進角側及び遅角側に隣接す
る弁リフト域での曲率半径より大きくしているので、最
大弁リフト付近においてカムノーズとリフタあるいはロ
ッカーアームとの間に作用する荷重が小さくならず、エ
ンジン回転を上昇させていく時の両者の追従性を防止で
きる。

【００２４】さらに排気側，吸気側の最大弁リフト点で
の加速度係数の絶対値をそれぞれＤex，Ｄinとすると
き、Ｄex＜Ｄinとしているので、排気側の最大弁リフト
点での曲率半径Ｒexは、吸気側の最大弁リフト点での曲
率半径Ｒinより大きくなる。カムノーズとリフタあるい
はロッカアームとの間に作用する荷重が小さくならない
か却って大きくなっても、カム面の応力は曲率半径の２
乗に反比例するので、弁ばね荷重の増大により特に大き
くなっても、カム面の応力は曲率半径の２乗に反比例す
るので、熱負荷の大きい排気弁側についてのカム面の応
力を、吸気弁側のカム面の応力より、より積極的に小さ
くでき動弁装置の耐久性を向上できる。

【００２５】請求項５の発明によれば、燃焼室への入口
となる吸気弁径を燃焼室からの出口となる排気弁径より
大きくしているので、これにより吸入空気量を増加で
き、エンジン性能を向上できる。

【００２６】一方、吸気弁径を大きくすると吸気弁の重
量が増加し、最大リフト部における負の慣性力が増加し
てしまうが、最大弁リフト部に対し進角側及び遅角側に
隣接する弁リフト域での曲率半径より大きくしているの
で、最大弁リフト付近においてカムノーズとリフタある
いはロッカーアームとの間に作用する荷重が小さくなら
ず、エンジン回転を上昇させていく時の両者の追従性の
低下を防止できる。さらにカムノーズとリフタあるいは
ロッカアームとの間に作用する荷重が小さくならないか
却って大きくなっても、カム面の応力は曲率半径の２乗
に反比例するので、吸気弁におけるカム面の応力の増加
を防止でき動弁装置の耐久性の低下を防止できる。

【００２７】請求項６の発明によれば、さらに排気弁側
についても、最大弁リフト部に対し進角側及び遅角側に
隣接する弁リフト域での曲率半径より大きくしているの
で、最大弁リフト付近においてカムノーズとリフタある
いはロッカーアームとの間に作用する荷重が小さくなら
ず、エンジン回転を上昇させていく時の両者の追従性を
防止できる。

【００２８】さらに排気側，吸気側の最大弁リフト点で
の加速度係数の絶対値をそれぞれＤex，Ｄinとすると
き、Ｄex＞Ｄinとしているので、吸気側の最大弁リフト
点での曲率半径Ｒinは、排気側の最大弁リフト点での曲
率半径Ｒexより大きくなる。このため、カムノーズとリ
フタあるいはロッカアームとの間に作用する荷重が負の
慣性力を小さくすることにより大きくなっても、カム面
の応力は曲率半径の２乗に反比例するので、吸気弁側に
ついてのカム面の応力を、排気弁側のカム面の応力と同
等にできるので動弁装置の耐久性の低下を防止できる。

【００２９】請求項７の発明によれば、さらに排気弁側
についても、最大弁リフト部に対し進角側及び遅角側に
隣接する弁リフト域での曲率半径より大きくしているの
で、最大弁リフト付近においてカムノーズとリフタある
いはロッカーアームとの間に作用する荷重が小さくなら
ず、エンジン回転を上昇させていく時の両者の追従性の
低下を防止できる。

【００３０】一方、排気側，吸気側の最大弁リフト点で
の加速度係数の絶対値をそれぞれＤex，Ｄinとすると
き、Ｄex＜Ｄinとしているので、排気側の最大弁リフト
点での曲率半径Ｒexは、吸気側の最大弁リフト点での曲
率半径Ｒinより大きくなる。このため、カムノーズとリ
フタあるいはロッカアームとの間に作用する荷重が大き
くなっても、カム面の応力は曲率半径の２乗に反比例す
るので、熱的負荷の大きい排気弁側のカム面の応力を、
吸気弁側のカム面の応力と同等あるいはより小さくでき
るので動弁装置の耐久性の低下を防止できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１〜図８は本発明の第１実
施形態によるエンジンの動弁装置を説明するための図で
あり、図１はＳＯＨＣタイプの動弁装置の断面側面図、
図２はＤＯＨＣタイプの動弁装置の断面側面図、図３は
カムノーズのプロフィルを示す模式図、図４はカムノー
ズのプロフィルを曲率半径で示す図、図５，図６，図７
はそれぞれカム軸回転角度と加速度係数，カム・リフタ
間の荷重，カム面の応力との関係を示す図、図８は弁リ
フト曲線及び加速度係数曲線を示す図である。

【００３２】図１において、１はＳＯＨＣタイプの動弁
装置を備えた水冷式４サイクル複数気筒エンジンであ
り、これはそれぞれアルミ合金製のクランクケース（図
示せず）上にシリンダボディ１０，シリンダヘッド１
１，ヘッドカバー２０を積層結合し、上記シリンダボデ
ィ１０内に圧入されたシリンダライナ１０ｃのシリンダ
ボア内にピストン１４を摺動自在に挿入配置し、該ピス
トン１４をコンロッドで上記クランクケース内のクラン
ク軸に連接した概略構造のものであり、図１は１つの気
筒の動弁装置の断面側面図である。

