(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッド（３）上に吸・排気弁（40，50）を開閉するための第１と第２のカムシャフト（１，２）を平行して設け、該エンジンの一方の面側に位置する前記第１のカムシャフト（１）の軸端に第１伝動手段（４）を設けると共に、他方の面側に位置する前記第１、第２のカムシャフト（１，２）の軸端を第２伝動手段（５）によって伝動連結し、前記第１伝動手段にクランクシャフトより動力を伝達するように構成し、更に、前記第１のカムシャフト（１）の軸径（Ｓ１）に対して、前記第２のカムシャフト（２）の軸径（Ｓ２）を小径に形成すると共に、第２のカムシャフト（２）のカム（56）も軸径（Ｓ２）に対応させて、第１のカム（１）のカム（46）よりベースサークル径を小さく形成したＤＯＨＣエンジンの動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などに使用されるＤＯＨＣエンジンの動弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの吸・排気弁をカムで開閉させる動弁機構において、吸気弁と排気弁をそれぞれ駆動する２本のカムシャフトをシリンダヘッド上に配置して、吸・排気弁の頭部のタペットをカムで直接押圧して吸・排気弁を開閉するＤＯＨＣ直動方式が知られている。
【０００３】
また、ＤＯＨＣ方式の動弁機構として、特公平５−１７３６２号公報に提案されている動弁機構では、シリンダヘッド上の２本のカムシャフトの内、エンジンの一方の面側に、クランクシャフトから動力をベルトなどで第１のカムシャフトに伝達すると共に、他方の面側で、この第１のカムシャフトと第２のカムシャフトとを連動連結して、第１のカムシャフトから第２のカムシャフトに動力を伝達している。
【０００４】
また、これらのカムシャフトには、吸・排気弁のバルブスプリング等から受ける反力に抗して、クランクシャフトから受ける回転駆動力が作用する。そのため、カムシャフトは、上記回転駆動力を受けても捩れや撓み等の変形を生じないだけの剛性を有するような太さの軸にする必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に提案されている連動式動弁機構では、クランクシャフトの動力が直接伝達される第１のカムシャフトに対してより大きな回転駆動力が作用するため、第１のカムシャフトは、この大きな回転駆動力に耐えられる太さの軸径に形成する必要がある。
【０００６】
しかしながら、上記公報の連動式動弁機構では、第１のカムシャフトと第２のカムシャフトを同径にしているため、第２のカムシャフトは必要以上に太い軸径に形成されていることになる。
その結果、カムシャフト系全体の摩擦や慣性モーメントが大きくなり、回転伝達部分におけるエネルギー消費量が多くなるという問題や、更に、この回転伝達をタイミングベルトやタイミングチェーンで行っている場合には、これらの伝達手段に大きな張力が加わり、耐久性が低下するという問題があり、また、タイミングギアで行っている場合には、バックラッシュによる歯打ち騒音が大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、一方で、高性能の小排気量ディーゼルエンジンにおいては、シリンダボア径を小さくすると共に、カムリフトを大きくして、吸入混合気量を多くすることが行われるが、ＤＯＨＣ直動方式を採用するとカム部の突出量が大きくなるので、一方のカムシャフトのカム部と他方のカムシャフトのカム部またはステム部とが干渉するのを避ける必要が生じる。
【０００８】
しかしながら、この干渉を避けるために、吸・排気弁のバルブ軸の傾斜を保ったままカムシャフト間の間隔を広げると、弁体の間隔も広がり、吸・排気弁のバルブ径をそのままにしたのでは、吸・排気弁が納まっているシリンダボアの口径には制限があるため、吸・排気弁がシリンダボアに納まらなくなる。
そのため、吸・排気弁のバルブ軸を傾斜を大きくすることによって、吸・排気弁の弁部の間隔を広げずにカムシャフトの軸心間の距離を広くして、カム部の干渉を避けているが、バルブ軸の傾斜を大きくすると、吸・排気弁が大きく傾き、その分、無駄容積と呼ばれる燃焼に有効利用できない空間が増加するので、燃焼が悪化してＨＣやスモークが発生し、エンジン性能を悪化させるという問題があり、特に、圧縮比の高いディーゼルエンジンの場合には、大きな問題となる。
