JP2595719B2 - Ｏｈｃ型動弁機構装置 - Google Patents

Ｏｈｃ型動弁機構装置

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JP2595719B2
JP2595719B2 JP1160730A JP16073089A JP2595719B2 JP 2595719 B2 JP2595719 B2 JP 2595719B2 JP 1160730 A JP1160730 A JP 1160730A JP 16073089 A JP16073089 A JP 16073089A JP 2595719 B2 JP2595719 B2 JP 2595719B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、吸気弁及び排気弁を適宜駆動するための動
弁機構装置に関するものである。
［従来の技術］ 一般に、四サイクルエンジン等においては、吸・排気
弁を開閉駆動させるための動弁機構装置がシリンダヘッ
ド上部に設けられている。この動弁機構装置にあって
は、低コストで高出力を得るべく、１本のカムシャフト
により少なくとも３個以上の吸・排気弁を開閉駆動させ
るようにしたものがある。従来、この形式の動弁機構装
置では、第８図に示すように、シリンダヘッドｂの上部
ほぼ中央にカムシャフトｃが回動自在に軸支されている
と共に、そのカムシャフトｃを挟むように１対のロッカ
シャフトd,eが配置され、さらに、そのロッカシャフト
d,eにはそれぞれロッカアームf,gが揺動自在に支持され
ている。ロッカアームf,gは、その一端部が、カムシャ
フトｃにそれぞれ形成されたカムh,iに、他端部が吸気
弁ｊ及び排気弁ｋにそれぞれ当接されており、シャフト
ｃの回転により発生した弁駆動力を吸気弁ｊ及び排気弁
ｋに伝えて開閉するようになっている。
ただしこのような動弁機構装置ａにあっては、カムシ
ャフトｃがシリンダヘッドｂのほぼ中央部に配置されて
いるため、点火栓ｔとカムシャフトｃとの干渉を避ける
よう点火栓ｔをシリンダヘッドｂに傾斜して取り付けざ
るを得ず、しかも、点火栓ｔの配置スペースを確保する
ため吸・排気弁j,k間の間隔を大きくとらざるを得な
い。このため、第９図に示すように吸・排気弁j,kの弁
径Ｄを大きくとることができず、エンジンの高出力化を
阻害する原因となる。
この対策として、カムシャフトを第10図のように吸気
弁側あるいは排気弁側にオフセット配置することが考え
られる。すなわち、第10図に示す動弁機構装置ｍでは、
シリンダヘッドｂ上部に、カムシャフトｎが排気弁ｋ側
にオフセット配置されて回動自在に軸支されていると共
に、そのカムシャフトｎと接近して１本のロッカシャフ
トｏが配置され、さらに、そのロッカシャフトｏには互
いに長さの異なる１対のロッカアームp,qが揺動自在に
支持されている。短寸のロッカアームｑは、その一端部
がカムシャフトｎに形成されたカムｒに、他端部が排気
弁ｋにそれぞれ当接されており、長寸のロッカアームｐ
は、その一端部がカムｓに、他端部が吸気弁ｊに当接さ
れている。これで第８図の動弁機構装置ａと同様に、カ
ムシャフトｎの回転により吸・排気弁j,kを駆動させる
ことができる。
［発明が解決しようとする課題］ ところで上述した動弁機構装置ｍにあっては、カムシ
ャフトｎのオフセット量を大きくとることにより、第10
図に２点鎖線で示すように点火栓ｔをシリンダヘッドｂ
に垂直に取付けることができる。しかしながら、この場
合には、カムｓの弁駆動力を長いロッカアームｐを介し
て伝達し、カムシャフトｎから遠い側の吸気弁ｊを開閉
駆動することになる。そのため、そのロッカアームｐに
十分な剛性を与えるよう設計すると、ロッカアームｐの
慣性質量が大きくなり、吸気弁ｊを高速で開閉駆動させ
ることができないという問題が生じていた。
なお、特開昭60−13907号公報には、吸・排気弁のい
ずれか一方の弁側にカムシャフトをオフセットさせ、こ
のカムシャフトの回転により発生する弁駆動力をカムフ
ォロア、プッシュロッドおよびロッカアームを介して吸
・排気弁の他方の弁に伝えるようにしたOHC型動弁機構
装置が提案されている。しかしこの動弁機構装置では、
カムフォロアおよびロッカアーム間にプッシュロッドを
介設しているため、未だ剛性に劣り、吸・排気弁を高速
で開閉駆動することはできない。
本発明は以上の事情に鑑み、吸・排気弁の開弁面積を
大きくできて高出力が得られると共に、吸・排気弁を高