【００３３】また上記シリンダヘッド１１のシリンダボ
ディ側合面には燃焼室Ｅを形成する燃焼凹部１１ａが凹
設されており、該燃焼凹部１１ａには３つの吸気弁開口
１８と２つの排気弁開口１５が燃焼室Ｅの外周に沿うよ
う配置されて開口しており、該各吸気弁開口１８，排気
弁開口１５は吸気ポート３１，排気ポート３２によりシ
リンダヘッド１１の後壁，前壁に導出されている。な
お、１０ａはシリンダボディ１０に形成された水冷ジャ
ケット、３０ｂは点火プラグの電極である。

【００３４】上記各吸気弁開口１８，各排気弁開口１５
は、動弁装置４０により進退駆動される吸気弁２５，排
気弁２６の弁頭２５ａ，２６ａにより開閉される。該各
吸気弁２５，排気弁２６は、その弁軸２５ｂ，２６ｂが
シリンダヘッド１１とヘッドカバー２０で形成されるカ
ム室２４内に突出するようにかつ軸方向に進退自在に配
設されており、突出端に装着されたリテーナ３４とシリ
ンダヘッド１１のばね座との間に介在された弁ばね３５
により閉方向に付勢されている。

【００３５】上記動弁装置４０は、燃焼室Ｅの略中心の
上方を通るようにクランク軸方向に配置された１本のカ
ム軸３６と、該カム軸３６の両側でかつ上方に配置され
た吸気ロッカ軸４６及び排気ロッカ軸４７と、該各ロッ
カ軸４６，４７により揺動自在に支持された１気筒当た
り３本の吸気ロッカアーム４３，２本の排気ロッカアー
ム４２とを備えている。

【００３６】上記カム軸３６は各気筒毎に３つの吸気カ
ムノーズ３６ａと２つの排気カムノーズ３６ｂを有し、
燃焼室略中央部分及び両端部分がシリンダヘッド１１に
形成されたカム軸受及びこれに装着された軸受キャップ
により回転自在に支持されている。

【００３７】また上記吸気ロッカ軸４６，排気ロッカ軸
４７はヘッドカバー２０の内面に下方に突設されたボス
部２０ａ，２０ａにより固定支持されている。そして上
記吸気ロッカアーム４３，排気ロッカアーム４２の内側
端部には上記カムノーズ３６ａ，３６ｂに摺接する摺動
面４３ａ，４２ａが形成され、外側端部には上記吸気弁
２５，排気弁２６の弁軸２５ｂ，２６ｂの上端面に当接
するアジャストボルト４８，４９が軸方向位置を調整可
能に螺挿されている。なお４８ａ，４９ａはロックナッ
トであり、５０はヘッドカバー１２に着脱可能に装着さ
れた弁隙間調整用キャップである。

【００３８】図２において、１は直動式のＤＯＨＣタイ
プの動弁装置６０を備えた水冷式４サイクルエンジンで
あり、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。この
動弁装置６０は、吸気弁２５，排気弁２６をそれぞれ独
立の吸気カム軸６１，排気カム軸６２のカムノーズ３６
ａ，３６ｂによりリフタ６３ａ，６３ｂを介して開閉駆
動するようになっている。

【００３９】上記図１，図２の各カム軸３６，６１，６
２の吸気カムノーズ３６ａ，排気カムノーズ３６ｂは本
実施形態の特徴をなすカムプロフィルを有しており、こ
のカムプロフィルについて詳述する。なお、以下の説明
は、主として図２に示す直動式の動弁装置における吸気
カムノーズ３６ａの場合を説明しているが、排気カムノ
ーズ３６ｂについても同様である。また図１の動弁装置
における吸気カムノーズ３６ａ，排気カムノーズ３６ｂ
についても同様である。

【００４０】図３，図４は上記吸気カムノーズ３６ａ，
排気カムノーズ３６ｂのカムプロフィルを説明するため
の図であり、同一タイミングにおける状態を示す。図
中、ＴＤＣinは排気・吸入行程における上死点、ＢＤＣ
inは吸入・圧縮行程における下死点、ＴＤＣexは圧縮・
爆発行程における上死点、ＢＤＣexは爆発・排気行程に
おける下死点を示す。またθin, θexはそれぞれ上記Ｔ
ＤＣin, ｌ燃焼サイクル前のＴＤＣin´を基準としたカ
ム軸回転角度、γin, γexはそれぞれ上記ＴＤＣin，Ｔ
ＤＣin´からカムノーズとリフタとの接触点Ｂin，Ｂex
までのカム軸回転角度、Ｂinｏ，Ｂexｏは最大リフト時
の接触点、Ｐin，Ｐexは上記接触点Ｂin，Ｂexからリフ
タ６３ａ，６３ｂの摺接面に垂直の直線上に位置する曲
率中心、Ｒin，Ｒexは上記接触点Ｂin，Ｂex部分の曲率
半径を示す。