【０００９】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、その目的は、ＤＯＨＣエンジンにおいて、動弁機構の軸系をより軽量化して、動弁のための駆動力を低減して燃費を改善できると共に、伝動装置の耐久性の向上や騒音の低減を図ることができ、更に、ボア径の小さいエンジンに対しても、シリンダ内の無駄容積を少くできて良好な燃焼が行えるＤＯＨＣエンジンの動弁装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するためのＤＯＨＣエンジンの動弁装置は、エンジンのシリンダヘッド（３）上に吸・排気弁（40，50）を開閉するための第１と第２のカムシャフト（１，２）を平行して設け、該エンジンの一方の面側に位置する前記第１のカムシャフト（１）の軸端に第１伝動手段（４）を設けると共に、他方の面側に位置する前記第１、第２のカムシャフト（１，２）の軸端を第２伝動手段（５）によって伝動連結し、前記第１伝動手段にクランクシャフトより動力を伝達するように構成し、更に、前記第１のカムシャフト（１）の軸径（Ｓ１）に対して、前記第２のカムシャフト（２）の軸径（Ｓ２）を小径に形成すると共に、第２のカムシャフト（２）のカム（56）も軸径（Ｓ２）に対応させて、第１のカム（１）のカム（46）よりベースサークル径を小さく形成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１はＤＨＯＣエンジンの動弁装置をシリンダヘッドの上方から見た平面図であり、このシリンダヘッド３の上に第１と第２のカムシャフト１，２が平行に設けられている。そして、エンジンの一方の面側、この例では前部に、タイミングベルトなどで回転力を伝動する第１伝動手段４を設けて、図示しないクランクシャフトより動力を伝達するように形成する。この第１伝動手段４は、タイミングベルトやタイミンチェーンなどで形成してもよいし、タイミングギアなどのギアで形成してもよい。
【００１２】
また、エンジンの他面側、この例では後部に回転力を伝動するギア５ａ，５ｂなどで形成される第２伝動手段５を設けて、第１と第２のカムシャフト１，２を伝動連結して、第１のカムシャフト１からギア５ａ、５ｂを経由して第２のカムシャフト２に回転力を伝達するように形成する。
そして、この第１のカムシャフト１は、クランクシャフトから伝達される回転力と、この第１のカムシャフト１が駆動する吸気弁４０のバルブスプリング４３等から受ける反力と、更に、第２のカムシャフト２を駆動する動力を負担するので、それに耐えられる剛性を持つ軸径Ｓ１に形成する。
【００１３】
また、第２のカムシャフト２の軸径Ｓ２は、第１のカムシャフト１の軸径Ｓ１より小径で、バルブスプリング５３に付勢された排気弁５０を作動する回転力を伝達できるように形成する。
これらのカムシャフト１，２は、シリンダヘッド３に載置されたカムキャリア８の軸支持部に配置され、更に、その上にカムシャフトブラケット９を配設して支持される。
【００１４】
そして、図２に示すように、第２のカムシャフト２のカム５６も軸径Ｓ２に対応させて、第１のカムシャフト１のカム４６よりベースサークル径を小さく形成し、このカム４６，５６を、吸気弁４０と排気弁５０の上部のタペット４４，５４に係合させて、シリンダヘッド３内で閉弁方向にバルブスプリング４３，５３で付勢されている吸気弁４０と排気弁５０を昇降させて、吸気ポート６と排気ポート７を開閉するように構成する
このような構成において、クランクシャフトの回転力を第１伝達手段４を介してカムシャフト１に伝達すると、このカムシャフト１と共にカム４６が回転して、所定のタイミングでタペット４８を介して吸気弁４０をバルブスプリング４３の付勢力に抗して押し下げて、吸気弁４０を開き、更にカム４６が回転して押し下げが終了すると、バルブスプリング４３の付勢力により、吸気弁４０を閉じる。
【００１５】
次に、第１のカムシャフト１の回転が、第２伝達手段５により第２のカムシャフト２に伝動されると、この第２のカムシャフト２と共にカム５６が回転して、吸気弁４０の場合と同様にして、所定のタイミングで、排気弁５０を開閉する。
なお、ここでは、第１のカムシャフト１で吸気弁４０を、第２のカムシャフト２で排気弁５０を開閉しているが、逆に第１のカムシャフト１で排気弁５０を開閉し、第２のカムシャフト２で吸気弁４０を開閉してもよい。又、第１、第２各々のカムシャフトで、それぞれ吸気弁４０、排気弁５０を開閉してもよい。