速で開閉駆動できる動弁機構装置を提供すべく創案され
たものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、点火栓と干渉しないよう吸・排気弁のいず
れか一方の弁側にオフセットされてシリンダヘッド上部
に回転自在に設けられた１本のカムシャフトと、このカ
ムシャフトと吸・排気弁の他方の弁との間にカムシャフ
トと平行に設けられた第１および第２ロッカシャフト
と、第１ロッカシャフトに中央部が軸支され一端部がカ
ムシャフトに形成された他方の弁の駆動用カムにその下
方の位置で係合すると共に、他端側が第２ロッカシャフ
ト側に延出された主動ロッカアームと、第２ロッカシャ
フトに中央部が軸支され一端側が第１ロッカシャフト側
に延出されて、この一端部が主動ロッカアームの他端部
にその上方の位置で当接すると共に、他端部が他方の弁
に油圧タペットを介して係合する従動ロッカアームと、
第１ロッカシャフトに一端部が軸支され他端部が一方の
弁に当接すると共に、中央部がカムシャフトに形成され
た一方の弁の駆動用カムに係合する一方の弁のロッカア
ームとを備えたものである。
［作用］ 上記構成によれば、主動ロッカアームの一端部をカム
シャフトに当接させ、他端部を従動ロッカアームの一端
部に当接させるようにしたので、カムシャフトから主動
ロッカアームに伝達された弁駆動力を、従動ロッカアー
ムへと直接伝達することができる。このため、従来のよ
うなプッシュロッド等を用いることなく、カムシャフト
に対して遠方の弁を開閉できるようになり、部品点数の
低減および接触箇所の低減が図れ、動弁機構装置の剛性
を極めて高いものにすることができる。また従動ロッカ
アームには、他方の弁に油圧タペットを介して当接して
いるので、主動ロッカアームと従動ロッカアームとを常
に当接状態に維持することができ、カムシャフトからの
弁駆動力を主動ロッカアームから従動ロッカアームへと
良好に伝達できる。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面に従って説明す
る。
第１図乃至第３図には四弁式エンジンのシリンダヘッ
ド１が示されている。このシリンダヘッド１を構成する
ヘッド本体２の下面は、図示しないシリンダブロック内
周面及びピストン頂面と共に列配置された複数の燃焼室
３を区画形成している。ヘッド本体２には燃焼室３毎
に、それぞれ２個ずつの吸気ポート４と排気ポート５と
が形成されていく。吸気ポート４は互いに燃焼室３の配
列方向に沿って平行に、且つヘッド本体２の一側面と燃
焼室３とを連通するように形成され、排気ポート５は互
いに燃焼室３の配列方向に沿って平行に、かつヘッド本
体２の他側面と燃焼室３とを連通するように形成されて
いる。
またヘッド本体２には、燃焼室３毎に、それぞれ２個
ずつの吸気弁６と排気弁７とが燃焼室３の配列方向に対
してＶ字形に配置されて設けられている。吸気弁６及び
排気弁７は、それぞれ上方に弁軸８が延出形成されてお
り、その弁軸８の中間部がそれぞれブッシュ９によって
ヘッド本体２に往復動自在に案内されている。そして弁
軸８の上端部にはバルブスプリングシート10が嵌合固定
されており、このバルブスプリングシート10下面と、ヘ
ッド本体２上面との間にバルブスプリング11が介装され
ている。したがって、吸気弁６及び排気弁７は、それぞ
れバルブスプリング11により上方に付勢されており、吸
気ポート４及び排気ポート５の燃焼室３開口部を閉塞す
る状態を維持するようになっている。またヘッド本体２
には、その上面から燃焼室３に連通する点火栓挿入孔12
が、燃焼室３の中心線に沿って形成されており、その点
火栓挿入孔12に点火栓13が挿入されてヘッド本体２に垂
直に螺着されている。
そしてヘッド本体２の上部には吸気弁６及び排気弁７
を開閉駆動するための動弁機構装置14が備えられてい
る。すなわち吸気弁６の弁軸８の上方には、１本のカム
シャフト15が燃焼室３の配列方向に沿って配置されてい
る。このカムシャフト15は、点火栓13の取付位置と干渉
しないように一方の弁側に、すなわち吸気弁６の側にオ
フセットされて配設されている。そしてカムシャフト15
の両端部及び燃焼室３の位置の部分がそれぞれ軸受16,1
7によってシリンダヘッド１に支持され、クランクシャ
フト（図示せず）に連結されて回転駆動されるようにな
っている。このカムシャフト15には、各燃焼室３毎に２
個ずつの吸気カム（一方の弁の駆動用カム）18と排気カ
