(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吸気弁または複数の排気弁を一つの気筒に放射状に配設し、シリンダヘッドに固定されたロッカーピンに嵌合する基部を有しかつこの基部を前記シリンダヘッドに前記ロッカーピンを介して回動自在に支持させた吸・排気弁毎のロッカーアームと、このロッカーアームの揺動端部に摺接する三次元カムを形成した吸気カム軸または排気カム軸によって前記吸気弁または排気弁を駆動するエンジンの動弁装置であって、
前記ロッカーピンと前記ロッカーアームの基部との嵌合部分には、前記基部におけるロッカーピンが嵌合するピン孔と前記ロッカーピンとの隙間が前記ピン孔の軸線方向の中央部分から開口端側に向かうにしたがって次第に広くなるようにテーパ面が形成され、
前記ロッカーアームは、前記テーパ面によって規制される傾斜角度だけ前記ロッカーピンにこのロッカーピンの軸線方向と直交する方向に傾動自在に連結されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの動弁装置において、ロッカーアームに三次元カムが接触する位置をロッカーアームが吸・排気弁に接触する位置よりロッカーピン側に位置付けたことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のエンジンの動弁装置において、ロッカーピンをカム軸の軸線に対してシリンダ軸線方向から見て傾斜させたことを特徴とする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、放射状に配設した吸・排気弁を吸気カム軸と排気カム軸とによって駆動するエンジンの動弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃焼効率を向上させるために燃焼室を半球状に形成したエンジンとしては、１気筒当たり例えば４本の吸・排気弁を放射状に配設したものがある。この種のエンジンに用いる動弁装置は、吸・排気弁の開閉方向がカム軸の軸線方向とは直交する方向から見て１本ずつ異なるため、カム軸の回転を各弁に伝達するために複雑な構造を採っている（例えば、特開昭５９−２９７０９号公報参照）。
【０００３】
この公報に開示された動弁装置は、シリンダヘッドの中央部に１本のカム軸を回転自在に支持させるとともに、このカム軸のカムのカム面をカム軸の軸線方向と平行になるように形成し、このカム面と吸・排気弁との間に１本の吸・排気弁当たり二つのロッカーアームを介装する構造を採っている。
【０００４】
前記二つのロッカーアームのうち一方の第１のロッカーアームは、カム軸と平行になるように支架させた第１の支軸に揺動自在に支持させ、一端部を前記カム面に接触させるとともに、他端部を吸・排気弁側に延設している。他方の第２のロッカーアームは、吸気弁または排気弁の軸線方向と直交する方向に支架させた第２の支軸に揺動自在に支持させ、揺動端部の下面を吸・排気弁に添接させている。この揺動端部における吸・排気弁とは反対側（上面）に前記第１のロッカーアームの他端部を添接させている。すなわち、この動弁装置は、カム面の平行移動を二つのロッカーアームによって吸・排気弁の軸線方向と平行な平行運動に変える構造を採っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上述したように構成した動弁装置は、ロッカーアームの数が多いために製造コストが高くなるとともに大型化するという問題があった。吸・排気弁１本当たりロッカーアームを１本としてコストダウンおよび小型化を図るためには、カム面を吸・排気弁の軸線方向と直交するように傾斜させて形成してカムをいわゆる三次元カムとし、前記カム面が前記第２のロッカーアームに摺接する構造を採ることが考えられる。
【０００６】
しかし、これを実現させるためには、三次元カムとロッカーアームとの接触部分の潤滑が問題になる。前記接触部分の潤滑は、三次元カムのカム面とロッカーアームの摺接面の間に潤滑油の油膜が形成されることによってなされる。この油膜は、前記両者が線接触状態で接触することによって保持され、前記両者の接触状態が点接触になると途切れてしまうことが知られている。
