(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低速回転運転に適したカムプロフィールを有する低速カム又は高速回転運転に適したカムプロフィールを有する高速カムを選択的に切り換えて作動させるようにした４サイクルエンジンの動弁装置において、上記低速カムはカム軸と共に回転するよう設けられており、上記高速カムはカム軸と共に回転するか又はカム軸に対して軸直角方向に相対移動可能とするかの何れかに切り換え可能となっており、相対移動可能の状態では、上記高速カムがカム軸の回転に伴って実質的に低速カムのカムプロフィール内に隠れることにより該低速カムが弁を開閉駆動することを特徴とする４サイクルエンジンの動弁装置。
【請求項２】
請求項１において、上記カム軸の軸芯に対して偏芯した軸芯を有する偏芯ベアリングが上記カム軸に相対回転可能に装着されるとともに、該偏芯ベアリングに上記高速カムが相対回転可能に装着され、該高速カムを上記カム軸に対して相対移動可能に又は相対移動不能に連結するカム切り換え手段が設けられていることを特徴とする４サイクルエンジンの動弁装置。
【請求項３】
請求項２において、上記カム切り換え手段は、上記カム軸と高速カムとを連結し又は該連結を解除するように構成されていることを特徴とする４サイクルエンジンの動弁装置。
【請求項４】
請求項２において、上記高速カム切り換え手段は、上記カム軸と上記偏芯ベアリングとを連結し又は該連結を解除するように、さらに偏芯ベアリングと高速カムとを連結又は該連結を解除するように構成されていることを特徴とする４サイクルエンジンの動弁装置。
【請求項５】
請求項３又は４において、高速カムをカムノーズ部の頂点方向に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする４サイクル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、低速カム又は高速カムの何れかを切り換えて作動させるようにした４サイクルエンジンの動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低速カムと高速カムとの何れかを切り換えて作動させるようした４サイクルエンジンの動弁装置として、従来例えば特開平７−１３３７０８号公報に記載されたものがある。これは低速カムについてはカム軸に一体形成するとともに、高速カムについてはカムノーズ部の高さ方向に進退可能に配設し、該高速カムを進退駆動する機構を設けたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来装置では、高速カムの進退駆動機構の構造，及びその動作が複雑であるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、簡単な構造，及び動作でもって高速カムと低速カムとの切り換えを行うことができる４サイクルエンジンの動弁装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、低速回転運転に適したカムプロフィールを有する低速カム又は高速回転運転に適したカムプロフィールを有する高速カムを選択的に切り換えて作動させるようにした４サイクルエンジンの動弁装置において、上記低速カムはカム軸と共に回転するよう設けられており、上記高速カムはカム軸と共に回転するか又はカム軸に対して軸直角方向に相対移動可能とするかの何れかに切り換え可能となっており、相対移動可能の状態では、上記高速カムがカム軸の回転に伴って実質的に低速カムのカムプロフィール内に隠れることにより該低速カムが弁を開閉駆動することを特徴としている。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１において、上記カム軸の軸芯に対して偏芯した軸芯を有する偏芯ベアリングが上記カム軸に相対回転可能に装着されるとともに、該偏芯ベアリングに上記高速カムが相対回転可能に装着され、該高速カムを上記カム軸に対して相対移動可能に又は相対移動不能に連結するカム切り換え手段か設けられていることを特徴としている。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２において、上記カム切り換え手段は、上記カム軸と高速カムとを連結し又は該連結を解除するように構成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項２において、上記高速カム切り換え手段は、上記カム軸と上記偏芯ベアリングとを連結し又は該連結を解除するように、さらに偏芯ベアリングと高速カムとを連結又は該連結を解除するように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項３又は４において、高速カムをカムノーズ部の頂点方向に付勢する付勢手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の作用効果】