ム（他方の弁の駆動用カム）19とが形成されており、そ
の回転によって吸・排気弁6,7を開弁させるための弁駆
動力を発生し得るようになっている。吸気カム18は、軸
受17の両側において、それぞれ対応する吸気弁６の弁軸
８真上に形成されている。また排気カム19は、吸気カム
18を挟むように並設されている。
そしてカムシャフト15の下方には、一対の第１及び第
２のロッカシャフト20,21が、互いに同一高さに且つカ
ムシャフト15と平行に配設されている。このうちカムシ
ャフト15に近い側の第１ロッカシャフト20には、第４図
にも示すように、２個の吸気ロッカアーム22が揺動自在
に支持されている。この吸気ロッカアーム22は、吸気カ
ム18からの弁駆動力を吸気弁６に伝達するためのもので
ある。そのため、吸気ロッカアーム22の一端部には、第
１ロッカシャフト20に回動自在に軸支され得る支持部23
が略円筒状に形成され、その支持部23の周面から径方向
にアーム部24が突設されている。そしてアーム部24の他
端部に形成された凹部25内には、タペットクリアランス
をゼロにするための油圧タペット26が取り付けられ、ア
ーム部24の略中央の上部にはチップカムフォロワー27が
取付けられている。アーム部24は、互いに対応する吸気
カム18及び吸気弁６間に延出されており、チップカムフ
ォロワー27が吸気カム18に係合すると共に、油圧タペッ
ト26が吸気弁６の弁軸８の上端面に当接している。なお
チップカムフォロワー27は、チル径焼結合金により形成
されており、アルミニウム合金で鋳込まれることによ
り、支持部23及びアーム部24と一体に成形されている。
また第１ロッカシャフト20の吸気ロッカアーム22を挟
むの外側には、第１図及び第４図に示したように一対の
第１排気ロッカアーム（主動ロッカアーム）28が揺動自
在に支持されている。この第１排気ロッカアーム28は、
排気カム19からの弁駆動力を後述する第２排気ロッカア
ーム（従動ロッカアーム）35に伝達するためのものであ
る。第１排気ロッカアーム28の中央部には、第１ロッカ
シャフト20に回動自在に軸支され得る支持部29が略円筒
状に形成されている。その支持部29周面からは、互いに
逆方向に且つ支持部29の径方向にアーム部30,31が延出
され、これら支持部29及びアーム部30,31の下方には補
強部32が形成されている。そして第１排気ロッカアーム
28の一端部となるアーム部30の上部先端にはチップカム
フロワー33が、また第１排気ロッカアーム28の他端部と
なるアーム部31の上部先端にはチップコンタクト34がそ
れぞれ取付けられている。チップカムフォロワー33は、
排気カム19の下方の位置で係合することでその周面に当
接されている。また第１排気ロッカアーム28は、吸気ロ
ッカアーム22と同様に、チル系焼結合金製のチップカム
フォロワー33及びチップコンタクト34をアルミニウム合
金で鋳込むことにより形成されている。
他方、カムシャフト15から遠い側の第２ロッカシャフ
ト21には、一対の第２排気ロッカアーム（従動ロッカア
ーム）35が揺動自在に支持されている。第２排気ロッカ
アーム35は、第１排気ロッカアーム28に伝達された排気
カム19の弁駆動力を、対応する排気弁７に伝達するため
のものである。第２排気ロッカアーム35の中央部には、
第２ロッカシャフト21に回動自在に軸支され得る支持部
36が略円筒状に形成され、支持部36から両側にアーム部
37,38が延出されて突設され、これら支持部36及びアー
ム部37,38の上方には補強部39が形成されている。そし
て第２排気ロッカアーム35の一端部となるアーム部37の
下部先端にはチップコンタクトフォロワー40が取り付け
られ、他端部となるアーム部38の先端には凹部41が形成
されている。すなわち第２排気ロッカアーム35の一端部
が第１排気ロッカアーム28の他端部に、その上方の位置
で当接するようになっている。凹部41内には油圧タペッ
ト42が取付けられている。アーム部38は、チップコンタ
クトフォロワー40が第１排気ロッカアーム28のチップコ
ンタクト34に当接したとき、油圧タペット42の下端が排
気弁７の弁軸８上端面に当接するように形成されてお
り、チップコンタクトフォロワー40及び油圧タペット42
がそれぞれチップコンタクト34及び排気弁７の弁軸８上
端面に当接した状態が維持されるようになっている。な
おチップコンタクトフォロワー40は、ハードナブル鋳鉄