【０００７】
すなわち、三次元カムを工業製品として製造すると、カム面の製造誤差があることに起因してカム面と前記摺接面との接触状態が点接触になり易く、前記油膜が途切れることによって摺接部分が摩耗してしまうからである。三次元カムのカム面を高精度に形成するためには、研削作業の時間がきわめて長くなり、著しくコストアップになってしまう。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、潤滑性が低下したりコストアップになるのを阻止しながら三次元カムを使用し、従来の動弁装置に較べてロッカーアームの数量を低減してコスト低減および小型化を図ることができるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエンジンの動弁装置は、複数の吸気弁または排気弁を一つの気筒に放射状に配設し、シリンダヘッドに固定されたロッカーピンに嵌合する基部を有しかつこの基部を前記シリンダヘッドに前記ロッカーピンを介して回動自在に支持させた吸・排気弁毎のロッカーアームと、このロッカーアームに摺接する三次元カムを有する吸気カム軸または排気カム軸によって吸気弁または排気弁を駆動する構造とし、前記ロッカーピンと前記ロッカーアームの基部との嵌合部分には、前記基部におけるロッカーピンが嵌合するピン孔と前記ロッカーピンとの隙間が前記ピン孔の軸線方向の中央部分から開口端側に向かうにしたがって次第に広くなるようにテーパ面が形成され、前記ロッカーアームは、前記テーパ面によって規制される傾斜角度だけ前記ロッカーピンにこのロッカーピンの軸線方向と直交する方向に傾動自在に連結されているものである。
【００１０】
本発明によれば、ロッカーアームが三次元カムのカム面に追従するようにロッカーピンに対して傾動するから、前記カム面はロッカーアームの摺接面に全周にわたって線接触の状態で接触する。
【００１１】
他の発明に係るエンジンの動弁装置は、上述した発明に係るエンジンの動弁装置において、ロッカーアームに三次元カムが接触する位置をロッカーアームが吸・排気弁に接触する位置よりロッカーピン側に位置付けたものである。
この発明によれば、三次元カムがロッカーアームにおける吸・排気弁と対応する部位に接触する構造を採る場合に較べ、吸・排気弁の開閉量が同じであれば三次元カムのリフト量を相対的に低く設定することができる。
【００１２】
他の発明に係るエンジンの動弁装置は、上述した発明に係るエンジンの動弁装置において、ロッカーピンをカム軸の軸線に対してシリンダ軸線方向から見て傾斜させたものである。
この発明によれば、ロッカーアームが吸気弁または排気弁の開閉方向に沿って揺動するようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、本発明に係るエンジンの動弁装置の一実施の形態を図１ないし図５によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る動弁装置を採用したエンジンの断面図、図２はシリンダヘッドの平面図で、図２においては図１の破断位置をI−I線によって示している。図３は本発明に係る動弁装置の構成を示す斜視図、図４はロッカーアームを示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）はスリッパ側から見た状態を示す正面図である。図５はロッカーアームの基部の断面図で、同図は図４（ｂ）におけるV−V線断面図である。
【００１４】
これらの図において、符号１で示すものは、この実施の形態によるエンジンのシリンダヘッドである。このシリンダヘッド１は、水冷式単気筒ＤＯＨＣ型エンジンに装備するもので、燃焼室２を略半球状に形成し、この燃焼室２に連通する吸気ポート３と排気ポート４を二つずつ形成している。これらのポート３，４の間、すなわち燃焼室２の中央に、図示していない点火プラグを取付けている。
【００１５】
吸気ポート３を開閉する２本の吸気弁５，５と、排気ポート４を開閉する２本の排気弁６，６は、図２に示すように、シリンダの軸線方向から見て弁軸５ａ，６ａが燃焼室２から放射状に延びるように配設している。これらの吸・排気弁５，６は、後述する動弁装置７によって駆動される。なお、シリンダの軸線を図１中に一点鎖線Ｃで示す。
