JP2905896B2 - ４サイクルエンジンの動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、４サイクルエンジンの吸・排気バルブを
駆動するための動弁装置に係り、特に運転状況に応じて
吸・排気バルブのリフト量や開弁時間等を変化させるこ
とができる４サイクルエンジンの動弁装置に関する。

（従来の技術） 運転状況に応じて吸・排気バルブのリフト量を変化さ
せることができる動弁装置として、実開昭55−152308号
公報記載の考案等がある。

この考案は、バルブ１個に対して、このバルブを駆動
するカムおよびロッカアームを２個ずつ２組み設置し、
上記２個のロッカアームをそれぞれ偏心した２個の支点
（偏心ブッシュ）を介してロッカシャフトで支持して
構成される。そして、エンジンの運状況に応じてロッカ
シャフトを回動し、上記両支点の回動によりいずれか１
組のロッカアームおよびカムを当接させて、運転状態に
最適なカムによりバルブを駆動するものである。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来例では、第１のロッカアームが回転する支点
（偏心ブッシュ）と、第２のロッカアームが回動する支
点（偏心ブッシュ）とが、互いに逆方向180°に位置を
ずらしてロッカシャフトに偏心して一体に固設されてい
るので、ロッカアームの変位量を大きくでき、その結
果、カムプロフィールを著しく異ならせることができ
る。

ところが、上記両支点がロッカシャフトに一体に固設
されているので、これらの支点にロッカアームを組み付
ける組付作業が困難になる。したがって、動弁装置の整
備性も低下する。さらに、機械加工により製作されるロ
ッカシャフトの加工性も低下する。これらの組付性、整
備性および加工性は、多気筒エンジンの場合特に著し
い。

この発明は、上記事情を考慮してなされたものであ
り、ロッカアームの組付性および装置の整備性を向上さ
せることができると共に、ロッカシャフトの加工性も向
上させることができる４サイクルエンジンの動弁装置を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、低速用の第１のロッカアームと、この第
１のロッカアームの一側方および他側方にそれぞれ配置
された中高速用の第２および第３のロッカアームと、回
動可能に支持されるとともにエキセントリック大径部が
形成され、上記第２および第３のロッカアームの支持部
が上記エキセントリック大径部に嵌挿されるとともに、
上記第１のロッカアームの支持部が直接嵌挿されたロッ
カシャフトと、上記第1,第２および第３のロッカアーム
をそれぞれ駆動する第１、第２および第３のカムと、を
有し、上記第２および第３のカムに同じカムプロフィー
ルに形成され、上記第１のカムのカムプロフィールが上
記カムプロフィールと異なって形成されるとともに、上
記エキセントリック大径部は、上記ロッカシャフトより
も径が大きく、かつ軸心が上記ロッカシャフトの軸心か
ら偏心した着脱自在な偏心ブッシュにより構成される一
方、第１のロッカアームはその先端がバルブのステム頭
部に当接してこのバルブを押下げると共に、第２および
第３のロッカアームは第１のロッカアームに当接し、こ
の第１のロッカアームを介して上記バルブを押下げる様
に構成したことを特徴とするものである。

（作用） したがって、この発明に係る４サイクルエンジンの動
弁装置によれば、ロッカシャフトを所定角度回転させて
エキセントリック大径部を回転させることにより、上記
中高速用の第２および第３ロッカアームのカムフロア面
を低速用の第１ロッカアームのカムフロア面に対し上下
方向に相対的に位置変化させる。第２および第３ロッカ
アームのカムフロア面を第１ロッカアームのカムフロア
面に対し下方へ位置変化させたときには、第２および第
３ロッカアームと第２および第３カムとの当接が解除さ
れ、第１ロッカアームと第１カムとが当接して、４サイ
クルエンジンのバルブはこの第１カムにより駆動する。

また、第２および第３ロッカアームのカムフロア面を
第１ロッカアームのカムフロア面に対しほぼ上方へまた
は同一位置に位置変化させたときには、第１ロッカアー
ムと第１カムとの当接が解除され、第２および第３ロッ
カアームと第２および第３カムとがそれぞれ当接して、
４サイクルエンジンのバルブはこの第２および第３のカ
ムにより作動する。