【００４１】なお、図３において、排気カムノーズをβ
角だけ戻した時の排気カムノーズとリフタとの相対位置
を、排気カムノーズを固定してリフタを移動させて図示
しており、この時のリフタが６３ｂ´であり、θex´は
この時のｌ燃焼サイクル前のＴＤＣin´を基準としたカ
ム軸回転角、Ｂex´カムノーズとリフタとの接触点、γ
ex´はｌ燃焼サイクル前のＴＤＣin´を基準としたカム
ノーズとリフタとの接触点Ｂex´までのカム軸回転角度
を示す。

【００４２】図３において、カムプロフィルに固定する
仮想のＴＤＣinラインは、このラインがリフタ６３ａの
軸線に一致したときピストンが排気・吸入行程の上死点
に位置し、カムプロフィルに固定する仮想のＴＤＣexラ
インはこのラインが排気リフタ６３ｂの軸線に一致した
ときピストンが圧縮・爆発行程の上死点に位置するもの
である。そして図示の状態は、吸気カムノーズ３６ａは
ＴＤＣinラインが排気・吸入行程の上死点位置から矢印
方向（カム軸回転方向）にθinだけ回転し、かつ排気カ
ムノーズ３６ｂはｌ燃料サイクル前のＴＤＣin´を基準
としてθex（＝θin＋３６０°）だけ回転していること
を示している。

【００４３】上記吸気カムノーズ３６ａは、弁リフト作
用を行わないベース円部７０ａと、ランプ部と実際に弁
をリフトさせる部分からなるリフト部７０ｂとからな
り、排気カムノーズ３６ｂは同様にベース円部７１ｂと
リフト部７１ｂとからなる。上記ベース円部７０ａ，７
１ａはカム軸心Ｃを中心とする半径Ｒｏの円弧からな
り、リフト部７０ｂ，７１ｂの曲率半径は上記カム軸回
転角度θin，θex（あるいはγin，γex）に応じて図４
に示すように設定されている。

【００４４】図４において実線，破線はそれぞれ排気カ
ムノーズ３６ｂ，吸気カムノーズ３６ａの曲率半径をカ
ム軸回転角θ及びクランク軸回転角Ｑをパラメータとし
て表したものである。図から判るように、ベース円部７
０ａ，７１ａ部分は半径Ｒｏ一定であり弁のリフト作用
は生じない。

【００４５】一方、リフト部７０ｂ，７１ｂの曲率半径
については、弁の開き始め付近ａ及び閉じ終わり付近ｂ
で最大値に設定されており、そのためリフト量は弁の開
き始め付近，又は閉じ終わり付近では緩やかに増加し、
又は減少する。また上記開き始め付近と閉じ終わり付近
との間の部分ｃでは、曲率半径はベース円部７０ａ，７
１ａの半径Ｒｏより小さい値に設定されおり、弁リフト
量は放物線状に増加することとなる。

【００４６】そして、従来のカムプロフィルの場合、上
記開き始めと閉じ終わりの間の部分ｃにおける曲率半径
は一定あるいは図４で下方に凸に設定されていたのに対
し、本実施形態では最大リフトに対応する部分ｄの曲率
半径Ｒexｏ，Ｒinｏをその進角側及び遅角側に隣接する
部分の曲率半径Ｒexｏ´，Ｒinｏ´よりΔＲだけ大きく
設定している。即ち、従来のカム軸の最大リフト部分の
カムプロフィルが尖っていたのに対し、本実施形態の最
大リフト部分のカムプロフィルは従来のものよりベース
円部の半径に近くなっている。

【００４７】ここで上記θinとγinとの間にはカムの形
状から求まる一定の関係、即ち γin＝ｆ1(θin) がある。またＲinはγinの関数でもあり、θinの関数で
もある。即ち、 Ｒin＝ｆ2(γin) ＝ｆ2(ｆ1(θin))＝g1( θin) の関係がある。なお、g1( θin) は図４に示す曲率半径
を示すデータを意味する。従って、図４に示すＲin＝g1
( θin) のデータが与えられれば、Ｒin＝ｆ2(γin) ，
及びγin＝ｆ1(θin) が求まり、従ってカムノーズの形
状が定まる。すなわち、カム軸中心Ｃと接触点Ｂinとの
間の距離をＺin、カム軸中心Ｃから降ろしたリフタへの
法線におけるカム軸中心Ｃとリフタ間の距離をｙinとす
る時、曲率半径Ｒin（γin）が決まれば、幾何学的なカ
ムプロプィルを決めるＺin（γin）及び、一定のカム軸
回転角速度で吸気カムを回転した時のカム軸回転角に対
する弁リフト量を決めるｙin（θin）が定まる。このカ
ム軸中心Ｃとリフタ間の距離ｙinが本願に言う吸気カム
ノーズにおけるカムリフト曲線である。なお、排気カム
ノーズについても同様である。

【００４８】本実施形態のカム軸における作用効果につ
いて説明する。図５はカムリフト曲線ｙ（mm) と加速度
係数曲線ｙ´´(mm/rad²) を示す。明らかなように、本
実施形態カムプロフィルにおける最大リフト付近での加
速度係数は−αであり、従来のカムプロフィルにおける
加速度係数−α′よりΔαだけ大きくなっている。な
お、絶対値でみれば本実施形態カムプロフィルの方が従
来のものより小さくなっている。