【００１６】
なお、図１において吸・排気弁５，６の弁軸５ａ，６ａが貫通する符号８で示すものは、吸・排気弁５，６を閉側へ付勢するバルブスプリング（図示せず）を保持するためのスプリング保持部材である。このスプリング保持部材８は、吸・排気弁５，６が貫通する底部（図１においては上部）を有する有底円筒状に形成し、シリンダヘッド１に固定した保持筒９に摺動自在に嵌合させている。バルブスプリングは、前記スプリング保持部材８の内側底面とシリンダヘッド１との間に弾装している。
【００１７】
前記吸・排気弁５，６を駆動する動弁装置７は、吸気カム軸１１および排気カム軸１２と、これらのカム軸１１，１２の三次元カム１３が摺接する吸・排気弁毎のロッカーアーム１４とから構成している。
【００１８】
吸気カム軸１１および排気カム軸１２は、吸・排気弁５，６と対応する部位に三次元カム１３を設け、シリンダヘッド１に従来周知の支持構造によって回転自在に支持させている。これらのカム軸１１，１２をシリンダヘッド１とともに軸支するカムキャップを図１および図２において符号１５で示す。また、これらのカム軸１１，１２は、一端部（図２においては下端部）にタイミングチェーン用スプロケット１６を固定し、このスプロケット１６とクランク軸（図示せず）との間に巻掛けたタイミングチェーン（図示せず）を介してクランク軸の回転が伝達される構造を採っている。
【００１９】
前記両カム軸１１，１２を回転自在に支持する軸受や、三次元カム１３とロッカーアーム１４との摺接部分の潤滑は、カム軸１１，１２内に形成した潤滑油通路（図示せず）から摺接部分に潤滑油を供給することによって実施している。
【００２０】
前記三次元カム１３は、図２および図３に示すように、軸線方向の一端から他端に向けて径が次第に小さくなるようにカム面１３ａを傾斜させて形成している。カム面１３ａの傾斜角度は、カム軸１１，１２の軸線に対する吸・排気弁５，６の弁軸５ａ，６ａの傾斜角度と対応させ、図１においてロッカーアーム１４に摺接するカム面１３ａが吸・排気弁５，６の軸線と直交する平面と接触部において平行になるように設定している。
【００２１】
前記ロッカーアーム１４は、図４に示すように、円筒状のボス１７と、このボス１７から一方向に突出するアーム１８とを一体に成形するとともに、カム軸１１，１２の前記三次元カム１３が摺接するスリッパ１９を前記アーム１８に固着することによって形成している。また、このロッカーアーム１４は、図１および図２に示すように、前記ボス１７に外径が一定の円柱からなるロッカーピン２０を嵌合させ、このロッカーピン２０を介してシリンダヘッド１に回動自在に支持させている。前記ボス１７が本発明に係るロッカーアーム１４の基部を構成している。
【００２２】
これらのロッカーアーム１４およびロッカーピン２０も、カム軸１１，１２の軸線方向に対して傾斜する吸・排気弁５，６に対応するように傾斜させている。すなわち、前記カム面１３ａと同様に、吸・排気弁５，６の軸線と直交する平面と平行になるように傾斜させている。詳述すると、ロッカーピン２０は、図２に示すようにシリンダの軸線方向から見た状態において、吸・排気弁５，６の傾斜に対応させてカム軸１１，１２の軸線に対して角度αだけ傾斜させている。この角度αは、この実施の形態では１°程度に設定している。また、カム軸１１，１２の並設方向から見た状態（図３参照）においても、カム軸１１，１２の軸線に対してロッカーピン２０を傾斜させている。図３において左側の吸気弁５用のロッカーピン２０および排気弁６用のロッカーピン２０と、他方の２本のロッカーピン２０は、カム軸１１，１２の並設方向から見た状態で略ハ字状になるように傾斜している。このようにロッカーピン２０を傾斜させることによって、ロッカーアーム１４が吸・排気弁５，６の開閉方向に沿って揺動するようになり、吸・排気弁５，６を無理な曲げ荷重が加わることがないように配設することができる。
【００２３】
このロッカーピン２０のシリンダヘッド１への固定は、ロッカーピン２０のシリンダ軸線Ｃ側の一端を、シリンダヘッド１に一体に形成した中央突出部２１（図２参照）に嵌合させるとともに、他端をロッカーピン用ホルダー２２に嵌合させる構造を採っている。このロッカーピン用ホルダー２２は、シリンダヘッド１とは別体に形成し、固定ボルト２３によってシリンダヘッド１に固定している。