上記動弁装置のエキセントリック大径部は、着脱自在
な偏心ブッシュにより構成されたので、ロッカシャフト
の加工が容易であり、また第1,第２および第３のロッカ
アームをロッカシャフトおよびエキセントリックブッシ
ュ大径部に容易に取り付けることもできる。さらに、整
備性も向上する。これらの加工性、組付性および整備性
の向上は、多気筒エンジンの場合に、より一層顕著であ
る。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は、この発明に係る４サイクルエンジンの動弁
装置の一実施例を示す斜視図、第２図は第１図の動弁装
置の平面図、第３図および第４は第１図の動弁装置の作
用を示す動作状態図である。

この動弁装置は、エンジンの１つのシリンダにおける
吸気側と排気側にそれぞれ配設される。したがって、第
１図〜第４図に示すバルブ1,2は吸気または排気を行な
うために配置されている。

この一実施例は、第１カムとしての低速用カム３およ
びこの低速用カム３の一側方および他側方にそれぞれ配
置された第２カムとしての中高速用カム4,および第３カ
ムとしての同じく中高速用カム５を有したカムシャフト
６（第３図、第４図）と、カム3,4および５のそれぞれ
の下方に位置された第１ロッカアームとしての低速用ロ
ッカアーム7,第２ロッカアームとしての中高速用ロッカ
アーム８および第３ロッカアームとしての同じく中高速
用ロッカアーム９と、これらのロッカアーム7,8,および
９の支持部7a,8aおよび9aが嵌挿され、かつ図示しない
軸受部によって回動自在に支承されたロッカシャフト11
と、を備えて構成される。

低速用ロッカアーム７の先端は２方に分岐し、これら
の両分岐端7bは、図示しないエンジンの燃焼室を開閉す
る上記バルブ１および２のステム頭部にそれぞれ当接し
ている。また、低速用ロッカアーム７の支持部7aは、ロ
ッカシャフト11に直接嵌挿されて、回動可能に設けられ
る。

中高速用ロッカアーム８の支持部8aは、ロッカシャフ
ト11よりも大径の偏心ブッシュ12を介して、ロッカシャ
フト11に回動可能に嵌挿される。この偏心ブッシュ12
は、第３図に示す如く、軸心がロッカシャフト11の中心
から偏心しており、ピン10によってロッカシャフト11に
着脱自在に固定される。したがって、この偏心ブッシュ
12歯、ロッカシャフト11におけるエキセントリック大径
部として機能する。

第２図に示す如く、中高速用ロッカシャフト９の支持
部9aも、上記偏心ブッシュ12と同一の形状を有しかつ同
一方向に偏心する偏心ブッシュ13を介して、ロッカシャ
フト11に回動可能に嵌挿される。この偏心ブッシュ13も
エキセントリック大径部として機能する。

中高速用ロッカアーム８および９の各先端下面は、低
速用ロッカアーム７の一方および他方の分岐先端部7b
に、シム14を介してそれぞれ当接される。このシム14
は、縦断面Ｔ字形状のシムであり、低速用ロッカアーム
７の両分岐部7bに上方から嵌挿される。また、低速用ロ
ッカアーム７の分岐部7bと中高速用ロッカアーム８およ
び９の先端部8bおよび9bとの接触点は、バルブ１および
２の略軸線上に設定される。

したがって、第３図に示すように、低速用カム３が低
速用ロッカアーム７のカムフロア面7cを押下して、その
各先端部7bを下降させた場合、ロッカアーム８および９
の各先端部8bおよび9bは、重力によりこの分岐部7bに追
従して下降する。一方、第４図に示すように中高速用カ
ム４および５が中高速用ロッカアーム８および９のカム
フロア面8cおよび9cをそれぞれ押下した場合には、これ
らのロッカアーム８および９の先端部8bおよび9bが低速
用ロッカアーム７の各先端部7bを押下することから、こ
の先端部7bが強制的に下降される。