【００４９】図６はカムノーズとリフタとの間に作用す
る荷重をカム軸回転角度をパラメータとして表したもの
である。カムノーズとリフタとの間に作用する荷重は、
弁ばねの発生する荷重と、慣性力〔弁、リフタ、弁ばね
の一部からなる慣性マスに加速度を乗算したもの。最大
リフト付近では加速度係数が負であり、慣性力は負とな
る。また、加速度は図５の加速度係数ｙ´´（mm/rad²)
に、実際のカム軸回例えばωrad/sec)を２乗したものを
掛けたものすなわちｙ´´×ω²(mm/ec⁾ なる。〕の和
で表される。本実施形態カムプロフィルの場合、図５か
ら判るように、最大リフト付近での負の加速度係数が小
さくなっていることから、最大リフト付近でのカムノー
ズとリフタとの間の荷重はＦであり、従来の荷重Ｆ´に
比較してΔＦだけ増加する。その結果、リフタのカムノ
ーズへの追従性が向上し、より高速回転まで安定して作
動し、限界回転数を高めることができる。

【００５０】図７はカムノーズのカム面に作用する応力
をカム軸回転角度をパラメータとして表したものであ
る。カム面の応力はＨertzの応力式から判る通り、カム
ノーズとリフタとの間に作用する荷重に比例するととも
に、カムの曲率半径の平方根に反比例する。本実施形態
のカムプロフィルでは、上述のように最大リフト付近の
曲率半径が大きく設定されており、そのためカム面応力
はσとなり、従来のカム面応力σ′よりΔσだけ応力が
低下する。

【００５１】慣性力はカム軸回転速度の２乗に比例する
ので、低速，中速回転域では、弁バネ荷重に対して慣性
力が相対的に小さくなり、カムプロフィル全体で見た場
合に最大リフト部分の応力が最大値を示すのが一般的で
ある。従って、低速，中速回転が常用される自動車用エ
ンジンの場合、最大リフト域部分の応力が高いことが動
弁装置全体の耐久性を低下させることとなる。本実施形
態では、上述のように最大リフト付近のカム面応力を従
来のものよりΔσだけ低下させたので、カム軸，ひいて
は動弁装置全体の耐久性を向上できる。

【００５２】図１のロッカーアームを使用するＳＯＨＣ
タイプの動弁式装置においては、図５においてカムリフ
ト曲線ｙの替わりに、横軸をクランク軸回転角度とした
同等な弁リフト曲線Ｙか、カムリフトの加速度係数曲線
ｙ´´の替わりに、横軸をクランク軸回転角度とした同
等な弁リフトの加速度係数曲線Ｙ´´を与える。これに
おいても最大弁リフト域において、加速度係数−Ａは従
来の弁リフト曲線における加速度係数−Ａ´より△Ａだ
け大きくしている。この弁リフト曲線Ｙあるいは弁リフ
トの加速度係数曲線Ｙ´´からロッカーアーム、ロッカ
ー軸位置、カム軸位置等の幾何学的構成に対応させてカ
ム軸回転角に対するカムリフト、すなわちカムノーズの
プロフィルを求めることができる。すなわち、横軸をク
ランク軸回転角度とした弁リフト曲線Ｙとカムリフト曲
線ｙの間、横軸をクランク軸回転角度とした弁リフトの
加速度係数Ｙ´´とカムリフトの加速度係数ｙ´´の間
には、それぞれ各部品の幾何学的構成に基づく所定の関
係がある。そして図４の類似形状で最大弁リフト域にお
いて従来のものより大きな曲率半径とする、横軸をクラ
ンク軸回転角度とした仮想カムプロフィル（直動タイプ
と仮想した場合のもの）の曲率半径曲線Ｚ´と、実際の
カムノーズのカム回転角度に対応した曲率半径曲線Ｚと
の間にも各部品の幾何学的構成に基づく所定の関係があ
る。

【００５３】すなわち、図５に類似形状の弁リフト曲線
Ｙ、図５に類似形状の弁リフトの加速度係数曲線Ｙ´´
あるいは図４に類似する横軸をクランク軸回転角度とし
た仮想カムプロフィルの曲率半径曲線、あるいは図５に
類似形状のカムリフト曲線ｙ、カムリフトの加速度係数
曲線ｙ´´あるいは図４に類似する横軸をカム軸回転角
度としたカムプロフィルの曲率半径曲線の内いずれか一
つを与えれば、他の諸量が求められ、且つカムとロッカ
アーム間荷重を図６と同様に、最大弁リフト域で従来の
ものより大きくすることができる。さらに、ロッカーア
ームに接するカム面応力を図７と同様に、最大弁リフト
域で従来のものより小さくすることができる。