【００１６】
以上のような構成により、次のような効果を奏することができる。
第２のカムシャフト２を小径の軸径Ｓ２で形成して軽量化できるので、カムシャフト系の摩擦や慣性モーメントを減少することができ、それに伴って、必要な駆動力も小さく抑えることができるので、エンジンの燃費の向上を図ることができる。
【００１７】
また、カムシャフト系の駆動力の低下に伴って、クランクシャフトと第１のカムシャフト１間の伝動手段４に必要な回転力も低下するので、タイミングベルトやタイミングチェーンの場合には、その張力を低下させることができ、耐久性を向上できる。
また、伝動手段４がタイミングギヤで構成されている場合には、カムシャフト系を軽量化し、慣性モーメントと伝動力を減少したので、バックラッシュによる歯打ち騒音を低減できる。
【００１８】
更に、ボア径の小さい小型ディーゼルエンジンに、ＤＯＣＨ直動方式を採用した場合に、第２のカムシャフト２の軸径Ｓ２の縮小に伴ってカム５６のベースサークル径も小さくできるので、第１のカムシャフト１のカム４６との干渉を避けながら、軸間距離を短縮できる。従って、バルブ軸４２，５２の傾斜を少さくできるので、シリンダ内の無駄容積を減少でき、良好な燃焼を得ることができる。
【００１９】
つまり、図３に示すように、第２のカムシャフト２を２点鎖線の軸径Ｓ２’から、実線の軸径Ｓ２へと小さくすることにより、軸間距離をＷ’からＷにすることができ、ΔＷ＝（Ｓ１−Ｓ２）／２の距離を短縮できる。この場合に、バルブリフト量はカムノーズの高さＬで確保でき、また、カムのベースサークル径Ｃ２の減少分（２×Δｈ）に対しては、図に示すように弁の頭部の高さをΔｈ分高くするか、又は、カムシャフト２の軸芯高さをΔｈ分下げることで対応できる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明により、ＤＯＨＣエンジンの動弁機構において、第１のカムシャフトから回転力を伝達される第２のカムシャフトの軸径を、このカムシャフトを介して弁機構を駆動するのに必要な軸径に小さく形成できるので、カムシャフト系を軽量化できて摩擦や慣性モーメントを減少でき、更にトルク変動も小さくできるので、カムシャフトの駆動に必要な回転力を小さく抑えることができ、エンジンの燃費を向上できる。
【００２１】
また、カムシャフト系の駆動に必要な回転力を低減できるので、ベルトやチェーンによる伝達の場合には、その張力を低減できて、耐久性を向上でき、また、ギヤ伝達の場合には、バックラッシュによる歯打ち騒音を低減できる。
更に、第２のカムシャフトの軸径を小さくして、ボア径の小さい小型ディーゼルエンジンに対しても、カム相互間の干渉を避けながら、カムシャフトの軸間距離を減少できるので、バルブ軸の傾斜を減少して無駄容積を減少でき、エンジンの燃焼効率を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の動弁装置を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態の動弁装置を示す側面断面図である。
【図３】カムシャフトの軸径と軸間距離の関係を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１  …  第１のカムシャフト        ２  …  第２のカムシャフト
３  …  シリンダヘッド            ４  …  第１伝動手段
５  …  第２伝動手段              ６  …  吸気ポート
７  …  排気ポート                ８  …  カムキャリア
９  …  カムシャフトブラケット    １５  …  シリンダボア
４０  …  吸気弁                    ５０  …  排気弁
４２，５２  …  弁軸                  ４３，５３  …  バルブスプリング
４４，５４…タペット                  ４６，５６  …  カム
【図１】
0003608325.tif 000002
【図２】
0003608325.tif 000003
【図３】
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