上記カム3,4および５のうち、中高速用カム４および
５は同一のカムプロフィールを有し、また低速用カム３
はこれらの中高速用カム４および５のカムプロフィール
とは異なるカムプロフィールを有する。つまり、低速用
カム３は、エンジンが低回転数域で運転されているとき
に適したバルブリフト量および開閉弁時期が得られるよ
うにそのカムプロフィールが設定される。また、中高速
用カム４および５は、エンジンが中・高回転数値で運転
されているときに適したバルブリフト量および開閉弁時
期が得られるようにそのカムプロフィールが設定され
る。

上記バルブリフト量は、バルブ１および２のストロー
ク長であり、カムリフト量と一致する。第５図には、低
速用カム３のカムプロフィールを実線Ａ（カムリフト量
la）で示し、また中高速用カム４および５のカムプロフ
ィールを破線Ｂ（カムリフト量lb）で示している。この
第５図から明らかなように、中高速用カム４および５
は、低速用カム３よりも大きなバルブリフト量が得られ
るようにそのカムプロフィールが設定されている。

なお、第５図の二点鎖線Ｃは、ロッカシャフト11を回
動して偏心ブッシュ12および13の頂部12aおよび13aを斜
め前方へ位置させたとき（第３図）の中高速用カム４お
よび５におけるカムプロフィールを示す。

ところで、第１図に示すように、ロッカシャフト11の
回動は、エンジンからの油圧によって作動する油圧シリ
ンダ15によってなされる。この油圧シリンダ15のピスト
ン（図示せず）にラック16が連結され、このラック16
が、ロッカシャフト11の一端部に形成されたピニオン17
に噛み合わされる。また、油圧シリンダ15には、低速用
油圧ポート18および高速用油圧ポート19がそれぞれ設け
られ、それぞれのポート18,19に選択的にエンジンから
の油圧が導かれる。

エンジン回転数が低回転数域にあるときには、低速用
油圧ポート18へ油圧が供給され、ラック16は引き戻さ
れ、ピニオン17は矢印０方向に回転されて、偏心ブッシ
ュ12および13は第３図に示すように、その頂部12aおよ
び13aが斜め前方へ位置するよう回動する。また、エン
ジン回転数が中・高回転域にあるときには、中高速用油
圧ポート19へ油圧が供給されて、ラック16は押し出さ
れ、ピニオン17は矢印Ｐ方向へ回動されて、偏心ブッシ
ュ12および13は第４図に示すように、その頂部12aおよ
び13aが斜め後方へ位置するよう回動する。

次に、作用効果をする。

エンジンが低回転数域にあるときに、油圧シリンダ15
の作動によってロッカシャフト11が矢印Ｏ方向に回動す
ると、偏心プッシュ12および13のそれぞれの頂部12aお
よび13aが斜め前方に位置する（第３図）。これによ
り、中高速用ロッカアーム８および９のカムフロア面8c
および9cが低速用ロッカアーム７のカムフロア面7cに対
し相対的に下方へ移動する。したがって、中高速用カム
４および５の周囲と中高速用ロッカアーム８および９の
カムフロア面8cおよび9cとの間に隙間が形成されること
になり、その結果、中高速用カム４および５は空転す
る。

また、ことのき、低速用ロッカアームｎは、バルブス
プリング20の付勢力によってロッカシャフト11の軸心を
中心として常時上方へ押し上げられているので、そのカ
ムフロア面7cが低速用カム３の周面と当接する。したが
って、カムシャフト６が回転すると、バルブ１および２
は第５図に示した低速用カム３のリフト特性Ａに基づい
て上下動する。つまり、バルブ１および２は、低エンジ
ン回転数域に適したバルブのリフト量を確保しつつ、燃
焼室を開閉する。

一方、エンジンが中・高回転域にあるときに、油圧シ
リンダ15の作動によってロッカシャフト11が矢印Ｐ方向
に回転すると、偏心12および13のそれぞれ頂部12aおよ
び13aが斜め後方に位置する（第４図）。これにより、
中高速用ロッカアーム８および９のカムフロア面8cおよ
び9cが低速用ロッカアーム７のカムフロア面7cに対して
相対的に略上方または同一位置まで移動し、このカムフ
ロア面8cおよび9cがそれぞれ中高速用カム４および５の
周面に当接する。