【００５４】図８は上記実施形態のカムプロフィルを排
気弁及び吸気弁のカムノーズに特に請求項１，４，５，
７に対応するように第１の関連性をもって適用した場合
の弁リフト曲線Ｙ，加速度係数曲線Ｙ´´を示す。即
ち、上記排気カムノーズ３６ｂ，吸気カムノーズ３６ａ
による各最大弁リフトＬｅｘｏ，ＬｉｎｏはＬｅｘｏ＜
Ｌｉｎｏに設定されている。また排気カムノーズ３６
ｂ，吸気カムノーズ３６ａによる排気弁２６，吸気弁２
５の開期間はそれぞれクランク軸回転角度でＡｅｘ，Ａ
ｉｎに設定されており、さらに排気側，吸気側の最大リ
フト点でのクランク軸回転角度はそれぞれｌ燃焼サイク
ル前のＴＤＣin´ ,ＴＤＣinを基準にＱｅｘｏ，Ｑｉｎ
ｏに設定されている。

【００５５】このように本図８の例では、Ｌexo ＜Ｌin
o とする一方、ＡexとＡinをほぼ同一に設定しており、
吸気弁の弁開度のカム軸回転角あるいは時間による積分
値を大きくできるので吸入空気量を増加することがで
き、エンジン性能を向上できる。しかし、吸気カムノー
ズ３６ａはクランク軸回転角度Ｑino 近傍の曲率半径
が、排気カムノーズ３６ｂはクランク軸回転角度Ｑexo
近傍の曲率半径が小さくなり易いので、吸気カムノーズ
３６ａはクランク軸回転角度Ｑino 近傍の曲率半径を、
クランク軸回転角度Ｑino に対して進角側及び遅角側に
隣接するクランク軸回転角度域での曲率半径より大きく
している。

【００５６】これにより、排気側、吸気側の両方とも最
大弁リフト付近においてカムノーズとリフタあるいはロ
ッカーアームとの間に作用する荷重が小さくならず、エ
ンジン回転を上昇させている時の両者の追従性の低下を
防止できる。

【００５７】さらにまた上記排気カムノーズ３６ｂ，吸
気側カムノーズ３６ａによる最大弁リフト付近での仮想
カムプロフィルにおける曲率半径をそれぞれＲexｏ，Ｒ
inｏとするときＲexｏ＞Ｒinｏに設定することにより、
排気側，吸気側の最大弁リフト点での加速度係数の絶対
値をそれぞれＤｅｘ，Ｄｉｎとするとき、Ｄｅｘ＜Ｄｉ
ｎとしている。

【００５８】これにより、熱的負荷の大きい排気側の最
大弁リフト点での曲率半径Ｒexo は、吸気側の最大弁リ
フト点での曲率半径Ｒino より大きくなる。カムノーズ
とリフタあるいはロッカーアームとの間に作用する荷重
が小さくならないか却って大きくなっても、カム面の応
力を、吸気弁側のカム面の応力より、より積極的に小さ
くでき動弁装置の耐久性を向上できる。

【００５９】なお、最大弁リフトが大きい吸気弁側の
み、最大弁リフト部の曲率半径を、最大弁リフト部に対
し進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域での曲率半径
より大きくしても良い。最大弁リフト付近においてカム
ノーズとリフタあるいはロッカーアームとの間に作用す
る荷重が小さくならず、エンジン回転を上昇させていく
時の両者の追従性の低下を防止できる。しかも、最大弁
リフトが大きいのでバネ荷重が大きくなり、これも追従
性の低下防止に寄与する。

【００６０】さらに、吸気弁の弁開期間カム軸角度が一
定のまま最大弁リフトを大きくすると最大弁リフト付近
において曲率半径が小さくなってしまうが、最大弁リフ
トが大きい吸気弁の最大弁リフト部の曲率半径を、最大
弁リフト部に対し進角側及び遅角側に隣接する弁リフト
域での曲率半径より大きくしているので、最大弁リフト
を大きくすることによる曲率半径の減少を防止できる。
カムノーズとリフタあるいはロッカーアームとの間に作
用する荷重が小さくならないか却って大きくなっても、
カム面の応力は曲率半径の２乗に反比例するので、吸気
弁におけるカム面の応力の増加を防止でき動弁装置の耐
久性の低下を防止できる。

【００６１】さらに最大弁リフトが大きい吸気弁側のみ
ならず排気側の両方について、最大弁リフト部の曲率半
径を、最大弁リフト部に対し進角側及び遅角側に隣接す
る弁リフト域での曲率半径より大きくしても良い。そし
て、Ｒexo ＜Ｒino に設定することにより、Ｄex＞Ｄin
としても良い。このようにしたのが請求項３の発明であ
る。

【００６２】この場合でも、最大弁リフトが排気弁より
大きい吸気弁の最大弁リフト部の曲率半径の方が、排気
弁の最大弁リフト部の曲率半径より小さくなりやすい
が、Ｄex＞Ｄinとしているので、吸気側の最大弁リフト
点での曲率半径Ｒinは、排気側の最大弁リフト点での曲
率半径Ｒexより大きくなる。カムノーズとリフタあるい
はロッカアームとの間に作用する荷重が弁ばね荷重の増
大により特に大きくなっても、カム面の応力は曲率半径
の２乗に反比例するので、弁ばね荷重の増大により大き
な吸気弁側についてのカム面の応力を、排気弁側のカム
面の応力と同等にすることが可能となるので動弁装置の
耐久性の低下を防止できる。