請求項１の発明によれば、低速カム作動運転時には、高速カムを相対移動可能の状態に切り換えることにより、高速カムがカム軸の回転に伴って、即ちカム軸の回転を利用して高速カムが自動的に低速カムのカムプロフィール内に隠れ、その結果、低速カムによって弁の開閉駆動が行われる。このように簡単な構成によって、また簡単な動作によって高速カムと低速カムとを切り換えて作動させることができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、低速カムを作動させる場合には、高速カムをカム軸に対して相対移動可能切り換える。すると高速カムはリフタを駆動することなくカム軸に対して相対回転し、これに伴って上記偏芯リングがカム軸に対して相対回転して上記高速カムをノーズ部高さが低くなる方向に相対移動させ、これにより高速カムは低速カムのカムプロフィール内に逃げ、その結果低速カムにより弁の開閉動作が行われる。
【００１２】
このようにして、高速カムとカム軸の間に偏芯ベアリングを設けるという簡単な構造及び偏芯ベアリングがカム軸に対して相対回転して高速カムをノーズ部高さ方向に移動させるという簡単な動作によって低速カムと高速カムとの切り換えを実現できる。
【００１３】
なお、高速カム作動時には、高速カムとカム軸とをピン等で連結することにより、高速カムのカムプロフィールによる弁の開閉駆動がなされる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、カム切り換え手段として、上記カム軸と高速カムとを連結し又は該連結を解除するようにし、カム軸と高速カムとを連結したときには高速カムを作動させ、連結を解除したときには高速カムを非作動としたので、簡単な構造及び動作により低速カムと高速カムとの切り換えを実現できる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、カム切り換え手段として、上記カム軸と上記偏芯ベアリングとを連結し又は該連結を解除するように、さらに偏芯ベアリングと高速カムとを連結又は該連結を解除するように構成したので、この場合にも簡単な構造及び動作により低速カムと高速カムとの切り換えを実現できる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、高速カムをノーズ部の頂点方向に付勢する付勢手段を設けたので、高速カムをカム軸に相対移動可能にした状態では、高速カムが低速カムから突出する高速カム作動時位置に高速カムをスムーズに移動させることができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
図１〜図９は本発明の一実施形態に係る４サイクルエンジンの動弁装置を説明するための図であり、図１，図２は動弁装置をカム軸方向，カム軸直角方向に見た断面図、図３〜図７は低速カム，高速カムを示す図、図８，図９は動作説明図である。
【００１９】
これらの図において、符号１は吸気弁２本，排気弁２本の４バルブエンジンのシリンダヘッドであり、該シリンダヘッド１内に動弁装置２が配設されている。このシリンダヘッド１のブロック側合面１ａに凹設された燃焼室１ｂには吸気ポート１ｃ及び排気ポート１ｄの吸気弁開口１ｃ′，排気弁開口１ｄ′がそれぞれ２つずつ開口しており、該各弁開口は吸気弁３，排気弁４の弁板３ａ，４ａで開閉される。
【００２０】
上記動弁装置２は、上記吸気弁３，排気弁４を、弁棒３ｂ，４ｂの上端部に装着されたリテーナ５ａ，５ｂとばね座との間に介在された弁ばね６ａ，６ｂにより閉方向に付勢するとともに、該弁棒３ｂ，４ｂの頭部に装着されたリフタ７ａ，７ｂを介して吸気カム軸８，排気カム軸９で開方向に押圧駆動するように構成されている。
【００２１】
上記吸気カム軸８，排気カム軸９は気筒毎に２つの低速カム１０と２つの高速カム１１とを有し、後述するカム切り換え機構１５によりエンジン運転状況に応じて低速カム１０又は高速カム１１の何れかを作動させるようになっている。なお、低速カム１０及び高速カム１１は基本的構造においては吸気用も排気用も同じであるので、以下吸気用のカムについて説明する。
【００２２】
上記低速カム１０は気筒当たり２つのバルブリフタ７ａ，７ａに対応して気筒当たり２個設けられており、かつバルブリフタ７ａの軸芯より少しカム軸方向外側に偏位するように配置されている。この低速カム１０は所定の直径を有するベース円部１０ａと、所定のカムプロフィールを有するノーズ部１０ｂとを一体形成したものである。そしてこの低速カム１０は、外方からロックピン１３を吸気カム軸８を軸芯を通って貫通するように軸直角方向に打ち込むことにより該カム軸８に固定されている。
【００２３】