により形成されており、このチップコンタクトフォロワ
ー40をアルミニウム合金で鋳込んで支持部36,アーム部3
7,38及び補強部39が一体成形されている。なお、図中符
号43はバルブシート、44はカムカバーである。
次に上述の動弁機構装置14の作動について説明する。
１対の吸気弁６及び排気弁７がバルブスプリング11に
より付勢されて、吸気ポート４及び排気ポート５の燃焼
室３開口部を閉塞している状態で、クランクシャフトと
連動してカムシャフト15が回転されると、１対の吸気カ
ム18及び排気カム19が回転する。このとき、チップカム
フォロワー27が吸気カム18の周面に接動され、吸気ロッ
カアーム22が吸気カム18の外形形状に応じて吸気弁６側
に揺動すると、吸気弁６の弁軸８がバルブスプリング11
に抗して押圧され、吸気弁６が開弁される。
またチップカムフロワー33が排気カム18の周面に接動
され、第１排気ロッカアーム28が排気カム19の外形形状
に応じて第１図中時計方向に揺動すると、チップコンタ
クトフォロワー40がチップコンタクト34に接動しつつ上
方に押圧されて、第２排気ロッカアーム35が反時計方向
に回転される。すると、排気弁７の弁軸８がバルブスプ
リング11に抗して押圧され、排気弁７が開弁される。そ
してチップカムフォロワー27,33が、それぞれ吸気カム1
8及び排気カム19の基礎円部に接動するときは、吸・排
気弁6,7は、再びその閉成状態が確保される。
このように、排気カム19と排気弁７との間に、第１お
よび第２排気ロッカアーム28,35を揺動自在に設け、第
１排気ロッカアーム28のアーム部30を排気カム19に係合
させ、他方のアーム部31を第２排気ロッカアーム35のア
ーム部37に当接させるようにしたので、カムシャフト15
を吸気弁６寄りにオフセットした構成において、小型の
ロッカアーム28,35の揺動のみでカムシャフト15から離
れた排気弁７を駆動させることができる。すなわち点火
栓13をシリンダヘッド１に垂直に取り付けることがで
き、吸・排気弁6,7の開弁面積を大きくして高出力化を
図ることができると共に、極めて慣性質量が小さく、か
つ剛性の高い構造にて吸気弁６及び排気弁７を高速で開
閉できる。
そして第１排気ロッカアーム28の他端側となるアーム
部31を第２ロッカシャフト21側に延出させると共に、第
２排気ロッカアーム35の一端側であるアーム部37を第１
ロッカシャフト20側に延出させて、アーム部31の上方の
位置で当接させるようにしたので、従来のようなプッシ
ュロッド等を用いることなく、極めて少ない部品点数お
よび接触箇所で排気弁７を開閉でき、動弁機構装置自体
の慣性質量を小さくし、かつ剛性を極めて高く維持でき
て、高速の弁駆動が達成される。
さらに吸気ロッカアーム22及び第１排気ロッカアーム
28を共通の第１ロッカシャフト20に軸支させたので、吸
気ロッカアーム22を支持するための別個の部品を必要と
せず、部品点数の過度な増加がないと共に、設置スペー
スを小さなものにすることができる。
また第２排気ロッカアーム35のアーム部38には、排気
弁７と係合する油圧タペット42を設けているので、第１
排気ロッカアーム28および第２排気ロッカアーム35相互
を常に接触状態に維持できる。
そして本実施例にあっては、第１排気ロッカアーム28
のアーム部31にチップコンタクト34を、第２排気ロッカ
アーム35のアーム部37にチップコンタクトフォロワ40を
それぞれ設け、この当接箇所では転がりを伴ったすべり
接動を生じるようにしたので、ロッカアーム38,35相互
の接触で生じるすべり速度は極めて小さくなり、高速弁
駆動に貢献できる。そしてチップカムフォロア33及びチ
ップコンタクト34はチル系合金で、チップコンタクトフ
ォロア40はハードナブル鋳鉄で成形して、他の部分のア
ルミ合金に鋳込むようにしたので、磨耗が少なく耐久性
に優れていると共に、軽量化が図られ、より高速の開閉
駆動が可能となる。
なお本実施例においては、カムシャフト15を吸気弁６
の側にオフセットして配置するものとしたが、排気弁７
の側に配置して、吸気弁６を２個のロッカーアームを介
して開閉駆動するものとしてもよい。またチップカムフ
ォロワー27,33,チップコンタクト34及びチップコンタク
トフォロワー40を、吸気ロッカアーム22、第１排気ロッ
カアーム28及び第２排気ロッカアームにそれぞれ一体的
に取付けるものとしたが、例えば第６図に示すように、
チップカムフォロワー33を取付部材45により着脱自在に