ここで、第５図に示したように、中高速用カム４およ
び５は低速用カム３よりもカムリフト量が大きく形成さ
れているので、第４図に示す状態下でカムシャフト６が
回転された場合、低速用カム３は空転し、一方、中高速
用カム４および５がそれぞれ中高速用ロッカアーム８お
よび９を介して、第５図のリフト特性Ｂに基づきバルブ
１および２を駆動する。この結果、バルブ１および２
は、エンジンの中・高回転数域に適したバルブリフト量
を確保しつつ、燃焼室を開閉する。

上記実施例によれば、低速用カム３にエンジンの低回
転数域に適したカムプロフィールが形成され、中高速用
カム４および５にエンジンの中・高回転数域に適したカ
ムプロフィールが形成され、さらにロッカシャフト11の
偏心ブッシュ12および13に中高速用ロッカアーム８およ
び９をそれぞれ回動自在に嵌挿し、ロッカシャフト11に
直接低速用ロッカアーム７を嵌挿して、ロッカシャフト
11の回動により、低速用カム３と低速用ロッカアーム７
との当接、中高速用カム４および５と中高速用ロッカア
ーム８および９とのそれぞれの当接を選択できるので、
バルブ１および２を低速用カム３あるいは中高速用カム
4,5にて選択的に駆動させることができる。したがっ
て、エンジンの低回転数域から中・高回転数域にかけて
の広い回転数域で、４サイクルエンジンの出力を向上さ
せることができる。

また、低速用カム３、中高速用カム４および５の選択
を偏心ブッシュ12および13の回動によって行なっている
ので、カム3,4,5の選択時に各部に大きなストレスが生
ずることがない。このため、カム3,4,5をスムーズに選
択することができる。

さらに、上記動弁装置のエキセントリック大径部が着
脱自在な偏心ブッシュ12および13により構成されたの
で、ロッカシャフト11は円筒または円柱形状でよく、こ
のロッカシャフト12を容易に加工できる。と同時に、低
速用ロッカアーム7,中高速用ロッカアーム８および９を
ロッカシャフト11,偏心ブッシュ12および13にそれぞれ
容易に組み付けることもできる。この結果、動弁装置の
整備性も向上する。これらロッカシャフト11の加工性、
ロッカアーム7,8および９の組付性並びに動弁装置の整
備性の向上は、多気筒エンジンである場合に特に著し
い。

また、低速用ロッカアーム７の支持部7aがロッカシャ
フト11に直接嵌挿されたので、この低速用ロッカアーム
７の上下位置は常に一定の適切な位置に設定できる。し
たがって、低速用ロッカアーム７の分岐部7bとバルブ１
および２のステム頭部とのバルブクリアランスを常時適
切に設定できる。この結果、アイドリング時を含めた低
速時にもバルブクリアランスは最適となり、このときの
バルブ音を低減できる。

さらに、低速用ロッカアーム７の支持部7aがロッカシ
ャフト11に直接嵌挿されたので、油圧シリンダ15により
ロッカシャフト11を回動させて第３図に示す定位置に保
持し、低速用カム３を選択する場合に、このロッカシャ
フト11の回動力およびロッカシャフト11を定位置に保持
する保持力を小さくできる。したがって、油圧シリンダ
15へ供給される油圧が低い低速時にも、ロッカシャフト
11の回動および定位置保持を確実に実施できる。

なお、上記実施例では、中高速用カム４および５のカ
ムプロフィールが第５図の破線Ｂに示すものである場合
につき述べたが、この中高速用カム４および５のカムプ
ロフィールを第６図の破線Ｂ′あるいは第７図の破線
Ｂ″に示すものとして、エンジンの中・高回転時におけ
るバルブ１および２のリフトを変更してもよい。