【００６３】なお、図８において、カム軸回転角度θで
はなくクランク軸回転角度Ｑをパラメータとして弁リフ
ト，加速度係数を表示したのは、本発明のカムプロフィ
ルは図２の直動式の動弁装置だけでなく、図１のロッカ
アームを介して駆動するタイプの動弁装置にも採用でき
る点を明確にするためである。また図中、Ｐex1,Ｐin1
の式は弁リトフがクランク軸回転角度Ｑex，Ｑinの関数
であることを示しており、またＫex1,Ｋin1 の式は加速
度係数がクランク軸回転角度Ｑex，Ｑinの関数であるこ
とを示している。

【００６４】このように、図８の例では、排気カムノー
ズ３６ｂによる最大弁リフトを吸気カムノーズによる最
大弁リフトより小さく設定するとともに、排気側の最大
弁リフト点付近の曲率半径を吸気側の最大弁リフト点付
近の曲率半径よりも大きくすることにより、排気側の加
速度係数の絶対値Ｄexを吸気側の加速度係数の絶対値Ｄ
inよりも小さくし、もって排気側のカム面応力を下げる
ことができる。排気側は、熱負荷が大きいことから耐久
性確保上条件が厳しいが、本実施形態ではカム面応力を
下げることができることから、結果的に動弁装置全体の
耐久性を向上できる。

【００６５】図９は上記実施形態のカムプロフィルを排
気弁及び吸気弁のカムノーズに特に請求項２，４，５，
７に対応するように第２の関連性をもって適用した場合
の弁リフト曲線，加速度係数曲線を示す。即ち、上記排
気カムノーズ３６ｂ，吸気カムノーズ３６ａによる最大
弁リフトＬｅｘｏ，ＬｉｎｏはＬｅｘｏ＝Ｌｉｎｏに設
定されている。また排気カムノーズ３６ｂ，吸気カムノ
ーズ３６ａによる排気弁２６，吸気弁２５の開期間のク
ランク軸回転角度Ａｅｘ，ＡｉｎはＡｅｘ＜Ａｉｎに設
定されており、さらに排気側，吸気側の最大リフト点で
のクランク軸回転角度はそれぞれＱｅｘｏ，Ｑｉｎｏに
設定されている。

【００６６】さらにまた上記排気カムノーズ３６ｂ，吸
気側カムノーズ３６ａによる最大弁リフト付近での曲率
半径をそれぞれＲexｏ，ＲinｏとするときＲexｏ＞Ｒin
ｏに設定することにより、排気側，吸気側の最大弁リフ
ト点での加速度係数の絶対値Ｄｅｘ，ＤｉｎをＤｅｘ＜
Ｄｉｎに設定している。

【００６７】このように、吸気弁開角度Ａinを排気側開
角度Ａexより大きく設定したので、最大弁リフトを排気
側と同じ値に設定しながら吸入空気量を増加でき、エン
ジン性能を向上できる。

【００６８】そして、排気弁のみならず吸気弁について
も、最大弁リフト部に対し進角側及び遅角側に隣接する
弁リフト域での曲率半径より大きくしているので、最大
リフト付近においてカムノーズとリフタあるいはロッカ
ーアームとの間に作用する荷重が吸気側、排気側とも小
さくならず、エンジン回転を上昇させている時の両者の
追従性の低下を防止できる。

【００６９】また、吸気弁の最大弁リフトを一定のまま
弁開期間カム軸角度を大きくすると最大弁リフト付近に
おいて曲率半径が大きくなる一方、排気弁は相対的に最
大弁リフト付近において曲率半径が小さくなるが、Ｒex
o ＞Ｒino としており、カム面の応力は曲率半径の２乗
に反比例するので、曲率半径が小さくなり易く且つ熱負
荷の大きい排気側についてのカム面の応力を、より積極
的に小さくできるので、動弁装置の耐久性の低下を防止
できる。

【００７０】なお、弁開期間カム軸角度が吸気側に比べ
て相対的に小さい排気弁についてのみ、最大弁リフト部
の曲率半径を、最大弁リフト部に対し進角側及び遅角側
に隣接する弁リフト域での曲率半径より大きくしても良
い。

【００７１】図１０は上記実施形態のカムプロフィルを
排気弁及び吸気弁にのカムノーズに特に請求項５，６，
７に対応するように第３の関連性をもって適用した場合
の弁リフト曲線，加速度係数曲線を示す。図１０の実施
形態では吸入空気量を増加するために吸気弁の径を排気
弁より大きく設定していることから、吸気弁は排気弁よ
り重く、最大弁リフト部における負の慣性力が大きくな
る。最大弁リフト部において慣性力が増加すると、最大
弁リフト部における吸気カムノーズ３６ａとリフタある
いはロッカーアームとの間に作用する荷重が小さくなり
易いが、少なくとも吸気側について最大弁リフト部の曲
率半径を、最大弁リフト部に対し進角側及び遅角側に隣
接する弁リフト域での曲率半径より大きくしている。こ
れにより加速度係数の絶対値Ｄinが小さくなり、最大弁
リフト部における吸気カムノーズ３６ａとリフタあるい
はロッカーアームとの間に作用する荷重の減少を防止
し、エンジン回転を上昇させていく時の吸気弁側の追従
性の低下を防止できる。