【００２４】
ロッカーアーム１４のアーム１８は、図１に示すように吸・排気弁５，６の弁軸先端に設けたエンドキャップ２４に対接する押圧用突起１８ａを先端部に一体に形成し、この押圧用突起１８ａとは反対側（図１において上側）に前記スリッパ１９を固着している。このスリッパ１９は、カム軸側が凸になるとともにカム軸１１，１２の軸線方向に延びるようにいわゆる蒲鉾状に形成している。
【００２５】
この実施の形態においては、ロッカーアーム１４の長さおよび取付位置と、前記カム軸１１，１２の取付位置とを、ロッカーアーム１４の押圧用突起１８ａと前記エンドキャップ２４との接触点から回動中心（ロッカーピン２０の軸心）までの距離Ｒ１より、前記スリッパ１９と三次元カム１３との接触点から回動中心までの距離Ｒ２の方が短くなるように設定している。
【００２６】
ロッカーアーム１４の前記ボス１７におけるロッカーピン２０を嵌合させるピン孔２５は、図５に示すように、軸線方向の中央部分を内径が一定になるように形成するとともに、この中央部分から開口端側の部分を、開口端側に向かうにしたがって内径が次第に大きくなるように形成している。内径が一定の中央部分を図５中に符号２１ａで示し、内径が漸次変化するテーパ孔になる部分を符号２１ｂで示す。このテーパ孔部分２１ｂの孔壁面の傾斜角度θは、例えば０．５〜２°程度に設定する。
【００２７】
このようにピン孔２５の開口側をテーパ孔になるように形成することによって、ピン孔２５にロッカーピン２０を嵌合させた状態でロッカーアーム１４がロッカーピン２０の軸線方向とは直交する方向に傾動できるようになる。
【００２８】
また、このロッカーアーム１４は、前記ボス１７の軸方向の端面に図４に示すように突部２６を複数形成している。これらの突部２６は、シリンダヘッド１の前記中央突出部２１の端面と、前記ロッカーピン用ホルダー２２の端面とに当接するように形成している。このように突部２６をボス１７の端面に形成することによって、ロッカーアーム１４がロッカーピン２０に対して傾動する方向を規制することができる。すなわち、図４に示すように、前記突部２６をボス１７の両側部（カム軸１１，１２の軸線およびシリンダ軸線Ｃの両方と直交する方向の両側部）に形成することによって、ロッカーアーム１４は図４（ｃ）において時計方向または反時計方向に傾動できるようになる。
【００２９】
上述したように構成した動弁装置７は、吸気カム軸１１および排気カム軸１２の回転が三次元カム１３からロッカーアーム１４に伝達され、このロッカーアーム１４がロッカーピン２０を中心にして回動することによって吸・排気弁５，６が開閉する。三次元カム１３とロッカーアーム１４のスリッパ１９との摺接部分は、カム面１３ａが傾斜する角度と、スリッパ１９の摺接面が傾斜する角度とが一致するときに潤滑油の油膜が保持されて潤滑が良好になされる。
【００３０】
三次元カム１３の製造誤差によってカム面１３ａの角度と前記摺接面の角度が一致しない場合、すなわち図４（ｃ）中に二点鎖線で示すように、前記両面の接触状態が点接触になって両面の間に隙間Ｓが形成される場合には、この隙間Ｓがなくなるようにロッカーアーム１４がロッカーピン２０に対して傾動する。言い換えれば、ロッカーアーム１４が三次元カム１３のカム面１３ａに追従するようにロッカーピン２０に対して傾動し、前記カム面１３ａが前記スリッパ１９の摺接面に全周にわたって線接触の状態で接触するようになる。
【００３１】
したがって、この動弁装置７によれば、三次元カム１３を高い精度をもって形成しなくてもカム面１３ａとスリッパ１９の摺接面との間に潤滑油の油膜を確実に保持することができる。
【００３２】
第２の実施の形態
ロッカーアーム１４をロッカーピン２０に傾動自在に連結するためには、図６に示すようにボス１７とロッカーピン２０との間に連結用コマを介装する構造を採ることができる。
【００３３】
図６は、本発明に係るエンジンの動弁装置の他の実施の形態の要部を拡大して示す断面図で、同図これらの図に前記図１ないし図５で説明したものと同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００３４】