上記２つの高速カム１１，１１は、低速カムのベース円部１０ａと同径のベース円部１１ａと所定のカムプロフィールを有するノーズ部１１ｂとからなり、胴部１１ｅで一体的に結合されている。そして高速カム１１，１１は上記リフタ７ａ，７ａの軸芯を通過するように、かつ上記左右の低速カム１０，１０の間に位置するように配置され、偏芯ベアリング１４を介してカム軸８に相対回転可能に装着されている。
【００２４】
上記偏芯ベアリング１４の外形は円形をなし、該円形の軸芯Ｅはカム軸８の軸芯Ｃに対してｔだけ偏芯しており、かつ該偏芯ベアリング１４はカム軸８に回転自在に装着されている。またこの偏芯ベアリング１４の軸方向長さは高速カム１１の概ね１／２であり、従って高速カム１１の両端に位置するノーズ部１１ｂ，１１ｂは上記偏芯ベアリング１４から軸方向にオーバーハングしている。
【００２５】
ここで上記偏芯量ｔは以下の要領で設定されている。即ち、上記偏芯ベアリング１４の軸芯Ｅが高速カム１１のノーズ部１１ｂ側にあるときには高速カム１１のノーズ部１１ｂが低速カム１０のノーズ部１０ｂより径方向外方に突出し（図１０（ａ）参照）、逆に上記軸芯Ｅが高速カム１１の反ノーズ部側にあるときには高速カム１１のノーズ部１１ｂが低速カム１０のノーズ部１０ｂに隠れる（図１０（ｅ）参照）ように上記偏芯量ｔが設定されている。
【００２６】
上記カム軸８と高速カム１１との間には、該高速カム１１をカム軸８に固定して該カム軸８と同時に回転させるか、又はカム軸８に対して相対移動可能とするかを選択するカム切り換え機構１５が形成されている。
【００２７】
上記カム切り換え機構１５は、カム軸８の一方の高速カム１１に対応する部分内に軸芯と直角をなすようにシリンダ孔１５ａを設け、該シリンダ孔１５ａ内にピストン１５ｂを進退自在に配置し、該ピストン１５ｂに一体形成された連結ピン１５ｃを高速カム１１の連結孔１１ｃ内に係脱可能とした概略構造のものである。なお、上記シリンダ孔１５ａの開口はプラグ１５ｄで閉塞され、またピストン１５ｂはリターンばね１５ｅで上記係合が解除される方向に付勢されている。
【００２８】
また上記シリンダ孔１５ａとピストン１５ｂとプラグ１５でで形成される油室ａには油圧供給孔１５ｆを介して油圧源が連通接続されている。上記油室ａに油圧が供給されると、上記ピストン１５ｂが連結ピン１５ｃを前進させ上記連結孔１１ｃに係合させ、その結果、上記高速カム１１は吸気カム軸８に固定され、該吸気カム軸８と共に回転する。
【００２９】
一方、上記油圧の供給を遮断すると上記連結ピン１５ｃが後退して上記連結孔１１ｃとの係合が解除され、高速カム１１はカム軸８に対して相対移動可能となる。即ち、カム軸８に対して相対回転可能であり、また偏芯ベリアング１４の回転によってカム軸８に対して軸直角方向に相対移動可能である。
【００３０】
また上記カム軸８の他方の高速カム１１に対応する部分内には、カム軸軸芯Ｃと直角をなすようにガイド孔１５ｇが形成され、該ガイド孔１５ｇ内には押圧ピン１６が進退自在にかつ付勢ばね１７により外方に付勢して配置されている。これによりカム軸方向に見た時、高速カム１１のノーズ部１１ｂが常に低速カム１０のノーズ部１０ｂと一致し、かつ外方に突出する高速カム作動時位置に付勢する付勢手段が構成されている。なお、図６（ｂ）に示すように、押圧ピン１６を設けず、付勢ばね１７により直接高速カム１１ｂを高速カム作動時位置に付勢するようにしてもよい。
【００３１】
また上記押圧ピン１６の先端部１６ａは半球状に形成されており、該先端部１６ａは高速カム１１に円弧状に凹設された係止凹部１１ｄに係止している。即ち、高速カム１１はカム軸８に対して上記係止凹部１１ｄにより許容される範囲内で相対回転することとなる。
【００３２】
ここで上記連結ピン１５ｃ及び押圧ピン１６は偏芯ベアリング１４の軸方向外方に位置しており、従って上記連結ピン１５ｃ及び押圧ピン１６により偏芯ベアリング１４の動作が制約を受けることはなく、該偏芯ベアリング１４はカム軸８及び高速カム１１に対して常に相対回転可能となっている。
【００３３】
なお、１８はバルブタイミング調整機構であり、これはカム軸８の、これの一端に装着されたカムスプロケット１８ａに対する相対角度位置を進角方向又は遅角方向に相対回転させることにより、吸気，排気弁の開閉タイミングをエンジン運転状態に応じて調整するものである。
【００３４】
次に本実施形態動弁装置における動作及び作用効果について説明する。
【００３５】
エンジンの高速回転域では、カム切り換え機構１５の油室ａに油圧が上記油圧通路１５ｆを介して供給され、ピストン１５ｂが外方に前進し、その連結ピン１５ｃが外方に突出して高速カム１１の連結孔１１ｃに係止し、高速カム１１はカム軸８と一体化されて同時に回転する（図７（ｂ）参照）。またこのとき高速カム１１が押圧ピン１６，付勢ばね１７で押圧付勢されているため偏芯ベアリング１４はその軸芯Ｅが高速カム１１のノーズ部１１ｂが最も高くなる側にｔだけ偏位して位置している。そのため高速カム１１のノーズ部１１ｂは低速カム１０のノーズ部１０ｂより外方に突出している。（図１０（ａ），図８（ａ）参照）。