取付けた構成としてもよい。またチップカムフォロワー
27,33、チップコンタクト34及びチップコンタクトフォ
ロワー40に代えて、第７図に示すように、ローラ46を使
用してもよい。なお第７図において47は固定軸、48はロ
ーラベアリングである。
［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば次のような優れた効果を
発揮する。
（１）カムシャフトを吸・排気弁のいずれか一方の弁寄
りに配置したので、点火栓をシリンダヘッドに垂直に取
り付けることができ、吸・排気弁の開弁面積を大きくし
て高出力化を図ることができる。
（２）主動ロッカアームの一端部をカムシャフトに係合
させ、他端側を第２ロッカシャフト側に延出させると共
に、従動ロッカアームの一端部を主動ロッカアームの他
端部にその上方の位置で当接するように延出させたの
で、極めて慣性質量が小さくかつ剛性の高い構造とする
ことができ、吸気弁及び排気弁を高速で駆動できる。
（３）一方の弁のロッカアーム及び主動ロッカアームを
共通の第１ロッカシャフトに軸支させたので、部品点数
の増加を抑えることができ、且つ設置スペースを小さな
ものにすることができる。
（４）従動ロッカアームの他端部に他方の弁に係合する
油圧タペットを設けたので、主動ロッカアームと従動ロ
ッカアームとを常に適切な当接状態に維持できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明にかかわるOHC型動弁機構装置の一実施
例を示す側断面図、第２図は第１図の他の断面を示す側
断面図、第３図は第１図のカムカバーを外した状態を示
す平面図、第４図は第３図の要部を示す平面図、第５図
は第１図のシリンダヘッドの吸・排気弁の弁配置状態を
示す平面図、第６図は第１図の要部の変形例を示す分解
斜視図、第７図はその他の変形例を示す分解斜視図、第
８図は従来のOHC型動弁機構装置を示す概略断面図、第
９図はその吸・排気弁の弁配置状態を示す平面図、第10
図は従来の他のOHC型動弁機構装置を示す概略断面図で
ある。 図中、１はシリンダヘッド、６は吸気弁（一方の弁）、
７は排気弁（他方の弁）、13は点火栓、14は動弁機構装
置、15はカムシャフト、18は吸気カム（一方の弁の駆動
用カム）、19は排気カム（他方の弁の駆動用カム）、20
は第１ロッカシャフト、21は第２ロッカシャフト、22は
吸気ロッカアーム（一方の弁のロッカアーム）、23は支
持部（一端部）、24はアーム部、25は凹部（他端部）、
26は油圧タペット、27はチップカムフォロワー（中央
部）、28は第１排気ロッカアーム（主動ロッカアー
ム）、29は支持部（中央部）、31はアーム部（主動ロッ
カアームの他端側）、33はチップカムフォロワー（一端
部）、34はチップコンタクト（他端部）、35は第２排気
ロッカアーム（従動ロッカアーム）、36は支持部（中央
部）、37はアーム部（従動ロッカアームの一端側）、40
はチップコンタクトフォロワー（一端部）、41は凹部
（他端部）、42は油圧タペットである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】点火栓と干渉しないよう吸・排気弁のいず
    れか一方の弁側にオフセットされてシリンダヘッド上部
    に回転自在に設けられた１本のカムシャフトと、このカ
    ムシャフトと上記吸・排気弁の他方の弁との間にカムシ
    ャフトと平行に設けられた第１および第２ロッカシャフ
    トと、第１ロッカシャフトに中央部が軸支され一端部が
    上記カムシャフトに形成された他方の弁の駆動用カムに
    その下方の位置で係合すると共に、他端側が上記第２ロ
    ッカシャフト側に延出された主動ロッカアームと、第２
    ロッカシャフトに中央部が軸支され一端側が第１ロッカ
    シャフト側に延出されて、この一端部が上記主動ロッカ
    アームの他端部にその上方の位置で当接すると共に、他
    端部が他方の弁に油圧タペットを介して係合する従動ロ
    ッカアームと、第１ロッカシャフトに一端部が軸支され
    他端部が一方の弁に当接すると共に、中央部が上記カム
    シャフトに形成された一方の弁の駆動用カムに係合する
    一方の弁のロッカアームとを備えたことを特徴とするOH
    C型動弁機構装置。
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