【００７２】さらに、本実施形態では熱負荷の大きい排
気側に対しても、最大弁リフト部の曲率半径を、最大弁
リフト部に対し進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域
での曲率半径より大きくしている。これにより加速度係
数の絶対値Ｄexが小さくなり、最大弁リフト部における
排気カムノーズ３６ｂとリフタあるいはロッカーアーム
との間に作用する荷重の減少を防止し、エンジン回転を
上昇させていく時の吸気弁側の追従性の低下を防止で
き、カム面の面圧を低下できエンジンの耐久性を増大で
きる。

【００７３】さらに、図１０の実施形態においては、上
記排気カムノーズ３６ｂ、吸気カムノーズ３６ａによる
最大値リフトＬexo ，Ｌino はＬexo ＞Ｌino としてい
るので、排気弁における既燃焼ガスの排出特性を向上
し、エンジン性能を上昇させることができる。

【００７４】なお、Ｌexo ＞Ｌino であってもその差が
小さい場合や、Ｌexo ＜Ｌino の場合には、吸気側につ
いてのみ、最大弁リフト部の曲率半径を、最大弁リフト
部に対し進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域での曲
率半径より大きくしても良い。また、吸気側及び排気側
の両方について最大弁リフト部の曲率半径を、最大弁リ
フト部に対し進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域で
の曲率半径より大きくし、上記排気カムノーズ３６ｂ、
吸気カムノーズ３６ａによる最大弁リフト付近での仮想
カムプロフィルの曲率半径をぞれぞれＲexo ，Ｒino と
する時、Ｒexo＜Ｒino としても良い。即ち、排気側，
吸気側の最大弁リフト点での加速度係数の絶対値をそれ
ぞれＤexo ，Ｄino とする時、Ｄexo ＞Ｄino としても
良い。

【００７５】また、Ｌexo ＞Ｌino であり、且つその差
の大きい場合には、吸気側及び排気側の両方について最
大弁リフト部の曲率半径を、最大弁リフト部に対し進角
側及び遅角側に隣接する弁リフト域での曲率半径より大
きくし、Ｄexo ＜Ｄino 即ち、Ｒexo ＞Ｒino としても
良い。

【００７６】これらにより、吸気弁径が大きくなる場合
でも、吸気側の最大弁リフト部における吸気カムノーズ
３６ａとリフタあるいはロッカーアームとの間に作用す
る荷重の減少を防止し、エンジン回転を上昇させていく
時の吸気弁側の追従性の低下を防止でき、カム面の面圧
を低下でき、エンジンの耐久性を増大できる。さらに、
排気側の最大弁リフト部における吸気カムノーズ３６ａ
とリフタあるいはロッカーアームとの間に作用する荷重
の減少を防止し、エンジン回転を上昇させていく時の排
気弁側の追従性の低下を防止でき、熱負荷の大きい排気
弁側のカム面の面圧を低下できエンジンの耐久性を増大
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるＳＯＨＣタイプの動
弁装置の断面側面図である。

【図２】本発明の一実施形態によるＤＯＨＣタイプの動
弁装置の断面側面図である。

【図３】上記実施形態装置のカム軸のカムノーズを模式
的に示す図である。

【図４】上記実施形態装置のカムノーズのカムプロフィ
ルを曲率半径で表す特性図である。

【図５】上記実施形態装置のカムプロフィルのカム軸回
転角度−加速度係数特性図である。

【図６】上記実施形態装置のカムプロフィルのカム軸回
転角度−カムノーズ・リフタ間荷重特性図である。

【図７】上記実施形態装置のカムプロフィルのカム軸回
転角度−カム面応力特性図である。

【図８】上記実施形態装置のカムプロフィルを吸気カム
ノーズ，排気カムノーズに第１の関連性をもって適用し
た場合のクランク軸回転角度と弁リフト，加速度係数と
の関係を示す特性図である。

【図９】上記実施形態装置のカムプロフィルを吸気カム
ノーズ，排気カムノーズに第２の関連性をもって適用し
た場合のクランク軸回転角度と弁リフト，加速度係数と
の関係を示す特性図である。

【図１０】上記実施形態装置のカムプロフィルを吸気カ
ムノーズ，排気カムノーズに第３の関連性をもって適用
した場合のクランク軸回転角度と弁リフト，加速度係数
との関係を示す特性図である。

【図１１】従来のカムプロフィルの弁リフト曲線，速度
係数曲線，加速度係数曲線を示す特性図である。

【符号の説明】

３６ａ，３６ｂ カムノーズ（カムプロフィル） Ｌｅｘｏ，Ｌｉｎｏ 排気側，吸気側の最大弁リフト Ａｅｘ，Ａｉｎ 排気側，吸気側の弁開期間カム軸角度 θｅｘｏ，θｉｎｏ 排気側，吸気側の最大リフト点で
のカム軸角度 Ｄｅｘ，Ｄｉｎ 排気側，吸気側の最大リフト点での加
速度係数の絶対値