図６に示すロッカーアーム１４は、ロッカーピン２０に円筒状のコマ３１を介して連結している。このコマ３１は、内周面３１ａを内径が一定になるように形成し、外周面３１ｂを軸線方向の中央部から軸線方向の端部に向かうにしたがって外径が次第に小さくなるテーパ面になるよう形成しており、内周面３１ａにロッカーピン２０を嵌合させるとともに、外周部をロッカーアーム１４のピン孔２５に嵌合させている。なお、この実施の形態では、前記コマ３１の外周面３１ｂにおける軸線方向の中央部に外径が一定になる部分を形成している。
【００３５】
この実施の形態を採ることにより、上述した第１の実施の形態を採る場合に較べて動弁装置７の製造が簡単になる。これは、コマ３１の外周面３１ｂにテーパー面を形成する作業は、ロッカーアーム１４のピン孔２５にテーパ面を形成する作業に較べて簡単だからである。
【００３６】
なお、上述した各実施の形態では、吸気弁５と排気弁６の全てを放射状に配設する例を示したが、２本の吸気弁５，５のみを放射状に配設し、２本の排気弁６，６を互いに平行になるように配設することもできるし、これとは反対に２本の排気弁６，６を放射状に配設し、２本の吸気弁を互いに平行になるように配設することもできる。また、吸気弁５や排気弁６の本数は適宜変更することができる。例えば吸気弁５を３本とし、排気弁６を２本とすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ロッカーアームが三次元カムのカム面に追従するようにロッカーピンに対して傾動するから、前記カム面はロッカーアームの摺接面に全周にわたって線接触の状態で接触する。
【００３８】
したがって、三次元カムを高い精度をもって形成しなくてもカム面とロッカーアームの摺接面との間に潤滑油の油膜を確実に保持することができる。このため、本発明に係るエンジンの動弁装置は、三次元カムの生産性と摺接部分の耐久性の両方を高めながら三次元カムを使用してロッカーアームの数量を低減することができるから、コスト低減および小型化を図ることができる。
【００３９】
ロッカーアームに三次元カムが接触する位置をロッカーピン側に位置付けた他の発明によれば、三次元カムがロッカーアームにおける吸・排気弁と対応する部位や、吸・排気弁よりロッカーピンとは反対側の部位に接触する構造を採る場合に較べ、吸・排気弁の開閉量が同じであれば三次元カムのリフト量を相対的に低く設定することができるとともに、ロッカーアームの長さを短く形成することができる。
【００４０】
したがって、三次元カムとロッカーアームの慣性質量を相対的に小さくすることができるから、高回転型エンジンに適した動弁装置を提供することができる。
【００４１】
ロッカーピンをカム軸に対して傾斜させる他の発明によれば、ロッカーアームが吸気弁または排気弁の開閉方向に沿って揺動するようになるから、吸気弁または排気弁を無理な曲げ荷重が加わることがないように配設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る動弁装置を採用したエンジンの断面図である。
【図２】  シリンダヘッドの平面図である。
【図３】  本発明に係る動弁装置の構成を示す斜視図である。
【図４】  ロッカーアームを示す図である。
【図５】  ロッカーアームの基部の断面図である。
【図６】  本発明に係るエンジンの動弁装置の他の実施の形態の要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド、５…吸気弁、６…排気弁、１１…吸気カム軸、１２…排気カム軸、１３…三次元カム、１３ａ…カム面、１４…ロッカーアーム、１７…ボス、１８…アーム、１９…スリッパ、２０…ロッカーピン、２５…ピン孔。
【図１】
0003993305.tif 000002
【図２】
0003993305.tif 000003
【図３】
0003993305.tif 000004
【図４】
0003993305.tif 000005
【図５】
0003993305.tif 000006
【図６】
0003993305.tif 000007