【００３６】
この状態でカム軸８が回転すると、該回転に伴って高速カム１１のノーズ部１１ｂのカムプロフィールによる弁開閉特性に応じてリフタ７ａひいては吸気弁３又は排気弁４が開閉駆動される（図８（ａ）〜（ｆ）参照）。
【００３７】
一方、エンジンの低速回転域では、カム切り換え機構１５の油室ａへの油圧供給が停止され、ピストン１５ｂがリターンばね１５ｅで後退し、その連結ピン１５ｃが内方に没入して高速カム１１のカム軸との係止が解除される（図７（ａ）参照）。またこのとき高速カム１１が押圧ピン１６，付勢ばね１７で押圧付勢されているため偏芯ベアリング１４はその軸芯Ｅが高速カム１１のノーズ部１１ｂが最も高くなる側に偏位するように位置している。そのための高速カム１１のカムノーズ部１１ｂは低速カム１０のカムノーズ部１０ｂより外方に突出している（図９（ａ），図１０（ａ）参照）。
【００３８】
この状態でカム軸８が図９，図１０で反時計回りに回転して高速カム１１のカムノーズ部１１ｂがリフタ７ａに当接開始すると（図９及び図１０の（ｂ）参照）、高速カム１１にカム軸回転と逆方向（時計回り）の力が作用する。これにより偏芯ベアリング１４が図９，図１０で時計回りに回転し、該偏芯ベアリング１４の軸芯Ｅが高速カム１１のリトフ量を減らす側（ノーズ部と反対側）に移動し（図９及び図１０の（ｂ）〜（ｄ）参照）、低速カム１０のカムノーズ部１０ｂがバルブリフタ７ａを押圧開始し（図９（ｃ））、カム軸８の回転に伴って吸気弁３が開き始め（図９（ｄ））、低速カム１０のノーズ部１０ｂのローカムリフトＬによって吸気弁３が開かれる（図９（ｅ））。このとき偏芯ベアリング１４の軸芯Ｅはノーズ部１１ｂの１８０度反対側に位置しており（図１０（ｅ）参照）、高速カム１１のノーズ部１１ｂは低速カム１０のノーズ部１０ｂ内に隠れている。
【００３９】
そしてさらにカム軸８が回転すると偏芯ベアリング１４の軸芯Ｅがノーズ部１１ｂ側に移動し（図１０（ｆ），（ｇ）参照）、ノーズ部１０ａ，１１ｂがリフタ７ａから外れるとともに、高速カム１１のノーズ部１１ｂが低速カム１０のノーズ部１０ｂより外方に突出する（図９（ｆ），（ｇ））。
【００４０】
このように本実施形態では、高速カム１１とカム軸８との間に偏芯ベアリング１４を介在させるとともに、該高速カム１１をカム軸８に固定又は相対移動可能に切り換えるように構成し、低速カム１０を作動させる場合には、高速カム１１をカム軸８に対して相対移動可能に切り換えるようにしたので、簡単な構成により高速カム１１と低速カム１０とをエンジンの運転状態に応じて切り換えることができる。その結果、低速運転時には低リフト，狭開角のバルブ開閉特性が得られ、燃焼安定性，低速トルクを向上できる。また高速運転時には高リフト，広開角のバルブ開閉特性が得られ、出力向上を図ることができる。
【００４１】
また高速カム１１を押圧ピン１６及び付勢ばね１７でノーズ部１１ｂの中心を通って径方向外方に付勢したので、カム軸方向に見たとき高速カム１１を低速カム１０と一致する位置にて、かつ高速カム１１のノーズ部１１ｂが低速カム１０のノーズ部１０ｂから径方向外方に突出する高速カム作動時位置に高速カム１１を自動的にかつスムーズに位置させることができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、偏芯ベアリング１４を常に相対回転可能の状態にしておき、高速カム１１をカム軸８に対して固定又は相対移動可能に切り換えるように構成し、高速カム作動時には高速カム１１をカム軸に対して固定するようにしたが、高速カム作動時には偏芯ベアリング１４をカム軸８に対して相対移動不能に固定し、高速カム１１を偏芯ベアリング１４に固定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る４サイクルエンジンの動弁装置の断面側面図である。
【図２】上記動弁装置の断面正面図である。
【図３】上記動弁装置の低速カムの断面正面図である。
【図４】上記低速カムの断面側面図（図３のIV-IV 線断面図）である。
【図５】上記動弁装置の高速カムの断面正面図である。
【図６】上記高速カムの断面側面図（図５のVI-VI 線断面図）である。
【図７】上記高速カムの断面側面図（図５のVII-VII 線断面図）である。
【図８】上記高速カム作動状態の動作説明図である。
【図９】上記低速カム作動状態の動作説明図である。
【図１０】上記高速カム，低速カムの動作説明図である。
【符号の説明】
２  動弁装置
８  カム軸
１０  低速カム
１１  高速カム
１４  偏芯ベアリング
１５  カム切り換え機構
１６，１７  押圧ピン，付勢ばね（付勢手段）
Ｃ  カム軸の軸芯
Ｅ  偏芯ベアリングの軸芯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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