また、上記実施例では、ロッカシャフト11の回転駆動
源として油圧シリンダ15を用いる場合につき説明した
が、この回転駆動源としてモータを用い、プーリおよび
ベルト等の動力伝達手段によってロッカシャフト11を回
転駆動させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る４サイクルエンジンの
動弁装置によれば、低速用の第１のロッカアームと、こ
の第１のロッカアームの一側方および他側方にそれぞれ
配置された中高速用の第２および第３のロッカアーム
と、回動可能に支持されるとともにエキセントリック大
径部が形成され、上記第２および第３のロッカアームの
支持部が上記エキセントリック大径部に嵌挿されるとと
もに、上記第１のロッカアームの支持部が直接嵌挿され
たロッカシャフトと、上記第１、第２および第３のロッ
カアームをそれぞれ駆動する第1,第２および第３のカム
と、を有し、上記第２および第３のカムが同じカムプロ
フィールに形成され、上記第１のカムのカムプロフィー
ルが上記カムプロフィールと異なって形成されるととも
に、上記エキセントリック大径部は、上記ロッカシャフ
トよりも径が大きく、かつ軸心が上記ロッカシャフトの
軸心から偏心した着脱自在な偏心ブッシュにより構成さ
れたことから、ロッカシャフトの構造が簡単になり、こ
のロッカシャフトの加工性を向上させることができると
共に、第１、第２および第３のロッカアームの組付性が
向上し、その結果、動弁装置の整備性も向上させること
ができる。

また、第１のロッカアームはその先端がバルブのステ
ム頭部に当接してこのバルブを押下げると共に、第２お
よび第３のロッカアームは第１のロッカアームに当接
し、この第１のロッカアームを介して上記バルブを押下
げる様に構成したことから、第１のロッカアームとバル
ブのステム頭部とのバルブクリアランスが常時適切に設
定でき、バルブ音を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る４サイクルエンジンの動弁装置
の一実施例を示すシャシ図、第２図は第１図の動弁装置
の平面図、第３図および第４図は第１図の動弁装置の作
用を示す動作状態図、第５図は、第１図のカムのカムプ
ロフィールを示す図、第６図および第７図は第５図に示
すカムプロフィールのそれぞれの変形例を示す図であ
る。 1,2…バルブ、３…低速用カム、4,5…中高速用カム、７
…低速用ロッカアーム、7a…低速用ロッカアームの支持
部、8,9…中高速用ロッカアーム,8a,9a…中高速用ロッ
カアームの支持部、11…ロッカシャフト、12,13…偏心
ブッシュ、Ａ…低速用カムのカムプロフィール、Ｂ…中
高速用カムのカムプロフィール。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低速用の第１ロッカアーム（７）と、この
   第１のロッカアーム（７）の一側方および他側方にそれ
   ぞれ配置された中高速用の第２および第３のロッカアー
   ム（8,9）と、回動可能に支持されるとともにエキセン
   トリック大径部が形成され、上記第２および第３のロッ
   カアームの支持部（8a,9a）が上記エキセントリック大
   径部に嵌挿されるとともに、上記第１のロッカアームの
   支持部（7a）が直接嵌挿されたロッカシャフト11と、上
   記第1,第２および第３のロッカアーム（７〜９）をそれ
   ぞれ駆動する第1,第２および第３のカム（３〜５）と、
   を有し、上記第２および第３のカム（4,5）が同じカム
   プロフィールに形成され、上記第１のカム（３）のカム
   プロフィールが上記カムプロフィールと異なって形成さ
   れるとともに、上記エキセントリック大径部は、上記ロ
   ッカシャフト11よりも径が大きく、かつ軸心が上記ロッ
   カシャフト11の軸心から偏心した着脱自在な偏心ブッシ
   ュ（12,13）により構成される一方、第１のロッカアー
   ム（７）はその先端（7b）がバルブ（1,2）のステム頭
   部に当接してこのバルブ（1,2）を押下げると共に、第
   ２および第３のロッカアーム（8,9）は第１のロッカア
   ーム（７）に当接し、この第１のロッカアーム（７）を
   介して上記バルブ（1,2）を押下げる様に構成したこと
   を特徴とする４サイクルエンジンの動弁装置。