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気側，吸気側の最大弁リフトをそれぞ
   れＬｅｘｏ，Ｌｉｎｏとするとき Ｌｅｘｏ＜Ｌｉｎｏ とし、かつ少なくとも吸気側については、弁リフトＹを
   カム軸の回転角度θの関数Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最
   大弁リフト付近での加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／
   ｄθ² の絶対値が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト
   域での加速度係数の絶対値より小さくなるようにする
   か、又は最大弁リフト付近での曲率半径が進角側及び遅
   角側に隣接する弁リフト域での曲率半径より大きくなる
   ように設定された排気カムプロフィル，吸気カムプロフ
   ィルを有するカム軸を備えたことを特徴するエンジンの
   動弁装置。
2. 【請求項２】 排気側，吸気側の弁開期間カム軸角度を
   それぞれＡｅｘ，Ａｉｎとするとき、 Ａｅｘ＜Ａｉｎ とし、かつ少なくとも排気側については、弁リフトＹを
   カム軸の回転角度θの関数Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最
   大弁リフト付近での加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／
   ｄθ² の絶対値が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト
   域での加速度係数の絶対値より小さくなるようにする
   か、又は最大弁リフト付近での曲率半径が進角側及び遅
   角側に隣接する弁リフト域での曲率半径より大きくなる
   ように設定された排気カムプロフィル，吸気カムプロフ
   ィルを有するカム軸を備えたことを特徴するエンジンの
   動弁装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、排気側，吸気側の最
   大弁リフト点でのカム軸角度をそれぞれθex，θinと
   し、排気側，吸気側の最大弁リフト点での加速度係数の
   絶対値をそれぞれＤex，Ｄinとするとき、Ｄex＞Ｄinと
   し、かつ排気側についても弁リフトＹをカム軸の回転角
   度θの関数Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最大弁リフト付近
   での加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／ｄθ² の絶対値
   が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域での加速度係
   数の絶対値より小さくなるようにするか、又は最大弁リ
   フト付近での曲率半径が進角側及び遅角側に隣接する弁
   リフト域での曲率半径より大きくなるように設定された
   排気カムプロフィル、吸気カムプロフィルを有するカム
   軸を備えたことを特徴とする動弁装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２において、排気側，吸気
   側の最大弁リフト点でのカム軸角度をそれぞれθex，θ
   inとし、排気側，吸気側の最大弁リフト点での加速度係
   数の絶対値をそれぞれＤex，Ｄinとするとき、Ｄex＜Ｄ
   inとし、かつ排気側についても、弁リフトＹをカム軸の
   回転角度θの関数Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最大弁リフ
   ト付近での加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／ｄθ² の
   絶対値が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域での加
   速度係数の絶対値より小さくなるようにするか、又は最
   大弁リフト付近での曲率半径が進角側及び遅角側に隣接
   する弁リフト域での曲率半径より大きくなるように設定
   された排気カムプロフィル、吸気カムプロフィルを有す
   るカム軸を備えたことを特徴とする動弁装置。
5. 【請求項５】 燃焼室への入口となる吸気弁径を燃焼室
   からの出口となる排気弁径より大きくし、かつ少なくと
   も吸気側については、弁リフトＹをカム軸の回転角度θ
   の関数Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最大弁リフト付近での
   加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／ｄθ² の絶対値が進
   角側及び遅角側に隣接する弁リフト域での加速度係数の
   絶対値より小さくなるようにするか、又は最大弁リフト
   付近での曲率半径が進角側及び遅角側に隣接する弁リフ
   ト域での曲率半径より大きくなるように設定された吸気
   カムプロフィルを有するカム軸を備えたことを特徴とす
   る動弁装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、排気側，吸気側の最
   大弁リフト点でのカム軸角度をそれぞれθex，θinと
   し、排気側，吸気側の最大弁リフト点での加速度係数の
   絶対値をそれぞれＤex，Ｄinとするとき、Ｄex＞Ｄinと
   し、かつ排気側についても、弁リフトＹをカム軸の回転
   角度θの関数Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最大弁リフト付
   近での加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／ｄθ² の絶対
   値が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域での加速度
   係数の絶対値より小さくなるようにするか、又は最大弁
   リフト付近での曲率半径が進角側及び遅角側に隣接する
   弁リフト域での曲率半径より大きくなるように設定され
   た排気カムプロフィル、吸気カムプロフィルを有するカ
   ム軸を備えたことを特徴とする動弁装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、排気側，吸気側の最
   大弁リフト点でのカム軸角度をそれぞれθex，θinと
   し、排気側，吸気側の最大弁リフト点での加速度係数の
   絶対値をそれぞれＤex，Ｄinとするとき、Ｄex＜Ｄinと
   し、かつ排気側についても、弁リフトＹをカム軸の回転
   角度θの関数Ｙ＝ｆ（θ）とするとき、最大弁リフト付
   近での加速度係数Ｙ´´＝ｄ² ｆ（θ）／ｄθ² の絶対
   値が進角側及び遅角側に隣接する弁リフト域での加速度
   係数の絶対値より小さくなるようにするか、又は最大弁
   リフト付近での曲率半径が進角側及び遅角側に隣接する
   弁リフト域での曲率半径より大きくなるように設定され
   た排気カムプロフィル、吸気カムプロフィルを有するカ
   ム軸を備えたことを特徴とする動弁装置。